JP2008040214A - 画像形成方法及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】少ないトナーパッチでトナー付着量を検出して最適な転写条件を設定できる画像形成方法及びこれを用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナーパッチのトナー付着量を検出し、トナー付着量の検出結果に基づいてトナー像を形成する画像形成方法において、第１のトナー像作像条件で、第１のトナーパッチを感光体ドラム１１ａ上に形成し、転写搬送ベルト１７上に第１の転写電圧Ｖｐ１で転写されたトナーパッチの第１の現像量ｍ１を検出し、第２のトナー像作像条件で、第２のトナーパッチを感光体ドラム１１ａ上に形成し、転写搬送ベルト１７上に第２の転写電圧で転写されたトナーパッチの第２の現像量ｍ２を検出し、飽和付着量ｍ３となるときの転写電圧Ｖｐ３を、転写電圧Ｖｐ１，Ｖｐ２および現像量ｍ１，現像量ｍ２、トナー飽和付着量ｍ３に基づいて設定することを特徴とするものとする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、説明書等の収納構造及びこれを用いた画像形成装置に係り、特に、複写機、複合機、プリンタ、ファクシミリ等における画像形成方法及びこれを用いた画像形成装置に関する。

複写機、複合機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、トナーにより画像を形成する場合には、連続的に出力される記録媒体上の画像濃度を一定に保つために、トナー像担持体上のトナー付着量を一定に保つための最適な転写条件が要求される。

特にカラー画像形成装置においては、転写条件が変化し易く、最適な転写条件から外れると転写効率が下がるとともに、出力された画像の品位に影響を及ぼすという問題が生じる。

そこで、従来では、トナー像担持体上のトナー付着量を一定に保つために、複数のトナーパッチ（基準パターン）を形成して、それらのトナー濃度を検出して最適な転写条件を設定するようにしている（特許文献１を参照）。トナーパッチによるトナー濃度の検出は、トナーパッチの数が多いほど正確に転写条件を設定できる。
特開２０００−３２１８３２号公報

しかしながら、トナーパッチの数を多くすると、通常の画像出力に使用される以外に多くのトナーが消費されるという問題がある。

本発明は、上記従来の問題点を鑑みてなされたものであって、少ないトナーパッチでトナー付着量を検出して最適な転写条件を設定できる画像形成方法及びこれを用いた画像形成装置を提供することを目的とするものである。

上述した課題を解決するための本発明に係る転写機構の構成は、次の通りである。
請求項１に記載した画像形成方法は、トナー像担持体上にトナーによる基準パターン（トナーパッチ）を形成して、その基準パターンのトナー付着量を検出し、そのトナー付着量の検出結果に基づいてトナー像を形成するようにした画像形成方法において、第１のトナー像作像条件で、第１の基準パターンをトナー像担持体上に形成し、トナー像が転写される転写体上の第１の基準パターンのトナー濃度が飽和濃度以下となる第１の転写電圧で転写を行い、前記転写体上の第１のトナー付着量を検出し、また、第２のトナー像作像条件で、第２の基準パターンをトナー像担持体上に形成し、前記転写体上の第２の基準パターンのトナー濃度が飽和濃度以下となる第２の転写電圧で転写を行い、前記転写体上の第２のトナー付着量を検出するとともに、前記転写体上のトナー付着量が飽和したときのトナー飽和付着量を求めて、前記飽和付着量となるときの転写電圧を、第１の転写電圧、第２の転写電圧および第１のトナー付着量、第２のトナー付着量、トナー飽和付着量に基づいて設定することを特徴とするものである。

尚、本発明では、トナー像担持体は、感光体ドラム等の静電潜像担持体や記録用紙等の記録媒体を含むものとする。
また、転写体は、いわゆる１次転写とされる転写媒体への直接転写や、２次転写とされる中間転写媒体を介して転写媒体へ転写する間接転写（中間転写）を含むものとする。

従って、本発明は、例えば、トナー像担持体として感光体ドラム等の静電潜像担持体を用いて、間接転写による中間転写媒体（例えば、転写ベルト）上のトナー付着量の検出を行なうものであっても良い。

請求項２に記載した画像形成方法は、請求項１に記載した構成に加えて、前記トナー飽和付着量を、高濃度補正により設定するようにしたことを特徴とするものである。

請求項３に記載した画像形成方法は、請求項１または２に記載した構成に加えて、前記基準パターンを飽和濃度像で形成することを特徴とするものである。
本発明において飽和濃度像は、いわゆるベタ印字状態のトナーパターンを含むものである。

請求項４に記載した画像形成方法は、請求項１または２に記載した構成に加えて、前記基準パターンをハーフトーンで形成することを特徴とするものである。

請求項５に記載した画像形成方法は、請求項１乃至４のうちの何れか一項に記載した構成に加えて、前記基準パターンを、高濃度補正用の基準パターンと転写最適化用の基準パターンを含むものとして、前記基準パターンの検出を、１つのトナー濃度センサ、例えば、高濃度補正用センサ一つで行なうようにしたことを特徴とするものである。

請求項６に記載した画像形成方法は、請求項５に記載した構成に加えて、前記トナー濃度センサにより前記トナー像担持体上の残留トナー量を検出するようにしたことを特徴とするものである。
すなわち、前記トナー濃度センサは、基準パターンを検出する機能と残留トナーを検出する機能とを兼ね備えているものとする。

請求項７に記載した画像形成方法は、請求項１乃至６のうちの何れか一項に記載した構成に加えて、前記転写体としてトナー像が転写される記録媒体を用いて、前記記録媒体の有無を検出し、記録媒体無しと判断された時に最適転写条件を設定し、少なくとも装置使用環境（例えば、雰囲気温度や雰囲気湿度）や、使用される記録媒体が薄紙か厚紙かなどの記録媒体の仕様に応じて最適転写条件を補正することを特徴とするものである。

また、請求項８に記載した画像形成装置は、トナー像担持体上にトナーによる基準パターン（トナーパッチ）を形成して、その基準パターンのトナー付着量を検出し、そのトナー付着量の検出結果に基づいてトナー像を形成するようにした画像形成方法により画像形成を行なう画像形成装置であって、画像形成に、請求項１乃至７のうちの何れか一項に記載の画像形成方法を用いることを特徴とするものである。

請求項１に記載した発明によれば、トナー像担持体上にトナーによる基準パターン（トナーパッチ）を形成して、その基準パターンのトナー付着量を検出し、そのトナー付着量の検出結果に基づいてトナー像を形成するようにした画像形成方法において、第１のトナー像作像条件で、第１の基準パターンをトナー像担持体上に形成し、トナー像が転写される転写体上の第１の基準パターンのトナー濃度が飽和濃度以下となる第１の転写電圧で転写を行い、前記転写体上の第１のトナー付着量を検出し、また、第２のトナー像作像条件で、第２の基準パターンをトナー像担持体上に形成し、前記転写体上の第２の基準パターンのトナー濃度が飽和濃度以下となる第２の転写電圧で転写を行い、前記転写体上の第２のトナー付着量を検出するとともに、前記転写体上のトナー付着量が飽和したときのトナー飽和付着量を求めて、前記飽和付着量となるときの転写電圧を、第１の転写電圧、第２の転写電圧および第１のトナー付着量、第２のトナー付着量、トナー飽和付着量に基づいて設定するようにしたので、少なくとも２個の基準パターンによる少ないトナー量で最適な転写電圧を設定でき、安定した画像を得ることができる。

また、本発明において、トナー像担持体として、感光体ドラム等の静電潜像担持体を用いて間接転写によりトナー付着量の検出を行なうようにすることで、1つのトナー濃度検出手段により例えばＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ等の複数のトナーに対応できる。

また、請求項２〜７に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明で得られる上記共通の効果に加え、次の効果を得ることができる。

すなわち、請求項２に記載した発明によれば、前記トナー飽和付着量を、高濃度補正により設定するようにしたことで、安定した飽和付着量が設定できる。

請求項３に記載した発明によれば、請求項１または２に記載の発明で得られる効果に加えて、前記基準パターンを飽和濃度像で形成することで、精度良く最適転写条件を求めることができる。

請求項４に記載した発明によれば、請求項１または２に記載の発明で得られる効果に加えて、前記基準パターンをハーフトーンで形成することで、トナーの消費を抑えて最適条件を求めることができる。

請求項５に記載した発明によれば、請求項１乃至４のうちの何れか一項に記載の発明で得られる効果に加えて、前記基準パターンを、高濃度補正用の基準パターンと転写最適化用の基準パターンを含むものとして、前記基準パターンの検出を、１つのトナー濃度センサ、例えば、高濃度補正用センサ一つで行なうようにしたことで、例えば、２次転写ローラ（転写ベルト）を退避させることにより、容易にセンサを兼用できる。

請求項６に記載した発明によれば、請求項５に記載の発明で得られる効果に加えて、前記トナー濃度センサにより前記トナー像担持体上の残留トナー量を検出するようにしたことで、次転写時において残留トナーによる影響を低減できる。

請求項７に記載した発明によれば、請求項１乃至６のうちの何れか一項に記載の発明で得られる効果に加えて、前記転写体としてトナー像が転写される記録媒体を用いて、前記記録媒体の有無を検出し、記録媒体無しと判断された時に最適転写条件を設定し、少なくとも温度や湿度等の装置使用環境や、使用される記録媒体が薄紙か厚紙かなどの記録媒体の仕様に応じて最適転写条件を補正することで、より正確に転写電圧を求めることができる。

例えば、低温、低湿時においては、転写電圧を普通紙の場合は通常通り（１００％）とし、厚紙の場合には１０％高める（１１０％）ように補正し、一方、高温、高湿時においては、転写電圧を普通紙の場合は２０％高め（１２０％）、厚紙の場合には３０％高める（１３０％）ように補正することで、より画像形成の安定化を図ることができる。

請求項８に記載した発明によれば、トナー像担持体上にトナーによる基準パターン（トナーパッチ）を形成して、その基準パターンのトナー付着量を検出し、そのトナー付着量の検出結果に基づいてトナー像を形成するようにした画像形成方法により画像形成を行なう画像形成装置であって、画像形成に、請求項１乃至７のうちの何れか一項に記載の画像形成方法を用いることで、少ないトナー量で最適な転写電圧を設定でき、安定した画像を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る画像形成方法が実行される画像形成装置の画像形成部の構成を示す概略図である。
なお、前記画像形成装置以外の電子写真方式の画像形成を行うプリンタやファクシミリ装置等の他の画像形成装置においても、この発明を同様に実施することができる。

本実施形態に係る画像形成装置は、図１に示すように、スキャナ部（図示省略）において原稿からカラー画像を読み取り、所定の画像処理を施した後に画像データとして画像形成部１０に供給し、用紙等の記録媒体上に原稿から読み取ったカラー画像を再現するものである。

前記画像形成部１０は、２つのローラ１７ａ，１７ｂの間に上下に水平部を形成した状態で張架されて矢印Ａ方向に回転する転写搬送ベルト（転写体）１７を備えている。転写搬送ベルト１７は、上側の水平部に位置している間に、矢印Ａ方向への回転により、上面に載置された用紙（記録媒体）を複数の画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄに順次対向させながら搬送する。画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄのそれぞれは、黒色及び減法混色の３原色（シアン、マゼンタ、イエロー）のトナーを用いた電子写真方式の画像形成を行う。

転写搬送ベルト１７は、下側の水平部に位置している間に濃度検出センサ（トナー濃度センサ）１に対向する。また、転写搬送ベルト１７におけるトナー像が形成されるトナー像転写面１７ｃの一部には、濃度検出センサ１により検出可能な基準位置マーク１７ｄが１カ所に形成されている。

さらに、転写搬送ベルト１７の一方のローラ１７ａの下流側には、定着装置１８が配置されている。定着装置１８は、一対のローラによって構成されており、各画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄを通過した用紙を加熱及び加圧し、用紙上に転写されたトナー像を溶融して用紙の表面に定着させる。

画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄのそれぞれは、トナー収納量を除いて同一の構成を備えている。一例として、画像形成ステーション１０ａは、円筒形の導電性基体の表面に感光層を形成して矢印Ｂ方向に回転する感光体ドラム（トナー像担持体）１１ａの周囲に帯電器１２ａ、露光ユニット１３ａ、現像ユニット１４ａ、転写器１５ａ及びクリーナ１６ａ等をこの順に配置して構成されている。

帯電器１２ａは、感光体ドラム１１ａの表面に所定極性の電荷を均一に帯電させる。
露光ユニット１３ａは、感光体ドラム１１ａの表面を画像光により露光して静電潜像を形成する。
現像ユニット１４ａは、内部に収納したトナーを感光体ドラム１１ａの表面に供給し、静電潜像をトナー像に可視像化する。
転写器１５ａは、転写搬送ベルト１７を挟んで感光体ドラム１１ａの周面に対向しており、感光体ドラム１１ａの表面に担持されたトナー像を転写搬送ベルト１７上に載置された用紙の表面に転写する。
クリーナ１６ａは、転写工程を終了した感光体ドラム１１ａの周面に残留しているトナーを除去する。

現像ユニット１４ａは、感光体ドラム１１ａの周面に対向して回転する現像ローラ（図示省略）を備えている。現像ローラは、回転により表面に担持したトナーを感光体ドラム１１ａの周面に供給する。この現像ローラの周速、即ち、回転速度を変化させることによって感光体ドラム１１ａの周面に対するトナーの供給量を増減することができ、トナー像の濃度を調整することができる。

画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄに設けられている露光ユニット１２ａ〜１２ｄのそれぞれには黒、シアン、マゼンタ及びイエローの各色の画像データが供給されるとともに、現像ユニット１４ａ〜１４ｄのそれぞれには黒、シアン、マゼンタ及びイエローの各色のトナーが収納されている。したがって、画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄのそれぞれにおいて用紙には黒、シアン、マゼンタ及びイエローの各色のトナー像が順に転写され、定着装置１８を通過した用紙上には各色のトナー像の減法混色によってフルカラー画像が形成される。

転写搬送ベルト１７のトナー像転写面１７ｃには、画像補正処理時において黒色トナーによる高濃度補正用の基準パターンであるトナーパッチ（基準パターン）が形成される。

濃度検出センサ１は、発光素子２及び受光素子３を備えた反射センサが用いられ、転写搬送ベルト１７のトナー像転写面１７ｃの表面に発光素子２から光を照射し、トナー像転写面１７ｃおよびトナーパッチから正反射した反射光を受光素子３によって受光し、受光量に応じた電気信号をトナー濃度の検出信号として出力する。

この濃度検出センサ１は、高濃度補正用のトナーパッチのみならず、転写最適化用の基準パターンとなるトナーパッチのトナー濃度や、転写搬送ベルト１７上の残留したトナー量を検出することも可能である。

なお、転写搬送ベルト１７の表面に形成されたトナーパッチは、濃度検出センサ１に対向した後に図示しないクリーニング手段によって転写搬送ベルト１７の表面から除去される。

また、各画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄにおいて、現像工程終了後の感光体ドラム１１ａの表面に対向する位置に濃度検出センサ１を配置し、転写搬送ベルト１７に転写される前のトナーパッチの濃度を検出する場合にも、この発明を同様に実施することができる。

ここで、トナーの現像特性及びトナーの転写特性につい説明する。
尚、以下に示す関係式は、次の刊行物１〜４の記載内容に基づき求められる。
刊行物１：Japan Hardcopy８９ 論文集 １９８９年７月 電子写真学会 ２８頁
刊行物２：電子写真学会誌 第２８巻 第１号 １９８９年 １２０頁
刊行物３：Japan Hardcopy８８ ＥＰ−３３ １３１〜１３４頁
刊行物４：電子写真学会 第３１巻 第４号 １９９２年 ２０頁

まず、トナーの現像特性について説明する。
簡潔化した感光体ドラム、現像ローラ及びトナーの静電容量をそれぞれＣｐ，ＣＲ，Ｃｔとすると式（１）式の様になる。

但し、Ｃｐ＝εｐ／ｄｐ，Ｃｇ＝εｔ／ｄｐとする。

ここで、初期条件Ｑ０（０），Ｑ１（０），Ｑ２（０），Ｑ３（０）として、
Ｑ０（０）＝−Ｑｐ＋Ｑ１（０）＋ΔＱｔ，Ｑ０（０）’=Ｑ１（０）＋ΔＱｔ
Ｑ１（０）＝Ｑ０（０）＋ΔＱｔ
−Ｑ１（０）＋Ｑ２（０）＝Ｑｔ＋ΔＱｔ
Ｃ１＝２Ｃｇ、Ｃ２＝２Ｃｇ より
Ｑ２（０）＝（Ｑｔ＋ΔＱｔ）／２
Ｑｔ０＝−Ｑｔ
Ｑ３（０）＝（Ｑｔ０＋ΔＱｔ）／２
となり、初期条件を考慮して移動電荷量Ｑｒ（ｔ）を求めると（２）式の様になる。

但し、

とする。

また、同様に簡素化した現像前のトナー層厚をｄｔ（ｍ）としたトナー層の切断条件は（３）式の様になる。

ここで、トナー層切断における境界条件は、
Ｑ０＝−Ｑｐ−Ｑ１−ΔＱｔ＋Ｑｒ（Ｔｄ）
Ｑ０’＝−Ｑｐ−ΔＱｔ＋Ｑｒ（Ｔｄ）
Ｑ１＝Ｑ０＋ΔＱｔ−Ｑｒ（Ｔｄ）
−Ｑ１＋Ｑ２＝Ｑｔ＋ΔＱｔ
Ｑ２＝（Ｑｔ＋ΔＱｔ）／２＋Ｑｒ（Ｔｄ）
Ｑｔ０＝−Ｑｔ
Ｑ３＝（Ｑｔ０＋ΔＱｔ）／２＋Ｑｒ（Ｔｄ）
であり、Ｑ０に整理すると、
Ｑ０＝Ｑｐ＋Ｑ１−ΔＱｔ
となる。

そして、境界条件、及び、Ｖ１＝Ｑ１／（２Ｃｇ１），Ｖ２＝Ｑ２／（２Ｃｇ２）を考慮すると（４）式の様になる。

となる。

ここで、

であり、Ｘについて解くと（５）式の様になる。

（５）式において、
ΔＶｔ＝０，ΔＶｐ＝０，Ｒ＝０，トナーの比重γ＝ｍ０／ｄｔとすると、
ｑｐｍ＝ρｔ／γ
であり、（６）式の様になる。

よって、トナー付着量（現像量）ｍｐは、

あるいは、

となる。
但し、トナー層電位Ｖｔを

とする。

これらの式より、感光体ドラム上に現像されるトナー付着量ｍｐは、感光体ドラムの表面電位Ｖｐと現像バイアスＶＢとトナー層電位Ｖｔ・Ｎの電位差（ＶＢ−ＶＰ＋Ｖｔ・Ｎ）に比例することが判る。

ハーフトーンのトナーパッチ像を作成する際に、現像バイアスは所定の一定電位に固定されており、露光条件により感光体ドラムの表面電位Ｖｐを制御して所定のトナー付着量ｍｐとしている。

このようにして求まる現像特性の式は、トナー層電位Ｖｔ・Ｎのうち感光体ドラムの表面電位Ｖｐに現像される電位を現像トナー電位Ｖｄとすると、
Ｖｐ＋Ｖｄ＝Ｖｂ＋ＮＶｔ−Ｖｄ
とすることができ、

現像トナー電位Ｖｄを得る感光体現像トナー電位（感光体ドラムの表面電位）Ｖｐは、
Ｖｐ＝Ｖｂ＋ＮＶｔ−２・Ｖｄ・・・（Ａ）
となる。

次に、トナーの転写特性について説明する。
トナーの転写特性の求め方は、現像特性の求め方と同じでトナー層内で電界が０となる位置Ｘ、即ち、境界条件などを考慮して感光体ドラム側の電圧と転写ローラ側の電圧が等しくなる位置Ｘの解で求めることが出来る。

図２、図３に示すように、等価モデルでは、
感光体の厚みｄｐ（ｍ）、
トナー層の厚みｄｔ（ｍ）、
転写媒体（コピー用紙）の厚みｄｃ（ｍ）、
感光体ドラムの比誘電率εｐ、
トナー層の比誘電率εｔ、
転写媒体の比誘電率εｃ、
転写ローラの単位面積あたりの抵抗Ｒｒ（Ωｍ²)、
転写バイアスＶｈ（ｖ）、
とすると、
トナーの単位厚みあたりの電荷密度をρ（Ｃ／ｍ³）、
誘電率をεｔ（Ｆ／ｍ）、
転写領域突入直前のトナー層の厚みをｄｔ（ｍ）、
切断時の転写媒体上のトナー層厚みをｘ（ｍ）、
として、トナー層の切断条件は転写ローラでの電圧降下が無視できる場合、
Ｑ０／Ｃｐ＋Ｑ１／Ｃ１＝Ｑ２／Ｃ２＋Ｑ３／Ｃｃ＋Ｖｈ
Ｃｐ＝ε０・εｐ・１／ｄｐ
Ｃｃ＝ε０・εｃ・１／ｄｃ
ε０＝８．８５５×１０^-12
となる。

ここで、トナーの電荷密度ρ、逆帯電による電荷密度の変化量△ρとすると、
Ｑｔ＝ρ・ｄｔ
ΔＱｔ＝Δρ・ｄｔ
であり、転写領域脱出時の切断における境界条件は、
Ｑ２０＝ρｔ・ｘ，Ｃ２＝ｘ／２εｔ
Ｑ１０＝ρｔ・（ｄｔ−ｘ），Ｃ１＝（ｄｔ−ｘ）／２εｔ
Ｑ０＝−Ｑｐ＋ΔＱｔ＋Ｑ２０−ΔＱｔ２
Ｑ１＝−Ｑ１０＋ΔＱｔ１
Ｑ２＝−Ｑ２０＋ΔＱｔ２
Ｑ３＝−Ｑ２０＋ΔＱｔ
Ｑ１＋Ｑ２＝−Ｑｔ＋ΔＱｔ
Ｑ１０＋Ｑ２０＝Ｑｔ
ΔＱｔ＝ΔＱｔ１＋ΔＱｔ２
ΔＱｔ１＝ΔＱｔ・（ｄｔ−ｘ）／ｄｔ
ΔＱｔ２＝ΔＱｔ・ｘ／ｄｔ
となる。

Ｖｔ−ΔＶｔ＝（ρｔ−Δρｔ）・ｄｔ²／２εｔ・・・（ａ）
Ｖｐ＝Ｑｐ／Ｃｐ・・・（ｂ）
としてｘについて解くと、転写媒体の逆帯電の影響は感光体ドラムのトナー層と比較して小さいので省略でき、

但し、
Ｖｐ−ΔＶｐ＝（Ｑｐ−ΔＱｔ）／Ｃｐ
Ｖｔ−ΔＶｔ＝（Ｑｔ−ΔＱｔ）／Ｃｔ
Δρ＝ΔＱｔ／ｄｔ
となる。

逆帯電の項を省略すると、

となる。

転写媒体に移動するトナー量Ｍは、トナーの比重γを乗じて、
Ｍ＝γ・ｘ
となり、（ａ），（ｂ），（ｃ）式より任意の帯電量ｑｐｍ（Ｃ／ｋｇ）のトナーに対して逆帯電を考慮した転写特性（転写バイアス対転写付着量）が求められる。

本発明に係る画像形成方法は、上述したトナーの現像特性および転写特性に基づき実行される。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る画像形成方法の第１実施形態について図面を参照して説明する。
図４は本実施形態に係る画像形成方法におけるトナーの現像量と感光体電位との関係を表す折れ線近似式を示す説明図、図５は前記画像形成方法における転写量と転写電位との関係を表す折れ線近似式を示す説明図である。

本実施形態に係る画像形成方法は、前述したように構成された画像形成装置において、図４に示すように、第１のトナー像作像条件で、第１のトナーパッチを感光体ドラム１１ａ上に形成し、トナー像が転写される転写搬送ベルト１７上の第１のトナーパッチのトナー濃度が飽和濃度以下となる第１の転写電圧Ｖｐ１で転写を行い、転写搬送ベルト１７上の第１の現像量（トナー付着量）ｍ１を検出し、また、第２のトナー像作像条件で、第２のトナーパッチを感光体ドラム１１ａ上に形成し、転写搬送ベルト１７上の第２のトナーパッチのトナー濃度が飽和濃度以下となる第２の転写電圧Ｖｐ２で転写を行い、転写搬送ベルト１７上の第２の現像量（トナー付着量）ｍ２を検出するとともに、転写搬送ベルト１７上のトナー付着量が飽和したときの現像量（トナー飽和付着量）ｍ３を求め、第１の転写電圧Ｖｐ１、第２の転写電圧Ｖｐ２および第１の現像量ｍ１、第２の現像量ｍ２、トナーが飽和したときの現像量ｍ３に基づいて、飽和したときの現像量ｍ３となるときの転写電圧Ｖｐ３を設定するものである。

本実施形態において、感光体ドラム上の現像トナー電位をＶｄ、転写されるトナー電位をＶｃとすると切断条件は以下のように表記できる。
すなわち、
Ｖｐ＋Ｖｄ−Ｖｃ＝Ｖｈ＋Ｖｃ・・・（Ｂ）
となり、（Ａ）を（Ｂ）式に代入し、
Ｖｈ＝（Ｖｂ＋ＮＶｔ−２・Ｖｄ）＋Ｖｄ−２・Ｖｃ
となる。

転写量が飽和する転写電位Ｖｈｓを求めると、飽和時はＶｄ＝Ｖｃであり、
Ｖｈｓ＝Ｖｂ＋ＮＶｔ−３・Ｖｄ・・・（Ｃ）
となる。

図５に示すように、第１の現像量ｍ１，第２の現像量ｍ２のハーフトーンおよび飽和濃度（べた）の現像量ｍ３のそれぞれの飽和転写電位Ｖｈｓ１，Ｖｈｓ２，Ｖｈ３は、
Ｖｈｓ１＝Ｖｂ＋ＮＶｔ−３・Ｖｄ１
Ｖｈｓ２＝Ｖｂ＋ＮＶｔ−３・Ｖｄ２＝Ｖｂ＋ＮＶｔ−３・Ｖｄ１（ｍ２／ｍ１）
となり
Ｖｄ１＝（Ｖｈｓ１−Ｖｈｓ２）・ｍ１／（ｍ１−ｍ２）
となる。

飽和濃度の現像量ｍ３の飽和転写電位Ｖｈｓ３は、
Ｖｈｓ３＝Ｖｂ＋ＮＶｔ−３・Ｖｄ３＝Ｖｂ＋ＮＶｔ−３・Ｖｄ１（ｍ３／ｍ１）
但し、Ｖｄ１＝（Ｖｈｓ１−Ｖｈｓ２）・ｍ１／（ｍ１−ｍ２）
となる。

また、転写除電によりＶｐ≒０の場合は、
Ｖｄ−Ｖｃ＝Ｖｈ＋Ｖｃ・・・（Ｄ）
となり、（Ａ）を（Ｂ）式に代入し、
Ｖｈ＝Ｖｄ−２・Ｖｃ
となる。

トナーの転写量が飽和する転写電位Ｖｈｓを求めると、飽和時はＶｄ＝Ｖｃであり
Ｖｈｓ＝−Ｖｄ・・・（Ｅ）
第１の現像量ｍ１，第２の現像量ｍ２のハーフトーンおよび飽和濃度の現像量ｍ３のそれぞれのトナー飽和転写電位Ｖｈｓ１，Ｖｈｓ２，Ｖｈ３は、
Ｖｈｓ１＝−Ｖｄ１
Ｖｈｓ２＝−Ｖｄ２＝−Ｖｄ１（ｍ２／ｍ１）
となり、
Ｖｄ１＝（Ｖｈｓ１−Ｖｈｓ２）・ｍ１/（ｍ１−ｍ２）
となる。

飽和濃度の現像量ｍ３の飽和転写電位Ｖｈｓ３は、
Ｖｈｓ３＝−Ｖｄ３＝−Ｖｄ１（ｍ３／ｍ１）
但し、
Ｖｄ１＝（Ｖｈｓ１−Ｖｈｓ２）・ｍ１／（ｍ１−ｍ２）
である。

上述したように、転写前除電を行なった場合でも第１の現像量ｍ１，第２の現像量ｍ２の２つのハーフトーンの飽和転写電位Ｖｈｓ１，Ｖｈｓ２から飽和濃度の現像量ｍ３の飽和現像の転写電位を求めることができる。

以上により、本実施形態によれば、２個の基準パターンとなるトナーパッチにより少ないトナー量で最適な転写電圧を設定できる。これにより、トナーを無駄に使用することなく、最適な転写電圧により安定したトナー像を得ることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る画像形成方法の第２実施形態について図面を参照して説明する。
図６は本実施形態に係る画像形成方法における転写量と転写電位との関係を表す折れ線近似式を示す説明図である。

本実施形態に係る画像形成方法は、前述したように構成された画像形成装置において、図６に示すように、トナー付着量ｍａのＨＴパッチを転写電圧Ｖ１、Ｖ２で転写した転写トナー量（トナー付着量）を第１の転写トナー量ｍ１，第２の転写トナー量ｍ２とすると、
ｍ１＝α（Ｖ１−Ｖｐ＋Ｖｔ）
ｍ２＝α（Ｖ２−Ｖｐ＋Ｖｔ）
となり、転写特性の傾斜αは、
α＝（ｍ２−ｍ１）／（Ｖ２−Ｖ１）
となる。

「べた」のトナー付着量ｍｂのトナーパッチの転写電圧Ｖ３で転写した転写トナー量（トナー付着量）をｍ３とすると、Ｖ３，ｍ３を通る傾斜αの折れ線近似式が「べた」の転写特性となり、
飽和点となる転写電位Ｖｓは、
Ｖｓ＝（ｍｂ−ｍ３）／α＋Ｖ３
となる。

これにより、第１の転写トナー量ｍ１，第２の転写トナー量ｍ２を用いて導き出される折れ線近似式の傾斜αと同じ傾斜の折れ線近似式より転写電位Ｖｓを求めることができる。

以上により、本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、２個の基準パターンとなるトナーパッチにより少ないトナー量で最適な転写電圧を設定できるのでトナーを無駄に使用することなく、最適な転写電圧により安定したトナー像を得ることができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明に係る画像形成方法が実行される画像形成装置の画像形成部の構成を示す概略図である。 前記画像形成装置の画像形成部の感光体ドラムと転写媒体の電気的関係を示す説明図ある。 前記画像形成装置の画像形成部の感光体ドラムと転写媒体に転写されたトナーの電気的関係を示す説明図ある。 第１実施形態に係る画像形成方法におけるトナーの現像量と感光体電位との関係を表す折れ線近似式を示す説明図である。 前記画像形成方法における転写量と転写電位との関係を表す折れ線近似式を示す説明図である。 第２実施形態に係る画像形成方法における転写量と転写電位との関係を表す折れ線近似式を示す説明図である。

符号の説明

１ 濃度検出センサ
２ 発光素子
３ 受光素子
１０ 画像形成部
１１ａ 感光体ドラム
１７ 転写搬送ベルト
ｍ１ 第１の現像量
ｍ２ 第２の現像量
ｍ３ 飽和したときの現像量
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３ 転写電圧
Ｖｐ１ 第１の転写電圧
Ｖｐ２ 第２の転写電圧
Ｖｐ３ 飽和するときの転写電圧
α 傾斜

Claims (8)

1. トナー像担持体上にトナーによる基準パターンを形成して、その基準パターンのトナー付着量を検出し、そのトナー付着量の検出結果に基づいてトナー像を形成するようにした画像形成方法において、
   第１のトナー像作像条件で、第１の基準パターンをトナー像担持体上に形成し、
   トナー像が転写される転写体上の第１の基準パターンのトナー濃度が飽和濃度以下となる第１の転写電圧で転写を行い、前記転写体上の第１のトナー付着量を検出し、
   第２のトナー像作像条件で、第２の基準パターンをトナー像担持体上に形成し、
   前記転写体上の第２の基準パターンのトナー濃度が飽和濃度以下となる第２の転写電圧で転写を行い、前記転写体上の第２のトナー付着量を検出するとともに、前記転写体上のトナー付着量が飽和したときのトナー飽和付着量を求め、
   前記飽和付着量となるときの転写電圧を、第１の転写電圧、第２の転写電圧および第１のトナー付着量、第２のトナー付着量、トナー飽和付着量に基づいて設定することを特徴とする画像形成方法。
2. 前記トナー飽和付着量は、高濃度補正により設定されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記基準パターンは、飽和濃度像で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成方法。
4. 前記基準パターンは、ハーフトーンで形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成方法
5. 前記基準パターンは、高濃度補正用の基準パターンと転写最適化用の基準パターンを含み、
   前記基準パターンの検出は、１つのトナー濃度センサで行なわれることを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか一項に記載の画像形成方法。
6. 前記トナー濃度センサは、前記トナー像担持体上の残留トナー量を検出することを特徴とする請求項５に記載の画像形成方法。
7. 前記転写体は、トナー像が転写される記録媒体であって、
   前記記録媒体の有無を検出し、
   記録媒体無しと判断された時に最適転写条件を設定し、
   少なくとも装置使用環境または記録媒体の仕様に応じて最適転写条件を補正することを特徴とする請求項１乃至６のうちの何れか一項に記載の画像形成方法。
8. トナー像担持体上にトナーによる基準パターンを形成して、その基準パターンのトナー付着量を検出し、そのトナー付着量の検出結果に基づいてトナー像を形成するようにした画像形成方法により画像形成を行なう画像形成装置であって、
   画像形成は、請求項１乃至７のうちの何れか一項に記載の画像形成方法を用いて行なうことを特徴とする画像形成装置。

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