(57)【要約】【課題】中間転写体上の重ね合わせたトナー像を２次転写する際、使用状況が様々なトナーが混在しても２次転写部で画質を劣化させずに安定した高品位画像を得る。【解決手段】トナーの使用履歴に基づき、トナー特性予測手段１００が各トナー像の単位重量あたりの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）特性と付着力変化特性とを予測し、面積荷電量演算手段１１０が中間転写ベルトの上流側が下流側よりも常に単位面積あたりの荷電量Ｔ（μｑ／ｍ２）の絶対値が大きいという条件を満たす範囲で、付着力変化特性を用いて荷電量Ｔ（μｑ／ｍ２）を演算し、付着量算出手段１２０が演算された荷電量Ｔ（μｑ／ｍ２）と予測された荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）特性に基づき各トナー像の単位面積あたりの付着量Ｍ（ｇ／ｍ２）を算出し、付着量制御手段１３０により算出した付着量Ｍ（ｇ／ｍ２）が形成されるように制御する。【選択図】図７
2010185948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の像担持体と、該複数の像担持体上にそれぞれトナー像を形成するトナー像形成手段と、該複数の像担持体上に形成されたトナー像を表面移動する中間転写体上に順次転写する１次転写手段と、該中間転写体上のトナー像を記録媒体に一括転写する２次転写手段とを備えた画像形成装置において、
上記各像担持体上へのトナー像形成に供されるトナーの使用履歴に基づき、各トナー像の単位重量あたりの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）特性と、各トナー像の付着力変化特性を予測するトナー特性予測手段と、
各像担持体上に形成されるトナー像のベタ画像における単位面積あたりの荷電量Ｔ（μｑ／ｍ２）としたとき、上記中間転写体の表面移動方向に関して上流側の像担持体上で下流側の像担持体上よりも常にトナー像のベタ画像における単位面積あたりの荷電量Ｔ（μｑ／ｍ２）の絶対値が大きいという条件を満たす範囲で、該トナー特性予測手段により予測された付着力変化特性を用いて各トナー像のベタ画像における単位面積あたりの荷電量Ｔ（μｑ／ｍ２）を演算する面積荷電量演算手段と、
該面積荷電量演算手段により算出された各トナー像のベタ画像における単位面積あたりの荷電量Ｔ（μｑ／ｍ２）と、該トナー特性予測手段により予測された各トナー像の単位重量あたりの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）特性に基づき、各トナー像の単位面積あたりの付着量Ｍ（ｇ／ｍ２）を算出する付着量算出手段と、
該付着量算出手段により算出した付着量Ｍ（ｇ／ｍ２）が各像担持体上に形成されるような条件にトナー像形成手段を制御する付着量制御手段とを設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、上記中間転写体の表面移動方向に関して上流側に配置される像担持体上のトナー像の単位重量あたりの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）の絶対値が、下流側に配置される像担持体上に形成されるトナー像の単位重量あたりの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）の絶対値よりも初期において大きいことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２の画像形成装置において、上記複数のトナー像形成手段は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色トナー像を形成するものであり、上記付着量制御手段による各像担持体上の付着量制御を、黒を除いた各トナー像形成手段に対しておこなうことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３の画像形成装置において、上記中間転写体の表面移動方向に関して上流側よりイエロー、マゼンタ、シアンの各トナー像形成手段が配置されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１、２、３または４の何れかの画像形成装置において、上記複数のトナー像形成手段はトナーエンドとなったものから、順次新しいトナーを供給するものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５の画像形成装置において、上記複数のトナー像形成手段に収容されるトナーのトナーの単位重量あたりの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）の絶対値が、新しいトナーを供給された直後に最大であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項５または６の画像形成装置において、上記複数のトナー像形成手段に収容されるトナーのトナーの単位重量あたりの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）の絶対値が、トナーエンド時に最小であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６または７の何れかの画像形成装置において、上記複数のトナー像形成手段は一成分現像方式を採用した現像手段を用いるものであることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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係り、詳しくは複数の像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体上に順次転写して重ね合わせ、中間転写体上の重ね合わせたトナー像を記録媒体に一括転写する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体上に順次静電転写（１次転写）して重ね合わせたトナー像を、記録媒体に一括静電転写（２次転写）する画像形成装置では、２次転写部において転写効率が変化しやすい。これは、中間転写体上に重ね合わせたトナー像のうち、上流側で転写され下層となる下層トナーと、下流側で転写され上層に重ねられる上層トナーとの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）特性によるものである。
【０００３】
図３は、２色重ねトナー像を中間転写体上から記録媒体に一括静電転写(２次転写）するときの説明モデルである。図３（ａ）は、中間転写体上の上層トナーの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）が低く、下層トナーの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）が高い場合を示したもので、上層トナーの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）が低いので、上層トナーのみでなく下層トナーの転写のためにも十分な転写電界を作用させることができる。このため、上層トナー、下層トナー共に良好な転写効率で転写され、記録媒体上に良好な画像を得ることができる。一方、図３（ｂ）は、中間転写体上の上層トナーの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）が高く、下層トナーの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）が低い場合を示したもので、上層トナーの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）が高すぎると上層トナーの転写のために転写電界の多くが作用してしまい、下層トナーの転写のために僅かしか転写電界を作用させることができない。このため、上層トナーは転写されるが、下層トナーの多くが転写されずに中間転写体上に残ってしまい、記録媒体上に良好な画像を得ることができない。
【０００４】
特許文献１には、中間転写体上に順次転写されるトナー像のトナーの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）が、上流側から下流側に行くに伴い小さくなるよう構成した画像形成装置が記載されている。この装置では、上層となる下流側のトナーの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）が、下層となる上流側トナーの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）より小さいため、上層トナーの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）が高すぎて下層トナーの転写に僅かしか転写電界が作用しないという上述の問題を防止できる。よって、上層トナー、下層トナー共に良好な２次転写効率を得ることが期待できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
トナー像形成に供されるトナーは現像装置内でストレスを受けて経時劣化することが知られている。図４（ａ）は、初期のトナーであり、トナー母体表面に外添剤が添付されている。しかし、経時のストレスにより、図４（ｂ）にしめすようにトナー母体表面からの外添剤の剥れが発生し、これによりトナーの荷電量が低下する。上記特許文献１の装置では、初期的に上流側から下流側に行くに伴いトナーの電荷量Ｑ（μｑ／ｇ）が小さくなるようにトナー自体を設計している。しかしながら、各色でトナー消費量が極端に異なる場合は、極端に消費量の多い色の現像装置内の残されたトナーは繰り返しストレスを受ける頻度が多くなり、他の色に比べ荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）の低下が著しくなる。このため、経時で必ずしも初期に設定した狙い通りの荷電量の順番にならないことがあり、２次転写不良が発生する可能性がある。さらに、低コスト化やユーザビリティを狙ってトナーエンドとなった色のみのトナーカートリッジを交換する方式の画像形成装置であれば、トナーエンドとなった色のみ新品のトナーが供給され、他の色は経時で電荷量Ｑ（μｑ／ｇ）が低下した状態のトナーとなる。このため、トナーエンドとなった色と、他の色とで、初期の狙い通りの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）の順番に保つことは難しく、トナーカートリッジ交換直後で２次転写不良により、画像品質が著しく劣化する場合がある。
【０００６】
さらに、トナーは経時のストレスにより、図４（ｃ）にしめすようにトナー割れが発生してトナー母体がむき出しになり、対中間転写体への付着力が上昇する。この付着力上昇のため転写効率は低下してしまう。この付着量上昇は、上記電荷量の低下と同様、極端に消費量の多い色がある場合、その色で著しい。これらから、２次転写部では、経時劣化による各色トナーの荷電量変化に加え、各色トナーの付着力変化を考慮してシステムを設計する必要がある。
【０００７】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的は、複数の像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体上に１次転写して重ね合わせたトナー像を、記録媒体に２次転写する画像形成装置において、経時で各トナーの使用状況が異なっても２次転写部で画質を劣化させることなく常に安定した高品位画像が得られる画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、複数の像担持体と、該複数の像担持体上にそれぞれトナー像を形成するトナー像形成手段と、該複数の像担持体上に形成されたトナー像を表面移動する中間転写体上に順次転写する１次転写手段と、該中間転写体上のトナー像を記録媒体に一括転写する２次転写手段とを備えた画像形成装置において、
上記各像担持体上へのトナー像形成に供されるトナーの使用履歴に基づき、各トナー像の単位重量あたりの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）特性と、各トナー像の付着力変化特性を予測するトナー特性予測手段と、
各像担持体上に形成されるトナー像のベタ画像における単位面積あたりの荷電量Ｔ（μｑ／ｍ２）としたとき、上記中間転写体の表面移動方向に関して上流側の像担持体上で下流側の像担持体上よりも常にトナー像のベタ画像における単位面積あたりの荷電量Ｔ（μｑ／ｍ２）の絶対値が大きいという条件を満たす範囲で、該トナー特性予測手段により予測された付着力変化特性を用いて各トナー像のベタ画像における単位面積あたりの荷電量Ｔ（μｑ／ｍ２）を演算する面積荷電量演算手段と、
該面積荷電量演算手段により算出された各トナー像のベタ画像における単位面積あたりの荷電量Ｔ（μｑ／ｍ２）と、該トナー特性予測手段により予測された各トナー像の単位重量あたりの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）特性に基づき、各トナー像の単位面積あたりの付着量Ｍ（ｇ／ｍ２）を算出する付着量算出手段と、
該付着量算出手段により算出した付着量Ｍ（ｇ／ｍ２）が各像担持体上に形成されるような条件にトナー像形成手段を制御する付着量制御手段とを設けた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、上記中間転写体の表面移動方向に関して上流側に配置される像担持体上のトナー像の単位重量あたりの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）の絶対値が、下流側に配置される像担持体上に形成されるトナー像の単位重量あたりの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）の絶対値よりも初期において大きい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、上記複数のトナー像形成手段は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色トナー像を形成するものであり、上記付着量制御手段による各像担持体上の付着量制御を、黒を除いた各トナー像形成手段に対しておこなう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３の画像形成装置において、上記中間転写体の表面移動方向に関して上流側よりイエロー、マゼンタ、シアンの各トナー像形成手段が配置され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、２、３または４の何れかの画像形成装置において、上記複数のトナー像形成手段はトナーエンドとなったものから、順次新しいトナーを供給するものであることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５の画像形成装置において、上記複数のトナー像形成手段に収容されるトナーの単位重量あたりの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）の絶対値が、新しいトナーを供給された直後に最大であることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項５または６の画像形成装置において、上記複数のトナー像形成手段に収容されるトナーの単位重量あたりの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）の絶対値が、トナーエンド時に最小であることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５、６または７の何れかの画像形成装置において、上記複数のトナー像形成手段は一成分現像方式によりトナー像を形成するものであることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明においては、中間転写体の表面移動方向に関して上流側の像担持体上で下流側の像担持体上よりも常にトナー像のベタ画像における単位面積あたりの荷電量Ｔ（μｑ／ｍ２）の絶対値が大きいという条件を満たすように、各トナー像の単位面積あたりの付着量Ｍ（ｇ／ｍ２）が形成されるような条件にトナー像形成手段を制御する。これにより、経時において各像担持体上のトナー像形成に供されるトナーの単位重量あたりの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）特性がそれぞれ変化して各トナー像の転写効率が変化してしまう場合でも、各転写効率の変化分を付着量Ｍ（ｇ／ｍ２）で補うようトナー像形成手段の条件を制御して、適量のトナーを記録媒体上に２次転写することができる。さらに、経時におけるトナーの付着力変化による転写効率の変化を補うように、トナー特性予測手段がトナーの使用履歴に基づき予測した付着力変化特性を用いて各トナー像のベタ画像における単位面積あたりの荷電量Ｔ（μｑ／ｍ２）を演算する。これにより、各像担持体上のトナー像形成に供されるトナーの付着力特性が経時でそれぞれ変化して各トナー像の転写効率が変化してしまう場合でも、各転写効率の変化分を補い、適量のトナーを記録媒体上に２次転写することができる。このように、２次転写部では、トナー使用履歴に基づいた各トナーの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）特性変化に加え、トナー使用履歴に基づいた各色トナーの付着力変化を考慮してシステムを設計しているので、経時で各トナーの使用状況が異なっても、２次転写部で画質を劣化させることはない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的は、複数の像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体上に１次転写して重ね合わせたトナー像を、記録媒体に２次転写する画像形成装置において、経時で各トナーの使用状況が異なっても２次転写部で画質を劣化させることなく常に安定した高品位画像が得られるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係るプリンタの主要部の概略構成図。
【図２】プリンタに採用される現像装置の一例の概略構成図。
【図３】重ねトナー像を中間転写体上から記録媒体に一括静電転写するときの説明モデル図。
【図４】トナーの経時劣化説明のモデル図。
【図５】各色トナーの経時における単位重量あたりの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）特性の一例を示すグラフ。
【図６】トナーの経時における付着量αの特性の一例を示すグラフ。
【図７】制御部のブロック図。
【図８】トナー付着量制御手段による各色トナー付着量Ｍ（ｇ／ｍ２）の制御の一例のフローチャート。
【図９】各色トナーの経時における単位面積あたりの荷電量Ｔ（μｑ／ｍ２）の一例を示すグラフ。
【図１０】トナーの重ね順の差による濃淡の目立ち方の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した画像形成装置の一実施形態として、電子写真方式のいわゆるタンデム型中間転写方式のプリンタ（以下、単にプリンタという）について説明する。まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本プリンタの主要部の概略構成図である。このプリンタは、イエロー，マゼンタ，シアン，黒（以下、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと記す）のトナー像を形成される４つのドラム状の感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを有している。この４つの感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの周りには、それぞれの感光体に各色トナー像を形成するための、帯電装置（不図示）、現像装置２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、クリーニング装置（不図示）等のトナー像形成手段６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが配設されている。また、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上に静電潜像を形成するためにレーザー光による光書き込みをおこなう露光装置（不図示）が配設されている。
【００１３】
次に、プリンタに採用される現像装置２について説明する。なお、トナー像形成手段６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、互いに異なる色のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっているので、現像装置２の説明においては、添字Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを省略する。図２は、現像装置の一例の概略構成図である。この現像装置２は、１成分現像方式を採用したものであり、現像剤担持体としての現像ローラ２１と、現像ローラ２１にトナーを供給するための供給ローラ２２と、現像ローラ２１上のトナー量を規制すると共に、トナーを摩擦帯電してトナーに荷電を与える規制ブレード２３とを備えている。１成分現像方式は、２成分現像方式に比べて安価な構成でかつ軽く実用できる。
【００１４】
なお、本実施形態のプリンタでは、それぞれの感光体１とトナー像形成手段６とは一体に構成され装置本体に脱着可能で、寿命到達時に個別に交換されるプロセスカートリッジの形態を成しており、メンテナンス性の向上を図ることができる。
【００１５】
図１に示すように、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの下方には、中間転写ベルト８が配設されている。中間転写ベルト８は、駆動ローラ１１、テンションローラ１２の２本のローラに掛け回されており、図中反時計回り方向に回転駆動される。中間転写ベルト８を挟んで感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに対向する位置には、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上に形成されたトナー像を中間転写ベルト８上に転写するために１次転写ローラ９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが配設されている。また、中間転写ベルト８の回転方向に関して１次転写ローラ９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋより下流部の駆動ローラ１１と対向する位置に、中間転写ベルト８上のトナー像を転写紙に転写する２次転写装置としての２次転写ローラ１９が当接している。さらに、２次転写ローラ１９よりも下流で、駆動ローラ１１と対向する位置には、２次転写ローラ１９による転写後に中間転写ベルト８上に残留する残留トナーを除去するベルトクリーニングブレード１０が設けられている。なお、中間転写ベルトは２軸張架に限らず、数本の支持ローラと駆動ローラにより掛け渡されるものであっても良い。また、２次転写装置は、２次転写ローラ１９に限るものではなく、２次転写ベルトであっても良い。
【００１６】
中間転写ベルト８の材質としては、ＴＰＥ（サーモプラスチックエラストマーアロイ）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＡＡ（ポリアミドアロイ）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等の高分子材料が上げられる。また、２次転写ローラ１９のとしては、弾性を有するローラが適しており、その材料はイオン導電性ローラ（ウレタン＋カーボン分散、ＮＢＲ、ヒドリン）や電子導電タイプのローラ（ＥＰＤＭ）等が有力である。
【００１７】
次に、上記構成のプリンタの動作について説明する。不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで駆動ローラ１１を回転駆動して、テンションローラ１２を従動回転し、中間転写ベルト８を回転する。同時に、各感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを回転して、それぞれのトナー像形成手段６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにより感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上にイエロー、シアン、マゼンタ、黒の単色画像を形成する。中間転写ベルト８の回転とともに、１次転写ローラ９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに所定の電圧を印加して、それらの単色画像を順次転写して中間転写ベルト８上に合成カラー画像を形成する。
【００１８】
一方、給紙部（不図示）より記録媒体である転写紙を１枚づつ繰り出してレジストローラ２８に突き当てて止める。そして、中間転写ベルト８上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ２８を回転し、中間転写ベルト８と２次転写ローラ１９との間に転写紙を送り込む。そして、２次転写ローラ１９に所定の電圧を印加して、中間転写ベルト８上の合成カラー画像を転写紙上に２次転写する。転写後の転写紙は、定着装置（不図示）へと送り込まれ、熱と圧力とを加えて画像を定着した後排出される。また、２次転写後の中間転写ベルト８は、ベルトクリーニングブレード１０によって残留トナーが除去され、タンデム画像形成装置による再度の画像形成に備える。
【００１９】
このようなプリンタにおいて、２次転写部において各色の転写効率が変化しやすい。これは、中間転写ベルト８上の重ね合わせあわせたトナー像のうち、上流側で転写され下層となる下層トナーと、下流側で転写され上層となる上層トナーとの特性によるものである。
【００２０】
図３は、２色重ねトナー像を中間転写ベルト８（中間転写体）から転写紙（記録媒体）に２次転写するときの説明のモデル図である。図３（ａ）では、中間転写ベルト８上の上層トナー（下流側トナー）の荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）が低く、下層トナー（上流側トナー）の荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）が高い場合を示したもので、上層トナーのみでなく、下層トナーの転写のためにも十分な転写電界を作用させることができる。このため、上層トナー、下層トナー共に良好に中間転写ベルト８上から転写され、転写紙上に良好な画像を得ることができる。一方、図３（ｂ）は、中間転写ベルト８上の上層トナーの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）が高く、下層トナーの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）が低い場合を示したもので、上層トナーの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）が高すぎると上層トナーの転写のために転写電界の多くが作用してしまい、下層トナーの転写のために僅かしか転写電界を作用させることができない。このため、上層トナーは転写されるが、下層トナー多くが転写されずに中間転写体ベルト８上に残ってしまい、ぼそつきや、文字細線の中抜けが発生して、転写紙上に良好な画像を得ることができない。そこで、初期において上流側トナーの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）の絶対値が、下流側トナーの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）の絶対値よりも高くなるように、すなわち初期においてトナーの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）の絶対値がＹ＞Ｍ＞Ｃの順になるようにそれぞれのトナーの設計を行う。
【００２１】
具体的には、上流側トナーの荷電量が、下流側トナーの荷電量よりも高くなるように、トナー製造段階におけるＣＣＡ（帯電制御剤）の量を調整する。ＣＣＡとしては、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、４級アンモニウム塩（フッ素変性４級アンモニウム塩を含む）、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等がある。具体的には、ニグロシン系染料のボントロン０３、４級アンモニウム塩のボントロンＰ−５１、含金属アゾ染料のボントロンＳ−３４、オキシナフトエ酸系金属錯体のＥ−８２、サリチル酸系金属錯体のＥ−８４、フェノール系縮合物のＥ−８９（以上、オリエント化学工業社製）、４級アンモニウム塩モリブデン錯体のＴＰ−３０２、ＴＰ−４１５（以上、保土谷化学工業社製）、４級アンモニウム塩のコピーチャージＰＳＹ  ＶＰ２０３８、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーＰＲ、４級アンモニウム塩のコピーチャージ  ＮＥＧ  ＶＰ２０３６、コピーチャージ  ＮＸ  ＶＰ４３４（以上、ヘキスト社製）、ＬＲＡ−９０１、ホウ素錯体であるＬＲ−１４７（日本カーリット社製）、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、４級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。このうち、特にトナーを負極性に制御する物質が好ましく使用される。
【００２２】
荷電制御剤の使用量は、バインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくはバインダー樹脂１００重量部に対して、０．１〜１０重量部の範囲で用いられ、さらに好ましくは、０．２〜５重量部の範囲がよい。この重量部量を各色毎に調整すれば、荷電特性のコントロールが可能である。
【００２３】
図５は、上述のようにして設計したトナーの単位重量あたりの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）の絶対値を表すグラフである。図５に示すように、初期的にはトナーの単位重量あたりの荷電量の絶対値は、Ｙ，Ｍ，Ｃの順になっており、上流側の現像装置のトナー荷電量Ｑが、下流側トナーの荷電量Ｑよりも高くなるようになっている。しかしながら、各色でトナー消費量が極端に異なる場合は、極端に消費量の多い色の荷電性の低下が著しく、必ずしも初期に設定した狙い通りの荷電量の順番にならないことがある。
【００２４】
これは、現像装置２では、現像ローラ２１と供給ローラ２２との間と、現像ローラ２１と規制ブレード２３との間との２箇所（図２中○で囲んだ部分）において、トナーは大きなストレスを受け経時劣化することによるものである。図４（ａ）は、使用初期のトナーであり、トナー母体表面に外添剤が添付されている。しかしながら、使用に伴いストレスを受け、図４（ｂ）にしめすようにトナー母体表面からの外添剤の剥れが発生し、これによりトナーの荷電量が低下する。図５は、Ｍトナーの消費量が極端に多く、経時でＭ用のトナーの荷電量とＹトナーの荷電量の特性が逆転し、初期に設定した狙い通りの単位重量あたりの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）の絶対値の順番にならない例を示したものである。
【００２５】
さらに、トナーは使用に伴いストレスを受け、図４（ｃ）にしめすようにトナー割れが発生し、これにより母体がむき出しになって、対中間転写ベルト８への付着力が上昇する。図６は、経時劣化によるトナー付着力特性αの変化を示すグラフである。付着力特性αの計測方法は、あるタイミングで現像装置２の現像ローラ２１周辺のトナーを採取し、採取したトナーを金属の円盤で挟み、圧力をかけて圧縮し、その後金属の円盤を引き離す時にトナーの界面が剥れる時に必要な力を測定している。このトナー付着力特性αは、トナー色に依らず、ほぼ受けたストレスの量により同等に変化するので、トナーの使用履歴（ローラ走行距離、トナー消費量）に基づき一義的に予測することができる。具体的には、各色でトナー消費量が極端に異なる場合は、極端に消費量の多い色の付着力上昇が著しくなる。このような経時の付着力上昇により、転写効率は低下してしまう。よって、２次転写部では、上述の経時劣化による各色トナーの単位重量あたりの荷電量変化に加え、経時劣化による各色トナーの付着力変化を考慮してシステムを設計する必要がある。
【００２６】
本実施形態のプリンタでは、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ上へのトナー像形成に供されるトナーの使用履歴に基づき、各トナー像の単位重量あたりの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）特性と、各トナー像の付着力変化特性αを予測するトナー特性予測手段１００と、各感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ上に形成されるトナー像のベタ画像における単位面積あたりの荷電量Ｔ（μｑ／ｍ２）の絶対値が経時においても常に上流側からＹ＞Ｍ＞Ｃの順となる条件を満たす範囲で、トナー特性予測手段１００により予測された付着力変化特性αを用いて各トナー像の単位面積あたりの荷電量Ｔ（μｑ／ｍ２）を演算する面積荷電量演算手段１１０と、面積荷電量演算手段１１０により算出された各トナー像のベタ画像における単位面積あたりの荷電量Ｔ（μｑ／ｍ２）と、トナー特性予測手段１００により予測された各トナー像の単位重量あたりの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）特性に基づき、各トナー像の単位面積あたりの付着量Ｍ（ｇ／ｍ２）を算出する付着量算出手段１２０と、付着量算出手段１２０により算出した付着量Ｍ（ｇ／ｍ２）が感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ上に形成されるような条件にトナー像形成手段６Ｙ，Ｍ，Ｃを制御する付着量制御手段１３０とを設ける。図７は、このような制御部のブロック図を示すものである。  図８は、付着量制御手段１３０によるトナー付着量制御のフローチャートの一例をＭ色に関して示したものである。
【００２７】
この制御部では、トナー特性予測手段１００により、各感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ上へのトナー像形成に供されるトナーの使用履歴（ローラ走行距離、トナー消費量、トナー交換タイミング等）に基づき、各トナー像の単位重量あたりの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）特性（図５参照）と、各トナー像の付着力変化特性α（図６参照）とを予測する。次いで、面積荷電量演算手段１１０により、各感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ上に形成されるトナー像のベタ画像における単位面積あたりの荷電量Ｔ（μｑ／ｍ２）の絶対値が経時においても常に上流側からＹ＞Ｍ＞Ｃの順となる条件を満たす範囲で、トナー特性予測手段１００により予測された付着力変化特性αを用いて各トナー像のベタ画像における単位面積あたりの荷電量Ｔ（μｑ／ｍ２）を演算する。図９は、面積荷電量演算手段１１０により演算されたＹ，Ｍ，Ｃトナー像の単位面積あたりの荷電量Ｔ（μｑ／ｍ２）の一例を示すグラフである。そして、付着量算出手段１２０により、面積荷電量演算手段１１０により算出された各トナー像の単位面積あたりの荷電量Ｔ（μｑ／ｍ２）と、トナー特性予測手段１００により予測された各トナー像の単位重量あたりの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）特性に基づき、各トナー像の単位面積あたりの付着量Ｍ（ｇ／ｍ２）を算出する。付着量制御手段１３０により、付着量算出手段１２０により算出した付着量Ｍ（ｇ／ｍ２）が感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ上に形成されるような条件にトナー像形成手段６Ｙ，Ｍ，Ｃを制御する。具体的には、付着量制御手段１３０は、付着量算出手段１２０により算出した付着量Ｍ（ｇ／ｍ２）が感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ上で得られるように、トナー像形成手段６Ｙ，Ｍ，Ｃの、現像バイアス、帯電装置の帯電バイアス、露光装置のレーザー光パワー等を制御する。
【００２８】
このような制御をすることで、経時において感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ上のトナー像形成に供されるトナー像の単位重量あたりの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）特性がそれぞれ変化して各トナー像の転写効率が変化してしまう場合でも、各転写効率の変化分を付着量Ｍ（ｇ／ｍ２）で補い、結果として適量のトナーが記録媒体上に２次転写することができる。さらに、経時におけるトナーの付着力変化による転写効率の変化を補うように、トナー特性予測手段１００がトナーの使用履歴に基づき予測した付着力変化特性αを用いて各トナー像の単位面積あたりの荷電量Ｔ（μｑ／ｍ２）を演算する。これにより、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ上のトナー像形成に供されるトナー像の付着力特性が経時でそれぞれ変化して各トナー像の転写効率が変化してしまう場合でも、各転写効率の変化分を補い、結果として適量のトナーが記録媒体上に２次転写することができる。このように、２次転写部では、経時劣化による各トナーの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）特性変化に加え、経時劣化による各色トナーの付着力変化を考慮してシステムを設計しているので、消費量の差、交換タイミングの差などにより使用状況が異なるトナーが混在したとしても２次転写部で画質を劣化させることはない。
【００２９】
図８に示すように、付着量制御手段１３０によるトナー付着量制御は、例えばプロセスコントロール動作時に行うことが好ましい。プロセスコントロールは、例えば、印字枚数が所定枚数（例えば２００枚）に達したときや、電源ＯＮ時に温湿度などの環境が前回の電源ＯＦＦ時から変わっているときや、印字中に環境が変わった場合、ジャム発生時等が挙げられる。
【００３０】
また、各トナー像形成手段６において、各現像装置２はトナーエンドになったものから順次トナーホッパーを交換してトナーを補給するする方式のものとすることにより、低コスト化やユーザビリティを図ることができる。このような方式のものでは、トナーエンドとなった色のみ新品のトナーが供給され、トナー帯電量や付着力に関して、他の色のトナーと初期関係の関係を保つことが難しい。このため、上記トナー付着量制御が特に有効であり、２次転写部において画質を劣化させることなく、高品位な画像が得られる。
【００３１】
また、図８で示すように、上記付着量制御手段１３０によるトナー付着量制御は、イエロー、マゼンタ、シアンの各色トナー像に対しておこなうことが好ましい。これにより、２次転写部において極端に転写されるトナー量が少なくなる虞がなくなり、カラーバランスの乱れない良好なカラー画像が得られる。
【００３２】
また、プリンタでは、中間転写ベルト８の表面移動方向に関して上流側よりイエロー、マゼンタ、シアンのトナー像形成手段６Ｙ，Ｍ，Ｃが配置されることが好ましい。このような順番であると、下層トナーの転写残があっても、視覚効果により、画像劣化が目立ちにくい効果がある。以下，詳しく説明する。
【００３３】
例えば、赤を再現する際にはマゼンタとイエローとの重ね合わせる。図１０（ａ）に示すように中間転写ベルト８上の下層トナーがマゼンタであると、中間転写ベルト８上にマゼンタが残る可能性があり、赤色の中にイエローが浮いてくる。一方、図１０（ｂ）に示すように、下層トナーがイエローであると、中間転写ベルト８上にイエローが残る可能性があり、赤色の中にマゼンタが浮いてくる。ここで、赤にイエローが浮いてくると濃淡がかなり目立ち、画像劣化が著しく感じるが、赤の中にマゼンタが浮いてきても、濃淡が目立ちにくく、画像劣化が著しく感じない。同様の効果が、グリーン、ブルーの再現時にもあてはまり、色順としては、イエロー、マゼンタ、シアンの順が最も画像劣化が目立ちにくい。
【００３４】
以上、本実施形態によれば、トナー特性予測手段１００により、各感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ上へのトナー像形成に供されるトナーの使用履歴に基づき、各トナー像の単位重量あたりの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）特性と付着力変化特性αとを予測する。次いで、面積荷電量演算手段１１０により、各感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ上に形成されるトナー像の単位面積あたりの荷電量Ｔ（μｑ／ｍ２）の絶対値が経時においても常に上流側からＹ＞Ｍ＞Ｃの順となる条件を満たす範囲で、トナー特性予測手段１００により予測された付着力変化特性αを用いて各トナー像の単位面積あたりの荷電量Ｔ（μｑ／ｍ２）を演算する。そして、付着量算出手段１２０により、面積荷電量演算手段１１０により算出された各トナー像の単位面積あたりの荷電量Ｔ（μｑ／ｍ２）と、トナー特性予測手段１００により予測された各トナー像の単位重量あたりの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）特性に基づき、各トナー像の単位面積あたりの付着量Ｍ（ｇ／ｍ２）を算出する。付着量制御手段１３０により、付着量算出手段１２０により算出した付着量Ｍ（ｇ／ｍ２）が感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ上に形成されるようにトナー像形成手段６Ｙ，Ｍ，Ｃを制御する。このような制御をすることで、経時において感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ上のトナー像形成に供されるトナー像の単位重量あたりの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）特性がそれぞれ変化して各トナー像の転写効率が変化してしまう場合でも、各転写効率の変化分を付着量Ｍ（ｇ／ｍ２）で補い、結果として適量のトナーが記録媒体上に２次転写することができる。さらに、経時におけるトナーの付着力変化による転写効率の変化を補うように、トナー特性予測手段１００がトナーの使用履歴に基づき予測した付着力変化特性αを用いて各トナー像の単位面積あたりの荷電量Ｔ（μｑ／ｍ２）を演算する。これにより、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ上のトナー像形成に供されるトナー像の付着力特性が経時でそれぞれ変化して各トナー像の転写効率が変化してしまう場合でも、各転写効率の変化分を補い、結果として適量のトナーが記録媒体上に２次転写することができる。このように、２次転写部では、経時劣化による各トナーの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）特性変化に加え、経時劣化による各色トナーの付着力変化を考慮してシステムを設計しているので、消費量の差、交換タイミングの差などにより使用状況が異なるトナーが混在したとしても２次転写部で画質を劣化させることはない。
また、初期において上流側トナーの単位重量あたりの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）の絶対値が、下流側トナーの単位重量あたりの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）の絶対値よりも高くなるように、すなわち単位重量あたりの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）の絶対値が初期においてＹ＞Ｍ＞Ｃの順になるようにそれぞれのトナー設計を行う。これにより、転写電界が下流側で転写され上層となるトナーの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）の絶対値が抑えられて、転写電界が下層トナーまで作用しやすくなる。よって、トナーの設計によりさらに下層トナーにおいても良好な転写効率が得られやすいようにすることができる。
また、付着量制御手段１３０によるトナー付着量制御は、イエロー、マゼンタ、シアンの各色トナー像に対しておこなう。これにより、２次転写部において極端に転写されるトナー量が少なくなる虞がなくなり、カラーバランスの乱れない良好なカラー画像が得られる。
また、中間転写ベルト８の表面移動方向に関して上流側よりイエロー、マゼンタ、シアンのトナー像形成手段６Ｙ，Ｍ，Ｃが配置する。このような順番であると、下層トナーの転写残があっても、視覚効果により、画像劣化が目立ちにくい効果がある。
また、各トナー像形成手段６において、各現像装置２はトナーエンドになったものから順次トナーホッパーを交換してトナーを補給するする方式のものとすることにより、低コスト化やユーザビリティを図ることができる。このような方式のものでは、トナーエンドとなった色のみ新品のトナーが供給され、トナー帯電量や付着力に関して、他の色のトナーと初期関係の関係を保つことが難しい。このため、上記トナー付着量制御が特に有効であり、２次転写部において画質を劣化させることなく、高品位な画像が得られる。
また、複数のトナー像形成手段６に収容されるトナーの単位重量あたりの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）の絶対値が、新しいトナーを供給された直後に最大である。
また、複数のトナー像形成手段６に収容されるトナーの単位重量あたりの荷電量Ｑ（μｑ／ｇ）の絶対値が、トナーエンド時に最小である。
また、トナー像形成手段６は一成分現像方式によりトナー像を形成するものである。一成分現像方式では、現像ローラ２１と供給ローラ２２との間と、現像ローラ２１と規制ブレード２３との間とでトナーは大きなストレスを受け経時劣化する。このため、使用状況によっては、トナー帯電量や付着力に関して、他の色のトナーと初期関係の関係を保つことが難しい。このため、上記トナー付着量制御が特に有効であり、２次転写部において画質を劣化させることなく、高品位な画像が得られる。
【符号の説明】
【００３５】
１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ    感光体
２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ    現像装置
６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ    トナー像形成手段
８      中間転写ベルト
９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ    １次転写ローラ
１０    ベルトクリーニングブレード
１１    駆動ローラ
１２    テンションローラ
１９    ２次転写ローラ
２１    現像ローラ
２２    供給ローラ
２８    レジストローラ
１００  トナー特性予測手段
１１０  面積荷電量演算手段
１２０  付着量算出手段
１３０  付着量制御手段
Ｐ      転写紙
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３６】
【特許文献１】特開平６−２０２４２９号公報
【図１】
2010185948.tif 000003
【図２】
2010185948.tif 000004
【図３】
2010185948.tif 000005
【図４】
2010185948.tif 000006
【図５】
2010185948.tif 000007
【図６】
2010185948.tif 000008
【図７】
2010185948.tif 000009
【図８】
2010185948.tif 000010
【図９】
2010185948.tif 000011
【図１０】
2010185948.tif 000012