JP2019184652A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】、記録材の両面に画像を形成する際に、１面目に形成された画像の影響で２面目の画像形成時に転写ムラが生じることを抑制することのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１００は、像担持体７と、転写部材８と、電源Ｄ２と、両面搬送部４０と、両面搬送部４０により転写部Ｔ２へと搬送される記録材Ｐの１面目における第１の領域と第２の領域とのそれぞれに転写されたトナー像のトナー量と相関する指標値の差が、第１の差の場合と、第１の差とは異なる第２の差の場合とで、該記録材Ｐの２面目にトナー像を転写する際に電源Ｄ２により転写部材８に印加する電圧を異ならせる補正を行う補正部１５１と、を有する構成とする。【選択図】図７

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式などを用いた複写機、プリンター、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関するものである。

従来、例えば電子写真方式の画像形成装置では、像担持体としての感光体や中間転写ベルト上に形成されたトナー像が紙などの記録材に転写されることで、記録材に画像が形成される。像担持体から記録材へのトナー像の転写は、像担持体に当接して転写部を形成する転写部材に電圧を印加することで行うことができる。転写部材としては、金属製の芯金上にゴム層を有するゴムローラや、金属製の芯金上にスポンジ状の発泡層を有するスポンジローラなどの弾性ローラが広く使用されている。この弾性ローラは、ゴム層や発泡層などの弾性層にカーボンブラックなどの導電性粉末が分散されて導電性が付与されている。そして、このローラに定電圧制御又は定電流制御されたバイアスが印加されることで、帯電したトナーが像担持体から記録材へ転写される。

このような画像形成装置において、転写電流が不足すると十分に転写が行われない転写不良が発生する場合があり、逆に転写電流が過剰になっても転写突き抜けなどと呼ばれる適切に転写が行われない現象が発生する場合がある。したがって、転写効率を十分に向上させて、転写を適切に行うには、所望の転写電流を転写部に供給することが望まれる。

特許文献１には、主走査方向や副走査方向に分割したエリアの画像データを取得して画像の印字率を算出し、算出した印字率に応じて転写バイアスを逐次補正する制御が記載されている。特許文献１の制御では、潜像部が転写部に到達するまでの間に分割したエリアの画像データの印字率を算出、記憶し、転写バイアスを逐次補正することにより、適切な転写バイアスを印加することを可能としようとしている。

特開２０１２−１８５３２０号公報

ところで、画像形成装置において両面印刷を行う際に、記録材の１面目に画像濃度段差が存在すると、その記録材の２面目の画像形成時に転写ムラが生じて画像不良となる場合がある。本発明者の検討によれば、この画像不良は、１面目の画像形成時に１面目の画像濃度段差に起因して生じる記録材の電気抵抗の段差が、２面目の画像形成時に転写効率の段差として顕在化するものであると考えられる。なお、転写効率とは、像担持体上に形成したトナー像のトナー量に対する、記録材に転写されたトナー像のトナー量の割合である。

特許文献１に記載される方法では、画像の印字率に基づいた２面目の画像形成時の転写バイアスの補正は行われず、上記課題に対しては未解決である。

したがって、本発明の目的は、記録材の両面に画像を形成する際に、１面目に形成された画像の影響で２面目の画像形成時に転写ムラが生じることを抑制することのできる画像形成装置を提供することである。

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、本発明は、トナー像を担持する像担持体と、電圧が印加されて転写部で前記像担持体から記録材にトナー像を転写させる転写部材と、前記転写部材に電圧を印加する電源と、１面目にトナー像が転写された記録材を、該記録材の前記１面目とは反対側の２面目にトナー像を転写するために前記転写部へと搬送する両面搬送部と、前記両面搬送部により前記転写部へと搬送される記録材の前記１面目における第１の領域と第２の領域とのそれぞれに転写されたトナー像のトナー量と相関する指標値の差が、第１の差の場合と、前記第１の差とは異なる第２の差の場合とで、該記録材の前記２面目にトナー像を転写する際に前記電源により前記転写部材に印加する電圧を異ならせる補正を行う補正部と、を有することを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、記録材の両面に画像を形成する際に、１面目に形成された画像の影響で２面目の画像形成時に転写ムラが生じることを抑制することができる。

画像形成装置の概略断面図である。 画像形成装置の要部の制御態様を示す概略ブロック図である。 分割ビデオカウントにおける分割領域を説明するための模式図である。 転写ムラを説明するための模式図である。 低湿環境（温度２３℃、湿度５％）における２面目の２次転写ＩＶカーブを示すグラフ図である。 転写電圧と転写不良との関係を調べる画像パターンを示す模式図である。 実施例１の制御のフローチャート図である。 環境に応じて制御を切り換える手順のフローチャート図である。 ２面目の画像に応じて補正の要否を判断する手順のフローチャート図である。 高湿環境（温度３０℃、湿度８０％）における２面目の２次転写ＩＶカーブを示すグラフ図である。 転写電圧と転写不良との関係を調べる画像パターンを示す模式図である。 実施例２の制御のフローチャート図である。

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。

［実施例１］
１．画像形成装置の全体的な構成及び動作
図１は、本実施例の画像形成装置１００の概略断面図である。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を形成することが可能な、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、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の画像を形成する第１〜第４の画像形成ユニットＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＫを有する。各画像形成ユニットＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＫにおける同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、いずれかの色用の要素であることを示す符号の末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略して総括的に説明することがある。画像形成ユニットＵは、後述する感光ドラム１、帯電ローラ２、露光装置３、現像装置４、１次転写ローラ５、１次転写電源Ｄ１、クリーニング装置６などを有して構成される。

画像形成ユニットＵは、トナー像を担持する第１の像担持体としての、回転可能なドラム型の感光体（電子写真感光体）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（時計回り）に所定の周速度で回転駆動される。回転する感光ドラム１の表面は、帯電手段としてのローラ型の帯電部材である帯電ローラ２により、所定の極性（本実施例では負極性）の所定の電位に一様に帯電処理される。帯電処理された感光ドラム１の表面は、露光手段としての露光装置（レーザースキャナ）３により、画像データ（画像情報信号）に応じて走査露光され、感光ドラム１上に画像データに応じた静電像（静電潜像）が形成される。感光ドラム１上に形成された静電像は、現像手段としての現像装置４により、現像剤としてのトナーが供給されて現像（可視化）され、感光ドラム１上に画像データに応じたトナー像（現像剤像）が形成される。本実施例では、一様に帯電処理された後に露光されることで電位の絶対値が低下した感光ドラム１上の露光部（イメージ部）に、感光ドラム１の帯電極性と同極性に帯電したトナーが付着する。

４個の感光ドラム１に対向するように、トナー像を担持する第２の像担持体としての、回転可能な無端ベルト状の中間転写体である中間転写ベルト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、アイドラローラ７３、７４、及び２次転写対向ローラ７５に架け渡されて張架されている。中間転写ベルト７は、例えば、ポリイミド、ポリアミドなどの各種樹脂材料又はその化合物や、各種ゴムなどに、カーボンブラックなどの帯電防止剤を適当量含有させた材料で形成された、フィルム状の無端ベルトで構成されている。中間転写ベルト７の表面抵抗率は、１×１０^１１〜１×１０^１３Ω／□とされており、中間転写ベルト７の厚みは、例えば４０〜６０μｍ程度とされている。駆動ローラ７１は、定速性に優れたモーターにより駆動されて中間転写ベルト７を循環移動（回転）させる。テンションローラ７２は、中間転写ベルト７に対して一定の張力を与える。アイドラローラ７３、７４は、各感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの配列方向に沿って延びる中間転写ベルト７を支持する。２次転写対向ローラ７５は、後述する２次転写ローラ８の対向部材（対向電極）として機能する。なお、テンションローラ７２に対する中間転写ベルト７のテンションは、３〜１２ｋｇｆ程度とされている。中間転写ベルト７は、駆動ローラ７１により図中矢印Ｒ２方向（反時計回り）に所定の周速度で循環駆動（回転駆動）される。中間転写ベルト７の内周面側には、各感光ドラム１に対応して、１次転写手段としてのローラ型の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。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側に付勢され、感光ドラム１と中間転写ベルト７とが接触する１次転写部（１次転写ニップ）Ｔ１を形成する。

本実施例では、１次転写ローラ５は、金属ローラで構成されている。この１次転写ローラ５の材質としては、ＳＵＳ又はＳＵＭなどを使用することができる。また、本実施例では、１次転写ローラ５は、外径が８ｍｍで長手方向にストレート形状の金属ローラである。また、本実施例では、１次転写ローラ５は、感光ドラム１、中間転写ベルト７、１次転写ローラ５の全てが接する領域を形成しない状態で、中間転写ベルト７の搬送方向において感光ドラム１と中間転写ベルト７との接触部の下流側に配置されている。

上述のように感光ドラム１上に形成されたトナー像は、１次転写部Ｔ１において、１次転写ローラ５の作用により、回転している中間転写ベルト７上に１次転写される。１次転写工程時に、１次転写ローラ５には、１次転写電源Ｄ１により、トナーの正規の帯電極性（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次転写電圧（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、各感光ドラム１上に形成されたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー像が、各１次転写部Ｔ１において、中間転写ベルト７上に重ね合わされるようにして順次１次転写される。

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７５と対向する位置には、２次転写手段としてのローラ型の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７５に向けて付勢され、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）Ｔ２を形成する。上述のように中間転写ベルト７上に形成されたトナー像は、２次転写部Ｔ２において、２次転写ローラ８の作用により、中間転写ベルト７と２次転写ローラ８とに挟持されて搬送される紙などの記録材（記録媒体、シート）Ｐに２次転写される。２次転写工程時に、２次転写ローラ８には、２次転写電源Ｄ２（図２）により、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の直流電圧である２次転写電圧（２次転写バイアス）が印加される。

本実施例では、２次転写対向ローラ７５は、芯金（基材）の外周に弾性層としてＥＰＤＭゴムなどで形成されたゴム層が形成されて構成されている。本実施例では、２次転写対向ローラ７５は、外径が２０ｍｍ、ゴム層の厚さが０．５ｍｍ、ゴム層の硬度が例えば７０°（アスカーＣ）である。また、本実施例では、２次転写ローラ８は、芯金（基材）の周囲に弾性層としてＮＢＲゴムやＥＰＤＭゴムなどで形成されたゴム層が形成されて構成されている。本実施例では、２次転写ローラ８は、外径が２４ｍｍである。２次転写ローラ８には、２次転写電源（高圧電源回路）Ｄ２が接続されており、２次転写電源Ｄ２が２次転写ローラ８に印加するバイアスは可変とされている。

記録材Ｐは、記録材供給部としての記録材供給装置１０により２次転写部Ｔ２に供給される。記録材供給装置１０は、記録材Ｐを収容する記録材収容部（カセット、トレイなど）１１、記録材収容部１１から記録材Ｐを所定のタイミングで１枚ずつ送り出すピックアップローラ１２、送り出された記録材Ｐを搬送する搬送ローラ対１３などを有する。搬送ローラ対１３により搬送された記録材Ｐは、レジストレーション補正部としてのレジストレーションローラ対５０により、中間転写ベルト７上のトナー像とタイミングが合わされて、２次転写部Ｔ２へと搬送される。

トナー像が転写された記録材Ｐは、定着手段としての定着装置９へと搬送される。定着装置９は、未定着のトナー像を担持した記録材Ｐを加熱及び加圧することで、トナー像を記録材Ｐに定着（溶融、固着）させる。画像形成モードが記録材Ｐの片面にのみ画像を形成する片面モード（片面印刷）の場合は、記録材Ｐの片面にトナー像が定着された記録材Ｐは、排出部としての排出ローラ対３０により画像形成装置１００の装置本体の外部（機外）へと排出（出力）される。

また、画像形成モードが記録材Ｐの両面に画像を形成する自動両面モード（自動両面印刷）の場合は、１面目に画像が形成（トナー像が定着）された記録材Ｐは、両面搬送装置４０により、再度２次転写部Ｔ２へと搬送される。自動両面モードの場合、１面目に画像が形成された記録材Ｐが機外に排出される前に、排出ローラ対３０が所定のタイミングで反転させられる。これにより、記録材Ｐは、両面搬送装置４０の反転パス（両面搬送路）４１に導入される。反転パス４１に導入された記録材Ｐは、再給送ローラ対４２によりレジストローラ対５０に向けて搬送される。この記録材Ｐは、１面目の画像形成時の場合と同様に、レジストローラ対５０により中間転写ベルト７上のトナー像とタイミングが合わされて２次転写部Ｔ２へと搬送され、１面目とは反対側の２面目にトナー像が２次転写される。２面目にトナー像が転写された記録材Ｐは、その後定着装置９により２面目にトナー像が定着された後に、排出ローラ対３０により機外に排出される。

また、１次転写工程時に中間転写ベルト７上に転写されずに感光ドラム１上に残留したトナー（１次転写残トナー）は、感光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により感光ドラム１上から除去されて回収される。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と対向する位置には、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７６が配置されている。２次転写工程時に記録材Ｐに転写さ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）や紙粉は、ベルトクリーニング装置７６により中間転写ベルト７上から除去されて回収される。

本実施例では、両面搬送装置４０により、１面目にトナー像が転写され、定着された記録材Ｐを、該記録材Ｐの１面目とは反対側の２面目にトナー像を転写するように転写部Ｔ２へと搬送する両面搬送部が構成される。

２．制御態様
図２は、本実施例の画像形成装置１００の要部の制御態様を示す概略ブロック図である。制御部としてのコントローラ１５０は、演算処理を行う中心的素子である制御手段としてのＣＰＵ１５１、記憶手段としてのＲＯＭ１５２ａ、ＲＡＭ１５２ｂなどのメモリ（記憶媒体）１５２などを有して構成される。書き換え可能なメモリであるＲＡＭ１５２ｂには、コントローラ１５０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、ＲＯＭ１５２ａ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。ＣＰＵ１５１とＲＯＭ１５２ａ、ＲＡＭ１５２ｂなどのメモリ１５２とは互いにデータの転送や読込みが可能となっている。

コントローラ１５０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を行わせる。コントローラ１５０は、画像読取り装置（図示せず）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）などが入力される。そして、コントローラ１５０は、この画像形成信号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。

コントローラ１５０には、コントローラ１５０の制御のもとで２次転写電源Ｄ２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６０が接続されている。本実施例では、２次転写電源Ｄ２は、定電流回路と定電圧回路とを備えている。つまり、２次転写電源Ｄ２には、２次転写電源Ｄ２により２次転写ローラ８にバイアスを印加している際に２次転写ローラ８に流れる電流を検知する電流検知手段としての電流検知回路６２が設けられている。そして、バイアス制御回路６０は、電流検知回路６２により検知される電流値が所定の電流値になるように２次転写電源Ｄ２が出力する電圧を制御することで、２次転写電源Ｄ２から２次転写ローラ８に印加するバイアスを定電流制御することができる。換言すれば、２次転写電源Ｄ２は、バイアス制御回路６０により指示される所定の電流値の電流が２次転写ローラ８に流れるように、２次転写ローラ８にバイアスを印加することができる。また、バイアス制御部６０には、２次転写電源Ｄ２により２次転写ローラ８にバイアス印加している際に出力している電圧値を検知する電圧検知手段としての電圧検知回路６１が設けられている。そして、バイアス制御回路６０は、電圧検知回路により検知される電圧値が所定の電圧値になるように２次転写電源Ｄ２が出力する電圧を制御することで、２次転写電源Ｄ２から２次転写ローラ８に印加するバイアスを定電圧制御することができる。換言すれば、２次転写電源Ｄ２は、バイアス制御回路６０により指示される所定の電圧値のバイアスを２次転写ローラ８に印加することができる。

ここで、本実施例では、２次転写電圧は、ＡＴＶＣ制御（Ａｃｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）によって制御される。つまり、導電性粉末を分散したゴム層や発泡層を有する転写部材は、環境変動や耐久変動によって電気抵抗変動が生じる。そのため、所定のタイミングで、２次転写ローラ８に流れる電流（転写電流）が所望の値になるように２次転写電圧を調整する制御を行う。２次転写に必要な転写電流値は、通常、記録材Ｐの種類や印刷面によって異なり、それぞれの印刷条件に適した目標電流値が得られるように制御が行われる。具体的には、画像形成時に記録材Ｐが２次転写部Ｔ２に到達する前に、２次転写ローラ８に所定の目標電流値が流れるように定電流制御されたバイアスを印加する。その際の２次転写電源Ｄ２の出力電圧値をサンプリングする。これにより、２次転写部Ｔ２の電気抵抗に関する情報を取得することができる。そして、サンプリングした電圧値、又はこの電圧値に対して所定の演算処理を施した電圧値を、２次転写電圧値として決定し、２次転写時にはその電圧値で定電圧制御されたバイアスを２次転写ローラ８に印加する。

また、コントローラ１５０には操作部（操作パネル）９０が接続されている。操作部９０は、記録材Ｐの選択画面を表示して、ユーザーやサービス担当者などの操作者に、画像形成に使用する記録材Ｐの種類、画像形成モード（片面モード、自動両面モード）などを選択させることができる。また、画像形成装置１００には、画像形成装置１００に通信可能に接続された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）からジョブの情報が入力される。ジョブの情報には、画像データ（画像情報信号）が含まれている他、画像形成に使用する記録材Ｐの種類を指定するデータ、画像形成モード（片面モード、自動両面モード）を指定するデータなどが含まれている。上記画像形成に使用する記録材Ｐの種類や画像形成モードに関する情報は、コントローラ１５０に入力される。なお、ジョブ（プリントジョブ）とは、一の開始指示により開始される単一又は複数の記録材に画像を形成して出力する一連の動作のことを言う。また、記録材Ｐの種類とは、普通紙、厚紙、薄紙、光沢紙、コート紙などの一般的特徴に基づく属性、メーカー、銘柄、品番、坪量、厚さ、サイズなど、記録材Ｐを区別可能な任意の情報を包含するものである。記録材収容部１１に収容する記録材Ｐの種類は、それぞれの記録材収容部１１に対して個別に操作者が操作部９０によって指定することが可能であり、指定した記録材Ｐの種類に応じてコントローラ１５０が適切な制御を行う。操作者による記録材Ｐの種類の指定がない場合は、所定の記録材Ｐの種類の設定が選択される。なお、本実施例では、設定可能な記録材Ｐの種類については、上質紙やコート紙のような材質、表面性などによる分類と、記録材Ｐの坪量による分類を組み合わせて分類されており、その分類された複数の紙種の中から一つを選択可能である。

また、コントローラ１５０には、環境センサ８０が接続されている。環境センサ８０は、画像形成装置１００の筐体内の温度及び湿度を検知する。環境センサ８０により検知された温度及び湿度の情報は、コントローラ１５０に入力される。環境センサ８０は、画像形成装置１００の内部又は外部の少なくとも一方の温度又は湿度の少なくとも一方を検知する環境検知手段の一例である。

３．分割ビデオカウント
本実施例では、画像形成領域を主走査方向及び副走査方向のそれぞれに所定の長さ単位ごとに複数に分割して、分割された領域（ここでは、「分割領域」ともいう。）ごとのビデオカウントの積算値を取得する。特に、本実施例では、ビデオカウントにより画素ごとの画像データの出力レベル（濃度レベル）の積算値を取得し、上記分割領域ごとのトナー載り量に対応する画像比率の情報を取得する。なお、「主走査方向」は、感光ドラム１や中間転写ベルト７の表面の移動方向（記録材Ｐの搬送方向）と略直交する方向である。また、「副走査方向」は、主走査方向と略直交する方向（記録材Ｐの搬送方向と略平行な方向）である。また、「画像形成領域」は、画像形成に使用する記録材Ｐのサイズに応じて設定されている、１枚の記録材Ｐに形成される画像に関する、感光ドラム１、中間転写ベルト７、あるいは記録材Ｐ上の画像が形成され得る領域である。

図３は、Ａ３サイズの記録材Ｐに画像形成を行う場合を例に画像形成領域の複数の分割領域を模式的に示したものである。本実施例では、記録材Ｐの搬送方向（副走査方向）に１５ｍｍ、記録材Ｐの搬送方向に垂直な方向（主走査方向）に３０ｍｍの長さで区切られた領域を単位分割領域とした。ビデオカウントとは、画像形成装置１００に入力された画像データを輝度値であるＲＧＢデータから濃度値であるＹＭＣＫデータに変換し、色成分ごとに各画素の濃度値データ（０〜２５５レベル）を積算した値である。ビデオカウント値はコントローラ１５０のＣＰＵ１５１によって算出される。また、本実施例では、コントローラ１５０のＣＰＵ１５１は、１つの分割領域に対する最大のビデオカウント値を２００％（単色の場合は１００％）とし、それに対する割合を画像比率（０〜２００％）として算出する。また、本実施例では、コントローラ１５０のＣＰＵ１５１は、隣接する分割領域の画像比率の差をそれぞれ算出する。ＣＰＵ１５１は、算出した各分割領域のビデオカウントの値（分割ビデオカウント値）、算出した隣接する分割領域の画像比率の差の情報をメモリ１５２に記憶させる。

４．自動両面印刷における１面目の画像パターンと２面目の転写ムラ
次に、本実施例における自動両面印刷における２次転写電圧の制御について説明する。

本実施例の画像形成装置１００は、自動両面印刷を行う際に、１面目の画像濃度段差が大きい記録材Ｐの位置で２面目の画像形成時に転写ムラ（画像濃度ムラ）が生じることを抑制するように、２次転写電圧の制御を行う。特に、本実施例では、画像形成装置１００は、「低湿環境」で自動両面印刷を行う際に、１面目に所定値以上の画像濃度段差が存在するかを検知することで、２面目の画像形成時の２次転写バイアスの補正が必要か否かを判断し、２面目の画像形成を行う。以下、更に詳しく説明する。

本実施例の画像形成装置１００では、自動両面印刷を行う際に、１面目に画像濃度段差が存在する場合、その画像濃度段差の位置で２面目の画像形成時に転写ムラが発生することがある。図４は、２面目の画像形成時に転写ムラが発生した画像の例を示す模式図である。１面目は、画像比率２００％のベタ画像の中に画像比率０％の白抜きパッチが存在する画像、２面目は、全面が画像比率２００％のベタ画像である。この場合、２面目における、１面目の白抜きパッチの位置に対応する位置（ここでは「裏面位置」ともいう。）の転写効率が低下し、転写ムラ（画像濃度ムラ）となっている。１面目の画像濃度段差に起因して生じる記録材Ｐの電気抵抗の段差が、２面目の画像形成時に２次転写効率の段差として顕在化するためである。この転写ムラは、１面目に所定値以上の画像濃度段差が存在する場合に発生しやすい。また、この転写ムラは、２面目の画像形成時に１面目の濃度段差の裏面位置に所定濃度、特に、低湿環境では所定濃度以上の画像を形成する場合に発生しやすい。また、この転写ムラは、例えばコート紙のような平滑度の高い記録材Ｐにおいて視認しやすい。表１は、このような転写ムラが生じやすい画像条件と２次転写電圧感度との関係を示したものである。２次転写電圧感度とは、２次転写電圧の絶対値を大きくする（上げる）方向又は小さくする（下げる）方向のいずれに補正することで転写ムラが良化するかを示すものである。なお、表１には、本実施例で説明する「低湿環境」での上記関係に加えて、実施例２で説明する「高湿環境」での上記関係についても示している。

図５は、低湿環境（温度２３℃、湿度５％）において、記録材Ｐとしてコート紙に自動両面印刷を行う際の、２面目の２次転写ＩＶカーブを示している。図５中の２つのグラフは、それぞれ１面目の画像パターンが、全面画像比率０％、全面画像比率２００％の場合のグラフである。１面目の画像形成後の記録材Ｐの電気抵抗の変化としては、主に、記録材Ｐの水分量変化による電気抵抗変化と、記録材Ｐ上に載ったトナーそのものの電気抵抗分と、が考えられる。１面目の画像形成時に記録材Ｐが定着装置９を通過すると、定着装置９によって与えられる熱によって記録材Ｐ中の水分が空気中に出ていき、それによって記録材Ｐの電気抵抗が下がる。また、その記録材Ｐ中の水分量の変化は、１面目の画像の画像比率が小さい場合に大きくなる。これは定着装置９によって供給される熱がトナーに奪われることで、記録材Ｐに対する温度が低くなっているためであると考えられる。一方、１面目の画像の画像比率が大きくなると、トナーそのものの電気抵抗により、１面目の画像形成後の記録材Ｐの電気抵抗分が大きくなる。

図５から、１面目の画像パターンによってＩＶカーブが異なり、特に１面目の画像の画像比率が小さい場合にＩＶカーブの傾きが小さく、記録材Ｐの電気抵抗が大きくなっていることがわかる。このことから、低湿環境では、上述の２つの因子のうち、記録材Ｐの水分量変化による電気抵抗の変化が支配的になっていると考えられる。つまり、１面目の画像の画像比率の低い部分は、画像比率の高い部分よりも記録材Ｐの電気抵抗が高くなっている。それによって、２面目の画像形成時に、その電気抵抗が高くなっている部分で局所的に２次転写電流が不足し、２次転写効率の低下が生じることがある。

本実施例の画像形成装置１００にて、記録材Ｐとしてコート紙を用い、画像パターンは図６のようにして、１面目のエリアＡの画像比率を変化させて自動両面印刷を行った。図６の画像パターンは、１面目は、画像比率２００％のベタ画像（エリアＡ）の中に画像比率０％の白抜きパッチ（エリアＢ）が存在する画像パターンである。また、２面目は、記録材Ｐの搬送方向の後端側の画像形成領域の半分（１面目のエリアＢの裏面位置を含む。）を画像比率２００％のベタ画像（エリアＣ）、先端側の半分を画像比率５０％のベタ画像（エリアＤ）とした画像パターンである。表２は、上記画像パターンの２面目のエリアＣにおける転写ムラの発生状況をまとめたものである。転写ムラの発生状況の評価は、目視による主観評価とする。評価基準は、転写ムラが発生しなかったものを「〇」、軽微に発生したものを「△」、明確に発生したものを「×」とする。転写ムラのレベルとしては、「〇」あるいは「△」であることが好ましい。転写ムラは、１面目のエリアＡの画像比率が１７０〜２００％（エリアＢの画像比率との差が１７０〜２００％）の範囲の場合に発生した。

また、表３は、１面目のエリアＡの画像比率が２００％の場合における、２面目の２次転写電圧のオフセット量と転写ムラとの関係を示したものである。２次転写電圧のオフセット量とは、２次転写電圧の補正を行わない場合の２次転写電圧の設定（ＡＴＶＣ制御に基づいて決定される通常の設定）からの２次転写電圧の変更量（補正量）のことである。電圧オフセット量を＋３００Ｖとすることにより転写ムラは良化した。このとき２面目のエリアＤの画像（画像比率５０％）の転写効率が、転写電流がやや過剰となるため、通常の２次転写電圧の設定時と比較しておよそ１％下がるが、画像不良として視認されるものではない。このように、低湿環境では、これに限定されるものではないが、２次転写電圧のオフセット量を＋３００Ｖとすることにより良好な画像が得られる。

５．２次転写バイアス補正制御フロー
次に、本実施例における２次転写電圧の制御の処理について説明する。図７は、該制御の手順の概略を示すフローチャート図である。図７の手順は、画像形成装置１００の使用環境が低湿環境の場合の手順である。

ＣＰＵ１５１は、ジョブが開始されると、画像形成モードが自動両面モードであるか否かを判断する（Ｓ１０１）。自動両面モードであるか否かは、例えば、画像形成信号の送信元のパーソナルコンピュータなどで操作者によって指定される。ＣＰＵ１５１は、Ｓ１０１で自動両面モードであると判断した場合は、画像形成に使用する記録材Ｐの種類が、平滑度が所定の光沢度よりも高い記録材Ｐとしてのコート紙であるか否かを判断する（Ｓ１０２）。ＣＰＵ１５１は、Ｓ１０２で記録材Ｐの種類がコート紙であると判断した場合は、分割ビデオカウント値により算出される、１面目の隣接する分割領域の画像比率の差の最大値が１７０％以上、２００％以下の範囲にあるか否かを判断する（Ｓ１０３）。そして、ＣＰＵ１５１は、Ｓ１０３で上記差の最大値が１７０％以上、２００％以下の範囲にある場合は、２面目の画像形成時の２次転写電圧を通常の２次転写電圧に３００Ｖを加算した電圧値として、画像形成を行わせる（Ｓ１０４）。一方、ＣＰＵ１５１は、Ｓ１０２で自動両面モードではない、Ｓ１０２でコート紙ではない、あるいはＳ１０３で上記差の最大値が１７０％以上、２００％以下の範囲ではないと判断した場合は、通常の２次転写電圧の設定で画像形成を行わせる（Ｓ１０５）。

なお、本実施例では、低湿環境の場合の制御について説明しているため、図７では省略されているが、図７に示す低湿環境の場合の制御と、後述する図１２に示す高湿環境の場合の制御とは、図８に示すようにして選択することができる。つまり、ＣＰＵ１５１は、ジョブが開始されると、環境センサ８０の検知結果を取得する（Ｓ２０１）。また、ＣＰＵ１５１は、低湿環境であるか高湿環境であるかを判断する（Ｓ２０２）。そして、ＣＰＵ１５１は、Ｓ２０２で低湿環境（例えば、相対湿度が２３％以下）であると判断した場合は、図７に示す低湿環境の場合の制御のＳ１０１の処理に移行する（Ｓ２０３）。一方、ＣＰＵ１５１は、Ｓ２０２で高湿環境（例えば、相対湿度が３０％以上）であると判断した場合は、後述する図１２に示す高湿環境の場合の制御のＳ４０１の処理に移行する（Ｓ２０４）。なお、ＣＰＵ１５１は、Ｓ２０２で低湿環境でも高湿環境でもない（「常湿環境」である）と判断した場合は、２面目の画像形成時の２次転写電圧を通常の設定とする図７のＳ１０５（あるいは後述する図１２のＳ４０５）と同様の処理を実行することができる。ここで、本実施例では、環境の湿度情報として相対湿度の情報を用いているが、絶対水分量の情報を用いてもよい。

また、上述のように、２面目の画像形成時の転写ムラは、２面目の画像形成時に１面目の濃度段差の裏面位置に所定濃度、特に、低湿環境では所定濃度以上の画像を形成する場合に発生しやすい。そのため、ＣＰＵ１５１は、例えば、図７のＳ１０３とＳ１０４との間に、図９（ａ）に示すように、２面目の画像の濃度が所定濃度以上であるか否か（例えば１５０％以上であるか否かなど）を判断する処理を行うことができる（Ｓ３０１）。そして、ＣＰＵ１５１は、Ｓ３０１で所定濃度以上であると判断した場合はＳ１０４の処理に移行し、所定濃度未満であると判断した場合はＳ１０５の処理に移行することができる。このとき、２面目に所定濃度以上の画像がある場合に、Ｓ３０１で所定濃度以上であると判断してもよいが、２面目の特定の領域に所定濃度以上の画像がある場合に、Ｓ３０１で所定濃度以上であると判断してもよい。この特定の領域は、例えば、１面目の場合と同様にして取得した２面目の分割ビデオカウント値に基づいて、１面目における画像比率の差が１７０％以上、２００％以下の範囲にある隣接する分割領域の裏面位置を含む領域とすればよい。これにより、２面目の画像形成時に、転写ムラが発生しやすい領域に転写ムラが発生しやすい画像がある場合にのみ、２次転写電圧の補正を行うことができる。

また、本実施例では、１面目の画像形成領域の複数の分割領域のうち隣接する分割領域の画像比率の差に基づいて、２面目の画像形成時の２次転写電圧の補正を行うか否かを判断した。これに対し、単数又は複数の分割領域を挟んで近接する分割領域間に所定値以上の画像濃度段差がある場合にも、前述と同様の理由で転写ムラが生じることが考えられる。したがって、例えば単数又は複数の分割領域を挟んで近接する分割領域間に十分な画像濃度段差がある場合にも、本実施例と同様に２面目の画像形成時の２次転写電圧の補正を行うようにしてもよい。

このように、本実施例の画像形成装置１００は、次のようにして記録材Ｐの２面目にトナー像を転写する際に電源Ｄ２により転写部材８に印加する電圧を異ならせる補正を行う補正部を有する。つまり、両面搬送部４０により転写部Ｔ２へと搬送される記録材Ｐの１面目における第１の領域と第２の領域とのそれぞれに転写されたトナー像のトナー量と相関する指標値の差が、第１の差の場合と、第１の差とは異なる第２の差の場合とで異ならせる。ここで、上記差は、算術差のみではなく、トナー量の格差を表すことのできる任意の値（比率、割合など）を含むものである。本実施例では、コントローラ１５０のＣＰＵ１５１が、上記補正部の機能を有する。本実施例では、補正部１５１は、上記差が所定の閾値以上の場合の上記電圧を、上記差が該閾値より小さい場合の上記電圧と異ならせるように、上記補正を行う。特に、本実施例では、上記第１の領域と上記第２の領域とは、互いに隣接する領域である。また、本実施例では、補正部１５１は、記録材Ｐの種類が所定の種類の場合に、上記補正を行う。典型的には、該所定の種類は、コート紙である。また、補正部１５１は、環境に応じて上記電圧の絶対値を大きくする方向に上記補正を行うか又は小さくする方向に上記補正を行うかを変更することができる。典型的には、補正部１５１は、環境の湿度が第１の湿度の場合には上記電圧の絶対値を大きくする方向に上記補正を行い（本実施例）、環境の湿度が第１の湿度よりも高い第２の湿度の場合には上記電圧の絶対値を小さくする方向に上記補正を行う（実施例２）。また、補正部１５１は、両面搬送部４０により転写部Ｔ２へと搬送される記録材Ｐの２面目における第３の領域と第４の領域とに転写されるトナー像のトナー量と相関する指標値がそれぞれ所定の閾値以上の場合に、上記補正を行うことができる。典型的には、該第３の領域と該第４の領域とは、互いに隣接する領域である。また、典型的には、該第３の領域は上記第１の領域の裏側に位置する領域であり、該第４の領域は上記第２の領域の裏側に位置する領域である。また、本実施例では、画像形成装置１００は、画像形成領域を記録材Ｐの搬送方向及び該搬送方向と略直交する方向のそれぞれに複数に分割した領域ごとに、画像の濃度と相関するビデオカウント値をカウントする分割ビデオカウント部を有する。そして、補正部１５１は、該分割ビデオカウント部のカウント結果に基づいて、上記指標値を取得する。本実施例では、分割ビデオカウントをカウントしてメモリ１５２に記憶させるコントローラ１５０のＣＰＵ１５１が、上記分割ビデオカウント部の機能を有する。

以上のように、本実施例によれば、１面目に所定値以上の画像濃度段差が存在する場合に、２面目において１面目の濃度段差に起因する転写ムラが生じることを抑制することができる。また、１面目に所定値以上の画像濃度段差がない場合、すなわち転写ムラを発生するリスクが少ない場合は、通常の画像形成制御で画像形成が行われるため、２次転写電圧は本来の最適な値を維持することができ、転写効率が低下することを抑制することができる。このように、本実施例によれば、操作者による調整の手間を要せず、１面目に大きい画像濃度段差が存在する場合に２面目の画像形成時に転写ムラが生じて画像不良が発生することを抑制することができる。

［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的な構成及び動作は、実施例１の画像形成装置のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において、実施例１の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例１と同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。

本実施例では、画像形成装置１００は、「高湿環境」で自動両面印刷を行う際に、１面目に所定値以上の画像濃度段差が存在するかを検知することで、２面目の画像形成時の２次転写バイアスの補正が必要か否かを判断し、２面目の画像形成を行う。以下、更に詳しく説明する。

１．自動両面印刷における１面目の画像パターンと２面目の転写ムラ
次に、本実施例における自動両面印刷における２次転写電圧の制御について説明する。

図１０は、高湿環境（温度３０℃、湿度８０％）において、記録材Ｐとしてコート紙に自動両面印刷を行う際の、２面目の２次転写ＩＶカーブを示している。図１０中の２つのグラフは、それぞれ１面目の画像パターンが、全面画像比率０％、全面画像比率２００％の場合のグラフである。図１０から、１面目の画像パターンによってＩＶカーブが異なり、特に１面目の画像の画像比率が大きい場合にＩＶカーブの傾きが小さく、記録材Ｐの電気抵抗が大きくなっていることがわかる。このことから、高湿環境では、前述した２つの因子のうち、記録材Ｐ上に載ったトナーそのものの電気抵抗分の増加が支配的になっていると考えられる。つまり、１面目の画像の画像比率の低い部分は、画像比率の高い部分よりも記録材Ｐの電気抵抗が低くなっている。それによって、２面目の画像形成時に、その電気抵抗が低くなっている部分で局所的に２次転写電流が過電流となり、２次転写効率の低下が生じることがある。また、この現象は、前述の表１に示す通り、２面目の画像比率が１００％付近（例えば１００±３０％）の画像で生じやすい。つまり、この現象による転写ムラは、２面目の画像形成時に１面目の濃度段差の裏面位置に所定濃度、特に、高湿環境では所定濃度範囲内の画像を形成する場合に発生しやすい。

本実施例の画像形成装置１００にて、記録材Ｐとしてコート紙を用い、画像パターンは図１１のようにして、１面目のエリアＡの画像比率を変化させて自動両面印刷を行った。図１１の画像パターンは、１面目は、画像比率２００％のベタ画像（エリアＡ）の中に画像比率０％の白抜きパッチ（エリアＢ）が存在する画像パターンである。また、２面目は、記録材Ｐの搬送方向の後端側の画像形成領域の半分（１面目のエリアＢの裏面位置を含む。）を画像比率１００％のベタ画像（エリアＣ）、先端側の半分を画像比率２００％のベタ画像（エリアＤ）とした画像パターンである。表４は、上記画像パターンの２面目のエリアＣにおける転写ムラの発生状況をまとめたものである。評価方法、評価基準は、実施例１で説明したものと同じである。転写ムラは、１面目のエリアＡの画像比率が１６０〜２００％（エリアＢの画像比率との差が１６０〜２００％）の範囲の場合に発生した。

また、表５は、１面目のエリアＡの画像比率が２００％の場合における、２面目の２次転写電圧のオフセット量と転写ムラとの関係を示したものである。電圧オフセット量を−１５０Ｖとすることにより転写ムラは良化した。このとき２面目のエリアＤの画像（画像比率２００％）の転写効率が、転写電流がやや不足するため、通常の２次転写電圧の設定時と比較しておよそ１％下がるが、画像不良として視認されるものではない。このように、高湿環境では、これに限定されるものではないが、２次転写電圧のオフセットを−１５０Ｖとすることにより良好な画像が得られる。

２．２次転写バイアス補正制御フロー
次に、本実施例における２次転写電圧の制御の処理について説明する。図１２は、該制御の手順の概略を示すフローチャート図である。図１２の手順は、画像形成装置１００の使用環境が高湿環境の場合の手順である。

図１２のＳ４０１〜Ｓ４０５の処理は、それぞれ図７のＳ１０１〜Ｓ１０５の処理と同様である。ただし、図１２のＳ４０３では、ＣＰＵ１５１は、分割ビデオカウント値により算出される、１面目の隣接する分割領域の画像比率の差の最大値が１６０％以上、２００％以下の範囲にあるか否かを判断する。また、図１２のＳ４０４では、２面目の画像形成時の２次転写電圧を通常の２次転写電圧に−１５０Ｖを加算した電圧として、画像形成を行わせる。

なお、上述のように、２面目の画像形成時の転写ムラは、２面目の画像形成時に１面目の濃度段差の裏面位置に所定濃度、特に、高湿環境では所定濃度範囲内の画像を形成する場合に発生しやすい。そのため、ＣＰＵ１５１は、例えば、図１２のＳ４０３とＳ４０４との間に、図９（ｂ）に示すように、２面目の画像の濃度が所定濃度範囲内であるか否か（例えば７０％以上、１３０％以下であるか否かなど）を判断する処理を行うことができる（Ｓ３０１）。そして、ＣＰＵ１５１は、Ｓ３０１で所定濃度範囲内であると判断した場合はＳ４０４の処理に移行し、所定濃度範囲内ではないと判断した場合はＳ４０５の処理に移行することができる。このとき、２面目に所定濃度範囲内の画像がある場合に、Ｓ３０１で所定濃度範囲内であると判断してもよいが、２面目の特定の領域に所定濃度範囲内の画像がある場合に、Ｓ３０１で所定濃度範囲内であると判断してもよい。この特定の領域は、例えば、１面目の場合と同様にして取得した２面目の分割ビデオカウント値に基づいて、１面目における画像比率の差が１６０％以上、２００％以下の範囲にある隣接する分割領域の裏面位置を含む領域とすればよい。このように、補正部１５１は、両面搬送部４０により転写部Ｔ２へと搬送される記録材Ｐの２面目における第３の領域と第４の領域とのそれぞれに転写されるトナー像のトナー量と相関する指標値がそれぞれ所定の範囲内の場合に補正を行うことができる。

以上のように、本実施例によれば、低湿環境の場合の実施例１と同様の効果を高湿環境の場合に得ることができる。

［その他］
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。

例えば、上述の実施例において説明に使用した数値などは一例を示すものであり、本発明はそれらに限定するものではない。

また、上述の実施例では、画像形成装置は、記録材の種類の情報が操作部やホスト装置から入力される構成とされていたが、画像形成装置は、記録材の種類を判別する手段を有しており、記録材の種類を自動で判別する構成とされていてもよい。

また、上述の実施例では、本発明をカラー画像形成装置に適用したが、本発明は単色画像形成装置にも適用することができ、上述の実施例と同様の効果を得ることができる。

７ 中間転写ベルト
８ ２次転写ローラ
４０ 両面搬送装置
１５０ コントローラ
１５１ ＣＰＵ
Ｄ２ ２次転写電源

Claims (12)

1. トナー像を担持する像担持体と、
   電圧が印加されて転写部で前記像担持体から記録材にトナー像を転写させる転写部材と、
   前記転写部材に電圧を印加する電源と、
   １面目にトナー像が転写された記録材を、該記録材の前記１面目とは反対側の２面目にトナー像を転写するために前記転写部へと搬送する両面搬送部と、
   前記両面搬送部により前記転写部へと搬送される記録材の前記１面目における第１の領域と第２の領域とのそれぞれに転写されたトナー像のトナー量と相関する指標値の差が、第１の差の場合と、前記第１の差とは異なる第２の差の場合とで、該記録材の前記２面目にトナー像を転写する際に前記電源により前記転写部材に印加する電圧を異ならせる補正を行う補正部と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記補正部は、前記差が所定の閾値以上の場合の前記電圧を、前記差が前記閾値より小さい場合の前記電圧と異ならせるように、前記補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第１の領域と前記第２の領域とは、互いに隣接する領域であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記補正部は、記録材の種類が所定の種類の場合に、前記補正を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記所定の種類は、コート紙であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記補正部は、環境に応じて前記電圧の絶対値を大きくする方向に前記補正を行うか又は小さくする方向に前記補正を行うかを変更することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記補正部は、環境の湿度が第１の湿度の場合には前記電圧の絶対値を大きくする方向に前記補正を行い、環境の湿度が前記第１の湿度よりも高い第２の湿度の場合には前記電圧の絶対値を小さくする方向に前記補正を行うことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記補正部は、前記両面搬送部により前記転写部へと搬送される記録材の前記２面目における第３の領域と第４の領域とに転写されるトナー像のトナー量と相関する指標値がそれぞれ所定の閾値以上の場合に、前記補正を行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記補正部は、前記両面搬送部により前記転写部へと搬送される記録材の前記２面目における第３の領域と第４の領域とのそれぞれに転写されるトナー像のトナー量と相関する指標値がそれぞれ所定の範囲内の場合に、前記補正を行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記第３の領域と前記第４の領域とは、互いに隣接する領域であることを特徴とする請求項８又は９に記載の画像形成装置。
11. 前記第３の領域は前記第１の領域の裏側に位置する領域であり、前記第４の領域は前記第２の領域の裏側に位置する領域であることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 画像形成領域を記録材の搬送方向及び該搬送方向と略直交する方向のそれぞれに複数に分割した領域ごとに、画像の濃度と相関するビデオカウント値をカウントする分割ビデオカウント部を有し、
    前記補正部は、前記分割ビデオカウント部のカウント結果に基づいて、前記指標値を取得することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。