(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
特許文献1記載の画像形成装置では、湿度の変化によってトナーの帯電状態が大きく変化した場合でも良好な画像形成を行えるように、環境検知手段によって温度と湿度を検出し、転写条件を変更するように構成している。
【0003】
特許文献2記載の画像形成装置では、像保持体上にトナー像の濃度を変化して形成した場合でも、トナー像の記録材への転写時のトナーの飛び散りやトナー像の転写不良、像保持体からの記録材の分離時の分離不良、記録材上のトナー像の定着時の定着ローラへのトナーの付着が生じるのを防止するように、トナー像の濃度に応じて転写バイアスを変化させるように構成している。
【0004】
特許文献3記載の画像形成装置では、感光体上の顕画像を検知するセンサによって転写前の顕画像濃度と転写残の顕画像濃度とを検出し、該検出した両者の濃度に基づいて転写率を測定し、該測定した転写率に基づいて適正な転写条件を選択し決定するように構成している。
【0005】
特許文献4記載の画像形成装置では、圧接ニップ部に転写材が挿入されてから一定時間後の転写電流検出結果に応じて転写電圧を補正するように構成している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
転写部の抵抗や記録媒体の抵抗が変化することによって転写部での転写効率が変動することを抑制するようにした画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の請求項1の画像形成装置は、静電潜像をトナーで現像して得られるトナー像を保持する像保持体と、前記トナー像を前記像保持体から記録媒体に転写する転写部と、前記転写部に転写のための電圧を印加する印加手段と、
前記転写部で転写される前記トナー像の像密度を取得する取得手段と、前記取得手段で取得された像密度の内の最も出現度の高い像密度を有するトナー像が前記転写部で転写されるときに、前記転写部に流れる電流を検出する検出手段と、前記検出手段で検出された電
流の変化に基づいて前記印加手段に印加する電圧を調整する調整手段と、を備えることを特徴とする。
【0011】
本発明の請求項
2の画像形成装置は、請求項
1に記載の画像形成装置において、前記取得手段は、前記転写部で転写が予定されている画像情報を取得し、取得した画像情報に基づいて前記最も出現度の高い像密度を割り出すことを特徴とする。
【0012】
本発明の請求項
3の画像形成装置は、請求項
1又は2に記載の画像形成装置において、前記調整手段は、前記記録媒体の種類ごとに、前記検出手段で検出された電流の変化に基づいて前記印加手段に印加する電圧を調整することを特徴とする。
【0013】
本発明の請求項
4の画像形成装置は、請求項
1〜
3のいずれか1項に記載の画像形成装置において、前記調整手段は、前記検出手段で検出された電流であって連続して検出された複数回分の電流の平均値の変化に基づいて前記印加手段に印加する電圧を調整することを特徴とする。
【0014】
本発明の請求項
5の画像形成装置は、請求項
1〜
4のいずれか1項に記載の画像形成装置において、前記調整手段は、前記検出手段で検出された電流であって連続して検出された複数回分の電流の平均値と基準電流との差が予め定められた値以上となった場合に前記印加手段に印加する電圧を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
本発明の請求項1に記載の画像形成装置によれば、転写部の抵抗や記録媒体の抵抗が変化することによって転写部での転写効率が変動することを抑制することができる。
【0016】
本発明の請求項2に記載の画像形成装置によれば、検出された電流と取得された像密度の2つをパラメータとする場合に比べ、より簡単に転写部での転写効率が変動することを抑制することができる。
【0017】
本発明の請求項3に記載の画像形成装置によれば、出現度の低い像密度を予め定められた像密度とする場合に比べ、検出された電流の経時変化をより的確に把握することができる。
【0018】
本発明の請求項4に記載の画像形成装置によれば、像密度を検出するためのセンサを別途設ける場合に比べ、電流検出時期を簡易に把握することができる。
【0019】
本発明の請求項5に記載の画像形成装置によれば、複数種類の記録媒体に転写する場合でも、記録媒体の種類ごとに電圧を調整することができる。
【0020】
本発明の請求項6に記載の画像形成装置によれば、電流の検出バラつきによって電圧が調整されるのを抑制することができる。
【0021】
本発明の請求項7に記載の画像形成装置によれば、電流の検出バラつきによって電圧が調整されるのを抑制することができる。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本発明に係る画像形成装置の実施形態について、添付の図面に基づいて説明する。
【0024】
(全体構成)
図1は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を示している。
【0025】
本実施形態に係る画像形成装置1は、画像形成ユニット10Y,10M,10C,10K(Yはイエロー用、Mはマゼンタ用、Cはシアン用、Kはブラック用を示す)を備えている。これらの画像形成ユニット10Y,10M,10C,10Kは、それぞれ、感光体ドラム12Y,12M,12C,12Kを備え、感光体ドラム12Y,12M,12C,12Kの周囲には、それぞれ、感光体ドラム12Y,12M,12C,12Kの表面を帯電する帯電装置14Y,14M,14C,14Kと、帯電された感光体ドラム12Y,12M,12C,12Kの表面に静電潜像を形成する露光装置16Y,16M,16C,16Kと、感光体ドラム12Y,12M,12C,12Kの表面に形成された静電潜像を現像剤に含まれるトナーによりトナー像とする現像装置18Y,18M,18C,18Kと、トナー像を像保持体の一例としての転写ベルト100に一次転写するための一次転写ロール20Y,20M,20C,20Kと、転写後の感光体ドラム12Y,12M,12C,12Kの表面に付着した残留トナーを除去するための感光体ドラムクリーナー22Y,22M,22C,22Kとが備えられている。
【0026】
また、画像形成ユニット10Y,10M,10C,10Kに対向して、転写ベルト100が配置されている。転写ベルト100は、感光体ドラム12Y,12M,12C,12Kと一次転写ロール20Y,20M,20C,20Kとの間に配置されている。一次転写ロール20Y,20M,20C,20Kには、感光体ドラム12Y,12M,12C,12Kと転写ベルト100との間に電界を作用させるための一次転写電流が流されている。
【0027】
転写ベルト100は、駆動ロール26a、転写ベルト100がゆがんだり蛇行したりすることを防ぐテンション・ステアリングロール26c、支持ロール26b,26d,26eと共に、バックアップロール28により内周面側から張力を掛けつつ回転可能に支持(張架)されている。このように転写ベルト100を張架する複数のロール26a,26b,26c,26d,26eと、駆動ロール26aを回転させるモータ(図示省略)がベルト駆動装置25を構成している。
【0028】
転写ベルト100の周囲には、当該転写ベルト100を介してバックアップロール28と対向して二次転写ロール30が配置されている。図示の如く、バックアップロール28はアースされている。二次転写ロールは、導電性の心金30aの外周に半導電性弾性材(例えば半導電性スポンジ)30bが接着されて構成される。心金30aには印加手段の一例としての転写バイアス電源部40が電気的に接続され、二次転写ロール30に二次転写電圧が印加されるようになっている。心金30aと転写バイアス電源部40の間には検出手段の一例としての電流検出部42が電気的に接続され、二次転写ロール30に流れる二次転写電流が検出されるようになっている。転写バイアス電源部40と電流検出部42は制御部44に電気的に接続されている。
【0029】
制御部44は、二次転写電流取得部44aと、取得手段の一例としての印刷JOB取得部44bと、調整手段の一例としての転写バイアス設定部44cとを有している。二次転写電流取得部44aは、電流検出部42で検出された二次転写電流を示す信号を取得し、それを転写バイアス設定部44cに送信している。印刷JOB取得部44bは、外部サーバ46と電気的に接続されており、外部サーバ46から送信される印刷JOB(具体的には印刷すべき画像の情報とその画像をどの種類の記録用紙に印刷すべきかの情報)を取得し、転写バイアス設定部44cに送信している。転写バイアス設定部44cは、送信されてきた二次転写電流と印刷JOBのデータに基づいて二次転写電圧の設定と調整を行い、転写バイアス電源部40に対して二次転写ロール30に印加すべき二次転写電圧を示す信号を送信している。詳しくは後述する。
【0030】
二次転写ロール30よりも転写ベルト100の回転方向(図中の矢印方向)の下流側には、ベルトクリーナー32が配置されている。ベルトクリーナー32は、転写ベルト100の外周面に残留するトナーの除去を目的とするものである。
【0031】
また、二次転写ロール30の周囲には、二次転写ロール30に対して記録媒体の一例としての記録用紙Pを搬送供給する給紙装置33と、二次転写ロール30による二次転写後の記録用紙Pを搬送するための搬送装置34と、搬送装置34による搬送方向下流側に設けられて記録用紙Pに転写されたトナー像を定着するための定着装置36が設けられている。
【0032】
本実施形態に係る画像形成装置1では、まず、画像形成ユニット10Yにおいて、感光体ドラム12Yは図中時計方向に回転し、帯電装置14Yでその表面が帯電される。帯電された感光体ドラム12Yにレーザー書き込み装置などの露光装置16Yにより第1色(Y)の静電潜像が形成される。
【0033】
この静電潜像は現像装置18Yにより供給されるトナー(トナーを含む現像剤)によって現像され、可視化されたトナー像が形成される。トナー像は感光体ドラム12Yの回転により一次転写部に至り、一次転写ロール20Yからトナー像に逆極性の電界を作用させることにより、トナー像が転写ベルト100に一次転写される。
【0034】
同様にして第2色のトナー像(M)、第3色のトナー像(C)、第4色のトナー像(K)が画像形成ユニット10M,10C,10Kにより順次形成され転写ベルト100において重ね合わせられ、多重トナー像が形成される。
【0035】
次に、転写ベルト100に転写された多重トナー像は転写ベルト100の回転で二次転写ロール30が設置された転写部の一例としての二次転写部に至る。この二次転写部では、二次転写ロール30と転写ベルト100を介して対向配置したバックアップロール28との間にトナー像の極性と逆極性のバイアス(二次転写電圧)を印加することで、当該トナー像を記録用紙Pに静電吸着させて転写する。
【0036】
具体的には、記録用紙Pは、記録用紙容器(図示省略)に収容された記録用紙束からピックアップローラ(図示省略)で一枚ずつ取り出され、フィードロール(図示省略)で二次転写部の転写ベルト100と二次転写ロール30との間に予め定められたタイミングで供給される。そして、供給された記録用紙Pに対して二次転写ロール30とバックアップロール28を圧接させると共に二次転写電圧を付与することで、転写ベルト100に保持されたトナー像が記録用紙Pに転写される。
【0037】
トナー像が転写された記録用紙Pは、搬送装置34により定着装置36に搬送され、加圧/加熱処理でトナー像を固定して永久画像とされる。
【0038】
多重トナー像の記録用紙Pへの転写が終了した転写ベルト100は、二次転写部の下流に設けたベルトクリーナー32で外周面に残留するトナーの除去が行われ、次の転写に備えることとなる。また、二次転写ロール30にもクリーニング部材(図示省略)が設けられており、転写で付着したトナー粒子や紙紛等の異物が除去される。
【0039】
尚、単色画像の転写の場合は、一次転写されたトナー像を単色で二次転写して定着装置36に搬送するが、複数色の重ね合わせによる多色画像の転写の場合は各色のトナー像が一次転写部で一致するように転写ベルト100と感光体ドラム12Y,12M,12C,12Kとの回転を同期させて各色のトナー像がずれないようにする。
【0040】
このようにして、本実施形態に係る画像形成装置1では、記録用紙Pに画像が形成される。
【0041】
ところで、二次転写ロール30に印加する電圧(二次転写電圧)は、画像形成装置1の設置環境における温湿度と二次転写部の部材(バックアップロール28と二次転写ロール30)の電気抵抗(以下、単に「抵抗」という)に応じて記録用紙Pの種類ごとに特定の算出式を用いて設定される。設置環境における温湿度は、画像形成装置1の内部に取り付けた環境センサ(図示省略)によって検知される。二次転写部の抵抗は、二次転写部にトナー像と記録用紙Pを存在させない状態で一定の電圧を印加し、そのときに流れる電流を検知することで算出される。記録用紙Pの種類は例えば紙の坪量に基づいて分類される。
【0042】
しかし、印刷JOBが長い場合、即ち数千枚の記録用紙Pに連続して印刷する場合、二次転写部に二次転写電流が流れることで二次転写部の部材の抵抗が除々に変化する。また、記録用紙Pの抵抗も記録用紙容器での放置時間の経過により変化する。これらの変化により、一定電圧を印加する場合、1つの印刷JOBにおいて二次転写効率が変化し、印刷初期と後期とで記録用紙Pに印刷される画像の色味に変化が生じてしまう。具体的には、二次転写部の部材の抵抗が除々に高くなる、あるいは記録用紙Pが乾燥して抵抗が除々に高くなる場合には、最適な二次転写電圧は除々に高くなり、印加する電圧が一定であると二次転写効率は除々に低下する。その結果、画像の色味に変化が生じてしまう。
【0043】
この問題を二次転写電圧の設定の見直し工程、即ち温湿度を再計測し、二次転写部の部材の抵抗を再度算出することによって解決しようとすると、生産性の低下を招いてしまう。また、記録用紙Pの抵抗の変化に追従して最適な二次転写電圧を設定することができない。
【0044】
他の解決策として二次転写前後の転写ベルト100のトナー像の濃度を測定して二次転写効率を一定に保つようにする方法(例えば、前記した特許文献3記載の技術)も考えられる。しかし、トナー色によって測定感度が異なるといった問題がある。また、濃度検出用のセンサを別途設ける必要があり、センサを一つ設置するのみであると濃度測定箇所は二次転写ロールの軸方向で1点のみとなり、二次転写効率の経時変化を精度よく測定できないといった問題がある。
【0045】
そこで、本実施形態に係る画像形成装置1では、二次転写中の二次転写電流を検出(モニタ)し、検出された二次転写電流に基づいて二次転写ロール30に印加する電圧を調整するようにした。
【0046】
二次転写ロール30に一定の電圧を印加して二次転写を行う場合、二次転写電流は二次転写部の部材の抵抗と記録用紙Pの抵抗とトナー層の抵抗によって変動する。このうち、トナー層の抵抗は二次転写部に存在するトナー像の像密度、即ち二次転写部において転写されるトナー像の像密度(以下、「転写トナー像密度」という)によるので、二次転写電流は刻一刻と変動する。ここで、転写トナー像密度とは、二次転写部における二次転写ロール30軸方向にわたるトナー像の平均濃度をいう。また、二次転写電流は部材の抵抗と記録用紙Pの抵抗の長期的な変化によっても変動する。
【0047】
図2は、二次転写ロール30に一定の電圧を印加した場合の転写トナー像密度と二次転写電流との関係を示すグラフである。図示の如く、転写トナー像密度が増加すると二次転写電流は減少する。また、例えば印刷初期から印刷後期にかけて二次転写部の部材の抵抗または記録用紙Pの抵抗が増加する場合、二次転写電流は全体的に減少することとなる。従って、印刷JOB開始時の転写トナー像密度と二次転写電流との関係を把握し、その関係の経時変化、即ち全体的な増減傾向(ズレ)を解消するように印加する電圧を調整することで、長い印刷JOBにおいて部材の抵抗や記録用紙Pの抵抗が変化するとしても二次転写効率を一定に保つことが可能となり、画像の色味に変化が生じるのを防ぐことが可能となる。
【0048】
但し、転写トナー像密度と二次転写電流との関係が全体的にズレてきたのかを判定する(転写トナー像密度と二次転写電流の両者をパラメータとして判定する)のは現実的には難しいため、予め定められた像密度を有するトナー像を転写しているときに限って二次転写電流の検出を行い、検出した二次転写電流の経時変化に基づいて二次転写ロール30に印加する電圧を調整する。
【0049】
図3は、二次転写ロール30に一定の電圧を印加した場合の転写トナー像密度と二次転写電流のタイムチャートである。図示の如く、予め定められた像密度を有するトナー像が転写されるタイミングを電流検出タイミングとする。具体的には、外部サーバ46から送信される印刷JOBの画像情報を解析し、印刷JOB内で最も出現回数の多い転写トナー像密度(以下、「最頻出トナー像密度」)を予め割り出し、この最頻出トナー像密度を有するトナー像が転写されるタイミングを電流検出タイミングとする。
【0050】
図4は、
図3に示す電流検出タイミングにおいて検出した二次転写電流の経時変化を示すグラフである。連続して検出された二次転写電流の一定回数分の平均値を算出し、この平均値と基準電流値(Iref)との差が一定閾値(Δα)以上となった場合、二次転写ロール30に印加する電圧を一定値(β)だけ変更調整する。一定値(β)とは、例えば5V〜10Vである。
【0051】
尚、電流検出は一つの転写トナー像密度に対応して行うに限られず、高密度側と低密度側の二種類の転写トナー像密度に対応して電流検出を行い、経時変化の大きい方に基づいて電圧調整を行ってもよい。また、一つの印刷JOBにおいて複数種類の記録用紙Pに印刷する場合にあっては、記録用紙Pの種類ごとに電流検出を行い、経時変化が見られた紙種についてのみ電圧調整する。
【0052】
本実施形態に係る画像形成装置1は、以上の技術思想に基づいて構成されるものであり、上述の如く、電流検出部42と、二次転写電流取得部44aと印刷JOB取得部44bと転写バイアス設定部44cを有する制御部44と、を備えている。
【0053】
図5は、制御部44で実行されるプログラムのフロー・チャートである。以下、説明すると、S100において印刷JOB、具体的には印刷すべき画像の情報とその画像をどの種類の記録用紙Pに印刷すべきかの情報を取得する。次いで、S102に進んで最適転写バイアス初期値V0を算出する。二次転写電圧初期値V0は、環境センサによって検出される温湿度、予め算出されている二次転写部の部材の抵抗および記録用紙Pの種類に応じて特定の算出式を用いて算出される。
【0054】
次いでS104に進み、最頻出トナー像密度を算出する。最頻出トナー像密度は印刷JOBの画像情報に基づいて算出される。次いでS106に進み、電流検出タイミングを算出する。電流検出タイミングは、最頻出トナー像密度を有するトナー像が二次転写部に至る時刻から算出される。次いでS108に進んで印刷JOBの実行を開始する。
【0055】
次いでS110に進み、電流検出タイミングか否か判断する。電流検出タイミングであればS112に進んで電流検出を行う。また、制御パラメータn(初期値は0である)を1つインクリメントする。尚、検出された電流値は制御部44のメモリ(図示省略)などに一次的に格納される。
【0056】
次いでS114に進み、制御パラメータnが予め定められた値N(例えば3などに設定される)であるか否か判断する。S114で否定される場合はS110に戻る一方、肯定される場合はS116に進んで基準電流値Irefを算出する。基準電流値IrefはS112で検出したN回分の電流値の平均から算出される。
【0057】
次いでS118に進み、制御パラメータnを初期化する。次いでS120に進み、電流検出タイミングか否か判断する。電流検出タイミングであればS122に進んで電流検出を行う。また、制御パラメータnを1つインクリメントする。尚、検出された電流値は制御部44のメモリなどに一次的に格納される。
【0058】
次いでS124に進み、制御パラメータnが予め定められた値N(例えば3などに設定される)であるか否か判断する。S124で否定される場合はS120に戻る一方、肯定される場合はS126に進んで変動電流値Ichgを算出する。変動電流値IchgはS122で検出したN回分の電流値の平均から算出される。
【0059】
次いでS128に進み、基準電流値Irefと変動電流値Ichgの差の絶対値が一定閾値Δα以上であるか否か判断される。S128において否定される場合はS118に戻る一方、肯定される場合はS130に進み、二次転写電圧初期値V0に対して一定値βを加算あるいは減算する。具体的には、基準電流値Irefから変動電流値Ichgを減算した値が正値であり、印刷JOB開始時から電流値が減少する傾向にあると判断される場合には、二次転写電圧初期値V0に一定値βを加算する。逆に、基準電流値Irefから変動電流値Ichgを減算した値が負値であり、印刷JOB開始時から電流値が増加する傾向にあると判断される場合には、二次転写電圧初期値V0から一定値βを減算する。
【0060】
次いでS132に進み、印刷JOBが終了したか否か判断される。S132で否定される場合はS118に戻る一方、肯定される場合はプログラムを終了する。
【0061】
上記のように、二次転写電圧初期値V0を調整することで印刷JOB中に転写部の抵抗や記録媒体の抵抗が変化することによって二次転写効率が変動するのを抑制することが可能となる。
【0062】
また、最頻出トナー像密度を有するトナー像が二次転写部で転写されるときに流れる二次転写電流を検出し、検出された二次転写電流の経時変化に基づいて印加する電圧を調整することで、簡易な構成で二次転写効率が変動するのを抑制することが可能となる。
【0063】
また、最頻出トナー像密度を有するトナー像が転写されるタイミングを電流検出タイミングとすることで、電流検出回数が増加し、二次転写電流の経時変化を的確に把握される。
【0064】
また、S100において転写が予定されている画像情報を外部サーバ46から取得し、取得した画像情報に基づいて最頻出トナー像密度を予め割り出すので、転写トナー像密度を検出するためのセンサを別途設ける必要がない。
【0065】
また、S100において取得した印刷JOBが複数種類の記録用紙Pに印刷するものである場合には、以降のS102からS130の制御処理を記録用紙Pの種類ごとに行う。それにより、紙種ごとに電圧の調整を行うことが可能となる。
【0066】
また、二次転写電流の一定回数分の平均値である変動電流値Ichgと基準電流値Irefを比較し、一定閾値Δα以上となった場合に電圧調整することで、二次転写電流の検出バラつきによって不要に電圧が調整されるのを抑制している。
【0067】
尚、本実施形態に係る画像形成装置1では、転写部として二次転写部について説明したが、感光体ドラムに保持されるトナー像を記録用紙に直接転写する形式の画像形成装置の転写部についても本発明を適用可能である。
【0068】
また、本実施形態に係る画像形成装置1では、記録媒体として記録用紙Pを用いるようにしたが、OHPシートなどを用いてもよい。