JP2004037952A

JP2004037952A - Image forming apparatus

Info

Publication number: JP2004037952A
Application number: JP2002196483A
Authority: JP
Inventors: Takashi Tomizawa; 冨澤　岳志
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-07-04
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2004-02-05

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus which can always output an image of stable high quality by setting secondary transfer conditions with quick response to a change in environment with simple and inexpensive configuration without requiring an apparatus space. <P>SOLUTION: The image forming apparatus having a first image carrier 1, an electrostatic charging means 2, a developing means 3, a second image carrier 40 to which a developer image is transferred from the first image carrier, a first transfer means 4, and a second transfer means 7 has: a density detecting means 9 of detecting the density of the developer image on the first image carrier; a developer electrostatic charging quantity calculating means of calculating the developer electrostatic charging quantity of the developer image on the basis of the surface potential of the first image carrier after electrostatic charging which is predicted from electrostatic charging conditions of the first image carrier by the electrostatic charging means 2, the detection result of the density detection means 9 detecting the density of a predetermined developer image formed on the first image carrier 1, and a developing bias value in the formation of the developer image; and a control means of determining the value of a second transfer bias on the basis of the calculation result of the developer electrostatic charging quantity calculating means. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式或いは静電記録方式を用いて像担持体上に現像剤像を形成し、これを記録材に転写することで記録画像を得る画像形成装置に関するものであり、より詳細には、第１の像担持体上に形成した現像剤像を第２の像担持体に転写した後記録材に転写して記録画像を得る、複写機、レーザビームプリンタなどの画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば電子写真方式を用いた画像形成装置においては、感光体或いは中間転写体上に現像剤（トナー）で形成した可視画像（トナー像）を紙などの記録材上に転写して画像を得る際に、安定して良好な転写が行えるように、転写帯電手段に印加する転写電流などの制御が行われている。
【０００３】
又、最適な画像を得るために、感光体近傍に温湿度センサー（環境センサー）や感光体の表面電位を測定する表面電位センサーを配設し、画像形成プロセスに先立って各々の測定値に応じて感光体の表面電位、露光手段の像露光量、現像装置の現像バイアス、転写帯電装置の転写電流などを制御している。このような制御が必要なのは、特に温度・湿度により、感光体の電位特性、現像剤中のトナーの帯電特性が大きく影響されるためである。
【０００４】
特に、中間転写体を有する画像形成装置では、中間転写体に複数色のトナーにより一度フルカラー画像を形成させ、この複数のトナーによって形成されたトナー像を紙などの記録材に一括転写させる際に、各色のトナーの帯電量（トナーのトリボ）に差があると、色毎に最適な転写電流値が異なり、転写電流の最適化が困難となり、転写不良が発生してしまう。このため、中間転写体上のトナーの帯電量を調整するためのポスト帯電器が広く採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術では、次のような問題があった。
【０００６】
つまり、例えば、高湿状態から低湿状態に急に湿度が変化した場合などにおいては、温湿度センサーは直ちに雰囲気の温度及び／又は湿度を検知するが、トナーの帯電特性の追随性は環境変動に対して鈍いため、トナーの単位重量当たりの帯電量Ｑ／Ｍは温湿度センサーの検知結果から予想される値とは異なった値となる場合がある。
【０００７】
このように、温湿度センサーを用いて装置動作条件を制御する従来の方法では、環境の変化に対するレスポンスが悪く、安定した高品位の画像を常時出力することは困難である。
【０００８】
又、ポスト帯電器を用いてトナーの帯電量を調整する方式を採用する場合、ポスト帯電器のコストやスペースを要するばかりでなく、飛び散り画像を誘発するなどの弊害を引き起こすこともある。
【０００９】
これに対し、特開平６−１３０７６８号公報には、像露光直後の位置と、現像直後の位置と、前露光ランプによる露光照射直後の位置に、それぞれ第１、第２、第３の表面電位センサを設置し、潜像形成直後の感光体ドラム上の表面電位Ｖｉ、トナー現像直後の感光体ドラム上の表面電位Ｖｘ、並びにトナー像を保持した感光体ドラムを前露光ランプにより十分に露光照射した直後のトナー層上の表面電位Ｖｔをそれぞれ測定する。そして、トナーで現像することによりトナーの電荷によって変動する電位分Ｖｘ−Ｖｉ、及び露光照射後のトナー層上の表面電位Ｖｔの測定値から、感光体ドラム上に現像されたトナーの単位面積当たりの現像量Ｍ／Ｓ、単位重量当たりのトナー帯電量Ｑ／Ｍの計算を行い、予測を行って、転写条件などを制御する方法が提案されている。
【００１０】
しかし、この方法では、表面電位センサーを複数設置する必要があるため、コスト高になることに加え、感光体ドラム周りにスペースを必要とするという問題があった。
【００１１】
従って、本発明の目的は、簡易且つ安価な構成にて、装置スペースも要さず、環境の変化に対してレスポンスが早く２次転写条件を設定し、安定した高品位の画像を常時出力することができる画像形成装置を提供することである。
【００１２】
【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、第１の本発明は、第１の像担持体と、前記第１の像担持体を帯電させる帯電手段と、現像バイアスを印加することで前記第１の像担持体に現像剤を付着させて現像剤像を形成する現像手段と、前記第１の像担持体から現像剤像が転写される第２の像担持体と、第１の転写バイアスを印加することで前記第１の像担持体から前記第２の像担持体に現像剤像を転写させる第１の転写手段と、第２の転写バイアスを印加することで前記第２の像担持体から記録材に現像剤像を転写させる第２の転写手段と、を有する画像形成装置において、前記第１の像担持体上の現像剤像の濃度を検出する濃度検知手段と；前記帯電手段の作動条件から予測される前記第１の像担持体の帯電後の表面電位と、前記第１の像担持体上に形成した所定の現像剤像の濃度を前記濃度検知手段で検出した結果と、該現像剤像の形成時の現像バイアス値と、に基づいて該現像剤像の現像剤帯電量を算出する現像剤帯電量算出手段と；前記現像剤帯電量算出手段の算出結果に基づいて前記第２の転写バイアスの値を決定する制御手段と；を有することを特徴とする画像形成装置である。本発明の一実施態様によると、前記現像剤帯電量算出手段は、前記予測される前記第１の像担持体の帯電後の表面電位と、現像バイアスを段階的に変更して前記第１の像担持体上に形成した各現像剤像の濃度を前記濃度検知手段で検知した結果と、該現像剤像の形成時に段階的に変更される各現像バイアス値と、に基づいて、該現像剤像の現像剤帯電量を算出する。
【００１３】
第２の本発明によると、画像形成装置は、前記第２の像担持体上の現像剤像の濃度を検出する濃度検知手段と；前記第１の像担持体から前記第２の像担持体に所定の現像剤像を転写する際に前記第１の転写手段により前記第２の像担持体に供給した電荷量と、該現像剤像の濃度を前記濃度検知手段で検出した結果と、に基づいて該現像剤像の現像剤帯電量を算出する現像剤帯電量算出手段と；前記現像剤帯電量算出手段の算出結果に基づいて前記第２の転写バイアスの値を決定する制御手段と；を有することを特徴とする構成とされる。本発明の一実施態様によると、前記現像剤帯電量算出手段は、前記第１の像担持体から前記第２の像担持体に所定の現像剤像を転写する際に、段階的に変更して前記第１の転写手段により前記第２の像担持体に供給した各電荷量と、前記各電荷量に対応する前記第２の像担持体上の各現像剤像の濃度を前記濃度検知手段で検出した結果と、に基づいて現像剤像の現像剤帯電量を算出する。
【００１４】
上記各本発明は、各々異なる色の現像剤像を形成する複数の現像手段を有する画像形成装置に好適に適用することができ、各色の現像剤帯電量を算出し、その算出結果に基づいて第２の転写バイアスの値を決定する。又、上記各本発明の一実施態様によると、画像形成装置は、各々異なる色の現像剤像が形成される複数の第１の像担持体を有する。
【００１５】
上記各本発明の他の実施態様によると、画像形成装置は更に、前記現像剤帯電量算出手段の算出結果に基づいて、各色の現像剤像の単位面積当たりの現像剤電荷量の最大値を計算する手段を有し、前記制御手段は、該各色の現像剤像の単位面積当たりの現像剤電荷量の最大値に基づいて、前記第２の転写バイアスの値を決定する。
【００１６】
上記各本発明の他の実施態様によると、各色の現像剤像間で現像剤帯電量の最大値と最小値との差が規定値より大きい場合に、該規定値を越えないように現像剤帯電量を調整する現像剤帯電量調整手段を有する。一実施態様では、前記現像剤帯電量調整手段は、前記現像手段内の現像剤の攪拌手段の動作及び／又は前記現像手段への現像剤補給量を調整することにより、現像剤帯電量を調整する。又、他の実施態様では、前記現像剤帯電量調整手段は、前記第１の転写手段から前記第２の像担持体への供給電荷密度を変えることにより、現像剤帯電量を調整する。
【００１７】
上記各本発明において、前記帯電手段としては、磁性粒子の磁気ブラシを前記第１の像担持体に接触させ、前記第１の像担持体を帯電させる磁気ブラシ方式の接触帯電装置、弾性体ローラを前記第１の像担持体に接触させ、前記第１の像担持体を帯電させる帯電ローラ方式の接触帯電装置などを好適に用いることができる。
【００１８】
又、上記各本発明において、一実施態様によると、前記第２の転写手段は定電流電源を有し、前記記録材の搬送方向に略直交する方向の長さによって前記第２の転写手段の出力は可変である。又、上記各本発明において、一実施態様によると、前記第２の像担持体の体積抵抗率は、１０^６Ω・ｃｍ〜１０^１２Ω・ｃｍである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２０】
実施例１
図１を参照して、本発明に係る画像形成装置の一実施例について説明する。本実施例の画像形成装置１００は、電子写真方式を用いて第１の像担持体としての複数の感光体に形成した現像剤像（トナー像）を、第２の像担持体としての中間転写体に転写した後、記録材、例えば、記録用紙、ＯＨＰシートなどに転写して記録画像を得る、フルカラー画像の形成が可能なレーザビームプリンタである。
【００２１】
（Ａ）先ず、本実施例の画像形成装置１００の基本的な作像動作について説明する。図１は、本実施例の画像形成装置１００の概略断面を示す。
【００２２】
画像形成装置本体（装置本体）Ａ内には、第２の像担持体としての中間転写体である、図中矢印Ｘ方向に走行する無端状の中間転写ベルト４０が配設されている。この中間転写ベルト４０は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミドなどの誘電体樹脂のフィルムによって形成することができる。本実施例では、中間転写ベルト４０は、２次転写対向ローラ４１、駆動ローラ４２、テンションローラ４３の３つのローラに掛け渡されて無端移動する。
【００２３】
中間転写ベルト４０の上方には、第１〜第４の４つの画像形成部（像形成手段，ステーション）Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが直列状に配置されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄはほぼ同様の構成をしており、それぞれマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのトナー像を形成する点が異なる。
【００２４】
図２をも参照して、第１の画像形成部Ｐａを例にとって各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの構成及び動作を説明する。第１の画像形成部Ｐａは、第１の像担持体として、回転可能に配置されたドラム状の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」と呼ぶ。）１ａを備えている。感光ドラム１ａの周囲には、帯電手段である一次帯電器２ａ、現像手段である現像装置３ａ、クリーニング手段である感光ドラムクリーナ５ａなどのプロセス機器が配置されている。各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの構成は同様であり、現像装置３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが収容する現像剤の色が異なる。現像装置３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄには、それぞれマゼンタ現像剤、シアン現像剤、イエロー現像剤、ブラック現像剤が収容されている。
【００２５】
図２中矢印Ｒ１の反時計方向に回転する感光ドラム１ａは、１次帯電器２ａによって一様に帯電される。帯電された感光ドラム１ａには、露光手段たるレーザスキャナ６ａから、原稿のマゼンタ成分色の画像信号によるレーザー光Ｌがポリゴンミラー（図示せず）などを介して投射され、感光ドラム１ａ上に静電潜像が形成される。感光ドラム１ａに形成された静電潜像には、現像装置３ａによってマゼンタトナーが供給され、マゼンタトナー像として可視化される。このトナー像が、感光ドラム１ａの回転に伴って、感光ドラム１ａと中間転写ベルト４０とが当接する１次転写部位Ｔ１に到来すると、１次転写手段（第１の転写手段）としての１次転写ローラ（１次転写帯電部材）４ａに印加した１次転写バイアス（第１の転写バイアス）による１次転写電流で、感光ドラム１ａ上のマゼンタトナー像が中間転写ベルト４０に転写される（１次転写）。
【００２６】
次に、中間転写ベルト４０のマゼンタトナー像を担持した部位が第２の画像形成部Ｐｂに移動すると、このときまでに第２の画像形成部Ｐｂにおいて上記と同様な動作で感光ドラム１ｂ上に形成されたシアントナー像が、マゼンタトナー像の上から中間転写ベルト４０に転写される。
【００２７】
同様に、中間転写ベルト４０が移動するにつれて、第３、第４の画像形成部Ｐｃ、Ｐｄのそれぞれの１次転写部位Ｔ１において、イエロートナー像、ブラックトナー像が、中間転写ベルト４０上のマゼンタトナー像及びシアントナー像の上に重ね合わせて転写される。
【００２８】
一方、このときまでに、給紙カセット１４からピックアップローラ１５によって１枚づつ取り出された記録材Ｐは、レジストローラ１３を経て、２次転写手段（第２の転写手段）としての２次転写ローラ（２次転写帯電部材）７と２次転写対向ローラ４１とが中間転写ベルト４０を介して当接する２次転写部位Ｔ２に供給される。そして、２次転写ローラ７に印加した２次転写バイアス（第２の転写バイアス）による２次転写電流で、中間転写ベルト４０上の４色のトナー像は、２次転写部位Ｔ２に達した記録材Ｐ上に一括して転写される（２次転写）。
【００２９】
尚、１次転写が終了した感光ドラム１ａは、その表面に残留したトナー（１次転写残りトナー）を感光ドラムクリーナ５ａによって除去されて、次の画像形成が可能になる状態となる。又、中間転写ベルト４０の表面に残留したトナー（２次転写残りトナー）は、ベルトクリーニング部材１６によって除去される。
【００３０】
こうして４色のトナー像が転写された記録材Ｐは、分離部（図示せず）により中間転写ベルト４０から分離された後、定着手段としての定着器１１に搬送される。定着器１１では、１対のローラにより記録材Ｐに熱と圧力を加えて、トナー像を記録材Ｐに定着する。その後、画像が定着された記録材Ｐは、画像形成装置外に排出される。
【００３１】
本実施例の画像形成装置１００の各要素について更に説明する。尚、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄで共通の要素について説明する場合、第１の画像形成部Ｐａを例として説明する。
【００３２】
（１）中間転写ベルト
本実施例では、中間転写ベルト４０として、無端状のポリイミド樹脂ベルトを採用している。又、ポリイミド樹脂としては、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ間で電位上昇が起こらない抵抗を有するものを用いた。
【００３３】
つまり、詳しくは後述するように、本実施例では、トナーの帯電量を画像形成に先立って求め、２次転写電流値を決める。そのため、トナーが中間転写ベルト４０上で多重に転写されてもトナーの帯電量が上昇しないことが重要である。このため、あまり抵抗の高い中間転写ベルト４０を採用することは好ましくない。中間転写ベルト４０の体積抵抗率は、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ間の干渉（中間転写ベルト４０の体積抵抗率下限値）や、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ間での電位上昇（中間転写ベルト４０の体積抵抗率上限値）を考慮すると、１０^６〜１０^１２Ω・ｃｍであることが好ましい。より好ましくは、１０^７〜１０^１１Ω・ｃｍ、最も好ましくは、１０^８〜１０^１０Ω・ｃｍである。体積抵抗率がこの範囲より小さいと、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ間で１次転写電流の干渉が顕著となる。又、この範囲より大きいと、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ間を搬送される間の、中間転写ベルト４０上のトナーの電位の上昇が顕著となる。
【００３４】
具体的には、本実施例では、中間転写ベルト４０として、厚み８０μｍ、体積抵抗率約１０^９Ω・ｃｍ（ＪＩＳ−Ｋ６９１１法準拠プローブを使用し、印加電圧１００Ｖ、印加時間６０秒）の導電性ポリイミド樹脂を採用した。
【００３５】
（２）感光ドラム
本実施例では、感光ドラム１ａとして、直径３０ｍｍのアルミニウム製のドラム基体上に通常用いられている有機感光体層を有し、最表層に電荷注入層が設けられている、負帯電の有機感光体を用いた。電荷注入層は、絶縁性樹脂のバインダーに、導電性微粒子としてＳｎＯ_２超微粒子を分散した材料の塗工層である。
【００３６】
具体的には、本実施例では、電荷注入層は、絶縁性樹脂に、光透過性の導電フィラーであるアンチモンをドーピングして低抵抗化（導電化）した粒径約０．０３μｍのＳｎＯ_２超微粒子を、樹脂に対して７０重量パーセント分散した材料の塗工層である。このようにして調合した塗工液をエディッピング塗工法、スプレー塗工法、ロールコート塗工法、ビームコート塗工法などの適当な塗工法にて厚さ約３μｍに塗工して電荷注入層とした。
【００３７】
電荷注入層の体積抵抗率は、１０^１０〜１０^１６Ω・ｃｍであることが好ましい。より好ましくは、１０^１１〜１０^１５Ω・ｃｍ、最も好ましくは１０^１２〜１０^１４Ω・ｃｍである。体積抵抗率が上記範囲より大きいと、電荷注入性の低下が顕著となり、延いては、詳しくは後述するように帯電手段に印加する帯電バイアス電圧の値から感光ドラム１ａの帯電電位を予測することが難しくなる。又、体積抵抗率が上記範囲より小さいと、電荷保持性の低下が顕著となり、静電潜像を保持する像担持体としては機能しなくなる。
【００３８】
尚、被帯電体たる感光ドラム１は、上述のように機能分離された層構成を有するものに限定されるものではなく、例えば、電荷注入層を有さず、感光層の体積抵抗率が上記範囲であるものなどを好適に用いることができる。
【００３９】
（３）１次帯電器
本実施例では、１次帯電器として磁気ブラシ帯電装置２ａを用いた。この磁気ブラシ帯電装置２ａは、詳しくは後述するように、帯電後の感光ドラム１の表面電位を容易に予測可能な帯電手段として用いられる。
【００４０】
図２に示すように、磁気ブラシ帯電装置２ａは、ハウジング２４ａ内に、磁性粒子からなる帯電粒子を収容している。ハウジング２４ａは、感光ドラム１ａと対向する領域が一部開口しており、この開口部に位置して、マグネットローラ２２ａを内包した、帯電粒子担持体としての帯電スリーブ２１ａが、感光ドラム１ａとの間に所定間隙を有するように配置されている。そして、図２中矢印Ｒ２の反時計方向の回転に伴って、帯電スリーブ２１ａ上に所定厚さの帯電粒子の磁気ブラシ（帯電磁気ブラシ）層を形成し、又帯電スリーブ２１ａに帯電バイアス電圧を印加することにより、感光ドラム１ａと帯電磁気ブラシとの接触部（帯電部）Ｎ１にて感光ドラム１ａを所望電位に帯電させる。帯電部Ｎ１より帯電スリーブ２１ａの回転方向上流側において、帯電スリーブ２１ａと所定間隙を隔てて帯電粒子規制部材としての帯電粒子規制ブレード２３ａが対向配置されており、これによりマグネットローラ２２ａの磁力で帯電スリーブ２２ａ上に吸着された帯電粒子の層厚が所定厚さに規制される。
【００４１】
本実施例では、帯電スリーブ２１ａには、帯電時に交流（ＡＣ）電圧に直流（ＤＣ）電圧が重畳された帯電バイアス電圧が印加される。より具体的には、本実施例では、
直流電圧：−７００Ｖ
交流電圧：１２００Ｖｐｐ（１０００Ｈｚ）
の重畳電圧が帯電スリーブ２１ａに印加される。
【００４２】
帯電用の磁性粒子としては、飽和磁化が２５０Ａ・ｍ^２／Ｋｇ、平均粒径４０．０μｍのコア粒子として水素還元Ｚｎ−Ｃｕフェライトから成る磁性粒子を用いた。
【００４３】
又、磁気ブラシ帯電装置２ａは、転写残トナーのうち、特にプラス極性を有するものを静電気的に回収し、又帯電磁気ブラシによる強制的なかきとりによりそれ以外のものも回収する。
【００４４】
斯かる磁気ブラシ帯電装置２ａによれば、被帯電体たる感光ドラム１ａを、帯電スリーブ２１ａへの印加電圧とほぼ同電位に帯電処理することができる。従って、帯電後の感光ドラム１ａの表面電位を容易に予測することが可能である。
【００４５】
（４）現像装置
本実施例では、現像装置３ａは２成分接触現像装置（２成分磁気ブラシ現像装置）であり、現像容器３４ａ内に、主に磁性キャリア（キャリア）と樹脂トナー粒子（トナー）を備える２成分現像剤（現像剤）を収容している。現像容器３４ａは、感光ドラム１ａと対向する領域が開口しており、この開口部に位置して一部分現像容器３４ａ外に露出するように、マグネットローラ３２ａを内包した現像剤担持体としての現像スリーブ３１ａが、感光ドラム１ａとの間に所定間隙を有するように配置されている。現像スリーブ３１ａは、図２中矢印Ｒ３の反時計方向の回転に伴い、マグネットローラ３２ａの磁力により現像容器３４内の現像剤を吸着する。又、現像スリーブ３１ａと所定間隙を隔てて、現像剤規制部材としての現像剤規制ブレード３３ａが対向配置されており、現像スリーブ３１ａの回転に伴い、現像スリーブ３１ａ上に所定厚さの現像剤薄層（現像磁気ブラシ）が形成される。そして、現像スリーブ３１ａ上に形成された現像剤薄層を現像部Ｎ２にて感光ドラム１ａに接触させ、又現像スリーブ３１ａに所定の現像バイアス電圧を印加することにより、感光ドラム１ａに形成された静電潜像を現像する。
【００４６】
本実施では、トナーとしては、平均粒径６μｍのネガ帯電トナーを用い、キャリアとしては、飽和磁化が２０５Ａ・ｍ^２／Ｋｇ、平均粒径３５μｍの磁性キャリアを用いた。又、トナーとキャリアとを重量比６：９４で混合したものを現像剤として用いた。
【００４７】
ここで、本明細書において磁性粒子（キャリア及び帯電粒子）、トナーの平均粒径は、次に示す装置及び方法にて測定した体積平均粒径である。測定装置としてはコールターカウンターＴＡ−ＩＩ型（コールター社製）を用い、個数分布、体積分布を出力するためのインターフェース（日科機製）及びＣＸ−Ｉパーソナルコンピュータ（キヤノン製）を接続し、電解液は１級塩化ナトリウムを用いて１％ＮａＣｌ水溶液を調製する。測定方法は以下に示す通りである。即ち、上記電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１〜５ｍｌ加え、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、粉末の体積、個数を測定して１μｍ〜４０μｍの粒子の体積分布と個数分布とを算出する。そして、体積分布から求められた平均粒径の値を体積平均粒径とした。
【００４８】
又、現像剤中のトナー濃度（トナーとキャリアの比率）を一定に維持するために、図示しない検知手段でトナー濃度を検知し、適宜、現像剤補給手段たるトナーホッパー３６ａからトナー補給が行われる。現像剤中のトナー濃度を検知する検知手段としては、光学式、透磁率測定式、或いは画像形成によって消費された分に相当するトナー量を例えば形成画像の画素数をカウントするなどして算出する方式など、斯界にて種々知られているが、本発明において、斯かる検知手段及びトナー濃度の制御方法自体は任意であるので、ここではこれ以上の説明は省略する。
【００４９】
又、現像容器３４ａ内には、現像容器３４ａ内の現像剤を攪拌しながら搬送する現像剤攪拌部材３５ａが設けられている。本実施例では、現像容器３４ａ内に設けられた２本のスクリューとされる現像剤攪拌部材３５ａ、３５ａは、現像スリーブ３１の長手方向と略平行方向、且つ、互いに逆の進行方向に現像剤を搬送しながら攪拌し、現像容器３４ａ内で現像剤を循環させる。つまり、現像スリーブ３１ａによって現像に供されてトナー濃度の低下した現像剤（２成分現像剤）は、トナーホッパー３６ａから補給されたトナーと混合攪拌されることでトナー濃度が増加されて、再び現像スリーブ３１ａへと搬送される。
【００５０】
本実施例では、現像スリーブ３１ａには、電源（図示せず）から直流（ＤＣ）及び交流（ＡＣ）電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。より具体的には、本実施例では、
直流電圧：−５００Ｖ
交流電圧：周波数２０００Ｈｚ、ピーク間電圧１５００Ｖ
の重畳電圧を印加する。
【００５１】
斯かる現像バイアス電圧を用いて、感光ドラム１ａの露光部にのみ選択的に現像している。一般に、２成分現像法においては、交流電圧を印加すると現像効率が増し、画像は高品位になるが、逆にかぶりが発生しやすくなるという不具合が生じる。このため、通常は現像スリーブ３１ａに印加する直流電圧と感光ドラム１ａの表面電位（暗部電位，未露光部）との間に電位差を設けることによって、かぶりの防止を実現している。かぶり防止のための、この電位差をカブリ取り電位差（Ｖｂａｃｋ）と呼ぶ。
【００５２】
（５）１次転写ローラ
本実施例において、１次転写ローラ４ａは、導電性の芯金の周りに導電性の弾性体を形成したものである。導電性弾性体としては、その抵抗値が１０^４〜１０^１０Ω（芯金・表層間−印加電圧１００Ｖ）程度であり、単泡性或いは連泡性のＥＰＤＭ、ＳＢＲ、ＢＲなどが望ましい。本実施例では、芯金はＳＵＳ製で直径１０ｍｍ、弾性体がＮＢＲ製で厚３ｍｍのスポンジとした。芯金と弾性体表面の実抵抗値は１０^６Ωである。
【００５３】
（６）２次転写ローラ
２次転写ローラ７は、導電性の芯金の周りに半導電性の弾性体を形成したもので、半導電の弾性体の抵抗値は１０^５〜１０^９Ω（芯金−表層間の印加電圧２０００Ｖ）程度であり、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ等のスポンジローラが好ましい。本実施例では、１０^８Ω（芯金−表層間２０００Ｖ印加）の肉厚４ｍｍ、外径２０ｍｍ（芯金径１２ｍｍ）のＮＢＲスポンジローラを採用した。
【００５４】
（Ｂ）次に、本実施例において最も特徴的な、２次転写条件の制御方法について説明する。本実施例では、感光体ドラム１ａ上に現像されたトナーの単位面積当たりの載り量（Ｍ／Ｓ）を測定し、単位重量当たりのトナー帯電量（トリボ）（Ｑ／Ｍ）を算出することにより、２次転写条件を制御する。
【００５５】
単位重量当たりのトナー帯電量（Ｑ／Ｍ）の算出及び２次転写条件の設定は、以下のような手順で行われる。この２次転写条件の設定制御は、出力画像の形成動作に先立って、所定のタイミングで行われる。例えば、装置本体Ａの電源投入時、所定の画像出力枚数毎に、適宜実行すればよい。
【００５６】
図３及び図４をも参照して説明する。図３は、本実施例における２次転写条件の制御態様を模式的に示し、図４は、本実施例の概略制御フローを示す。尚、単位面積当たりのトナー載り量（Ｍ／Ｓ）の測定、単位重量当たりのトナー帯電量（Ｑ／Ｍ）の算出は、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ毎に行うが、その方法は各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて同一であるので、第１の画像形成部Ｐａを例にとって説明する。
【００５７】
（ステップ１）
感光ドラム１ａの表面を、磁気ブラシ帯電装置２ａによって所定電位Ｖｄに帯電させる。本実施例では、１次帯電器として磁気ブラシ帯電装置２ａを用いているため、帯電スリーブ２１ａに印加されている帯電バイアス電圧のＤＣ成分に近い値で、感光ドラム１の表面が帯電される。このため、特別な表面電位センサーを用いることなく、感光ドラム１ａの表面の帯電電位（暗部電位，未露光部電位）Ｖｄを精度良く予測することができる。本実施例では、帯電スリーブ２１ａに−５００Ｖの直流電圧を印加して、予測される感光ドラム１ａの帯電電位Ｖｄは−５００Ｖである。通常の作像時と２次転写条件の制御時とで、感光ドラム１ａの帯電電位は異なる。
【００５８】
（ステップ２）
所定電位Ｖｄに帯電された感光ドラム１表面を、現像装置３ａによって、現像バイアス（ＤＣ成分）Ｖｄｃを段階的に振りながら現像する。このときの感光ドラム１ａの帯電電位Ｖｄと、現像バイアスＶｄｃとの差の絶対値が、感光ドラム１ａの非露光表面を現像した際の現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔ（＝｜Ｖｄｃ−Ｖｄ｜）である（図５）。この現像コントラストＶｃｏｎｔが大きいほど、より多くのトナーが感光ドラム１ａに転移する傾向を示す。
【００５９】
本実施例では、現像バイアスＶｄｃを、−７５０〜−５５０Ｖまで、５０Ｖ毎に変更する。このトナー像は、感光ドラム１ａの長手方向の画像形成領域全体に延在する帯画像（パターン）として形成される。各現像バイアスＶｄｃによる現像剤像は、後述する現像剤濃度検知手段により濃度検知が可能な搬送方向幅を有していればよい。
【００６０】
ここで、感光ドラム１を帯電後、露光部に対して現像を行うという、一般的な反転現像工程を行わないのは、次の理由による。つまり、現像コントラストＶｃｏｎｔを、露光部電位Ｖｌと現像バイアスＶｄｃとの差（絶対値）でとると、露光部電位Ｖｌは感光ドラム１ａの環境変動や耐久変動により変動しやすいため、感光ドラム１ａの表面電位センサーなしでは正確な現像コントラストＶｃｏｎｔを得ることが困難なためである。
【００６１】
各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの感光ドラム１ａ〜１ｄへのトナー像の形成は、同時に行っても、異なるタイミングで行ってもよい。
【００６２】
（ステップ３）
次に、前ステップで段階的に現像コントラストＶｃｏｎｔを変更して感光ドラム１ａ上の形成したトナー像の濃度、即ち、単位面積当たりのトナー載り量（Ｍ／Ｓ）を、現像剤像濃度検知手段としての反射型濃度計９ａによって検知する。
【００６３】
本実施例では、感光ドラム１ａ上のトナー載り量は、感光ドラム１ａの回転方向において現像装置３ａの下流、且つ、感光ドラム１ａの回転方向において転写ローラ４ａの上流において感光ドラム１ａに対向配置される反射型濃度計９ａの出力電圧の変動に基づいて求められる。反射型濃度計９ａとしては、感光ドラム１ａの表面に対して検出光を照射して、その反射光量を測定することによって、検出電圧の変動より対象濃度を検出する、公知の任意のものを用いることができる。図８は、本実施例にて用いた反射型濃度計９ａの検出電圧特性を示す。現像剤像濃度検知手段の構成は、第１〜第４の画像形成部Ｐａ〜Ｐｄで同様である。
【００６４】
（ステップ４）
ここで、現像コントラストＶｃｏｎｔと単位重量当たりのトナーの帯電量（Ｑ／Ｍ）によって、単位面積当たりのトナー載り量（Ｍ／Ｓ）が変わることが分かっている。図６は、現像コントラストＶｃｏｎｔと、感光ドラム１ａ上の単位面積当たりのトナー載り量（Ｍ／Ｓ）との関係が、単位重量当たりのトナーの帯電量（Ｑ／Ｍ）によって異なることを示している。つまり、図６に示されたグラフの傾きが、単位重量当たりのトナーの帯電量（Ｑ／Ｍ）を示しており、この傾きと単位重量当たりのトナー帯電量（Ｑ／Ｍ）との関係は、図７に示すようになる。
【００６５】
従って、現像コントラストＶｃｏｎｔを振り、そのときの単位面積当たりのトナー載り量を検知すれば、図６に示すような、現像コントラストＶｃｏｎｔと単位面積当たりのトナー載り量（Ｍ／Ｓ）との関係を示す線を引くことができる。そして、その傾きから、予め求められている図７に示すような関係を用いることによって、単位重量当たりのトナーの帯電量（Ｑ／Ｍ）を求めることができる。
【００６６】
一例として、トナーの帯電量３×１０^−２Ｃ／ｋｇのとき、現像コントラストＶｃｏｎｔ＝２００Ｖではトナー載り量は５×１０^−３ｋｇ／ｍ^２であり、現像コントラストＶｃｏｎｔ＝１００Ｖではトナー載り量は２．５×１０^−３ｋｇ／ｍ^２となった。トナーの帯電量が１．５×１０^−２Ｃ／ｋｇのとき、現像コントラストＶｃｏｎｔ＝１００Ｖではトナー載り量は５×１０^−３ｋｇ／ｍであり、現像コントラストＶｃｏｎｔ＝５０Ｖではトナー載り量は２．５×１０^−３ｋｇ・ｍ^２であった。
【００６７】
このように、現像コントラストＶｃｏｎｔ（＝｜Ｖｄ−Ｖｄｃ｜）を段階的に変え、単位面積当たりのトナー載り量（Ｍ／Ｓ）を反射型濃度計９ａの結果に基づいて求めることによって、単位重量当たりのトナーの帯電量（トリボ）（Ｑ／Ｍ）を求めることができる。
【００６８】
（ステップ５）
次に、前ステップにて各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ毎に算出した、各色のトナーの単位重量当たりの帯電量（Ｑ／Ｍ）に基づいて、中間転写ベルト４０上のトナー像の最大電荷密度（トナー電荷量の最大値）を計算する。本実施例では、各色での単位面積当たりの最大トナー載り量は１．０ｍｇ／ｃｍ^２であり、単位面積当たりの最大載り量は２色分（２．０ｍｇ／ｃｍ^２）である。従って、中間転写ベルト４０上に形成されるトナー像の単位面積当たりの最大電荷密度は、最も高い単位重量当たりのトナー帯電量（Ｑ／Ｍ）を有する色のトナーと、２番目に高い単位重量当たりのトナー帯電量（Ｑ／Ｍ）を有する色のトナーを基準に算出することができる。
【００６９】
具体的には、各色で最も高い単位重量当たりのトナー帯電量をＱ１（Ｃ／ｋｇ）、２番目に高いトナー帯電量をＱ２（Ｃ／ｋｇ）とするとき、下記式（１）、
（Ｑ１＋Ｑ２）×１．０×１０^−２　　　　　　　・・・・・（１）
により、中間転写ベルト４０上のトナー像の単位面積当たりの最大電荷密度（Ｃ／ｍ^２）が算出される。
【００７０】
（ステップ６）
中間転写ベルト４０上に形成されるトナー像の、単位面積当たりのトナーの最大電荷密度から、２次転写ローラ４ａに印加する２次転写バイアスを決定する。
【００７１】
例えば、本実施例の画像形成装置１００において、中間転写ベルト４０上のトナー像の単位面積当たりのトナー最大電荷密度が６×１０^−４Ｃ／ｍ^２である場合、トナーをＣＬＣ用紙（キヤノン（（株）製、ＣＬＣ推奨紙（坪量８０ｇ／ｍ^２））、Ａ４横送りの紙に転写するのに必要な転写電流値は３０μＡであり、単位面積当たりのトナー最大電荷密度が３×１０^−４Ｃ／ｍ^２である場合は１５μＡであった。
【００７２】
尚、本実施例のように、２次転写バイアスの制御方法として定電流制御を採用している場合、記録材Ｐに供給する電荷密度を一定にするために、非通紙部に流れる電流値も考慮し、横送り時の記録材Ｐの幅（記録材Ｐの長手方向長さ）、即ち、記録材Ｐの搬送方向に略直交する方向の長さによって２次転写バイアスの電流値を可変にすると、より正確に記録材Ｐに供給する電荷密度を制御することができる。
【００７３】
本実施例では、上述のような２次転写条件の制御は、画像形成装置１００の動作を統括制御する制御回路５０が行う。制御回路５０は、制御の中心素子たるＣＰＵ５１、記憶手段としてＲＡＭ５２及びＲＯＭ５３、データ変換素子であるＡ／Ｄ変換器５５、Ｄ／Ａ変換器５６、外部の機器との情報の入出力のためのインターフェイス素子５４などを備えている。制御回路５０は、外部の機器としての反射型濃度計９ａの出力信号を取り込み、ＲＡＭ５２に一旦記憶させ、ＣＰＵ５１による演算制御に供する。そして、ＲＯＭ５３に記憶された制御プログラム、予め設定された各種データを用いて、外部の機器としての現像スリーブ３１ａに現像バイアスを印加する現像バイアス電源５７、帯電スリーブ２１ａに帯電バイアスを印加する帯電バイアス電源５８、２次転写ローラ７に２次転写バイアスを印加する２次転写バイアス電源５９を制御する。又、ＲＡＭ５２には、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ毎に算出された単位重量当たりのトナー帯電量など、演算制御過程における各種データが一旦記憶される。
【００７４】
本実施例では、２次転写バイアス条件の制御に関して、ＲＯＭ５３には、感光ドラム１ａの表面を所定電位Ｖｄに帯電させるために帯電スリーブ２１ａに印加する所定の帯電バイアス値（ステップ１）、段階的に変更して現像スリーブ３１ａに印加する現像バイアス値（ステップ２）、反射型濃度計９ａの出力電圧と感光ドラム１ａ上の単位面積当たりのトナー載り量（Ｍ／Ｓ）との関係（ステップ３）、現像コントラストＶｃｏｎｔと単位面積当たりのトナー載り量（Ｍ／Ｓ）との関係の傾きと、単位重量当たりのトナーの帯電量（Ｑ／Ｍ）との関係（ステップ４）、単位面積当たりのトナー最大電荷密度と最適な２次転写電流値（記録材Ｐのサイズで可変）との関係（ステップ６）などの予め設定されたデータが記憶されている。ＣＰＵ５１は、これらのデータを用いて、上述のような演算制御により、２次転写バイアス電源５９から２次転写ローラ７に印加する２次転写バイアスの値を決定する。本実施例において、演算制御素子たるＣＰＵ５１は、現像剤帯電量を算出する現像剤帯電量算出手段と、第２の像担持体上の現像剤電荷量の最大値を計算する手段と、２次転写バイアスの値を決定する制御手段との機能を有している。
【００７５】
以上、本実施例によれば、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおいて各色のトナーの単位重量当たりの帯電量（Ｑ／Ｍ）を検出し、これに基づいて中間転写ベルト４０上のトナー像の単位面積当たりのトナー最大電荷密度を算出し、そしてこれに基づいて２次転写バイアスを設定することで、温湿度センサー（環境センサー）や環境制御、更には表面電位センサーを具備することなく、常に最適な条件で中間転写ベルト４０上のトナー像を記録材Ｐに転写することができる。
【００７６】
実施例２
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作は、実施例１のものと同様であるので、同様の構成、作用を有する要素には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００７７】
図９は、本実施例の画像形成装置２００の概略断面を示す。本実施例の画像形成装置２００は、現像剤像の濃度検知手段としての反射型濃度計９が中間転写ベルト４０上のトナー像の濃度を検知し得るように１つ設けられているところが、実施例１とは異なる。
【００７８】
本実施例では、２次転写バイアス条件の設定は、以下のような手順で行われる。この２次転写条件の設定制御は、出力画像の形成動作に先立って、所定のタイミングで行われる。例えば、装置本体Ａの電源投入時、所定の画像出力枚数毎に、適宜実行すればよい。
【００７９】
図１０及び図１１をも参照して説明する。図１０は、本実施例における２次転写条件の制御態様を模式的に示し、図１１は、本実施例の概略制御フローを示す。尚、中間転写ベルト４０上の単位面積当たりのトナー載り量（Ｍ／Ｓ）の測定、単位重量当たりのトナー帯電量（Ｑ／Ｍ）の算出は、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ毎に行うが、その方法は各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて同一であるので、第１の画像形成部Ｐａを例にとって説明する。
【００８０】
（ステップ１）
感光ドラム１ａの表面を、磁気ブラシ帯電装置２ａによって所定電位Ｖｄに帯電させる。
【００８１】
（ステップ２）
所定電位Ｖｄに帯電された感光ドラム１ａの表面を、現像装置３ａによって、現像バイアスＶｄｃを固定して現像する。このときの感光ドラム１ａの帯電電位Ｖｄと現像バイアスＶｄｃの差の絶対値が現像のコントラストＶｃｏｎｔ（＝｜Ｖｄｃ−Ｖｄ｜）である（図５）。この現像コントラストＶｃｏｎｔが大きいほど、より多くのトナーが感光ドラム１ａに転移する傾向を示す。
【００８２】
ここで、実施例１と同じ理由により、感光ドラム１を帯電後、露光部に対して現像を行うという一般的な反転現像工程を行わない。つまり、現像のコントラストＶｃｏｎｔを、露光部電位Ｖｌと現像バイアスＶｄｃとの差（絶対値）でとると、露光部電位Ｖｌは感光ドラム１ａの環境変動や耐久変動により変動しやすいため、表面電位センサーなしでは正確なＶｃｏｎｔを得ることが困難なためである。
【００８３】
（ステップ３）
次に、前ステップにて感光ドラム１ａ上に形成したトナー像を、１次転写ローラ４ａに供給する転写電流値を段階的に変えながら、中間転写ベルト４０に１次転写する。
【００８４】
（ステップ４）
そして、中間転写ベルト４０上に転写されたトナー像の濃度を、濃度検知手段たる反射型濃度計９によって検出する。
【００８５】
（ステップ５）
これによって、転写電流値と中間転写ベルト４０上のトナー像の濃度、即ち、単位面積当たりのトナー載り量（Ｍ／Ｓ）との関係を求めることができる。従って、中間転写ベルト４０に供給した電荷量と、中間転写ベルト４０上の単位面積当たりのトナー載り量（Ｍ／Ｓ）が分かるので、単位重量当たりのトナーの帯電量（Ｑ／Ｍ）を算出することができる。
【００８６】
具体的には、１次転写部位Ｔ１における中間転写ベルト４０への供給電荷密度をＱｔ（Ｃ／ｍ^２）、そのときにトナーを転写するのに使われた電荷利用効率をη、単位面積当たりのトナー載り量をＭ（ｋｇ／ｍ^２）とすると、次式（２）、
Ｑｔ×η／Ｍ　　　・・・・・（２）
により単位重量当たりのトナー帯電量（Ｃ／ｋｇ）を求めることができる。
【００８７】
ここで、１次転写部Ｔ１で中間転写ベルト４０に供給した電荷密度Ｑｔ（Ｃ／ｍ^２）は、転写電流値Ｉ（Ａ）、プロセススピード（本実施例では感光ドラム１ａ及び中間転写ベルト４０の表面移動速度（周速度））Ｖｐ（ｍ／ｓｅｃ）、１次転写ローラ幅（記録材Ｐの搬送方向に略直交する方向の長さ）Ｌ（ｍ）より、下記式、
Ｑｔ＝Ｉ／Ｖｐ／Ｌ
により求められる。電荷利用効率ηは、単位重量あたりのトナーの帯電量Ｑｔｏｎｅｒ（Ｃ／ｋｇ）、単位面積あたりのトナー載り量Ｍ（ｋｇ／ｍ^２）より、単位重量あたりのトナーの電荷量Ｑｔｏｎｅｒ×ＭをＱｔで除算することにより求められる。
【００８８】
１次転写電流値を変えて１次転写された各トナー像に関して得られた、中間転写ベルト４０への供給電荷量と単位面積当たりのトナー載り量（Ｍ／Ｓ）は、次のように取り扱われる。即ち、本実施例では、感光ドラム１ａ上のトナー載り量（Ｍ／Ｓ）は、現像コントラストＶｃｏｎｔが固定されているので変化しない。そこで、転写電流を変化させることによって、転写効率が変化となって現れる。転写電流を上げると次第に転写効率が上がり、中間転写ベルト４０上のトナー載り量（Ｍ／Ｓ）も濃くなるが、あるポイントで飽和する。その飽和開始点を、転写電流に対する中間転写ベルト４０上のトナー載り量（Ｍ／Ｓ）の変化の傾きからもとめ、飽和開始点をＱｔに採用する転写電流Ｉとする。これによって正確に単位重量当たりのトナー帯電量を求めることができる。
【００８９】
（ステップ６）
次に、前ステップにて各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ毎に算出した、各色のトナーの単位重量当たりの帯電量（Ｑ／Ｍ）に基づいて、中間転写ベルト４０上のトナー像の最大電荷密度（トナー電荷量の最大値）を計算する。本実施例では、各色での単位面積当たりの最大トナー載り量は１．０ｍｇ／ｃｍ^２であり、単位面積当たりの最大載り量は２色分（２．０ｍｇ／ｃｍ^２）である。従って、中間転写ベルト４０上に形成されるトナーの単位面積当たりの最大電荷密度は、最も高い単位重量当たりのトナー帯電量（Ｑ／Ｍ）を有する色のトナーと、２番目に高い単位重量当たりのトナー帯電量（Ｑ／Ｍ）を有する色のトナーを基準に算出することができる。具体的には、実施例１と同様に、前述の式（１）により、中間転写ベルト４０上のトナー像の単位面積当たりの最大電荷密度（Ｃ／ｍ^２）が算出される。
【００９０】
（ステップ７）
中間転写ベルト４０上に形成されるトナー像の、単位面積当たりのトナーの最大電荷密度から、実施例１と同様にして、２次転写ローラ４ａに印加する２次転写バイアスを決定する。
【００９１】
尚、本実施例では、２次転写バイアスの制御方法として定電流制御を採用しているので、記録材Ｐに供給する電荷密度を一定にするために、記録材Ｐの幅によって、２次転写バイアスの電流値を可変にすると、より正確に記録材Ｐに供給する電荷密度を制御するのに効果的である。
【００９２】
本実施例の２次転写条件の制御は、実施例１と同様に、画像形成装置２００の動作を統括制御する制御回路５０が行う。本実施例制御回路５０の動作は、実施例１のものと概略同様であるが、本実施例では、２次転写バイアス条件の制御に関して、ＲＯＭ５３には、段階的に変更して１次転写バイアス電源６０から１次転写ローラ４ａに供給する転写電流値（ステップ３）、反射型濃度計９の出力電圧と中間転写ベルト４０上の単位面積当たりのトナー載り量（Ｍ／Ｓ）との関係（ステップ４）などの予め設定されたデータが記憶されていることが異なる。
【００９３】
以上、本実施例によれば、トナーの帯電量を検出し、これに基づいて転写バイアスを設定することで、常に最適な条件で中間転写ベルト４０上のトナー像を記録材Ｐに転写することができる。又、本実施例によれば、最終ステーション（第４の画像形成部Ｐｄ）の後に濃度検知手段たる反射型濃度計９を設ければよく、よりコストダウンを図ることができる。
【００９４】
尚、１次転写ローラ４ａ〜４ｄの出力は、濃度検知手段を動作させる色のステーションのみＯＮとして、他のステーションではＯＦＦとすることで、一度中間転写ベルト４０上に転写されたパターン画像が次のステーションで再転写されることも少なく、より正確に、中間転写ベルト４０上のトナー像濃度及びトナーの帯電量を求めることができる。又、１次転写部位Ｔ１で感光ドラム１ａ（１ｂ〜１ｄ）からパターン画像を転写するにあたり、ある一定の現像コントラストＶｃｏｎｔの画像に対して、多段階に転写電流値を振ることによって、正確にトナーの帯電量を求めることができる。
【００９５】
実施例３
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本構成、動作は上記実施例１、２と同様である。従って、ここでは、同様の構成、作用を有する要素には同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００９６】
本実施例では、各色のトナーの単位重量当たりの帯電量（Ｑ／Ｍ）を求めた後の制御に特徴がある。各色のトナーの単位重量当たりの帯電量（Ｑ／Ｍ）は、実施例１又は２と同様にして求めることができる。
【００９７】
本実施例では、各色のトナーの単位重量当たりの帯電量（Ｑ／Ｍ）の中で、最大のものＴｍａｘと最小のものＴｍｉｎとの差、即ち、△Ｔ＝Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎが予め決められた規定値より大きくなった場合には、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおいてトナーの帯電量を調整する動作に入る。本実施例では、△Ｔが１×１０^−２Ｃ／ｋｇを越えた場合に、次の動作に入る。
【００９８】
つまり、各色のトナーの単位重量当たりの帯電量ＴＭ（マゼンタ）、ＴＣ（シアン）、ＴＹ（イエロー）、ＴＫ（ブラック）の平均値をターゲットのトナー帯電量とし、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおける現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度（トナーとキャリアの比率）を変える動作を行う。上述のように、現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度は、図示しない検知手段により検知した現像容器３４ａ〜３４ｄ内のトナー濃度に基づいて、現像剤補給手段たるトナーホッパー３６ａ〜３６ｄから現像容器３４ａ〜３４ｄに補給するトナーを補給量を調節することで、調節することができる。又、現像容器３４ａ〜３４ｄ内の現像剤を攪拌・搬送する現像剤攪拌部材３５ａ〜３５ｄの動作を調節することにより、トナーの帯電量を調節することもできる。勿論、これら両者を行ってもよい。
【００９９】
トナー補給或いは現像剤攪拌動作とトナー帯電量との関係は、予め実験などによって求めることができ、斯かるデータに基づいて必要時にトナーホッパー３６ａ〜３６ｄ、現像剤攪拌部材３５ａ〜３５ｄを適宜駆動すればよい。
【０１００】
又、本実施例では、Ｔｍａｘの上限値は４×１０^−２Ｃ／ｋｇとし、Ｔｍｉｎの下限値は１×１０^−２Ｃ／ｋｇとした。そして、Ｔｍａｘが上限値を超えているか、Ｔｍｉｎが下限値を下回っている場合には、その色以外のトナーの単位重量当たりの帯電量から、平均トナー帯電量を算出し、ターゲットのトナー帯電量とする。こうすることによって、２次転写電流をより正確に設定することができ、転写不良を防止することができる。
【０１０１】
本実施例では、各色のトナー帯電量の差を、ある一定の範囲内に収めるための制御を有することを特徴としている。従って、例えば、上記では、各色のトナー帯電量の平均を求めるとしたが、その他の適当な統計処理であってもよく、上記構成と類似の手段で行ってもかまわない。
【０１０２】
本実施例では、実施例１、２と概略同様にして２次転写条件を制御する制御回路５０は、ΔＴが規定値を超えた場合にトナー補給動作及び／又は現像剤攪拌動作を制御する現像剤帯電量調整手段としても機能する。制御回路５０の記憶手段たるＲＯＭ５３には、予め設定されたΔＴ（＝Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎ）の規定値が記憶されている。又、ＲＯＭ５３には、トナー補給動作或いは現像剤攪拌動作と、トナー帯電量との関係が記憶されている。そして、外部の機器としてトナーホッパー３６ａ〜３６ｄ、現像剤攪拌部材３５ａ〜３５ｄの動作を制御する。
【０１０３】
以上、本実施例によれば、実施例１、２と同様に、常に最適な条件で２次転写を行うことができ、更に、トナー帯電量の変動が規定値を超えた場合にこれを調整することができ、転写不良を防止することができる。
【０１０４】
実施例４
次に、本発明の更に他の実施例について説明する。本実施例は、実施例３の変形例である。
【０１０５】
実施例３によれば、トナーの帯電量を調整する動作に入ると、画像形成動作を一時停止することになる。画像形成装置の画像生産性を考えると、画像形成動作を停止せずに連続して行えることが好ましい。
【０１０６】
そこで、本実施例では、各色のトナーの単位重量当たりの帯電量（Ｑ／Ｍ）の中で、最大のものＴｍａｘと最小のものＴｍｉｎとの差、即ち、ΔＴ＝Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎが規定値を越えると判断された場合には、帯電量の低い色のトナーに、１次転写部位Ｔ１において帯電を付与する手段を講じる。
【０１０７】
例えば、第２の画像形成部Ｐｂのシアントナーのみ、帯電量がＴｍｉｎの下限値を下回っていた場合には、第２の画像形成部Ｐｂにおける１次転写電圧を規定値（通常の値）より所定量だけ上昇させる。逆に、シアントナーのみ、Ｔｍａｘの上限値を越えていた場合には、他の色の１次転写電圧を規定値（通常の値）より所定量だけ上昇させる。即ち、１次転写手段から中間転写ベルト４０への供給電荷密度を変更する。
【０１０８】
転写電荷が不足した場合の転写不良に比べて、転写電荷過多の転写不良は、画像上で均一に転写抜けが発生するので、画像不良として目立ちにくいという特徴があるため、上記のような構成をとりうる。
【０１０９】
そして、このような、一時的な（緊急時の）転写電圧設定で画像形成している間に、実施例３で説明したように、トナー補給或いは現像剤の攪拌動作を行い、各色のトナーの帯電量を所望の帯電量にする。
【０１１０】
本実施例では、実施例３と同様に、２次転写条件を制御する制御回路５０が、現像剤帯電量調整手段として機能する。本実施例では、制御回路５０の記憶手段たるＲＯＭ５３には、Ｔｍｉｎの下限値、Ｔｍａｘの上限値のデータ、各色のトナーがＴｍｉｎ下限値或いはＴｍａｘ上限値を越えた場合の１次転写バイアスの変更量などのデータが記憶されている。
【０１１１】
以上、本実施例によれば、画像形成動作を一時停止することなく、トナーの帯電量を調整することができる。
【０１１２】
尚、上記各実施例では、帯電手段として磁気ブラシ帯電器を採用したが、本発明はこれに限定されるものではない。帯電手段は、被帯電体たる感光体上の表面電位（帯電電位）を容易に、即ち、表面電位センサーを用いずに予測できる帯電手段であればよい。
【０１１３】
例えば導電性微粒子（例えばＳｉＯ_２などの金属酸化物）を塗布した発砲弾性ローラを被帯電体に接触させて帯電処理するものなど、接触式のローラ或いはブラシ帯電器などであってもよく、上記各実施例と同じ効果を得ることができる。又、非接触のコロナ帯電器であっても、グリッドを有するスコロトロン帯電器などで、グリッド電位より被帯電体の表面電位が予測できるものであれば用いることができ、上記各実施例と同じ効果が得られることはいうまでもない。
【０１１４】
又、上記各実施例では、１次転写手段、２次転写手段として、転写ローラを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。他の転写手段として、コロナ帯電方式のもの、或いはブレード形状、ブラシ形状のものなどであってもかまわない。
【０１１５】
更に、上記各実施例では、それぞれが像担持体としての感光ドラムを有する複数の画像形成部を有し、各画像形成部の感光ドラムに形成したトナー像を中間転写体上で重ね合わせた後、記録材に２次転写するとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１１６】
例えば、当業者には周知のように、像担持体として感光ドラムを１つ有し、又この感光ドラム上の静電潜像を現像しうる複数の現像手段を有し、色分解された画像情報に従って感光ドラム上に静電潜像を順次形成するごとに、対応する色の現像手段で現像し、これを中間転写体上に順次重ねて転写する工程を繰り返し、その後中間転写体から記録材に一括して転写して記録画像を得る画像形成装置にも、本発明は等しく適用可能であり、上記各実施例と同様の効果を奏する。この場合、上記各実施例において説明した単位面積当たりのトナー載り量の検知工程は、１つの感光ドラム上或いは中間転写体上で、順次に行えばよい。その他の構成、動作については、上記各実施例の説明を援用する。
【０１１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第１の像担持体或いは第２の像担持体上の各色のトナーの帯電量を算出する手段を有し、第２の転写バイアスの値を決定することで、簡易且つ安価な構成にて、装置スペースも要さず、環境の変化に対してレスポンスが早く２次転写条件を設定し、安定した高品位の画像を常時出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略断面図である。
【図２】図１の画像形成装置の画像形成部をより詳しく示す概略断面図である。
【図３】２次転写条件の制御態様の一実施例を説明するためのブロック図である。
【図４】２次転写条件の制御手順の一実施例を説明するためのフロー図である。
【図５】２次転写条件の制御の一実施例における現像コントラストＶｃｏｎｔを説明するためのモデル図である。
【図６】現像コントラストＶｃｏｎｔと感光ドラム上の単位面積当たりのトナー載り量との関係の一例を示すグラフ図である。
【図７】図６に示す直線の傾きと単位重量当たりのトナー帯電量との関係の一例を示すグラフ図である。
【図８】反射型濃度計の出力電圧と感光ドラム上のトナー載り量との関係を示すグラフ図である。
【図９】本発明に係る画像形成装置の他の実施例の概略断面図である。
【図１０】２次転写条件の制御態様の一実施例を説明するためのブロック図である。
【図１１】２次転写条件の制御手順の他の実施例を説明するためのフロー図である。
【符号の説明】
１　　　　　感光ドラム（第１の像担持体、電子写真感光体）
２　　　　　磁気ブラシ帯電装置（１次帯電器、帯電手段）
３　　　　　現像装置（現像手段）
４　　　　　１次転写ローラ（１次転写帯電部材、第１の転写手段）
７　　　　　２次転写ローラ（２次転写帯電部材、第２の転写手段）
９　　　　　濃度検知手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus that forms a developer image on an image carrier using an electrophotographic method or an electrostatic recording method, and transfers the image to a recording material to obtain a recorded image. The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine and a laser beam printer which obtains a recorded image by transferring a developer image formed on a first image carrier to a second image carrier and then transferring the image to a recording material. .
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, in an image forming apparatus using an electrophotographic method, a visible image (toner image) formed by a developer (toner) on a photoreceptor or an intermediate transfer member is transferred onto a recording material such as paper to form an image. At the time of obtaining, a transfer current or the like applied to a transfer charging unit is controlled so that good transfer can be stably performed.
[0003]
In addition, in order to obtain an optimal image, a temperature / humidity sensor (environment sensor) and a surface potential sensor that measures the surface potential of the photoconductor are installed near the photoconductor. Controls the surface potential of the photosensitive member, the amount of image exposure of the exposure unit, the developing bias of the developing device, the transfer current of the transfer charging device, and the like. Such control is necessary because the potential characteristics of the photoconductor and the charging characteristics of the toner in the developer are greatly affected by the temperature and humidity.
[0004]
Particularly, in an image forming apparatus having an intermediate transfer member, when a full-color image is formed once on the intermediate transfer member with toners of a plurality of colors, and the toner images formed by the plurality of toners are collectively transferred to a recording material such as paper, If there is a difference in the charge amount (toner of the toner) of the toner of each color, the optimum transfer current value differs for each color, and it becomes difficult to optimize the transfer current, and transfer failure occurs. For this reason, post chargers for adjusting the charge amount of the toner on the intermediate transfer member have been widely used.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional technique has the following problems.
[0006]
That is, for example, when the humidity suddenly changes from a high humidity state to a low humidity state, the temperature and humidity sensor immediately detects the temperature and / or humidity of the atmosphere, but the followability of the charging characteristics of the toner is affected by environmental fluctuations. On the other hand, the charge amount Q / M per unit weight of the toner may be different from the value expected from the detection result of the temperature and humidity sensor.
[0007]
As described above, according to the conventional method of controlling the operating condition of the apparatus using the temperature and humidity sensor, the response to the environmental change is poor, and it is difficult to constantly output a stable high-quality image.
[0008]
Further, when a method of adjusting the charge amount of the toner by using the post-charging device is adopted, not only the cost and space of the post-charging device are required, but also adverse effects such as inducing scattered images may be caused.
[0009]
On the other hand, JP-A-6-130768 discloses that the first, second, and third surface potentials are respectively set at a position immediately after image exposure, a position immediately after development, and a position immediately after exposure irradiation by a pre-exposure lamp. A sensor is installed, and the surface potential Vi on the photosensitive drum immediately after the latent image is formed, the surface potential Vx on the photosensitive drum immediately after toner development, and the photosensitive drum holding the toner image are sufficiently exposed and irradiated by the pre-exposure lamp. The surface potential Vt on the toner layer immediately after the measurement is measured. Then, based on the potential component Vx-Vi that fluctuates due to the charge of the toner by developing with the toner, and the measured value of the surface potential Vt on the toner layer after exposure and irradiation, the unit area of the toner developed on the photosensitive drum is determined. A method has been proposed in which the development amount M / S and the toner charge amount Q / M per unit weight are calculated, predicted, and the transfer conditions and the like are controlled.
[0010]
However, in this method, since a plurality of surface potential sensors need to be installed, there is a problem that the cost is increased and a space is required around the photosensitive drum.
[0011]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a simple and inexpensive configuration, which does not require any device space, has a fast response to environmental changes, sets secondary transfer conditions, and constantly outputs a stable high-quality image. It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus capable of performing the above.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by an image forming apparatus according to the present invention. In summary, a first aspect of the present invention is directed to a first image carrier, a charging unit for charging the first image carrier, and a developer applied to the first image carrier by applying a developing bias. A second image carrier on which a developer image is transferred from the first image carrier, and a first transfer bias applied by applying a first transfer bias. A first transfer unit for transferring a developer image from the image carrier to the second image carrier, and a developer image from the second image carrier to a recording material by applying a second transfer bias. And a second transfer unit for transferring the toner image. A density detecting unit for detecting a density of the developer image on the first image carrier; and The surface potential of the first image carrier after charging and the predetermined current formed on the first image carrier are determined. A developer charge amount calculation unit that calculates a developer charge amount of the developer image based on a result of detecting the density of the developer image by the density detection unit and a developing bias value at the time of forming the developer image; Control means for determining the value of the second transfer bias based on the calculation result of the developer charge amount calculation means. According to one embodiment of the present invention, the developer charge amount calculation means changes the predicted surface potential of the first image carrier after charging and the developing bias in a stepwise manner. Based on the result of detecting the density of each developer image formed on the image carrier by the density detecting means and each developing bias value that is changed stepwise at the time of forming the developer image, the developer The developer charge of the image is calculated.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, an image forming apparatus includes: a density detecting unit configured to detect a density of a developer image on the second image carrier; and a second image carrier from the first image carrier. The amount of charge supplied to the second image carrier by the first transfer unit when transferring a predetermined developer image to the second image carrier, and the result of detection of the density of the developer image by the density detection unit. Developer charge amount calculating means for calculating a developer charge amount of the developer image based on the developer image; control means for determining a value of the second transfer bias based on a calculation result of the developer charge amount calculating means; It has the composition characterized by having. According to one embodiment of the present invention, the developer charge amount calculating unit changes the developer charge amount stepwise when transferring a predetermined developer image from the first image carrier to the second image carrier. The amount of electric charge supplied to the second image carrier by the first transfer means and the density of each developer image on the second image carrier corresponding to the amount of electric charge are detected by the density detecting means. The amount of developer charge of the developer image is calculated based on the result detected in step (1).
[0014]
Each of the above-described embodiments of the present invention can be suitably applied to an image forming apparatus having a plurality of developing units each forming a developer image of a different color, and calculates a developer charge amount of each color, based on the calculation result. The value of the second transfer bias is determined. According to one embodiment of the present invention, the image forming apparatus has a plurality of first image carriers on which developer images of different colors are formed.
[0015]
According to each of the other embodiments of the present invention, the image forming apparatus further calculates the maximum value of the developer charge amount per unit area of the developer image of each color based on the calculation result of the developer charge amount calculation unit. The control unit determines a value of the second transfer bias based on a maximum value of a developer charge amount per unit area of the developer image of each color.
[0016]
According to another embodiment of the present invention, when the difference between the maximum value and the minimum value of the developer charge amount between the developer images of the respective colors is larger than a specified value, the developer is controlled not to exceed the specified value. It has a developer charge amount adjusting means for adjusting the charge amount. In one embodiment, the developer charging amount adjusting unit adjusts the developer charging amount by adjusting the operation of the developer stirring unit in the developing unit and / or adjusting the developer supply amount to the developing unit. I do. In another embodiment, the developer charge amount adjusting means adjusts the developer charge amount by changing a charge density supplied from the first transfer means to the second image carrier.
[0017]
In each of the present inventions, as the charging unit, a magnetic brush type contact charging device for charging a magnetic brush of magnetic particles to the first image carrier and charging the first image carrier, an elastic roller Can be suitably used with a contact charging device of a charging roller type that charges the first image carrier with the first image carrier.
[0018]
In one embodiment of the present invention, the second transfer means has a constant current power supply, and the second transfer means has a length in a direction substantially perpendicular to the recording material conveyance direction. The output is variable. In one embodiment of the present invention, the second image bearing member has a volume resistivity of 10%. ⁶ Ω · cm-10 ¹² Ω · cm.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the image forming apparatus according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
[0020]
Example 1
An embodiment of the image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. The image forming apparatus 100 according to the present exemplary embodiment uses an electrophotographic method to transfer developer images (toner images) formed on a plurality of photoconductors as a first image carrier to an intermediate transfer as a second image carrier. This is a laser beam printer capable of forming a full-color image, which is transferred to a recording material, for example, a recording sheet, an OHP sheet, or the like after being transferred to a body to obtain a recorded image.
[0021]
(A) First, a basic image forming operation of the image forming apparatus 100 of the present embodiment will be described. FIG. 1 shows a schematic cross section of an image forming apparatus 100 of the present embodiment.
[0022]
In the image forming apparatus main body (apparatus main body) A, an endless intermediate transfer belt 40, which is an intermediate transfer body serving as a second image carrier and runs in the direction of arrow X in the figure, is provided. The intermediate transfer belt 40 can be formed of a film of a dielectric resin such as polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyvinylidene fluoride, and polyimide. In this embodiment, the intermediate transfer belt 40 is endlessly moved by being wound around three rollers of a secondary transfer facing roller 41, a driving roller 42, and a tension roller 43.
[0023]
Above the intermediate transfer belt 40, first to fourth image forming units (image forming units, stations) Pa, Pb, Pc, and Pd are arranged in series. These image forming units Pa to Pd have substantially the same configuration, and are different in that they form magenta, cyan, yellow, and black toner images, respectively.
[0024]
With reference to FIG. 2 as well, the configuration and operation of each of the image forming units Pa to Pd will be described using the first image forming unit Pa as an example. The first image forming unit Pa includes, as a first image carrier, a drum-shaped electrophotographic photosensitive member (hereinafter, referred to as a “photosensitive drum”) 1a rotatably disposed. Process devices such as a primary charger 2a as a charging unit, a developing device 3a as a developing unit, and a photosensitive drum cleaner 5a as a cleaning unit are arranged around the photosensitive drum 1a. The configurations of the image forming units Pa to Pd are the same, and the colors of the developers housed in the developing devices 3a, 3b, 3c, and 3d are different. The developing devices 3a, 3b, 3c, and 3d contain a magenta developer, a cyan developer, a yellow developer, and a black developer, respectively.
[0025]
The photosensitive drum 1a rotating in the counterclockwise direction indicated by the arrow R1 in FIG. 2 is uniformly charged by the primary charger 2a. A laser beam L based on an image signal of a magenta component color of a document is projected onto the charged photosensitive drum 1a from a laser scanner 6a as an exposure unit via a polygon mirror (not shown) or the like. An electrostatic latent image is formed. Magenta toner is supplied to the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 1a by the developing device 3a, and is visualized as a magenta toner image. When this toner image arrives at the primary transfer portion T1 where the photosensitive drum 1a and the intermediate transfer belt 40 come into contact with the rotation of the photosensitive drum 1a, the primary image as a primary transfer unit (first transfer unit) is formed. The magenta toner image on the photosensitive drum 1a is transferred to the intermediate transfer belt 40 by the primary transfer current caused by the primary transfer bias (first transfer bias) applied to the transfer roller (primary transfer charging member) 4a (1). Next transfer).
[0026]
Next, when the portion of the intermediate transfer belt 40 that carries the magenta toner image moves to the second image forming portion Pb, the second image forming portion Pb moves onto the photosensitive drum 1b by the same operation as above by this time. The formed cyan toner image is transferred onto the intermediate transfer belt 40 from above the magenta toner image.
[0027]
Similarly, as the intermediate transfer belt 40 moves, the yellow toner image and the black toner image become magenta on the intermediate transfer belt 40 at the respective primary transfer portions T1 of the third and fourth image forming portions Pc and Pd. The image is superimposed and transferred on the toner image and the cyan toner image.
[0028]
On the other hand, by this time, the recording material P taken out one by one from the paper feed cassette 14 by the pickup roller 15 passes through the registration roller 13 and is transferred to a secondary transfer roller (second transfer unit) as a secondary transfer unit. (Secondary transfer charging member) 7 and the secondary transfer opposing roller 41 are supplied to a secondary transfer portion T2 where the secondary transfer opposing roller 41 abuts via the intermediate transfer belt 40. Then, with the secondary transfer current due to the secondary transfer bias (second transfer bias) applied to the secondary transfer roller 7, the four color toner images on the intermediate transfer belt 40 reach the secondary transfer portion T <b> 2. The material is collectively transferred onto the material P (secondary transfer).
[0029]
After the primary transfer, the photosensitive drum 1a is in a state in which the toner remaining on the surface thereof (primary transfer residual toner) is removed by the photosensitive drum cleaner 5a, and a next image can be formed. Further, the toner (secondary transfer remaining toner) remaining on the surface of the intermediate transfer belt 40 is removed by the belt cleaning member 16.
[0030]
The recording material P onto which the four color toner images have been transferred is separated from the intermediate transfer belt 40 by a separation unit (not shown), and then conveyed to a fixing device 11 as a fixing unit. In the fixing device 11, heat and pressure are applied to the recording material P by a pair of rollers to fix the toner image on the recording material P. Thereafter, the recording material P on which the image has been fixed is discharged out of the image forming apparatus.
[0031]
Each component of the image forming apparatus 100 according to the present embodiment will be further described. In addition, when describing the elements common to the image forming units Pa to Pd, the first image forming unit Pa will be described as an example.
[0032]
(1) Intermediate transfer belt
In this embodiment, an endless polyimide resin belt is used as the intermediate transfer belt 40. As the polyimide resin, a resin having a resistance that does not cause a potential rise between the image forming portions Pa to Pd was used.
[0033]
That is, as will be described in detail later, in the present embodiment, the charge amount of the toner is obtained prior to image formation, and the secondary transfer current value is determined. Therefore, it is important that the amount of charge of the toner does not increase even if the toner is transferred multiple times on the intermediate transfer belt 40. For this reason, it is not preferable to use the intermediate transfer belt 40 having a very high resistance. The volume resistivity of the intermediate transfer belt 40 is determined by the interference between the image forming units Pa to Pd (the lower limit of the volume resistivity of the intermediate transfer belt 40) and the potential increase between the image forming units Pa to Pd (the intermediate transfer belt 40). Considering the volume resistivity upper limit value of ⁶ -10 ¹² It is preferably Ω · cm. More preferably, 10 ⁷ -10 ¹¹ Ω · cm, most preferably 10 ⁸ -10 ¹⁰ Ω · cm. When the volume resistivity is smaller than this range, the interference of the primary transfer current between the image forming portions Pa to Pd becomes remarkable. On the other hand, if it is larger than this range, the potential of the toner on the intermediate transfer belt 40 rises remarkably while being conveyed between the image forming portions Pa to Pd.
[0034]
Specifically, in the present embodiment, the intermediate transfer belt 40 has a thickness of 80 μm and a volume resistivity of about 10 ⁹ A conductive polyimide resin of Ω · cm (using a probe conforming to the JIS-K6911 method, an applied voltage of 100 V, and an applied time of 60 seconds) was employed.
[0035]
(2) Photosensitive drum
In the present embodiment, a negatively charged organic photosensitive drum having a generally used organic photosensitive layer on an aluminum drum base having a diameter of 30 mm as a photosensitive drum 1a and a charge injection layer provided on the outermost layer. The body was used. The charge injection layer is made of SnO as conductive fine particles in a binder of an insulating resin. ₂ This is a coating layer of a material in which ultrafine particles are dispersed.
[0036]
More specifically, in the present embodiment, the charge injection layer is made of SnO having a particle diameter of about 0.03 μm in which the resistance is reduced (conducted) by doping antimony, which is a light-transmissive conductive filler, into an insulating resin. ₂ This is a coating layer of a material in which ultrafine particles are dispersed in a resin by 70% by weight. The coating liquid prepared in this manner was applied to a thickness of about 3 μm by a suitable coating method such as an editing method, a spray coating method, a roll coating method, or a beam coating method to form a charge injection layer. .
[0037]
The volume resistivity of the charge injection layer is 10 ¹⁰ -10 ¹⁶ It is preferably Ω · cm. More preferably, 10 ¹¹ -10 ^Fifteen Ω · cm, most preferably 10 ¹² -10 ¹⁴ Ω · cm. When the volume resistivity is larger than the above range, the charge injecting property is remarkably reduced, and more specifically, the charging potential of the photosensitive drum 1a is predicted from the value of the charging bias voltage applied to the charging unit as described later in detail. Becomes difficult. On the other hand, when the volume resistivity is smaller than the above range, the charge retention becomes remarkably reduced, and it does not function as an image carrier for holding an electrostatic latent image.
[0038]
The photosensitive drum 1 to be charged is not limited to a photosensitive drum having a layer configuration in which functions are separated as described above. For example, the photosensitive drum 1 does not have a charge injection layer and has a volume resistivity of the photosensitive layer. Those having a range can be suitably used.
[0039]
(3) Primary charger
In this embodiment, the magnetic brush charging device 2a is used as a primary charger. As will be described in detail later, the magnetic brush charging device 2a is used as a charging unit that can easily predict the surface potential of the photosensitive drum 1 after charging.
[0040]
As shown in FIG. 2, the magnetic brush charging device 2a contains charged particles made of magnetic particles in a housing 24a. The housing 24a has a partly open region facing the photosensitive drum 1a, and a charging sleeve 21a as a charged particle carrier containing a magnet roller 22a is located in the opening. They are arranged with a predetermined gap between them. 2, a magnetic brush (charging magnetic brush) layer of charged particles having a predetermined thickness is formed on the charging sleeve 21a with the rotation of the arrow R2 in the counterclockwise direction in FIG. 2, and a charging bias voltage is applied to the charging sleeve 21a. By applying the voltage, the photosensitive drum 1a is charged to a desired potential at a contact portion (charging portion) N1 between the photosensitive drum 1a and the charged magnetic brush. On the upstream side of the charging section N1 in the rotation direction of the charging sleeve 21a, a charged particle regulating blade 23a as a charged particle regulating member is disposed opposite to the charging sleeve 21a with a predetermined gap therebetween, and thus is charged by the magnetic force of the magnet roller 22a. The layer thickness of the charged particles adsorbed on the sleeve 22a is regulated to a predetermined thickness.
[0041]
In the present embodiment, a charging bias voltage in which a direct current (DC) voltage is superimposed on an alternating current (AC) voltage during charging is applied to the charging sleeve 21a. More specifically, in this embodiment,
DC voltage: -700V
AC voltage: 1200 Vpp (1000 Hz)
Is applied to the charging sleeve 21a.
[0042]
Magnetic particles for charging have a saturation magnetization of 250 Am ² Magnetic particles composed of hydrogen-reduced Zn—Cu ferrite were used as core particles having an average particle size of 40.0 μm / Kg.
[0043]
In addition, the magnetic brush charging device 2a electrostatically collects, among the transfer residual toner, a toner having a positive polarity, and also collects other toner by forcibly scraping the toner with the charged magnetic brush.
[0044]
According to such a magnetic brush charging device 2a, the photosensitive drum 1a as a member to be charged can be charged to substantially the same potential as the voltage applied to the charging sleeve 21a. Therefore, it is possible to easily predict the surface potential of the photosensitive drum 1a after charging.
[0045]
(4) Developing device
In this embodiment, the developing device 3a is a two-component contact developing device (two-component magnetic brush developing device), and a two-component developing device mainly including a magnetic carrier (carrier) and resin toner particles (toner) in a developing container 34a. Containing a developer (developer). The developing container 34a has an opening at a region opposed to the photosensitive drum 1a, and a developing sleeve as a developer carrying member including a magnet roller 32a so as to be located at the opening and partially exposed outside the developing container 34a. 31a is arranged so as to have a predetermined gap with the photosensitive drum 1a. The developing sleeve 31a attracts the developer in the developing container 34 by the magnetic force of the magnet roller 32a with the counterclockwise rotation of the arrow R3 in FIG. Further, a developer regulating blade 33a as a developer regulating member is disposed to face the developing sleeve 31a with a predetermined gap therebetween, and the developer thinner having a predetermined thickness is formed on the developing sleeve 31a with the rotation of the developing sleeve 31a. A layer (developing magnetic brush) is formed. Then, the developer thin layer formed on the developing sleeve 31a is brought into contact with the photosensitive drum 1a in the developing section N2, and a predetermined developing bias voltage is applied to the developing sleeve 31a, thereby forming the photosensitive drum 1a. Develop the electrostatic latent image.
[0046]
In this embodiment, a negatively charged toner having an average particle diameter of 6 μm is used as the toner, and the carrier has a saturation magnetization of 205 A · m. ² / Kg, a magnetic carrier having an average particle size of 35 μm was used. A mixture of toner and carrier at a weight ratio of 6:94 was used as a developer.
[0047]
Here, the average particle diameter of the magnetic particles (carrier and charged particles) and the toner in this specification is the volume average particle diameter measured by the following apparatus and method. A Coulter Counter TA-II type (manufactured by Coulter) was used as a measuring device, and an interface (manufactured by Nikkaki) for outputting a number distribution and a volume distribution was connected to a CX-I personal computer (manufactured by Canon). Prepares a 1% NaCl aqueous solution using primary sodium chloride. The measuring method is as shown below. That is, 0.1 to 5 ml of a surfactant, preferably an alkylbenzenesulfonate, is added as a dispersant to 100 to 150 ml of the electrolytic aqueous solution, and 2 to 20 mg of a measurement sample is further added. The electrolytic solution in which the sample was suspended was subjected to dispersion treatment for about 1 to 3 minutes with an ultrasonic disperser, and the volume and number of the powder were measured using a Coulter counter TA-II, using a 100 μm aperture as an aperture. The volume distribution and the number distribution of the 40 μm particles are calculated. Then, the value of the average particle size determined from the volume distribution was defined as the volume average particle size.
[0048]
Further, in order to maintain the toner concentration (the ratio of toner to carrier) in the developer constant, the toner concentration is detected by a detection unit (not shown), and the toner is appropriately supplied from the toner hopper 36a as the developer supply unit. . As a detecting means for detecting the toner concentration in the developer, an optical type, a magnetic permeability measuring type, or a toner amount corresponding to the amount consumed by image formation is calculated by, for example, counting the number of pixels of a formed image. Although various methods are known in the art, such as the detection method and the method of controlling the toner concentration are arbitrary in the present invention, and further description is omitted here.
[0049]
Further, a developer stirring member 35a that transports the developer in the developing container 34a while stirring the developer is provided in the developing container 34a. In the present embodiment, the developer agitating members 35a, 35a, which are two screws provided in the developing container 34a, are arranged in a direction substantially parallel to the longitudinal direction of the developing sleeve 31 and in a traveling direction opposite to each other. Is stirred while being transported, and the developer is circulated in the developing container 34a. In other words, the developer (two-component developer) which has been subjected to development by the developing sleeve 31a and has a reduced toner concentration is mixed and stirred with the toner supplied from the toner hopper 36a, so that the toner concentration is increased and the development is performed again. It is transported to the sleeve 31a.
[0050]
In this embodiment, a developing bias voltage in which a direct current (DC) and an alternating current (AC) voltage are superimposed is applied from a power supply (not shown) to the developing sleeve 31a. More specifically, in this embodiment,
DC voltage: -500V
AC voltage: frequency 2000 Hz, peak-to-peak voltage 1500 V
Is applied.
[0051]
Using such a developing bias voltage, development is selectively performed only on the exposed portion of the photosensitive drum 1a. In general, in the two-component developing method, when an AC voltage is applied, the developing efficiency is increased, and the quality of an image is high. However, on the contrary, fogging easily occurs. For this reason, fogging prevention is realized by providing a potential difference between the DC voltage normally applied to the developing sleeve 31a and the surface potential (dark portion potential, unexposed portion) of the photosensitive drum 1a. This potential difference for preventing fogging is called a fog removal potential difference (Vback).
[0052]
(5) Primary transfer roller
In the present embodiment, the primary transfer roller 4a is formed by forming a conductive elastic body around a conductive core. The conductive elastic body has a resistance value of 10 ⁴ -10 ¹⁰ Ω (core metal / surface layer—applied voltage: 100 V), and EPDM, SBR, BR, etc. having a single-cell or open-cell properties are desirable. In this embodiment, the core was made of SUS and had a diameter of 10 mm, and the elastic body was made of NBR and was a sponge having a thickness of 3 mm. The actual resistance value of the core metal and the surface of the elastic body is 10 ⁶ Ω.
[0053]
(6) Secondary transfer roller
The secondary transfer roller 7 is formed by forming a semiconductive elastic body around a conductive cored bar. ⁵ -10 ⁹ Ω (applied voltage between core metal and surface layer: 2000 V), and a sponge roller such as NBR or EPDM is preferable. In this embodiment, 10 ⁸ An NBR sponge roller having a thickness of 4 mm (core metal and a surface layer of 2000 V applied) and an outer diameter of 20 mm (core diameter of 12 mm) was employed.
[0054]
(B) Next, the most characteristic method of controlling the secondary transfer condition in this embodiment will be described. In this embodiment, the amount of toner (M / S) applied per unit area of the toner developed on the photosensitive drum 1a is measured, and the toner charge amount (tribo) (Q / M) per unit weight is calculated. This controls the secondary transfer conditions.
[0055]
The calculation of the toner charge amount per unit weight (Q / M) and the setting of the secondary transfer condition are performed in the following procedure. The setting control of the secondary transfer condition is performed at a predetermined timing prior to the output image forming operation. For example, when the power of the apparatus main body A is turned on, it may be appropriately executed every predetermined number of image outputs.
[0056]
This will be described with reference to FIGS. FIG. 3 schematically shows a control mode of the secondary transfer condition in the present embodiment, and FIG. 4 shows a schematic control flow of the present embodiment. The measurement of the applied toner amount per unit area (M / S) and the calculation of the charged toner amount per unit weight (Q / M) are performed for each of the image forming units Pa to Pd. Since the forming units Pa to Pd are the same, the first image forming unit Pa will be described as an example.
[0057]
(Step 1)
The surface of the photosensitive drum 1a is charged to a predetermined potential Vd by the magnetic brush charging device 2a. In this embodiment, since the magnetic brush charger 2a is used as the primary charger, the surface of the photosensitive drum 1 is charged with a value close to the DC component of the charging bias voltage applied to the charging sleeve 21a. Therefore, the charged potential (dark portion potential, unexposed portion potential) Vd on the surface of the photosensitive drum 1a can be accurately predicted without using a special surface potential sensor. In this embodiment, a DC voltage of -500 V is applied to the charging sleeve 21a, and the predicted charging potential Vd of the photosensitive drum 1a is -500V. The charged potential of the photosensitive drum 1a differs between the normal image formation and the control of the secondary transfer condition.
[0058]
(Step 2)
The surface of the photosensitive drum 1 charged to the predetermined potential Vd is developed by the developing device 3a while changing the developing bias (DC component) Vdc stepwise. At this time, the absolute value of the difference between the charging potential Vd of the photosensitive drum 1a and the developing bias Vdc is the developing contrast potential Vcont (= | Vdc-Vd |) when the non-exposed surface of the photosensitive drum 1a is developed. (Fig. 5). The larger the developing contrast Vcont, the more the toner tends to transfer to the photosensitive drum 1a.
[0059]
In this embodiment, the developing bias Vdc is changed from -750 to -550 V every 50 V. This toner image is formed as a band image (pattern) extending over the entire image forming area in the longitudinal direction of the photosensitive drum 1a. The developer image by each developing bias Vdc may have a width in the transport direction in which the density can be detected by the developer density detecting unit described later.
[0060]
Here, the reason why the general reversal developing step of developing the exposed portion after charging the photosensitive drum 1 is not performed is as follows. That is, if the developing contrast Vcont is taken as the difference (absolute value) between the exposed portion potential Vl and the developing bias Vdc, the exposed portion potential Vl tends to fluctuate due to environmental fluctuations and durability fluctuations of the photosensitive drum 1a. This is because it is difficult to obtain an accurate development contrast Vcont without a surface potential sensor.
[0061]
The formation of the toner images on the photosensitive drums 1a to 1d of the image forming units Pa to Pd may be performed simultaneously or at different timings.
[0062]
(Step 3)
Next, in the previous step, the density of the toner image formed on the photosensitive drum 1a by changing the developing contrast Vcont in a stepwise manner, that is, the amount of applied toner per unit area (M / S) is determined by a developer image density detecting means. Is detected by a reflection type densitometer 9a.
[0063]
In the present embodiment, the amount of applied toner on the photosensitive drum 1a is arranged opposite to the photosensitive drum 1a downstream of the developing device 3a in the rotation direction of the photosensitive drum 1a and upstream of the transfer roller 4a in the rotation direction of the photosensitive drum 1a. Of the reflection type densitometer 9a. As the reflection type densitometer 9a, a known arbitrary type that irradiates the surface of the photosensitive drum 1a with detection light and measures the amount of reflected light to detect the target density from the fluctuation of the detection voltage is used. be able to. FIG. 8 shows a detection voltage characteristic of the reflection densitometer 9a used in this embodiment. The configuration of the developer image density detecting unit is the same in the first to fourth image forming units Pa to Pd.
[0064]
(Step 4)
Here, it is known that the amount of applied toner per unit area (M / S) changes depending on the development contrast Vcont and the charge amount of the toner per unit weight (Q / M). FIG. 6 shows that the relationship between the development contrast Vcont and the amount of applied toner per unit area (M / S) on the photosensitive drum 1a differs depending on the charge amount (Q / M) of the toner per unit weight. I have. That is, the slope of the graph shown in FIG. 6 indicates the charge amount (Q / M) of the toner per unit weight, and the relationship between this slope and the toner charge amount (Q / M) per unit weight is , As shown in FIG.
[0065]
Therefore, if the developing contrast Vcont is varied and the amount of applied toner per unit area at that time is detected, the relationship between the developing contrast Vcont and the applied toner amount per unit area (M / S) as shown in FIG. You can draw a line to show. Then, from the inclination, the charge amount (Q / M) of the toner per unit weight can be obtained by using a relationship previously obtained as shown in FIG.
[0066]
As an example, the toner charge amount is 3 × 10 ^-2 In the case of C / kg, when the developing contrast Vcont = 200 V, the amount of applied toner is 5 × 10 ^-3 kg / m ² When the developing contrast Vcont = 100 V, the amount of applied toner is 2.5 × 10 ^-3 kg / m ² It became. The toner charge amount is 1.5 × 10 ^-2 C / kg, the applied toner amount is 5 × 10 when the development contrast Vcont = 100V. ^-3 kg / m, and when the development contrast Vcont = 50 V, the amount of applied toner is 2.5 × 10 ^-3 kg ・ m ² Met.
[0067]
As described above, the developing contrast Vcont (= | Vd-Vdc |) is changed stepwise, and the toner application amount (M / S) per unit area is obtained based on the result of the reflection densitometer 9a, thereby obtaining the unit weight. The toner charge per unit (tribo) (Q / M) can be determined.
[0068]
(Step 5)
Next, the maximum charge density of the toner image on the intermediate transfer belt 40 based on the charge amount (Q / M) per unit weight of the toner of each color calculated for each of the image forming units Pa to Pd in the previous step. (The maximum value of the toner charge amount) is calculated. In this embodiment, the maximum amount of applied toner per unit area for each color is 1.0 mg / cm. ² And the maximum loading amount per unit area is for two colors (2.0 mg / cm ² ). Accordingly, the maximum charge density per unit area of the toner image formed on the intermediate transfer belt 40 is the toner having the highest toner charge amount per unit weight (Q / M) and the second highest unit weight. It can be calculated based on the toner of the color having the per-toner charge amount (Q / M).
[0069]
Specifically, when the highest toner charge amount per unit weight of each color is Q1 (C / kg) and the second highest toner charge amount is Q2 (C / kg), the following equation (1) is used.
(Q1 + Q2) × 1.0 × 10 ^-2 ・・・・・ (1)
The maximum charge density per unit area of the toner image on the intermediate transfer belt 40 (C / m ² ) Is calculated.
[0070]
(Step 6)
The secondary transfer bias to be applied to the secondary transfer roller 4a is determined from the maximum charge density of the toner per unit area of the toner image formed on the intermediate transfer belt 40.
[0071]
For example, in the image forming apparatus 100 of the present embodiment, the toner maximum charge density per unit area of the toner image on the intermediate transfer belt 40 is 6 × 10 ^-4 C / m ² When the toner is CLC paper (Canon Co., Ltd., CLC recommended paper (basis weight 80 g / m2) ² )), The transfer current required to transfer to A4 landscape paper is 30 μA, and the toner maximum charge density per unit area is 3 × 10 ^-4 C / m ² Was 15 μA.
[0072]
When the constant current control is employed as a control method of the secondary transfer bias as in this embodiment, in order to keep the charge density supplied to the recording material P constant, the value of the current flowing through the non-sheet passing portion is adjusted. The current value of the secondary transfer bias is variable depending on the width of the recording material P at the time of lateral feeding (the length in the longitudinal direction of the recording material P), that is, the length in the direction substantially perpendicular to the transport direction of the recording material P. By doing so, the charge density supplied to the recording material P can be controlled more accurately.
[0073]
In the present embodiment, the control of the secondary transfer conditions as described above is performed by the control circuit 50 that controls the operation of the image forming apparatus 100 as a whole. The control circuit 50 includes a CPU 51 as a central element of control, a RAM 52 and a ROM 53 as storage means, an A / D converter 55 and a D / A converter 56 which are data conversion elements, and inputs and outputs information to and from external devices. An interface element 54 and the like are provided. The control circuit 50 captures the output signal of the reflection densitometer 9a as an external device, temporarily stores the output signal in the RAM 52, and provides it to the CPU 51 for arithmetic control. Then, using a control program stored in the ROM 53 and various preset data, a developing bias power supply 57 for applying a developing bias to the developing sleeve 31a as an external device, and a charging bias for applying a charging bias to the charging sleeve 21a. A power supply 58 controls a secondary transfer bias power supply 59 for applying a secondary transfer bias to the secondary transfer roller 7. Further, the RAM 52 temporarily stores various data in the arithmetic control process, such as the toner charge amount per unit weight calculated for each of the image forming units Pa to Pd.
[0074]
In the present embodiment, regarding the control of the secondary transfer bias condition, a predetermined charging bias value (step 1) applied to the charging sleeve 21a for charging the surface of the photosensitive drum 1a to a predetermined potential Vd is stored in the ROM 53 in a stepwise manner. And the relationship between the developing bias value applied to the developing sleeve 31a (step 2), the output voltage of the reflection type densitometer 9a, and the amount of applied toner per unit area (M / S) on the photosensitive drum 1a (step 3). ), The relationship between the gradient of the relationship between the development contrast Vcont and the amount of applied toner per unit area (M / S) and the amount of toner charge per unit weight (Q / M) (step 4), Preset data such as the relationship between the maximum toner charge density and the optimum secondary transfer current value (variable depending on the size of the recording material P) (Step 6) is stored. Using these data, the CPU 51 determines the value of the secondary transfer bias applied to the secondary transfer roller 7 from the secondary transfer bias power source 59 by the above-described arithmetic control. In this embodiment, the CPU 51 serving as an arithmetic and control element includes a developer charge amount calculating unit that calculates a developer charge amount, a unit that calculates a maximum value of the developer charge amount on the second image carrier, It has a function as control means for determining the value of the transfer bias.
[0075]
As described above, according to this embodiment, in each of the image forming units Pa to Pd, the charge amount (Q / M) per unit weight of the toner of each color is detected, and based on this, the unit of the toner image on the intermediate transfer belt 40 is determined. By calculating the toner maximum charge density per area and setting the secondary transfer bias based on this, it is always optimal without a temperature / humidity sensor (environment sensor), environmental control, and even a surface potential sensor Under such conditions, the toner image on the intermediate transfer belt 40 can be transferred to the recording material P.
[0076]
Example 2
Next, another embodiment of the present invention will be described. The basic configuration and operation of the image forming apparatus of the present embodiment are the same as those of the first embodiment, and therefore, elements having the same configuration and operation are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.
[0077]
FIG. 9 shows a schematic cross section of the image forming apparatus 200 of the present embodiment. The image forming apparatus 200 according to the present embodiment is different from the image forming apparatus 200 in that one reflection densitometer 9 as a developer image density detecting unit is provided so as to detect the density of the toner image on the intermediate transfer belt 40. Different from Example 1.
[0078]
In the present embodiment, the setting of the secondary transfer bias condition is performed in the following procedure. The setting control of the secondary transfer condition is performed at a predetermined timing prior to the output image forming operation. For example, when the power of the apparatus main body A is turned on, it may be appropriately executed every predetermined number of image outputs.
[0079]
This will be described with reference to FIGS. FIG. 10 schematically shows a control mode of the secondary transfer condition in the present embodiment, and FIG. 11 shows a schematic control flow of the present embodiment. Note that the measurement of the toner application amount (M / S) per unit area on the intermediate transfer belt 40 and the calculation of the toner charge amount (Q / M) per unit weight are performed for each of the image forming units Pa to Pd. Since the method is the same for each of the image forming units Pa to Pd, the first image forming unit Pa will be described as an example.
[0080]
(Step 1)
The surface of the photosensitive drum 1a is charged to a predetermined potential Vd by the magnetic brush charging device 2a.
[0081]
(Step 2)
The surface of the photosensitive drum 1a charged to the predetermined potential Vd is developed by the developing device 3a while fixing the developing bias Vdc. At this time, the absolute value of the difference between the charging potential Vd of the photosensitive drum 1a and the developing bias Vdc is the developing contrast Vcont (= | Vdc-Vd |) (FIG. 5). The larger the developing contrast Vcont, the more the toner tends to transfer to the photosensitive drum 1a.
[0082]
Here, for the same reason as in the first embodiment, a general reversal developing step of developing the exposed portion after charging the photosensitive drum 1 is not performed. That is, if the development contrast Vcont is taken as the difference (absolute value) between the exposed portion potential Vl and the developing bias Vdc, the exposed portion potential Vl tends to fluctuate due to environmental fluctuations and durability fluctuations of the photosensitive drum 1a. Without this, it is difficult to obtain an accurate Vcont.
[0083]
(Step 3)
Next, the toner image formed on the photosensitive drum 1a in the previous step is primarily transferred to the intermediate transfer belt 40 while the transfer current value supplied to the primary transfer roller 4a is changed stepwise.
[0084]
(Step 4)
Then, the density of the toner image transferred onto the intermediate transfer belt 40 is detected by the reflection type densitometer 9 as the density detecting means.
[0085]
(Step 5)
As a result, the relationship between the transfer current value and the density of the toner image on the intermediate transfer belt 40, that is, the amount of applied toner per unit area (M / S) can be obtained. Therefore, since the amount of charge supplied to the intermediate transfer belt 40 and the amount of toner applied per unit area (M / S) on the intermediate transfer belt 40 are known, the charge amount (Q / M) of the toner per unit weight is calculated. can do.
[0086]
Specifically, the charge density supplied to the intermediate transfer belt 40 at the primary transfer site T1 is represented by Qt (C / m ² ), The charge utilization efficiency used to transfer the toner at that time is η, and the amount of applied toner per unit area is M (kg / m ² ), The following equation (2),
Qt × η / M (2)
Thus, the toner charge amount per unit weight (C / kg) can be obtained.
[0087]
Here, the charge density Qt (C / m) supplied to the intermediate transfer belt 40 in the primary transfer portion T1. ² ) Are transfer current value I (A), process speed (surface moving speed (peripheral speed) of photosensitive drum 1a and intermediate transfer belt 40 in this embodiment) Vp (m / sec), primary transfer roller width (recording material) From the length L (m) in the direction substantially perpendicular to the transport direction of P,
Qt = I / Vp / L
Required by The charge utilization efficiency η is the toner charge amount Qtoner (C / kg) per unit weight, and the toner application amount M (kg / m) per unit area. ² ) Is obtained by dividing the toner charge amount Qtoner × M per unit weight by Qt.
[0088]
The amount of charge supplied to the intermediate transfer belt 40 and the amount of applied toner per unit area (M / S) obtained for each of the primary-transferred toner images by changing the primary transfer current value are handled as follows. It is. That is, in this embodiment, the applied toner amount (M / S) on the photosensitive drum 1a does not change because the development contrast Vcont is fixed. Therefore, by changing the transfer current, the transfer efficiency appears as a change. When the transfer current is increased, the transfer efficiency gradually increases, and the amount of applied toner (M / S) on the intermediate transfer belt 40 also increases, but saturates at a certain point. The saturation start point is determined from the inclination of the change in the amount of applied toner (M / S) on the intermediate transfer belt 40 with respect to the transfer current, and the saturation start point is set as the transfer current I used for Qt. Thus, the toner charge amount per unit weight can be accurately obtained.
[0089]
(Step 6)
Next, the maximum charge density of the toner image on the intermediate transfer belt 40 based on the charge amount (Q / M) per unit weight of the toner of each color calculated for each of the image forming units Pa to Pd in the previous step. (The maximum value of the toner charge amount) is calculated. In this embodiment, the maximum amount of applied toner per unit area for each color is 1.0 mg / cm. ² And the maximum loading amount per unit area is for two colors (2.0 mg / cm ² ). Therefore, the maximum charge density per unit area of the toner formed on the intermediate transfer belt 40 is as follows: the toner of the color having the highest toner charge amount per unit weight (Q / M); Can be calculated based on the toner of the color having the toner charge amount (Q / M). Specifically, similarly to the first embodiment, the maximum charge density (C / m) of the toner image on the intermediate transfer belt 40 per unit area is calculated by the above-described equation (1). ² ) Is calculated.
[0090]
(Step 7)
The secondary transfer bias to be applied to the secondary transfer roller 4a is determined from the maximum charge density of the toner per unit area of the toner image formed on the intermediate transfer belt 40 in the same manner as in the first embodiment.
[0091]
In this embodiment, constant current control is employed as a control method of the secondary transfer bias. Therefore, in order to keep the charge density supplied to the recording material P constant, the secondary transfer is controlled by the width of the recording material P. Varying the bias current value is effective for more accurately controlling the charge density supplied to the recording material P.
[0092]
The control of the secondary transfer condition in the present embodiment is performed by the control circuit 50 that controls the operation of the image forming apparatus 200 as in the first embodiment. The operation of the control circuit 50 of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment. However, in the present embodiment, the control of the secondary transfer bias The relationship between the transfer current value supplied from the power supply 60 to the primary transfer roller 4a (step 3), the output voltage of the reflection type densitometer 9 and the amount of applied toner per unit area on the intermediate transfer belt 40 (M / S) ( The difference is that preset data such as step 4) is stored.
[0093]
As described above, according to the present embodiment, the toner image on the intermediate transfer belt 40 is always transferred to the recording material P under optimum conditions by detecting the charge amount of the toner and setting the transfer bias based on the detected charge amount. Can be. Further, according to the present embodiment, the reflection type densitometer 9 as the density detecting means may be provided after the last station (the fourth image forming unit Pd), and the cost can be further reduced.
[0094]
The outputs of the primary transfer rollers 4a to 4d are turned ON only at the color station for operating the density detecting means and turned OFF at the other stations, so that the pattern image once transferred onto the intermediate transfer belt 40 becomes next. And the toner image density on the intermediate transfer belt 40 and the toner charge amount can be obtained more accurately. In transferring a pattern image from the photosensitive drums 1a (1b to 1d) at the primary transfer site T1, the transfer current value is varied in multiple stages with respect to an image having a certain development contrast Vcont, so that toner can be accurately transferred. Can be obtained.
[0095]
Example 3
Next, another embodiment of the present invention will be described. The basic configuration and operation of the image forming apparatus of this embodiment are the same as those of the first and second embodiments. Therefore, here, elements having the same configuration and operation are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0096]
The present embodiment is characterized in the control after obtaining the charge amount (Q / M) per unit weight of the toner of each color. The charge amount (Q / M) per unit weight of the toner of each color can be obtained in the same manner as in Example 1 or 2.
[0097]
In the present embodiment, the difference between the maximum value Tmax and the minimum value Tmin, that is, ΔT = Tmax−Tmin, of the charge amount (Q / M) per unit weight of the toner of each color is predetermined. When the value exceeds the specified value, the operation for adjusting the charge amount of the toner in each of the image forming units Pa to Pd is started. In this embodiment, ΔT is 1 × 10 ^-2 If it exceeds C / kg, the next operation is started.
[0098]
That is, the average value of the charge amounts TM (magenta), TC (cyan), TY (yellow), and TK (black) per unit weight of the toner of each color is used as the target toner charge amount, and is used in each of the image forming units Pa to Pd. An operation of changing the toner concentration (ratio of toner and carrier) in the developing devices 3a to 3d is performed. As described above, the toner concentration in the developing devices 3a to 3d is determined based on the toner concentration in the developing containers 34a to 34d detected by detecting means (not shown) from the toner hoppers 36a to 36d serving as developer replenishing means. By adjusting the replenishing amount of the toner to be replenished to .about.34d, it can be adjusted. Further, by adjusting the operation of the developer stirring members 35a to 35d for stirring and transporting the developer in the developing containers 34a to 34d, the charge amount of the toner can be adjusted. Of course, both of these may be performed.
[0099]
The relationship between the toner replenishment or the developer stirring operation and the toner charge amount can be obtained in advance by an experiment or the like. Based on such data, the toner hoppers 36a to 36d and the developer stirring members 35a to 35d can be appropriately driven when necessary. Just fine.
[0100]
In this embodiment, the upper limit of Tmax is 4 × 10 ^-2 C / kg, and the lower limit of Tmin is 1 × 10 ^-2 C / kg. If Tmax is higher than the upper limit or Tmin is lower than the lower limit, the average toner charge is calculated from the charge per unit weight of the toner other than the color, and the target toner charge is calculated. And By doing so, the secondary transfer current can be set more accurately, and transfer failure can be prevented.
[0101]
The present embodiment is characterized in that it has a control for keeping the difference between the toner charge amounts of the respective colors within a certain range. Therefore, for example, in the above description, the average of the toner charge amount of each color is obtained. However, other appropriate statistical processing may be performed, and the processing may be performed by means similar to the above configuration.
[0102]
In the present embodiment, the control circuit 50 for controlling the secondary transfer condition substantially in the same manner as in the first and second embodiments includes a developing device for controlling the toner replenishing operation and / or the developer stirring operation when ΔT exceeds a specified value. It also functions as an agent charge amount adjusting means. The ROM 53, which is storage means of the control circuit 50, stores a preset value of ΔT (= Tmax−Tmin) that is set in advance. Further, the relationship between the toner supply operation or the developer stirring operation and the toner charge amount is stored in the ROM 53. Then, the operation of the toner hoppers 36a to 36d and the developer stirring members 35a to 35d as external devices is controlled.
[0103]
As described above, according to this embodiment, as in the first and second embodiments, the secondary transfer can always be performed under the optimum condition. Further, when the fluctuation of the toner charge amount exceeds the specified value, the adjustment is performed. And transfer failure can be prevented.
[0104]
Example 4
Next, still another embodiment of the present invention will be described. This embodiment is a modification of the third embodiment.
[0105]
According to the third embodiment, when the operation for adjusting the charge amount of the toner is started, the image forming operation is temporarily stopped. Considering the image productivity of the image forming apparatus, it is preferable that the image forming operation can be performed continuously without stopping.
[0106]
Therefore, in the present embodiment, the difference between the maximum value Tmax and the minimum value Tmin of the charge amount (Q / M) per unit weight of the toner of each color, that is, ΔT = Tmax−Tmin is a specified value. If it is determined that the charge amount exceeds the threshold value, a means for charging the toner having a low charge amount at the primary transfer portion T1 is taken.
[0107]
For example, when the charge amount of only the cyan toner in the second image forming unit Pb is lower than the lower limit value of Tmin, the primary transfer voltage in the second image forming unit Pb is increased from a specified value (normal value). Raise by a predetermined amount. Conversely, if only the cyan toner exceeds the upper limit of Tmax, the primary transfer voltages of the other colors are increased by a predetermined amount from a specified value (normal value). That is, the charge density supplied from the primary transfer unit to the intermediate transfer belt 40 is changed.
[0108]
Compared with the transfer failure when the transfer charge is insufficient, the transfer failure with excessive transfer charge has a feature that the transfer omission occurs uniformly on the image and is less noticeable as an image failure. Can be taken.
[0109]
Then, during the image formation with such a temporary (emergency) transfer voltage setting, as described in the third embodiment, the toner supply operation or the developer stirring operation is performed, and the toner of each color is discharged. The charge amount is set to a desired charge amount.
[0110]
In this embodiment, similarly to the third embodiment, the control circuit 50 for controlling the secondary transfer condition functions as a developer charge amount adjusting unit. In the present embodiment, the ROM 53 serving as the storage means of the control circuit 50 stores the data of the lower limit value of Tmin, the upper limit value of Tmax, and the change of the primary transfer bias when the toner of each color exceeds the lower limit value of Tmin or the upper limit value of Tmax. Data such as the amount is stored.
[0111]
As described above, according to the present embodiment, the charge amount of the toner can be adjusted without temporarily stopping the image forming operation.
[0112]
In each of the above embodiments, the magnetic brush charger is used as the charging means, but the present invention is not limited to this. The charging means may be any charging means capable of easily predicting the surface potential (charging potential) on the photoreceptor to be charged, that is, without using a surface potential sensor.
[0113]
For example, conductive fine particles (eg, SiO 2 ₂ For example, a contact-type roller or a brush charger may be used, such as a roller that applies a foamed elastic roller coated with a metal oxide (eg, a metal oxide) to a member to be charged, and achieves the same effects as those of the above embodiments. be able to. Further, a non-contact corona charger may be used as long as the surface potential of the member to be charged can be predicted from the grid potential, such as a scorotron charger having a grid. Needless to say, this is obtained.
[0114]
In each of the above embodiments, the transfer roller is used as the primary transfer unit and the secondary transfer unit. However, the present invention is not limited to this. As another transfer means, a corona charging type, a blade shape, a brush shape, or the like may be used.
[0115]
Further, in each of the above embodiments, each of the image forming units includes a plurality of image forming units having a photosensitive drum as an image carrier, and the toner images formed on the photosensitive drums of the respective image forming units are superimposed on the intermediate transfer member. However, the present invention is not limited to this.
[0116]
For example, as is well known to those skilled in the art, a color-separated image has one photosensitive drum as an image carrier, and has a plurality of developing means capable of developing an electrostatic latent image on the photosensitive drum. Each time an electrostatic latent image is sequentially formed on a photosensitive drum according to information, development is performed by a developing means of a corresponding color, and a process of sequentially superimposing and transferring this on an intermediate transfer body is repeated. The present invention is equally applicable to an image forming apparatus that obtains a recorded image by transferring images collectively to the image forming apparatus, and has the same effects as the above-described embodiments. In this case, the process of detecting the amount of applied toner per unit area described in each of the above embodiments may be sequentially performed on one photosensitive drum or on the intermediate transfer member. For other configurations and operations, the description of each of the above embodiments is referred to.
[0117]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is provided means for calculating the charge amount of each color toner on the first image carrier or the second image carrier, and the value of the second transfer bias is determined. By doing so, it is possible to set a secondary transfer condition with a simple and inexpensive configuration, quick response to environmental changes with no device space, and to constantly output a stable high-quality image.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating an image forming unit of the image forming apparatus of FIG. 1 in more detail.
FIG. 3 is a block diagram for explaining an embodiment of a control mode of a secondary transfer condition.
FIG. 4 is a flowchart for explaining an embodiment of a control procedure of a secondary transfer condition.
FIG. 5 is a model diagram for explaining a development contrast Vcont in one embodiment of control of a secondary transfer condition.
FIG. 6 is a graph illustrating an example of a relationship between a development contrast Vcont and an amount of applied toner per unit area on a photosensitive drum.
FIG. 7 is a graph illustrating an example of a relationship between a slope of a straight line illustrated in FIG. 6 and a toner charge amount per unit weight.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the output voltage of a reflection densitometer and the amount of applied toner on a photosensitive drum.
FIG. 9 is a schematic sectional view of another embodiment of the image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 10 is a block diagram for explaining an embodiment of a control mode of a secondary transfer condition.
FIG. 11 is a flowchart for explaining another embodiment of the control procedure of the secondary transfer condition.
[Explanation of symbols]
1. Photosensitive drum (first image bearing member, electrophotographic photosensitive member)
2 Magnetic brush charging device (primary charger, charging means)
3 Developing device (developing means)
4 Primary transfer roller (primary transfer charging member, first transfer unit)
7. Secondary transfer roller (secondary transfer charging member, second transfer unit)
9 Concentration detection means

Claims

A first image carrier, a charging unit that charges the first image carrier, and a developing device that forms a developer image by applying a developer to the first image carrier by applying a developing bias. Means, a second image carrier to which a developer image is transferred from the first image carrier, and a second image carrier from the first image carrier by applying a first transfer bias. A first transfer unit for transferring a developer image to a body, and a second transfer unit for transferring a developer image from the second image carrier to a recording material by applying a second transfer bias. An image forming apparatus having
Density detection means for detecting the density of the developer image on the first image carrier;
The density detecting means detects the surface potential of the first image carrier after charging, which is predicted from the operating condition of the charging means, and the density of a predetermined developer image formed on the first image carrier. And a developer charge amount calculating unit that calculates a developer charge amount of the developer image based on the result of the calculation and a developing bias value when the developer image is formed,
Control means for determining a value of the second transfer bias based on a calculation result of the developer charge amount calculation means;
An image forming apparatus comprising:

The developer charge amount calculating unit changes the predicted surface potential of the first image carrier after charging and the developing bias in a stepwise manner to form each of the developments formed on the first image carrier. A developer charge amount of the developer image is calculated based on a result of detecting the density of the developer image by the density detecting unit and each developing bias value that is changed stepwise when the developer image is formed. The image forming apparatus according to claim 1, wherein:

A first image carrier, a charging unit that charges the first image carrier, and a developing device that forms a developer image by applying a developer to the first image carrier by applying a developing bias. Means, a second image carrier to which a developer image is transferred from the first image carrier, and a second image carrier from the first image carrier by applying a first transfer bias. A first transfer unit for transferring a developer image to a body, and a second transfer unit for transferring a developer image from the second image carrier to a recording material by applying a second transfer bias. An image forming apparatus having
Density detection means for detecting the density of the developer image on the second image carrier;
The amount of charge supplied to the second image carrier by the first transfer means when transferring a predetermined developer image from the first image carrier to the second image carrier; A result of detection of the density of the image by the density detection means, and a developer charge amount calculation means for calculating a developer charge amount of the developer image based on the developer charge amount,
Control means for determining a value of the second transfer bias based on a calculation result of the developer charge amount calculation means;
An image forming apparatus comprising:

The developer charge amount calculating means changes the step by step when the predetermined developer image is transferred from the first image carrier to the second image carrier, and is transferred by the first transfer means. Based on each charge amount supplied to the second image carrier and the result of detecting the density of each developer image on the second image carrier corresponding to each charge amount by the density detection unit. 4. The image forming apparatus according to claim 3, wherein a developer charge amount of the developer image is calculated.

A plurality of developing units for forming developer images of different colors, wherein the density detecting unit detects the density of the developer image of each color on the first image carrier and charges the developer; The amount calculating unit calculates the predicted surface potential of the first image carrier after charging and the density of a predetermined developer image of each color formed on the first image carrier by the density detecting unit. Calculating a developer charge amount of the developer image of each color based on the detected result and a developing bias value at the time of forming the developer image of each color, wherein the control unit calculates the developer charge amount 3. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the value of the second transfer bias is determined based on a developer charge amount of the developer image of each color calculated by the following.

The image forming apparatus further includes a plurality of developing units that form developer images of different colors, wherein the density detecting unit detects the density of the developer image of each color on the second image carrier, and charges the developer. The amount calculating unit is configured to supply the predetermined developer images of the respective colors from the first image carrier to the second image carrier and supply the developer images to the second image carrier by the first transfer unit. Calculating a developer charge amount of the developer image of each color based on the charge amount and a result of detecting the density of the developer image of each color by the density detection unit; 5. The image forming apparatus according to claim 3, wherein the value of the second transfer bias is determined based on a developer charge amount of the developer image of each color calculated by the amount calculation unit.

7. The image forming apparatus according to claim 5, further comprising a plurality of first image carriers on which developer images of different colors are formed.

Further, based on the calculation result of the developer charge amount calculation means, the apparatus further includes means for calculating a maximum value of the developer charge amount per unit area of the developer image of each color, and the control means includes: 8. The image forming apparatus according to claim 5, wherein the value of the second transfer bias is determined based on a maximum value of a developer charge amount per unit area of the developer image.

When the difference between the maximum value and the minimum value of the developer charge amount between the developer images of each color is larger than a specified value, a developer charge amount adjusting unit that adjusts the developer charge amount so as not to exceed the specified value. The image forming apparatus according to claim 5, further comprising:

The developer charge amount adjusting means adjusts the developer charge amount by adjusting the operation of the developer stirring means in the developing means and / or adjusting the developer supply amount to the developing means. The image forming apparatus according to claim 9.

10. The image according to claim 9, wherein the developer charge amount adjusting unit adjusts the developer charge amount by changing a charge density supplied from the first transfer unit to the second image carrier. Forming equipment.

The charging device according to claim 1, wherein the charging unit contacts a magnetic brush made of magnetic particles to the first image carrier to charge the first image carrier. Image forming device.

The image forming apparatus according to claim 1, wherein the charging unit causes an elastic roller to contact the first image carrier to charge the first image carrier. apparatus.

2. The apparatus according to claim 1, wherein the second transfer unit has a constant current power supply, and an output of the second transfer unit is variable depending on a length of the second transfer unit in a direction substantially perpendicular to a conveying direction of the recording material. 14. The image forming apparatus according to any one of the thirteenth aspect.

The image forming apparatus according to claim 1, wherein a volume resistivity of the second image carrier is 10 ⁶ Ω · cm to 10 ¹² Ω · cm.