(57)【要約】【課題】複数の画像形成部を備えた、いわゆるクリーナレスの画像形成装置において、現像器内のトナーの混色による色味変動の問題を低減する。【解決手段】像担持体に形成した潜像を現像手段により現像し、その現像剤像を転写部材へのバイアス印加により中間転写体に一次転写し、一次転写後に前記像担持体に残留した現像剤を前記現像手段により回収する画像形成部を前記中間転写体の移動方向に複数配置し、それぞれの画像形成部で色の異なる現像剤像を前記中間転写体へ順次一次転写して多色画像を形成する画像形成装置において、前記中間転写体の移動方向の最上流の画像形成部を除く、画像形成部の一次転写位置の下流に像担持体に対向して像担持体上のトナー量を検知するセンサーを配置し、上流の画像形成部で中間転写体上に検知画像を形成し、  下流の画像形成部の転写バイアスを変化させて、前記検知画像の逆転写トナー量を検知し、逆転写トナー量が所定量以下になる転写バイアスに各画像形成部の転写バイアスを設定することを特徴とする。【選択図】  図１
2008070431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に形成した潜像を現像手段により現像し、その現像剤像を転写部材へのバイアス印加により中間転写体に一次転写し、一次転写後に前記像担持体に残留した現像剤を前記現像手段により回収する画像形成部を前記中間転写体の移動方向に複数配置し、それぞれの画像形成部で色の異なる現像剤像を前記中間転写体へ順次一次転写して多色画像を形成する画像形成装置において、
前記中間転写体の移動方向の最上流の画像形成部を除く、画像形成部の一次転写位置の下流に像担持体に対向して像担持体上のトナー量を検知するセンサーを配置し、
上流の画像形成部で中間転写体上に検知画像を形成し、
下流の画像形成部の転写バイアスを変化させて、前記検知画像の逆転写トナー量を検知し、
逆転写トナー量が所定量以下になる転写バイアスに各画像形成部の転写バイアスを設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
像担持体に形成した潜像を現像手段により現像し、その現像剤像を転写部材へのバイアス印加により中間転写体に一次転写し、一次転写後に前記像担持体に残留した現像剤を前記現像手段により回収する画像形成部を前記中間転写体の移動方向に複数配置し、それぞれの画像形成部で色の異なる現像剤像を前記中間転写体へ順次一次転写して多色画像を形成する画像形成装置において、
前記中間転写体の移動方向の最下流の画像形成部において、一次転写位置の下流に像担持体に対向して像担持体上のトナー量を検知するセンサーを配置し、上流の画像形成部で中間転写体上に検知画像を形成し、最下流の画像形成部の転写バイアスを変化させて、前記検知画像の逆転写トナー量を検知し、逆転写トナー量が所定量以下になる転写バイアスに各画像形成部の転写バイアスを設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
中間転写体の移動方向の最下流の画像形成部のみ、感光体クリーニング手段を配置したことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の画像形成部により形成した色の異なる現像剤像を中間転写体に順次転写して多色画像を形成し、転写後に像担持体に残留した現像剤を現像手段により回収する、いわゆるクリーナレスの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等のフルカラー画像形成装置として、複数の画像形成部を備えた画像形成装置が知られている。例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各画像形成部が間隔をあけて直線的に配置されたフルカラー画像形成装置である。
【０００３】
感光体クリーニング手段を備えた画像形成装置では、画像形成後、感光体ドラム上の逆転写トナーが、それぞれの画像形成部の感光体クリーニング手段により除去される。このため、上流の画像形成部のトナーと下流の画像形成部のトナーが混色することはない。
【０００４】
ここで、近年ではいわゆるクリーナレスの画像形成装置が提案されている。これは、資源の有効利用、廃棄物の削減の観点から提案される。具体的には、感光体クリーニング手段により感光体ドラム上から除去され、廃棄されていた転写残トナーを、感光体クリーニング手段を廃して、現像手段で現像するのと同時に感光体ドラム上から回収して再利用するものである。
【０００５】
ただ、クリーナレスの画像形成装置では、感光体クリーニング手段を配置せず、転写手段後の残余トナーを感光体ドラム上から除去しない。このため、中間転写体の移動方向に対して最上流の第１の画像形成部を除く、第２の画像形成部以降において、上述の逆転写トナーが原因で、現像器内で混色が発生し、色味変動が大きくなるという問題がある。
【０００６】
これを防止するため、中間転写体の移動方向の感光体ドラムと中間転写体の接触幅を、中間転写体と転写部材の接触幅より小さくして逆転写しにくくした画像形成装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
また、クリーナレスの画像形成装置では、逆転写現象を抑制するために、転写バイアスを必要最低限に設定している。このため、温湿度環境変動、トナー／キャリアの経時変化、連続運転によるトナー電荷量の増加等でトナーの転写性が低下した場合、画像不良が発生してしまうことがある。
【０００８】
そのようなトナーの転写性の変化に対して、感光体クリーニング手段を配置した画像形成装置において、感光体上のトナー量、転写残トナー量、逆転写トナー量を検知してトナー利用効率を最大にする転写制御が提案されている（特許文献２、３参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−３１５０２３号公報
【特許文献２】特開２００２−１５６８４６号公報
【特許文献３】特開２００４−２４０３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、複数の画像形成部を備えたクリーナレスのフルカラー画像形成装置では、逆転写しにくい転写構成にしたとしても、逆転写トナー量を所定の目標値以下に抑制するのに十分とは言えない。
【００１１】
また、上述の感光体上のトナー量、転写残トナー量、逆転写トナー量を検知してトナー利用効率を最大にする転写制御では、常に逆転写トナー量を所定の目標値以下に制御するという目的を達成することはできない。さらに、一次転写位置の前後に感光体上のトナー量を検知するセンサーを配置する必要がある。このため、装置の小型化及び、低コスト化に不利である。
【００１２】
本発明は上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の画像形成部を備えた、いわゆるクリーナレスの画像形成装置において、現像器内のトナーの混色による色味変動の問題を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、像担持体に形成した潜像を現像手段により現像し、その現像剤像を転写部材へのバイアス印加により中間転写体に一次転写し、一次転写後に前記像担持体に残留した現像剤を前記現像手段により回収する画像形成部を前記中間転写体の移動方向に複数配置し、それぞれの画像形成部で色の異なる現像剤像を前記中間転写体へ順次一次転写して多色画像を形成する画像形成装置において、
前記中間転写体の移動方向の最上流の画像形成部を除く、画像形成部の一次転写位置の下流に像担持体に対向して像担持体上のトナー量を検知するセンサーを配置し、上流の画像形成部で中間転写体上に検知画像を形成し、下流の画像形成部の転写バイアスを変化させて、前記検知画像の逆転写トナー量を検知し、逆転写トナー量が所定量以下になる転写バイアスに各画像形成部の転写バイアスを設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は上記のように、逆転写トナー量を検知することで、逆転写トナー量を所定の目標値以下に抑制する範囲内で最大の転写バイアスを印加することが可能となるため、色味変動が小さく、トナーの転写性を向上させることできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に本発明の一実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１６】
〔第１実施形態〕
図１は第１実施形態に係る画像形成装置の全体模式説明図であり、まず図１を参照して画像形成装置の全体構成について説明する。
【００１７】
（画像形成装置の全体構成）
本実施形態の画像形成装置は被転写体として中間転写体に一次転写し、その転写像を記録媒体に二次転写して画像を形成する、いわゆるクリーナレスのフルカラー画像形成装置である。
【００１８】
図１に示す画像形成装置は、色の異なるトナー像を形成する４個の画像形成部を備える。具体的には、イエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像、ブラックトナー像をそれぞれ形成する画像形成部Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備える。これらの画像形成部Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの画像形成部は、トナーの色が異なる点を除いて、同じ電子写真プロセス構成である。
【００１９】
すなわち、それぞれの画像形成部Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、像担持体１の表面を帯電手段２により一様に帯電し、この像担持体１に露光手段３により画信号に応じた光照射を行うことで静電潜像を形成する。その静電潜像を現像手段４によりトナー現像して可視像化し、そのトナー像を一次転写手段５へのバイアス印加により中間転写体としての中間転写ベルト８に一次転写する。このようにして各画像形成部で形成したイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー像を中間転写ベルト８に重ね合わせて順次転写することでフルカラー画像を形成する。
【００２０】
そして、そのトナー像を二次転写手段９へバイアス印加をすることにより、搬送される記録媒体Ｐに二次転写する。その後、記録媒体Ｐを定着手段11へ搬送して加熱加圧してトナー像を記録媒体Ｐに定着した後、装置外へと排出する。一方、像担持体１から中間転写ベルト８へトナー像を一次転写した時に、転写しきれずに像担持体１に残留したトナーは、現像手段４により回収する。現像手段４により回収ことにより、クリーナレスの画像形成装置となる。
【００２１】
（画像形成装置の詳細構成）
以下に、本実施形態の画像形成装置を構成する各部について具体的に説明する。
【００２２】
各画像形成部Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにおいて、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体ドラム（以下「感光体」という）１は、不図示の駆動手段によって図１の矢印方向（反時計回り）に回転駆動される。この感光体１は、導電性基層上に光導電層を設けてなっており、有機感光体（ＯＰＣ）やアモルファスシリコン感光体、セレン感光体等が使用できる。なお、本実施形態では、負帯電性の有機感光体（ＯＰＣ）を使用した。
【００２３】
帯電手段２は、感光体１の表面を所定の極性及び、電位に一様に帯電する。帯電手段２としては、コロナ帯電器や帯電ローラ、磁気ブラシ等が使用できる。
【００２４】
本実施形態では、接触帯電方式の帯電ローラ等の帯電手段２を使用した。帯電手段２は、不図示の加圧手段で芯金を感光体方向に押圧することで感光体１に接しており、感光体１の回転に従動して回転する。また、不図示の高圧電源よりマイナスの直流電圧と交流電圧を重畳した帯電バイアスを帯電手段２の芯金に印加する。
【００２５】
帯電手段２としては、金属の芯金上に、カーボン分散ＥＰＤＭ系発泡スポンジゴムの下層、カーボン分散ＮＢＲ系ゴムの中間層、カーボン分散フッ素系樹脂の表層を順に積層した３層構成のものを使用している。
【００２６】
露光手段３は、感光体１の回転方向において、帯電手段２の下流側を露光するように構成され、帯電手段２で一様に帯電された感光体１の表面を画像情報に基づき光走査し、感光体１上に静電潜像を形成する。露光手段３としては、レーザースキャナやＬＥＤアレイ等が使用できる。
【００２７】
本実施形態では、レーザースキャナを使用している。クリーナレスの画像形成装置では、露光位置での感光体１上に残余トナーが存在し、露光はその上からなされることになる。しかし、感光体１上の残余トナー量は露光による静電潜像形成に影響のない量に設定されているため問題とはならない。
【００２８】
現像手段４は、感光体１の回転方向において、露光位置の下流側に配置され、感光体１上の静電潜像をトナーで現像することで感光体１上にトナー像を形成する。また、それと同時に、後述のトナー帯電手段７により正規の帯電極性に帯電された感光体１の非画像部に存在する残余トナーを感光体１と現像スリーブ41の電位差により現像手段４に回収し、再利用する。
【００２９】
本実施形態の画像形成装置では、二成分非磁性マイナス帯電トナーにより、感光体１上の静電潜像を反転現像する。現像スリーブ41は、感光体１の対向に最近接距離３５０μｍで配置し、感光体１の対向部で感光体１の移動方向に対して、逆方向に回転駆動する。回転方向を逆方向としているのは、感光体１上の残余トナーの回収に有利であったからである。現像スリーブ41の内部には、不図示のマグネットローラを配置し、その磁力により現像スリーブ41の外周面に二成分現像剤を吸着保持させる。そして、感光体１の対向部で感光体１に接触させ、不図示の高圧電源よりマイナスの直流電圧と交流電圧を重畳させた現像バイアスを印加した。
【００３０】
一次転写手段５は、一次転写位置Ｔ１で中間転写ベルト８を挟んで感光体１に対向する位置に配置される。この一次転写手段５へトナー極性の逆極性の転写バイアスを印加して、その転写電界により中間転写ベルト８上に感光体１上のトナー像を一次転写する。一次転写手段５としては、コロナ帯電器や転写ローラ、転写ブレード、転写ブラシ等が使用できる。
【００３１】
本実施形態では一次転写手段５として転写ローラを中間転写ベルト８に従動して回転するように構成した。そして、中間転写ベルト８を介して感光体１に８００ｇの圧接力で当接させ、不図示の高圧電源よりトナー極性の逆極性であるプラスの転写バイアスを印加して、その転写電界により感光体１上のトナー像を中間転写ベルト８上に一次転写した。
【００３２】
転写ローラとしては、金属の芯金上に半導電性のポリウレタン系発泡ゴム層を形成した、アスカーＣ硬度１０で、ローラ抵抗が１×１０７Ωの半導電性転写ローラを使用した。ローラ抵抗は、温度２３℃、相対湿度５０％ＲＨの環境で、転写ローラの芯金の両端に各５００ｇの錘を載せ、電流計を介してアースされた金属板に押圧し、５００Ｖの電圧を印加した時に金属板に流れる電流を測定して算出した。
【００３３】
ＳＭ、ＳＣ、ＳＫは、それぞれマゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部の感光体１の回転方向に対して、一次転写位置Ｔ１の下流で、後述のトナー均一化手段６の上流に配置された逆転写トナー量検知センサーである。また、逆転写トナー量検知センサーは、中間転写体の移動方向に垂直な方向の中央に配置される。尚、逆転写トナーの発生しない最上流のイエローの画像形成部には配置されない。
【００３４】
逆転写トナー量検知センサーは、ＬＥＤなどの発光素子で光を感光体１上の逆転写トナー層が形成されている部分に照射し、その反射光をフォトダイオードなどの受光素子で受光し、その反射光の強弱により、感光体上の逆転写トナー量を検知する。
【００３５】
本実施形態では、逆転写トナー量検知センサーＳＭ、ＳＣ、ＳＫは、図２のように構成し、発光素子にＬＥＤ121、受光素子にフォトダイオード122を使用した。
【００３６】
なお、この逆転写トナー量検知センサーをＳＭ、ＳＣ、ＳＫ使用した、転写バイアスの制御については、後で詳細に説明する。
【００３７】
６はトナー均一化手段であり、感光体１の回転方向で一次転写手段５の下流側に配置され、一次転写後の感光体１上の画像に応じた残余トナーを分散させ、均一にならすことで、後述のトナー帯電手段７の局所にトナーが集中することを防止する。また、トナーの帯電量が多い場合は、トナーを除電する。トナー均一化手段６としては、ブラシ、ブラシローラ等が使用できる。本実施形態では、トナー均一化手段６として半導電性ブラシを接地して使用した。
【００３８】
７はトナー帯電手段であり、感光体１上の残余トナーを現像手段４で回収可能な正規の帯電極性に帯電させる。トナー帯電手段としてはブラシ、ブラシローラ等が使用できる。
【００３９】
本実施形態では、半導電性ブラシ７を使用し、不図示の電源よりトナーと同極性の直流電圧を印加した。これにより、トナーを正規の帯電極性に帯電することができ、帯電ローラ２へのトナーの付着を抑制することができた。
【００４０】
中間転写ベルト８は、駆動ローラ81、従動ローラ82、83で懸架され、各画像形成部Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの感光体１に接触して図１の矢印方向に回転駆動される。中間転写ベルト８には、ポリエステル、フッ素樹脂、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルケトン、ポリカーボネート等の樹脂が使用できる。
【００４１】
電気抵抗は、体積抵抗率が１×１０６〜１×１０１３Ω・ｃｍ、表面抵抗率が１×１０８〜１×１０１４Ω／□が適している。
【００４２】
本実施形態では、公知の方法により電気抵抗を体積抵抗率１×１０１０Ω・ｃｍ、表面抵抗率１×１０１２Ω／□に調整した厚み９０μｍの無端ポリイミドベルトを使用した。電気抵抗は、温度２３℃、相対湿度５０％ＲＨの環境で、アドバンテスト製Ｒ８３４０Ａ測定器と、主電極外径５０ｍｍ、ガード電極７０ｍｍのプローブを使用し、印加電圧１００Ｖ、チャージ時間１０秒の条件で測定した。
【００４３】
二次転写手段９は、二次転写位置Ｔ２で中間転写ベルト８を挟んで従動ローラ82に対向する位置に配置されている。二次転写手段９へトナー極性の逆極性の直流電圧を印加することにより、その転写電界で、不図示の給送部から中間転写ベルト８上のトナー像にタイミングに合わせて二次転写位置Ｔ２に導入された記録媒体Ｐに中間転写ベルト８上のトナー像を二次転写する。二次転写手段９としては、コロナ帯電器や転写ローラ、転写ブレード、転写ブラシ等が使用できる。
【００４４】
本実施形態では、二次転写手段９として二次転写ローラを使用し、不図示の高圧電源よりトナー極性の逆極性であるプラスの転写バイアスを印加して、その転写電界により中間転写ベルト８上のトナー像を記録媒体Ｐ上に二次転写した。
【００４５】
二次転写ローラとしては、金属の芯金上に半導電性のＮＢＲゴムとヒドリンゴムを主成分とする発泡ゴム層を形成した、アスカーＣ硬度３５で、ローラ抵抗が１×１０８Ωの半導電性転写ローラを使用した。ローラ抵抗は、温度２３℃、相対湿度５０％ＲＨの環境で、二次転写ローラの芯金の両端に各５００ｇの錘を載せ、電流計を介してアースされた金属板に押圧し、２０００Ｖの電圧を印加した時に金属板に流れる電流を測定して算出した。
【００４６】
なお、中間転写ベルト８から記録媒体Ｐにトナー像を転写した後に中間転写ベルト８上に残留したトナーを除去するために中間転写ベルトクリーニング手段10が設けられている。この中間転写ベルトクリーニング手段10としては、クリーニングローラ、クリーニングブレード、クリーニングウェッブ等が使用できる。
【００４７】
本実施形態では、デュロメータＡ硬度７５で２ｍｍ厚のポリウレタンのクリーニングブレードを使用している。
【００４８】
定着手段11は、定着ローラ111及び加圧ローラ112のローラ対で構成され、転写材上に形成されたトナー像を加熱、加圧することで転写材上に定着する。
【００４９】
これらのローラは金属ローラ上にフッ素ゴム、シリコーンゴム等の弾性層、表層にトナーに対して高い離型性を有するＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂、シリコーン樹脂等の材料が積層されたものが使用される。
【００５０】
本実施形態では、定着ローラ111、加圧ローラ112とも、金属ローラ上にシリコーンゴムの弾性層、ＰＦＡの表層を積層したものを使用し、定着ローラ111の内部にヒーターを配置した。
【００５１】
（逆転写トナー量と転写バイアスの関係）
次に、図３、図４に基づき、逆転写トナー量と転写バイアスの関係について説明する。図３及び図４は、本実施形態の画像形成装置におけるシアンの画像形成部での、一次転写位置Ｔ１下流の感光体上の転写残トナー量及び、逆転写トナー量と一次転写電流量との関係を測定した結果である。図３は画像形成装置の電源を入れてコピーを開始する直前を示し、図４は連続２０００枚コピーした後を示す。
【００５２】
トナー量の評価は、まず、一次転写位置Ｔ１の感光体１の回転方向下流における、感光体１上のトナーを透明テープに貼り付けて全量剥離し、白色度８０％の紙に貼り付けた。そして、各色毎に最適化されたフィルターを通してその反射濃度を測定し、その値をトナー量指数として求めることでおこなった。トナー量指数の値が大きいほど、感光体上のトナー量が多いことを表している。なお、トナー量指数が０から０．２の範囲において、トナー量指数と実際のトナー量について問題となる差がないことはあらかじめ各色について確認した。
【００５３】
次に、具体的な実験方法を説明する。
【００５４】
シアンの転写残トナー量は、１辺２ｃｍの正方形で最大トナー載り量の検知画像としてのトナーパッチ（以下「制御パッチ」という）を感光体１上に形成し、一次転写位置Ｔ１を通過後に装置を緊急停止し、感光体１上の転写残トナーを上述の方法により測定した。
【００５５】
マゼンタの逆転写トナー量は、上述の制御パッチをマゼンタの画像形成部において中間転写体上に形成し、シアンの画像形成部の一次転写位置Ｔ１を通過後に装置を緊急停止した。そして、中間転写体上からシアンの感光体１上に逆転写したマゼンタの逆転写トナーをシアンの転写残トナー量と同様の方法で測定した。
【００５６】
上述の工程を転写電流を変えながら繰り返し実施し、その結果をまとめたものが図３、図４である。
【００５７】
次に、転写残トナー量、逆転写トナー量と転写電流の関係について、図３、４に基づき説明する。
【００５８】
●はシアンの転写残トナー量、▲はマゼンタの逆転写トナー量、◆はシアンの転写残トナー量とマゼンタの逆転写トナー量を合算したトナー量、すなわち損失トナー量をそれぞれ代表した値である。
【００５９】
ここで、●で示したシアンの転写残トナー量は転写電流の増加に伴い減少しているため、転写電流の設定を大きくすることで転写性を向上させることができる。それに対して、▲で示したマゼンタの逆転写トナー量は転写電流の増加に伴い増加しているため、転写性を向上させるために転写電流の設定を大きくすると逆転写性は悪化してしまう。すなわち、転写トナー量と逆転写トナー量はトレードオフの関係にあり、両方を同時に改善するように転写電流を設定することは本実施形態においては非常に困難である。
【００６０】
上述の結果は以下のように説明することができる。すなわち、一次転写位置Ｔ１において、転写ローラ５の接触部近傍の下流領域で転写電界によるプラス電荷の放電が発生し、それによりマイナス極性のトナーの電荷がプラスに反転し、プラスの転写電界と反発することで感光体１上へトナーが逆転写する。そのため、転写バイアスを増大させると転写性は向上するが、放電量が増加するため逆転写トナー量は増加してしまう。
【００６１】
また、図３、図４に示した１点鎖線及び、点線は色味変動の観点から求めた、本実施形態のクリーナレスの画像形成装置における、シアンの画像形成部の一次転写位置Ｔ１下流での、感光体１上のトナー量の上限値である。１点鎖線は転写残トナー量、点線は逆転写トナー量の上限値を示している。つまり、それを目標値として、それぞれをその値以下に抑えることで、色味変動を抑制することが可能となる。なお、これらの転写残トナー量、逆転写トナー量の上限値は、各トナーによってその影響が異なるため、マゼンタ、ブラックの画像形成部の上限値はシアンの画像形成部と同じである必要はない。
【００６２】
ところで、それぞれの目標値を見てわかるように、クリーナレスの画像形成装置では、現像器内のトナー混色による色味変動が問題となるため、逆転写トナー量の目標値は転写残トナー量の目標値より厳しい設定となっている。一方、感光体クリーニング手段をもつ画像形成装置では、それぞれを同じ程度の目標値にしても成り立たたせることは可能である。
【００６３】
続いて、図３と図４の違いについて説明する。図３と図４では、転写トナー量と逆転写トナー量の転写電流に対するトレードオフの関係に違いはないが、図４では、転写残トナー量指数、逆転写トナー量指数の変化曲線が、図３に対して転写電流が大きい方向にシフトしている。
【００６４】
その理由として、画像形成装置の連続運転により現像器内でトナーが長時間撹拌されることで、過剰の摩擦帯電によりトナーの電荷量が増加したことが考えられる。つまり、図４の状態では、図３の状態に対して、トナーの電荷量が大きい。このため、トナーの転写により多くの電荷量が必要となる。また、トナーの極性を反転させるのにより多くの電荷量が必要となった。このため、転写電流が大きい方向に転写残トナー量指数、逆転写トナー量指数の変化曲線がシフトしたと考えられる。
【００６５】
上述のように、画像形成装置が動作することにより転写特性が変化する場合、従来の画像形成装置で実施されているような制御をするだけでは十分でないことになる。即ち、従来のような、装置内の絶対水分量を検知して、高湿環境、標準環境、低湿環境等の環境区分に応じて異なる転写バイアスに制御をするだけでは十分でない。
【００６６】
例えば、図３の状態では、色味変動を抑制するために決められた転写残トナー量と逆転写トナー量の目標値を満たすために、転写電流は８μＡに設定される。しかし、連続運転により同じ環境区分でトナーの転写特性が変化した図４の状態では、８μＡでは転写残トナー量の目標値が満足できないため、画像不良が発生してしまう。なお、図４の状態では、転写電流は８μＡの１．５倍である１２μＡが適している。
【００６７】
また、図３、図４の結果から、損失トナー量を最小にする転写制御では、逆転写トナー量を常に目標値以下に制御するのに十分でないことになる。即ち、感光体クリーニング手段を配置した画像形成装置で提案されている、トナー量、転写残トナー量、逆転写トナー量を検知して、トナー利用効率を最大にする転写制御では十分ではない。
【００６８】
例えば、図３の状態で損失トナー量を最小にするには転写電流は１０μＡに設定され、図４の状態では１６μＡに設定されるが、本実施形態ではいずれの状態においても逆転写トナー量の目標値を満足していないため、色味変動を抑制することができない。このような結果になる原因は、クリーナレスの画像形成装置では、現像器内のトナー混色による色味変動が問題となるため、逆転写トナー量の目標値が非常に厳しい設定となっているためである。
【００６９】
（逆転写トナー量検知センサーによる転写バイアス制御）
次に、第１実施形態に係る画像形成装置の逆転写トナー量検知センサーによる転写バイアス制御について説明する。なお、本実施形態では転写バイアスを定電流制御としているが、定電圧制御でも同様である。
【００７０】
本実施形態の画像形成装置では、逆転写トナー量を検知し、逆転写トナー量の目標値を満足する範囲で転写電流を設定するように制御している。すなわち、図３の状態では転写電流を８μＡに制御し、図４の状態では転写電流を１２μＡに制御して、転写残トナー量、逆転写トナー量のそれぞれの目標値を満足することで、色味変動による画像不良を防止している。また、本実施形態の画像形成装置は、装置内の温度／湿度を検知する手段を備えており、それに応じた各環境区分の標準の転写電流が環境制御テーブルとしてあらかじめ設定されている。
【００７１】
さらに、第１実施形態における制御工程について詳細に説明する。
【００７２】
第１実施形態では、逆転写性が問題となるイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーの逆転写トナー量は、搬送方向に対して直後に配置された画像形成部で検知する。つまり、イエロートナーの逆転写性はマゼンタの画像形成部、マゼンタトナーの逆転写性はシアンの画像形成部、シアントナーの逆転写性はブラックの画像形成部で検知する。
【００７３】
なお、それぞれの画像形成部では同様の制御工程を実施しているため、シアンの画像形成部について以下に説明する。
【００７４】
まずは、マゼンタ及びシアンの画像形成部の転写電流を設定して印加する。それぞれの転写電流は、画像形成装置が電源ＯＦＦの状態から立ち上がる時の制御時には環境区分毎の環境制御テーブルの値、所定コピー枚数や所定時間毎におこなう制御時は前回の制御で設定された値が使用される。
【００７５】
次に、シアンの画像形成部の搬送方向直前であるマゼンタの画像形成部で、マゼンタトナーの制御パッチを中間転写体上に形成する。実際は、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部でほぼ同時に同様の制御工程を実施しているため、中間転写体上には図５のような制御パッチが形成される。
【００７６】
続いて、シアンの画像形成部において、マゼンタトナーの逆転写トナー量を逆転写量検知センサーで検知する。なお、マゼンタトナーのフォトダイオードに受光される反射光量に応じた逆転写トナー量検知センサー出力と、逆転写トナー量指数の関係は図６に示す関係になっており、あらかじめ画像形成装置内の記憶部にテーブルとして格納されている。
【００７７】
その後、検知結果がマゼンタの逆転写トナー量の目標値を超えていた場合は、シアンの転写電流を１μＡ小さく設定し、再度マゼンタトナーの逆転写トナー量を検知する。
【００７８】
反対に目標値以下であった場合は、シアンの転写電流を１μＡ大きくし、再度マゼンタトナーの逆転写量を検知する。
【００７９】
以上の制御工程を繰り返すことにより、マゼンタトナーの逆転写トナー量の目標値を満足する最大転写電流が求められる。
【００８０】
上述の工程が、イエロートナー、シアントナーについても実施され、それぞれのトナーについて、逆転写トナー量の目標値を満足する最大転写電流が求められる。
【００８１】
さらにその結果に基づき各画像形成部の転写電流が設定される。その時、マゼンタの画像形成部の転写電流は、イエロートナーの最大転写電流で設定され、シアンの画像形成の転写電流は、イエロートナーとマゼンタトナーの小さい方の最大転写電流で設定される。同様に、ブラックの画像形成部の転写電流はイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーの最も小さい最大転写電流で設定される。
【００８２】
また、本実施形態ではイエローの画像形成部の転写電流は各画像形成部で決定された転写電流の最大値に設定した。
【００８３】
上述の通り転写電流を制御することより、クリーナレスの画像形成装置において、現像器内のトナーの混色による色味変動を抑制し、かつ、その範囲内で最大の転写効率を得ることが可能となり、全体の色味変動を改善することができた。
【００８４】
〔第２実施形態〕
第２実施形態に係る装置について図７を参照して説明する。なお、本実施形態の装置の基本構成は前述した第１実施形態と同一であるため重複する説明は省略し、ここでは第１実施形態と異なる構成について説明する。また、第１実施形態と同一機能を有する部材には同一符号を付す。
【００８５】
本実施形態は、逆転写トナー検知センサーを中間転写体の搬送方向に対して最下流の画像形成部であるブラックの画像形成部にのみ配置していることが第１実施形態と異なる。そのために第１実施形態と異なる制御工程の部分について以下に説明する。
【００８６】
第２実施形態では、逆転写性が問題となるイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーの逆転写トナー量は、中間転写体の搬送方向に対して最下流に配置されたブラックの画像形成部で検知する。なお、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーの逆転写性に対しての最大転写電流を求める工程は、各トナーで同様であるため、マゼンタトナーを例に説明する。
【００８７】
まず、マゼンタ及びブラックの画像形成部の転写電流を設定して印加する。それぞれの転写電流は、画像形成装置が電源ＯＦＦの状態から立ち上がる時の制御時には環境区分毎の環境制御テーブルの値、所定コピー枚数や所定時間毎におこなう制御時は前回の制御で設定された値が使用される。
【００８８】
ここで、マゼンタトナーの制御パッチが通過する、シアンの画像形成部の転写電流は逆転写現象が発生しないように設定しておく必要がある。本実施形態では０μＡに設定した。同様に、イエロートナーの逆転写トナー量を検知する場合は、マゼンタ、シアンの画像形成部の転写電流を０μＡに設定した。
【００８９】
次に、マゼンタトナーの制御パッチを中間転写体上に形成するし、続いて、ブラックの画像形成部において、マゼンタトナーの逆転写トナー量を逆転写量検知センサーで検知する。
【００９０】
その後、検知結果がマゼンタの逆転写トナー量の目標値を超えていた場合は、ブラックの転写電流を１μＡ小さく設定し、再度マゼンタトナーの逆転写トナー量を検知する。
【００９１】
反対に目標値以下であった場合は、ブラックの転写電流を１μＡ大きくし、再度マゼンタトナーの逆転写量を検知する。
【００９２】
以上の制御工程を繰り返すことにより、マゼンタトナーの逆転写トナー量の目標値を満足する最大転写電流が求められる。
【００９３】
上述の工程が、イエロートナー、シアントナーについても実施され、それぞれのトナーについて、逆転写トナー量の目標値を満足する最大転写電流が求められる。
【００９４】
さらにその結果に基づき各画像形成部の転写電流を第１実施形態と同様の考え方で設定した。
【００９５】
上述の通り転写電流を制御することより、クリーナレスの画像形成装置において、現像器内のトナーの混色による色味変動を抑制し、かつ、その範囲内で最大の転写効率を得ることが可能となり、全体の色味変動を改善することができた。また、逆転写トナー量検知センサーを減らすことでコストを低減することができた。
【００９６】
〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態に係る装置について図８を参照して説明する。なお、本実施形態の装置の基本構成は前述した第２実施形態と同一であるため重複する説明は省略し、ここでは第２実施形態と異なる構成について説明する。また、第２実施形態と同一機能を有する部材には同一符号を付す。
【００９７】
本実施形態は、中間転写体の搬送方向に対して最下流の画像形成部にのみ感光体クリーニング手段を配置していることが第２実施形態と異なる。そのため、第２実施形態と異なる部分について以下に説明する。
【００９８】
第３実施形態では、中間転写体の搬送方向に対して最下流のブラックの画像形成部に、転写残トナー及び逆転写トナーを感光体１上から除去するための感光体クリーニング手段ＣＫを配置した。感光体クリーニング手段ＣＫとしては、クリーニングローラ、クリーニングブレード、クリーニングウェッブ等が使用できる。
【００９９】
本実施形態では、デュロメータＡ硬度７５で２ｍｍ厚のポリウレタンのクリーニングブレードを使用した。
【０１００】
感光体クリーニング手段ＣＫを配置することで、転写電流を設定する制御工程の際に発生する、イエロー、マゼンタ、シアンの３色分の逆転写トナーによる色味変動への影響はなくなった。
【０１０１】
次に、転写電流の制御について説明する。イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーの逆転写トナー量の目標値を満足する最大転写電流を求める工程は第２実施形態と同じである。さらにその結果に基づきマゼンタ、シアンの画像形成部の転写電流を設定する方法は第１実施形態と同様である。このため、重複する説明は省略する。
【０１０２】
但し、ブラックの画像形成部は感光体クリーニング手段ＣＫが配置されているため、逆転写トナーによる色味変動を考えなくともよく、クリーナレスの画像形成部と比べ転写電流を大きく設定することができる。
【０１０３】
上述の通り転写電流を制御することより、クリーナレスの画像形成装置において、現像器内のトナーの混色による色味変動を抑制し、かつ、その範囲内で最大の転写効率を得ることが可能となり、全体の色味変動を改善することができた。また、逆転写トナー量検知センサーを減らすことでコストを低減することができた。さらに、ブラックの画像形成部の転写電流をクリーナレスの画像形成部の場合より大きく設定することで、ブラックトナーの転写効率を高く維持することが可能となり、ブラックの文字品位の劣化を抑制することができた。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】第１実施形態の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。
【図２】第１実施形態の逆転写トナー量検知センサーを示した模式図。
【図３】第１実施形態の装置立ち上げ時の状態でのシアンの画像形成部における転写性及び逆転写性と転写電流の関係を表した図。
【図４】第１実施形態の２０００枚連続運転後の状態でのシアンの画像形成部における転写性及び逆転写性と転写電流の関係を表した図。
【図５】第１実施形態の中間転写体上に形成された制御パッチを示した模式図。
【図６】第１実施形態の逆転写トナー量検知センサーの出力とトナー量の関係を示す図。
【図７】第２実施形態の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。
【図８】第３実施形態の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。
【符号の説明】
【０１０５】
Ｐ…記録媒体、Ｔ１…一次転写位置、Ｔ２…二次転写位置、１…像担持体、２…帯電手段、３…露光手段、４…現像手段、５…一次転写手段、６…トナー均一化手段、７…トナー帯電手段、８…中間転写ベルト、９…二次転写手段、10…中間転写ベルトクリーニング手段、11…定着手段、41…現像スリーブ、81…駆動ローラ、82…従動ローラ、83…従動ローラ、111…定着ローラ、112…加圧ローラ、121…ＬＥＤ、122…フォトダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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