JP4965220B2

JP4965220B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4965220B2
Application number: JP2006281219A
Authority: JP
Inventors: 香弘藤原
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2006-10-16
Filing date: 2006-10-16
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2026-10-16
Also published as: JP2008096881A

Description

本発明は複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。

従来、この種の画像形成装置として、各像担持体上に形成したトナー像を中間転写ベルト上に順次転写して重ね合わせてカラー画像を形成するカラー画像形成装置が知られている。このようなカラー画像形成装置は、ライン画像において中間転写ベルト上のトナー像が散る所謂トナーチリが発生する場合があった。

トナーチリの原因としては、転写時にプレニップでチリが発生する場合や、転写後にトナー同士の反発力が強くてチリとなる場合がある。さらに、トナー流動性が高い場合、ライン画像のトナー量が多くなり記録材、中間転写ベルト上にトナーを保持することができずにチリとなる場合もある。具体的に説明すると、ライン画像のトナー量が多くなると、記録材、中間転写ベルト上のライン画像のトナー高さが高くなる。記録材または中間転写ベルトは、転写バイアスなどの影響などによりトナーの帯電極性と逆の極性に帯電して、記録材または中間転写ベルト上のトナー像を静電的に保持している。しかし、トナー高さが高くなると、ライン画像表面における記録材または中間転写ベルトの電界の影響が弱まり、ライン画像表面のトナーを保持する力が弱くなる。その結果、ライン画像表面のトナーが散って、チリとなるのである。

特許文献１には、感光体の帯電電位を４００Ｖ以下にして、感光体上のトナーが中間転写ベルトまたは記録材に転写するときの転写電界を低減するものが記載されている。このように、転写電界を低減することで、転写時のプレニップで発生するチリを抑制することができる。また、特許文献１では、比較的に帯電量の低いトナーで作像を行うことで、転写後のトナー同士の反発力を弱めることができ、チリを抑制することができる。

特開２００３−７６１２１号公報

しかしながら、特許文献１においては、ライン画像のトナー量が多くなって記録材、中間転写ベルト上にトナーを保持することができずにチリとなる問題については、解決することができなかった。

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、ライン画像のトナー量が多くなって生じるライン画像のチリを抑制することのできる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、像担持体上に書込光を照射して潜像を書込み、像担持体上の潜像を現像して像担持体上にトナー像を形成する作像手段を備え、前記像担持体上に形成されたトナー像を表面移動部材によって搬送された記録材に順次転写するか、又はトナー像を表面移動部材の表面へ順次転写した後に表面移動部材上のトナー像を記録材に一括転写することにより、記録材に画像を形成する画像形成装置において、上記表面移動部材によって搬送された記録材に転写されたライン状のトナー像、または表面移動部材の表面に転写されたライン状のトナー像の単位面積当りの最大付着量を１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］以下となるように作像手段を制御する制御手段と、ベタ画像が目的の画像濃度となるように、像担持体上の潜像を現像する際に印加する現像バイアスを調整する画像濃度調整手段とを備え、前記制御手段は、前記画像濃度調整手段によって調整された現像バイアスの値が、閾値以下のときにおける前記像担持体上に形成するライン状のトナー像の付着量を、前記画像濃度調整手段によって調整された現像バイアスの値が、閾値よりも高いときにおける前記像担持体上に形成するライン状のトナー像の付着量よりも少なくなるよう制御することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、前記記録材または表面移動部材の表面上の単色ライン状のトナー像の単位面積当りの付着量が０．５０［ｍｇ／ｃｍ^２］以下となるように、単色ベタ画像の単位面積当りのトナー付着量を設定することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の画像形成装置において、前記制御手段は、前記像担持体表面にライン状の潜像を書き込む書込光の書込密度を制御することを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１または２の画像形成装置において、前記制御手段は、前記像担持体表面にライン状の潜像を書き込む書込光のパワーを制御して前記像担持体表面の潜像電位の絶対値を調整することを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４いずれかの画像形成装置において、前記現像バイアスの閾値の絶対値は、５００Ｖであることを特徴とするものである。

本出願人は、後述する鋭意研究の結果、記録材、または表面移動部材のライン状のトナーの単位面積当りの付着量を１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］以下にすることで、ライン画像のチリを防げることを見出した。
よって、請求項１乃至７の発明によれば、記録材、または表面移動部材のライン状のトナーの単位面積当りのトナー付着量が１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］以下となるように、作像手段を制御することで、ライン画像のチリを防ぐことができる。

以下、本発明を、画像形成装置である電子写真方式の直接転写方式によるカラーレーザプリンタ（以下、「レーザプリンタ」という。）に適用した一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るレーザプリンタの概略構成図である。
このレーザプリンタは、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像を形成するための４組の画像形成手段としてのトナー像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋが、記録材としての転写紙１００の移動方向における上流側から順に配置されている。なお、以下の説明において、各符号の添字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示す。トナー像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、それぞれ、潜像担持体である感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋと、現像ユニットとを備えている。また、各トナー像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの配置は、各感光体ドラムの回転軸が平行になるように、かつ、転写紙移動方向に所定のピッチで配列するように、設定されている。本レーザプリンタは、上記トナー像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋのほか、光書込ユニット２、給紙カセット３，４、レジストローラ対５、転写紙１００を担持して各トナー像形成部の転写位置を通過するように搬送する記録材搬送部材としての紙搬送ベルト６０を有するベルト駆動装置としての転写ユニット６、ベルト定着方式の定着ユニット７、排紙トレイ８等を備えている。また、手差しトレイＭＦ、トナー補給容器ＴＣを備え、図示しない廃トナーボトル、両面反転ユニット、電源ユニットなども二点鎖線で示したスペースＳの中に備えている。上記光書込ユニット２は、光源、ポリゴンミラー、ｆθレンズ、反射ミラー等を備え、画像データに基づいて各感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの表面にレーザ光を走査しながら照射する。

図２は、上記転写ユニット６の概略構成を示す拡大図である。
この転写ユニット６で使用した紙搬送ベルト６０は、体積抵抗率が１０⁹〜１０¹¹［Ωｃｍ］である高抵抗の無端状単層ベルトであり、その材質はＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）である。この紙搬送ベルト６０は、各トナー像形成部の感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋに接触対向する各転写位置を通過するように、支持回転体である支持ローラ６１〜６８に掛け回されている。これらの支持ローラのうち、転写紙移動方向上流側の入口ローラ６１には、電源８０ａから所定電圧が印加された静電吸着ローラ８０が対向するように紙搬送ベルト６０の外周面に配置されている。この２つのローラ６１，８０の間を通過した転写紙１００は紙搬送ベルト６０上に静電吸着される。ローラ６３は、紙搬送ベルト６０を摩擦駆動する駆動ローラであり、図示しない駆動源に接続されていて図中矢印の方向に回転駆動する。この駆動ローラ６３には、図示しないロータリーエンコーダが取り付けられている。また、符号８１で示す部材は、紙搬送ベルト６０に書き込まれた図示しない原点マークを読み取るためのマーク検知センサであり、プリンタ本体に固定されている。

各転写位置において転写電界を形成する転写電界形成手段として、各感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋに対向する位置には、紙搬送ベルト６０の裏面に接触するように、転写バイアス印加部材６７Ｙ，６７Ｍ，６７Ｃ，６７Ｋを設けている。これらはスポンジ等を外周に設けたバイアスローラであり、各転写バイアス電源９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋからローラ心金に転写バイアスが印加される。この印加された転写バイアスの作用により、紙搬送ベルト６０に転写電荷が付与され、各転写位置において紙搬送ベルト６０と感光体ドラム表面との間に所定強度の転写電界が形成される。また、上記転写が行なわれる領域での転写紙１００と各感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋとの接触を適切に保ち、最良の転写ニップを得るために、それぞれバックアップローラ６８を備えている。黒用以外の転写バイアス印加部材６７Ｙ，６７Ｍ，６７Ｃとその近傍に配置されるバックアップローラ６８は、回転可能に揺動ブラケット９３に一体的に保持され、回動軸９４を中心として回動が可能である。この回動は、カム軸９７に固定されたカム９６が矢印の方向に回動することで時計方向に回動する。入口ローラ６１と吸着ローラ８０は一体的に、入り口ローラブラケット９０に支持され、軸９１を回動中心として、図１の状態から時計方向に回動可能である。揺動ブラケット９３に設けた穴９５と、入り口ローラブラケット９０に固植されたピン９２が係合しており、前記揺動ブラケット９３の回動と連動して回動する。これらのブラケット９０、９３の時計方向の回動により、バイアス印加部材６７Ｙ、６７Ｍ、６７Ｃとその近傍に配置されるバックアップローラ６８は感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃから離され、入口ローラ６１と静電吸着ローラ８０も下方に移動する。黒のみの画像の形成時には、使用しない感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃと紙搬送ベルト６０との接触を避けることが可能となっている。また、黒用の転写バイアス印加部材６７Ｋとその隣のバックアップローラ６８は、出口ブラケット９８に回転可能に支持され、出口ローラ６２と同軸の軸９９を中心として回動可能にしてある。転写ユニット６をプリンタ本体に対して着脱する際、図示しないハンドルの操作により時計方向に回動させ、黒用の感光体ドラム１１Ｋから、転写バイアス印加部材６７Ｋとその隣のバックアップローラ６８とを離間させるようにしてある。

駆動ローラ６３に巻きつけられた紙搬送ベルト６０の外周面には、ブラシローラとクリーニングブレードから構成されたクリーニング装置８５が接触するように配置されている。このクリーニング装置８５により、紙搬送ベルト６０上に付着したトナー等の異物が除去される。紙搬送ベルト６０の移動方向で駆動ローラ６３より下流には、紙搬送ベルトの外周面を押し込む方向にローラ６４を設け、駆動ローラ６３への巻きつけ角を確保している。ローラ６４より更に下流の紙搬送ベルト６０のループ内には、付勢手段であるばね６９で紙搬送ベルト６０にテンションを与えるテンションローラ６５を備えている。

図１中の一点鎖線は、転写紙１００の搬送経路を示している。給紙カセット３，４あるいは手差しトレイＭＦから給送された転写紙１００は、図示しない搬送ガイドにガイドされながら搬送ローラで搬送され、レジストローラ対５が設けられている一時停止位置に送られる。このレジストローラ対５により所定のタイミングで送出された転写紙１００は、紙搬送ベルト６０に担持され、各トナー像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに向けて搬送され、各転写ニップを通過する。各トナー像形成部の感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ上で現像された各トナー像は、それぞれ各転写ニップで転写紙１００に重ね合わされ、上記転写電界やニップ圧の作用を受けて転写紙１００上に転写される。この重ね合わせの転写により、転写紙１００上にはフルカラートナー像が形成される。トナー像転写後の感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの表面はクリーニング装置によりクリーニングされ、更に除電されて次の静電潜像の形成に備えられる。

一方、フルカラートナー像が形成された転写紙１００は、定着ユニット７でこのフルカラートナー像が定着された後、切換ガイドの回動姿勢に対応して、第１の排紙方向Ｂまたは第２の排紙方向Ｃに向かう。第１の排紙方向Ｂから排紙トレイ８上に排出される場合、画像面が下となった、いわゆるフェースダウンの状態でスタックされる。一方、第２の排紙方向Ｃに排出される場合には、図示しない別の後処理装置（ソータ、綴じ装置など）に向け搬送させたり、スイッチバック部を経て両面プリントのために再度レジストローラ対５に搬送させたりする。

図３は、各部の電気的接続を示すブロック図である。本実施形態の画像形成装置は、感光体の駆動、現像装置、光書込ユニットなどの作像手段を制御する制御手段たるエンジン制御部２００とパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等のからの入力される画像情報をデジタル信号に変換する等の処理を行う画像処理部２０１とを備えている。
パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等からの画像情報は、画像処理部２０１において所定のデジタル信号処理がなされた後、その処理後のデジタル信号に基づく画像データが画像記憶部内に一時的に保存される。画像処理部２０１でシェーディング補正処理、フィルタ処理、γ補正処理、階調処理等のデジタル信号処理が行われ、出力用画像データとしてエンジン制御部２００へと引き渡される。
また、画像処理部は、画像情報からライン画像かベタ画像かを判定して、ライン画像とベタ画像とで出力用画像データを異ならせている。ライン画像かベタ画像かの判定基準は、機種によって異なるが、文字で言うと１〜２ｍｍの太さを閾値として判定を行う。

画像処理部２０１から出力用画像データの送信を受けたエンジン制御部２００は、給紙装置８や感光体２１等の各種の可動部の駆動源となる駆動モータ、クラッチ及びソレノイドに駆動信号を付与してそれらを駆動制御し、帯電装置１３や現像装置１０等のための高圧電源回路に駆動信号を付与してそれらを駆動制御する。

また、エンジン制御部２００は、上述の出力画像用データ（画像処理の結果）を受け取り、データをラインメモリ上に記憶し、ポリゴンミラーの回転に同期した信号（いわゆる同期信号）に合わせて、各ドットに対応するラインメモリ状のデータを所定のタイミング（ドットクロック）で、露光装置９へと引き渡す。露光装置９では、このデータが信号へと変換され、レーザーダイオードを駆動する。

また、本実施形態の画像形成装置においては、電源投入時あるいは所定枚数のプリントを行う度に、各色の画像濃度を適正化するための画像濃度調整を実行する。この画像濃度調整では、トナーパッチを、各感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上にそれぞれ形成する。各感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上にそれぞれ形成されるトナーパッチは、現像ポテンシャルを順次切り替えることにより、複数のトナーパッチからなる階調パターンを形成する。すなわち、本実施形態では、トナー付着量が階調的に変化するライン状の階調パターンを、感光体の表面移動方向に沿って作成する。各色の感光体上の階調パターンを、紙搬送ベルト６０に転写して、図１に示すように、紙搬送ベルト６０と対向する位置に設けられた光学センサ３１０で検出する。次に、光学センサ３１０により検出した検出値と所定の付着量算出アルゴリズムとを用いて各トナーパッチのトナー付着量（トナー濃度）を算出する。そして、各トナーパッチのトナー付着量（トナー濃度）と作像条件（現像ポテンシャル）との関係から、現像γ（現像ポテンシャルえを横軸、トナー付着量を縦軸としたときの傾き）および現像開始電圧Ｖｋ（現像ポテンシャルえを横軸、トナー付着量を縦軸としたときの切片）を求める。その求めた現像γに基づいて、適正なトナー付着量となる現像ポテンシャルになるように、現像バイアスを調整する。

また、本実施形態においては、転写紙１００上に形成されるライン状画像の単位面積当りのトナー付着量を１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］以下として、転写紙上に形成されたライン状画像の周囲にトナーが散るトナーチリを抑制している。
通常、単色ベタ部の単位面積当りのトナー付着量は１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］以下に設定されており、上述の画像濃度調整で設定された値に維持されている。そして、例えば、マゼンタとイエローとを重ね合わせてレッドを形成する場合は、単色のトナー付着量に対して付着量が２倍となり、転写紙１００上に形成されるライン状画像のトナー付着量が１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］を超える。このため、ライン画像のトナー色の重ね合わせを行うと、後から転写されたトナーが散る所謂重ねチリが発生する。

図４は、転写紙１００上のライン画像におけるトナー付着量と、重ねチリとの関係を示すグラフである。なお、重ねチリが全く発生していないときをランク５とし、ギリギリ許容できるチリが発生している場合を、ランク３．５とし、ギリギリ許容できないチリが発生している場合をランク３とし、完全に許容できないチリが発生している場合をランク１とした。図４に示すように、ライン画像におけるトナー付着量が１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］以下のときは、ランク５であり、重ねチリが全く発生していないことがわかる。

図５（ａ）は、単色のときと同じ書込密度（ドット数）で２色重ね合わせてライン画像を形成したときの転写紙上のトナーの挙動を説明する図である。図５（ｂ）は、単色のときの書込密度（ドット数）よりも減らして転写紙上の２色重ね合わせてライン画像のトナー付着量を１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］以下にしたときの挙動を説明する図である。
図５（ａ）に示す例では、転写紙上のトナー付着量が１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］を越えているため、紙上からのトナー高さが高くなる。転写紙は、転写バイアスなどの影響でトナー帯電極性と逆の極性に帯電しており、転写紙上のトナー像を静電的に保持しているが、転写紙上のトナー付着量が１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］を越えて、紙上からのトナー高さが高くなると、２色目のトナーが紙に静電的に保持される力が弱くなる。また、トナー付着量が多いためために、トナー間反発力が高くなる。その結果、２色目のトナーが周りに散ろうとする力が大きくなり、重ねチリが生じてしまう。
一方、図５（ｂ）に示す例では、書込密度を減らして、転写紙上のトナー付着量を１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］以下としている。このため、紙上からのトナー高さが低く、２色目のトナーが紙に静電的に保持される力が強くなる。また、トナー量が少なくなることで、トナー間反発力も低くなる。その結果、２色目のトナーが周りに散ろうとする力が弱まり、重ねチリが抑制される。

また、図６（ｂ）に示すように、２色重ね合わせてライン画像を形成するときの書込光のパワーを減らして転写紙上のトナー付着量を１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］以下にした場合も、図６（ａ）に示す、書込光のパワーを減らさなかったものに比べて、２色目のトナーが周りに散ろうとする力が弱まり、重ねチリが抑制される。

なお、上述では、書込光のパワー、書込密度を調整して、転写紙上のライン画像のトナー付着量を１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］以下としているが、これに限られない。現像バイアス、帯電バイアスなどを調整して、転写紙上のライン画像のトナー付着量を１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］以下としてもよい。

また、通常重ね合わせベタ画像は、単色ベタ付着量の２倍以下の付着量となるように制御を行っている。これは、転写紙上の重ね合わせベタ画像のトナー付着量が、単色ベタ画像のトナー付着量の２倍以上となると、定着不良などの不具合が生じるからである。
単色のベタ付着量を０．５［ｍｇ／ｃｍ^２］以下に設定すれば、重ね合わせベタ画像を形成するときと同じ制御で、重ね合わせライン画像の付着量を１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］以下にすることができると考えられる。しかしながら、単純に単色のベタ付着量０．５［ｍｇ／ｃｍ^２］以下としても、単色のライン付着量が０．５［ｍｇ／ｃｍ^２］以下とはならず、転写紙上の重ね合わせライン画像のトナー付着量が１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］を越える場合がある。これは、ライン画像は、ベタ画像に比べてエッジ電界が強く働くため、ベタ部に比べて、トナー単位面積当りの付着量が多くなるからである。

図７（ａ）は、ベタ画像におけるエッジ効果を説明する図であり、図７（ｂ）は、ライン画像におけるエッジ効果を説明する図である。図中の矢印は、トナーが受ける力の方向と距離を表している。また、線が太いほど力が強いことを示している。
図に示すように、感光体表面の潜像エッジ部は、電位が急激に変わるため強い電界が生じる。そのためエッジ部にはトナー像中央部よりもトナー付着量が多くなる。特に、感光体表面のライン状の潜像には、ベタ潜像に比べて画像面積に占めるエッジ部面積が大きいため、同ドット数のベタ画像とライン画像とを比較すると、ライン画像の方がトナー付着量は多くなる。同ドット数で比較して、ライン付着量とベタ付着量の比をラインベタ比と呼び、下式（１）で表すこととする。なお、ライン付着量は、図８（ａ）に示す１ｃｍ^２ベタと、同じドット数で形成したライン画像の付着量のことを示す（図８（ｂ）参照）。
（式）
(ラインベタ比)= (ライン付着量)／(ベタ付着量) ・・・・・・・（１）
なお、本システムで用いた現像ユニットでラインベタ比を測定したところ１．１〜１．２程度だった。

このように、ライン画像の付着量がベタ画像の付着量よりも１．２倍程度増えるため、単純に単色のベタ付着量を０．５［ｍｇ／ｃｍ^２］以下としても、単色のライン付着量が０．５［ｍｇ／ｃｍ^２］以下とはならない場合が生じる。よって、ラインベタ比を考慮して、単色のベタ付着量を設定する必要がある。なお、本システムにおいては、単色のベタ付着量を（０．５／１．２＝０．４１［ｍｇ／ｃｍ^２］）以下に設定することで、単色のライン付着量を０．５［ｍｇ／ｃｍ^２］以下とすることができる。このように、単色のライン付着量が０．５［ｍｇ／ｃｍ^２］以下となるような単色のベタ付着量を設定することで、重ね合わせベタ画像を形成するときと同じ制御で、重ね合わせライン画像のトナー付着量を１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］以下にすることができる。これにより、画像処理部でライン画像かベタ画像かの判定などを行う必要がなくなる。

また、主に２成分現像では環境、画像面積などのバラツキでトナーの帯電量が変動する。
図９は、トナー帯電量とベタ画像、ライン画像の転写率との関係を示す図である。なお、図では、トナー帯電量Ｑ／Ｍが、−４０［μＣ／ｇ］をトナー高帯電量とし、トナー帯電量Ｑ／Ｍが、−２０［μＣ／ｇ］をトナー低帯電量としている。
図９でベタとラインの転写率を比較するとベタ画像よりもライン画像の方が転写率の立ち上がりが遅いことがわかる。ライン画像にはエッジ効果によりライン画像の付着量がベタの付着量よりも多くなるために、転写するために必要な電流が多くなる。またエッジ効果によりライン画像トナーと感光体との間の付着力が強くなるため、ベタ画像転写率よりもライン画像転写率の方が低くなる。転写電流値は、高帯電量、低帯電量ともに立ち上がって、差が一番小さい約２１［μＡ］に設定するのが好ましいが、本実施形態においては、転写電流を１８［μＡ］に設定している。これは、以下の理由による。

図１０は、転写電流と逆転写率との関係を示す図である。なお、逆転写率は、次の式で表すことができる。
（式）
（逆転写率）＝{（逆転写トナー付着量）／（逆転写前紙上トナー付着量）}×１００
図に示すように、転写電流を上げていくと、ある電流値から逆転写の量が急激に増加する。この逆転写が急激に増加し始める転写電流の値をＩ２とし、転写率が飽和する転写電流の値をＩ１とする。通常設定する転写電流ＩはＩ１以上Ｉ２以下で設定したい。しかしトナー帯電量が高くなり転写率の立ち上がりが遅くなるとＩ１の値が大きくなりＩ２よりも大きくなる場合がある。Ｉ２よりも大きな値に設定すると逆転写率が増加し、かつ逆転写による濃度ムラが発生することがある。したがって逆転写防止や異常画像防止のために転写率が完全に立ち上がりきらなくても逆転写率が３％以上にならない設定とする。このため、逆転写率が３％以下となる転写電流値１８［μＡ］をデフォルトとして設定している。

このように逆転写率の関係で、高帯電量のライン画像は、転写率は立ち上がりきる前の転写電流値となってしまう。したがって、高帯電量トナーの場合、ライン転写率が低くなるため、紙上もしくは中間転写体上のトナー付着量が少なくなる。しかし重ねチリはライン付着量が少ないほどチリが発生しないので、トナー帯電量が高い方が重ねチリに対しては有利となる。

このように、トナー帯電量によってライン画像の転写率が異なることで、トナー帯電量が低い場合は、濃いライン画像が形成されるが、トナー帯電量が高い場合は、薄いライン画像が形成される。その結果、トナー帯電量が高い場合と低い場合とで同じ色のライン画像の色味が、異なってしまう。また、転写率が異なるため、トナー帯電量が高い場合は、転写紙上のトナー付着量が１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］以下であったものが、トナー帯電量が低い場合は、転写紙上のトナー付着量が、１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］を越えることもある。
そこで、低帯電量と高帯電量とのライン画像の転写率を同じにするために、２５μＡ（図９参照）まで転写電流を上げると、逆転写率が多くなる。その結果、最初に転写紙１００上に転写されたトナー付着量（本実施形態ではＹ色トナー）が逆転写により低減する。また、逆転写による異常画像が発生する場合が生じる(たとえばベタ画像やハーフトーン画像でムラが生じるなど)。また、低帯電量のときの転写電流を１２μＡ（図９参照）まで下げて、低帯電量トナーライン画像の転写率を高帯電量ライン画像と同じ転写率にすることも考えられる。しかし、１２μＡまで下げると、中抜けや濃度ムラなどの問題が起こってしまう。

そこで、本実施形態においては、トナー低帯電時と高帯電時との転写紙上のライン画像のトナー付着量をそろえるため、転写率の高い低帯電トナーのときは、書込光のパワーや書込密度を高帯電トナーの時よりも減らして、感光体上のトナー付着量を低減させる。これにより、トナー低帯電量時と高帯電量時との転写紙上のライン画像の付着量をそろえることができ、トナー帯電量が高い場合と低い場合とで同じ色のライン画像の色味が、異なることが抑制される。

装置内のトナーの帯電量が高いか、低いかは、次のようにして判断することができる。
トナー帯電量が高い場合は、画像濃度調整で所定の現像バイアスＶｂ１を印加したとき、トナー付着量が少ない（現像能力が低い）結果となり、所定の現像バイアスＶｂ１よりも高い現像バイアスに調整する必要がある。一方、トナー帯電量が低い場合は、画像濃度調整で所定の現像バイアスＶｂ１を印加したとき、トナー付着量が多い（現像能力が高い）結果となり所定の現像バイアスＶｂ１よりも低い現像バイアスに調整する必要がある。

このように、画像濃度調整で設定した現像バイアス値が低い場合は、トナー帯電量が低いと判断でき、現像バイアス値が高い場合は、トナー帯電量が高いと判断することができる。
以下に、実施例に基づいて具体的に説明する。

［実施例］
図１１は、ライン画像最大付着量を制御するフローチャートである。
電源投入時あるいは所定枚数のプリントを行ったら、エンジン制御部２００は、画像濃度調整をスタートさせ、現像バイアスをそれぞれ異ならせてそれぞれトナー付着量の異なるベタパッチを紙搬送ベルト６０に複数個作成する（Ｓ１）。紙搬送ベルト６０上の各ベタパッチのトナー付着量を光学センサ３１０（図１参照）で測定する（Ｓ２）。次に、光学センサ３１０により検出した検出値と所定の付着量算出アルゴリズムとを用いて各トナーパッチのトナー付着量（トナー濃度）を算出する。そして、各トナーパッチのトナー付着量（トナー濃度）と作像条件（現像ポテンシャル）との関係から、現像γ（現像ポテンシャルえを横軸、トナー付着量を縦軸としたときの傾き）および現像開始電圧Ｖｋ（現像ポテンシャルを横軸、トナー付着量を縦軸としたときの切片）を求める。その求めた現像γに基づいて、転写紙上の単色ベタ最大付着量が０．４５［ｍｇ／ｃｍ^２］となるように、現像バイアスＶｂを決定する（Ｓ３）。なお、この実施例においては、単色ベタ最大付着量を０．４５［ｍｇ／ｃｍ^２］としているが、これに限定されるものではない。

次に、調整された現像バイアスＶｂが、５００Ｖを超える場合は、トナー帯電量が高いので、ライン画像の最大書込密度に対しては補正を行わず、ベタ画像と同じ制御を行う（Ｓ４）。すなわち、重ね合わせ画像の付着量をベタ最大付着量の２倍以下で制御を行うのである。これは、重ね合わせ画像の付着量がベタ最大付着量の２倍を超えると、定着不良や転写残トナー増加によるクリーニング部材への負荷変動となってしまうからである。なお、ベタ部と同じ制御を行った場合、例えば、２色重ね合わせライン画像を単色と同じ書込制御（書込密度１００％）とした場合は、感光体上に単色ベタ最大付着量に対して最大２．４倍（トナーベタ比：１．２としたとき）トナーが付着する。しかし、高帯電時のトナーの転写率は、おおよそ８０％であるため、紙上のライン部付着量は、単色ベタ最大付着量の２倍以上となることはない。よって、重ねチリ、定着不良が生じることがない。

一方、調整された現像バイアスＶｂが、５００Ｖ以下の場合は、トナー帯電量が低く、転写率が高い。このため、ベタ画像と同じ制御を行った場合、転写紙上のライン画像のトナー付着量が１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］を超えてしまい、重ねチリが生じる。このため、実施例においては、ライン画像を作像するための各色の書込密度の和が、１７０％以上か否かを判定して（Ｓ５）、１７０％以上の場合は、ライン画像の各色書込密度の和が１７０％になるように補正して書込を行う（Ｓ６）。このように、各色の書込密度和が１７０％となるようにライン画像の作像を行うことで、転写紙上のライン画像のトナー付着量を、単色ベタ最大付着量０．４５［ｍｇ／ｃｍ^２］の２倍以下にすることができる。これにより、転写紙上のライン画像のトナー付着量を１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］以下にすることができ、重ねチリを抑制できる。また、単色ベタ最大付着量０．４５［ｍｇ／ｃｍ^２］の２倍以下にすることができ定着不良なども防止することができる。

また、各色の書込密度の和が１７０％以下の場合は、高帯電トナーと低帯電トナーとの転写率との差や比などに基づいて、高帯電トナー時のライン画像を作像するときの書込密度の和よりも書込密度を減らす。すなわち、トナーの高帯電時における転写紙上のライン画像のトナー付着量と同じとなるように、書込密度を設定するのである（Ｓ７）。これにより、色味が異なることが抑制される。

また、本実施形態においては、直接転写方式によるカラー画像形成装置に限られず、例えば、図１２に示す、中間転写方式の画像形成装置など、色を重ねてカラー画像を形成する装置すべてに適用することができる。なお、中間転写方式の場合は、中間転写ベルト１０上のライン画像のトナー付着量が、１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］以下となるように書込制御を行う。

以上、本実施形態の画像形成装置によれば、記録材たる転写紙１００、または中間転写ベルト１０上のライン画像のトナーの単位面積当りのトナー付着量が１．０ｍｍ／ｃｍ^２以下となるように、作像手段を制御することで、ライン画像のチリを防ぐことができる。

また、記録材または中間転写ベルト１０の表面上の単色ライン画像のトナー像の単位面積当りの付着量が０．５０［ｍｇ／ｃｍ^２］以下となるような、単色ベタ画像付着量を設定する。これにより、重ね合わせベタ画像を作像するときの制御と同じ制御で重ね合わせライン画像を作像しても、ライン画像のトナーの単位面積当りのトナー付着量を１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］以下とすることができる。これにより、ベタ画像とライン画像とで作像制御を異ならせるために画像処理部で、画像情報を基にベタ画像、ライン画像の判定を行う必要がなくなる。

ライン状の潜像を書き込む書込光の書込密度を制御することで、転写紙または中間転写ベルト上のライン画像の付着量を１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］以下にすることができる。

また、ライン状の潜像を書き込む書込光を制御しても、転写紙または中間転写ベルト上のライン画像の付着量を１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］以下にすることができる。

また、画像濃度調整によって調整された現像バイアスの値に応じて、感光体に形成されたライン状のトナー像の付着量を制御することで、トナー帯電量に応じて感光体に形成されたライン状のトナー像の付着量を制御することができる。よって、トナー帯電量が変化しても、転写紙または中間転写ベルト上のライン画像の付着量を１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］以下にすることができる。

また、調整された現像バイアスの値が、閾値Ｖｂ１以下のときのライン画像のトナー付着量を、調整された現像バイアスの値が、閾値Ｖｂ１よりも高いときのライン画像のトナー像の付着量よりも少なくする。これにより、転写紙または中間転写ベルト上のライン画像のトナー付着量を１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］以下にすることができる。

また、現像バイアスの閾値Ｖｂ１の絶対値を、５００Ｖにすることで、転写紙または中間転写ベルト上のライン画像のトナー付着量を１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］以下にすることができる。

本実施形態に係るレーザプリンタの概略構成図。転写ユニットの概略構成を示す拡大図。画像形成装置を制御する制御部の機能ブロック図。ライン付着量とチリランクとの関係を示す図。（ａ）は、単色のときと同じ書込密度（ドット数）で２色重ね合わせてライン画像を形成したときの転写紙上のトナーの挙動を説明する図。（ｂ）は、単色のときの書込密度（ドット数）よりも減らして転写紙上のトナー付着量を１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］以下にしたときの挙動を説明する図。（ａ）は、単色のときと同じ書込光のパワーで２色重ね合わせライン画像を形成したときの転写紙上のトナーの挙動を説明する図。（ｂ）は、単色のときの書込光のパワーよりも減らして転写紙上のトナー付着量を１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］以下にしたときの挙動を説明する図。（ａ）は、ベタ画像におけるエッジ効果を説明する図。（ｂ）は、ライン画像におけるエッジ効果を説明する図。ラインベタ比を説明する図。トナー帯電量とベタ画像、ライン画像の転写率との関係を示す図。転写電流と逆転写率との関係を示す図。ライン画像最大付着量を制御するフローチャート。中間転写方式の画像形成装置の一例を示す図。

符号の説明

２光書込ユニット
６転写ユニット
７定着ユニット
１３帯電装置
６０紙搬送ベルト

Claims

像担持体上に書込光を照射して潜像を書込み、像担持体上の潜像を現像して像担持体上にトナー像を形成する作像手段を備え、前記像担持体上に形成されたトナー像を表面移動部材によって搬送された記録材に順次転写するか、又はトナー像を表面移動部材の表面へ順次転写した後に表面移動部材上のトナー像を記録材に一括転写することにより、記録材に画像を形成する画像形成装置において、
上記表面移動部材によって搬送された記録材に転写されたライン状のトナー像、または表面移動部材の表面に転写されたライン状のトナー像の単位面積当りの最大付着量を１．０［ｍｇ／ｃｍ^２］以下となるように作像手段を制御する制御手段と、
ベタ画像が目的の画像濃度となるように、像担持体上の潜像を現像する際に印加する現像バイアスを調整する画像濃度調整手段とを備え、
前記制御手段は、前記画像濃度調整手段によって調整された現像バイアスの値が、閾値以下のときにおける前記像担持体上に形成するライン状のトナー像の付着量を、前記画像濃度調整手段によって調整された現像バイアスの値が、閾値よりも高いときにおける前記像担持体上に形成するライン状のトナー像の付着量よりも少なくなるよう制御することを特徴とする画像形成装置。
請求項１の画像形成装置において、
前記記録材または表面移動部材の表面上の単色ライン状のトナー像の単位面積当りの付着量が０．５０［ｍｇ／ｃｍ^２］以下となるように、単色ベタ画像の単位面積当りのトナー付着量を設定することを特徴とする画像形成装置。
請求項１または２の画像形成装置において、
前記制御手段は、前記像担持体表面にライン状の潜像を書き込む書込光の書込密度を制御することを特徴とする画像形成装置。
請求項１または２の画像形成装置において、
前記制御手段は、前記像担持体表面にライン状の潜像を書き込む書込光のパワーを制御して前記像担持体表面の潜像電位の絶対値を調整することを特徴とする画像形成装置。
請求項１乃至４いずれかの画像形成装置において、
前記現像バイアスの閾値の絶対値は、５００Ｖであることを特徴とする画像形成装置。