(57)【要約】【課題】現像剤担持体に固着したトナーの帯電により現像剤担持体が電位上昇したとしても、正常な作像条件の制御を行うことができる画像形成装置を提供する。【解決手段】潜像担持体に基準パターン用の静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置により現像して基準パターン像を形成し、この基準パターン像の反射濃度を光学センサにより検出し、検出された反射濃度信号に応じて、作像条件を制御する制御手段を具備した画像形成装置において、温湿度環境を検知する検知手段を有し、制御手段は、検知手段で検知した温湿度環境及び印字枚数に応じて、基準パターン像を形成する際の現像バイアスを可変し、基準パターン像のトナーの付着量を制御する。これにより、現像剤担持体に固着したトナーの帯電により現像剤担持体の電位が上昇したとしても、一定の現像バイアスを出力することで、正常な作像条件の制御を行うことができる。【選択図】図１７
2012098600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体上の静電潜像を、現像剤担持体から供給されるトナーにより現像する現像装置を備え、前記潜像担持体に基準パターン用の静電潜像を形成し、この静電潜像を前記現像装置により現像して基準パターン像を形成し、この基準パターン像の反射濃度を光学センサにより検出し、検出された反射濃度信号に応じて、作像条件を制御する制御手段を具備した画像形成装置において、
温湿度環境を検知する検知手段を有し、前記制御手段は、前記検知手段で検知した温湿度環境及び作像枚数に応じて、前記基準パターン像を形成する際の現像バイアスを可変し、前記基準パターン像のトナーの付着量を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記制御手段は、前記検知手段で検知した温湿度環境及び作像枚数に応じて、作像時の現像バイアスを可変することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記制御手段は、前記検知手段で検知した温湿度環境及び作像枚数に応じて、前記潜像担持体の帯電電位を可変することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
トナーリサイクル機構を具備する事を特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速複写機、プリンター、ファクシミリ、あるいはこれらの機能を有する複合機等の電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機、プリンター等の画像形成装置の高速化、省エネルギー化に伴い、低融点のトナーを使用するいわゆるトナーの低融点化が進んでいる。しかし、トナーをある程度以上低融点化すると、トナー凝集による現像不良、現像ローラ上でのトナー固着など、様々な問題が発生する。
１成分現像剤を用いて潜像担持体上の静電潜像を可視像化する１成分現像法においては、低融点トナーが現像剤担持体の現像スリーブにトナーフィルミングを発生させるという問題が従来から既に知られており、その対処法として、例えば現像スリーブの表面層の材質を離型性の良い材料に変更する技術が特許文献１（特開平１１−２１２３５４号公報）に開示され、また、現像剤担持体に現像バイアスをかけて現像スリーブにフィルミングしつつあるトナーを潜像担持体上に移動させる技術が特許文献２（特開平９−２５８５５３号公報）に開示されている。
【０００３】
これに対し、２成分現像法における現像スリーブのフィルミングの問題は比較的最近の課題であり、例えば特許文献２に開示されるような方法はとりづらい。それは、高速機においては、画像形成プロセス中に少なくとも現像スリーブ１周分に相当する回転時間分、バイアスを印加するための時間が余分に必要となることによりコピー時間が長くなるなど、コピー速度に影響が出てしまうこと、或いは、クリーニング手段により潜像担持体上における転写後の排トナーを現像装置に回収する排トナーリサイクル機能を有する機械では、排トナー比率を上げてしまうおそれがあるからである。
【０００４】
現像スリーブに固着したトナーは、現像バイアスと同電位に帯電するため、実際に現像バイアスを出力していない状態でも潜像担持体上での現像バイアスが高いのと同様の現象を生じ、画像濃度が高くなったり、地汚れを生じたりという不具合が出てしまうものである。
【０００５】
ここで２成分現像法による固着のメカニズムを説明する。
現像剤が現像ニップ（現像スリーブと潜像担持体（例えば感光体）の対向位置であり、現像スリーブ上に形成される磁気ブラシが潜像担持体と摺擦する部分で発生する接触部）内で押圧されながら通過する際に狭い空隙で生じるストレスにより、
１．トナーが力学的に軟化、
２．トナーが熱的に軟化及び溶融、
３、トナー内に含有されたワックスが力学的に染み出る、
等が発生する。更にこのような状態において、現像スリーブ表面の現像剤搬送力が弱いと、現像ニップを通過できない高密度の現像剤は、スリーブ表面で滑ることによりスリーブ表面での摩擦熱でトナーが溶融、固着してしまう。
また、軟化・溶融したトナーに他のトナー又はキャリア等が凝集し始め、この部分が核となって固着部が成長する。固着開始は、ほぼ１個所から始まり周方向に次第に広がる場合と、複数個所発生して成長する場合とがある。
【０００６】
他の間接的な要因として、装置内のトナー濃度が高くなり（低湿度環境で光センサ（Ｐセンサ）を制御する際や元々トナー濃度が高いカラー剤使用時）流動性が低下したり、現像剤の経時劣化や放置低下により帯電量の落ちた浮遊トナーが増加して流動性が低下しているとき、等の場合に固着が発生し易い。また経時的にスリーブ表面粗さが小さくなって現像剤の搬送性が低下するとき、高温度環境や連続コピーでスリーブ温度が上昇する時（渦電流）、更にはスリーブ汚れが多いとき等にも特に固着が発生し易い。いずれの場合も、現像スリーブとキャリアやトナーの間で相対的速度差が大きいほど摩擦熱が発生し、固着を誘発する。
【０００７】
現像スリーブへのトナー固着に関しては、先に記載した以外にもさまざまな提案が出されている。
この現像スリーブへのトナー固着の対処法として、特許文献３（特開２００１−３１２１２６公報）では、所定のタイミングで現像装置の軸方向の両端部のベタ黒画像を取る方法が開示されている。両端部にベタ黒画像を取るのは、一般的な印刷画像の両端の印字率が低い事で、現像スリーブへのトナー固着が悪化しているためである。
【０００８】
このように、現像スリーブへのトナー固着を防ぐための提案はさまざまな方法で提案されているのが現状であるが、実際に現像スリーブへのトナー固着を完全に回避する方法は無いのも事実である。
上記に記述したが、現像スリーブに固着したトナーは、現像バイアスと同電位に帯電するため、実際に現像バイアスを出力していない状態でも潜像担持体上での現像バイアスが高いのと同様の現象を生じ、画像濃度が高くなったり、地汚れを生じたりという不具合が出てしまう問題がある。
【０００９】
また、リサイクルトナーがスリーブ固着しやすいのは、先に記載したが、トナーの流動性が低く、また帯電量が低下していることと、紙への転写が行われにくい微粉と呼ばれる小粒径のトナーが多くなることも関係している。微粉のトナーは、熱の影響を受けやすいことと、現像スリーブへの付着量が強くなることが要因となっている。
【００１０】
ここで、本願発明者は、現像スリーブに固着しても、出力する画像に影響が無いように、現像スリーブの表面電位を測定し、その値によって作像条件の制御を行うという発明を既に提案している（特許文献４（特開２０１０−０７２６０３号公報））。
しかしながら、表面電位測定装置はコストが高くなるため、低コストの画像形成装置では採用が難しい場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、現像剤担持体に固着したトナーの帯電により現像剤担持体が電位上昇したとしても、一定の現像バイアスを出力することで、正常な作像条件の制御を行うことができる画像形成装置を提供することを目的とする。
また本発明は、上記の目的に加え、現像剤担持体に固着したトナーの帯電により現像剤担持体が電位上昇した分、現像バイアスを下げる制御により、作像時の現像バイアスの実行値を設定値と同じ値にし、画像濃度の濃すぎる現象や画像カブリを防ぐことを目的としている。
さらに本発明は、現像剤担持体に固着したトナーの帯電により現像剤担持体が電位上昇した分、帯電電位を上げることで、画像カブリを防ぐことを目的としている。
さらに本発明は、トナーリサイクル機構を持つ装置で正常な作像条件の制御を行うことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するため、本発明では以下のような解決手段を採っている。
本発明の第１の解決手段は、潜像担持体上の静電潜像を、現像剤担持体から供給されるトナーにより現像する現像装置を備え、前記潜像担持体に基準パターン用の静電潜像を形成し、この静電潜像を前記現像装置により現像して基準パターン像を形成し、この基準パターン像の反射濃度を光学センサにより検出し、検出された反射濃度信号に応じて、作像条件を制御する制御手段を具備した画像形成装置において、温湿度環境（装置内または装置外の温度、湿度）を検知する検知手段（温度センサ、湿度センサ）を有し、前記制御手段は、前記検知手段で検知した温湿度環境及び作像枚数に応じて、前記基準パターン像を形成する際の現像バイアスを可変し、前記基準パターン像のトナーの付着量を制御することを特徴とする（請求項１）。
【００１３】
本発明の第２の解決手段は、第１の解決手段の画像形成装置において、前記制御手段は、前記検知手段で検知した温湿度環境及び作像枚数に応じて、作像時の現像バイアスを可変することを特徴とする（請求項２）。
また本発明の第３の解決手段は、第１の解決手段の画像形成装置において、前記制御手段は、前記検知手段で検知した温湿度環境及び作像枚数に応じて、前記潜像担持体の帯電電位を可変することを特徴とする（請求項３）。
さらに本発明の第４の解決手段は、第１〜第３のいずれか一つの解決手段の画像形成装置において、トナーリサイクル機構を具備する事を特徴とする（請求項４）。
【発明の効果】
【００１４】
第１の解決手段の画像形成装置では、温湿度環境（装置内または装置外の温度、湿度）を検知する検知手段を有し、制御手段は、検知手段で検知した温湿度環境及び作像枚数に応じて、基準パターン像を形成する際の現像バイアスを可変し、基準パターン像のトナーの付着量を制御することにより、現像剤担持体に固着したトナーの帯電により現像剤担持体の電位が上昇したとしても、一定の現像バイアスを出力することで、正常な作像条件の制御を行うことができる。また、安価な方法で検知することで、コストを安くすることができる。
【００１５】
第２の解決手段の画像形成装置では、制御手段は、検知手段で検知した温湿度環境及び作像枚数に応じて、作像時の現像バイアスを可変することにより、現像剤担持体に固着したトナーの帯電により現像剤担持体が電位上昇した分、現像バイアスを下げる制御により、作像時の現像バイアスの実行値を設定値と同じ値にし、画像濃度の濃すぎる現象や画像カブリを防ぐことができる。
また、第３の解決手段の画像形成装置では、制御手段は、検知手段で検知した温湿度環境及び作像枚数に応じて、潜像担持体の帯電電位を可変することにより、現像剤担持体に固着したトナーの帯電により現像剤担持体が電位上昇した分、帯電電位を上げることで、画像カブリを防ぐことができる。
さらに第４の解決手段の画像形成装置では、トナーリサイクル機構を具備しており、リサイクルトナーは、トナーの流動性が低く、また帯電量が低下していることや、小粒径のトナーが多くなっており、スリーブへの付着量が強いことから、スリーブ固着しやすい状態になっているが、このようなトナーリサイクル機構を持つ装置においても、第１〜第３の解決手段のいずれかの制御を行うことで、正常な作像条件の制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態を示す画像形成装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す画像形成装置の作像ユニット（プロセスカートリッジ）の部分を示す概略構成図である。
【図３】図２に示すプロセスカートリッジを装置本体に対して着脱する時の状態を示す斜視図である。
【図４】図２に示すプロセスカートリッジに備えられたトナーリサイクル機構を説明する斜視図である。
【図５】図２に示すプロセスカートリッジの現像装置の部分的拡大図である。
【図６】図１に示した画像形成装置の制御構成の概略を示すブロック図である。
【図７】感光体に作像された基準パターン像とパターンセンサを説明するための図である。
【図８】通紙枚数とトナー濃度（重量比）の関係を示す図である。
【図９】通紙枚数と画像濃度の関係を示す図である。
【図１０】通紙枚数と現像スリーブ濃度の関係を示す図である。
【図１１】通紙枚数と現像スリーブ表面電位の関係を示す図である。
【図１２】現像スリーブ濃度と現像スリーブ表面電位の関係を示す図である。
【図１３】トナー固着有りと無しのときの、基準パターン作成時の帯電電位と現像バイアスの関係を示す図である。
【図１４】パターンセンサによる読み取り動作を示す図である。
【図１５】パターンセンサ出力電圧と反射濃度の関係を示す図である。
【図１６】パターン制御による基準パターン作成時の現像バイアスの制御テーブルを示す図である。
【図１７】パターン制御の手順を示すフローチャートである。
【図１８】トナー固着有りと無しのときの、通常作像時の帯電電位と現像バイアスの関係を示す図である。
【図１９】通常作像時の現像バイアスの制御テーブルを示す図である。
【図２０】通常作像時の帯電電圧の制御テーブルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置は、複写機とプリンターの機能を有するレーザ複写機の一例であるが、外部回線（電話回線、光回線）との通信機能を設けることによりファクシミリとして用いることができ、さらにＬＡＮ等によりネット回線と接続することにより、複写機、プリンター、ファクシミリ、スキャナの機能を備えたデジタル複合機として使用することができる。
また、図２は、図１に示す画像形成装置の作像ユニット２０の部分を示す概略構成図であり、この作像ユニット２０は画像形成装置本体１００に着脱可能なプロセスカートリッジで構成されている。
【００１８】
図１に示す画像形成装置は、作像ユニット（プロセスカートリッジ）２０や光書込み装置４０、給紙部（給紙カセット）６０、定着装置７０等を収納した画像形成装置本体１００と、その上部に設置された画像読取部（スキャナ）２００、その上に設置された原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）３００を備えている。
【００１９】
図１、図２において、符号１０は潜像担持体であるドラム状の感光体である。図１、図２に示すように、作像ユニット（プロセスカートリッジ）２０の感光体１０の周りには、その横に設けたローラ状の帯電装置１１から感光体１０の矢印Ａで示す回転方向に順に、下に現像装置１２、横に転写装置１３と用紙分離装置１４、上にクリーニング装置１５を備えている。
そして、コピー（あるいはプリント）を取るときは、ＡＤＦ３００あるいは手差しにより、画像読取部２００のコンタクトガラス２０５上に原稿をセットしてから、図示しない操作パネル上のコピースイッチを押し、画像読取部２００の光学読取装置２０４で原稿の画像を読み取る。すなわち画像読取部２００では、コピースイッチが押されると、第１キャッリ２０１上の光源を点灯し原稿面を照明する。光源で照明された原稿面からの反射画像は、第１キャリッジ２０１のミラー、第２キャリッジ２０２のミラー、撮像レンズ２０３を介して光学読取装置２０４に結像され、光学読取装置２０４の撮像素子で原稿画像が光電変換されて不図示の画像処理部に送られ、画像処理部で書き込み用の画像データに変換されて光書込み装置４０に送られる。
また、原稿画像の読み取りにタイミングを合わせて、給紙部（給紙カセット）６０から給紙ローラ６１と分離ローラ６２により一枚の用紙（転写材）Ｐが給紙され、搬送ローラ６３を介してレジストローラ６４の位置に搬送する。
【００２０】
一方、感光体１０は、所定の周速度で回転し、その回転にともない、クリーニングパッド１６で清掃する帯電装置１１で表面を一様に帯電し、その表面に光書込み装置４０からレーザ光Ｌを照射して書き込みを行う。本実施例では、光書込み装置４０はレーザ走査方式の書き込み装置であり、上記の画像処理部から送られてきた原稿画像の画像データに応じてレーザ光源（半導体レーザ等）４１の駆動を制御するとともに、光偏向器（ポリゴンミラー等）４２によりレーザ光Ｌを走査し、走査結像光学系４２，４３や折り返しミラー４４等を介して感光体１０にレーザ光を照射して書き込みを行い、感光体１０上に、上記の読み取った原稿画像の静電潜像を形成する。そして、感光体上に形成された静電潜像は、現像装置１２位置を通るときに現像剤のトナーを付着して同静電潜像を逐次可視像化する。そして、この可視像化して形成したトナー画像が転写装置１３の位置に来るタイミングに合わせて、上記のレジストローラ６４により用紙Ｐを感光体１０と転写装置１３間に搬送し、搬送した用紙Ｐ上に転写装置１３でトナー画像を転写する。
【００２１】
転写後、用紙Ｐは、用紙分離装置１４で放電して、静電的に付着する感光体１０から分離し、定着装置７０へ搬送してそこで転写画像を定着し、画像形成装置本体１００の上部に設けた排紙部９０へと排出する。なお、用紙分離装置１４に代えて分離爪を設け、感光体１０から機械的に分離するようにしてもよい。
【００２２】
他方、画像転写後の感光体１０は、表面に残った残留トナーを、クリーニング装置１５に備えるクリーニングブレード１７で掻き落として表面を清掃した後、不図示の除電ランプで除電して表面電位を初期化する。
【００２３】
ところで、図示例では、上述した感光体１０と帯電装置１１と現像装置１２とクリーニング装置１５とを１つのカートリッジケース１９内に備え、プロセスカートリッジ２０を構成する。そして、このプロセスカートリッジ２０を、図３に示すように画像形成装置本体１００に対して正面側１８から矢示方向に出し入れして着脱自在とする。
【００２４】
さて、このようなプロセスカートリッジ２０において、上述した現像装置１２は、図２に示すように、下部側に現像剤収容部２１を設け、上部側に現像剤担持部２２を設けて構成する。現像剤収容部２１には、キャリアとトナーとよりなる乾式二成分現像剤を収容し、その現像剤を撹拌しながら搬送する撹拌部材２３を設ける。また、図示しないが、現像剤中のトナーとキャリアとの混合比を検知するトナー濃度センサを設けてなる。
一方、現像剤担持部２２には、現像窓２７を通して感光体１０と対向する位置に、内部に磁石を有する現像スリーブ（現像剤担持体）２８を設ける。また、感光体１０への現像剤の供給量を制御する現像ドクタ（現像剤規制部材）２９を設けてなる。
【００２５】
感光体１０の上に備えるクリーニング装置１５には、カートリッジケース１９のクリーニングケース部１９ａ内に、クリーニングブレード１７で掻き落した残留トナーを掻き上げる回収羽根３０と、その回収羽根３０により掻き上げた残留トナーを感光体１０の軸方向に搬送するトナー搬送部材３１とを備えている。
ここで図４は、図２に示すプロセスカートリッジ２０に備えられたトナーリサイクル機構を説明する斜視図である。同図に示すように、プロセスカートリッジ２０はコイル状のトナー搬送部材３１を備えるとともに、クリーニング装置１５で回収したトナーを、さらにパイプ等で形成した搬送通路を通して、スクリュ、コイル、ベルト等の搬送部材を用いたり重力を利用したりして現像装置１２の現像剤収容部２１へと戻す、トナーリサイクル機構３２を備えている。
【００２６】
ここで図２、図４、図５を用いて説明すると、現像装置１２では、コピー時、不図示の駆動モータを駆動し、その駆動を伝達して現像スリーブ２８を回転するとともに、撹拌部材２３を回転して現像剤を撹拌し、トナーとキャリアを摩擦帯電しながら現像スリーブ２８へ搬送する。一方、現像スリーブ２８には所定バイアスを印加して現像剤中のトナーを感光体１０の表面に静電的に付着させ、その表面上の潜像を可視像化する。
一方、クリーニング装置１５では、感光体１０の回転をギヤを介して伝達してトナー搬送部材３１を回転駆動し、感光体１０から除去した残留トナーをトナー搬送部材３１で搬送してクリーニングケース部１９ａ内の手前側に集め、トナーリサイクル機構３２で現像装置１２に戻す。そして、現像装置１２に戻されたリサイクルトナーは、撹拌部材２３で現像剤に混合され、再使用される。
【００２７】
次に図６は図１に示した画像形成装置の制御構成の概略を示すブロック図である。同図において、ＡＤＦ３００、画像読取部（スキャナ）２００、光書込み部（光書込み装置）４０、作像ユニット２０、定着装置７０、給紙部６０、駆動装置（モータ等）１９０の制御を制御部１１０が司り、また、操作表示部１２０、画像処理部１３０、画像メモリ１４０、光学センサからなるパターンセンサ１５０、温湿度環境（装置内または装置外の温度、湿度）の検出手段である温度センサと湿度センサ１６０、その他の各種センサ１７０がそれぞれ制御部に１１０接続されている。
【００２８】
制御部１１０は、操作表示部１２０からの指示入力によりユーザが所望する制御を実行し、画像読取部２００で読み取った画像データを一旦画像メモリ１４０に格納した上で、所定のあるいはユーザが所望する画像処理を画像処理部１３０で実行する。画像処理部１３０で処理された画像データは、前述したように光書込み部４０に出力され、作像ユニット２０で作像され、顕像化される。顕像化された画像は、給紙部６０から給紙された用紙等の転写材Ｐに転写され、定着装置７０で定着された後、排紙部９０に排紙される。
【００２９】
これらの制御は、制御部１１０のメモリのＲＯＭに格納された制御プログラムを、制御部１１０の中央演算処理装置（ＣＰＵ）がＲＯＭから読み出し、メモリのＲＡＭに展開し、当該ＲＡＭをワークエリアとして使用しながら前記プログラムを実行することにより、実行する。
なお、後述のフローチャートに示された制御手順や各種制御も上記のＣＰＵによって実行される。
【００３０】
以上、本発明に係る画像形成装置の基本的な構成例を説明したが、本発明では、このような構成の画像形成装置において、常に正常な作像条件の制御を行うことができるようにするものである。
すなわち、本発明では、感光体１０上の静電潜像を、現像剤担持体２８から供給されるトナーにより現像する現像装置１２を備え、感光体１９に基準パターン用の静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置１２により現像して基準パターン像を形成し、この基準パターン像の反射濃度を光学センサにより検出し、検出された反射濃度信号に応じて、作像条件を制御する制御部１１０を具備した画像形成装置において、温湿度環境（装置内または装置外の温度、湿度）を検知する検知手段（温度センサ、湿度センサ）１６０を有し、制御部１１０は、検知手段（温度センサ、湿度センサ）１６０で検知した温湿度環境及び作像枚数に応じて、基準パターン像を形成する際の現像バイアスを可変し、基準パターン像のトナーの付着量を制御することにより、現像剤担持体２８に固着したトナーの帯電により現像剤担持体の電位上昇しても、一定の現像バイアスを出力することで、正常な作像条件の制御を行うものである。
また、本発明では、制御部１１０は、検知手段（温度センサ、湿度センサ）１６０で検知した温湿度環境及び作像枚数に応じて、作像時の現像バイアスを可変することにより、現像剤担持体２８に固着したトナーの帯電により現像剤担持体が電位上昇した分、現像バイアスを下げる制御により、作像時の現像バイアスの実行値を設定値と同じ値にし、画像濃度の濃すぎる現象や画像カブリを防ぐものである。
また、本発明では、制御部１１０は、検知手段（温度センサ、湿度センサ）１６０で検知した温湿度環境及び作像枚数に応じて、感光体１０の帯電電位を可変することにより、現像剤担持体２８に固着したトナーの帯電により現像剤担持体が電位上昇した分、帯電電位を上げることで、画像カブリを防ぐものである。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
まず本発明に用いた基準パターン（基準濃度パターンともいう）について説明する。
図７はパッチ状の基準パターン像が感光体１０上に作像された様子を示したものである。基準パターン像は、約２０ｍｍ四方の大きさであって、感光体１０の帯電後に光書込み装置４０で静電潜像を作成し、これを現像装置１２のトナーで現像する事により形成されたものである。
【００３２】
次にパターンセンサの説明であるが、図１、図２に示す作像ユニット２０（プロセスカートリッジ）のクリーニング装置１５の前段位置（即ち、現像・転写後の位置）にて、感光体１０に対向させて光学的センサとなる反射型フォトセンサをパターンセンサ１５０として設けている。パターンセンサ１５０は発光側ＬＥＤ（発光ダイオード）と受光側フォトトランジスタとからなり、感光体上に形成された現像後の基準パターン像の反射濃度を光学的に検出し電気信号に変換して出力するものである。
すなわち、この基準パターン像にパターンセンサ１５０の発光側ＬＥＤをＯＮさせ、現像してもトナーが感光体上に乗っていない地肌部と、現像された基準パターン像に照射されるようにする。そして地肌部と現像された基準パターン部の電圧とが、感光体１０の移動によりパターンセンサ１５０の受光部側に発生するので、制御部１１０でこの電圧を検出する。
【００３３】
本実施例に使用する図１、図２に示す構成の画像形成装置では、一定の作像枚数毎に（本実施例では１０枚に一回）、基準パターンの潜像がレーザ光Ｌによって書き込まれ、基準パターン用の現像バイアスが印加され、その現像バイアスで基準濃度のトナーパターン像（基準パターン像）が現像される。そして基準パターン像の反射濃度を反射型フォトセンサからなるパターンセンサ１５０によって検知し、その反射濃度が一定範囲になるように、現像剤中のキャリアに対するトナーの量（以下、トナー濃度という）を制御するものである。
もし反射濃度が薄い場合、図示しないトナーホッパー中のトナーが搬送手段上に補給されるため、２成分現像剤のトナー濃度は常に最適な比率に保たれる。また、このパターンセンサ１５０は、地肌部の汚れ（かぶり）を検知し、その反射濃度に応じて帯電電位の制御も行い、地肌汚れの無い最適な地肌ポテンシャル（帯電電位−現像バイアス）を保っている。
【００３４】
図８は、本発明の実施例に関わる画像形成装置において、作像枚数（以下、通紙枚数、印字枚数ともいう）に応じてトナー濃度が低くなっていく現象を表したものである。
図９は、通紙枚数と温湿度環境（温度センサと湿度センサで検出した装置内または装置外の温度、湿度）に応じて、画像濃度が低くなっていく減少を表したものである。
つまり、トナー濃度が低くなっていくので、画像濃度が低くなってしまう現象である。また、環境によっても現象が異なっていることがわかる。
【００３５】
図１０のように通紙枚数に応じて、反射濃度計で測定したときの現像スリーブ表面の濃度が高くなっていることがわかった。これは、現像スリーブへトナーが徐々に固着していくためである。
図１１は、現像スリーブに現像バイアスを印加していない状態での表面電位を、図示していない表面電位センサにて測定したものであるが、通紙枚数に応じて負極性の電位が増加していることがわかった。また、このとき、温湿度環境（温度センサと湿度センサで検出した装置内または装置外の温度、湿度）によって、値が異なっていることがわかる。
【００３６】
この装置で使用しているトナーの帯電極性は負極性であり、現像スリーブに固着したトナーは現像バイアスと同極性に帯電してしまい、現像バイアスを印加していない状態でも現像スリーブの表面に現像バイアスがかかっている状態となってしまっているものと判明した。
図１２は、現像スリーブへのトナー固着した濃度によって、現像スリーブ表面の電位が変動していることを現した図である。
このように、現像スリーブへのトナー固着量が増えるに従い、現像スリーブ表面電位も上昇することがわかった。
また、装置内（または装置外）の温度、湿度が変わると、現像スリーブへのトナー固着量が同じであっても、現像スリーブ表面電位が異なることが判明した。
これは、温湿度環境によって、トナーの帯電量が異なるためであり、現像スリーブに固着したトナーの帯電に依存しているものである。
【００３７】
図１３は、現像スリーブへのトナー固着の「有り」「無し」での基準パターン作像時の帯電電位と現像バイアスの各電圧を表したものである。この図にあるように、スリーブ固着トナーによって、現像スリーブの電位上昇が発生し、現像バイアスの実行値が高くなる現象が起きることを説明するものである。
この装置の基準パターン作像時の帯電電位は−１２５０Ｖ印加したときに、感光体上の表面電位は−６５０Ｖとなる。
「トナー固着有り」では、実際には固着トナーの帯電により、約−１００Ｖの電位がかかっているため、現像バイアス−４００Ｖと重なり、−５００Ｖの実行値で出力されている。
【００３８】
図１４は、図７で説明した基準パターン像の領域（パターン領域）をパターンセンサ１５０で検知した読み取り結果を示したものである。パターン領域を読み取ると、パターンセンサ１５０は、受光側出力電圧Ｖｓとしてトナー付着量に応じ値を変えるものである。
図１５は、基準パターン像をパターンセンサ１５０で読み取った結果のグラフであり、感光体１０へのトナー付着量が多いほど反射濃度は低くなり、そのときのＶｓが小さくなる特性を示したものである。
制御部による画像濃度の制御は、トナー付着量を一定にしようとするので、基準パターン像の付着量が多いときは、トナー濃度を下げる方向での制御を行うものである。このとき、図１３の「スリーブ固着有り」の状態では、基準パターンを作成する現像バイアス実行値が、設定値よりも高くなっているため、基準パターンの感光体へのトナー付着量は多くなる。その結果、制御部はトナー濃度を下げる制御を行い、画像濃度が薄くなるという問題が発生してしまう。
【００３９】
ここで、現像スリーブ表面の電位は、温湿度環境と画像形成装置の通紙枚数により変動することがわかっている。
実際のデータから、温湿度環境と通紙枚数それぞれの状態での現像スリーブ表面電位のテーブルを作成した。そのテーブルを、図１６に示す。
実際の制御を行うときに、温湿度（温度、湿度）と印字枚数に応じて基準パターン用の現像バイアスから、図１６のテーブルの値を引いたときの値を、基準パターン用現像バイアスの実行値として出力した時、環境等の状態によらず、基準パターン用の現像バイアスはほぼ一定になるというものである。
【００４０】
このときの制御は、例えば図１７に示すフローチャートに示すようなものである。
すなわち、制御部１１０は、検出手段（温度センサと湿度センサ）１６０の検出結果から温度・湿度を決定し（Ｓ１）、作像枚数（印字枚数）のカウンタから印字枚数を決定し（Ｓ２）、予めメモリに記憶されている図１６のテーブルを参照し（Ｓ３）、矩順パターン作成用現像バイアスを決定する（Ｓ４）。そして感光体１０上に基準パターン像を作成し（Ｓ５）、それをパターンセンサ１５０で読み取り（Ｓ６）、作像条件を決定する。
制御部１１０によりこの制御を行ったところ、トナー濃度の低下は発生せず、画像濃度が薄くなる問題の発生を抑えることができた。
【００４１】
また、トナー濃度制御だけでなく、画像作像時の現像バイアス実行値が、設定値よりも高くなっているため、画像濃度が高くなり、更に地肌ポテンシャル電位が大きくなることで、画像カブリが発生するという問題が発生した。
図１８に示すように、この装置の作像時の帯電電位は−１５００Ｖ印加したときに、感光体上の表面電位は−８００Ｖとなる。
「トナー固着有り」では、実際には固着トナーの帯電により、約−１００Ｖの電位がかかっているため、現像バイアス−５５０Ｖと重なり、−６５０Ｖの実行値で出力されたことにより、問題が発生したものである。
【００４２】
この問題に対しては、上記の基準パターン作成用の現像バイアス決定の方法と同様に、制御部１１０は、検知した温度・湿度と印字枚数に応じて、予めメモリに記憶されている図１９の現像バイアステーブルを用いて作像時の現像バイアスが一定になるように制御を行ったところ、安定した画像濃度を出力することが可能になり、且つ画像カブリの問題も無くなった。
【００４３】
また、別の方法として、画像カブリを改善するために、制御部１１０は、検知した温度・湿度と印字枚数に応じて、予めメモリに記憶されている図２０の帯電電圧テーブルを用いて作像時の地肌ポテンシャル電位が一定になるように、帯電電圧を制御を行ったところ、画像カブリの対策をすることも可能であることが確認された。
【００４４】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は以上の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項全てに及ぶ事は言うまでもない。
【符号の説明】
【００４５】
１０：感光体（潜像担持体）
１２：現像装置
１９：カートリッジケース
２０：作像ユニット（プロセスカートリッジ）
２８：現像スリーブ（現像剤担持体）
４０：光書込み部
１１０：制御部（制御手段）
１５０：パターンセンサ（光学センサ）
１６０：温度センサ・湿度センサ（温湿度環境検知手段）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４６】
【特許文献１】特開平１１−２１２３５４号公報
【特許文献２】特開平９−２５８５５３号公報
【特許文献３】特開２００１−３１２１２６公報
【特許文献４】特開２０１０−０７２６０３号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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