(57)【要約】【課題】画像のチリやムラの発生を抑制するために、感光体上トナー像の弱い帯電量のトナー像の割合に応じた転写電流の設定を行う画像形成装置を提供することにある。【解決手段】感光体１０を帯電し、前記感光体１０を露光して静電潜像を形成し、前記感光体１０上の静電潜像に電荷トナーを付着させてトナー像を形成し、前記感光体１０上のトナー像を転写紙に転写する画像形成装置１において、現像装置７より下流に設けられた感光体上トナー量検出手段２５と感光体表面電位検出手段２４を有し、前記感光体１０上に複数の異なる基準画像を作成し、前記感光体上トナー量検出手段２５の検出値と前記感光体表面電位検出手段２４の検出値から、前記感光体上トナーの弱帯電量割合を算出し、転写装置の転写出力条件を制御する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体を帯電し、前記感光体を露光して静電潜像を形成し、前記感光体上の静電潜像に電荷トナーを付着させてトナー像を形成し、前記感光体上のトナー像を転写紙に転写する画像形成装置において、現像装置より下流に設けられた感光体上トナー量検出手段と感光体表面電位検出手段を有し、前記感光体上に複数の異なる基準画像を作成し、前記感光体上トナー量検出手段の検出値と前記感光体表面電位検出手段の検出値から、前記感光体上トナーの弱帯電量割合を算出し、転写装置の転写出力条件を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記感光体上トナーの弱帯電量の割合が所定の値を超えた場合は、その割合に応じて前記転写装置の転写電流値を通常条件よりも大きめに設定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記現像装置のトナー補給動作直後においては、所定時間、前記転写装置の転写電流値を通常条件よりも大きめに設定することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に係り、詳しくは、感光体上のトナー帯電量に応じて転写装置の転写出力を制御する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
感光体上に形成されたトナー像のトナー量に対する転写紙上に転写されたトナー量の割合を転写効率と呼び、環境、転写紙種類、またはトナーの帯電量（単位重量当たりの電荷量）状況によらず転写効率を高める工夫が提案されている（例えば、特許文献１および２参照）。
【特許文献１】特開平５−２８９４６３号公報
【特許文献２】特開平６−１０２７７７号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１においては、プリントシーケンス前において、感光体の基準画像に対し、現像器から電荷トナーが移動すると現像電流が流れる。この現像電流を測定し、積分することで感光体上トナー像の全電荷を知る。
それとともにトナー濃度検出手段でトナー像の濃度を測定し、感光体上のトナー重量を知る。このトナー像の重量と電荷からトナー帯電量を算出し、その値に応じて最も効率の良い転写電流を決定している。
しかしながら、感光体上トナー像のトナーの帯電量は強いものから弱いものを含む分布を持っており、−２０μＣ／ｇ以下、とくに−１０μＣ／ｇ以下の帯電量としては弱いものの割合が多い場合においては、転写効率が最も高い転写電流を選ぶと、転写紙上のトナー像のそのまま弱い帯電量のトナーが多くなる。
転写紙上のトナー像の中の弱い帯電量のトナーは、トナーと転写紙に働く力（クーロン力）が弱い。このため、感光体からトナー像が転写紙に転写した後の工程における、例えば、転写装置からの剥離放電や、転写紙ガイド部材と転写紙の摺擦による静電気などの外乱による画像のチリやムラが発生しやすい。
この不具合に対し、転写効率が最も高い転写電流値よりも、高い転写電流値にしてトナー像を転写紙に転写すると、転写効率は若干低下するが、転写電界によるトナーへの電荷注入が起こり、転写紙上トナー像のトナー帯電量が増加する。
したがって、転写紙上トナー像の中の弱い帯電量のトナー像もチャージアップされ、トナーと転写紙に働く力（クーロン力）が強くなり、画像のチリやムラが生じにくい。
そこで本発明の目的は、上記の問題点を解決するために、画像のチリやムラの発生を抑制するために、感光体上トナー像の弱い帯電量のトナー像の割合に応じた転写電流の設定を行う画像形成装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、感光体を帯電し、前記感光体を露光して静電潜像を形成し、前記感光体上の静電潜像に電荷トナーを付着させてトナー像を形成し、前記感光体上のトナー像を転写紙に転写する画像形成装置において、現像装置より下流に設けられた感光体上トナー量検出手段と感光体表面電位検出手段を有し、前記感光体上に複数の異なる基準画像を作成し、前記感光体上トナー量検出手段の検出値と前記感光体表面電位検出手段の検出値から、前記感光体上トナーの弱帯電量割合を算出し、転写装置の転写出力条件を制御する画像形成装置を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明では、前記感光体上トナーの弱帯電量の割合が所定の値を超えた場合は、その割合に応じて前記転写装置の転写電流値を通常条件よりも大きめに設定する請求項１記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明では、前記現像装置のトナー補給動作直後においては、所定時間、前記転写装置の転写電流値を通常条件よりも大きめに設定する画像形成装置を主要な特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明による画像形成装置の全体構成を説明する概略図である。図１に基づき画像形成装置１の構成と機能を説明する。
この画像形成装置１は、反転現像方式（Ｎ／Ｐ現像方式）を採用している。すなわち感光体（像担持体）１０の表面を帯電装置２により約−９００Ｖに一様にマイナス帯電させた後、レーザ露光３によって約−５０Ｖの静電潜像が形成され、さらにマイナス帯電した非磁性トナーによってトナー像が作成される。
ここでは、画像メモリ制御部および原稿読み取り部の説明は省略する。現像装置７は二成分現像装置であり、この現像装置７内には、磁性材料からなるキャリアに非磁性トナーが所定の割合（濃度）になるよう内包されている。
現像装置７は、感光体１０に現像剤中のトナーを付与する現像ローラ９、１１、現像ローラ９上の現像剤量を規制する現像ドクター１２、現像剤を攪拌する攪拌部材１３、１４、１５を備えている。
現像装置７の右側にはトナー補給部８があり、図示していないトナーカートリッジから送られたトナーを現像装置７内へトナー補給ローラ１６を使って徐々に補給する。トナー補給は現像装置７内の現像剤濃度に応じ、不足分のみ補給される。
補給されたトナーは、攪拌部材１３、１４、１５によりキャリアと攪拌され、キャリアに付いてマイナス帯電する。そして、現像ローラ９、１１の内部に位置する磁石に引き付けられ現像ローラ９、１１の外周のスリーブに付着する。
現像ローラ９、１１のスリーブの回転により現像ドクター１２の位置まで搬送され、所定量に規制された後、感光体１０との現像領域まで来る。図示していない現像バイアス電源から現像ローラ９、１１に約−５５０Ｖが給電されて、現像剤中のマイナス帯電したトナーのみが静電潜像に移動し、トナー像となる。
【０００６】
転写紙を収容する図示していない給紙カセットから転写紙が矢印Ｂ方向に搬送され、レジストローラ５にて一旦停止する。感光体１０上のトナー像のタイミングに合わせて、レジストローラ５より転写紙が送られ、転写手段６である転写ベルト１７により、感光体１０上のトナー像が転写紙に移る。
転写ベルト１７は、ベルト内側に駆動ローラ１８、従動ローラ１９、バイアスローラ２０が配設されている。バイアスローラ２０は転写高圧電源２１と結合し、転写バイアスが印加され、感光体１０側に流れる電流が一定になるように制御されている。
トナー像が乗った転写紙は定着手段２３によりトナーが転写紙に定着され、この後、画像形成装置１外に排出される。転写紙に転写されなかったトナーは感光体クリーニング手段２８のブラシローラ２９、クリーニングブレード３０によって回収される。その後、感光体１０表面は除電手段である除電ランプ３１により除電される。
感光体１０の現像装置７下流側には現像されたトナー像上の電位を測定するための電位センサ２４（表面電位検出手段）と、現像されたトナー量を測定するための光反射式センサ２５（トナー量検出手段）が設けられ、この２つの出力がトナー帯電量測定回路２６に送られ、感光体１０上のトナー量と感光体１０上のトナーの帯電量を求める。
一般的にトナーの帯電量は、電荷量を単位重量で割った数値ｑ／ｍで表し、単位μＣ／ｇで示す。しかし、実際にはトナー帯電量は分布をもち、前述のトナー帯電量ｑ／ｍは平均値的意味合いの数値である。
【０００７】
図２は通常のトナーの帯電量の分布曲線を示す分布図である。図３は通常の状態に比べ低めにシフトした状態の分布曲線を示す分布図である。図４は低い帯電量の割合が増えた状態の分布曲線を示す分布図である。図５は通常の場合と比べ低帯電量かつ分布に幅を持った状態の分布曲線を示す分布図である。
トナー帯電量の分布は画像形成装置の使用状態によっても異なってくる。この様子を図２〜図５のトナーの帯電量の分布曲線で表す。一般的にトナー帯電量分布は、縦軸にトナー個数または頻度（％）、横軸に帯電量を径で割ったｑ／ｄ（ｆｃ／μｍ）で表わしている。
通常の状態は図２のようにきれいな分布をしている。長期放置後や高温高湿環境の場合は、図３のように通常の状態に比べ低めにシフトした状態なる。また、トナー補給直後においては、図４のように低い帯電量の割合が増えた状態になる。
また、経時の、とくに現像剤中のキャリアがコート膜剥がれ等を起こし、トナーへの摩擦帯電能力が低下した場合は、図５のごとく通常の場合と比べ低帯電量かつ分布に幅を持った状態になる。
現像装置７より感光体１０へ移動するトナーは、帯電量の低いものから移動する。帯電量の高いものはクーロン力が大きく、キャリアとの付着力が強いため、現像電界内で感光体１０側へ移動しづらい。
また、転写紙上のトナーにおいて、トナー帯電量の低いものは、クーロン力が弱く、転写紙とトナーの結びつきが弱い。転写紙上にトナー帯電量が低いものが存在すると定着される前に転写ベルト１７から転写紙が離れるさいの剥離放電や転写後に転写紙と定着入り口ガイド板２２との摺擦による摩擦帯電等の影響により、画像のチリが発生しやすい。
【０００８】
図６は転写効率と転写電流との関係を示す特性図である。本発明者等は転写紙上のトナーの帯電量と転写電流がある範囲まで比例関係にあることを見出した。図６のように、転写電流を大きくすると転写効率（感光体から転写紙へトナーが移動する割合）は、低下するが、転写紙上トナー帯電量が増加する。
転写紙上のトナー帯電量が増加すると、クーロン力が増加し、転写紙とトナーの結びつきが強くなり、画像のチリが発生しにくくなることが解った。転写効率の低下をできるだけ抑え、かつ、転写紙上のトナー帯電量増加を行えれば、良好な画像を提供できることが解った。
この転写によるトナー帯電量増加の現象は、感光体１０から剥離放電時の電荷注入や転写電界内での静電誘導によるものと考えられる。転写制御の１つについて説明する。転写電源２１より供給される転写バイアスはコントローラ２７からの信号で制御されている。
まず、通常のプリントシーケンスに入る前、例えば本体電源オン後の立ち上げ時や、ある一定稼動休止後や、連続稼動後などの休止時間を利用して、感光体１０を回転させ、コントローラから感光体１０上に基準潜像を作成する。
この基準潜像を２種類以上の現像バイアス値により現像し、基準トナー画像を複数種類作成する。複数種類作成した基準画像を電位センサ２４と光反射式センサ２５で検出し、これらの出力がトナー帯電量測定回路２６に送られ、感光体１０上のトナーの帯電量分布を算出する。
【０００９】
基準トナー像の電位Ｖと帯電量分布の関係は、Ｖ＝ａ×Ｑ×Ｍで求まる。ここで、ａは係数、Ｑは帯電量分布中の平均帯電量、Ｍはトナー量である。言い換えれば電位Ｖとトナー量Ｍが解れば、Ｑが求められる。
さらに、現像バイアス等を変えて、電位Ｖを２水準以上とれば、図４や図５のような帯電量分布も算出できる。具体的には、図２〜図５において、例えば基準画像作成の現像バイアス値を通常のバイアス値よりも小さい値Ｂ１とさらに小さい値Ｂ２とする。
バイアスＢ１で現像するトナーは帯電量分布中の一点鎖線左側のトナーである。バイアスＢ２で現像するトナーは破線左側のトナーである。図２〜図５において、それぞれのバイアスにおける電位センサの出力値Ｖ１、Ｖ２と光反射センサの出力値Ｍ１、Ｍ２が解れば、トナー帯電量分布を算出できる。
トナー帯電量分布が解り、弱い帯電量のトナー割合が多い場合、コントローラ２７からの信号で転写電源２１が制御され、その割合に応じて転写電流値を通常条件よりも大きく制御する。
具体的には、通常の画像形成装置使用状態である最も帯電量の低いトナーの割合が少ない図２の場合は、転写ベルト１７から感光体１０に流れる転写電流値を通常条件である−５０μＡとしている。
【００１０】
図３の場合は、最も帯電量が低いトナーが多いため、転写電流値を−１００μＡと最も大きくしている。図５の場合は、次に帯電量が低いトナーが多いため、転写電流値を−７０μＡとしている。図４の場合は、帯電量が低いトナーと高いトナーが混在しているため、転写電流値を−６０μＡとしている。
低いトナー帯電量の割合が多くなるにつれて、転写電流を大きくさせ、転写におけるトナー帯電量増加を行ったため、転写効率をあまり低下させることなく画像チリが抑えることができる。
現像装置７のトナー補給部８の補給ローラ１６が回転し、トナー補給動作が行われた直後は、不十分な帯電のトナーが存在する。このトナーがすぐに現像に寄与してしまう場合もある。不十分な帯電のトナーは、画像チリを起こしやすい。
このため、本発明においては、トナー補給動作が行われた直後、摩擦帯電が十分行われる所定の時間またはプリント数分だけ通常の条件よりも転写電流値を大きくし、転写におけるトナー帯電量増加を行う。転写効率をあまり低下させることなく画像チリが抑えることができる。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、感光体上トナー量検出手段の検出値と感光体表面電位検出手段の検出値から感光体上トナーの弱帯電量割合を算出し、転写出力条件を制御することによって、弱い帯電量のトナーの割合が増加しても、転写効率をあまり低下させることなく画像チリが抑えられ、安定した画像を供給できる。
請求項２によれば、感光体上トナーの弱帯電量の割合が所定の値を超えた場合は、その割合に応じて転写装置の転写電流値を通常条件よりも大きめに設定したことで、画像チリが抑えられ、安定した画像を供給できる。
請求項３によれば、現像装置のトナー補給動作直後において、転写装置の転写電流値を通常条件よりも大きめに設定したことで、画像チリが抑えられ、安定した画像を供給できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像形成装置の全体構成を説明する概略図。
【図２】通常のトナーの帯電量の分布曲線を示す分布図。
【図３】通常の状態に比べ低めにシフトした状態の分布曲線を示す分布図。
【図４】低い帯電量の割合が増えた状態の分布曲線を示す分布図。
【図５】通常の場合と比べ低帯電量かつ分布に幅を持った状態の分布曲線を示す分布図。
【図６】転写効率と転写電流との関係を示す特性図。
【符号の説明】
１  画像形成装置、２  帯電装置、３  レーザ露光、６  転写装置（転写手段）７  現像装置、１０  感光体、２４  表面電位検出手段（電位センサ）、２５  感光体上トナー量検出手段（光反射式センサ）
【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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