JP2008039832A - 画像形成装置、および画像形成装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高価なセンサを用いずに湿度を検出し、画像プロセス制御を行なうことができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、抵抗の環境依存性を有する２次転写ローラ３４と、２次転写ローラ３４に定電流を印加し、電圧を検出することでその抵抗を測定する測定部と、２次転写ローラ３４の近傍に配置される温度センサ６５と、測定部の測定結果、および温度センサ６５の出力に基づき湿度を算出する算出部と、湿度算出結果に基づいて、装置内の画像プロセス制御を行なう制御部とを備える。好ましくは画像形成装置は、２次転写ローラの一定環境下での抵抗検出結果をメモリし、メモリされた抵抗検出結果に基づいて湿度の算出を行なう。
【選択図】図２

Description

この発明は画像形成装置、および画像形成装置の制御方法に関し、特に湿度を検知し、それに基づいた制御を行なう画像形成装置、および画像形成装置の制御方法に関する。

従来より、ＭＦＰ（Multi Function Peripheral）、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置などの、用紙に画像を形成する画像形成装置が知られている。画像形成装置内の温湿度の検出は、装置本体内の画像プロセス部周辺に配置された温湿度センサにより行なわれていた。

下記特許文献１は、像担持体上の分離爪の接離を、転写部材を用いた環境条件の検出センサの検出結果に基づいて行なう画像形成装置を開示している。

特許文献２は、定着の温度センサと、イオン導電系転写ローラのＶ−Ｉ特性により温湿度を検出し、装置が置かれている環境を検知する画像形成装置を開示している。

特許文献３は、機内温度上昇によるクリーナブレードめくれやトナー凝集を避けるため、転写部材の特性から機内温度を推測し、紙間を制御して機内温度が上昇しないようにする画像形成装置を開示している。

特許文献４は、像担持体の転写後の除電の出力を転写部の特性を利用した環境検知により切替え可能とする画像形成装置を開示している。

特許文献５は、感光体の転写ローラの抵抗と転写ローラ近傍の温度センサの検出結果から、転写ローラの引加電圧を決定する画像記録装置を開示している。
特開平１０−２０７２５３号公報 特開２００４−３３３７９２号公報 特開２００５−２１５０００号公報 特開平９−１６０４００号公報 特開平１０−１８６８９９号公報

装置のコストダウンの要望の中で、温湿度センサは高価であるという問題がある。
この発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、高価なセンサを用いずに湿度を検出し、画像プロセス制御を行なうことができる画像形成装置、および画像形成装置の制御方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、画像形成装置は、抵抗の環境依存性を有する転写ローラと、転写ローラの抵抗を測定する測定手段と、転写ローラの近傍に配置される温度センサと、測定手段の測定結果、および温度センサの出力に基づき湿度を算出する算出手段と、算出手段による湿度算出結果に基づいて、装置内の画像プロセス制御を行なう制御手段とを備える。

好ましくは画像形成装置は、転写ローラの一定環境下での抵抗検出結果をメモリするメモリ手段をさらに備え、算出手段は、メモリ手段の抵抗検出結果に基づいて算出を行なう。

好ましくは、転写ローラはイオン導電系転写ローラである。
この発明の他の局面に従うと、抵抗の環境依存性を有する転写ローラと、転写ローラの抵抗を測定する測定手段と、転写ローラの近傍に配置される温度センサとを備えた画像形成装置の制御方法は、測定手段の測定結果、および温度センサの出力に基づき湿度を算出する算出ステップと、算出ステップによる湿度算出結果に基づいて、装置内の画像プロセス制御を行なう制御ステップとを備える。

この発明に従うと、転写ローラの抵抗の測定結果と、転写ローラの近傍に配置される温度センサの出力に基づき湿度を算出することができるため、高価なセンサを用いずに湿度を検出し、画像プロセス制御を行なうことができる画像形成装置、および画像形成装置の制御方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態の１つにおける画像形成装置について説明する。
本実施の形態における画像形成装置は、装置本体内の画像プロセス部の温湿度検出を、
（１） 環境依存性を有するイオン導電転写ローラの抵抗値、
（２） その近傍に配置された温度センサ、
（３） ある一定温湿度環境下で測定した転写ローラの抵抗検出値（メモリ装置）、
を用いて行なうことにより、検出をリアルタイムで行なう。検出（算出）された温湿度に基づき、画像プロセスの制御が行なわれる。

図１は、４サイクルプリンタである画像形成装置の装置構成を示す図である。
図１において、画像形成装置は、像担持体として、その内部のほぼ中央部に、図示しないモータにより矢印Ａ方向に回転駆動される感光体ドラム６を備えている。感光体ドラム６の周囲にはその回転方向Ａに沿って、感光体ドラム６表面を一様に帯電させる帯電装置（図の例ではコロナチャージャ）１２と、感光体ドラム６上に各色ごとの静電潜像を順次形成するためのプリントヘッド部１０と、各色のトナーを感光体ドラム６に順次供給し、これにより静電潜像を顕像化する現像ユニット４１と、一次転写ローラ２４と、クリーナ１８とが順次配設されている。

一次転写ローラ２４は、感光体ドラム６に付着したトナーを無端状の中間転写ベルト２１に転写するためのもので、図示しないバイアス電源より所定のバイアス電圧が適宜印加されるようになっている。一次転写ローラ２４は、中間転写ベルト２１を介して感光体ドラム６に圧接している。

クリーナ１８は、感光体ドラム６の長手方向に関する有効画像領域の略全体にわたって感光体ドラム６の表面に当接するブレードを備えており、転写後に感光体ドラム６上に残留するトナーを掻き落とすようになっている。

プリントヘッド部１０は、画像情報に応じて選択的に感光体ドラム６にレーザ光を照射する。詳しくは、外部装置（画像処理装置）から画像形成装置の画像信号処理部（図示せず）に画像信号が入力されると、画像信号処理部で画像信号をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックに色変換したデジタル画像信号を作成し、この信号をプリントヘッド用ＬＥＤドライブ回路（図示せず）に伝達する。このドライブ回路は、入力されたデジタル信号に基づいて、プリントヘッド部１０を制御して感光体ドラム６の露光を行なう。

現像ユニット４１は、一成分現像剤であるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナーを収容した４つの現像器１４（１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋ）を図中反時計回り方向に９０°ずつずらして現像ラックに順次取り付けたもので、軸１４ａを中心に反時計回り方向に回転可能となっている。トナーには潤滑剤として例えばステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸ストロンチウムなどが含まれている。現像ユニット４１は、感光体ドラム６上に各色の静電潜像が形成されるごとに、対応する現像器１４の現像ローラが感光体ドラム６に近接または接触する現像位置に移動するように回転する。現像ローラは、図示しないバイアス電源より所定のバイアス電圧が適宜印加されるようになっている。

中間転写ベルト２１は、３つのローラ２２、２６、２５の外周部に支持されて矢印Ｂ方向に回転駆動されるようになっている。ローラ２６は中間転写ベルト２１に張力を与えるテンションローラである。ローラ２５は図示しない駆動モータに連結され、このローラ２５の回転に伴い、ローラ２２、２６が従動回転するようになっている。なお、中間転写ベルト２１の回転方向Ｂに関して一次転写ローラ２４の直ぐ上流側に位置するローラ２３は、中間転写ベルト２１を感光体ドラム６側に押圧し、これにより中間転写ベルト２１が感光体ドラム６に密着した状態で感光体ドラム６と一次転写ローラ２４との間を搬送されるのを保証するためのものである。

中間転写ベルト２１のローラ２５で支持された部分には、２次転写ローラ３４が圧接されている。２次転写ローラ３４は、図示しないバイアス電源より所定のバイアス電圧が印加されるようにしてあり、２次転写ローラ３４と中間転写ベルト２１とのニップ部が、２次転写領域になっている。

中間転写ベルト２１のローラ２２で支持された部分には、中間転写ベルト２１上の残留トナーを掻き取るためのブレード３２が圧接されている。ブレード３２および２次転写ローラ３４は中間転写ベルト２１に対して接離可能に構成されている。

画像形成装置の下部には、給紙カセット３８が着脱可能に配置されている。給紙カセット３８内に積載収容された用紙Ｓは、給紙ローラの回転によって最上部のものから１枚ずつ搬送路に送り出されることになる。

搬送路は、給紙カセット３８から、搬送ローラ対のニップ部、タイミングローラ対５２のニップ部、２次転写領域、定着ローラ４７および排紙ローラ対４８のニップ部を通って、画像形成装置の上面に設けた排紙部５０まで延びている。

次に、画像形成装置のプリント動作（画像形成動作）について説明する。
プリント動作の開始に際し、２次転写ローラ３４およびクリーニングブレード３２は中間転写ベルト２１から離間している。プリント動作が開始されると、感光体ドラム６が矢印Ａ方向、中間転写ベルト２１が矢印Ｂ方向に同じ周速度で回転駆動され、感光体ドラム６表面は帯電装置１２によって一様に帯電される。

続いて、現像ユニット４１が回転し、現像器１４Ｙが現像位置に移動した後、プリントヘッド部１０によって露光が行なわれ、感光体ドラム６上にイエロートナー画像の静電潜像が形成される。この静電潜像は現像器１４Ｙで現像され、現像されたイエロートナー画像は、一次転写ローラ２４の作用によって中間転写ベルト２１上に一次転写される。次に、現像器１４Ｍが現像位置に移動し、マゼンタトナー画像に関する露光、現像、一次転写が行なわれる。続いて、現像器１４Ｃが現像位置に移動し、シアントナー画像に関する露光、現像、一次転写が行なわれる。その後、現像器１４Ｋが現像位置に移動し、ブラックトナー画像に関する露光、現像、一次転写が行なわれる。このようにして、各色のトナー画像は、矢印Ｂ方向に移動する中間転写ベルト２１上に順次重ね合わせて一次転写される。

ブラックの一次転写が終了すると同時に、２次転写ローラ３４およびクリーニングブレード３２が中間転写ベルト２１に圧接する。続いて、中間転写ベルト２１上に形成された重ね合わせトナー画像は、中間転写ベルト２１の移動にしたがって２次転写領域に達する。この２次転写領域において、重ね合わせトナー画像は、２次転写ローラ３４の作用により、給紙カセット３８から搬送路に送り出されてタイミングローラ対５２により供給された用紙Ｓに一括して２次転写される。２次転写が終了すると、２次転写ローラ３４は中間転写ベルト２１から離間する。また、２次転写後に中間転写ベルト２１上に残留するトナーは、ブレード３２により除去される。

トナー画像が２次転写された用紙Ｓは、搬送路を通って定着ローラ４７に送られ、そこでトナー画像が用紙Ｓに定着される。そして、用紙Ｓは排紙ローラ対４８を介して排紙部５０に排出される。

本実施形態では、感光体ドラム６が空回転する際に、プリント動作と同様に帯電装置１２、プリントヘッド部１０（これらは、静電潜像形成部を構成する。）、および現像ユニット４１を駆動して、感光体ドラム６上にトナー画像（以下、パッチ画像という。）を形成する。このとき、一次転写ローラ２４への電圧印加を停止する。その結果、感光体ドラム６上のパッチ画像は、一次転写領域を通過してクリーニングブレード１８との当接位置に到達できる。したがって、感光体ドラム６の空回転が繰り返されても、クリーニングブレード１８の先端と感光体ドラム６表面との間に十分な量のトナーが溜まり、トナーに含まれる潤滑剤の作用によりブレード１８の「めくれ」などの不具合を防止できる。好適には、パッチ画像は、感光体ドラム６の長手方向に関する有効画像領域の略全体（すなわち、ブレード１８に当接する領域）にわたる帯状の画像である。帯パッチ画像は、その幅（感光体ドラム６の回転方向Ａに関する長さ）が少なくとも１ｍｍ以上で、各空回転期間において少なくとも２本以上、略等しい時間間隔で形成するのが好ましい。

感光体ドラム６が空回転する期間には、プリント動作開始後において、感光体ドラム６からイエロートナー画像を中間転写ベルト２１に一次転写する前、ブラックのトナー画像を一次転写した後、中間転写ベルト２１上に既に１次転写されているトナー画像上に別のトナー画像を重ね合わせるために中間転写ベルト２１を空回転する間、画像形成装置の電源投入後に感光体ドラム６が回転を開始しウォーミングアップからプリントを開始するまでの期間、連続してプリントを行なう場合に前のプリントを終了してから次のプリントを行なうまでの期間、画像形成装置の所定の後動作を実行させるためにプリント動作終了後もしばらくの間メインモータの駆動を継続させ感光体ドラム６を後回転させる期間などが含まれる。

ここで、作像プロセスを簡単に説明する。図示されない外部から入力される原稿／プリント信号に基づき、感光体ドラム６上に露光された潜像が現像ラック内の現像器１４により現像される。感光体ドラム６上に形成された現像剤像は、転写体２１に４色随時１次転写された後に、給紙カセット３８から搬送された転写材上に現像剤像が一括して２次転写され、転写材が定着後排紙される。

図２は、図１の２次転写ローラ３４の近傍の構成を示す図である。
図に示す様に、温度センサ６５は、２次転写ローラ３４近傍の２次転写ローラ支持部材６７上に配置され、２次転写ローラ３４とほぼ同一の雰囲気温度を測定する事ができる。

温度センサ６５の配置場所としては、搬送ガイド６１，６９上などでもよいが、そのガイドの非通紙面側に配置される場合や、距離が離れる場合は、２次転写ローラ３４近傍の実態温度とずれない様に配置場所を選ぶ必要がある。

なお、図２において符号６３は、２次転写後除電部材を示す。
図３は、２次転写ローラ３４の抵抗測定回路を示す図である。

電圧検出部１０３は、ローラ２５と２次転写ローラ３４とに定電流を印加する。中間転写ベルト２１を介しての電圧を読み込む事により抵抗測定が行なわれる。他にも、感光体との間の抵抗や転写電源との間の抵抗などを測定してもよい。

図４は、画像形成装置の制御機構を示すブロック図である。
図を参照して、画像形成装置は、温度センサ６５の測定結果と電圧検出部１０３の測定結果とを入力する制御部（ＣＰＵ）１０１と、転写ローラの一定環境下での抵抗測定結果を記憶するメモリ１０５と、温度センサ６５の測定結果と電圧検出部１０３の測定結果とに基づいて、装置内の画像プロセス制御の設定を行なう設定部１０７とを備えている。

図５は、画像形成装置に搭載される抵抗の環境依存性が大きい転写ローラの代表としての、イオン導電系の転写ローラの抵抗特性を示す図である。また、図６は、対比のために描かれた電子導電系の転写ローラの抵抗特性を示す図である。

図においては、ＨＨ環境（３０℃８５％ＲＨ）、ＮＮ環境（２３℃６５％ＲＨ）、ＬＬ環境（１０℃１５％ＲＨ）のそれぞれにおける、転写ローラへの引加電圧と抵抗との関係が示されている。

図に示されるように、イオン導電系転写ローラは、電子導電系の転写ローラに比べて抵抗電圧依存性が少ないが環境依存性が大きいという特徴がある。イオン導電系の転写ローラのゴム部材料としては、ＮＢＲ、ヒドリン、ウレタンなどが用いられる。

図７は、画像形成装置が実行する湿度算出の処理を示す図である。
図において横軸は機内温度、縦軸は検出された電圧を示し、絶対水分量の変化により機内温度と電圧との関係がどのように変化するかが示されている。

２次転写ローラ３４には抵抗の環境依存性がある為、図７に示す様に、上述の温度検出結果と抵抗測定により検出された電圧を用いて、画像プロセス部の絶対湿度を算出する事ができる。中間転写ベルト２１も半導電体であるが、環境依存性の少ない電子導電タイプのベルトを用いる為、２次転写ローラ３４の環境変化のみを検出できる。装置内抵抗測定の頻度は、電源ＯＮ後、ジョブ実行前、プリントの所定の枚数おき、温度センサが温度変化を検出した時、等必要に応じて行なうことができる。

なお、温度センサの配置や装置内抵抗測定の場所や頻度は、本実施の形態に限定されず、装置に応じて適時変更してかまわない。

また、装置を以下のように構成してもよい。
図８は、転写ローラの製造個体差による同一環境における検出電圧の変化を示す図である。

図８に示す様に、転写ローラは製造個体差がある為、同一環境でも装置内での抵抗測定結果がばらついてしまう。そこで、ある一定環境下で抵抗測定を行ない、その装置内の検出電圧の結果をメモリ１０５に記憶させることとしてもよい。実際に絶対湿度を算出する場合、そのローラのその時点での電圧検出結果（または算出された湿度）をメモリの結果に基づき補正する。

ある一定環境下の測定は、装置の製造ラインで行うのが望ましいが、転写ローラ単体で抵抗測定結果をメモリし、補正を行なっても構わない。また、転写ローラが耐久により抵抗変動を起こす場合は、耐久枚数や転写ローラ走行距離により検出結果を補正する事も可能である。

なお、補正タイミングなどは、本実施の形態に限定されず、装置に応じて適時変更してかまわない。

次に、装置内の画像プロセスの制御について説明する。
［２次転写出力制御］
算出された絶対湿度と２次検出電圧結果から、メディア種、モード（カラー／モノクロ）、１面目／２面目に応じた最適な２次転写電圧を出力する。

図９は、普通紙の１枚目の２次転写出力電圧を決定するためのテーブルを示す図である。このようなテーブルは、メモリ１０５に記憶される。

このテーブルにおいては、絶対湿度を１５段階に分けており、絶対湿度に基づいて下記式（１）を用いて、絶対湿度に対応する傾きおよびオフセットと、２次転写基準電圧から２次転写出力電圧（Ｖ）を決定する。

２次転写出力電圧（Ｖ）＝傾き×２次転写基準電圧（Ｖ）＋オフセット …（１）
［２次転写後除電部材印加電圧制御］
算出された絶対湿度から紙の水分量を予測し、最適な除電出力を設定する。

図１０は、最適な除電出力を設定するためのテーブルを示す図である。このようなテーブルは、メモリ１０５に記憶される。

ここでは絶対湿度を３段階に分け、１面目／２面目であるかにより除電出力を制御する。

［現像バイアス出力制御］
算出された絶対湿度から、各色トナーの帯電量に対して最適な補正量を設定する。

図１１は、各色トナーの帯電量に対して最適な補正量を設定するためのテーブルを示す図である。このようなテーブルは、メモリ１０５に記憶される。

ここでは絶対湿度を１０段階に分け、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれであるかにより現像バイアスを補正する。

［感光体帯電出力制御］
現像が２成分現像の場合、キャリア付着を防止する為、上述の現像バイアス出力に応じて帯電出力をオフセットさせることも可能である。

［その他の制御］
その他必要に応じて、定着温度、露光出力を制御する事も可能である。

なお、画像プロセス制御の対象や条件やタイミングなどは、本実施の形態に限定されず、装置に応じて適時変更してかまわない。

［実施の形態における効果］
本実施の形態によると、転写、２次転写後除電、現像などの画像プロセスを温湿度に応じて制御する場合において、装置本体内の画像プロセス部の温度検出および湿度算出を行なうとき、
（１） 環境依存性を有するイオン導電転写ローラの抵抗値の測定、
（２） その近傍に配置された温度センサによる温度検知、および
（３） 必要に応じて、ある一定温湿度環境下で測定した転写ローラの抵抗検出値（メモリ値）
を用い、リアルタイムで絶対湿度を算出して、これらの温湿度結果に基づいて、画像プロセスの制御を行なうことができる。これにより、高価な湿度センサを利用することなく、正確な温湿度をリアルタイムで得ることができ、良好な画像形成ができる。

［その他］
なお、上述の実施の形態においては、画像形成装置がカラー４サイクル転写方式である場合について説明したが、転写方式はタンデム方式でもかまわない。また温度検出および湿度算出を２次転写ローラで行なう場合を説明したが、抵抗の環境依存性があれば、１次転写ローラ、モノクロ機の転写ローラ、もしくは画像プロセス近傍で用いられる部材などにおいても本発明を実施することができる。

また、画像形成装置としては、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、これらの複合機などに本発明を適用することができる。

また、上述の実施の形態における処理は、ソフトウエアによって行なっても、ハードウエア回路を用いて行なってもよい。

また、上述の実施の形態における処理を実行するプログラムを提供することもできるし、そのプログラムをＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録してユーザに提供することにしてもよい。また、プログラムはインターネットなどの通信回線を介して、装置にダウンロードするようにしてもよい。

なお、上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

４サイクルプリンタである画像形成装置の装置構成を示す図である。 図１の２次転写ローラ３４の近傍の構成を示す図である。 ２次転写ローラ３４の抵抗測定回路を示す図である。 画像形成装置の制御機構を示すブロック図である。 画像形成装置に搭載される抵抗の環境依存性が大きい転写ローラの代表としての、イオン導電系の転写ローラの抵抗特性を示す図である。 対比のために描かれた電子導電系の転写ローラの抵抗特性を示す図である。 画像形成装置が実行する湿度算出の処理を示す図である。 製造個体差による同一環境における検出電圧の変化を示す図である。 普通紙の１枚目の２次転写出力電圧を決定するためのテーブルを示す図である。 最適な除電出力を設定するためのテーブルを示す図である。 各色トナーの帯電量に対して最適な補正量を設定するためのテーブルを示す図である。

符号の説明

１０ プリントヘッド部、１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋ 現像器、２１ 中間転写ベルト、２４ 一次転写ローラ、３４ ２次転写ローラ、３８ 給紙カセット、４１ 現像ユニット、４７ 定着ローラ、６５ 温度センサ、６７ ２次転写ローラ支持部材、１０１ 制御部、１０３ 電圧検出部、１０５ メモリ、１０７ 設定部。

Claims (4)

1. 抵抗の環境依存性を有する転写ローラと、
   前記転写ローラの抵抗を測定する測定手段と、
   前記転写ローラの近傍に配置される温度センサと、
   前記測定手段の測定結果、および前記温度センサの出力に基づき湿度を算出する算出手段と、
   前記算出手段による湿度算出結果に基づいて、装置内の画像プロセス制御を行なう制御手段とを備えた、画像形成装置。
2. 前記転写ローラの一定環境下での抵抗検出結果をメモリするメモリ手段をさらに備え、
   前記算出手段は、前記メモリ手段の抵抗検出結果に基づいて算出を行なう、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記転写ローラはイオン導電系転写ローラである、請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 抵抗の環境依存性を有する転写ローラと、前記転写ローラの抵抗を測定する測定手段と、前記転写ローラの近傍に配置される温度センサとを備えた画像形成装置の制御方法であって、
   前記測定手段の測定結果、および前記温度センサの出力に基づき湿度を算出する算出ステップと、
   前記算出ステップによる湿度算出結果に基づいて、装置内の画像プロセス制御を行なう制御ステップとを備えた、画像形成装置の制御方法。

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