JP2011102839A - 画像形成装置、プロセスユニットの制御方法およびその方法を用いた画像形成装置、プロセスユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 高濃度のトナーパッチであっても十分なセンサ感度をもって濃度を検出することにより、高濃度部の制御条件を、予測ではなく実測に基づいたものにすることで、出力物の濃度を安定させること。
【解決手段】 最大濃度部に相当する基準トナー像を形成し、画像形成装置内で厚さ方向に分割し、それぞれのトナー付着量を測定した結果から、元の基準トナー像のトナー付着量を算出する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、複写機やレーザプリンタなどの画像形成装置およびその制御方法に関する。

従来提案されてきた画像形成装置の制御方法の一例として、特許文献１のようなものがある。特許文献１によれば、以下のようである。

「この画像形成装置は、像担持体である感光体１に現像されるトナーパッチの階調面積率（以下、単に「Ｃin」と言う。）を決定するパッチ生成手段２と、感光体１の地肌からの反射光およびトナーパッチからの反射光を検出する光電センサから成る検出手段３と、パッチ生成手段２によって決定したＣinに応じて検出手段３での反射光の検出方法を制御する検出制御手段４と、パッチ生成手段２からの命令により感光体１上にトナー像を作成するための静電潜像を作成するＲＯＳ（Raster Output Scanner ）５と、階調補正制御やトナー濃度制御などの制御を行う画像形成制御手段６とを備えている。

本実施形態における画像形成装置は、感光体１上に予め作成されるトナーパッチのＣinにより、例えば２０％以下のＣinのときを低いＣinとし、それ以外のＣinのときを高いＣinとしており、各々のＣinに応じて検出手段３による感光体１の地肌の読み取り方法とトナーパッチの読み取り方法とを変えている点に特徴がある。

なお、画像形成装置で使用される検出手段３としては、正反射型の光電センサでも拡散反射型の光電センサでもよく、図２（本明細書では図１８として示す）に示すような正反射型と拡散反射型とを組み合わせたものから成る光電センサ３１であってもよい。正反射型の光電センサは図３２（本明細書では図１９として示す）に示すようにセンサ出力が飽和してしまう。特にカラートナーでは、飽和開始が早いので高濃度の検出ができない。一方、拡散反射型の光電センサでは図３（本明細書では図２０として示す）に示すように、カラートナーでは飽和することなく高濃度まで検出できる。黒トナーでは拡散光がほとんどないので出力の変化はカラートナーに比べて少ない。

さらに図２（本明細書の図１８）に示すような正反射型と拡散反射型とを組み合わせたものから成る光電センサ３１では、図４（本明細書では図２１として示す）に示すように、拡散反射成分から正反射成分の差を演算することで高濃度の検出ができる。すなわち、正反射を検出する時に拡散反射成分が入り込んでしまうので、これを演算によって取ることで高感度とすることができる。なお、図４（本明細書の図２１）（ａ）はカラートナーの場合、（ｂ）は黒トナーの場合を示し、各々右側の図が演算後のセンサ出力を示している。」
以上のような特許文献１に示されたような「光電センサ３１」は、例えば図２２に示したような画像形成装置において、同図で示したような位置に配置されて使用されていた。（図２２の詳しい説明は、本発明の実施例１の構成を説明する箇所で後述する。）

特開平１０−３２６０３１号公報 特開２００３−２０７９５８号公報

特許文献１によれば、特に図２１（ａ）において、カラートナーの場合は高濃度のトナーパッチまでセンサ出力の感度（グラフの曲線の傾き）があるように示されている。しかし本発明者らの検討に寄れば、このグラフの右方向、つまり、よりトナーパッチ濃度の高い方向においては、このようなセンサでも十分な感度が得られないことがわかっている。このため従来は、たとえば十分なセンサ出力感度のとれる中間調のトナーパッチを検出し、この結果から予測される値をもとに高濃度部の画像形成条件を決定する手法がとられていたりしていた。しかし、図２３に示したさまざまな画像濃度特性を見てもわかるように、中間調の１点と最大濃度の濃度が必ずしも１対１で対応するわけではなく、予測としては不十分であって、出力物の濃度が安定しないという問題が発生していた。特許文献２も同様で、その文献中の図２より、パッチが中間調であって最大濃度潜像ではないため、同様の課題を残している。

そこで本発明者らは、「高濃度のトナーパッチであっても十分なセンサ感度をもって濃度を検出することにより、高濃度部の制御条件を、予測ではなく実測に基づいたものにすることで、出力物の濃度を安定させること」が課題であると考えた。

上記課題は、以下に述べるような、本発明による画像形成装置、プロセスユニットの制御方法およびその方法を用いた画像形成装置、プロセスユニットによって解決される。

請求項１は
静電潜像を担持する感光体と、
前記静電潜像を現像してトナー像を形成するための現像手段と、
基準潜像を形成して前記現像手段によって現像することで基準トナー像を前記感光体上に形成する基準トナー像生成手段と、を備えた画像形成装置またはプロセスユニットであって、
前記基準トナー像を、前記基準トナー像の厚み方向に、２つ以上の部分に分割する手段と、
前記層方向に分割された分割基準トナー像をそれぞれ担持するための、複数の分割基準トナー像担持体と、
前記分割基準トナー像の、それぞれの部分のトナー付着量を検出するための単数あるいは複数の光学センサを備え、
前記光学センサによって検出された前記分割基準トナー像のそれぞれの部分のトナー付着量を検出し、それぞれの検出値に基づいて、分割される前の基準トナー像のトナー付着量を算出することを特徴とする、画像形成装置またはプロセスユニットの制御方法。

請求項２は
前記基準トナー像を分割する際、あるいは前記分割基準トナー像をさらに分割する際に、前記基準トナー像あるいは前記分割基準トナー像は、２つの分割基準トナー像担持体間にそれぞれ接触して挟まれることを特徴とする、請求項１の制御方法。

請求項３は
トナー付着量変化０．１ｍｇ／ｃｍ²あたりの検出値が前記光学センサのダイナミックレンジの５％以上となるような領域において、前記分割基準トナー像のトナー付着量が検出されるように、前記基準トナー像を分割することを特徴とする、請求項１または２の制御方法。

請求項４は
前記基準トナー像を分割する際、あるいは前記分割基準トナー像をさらに分割する際に、前記２つの分割基準トナー像担持体間には、所定の電位差が設定されている、および／または所定の電流が流れるように設定されていることを特徴とする、請求項１ないし３の制御方法。

請求項５は
前記通常トナー像とともに加圧および／または加熱されることで前記通常トナー像を定着させるためのマテリアルが、前記感光体上から直接通常トナー像を転写される構成で、前記マテリアルに上に前記通常トナー像が転写される位置で、前記マテリアルを前記通常トナー像側とは逆の側から支持するためのマテリアル支持ローラを備えた請求項１ないし４の画像形成装置、プロセスユニットにおいて、
前記分割基準トナー像担持体として、前記感光体と前記マテリアル支持ローラとを用いることを特徴とする、請求項１ないし４の制御方法。

請求項６は
前記感光体から前記マテリアルへと前記通常トナー像が転写される間に、一時的に前記通常トナー像を担持するための中間転写体を少なくとも１つ備えた請求項１ないし４の画像形成装置、プロセスユニットにおいて、
前記分割基準トナー像担持体として、前記感光体、前記中間転写体、前記マテリアル支持ローラのうち少なくともいずれか２つを用いることを特徴とする、請求項１ないし４の制御方法。

請求項７は
前記感光体、前記中間転写体、前記マテリアル支持ローラのいずれかに接触することで前記分割基準トナー像を一時的に担持するための一時的分割基準トナー像担持体を、少なくとも１つ備えたことを特徴とする、請求項１ないし６の制御方法。

請求項８は
ある分割動作において分割された、分割基準トナー像Ａと、分割基準トナー像Ｂについて、分割基準トナー像Ａを担持している分割基準トナー像担持体ａに対向して備えられた光学センサａが、分割基準トナー像Ａのトナー付着量を検出した後に、一度分割基準トナー像担持体ｂに担持されてから、分割基準トナー像担持体ａへと逆転写され分割基準トナー像担持体ａに再担持された分割基準トナー像Ｂのトナー付着量を検出することを特徴とする、請求項１ないし７の制御方法。

請求項９、10は
請求項１ないし８の制御方法を用いた画像形成装置、プロセスユニット。

請求項１記載の発明によれば、基準トナー像をその高さ方向に複数に分割し、複数に分割された基準トナー像のそれぞれの部分のトナー付着量を、光学センサによってそれぞれ検出することで、光学センサが十分な感度をもつ領域でトナー付着量を検出することが可能となる。そして、それぞれの検出値に基づいて、分割される前の基準トナー像のトナー付着量を算出することにより、本発明の課題である「高濃度のトナーパッチであっても十分なセンサ感度をもって濃度を検出することにより、高濃度部の制御条件を、予測ではなく実測に基づいたものにすることで、出力物の濃度を安定させること」を解決するという、本発明の効果を達成することができる。

請求項２記載の発明によれば、トナー像を分割する際には、トナー像が２つの分割基準トナー像担持体間にそれぞれ接触して挟まれることが好ましい。

請求項３記載の発明によれば、トナー付着量変化０．１ｍｇ／ｃｍ²あたりの検出値が前記光学センサのダイナミックレンジの５％以上となるような領域で、分割基準トナー像のトナー付着量が検出されるように、前記基準トナー像を分割することによって、本発明の効果をより確実に得ることができる。

請求項４記載の発明によれば、トナー像を分割する際に、分割基準トナー像担持体間には、所定の電位差が設定されている、および／または所定の電流が流れるように設定されていることが好ましい。

請求項５記載の発明によれば、トナー像を定着させるためのマテリアルが感光体上から直接トナー像を転写される構成においては、分割基準トナー像担持体として、感光体とマテリアル支持ローラとを用いることで本発明の効果を得ることができる。

請求項６記載の発明によれば、中間転写体を備えた構成においては、分割基準トナー像担持体として、感光体、中間転写体、マテリアル支持ローラのうち少なくともいずれか２つを用いることで本発明の効果を得ることができる。

請求項７記載の発明によれば、感光体、中間転写体、マテリアル支持ローラのいずれかに接触することでトナー像を一時的に担持するための一時的分割基準トナー像担持体を備えることによっても、本発明の効果を得ることができる。

請求項８記載の発明によれば、ある分割動作において分割された、分割基準トナー像Ａと、分割基準トナー像Ｂについて、分割基準トナー像Ａを担持している分割基準トナー像担持体ａに対向して備えられた光学センサａが、分割基準トナー像Ａのトナー付着量を検出した後に、一度分割基準トナー像担持体ｂに担持されてから、分割基準トナー像担持体ａへと逆転写され分割基準トナー像担持体ａに再担持された分割基準トナー像Ｂのトナー付着量を検出することで、２つの分割基準トナー像Ａ、Ｂに対する光学センサを共用することができるので好ましい。

請求項９,10記載の発明によれば、請求項１ないし８の制御方法を用いた画像形成装置、プロセスユニットによって、本発明の効果を得ることができる。

第１の実施例の画像形成装置を説明する図。 第１の実施例の画像処理ユニットを詳しく説明する図。 従来の基準トナー読み込み動作を説明するフローチャート。 第１の実施例の基準トナー読み込み動作を説明するフローチャート。 第１の実施例の画像形成装置を詳しく説明する図。 第１の実施例の光学センサ４２を詳しく説明する図。 第１の実施例の基準トナー像のトナー付着量に対する光学センサの出力特性曲線を示した図。 第１の実施例の転写条件と基準トナー像の分割割合の相関を示した図。 第１の実施例の転写帯電器２３を説明する図。 第２の実施例の画像形成装置を説明する図。 第３の実施例の画像形成装置を説明する図。 第３の実施例の画像形成装置の特徴的な動作を示すフローチャート。 第３の実施例のブラックトナーの光学センサ出力特性を示した図。 第３の実施例のクリアトナーに対する光学センサの出力特性曲線と、正反射光、乱反射光の演算結果の特性曲線を示した図。 第４の実施例の画像形成装置を説明する図。 第４の実施例の画像形成装置の特徴的な動作を示すフローチャート。 第４の実施例の画像形成装置の特徴的な動作を示すタイミングチャート。 従来例を説明する図。 従来例を説明する図。 従来例を説明する図。 従来例を説明する図。 従来例を説明する図。 従来例を説明する図。

以下に本発明による画像形成装置およびその制御方法について、具体的な実施例を用いて詳しく説明する。なおこれらの画像形成装置の、本発明に関わる主要部分をプロセスユニットとして統合し、画像形成装置に着脱自在にして使用することもできる。

図１は本発明の第１の実施例である画像形成装置を説明する図である。

まず全体の動作について簡単に説明する。図１において、１次帯電器２１によって帯電された感光ドラム２８表面をレーザー２２によって露光することで、感光ドラム２８上に静電潜像が形成される。この潜像を、現像装置１によって現像しトナー像を得る。このトナー像は、転写帯電器２３によって、感光ドラム２８に直接接触するマテリアル２７の表面に静電的に転写される。トナー像を転写したマテリアル２７は定着器２５による加熱をうけ、トナー像はマテリアル２７に定着し、画像を得る。また転写後に感光ドラム２８上に残った残トナーはクリーナー２６により除去される。

感光ドラム２８について説明すると、本実施例の感光ドラム２８は負帯電極性のＯＰＣ感光体であり、接地されたアルミニウム製のドラム基体上に主として樹脂からなる機能層を順次に設けたものである。この表面を、１次帯電器２１に不図示の帯電バイアス電源から直流成分Ｖｃｈｇ（Ｖ）に交流成分を重畳した帯電バイアスを印加することによって一様に帯電し、この部分の電位を白地部電位またはＶｄ（Ｖ）と呼ぶ。このような「ＡＣ帯電方式」では、Ｖｃｈｇ（Ｖ）の値がほぼＶｄ（Ｖ）になるように交流成分が調整される。このＶｄ（Ｖ）部に画像情報に基づいてレーザー２２による最大露光を行うと、その部分が除電されて電位が接地側に近づく。この部分の電位を最大濃度部電位またはＶｌ（Ｖ）と呼ぶ。

ここで静電潜像形成、即ちレーザー２２による感光ドラム２８の露光について詳しく説明する。図２は図１の画像形成装置の、画像処理ユニットのシステム構成を示すブロック図である。図２において、２１３は外部入力インタフェース（外部入力Ｉ／Ｆ）であり、外部入力インタフェース２１３を介して必要に応じて原稿スキャナ、コンピュータ（情報処理装置）等の不図示の外部装置からＲＧＢ画像データとしてカラー画像データを入力する。２０４はＬＯＧ変換部であり、ＲＯＭ２１０に格納されているデータ等により構成されるルックアップテーブル（ＬＵＴ）に基づいて入力されたＲＧＢ画像データの輝度データをＣＭＹの濃度データ（ＣＭＹ画像データ）に変換する。２０５はマスキング・ＵＣＲ部であり、ＣＭＹ画像データから黒（Ｂｋ）成分データを抽出し、記録色材の色濁りを補正すべく、ＣＭＫＹ画像データにマトリクス演算を施す。２０６はルックアップテーブル部（ＬＵＴ部）であり、画像データをプリンタ部の理想的な階調特性に合わせるためにガンマルックアップテーブル（γルックアップテーブル）を用いて入力されたＣＭＹＫ画像データの各色毎に濃度補正を施す。なお、γルックアップテーブルはＲＡＭ２１１上に展開されたデータに基づいて作成され、そのテーブル内容はＣＰＵ２０９によって設定される。２０７はパルス幅変調部であり、ＬＵＴ部２０６から入力された画像データ（画像信号）のレベルに対応するパルス幅のパルス信号を出力する。このパルス信号に基づいてレーザドライバ１０２がレーザ２２を駆動し、感光ドラム２８上を照射することで静電潜像が形成される
プリンタ制御部３００は図２のＣＰＵの動作を制御する他、先述した画像形成装置の各部分や、後述する不図示の各バイアス電源の動作を制御する。

現像装置１について説明すると、本実施例の画像形成装置は、現像剤として磁性トナーを用いた磁性１成分現像方式を用いている。磁性トナーはポリエステルを主体とした樹脂に磁性体かつ着色料であるマグネタイトなどを混錬重合したものを粉砕分級したのち、機械的ストレスまたは熱的ストレスにより形状を球形に近づけ、体積平均粒径６〜７μｍ程度の粉体としたものである。ただし本発明においてこのようなトナーの球形化処理は必ずしも必要ではない。

本実施例の現像装置１は、現像剤担持体として、固定配置されたマグネット５を非磁性金属素感に内包した現像スリーブ３を用いる。磁性トナーはブレード４において層厚規制される際に現像スリーブ３表面と摩擦することで主としてマイナスの電荷を帯びる。その帯電量は重量平均にして８ｍＣ／ｋｇ程度である。現像スリーブ３は感光ドラム２８に対し非接触に設けられ、現像スリーブ３に担持された磁性トナーは磁気ブラシの状態で感光ドラム２８に近接する。

現像スリーブ３には不図示の現像バイアス電源から所定の直流成分Ｖｄｅｖ（Ｖ）に交流成分を重畳した現像バイアスを印加する。現像バイアスの交流成分は矩形波であり、周波数は３ｋＨｚ、ピークトゥピーク電圧は１．５ｋＶである。

感光ドラム２８上のトナー像を普通紙などのマテリアル２７に転写するために、転写帯電器２３には転写バイアスが印加される。転写バイアスは不図示の転写バイアス電源によって定電流制御され、マテリアル２７が普通紙であった場合は１０μＡである。電流の向きは転写帯電器２３から感光ドラム２８へと向かう方向であって、これによってネガ帯電したトナー像がマテリアル２７へと転写される。

次に画像濃度の制御について説明する。

Ｖｌ−Ｖｄｅｖの差分の絶対値をＶｃｏｎｔと呼び、現像スリーブ３から見た静電潜像の最大濃度部の電位のことを指す。またＶｄ−Ｖｄｅｖの絶対値をＶｂａｃｋと呼び、白地部のトナーかぶりを保証するために設けた電位差である。

ＶｃｈｇおよびＶｄｅｖは、まず画像形成装置周辺の雰囲気の温湿度をプリンタ制御部３００に接続された温湿度センサ（不図示）から取得し、この結果に基づきプリンタ制御部３００に記憶されている環境バイアス設定テーブルからそれぞれ読み出すことで決定する。環境バイアス設定テーブルとは、画像形成装置が標準的な状態にあるときに、様々な温湿度環境において、レーザー２２の最大出力光量の８０％の露光量でかつ最大画像濃度相当のパルス信号において露光したとき、出力濃度が標準最大画像濃度１．４（反射濃度、米Ｘ−ｒｉｔｅ社製５００シリーズにて測定）となり、また白地かぶりが発生しないようなＶｃｈｇおよびＶｄｅｖの条件をあらかじめ調べておき、記録したものである。このときＶｄおよびＶｌの値も自ずから決まることになり、従ってその環境の標準のＶｃｏｎｔであるＶｃｏｎｔ（ｅｎｖ）、およびＶｂａｃｋも決定する。以下説明中では簡単のため、温度２３℃、相対湿度５０％としておく。この環境下で、Ｖｃｏｎｔ（ｅｎｖ）＝３００Ｖ、Ｖｂａｃｋ＝２００Ｖである。

このＶｃｏｎｔ（ｅｎｖ）はあくまでも画像形成装置が標準状態にあるときの値であり、装置の状態に応じてそれを補正するために、次に述べるような「基準トナー像読み込み動作」を行う。それによってＶｃｏｎｔ（ｅｎｖ）＋Ｖｃｏｎｔ（ｐｃｈ）＝Ｖｃｏｎｔとなるような補正値Ｖｃｏｎｔ（ｐｃｈ）が求められる。

（従来技術の場合）
ここで、従来の基準トナー像読み込み動作について説明する。

まず、図３のフローチャートを用いて基準トナー像読み込み動作について説明すると、たとえば温度２３℃、相対湿度５０％の際、これらの環境データを読み込み（ステップＳ１０１）、環境バイアス設定テーブルからＶｃｏｎｔ（ｅｎｖ）＝３００Ｖ、Ｖｂａｃｋ＝２００Ｖであるから、これに応じたＶｃｈｇおよびＶｄｅｖを設定する（ステップＳ１０２）。そして帯電された感光ドラム２８を、所定光量の「所定パルス信号に設定して」（ステップＳ１０３）露光を施し、現像して基準トナー像を形成する（ステップＳ１０４）。そのトナー像のトナー付着量を光学センサで検出し（ステップＳ１０５）、プリンタ制御部３００に記憶した標準トナー付着量と比較して補正値Ｖｃｏｎｔ（ｐｃｈ）を求める（ステップＳ１０６）。そしてそれに応じてレーザー２２の適正出力光量を算出し（ステップＳ１０７）出力光量を設定する（ステップＳ１０８）ことで、最大画像濃度相当のパルス信号を露光したときの濃度が標準最大画像濃度１．４となるようにする。画像濃度１．４を出力するための感光ドラム２８上のトナー付着量は、約０．６８ｍｇ／ｃｍ²である。

このような従来の方式において課題であった点について述べる。

例えば図２２に示したような特許文献１に基づいた構成の画像形成装置によると、図１９の「黒」として示された線や、図２１（ｂ）の右側のグラフのように、最大濃度部における光学センサの感度は、低濃度部に比較して十分とはいえない。すなわち最大濃度部相当の基準トナー像を打ち、このトナー付着量が振れていたとしても、光学センサはこれを検知することができず、画像形成条件を制御することは困難であった。

このため従来は、たとえば十分な感度のとれる中間調、例えば濃度０．８程度になるように「所定のパルス信号に設定して」基準トナー像を検出し、この結果から「予測される値をもとに」高濃度部の画像形成条件を決定する手法がとられていた。しかし、図２３に示したようなさまざまな現像濃度特性曲線を見てもわかるように、この特性曲線は変曲点を有していたり、相似的な形状を示さない場合が多い。すなわち、中間調の１点を取り出して検知しても、基準トナー像の読み込み精度はあるものの、その濃度に最大濃度の濃度が必ずしも１対１で対応するわけではなく、予測としては不十分であって、出力物の濃度が安定しないという問題が発生していた。

（本発明の場合）
ここで本発明の特徴部分たる基準トナー像読み込み動作について詳しく説明する。

本実施例で特徴的なのは、感光ドラム２８上に形成した基準トナー像を転写帯電器２３によってトナーの厚み方向（感光ドラム２８表面に対し略垂直な方向）に分離して、感光ドラム２８上と転写帯電器２３とにそれぞれ分割して担持させ、２つの光学センサ４１、４２によってそのトナー付着量を検知するような構成にしたことである。

図４のフローチャートを用いて本実施例の場合の基準トナー像読み込み動作について説明する。上記説明と同様温度２３℃、相対湿度５０％の場合に固定して説明すると、これらの環境データを読み込み（ステップＳ２０１）、Ｖｃｏｎｔ（ｅｎｖ）＝３００Ｖ、Ｖｂａｃｋ＝２００Ｖであるから、これに応じたＶｃｈｇおよびＶｄｅｖを設定する（ステップＳ２０２）。次に、検出回数カウンタ変数ｎ＝１とすると同時に、レーザー２２の光量を、最大光量の６０％の光量に設定する（ステップＳ２０３）。後述するように、検出回数カウンタ変数ｎは検出が終わるたびに１ずつ増え、それに応じてレーザー２２の光量を１０％ずつ上げていく（ステップＳ２１１）のだが、ここではいったん説明のためｎ＝３の場合、すなわちレーザー２２の光量が最大光量の８０％に設定されたものとする。

さて、このように光量設定されたレーザー２２を、最大画像濃度部相当のパルス信号に設定して露光を施し（ステップＳ２０４）、先述の帯電バイアスＤＣ成分をＶｃｈｇにして帯電された感光ドラム２８上に基準潜像を形成して、現像バイアスＤＣ成分をＶｄｅｖとして現像することで基準トナー像Ｐ１を形成する（ステップＳ２０５）。基準トナー像Ｐ１のトナー付着量は、今の説明中ではレーザー２２の光量が最大光量の８０％としてあるから、約０．６８ｍｇ／ｃｍ²となる。

次に図５に示すように、基準トナー像Ｐ１を、感光ドラム２８と転写帯電器２３との間にて分離する（ステップＳ２０６）。このとき、転写バイアスは定電流制御であり通常画像転写時設定１０μＡの４０％にあたる４μＡである。これにより基準トナー像Ｐ１はその厚み方向にほぼ等分に分離され、感光ドラム２８に担持される基準トナー像Ｐ２と、転写帯電器２３に担持される基準トナー像Ｐ３とに分離される。基準トナー像Ｐ２、Ｐ３のトナー付着量は、どちらも約０．３４ｍｇ／ｃｍ²である。

感光ドラム２８に担持される基準トナー像Ｐ２と、転写帯電器２３に担持される基準トナー像Ｐ３とは、それぞれ図５のように感光ドラム２８と、転写帯電器２３とに対向する光学センサ４２、４３と対向する位置でトナー付着量を検出される（ステップＳ２０７、Ｓ２０８）。

ここでステップＳ２０７、Ｓ２０８のトナー付着量の検出について詳しく説明する。

光学センサ４２は図６に示したような構造であり、発光素子４２ｄから８８０ｎｍの単波長光を照射する。照射する光のスポット径は約２ｍｍである。この照射光を基準トナー像Ｐ２に反射させ、偏光フィルタを介して受光素子４２ａ、４２ｂで受光する。受光素子４２ａには主として正反射光、受光素子４２ｂには主として乱反射光が受光され、それぞれ電気信号として検出される。ただし、本実施例ではマグネタイトが８８０ｎｍの光を吸収するので、乱反射光はほとんど検出されない。光学センサ４３も同様の構成である。なお、以下の説明で光学センサという名称のものに関しては、光学センサ４２と同様のものでもよいし、また図１８に示したような光学センサと同様の構成のものを用いてもよい。
このような構成の光学センサ４２において、まず発光素子４２ｄを消灯し、受光素子４２ａ、４２ｂ、４２ｃからの暗電流を検知しておく。その後発光素子４２ｄを点灯し、受光素子４２ａ、４２ｂ、４２ｃからの出力を検出する。各出力の案電流分を補正した後、発光素子４２ｄ自体の光量変動分を補正するために、受光素子４２ｃからの反射光検出値をもって４２ａ、４２ｂの暗電流補正後の出力値を補正演算する（この時点まで補正演算された受光素子４２ａ、４２ｂの出力値を、それぞれＳｉｇ（ａ）、Ｓｉｇ（ｂ）と呼ぶことにする。最後に、このＳｉｇ（ａ）、Ｓｉｇ（ｂ）を、基準トナー像部分、および感光ドラム２８のトナーを載せていない部分（下地部）に対して読み込むことで、基準トナー像が反射光をどの程度反射／吸収したか、すなわち基準トナー像のトナーのり量が検出できる。

なお、本実施例の場合は感光ドラム２８と転写帯電器２３の表面性ということになるが、いずれの基準トナー像担持体においても、この基準トナー像と比較される「下地部」の光学的な特性については、鏡面に近いほうがより好ましいが、トナー層の下地として十分な反射性を備えていればよい。表面粗さとして表現すれば中心線平均粗さＲａが０．４μｍ以下となることが好ましい。本実施例の感光ドラム２８はＲａ＝０．０３μｍ、転写帯電器２３表面はＲａ＝０．０５μｍ前後である。

上記のような方法を用いて、本実施例の画像形成装置において、基準トナー像Ｐ２、Ｐ３のトナーのり量と、Ｓｉｇ（ａ）、Ｓｉｇ（ｂ）の正反射成分の和をプロット（ただしダイナミックレンジ５．０Ｖ＝１０２３レベルとして１０ｂｉｔデータに変換したもの）したものが図７である（先述のように、トナー中のマグネタイトが８８０ｎｍの光を吸収するので、乱反射光はほとんど検出されない）。ちなみに、図２２の「光電センサ３１」の位置に光学センサ４２と同じセンサをおいて、基準トナー像Ｐ１に関して正反射光のデータをとっても、ほぼ同様の曲線が得られた。

図７を参照すると、たとえば標準最大濃度１．４の箇所、すなわちトナー付着量０．６８ｍｇ／ｃｍ²を中心にセンサ出力を見ると、トナー付着量変化０．１ｍｇ／ｃｍ²あたり約２８レベルしか感度がないことがわかる。これは正反射光検知によるトナー付着量測定が、その下地を隠蔽する率によって行われているためであって、トナー付着量が多くなり下地の露出量が少なくなると感度が落ちていくことになる。この点が従来例の方式で基準トナー像を検知したときの課題であった。

そこで、本発明を適用した本実施例の画像形成装置のように、基準トナー像Ｐ１を厚み方向に分離して０．３４ｍｇ／ｃｍ²付近において検知すると、図７からトナー付着量変化０．１ｍｇ／ｃｍ²あたり１２０レベル、つまり４倍以上の感度が得られることがわかる。この後Ｓｉｇ（ａ）、Ｓｉｇ（ｂ）から得られた検出値をプリンタ制御部３００にて演算する（ステップＳ２０９）。

以上説明したように、図４のフローに従うことで、「分割前の」かつ「最大濃度相当の」基準トナー像Ｐ１のトナー付着量を精度よく算出することができる。そしてステップＳ２０９の後、検出カウンタｎ＝５かを判断し（ステップＳ２１０）、Ｎｏの場合は検出回数カウンタ変数ｎを１増加させてそれに伴ってレーザー２２の光量を１０％増加させて（先述のステップＳ２１１）ステップＳ２０４に戻り、その光量での最大濃度部のトナー付着量の検出および算出をする。ステップＳ２１０でＹｅｓの場合、即ち検出カウンタｎ＝５となったら、得られた５つの基準トナー像Ｐ１のトナー付着量算出値に基づいて、通常画像形成時のレーザー２２の光量（最大光量のｘ％で表示）を算出し（ステップＳ２１２）、これを通常画像形成時のレーザー２２の光量として設定する（ステップＳ２１３）。目標濃度とするためのレーザー２２の光量ｘ（％）の値の算出の方法は、本実施例では５点のデータから最小２乗法にて近似直線を求め、その濃度が１．４となる点のｘ（％）とするが、もちろんこの方式に限ることなく、算出の方法は様々に工夫することができる。最後に、後述するような基準トナー像Ｐ３の回収清掃動作を行う（ステップＳ２１４）。

（従来技術である特許文献２との差異）
ところでこのように基準トナー像をその厚み方向に分割して読み込むものとしては、従来特許文献２のようなものがあった。しかし前述したように、特許文献２においてもその文献中の図２、図６より、基準トナー像が中間調であってトナー付着量０．２ｍｇ／ｃｍ²程度であり、最大濃度の基準トナー像に対する何らかの対策ではないことがわかる。また基準トナー像の分割条件は、通常の転写バイアス、および逆転写バイアスに限定されており、本発明のように、基準トナー像を光学センサの最適の感度域で読み込むための量に「調整して」分割するものではない。

以上説明したように、本発明を適用することで、従来技術では不可能であった「高濃度のトナーパッチであっても十分なセンサ感度をもって濃度を検出することにより、高濃度部の制御条件を、予測ではなく実測に基づいたものにすることで、出力物の濃度を安定させること」を達成することができるのである。

なお、基準トナー像を分割する際、あるいは後述するようにその基準トナー像をさらに分割する際に、基準トナー像は、２つの分割基準トナー像担持体間にそれぞれ接触して挟まれることがこのましい。これが非接触であると気中放電が起きやすくなり、基準トナー像を分離した際に面方向にムラ状の模様が生じ、検知精度の点から不利になる可能性があるからである。

またそれぞれの基準トナー像のトナー付着量は、受光素子による検知の感度が十分な感度をもつ領域内に収めることが好ましい。具体的には、トナー付着量変化０．１ｍｇ／ｃｍ²あたりの検出値が、受光素子のダイナミックレンジの５％以上となるような領域にて使用することで、本発明の効果をより確実に得ることができる。たとえば本実施例ではダイナミックレンジ５．０Ｖを１０ｂｉｔ変換し１０２４レベルに分割しているので、その５％、すなわちトナー付着量変化０．１ｍｇ／ｃｍ²あたり５２レベル以上となる領域、すなわちトナー付着量にしておよそ０．６ｍｇ／ｃｍ²以下の領域に入るようにするのがよい。

またこのように、基準トナー像を２つに分割し、その分割比を所定の範囲に保とうとする場合には、分割基準トナー像担持体間に所定の電位差がつくよう、あるいはは所定の電流が流れるように設定されていることが好ましい。本実施例では転写バイアスが定電流制御される構成のため、この値を通常画像転写時の４０％にあたる４μＡとすることで分割比を約１：１とした。

図８は転写電流あるいは定電圧転写バイアス制御をしたときの転写条件を変えた時に、感光ドラム２８上の基準トナー像Ｐ１がどれだけ転写帯電器２３に転写されるかを示した図である。横軸は、通常画像時に設定される転写電流、または転写電圧値に対し、何％のバイアスを印加したかを示す比率であって、縦軸は（基準トナー像Ｐ３のトナー付着量）／（基準トナー像Ｐ１のトナー付着量）の比率である。厳密にいうとこのデータは定電流制御におけるものであるが、定電圧制御の場合も概ね同様の曲線となることがわかっている。これを見ると、縦軸が５０％（分割比が１：１）になるのは転写条件が通常画像の約４０％となる付近である。また基準トナー像Ｐ２、Ｐ３がともに０．６ｍｇ／ｃｍ²以下となるためには、トナー付着量の変動を±２０％程度と見込んで図８の縦軸で３０％〜７０％程度となる領域、すなわち転写電流を２．５〜５．５μＡ程度に設定しておけば良い。もちろんこの条件は本実施例の画像形成装置の場合であり、実際にはそれぞれ本発明を適用した画像形成装置で適宜最適条件を設定すればよい。

また転写帯電器２３に関して図９を用いて詳しく説明すると、ステンレスの丸棒からなる芯金２３ａの周囲には、ゴム材料、またこれらを弾性スポンジ体などの弾性部材からなる弾性層２３ｂが被覆されている。また、適度な導電性を付与するために、カーボン粒子、金属酸化物などの導電粒子を分散させる。更に、弾性層２３ｂの周囲にはウレタンゴム、ＮＢＲ系ゴムなどからなる接着層２３ｃが被覆される。更に、接着層２３ｃの周囲には離型性を有する表面層２３ｄが被覆される。この表面層２３ｄは表面離型性や物質移行性を改良するために形成され、フッ素樹脂やポリアミド樹脂などのコーティング被膜が用いられる。また、適宜抵抗調整のために酸化スズ、カーボンなどを分散してもよい。表面性に関しては先述したとおり本実施例の転写帯電器２３表面はＲａ＝０．０５μｍ前後であり、先に好ましい範囲とした中心線平均粗さＲａが０．５μｍ以下となっている。すなわち表面にはスポンジのような多孔質の材料が露出しているものは好ましくないということである。また全体的な電気抵抗に関していえば、軸方向の単位長さあたりの値をＲｒとして１×１０⁶（Ω／ｍ）〜１×１０⁹（Ω／ｍ）程度であればよく、本実施例の場合は、３×１０⁷（Ω／ｍ）である。

なお、トナーのり量を検知された後の基準トナー像の処理について述べる。基準トナー像Ｐ２はそのままクリーナー２６で回収される。また基準トナー像Ｐ３に関しては、再度転写部において転写帯電器２３に逆転写バイアスを印加して感光ドラム２８に戻しクリーナー２６で回収すればよい。この際の清掃状態を確認する目的で、この後さらに光学センサ４３による検知を続けてみたが、その後検知されるトナー付着量は０．０２ｍｇ／ｃｍ²以下から転写帯電器２３の回転に伴って少なくなっていき、転写帯電器２３の２〜３周分でほぼゼロとみなしてよいレベルとなった。この後実際に転写帯電器２３表面を観察したところ、清掃状態は良好であった。ただし、例えばトナーを粉砕後に球形化処理を行わない場合などはさらに転写帯電器２３を数周回転させる分の時間をかけて清掃するのが好ましいと思われる。また、必要であれば別途転写帯電器２３に着脱可能なフェルトパッド等の清掃機構を設けて付着トナーを除去する構成とすることも可能である。

図１０は本発明の第２の実施例である画像形成装置を説明する図である。

図１０に示すように、本実施例は第１の実施例の画像形成装置に、中間転写ベルト２４を追加したものである。感光ドラム２８上に形成されたトナー像は、１次転写帯電器２４ａによって中間転写ベルト２４上に一度転写され、その後２次転写帯電器２３によってマテリアル２７の表面に静電的に転写される。第１の実施例と比較するとマテリアル２７に対して中間転写ベルト２４の曲率を小さくしているので、像担持体（感光ドラム２８、または中間転写ベルト２４）からのマテリアル２７の分離という点で有利な構成である。

本実施例の特徴は、感光ドラム２８上に形成した基準トナー像Ｐ１を、一度中間転写ベルト２４上に転写してから、続いて第２転写部で中間転写ベルト２４上に基準トナー像Ｐ３、２次転写帯電器２３上に基準トナー像Ｐ４を分離する点である。「出力物の濃度安定化」という観点から考えると、その制御箇所はできるだけ出力画像に近い位置、すなわち下流側のほうが好ましい。このため本実施例では感光ドラム２８上での基準トナー像の検知をせず、中間転写ベルト２４上と２次転写帯電器２３上での検知を行うものとした。

このように考えると、第1の実施例と同様に画像濃度１．４を保証するのであれば、トナー付着量０．６８ｍｇ／ｃｍ²を保証したいのは中間転写ベルト２４上であって、感光ドラム２８上では1次転写効率分を考慮すると約０．７０ｍｇ／ｃｍ²の付着量となる。

基準トナー像Ｐ３、Ｐ４の分離について説明する。通常画像形成時には、２次転写帯電器２３に印加される２次転写バイアスは、定電流制御で１５μＡとしてある。基準トナー像Ｐ３、Ｐ４のトナー付着量も光学センサ４３、４４で良好な感度を得るために、略等分して０．３４ｍｇ／ｃｍ²としたい。この時は図８において縦軸が５０％となる点を選べばよいから、通常の転写条件に対し４０％の条件、即ち６μＡで定電流制御すればよい。

その他の部分は概略第１の実施例と同様であるので説明は省略する。

図１１は本発明の第３の実施例である画像形成装置を説明する図である。

図１１に示すように、本実施例の特徴は第２の実施例における現像装置１のかわりに、ロータリー６に収納された５つの現像装置１Ｎ、１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙを備えている点である。ロータリー６の回転により、この５つの現像装置１（Ｎ、Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの色符号がないときは各現像装置に共通の項目を表わすこととする）を順次切り替えながら感光ドラム２８に対向させることで、クリア、ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー５種類のトナー像を感光ドラム２８上に形成し、それらを中間転写ベルト２４上で重ね合わせ、一括してマテリアル２７に転写し定着することで、高い光沢性をもったフルカラー画像を作像することが可能である。それ以外の構成は第２の実施例の画像形成装置と略同様である。

現像装置１について詳しく説明すると、本実施例では非磁性トナーと磁性キャリアを混合し現像剤として用いる、２成分現像方式を採用している。非磁性トナーはポリエステルを主体とし、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローそれぞれの色に応じた着色剤、および定着助剤であるワックスを混合した樹脂を粉砕分級したのち、機械的ストレスまたは熱的ストレスにより形状を球形に近づけたものである。体積平均粒径は５．５μｍであって、高精細性を実現している。本実施例の標準最大画像濃度１．６を達成するための感光ドラム２８上のトナー付着量は、０．５５ｍｇ／ｃｍ²である。

クリアトナーに関しては、着色剤を入れていない他は、その他の色のトナーと同様である。クリアトナーは定着前のトナーの状態では屈折率の関係で光を散乱するので白色に見える。すなわち乱反射成分があるということである。またクリアトナーは定着されるとその名のとおり透明になり、出力物に光沢感を与える。また、重ね方を工夫してマテリアル２７上の単位面積あたりのトナー付着量が一様になるようにすると、たとえばパッチ部のエッジなどに発生する光沢段差を目立たなくすることができる。

ところで、通常クリアトナーを用いない画像において、複数色重ねられたトナーの面積あたりの付着総量は、本実施例の画像形成装置においては最大１．１０ｍｇ／ｃｍ²で、すなわち２．０色分のトナー量となる。ここに付着量の制限を設けるのは、色再現範囲（総付着量が多ければ有利）転写定着の能力（総付着量が多ければ不利）とを考慮した結果である。

ということは、たとえばシアン、マゼンタ各１色分、計２色分のトナーを載せたブルーのパッチ部のエッジの光沢段差を目立たなくするためには、クリアトナーをその周囲の白地に２．０色分、すなわち１．１０ｍｇ／ｃｍ²乗せる必要がある。このため現像装置１Ｎ内のトナー濃度を他色に比べ高く設定するなどして現像性を高めている。

クリアトナーの最大トナー付着量が１．１０ｍｇ／ｃｍ²ということは、本発明の目的に鑑みれば当然基準トナー像Ｐ１もトナー付着量が１．１０ｍｇ／ｃｍ²となる。以下に詳しく説明するように本実施例ではこの基準トナー像Ｐ１のトナー付着量を光学センサで検知するために、基準トナー像Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の３つに分離する。この、基準トナー像を３分割してそのトナー付着量を検出し、その検出値から元の基準トナー像のトナー付着量を算出するまでの動作を、以下図１２に示すフローチャートに従い説明していく
まず、通常画像形成が終了すると（ステップＳ３０１）Ｖｃｈｇ＝−７００Ｖ、Ｖｄｅｖ＝−５５０Ｖとして、所定のレーザー光量の最大画像データに基づくパルス幅で基準潜像を形成し、それを現像することで基準トナー像Ｐ１を感光ドラム２８上に形成する（ステップＳ３０２）。このとき、Ｖｄ＝−７００Ｖ、Ｖｌ＝−１００Ｖとなる。

次に１次転写部において、基準トナー像Ｐ１から基準トナー像Ｐ２を分離する動作について説明する。通常画像における最大濃度部Ｖｌの電位が−１００Ｖで、転写コントラスト（Ｖｌと１次転写帯電器２４ａとの電位差）を８００Ｖとするため、１次転写帯電器２４ａに印加する一次転写バイアスは定電圧制御により＋７００Ｖとなっている。基準トナー像Ｐ２のトナー付着量は、光学センサ４２で良好な感度が得られるように０．３７ｍｇ／ｃｍ²としたい。つまり、基準トナー像Ｐ２の分離時には、いわゆる「1次転写効率」を６７％として、１．１０ｍｇ／ｃｍ²の３３％相当の０．３７ｍｇ／ｃｍ²にあたる「１次転写残トナー」を基準トナー像Ｐ２として光学センサ４２で検知すればよい。そこで図８を参照すると、縦軸を「1次転写効率」として６７％とするには転写コントラストが通常時８００Ｖの５２％、すなわち４１６Ｖになるように、一次転写バイアスを＋７００Ｖから＋３１６Ｖへと変更する（ステップＳ３０３）。この設定によって基準トナー像Ｐ１から基準トナー像Ｐ２が分離される（ステップＳ３０４）。感光ドラム２８上に担持されている基準トナー像Ｐ２は、光学センサ４２によってトナー付着量を検出され（ステップＳ３０５）、クリーナー２６ａに回収される。

続いて基準トナー像Ｐ３、Ｐ４の分離について説明する。通常画像形成時には、２次転写帯電器２３に印加される２次転写バイアスは、定電流制御で２５μＡとしてある。基準トナー像Ｐ３、Ｐ４のトナー付着量も光学センサ４３、４４で良好な感度を得るために、略等分して０．３７ｍｇ／ｃｍ²としたいので、この時は図８において縦軸が５０％となる点を選べばよいから、通常の転写条件に対し４０％の条件にすればよい。即ち２次転写バイアスの定電流制御値を２５μＡから１０μＡに変更する（ステップＳ３０６）。このように分離された基準トナー像Ｐ３、Ｐ４のトナー付着量は、光学センサ４３、４４にて検出される（ステップＳ３０７、Ｓ３０８）。

以上のようにして１次転写バイアスおよび２次転写バイアスを調整することで、基準トナー像Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４それぞれのトナー付着量がおおよそ０．３７ｍｇ／ｃｍ²中心となるため、後述するように光学センサ４２、４３、４４の良好な感度域においてトナー付着量を検知することができる。トナー付着量の検知結果はプリンタ制御部３００において演算され、基準トナー像Ｐ１のトナー付着量が算出される（ステップＳ３０９）。基準トナー像Ｐ３はクリーナー２６ｂに回収される。また基準トナー像Ｐ４は第１の実施例と同様に２次転写帯電器２３に逆バイアスを印加することで中間転写ベルト２４に戻し、クリーナー２６ｂに回収させる（ステップＳ３１０）。

ここで、各色トナーの光学センサ（４２、４３、４４）に対する検知特性を述べる。ブラックトナーは第１、第２の実施例で用いたマグネタイトのかわりにカーボンブラックを用いたものであり、８８０ｎｍの光に対し吸光する特性は変わらない。このため検出特性は図１３に示すようになり、トナー粒径などの違いによって若干の違いはあるものの、曲線としては図７と概ね近い特性となる。

シアン、マゼンタ、イエローに使用される着色剤は８８０ｎｍの光を反射するため、乱反射光と正反射光が検知される。クリアトナーも同じく、８８０ｎｍの光を吸収しないため、乱反射光と正反射光が検知される。このため８８０ｎｍの光に対する検知特性はシアン、マゼンタ、イエローとほぼ同様である。このクリアトナーの光学センサによる検出特性を示したのが図１４である。正反射光、乱反射光の演算は、受光素子４２ａのデータをＳｉｇ（ａ）、受光素子４２ｂのデータをＳｉｇ（ｂ）（いずれも受光素子４２ｃによる補正後の値）として、
正反射光＝１．５２９×Ｓｉｇ（ａ）―１．１０５×Ｓｉｇ（ｂ）…（１）
乱反射光＝−１．２６２×Ｓｉｇ（ａ）＋２．６３５×Ｓｉｇ（ｂ）…（２）
の２式に基づいた。なおデータに乗じた係数は、以下の条件から求めた。
・トナーを付着させない場合（図１４の左端）では正反射光が１０２３（１０ｂｉｔの最大値）、乱反射光が０となるとした。
・またＳｉｇ（ａ）が下側に飽和したと思われる箇所より右側に余裕を見た、トナー付着量０．６〜０．７ｍｇ／ｃｍ²の領域では、トナーが十分付着して正反射光が０になり、検出された乱反射光の合計がＳｉｇ（ａ）＋Ｓｉｇ（ｂ）の値と一致するものとした。

図１４を見ると、基準トナー像Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４のトナー付着量は０．３７ｍｇ／ｃｍ²中心で、この付近での正反射光の感度はトナー付着量変化０．１ｍｇ／ｃｍ²あたり１００レベルと算出される。この結果を用いてトナー付着量を算出するのであるが、この際に注意しなければならないのは、演算前のデータであるＳｉｇ（ａ）、Ｓｉｇ（ｂ）の感度が十分とれているかどうかである。ここではＳｉｇ（ａ）の感度が６０レベル以上あり、実際に十分な感度が得られている。

一方、破線の楕円で囲った領域付近においては、乱反射側の感度があるように見えるが、この領域付近の値をもって制御を行うことは好ましくない。例えば、トナー付着量０．５０ｍｇ／ｃｍ²中心付近で演算後の正反射光の感度が５０レベル強あるように見えるが、この領域では演算前のデータであるＳｉｇ（ａ）、Ｓｉｇ（ｂ）の感度が２０〜３０レベルと少なく、実際には受光素子４２ａ、４２ｂはトナー付着量の変化を十分に検出できていないのである。さらに、トナー付着量０．６０ｍｇ／ｃｍ²中心付近ではＳｉｇ（ｂ）の感度が７０レベル程度あるので検知可能なようにも見えるのだが、この領域からさらに右側方向、つまりより多くのトナー付着量を検知する場合、特にＳｉｇ（ｂ）の感度が再び鈍ってくることがわかっている。これは乱反射光検知によるトナー付着量測定が、その表面形状の変化を元に行われているためであって、トナー付着量がある程度以上多くなると、表面より下層のトナーに関しては検出することができなくなるからである。すなわち、楕円領域右側でのトナー付着量検知は、その原理からしても困難であることが予想される。

よって本実施例のクリアトナーのような場合には、やはり基準トナー像を３分割し、３つの光学センサの信頼できる感度領域を用いて制御することが好ましい。

なお、他のブラック、シアン、マゼンタ、イエローに関しては、２分割で十分な感度を得ることができるため、第２の実施例と同じく２次転写部で２分割して光学センサ４３、４４で検知すればよい。

図１５は本発明の第４の実施例である画像形成装置を説明する図である。

図１５に示すように、本実施例の画像形成装置は第３の実施例のクリアトナーを現像するための現像装置１Ｎを省いたものである。非磁性トナーにはスチレンアクリルを主体とし、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローそれぞれの色に応じた着色剤を混合したモノマーを懸濁重合法によって造粒したものである。その中心付近には、定着助剤であるワックスが内包されている。

また本実施例の画像形成装置におけるプロセススピード（像担持体表面の線速度）は、２００ｍｍ／ｓｅｃである。

図１５において示されている本実施例の特徴的な部分としては、まず本出願人による特許文献３にて提案された、かぶりとりローラー３１を設けたことである。特許文献３で示されているように、感光ドラム２８上のロータリー６に内蔵された現像装置１と、転写帯電器２３の間には、芯金の周囲に弾性層を設け、さらに表層に離型性を有する表面層が被覆されたかぶりとりローラー３１が設けられている。かぶりとりローラ３１の外径は、直径で１２ｍｍである。かぶりとりローラ３１には不図示のかぶりとりバイアス電源から、直流バイアス電圧が印加され、弱帯電トナーや反転トナーを転写工程の前にあらかじめ取り除き、マテリアル２７としてコート紙を用いた場合などに目立つ白地かぶりを抑制する。またかぶりとりローラ３１に対して着脱自在となるように、導電性のブラシを植毛した回転ブラシ３２が配置されていて、かぶりとりローラ３１上に当接した際に、かぶりとりローラ３１表面に付着したトナーを掻き落とすように構成されている。またさらに、かぶりとりローラ３１の下方には、感光ドラム２８に対向するように光学センサ４１が配置されている。この光学センサ４１も光学センサ４２などと同様の構成のものである。

以下、説明を簡単にするために、いくつかの制限のもとに詳細をのべていく。
・単色画像形成時の動作についての説明である。
・レーザー２２の光量は、最大光量の８０％の光量とする。
・感光ドラム２８の表面電位に関しては、特許文献３の［実施例１］での記述に従い、Ｖｄ＝−６００Ｖ、Ｖｌ＝−２００Ｖとして説明する。

さて、本発明上における本実施例の構成の特徴は、このかぶりとりローラ３１を用いて、これに適切なバイアスＶｒを印加することで、感光ドラム２８上に形成した基準トナー像Ｐ１を基準トナー像Ｐ２、Ｐ３に分割する点、そして基準トナー像Ｐ３を、逆方向へのバイアス印加でふたたび感光ドラム２８上に戻し、基準トナー像Ｐ２、Ｐ３のトナー付着量を、タイミングをずらして共通の光学センサ４１で検出する点であり、請求項８の発明を具体化したものである。

この基準トナー像分離動作を説明するのが図１６に示したフローチャートであり、この動作を、特にかぶりとりローラ３１へのバイアス印加に着目して示したのが図１７である。図１７の横軸は時間（ｍｓｅｃ）で、直前の画像形成終了時を０ｍｓｅｃとしている。縦軸は、かぶりとりローラ３１の位置での感光ドラム２８の表面電位（Ｖ）、およびＶｒ（Ｖ）の値である。

まず図１７の左側から見ていくと、通常画造形成時には、Ｖｒ＝−７５０Ｖとなっている。これは本実施例で用いた感光ドラム２８はが特許文献３の感光ドラムＣであるので、Ｖｒの設定可能条件−６５０Ｖ〜−８５０Ｖの中央の値を設定したものである。

図１６において通常画像形成が終了すると（ステップＳ４０１）、基準トナー像分割動作に先立って、あらかじめ回転ブラシ３２はかぶりとりローラ３１から離間される（ステップＳ４０２）。その後感光ドラム２８上に、軸方向および周方向の長さが１２ｍｍであるような基準トナー像Ｐ１を形成する（ステップＳ４０３）。露光開始のタイミングは、図１７の２２０ｍｓｅｃ時にかぶりとりローラ３１の位置に基準トナー像Ｐ１の先端がくるようにする。第１の実施例と同様に、レーザー２２の最大光量の８０％の光量と、最大画像濃度部相当のパルス信号において基準潜像を形成し、Ｖｌは前述の通り−２００Ｖとなる。現像バイアスの直流成分Ｖｄｅｖ＝−４５０Ｖであるから、Ｖｃｏｎｔ＝２５０Ｖであって、またトナー付着量は０．５５ｍｇ／ｃｍ2となる。

続いてかぶりとりローラ３１に印加するＶｒの値を＋１２０Ｖに切り替える（ステップＳ４０４）。切り替えのタイミングは、図１７の横軸２００ｍｓｅｃの位置である。Ｖｒの値について説明すると、次のようである。ＶｌとＶｒの差が、第２の実施例でいうところの「転写コントラスト」となるから、これを８００Ｖ、すなわちＶｒ＝＋６００Ｖとするのが図８における転写条件１００％の位置である。ただしここでは基準トナー像Ｐ２、Ｐ３のトナー付着量を略等分して０．２３ｍｇ／ｃｍ²としたいので、縦軸が５０％の位置、すなわち転写条件の比率が４０％となるように「転写コントラスト」相当の電位差を３２０Ｖにする。Ｖｌ＝−２００Ｖであるから、Ｖｒの設定電位は＋１２０Ｖということになる。このようにして、基準トナー像Ｐ１が基準トナー像Ｐ２、Ｐ３に分割される（ステップＳ４０５）。

基準トナー像Ｐ１の周方向長さは１２ｍｍで、プロセススピードは２００ｍｍ／ｓｅｃであるから、基準トナー像Ｐ１がかぶりとりローラ３１の位置を通過するのに要する時間は６０ｍｓｅｃである。本実施例では前後に２０ｍｓｅｃの余裕をみて、図１７の２００〜３００ｍｓｅｃの間、Ｖｒを＋１２０Ｖにする。その後はいったん通常画像形成時と同じくー７５０Ｖに戻す（ステップＳ４０６）。

基準トナー像Ｐ２、Ｐ３のトナー付着量はそれぞれ共に０．２３ｍｇ／ｃｍ²となる。感光ドラム２８上の基準トナー像Ｐ２は光学センサ４１によってトナー付着量を検出される（ステップＳ４０７）。本実施例では１２ｍｍの区間のうち中央付近８ｍｍの区間で５ｍｓｅｃ毎に９点信号をサンプリングして、平均化処理する。

ここで、一時的にかぶりとりローラ３１上に担持されていた基準トナー像Ｐ３を感光ドラム２８側に戻す、つまり１００％近くの効率で逆転写させる。このため基準トナー像の分離時とは逆方向に電位差８００Ｖを印加することになるので、Ｖｒは感光ドラム２８表面よりもマイナス側にしなければならない。この時、感光ドラム２８表面電位がＶｄ＝−６００Ｖのままであるとすると、Ｖｒ＝−１４００Ｖが必要となってしまう。しかし本実施例では、感光ドラム２８の基準トナー像Ｐ３を受け取る位置をあらかじめレーザー２２にて露光して表面電位をＶｌ＝−２００Ｖまで下げることにより、Ｖｒ＝−１０００Ｖの設定で収めることができる。

図１６のフローチャート上でこの動作を説明すると、基準トナー像Ｐ１の潜像を形成した後に、かぶりとりローラ３１の１周分、即ち５０ｍｍ分ずらした位置を、基準トナー像Ｐ３の再転写位置としてあらかじめレーザー２２で露光して表面電位をＶｌ＝−２００Ｖまで下げておく（ステップＳ４０８）。その部分がかぶりとりローラ３１の位置に来たときに、Ｖｒを−７５０Ｖから −１０００Ｖに切り替える（ステップＳ４０９）ことにより、基準トナー像Ｐ３をかぶりとりローラ３１から感光ドラム２８へと再転写する（ステップ４１０）。その後はＶｒを通常画像形成時と同じくー７５０Ｖに戻し（ステップ４１１）、基準トナー像Ｐ３は基準トナー像Ｐ２と同様にして光学センサ４１によってトナー付着量を検出される（ステップ４１２）。

図１７によってこれらの動作のタイミングに関して述べる。基準トナー像Ｐ３の先端は基準トナー像Ｐ２の先端に対し、かぶりとりローラ３１の１周分の時間、すなわち約１９０ｍｓｅｃ遅れて感光ドラム２８上に戻ってくる。このタイミングにあわせ、３９０〜４９０ｓｅｃの間、Ｖｒを−１０００Ｖにする。

なおこの基準トナー像Ｐ３の移動の過程で、かぶりとりローラ３１上に若干のトナーが残るが、その付着量は０．０１ｍｇ／ｃｍ²に満たないため本実施例では誤差範囲として計算上取り扱わない。この程度の誤差であれば計算過程で補正してしまってもよいし、もちろんこの分を検知して計算上で取り扱ってもよい。

またかぶりとりローラ３１の表面に残留した分のトナーは回転ブラシ３２を当接させて除去すればよい。ただしこれはトナーを球形化処理しているために高い転写効率を保てるからであって、球形化処理が行われないトナーに関してはその「残トナー」をさらにバイアス印加によって転写するなどの処置が必要と思われる。またこれら一連の動作を順序だてて行うために、基準トナー像Ｐ１の周方向長さはかぶりとりローラ３１の周長よりも小さくしておくことが好ましい。

以上のようにして検知した基準トナー像Ｐ２、Ｐ３のトナー付着量の検知結果はプリンタ制御部３００において演算され、基準トナー像Ｐ１のトナー付着量が算出される（ステップＳ４１３）。基準トナー像Ｐ２、Ｐ３は１次転写部逆バイアスを印加されることで感光ドラム２８上に担持され、クリーナー２６ａに回収される（ステップＳ４１４）。

以上説明したように、本実施例の構成のによれば、かぶりとりローラ３１を用いて、基準トナー像Ｐ１を基準トナー像Ｐ２、Ｐ３に分割する点、そして基準トナー像Ｐ３を、逆方向へのバイアス印加でふたたび感光ドラム２８上に戻し、基準トナー像Ｐ２、Ｐ３のトナー付着量を、タイミングをずらして共通の光学センサ４１で検出することができ、本発明の課題をより好ましい形で解決することができる。

１ 現像装置
２２ レーザー
２３ 転写帯電器、または２次転写帯電器
２４ 中間転写ベルト
２８ 感光ドラム
３１ かぶりとりローラ
４１〜４４ 光学センサ
Ｐ１〜Ｐ４ 基準トナー像、または分割基準トナー像
３００ プリンタ制御部

Claims (10)

1. 静電潜像を担持する感光体と、
   前記静電潜像を現像してトナー像を形成するための現像手段と、
   基準潜像を形成して前記現像手段によって現像することで基準トナー像を前記感光体上に形成する基準トナー像生成手段と、を備えた画像形成装置またはプロセスユニットであって、
   前記基準トナー像を、前記基準トナー像の厚み方向に、２つ以上の部分に分割する手段と、
   前記層方向に分割された分割基準トナー像をそれぞれ担持するための、複数の分割基準トナー像担持体と、
   前記分割基準トナー像の、それぞれの部分のトナー付着量を検出するための単数あるいは複数の光学センサを備え、
   前記光学センサによって検出された前記分割基準トナー像のそれぞれの部分のトナー付着量を検出し、それぞれの検出値に基づいて、分割される前の基準トナー像のトナー付着量を算出することを特徴とする、画像形成装置またはプロセスユニットの制御方法。
2. 前記基準トナー像を分割する際、あるいは前記分割基準トナー像をさらに分割する際に、前記基準トナー像あるいは前記分割基準トナー像は、２つの分割基準トナー像担持体間にそれぞれ接触して挟まれることを特徴とする、請求項１の制御方法。
3. トナー付着量変化０．１ｍｇ／ｃｍ²あたりの検出値が前記光学センサのダイナミックレンジの５％以上となるような領域において、前記分割基準トナー像のトナー付着量が検出されるように、前記基準トナー像を分割することを特徴とする、請求項１または２の制御方法。
4. 前記基準トナー像を分割する際、あるいは前記分割基準トナー像をさらに分割する際に、前記２つの分割基準トナー像担持体間には、所定の電位差が設定されている、および／または所定の電流が流れるように設定されていることを特徴とする、請求項１ないし３の制御方法。
5. 前記通常トナー像とともに加圧および／または加熱されることで前記通常トナー像を定着させるためのマテリアルが、前記感光体上から直接通常トナー像を転写される構成で、前記マテリアルに上に前記通常トナー像が転写される位置で、前記マテリアルを前記通常トナー像側とは逆の側から支持するためのマテリアル支持ローラを備えた請求項１ないし４の画像形成装置、プロセスユニットにおいて、
   前記分割基準トナー像担持体として、前記感光体と前記マテリアル支持ローラとを用いることを特徴とする、請求項１ないし４の制御方法。
6. 前記感光体から前記マテリアルへと前記通常トナー像が転写される間に、一時的に前記通常トナー像を担持するための中間転写体を少なくとも１つ備えた請求項１ないし４の画像形成装置、プロセスユニットにおいて、
   前記分割基準トナー像担持体として、前記感光体、前記中間転写体、前記マテリアル支持ローラのうち少なくともいずれか２つを用いることを特徴とする、請求項１ないし４の制御方法。
7. 前記感光体、前記中間転写体、前記マテリアル支持ローラのいずれかに接触することで前記分割基準トナー像を一時的に担持するための一時的分割基準トナー像担持体を、少なくとも１つ備えたことを特徴とする、請求項１ないし６の制御方法。
8. ある分割動作において分割された、分割基準トナー像Ａと、分割基準トナー像Ｂについて、分割基準トナー像Ａを担持している分割基準トナー像担持体ａに対向して備えられた光学センサａが、分割基準トナー像Ａのトナー付着量を検出した後に、一度分割基準トナー像担持体ｂに担持されてから、分割基準トナー像担持体ａへと逆転写され分割基準トナー像担持体ａに再担持された分割基準トナー像Ｂのトナー付着量を検出することを特徴とする、請求項１ないし７の制御方法。
9. 請求項１ないし８の制御方法を用いた画像形成装置。
10. 請求項１ないし８の制御方法を用いたプロセスユニット。