JP2004287291A

JP2004287291A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2004287291A
Application number: JP2003081532A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Funayama; 康弘舩山; Makoto Kanai; 真金井
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2004-10-14

Abstract

【解決課題】透磁率センサを用いた現像装置と比べて、コストダウンを図るため、画像濃度検知媒体上に形成された画像濃度制御用のトナー像の濃度を検知して、現像装置へのトナーの供給量を制御するように構成した場合でも、二成分現像手段内のトナー濃度が異常に上昇するのを確実に防止することが可能な画像形成装置を提供することを課題とする。
【解決手段】複数の画像濃度調整用トナー像のうち、第１の画像濃度調整用トナー像の測定結果に基づいて調整された現像バイアス値と、予め設定された設定バイアス値との比較結果と、第２の画像濃度調整用トナー像の測定結果の双方から、前記二成分現像手段へのトナーの補給動作を制御する制御手段を備えるように構成して課題を解決した。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真方式、静電記録方式、イオノグラフィー、磁気記録方式等の画像形成方式を採用し、カラーや白黒の画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、さらに詳しくは画像濃度センサを用いて画像濃度を測定し、その測定結果によりトナー濃度等の画像形成条件を調整する二成分現像装置を用いた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【特許文献１】特開平１０−７８６８６号公報
【特許文献２】特開２００２−１６２７９５号公報
【０００３】
【従来の技術】
従来、上記電子写真方式等を採用した画像形成装置において、カラー画像を高速かつ高画質に形成可能とした装置としては、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック等の各単色トナー像を形成する４つの画像形成ユニットを、互いに並列的に配置し、これらの各画像形成ユニットで順次形成されるイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各単色トナー像を、中間転写ベルト上に一旦多重に転写した後、この中間転写ベルトから転写用紙上に一括して転写し、転写用紙上にトナー像を定着することによって、カラー画像を形成するように構成された所謂フルカラータンデム機が、種々提案されており、実際に製品化されてきてもいる。
【０００４】
かかる画像形成装置として、本出願人は、特開平１０−７８６８６号公報に開示されているように、装置の小型化が可能であり、しかも複雑な画像の位置ずれ防止技術を用いることなく、高画質のカラー画像を形成することが可能な画像形成装置について、既に提案している。
【０００５】
この特開平１０−７８６８６号公報に開示された画像形成装置は、種々の実施の形態を含むものであるが、その実施の形態の１つとして、図１９に示すように、２つの感光体１０１，１０２と１つの中間転写体１５１とからなる単位構成体と、２つの感光体１０３，１０４と１つの中間転写体１５２とからなる単位構成体が備えられており、２つの中間転写体１５１，１５２は、さらにもう１つの中間転写体１５３に接するように構成したものが提案されている。ここに示された４つの感光体１０１，１０２，１０３，１０４は共通の接線Ｍを有しており、したがって、これらの４つの感光体１０１，１０２，１０３，１０４の周囲に配置された帯電装置１１１，１２１，１３１，１４１、露光装置１１２，１２２，１３２，１４２、現像装置１１３，１２３，１３３，１４３、クリーニング装置１１４，１２４，１３４，１４４は、それぞれの感光体１０１，１０２，１０３，１０４に対し同一位置に配置されており、各装置種類毎に装置の共通化が図られている。
【０００６】
この図１９に示す実施の形態の場合、感光体１０１，１０２上に形成された各トナー画像は、中間転写体１５１に転写された後中間転写体１５３に転写され、感光体１０３，１０４上に形成された各トナー画像は中間転写体１５２に転写された後中間転写体１５３に転写され、中間転写体１５３に転写されたトナー画像が搬送されてきた用紙Ｐ上に一括して転写される。用紙Ｐ上に転写されたトナー画像は、図示しない定着装置により用紙Ｐ上に定着される。中間転写体１５１，１５２，１５３は、ドラム型であって剛体からなるため、トナー画像どうしの位置ずれは生じにくい。
【０００７】
感光体１０１，１０２，１０３，１０４には、一次転写後の転写残りトナーを除去するクリーニング装置１１４，１２４，１３４，１４４を取り付けた場合、感光体１０１，１０２，１０３，１０４の表面は、クリーニング装置１１４，１２４，１３４，１４４の摺擦によって削られ、膜厚が徐々に薄くなり、感光体１０１，１０２，１０３，１０４の寿命を縮める原因となっている。
【０００８】
そこで、感光体１０１，１０２，１０３，１０４の寿命を延ばすためには、クリーニング装置１１４，１２４，１３４，１４４を無くし、中間転写体１５１，１５２，１５３や感光体１０１，１０２，１０３，１０４、その他部材上のトナーを電位勾配を利用して最終転写ロール１６１上に集め、最終転写ロール１６１に取付けられたクリーニング装置１７１で回収するタイプの画像形成装置が提案されている。
【０００９】
ところで、かかる画像形成装置において、高画質化等のために、現像装置１１３，１２３，１３３，１４３として、磁性粒子であるキャリアとトナーからなる二成分の現像剤を用いた二成分現像装置を用いた場合には、そのトナー濃度を測定するために、現像剤の透磁率を検出することにより、トナー濃度を検出する透磁率センサが多く使用されている。このトナー濃度センサは、各現像装置１１３，１２３，１３３，１４３に取り付ける必要があるため、現像装置１１３，１２３，１３３，１４３が４台装備されているカラー画像形成装置では、トナー濃度センサを４つ取り付けなければならず、コストアップを招くという問題点があった。
【００１０】
そこで、かかる問題点を解決するため、画像濃度調整用のパッチを中間転写体上に作成し、当該画像濃度調整用パッチの濃度を濃度センサによって測定することにより、結果的に現像装置内のトナー濃度を測定する方法も最近では用いられている。この方法を採用した場合には、カラー画像形成装置でも濃度センサを装置内に必ずしも各色トナー毎に設ける必要はなく、最小限に抑えたい場合は１つ取り付ければよいので、コストダウンを図ることが可能となる。
【００１１】
しかし、上記画像形成装置の場合には、装置の小型化に伴って、現像装置１１３，１２３，１３３，１４３もその大きさや形状等に制限が多くなると、現像装置１１３，１２３，１３３，１４３で使用可能なトナー濃度の範囲が狭くなり、高トナー濃度によるトラブルが発生しやすいという新たな問題点を有していた。
【００１２】
更に説明すると、画像形成装置の小型化に伴って、現像装置１１３，１２３，１３３，１４３もその大きさや形状等が制限され、この現像装置１１３，１２３，１３３，１４３自体も小型化することが要求され、当該現像装置１１３，１２３，１３３，１４３の内部に収容される現像剤の量も少なくなる。そのため、上述したように、画像濃度調整用パッチの濃度を濃度センサによって測定し、この測定結果に基づいて現像装置１１３，１２３，１３３，１４３の内部に供給するトナーの量を制御するように構成した場合には、現像装置１１３，１２３，１３３，１４３の内部に所定量だけトナーが供給されているにも拘らず、現像剤の劣化に伴う現像性の低下等によって、画像濃度調整用パッチの濃度が所定の値よりも低くなると、現像装置１１３，１２３，１３３，１４３の内部に過剰にトナーが供給される虞れがある。すると、この場合には、現像装置１１３，１２３，１３３，１４３内部のトナー濃度が異常に高くなり、画像上にかぶりとなって現れたり、極端な場合には、現像装置１１３，１２３，１３３，１４３からトナーが溢れ、装置の内部を汚損する虞れがあるという問題点を有していた。
【００１３】
そこで、本出願人は、このような問題点を解決するため、特開２００２−１６２７９５号公報に開示されている技術を既に提案している。
【００１４】
この特開２００２−１６２７９５号公報に係る画像形成装置は、同一色のトナーによって少なくとも２種類以上の異なる現像バイアス電圧を用いて複数の画像濃度調整用のトナー像を作像し、前記複数の画像濃度調整用トナー像の濃度を濃度測定手段により測定して、前記濃度測定手段の測定結果に応じて二成分現像手段のトナー濃度を調整する画像形成装置において、前記複数の画像濃度調整用トナー像のうち、第１の画像濃度調整用トナー像の測定結果と、第２の画像濃度調整用トナー像の測定結果の双方から、前記二成分現像手段のトナー濃度が規定値以上に達したことを検知する制御手段を備えるように構成したものである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記特開２００２−１６２７９５号公報に係る画像形成装置の場合には、は、第１の画像濃度調整用トナー像の測定結果と、第２の画像濃度調整用トナー像の測定結果の双方から、前記二成分現像手段のトナー濃度が規定値以上に達したことを制御手段によって検知するように構成したものであるが、第１の画像濃度調整用トナー像及び第２の画像濃度調整用トナー像の濃度を、濃度測定手段が測定する際に、ノイズ等の影響で誤動作が起こると、適切ではない目標値に設定される虞れを有している。
【００１６】
そこで、上記上記特開２００２−１６２７９５号公報に係る画像形成装置の場合には、ノイズ等の影響によって誤動作が起こるのを防止するため、画像濃度調整用トナー像の濃度を数回（例えば、３回）測定した後に、前記二成分現像手段のトナー濃度が規定値以上に達したことを検知するようにしているのが実情である。
【００１７】
しかし、上記の如く画像濃度調整用トナー像の濃度を数回（例えば、３回）測定した後に、初めて前記二成分現像手段のトナー濃度が規定値以上に達したことを検知するようにしているので、前記二成分現像手段のトナー濃度が規定値以上に達したことを検知するタイミングが遅れ、異常にトナー濃度が上昇してしまう虞れがあるという問題点を有している。
【００１８】
そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、透磁率センサを用いた現像装置と比べて、コストダウンを図るため、画像濃度検知媒体上に形成された画像濃度制御用のトナー像の濃度を検知して、現像装置へのトナーの供給量を制御するように構成した場合でも、二成分現像手段内のトナー濃度が異常に上昇するのを確実に防止することが可能な画像形成装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載された発明は、同一色のトナーによって少なくとも２種類以上の異なる現像バイアス電圧を用いて複数の画像濃度調整用のトナー像を作像し、前記複数の画像濃度調整用トナー像の濃度を濃度測定手段により測定して、前記濃度測定手段の測定結果に応じて現像バイアス値及びトナーの補給を制御して二成分現像手段のトナー濃度を調整する画像形成装置において、前記複数の画像濃度調整用トナー像のうち、第１の画像濃度調整用トナー像の測定結果に基づいて調整された現像バイアス値と、予め設定された設定バイアス値との比較結果と、第２の画像濃度調整用トナー像の測定結果の双方から、前記二成分現像手段へのトナーの補給動作を制御する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【００２０】
また、請求項２に記載された発明は、前記制御手段は、前記第１の画像濃度調整用トナー像の測定結果に基づいて調整された現像バイアス値が、予め設定された設定バイアス値を下回ったときは、トナーの補給を抑制す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である。
【００２１】
なお、ここで、「トナーの補給を抑制する制御」とは、トナーの補給を禁止するか、あるいは画像形成によって消費されたトナーのみを補給する制御を意味する。
【００２２】
さらに、請求項３に記載された発明は、前記制御手段は、前記第１の画像濃度調整用トナー像の測定結果に基づいて調整された現像バイアス値が、現像バイアスの限界値に達したと判断したときは、前記第２の画像濃度調整用トナー像の測定結果が薄いと判断した場合でも、トナーの補給を抑制する制御を行い、且つ、当該前記第２の画像濃度調整用トナー像の測定結果が、所定の下限値を下回った場合には、画像形成によって消費されたトナーの補給のみを行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置である。
【００２３】
又、請求項４に記載された発明は、複数の静電潜像担持体と、前記複数の静電潜像担持体に対応して設けられ、各静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像する複数の二成分現像手段とを備え、同一色のトナーによって少なくとも２種類以上の異なる現像バイアス電圧を用いて複数の画像濃度調整用のトナー像を作像し、前記複数の画像濃度調整用トナー像の濃度を濃度測定手段により測定して、前記濃度測定手段の測定結果に応じて現像バイアス値及びトナーの補給を制御して二成分現像手段のトナー濃度を調整する画像形成装置において、前記複数の画像濃度調整用トナー像のうち、第１の画像濃度調整用トナー像の測定結果に基づいて調整された現像バイアス値と、予め設定された設定バイアス値との比較結果と、第２の画像濃度調整用トナー像の測定結果の双方から、前記二成分現像手段へのトナーの補給動作を制御する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【００２４】
更に、請求項５に記載された発明は、前記複数の画像濃度調整用のトナー像は、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアス電圧を用いて作像される第１の画像濃度調整用トナー像と、直流電圧のみからなる現像バイアス電圧を用いて作像される第２の画像濃度調整用トナー像とからなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置である。
【００２５】
上記複数の静電潜像担持体としては、例えば、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、及びブラック（Ｋ）の各色のトナー像を形成するものが用いられるが、これらの色の順番や種類は、他のものであっても勿論よい。
【００２６】
また、上記濃度測定手段は、例えば、静電潜像担持体としての感光体ドラム上に形成された画像濃度検知用トナー像の濃度を測定するように構成しても良いが、当該感光体ドラム上から画像濃度検知用トナー像が転写される中間転写体や、最終転写ロール、あるいは転写媒体上に転写された画像濃度検知用トナー像の濃度を測定するように構成しても良い。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２８】
図２はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンタを示すものである。
【００２９】
図２において、０１はタンデム型のフルカラープリンタの本体を示すものであり、このプリンタ本体０１の内部には、大別して、フルカラーの画像形成を行うプリントヘッドデバイス（ＰｒｉｎｔＨｅａｄＤｅｖｉｃｅ）０２と、このプリントヘッドデバイス０２の静電潜像担持体としての４つの感光体ドラム１１，１２，１３，１４に画像露光を施す露光装置としてのＲＯＳ（ＲａｓｔｅｒＯｕｔｐｕｔＳｃａｎｎｅｒ）０３と、上記プリントヘッドデバイス０２の各色の現像装置４１，４２，４３，４４に対応する色のトナーを供給する４つのトナーボックス０４Ｙ，０４Ｍ，０４Ｃ，０４Ｋと、上記プリントヘッドデバイス０２に転写媒体としての転写用紙Ｐを供給する給紙カセット０５と、上記プリントヘッドデバイス０２からトナー像が転写された用紙Ｐに対して、定着処理を施す定着装置０６と、この定着装置０６によって片面に画像が定着された用紙Ｐを、表裏を反転した状態で、再度プリントヘッドデバイス０２の転写部へと搬送する両面用搬送経路０７と、プリンタ本体０１の外部から所望の用紙Ｐを給紙する手差し給紙手段０８と、プリンタの動作を制御するコントローラ０９と、画像信号に対して画像処理を施す画像処理回路や高圧電源回路等からなる電気回路１０とが設けられている。なお、図２中、Ｔは画像が形成された用紙Ｐを排出する排出トレイを示すものであり、この排出トレイＴは、プリンタ本体０１の上部に一体的に配置されている。
【００３０】
上記プリンタ本体０１の内部に配設される種々の部材のうち、露光装置としてのＲＯＳ０３は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した画像データに基づいて点灯駆動される４つの半導体レーザや、これら４つの半導体レーザから出射される４本のレーザ光を、偏向走査するためのｆ−θレンズやポリゴンミラー、あるいは複数枚の反射ミラーなどから構成されている。
【００３１】
図３はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型フルカラープリンタのプリントヘッドデバイスを示すものである。尚、図３中の矢印は、各回転部材の回転方向を示している。
【００３２】
このプリントヘッドデバイス０２は、図３に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）用の各感光体ドラム（静電潜像担持体）１１，１２，１３，１４を有する画像形成ユニット１，２，３，４と、これら感光体ドラム１１，１２，１３，１４に接触する一次帯電用の帯電ロール（接触型帯電装置）２１，２２，２３，２４と、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のレーザ光３１，３２，３３，３４を照射するＲＯＳ（露光装置）０３（図２参照）と、上記感光体ドラム１１，１２，１３，１４上に形成された静電潜像を、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーで現像する現像装置４１，４２，４３，４４と、上記４つの感光体ドラム１１，１２，１３，１４のうちの２つの感光体ドラム１１，１２に接触する第１の一次中間転写ドラム（中間転写体）５１及び他の２つの感光体ドラム１３，１４に接触する第２の一次中間転写ドラム（中間転写体）５２と、上記第１、第２の一次中間転写ドラム５１，５２に接触する二次中間転写ドラム（中間転写体）５３と、この二次中間転写ドラム５３に接触する最終転写ロール（転写部材）６０とで、その主要部が構成されている。
【００３３】
感光体ドラム１１，１２，１３，１４は、共通の接平面Ｍを有するように一定の間隔をおいて配置されている。また、第１の一次中間転写ドラム５１及び第２の一次中間転写ドラム５２は、各回転軸が該感光体ドラム１１，１２，１３，１４軸に対し平行かつ所定の対称面を境界とした面対称の関係にあるように配置されている。さらに、二次中間転写ドラム５３は、該感光体ドラム１１，１２，１３，１４と回転軸が平行であるように配置されている。
【００３４】
各色毎の画像情報に応じた信号は、電気回路１０（図２参照）に配設された画像処理回路によりラスタライジングされてＲＯＳ０３に入力される。このＲＯＳ０３では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のレーザ光３１，３２，３３，３４が変調され、対応する色の感光体ドラム１１，１２，１３，１４に照射される。
【００３５】
上記各感光体ドラム１１，１２，１３，１４の周囲では、周知の電子写真方式による各色毎の画像形成プロセスが行なわれる。まず、上記感光体ドラム１１，１２，１３，１４としては、例えば、直径２０ｍｍのＯＰＣ感光体を用いた感光体ドラムが用いられ、これらの感光体ドラム１１，１２，１３，１４は、例えば、９５ｍｍ／ｓｅｃの回転速度で回転駆動される。上記感光体ドラム１１，１２，１３，１４の表面は、図３に示すように、接触型帯電装置としての帯電ロール２１，２２，２３，２４に、約−８４０ＶのＤＣ電圧を印加することによって、例えば約−３００Ｖ程度に帯電される。なお、上記接触型の帯電装置としては、ロールタイプのもの、フィルムタイプのもの、ブラシタイプのもの等が挙げられるが、どのタイプのものを用いても良い。この実施の形態では、近年、電子写真装置で一般に使用されている帯電ロールを採用している。また、感光体ドラム１１，１２，１３，１４の表面を帯電させるために、この実施の形態では、ＤＣのみ印加の帯電方式をとっているが、ＡＣ＋ＤＣ印加の帯電方式を用いても良い。
【００３６】
その後、感光体ドラム１１，１２，１３，１４の表面には、露光装置としてのＲＯＳ０３によってイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応したレーザ光３１，３２，３３，３４が照射され、各色毎の入力画像情報に応じた静電潜像が形成される。感光体ドラム１１，１２，１３，１４は、ＲＯＳ０３で静電潜像が書き込まれた際に、その画像露光部の表面電位は−６０Ｖ以下程度にまで除電される。
【００３７】
また、上記感光体ドラム１１，１２，１３，１４の表面に形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した静電潜像は、対応する色の現像装置４１，４２，４３，４４によって現像され、感光体ドラム１１，１２，１３，１４上にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像として可視化される。
【００３８】
この実施の形態では、現像装置４１，４２，４３，４４として、磁気ブラシ接触型の二成分現像方式を採用しているが、この発明の適用範囲はこの現像方式に限定されるものではなく、非接触型の現像方式においてもこの発明を充分に適用することができることは勿論である。
【００３９】
現像装置４１，４２，４３，４４には、それぞれ色の異なったイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色のトナーと、キャリアからなる現像剤が充填されている。これらの現像装置４１，４２，４３，４４には、図２に示すように、対応する色のトナーボックス０４Ｙ，０４Ｍ，０４Ｃ，０４Ｋからトナーが補給されると、この補給されたトナーは、オーガー４０４で充分にキャリアと攪拌されて摩擦帯電される。現像ロール４０１の内部には、複数の磁極を所定の角度に配置したマグネットロール（不図示）が固定した状態で配置されている。この現像ロール４０１に現像剤を搬送するパドル４０３によって、当該現像ロール４０１の表面近傍に搬送された現像剤は、現像剤量規制部材４０２によって現像部に搬送される量が規制される。この実施の形態では、上記現像剤の量は、３０〜５０ｇ／ｍ^２であり、また、このとき現像ロール４０１上に存在するトナーの帯電量は、概ね−２０〜３５μＣ／ｇ程度である。
【００４０】
上記現像ロール４０１上に供給されたトナーは、マグネットロールの磁力によって、キャリアとトナーで構成された磁気ブラシ状となっており、この磁気ブラシが感光体ドラム１１，１２，１３，１４と接触している。この現像ロール４０１にＡＣ＋ＤＣの現像バイアス電圧を印加して、現像ロール４０１上のトナーを感光体ドラム１１，１２，１３，１４上に形成された静電潜像に現像することにより、トナー像が形成される。この実施の形態では、例えば、現像バイアス電圧のＡＣ成分が４ｋＨｚ、１．５ｋＶｐｐで、ＤＣ成分が−２３０Ｖ程度に設定されている。
【００４１】
この実施の形態では、上記現像装置４１，４２，４３，４４において、トナーとして略球形状のトナーである所謂”球形トナー”であって、その平均粒径が３〜１０μｍ程度のものが使用され、例えば、ブラック色のトナーの平均粒径は８μｍ、カラートナーの平均粒径は７μｍに設定される。
【００４２】
次に、上記各感光体ドラム１１，１２，１３，１４上に形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム５１及び第２の一次中間転写ドラム５２上に、静電的に二次転写される。感光体ドラム１１，１２上に形成されたイエロー（Ｙ）およびマゼンタ（Ｍ）色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム５１上に、感光体ドラム１３，１４上に形成されたシアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色のトナー像は、第２の一次中間転写ドラム５２上に、それぞれ転写される。従って、第１の一次中間転写ドラム５１上には、感光体ドラム１１または１２のどちらから転写された単色像と、感光体ドラム１１及び１２の両方から転写された２色のトナー像が重ね合わされた二重色像が形成されることになる。また、第２の一次中間転写ドラム５２上にも、感光体ドラム１３，１４から同様な単色像と二重色像が形成される。
【００４３】
上記第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２上に感光体ドラム１１，１２，１３，１４からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、＋２５０〜５００Ｖ程度である。この表面電位は、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。この雰囲気温度や湿度は、雰囲気温度や湿度によって抵抗値が変化する特性を持った部材の抵抗値を検知することで簡易的に知ることが可能である。上述のように、トナーの帯電量が−２０〜３５μＣ／ｇの範囲内にあり、常温常湿環境下にある場合には、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２の表面電位は、＋３８０Ｖ程度が望ましい。
【００４４】
この実施の形態で用いる第１、第２の一次中間転写ドラム５１，５２は、例えば、外径が４２ｍｍに形成され、抵抗値は１０^８Ω程度に設定される。第１、第２の一次中間転写ドラム５１，５２は、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはＦｅやＡｌ等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝１０^２〜１０^３Ω）が、厚さ０．１〜１０ｍｍ程度に設けられている。更に、第１、第２の中間転写ドラム５１，５２の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ３〜１００ μｍの高離型層（Ｒ＝１０^５〜１０^９Ω）として形成し、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。ここで重要なのは、抵抗値と表面の離型性であり、高離型層の抵抗値がＲ＝１０^５〜１０^９Ω程度であり、高離型性を有する材料であれば、特に材料は限定されない。
【００４５】
このように第１、第２の一次中間転写ドラム５１，５２上に形成された単色又は二重色のトナー像は、二次中間転写ドラム５３上に静電的に３次転写される。従って、二次中間転写ドラム５３上には、単色像からイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色の四重色像までの最終的なトナー像が形成されることになる。
【００４６】
この二次中間転写ドラム５３上へ第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、＋６００〜１２００Ｖ程度である。この表面電位は、感光体ドラム１１，１２，１３，１４から第１の一次中間転写ドラム５１及び第２の一次中間転写ドラム５２へ転写するときと同様に、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。また、転写に必要なのは、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２と二次中間転写ドラム５３との間の電位差であるので、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２の表面電位に応じた値に設定することが必要である。上述のように、トナーの帯電量が−２０〜３５μＣ／ｇの範囲内にあり、常温常湿環境下であって、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２の表面電位が＋３８０Ｖ程度の場合には、二次中間転写ドラム５３の表面電位は、＋８８０Ｖ程度、つまり第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２と二次中間転写ドラム５３との間の電位差は、＋５００Ｖ程度に設定することが望ましい。
【００４７】
この実施の形態で用いる二次中間転写ドラム５３は、例えば、外径が第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２と同じ４２ｍｍに形成され、抵抗値は１０^１１Ω程度に設定される。また、上記二次中間転写ドラム５３も第１、第２の一次中間転写ドラム５１，５２と同様、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはＦｅやＡｌ等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝１０^２〜１０^３Ω）が、厚さ０．１〜１０ｍｍ程度に設けられている。更に、二次中間転写ドラム５３の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ３〜１００ μｍの高離型層として形成し、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。ここで、二次中間転写ドラム５３の抵抗値は、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２よりも高く設定する必要がある。そうしないと、二次中間転写ドラム５３が第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２を帯電してしまい、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２の表面電位の制御が難しくなる。このような条件を満たす材料であれば、特に材料は限定されない。
【００４８】
次に、上記二次中間転写ドラム５３上に形成された単色像から四重色像までの最終的なトナー像は、最終転写ロール６０によって、用紙搬送路を通る用紙Ｐに３次転写される。この用紙Ｐは、不図示の紙送り工程を経て用紙搬送ロール９０を通過し、二次中間転写ドラム５３と最終転写ロール６０のニップ部に送り込まれる。この最終転写工程の後、用紙上に形成された最終的なトナー像は、定着器７０によって定着され、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００４９】
最終転写ロール６０は、例えば、外径が２０ｍｍに形成され、抵抗値は１０^８Ω程度に設定される。この最終転写ロール６０は、図４に示すように、金属シャフト６１の上にウレタンゴム等からなる被覆層６２を設け、その上に必要に応じてコーティングを施して構成されている。最終転写ロール６０に印加される電圧は、雰囲気温度、湿度、用紙の種類（抵抗値等）等によって最適値が異なり、概ね＋１２００〜５０００Ｖ程度である。この実施の形態では、定電流方式を採用しており、常温常湿環境下で約＋６μＡの電流を通電して、ほぼ適正な転写電圧（＋１６００〜２０００Ｖ）を得ている。
【００５０】
これら一連の転写工程においては、各転写工程の転写部位をトナー像が通過するとき、パッシェン放電や電荷注入により、（−）帯電している像中の正極性トナーの一部が逆極性の（＋）帯電トナーとなることがある。この（＋）帯電トナーは、次工程へ転写されずに、上流側に逆流することになるので、最もマイナス電位が高い帯電装置２１，２２，２３，２４に付着、堆積する。これら帯電装置２１，２２，２３，２４のトナーが付着した部分は、放電が活発となり、感光体ドラム１１，１２，１３，１４の表面電位が高くなる傾向になるため、トナーの付着が多い部分、トナーの付着が少ない部分、トナーの付着がない部分で感光体ドラム１１，１２，１３，１４の表面電位にムラが生じることになる。感光体ドラム１１，１２，１３，１４の表面電位にムラが生じると、静電潜像を形成させるために当該感光体ドラム１１，１２，１３，１４の表面に画像を一様に露光しても、潜像電位にムラが生じてしまい、現像量に違いが出てきてしまうので、特に中間調画像を現像しようとすると、濃度ムラが目立つことになる。
【００５１】
そこで、このような帯電装置２１，２２，２３，２４に付着したトナーによる濃度ムラの発生を防ぐために、この実施の形態では、印字動作前、印字動作後、連続印字持の所定枚数毎など、ある所定のタイミングで以下のようなクリーニング動作を行なうようになっている。
【００５２】
帯電装置２１，２２，２３，２４、感光体ドラム１１，１２，１３，１４、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２、二次中間転写ドラム５３、最終転写ロール６０に、最終転写ロール６０が最もマイナス電位が高くなるように、順々に電位勾配をつけた電圧を印加することによって、印字動作中に、帯電装置２１，２２，２３，２４に付着、堆積した逆極性の（＋）帯電トナーを、最終転写ロール６０まで順々に転写して移動し、最終転写ロール６０に接触して設けたブレードなどの最終クリーニング部材８０１を含んだクリーニング装置８０によって回収する。
【００５３】
この実施の形態では、帯電装置２１，２２，２３，２４の表面電位を０Ｖ、感光体ドラム１１，１２，１３，１４の表面電位を−３００Ｖ、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２の表面電位を−８００Ｖ、二次中間転写ドラム５３の表面電位を−１３００Ｖ、最終転写ロール６０の表面電位を−２０００Ｖに設定している。この電位勾配は、各部材の金属部（シャフト、パイプ）に電圧を給電する方式によって得ているが、例えば、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２又は二次中間転写ドラム５３などを電気的に浮かせて、これら部材の抵抗値の関係によって所望の表面電位が得られる場合には、そのような方法をとっても良い。このようなマイナス印加クリーニングモード、つまり逆極性の（＋）帯電トナー回収モードによって帯電装置２１，２２，２３，２４に付着したトナーによる濃度ムラの発生を防ぐことができる。
【００５４】
なお、必要に応じて、通常の（−）極性に帯電したトナーであって、感光体ドラム１１，１２，１３，１４や第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２、及び二次中間転写ドラム５３の表面に残留したトナーを、同様の方法にて（印加する電圧の極性のみを反転することによって）除去することができる。
【００５５】
以上が、上記の如く構成されるフルカラープリンタにおける画像形成プロセスであるが、当該フルカラープリンタでは、画像のプリント動作を繰り返すと、現像装置４１，４２，４３，４４内のイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーが徐々に消費されるため、当該現像装置４１，４２，４３，４４内の各色のトナー濃度を測定して、適宜トナーを補給する必要がある。また、上記電子写真方式のフルカラープリンタでは、静電気を利用しているため、環境変動や経時によって画像濃度が変動しやすい。このため、環境変動や経時変化等に対して、プロセスを制御することが望ましい。
【００５６】
その方法の一つとして、現像装置４１，４２，４３，４４内の各色のトナー濃度を直接測定するのではなく、感光体や中間転写体、あるいは用紙への転写ロール、転写ベルト等の画像濃度検知媒体の表面に、テスト用のトナーパッチを形成し、その濃度を光学濃度センサで測定し、トナーの補給や画像形成条件等を制御する方法がある。
【００５７】
そこで、この実施の形態では、同一色のトナーによって少なくとも２種類以上の異なる現像バイアス電圧を用いて複数の画像濃度調整用のトナー像を作像し、前記複数の画像濃度調整用のトナー像の濃度を濃度測定手段により測定して、前記濃度測定手段の測定結果に応じて二成分現像手段のトナー濃度を調整するように構成されている。
【００５８】
また、この実施の形態では、前記複数の画像濃度調整用のトナー像が、通常の直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアス電圧を用いて作像されるトナー像と、直流電圧のみからなる現像バイアス電圧を用いて作像されるトナー像とからなるように構成されている。
【００５９】
すなわち、この実施の形態では、最終転写ロール６０や二次中間転写ドラム５３等の画像濃度検知媒体上において、その軸方向の同じ位置に、プロセス方向には位置をずらして、画像濃度制御用のトナー像（以下、「テストパッチ」という。）を形成することにより、１つの光学濃度測定手段で各色のテストパッチを測定することができるように構成されている。
【００６０】
感光体ドラム１１，１２，１３，１４上でテストパッチを検知するには、各感光体ドラム１１，１２，１３，１４に対して、つまり４つの光学濃度測定手段が必要となってしまう。第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２上であれば、２つの光学濃度測定手段で良い。二次中間転写ドラム５３上あるいは最終転写ロール６０上であれば、１つの光学濃度測定手段で良い。また、テストパッチでトナー濃度や画像濃度を制御する場合、下流のプロセスの方が用紙に近い条件となるので好ましい。つまり、二次中間転写ドラム５３、更に好ましくは最終転写ロール６０を、テストパッチの濃度を検知する画像濃度検知媒体とするのが良い。
【００６１】
この実施の形態では、最終転写ロール６０上にテストパッチを転写し、当該最終転写ロール６０上に転写されたテストパッチの濃度を、光学濃度センサで測定するように構成されている。
【００６２】
上記テストパッチは、同一色のトナーによって少なくとも２種類以上の異なる現像バイアス電圧を用いて複数作像される。これら複数のテストパッチは、例えば、通常の直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアス電圧を用いて作像される第１のテストパッチと、直流電圧のみからなる現像バイアス電圧を用いて作像される第２のテストパッチとから構成される。
【００６３】
上記第１のテストパッチ２００は、非画像領域ここでは画像を形成していないタイミングで、画像形成時と同じ帯電、露光、現像、転写条件で、通常の直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアス電圧（ＤＣ＋ＡＣ）を用いて、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色につき、画像濃度Ｃｉｎ３３％の１０×１２ｍｍのものを、図５に示すように、最終転写ロール６０上に３ｍｍの間隔で形成するようになっている。ここで、第１のテストパッチ２００の画像濃度がＣｉｎ３３％に設定されているのは、当該第１のテストパッチ２００をＲＯＳ０３で万線スクリーンを用いて形成する際に、万線スクリーンを３本のうち１本、つまり１／３の画像濃度で画像露光することにより、容易に形成することができるからである。
【００６４】
また、上記第２のテストパッチ２０１は、非画像領域ここでは画像を形成していないタイミングで、画像形成時と同じ帯電、露光、転写条件で、画像形成時とは異なり、直流電圧のみからなる現像バイアス電圧（ＤＣのみ）を用いて、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色につき、画像濃度Ｃｉｎ１００％の１０×１２ｍｍのものを、図６に示すように、最終転写ロール６０上に３ｍｍの間隔で形成するようになっている。
【００６５】
ここで、第２のテストパッチ２０１を作像する際に、直流電圧のみからなる現像バイアス電圧（ＤＣのみ）を使用する理由は、次の通りである。本発明の実施の形態は、第１のテストパッチで画像濃度の補正を行い、第２のテストパッチでトナー濃度（ＴＣ）の補正を行うように構成したものである。その際、両テストパッチに使用するトナー量は、以下の理由で少ない（濃度が低い）方が好ましい。即ち、光学濃度センサ１００の感度が濃度の濃いところでは敏感ではなく、光学濃度センサ１００で濃度測定後のパッチを清掃する際の負担が少なく、又無駄な（画像形成に寄与しない）トナーの使用は少ないほうが良いためである。
【００６６】
ところで、第１のテストパッチは、上記の通り画像濃度の補正を行うという目的上、実際に画像を出力するときの現像バイアスでパッチを作成しないと、パッチの濃度のばらつき等による誤差が大きくなってしまう。画像出力に使用する現像バイアスでＣｉｎ１００％のテストパッチを作ると、上記の理由のようにトナー使用量を減らすことを目的にＣｉｎを３３％まで落としている。
【００６７】
第２のテストパッチは、トナー濃度（ＴＣ）の補正を行うために作るパッチであり、当該パッチはＣｉｎ１００％が最も望ましい（電子写真の特性上画像のエッジ部にトナーが集中しやすいので、Ｃｉｎ１００％以外の画像ではトナー濃度にばらつきが出やすい）。そのため、トナー使用量を減らすためには、現像バイアスを下げる方法を採るが、ＡＣ＋ＤＣ現像でＤＣのみを下げていくと、あるところから画像を現像するのが困難となる。そこで、現像バイアスのＡＣ（Ｖｐ−ｐ）の方も下げていくと、また現像できるようになる。つまり、低いＤＣバイアスで現像するためには、ＡＣも下げる必要があり、究極的にはＤＣ現像が好ましいことになる。
【００６８】
また、図７に示すグラフは異なるトナー濃度（ＴＣ）の現像剤でテストパッチを作成し、その時のセンサの出力電圧を表わしたものである。このグラフでは、横軸に現像バイアス、縦軸にセンサ出力をプロットしている。テストパッチはＤＣ現像時にはＣｉｎ１００％、ＡＣ＋ＤＣ現像時にはＣｉｎ３３％のものを作成している。
【００６９】
このグラフよりＤＣ現像の方がＡＣ＋ＤＣ現像よりも低い現像バイアスでパッチを作成できること以外に、ＴＣ差を表わすセンサ出力差が大きくなっていることが判る。つまりＤＣ現像の方がＴＣ差でパッチのどが変化しやすく結果としてＴＣをコントロールしやすいということが言える。
以上のような理由により第２のテストパッチではＤＣ現像を行っている。
【００７０】
上記光学濃度センサ１００は、図８に示すように、最終転写ロール６０の軸方向の中央部に、当該最終転写ロール６０の外周において、半径方向の延長線上に位置するように配置されている。この光学濃度センサ１００は、ホルダ１０１内に固定した状態で取り付けられている。また、最終転写ロール６０の下部には、ブレード状の最終クリーニング部材８０１を備えたクリーニング装置８０が配設されている。なお、図７中、８０２はトナー回収ボックス、８０３は最終転写ロール６０の支持フレーム、８０４は支持フレーム８０３に設けられた除電器、８０５はバイアスプレートをそれぞれ示している。
【００７１】
また、上記光学濃度センサ１００は、図９に示すように、鏡面反射光を検知する鏡面反射型のセンサとなっており、最終転写ロール６０表面の検知位置に対して、所定の入射角度φだけ傾斜して配置されたＬＥＤ等からなる発光素子１０２と、この発光素子１０２から最終転写ロール６０表面の検知位置に照射され、当該検知位置から正反射される鏡面反射光を検知するため、最終転写ロール６０表面の検知位置に対して、前記所定の入射角度と等しい反射角度だけ傾斜して配置されたフォトトランジスタ等からなる受光素子１０３とから構成されている。
【００７２】
なお、上記光学濃度センサ１００としては、図１０に示すように、拡散光を検知する拡散反射型のセンサを用いてよい。また、鏡面反射型のセンサと拡散反射型のセンサの双方を用いても良い。この場合には、鏡面反射成分と散乱光成分の両方の値に基づいてトナー濃度を検知することにより、トナー濃度の検知精度を一層向上させることが可能となる。
【００７３】
ところで、この実施の形態に係る画像形成装置では、複数の画像濃度調整用トナー像のうち、第１の画像濃度調整用トナー像の測定結果に基づいて調整された現像バイアス値と、予め設定された設定バイアス値との比較結果と、第２の画像濃度調整用トナー像の測定結果の双方から、前記二成分現像手段へのトナーの補給動作を制御する制御手段を備えるように構成されている。
【００７４】
また、この実施の形態では、前記制御手段は、前記第１の画像濃度調整用トナー像の測定結果に基づいて調整された現像バイアス値が、予め設定された設定バイアス値を下回ったときは、トナーの補給を抑制する制御を行うように構成されている。
【００７５】
さらに、この実施の形態では、前記制御手段は、前記第１の画像濃度調整用トナー像の測定結果に基づいて調整された現像バイアス値が、現像バイアスの限界値に達したと判断したときは、前記第２の画像濃度調整用トナー像の測定結果が薄いと判断した場合でも、トナーの補給を抑制する制御を行い、且つ、当該前記第２の画像濃度調整用トナー像の測定結果が、所定の下限値を下回った場合には、画像形成によって消費されたトナーの補給のみを行うように構成されている。
【００７６】
図１はこの実施の形態に係る画像形成装置の制御回路を示すブロック図である。
【００７７】
図１において、３００は光学濃度センサ１００の検知結果に基づいて、現像装置４１，４２，４３，４４のトナー濃度の制御や、現像バイアス電圧などの画像形成条件を制御するＣＰＵ等からなるプリンタエンジン制御回路、３０１はプリンタエンジン制御回路３００からの出力信号に基づいて、現像装置４１，４２，４３，４４に印加する現像バイアス電圧Ｖｂｉａｓを発生する現像バイアス発生回路、３０２はプリンタエンジン制御回路３００からの出力信号に基づいて、各現像装置４１，４２，４３，４４に対応する色のトナーボックス０４Ｙ，０４Ｍ，０４Ｃ，０４Ｋから、ディスペンスモータ３０３Ｙ，３０３Ｍ，３０３Ｃ，３０３Ｋを駆動してトナーを供給するトナー供給装置、３０４は光学濃度センサ１００の検知結果に基づいて、テストパッチ２００，２０１の濃度を判定する濃度判定回路をそれぞれ示すものである。
【００７８】
以上の構成において、この実施の形態に係る画像形成装置では、次のようにして、透磁率センサを用いた現像装置と比べて、コストダウンを図るため、画像濃度検知媒体上に形成された画像濃度制御用のトナー像の濃度を検知して、現像装置へのトナーの供給量を制御するように構成した場合でも、更には透磁率センサを設ける必要がないだけ、小型に構成可能な場合でるのは勿論のこと、二成分現像手段内のトナー濃度が異常に上昇するのを確実に防止することが可能となっている。
【００７９】
すなわち、この実施の形態に係るフルカラープリンタでは、図１１に示すように、まず、制御回路３００は、テストパッチが転写されていない状態で、最終転写ロール６０の表面を光学濃度センサ１００で検知し、このときの光学濃度センサ１００の出力Ｖｃｌｎを記憶しておく（ステップ１０１）。次に、制御回路３００は、プリントジョブを開始する前に、画像形成時と同じ帯電、露光、現像、転写条件で、通常の直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアス電圧（ＤＣ＋ＡＣ）を用いて、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色につき、画像濃度Ｃｉｎ３３％の１０×１２ｍｍの第１のテストパッチ２００を、図５に示すように、最終転写ロール６０上に３ｍｍの間隔で形成する（ステップ１０２）。上記テストパッチ２００を形成する条件は、図１２に示すように、上述したごとく、画像形成時と同じ感光体ドラムの帯電電位Ｖｈ、画像露光に伴う感光体ドラムの表面電位Ｖ３３、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアス電圧Ｖｄｃに設定されている。
【００８０】
その後、上記最終転写ロール６０上に形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の第１のテストパッチ２００中を、図１３（ａ）又は図１３（ｂ）に示すように、光学濃度センサ１００で０．５ｍｍのピッチで１６点検知して平均値Ｖｐａｔｃｈを求める（ステップ１０３）。なお、ここでは、図１３（ａ）に示すように、鏡面反射型の光学濃度センサ１００を用いている。そして、各色の平均値を最終転写ロール６０の素面の値で割った比Ｖｐａｔｃｈ／Ｖｃｌｎを、濃度の代用値とする（ステップ１０４）。ここで、最終転写ロール６０の素面の値との比をとるのは、当該最終転写ロール６０素面の反射率の変動やＬＥＤ発光量変動を補正するためである。
【００８１】
この結果、各色に対してＶｐａｔｃｈ／Ｖｃｌｎを所定値と比較し（ステップ１０５）、求めたテストパッチの濃度が所定の濃度より低い場合は、その差に応じて現像バイアスのＤＣの絶対値を上げ、同時に帯電装置への印加電圧を上げて、図１２（ｂ）に示すように、感光体ドラムの帯電電位を上げる（ステップ１０６）。こうすることにより、図１２（ｂ）に示すように、現像装置の現像ロールと感光体ドラム上の静電潜像の画像部との間に形成される現像方向の電界が大きくなり、現像されるトナー量が増加し、画像濃度が上昇する。
【００８２】
反対に、求めたテストパッチの濃度が所定の濃度より高い場合は、その差に応じて現像バイアスのＤＣの絶対値を下げ、同時に帯電装置への印加電圧を下げて、図１２（ｃ）に示すように、感光体ドラムの帯電電位を下げる（ステップ１０８）。こうすることにより、図１２（ｃ）に示すように、現像装置の現像ロールと感光体ドラム上の静電潜像の画像部との間に形成される現像方向の電界が小さくなり、現像されるトナー量が減少し、画像濃度が低下する。その際、現像バイアスと帯電装置への供給電圧の調整量は、検知されたテストパッチの濃度により決定される。
【００８３】
ここでは、現像バイアスと帯電装置への供給電圧を調整しているが、画像の濃度あるいは階調性を調整するものであればよい。露光条件や画像の階調特性を調整してもよいし、現像ロールと感光体ドラムの周速比を調整してもよい。また、これらを組み合わせても良い。
【００８４】
次に、制御回路３００は、プリントジョブが終了した後に、画像形成時と同じ帯電、露光、転写条件で、画像形成時とは異なり、直流電圧のみからなる現像バイアス電圧（ＤＣのみ）を用いて、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色につき、画像濃度Ｃｉｎ１００％の１０×１２ｍｍの第２のテストパッチ２０１を、図６に示すように、最終転写ロール６０上に３ｍｍの間隔で形成する。
【００８５】
その後、上記最終転写ロール６０上に形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の第２のテストパッチ２０１中を、図１３（ａ）又は図１３（ｂ）に示すように、光学濃度センサ１００で０．５ｍｍのピッチで１６点検知して平均値Ｖｐａｔｃｈを求める。なお、ここでは、図１３（ａ）に示すように、鏡面反射型の光学濃度センサ１００を用いている。そして、各色の平均値を最終転写ロール６０の素面の値で割った比Ｖｐａｔｃｈ／Ｖｃｌｎを、濃度の代用値とする。ここで、最終転写ロール６０の素面の値との比をとるのは、当該最終転写ロール６０素面の反射率の変動やＬＥＤ発光量変動を補正するためである。
【００８６】
この結果、制御回路３００は、各色に対してＶｐａｔｃｈ／Ｖｃｌｎを所定の目標値と比較し、測定された第２のテストパッチ２０１の濃度に基づいて、現像装置４１，４２，４３，４４内のトナー濃度を推定し、図１に示すように、ディスペンスモータ３０３Ｙ，３０３Ｍ，３０３Ｃ，３０３Ｋの回転タイミング（回転量など）をコントロールする。
【００８７】
ところで、上記制御回路３００は、測定された第２のテストパッチ２０１の濃度に基づいて、ディスペンスモータ３０３Ｙ，３０３Ｍ，３０３Ｃ，３０３Ｋの回転タイミングをコントロールする際に、次のような制御を実行する。
【００８８】
すなわち、制御回路３００は、図１４に示すように、まず、第１のテストパッチ２００の濃度の測定結果によって決定された現像バイアスのＤＣ成分Ｖ_ＤＣが、予め設定された現像バイアスの上限値Ｖ_ＤＣ＿ＨＬｉｍｉｔ（例えば、２８５Ｖ）以上か否かを判別し（ステップ２０１）、当該現像バイアスのＤＣ成分Ｖ_ＤＣが現像バイアスの上限値Ｖ_ＤＣ＿ＨＬｉｍｉｔ未満である場合には、現像バイアスのＤＣ成分Ｖ_ＤＣと、予め設定された現像バイアスの規定値Ｖ_ＤＣ＿_ＴＨとを比較する（ステップ２０２）。
【００８９】
そして、制御回路３００は、現像バイアスのＤＣ成分Ｖ_ＤＣが、予め設定された現像バイアスの規定値Ｖ_ＤＣ＿_ＴＨ未満であると判断した場合には、Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ＿ＴＣ＿Ｄｉｓｐ＿Ｆｌａｇを、ＴＣ＿Ｔｏｎｅｒ＿Ｄｉｓｐ＿ＯＦＦに設定し（ステップ２０３）、第２のテストパッチ２０１の測定結果が目標濃度に対して薄いと判断されても、トナーのディスペンスを抑制するコントロールを行い、トナーのディスペンス（トナ−補給）を停止するか、あるいは画像形成に基づくピクセルカウント（画素数）に応じたトナーのディスペンスのみを行うようになっている。
【００９０】
その目的は、現像装置４１，４２，４３，４４内の現像剤の劣化によって、当該現像装置４１，４２，４３，４４内のトナー濃度が異常に高くなることを防ぐためである。これは、特に現像装置４１，４２，４３，４４内の現像剤劣化に基づくトナー濃度の異常な上昇に有効である。
【００９１】
更に説明すると、現像バイアスに交流電圧を重畳した第１のテストパッチ２００の濃度は、現像装置４１，４２，４３，４４内の現像剤のトナー濃度に依存するが、図１５に示すように、現像スリーブ上にフィードされた現像剤の量には依存せず、当該現像スリーブ上の単位面積あたりの現像剤量が、２００〜６００ｇ／ｍ^２程度まで変化しても、第１のテストパッチ２００の濃度は、略１２０前後で変化しない。
【００９２】
これに対して、現像バイアスとして直流電圧のみを印加した第２のテストパッチ２００の濃度は、図１６に示すように、現像スリーブ上にフィードされた現像剤の量には依存し、当該現像スリーブ上の単位面積あたりの現像剤量が少ない方が、第２のテストパッチ２０１の濃度は、低くなる傾向にある。
【００９３】
本発明では、この図１５に示す特性を利用して、あらかじめ劣化した現像剤を、トナーが現像装置４１，４２，４３，４４から吹き出さない程度の高いトナー濃度に調整し、この現像剤で規定の画像濃度が出力できるときの現像バイアスＶ_ＤＣを測定し、この現像バイアスＶ_ＤＣの値を規定値Ｖ_ＤＣ＿_ＴＨとする。
【００９４】
そのため、上記濃度調整動作において決定された現像バイアスの値Ｖ_ＤＣが、規定値Ｖ_ＤＣ＿_ＴＨを下回っているときには、既に、現像装置４１，４２，４３，４４の内部が高いトナー濃度になっていると判断することができる。
【００９５】
その理由は、現像装置４１，４２，４３，４４内のトナー濃度ＴＣが一定の場合、例えば、トナー濃度ＴＣが上限値に近い１１％で一定であるとすると、現像バイアスを変化させると、測定された第１のテストパッチ２００の濃度と目標値との差（Ｄｉｆ＿ＳＡＤ）は、図１７に示すように、現像バイアスＶ_ＤＣを高くすると、Ｄｉｆ＿ＳＡＤの値は大きくなる、つまり濃度が濃くなり、現像バイアスＶ_ＤＣを低くすると、Ｄｉｆ＿ＳＡＤの値は小さくなる、つまり濃度が薄くなる。
【００９６】
なお、図１７において、現像装置４１，４２，４３，４４内のトナー濃度ＴＣが低くなると、グラフの直線は、右側にシフトし、現像装置４１，４２，４３，４４内のトナー濃度ＴＣが高くなると、グラフの直線は、左側にシフトする。
【００９７】
そこで、この実施の形態では、制御回路３００が、現像バイアスのＤＣ成分Ｖ_ＤＣが、予め設定された現像バイアスの規定値Ｖ_ＤＣ＿_ＴＨ未満であると判断した場合には、トナーの補給を停止するか、画像形成によって消費されたトナーのみを補給して、現像装置４１，４２，４３，４４内のトナー濃度が異常に高くなり、現像装置４１，４２，４３，４４からトナーが溢れたりするのを防止するようになっている。
【００９８】
このように、上記実施の形態では、高価な透磁率センサを用いないので、コストダウンが可能であり、しかも、第１のテストパッチ２００や第２のテストパッチ２０１の濃度を複数回測定することなく、現像バイアスのＤＣ成分Ｖ_ＤＣの値に着目して、直ちに、トナーの補給動作を停止等するので、現像装置４１，４２，４３，４４内のトナー濃度が異常に上昇するのを確実に防止することが可能となっている。
【００９９】
また、この実施の形態では、図１４に示すように、制御回路３００が、現像バイアスのＤＣ成分Ｖ_ＤＣが、予め設定された現像バイアスの規定値Ｖ_ＤＣ＿_ＴＨ以上であると判断した場合には、Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ＿ＴＣ＿Ｄｉｓｐ＿Ｆｌａｇを、ＴＣ＿Ｔｏｎｅｒ＿Ｄｉｓｐ＿ＯＮに設定し（ステップ２０４）、通常通り、トナーのディスペンス（トナ−補給）を実施して、当該フローチャートの動作を終了する。
【０１００】
一方、この実施の形態では、図１４に示すように、制御回路３００が、ステップ２０１において、第１のテストパッチ２００の濃度の測定結果によって決定された現像バイアスのＤＣ成分Ｖ_ＤＣが、予め設定された現像バイアスの上限値Ｖ_ＤＣ＿ＨＬｉｍｉｔ以上であると判別すると、測定された第２のテストパッチ２０１の濃度と目標値との差（Ｄｉｆ＿ＴＣ）が、所定値Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ＿ＴＨ＿ＴＣ＿２を超えているか否かを判別する（ステップ２０５）。
【０１０１】
そして、制御回路３００は、測定された第２のテストパッチ２０１濃度と目標値との差（Ｄｉｆ＿ＴＣ）が、所定値Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ＿ＴＨ＿ＴＣ＿２を超えていると判別した場合には、Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ＿ＴＣ＿Ｄｉｓｐ＿Ｆｌａｇを、ＴＣ＿Ｔｏｎｅｒ＿Ｄｉｓｐ＿ＯＦＦに設定し（ステップ２０３）、第２のテストパッチ２０１の測定結果が目標濃度に対して薄いと判断されても、トナーのディスペンスを加速するようなコントロールをせずに、トナーのディスペンス（トナ−補給）を停止するか、あるいは画像形成に基づくピクセルカウント（画素数）に応じたトナーのディスペンスのみを行うようになっている。
【０１０２】
その目的は、現像装置４１，４２，４３，４４内のトナーのチャージアップによって、現像装置４１，４２，４３，４４内のトナー濃度が異常に高くなることを防ぐためである。これは、特に低湿環境下において有効である。
【０１０３】
すなわち、低湿環境下等において、低い像密度の画像を連続して出力するケースでは、現像装置４１，４２，４３，４４内のトナーがチャージアップする。その結果、第１のテストパッチ２００及び第２のテストパッチ２０１の濃度が共に薄くなり、制御回路３００は、現像バイアスのＤＣ成分Ｖ_ＤＣを、その絶対値が大きくなるように制御し、現像剤のトナー濃度は、トナーが補充されるために上昇する。
【０１０４】
図１８は、低湿環境下等において、１〜２％の低い像密度の画像を連続して印字したときの、現像バイアスのＤＣ成分Ｖ_ＤＣの変化を示すものであり、横軸（Ｐ．Ｖ．）は、プリント枚数（１Ｐ．Ｖ．＝１枚）を示している。
【０１０５】
なお、図１８中、Ｖ_ＤＣ＿ＨＬｉｍｉｔは、マシンの電源回路の制約上、現像スリーブ印加可能な現像バイアスの上限値を示している。
【０１０６】
このような状態が続くと、画像形成装置の条件によっては、現像装置４１，４２，４３，４４内のトナー濃度が異常に高くなり、現像装置４１，４２，４３，４４からトナーが吹き出す虞れがあった。
【０１０７】
そこで、この実施の形態では、現像バイアスのＤＣ成分Ｖ_ＤＣが、現像バイアスの上限値Ｖ_ＤＣ＿ＨＬｉｍｉｔ以上か否かを判別することで（ステップ２０１）、現像剤のチャージアップが発生しているか否かを知ることができ、現像バイアスのＤＣ成分Ｖ_ＤＣが、現像バイアスの上限値Ｖ_ＤＣ＿ＨＬｉｍｉｔ以上であって、現像剤のチャージアップが発生していると判定された場合には、トナーのディスペンスを加速するようなコントロールをせずに、トナーのディスペンス（トナ−補給）を停止するか、あるいは画像形成に基づくピクセルカウント（画素数）に応じたトナーのディスペンスのみを行うようになっている。その結果、現像装置４１，４２，４３，４４内のトナー濃度が異常に高くなり、現像装置４１，４２，４３，４４からトナーが吹き出すのを確実に防止することができる。
【０１０８】
なお、これまでは、現像器からトナー吹き出しを防止する目的で、トナー濃度の目標値を予め低く設定することも行われていたが、本発明の制御を導入することにより、本来の目標値に設定でき、高い像密度の画像を連続してとるような場合など、極端なトナー濃度の低下を防止することができ、画像濃度の低下を引き起こすことがない。
【０１０９】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、透磁率センサを用いた現像装置と比べて、コストダウンを図るため、画像濃度検知媒体上に形成された画像濃度制御用のトナー像の濃度を検知して、現像装置へのトナーの供給量を制御するように構成した場合でも、二成分現像手段内のトナー濃度が異常に上昇するのを確実に防止することが可能な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型フルカラープリンタの制御回路を示すブロック図である。
【図２】図２はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型フルカラープリンタを示す全体構成図である。
【図３】図３はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型フルカラープリンタのプリントヘッドデバイスを示す構成図である。
【図４】図４は最終転写ロールを示す断面図である。
【図５】図５は最終転写ロール上に形成されたトナーパッチを示す構成図である。
【図６】図６は最終転写ロール上に形成されたトナーパッチを示す構成図である。
【図７】図７はトナー濃度を異ならせた場合の光学濃度センサの出力電圧を示すグラフである。
【図８】図８は光学濃度センサを示す断面構成図である。
【図９】図９は光学濃度センサを示す構成図である。
【図１０】図１０は光学濃度センサを示す構成図である。
【図１１】図１１はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型フルカラープリンタの制御動作を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は画像形成条件を示す模式図である。
【図１３】図１３は光学濃度センサによるトナーパッチの検知状態を示す模式図である。
【図１４】図１４はトナー濃度の制御動作を示すフローチャートである。
【図１５】図１５はスリーブ上の単位面積当たりの現像剤量と第１の画像濃度調整用パッチの濃度との関係を示すグラフである。
【図１６】図１６はスリーブ上の単位面積当たりの現像剤量と第２の画像濃度調整用パッチの濃度との関係を示すグラフである。
【図１７】図１７はＶＤＣとパッチの目標濃度との関係を示すグラフである。
【図１８】図１８は印字枚数と現像バイアスとの関係を示すグラフである。
【図１９】図１９は従来提案の画像形成装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１，２，３，４…画像形成ユニット、１１，１２，１３，１４…感光体ドラム（静電潜像担持体）、２１，２２，２３，２４…帯電ロール（帯電手段）、４１，４２，４３，４４…現像装置（現像手段）、５１，５２…一次中間転写ドラム（中間転写体）、５３…二次中間転写ドラム（中間転写体）、６０…最終転写ロール（転写用回転体）、１００ …光学濃度センサ、３００ …プリンタエンジン制御回路（制御手段）、３０１ …現像バイアス発生回路、３０２ …トナー供給装置、３０４ …濃度判定回路。

Claims

同一色のトナーによって少なくとも２種類以上の異なる現像バイアス電圧を用いて複数の画像濃度調整用のトナー像を作像し、前記複数の画像濃度調整用トナー像の濃度を濃度測定手段により測定して、前記濃度測定手段の測定結果に応じて現像バイアス値及びトナーの補給を制御して二成分現像手段のトナー濃度を調整する画像形成装置において、
前記複数の画像濃度調整用トナー像のうち、第１の画像濃度調整用トナー像の測定結果に基づいて調整された現像バイアス値と、予め設定された設定バイアス値との比較結果と、第２の画像濃度調整用トナー像の測定結果の双方から、前記二成分現像手段へのトナーの補給動作を制御する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
前記制御手段は、前記第１の画像濃度調整用トナー像の測定結果に基づいて調整された現像バイアス値が、予め設定された設定バイアス値を下回ったときは、トナーの補給を抑制す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。
前記制御手段は、前記第１の画像濃度調整用トナー像の測定結果に基づいて調整された現像バイアス値が、現像バイアスの限界値に達したと判断したときは、前記第２の画像濃度調整用トナー像の測定結果が薄いと判断した場合でも、トナーの補給を抑制する制御を行い、且つ、当該前記第２の画像濃度調整用トナー像の測定結果が、所定の下限値を下回った場合には、画像形成によって消費されたトナーの補給のみを行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
複数の静電潜像担持体と、前記複数の静電潜像担持体に対応して設けられ、各静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像する複数の二成分現像手段とを備え、同一色のトナーによって少なくとも２種類以上の異なる現像バイアス電圧を用いて複数の画像濃度調整用のトナー像を作像し、前記複数の画像濃度調整用トナー像の濃度を濃度測定手段により測定して、前記濃度測定手段の測定結果に応じて現像バイアス値及びトナーの補給を制御して二成分現像手段のトナー濃度を調整する画像形成装置において、
前記複数の画像濃度調整用トナー像のうち、第１の画像濃度調整用トナー像の測定結果に基づいて調整された現像バイアス値と、予め設定された設定バイアス値との比較結果と、第２の画像濃度調整用トナー像の測定結果の双方から、前記二成分現像手段へのトナーの補給動作を制御する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
前記複数の画像濃度調整用のトナー像は、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアス電圧を用いて作像される第１の画像濃度調整用トナー像と、直流電圧のみからなる現像バイアス電圧を用いて作像される第２の画像濃度調整用トナー像とからなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。