JP2008309849A - 画像形成装置におけるカブリの検出方法および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】用紙などの記録媒体を無駄に消費することなく、容易に自動的にカブリの有無を検出すること。
【解決手段】中間転写ベルト１８にカブリトナー像がない状態で中間転写ベルト１８の表面の濃度を濃度センサ２０によって検出し、感光体１１上にカブリトナー像を形成して中間転写ベルト１８に転写する動作を複数回行って複数のカブリトナー像が中間転写ベルト１８上において重なるようにし、その際に、中間転写ベルト１８の１回転周期内において帯電手段を２水準以上の異なる出力となるように変化させ、中間転写ベルト１８上において重なって形成された２水準以上のカブリトナー像の濃度を濃度センサ２０によって検出し、検出された２水準以上のカブリトナー像の濃度とカブリトナー像がない状態での中間転写ベルト１８の表面の濃度とからカブリの有無を判定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成手段を備えた画像形成装置におけるカブリの検出方法および画像形成装置に関する。

電子写真技術を用いた画像形成装置では、環境の変化または経時変化などの様々な要因によって、現像器内において帯電量の低下した不良帯電トナーが増加することがある。それによって、画像の白地部（背景部）に不良帯電トナーが付着し、所謂カブリが発生する。

また、感光体および帯電器の耐久劣化などによって帯電性能が低下し、感光体の表面電位が規定の電位まで達しないことなどの要因によっても、このようなカブリの生じることがある。

カブリは、記録紙（用紙）に転写されることにより、背景部の画像の汚れとしてユーザに認識されることとなる。カブリが発生すると、画像品質を低下させるのみならず、画像形成装置の機器内外を汚染し、また、トナーの消費量が増大するために規定枚数の印字ができなくなるといった可能性がある。

ところで、カブリそれ自体のトナー量は微量であることから、カブリの有無を既存の光学式検出器で検出することが難しく、カブリの検出およびカブリを無くすための自動制御を行うことが容易ではない。そのため、市場においては、ユーザやサービスマンがカブリ画像を目視で確認し、マニュアルで調整しなければならないといった問題がある。

従来より、カブリを検出する先行技術として、特許文献１および２に記載のものがある。すなわち、特許文献１には、現像バイアスおよび転写バイアスを制御して記録媒体上にカブリ像を顕像化する方法が開示されている。また、中間転写体上に複数回重ねたカブリ像を形成した後にそれを記録媒体に転写し、記録媒体上のカブリ濃度とカブリ像の回数とでプロットしたカブリ曲線が初期のカブリ曲線に近くなるよう表面電位および現像バイアスを変化させた組み合わせを設定する方法が開示されている。

特許文献２には、現像バイアス電位を一定にして帯電グリッド電位の出力を段階的に変化させたときのカブリを光学式検出器で検出する方法が開示されている。
特開２００５−６２８５８ 特開平１１−１６０９３０

しかし、特許文献１に開示された方法では、カブリ曲線を得るために帯電電位および現像バイアスを変化させてカブリを形成する必要があり、複雑な帯電電位および現像バイアス電位の組み合わせの設定と複数回のカブリ像形成の工程を必要とする。それに加えて、記録媒体上でカブリ濃度を検出することから、カブリ濃度検出のための新たな装置を必要とする上、カブリ検出のためだけに用紙などの記録媒体を無駄に消費することとなる。さらに、カブリ濃度の検出のためにユーザおよびサービスマンの手を煩わせるという問題がある。

また、特許文献２に開示された方法では、カブリトナーが多い場合は有効であるが、カブリトナーが微量の場合では検出が困難であるという問題がある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、用紙などの記録媒体を無駄に消費することなく、容易に自動的にカブリの有無を検出することを目的とする。

本発明に係る方法は、帯電手段で帯電された感光体上に露光により形成される静電潜像を現像手段によって現像し、得られたトナー像を転写手段によって像担持体に転写しさらに記録媒体に転写するように構成された画像形成装置におけるカブリの有無を検出する方法であって、前記感光体上にカブリトナー像を形成して前記像担持体に転写する動作を複数回行って複数のカブリトナー像が前記像担持体上において重なるようにし、その際に、前記像担持体の１回転周期内において前記帯電手段を２水準以上の異なる出力となるように変化させ、前記像担持体上において重なって形成された２水準以上のカブリトナー像の濃度を濃度センサによって検出し、検出された２水準以上のカブリトナー像の濃度からカブリの有無を判定する。

好ましくは、前記像担持体にカブリトナー像がない状態で前記像担持体の表面の濃度を前記濃度センサによって検出し、検出された前記２水準以上のカブリトナー像の濃度とカブリトナー像がない状態での前記像担持体の表面の濃度とからカブリの有無を判定する。

好ましくは、検出されたカブリトナー像の濃度とカブリトナー像がない状態での前記像担持体の表面の濃度との差分が規定値以下である場合にカブリが無いと判定する。そして、前記カブリが無いと判定されたカブリトナー像の濃度が２水準以上ある場合に、前記帯電手段の各水準の出力のうち絶対値が最小である出力を通常の画像形成における出力として設定すればよい。

または、前記２水準以上の異なる出力に基づいてカブリが無いと判定される限界の出力を求め、求めた出力を通常の画像形成における出力として設定すればよい。

本発明によると、用紙などの記録媒体を無駄に消費することなく、容易に自動的にカブリの有無を検出することができる。

図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の概略の構成を示す正面断面図、図２は画像形成装置１の一部である現像周りのイメージングユニットＵを示す図、図３は感光体１１の表面電位と画像との関係を示す図、図４は中間転写ベルト１８上のトナー付着量と濃度センサ２０の出力との関係を示す図、図５は画像形成装置１におけるカブリ検出制御装置ＫＳの構成を示すブロック図、図６はカブリ検出制御における各部の設定状態を示す図、図７はカブリ検出制御における中間転写ベルト１８上のトナー濃度の変化を示す図、図８は中間転写ベルト１８上に形成されたカブリトナー像ＫＧの様子を示す図、図９は帯電装置１２の出力電圧Ｖｇの変化の上限値のデータを格納した上限値テーブルＧＶの例を示す図、図１０はカブリ限界を求めるためのカブリ曲線ＣＶの例を示す図である。

図１において、画像形成装置１は、タンデム方式の転写部を持ち、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーを順次重ね合わせることによってカラー画像を形成するものである。画像形成装置１は、露光により感光体１１上に形成される静電潜像を、現像装置１３によって現像し、得られたトナー像を一次転写ローラ１６によって像担持体である中間転写ベルト１８に転写し、さらに記録紙に転写するように構成されている。

すなわち、画像形成装置１には、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色のイメージングユニットＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＫが、タンデム配列で配置されており、これらのイメージングユニットＵで形成された各色のトナー像（トナー画像）が、中間転写ベルト１８上に重ねられて転写され合成される。

各イメージングユニットＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＫのトナー像を中間転写ベルト１８に転写するときには、それぞれに対応する１つの一次転写ローラ１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋが中間転写ベルト１８に圧接し、それ以外の一次転写ローラ１６は離間する。

なお、「一次転写ローラ１６」は、「一次転写ローラ１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ」の全部または一部を示す。他の要素についても同様である。

図２に示すように、各イメージングユニットＵは、ドラム状の感光体１１の周囲に、帯電装置１２、現像装置１３、およびクリーナ１５などが配置されて構成されている。感光体１１の表面は、帯電装置１２によって所定の電圧（帯電電位）Ｖ０に帯電され、露光ユニット１４からの露光によって静電潜像が形成される。静電潜像は、現像バイアス電圧Ｖｄｃが印加された現像ローラ１３ａにより、静電潜像の電位と現像バイアス電圧Ｖｄｃとの電位ギャップΔＶに現像ローラ１３ａから帯電したトナーが供給されることによって、顕像化され、トナー像が形成される。

感光体１１の表面に顕像化されたトナー像は、一次転写ローラ１６によって中間転写ベルト１８に１次転写される。感光体１１上に残ったトナーは、クリーナ１５によって掻き落とされる。中間転写ベルト１８上のトナー像は、二次転写ローラ２３によって、給紙ユニット２２から搬送された記録紙に２次転写される。記録紙は、定着ユニット２４で定着され、電子写真画像として排紙トレー２５上に排紙される。

２次転写で転写しきれずに中間転写ベルト１８上に残ったト ナー（転写残トナー）は、清掃ユニット１９によって除去され、回収される。つまり、２次転写の後で、清掃ユニット１９によって中間転写ベルト１８の表面が清掃される。なお、清掃ユニット１９として、本実施形態では、中間転写ベルト１８に対して圧接と離間との間を移動可能に設けられたクリーニングブレード方式のものを用いたが、これ以外に、中間転写ベルト１８に対して印加される電圧がオンオフ制御されるブラシ方式のものなど、種々の方式または機構のものを用いることが可能である。

ところで、通常、感光体１１の表面へのトナー付着量を狙いの量にするために、感光体１１の帯電電位Ｖ０、露光量、および現像バイアス電圧Ｖｄｃは、安定化制御と呼ばれる動作モードを実行することによって調整される。安定化制御は、画像形成装置１の内外の温湿度検出器（環境センサ）２１の出力が規定値に対して変化したとき、プリントカウンタＣＴ（図５参照）が規定値に達したとき、または感光体１１の稼動時間が所定の時間に達したとき、新品のイメージングユニットＵの装着が検出されたときなど、画像形成装置１に変化が生じたときに起動される。プリントカウンタＣＴの値は稼動時間に関する値である。

画像形成装置１には、中間転写ベルト１８の表面のトナー濃度（トナー付着量）を検出するために、光学式の濃度センサ（付着量センサまたはＩＤＣセンサともいう）２０が設けられており、濃度センサ２０の出力が安定化制御のために用いられる。濃度センサ２０の出力は後述するカブリ検出制御においても用いられる。

制御装置１０１は、安定化制御、カブリ検出制御、その他の制御、画像処理、またはネットワークなど外部の機器との通信などを行い、画像形成装置１の全体を制御する。制御装置１０１は、ＣＰＵ、ＤＳＰ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、その他の周辺素子などによって構成され、ＣＰＵなどが適当なプログラムを実行することによって、またはハードウエアの回路素子によって、またはこれらの組み合わせによって、画像形成装置１における種々の機能が実現されている。

なお、本実施形態では、画像形成装置１として、２成分現像のタンデム方式の構成に基づいた例を説明するが、この構成に限られることはない。例えば、感光体１１または中間転写ベルト１８以外の種々の形態の像担持体に形成されたトナー像のトナー付着量の検出を行う濃度センサ、および像担持体の転写残トナーの清掃を行うためのオンオフ切り換えが可能な清掃ユニットが備わっていれば、１成分現像方式や液体現像方式などの他の現像方式でもよく、また、多転写方式や直接転写方式などでもよい。

次に、感光体１１上での作像メカニズムおよびカブリの発生のメカニズムについて説明する。なお、本実施形態においては、感光体１１は、負帯電となる有機感光体であるとする。

帯電装置１２の出力電圧Ｖｇによって、感光体１１の表面は帯電電位Ｖ０に帯電される。なお、帯電装置１２としてスコロトロンを用いた場合に、その出力電圧Ｖｇはグリッドに印加される電圧にほぼ等しい。

図３において、感光体１１の表面の非露光部（非画像部）では、帯電電位Ｖ０と同じ電圧Ｖ０となり、露光部（画像部）では、電圧Ｖｉに低下する。感光体１１の表面の画像背景部は、露光バイアス光量によって、非露光部よりも僅かに電圧が低下して電圧Ｖ０’となる。

この状態で、現像ローラ１３ａに負極性の現像バイアス電圧Ｖｄｃを印加することにより、負帯電のトナーは、電位ギャップΔＶ（＝｜Ｖｄｃ｜−｜Ｖｉ｜）の電位に相当するトナー帯電量の総和分が感光体１１の表面に付着する。

また、カブリは、カブリマージン電位Ｖｍ（＝｜Ｖ０’｜−｜Ｖｄｃ｜）によって規制され、Ｖｍを大きくとればカブリ量は減少し、Ｖｍを小さくとればカブリ量が増加する。カブリマージン電位Ｖｍを大きくとろうとすると、（１）帯電電位Ｖ０を大きくとることになるため、２成分現像方式では感光体１１へのキャリア付着が生じる、（２）電位ギャップΔＶが小さくなるため、規定のトナー付着量が得られなくなることがある、という問題が生じる。通常、カブリマージン電位Ｖｍは、カブリの有無とこれら（１）（２）の２つの問題とが最適となる値で決められている。

また、カブリマージン電位Ｖｍが一定でトナーの帯電量が増加すれば、カブリ量は減少し、トナーの帯電量が減少すればカブリ量は増加する。つまり、帯電装置１２や感光体１１の耐久劣化などで帯電電位Ｖ０が規定電位まで帯電しない場合、およびトナーの帯電量が耐久劣化などで減少した場合に、カブリが発生することとなる。

しかし、以下に述べるカブリ検出制御を行うことによって、帯電装置１２や感光体１１の耐久劣化、またはトナーの帯電量低下時に発生するカブリを抑制することができる。
〔カブリ検出制御〕
本実施形態において、カブリ検出制御は、中間転写ベルト１８にカブリトナー像がない状態で中間転写ベルト１８の表面の濃度を濃度センサ２０によって検出し、感光体１１上にカブリトナー像を形成して中間転写ベルト１８に転写する動作を複数回行って複数のカブリトナー像が中間転写ベルト１８上において重なるようにし、その際に、中間転写ベルト１８の１回転周期内において帯電装置１２を２水準以上の異なる出力となるように変化させ、中間転写ベルト１８上において重なって形成された２水準以上のカブリトナー像の濃度を濃度センサ２０によって検出し、検出された２水準以上のカブリトナー像の濃度とカブリトナー像がない状態での中間転写ベルト１８の表面の濃度とからカブリの有無を判定する。

その際に、検出されたカブリトナー像の濃度とカブリトナー像がない状態での中間転写ベルト１８の表面の濃度との差分が規定値（許容値）ε以下である場合にカブリが無いと判定する。

そして、カブリが無いと判定されたカブリトナー像の濃度が２水準以上ある場合に、帯電装置１２の各水準の出力のうち絶対値が最小である出力を通常の画像形成における出力として設定する。

または、２水準以上の異なる出力に基づいてカブリが無いと判定される限界の出力を求め、求めた出力を通常の画像形成における出力として設定する。

帯電装置１２の２水準以上の異なる出力は、画像形成装置１の環境状態および感光体１１の稼動時間に関する値をパラメータとして決定される制限値まで段階的に変更するような出力とする。

なお、中間転写ベルト１８の表面を清掃ユニット１９によって清掃することによって中間転写ベルト１８にカブリトナー像がない状態とし、複数のカブリトナー像が中間転写ベルト１８上において重なるようにするときには、清掃ユニット１９による清掃を行わないようにする。

すなわち、図５において、カブリ検出制御装置ＫＳは、付着量検出部１１１、制御判定部１１２、および帯電電位制御部１１３などからなる。

付着量検出部１１１は、濃度センサ２０からの出力値に基づいて基準濃度Ｓｂｓおよびカブリ検出値Ｓｎを取得する。

制御判定部１１２は、イメージングユニットＵ、一次転写ローラ１６、中間転写ベルト１８、および清掃ユニット１９などを制御することにより、中間転写ベルト１８の表面にカブリトナー像がない状態とし、また、中間転写ベルト１８の表面にカブリトナー像が重なるようにし、カブリ検出制御における帯電装置１２の各水準の出力電圧Ｖｇの値を決定するなど、カブリ検出制御に必要な制御を行う。また、制御判定部１１２は、基準濃度Ｓｂｓとカブリ検出値Ｓｎとを比較してカブリの有無を判定する。

また、制御判定部１１２には上限値テーブルＧＶが設けられており、帯電装置１２の各水準の出力電圧Ｖｇの値を決定する際に、温湿度検出器２１から出力される温度および湿度、プリントカウンタＣＴからのカウント値、および、タイマーＴＭからの感光体１１の稼動時間などの情報をパラメータとして、出力電圧Ｖｇの変化分であるオフセット出力電位Ｖｇ’の上限値（制限値）を上限値テーブルＧＶから読み出し、上限値を越えないように制御を行う。

帯電電位制御部１１３は、イメージングユニットＵの帯電装置１２に対して帯電電位Ｖ０を出力する。

このような構成により、カブリ検出制御装置ＫＳは、清掃ユニット１９によって中間転写ベルト１８の表面を清掃する第１のステップ、清掃された中間転写ベルト１８の表面のトナーの濃度を濃度センサ２０によって検出して基準濃度Ｓｂｓを取得する第２のステップ、帯電装置１２の電圧を中間転写ベルト１８の１回転周期内において２水準以上の異なる電圧となるように変化させて設定する第３のステップ、感光体１１上にカブリトナー像を形成して中間転写ベルト１８に転写する動作を複数回行い、複数のカブリトナー像を中間転写ベルト１８上において重ねる第４のステップ、中間転写ベルト１８上において重なって形成された２水準以上のカブリトナー像の濃度を濃度センサ２０によって検出して２水準以上のカブリ検出値Ｓｎを取得する第５のステップ、２水準以上のカブリ検出値Ｓｎと基準濃度Ｓｂｓとからカブリの有無を判定する第６のステップ、２水準以上の異なる電圧、カブリ検出値Ｓｎ、基準濃度Ｓｂｓ、および規定値εに基づいて、カブリが無いと判定される電圧を求め、求めた電圧を通常の画像形成における電圧として設定する第７のステップを実行する。

このように、カブリ検出制御（カブリ検出制御モード）は、画像形成装置１に対するユーザまたはサービスマンの直接指示、ネットワークプロトコルで接続されたサービスセンターによる指示、画像形成装置１の設置環境変化時、または、規定プリント枚数経過時のいずれかをトリガとして起動される。なお、カブリ検出制御は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの全ての色について行われるものであり、また、特定のシステム速度に限定されるものでない。以下、さらに詳しく説明する。
〔基準濃度Ｓｂｓの取得〕
濃度センサ２０は、反射式の濃度センサであり、図４に示すように、トナー付着量が多いほど反射光量が減少して出力値が低下する。つまり、濃度センサ２０の出力値の低下はトナー付着量の増加を示すこととなる。カブリ検出制御においては、濃度センサ２０の出力値をカブリ検出の判定に用いるが、出力値に代えて、図４に示すように変換されたトナー付着量を用いてもよい。

まず、図７のＴＢ周期において、中間転写ベルト１８のトナーが付着していない表面（ベース面）の濃度（基準濃度）Ｓｂｓを取得する。つまり、中間転写ベルト１８の表面が清掃された状態において、濃度センサ２０の出力値を基準濃度Ｓｂｓとして取得しメモリに記憶する。

基準濃度Ｓｂｓを取得しておくことにより、カブリ検出制御中の濃度センサ２０の出力値の変化が、中間転写ベルト１８の走行によるものであるのか、またはベース面に対して微少なカブリを検出したことによるものであるのかを、正確に区別することができる。なお、基準濃度Ｓｂｓからの変化分（増加分）がカブリ量に相当する。

なお、中間転写ベルト１８の全体について１つの基準濃度Ｓｂｓを取得してもよいが、後述する各カブリトナー像ＫＧ１〜３の位置または領域に対応して、それぞれの３つの基準濃度Ｓｂｓを取得しておいてもよい。

ベース面の検出（基準濃度Ｓｂｓの取得）に際しては、図６に示すように、清掃ユニット１９を中間転写ベルト１８に対して圧接状態とし、一次転写ローラ１６および二次転写ローラ２３を離間状態とする。この状態で中間転写ベルト１８を走行させ、濃度センサ２０の出力値を取得する。

なお、一次転写ローラ１６および二次転写ローラ２３は、ベース面に汚れを生じさせない状態であれば、必ずしも離間状態である必要はない。例えば、転写電流、帯電電位、または現像バイアス電位を非駆動としたり、逆電圧を印加するようにしてもよい。また、基準濃度Ｓｂｓの取得は、必ずしもカブリ検出制御の起動ごとに行う必要はなく、カブリ検出制御の起動以前に取得した基準濃度Ｓｂｓ、または前回のカブリ検出制御で取得した基準濃度Ｓｂｓなどを用いてもよい。
〔カブリ検出値Ｓｎの取得〕
次に、カブリ検出を行うために、図６に示すように、清掃ユニット１９を離間状態とし、カブリ検出の対象色の一次転写ローラ１６を圧接状態とする。この状態で、現像バイアス電圧Ｖｄｃは通常の画像形成時と同じとし、帯電装置１２の出力電圧Ｖｇの変化分であるオフセット出力電位Ｖｇ’を、複数種類（複数水準）、ここでは３種類（３水準）準備する。

つまり、図７に示す例では、オフセット出力電位Ｖｇ’１、Ｖｇ’２、Ｖｇ’３として、０Ｖ、１０Ｖ、２０Ｖの３水準を準備し、これを通常の画像形成時の出力電圧Ｖｇに加算する。つまり、出力電圧Ｖｇに３水準のオフセット出力電位Ｖｇ’１、Ｖｇ’２、Ｖｇ’３をそれぞれ加算して、３水準の出力電圧Ｖｇ１、Ｖｇ２、Ｖｇ３とする。

Ｖｇ１＝｜Ｖｇ｜＋｜Ｖｇ’１｜
Ｖｇ２＝｜Ｖｇ｜＋｜Ｖｇ’２｜
Ｖｇ３＝｜Ｖｇ｜＋｜Ｖｇ’３｜
なお、オフセット出力電位Ｖｇ’は、カブリを抑制する方に働く電位、つまりカブリマージンを広げるための電位である。オフセット出力電位Ｖｇ’は、温度または湿度などの環境状態や感光体１１の稼動時間などに応じて、図９に示す上限値テーブルＧＶから読み出された値をその上限値とする。

すなわち、図９に示す上限値テーブルＧＶでは、例えば、絶対湿度が「０」であってプリントカウンタＣＴが「０」であった場合には、オフセット出力電位Ｖｇ’の上限値は「２０」となる。絶対湿度やカウント値が上限値テーブルＧＶに記録されていない場合には、その近辺の値を用いて補間により上限値を求めるか、または近辺の上限値を用いればよい。

このように、各水準のオフセット出力電位Ｖｇ’としては、０をその最小値とし、上限値テーブルＧＶから読み出した上限値をその最大値とする。そして、最小値と最大値の間を、水準の数に応じて分割して段階的に変化するようにする。水準の数が「３」である場合には２分割する。分割は、等分割とするか、または適当な偏りを与えてもよい。

また、オフセット出力電位Ｖｇ’、つまり出力電圧Ｖｇの変化分に対して、温度または湿度などの環境状態や感光体１１の稼動時間などに応じて上限値を設けておくことによって、画像形成装置１のその時々の状態に応じたカブリのない最適の出力電圧Ｖｇを容易に見つけて調整することが可能である。

そして、これら３水準の出力電圧Ｖｇ１、Ｖｇ２、Ｖｇ３を、中間転写ベルト１８の１回転周期の中で順次切り換えて、帯電装置１２に設定する。その状態で、画像背景部と同様の０階調データの露光光量で感光体１１を露光し、イメージングユニットＵで画像形成を行い、そのトナー像（カブリトナー像）を中間転写ベルト１８に転写する。

図８には、中間転写ベルト１８上に形成されたカブリトナー像ＫＧが示されている。なお、中間転写ベルト１８はその全長を展開した状態で示されている。上に述べた３水準の出力電圧Ｖｇ１、Ｖｇ２、Ｖｇ３において形成された３水準のカブリトナー像ＫＧ１、ＫＧ２、ＫＧ３が、図８（Ａ）に示されている。

カブリは微量であることから、図７のＴ１〜ＴＮの各周期において、イメージングユニットＵにおける画像形成および中間転写ベルト１８への転写を繰り返し、それぞれのカブリトナー像ＫＧ１〜３が中間転写ベルト１８上に複数回（Ｎ回）にわたって重なるようにする。そして、中間転写ベルト１８上に複数重ねられたカブリトナー像ＫＧ１〜３の濃度を、濃度センサ２０によって検出することにより、そのときのそれぞれの出力値がカブリ検出値Ｓｎ１〜３として得られる。

つまり、１回目のカブリ量は微量であるため濃度センサ２０では正確に検出できないが、２回目、３回目と回を重ねるにしたがい、カブリ量が大きくなり、濃度センサ２０での正確な検出が可能となる。

各出力電圧Ｖｇ１〜３に対するカブリ量は、カブリ検出値Ｓｎ１〜３から基準濃度Ｓｂｓを差し引いた値として得られる。このときに、カブリ検出値Ｓｎ１〜３から、それぞれのカブリトナー像ＫＧ１〜３の位置に対応した基準濃度Ｓｂｓを差し引いてカブリ量を求めると、より一層正確なカブリ量が求められる。

このように、本実施形態においては、中間転写ベルト１８の１周期内において３水準の出力電圧Ｖｇによるカブリトナー像ＫＧが同時に形成されるので、カブリ検出制御に要する時間が短縮される。

なお、図８（Ａ）に示されるように、濃度センサ２０は、中間転写ベルト１８の幅方向の端部または中央部などに配置される。複数の濃度センサ２０が配置されて用いられる場合もある。

また、図８（Ｂ）に示すように、出力電圧Ｖｇを１周期において５水準の異なる電圧となるように変化させてもよい。この場合には、中間転写ベルト１８の全長において５水準のカブリトナー像ＫＧ１〜５が形成される。また、これ以外に、２水準、４水準、６水準以上としてもよい。

また、本実施形態においては、上に述べたようなカブリトナー像ＫＧの形成を、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色ごとに行っているが、全てのカラーについてのカブリトナー像ＫＧを１周期内で分割して形成してもよい。

つまり、例えば図８（Ｃ）に示すように、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色について、それぞれ、カブリトナー像ＫＧ１〜３を順次形成し、中間転写ベルト１８上に転写し、それを複数回にわたって重ねるようにしてもよい。このようにすると、カブリ検出制御に要する時間がさらに短縮される。
〔カブリ判定〕
上のように取得した基準濃度Ｓｂｓおよびカブリ検出値Ｓｎ１〜３を比較し、カブリの有無を判定する。カブリの有無の判定のために、規定値εが用いられる。基準濃度Ｓｂｓとカブリ検出値Ｓｎ１〜３との差であるカブリ量が規定値ε以下であればカブリ無しと判定する。つまり、
Ｓｂｓ−Ｓｎ＜ε
であればカブリ無しと判定する。

全部がカブリ無しと判定された場合は、カブリ検出制御は終了し、通常の画像形成モードに戻る。その際に、カブリ検出制御に用いた出力電圧Ｖｇをそのまま画像形成モードでの出力電圧Ｖｇとして用いればよい。また、カブリ検出制御において画像形成モードにおける出力電圧Ｖｇに変更を加えなかった場合には、画像形成モードで用いていた出力電圧Ｖｇをそのまま用いてもよい。

これとは逆に、基準濃度Ｓｂｓとカブリ検出値Ｓｎとの差が規定値ε以上であれば、つまり、
Ｓｂｓ−Ｓｎ＞ε
であれば、カブリ有りと判定する。

図７に示す例では、
Ｓｂｓ−Ｓｎ１＝Ｓｎ１’＞ε
Ｓｂｓ−Ｓｎ２＝Ｓｎ２’＞ε
Ｓｂｓ−Ｓｎ３＝Ｓｎ３’＜ε
であるので、カブリトナー像ＫＧ１およびＫＧ２はカブリ有り、カブリトナー像ＫＧ３はカブリ無しと判定される。
〔加算すべきオフセット出力電位の決定〕
いずれかがカブリ有りと判定された場合は、通常の画像形成に用いる出力電圧Ｖｇを変更する。そのために、通常の画像形成において加算すべきオフセット出力電位Ｖｇ’を求める。これには次の２つの方法がある。
（１） 第１の方法では、カブリが無いと判定されたカブリトナー像ＫＧに対応するオフセット出力電位Ｖｇ’のうち、その絶対値が最小である電圧を通常の画像形成に適用すべきオフセット出力電位Ｖｇ’とする。

図７に示す例では、３つのカブリ量が、Ｓｎ１’＞Ｓｎ２’＞ε＞Ｓｎ３’の関係であるので、カブリが無いと判定されたカブリトナー像ＫＧ３に対応するオフセット出力電位Ｖｇ’３である２０Ｖを、通常の画像形成に適用すべきオフセット出力電位Ｖｇ’とする。したがって、この場合には、画像形成モードで用いた出力電圧Ｖｇに２０Ｖを加算した電圧を出力電圧Ｖｇとして用いる。

また、もし、３つのカブリ量が、Ｓｎ１’＞ε＞Ｓｎ２’＞Ｓｎ３’の関係となった場合には、カブリが無いと判定されるカブリトナー像ＫＧ２およびＫＧ３に対応するオフセット出力電位Ｖｇ’２およびＶｇ’３のうち、その絶対値が最小であるＶｇ’２を画像形成に適用すべきオフセット出力電位Ｖｇ’とする。
（２） 第２の方法では、各水準のオフセット出力電位Ｖｇ’１〜３に基づいて、カブリが無いと判定される限界のオフセット出力電位Ｖｇ’を求める。

つまり、例えば、図１０に示すように、横軸をオフセット出力電位Ｖｇ’とし、縦軸をカブリ量として、取得されたＳｎ１’、Ｓｎ２’、Ｓｎ３’をプロットする。プロットされた点を結んでカブリ曲線ＣＶ１を求める。カブリ曲線ＣＶ１と規定値εとの交点から、カブリが無しと判定される限界のオフセット出力電位（カブリ限界オフセット出力電位）Ｖｇ’を求め、これを通常の画像形成に適用すべきオフセット出力電位Ｖｇ’とする。図１０の例では、カブリ限界オフセット出力電位Ｖｇ’は約１２Ｖである。

なお、カブリ曲線ＣＶ１は、３点を通る曲線であるが、近似的な曲線でもよい。水準の数が多いほど精度が向上する。カブリ曲線ＣＶ１またはカブリ限界オフセット出力電位Ｖｇ’を最小自乗法によって求めてもよい。２点の場合には、カブリ曲線ＣＶは直線となる。

なお、規定値εとしては、記録紙上においてカブリが分からないような値を設定すればよい。実際にはカブリトナー像を重ねる回数に応じて異なった値となる。
〔帯電電位設定〕
決定されたオフセット出力電位Ｖｇ’の値を、通常の画像形成において設定される出力電圧Ｖｇに対して加算し、つまり｜Ｖｇ｜＝｜Ｖｇ｜＋｜Ｖｇ’｜とし、通常の画像形成のための出力電圧Ｖｇを設定する。

なお、カブリ限界オフセット出力電位Ｖｇ’やカブリ曲線ＣＶ１を求めることは必ずしも必要ではない。上に述べたようにカブリ量が規定値ε以下となった最小のオフセット出力電位Ｖｇ’を用いてもよい。また、規定値εをまたぐように中間転写ベルト１８の周期およびオフセット出力電位Ｖｇ’のステップを選んで、上に述べたカブリ検出値Ｓｎの取得の処理を再度行うことによって決定してもよい。

また、カブリ量がいずれも規定値εよりも大きくなった場合には、出力電圧Ｖｇの変更は行わない。カブリ量がいずれも規定値ε以下となった場合で、カブリ量が増加傾向にあれば、上限値のオフセット出力電位Ｖｇ’を設定すればよい。カブリ量がいずれも規定値ε以下となった場合で、カブリ量に変化がなければ、出力電圧Ｖｇを変更しないようにして、画像形成装置１の表示部にカブリの警告表示を行い、またはカブリ発生によるイメージングユニットＵの交換指示を行う。

次に、カブリ検出制御をフローチャートに基づいて説明する。

図１１はカブリ検出制御装置ＫＳにおけるカブリ検出制御の手順の例を示すフローチャートである。

図１１において、清掃ユニット１９を圧接状態とし、一次転写ローラ１６および二次転写ローラ２３を離間状態とする（＃１１）。これによって中間転写ベルト１８のベース面にカブリトナー像がない状態とした上で、濃度センサ２０によって基準濃度Ｓｂｓを取得する（＃１２）。清掃ユニット１９を離間し（＃１３）、カブリ検出のために、その対象色の現像バイアス電圧Ｖｄｃおよび出力電圧Ｖｇを設定する（＃１４）。このとき、各水準のオフセット出力電位Ｖｇ’１，２，３を決定する。そして、カブリ検出の対象色の一次転写ローラ１６を圧接状態とする（＃１５）。

各水準の出力電圧Ｖｇを用いて感光体１１にカブリトナー像を形成させ、中間転写ベルト１８にＮ回重ねて転写し（＃１６）、濃度センサ２０によって各水準のカブリ検出値Ｓｎを取得する（＃１７）。カブリの有無を判定し、カブリ有りと判定された場合には、通常の画像形成に適用すべきオフセット出力電位Ｖｇ’を求める（＃１８）。このとき、カブリ曲線ＣＶ１を求めたりカブリ限界オフセット出力電位Ｖｇ’を求めてもよい。なお、カブリ無しと判定された場合には、通常の画像形成に適用すべきオフセット出力電位Ｖｇ’を０とすればよい。

出力電圧Ｖｇにオフセット出力電位Ｖｇ’を加算した値を新しい出力電圧Ｖｇとして設定し（＃１９）、画像形成モードに戻る。

上に述べた実施形態によると、カブリを中間転写ベルト１８上で複数回重ね合わせることによって、既存の濃度センサ２０を用いて基準濃度Ｓｂｓおよびカブリ検出値Ｓｎを取得し、感光体１１の帯電電位Ｖ０の制御を行うことによって、カブリの無い画像を形成することが可能である。また、カブリ検出制御は、画像形成装置１において容易に自動的に行われるので、従来ではサービスマンが行っている調整の手間やカブリの程度を確認するために必要であった記録紙の消費を削減することができ、コストの低減を図ることができる。

そして、本実施形態による場合には、中間転写ベルト１８の１周期内において複数の水準の出力電圧Ｖｇによるカブリトナー像ＫＧが同時に形成されるので、カブリ検出制御に要する時間が短縮される。

上に述べた実施形態において、カブリ検出制御装置ＫＳ、制御装置１０１、または画像形成装置１の全体または各部の構成、構造、形状、個数、処理または動作の内容または順序、種々の電圧値、上限値テーブルＧＶの内容などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

本発明の一実施形態の画像形成装置の概略の構成を示す正面断面図である。 画像形成装置のイメージングユニットを示す図である。 感光体の表面電位と画像との関係を示す図である。 トナー濃度と濃度センサの出力との関係を示す図である。 カブリ検出制御装置の構成を示すブロック図である。 カブリ検出制御における各部の設定状態を示す図である。 中間転写ベルト上のトナー濃度の変化を示す図である。 中間転写ベルト上に形成されたカブリトナー像の様子を示す図である。 上限値テーブルの例を示す図である。 カブリ限界を求めるためのカブリ曲線の例を示す図である。 カブリ検出制御の手順の例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 画像形成装置
１１ 感光体
１２ 帯電装置（帯電手段）
１３ 現像装置（現像手段）
１６ 一次転写ローラ（転写手段）
１８ 中間転写ベルト（像担持体）
１９ 清掃ユニット（トナー清掃手段）
２０ 濃度センサ
１０１ 制御装置
１１１ 付着量検出部（カブリ濃度を取得する手段）
１１２ 制御判定部（制御する手段、判定する手段、電圧変更手段）
１１３ 帯電電位制御部
ＫＳ カブリ検出制御装置
Ｓｎ カブリ検出値
Ｓｂｓ 基準濃度
ＧＶ 上限値テーブル
ＫＧ カブリトナー像

Claims (11)

1. 帯電手段で帯電された感光体上に露光により形成される静電潜像を現像手段によって現像し、得られたトナー像を転写手段によって像担持体に転写しさらに記録媒体に転写するように構成された画像形成装置におけるカブリの有無を検出する方法であって、
   前記感光体上にカブリトナー像を形成して前記像担持体に転写する動作を複数回行って複数のカブリトナー像が前記像担持体上において重なるようにし、その際に、前記像担持体の１回転周期内において前記帯電手段を２水準以上の異なる出力となるように変化させ、
   前記像担持体上において重なって形成された２水準以上のカブリトナー像の濃度を濃度センサによって検出し、
   検出された２水準以上のカブリトナー像の濃度からカブリの有無を判定する、
   ことを特徴とする画像形成装置におけるカブリの検出方法。
2. 前記像担持体にカブリトナー像がない状態で前記像担持体の表面の濃度を前記濃度センサによって検出し、
   検出された前記２水準以上のカブリトナー像の濃度とカブリトナー像がない状態での前記像担持体の表面の濃度とからカブリの有無を判定する、
   請求項１記載の画像形成装置におけるカブリの検出方法。
3. 検出されたカブリトナー像の濃度とカブリトナー像がない状態での前記像担持体の表面の濃度との差分が規定値以下である場合にカブリが無いと判定するものであり、
   前記カブリが無いと判定されたカブリトナー像の濃度が２水準以上ある場合に、前記帯電手段の各水準の出力のうち絶対値が最小である出力を通常の画像形成における出力として設定する、
   請求項２記載の画像形成装置におけるカブリの検出方法。
4. 検出されたカブリトナー像の濃度とカブリトナー像がない状態での前記像担持体の表面の濃度との差分が規定値以下である場合にカブリが無いと判定するものであり、
   前記２水準以上の異なる出力に基づいてカブリが無いと判定される限界の出力を求め、求めた出力を通常の画像形成における出力として設定する、
   請求項２記載の画像形成装置におけるカブリの検出方法。
5. 前記帯電手段の２水準以上の異なる出力は、前記画像形成装置の環境状態および前記感光体の稼動時間に関する値をパラメータとして決定される制限値まで段階的に変更するような出力とする、
   請求項３または４記載の画像形成装置におけるカブリの検出方法。
6. 前記像担持体の表面をトナー清掃手段によって清掃することによって前記像担持体にカブリトナー像がない状態とし、
   複数のカブリトナー像が前記像担持体上において重なるようにするときには、前記トナー清掃手段による清掃を行わないようにする、
   請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置におけるカブリの検出方法。
7. 帯電手段で帯電された感光体上に露光により形成される静電潜像を現像手段によって現像し、得られたトナー像を転写手段によって像担持体に転写しさらに記録媒体に転写するように構成された画像形成装置であって、
   前記像担持体の表面の濃度を検出する濃度センサと、
   前記像担持体にカブリトナー像がない状態での濃度を前記濃度センサによって検出して基準濃度を取得する手段と、
   前記感光体上にカブリトナー像を形成して前記像担持体に転写する動作を複数回行って複数のカブリトナー像が前記像担持体上において重なるように制御するとともに、その際に前記像担持体の１回転周期内において前記帯電手段を２水準以上の異なる出力となるように制御する手段と、
   前記像担持体上において重なって形成された２水準以上のカブリトナー像の濃度を前記濃度センサによって検出して２水準以上のカブリ濃度を取得する手段と、
   ２水準以上の前記カブリ濃度と前記基準濃度とからカブリの有無を判定する手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
8. 前記判定する手段は、前記カブリ濃度と前記基準濃度との差分が規定値以下である場合にカブリが無いと判定し、
   前記カブリが無いと判定されたカブリ濃度が２水準以上ある場合に、前記帯電手段の各水準の出力のうち絶対値が最小である出力を通常の画像形成における出力として設定する出力設定手段を有する、
   請求項７記載の画像形成装置。
9. 前記判定する手段は、前記カブリ濃度と前記基準濃度との差分が規定値以下である場合にカブリが無いと判定し、
   前記２水準以上の異なる出力に基づいてカブリが無いと判定される限界の出力を求め、求めた出力を通常の画像形成における出力として設定する出力設定手段を有する、
   請求項７記載の画像形成装置。
10. 前記出力設定手段は、前記帯電手段の２水準以上の異なる出力を、前記画像形成装置の環境状態および前記感光体の稼動時間に関する値をパラメータとして決定される制限値まで段階的に変更するような出力とする、
    請求項８または９記載の画像形成装置。
11. 帯電手段で帯電された感光体上に露光により形成される静電潜像を現像手段によって現像し、得られたトナー像を転写手段によって像担持体に転写しさらに記録媒体に転写するように構成された画像形成装置であって、
    前記像担持体の表面に付着したトナーを除去するトナー清掃手段と、
    前記像担持体の表面の濃度を検出する濃度センサと、
    前記感光体のカブリの検出のためのカブリ検出制御装置と、
    を備えており、
    前記カブリ検出制御装置は、
    前記トナー清掃手段によって前記像担持体の表面を清掃する第１のステップと、
    清掃された前記像担持体の表面のトナーの濃度を前記濃度センサによって検出して基準濃度を取得する第２のステップと、
    前記帯電手段の電圧を前記像担持体の１回転周期内において２水準以上の異なる電圧となるように変化させて設定する第３のステップと、
    前記感光体上にカブリトナー像を形成して前記像担持体に転写する動作を複数回行い、複数のカブリトナー像を前記像担持体上において重ねる第４のステップと、
    前記像担持体上において重なって形成された２水準以上のカブリトナー像の濃度を前記濃度センサによって検出して２水準以上のカブリ濃度を取得する第５のステップと、
    ２水準以上の前記カブリ濃度と前記基準濃度とからカブリの有無を判定する第６のステップと、
    前記２水準以上の異なる電圧、前記カブリ濃度、および前記基準濃度に基づいて、カブリが無いと判定される電圧を求め、求めた電圧を通常の画像形成における電圧として設定する第７のステップと、を実行するように構成されている、
    ことを特徴とする画像形成装置。

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