画像形成装置
【課題】いかなる条件においてもキャリア付着による白斑点状の異常画像を抑制し、かつ所定の画像濃度を効果的に且つ効率よく得られる画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー濃度検知手段により検知したトナー濃度に応じて現像ポテンシャルの最大値を設定する。すなわち、印刷中に毎回トナー濃度センサの出力Ｖｔを取得し、ジョブ内一枚目のＶｔをＶｓとして記憶し、毎回取得されるＶｔとの差（|Vt_n-Vt_s|）を求める。この値をあらかじめ設定していたＶｔ閾値であるVt_thと比較し、閾値を越えた場合は現像ポテンシャルの最大値を変更する。
【解決手段】トナー濃度検知手段により検知したトナー濃度に応じて現像ポテンシャルの最大値を設定する。すなわち、印刷中に毎回トナー濃度センサの出力Ｖｔを取得し、ジョブ内一枚目のＶｔをＶｓとして記憶し、毎回取得されるＶｔとの差（|Vt_n-Vt_s|）を求める。この値をあらかじめ設定していたＶｔ閾値であるVt_thと比較し、閾値を越えた場合は現像ポテンシャルの最大値を変更する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式による複写機、プリンター、ファクシミリなどの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、目標の画像濃度（反射濃度）を得るために紙上のトナー付着量を制御している。二成分現像方式では、実際に画像を形成するトナーと現像器内に存在し、トナーを帯電させる役割のキャリアを混合した現像剤を用いている。キャリアは感光体に対向してトナーを現像する現像剤担持体（現像スリーブ等）に磁力等で保持され、本来現像時に感光体への移動はしないものである。しかし、感光体へのトナー現像量を制御しようとする際に、以下の条件でキャリアが感光体側へ移動し、転写時にトナーの移動を妨げるために白斑点状の異常画像が発生してしまうことがある。
１）現像剤中のトナーの割合（トナー濃度）が低い場合
２）現像剤担持体と感光体間の電界が大きい場合
【０００３】
この異常画像を発生させないために、現像剤中のトナーの割合（以下：トナー濃度）と現像剤担持体と感光体間の電界（以下：現像ポテンシャル）を適正範囲で用いるようにそれぞれ個別に上下限を設ける等の制御を行っている。なお、現像ポテンシャルは、露光により減衰した感光体暗部の表面電位と（ＶＬ）と、現像スリーブの電位（現像バイアス電位ＶＢ）との電位差（ＶＬ−ＶＢ）である。
【０００４】
ここで、上記１）と２）はそれぞれ独立せずに、お互い寄与していることが経験上わかっている。これはあるトナー濃度で異常画像が発生する現像ポテンシャルでも、トナー濃度を高くした場合、異常画像が発生する現像ポテンシャルは高くなる、ということである。これはトナー濃度が高い場合、キャリアを覆うトナーの量が多いために現像剤としての抵抗が高くなり、高い現像ポテンシャル下においてもリークによるキャリアの移動に対しての余裕度が高いためと考えられる。このそれぞれトナー濃度と現像ポテンシャルに個別に上下限を設けた場合、目標の画像濃度を得られるとともに異常画像が発生しない領域、を設定できない状態となってしまい、装置の性能を落としてしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のキャリア付着の改善に関しては、従来、キャリア物性および現像ユニットならびに作像条件での改善が行われてきた。
特開２００９−１５６９１９号公報（特許文献１）では、現像剤中のトナー濃度を検知して、低いトナー濃度の際は現像のＡＣバイアス印加条件を変更し、キャリア付着をしにくくすることが提案されている。
【０００６】
特開２００４−２１２５６０号公報（特許文献２）では、ＤＣ現像方式とキャリア処方によりキャリア付着を抑制することが提案されている。
特開平８−２９２６３０号公報（特許文献３）では、キャリア付着しにくいＡＣ現像条件を規定することが提案されている。
【０００７】
特開２００８−７０５００号公報（特許文献４）では、キャリア付着を抑制するためのキャリア物性を規定することが提案されている。
特開２００７−１０８５３８号公報（特許文献５）では、現像スリーブ表面に膜を形成することで、スリーブからキャリアへの電荷注入を防ぎ、キャリア付着を抑制することが提案されている。
【０００８】
特開２０００−３３８７８３号公報（特許文献６）では、現像ローラの磁極の角度および磁力を規定し、キャリア付着を抑制することが提案されている。
しかしながら、上記各特許文献に記載のものは、いずれもキャリア付着の抑制が狙いであるが、実際に用いた際における現像条件の規定がなく、使用環境等の変化に対しての効果が不明であり、キャリア付着に起因する白斑点状の異常画像が発生する問題はいまだ解決されていない。
【０００９】
本発明は、従来の画像形成装置における上述の問題を解決し、いかなる条件においてもキャリア付着による白斑点状の異常画像を抑制し、かつ所定の画像濃度を効果的に且つ効率よく得られる画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の課題は、本発明により、像担持体と、該像担持体上に形成された静電潜像にトナーを付与して可視化する現像手段を有する電子写真方式の画像形成装置において、現像剤中のトナー濃度を検出するトナー濃度検知手段を備え、前記トナー濃度検知手段により検知したトナー濃度に応じて現像ポテンシャルの最大値を設定することにより解決される。
【００１１】
また、前記トナー濃度検知手段は、現像剤中のトナーとキャリアの割合を透磁率により検知する手段であると好適である。
また、前記トナー濃度検知手段は、現像剤中のトナーとキャリアの割合を光学的に検知する手段であると好適である。
【００１２】
また、前記現像ポテンシャルの最大値が、ベタ画像を出力した際の白斑点の個数に基づいて決定されると好適である。
また、前記現像ポテンシャルの最大値が、ドットで形成されたハーフトーン画像を出力した際の白斑点の個数に基づいて決定されると好適である。
【００１３】
また、前記現像ポテンシャルの最大値が、ベタ画像を出力した際の白斑点の個数及びドットで形成されたハーフトーン画像を出力した際の白斑点の個数に基づいて決定されると好適である。
【００１４】
また、複数色の画像を形成可能に構成され、各色毎に前記現像ポテンシャルの最大値を設定可能であると好適である。
また、現像剤中のトナー濃度についての閾値があらかじめ設定されており、前記トナー濃度検知手段により検知したトナー濃度が前記閾値を超えたタイミングで現像ポテンシャルの最大値を変更すると好適である。
【００１５】
また、温湿度検知手段を備え、該温湿度検知手段で検知した相対湿度の変化量が規定値を超える場合に現像ポテンシャルの最大値を再設定すると好適である。
また、温湿度検知手段を備え、該温湿度検知手段で検知した絶対湿度の変化量が規定値を超える場合に現像ポテンシャルの最大値を再設定すると好適である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の画像形成装置によれば、いかなる条件においてもキャリア付着による白斑点状の異常画像を抑制し、かつ所定の画像濃度を効果的に且つ効率よく得ることができる。したがって、画像濃度を経時的に維持するとともに白斑点状の異常画像が発生しない高品質な出力画像を得ることができる。
【００１７】
請求項２の構成により、透磁率検知型のセンサにより精度良くトナー濃度を検知し、高精度な制御が可能となる。
請求項３の構成により、光学的検知方式のセンサにより低コストにトナー濃度を検知することができる。
【００１８】
請求項４の構成により、ベタ画像を用いることで異常画像発生の判断がし易くなる。
請求項５の構成により、ドットで形成されたハーフトーン画像を用いることで異常画像発生の判断がよりし易くなる。
【００１９】
請求項６の構成により、ベタ画像とドットで形成されたハーフトーン画像を用いることで異常画像発生の判断がさらにし易くなる。
請求項７の構成により、複数色の画像に対してもキャリア付着による白斑点状の異常画像を抑制し、かつ所定の画像濃度を効果的に且つ効率よく得ることができる。
【００２０】
請求項８の構成により、トナー濃度が前記閾値を超えたタイミングで現像ポテンシャルの最大値を変更することで、画像濃度を維持しつつ白斑点状の異常画像を適切に防ぐことができる。
【００２１】
請求項９の構成により、相対湿度の変化量が規定値を超える場合に現像ポテンシャルの最大値を再設定するので、いかなる条件においてもより適切なトナー濃度と現像ポテンシャルを設定して異常画像が無く必要な画像濃度が得られる高品質な画像を出力することができる。
【００２２】
請求項１０の構成により、絶対湿度の変化量が規定値を超える場合に現像ポテンシャルの最大値を再設定するので、いかなる条件においてもより適切なトナー濃度と現像ポテンシャルを設定して異常画像が無く必要な画像濃度が得られる高品質な画像を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明が適用される画像形成装置の一例を示す断面構成図である。
【図２】その画像形成装置が備える感光体まわりを詳しく示す断面構成図である。
【図３】従来技術における現像ポテンシャルの上限設定を説明するためのグラフである。
【図４】本発明における現像ポテンシャルの上限設定を説明するためのグラフである。
【図５】第１実施例における現像ポテンシャルの上限設定を説明するためのグラフである。
【図６】第１実施例における現像ポテンシャルの上限設定の制御の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明が適用される画像形成装置の一例を示す断面構成図である。また、図２は、その画像形成装置が備える像担持体（感光体）まわりを詳しく示す断面構成図である。
【００２５】
これらの図に示すように、像担持体である感光体ドラム１の周りには、帯電手段２，現像装置４，クリーニング装置５等が配置されている。帯電手段たる帯電ローラ２によって感光体ドラム１の表面が一様に帯電され、その感光体表面に光書込みユニット２１から走査光としてのレーザ光Ｌが照射され、照射部（露光部）の電位が減衰することによって感光体表面に静電潜像が形成される。形成された静電潜像に現像手段たる現像装置４からトナーが付与され、トナー像として可視化される。なお、現像装置４は、現像剤担持体である現像スリーブ４１，２本の現像剤搬送手段４２，４３等を備えている。また、一方の現像剤搬送手段４２の下方に位置して現像剤中のトナー濃度を検出するトナー濃度検知手段４４が設けられている。このトナー濃度検知手段４４は、透磁率検知型のトナー濃度センサである。ただし、現像剤中のトナー濃度を検出するトナー濃度検知手段としては透磁率検知型に限らず、現像剤の反射濃度を測定する光学的トナー濃度センサなどを用いることが可能である。
【００２６】
さて、上記画像形成装置の全体的な構成と動作については後でまた説明するとして、先に、本発明の要旨について説明する。
トナー濃度と現像ポテンシャルの上下限を個別に設定せずに、トナー濃度に応じて現像ポテンシャルの上下限を設定することにより、従来使用していなかった領域を使用することができると考えたのが本発明である。現像剤中のトナー濃度はトナー濃度検知手段により検知することができるので、トナー濃度検知手段の出力により現像ポテンシャルを設定するという制御は可能である。
【００２７】
画像形成装置においては、トナー濃度の他にも、装置が使用される環境等の状態により現像ポテンシャルに対するトナー付着量（現像量）が変化する。この状態の変化幅を示したのが図３及び図４のグラフにおけるCondition１〜３である。なお、図３では、従来技術における現像ポテンシャル上限の設定を示しており、トナー濃度と現像ポテンシャルは個別に上下限が設定されるため、現像ポテンシャル上限は直線（２点鎖線）で示されている。図４は本発明における現像ポテンシャル上限の設定を示しており、トナー濃度に応じて決定される（変更される）現像ポテンシャル上限は、曲線（２点鎖線）で示されている。
【００２８】
トナー濃度ＴＣおよび現像ポテンシャル使用範囲と各Conditionの曲線で囲まれる領域が存在する場合、目標のトナー付着量（画像濃度）を得ることができるが、その領域が存在しない場合には、目標のトナー付着量は得られず、画像濃度が低くなってしまう。図３に示す従来の場合、Condition１および２ではポテンシャル上限以下で目標付着量が得られるが、Condition３ではポテンシャル上限を用いても目標付着量は得られず、異常画像の発生を防ぐためには画像濃度を低くせざるを得ない。対して、本発明によりトナー濃度に応じて現像ポテンシャルの上限を変化させた場合、図４に示すようにCondition３においても目標の画像濃度を得ることができる。
【００２９】
現像ポテンシャル上限の設定については、あらかじめ装置内に設定しておく方法と、装置のバラつきによる異常画像の発生程度を考慮してユーザまたはメンテナンス実施者が設定することも可能である。その際は異常画像の発生が判断しやすい、ベタ画像や、さらに検知しやすいドットで形成されるハーフトーン画像を用いるのが良く、ユーザが主に出力する画像がどういうものかにもよるが、ベタ画像とハーフトーン画像を両方用いて設定することがより好ましい。ハーフトーンでの検知感度が高いのは、ドットのエッジ部分では電界が大きく、キャリアが移動しやすいためである。また、装置内にトナーパターンの濃度差を検知する手段を設け、白斑点の個数をカウントすることで装置が自動的に最大ポテンシャルを設定できるようにすることも考えられる。
【００３０】
複数色の画像形成が可能な（複数色のトナーを用いる）装置構成においては、各色毎に最大ポテンシャルを設定できるようにすると好適である。
画像濃度の調整は、トナー濃度と現像ポテンシャルの調整で行われるが、電位調整には時間がかかることから、印刷中はトナー濃度の調整により画像濃度を一定にすることが多い。また、出力画像の違いによりトナー濃度の推移レベルが変わることがある。例えば高画像面積率の画像を出力している際は常に劣化していないトナーが使用されるために現像・転写されやすく、同じ画像濃度を得ようとするとトナー濃度が低くなり、そのままの現像ポテンシャルでは白斑点が出やすくなってしまう。そのためトナー濃度センサ出力の変動に対してあらかじめ閾値を設定しておき、閾値を超えたところで（超えたタイミングで）現像ポテンシャルを変更すると、画像濃度を維持しつつ白斑点状の異常画像を防ぐことができる。
【００３１】
さらに、図に示したConditionの変化は温湿度の変化によるものが大きい。そのため、装置に温湿度検知手段を備え、前回現像ポテンシャルの閾値を設定した温湿度からの変化量を検知し、変化量が規定を超えている場合には現像ポテンシャルの閾値を再設定することで、いかなる条件においてもより適切なトナー濃度と現像ポテンシャルを設定して異常画像が無く必要な画像濃度が得られる高品質な画像を出力することができる。
【００３２】
次に、６つの実施例と１つの比較例で画像形成を行い、画像濃度及び白斑点の個数を調べて良否を判定し、本発明を評価する実験を行った。以下、各実施例及び比較例について説明する。なお、各実施例及び比較例の判定結果は後出の表１に示す。
【００３３】
［実施例１］
本願出願人が製造販売したフルカラー複合機（Imagio MP C7500）を改造し、現像ユニットに装着されている透磁率検知型のトナー濃度センサ（図２のトナー濃度検知手段４４に相当）の出力から求めたトナー濃度に応じて現像ポテンシャルの上限を定める関数を用意し、センサの出力に応じてポテンシャルが設定されるようにした。トナー濃度の使用範囲から決まるトナー濃度センサ出力（Ｖｔ）の使用範囲は２．０〜４．５Ｖであり、その間での最大現像ポテンシャルは図５のグラフに２点鎖線で示す値を設定するようにした。ここでの上記関数は、ｙ＝１３．３３３ｘ２−１６６．７ｘ＋９８０である。
【００３４】
印刷中の現像ポテンシャルの設定については、印刷中に毎回トナー濃度センサの出力Ｖｔを取得し、ジョブ内一枚目のＶｔをＶｓとして記憶し、毎回取得されるＶｔとの差（|Vt_n-Vt_s|）を求める。この値をあらかじめ設定していたＶｔ閾値であるVt_thと比較し、閾値を越えた場合は現像ポテンシャルの最大値を変更するようにした。制御の流れを図６のフローチャートに示す。
【００３５】
上記設定の元、１０℃１５％ＲＨ環境で２万枚通紙後の画像濃度を米国Ｘ−ｒｉｔｅ社の分光濃度計（X-rite 938）により測定し、１．４±０．１の狙いに対しての許容レベルを判定した。また、ベタ画像と６００ｄｐｉの２ｄｏｔ×２ｄｏｔを２ｄｏｔ間隔で形成したハーフトーン画像を出力し、異常画像である白斑点の個数をカウントし、基準のＡ３サイズで２０個以内に対しての許容レベルを判定した。
【００３６】
［実施例２］
現像剤中のトナー濃度を検知する手段として光学的に現像剤の反射濃度を測定する方式のもの（本実施例ではフォトセンサ）を用いたこと以外は、実施例１と同様の評価を行った。
【００３７】
［実施例３］
本願出願人が製造販売したフルカラー複合機（Imagio MP C7500）を改造し、その評価機においてあらかじめ異常画像が発生しないトナー濃度と現像ポテンシャルの関数をベタ画像での異常画像発生個数から設定し、トナー濃度センサの出力に応じてポテンシャルが設定されるようにしたこと以外は実施例１と同様の評価を行った。
【００３８】
［実施例４］
本願出願人が製造販売したフルカラー複合機（Imagio MP C7500）を改造し、その評価機においてあらかじめ異常画像が発生しないトナー濃度と現像ポテンシャルの関数を解像度：６００ｄｐｉ，２ｄｏｔ×２ｄｏｔ画像での異常画像発生個数から設定し、センサの出力に応じてポテンシャルが設定されるようにしたこと以外は実施例１と同様の評価を行った。
【００３９】
［実施例５］
温湿度検知手段を搭載し、１枚出力するごとの相対湿度の検知結果が前回ポテンシャル設定を行ったときと１０％以上異なる場合には、トナー濃度センサ出力：ＶｔとＰセンサ（感光体上でのトナー画像の濃度を検出する手段）出力との関係を取り、新たにＶｔ-最大現像ポテンシャルの関係式を作成するようにしたこと以外は、実施例1と同様の評価を行った。
【００４０】
［実施例６］
温湿度検知手段を搭載し、１枚出力するごとの絶対湿度の検知結果が前回ポテンシャル設定を行ったときと１０％以上異なる場合には、トナー濃度センサ出力：ＶｔとＰセンサ出力との関係を取り、新たにＶｔ-最大現像ポテンシャルの関係式を作成するようにしたこと以外は、実施例1と同様の評価を行った。
【００４１】
［比較例１］
本願出願人が製造販売したフルカラー複合機（Imagio MP C7500）を改造せず、実施例１と同様の評価を行った。
【００４２】
上記各実施例及び比較例の判定結果を次の表１に示す。
【表１】
【００４３】
この表において、実施例１，２は、画像濃度の判定は「可」で白斑点個数の判定も「可」であった。実施例３〜６は、画像濃度の判定は「良」で白斑点個数の判定も「良」であった。比較例は、画像濃度の判定が「不可」で白斑点個数の判定は「良」であった。
【００４４】
このように、従来と比較して本発明を適用することで、画像濃度が出にくい環境においても白斑点の個数を目標以内とし、かつ、狙いの画像濃度を達成できることが確認できた。
【００４５】
最後に、図１の画像形成装置の全体的構成と動作について説明する。
図１に示すカラー複写機は、中央に複写機本体１００、その下部にテーブル状に構成された給紙部２００が配置され、複写機本体１００の上方にスキャナ３００、スキャナ３００の上方に自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）４００を配置した構成となっている。
【００４６】
複写機本体１００には、複数のローラ１４、１５、１６に巻き掛けられた中間転写ベルト１０が設けられている。この中間転写ベルト１０は、複数のローラ１４，１５，１６のうち１つのローラが図示していない駆動装置によって回転駆動され、これにより中間転写ベルト１０が矢印で示す図中時計回りに走行駆動される。このように走行する中間転写ベルト１０の上部走行辺には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各作像ユニット１８が横に並んで配置されている。すなわち、ローラ１４とローラ１５間のベルト走行辺上に、４つの画像形成手段１８を配置してタンデム作像部２０を構成している。
【００４７】
それぞれプロセスカートリッジとして構成された４個の作像ユニット１８は、中間転写ベルト１０に接する潜像担持体としての感光体ドラム１を具備している。この感光体ドラム１の周りには、帯電装置２、現像装置４、クリーニング装置５のほか、除電装置等が配置され、さらに感光体ドラム１が中間転写ベルト１０に接する位置における中間転写ベルト１０の内側には一次転写手段である転写ローラ６２が設けられている。本実施形態の場合、４個の作像ユニット１８は同一構造に構成されているが、現像装置のトナーの色がブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４色に異なっている。また、各作像ユニット１８の上方には光変調されたレーザ光を各感光体ドラム表面に照射する光書込み装置２１が配置され、そのレーザ光は帯電装置２と現像装置４の間で感光体ドラムに照射される。
【００４８】
光書込みユニット２１は、図示しない光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて感光体ドラム１の表面にレーザ光を照射する。帯電手段たる帯電器によって感光体ドラム１の表面が一様に帯電される。帯電処理が施された感光体表面に光書込みユニット２１によって変調及び偏向されたレーザ光が照射される。すると、照射部（露光部）の電位が減衰する。この減衰により、感光体表面に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像手段たる現像装置４によって現像されてトナー像となる。感光体１上に形成されたトナー像は中間転写ベルト１０に一次転写される。一次転写後の感光体１の表面はクリーニング装置５によって転写残トナーがクリーニングされる。クリーニングされた感光体１は、除電器によって除電される。そして、帯電器によって一様帯電せしめられて、初期状態に戻る。このような一連の作像プロセスは、すべてのプロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋについて同様である。
【００４９】
中間転写ベルト１０は、張架ローラ１４を含む複数のローラによってテンション張架されている。そして、図示しないベルト駆動モータによって駆動される駆動ローラ１５の回転によって図中時計回りに無端移動せしめられる。４つの一次転写ローラ６２は、それぞれ中間転写ベルト１０の内周面側に接触するように配設され、図示しない電源から一次転写バイアスの印加を受ける。また、中間転写ベルト１０をその内周面側から各感光体ドラム１に向けて押圧してそれぞれ一次転写ニップを形成する。各一次転写ニップには、一次転写バイアスの影響により、感光体と一次転写バイアスローラとの間に一次転写電界が形成される。
【００５０】
Ｙ用の感光体上に形成されたＹトナー像は、この一次転写電界やニップ圧の影響によって中間転写ベルト１０上に一次転写される。このＹトナー像の上には、Ｍ，Ｃ，Ｋ用の感光体１上に形成されたＭ，Ｃ，Ｋトナー像が順次重ね合わせて一次転写される。この重ね合わせの一次転写により、中間転写ベルト１０上には多重トナー像たる４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。中間転写ベルト１０上に重ね合わせ転写された４色トナー像は、二次転写ニップで図示しない記録媒体たる転写紙に二次転写される。二次転写ニップ通過後の中間転写ベルト１０の表面に残留する転写残トナーは、図中左側の駆動ローラ１５との間にベルトを挟み込むベルトクリーニング装置１７によってクリーニングされる。
【００５１】
中間転写ベルト１０の図中下方には、２本の張架ローラ２３によって紙搬送ベルト２４を張架している二次転写装置２２が配設されている。紙搬送ベルト２４は、少なくとも何れか一方の張架ローラ２３の回転駆動に伴って、図中反時計回りに無端移動せしめられる。２本の張架ローラ２３のうち、図中右側に配設された一方のローラは、二次転写バックアップローラ１６との間に、中間転写ベルト１０及び紙搬送ベルト２４を挟み込んでいる。この挟み込みにより、中間転写ベルト１０と、二次転写装置２２の紙搬送ベルト２４とが接触する二次転写ニップが形成されている。そして、この一方の張架ローラ２３には、トナーと逆極性の二次転写バイアスが図示しない電源によって印加される。
【００５２】
この二次転写バイアスの印加により、二次転写ニップには中間転写ベルト１０上の４色トナー像をベルト側からこの一方の張架ローラ２３側に向けて静電移動させる二次転写電界が形成される。後述のレジストローラ対４９によって中間転写ベルト１０上の４色トナー像に同期するように二次転写ニップに送り込まれた転写紙には、この二次転写電界やニップ圧の影響を受けた４色トナー像が二次転写せしめられる。なお、このように一方の張架ローラ２３に二次転写バイアスを印加する二次転写方式に代えて、転写紙を非接触でチャージさせるチャージャを設けてもよい。
【００５３】
複写機本体１００の下に設けられた給紙装置２００には、内部に複数の転写紙を紙束の状態で複数枚重ねて収容可能な給紙カセット４４が、鉛直方向に複数重なるように配設されている。それぞれの給紙カセット４４は、紙束の一番上の転写紙に給紙ローラ４２を押し当てている。そして、給紙ローラ４２を回転させることにより、一番上の転写紙を給紙路４６に向けて送り出される。給紙カセット４４から送り出された転写紙を受け入れる給紙路４６は、複数の搬送ローラ対４７と、その路内の末端付近に設けられたレジストローラ対４９とを有している。そして、転写紙をレジストローラ対４９に向けて搬送する。
【００５４】
レジストローラ対４９に向けて搬送された転写紙は、レジストローラ対４９のローラ間に挟まれる。一方、中間転写ユニット１７において、中間転写ベルト１０上に形成された４色トナー像は、ベルトの無端移動に伴って上記二次転写ニップに進入する。レジストローラ対４９は、ローラ間に挟み込んだ転写紙を二次転写ニップにて４色トナー像に密着させ得るタイミングで送り出す。これにより、二次転写ニップでは、中間転写ベルト１０上の４色トナー像が転写紙に密着する。そして、転写紙上に二次転写されて、転写紙上でフルカラー画像となる。
【００５５】
このようにしてフルカラー画像が形成された転写紙は、紙搬送ベルト２４の無端移動に伴って二次転写ニップを出た後、紙搬送ベルト２４上から定着装置２５に送られる。定着装置２５は、定着ベルト２６を２本のローラによって張架しながら無端移動せしめるベルトユニットと、このベルトユニットの一方のローラに向けて押圧される加圧ローラ２７とを備えている。
【００５６】
これら定着ベルト２６と加圧ローラ２７とは互いに当接して定着ニップを形成しており、紙搬送ベルト２４から受け取った転写紙をここに挟み込む。ベルトユニットにおいける２本のローラのうち、加圧ローラ２７から押圧される方のローラは、内部に図示しない熱源を有しており、これの発熱によって定着ベルト２６を加圧する。加圧された定着ベルト２６は、定着ニップに挟み込まれた転写紙を加熱する。この加熱やニップ圧の影響により、フルカラー画像が転写紙に定着せしめられる。定着装置２５内で定着処理が施された転写紙は、プリンタ筐体の図中左側板の外側に設けたスタック部５７上にスタックされるか、もう一方の面にもトナー像を形成するために上述の二次転写ニップに戻されるかする。
【００５７】
図示しない原稿のコピーがとられる際には、例えばシート原稿の束が原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上セットされる。但し、その原稿が本状に閉じられている片綴じ原稿である場合には、コンタクトガラス３２上にセットされる。このセットに先立ち、複写機本体に対して原稿自動搬送装置４００が開かれ、スキャナ３００のコンタクトガラス３２が露出される。
この後、閉じられた原稿自動搬送装置４００によって片綴じ原稿が押さえられる。
【００５８】
このようにして原稿がセットされた後、図示しないコピースタートスイッチが押下されると、スキャナ３００による原稿読取動作がスタートする。但し、原稿自動搬送装置４００にシート原稿がセットされた場合には、この原稿読取動作に先立って、原稿自動搬送装置４００がシート原稿をコンタクトガラス３２まで自動移動させる。
【００５９】
原稿読取動作では、まず、第１走行体３３と第２走行体３４とがともに走行を開始し、第１走行体３３に設けられた光源から光が発射される。そして、原稿面からの反射光が第２走行体３４内に設けられたミラーによって反射せしめられ、結像レンズ３５を通過した後、読取センサ３６に入射される。読取センサ３６は、入射光に基づいて画像情報を構築する。
【００６０】
このような原稿読取動作と並行して、各プロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ内の各機器や、中間転写ベルト１０、二次転写装置２２、定着装置２５がそれぞれ駆動を開始する。
【００６１】
そして、読取センサ３６によって構築された画像情報に基づいて、光書込みユニット２１が駆動制御されて、各感光体４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上に、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が形成される。これらトナー像は、中間転写ベルト１１０上に重ね合わせ転写された４色トナー像となる。
【００６２】
また、原稿読取動作の開始とほぼ同時に、給紙装置２００内では給紙動作が開始される。この給紙動作では、給紙ローラ４２の１つが選択回転せしめられ、ペーパーバンク４３内に多段に収容される給紙カセット４４の１つから転写紙が送り出される。送り出された転写紙は、分離ローラ４５で１枚ずつ分離されて反転給紙路４６に進入した後、搬送ローラ対４７によって二次転写ニップに向けて搬送される。
【００６３】
このような給紙カセット４４からの給紙に代えて、手差しトレイ５１からの給紙が行われる場合もある。この場合、手差し給紙ローラ５０が選択回転せしめられて手差しトレイ５１上の転写紙を送り出した後、分離ローラ５２が転写紙を１枚ずつ分離してプリンタ部１００の手差し給紙路５３に給紙する。
【００６４】
本複写機は、２色以上のトナーからなる他色画像を形成する場合には、中間転写ベルト１０をその上部張架面がほぼ水平になる姿勢で張架して、上部張架面に全ての感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを接触させる。
【００６５】
これに対し、Ｋトナーのみからなるモノクロ画像を形成する場合には、図示しない機構により、中間転写ベルト１１０を図中左下に傾けるような姿勢にして、その上部張架面をＹ，Ｍ，Ｃ用の感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃから離間させる。そして、４つの感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのうち、Ｋ用の感光体１Ｋだけを図中反時計回りに回転させて、Ｋトナー像だけを作像する。この際、Ｙ，Ｍ，Ｃについては、感光体１だけでなく、現像器も駆動を停止させて、感光体や現像剤の不要な消耗を防止する。
【００６６】
本複写機は、複写機内の下記機器の制御を司るＣＰＵ等から構成される図示しない制御部と、液晶ディスプレイや各種キーボタン等などから構成される図示しない操作表示部とを備えている。操作者は、この操作表示部に対するキー入力操作により、制御部に対して命令を送ることで、転写紙の片面だけに画像を形成するモードである片面プリントモードについて、３つのモードの中から１つを選択することができる。この３つの片面プリントモードとは、ダイレクト排出モードと、反転排出モードと、反転デカール排出モードとからなる。
【００６７】
以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、現像ポテンシャル上限の設定方法は上述したように適宜な方法を採用可能であり、その際に使用する関数も適宜に設定可能である。
【００６８】
像担持体はドラム上に限らず、ベルト状像担持体でもかまわない。現像装置の構成も任意であり、トナー濃度検知手段も、適宜な方式・構成のものを使用可能である。その配置場所も任意である。
【００６９】
また、画像形成装置の作像部の構成も任意であり、タンデム式における各色作像ユニットの並び順などは任意である。また、中間転写方式に限らず、直接転写方式でも良い。さらにタンデム式に限定されるものでもない。また、３色のトナーを用いるフルカラー機や、２色のトナーによる多色機、あるいはモノクロ装置にも本発明を適用することができる。もちろん、画像形成装置としては複写装置に限らず、プリンタやファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。
【符号の説明】
【００７０】
１ 感光体ドラム（像担持体）
２ 帯電手段
４ 現像装置
５ クリーニング手段
１０ 中間転写ベルト
１８ 作像ユニット（プロセスカートリッジ）
２１ 光書込み装置
４１ 現像スリーブ（現像剤担持体）
４４ トナー濃度検知手段
１００ 複写機本体
２００ 給紙部
３００ スキャナ
４００ 自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７１】
【特許文献１】特開２００９−１５６９１９号公報
【特許文献２】特開２００４−２１２５６０号公報
【特許文献３】特開平８−２９２６３０号公報
【特許文献４】特開２００８−７０５００号公報
【特許文献５】２００７−１０８５３８号公報
【特許文献６】特開２０００−３３８７８３号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式による複写機、プリンター、ファクシミリなどの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、目標の画像濃度（反射濃度）を得るために紙上のトナー付着量を制御している。二成分現像方式では、実際に画像を形成するトナーと現像器内に存在し、トナーを帯電させる役割のキャリアを混合した現像剤を用いている。キャリアは感光体に対向してトナーを現像する現像剤担持体（現像スリーブ等）に磁力等で保持され、本来現像時に感光体への移動はしないものである。しかし、感光体へのトナー現像量を制御しようとする際に、以下の条件でキャリアが感光体側へ移動し、転写時にトナーの移動を妨げるために白斑点状の異常画像が発生してしまうことがある。
１）現像剤中のトナーの割合（トナー濃度）が低い場合
２）現像剤担持体と感光体間の電界が大きい場合
【０００３】
この異常画像を発生させないために、現像剤中のトナーの割合（以下：トナー濃度）と現像剤担持体と感光体間の電界（以下：現像ポテンシャル）を適正範囲で用いるようにそれぞれ個別に上下限を設ける等の制御を行っている。なお、現像ポテンシャルは、露光により減衰した感光体暗部の表面電位と（ＶＬ）と、現像スリーブの電位（現像バイアス電位ＶＢ）との電位差（ＶＬ−ＶＢ）である。
【０００４】
ここで、上記１）と２）はそれぞれ独立せずに、お互い寄与していることが経験上わかっている。これはあるトナー濃度で異常画像が発生する現像ポテンシャルでも、トナー濃度を高くした場合、異常画像が発生する現像ポテンシャルは高くなる、ということである。これはトナー濃度が高い場合、キャリアを覆うトナーの量が多いために現像剤としての抵抗が高くなり、高い現像ポテンシャル下においてもリークによるキャリアの移動に対しての余裕度が高いためと考えられる。このそれぞれトナー濃度と現像ポテンシャルに個別に上下限を設けた場合、目標の画像濃度を得られるとともに異常画像が発生しない領域、を設定できない状態となってしまい、装置の性能を落としてしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のキャリア付着の改善に関しては、従来、キャリア物性および現像ユニットならびに作像条件での改善が行われてきた。
特開２００９−１５６９１９号公報（特許文献１）では、現像剤中のトナー濃度を検知して、低いトナー濃度の際は現像のＡＣバイアス印加条件を変更し、キャリア付着をしにくくすることが提案されている。
【０００６】
特開２００４−２１２５６０号公報（特許文献２）では、ＤＣ現像方式とキャリア処方によりキャリア付着を抑制することが提案されている。
特開平８−２９２６３０号公報（特許文献３）では、キャリア付着しにくいＡＣ現像条件を規定することが提案されている。
【０００７】
特開２００８−７０５００号公報（特許文献４）では、キャリア付着を抑制するためのキャリア物性を規定することが提案されている。
特開２００７−１０８５３８号公報（特許文献５）では、現像スリーブ表面に膜を形成することで、スリーブからキャリアへの電荷注入を防ぎ、キャリア付着を抑制することが提案されている。
【０００８】
特開２０００−３３８７８３号公報（特許文献６）では、現像ローラの磁極の角度および磁力を規定し、キャリア付着を抑制することが提案されている。
しかしながら、上記各特許文献に記載のものは、いずれもキャリア付着の抑制が狙いであるが、実際に用いた際における現像条件の規定がなく、使用環境等の変化に対しての効果が不明であり、キャリア付着に起因する白斑点状の異常画像が発生する問題はいまだ解決されていない。
【０００９】
本発明は、従来の画像形成装置における上述の問題を解決し、いかなる条件においてもキャリア付着による白斑点状の異常画像を抑制し、かつ所定の画像濃度を効果的に且つ効率よく得られる画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の課題は、本発明により、像担持体と、該像担持体上に形成された静電潜像にトナーを付与して可視化する現像手段を有する電子写真方式の画像形成装置において、現像剤中のトナー濃度を検出するトナー濃度検知手段を備え、前記トナー濃度検知手段により検知したトナー濃度に応じて現像ポテンシャルの最大値を設定することにより解決される。
【００１１】
また、前記トナー濃度検知手段は、現像剤中のトナーとキャリアの割合を透磁率により検知する手段であると好適である。
また、前記トナー濃度検知手段は、現像剤中のトナーとキャリアの割合を光学的に検知する手段であると好適である。
【００１２】
また、前記現像ポテンシャルの最大値が、ベタ画像を出力した際の白斑点の個数に基づいて決定されると好適である。
また、前記現像ポテンシャルの最大値が、ドットで形成されたハーフトーン画像を出力した際の白斑点の個数に基づいて決定されると好適である。
【００１３】
また、前記現像ポテンシャルの最大値が、ベタ画像を出力した際の白斑点の個数及びドットで形成されたハーフトーン画像を出力した際の白斑点の個数に基づいて決定されると好適である。
【００１４】
また、複数色の画像を形成可能に構成され、各色毎に前記現像ポテンシャルの最大値を設定可能であると好適である。
また、現像剤中のトナー濃度についての閾値があらかじめ設定されており、前記トナー濃度検知手段により検知したトナー濃度が前記閾値を超えたタイミングで現像ポテンシャルの最大値を変更すると好適である。
【００１５】
また、温湿度検知手段を備え、該温湿度検知手段で検知した相対湿度の変化量が規定値を超える場合に現像ポテンシャルの最大値を再設定すると好適である。
また、温湿度検知手段を備え、該温湿度検知手段で検知した絶対湿度の変化量が規定値を超える場合に現像ポテンシャルの最大値を再設定すると好適である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の画像形成装置によれば、いかなる条件においてもキャリア付着による白斑点状の異常画像を抑制し、かつ所定の画像濃度を効果的に且つ効率よく得ることができる。したがって、画像濃度を経時的に維持するとともに白斑点状の異常画像が発生しない高品質な出力画像を得ることができる。
【００１７】
請求項２の構成により、透磁率検知型のセンサにより精度良くトナー濃度を検知し、高精度な制御が可能となる。
請求項３の構成により、光学的検知方式のセンサにより低コストにトナー濃度を検知することができる。
【００１８】
請求項４の構成により、ベタ画像を用いることで異常画像発生の判断がし易くなる。
請求項５の構成により、ドットで形成されたハーフトーン画像を用いることで異常画像発生の判断がよりし易くなる。
【００１９】
請求項６の構成により、ベタ画像とドットで形成されたハーフトーン画像を用いることで異常画像発生の判断がさらにし易くなる。
請求項７の構成により、複数色の画像に対してもキャリア付着による白斑点状の異常画像を抑制し、かつ所定の画像濃度を効果的に且つ効率よく得ることができる。
【００２０】
請求項８の構成により、トナー濃度が前記閾値を超えたタイミングで現像ポテンシャルの最大値を変更することで、画像濃度を維持しつつ白斑点状の異常画像を適切に防ぐことができる。
【００２１】
請求項９の構成により、相対湿度の変化量が規定値を超える場合に現像ポテンシャルの最大値を再設定するので、いかなる条件においてもより適切なトナー濃度と現像ポテンシャルを設定して異常画像が無く必要な画像濃度が得られる高品質な画像を出力することができる。
【００２２】
請求項１０の構成により、絶対湿度の変化量が規定値を超える場合に現像ポテンシャルの最大値を再設定するので、いかなる条件においてもより適切なトナー濃度と現像ポテンシャルを設定して異常画像が無く必要な画像濃度が得られる高品質な画像を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明が適用される画像形成装置の一例を示す断面構成図である。
【図２】その画像形成装置が備える感光体まわりを詳しく示す断面構成図である。
【図３】従来技術における現像ポテンシャルの上限設定を説明するためのグラフである。
【図４】本発明における現像ポテンシャルの上限設定を説明するためのグラフである。
【図５】第１実施例における現像ポテンシャルの上限設定を説明するためのグラフである。
【図６】第１実施例における現像ポテンシャルの上限設定の制御の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明が適用される画像形成装置の一例を示す断面構成図である。また、図２は、その画像形成装置が備える像担持体（感光体）まわりを詳しく示す断面構成図である。
【００２５】
これらの図に示すように、像担持体である感光体ドラム１の周りには、帯電手段２，現像装置４，クリーニング装置５等が配置されている。帯電手段たる帯電ローラ２によって感光体ドラム１の表面が一様に帯電され、その感光体表面に光書込みユニット２１から走査光としてのレーザ光Ｌが照射され、照射部（露光部）の電位が減衰することによって感光体表面に静電潜像が形成される。形成された静電潜像に現像手段たる現像装置４からトナーが付与され、トナー像として可視化される。なお、現像装置４は、現像剤担持体である現像スリーブ４１，２本の現像剤搬送手段４２，４３等を備えている。また、一方の現像剤搬送手段４２の下方に位置して現像剤中のトナー濃度を検出するトナー濃度検知手段４４が設けられている。このトナー濃度検知手段４４は、透磁率検知型のトナー濃度センサである。ただし、現像剤中のトナー濃度を検出するトナー濃度検知手段としては透磁率検知型に限らず、現像剤の反射濃度を測定する光学的トナー濃度センサなどを用いることが可能である。
【００２６】
さて、上記画像形成装置の全体的な構成と動作については後でまた説明するとして、先に、本発明の要旨について説明する。
トナー濃度と現像ポテンシャルの上下限を個別に設定せずに、トナー濃度に応じて現像ポテンシャルの上下限を設定することにより、従来使用していなかった領域を使用することができると考えたのが本発明である。現像剤中のトナー濃度はトナー濃度検知手段により検知することができるので、トナー濃度検知手段の出力により現像ポテンシャルを設定するという制御は可能である。
【００２７】
画像形成装置においては、トナー濃度の他にも、装置が使用される環境等の状態により現像ポテンシャルに対するトナー付着量（現像量）が変化する。この状態の変化幅を示したのが図３及び図４のグラフにおけるCondition１〜３である。なお、図３では、従来技術における現像ポテンシャル上限の設定を示しており、トナー濃度と現像ポテンシャルは個別に上下限が設定されるため、現像ポテンシャル上限は直線（２点鎖線）で示されている。図４は本発明における現像ポテンシャル上限の設定を示しており、トナー濃度に応じて決定される（変更される）現像ポテンシャル上限は、曲線（２点鎖線）で示されている。
【００２８】
トナー濃度ＴＣおよび現像ポテンシャル使用範囲と各Conditionの曲線で囲まれる領域が存在する場合、目標のトナー付着量（画像濃度）を得ることができるが、その領域が存在しない場合には、目標のトナー付着量は得られず、画像濃度が低くなってしまう。図３に示す従来の場合、Condition１および２ではポテンシャル上限以下で目標付着量が得られるが、Condition３ではポテンシャル上限を用いても目標付着量は得られず、異常画像の発生を防ぐためには画像濃度を低くせざるを得ない。対して、本発明によりトナー濃度に応じて現像ポテンシャルの上限を変化させた場合、図４に示すようにCondition３においても目標の画像濃度を得ることができる。
【００２９】
現像ポテンシャル上限の設定については、あらかじめ装置内に設定しておく方法と、装置のバラつきによる異常画像の発生程度を考慮してユーザまたはメンテナンス実施者が設定することも可能である。その際は異常画像の発生が判断しやすい、ベタ画像や、さらに検知しやすいドットで形成されるハーフトーン画像を用いるのが良く、ユーザが主に出力する画像がどういうものかにもよるが、ベタ画像とハーフトーン画像を両方用いて設定することがより好ましい。ハーフトーンでの検知感度が高いのは、ドットのエッジ部分では電界が大きく、キャリアが移動しやすいためである。また、装置内にトナーパターンの濃度差を検知する手段を設け、白斑点の個数をカウントすることで装置が自動的に最大ポテンシャルを設定できるようにすることも考えられる。
【００３０】
複数色の画像形成が可能な（複数色のトナーを用いる）装置構成においては、各色毎に最大ポテンシャルを設定できるようにすると好適である。
画像濃度の調整は、トナー濃度と現像ポテンシャルの調整で行われるが、電位調整には時間がかかることから、印刷中はトナー濃度の調整により画像濃度を一定にすることが多い。また、出力画像の違いによりトナー濃度の推移レベルが変わることがある。例えば高画像面積率の画像を出力している際は常に劣化していないトナーが使用されるために現像・転写されやすく、同じ画像濃度を得ようとするとトナー濃度が低くなり、そのままの現像ポテンシャルでは白斑点が出やすくなってしまう。そのためトナー濃度センサ出力の変動に対してあらかじめ閾値を設定しておき、閾値を超えたところで（超えたタイミングで）現像ポテンシャルを変更すると、画像濃度を維持しつつ白斑点状の異常画像を防ぐことができる。
【００３１】
さらに、図に示したConditionの変化は温湿度の変化によるものが大きい。そのため、装置に温湿度検知手段を備え、前回現像ポテンシャルの閾値を設定した温湿度からの変化量を検知し、変化量が規定を超えている場合には現像ポテンシャルの閾値を再設定することで、いかなる条件においてもより適切なトナー濃度と現像ポテンシャルを設定して異常画像が無く必要な画像濃度が得られる高品質な画像を出力することができる。
【００３２】
次に、６つの実施例と１つの比較例で画像形成を行い、画像濃度及び白斑点の個数を調べて良否を判定し、本発明を評価する実験を行った。以下、各実施例及び比較例について説明する。なお、各実施例及び比較例の判定結果は後出の表１に示す。
【００３３】
［実施例１］
本願出願人が製造販売したフルカラー複合機（Imagio MP C7500）を改造し、現像ユニットに装着されている透磁率検知型のトナー濃度センサ（図２のトナー濃度検知手段４４に相当）の出力から求めたトナー濃度に応じて現像ポテンシャルの上限を定める関数を用意し、センサの出力に応じてポテンシャルが設定されるようにした。トナー濃度の使用範囲から決まるトナー濃度センサ出力（Ｖｔ）の使用範囲は２．０〜４．５Ｖであり、その間での最大現像ポテンシャルは図５のグラフに２点鎖線で示す値を設定するようにした。ここでの上記関数は、ｙ＝１３．３３３ｘ２−１６６．７ｘ＋９８０である。
【００３４】
印刷中の現像ポテンシャルの設定については、印刷中に毎回トナー濃度センサの出力Ｖｔを取得し、ジョブ内一枚目のＶｔをＶｓとして記憶し、毎回取得されるＶｔとの差（|Vt_n-Vt_s|）を求める。この値をあらかじめ設定していたＶｔ閾値であるVt_thと比較し、閾値を越えた場合は現像ポテンシャルの最大値を変更するようにした。制御の流れを図６のフローチャートに示す。
【００３５】
上記設定の元、１０℃１５％ＲＨ環境で２万枚通紙後の画像濃度を米国Ｘ−ｒｉｔｅ社の分光濃度計（X-rite 938）により測定し、１．４±０．１の狙いに対しての許容レベルを判定した。また、ベタ画像と６００ｄｐｉの２ｄｏｔ×２ｄｏｔを２ｄｏｔ間隔で形成したハーフトーン画像を出力し、異常画像である白斑点の個数をカウントし、基準のＡ３サイズで２０個以内に対しての許容レベルを判定した。
【００３６】
［実施例２］
現像剤中のトナー濃度を検知する手段として光学的に現像剤の反射濃度を測定する方式のもの（本実施例ではフォトセンサ）を用いたこと以外は、実施例１と同様の評価を行った。
【００３７】
［実施例３］
本願出願人が製造販売したフルカラー複合機（Imagio MP C7500）を改造し、その評価機においてあらかじめ異常画像が発生しないトナー濃度と現像ポテンシャルの関数をベタ画像での異常画像発生個数から設定し、トナー濃度センサの出力に応じてポテンシャルが設定されるようにしたこと以外は実施例１と同様の評価を行った。
【００３８】
［実施例４］
本願出願人が製造販売したフルカラー複合機（Imagio MP C7500）を改造し、その評価機においてあらかじめ異常画像が発生しないトナー濃度と現像ポテンシャルの関数を解像度：６００ｄｐｉ，２ｄｏｔ×２ｄｏｔ画像での異常画像発生個数から設定し、センサの出力に応じてポテンシャルが設定されるようにしたこと以外は実施例１と同様の評価を行った。
【００３９】
［実施例５］
温湿度検知手段を搭載し、１枚出力するごとの相対湿度の検知結果が前回ポテンシャル設定を行ったときと１０％以上異なる場合には、トナー濃度センサ出力：ＶｔとＰセンサ（感光体上でのトナー画像の濃度を検出する手段）出力との関係を取り、新たにＶｔ-最大現像ポテンシャルの関係式を作成するようにしたこと以外は、実施例1と同様の評価を行った。
【００４０】
［実施例６］
温湿度検知手段を搭載し、１枚出力するごとの絶対湿度の検知結果が前回ポテンシャル設定を行ったときと１０％以上異なる場合には、トナー濃度センサ出力：ＶｔとＰセンサ出力との関係を取り、新たにＶｔ-最大現像ポテンシャルの関係式を作成するようにしたこと以外は、実施例1と同様の評価を行った。
【００４１】
［比較例１］
本願出願人が製造販売したフルカラー複合機（Imagio MP C7500）を改造せず、実施例１と同様の評価を行った。
【００４２】
上記各実施例及び比較例の判定結果を次の表１に示す。
【表１】
【００４３】
この表において、実施例１，２は、画像濃度の判定は「可」で白斑点個数の判定も「可」であった。実施例３〜６は、画像濃度の判定は「良」で白斑点個数の判定も「良」であった。比較例は、画像濃度の判定が「不可」で白斑点個数の判定は「良」であった。
【００４４】
このように、従来と比較して本発明を適用することで、画像濃度が出にくい環境においても白斑点の個数を目標以内とし、かつ、狙いの画像濃度を達成できることが確認できた。
【００４５】
最後に、図１の画像形成装置の全体的構成と動作について説明する。
図１に示すカラー複写機は、中央に複写機本体１００、その下部にテーブル状に構成された給紙部２００が配置され、複写機本体１００の上方にスキャナ３００、スキャナ３００の上方に自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）４００を配置した構成となっている。
【００４６】
複写機本体１００には、複数のローラ１４、１５、１６に巻き掛けられた中間転写ベルト１０が設けられている。この中間転写ベルト１０は、複数のローラ１４，１５，１６のうち１つのローラが図示していない駆動装置によって回転駆動され、これにより中間転写ベルト１０が矢印で示す図中時計回りに走行駆動される。このように走行する中間転写ベルト１０の上部走行辺には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各作像ユニット１８が横に並んで配置されている。すなわち、ローラ１４とローラ１５間のベルト走行辺上に、４つの画像形成手段１８を配置してタンデム作像部２０を構成している。
【００４７】
それぞれプロセスカートリッジとして構成された４個の作像ユニット１８は、中間転写ベルト１０に接する潜像担持体としての感光体ドラム１を具備している。この感光体ドラム１の周りには、帯電装置２、現像装置４、クリーニング装置５のほか、除電装置等が配置され、さらに感光体ドラム１が中間転写ベルト１０に接する位置における中間転写ベルト１０の内側には一次転写手段である転写ローラ６２が設けられている。本実施形態の場合、４個の作像ユニット１８は同一構造に構成されているが、現像装置のトナーの色がブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４色に異なっている。また、各作像ユニット１８の上方には光変調されたレーザ光を各感光体ドラム表面に照射する光書込み装置２１が配置され、そのレーザ光は帯電装置２と現像装置４の間で感光体ドラムに照射される。
【００４８】
光書込みユニット２１は、図示しない光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて感光体ドラム１の表面にレーザ光を照射する。帯電手段たる帯電器によって感光体ドラム１の表面が一様に帯電される。帯電処理が施された感光体表面に光書込みユニット２１によって変調及び偏向されたレーザ光が照射される。すると、照射部（露光部）の電位が減衰する。この減衰により、感光体表面に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像手段たる現像装置４によって現像されてトナー像となる。感光体１上に形成されたトナー像は中間転写ベルト１０に一次転写される。一次転写後の感光体１の表面はクリーニング装置５によって転写残トナーがクリーニングされる。クリーニングされた感光体１は、除電器によって除電される。そして、帯電器によって一様帯電せしめられて、初期状態に戻る。このような一連の作像プロセスは、すべてのプロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋについて同様である。
【００４９】
中間転写ベルト１０は、張架ローラ１４を含む複数のローラによってテンション張架されている。そして、図示しないベルト駆動モータによって駆動される駆動ローラ１５の回転によって図中時計回りに無端移動せしめられる。４つの一次転写ローラ６２は、それぞれ中間転写ベルト１０の内周面側に接触するように配設され、図示しない電源から一次転写バイアスの印加を受ける。また、中間転写ベルト１０をその内周面側から各感光体ドラム１に向けて押圧してそれぞれ一次転写ニップを形成する。各一次転写ニップには、一次転写バイアスの影響により、感光体と一次転写バイアスローラとの間に一次転写電界が形成される。
【００５０】
Ｙ用の感光体上に形成されたＹトナー像は、この一次転写電界やニップ圧の影響によって中間転写ベルト１０上に一次転写される。このＹトナー像の上には、Ｍ，Ｃ，Ｋ用の感光体１上に形成されたＭ，Ｃ，Ｋトナー像が順次重ね合わせて一次転写される。この重ね合わせの一次転写により、中間転写ベルト１０上には多重トナー像たる４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。中間転写ベルト１０上に重ね合わせ転写された４色トナー像は、二次転写ニップで図示しない記録媒体たる転写紙に二次転写される。二次転写ニップ通過後の中間転写ベルト１０の表面に残留する転写残トナーは、図中左側の駆動ローラ１５との間にベルトを挟み込むベルトクリーニング装置１７によってクリーニングされる。
【００５１】
中間転写ベルト１０の図中下方には、２本の張架ローラ２３によって紙搬送ベルト２４を張架している二次転写装置２２が配設されている。紙搬送ベルト２４は、少なくとも何れか一方の張架ローラ２３の回転駆動に伴って、図中反時計回りに無端移動せしめられる。２本の張架ローラ２３のうち、図中右側に配設された一方のローラは、二次転写バックアップローラ１６との間に、中間転写ベルト１０及び紙搬送ベルト２４を挟み込んでいる。この挟み込みにより、中間転写ベルト１０と、二次転写装置２２の紙搬送ベルト２４とが接触する二次転写ニップが形成されている。そして、この一方の張架ローラ２３には、トナーと逆極性の二次転写バイアスが図示しない電源によって印加される。
【００５２】
この二次転写バイアスの印加により、二次転写ニップには中間転写ベルト１０上の４色トナー像をベルト側からこの一方の張架ローラ２３側に向けて静電移動させる二次転写電界が形成される。後述のレジストローラ対４９によって中間転写ベルト１０上の４色トナー像に同期するように二次転写ニップに送り込まれた転写紙には、この二次転写電界やニップ圧の影響を受けた４色トナー像が二次転写せしめられる。なお、このように一方の張架ローラ２３に二次転写バイアスを印加する二次転写方式に代えて、転写紙を非接触でチャージさせるチャージャを設けてもよい。
【００５３】
複写機本体１００の下に設けられた給紙装置２００には、内部に複数の転写紙を紙束の状態で複数枚重ねて収容可能な給紙カセット４４が、鉛直方向に複数重なるように配設されている。それぞれの給紙カセット４４は、紙束の一番上の転写紙に給紙ローラ４２を押し当てている。そして、給紙ローラ４２を回転させることにより、一番上の転写紙を給紙路４６に向けて送り出される。給紙カセット４４から送り出された転写紙を受け入れる給紙路４６は、複数の搬送ローラ対４７と、その路内の末端付近に設けられたレジストローラ対４９とを有している。そして、転写紙をレジストローラ対４９に向けて搬送する。
【００５４】
レジストローラ対４９に向けて搬送された転写紙は、レジストローラ対４９のローラ間に挟まれる。一方、中間転写ユニット１７において、中間転写ベルト１０上に形成された４色トナー像は、ベルトの無端移動に伴って上記二次転写ニップに進入する。レジストローラ対４９は、ローラ間に挟み込んだ転写紙を二次転写ニップにて４色トナー像に密着させ得るタイミングで送り出す。これにより、二次転写ニップでは、中間転写ベルト１０上の４色トナー像が転写紙に密着する。そして、転写紙上に二次転写されて、転写紙上でフルカラー画像となる。
【００５５】
このようにしてフルカラー画像が形成された転写紙は、紙搬送ベルト２４の無端移動に伴って二次転写ニップを出た後、紙搬送ベルト２４上から定着装置２５に送られる。定着装置２５は、定着ベルト２６を２本のローラによって張架しながら無端移動せしめるベルトユニットと、このベルトユニットの一方のローラに向けて押圧される加圧ローラ２７とを備えている。
【００５６】
これら定着ベルト２６と加圧ローラ２７とは互いに当接して定着ニップを形成しており、紙搬送ベルト２４から受け取った転写紙をここに挟み込む。ベルトユニットにおいける２本のローラのうち、加圧ローラ２７から押圧される方のローラは、内部に図示しない熱源を有しており、これの発熱によって定着ベルト２６を加圧する。加圧された定着ベルト２６は、定着ニップに挟み込まれた転写紙を加熱する。この加熱やニップ圧の影響により、フルカラー画像が転写紙に定着せしめられる。定着装置２５内で定着処理が施された転写紙は、プリンタ筐体の図中左側板の外側に設けたスタック部５７上にスタックされるか、もう一方の面にもトナー像を形成するために上述の二次転写ニップに戻されるかする。
【００５７】
図示しない原稿のコピーがとられる際には、例えばシート原稿の束が原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上セットされる。但し、その原稿が本状に閉じられている片綴じ原稿である場合には、コンタクトガラス３２上にセットされる。このセットに先立ち、複写機本体に対して原稿自動搬送装置４００が開かれ、スキャナ３００のコンタクトガラス３２が露出される。
この後、閉じられた原稿自動搬送装置４００によって片綴じ原稿が押さえられる。
【００５８】
このようにして原稿がセットされた後、図示しないコピースタートスイッチが押下されると、スキャナ３００による原稿読取動作がスタートする。但し、原稿自動搬送装置４００にシート原稿がセットされた場合には、この原稿読取動作に先立って、原稿自動搬送装置４００がシート原稿をコンタクトガラス３２まで自動移動させる。
【００５９】
原稿読取動作では、まず、第１走行体３３と第２走行体３４とがともに走行を開始し、第１走行体３３に設けられた光源から光が発射される。そして、原稿面からの反射光が第２走行体３４内に設けられたミラーによって反射せしめられ、結像レンズ３５を通過した後、読取センサ３６に入射される。読取センサ３６は、入射光に基づいて画像情報を構築する。
【００６０】
このような原稿読取動作と並行して、各プロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ内の各機器や、中間転写ベルト１０、二次転写装置２２、定着装置２５がそれぞれ駆動を開始する。
【００６１】
そして、読取センサ３６によって構築された画像情報に基づいて、光書込みユニット２１が駆動制御されて、各感光体４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上に、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が形成される。これらトナー像は、中間転写ベルト１１０上に重ね合わせ転写された４色トナー像となる。
【００６２】
また、原稿読取動作の開始とほぼ同時に、給紙装置２００内では給紙動作が開始される。この給紙動作では、給紙ローラ４２の１つが選択回転せしめられ、ペーパーバンク４３内に多段に収容される給紙カセット４４の１つから転写紙が送り出される。送り出された転写紙は、分離ローラ４５で１枚ずつ分離されて反転給紙路４６に進入した後、搬送ローラ対４７によって二次転写ニップに向けて搬送される。
【００６３】
このような給紙カセット４４からの給紙に代えて、手差しトレイ５１からの給紙が行われる場合もある。この場合、手差し給紙ローラ５０が選択回転せしめられて手差しトレイ５１上の転写紙を送り出した後、分離ローラ５２が転写紙を１枚ずつ分離してプリンタ部１００の手差し給紙路５３に給紙する。
【００６４】
本複写機は、２色以上のトナーからなる他色画像を形成する場合には、中間転写ベルト１０をその上部張架面がほぼ水平になる姿勢で張架して、上部張架面に全ての感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを接触させる。
【００６５】
これに対し、Ｋトナーのみからなるモノクロ画像を形成する場合には、図示しない機構により、中間転写ベルト１１０を図中左下に傾けるような姿勢にして、その上部張架面をＹ，Ｍ，Ｃ用の感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃから離間させる。そして、４つの感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのうち、Ｋ用の感光体１Ｋだけを図中反時計回りに回転させて、Ｋトナー像だけを作像する。この際、Ｙ，Ｍ，Ｃについては、感光体１だけでなく、現像器も駆動を停止させて、感光体や現像剤の不要な消耗を防止する。
【００６６】
本複写機は、複写機内の下記機器の制御を司るＣＰＵ等から構成される図示しない制御部と、液晶ディスプレイや各種キーボタン等などから構成される図示しない操作表示部とを備えている。操作者は、この操作表示部に対するキー入力操作により、制御部に対して命令を送ることで、転写紙の片面だけに画像を形成するモードである片面プリントモードについて、３つのモードの中から１つを選択することができる。この３つの片面プリントモードとは、ダイレクト排出モードと、反転排出モードと、反転デカール排出モードとからなる。
【００６７】
以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、現像ポテンシャル上限の設定方法は上述したように適宜な方法を採用可能であり、その際に使用する関数も適宜に設定可能である。
【００６８】
像担持体はドラム上に限らず、ベルト状像担持体でもかまわない。現像装置の構成も任意であり、トナー濃度検知手段も、適宜な方式・構成のものを使用可能である。その配置場所も任意である。
【００６９】
また、画像形成装置の作像部の構成も任意であり、タンデム式における各色作像ユニットの並び順などは任意である。また、中間転写方式に限らず、直接転写方式でも良い。さらにタンデム式に限定されるものでもない。また、３色のトナーを用いるフルカラー機や、２色のトナーによる多色機、あるいはモノクロ装置にも本発明を適用することができる。もちろん、画像形成装置としては複写装置に限らず、プリンタやファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。
【符号の説明】
【００７０】
１ 感光体ドラム（像担持体）
２ 帯電手段
４ 現像装置
５ クリーニング手段
１０ 中間転写ベルト
１８ 作像ユニット（プロセスカートリッジ）
２１ 光書込み装置
４１ 現像スリーブ（現像剤担持体）
４４ トナー濃度検知手段
１００ 複写機本体
２００ 給紙部
３００ スキャナ
４００ 自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７１】
【特許文献１】特開２００９−１５６９１９号公報
【特許文献２】特開２００４−２１２５６０号公報
【特許文献３】特開平８−２９２６３０号公報
【特許文献４】特開２００８−７０５００号公報
【特許文献５】２００７−１０８５３８号公報
【特許文献６】特開２０００−３３８７８３号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、該像担持体上に形成された静電潜像にトナーを付与して可視化する現像手段を有する電子写真方式の画像形成装置において、
現像剤中のトナー濃度を検出するトナー濃度検知手段を備え、
前記トナー濃度検知手段により検知したトナー濃度に応じて現像ポテンシャルの最大値を設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記トナー濃度検知手段は、現像剤中のトナーとキャリアの割合を透磁率により検知する手段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。
【請求項３】
前記トナー濃度検知手段は、現像剤中のトナーとキャリアの割合を光学的に検知する手段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。
【請求項４】
前記現像ポテンシャルの最大値が、ベタ画像を出力した際の白斑点の個数に基づいて決定されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記現像ポテンシャルの最大値が、ドットで形成されたハーフトーン画像を出力した際の白斑点の個数に基づいて決定されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記現像ポテンシャルの最大値が、ベタ画像を出力した際の白斑点の個数及びドットで形成されたハーフトーン画像を出力した際の白斑点の個数に基づいて決定されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
複数色の画像を形成可能に構成され、各色毎に前記現像ポテンシャルの最大値を設定可能なことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
現像剤中のトナー濃度についての閾値があらかじめ設定されており、前記トナー濃度検知手段により検知したトナー濃度が前記閾値を超えたタイミングで現像ポテンシャルの最大値を変更することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
温湿度検知手段を備え、該温湿度検知手段で検知した相対湿度の変化量が規定値を超える場合に現像ポテンシャルの最大値を再設定することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
温湿度検知手段を備え、該温湿度検知手段で検知した絶対湿度の変化量が規定値を超える場合に現像ポテンシャルの最大値を再設定することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
像担持体と、該像担持体上に形成された静電潜像にトナーを付与して可視化する現像手段を有する電子写真方式の画像形成装置において、
現像剤中のトナー濃度を検出するトナー濃度検知手段を備え、
前記トナー濃度検知手段により検知したトナー濃度に応じて現像ポテンシャルの最大値を設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記トナー濃度検知手段は、現像剤中のトナーとキャリアの割合を透磁率により検知する手段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。
【請求項３】
前記トナー濃度検知手段は、現像剤中のトナーとキャリアの割合を光学的に検知する手段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。
【請求項４】
前記現像ポテンシャルの最大値が、ベタ画像を出力した際の白斑点の個数に基づいて決定されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記現像ポテンシャルの最大値が、ドットで形成されたハーフトーン画像を出力した際の白斑点の個数に基づいて決定されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記現像ポテンシャルの最大値が、ベタ画像を出力した際の白斑点の個数及びドットで形成されたハーフトーン画像を出力した際の白斑点の個数に基づいて決定されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
複数色の画像を形成可能に構成され、各色毎に前記現像ポテンシャルの最大値を設定可能なことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
現像剤中のトナー濃度についての閾値があらかじめ設定されており、前記トナー濃度検知手段により検知したトナー濃度が前記閾値を超えたタイミングで現像ポテンシャルの最大値を変更することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
温湿度検知手段を備え、該温湿度検知手段で検知した相対湿度の変化量が規定値を超える場合に現像ポテンシャルの最大値を再設定することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
温湿度検知手段を備え、該温湿度検知手段で検知した絶対湿度の変化量が規定値を超える場合に現像ポテンシャルの最大値を再設定することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１１８４５５（Ｐ２０１２−１１８４５５Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７０４４６（Ｐ２０１０−２７０４４６）
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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