(57)【要約】【課題】最適な転写濃度を設定でき、画像濃度の低下を防止することのできる画像形成装置を得る。【解決手段】感光体ドラム上に形成されたトナー画像を中間転写ベルト上に１次転写し、さらに、転写材上に２次転写するカラープリンタ。２次転写ローラに定電流を供給して検出された電圧値に基づき、かつ、検出された温度・湿度をパラメータとして２次転写ローラに供給する転写電圧値を仮設定し（曲線Ｘ参照）、トナーの帯電量又は水分率を検知し、仮設定された転写電圧値を補正する（曲線Ｘ’参照）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真法によって像担持体上に形成されたトナー像を転写材上に転写する画像形成装置において、
転写部材に定電流を供給して検出された電圧値に基づき、かつ、検出された環境条件をパラメータとして該転写部材に供給する転写電圧値を仮設定し、
トナーの帯電量又は水分率を検知し、前記仮設定された転写電圧値を補正すること、
を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記像担持体上でのトナー濃度調整制御の結果から得られた現像バイアス値に基づいてトナーの帯電量又は水分率を検知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】
前記環境条件は温度及び／又は湿度であることを特徴とする請求項１に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、画像形成装置、特に、電子写真法によるカラー又はモノクロの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法による複写機やプリンタなどのカラー画像形成装置においては、感光体上に形成された４色のトナー画像を中間転写ベルト上に順次１次転写して合成し、該合成画像を普通紙などの転写材上に２次転写している。
【０００３】
この種の画像形成装置においては、画像の安定化のために、自動転写電圧制御（以下、ＡＴＶＣと称する）が実行されている。ＡＴＶＣは、例えば２次転写において、２次転写ローラに定電流を供給して検出される電流値を読み取り、読取り結果に基づいて２次転写の抵抗値を予見し、最適な２次転写出力電圧値を設定する制御である。さらに、ＡＴＶＣに加えて、環境条件（温度・湿度）を検出して転写材やトナーの帯電量の変化を予測し、２次転写電圧値を補正する制御も知られている。
【０００４】
しかしながら、同じ環境条件下にあっても、特にトナーは調湿状態でその帯電量又は水分率が異なり、最適な転写電圧値は異なったものとなる。トナーは、例えば、梱包を解かれた直後と、解かれてから環境に馴染んだ状態とで、調湿状態が異なる。トナーの調湿状態は、トナーの保管から画像形成装置にセットするまでの経緯や、セットされてからの環境条件の変化を管理することで計測可能ではあるが、経緯・変化を知ることは実質的に不可能である。特に、梅雨時などで高湿下に置かれたトナーでは、水分率が多くなるため、単にそのときに検出された環境条件に基づいてＡＴＶＣの結果に補正を加えても、どうしても転写電圧が過多となって、画像濃度が低下するという不具合を生じていた。
【０００５】
一方、特許文献１には、温度及び湿度の環境変化に左右されずに良好な転写を行うことを目的として、現像スリーブに供給する現像電流を測定してトナーの帯電量を予測し、最適な転写電流を設定する制御が記載されている。しかしながら、この制御では、逆に、環境条件を考慮しないために転写材の状態が不問とされ、設定された転写電流が最適であるかどうかは疑問である。
【特許文献１】特開平５−１００５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、最適な転写電圧値を設定でき、画像濃度の低下を防止できる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、
電子写真法によって像担持体上に形成されたトナー像を転写材上に転写する画像形成装置において、
転写部材に定電流を供給して検出された電圧値に基づき、かつ、検出された環境条件をパラメータとして該転写部材に供給する転写電圧値を仮設定し、
トナーの帯電量又は水分率を検知し、前記仮設定された転写電圧値を補正すること、
を特徴とする。
【０００８】
トナーの帯電量と水分率は所定の相関関係にあり、いずれか一方を検知すればよい。例えば、像担持体上でのトナー濃度調整制御の結果から得られた現像バイアス値に基づいてトナーの帯電量又は水分率を検知することができる。また、環境条件は温度及び／又は湿度である。
【０００９】
本発明に係る画像形成装置においては、まず、従来周知のＡＴＶＣに環境条件をパラメータとして転写電圧値を仮設定し、さらに、トナーの帯電量又は水分率を検知し、仮設定された転写電圧値を補正する。それゆえ、同一環境条件下においてもトナーの調湿状態に応じた最適な転写電圧値とすることができ、常時、好ましい画像濃度を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る画像形成装置の実施例について添付図面を参照して説明する。
【００１１】
（カラープリンタの概略構成）
図１に、本発明に係る画像形成装置の一実施例であるカラープリンタ１の概略構成を示す。このカラープリンタ１は、概略、感光体ユニット１０、現像ユニット１５、中間転写ユニット２０、レーザ走査ユニット１４、定着ユニット４５及び給紙ユニット４０を備えている。
【００１２】
感光体ユニット１０は、感光体ドラム１１、帯電器１２、クリーナブレード１３などを備えている。現像ユニット１５は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色の現像器１６（１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋ）を支軸１７を中心に一体的に矢印Ａ方向に間欠的に回転可能に設置したものである。中間転写ユニット２０は、中間転写ベルト２１を駆動ローラ２２、従動ローラ２３、テンション付与ローラ２４にエンドレス状に矢印Ｂ方向に回転可能に保持したもので、巻付けローラ２５及び１次転写ローラ２６を備えている。さらに、残留トナーのクリーナブレード３０を備えている。
【００１３】
画像の形成は、まず、画像データが外部のコンピュータなどから入力され、４色の画像がＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの順にレーザ走査ユニット１４から感光体ドラム１１に対して露光され（静電潜像の形成）、各色の現像器１６によって現像（トナー像化）される。このトナー像は１色ごとに１次転写ローラ２６から付与される電界によって中間転写ベルト２１上に１次転写され、４色の画像が中間転写ベルト２１上に重ね合わされる。
【００１４】
１次転写における４色のトナー画像の色合わせは、中間転写ベルト２１の一側部に形成した検知孔を図示しない位置検出センサで検出し、各感光体ドラム１１への画像書出しタイミングを合わせることで行われる。
【００１５】
一方、用紙は、給紙ユニット４０から給紙ローラ４１にて１枚ずつ給紙され、搬送ローラ対４２を経て、駆動ローラ２２にて支持されている中間転写ベルト２１と２次転写ローラ２７とのニップ部に搬送され、２次転写ローラ２７から付与される電界によって中間転写ベルト２１から合成画像が２次転写される。その後、用紙は定着ユニット４５にてトナーの加熱定着を施され、排出ローラ対５から排紙トレイ６上に排出される。
【００１６】
なお、それぞれの作像用ユニットの構成やその作用は従来周知であり、その詳細な説明は省略する。
【００１７】
また、カラープリンタ１には、環境条件（温度・湿度）を検出するための環境センサ５１が給紙ユニット４０に配置されている。さらに、前記中間転写ベルト２１の近傍には該ベルト２１上に所定の作像条件で形成された基準トナーパターンの濃度を光学的に検出するためのトナー濃度センサ５２が配置されている。
【００１８】
（トナー濃度調整制御）
４色それぞれの中間転写ベルト２１上でのトナー濃度の調整制御（画像濃度補正制御とも称する）は、感光体ドラム１１上に所定の作像条件で、かつ、現像バイアス値を所定のステップで可変させたベタ画像を形成し、このベタ画像を所定の１次転写電圧で中間転写ベルト２１上に１次転写するとともに前記センサ５２でそのトナー濃度を検出する。この検出結果に基づいて４色それぞれに最適な現像バイアス電圧値を決定する。
【００１９】
（２次転写電圧値の仮設定）
２次転写電圧値は、本実施例において、まず、ＡＴＶＣによって検出された電圧値に基づき、環境条件をパラメータとして仮設定される。即ち、転写材が２次転写部に存在しない状態で、２次転写ローラ２７に定電流を供給し、抵抗の代用値として電圧値を検出する（１次ＡＴＶＣ）。また、前記環境センサ５１の検出結果から絶対湿度を算出し、以下の表１に示すように、絶対湿度ステップに変換する。そして、表１に示すように、転写材の種類（坪量）、絶対湿度ステップ、作像面（第１面又は第２面）、作像モード（カラー又はモノクロ）に応じたテーブルを参照して、かつ、以下に示す式（１）を用いて２次転写電圧値を仮設定する（２次ＡＴＶＣ
）。
【００２０】
２次転写電圧（Ｖ）＝傾き×検出値Ｖ＋オフセット      …（１）
検出値Ｖ：ＡＴＶＣによる検出電圧値
【００２１】
【表１】
2009069401.tif 000003
【００２２】
従来においては、２次転写電圧値としてここで仮設定された電圧値を用いて実際の画像形成を行っていた。しかし、トナーの調湿状態（水分率）が検出された環境条件に対応しない場合、２次転写電圧値に不適合な状態が生じ得る。
【００２３】
詳しくは、図２は２次転写電圧に対する２次転写効率を示し、例えば、高温・高湿環境ではトナー水分率は１．０％、転写材水分率は１０％であると推定でき、この場合の転写効率の特性を曲線Ｘで示し、２次転写電圧としては約８００Ｖが最適値である。しかし、同じ高温・高湿環境であってもトナー水分率が２．０％に変化していた場合（例えば、梅雨時）、この場合の転写効率の特性を曲線Ｘ’で示し、２次転写電圧の最適値は約４００Ｖである。しかし、従来ではトナーの水分率を考慮することなく８００Ｖの電圧値に設定していたため、２次転写効率は６０％程度に低下し、画像濃度が低下していたのである。なお、曲線Ｙは、低温・低湿環境下での転写効率の特性を示している。
【００２４】
ここで、トナー水分率とは、（トナー重量−トナー焼結後重量）／トナー重量を意味する。
【００２５】
ところで、同一環境条件下ではトナーの水分率が上昇するとその帯電量が低下する。その結果、現像特性が低下し、目的とする現像濃度を得るには現像バイアス電圧値（又は電流値）を高く設定する必要がある。また、転写においても、トナーの帯電量が低いと、転写電圧を高く設定する必要がある。そこで、本実施例では、前記仮設定された２次転写電圧値に対して、前記トナー濃度調整制御で得られた現像バイアス電圧値に基づいてトナーの水分率を検知し、仮設定された電圧値を補正することとした。なお、トナーの水分率はトナーの帯電量と逆比例の相関関係にある。
【００２６】
図３に、Ｄ’−Ｄの絶対値から予測されるトナー水分率、及び、トナー水分率に基づく補正転写電圧値を示す。Ｄ’とはトナー濃度調整制御で得られた現像バイアス電圧値であり、Ｄとは基準現像バイアス電圧値である。図３から明らかなように、トナー水分率は｜Ｄ’−Ｄ｜に比例して大きくなり、それに対して補正転写電圧値も大きくなる。なお、本実施例において、現像バイアス電圧の極性はマイナスである。
【００２７】
従って、図２に示すように、高温・高湿環境下において２次転写電圧値を８００Ｖに仮設定した場合、トナー濃度調整制御の結果、トナーの水分率が２．０％であると検知されると、４００Ｖに補正する。これにて、最適な２次転写電圧値が得られ、画像濃度の低下が防止される。なお、現像バイアス電圧値の調整は４色のトナーそれぞれについて実行されるが、トナーの水分率の検知に用いるトナー濃度調整制御はいずれか１色に対するものであればよい。
【００２８】
（制御手順）
次に、前記実施例での制御手順について図４のフローチャートを参照して説明する。まず、環境センサ５１にて温度・湿度情報及び給紙ユニット４０にセットされた転写材の紙種情報を読み取る（ステップＳ１）。次に、１次ＡＴＶＣを実行し（ステップＳ２）、定電流での２次転写ローラ２７の電圧値を検出する。次に、トナー濃度調整制御を実行し、現像バイアス電圧値を決定する（ステップＳ３）。
【００２９】
続いて、２次ＡＴＶＣを実行し（ステップＳ４）、仮２次転写電圧値を決定する（ステップＳ５）。その後、トナー濃度調整制御で得られた現像バイアス電圧値Ｄ’と基準現像バイアス電圧値Ｄとを比較し（ステップＳ６）、Ｄ’＞Ｄであれば、図３に基づいて補正電圧を算出し（ステップＳ７）、最適な２次転写電圧値を決定する（ステップＳ８）。一方、Ｄ’＞Ｄでなければ、補正の必要はなく、仮２次転写電圧値を２次転写電圧値として決定する（ステップＳ８）。
【００３０】
（他の実施例）
なお、本発明に係る画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
【００３１】
特に、本発明を適用する画像形成装置としては、前記カラープリンタ１に限定することなく、タンデム式のカラープリンタやカラー複写機、あるいは、モノクロプリンタやモノクロ複写機、さらには、ファクシミリやそれらの複合機であってもよい。
【００３２】
また、トナーの帯電量又は水分率をトナー濃度調整制御以外の方法で検知してもよい。さらに、前記実施例では２次転写電圧の決定について説明したが、１次転写電圧の決定に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例であるカラープリンタを示す概略構成図である。
【図２】２次転写電圧と２次転写効率との関係を示すグラフである。
【図３】現像バイアスとトナー水分率と補正転写電圧との関係を示すグラフである。
【図４】２次転写電圧を決定するための制御手順を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…カラープリンタ
１１…感光体ドラム
２１…中間転写ベルト
２７…２次転写ローラ
５１…環境センサ
５２…トナー濃度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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