JP2017106972A - 画像形成装置、制御方法および制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】トナー像を転写後の用紙を従来よりも効果的に除電する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、トナー像を担持するための中間転写ベルト３０と、トナー像と異極性であって直流成分および交流成分が重畳された転写電圧を搬送中の用紙Ｓに印加し、トナー像を用紙Ｓに転写するための二次転写部材３３と、転写電圧を用紙Ｓに印加した後に、転写電圧と異極性であって直流成分および交流成分が重畳された除電電圧を搬送中の用紙Ｓに印加するための除電部材４１とを備える。除電電圧の周波数は、転写電圧の周波数よりも高い。【選択図】図４

Description

本開示は、画像形成装置の制御に関し、特に、電子写真方式の画像形成装置の制御に関する。

電子写真方式の画像形成装置が普及している。電子写真方式の画像形成装置は、印刷工程において、感光体や中間転写体などの像担持体に入力画像に応じたトナー像を形成する工程と、像担持体上のトナー像を用紙に転写する工程と、トナー像を用紙に定着させる工程とを実行する。

像担持体から用紙へのトナー像の転写技術として、ＡＣ（Alternating Current）転写技術が知られている。ＡＣ転写工程では、トナー像と異極性であって直流成分および交流成分が重畳された交流電圧が転写部材によってトナー像に印加される。以下では、ＡＣ転写工程で印加される交流電圧のことを「転写電圧」ともいう。転写電圧の印加により、トナーは往復運動し、物理的および電気的な相互作用がトナー間で発生する。その結果、トナーの付着力が低下し、像担持体から用紙へのトナー像の転写性が改善される。また、トナー像の濃度ムラの発生も抑制される。

しかしながら、転写電圧の印加により用紙が帯電し、用紙が像担持体に引き寄せられることがある。このことを防止するための技術として、像担持体から用紙を分離するＡＣ除電技術が知られている。ＡＣ除電工程では、転写電圧と異極性であって直流成分および交流成分が重畳された交流電圧が除電部材によって用紙に印加される。これにより、用紙は除電される。以下では、ＡＣ除電工程で印加される交流電圧のことを「除電電圧」ともいう。

ＡＣ転写技術とＡＣ除電技術とを組み合わせた技術に関し、特開昭６１−８７１７９号公報（特許文献１）は、「再転写の生じない安定した転写・分離が可能な」複写装置を開示している。特開平１１−３８７８３号公報（特許文献２）は、「中間転写体に蓄積された電荷を平滑に除電する」画像形成装置を開示している。特開２０１３−８３９５１号公報（特許文献３）は、「交流を印加された部材間でのリークを防止する」画像形成装置を開示している。

特開昭６１−８７１７９号公報 特開平１１−３８７８３号公報 特開２０１３−８３９５１号公報

特許文献１に開示される複写装置は、原稿から画像領域を検知し、画像領域に印加する交流電圧の直流成分の電圧を、非画層領域に印加する交流電圧の直流成分の電圧よりも低くする。しかしながら、直流成分の電圧が低くなると、用紙の除電が効果的に行われない。

特許文献２に開示される画像形成装置は、ＡＣ除電工程において、転写電圧とは逆位相の除電電圧を中間転写体に印加する。これにより、当該画像形成装置は、中間転写体を除電する。しかしながら、用紙の搬送が安定しない場合などには、転写電圧や除電電圧の位相が意図するよりもずれることがある。この場合には、特許文献２に開示される画像形成装置は、中間転写体を効果的に除電することができない。

ＡＣ転写技術とＡＣ除電技術とを組み合わせた場合、転写部材と除電部材との間で電位差が大きくなるため、転写部材と除電部材との間で放電（リーク）が生じる可能性がある。このような放電を防止するために、特許文献３に開示される画像形成装置は、転写電圧と除電電圧とを同位相に設定する。これにより、転写部材と除電部材との電位差が小さくなり、転写部材と除電部材との間で生じる放電が防止される。しかしながら、転写電圧と除電電圧とが同位相に設定されると、用紙と除電部材との間の電位差が一定になり効率良く用紙の除電が行われない。その結果、用紙の電位ムラが解消されず、用紙の搬送不良が発生したり、搬送不良に伴うノイズが発生したりする。また、電位ムラがトナー像に影響し、印刷品質が低下する可能性もある。

本開示は上述のような問題点を解決するためになされたものであって、ある局面における目的は、トナー像を転写後の用紙を従来よりも効果的に除電することが可能な画像形成装置を提供することである。他の局面における目的は、トナー像を転写後の用紙を従来よりも効果的に除電することが可能な制御方法を提供することである。さらに他の局面における目的は、トナー像を転写後の用紙を従来よりも効果的に除電することが可能な制御プログラムを提供することである。

ある局面に従うと、搬送されている被転写媒体に入力画像に応じて形成されたトナー像を転写するための画像形成装置は、上記トナー像を担持するための像担持体と、上記トナー像と異極性であって直流成分および交流成分が重畳された第１交流電圧を搬送中の上記被転写媒体に印加し、上記トナー像を上記被転写媒体に転写するための転写部材と、上記第１交流電圧を上記被転写媒体に印加した後に、上記第１交流電圧と異極性であって直流成分および交流成分が重畳された第２交流電圧を搬送中の上記被転写媒体に印加するための除電部材とを備える。上記第２交流電圧の周波数は、上記第１交流電圧の周波数よりも高い。

好ましくは、上記第２交流電圧の周波数は、上記第１交流電圧の周波数の整数倍である。

好ましくは、上記被転写媒体は、用紙である。上記画像形成装置は、上記第１交流電圧の制御値を用紙の特性ごとに規定している用紙情報に基づいて、搬送中の上記用紙の特性に対応する制御値を取得し、当該制御値に応じて上記第１交流電圧を制御するための制御部をさらに備える。

好ましくは、上記被転写媒体は、用紙である。上記画像形成装置は、上記第２交流電圧の制御値を用紙の特性ごとに規定している用紙情報に基づいて、搬送中の上記用紙の特性に対応する制御値を取得し、当該制御値に応じて上記第２交流電圧を制御するための制御部をさらに備える。

好ましくは、上記転写部材および上記除電部材の間に、絶縁部材が設けられている。
他の局面に従うと、画像形成装置の制御方法が提供される。上記制御方法は、入力画像に応じたトナー像を形成するステップと、被転写媒体を搬送するステップと、上記トナー像と異極性であって直流成分および交流成分が重畳された第１交流電圧を搬送中の上記被転写媒体に印加し、上記トナー像を上記被転写媒体に転写するステップと、上記第１交流電圧を上記被転写媒体に印加した後に、上記第１交流電圧と異極性であって直流成分および交流成分が重畳された第２交流電圧を、上記被転写媒体の搬送経路上に設けられている除電部材によって上記被転写媒体に印加するステップとを備える。上記印加するステップで印加される上記第２交流電圧の周波数は、上記第１交流電圧の周波数よりも高い。

さらに他の局面に従うと、画像形成装置の制御プログラムが提供される。上記制御プログラムは、上記画像形成装置に、入力画像に応じたトナー像を形成するステップと、被転写媒体を搬送するステップと、上記トナー像と異極性であって直流成分および交流成分が重畳された第１交流電圧を搬送中の上記被転写媒体に印加し、上記トナー像を上記被転写媒体に転写するステップと、上記第１交流電圧を上記被転写媒体に印加した後に、上記第１交流電圧と異極性であって直流成分および交流成分が重畳された第２交流電圧を、上記被転写媒体の搬送経路上に設けられている除電部材によって上記被転写媒体に印加するステップとを実行させる。上記印加するステップで印加される上記第２交流電圧の周波数は、上記第１交流電圧の周波数よりも高い。

ある局面において、トナー像を転写後の用紙を従来よりも効果的に除電することができる。

本発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解される本発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。

第１の実施の形態に従う画像形成装置の装置構成の一例を示す図である。 転写電圧の周波数と除電電圧の周波数とを変更するタイミングを表わす図である。 用紙が除電部材の近傍を示す除電領域に到達していないときにおける、用紙の電位と除電部材の電位と用紙および除電部材の電位差とを示す図である。 用紙が除電領域に到達したときにおける、用紙の電位と除電部材の電位と用紙および除電部材の電位差とを示す図である。 比較例に従う電圧制御を示す図である。 転写電圧および除電電圧を制御するための回路構成の一例を示す図である。 除電領域の一例を示す図である。 除電領域の他の例を示す図である。 除電領域のさらに他の例を示す図である。 転写電圧および除電電圧の決定時に参照される用紙情報の内容を示す図である。 第１の実施の形態に従う画像形成装置が実行する処理の一部を表わすフローチャートである。 第１の実施の形態に従う画像形成装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 第２の実施の形態に従う画像形成装置の除電部材周辺の構造を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明に従う各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。

＜第１の実施の形態＞
［画像形成装置１００の内部構造］
図１を参照して、実施の形態に従う画像形成装置１００について説明する。図１は、画像形成装置１００の装置構成の一例を示す図である。

図１には、カラープリンタとしての画像形成装置１００が示されている。以下では、カラープリンタとしての画像形成装置１００について説明するが、画像形成装置１００は、カラープリンタに限定されない。たとえば、画像形成装置１００は、モノクロプリンタであってもよいし、ＦＡＸであってもよいし、モノクロプリンタ、カラープリンタおよびＦＡＸの複合機（ＭＦＰ：Multi-Functional Peripheral）であってもよい。

画像形成装置１００は、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと、中間転写ベルト３０（像担持体）と、一次転写部材３１と、光学センサ３２と、二次転写部材３３と、カセット３７と、従動ローラ３８と、駆動ローラ３９と、タイミングローラ４０と、除電部材４１と、定着装置５０と、クリーニングブレード３６と、制御装置１０１とを備える。

画像形成ユニット１Ｙは、トナーボトル１５Ｙからトナーの供給を受けてイエロー（Ｙ）のトナー像を形成する。画像形成ユニット１Ｍは、トナーボトル１５Ｍからトナーの供給を受けてマゼンタ（Ｍ）のトナー像を形成する。画像形成ユニット１Ｃは、トナーボトル１５Ｃからトナーの供給を受けてシアン（Ｃ）のトナー像を形成する。画像形成ユニット１Ｋは、トナーボトル１５Ｋからトナーの供給を受けてブラック（ＢＫ）のトナー像を形成する。

画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト３０に沿って中間転写ベルト３０の回転方向の順に配置されている。画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、それぞれ、感光体１０（像担持体）と、帯電器１１と、露光部１２と、現像器１３と、クリーニングブレード１７とを備える。

帯電器１１は、感光体１０の表面を一様に帯電する。露光部１２は、制御装置１０１からの制御信号に応じて感光体１０にレーザー光を照射し、指定された画像パターンに従って感光体１０の表面を露光する。これにより、入力画像に応じた静電潜像が感光体１０上に形成される。

現像器１３は、現像ローラ１４を回転させながら、現像ローラ１４に現像バイアスを印加し、現像ローラ１４の表面にトナーを付着させる。これにより、トナーが現像ローラ１４から感光体１０に転写され、静電潜像に応じたトナー像が感光体１０の表面に現像される。

感光体１０と中間転写ベルト３０とは、一次転写部材３１を設けている部分で互いに接触している。この接触部分に印加された転写バイアスによって、感光体１０上に現像されたトナー像が中間転写ベルト３０に転写される。このとき、イエロー（Ｙ）のトナー像、マゼンタ（Ｍ）のトナー像、シアン（Ｃ）のトナー像、およびブラック（ＢＫ）のトナー像が順に重ねられて中間転写ベルト３０に転写される。これにより、カラーのトナー像が中間転写ベルト３０上に形成される。

中間転写ベルト３０は、従動ローラ３８と駆動ローラ３９とに張架されている。駆動ローラ３９はモーター（図示しない）に接続されている。当該モーターは、たとえば制御装置１０１によって制御される。当該モーターの制御方法としては、たとえばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御が採用される。制御装置１０１が当該モーターを制御することで、駆動ローラ３９に連動して中間転写ベルト３０と従動ローラ３８とが回転する。これにより、中間転写ベルト３０上のトナー像が二次転写部材３３に搬送される。

クリーニングブレード１７は、感光体１０に圧接されている。クリーニングブレード１７は、感光体１０から中間転写ベルト３０へのトナー像の転写後に感光体１０の表面に残留するトナーを回収する。

光学センサ３２は、中間転写ベルト３０上のトナー像を撮像し、トナー像の画像を生成する。当該画像は、制御装置１０１に出力される。制御装置１０１は、当該画像からトナー像の濃度を算出し、トナー像の濃度が目標値になるように感光体１０の露光度合いなどを調整する。

カセット３７には、用紙Ｓ（被転写媒体）がセットされる。用紙Ｓは、カセット３７から１枚ずつタイミングローラ４０によって二次転写部材３３に送られる。タイミングローラ４０によって用紙Ｓが送り出されるタイミングに合わせて、制御装置１０１は、二次転写部材３３より用紙Ｓへ印加される転写電圧および除電部材４１より用紙Ｓへ印加される除電電圧を制御する。

二次転写部材３３は、トナー像と異極性であって直流成分および交流成分が重畳された転写電圧（第１交流電圧）を搬送中の用紙Ｓに印加する。用紙Ｓの送り出しおよび搬送のタイミングと、中間転写ベルト３０上のトナー像の位置とを同期させることで、用紙Ｓの適切な位置にトナー像が転写される。

除電部材４１は、転写電圧と異極性であって直流成分および交流成分が重畳された除電電圧（第２交流電圧）を搬送中の用紙Ｓに印加する。これにより、転写電圧の印加により生じる用紙Ｓの電位ムラが抑制される。除電部材４１は、たとえば鋸刃電極である。除電部材４１の板厚は、たとえば０．０５ｍｍである。除電部材４１の針ピッチは、たとえば３ｍｍである。

定着装置５０は、加熱ローラ５１と加圧ローラ５２とを備える。定着装置５０は、加熱ローラ５１と加圧ローラ５２との間を用紙Ｓに通過させ、用紙Ｓを加圧および加熱する。これにより、用紙Ｓ上に転写されたトナー像が用紙Ｓに定着する。その後、用紙Ｓは、トレー４８に排紙される。

なお、図１中でカセット３７からトレー４８にかけて用紙Ｓの搬送経路を一点鎖線で示している。

クリーニングブレード３６は、中間転写ベルト３０に圧接されている。クリーニングブレード３６は、中間転写ベルト３０から用紙Ｓへのトナー像の転写後に中間転写ベルト３０の表面に残留するトナーを回収する。回収されたトナーは、搬送スクリュー（図示しない）で搬送され、廃トナー容器（図示しない）に貯められる。

［転写電圧および除電電圧の制御］
上述したように、二次転写部材３３は、トナー像と異極性であって直流成分および交流成分が重畳された転写電圧（第１交流電圧）を搬送中の用紙Ｓに印加することで、中間転写ベルト３０上のトナー像を用紙Ｓに転写する。除電部材４１は、転写電圧と異極性であって直流成分および交流成分が重畳された除電電圧を用紙Ｓに印加することで、転写電圧（第２交流電圧）の印加により生じる用紙Ｓの電位ムラを解消する。

図２〜図４を参照して、二次転写部材３３に印加する転写電圧および除電部材４１に印加する除電電圧の制御方法について説明する。図２は、転写電圧の周波数と除電電圧の周波数とを変更するタイミングを表わす図である。

画像形成装置１００は、用紙Ｓが除電部材４１の近傍を示す除電領域Ｃ１に到達したことに基づいて、除電電圧の周波数を転写電圧の周波数よりも高くする。これにより、用紙Ｓと除電部材４１との間の電位差が大きくなり、用紙Ｓと除電部材４１との間で放電が生じる。このように、除電電圧の周波数を転写電圧の周波数よりも高くすることで、除電電圧や転写電圧の位相に依存せずに用紙Ｓを除電することができる。そのため、用紙Ｓの搬送不良などで除電電圧および転写電圧の位相が変化したとしても、画像形成装置１００は、用紙Ｓを効果的に除電することができる。結果として、電位ムラに伴う用紙Ｓの搬送不良や、搬送不良に伴うノイズの発生や、電位ムラによる画像品質の悪化が防止される。

より具体的な電圧制御処理として、画像形成装置１００は、用紙Ｓの位置に応じて、図２に示されるステップＳ１〜Ｓ７の電圧制御処理を実行する。以下では、ステップＳ１〜Ｓ７の処理について順に説明する。

ステップＳ１に示されるように、画像形成装置１００は、ユーザから印刷操作を受け付ける前においては、二次転写部材３３に転写電圧を印加しない。また、画像形成装置１００は、除電部材４１に除電電圧を印加しない。

ステップＳ２において、画像形成装置１００は、ユーザから印刷操作を受け付けたとする。これにより、画像形成装置１００は、用紙Ｓを印刷するための前処理を開始する。前処理の一例として、画像形成装置１００は、感光体１０の表面上の電位を安定化したり、各構成から出力される高電圧を安定化したり、感光体１０へのトナーの付着量を調整したりする。前処理時においては、画像形成装置１００は、転写電圧および除電電圧の周波数をゼロに設定し、転写電圧および除電電圧の直流成分のみを出力する。

ステップＳ３において、用紙Ｓの搬送が開始される。用紙Ｓは、二次転写部材３３に搬送される。図３は、用紙Ｓが除電部材４１の近傍を示す除電領域Ｃ１に到達していないときにおける、用紙Ｓの電位７１と除電部材４１の電位７２と用紙Ｓおよび除電部材４１の電位差７３とを示す図である。用紙Ｓの電位７１は、二次転写部材３３の電位に相当する。

図２および図３に示されるように、用紙Ｓが除電領域Ｃ１に到達していないときには、画像形成装置１００は、転写電圧および除電電圧の周波数を「ｆ１」に設定するとともに、転写電圧および除電電圧を同位相に設定する。転写電圧と除電電圧とが同位相に設定されることで、用紙Ｓと除電部材４１との電位差７３が一定になり、かつ、転写電圧と除電電圧との位相がずれている場合に比べて電位差７３が小さくなる。その結果、二次転写部材３３と除電部材４１との間で生じ得る放電が抑制される。

ステップＳ３において印加される転写電圧の直流成分の電圧は、たとえば＋３ｋＶである。転写電圧の交流成分の振幅は、たとえば±１．０ｋＶである。転写電圧の周波数は、たとえば０．２ｋＨｚである。転写電圧の波形は、たとえばｓｉｎ波である。除電電圧の直流成分の電圧は、たとえば−３ｋＶである。除電電圧の交流成分の振幅は、たとえば±１．０ｋＶである。除電電圧の周波数は、たとえば０．２ｋＨｚである。除電電圧の波形は、たとえばｓｉｎ波である。

ステップＳ４において、用紙Ｓが除電領域Ｃ１に到達したとする。このとき、ステップＳ３における転写電圧の印加によって用紙Ｓの裏面には電位ムラが生じている。裏面とは、トナー像が転写される面の反対側の面のことをいう。図４は、用紙Ｓが除電領域Ｃ１に到達したときにおける、用紙Ｓの電位７１と除電部材４１の電位７２と用紙Ｓおよび除電部材４１の電位差７３とを示す図である。

図２および図４に示されるように、画像形成装置１００は、用紙Ｓが除電領域Ｃ１に到達したときに、除電電圧の周波数を変える。たとえば、画像形成装置１００は、用紙Ｓが除電領域Ｃ１に到達したときに、除電電圧の周波数を「ｆ１」から「ｆ２」に上げる。転写電圧の周波数は、「ｆ１」に維持される。

このように、画像形成装置１００は、搬送中の用紙Ｓと除電部材４１との間の距離が予め定められた距離よりも短くなったことに基づいて、除電電圧の周波数を転写電圧の周波数よりも高く設定する。これにより、用紙Ｓが除電部材４１に近付いたタイミングで、除電電圧と転写電圧との電圧差が大きくなる。その結果、用紙Ｓと除電部材４１との間で放電が生じ、用紙Ｓを効果的に除電することができる。

好ましくは、除電電圧の周波数は、転写電圧の周波数の整数倍（たとえば、３倍以上）に設定される。除電電圧の周波数は、たとえば１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚに設定されることが好ましい。これにより、高周波に伴う基板の温度上昇などが防止される。また、電位差７３が用紙Ｓの裏面の電位７２に追従するようになるため、画像形成装置１００は、より効率良くかつ均一に用紙Ｓを除電することができる。

ステップＳ４において印加される転写電圧の直流成分の電圧は、たとえば＋３ｋＶである。転写電圧の交流成分の振幅は、たとえば±１．０ｋＶである。転写電圧の周波数は、たとえば０．２ｋＨｚである。転写電圧の波形は、たとえばｓｉｎ波である。除電電圧の直流成分の電圧は、たとえば−３ｋＶである。除電電圧の交流成分の振幅は、たとえば±１．０ｋＶである。除電電圧の周波数は、たとえば１．０ｋＨｚである。すなわち、除電電圧の周波数は、転写電圧の周波数の５倍に設定される。除電電圧の波形は、たとえばｓｉｎ波である。

ステップＳ５において、用紙Ｓが除電領域Ｃ１を通り抜けたとする。このとき、画像形成装置１００は、除電電圧の周波数を元に戻し、除電電圧および転写電圧を同位相に設定する。より具体的には、画像形成装置１００は、転写電圧の周波数を「ｆ１」に維持したまま、除電電圧の周波数を「ｆ２」から「ｆ１」に下げる。

ステップＳ６において、印刷処理が終了したとする。このとき、画像形成装置１００は、後処理として、転写電圧および除電電圧の印加を停止する。

ステップＳ７において、画像形成装置１００は、ユーザから印刷操作を受け付ける状態に再び移行する。

［比較結果］
図４を再び参照しつつ図５を参照して、用紙Ｓが除電領域Ｃ１に到達したときに、除電電圧の周波数を転写電圧の周波数よりも高くすることの利点について説明する。図５は、比較例に従う電圧制御を示す図である。

比較例に従う画像形成装置１００は、用紙Ｓが除電領域Ｃ１に到達したときに、除電電圧の周波数を転写電圧の周波数よりも高くせずに、除電電圧の周波数が転写電圧の周波数に等しいままにする。これにより、転写電圧の印加で生じる用紙Ｓの電位７１と、除電部材４１の電位７２と、用紙Ｓおよび除電部材４１の電位差７３との関係が図５に示されるようになる。比較例においては、電位７１の山と電位７２の谷とがずれており、または電位７１の谷と電位７２の山とがずれており、電位差７３が大きくならない。

一方で、図４に示されるように、第１の実施の形態に従う画像形成装置１００は、用紙Ｓが除電領域Ｃ１に到達したときに、除電電圧の周波数を転写電圧の周波数よりも高く設定する。これにより、電位７１の山と電位７２の谷とがずれる量が少なくなり、または電位７１の谷と電位７２の山とがずれる量が少なくなり、電位差７３が大きくなる。これにより、第１の実施の形態に従う画像形成装置１００は、転写電圧および除電電圧の位相に依存せずに、用紙Ｓと除電部材４１との電位差７３を大きくすることができる。その結果、用紙Ｓと除電部材４１との間で放電が生じ、用紙Ｓを除電することができる。また、電位差７３が用紙Ｓの電位７２に追従するようになるため、画像形成装置１００は、効率良くかつ均一に用紙Ｓを除電することができる。

［回路構造］
図６を参照して、転写電圧および除電電圧を制御するための回路構成について説明する。図６は、転写電圧および除電電圧を制御するための回路構成の一例を示す図である。

図６に示されるように、二次転写部材３３には、電源３４が直列に接続されている。電源３４は、定電圧源または定電流源と、交流電圧源または交流電流源とで構成される。これにより、直流成分および交流成分が重畳された転写電圧が二次転写部材３３に印加される。制御装置１０１は、電源３４に制御信号を送り、転写電圧の周波数や位相などを制御する。

除電部材４１には、電源４２が直列に接続されている。電源４２は、定電圧源または定電流源と、交流電圧源または交流電流源とで構成される。これにより、直流成分および交流成分が重畳された除電電圧が除電部材４１に印加される。除電電圧の直流成分は、転写電圧の直流成分と異極性である。用紙Ｓに印加された転写電圧が除電電圧によって打ち消され、用紙Ｓが除電される。制御装置１０１は、電源３４に制御信号を送り、除電電圧の周波数や位相などを制御する。

［除電領域］
図７〜図９を参照して、上述の除電領域Ｃ１について説明する。図７は、除電領域の一例を示す図である。図８は、除電領域の他の例を示す図である。図９は、除電領域のさらに他の例を示す図である。

図７に示されるように、二次転写部材３３および除電部材４１は、用紙Ｓの搬送経路に沿って設けられている。より具体的には、除電部材４１は、二次転写部材３３よりも用紙Ｓの搬送方向側（すなわち、下流側）に設けられている。

ある局面において、除電領域Ｃ１は、二次転写部材３３と除電部材４１との間の距離Ｌ２に応じて予め決定されている。一例として、除電領域Ｃ１は、除電部材４１を中心とし距離Ｌ２を半径とする範囲内を表わす。すなわち、除電領域Ｃ１の半径は、二次転写部材３３と除電部材４１との間の距離Ｌ２よりも短い。

画像形成装置１００は、用紙Ｓが除電領域Ｃ１に到達したことに基づいて、除電電圧の周波数が転写電圧の周波数よりも高くなるように設定される。すなわち、画像形成装置１００は、搬送中の用紙Ｓと除電部材４１との間の距離Ｌ１が除電部材４１と二次転写部材３３との間の距離Ｌ２よりも短くなったことに基づいて、除電電圧の周波数を転写電圧の周波数よりも高くする。一例として、距離Ｌ１は、搬送中の用紙Ｓと除電部材４１との間の最短距離で表わされる。

距離Ｌ１が距離Ｌ２よりも短くなった時点で、除電電圧の周波数が転写電圧の周波数よりも高く設定されるので、放電は、除電部材４１と二次転写部材３３との間よりも除電部材４１と用紙Ｓとの間で生じやすくなる。これにより、除電部材４１と二次転写部材３３との間の放電が防止されるとともに、用紙Ｓが効果的に除電される。

他の局面において、図８に示されるように、除電領域Ｃ２は、除電部材４１と像担持体としての中間転写ベルト３０との間の距離Ｌ３に応じて予め決定されている。中間転写ベルト３０および除電部材４１は、用紙Ｓの搬送経路を間に挟んで設けられている。距離Ｌ３は、たとえば、除電部材４１の先端と、中間転写ベルト３０の表面または駆動ローラ３９の外周面との間の距離に相当する。除電領域Ｃ２は、除電部材４１を中心とし距離Ｌ３を半径とする範囲内を表わす。すなわち、除電領域Ｃ２の半径は、除電部材４１と中間転写ベルト３０との間の距離Ｌ２よりも短い。

画像形成装置１００は、用紙Ｓが除電領域Ｃ２に到達したことに基づいて、除電電圧の周波数が転写電圧の周波数よりも高くなるように設定される。すなわち、画像形成装置１００は、搬送中の用紙Ｓと除電部材４１との間の距離Ｌ１が中間転写ベルト３０と除電部材４１との間の距離Ｌ３よりも短くなったことに基づいて、除電電圧の周波数を転写電圧の周波数よりも高くする。

距離Ｌ１が距離Ｌ３よりも短くなった時点で、除電電圧の周波数が転写電圧の周波数よりも高く設定されるので、放電は、除電部材４１と中間転写ベルト３０との間よりも除電部材４１と用紙Ｓとの間で生じやすくなる。これにより、除電部材４１と中間転写ベルト３０との間の放電が防止されるとともに、用紙Ｓが効果的に除電される。

さらに他の局面において、図９に示されるように、図７の除電領域Ｃ１と図８の除電領域Ｃ２とは組み合わされてもよい。一例として、除電領域Ｃ１と除電領域Ｃ２とのうちの狭い方が除電領域として採用される。あるいは、除電領域Ｃ１と除電領域Ｃ２とのうちの広い方が除電領域として採用されてもよい。あるいは、除電領域Ｃ１と除電領域Ｃ２との重複領域が除電領域として採用されてもよい。

［用紙Ｓが除電領域に到達したことを検知する方法］
以下では、用紙Ｓが除電領域Ｃ１（図７参照）に到達したことを検知する方法について説明する。

画像形成装置１００は、搬送経路上における用紙Ｓの位置を検知するための検知手段を有する。たとえば、当該検知手段は、タイミングローラ４０（図１参照）である。タイミングローラ４０は、除電部材４１よりも用紙Ｓの搬送経路の上流側に設けられている。タイミングローラ４０は、所定のタイミングで用紙Ｓを送り出す。制御装置１０１は、以下の式（１）に示されるように、タイミングローラ４０と除電領域Ｃ１との間の距離Ｌａおよび用紙Ｓの搬送速度Ｖから、用紙Ｓが除電領域Ｃ１に到達するまでに要する時間Ｔａを算出する。

Ｔａ（ｓ）＝Ｖ（ｍｍ／ｓ）／Ｌａ（ｍｍ）・・・（１）
制御装置１０１は、タイミングローラ４０によって用紙Ｓが送り出されたタイミングから時間Ｔａが経過したときに、用紙Ｓが除電領域Ｃ１に到達したと判断し、除電電圧の周波数を転写電圧の周波数よりも高くする。すなわち、転写電圧の周波数を変えるタイミングは、タイミングローラ４０が用紙Ｓを検知してから予め定められた時間Ｔａが経過したタイミングを含む。

用紙Ｓの他の検知手段として、制御装置１０１は、中間転写ベルト３０と二次転写部材３３とのニップ部を通過する用紙Ｓを検知する。用紙Ｓが当該ニップ部を通過すると、二次転写部材３３における電圧値または電流値が変化する。この点に着目して、制御装置１０１は、二次転写部材３３における電圧値または電流値が予め定められた値以上変化した場合に、用紙Ｓが中間転写ベルト３０と二次転写部材３３とのニップ部に到達したことを検知する。制御装置１０１は、以下の式（２）に示されるように、当該ニップ部と除電領域Ｃ１との間の距離Ｌｂおよび用紙Ｓの搬送速度Ｖから、用紙Ｓが除電領域Ｃ１に到達するまでに要する時間Ｔｂを算出する。

Ｔｂ（ｓ）＝Ｖ（ｍｍ／ｓ）／Ｌｂ（ｍｍ）・・・（２）
制御装置１０１は、中間転写ベルト３０と用紙Ｓが二次転写部材３３とのニップ部に到達したタイミングから時間Ｔｂが経過したときに、用紙Ｓが除電領域Ｃ１に到達したと判断し、除電電圧の周波数を転写電圧の周波数よりも高くする。すなわち、転写電圧の周波数を変えるタイミングは、中間転写ベルト３０と二次転写部材３３とのニップ部において用紙Ｓが検知されてから予め定められた時間Ｔｂが経過したタイミングを含む。

［用紙情報１２４］
図１０を参照して、転写電圧および除電電圧の決定方法について説明する。図１０は、転写電圧および除電電圧の決定時に参照される用紙情報１２４の内容を示す図である。

最適な転写電圧は、用紙の種類に応じて異なる。たとえば、エンボス紙のように表面に凹凸がある用紙においては、転写電圧の直流成分および交流成分を大きくする方が、転写効率が良くなる。一方で、薄紙においては、転写電圧の直流成分および交流成分が小さくても、転写効率はそれほど落ちない。

同様に、最適な除電電圧は、用紙の種類に応じて異なる。たとえば、薄紙のような用紙抵抗が小さい用紙については、用紙が過剰に除電されないように、除電電圧の直流成分および交流成分を小さくすることが好ましい。一方で、用紙抵抗が高い用紙においては、用紙の除電効率を上げるために、除電電圧の直流成分および交流成分を大きくすることが好ましい。

図１０に示されるように、用紙情報１２４には、用紙の特性に合わせた転写電圧および除電電圧の電圧制御値が規定されている。より具体的には、用紙情報１２４において、転写電圧の電圧制御値が用紙の特性ごとに規定されている。画像形成装置１００は、用紙情報１２４を参照して、印刷対象の用紙の特性に対応する電圧制御値を取得し、当該電圧制御値に応じて二次転写部材３３に印加する転写電圧を制御する。これにより、画像形成装置１００は、用紙の特性に合った転写電圧を印加することができ、トナー像の転写効率を上げることができる。

また、用紙情報１２４において、除電電圧の電圧制御値が用紙の特性ごとに規定されている。画像形成装置１００は、用紙情報１２４を参照して、印刷対象の用紙の特性に対応する電圧制御値を取得し、当該電圧制御値に応じて除電部材４１に印加する除電電圧を制御する。これにより、画像形成装置１００は、用紙の特性に合わせて効果的に用紙を除電することができる。

用紙情報１２４に規定されている用紙の特性は、たとえば用紙の厚さを含む。一例として、用紙の特性は、印刷設定情報から取得される。用紙情報１２４に規定されている二次転写部材３３の電圧制御値は、たとえば、転写電圧の直流成分の大きさ、転写電圧の交流成分の周波数などを含む。用紙情報１２４に規定されている除電部材４１の電圧制御値は、除電電圧の直流成分の大きさ、除電電圧の交流成分の周波数などを含む。

好ましくは、用紙情報１２４において、電圧制御値ごとに画像形成装置１００の周囲の環境条件がさらに規定される。環境条件は、たとえば、温度情報や湿度情報などを含む。画像形成装置１００は、装置内部の温度や湿度を検知し、当該温度や湿度に対応付けられる電圧制御値を用紙情報１２４から取得する。画像形成装置１００は、取得した電圧制御値に応じて転写電圧や除電電圧を制御する。これにより、画像形成装置１００は、環境に合った転写電圧および除電電圧を用紙に印加することができる。

［制御構造］
図１１を参照して、画像形成装置１００の制御構造について説明する。図１１は、画像形成装置１００が実行する処理の一部を表わすフローチャートである。図１１の処理は、画像形成装置１００の制御装置１０１がプログラムを実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、回路素子またはその他のハードウェアによって実行されてもよい。

ステップＳ１０において、制御装置１０１は、印刷操作を受け付けたか否かを判断する。制御装置１０１は、印刷操作を受け付けたと判断した場合（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ１２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ１０においてＮＯ）、制御装置１０１は、ステップＳ１０の処理を再び実行する。

ステップＳ１２において、制御装置１０１は、入力画像に応じてトナー像を形成する処理を画像形成装置１００Ａに実行させる。より具体的には、制御装置１０１は、露光部１２（図１参照）に制御信号を送る。これにより、露光部１２は、入力画像に応じて感光体１０（図１参照）の表面を露光する。その結果、入力画像に応じた静電潜像が感光体１０に形成される。その後、制御装置１０１は、現像ローラ１４（図１参照）に現像バイアスを印加させる。これにより、トナーが現像ローラ１４から感光体１０に転写され、静電潜像に応じたトナー像が感光体１０の表面に形成される。

ステップＳ１４において、制御装置１０１は、用紙を搬送する処理を画像形成装置１００に実行させる。このとき、制御装置１０１は、中間転写ベルト３０（図１参照）上のトナー像の位置に合わせて用紙の搬送タイミングを制御する。

ステップＳ２０において、制御装置１０１は、用紙の位置検知部として機能し、用紙が搬送経路の予め定められた位置に到達したか否かを判断する。当該予め定められた位置は、除電領域Ｃ１（図３参照）よりも上流側である用紙の搬送経路上の位置である。用紙の位置の検知方法については上述の通りであるので説明を繰り返さない。制御装置１０１は、用紙が搬送経路の予め定められた位置に到達した判断と判断した場合（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ２２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ２０においてＮＯ）、制御装置１０１は、ステップＳ２０の処理を再び実行する。

ステップＳ２２において、制御装置１０１は、トナー像と異極性であって直流成分および交流成分が重畳された転写電圧を搬送中の用紙に印加し、トナー像を用紙に転写する処理を画像形成装置１００に実行させる。より具体的には、制御装置１０１は、印刷対象の用紙の特性（たとえば、用紙の厚さなど）を印刷設定情報から取得する。制御装置１０１は、用紙情報１２４（図１０参照）を参照して、取得した用紙の特性に対応けられている転写電圧の電圧制御値を取得する。制御装置１０１は、取得した電圧制御値に応じた転写電圧を二次転写部材３３に印加する。

ステップＳ２４において、制御装置１０１は、転写電圧を用紙に印加した後に、転写電圧と異極性であって直流成分および交流成分が重畳された除電電圧を、用紙の搬送経路上に設けられている除電部材４１（図１参照）によって用紙に印加する処理を画像形成装置１００に実行させる。より具体的には、制御装置１０１は、用紙情報１２４を参照して、印刷対象の用紙の特性に対応けられている除電電圧の電圧制御値を取得する。制御装置１０１は、取得した電圧制御値に応じた除電電圧を除電部材４１に印加する。

ステップＳ３０において、制御装置１０１は、ステップＳ２０で用紙が検知されてから予め定められた時間が経過したか否かを判断する。制御装置１０１は、当該予め定められた時間が経過したときに、用紙が除電領域Ｃ１に到達したと判断する。制御装置１０１は、ステップＳ２０で用紙が検知されてから予め定められた時間が経過したと判断した場合（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ３２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ３０においてＮＯ）、制御装置１０１は、ステップＳ３０の処理を再び実行する。

ステップＳ３２において、制御装置１０１は、除電部材４１に印加する除電電圧の周波数を二次転写部材３３に印加する転写電圧の周波数よりも高くする。このように、ステップＳ３０，Ｓ３２により、用紙が除電部材４１に近付いたタイミングで、除電電圧の周波数が転写電圧の周波数よりも高くなる。すなわち、制御装置１０１は、搬送中の用紙と除電部材４１との間の距離が予め定められた距離よりも短くなったことに基づいて、除電電圧の周波数を変える処理を画像形成装置１００に実行させる。

ステップＳ４０において、制御装置１０１は、用紙Ｓが除電領域Ｃ１に到達してから予め定められた時間が経過したか否かを判断する。制御装置１０１は、当該予め定められた時間が経過したときに、用紙が除電領域Ｃ１を通り抜けたと判断する。制御装置１０１は、用紙Ｓが除電領域Ｃ１に到達してから予め定められた時間が経過したと判断した場合（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ４２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ４０においてＮＯ）、制御装置１０１は、ステップＳ４０の処理を再び実行する。

ステップＳ４２において、制御装置１０１は、除電部材４１に印加する除電電圧の周波数を元に戻す。一例として、制御装置１０１は、除電電圧を転写電圧の周波数と同じに設定する。好ましくは、制御装置１０１は、除電電圧と転写電圧とを同位相に設定する。

ステップＳ５０において、制御装置１０１は、印刷指示を受けた全ての用紙の印刷が終了したか否かを判断する。制御装置１０１は、全ての用紙の印刷が終了したと判断した場合（ステップＳ５０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ５２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ５０においてＮＯ）、制御装置１０１は、制御をステップＳ２０に戻す。

ステップＳ５２において、制御装置１０１は、転写電圧の印加と除電電圧の印加とを停止する。

［画像形成装置１００のハードウェア構成］
図１２を参照して、画像形成装置１００のハードウェア構成の一例について説明する。図１２は、画像形成装置１００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

図１２に示されるように、画像形成装置１００は、制御装置１０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３と、ネットワークインターフェイス１０４と、操作パネル１０７と、記憶装置１２０とを備える。

制御装置１０１は、たとえば、少なくとも１つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも１つのＣＰＵ（Central Processing Unit）、少なくとも１つのＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、少なくとも１つのＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはそれらの組み合わせなどによって構成される。

制御装置１０１は、本実施の形態に従う制御プログラム１２２などの各種プログラムを実行することで画像形成装置１００の動作を制御する。制御装置１０１は、制御プログラム１２２の実行命令を受け付けたことに基づいて、記憶装置１２０からＲＯＭ１０２に制御プログラム１２２を読み出す。ＲＡＭ１０３は、ワーキングメモリとして機能し、制御プログラム１２２の実行に必要な各種データを一時的に格納する。

ネットワークインターフェイス１０４には、アンテナ（図示しない）などが接続される。画像形成装置１００は、当該アンテナを介して、外部の通信機器との間でデータをやり取りする。外部の通信機器は、たとえば、スマートフォンなどの携帯通信端末、サーバーなどを含む。画像形成装置１００は、本実施の形態に従う制御プログラム１２２を、アンテナを介してサーバーからダウンロードできるように構成されてもよい。

操作パネル１０７は、表示部とタッチパネルとで構成されている。表示部およびタッチパネルは互いに重ねられており、操作パネル１０７は、表示部に対するタッチ操作を受け付ける。操作パネル１０７は、たとえば、画像形成装置１００に対する印刷操作やスキャン操作などを受け付ける。

記憶装置１２０は、たとえば、ハードディスクや外付けの記憶装置などの記憶媒体である。記憶装置１２０は、本実施の形態に従う制御プログラム１２２や用紙情報１２４（図１０参照）などを格納する。用紙情報１２４の格納場所は記憶装置１２０に限定されず、用紙情報１２４は、制御装置１０１の記憶領域（たとえば、キャッシュなど）、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、外部機器（たとえば、サーバー）などに格納されていてもよい。

制御プログラム１２２は、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、本実施の形態に従う処理は、任意のプログラムと協働して実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従う制御プログラム１２２の趣旨を逸脱するものではない。さらに、制御プログラム１２２によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、少なくとも１つのサーバーが制御プログラム１２２の処理の一部を実行する所謂クラウドサービスのような形態で画像形成装置１００が構成されてもよい。

［第１の実施の形態のまとめ］
以上のようにして、第１の実施の形態に従う画像形成装置１００は、用紙が除電部材の近傍を表わす除電領域に到達したことに基づいて、除電電圧の周波数を転写電圧の周波数よりも高く設定する。用紙が除電部材４１に近付いたタイミングで除電電圧の周波数が転写電圧の周波数よりも高く設定されることで、除電電圧と転写電圧との電圧差が大きくなる。その結果、用紙Ｓと除電部材４１との間で放電が生じ、用紙Ｓを効果的に除電することができる。

＜第２の実施の形態＞
図１３を参照して、第２の実施の形態に従う画像形成装置１００について説明する。図１３は、第２の実施の形態に従う画像形成装置１００の除電部材４１周辺の構造を示す図である。

第２の実施の形態においては、二次転写部材３３と除電部材４１との間に、絶縁部材５５がさらに設けられている。これにより、除電部材４１が二次転写部材３３の近傍に設けられている場合に、除電部材４１と二次転写部材３３との間の電位差が大きくなったとしても、除電部材４１と二次転写部材３３との間に放電が生じない。

今回開示された実施の形態は全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全ての変更が含まれることが意図される。

１Ｃ，１Ｋ，１Ｍ，１Ｙ 画像形成ユニット、１０ 感光体、１１ 帯電器、１２ 露光部、１３ 現像器、１４ 現像ローラ、１５Ｃ，１５Ｋ，１５Ｍ，１５Ｙ トナーボトル、１７，３６ クリーニングブレード、３０ 中間転写ベルト、３１ 一次転写部材、３２ 光学センサ、３３ 二次転写部材、３４，４２ 電源、３７ カセット、３８ 従動ローラ、３９ 駆動ローラ、４０ タイミングローラ、４１ 除電部材、４８ トレー、５０ 定着装置、５１ 加熱ローラ、５２ 加圧ローラ、５５ 絶縁部材、６１ 特開昭、７１，７２ 電位、７３ 電位差、１００ 画像形成装置、１０１ 制御装置、１０２ ＲＯＭ、１０３ ＲＡＭ、１０４ ネットワークインターフェイス、１０７ 操作パネル、１２０ 記憶装置、１２２ 制御プログラム、１２４ 用紙情報。

Claims (7)

1. 搬送されている被転写媒体に入力画像に応じて形成されたトナー像を転写するための画像形成装置であって、
   前記トナー像を担持するための像担持体と、
   前記トナー像と異極性であって直流成分および交流成分が重畳された第１交流電圧を搬送中の前記被転写媒体に印加し、前記トナー像を前記被転写媒体に転写するための転写部材と、
   前記第１交流電圧を前記被転写媒体に印加した後に、前記第１交流電圧と異極性であって直流成分および交流成分が重畳された第２交流電圧を搬送中の前記被転写媒体に印加するための除電部材とを備え、
   前記第２交流電圧の周波数は、前記第１交流電圧の周波数よりも高い、画像形成装置。
2. 前記第２交流電圧の周波数は、前記第１交流電圧の周波数の整数倍である、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記被転写媒体は、用紙であり、
   前記画像形成装置は、前記第１交流電圧の制御値を用紙の特性ごとに規定している用紙情報に基づいて、搬送中の前記用紙の特性に対応する制御値を取得し、当該制御値に応じて前記第１交流電圧を制御するための制御部をさらに備える、請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記被転写媒体は、用紙であり、
   前記画像形成装置は、前記第２交流電圧の制御値を用紙の特性ごとに規定している用紙情報に基づいて、搬送中の前記用紙の特性に対応する制御値を取得し、当該制御値に応じて前記第２交流電圧を制御するための制御部をさらに備える、請求項１または２に記載の画像形成装置。
5. 前記転写部材および前記除電部材の間に、絶縁部材が設けられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 画像形成装置の制御方法であって、
   入力画像に応じたトナー像を形成するステップと、
   被転写媒体を搬送するステップと、
   前記トナー像と異極性であって直流成分および交流成分が重畳された第１交流電圧を搬送中の前記被転写媒体に印加し、前記トナー像を前記被転写媒体に転写するステップと、
   前記第１交流電圧を前記被転写媒体に印加した後に、前記第１交流電圧と異極性であって直流成分および交流成分が重畳された第２交流電圧を、前記被転写媒体の搬送経路上に設けられている除電部材によって前記被転写媒体に印加するステップとを備え、
   前記印加するステップで印加される前記第２交流電圧の周波数は、前記第１交流電圧の周波数よりも高い、制御方法。
7. 画像形成装置の制御プログラムであって、
   前記制御プログラムは、前記画像形成装置に、
   入力画像に応じたトナー像を形成するステップと、
   被転写媒体を搬送するステップと、
   前記トナー像と異極性であって直流成分および交流成分が重畳された第１交流電圧を搬送中の前記被転写媒体に印加し、前記トナー像を前記被転写媒体に転写するステップと、
   前記第１交流電圧を前記被転写媒体に印加した後に、前記第１交流電圧と異極性であって直流成分および交流成分が重畳された第２交流電圧を、前記被転写媒体の搬送経路上に設けられている除電部材によって前記被転写媒体に印加するステップとを実行させ、
   前記印加するステップで印加される前記第２交流電圧の周波数は、前記第１交流電圧の周波数よりも高い、制御プログラム。