JP2006106206A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像形成装置における２次転写時の各々のトナーの転写効率の違いを最小限に抑え、かつ総トナー量の転写率の高い、高画像再現性を有する画像形成装置を提供する。
【解決手段】 中間転写ベルト７上に２色のトナーからなる複数のテストパターントナー像を１次転写し、次いで、上記テストパターントナー像を中間転写ローラ１１によって２次転写する。その後、上記中間転写ベルト７に残存した２色のトナーの総量を光センサ５０の透過型光センサによって、残存した２色のトナーの比率を光センサ５０の反射型光センサによって検出する。これら検出結果に基づいて、２色のトナーの総量の転写効率と、各々のトナーの転写効率を演算し、この転写効率に基づいて、２色のトナー総量の転写効率が所定値よりも大きい範囲内で、各々のトナーの転写効率の差が最も小さくなる２次転写電圧を選択する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式による画像形成装置に関するものであり、より詳しくは、２次転写方式による画像形成装置において、２次転写時の電圧条件を最適化する画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置、特に２次転写方式を用いたカラー画像形成装置では、まず、感光体上に、各色の色成分からなる各顕像剤で構成された画像が形成される。次に、この各画像は、上記感光体から転写材へ、順次重ねて１次転写され、１次転写画像が形成される。その後、上記転写材から、記録媒体へと上記画像が２次転写（転写）されることで、上記記録媒体上に２次転写画像が形成される。

各々の転写では、静電気の力による吸着を利用している。つまり、１次転写では感光体と転写材との間に、２次転写では転写材と記録媒体との間に電位差を発生させることで、画像を中間転写ベルトあるいは記録媒体に吸着させている。従って、これら各々の転写時の電圧条件は、転写効率を決定し、記録媒体上の画像の質に大きく影響する。

特許文献１には、感光体から中間転写ベルト（転写材）へトナー像（画像）を転写したときに感光体上に残る転写残トナー量を最小にするために、感光体上のトナー量を検出する検知センサを有する画像形成装置が開示されている。つまり、上記感光体上に複数のテストパターン（テスト画像）を形成し、上記テストパターンを上記感光体から中間転写ベルトに転写する時に、転写後の感光体上の転写残トナー量を上記検知センサによって検出し、上記転写残トナー量が最小となる転写電圧を検出することが開示されている。

特許文献２には、バイアスロールに流れる電流によって中間転写体（転写材）から記録媒体へ２次転写を行う画像形成装置において、この電流を環境等の変化によらず常に安定に保つために、電流検出手段によって上記バイアスロールに流れる電流を検出し、この検出結果に基づいて、バイアスロールに印加する電圧を制御することが開示されている。
特開２００２−７２７０２号公報（２００２年３月１２日公開） 特開平０８−２９２６６５号公報（１９９６年１１月５日公開）

しかし、上記従来の画像形成装置では、複数の顕像剤を用いた場合に、各々の顕像剤の転写効率の違いによるカラーバランスの乱れを防ぐことはできなかった。

モノクロでは顕像剤は黒のみの１種類であるが、カラープリンタにおいては顕像剤が複数、通常は４種類、順番に転写材に１次転写されて１次転写画像が形成される。この１次転写画像を記録媒体に２次転写するとき、最初に転写材に転写された顕像剤の方が、その後に中間転写体に転写された顕像剤よりも、転写されにくい。つまり、このように複数の顕像剤を用いた画像形成装置では、転写材上で最下層になった顕像剤は、上層の顕像剤よりも転写効率が低くなる。この転写効率の違いによって、複数の顕像剤によって形成された１次転写画像を２次転写したときに、記録媒体に１次転写画像のカラーバランスが悪くなって、画像再現性が低くなるという問題があった。

本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、２次転写時の各々の顕像剤の転写効率の違いが最小限に抑えられた、カラーバランスのよい、高画像再現性を有する画像形成装置を提供することにある。

本発明にかかる画像形成装置は、上記課題を解決するために、転写材上に形成された、少なくとも２種類の顕像剤で構成される画像を記録媒体に静電的に転写する転写装置を備えた画像形成装置であって、上記転写装置の転写電圧をテストにより決定する転写電圧テスト決定手段を備え、上記転写電圧テスト決定手段は、上記転写材上に、２種類の顕像剤、すなわち、第１顕像剤および第２顕像剤を順次重ねてテスト画像を形成するテスト画像形成手段と、上記テスト画像が上記転写材上に転写されてさらに上記転写装置によるテスト用記録媒体への転写が行われた後の上記転写材上の、第１顕像剤の残存量および第２顕像剤の残存量を合わせた総残存量を検出する第１センサと、上記第１顕像剤の残存量と上記第２顕像剤の残存量との比率を検出する第２センサと、上記第１および第２センサの検出結果に基づいて、各顕像剤の上記テスト用記録媒体への転写効率を演算する演算手段と、上記演算手段の演算結果に基づいて、上記第１顕像剤および上記第２顕像剤の転写効率が所定値よりも大きい範囲内において、第１顕像剤の転写効率と第２顕像剤の転写効率との差が最も小さくなるように、上記転写装置の転写電圧を選択する選択手段とを備えていることを特徴とする。

上記構成によると、上記第１顕像剤および上記第２顕像剤の転写効率が高く、さらに、上記第１顕像剤の転写効率と上記第２顕像剤転の写効率との差が最も小さくなる転写電圧で上記転写剤から記録媒体への転写を行うことができる。よって、カラーバランスのよい２次転写画像が得られるうえ、転写材上の残存量が少なくなり、顕像剤の使用効率が高まるという効果を奏する。つまり、上記構成によると、少なくとも２つの顕像剤が重なり合うことによる転写状態の変動、すなわちカラーバランスの変動が防止でき、画質の良好な２次転写画像が得られる。よって、２次転写時の各々の顕像剤の転写効率の違いが最小限に抑えられた、高画像再現性を有する画像形成装置を提供することができる。

通常、カラー画像形成装置では、３種類あるいは４種類の顕像剤の重ね合わせにより画像が形成されるが、２次転写に関しては、最下層のトナーとその上層のトナーとで転写特性が異なることから、２種類の顕像剤の組み合わせで選択された転写電圧を、４種の顕像剤の重ね合わせに適用しても問題はない。

また、上記第１センサは、透過型光源と受光素子とを備えた透過型光センサであってもよい。

また、上記第２センサは、反射型光源と受光素子とを備えた反射型光センサであってもよい。このとき、本発明にかかる画像形成装置は、上記反射型光源の光の波長を切り替える切替手段をさらに備えていることが好ましい。

上記構成によると、上記第２センサの検出対象となる顕像剤に含まれる色成分によって、反射効率のよい波長を選択することができ、検出結果の信頼性が向上する。

また、上記第１センサが透過型光源と受光素子とを備えた透過型光センサであり、かつ、上記第２センサが反射型光源と受光素子とを備えた反射型光センサであるとき、上記透過型光センサの受光素子は、上記反射型光センサの受光素子を兼ねていてもよい。

上記構成によると、受光素子の数を減らすことができ、画像形成装置の構成が簡単になる。よって、上記画像形成装置の製造コストを削減することができる。

また、上記第１センサおよび上記第２センサの少なくとも一方が、中間調補正用の光センサ、あるいは、レジストレーション調整用の光センサを兼ねていてもよい。

上記構成によると、センサの数を減らすことができるので、画像形成装置の構成が簡単になる。よって、上記画像形成装置の製造コストを削減することができる。

以上のように、本発明にかかる画像形成装置は、転写材上に、２種類の顕像剤、すなわち、第１の顕像剤および第２の顕像剤を順次重ねてテスト画像を形成し、上記テスト画像が転写された後における上記転写材上の、第１顕像剤の残存量および第２顕像剤の残存量を合わせた総残存量を検出する第１センサと、上記第２顕像剤の残存量を検出する第２センサと、上記第１および第２センサの検出結果に基づいて、各顕像剤の転写効率を演算する演算手段と、上記演算手段の演算結果に基づいて、第１顕像剤の転写効率と第２顕像剤の転写効率との差が最も小さくなるように、上記転写装置の転写電圧を選択する選択手段とを備えていることを特徴とすることを特徴とする。

以上により、２次転写時の各々の顕像剤の転写効率の違いが最小限に抑えられた、カラーバランスのよい、高画像再現性を有する画像形成装置を提供できるという効果を奏する。

本発明の実施の一形態について、図１に基づいて説明する。

図１は、本実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。

本画像形成装置（Ａ）は、外部から伝達された画像データに応じて、所定のシート（記録媒体）に対して多色および単色の画像を形成するものである。そして、同図に示すように、露光ユニット１、現像器２、感光体ドラム４、帯電器５、クリーナユニット４、中間転写ベルトユニット８、定着ユニット１２と、用紙搬送路Ｓ、給紙トレイ１０および排紙トレイ１５等より構成されている。また、本画像形成装置（Ａ）は、同図に示すように、光センサ５０を備えている。光センサ５０は、後述するように、本画像形成装置（Ａ）の２次転写効率を検出し、２次転写電圧を最適化するのに用いられる。

なお、本画像形成装置において扱われる画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。従って、現像器２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）、感光体ドラム３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）、帯電器５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）、クリーナユニット４（４ａ、４ｂ、４ｃ、３ｄ）は各色に応じた４種類の潜像を形成するようにそれぞれ４個ずつ設けられ、それぞれａがブラックに、ｂがシアンに、ｃがマゼンタに、ｄがイエローに設定され４つの画像ステーションが構成されている。

感光体ドラム３は、本画像形成装置の上部に配置（装着）されている。

帯電器５は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させるための、帯電手段であり図１に示すように接触型のローラ型やブラシ型の帯電器のほかチャージャー型の帯電器が用いられる事もある。露光ユニット１は、図１に示すようにレーザ照射部および反射ミラーを備えた、レーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）を用いる手法のほかに、発光素子をアレイ状に並べた例えばＥＬやＬＥＤ書込みヘッドを用いる手法もある。そして帯電された感光体ドラム３を入力された画像データに応じて露光することにより、その表面に、画像データに応じた静電潜像を形成する機能を有するものである。現像器２はそれぞれの感光体ドラム３上に形成された静電潜像を（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）のトナー（顕像剤）により顕像化するものである。クリーナユニット４は、現像・画像転写後における感光体ドラム３上の表面に残留したトナーを、除去・回収するものである。

感光体ドラム３の上方に配置されている中間転写ベルトユニット８は、中間転写ベルト（転写材）７、中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルトテンション機構７３、中間転写ベルト従動ローラ７２、中間転写ローラ６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）、および中間転写ベルトクリーニングユニット９を備えている。

中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルトテンションローラ７３、中間転写ローラ６、中間転写ベルト従動ローラ７２等は、中間転写ベルト７を張架し、矢印Ｂ方向に回転駆動させるものである。

中間転写ローラ６は、中間転写ベルトユニット８の中間転写ベルトテンション機構７３の中間転写ローラ取付部に回転可能に支持されており、感光体ドラム３のトナー像を、中間転写ベルト７上に転写するための転写バイアスを与えるものである。

中間転写ベルト７は、それぞれの感光体ドラム３に接触するように設けられている、そして、感光体ドラム３に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト７に順次的に重ねて転写（１次転写）することによって、中間転写ベルト７上にカラーのトナー像、すなわち、多色トナー像を形成する機能を有している。この中間転写ベルト７は、厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。

また、中間転写ベルト７は、後述する透過型光源５１からの光の波長に対して透光性を有する材料から構成されていることが好ましい。上記構成によると、後述するように、透過型光センサ（第１のセンサ）によって中間転写ベルト７上のトナーの総量を検出するときに、高い検出精度を得ることができる。

従って、中間転写ベルト７を構成する材料としては、ポリイミドまたはポリカーボネイトが好ましい。

感光体ドラム３から中間転写ベルト７へのトナー像の転写は、中間転写ベルト７の裏側に接触している中間転写ローラ６によって行われる。中間転写ローラ６には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。中間転写ローラ６は、直径８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとし、その表面は、導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ、発泡ウレタン等）により覆われているローラである。この導電性の弾性材により、中間転写ベルトに対して均一に高電圧を印加することができる。本実施例では転写電極としてローラ形状を使用しているが、それ以外にブラシなども用いる事が可能である。

上述の様に各感光体３上で各色相に応じた顕像化された静電像は中間転写ベルト７で積層され、装置に入力された画像情報となる。

このように、積層された画像情報は中間転写ベルト７の回転によって、後述の用紙と中間転写ベルト７の接触位置に配置される転写ローラ１１（転写装置）によって用紙上に転写される。

この時、中間転写ベルト７と転写ローラ１１は所定ニップで圧接されると共に、転写ローラ１１にはトナーを用紙に転写（２次転写）させるための電圧（転写電圧）が印加される（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）。以下、この転写を２次転写、このとき印加される電圧を２次転写電圧とし、感光体ドラム３から中間転写ベルト７への転写と区別する。転写ローラ１１は上記ニップを定常的に得るために、転写ローラ１１もしくは前記中間転写ベルト駆動ローラ７１の何れか一方を硬質材料（金属等）とし、他方を弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラ、または発泡性樹脂ローラ等々）が用いられる。

また、上記のように、感光体ドラム３との接触により中間転写ベルト７に付着したトナー、若しくは、転写ローラ１１によって用紙上に転写が行われず中間転写ベルト７上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット９によって除去・回収されるように設定されている。中間転写ベルトクリーニングユニット９には、中間転写ベルト７に接触する例えばクリーニング部材としてクリーニングブレードが備えられており、クリーニングブレードが接触する中間転写ベルト７は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ７２で支持されている。

給紙トレイ１０は、画像形成に使用するシート（記録用紙）を蓄積しておくためのトレイであり、本画像形成装置（Ａ）の画像形成部および露光ユニット１の下側に設けられている。また、本画像形成装置（Ａ）の上部に設けられている排紙トレイ１５は、印刷済みのシートをフェイスダウンで載置するためのトレイである。

また、本画像形成装置（Ａ）には、給紙トレイ１０のシートを転写部１１や定着ユニット１２を経由させて排紙トレイ１５に送るための、略垂直形状の用紙搬送路Ｓが設けられている。さらに、給紙トレイ１０から排紙トレイ１５までの用紙搬送路Ｓの近傍には、ピックアップローラ１６、レジストローラ１４、転写部１１、定着部１２、シートを搬送する搬送ローラ２５等が配されている。

搬送ローラ２５は、シートの搬送を促進・補助するための、小型のローラであり、用紙搬送路Ｓに沿って複数設けられている。ピックアップローラ１６は、給紙トレイ１０の端部に備えられ、給紙トレイ１０から、シートを１枚毎に用紙搬送路Ｓに供給する呼び込みローラである。

また、レジストローラ１４は、用紙搬送路Ｓを搬送されているシートをいったん保持するものである。そして、感光体ドラム３上のトナー像の先端とシートの先端を合わせるタイミングでシートを転写部に搬送する機能を有している。

定着ユニット１２は、ヒートローラ３１、加圧ローラ３２、等を備えており、ヒートローラ３１および加圧ローラ３２は、シートを挟んで回転するようになっている。

また、ヒートローラ３１は、図示しない温度検出器からの信号に基づいて制御部によって所定の定着温度となるように設定されており、加圧ローラ３３とともにシートを熱圧着することにより、シートに転写された多色トナー像を溶融・混合・圧接し、シートに対して熱定着させる機能を有している。

なお、多色トナー像の定着後のシートは、搬送ローラ２５…によって用紙搬送路Ｓの反転排紙経路に搬送され、反転された状態で（多色トナー像を下側に向けて）、排紙トレイ１５上に排出されるようになっている。

次に、シート搬送経路を詳細に説明する。本画像形成装置には予めシートを収納する給紙カセット１０が配置されると共に、ユーザが少数枚の印字を行う時に前記給紙カセット１０の開閉動作を行わなくても良い手差しトレイ２０が配置されている。

両給紙方法には、各々前記のピックアップローラ１６が配置され、1枚ずつを搬送路に導くようになっている。

給紙カセット１０から搬送されるシートは搬送路中の搬送ローラ２５−１によってレジストローラ１４まで搬送され、シートの先端と中間転写ベルト７上の画像情報の先端を整合するタイミングで転写ローラ１１に搬送され、シートうえに画像情報が書き込まれる。その後、シートは定着部１２を通過する事によってシート上の未定着トナーが熱で溶融・固着され搬送ローラ２５−２を経て排紙ローラ２５−３から排紙トレイ１５上に排出される（片面印字要求の時）。

他方、手差し給紙トレイ２０に積載されるシートはピックアップローラ１６−２によって給紙され、複数の搬送ローラ（２５−６、２５−５、２５−４）を経てレジストローラ１４に到達し、それ以降は給紙カセットから給紙されるシートと同様の経過を経て廃止トレイ１５に排出される（片面印字要求の時）。

この時、印字要求内容が両面印字要求の時は、上記のように片面印字が終了し定着部１２を通過したシートの後端が前記排紙ローラ２５−３でチャックされ、排紙ローラが逆回転する事によって搬送ローラ（２５−７、２５−８）に導かれた後レジストローラ１４を経て裏面印字が行われた後に排紙トレイ１５に排出される。

上述したように、感光体ドラム３で形成されたトナー像は、中間転写ベルト７に１次転写された後、中間転写ローラ１１によって用紙に２次転写される。このとき、中間転写ベルト７上に複数のトナーが重なることで、下層のトナー、つまり、最初に１次転写されたトナーは、上層のトナー、つまり後に転写されたトナーよりも転写効率が低くなる。この転写効率の違いから、複数のトナーによって形成された１次転写トナー像を２次転写したときに、記録媒体に２次転写されたトナー像のカラーバランスが悪くなり、画像の再現性が低くなるという問題があった。

そこで、本実施の形態にかかる画像形成装置Ａは、上述した転写ローラ１１の２次転写電圧をテストにより決定する転写電圧決定部（転写電圧決定手段）を備えている。

上記転写電圧決定部は、テストトナー像形成部（テスト画像形成手段）、光センサ５０（第１センサおよび第２センサ）、演算部、および選択部を備えている。上記転写電圧決定部のうち、テストトナー像形成部、演算部、および選択部は、本画像形成装置に備えられているコンピュータ部により実現される。

上記テストパターン形成部は、例えば、現像器２ａ・２ｂ、感光体ドラム３ａ・３ｂ、および帯電器５ａ・５ｂを制御して、同一の条件で、感光体ドラム３ａ・３ｂ上にそれぞれトナーＡ・Ｂ（第１・第２顕像剤）からなる複数のテストパターンＡ・Ｂを形成する。さらに上記テストパターン形成部は、中間転写ベルトユニット８を制御し、同一の条件で、上記テストパターンＡ・Ｂを、テストパターンＡ上にテストパターンＢが重なるように、中間転写ベルト７上に１次転写して、複数のテストトナー像を形成する。

本実施の形態では、感光体ドラム３ａ・３ｂとそれに対応するトナーＡ・Ｂを用いてテストトナー像を形成したが、他の感光体ドラムを組み合わせて、その感光体ドラムに対応するトナーを用いてテストトナー像を形成してもよい。

また、このとき中間転写ベルト７上に転写されたトナーＡ・Ｂの量、すなわち、２次転写前の中間転写ベルト７上の各トナーの付着量は、予め設定されているものとする。

次に、この複数のテストトナー像は、既に述べたように、中間転写ローラ１１によってテスト用記録媒体上に２次転写される。このとき中間転写ローラ１１に印加される圧力をテストトナー像毎に変化させる。なお、この２次転写では、テストトナー像はテスト用記録媒体として実際に用紙に転写してもよいが、画像形成装置Ａ内にダミー転写装置を設けて、テスト用記録媒体として用紙でなくダミーの記録媒体に転写してもよい。

以上のようにして２次転写を終えた中間転写ベルト７上には、２次転写されずに残ったトナーＡ・Ｂが付着している。このトナー残存量は、２次転写時の電圧によって異なり、以下に述べる光センサ５０によって検出される。

上記光センサ５０は、透過型光センサ（第１のセンサ）および反射型光センサ（第２のセンサ）であり、中間転写ベルト７上のトナー残存量を検出する。この光センサ５０は、図１に示したように、中間転写ベルト７の回転駆動方向（矢印Ｂ）において、中間転写ベルト駆動ローラ７１および中間転写ローラ１１の下流、かつ、中間転写ベルトクリーニングユニット９の上流に設置されていればよい。

また、上記透過型光センサおよび上記反射型光センサの少なくとも一方が、中間調補正用の光センサ、あるいは、レジストレーション調整用（色の重ね合わせのための位置調整用）の光センサを兼ねていてもよい。この場合、画像形成装置Ａの構成が簡素化できる。この光センサ５０を中間調補正用、あるいはレジストレーション調整用の光センサとして用いる場合は、中間転写ローラ１１は中間転写ベルト駆動ローラ７１から離間させればよい。

本実施の形態にかかる透過型光センサおよび反射型光センサについて、図２に基づいて説明する。図２に、本実施の形態にかかるトナー残存量検出方法を示す。透過型光センサは、透過型光源５１および受光素子５３を備えており、反射型光センサは、反射型光源５２および受光素子５３を備えている。図２に示したように、透過型光源５１は、中間転写ベルト７のトナー像が１次転写される面とは逆側に設置されており、反射型光源５２および受光素子５３は、中間転写ベルト７のトナー像が１次転写される側に設置されている。

また、本実施の形態では、受光素子５３は、透過型光源５１および反射型光源５２の受光素子を兼ねているが、これに限らず、透過型光源からの光を検出する受光素子と、反射型光源からの光を検出する受光素子とは、別々に設けられていてもよい。この場合も、透過型光源と、透過型光源からの光を検出する受光素子とは、中間転写ベルト７を挟んで、互いに中間転写ベルト７の逆側になるように設置される。また、反射型光源と、反射型光源からの光を検出する受光素子とは、中間転写ベルト７のトナー像が１次転写される側に設置される。

透過型光源５１から中間転写ベルト７に照射された光は、図２に矢印で示したように、中間転写ベルト７および中間転写ベルト７に残存したトナーを通り、透過光として、受光素子５３で受光される。受光素子５３で受光される透過光量は、トナーＡの残存量およびトナーＢの残存量を合わせた総残存量によって異なり、この透過光量に応じて、透過型光センサから信号が出力される。

また、反射型光源５２から中間転写ベルト７に照射された光は、図２に矢印で示したように、中間転写ベルト７上のトナーに反射した反射光となって、同じく受光素子５３で受光される。受光される反射光量は、その光の波長に応じたトナーの残存量によって異なり、この反射光量に応じて、反射型光センサから信号が出力される。

上記透過型光源５１および反射型光源５２は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が好ましい。また、透過型光源５１からの光としては、赤外域の波長を有する光が好ましく、例えば７００ｎｍ以上の波長を有する光が好ましい。

また、反射型光源５２からの光の波長は、検出対象となるトナー、つまり、後から中間転写ベルト７上に１次転写されたトナーからの反射率が大きくなるように設定されていることが好ましい。また、反射型光源５２からの光の波長は、検出対象となるトナーの色に応じて切り替えることができることが望ましい。例えば、本実施の形態ではトナーＢを対象にしているので、トナーＢが、シアン、マゼンダあるいはイエローであるとすると、反射型光源５２からの光の色をそれぞれ、レッド（波長６５０ｎｍ）、グリーン（波長５５０ｎｍ）あるいはブルー（波長４５０ｎｍ）とすることで、高い反射型光センサ検出精度を得ることができる。また、反射型光源５２からの光の波長の切り替え方法としては、上記した３色の光源を設けてもよいが、白い光源からの光をフィルターによって分光してもよい。

以上のようにして、総トナー付着量に応じた透過型光センサ出力値と、トナーＢの付着量に応じた反射型光センサ出力値が得られる。

次に、この透過型光センサ出力値および反射型光センサ出力値に基づいて、上記演算部によって２次転写効率が算出される。

以下に、２次転写効率の算出方法を図３および図４に基づいて説明する。

２次転写後のトナーの総残存量は、上記演算部において、透過型光センサの出力値を読み込み、予め測定している値を参照することで算出される。図３は、透過型光センサの出力値と、中間転写ベルト７上のトナーの総付着量との関係を示したグラフである。２次転写効率を算出するときには、透過型光センサの出力値から、同グラフに基づいて、トナーの総残存量が算出される。同グラフは、あらかじめ画像形成装置内に設定されているものとする。

各々のトナー（トナーＡ・Ｂ）の残存量は、反射型光センサの出力値を読み込み、上記トナーの総残存量と合わせて、予め測定している値を参照して算出される。図４は、トナーの総付着量と、反射型光センサの出力値と、トナー比率との関係を示したグラフである。同グラフでは、例として、総トナー付着量が１〜５ｍｇ／ｃｍ^２である場合の、各付着量（総トナー付着量）における反射型光センサの出力値とトナー比率との関係を示す。トナー比率とは、２種類のトナー（本実施の形態ではトナーＡ・Ｂ）の量の比率であり、総トナー量に対するトナーＡの量の比（Ａ／Ａ＋Ｂ）とする。２次転写効率を算出するときには、反射型光センサの出力値およびトナーの総残存量から、同グラフに基づいて、トナー比率が算出される。同グラフは、あらかじめ画像形成装置内に設定されているものとする。

以上のようにして算出されたトナーの総残存量およびトナー比率から、トナーＡ・Ｂの各残存量が算出される。このようにして得られたトナーＡ・Ｂの各残存量、およびトナーの総残存量を、それぞれ、２次転写前の中間転写ベルト７上のトナーＡ・Ｂの各付着量、および２次転写前のトナーの総付着量で割って、転写効率を算出する。

既に述べたように、中間転写ベルト７上に形成された各々のテストトナー像は、それぞれ、異なる２次転写電圧を印加することでテスト用記録媒体上に２次転写される。また、既に述べたように、演算部によって、それぞれの２次転写電圧における２次転写効率が演算される。

次に、この演算結果に基づいて、上記選択部によって、最適な２次転写電圧を決定する。この２次転写電圧の最適化について、図５を用いて以下に説明する。

本実施の形態では、２種類のトナーＡ・Ｂを用いてテストパターントナー像を形成し、２次転写電圧を４００〜８００Ｖに順次変化させて２次転写を行った。２次転写後の中間転写ベルト７上のトナー残存量から、上述したように、各２次転写電圧における２次転写効率を算出した。

図５は、トナーＡおよびトナーＢを重ねたときの、２次転写電圧の変化に対するトナーの２次転写効率の変化を示したグラフである。同グラフには、２次転写電圧の変化に対するトナーＡ、トナーＢ、これら２つのトナーを合わせた総トナー（重ね合わせ）の２次転写効率の変化をそれぞれ示した。

同グラフに示したとおり、２次転写電圧が４００〜６５０Ｖの範囲では、２次転写電圧の上昇に伴って総トナーの転写効率も上昇し、２次転写電圧が６５０Ｖ以上の範囲では、２次転写電圧の上昇に伴って総トナーの２次転写効率は低下した。

一方、トナーＡとトナーＢとの２次転写効率の差は、４００〜６００Ｖの範囲ではほぼ一定であり、６００Ｖ以上の範囲では２次転写電圧の上昇に伴って減少した。

総トナーの２次転写効率は、２次転写電圧は６５０Ｖのとき最も高くなり、６００〜７００Ｖの範囲内では８０％以上となる高い値を示した。この範囲内では、２次転写電圧が７００Ｖのときに、トナーＡとトナーＢとの２次転写効率の差が約１０％と最も小さくなる。

以上のことから、カラーバランスおよび転写効率の両方を鑑みたとき、最適な２次転写電圧は７００Ｖとなる。

このように、総トナーの２次転写効率が最も高い転写電圧の付近では、一般に、総トナーの２次転写効率はあまり変化しないので、このような２次転写効率が所定値以上となる転写電圧の領域において、トナーＡの２次転写効率とトナーＢの２次転写効率との差が最も小さい転写電圧を選択することにより、意図したトナー比率で良好な２次転写画像が得られる。

特に、総トナーの２次転写効率が、総トナーの２次転写効率の最大値の７０％以上となる範囲内、より望ましくは８０％以上となる範囲内で、２つのトナーＡ・Ｂの転写効率の差が最も小さくなるような２次転写電圧を選択することが好ましい。これは、総トナーの２次転写効率が上記最大値の７０％未満であると、必要な画像濃度が得られないためである。また、このように２次転写効率が低い状態で、十分な画像濃度を得るには、トナー量を増やす必要があり、結果として廃トナーの量が増加するという問題が起きる。また、総トナーの２次転写効率が、上記最大値の８０％以上である場合は、中間転写ベルト７上のトナーの総残存量が特に少なくなるので、トナー像全体の転写効率が高く、さらに、カラーバランスのよい、画質の良好な２次転写画像が得られる。

感光体ドラム３にトナー像が形成されてから、最終的に記録媒体に２次転写されるまでの転写効率、すなわち最終転写効率は、１次転写効率に２次転写効率を乗じたものとなる。例えば、１次転写効率が９５％で、２次転写効率が７０％のときは、最終転写効率は６６.５％となる。また、１次転写効率が同じく９５％で、２次転写効率が８０％であるときは、最終転写効率は７６％となる。

また、実際は３色または４色のトナーの重ね合わせにより、カラー画像が形成されるが、２次転写に関しては、最下層のトナーとその上層のトナーとで転写特性が異なることから、２色の組み合わせで測定した結果を元に決定した転写電圧を４色重ね合わせに適用しても問題はない。

本発明は、カラープリンタ等の画像形成装置に好適に用いることができる。

本実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。 本実施の形態にかかるトナー残存量検出方法を表す図面である。 透過型光センサの出力値と、トナーの総付着量との関係を示したグラフである。 トナーの総付着量における反射型光センサの出力値とトナー比率との関係を示したグラフである。 トナーＡおよびトナーＢを重ねたときの、２次転写電圧の変化に対するトナーの２次転写効率の変化を示したグラフである。

符号の説明

Ａ 画像形成装置
３ 感光体ドラム
７ 中間転写ベルト（転写材）
６ 中間転写ローラ
１１ 転写ローラ（転写装置）
５０ 光センサ（第１センサおよび第２センサ）
５１ 透過型光源
５２ 反射型光源
５３ 受光素子

Claims (6)

1. 転写材上に形成された、少なくとも２種類の顕像剤で構成される画像を記録媒体に静電的に転写する転写装置を備えた画像形成装置であって、
   上記転写装置の転写電圧をテストにより決定する転写電圧決定手段を備え、
   上記転写電圧決定手段は、
   上記転写材上に、２種類の顕像剤、すなわち、第１顕像剤および第２顕像剤を順次重ねてテスト画像を形成するテスト画像形成手段と、
   上記テスト画像が上記転写材上に転写されてさらに上記転写装置によるテスト用記録媒体への転写が行われた後の上記転写材上の、第１顕像剤の残存量および第２顕像剤の残存量を合わせた総残存量を検出する第１センサと、
   上記第１顕像剤の残存量と上記第２顕像剤の残存量との比率を検出する第２センサと、
   上記第１および第２センサの検出結果に基づいて、各顕像剤の上記テスト用記録媒体への転写効率を演算する演算手段と、
   上記演算手段の演算結果に基づいて、上記第１顕像剤および上記第２顕像剤の転写効率が所定値よりも大きい範囲内において、第１顕像剤の転写効率と第２顕像剤の転写効率との差が最も小さくなるように、上記転写装置の転写電圧を選択する選択手段とを備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 上記第１センサが透過型光源と受光素子とを備えた透過型光センサであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 上記第２センサが反射型光源と受光素子とを備えた反射型光センサであることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 上記反射型光源の光の波長を切り替える切替手段をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 上記第１センサが透過型光源と受光素子とを備えた透過型光センサであり、かつ、上記第２センサが反射型光源と受光素子とを備えた反射型光センサであって、上記透過型光センサの受光素子が、上記反射型光センサの受光素子を兼ねることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 上記第１センサおよび上記第２センサの少なくとも一方が、中間調補正用のセンサ、あるいは、レジストレーション調整用のセンサを兼ねることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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