(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の画像データに基づいて第１のトナー像が形成される第１の像担持体と、
第２の画像データに基づいて第２のトナー像が形成される第２の像担持体と、
移動する無端状の中間転写体であって、第１の転写部で第１の像担持体の第１のトナー像が転写され、前記中間転写体の移動方向において前記第１の転写部より下流側に配置された第２の転写部で前記第２の像担持体の第２のトナー像が転写される中間転写体と、
前記第２の転写部において前記第２の像担持体から第２のトナー像を前記中間転写体へ転写する電界を発生させる電源と、
前記第２の画像データにおける画像比率の積算値である第２の積算画像比率に基づいて前記電源の電圧を調整する電圧調整部と、を有する画像形成装置において、
前記第１の画像データにおける画像比率の積算値である第１の積算画像比率と、前記電圧調整部で設定された前記電源の電圧と、予め用意された対応関係であって、前記第１の積算画像比率と前記中間転写体に転写された第１のトナー像が前記第２の転写部において前記第２の像担持体側に戻される効率との対応関係と、に基づいて前記第１の像担持体に形成される第１のトナー像のトナー載り量を設定するトナー載り量設定部を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記トナー載り量設定部は、所定画像形成数毎に前記トナー載り量を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。
【請求項３】
前記トナー載り量設定部は、前記第１の積算画像比率と前記第２の積算画像比率の少なくとも一方の変動による前記第２の転写部を通過後の前記中間転写体上の第１のトナー像のトナー載り量の変動が抑制されるように前記トナー載り量を設定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。
【請求項４】
現像剤を担持する現像剤担持体を備え、直流電圧を含む電圧を前記現像剤担持体に印加して、前記第１の像担持体に形成された静電像を第１のトナー像に現像する現像器をさらに有し、
前記トナー載り量設定部は、静電像の電位と前記直流電圧との差を所定の値に設定することによって前記トナー載り量を設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記電圧調整部で設定された前記電源の電圧は、前記第２の転写部において前記第２の像担持体から第２のトナー像を前記中間転写体へ転写する転写効率がピーク付近となる電圧であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中間転写体又は記録材に複数のトナー像を電気的に転写して重ね合わせる画像形成装置、詳しくは重ね合わせて記録材に転写されたそれぞれのトナー像のトナー載り量バランスの再現性を高める制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
中間転写体に沿って現像色が異なる複数の画像形成部を配置したタンデム型中間転写方式の画像形成装置が広く用いられている（特許文献１）。記録材搬送体に沿って現像色が異なる複数の画像形成部を配置したタンデム型記録材搬送方式の画像形成装置も実用化されている（特許文献２）。ロータリ現像装置等を用いて共通の感光ドラムに現像色を異ならせたトナー像を順次形成して中間転写体に転写して重ね合わせる１ドラム型の画像形成装置も実用化されている（特許文献３）。
【０００３】
これらの画像形成装置では、画像形成の開始に先立たせて、像担持体に形成されたトナー像を中間転写体等へ転写する際に転写部へ印加する電圧を自動設定して、種々の要因で変化するトナー像の転写効率の低下を阻止している（特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３５２８５２号公報
【特許文献２】特開平５−５３４０５号公報
【特許文献３】特開平５−１８８７７０号公報
【特許文献４】特開２００９−７５４４０号公報
【特許文献５】特開２００１−４２６１３号公報
【特許文献６】特開２００３−３４５０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、転写部へ印加する電圧は、現像装置においてトナー帯電量が一定に保たれることを前提として、現像装置内のトナーのトナー帯電量とは無関係に、所定の電流が転写部に流れるように、定電流制御あるいは定電圧設定がされていた。しかし、近年、現像装置の小型化と毎分画像形成枚数（ＰＰＭ）の増大が進んだ結果、現像装置内のトナーの平均滞在時間の変動が大きくなり、トナー帯電量が変化し易くなっている。そして、トナー帯電量が変化すると、転写部に印加して転写効率が極大となる電圧範囲がシフトするため（図１０参照）、転写効率が低下して画像濃度の再現性を確保できなくなる。
【０００６】
そこで、いわゆるビデオカウント方式で１枚の画像形成ごとのトナー消費量を計算し、トナー帯電量の変化を推定する制御（特許文献５）と、転写部に印加する電圧を調整する制御（特許文献６）とを組み合わせることが提案された。この提案では、トナー使用量の多い画像形成が連続すると、補給される未帯電のトナーが増えて現像装置内のトナーのトナー帯電量が低下するため、転写部に印加する電圧を低く調整している。一方、トナー使用量の少ない画像形成が連続すると、現像装置内でトナーが撹拌され続けてトナー帯電量が過剰になるため、転写部に印加する電圧を高く調整している。
【０００７】
しかし、４色のトナー像を重ねてフルカラー画像を形成する画像形成装置において、このような制御を採用した場合、特定の画像を連続画像形成すると、他の画像の場合に比較して極端にカラーバランスが悪化することが判明した。最も上流側にイエローの画像形成部を配置している場合、イエローのトナー消費量の多い画像を連続画像形成すると、イエローの濃度が低過ぎる画像が出力されてしまった。
【０００８】
調査の結果、トナー消費量の多い現像装置で現像されたトナー像は、トナー消費量の少ない現像装置で現像されたトナー像に比較して、次のトナー像を転写する際に像担持体に再転写される割合が高まっていた。その結果、トナー消費量の多い色のトナー像が先行して中間転写体等に転写されるような画像では、トナー消費量の多い色のトナー像のトナー載り量が大幅に損なわれて、カラーバランスが悪化していた。
【０００９】
本発明は、各色の現像装置においてトナー消費量がどのような組み合わせでばらついても、記録材上の最終的な各色のトナー像の濃度が正確に再現されて、色再現性の高い画像を出力できる画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の画像形成装置は、第１の画像データに基づいて第１のトナー像が形成される第１の像担持体と、第２の画像データに基づいて第２のトナー像が形成される第２の像担持体と、移動する無端状の中間転写体であって、第１の転写部で第１の像担持体の第１のトナー像が転写され、前記中間転写体の移動方向において前記第１の転写部より下流側に配置された第２の転写部で前記第２の像担持体の第２のトナー像が転写される中間転写体と、前記第２の転写部において前記第２の像担持体から第２のトナー像を前記中間転写体へ転写する電界を発生させる電源と、前記第２の画像データにおける画像比率の積算値である第２の積算画像比率に基づいて前記電源の電圧を調整する電圧調整部と、を有するものである。そして、前記第１の画像データにおける画像比率の積算値である第１の積算画像比率と、前記電圧調整部で設定された前記電源の電圧と、予め用意された対応関係であって、前記第１の積算画像比率と前記中間転写体に転写された第１のトナー像が前記第２の転写部において前記第２の像担持体側に戻される効率との対応関係と、に基づいて前記第１の像担持体に形成される第１のトナー像のトナー載り量を設定するトナー載り量設定部を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の画像形成装置では、第２の転写部において第２のトナー像が転写される際に第２の像担持体へ再転写して損なわれる第１のトナー像のトナー量を最初から見越して割り増ししたトナー載り量で第１の像担持体に第１のトナー像を形成する。
【００１２】
このため、第２のトナー像の転写の際に第２の像担持体へ再転写した後に、中間転写体に当初想定しただけのトナー載り量で第１のトナー像が残っている。このため、各色の現像装置においてトナー消費量がどのような組み合わせでばらついても、記録材上の最終的な各色のトナー像の濃度が正確に再現されて、色再現性が高い高品質の画像を出力できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】現像装置の構成の説明図である。
【図３】トナーの摩擦帯電の説明図である。
【図４】画像形成装置の制御系のブロック図である。
【図５】転写電圧とトナー像の転写効率の関係の説明図である。
【図６】中間転写ベルト上のイエロートナー像の再転写現象の説明図である。
【図７】中間転写ベルト上のイエロートナー像の目減りの説明図である。
【図８】実施例１における画像形成装置の制御構成のブロック図である。
【図９】実施例１におけるトナー載り量制御のフローチャートである。
【図１０】トナー帯電量とトナー像の転写効率との関係の説明図である。
【図１１】トナー帯電量と適正転写電流の関係の説明図である。
【図１２】トナー帯電量とトナー像の再転写効率の関係の説明図である。
【図１３】トナー像の再転写ロスの演算方法の説明図である。
【図１４】トナー載り量制御のタイムチャートである。
【図１５】連続画像形成中の画像形成条件の変化の説明図である。
【図１６】画像形成条件の変化に応じたトナー載り量制御の説明図である。
【図１７】トナー帯電量を測定する制御のフローチャートである。
【図１８】現像装置の起動後のトナー帯電量の変化の説明図である。
【図１９】現像装置の停止後のトナー帯電量の変化の説明図である。
【図２０】実施例３におけるトナー載り量制御のフローチャートである。
【図２１】画像信号補正テーブルを用いたトナー載り量制御の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、その後の他のトナー像の転写時に再転写によって損なわれるトナー載り量を補うように最初のトナー像が形成される限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００１５】
従って、中間転写体を用いる画像形成装置のみならず、記録材搬送体を用いる画像形成装置でも実施できる。画像形成装置は、タンデム型／１ドラム型、モノクロ／透明／複数色／フルカラーの区別無く実施できる。
【００１６】
本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を付設して、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途の画像形成装置で実施できる。
【００１７】
なお、特許文献１〜３に示される画像形成装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。
【００１８】
＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト９に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。
【００１９】
画像形成部ＰＹでは、感光ドラム１Ｙにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト９に転写される。画像形成部ＰＭでは、感光ドラム１Ｍにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト９に転写される。画像形成部ＰＣ、ＰＫでは、それぞれ感光ドラム１Ｃ、１Ｋにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト９に転写される。
【００２０】
４色のトナー像を重ねて形成されたフルカラーのトナー像は、中間転写ベルト９の回転に伴って二次転写部Ｔ２へ搬送されて、記録材Ｐに二次転写される。記録材カセット９０から取り出された記録材Ｐは、分離ローラ９１によって１枚ずつに分離してレジストローラ９２へ搬送される。レジストローラ９２は、中間転写ベルト９のトナー像にタイミングを合わせて記録材Ｐを二次転写部Ｔ２へ送り出す。
【００２１】
二次転写部Ｔ２を通過してフルカラートナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置８で加熱加圧を受けて表面に画像を定着され、その後、機体外へ排出される。
【００２２】
画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、現像装置３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋで用いるトナーの色が異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部ＰＹについて説明し、画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫについては、画像形成部ＰＹの構成部材に付した符号末尾のＹをＭ、Ｃ、Ｋに読み替えて説明されるものとする。
【００２３】
画像形成部ＰＹは、感光ドラム１Ｙの周囲に、コロナ帯電器２Ｙ、露光装置６Ｙ、現像装置３Ｙ、一次転写ローラ４Ｙ、ドラムクリーニング装置５Ｙを配置している。感光ドラム１Ｙは、アルミニウムシリンダの外周面に感光層が形成され、所定のプロセススピードで回転する。コロナ帯電器２Ｙは、感光ドラム１Ｙを一様な負極性の暗部電位ＶＤに帯電させる。
【００２４】
コロナ帯電器２Ｙは、接地電位につながれたシールド部の内側に、高圧電圧が印加されるワイヤが張設されたスコロトロン帯電器であって、感光ドラム１Ｙ側は、所望の電圧が印加されたグリッド部で覆われている。ワイヤに印加される電圧にも依存するが、感光ドラム１Ｙは、ほぼグリッド部に印加された電圧に帯電する。ワイヤには、帯電バイアス電源（図示せず）から、所定の帯電バイアスが印加される。グリッド部には、グリッドバイアス電源（図示せず）から、所定のグリッドバイアスが印加される。
【００２５】
露光装置（レーザスキャナ）６Ｙは、イエロー画像を展開した画像信号をＯＮ／ＯＦＦ変調したレーザビームを、回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム１Ｙに画像の静電像を書き込む。現像装置３Ｙは、トナーとキャリアを含む現像剤を用いて感光ドラム１Ｙの静電像を現像して、トナー像を形成する。
【００２６】
一次転写ローラ４Ｙは、中間転写ベルト９の内側面を押圧して、感光ドラム１Ｙと中間転写ベルト９との間に一次転写部ＴＹを形成する。一次転写ローラ４Ｙには、電源（１５Ｙ：図７）より、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の転写電圧（一次転写バイアス）が印加される。これにより、感光ドラム１Ｙに担持された負極性のトナー像が中間転写ベルト９へ一次転写される。
【００２７】
中間転写ベルト９は、駆動ローラ９５、テンションローラ９４、及び二次転写対向ローラ９３に掛け渡して支持され、駆動ローラ９５に駆動されて、矢印Ｒ２方向へ所定のプロセススピードで回転する。二次転写ローラ９６は、二次転写対向ローラ９３によって内側面を支持された中間転写ベルト９に圧接して二次転写部Ｔ２を形成する。
【００２８】
電源Ｄ２は、正極性の直流電圧を二次転写ローラ９６に印加して、中間転写ベルト９上の負極性に帯電したフルカラートナー像を、これに重ね合わせて二次転写部Ｔ２を挟持搬送される記録材へ二次転写させる。
【００２９】
定着装置８は、加熱ヒータを備えた定着ローラと、定着ローラに圧接する加圧ローラとを有する。定着装置８は、対向するローラによる所定の加圧力と、熱源の加熱ヒータによる加熱とを加えて、記録材Ｐ上にフルカラートナー像を溶融固着させる。
【００３０】
ドラムクリーニング装置５Ｙは、感光ドラム１Ｙにクリーニングブレードを摺擦させて、中間転写ベルト９への転写を逃れて感光ドラム１Ｙに残った転写残トナーを回収する。ベルトクリーニング装置７は、中間転写ベルト９にクリーニングブレードを摺擦させて、記録材Ｐへの転写を逃れて中間転写ベルト９に残った転写残トナーを回収する。
【００３１】
＜現像装置＞
図２は現像装置の構成の説明図である。図３はトナーの摩擦帯電の説明図である。
【００３２】
図２に示すように、現像装置３Ｙの現像容器３１には、非磁性のトナーと磁性体のキャリアとを含有する現像剤（二成分現像剤）が収容されている。現像容器３１の内部は、長手方向の隔壁３２によって現像室３３と撹拌室３４とに区画され、現像室３３と撹拌室３４とは長手方向の両端部で連通して現像剤の循環経路を構成する。現像室３３内には、現像スクリュー３０１が配置され、撹拌室３４内には撹拌スクリュー３０２が配置される。現像スクリュー３０１と撹拌スクリュー３０２とが長手方向の反対方向に現像剤を搬送することによって、現像剤が現像室３３と撹拌室３４とを行き来する。
【００３３】
撹拌室３４の上方には、現像装置３Ｙに未帯電トナー１００％の補給用現像剤を補給する現像剤補給装置４０が設けられ、現像剤補給装置４０には補給現像剤が収容されている。撹拌室３４の上部には現像剤補給口３５が設けられ、画像形成で消費されたトナー量に見合った量の補給用現像剤が、現像剤補給口３５を経て撹拌室３４内に落下補給される。
【００３４】
現像容器３１内では、現像スクリュー３０１と撹拌スクリュー３０２とによって現像剤が撹拌されて、トナーとキャリアが相互に摩擦帯電することにより、トナーが所定のトナー帯電量を得る。図３に示すように、トナーとキャリアは、相互の摩擦によって電荷の授受を行なうことにより帯電する。相互に摩擦するトナーとキャリアの表面の仕事関数の差によって、物質間で電子が移動する。
【００３５】
感光ドラム１Ｙに対向する現像装置３Ｙの部位には開口部が形成され、開口部近傍に中空円筒状の現像スリーブ３６が回転可能に組み込まれて、開口部から外部に突出している。現像電源１４Ｙは、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を現像スリーブ３６に印加する。感光ドラム１Ｙに形成された静電像と直流電圧との電位差を現像コントラストＶｃｏｎｔと呼ぶ。現像コントラストＶｃｏｎｔに応じた量のトナーが静電像に付着して静電像が所定のトナー載り量のトナー像に現像される。
【００３６】
現像スリーブ３６は、直径が２０ｍｍのものを用いている。現像スリーブ３６は、ＳＵＳ３０５ＡＣのような、非磁性金属材料から形成され、現像スリーブ３６の内部には磁界発生手段たるマグネットロール３７が固定配置されている。
【００３７】
マグネットロール３７は、現像スリーブ３６のそれぞれの回転位相位置に所定の磁界を発生するように磁極が配置される。感光ドラム１と現像スリーブ３６との対向部である現像領域の近傍には、現像磁極である磁極Ｓ１が配設される。磁極Ｓ１は、感光ドラム１Ｙと現像スリーブ３６の対向位置よりもドラム回転方向５°上流になるように配設されている。
【００３８】
規制ブレード３８は、現像スリーブ３６上に担持された現像剤の層厚を規制する層厚規制部材である。規制ブレード３８に対向した位置に、第１磁極である磁極Ｎ１が配設される。磁極Ｎ１と現像スリーブ３６の対向間隔を通過する際の加圧力下で、トナーが現像剤中のキャリアや現像スリーブ３６と摩擦して、トナーに電荷が追加される。
【００３９】
磁極Ｎ２、Ｓ２、Ｎ３は、現像剤を現像スリーブ３６上に担持させながら搬送するための磁界を発生する。磁極Ｓ１は、現像スリーブ３６と感光ドラム１Ｙとの間の現像部の近傍に磁界を形成させ、該磁界によって磁気ブラシを形成する。磁気ブラシが形成された現像部において、現像スリーブ３６の回転とともに、感光ドラム１Ｙと磁気ブラシが接触して、感光ドラム１Ｙ上の静電像が現像される。磁極Ｓ１で現像を終了した現像剤は、磁極Ｎ１と磁極Ｎ２により形成された反発磁界によって、現像スリーブ３６上から剥ぎ取られ、現像室３３に落下する。
【００４０】
＜中間転写ベルト上のトナー像の再転写ロス＞
電子写真方式の画像形成装置は、感光体上に形成された静電像をトナーで現像し、トナー像として可視化するものであって、出力画像の濃度を安定させるための様々な制御が組み込まれている。
【００４１】
特許文献３（特開平５−１８８７７０号公報）では、トナー帯電量の検出結果（実測又は推定）に基づいてトナーの摩擦帯電機構を作動させてトナー帯電量を強制的に所定の目標値に誘導している。これにより、連続画像形成や温度湿度の変化によって生じるトナー帯電量の低下を抑制して、一定のトナー帯電量を保持して、出力画像の濃度変化を阻止している。
【００４２】
特許文献５（特開２００１−４２６１３号公報）では、現像装置の標準トナー消費率と実際のトナー消費率とを比較演算して、現像装置内のトナーのトナー帯電量を推定演算している。そして、トナー帯電量の推定値に応じた現像コントラストを設定して、同一の静電像に形成されるトナー像のトナー載り量を一定に再現している。標準的トナー消費率の演算には、印字枚数、画像比率（ビデオカウント値）、および振動電圧の直流電圧の実測値が使用され、実際のトナー消費率の演算には、現像剤に占めるトナーの重量比であるトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）の実測値が使用される。
【００４３】
特許文献６（特開２００３−３４５０７５号公報）では、ビデオカウント値からトナー帯電量を推定演算し、トナー帯電量の推定結果に応じて像担持体から中間転写体へトナー像を転写する際に転写部に印加する電圧が設定される。トナー像のトナー帯電量に応じて、転写部に印加する電圧を最適化することで、転写抜けやトナー飛び散りのない画像を転写することができる。トナー帯電量Ｑｔ（μＣ／ｇ）を算出し、メモリされているトナー帯電量Ｑｔに対応した転写電流Ｉｔｒの関係を示すＱｔ：Ｉｔｒテーブルを用いて転写電流Ｉｔｒを設定して、転写効率をピーク値に誘導して転写後のトナー像のトナー載り量を一定とする。
【００４４】
電子写真方式では、静電像の現像に用いられるトナーは電荷を帯びている必要があり、同一静電像に対して同一トナー載り量のトナー像が現像されるためには、トナー載り量が一定に保持される必要がある。しかし、形成する画像の切り替わりや時間経過に伴うトナーのトナー帯電量の変動を無くすことは困難である。
【００４５】
また、感光ドラムに同一トナー載り量のトナー像が形成されたとしても、感光ドラムから中間転写ベルトへ転写する際の転写効率が変動すると、中間転写ベルト上のトナー像のトナー載り量が違ってくる。
【００４６】
さらに、中間転写ベルト上に、同一トナー載り量のトナー像を転写できたとしても、最終的に記録材に出力された画像において各色の濃度が一定に再現されているとは限らない。中間転写ベルトに対して複数の感光ドラムからトナー像を順次転写している場合、上流側の感光ドラムから中間転写ベルトへ転写された後に、下流側の感光ドラムへ再転写されて失われるトナー載り量を考慮する必要があるからである。
【００４７】
したがって、トナー帯電量の推定結果から感光ドラム上のトナー載り量を制御したり、転写電圧を制御して中間転写ベルトに転写されるトナー載り量を制御したりするだけでは、最終画像の各色濃度を一定に再現できない。下流側の画像形成部におけるトナー像の再転写性も考慮した制御を行う必要がある。
【００４８】
＜トナー像の再転写性＞
図４は画像形成装置の制御系のブロック図である。図５は転写電圧とトナー像の転写効率の関係の説明図である。図６は中間転写ベルト上のイエロートナー像の再転写現象の説明図である。図７は中間転写ベルト上のイエロートナー像の目減りの説明図である。
【００４９】
図４に示すように、転写電源１５Ｙは、一次転写ローラ４Ｙに正極性の定電圧の転写電圧を印加して、感光ドラム１Ｙ上の負極性のトナー像を中間転写ベルト９へ一次転写させる。制御部１６は、画像形成に先立たせて一次転写部ＴＹを流れる転写電流を測定し、転写電流が目標電流に一致するように、定電圧を設定する。制御部１６は、その後も、画像間隔ごとに一次転写部ＴＹを流れる電流値を測定し直して、電流値が目標電流から乖離しないように定電圧を修正する。
【００５０】
図５に示すように、画像形成部ＴＭの一次転写ローラ４Ｍに印加する転写電圧Ｖに応じて、感光ドラム１Ｍから中間転写ベルト９へ転写されるトナー像の転写効率が変化する。このとき、転写電圧Ｖに応じて、中間転写ベルト９から感光ドラム１Ｍへ再転写されるイエロートナー像Ｙの再転写効率も変化している。トナー像の転写効率は、感光ドラム上の１００％のトナー像が中間転写ベルトへ転写される割合を示している。イエロートナー像Ｙの再転写率は、中間転写ベルト９上の１００％のトナー像（Ｑ２：図４）から感光ドラム１Ｍへ移転する割合を示している。
【００５１】
図６に示すように、上流の画像形成部ＰＹにおいて、感光ドラム１Ｙに形成されたイエロートナー像Ｑ１は、一次転写ローラ４Ｙに印加される転写電圧によって中間転写ベルト９に一次転写される。転写残トナーＱ２’が目減りしたトナー像Ｑ２が中間転写ベルト９に一次転写される。
【００５２】
中間転写ベルト９のイエロートナー像Ｑ２は、次の画像形成部ＰＭの一次転写部ＴＭを通過する際に、その一部Ｑ３’が中間転写ベルト９から感光ドラム１Ｍへ移転して失われる。これがトナー像の再転写ロスである。
【００５３】
一般的に、転写電圧Ｖは、転写効率が十分に確保されるピーク領域に設定されるため、中間転写ベルト９上のトナー像に対して放電による電荷注入が発生して極性反転による再転写ロスが発生してしまうと考えられる。
【００５４】
図５に示すように、０Ｖから転写電圧Ｖを上げていくと、マゼンタトナー像Ｍの転写効率が高くなって破線位置Ｖｍで最大になる手前でイエロートナー像の再転写ロスが始まっている。このため、マゼンタトナー像Ｍの転写効率のピーク（Ｖｍ）に転写電圧を設定すると、イエロートナー像の再転写ロスは５％以上となり、同様の再転写ロスが画像形成部ＰＣ、ＰＫでも発生すると記録材Ｐ上に出力されるイエローの画像濃度が不足してしまう。
【００５５】
図７に示すように、再転写によって中間転写ベルト９上のトナーの載り量は下流にいくほど目減りする。感光ドラム１Ｙに形成されたトナー像Ｑ１は、一次転写部ＴＹで目減りして中間転写ベルト９上のトナー像Ｑ２となる。トナー像Ｑ２は、その後、一次転写部ＴＭ、ＴＣ、ＴＫで段階的にトナー像Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５へ目減りして、最大でも最初のトナー像Ｑ１の８０％前後になってしまう。
【００５６】
一定のトナー載り量を持たせて感光ドラム１Ｙに形成されたトナー像Ｑ１は、イエロートナーのトナー帯電量に応じて転写電圧が設定された一次転写部ＴＹで転写工程を経て中間転写ベルト９上のトナー像Ｑ２となる。次に、一次転写部ＴＭで転写工程を経て、画像Ｑ２は画像Ｑ３となる。画像Ｑ２は一次転写部ＴＭの転写工程での再転写により一部が感光ドラム１Ｍに移動する。その再転写量は、画像Ｑ２のトナー帯電量と一次転写部ＴＭの転写電圧によって決まる。一次転写部ＴＭでの転写電圧はマゼンタトナーのトナー帯電量によって転写効率がピークになるように決まるため、イエロートナーのトナー帯電量とは関係なく制御される。そのため、一次転写部ＴＭでのイエロートナーの再転写量をコントロールできない。同様のことが画像形成部ＰＣ、ＰＫでも発生するため、画像Ｑ５は一定となることがない。
【００５７】
図５に示すように、イエロートナー像の再転写ロスが始まる以前の低い転写電圧Ｖｍ’を一次転写ローラ４Ｍに印加しておけば、イエロートナー像の再転写ロスは抑制される。しかし、画像形成部ＰＭにおける肝心のマゼンタトナー像の転写効率が７０％以下となって、記録材Ｐ上に出力されるマゼンタの画像濃度が不足してしまう。このため、従来は、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫにおいて、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの転写効率が最大となるように、転写電圧を定めていた。そして、下流側の画像形成部での再転写ロスを予め見込んで、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃに形成される各色のトナー像のトナー載り量を調整していた。
【００５８】
しかし、イエロートナーの消費量が多い画像形成が連続すると、イエロートナーのトナー帯電量が低下する。そして、このとき、画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫにおけるイエロートナーの再転写量が一段と増えて、イエローの画像濃度が不足することが判明した。
【００５９】
図５に示すように、イエロートナー像のトナー帯電量がマゼンタトナー像のトナー帯電量に比較して低い場合、曲線Ｙ’で示すように、イエロートナー像が感光ドラム１Ｍへ移転する割合が大幅に増える。この現象は、トナー帯電量が低い場合には、一次転写部で、放電によって等しく電荷注入を受けた場合でも、トナーが極性反転に至る確率が高まるからと考えられている。
【００６０】
そこで、以下の実施例では、連続画像形成中、刻々のトナー消費量に基づいて感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃの現像装置３Ｙ、３Ｍ、３Ｃにおけるトナー帯電量の変化を推定している。そして、トナー帯電量が低下している場合には、その一次転写部ＴＹ、ＴＭ、ＴＣで用いる転写電圧を低く設定して、その画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣで形成されたトナー像のトナーが一次転写時に極性反転する確率を低下させている。さらに、トナー帯電量が下流側の画像形成部よりも低下した画像形成部では、下流側の画像形成部での再転写ロスを多めに見積もって、トナー載り量を一段と割り増しするように、画像形成を行わせている。
【００６１】
＜実施例１＞
図８は実施例１における画像形成装置の制御構成のブロック図である。図９は実施例１におけるトナー載り量制御のフローチャートである。図１０はトナー帯電量とトナー像の転写効率との関係の説明図である。図１１はトナー帯電量と適正転写電流の関係の説明図である。
【００６２】
実施例１では、下流の画像形成部での再転写ロスを許容しつつ記録材上で所定のトナー載り量を確保できるように、上流側の画像形成部で、現像コントラストを補正してトナー載り量を割り増したトナー像を形成する。
【００６３】
図４に示すように、第１の画像形成部の一例である画像形成部ＰＹは、第１の像担持体の一例である感光ドラム１Ｙに第１のトナー像を形成する。第２の画像形成部の一例である画像形成部ＰＭは、第２の像担持体の一例である感光ドラム１Ｍに第２のトナー像を形成する。
【００６４】
制御手段の一例である制御部１６は、第２のトナー像を中間転写ベルト９へ転写する際に第１のトナー像が感光ドラム１Ｍへ再転写される割合が増えるほど第１のトナー像のトナー載り量が増えるように画像形成部ＰＹを制御する。
【００６５】
すなわち、制御部１６は、第１の制御として、連続画像形成の過程で、画像形成部ＰＹで第１のトナー像を現像したトナーのトナー帯電量が低くなるほど一次転写部ＴＹに印加する電圧の絶対値が低くなるように画像形成部ＰＹを制御する。具体的には、第１の画像形成部ＰＹに補給されたトナー量が多くなるほど、一次転写部ＴＹに印加する電圧の絶対値が低く設定される。
【００６６】
また、制御部１６は、第２の制御として、連続画像形成の過程で、画像形成部ＰＭで第２のトナー像を現像したトナーのトナー帯電量が低くなるほど一次転写部ＴＭに印加する電圧の絶対値が低くなるように画像形成部ＰＭを制御する。具体的には、第２の画像形成部ＰＭに補給されたトナー量が多くなるほど、一次転写部ＴＭに印加する電圧の絶対値が低く設定される。
【００６７】
そして、制御部１６は、第３の制御として、一次転写部ＴＭに印加される電圧の絶対値に比較して一次転写部ＴＹに印加される電圧の絶対値が低くなるほど感光ドラム１Ｙに形成される第１のトナー像のトナー載り量が増えるように画像形成部ＰＹを制御する。具体的には、第２の画像形成部ＰＭに補給されたトナー量に比較して第１の画像形成部ＰＹに補給されたトナー量が多くなるほど、感光ドラム１Ｙに形成されるイエロートナー像のトナー載り量が割り増しされる。
【００６８】
ただし、画像形成部ＰＹ（ＰＭ）に補給されるトナー量は、画像形成されるイエロー（マゼンタ）の画像データに基づいて連続画像形成の１枚ごとに現像に用いられたトナー量を推定演算して求められる。
【００６９】
現像剤担持体の一例である現像スリーブ３６は、トナーとキャリアを含む現像剤を担持する。第１の画像形成部ＰＹは、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を現像スリーブ３６に印加して感光ドラム１Ｙに形成された静電像をイエロートナー像に現像する。第３の制御では、静電像と振動電圧の直流電圧との差電位である現像コントラストを大きくすることによってイエロートナー像のトナー載り量を増す。
【００７０】
画像コントローラ１０は、ホストコンピュータ等によってある特定の記述言語で記述されたプリントジョブの画像データを受信する。レーザドライバ１７Ｙは、プリントジョブの画像データに対して、感光ドラム１Ｙに静電像を作成するために必要な信号処理を行なって、露光装置６Ｙのレーザ光源に電気信号を送信する。
【００７１】
レーザ光源は、電気信号を光信号に変換する。光信号は、高速度で回転するポリゴンモータに取り付けられたポリゴンミラー１８Ｙにより走査され、反射ミラー１９Ｙによって感光ドラム１Ｙ表面に照射される。
【００７２】
印字率積算部１１は、分版されたイエローの画像データを処理して、上記光信号の積算値に対応する画像比率の積算値（ビデオカウント）を制御部１６へ通知する。
【００７３】
制御部１６は、現像スリーブ３６、現像スクリュー３０１、および撹拌スクリュー３０２を一体に回転駆動する現像駆動モータ１３Ｙの駆動時間と非駆動時間をタイマー１２を用いて算出している。
【００７４】
図８を参照して図９に示すように、制御部１６は、画像形成がスタートすると、印字率積算部１１を用いて、イエローの画像形成部ＰＹの現像装置３Ｙのトナーのトナー帯電量を推定する（Ｓ２）。ここでは、例としてイエローの画像形成部ＰＹを説明するが、他色の画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫも同様である。
【００７５】
制御部１６は、印字積算部１１が画像の１枚ごとに積算して求めたイエロー画像の画像比率（ビデオカウント処理結果）に基いて、現像装置３Ｙに対する画像の１枚ごとのトナー補給量を求める。制御部１６は、画像の１枚ごとのトナー補給量の累積状態から、連続画像形成中の刻々のイエロートナーのトナー帯電量を推定演算する。
【００７６】
制御部１６は、推定演算されたイエロートナーのトナー帯電量に応じて、一次転写ローラ４Ｙに印加する転写電流を決定する（Ｓ３）。制御部１６は、転写電源１５Ｙを制御して一次転写ローラ４Ｙに決定した転写電流を印加する。
【００７７】
制御部１６は、各色トナーのトナー帯電量の推定演算を、画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫについても行なう（Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８）。制御部１６は、画像形成中、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー帯電量を求め、一次転写部ＴＭ、ＴＣ、ＴＫにおいて各色のトナーが最高の転写効率で一次転写されるように、一次転写ローラ４Ｍ、４Ｃ、４Ｋに印加する転写電流を調整する（Ｓ５、Ｓ７、Ｓ９）。そして、制御部１６は、転写電源１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋを制御して、一次転写ローラ４Ｍ、４Ｃ、４Ｋに転写電流を印加する。
【００７８】
図１０に示すように、トナー帯電量と一次転写部における転写効率には密接な関係がある。図１０中、一次転写ローラ４Ｙに印加する電流例として２０、３０、４０μＡを印加時のトナー帯電量と一次転写効率の関係を示している。実施例１では、トナー帯電量に符号が記載されていないが、特に説明がない限り、トナー帯電量は負の値であり、転写電流は正の値である。
【００７９】
トナー帯電量に対して少ない転写電流を印加すると、電流不足により転写効率が下がる。しかし、トナー帯電量に対して必要以上に転写電流を印加すると、トナーが反対極性に帯電してしまい、感光ドラム１Ｙに戻ってしまうため転写効率が下がる。また、トナー帯電量が高いと、感光ドラム１との鏡映力が大きくなるため、感光ドラム１Ｙとトナーの付着力が大きくなり、転写効率は下がる。
【００８０】
転写効率は、高いほど無駄なトナーが少なく望ましい。転写できなかったトナーに関しては、前述のようにクリーニングブレード５によって掻き取られて回収されて無駄になるためである。
【００８１】
したがって、トナー帯電量に応じて適宜一次転写ローラ４Ｙに印加する転写電流を最適化する。具体的には、図１１のようなテーブルを予め用意しておき、トナー帯電量から転写電流を決定する。
【００８２】
例えば、ブラックトナーのトナー帯電量が２３μＣ／ｇであれば、一次転写電流としては２９μＡとする。これを各色に対して行なう。そうすると、例えば、転写電流は、イエロートナーでは２０μＡ、マゼンタトナーでは５０μＡ、シアントナーでは４０μＡ、ブラックトナーでは２９μＡのように異なった値となる。
【００８３】
次に、制御部１６は、下流の画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫに設定される転写電流とイエロートナーのトナー帯電量の推定値から画像形成部ＰＹの現像コントラスト（Ｖｃｏｎｔ）を補正して記録材に形成される画像の濃度を合わせる（Ｓ１０）。制御部１６は、一次転写ローラ４Ｍ、４Ｃ、４Ｋに印加する転写電流とイエローのトナー帯電量からイエローの現像コントラストを算出し、現像電源１４Ｙの出力する現像電圧を調整して所望の現像コントラストを設定する。
【００８４】
これにより、下流の画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫで転写電流が変化した場合に、イエロートナー像の感光ドラム１Ｍ、１Ｃ、１Ｋへの再転写量が変化することで、イエロー濃度が変化する場合にも適切に画像濃度を維持できる。
【００８５】
制御部１６は、現像装置３Ｍ、３Ｃの現像コントラストの設定に関しても同様に、下流側の画像形成部の転写電流と各色のトナーのトナー帯電量とから各色の現像コントラストを設定する（Ｓ１１、Ｓ１２）。制御部１６は、同様な操作を画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫについて行なうことで、下流の画像形成部ＰＣ、ＰＫでの再転写を考慮した現像コントラスト（Ｖｃｏｎｔ）を画像形成部ＰＭに設定できる（Ｓ１１）。制御部１６は、同様な操作を画像形成部ＰＣ、ＰＫについて行なうことで、下流の画像形成部ＰＫでの再転写を考慮した現像コントラスト（Ｖｃｏｎｔ）を画像形成部ＰＣに設定できる（Ｓ１２）。このようにして、記録材に形成された画像の各色の画像濃度を安定に保つことができる。
【００８６】
制御部１６は、現像装置３Ｋについては、下流側に画像形成部が無く、再転写によってブラックのトナー載り量が損なわれることが無いため、現像コントラストの調整を行わない（Ｓ１３）。
【００８７】
実施例１のトナー載り量制御によれば、上流側の画像形成部内の現像装置内のトナーのトナー帯電量を検出し、トナー帯電量に基づいて各色の一次転写部の転写電流を決定する。さらに、上流側の画像形成部内の現像装置内のトナー帯電量と下流側の画像形成部内の一次転写部への転写電流から、上流側の画像形成部内の感光ドラム上の画像信号に対するトナー載り量を制御する。これにより、下流側の一次転写部で発生する再転写効率の振れの影響を受けない各色の画像濃度を得ることが可能である。
【００８８】
＜トナー載り量制御＞
図１２はトナー帯電量とトナー像の再転写効率の関係の説明図である。図１３はトナー像の再転写ロスの演算方法の説明図である。図１４はトナー載り量制御のタイムチャートである。図１５は連続画像形成中の画像形成条件の変化の説明図である。図１６は画像形成条件の変化に応じたトナー載り量制御の説明図である。
【００８９】
図１２に示すように、イエロートナーのトナー帯電量と一次転写部ＴＭにおける感光ドラム１Ｍへの再転写効率には密接な関係がある。図１２中、一次転写ローラ４Ｍに印加する電流例として２０、３０、４０μＡを印加時の、画像形成部ＰＹのトナー帯電量と一次転写部ＴＭにおける再転写効率の関係を示している。
【００９０】
一次転写部ＴＭにおけるイエロートナーの再転写効率は、一次転写ローラ４Ｍに印加する転写電流によって変化する。イエロートナーのトナー帯電量が低くて、一次転写ローラ４Ｍに印加する転写電流が大きい場合、一次転写部ＴＭの転写工程でトナーが反対極性になる割合が増えて感光ドラム１Ｍに移転するイエロートナーが増えてしまう。
【００９１】
しかし、イエロートナーのトナー帯電量が高いと、感光ドラム１Ｍの鏡映力によって感光ドラム１Ｍへ移転する割合が高まって再転写効率が上がる。ここで、イエロートナーの再転写効率は、低いほどトナー消費効率が高くて望ましいが、一次転写部ＴＭの転写電流は、画像形成部ＰＭのマゼンタトナーのトナー帯電量で決まっているため、イエロートナー再転写効率を下げるために変更することはできない。
【００９２】
そのため、実施例１では、連続画像形成中の一次転写部ＴＭにおけるイエロートナーの再転写効率の変化を算出し、その変化分だけ感光ドラム１Ｙ上のトナー像の載り量を調整する。感光ドラム１Ｙ上のトナー載り量を安定させるのではなく、一次転写部ＴＭ、ＴＣ、ＴＫで再転写がされた後の中間転写ベルト９上のイエロートナー像のトナー載り量を所望の値に誘導する。これにより、イエロートナーのトナー帯電量が変化したり、画像形成部ＴＭ、ＴＣ、ＴＫでの再転写効率が変化したりした場合でも、結果としてユーザーが得る記録材上の画像のイエロー濃度が安定する。
【００９３】
図１３に示すように、制御部１６は、トナー帯電量と再転写効率の関係を予め算出して準備しておき、それに基づいて再転写効率を算出する。図１３のテーブルを使用して、イエロートナーの一次転写部ＴＭ、ＴＣ、ＴＫにおける再転写効率をそれぞれ算出する。また、同様なテーブルを使用して、マゼンタトナーの一次転写部ＴＣ、ＴＫにおける再転写効率、シアントナーの一次転写部ＴＫにおける再転写効率をそれぞれ算出する。図１３中、各曲線の添え字は一次転写部での転写電流である。例えば、イエロートナーのトナー帯電量が２４μＣ／ｇであり、一次転写部ＴＭの転写電流が２５μＡであったらならば、イエロートナー像の一次転写部ＴＭにおける再転写効率は２％と算出される。
【００９４】
このとき、シアンの一次転写部ＴＣの転写電流が４２μＡであると、イエロートナー像の一次転写部ＴＣにおける再転写効率は２．４％である。さらに、ブラックの一次転写部ＴＫの転写電流が１３μＡであると、イエロートナー像の一次転写部ＴＫにおける再転写効率は１．６％である。
【００９５】
イエロートナー像に対する一次転写部ＴＭ、ＴＣ、ＴＫの再転写効率はそれぞれ２％、２．４％、１．６％と算出されるので、全体の再転写効率は、次式（１）のように、３つの再転写効率の積で算出される。
イエロー再転写効率＝１−｛（１−マゼンタでの再転写）×（１−シアンでの再転写）×（１−ブラックでの再転写）｝・・・式（１）
＝１−｛（１−０．０２）×（１−０．０２４）×（１−０．０１６）｝＝０．０５８８
【００９６】
この例では、イエロートナー像は、５．８８％のトナー載り量が損なわれるため、最初から５．８８％だけトナー載り量を多めにするように、感光ドラム１Ｙにイエロートナー像を形成すればよい。トナー載り量を多めにする方法には様々な方法があるが、実施例１では、静電像をトナー像に現像する際の現像コントラストを上げる。
【００９７】
また、マゼンタトナー像に対する全体の再転写効率は、次式（２）のように、２つの再転写効率の積で算出される。
マゼンタ再転写効率＝１−｛（１−シアンでの再転写）×（１−ブラックでの再転写）｝・・・式（２）
【００９８】
また、シアントナー像に対する全体の再転写効率は、次式（３）のように、ブラックでの再転写効率から算出される。
シアン再転写効率＝１−｛（１−ブラックでの再転写）｝・・・式（３）
【００９９】
マゼンタトナー像、シアントナー像についても。最初から再転写ロスを見込んで割り増ししたトナー載り量でトナー像を形成しておくことで、記録材上の画像のマゼンタ濃度、シアン濃度が忠実に再現される。なお、ブラックの再転写は下流に他色の一次転写部が存在しないため発生しない。
【０１００】
図４を参照して図１４に示すように、制御部１６は、３枚連続にて画像形成を実行しつつ、再転写効率の変化に追従したトナー載り量制御を実行する。制御部１６は、各色画像の画像データから各色トナーのトナー帯電量を算出し、トナー帯電量に応じて各色トナーの転写電流を決定する。
【０１０１】
次に、各色トナーのトナー帯電量と下流の一次転写部の転写電流とから現像コントラストの補正値を算出する。画像形成時には、その現像コントラストにて画像形成を行なうが、色ごとに画像形成タイミングが異なる。そのため、現像コントラストの補正分は、算出された後にすぐ使用するのではなく、その画像データに応じた画像形成を行なう際に使用する。
【０１０２】
すなわち、画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫについては、次の画像データによる現像コントラストの修正量が求まっていても直ちには適用せず、次の画像データに応じた次の画像形成のタイミングで適用する。
【０１０３】
次に、図１５に示すように、実施例１の制御を適用して連続画像形成を行い、画像比率を１００枚毎に切り替えてトータルで４００枚の画像形成を実行し、トナー帯電量、転写電流を測定した。図１６に示すように、このときの再転写効率、現像コントラスト、および画像濃度の推移を調べた。
【０１０４】
画像比率に基づいてトナー帯電量を算出し、そのトナー帯電量から転写電流を算出し、そのトナー帯電量と下流の画像形成部の転写電流から再転写効率を算出し、再転写効率の変化を補償するように現像コントラストを調整している。このような制御を行うことで、記録材に出力された画像濃度は、反射濃度として、従来の特にイエローでは０．３０程度振れていたものが０．０５の振れとなり、安定した画像を得ることができた。
【０１０５】
＜実施例２＞
図１７はトナー帯電量を測定する制御のフローチャートである。図１８は現像装置の起動後のトナー帯電量の変化の説明図である。図１９は現像装置の停止後のトナー帯電量の変化の説明図である。
【０１０６】
図８を参照して図１７に示すように、現像剤搬送部材の一例である現像スクリュー３０１および撹拌スクリュー３０２は、現像スリーブ３６に担持させる現像剤を撹拌しつつ循環させてトナーとキャリアを摩擦帯電させる。制御部１６は、現像スクリュー３０１および撹拌スクリュー３０２の起動後の回転時間が長いほど、一次転写部ＴＹに印加する電圧の絶対値が高くなるように第１の画像形成部ＰＹを制御する。
【０１０７】
画像形成中、現像スリーブ３６は常時駆動されており、画像形成装置１００を使用していない時に現像スリーブ３６は停止している。画像形成装置１００の電源が切られているとき、現像スリーブ３６は停止している。実施例２では、そのようなスリーブ回転時間とスリーブ休止時間とを積算して差し引きして、トナー帯電量を算出している。
【０１０８】
制御部１６は、現像コントラストを調整する際に必要な各色のトナーのトナー帯電量を推定演算する。制御部１６は、タイマー１２を用いて測定した現像装置３Ｙのパラメータを加味することで、イエロートナーのトナー帯電量を実施例１よりも精密に求めることができる。
【０１０９】
制御部１６は、画像情報を受信して画像形成を行なう際に、印字率積算部１１により画像情報の画像信号積算値を求める（Ｓ４１）。
【０１１０】
制御部１６は、前回のトナー帯電量の算出から現在までの現像スリーブ３６の回転時間を、現像駆動モータ１３ＹのＯＮ／ＯＦＦの累積時間をカウントするタイマー１２Ｙの出力から算出する（Ｓ４２）。
【０１１１】
制御部１６は、次式により、画像比率を算出する（Ｓ４３）。
画像比率  ＝  画像信号積算値  ／  現像駆動モータ回転時間・・・式（４）
【０１１２】
制御部１６は、前回のトナー帯電量算出から現在までのスリーブ休止時間を算出する（Ｓ４４）。
【０１１３】
図１８に示すように、現像スリーブ３６が回転している時間に応じて、トナー帯電量は、画像比率に応じたある値に収束する関係がある。トナーは、摩擦帯電により電荷を帯びるため、起動直後のトナー帯電量が０の場合、回転時間が長いほど摩擦帯電時間が増えてトナー帯電量が上昇する。そして、画像比率に応じてトナー補給がなされ、補給直後のトナーは未帯電のため、画像比率が高くてトナー補給量が多いほどトナー帯電量の収束値が低くなる傾向がある。
【０１１４】
制御部１６は、算出した画像比率から、現像駆動モータ１３によって駆動された現像スリーブ３６の回転時間とトナー帯電量の関係式を決定する（Ｓ４５）。例えば、上記の式（１）によって画像比率が３５％と計算された場合、図１８中の関数ａが選択される。
【０１１５】
関数ａと前回までのスリーブ回転時間とから現在算出されているトナー帯電量ｂが演算される。現在算出されているトナー帯電量ｂは、画像形成装置１００の初期設置時には０とし、あとは、実施例２の制御に応じて適宜求まっていく。
【０１１６】
制御部１６は、現在算出されているトナー帯電量ｂとその後の現像スリーブ回転時間ｃとから暫定トナー帯電量ｄを算出する（Ｓ４６）。暫定と呼ぶのは、現像スリーブ３６の回転時間のみを考慮して求めたためで、本来考慮すべきである現像スリーブ３６の休止時間によるトナー帯電量の低下要因を考慮していないためである。
【０１１７】
制御部１６は、暫定トナー帯電量ｄと現像スリーブ３６の休止時間ｅとからトナー帯電量ｆを算出する（Ｓ４７）。
【０１１８】
図１８に示すように、トナーは摩擦帯電により電荷を帯びるため、現像スリーブ３６の回転が継続するほどトナー帯電量が増える。一方、図１９に示すように、スリーブ休止中には、トナーの電荷は徐々に周囲の現像容器（３１）等の抵抗に応じて逃げていくため、トナー帯電量は減少していく。
【０１１９】
現像剤の抵抗や現像容器（３１）の抵抗に応じてその傾き等は異なるが、一例として図１９に関係を示している。このような特性は、温湿度によって大きく変わるため、温湿度のグループごとにこのような特性テーブルを持っておくと好適である。
【０１２０】
図１８の関数ａによって求まった暫定トナー帯電量ｄとタイマー１２Ｙがカウントしたスリーブ休止時間ｅとから、図１９に示すように、トナー帯電量ｆを算出する（Ｓ４８）。トナー帯電量ｆが、最新のトナー帯電量となる。これを１枚の画像形成毎に行なうことで、各色のトナーのトナー帯電量が、画像を１枚出力するごとに逐次算出される。
【０１２１】
なお、実施例２でも、画像１枚ごとの画像比率に応じて現像装置３Ｙにトナー補給するため、トナー補給量から画像比率を算出しても良い。その場合には、上記の式（４）中で画像信号積算値の代りにトナー補給量を用いる。
【０１２２】
＜実施例３＞
図２０は実施例３におけるトナー載り量制御のフローチャートである。図２１は画像信号補正テーブルを用いたトナー載り量制御の説明図である。
【０１２３】
実施例３では、現像コントラストではなく、ＬＵＴ（ルックアップテーブル、画像信号補正テーブル）を補正することにより、出力画像における各色濃度の振れを抑制している。
【０１２４】
図８を参照して図２０に示すように、画像形成スタートしたら、イエロートナーのトナー帯電量を検知する（Ｓ２２）。次に、検知したトナー帯電量に応じて転写電流を決定する（Ｓ２３）。それを他色の画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫについて同様に行なう（Ｓ２４〜Ｓ２９）。トナー帯電量の算出方法等は実施例１、２で説明したものと同様であるため説明を省略する。
【０１２５】
次に、画像形成部ＰＹのトナー帯電量の推定演算値と、下流の画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの転写電流とからＬＵＴ（画像信号補正テーブル）を補正して、イエローの画像濃度を合わせる（Ｓ３０）。それをマゼンタ、シアンの画像形成部ＰＭ、ＰＣについて同様に行なう（Ｓ３１、３２）。これにより、下流のすべての画像形成部での再転写ロスを考慮したＬＵＴを作成できるため、下流の画像形成部の転写電流が変化した場合に再転写量が変化することで画像濃度が変化する場合にも適切に対処して各色画像濃度を安定に保つ。
【０１２６】
図２１に示すように、ＬＵＴ（画像信号補正テーブル）の変更を実行する。実施例１で示したように、イエローの再転写ロスが５．８８％であったとすると、５．８８％だけ画像信号を持ち上げるように変換する。図２１中、点線はｙ＝ｘのグラフであり未変換を示している。実線は、１／（１−０．０５８８）だけ持ち上げたグラフでありｙ＝１．０６２５ｘのグラフである。マゼンタ、シアンのＬＵＴ（画像信号補正テーブル）についても同様に行うことで、全色の画像信号を変換することができる。このようにすることで、実施例１と同様に、再転写ロスを考慮した各色画像の濃度制御が行なえるため、安定した画像濃度が得られる。
【０１２７】
＜実施例４＞
実施例１では、再転写効率０％を基準にして、０％に合うように制御する例を示したが、それに限るものではない。実施例４は、記録材上に多数の濃度階調のパッチ画像を形成したテストプリントを出力し、テストプリントのパッチ画像を濃度計やスキャナで読み取って、所望のパッチ濃度になるように露光装置のＬＵＴ（画像信号補正テーブル）を補正する。
【０１２８】
記録材上のパッチ画像の濃度を実測して画像形成条件を補正する制御は、上述の再転写ロスに加えて、記録材に対する二次転写ロスや定着に伴う画像濃度変化の振れも補正できるため、調整の精度が高くなる。また、ユーザも記録材上のパッチ画像の濃度を実測して各色の濃度合わせを行なった直後の画像を基準とする場合が多い。
【０１２９】
このため、記録材上のパッチ画像の濃度を実測して各色の濃度合わせをした際の再転写効率を基準とし、それ以降の再転写効率の振れを制御していくことも望ましい。
【０１３０】
このようにすると、ユーザが基準とした画像に対して一定とする制御が可能である。例えば、記録材上のパッチ画像濃度を測定した際の再転写効率が２．３％であった時、その２．３％を基準とする。以降、例えば、２．８％に変化したとすると、（１−０．０２３）／（１−０．０２８）だけ、つまり、１．００５倍のＬＵＴ（画像信号補正テーブル）を使用する。これにより、２．８％の再転写ロスが発生した場合でも、再転写ロスが２．３％時の画像に戻すことが可能である。
【０１３１】
なお、同一の画像データに対してトナー載り量を変化させるための制御対象としては、上述した現像コントラスト、ＬＵＴ（画像信号補正テーブル）には限られない。
【０１３２】
例えば、各色の画像データを画像処理して濃度階調を割り増しした露光用の画像データを作成して用いてもよい。画像の濃度階調を割り増しするように、上流側の画像形成部で画像形成される画像データを補正してもよい。
【０１３３】
また、現像コントラストを大きくする方法としては、レーザ光源の露光強度のアップ、露光スポット長さを長くする他、現像スリーブに印加する直流電圧とコロナ帯電器による感光ドラムの帯電電位の上昇でも代替できる。
【０１３４】
また、トナー帯電量の検出方法としては、ビデオカウントによる画像比率の演算には限らない。画像１枚当たりの補給用現像剤の補給量、補給用現像剤の補給スクリューの回転角度からトナー帯電量を推定演算してもよい。
【０１３５】
図２に示すように、トナー濃度センサ４１を用いて現像剤に占めるトナーの重量比であるＴ／Ｄ比を測定している場合、測定されたＴ／Ｄ比からトナー帯電量を推定演算することも可能である。Ｔ／Ｄ比が通常の制御範囲よりも低くなる方向に変化した場合、トナー帯電量が正常値よりも低下していると考えられ、トナー載り量を一段と割り増すことで下流側の画像形成部における再転写ロスを補うことができる。
【０１３６】
また、トナー帯電量は、微粒子帯電量測定装置や電位センサ等を用いて直接測定して、測定結果を現像コントラスト等の画像形成条件にフィードバックしてもよい。
【０１３７】
以上で述べてきたように、実施例１〜４では、上流側の画像形成部でトナー帯電量が変化した場合や、下流側の画像形成部の転写電流（転写電圧）が高まって再転写ロスが増えた場合に、適切に対処できる。画像比率に基づいてトナー帯電量を算出し、そのトナー帯電量から転写電流を算出し、そのトナー帯電量と下流の画像形成部の転写電流から再転写効率を算出する。そして、再転写ロスの変化を補償するように、現像コントラストやＬＵＴを制御することで、反射濃度が安定した出力画像を得ることができる。
【０１３８】
＜実施例５＞
本発明は、１ドラム型のフルカラー画像形成装置でも実施できる。中間転写体と、像担持体に第１のトナー像を形成して転写部で中間転写体へ転写した後に、同じ像担持体に第２のトナー像を形成して、同じ転写部で、第１のトナー像が転写された中間転写体へ転写する。
【０１３９】
第２のトナー像を中間転写体へ転写する際に第１のトナー像が第２の像担持体へ再転写される割合が増えるほど第１の像担持体に形成される第１のトナー像のトナー載り量が増えるように、画像形成部を制御する。
【０１４０】
＜実施例６＞
本発明は、記録材搬送体を用いるタンデム型のフルカラー画像形成装置でも実施できる。この場合、第１の画像形成部は、第１の像担持体に第１のトナー像を形成して、第１の転写部で記録材搬送体に担持された記録材へ転写する。また、第２の画像形成部は、第２の像担持体に第２のトナー像を形成して、第２の転写部で、記録材搬送体に担持されて第１のトナー像が転写された記録材へ転写する。
【０１４１】
第２のトナー像を記録材担持体に担持された記録材へ転写する際に、第１のトナー像が第２の像担持体へ再転写される割合が増えるほど第１の像担持体に形成される第１のトナー像のトナー載り量が増えるように、第１の画像形成部を制御する。これにより実施例１と同様な効果が得られる。
【符号の説明】
【０１４２】
１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ  感光ドラム
２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ  コロナ帯電器
３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ  現像装置
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ  一次転写ローラ
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ  ドラムクリーニング装置
６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ  露光装置
７  ベルトクリーニング装置、８  定着装置
９  中間転写ベルト、１０  画像コントローラ
１１  印字率積算部、１２  タイマー
１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ  現像駆動モータ
１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ  現像電源
１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ  転写電源、１６  制御部
１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋ  レーザドライバ
３６  現像スリーブ、ＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫ  一次転写部
Ｐ  記録材
【図１】
0005641847.tif 000002
【図２】
0005641847.tif 000003
【図３】
0005641847.tif 000004
【図４】
0005641847.tif 000005
【図５】
0005641847.tif 000006
【図６】
0005641847.tif 000007
【図７】
0005641847.tif 000008
【図８】
0005641847.tif 000009
【図９】
0005641847.tif 000010
【図１０】
0005641847.tif 000011
【図１１】
0005641847.tif 000012
【図１２】
0005641847.tif 000013
【図１３】
0005641847.tif 000014
【図１４】
0005641847.tif 000015
【図１５】
0005641847.tif 000016
【図１６】
0005641847.tif 000017
【図１７】
0005641847.tif 000018
【図１８】
0005641847.tif 000019
【図１９】
0005641847.tif 000020
【図２０】
0005641847.tif 000021
【図２１】
0005641847.tif 000022