JP2006098474A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一次転写部の異常放電による画像不良のない画像形成装置を提供すること。
【解決手段】複数の現像手段と、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体表面を帯電する帯電器と、前記像担持体上に静電潜像を形成する露光装置と、前記像担持体に対向して設置され、前記像担持体上のトナー像を転写材上又は中間転写体上に転写ニップを介して転写する転写手段と、前記転写手段にバイアス電圧を印加する転写電源と、を有する画像形成装置において、前記像担持体上に前記露光装置によって形成される画像情報の静電潜像部よりも上流に、前記露光装置により所定の静電潜像部を形成し、前記所定の静電潜像部に対して、前記転写電源により前記転写手段へバイアス電圧を印加し、前記転写ニップのインピーダンスを検知することで、前記像担持体上の画像情報の前記トナー像を前記転写材又は前記中間転写体へ転写する場合に用いるバイアス電圧を決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、記録媒体上に画像を形成する画像形成装置に関するものである。

従来、カラーの画像形成装置としては、電子写真方式、熱転写方式、インクジェット方式等、種々の方式が知られているが、これらのうち電子写真方式のものは、他の方式のものに比べ、画像形成速度、画質、静粛性等の点で優れている。

電子写真方式を採用する画像形成装置の中でも、更に種々の方式がある。例えば、感光体表面にカラー像（複数色のトナー像）を重ねた後、転写材に一括転写して像形成を行う多重現像方式や、現像−転写のサイクルを繰り返し行う多重転写方式、一旦、中間転写体上に各色のトナー像を順次一次転写した後、転写材上に一括転写する中間転写方式等がある。これらのうち、特に中間転写方式のものは、質や厚さの異なる様々な転写材の使用が可能であること等の利点を有する。（例えば、特許文献１参照）
図１３に、中間転写方式の画像形成装置の一例として４色のフルカラーレーザビームプリンタの概略を示す。図１３に示すように、像担持体である感光ドラム１の周面には、回転方向（矢印Ｒ１方向）に沿って順に、帯電器２、レーザ光を感光ドラム１に照射する露光装置３、現像器５，６，７，８、中間転写ベルト９及び感光ドラムクリーナー１６が配置されている。

先ず、感光ドラム１は、その表面が帯電器２によって負極性に帯電される。次に、帯電された感光ドラム１は、露光手段３の露光Ｌにより表面に静電潜像が形成（露光された部分は表面電位が上がる）される。現像器支持体４に搭載された１色目のイエロートナーが入った現像器５によって、感光ドラム１上の静電潜像部にトナーを付着させ、トナー像を形成する。

中間転写ベルト９は、２つの支持軸（二次転写対向ローラ１２、テンションローラ１４）に支持され、図中矢印Ｒ４方向に回転する二次転写対向ローラ１２によって矢印Ｒ３方向に回転する。そして、中間転写ベルト９に従動回転する一次転写ローラ１０に、一次転写電源１７から正極性の一次転写バイアスが定電圧で印加されると、感光ドラム１上のトナー像は、一次転写ニップ部Ｎ１を介して一次転写される。

ここで、一次転写ローラ１０に印加される一次転写バイアスは、一次転写前に行われる一次転写バイアス制御によって決定される。一次転写前の非画像領域で、一次転写ローラ１０に所定の定電圧を印加し、そのときに流れる電流から、一次転写ローラ１０、中間転写ベルト９及び感光ドラム１の合成インピーダンスを検知する。ここで検知した合成インピーダンスから、一次転写に必要な電流を流すための電圧を算出し、一次転写バイアスとしている。この一次転写バイアス制御をＡＴＶＣ（Automatic Transfer Volt age Control ）（例えば、特許文献２参照）を行うことで、環境変化に伴う転写部材の抵抗変動や転写部材の製造上の抵抗バラツキがあっても、一次転写電流を制御することが可能である。

一次転写後の感光ドラム１は、弾性体ブレードを有する感光ドラムクリーナー１６によって表面の一次転写残トナーが除去される。

以上の帯電、露光、現像、一次転写、クリーニング、除電の一連の画像形成プロセスを、各現像器６，７，８に収納された２色目マゼンタ、３色目シアン、４色目ブラックのトナーについても繰り返し行い、中間転写ベルト９上に４色のトナー像を重ねる。

次いで、二次転写ローラ当接離間カム２１が矢印Ｒ５方向に１８０°回転することにより、二次転写ローラ1 1 が中間転写ベルト９に当接すると、不図示の搬送機構により転写材Ｐが二次転写ニップ部Ｎ２に搬送される。二次転写ローラ１１に二次転写電源１８から正極性の二次転写バイアスが印加され、４色のトナー像が転写材Ｐ表面に一括して二次転写される。表面に４色の未定着トナー像を担持した転写材Ｐは、定着器（不図示）に搬送され、表面のトナー像が定着されて画像形成が完了する。

一方、中間転写体ベルト９上には、二次転写後に転写材Ｐに転写されないで残ってしまう二次転写残トナーがある。この二次転写残トナーは、一次転写ニップ部Ｎ１に到達する前に、二次転写残トナー帯電ローラ電源１３より、交番電圧に正極性の直流電圧を重畳したバイアスが印加された二次転写残トナー帯電ローラ１９により正極性に帯電される。正極性に帯電された二次転写残トナーは、一次転写ニップ部Ｎ１にて、一次転写電源１７から二次転写残トナーと同極性のクリーニングバイアスが印加されると、感光体ドラム１へと静電的に転写され、中間転写体ベルト９上から除去される。尚、二次転写残トナー除去を、以下ＩＣＬと省略する（例えば、特許文献３参照）。このＩＣＬ方式は、ブレード等を用いて中間転写体上の残留トナーを掻き取るクリーニング方式とは異なり、中間転写体ベルトを傷めにくく、廃トナー容器を別途設ける必要がない等、優れた利点を有している。

又、本例では安定した画像濃度を出力するために、定期的に濃度調整を行っている。濃度調整は、中間転写ベルト９上に面積階調による特定のハーフトーンパターンやベタ画像を形成し、発光素子と受光素子から成る濃度検知センサー２３で中間転写ベルト９上の画像の反射光量を測定することにより、現像バイアス電位等の画像形成条件を決定することで行われる。この濃度調整は、画像形成装置の電源投入時、現像器の交換後及び所定枚数印刷後に行われ、常に安定した画像品質が保たれるようになっている。濃度検知は、感光ドラム上で行う場合もあるが、本例では中間転写ベルト上で行っている。

特開２００３−７６０９９号公報（第５項、図１） 特開平２−２６４２７８号公報 特開２００３−２４１４７９号公報（第１０項、図１）

しかしながら、上記従来例では、一次転写部で異常放電が発生する場合があり、その異常放電によりトナー像が乱れ画像不良になることがあった。以下に一次転写部で異常放電が発生する原因を説明する。

一次転写部での異常放電は、一次転写時に流れる転写電流が小さい場合に、一次転写ニップ部下流で発生する。そのため、異常放電の発生しないようない転写電流領域を制御すれば良い。従来の一次転写バイアスを決定する一次転写前のＡＴＶＣでは、実際の一次転写時に流れる転写電流を正確に制御することができなかった。従来のＡＴＶＣは、静電潜像がなくトナー像が現像されていない感光ドラムに対して行われるため、実際の一次転写時に存在するトナー層の抵抗分や感光ドラムの静電潜像電位を考慮に入れていなかった。そのため、実際の一次転写時には、所望の電流が正確に得られない場合があった。特に、ベタ画像を印字する場合には、一次転写電位と感光ドラムの表面電位との電位差が小さくなり、又、トナー量も多いため、一次転写における転写電流が少なくなり、異常放電が発生し易かった。

更に、高温高湿度環境になると、一次転写ローラや中間転写ベルトの抵抗が下がるため、露光による感光ドラムの電位変動の影響が大きく、実際の一次転写時に流したい電流を、一次転写前のＡＴＶＣで制御するのは困難であった。そのため、異常放電の発生しない一次転写電流を制御できず、一次転写部で異常放電が発生することがあった。

本発明の目的は、一次転写部の異常放電による画像不良のない画像形成装置を提供することである。

上記目的を解決するため、請求項１記載の発明は、トナー像を形成する複数の現像手段と、前記トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体表面を帯電する帯電器と、前記像担持体上に静電潜像を形成する露光装置と、前記像担持体に対向して設置され、前記像担持体上のトナー像を転写材上又は中間転写体上に転写ニップを介して転写する転写手段と、前記転写手段にバイアス電圧を印加する転写電源と、を有する画像形成装置において、前記像担持体上に前記露光装置によって形成される画像情報の静電潜像部よりも上流に、前記露光装置により所定の静電潜像部を形成し、前記所定の静電潜像部に対して、前記転写電源により前記転写手段へバイアス電圧を印加し、前記転写ニップのインピーダンスを検知することで、前記像担持体上の画像情報の前記トナー像を前記転写材又は前記中間転写体へ転写する場合に用いるバイアス電圧を決定することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記所定の静電潜像部には、前記現像手段により前記トナー像が現像されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記インピーダンスの検知は、前記現像手段のトナーのリフレッシュクリーニングを兼ねることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記所定の静電潜像部は、ベタ黒電位であることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、環境検知手段を有し、前記環境検知手段により検知された結果に基づき、前記インピーダンスの検知の実行有無を決定することを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、感光ドラムの露光された静電潜像部に対して一次転写部のインピーダンス検知を行い、一次転写バイアスを制御することで、一次転写時に所望の転写電流を流すことができる。

請求項２記載の発明によれば、上記静電潜像部にトナーを現像し、トナー層を含めた一時転写部のインピーダンス検知を行うことで、更にトナー層の抵抗分を考慮に入れた一次転写バイアスを制御をすることができる。

請求項３記載の発明によれば、現像ローラ上に堆積する劣化トナーを利用し、トナー層を含めた一次転写部のインピーダンス検知を行うことで、トナー消費量を低減することができる。

請求項４記載の発明によれば、上記静電像部をベタ黒電位にし、一次転写部のインピーダンス検知を行うことで、感光ドラムの表面電位が最も変化した場合で、且つ、トナー層の抵抗が最大の時のインピーダンスを検知することができる。

請求項５記載の発明によれば、異常放電の発生し易い高温高湿度環境のみで、トナー層を含めた一次転写部のインピーダンス検知を行うことで、高温高湿度環境以外では一次転写部のインピーダンス検知にトナー消費がない。

以上より、一次転写時に所望の転写電流が流すことが可能であり、 一次転写時の異常放電をなくし、画像不良の発生を防止することができる。

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。

＜実施の形態１＞
本実施の形態に係る画像形成装置の一次転写バイアス制御以外の構成は従来例と同じであり、図１３の概略図を用いて説明し、従来例と同一の部材については説明を略す。

本実施の形態は、感光ドラムにベタ黒静電潜像電位を形成し、トナー像を現像させた部分に対して一次転写のＡＴＶＣを行うことを特徴としている。以下に詳しく説明する。

図１は本実施の形態における感光ドラム１周辺の概略図である。

従来例と同様に、先ず、感光ドラム１は、その表面が帯電器２によって負極性に帯電される。帯電器２は、ローラ形状で感光ドラム１に従動しており、帯電器電源１５により交番電圧に直流電圧を重畳した帯電バイアスが帯電器２の芯金より印加されることで感光ドラム１の帯電を行えるようになっている。又、感光ドラム１の直径はφ５０ｍｍであり、矢印Ｒ１方向に表面速度１２０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動されている。本実施の形態では、帯電器２の帯電による感光ドラム１の表面電位を暗部電位として約−６００Ｖに設定した。

次に、感光ドラム１は、露光装置３により露光されるが、画像情報の静電潜像部が露光される前にＡＴＶＣを行うためのベタ黒静電潜像部が露光される。この露光は、画像の先端書き出しより８６５ｍｓｅｃ手前で始まり、一次転写部ニップ部Ｎ１で行われるＡＴＶＣに要する時間である３６５ｍｓｅｃの間、露光が行われる。ベタ黒静電潜像部形成のためレーザー光Ｌは全点灯され、暗部電位に露光された感光ドラム１は、表面電位が約−１５０Ｖに上がり明部電位となる。感光ドラム１は、表面速度１２０ｍｍ／ｓｅｃで３６５ｍｓｅｃの間、長手幅全域に露光されるため周方向の長さ４３．８ｍｍ、長手幅２０９ｍｍの明部電位が感光ドラム１上に形成される。

このとき、１色目のイエロー現像器５は、現像位置にあり、φ１６ｍｍの現像ローラ２２が表面移動速度１８０ｍｍ／ｓｅｃで図中矢印Ｒ６方向に回転駆動され、感光ドラム１に当接される。現像ローラ２２には、現像バイアス電源２０より直流電圧が印加される。本実施の形態において、現像バイアスは−４３０Ｖ〜−４５０Ｖの範囲で用いた。感光ドラム１のベタ黒静電潜像部がこの現像ローラ２２を通過すると、イエロートナーは、感光ドラム１上へベタ画像として現像される。感光ドラム１上に現像されたベタ画像は、一次転写ニップ部Ｎ１でＡＴＶＣが行われる。一次転写ローラ１０は、φ１４．０ｍｍのＮＢＲ系イオン導電ゴムで、導電材等で実抵抗１．０×１０⁸ ［Ω］になるように調整したものを用いた。従来例と同様に、一次転写ローラ１０は、中間転写ベルト９に従動回転している。中間転写ベルト９には、厚さ１００μｍ、体積抵抗１．０×１０¹¹［Ω・ｃｍ］のＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）の樹脂ベルトを用いた。中間転写ベルト９の表面移動速度は、感光ドラム１の表面速度と同様であり、矢印Ｒ３方向に１２０ｍｍ／ｓｅｃの速さで駆動されている。

次に、本実施例のＡＴＶＣについて説明する。

本実施の形態のＡＴＶＣは、一次転写バイアスを変化させ、一次転写ニップ部Ｎ１のインピーダンスを検知することで、一次転写時に一定バイアスを印加する定電圧制御である。ＡＴＶＣのタイミングを図２に示す。本実施の形態のＡＴＶＣは、前半の１６５ｍｍｓｅｃで行われる粗調整と後半の２００ｍｓｅｃで行われる微調整から成る。前半の１６５ｍｓｅｃの粗調整は、先ず、３００Ｖ程度の一次転写バイアスを与え、そのときの一次転写ニップ部Ｎ１に流れる電流を検知し、目標電流に近づくように、一次転写バイアスを大きく変化させる。このとき、一次転写バイアスの最小変化量は５０Ｖであり、バイアスの切り替えとバイアスの立ち上がり時間を含み５５ｍｓｅｃ与えられる。一次転写バイアスが安定したところで電流の検知を５ｍｓｅｃ行い、再び目標電流に近づくように一次転写バイアスを変化させる。粗調整では、このバイアス印加と電流検知が３回行われ、目標電流を流すための一次転写バイアスが大まかに調整される。

次いで、後半の２００ｍｓｅｃで更に目標電流に近づくように、一次転写バイアスを調整する微調整が行われる。粗調整における３回目のバイアス印加後の電流検知結果を基に、目標電流に近づくような一次転写バイアスを印加する。このとき、一次転写バイアスの最小変化量は１５Ｖであり、バイアスの切り替えとバイアスの立ち上がり時間を含み５０ｍｓｅｃが与えられる。一次転写バイアスが安定したところで電流の検知を５ｍｓｅｃ行い、再び目標電流に近づくように一次転写バイアスを細かく変化させる。微調整では、このバイアス印加と電流検知が４回行われ、最終的に印加する一次転写バイアスを決定する。

従来、上述したように、感光ドラム１に静電潜像を与えず、トナー像を現像していない部分でＡＴＶＣ（以下、ベタ白ＡＴＶＣと略する）を行っていたため、実際の転写時の電流を正確に制御することが困難であった。以下に詳しく説明する。

図３に、低温低湿度環境下（温度：１５℃／湿度：１０％）、常温常湿度環境下（温度：２３℃／湿度：６０％）、高温高湿環境下（温度：３０℃／湿度：８０％）におけるベタ画像有り（ベタ黒）及び画像無し（ベタ白）時の電流−電圧特性を示す。低温低湿度環境下では、一次転写ローラ１０や中間転写ベルト９の抵抗が高くトナーの抵抗の影響が小さくなり、又、一次転写バイアスも高くなるため、露光による感光ドラム１の電位変動の影響も小さくなる。そのため、ベタ白−ベタ黒の電流差も約１μＡ程度と小さい。

一方、高温高湿環境下では、一次転写ローラ１０や中間転写ベルト９の抵抗が低くなるため、トナーの抵抗の影響及び露光による感光ドラム1 の電位変動の影響も大きくなり、ベタ白−ベタ黒の電流差が３μＡ以上になることがある。画像不良の原因となる異常放電は、各環境共にベタ黒電流で決まり、約７μＡ以下の場合に発生する。そのため、異常放電の発生しない７μＡ以上のベタ黒電流を流すために、従来のベタ白ＡＴＶＣでこのベタ黒電流を制御すると、ベタ白目標電流値を各環境とも１０μＡ以上に設定するか、各環境で目標電流値を変えなければならなくなる。ベタ白目標電流値を１０μＡ以上に設定すると低温低湿度環境において、ベタ黒電流が９μＡ以上流れてしまうことになる。ベタ黒電流で９μＡ以上流れてしまうとトナーの極性が反転する場合があり、感光ドラム１へトナーが再転写し、画像不良が発生することがあった。又、各環境によって一次転写目標電流値を変更するには、環境を検知するための温湿度センサー等が必要であり、本体構成をより複雑にしなければならなかった。

本実施の形態の上記ＡＴＶＣは、感光ドラム１の表面電位が明部電位で、且つ、トナーの現像された状態でＡＴＶＣ（以下、ベタ黒ＡＴＶＣと略する）が行われるため、露光された感光ドラム１と一次転写ローラ１０との電位差及びトナーの抵抗分を加味して、一次転写ニップ部Ｎ１のインピーダンスを検知できるようになっている。ベタ黒ＡＴＶＣを行うことで、本体構成を複雑にすることなく各環境とも所望のベタ黒電流を確実に流すことが可能である。本実施の形態では、ベタ黒ＡＴＶＣの目標電流値を７．５μＡとした。

図４に、一次転写ニップ部Ｎ１におけるベタ黒ＡＴＶＣを行う時の感光ドラム１の表面電位と一次転写バイアスの関係を示す。

上記ＡＴＶＣにより一次転写バイアスが決定すると、紙先端余白を含み５００ｍｓｅｃ後に、画像の一次転写が始まるようになっている。以上、説明したベタ黒ＡＴＶＣ及び画像の一次転写は、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの順で各色について行われる。２色目以降は、順次色が重ねられながらベタ黒ＡＴＶＣが行われるため、複数色のトナー層の抵抗分も加味されるようになっている。中間転写ベルト９上に４色のトナー像が一次転写されると、転写材Ｐ上へ二次転写するために、二次転写ローラ１１の当接が行われる。二次転写ローラ１１の当接は、ベタ黒ＡＴＶＣのための４色重ねられたベタ黒画像が二次転写ローラ１１を通り過ぎると同時に行われ、２００ｍｓｅｃ後に二次転写ローラ１１の当接が完了するようになっている（図４中、矢印Ｔ２）。二次転写ローラ１１が当接すると、従来例同様に、転写材Ｐが二次転写ニップ部Ｎ２に搬送され、中間転写ベルト９上の４色のトナー像は、転写材Ｐ上へ二次転写が行われる。

一方、ベタ黒ＡＴＶＣのために重ねられた４色のベタ黒画像は、二次転写残トナー帯電ローラ１９により正極性に帯電され、従来例記載のＩＣＬが行われ、感光ドラム１に回収される。連続して印字する場合は、このＩＣＬによる回収と同時に、１色目のイエローの一次転写バイアスを決定するためのベタ画像が、再び同位置に一次転写されながらベタ黒ＡＴＶＣが行われ、１色目の一次転写に移るようになっている。

以上説明した本実施の形態の構成と、比較例として従来構成とを用いて、印字試験を行った。印字試験は、低温低湿度環境下（温度：１５℃／湿度：１０％）、常温常湿度環境下（温度：２３℃／湿度：５０％）及び異常放電の発生し易い高温高湿環境下（温度：３０℃／湿度：８０％）の３環境において、ベタ画像を印字し、異常放電による画像不良の確認を行った。印字試験の結果を図５に示す。図中○印は、異常放電による画像不良が全くないことを示し、図中×印は、異常放電による画像不良が発生していることを示している。本実施の形態の構成では、ベタ画像に流す一次転写電流が低下し易い高温高湿度環境下においても、一次転写時のベタ黒電流を正確に制御（７．５μＡ）することができ、一次転写部での異常放電の発生はなく、画像不良を防止することができた。

＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２について説明する。

実施の形態１の構成により、一次転写ニップ部Ｎ１での異常放電をなくし、画像不良を防止することができたが、１枚の印刷毎にベタ黒ＡＴＶＣを行うためトナーの消費量が多く、印刷１枚当たりのコストを高めることになった。本実施の形態では、画像の濃度補正を行う濃度検知時及び現像ローラに堆積する劣化トナーを感光ドラム上に吐出す場合のみにベタ黒ＡＴＶＣを行い、一次転写ニップ部での異常放電をなくし、印刷１枚当たりのコスト増加を抑えることを特徴としている。以下に詳しく説明する。

本実施の形態の概略図を図６に示す。尚、従来例及び実施の形態１と同一部材については同一記号で示して説明を略す。

本実施の形態に係る画像形成装置は、従来例同様、安定した画像品質を保つために、定期的に濃度調整を行っている。中間転写ベルト９上にベタ画像２９を形成し、発光素子と受光素子から成る濃度検知センサー２８で中間転写ベルト９上のベタ画像２９の反射光量を測定することによって、現像バイアス電位等の画像形成条件を決定し、最大濃度を調整している。濃度調整タイミングは、画像形成装置の電源投入時、現像器５〜８の交換時、１００枚印字毎及び１２時間経過毎に行われるようになっており、画像形成装置の寿命を通して安定した画像濃度が得られるようになっている。

本実施の形態では、この濃度調整用のベタ画像２９を中間転写ベルト９上に一次転写するときに、ベタ黒ＡＴＶＣを行う。濃度調整用のベタ画像２９は、長さＷ１が４３．８ｍｍ、長手幅が２０９ｍｍで、実施の形態１のベタ黒ＡＴＶＣのベタ画像長と同一である。ベタ黒ＡＴＶＣも実施の形態１同様、前半１６５ｍｓｅｃの粗調整と後半２００ｍｓｅｃの微調整とから構成され、ベタ黒電流が７．５μＡになるように一次転写バイアスが調整される。濃度調整用のベタ画像２９は、８０ｍｍ間隔でイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの順で、中間転写ベルト９上に順次、転写及びベタ黒ＡＴＶＣが行われ、中間転写ベルト９が１周する間に、各色の濃度調整及び一次転写バイアスが決定される。又、濃度検知センサー２８による濃度検知は、ベタ黒ＡＴＶＣ時の転写電流がおおよそ７．５μＡに安定している微調整を行った部分で検知するように、濃度調整用ベタ画像２９後半の１０ｍｍで反射光量を測定し、濃度調整精度を高めている。中間転写ベルト９上の各色濃度調整用ベタ画像は、ベタ黒ＡＴＶＣ及び濃度検知が完了するとＩＣＬにより一次転写ニップ部Ｎ１を介して感光ドラム１に回収され、クリーニングされる。

本実施の形態では、ブラックのトナーが感光ドラム１に回収された直後、ベタ白ＡＴＶＣが行われる。ベタ白ＡＴＶＣの目標電流値は、濃度調整時のベタ黒ＡＴＶＣと同一で、７．５μＡである。ベタ白ＡＴＶＣでは、感光ドラム１の表面電位が−６００Ｖの暗部電位で、トナー像が現像されていない部分（ベタ白部）に対して行うため、７．５μＡ流すための一次転写バイアスは、濃度調整時のベタ黒ＡＴＶＣの結果よりも低くなる。

図７に、濃度調整時のベタ黒ＡＴＶＣとベタ白ＡＴＶＣの差を示す。ベタ白ＡＴＶＣも濃度調整時のベタ黒ＡＴＶＣ同様、粗調整と微調整から構成され、そのタイミングも調整時間もベタ黒ＡＴＶＣと同一であり、目標電流である７．５μＡに近づくよう一次転写バイアスが調整される。このベタ白ＡＴＶＣの結果は、濃度調整時のベタ黒ＡＴＶＣ結果との差を取ることにより、感光ドラム１の電位変化とトナーの抵抗による一次転写バイアスの変化量Ｖｖ（以下、ベタ黒ベタ白電位差と略する）を検知するために行われる。

又、本実施の形態における一次転写前のＡＴＶＣもベタ白ＡＴＶＣで行う。この一次転写前のベタ白ＡＴＶＣでは、一次転写直前の中間転写ベルト９と一次転写ローラ１０のインピーダンス検知を目的としている。図８に、一次転写ニップ部Ｎ１におけるベタ白ＡＴＶＣを行う時の感光ドラム１の表面電位と一次転写バイアスの関係を示す。一次転写前のベタ白ＡＴＶＣのタイミングは、実施の形態１のベタ黒ＡＴＶＣと同様で、画像の先端書き出しより８６５ｍｓｅｃ手前で始まり、３６５ｍｓｅｃ行われる。ベタ白ＡＴＶＣが終わると５００ｍｓｅｃ後に一次転写に入るが、一次転写バイアスには、一次転写前のベタ白ＡＴＶＣの結果に、濃度調整時に検知したベタ黒ベタ白電位差Vvを加え、これを一次転写バイアスとして用いる。

２色目以降のマゼンダ、シアン、ブラックについても１色目と同様にベタ白ＡＴＶＣを行い、各色一次転写前のベタ白ＡＴＶＣで得られた結果に、濃度調整時のベタ黒ベタ白電位差Ｖｖを加えたバイアスを一次転写バイアスとして一次転写を行う。ベタ黒ベタ白電位差Ｖｖの値は、次のベタ黒ベタ白電位差Ｖｖ検知が入るまで保存され、一次転写前の各ベタ白ＡＴＶＣの結果に加えられ、一次転写バイアスとする。そのため、繰り返される印字により一次転写ローラ１０及び中間転写ベルト９の抵抗が変動した場合においても抵抗変動分を考慮できるため、一次転写時の転写電流の精度を高めることができる。

又、本実施の形態では、画像不良を防止するために、現像ローラ２２に堆積する劣化トナーを感光ドラム１上に吐出すリフレッシュクリーニングを行っている。印字率の低い画像を多く印刷すると、現像ローラ２２上にトナーが現像されずに残ってしまう。この現像ローラ２２上のトナーは、現像器内での攪拌による摩擦帯電も無く現像ローラ２２表面に滞在し続けるため劣化し、電荷の低下や、電荷分布のバラツキ等が発生する場合がある。現像ローラ２２上に、この劣化トナーが堆積し、次に高印字率の画像を印刷した場合、濃淡ムラとして画像に現れたり、画像不良の原因となることがある。そのため、低印字率の画像を印刷する場合、定期的に現像ローラ２２上に堆積する劣化トナーの吐出し（リフレッシュクリーニング）を行うことがある。本実施の形態においては、トナーの消費量と印字枚数をカウントすることで、平均トナー消費量をモニターし、これが所定値を下回った場合に現像ローラ２２上に堆積する劣化トナーの吐出し（リフレッシュクリーニング）を行っている。

本実施の形態におけるトナーの消費量モニターの模式図を、例としてイエロー現像器５について、図９に示す。図９は、現像器５を正面から見た図であり、トナー２３が現像器５中に入っているものとする。トナー残量検知センサー２５は、画像形成装置本体側に設けられており、発光素子２６と受光素子２７から構成されている。現像器５には、無色透明な樹脂から成る透過性樹脂24が、発光素子２６側と受光素子２７側とに設置されている。現像器５が、現像位置にくると、発光素子２６が発光し、透過性樹脂２４を通り、９０°に反射され、その光がトナー２３の残量に応じて吸収され、透過した光のみが、受光素子２７側の透過性樹脂２４を通り、受光素子２７に届くようになっている。

本実施の形態では、供給する光に対する透過から、トナーの消費量を検知している。ベタ画像（１００％印字率）を１枚印字すると、発光量に対する受光量の比（透過率）が０．１％上昇するようになっている。印字枚数が５０枚で、この透過率が０．１％以上、上昇しない場合、つまり５０枚印刷したときの１枚当たりの平均印字率が２％以下の場合、現像ローラ２２上に堆積する劣化トナーの吐出しが行われるようになっており、画像不良の発生を防止している。

本実施の形態では、上記劣化トナーの吐出し時に、ベタ黒ＡＴＶＣを行っている。トナーの残量検知と劣化トナーの吐出しは、各色毎に行われるようになっており、吐出しタイミングは、実施の形態１におけるベタ黒ＡＴＶＣと同じタイミングであり、画像の先端書き出しより８６５ｍｓｅｃ手前で３６５ｍｓｅｃの間、感光ドラム１は露光され、現像ローラ２２上の劣化トナーの吐出しが行われる。そして、この劣化トナーの吐出しと同時に、実施の形態１同様、ベタ黒ＡＴＶＣが行われるようになっている。ベタ黒ＡＴＶＣが行われた次の一次転写のＡＴＶＣでは、ベタ白ＡＴＶＣが行われ、上述の濃度調整時のベタ黒ＡＴＶＣと同様に、ベタ黒ベタ白電位差Ｖｖが得られる。このベタ黒ベタ白電位差Ｖｖは、次の劣化トナーの吐出し時又は濃度調整時のベタ黒ＡＴＶＣが行われるまでの一次転写前ベタ白ＡＴＶＣの結果に加えられ、一次転写バイアスとして用いられる。

以上説明した本実施の形態の構成と、比較例として従来例及び実施の形態１の構成とで、印字試験を行った。印字試験は、低温低湿度環境下（温度：１５℃／湿度：１０％）、常温常湿度環境下（温度：２３℃／湿度：６０％）及び転写電流が低下し易い高温高湿環境下（温度：３０℃／湿度：８０％）の３環境で行った。印字試験の印字パターンは、ベタ画像２枚、各色４％印字率５０枚、各色２％印字率５０枚の順で繰り返し印刷し、現像器の寿命まで行い、ベタ画像による画像不良（異常放電による画像不良及び劣化トナーによる濃度ムラ）の確認と印刷枚数からトナーの消費量を確認した。図１０に印字試験の結果を示す。×は、画像不良ありを示し、○は、画像不良無しを示す。

実施例１同様、本実施例の構成においても、高温高湿度環境の異常放電による画像不良を防止することができた。また、低印字率の連続印刷から発生する劣化トナーを定期的に吐出すことで、濃度ムラの発生も抑えることができた。濃度検知を行なう場合及び現像ローラの劣化トナーの吐出しを行なう場合にのみ、ベタ黒ATVCを行なうことで、ベタ黒ATVCのために消費するトナーを無くすことができ、本印字試験においては、実施例１に比べ、現像器寿命を50％以上延ばすことができた。

＜実施の形態３＞
本発明の実施の形態３を以下に説明する。

一次転写部の異常放電による画像不良は、特に高温高湿度環境で発生する。そのため、本実施の形態では、温湿度の検知を行い、高温高湿度の場合のみ、ベタ黒ＡＴＶＣを行うことで、高温高湿度以外の環境でトナー消費量を低減させることを特徴としている。

図１１に本実施の形態の概略図を示す。尚、従来例及び実施の形態１と同一部材については、同一記号で示し説明を略す。

本実施の形態に係る画像形成装置には、温湿度を検知する温湿度センサー２９が設けられている。画像形成装置の電源オン時には、常に温湿度が検知されており、その環境における絶対湿度［ｇ／ｍ³ ］が計算される。

図１２に温度と湿度による絶対湿度の関係を示す。

ここで、一次転写部の異常放電は、高温高湿度環境で発生するが、特に、絶対湿度が２０ｇ／ｍ³ 以上の場合に、顕著に発生することが分かっている。本実施の形態では、絶対湿度が２０ｇ／ｍ³ 以上の場合にのみベタ黒ＡＴＶＣを行う。絶対湿度が２０ｇ／ｍ³ 以上の場合に行うＡＴＶＣは、実施の形態２と同様であり、定期的な濃度調整時及び劣化トナーの吐出し時にベタ黒ＡＴＶＣを行うようになっている。絶対湿度が２０ｇ／ｍ³ 未満の場合には、濃度調整時及び劣化トナーの吐出し時にＡＴＶＣが行われず、濃度調整及び劣化トナーの吐出しのみが行われる。このとき、濃度調整用のベタ画像は、３０ｍｍ×３０ｍｍのパッチであり、ベタ黒ＡＴＶＣが行われる場合のトナー像の面積よりも１／１０以下の面積で濃度検知が行われるため、濃度調整のためのトナー消費量を低減することができる。

又、絶対湿度が２０ｇ／ｍ³ 未満の場合の劣化トナーの吐出しも、５０枚印刷したときの１枚当たりの平均印字率が２％以下の場合に行われるが、実施の形態２に比べ吐出し時間が短く２８０ｍｓｅｃの間、劣化トナーの吐出しが行われる。これは、１８０ｍｍ／ｓｅｃの表面速度であるφ１６ｍｍの現像ローラ２２が１周する時間であり、現像ローラ２２の表面の劣化トナーは丁度１周分吐出される。そのため、劣化トナーの吐出しも無駄なく行われ、劣化トナーの吐出しによるトナー消費量を約２５％低減することができる。

以上説明した構成において、実施の形態２と同様の印字試験を行った。実施の形態２と同様、現像器寿命まで各環境における異常放電及び濃度ムラの画像不良の発生はなかった。又、実施例２と比べ、本実施の形態の構成では、低温低湿度環境下、常温常湿度環境下において、濃度調整時及び劣化トナーの吐出し時のトナー消費量が低いため、現像器の寿命を約４％延ばすことができた。

本実施の形態における絶対湿度の検知は、温湿度センサーによって行ったが、コスト低減及び画像形成装置の簡単化のために、温湿度によって抵抗が変化する転写ローラや中間転写ベルト等にバイアスを印加し、抵抗変動を検知することで、簡易的に絶対湿度を調べ、ベタ黒ＡＴＶＣ実行の有無を決定しても良い。

又、上記実施形態においては中間転写方式の画像形成装置について本発明を適用した例を示したが、紙等の転写材を転写材担持ベルトに静電吸着等により担持し、これを搬送し、感光体ドラムからトナー像を転写材に多重転写してカラー画像を形成する画像形成装置において、転写材担持ベルトが転写材を担持する前に、上述のベタ黒ＡＴＶＣを適用しても、正確な転写電流を制御することができる。

ベタ黒ＡＴＶＣを行う場合、感光ドラム上の静電潜像部にトナー像を現像しないで行うことで、トナーを消費せず、感光ドラムの電位変動分を一次転写バイアスに反映することができる。又、静電潜像部の電位は、上記実施の形態のように、ベタ黒電位に限ることはなく、画像形成装置の本体構成に合わせ、異常放電の発生しないように感光ドラムの表面電位とトナー量を調整したハーフトーン電位で行っても、同様の作用効果が得られる。

本発明の実施の形態１における感光ドラム周辺を示す図である。 本発明の実施の形態１におけるＡＴＶＣのタイミングを示す図である。 ベタ画像有り及び画像無し時の電流−電圧特性を示す図である。 ベタ黒ＡＴＶＣを行う時の感光ドラム表面電位と一次転写バイアスの関係を示す図である。 本発明の実施の形態１における印字確認の結果を示す図である。 本発明の実施の形態２における画像形成装置の概略を示す図である。 ベタ黒ＡＴＶＣとベタ白ＡＴＶＣの差を示す図である。 ベタ白ＡＴＶＣを行う時の感光ドラム表面電位と一次転写バイアスの関係を示す図である。 トナー残量検知の概略を示す図である。 本発明の実施の形態２における印字確認の結果を示す図である。 本発明の実施の形態２における画像形成装置の概略を示す図である。 温湿度と絶対湿度の関係を示す図である。 従来の画像形成装置の概略を示す図である。

符号の説明

１ 感光ドラム
２ 帯電器
３ 露光装置
４ 現像器支持体
５〜８ 現像器
９ 中間転写ベルト
１０ 一次転写ローラ
１１ 二次転写ローラ
１２ 二次転写対向ローラ
１３ 二次転写残トナー帯電ローラ電源
１４ テンションローラ
１６ 感光ドラムクリーナー
１７ 一次転写電源
１８ 二次転写電源
１９ 二次転写残トナー帯電ローラ
２０ 現像バイアス電源
２１ 当接離間カム
２２ 現像ローラ
２３ トナー
２４ 透過性樹脂
２５ トナー残量検知センサー
２６ 発光素子
２７ 受光素子
２８ 濃度検知センサー
２９ 濃度調整用トナー

Claims (5)

1. トナー像を形成する複数の現像手段と、前記トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体表面を帯電する帯電器と、前記像担持体上に静電潜像を形成する露光装置と、前記像担持体に対向して設置され、前記像担持体上のトナー像を転写材上又は中間転写体上に転写ニップを介して転写する転写手段と、前記転写手段にバイアス電圧を印加する転写電源と、を有する画像形成装置において、
   前記像担持体上に前記露光装置によって形成される画像情報の静電潜像部よりも上流に、前記露光装置により所定の静電潜像部を形成し、前記所定の静電潜像部に対して、前記転写電源により前記転写手段へバイアス電圧を印加し、前記転写ニップのインピーダンスを検知することで、前記像担持体上の画像情報の前記トナー像を前記転写材又は前記中間転写体へ転写する場合に用いるバイアス電圧を決定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記所定の静電潜像部には、前記現像手段により前記トナー像が現像されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記インピーダンスの検知は、前記現像手段のトナーのリフレッシュクリーニングを兼ねることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記所定の静電潜像部は、ベタ黒電位である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. 環境検知手段を有し、前記環境検知手段により検知された結果に基づき、前記インピーダンスの検知の実行有無を決定することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。

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