(57)【要約】      （修正有）【課題】像担持体上に形成されたトナーパターンの濃度を低コストで高精度に検出する。【解決手段】感光体に当接するよう配置され、感光体上のトナー像を記録媒体上に転写する転写ローラ５と、転写ローラよりも下流側に配置される濃度センサ８とを備え、感光体上にトナーパターン９を作成し、濃度センサによりトナーパターンの濃度を検出してトナー像形成条件を制御する。この際、転写ローラ通過時にトナーパターンから転写ローラ上に付着したトナー１０を、転写ローラが回転して再び感光体と接触する際に感光体上に再付着させるよう、転写ローラにトナーと同極性電圧を印加する。そして、濃度センサにより転写ローラから再付着した再付着トナー１１の濃度を検出し、検出した再付着トナーの濃度に基づきトナーパターンの濃度を補正する。【選択図】図５
2013104999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体に当接しながら表面移動するよう配置され、該像担持体との間で記録媒体を挾持搬送しながら該像担持体上のトナー像を該記録媒体上に転写する転写部材と、該転写部材よりも該像担持体の表面移動方向下流側の領域で該像担持体に対向するよう配置される濃度センサとを備え、該像担持体上に濃度検出用のトナーパターンを作成し、該濃度センサにより該トナーパターンの濃度を検出し、検出された濃度に基づき該トナー像形成手段の条件を制御する制御手段を有する画像形成装置において、
上記制御手段は、上記転写部材通過時に上記像担持体上のトナーパターンから該転写部材上に付着したトナーを、該転写部材が表面移動して再び像担持体と接触する際に該像担持体上に再付着させるよう、該転写部材にトナーと同極性の電圧を印加すると共に、上記濃度センサにより該転写部材から再付着した再付着トナーの濃度を検出し、検出された該再付着トナーの濃度に基づき該トナーパターンの濃度を補正することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、上記制御手段は、上記濃度センサにより検出した上記トナーパターンの濃度に、該濃度センサにより検出した上記再付着トナーの濃度を加えて、トナーパターンの濃度とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２の画像形成装置において、上記転写部材をクリーニングするクリーニング部材を有しない構成であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
像担持体上にトナー像を形成し、該像担持体に当接する転写部材との間に記録媒体を挾持搬送しながら該像担持体上のトナー像を記録媒体上に転写する方法であって、該像担持体上に濃度検出用のトナーパターンを作成し、該転写部材より下流側の濃度センサによりトナーパターンの濃度を検出し、検出された濃度に基づきトナー像形成条件を制御する制御工程を有する画像形成方法において、
上記転写部材通過時に上記トナーパターンから該転写部材上に付着したトナーを、該転写部材が回転して再び該像担持体と接触する際に該像担持体上に再付着させるよう、該転写部材にトナーと同極性電圧を印加すると共に、該濃度センサにより該転写部材から再付着した再付着トナーの濃度を検出し、検出した再付着トナーの濃度に基づきトナーパターンの濃度を補正することを特徴とする画像形成方法。
【請求項５】
請求項４の画像形成方法において、上記転写部材から上記像担持体上にトナーを再付着させ、濃度センサにより再付着トナーの濃度を検出する工程を複数回行うことを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置、及び、これに用いられる画像形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置で、感光体等の像担持体上の画像形成領域外に濃度検出用トナーパターンを作成し、このトナーパターンの濃度を検出し、検出された濃度に基づき画像形成条件をコンロトールすることが広く行われている。このような装置で、像担持体上のトナーパターンの濃度を検出する濃度センサは、現像装置より下流で転写手段よりも上流の領域、または、転写手段よりも下流でクリ−ニング手段よりも上流の領域で、像担持体と対向するよう配置される。しかし、濃度センサを現像装置より下流で転写手段よりも上流の領域に配置すると、濃度センサが現像装置からのトナー飛散により汚れ易く、検出精度が低下する。このため、濃度センサを転写手段よりも下流でクリ−ニング手段よりも上流の領域に配置するものが多い。
【０００３】
しかしながら、転写手段として像担持体に当接しながら回転する転写ローラを用いる構成で、濃度センサを転写手段よりも下流に配置すると、検出されるトナーパターンが転写ローラ通過時の影響を受ける。具体的には、トナーパターンが転写ローラに接触しながら通過する際、転写ローラにトナーが付着してしまう。このため、濃度センサは、転写ローラと接触後のトナー量が減少したトナーパターンを検出することになり、検出精度が低下する。
【０００４】
転写ローラへのトナー付着による検出精度低下を抑制するために、トナーパターン形成時に転写ローラを像担持体から離間させる接離機構を設け、転写ローラへのトナー付着を防止する構成が知られている。さらに、特許文献１には、転写ローラを像担持体から離間させる接離機構を設け、予め転写ローラ接触時と転写ローラ離間時の転写ローラ通過後のトナーパターンの濃度を測定し、その比率を算出しておく。そして、連続通紙時は転写ローラを当接したままの状態で、転写ローラ通過後のトナーパターンの濃度を測定し、測定した濃度検出値から予め算出した比率に基づき、転写ローラ離間時の濃度を推測することにより、検出精度低下を防止する方法が記載されている。
【０００５】
また、トナーパターンが転写ローラを通過するタイミングで、転写ローラにトナーと同極性の電圧を印加して静電的に転写ローラへのトナー付着を防止することで、検出精度低下を抑制する構成も知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記転写ローラを像担持体に接離させる接離機構を設けるものでは、構成が複雑で大型になり、コストアップを招いてしまう。特に、広幅の画像を形成する広幅機では、大掛かりな機構となるため大幅なコストアップとなってしまう。
【０００７】
また、転写ローラにトナーと同極性電圧を印加して静電的にトナー付着を防止する構成では、転写ローラの表面性、環境等による抵抗値等の諸特性の変化、トナー量によって、転写ローラとの接触で転写ローラ側に付着してしまうトナーがある。このため、転写ローラへのトナー付着を完全に防止することは現実的に困難であり、検出精度は充分とは言えなかった。
【０００８】
以上、画像形成装置における像担持体上に形成されたトナーパターンの濃度検出に関する問題を、転写手段として像担持体としての感光体に当接しながら回転する転写ローラを用いる構成で説明したが、これに限られるものではない。転写手段として、像担持体当接して表面移動しながらトナー像の転写をおこなう構成、例えば、転写ベルトを用いた構成であれば、同様の問題が発生する。また、像担持体としては、感光体に限られず、中間転写体でもよい。詳しくは、感光体上からトナー像を中間転写体上に転写し、転写ローラ等の中間転写体に当接しながら表面移動する転写手段を用いて中間転写体上のトナー像を記録媒体に転写する中間転写方式の画像形成装置がある。この中間転写方式の画像形成装置で、中間転写体に対向するよう濃度センサを設け、感光体上から中間転写体上に転写したトナーパターンの濃度を検出する構成においても、同様の問題が発生する。
【０００９】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、像担持体上に形成されたトナーパターンの濃度を低コストで高精度に検出できる画像形成装置および画像形成方法を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体に当接しながら表面移動するよう配置され、該像担持体との間で記録媒体を挾持搬送しながら該像担持体上のトナー像を該記録媒体上に転写する転写部材と、該転写部材よりも該像担持体の表面移動方向下流側の領域で該像担持体に対向するよう配置される濃度センサとを備え、該像担持体上に濃度検出用のトナーパターンを作成し、該濃度センサにより該トナーパターンの濃度を検出し、検出された濃度に基づき該トナー像形成手段の条件を制御する制御手段を有する画像形成装置において、
上記制御手段は、上記転写部材通過時に上記像担持体上のトナーパターンから該転写部材上に付着したトナーを、該転写部材が表面移動して再び像担持体と接触する際に該像担持体上に再付着させるよう、該転写部材にトナーと同極性の電圧を印加すると共に、上記濃度センサにより該転写部材から再付着した再付着トナーの濃度を検出し、検出された該再付着トナーの濃度に基づき該トナーパターンの濃度を補正することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明においては、トナーパターンが転写部材に接触しながら通過した際に転写部材上に付着したトナーを、転写部材が表面移動してトナーが付着した箇所が再び像担持体と接触する際に、像担持体側に再付着させる。そして、濃度センサにより再付着トナー濃度を検出し、再付着トナー濃度に基づき、転写部材通過後のトナーパターンの濃度を補正する。このように、転写部材通過時に転写部材へ付着して減少した分のトナーの濃度を検出可能とし、トナーパターンの濃度を補正する。これにより、濃度センサを転写部材より下流側に配置した構成であっても、転写部材通過時の影響を抑制した高精度なトナーパターンの濃度検出が可能となる。また、この構成は、転写部材と像担持体との接離機構を設ける構成に較べて低コストな構成となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、像担持体上に形成されたトナーパターンの濃度を低コストで高精度に検出できるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】濃度センサを転写ローラ上流に設けた概略構成図。
【図３】従来の転写ローラを接離させる構成の説明図。
【図４】（ａ）は転写ローラ通過前のトナーパターン、（ｂ）は転写ローラ離間時の転写ローラ通過後のトナーパターン、（ｃ）は転写ローラ接触時の転写ローラ通過後のトナーパターン、の説明図。
【図５】本実施形態のトナーパターンの濃度検出に係る概念図。
【図６】濃度センサによる検出回数と濃度を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式によって画像を形成する画像形成装置の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置は潜像担持体たるドラム状の感光体１の周りに、帯電装置２、書込み装置３、現像装置４、転写装置５、クリーニング装置６、除電装置７等が順に配設されている。
この画像形成装置では、感光体１は、帯電装置２により表面を一様帯電された後、書込み装置３により画像情報に基づき光が照射される。これにより、感光体１上に静電潜像が形成される。ついで、現像装置４によりこの静電潜像にトナーを供給してトナー像化する。一方、これらのタイミングに合わせて、図示しない給紙部より記録媒体としての転写紙が搬送される。そして、転写装置５により感光体１上のトナー像を転写紙上に転写する。トナー像を担持した転写紙は、図示しない定着装置により定着されることにより、画像形成が行われる。一方、トナー像を転写後の感光体１は、残トナーをクリーニング装置６により除去され、除電装置７により除電されて、次に画像形成にそなえる。
【００１５】
図１では、転写装置として感光体と当接しながら回転する転写ローラ５を用いている。転写ローラ５は、感光体１との間で転写紙を挾持搬送しながら、図示しない電源よりトナーと逆極性の電圧を印加されることにより、感光体１上のトナー像を転写紙上に転写する。
【００１６】
また、この画像形成装置では、所定のタイミングで、感光体１上の画像形成領域外に濃度検出用トナーパターン９を作成し、このトナーパターンの濃度を検出し、検出された濃度に基づき画像形成条件をコンロトールする制御手段（不図示）を有している。これにより、画像濃度の安定化を図っている。制御手段（不図示）がコントロールする画像形成条件とは、帯電装置２による帯電電位、書込み装置３による露光後電位、現像装置４の現像バイアス、また、二成分現像剤を用いた場合は現像剤のトナー濃度等が挙げられる。
【００１７】
また、感光体１上に形成されたのトナーパターン９の濃度を検出するために、感光体１に対向するように、光センサ等の濃度センサ８を設ける。ここで、従来の濃度センサによる濃度検出の問題点を説明する。
【００１８】
濃度センサ８は、現像装置４より下流で転写ローラ５よりも上流の領域、または、転写ローラ５よりも下流でクリーニング装置６よりも上流の領域で、感光体１と対向するよう配置することができる。しかし、図２に示すように、濃度センサ８を現像装置４より下流で転写ローラ５よりも上流の領域に配置すると、濃度センサ８が現像装置４からのトナー飛散により汚れ易く、検出精度が低下する。このため、図１に示すように、濃度センサ８を転写ローラ５よりも下流でクリーニング装置６よりも上流の領域に配置する。
【００１９】
しかしながら、濃度センサ８を転写ローラ５よりも下流に配置する構成では、トナーパターン９が転写ローラ５に接触しながら通過する際、転写ローラ５にトナーが付着してしまう。このため、濃度センサ８は、転写ローラ５と接触後の、トナー量が減少したトナーパターン９を検出することになり、検出精度が低下する。
【００２０】
従来は、図３に示すように、トナーパターン形成時に転写ローラ５を感光体１から離間させる接離機構を設け、転写ローラ５へのトナー付着を防止していた。しかし、接離機構としては、モータ、カム、レバー等の部材が必要で、構成が複雑で大型になり、コストアップを招いてしまう。特に、広幅の画像を形成する広幅機では、大掛かりな機構となるため大幅なコストアップとなってしまう。
【００２１】
また、トナーパターン９が転写ローラ５を通過するタイミングで、転写ローラ５にトナーと同極性の電圧を印加して静電的に転写ローラ５へのトナー付着を抑制することで、検出精度低下を抑制する構成も知られている。しかし、転写ローラ５の表面性、環境等による抵抗値等諸特性の変化、トナー量によって、転写ローラ５側に付着してしまうトナーがある。このため、トナー付着を完全に防止することは困難であり、検出精度は充分なものとは言えなかった。
【００２２】
本実施形態の画像形成装置では、図１のように濃度センサ８を転写ローラ５よりも下流に配置した場合においても、以下の方法で、トナーパターン９の濃度を、低コストで高精度に検出する。
図４（ａ）は転写ローラ通過前のトナーパターン、（ｂ）は転写ローラ離間時の転写ローラ通過後のトナーパターン、（ｃ）は転写ローラ接触時の転写ローラ通過後のトナーパターンの状態を示す説明図である。
図４（ａ）に示すように、感光体１上に作成したトナーパターン９のトナー量を量Ａとする。図４（ｂ）に示すよう、転写ローラ５が離間している場合は、転写ローラ５通過後も感光体１上のトナーパターン９のトナー量は量Ａであり、濃度センサ８は作成された状態のトナー量を検知することができる。一方、図４（ｃ）に示すよう、転写ローラ５が接触している場合は、転写ローラ５通過時に、トナーパターン９のトナー（量Ａ）のうちの一部が転写ローラ５に付着して、感光体１上のトナーパターン９（量Ｂ）と、転写ローラ５に付着したトナー１０（量Ｃ）とに分けられる。このため、濃度センサ８は、トナー量Ｃが減少したトナーパターン９（量Ｂ）を検出することになり、作成された状態のトナー量を検知することができない。このため、トナーパターンの検出精度が低下する。
【００２３】
図５は、本実施形態のトナーパターンの濃度検出に係る概念図ある。
図５（ａ）に示すように、感光体１上に形成されたトナーパターン９は、回転している転写ローラ５と接触しながら通過する。転写ローラ５にはトナーと同極性の電圧を印加されている。この際、トナーパターン９から、転写ローラ５側に一部のトナーが付着し（量Ｃ）、感光体側のトナーパターン９のトナー量は量Ｂになる。濃度センサ８は、転写ローラ５を通過した感光体１上のトナーパターン９（量Ｂ）を検出する。このときの検出値を検出値Ｂとする。また、トナーパターン９が転写ローラ５を通過後も、転写ローラ５にトナーと同極性の電圧を印加したままで、感光体１と転写ローラ５とを回転させる。
【００２４】
そして、転写ローラ５が１回転して、付着したトナー１０（量Ｃ）が再び感光体１と接触すると、転写ローラ５に付着したトナー１０（量Ｃ）の一部が感光体１側に再付着する。図５（ｂ）に示すように、濃度センサ８は、感光体１側に再付着した再付着トナー１１（量Ｃ１）を検出する。このときの検出値を検出値Ｃ１とする。なお、転写ローラ５上から感光体１側に再付着しない微量のトナー１０（量Ｃ２）が転写ローラ５上に残っている。この状態で、転写ローラ５にトナーと同極性の電圧を印加したままで、感光体１と転写ローラ５とを継続して回転させる。
【００２５】
そして、転写ローラ５がもう１回転して、付着したトナー１０（量Ｃ２）が再び感光体１と接触すると、付着したトナー１０（量Ｃ２）が転写ローラ５側から感光体１側に再付着する。図５（ｃ）に示すように、濃度センサは、感光体１側に再付着したトナー１１（量Ｃ２）を検出する。このときの検出値を検出値Ｃ２とする。
【００２６】
図５（ａ）〜（ｃ）の動作により得られた濃度センサ８による検出値Ｂ、Ｃ１，Ｃ２から、感光体１上に作成された転写ローラ５通過前のトナーパターン９の濃度を算出する。図６は、検出回数と検出された濃度の関係を示すグラフである。１回目に検出した検出値Ｂに、２回目に検出した検出値Ｃ１、３回目に検出した検出値Ｃ２に基づき補正を加えることで、トナーパターンの濃度を算出する。このように、転写ローラ５側に付着したトナーを感光体１側に再付着させてその濃度を検出し、これを用いて転写ローラ５通過後のトナーパターン９の検出値Ｂを補正する。これにより、転写ローラ５通過前のトナーパターン９のトナー量（量Ａ）に近い濃度を算出することが可能となる。このようにして得られた濃度データに基づき、画像形成条件の制御を行う。なお、濃度検出動作により転写ローラ５から感光体１側にトナーを再付着させている間は、次の画像形成は行われない。
【００２７】
また、図５（ａ）〜（ｃ）の動作の間は、転写ローラ５表面はクリーニングしないようにすることにより、転写ローラ５上に付着したトナーを良好に感光体１側に戻すことができ、検出精度を良好にすることができる。これは、クリーニング部材を設け、少なくとも図５（ａ）〜（ｃ）はクリーニングしない構成でも、クリーニング部材を設けない構成の何れでもでもよい。クリーニング部材を設けない場合は、画像形成中に転写ローラ５に付着したトナーも、上記濃度検出動作により感光体１上に戻し、感光体１のクリーニング装置６で除去することができる。これにより、簡易な構成とすることができる。
【００２８】
また、本実施形態では、図５（ａ）〜（ｃ）の間、転写ローラ５にトナーと同極性の電圧を印加し続ける例を用いてしたが、トナーの付着した部分が感光体１と転写ローラ５との当接部を通過するタイミングで転写ローラ５にトナーと同極性の電圧を印加する構成でも構わない。また、印加する電圧を、トナーと同極性で絶対値を増加させていき、転写ローラ５側から感光体１側に再付着させ易くする構成でも構わない。
【００２９】
また、本実施形態では、図５（ｂ）、（ｃ）の２回の工程で、転写ローラ５上のトナーが全て感光体１側に移動する例を用いて説明したが、これに限らない。転写ローラ５上のトナー量や、転写ローラ５に印加したバイアスの条件により、再付着するトナー量は変化する。また、再付着トナー１１の濃度検出を２回行って、２回分の検出値を用いて、１回目に検出した検出値Ｂに補正を加える例を用いて説明したが、これに限らない。検出動作に要する時間の生産性に与える影響や、検出精度によって、適した回数行うことが好ましい。
【００３０】
以上、本実施例では、像担持体上に形成されたトナーパターンの濃度検出に関する問題を、転写手段として像担持体としての感光体に当接しながら回転する転写ローラを用いる構成で説明したが、これに限られるものではない。転写手段として、像担持体当接して表面移動しながらトナー像の転写をおこなう構成、例えば、転写ベルトを用いた構成にも適用可能であり、同様の効果が得られる。また、像担持体としては、感光体に限られず、中間転写体でもよい。詳しくは、中間転写方式の画像形成装置において、２次転写手段として中間転写体に当接しながら表面移動する転写ローラ等を用い、且つ、感光体上から中間転写体上に転写したトナーパターンの濃度を検出する構成にも、適用可能であり、同様の効果が得られる。
【００３１】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
感光体１等の像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、像担持体に当接するよう配置され、像担持体との間で記録媒体を挾持搬送しながら像担持体上のトナー像を記録媒体上に転写する転写ローラ５等の転写部材と、転写部材よりも像担持体の表面移動方向下流側の領域で該像担持体に対向するよう配置される濃度センサ８とを備え、像担持体上に濃度検出用のトナーパターン９を作成し、濃度センサによりトナーパターンの濃度を検出し、検出された濃度に基づきトナー像形成手段の条件を制御する制御手段を有する画像形成装置である。この制御手段は、転写部材通過時にトナーパターンから転写部材上に付着したトナーを、転写部材が表面移動して再び像担持体と接触する際に像担持体上に再付着させるよう、転写部材にトナーと同極性電圧を印加すると共に、濃度センサにより転写部材から再付着した再付着トナーの濃度を検出し、検出した再付着トナーの濃度に基づきトナーパターンの濃度を補正する。これによれば、上記実施形態について説明したように、像担持体上に形成されたトナーパターンの濃度を、低コストで高精度に検出できる。
（態様Ｂ）
（態様Ａ）において、上記制御手段は、濃度センサにより検出したトナーパターンの濃度に、濃度センサにより検出した再付着トナーの濃度を加えて、トナーパターンの濃度とする。これによれば、上記実施形態について説明したように、像担持体上に形成されたトナーパターンの濃度を高精度に検出できる。
（態様Ｃ）
（態様Ａ）または（態様Ｂ）において、転写部材をクリーニングするクリーニング部材を有しない。これにより、トナーパターンから付着したトナーを像担持体側にそのまま再付着させることができる。これによれば、上記実施形態について説明したように、画像形成装置を簡易な構成とすることができる。
（態様Ｄ）
感光体１等の像担持体上にトナー像を形成し、像担持体に当接する転写部材との間に記録媒体を挾持搬送しながら像担持体上のトナー像を記録媒体上に転写する方法であって、像担持体上に濃度検出用のトナーパターンを作成し、転写部材より下流側の濃度センサによりトナーパターンの濃度を検出し、検出された濃度に基づきトナー像形成条件を制御する制御工程を有する画像形成方法である。この制御工程で、転写部材通過時にトナーパターンから転写部材上に付着したトナーを、転写部材が表面移動して再び像担持体と接触する際に像担持体上に再付着させるよう、転写部材にトナーと同極性電圧を印加すると共に、濃度センサにより転写部材から再付着した再付着トナーの濃度を検出し、検出した再付着トナーの濃度に基づきトナーパターンの濃度を補正する。これによれば、上記実施形態について説明したように、像担持体上に形成されたトナーパターンの濃度を、低コストで高精度に検出できる。
（態様Ｅ）
（態様Ｄ）の画像形成方法において、上記転写部材から上記像担持体上にトナーを再付着させ、濃度センサにより再付着トナーの濃度を検出する工程を複数回行うことを特徴とする。これによれば、上記実施形態について説明したように、像担持体上に形成されたトナーパターンの濃度をより高精度に検出できる。
【符号の説明】
【００３２】
１    感光体
２    帯電装置
３    書込み装置
４    現像装置
５    転写ローラ
６    クリーニング装置
７    除電装置
８    濃度センサ
９    トナーパターン
１０  付着したトナー
１１  再付着トナー
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３３】
【特許文献１】特開平９−２１８５９１号公報
【図１】
2013104999.tif 000003
【図２】
2013104999.tif 000004
【図３】
2013104999.tif 000005
【図４】
2013104999.tif 000006
【図５】
2013104999.tif 000007
【図６】
2013104999.tif 000008