(57)【要約】【課題】  コストアップすることなく、中間転写ベルトの寿命が続く間、安定した画像品質を維持できる画像形成装置の提供。【解決手段】  第１の像担持体上に帯電、露光、現像を行うことにより画像を形成する第１の画像形成部１１２を有し、該画像を第２の像担持体上に転写するための第１の転写手段１１３を有し、且つ第２の画像形成部１１４を構成する第２の像担持体上に濃度測定用のトナー像を形成し、そのトナー像（トナーパッチ）の濃度を検知する検知手段１１５を有し、濃度検知結果と目標濃度ターゲットとを比較する比較手段１１６で演算した演算結果から画像濃度を制御し、第２の像担持体の使用状況に応じ、演算結果に補正を行う補正手段１１７を有すると共に画像濃度を制御する制御手段１１１を備えたことを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の像担持体上に帯電、露光、現像を行うことにより画像を形成し、該画像を第２の像担持体上に転写するための第１の転写手段を有し、且つ第２の像担持体上に濃度測定用のトナー像を形成し、そのトナー像の濃度を検知する検知手段を有し、該濃度検知結果と目標濃度ターゲットとを比較し演算した演算結果から画像濃度を制御する画像形成装置であって、
前記第２の像担持体の使用状況に応じ、前記演算結果に補正を行うことで画像濃度を制御する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
第１の像担持体上に帯電、露光、現像を行うことにより画像を形成し、該画像を第２の像担持体上に転写するための、第１の転写手段を有し、且つ第２の像担持体上に濃度測定用のトナー像を形成し、そのトナー像の濃度を検知する検知手段を有し、該濃度検知結果と目標濃度ターゲットとを比較し演算した演算結果から画像濃度を制御する画像形成装置であって、
前記第２の像担持体の使用状況に応じて、前記目標濃度ターゲットに補正を行うことで画像濃度を制御する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
少なくとも前記第１の像担持体と、第２の像担持体と、第１の転写手段と、が一体化され、画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジであること特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第２の像担持体の使用状況の代わりに前記第１の像担持体の使用状況を用いることを特徴とする請求項３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、電子写真方式或いは静電記録方式を用いて像担持体上に形成したトナー像を記録材に転写する、複写機、プリンタなどの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、電子写真方式の画像形成装置において、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（感光ドラム）に形成したトナー像を一旦中間転写体上に転写（１次転写）して、その後中間転写体上のトナー像を記録用紙などの記録材上に２次転写する中間転写方式がある。特に、中間転写方式によれば、感光ドラムに対して複数の現像装置を用いて複数色のトナー像を順次形成し、このトナー像を中間転写体に一次転写する工程を複数回繰り返し、中間転写体上に複数色のトナー像を重ねた後、この複数色のトナー像を記録材に一括して２次転写して、例えば、フルカラー画像を形成することができる。
【０００３】
中間転写体としては、複数のローラに掛け渡されて無端移動するベルト状の中間転写体、即ち、中間転写ベルトがある。図９は、従来の画像形成装置にて用いられる中間転写ベルトユニットの一例の概略構成を示す。
【０００４】
中間転写ベルト５は、近年低コスト化へのメリットの高い、樹脂（ＰＶｄＦ、ＰＥＴ、ＡＢＳ等）を５０〜３００μｍ厚に無端状に成形したものを用いられ、背面ローラ１６、駆動ローラ１７、テンションローラ１８などに掛け渡される。
【０００５】
中間転写ベルト５を挟んで感光ドラム１と対向する位置には、感光ドラム１に形成したトナー像を中間転写ベルト５に転写するための１次転写手段として、例えば１次転写ローラ８が配置される。１次転写ローラ８には、１次転写工程時に１次転写バイアスが印加される。中間転写ベルト上に形成されたトナー像は、背面ローラ１６の対向部に中間転写ベルト５を介して当接している２次転写ローラにより、所定のタイミングで搬送されてきた転写材Ｐに転写される。
【０００６】
また、不図示の本体内には濃度センサー１９が設けられている。一般に電子写真方式のカラー画像形成装置は、使用する環境の変化、プリント枚数等の諸条件によって画像濃度が変動すると、本来の正しい色調が得られなくなってしまう。そこで、各色のトナーで中間転写ベルト５上に濃度検知用トナーパッチ像Ｔを試験的にそれぞれ作成し、それらの濃度を濃度センサー１９で検知し、その検知結果から露光量、現像バイアス等にフィードバックをかける画像濃度制御を行うことで安定した画像を得ている。濃度センサー１９は、図８に示すようにＬＥＤ等の発光素子９１、フォトダイオード等の受光素子９２、及びホルダーからなっており、発光素子９１からの光を中間転写ベルト５上のパッチＴに照射させ、そこからの反射光を受光素子９２で測定することによりパッチの濃度を測定する。
【０００７】
また、複数のパッチ濃度の中から制御目標濃度ターゲットが含まれている区間を探し、含まれていない場合、前記パッチ濃度の内の２点を用いて直線補間により所定の画像濃度制御を行う為のプロセス条件を決定することで、画像濃度制御を行う、という発明が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平８−２８９１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の画像形成装置では、以下のような問題があった。
【０００９】
上述の従来例においては、中間転写ベルト５は画像形成が繰り返し行われることで、初期から中間転写ベルトの寿命に至る間に、中間転写ベルト表面の離型性が大きく変動する。例えば、トナーに外添されている離型剤が中間転写ベルト表面に付着することにより、２次転写効率が良くなる。即ち、初期から中間転写ベルトの寿命に至る間に、著しく２次転写効率が変動する。この２次転写効率の変動により、実際の転写材上へのトナーの量が変動し、中間転写ベルト５のライフにわたり、安定したトナー量にて制御することができなくなり、画像品質（例えば、色調、飛び散り）をライフに渡り安定させることができなかった。
【００１０】
また、２次転写効率の変動が少ない構成を用いるのが考えられる。例えば、離型剤の塗布や離型層を設ける等考えられるが、何れもコストアップを招くことになる。
【００１１】
更に、転写材上で濃度制御する方法により解決可能であるが、転写材の種類、バタツキを考慮に入れると、装置が大型化、複雑化してしまうため、コストアップを招く。
【００１２】
また、特許文献１の例では、トナーの消費を最小限に抑えることが出来ても、画像品質の安定性において、課題が残る。
【００１３】
本発明は上記課題に鑑みて、コストアップすることなく、中間転写ベルトの寿命が続く間、安定した画像品質を維持できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、下記構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。
【００１５】
（１）請求項１に係る発明は、第１の像担持体上に帯電、露光、現像を行うことにより画像を形成する第１の画像形成部を有し、該画像を第２の像担持体上に転写するための第１の転写手段を有し、且つ第２の画像形成部を構成する第２の像担持体上に濃度測定用のトナー像を形成し、そのトナー像（トナーパッチ）の濃度を検知する、例えば濃度センサー等の検知手段を有し、該濃度検知結果と目標濃度ターゲットとを比較する比較手段で演算した演算結果から画像濃度を制御する画像形成装置であって、前記第２の像担持体の使用状況に応じ、前記演算結果に補正を行う補正手段を有すると共に画像濃度を制御する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【００１６】
（２）請求項２に係る発明は、請求項１と同様の主構成を有する画像形成装置であって、前記第２の像担持体の使用状況に応じ、前記目標濃度ターゲットに補正を行う補正手段を有すると共に画像濃度を制御する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、中間転写ベルトの使用状況によらず、転写材上へ転写されるトナー量を一定にすることができる。このため、中間転写ベルトのライフ（寿命期間）にわたり、安定した画像品質を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る（カラー）画像形成装置の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明に係る画像形成装置の要部構成を示すブロック図である。
【００２０】
制御手段１１１は、ＣＰＵ１１１ａ、ＲＯＭ１１１ｂ、ＲＡＭ１１１ｃを有し、第１の像坦持体を形成する感光ドラムを有する第１の画像形成部１１２、第１の転写手段１１３、第２の画像形成部１１４、トナーパッチ像の濃度を検知する濃度センサとしての検知手段１１５、検知結果と目標濃度ターゲットとを比較する比較手段１１６、第２または第１の像坦持体の使用状況に応じて、演算結果もしくは目標濃度ターゲットに補正を行う補正手段１１７を備えた画像形成装置１００である。
【００２１】
図２は、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成を示す図である。
【００２２】
本実施例において、画像形成装置１００は、電子写真方式を用いたカラー画像形成装置であり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（黒）の各色成分に分解された画像情報に従って形成した各色のトナー像を中間転写体上に１次転写して一旦重ねた後、記録材に２次転写する中間転写方式を採用している。
【００２３】
先ず、本実施例の画像形成装置の全体構成及び動作を説明する。
【００２４】
画像形成装置１００は、像担持体であるドラム型の電子写真感光体、即ち、感光ドラム１を有している。感光ドラム１は、駆動手段（図示せず）によって図示矢印Ａ方向に駆動され、帯電手段である一次帯電器２により一様に帯電される。次いで、露光装置３より、イエロー色の画像情報に従ったレーザ光Ｌが感光ドラム１に照射され、感光ドラム１上に潜像が形成される。更に感光ドラム１が矢印Ａ方向に進むと、イエロー色現像装置４ａが感光ドラム１に対向するよう不図示の回転支持体が回転する。こうして選択されたイエロー色現像装置４ａによって、イエロー色の画像情報に従って感光ドラム１に形成された潜像がトナー像として可視化される。
【００２５】
感光ドラム１の回転方向の現像位置より下流側において、中間転写体として、複数のローラに掛け渡されて無端移動する中間転写ベルト５が配置されている。本実施例において、中間転写ベルト５は、背面ローラ１６、駆動ローラ１７、テンションローラ１８に掛け渡された無端ベルト状のフィルムであり、感光ドラム１と略同周速で図示矢印Ｂ方向に移動（回転）する。
【００２６】
中間転写ベルト５を挟んで感光ドラム１と対向する位置に、１次転写手段として１次転写ローラ８が配置され、１次転写ニップ部を形成している。そして、感光ドラム１、中間転写ベルト５の回転に伴い、１次転写ローラ８に１次転写バイアスを印加することによって、感光ドラム１上に形成担持されたトナー像を中間転写ベルト５の外周面に１次転写する。
【００２７】
以上の行程をマゼンタ色、シアン色、黒色についても同様に行うことによって、中間転写ベルト５上に複数色のトナー像、例えばフルカラー画像の場合イエロー色、マゼンタ色、シアン色、黒色の４色のトナー像が重ねて形成される。
【００２８】
次に、給紙手段１２から、中間転写ベルト５を挟んで接離可能な２次転写手段としての２次転写ローラ９と背面ローラ１６とが対向する２次転写ニップ部に、所定のタイミングにて記録材Ｐが供給される。同時に、２次転写ローラ９に２次転写バイアスが印加され、中間転写ベルト５から記録材Ｐへトナー像が転写される。
【００２９】
更に、転写材Ｐは定着装置６まで搬送され、転写材Ｐに転写されたトナー像は転写材Ｐに溶融固着される。その後、転写材Ｐは装置外に排出される。こうして、カラー画像が得られる。
【００３０】
又、転写材Ｐに転写されずに中間転写ベルト５に残留した現像剤（転写残トナー）は、中間転写体クリーニング手段であるクリーニングローラ１５により電荷が付与され、次回の１次転写時に感光ドラム１に逆転写される。一方、感光ドラム１に付着した現像剤（転写残トナー）は、感光体クリーニング手段であるクリーニングブレード２０によって除去される。
【００３１】
ここで、本発明に係る中間転写ベルト５は、ＰＶｄＦを１０１１Ω・ｃｍに抵抗調整し、１００μｍの厚みに形成された無端状のベルトであり、中間転写ベルト５の寿命は、ベルト回転時間から算出している。
【００３２】
検知手段としての濃度センサー１９は、中間転写ベルト５が駆動ローラ１７に対向する位置であり、且つ、中間転写ベルト５に対して平行に設けられている。これは、中間転写ベルト５の浪打等の影響を極力抑え、曲面ではない位置とすることで、濃度センサー１９の検知精度を向上させるためである。
【００３３】
次に本発明における画像濃度制御方法について説明する。濃度制御のシーケンスは、使用する環境の変化、プリント枚数等の諸条件によって画像濃度が変化する虞がある場合に実施される。具体的には、電源ＯＮ時、カートリッジ交換時、及びプリント１００枚毎に行う。濃度制御シーケンスがスタートすると、２次転写ローラが離間される。これは、濃度制御用のトナーパッチ像Ｔが２次転写ローラに転写されることを防ぐためである。次に濃度検知用トナーパッチ像Ｔに従った画像信号が、露光装置３より照射され感光ドラム１上にトナーパッチ像Ｔの潜像を複数個形成する。さらにこれらの潜像は現像装置４ａにより現像されるが、このとき、現像装置４ａに印加する現像バイアスを各トナーパッチ像毎に変化させる。その結果、感光ドラム１上には、濃度の異なる複数個のトナーパッチ像Ｔが形成される。その後、このトナーパッチ像は、所定の電圧が印加された１次転写ローラにより、中間転写ベルト５上に１次転写される。同様の工程を現像装置４ｂ、４ｃ、４ｄにおいても行い、最終的に各色のトナーパッチ像Ｔが中間転写ベルト５上に形成される。最後に濃度センサー１９によりそれぞれのトナーパッチ像Ｔの濃度を測定し、各色毎のトナーパッチ像濃度データと、予め設定されている目標濃度ターゲットとの比較結果から最適な濃度を得るための現像バイアス値を算出する。本実施例に用いる濃度センサー１９は、図９に示す構成例と同様であり、受光素子により測定されたトナーパッチ像Ｔの濃度を、不図示のＣＰＵにて００ｈからＦＦｈ（ｈは１６進を表す）の２５６段階で表示できるようになっている。
【００３４】
発明者等の検討から、本実施例における、中間転写ベルト５の初期から寿命までの間における、２次転写効率は転写材上のトナー量を測定することで確認でき、図３に示す通りとなった。横軸に、中間転写ベルト（ＩＴＢ）５の残寿命をとり、縦軸に転写材上トナー量をとると、中間転写ベルト５の初期状態から寿命半分くらいまでは、転写材上トナー量（２次転写効率）が増加し、それ以降はほぼ収束する傾向となっている。
【００３５】
次に図４に、現像バイアス差分データと転写材上トナー量の変化状況との相関を示す。ここで、現像バイアスは不図示のＣＰＵにて、００ｈからＦＦｈ（ｈは１６進を表す）の２５６段階で表示できるようになっている。
【００３６】
そこで、本実施例においては、中間転写ベルト５の回転時間より得られた寿命データと、図３の実験データを基に、実際の転写材上の濃度を演算する。ここで得られた結果と、目標とする転写材上の目標トナー量Ｗ０（ここでは、０．５５ｍｇ／ｃｍ２）との差分を演算して、画像濃度制御により得られた現像バイアスに補正を行っている。
【００３７】
以下に一連の画像濃度制御補正方法について、図５のフローチャートを基に詳細説明する。
【００３８】
通常の画像濃度制御が終了すると、画像濃度制御補正がスタートする（Ｓ５０１）。まず、中間転写ベルト寿命の読み込みを行う（Ｓ５０２）。次に、中間転写ベルト寿命データＸ％から、転写材上のトナー量Ｗを演算する（Ｓ５０３）。このトナー量Ｗと、目標トナー量Ｗ０と、を比較して差分量を算出する（Ｓ５０４）。ここで、差分量が零（０）の場合は、通常の画像濃度制御で得られた現像バイアスＹが選択され補正終了となる（Ｓ５０５、Ｓ５０６、Ｓ５０９）。差分量ΔＷ（＝Ｗ０−Ｗ）が発生する場合は、図４のグラフを参照してから、現像バイアス差分データ（ΔＹ）を演算する（Ｓ５０７）。ここで、通常の画像濃度制御で得られた現像バイアスＹにΔＹを加算した現像バイアスが選択され終了となる（Ｓ５０８、Ｓ５０９）。
【００３９】
以上述べたように、中間転写ベルトに対する２次転写効率の変動を濃度制御結果にフィードバックすることで、中間転写ベルトの初期から寿命に至る転写材上でのトナー量を一定にすることが可能となり、長期にわたり画像品質を良好に維持できる画像形成装置について説明した。
【００４０】
なお、本実施例において、濃度制御結果から現像バイアスのみを可変することにより、トナー量を一定にしていたが、その他のパラメータとして、帯電バイアスや１次転写バイアスに本実施例における補正を加えることでも、同様の効果が得られる。
【実施例２】
【００４１】
実施例１においては、濃度制御結果から得られた現像バイアスに補正を行うことで最適化を図ったが、本実施例２においては、目標濃度ターゲット値を補正することで、転写材上へのトナー量を一定にする方法について説明する。本実施例における画像形成方法は実施例１と同様なため省略する。
【００４２】
まず、実施例１で説明した通り、中間転写ベルト５の残寿命と転写材上のトナー量の関係は、図３の通りである。また、目標濃度ターゲットの変化量と転写材上のトナー量の関係は、本発明者等の検討により直線関係が得られている（図６参照）。これにより、中間転写ベルト５の残寿命と転写材上のトナー量の関係を考慮に入れ、目標濃度ターゲットを補正することで、転写材上のトナー量を一定に保つことが可能となる。即ち、図３及び図６の関係から、図７に示されるような目標濃度ターゲット推移とすることで、転写材上のトナー量を一定に保つことが可能となる。
【００４３】
以下、本実施例における目標濃度ターゲット補正方法について概略説明する。
【００４４】
通常の画像濃度制御が開始されると、まず、中間転写ベルト寿命の読み込みを行う。次に、中間転写ベルト寿命データＸ％に対して補正された目標濃度ターゲットを演算する。ここで得られた補正した目標濃度ターゲットにて、実施例１と同様に通常の画像濃度制御を行う。
【００４５】
以上述べたように、中間転写ベルトに対する２次転写効率の変動を、実験結果から得られた目標濃度ターゲット補正を行うことで、転写材上のトナー量を中間転写ベルトの寿命期間を通じて略一定に保つことが可能となる。
【実施例３】
【００４６】
本実施例３は、請求項３の発明に該当するもので、第１の像担持体と、第２の像担持体と、第１の転写手段と、が一体化され、画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジとしたものであり、中間転写ベルトと感光ドラムが一体化されたカートリッジの場合について、感光ドラムの寿命により、中間転写ベルトの寿命を判断して制御を行う方法について、以下に説明する。
【００４７】
図８に示されたＩＴＢ−ＯＰＣカートリッジ１０１は、画像形成装置本体に対し着脱可能であり、寿命による交換が可能となっている。また、ＩＴＢ−ＯＰＣカートリッジ１０１は、帯電ローラ２、感光ドラム１、クリーニングブレード２０、中間転写ベルト５、１次転写ローラ８、クリーニングローラ１５等が一体化されたカートリッジであり、寿命によるユーザー交換が可能となっている。また、濃度センサー１９は、不図示の本体に取り付けられ、テンションローラ１８の対向部に、中間転写ベルト５に平行に取り付けられている。尚、本実施例において、ＩＴＢ−ＯＰＣカートリッジ１０１を用いた画像形成動作、濃度制御動作は、実施例１と同様なため、説明を省略する。
【００４８】
本実施例において、一体型のＩＴＢ−ＯＰＣカートリッジ１０１の場合は、中間転写ベルトと、感光ドラムの寿命は略同一に設計される。このため、ＩＴＢ−ＯＰＣカートリッジ１０１の寿命としては、感光ドラムの寿命から、判断することが可能である。
【００４９】
また、本実施例における感光ドラムの寿命の計算方法は、帯電ローラにバイアスが印加された時間を計算することで行っている。尚、寿命の計算方法はこれに限らず、感光ドラムの回転数の値とバイアスが印加された時間に所定の係数を掛けた値との和で計算する方法でも可能である。
【００５０】
上述の感光ドラムの寿命を中間転写ベルトの寿命と置き換えて、実施例１に説明した補正方法を用いることで、本実施例においても同様の効果が得られる。
【００５１】
尚、請求項４に係る発明は、前述の実施例１、２においては、第２の像坦持体（感光ドラム）の使用状況に応じて、演算結果に補正を加えたり、目標濃度ターゲットに補正加えて画像濃度の制御を行ったものを、請求項３の一体化された構成において、第１の像坦持体（感光ドラム）の使用状況に応じて、と条件を置き換えた場合である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係る画像形成装置の要部構成を示すブロック図
【図２】本発明に係る画像形成装置の実施例１の概略構成を示す図
【図３】本発明に係る画像形成装置の実施例１を説明する図
【図４】本発明に係る画像形成装置の実施例１を説明する図
【図５】本発明に係る画像形成装置の実施例１を説明するフローチャート
【図６】本発明に係る画像形成装置の実施例２を説明する図
【図７】本発明に係る画像形成装置の実施例２を説明する図
【図８】本発明に係る画像形成装置の実施例３を説明する図
【図９】画像形成装置の濃度センサーの構成例を示す図
【図１０】画像形成装置の従来例の概略構成を示す図
【符号の説明】
【００５３】
１  感光ドラム（像担持体）
２  帯電手段（一次帯電器）
３  露光手段（露光装置）
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ  現像手段（現像装置）
５  中間転写ベルト（中間転写体）
８  １次転写ローラ
９  ２次転写ローラ
１７  駆動ローラ
１８  テンションローラ
１９  濃度センサー（検知手段）
１００  画像形成装置
１０１  ＩＴＢ−ＯＰＣユニット
１１１  制御手段
１１２  第１の画像形成部
１１３  第１の転写手段
１１４  第２の画像形成部
１１５  検知手段（濃度センサー）
１１６  比較手段
１１７  補正手段
Ｐ  転写材
Ｔ  トナーパッチ像
【図１】
2005338697.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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