(57)【要約】【課題】シャドーイングや反転かぶりの発生を未然に防ぐこと。【解決手段】感光体ドラム１と、感光体ドラム１を帯電する帯電器２と、帯電後の感光体ドラム１に静電潜像を形成する露光手段３と、前記静電潜像をトナーで現像する現像器４と、感光体ドラム１のトナー濃度を検知する濃度検知手段１１と、画像形成時に現像されるトナーの帯電極性とは逆極性の反転トナーを現像器４から感光体ドラム１に吐き出す反転トナー吐出しモードを制御する制御装置と、を備えた画像形成装置において、感光体ドラム１に互いに離隔配置された複数本の横ライントナー像Ｇを形成し、濃度検知手段１１による横ライントナー像Ｇの検知結果によって反転吐出しモードを制御することを特徴とする。【選択図】図１
2013186460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電装置と、帯電後の前記像担持体に静電潜像を形成する露光装置と、前記静電潜像をトナーで現像する現像装置と、前記像担持体のトナー濃度を検知する濃度検知手段と、画像形成時に現像されるトナーの帯電極性とは逆極性の反転トナーを前記現像装置から前記像担持体に吐き出す反転トナー吐出しモードを制御する制御装置と、を備えた画像形成装置において、
前記像担持体に互いに離隔配置された複数本の横ライントナー像を形成し、前記濃度検知手段による前記横ライントナー像の検知結果によって前記反転トナー吐出しモードを制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記濃度検知手段による前記横ライントナー像の検知をする際、
前記反転トナーを前記現像装置から前記像担持体に移動させるため、前記像担持体の電位と前記現像装置に印加する現像バイアスの直流成分との電位差を通常画像形成時よりも大きくなるように、前記帯電装置、前記露光装置、前記現像装置のうち少なくとも一つの出力を変更することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記濃度検知手段による前記横ライントナー像の検知を、所定のタイミングで行うことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記濃度検知手段による前記横ライントナー像の検知結果によって変更する画像形成条件は、前記現像装置に印加される現像バイアスの直流成分と前記像担持体の露光電位との電位差であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記濃度検知手段は、前記横ライントナー像と同じ画像が形成された基準反射板を有し、
前記基準反射板の濃度検知出力値を基準値として濃度検知を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記濃度検知手段による前記横ライントナー像の検知結果によって変更する画像形成条件は、前記横ライントナー像の濃度検知出力値と前記基準反射板の濃度検知出力値との差によって制御することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記横ライントナー像は、ラインのドット数をｍ、スペースをｌとすると、
ｍ：２〜２０ドットライン、
ｌ：２〜２０ドットライン
であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記横ライントナー像は、
ライン幅：５０〜８００μｍ、
スペース幅：５０〜８００μｍ
であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記横ライントナー像のシャドーイング感度αを、
α＝（シャドーイング面積率）×（ベタライン比）としたとき、
α≧８０％
であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いた複写機やプリンタ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景技術を図を用いて説明する。図２４はトナー単位質量当たりの電荷の分布を表した図である。
【０００３】
静電潜像を可視化する現像器において使用される現像剤（トナー）の電荷には分布がある。例えば図２４のようにネガ帯電したネガトナーが正規トナー（画像形成時に現像に供されるトナー）である場合でも、ポジ帯電した反転トナーが存在する。
【０００４】
一般にトナーは、現像スリーブの回転に伴う現像スリーブや規制部材との摺擦、トナー同士の摺擦による摩擦で帯電される。しかしながら、反転トナーはこのような過程で一定の確率で発生してしまう。
【０００５】
このような反転トナーによって、静電潜像と一定距離離れた位置に陰影のごとく像を形成してしまう「シャドーイング」と呼ばれる現象が引き起こされることがある。また、本来現像すべきでない白地部に反転トナーが載ってしまう「反転かぶり」と呼ばれる画像不良が引き起こされることがある。反転トナーは耐久によって現像器内に蓄積しやすいため、シャドーイングや反転かぶりは耐久における主要課題の一つとなっている。
【０００６】
特許文献１には、この反転トナーを非画像形成時に現像器内から排出するための反転トナー吐出しモードについて記載されている。図２５は従来技術における反転トナー吐出し時の画像形成条件を表した図である。
【０００７】
図２５に示すように、反転トナー吐出しモードは、例えば現像スリーブに印加する現像バイアスのＤＣ成分（交流成分）を、画像形成時よりも白地部との電位差を大きくする方向にシフトさせる。これによりポジ帯電した反転トナーが白地部へ飛翔する方向の電界強度を高めることができ、現像器内の反転トナーを感光体ドラムへ現像しやすくすることができる。
【０００８】
このような反転トナーを一定時間感光体ドラムへ移動させる反転トナー吐出しモードを、連続するジョブ中の画像と画像との間（いわゆる紙間）や所定枚数おきに行う調整モードと合わせて行う。これにより、上述の画像不良の発生を抑制しつつ、画像を出力し続けることができる。
【０００９】
特許文献２では、この反転トナー吐出しモードを画像形成終了後の後回転時に行い、その実行時間をトナーの消費量や現像スリーブの積算回転数、耐久枚数に応じて設定することが提案されている。図２６は従来技術における現像スリーブ積算回転数に対する反転トナー吐出し必要時間の関係を表した図である。
【００１０】
例えば、図２６に示すように、現像スリーブの積算回転数から必要吐出し時間を“推定”することで必要最低限の吐出しを行うというものである。
【００１１】
確かに、このような過去の画像形成状況から必要な吐出し時間を“推定”して吐出しを行う方法は、画一的に一定時間の吐出しを行う方法より効率的である。しかしながら、必要なときに十分な吐出しを実行せずにシャドーイングや反転かぶりを発生させてしまったり、不必要なときに必要以上の吐出しを行い、ユーザーを待たせてしまったりする可能性がある。
【００１２】
これは以下の理由による。つまり、シャドーイングや反転かぶりを引き起こす反転トナーは以下のような要因で発生しやすい。
【００１３】
・“選択現像”によるトナーの粗粉化
・現像スリーブや規制部材、トナー同士の摺擦による外添剤の欠落・埋め込み
・上記劣化トナーと補給された新剤とのコンタミネーション
・長期放置や環境変動によるトナー帯電量の低下
しかしながら、実際はこれらが互いに組み合わさって発生するため、いつどのような状況で反転トナーが蓄積・増加し、シャドーイングや反転かぶりが発生してしまうかわからない。このため、必要吐出し時間の効果的な推定をすることは困難であった。
【００１４】
それに対し、特許文献３には、反転かぶりを“直接”検知して反転トナー吐出しモードを実行する技術が提案されている。白地部の反転かぶりを像担持体上にてパッチ検で検知し、所定値以上の出力となった場合に反転トナー吐出しモードを実行する。そして、このパッチ検の出力が所定の範囲に入るまで吐出しを続ける。このように反転かぶりを“直接”検知することで、より効率良く反転トナー吐出しモードを実行することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００４−３３３７０９
【特許文献２】特開２００６−１１９３０９
【特許文献３】特開２００１−３４３７９５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、反転かぶりを“直接”検知して効率良く反転トナー吐出しモードを実行しようという方法には、検知精度に課題があった。
【００１７】
これは、白地部の反転かぶりトナーは、通常のパッチ画像（ベタパッチやハーフトーンパッチ、ラインパッチなど）のトナーに比べてごく微量であり、面内にムラもあるため、それをパッチ画像の検知を精度良く行うことは困難であるからである。
【００１８】
さらに、反転トナー吐出しモードを実行した場合、反転かぶりはそれほど悪化していないにも拘らず、シャドーイングが発生してしまうということも起こっていた。つまり、反転かぶりを“直接”検知して反転トナー吐出しモードを実行する方法を行っても、反転かぶりやシャドーイングに対して十分とは必ずしも言えなかった。
【００１９】
本発明は、上記従来技術による課題を解消するためになされたもので、シャドーイングや反転かぶりの発生を未然に防ぐことを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、
像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電装置と、帯電後の前記像担持体に静電潜像を形成する露光装置と、前記静電潜像をトナーで現像する現像装置と、前記像担持体のトナー濃度を検知する濃度検知手段と、画像形成時に現像されるトナーの帯電極性とは逆極性の反転トナーを前記現像装置から前記像担持体に吐き出す反転トナー吐出しモードを制御する制御装置と、を備えた画像形成装置において、
前記像担持体に互いに離隔配置された複数本の横ライントナー像を形成し、前記濃度検知手段による前記横ライントナー像の検知結果によって前記反転トナー吐出しモードを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
上述の構造により、シャドーイングや反転かぶりの発生を未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態に係るデジタル画像形成装置の概略断面図。
【図２】濃度検知手段の概略構成図。
【図３】露光量・現像バイアスの決定方法を説明する図。
【図４】所望の載り量を実現する現像条件の決定方法を説明する図。
【図５】濃度制御のフローチャート。
【図６】通常画像形成条件の電位状態を示す図。
【図７】反転トナー吐出しモードにおける画像形成条件の電位状態を示す図。
【図８】初期時と耐久後のＶｂａｃｋに対するかぶりとシャドーイングレベルを示したグラフ。
【図９】電界の回り込みによるラインのエッジ効果の説明図。
【図１０】シャドーイング検知用のパッチ画像を表した図。
【図１１】正常時とシャドーイング発生時における画像状態とパッチ検出力の関係を表した図。
【図１２】ライン間のスペース数に対するシャドーイング面積率のグラフ。
【図１３】ラインのドット数に対するシャドーイング面積率及びベタライン比の関係を表したグラフ。
【図１４】ラインのドット数に対するシャドーイング感度及びパッチ検出力差の関係を表したグラフ。
【図１５】正常時とシャドーイング発生時のパッチ検出力値を示す図表。
【図１６】シャドーイング検知及び反転トナー吐出しを実行するためのフローチャート。
【図１７】シャドーイング検知結果に対する反転トナー吐出し時間を示す図表。
【図１８】図１６を改良したフローチャート。
【図１９】第２実施形態に係るシャドーイング検知時の画像形成条件の説明図。
【図２０】第２実施形態に係るシャドーイング検知同時吐出しを実行するフローチャート。
【図２１】第２実施形態に係るシャドーイング検知同時吐出し実行時の画像形成条件の説明図。
【図２２】第３実施形態に係るシャドーイング検知及び画像形成条件変更を実行するフローチャート。
【図２３】シャドーイング検知結果に対するＶｂａｃｋ設定値を示す図表。
【図２４】トナー単位質量当たりの電荷の分布を表した図。
【図２５】従来技術における反転トナー吐出し時の画像形成条件を表した図。
【図２６】従来技術における現像スリーブ積算回転数に対する反転トナー吐出し必要時間の関係を表した図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成要素の寸法、材質及び形状、その他の相対配置、数値等は、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２４】
〔第１実施形態〕
本発明に係る画像形成装置を例にとって具体的に説明する。図１は第１実施形態に係るデジタル画像形成装置の概略断面図である。
【００２５】
画像形成装置１００は、リーダー部２００と接続され又は一体化される。リーダー部２００は、外部情報を画像信号に変える装置である。リーダー部２００は、例えば、外部の画像原稿を読み取る画像装置やパソコン等がある。そして、例えば画像装置に読み取られた原稿画像の輝度信号や、パソコン等から転送された画像信号が、画像形成を実施する画像形成装置１００に送信される。
【００２６】
画像形成装置１００における画像形成は、感光体ドラム１（像担持体）を備える。リーダー部２００からの画像情報に基づき、帯電工程、潜像形成工程、現像工程、が実施されることにより、感光体ドラム１上に現像剤による現像像（トナー像）が形成される。その後、転写工程にて、感光体ドラム１から転写材Ｐにトナー像が転写され、定着工程にて、転写材Ｐにトナー像が定着される。これらが画像形成工程である。これらの各工程を詳しく説明する。
【００２７】
まず、帯電工程においては、帯電器２（帯電装置）を用い、帯電バイアスを感光体ドラム１の表面に印加して、感光体ドラム１を所定の電位に一様に帯電する。
【００２８】
潜像形成工程においては、レーザー書き込みユニット等の露光手段３（露光装置）を用い、リーダー部２００からの画像情報に応じてレーザー光Ｌを照射する。前記帯電工程にて一様に所定電位に帯電された感光体ドラム１に対して、露光手段３からレーザー光Ｌを照射する。これによって、照射部分の感光体ドラム１の表面電位が変更し、感光体ドラム１表面に静電潜像が形成される。
【００２９】
現像工程においては、現像剤（トナー）を内包した現像器４（現像装置）の現像剤担持体（現像スリーブ）によって、感光体ドラム１上に形成された潜像部分に現像剤を転移させる。これにより、感光体ドラム１にトナー像が形成される。
【００３０】
転写工程においては、現像器４によって感光体ドラム１上に形成されたトナー像が、転写材Ｐ（紙や透明フィルムなど）に転写される。転写は転写帯電器５（転写手段）によって行われる。
【００３１】
その後、トナー像が形成された転写材Ｐが分離帯電器６（分離手段）で感光体ドラム１表面から分離される。最後に、定着工程において、転写材Ｐ上のトナー像が定着装置７（定着手段）によって定着される。
【００３２】
以上の画像形成工程において、感光体ドラム１上に残留したトナー等はクリーナー８によって除去される。さらに、感光体ドラム１の表面に残った電荷は、前露光器９により除去され、次の画像形成のために準備される。
【００３３】
次に、上述の画像形成工程の各工程で使用される構成を詳しく説明する。
【００３４】
感光体ドラム１は直径が１０８ｍｍのａ−Ｓｉ感光体を用いる。アルミニウム等の導電性ドラム基体と、その外周面に形成した感光層（光導電層）で構成され、帯電極性が正帯電極性の感光体（ポジ感光体）で構成される。図１における矢印の方向に、例えば６００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速）で回転駆動される。
【００３５】
帯電器２は２本の放電ワイヤーとグリッド線から構成されるコロナ帯電器である。帯電器２は、不図示の電源により放電ワイヤーに所定の電圧が印加されると放電動作が行われる。これにより、感光体ドラム１の外周面が＋０〜＋６００Ｖ程度の範囲で均一に帯電される。本実施形態では、感光体ドラム１の表面電位（帯電電位）は＋５００Ｖとしている。この帯電電位は、現像器４の上流側に取り付けられた電位センサ１０によって計測され、所望の電位に制御される。詳細は後述する。
【００３６】
露光手段３は、レーザー光Ｌで感光体ドラム１を露光する。露光画像の基礎となる画像情報は、リーダー部２００において原稿の画像を画像読み取り装置によって読み取ったものか、パソコン等から転送されたものである。画像情報は、リーダー部２００に設置された画像処理部によって所定の画像処理を施した画像データとなる。リーダー部２００における画像読取装置の読み取り動作に同期して、露光手段３に転送される。
【００３７】
本実施形態においては、この露光手段３から発光されるレーザー光Ｌにより、感光体ドラム１の表面電位が＋５０〜＋５００Ｖ程度の範囲に露光される。つまり、レーザー光Ｌによって、上記の表面電位は＋５００Ｖから下がり、負帯電性（ネガ）トナーを用いた場合は、正規現像方式で潜像が形成される。このように露光される感光体ドラム１の表面電位は、電位センサ１０によって計測され、所望の電位に制御される。詳細は後述する。
【００３８】
現像器４には負帯電性の現像剤が内包される。本実施形態で用いたトナーは、磁性一成分のネガトナーで、重量平均粒径は５．０〜７．５μｍ程度である。樹脂は少なくともスチレンアクリル樹脂またはポリエステル樹脂のいずれか一方から成り、磁性体を６０〜９０重量部程度入れ、比透磁率が１．５〜２．０程度である。また、外添剤として、０．５〜１．５％（重量％）程度のＳｉＯ２を含有している。
【００３９】
現像器４は、マグネットを内包した現像スリーブ４１（現像剤担持体）有する。感光体ドラム１とそれぞれ一定の間隔に保たれ、現像スリーブ４１が矢印の方向に回転しながら現像剤を拘束する。そして、不図示の現像バイアスによって、感光体ドラム１上に現像剤が移動し、所望の濃度の画像形成が行われる。
【００４０】
現像スリーブ４１は、それぞれ非磁性部材である直径が３２ｍｍのＡｌの表面にフェノール樹脂と結晶性グラファイト及びカーボンをある重量比割合で混合して、１８０℃環境で硬化させた膜を用いた。膜の厚さは安定かつ均一な膜を形成するために、２０μｍ程度とした。Ｂを樹脂の重量、Ｐを樹脂以外のものの重量（結晶性グラファイト＋カーボン）とすると、この場合はＰ／Ｂ比は１／２．５とした。
【００４１】
また、現像スリーブ４１の帯電特性をトナーに対して最適にするために４級アンモニウム塩を２５部程度含有するフェノール樹脂を用いた。第４級アンモニウム塩化合物は、添加されるとフェノール樹脂中に均一に分散され、更に、加熱硬化して被覆を形成する際にフェノール樹脂組成物自身が負帯電性を有する物質へと変化する。従って、このような材料を用いて形成された被覆層を有する現像スリーブを用いれば、現像剤の帯電特性を所望の状態にすることが可能となる。
【００４２】
現像器４の上部には、現像器４内に補給するトナーを収納したトナー補給容器４２が設けられる。現像時に現像器４内のトナーの量が所定量より減少したことをトナー量検知センサ４３で検知した場合には、トナー補給容器４２内のトナーが現像器４内に補給される。
【００４３】
トナー補給は、トナー補給容器４２の補給口に設けられたマグネットローラー４４をトナー補給制御装置３００からの制御信号によって回転させることによって行われる。
【００４４】
現像器４内へトナーが補給されると、トナー撹拌部材４５（４５Ａ、４５Ｂ）によって新旧トナーが混合撹拌される。
【００４５】
現像スリーブ４１は、感光体ドラム１の回転速度（プロセススピード）に対して１２０〜２００％の速度で回転し、現像位置での現像スリーブ４１と感光体ドラム１間のギャップは１５０〜３００μｍである。
【００４６】
固定マグネットローラー４６の磁力によって現像スリーブ４１上に担持されるトナーは、層厚規制ブレード４７でコート厚が規制される。なお、現像スリーブ４１と層厚規制ブレード４７間のギャップは１５０〜２５０μｍである。
【００４７】
現像スリーブ４１には、不図示の現像バイアス電源からＤＣ成分（直流成分）とＡＣ成分（交流成分）を重畳した現像バイアスが印加される（Ｖｐｐ：１〜２ｋＶ、周波数：１〜４ｋＨｚ程度）。これにより、トナーを感光体ドラム１側に飛翔させて静電潜像を非接触現像する。また、現像器４の下流側に設置された濃度検知手段によって、感光体ドラム１上に形成されたトナー濃度を検知して制御する。詳細は後述する。
【００４８】
転写帯電器５は放電ワイヤーとグリッド線から構成されるコロナ帯電器である。不図示の電源により放電ワイヤーに所定の電圧が印加されると放電動作が行われ、転写帯電器５にトナー像と逆極性（本実施形態ではプラス）の転写バイアスが印加される。これにより、感光体ドラム１上のトナー像は、転写材Ｐ上に静電的に転写される。
【００４９】
分離帯電器６もコロナ帯電器であって、不図示の電源により放電ワイヤーに所定の電圧が印加されると放電動作が行われる。分離帯電器６に分離バイアスが印加されることにより、感光体ドラム１表面から分離される。
【００５０】
定着装置７は、定着ローラー７１と加圧ローラー７２を有する。転写材Ｐは定着装置７に搬送され、定着装置７の定着ローラー７１と加圧ローラー７２間の定着ニップ部にてトナー像が転写材Ｐに加熱、加圧して熱定着する。トナー像が定着された転写材Ｐは、その後、外部に排出され、一連の画像形成が終了する。
【００５１】
クリーナー８は、クリーニングマグローラー８１及びクリーニングブレード８２を有する。トナー像転写後の感光体ドラム１表面に残留している転写残トナーは、クリーニングマグローラー８１及びクリーニングブレード８２によって除去され、回収される。
【００５２】
画像形成は、以上に説明した画像形成手段を使用した画像形成工程に従って行われる。このような電子写真方式の画像形成装置は、周囲の環境、使用状況等によって、その特性が変化し易く、固定の画像形成条件では、安定した画像を出力することは難しい。
【００５３】
そこで、前記画像形成手段が各画像形成工程を実施する画像形成条件は、感光体ドラム１上に形成されたトナー像の濃度を検知し、その情報に基づき画像条件の制御装置４００によって制御が行われる。画像形成条件としては、例えば帯電量、露光量、現像バイアス等が変更される。
【００５４】
図２を用いて本実施形態の濃度検知手段及び画像形成方法について説明する。図２は濃度検知手段の概略構成図である。
【００５５】
図２に示すように、濃度検知手段１１は、感光体ドラム１の表面から６ｍｍの間隙を有して対向配置される。ＬＥＤ１１Ａから８８０ｎｍの波長の近赤外光を照射すると、感光体ドラム１上のトナー像に反射し、その光が受光部としてフォトダイオード（ＰＤ）１１Ｂに入射する。その入射光の強度（最大電圧値：５Ｖ）に応じて、感光体ドラム１上のトナー像の濃度を検知する。また、濃度検知手段１１である光学センサのスポット径は６ｍｍほどである。
【００５６】
図３を用いて画像制御方法に関して説明する。図３は露光量・現像バイアスの決定方法を説明する図である。
【００５７】
現像器４に取り付けられた電位センサ１０によって感光体ドラム１上の電位を計測しながら、帯電器２のグリッドバイアスＶｇｒｉｄを帯電電位Ｖｄが５００Ｖになるように設定する。
【００５８】
次に、露光量を５段階に変化させ（ＬＰＷ１〜ＬＰＷ５）、上記と同様の方法で感光体ドラム１上の露光電位（Ｖｌ１〜Ｖｌ５）を計測する。そして、現像バイアスのＤＣ成分（直流成分）であるＶｄｃと露光電位Ｖｌとの電位差（いわゆるかぶり除去コントラストＶｂａｃｋ）が１５０Ｖで一定となるように、露光量のＬＰＷ（ＬＰＷ１〜ＬＰＷ５）を決定する。
【００５９】
図４を用いて、所望の載り量を実現する現像条件の決定方法を説明する。図４は所望の載り量を実現する現像条件の決定方法を説明する図である。具体的には、各パッチのＶｃｏｎｔ＝（Ｖｄ−Ｖｄｃ）と感光体ドラム１上のトナー載り量（ただし、実際のパッチ検センサの出力値は電圧）を示す。
【００６０】
この５つの条件でパッチを形成し、濃度検知を行う。その値に基づいて所望の最大濃度が得られる画像形成条件が決定される。本実施形態では、０．６５ｍｇ／ｃｍ２をターゲットとしており、図４の検出結果から上記０．６５ｍｇ／ｃｍ２となるＶｃｏｎｔを導き出す。ターゲットを挟む２点のＶｃｏｎｔとトナー載り量の関係を導き、その点を直線（線形）補完で結ぶ。そして０．６５ｍｇ／ｃｍ２になるＶｃｏｎｔ（Ｖｄｃ）を導けばよい。
【００６１】
図４のエンジン状態であれば、Ｖｃｏｎｔは２３０Ｖ（つまりＶｄｃが２７０Ｖ）が適正であり、トナー載り量を０．６５ｍｇ／ｃｍ２とすることができる。また、決定されたＶｃｏｎｔに対してＶｂａｃｋが１５０ＶとなるＶｌがわかり、所望のＶｌになるＬＰＷが決定される（ＬＰＷは標準状態から＋９％Ｕｐさせる）。
【００６２】
図５は濃度制御のフローチャートである。上記の最大濃度制御を、画像形成装置の電源投入時及び放置後の前多回転時や作像終了後の後回転時に図５のフローチャートに従って実行する。これにより、常に濃度変動がない画像を提供することができる。
【００６３】
図６及び図７を用いて、反転トナー吐出しモードを説明する。図６は通常画像形成条件の電位状態を示す図である。図７は反転トナー吐出しモードにおける画像形成条件の電位状態を示す図である。
【００６４】
本実施形態では、反転トナー吐出しモードを有する。この反転トナー吐出しモードは、反転トナー（上述の正規トナーとは極性が逆のトナー：本実施形態ではプラス）を現像スリーブ４１から感光体ドラム１に向けて飛翔させるためのモードである。また、通常画像形成時の画像形成条件（例えば図６）に対し、図７のように現像スリーブ４１に印加する現像バイアスを４５０Ｖ、露光電位を１００Ｖとして、Ｖｂａｃｋが大きくなるように変更する。
【００６５】
通常画像形成時は、ジョブ開始と同時に帯電器２により帯電を開始し、感光体ドラム１表面の帯電電位を５００Ｖとなるようにする。同時に現像バイアスを所望の濃度となるように設定し、この場合は３５０Ｖとしている。続いて露光手段３により帯電後の感光体ドラム１表面を露光して静電潜像を形成する。この露光部は正規トナーが飛翔しない白地部となり、この場合は２００Ｖとしている。つまり、露光されなかった部分が黒地部となって現像器４によって正規トナーが付着され、トナー像となる反転露光である。
【００６６】
一方、反転トナー吐出しモードは、作像終了後の後回転時や朝一などの電源投入時及び放置後の前多回転時に実行される。感光体ドラム１表面は、通常の白地部電位から下げて１００Ｖとし、現像バイアスは４５０Ｖに引き上げる。これにより、反転トナーを現像スリーブ４１から感光体ドラム１表面に移動させるための電界強度が増加する。この結果、現像スリーブ４１上の反転トナーが感光体ドラム１表面に付着して、最終的にクリーナー８で回収される。
【００６７】
続いて、本実施形態の特徴部分である反転かぶりやシャドーイングの検知方法について説明する。まず、従来の反転かぶり検知方法に比べて、本実施形態の検知方法の方が優れていることを説明するために、シャドーイングの発生メカニズムに関して説明をする。
【００６８】
図２４に示すように、トナーの持つ電荷には分布があり、反転化したトナーも存在する。ただし、初期の状態では反転トナーはごく微量であるため、シャドーイングや反転かぶりは発生しない（図８）。図８は初期時と耐久後のＶｂａｃｋに対するかぶりとシャドーイングレベルを示したグラフである。
【００６９】
しかし、耐久が進むに連れ、選択現像によってトナーが粗粉化したり、摺擦によって外添剤が欠落・埋め込まれたりした劣化トナーが補給や環境変動と組み合わさることで、反転化する。反転化したトナーは、電界に対して正規トナーと反対の動きをする。つまり、本来トナーが付着して欲しくない白地部にトナーが載ってしまう。これを通常、「反転かぶり」と呼ぶ。そして「反転かぶり」の中でもライン画像と隣接する白地部へのかぶりが顕著な場合があり、これは「シャドーイング」と呼ばれる。
【００７０】
では、シャドーイングと反転かぶりのどちらが発生しやすいかというと、シャドーイングの方が発生しやすい。これは、「エッジ効果」と呼ばれる現象に関係がある。図９は電界の回り込みによるラインのエッジ効果の説明図である。
【００７１】
図９に示すように、白地部（露光電位：例えば２００Ｖ）とライン部（帯電電位：例えば５００Ｖ）のエッジには電界の回り込みが発生する。この電界の回り込みは、露光電位と帯電電位の電位差が大きいほど顕著である。
【００７２】
正規トナーの場合は、図９に示す電気力線Ｅに沿って白地部からラインのエッジ部にトナーが移動するのに対し、反転トナーは反対にラインのエッジ部から白地部に移動してしまう。また、白地部に載ってしまったかぶりトナーもこの電界が邪魔してスリーブに回収されづらい。
【００７３】
その結果、シャドーイングは、通常の白地部へ付着してしまう反転かぶりに加え、エッジ効果分の反転トナーが付着するため、反転かぶりよりもシャドーイングは発生しやすいということが言える。よって、パッチ検で反転かぶりを検知するよりもシャドーイングを検知した方が感度が高いということになる。
【００７４】
図８において、かぶりの定量化は画像反射濃度計を用いて、未使用紙の反射率から、測定対象であるベタ白画像の反射率を引いたものとしている。かぶりの許容レベルは最悪で２．５％と言われている。
【００７５】
また、シャドーイングレベルは６００ｄｐｉで４ドットの横ラインパターンの画像を用いて、目視による主観評価をしたものであり、ランクは以下のようになっている。  
・ランク（０）：シャドーイングがまったく存在しない。  
・ランク（１）：シャドーイングが肉眼ではほとんど認識できない。  
・ランク（２）：シャドーイングが遠めにはわからないが近くから見ると認識できる。
【００７６】
・ランク（３）：シャドーイングが遠めに見ても認識できる。  
・ランク（４）：シャドーイングが悪い。  
・ランク（５）：シャドーイングが明らかに悪い。
【００７７】
実際、図８のグラフのように、耐久後のＶｂａｃｋ１５０Ｖ時のコート紙かぶりは２％程度と初期と大差がないのに対して、シャドーイングはレベル（０）からレベル（２）と視認できるレベルに初期よりも悪化してしまっていることがわかる。
【００７８】
そこで、本実施形態においては、互いに離隔配置された複数本の横ライントナー像（パッチ画像）を感光体ドラム１上に形成し、その複数本の前記横ライントナー像を濃度検知手段１１によって検知する。そして、その検知結果によって反転トナー吐出しモードを制御する。このようにして、かぶりを高精度に検知する。
【００７９】
図１０はシャドーイング検知用のパッチ画像を表した図である。図１０のように、本実施形態では、互いに離隔配置されたＮ本のドット数ｍ、スペースｌの横ラインで構成されるパッチ画像（横ライントナー像Ｇ）を用いる。このパッチ画像を濃度検知手段１１（パッチ検）を用いて検出する。
【００８０】
図１１は正常時とシャドーイング発生時における画像状態とパッチ検出力の関係を表した図である。耐久が進み、反転化したトナーが増えてシャドーイングが発生した場合、図１１のように正常時のライン画像に対してシャドーイング発生時はライン間の白地部に反転トナーが付着してしまう。
【００８１】
パッチ検の出力において、検知面積内のトナー付着量及びトナー付着面積が増加するほど反射光が弱くなる。このため、シャドーイング発生時は正常時に比べて出力が小さくなる。これを利用してシャドーイングを“直接”検知する。
【００８２】
ここで、パッチ検の検出領域の径をφ（ｍｍ）、装置の設計解像度、つまり単位長さ（１ｍｍ）に含まれるドット数をＲとすれば、パッチ検出領域に入る、ドット数ｍ、スペースｌ、本数Ｎは、
Ｎ＝φ・Ｒ／（ｍ＋ｌ）
と表すことができる。
【００８３】
本実施形態において、６００ｄｐｉで２ドット〜１０ドットのライン画像を耐久が進んだ機械を用いて観察した。ところ、横ラインの前方約５００μｍ以内の範囲にシャドーイングが発生していた。しかも、その領域はラインのドット数によらずほぼ同程度だった。
【００８４】
そのため、スペースのドット数（１ドットは約４２μｍ）が少ないと、パッチ検出領域に占めるシャドーイング発生部の割合（シャドーイング面積率）が低くなる。逆にスペースが多過ぎてもパッチ検出領域に占める白地部の割合が高くなってしまうため、シャドーイング面積率が低くなり、検出感度が悪くなる。
【００８５】
図１２はライン間のスペース数に対するシャドーイング面積率のグラフである。図１２のようにラインのドット数を固定し（この場合、４ドット）、ラインのスペース数を変えてプロットすると、ライン間のスペースは１０ドット程度とするのが良いことがわかった。一方、図１２によって、中間調のパッチ検出によく用いられるシャドーイングの発生するスペースがないスクリーン画像は、シャドーイング検知には適さないこともわかる。
【００８６】
ここで、スクリーン画像とは、白いドットと黒いドットの網点パターンでドットを並べたものである。スクリーン画像は、十分離れた距離から見るとそのドットは非常に小さいので均一な中間調になる。これに対し、本実施形態で用いた横ライントナー像は黒いドットが隙間なく隣り合って並んでラインを形成し、その横ライン同士も離れているのが肉眼でわかる。
【００８７】
次にラインのドット数について検討を行った。ラインのスペース数は１０ドットで固定し、２ドット〜１０ドットのライン画像について考察した。ラインのドット数を変えることで、シャドーイング面積率とベタライン比が変化する。
【００８８】
ベタライン比とは、所望のベタ黒濃度における、単位面積当たりの、ベタに対するラインの載り量の比を表したものである。通常、ライン部はエッジ効果によってベタ黒部よりも単位面積当たりのトナーの載り量が多くなる。つまり、ライン載り量が多いとベタライン比が大きくなるので、ベタライン比が大きい場合、シャドーイング発生部に供給される反転トナーも増える傾向にある。そこで、パッチ検で検出されるシャドーイング感度αは、
α＝（シャドーイング面積率）×（ベタライン比）
と表すことができる。
【００８９】
ここで、実験によって求めたベタライン比とシャドーイング面積率をプロットすると図１３のようになった。図１３はラインのドット数に対するシャドーイング面積率及びベタライン比の関係を表したグラフである。
【００９０】
さらにこれを用いてシャドーイング感度αを算出したところ、４ドット〜６ドット付近が最も高くなった。また、実際のパッチ検出力値（濃度検知出力値）を測定し、シャドーイングが発生していないときの基準値との差分を求めてプロットした。この結果を、図１４に示す。図１４はラインのドット数に対するシャドーイング感度及びパッチ検出力差の関係を表したグラフである。図１４に示すように、４ドット付近が最も感度が良かった。
【００９１】
よって、本実施形態においてシャドーイング検知に用いる好適なパッチ画像は４ドットライン、１０スペースの横ラインであることがわかった。さらに上述の式から検出できるラインの本数Ｎを算出すると、
ｍ＝４、ｌ＝１０、φ＝６、Ｒ＝２３．６より、
Ｎ＝１０．１
となるため、パッチ画像に用いるライン数は１０本とした。
【００９２】
このパッチ画像を用いて初期の正常時とシャドーイング悪化時のパッチ検出力値を測定した。それと同時に、ベタ白画像のパッチ検出力も測定した。この結果を図１５に示す。図１５は正常時とシャドーイング発生時のパッチ検出力値を示す図表である。
【００９３】
この結果、図１５に示すように、ベタ白画像のパッチ出力の感度（最大電圧値の５Ｖからの減少分）は（５−４．７３＝）０．２７Ｖで、本実施形態のパッチ画像出力の（５−３．９６＝）１．０４Ｖに対して約４分の１程度と、非常に小さい。
【００９４】
また、正常時とシャドーイング悪化時の出力差を求めたところ、本実施形態のパッチ画像ではベタ白画像パッチのときに比べて約３倍の感度を示した。以上のことから、ベタ白画像パッチを用いたときに比べ、本実施形態においては、検知精度を飛躍的に向上させることができる。
【００９５】
このように、本実施形態で用いる横ライントナー像には好適な条件、範囲がある。ラインのドット数や幅は大き過ぎると、検知するパッチ画像に占めるシャドーイング部の割合が小さくなる。逆に、ラインのドット数や幅が小さいと、シャドーイング部に供給されるトナーが少なくなって感度が低くなってしまう。また、同様に、ラインのスペース数や幅も大き過ぎても小さ過ぎても感度が低くなってしまう。
【００９６】
そのため、シャドーイング検知に用いる横ライントナー像の条件は、下記の（１）または（２）または（３）、即ち、
（１）ｍ：２〜２０ドットライン、ｌ：２〜２０ドットライン
（２）ライン幅：５０〜８００μｍ、スペース幅：５０〜８００μｍ
（３）シャドーイング感度α：８０％以上
を満たすものが望ましい。
【００９７】
次に上述のシャドーイング検知を用いた反転トナー吐出しモードについて説明する。図１６はシャドーイング検知及び反転トナー吐出しを実行するためのフローチャートである。
【００９８】
朝一番などのように、しばらく停止状態で放置した後の前多回転や画像形成後の後回転時にシャドーイング検知を行い、その結果から反転トナー吐出しの必要有無と吐出し時間を決定する。
【００９９】
具体的には、実際のパッチ画像と同じ横ライントナー像が形成された基準反射板（本実施形態では４ドットライン、１０スペースの横ラインが１０本）を設けておき、まずこのパッチ検出力値Ｒを読む。次に実際の画像形成を行い、そのパッチ検出力値Ｘとの差分を求め、｜Ｘ−Ｒ｜がある一定値（ａ０）以上となった場合に反転トナー吐出しを実行する。
【０１００】
反転トナー吐出しの吐出し時間は、図１７のように設定する。図１７はシャドーイング検知結果に対する反転トナー吐出し時間を示す図表である。本実施形態では、パッチ検出力値Ｘが大きくなり、｜Ｘ−Ｒ｜の値が大きくなってシャドーイングが悪化したときほど長く吐き出すようにした。以上のような方法で、シャドーイングを“直接”検知し、必要なときに反転トナー吐出しを実行することができるようになった。
【０１０１】
図１７における所定の値（ａ０、ａ１、ａ２、ａ３）は濃度検知手段１１（パッチ検）の性質に応じて適宜設定可能である。尚、本実施形態においては、｜Ｘ−Ｒ｜の所定の値に応じて段階的に吐出し時間を設定し、また所定のタイミングとして吐出し時間を５段階に分けたが、これに限るものではない。
【０１０２】
ところが、この方法で５％ＤｕｔｙのＡ４画像で耐久を行ったところ、３００ｋ枚を超えたあたりから装置の放置後にシャドーイングが発生することがあった。つまり、あらかじめ想定しておいた吐出し時間以上に吐出し時間を設定する方が好ましい。
【０１０３】
そこで、図１８で示すフローチャートのように制御することもできる。図１８は図１６を改良したフローチャートである。
【０１０４】
図１８においては、反転トナー吐出し実行後にシャドーイング検知を行い、その結果によって吐出しを再度実行するか否かを決定する。これにより、必要なときに必要なだけ反転トナー吐出しを実行することができる。
【０１０５】
以上のように、本実施形態によれば、シャドーイングを加速的に“直接”検知することで反転トナー吐出しモードを実行する際の検知精度を向上させることができる。これにより的確で必要最低限の反転トナー吐出しモードを実行することができ、反転かぶりやシャドーイングの発生を未然に防ぐことが可能となる。
【０１０６】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態について説明する。前述と同様の構成については同符号を付して説明を省略する。
【０１０７】
第１実施形態では、装置の放置後の前多回転や画像形成後の後回転時にシャドーイング検知を行い、その結果から反転トナー吐出しの必要有無と吐出し時間を決定した。ここで、シャドーイング検知時の画像形成条件は、通常の画像形成条件で行っていた。このため、たとえ画像形成中にシャドーイングが発生し始めていても、シャドーイング検知及び反転トナー吐出しの実行は、画像形成後の後回転時となっていた。
【０１０８】
そこで、本実施形態では“加速的”にシャドーイングを検知する。これにより、通常画像形成条件でシャドーイングが発生していないときでも、反転トナーが増えてシャドーイングが悪化しそうなときには、的確な反転トナー吐出しが実行できるようにした。
【０１０９】
具体的には、シャドーイング検知時のＶｂａｃｋを通常画像形成時よりも大きくしてパッチ画像を形成する。図１９は第２実施形態に係るシャドーイング検知時の画像形成条件の説明図である。
【０１１０】
図１９に示すように、Ｖｂａｃｋを大きくすると、現像スリーブ４１から反転トナーが多く飛び易くなる。またラインのエッジ効果も増し、シャドーイングがより顕著に現れる。このように“加速的”にシャドーイングを発生させ、その検知結果から反転トナー吐出しを実行すれば、シャドーイングや反転かぶりを“未然に”防ぐことが可能となる。  この場合の制御は、図１６又は図１８のフローチャートに従うこともできるが、次のような方法でシャドーイング検知及び反転トナー吐出しを行ってもよい。図２０は第２実施形態に係るシャドーイング検知同時吐出しを実行するフローチャートである。
【０１１１】
図２０に示すように、まず、装置の放置後の前多回転や画像形成後の後回転時にシャドーイング検知を行う。
【０１１２】
その際、図２１に示すように、反転トナー吐出しが必要だと判断された場合は、反転トナー吐出しを実行する。ただし、その際はシャドーイング検知時と同じ画像形成条件とする。図２１は第２実施形態に係るシャドーイング検知同時吐出し実行時の画像形成条件の説明図である。
【０１１３】
そして、この反転トナー吐出しを実行しながら定期的に（例えば１０秒ごとに）ラインパッチ画像を形成し、シャドーイング検知を行う。つまり、シャドーイング検知同時吐出しである。これによって、反転トナー吐出しモードを、より的確な吐出し時間で行うことができる。よって、必要なときに実際に必要なだけ反転トナー吐出しを実行することができる。このように、シャドーイングや反転かぶりを“未然に”防ぐことができる。
【０１１４】
〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態について説明する。前述と同様の構成については同符号を付して説明を省略する。
【０１１５】
第１実施形態及び第２実施形態では、シャドーイング検知方法の結果に応じて反転トナー吐出しモードを制御することで、シャドーイングや反転かぶりを防ぐことができた。しかし、反転トナー吐出しモードを必要最低限の時間で行ったとしても時間がかかるので、より待機時間を少なくすることが好ましい。
【０１１６】
そこで、図２２に示すように、本実施形態ではシャドーイング検知の結果に応じて画像形成条件を変更する。図２２は第３実施形態に係るシャドーイング検知及び画像形成条件変更を実行するフローチャートである。
【０１１７】
具体的には、図２３に示すように、｜Ｘ−Ｒ｜がある一定値（ｂ０）以上となった場合にＶｂａｃｋを変更する。図２３はシャドーイング検知結果に対するＶｂａｃｋ設定値を示す図表である。尚、図２３における所定の値（ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３）は濃度検知手段１１（パッチ検）の性質に応じて適宜設定可能である。
【０１１８】
図８のグラフに示すように、反転トナー吐出しを行わないで耐久が進んだ状態では、正規かぶりよりも反転かぶりが増えてくる。このため、Ｖｂａｃｋに対するかぶりの最小位置がシフトしてくる。
【０１１９】
これを利用し、装置の放置後の前多回転や画像形成後の後回転時に“加速的”シャドーイング検知を行い、その結果に応じて最適なＶｂａｃｋを設定する。これにより、耐久によって反転トナーが蓄積したとしても、反転トナー吐出しモードを実行しないでシャドーイングや反転かぶりの発生を防ぐこともできる。尚、反転吐出しモードを実行し、かつ最適なＶｂａｃｋを設定するようにしても構わない。
【符号の説明】
【０１２０】
Ｇ…横ライントナー像
１…感光体ドラム
２…帯電器
３…露光手段
４…現像器
１１…濃度検知手段
１００…画像形成装置
４００…制御装置
【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】
2013186460.tif 000018
【図１７】
2013186460.tif 000019
【図１８】
2013186460.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
2013186460.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
2013186460.tif 000024
【図２３】
2013186460.tif 000025
【図２４】
2013186460.tif 000026
【図２５】
2013186460.tif 000027
【図２６】
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