(57)【要約】      （修正有）【課題】クリーナレスシステムにおいて、転写残、再転写残トナーの少ない画像形成装置を提供すること。【解決手段】一次転写ローラ１４ａの下流位置で且つ帯電ローラ１２ａの上流位置に、バイアス印加手段を有するトナー補助帯電ブラシ２４ａとトナー帯電ブラシ１５ａを有する画像形成装置において、トナー補助帯電ブラシ２４ａに流れる電流を検知する電流計Ａ２４ａを有し、トナー補助帯電ブラシ２４ａに流れる電流検知結果に応じて、転写バイアスを制御する。【選択図】図２
2017026779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、像担持体を帯電する帯電手段と、帯電した像担持体に潜像を形成する露光手段と、潜像した像担持体上にトナー像を形成する現像手段と、像担持体上のトナー像を被転写体に転写する一次転写手段と、
該一次転写手段の下流位置で且つ該帯電手段の上流位置に、バイアス印加手段を有する帯電補助手段とを有する画像形成装置において、
画像形成部で形成されたトナー像が、一次転写部を通過する際に像担持体上に残留し、その残トナー像が該帯電補助手段を通過する際に、
該帯電補助手段に流れる電流を検知する手段を有し、該帯電補助手段に流れる電流検知結果に応じて、転写手段に印加するバイアスを変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
像担持体と、像担持体を帯電する帯電手段と、帯電した像担持体に潜像を形成する露光手段と、潜像した像担持体上にトナー像を形成する現像手段と、像担持体上のトナー像を被転写体に転写する一次転写手段とで構成される画像形成部を複数有し、
該一次転写手段の下流位置で且つ該帯電手段の上流位置に、バイアス印加手段を有する帯電補助手段とを有する画像形成装置において、該帯電補助手段に流れる電流を検知する手段を有し、
該一次転写手段の下流位置で且つ該帯電手段の上流位置に、バイアス印加手段を有する帯電補助手段とを有する画像形成装置において、該帯電補助手段に流れる電流を検知する手段を有し、
最上流より下流に配置された画像形成部において、上流の画像形成部で形成されたトナー像が下流の一次転写部を通過する際に像担持体上へ転写され、該帯電補助手段を通過する際に、該帯電補助手段に流れる電流検知結果に応じて、転写手段に印加するバイアスを変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
転写バイアス設定を変更するために、画像形成部により形成されるトナー像は、スラスト方向の画像形成領域全域に形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２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、画像形成時の感光体上の転写残トナーを現像装置で回収するクリーナレス方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成時の感光体上の転写残トナーを現像装置で回収するクリーナレス方式の画像形成装置が実用化されている。クリーナレス方式の画像形成装置は、感光体の移動方向における転写手段の下流側で、トナーの正規の帯電極性と逆極性の電圧を印加した第１トナー帯電手段を接触させて、転写残トナーの帯電極性を揃える。そして、第１トナー帯電手段の下流側で、トナーの正規の帯電極性と同極性の電圧を印加した第２トナー帯電手段を接触させて、転写残トナーや再転写トナーを現像装置で再利用可能な極性に帯電させる。
【０００３】
クリーナレス方式の画像形成装置では、転写残トナーや再転写トナーが増加してしまうと、その下流に配置されたトナー帯電手段にトナーが蓄積し、本来のトナー帯電付与能力が低下する。また、そのトナーは感光ドラムを介してさらに下流に配置されたCローラを汚染してしまう。その結果、汚染されトナーの付着した部分とそうでない部分で感光体の電位にムラが生じ、黒スジや白スジ等の画像弊害を引き起こしてしまう。
【０００４】
これらの、感光体上に残ったトナーは、現像手段で回収されないために感光体に連れまわり、Cローラを汚染することで感光体の電位を狙い通りに乗せることができないため、トナーかぶりの画像不良を引き起こす可能性もある。
【０００５】
そのためクリーナレスシステムにおいて転写残トナー、再転写トナーを減らすことは、大きな課題である。
【０００６】
一方、画像形成装置の転写条件の安定化のために、ATVC制御というものが提案されている。ATVC制御とは、画像形成装置立ち上げ時の前多回転時や、画像形成動作開始時の前回転時において、転写手段に定電圧印加手段により所定のバイアスを印加し、このとき、転写部に流れる検出電流に基づいて、転写部の抵抗変動を検出し、画像形成時に環境やモードに応じた電流が流れるように演算した結果で、転写バイアスを印加する方法である（以下「ATVC制御」と呼ぶ。）（特許文献１参照）。
【０００７】
このATVC制御により、転写電流は保障され、安定した電流設定で画像形成を行うことができる。一般的には、あらかじめ記憶媒体に記憶された転写バイアステーブルを参照し、本体の設置環境に応じて、ターゲットとなる転写電流を保障する制御をおこなっていることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平２−１２３３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、トナーの帯電量は、常に変化しており、一つの環境下においても、本体内の温度湿度、トナーの消費量や補給量等の振れに対してとても敏感に反応し、変化してしまう。そのためテーブルにより予め決められた転写電流を設定しても、トナーの帯電量が周囲の環境のために狙いからずれている場合は、転写設定の最適値から外れてしまい、転写効率は低下してしまう。
【００１０】
本発明は、クリーナレスシステムにおいて、画像形成装置の周囲の環境が変化し、トナーの帯電量が変化した場合にも、その場に応じた最適な転写電流設定を決めることにより、転写残、再転写残トナーの少ない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】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、
像担持体と、像担持体を帯電する帯電手段と、帯電した像担持体に潜像を形成する露光手段と、潜像した像担持体上にトナー像を形成する現像手段と、像担持体上のトナー像を被転写体に転写する一次転写手段と、
該一次転写手段の下流位置で且つ該帯電手段の上流位置に、バイアス印加手段を有する帯電補助手段とを有する画像形成装置において、該帯電補助手段に流れる電流を検知する手段を有し、該帯電補助手段に流れる電流検知結果に応じて、転写電流を変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る画像形成装置によれば、画像形成装置の周囲の環境が変化し、トナーの帯電量が変化した場合にも、その場に応じた最適な転写電流設定を決めることにより、転写残、再転写残トナーの少ない画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態の画像形成装置の構成の説明図
【図２】画像形成部の構成の説明図
【図３】トナーの帯電電荷量が変化した場合の転写残トナー量の変化の説明図
【図４】実施例１の構成における転写残トナーの量とトナー帯電ブラシに流れる電流との関係を示した図
【図５】実施例１の構成における転写バイアス制御フロー
【図６】実施例１の構成にて転写バイアス設定制御を行った際の転写残トナー量とバイアスの関係（トナー帯電量が３０μｑ/gの場合）
【図７】実施例１の構成にて転写バイアス設定制御を行った際の転写残トナー量とバイアスの関係（トナー帯電量が４０μｑ/gの場合）
【図８】トナーの帯電電荷量が変化した場合の転写残および、再転写残トナー量の変化の説明図
【図９】実施例２の構成における転写残トナー、および再転写トナーの量とトナー帯電ブラシに流れる電流との関係
【図１０】実施例２の構成の第一画像形成部における転写バイアス制御フロー
【図１１】実施例２の構成の第二画像形成部における転写バイアス制御フロー
【図１２】実施例２の構成にて転写バイアス設定制御を行った際の転写残トナー量とバイアスの関係（トナー帯電量Y:３０μｑ/g、M：２７μｑ/gの場合）
【図１３】実施例２の構成にて転写バイアス設定制御を行った際の転写残トナー量とバイアスの関係（トナー帯電量Y:３０μｑ/g、M：２７μｑ/gの場合）
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
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。
【００１６】
＜像形成手段＞
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である。
【００１７】
図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト１６に沿って、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配置したタンデム型フルカラー複写機である。また、画像形成装置１００は、帯電同時クリーニング方式のクリーナレスシステム、帯電ローラを用いた接触帯電方式を採用し、第１及び第２トナー帯電手段には固定系の導電性ブラシ材を用いた例である。
【００１８】
画像形成部Ｐａでは、感光ドラム１１ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト１６に一次転写される。画像形成部Ｐｂでは、感光ドラム１１ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト１６のイエロートナー像に重ねて一次転写される。画像形成部Ｐｃ、Ｐｄでは、それぞれ感光ドラム１１ｃ、１１ｄ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中間転写ベルト１６のトナー像に位置を重ねて順次一次転写される。
【００１９】
中間転写ベルト１６に一次転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送され、レジストローラ３３によって二次転写部Ｔ２へ給送された記録材へ一括二次転写される。二次転写部Ｔ２でトナー像を二次転写された記録材は、分離装置１８において中間転写ベルト１６から分離され、定着装置２１で加熱加圧を受けて、表面にトナー像を定着された後に、外部へ排出される。
【００２０】
中間転写ベルト１６は、厚さ７５μｍのポリイミド樹脂で無端状に形成され、表面抵抗効率が１×１０１１〜１０１３Ω／□、体積低効率が１×１０９〜１０１０Ω・ｃｍである。材料としては、ＰＶＤＦ、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、ウレタンゴム、シリコンゴム等でもよい。中間転写ベルト１６は、テンションローラ３１、駆動ローラ３２、及びバックアップローラ３０に掛け渡して支持され、駆動モータＭ１に駆動されて、所定のプロセススピードで矢印Ｒ２方向に回転する。
【００２１】
二次転写ローラ１７は、中間転写ベルト１６を介してバックアップローラ３０に圧接して、中間転写ベルト１６と二次転写ローラ１７との間に二次転写部Ｔ２を形成する。バックアップローラ３０は、金属円筒で形成されて、接地電位に接続されている。
【００２２】
電源Ｄ２は、正極性の定電圧を二次転写ローラ１７へ印加して、中間転写ベルト１６に担持されたトナー像を記録材へ静電的に移動させる。
【００２３】
ベルトクリーニング装置１９は、二次転写部Ｔ２を通過した中間転写ベルト１６に付着したトナーを除去する。
【００２４】
＜画像形成部＞
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、付設された現像装置１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ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。
【００２５】
図２に示すように、画像形成部Ｐａは、感光ドラム１１ａの周囲に、帯電ローラ１２ａ、露光装置２３ａ、現像装置１３ａ、一次転写ローラ１４ａ、トナー帯電ブラシ１５ａ、トナー補助帯電ブラシ２４ａを配置する。
【００２６】
感光ドラム１１ａ（感光体）は、外径３０ｍｍのアルミニウム製シリンダの外周面に、帯電極性が負極性の有機光導電体層（ＯＰＣ）を形成してある。感光層は、アモルファスシリコン、ＣｄＳ、Ｓｅ等からなる光導電体で構成してもよい。感光ドラム１１ａは、駆動モータ（Ｍ１：図１）から駆動力を分配されて、１４０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。
【００２７】
帯電ローラ１２ａ（帯電部材）は、外径１６ｍｍ、感光ドラム１１ａに圧接して従動回転する。帯電ローラ１２ａは、金属製の中心軸の周囲にイオン導電剤や電子導電性材料を分散したＥＰＤＭ、ＮＢＲ等のゴム材料の弾性層を形成し、表面にフッ素樹脂材料の離型層を形成してある。抵抗値（常温常湿の初期抵抗）は、１．０×１０５〜１０７Ωに調整してある。ただし、材料は、レーヨン、ナイロン系のものを使用してもよく、形状については、ブラシローラやブレード型のものでもよい。
【００２８】
電源Ｄ１２ａは、帯電ローラ１２ａに直流電圧と交流電圧とを重畳した振動電圧を印加して、感光ドラム１１ａの表面を一様な負極性の暗部電位ＶＤに帯電させる。
【００２９】
帯電電圧の交流電圧は、感光ドラム１１ａの表面を所定電位（帯電電圧の直流電圧と同電位）に収束させられる電圧である。
【００３０】
露光装置２３ａ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１１ａの表面に画像の静電像を書き込む。
【００３１】
現像装置１３ａは、トナーを磁性キャリアに混合した二成分現像剤を攪拌して、トナーを負極性に磁性キャリアを正極性にそれぞれ帯電させる。二成分現像剤は、マグネット４１の周囲で感光ドラム１１ａとカウンタ方向に回転する現像スリーブ４２（現像剤担持体）に穂立ち状態で担持されて、感光ドラム１１ａの静電像に供給される。現像容器内のトナーの帯電量は、２５〜３５μＣ／ｍｇであり、平均粒径２０ｎｍのオイル処理シリカを主成分とする外添剤の含有率を３０％以下にして、トナーの流動性を上げ過ぎないようにしている。
【００３２】
電源Ｄ１３ａは、負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を現像スリーブ４２に印加して、現像スリーブ４２よりも相対的に正極性となった感光ドラム１１ａの静電像へトナーを供給して、静電像を反転現像する。
【００３３】
一次転写ローラ１４ａは、外径１６ｍｍ、中間転写ベルト１６を介して感光ドラム１１ａに圧接して、感光ドラム１１ａと中間転写ベルト１６との間にトナー像の一次転写部Ｔａを形成する。
【００３４】
電源Ｄ１４ａは、一次転写ローラ１４ａ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１１ａに担持されたトナー像を、一次転写部Ｔａを通過する中間転写ベルト１６へ一次転写させる。
【００３５】
＜第１及び第２トナー帯電部材＞
近年、画像形成装置は小型化が進んできたが、帯電・露光・現像・転写・定着・クリーニング等の作像プロセスの各手段・機器が夫々小型になるだけでは、画像形成装置の全体的な小型化には限界がある。また、転写後の感光体上の転写残トナーはクリーニング装置によって回収されて廃トナーとなるが、この廃トナーは、環境保護の面からも出ないことが好ましい。
【００３６】
そこで、クリーニング装置を取り外して、現像装置を用いた「現像同時クリーニング」を行って、感光体上の転写残トナーを現像装置に回収して再利用する「クリーナレスシステム」が実用化されている。現像同時クリーニングでは、転写手段を通過した感光体上に残留したトナーを、次工程以後の現像時に、かぶり取り電圧Ｖｂａｃｋ（現像剤担持体に印加する直流電圧と感光体の白画像部との電位差）によって、現像装置の現像剤担持体に回収する。
【００３７】
現像同時クリーニングによれば、転写残トナーは、現像装置に回収されて再利用されるため、廃トナーを無くしてメンテンナンスに手を煩わせることも少なくなる。クリーナレスであることで、スペース面での利点が大きく、画像形成装置を大幅に小型化できる。
【００３８】
現像同時クリーニングでは、現像装置で効率良く残留トナーを回収するために、転写手段と帯電手段との間の感光体に接触させて、第１及び第２トナー帯電手段（帯電ブラシ、ファーブラシ、帯電ローラ等）が配置される。そして、第１トナー帯電手段にトナーの正規の帯電極性と逆極性の電圧、第２トナー帯電手段にトナーの正規の帯電極性と同極性の電圧を印加する。これにより、感光体上の転写残トナーは、第１トナー帯電手段を通過する際に除電された後、第２トナー帯電手段を通過する際に正規の帯電極性に帯電されるので、現像装置での回収性が向上する。
【００３９】
図２に示すように、画像形成部Ｐａは、感光ドラム１１ａに独立したクリーニング装置が付設されないクリーナレスシステムを採用している。
【００４０】
一次転写ローラ１４ａによって行われた一次転写において、中間転写ベルト１６へ転写されずに、感光ドラム１１ａに残留した転写残トナーは、第１トナー帯電手段の一例であるトナー補助帯電ブラシ２４を通過する。
【００４１】
トナー補助帯電ブラシ２４は、固定系ブラシであって、導電性繊維である導電性のレーヨン繊維が使用され、繊維の太さは６デニール、パイル長は５ｍｍ、繊維密度は１０万本／ｉｎｃｈ２である。他の導電性繊材料としては、導電性のナイロン繊維やポリエステル繊維を利用できる。繊維の太さは２〜１０デニール、パイル長は３〜８ｍｍ、繊維密度は５万本／ｉｎｃｈ２〜５０万本／ｉｎｃｈ２の範囲のものが望ましい。また、形状については固定系ブラシに限定されず、往復移動するブラシ材や回転するブラシローラ材でも良い。
【００４２】
電源Ｄ２４ａは、トナーの正規の帯電極性と逆極性の直流電圧をトナー補助帯電ブラシ２４に印加する。これにより、トナー補助帯電ブラシ２４は、感光ドラム１１ａの表面に転写残トナーを分散させるとともに除電（又は弱く逆極性に帯電）させる。また、前回の静電像に起因する感光ドラム１１ａ上の電位ムラを解消し、メモリ等のゴースト画像発生を防止する役割も果たす。なお、トナー補助帯電ブラシ２４ａには、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を印加してもよい。
【００４３】
トナー補助帯電ブラシ２４ａを通過して除電・拡散された転写残トナーは、続いて第２トナー帯電手段の一例であるトナー帯電ブラシ１５ａを通過する。
【００４４】
トナー帯電ブラシ１５ａは、トナー補助帯電ブラシ２４ａと同じものを用いた。しかし、トナー補助帯電ブラシ２４ａとは異なる材料、形状のものでもよく、回転する帯電ローラ、ロールブラシ等としてもよい。
【００４５】
電源Ｄ１５ａは、トナーの正規の帯電極性と同極性の直流電圧をトナー帯電ブラシ１５ａに印加する。これにより、感光ドラム１１ａ表面の転写残トナーは、トナー帯電ブラシ１５ａとの接触部を通過する過程で正規極性の電荷（電子）を注入されて、現像装置１３ａ内のトナーと同極性に帯電する。
【００４６】
電流計A２４aは、トナー帯電ブラシ２４aに流れる電流を検知する。検知結果は制御部１１０に送られ、後述の転写バイアス制御に用いられる。
【００４７】
まず、転写残トナー量と転写設定の関係について説明をする。図３は本実施例の画像形成装置における、トナーの帯電電荷量が変化した場合の転写残トナー量の変化を示したものである。
【００４８】
このときの実験条件としては、感光体上に測定するトナーの単色ベタ画像を形成し、そのトナー量は0.6mg/cm2で一定にしており、感光体上のトナーを一次転写する時の転写残トナー量を測定している。本実施例においては、Magentaトナーに関して、測定を行った。
【００４９】
実線に対し、相対的にトナーの帯電量が大きいときのバイアスと転写残トナーを点線で示している。トナーの電荷量が変化したとき、転写残トナー量のカーブがシフトしていることがわかる。
【００５０】
例えば図３中の相対的にトナー帯電量が小さい系において転写残トナー量が最少となる値aを本体の一次転写バイアスとして設定した場合、相対的にトナー帯電量の大きい系では、転写残トナー量は多くなっており、aという設定値とミスマッチしている。
【００５１】
次に、図３中の相対的にトナー帯電量が大きい系において転写残トナー量が最少となる値bを本体の一次転写バイアスとして設定した場合、相対的にトナー帯電量が小さい系では、転写残トナー量は多くなっており、ｂという設定値とミスマッチしている。
【００５２】
本体設置環境の変化や、トナーの使用状況等により、トナー帯電量は変化してしまうので、転写残トナー量を少なくするためには、その場合に応じて転写設定を最適化することが有効であると言える。
【００５３】
次に、本実施例において用いたトナー帯電ブラシと転写残トナーの関係を説明する。
【００５４】
図４は実施例１の構成における転写残トナー量とトナー帯電ブラシに流れる電流との関係を示した図である。
【００５５】
この図４によれば、転写残トナーが感光ドラム上に存在しない場合、トナー帯電ブラシに流れる電流は１０μAである。しかしながら、転写残トナーが増加するに伴って、トナー帯電ブラシに流れる電流は低下し、転写残トナーが存在しない場合の半分の約５μA程度まで下がっている。再転写トナーが感光ドラム上に存在する場合も同様の傾向である。つまり、トナー帯電ブラシに流れる電流をモニタすれば、転写残トナー量の変化を検知することができる。本実施例においてはこの特徴を利用し、感光体上の転写残トナー量を検知し、その検知結果に基づいて転写バイアスを決定する制御を行う。
【００５６】
次に、本実施例において行った転写バイアス設定制御に関して説明をする。
【００５７】
図５に本実施例の転写バイアス設定制御フローを示す。
【００５８】
フローに示すように本実施例では、転写残トナー量の検知結果から一次転写バイアスを決める。つまりトナー帯電部材に流れる電流の検知結果で、最も電流が流れている設定値が、転写残トナー量の最も少ない設定値となり、その値を一次転写印加バイアスとして設定する。
【００５９】
制御フローに関して詳細に説明を行う
まず、転写残トナー量の測定を行うためのパッチ画像を形成する。パッチ画像はスラスト方向全域に単色トナー帯として形成する。一次転写部を通過する際に印加する転写バイアスは複数水準印加するため、パッチもそれに応じて複数形成する。本実施例においては５水準の転写バイアスを印加するために、５つのパッチを形成した。形成されたパッチが一転部を通過する際に、転写バイアスを印加し、その印加バイアスは任意の水準で設定する。本実施例では、５水準で、バイアス印加を行った。
【００６０】
一次転写バイアス水準の決定は、設置環境や、画像比率などのトナー使用状況、前回の制御結果から決定する。前回の制御で設定した値を中心値とし、そこから環境に応じた範囲でバイアス振りの水準範囲を決めることで、最適値から外れた領域でバイアス振りを行ってしまうことを防止できる。本実施例において、制御の初期値は常温常湿環境において６００Vとし、その値に対して、±１０％、±２０％の５水準でトナー帯電ブラシの電流測定を行った。水準ふりの設定は、環境や印字率などのトナー使用状況によってトナー帯電量の変動が大きくなる場合、状況に応じて変更することが望ましい。
【００６１】
一次転写部を通過した後に、転写残トナーがドラム上に残り、トナー帯電部材を通過する際に、トナー帯電部材に流れる電流をモニタリングし、検知結果を制御部へ送る。本実施例ではパッチ部を10ms間隔で20点を測定し、その平均値を検知電流とした。
【００６２】
本実施例では上流画像形成部と自画像形成部で形成したパッチ同士が重ならないようなタイミングで画像形成を行った。
【００６３】
それら上流画像形成部のパッチと自画像形成部のパッチから、それぞれ転写バイアス水準での転写残トナー量に応じたトナー帯電ブラシ電流値が算出される。本実施例では、まず転写残トナー量の最も少ない水準を判定し、その値で転写バイアスを設定している。
【００６４】
実施例１の転写バイアス設定制御の実施タイミングは、非画像形成時である。すなわち、電源スイッチの投入後の起動回転時、記録紙ジャムや通信障害の復旧後のＪＡＭ復帰時、１枚目の記録材への画像形成開始前の前回転時、連続画像形成中の所定累積枚数ごとに形成される拡大された紙間等である。
本実施例の構成において、実際に制御を行った際の結果に関して説明をする。第一のyellow画像形成部に着目し、実験を行った。まず、トナー帯電量が、Yellow：３０μｑ/gの時、初期の一次転写設定は６００Vとし、±２０％、±１０％の水準ふりを行った際の転写残トナー量、再転写トナー量は以下の表１の結果となった。
【００６５】
【表１】
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【００６６】
第一画像形成部では、一次転写バイアスが５４０Vの時９．５μAで最大値となっており、５４０Vを転写バイアス設定とした。
【００６７】
次にトナー帯電量が、Yellow：４０μｑ/gの時の、検知結果を表２に示す。この様なトナー帯電量になるのは低温低湿環境や低印字画像が連続した場合である。このときの転写バイアス印加の水準振りは、一転印加バイアス７５０V、を中心として、それぞれ±２０％、±１０％で行った。
【００６８】
【表２】
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【００６９】
第一画像形成部の一次転写バイアスが７５０Vの時９．３μAで最大値となっており、７５０Vを転写バイアス設定とした。
【００７０】
図６、図７に、実際にこの制御を行った際の転写残トナー量とバイアスの関係を示す。図６に示すように、第一画像形成部で転写残トナー量は５５０Vで最少となっており制御で設定した５４０Vとほぼ近い値で最適化されている。また図７に示すように、トナー帯電量が４０μｑ/gの時、転写残トナー量は７４０Vで最少となっており、制御では７５０Vと設定していることから、最適化に近い値で設定が行われている結果であった。
【００７１】
本実施例において、トナー帯電ブラシ電流値による転写残トナー量の検知と、検知結果による転写バイアスの設定に関して検証を行ったのは、第一画像形成部のみであったが、第二、第三、第四の画像形成部においても、同様の効果が得られることは明らかである。
【実施例２】
【００７２】
本実施例においては、画像形成装置１００において、実施例１と同様に構成して、第二画像形成部以降下流の画像形成部での転写バイアス設定制御について上流画像形成部で形成されたトナー像の再転写トナーを考慮した制御をおこなっている。従って、重複する説明を省略して、実施例１との相違点を説明する。
【００７３】
まず、転写残トナー量、再転写トナー量と転写設定の関係について説明をする。図８は本実施例の画像形成装置における、トナーの帯電電荷量が変化した場合の転写残および、再転写残トナー量の変化を示したものである。
【００７４】
このときの実験条件としては、実施例１同様、感光体上に測定するトナーの単色ベタ画像を形成し、そのトナー量は0.6mg/cm2で一定にしており、その感光体上のトナーを一次転写する時の転写残トナー量と、次の画像形成部の一次転写時に中間転写体から感光ドラムへ再転写したトナー量を測定している。本実施例においても、Magentaトナーに関して、測定を行った。
【００７５】
実線に対し、相対的にトナーの帯電量が大きいときのバイアスと転写、再転写残トナーを点線で示している。トナーの電荷量が変化したとき、転写残トナー量、再転写トナー量のそれぞれカーブがシフトしていることがわかる。
【００７６】
例えば図８中の相対的にトナー帯電量が小さい系において転写残トナーと再転写トナー量が同量になる交点aを本体の一次転写バイアスとして設定した場合、相対的にトナー帯電量が小さい系では、転写残トナー量、再転写トナー量ともに、少なくバランスととれた設定値であると言える。それと比較して、相対的にトナー帯電量の大きい系では、再転写トナー量は少ないが、転写残トナー量は多くなっており、aという設定値とミスマッチしている。
【００７７】
次に、図８中の相対的にトナー帯電量が大きい系において転写残トナーと再転写トナー量が同量になる交点bを本体の一次転写バイアスとして設定した場合、相対的にトナー帯電量が大きい系では、転写設定にマッチしているが、相対的にトナー帯電量が小さい系では、再転写トナー量が増加しており、ｂという設定値とミスマッチしている。
【００７８】
本体設置環境の変化や、トナーの使用状況等により、トナー帯電量は変化してしまうので、転写残トナー量、再転写トナー量を少なくするためには、その場合に応じて転写設定を最適化することが有効であると言える。
【００７９】
次に、本実施例において用いたトナー帯電ブラシと一次転写後に感光ドラムに残ったトナー（転写残トナー、再転写残トナー）の関係を説明する。
【００８０】
図９は実施例２の構成における転写残トナー、および再転写トナーの量とトナー帯電ブラシに流れる電流との関係を示した図である。
【００８１】
図９によれば、実施例１の転写残トナーとトナーの量とトナー帯電ブラシに流れる電流の関係と同様、再転写トナーが感光ドラム上に存在する場合も同じの傾向であることが分かる。つまり、トナー帯電ブラシに流れる電流をモニタすれば、転写残トナーおよび、再転写トナー量の変化を検知することができる。本実施例においてはこの特徴を利用し、感光体上の転写残トナー量、再転写トナー量を検知し、その検知結果に基づいて転写バイアスを決定する制御を行う。
【００８２】
次に、本実施例において行った転写バイアス設定制御に関して説明をする。
【００８３】
図１０に第一画像形成部における制御フローを、図１１に第二画像形成部以降の画像形成部における制御フローを示す。
【００８４】
フローに示すように本実施例では、第一画像形成部とそれより下流の画像形成部では制御が異なる。第一画像形成部ではその上流画像形成部がないため、再転写トナーのことは考えなくて良い。そのため、転写残トナー量のみの検知結果から一次転写バイアスを決めればよい。つまり、実施例１の制御と同様に、トナー帯電部材に流れる電流の検知結果で、最も電流が流れている設定値が、転写残トナー量の最も少ない設定値となり、その値を一次転写印加バイアスとして設定する。
【００８５】
第二画像形成部からは、上流画像形成部で形成した画像の再転写トナー量と、自画像形成部で形成した画像の転写残トナーから、一次転写バイアスを決定する必要がある。つまり再転写トナー量の測定のために上流画像形成部でパッチを出力し、転写残トナー量を測定するために自画像形成部でもうひとつのパッチを形成する必要がある。このとき、本実施例においては、最近接する上流画像形成部で形成されたトナー像の再転写と、自画像形成部で形成されたトナー像の転写量から、その画像形成部での転写バイアスを設定している。
【００８６】
その理由としては、トナー像が一次転写部で中間転写体上に転写されたのちに、下流の画像形成部ではじめに再転写するときに最も厳しい条件であるからである。通常トナー像はそのトナーの帯電量に分布を持っている。中間転写体上に転写され、下流の画像形成部の転写部を通過するとき、分布の中で帯電量が低く、飛びやすいものから再転写するため、はじめの再転写で感光ドラム上に転写されるトナー量が多くなる。そのため、第二画像形成部以降の画像形成部では、最近接する上流画像形成部で形成されたトナー像の再転写と、自画像形成部で形成されたトナー像の転写、再転写トナー量から、その画像形成部での転写バイアスを設定する。
【００８７】
制御フローに関して詳細に説明を行う。
【００８８】
まず、転写残トナー量、再転写トナー量の測定を行うためのパッチ画像を形成する。パッチ画像はスラスト方向全域に単色トナー帯として形成する。一次転写部を通過する際に印加する転写バイアスは複数水準印加するため、パッチもそれに応じて複数形成する。本実施例においては５水準の転写バイアスを印加するために、５つのパッチを形成した。形成されたパッチが一転部を通過する際に、転写バイアスを印加し、その印加バイアスは任意の水準で設定する。本実施例では、５水準で、バイアス印加を行った。
【００８９】
一次転写バイアス水準の決定は、設置環境や、画像比率などのトナー使用状況、前回の制御結果から決定する。前回の制御で設定した値を中心値とし、そこから環境に応じた範囲でバイアス振りの水準範囲を決めることで、最適値から外れた領域でバイアス振りを行ってしまうことを防止できる。本実施例において、制御の初期値は常温常湿環境において５００Vとし、その値に対して、±１０％、±２０％の５水準でトナー帯電ブラシの電流測定を行った。水準ふりの％は、環境や印字率などのトナー使用状況によってトナー帯電量の変動が大きくなる場合、状況に応じて変更することが望ましい。
【００９０】
一次転写部を通過した後に、転写残、再転写トナーがドラム上に残り、トナー帯電部材を通過する際に、トナー帯電部材に流れる電流をモニタリングし、検知結果を制御部へ送る。本実施例ではパッチ部を10ms間隔で20点を測定し、その平均値を検知電流とした。
【００９１】
本実施例では上流画像形成部と自画像形成部で形成したパッチ同士が重ならないようなタイミングで画像形成を行った。
それら上流画像形成部のパッチと自画像形成部のパッチから、それぞれ転写バイアス水準での転写残トナー量、再転写トナー量に応じたトナー帯電ブラシ電流値が算出される。本実施例では、まず転写残トナー量の最も少ない水準を判定し、その水準の時に流れた転写残トナー通過時のトナー帯電ブラシ電流と最も近い再転写トナー通過時のトナー帯電ブラシ電流の値となった水準を判定し、その中間値で転写バイアスを設定している。この設定に関しては特に上述の方法に限定されることはなく、その構成によっては、転写優先の設定であったり、再転写優先の設定であっても問題はない。
【００９２】
実施例２の転写バイアス設定制御の実施タイミングは、実施例１と同様に、非画像形成時である。すなわち、電源スイッチの投入後の起動回転時、記録紙ジャムや通信障害の復旧後のＪＡＭ復帰時、１枚目の記録材への画像形成開始前の前回転時、連続画像形成中の所定累積枚数ごとに形成される拡大された紙間等である。
【００９３】
本実施例の構成において、実際に制御を行った際の結果に関して説明をする。第一のyellow画像形成部と、第二のmagenta画像形成部に着目し、実験を行った。まず、トナー帯電量が、Yellow：３０μｑ/g、Magenta：２７μｑ/gの時、初期の一次転写設定は５００Vとし、±２０％、±１０％の水準ふりを行った際の転写残トナー量、再転写トナー量は以下の表３の結果となった。
【００９４】
【表３】
2017026779.tif 000005
【００９５】
第一画像形成部では、一次転写バイアスが５５０Vの時９．５μAで最大値となっており、５５０Vを転写バイアス設定とした。第二画像形成部では転写残トナー通過時のトナー帯電ブラシ電流が最も流れたのは、５５０Vで９．４μA流れている。このとき再転写トナー通過時のトナー帯電ブラシ電流が最も近い値は５００V時の９．６μAである。第二画像形成部における転写設定は、その両者の中心値である５２５Vとした。
【００９６】
図１２に、実際にこの制御を行った際の転写残、再転写トナー量とバイアスの関係を示す。
【００９７】
図に示すように、第一画像形成部では転写残トナー量は５２５Vで最少となっており最適値と一致している。第二画像形成部では、転写残トナー量、再転写トナー量のカーブが交差するバイアスは、５４０Vの時であり、それぞれ転写バイアスの最適化が行われている結果であった。
【００９８】
次にトナー帯電量が、Yellow：４０μｑ/g、Magenta：４２μｑ/gの時の、検知結果を表２に示す。この様なトナー帯電量になるのは低温低湿環境や低印字画像が連続した場合である。このときの転写バイアス印加の水準振りは、第一画像形成部では一転印加バイアス７００V、第二画像形成部では６５０Vに対して、それぞれ±２０％、±４０％で行った。
【００９９】
【表４】
2017026779.tif 000006
【０１００】
第一画像形成部では、一次転写バイアスが７００Vの時９．３μAで最大値となっており、７００Vを転写バイアス設定とした。第二画像形成部では転写残トナー通過時のトナー帯電ブラシ電流が最も流れたのは、７８０Vで９．３μA流れている。このとき再転写トナー通過時のトナー帯電ブラシ電流が最も近い値は６５０V時の９．４μAである。第二画像形成部における転写設定は、その両者の中心値である７１５Vとした。
【０１０１】
図１３、図１４に、実際にこの制御を行った際の転写残、再転写トナー量とバイアスの関係を示す。
【０１０２】
図に示すように、第一画像形成部では転写残トナー量は７２５Vで最少となっていた。また第二画像形成部では、転写残トナー量、再転写トナー量のカーブが交差するバイアスは、７２０Vの時であり、それぞれ転写バイアスの最適化が行われている結果であった。
【０１０３】
本実施例において、トナー帯電ブラシ電流値による転写残トナー量、再転写トナー量の検知と、検知結果による転写バイアスの設定に関して検証を行ったのは、第一、第二の画像形成部のみであったが、第三、第四の画像形成部においても、同様の効果が得られることは明らかである。
【０１０４】
以上、説明してきたように、本発明によれば、画像形成装置の周囲の環境が変化し、トナーの帯電量が変化した場合にも、トナー帯電手段に流れる電流値を検知しその検知結果に応じて転写バイアスを設定することで、その状況に応じた最適な転写電流設定を決めることができ、転写残、再転写残トナーの少ない画像形成装置を提供することができた。
【符号の説明】
【０１０５】
１６  中間転写ベルト、１００  画像形成装置、Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ  画像形成部
【図１】
2017026779.tif 000007
【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】
2017026779.tif 000012
【図７】
2017026779.tif 000013
【図８】
2017026779.tif 000014
【図９】
2017026779.tif 000015
【図１０】
2017026779.tif 000016
【図１１】
2017026779.tif 000017
【図１２】
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【図１３】
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