JP5375366B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、静電電位の差による潜像にトナーを転移させてトナー像を形成する画像形成装置に関する。

トナーの付着により可視像を形成する画像形成装置は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等として広く採用されている。このような画像形成装置は、例えば感光体層を有する像保持体をほぼ一様に帯電する工程、露光装置から像保持体の表面に像光を照射して静電潜像を形成する工程、この潜像に現像装置からトナーを転移させてトナー像を形成する工程、転写バイアス電圧の印加より形成された電界内でトナー像を転写する工程、等を経て記録シート上に定着された画像を形成するものとなっている。

このような画像形成装置の多くは、適正なトナー濃度で画像を形成するために、像保持体の帯電量、露光装置の露光量、現像装置に印加される現像バイアス電圧等の画像形成条件を制御している。これにより、画像形成装置の設置された環境等が変化して現像効率が変動した場合においても、トナー濃度等を適正に補正して画像を形成することができる。このような制御方法については、例えば特許文献１に記載されるものがある。

特許文献１に記載の画像形成装置では、多段階の現像バイアス電圧を印加して形成したパッチ画像の画像濃度を検出して最適現像条件を求める。次に、この最適現像条件に基づいて露光量を変更しながら形成したパッチ画像の画像濃度を検出し、最適露光条件を求める。そして、これらの最適条件に基づいてトナー像を形成するものである。

特許第４１７５００５号公報

本願発明は、現像電圧のみ、またはクリーニング電圧のみの調整では対応が困難である画像欠陥の発生を抑制することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、 無端状の周面に感光体層が形成された像保持体と、 該像保持体の周面を帯電する帯電装置と、 帯電された前記像保持体の周面に像光を照射して静電電位の差による潜像を形成する露光装置と、 該像保持体と対向する現像部材から前記潜像にトナーを転移させてトナー像を形成する現像装置と、 前記トナー像を、搬送される記録媒体に直接転写するか、又は中間転写体に一旦転写した後、搬送される記録媒体に転写する転写装置と、 前記記録媒体上又は前記中間転写体上に転写されたトナー像の濃度を検知するトナー濃度検知手段と、 前記トナー濃度検知手段の検知結果に基づき、前記帯電装置による前記像保持体の帯電量と、前記露光装置による露光量と、前記現像装置の現像部材に印加される電位と、の少なくともいずれか一つを調整して、前記像保持体に形成された静電潜像の画像部の電位と前記現像部材の電位との差である現像電圧を調整する調整手段と、を有し、 該調整手段により調整された前記現像電圧が予め設定されている下限値を下回るときに、前記転写装置に印加される転写電流又は転写電圧を、転写効率が低減されるように変更することを特徴とする画像形成装置を提供する。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、 前記トナー濃度検知手段は、テスト画像として形成された細線の濃度及び非画像部へのトナー飛散濃度とを前記転写装置による転写後に検知するものであり、 前記調整手段は、該トナー濃度検知手段の検知結果に基づき、前記帯電装置による前記像保持体の帯電量と、前記露光装置による露光量と、前記現像装置の現像部材に印加される電位と、の少なくともいずれか一つを調整して前記細線の濃度又は非画像部のトナー飛散濃度を調整するものであり、 該調整手段により調整された前記細線の濃度と、非画像部への前記トナー飛散濃度とのいずれか一方が、予め定められた基準を満たさないときに、前記転写装置に印加する転写電流又は転写電圧を、転写効率が低減されるように変更するものである。

請求項３に係る発明は、請求項１の画像形成装置において、 前記調整手段は、前記現像電圧と、前記像保持体上の非画像部の電位と前記現像部材の電位との差であるクリーニング電圧との比を、予め定められた値又は値の範囲とするように設定されており、 前記調整手段により調整された前記クリーニング電圧が、予め設定されている下限値を下回るときに、前記転写装置に印加される転写電流又は転写電圧を、転写効率が低減されるように変更するものである。

請求項４に係る発明は、請求項１の画像形成装置において、 前記像保持体上で現像されたトナー像のトナー量を検出するトナー量検出手段と、 前記トナー像の画像部分の電位と前記現像部材の電位との差である現像電圧と前記トナー量検出手段の検出結果とから前記現像装置内のトナーの帯電電荷量を推定する電荷量推定手段と、を有し、 該電荷量推定手段の推定値が、予め定められた基準値以下である場合に、前記転写装置に印加される転写電流又は転写電圧を、転写効率が低減されるように変更するものである。

請求項１に係る画像形成装置では、本構成を備えていない装置と比較して、画像濃度を調整した際の、ベタ画像の濃度むらの発生を抑制できる。

請求項２及び請求項３に係る画像形成装置では、本構成を備えていない装置と比較して、画像濃度を調整した際の、細線の再現性と、かぶりの発生状態とのいずれをも適正にすることができる。

請求項４に係る画像形成装置では、トナーの有する電荷量が少ないときに転写電圧を調整しない場合に比べて、画像欠陥の発生を抑制することができる。

本願に係る発明の一実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。 図１に示す画像形成装置において、現像電圧とクリーニング電圧とを説明する図である。 図１に示す画像形成装置において、現像電圧とベタ画像のトナー濃度ムラとの関係を示した図である。 図１に示す画像形成装置において、クリーニング電圧と非画像部に生じるかぶりのグレードとの関係を示した図である。 図１に示す画像形成装置において、「現像電位とクリーニング電位との比」と「細線の再現性」との関係を示した図である。 図１に示す画像形成装置における画像濃度の制御を示すフローチャートである。 転写電圧を調整する画像形成装置の他の例における画像濃度の制御を示すフローチャートである。 転写電圧を調整する画像形成装置の他の例における画像濃度の制御を示すフローチャートである。 転写電圧を調整する画像形成装置の第２の参考例における画像濃度の制御を示すフローチャートである。 転写電圧を調整する画像形成装置の第３の参考例を示す概略構成図である。 転写電圧を調整する画像形成装置の第３の参考例における 画像濃度の制御を示すフローチャートである。

以下、本願に係る発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本願に係る発明の一実施形態である画像形成装置の概略構成図である。
この画像形成装置は、表面に静電電位の差による潜像が形成される円筒状の感光体ドラム１を有しており、この感光体ドラム１の周囲に、感光体ドラム１の表面を一様に帯電させる帯電装置２と、感光体ドラム１に像光を照射して表面に潜像を形成する露光装置３と、感光体ドラム上の潜像にトナーを選択的に転移させてトナー像を形成する現像装置４と、感光体ドラム１と対向し、周面の周回が可能に支持される無端状の中間転写ベルト７と、感光体ドラム上に形成されたトナー像を中間転写ベルト７に一次転写させる一次転写ロール８と、トナー像の転写後に感光体ドラム１に残留するトナーを除去するクリーニング装置６と、を備えている。
上記帯電装置２、現像装置４及び一次転写ロール８は、電源装置１５，１６、１７にそれぞれが接続されており、制御装置２７からの信号により適宜、印加される電圧等が制御されるものとなっている。

上記中間転写ベルト７は、中間転写ベルト７を矢印Ｂの方向へ周回駆動させるドライブロール１１と、中間転写ベルト７を張架して支持するテンションロール１２と、二次転写を行うためのバックアップロール９とに張架され、周方向に駆動されるものとなっている。上記バックアップロール９と中間転写ベルト７を介して対向する位置には、中間転写ベルト上のトナー像を記録シートに転写する二次転写ロール１０が配設されている。そして、中間転写ベルト７と二次転写ロール１０との接触部に、用紙トレイ１３から搬送された記録シートが送り込まれるようになっている。

バックアップロール９と二次転写ロール１０とが対向する位置の下流側には、記録シート上のトナー像を加熱及び加圧して記録シートに圧着する定着装置１４が設けられており、その下流側には定着装置１４を通過した記録シートを収容する排紙トレイ（図示せず）が設けられている。

また、感光体ドラム１の周面の移動方向における露光位置の下流側であって上記現像装置４が対向する位置の上流には、感光体ドラム１と対向して表面電位測定手段２１が配置されている。これにより、露光後の感光体ドラム１の表面電位、つまり感光体ドラム１の露光部と非露光部の電位を測定できるようになっている。
一方、中間転写ベルト７の周回移動方向における一次転写ロール８が設けられた位置の下流側には、中間転写ベルト上に転写されたトナー像のトナー濃度を測定するトナー濃度検知手段２５が配置されている。そして、これらの表面電位測定手段２１及びトナー濃度検知手段２５による測定結果は、制御装置２７に入力されるものとなっている。

以下、上記画像形成装置の構成について詳述する。
上記感光体ドラム１は、金属からなる円筒状部材の周面に有機感光体層を積層したものであり、金属部分が電気的に接地されている。また、バイアス電圧が印加されるものであってもよい。そして、中心軸線回りに回転駆動され、周面が図１中に示す矢印Ａの方向に周回移動するようになっている。

上記帯電装置２は、被帯電体である感光体ドラム１の周面と間隔をおいて張架された電極ワイヤを備えるものである。この電極ワイヤと感光体ドラム１との間に帯電用電源装置１５から電圧が印加され、コロナ放電が生じて感光体ドラム１の表面を帯電するものである。上記帯電用電源装置１５は、制御装置によって電極ワイヤに印加する電圧が制御され、感光体ドラム１表面の帯電電位を調整することができるものとなっている。
本実施の形態では、上記のようにコロナ放電によって帯電させる装置を用いたが、固体放電器やロール形状又はブレード形状などの接触あるいは非接触帯電装置を用いることもできる。

上記露光装置３は、画像信号に基づいて画素毎に点滅するレーザーを出力するものであり、ポリゴンミラーによって感光体ドラム１の周面を露光走査するものである。これにより感光体ドラム１の周面上で露光部の電位が減衰し、静電電位の差による潜像が形成される。この露光装置から出力されるレーザービームの強さは制御装置からの信号によって制御され、露光部における電位の減衰量を調整できるものとなっている。

上記現像装置４は、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を使用するものであり、感光体ドラム１と近接する位置に現像部材である現像ロール４ａを備えている。この現像ロール４ａの周面上に二成分現像剤の薄層が形成され、回転して周面上の現像剤を感光体ドラム１と対向する現像領域に搬送するものとなっている。また、現像装置内には現像剤の撹拌部材が設けられており、トナーと磁性キャリアとを現像装置内で攪拌する。これにより、トナーを感光体ドラム１の表面の帯電極性と同極性（−マイナス極性）に摩擦帯電するようになっている。

現像ロール４ａと感光体ドラム１との間には現像用電源装置１６から現像バイアス電圧が印加され、感光体ドラム上の静電潜像が現像ロール４ａと対向する位置を通過するときに、トナーが露光部に静電的に転移して現像されるようになっている。上記現像ロール４ａに印加される電位は、制御装置２７により調整できるものとなっており、静電潜像に転移するトナー量を調整することが可能となっている。
なお、本実施の形態では、二成分現像剤を使用したが、一成分現像剤を使用することもできる。

上記一次転写ロール８は、金属からなる芯材の外周面を導電性のゴム材で被覆したものであり、感光体ドラム１と中間転写ベルト７とが対向する位置で中間転写ベルト７の裏側に配置されている。そして、一次転写ロール７と感光体ドラム１との間に転写バイアス用電源装置１７から転写バイアス電圧が印加され、一次転写ロール８と感光体ドラム１とが対向する位置を通過する中間転写ベルト７に感光体ドラム上のトナー像を静電的に転写するものである。上記転写バイアス用電源装置１７から印加される転写バイアス電圧は制御装置２７によって調整され、転写効率を変更することができるものとなっている。

上記クリーニング装置６は、感光体ドラム１の周面に接触して配置されたクリーニングブラシ及びクリーニングブレードを備え、トナー像を転写した後の感光体ドラム上に残留するトナーを除去するものである。

上記中間転写ベルト７は、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、フッ素系樹脂などの樹脂材料に、カーボンやイオン導電物質などの導電性付与のための物質を分散させ、表面抵抗率を調整して形成されている。そして、ドライブロール１１の回転駆動によって図１中に示す矢印Ｂの方向に周回移動し、感光体ドラム１から転写されたトナー像を二次転写ロール１０との対向位置に搬送するものとなっている。

上記二次転写ロール１０は、バックアップロール９との間に二次転写バイアス電圧が印加されており、用紙トレイ１３から搬送される記録シートを中間転写ベルト７との間に挟み込み、記録シート上に中間転写ベルト上のトナー像を静電気力によって転写するものである。

上記中間転写ベルト７を挟んでドライブロール１１と対向する位置には中間転写ベルト７と接触するようにトナー除去装置１８が設けられている。このトナー除去装置１８は、二次転写ロール１０との対向位置を通過した後の中間転写ベルト７上に残留するトナーを除去するものである。

上記定着装置１４は、加熱源を内蔵した加熱ロール１４ａと、この加熱ロール１４ａと平行に配置された加圧ロール１４ｂとを備えており、これらが圧接されてニップ部を形成している。トナーが転写された記録シートは、上記ニップ部に送り込まれ、回転駆動される加熱ロール１４ａと加圧ロール１４ｂとの間で加熱されるとともに加圧され、トナーが記録シート上に圧着されるものとなっている。

上記表面電位測定手段２１は、感光体ドラム１の表面の電位を測定する電位センサであって、一様帯電後に像光が照射されて静電潜像が形成された状態で電位を測定するものとなっている。そして、感光体ドラム１の像光が照射された領域つまり露光部の電位、及び像光が照射されていない領域つまり非露光部の電位を測定し、測定結果を制御装置２７に入力するものである。
本実施の形態では、上記表面電位測定手段２１として、感光体ドラム１に非接触で対向した振動容量型の電位センサを用いているが、他のセンサを用いることもできる。

上記トナー濃度検知手段２５は、転写後の中間転写ベルト上に転写されたトナー像の濃度を検知するセンサであり、例えばＴＭＡセンサ（transferred mass per area sensor）を使用することができる。また、この検知結果も制御装置２７に入力される。

上記制御装置２７は、この画像形成装置の各部の動作を制御するとともに、上記表面電位測定手段２１及びトナー濃度検知手段２５の検知信号が入力され、この検知結果に基づいて、帯電装置２による感光体ドラム１の表面の帯電電位、露光装置３による露光量（露光強さ）、現像ロール４ａに印加される電位等の画像形成条件を調整するものとなっている。つまり、図２に示すように感光体ドラムの表面における非露光部の電位、露光部の電位、及びトナーを転移させる現像ロール４ａの電位を調整するものである。また、一次転写ロール８に印加される転写バイアス電圧を調整するものとなっており、転写効率を増減することが可能となっている。

上記帯電装置２の電極ワイヤに印加される電位を高くすると感光体ドラム１の表面の帯電電位は上昇し、現像時における非露光部の電位が上昇する。また、露光装置による露光量を大きくすると感光体ドラムの表面で電位の減衰量が増大し、露光部の電位が低くなる。さらに、現像ロール４ａに印加する電位を変動させることによって、現像電圧及びクリーニング電圧を調整することができる。
なお、上記現像電圧は、図２に示すように、感光体ドラム１の露光部の電位と現像ロール４ａに印加された電位との差、つまりトナーを感光体ドラム上に転移させる電界を生じさせる現像バイアス電圧をいう。一方、クリーニング電圧は、感光体ドラム１の非露光部の電位と現像ロール４ａの電位との差であり、感光体ドラム上の非露光部にあるトナーを現像ロール４ａ側に転移させる電圧である。
上記画像形成条件の制御については後に詳述する。

上記画像形成装置では以下のような動作により画像が形成される。
画像形成動作の開始により感光体ドラム１及び中間転写ベルトが回転駆動され、帯電装置２によって各感光体ドラム１の表面が−６００Ｖ〜−８００Ｖ程度の電位にほぼ一様に帯電される。そして、画像データに基づいて点滅するレーザ光が出力され、感光体ドラム１の表面の感光層に走査される。これにより、レーザ光の照射位置の電位が減衰し静電電位の差による潜像が感光体ドラム１の表面に形成される。

感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、感光体ドラム１の回転により現像ロール４ａと対向する現像位置まで搬送される。そして、現像位置を通過するときに、現像ロール４ａに付着しているトナーが感光体ドラム表面の露光部に静電的に転移し、トナー像が現像される。

一次転写部では、感光体ドラム１と一次転写ロール８とが中間転写ベルト７を介して対向しており、これらの間に転写バイアス電圧が印加されている。各感光体ドラム１の表面に現像されたトナー像は、感光体ドラム１と一次転写ロール８との間に形成されている電界内で中間転写ベルト７の表面に転写される。このとき一次転写ロール８に印加される転写バイアス電圧は、トナーの極性（−）と逆極性（＋）であり、例えば、＋２０〜３０μＡ程度に定電流制御される。

中間転写ベルト上に転写されたトナー像は、図１中に示す矢印Ｂの方向に搬送され、二次転写ロール１０との対向部に搬送される。二次転写ロール１０と中間転写ベルト７との間には、所定のタイミングで記録シートが搬送され、二次転写バイアス電圧が二次転写ロール１０とバックアップロール９との間に印加される。このとき二次転写ロール１０に印加される転写バイアス電圧は、トナーの極性（−）と逆極性（＋）であり、形成される電界内で静電気力がトナーに作用し、中間転写ベルト７の表面のトナー像が記録シートに転写される。
その後、記録シートは定着装置１４へと送り込まれ、トナー像が加熱及び加圧され、トナー像が記録シートの表面に定着される。
このようにして、画像の定着が完了した記録シートは、排出部へ向けて搬送され、一連の画像形成動作が終了する。

この画像形成装置では、上記のような画像形成を開始する前、又はあらかじめ定められた枚数の画像形成を行う毎に、画像形成条件の調整を行うように設定されている。
上記画像形成装置で形成される画像の濃度は、環境の変化、トナーの帯電量の変化等により変動するものであり、常に良好な画像を形成するために、上記制御装置からの信号に基づいて画像形成条件つまり感光体ドラム表面の帯電電位、露光部の電位及び現像ロール４ａの電位等が制御される。

感光体ドラム表面の帯電電位、露光部の電位及び現像ロール４ａの電位の制御によって調整される現像電圧及びクリーニング電圧と画像の状態との関係は次のようになる。
現像電圧が小さくなると現像された画像の濃度は低下し、現像電圧が大きくなると画像濃度は増大する。電荷を有するトナーが露光部に転移して現像ロールとの間の電界が弱くなり、トナーの転移が生じなくなるまでのトナー転移量によって画像濃度が決まる。したがって現像電圧が大きいとトナーの転移量は増大する。
また、現像電圧が小さくなると、ベタ画像つまり画素面積の１００％にトナーを転移させる画像に濃度むらが生じ易くなる。
図３は、現像電圧とベタ画像の面内のトナー濃度むらとの関係を調査した実験結果を示す図である。
この図が示すように、現像電圧が下がるとベタ画像の面内にトナー濃度むらが生じやすくなり、適正トナー濃度で画像を形成することができないことがわかる。したがって、現像電圧の下限値である基準値をトナー濃度むらが生じない範囲に定めておくのが望ましい。

一方、クリーニング電圧が小さくなるとかぶりが生じ易くなる。 なお、かぶりとは、本来はトナー像が現像されない非画像部にトナーがうっすらと転移する現象である。
図４は、クリーニング電圧とかぶりの発生状態との関係を調査する実験の結果を示すものである。
この図が示すように、クリーニング電圧が低くなると、かぶりのグレードが上がり、画像は劣化する。

細線の再現性は、現像電圧とクリーニング電圧との比に影響され、この比が小さくなると再現性が低下し、上記比が大きくなると高い濃度で細線が再現される。
なお、本実施の形態では、細線とは１ｂｉｔラインをいい、細線再現性とは、細線画像が適正なトナー濃度で形成されることをいう。
図５は、「現像電圧とクリーニング電圧との比」と「細線の濃度」との関係を示した図である。
この図が示すように、現像電圧とクリーニング電圧との比が小さいと細線画像の濃度を十分に得ることができず、細線が再現されにくくなることが分かる。

次に、上記画像形成装置において画像形成条件を調整する工程を、図６に基づいて説明する。
まず、一様帯電された感光体ドラム上に露光装置３からレーザ光が照射され、パッチを形成するための書き込みが行われる（ＳＴ１）。
なお、パッチとは、トナー濃度等を測定するために形成されるテスト画像であり、本実施の形態ではベタ画像が形成される。
その後、表面電位測定手段２１により感光体ドラム１の露光部及び非露光部の表面電位が測定され、測定結果が制御装置２７に入力される（ＳＴ２）。現像装置４との対向位置では現像ロール４ａに付着しているトナーが転移して現像が行われ（ＳＴ３）、この現像されたベタ画像が中間転写ベルト７の表面に転写される（ＳＴ４）。そして、中間転写ベルト上に形成されたベタ画像のトナー濃度がトナー濃度検知手段２５により検知され、検知結果が制御装置２７に入力される（ＳＴ５）。
なお、中間転写ベルト７上のパッチを形成するトナーは、二次転写されることなく、トナー除去装置１８で中間転写ベルト上から除去される。

制御装置では、トナー濃度検知手段２５の検知結果に基づき、トナー濃度が適正範囲よりも低濃度であるか否か判断され（ＳＴ６）、適性範囲よりも低濃度ではないと判断されると、次に適正範囲よりも高濃度であるか否かが判断される（ＳＴ７）。ここで高濃度ではないと判断された場合は、トナー濃度が適正範囲内で転写されていることが分かる。
転写像が適正トナー濃度であると判断されると、次に、現像電圧が予め定められた基準値よりも大きいか否かが判断される（ＳＴ８）。基準値よりも大きいと判断されると濃度の調整動作を終了し、記録シート等に画像形成を行う動作が開始される（ＳＴ９）。
本実施の形態では、現像電圧の基準値は１２０Ｖと設定されており、ＳＴ８では、現像電圧が１２０Ｖよりも大きいか否かが判断されることとなる。

一方、中間転写ベルト７に転写されたベタ画像のトナー濃度が適正濃度より低濃度であると判断される（ＳＴ６）と、トナー濃度が適正範囲内となるように、制御装置２７により、帯電電位、露光強さ又は現像ロール４ａの電位の少なくともいずれか一つが調整され、現像電圧を増大させる（ＳＴ１０）。このように、現像電圧を増大させた後、再度、露光装置３からパッチ形成用の書き込み（ＳＴ１）、感光体ドラムの表面の電位測定（ＳＴ２）、現像（ＳＴ３）、中間転写ベルト７への転写（ＳＴ４）、トナー濃度の測定（ＳＴ５）が行われ、トナー濃度が適正範囲より低濃度か否かの判断（ＳＴ６）が行われる。一方、トナー濃度が適正範囲よりも高濃度であると判断された場合は（ＳＴ７）、トナー濃度が適正となるように帯電電位、露光強さ、現像ロール４ａの電位の少なくとも一つを調整することにより現像電圧が低減される（ＳＴ１１）。その後、再びパッチの書き込みから現像、転写及びトナー濃度の測定が行われ、トナー濃度が適正範囲であることが確認される。

次に、現像電圧が基準値、つまり１２０Ｖよりも大きいか否かが判断され（ＳＴ８）、基準値１２０Ｖよりも小さくなっている判断された場合は、一次転写ロール８に印加される転写電圧が低減され（ＳＴ１２）、転写効率が低減される。そして、再び感光体ドラム上にパッチが形成され（ＳＴ１）、ベタ画像の濃度を調整する上記工程が行われる。そして、ベタ画像の濃度が適正な範囲内であるとともに、現像電圧が１２０Ｖより大きいと判断されたときには、濃度を調整する動作を終了し、画像形成動作を開始することが可能となる。

一般に、現像電圧が基準値である１２０Ｖより小さくなると、ベタ画像の濃度むらが発生し、画像が劣化する。また、現像電圧が小さくなることによって現像電圧とクリーニング電圧との比が小さくなり、細線の再現性が悪化する。そして、細線の再現性を良好に維持するために、非露光部の電位を低くするとクリーニング電圧が小さくなり、かぶりが生じ易くなる。
これに対し、本実施の形態では、現像電圧が基準値より小さくなるときに転写効率を低減するので現像電圧を基準値より小さくすることなく、適正なベタ画像の濃度を得ることができる。したがって、現像濃度が過剰に高くなる場合においても、ベタ画像の濃度を適正に調整するとともに、細線を適正に再現すること及びかぶりを抑制することが容易となる。
このように高湿状態等においてトナーの帯電量が低下しているときには現像濃度が高くなり、現像電圧を低く調整する必要があるが、本実施の形態では環境等画像濃度に影響する要因の変動に対して良好な画像が形成されるように、画像形成条件の調整可能な範囲が拡大する。

なお、本実施の形態では、現像電圧の基準値を１２０Ｖに設定したが、画像形成装置の現像効率や転写効率等に応じて適宜に設定することができる。

次に、転写電圧の調整を行う他の画像形成装置を参考例として説明する。
この画像形成装置の構成は、制御装置を除いて前述の図１に示す画像形成装置と同様である。また、画像を形成する動作も同様であり、この画像形成装置の構成及び動作の説明を省略し、画像形成条件の制御について説明する。
なお、本例における制御は、ベタ画像及び細線画像のパッチから得られるデータに基づき、画像形成条件を調整するものであり、図７及び図８のフローチャートに基づいて説明する。

この画像形成装置では、感光体ドラム１にベタ画像と細線画像のパッチを形成するための像光が露光装置から照射される（ＳＴ１）。その後、図６に示す制御と同様に、表面電位測定手段２１により感光体ドラム１の表面電位が測定され、測定結果は制御装置２７に送信される（ＳＴ２）。パッチを形成するための潜像はトナーの転移によって現像され（ＳＴ３）、このパッチが中間転写ベルト７の表面に転写される（ＳＴ４）。そして、中間転写ベルト上に形成された画像のトナー濃度及び非画像部の濃度がトナー濃度検知手段２５により検知されるとともに検知結果が制御装置２７に入力される（ＳＴ５）。

上記検知結果に基づき、ベタ画像のトナー濃度が適正範囲よりも低濃度であるか否かの判断（ＳＴ６）、及び適正範囲よりも高濃度であるか否かの判断が行われる（ＳＴ７）。適性範囲よりも低濃度であると判断された場合は、帯電電位、露光強さ又は現像ロール４ａの電位の少なくともいずれかを調整して現像電圧を増大するように調整される（ＳＴ１１）。また、高濃度であると判断された場合は、現像電圧を低減するように調整される（ＳＴ１２）。

ベタ画像が適正範囲内のトナー濃度で形成されるように調整されると、次に細線画像のトナー濃度が適正範囲よりも低濃度であるか否かが判断され（ＳＴ８）、低濃度ではないと判断された場合は、かぶりの濃度が基準値以上か否かが判断される（ＳＴ９）。かぶりの濃度が基準値以下と判断されると、細線の再現性及びかぶりの抑制も適正な状態となっており、画像形成条件の調整を終了して、記録シート上に画像を形成する動作が開始される（ＳＴ１０）。
なお、本例では、１ｂｉｔの細線濃度をステータスA濃度値で示すものとし、下限値を0.35とする。また、かぶりの濃度も同様にステータスA濃度値としての許容上限値を0.05としている。したがって、ＳＴ８では、細線画像のトナー濃度が適正範囲２０よりも低濃度であるか否かが判断され（ＳＴ８）、0.35よりも低濃度ではないと判断された場合、かぶりのトナー濃度が基準値0.05以上か否かが判断される（ＳＴ９）ことになる。

細線画像のトナー濃度が適正範囲0.35より低濃度であると判断されると（ＳＴ８）、帯電電位、露光強さ、現像ロール４ａの電位の少なくともいずれか一つ調整して、細線濃度が大きくなるようにクリーニング電圧が低減される（ＳＴ１３）。このとき、「現像電圧とクリーニング電圧との比」と「細線の濃度」との関係は、実験等によって予め推定が可能としておき、例えば細線濃度が下限値の１．１倍程度となるように調整される。

その後、再度パッチが形成され（ＳＴ１４）、現像（ＳＴ１５）、転写（ＳＴ１６）、転写像のトナー濃度の測定（ＳＴ１７）、かぶりの濃度が基準値以上、つまり0.05以上であるか否かが判断される（ＳＴ１８）。基準値以上ではないと判断されると、画像形成条件の制御が終了し、画像形成動作が開始される（ＳＴ１９）。

しかし、ＳＴ１８により、かぶりの濃度が基準値以上と判断された場合は、細線の再現性とかぶりの抑制とが両立しておらず、一次転写ロール８に印加される転写電圧が低減され、転写効率を低下させるよう制御される（ＳＴ２０）。
このように転写効率を低下させた状態で、再び感光体ドラム上にパッチが書き込まれ（ＳＴ１）、上述のフローに従って再度ベタ画像の濃度調整（ＳＴ６，ＳＴ１１，ＳＴ７，ＳＴ１２）が行われる。このとき、ベタ画像が適正な濃度となる現像電圧は、転写効率の変更前より増大している。したがって、この状態で細線画像の濃度は適正に再現される可能性が高くなっており、適正な濃度で再現されていると判断されると（ＳＴ８）、続いてかぶりの濃度が基準値以上か否かが判断される（ＳＴ９）。そして、かぶりも適正に抑制されていると判断されると、画像形成条件の調整を終了する（（ＳＴ１０）。

一方、細線の濃度は適正に再現されるが、かぶりの濃度が基準値以上と判断されると（ＳＴ９）、かぶり濃度が基準値0.05以下となるように制御装置２７によりクリーニング電圧を増大させる（ＳＴ２１）。クリーニング電圧が増大されると、現像電圧とクリーニング電圧との比が減少し、細線の再現性が悪化する可能性がある。このため、再度パッチを書き込み（ＳＴ２２）、現像（ＳＴ２３）、転写（ＳＴ２４）、転写像のトナー濃度測定（ＳＴ２５）が行われ、細線画像のトナー濃度が適正範囲0.35よりも低濃度であるか否かが判断される（ＳＴ２６）。低濃度ではないと判断されると画像形成条件の調整は終了する（ＳＴ２７）。

しかし、ＳＴ２６において、細線画像のトナー濃度が適正範囲0.35よりも低濃度であると判断されると（ＳＴ２６）、細線の再現性とかぶりの抑制との両立ができない状態となっており、転写電圧が低減され転写効率を低下させる（ＳＴ２８）。 このように転写効率を下げることにより、現像電圧を上げることが可能となる。したがって、パッチの形成から（ＳＴ１）ベタ画像の濃度が適正となるように画像形成条件の調整を再度行うと、「現像電圧とクリーニング電圧との比」及び「クリーニング電圧」の値は調整可能な範囲が拡大されており、細線の再現性とかぶりの抑制との両立が可能となる。これにより、細線の再現性とかぶりの抑制とが適正に行われていると判断されると（ＳＴ８，ＳＴ９）、画像形成条件の制御を終了し、記録シート上に画像を形成する動作を開始する（ＳＴ１０）。

この制御では、ベタ画像の濃度調整において現像電圧が低減されたときに、細線画像の再現性とかぶりの抑制との両立が難しくなるが、転写効率の低減によって現像電圧を大きくすることができ、細線の再現性とかぶりの抑制とが両立する。したがって、ベタ画像、細線画像を適正な濃度で形成するとともに、かぶりの濃度を抑制することが可能となる。

なお、本例における制御では、１ｂｉｔの細線画像における濃度の基準値をステータスA濃度値で0.35とし、かぶりのトナー濃度の許容上限値をステータスA濃度値で0.05以下としているが、これらの値は適宜に設定することができるものである。

次に、転写電圧を調整する画像形成装置の第２の参考例について説明する。
この画像形成装置の構成は、制御装置を除いて前述の図１に示す画像形成装置と同様である。また、画像を形成する動作も同様であり、この画像形成装置の構成及び動作の説明を省略し、画像形成条件の制御について説明する。
この画像形成装置における画像形成条件の制御は、図９にフローチャートを示すように、現像電圧とクリーニング電圧との比が２：１となるように制御するものである。

画像形成条件を制御する動作の開始により、ベタ画像のパッチが感光体ドラム上に書き込まれ（ＳＴ１）、感光体ドラムの表面電位が表面電位測定手段２１により測定される（ＳＴ２）。その後、パッチが現像され（ＳＴ３）、中間転写ベルト７への転写（ＳＴ４）、トナー濃度検知手段２５による転写像のトナー濃度測定（ＳＴ５）が行われ、トナー濃度が適正範囲より低濃度であるか否かが判断される（ＳＴ６）。トナー濃度が適正範囲よりも低濃度ではないと判断された場合は、次にトナー濃度が適正範囲より高濃度か否か判断される（ＳＴ７）。高濃度ではないと判断されると、パッチは適正範囲の濃度で形成されており、記録シートへ定着される画像を形成する動作が開始される（ＳＴ８）。
このとき、初期設定として現像電圧とクリーニング電圧との比は、ほぼ２：１となるように設定されており、細線の再現性も良好となる。さらに、初期設定の現像電圧及びクリーニング電圧ではかぶりも適正に抑制される。

一方、転写像のトナー濃度が適正範囲よりも低濃度であると判断された場合は、帯電電位、露光強さ、現像ロール４ａの電位の少なくともいずれか一つが調整され現像電圧を増大させる。これとともに、増大した現像電圧とクリーニング電圧との比が予め設定された比である２：１となるように調整される（ＳＴ９）。

このように、現像電圧とクリーニング電圧との比を２：１とした後、再度パッチが書き込まれ（ＳＴ１）、現像（ＳＴ３）、転写（ＳＴ４）、濃度測定（ＳＴ５）を行ってベタ画像の濃度が調整される。
一方、トナー濃度が適正範囲よりも高濃度であると判断されると、現像電圧を低減するとともに、低減した現像電圧とクリーニング電圧との比が２：１となるように、帯電電位、露光強さ、現像ロール４ａの電位が調整される（ＳＴ１０）。そして、かぶりの濃度が適正に抑制されるか否かを判断するために、クリーニング電圧が予め定められた基準値よりも小さいか否かが判断される（ＳＴ１１）。
なお、本例では、かぶりを防止するためのクリーニング電圧の基準値は８０Ｖとしている。したがって、ＳＴ１１では、クリーニング電圧が８０Ｖより小さいか否かが判断されることとなり、８０Ｖよりも大きいと判断されると、かぶりの発生は抑制されていると判断することができ、画像形成動作が開始される（ＳＴ８）。

一方、ＳＴ１１により、クリーニング電圧が基準値つまり８０Ｖよりも小さいと判断された場合は、かぶりが発生する可能性があり、転写電圧を小さくして転写効率が低減される（ＳＴ１２）。この状態で、再度ベタ画像の濃度が調整される。このとき、転写効率が低減されているのでベタ画像を適正な濃度とするときの現像電圧を大きく設定することができる。そして、現像電圧とクリーニング電圧との比は予め定められた値とされるクリーニング電圧は大きく設定され、かぶりが抑制される。

このように、上記画像形成装置ではベタ画像の濃度と細線の再現性が適正となるように調整して、これらとかぶりの抑制とが両立しないときに転写効率が低減される。これにより、ベタ画像と、細線の再現性と、かぶりの抑制とを同時に実現されるように画像形成条件を調整することが可能となる。

なお、本例にかかる制御では、現像電圧とクリーニング電圧との比を２：１にすることにより、細線画像の良好な再現性が実現されるように制御しているが、この現像電圧とクリーニング電圧との比は、細線が良好に再現される範囲で適宜に設定することができる。

次に、転写電圧を調整する画像形成装置の第３の参考例について説明する。
図１０は、第３の参考例である画像形成装置を示す概略構成図である。
この例における画像形成装置は、前述の図１に示す画像形成装置の構成に加えて、感光体ドラム１上に転移されたトナー量を測定するトナー量検出手段３０が設けられている。このトナー量検出手段３０は、感光体ドラム１の周面の移動方向における現像装置４の下流側であって一次転写ロール８の上流側に、感光体ドラム１と対向して配置されている。そして、感光体ドラム１の表面に転移されたトナーの密度を検出し、検出結果を制御装置３７に入力するものとなっている。また、制御装置３７は、上記トナー量検出手段３０の検出値と現像電圧とからトナーの帯電電荷量を推定する電荷量推定手段として機能するように設定されている。
なお、第３の参考例である画像形成装置の構成は、図１に示す画像形成装置の構成にトナー量検出手段３０が加えられるとともに、制御装置３７に電荷量推定手段としての機能が加えられたものであり、同じ構成には同じ符号を付して説明を省略する。

上記トナー量検出手段３０は、感光体ドラム１の表面に非接触で対向して配置されており、感光体ドラム上に現像されたトナー量を光の反射率により測定するものである。本例では、ＤＭＡセンサ（developed mass per area sensor）の鏡面反射型が採用されている。これは、感光体ドラム１からの鏡面反射光がトナーにより遮られる割合の変化を検知するものである。
なお、トナー量検出手段３０は、上記のものに限定されることはなく、公知の他のセンサを用いることができる。

図１１は、上記画像形成装置における画像形成条件の制御を示すフローチャートである。
制御動作の開始により、感光体ドラム１上にベタ画像を形成するパッチが書き込まれ（ＳＴ１）、感光体ドラム上の電位が測定される（ＳＴ２）。その後、パッチが現像され、感光体ドラム上にベタ画像のトナー像が形成される（ＳＴ３）。この感光体ドラム上のトナー像のトナー量がトナー量検出手段３０により測定され、その測定結果が制御装置３７に入力される。制御装置３７の電荷量推定手段としての機能により、トナー量検出手段３０による検出結果及び表面電位測定手段２１による測定結果とからトナー電荷量の演算が行われ、トナーの帯電電荷量が推定される（ＳＴ５）。

この推定値に基づいてトナーの電荷量が予め定められた基準値以下であるか否かが判断される（ＳＴ６）。トナーの電荷量が基準値以上であると判断された場合には、中間転写ベルト７に転写された（ＳＴ７）トナー像の濃度がトナー濃度検知手段２５により検知され（ＳＴ８）、このトナー濃度が適正範囲よりも低濃度であるか否かが判断される（ＳＴ９）。一方、トナーの電荷量が基準値以下であると判断された場合には、転写電圧が低減され（ＳＴ１２）、転写効率を低下させた状態で、同様にパッチの転写（ＳＴ７）、転写像の濃度測定（ＳＴ８）及びベタ画像の濃度の評価（ＳＴ９）が行われる。ベタ画像が適正範囲より低濃度であると判断されると現像電圧が増大するように、感光体ドラム表面の帯電電圧、露光量及び現像ロール４ａに印加する電位のいずれか一つ又は複数を調整する（ＳＴ１３）ベタ画像の濃度が適正範囲より高濃度であると判断されると（ＳＴ１０）、同様に感光体ドラム表面の帯電電圧、露光量及び現像ロール４ａに印加する電位のいずれか一つ又は複数を調整してトナー濃度が適正範囲となるように現像電圧が低減される（ＳＴ１４）。これによりベタ画像の濃度が適正とされ、画像形成条件の制御を終了して、記録シートへ転写する画像の形成動作が開始される（ＳＴ１１）。

一般に、ベタ画像の濃度調整において、トナーの帯電電荷量が少なくなっているときには現像濃度が高くなる。つまり、トナーの帯電電荷量が少なくなっていることにより、感光体ドラム上の露光部と現像ロールとの間の電界が、トナーの転移が生じない程度まで弱くなるまでに多くのトナーの転移が生じるものである。このため、濃度を適正にするためには、現像電圧を小さく設定することになる。しかし、転写効率が低減されていることにより、現像電圧を過度に小さく制御する必要はなくなっており、現像電圧とクリーニング電圧との比及びクリーニング電圧の値を、細線の再現性及びかぶりの抑制が許容範囲となる程度に大きく設定することが可能となる。
なお、本例では、トナーの帯電電荷量の基準値を１８μＣ／ｇとし、演算により推定されたトナーの帯電電荷量がこの１８μＣ／ｇより少ないときに、転写電圧を低減するように設定されている。

以上に説明した実施の形態及び参考例では、トナー濃度検知手段２５は、感光体ドラム上から中間転写ベルト７に転写されたパッチのトナー濃度を測定するものであるが、感光体ドラムから直接記録シートにトナー像を転写する装置の場合は、記録シートに転写されたトナー像のトナー濃度を測定するものであってもよい。また、このように中間転写ベルト７を備えない装置の場合は、制御する転写電圧又は転写電流は感光体ドラム上のトナー像を記録シートに転写するための転写装置に印加される転写電圧又は転写電流となる。

１：感光体ドラム、 ２：帯電装置、 ３：露光装置、 ４：現像装置、 ６：クリーニング装置、 ７：中間転写ベルト、 ８：一次転写ロール、 ９：バックアップロール、 １０：二次転写ロール、 １１：ドライブロール、 １２：テンションロール、 １３：用紙トレイ、 １４：定着装置、 １５：帯電用電源装置、 １６：現像用電源装置、 １７：転写バイアス用電源装置、 １８：トナー除去装置、 ２１：表面電位測定手段、 ２５：トナー濃度検知手段、 ２７，３７：制御装置、 ３０：トナー量検出手段、

Claims (4)

1. 無端状の周面に感光体層が形成された像保持体と、
   該像保持体の周面を帯電する帯電装置と、
   帯電された前記像保持体の周面に像光を照射して静電電位の差による潜像を形成する露光装置と、
   該像保持体と対向する現像部材から前記潜像にトナーを転移させてトナー像を形成する現像装置と、
   前記トナー像を、搬送される記録媒体に直接転写するか、又は中間転写体に一旦転写した後、搬送される記録媒体に転写する転写装置と、
   前記記録媒体上又は前記中間転写体上に転写されたトナー像の濃度を検知するトナー濃度検知手段と、
   前記トナー濃度検知手段の検知結果に基づき、前記帯電装置による前記像保持体の帯電量と、前記露光装置による露光量と、前記現像装置の現像部材に印加される電位と、の少なくともいずれか一つを調整して、前記像保持体に形成された静電潜像の画像部の電位と前記現像部材の電位との差である現像電圧を調整する調整手段と、を有し、
   該調整手段により調整された前記現像電圧が予め設定されている下限値を下回るときに、前記転写装置に印加される転写電流又は転写電圧を、転写効率が低減されるように変更することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナー濃度検知手段は、テスト画像として形成された細線の濃度及び非画像部へのトナー飛散濃度とを前記転写装置による転写後に検知するものであり、
   前記調整手段は、該トナー濃度検知手段の検知結果に基づき、前記帯電装置による前記像保持体の帯電量と、前記露光装置による露光量と、前記現像装置の現像部材に印加される電位と、の少なくともいずれか一つを調整して前記細線の濃度又は非画像部のトナー飛散濃度を調整するものであり、
   該調整手段により調整された前記細線の濃度と、非画像部への前記トナー飛散濃度とのいずれか一方が、予め定められた基準を満たさないときに、前記転写装置に印加する転写電流又は転写電圧を、転写効率が低減されるように変更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. 前記調整手段は、前記現像電圧と、前記像保持体上の非画像部の電位と前記現像部材の電位との差であるクリーニング電圧との比を、予め定められた値又は値の範囲とするように設定されており、
   前記調整手段により調整された前記クリーニング電圧が、予め設定されている下限値を下回るときに、前記転写装置に印加される転写電流又は転写電圧を、転写効率が低減されるように変更することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記像保持体上で現像されたトナー像のトナー量を検出するトナー量検出手段と、
   前記トナー像の画像部分の電位と前記現像部材の電位との差である現像電圧と前記トナー量検出手段の検出結果とから前記現像装置内のトナーの帯電電荷量を推定する電荷量推定手段と、を有し、
   該電荷量推定手段の推定値が、予め定められた基準値以下である場合に、前記転写装置に印加される転写電流又は転写電圧を、転写効率が低減されるように変更することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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