JP3787484B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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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カラー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、カラー画像の記録品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、転写材搬送部材に沿って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、これを転写材搬送部材によって搬送される転写材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７は、従来のタンデム型のカラー画像形成装置の例を示す断面図である。
【０００５】
装置内には、転写材搬送部材としてローラ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄに掛け回された転写ベルト１４が設置されている。この転写ベルト１４は矢印方向に回転して、転写ベルト１４上に担持した転写材Ｐを搬送する。
【０００６】
転写ベルト１４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５０〜３００μｍ、体積抵抗率１０9〜１０16Ωｃｍ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１０9〜１０16Ωｃｍ程度のシートが用いられる。
【０００７】
また場合によっては、これらの材料にカーボン、ＺｎＯ、ＳｎＯ2、ＴｉＯ2等の導電性充填剤を分散して、体積抵抗率１０7〜１０11Ωｃｍ程度に調整することもある。
【０００８】
この転写ベルト１４に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の画像形成部（画像形成ステーション）ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋが設けられている。
【０００９】
イエローの画像形成ステーションＰＹには、図の矢印方向に回転するＯＰＣ感光ドラム１Ｙが設置され、その周囲に帯電ローラ２Ｙ、露光装置１１Ｙ、現像器８Ｙ、転写ローラ４Ｙ、クリーナ９Ｙが配置されている。これらのうち、感光ドラム１Ｙ、帯電ローラ２Ｙおよびクリーナ９Ｙは、これらを含んだドラムユニット１０Ｙに構成され、さらにドラムユニット１０Ｙと現像器８Ｙとを一体に組み合わせて、画像形成本体に着脱自在なプロセスカートリッジとされている。
【００１０】
露光装置１１Ｙは、レーザー光を多面鏡によって走査させるスキャナユニットまたはＬＥＤアレイからなっており、画像信号に基づいて変調された走査ビーム（レーザービームである）を感光ドラム１Ｙに照射する。転写ローラ４Ｙは、転写バイアス電源２３Ｙに接続されており、感光ドラム１Ｙと転写ローラ４Ｙとによって形成された転写ニップにおいて、転写ベルト１４によって搬送された転写材Ｐに感光ドラム１Ｙ上のトナー像を静電転写する。
【００１１】
現像器８Ｙは、内に現像スリーブ５Ｙ、現像剤塗布ローラ６Ｙおよび現像剤塗布ブレード７Ｙを備えてなっており、非磁性１成分現像剤（非磁性トナー）３Ｙを収容している。
【００１２】
転写ローラ４Ｙとしては、たとえば金属の芯金を体積抵抗率１０5〜１０8Ωｃｍに調整したＥＰＤＭ、ウレタンゴム、ＮＢＲ等の弾性体で覆ったローラを使用することができる。
【００１３】
他のマゼンタ、シアン、ブラックのステーションＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋも、イエローステーションＰＹの構成部品と対応する構成部品にＭ、Ｃ、Ｂｋを添えた符号を付して示したように、イエローステーションＰＹと同様な構成を有している。
【００１４】
画像形成動作がスタートすると、感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋや転写ベルト１４等は所定のプロセススピードで回転を始める。感光ドラム１Ｙは、帯電ローラ２Ｙによって負極性に一様に帯電され、つづいて露光装置１１Ｙからの走査ビームが照射されて、表面に画像情報にしたがった静電潜像が形成される。
【００１５】
現像器８Ｙ内の非磁性トナー３Ｙは、回転する現像スリーブ５Ｙに塗布ローラ６Ｙにより供給されて担持され、ついで塗布ブレード７Ｙにより規制されて負極性に帯電されるとともに、現像スリーブ５Ｙ上に所定のトナー層厚に塗布される。そして現像スリーブ５Ｙの回転につれて、感光ドラム１Ｙと対向した現像部へ搬送される。
【００１６】
感光ドラム１Ｙ上の潜像は、感光ドラム１Ｙの回転にともない現像部に至ると、現像スリーブ５Ｙ上の負極性に帯電したトナー３Ｙによって反転現像され、イエロートナー像として可視化される。
【００１７】
一方、転写材カセット１５に積載されている転写材Ｐは、半月給紙ローラ１６により取り出され、転写材分離ローラ１７によって１枚ずつに分離された後、搬送ローラ１８によってレジストローラ１９まで搬送される。そしてレジストローラ１９により、感光ドラム１Ｙ上のトナー像に同期して転写ベルト１４に供給される。
【００１８】
供給された転写材Ｐは、ローラ１３ａまたはこれに転写ベルト１４を挟んで対向した吸着ローラ２０に印加した電圧によって、転写ベルト１４の表面に静電吸着され、転写ベルト１４の回転にともなって転写ローラ４Ｙとの転写ニップに搬送され、そこで転写電源２３Ｙによって正極性の転写バイアスが印加された転写ローラ４Ｙにより、感光ドラム１Ｙ上のイエロートナー像が転写材Ｐに転写される。
【００１９】
そして転写材Ｐが転写ベルト１４により搬送されていくのに同期して、感光ドラム１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋへのトナー像の形成および転写材Ｐへの転写が行われ、転写材Ｐ上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナー像を重ね合せて転写したカラー画像が得られる。この４色のトナー像が重畳転写された転写材Ｐは、転写ベルト１４から分離されて定着器２１に送られ、そこで加熱および加圧することによりトナー像が溶融固着されて、転写材Ｐに出力画像としてフルカラーの永久画像が形成される。
【００２０】
感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋ上に残留したトナーは、ファーブラシ、ブレード手段等のドラムクリーナ９Ｙ〜９Ｂｋにより清掃される。転写ベルト１４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。
【００２１】
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トナー像（パッチ）を転写ベルト１４上に試験的に形成し、それらの濃度を濃度センサ２４で検知して、これを露光量、現像バイアス等の画像形成条件にフィードバックして、画像濃度制御を行うことにより、色調の安定したカラー画像を得ている。
【００２２】
濃度センサ２４は、図８に示すように、ホルダー２４３内に、ＬＥＤなどの発光素子２４１、およびフォトダイオード、ＣｄＳなどの受光素子２４２を組み込んでなっている。濃度センサ２４は、発光素子２４１から光を転写ベルト１４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２４２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。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、転写ベルト上にパッチ（濃度検知用のトナー像）を転写するときの転写バイアスとして、転写材に出力画像用のトナー像を転写するときと同じ大きさのバイアスを印加すると、パッチを転写するときは転写材がない分だけ静電容量が増加しているので、より大きな転写電流が流れて、感光ドラムと転写ベルトとの間に異常放電が発生しやすくなる。
【００２４】
異常放電が発生すると、パッチが転写ベルトに転写されなかったり、転写されたパッチに放電跡がつくといった、パッチの画像不良の問題が生じる。
【００２５】
またタンデム型のカラー画像形成装置では、４色の各転写位置でそれぞれパッチを転写ベルトに転写した後に、４色目のステーションの下流側にある濃度センサ２４で各パッチの濃度を測定しているので、再転写にともなう問題も発生する。
【００２６】
すなわち、たとえば１色目のパッチが２〜４色目の転写位置を通過する際に、１色目のパッチを形成しているトナーの一部が、感光ドラム１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋに移ってしまう再転写と呼ばれる現象が発生し、濃度センサ２４による測定時には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。
【００２７】
したがって、本発明の目的は、転写ベルト上にパッチを画像不良や像担持体への再転写を発生させることなく良好に形成して、正確な画像濃度制御を行うことを可能とし、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。
【００２８】
【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、本発明の第一の態様によれば、
トナー像を担持する第一、第二の像担持体と、転写材を搬送する転写材搬送部材と、第一の転写位置において前記第一の像担持体から前記転写材搬送部材上に直接または前記転写材搬送部材に担持された転写材上に前記第一の像担持体上のトナー像を転写する第一の転写手段と、第二の転写位置において前記第二の像担持体上から前記転写材搬送部材上に直接または前記転写材搬送部材に担持された転写材上に前記第二の像担持体上のトナー像を転写する第二の転写手段と、前記転写材搬送部材上に直接転写される検知用のトナー像を検知する検知手段と、を有する画像形成装置において、
前記転写材搬送部材に転写される前記検知用のトナー像は、前記第一の転写位置において、前記第一の像担持体から転写され、その後に前記第二の転写位置を通過し、更にその後に前記検知用のトナー像が前記検知手段と対向する場合に、前記第一の転写手段へ印加する転写電圧と前記第二の転写電圧へ印加する転写電圧が同じである第一のモードと、前記第一の転写手段へ印加する転写電圧よりも前記第二の転写手段へ印加する転写電圧の方が大きい第二のモードと、を有し、前記第一のモードの前記第一の転写手段に印加する転写電圧よりも、前記第二のモードの前記第一の転写手段に印加する転写電圧の方が大きいことを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００２９】
本発明の第二の態様によれば、
トナー像を担持する第一、第二の像担持体と、転写材を搬送する転写材搬送部材と、第一の転写位置において前記第一の像担持体から前記転写材搬送部材上に直接または前記転写材搬送部材に担持された転写材上に前記第一の像担持体上のトナー像を転写する第一の転写手段と、第二の転写位置において前記第二の像担持体上から前記転写材搬送部材上に直接または前記転写材搬送部材に担持された転写材上に前記第二の像担持体上のトナー像を転写する第二の転写手段と、前記転写材搬送部材上に直接転写された検知用のトナー像を検知する検知手段と、を有し、前記検知用のトナー像を前記第一の像担持体から前記転写材搬送部材に対して転写する際に前記第一の転写手段へは第一の転写電圧を印加し、前記検知用のトナー像が前記第二の転写位置を通過する際に前記第二の転写手段に第二の転写電圧を印加する画像形成装置において、
画像形成装置の雰囲気の湿度に応じて実行される第一のモードと第二のモードを有し、前記第二のモードが実行される湿度は前記第一のモードが実行される湿度よりも低く、前記第一のモードにおいて前記第一の転写電圧と前記第二の転写電圧は等しく、前記第二のモードにおいて前記第二の転写電圧は前記第一の転写電圧よりも大きいことを特徴とする画像形成装置が提供される。
一実施態様によれば、第三のモードを有し、画像形成装置は画像形成装置の雰囲気の湿度に応じて前記第一のモード、前記第二のモードまたは前記第三のモードを実行し、前記第三のモードが実行される湿度は前記第一のモードが実行される湿度よりも高く、前記第三のモードにおいて前記第一の転写電圧と前記第二の転写電圧は等しく、前記転写材搬送部材に担持された同一の転写材に、前記第一の像担持体と前記第二の像担持体からトナー像を転写する場合に、前記第一の転写手段へ第三の転写電圧を印加し、その後に前記第二の転写手段へ第四の転写電圧を印加し、前記第一のモード及び前記第二のモードにおいて前記第四の転写電圧は前記第三の転写電圧よりも大きく、前記第三のモードにおいて前記第三の転写電圧と前記第四の転写電圧が等しい。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施例を図面に則して更に詳しく説明する。
【００３２】
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プリンタを示している。図１において、図７で示した従来のプリンタ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。
【００３３】
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ＣＰＵ２５を有し、このＣＰＵ２５には、作業用のメモリとして使われるＲＡＭ２６、ＣＰＵが実行するプログラムや各種データが格納されたＲＯＭ２７、およびテストパターン発生手段２８が接続されている。テストパターン発生手段２８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。
【００３４】
図１のプリンタの適当な箇所、たとえば給紙カセット１５の上方には、プリンタが置かれた環境の雰囲気の温湿度を測定するために、温湿度センサ２９が設置されている。温湿度センサ２９の使用法については後述する。
【００３５】
本発明で行う画像濃度制御について説明する。画像濃度制御は、画像の最大濃度を所定の濃度に合わせる最大濃度制御（Ｄmax制御）と、画像の階調特性を所定の特性に合わせる階調制御とからなる。Ｄmax制御は以下のようにして行われる。
【００３６】
まず、カラープリンタ本体の電源投入、あるいは電源投入時からの経過時間、印字枚数、ホストやユーザーからの指示等の適当なタイミングをＣＰＵ２５が検出すると、ＣＰＵ２５はＤmax制御をスタートさせる。つぎにＣＰＵ２５は、ＲＯＭ２７からＤmax制御用の各色の現像バイアス、およびＤmax制御の目標濃度を読み出す。この後、ＣＰＵ２５はプリンタ本体の初期動作を開始するとともに、感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋを所定の帯電バイアスでそれぞれ帯電する。
【００３７】
つぎにＣＰＵ２５は、テストパターン発生手段２８から発生させたパッチの画像データを露光装置１１Ｙに送り、露光装置１１Ｙにより感光ドラム１Ｙを露光して、感光ドラム１Ｙ上に回転方向に沿って同一の画像データで５つのパッチＰＹ１〜ＰＹ５の潜像を形成する。これらの潜像を現像器８Ｙによって、ＰＹ１のパッチは現像バイアスＶＹ１、ＰＹ２のパッチはＶＹ２、ＰＹ３のパッチはＶＹ３、ＰＹ４のパッチはＶＹ４で現像する。
【００３８】
このようにして感光ドラム１Ｙ上に形成されたイエロートナー像のパッチＰＹ１〜ＰＹ５を、電源２３Ｙから転写ローラ４Ｙに転写バイアスを印加することにより転写ベルト１４に転写する。
【００３９】
そしてイエローに続き、マゼンタ、シアン、ブラックについても同様にして、図２に示すように、転写ベルト１４上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのパッチＰＹ１〜ＰＹ５、ＰＭ１〜ＰＭ５、ＰＣ１〜ＰＣ５、ＰＢｋ１〜ＰＢｋ５を、転写ベルト１４の長手方向に一直線に形成する。
【００４０】
ついで、先の図８に示したような濃度センサ２４で、これらのパッチＰＹ１〜ＰＹ５、ＰＭ１〜ＰＭ５、ＰＣ１〜ＰＣ５、ＰＢｋ１〜ＰＢｋ５の濃度を測定し、得られた濃度測定値ＤＹ１〜ＤＹ５、ＤＭ１〜ＤＭ５、ＤＣ１〜ＤＣ５、ＤＢｋ１〜ＤＢｋ５をＲＡＭ２６に書き込む。濃度測定後、パッチＰＹ１〜ＰＢｋ５は、転写ベルト１４のクリーナ２２によってクリーニング除去される。
【００４１】
パッチの濃度測定が終わると、ＣＰＵ２５は、つづいて上記のＲＡＭ２６に保存された各パッチの濃度から、所定のＤmaxを得るために必要な現像バイアスの算出を行う。たとえばイエローの濃度検知用パッチＰＹ１〜ＰＹ５の潜像を異なる現像バイアスＶＹ１〜ＶＹ５で現像すると、濃度センサ２４で測定された濃度ＤＹ１〜ＤＹ５は図３のようになる。現像バイアスＶＹ１〜ＶＹ５は、制御目標濃度ＤＴＹが必ずＤＹ１〜ＤＹ５の区間中に収まるように、温湿度センサ２９の測定データから算出された環境データを基に予め設定している。
【００４２】
図３から、制御目標濃度ＤＴＹを得るために必要な現像バイアスＶＹＴは、ＤＴＹを挟むパッチ濃度ＤＹ３、ＤＹ４と、これに対応する現像バイアスＶＹ３、ＶＹ４が作る座標上の２点（ＤＹ３、ＶＹ３）、（ＤＹ４、ＶＹ４）間の直線補間によって求めることができる。
【００４３】
すなわち、
である。
【００４４】
同様にして、ＣＰＵ２５は他の色用の現像バイアスＶＴＭ、ＶＴＣ、ＶＴＢｋも求め、これらの値をＲＡＭ２６に書き込み、以後の画像形成にはこれらの現像バイアスを用いる。
【００４５】
Ｄmax制御によって現像バイアスが設定されると、引き続き階調制御が以下のようにして行われる。
【００４６】
まず、ＣＰＵ２５は、画像形成装置本体の初期動作を開始するとともに、感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋ所定の帯電バイアスでそれぞれ帯電する。つぎにＣＰＵ２５は、テストパターン発生手段２８から発生させた階調制御用のパッチの画像データを露光装置１１Ｙに送り、感光ドラム１Ｙ上に回転方向に沿って７つのパッチＰＹ１〜ＰＹ７の潜像を形成する。ここでパッチＰＹ１〜ＰＹ７は、一定の間隔で画像データＳＹ１〜ＳＹ７が予め設定されている。これらの潜像を現像器８Ｙによって、先ほどのＤmax制御で設定された現像バイアスＶＴＹでそれぞれ現像する。
【００４７】
このようにして感光ドラム１Ｙ上に形成されたイエロートナー像のパッチＰＹ１〜ＰＹ７を、転写ローラ４Ｙに転写バイアスを印加することにより転写ベルト１４上に転写する。イエローに続き、マゼンタ、シアン、ブラックについても同様にして、転写ベルト１４上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの階調制御用のパッチＰＹ１〜ＰＹ７、ＰＭ１〜ＰＭ７、ＰＣ１〜ＰＣ７、ＰＢｋ１〜ＰＢｋ７を形成する。
【００４８】
ついで濃度センサ２４で、これらのパッチＰＹ１〜ＰＹ７、ＰＭ１〜ＰＭ７、ＰＣ１〜ＰＣ７、ＰＢｋ１〜ＰＢｋ７の濃度を測定し、得られた濃度測定値ＤＹ１〜ＤＹ７、ＤＭ１〜ＤＭ７、ＤＣ１〜ＤＣ７、ＤＢｋ１〜ＤＢｋ７をＲＡＭ２６に書き込む。濃度測定後、パッチＰＹ１〜ＰＢｋ７は、転写ベルト１４のクリーナ２２によってクリーニング除去される。
【００４９】
パッチの濃度測定が終わると、ＣＰＵ２５は、つづいて上記のＲＡＭ２６に保存された各パッチの濃度と画像データの間を多項式等を使って補間することにより、このプリンタが持っている階調特性を求める。
【００５０】
通常、電子写真方式のプリンタの階調特性は、図４のようなものになる。したがって、この特性を基に階調特性が線形あるいは所定の形になるように、プリンタエンジンに入力される画像データと露光装置に送るデータとの間を調整する階調補正特性をルックアップテーブルとして作成し、これをＲＡＭ２６内に保存し、以後の画像形成にはこのルックアップテーブルを使用して階調補正を行う。
【００５１】
以上のようにして求めた現像バイアスとルックアップテーブルによって安定した色調のカラー画像を得ることができる。
【００５２】
なお、ここではＤmax制御と階調制御とを続けて行ったが、それぞれ異なるタイミングで実施してもよいし、どちらかの特性が安定しているのなら、一方だけを実施してもよい。
【００５３】
本発明のプリンタは、一般的に以上に説明したような画像濃度制御を行っている。
【００５４】
さて、本実施例では、転写バイアス電源２３Ｙ〜２３Ｂｋとして、ＣＰＵ２５の指示により所定の電圧を発生することのできる定電圧電源を用いている。そしてＲＯＭ２７内には、転写材へ出力画像用のトナー像を転写するのに最適なバイアスＴ１Ｙ〜Ｔ１Ｂｋ、および転写ベルト１４へ濃度検知用のトナー像（パッチ）を直接転写するのに最適な転写バイアスＴ２Ｙ〜Ｔ２Ｂｋが、高温高湿下、常温常湿下、低温低湿下といった各環境ごとに格納されている。通常の、転写材への画像形成時もしくは画像濃度制御時には、ＣＰＵ２５は温湿度センサ２９を用いてプリンタが置かれている環境を判断し、ＲＯＭ２７から転写バイアスＴ１Ｙ〜Ｔ１Ｂｋ、Ｔ２Ｙ〜Ｔ２Ｂｋの最適データを読み出し、これを設定する。
【００５５】
つぎに再転写の発生メカニズムについて説明した後、転写バイアスＴ１Ｙ〜Ｔ１Ｂｋ、Ｔ２Ｙ〜Ｔ２Ｂｋについて説明する。
【００５６】
たとえば１色目のイエローステーションＰＹで転写ベルト１４に転写されたイエロートナー像は、転写ベルト１４によって２色目のマゼンタステーションＰＭに移動すると、感光ドラム１Ｍと接することになる。このとき、感光ドラム１Ｍの負極性の表面電位と、転写ローラ４Ｍにより正極性の転写バイアスが印加されている転写ベルト１４の部分との電位差により、図５に示すように、転写ニップ内で放電が起きることがある。
【００５７】
この放電で発生したプラス電荷ｅ+とマイナス電荷ｅ-は、それぞれ感光ドラム１Ｍ表面のマイナス電位と転写ベルト１４に印加されているプラス電位に引かれて移動していき、プラス電荷ｅ+は感光ドラム１Ｍへ、マイナス電荷ｅ-は転写ベルト１４上のイエロートナーへ到達する。しかし、一部のプラス電荷ｅ+は、感光ドラム１Ｍへ移動する途中でイエロートナーＴ-に到達して、マイナスのトナーＴ-を逆極性のプラスに帯電してしまう。その結果、この逆極性のプラスに帯電されたトナーＴ+がマイナス電位の感光ドラム１Ｍ表面に転移して、感光ドラム１Ｍへのイエロートナーの再転写が発生する。
【００５８】
実際、転写バイアスを大きくしていくと、再転写量が増えていくことからも、上記のようなメカニズムの転写ニップ内放電が起きているのではないかと考えられる。
【００５９】
今、転写ベルト１４の静電容量をＣB、転写材の静電容量をＣP、転写ベルトおよび転写材の全体の静電容量をＣB+Pとすると、
ＣB+P＝ＣB・ＣP／（ＣB＋ＣP）
と表すことができるので、常にＣB+P＜ＣBの関係が成り立つ。
【００６０】
すなわち、トナー像を転写するのに必要な電荷量は、トナー量が同じであれば、転写材上へトナー像を転写する場合も、転写ベルト上へトナー像を転写する場合も同じであるので、転写ベルトに直接トナー像を転写するときは、転写材へトナー像を転写するときよりも、静電容量が大きい分だけ低い電圧で済むことが分かる。
【００６１】
実際、常温常湿（Ｊ／Ｊ）環境のときの最適な転写バイアスは、表１のようになった。
【００６２】
【表１】
【００６３】
表１に示されるように、トナー像を転写材に転写する画像形成用の転写バイアスが順次高くなっているのは、転写材への画像形成では、転写材が各ステーションごとにチャージアップしていくためと、フルカラー画像形成のためには、２色以上のトナーを重ねる必要があるためからである。
【００６４】
一方、転写ベルトは、常温常湿下では、表面に付与された電荷が速やかに減衰する抵抗値を有する自己減衰系のベルトのため、チャージアップは発生しないので、トナー像を転写ベルトに転写する画像濃度制御用の転写バイアスは４色同一で済み、これにより再転写の発生も防止することができる。
【００６５】
低温低湿（Ｌ／Ｌ）環境のときの最適な転写バイアスは表２のようになった。
【００６６】
【表２】
【００６７】
表２に示されるように、低温低湿環境下では、転写ベルトの抵抗値が上昇し、転写ベルト表面が若干チャージアップするため、それを考慮して画像濃度制御用の転写バイアスも順次上昇させることで、良好な転写性が得られた。
【００６８】
さらに、高温高湿（Ｈ／Ｈ）環境のときの最適な転写バイアスは表３のようになった。
【００６９】
【表３】
【００７０】
表３に示されるように、高温高湿環境下では、転写材や転写ベルトのチャージアップを考慮する必要がないため、このように画像形成用、画像濃度制御用とも、４色同じバイアスとすることで、良好な転写性と再転写の防止を達成することができた。
【００７１】
そこで、本実施例では、以上のようなデータをＲＯＭ２７に格納しておく。そして、図１の温湿度センサ２９でプリンタが置かれた環境の雰囲気の温湿度を測定し、その常温常湿、低温低湿、高温高湿などの測定結果から、ＲＯＭ２７に記憶した転写バイアスのデータを適宜選択して使用する。
【００７２】
したがって、本実施例によれば、画像濃度制御時にも画像不良を発生させることなく、パッチを適切に形成して正確な画像濃度制御が可能になる。
【００７３】
なお、各色の転写バイアス値を最適な値に設定しても、画像形成時にわずかに再転写が発生する場合がありえるが、この場合、再転写も含めて最終画像上での色バランスが正しければ、良好な画像が得られる。本発明は、画像形成時と、画像濃度制御におけるパッチの転写時とで、各々独立に最適バイアス値が選定できるので、パッチ転写時の再転写量を画像形成と略等しくなるように、パッチの転写バイアスを設定することができる。したがって、再転写がわずかに存在する系において、これを見込んだ画像濃度制御を行うことができるといった利点もある。
【００７４】
実施例２
図６は、本発明の画像形成装置の他の実施例を示す構成図である。
【００７５】
本実施例では、転写バイアス電源である定電圧電源２３Ｙ〜２３Ｂｋに定電流測定回路３０Ｙ〜３０Ｂｋを取り付けて、転写バイアス印加時の電流を測定し、測定値を図示しない接続手段によってＣＰＵ２５に取り込めるようになっている。本実施例のその他の機械的構成は、図１に示した画像形成装置と基本的に同じで、図６において図１に付した符号と同一の符号は同一の部材を示す。
【００７６】
本実施例のようなカラープリンタに両面印字対応性を持たせると、通常、１面印字後の転写材の抵抗は上昇する。また転写材の種類は非常に多く、それに応じて抵抗値も様々である。一般に、良好な転写性を得るには、転写材の種類や環境によらずに、一定の電流値を供給することが必要である。
【００７７】
本実施例の場合、具体的には、転写材へのトナー像（出力画像用のトナー像）の転写には４色とも１２μＡ、転写ベルト１４へのパッチ（濃度検知用のトナー像）の転写には、４色とも１０μＡが必要であった。
【００７８】
そこで、本実施例では、ＲＯＭ２７に転写材へトナー像を転写するのに最適な転写電流Ｉ1（＝１２μＡ）と、転写ベルトにトナー像を直接転写するのに最適な転写電流Ｉ2（＝１０μＡ）を格納しておく。そして転写材への画像形成時もしくは画像濃度制御時には、ＣＰＵ２５はＲＯＭ２７から転写電流Ｉ1、Ｉ2を読み出し、転写材へのトナー像の転写時には転写電流Ｉ1が維持されるように、転写ベルト１４へのトナー像の転写時には転写電流Ｉ2が維持されるように、電流測定回路３０Ｙ〜３０Ｂｋの測定データから定電圧電源２３Ｙ〜２３Ｂｋの電圧調整を行う。この方法は、昇温や使用による劣化等によって転写ベルト自体の抵抗が変動した場合にも非常に有効である。
【００７９】
ただし、転写ベルトの抵抗変動の少ない場合は、転写ベルト上へのトナー像の転写については、必ずしも定電流の転写バイアスを印加する必要はなく、実施例１で説明したような定電圧の転写バイアスを用いてもよい。この場合、転写バイアス電源２３Ｙ〜２３Ｂｋと電流測定回路３０Ｙ〜３０Ｂｋを組合せたものを用いる代わりに、定電流電源と定電圧電源をそれぞれ用意し、適宜切り換えることで、転写材への転写時には定電流バイアスを、転写ベルト上へのトナー像の転写時には定電圧バイアスを用いるようにしてもよい。
【００８０】
さらにまた、非通紙時に予め各色のステーションにおいて転写バイアスを印加し、所定の電流値となるときの転写電圧を測定し、その結果に基づいて、通紙時の転写電圧を決定するような場合にも、本発明を適用することができる。
【００８１】
すなわち、たとえば電圧測定を１色目のステーションで行い、このときの定電流値を１０μＡとする。そして測定された電圧ＶＴＳに対し、
通紙時の第１ステーションの転写バイアスＶＴ１＝ＶＴＳ×α
画像濃度制御時の転写バイアスＶＴ２＝ＶＴＳ×β
とし、α＝３、β＝１などとすることにより、最適な転写バイアスを設定することが可能である。なお、第２ステーション以降の転写バイアスについては、ＶＴＳまたは第１ステーションの転写バイアスから演算により求めてもよいし、第２〜第４ステーションについても非通紙時に第１ステーションと同様の制御を行って、各々最適な転写バイアス値を求めてもよい。
【００８２】
以上のようにすることにより、画像濃度制御時にも画像不良や再転写を発生させることなく、パッチの適切な形成が行われ、正確な画像濃度制御が可能となる。
【００８３】
以上、本発明の画像形成装置の実施例を幾つか説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲を超えることなく種々の変更が可能である。たとえば転写部材は転写ローラではなく、転写ブレードや転写ブラシ、コロナ帯電器など他のものでもよい。画像形成の色順も任意で構わない。画像濃度制御方法も実施例以外のものでもよい。
【００８４】
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。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、画像不良や再転写を発生することなく、常に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ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。
【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の様子を示す説明図である。
【図３】図１の画像形成装置で行うＤmax制御での現像バイアスの算出法を示す概念図である。
【図４】画像形成装置が持っている階調特性を示す図である。
【図５】感光ドラムと転写ベルトとの転写ニップ内における放電の様子を示す模式図である。
【図６】本発明の画像形成装置の他の実施例を示す概略構成図である。
【図７】従来の画像形成装置を示す概略図である。
【図８】図７の画像形成装置に設置された濃度センサを示す模式図である。
【符号の説明】
１Ｙ〜１Ｂｋ 感光ドラム
２Ｙ〜２Ｂｋ 帯電ローラ
４Ｙ〜４Ｂｋ 転写ローラ
８Ｙ〜８Ｂｋ 現像器
１４ 転写ベルト
２３Ｙ〜２３Ｂｋ 転写バイアス電源
２５ ＣＰＵ
２６ ＲＡＭ
２７ ＲＯＭ
２８ テストパターン発生手段
３０Ｙ〜３０Ｂｋ 電流測定回路
【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カラー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、カラー画像の記録品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、転写材搬送部材に沿って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、これを転写材搬送部材によって搬送される転写材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７は、従来のタンデム型のカラー画像形成装置の例を示す断面図である。
【０００５】
装置内には、転写材搬送部材としてローラ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄに掛け回された転写ベルト１４が設置されている。この転写ベルト１４は矢印方向に回転して、転写ベルト１４上に担持した転写材Ｐを搬送する。
【０００６】
転写ベルト１４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５０〜３００μｍ、体積抵抗率１０9〜１０16Ωｃｍ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１０9〜１０16Ωｃｍ程度のシートが用いられる。
【０００７】
また場合によっては、これらの材料にカーボン、ＺｎＯ、ＳｎＯ2、ＴｉＯ2等の導電性充填剤を分散して、体積抵抗率１０7〜１０11Ωｃｍ程度に調整することもある。
【０００８】
この転写ベルト１４に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の画像形成部（画像形成ステーション）ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋが設けられている。
【０００９】
イエローの画像形成ステーションＰＹには、図の矢印方向に回転するＯＰＣ感光ドラム１Ｙが設置され、その周囲に帯電ローラ２Ｙ、露光装置１１Ｙ、現像器８Ｙ、転写ローラ４Ｙ、クリーナ９Ｙが配置されている。これらのうち、感光ドラム１Ｙ、帯電ローラ２Ｙおよびクリーナ９Ｙは、これらを含んだドラムユニット１０Ｙに構成され、さらにドラムユニット１０Ｙと現像器８Ｙとを一体に組み合わせて、画像形成本体に着脱自在なプロセスカートリッジとされている。
【００１０】
露光装置１１Ｙは、レーザー光を多面鏡によって走査させるスキャナユニットまたはＬＥＤアレイからなっており、画像信号に基づいて変調された走査ビーム（レーザービームである）を感光ドラム１Ｙに照射する。転写ローラ４Ｙは、転写バイアス電源２３Ｙに接続されており、感光ドラム１Ｙと転写ローラ４Ｙとによって形成された転写ニップにおいて、転写ベルト１４によって搬送された転写材Ｐに感光ドラム１Ｙ上のトナー像を静電転写する。
【００１１】
現像器８Ｙは、内に現像スリーブ５Ｙ、現像剤塗布ローラ６Ｙおよび現像剤塗布ブレード７Ｙを備えてなっており、非磁性１成分現像剤（非磁性トナー）３Ｙを収容している。
【００１２】
転写ローラ４Ｙとしては、たとえば金属の芯金を体積抵抗率１０5〜１０8Ωｃｍに調整したＥＰＤＭ、ウレタンゴム、ＮＢＲ等の弾性体で覆ったローラを使用することができる。
【００１３】
他のマゼンタ、シアン、ブラックのステーションＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋも、イエローステーションＰＹの構成部品と対応する構成部品にＭ、Ｃ、Ｂｋを添えた符号を付して示したように、イエローステーションＰＹと同様な構成を有している。
【００１４】
画像形成動作がスタートすると、感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋや転写ベルト１４等は所定のプロセススピードで回転を始める。感光ドラム１Ｙは、帯電ローラ２Ｙによって負極性に一様に帯電され、つづいて露光装置１１Ｙからの走査ビームが照射されて、表面に画像情報にしたがった静電潜像が形成される。
【００１５】
現像器８Ｙ内の非磁性トナー３Ｙは、回転する現像スリーブ５Ｙに塗布ローラ６Ｙにより供給されて担持され、ついで塗布ブレード７Ｙにより規制されて負極性に帯電されるとともに、現像スリーブ５Ｙ上に所定のトナー層厚に塗布される。そして現像スリーブ５Ｙの回転につれて、感光ドラム１Ｙと対向した現像部へ搬送される。
【００１６】
感光ドラム１Ｙ上の潜像は、感光ドラム１Ｙの回転にともない現像部に至ると、現像スリーブ５Ｙ上の負極性に帯電したトナー３Ｙによって反転現像され、イエロートナー像として可視化される。
【００１７】
一方、転写材カセット１５に積載されている転写材Ｐは、半月給紙ローラ１６により取り出され、転写材分離ローラ１７によって１枚ずつに分離された後、搬送ローラ１８によってレジストローラ１９まで搬送される。そしてレジストローラ１９により、感光ドラム１Ｙ上のトナー像に同期して転写ベルト１４に供給される。
【００１８】
供給された転写材Ｐは、ローラ１３ａまたはこれに転写ベルト１４を挟んで対向した吸着ローラ２０に印加した電圧によって、転写ベルト１４の表面に静電吸着され、転写ベルト１４の回転にともなって転写ローラ４Ｙとの転写ニップに搬送され、そこで転写電源２３Ｙによって正極性の転写バイアスが印加された転写ローラ４Ｙにより、感光ドラム１Ｙ上のイエロートナー像が転写材Ｐに転写される。
【００１９】
そして転写材Ｐが転写ベルト１４により搬送されていくのに同期して、感光ドラム１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋへのトナー像の形成および転写材Ｐへの転写が行われ、転写材Ｐ上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナー像を重ね合せて転写したカラー画像が得られる。この４色のトナー像が重畳転写された転写材Ｐは、転写ベルト１４から分離されて定着器２１に送られ、そこで加熱および加圧することによりトナー像が溶融固着されて、転写材Ｐに出力画像としてフルカラーの永久画像が形成される。
【００２０】
感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋ上に残留したトナーは、ファーブラシ、ブレード手段等のドラムクリーナ９Ｙ〜９Ｂｋにより清掃される。転写ベルト１４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。
【００２１】
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トナー像（パッチ）を転写ベルト１４上に試験的に形成し、それらの濃度を濃度センサ２４で検知して、これを露光量、現像バイアス等の画像形成条件にフィードバックして、画像濃度制御を行うことにより、色調の安定したカラー画像を得ている。
【００２２】
濃度センサ２４は、図８に示すように、ホルダー２４３内に、ＬＥＤなどの発光素子２４１、およびフォトダイオード、ＣｄＳなどの受光素子２４２を組み込んでなっている。濃度センサ２４は、発光素子２４１から光を転写ベルト１４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２４２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。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、転写ベルト上にパッチ（濃度検知用のトナー像）を転写するときの転写バイアスとして、転写材に出力画像用のトナー像を転写するときと同じ大きさのバイアスを印加すると、パッチを転写するときは転写材がない分だけ静電容量が増加しているので、より大きな転写電流が流れて、感光ドラムと転写ベルトとの間に異常放電が発生しやすくなる。
【００２４】
異常放電が発生すると、パッチが転写ベルトに転写されなかったり、転写されたパッチに放電跡がつくといった、パッチの画像不良の問題が生じる。
【００２５】
またタンデム型のカラー画像形成装置では、４色の各転写位置でそれぞれパッチを転写ベルトに転写した後に、４色目のステーションの下流側にある濃度センサ２４で各パッチの濃度を測定しているので、再転写にともなう問題も発生する。
【００２６】
すなわち、たとえば１色目のパッチが２〜４色目の転写位置を通過する際に、１色目のパッチを形成しているトナーの一部が、感光ドラム１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋに移ってしまう再転写と呼ばれる現象が発生し、濃度センサ２４による測定時には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。
【００２７】
したがって、本発明の目的は、転写ベルト上にパッチを画像不良や像担持体への再転写を発生させることなく良好に形成して、正確な画像濃度制御を行うことを可能とし、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。
【００２８】
【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、本発明の第一の態様によれば、
トナー像を担持する第一、第二の像担持体と、転写材を搬送する転写材搬送部材と、第一の転写位置において前記第一の像担持体から前記転写材搬送部材上に直接または前記転写材搬送部材に担持された転写材上に前記第一の像担持体上のトナー像を転写する第一の転写手段と、第二の転写位置において前記第二の像担持体上から前記転写材搬送部材上に直接または前記転写材搬送部材に担持された転写材上に前記第二の像担持体上のトナー像を転写する第二の転写手段と、前記転写材搬送部材上に直接転写される検知用のトナー像を検知する検知手段と、を有する画像形成装置において、
前記転写材搬送部材に転写される前記検知用のトナー像は、前記第一の転写位置において、前記第一の像担持体から転写され、その後に前記第二の転写位置を通過し、更にその後に前記検知用のトナー像が前記検知手段と対向する場合に、前記第一の転写手段へ印加する転写電圧と前記第二の転写電圧へ印加する転写電圧が同じである第一のモードと、前記第一の転写手段へ印加する転写電圧よりも前記第二の転写手段へ印加する転写電圧の方が大きい第二のモードと、を有し、前記第一のモードの前記第一の転写手段に印加する転写電圧よりも、前記第二のモードの前記第一の転写手段に印加する転写電圧の方が大きいことを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００２９】
本発明の第二の態様によれば、
トナー像を担持する第一、第二の像担持体と、転写材を搬送する転写材搬送部材と、第一の転写位置において前記第一の像担持体から前記転写材搬送部材上に直接または前記転写材搬送部材に担持された転写材上に前記第一の像担持体上のトナー像を転写する第一の転写手段と、第二の転写位置において前記第二の像担持体上から前記転写材搬送部材上に直接または前記転写材搬送部材に担持された転写材上に前記第二の像担持体上のトナー像を転写する第二の転写手段と、前記転写材搬送部材上に直接転写された検知用のトナー像を検知する検知手段と、を有し、前記検知用のトナー像を前記第一の像担持体から前記転写材搬送部材に対して転写する際に前記第一の転写手段へは第一の転写電圧を印加し、前記検知用のトナー像が前記第二の転写位置を通過する際に前記第二の転写手段に第二の転写電圧を印加する画像形成装置において、
画像形成装置の雰囲気の湿度に応じて実行される第一のモードと第二のモードを有し、前記第二のモードが実行される湿度は前記第一のモードが実行される湿度よりも低く、前記第一のモードにおいて前記第一の転写電圧と前記第二の転写電圧は等しく、前記第二のモードにおいて前記第二の転写電圧は前記第一の転写電圧よりも大きいことを特徴とする画像形成装置が提供される。
一実施態様によれば、第三のモードを有し、画像形成装置は画像形成装置の雰囲気の湿度に応じて前記第一のモード、前記第二のモードまたは前記第三のモードを実行し、前記第三のモードが実行される湿度は前記第一のモードが実行される湿度よりも高く、前記第三のモードにおいて前記第一の転写電圧と前記第二の転写電圧は等しく、前記転写材搬送部材に担持された同一の転写材に、前記第一の像担持体と前記第二の像担持体からトナー像を転写する場合に、前記第一の転写手段へ第三の転写電圧を印加し、その後に前記第二の転写手段へ第四の転写電圧を印加し、前記第一のモード及び前記第二のモードにおいて前記第四の転写電圧は前記第三の転写電圧よりも大きく、前記第三のモードにおいて前記第三の転写電圧と前記第四の転写電圧が等しい。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施例を図面に則して更に詳しく説明する。
【００３２】
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プリンタを示している。図１において、図７で示した従来のプリンタ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。
【００３３】
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ＣＰＵ２５を有し、このＣＰＵ２５には、作業用のメモリとして使われるＲＡＭ２６、ＣＰＵが実行するプログラムや各種データが格納されたＲＯＭ２７、およびテストパターン発生手段２８が接続されている。テストパターン発生手段２８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。
【００３４】
図１のプリンタの適当な箇所、たとえば給紙カセット１５の上方には、プリンタが置かれた環境の雰囲気の温湿度を測定するために、温湿度センサ２９が設置されている。温湿度センサ２９の使用法については後述する。
【００３５】
本発明で行う画像濃度制御について説明する。画像濃度制御は、画像の最大濃度を所定の濃度に合わせる最大濃度制御（Ｄmax制御）と、画像の階調特性を所定の特性に合わせる階調制御とからなる。Ｄmax制御は以下のようにして行われる。
【００３６】
まず、カラープリンタ本体の電源投入、あるいは電源投入時からの経過時間、印字枚数、ホストやユーザーからの指示等の適当なタイミングをＣＰＵ２５が検出すると、ＣＰＵ２５はＤmax制御をスタートさせる。つぎにＣＰＵ２５は、ＲＯＭ２７からＤmax制御用の各色の現像バイアス、およびＤmax制御の目標濃度を読み出す。この後、ＣＰＵ２５はプリンタ本体の初期動作を開始するとともに、感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋを所定の帯電バイアスでそれぞれ帯電する。
【００３７】
つぎにＣＰＵ２５は、テストパターン発生手段２８から発生させたパッチの画像データを露光装置１１Ｙに送り、露光装置１１Ｙにより感光ドラム１Ｙを露光して、感光ドラム１Ｙ上に回転方向に沿って同一の画像データで５つのパッチＰＹ１〜ＰＹ５の潜像を形成する。これらの潜像を現像器８Ｙによって、ＰＹ１のパッチは現像バイアスＶＹ１、ＰＹ２のパッチはＶＹ２、ＰＹ３のパッチはＶＹ３、ＰＹ４のパッチはＶＹ４で現像する。
【００３８】
このようにして感光ドラム１Ｙ上に形成されたイエロートナー像のパッチＰＹ１〜ＰＹ５を、電源２３Ｙから転写ローラ４Ｙに転写バイアスを印加することにより転写ベルト１４に転写する。
【００３９】
そしてイエローに続き、マゼンタ、シアン、ブラックについても同様にして、図２に示すように、転写ベルト１４上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのパッチＰＹ１〜ＰＹ５、ＰＭ１〜ＰＭ５、ＰＣ１〜ＰＣ５、ＰＢｋ１〜ＰＢｋ５を、転写ベルト１４の長手方向に一直線に形成する。
【００４０】
ついで、先の図８に示したような濃度センサ２４で、これらのパッチＰＹ１〜ＰＹ５、ＰＭ１〜ＰＭ５、ＰＣ１〜ＰＣ５、ＰＢｋ１〜ＰＢｋ５の濃度を測定し、得られた濃度測定値ＤＹ１〜ＤＹ５、ＤＭ１〜ＤＭ５、ＤＣ１〜ＤＣ５、ＤＢｋ１〜ＤＢｋ５をＲＡＭ２６に書き込む。濃度測定後、パッチＰＹ１〜ＰＢｋ５は、転写ベルト１４のクリーナ２２によってクリーニング除去される。
【００４１】
パッチの濃度測定が終わると、ＣＰＵ２５は、つづいて上記のＲＡＭ２６に保存された各パッチの濃度から、所定のＤmaxを得るために必要な現像バイアスの算出を行う。たとえばイエローの濃度検知用パッチＰＹ１〜ＰＹ５の潜像を異なる現像バイアスＶＹ１〜ＶＹ５で現像すると、濃度センサ２４で測定された濃度ＤＹ１〜ＤＹ５は図３のようになる。現像バイアスＶＹ１〜ＶＹ５は、制御目標濃度ＤＴＹが必ずＤＹ１〜ＤＹ５の区間中に収まるように、温湿度センサ２９の測定データから算出された環境データを基に予め設定している。
【００４２】
図３から、制御目標濃度ＤＴＹを得るために必要な現像バイアスＶＹＴは、ＤＴＹを挟むパッチ濃度ＤＹ３、ＤＹ４と、これに対応する現像バイアスＶＹ３、ＶＹ４が作る座標上の２点（ＤＹ３、ＶＹ３）、（ＤＹ４、ＶＹ４）間の直線補間によって求めることができる。
【００４３】
すなわち、
【００４４】
同様にして、ＣＰＵ２５は他の色用の現像バイアスＶＴＭ、ＶＴＣ、ＶＴＢｋも求め、これらの値をＲＡＭ２６に書き込み、以後の画像形成にはこれらの現像バイアスを用いる。
【００４５】
Ｄmax制御によって現像バイアスが設定されると、引き続き階調制御が以下のようにして行われる。
【００４６】
まず、ＣＰＵ２５は、画像形成装置本体の初期動作を開始するとともに、感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋ所定の帯電バイアスでそれぞれ帯電する。つぎにＣＰＵ２５は、テストパターン発生手段２８から発生させた階調制御用のパッチの画像データを露光装置１１Ｙに送り、感光ドラム１Ｙ上に回転方向に沿って７つのパッチＰＹ１〜ＰＹ７の潜像を形成する。ここでパッチＰＹ１〜ＰＹ７は、一定の間隔で画像データＳＹ１〜ＳＹ７が予め設定されている。これらの潜像を現像器８Ｙによって、先ほどのＤmax制御で設定された現像バイアスＶＴＹでそれぞれ現像する。
【００４７】
このようにして感光ドラム１Ｙ上に形成されたイエロートナー像のパッチＰＹ１〜ＰＹ７を、転写ローラ４Ｙに転写バイアスを印加することにより転写ベルト１４上に転写する。イエローに続き、マゼンタ、シアン、ブラックについても同様にして、転写ベルト１４上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの階調制御用のパッチＰＹ１〜ＰＹ７、ＰＭ１〜ＰＭ７、ＰＣ１〜ＰＣ７、ＰＢｋ１〜ＰＢｋ７を形成する。
【００４８】
ついで濃度センサ２４で、これらのパッチＰＹ１〜ＰＹ７、ＰＭ１〜ＰＭ７、ＰＣ１〜ＰＣ７、ＰＢｋ１〜ＰＢｋ７の濃度を測定し、得られた濃度測定値ＤＹ１〜ＤＹ７、ＤＭ１〜ＤＭ７、ＤＣ１〜ＤＣ７、ＤＢｋ１〜ＤＢｋ７をＲＡＭ２６に書き込む。濃度測定後、パッチＰＹ１〜ＰＢｋ７は、転写ベルト１４のクリーナ２２によってクリーニング除去される。
【００４９】
パッチの濃度測定が終わると、ＣＰＵ２５は、つづいて上記のＲＡＭ２６に保存された各パッチの濃度と画像データの間を多項式等を使って補間することにより、このプリンタが持っている階調特性を求める。
【００５０】
通常、電子写真方式のプリンタの階調特性は、図４のようなものになる。したがって、この特性を基に階調特性が線形あるいは所定の形になるように、プリンタエンジンに入力される画像データと露光装置に送るデータとの間を調整する階調補正特性をルックアップテーブルとして作成し、これをＲＡＭ２６内に保存し、以後の画像形成にはこのルックアップテーブルを使用して階調補正を行う。
【００５１】
以上のようにして求めた現像バイアスとルックアップテーブルによって安定した色調のカラー画像を得ることができる。
【００５２】
なお、ここではＤmax制御と階調制御とを続けて行ったが、それぞれ異なるタイミングで実施してもよいし、どちらかの特性が安定しているのなら、一方だけを実施してもよい。
【００５３】
本発明のプリンタは、一般的に以上に説明したような画像濃度制御を行っている。
【００５４】
さて、本実施例では、転写バイアス電源２３Ｙ〜２３Ｂｋとして、ＣＰＵ２５の指示により所定の電圧を発生することのできる定電圧電源を用いている。そしてＲＯＭ２７内には、転写材へ出力画像用のトナー像を転写するのに最適なバイアスＴ１Ｙ〜Ｔ１Ｂｋ、および転写ベルト１４へ濃度検知用のトナー像（パッチ）を直接転写するのに最適な転写バイアスＴ２Ｙ〜Ｔ２Ｂｋが、高温高湿下、常温常湿下、低温低湿下といった各環境ごとに格納されている。通常の、転写材への画像形成時もしくは画像濃度制御時には、ＣＰＵ２５は温湿度センサ２９を用いてプリンタが置かれている環境を判断し、ＲＯＭ２７から転写バイアスＴ１Ｙ〜Ｔ１Ｂｋ、Ｔ２Ｙ〜Ｔ２Ｂｋの最適データを読み出し、これを設定する。
【００５５】
つぎに再転写の発生メカニズムについて説明した後、転写バイアスＴ１Ｙ〜Ｔ１Ｂｋ、Ｔ２Ｙ〜Ｔ２Ｂｋについて説明する。
【００５６】
たとえば１色目のイエローステーションＰＹで転写ベルト１４に転写されたイエロートナー像は、転写ベルト１４によって２色目のマゼンタステーションＰＭに移動すると、感光ドラム１Ｍと接することになる。このとき、感光ドラム１Ｍの負極性の表面電位と、転写ローラ４Ｍにより正極性の転写バイアスが印加されている転写ベルト１４の部分との電位差により、図５に示すように、転写ニップ内で放電が起きることがある。
【００５７】
この放電で発生したプラス電荷ｅ+とマイナス電荷ｅ-は、それぞれ感光ドラム１Ｍ表面のマイナス電位と転写ベルト１４に印加されているプラス電位に引かれて移動していき、プラス電荷ｅ+は感光ドラム１Ｍへ、マイナス電荷ｅ-は転写ベルト１４上のイエロートナーへ到達する。しかし、一部のプラス電荷ｅ+は、感光ドラム１Ｍへ移動する途中でイエロートナーＴ-に到達して、マイナスのトナーＴ-を逆極性のプラスに帯電してしまう。その結果、この逆極性のプラスに帯電されたトナーＴ+がマイナス電位の感光ドラム１Ｍ表面に転移して、感光ドラム１Ｍへのイエロートナーの再転写が発生する。
【００５８】
実際、転写バイアスを大きくしていくと、再転写量が増えていくことからも、上記のようなメカニズムの転写ニップ内放電が起きているのではないかと考えられる。
【００５９】
今、転写ベルト１４の静電容量をＣB、転写材の静電容量をＣP、転写ベルトおよび転写材の全体の静電容量をＣB+Pとすると、
ＣB+P＝ＣB・ＣP／（ＣB＋ＣP）
と表すことができるので、常にＣB+P＜ＣBの関係が成り立つ。
【００６０】
すなわち、トナー像を転写するのに必要な電荷量は、トナー量が同じであれば、転写材上へトナー像を転写する場合も、転写ベルト上へトナー像を転写する場合も同じであるので、転写ベルトに直接トナー像を転写するときは、転写材へトナー像を転写するときよりも、静電容量が大きい分だけ低い電圧で済むことが分かる。
【００６１】
実際、常温常湿（Ｊ／Ｊ）環境のときの最適な転写バイアスは、表１のようになった。
【００６２】
【表１】
表１に示されるように、トナー像を転写材に転写する画像形成用の転写バイアスが順次高くなっているのは、転写材への画像形成では、転写材が各ステーションごとにチャージアップしていくためと、フルカラー画像形成のためには、２色以上のトナーを重ねる必要があるためからである。
【００６４】
一方、転写ベルトは、常温常湿下では、表面に付与された電荷が速やかに減衰する抵抗値を有する自己減衰系のベルトのため、チャージアップは発生しないので、トナー像を転写ベルトに転写する画像濃度制御用の転写バイアスは４色同一で済み、これにより再転写の発生も防止することができる。
【００６５】
低温低湿（Ｌ／Ｌ）環境のときの最適な転写バイアスは表２のようになった。
【００６６】
【表２】
表２に示されるように、低温低湿環境下では、転写ベルトの抵抗値が上昇し、転写ベルト表面が若干チャージアップするため、それを考慮して画像濃度制御用の転写バイアスも順次上昇させることで、良好な転写性が得られた。
【００６８】
さらに、高温高湿（Ｈ／Ｈ）環境のときの最適な転写バイアスは表３のようになった。
【００６９】
【表３】
表３に示されるように、高温高湿環境下では、転写材や転写ベルトのチャージアップを考慮する必要がないため、このように画像形成用、画像濃度制御用とも、４色同じバイアスとすることで、良好な転写性と再転写の防止を達成することができた。
【００７１】
そこで、本実施例では、以上のようなデータをＲＯＭ２７に格納しておく。そして、図１の温湿度センサ２９でプリンタが置かれた環境の雰囲気の温湿度を測定し、その常温常湿、低温低湿、高温高湿などの測定結果から、ＲＯＭ２７に記憶した転写バイアスのデータを適宜選択して使用する。
【００７２】
したがって、本実施例によれば、画像濃度制御時にも画像不良を発生させることなく、パッチを適切に形成して正確な画像濃度制御が可能になる。
【００７３】
なお、各色の転写バイアス値を最適な値に設定しても、画像形成時にわずかに再転写が発生する場合がありえるが、この場合、再転写も含めて最終画像上での色バランスが正しければ、良好な画像が得られる。本発明は、画像形成時と、画像濃度制御におけるパッチの転写時とで、各々独立に最適バイアス値が選定できるので、パッチ転写時の再転写量を画像形成と略等しくなるように、パッチの転写バイアスを設定することができる。したがって、再転写がわずかに存在する系において、これを見込んだ画像濃度制御を行うことができるといった利点もある。
【００７４】
実施例２
図６は、本発明の画像形成装置の他の実施例を示す構成図である。
【００７５】
本実施例では、転写バイアス電源である定電圧電源２３Ｙ〜２３Ｂｋに定電流測定回路３０Ｙ〜３０Ｂｋを取り付けて、転写バイアス印加時の電流を測定し、測定値を図示しない接続手段によってＣＰＵ２５に取り込めるようになっている。本実施例のその他の機械的構成は、図１に示した画像形成装置と基本的に同じで、図６において図１に付した符号と同一の符号は同一の部材を示す。
【００７６】
本実施例のようなカラープリンタに両面印字対応性を持たせると、通常、１面印字後の転写材の抵抗は上昇する。また転写材の種類は非常に多く、それに応じて抵抗値も様々である。一般に、良好な転写性を得るには、転写材の種類や環境によらずに、一定の電流値を供給することが必要である。
【００７７】
本実施例の場合、具体的には、転写材へのトナー像（出力画像用のトナー像）の転写には４色とも１２μＡ、転写ベルト１４へのパッチ（濃度検知用のトナー像）の転写には、４色とも１０μＡが必要であった。
【００７８】
そこで、本実施例では、ＲＯＭ２７に転写材へトナー像を転写するのに最適な転写電流Ｉ1（＝１２μＡ）と、転写ベルトにトナー像を直接転写するのに最適な転写電流Ｉ2（＝１０μＡ）を格納しておく。そして転写材への画像形成時もしくは画像濃度制御時には、ＣＰＵ２５はＲＯＭ２７から転写電流Ｉ1、Ｉ2を読み出し、転写材へのトナー像の転写時には転写電流Ｉ1が維持されるように、転写ベルト１４へのトナー像の転写時には転写電流Ｉ2が維持されるように、電流測定回路３０Ｙ〜３０Ｂｋの測定データから定電圧電源２３Ｙ〜２３Ｂｋの電圧調整を行う。この方法は、昇温や使用による劣化等によって転写ベルト自体の抵抗が変動した場合にも非常に有効である。
【００７９】
ただし、転写ベルトの抵抗変動の少ない場合は、転写ベルト上へのトナー像の転写については、必ずしも定電流の転写バイアスを印加する必要はなく、実施例１で説明したような定電圧の転写バイアスを用いてもよい。この場合、転写バイアス電源２３Ｙ〜２３Ｂｋと電流測定回路３０Ｙ〜３０Ｂｋを組合せたものを用いる代わりに、定電流電源と定電圧電源をそれぞれ用意し、適宜切り換えることで、転写材への転写時には定電流バイアスを、転写ベルト上へのトナー像の転写時には定電圧バイアスを用いるようにしてもよい。
【００８０】
さらにまた、非通紙時に予め各色のステーションにおいて転写バイアスを印加し、所定の電流値となるときの転写電圧を測定し、その結果に基づいて、通紙時の転写電圧を決定するような場合にも、本発明を適用することができる。
【００８１】
すなわち、たとえば電圧測定を１色目のステーションで行い、このときの定電流値を１０μＡとする。そして測定された電圧ＶＴＳに対し、
通紙時の第１ステーションの転写バイアスＶＴ１＝ＶＴＳ×α
画像濃度制御時の転写バイアスＶＴ２＝ＶＴＳ×β
とし、α＝３、β＝１などとすることにより、最適な転写バイアスを設定することが可能である。なお、第２ステーション以降の転写バイアスについては、ＶＴＳまたは第１ステーションの転写バイアスから演算により求めてもよいし、第２〜第４ステーションについても非通紙時に第１ステーションと同様の制御を行って、各々最適な転写バイアス値を求めてもよい。
【００８２】
以上のようにすることにより、画像濃度制御時にも画像不良や再転写を発生させることなく、パッチの適切な形成が行われ、正確な画像濃度制御が可能となる。
【００８３】
以上、本発明の画像形成装置の実施例を幾つか説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲を超えることなく種々の変更が可能である。たとえば転写部材は転写ローラではなく、転写ブレードや転写ブラシ、コロナ帯電器など他のものでもよい。画像形成の色順も任意で構わない。画像濃度制御方法も実施例以外のものでもよい。
【００８４】
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。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、画像不良や再転写を発生することなく、常に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ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。
【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の様子を示す説明図である。
【図３】図１の画像形成装置で行うＤmax制御での現像バイアスの算出法を示す概念図である。
【図４】画像形成装置が持っている階調特性を示す図である。
【図５】感光ドラムと転写ベルトとの転写ニップ内における放電の様子を示す模式図である。
【図６】本発明の画像形成装置の他の実施例を示す概略構成図である。
【図７】従来の画像形成装置を示す概略図である。
【図８】図７の画像形成装置に設置された濃度センサを示す模式図である。
【符号の説明】
１Ｙ〜１Ｂｋ 感光ドラム
２Ｙ〜２Ｂｋ 帯電ローラ
４Ｙ〜４Ｂｋ 転写ローラ
８Ｙ〜８Ｂｋ 現像器
１４ 転写ベルト
２３Ｙ〜２３Ｂｋ 転写バイアス電源
２５ ＣＰＵ
２６ ＲＡＭ
２７ ＲＯＭ
２８ テストパターン発生手段
３０Ｙ〜３０Ｂｋ 電流測定回路
Claims (3)
- トナー像を担持する第一、第二の像担持体と、転写材を搬送する転写材搬送部材と、第一の転写位置において前記第一の像担持体から前記転写材搬送部材上に直接または前記転写材搬送部材に担持された転写材上に前記第一の像担持体上のトナー像を転写する第一の転写手段と、第二の転写位置において前記第二の像担持体上から前記転写材搬送部材上に直接または前記転写材搬送部材に担持された転写材上に前記第二の像担持体上のトナー像を転写する第二の転写手段と、前記転写材搬送部材上に直接転写される検知用のトナー像を検知する検知手段と、を有する画像形成装置において、
前記転写材搬送部材に転写される前記検知用のトナー像は、前記第一の転写位置において、前記第一の像担持体から転写され、その後に前記第二の転写位置を通過し、更にその後に前記検知用のトナー像が前記検知手段と対向する場合に、前記第一の転写手段へ印加する転写電圧と前記第二の転写電圧へ印加する転写電圧が同じである第一のモードと、前記第一の転写手段へ印加する転写電圧よりも前記第二の転写手段へ印加する転写電圧の方が大きい第二のモードと、を有し、前記第一のモードの前記第一の転写手段に印加する転写電圧よりも、前記第二のモードの前記第一の転写手段に印加する転写電圧の方が大きいことを特徴とする画像形成装置。 - トナー像を担持する第一、第二の像担持体と、転写材を搬送する転写材搬送部材と、第一の転写位置において前記第一の像担持体から前記転写材搬送部材上に直接または前記転写材搬送部材に担持された転写材上に前記第一の像担持体上のトナー像を転写する第一の転写手段と、第二の転写位置において前記第二の像担持体上から前記転写材搬送部材上に直接または前記転写材搬送部材に担持された転写材上に前記第二の像担持体上のトナー像を転写する第二の転写手段と、前記転写材搬送部材上に直接転写された検知用のトナー像を検知する検知手段と、を有し、前記検知用のトナー像を前記第一の像担持体から前記転写材搬送部材に対して転写する際に前記第一の転写手段へは第一の転写電圧を印加し、前記検知用のトナー像が前記第二の転写位置を通過する際に前記第二の転写手段に第二の転写電圧を印加する画像形成装置において、
画像形成装置の雰囲気の湿度に応じて実行される第一のモードと第二のモードを有し、前記第二のモードが実行される湿度は前記第一のモードが実行される湿度よりも低く、前記第一のモードにおいて前記第一の転写電圧と前記第二の転写電圧は等しく、前記第二のモードにおいて前記第二の転写電圧は前記第一の転写電圧よりも大きいことを特徴とする画像形成装置。 - 第三のモードを有し、画像形成装置は画像形成装置の雰囲気の湿度に応じて前記第一のモード、前記第二のモードまたは前記第三のモードを実行し、前記第三のモードが実行される湿度は前記第一のモードが実行される湿度よりも高く、前記第三のモードにおいて前記第一の転写電圧と前記第二の転写電圧は等しく、前記転写材搬送部材に担持された同一の転写材に、前記第一の像担持体と前記第二の像担持体からトナー像を転写する場合に、前記第一の転写手段へ第三の転写電圧を印加し、その後に前記第二の転写手段へ第四の転写電圧を印加し、前記第一のモード及び前記第二のモードにおいて前記第四の転写電圧は前記第三の転写電圧よりも大きく、前記第三のモードにおいて前記第三の転写電圧と前記第四の転写電圧が等しいことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
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