JP2003241447A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 中間体上での濃度検知を最適な状態で行うこ
とができるとともに、濃度検知結果から像担持体上のト
ナーの単位面積当たりの電荷量を変える場合にも最適な
転写を行うことができる画像形成装置を提供すること。 【構成】 像担持体上に形成されたトナー像を、定電圧
の高圧バイアスを印加することにより、被転写体上に転
写する転写手段と、転写手段に高圧バイアスを印加しな
がら、そのときの転写電流と転写電圧を検知し、その値
から転写電流と転写電圧の関係を算出する手段と、被転
写体上に転写されたトナー像の濃度を検知する濃度検知
手段を用いて、像担持体上に形成されるトナー像の単位
面積当たりの電荷量を増加又は減少させる制御を行う画
像形成装置において、第１に上記の転写電流と転写電圧
の関係を求めて転写バイアスを設定し、第２に上記トナ
ー像の単位面積当たりの電荷量を増加又は減少させる制
御を行い、第３に上記で求めた電流値と電圧値の関係か
ら転写バイアスを再設定する。

Description

【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、プリンタ
等の画像形成装置に係り、詳しくは、像担持体上のトナ
ー像の単位面積当たりの電荷量を増加又は減少させる制
御の前後において、転写バイアスの最適化を行う画像形
成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子写真方式を用いた画像形成装
置について、図５を用いて説明する。

【０００３】図５において、１は感光ドラム、２は１次
帯電手段、３は露光手段、４は現像装置、５は転写手
段、６はクリーナーである。1 次帯電装置２により、感
光ドラム１が一様に帯電された後、画像信号に応じた露
光が露光手段３によってなされることにより、感光ドラ
ム１上に静電潜像が形成される。その後、現像装置４に
よってトナー像が現像され、感光ドラム１上のトナー像
は転写手段５によって記録材Ｐに転写される。感光ドラ
ム１上に残った転写残トナーはクリーナー６によって回
収される。

【０００４】本構成において、感光ドラム１上に形成さ
れるトナー像の単位面積当たりの乗り量は、図８に示す
現像コントラストによって制御される。ここで、Ｖｄは
１次帯電手段２によって帯電された感光ドラム１の表面
電位であり、Ｖｌは露光手段３によって露光された部分
の感光ドラム１の表面電位であり、Ｖｄｃは現像装置４
に印加される現像バイアスである。図８に示される現像
コントラストが大きいと、現像部においてより多くのト
ナーが感光ドラム１表面に現像されるが、ここで、現像
コントラストはトナー像の単位面積当たりの電荷量と対
応している。又、現像されるトナーの単位面積当たりの
量は、トナーの帯電電荷（単位重量当たりの電荷量）に
大きく依存する。

【０００５】又、従来からの電子写真方式を用いた画像
形成装置においては、主に接触帯電方式を用いた転写手
段に対して、ＡＴＶＣ（Active Transfer Voltage Cont
rol）と呼ばれる非作像時に転写部に電流を流し、この
ときの電流電圧値から最適な転写バイアスを設定する方
法が提案されている。

【０００６】図５において、転写手段５は弾性ローラを
用いた接触帯電方式であり、オゾンレス、低コスト等の
利点から、電子写真画像形成装置に従来から良く用いら
れている。

【０００７】しかしながら、上記のような弾性ローラ
（以下「転写ローラ」と呼ぶ）は、製造時の抵抗ばらつ
きを抑えることが難しい上、雰囲気環境の温湿度変化や
耐久劣化等により抵抗が変化してしまう。このため、転
写高圧電源に定電流制御と定電圧制御の出来る制御手段
及びこのときの電圧、電流を検知する手段を持ち、画像
形成の前回転時に転写バイアスを定電流制御し、このと
きの感光ドラム１の帯電電位と転写ローラ５の抵抗値に
対する最適な転写電圧を検知し、画像を転写する際には
先に求めた転写電圧で定電圧制御を行う。このようにす
ることで、必要な転写電流を、定電圧制御を行いながら
流すことが可能となる。

【０００８】転写制御において、定電流制御に比べて定
電圧制御を用いることの利点は、感光ドラムや転写ロー
ラよりも幅の小さい転写材を転写する際に、転写材以外
の部分に流れる電流について、又は、画像サイズの小さ
い画像を転写する際の、非画像部に流れる電流につい
て、これらの影響を無視して制御できる点であり、又、
コスト的にも有利である。

【０００９】更に、近年のカラー画像形成装置には、一
般に出力画像の濃度を調整する機構が付設されており、
その多くは、出力画像濃度が自動的に適正になるような
制御手段を有する。特に、フルカラー画像の出力を行う
画像形成装置では、所望のカラーバランスを得るため
に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのそれぞれ
について、より正確な温度制御が求められている。出力
画像濃度の補正手段としては、多数提案されているが、
像坦持体上や紙上、中間転写体上等に形成されたトナー
像の画像濃度を、光学センサーで読み取り、これらの結
果から現像コントラスト等を調整して濃度を補正する方
法が一般的に知られている。

【００１０】画像濃度は、感光ドラムや現像キャリアの
環境特性や製造時のばらつき、レーザー露光量のばらつ
き等にも影響を受けるが、上記の濃度制御を所定の枚数
ごと等に行うことで、これらの変動の影響を或る程度安
定化することが可能である。

【００１１】又、特開２００１―１１７３７６において
は、出力濃度調整時に、中間転写体上で濃度検知用画像
を読み取るのに先立ち、濃度検知用画像を感光ドラムか
ら中間転写体へ１次転写する時の転写条件を、ＡＴＶＣ
によって設定しておくことで、最適な条件で濃度検知用
画像が転写されるため、画像濃度制御の安定化が達成さ
れるとしている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記提
案においては、出力濃度調整後の、転写バイアスの最適
化が示されていない。既に述べたように、濃度補正を行
う方法としては現像コントラストの設定を変更すること
が一般的であるが、この場合、感光ドラムへの帯電条
件、現像条件、露光条件等が変わってくるために、これ
に伴って転写の最適バイアスも当然異なってくる。

【００１３】これに対し、特開平１１−１０９６８９に
おいて、帯電手段に印加される電圧の変更に応じて転写
バイアスを制御する方法が開示されている。図９を用い
て説明すると、Ｖｄを変更した場合にも、転写電圧Ｖｔ
ｒを、Ｖｄとの転写コントラストを常に一定となるよう
に設定することで、飛び散り等の画像不良を防げるとい
うものである。

【００１４】しかしながら、感光ドラム上のトナー乗り
量を増減させることにより、感光ドラム上のトナーの単
位面積当たりの電荷量が変化した場合には、上記の方法
では最適な転写条件を得ることはできない。最適な転写
電流は、トナーの単位面積当たりの電荷量に対応してい
るためである。図１１に、トナー像を転写するときの、
転写電流Ｉと感光ドラムから被転写体への転写効率の関
係を示す。

【００１５】本発明者の検討によれば、転写電流I を上
げていくと、感光ドラムから被転写体への転写効率は高
くなっていき、電流Ｉｂ近傍において最大の転写効率と
なる。そして、この電流Ｉｂを境に強抜けと呼ばれる画
像不良が発生し始め、転写効率は下がり始める。このと
きには、感光ドラムから被転写体の間で放電が発生して
いると考えられる。このように、トナー転写効率は転写
電流によって決まるのである。

【００１６】従って、例えば、現像コントラストを大き
くすることで、トナーの単位面積当たりの電荷量を多く
する制御を行った場合は、より多くの転写電流を必要と
するため、転写のコントラストとしても大きくする必要
がある。転写電流が不足した場合には、転写が十分に行
われない弱抜けといった画像が発生してしまう。逆に強
過ぎる場合には、飛び散り等の不良画像が発生してしま
う。

【００１７】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、中間体上での濃度検知を最適
な状態で行うことができるとともに、濃度検知結果から
像担持体上のトナーの単位面積当たりの電荷量を変える
場合にも最適な転写を行うことができる画像形成装置を
提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、像担持体上に形成されたトナー像を、定
電圧の高圧バイアスを印加することにより、被転写体上
に転写する転写手段と、転写手段に高圧バイアスを印加
しながら、そのときの転写電流と転写電圧を検知し、そ
の値から転写電流と転写電圧の関係を算出する手段と、
被転写体上に転写されたトナー像の濃度を検知する濃度
検知手段を用いて、像担持体上に形成されるトナー像の
単位面積当たりの電荷量を増加又は減少させる制御を行
う画像形成装置において、第１に上記の転写電流と転写
電圧の関係を求めて転写バイアスを設定し、第２に上記
トナー像の単位面積当たりの電荷量を増加又は減少させ
る制御を行い、第３に上記で求めた電流値と電圧値の関
係から転写バイアスを再設定することを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００２０】＜実施の形態１＞図１は本発明の実施の形
態１に係る画像形成装置要部の断面図である。本発明の
画像形成装置は、４つの感光ドラムを持ち、中間転写体
を用いたフルカラー電子写真画像形成装置である。以
下、本発明の画像形成装置について詳しく説明する。

【００２１】本画像形成装置は、図１に示すように、潜
像担持体たる感光ドラムの周囲に、帯電手段、露光手
段、現像装置、クリーナー等を有して構成される画像形
成手段たるプロセスユニットが４個設けられ、各プロセ
スユニットにて形成された感光ドラム上の画像は、感光
ドラムに隣接して移動通過する中間転写体上に順次転写
され、中間転写体上に転写された画像は、更に第２の転
写部において紙等の記録材へ転写される構成となってい
る。

【００２２】以下、本実施例に係る画像形成装置につい
ての詳細を説明する。

【００２３】イエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの
各色の画像を形成する各プロセスユニットＰａ，Ｐｂ，
Ｐｃ，Ｐｄには、それぞれ感光ドラム１ａ，１ｂ，１
ｃ，１ｄが配置されており、各感光ドラムは矢印方向に
回転自在となっている。更に、各感光ドラム１ａ，１
ｂ，１ｃ，１ｄの周囲には、帯電手段２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄ、露光手段３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、現像装置
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、そして、クリーナー６ａ，６
ｂ，６ｃ，６ｄが上記感光ドラムの回転方向に沿って順
次配設されている。

【００２４】以下、プロセスユニットについて詳細を図
１０を用いて説明するが、４つのプロセスユニットは同
一の構成となっている。ここでは、ａ，ｂ，ｃ，ｄの符
号を省略して説明する。

【００２５】本プロセスユニットは、像担持体として、
不図示の装置本体によって回動自在に支持された感光ド
ラム１を備えいている。感光ドラム１は、アルミニウム
等の導電性基体１１と、その外周に形成された光導電層
１２を基本構成とする円筒状の電子写真感光体である。
その中心には支軸１３を有し、この支軸１３を中心とし
て矢印Ｒ１方向に、不図示の駆動手段によって回転駆動
されるようになっている。

【００２６】感光ドラム１の上方には、一次帯電装置と
しての帯電ローラ２が配置されている。帯電ローラ２
は、感光ドラム１表面に接してこの表面を所定の極性、
電位に一様均一に帯電するものであり、全体としてロー
ラ状に構成されている。帯電ローラ２は、中心に配置さ
れた導電性の芯金２１と、その外周に形成された低抵抗
導電層２２と中抵抗導電層２３から成り、芯金２１の両
端部が不図示の軸受部材によって回転自在に支持される
とともに、感光ドラム１に対して平行に配置されてい
る。これら両端部の軸受部材は不図示の押圧手段によっ
て感光ドラム１向けて付勢されており、これにより、帯
電ローラ２は、感光ドラム１表面に所定の押圧力を持っ
て圧接されている。帯電ローラ２は、感光ドラム１の矢
印Ｒ１方向の回転に伴って矢印Ｒ２方向に従動回転す
る。帯電ローラ２は、電源２４によってバイアス電圧が
印加され、これにより、感光ドラム１表面を一様均一に
接触帯電するようになっている。

【００２７】感光ドラム１の回転方向についての帯電ロ
ーラ２の下流側には、露光手段３が配設されている。露
光手段３は、例えば画像情報に基づいてレーザー光をＯ
ＦＦ／ＯＮしながら走査して感光ドラム１上を露光する
もので、画像情報に応じた静電潜像を形成するものであ
る。

【００２８】露光手段３の下流側に配置された現像装置
４は、二成分現像剤を収容した現像容器４１を有し、そ
の容器４１の感光ドラム１に面した開口部内に現像スリ
ーブ４２が回転自在に設置され、現像スリーブ４２内に
は現像スリーブ４２上に現像剤を担持させるマグネット
ローラ４３が、現像スリーブ４２の回転に対して非回転
に固定配置されている。現像容器４１の現像スリーブ４
２の下方位置には、現像スリーブ４２上に担持された現
像剤を規制して薄層の現像剤層に形成する規制ブレード
４４が設置されている。

【００２９】更に、現像容器４１内には、区画された現
像室４５及び撹拌室４６が設けられ、その上方には補給
用のトナーを収容した補給室４７が設けられている。薄
層の現像剤層に形成された現像剤は、感光ドラム１と対
向した現像領域へ搬送されると、マグネットローラ４３
の現像領域に位置された現像主極の磁気力によって穂立
ちし、現像剤の磁気ブラシが形成される。この磁気ブラ
シで感光ドラム１の面上を擦ると共に、現像スリーブ４
２に、電源４８によって現像バイアス電圧を印加するこ
とにより、磁気ブラシの穂を構成するキャリアに付着し
ているトナーが静電潜像の露光部に付着して現像し、感
光ドラム１上にトナー像が形成される。

【００３０】現像装置４の下流側の感光ドラム１の下方
には、転写ローラ５３が配設されている。転写ローラ５
３は、電源５４によってバイアス印加される芯金５３１
と、その外周面に円筒状に形成された導電層５３２によ
って構成されている。転写ローラ５３は、両端部が不図
示のスプリング等の押圧部材によって感光ドラム１に向
けて付勢されており、これにより転写ローラ５３の導電
層５３２は、所定の押圧力で中間転写ベルト５１を介し
て感光ドラム１表面に圧接され、感光ドラム１と転写ロ
ーラ５３との間には転写ニップ部が形成される。転写ニ
ップ部には、中間転写ベルト５１が挟まれており、電源
５４によってトナーの極性と逆極性のバイアス電圧が印
加され、これによって感光ドラム１上のトナー像が中間
転写ベルト５１表面に転写される。

【００３１】像転写後の感光ドラム１は、クリーナー６
によって残留トナー等の付着物が除去される。クリーナ
ー６は、クリーナーブレード６１及び搬送スクリュー６
２から成り、クリーナーブレード６２は、感光ドラム１
に対して、所定の角度及び圧力で不図示の加圧手段によ
り当接されており、感光ドラム１表面に残留したトナー
等を回収する。回収された残留トナー等は搬送スクリュ
ー６２により搬送排出される。

【００３２】図１において、各感光ドラムの下方には、
中間転写ユニット５が配設されている。中間転写ユニッ
ト５は、中間転写ベルト５１及び転写ローラ５３ａ，５
３ｂ，５３ｃ，５３ｄ及び２次転写ローラ５６，５７、
更に中間転写ベルトクリーナー５５を有している。

【００３３】以上のようなプリンタにおいて、感光ドラ
ム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上に形成された各色のトナー
像は、中間転写ベルト５１を挟んで対向する転写ローラ
５３から転写バイアスを受けて、順次中間転写ベルト５
１上に転写され、ベルトの回転とともに２次転写部まで
搬送される。

【００３４】一方、このときまでに、給紙カセット８か
ら取り出された記録材Ｐは、ピックアップローラ８１を
経て搬送ローラ８２に供給され、更に同図左方に搬送さ
れ、２次転写部において、２次ローラ５６，５７に印加
される二次転写バイアスによって上述のトナー像は記録
材Ｐ上に転写される。尚、中間転写ベルト５１上の転写
残トナー等は、中間転写ベルトクリーナー５５によって
除去、回収される。

【００３５】定着装置７は、回転自在に配設された定着
ローラ７１と、定着ローラ７１に圧接しながら回転する
加圧ローラ７２から成る。そして、定着ローラ７１の内
部には、ハロゲンランプ等のヒータ７３が配設されてお
り、ヒータ７３への電圧等を制御することにより定着ロ
ーラ７１の表面の温度調節を行っている。この状態にお
いて、記録材が搬送されてくると、定着ローラ７１と加
圧ローラ７２は一定速度で回転し、記録材Ｐが定着ロー
ラ７１と加圧ローラ７２の間を通過する際に表裏両面か
らほぼ一定の圧力、温度で加圧、加熱されることにより
記録材表面上の未定着トナー像は溶融して定着され、記
録材Ｐ上にフルカラー画像が形成される。

【００３６】尚、中間転写ベルト５１は、ＰＣ、ＰＥ
Ｔ、ＰＶＤＦのような誘電体樹脂によって構成される。
本実施の形態では、体積抵抗率１０^8.5 Ω・ｃｍ（JIS-
K6911法準拠プローブを使用、印加電圧１００Ｖ、印加
時間６０ｓｅｃ、２３℃５０％ＲＨ）、厚みｔ＝１００
μｍのＰI 樹脂を採用したが、他の材料、体積抵抗率、
及び厚みのものでも構わない。

【００３７】又、転写ローラ５３は、φ８ｍｍの芯金
と、厚さ４ｍｍの導電性ウレタンスポンジ層から成り、
抵抗値は、５００ｇ重の荷重の下で接地に対して該転写
ローラ５３を５０ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転させ、芯金
に５００Ｖの電圧を印加して測定された電流の関係から
求められ、その値は約１０⁵ Ω（２３℃５０％ＲＨ）で
あった。

【００３８】又、本実施の形態の濃度制御に用いる検出
手段としての光学濃度センサ９０は、図６に示すよう
に、中間転写ベルト５１に対向して設置され、ＬＥＤ等
の発光素子９１、フォトダイオード等の受光素子９２及
びホルダー９３から成っており、発光素子９１からの赤
外光を中間転写ベルト１上の検知用画像ＤＰに照射さ
せ、そこからの反射光を受光素子９２で測定することに
より検知用画像ＤＰの濃度を測定する。この光学濃度セ
ンサ９０では、受光素子９２に検知用画像ＤＰからの正
反射光が入射しないように、法線Ｌを基準にすると、検
知用画像ＤＰへの照射角度をα＝４５゜、検知用画像Ｄ
Ｐからの反射光の受光角度を０゜として乱反射光のみを
測定するようにしている。

【００３９】光学濃度センサ９０の受感する赤外光量は
付着トナー量とほぼ比例もしくは反比例関係にあるが、
付着トナー量と出力画像の濃度は一般に比例関係にはな
い。しかしながら、付着トナー量と出力画像の濃度は一
対一で相関することから、光学濃度センサ９０の測定値
より出力画像の濃度が推定可能である。

【００４０】続いて、本実施の形態の特徴である、濃度
制御及び１次転写の転写バイアスを設定する方法につい
て説明する。

【００４１】本実施の形態の画像形成装置においては、
出力画像濃度の安定化を図るために、以下の濃度制御を
印字枚数１００枚に対して１回行う。

【００４２】ここでは、連続印字等によって画像濃度が
低下してきている際に、出力画像濃度制御によって、下
がっていた画像濃度を上げるために、現像コントラスト
を大きくする場合を想定する。

【００４３】ＡＴＶＣで転写電圧と転写電流の関係を
求める ＡＴＶＣについては、幾つかの方法が知られているが、
本発明では、転写電流と転写電圧の関係を求め、複数の
転写電流に対応する転写電圧が求められる方法である必
要がある。

【００４４】本実施の形態に係る画像形成装置は、定電
圧制御のできる転写高圧電源及びこのときの電圧、電流
を検知する手段を持っている。そして、感光ドラム1 ａ
〜１ｄを所定の帯電電位に帯電しながら、２段階の電圧
Ｖ１，Ｖ２をそれぞれ転写ローラ５ａ〜５ｄが１周する
間印加し、このときのそれぞれの転写電流Ｉ１，Ｉ２を
検知する。そして、図４に示すように、これら転写電圧
と転写電流の関係から所定転写電流Ｉｂを流すのに必要
な電圧Ｖｂを線形補間から求める。

【００４５】濃度検知用画像を転写するバイアスを設
定する 本濃度制御において、検知用画像ＤＰは１００％ベタの
パッチを用いるが、このパッチは或る程度濃度変動して
いることが想定される。ところが、最適転写電流は図２
に示すように、濃度に応じて異なる。よって、ここでは
濃度変動の中心とされる時の最適転写電流Ｉｂ２が流れ
るような転写電圧Ｖｂ２を転写バイアスとして設定する
ことで、検知用画像ＤＰを感光ドラム１ａ〜１ｄから中
間転写ベルト５１へ効率良く転写することができる。

【００４６】濃度補正を行う 中間転写ベルト５１上に１次転写された検知用画像ＤＰ
は、中間転写ベルト５１に対向して設置されている光学
濃度センサ９０により検知され、この検知用画像ＤＰの
光学濃度測定結果から、検知用画像ＤＰの目標光学濃度
に最も近い画像形成条件を推定し、その画像形成条件を
制御する。この場合、検知用画像ＤＰの濃度は目標光学
濃度よりも下がっており、これを補正するために、現像
コントラストを大きくする。

【００４７】転写バイアスを再設定する 上記で現像コントラストを大きくするのに伴って、感光
ドラム１表面に現像されるトナー像の、単位面積当たり
の電荷量は多くなる。従って、このトナー像を転写する
のに必要な最適転写電流も多くなる。よって、このとき
の現像コントラストに対応する最適転写電流Ｉｂ３が流
れるのに必要な転写バイアスＶｂ３を、先にＡＴＶＣで
求めた転写電圧と転写電流の関係から算出し、以降の転
写バイアスとして再設定する。

【００４８】以上の手順によれば、出力画像濃度補正に
先立って転写バイアスの設定を行うことで、最適な濃度
補正を行うことができ、且つ、濃度補正によって、トナ
ー像の単位面積当たりの電荷量や、トナー像の単位面積
当たりの乗り量が変わった場合にも、再度ＡＴＶＣを実
施することなく、速やかに最適な転写バイアスを設定す
ることができる。

【００４９】尚、本実施の形態において、出力画像濃度
補正及び転写バイアスの設定の順序を述べたが、これら
の順序を入れ替えることがなければ、この前後或は間に
他の制御等の動作を入れても構わない。

【００５０】又、ＡＴＶＣの方法としては、転写電流と
転写電圧の関係を求め、複数の転写電流に対応する転写
電圧が求められる方法であれば、上記に示した方法に限
らない。

【００５１】更に、本実施の形態では、１次転写部にお
ける転写バイアス設定の方法を示したが、トナー像の単
位面積当たりの電荷量が変化することで、最適転写電流
が変わるのは、中間転写体から転写材への２次転写部に
おいても同様であるから、２次転写の直後或は定着後等
に画像濃度を検知する手段を持つ構成において、２次転
写部に対して同様な制御を行っても構わない。

【００５２】加えて、紙等の転写材上に転写された濃度
検知用画像の濃度を、リーダー等の読み取り装置で読み
取って、画像濃度を補正する構成においても、同様な制
御を行うことができる。

【００５３】＜実施の形態２＞本発明の実施の形態２
は、実施の形態１と同様の構成の画像形成装置におい
て、アナログ現像を用いた制御を行った場合に、同様の
転写制御を採用するものである。

【００５４】本実施の形態の画像形成装置の構成及び動
作については、実施の形態１と殆ど共通するため、ここ
での説明は省略する。

【００５５】以下に、本実施の形態におけるアナログ現
像を用いた現像器内のトナーとキャリアの重量比率（Ｔ
／Ｄ比）の補正制御方法について図１を用いて説明す
る。

【００５６】先ず、感光ドラム１ａ〜１ｄ表面を帯電器
によって所定電位Ｖｄに帯電する。本実施の形態では、
帯電装置として帯電ローラ２ａ〜２ｂを用いており、帯
電ローラに印加されいている帯電バイアスのＤＣ成分に
近い値で感光ドラム１ａ〜１ｄの表面が帯電される。

【００５７】続いて、所定電位Ｖｄに帯電された感光ド
ラム１ａ〜１ｄ表面上を、現像装置４ａ〜４ｄに現像バ
イアスＶｄｃを印加することでトナー像を現像する。こ
のとき、図７に示すように、現像バイアスＶｄｃは帯電
電位Ｖｄより負極性に大きい値で印加されているが、本
実施の形態ではトナーはネガトナーを用いており、この
ときの帯電電位Ｖｄと現像バイアスＶｄｃの差である現
像のコントラストによってトナー像が現像される。ここ
で、感光ドラム１ａ〜１ｄを帯電後、露光部に対して現
像を行うという一般的な反転現像工程を行わない理由
は、露光部の電位Ｖｌは感光ドラムの環境変動や耐久変
動により変動し易いため、現像コントラストを露光部電
位Ｖｌと現像バイアスＶｄｃの差で取った場合の、Ｖｌ
の変動の影響を避けるためである。即ち、アナログ現像
の目的は、所定の現像コントラストにおける現像特性を
純粋に把握することにある。

【００５８】ところで、同じ現像コントラストでアナロ
グ現像されたトナー像であっても、現像器内のトナーと
キャリアの重量比が異なっていると、ドラム上に現像さ
れる濃度が異なってくることが一般的に知られている。
トナーの比率が高い場合には、現像性が増し、同一の現
像コントラストで、より多くのトナーが感光ドラム上に
現像される。一方、トナーの比率が低い場合には、感光
ドラム表面の単位面積当たり現像されるトナー量は少な
くなる。

【００５９】ここで、感光ドラム１ａ〜１ｄ表面にアナ
ログ現像されたトナー像は、中間転写ベルト５１上に１
次転写され、中間転写ベルト５１に対向して設置されて
いる光学濃度センサ９０により、その濃度が読み取られ
る。従って、この結果から、現像器内のトナーとキャリ
アの重量比率を推定することができるのである。

【００６０】一般的に、トナーとキャリアの重量比率
で、トナーの比率が高まった場合には、トナーの帯電が
不十分となることで、かぶりが発生し易くなってしま
う。逆にトナーの比率が低くなった場合には、トナーが
チャージアップ、即ちトナー単位重量当たりの電荷量が
増え、所定の現像コントラストにおける単位面積当たり
の現像量（ドラム上乗り量）が減少するために画像濃度
が低下し、又、画像もがさつき気味となり易い。

【００６１】本実施の形態では、現像器内のトナーとキ
ャリアの重量比率で、トナーの比率が最適値よりも低く
なってトナーがチャージアップしてしまっていながら、
実施の形態１の方法によって現像コントラストを高くす
ることで濃度を最適値に合わている場合に、トナーとキ
ャリアの重量比率を、最適値に補正（Ｔ／Ｄ比補正）す
る場合を想定し、このときのＴ／Ｄ比補正制御及び転写
バイアスの設定方法について説明する。

【００６２】尚、本実施の形態に係る画像形成装置にお
いては、Ｔ／Ｄ比の安定化を図るために、以下の濃度制
御を印字枚数５００枚に対して１回行う。

【００６３】ＡＴＶＣで転写電圧と転写電流の関係を
求める 本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、転写
電流と転写電圧の関係を求め、複数の転写電流に対応す
る転写電圧が求められる方法である必要がある。ここで
は、実施の形態１と同様に、転写電圧を他段階に設定し
ながら、その時の転写電流値を検知し、これらを線形補
完することで、転写電流と転写電圧の関係を求めた。

【００６４】Ｔ／Ｄ比補正画像を転写するバイアスを
設定する 本実施の形態において、Ｔ／Ｄ比補正画像ＡＰはアナロ
グ現像されたパッチである。しかしながら、このパッチ
もある程度濃度変動していることが想定される。従っ
て、濃度変動の中心とされる時の最適転写電流Ｉｂ２が
流れるような転写電圧Ｖｂ２を設定することで、Ｔ／Ｄ
比補正ＡＰを感光ドラム１ａ〜１ｄから中間転写ベルト
５１へ効率良く転写する。

【００６５】Ｔ／Ｄ比補正を行う 上述のように、アナログ現像によるＴ／Ｄ比補正画像Ａ
Ｐを、中間転写ベルト５１上で光学濃度センサ９０によ
り読み取ることで、現像器内のトナーとキャリアの重量
比率が最適値よりも低くなったことを検知する。これを
受け、トナーとキャリアの重量比率を高くするために、
補給室４７内に収納さているトナーが現像器内へ補給さ
れる。すると、トナーの帯電性は低下するために、現像
器内のトナーの単位重量当たりの電荷量は、補給前より
低下して、適正値に近づく。

【００６６】一方、現像コントラストは、トナーとキャ
リアの重量比率が低い（トナーの単位重量当たりの電荷
量が高い）場合に合わせて高めに設定されているが、ト
ナー単位重量当たりの電荷量が適正値に低下するのに合
わせて現像コントラストを低めに補正することで、トナ
ー像の濃度を一定に保つ。

【００６７】転写バイアスを再設定する 上記で現像コントラストを小さくするのに伴って、感光
ドラム１表面に現像されるトナー像の単位面積当たりの
電荷量は小さくなる。従って、このトナー像を転写する
のに必要な最適転写電流も小さくなる。よって、このと
きの現像コントラストに対応する最適転写電流Ｉｂ１が
流れるのに必要な転写バイアスＶｂ１を、先にＡＴＶＣ
で求めた転写電圧と転写電流の関係から算出し、以降の
転写バイアスとして再設定する。

【００６８】以上の手順によれば、Ｔ／Ｄ比補正に先立
って転写バイアスの設定を行うことで、最適なＴ／Ｄ比
補正を行うことができ、且つ、Ｔ／Ｄ比補正によって、
トナー像の単位面積当たりの電荷量及びトナー像の単位
重量当たりの電荷量が変わった場合にも、再度ＡＴＶＣ
を実施することなく、速やかに最適な転写バイアスを設
定することができる。

【００６９】尚、本実施の形態において、Ｔ／Ｄ比補正
及び転写バイアスの設定の順序を述べたが、これらの順
序を入れ替えることがなければ、この前後或は間に他の
制御等の動作を入れても構わない。

【００７０】又、本実施の形態では、トナーの重量比率
が低下した場合に、トナーを補給する場合について述べ
たが、逆にトナーの重量比率が上昇した場合に、トナー
の補給量を規制する制御を行う場合の転写の制御も可能
である。

【００７１】＜実施の形態３＞本発明の実施の形態３
は、直接多重転写方式を用いた画像形成装置において、
実施の形態１と同様な濃度制御を、転写ベルトを用いて
行う場合である。

【００７２】図３に本実施の形態に係る画像形成装置の
像担持体近傍の概略を示す。

【００７３】本画像形成装置は、図３に示すように、潜
像担持体たる感光ドラムの周囲に、帯電手段、露光手
段、現像装置、クリーナー等を有して構成される画像形
成手段たるプロセスユニットが４個設けられ、各プロセ
スユニットにて形成された感光ドラム上の画像が、感光
ドラムに隣接して移動通過する搬送手段上の紙等の記録
材へ、順次多重転写され、フルカラー画像を形成される
構成となっている。

【００７４】以下、本実施の形態に係る画像形成装置に
ついての詳細を説明する。

【００７５】イエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの
各色の画像を形成する各プロセスユニットＰａ，Ｐｂ，
Ｐｃ，Ｐｄには、それぞれ感光ドラム１ａ，１ｂ，１
ｃ，１ｄが配置されており、各感光ドラムは矢印方向に
回転自在となっている。更に、各感光ドラム１ａ，１
ｂ，１ｃ，１ｄの周囲には、帯電手段２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄ、露光手段３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、現像装置
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、そして、クリーナー６ａ，６
ｂ，６ｃ，６ｄが上記感光ドラムの回転方向に沿って順
次配設されている。

【００７６】プロセスユニットの構成は、実施例１の構
成に準ずるため、ここでの詳細な説明は省略する。

【００７７】以上のような画像形成装置において、図３
に示す記録材供給手段たる給紙カセット８から供給され
た記録材Ｐは、ピックアップローラ８１を経て搬送ロー
ラ８２に供給され、吸着手段５２によって転写ベルト５
１上に静電吸着されて各プロセスユニット下部へ搬送さ
れる。感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上に形成され
た各色のトナー像は、記録材Ｐと転写ベルト５１を挟ん
で対向する転写ローラ５３から転写バイアスを受けて順
次転写される。この転写工程が終了すると、上記記録材
Ｐは転写ベルト５１から分離されて定着装置７へ搬送さ
れる。尚、転写ベルト５１上のトナー等は、転写ベルト
クリーナー５５によって除去、回収される。

【００７８】定着装置７は、回転自在に配設された定着
ローラ７１と、定着ローラ７１に圧接しながら回転する
加圧ローラ７２からなる。そして、定着ローラ７１の内
部には、ハロゲンランプ等のヒータ７３が配設されてお
り、ヒータ７３へ供給される電圧等を制御することによ
り定着ローラ７１の表面の温度調節を行っている。この
状態において、記録材が搬送されてくると、定着ローラ
７１と加圧ローラ７２は一定速度で回転し、記録材Ｐが
定着ローラ７１と加圧ローラ７２の間を通過する際に表
裏両面からほぼ一定の圧力、温度で加圧、加熱されるこ
とにより記録材表面上の未定着トナー像は溶融して定着
され、記録材Ｐ上にフルカラー画像が形成される。

【００７９】尚、転写ベルト５１は、ＰＣ、ＰＥＴ、Ｐ
ＶＤＦのような誘電体樹脂によって構成される。本実施
の形態では、体積抵抗率１０¹⁴Ω・ｃｍ（JIS-K6911 法
準拠プローブを使用、印加電圧１０００Ｖ、印加時間６
０ｓｅｃ、２３℃５０％ＲＨ）、厚みｔ＝８０μｍの、
カーボンが分散されたＰＩ樹脂を採用したが、他の材
料、体積抵抗率及び厚みのものでも構わない。

【００８０】又、転写ローラ５３は、φ８ｍｍの芯金
と、厚さ４ｍｍの導電性ウレタンスポンジ層から成り、
抵抗値は、５００ｇ重の荷重の下で接地に対して該転写
ローラ５３を５０ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転させ、芯金
に５００Ｖの電圧を印加して測定された電流の関係から
求められ、その値は約１０^6.5 Ω（２３℃５０％ＲＨ）
であった。

【００８１】又、本実施の形態の濃度制御に用いる検出
手段としての光学濃度センサ９０は、図３に示すよう
に、転写ベルト５１に対向して設置される。光学濃度セ
ンサ９０の構成や動作等は、実施の形態１と同様である
ため説明は割愛する。

【００８２】本実施の形態における、濃度制御及び転写
バイアスの設定方法及び手順は、実施の形態１に準ずる
が、ＡＴＶＣの方法及び濃度検知の方法における実施の
形態１との相違点を中心に説明する。

【００８３】ＡＴＶＣで転写電圧と転写電流の関係を
求める 本実施の形態においても、実施の形態１と同様に転写電
圧と転写電流の関係を求る。

【００８４】濃度検知用画像を転写するバイアスを設
定する 本濃度制御においても、検知用画像ＤＰは１００％ベタ
のパッチを用いるが、このパッチは、転写ベルト５１上
に直接転写される。このときの転写バイアスは、検知用
画像ＤＰの濃度ばらつきを想定した所定のＩｂ２という
転写電流が流れるのに必要な転写電圧Ｖｂ２を設定され
る。

【００８５】濃度補正を行う 転写ベルト５１上に１次転写された検知用画像ＤＰは、
転写ベルト５１に対向して設置されている光学濃度セン
サ９０により検知され、この検知用画像ＤＰの光学濃度
測定結果から、検知用画像ＤＰの目標光学濃度に最も近
い画像形成条件（ここでは、現像コントラスト）を推定
し、その画像形成条件を制御する。

【００８６】転写バイアスを再設定する 上記で現像コントラストを変更したのに伴って、感光ド
ラム１表面に現像されるトナー像の単位面積当たりの電
荷量も変化する。従って、このトナー像を転写するのに
必要な最適転写電流も再設定する必要があるが、本実施
の形態においては、濃度制御に先立って行われたＡＴＶ
Ｃでの、転写電圧と転写電流の関係から得られた、最適
な転写電流Ｉｂ１を流すのに必要な電圧Ｖｂ１に、電圧
Ｖｂに転写材が分担する電圧Ｖｐを加えた（Ｖｂ１＋Ｖ
ｐ）という電圧を、画像を転写する際の転写電圧として
設定する。

【００８７】以上の手順によれば、直接転写方式を用い
た画像形成装置においても、出力画像濃度補正に先立っ
て転写バイアスの設定を行うことで、最適な濃度補正を
行うことができ、且つ、濃度補正によって、トナー像の
単位面積当たりの電荷量及びトナー像の単位面積当たり
の乗り量が変わった場合にも、再度ＡＴＶＣを実施する
ことなく、速やかに最適な転写バイアスを設定すること
ができる。

【００８８】尚、本実施の形態において、出力画像濃度
補正及び転写バイアスの設定の順序を述べたが、これら
の順序を入れ替えることがなければ、この前後或は間に
他の制御等の動作を入れても構わない。

【００８９】又、紙等の転写材上に転写された濃度検知
用画像の濃度を、転写の直後或は定着後等に検知する手
段を持つ構成において、同様な制御を行っても構わな
い。

【００９０】更には、紙等の転写材上に転写された濃度
検知用画像の濃度を、リーダー等の読み取り装置で読み
取って画像濃度を補正する構成において、同様な制御を
行うことができる。

【００９１】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、出力画像濃度補正に先立って転写バイアスの設
定を行うことで、最適な濃度補正を行うことができ、且
つ、濃度補正によって、トナー像の単位面積当たりの電
荷量及びトナー像の単位面積当たりの乗り量が変わった
場合にも、再度ＡＴＶＣを実施することなく、速やかに
最適な転写バイアスを設定することができるという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の略
構成図である。

【図２】本発明の実施の形態１の転写電流と転写効率の
関係を示す線図である。

【図３】本発明の実施の形態２に係る画像形成装置の略
構成図である。

【図４】本発明の実施の形態１の転写電圧Ｖと転写電流
Ｉの関係を示す線図である。

【図５】従来の画像形成装置の概略構成図である。

【図６】本発明の光学濃度センサの模式図である。

【図７】本発明の実施の形態２の現像コントラストを示
す線図である。

【図８】従来及び本発明の実施の形態１の現像コントラ
ストを示す線図である。

【図９】従来の転写コントラストを示す線図である。

【図１０】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の
プロセスユニットの略構成図である。

【図１１】従来の転写電圧Ｖと転写電流Ｉの関係を示す
線図である。

【符号の説明】

１ 感光ドラム ２ 帯電器 ３ 露光手段 ４ 現像装置 ５ 転写手段 ６ クリーナー

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H027 DA01 DA04 DA06 DA07 DA09 DE02 DE05 DE07 DE09 EA01 EA02 EA03 EA05 EA06 EA20 EC03 EC06 EC09 ED03 ED06 ED09 ED10 ED24 2H073 AA01 BA01 BA13 BA21 BA28 BA45 CA03 2H200 FA18 GA23 GA34 GA45 GA47 GA56 GA60 HA02 HA28 HB12 HB22 JA01 JA28 JA29 JA30 JB06 JC03 NA01 PA02 PA10 PA18 PA24 PB02 PB05 PB17 PB38 PB39

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体上に形成されたトナー像を、定
   電圧の高圧バイアスを印加することにより、被転写体上
   に転写する転写手段と、転写手段に高圧バイアスを印加
   しながら、そのときの転写電流と転写電圧を検知し、そ
   の値から転写電流と転写電圧の関係を算出する手段と、
   被転写体上に転写されたトナー像の濃度を検知する濃度
   検知手段を用いて、像担持体上に形成されるトナー像の
   単位面積当たりの電荷量を増加又は減少させる制御を行
   う画像形成装置において、 第１に上記の転写電流と転写電圧の関係を求めて転写バ
   イアスを設定し、第２に上記トナー像の単位面積当たり
   の電荷量を増加又は減少させる制御を行い、第３に上記
   で求めた電流値と電圧値の関係から転写バイアスを再設
   定することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 像担持体たる感光体を帯電する帯電装置
   と、前記感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段
   と、現像バイアスを印加することで、前記感光体上の静
   電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像装
   置を備え、帯電装置、露光手段、現像装置のうち少なく
   とも１つの条件を変更することによって、トナー像の単
   位面積当たりの電荷量を増加又は減少させる制御を行う
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 像担持体上に形成するトナー像の単位面
   積当たりの乗り量を、増加又は減少させる制御を行うこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 像担持体上に形成するトナー像の単位重
   量当たりの電荷量を、増加又は減少させる制御を行うこ
   とを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の画像形成
   装置。
5. 【請求項５】 トナーと、トナーを像担持体近傍へ搬送
   するキャリアを現像装置内に持つ、２成分トナーを用い
   た現像装置を備え、トナーとキャリアの重量比を制御す
   ることにより、トナー像の単位重量当たりの電荷量を、
   増加又は減少させる制御を行うことを特徴とする請求項
   ４記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 被転写体が中間転写体であることを特徴
   とする請求項１〜５の何れかに記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 被転写体が紙等の転写材を搬送する搬送
   部材であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記
   載の画像形成装置。