JP2018128620A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、転写材の先端または後端部の白抜け画像を防止しつつ、濃度差を生じさせることのない画像形成装置を提供することである。
【解決手段】画像データを転写材の搬送方向に複数に分割した領域のうち、少なくとも先端から所定の範囲の先端領域のトナー載り量に応じたバイアスの上限値を設定し、バイアス制御部により画像形成に先立って実施される、画像形成時の転写部材に印加するバイアスを設定する制御により求めたバイアス値が、先端領域のトナー載り量に応じた上限値以上の場合は、先端領域に上限値を印加し、バイアス制御部により求めたバイアス値が、先端領域のトナー載り量に応じた上限値未満の場合は、先端領域にバイアス値を印加する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式により画像を形成する画像形成装置に関する。

従来、例えばフルカラー画像の形成が可能なカラー画像形成装置として、次のような直接転写方式や中間転写方式の画像形成装置が知られている。直接転写方式は、複数の感光ドラムに形成されたトナー像を、転写材担持体としての周回移動可能なベルト体上に担持された転写材に転写する方式である。中間転写方式は、複数の感光ドラムに形成されたトナー像を、一旦、中間転写体としての周回移動可能なベルト体（以下「中間転写ベルト」という。）に転写（１次転写）して、その後、中間転写ベルト上のトナー像を転写材に転写（２次転写）する方式である。中間転写方式は、多様な転写材に画像を形成することが容易で、転写材の選択性を高めることができる。

＜転写バイアス制御方法について＞
転写部材に定電圧を印加して転写材にトナー像を転写する装置では、画像形成に先立って実施され、画像形成時に用いる電圧条件を設定する方式としてＡＴＶＣ制御方式、ＰＴＶＣ制御方式が用いられている。以下に、ＡＴＶＣ制御方式及びＰＴＶＣ制御方式について説明する。

［ＡＴＶＣ制御方式］
ＡＴＶＣ制御（Active Transfer Voltage Control）方式では、トナー像が通過していない転写部材に、画像形成時のトナー像の転写に必要な電流値に対応させた定電流を供給（印加）して出力電圧値を測定する。そして、その測定結果に基づいて、画像形成時の転写部材に印加する電圧値を設定する（特許文献１参照）。

［ＰＴＶＣ制御方式］
また、ＰＴＶＣ制御（Programble Transfer Voltage Control）方式では、転写材が通過していない転写部材に、複数段階の定電圧を印加して、それぞれの段階で転写部材に流れる電流値を測定する。そして、複数段階の電圧−電流データから、画像形成時のトナー像の転写に必要な電流値に相当する出力電圧を補間演算し、その演算結果に基づき、画像形成時に用いる電圧値を設定する。このときの画像形成時に用いる目標転写電流としての、トナー像の転写に必要な電流値は、装置が置かれる環境下での温度や湿度によって異なるトナー帯電量に対応して予め設定された転写電流値テーブルに従って設定される（特許文献２参照）。

＜先後端弱バイアスについて＞
転写材へトナー像を転写する際に発生する次の課題に対して、従来から、先後端弱バイアスという転写バイアスの制御方法による対策がとられている。これは、転写材の先後端の所定の領域に対して印加する転写バイアスの値を、所定値以下に制限する制御方法である。先後端弱バイアスについて次に説明する。

図３（ａ）、図３（ｂ）は、転写材を２次転写ニップに搬送する際の、２次転写ニップ近傍を拡大した模式図である。図３（ａ）は、２次転写バイアスの放電領域内で、転写材が中間転写ベルトに接していない状態の模式図であり、図３（ｂ）は、２次転写バイアスの放電領域内で、転写材が中間転写ベルトに接しながら搬送されている状態の模式図である。

図３（ａ）のように、転写材Ｐが２次転写ニップ上流の放電領域内で、中間転写ベルト７に密着せずに、中間転写ベルト７と転写材Ｐとギャップが生じてしまうと、２次転写部材８に、ある閾値以上のバイアスがかかる。すると、転写材と中間転写ベルトとのギャップ間での異常放電によって、中間転写ベルト上のトナー像の帯電極性が反転してしまい、転写材にトナーが移動出来ず、中間転写体ベルト上に残ってしまう。これにより、白抜け画像が発生するという問題がある。

転写材としての厚紙は坪量が高いため、紙の剛度が高く、２次転写ニップに搬送される際に、転写材Ｐの先端部が、中間転写ベルト７に対して密着しづらく、図３（ａ）のように、中間転写ベルト７との間にギャップを生じやすいため、前記の白抜け画像が起きやすい。転写材Ｐの先端が２次転写ニップに到達した以降は、図３（ｂ）のように、中間転写ベルト７に接するようになるため、前記の白抜け画像は発生しづらい。

また、転写材の後端に関して、先端部と同様に、転写材の後端が転写前ガイド部材１３を抜けると、中間転写ベルトに対して、転写材を押し付ける力が弱くなる。そのため、中間転写ベルトに対して、密着しづらくなり、中間転写ベルトとの間にギャップが生じてしまい、前記の白抜け画像が発生しやすい傾向がある。

また、転写材としての薄紙は坪量が低いため、剛度は低いが、紙しわになりやすいために、特に用紙先後端の紙しわ部分が、中間転写ベルトに対して密着しづらいため、厚紙同様に、先後端部で前記の白抜け画像が発生しやすい傾向がある。

このような白抜け画像を防止する目的で、白抜け画像が発生しやすい、厚紙、薄紙などの紙種を用いる際に、転写材の先端または後端領域に対して、異常画像が発生しない所定値以下の２次転写バイアスを印加して、白抜け画像を防止する構成（以下「先後端弱バイアス」）が提案されている（特許文献３参照）。

＜ビデオカウントについて＞
また、ビデオカウントを利用し、トナー補給制御等に用いている装置がある（特許文献４参照）。画像処理時の多値のビデオデータや、中間調処理後の２値のビデオデータ等を、画素毎にその階調値やドット数から、画素毎のデジタル画像信号の出力レベルをビデオカウント値として積算し、そのビデオカウント値から、現像により低下する現像器内のトナー濃度を一定に保つために、出力画像の印字比率を求める。この求められた印字比率から消費されるトナー量を計算して、トナー補給量に変換して現像時のトナーを補給するため、変換されたトナー補給量をＣＰＵに送り、このトナー補給量に基づいてトナー補給信号を所定時間送信する。これにより、トナー補給装置を駆動し、現像剤容器内に必要量のトナー量を補給することによって、現像剤容器内のトナー濃度を一定に保つことができる。このようにビデオカウントを利用した制御が用いられている。

特開平２‐１２３３８５号公報 特開平５‐１８１３７３号公報 特開平７‐３３４０１８号公報 特開平５−３２３７９１号公報

しかしながら、特許文献３に示される先後端弱バイアスの制御では、転写材の後端で転写バイアス値を段階的に低下させるため、中間領域と後端領域では転写効率が異なり、画像パターンによっては濃度段差が生じるといった課題がある。画像濃度が高い場合には、転写するトナー載り量が多く、転写電流が多く必要になる。通常、転写バイアスの出力値は、ベタ画像分のトナーが転写できる転写電流が流れる値に設定される。出力画像が、ハーフトーン画像であればトナー載り量が少なく、転写に必要な電流も少なくなるため、弱バイアス制御により転写材の後端部で転写バイアス値を下げた場合でも、十分に転写することができ、中間領域と後端部で濃度段差を生じることはない。しかしながら、出力画像がベタ画像のように、トナー載り量が多く、転写に多くの電流が必要になる場合には、弱バイアス制御により転写電流が不足して、転写できないトナーが増えてしまい、中間領域と後端領域で画像濃度差が生じてしまうといった問題がある。

また、前記の白抜け画像は、ハーフトーン画像ではよく目立ち、ベタ画像では目立ちにくい、もしくは発生しないという特徴がある。これは、中間転写ベルトと転写材とのギャップ間の異常放電によって、中間転写ベルト上の一部のトナーの帯電極性が反転して、中間転写ベルト上に一部のトナーが残った場合でも、ベタ画像では、周辺にトナーが多数存在するため、定着工程を経て、白抜けした部位を埋めることができ、結果的に白抜け画像として顕在化しにくいためである。

しかしながら、特許文献１ に示される転写バイアス電圧の制御では、一律に後端領域での転写バイアスを下げるため、白抜け画像にならない画像においても、弱バイアス値を設定することにより転写効率を低下させてしまい、濃度差を生じてしまう可能性がある。

このように、実際は、ベタ画像の場合は、ハーフトーン画像に比べて、白抜け画像が発生しにくいという特徴がある。しかし、弱バイアス制御では、ハーフトーン画像で白抜けを発生させない制御値に設定している。そのため、ベタ画像を出力する際には、転写効率が下がり、濃度差が生じてしまっていた。

本発明の目的は、転写材の先端または後端部の白抜け画像を防止しつつ、濃度差を生じさせることのない画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明は、像担持体に画像データに応じて形成されたトナー像を転写材に転写する転写部材と、前記転写部材にバイアスを印加する転写バイアス印加手段と、前記転写部材に印加するバイアスを制御するバイアス制御部と、前記画像データを転写材の搬送方向に複数に分割した領域ごとにカウントするビデオカウント手段と、前記ビデオカウント手段で算出されたカウント値から前記分割した領域ごとのトナー載り量を算出するトナー載り量算出手段と、前記複数に分割した領域のうち、少なくとも先端から所定の範囲の先端領域のトナー載り量に応じたバイアスの上限値を設定し、前記バイアス制御部により画像形成に先立って実施される、画像形成時の転写部材に印加するバイアスを設定する制御により求めたバイアス値が、前記先端領域のトナー載り量に応じた上限値以上の場合は、前記先端領域に前記上限値を印加し、前記バイアス制御部により求めたバイアス値が、前記先端領域のトナー載り量に応じた上限値未満の場合は、前記先端領域に前記バイアス値を印加する制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、転写材の先端または後端部の白抜け画像を防止しつつ、濃度差を生じさせることのない画像形成装置を提供することができる。

実施例１の先後端弱バイアスの制御フロー図 画像形成装置を示した図 （ａ）（ｂ）は厚紙通紙時の２次転写ニップ近傍を拡大した図 ２次転写電源高圧部を示す図 転写バイアス制御のＰＴＶＣ制御を説明する図 実施例１の分割ビデオカウントによる画像データの分割区分を示す図 転写材先後端部の白抜け画像の発生レベルを検討した図 先後端弱バイアスの２次転写バイアスの上限値を設定するテーブル図 実施例２の分割ビデオカウントによる画像データの分割区分を示す図 実施例２の先後端弱バイアスの制御フロー図

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

〔実施例１〕
図２は、本実施例に係る画像形成装置１００の概略構成を示す模式的な断面図である。本実施例の画像形成装置１００は、電子写真方式を用いてフルカラー画像の形成が可能な中間転写方式を採用したタンデム型のプリンターである。

画像形成装置１００は、一定の間隔をおいて一列に配置された４つの画像形成部（ステーション）ＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫを有する。各画像形成部ＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫは、それぞれイエロー（Ｙ）マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成する。

なお、本実施例では、各画像形成部ＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫの構成及び動作は、使用するトナーの色が異なることを除けば、実質的に同じである。したがって、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用の要素であることを示す符号の末尾Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して、当該要素について総括的に説明する。

画像形成部Ｓは、移動可能な像担持体としてのドラム型（円筒形）の電子写真感光体（感光体）である感光ドラム１を有する。感光ドラム１は、図中矢印Ｒ１方向に回転駆動される。感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿って順に、次の各手段が配置されている。まず、帯電手段としてのローラ状の帯電部材である帯電ローラ２が配置されている。次に、像形成手段としての露光手段である露光装置３が配置されている。次に、現像手段としての現像装置４が配置されている。次に、転写部において像担持体から被転写体にトナー像を転写させる１次転写手段としての、ローラ状の１次転写部材である１次転写ローラ５が配置されている。次に、像担持体クリーニング手段としてのドラムクリーニング装置６が配置されている。

また、各画像形成部ＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫの感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと対向するように、被転写体の一例である、中間転写体としての無端状ベルトで構成された中間転写ベルト７が配置されている。中間転写ベルト７は、複数の張架ローラ（支持ローラ）としての駆動ローラ７１、テンションローラ７２及び２次転写対向ローラ７３に、所定の張力をもって張架され、その内面が支持されている。そして、駆動ローラ７１が回転駆動されることによって、中間転写ベルト７は図中矢印Ｒ２方向に回転駆動される。

中間転写ベルト７の内周面側において、各感光ドラム１に対向する位置には、上述の１次転写ローラ５がそれぞれ配置されている。１次転写ローラ５は、中間転写ベルト７を介して感光ドラム１に押圧されており、中間転写ベルト７と感光ドラム１とが接触する１次転写部（１次転写ニップ）Ｎ１を形成している。

また、中間転写ベルト７の外周面側において、２次転写対向ローラ７３と対向する位置には、２次転写手段としてのローラ状の２次転写部材である２次転写ローラ８が配置されている。２次転写ローラ８は、中間転写ベルト７を介して２次転写対向ローラ７３に押圧されており、中間転写ベルト７と２次転写ローラ８とが接触する２次転写部（２次転写ニップ）Ｎ２を形成している。また、中間転写ベルト７の外周面側において、駆動ローラ７１に対向する位置には、中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーニング装置１０が配置されている。

各画像形成部Ｓにおいて、感光ドラム１と、これに作用するプロセス手段としての帯電ローラ２、現像装置４及びドラムクリーニング装置６とは、一体的に画像形成装置１００の装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジ１２を構成している。

画像形成時には、回転駆動される感光ドラム１の表面が、帯電ローラ２により略一様に帯電させられる。このとき、帯電ローラ２には、図示しない帯電バイアス印加手段としての帯電電源から、所定の帯電バイアスが印加される。次に、帯電した感光ドラム１の表面が、各画像形成部Ｓに対応した画像情報に応じて露光装置３によって走査露光され、これにより感光ドラム１の表面に静電像（静電潜像）が形成される。次に、感光ドラム１に形成された静電像は、現像装置４によって各画像形成部Ｓに対応した色のトナーによってトナー像として現像される。

次に、感光ドラム１に形成されたトナー像は、１次転写部Ｎ１において、１次転写ローラ５の作用により、回転駆動されている中間転写ベルト７に転写（１次転写）される。このとき、１次転写ローラ５には、図示しない１次転写バイアス印加手段としての１次転写電源から、現像時のトナーの帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）の直流電圧である１次転写バイアスが印加される。例えば、フルカラー画像の形成時には、各画像形成部Ｓの各感光ドラム１に形成された各色のトナー像が、各１次転写部Ｎ１Ｙ，Ｎ１Ｍ，Ｎ１Ｃ，Ｎ１Ｋにおいて中間転写ベルト７に順次に重ね合わせるようにして転写（１次転写）される。そして、中間転写ベルト７に転写されたトナー像は、２次転写部Ｎ２において、２次転写ローラ８の作用により、記録用紙などの転写材Ｐに転写（２次転写）される。このとき、２次転写ローラ８には、２次転写バイアス印加手段としての２次転写電源Ｅ２（図４）から、現像時のトナーの帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）の直流電圧である２次転写バイアスが印加される。また、転写材Ｐは、転写材供給ローラ１１により給送されて、転写前ガイド部材１３によって２次転写ニップに搬送され、中間転写ベルト７上のトナー像と同期がとられて２次転写部Ｎ２に搬送されてくる。

トナー像が転写され、２次転写ローラ８から分離された転写材Ｐは、定着手段としての定着装置９に搬送される。そして、転写材Ｐは、定着装置９の定着ローラ９ａと加圧ローラ９ｂとの間の定着ニップ部Ｎ３で加圧及び加熱されることで、その上にトナー像が定着される。トナー像が定着された後、この転写材Ｐは画像形成装置１００の装置本体の外部に排出される。

また、１次転写部Ｎ１において中間転写ベルト７に転写しきれずに感光ドラム１上に残留したトナー（１次転写残トナー）は、ドラムクリーニング装置６によって感光ドラム１上から除去されて回収される。また、２次転写部Ｎ２において転写材Ｐに転写しきれずに中間転写ベルト７上に残留したトナー（２次転写残トナー）は、ベルトクリーニング装置１０によって中間転写ベルト７上から除去されて回収される。

露光装置３としては、画像情報に応じて変調されるレーザー光を感光ドラム１の長手方向（回転軸方向）に沿って走査するレーザースキャナー装置を用いた。

現像装置４としては、現像剤として主に非磁性トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）とからなる２成分現像剤を用いる２成分現像方式を採用した２成分現像装置を用いた。現像装置４は、回転可能な現像剤担持体としての現像スリーブ４１によって現像剤を感光ドラム１との対向部（現像部）に搬送する。そして、現像スリーブ４１に現像バイアスを印加することによって、静電像に応じて現像スリーブ４１上の現像剤からトナーを感光ドラム１に転移させる。現像スリーブ４１には、図示しない現像バイアス印加手段としての現像電源から、負極性の直流電圧成分Ｖｄｃに交流電圧成分が重畳された現像バイアスが印加される。現像時のトナーの帯電極性（正規の帯電極性）は負極性である。また、現像装置４は、反転現像方式により、トナー像を形成する。反転現像方式とは、一様に帯電させた後に画像情報に応じて露光されて電位の絶対値が低下した感光体の表面の露光部に、感光体の帯電極性と同極性に帯電したトナーを供給してトナー像を形成する現像方式である。各現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋには、トナーとして、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーが収納されている。

２次転写ローラ８は、長手方向（回転軸方向）の長さが３２０ｍｍである。また、この２次転写ローラ８は、直径が１２ｍｍのステンレス製の芯金の周囲に、弾性層としての発泡スポンジが設けられている。この２次転写ローラ８は、例えば、体積抵抗値が５×１０^７〜１×１０^８Ωで、直径が２４ｍｍのローラとして構成される。また、この２次転写ローラ８は、イオン導電性の発泡スポンジを用いて構成されている。発泡スポンジ（発泡ローラ）の材料としては、イオン性物質を含有したニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）を使用した。この２次転写ローラ８は、イオン導電材料を用いたローラのため、導電性が温度、湿度などの環境要因に影響されて電気抵抗値が大きく変化しやすい。

イオン導電材料を用いたローラは、カーボン導電材料を用いたローラに比べて、導電材料の分散性が良く、電気抵抗値の周ムラやロットバラつきが比較的小さいという特徴がある。その一方で、吸湿性があり、導電性が温度、湿度などの環境要因に影響され、電気抵抗値が大きく変化することがある。また、通電を続けることでイオン導電材料の偏りが起こり、その電気抵抗値が上昇していくことがある。

図４は、本実施例の画像形成装置１００の要部の概略制御態様を示す。コントローラ１１０は、演算処理を行う中心的素子である制御手段としてのＣＰＵ１１１、記憶手段としてのＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリ（記憶媒体）１１２などを有して構成される。書き換え可能なメモリであるＲＡＭには、コントローラ１１０に入力された情報、検知された情報、演算結果などが格納され、ＲＯＭには制御プログラム、予め求められたデータテーブルなどが格納されている。ＣＰＵ１１１とＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリ１１２とは互いにデータの転送や読込みが可能となっている。

２次転写ローラ８には、２次転写電源（高圧回路）Ｅ２が接続されている。また、この２次転写電源Ｅ２には、コントローラ１１０の制御のもとで２次転写電源Ｅ２が２次転写ローラ８に印加するバイアスを制御するバイアス制御部１２０が接続されている。このバイアス制御部１２０には、２次転写電源Ｅ２により２次転写ローラ８に所定の電圧値のバイアスが印加されている際に流れる電流値を検知する検知手段としての電流検知回路１２１が設けられている。

本実施例の２次転写電源Ｅ２は、定電圧回路のみを備え、２次転写のために２次転写電源Ｅ２により２次転写ローラ８に印加するバイアスの条件を決定する制御として、ＰＴＶＣ制御を用いている。また、本実施例の２次転写電源Ｅ２の出力値の範囲は、０〜６．５ｋＶである。

コントローラ１１０は、画像形成装置１００の各部を統括的に制御してシーケンス動作させる。コントローラ１１０は、画像読取装置やパーソナルコンピュータなどの外部のホスト装置（図示せず）から画像形成信号（画像データ、制御指令）などが入力され、これに従って画像形成装置１００の各部を制御して、画像形成動作を実行させる。

＜転写バイアス制御について＞
ＰＴＶＣ制御による２次転写電圧値の決定は、毎画像形成の前回転のタイミングで行われる。２次転写ローラ８は、イオン導電材料を用いており、温度、湿度などの環境要因や、通電時間により電気抵抗値が大きく変化しやすい。ＰＴＶＣ制御を行うことにより、２次転写ローラ８の抵抗値の変化があった場合でも最適な転写バイアスを印加することが可能になる。

本実施例におけるＰＴＶＣ制御についてより詳細に説明する。図５は、ＰＴＶＣ制御において測定される印加電圧値と検知電流値との関係（電圧−電流特性）を示した模式図である。

作像時（画像形成時）の２次転写バイアス値（Ｖｏｕｔ）を、ＰＴＶＣ制御により算出するフローは次の通りである。２次転写部にトナー像が通過していない前回転期間に、２次転写ローラ８に、電位の異なる複数水準の電圧値Ｖα、Ｖβ、Ｖθを印加し、その際に流れる電流値Ｉα、Ｉβ、Ｉθを電流検知回路１２１によって検知する。そして、その電圧−電流特性から、２次転写に必要なターゲット電流（Ｉｔａｒｇｅｔ）に相当する電圧値を補間演算し、該ターゲット電流（Ｉｔａｒｇｅｔ）に相当する転写電圧（Ｖｔａｒｇｅｔ）を求める。さらに、先に求めた転写電圧（Ｖｔａｒｇｅｔ）に、転写材の種類に応じてあらかじめ設定された転写材の抵抗値に相当する分担電圧分を足して、２次転写設定電圧（Ｖｏｕｔ）とする。ＰＴＶＣ制御により求めた、作像時の２次転写バイアス値（Ｖｏｕｔ）の値が、２次転写電源Ｅ２の出力の上限値である６．５ｋＶを越えた場合は、その上限値である６．５ｋＶを転写電圧値として印加する。

本実施例では、決定手段としてのコントローラ１１０のＣＰＵ１１１が、上述のようなＰＴＶＣ制御における電圧−電流特性の取得動作の制御、ＰＴＶＣ制御による作像時の２次転写バイアス値の算出、決定を行う。

＜分割ビデオカウントについて＞
本実施例の装置のビデオカウントは、転写材の搬送方向（副走査方向）に画像領域（画像データ）を分割して、複数に分割された領域ごとのビデオカウントの積算値を取得するものである。ビデオカウントで画素ごとにその出力レベルを積算し、副走査方向に分割された各々の領域ごとにおけるトナーの載り量の算出に用いる。

本実施例の装置は、副走査方向に分割された領域単位ごとに画像データを保管して、図６のＡ４サイズの画像データを用いて示すように、画像データは、副走査方向に、Ａ：画像先端から所定（ここでは１０ｍｍ）の範囲の先端領域と、Ｂ：画像先端１０ｍｍから画像後端１０ｍｍまでの範囲の中央領域と、Ｃ：画像後端から所定（ここでは１０ｍｍ）の範囲の後端領域の３つの区分に分割している。

入力された画像データの処理フローについて説明する。入力された画像データは、ＣＰＵ１１１により、輝度値（本実施例ではＲＧＢ）から濃度値（本実施例ではＣＭＹＫ）に変換される。濃度値であるＣＭＹＫデータに変換された画像データは、各画素の色成分ごとの多値データを積算する。ＣＰＵ１１１は、画像データの１画素あたりの各色成分データが複数ビットで表現される多値のデータを、各画素の色成分ごとに所定単位で積算する。

８ビット（０〜２５５）の階調を有する各色成分において、１画素目のＹデータが"１００"という値で、２画素目のＹデータが"５０"という値の場合に、１画素目と２画素目の積算値は"１５０"となる。

Ａ４サイズ：６００ｄｐｉの画像データの場合は、１ページあたり、主走査方向：７０１５画素×副走査方向：４９６２画素の合計３４８０８４３０画素分の色成分を積算する。ここで、主走査方向とは、画像情報に応じた光を感光ドラムの表面に走査する方向であり、転写材の搬送方向と直交する幅方向である。副走査方向は、主走査方向に直交する方向であり、転写材の搬送方向である。

本装置では、分割ビデオカウントにより、前記の３つの各区分の総画素の各色成分データをカウントし、その積算値を用いて、各区分のトナー載り量を算出する。なお、図４に示すコントローラ１１０のＣＰＵ（制御手段）により、入力された画像データをカウントし、カウントしたビデオカウント値からトナー載り量を算出する。すなわち、コントローラ１１０のＣＰＵ１１１が、画像データを転写材の搬送方向に複数に分割した領域ごとにカウントするビデオカウント手段と、前記ビデオカウント手段で算出されたカウント値から前記分割した領域ごとのトナー載り量を算出するトナー載り量算出手段と、を兼ねている。

＜本実施例の先後端弱バイアスについて＞
本実施例の先後端弱バイアスは、白抜け画像を防止し、かつ濃度差を生じさせないために、前記の３分割された領域のうち、先端部と後端部それぞれの領域で、閾値以上の載り量のトナーが全域に載っているかを判断して、先端及び後端弱バイアスを適用するか決定する。

トナー載り量について説明する。画像形成部に入力される画像データは、６００ｄｐｉの０〜２５５のデータである。この１画素当たりのデータを画像データ量と呼び、各色の最大の画像データ量を１００％として表す。この０〜１００％の画像データ量に応じて、画像形成すべきトナー量が計算され、トナー載り量も、画像データ量と同様に、０〜１００％で表す。

単色のベタ画像の載り量は１００％となり、複数色が重なりあう画像の場合には、装置の最大トナー載り量を越えないように制御される。本装置の画像形成時の最大トナー載り量は、２００％に設定される。単色のベタ画像の載り量である１００％の場合のトナー載り量は０．５ｍｇ／ｃｍ^２、複数色重ね合わせた際の最大トナー載り量である２００％時のトナー載り量は１．０ｍｇ／ｃｍ^２となる。なお、最大トナー載り量は、転写材に転写されたトナーが、定着不良を起こさない値に設定される。

先後端弱バイアスを印加する、トナー載り量の閾値について説明する。図７は、実験により、坪量が２０９ｇ／ｍ^２、Ａ４サイズの厚紙を用いて、図６の転写材の先端領域Ａと、後端領域Ｃに、均一な所定のトナー載り量の画像を、トナー載り量と２次転写バイアス（〜６．５ｋｖ）をそれぞれ振り、白抜け画像の発生状況をまとめたものである。白抜け画像の発生具合は目視による主観評価とし、白抜け画像が発生しなかった場合を○、軽微に発生するものを△、広範囲で発生したものを×とした。

分割されたうちの先端部に、トナー載り量１００％以上のベタ画像を載せた場合には、２次転写バイアスを最大出力である６．５Ｋｖ印加した場合においても、白抜け画像は発生せず〇であった。トナー載り量が８０％の画像を載せた場合は、５．５Ｋｖで、軽微な白抜け画像が発生し△であり、５．０Ｋｖに下げると発生せず〇になった。また、トナー載り量が７０％の画像を載せた場合は、５．５Ｋｖ印加すると、広範囲に白抜け画像が発生し×となるが、４．５Ｋｖまで下げると、白抜けが発生せず○になった。また、２転バイアスを３．５Ｋｖまで下げると、トナー載り量にかかわらず、白抜け画像は発生しなくなった。

また、後端部の白抜け画像についても、先端部と同様に評価結果を図７にまとめた。図７の後端部における実験結果によれば、本装置では、後端部は先端部に比べて、若干、白抜け画像が発生するまでの２次転写バイアスの値が異なるが、これは装置の構成により異なり、先端部に比べて後端部が有利であるということではない。

図７の結果から、転写材の先後端領域に、トナー載り量とそのトナー載り量に応じた２次転写バイアスの上限値を設定した弱バイアステーブルを図８に示す。図８のテーブルはトナー載り量が１０％刻みであるが、その間のトナー載り量に対しては、線形補間して２次転写バイアス値を求めるようにする。

先後端弱バイアスの制御フローを、図１を用いて説明する。本実施例の制御は、コントローラ１１０のＣＰＵ１１１が、分割された領域ごと（ここでは先端領域と後端領域）のトナー載り量に応じて、領域ごとに印加する２次転写バイアスの上限値を設定し、先後端弱バイアスを制御するものである。

ここでは、転写材としてＡ４サイズ、２０９ｇ／ｍ^２の坪量の厚紙を使用し、副走査方向に分割された、先端１０ｍｍの領域にトナー載り量が１００％のベタ画像があり、後端１０ｍｍの領域にトナー載り量が４０％ハーフトーンの画像がある画像を印刷する場合を例示して説明する。

まず、印刷ＪＯＢが入力され、コントローラ１１０のＣＰＵ１１１には、選択された転写材の種類と、画像データが送られ、３分割された領域うちの、画像データの先端領域及び後端領域のトナー載り量を算出する（Ｓ１０１）。次に、印刷設定された紙種（転写材の種類）が、弱バイアス制御を適用する紙種か判断する（Ｓ１０２）。本制御では、転写材の種類として坪量を例示しており、坪量が所定値以上の転写材において、弱バイアスを適用するようにしている。ここでは、坪量が２００ｇ／ｍ^２以上の転写材において、弱バイアスを適用するようにしている。選択された転写材の種類は、前述したように２０９ｇ／ｍ^２の坪量であり、弱バイアスを適用する紙種であるため、以下の比較が行われる。すなわち、前回転動作時に実施されたＰＴＶＣ制御により設定される２次転写バイアス値と、メモリ１１２に格納された図８の弱バイアステーブルを参照して、先端領域及び後端領域それぞれのトナー載り量によって設定される、それぞれの２次転写バイアスの上限値を比較する（Ｓ１０３）。ＰＴＶＣ制御により設定される２次転写バイアス値が、前記トナー載り量に応じた上限値以上の場合には、図８のトナー載り量に対応する弱バイアステーブルの上限値を先端領域及び後端領域に印加する。なお、分割した領域のうち、前述の領域以外の中央部の領域（図６の中央領域Ｂ）には、ＰＴＶＣ制御により設定された２次転写バイアスを印加する（Ｓ１０４）。

ここでは、ＰＴＶＣ制御により設定された２次転写バイアス値は４．５Ｋｖであった。先端領域のトナー載り量は１００％のベタ画像であり、図８の弱バイアステーブルから、先端領域の２次転写バイアスの上限値は、高圧最大値の６．５Ｋｖである。そのため、ＰＴＶＣ制御により設定された２次転写バイアス値よりもトナー載り量に対応する上限値の方が大きい。そのため、設定値の４．５Ｋｖを、先端領域（先端から１０ｍｍ間の領域）に印加する。中央部の領域に対しては、設定値の４．５Ｋｖを印加する。また、後端領域のトナー載り量は４０％のハーフトーン画像であり、後端領域の２次転写バイアスの上限値は、４．０Ｋｖである。すなわち、ＰＴＶＣ制御により設定された２次転写バイアス値の方がトナー載り量に対応する上限値よりも小さい。そのため、弱バイアス制御が適用され、上限値の４．０Ｋｖを後端領域（後端から１０ｍｍ間の領域）に印加して、入力された画像データの作像動作を終了する（Ｓ１０６）。

印刷設定された紙種が、弱バイアス制御を適用する紙種でない場合には（Ｓ１０２）、弱バイアスを適用せずに、ＰＴＶＣ制御による２次転写バイアス値を印加する（Ｓ１０５）。また、ＰＴＶＣ制御により設定される２次転写バイアス値が、弱バイアステーブルの先端領域及び後端領域それぞれのトナー載り量によって設定される、それぞれの２次転写バイアスの上限値未満の場合には（Ｓ１０３）、弱バイアスを適用せずに、ＰＴＶＣ制御による２次転写バイアス値を印加する（Ｓ１０５）。

上記のように、副走査方向に分割された先端領域及び後端領域のトナー載り量に応じて、弱バイアス制御を行うことにより、白抜け画像が発生しにくい。なおかつ、転写電流を多く必要とするベタ画像がある場合には、ハーフトーン画像部よりも高い２次転写バイアス値を印加することでき、他の領域との転写効率の違いによる濃度差を生じることなく、ハーフトーン画像部での白抜け画像を防止することができる。

本実施例では、先後端１０ｍｍの領域で弱バイアス制御を行っているが、これは本装置では、白抜け画像が先後端１０ｍｍの領域で発生するためである。白抜け画像の発生領域は、装置の転写前ガイド部材の位置や構成、転写材の搬送速度により変わるため、先後端弱バイアスを印加する領域は、１０ｍｍに限定するものではなく、実施する装置に応じて設定することが好ましい。

〔実施例２〕
実施例２の画像形成装置は、実施例１の画像形成装置と同様であるため、具体的な記載は実施例１を参照する。

実施例１の装置の、画像データを副走査方向に３分割して弱バイアスを設定したのに対して、実施例２の装置においては、画像データを副走査方向に分割した先後端の領域を、さらに主走査方向に複数分割し、それぞれの領域ごとに、画像データのビデオカウント値からトナー載り量を算出する。

図９に、Ａ４サイズの画像データを分割した図を示す。本実施例では、画像データを、副走査方向に、Ａ：画像先端から１０ｍｍの範囲と、Ｂ：画像先端１０ｍｍから画像後端１０ｍｍまでの範囲と、Ｃ：画像後端から１０ｍｍの範囲の３つの区分に分割し、さらに主走査方向に１０分割して、先端領域を１〜１０、後端領域を１´〜１０´としている。

＜本実施例の先後端弱バイアスについて＞
本実施例の先後端弱バイアスは、副走査方向と主走査方向に複数分割した先後端それぞれの領域でトナー載り量を算出し、各領域で閾値以上のトナーが載っているかに応じて、先端及び後端弱バイアスを適用するか決定する。弱バイアステーブルは、実施例１と同様に図７を使用する。

先後端弱バイアスの制御フローを、図１０を用いて説明する。本実施例の制御は、コントローラ１１０のＣＰＵ１１１が行う。ここでは、転写材として、Ａ４サイズ、２０９ｇ／ｍ^２の坪量の厚紙を使用する。分割区分は図９のように、画像データの先端領域Ａを主走査方向に１〜１０の１０分割し、１〜１０の区分のうち、最大のトナー載り量は１００％のベタ画像で、最少は７０％のハーフトーン画像である。また、画像データの後端領域Ｃの主走査方向の１´〜１０´の１０分割のうち、最大のトナー載り量は６０％のハーフトーン画像、最少は３０％のハーフトーン画像がある。このような画像を印刷する場合を例示して説明する。

印刷ＪＯＢが入力され、コントローラ１１０のＣＰＵ１１１には、選択された転写材の種類と、画像データが送られ、先端領域及び後端領域における主走査に１０分割された領域の各区分のトナー載り量を算出する（Ｓ２０１）。次に、印刷設定された紙種（転写材の種類）が、弱バイアス制御を適用する紙種か判断する（Ｓ２０２）。本制御では、実施例１と同様に、坪量が２００ｇ／ｍ^２以上の転写材において、弱バイアスを適用するようにしている。選択された転写材の種類は、前述したように２０９ｇ／ｍ^２の坪量であり、弱バイアスを適用する転写材種であるため、以下の比較が行われる。すなわち、前回転動作時に実施されたＰＴＶＣ制御により設定される２次転写バイアス値と、メモリ１１２に格納された図８の弱バイアステーブルを参照して、先端領域の１〜１０の分割区分のうちで最少のトナー載り量に基づき設定される２次転写バイアスの上限値を比較する。後端領域も同様に１´〜１０´の分割区分のうちで最少のトナー載り量に基づき設定される２次転写バイアスの上限値と、ＰＴＶＣ制御により設定される２次転写バイアス値を比較する（Ｓ２０３）。

各領域の分割区分のうちの最少のトナー載り量に基づいて２次転写バイアスの上限値を決めるのは、画像が欠落する白抜け画像を優先的に防止するためである。ＰＴＶＣ制御により設定される２次転写バイアス値が、前記最少のトナー載り量に応じた上限値以上の場合には、図８のトナー載り量に対応する弱バイアステーブルの上限値を先端領域及び後端領域に印加する。なお、分割した領域のうち、前述の領域以外の中央部の領域（図９の中央領域Ｂ）には、ＰＴＶＣ制御により設定された２次転写バイアスを印加する（Ｓ２０４）。

ここでは、ＰＴＶＣ制御により設定された２次転写バイアス値は４．５Ｋｖであった。先端領域の１０区分のうち、トナー載り量の最少値は６０％のハーフトーン画像であり、図８の弱バイアステーブルから、先端領域の２次転写バイアスの上限値は、４．０Ｋｖである。そのため、ＰＴＶＣ制御により設定された２次転写バイアス値が、トナー載り量に対応する上限値を越えるため、上限値の４．０Ｋｖを印加する。中央部の領域に対しては、設定値の４．５Ｋｖを印加する。また、後端領域の１０区分のうち、トナー載り量の最少値は３０％のハーフトーン画像であり、図８の弱バイアステーブルから、後端領域の２次転写バイアスの上限値は、４．０Ｋｖである。そのため、弱バイアス制御が適用され、上限値の４．０Ｋｖを後端領域に印加して、入力された画像データの作像動作を終了する（Ｓ２０６）。

印刷設定された紙種が、弱バイアス制御を適用する紙種でない場合には（Ｓ２０２）、弱バイアスを適用せずに、ＰＴＶＣ制御による２次転写バイアス値を印加する（Ｓ２０５）。また、ＰＴＶＣ制御により設定される２次転写バイアス値が、弱バイアステーブルの先端領域及び後端領域それぞれのトナー載り量の最少値によって設定される、それぞれの２次転写バイアスの上限値未満の場合には（Ｓ２０３）、弱バイアスを適用せずに、ＰＴＶＣ制御による２次転写バイアス値を印加する（Ｓ２０５）。

上記のように、副走査方向と主走査方向に分割した先端領域及び後端領域の１〜１０および１´〜１０´の分割区分のうち、最少のトナー載り量に基づき設定される２次転写バイアスの上限値と、ＰＴＶＣ制御による２次転写バイアス値を比較して、弱バイアス制御を行うことにより、白抜け画像が発生しにくい。なおかつ、転写電流を多く必要とするベタ画像がある場合には、ハーフトーン画像部よりも高い２次転写バイアス値を印加することでき、他の領域との転写効率の違いによる濃度差を生じることなく、ハーフトーン画像部での白抜け画像を防止することができる。

また、本実施例では、副走査方向に分割した領域をさらに主走査方向に１０分割しているが、分割区分はこれに限定されるものではない。さらに多く分割することで、長手方向のトナー載り量分布を詳細に割り出すことができるため、白抜け画像と濃度差に対してより精度よく先後端弱バイアスを制御することが可能になる。

〔他の実施例〕
前述した実施例では、坪量が２００ｇ／ｍ^２以上の転写材に対して、トナー載り量ごとの２次転写バイアス上限値を設定し、先後端弱バイアス制御を行ったが、これに限定されるものではない。転写材の坪量の閾値（所定値）は、適宜設定されるべきものであり、２００ｇ／ｍ^２に限定されるものではない。また、坪量区分をさらに細分化して、細分化された坪量に応じて、トナー載り量ごとの２次転写バイアス上限値を設定し、そのデータテーブルをメモリに記憶し、それを参照しつつ、前述した弱バイアス制御を行うようにしてもよい。これにより、転写材の種類と画像（トナー載り量）に応じた、より最適なバイアス値を印加することができる。

また、装置本体内に温度、湿度を検知する温湿度センサを備える場合には、センサの検知環境に応じて、トナー載り量ごとの２次転写バイアス上限値を設定することで、温湿度環境差による白抜け画像発生レベルと転写性に応じた、最適なバイアス値を印加することができる。

前述した実施例では、バイアス制御部により画像形成に先立って実施される、画像形成時の転写部材に印加するバイアス（バイアス値）を設定する制御方式として、定電圧を印加して電流検知して、その結果に基づいて前記バイアス値を設定するＰＴＶＣ制御方式を例示した。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、定電流を印加して電圧検知して、その結果に基づいて前記バイアス値を設定するＡＴＶＣ制御方式であっても良い。

前述した実施例では、多色画像形成のために画像形成部を４つ使用しているが、この使用個数は限定されるものではなく、必要に応じて適宜設定すれば良い。

また前述した実施例では、露光手段としてレーザースキャナー装置を使用したが、これに限定されるものではなく、例えばＬＥＤアレイ等を使用しても良い。

また前述した実施例では、画像形成装置に対して着脱自在なプロセスカートリッジとして、感光体ドラムと、該感光体ドラムに作用するプロセス手段としての帯電手段，現像手段，クリーニング手段を一体に有するプロセスカートリッジを例示したが、これに限定されるものではない。例えば、感光体ドラムの他に、帯電手段、現像手段、クリーニング手段のうち、いずれか１つを一体に有するプロセスカートリッジであっても良い。

更に前述した実施例では、感光体ドラムを含むプロセスカートリッジが画像形成装置に対して着脱自在な構成を例示したが、これに限定されるものではない。、例えば各構成部材がそれぞれ組み込まれた画像形成装置、或いは各構成部材がそれぞれ着脱自在な画像形成装置であっても良い。

また前述した実施例では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良い。また、中間転写体を使用し、該中間転写体に各色のトナー像を順次重ねて転写し、該中間転写体に担持されたトナー像を転写材に一括して転写する画像形成装置に限定されるものでもない。転写材担持体を使用し、該転写材担持体に担持された転写材に各色のトナー像を順次重ねて転写する画像形成装置であっても良い。これらの画像形成装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

Ａ …先端領域
Ｂ …中央領域
Ｃ …後端領域
Ｅ２ …２次転写電源
Ｓ …画像形成部
１ …感光ドラム
２ …帯電ローラ
３ …露光装置
４ …現像装置
５ …１次転写ローラ
７ …中間転写ベルト
８ …２次転写ローラ
９ …定着装置
１１ …転写材供給ローラ
１２ …プロセスカートリッジ
１３ …転写前ガイド部材
４１ …現像スリーブ
７１ …駆動ローラ
７２ …テンションローラ
７３ …２次転写対向ローラ
１００ …画像形成装置
１１０ …コントローラ
１１１ …ＣＰＵ
１１２ …メモリ
１２０ …バイアス制御部
１２１ …電流検知回路

Claims (7)

1. 像担持体に画像データに応じて形成されたトナー像を転写材に転写する転写部材と、
   前記転写部材にバイアスを印加する転写バイアス印加手段と、
   前記転写部材に印加するバイアスを制御するバイアス制御部と、
   前記画像データを転写材の搬送方向に複数に分割した領域ごとにカウントするビデオカウント手段と、
   前記ビデオカウント手段で算出されたカウント値から前記分割した領域ごとのトナー載り量を算出するトナー載り量算出手段と、
   前記複数に分割した領域のうち、少なくとも先端から所定の範囲の先端領域のトナー載り量に応じたバイアスの上限値を設定し、前記バイアス制御部により画像形成に先立って実施される、画像形成時の転写部材に印加するバイアスを設定する制御により求めたバイアス値が、前記先端領域のトナー載り量に応じた上限値以上の場合は、前記先端領域に前記上限値を印加し、前記バイアス制御部により求めたバイアス値が、前記先端領域のトナー載り量に応じた上限値未満の場合は、前記先端領域に前記バイアス値を印加する制御手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記複数に分割した領域のうち、後端から所定の範囲の後端領域のトナー載り量に応じたバイアスの上限値を設定し、前記バイアス制御部により求めたバイアス値が、前記後端領域のトナー載り量に応じた上限値以上の場合は、前記後端領域に前記上限値を印加し、前記バイアス制御部により求めたバイアス値が、前記後端領域のトナー載り量に応じた上限値未満の場合は、前記後端領域に前記バイアス値を印加することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 像担持体に画像データに応じて形成されたトナー像を転写材に転写する転写部材と、
   前記転写部材にバイアスを印加する転写バイアス印加手段と、
   前記転写部材に印加するバイアスを制御するバイアス制御部と、
   前記画像データを転写材の搬送方向および前記搬送方向と直交する幅方向に複数に分割した領域ごとにカウントするビデオカウント手段と、
   前記ビデオカウント手段で算出されたカウント値から前記分割した領域ごとのトナー載り量を算出するトナー載り量算出手段と、
   前記搬送方向に複数に分割した領域のうち、少なくとも先端から所定の範囲の先端領域をさらに前記幅方向に複数に分割した領域のうちの最少のトナー載り量に応じたバイアスの上限値を設定し、前記バイアス制御部により画像形成に先立って実施される、画像形成時の転写部材に印加するバイアスを設定する制御により求めたバイアス値が、前記先端領域の最少のトナー載り量に応じた上限値以上の場合は、前記先端領域に前記上限値を印加し、前記バイアス制御部により求めたバイアス値が、前記先端領域の最少のトナー載り量に応じた上限値未満の場合は、前記先端領域に前記バイアス値を印加する制御手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記搬送方向に複数に分割した領域のうち、後端から所定の範囲の後端領域をさらに前記幅方向に複数に分割した領域のうちの最少のトナー載り量に応じたバイアスの上限値を設定し、前記バイアス制御部により求めたバイアス値が、前記後端領域の最少のトナー載り量に応じた上限値以上の場合は、前記後端領域に前記上限値を印加し、前記バイアス制御部により求めたバイアス値が、前記後端領域の最少のトナー載り量に応じた上限値未満の場合は、前記後端領域に前記バイアス値を印加することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、転写材の種類に応じて、前記分割した領域のトナー載り量に応じたバイアスの上限値を設定し、印加するバイアスの制御を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、転写材の坪量が所定値以上である場合に、前記分割した領域のトナー載り量に応じたバイアスの上限値を設定し、印加するバイアスの制御を行うことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記分割した領域ごとのトナー載り量と前記トナー載り量ごとのバイアスの上限値を記憶した記憶媒体を有し、
   前記制御手段は、前記記憶媒体を参照して、前記分割した領域のトナー載り量に応じたバイアスの上限値を設定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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