(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、この像担持体を所定の帯電電圧に均一に帯電させる帯電手段と、この均一に帯電させられた像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、現像バイアスが印加されて前記像担持体上の静電潜像を２成分現像剤で現像してトナー像とする２成分現像手段と、前記像担持体に所定の押圧力で接触しながら前記像担持体上のトナー像を転写材に転写させる転写手段と、前記２成分現像手段内の２成分現像剤のトナーとキャリアの割合を検出するセンサとを有し、このセンサの出力値を２成分現像剤のトナーとキャリアの割合の制御に用いる画像形成装置において、
前記センサの出力値に応じて非画像領域での転写電圧値若しくは転写電流値をデフォルト値に対して加算する時間帯を、前記帯電電圧又は前記現像バイアスの立ち上がり時及び又は前記帯電電圧又は前記現像バイアスの立ち下がり時のみに設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、前記センサの出力値に応じて非画像領域での転写電圧値若しくは転写電流値をデフォルト値に対して減算する時間帯を、前記帯電電圧又は前記現像バイアスの立ち上がり時及び又は前記帯電電圧又は前記現像バイアスの立ち下がり時のみに設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の画像形成装置において、転写電圧値若しくは転写電流値をデフォルト値に対して加算若しくは減算する値を変化させることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の複写機、ファクシミリ、プリンタといった画像形成装置の市場状況では、小型化及び低コスト化が求められている。これにより、画像形成装置では、機械本体内に像担持体としての感光体と接触転写手段とを接離するための接離機構もスペース的及びコスト的に設けることができなくて接触転写手段を常に感光体に接触させるようになっている場合が少なくない。また、一般に、トナー濃度検出センサとしては、２成分現像方式では現像器内の２成分現像剤のトナーとキャリアの割合（トナー濃度）を検出する磁気検出センサ（以下Ｔセンサという）が使用されている。しかし、このＴセンサは、現像剤の帯電量変化に対する追従性に乏しくてトナーとキャリアの割合の誤検出を招き、地汚れや画像濃度低下等の問題を時に発生させている。
【０００３】
それに伴い、最近では像担持体上に形成されたトナーパターン像の濃度をＰセンサと呼ばれる濃度センサにより光学的に検出するトナー濃度検出方式が併せて行われてきている。一般に知られているように、Ｐセンサによるトナーパターン像の濃度検出を行うためには、トナーパターン像を作成しなければならない。よって、上記のように接触転写手段を常に像担持体に接触させていたタイプのものでは、トナーパターン像を接触転写手段に付着させてしまい、このままでは転写材が接触転写手段と像担持体との間を通過する際に転写材の裏面にトナー汚れを発生させてしまう。
【０００４】
そこで、トナーパターン像が接触転写手段に接触する際に接触転写手段にトナーと同極性のバイアスを印加することにより、接触転写手段に電気的に付着するトナーの量を少なくし、かつトナーパターン像が接触転写手段と像担持体との間を通過した後にも接触転写手段にトナーと同極性のバイアスを印加し続けることで接触転写手段に付着したトナーを像担持体に戻す転写クリーニング方式がある。
【０００５】
一般的には、特開平３−６９９９８ｂ号公報に記載されているように、バイアスを転写部材に印加し、この印加部材上のトナーを感光体に付着させる（現像原理と同じ）ことで転写部材のクリーニングを行っている。しかし、センサとしてＰセンサのみを用いてトナー濃度制御を行う方式は、上記のような接触転写手段の汚れや、転写部材のクリーニング時間を確保しなければならないという面から、いささか無理がある。
【０００６】
よって、通常の電子写真装置からなる画像形成装置では、ＴセンサとＰセンサを併用してトナー濃度制御を行っている。すなわち、Ｔセンサの出力値を所定の制御基準値と比較してその結果により現像器内の２成分現像剤のトナー濃度を一定に保つようにトナー補給を行い、所定時間おきに或いは所定枚数の画像形成毎にトナーパターン像を像担持体上に作り、このトナーパターン像の濃度をＰセンサで検出してその検出結果に応じて上記制御基準値を変化させて補正し、かつ、トナー濃度の上下限に対応する制御基準値を予め決めておき、たとえトナーパターン像の濃度が狙いの値から外れてもトナー濃度の上下限に対応する制御基準値の範囲外には制御基準値をずらさないように制御している。この技術を採用することにより、不具合無く安定した画像濃度が得られる電子写真装置を実現できるようになった（特開平２−３４８７７ｂ号公報参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
さて、図２は電子写真装置からなる画像形成装置における帯電電圧及び現像バイアスのタイミングを示す。像担持体としての感光体上の画像領域直前で感光体の帯電電圧及び現像器の現像バイアスが目的の電位まで立ち上がり、画像領域終了後に感光体の帯電電圧及び現像器の現像バイアスがオフとなって立ち下がる。帯電電圧及び現像バイアスの立ち上がり及び立ち下がりのタイミングは、感光体上にトナー又はキャリアが付着しないように設計するのが理想であることは言うまでもない。
【０００８】
しかし、トナーとキャリアの摩擦によってトナーを帯電させて現像を行う２成分現像方式では、現像剤中のトナー濃度や、機械周辺環境の温湿度、現像剤の使用条件等によって現像剤の帯電量が経時で変化してしまう。よって、初期に感光体のトナー付着やキャリア付着が起こらないように帯電電圧及び現像バイアスの立ち上がり及び立ち下がりのタイミングを設計してあっても、例えば現像剤の帯電量が高くなってしまっている時には正帯電のキャリアが感光体上へ付着しやすい状況となる。逆に現像剤の帯電量が低くなってしまっている時には負帯電のトナーが感光体へ付着しやすい状況となる。
【０００９】
正帯電のキャリアが感光体上へ付着した場合には、感光体上に付着したトナーが接触転写手段としての転写部材に付着してしまい、次回の転写材へのトナー像転写時に転写不良を起こし、白斑点等の異常画像を生じさせてしまう。また、負帯電のトナーが感光体へ付着した場合には、感光体上のトナーが転写部材上に直接に付着してしまうために、次回の転写材へのトナー像転写時に転写材の裏汚れ等の異常画像を発生させてしまうという問題がある。
【００１０】
特に、接触転写手段としての転写部材に発泡スポンジローラを使用すると、発泡スポンジローラの表面に凹凸があるため、発泡スポンジローラの凹部に入り込んだトナーは転写材通過時に発泡スポンジローラの転写材との接触面に付着してしまう。つまり、発泡スポンジローラは、感光体と圧接しているためにローラ径が感光体と接している部分とその他の部分とでは異なり、感光体と接している部分では凹部の形状が変化してトナーを吐き出し、これが転写材の裏面に付着してトナー汚れとなってしまうという問題がある。
【００１１】
また、帯電電圧及び現像バイアスの立ち下げ時のタイミングや立ち下げ速度は帯電電圧及び現像バイアスの立ち上げ時のタイミングや立ち上げ速度に比べて一般的に設計しにくいため、特に帯電電圧及び現像バイアスの立ち上げ時の場合に上記問題が発生しやすい。
【００１２】
本発明は、現像剤中のトナー濃度や、機械周辺環境の温湿度、現像剤の使用条件等による現像剤の帯電量の経時変化で転写不良による白斑点等の異常画像や転写材の裏汚れ等の異常画像が発生することを防止できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、像担持体と、この像担持体を所定の帯電電圧に均一に帯電させる帯電手段と、この均一に帯電させられた像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、現像バイアスが印加されて前記像担持体上の静電潜像を２成分現像剤で現像してトナー像とする２成分現像手段と、前記像担持体に所定の押圧力で接触しながら前記像担持体上のトナー像を転写材に転写させる転写手段と、前記２成分現像手段内の２成分現像剤のトナーとキャリアの割合を検出するセンサとを有し、このセンサの出力値を２成分現像剤のトナーとキャリアの割合の制御に用いる画像形成装置において、前記センサの出力値に応じて非画像領域での転写電圧値若しくは転写電流値をデフォルト値に対して加算する時間帯を、前記帯電電圧又は前記現像バイアスの立ち上がり時及び又は前記帯電電圧又は前記現像バイアスの立ち下がり時のみに設けたものである。
【００１４】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記センサの出力値に応じて非画像領域での転写電圧値若しくは転写電流値をデフォルト値に対して減算する時間帯を、前記帯電電圧又は前記現像バイアスの立ち上がり時及び又は前記帯電電圧又は前記現像バイアスの立ち下がり時のみに設けたものである。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の画像形成装置において、転写電圧値若しくは転写電流値をデフォルト値に対して加算若しくは減算する値を変化させるものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の一実施形態の概略示す。この実施形態は、請求項１、２に係る発明の一実施形態であり、電子写真装置からなる画像形成装置の例である。像担持体としての感光体１は、例えばドラム状の感光体が用いられ、図示しない駆動部により図示矢印方向へ回転駆動される。この感光体１は、帯電器２により均一に帯電され、露光手段としての書込装置にて画像情報で変調された露光光３により露光されて画像情報に応じた静電潜像が形成される。ここに、帯電器２は、例えば帯電ローラからなる接触帯電器が用いられ、帯電器２及び書込装置は感光体１上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段を構成する。
【００１７】
感光体１上の静電潜像は現像手段としての現像器４により可視トナー像となる。また、図示しない給紙装置から転写材としての転写紙がレジストローラ５へ給紙され、レジストローラ５は転写紙を感光体１上の静電潜像と先端を合わせて送り出す。このレジストローラ５から送り出された転写紙は、転写手段としての転写器６により感光体１上のトナー像が転写されて分離器７により感光体１から分離され、図示しない定着器によりトナー像が定着されて外部へ排出される。
【００１８】
ここに、転写器６は、発泡スポンジ、例えばトーヨーポリマーのルビセル等で形成された転写ローラを用いた接触転写手段が用いられ、図示しない押圧手段による押圧で感光体１に所定の押圧力で接触する。また、転写紙の分離された感光体１は、ブレード８を有するクリーニング装置によりクリーニングされて転写残のトナーが掻き取られ、図示しない除電ランプにより電荷が消去されて帯電器２へと回転する。
【００１９】
現像器４は、図示しない駆動部により回転駆動される現像剤担持体としての現像ローラ９及び攪拌部材１０、１１を有し、内部に収容されている２成分現像剤を攪拌部材１０、１１で攪拌して現像ローラ９に供給する。現像ローラ９は、現像バイアスが現像バイアス電源から印加され、２成分現像剤を担持して搬送して感光体１上の静電潜像を２成分現像剤で現像する。
【００２０】
また、現像器４は図示しないトナー補給手段としてのトナー補給ユニットからトナーが補給され、磁気検出センサ（Ｔセンサ）からなるトナー濃度検出手段１２は現像器４内の２成分現像剤のトナーとキャリアの割合（トナー濃度）を検出する。また、感光体１上にトナーパターン像が所定のタイミングで作成されるが、このトナーパターン像の濃度がＰセンサと呼ばれる濃度センサ１８により検知される。
【００２１】
図２は本実施形態の帯電・現像のタイミングを示し、図３は本実施形態の転写のタイミングを示す。感光体１の帯電電圧及び現像バイアスは、感光体１上の画像部直前で目的の電位（帯電電圧が−９００Ｖ、現像バイアスが−６００Ｖ）まで立ち上がり、感光体１上の画像部終了後にオフとなって立ち下がる。この帯電電圧及び現像バイアスの立ち上げ及び立ち下げのタイミングは、感光体１上にトナー、キャリアが極力付着しないように設計されている。
【００２２】
例えば、帯電電圧及び現像バイアスの立ち上げ時及び立ち下げ時において、帯電電圧が現像バイアスに対して常に２００Ｖ〜３００Ｖ程度低めになるようにすることで、感光体１へのキャリア付着及びトナー付着を防ぐようにしている。この２００Ｖ〜３００Ｖの値は、キャリアの種類によって異なるものであり、現像剤の種類によってほぼ決定される。
【００２３】
しかし、トナーとキャリアの摩擦によってトナーを帯電させて現像を行う２成分現像方式では、機械周辺環境の温湿度や現像剤の使用条件等によって現像剤の帯電量が経時で変化してしまう。よって、例えば現像剤の帯電量が高めになってしまっている時は正帯電のキャリアが現像剤担持体としての現像ローラ９から、現像ローラ９よりも電圧が２００Ｖ〜３００Ｖ程度低い感光体１上へ移り、感光体１にトナーが付着しやすい状況となる。逆に、現像剤の帯電量が低くなってしまっている時は負帯電のトナーが感光体１へ付着しやすい状況となる。
【００２４】
図４は現像剤の単位重さ当りの帯電量を表すＱ／ＭとＴセンサ１２の出力値の相関を示す。一般に、トナー濃度が一定の時には、Ｑ／Ｍが高くなるとＴセンサ１２の出力値が低めになる傾向があり、逆にＱ／Ｍが低くなるとＴセンサ１２の出力値が高めになる傾向がある。すなわち、各画像形成毎にT センサ１２の出力値を検知することによって、その時の現像剤のＴ／Ｍが高めであるのか低めであるのかを逐次検知することができる。つまり、画像部前後の帯電電圧・現像バイアスの立ち上がり時及び立ち下がり時において、感光体１にキャリアが付着しやすい状況になっているのか、又は感光体１にトナーが付着しやすい状況になっているのかを逐次検知することができる。
【００２５】
図５は本実施形態の回路部を示す。制御手段としてのＣＰＵ１３は、Ｔセンサ１２の出力値を取り込み、トナー補給ユニット１４、転写用高圧電源１５、帯電用高圧電源１６を制御する。この場合、ＣＰＵ１３は、Ｔセンサ１２の出力値を制御基準値と比較し、その結果によりトナー補給ユニット１４を現像器４内の現像剤のトナーとキャリアの割合（トナー濃度）が一定になるように制御する。
【００２６】
また、所定時間おきに或いは所定枚数の画像形成毎にトナーパターン像が感光体１上に形成され、このトナーパターン像の濃度がＰセンサ１８で検知される。ＣＰＵ１３は、Ｐセンサ１８の出力値結果に応じて上記制御基準値を変化させて補正し、かつ、トナー濃度の上下限に対応する制御基準値を予め決めておき、たとえトナーパターン像の濃度が狙いの値から外れてもトナー濃度の上下限に対応する制御基準値の範囲外には制御基準値をずらさないように制御する。また、転写用高圧電源１５は転写器６に高圧を印加し、帯電用高圧電源１６は帯電器２に高圧を印加する。また、ＣＰＵ１３は、現像器（現像ユニット）４、書込装置（書き込み系）１７を制御する。
【００２７】
ＣＰＵ１３は、Ｔセンサ１２の出力値Ｖｔ’が感光体１のキャリア付着もトナー付着も起こりにくい適切な値（デフォルト値）Ｖｔよりも低めにずれているかどうかを判断し、Ｔセンサ１２の出力値Ｖｔ’が適切な値（デフォルト値）Ｖｔよりも低めにずれている時には転写用高圧電源１５を画像部前後の転写電流又は転写電圧がデフォルト値よりも高めになるように制御する。これによって、画像部前後の帯電電圧・現像バイアスの立ち上がり時及び立ち下がり時における感光体１のキャリア付着の発生を防止できる。図７は、本実施形態において、画像部から非画像部へ立ち下げる非画像部立ち下げ部にて転写電流又は転写電圧を実線で示すデフォルト値よりも高めに制御した場合を点線で示している。
【００２８】
また、ＣＰＵ１３は、Ｔセンサ１２の出力値Ｖｔ’が感光体１のトナー付着もトナー付着も起こりにくい適切な値（デフォルト値）Ｖｔよりも高めにずれているかどうかを判断し、Ｔセンサ１２の出力値Ｖｔ’が適切な値（デフォルト値）Ｖｔよりも高めにずれている時には転写用高圧電源１５を画像部前後の転写電流又は転写電圧がデフォルト値よりも低めになるように制御する。これによって、画像部前後の帯電電圧・現像バイアスの立ち上がり時及び立ち下がり時における感光体１のトナー付着の発生を防止できる。
【００２９】
この実施形態によれば、像担持体１と、この像担持体１上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段としての帯電器２及び書き込み系１７と、前記像担持体１上の静電潜像を２成分現像剤で現像してトナー像とする２成分現像手段４と、前記像担持体１に所定の押圧力で接触しながら前記像担持体１上のトナー像を転写材に転写させる転写手段６と、前記２成分現像手段４内のと２成分現像剤のトナーとキャリアの割合を検出するセンサ１２とを有し、このセンサ１２の出力値を２成分現像剤のトナーとキャリアの割合の制御に用いる画像形成装置において、前記センサ１２の出力値に応じて非画像領域での転写電圧値若しくは転写電流値をデフォルト値に対して加算する時間帯を設けたので、現像剤中のトナー濃度や、機械周辺環境の温湿度、現像剤の使用条件等による現像剤の帯電量の経時変化で像担持体のキャリア付着が発生して転写不良による白斑点等の異常画像が発生することを防止できる。
【００３０】
また、この実施形態によれば、前記センサ１２の出力値に応じて非画像領域での転写電圧値若しくは転写電流値をデフォルト値に対して減算する時間帯を設けたので、現像剤中のトナー濃度や、機械周辺環境の温湿度、現像剤の使用条件等による現像剤の帯電量の経時変化で像担持体のトナー付着が発生して転写材の裏汚れ等の異常画像が発生することを防止できる。
【００３１】
本発明の他の実施形態は、請求項３に係る発明の一実施形態である。この実施形態では、上記実施形態において、ＣＰＵ１３は、画像部前後の転写電流又は転写電圧をデフォルト値に対して高め乃至低めに制御する場合、Ｔセンサ１２の出力値Ｖｔ’とデフォルト値Ｖｔとの差（Ｖｔ−Ｖｔ’＝Ｚ）を計算し、この差Ｚに対応して画像部前後で高め又は低めに制御する転写電流又は転写電圧の値を例えば図６に示すようなテーブルを用いて決定する。
【００３２】
このテーブルは、Ｚが大きいときには転写電流又は転写電圧の制御幅を大きくするようなマトリクスとなっている。ＣＰＵ１３がこのようなマトリクスにより転写電流又は転写電圧の値を制御することで、画像部前後の転写電流又は転写電圧の値の加減算をより過不足無く行うことが可能となり、ひいては画像部前後の帯電電圧・現像バイアスの立ち上がり時及び立ち下がり時において、感光体１のキャリア付着やトナー付着の不具合が一層起こりにくくなる効果がる。この際、上記マトリクス中のｘやαの値は固定値にしてもよいし、可変値としても差し支えない。また、本発明は、マトリクス形態を限定するものではないので、他のマトリクスを組んでも差し支えない。
【００３３】
このように、本実施形態によれば、転写電圧値若しくは転写電流値をデフォルト値に対して加算若しくは減算する値を変化させるので、像担持体のキャリア付着やトナー付着の不具合が一層起こりにくくなる効果がる。
なお、本実施形態及び上記実施形態において、転写電圧値若しくは転写電流値をデフォルト値に対して加減算する時間は、固定にしてもよいし、帯電用高圧電源１６、転写用高圧電源１５の立ち上げ・立ち下げ性能等に応じて可変にしても差し支えない。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように請求項１に係る発明によれば、上記構成により、現像剤中のトナー濃度や、機械周辺環境の温湿度、現像剤の使用条件等による現像剤の帯電量の経時変化で像担持体のキャリア付着が発生して転写不良による白斑点等の異常画像が発生することを防止できる。
【００３５】
請求項２に係る発明によれば、上記構成により、現像剤中のトナー濃度や、機械周辺環境の温湿度、現像剤の使用条件等による現像剤の帯電量の経時変化で像担持体のトナー付着が発生して転写材の裏汚れ等の異常画像が発生することを防止できる。
【００３６】
請求項３に係る発明によれば、上記構成により、像担持体のキャリア付着やトナー付着の不具合が一層起こりにくくなる効果がる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す概略図である。
【図２】電子写真装置における帯電電圧及び現像バイアスのタイミングを示すタイミングチャートである。
【図３】上記実施形態の転写のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図４】上記実施形態の現像剤単位重さ当りの帯電量を表すＱ／ＭとＴセンサ出力値の相関を示す図である。
【図５】上記実施形態の回路部を示すブロック図である。
【図６】本発明の他の実施形態で用いたテーブルを示す図である。
【図７】上記実施形態において、非画像部立ち下げ部にて転写電流又は転写電圧をデフォルト値よりも高めに制御した場合を点線で示す図である。
【符号の説明】
１      感光体
２      帯電器
４      現像器
６      転写器
１２      Ｔセンサ
１３      ＣＰＵ
１４      トナー補給ユニット
１５      転写用高圧電源
１６      帯電用高圧電源
【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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