(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中間転写体に沿って配置された第１の像担持体と、
第１の記録媒体が付設された第１のトナー補充手段から供給されたトナーを用いて前記第１の像担持体にトナー像を形成する第１のトナー像形成手段と、
前記中間転写体を前記第１の像担持体に圧接させてトナー像の第１の転写部を形成する第１の転写部材と、
前記第１の転写部に電圧を印加して、前記第１の転写部を通過する前記中間転写体へ前記第１の像担持体からトナー像を転写させる第１の電源手段と、
前記中間転写体の回転方向における前記第１の像担持体の下流側に配置された第２の像担持体と、
第２の記録媒体が付設された第２のトナー補充手段から供給されたトナーを用いて前記第２の像担持体にトナー像を形成する第２のトナー像形成手段と、
前記中間転写体を前記第２の像担持体に圧接させてトナー像の第２の転写部を形成する第２の転写部材と、
前記第２の転写部に電圧を印加して、前記第２の転写部を通過する前記中間転写体へ前記第２の像担持体からトナー像を転写させる第２の電源手段と、
前記第１の記録媒体から第１の製造時期データを読み取るとともに、前記第２の記録媒体から第２の製造時期データを読み取る入力手段と、
読み取った前記第１の製造時期データと前記第２の製造時期データとに基づいて前記第２の電源手段の出力電圧を設定する設定手段と、を備え、
前記設定手段は、読み取った前記第１の製造時期データに基づいて、前記第１のトナー補充手段のトナーの製造時期が古いほど前記第２の電源手段の出力電圧を低く設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記中間転写体の回転方向における前記第２の像担持体の上流側に配置された第３の像担持体と、
第３の記録媒体が付設された第３のトナー補充手段から供給されたトナーを用いて前記第３の像担持体にトナー像を形成する第３のトナー像形成手段と、
前記中間転写体を前記第３の像担持体に圧接させてトナー像の第３の転写部を形成する第３の転写部材と、
前記第３の転写部に電圧を印加して、前記第３の転写部を通過する前記中間転写体へ前記第３の像担持体からトナー像を転写させる第３の電源手段と、をさらに備え、
前記入力手段は、前記第３の記録媒体から第３の製造時期データを読み取り、
前記設定手段は、読み取った前記第１の製造時期データと前記第２の製造時期データと前記第３の製造時期データとに基づいて前記第２の電源手段の出力電圧を設定し、
前記設定手段は、読み取った前記第３の製造時期データに基づいて、前記第３のトナー補充手段のトナーの製造時期が古いほど前記第２の電源手段の出力電圧を低く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】
中間転写体に沿って配置された像担持体と、
記録媒体が付設されたトナー補充手段から供給されたトナーを用いて前記像担持体にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記中間転写体を前記像担持体に圧接させてトナー像の転写部を形成する転写部材と、
前記転写部に電圧を印加して、前記転写部を通過する前記中間転写体へ前記像担持体からトナー像を転写させる電源手段と、
前記記録媒体から製造時期データを読み取る入力手段と、
読み取った前記製造時期データに基づいて前記電源手段の出力電圧を設定し、製造時期が古いトナーほど前記電源手段の出力電圧を低く設定する設定手段と、を備えた画像形成装置において、
前記記録媒体が付設された前記トナー補充手段を複数備え、
前記設定手段は、前記電源手段の出力電圧を、既に転写されたトナーの前記トナー補充手段に付設された前記記録媒体から読み取った前記製造時期データに基づく電圧値と、これから転写しようとするトナーの前記トナー補充手段に付設された前記記録媒体から読み取った前記製造時期データに基づく電圧値との中間に設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記転写部材、前記トナー像形成手段、および前記トナー補充手段を付設した前記像担持体が、前記中間転写体の回転方向に沿って複数配置され、
前記設定手段は、前記中間転写体の回転方向における上流側から２番目以降の前記像担持体の転写部に印加される前記出力電圧を、その前記像担持体に付設された前記トナー補充手段に付設された前記記録媒体から読み取った前記製造時期データに基づく電圧値と、その前記像担持体よりも上流側の前記像担持体に付設された前記トナー補充手段に付設された前記記録媒体から読み取った前記製造時期データに基づく電圧値との中間に設定することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
記録材搬送体に沿って配置された像担持体と、
記録媒体が付設されたトナー補充手段から供給されたトナーを用いて前記像担持体にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記記録材搬送体を前記像担持体に圧接させてトナー像の転写部を形成する転写部材と、
前記転写部に電圧を印加して、前記転写部を通過する前記記録材搬送体に担持された記録材へ前記像担持体からトナー像を転写させる電源手段と、
前記記録媒体から製造時期データを読み取る入力手段と、
読み取った前記製造時期データに基づいて前記電源手段の出力電圧を設定し、製造時期が古いトナーほど前記電源手段の出力電圧を低く設定する設定手段と、を備えた画像形成装置において、
前記記録媒体が付設された前記トナー補充手段を複数備え、
前記設定手段は、前記電源手段の出力電圧を、既に転写されたトナーの前記トナー補充手段に付設された前記記録媒体から読み取った前記製造時期データに基づく電圧値と、これから転写しようとするトナーの前記トナー補充手段に付設された前記記録媒体から読み取った前記製造時期データに基づく電圧値との中間に設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記転写部材、前記トナー像形成手段、および前記トナー補充手段を付設した前記像担持体が、前記記録材搬送体の回転方向に沿って複数配置され、
前記設定手段は、前記記録材搬送体の回転方向における上流側から２番目以降の前記像担持体の転写部に印加される前記出力電圧を、その前記像担持体に付設された前記トナー補充手段に付設された前記記録媒体から読み取った前記製造時期データに基づく電圧値と、その前記像担持体よりも上流側の前記像担持体に付設された前記トナー補充手段に付設された前記記録媒体から読み取った前記製造時期データに基づく電圧値との中間に設定することを特徴とする請求項５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、トナー補充手段を画像形成装置に装着して未使用トナーを補充可能な画像形成装置、詳しくは、未使用トナーの在庫放置期間に応じて転写電圧を調整する制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
像担持体、現像装置、クリーニング装置等を一体化したプロセスカートリッジを新品交換して画像形成装置のトナー補給を行うプロセスカートリッジ方式の画像形成装置が実用化されている。また、現像装置に対して着脱可能なトナーカートリッジ又はトナーボトルを新品交換して画像形成装置のトナー補給を行うトナーカートリッジ方式の画像形成装置が実用化されている。
【０００３】
これらのトナー補充手段に無線方式でデータ書き込み／読み出しが可能な記憶装置（例えば無線ＩＣタグ）を取り付けて、読み出しデータに応じて画像形成条件を調整する画像形成装置が実用化されている。
【０００４】
特許文献１には、像担持体、現像装置、クリーニング装置等を一体化したプロセスカートリッジにメモリ素子を取り付けた画像形成装置が示される。メモリ素子にはプロセスカートリッジの製造年月日と品質保証日数のデータを記録している。画像形成装置は、メモリ素子から読み込んだ製造年月日と品質保証日数とに基づいて、品質保証期限までの残り日数を表示する。
【０００５】
特許文献２には、プロセスカートリッジの使用開始後、プロセスカートリッジ内でトナーの帯電性能が低下して、トナーが消費し尽くされる以前に実使用に耐えなくなる場合があることが示される。ここでは、プロセスカートリッジに無線ＩＣタグを取り付けて、画像形成ごとのトナーの品質低下の履歴情報を書き込んでおり、起動ごとに無線ＩＣタグから履歴情報を読み込んで、残り寿命と交換時期とを表示している。
【０００６】
特許文献３には、工場出荷時から実際に現像装置に充填されるまでの在庫放置期間が長いと、トナーの帯電性能が次第に低下して、トナー像の濃度過多を引き起すことが示される。ここでは、ロータリー現像装置を備えた１ドラム型のフルカラー画像形成装置が示され、現像剤供給装置に接続された古いトナーボトルを新しいトナーボトルに交換することによってトナーが補充される。新しいトナーボトルを接続して製造年月日を入力すると、放置時間に応じたトナー像の形成条件（帯電電圧及び現像電圧）が自動設定される。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−３２３７１６号公報
【特許文献２】特開２００５−１７８０５８号公報
【特許文献３】特開２００６−２５１３８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
プロセスカートリッジ、トナーカートリッジ、トナーボトルでは、工場出荷時から実際に現像装置に装着されるまでの在庫放置期間が長いと、転写不良による画像不良が発生し易くなることが判明した。
【０００９】
工場出荷時から実際に現像装置に充填されるまでの在庫放置期間がばらばらの各色トナーを使用すると、各色トナー像の転写効率がばらついて、出力画像のカラーバランスが崩れ易くなることが判明した。
【００１０】
本発明は、トナー補充手段の流通期間が長くても、転写不良による画像不良が発生しにくい画像形成装置を提供することを目的としてる。また、流通期間が長短ばらついた各色トナーを用いた際に、各色トナー像の転写効率差による画像不良が発生しにくい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】
【００１１】
本発明の画像形成装置は、中間転写体に沿って配置された第１の像担持体と、第１の記録媒体が付設された第１のトナー補充手段から供給されたトナーを用いて前記第１の像担持体にトナー像を形成する第１のトナー像形成手段と、前記中間転写体を前記第１の像担持体に圧接させてトナー像の第１の転写部を形成する第１の転写部材と、前記第１の転写部に電圧を印加して、前記第１の転写部を通過する前記中間転写体へ前記第１の像担持体からトナー像を転写させる第１の電源手段と、前記中間転写体の回転方向における前記第１の像担持体の下流側に配置された第２の像担持体と、第２の記録媒体が付設された第２のトナー補充手段から供給されたトナーを用いて前記第２の像担持体にトナー像を形成する第２のトナー像形成手段と、前記中間転写体を前記第２の像担持体に圧接させてトナー像の第２の転写部を形成する第２の転写部材と、前記第２の転写部に電圧を印加して、前記第２の転写部を通過する前記中間転写体へ前記第２の像担持体からトナー像を転写させる第２の電源手段と、前記第１の記録媒体から第１の製造時期データを読み取るとともに、前記第２の記録媒体から第２の製造時期データを読み取る入力手段と、読み取った前記第１の製造時期データと前記第２の製造時期データとに基づいて前記第２の電源手段の出力電圧を設定する設定手段と、を備え、前記設定手段は、読み取った前記第１の製造時期データに基づいて、前記第１のトナー補充手段のトナーの製造時期が古いほど前記第２の電源手段の出力電圧を低く設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の画像形成装置では、記録媒体から読み取った製造時期によって、トナー補給手段から供給されるトナーの帯電性能を間接的に検知する。そして、製造時期が古いほどトナーの帯電性能が低下していると見なして、転写手段に出力する電圧を低く設定する。
【００１３】
これにより、在庫放置期間が長くて帯電性能が低下したトナーに対しても適正な転写電流が確保される。転写電流の不足による転写効率の低下を阻止しつつ、同時に、転写電流の過剰によって搬送体から像担持体へのトナー再転写が増えて発生する転写効率の低下も阻止される。
【００１４】
従って、トナー補充手段の流通期間が長くても、転写不良による画像不良が発生しにくい。また、流通期間が長短ばらついた各色トナーを用いた際に、各色トナー像の転写効率差による画像不良が発生しにくい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明のいくつかの実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、トナー補給手段から取り出されるトナーの帯電性能を推定して結果的に転写電圧が調整される限りにおいて、各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。
【００１６】
従って、記録材搬送ベルトを用いる画像形成装置に限らず、中間転写ベルトに担持されたトナー像を二次転写部で記録材へ転写する中間転写型の画像形成装置でも実施できる。ベルト部材に沿って複数の感光ドラムを配置したタンデム型の画像形成装置のみならず、１個の感光ドラムを配置した１ドラム型の画像形成装置でも実施できる。
【００１７】
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、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。
【００１８】
なお、特許文献１〜３に示される画像形成装置、無線ＩＣタグに関する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。説明中、特許請求の範囲で用いた構成名に括弧を付して示した参照記号は、発明の理解を助けるための例示であって、実施形態中の該当する部材等に構成を限定する趣旨のものではない。
【００１９】
＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図、図２は画像形成部の構成の説明図、図３は現像装置の構成の説明図である。
【００２０】
図１に示すように、第１実施形態の画像形成装置１００は、記録材搬送ベルト２１の直線区間に、４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを複数配置したタンデム型直接転写方式の画像形成装置である。
【００２１】
第１のトナー像形成手段の一例である画像形成部Ｐａでは、感光ドラム３ａにイエロートナー像が形成されて、記録材搬送ベルト２１に担持された記録材Ｐに転写される。第２のトナー像形成手段の一例である画像形成部Ｐｂでは、感光ドラム３ｂにマゼンタトナー像が形成されて、記録材Ｐのイエロートナー像に重ねて転写される。第３のトナー像形成手段の一例である画像形成部Ｐｃ、Ｐｄでは、それぞれ感光ドラム３ｃ、３ｄにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて、同様に記録材Ｐに順次重ねて転写される。
【００２２】
四色のトナー像を順次重ねて転写された記録材Ｐは、記録材搬送ベルト２１から分離して定着装置９へ給送され、加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に、排出トレイ２０へ積載される。
【００２３】
分離装置１１は、給紙カセット１０から引き出された記録材Ｐを１枚ずつに分離して、レジストローラ１３へ向かって送り出す。
【００２４】
レジストローラ１３は、停止状態で記録材Ｐを受け入れて待機させ、感光ドラム３ａに担持されたトナー像にタイミングを合わせて記録材Ｐを記録材搬送ベルト２１に受け渡す。
【００２５】
本実施形態では、温度２３度Ｃ、絶対水分量１０．６ｇ／ｍ３の環境下にて画像形成を行っている。
【００２６】
＜搬送体＞
記録材搬送ベルト２１は、従動ローラ１５、駆動ローラ１４、テンションローラ１６、及び転写ローラ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに掛け渡して支持され、駆動ローラ１４に駆動されて、矢印Ｒ２方向に回転する。
【００２７】
記録材搬送ベルト２１は、エンドレス形状にしたものか、あるいは継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられている。記録材搬送ベルト２１の体積抵抗率は、１×１０９Ω・ｃｍ（ＪＩＳ−Ｋ６９１１法準拠プローブを使用、印加電圧１００Ｖ、印加時間６０ｓｅｃ、２３度Ｃ５０％ＲＨ）に調整されている。
【００２８】
記録材Ｐは、最初の画像形成部Ｐａにおけるイエロートナー像の転写に伴って帯電されて記録材搬送ベルト２１に静電吸着する。最後の画像形成部Ｐｄにおけるブラックトナー像の転写後、記録材Ｐは、分離帯電器２３によって除電して静電吸着力を減衰させることによって、記録材搬送ベルト２１から曲率分離される。
【００２９】
＜像担持体、トナー像形成手段＞
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、付設された現像装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと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Ｐａについて説明し、他の画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄについては、説明中の符号末尾のａを、ｂ、ｃ、ｄに読み替えて説明されるものとする。
【００３０】
図２に示すように、画像形成部Ｐａは、感光ドラム３ａの周囲に、帯電装置２ａ、露光装置６ａ、現像装置１ａ、転写ローラ５ａ、クリーニング装置４ａを配置する。
【００３１】
感光ドラム３ａは、外径３０ｍｍのアルミニウム製シリンダの外周面に、帯電特性が負帯電性の有機光導電体（ＯＰＣ）を塗布して構成され、中心支軸を中心に１３０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。
【００３２】
帯電装置２ａは、感光ドラム３ａに帯電ローラを圧接して従動回転させる。電源Ｄ３は、帯電ローラに直流電圧と交流電圧とを重畳した電圧を印加して、感光ドラム３ａの表面を一様な負極性の暗部電位ＶＤ（−５００Ｖ）に帯電する。
【００３３】
露光装置６ａは、イエローの分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム３ａの表面に画像の静電像を書き込む。露光された部分の電位は、明部電位ＶＬ（−２００〜−５００Ｖ）となる。
【００３４】
現像装置１ａは、トナーに磁性キャリアを混合した二成分現像剤を攪拌してトナーを負極性に帯電させる。帯電したトナーは、マグネット１０２の周囲で回転する現像スリーブ１０１に穂立ち状態で担持されて、感光ドラム３ａを摺擦する。
【００３５】
電源Ｄ４は、負極性の直流電圧Ｖｄｅｖ（−３５０Ｖ）に交流電圧を重畳した電圧を現像スリーブ１０１に印加する。これにより、現像スリーブ１０１よりも相対的に正極性となった感光ドラム３ａの静電像へトナーが移動して、静電像が反転現像される。
【００３６】
図３に示すように、現像装置１ａ（１ｂ、１ｃ、１ｄ）には、イエロー（マゼンタ、シアン、ブラック）の非磁性のトナーと磁性キャリアとが所定の混合比で混合された二成分現像剤１０６が所定量充填されている。
【００３７】
現像装置１ａは、大きく分けて、トナーを収容する現像容器１０４と、収容されたトナーを担持搬送して感光ドラム３ａ表面へと搬送する現像スリーブ１０１とからなる。現像容器１０４内には、二成分現像剤１０６が内包され、トナーと磁性キャリアとを攪拌して摩擦帯電させるための剤攪拌スクリュー１０５を備えている。
【００３８】
磁性キャリアは、抵抗が約１０１３Ω・ｃｍ、体積平均粒径が約４０μｍである。体積平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置ＨＥＲＯＳ（日本電子製）を用いて、０．５〜３５０μｍの範囲を３２対数分割して測定し、体積５０％メジアン径をもって定義した。
【００３９】
トナーは、ポリエステルを主体とした樹脂に着色料、荷電制御剤などを分散して、粉砕分級することで体積平均粒径９μｍ程度の粉体とした。トナーは、現像容器１０４内における磁性キャリアとの摺擦により負極性に摩擦帯電される。
【００４０】
製造直後のトナーの帯電量は、温度２３度Ｃ、絶対水分量１０．６ｇ／ｍ３の環境下では、約−２５μＣ／ｇである（以下、特に注釈などがない場合は、トナーは製造直後のものとする）。
【００４１】
現像スリーブ１０１は、規制部材１０３によって均一な層厚に調整された二成分現像剤１０６を担持して感光ドラム（３ａ：図２）との対向部（現像ニップ）へと搬送される。
【００４２】
現像スリーブ１０１によって現像ニップへ搬送されたトナーは、感光ドラム３ａの静電潜像電位と現像スリーブ１０１との電位差によって電気力を受け、現像スリーブ１０１から感光ドラム３ａへ向かって飛翔する。飛翔したトナーは、現像スリーブ１０１に印加された交流電圧によって現像スリーブ１０１と感光ドラム３ａとの間を往復する。このような往復運動をしながら、負極性の電荷をもつトナーは、現像スリーブ１０１にかかる直流電圧Ｖｄｅｖと静電像との電位差に従って移動する。そして、暗部電位ＶＤ領域ではトナーが現像スリーブ１０１上に戻り、明部電位ＶＬ領域では電位に応じた量のトナーが感光ドラム（３ａ：図２）に付着する。
【００４３】
＜転写手段＞
図２に示すように、転写ローラ５ａは、画像形成部部Ｐａの転写部Ｔａにおいて、感光ドラム３ａに所定の押圧力をもって圧接される。転写ローラ５ａは、記録材搬送ベルト２１を介して感光ドラム３ａに対向して、記録材搬送ベルト２１と感光ドラム３ａとの間に、記録材Ｐに対する転写部Ｔａを形成する。
【００４４】
転写ローラ５ａは、芯金と過塩素酸ナトリウム等のイオン導電性物質を混入したゴム、ウレタンなどの高分子エラストマー材料や高分子フォーム材料などの弾性材料により形成され、体積抵抗値は、１×１０６Ω・ｃｍである。
【００４５】
電源Ｄａは、一次転写ローラ５ａのローラ軸に正極性の直流電圧を印加して、負極性に帯電して感光ドラム３ａに担持されたトナー像を、転写部Ｔａを通過する記録材Ｐへ移動させる。
【００４６】
クリーニング装置４ａは、クリーニングブレードを感光ドラム３ａに摺擦して、転写部Ｔａを通過して感光ドラム３ａの表面に残留した転写残トナーを除去する。
【００４７】
ベルトクリーニング装置２２は、クリーニングブレードを中間転写ベルト２１に摺擦させて、記録材搬送ベルト２１に付着したトナーを除去する。
【００４８】
＜トナー補給手段＞
現像装置１ａには、第１のトナー補給手段の一例であるトナーカートリッジ１１ａが接続されている。トナーカートリッジ１１ａは、現像装置１ａの長さとほぼ等しい長さを持たせて直方体の外観に形成されている。トナーカートリッジ１１ａは、現像装置１ａに沿って手前側へスライドすることにより現像装置１ａから取り外され、背面側へスライドすることにより現像装置１ａに装着される。
【００４９】
トナーカートリッジ１１ａの底面及び現像装置１ａの天井面には、トナーカートリッジ１１ａと現像装置１ａとの相対移動に伴ってスライドして開閉する不図示のシャッターを備えた開口部が形成されている。現像装置１ａにトナーカートリッジ１１ａを装着した状態では、両方のシャッターが開いて相互の開口が連通しているが、トナーカートリッジ１１ａを引き出すと、両方のシャッターが閉じてトナーの飛散を防止する。
【００５０】
開口の上に配置された供給スクリューＮａは、停止状態では開口を通じた現像装置１ａへのトナーの落下をせき止めている。供給スクリューＮａの回転に伴って、トナーカートリッジ１１ａ内の未使用トナーが回転数に応じた量で切り取られて、開口から現像装置１ａ内に落下する。
【００５１】
トナーカートリッジ１１ａの背面側には、無給電にてデータ読み取り／書き込みが可能な記憶装置である無線ＩＣタグ３０ａが貼付されている。無線ＩＣタグ３０ａには、メーカー名、品番、対応する画像形成装置の機種、製造年月日等の固定情報が格納されている。
【００５２】
＜設定手段＞
図４は画像形成装置の制御系のブロック図、図５は転写電圧の制御のフローチャート、図６は無線ＩＣタグの利用に関する作業のフローチャートである。
【００５３】
図４に示すように、通信部４０は、無線ＩＣタグ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄと無線通信して、トナーの製造年月日等のデータを入力する。また、トナーカートリッジ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの使用開始後、通信部４０は、無線ＩＣタグ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄに記録された各色トナーの推定供給量、各色トナーの推定残量を随時更新する。
【００５４】
制御部４１は、演算機能を備えたハードウェアとその演算動作を規定するソフトウェアを備え、画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを制御して、トナー像の形成／転写を実行させる。また、制御部４１は、電源Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄを制御して転写電圧制御を行うとともに、通信部４０、時間管理部４２及び記憶部４３からの情報を処理する。
【００５５】
時間管理部４２は、カレンダー機能を備え、現在の年月日や時刻を出力する。
【００５６】
記憶部４３は、半導体メモリやハードディスク等によって構成され、転写電圧制御における目標転写電流値の環境テーブル等の各種データやプログラムを記憶する。
【００５７】
図４を参照して図５に示すように、制御部４１は、画像形成装置１００に電源が投入されると、トナーカートリッジ１１ａを交換する際に必ず開閉動作を行うドアが閉じているか否かを判別する（Ｓ１０）。
【００５８】
ドアが閉じて運転可能な場合（Ｓ１０のＹＥＳ）、制御部４１は、無線ＩＣタグ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄに記録された製造年月日を読み出す（Ｓ１１）。
【００５９】
制御部４１は、読み出した製造年月日に応じて目標転写電流を設定する（Ｓ１２）。すなわち、制御部４１は、通信部４０を通じて取得したトナーカートリッジ１１ａの製造年月日と、時間管理部４２に格納されている現在の年月日とを用いて、トナーが製造された年月日からの経時日数を算出する。そして、制御部４１は、記憶部４３のデータテーブルを経時日数で参照して、目標転写電流オフセット値を決定して、記憶部４３に記憶する。
【００６０】
制御部４１は、設定した目標転写電流を用いて転写電圧制御（ＡＴＣＶ：Ａｕｔｏ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）を実行する（Ｓ１３）。転写電圧制御は、画像形成に先立たせて、画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄにて順番に各色独立に行う。
【００６１】
転写電圧制御を行う理由は、転写ローラ５ａ（５ｂ、５ｃ、５ｄ）や転写ベルト２１を構成する材料の体積抵抗が温度変化や使用履歴によって変化して、目標転写電流を確保するために必要な電圧値が変化するからである。第１実施形態では、イオン導電性物質を用いて転写ローラ５ａ（５ｂ、５ｃ、５ｄ）の抵抗値を調整しているので、電圧値の変化は顕著である。
【００６２】
転写電圧制御では、記録材搬送ベルト２１および感光ドラム３ａの空転状態にて、画像形成時と同様に感光ドラム３ａを帯電させ、露光することなく、電源Ｄａから複数段階の電圧を転写ローラ５ａに出力させる。そして、複数段階の電圧が印加された転写ローラ５ａを流れる電流をそれぞれ検知し、複数段階の電圧−検知した電流の関係から目標転写電流が流れる目標転写電圧を演算して記録部４３に記憶する。
【００６３】
このとき、制御部４１は、製造直後の新品トナーを用いて画像形成を行うことを想定して設計された理想的目標転写電流に、経時日数に応じた目標転写電流オフセット値を加算した現実的目標転写電流を使用する。
【００６４】
制御部４１は、ジョブを受信すると（Ｓ１４のＹＥＳ）、転写電圧制御で設定した目標転写電圧（定電圧）を用いて画像形成を実行する（Ｓ１５）。直近の転写電圧制御で設定された目標転写電圧を記録部４３から読み出して電源Ｄａを制御し、転写ローラ５ａへ目標転写電圧を出力させる。
【００６５】
制御部４１は、ジョブが終了すると（Ｓ１６のＹＥＳ）、画像形成装置の電源をＯＦＦする（Ｓ１７）。
【００６６】
制御部４１は、通信部４０を通じて、トナーカートリッジ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに貼付されている無線ＩＣタグ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄから各色トナーの製造年月日等を読み取る。
【００６７】
図４を参照して図６に示すように、トナーカートリッジ１１ａが製造された段階で、無線ＩＣタグ３０ａには、製造年月日やその他製造ロットに関する情報が記憶される（Ｓ２１）。
【００６８】
その後、トナーカートリッジ１１ａは、密封梱包等がなされて、製品として出荷される（Ｓ２２）。
【００６９】
画像形成装置１００のユーザ、または整備管理者は、新たなトナーカートリッジ１１ａを使用する際に、トナーカートリッジ１１ａの梱包を開封して画像形成装置１００に装着する（Ｓ２３）。
【００７０】
この際、画像形成装置１００の電源がＯＮの場合には、上述したようにドアが閉じていることを確認して（Ｓ２５）、無線ＩＣタグ３０ａから通信部４０を通じてトナーの製造年月日を読み取る（Ｓ２６）。
【００７１】
しかし、画像形成装置１００の電源がＯＦＦの場合には、その後、電源がＯＮされた際に（Ｓ２４）、無線ＩＣタグ３０ａから通信部４０を通じてトナーの製造年月日を読み取る（Ｓ２６）。
【００７２】
そして、電源がＯＮされた時には、直前に新しいトナーカートリッジ１１ａが装着されたか否かに関わらず、無線ＩＣタグ３０ａから通信部４０を通じてトナーの製造年月日を読み取る（Ｓ２６）。
【００７３】
＜再転写トナーの問題＞
画像形成装置１００では、不図示の透磁率センサを用いて現像装置１ａ内の現像剤に占めるトナー比率を検知しており、現像剤中のトナー比率が規定値を割り込むと、トナーカートリッジ１１ａから現像装置１ａへトナーが補給される。しかし、トナーカートリッジ１１ａの流通期間が長くなってトナーが長い間放置されると、この間にトナーの帯電性能が低下して、（図１０参照）、現像装置１ａ内で攪拌動作を行っても、適切な画像形成に十分な帯電量を得にくくなる。このため、交換したトナーカートリッジ１１ａがたまたま流通期間の長い古いものであった場合、帯電性能が低下したトナーの補充が始まると、十分なトナー帯電量が得られなくなって、後述するように、トナー再転写の問題が発生し易くなる。
【００７４】
しかし、特許文献１、２に記載された従来技術は、トナーカートリッジの劣化を把握して品質保証期限や残りの印刷可能枚数を表示することはできるが、劣化による画像不良を解決することはできない。
【００７５】
また、特許文献３に記載された従来技術は、帯電量が低下したトナーを用いて画像形成する際に、帯電電圧、現像電圧を調整して像担持体に担持されるトナー像の濃度を一定に保つことを記載している。しかし、像担持体上に作像されたトナー像の帯電量の低下に対して、転写電圧や転写電流を適正化していないので、一定に形成したトナー像を転写効率高く中間転写体や記録材へ転写することができない。
【００７６】
最近の検討から、長期にわたり使用あるいは放置されたトナーは、新品のトナーと比較すると、経時変化によりトナーの帯電性能（被帯電能力）が大幅に低下していることが判明している。帯電性能が低下したトナーを用いて、経時変化が少ない（帯電性能の低下が少ない）トナーを想定した画像形成動作を行うと、トナーの帯電量に対して過剰な転写電流が流れるため、転写部においてトナー再転写が発生し易くなる。
【００７７】
トナー再転写とは、転写部で像担持体から記録材又は中間転写体へ転写されたトナーの一部が転写部下流側での放電によって電荷注入されて帯電極性を反転し、電気的に像担持体へ引き戻される現象である。また、記録材又は中間転写体に担持されて転写部を通過するトナーの一部が転写部上流側での放電によって電荷注入されて帯電極性を反転し、電気的に像担持体へ引き戻される現象でもある。トナー再転写は、帯電性能が低下して帯電極性が反転し易くなったトナーを用いると発生し易い。複数の像担持体がタンデム配置されている場合もトナー再転写が発生し易い。
【００７８】
このように、トナー再転写が発生している状況では、記録材に作像されるトナー量が減少するために画像濃度が薄くなったり、作像されないトナー量が多くなるために廃トナーが増加したりする。このため、多年数経過後のトナーを用いて正常な画像形成を継続するためには、経時劣化が少ないトナーが補給される場合とは別の画像形成制御を行う必要がある。
【００７９】
そこで、第１実施形態では、各色トナーの帯電性能の経時劣化を反映させて、転写電圧（目標転写電流）を設定している。設定手段（４１）は、搬送体（２１）の回転方向の上流側から複数配置された２番目以降の転写部材（５ｂ、５ｃ、５ｄ）に印加する出力電圧を、入力手段（４０）が読み取った製造時期データに基づく下限電圧値と上限電圧値との中間に設定する。
【００８０】
例えば、出力電圧は、転写部（Ｔｄ）にて転写されるトナーのトナー補充手段（１１ｄ）の記録媒体（３０ｄ）から読み取った製造時期データに基づく下限電圧値と、転写部（Ｔｄ）の上流側で転写されたトナーのトナー補充手段の記録媒体（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）から読み取った製造時期データに基づく上限電圧値との中間に設定される。
【００８１】
設定手段（４１）は、入力手段（４０）が読み取った製造時期データに基づいて目標転写電流値を設定する。そして、トナー像の形成に先立たせて、電源手段（Ｄａ）から仮の出力電圧を出力させて転写手段（５ａ）に流れる電流を検知する。
【００８２】
そして、電流の検知結果に基づいて求めた定電圧を、画像形成時の電源手段（Ｄａ）の出力電圧として設定する。
【００８３】
第１実施形態の画像形成装置によれば、製造時からの経時日数が多くて、在庫保存中に帯電性能が低下したトナーを用いても、経時日数に対応した適正な目標転写電流を設定できる。転写残トナー、再転写トナーが増加して記録材に作像されるトナー量が減少するために画像濃度が薄くなったり、作像されないトナー量が多くなるために廃トナーが増加したりする弊害が防止される。
【００８４】
＜比較例１＞
図７は転写電流と転写残トナー濃度との関係を示す線図、図８は転写電流と再転写トナー濃度との関係を示す線図、図９は転写残トナー濃度と再転写トナー濃度とを考慮した目標転写電流の説明図である。図１０はトナーの経時日数とトナーの帯電性能との関係の説明図である。
【００８５】
比較例１では、画像形成部Ｐｂに注目して、転写部Ｔｂ通過後の感光ドラム３ｂに残留するトナーについて説明する。
【００８６】
図７は、感光ドラム３ｂに担持されたマゼンタトナー像を転写ローラ５ｂによって記録材Ｐに転写した際に感光ドラム３ｂに残留するトナー（転写残トナー）を、転写電流を異ならせて測定した結果である。ここで、横軸は転写ローラ５ｂに流した転写電流、縦軸は転写残トナー濃度である。
【００８７】
転写残トナー濃度を測定する方法としては、Ａ３サイズでマゼンタ単色を最大濃度で出力して、転写部Ｔｂ下流の感光ドラム３ｂ表面に残留したマゼンタトナーをテープ剥離して採取し、反射濃度を測定した。反射濃度の測定には、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製の反射濃度計（Ｘ−Ｒｉｔｅ５００シリーズ）を用いた（以下、本実施形態において、転写残トナー濃度、再転写トナー濃度を測定する方法は、これと同じである）。
【００８８】
図７に示すように、転写電流を増加させるほど、転写残トナー濃度は減少していく。転写残トナー量が多くなると、その分、記録材Ｐに転写されるマゼンタトナー量が減少して画像濃度が低下し、クリーニング装置（４ｂ：図１）に回収される廃トナーが増加する。このため、転写残トナー量だけに注目すると、転写ローラ５ｂに流れる転写電流は大きい方が良い。
【００８９】
図８は、上流側の画像形成部Ｐａで記録材Ｐに転写されたイエロートナー像が、転写部Ｔｂで電荷注入されて感光ドラム３ｂに再転写される再転写トナー濃度を、転写電流を異ならせて測定した結果である。ここで、横軸は転写ローラ５ｂに流した転写電流、縦軸は再転写トナー濃度である。
【００９０】
再転写トナー量を測定する方法としては、Ａ３サイズでイエロー単色を最大濃度で出力したイエロートナー像を画像形成部Ｐａで記録材Ｐに担持させて、転写部Ｔｂを通過させた。そして、転写部Ｔｂ下流の感光ドラム３ｂ表面に付着したイエロートナーをテープ剥離して採取し、反射濃度を測定した。反射濃度の測定は、上述した転写残トナー濃度の測定と同様に行った。
【００９１】
図８に示すように、転写電流を増加させるほど、再転写トナー濃度は増加していく。再転写トナー量が多くなると、その分、記録材Ｐに残るイエロートナー量が減少して画像濃度が低下し、クリーニング装置（４ｂ：図１）に回収される廃トナーが増加する。このため、再転写トナー量だけに注目すると、転写ローラ５ｂに流れる転写電流は小さい方が良い。
【００９２】
図７、図８の特性から、目標転写電流は、転写残トナーと再転写トナーの合計量が最も少なくなる値に設定されることが望ましい。図９は、図７と図８とを重ね合わせた線図であって、転写部Ｔｂにおけるマゼンタ転写残トナー濃度及びイエロー再転写トナー濃度の転写電流に対する関係を示している。
【００９３】
図９に示すように、比較例１では、製造直後のトナーを想定しており、転写残トナー濃度と再転写トナー濃度とがともに０．０２５以下となる１２〜１８μＡが転写電流値の適正範囲となる。このため、１２〜１８μＡの中心値である１５μＡを設計値として設定している。
【００９４】
実際、製造直後のトナーを用いて、目標転写電流を１５μＡとして転写電圧制御（ＡＴＶＣ）を行うと、画像濃度が薄くなったり、廃トナーが増加したりすることなく、安定した画像形成が可能となる。
【００９５】
しかし、製造年月日から多年数を経過したトナーを用いて同様の画像形成を行うと、製造直後のトナーを使用した場合と比較して、転写電流に対する転写残トナー及び再転写トナーの量が変化することが判明した。
【００９６】
これは、未使用状態でトナーカートリッジ１１ａ、１１ｂ内に放置されたトナーが経時変化を起こして、帯電性能（被帯電能力）が低下したためである。
【００９７】
図１０に示すように、トナー帯電量は、未使用状態でトナーカートリッジ１１ａ、１１ｂ内に放置された経時日数に従って低下する。ここで、経時日数は、トナーの製造からの日数であり、トナーの帯電量は、現像装置１ｂ内で磁性キャリアとの摺擦により摩擦帯電されたトナーの帯電量の測定結果である。
【００９８】
経時日数が０日（製造直後）のトナー帯電量に対して、経時日数が３０００日を過ぎたトナー帯電量は約半分にまで低下する。具体的には、製造直後に約−２５μＣ／ｇであったトナー帯電量は、３０００日経過後に約−１０μＣ／ｇとなっていた。
【００９９】
経時日数によってトナー帯電量が低下する具体的なメカニズムはよく分かっていないが、原因としては、トナーに混合された外添剤やトナー自身が酸化することによる帯電性能の劣化が考えられる。また、トナー内部のオイル成分がトナー表面に析出して外添剤をオイル成分で埋没させてしまったり、磁性キャリア表面にトナーが付着し易くなって正常な摩擦状態を作り出せなくなったりすることも考えられる。
【０１００】
＜比較例２＞
図１１は経時日数の異なるトナーにおける転写電流と転写残トナー濃度との関係の線図、図１２は経時日数の異なるトナーにおける転写電流と再転写トナー濃度との関係の線図である。図１３は経時日数１５００日のトナーにおける目標転写電流の説明図である。
【０１０１】
比較例２では、経時日数がほぼ０日のトナー（新品トナー）、１５００日のトナー、及び３０００日のトナーについて、転写部Ｔｂにおける転写電流に対する転写残トナー濃度及び再転写トナー濃度の関係を比較した。
【０１０２】
実験は、トナーを画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄで使用するトナーの経時日数を揃えて行い、比較例１と同様に、感光ドラム３ｂ表面の転写残トナー濃度、再転写トナー濃度を測定している。出力した画像は、転写残トナー濃度については、Ａ３サイズでマゼンタ単色を最大濃度で出力したもの、再転写トナー濃度については、Ａ３サイズでイエロー単色を最大濃度で出力したものである。
【０１０３】
図１１に示すように、トナーの経時日数が０日、１５００日、３０００日と進むにつれて、等しい転写電流に対する転写残トナーの量が少なくなっていくことがわかる。
【０１０４】
図１２に示すように、トナーの経時日数が０日、１５００日、３０００日と進むにつれて、等しい転写電流に対する再転写トナーの量が多くなっていくことがわかる。
【０１０５】
図１３は、図１１と図１２との経時日数１５００日の線図同士を重ね合わせた線図であって、転写部Ｔｂにおけるマゼンタ転写残トナー濃度及びイエロー再転写トナー濃度を示している。
【０１０６】
図１３に示すように、経時日数１５００日のトナーを用いた場合、マゼンタ転写残トナー濃度とイエロー再転写トナー濃度とが反射濃度０．０２５以下となる転写電流の範囲は、比較例１の１２〜１８μＡとは異なる１０〜１６μＡとなる。比較例２における適正な転写電流の範囲１０〜１６μＡの範囲は、新品トナーを想定した比較例１の１５μＡを含むが、中心値が１５μＡではない。
【０１０７】
比較例２の条件で、転写電圧制御（ＡＴＶＣ）の目標転写電流を比較例１の１５μＡとして画像形成を行うと、イエロー再転写トナーが僅かに増加した。同様に、画像形成部Ｐｃ、Ｐｄにおいても、上流側で転写されたトナー像の再転写トナーが僅かに増加した。
【０１０８】
また、定着された出力画像を観察したところ、転写不良に起因する画像不良は発生しなかったが、画像濃度がやや薄くなって出力され、カラーの色調も少し変化していた。
【０１０９】
従って、新品トナーを想定した設計値の目標転写電流１５μＡを、経時日数が１５００日の古いトナーを用いた画像形成で用いると画像品質が低下する。
【０１１０】
＜比較例３＞
図１４は経時日数３０００日のトナーにおける目標転写電流の説明図である。
【０１１１】
図１４は、図１１と図１２との経時日数３０００日の線図同士を重ね合わせた線図であって、転写部Ｔｂにおけるマゼンタ転写残トナー濃度及びイエロー再転写トナー濃度を示している。
【０１１２】
図１４に示すように、経時日数３０００日のトナーを用いた場合、マゼンタ転写残トナー濃度とイエロー再転写トナー濃度とが反射濃度０．０２５以下となる転写電流の範囲は、比較例１の１２〜１８μＡとは異なる８〜１４μＡとなる。比較例３における適正な転写電流の範囲８〜１４μＡの範囲は、新品トナーを想定した比較例１の１５μＡを含まない。
【０１１３】
比較例３の条件で、転写電圧制御（ＡＴＶＣ）の目標転写電流を比較例１の１５μＡとして画像形成を行うと、経時日数１５００日トナーを用いた比較例２よりもイエロー再転写トナーが増加した。同様に、画像形成部Ｐｃ、Ｐｄにおいても、上流側で転写されたトナー像の再転写トナーが、経時日数１５００日トナーを用いた比較例２よりも増加した。
【０１１４】
また、定着された出力画像を観察したところ、画像濃度が著しく薄くなっており、転写不良に起因してカラーの色調が変化する画像不良が多数箇所で発生していた。
【０１１５】
従って、新品トナーを想定した設計値の目標転写電流１５μＡを、経時日数が３０００日の古いトナーを用いた画像形成で用いると画像不良が発生する。
【０１１６】
＜実施例１＞
図１５は実施例１における経時係数の説明図、図１６は実施例１の制御によって設定される目標転写電流の説明図、図１７は実施例１の制御を実験した結果の説明図である。
【０１１７】
図４に示すように、実施例１では、新品トナーを想定した設計値の目標転写電流１５μＡを一律に適用しないで、画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄごとにトナーの経時日数に応じた目標転写電流を設定している。
【０１１８】
ここで、製造直後からのトナーの経時日数がｔ日であるとして、経時係数ｋを次式のように定義する。
【０１１９】
ｋ（ｔ）＝１／３０００×ｔ  （０≦ｔ＜３０００）
ｋ（ｔ）＝１  （ｔ≧３０００）
【０１２０】
図１５に示すように、経時係数ｋは、新品トナーの場合、ｋ＝０となり、経時日数が進むにつれて最大ｋ＝１まで変化する。図１５の横軸は経時日数ｔ、縦軸は経時係数ｋである。
【０１２１】
このように定義した理由は、第１実施形態の画像形成装置１００で用いた各色トナーが、経時０日から約３０００日まで帯電量が徐々に低下したが、約３０００日を過ぎると帯電量がほぼ安定していたからである。経時係数ｋは、トナーの特性、トナーカートリッジの密封状態、画像形成装置の各種条件等に応じて設定し、実験により確認することが好ましい。
【０１２２】
トナーの経時日数がｔ日における目標転写電流Ｉｔｒ（ｔ）は、次の式（１）にて算出される。
【０１２３】
Ｉｔｒ（ｔ）＝Ｉｔｒ（０）＋ｋ（ｔ）×α  ・・・（１）
Ｉｔｒ（０）＝１５μＡ  ：実施例１における新品トナーを想定した目標転写電流
α＝−４μＡ  ：実施例１における目標転写電流オフセット値
【０１２４】
実施例１では、目標転写電流オフセット値αの値を、全画像形成部で共通としているが、画像形成部ごとにそれぞれ設定することもできる。
【０１２５】
図１５のデータテーブルから経時日数に応じて求めた経時係数ｋ（ｔ）を（１）式に代入することによって、トナーの経時日数に対応する目標転写電流は図１６のように設定される。
【０１２６】
図１６に示すように、ｔ＝１５００日のときの目標転写電流は１３μＡ、ｔ＝３０００日以上のときの目標転写電流は１１μＡである。
【０１２７】
図９に示すように、トナーの経時日数が０日であれば、適正な転写電流の範囲は１２〜１８μＡ、中心値は１５μＡである。
【０１２８】
図１３に示すように、トナーの経時日数が１５００日であれば、適正な転写電流の範囲は１０〜１６μＡ、中心値は１３μＡである。
【０１２９】
図１４に示すように、トナーの経時日数が３０００日であれば、適正な転写電流の範囲は８〜１４μＡ、中心値は１１μＡである。
【０１３０】
図１６にプロットした３つの丸印は、経時日数が０日、１５００日、３０００日に対応するこれらの中心値である。
【０１３１】
プロットされた中心値は、実施例１の制御に基づく目標転写電流とよく一致しており、実施例１の制御を行うことによって、トナーの経時日数に対応して、目標転写電流を適正に設定できることがわかる。
【０１３２】
図１７は、実施例１の制御によって目標転写電流を設定して行った場合のトナー経時日数に対する転写残トナー及び再転写トナー量の推移を示す。
【０１３３】
図１７に示すように、経時日数０〜３５００日のトナーに対して、転写残トナー、再転写トナーともに反射トナー濃度が０．０２５を超えることはなく、適正な目標転写電流を用いて転写電圧制御（ＡＴＶＣ）が行われたことが確認された。
【０１３４】
実施例１の制御によれば、経時日数が多いトナーを用いた場合であっても、経時日数に対応した適正な目標転写電流を設定できる。この結果、転写残トナー、再転写トナーを低く抑えて、高濃度で色調再現性が高い高品質の画像を出力できる。転写残トナー、再転写トナーが増えて、記録材に残るトナー量が減少して画像濃度が薄くなったり、廃トナーが増加したりすることがなくなる。
【０１３５】
なお、ここでは、画像形成部Ｐｂについて説明したが、同様な制御が画像形成部Ｐｃ、Ｐｄにおいても実施され、トナーカートリッジ１１ｂが交換された場合でも、それ以前と濃度や色調の連続性が高い高品質の画像を安定して出力できるようになった。
【０１３６】
＜実施例２＞
図１８は実施例２における経時係数の説明図である。図１９はイエロートナー及びマゼンタトナーの両方が新品トナーの場合の制御の説明図、図２０はイエロートナーの経時日数が３０００日でマゼンタトナーが新品トナーの場合の制御の説明図である。図２１はイエロートナーが新品トナーであってマゼンタトナーの経時日数が３０００日の場合の制御の説明図である。図２２はイエロートナー及びマゼンタトナーの両方で経時日数が３０００日の場合の制御の説明図である。
【０１３７】
実施例１では、イエロー画像形成部Ｐａとマゼンタ画像形成部Ｐｂとで経時日数が揃ったトナーを使用している場合に好適な制御を説明した。
【０１３８】
実施例２では、イエロー画像形成部Ｐａとマゼンタ画像形成部Ｐｂとで経時日数が異なるトナーを使用しているより一般的な場合に好適な制御を説明する。
【０１３９】
マゼンタ画像形成部Ｐｂの目標転写電流は、トナーカートリッジ１１ａに充填されたイエロートナーの経時日数と、トナーカートリッジ１１ｂに充填されたマゼンタトナーの経時日数とを考慮して設定される。
【０１４０】
シアン画像形成部Ｐｃの目標転写電流は、トナーカートリッジ１１ａ、１１ｂに充填されたイエロー、マゼンタトナーの経時日数と、トナーカートリッジ１１ｃに充填されたシアントナーの経時日数とを考慮して設定される。
【０１４１】
ブラック画像形成部Ｐｄの目標転写電流は、トナーカートリッジ１１ａ、１１ｂ、１１ｃに充填されたイエロー、マゼンタ、シアントナーの経時日数と、トナーカートリッジ１１ｄに充填されたブラックトナーの経時日数とを考慮して設定される。
【０１４２】
実施例２では、実施例１と同様に、転写残トナーが規定値以下となる転写電流の下限値と、再転写トナーが規定値以下となる転写電流の上限値との中間に目標転写電流を設定する。また、転写残トナーが規定値以下となる転写電流の下限値は、その画像形成部に接続されたトナーカートリッジの無線ＩＣタグから読み込んだ製造年月日に基づいて設定される。
【０１４３】
しかし、再転写トナーが規定値以下となる転写電流の上限値は、上流の画像形成部に接続されたトナーカートリッジの無線ＩＣタグから読み込んだ製造年月日に基づいて設定される。上流側に画像形成部が複数ある場合には、複数の画像形成部に接続された複数のトナーカートリッジの無線ＩＣタグから読み込んだ製造年月日に基づいて設定される。
【０１４４】
ここで、製造直後からのトナーの経時日数がｔｘ日であるとして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナーの経時日数ｔａ、ｔｂ、ｔｃ、ｔｄ日に対して、経時係数ｋを次式のように定義する。
【０１４５】
ｋ（ｔｘ）＝１／３０００×ｔｘ  （０≦ｔ＜３０００）
ｋ（ｔｘ）＝１  （ｔｘ≧３０００）
ｘ  ＝ａ、ｂ、ｃ、ｄ
【０１４６】
図１８に示すように、経時係数ｋは、新品トナーの場合、ｋ＝０となり、経時日数が進むにつれて最大ｋ＝１まで変化する。図１５の横軸は経時日数ｔｘ、縦軸は経時係数ｋである。
【０１４７】
なお、実施例２では、全画像形成部において、経時日数に対する経時係数の関係を同一にしているが、画像形成部ごとに異なる関係を設定してもよい。経時係数ｋは、トナーの特性、トナーカートリッジの密封状態、画像形成装置の各種条件等に応じて設定することが好ましい。
【０１４８】
まず、画像形成部Ｐｂにおける目標転写電流の設定について説明する。
【０１４９】
イエロートナーの経時日数をｔａ日とし、マゼンタトナーの経時日数をｔｂ日とすると、画像形成部Ｐｂの目標転写電流Ｉｔｒｂ（ｔａ、ｔｂ）は、次の式（２）にて算出される。
【０１５０】
Ｉｔｒｂ（ｔａ、ｔｂ）＝Ｉｔｒｂ（０、０）＋［｛ｋ（ｔａ）＋ｋ（ｔｂ）｝／２］×α’・・・（２）
Ｉｔｒｂ（０、０）＝１５μＡ  ：新品トナー（イエロー、マゼンタ）を用いたときの画像形成部Ｐｂの目標転写電流値
α’＝−４μＡ  ：画像形成部Ｐｂの目標転写電流オフセット値
【０１５１】
図１８のデータテーブルから経時日数に応じて求めた経時係数ｋ（ｔｘ）を式（２）に代入することによって、トナーの経時日数に対応する目標転写電流が設定される。
【０１５２】
図１９〜図２２を参照して、イエロートナーの経時日数ｔａ、マゼンタトナーの経時日数ｔｂが下記の組み合わせ（１）〜（４）である場合について説明する。図１９〜図２２は、画像形成部Ｐｂにおけるマゼンタ転写残トナー濃度及びイエロー再転写トナー濃度の転写電流に対する関係を示している。
【０１５３】
（１）ｔａ＝０、ｔｂ＝０のとき
図１９に示すように、マゼンタ転写残トナー濃度とイエロー再転写トナー濃度とがともに０．０２５以下となる転写電流の適正範囲は、１２〜１８μＡとなる。
【０１５４】
一方、実施例２の制御では、式（２）に「ｔａ＝ｔｂ＝０、ｋ（ｔａ）＝ｋ（ｔｂ）＝０」を代入して、目標転写電流Ｉｔｒｂ（ｔａ、ｔｂ）は、適正範囲の中間値である１５μＡに設定される。
【０１５５】
（２）ｔａ＝３０００、ｔｂ＝０のとき
図２０に示すように、マゼンタ転写残トナー濃度とイエロー再転写トナー濃度とがともに０．０２５以下となる転写電流の適正範囲は、１２〜１４μＡとなる。
【０１５６】
一方、実施例２の制御では、式（２）に「ｔａ＝３０００、ｔｂ＝０、ｋ（ｔａ）＝１、ｋ（ｔｂ）＝０」を代入して、目標転写電流Ｉｔｒｂ（ｔａ、ｔｂ）は、適正範囲の中間値である１３μＡに設定される。
【０１５７】
（３）ｔａ＝０、ｔｂ＝３０００のとき
図２１に示すように、マゼンタ転写残トナー濃度とイエロー再転写トナー濃度とがともに０．０２５以下となる転写電流の適正範囲は、８〜１８μＡとなる。
【０１５８】
一方、実施例２の制御では、式（２）に「ｔａ＝０、ｔｂ＝３０００、ｋ（ｔａ）＝０、ｋ（ｔｂ）＝１」を代入して、目標転写電流Ｉｔｒｂ（ｔａ、ｔｂ）は、適正範囲の中間値である１３μＡに設定される。
【０１５９】
（４）ｔａ＝３０００、ｔｂ＝３０００のとき
図２２に示すように、マゼンタ転写残トナー濃度とイエロー再転写トナー濃度とがともに０．０２５以下となる転写電流の適正範囲は、８〜１４μＡとなる。
【０１６０】
一方、実施例２の制御では、式（２）に「ｔａ＝ｔｂ＝３０００、ｋ（ｔａ）＝ｋ（ｔｂ）＝１」を代入して、目標転写電流Ｉｔｒｂ（ｔａ、ｔｂ）は、適正範囲の中間値である１１μＡに設定される。
【０１６１】
また、実際に上記（１）〜（４）のトナーの組み合わせについて、実施例２の制御を用いて画像形成を行ったところ、転写不良に起因する画像不良を発生することなく、濃度が高くて色調が安定した高品質の画像を出力できた。
【０１６２】
また、様々な製造年月日のトナーカートリッジを用いて同様の検討を行ったところ、イエロートナー、マゼンタトナーの経時日数ｔａ、ｔｂがどのような組合せであっても、高品質の画像を安定して出力できた。転写残トナー及び再転写トナーが少なく制御され、転写不良に起因する画像不良は観察されなかった。
【０１６３】
次に、シアン画像形成部Ｐｃにおける目標転写電流の設定について説明する。
【０１６４】
イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーの経時日数をｔａ、ｔｂ、ｔｃ日とすると、画像形成部Ｐｃの目標転写電流Ｉｔｒｃ（ｔａ、ｔｂ、ｔｃ）は、次の式（３）にて算出される。
【０１６５】
Ｉｔｒｃ（ｔａ、ｔｂ、ｔｃ）＝Ｉｔｒｃ（０、０、０）＋［｛ｋ（ｔａ）＋ｋ（ｔｂ）＋ｋ（ｔｃ）｝／３］×α’’・・・（３）
Ｉｔｒｃ（０、０、０）＝１５μＡ  ：新品トナー（イエロー、マゼンタ、シアン）を用いたときの画像形成部Ｐｃの目標転写電流値
α’’＝−４μＡ  ：画像形成部Ｐｃの目標転写電流オフセット値
【０１６６】
図１８のデータテーブルから経時日数に応じて求めた経時係数ｋ（ｔｘ）を式（３）式に代入することによって、トナーの経時日数に対応する目標転写電流が設定される。
【０１６７】
画像形成部Ｐｃにおいても、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーの経時日数ｔａ、ｔｂ、ｔｃがどのような組合せであっても、実施例２の制御を適用して適正な目標転写電流を設定できる。これにより、転写残トナー及び再転写トナーによる画像不良を発生することなく、安定した画像形成が可能となった。
【０１６８】
最後に、画像形成部Ｐｄにおける目標転写電流の設定について説明する。
【０１６９】
イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーの経時日数をｔａ、ｔｂ、ｔｃ、ｔｄ日とすると、画像形成部Ｐｄの目標転写電流Ｉｔｒｄ（ｔａ、ｔｂ、ｔｃ、ｔｄ）は、次の式（４）にて算出される。
【０１７０】
Ｉｔｒｃ（ｔａ、ｔｂ、ｔｃ、ｔｄ）＝Ｉｔｒｃ（０、０、０、０）＋［｛ｋ（ｔａ）＋ｋ（ｔｂ）＋ｋ（ｔｃ）＋ｋ（ｔｄ）｝／４］×α’’’・・・（４）
Ｉｔｒｃ（０、０、０、０）＝１５μＡ  ：新品トナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）を用いたときの画像形成部Ｐｄの目標転写電流値
α’’’＝−４μＡ  ：画像形成部Ｐｄの目標転写電流オフセット値
【０１７１】
図１８のデータテーブルから経時日数に応じて求めた経時係数ｋ（ｔｘ）を式（４）に代入することによって、トナーの経時日数に対応する目標転写電流が設定される。
【０１７２】
画像形成部Ｐｄにおいても、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーの経時日数ｔａ、ｔｂ、ｔｃ、ｔｄがどのような組合せであっても、実施例２の制御を適用して適正な目標転写電流を設定できる。これにより、転写残トナー及び再転写トナーによる画像不良を発生することなく、安定した画像形成が可能となった。
【０１７３】
＜第２実施形態＞
図２３は第２実施形態における現像装置の構成の説明図である。
【０１７４】
図１に示すように、第２実施形態では、画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄに付設された現像装置だけが図２３に示す現像装置１ａ（１ｂ、１ｃ、１ｄ：図示略）に置き換えられる。現像装置１ａは、図１を参照するために第１実施形態と共通の符号を付したが、内部構造および使用するトナーが第１実施形態とは異なっている。
【０１７５】
図４に示すように、第２実施形態でも、画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄに付設された転写ローラ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに印加する定電圧を転写電圧制御（ＡＴＣＶ）によって設定する。そして、転写電圧制御で用いる目標転写電流は、実施例１又は実施例２の制御によって、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーの経時日数ｔａ、ｔｂ、ｔｃ、ｔｄに応じて設定される。
【０１７６】
従って、以下では、現像装置１ａについて説明し、第１実施形態と重複する説明を省略する。
【０１７７】
図１に示すように、現像装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの磁性トナー（一成分現像剤）が所定量充填されている。
【０１７８】
図２３に示すように、現像装置１ａの現像スリーブ１０１は、非磁性金属素管からなり、固定のマグネット１０２の周囲で回転して、表面に磁性トナーを穂立ち状態で担持する。
【０１７９】
現像スリーブ１０１の円筒面に規制部材１０３が接触している。この接触部を一成分現像剤１０７が通過する際に、現像スリーブ１０１、規制部材１０３との摩擦によって磁性トナーを負極性に摩擦帯電する。
【０１８０】
このような構成であっても、在庫期間の経時日数によって、トナーの帯電量が低下することが判明している。このため、磁性トナーの経時変化を考慮せずに画像形成を行うと、再転写トナーに起因する画像不良が発生する可能性がある。
【０１８１】
実際に、転写電圧制御（ＡＴＶＣ）の目標転写電流値を、新品トナーで画像形成すると想定した１５μＡとして、経時日数が３０００日のトナーを用いて画像形成すると、各画像形成部において再転写トナーが増加した。このため、画像濃度が薄くなり、色味が変化する不良画像が発生し、廃トナー量の増加も確認された。
【０１８２】
そこで、第２実施形態の画像形成装置においても、上述した実施例１及び実施例２の制御を行って目標転写電流を設定した。これにより、第１実施形態と同様に、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーの経時日数ｔａ、ｔｂ、ｔｃ、ｔｄがどのような組合せであっても、転写残トナー及び再転写トナーによる画像不良が発生しなくなった。そして、安定した高品質の画像形成が可能となった。
【０１８３】
＜第３実施形態＞
第１実施形態の画像形成装置１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配列したタンデム型直接転写方式の画像形成装置である。
【０１８４】
しかし、本発明は、複数色のトナーを搬送体（記録材又は中間転写体）に重ねて担持させる画像形成装置であれば、直接転写方式の画像形成装置以外でも実施できる。
【０１８５】
第３実施形態の画像形成装置は、回転する中間転写ベルトの直線区間に第１実施形態と同様な複数の画像形成部を配列させたタンデム型中間転写方式の画像形成装置である。ここでは、回転する中間転写ベルトに複数の画像形成部が順次トナー像を一次転写して重ね合わせる。そして、最も下流に配置された画像形成部の下流に配置された二次転写部にて、中間転写ベルトに担持された複数色のトナー像を記録材に一括二次転写する。
【０１８６】
このようなタンデム型中間転写方式の画像形成装置においても、複数の画像形成部における転写電圧制御において実施例１又は実施例２で説明した目標転写電流の設定を行うことができる。
【０１８７】
これにより、多年数経過後のトナーが補給されても、トナー再転写による不良画像の発生を軽減し、多年数経過後のトナーが補給されても、使用者が通常通りの濃度と色調の画像を出力できる。
【０１８８】
＜第４実施形態＞
第４実施形態の画像形成装置は、１つの像担持体上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの現像手段を設けた１ドラム型の画像形成装置である。ここでは、複数色のトナー像を順番に１色ずつ１つの像担持体に形成して、搬送体（記録材又は中間転写体）に１色ずつ転写して搬送体上で重ね合わせる。
【０１８９】
このような１ドラム型の画像形成装置においても、複数色のトナーカートリッジに付設された無線ＩＣタグからトナーカートリッジの製造年月日を読み込んで、トナーの経時日数に応じて転写電圧制御の目標転写電流を設定することができる。
【０１９０】
＜第５実施形態＞
第５実施形態の画像形成装置は、トナーカートリッジからトナーとキャリアとを混合した二成分現像剤を補給する形式の画像形成装置である。
【０１９１】
＜第６実施形態＞
第６実施形態の画像形成装置は、感光ドラム、帯電装置、現像装置、クリーニング装置を一体型のユニットとして画像形成装置の本体に着脱可能としたプロセスカートリッジ方式の画像形成装置である。プロセスカートリッジごと現像装置のトナーを補給する構成のものである。
【０１９２】
＜第７実施形態＞
第７実施形態の画像形成装置は、図１に示す電源Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄが転写ローラ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに印加する電圧を定電流制御する。制御部４１は、定電流制御における目標転写電流をトナーカートリッジ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの製造年月日に応じて設定する。
【０１９３】
＜第８実施形態＞
第８実施形態の画像形成装置は、図１に示す電源Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄが転写電圧制御を行うことなく定電圧を出力する。制御部４１は、トナーカートリッジ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの製造年月日が古いほど、定電圧を低く設定する。
【図面の簡単な説明】
【０１９４】
【図１】第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】画像形成部の構成の説明図である。
【図３】現像装置の構成の説明図である。
【図４】画像形成装置の制御系のブロック図である。
【図５】転写電圧の制御のフローチャートである。
【図６】無線ＩＣタグの利用に関する作業のフローチャートである。
【図７】転写電流と転写残トナー濃度との関係を示す線図である。
【図８】転写電流と再転写トナー濃度との関係を示す線図である。
【図９】転写残トナー濃度と再転写トナー濃度とを考慮した目標転写電流の説明図である。
【図１０】トナーの経時日数とトナーの帯電性能との関係の説明図である。
【図１１】経時日数の異なるトナーにおける転写電流と転写残トナー濃度との関係の線図である。
【図１２】経時日数の異なるトナーにおける転写電流と再転写トナー濃度との関係の線図である。
【図１３】経時日数１５００日のトナーにおける目標転写電流の説明図である。
【図１４】経時日数３０００日のトナーにおける目標転写電流の説明図である。
【図１５】実施例１における経時係数の説明図である。
【図１６】実施例１の制御によって設定される目標転写電流の説明図である。
【図１７】実施例１の制御を実験した結果の説明図である。
【図１８】実施例２における経時係数の説明図である。
【図１９】イエロートナー及びマゼンタトナーの両方が新品トナーの場合の制御の説明図である。
【図２０】イエロートナーの経時日数が３０００日でマゼンタトナーが新品トナーの場合の制御の説明図である。
【図２１】イエロートナーが新品トナーであってマゼンタトナーの経時日数が３０００日の場合の制御の説明図である。
【図２２】イエロートナー及びマゼンタトナーの両方で経時日数が３０００日の場合の制御の説明図である。
【図２３】第２実施形態における現像装置の構成の説明図である。
【符号の説明】
【０１９５】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ  現像装置
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ  像担持体（感光ドラム）
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ  転写手段（転写ローラ）
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ  露光装置
１１ａ  トナー補充手段（トナーカートリッジ）
２１  搬送体（記録材搬送ベルト）
３０ａ  記録媒体（無線ＩＣタグ）
４０  読み取り手段（通信部）
４１  設定手段（制御部）
１００  画像形成装置
Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ  電源手段（電源）
Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ  トナー像形成手段（画像形成部）
Ｔａ  転写部
【図１】
0005171202.tif 000002
【図２】
0005171202.tif 000003
【図３】
0005171202.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005171202.tif 000006
【図６】
0005171202.tif 000007
【図７】
0005171202.tif 000008
【図８】
0005171202.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0005171202.tif 000012
【図１２】
0005171202.tif 000013
【図１３】
0005171202.tif 000014
【図１４】
0005171202.tif 000015
【図１５】
0005171202.tif 000016
【図１６】
0005171202.tif 000017
【図１７】
0005171202.tif 000018
【図１８】
0005171202.tif 000019
【図１９】
0005171202.tif 000020
【図２０】
0005171202.tif 000021
【図２１】
0005171202.tif 000022
【図２２】
0005171202.tif 000023
【図２３】
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