JP2021043359A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像パターンと像担持体の状態とに応じて転写電流を制御し、転写メモリーの発生を抑制しつつ転写画像の画質を確保可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、像担持体と、帯電装置と、露光装置と、現像装置と、を含む画像形成部と、転写部材と、帯電電圧電源と、現像電圧電源と、転写電圧電源と、画像入力部と、印字率算出部と、制御部と、を備える。制御部は、印字率算出部により算出された主走査印字率に基づいて転写電流を第１転写電流に設定する工程と、像担持体の転写メモリー特性を予測する工程と、第１転写電流と、予測された転写メモリー特性を有する像担持体とを用いてトナー像を転写したときの転写メモリーの発生レベルを推定する工程と、推定された転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超えるとき画像形成条件を変更する工程と、を含む転写メモリー抑制モードを実行可能である。【選択図】図４

Description

本発明は、像担持体を備えた複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に関し、特に、前回印字された画像が次の画像上に残像となって現れる転写メモリーを抑制する方法に関するものである。

電子写真プロセスを用いた画像形成装置においては、感光体ドラム（像担持体）表面の感光層を帯電装置によって所定の表面電位（トナーの帯電極性と同極性）に帯電させた後、露光装置によって感光体ドラム上に静電潜像を形成する。そして、形成された静電潜像を現像装置内のトナーによって可視化し、そのトナー像を感光体ドラムと感光体ドラムに接触する転写部材とのニップ部（転写ニップ部）を通過する記録媒体上に転写した後、定着処理を行うプロセスが一般的である。このとき、トナー像の記録媒体への転写工程は、転写部材にトナーの帯電極性と逆極性の転写電圧を印加した状態で行われる。

このような画像形成装置においては、感光体ドラムが１回転した後に、前回の画像パターンに起因する画像が次の画像上に発生する場合がある。これを転写メモリー（感光体ドラムメモリー）という。

また、主走査方向の寸法が小さい（小パッチの）画像パターンが印字される際に、転写電流が画像パターンの外側に流れやすく、主走査方向の寸法が大きい（大パッチの）画像パターンと比べて転写しにくいという特徴がある。即ち、小パッチの画像パターンのほうが転写に必要な転写電流が大きい。そのため、最適な画像濃度にするためには画像パターンによって転写電流を制御する必要がある。一方で、転写電流を大きくするほど感光体の表面電位が下がり、前述した転写メモリーが発生しやすくなる。従って、転写電流は極力低い設定にする必要がある。

特許文献１には、画像データにおける主走査方向の走査毎の黒字率を算出する演算手段と、この演算手段によって算出された黒字率のデータに基づいて電子写真プロセスにおける画像形成条件を変化させて、記録紙上の画像濃度を自動的に制御する画像形成制御手段とを有する画像形成装置が開示されている。

特開２００１−３３１００５号公報

特許文献１の画像形成装置では、主走査方向の印字率に基づいて転写設定を制御しているが、感光体ドラムの転写メモリーに対する特性は感光層の膜厚、表面電位、画像パターンによって変化する。そのため、主走査方向の印字率に基づいて転写性を確保する画像形成条件にしたとき、感光体の特性によっては転写メモリーが許容範囲内とならない場合があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、画像パターンと像担持体の状態とに応じて転写電流を制御し、転写メモリーの発生を抑制しつつ転写画像の画質を確保可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、画像形成部と、転写部材と、帯電電圧電源と、現像電圧電源と、転写電圧電源と、画像入力部と、印字率算出部と、制御部と、を備えた画像形成装置である。画像形成部は、表面に感光層が形成された像担持体と、像担持体を帯電させる帯電装置と、帯電装置により帯電された像担持体を露光することにより静電潜像を形成する露光装置と、像担持体に対向配置され、トナーを含む現像剤を担持する現像剤担持体を有し、像担持体に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像装置と、を含む。転写部材は、像担持体上に形成されたトナー像を直接若しくは中間転写体を介して記録媒体に転写する。帯電電圧電源は、帯電装置に帯電電圧を印加する。現像電圧電源は、現像剤担持体に現像電圧を印加する。転写電圧電源は、転写部材に転写電圧を印加する。画像入力部は、画像形成部において形成されるトナー像の画像データが入力される。印字率算出部は、画像入力部に入力された画像データの主走査方向の一走査毎の印字率である主走査印字率を算出する。制御部は、画像形成部、帯電電圧電源、現像電圧電源、および転写電圧電源を制御する。制御部は、主走査印字率に基づいて転写部材に供給される転写電流を第１転写電流に設定する工程と、感光層の膜厚と、像担持体の表面電位と、主走査印字率および画像データから得られる画像濃度により決定される画像パターンと、に基づいて像担持体の転写メモリー特性を予測する工程と、第１転写電流と、予測された転写メモリー特性を有する像担持体とを用いてトナー像を転写したときの転写メモリーの発生レベルを推定する工程と、推定された転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超えるとき画像形成条件を変更する工程と、を含む転写メモリー抑制モードを実行可能である。

本発明の第１の構成によれば、主走査印字率に応じて設定された第１転写電流と、像担持体の転写メモリー特性とに基づいて推定される転写メモリーの発生レベルが許容範囲内であるときは主走査印字率に応じた適切な転写電流である第１転写電流に決定されるため、転写不良を効果的に抑制することができる。また、転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超えるときは画像形成条件を変更することにより、転写メモリーの発生レベルを許容範囲内に抑えつつ、転写画像の画質も確保することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の内部構成を示す側面断面図 図１における画像形成部Ｐａ周辺の部分拡大図 画像形成装置１００の制御経路の一例を示すブロック図 本実施形態の画像形成装置１００における転写メモリー抑制モードの第１の制御例を示すフローチャート 本実施形態の画像形成装置１００における転写メモリー抑制モードの第２の制御例を示すフローチャート 本実施形態の画像形成装置１００における転写メモリー抑制モードの第３の制御例を示すフローチャート 本実施形態の画像形成装置１００における転写メモリー抑制モードの第４の制御例を示すフローチャート

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の内部構造を示す断面図である。画像形成装置１００（ここではカラープリンター）本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、ＰｃおよびＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエローおよびブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像および転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの画像を順次形成する。

これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム（像担持体）１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄが配設されており、さらにベルト駆動モーター４１（図３参照）により図１において時計回り方向に回転する中間転写ベルト（中間転写体）８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次一次転写されて重畳される。その後、中間転写ベルト８上に一次転写されたトナー像は、二次転写ローラー９によって記録媒体の一例としての転写紙Ｐ上に二次転写される。さらに、トナー像が二次転写された転写紙Ｐは、定着部１３においてトナー像が定着された後、画像形成装置１００本体より排出される。メインモーター４０（図３参照）により感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回り方向に回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

トナー像が二次転写される転写紙Ｐは、画像形成装置１００の本体下部に配置された用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａおよびレジストローラー対１２ｂを介して二次転写ローラー９と中間転写ベルト８の駆動ローラー１１とのニップ部へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。また、二次転写ローラー９の下流側には中間転写ベルト８表面に残存するトナー等を除去するためのブレード状のベルトクリーナー１９が配置されている。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。図２は、図１における画像形成部Ｐａ付近の拡大図である。なお、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄについても基本的に同様の構成であるため説明を省略する。図２に示すように、回転可能に配設された感光体ドラム１ａの周囲および下方には、感光体ドラム１ａを帯電させる帯電装置２ａと、感光体ドラム１ａに画像情報を露光する露光装置５（図１参照）と、感光体ドラム１ａ上にトナー像を形成する現像装置３ａと、感光体ドラム１ａ上に残留した現像剤（トナー）等を除去するクリーニング装置７ａと、除電装置２０と、が配設され、中間転写ベルト８を挟んで一次転写ローラー６ａが配置されている。

帯電装置２ａは、感光体ドラム１ａに接触して感光体ドラム１ａの表面を帯電させる帯電ローラー２１と、帯電ローラー２１をクリーニングする帯電クリーニングローラー２２を有している。帯電ローラー２１には直流電圧、若しくは直流電圧に交流電圧を重畳した帯電電圧が印加される。

現像装置３ａは、感光体ドラム１ａに対向する現像ローラー３１を備える。現像装置３ａ内には磁性キャリアおよびトナーからなる二成分現像剤が収容されており、攪拌搬送スクリュー２６ａおよび供給搬送スクリュー２６ｂによって現像ローラー３１に二成分現像剤が供給され、現像ローラー３１上に磁気ブラシが形成される。現像ローラー３１には、直流電圧に交流電圧を重畳した現像電圧が印加される。

クリーニング装置７ａは、感光体ドラム１ａの表面の残留トナーを除去するクリーニングブレード３２と、感光体ドラム１ａ表面の残留トナーを除去するとともに感光体ドラム１ａの表面を摺擦して研磨する摺擦ローラー３３と、クリーニングブレード３２および摺擦ローラー３３によって感光体ドラム１ａから除去された残留トナーをクリーニング装置７ａの外部に排出する搬送スパイラル３５と、を含む。

除電装置２０は、感光体ドラム１ａの回転方向に対し一次転写ローラー６ａの下流側、且つクリーニング装置７ａの上流側に配置されている。除電装置２０は、感光体ドラム１ａ〜１ｄに除電光を照射して感光体ドラム１ａの表面の残留電荷を所定電位以下まで除去する。

パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電装置２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させる。次いで露光装置５によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄには、それぞれシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤が所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置３ａ〜３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ４ａ〜４ｄから各現像装置３ａ〜３ｄにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光装置５からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、一次転写ローラー６ａ〜６ｄにより一次転写ローラー６ａ〜６ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、一次転写後に感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナー等がクリーニング装置７ａ〜７ｄにより除去される。

中間転写ベルト８は、上流側の従動ローラー１０と、下流側の駆動ローラー１１とに掛け渡されており、ベルト駆動モーター４１（図３参照）による駆動ローラー１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回り方向に回転を開始すると、転写紙Ｐがレジストローラー対１２ｂから所定のタイミングで駆動ローラー１１とこれに隣接して設けられた二次転写ローラー９とのニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送され、中間転写ベルト８上のフルカラー画像が転写紙Ｐ上に二次転写される。トナー像が二次転写された転写紙Ｐは定着部１３へと搬送される。

定着部１３に搬送された転写紙Ｐは、定着ローラー対１３ａにより加熱および加圧されてトナー像が転写紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられ、そのまま（或いは、両面搬送路１８に送られて両面に画像が形成された後に）、排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。

さらに、中間転写ベルト８を挟んで駆動ローラー１１と対向する位置には画像濃度センサー４５が配置されている。画像濃度センサー４５としては、一般にＬＥＤ等から成る発光素子と、フォトダイオード等から成る受光素子を備えた光学センサーが用いられる。中間転写ベルト８上のトナー付着量を測定する際、発光素子から中間転写ベルト８上に形成された各基準画像に対し測定光を照射すると、測定光はトナーによって反射される光、およびベルト表面によって反射される光として受光素子に入射する。

トナーおよびベルト表面からの反射光には正反射光と乱反射光とが含まれる。この正反射光および乱反射光は、偏光分離プリズムで分離された後、それぞれ別個の受光素子に入射する。各受光素子は、受光した正反射光と乱反射光を光電変換して制御部９０（図３参照）に出力信号を出力する。そして、正反射光と乱反射光の出力信号の特性変化からトナー量を検知し、予め定められた基準濃度と比較して現像電圧の特性値などを調整することにより、各色について濃度補正（キャリブレーション）が行われる。

図３は、画像形成装置１００に用いられる制御経路の一例を示すブロック図である。なお、画像形成装置１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、画像形成装置１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。

制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）９２、読み書き可能な記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部９４、カウンター９５、画像形成装置１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部６０からの入力信号を受信したりする複数（ここでは２つ）のＩ／Ｆ（インターフェイス）９６を少なくとも備えている。また、制御部９０は、画像形成装置１００の本体内部の任意の場所に配置可能である。

ＲＯＭ９２には、画像形成装置１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、画像形成装置１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、画像形成装置１００の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、ＲＡＭ９３（またはＲＯＭ９２）には、後述する主走査方向の印字率と転写電流との関係や、感光体ドラム１ａ〜１ｄの感光層の膜厚、表面電位、画像パターンと転写メモリー特性との関係も記憶される。カウンター９５は、印字枚数を積算してカウントする。

演算部９７は、一時記憶部９４に記憶された画像データに基づいて出力画像の一走査毎の印字率（以下、主走査印字率という）を算出する。算出された主走査印字率はＣＰＵ９１に送信され、ＣＰＵ９１は主走査印字率に基づいて一次転写ローラー６ａ〜６ｄに供給される転写電流を決定する。また、主走査印字率は画像濃度と共に転写メモリー特性の予測にも用いられる。

また、制御部９０は、画像形成装置１００における各部分、装置に対し、ＣＰＵ９１からＩ／Ｆ９６を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がＩ／Ｆ９６を通じてＣＰＵ９１に送信される。制御部９０が制御する各部分、装置としては、例えば、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、一次転写ローラー６ａ〜６ｄ、二次転写ローラー９、メインモーター４０、ベルト駆動モーター４１、電圧制御回路５１、操作部６０等が挙げられる。

画像入力部４３は、画像形成装置１００にパソコン等から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部４３より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部９４に送出される。

電圧制御回路５１は、帯電電圧電源５２、現像電圧電源５３、転写電圧電源５４と接続され、制御部９０からの出力信号によりこれらの各電源を作動させる。これらの各電源は、電圧制御回路５１からの制御信号によって、帯電電圧電源５２は帯電装置２ａ〜２ｄ内の帯電ローラー２１に、現像電圧電源５３は現像装置３ａ〜３ｄ内の現像ローラー３１に、それぞれ所定の電圧を印加する。転写電圧電源５４は、一次転写ローラー６ａ〜６ｄおよび二次転写ローラー９に所定の転写電圧を印加することにより、トナー像の転写に必要な転写電流を供給する。

操作部６０には、液晶表示部６１、各種の状態を示すＬＥＤ６２が設けられており、ユーザーは操作部６０のストップ／クリアボタンを操作して画像形成を中止し、リセットボタンを操作して画像形成装置１００の各種設定をデフォルト状態にする。液晶表示部６１は、画像形成装置１００の状態を示したり、画像形成状況や印字部数を表示したりするようになっている。画像形成装置１００の各種設定はパソコンのプリンタードライバーから行われる。

本発明の画像形成装置１００は、印字される画像パターンの主走査印字率を算出し、算出された主走査印字率に応じて、一次転写ローラー６ａ〜６ｄに供給される転写電流を、画像濃度が最適となる極力低い転写電流に設定する。これにより、転写画像の画像濃度を確保しつつ、転写メモリーの発生を極力抑制する。

しかし、感光体ドラム１ａ〜１ｄの状態により転写メモリーの発生レベルが変化するため、主走査印字率に応じた転写電流に設定したとき、転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超えてしまう場合がある。

そこで本発明の画像形成装置１００では、主走査印字率に応じて設定された転写電流と、感光体ドラム１ａ〜１ｄの転写メモリー特性とに基づいて転写メモリーの発生レベルを予測し、転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超える場合は転写メモリーが許容範囲を超えないように画像形成条件を変更する転写メモリー抑制モードを実行する。

図４は、本実施形態の画像形成装置１００における転写メモリー抑制モードの第１の制御例を示すフローチャートである。必要に応じて図１〜図３を参照しながら、図４のステップに沿って転写メモリー抑制モードの実行手順について詳細に説明する。

先ず、制御部９０は印字命令を受信したか否かを判定する（ステップＳ１）。印字命令を受信した場合は（ステップＳ１でＹｅｓ）、演算部９７は、一時記憶部９４に送信された画像データに基づく主走査印字率を算出する（ステップＳ２）。算出された主走査印字率はＣＰＵ９１に送信される。ＣＰＵ９１は、ＲＡＭ９３（またはＲＯＭ９２）に記憶された主走査印字率と転写電流との関係を規定するテーブル（若しくはグラフ、予測式）に基づいて、主走査印字率に応じた第１転写電流Ｉｔ１を設定する（ステップＳ３）。

一方、制御部９０は、感光体ドラム１ａ〜１ｄの転写メモリー特性を予測する（ステップＳ４）。転写メモリー特性は、転写メモリーの発生し易さを表す指標であり、感光体ドラム１ａ〜１ｄの感光層の膜厚、表面電位、画像パターンによって変化する。そのため、同じ転写電流であっても転写メモリー特性が異なると転写メモリーの発生レベルは変化する。そこで、印字実行時の転写メモリー特性を予測する必要がある。

感光層の膜厚ｔは、例えば感光層の工場出荷前（使用開始前）における初期膜厚をｔ０、感光体ドラム１ａ〜１ｄの累積回転数をｒ、感光体ドラム１ａ〜１ｄの１回転当たりの感光層の削れ量をαとして、ｔ＝ｔ０−α×ｒにより予測することができる。感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面電位は、表面電位センサーを設けて測定してもよいし、帯電装置２ａ〜２ｄに印加する帯電電圧から予測することもできる。画像パターンは、ステップＳ２において算出された主走査印字率と、画像データから得られる画像濃度とによって判定することができる。

ＲＡＭ９３（またはＲＯＭ９２）には、感光体ドラム１ａ〜１ｄの感光層の材質や初期膜厚等を考慮して、感光体ドラム１ａ〜１ｄの膜厚、表面電位、および画像パターンと転写メモリー特性との関係を規定するテーブル（若しくはグラフ、予測式）が記憶されている。制御部９０は、このテーブル（若しくはグラフ、予測式）と、印字実行時に予測（または測定）された感光層の膜厚、表面電位、画像パターンとを用いて転写メモリー特性を予測する。

次に、制御部９０は、ステップＳ３で設定された第１転写電流Ｉｔ１と、ステップＳ４で予測された転写メモリー特性を有する感光体ドラム１ａ〜１ｄとを用いて画像を転写したとき、転写メモリーの発生レベルが許容範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ５）。転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超える場合は（ステップＳ５でＮｏ）、転写電流を第１転写電流Ｉｔ１から第２転写電流Ｉｔ２（＜Ｉｔ１）に変更し（ステップＳ６）、感光体ドラム１ａ〜１ｄへのトナー現像量を増加させる（ステップＳ７）。

感光体ドラム１ａ〜１ｄへのトナー現像量を増加させる方法としては、現像ローラー３１に印加する現像電圧の直流成分（直流電圧）Ｖｄｃを高くすることにより、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面電位（露光部電位）ＶＬと現像電圧の直流成分Ｖｄｃとの現像電位差Ｖｄｃ−ＶＬを大きくする方法が挙げられる。

また、現像剤中のトナー帯電量を調整することで感光体ドラム１ａ〜１ｄへのトナー現像量を増加させることもできる。具体的には、トナーコンテナ４ａ〜４ｄから現像装置３ａ〜３ｄにトナーを補給し、現像装置３ａ〜３ｄ内の二成分現像剤中のトナー濃度（Ｔ／Ｃ）を上げることでトナー帯電量を低下させる。これにより、現像ローラー３１から感光体ドラム１ａ〜１ｄへのトナー移動量（トナー現像量）を増加させることができる。

トナー帯電量を調整するためにはトナー帯電量を算出する必要がある。トナー帯電量は予測してもよいし、直接測定してもよい。トナー帯電量の具体的な測定方法としては、先ず帯電装置２ａ〜２ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄを所定の表面電位に帯電させる。次に、露光装置５からの露光によって同一の測定パターンの静電潜像を２つ形成する。そして、形成された静電潜像に現像装置３ａ〜３ｄからトナーを供給してトナー像に現像する。このとき、現像ローラー３１に印加する現像電圧の交流成分の周波数をｆ１［Ｈｚ］、ｆ２［Ｈｚ］の２水準に切り替えて感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に２種類の測定パターンを形成する。

次に、一次転写ローラー６ａ〜６ｄに所定の一次転写電圧を印加して中間転写ベルト８上に測定パターンを転写し、転写された測定パターンの濃度を画像濃度センサー４５により検知する。２種類の測定パターンの濃度差ΔＤを算出し、予めＲＡＭ９３（またはＲＯＭ９２）に記憶された濃度変化とトナー帯電量との関係を用いてトナー帯電量Ｑ／ｍを測定する。

なお、トナー帯電量の測定方法は上述した方法に限らず、例えば画像濃度（印字率）の異なる複数の測定パターンを形成し、各測定パターンの現像量差（濃度差）と各測定パターンの形成時に流れる現像電流の差との関係に基づいてトナー帯電量を測定する方法や、同一の測定パターンの静電潜像を現像電圧の交流成分の周波数を切り替えてトナー像に現像して２種類の測定パターンを形成し、各測定パターンの現像量差（濃度差）と各測定パターンの形成時に流れる現像電流の差との関係に基づいてトナー帯電量を測定する方法を用いることもできる。

また、トナー帯電量を直接測定することで、トナー帯電量の実測値に応じた適切な第１転写電流Ｉｔ１を設定可能となるが、トナー帯電量の測定を頻繁に実行すると画像形成装置１００の画像形成効率を低下させてしまう。そのため、トナー帯電量の測定は最小限に抑えてトナー帯電量を予測することが好ましい。トナー帯電量を予測する方法としては、現像剤中のトナー濃度（キャリアに対するトナーの重量比）Ｔ／Ｃと環境条件（温湿度）から予測する方法や、測定されたトナー帯電量を時系列順に並べることで、今後のトナー帯電量の推移を予測するとともに、トナー帯電量の予測値と実測値とを比較し、その結果に応じて予測式（予測ライン）を修正する方法等が挙げられる。

一方、ステップＳ５で転写メモリーの発生レベルが許容範囲内である場合は（ステップＳ５でＹｅｓ）、転写電流を第１転写電流Ｉｔ１に決定する（ステップＳ８）。そして、それぞれ設定された画像形成条件で印字を実行する（ステップＳ９）。その後、印字が終了したか否かを判定し（ステップＳ１０）、印字が継続している場合は（ステップＳ１０でＮｏ）ステップＳ２に戻り、処理を継続する（ステップＳ２〜Ｓ９）。印字が終了している場合は（ステップＳ１０でＹｅｓ）処理を終了する。

以上説明した図４の制御例によれば、主走査印字率に応じて設定された第１転写電流Ｉｔ１と、感光体ドラム１ａ〜１ｄの転写メモリー特性とに基づいて転写メモリーの発生レベルを推定し、転写メモリーの発生レベルが許容範囲内であるときは主走査印字率に応じた適切な転写電流である第１転写電流Ｉｔ１に決定されるため、転写不良を効果的に抑制することができる。

また、転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超えるときは、第１転写電流Ｉｔ１よりも低い第２転写電流Ｉｔ２に変更するとともに、トナー現像量を増加させることにより、転写メモリーの発生レベルが許容範囲内であり、且つ、画像濃度も低下しない適切な画像形成条件を設定することができる。

図５は、本実施形態の画像形成装置１００における転写メモリー抑制モードの第２の制御例を示すフローチャートである。本制御例では、主走査印字率を算出し（ステップＳ２）、算出された主走査印字率に基づいて第１転写電流Ｉｔ１を設定する（ステップＳ３）。そして、設定された第１転写電流Ｉｔ１と、ステップＳ４で予測される転写メモリー特性を有する感光体ドラム１ａ〜１ｄを用いて画像を転写したとき、転写メモリーの発生レベルが許容範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ５）。

転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超える場合は（ステップＳ５でＮｏ）、一次転写前に除電装置２０により感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面電位を除電する転写前除電を設定する（ステップＳ６）。一方、ステップＳ５で転写メモリーの発生レベルが許容範囲内である場合は（ステップＳ５でＹｅｓ）転写前除電の設定を行わない。

図５に示した第２の制御例によれば、主走査印字率に応じて設定された第１転写電流Ｉｔ１と、感光体ドラム１ａ〜１ｄの転写メモリー特性とに基づいて転写メモリーの発生レベルを推定し、転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超えるときは転写前除電を行うことにより、転写電流を下げることなく転写メモリーの発生を効果的に抑制することができる。

なお、図５では転写電流を下げずに転写メモリーを抑制する方法として転写前除電を用いているが、転写前除電に代えて、或いは転写前除電と共に、帯電ローラー２１に印加する帯電電圧を大きくする方法を用いることもできる。

図６は、本実施形態の画像形成装置１００における転写メモリー抑制モードの第３の制御例を示すフローチャートである。本制御例では、主走査印字率を算出し（ステップＳ２）、主走査印字率が印字１枚内で異なるか否かを判定する（ステップＳ３）。そして、主走査印字率が印字１枚内で異なる場合は（ステップＳ３でＹｅｓ）、画像パターン（主走査印字率）の変化に合わせて第１転写電流Ｉｔ１を設定する（ステップＳ５）。

次に、ステップＳ４またはステップＳ５で設定された第１転写電流Ｉｔ１と、ステップＳ６で予測される転写メモリー特性を有する感光体ドラム１ａ〜１ｄとを用いて画像を転写したとき、転写メモリーの発生レベルが許容範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ７）。そして、転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超える場合であって（ステップＳ７でＮｏ）、主走査印字率が印字１枚内で異なる場合は（ステップＳ８でＹｅｓ）、画像パターン（主走査印字率）の変化に合わせて転写電流を第１転写電流Ｉｔ１から第２転写電流Ｉｔ２に変更する（ステップＳ１１）。より具体的には、転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超える部分の第１転写電流Ｉｔ１を第２転写電流Ｉｔ２に変更する。さらに、転写電流を第２転写電流Ｉｔ２へ変更した部分のトナー現像量を増加させる（ステップＳ１２）。

図６に示した第３の制御例によれば、主走査印字率が印字１枚内で異なる場合は画像パターン（主走査印字率）の変化に合わせて転写電流を変化させることで、画像パターンに応じたより適切な転写電流に設定することができる。また、転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超え、且つ、主走査印字率が印字１枚内で異なる場合は、画像パターン（主走査印字率）の変化に合わせて転写メモリーが許容範囲を超える部分の転写電流を下げるとともに、転写電流の低下に合わせてトナー現像量を増加させることで、転写メモリーの発生レベルが許容範囲内であり、且つ、画像濃度も低下しない、より適切な画像形成条件を設定することができる。

なお、第３の制御例では画像パターンの主走査印字率が印字１枚内で異なる場合に画像パターンに合わせて第１転写電流を設定したが、主走査印字率が印字１枚内で異なる場合であっても、一定の第１転写電流Ｉｔ１を設定してもよい。この場合、例えば主走査印字率の最小値に応じた第１転写電流Ｉｔ１を設定すれば、画像パターン全体の転写性を確保することができる。

また、第３の制御例では、転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超える場合、第１の制御例と同様に転写電流を低下させるとともにトナー現像量を増加させる制御としたが、第２の制御例と同様に、転写電流を下げずに転写前除電を設定してもよい。或いは、転写前除電に代えて、または転写前除電と共に帯電ローラー２１に印加する帯電電圧を大きくしてもよい。

図７は、本実施形態の画像形成装置１００における転写メモリー抑制モードの第４の制御例を示すフローチャートである。本制御例では、主走査印字率を算出し（ステップＳ２）、現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー帯電量を測定する（ステップＳ３）。トナー帯電量は予測値でもよいし、直接測定した値でもよい。トナー帯電量の予測方法、測定方法は前述と同様であるため説明を省略する。

そして、算出された主走査印字率および測定されたトナー帯電量に基づいて第１転写電流Ｉｔ１を設定する（ステップＳ４）。そして、設定された第１転写電流Ｉｔ１と、ステップＳ５で予測される転写メモリー特性を有する感光体ドラム１ａ〜１ｄとを用いて画像を転写したとき、転写メモリーの発生レベルが許容範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ６）。それ以外の制御は図４に示した第１の制御例と同様である。

転写に必要な転写電流は、画像パターンの主走査印字率のみでなくトナー帯電量によっても変化する。そのため、最適な画像濃度にするためには主走査印字率およびトナー帯電量によって転写電流を制御することが好ましい。図７に示した第４の制御例によれば、主走査印字率およびトナー帯電量に応じて設定された第１転写電流Ｉｔ１と、感光体ドラム１ａ〜１ｄの転写メモリー特性とに基づいて転写メモリーの発生レベルを推定し、転写メモリーの発生レベルが許容範囲内であるときは主走査印字率およびトナー帯電量に応じた適切な転写電圧である第１転写電流Ｉｔ１に決定されるため、転写不良をより一層効果的に抑制することができる。

また、転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超えるときは、第１転写電流Ｉｔ１よりも低い第２転写電流Ｉｔ２に変更するとともに、トナー現像量を増加させることにより、転写メモリーの発生が許容範囲内であり、且つ、画像濃度も低下しない適切な画像形成条件を設定することができる。

なお、第４の制御例では、転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超える場合、第１の制御例と同様に転写電流を低下させるとともにトナー現像量を増加させる制御としたが、第２の制御例と同様に、転写電流を下げずに転写前除電を設定してもよい。或いは、転写前除電に代えて、または転写前除電と共に帯電ローラー２１に印加する帯電電圧を大きくしてもよい。

さらに、第３の制御例と同様に、印字１枚内で主走査印字率が異なる場合は画像パターンに応じて転写電流を変化させ、転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超え、且つ、主走査印字率が印字１枚内で異なる場合は、画像パターン（主走査印字率）の変化に合わせて転写メモリーが許容範囲を超える部分の画像形成条件を変化させることもできる。

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では帯電ローラー２１を有する接触帯電方式の帯電装置２ａ〜２ｄ、および二成分現像剤を担持する現像ローラー３１を有する二成分現像式の現像装置３ａ〜３ｄを備えた画像形成装置１００について説明したが、帯電装置および現像装置は上記の方式に限定されるものではない。例えば、コロナ放電方式の帯電装置や、磁性トナーのみからなる一成分現像剤を用いる磁性一成分現像式の現像装置を備えた画像形成装置１００においても本発明を同様に適用可能である。

また、上記実施形態では画像形成装置１００として図１に示したようなカラープリンターを例に挙げて説明したが、カラープリンターに限らず、モノクロおよびカラー複写機、デジタル複合機、ファクシミリ等の他の画像形成装置であってもよい。

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、主走査印字率および像担持体の転写メモリー特性を用いて転写メモリーの発生レベルを推定し、推定結果に基づいて画像形成条件を変更する転写メモリー抑制モードを実行することにより、転写メモリーの発生を抑制しつつ、転写画像の画質も確保可能な画像形成装置を提供することができる。

１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
２ａ〜２ｄ 帯電装置
３ａ〜３ｄ 現像装置
５ 露光装置
６ａ〜６ｄ 一次転写ローラー（転写部材）
８ 中間転写ベルト（中間転写体）
２０ 除電装置
３１ 現像ローラー（現像剤担持体）
４３ 画像入力部
５１ 電圧制御部
５２ 帯電電圧電源
５３ 現像電圧電源
５４ 転写電圧電源
９０ 制御部
９２ ＲＯＭ
９３ ＲＡＭ
９７ 演算部（印字率算出部）
１００ 画像形成装置
Ｐ 転写紙（記録媒体）

Claims (9)

1. 表面に感光層が形成された像担持体と、
   前記像担持体を帯電させる帯電装置と、
   前記帯電装置により帯電された前記像担持体を露光することにより静電潜像を形成する露光装置と、
   前記像担持体に対向配置され、トナーを含む現像剤を担持する現像剤担持体を有し、前記像担持体に形成された前記静電潜像に前記トナーを付着させてトナー像を形成する現像装置と、
   を含む画像形成部と、
   前記像担持体上に形成された前記トナー像を直接若しくは中間転写体を介して記録媒体に転写する転写部材と、
   前記帯電装置に帯電電圧を印加する帯電電圧電源と、
   前記現像剤担持体に現像電圧を印加する現像電圧電源と、
   前記転写部材に転写電圧を印加する転写電圧電源と、
   前記画像形成部において形成される前記トナー像の画像データが入力される画像入力部と、
   前記画像入力部に入力された画像データの主走査方向の一走査毎の印字率である主走査印字率を算出する印字率算出部と、
   前記画像形成部、前記帯電電圧電源、前記現像電圧電源、および前記転写電圧電源を制御する制御部と、
   を備えた画像形成装置において、
   前記制御部は、
   前記主走査印字率に基づいて前記転写部材に供給される転写電流を第１転写電流に設定する工程と、
   前記感光層の膜厚と、前記像担持体の表面電位と、前記主走査印字率および前記画像データから得られる画像濃度により決定される画像パターンと、に基づいて前記像担持体の転写メモリー特性を予測する工程と、
   前記第１転写電流と、予測された前記転写メモリー特性を有する前記像担持体とを用いて前記トナー像を転写したときの転写メモリーの発生レベルを推定する工程と、
   推定された前記転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超えるとき画像形成条件を変更する工程と、
   を含む転写メモリー抑制モードを実行可能であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記転写メモリー抑制モードの実行時に、前記主走査印字率と、前記現像装置内のトナー帯電量とに基づいて前記転写電流を前記第１転写電流に設定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記記録媒体の１枚内で前記主走査印字率が異なる場合は、前記主走査印字率の変化に合わせて前記第１転写電流を設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記記録媒体の１枚内で前記主走査印字率が異なり、且つ、前記転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超える場合は、前記主走査印字率の変化に合わせて前記転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超える部分の前記画像形成条件を変更することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、前記転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超えるとき、前記転写電流を前記第１転写電流よりも低い第２転写電流に設定するとともに、前記現像剤担持体から前記像担持体へのトナー現像量を増加させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、前記像担持体の露光部電位ＶＬと前記現像電圧の直流成分Ｖｄｃとの現像電位差Ｖｄｃ−ＶＬを大きくすることにより前記トナー現像量を増加させることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記制御部は、前記現像装置内のトナー帯電量を低くすることにより前記トナー現像量を増加させることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
8. 前記像担持体の表面電位を除電する除電装置を備え、
   前記制御部は、前記転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超えるとき、前記転写電流を前記第１転写電流に設定するとともに、前記トナー像の転写前に前記除電装置により前記像担持体の表面電位を除電する転写前除電を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記制御部は、前記転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超えるとき、前記転写電流を前記第１転写電流に設定するとともに、前記帯電装置に印加する帯電電圧を大きくすることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。

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