JP2009294504A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中間転写体上に設けられた一つの濃度センサにより複数の像担持体でのトナー像の付着量を精度よく測定可能とすることで、複数の現像手段に収容されているトナーの帯電量を精度よく測定可能とする画像形成装置を提供する。
【解決手段】印刷用の画像データに基づきトナー画像を形成する第１モードと、パッチ画像データに基づきパッチ画像を形成し、濃度センサ１１と現像電流検知手段Ｈ１１との出力に基づいて現像手段４に収容されているトナーの帯電量を測定する第２モードとを実行可能であり、一次転写手段７の転写条件を第２モードと第１モードとで異ならせるよう制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は複数の現像手段を有する、画像形成装置に関する。

例えば、複写機、プリンタなどにおいて用いられる電子写真方式による画像形成方法の一つとして、複数の感光体ドラム上にトナー像をそれぞれ形成し、形成したトナー像を中間転写体に一次転写して重ね合わせ、更に、中間転写体から記録材にトナー像を二次転写する画像形成方法がある。このような画像形成方法は、カラー画像形成を形成するカラー画像形成装置において多く用いられる。

また画像の安定性制御としては画像調整モード時あるいは画像形成の間に、中間転写体に形成した所定条件で形成したパッチ画像の光学濃度を濃度センサにより読み取り、得られた濃度情報から画像形成条件を変更して所望の画像濃度が得られるようにする技術がある。これらの方法は出力画像の安定性という観点ではメリットがあるが、直接トナーの帯電量を求め、これに基づいて画像形成条件の設定を行うものでない。このためパッチ画像により検知している濃度値における画像濃度を上げるために必要以上に現像性を向上させてしまい当該濃度以外の、例えば白地部の濃度を上げてしまい、かぶり等の問題を引き起こす場合がある。特に小粒径トナーを用いた場合には現像特性の変動が大きく、画像濃度検知のみによってコントロールした場合には安定した画質の画像を得ることは難しい。

このようなことからトナーの帯電量を知ることは現像条件を適正化する上で重要な因子である。特許文献１に記載の画像形成装置では、感光体ドラムにトナー像を形成するときに電圧印加手段から出力される現像電流の検知値と、感光体ドラム上に形成されたトナー像の付着量の検知値、とからトナー像の単位面積あたりの帯電量を算出して、算出した帯電量から作像条件を制御する画像形成装置が開示されている。
特開２００５−１８９７９０号公報

トナーの帯電量を求めるためには、トナー画像の付着量を求める必要があるが、前述のカラー画像形装置に適用しようとした場合には、付着量を求める濃度センサが複数の感光体ドラムそれぞれに必要になってしまいコストアップとなってしまう。

本願発明は上記問題に鑑み、中間転写体上に設けられた一つの濃度センサにより複数の像担持体でのトナー像の付着量を精度よく測定可能とすることで、複数の現像手段に収容されているトナーの帯電量を精度よく測定可能とする画像形成装置を提供することを目的とする。

１．画像データに基づき静電潜像が形成される複数の像担持体と、
トナーとキャリアからなる２成分現像剤を収容し、それぞれの前記像担持体に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する複数の現像手段と、
トナー像形成時における前記現像手段と前記像担持体との間の現像電流を検知する現像電流検知手段と、
中間転写体と、
前記像担持体上のトナー像を前記中間転写体に転写する複数の一次転写手段と、
前記中間転写体上のトナー像を用紙に転写する二次転写手段と、
前記中間転写体上の前記複数の一次転写手段よりも下流側に設けられ、前記中間転写体上のトナー像の光学濃度を検知する濃度センサと、
制御手段と、を有する画像形成装置であって、
前記制御手段は、印刷用の画像データに基づきトナー画像を形成する第１モードと、パッチ画像データに基づきパッチ画像を形成し、前記濃度センサと前記現像電流検知手段との出力に基づいて前記現像手段に収容されているトナーの帯電量を測定する第２モードとを実行可能であり、前記一次転写手段の転写条件を前記第２モードと前記第１モードとで異ならせることを特徴とする画像形成装置。

２．前記転写条件は、転写電源から前記一次転写手段に供給する定電流値又は定電圧値の出力であることを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。

３．前記制御手段は、前記第２モードにおいて、
前記複数の一次転写手段のうち、トナー帯電量を測定するトナーが収容されている現像手段に対応する一次転写手段の定電流値又は定電圧値の出力値を、前記第１モードにおける定電流値又は定電圧値の出力値よりも大きくし、
トナー帯電量を測定するトナーが収容されている現像手段に対応する一次転写手段よりも下流側の一次転写手段の定電流値又は定電圧値の出力値を、前記第１モードにおける定電流値又は定電圧値の出力よりも小さくするように制御することを特徴とする前記２に記載の画像形成装置。

４．前記中間転写体は無端状の転写ベルトで構成されており、前記一次転写手段は、前記転写ベルトを裏面から前記現像手段に向けて付勢させる圧着状態または、付勢させない圧着解除状態とに切り換え可能であり、
前記制御手段は、前記第２モードにおいて、前記複数の一次転写手段のうち、トナー帯電量を測定するトナーが収容されている現像手段に対応する一次転写手段を圧着状態にし、
トナー帯電量を測定するトナーが収容されている現像手段に対応する一次転写手段よりも下流側の一次転写手段を圧着解除状態にするように制御することを特徴とする前記１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。

５．前記制御手段は、前記第２モードの転写条件を決定するための第３モードを実行可能であり、
前記第３モードにおいては、前記転写電源から一次転写手段に供給する定電流値又は定電圧値を複数異ならせて出力させ、該出力時における前記濃度センサの出力との相関に基づいて前記第２モードの転写条件を決定することを特徴とする前記１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。

６．前記制御手段は、前回の第２モードを実行してからの次の第２モードを実行するまでの経過時間を計測し、次の第２モードを実行する際に、
前記経過時間が所定時間を下回った場合には、前記複数の現像手段のうち、最も下流側の現像手段に対して前記第２モードを実行し、
前記経過時間が所定時間以上の場合には、前記複数の現像手段の全てに対して前記第２モードを実行することを特徴とする前記１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置。

７．前記制御手段は、前記最も下流側の現像手段に対して前記第２モードを実行した場合には、
前記最も下流側の現像手段に収容されているトナーの帯電量の測定結果と、あらかじめ記憶されている換算テーブルとに基づいて、前記最も下流側の現像手段以外の現像手段に収容されているトナーの帯電量を算出することを特徴とする前記６に記載の画像形成装置。

本願発明によれば、中間転写体上に設けられた一つの濃度センサにより複数の像担持体でのトナー像の付着量を精度よく測定可能とすることで、複数の現像手段に収容されているトナーの帯電量を精度よく測定可能とする画像形成装置を提供することができる。

本発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。

［画像形成装置］
図１及び図２に基づいて本実施形態に係る画像形成装置について説明する。図１は、画像形成装置１００の要部を示す図であり、図２は、画像形成手段１０Ｋの周辺を示す図である。

画像形成装置１００は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成手段１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、ベルト状の中間転写ベルト６と給紙装置２０及び定着装置３０等から構成されている。

画像形成装置１００の上部には、スキャナー１１０が設置されている。原稿台上に載置された原稿はスキャナー１１０の原稿画像走査露光装置の光学系により画像が走査露光され、ラインイメージセンサに読み込まれる。ラインイメージセンサにより光電変換されたアナログ信号は、制御手段において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、露光部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに入力される。

なお本願明細書においては構成要素を総称する場合にはアルファベットの添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成要素を指す場合にはＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の添え字を付した参照符号で示す。

イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｙ、マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｍ、シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｃ、及びブラック（Ｋ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｋは、それぞれ像担持体としてのドラム状感光体１の周囲に配置された帯電極２、露光部３Ｙ、現像装置４及びクリーニング部５を有する（Ｍ、Ｃ、Ｋについては参照符号を省略）。

感光体１は、例えば、有機光導電体を含有させた樹脂よりなる感光層がドラム状の金属基体の外周面に形成されてなる有機感光体よりなり、搬送される用紙Ｓの幅方向（図１において、紙面に対して垂直な方向）に伸びる状態で配設されている。感光層を構成する樹脂としては、例えばポリカーボネイト等を例示することができる。なお図１、図２に示した実施形態においては、ドラム状感光体１を用いた構成例について説明したがこれに限られず、ベルト状感光体を用いてもよい。

現像装置４は現像手段として機能し、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の異なる色の小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を内包する。

ベルト状の中間転写ベルト６は、複数のローラにより、回転可能に支持されている。中間転写ベルト６は、体積抵抗率１０^６〜１０^１２Ω・ｃｍの無端ベルトであり、例えば変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した、厚さ０．０４〜０．１０ｍｍの半導電性シームレスベルトである。

画像形成手段１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋより感光体１上に形成された各色のトナー画像は、回転する中間転写ベルト６上に一次転写ローラ７により逐次転写されて（一次転写）、合成されたカラー画像が形成される。一方、画像転写後の感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは各色のクリーニング部５によりにより残留トナーが除去される。

給紙装置２０の用紙収納部（トレイ）２１内に収容された用紙Ｓは、第１給紙部２２により給紙され、給紙ローラ２３、２４、２５Ａ、２５Ｂ、レジストローラ（第２給紙部）２６等を経て、二次転写ローラ９に搬送され、用紙Ｓ上にカラー画像が転写される（二次転写）。

なお、画像形成装置１００の下部に鉛直方向に縦列配置された３段の用紙収納部２１は、ほぼ同一の構成をなすから、同符号を付した。また、３段の給紙部２２も、ほぼ同一の構成をなすから、同符号を付してある。用紙収納部２１、給紙部２２を含めて給紙装置２０と称す。

カラー画像が転写された用紙Ｓは、定着装置３０において用紙Ｓが挟持され、熱と圧力とを加えることにより用紙Ｓ上のカラートナー画像（あるいはトナー画像）が定着されて用紙Ｓ上に固定され、搬送ローラ対３７に挟持されて搬送され、排紙搬送路に設けられた排紙ローラ２７から排出され、機外の排紙トレイ９０上に載置される。

一方、二次転写ローラ９により用紙Ｓにカラー画像を転写した後、用紙Ｓを曲率分離した中間転写ベルト６は、クリーニング部６１により残留トナーが除去される。

用紙Ｓの両面に複写する場合には、用紙Ｓの第１面に形成した画像を定着処理した後、用紙Ｓを分岐板２９により排紙搬送路から分岐させ、両面搬送路２８に導入して表裏反転してから再び給紙ローラ２５Ｂから搬送される。用紙Ｓは画像形成手段１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋによって第２面に各色の画像が両面に形成され、定着装置３０により加熱定着処理され、排紙ローラ２７によって装置外に排出される。

図２は、画像形成手段１０Ｋの周辺を示す図である。画像形成手段１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃも同様の構成であり画像形成手段１０Ｋを代表として説明する。同図に示すように、感光体１Ｋの周囲には、感光体を帯電する帯電極２Ｋ、露光部３Ｋ、現像装置４Ｋと、中間転写ベルト６と、一次転写ローラ７Ｋとを配置させている。そして感光体１Ｋは「像担持体」として、一次転写ローラ７Ｋは「一次転写手段」として、中間転写ベルト６は「転写ベルト」としてそれぞれ機能する。一次転写ローラ７Ｋは中間転写ベルト６を裏面から感光体１Ｋに向けて付勢する。また転写高圧電源Ｈ２により一次転写ローラ７Ｋには所定の定電圧、あるいは定電流が印加される。また感光体１Ｋは、帯電高圧電源Ｈ３により帯電極２Ｋにより帯電され、画像データに基づいて露光部３から露光がなされて潜像が形成される。

５０は制御部でありＣＰＵとメモリを備えており、メモリに記憶しているプログラムをＣＰＵが実行することにより各種制御を実行する。制御部５０により現像バイアス電源Ｈ１、転写高圧電源Ｈ２、帯電高圧電源Ｈ３、露光部３、濃度センサ１１、等の制御を行う。記憶部５０１の内部には制御テーブル、換算テーブルが記憶されており、制御テーブルには通常の画像形成時の第１モードにおける現像条件及び転写条件の出力値、後述の第２モードにおける転写条件の出力値などが設定されている。５０２はタイマーであり、時刻及び経過時間を計測することができる。なおここでいう転写条件とは転写高圧電源Ｈ２からの出力値（以下、単に転写出力値ともいう）である。また後述の第２の実施形態においては転写条件には当該転写出力値に加えて圧着付勢手段の設定をも含む概念である。

１１は濃度センサであり、反射型のフォトセンサにより構成され、中間転写ベルト６上で回転方向において最も下流側の現像装置４Ｋよりも、更に下流側に配置している。このような配置とすることにより中間転写ベルト６上に形成したＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナーのパッチ画像の光学反射濃度を検知する。また換算テーブルには、光学反射濃度とトナー付着量との対応関係を記述したテーブルが記憶されており、当該テーブルを参照することにより光学反射濃度によりトナー付着量を算出する。

［現像装置４］
現像装置４Ｋには、２成分現像剤が収容されている。２成分現像剤は、フェライトをコアとしてその周りに絶縁性樹脂をコーティングしたキャリアと、ポリエステルを主材料として顔料あるいはカーボンブラック等の着色剤、荷電制御剤、シリカ、酸化チタン等を加えたトナーとからなる。キャリアは粒径１０〜５０μｍ、飽和磁化１０〜８０ｅｍｕ／ｇ、トナーは粒径４〜１０μｍ、トナーの帯電特性は負帯電特性であり平均電荷量としては−２０〜−６０μＣ／ｇである。２成分現像剤としてはこれらのキャリアとトナーとを、トナー濃度４〜１０質量％になるよう混合したものを用いている。

現像ローラ４０Ｋは回転可能な現像スリーブと固定された磁界を発生するマグネットローラとから構成されている。現像スリーブには、現像バイアス電源Ｈ１から交流電圧に直流電圧を重畳した電圧が印加される。実際の動作条件としては例えば、現像ローラ４０の回転速度としては外周面の線速度として２００〜１０００ｍｍ／ｓｅｃ、現像バイアス電源Ｈ１からの出力電圧として、ＡＣ電圧としては０．５〜２．０ｋＶｐ−ｐ、周波数２〜７ｋＨｚ、ＤＣ電圧としては−２００〜−７００Ｖを出力する。

現像電流検知手段Ｈ１１は、現像時における現像ローラ４０Ｋと感光体１Ｋとの間を流れる現像電流を測定する。現像電流は、現像時のトナーの現像ローラ４０Ｋの表面から感光体１Ｋへの移動の際に生じる。現像電流は移動したトナーの単位時間当たりの総電荷量に比例するので、現像電流を測定することにより現像したトナーの総電荷量が測定することができる。そして前述の濃度センサ１１によって算出したトナー付着量の値と、総電荷量との関係からトナーの単位付着量あたりの帯電量（以下、単に帯電量という）。

［制御フロー］
図３は、本実施形態に係る画像形成装置１００が行う制御フローの説明図である。当該制御フローは制御部５０により実行される。

まずステップＳ１１で、第２モードを実行する場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）には次のステップＳ１２に移行する。ここで第２モードとは、トナーの帯電量を測定するためのモードであり転写条件を第１モードとは異ならせている。第１モードとは、印刷用の画像データに基づきトナー画像を形成するものであり通常の動作時のことである。第１モード、第２モードにおける現像条件、転写条件は記憶部５０１に記憶されている。また第２モードを実行するタイミングは、タイマーにより所定時間経過毎に実施するようにしても良いし、画像形成装置１００の主電源がＯＦＦからＯＮに切り換えられた際に実施するようにしても良い。

ステップＳ１２乃至Ｓ１５では、各色の帯電量測定のサブルーチンを実行する。サブルーチンに関しては後述する。ステップＳ１６では、ステップＳ１２乃至Ｓ１５で測定した現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋに収納の各色トナーの帯電量に基づいてそれぞれの現像装置における現像条件、転写条件の設定を行う。現像条件とは、帯電高圧電源Ｈ３、露光部３、現像バイアス電源Ｈ１等の出力設定のことであり、転写条件とは一次転写ローラへの転写高圧電源Ｈ２による出力値のことである。以降の第１モードでの画像形成は、ステップＳ１６で設定した条件で行う。

［サブルーチン］
図４、図５に基づいて図３におけるサブルーチンについて説明する。図４は、ステップＳ１４のＣトナー帯電量測定のサブルーチンを説明する図であり、図５は、ステップＳ１５のＫトナー帯電量測定のサブルーチンを説明する図である。これらの制御フローは制御部５０により実行される。なおステップＳ１２のＹトナー帯電量測定及びステップＳ１３のＭトナー帯電量測定のサブルーチンに関しては、図４に示すステップＳ１４のＣトナー帯電量測定のサブルーチンと同等であるので説明は省略する。

図４のステップＳ１４１では、画像形成手段１０ＣによりＣトナーのパッチ画像を形成する。パッチ画像の画像データはあらかじめ制御部５０に記憶されており、当該パッチ画像の現像時においては、現像電流検知手段Ｈ１１により感光体１Ｃと現像ローラ４０Ｃとの間における現像電流の測定を行う。

ステップＳ１４２においては、感光体１Ｃに形成されたパッチ画像の中間転写ベルト６への一次転写を行う。当該第２モードにおいては、トナー帯電量を測定するＣトナーが収容されている現像装置４Ｃに対応する一次転写手段である一次転写ローラ７Ｃへの転写高圧電源Ｈ２からの出力値は、第１モード（通常画像形成時）に比べて高くしている。例えば、転写高圧電源Ｈ２の出力が定電流出力であれば、第１モード時の出力値４５μＡに対して、第２モード時の出力値は５８μＡにしている。これは以下の理由によるものである。

図６は、異なる転写電流に対する一次転写率及びリトランスファー率を示したものである。一次転写率とは、現像装置４Ｃから感光体１Ｃに現像されたトナーの付着量に対する、一次転写ローラ７Ｃにより中間転写ベルト６に転写されたトナーの付着量の比である。リトランスファー率とは、中間転写ベルト６の回転方向上流側（例えば画像形成手段１０Ｍ）で形成された中間転写ベルト６上のトナーの付着量に対する、当該一次転写ローラ７Ｃの転写位置を通過させた際に感光体１Ｃに戻ったトナー付着量の比である。図６、図７においてｗ１は一次転写のみを考慮した適正領域であり、ｗ２は、更にリトランスファー率も考慮した適正領域である。

図７は、異なる転写電圧に対する一次転写率、リトランスファー率を示したものである。図６に対応するものである。

図６、図７に示すように一次転写ローラ７Ｃに出力する転写電流は、一次転写率と中間転写ベルト６の回転方向上流側（以下、単に上流側という）のトナー通過時のリトランスファー率を考慮して設定する必要があり、両者のバランスにより設定した出力値は、Ｃトナーの一次転写率のみを考慮した適正値に対しては、出力値は小さめに設定しており、逆にリトランスファー率のみを考慮した適正値に対しては、出力は高めに設定している。このことにより図６等に示すように第１モードにおける出力値ｗ２においては、一次転写率は若干低下している領域で使用し、リトランスファー率は若干アップしている領域で使用していることになる。本実施形態において、第２モードにおいてはこれらバランスを考慮せずに各々設定できることから、上述の様にステップＳ１４２における一次転写ローラ７Ｃへの出力値は、一次転写率のみを考慮して適正化することができるので第１モードに比べて高くしている。

また同様な考え方から、図４のステップＳ１４３においては、パッチ画像が一次転写ローラ７Ｋの転写位置を通過する際に、感光体１Ｋへの戻りが少なくなるように、一次転写ローラ７Ｋへの出力値は適正化している。図４の例において、一次転写ローラ７Ｋは、トナー帯電量を測定するトナーが収容されている現像手段に対応する一次転写手段よりも下流側の一次転写手段に相当する。また当該適正化はリトランスファー率のみを考慮して行うことができるので、第１モードに比べて転写の出力値を低くしている。例えば、第１モード時の出力値４５μＡに対して、第２モード時の出力値は１０μＡにしている。

ステップ１４４では、中間転写ベルト６上のパッチ画像の濃度を、濃度センサ１１により測定する。

ステップＳ１４５では、制御部５０は、ステップＳ１４１で測定した（１）現像電流値と、ステップＳ１４４で測定したパッチ画像の濃度値から算出した（２）トナー付着量とからＣトナーの帯電量を、メモリに記憶されている換算テーブルから算出する。

図５に示す、Ｋトナー帯電量測定のサブルーチンにおいては下流側の一次転写がないので図４のサブルーチンに対してステップＳ１４３に相当する制御がない。当該ステップ以外は、図４のサブルーチンのステップＳ１４１、Ｓ１４２、Ｓ１４４、Ｓ１４５に対応するものであり説明は省略する。

本実施形態によれば、第２モードにおいては第１モードに比べて、感光体１でのパッチ画像を現像する際のトナー付着量と、下流側の濃度センサ１１で測定する際のトナー付着量との差を小さくすることができるので、中間転写ベルト６上に設けられた一つの濃度センサ１１により、現像時におけるトナー付着量を精度よく測定することができるようになる。このことにより精度よくトナー帯電量を測定することが可能となる。

［第２の実施形態］
図８は、第２の実施形態に係る画像形成装置の一次転写ローラ７の周辺を説明する図である。図８（ａ）は、中間転写ベルト６を裏面から感光体１Ｍ、１Ｃに向けて付勢している圧着状態を示す、図８（ｂ）は、付勢させない圧着解除状態を示すものである。Ｔは圧着付勢手段であり、基台Ｔ１、ピンＴ２、ガイドＴ３、バネＴ４により構成されている。

図８（ａ）に示す圧着状態では、一次転写ローラ７の回転軸は、基台Ｔ１に支持されており、基台Ｔ１がピンＴ２によってガイドＴ３内をスライドして矢印Ａの方向へ移動し、バネＴ４が作用して、一次転写ローラ７は感光体１に向けて押圧している。

図８（ｂ）に示す圧着解除状態では、基台Ｔ１をピンＴ２により矢印Ｂの方向に移動することによって、一次転写ローラ７は感光体１に向けて押圧しない状態である、圧着解除状態となっている。圧着解除状態では、中間転写ベルト６と感光体１とは非接触あるいは微接触状態になる。

［制御フロー］
図９は、第２の実施形態における画像形成装置１００が行う制御フローのサブルーチンの説明図である。当該制御フローは制御部５０により実行される。同図における制御フローは、図３乃至図５の制御フローに対して、圧着付勢手段Ｔにより一次転写ローラ７の圧着及び圧着解除を行う点で異なっている。それ以外の制御フローは図３乃至図５と同様であり説明は省略する。

図９のステップＳ１４０では、制御部５０は圧着付勢手段Ｔによりトナー帯電量を測定するトナーが収容されている現像手段に対応する一次転写手段に相当する一次転写ローラ７Ｃは圧着状態にし、当該一次転写ローラ７Ｃよりも下流側の一次転写手段に相当する一次転写ローラ７Ｋは圧着解除状態にする。以降は図４に示したステップＳ１４１乃至ステップＳ１４５を実行して終了する。

本実施形態によれば、トナー帯電量を測定するトナーが収容されている現像手段に対応する一次転写手段よりも下流側の全ての一次転写手段を圧着解除状態としているので、トナー帯電量を測定するために形成したパッチ画像（例えばＣトナー）は、下流側の転写領域での感光体１（例えば感光体１Ｋ）への戻りを防ぐことが可能となる。このことにより第２モードにおいては第１モードに比べて、感光体１でのパッチ画像を現像する際のトナー付着量と、下流側の濃度センサ１１で測定する際のトナー付着量との差を小さくすることができるので、中間転写ベルト６上に設けられた一つの濃度センサ１１により、現像時におけるトナー付着量を精度よく測定することができるようになる。このことにより精度よくトナー帯電量を測定することが可能となる。

［第３の実施形態］
図１０乃至図１２に基づいて第３の実施形態に係る画像形成装置について説明する。第３の実施形態においては、第２モードの転写条件を決定するための第３モードを実行する。

図１０は、第３の実施形態に係る画像形成装置１００が行う制御フローの説明図であり、図１１、図１２は、それぞれ図１０に示すステップＳ２４、ステップＳ２５のサブルーチンを説明する図である。これらの図に示す制御フローは制御部５０により実行される。

図１０のステップＳ２１では、第３モードを実行する場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）には次のステップＳ２２に移行する。第３モードを実行するのは、環境の変化や、現像剤、感光体等の使用による経時変化、等により適正な転写条件が変化するためである。このような趣旨から第３モードを実行するタイミングは不図示の温度湿度センサによる環境変化を検知した場合あるいは、所定のコピー枚数を実行したタイミングで行うようにすることが好ましい。

続く、ステップＳ２２乃至Ｓ２５では、各色の一次転写条件を設定するサブルーチンを実行する。Ｙ色、Ｍ色、Ｃ色の一次転写条件を設定するステップＳ２２乃至Ｓ２４のサブルーチンは同等であるので、ここでは、Ｃ色のステップＳ２４を代表として説明する。

図１１のステップＳ２４の一次転写ローラ７Ｃでの転写条件を設定するサブルーチンでは、まずステップＳ２４１で、画像形成手段１０ＣによりＣトナーのパッチ画像を複数形成する。これらの複数のパッチ画像の現像条件は同一である。なお、本ステップにおいては図４に示したステップＳ１４１と異なり現像電流の測定は行わない。

ステップＳ２４２では、一次転写ローラ７Ｃの転写出力を、ステップＳ２４１で作成した各パッチ画像の通過タイミングに同期させて、多段階で複数異ならせて出力する。例えば、第１モードにおける転写電流の出力値４５μＡを基準値として、当該基準値に対して１００％〜１５０％の範囲で変更させるようにしてもよい。

ステップＳ２４３では、下流側の一次転写ローラ７Ｋの転写領域を通過させる。この際の一次転写ローラ７Ｋでの転写出力の設定は標準値としている（例えば１０μＡ）。

ステップＳ２４４では、濃度センサ１１により、測定領域を追加する中間転写ベルト６上に形成された複数のパッチ画像の濃度を測定する。

ステップＳ２４５では、濃度センサ１１の出力とステップＳ２４２での転写の出力との相関とにより、一次転写ローラ７Ｃでの転写条件の設定を行う。転写出力の設定としては、濃度センサ１１により最大濃度が得られた、パッチ画像の転写出力を設定する。当該設定値は、記憶部５０１に記憶され、以後実施する第２モードにおいては、Ｃトナーの帯電量測定時での転写出力値として用いられる。

ステップＳ２４６では、ステップＳ２４１と同様にＣトナーのパッチ画像を複数形成し、続くステップＳ２４７では、ステップＳ２４５で設定した転写出力で一次転写ローラ７Ｃでの転写を行う。

ステップＳ２４８では、下流側の一次転写ローラ７Ｋの転写領域を通過させる。この際の一次転写ローラ７Ｋでの転写出力値は、ステップＳ２４６で作成した各パッチ画像の通過タイミングに同期させて、多段階で複数異ならせて出力する。例えば、第２モードにおける転写電流の出力の設定の標準値１０μＡを基準値として、当該基準値に対して０％〜２００％の範囲で変更させるようにしてもよい。

ステップＳ２４９では、濃度センサ１１により、測定領域を追加する中間転写ベルト６上に形成された複数のパッチ画像の濃度を測定する。

ステップＳ２５０では、濃度センサ１１の出力とステップＳ２４７での転写の出力との相関とにより、一次転写ローラ７Ｋでの転写条件の設定を行う。転写出力の設定としては、濃度センサ１１により最大濃度が得られた、パッチ画像の転写出力を設定する。当該設定値は、記憶部５０１に記憶され、以後実施する第２モードにおいては、Ｃトナーの帯電量測定時での下流側の一次転写ローラ７Ｋの転写出力値として用いられる。

図１２に示す、ステップＳ２５の一次転写ローラ７Ｃでの転写条件を設定するサブルーチンにおいては下流側の一次転写がないので図１１のサブルーチンに対してステップＳ２４６以降に相当する制御がない。当該ステップ以外は、図１１のサブルーチンのステップＳ２４１乃至Ｓ２４５に対応するものであり説明は省略する。ステップｓ２５５で設定した設定値は、記憶部５０１に記憶され、以後実施する第２モードにおいては、Ｋトナーの帯電量測定時での一次転写ローラ７Ｋの転写出力値として用いられる。

本実施形態によれば、環境等が変化しても第２モードにおける転写条件を適正化させることができるので、トナー帯電量を測定するために形成したパッチ画像（例えばＣトナー）は、下流側の転写領域での感光体１（例えば感光体１Ｋ）への戻りを防ぐことが可能となる。このことにより第２モードにおいては第１モードに比べて、感光体１でのパッチ画像を現像する際のトナー付着量と、下流側の濃度センサ１１で測定する際のトナー付着量との差を小さくすることができるので、中間転写ベルト６上に設けられた一つの濃度センサ１１により、現像時におけるトナー付着量を精度よく測定することができるようになる。このことにより精度よくトナー帯電量を測定することが可能となる。

［第４の実施形態］
図１３は、第４の実施形態における画像形成装置１００が行う制御フローの説明図である。当該制御フローは制御部５０により実行される。同図におけるステップＳ１１乃至Ｓ１６は、図３乃至図５に示した制御と同一であり同符号を付すことにより説明に代える。

第４の実施形態においては、前回の第２モードを実行してから次の第２モードを実行するまでの経過時間に基づいて、第２モードを行う際の現像装置４の数を変更させるものである。

図１３は、第３の実施形態に係る画像形成装置１００が行う制御フローの説明図である。ステップＳ５１では、制御部５０により前回に第２モードを実行してからの経過時間Ｔｍが、所定時間を下回ったか否かを判断する。経過時間Ｔｍは前回に実施した第２モード開示時点が起算点としている。経過時間Ｔｍが所定時間、例えば２０分〜１時間、を下回った場合（ステップＳ５１：Ｙｅｓ）には複数の現像装置４のうち最も下流側の現像装置４Ｋに収容されているＫトナーに対して第２モードを実施してトナー帯電量の測定を行う。

ステップＳ５２では、直前のステップＳ１５で測定したＫトナーの帯電量と、あらかじめ実験的に求められており記憶部５０１に記憶してある換算テーブルを用いて、直前に測定したＫトナー以外（以下、未測定トナー）のＹトナー、Ｍトナー、Ｃトナーのトナー帯電量の算出を行う。

一方、経過時間が所定時間以上の場合（ステップＳ５１：Ｎｏ）には、同図に示すように全ての現像装置４に収容されているトナーの帯電量の測定を行うために第２モードを実行する。

経過時間が所定時間よりも短い場合には、トナー帯電量の変化は少ないことから、実際に測定せずに算出値を用いてもそれほど誤差は大きくならないからである。このようにすることにより、第２モードにかかる時間を短縮することができる。また最下流の現像装置４Ｋを用いるのは、下流側での一次転写領域での戻りによる影響がなく、現像位置から濃度センサ１１での濃度測定位置までの経路長が短いため時間を短縮できるからである。

なお、ステップＳ５２における未測定トナーのトナー帯電量の算出に際して、直前に実施した第２モードでのトナー帯電量の測定値を更に用いるようにしてもよい。

次に、本願発明の実施例について説明する。実施例においては図１乃至図５に示した実施形態に係る画像形成装置１００及び現像装置４を用いた。

表１は３０℃８０％ＲＨ環境下での第２モードにおける、帯電量測定を行う測定対象のトナー色と、一次転写ローラ４の転写出力の条件と付着量比を表したものである。ここで「付着量比」とは、測定対象のトナーの感光体１へ現像した付着量Ｍ１、濃度センサ１１の測定位置付近における中間転写ベルト６上での付着量Ｍ２、とした場合のＭ２／Ｍ１である。

表２は、比較例として３０℃８０％ＲＨ環境下での第１モードの転写条件でトナー帯電量の測定を実施した場合における、付着量比を表したものである。表１、表２は転写条件として定電流を用いている。

表３、表４は転写条件として定電圧を用いており、それぞれ表１、表２に対応するものである。

表１、表２の本実施形態における第２モードを実行することにより、表２、表３の比較例に比べて、付着量比が高い値となることがわかる。つまり、感光体１でのパッチ画像を現像する際のトナー付着量と、下流側の濃度センサ１１で測定する際のトナー付着量との差を小さくすることができるので、中間転写ベルト６上に設けられた一つの濃度センサ１１により、現像時におけるトナー付着量を精度よく測定することができるようになる。ひいては、トナーの帯電量を精度よく測定可能とする画像形成装置を提供することができる。

画像形成装置１００の要部を示す図である。 画像形成手段１０Ｋの周辺を示す図である。 本実施形態における画像形成装置１００が行う制御フローの説明図である。 ステップＳ１４のサブルーチンを説明する図である。 ステップＳ１５のサブルーチンを説明する図である。 異なる転写電流に対する一次転写率、リトランスファー率を示したものである。 異なる転写電圧に対する一次転写率、リトランスファー率を示したものである。 図８（ａ）は、中間転写ベルト６を裏面から感光体１Ｋに向けて付勢している圧着状態を示す図、図８（ｂ）は、付勢させない圧着解除状態を示す図である。 第２の実施形態における画像形成装置１００が行う制御フローのサブルーチンの説明図である。 第３の実施形態に係る画像形成装置１００が行う制御フローの説明図である。 ステップＳ２４のサブルーチンを説明する図である。 ステップＳ２４のサブルーチンを説明する図である。 第４の実施形態における画像形成装置１００が行う制御フローの説明図である。

符号の説明

１００ 画像形成装置
１０ 画像形成手段
１ 感光体
２ 帯電極
４ 現像装置
４０ 現像ローラ
Ｈ１ 現像バイアス電源
Ｈ１１ 現像電流検知手段
Ｈ２ 転写高圧電源
７ 一次転写ローラ
５０ 制御部
５０１ 記憶部
１１ 濃度センサ
６ 中間転写ベルト
９ 二次転写ローラ

Claims (7)

1. 画像データに基づき静電潜像が形成される複数の像担持体と、
   トナーとキャリアからなる２成分現像剤を収容し、それぞれの前記像担持体に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する複数の現像手段と、
   トナー像形成時における前記現像手段と前記像担持体との間の現像電流を検知する現像電流検知手段と、
   中間転写体と、
   前記像担持体上のトナー像を前記中間転写体に転写する複数の一次転写手段と、
   前記中間転写体上のトナー像を用紙に転写する二次転写手段と、
   前記中間転写体上の前記複数の一次転写手段よりも下流側に設けられ、前記中間転写体上のトナー像の光学濃度を検知する濃度センサと、
   制御手段と、を有する画像形成装置であって、
   前記制御手段は、印刷用の画像データに基づきトナー画像を形成する第１モードと、パッチ画像データに基づきパッチ画像を形成し、前記濃度センサと前記現像電流検知手段との出力に基づいて前記現像手段に収容されているトナーの帯電量を測定する第２モードとを実行可能であり、前記一次転写手段の転写条件を前記第２モードと前記第１モードとで異ならせることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記転写条件は、転写電源から前記一次転写手段に供給する定電流値又は定電圧値の出力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. 前記制御手段は、前記第２モードにおいて、
   前記複数の一次転写手段のうち、トナー帯電量を測定するトナーが収容されている現像手段に対応する一次転写手段の定電流値又は定電圧値の出力値を、前記第１モードにおける定電流値又は定電圧値の出力値よりも大きくし、
   トナー帯電量を測定するトナーが収容されている現像手段に対応する一次転写手段よりも下流側の一次転写手段の定電流値又は定電圧値の出力値を、前記第１モードにおける定電流値又は定電圧値の出力よりも小さくするように制御することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記中間転写体は無端状の転写ベルトで構成されており、前記一次転写手段は、前記転写ベルトを裏面から前記現像手段に向けて付勢させる圧着状態または、付勢させない圧着解除状態とに切り換え可能であり、
   前記制御手段は、前記第２モードにおいて、前記複数の一次転写手段のうち、トナー帯電量を測定するトナーが収容されている現像手段に対応する一次転写手段を圧着状態にし、
   トナー帯電量を測定するトナーが収容されている現像手段に対応する一次転写手段よりも下流側の一次転写手段を圧着解除状態にするように制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記第２モードの転写条件を決定するための第３モードを実行可能であり、
   前記第３モードにおいては、前記転写電源から一次転写手段に供給する定電流値又は定電圧値を複数異ならせて出力させ、該出力時における前記濃度センサの出力との相関に基づいて前記第２モードの転写条件を決定す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。
6. 前記制御手段は、前回の第２モードを実行してからの次の第２モードを実行するまでの経過時間を計測し、次の第２モードを実行する際に、
   前記経過時間が所定時間を下回った場合には、前記複数の現像手段のうち、最も下流側の現像手段に対して前記第２モードを実行し、
   前記経過時間が所定時間以上の場合には、前記複数の現像手段の全てに対して前記第２モードを実行することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記制御手段は、前記最も下流側の現像手段に対して前記第２モードを実行した場合には、
   前記最も下流側の現像手段に収容されているトナーの帯電量の測定結果と、あらかじめ記憶されている換算テーブルとに基づいて、前記最も下流側の現像手段以外の現像手段に収容されているトナーの帯電量を算出することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。

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