JP2004240369A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】より低コストな構成で、正確な濃度制御を行ない、高品質なカラー画像を安定して得る。
【解決手段】複数の像担持体と、転写担持体とを備え、前記像担持体の表面に形成したトナー像を前記転写担持体上に順次転写するか、もしくは、前記転写担持体に担持されている転写材に順次転写してカラー画像を得る画像形成装置において、転写担持体駆動方向の最下流の像担持体の表面に対向して配設された第１の濃度検知センサと、最下流の像担持体より前記転写担持体駆動方向下流で転写担持体に対向して配設された第２の濃度検知センサのみを備え、第１の濃度検知センサと、第２の濃度検知センサにより検出した検出結果により、諸条件の制御を行なう画像形成装置。
【選択図】 図１
【解決手段】複数の像担持体と、転写担持体とを備え、前記像担持体の表面に形成したトナー像を前記転写担持体上に順次転写するか、もしくは、前記転写担持体に担持されている転写材に順次転写してカラー画像を得る画像形成装置において、転写担持体駆動方向の最下流の像担持体の表面に対向して配設された第１の濃度検知センサと、最下流の像担持体より前記転写担持体駆動方向下流で転写担持体に対向して配設された第２の濃度検知センサのみを備え、第１の濃度検知センサと、第２の濃度検知センサにより検出した検出結果により、諸条件の制御を行なう画像形成装置。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式等を利用した複写機、レーザープリンター等のカラー画像形成装置に関し、特に複数の像担持体を備えたタンデム型画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真方式によるカラー画像形成装置の普及にともない、カラー画像の高画質に対する要求に加え、画像出力の高速化に対する要求が高まってきている。この要求に応えるために、画像形成方式にいくつかの提案がなされているが、そのなかでタンデム型と呼ばれる画像形成方式がある。
【０００３】
この方式は、ドラム状の像担持体をたとえば４個直列に配置し、４個の像担持体上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナー像を形成して、これを転写材担持体上に吸着され搬送される転写材上、あるいは中間転写体上に重ね合わせて転写し、最終的に転写材に４色のトナー像が重なったカラー画像を定着して、転写材にカラー画像を得るものである。
【０００４】
図１０は、従来のタンデム型直接転写方式のカラー画像形成装置の例を示す断面図である。装置内には、いくつかの張架ローラに架けまわされた転写ベルト２１が設置されている。この転写ベルト２１は矢印方向に回転して、転写ベルト２１上に担持した転写材Ｐを搬送する。
【０００５】
転写ベルト２１としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート等の樹脂材料の厚さ３０〜２００μｍ程度、体積抵抗率１０７〜１０１７Ωｃｍ程度のシートや、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ウレタンゴム等のゴム材料の厚さ０．５〜２ｍｍ、体積抵抗率１０７〜１０１７Ωｃｍ程度のシートが用いられる。
【０００６】
この転写ベルト２１に沿って、第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが併設され、順次イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像が潜像、現像、転写のプロセスを経て形成される。
【０００７】
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、それぞれ専用の像担持体（感光ドラム）３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを具備し、各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に各色のトナー像が形成される。各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに隣接して転写材担持体２１（以下、転写ベルト２１と称する）が設置され、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に形成された各色のトナー像が、転写ベルト２１上に担持し搬送される転写材Ｐ上に転写される。さらに各色のトナー像が転写された転写材Ｐは、分離帯電器３１により転写ベルト２１から離脱され、定着部９で加熱及び加圧によりトナー像を定着した後、記録画像として装置外に排出される。
【０００８】
感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの外周には、それぞれドラム帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、露光装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、転写帯電器５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ及び感光ドラムクリーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが設けられ、装置の上方部にはさらに図示しない光源装置およびポリゴンミラー１１が設置されている。光源装置から発せられたレーザー光をポリゴンミラー１１を回転して走査し、その走査光の光束を反射ミラーによって偏向し、ｆθレンズにより感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの母線上に集光して露光することにより、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に画像信号に応じた潜像が形成される。
【０００９】
現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、現像剤としてそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックのトナーが、図示しない供給装置により所定量充填されている。現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、それぞれ感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上の潜像を現像して、イエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像及びブラックトナー像として顕像化する。
【００１０】
転写材Ｐは転写材カセット１０に収容され、そこから複数の搬送ローラ及びレジストローラを経て転写ベルト２１上に供給され、転写ベルト２１による搬送で感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと対向した転写部に順次送られる。
【００１１】
転写ベルト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。そして、駆動ローラによりこの転写ベルト２１が回転し、転写材Ｐがレジストローラから転写ベルト２１に送り出され、転写材Ｐが第１画像形成部Ｐａの転写部へ向けて搬送される。これと同時に画像書き出し信号がオンとなり、それを基準としてあるタイミングで第１画像形成部Ｐａの感光ドラム３ａに対し画像形成を行なう。そして感光ドラム３ａの下側の転写部で転写帯電器５ａが電界または電荷を付与することにより、感光ドラム３ａ上に形成された第１色目のトナー像が転写材Ｐ上に転写される。この転写により転写材Ｐは転写ベルト２１上に静電吸着力でしっかりと保持され、第２画像形成部Ｐｂ以降に搬送される。
【００１２】
第２〜第４画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄでの画像形成、転写も第１画像形成部Ｐａと同様に行われる。次いで４色のトナー像を転写された転写材Ｐは、転写ベルト２１の搬送方向下流部で分離帯電器３１により除電して静電吸着力を減衰させることによって、転写ベルト２１の末端から離脱する。
【００１３】
また、転写材Ｐの転写ベルト２１からの離脱位置から転写ベルト２１進行方向下流には転写ベルト２１表面に付着したかぶりトナーや飛散トナー等をクリーニングする転写ベルトクリーニングブレード２２が常時転写ベルト２１に当接されている。
【００１４】
そして離脱した転写材Ｐは定着装置９に搬送され、定着によりトナー像の混色及び転写材Ｐへの固定が行われ、フルカラーのコピー画像に形成され、排紙トレイ２０に排出される。
【００１５】
また、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に残留したトナーは、ファーブラシ、ブレード手段等の感光ドラムクリーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄにより清掃される。転写ベルト２１上に付着したトナーは、ファーブラシ、ブレード手段等のベルトクリーナ２２によって清掃される。
【００１６】
一般に、上記のようなカラー画像形成装置においては、使用する環境の変化、プリント枚数等の諸条件によって、画像濃度が変動すると、カラー画像に本来の色調が得られなくなってしまう。そこで、各色の濃度検知用のパッチトナー像を転写ベルト２１上に試験的に形成し、それらの濃度を濃度センサ４１で検知して、この濃度がターゲットとする濃度になるように画像濃度制御を行なうことにより、色調の安定したカラー画像を得ている。
【００１７】
また、現像剤として非磁性トナーと磁性キャリアを混合した２成分現像剤を使用するときには、トナーとキャリアの重量比（Ｔ／Ｃ比）が大きく変動すると、感光ドラムに多量のかぶりトナーやキャリアが付着するといった問題が発生するので、基準パッチトナー像を転写ベルト２１上に試験的に形成し、それらの濃度を濃度センサ４１で検知して、Ｔ／Ｃが安定するように制御を行なうパッチ検ＡＴＲという制御を行なう画像形成装置もある。
【００１８】
ここで濃度検知に使われる濃度センサ４１は、図１１に示すように、ホルダー４２に、ＬＥＤなどの発光素子４３、およびフォトダイオード、ＣｄＳなどの受光素子４４を組み込んで形成されている。濃度センサ４１は、発光素子４３から光を転写ベルト２１上のパッチＴに照射し、パッチＴからの反射光を受光素子４４で受け取ることにより、パッチＴの濃度を測定するものである。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術は、転写ベルト上に４色のパッチ（濃度検知用のトナー像）を転写し、１つの濃度検知センサで濃度検知を行なうことが出来るので、それぞれの感光ドラム上に濃度検知センサを配設する場合よりも、低コストであるといったメリットがある。
【００２０】
しかし、パッチを転写ベルト上に転写する場合において、最も転写効率の良い転写バイアスを印加しても、感光ドラム表面とトナーとの鏡映力や、転写電界による放電によるトナー帯電量の変化により、転写効率は１００％にはならない。
【００２１】
また、転写ベルト搬送方向上流の画像形成部で転写ベルト上に形成されたパッチが、転写ベルト搬送方向下流の画像形成部を通過するときに、そこで印加されている転写電界によりトナーが感光ドラムに再転写してしまう現象が起こる。
【００２２】
また、転写効率や再転写率は、環境条件、トナー帯電量、トナーに外添している外添剤のトナーへの付着状態、転写帯電部材の汚れ、転写バイアス等の条件により、大きく変化する。
【００２３】
そのため、たとえば第１画像形成部で１色目のパッチを形成し、第４画像形成部の下流の転写ベルト上でパッチの濃度を検知するときには、感光ドラム上に形成されたパッチに対して、転写効率分と、第２〜第４画像形成部における３度の再転写率分だけパッチのトナー載り量は減少するので、極めて濃度の低いパッチになってしまい、パッチの濃度を誤って低く測定することになる。その結果、不適切な濃度制御を行って、高画質のカラー画像を得ることができないという問題がある。
【００２４】
したがって、本発明の目的は、より低コストな構成で、正確な濃度制御を行なうことを可能とし、高品質なカラー画像を安定して得ることを可能とした画像形成装置を提供することである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、複数の像担持体と、前記像担持体上にトナー像を顕像化する現像手段と、転写担持体と、前記像担持体表面に形成されたトナー像を転写する転写帯電手段と、前記像担持体の表面に形成したトナー像を前記転写担持体上に順次転写するか、もしくは、前記転写担持体に担持されている転写材に順次転写してカラー画像を得る画像形成装置において、前記転写担持体駆動方向の最下流の像担持体の表面に対向して配設された第１の濃度検知センサと、前記最下流の像担持体より前記転写担持体駆動方向下流で転写担持体に対向して配設された第２の濃度検知センサと、を備え、前記第１の濃度検知センサと、前記第２の濃度検知センサにより検出した検出結果により、諸条件の制御を行なう画像形成装置である。
【００２６】
また、本発明によれば、現像手段に充填された現像剤は、磁性キャリアと非磁性トナーからなる２成分現像剤であり、前記検出結果により、前記現像手段における現像条件の制御を行なう。
【００２７】
また、本発明によれば、前記検出結果により、転写帯電手段の転写条件の制御を行なう。
【００２８】
また、本発明によれば、前記検出結果により、廃トナー量のニア検知を行なう。
【００２９】
以上のような画像形成装置により、より低コストな構成で、正確な濃度制御を行なうことを可能とし、高品質なカラー画像を安定して得ることを可能に出来る。
【００３０】
上記の構成を、改めて以下（１）〜（５）に整理して示す。
【００３１】
（１）複数の像担持体と、前記像担持体上にトナー像を顕像化する現像手段と、転写担持体と、前記像担持体表面に形成されたトナー像を転写する転写帯電手段とを備え、前記像担持体の表面に形成したトナー像を前記転写担持体上に順次転写するか、もしくは、前記転写担持体に担持されている転写材に順次転写してカラー画像を得る画像形成装置において、
前記転写担持体駆動方向の最下流の像担持体の表面に対向して配設された第１の濃度検知センサと、前記最下流の像担持体より前記転写担持体駆動方向下流で転写担持体に対向して配設された第２の濃度検知センサとの２つの濃度検知センサのみを備え、
前記第１の濃度検知センサと、前記第２の濃度検知センサにより検出した検出結果により、諸条件の制御を行なうことを特徴とする画像形成装置。
【００３２】
（２）前記検出結果により、前記トナー像の転写帯電手段による転写効率と再転写率を算出することを特徴とする上記（１）に記載の画像形成装置。
【００３３】
（３）前記現像手段に充填された現像剤は、磁性キャリアと非磁性トナーからなる２成分現像剤であり、前記検出結果により、前記現像手段における現像条件の制御を行なうことを特徴とする上記（１）に記載の画像形成装置。
【００３４】
（４）前記検出結果により、転写帯電手段の転写条件の制御を行なうことを特徴とする上記（１）に記載の画像形成装置。
【００３５】
（５）前記検出結果により、廃トナー量のニア検知を行なうことを特徴とする上記（１）に記載の画像形成装置。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置の実施例を図面に基づいて詳しく説明する。
【００３７】
【実施例１】
図１は、本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構成図で、タンデム型のフルカラーコピー機を示している。図１において、図１０で示した従来の複写機と同様な構成および作用を有するものは同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００３８】
図１に示されるように、本プリンタは、プリンタを制御するＣＰＵ６１を有し、このＣＰＵ６１には、作業用のメモリとして使われるＲＡＭ６２、ＣＰＵが実行するプログラムや各種データが格納されたＲＯＭ６３、およびテストパターン発生手段６４が接続されている。テストパターン発生手段６４は、図示しないビデオコントローラ内に搭載されることもある。
【００３９】
図１において、現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、現像剤としてそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの非磁性トナーと磁性キャリアを混合した２成分現像剤が所定量充填されており、ホッパー１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄにはそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの非磁性トナーが充填され、現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ内にトナーを補給する。
【００４０】
本発明で行なう現像剤のトナーとキャリアの重量比（以下、Ｔ／Ｃ比と称する）を制御する濃度制御装置（ＡＴＲ）の動作について説明する。本発明においては転写ベルト２１上に参照パッチ画像を作像し、転写ベルト２１に対向して備えられた濃度センサ４１により検知して制御をするパッチ検ＡＴＲを行なっている。
【００４１】
まず、所定のコントラスト電圧となる基準パッチ潜像を感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に形成して現像を行ない、パッチ画像Ｔを形成する。本例においては、色のコントラスト電圧１２０Ｖ、黒のコントラスト電圧１００Ｖとなるような基準パッチを使用する。これはＴ／Ｃ比の変化量に対して、パッチ画像の濃度の差が最も顕著に表れるコントラスト電圧である。そのパッチ画像（図２）を転写ベルト２１に転写し、最下流の感光ドラム３ｄより転写ベルト２１進行方向下流で転写ベルト２１に対向して備えられた濃度センサ４１でイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのパッチ画像Ｔを照射し反射光量を得て、パッチ画像Ｔの濃度の濃薄から画像形成条件としての現像剤中のトナー濃度を推定する。
【００４２】
パッチ画像Ｔの濃度が薄ければ、現像剤中のトナー濃度が薄いと判断され、トナー補給が行われる。また逆にパッチ画像Ｔ濃度が濃ければ現像剤中のトナー濃度が濃いと判断されトナー補給は行われない。
【００４３】
トナー補給は、ＣＰＵ６１の指示により、図示しない調整装置によってホッパー１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ内のトナーを現像装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ中にどれだけ補給するかで調整される。
【００４４】
しかし、パッチＴを転写ベルト２１上に転写する場合において、最も転写に適した転写バイアスを印加しても、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に形成したトナー量より少なくなってしまう。
【００４５】
図３に転写電流に対する転写効率と再転写率の関係を示す。図中○は転写電流を変化させたときの転写ベルト２１上に転写されたトナー量と感光ドラム３上に残留したトナー量をパーセンテージで示した転写効率である。また、△はトナー像をベルト上に転写した画像形成部より転写ベルト２１駆動方向下流の画像形成部で転写電流を変化させたとき転写ベルト２１上に残っているトナー量と感光ドラム３に再転写されたトナー量をパーセンテージで示した再転写率である。図に示すように、転写効率を最も高くなるように転写電流を印加しても、９０数パーセントまでにしかならない。これは、感光ドラム表面とトナーとの鏡映力や、転写電界による放電によりトナー帯電量が変化するからである。また、再転写に関しても、同様な理由により、転写効率の最適な転写電流に設定すると発生してしまう。これら転写効率や再転写率は、環境条件、トナー帯電量、トナーに外添している外添剤のトナーへの付着状態、転写帯電部材の汚れ、転写バイアス等の条件により、大きく変化する。そして、これらの条件は、多数の画像形成を行なうことで、随時変化してゆく。
【００４６】
そのため、濃度センサ４１の検知位置にパッチ画像Ｔが搬送されてくるときにはパッチ画像Ｔのトナー載り量は減少するので、濃度の低いパッチになってしまい、パッチの濃度を誤って低く測定することになる。
【００４７】
そこで、本発明においては、最下流の感光ドラム３ｄに対向して配設された濃度センサ５１が備えられている。この濃度センサ５１は、図８で示す転写ベルト２１に対向して配設された濃度センサ４１と同様の構成をしている。そして、濃度センサ４１と５１はトナー濃度に対する出力値が同等になるように補正されている。図４に、この濃度センサ４１、５１の読み取り特性を示す。本実施例ではトナー像の載っていない転写ベルト２１、感光ドラム３ｄの検出値を４Ｖと規格化し、定期的に補正を行なっている。図に示すように、濃度センサの出力値とトナーの載り量は１対１に対応しており、その検出値からトナー載り量を知ることが出来る。
【００４８】
そして、濃度センサ４１は、第４画像形成部Ｐｄ下流の転写ベルト２１上において、転写ベルト２１上に転写されたパッチ画像濃度を、濃度センサ５１は、ブラックの画像形成を行なう第４画像形成部Ｐｄの感光ドラム３ｄ上において、転写ローラ５ｄにより再転写されたイエロー、マゼンタ、シアンの再転写トナー濃度と、ブラックの転写残トナー濃度を検出する。すると、濃度センサ４１と濃度センサ５１の検出値より、転写効率と再転写率が求められる。
【００４９】
例えば、転写ベルト２１に対向して配設された濃度センサ４１によるイエローパッチ、マゼンタパッチ、シアンパッチ、ブラックパッチの検出値に対応するトナー載り量がそれぞれＴｙ、Ｔｍ、Ｔｃ、Ｔｂｋ、とする。また、感光ドラム３ｄに対向して配設された濃度センサ５１によるイエローパッチ、マゼンタパッチ、シアンパッチ、ブラックパッチの検出値に対応するトナー載り量がｔｙ、ｔｍ、ｔｃ、ｔｂｋとする。すると、転写効率αはＴｂｋ／Ｔｂｋ＋ｔｂｋで表わすことができ、再転写率βはそれぞれβｙ＝Ｔｙ／Ｔｙ＋ｔｙ、βｍ＝Ｔｍ／Ｔｍ＋ｔｍ、βｃ＝Ｔｃ／Ｔｃ＋ｔｃで表わすことができる。転写効率αと再転写率βにより、第１〜第４画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上のトナー載り量Ｍｙ、Ｍｍ、Ｍｃ、Ｍｂｋはそれぞれ
Ｍｙ＝Ｔｙ／α・βｙ３、Ｍｍ＝Ｔｍ／α・βｍ２、
Ｍｃ＝Ｔｃ／α・βｃ、Ｍｂｋ＝Ｔｂｋ／α （１）
で、表わすことが出来る。そして、この値をパッチ検ＡＴＲの制御に使用する出力として使用するようにした。
【００５０】
図５に、以上のような補正を行なって制御をした場合と補正を行なわないで制御をした場合のＴ／Ｃ比の推移を示す。図中▲１▼は上記の補正を行なったときのものであり、▲２▼は上記の補正を行なわないときのものである。図中に示すように、補正を行なわない場合は画像形成枚数が増えるとともに現像器内のＴ／Ｃ比が上昇していってしまう。この理由としては、以下のことが挙げられる。画像形成枚数が増えるとともに、転写帯電器表面や転写ベルト２１表面が汚れ、転写部におけるインピーダンスが上昇し、一定の転写電流を流すときに初期の状態に比べ高い転写電圧が必要になるため、異常放電が発生しやすくなり、転写効率や再転写率が低下する。また、トナーには転写効率を上げるためにＳｉなどの微紛を外添しているが、これが現像器内で攪拌されつづけるとトナーに埋め込まれたりして、転写効率や再転写率が低下する。すると、感光ドラム上に形成した基準パッチに対して、濃度センサで検知するトナー量はだんだん低い値になってくる。そのため、ＡＴＲ制御により、ホッパーからのトナー補給を多く行なうので、現像器内の現像剤のＴ／Ｃ比は徐々に上昇してきてしまう。すると、現像器内のトナーは磁性キャリアと摩擦する頻度が減少するので帯電量が低下してゆき、画像形成枚数が５万枚のときに、ベタ白画像部にトナーが付着してしまうかぶりという画像不良が発生した。
【００５１】
以上述べたような制御を行なったところ、多数の画像形成を繰り返しても、現像器内のＴ／Ｃ比を安定させることができ、かぶりなどの画像不良が発生せず、濃度変動の少ない良好な画像を得ることが出来た。また、濃度センサ２つのみで４色の制御を行なうので低コストを実現できた。
【００５２】
また、図６に示すような中間転写ベルト方式の画像形成装置においても、中間転写ベルト２０１に対向して配設された濃度センサ２４１と最下流の感光ドラム３ｄに対向して配設された濃度センサ２５１により、１次転写効率と再転写率を測定し、同様の制御を行なうことで、同様の効果が得られた。
【００５３】
また、転写ベルト上に４色のトナー像を形成し、それらの位置を検出することにより、４色の書き出し位置を合わせる色ずれ制御にも、本発明を適用することができるのは言うまでもない。
【００５４】
【実施例２】
次に図７に基づいて実施例２について説明する。本実施例は実施例１と同様な構成において、転写ベルト２１に対向して配設された濃度センサ４１と最下流の感光ドラム３ｄに対向して配設された濃度センサ５１により求められた転写効率、再転写率から転写バイアスを最適に設定する制御を行なう例である。図７において、図１０で示した従来の複写機と同様な構成および作用を有するものは同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００５５】
本実施例では転写帯電器５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに転写バイアスを印加する転写バイアス電源２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄとしてＣＰＵ６１の指示により所定の転写電圧を発生できる定電圧電源を使用し、定電流制御を行なっている。
【００５６】
次に、転写電流を決定する制御について説明する。
【００５７】
まず、図８に示すような最大画像濃度Ｄｍａｘの基準パッチ潜像を各色感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に形成して現像を行ない、パッチ画像Ｔを形成する。このときパッチ画像ＴをＤｍａｘとするのは、転写電流が最も高く必要とされるからである。次に、そのパッチ画像Ｔを転写ベルト２１に転写する。このとき、転写電流は図８のように各色のパッチ画像Ｔの範囲内で変化させる。本実施例では転写電流を６μＡから１４μＡまで１μＡづつ変化させた。このようにして転写ベルト２１上に転写された４色のパッチ画像を、最下流の感光ドラム３ｄより転写ベルト２１進行方向下流で転写ベルト２１に対向して備えられた濃度センサ４１と最下流の感光ドラム３ｄに対向して備えられた濃度センサ５１によりトナーの載り量を検出し、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのパッチ画像Ｔの検出値から、転写効率と再転写率を求める。
【００５８】
例えば、転写ベルト２１に対向して配設された濃度センサ４１による転写電流Ｘ（Ｘ＝６〜１４）μＡを印加したときのイエローパッチ、マゼンタパッチ、シアンパッチ、ブラックパッチの検出値に対応するトナー載り量がそれぞれＴｙＸμＡ、ＴｍＸμＡ、ＴｃＸμＡ、ＴｂｋｘμＡ、とする。また、感光ドラム３ｄに対向して配設された濃度センサ５１によるイエローパッチ、マゼンタパッチ、シアンパッチ、ブラックパッチの検出値に対応するトナー載り量がｔｙＸμＡ、ｔｍＸμＡ、ｔｃＸμＡ、ｔｂｋＸμＡとする。すると、転写効率αＸμＡはＴｂｋＸμＡ／ＴｂｋＸμＡ＋ｔｂｋＸμＡで表わすことができ、再転写率βＸμＡはそれぞれβｙＸμＡ＝ＴｙＸμＡ／ＴｙＸμＡ＋ｔｙＸμＡ、βｍＸμＡ＝ＴｍＸμＡ／ＴｍＸμＡ＋ｔｍＸμＡ、βｃＸμＡ＝ＴｃＸμＡ／ＴｃＸμＡ＋ｔｃＸμＡで表わすことができる。
【００５９】
そして、イエローはαＸμＡ
マゼンタはαＸμＡ・βｙＸμＡ
シアンは αＸμＡ・βｙＸμＡ・βｍＸμＡ
ブラックはαＸμＡ・βｙＸμＡ・βｍＸμＡ・βｃＸμＡ （２）
がそれぞれ最大となるような転写電流を決定する。そうして、決定した転写電流はＣＰＵ６１の指示により転写バイアス電源２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄから転写帯電器５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに印加される。
【００６０】
以上述べたような制御を行ない転写電流の最適化をしたところ、高濃度の画像も安定して転写することができ良好な画像を得ることができ、また、感光ドラムクリーナの廃トナー量を減少させることができ、ランニングコストを下げることが出来た。
【００６１】
【実施例３】
次に図９に基づいて実施例３について説明する。本実施例は実施例１と同様な構成において、転写ベルト２１に対向して備えられた濃度センサ４１と最下流の感光ドラム３ｄに対向して備えられた濃度センサ５１により求められた転写効率、再転写率と、画素ごとのデジタル画像信号の出力レベルを積算するビデオカウンタにより、感光ドラムクリーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに回収される廃トナー量を予測して、廃トナーＢｏｘの満タンニア検知を行なう例である。図９において、図１０で示した従来の複写機と同様な構成および作用を有するものは同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００６２】
本実施例において、リーダー１０１により読み込まれた画像情報に対し、画像１枚における画素ごとのデジタル画像信号の出力レベルを積算するビデオカウンタ６５が備えられ、ＣＰＵ６１に接続されている。
【００６３】
以下に本実施例の制御について説明する。
【００６４】
まず、図８に示すような最大画像濃度Ｄｍａｘの基準パッチ潜像を各色感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に形成して現像を行ない、パッチ画像Ｔを形成する。次に、そのパッチ画像Ｔを転写ベルト２１に転写し、転写ベルト２１上に転写された４色のパッチ画像を、最下流の感光ドラム３ｄより転写ベルト２１進行方向下流で転写ベルト２１に対向して備えられた濃度センサ４１と最下流の感光ドラム３ｄに対向して備えられた濃度センサ５１によりトナーの載り量を検出し、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのパッチ画像Ｔの検出値から、転写効率と再転写率を求める。
【００６５】
例えば、転写ベルト２１に対向して配設された濃度センサ４１によるイエローパッチ、マゼンタパッチ、シアンパッチ、ブラックパッチの検出値に対応するトナー載り量がそれぞれＴｙ、Ｔｍ、Ｔｃ、Ｔｂｋ、とする。また、感光ドラム３ｄに対向して配設された濃度センサ５１によるイエローパッチ、マゼンタパッチ、シアンパッチ、ブラックパッチの検出値に対応するトナー載り量がｔｙ、ｔｍ、ｔｃ、ｔｂｋとする。すると、転写効率αはＴｂｋ／Ｔｂｋ＋ｔｂｋで表わすことができ、再転写率βはそれぞれβｙ＝Ｔｙ／Ｔｙ＋ｔｙ、βｍ＝Ｔｍ／Ｔｍ＋ｔｍ、βｃ＝Ｔｃ／Ｔｃ＋ｔｃで表わすことができる。
【００６６】
ここで、ある画像のビデオカウンタ６５によるデジタル画像信号の出力レベルの積算値に対応するトナー消費量をＣｙ、Ｃｍ、Ｃｃ、Ｃｂｋとして、廃トナー量を考える。まず、第１画像形成部Ｐａにより形成されるイエロートナー画像のうち、感光ドラムクリーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに回収される廃トナー量はそれぞれ、Ｃｙ・（１−α）、Ｃｙ・α・（１−βｙ）、Ｃｙ・α・（１−βｙ）２、Ｃｙ・α・（１−βｙ）３で表わすことが出来る。これと同様に第２〜第４画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄにより形成されるトナー像からの廃トナー量を考えると、画像１枚に対して、
クリーナ４ａには、Ｃｙ・（１−α）
クリーナ４ｂには、Ｃｙ・α・（１−βｙ）＋Ｃｍ・（１−α）
クリーナ４ｃには、Ｃｙ・α・（１−βｙ）２＋Ｃｍ・α・（１−βｍ）＋Ｃｃ・（１−α）
クリーナ４ｄには、Ｃｙ・α・（１−βｙ）３＋Ｃｍ・α・（１−βｍ）２＋Ｃｃ・α・（１−βｃ）＋Ｃｃ・（１−α） （３）で計算される。
【００６７】
ここで、それぞれの廃トナーＢｏｘには容量に対応した閾値が設けられてあり、画像１枚ごとの廃トナー量（３）の積算値が閾値に達したとき、廃トナーＢｏｘを交換するように表示を出すようにした。また、紙詰まり、エラー等により正常な画像形成が行なえなかった場合は、ビデオカウンタ６５によるある画像のデジタル画像信号の出力レベルの積算値に対応するトナー消費量Ｃｙ、Ｃｍ、Ｃｃ、Ｃｂｋをそのまま積算するようにした。
【００６８】
以上述べたような制御を行ない、クリーナに回収される廃トナー量を計算し予測することで、廃トナーＢｏｘの満タンニア検知を行ない、廃トナーＢｏｘの交換時期を表示することにより、廃トナーＢｏｘの満タン検知センサのいらない低コストな画像形成装置を実現することが出来た。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数の像担持体を備えたタンデム型画像形成装置において、転写効率、再転写率の補正を行なうことにより、多数の画像形成を繰り返しても、現像器内のＴ／Ｃ比を安定させることができ、かぶりなどの画像不良が発生せず、濃度変動の少ない良好な画像を得ることが出来た。
【００７０】
また、転写電流を最適化することにより、高濃度の画像も安定して転写することができ良好な画像を得ることができ、また、感光ドラムクリーナの廃トナー量を減少させることができ、ランニングコストを下げることが出来た。
【００７１】
さらに、廃トナーＢｏｘの満タン検知センサのいらない低コストな画像形成装置を実現することが出来た。
【００７２】
そして、濃度センサ２つのみで４色全ての制御を行なうので低コストを実現できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の実施例１を示す概略構成図
【図２】図１の画像形成装置の転写ベルト上に形成されたパッチ画像を示す図
【図３】図１の画像形成装置における転写電流に対する転写効率と再転写率の関係を示したグラフ
【図４】濃度センサの読み取り特性を示すグラフ
【図５】実施例１の制御を行なった場合と制御を行なわなかった場合の現像器内のＴ／Ｃ比の推移を示すグラフ
【図６】本発明に係る画像形成装置の実施例１の別例を示す概略構成図
【図７】本発明に係る画像形成装置の実施例２を示す概略構成図
【図８】図７の画像形成装置の転写ベルト上に形成されたパッチ画像を示す図
【図９】本発明に係る画像形成装置の実施例３を示す概略構成図
【図１０】従来の画像形成装置を示す概略構成図
【図１１】図１０の画像形成装置に備えられた濃度センサを示す模式図
【符号の説明】
１ａ〜１ｄ 現像装置（現像器）
２ａ〜２ｄ ドラム帯電器
３ａ〜３ｄ 感光ドラム
４ａ〜４ｄ 感光ドラムクリーナ
５ａ〜５ｄ 転写帯電器（転写ローラ）
６ａ〜６ｄ 露光装置
１０ 転写材カセット
１１ ポリゴンミラー
１１ａ〜１１ｄ ホッパー
２０ 排紙トレイ
２１ 転写ベルト
２２ 転写ベルトクリーニングブレード（ベルトクリーナ）
２５ａ〜２５ｄ 転写バイアス電源
３１ 分離帯電器
４１、５１ 濃度センサ
４２ ホルダー
４３ 発光素子
４４ 受光素子
６１ ＣＰＵ
６２ ＲＡＭ
６３ ＲＯＭ
６４ テストパターン発生手段
６５ ビデオカウンタ
２０１ 中間転写ベルト
２４１、２５１ 濃度センサ
Ｐ 転写材
Ｐａ 第１画像形成部
Ｐｂ 第２画像形成部
Ｐｃ 第３画像形成部
Ｐｄ 第４画像形成部
Ｔ パッチ画像
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式等を利用した複写機、レーザープリンター等のカラー画像形成装置に関し、特に複数の像担持体を備えたタンデム型画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真方式によるカラー画像形成装置の普及にともない、カラー画像の高画質に対する要求に加え、画像出力の高速化に対する要求が高まってきている。この要求に応えるために、画像形成方式にいくつかの提案がなされているが、そのなかでタンデム型と呼ばれる画像形成方式がある。
【０００３】
この方式は、ドラム状の像担持体をたとえば４個直列に配置し、４個の像担持体上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナー像を形成して、これを転写材担持体上に吸着され搬送される転写材上、あるいは中間転写体上に重ね合わせて転写し、最終的に転写材に４色のトナー像が重なったカラー画像を定着して、転写材にカラー画像を得るものである。
【０００４】
図１０は、従来のタンデム型直接転写方式のカラー画像形成装置の例を示す断面図である。装置内には、いくつかの張架ローラに架けまわされた転写ベルト２１が設置されている。この転写ベルト２１は矢印方向に回転して、転写ベルト２１上に担持した転写材Ｐを搬送する。
【０００５】
転写ベルト２１としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート等の樹脂材料の厚さ３０〜２００μｍ程度、体積抵抗率１０７〜１０１７Ωｃｍ程度のシートや、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ウレタンゴム等のゴム材料の厚さ０．５〜２ｍｍ、体積抵抗率１０７〜１０１７Ωｃｍ程度のシートが用いられる。
【０００６】
この転写ベルト２１に沿って、第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが併設され、順次イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像が潜像、現像、転写のプロセスを経て形成される。
【０００７】
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、それぞれ専用の像担持体（感光ドラム）３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを具備し、各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に各色のトナー像が形成される。各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに隣接して転写材担持体２１（以下、転写ベルト２１と称する）が設置され、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に形成された各色のトナー像が、転写ベルト２１上に担持し搬送される転写材Ｐ上に転写される。さらに各色のトナー像が転写された転写材Ｐは、分離帯電器３１により転写ベルト２１から離脱され、定着部９で加熱及び加圧によりトナー像を定着した後、記録画像として装置外に排出される。
【０００８】
感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの外周には、それぞれドラム帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、露光装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、転写帯電器５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ及び感光ドラムクリーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが設けられ、装置の上方部にはさらに図示しない光源装置およびポリゴンミラー１１が設置されている。光源装置から発せられたレーザー光をポリゴンミラー１１を回転して走査し、その走査光の光束を反射ミラーによって偏向し、ｆθレンズにより感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの母線上に集光して露光することにより、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に画像信号に応じた潜像が形成される。
【０００９】
現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、現像剤としてそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックのトナーが、図示しない供給装置により所定量充填されている。現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、それぞれ感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上の潜像を現像して、イエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像及びブラックトナー像として顕像化する。
【００１０】
転写材Ｐは転写材カセット１０に収容され、そこから複数の搬送ローラ及びレジストローラを経て転写ベルト２１上に供給され、転写ベルト２１による搬送で感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと対向した転写部に順次送られる。
【００１１】
転写ベルト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。そして、駆動ローラによりこの転写ベルト２１が回転し、転写材Ｐがレジストローラから転写ベルト２１に送り出され、転写材Ｐが第１画像形成部Ｐａの転写部へ向けて搬送される。これと同時に画像書き出し信号がオンとなり、それを基準としてあるタイミングで第１画像形成部Ｐａの感光ドラム３ａに対し画像形成を行なう。そして感光ドラム３ａの下側の転写部で転写帯電器５ａが電界または電荷を付与することにより、感光ドラム３ａ上に形成された第１色目のトナー像が転写材Ｐ上に転写される。この転写により転写材Ｐは転写ベルト２１上に静電吸着力でしっかりと保持され、第２画像形成部Ｐｂ以降に搬送される。
【００１２】
第２〜第４画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄでの画像形成、転写も第１画像形成部Ｐａと同様に行われる。次いで４色のトナー像を転写された転写材Ｐは、転写ベルト２１の搬送方向下流部で分離帯電器３１により除電して静電吸着力を減衰させることによって、転写ベルト２１の末端から離脱する。
【００１３】
また、転写材Ｐの転写ベルト２１からの離脱位置から転写ベルト２１進行方向下流には転写ベルト２１表面に付着したかぶりトナーや飛散トナー等をクリーニングする転写ベルトクリーニングブレード２２が常時転写ベルト２１に当接されている。
【００１４】
そして離脱した転写材Ｐは定着装置９に搬送され、定着によりトナー像の混色及び転写材Ｐへの固定が行われ、フルカラーのコピー画像に形成され、排紙トレイ２０に排出される。
【００１５】
また、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に残留したトナーは、ファーブラシ、ブレード手段等の感光ドラムクリーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄにより清掃される。転写ベルト２１上に付着したトナーは、ファーブラシ、ブレード手段等のベルトクリーナ２２によって清掃される。
【００１６】
一般に、上記のようなカラー画像形成装置においては、使用する環境の変化、プリント枚数等の諸条件によって、画像濃度が変動すると、カラー画像に本来の色調が得られなくなってしまう。そこで、各色の濃度検知用のパッチトナー像を転写ベルト２１上に試験的に形成し、それらの濃度を濃度センサ４１で検知して、この濃度がターゲットとする濃度になるように画像濃度制御を行なうことにより、色調の安定したカラー画像を得ている。
【００１７】
また、現像剤として非磁性トナーと磁性キャリアを混合した２成分現像剤を使用するときには、トナーとキャリアの重量比（Ｔ／Ｃ比）が大きく変動すると、感光ドラムに多量のかぶりトナーやキャリアが付着するといった問題が発生するので、基準パッチトナー像を転写ベルト２１上に試験的に形成し、それらの濃度を濃度センサ４１で検知して、Ｔ／Ｃが安定するように制御を行なうパッチ検ＡＴＲという制御を行なう画像形成装置もある。
【００１８】
ここで濃度検知に使われる濃度センサ４１は、図１１に示すように、ホルダー４２に、ＬＥＤなどの発光素子４３、およびフォトダイオード、ＣｄＳなどの受光素子４４を組み込んで形成されている。濃度センサ４１は、発光素子４３から光を転写ベルト２１上のパッチＴに照射し、パッチＴからの反射光を受光素子４４で受け取ることにより、パッチＴの濃度を測定するものである。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術は、転写ベルト上に４色のパッチ（濃度検知用のトナー像）を転写し、１つの濃度検知センサで濃度検知を行なうことが出来るので、それぞれの感光ドラム上に濃度検知センサを配設する場合よりも、低コストであるといったメリットがある。
【００２０】
しかし、パッチを転写ベルト上に転写する場合において、最も転写効率の良い転写バイアスを印加しても、感光ドラム表面とトナーとの鏡映力や、転写電界による放電によるトナー帯電量の変化により、転写効率は１００％にはならない。
【００２１】
また、転写ベルト搬送方向上流の画像形成部で転写ベルト上に形成されたパッチが、転写ベルト搬送方向下流の画像形成部を通過するときに、そこで印加されている転写電界によりトナーが感光ドラムに再転写してしまう現象が起こる。
【００２２】
また、転写効率や再転写率は、環境条件、トナー帯電量、トナーに外添している外添剤のトナーへの付着状態、転写帯電部材の汚れ、転写バイアス等の条件により、大きく変化する。
【００２３】
そのため、たとえば第１画像形成部で１色目のパッチを形成し、第４画像形成部の下流の転写ベルト上でパッチの濃度を検知するときには、感光ドラム上に形成されたパッチに対して、転写効率分と、第２〜第４画像形成部における３度の再転写率分だけパッチのトナー載り量は減少するので、極めて濃度の低いパッチになってしまい、パッチの濃度を誤って低く測定することになる。その結果、不適切な濃度制御を行って、高画質のカラー画像を得ることができないという問題がある。
【００２４】
したがって、本発明の目的は、より低コストな構成で、正確な濃度制御を行なうことを可能とし、高品質なカラー画像を安定して得ることを可能とした画像形成装置を提供することである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、複数の像担持体と、前記像担持体上にトナー像を顕像化する現像手段と、転写担持体と、前記像担持体表面に形成されたトナー像を転写する転写帯電手段と、前記像担持体の表面に形成したトナー像を前記転写担持体上に順次転写するか、もしくは、前記転写担持体に担持されている転写材に順次転写してカラー画像を得る画像形成装置において、前記転写担持体駆動方向の最下流の像担持体の表面に対向して配設された第１の濃度検知センサと、前記最下流の像担持体より前記転写担持体駆動方向下流で転写担持体に対向して配設された第２の濃度検知センサと、を備え、前記第１の濃度検知センサと、前記第２の濃度検知センサにより検出した検出結果により、諸条件の制御を行なう画像形成装置である。
【００２６】
また、本発明によれば、現像手段に充填された現像剤は、磁性キャリアと非磁性トナーからなる２成分現像剤であり、前記検出結果により、前記現像手段における現像条件の制御を行なう。
【００２７】
また、本発明によれば、前記検出結果により、転写帯電手段の転写条件の制御を行なう。
【００２８】
また、本発明によれば、前記検出結果により、廃トナー量のニア検知を行なう。
【００２９】
以上のような画像形成装置により、より低コストな構成で、正確な濃度制御を行なうことを可能とし、高品質なカラー画像を安定して得ることを可能に出来る。
【００３０】
上記の構成を、改めて以下（１）〜（５）に整理して示す。
【００３１】
（１）複数の像担持体と、前記像担持体上にトナー像を顕像化する現像手段と、転写担持体と、前記像担持体表面に形成されたトナー像を転写する転写帯電手段とを備え、前記像担持体の表面に形成したトナー像を前記転写担持体上に順次転写するか、もしくは、前記転写担持体に担持されている転写材に順次転写してカラー画像を得る画像形成装置において、
前記転写担持体駆動方向の最下流の像担持体の表面に対向して配設された第１の濃度検知センサと、前記最下流の像担持体より前記転写担持体駆動方向下流で転写担持体に対向して配設された第２の濃度検知センサとの２つの濃度検知センサのみを備え、
前記第１の濃度検知センサと、前記第２の濃度検知センサにより検出した検出結果により、諸条件の制御を行なうことを特徴とする画像形成装置。
【００３２】
（２）前記検出結果により、前記トナー像の転写帯電手段による転写効率と再転写率を算出することを特徴とする上記（１）に記載の画像形成装置。
【００３３】
（３）前記現像手段に充填された現像剤は、磁性キャリアと非磁性トナーからなる２成分現像剤であり、前記検出結果により、前記現像手段における現像条件の制御を行なうことを特徴とする上記（１）に記載の画像形成装置。
【００３４】
（４）前記検出結果により、転写帯電手段の転写条件の制御を行なうことを特徴とする上記（１）に記載の画像形成装置。
【００３５】
（５）前記検出結果により、廃トナー量のニア検知を行なうことを特徴とする上記（１）に記載の画像形成装置。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置の実施例を図面に基づいて詳しく説明する。
【００３７】
【実施例１】
図１は、本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構成図で、タンデム型のフルカラーコピー機を示している。図１において、図１０で示した従来の複写機と同様な構成および作用を有するものは同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００３８】
図１に示されるように、本プリンタは、プリンタを制御するＣＰＵ６１を有し、このＣＰＵ６１には、作業用のメモリとして使われるＲＡＭ６２、ＣＰＵが実行するプログラムや各種データが格納されたＲＯＭ６３、およびテストパターン発生手段６４が接続されている。テストパターン発生手段６４は、図示しないビデオコントローラ内に搭載されることもある。
【００３９】
図１において、現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、現像剤としてそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの非磁性トナーと磁性キャリアを混合した２成分現像剤が所定量充填されており、ホッパー１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄにはそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの非磁性トナーが充填され、現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ内にトナーを補給する。
【００４０】
本発明で行なう現像剤のトナーとキャリアの重量比（以下、Ｔ／Ｃ比と称する）を制御する濃度制御装置（ＡＴＲ）の動作について説明する。本発明においては転写ベルト２１上に参照パッチ画像を作像し、転写ベルト２１に対向して備えられた濃度センサ４１により検知して制御をするパッチ検ＡＴＲを行なっている。
【００４１】
まず、所定のコントラスト電圧となる基準パッチ潜像を感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に形成して現像を行ない、パッチ画像Ｔを形成する。本例においては、色のコントラスト電圧１２０Ｖ、黒のコントラスト電圧１００Ｖとなるような基準パッチを使用する。これはＴ／Ｃ比の変化量に対して、パッチ画像の濃度の差が最も顕著に表れるコントラスト電圧である。そのパッチ画像（図２）を転写ベルト２１に転写し、最下流の感光ドラム３ｄより転写ベルト２１進行方向下流で転写ベルト２１に対向して備えられた濃度センサ４１でイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのパッチ画像Ｔを照射し反射光量を得て、パッチ画像Ｔの濃度の濃薄から画像形成条件としての現像剤中のトナー濃度を推定する。
【００４２】
パッチ画像Ｔの濃度が薄ければ、現像剤中のトナー濃度が薄いと判断され、トナー補給が行われる。また逆にパッチ画像Ｔ濃度が濃ければ現像剤中のトナー濃度が濃いと判断されトナー補給は行われない。
【００４３】
トナー補給は、ＣＰＵ６１の指示により、図示しない調整装置によってホッパー１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ内のトナーを現像装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ中にどれだけ補給するかで調整される。
【００４４】
しかし、パッチＴを転写ベルト２１上に転写する場合において、最も転写に適した転写バイアスを印加しても、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に形成したトナー量より少なくなってしまう。
【００４５】
図３に転写電流に対する転写効率と再転写率の関係を示す。図中○は転写電流を変化させたときの転写ベルト２１上に転写されたトナー量と感光ドラム３上に残留したトナー量をパーセンテージで示した転写効率である。また、△はトナー像をベルト上に転写した画像形成部より転写ベルト２１駆動方向下流の画像形成部で転写電流を変化させたとき転写ベルト２１上に残っているトナー量と感光ドラム３に再転写されたトナー量をパーセンテージで示した再転写率である。図に示すように、転写効率を最も高くなるように転写電流を印加しても、９０数パーセントまでにしかならない。これは、感光ドラム表面とトナーとの鏡映力や、転写電界による放電によりトナー帯電量が変化するからである。また、再転写に関しても、同様な理由により、転写効率の最適な転写電流に設定すると発生してしまう。これら転写効率や再転写率は、環境条件、トナー帯電量、トナーに外添している外添剤のトナーへの付着状態、転写帯電部材の汚れ、転写バイアス等の条件により、大きく変化する。そして、これらの条件は、多数の画像形成を行なうことで、随時変化してゆく。
【００４６】
そのため、濃度センサ４１の検知位置にパッチ画像Ｔが搬送されてくるときにはパッチ画像Ｔのトナー載り量は減少するので、濃度の低いパッチになってしまい、パッチの濃度を誤って低く測定することになる。
【００４７】
そこで、本発明においては、最下流の感光ドラム３ｄに対向して配設された濃度センサ５１が備えられている。この濃度センサ５１は、図８で示す転写ベルト２１に対向して配設された濃度センサ４１と同様の構成をしている。そして、濃度センサ４１と５１はトナー濃度に対する出力値が同等になるように補正されている。図４に、この濃度センサ４１、５１の読み取り特性を示す。本実施例ではトナー像の載っていない転写ベルト２１、感光ドラム３ｄの検出値を４Ｖと規格化し、定期的に補正を行なっている。図に示すように、濃度センサの出力値とトナーの載り量は１対１に対応しており、その検出値からトナー載り量を知ることが出来る。
【００４８】
そして、濃度センサ４１は、第４画像形成部Ｐｄ下流の転写ベルト２１上において、転写ベルト２１上に転写されたパッチ画像濃度を、濃度センサ５１は、ブラックの画像形成を行なう第４画像形成部Ｐｄの感光ドラム３ｄ上において、転写ローラ５ｄにより再転写されたイエロー、マゼンタ、シアンの再転写トナー濃度と、ブラックの転写残トナー濃度を検出する。すると、濃度センサ４１と濃度センサ５１の検出値より、転写効率と再転写率が求められる。
【００４９】
例えば、転写ベルト２１に対向して配設された濃度センサ４１によるイエローパッチ、マゼンタパッチ、シアンパッチ、ブラックパッチの検出値に対応するトナー載り量がそれぞれＴｙ、Ｔｍ、Ｔｃ、Ｔｂｋ、とする。また、感光ドラム３ｄに対向して配設された濃度センサ５１によるイエローパッチ、マゼンタパッチ、シアンパッチ、ブラックパッチの検出値に対応するトナー載り量がｔｙ、ｔｍ、ｔｃ、ｔｂｋとする。すると、転写効率αはＴｂｋ／Ｔｂｋ＋ｔｂｋで表わすことができ、再転写率βはそれぞれβｙ＝Ｔｙ／Ｔｙ＋ｔｙ、βｍ＝Ｔｍ／Ｔｍ＋ｔｍ、βｃ＝Ｔｃ／Ｔｃ＋ｔｃで表わすことができる。転写効率αと再転写率βにより、第１〜第４画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上のトナー載り量Ｍｙ、Ｍｍ、Ｍｃ、Ｍｂｋはそれぞれ
Ｍｙ＝Ｔｙ／α・βｙ３、Ｍｍ＝Ｔｍ／α・βｍ２、
Ｍｃ＝Ｔｃ／α・βｃ、Ｍｂｋ＝Ｔｂｋ／α （１）
で、表わすことが出来る。そして、この値をパッチ検ＡＴＲの制御に使用する出力として使用するようにした。
【００５０】
図５に、以上のような補正を行なって制御をした場合と補正を行なわないで制御をした場合のＴ／Ｃ比の推移を示す。図中▲１▼は上記の補正を行なったときのものであり、▲２▼は上記の補正を行なわないときのものである。図中に示すように、補正を行なわない場合は画像形成枚数が増えるとともに現像器内のＴ／Ｃ比が上昇していってしまう。この理由としては、以下のことが挙げられる。画像形成枚数が増えるとともに、転写帯電器表面や転写ベルト２１表面が汚れ、転写部におけるインピーダンスが上昇し、一定の転写電流を流すときに初期の状態に比べ高い転写電圧が必要になるため、異常放電が発生しやすくなり、転写効率や再転写率が低下する。また、トナーには転写効率を上げるためにＳｉなどの微紛を外添しているが、これが現像器内で攪拌されつづけるとトナーに埋め込まれたりして、転写効率や再転写率が低下する。すると、感光ドラム上に形成した基準パッチに対して、濃度センサで検知するトナー量はだんだん低い値になってくる。そのため、ＡＴＲ制御により、ホッパーからのトナー補給を多く行なうので、現像器内の現像剤のＴ／Ｃ比は徐々に上昇してきてしまう。すると、現像器内のトナーは磁性キャリアと摩擦する頻度が減少するので帯電量が低下してゆき、画像形成枚数が５万枚のときに、ベタ白画像部にトナーが付着してしまうかぶりという画像不良が発生した。
【００５１】
以上述べたような制御を行なったところ、多数の画像形成を繰り返しても、現像器内のＴ／Ｃ比を安定させることができ、かぶりなどの画像不良が発生せず、濃度変動の少ない良好な画像を得ることが出来た。また、濃度センサ２つのみで４色の制御を行なうので低コストを実現できた。
【００５２】
また、図６に示すような中間転写ベルト方式の画像形成装置においても、中間転写ベルト２０１に対向して配設された濃度センサ２４１と最下流の感光ドラム３ｄに対向して配設された濃度センサ２５１により、１次転写効率と再転写率を測定し、同様の制御を行なうことで、同様の効果が得られた。
【００５３】
また、転写ベルト上に４色のトナー像を形成し、それらの位置を検出することにより、４色の書き出し位置を合わせる色ずれ制御にも、本発明を適用することができるのは言うまでもない。
【００５４】
【実施例２】
次に図７に基づいて実施例２について説明する。本実施例は実施例１と同様な構成において、転写ベルト２１に対向して配設された濃度センサ４１と最下流の感光ドラム３ｄに対向して配設された濃度センサ５１により求められた転写効率、再転写率から転写バイアスを最適に設定する制御を行なう例である。図７において、図１０で示した従来の複写機と同様な構成および作用を有するものは同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００５５】
本実施例では転写帯電器５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに転写バイアスを印加する転写バイアス電源２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄとしてＣＰＵ６１の指示により所定の転写電圧を発生できる定電圧電源を使用し、定電流制御を行なっている。
【００５６】
次に、転写電流を決定する制御について説明する。
【００５７】
まず、図８に示すような最大画像濃度Ｄｍａｘの基準パッチ潜像を各色感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に形成して現像を行ない、パッチ画像Ｔを形成する。このときパッチ画像ＴをＤｍａｘとするのは、転写電流が最も高く必要とされるからである。次に、そのパッチ画像Ｔを転写ベルト２１に転写する。このとき、転写電流は図８のように各色のパッチ画像Ｔの範囲内で変化させる。本実施例では転写電流を６μＡから１４μＡまで１μＡづつ変化させた。このようにして転写ベルト２１上に転写された４色のパッチ画像を、最下流の感光ドラム３ｄより転写ベルト２１進行方向下流で転写ベルト２１に対向して備えられた濃度センサ４１と最下流の感光ドラム３ｄに対向して備えられた濃度センサ５１によりトナーの載り量を検出し、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのパッチ画像Ｔの検出値から、転写効率と再転写率を求める。
【００５８】
例えば、転写ベルト２１に対向して配設された濃度センサ４１による転写電流Ｘ（Ｘ＝６〜１４）μＡを印加したときのイエローパッチ、マゼンタパッチ、シアンパッチ、ブラックパッチの検出値に対応するトナー載り量がそれぞれＴｙＸμＡ、ＴｍＸμＡ、ＴｃＸμＡ、ＴｂｋｘμＡ、とする。また、感光ドラム３ｄに対向して配設された濃度センサ５１によるイエローパッチ、マゼンタパッチ、シアンパッチ、ブラックパッチの検出値に対応するトナー載り量がｔｙＸμＡ、ｔｍＸμＡ、ｔｃＸμＡ、ｔｂｋＸμＡとする。すると、転写効率αＸμＡはＴｂｋＸμＡ／ＴｂｋＸμＡ＋ｔｂｋＸμＡで表わすことができ、再転写率βＸμＡはそれぞれβｙＸμＡ＝ＴｙＸμＡ／ＴｙＸμＡ＋ｔｙＸμＡ、βｍＸμＡ＝ＴｍＸμＡ／ＴｍＸμＡ＋ｔｍＸμＡ、βｃＸμＡ＝ＴｃＸμＡ／ＴｃＸμＡ＋ｔｃＸμＡで表わすことができる。
【００５９】
そして、イエローはαＸμＡ
マゼンタはαＸμＡ・βｙＸμＡ
シアンは αＸμＡ・βｙＸμＡ・βｍＸμＡ
ブラックはαＸμＡ・βｙＸμＡ・βｍＸμＡ・βｃＸμＡ （２）
がそれぞれ最大となるような転写電流を決定する。そうして、決定した転写電流はＣＰＵ６１の指示により転写バイアス電源２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄから転写帯電器５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに印加される。
【００６０】
以上述べたような制御を行ない転写電流の最適化をしたところ、高濃度の画像も安定して転写することができ良好な画像を得ることができ、また、感光ドラムクリーナの廃トナー量を減少させることができ、ランニングコストを下げることが出来た。
【００６１】
【実施例３】
次に図９に基づいて実施例３について説明する。本実施例は実施例１と同様な構成において、転写ベルト２１に対向して備えられた濃度センサ４１と最下流の感光ドラム３ｄに対向して備えられた濃度センサ５１により求められた転写効率、再転写率と、画素ごとのデジタル画像信号の出力レベルを積算するビデオカウンタにより、感光ドラムクリーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに回収される廃トナー量を予測して、廃トナーＢｏｘの満タンニア検知を行なう例である。図９において、図１０で示した従来の複写機と同様な構成および作用を有するものは同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００６２】
本実施例において、リーダー１０１により読み込まれた画像情報に対し、画像１枚における画素ごとのデジタル画像信号の出力レベルを積算するビデオカウンタ６５が備えられ、ＣＰＵ６１に接続されている。
【００６３】
以下に本実施例の制御について説明する。
【００６４】
まず、図８に示すような最大画像濃度Ｄｍａｘの基準パッチ潜像を各色感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に形成して現像を行ない、パッチ画像Ｔを形成する。次に、そのパッチ画像Ｔを転写ベルト２１に転写し、転写ベルト２１上に転写された４色のパッチ画像を、最下流の感光ドラム３ｄより転写ベルト２１進行方向下流で転写ベルト２１に対向して備えられた濃度センサ４１と最下流の感光ドラム３ｄに対向して備えられた濃度センサ５１によりトナーの載り量を検出し、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのパッチ画像Ｔの検出値から、転写効率と再転写率を求める。
【００６５】
例えば、転写ベルト２１に対向して配設された濃度センサ４１によるイエローパッチ、マゼンタパッチ、シアンパッチ、ブラックパッチの検出値に対応するトナー載り量がそれぞれＴｙ、Ｔｍ、Ｔｃ、Ｔｂｋ、とする。また、感光ドラム３ｄに対向して配設された濃度センサ５１によるイエローパッチ、マゼンタパッチ、シアンパッチ、ブラックパッチの検出値に対応するトナー載り量がｔｙ、ｔｍ、ｔｃ、ｔｂｋとする。すると、転写効率αはＴｂｋ／Ｔｂｋ＋ｔｂｋで表わすことができ、再転写率βはそれぞれβｙ＝Ｔｙ／Ｔｙ＋ｔｙ、βｍ＝Ｔｍ／Ｔｍ＋ｔｍ、βｃ＝Ｔｃ／Ｔｃ＋ｔｃで表わすことができる。
【００６６】
ここで、ある画像のビデオカウンタ６５によるデジタル画像信号の出力レベルの積算値に対応するトナー消費量をＣｙ、Ｃｍ、Ｃｃ、Ｃｂｋとして、廃トナー量を考える。まず、第１画像形成部Ｐａにより形成されるイエロートナー画像のうち、感光ドラムクリーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに回収される廃トナー量はそれぞれ、Ｃｙ・（１−α）、Ｃｙ・α・（１−βｙ）、Ｃｙ・α・（１−βｙ）２、Ｃｙ・α・（１−βｙ）３で表わすことが出来る。これと同様に第２〜第４画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄにより形成されるトナー像からの廃トナー量を考えると、画像１枚に対して、
クリーナ４ａには、Ｃｙ・（１−α）
クリーナ４ｂには、Ｃｙ・α・（１−βｙ）＋Ｃｍ・（１−α）
クリーナ４ｃには、Ｃｙ・α・（１−βｙ）２＋Ｃｍ・α・（１−βｍ）＋Ｃｃ・（１−α）
クリーナ４ｄには、Ｃｙ・α・（１−βｙ）３＋Ｃｍ・α・（１−βｍ）２＋Ｃｃ・α・（１−βｃ）＋Ｃｃ・（１−α） （３）で計算される。
【００６７】
ここで、それぞれの廃トナーＢｏｘには容量に対応した閾値が設けられてあり、画像１枚ごとの廃トナー量（３）の積算値が閾値に達したとき、廃トナーＢｏｘを交換するように表示を出すようにした。また、紙詰まり、エラー等により正常な画像形成が行なえなかった場合は、ビデオカウンタ６５によるある画像のデジタル画像信号の出力レベルの積算値に対応するトナー消費量Ｃｙ、Ｃｍ、Ｃｃ、Ｃｂｋをそのまま積算するようにした。
【００６８】
以上述べたような制御を行ない、クリーナに回収される廃トナー量を計算し予測することで、廃トナーＢｏｘの満タンニア検知を行ない、廃トナーＢｏｘの交換時期を表示することにより、廃トナーＢｏｘの満タン検知センサのいらない低コストな画像形成装置を実現することが出来た。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数の像担持体を備えたタンデム型画像形成装置において、転写効率、再転写率の補正を行なうことにより、多数の画像形成を繰り返しても、現像器内のＴ／Ｃ比を安定させることができ、かぶりなどの画像不良が発生せず、濃度変動の少ない良好な画像を得ることが出来た。
【００７０】
また、転写電流を最適化することにより、高濃度の画像も安定して転写することができ良好な画像を得ることができ、また、感光ドラムクリーナの廃トナー量を減少させることができ、ランニングコストを下げることが出来た。
【００７１】
さらに、廃トナーＢｏｘの満タン検知センサのいらない低コストな画像形成装置を実現することが出来た。
【００７２】
そして、濃度センサ２つのみで４色全ての制御を行なうので低コストを実現できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の実施例１を示す概略構成図
【図２】図１の画像形成装置の転写ベルト上に形成されたパッチ画像を示す図
【図３】図１の画像形成装置における転写電流に対する転写効率と再転写率の関係を示したグラフ
【図４】濃度センサの読み取り特性を示すグラフ
【図５】実施例１の制御を行なった場合と制御を行なわなかった場合の現像器内のＴ／Ｃ比の推移を示すグラフ
【図６】本発明に係る画像形成装置の実施例１の別例を示す概略構成図
【図７】本発明に係る画像形成装置の実施例２を示す概略構成図
【図８】図７の画像形成装置の転写ベルト上に形成されたパッチ画像を示す図
【図９】本発明に係る画像形成装置の実施例３を示す概略構成図
【図１０】従来の画像形成装置を示す概略構成図
【図１１】図１０の画像形成装置に備えられた濃度センサを示す模式図
【符号の説明】
１ａ〜１ｄ 現像装置（現像器）
２ａ〜２ｄ ドラム帯電器
３ａ〜３ｄ 感光ドラム
４ａ〜４ｄ 感光ドラムクリーナ
５ａ〜５ｄ 転写帯電器（転写ローラ）
６ａ〜６ｄ 露光装置
１０ 転写材カセット
１１ ポリゴンミラー
１１ａ〜１１ｄ ホッパー
２０ 排紙トレイ
２１ 転写ベルト
２２ 転写ベルトクリーニングブレード（ベルトクリーナ）
２５ａ〜２５ｄ 転写バイアス電源
３１ 分離帯電器
４１、５１ 濃度センサ
４２ ホルダー
４３ 発光素子
４４ 受光素子
６１ ＣＰＵ
６２ ＲＡＭ
６３ ＲＯＭ
６４ テストパターン発生手段
６５ ビデオカウンタ
２０１ 中間転写ベルト
２４１、２５１ 濃度センサ
Ｐ 転写材
Ｐａ 第１画像形成部
Ｐｂ 第２画像形成部
Ｐｃ 第３画像形成部
Ｐｄ 第４画像形成部
Ｔ パッチ画像
Claims (5)
- 複数の像担持体と、前記像担持体上にトナー像を顕像化する現像手段と、転写担持体と、前記像担持体表面に形成されたトナー像を転写する転写帯電手段とを備え、前記像担持体の表面に形成したトナー像を前記転写担持体上に順次転写するか、もしくは、前記転写担持体に担持されている転写材に順次転写してカラー画像を得る画像形成装置において、
前記転写担持体駆動方向の最下流の像担持体の表面に対向して配設された第１の濃度検知センサと、前記最下流の像担持体より前記転写担持体駆動方向下流で転写担持体に対向して配設された第２の濃度検知センサとの２つの濃度検知センサのみを備え、
前記第１の濃度検知センサと、前記第２の濃度検知センサにより検出した検出結果により、諸条件の制御を行なうことを特徴とする画像形成装置。 - 前記検出結果により、前記トナー像の転写帯電手段による転写効率と再転写率を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
- 前記現像手段に充填された現像剤は、磁性キャリアと非磁性トナーからなる２成分現像剤であり、前記検出結果により、前記現像手段における現像条件の制御を行なうことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
- 前記検出結果により、転写帯電手段の転写条件の制御を行なうことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
- 前記検出結果により、廃トナー量のニア検知を行なうことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
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