JP5157659B2

JP5157659B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5157659B2
Application number: JP2008149148A
Authority: JP
Inventors: 一敏小林; 暢康田村; 裕宮坂
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2008-06-06
Filing date: 2008-06-06
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2028-06-06
Also published as: JP2009294505A

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、
トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を収容し、前記複数の像担持体それぞれ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に流れる現像電流を検知する現像電流検知手段と、
中間転写体と、
前記複数の像担持体上のトナー像をそれぞれ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検知手段と、
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、パッチ用の画像データに基づきパッチ画像を形成し、前記濃度検知手段の出力と前記現像電流検知手段の出力と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、前記第２モード実行時における前記現像手段による現像条件を、前記トナー像を構成するトナーのうち前記中間転写体から前記像担持体へ移動するトナーの割合が前記第１モード実行時の前記トナー像を構成するトナーのうち前記中間転写体から前記像担持体へ移動するトナーの割合よりも小さくなるように異ならせる制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。

２．前記現像条件は、現像バイアス電源から前記現像手段へ供給するＡＣ成分の電圧値であり、前記第２モードでのＡＣ成分の電圧値を前記第１モードでのＡＣ成分の電圧値よりも低くすることを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。

３．前記現像条件は、現像バイアス電源から前記現像手段へ供給するＡＣ成分の周波数であり、前記第２モードでのＡＣ成分の周波数を前記第１モードでのＡＣ成分の周波数よりも高くすることを特徴とする前記１又は２に記載の画像形成装置。

４．前記現像条件は、現像バイアス電源から前記現像手段へ供給するＤＣ成分の電圧値及び前記像担持体への帯電を行うスコロトロン帯電極のグリッド電位であり、前記第２モードでのＤＣ成分の電圧値の絶対値及び前記グリッド電位の絶対値を前記第１モードでのＤＣ成分の電圧値の絶対値及び前記グリッド電位の絶対値よりも高く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モードの現像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、前記現像手段の現像条件を複数異ならせ、それぞれの現像条件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モードの現像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。帯電極２Ｋはスコロトロン帯電極であり帯電ワイヤ２０と帯電グリッド２１から構成される。実際の帯電高圧電源Ｈ３からの出力動作条件としては例えば帯電ワイヤ２０には定電流として−４５０〜１１００μＡ、帯電グリッド２１には定電圧として−２５０Ｖ〜−１０００Ｖを印加している。

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モードにおける現像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。

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からの現像ローラ４０に対する出力電圧（以下、単に現像バイアスともいう）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（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）場合には次のステップ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、現像条件、あるいは現像条件及び転写条件を第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る。当該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、ステップＳ１３のＭトナー帯電量測定及びステップＳ１５のＫ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Ｓ１４０では、第２モードにおける現像装置４Ｃの現像条件の設定を行う。第２モードの現像条件は、第１モードとは異ならせており、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への現像バイアス電源Ｈ１及び帯電高圧電源Ｈ３からの出力値は、例えば以下の（１）乃至（３）のいずれかあるいはこれらの組み合わせとしている。
（１）ＡＣ成分の電圧：第１モードでの１．０ｋＶに対して第２モードでは０．４〜０．６ｋＶ
（２）ＡＣ成分の周波数：第１モードでの４．０ｋＨｚに対して第２モードでは８．０〜１０．０ｋＨｚ
（３）ＤＣ成分の電圧及びグリッド２１の電圧：第１モードでの−５２０Ｖに対して第２モードでは−８００Ｖ（現像装置４Ｃ、帯電極２Ｃ）
ここで現像条件を変更する理由について説明する。図５は、ＡＣ成分の電圧値に対する一次転写率及びリトランスファー率の関係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に形成されたＣのトナー付着量に対する、回転方向下流側の一次転写ローラ７Ｋの転写位置を通過させた際に感光体１Ｋに戻った（移動した）トナー付着量の比である。

現像バイアス電源Ｈ１からの現像ローラ４０への出力は、ＤＣ成分にＡＣ成分を重畳させているのが一般的に用いられる。図６は、現像バイアスのＡＣ成分の電圧値に対するトナーの付着量との関係、及び所定の現像性となる場合におけるＡＣ成分の電圧値とＤＣ成分の電圧値を示したものである。同図に示すようにＡＣ成分の電圧値をより高い側で使用した場合には、現像性は非常に良好となるが、その反面で画像の均一性、粒状性が低下するという問題生じやすい。特に低カバレッジ（黒化率）での画像形成出力が長期間継続された場合には、現像装置４に収容されているトナーが消費されずに長期間滞留して、撹拌されるので、トナー表面に付加した外添剤がトナーに埋没あるいは離脱する等のトナー劣化現象により当該問題が顕著に発生しやすい。逆にＡＣ成分の電圧値を低い側で使用した場合には、画像の均一性、粒状性に関しては有利な方向に作用するが、現像性が低下することで当該低下を補うために現像バイアスのＤＣ成分の電圧値を高く設定する必要がある。このことに伴い、感光体１の帯電電位も高く設定する必要があり、ひいてはキャリア付着（感光体１へのキャリア現像）といった問題が発生しやすくなる。

従って、第１モードの出力値はこれらの現像性、キャリア付着性能、均一性、粒状性、その他の画質性能のバランスを考慮して、図５、図６に示す出力値ｗ０としている。このようなことから出力値ｗ０では、一次転写率やリトランスファー率に対してはかならずしも適正な現像条件ではないために、第１モードの条件でトナーの帯電量の測定を行った場合には、現像時のトナー付着量に比べて下流側の中間転写体上に設けられた濃度センサによるトナー付着量の測定値が小さくなってしまい、トナーの帯電量の測定を正確に行えないという問題が生じていた。

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Ｓ１４０で設定した現像条件は、一次転写率及びリトランスファー率のみを考慮して適正化することができるので第１モードと異なる設定としている。

特に、第１モードに比べて第２モードでは以下の（１）乃至（３）のいずれかあるいはこれらの組み合わせのような現像条件としている。このようにすることにより感光体１へ現像したトナー付着量と、濃度センサ１１で検出するトナー付着量との差が小さくなる。
（１）現像バイアスのＡＣ成分の電圧値を小さく。
（２）現像バイアスのＡＣ成分の周波数を高く。
（３）現像バイアスのＤＣ成分（絶対値）とグリッド電位（絶対値）を高く。

図４のステップＳ１４１では、ステップＳ１４０で設定した現像条件で、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）に比べて高くしてもよい。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。

このように制御する理由について説明する。図７は、異なる転写電圧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。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７等に示すように出力値においては、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の例においては一次転写ローラ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。

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、図９に基づいて第２の実施形態に係る画像形成装置について説明する。第２の実施形態においては、第２モードの現像条件を決定するための第３モードを実行する。

図８は、第２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９は図８に示すステップＳ２４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８のステップＳ２１では、第３モードを実行する（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）場合には次のステップ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、各色の現像条件を設定するサブルーチンを実行する。これらのサブルーチン処理はいずれも同様の処理あり、これらを代表して現像装置４Ｃでの現像条件を設定するサブルーチンについて説明する。

図９のステップＳ２４のサブルーチンでは、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それぞれ異ならせている。例えば、（１）現像バイアスのＡＣ成分の電圧値であれば第１モードでの１．０ｋＶの出力を基準値として、当該基準値に対して２０〜８０％の範囲で変更させる（２）現像バイアスのＡＣ成分の周波数であれば第１モードでの４．０ｋＨｚを基準値として、当該基準値に対して１．５倍〜３倍の範囲で変更する。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。変更範囲は、現像剤を含むシステムによって適宜設定されるものであり、上記変更範囲に限られない。

ステップＳ２４２では、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。本ステップでは前述のステップＳ１４２と同様に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。例えば１０μＡ。

ステップＳ２４４では、濃度センサ１１により、測定領域を通過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Ｓ２４１での現像条件との相関とにより、現像装置４Ｃでの現像条件の設定を行う。現像条件の設定としては、濃度センサ１１により最大濃度が得られた、パッチ画像の現像条件を設定する。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現像条件として用いられる。

本実施形態によれば、環境等が変化しても第２モードにおける現像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）への戻りを減少させることが可能となる。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は、第３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３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（ステップＳ５１：Ｎｏ）の場合には、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るによる影響がなく、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４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、比較例として第１モードの現像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。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乃至表４は第２モードにおける現像条件と付着量比を表したものである。表２は現像条件として主に現像バイアスのＡＣ成分の電圧値を、表３は現像条件として主に現像バイアスのＡＣ成分の周波数を、表４は現像条件として現像バイアスのＤＣ成分の電圧値とグリッド電位を、変更したものである。

表２乃至表４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１に示した比較例に比べて、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。

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。ＡＣ成分の電圧値に対する一次転写率及びリトランスファー率の関係を示したものである。現像バイアスのＡＣ成分の電圧値に対するトナーの付着量との関係、及び所定の現像性となる場合におけるＡＣ成分の電圧値とＤＣ成分の電圧値、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。第２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。図８に示すステップＳ２４のサブルーチンを説明する図である。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。

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

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、
トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を収容し、前記複数の像担持体それぞれ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に流れる現像電流を検知する現像電流検知手段と、
中間転写体と、
前記複数の像担持体上のトナー像をそれぞれ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検知手段と、
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、パッチ用の画像データに基づきパッチ画像を形成し、前記濃度検知手段の出力と前記現像電流検知手段の出力と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、前記第２モード実行時における前記現像手段による現像条件を、前記トナー像を構成するトナーのうち前記中間転写体から前記像担持体へ移動するトナーの割合が前記第１モード実行時の前記トナー像を構成するトナーのうち前記中間転写体から前記像担持体へ移動するトナーの割合よりも小さくなるように異ならせる制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
前記現像条件は、現像バイアス電源から前記現像手段へ供給するＡＣ成分の電圧値であり、前記第２モードでのＡＣ成分の電圧値を前記第１モードでのＡＣ成分の電圧値よりも低くすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記現像条件は、現像バイアス電源から前記現像手段へ供給するＡＣ成分の周波数であり、前記第２モードでのＡＣ成分の周波数を前記第１モードでのＡＣ成分の周波数よりも高くすることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
前記現像条件は、現像バイアス電源から前記現像手段へ供給するＤＣ成分の電圧値及び前記像担持体への帯電を行うスコロトロン帯電極のグリッド電位であり、前記第２モードでのＤＣ成分の電圧値の絶対値及び前記グリッド電位の絶対値を前記第１モードでのＤＣ成分の電圧値の絶対値及び前記グリッド電位の絶対値よりも高く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。
前記制御手段は、前記第２モードの現像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、前記現像手段の現像条件を複数異ならせ、それぞれの現像条件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モードの現像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。
前記制御手段は、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。
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。