JP2020148965A - 画像転写制御装置及び画像形成装置。 - Google Patents

Abstract

【課題】画像に応じた高い転写率の転写を行うことができる画像転写制御装置を提供する。【解決手段】外部からの入力データに基づき像担持体に形成された潜像に対して現像バイアスを印加して現像材による可視像を像担持体に形成する現像部と、転写バイアスを用いて可視像を別の部材に転写させる転写部と、現像バイアスの大きさを検出する現像バイアス検出部と、現像バイアス検出部が用いた現像バイアスに基づき転写部にて用いられる転写バイアスの大きさを制御する制御部と、を有する画像転写制御装置による。【選択図】図３

Description

本発明は、画像転写制御装置及び画像形成装置に関する。

帯電させた像担持体に対して光書込処理を実行することで当該像担持体上に形成した静電潜像に現像バイアスを印加した現像材を付着させて可視像を形成し、当該可視像を記録媒体に転写して画像を形成する電子写真方式の画像形成装置が知られている。像担持体に現像材を付着させるには、現像バイアスを印加させた現像用ローラを用いる。また、記録媒体への転写には、転写バイアスを印加させた転写用ローラを用いる。故に、画像形成装置は、現像用ローラに現像バイアスを印加する電源回路と、転写用ローラに転写バイアスを印加する電源回路を備える。

従来の画像形成装置において、可視像の元となる画像データから現像材（トナー）の量を算出し、そのトナー量に応じて転写バイアスを制御するものが知られている。その一例として、画像データに含まれるＢ／Ｗに基づいて転写バイアスを制御するものが知られている（特許文献１を参照）。なお、特許文献における転写バイアスは、転写電流である。

特許文献１に開示されている技術のように、画像データに基づいて算出した転写バイアスを用いても、装置の動作環境や転写バイアスの出力精度のバラツキ等によって、実際に転写されるトナー量とは誤差が生ずる。したがって、画像データに基づく転写バイアスの制御では転写率が低下する、そして、記録媒体に形成される画像の質が低下する、という課題がある。

なお、画像データから算出したトナー量と転写されたトナー量に基づいて、転写バイアスを調整する制御を行うと、調整処理に時間を要するので、印刷時間が長くなる、という課題がある。

本発明は、画像に応じた高い転写率の転写を行うことができる画像転写制御装置を提供することを目的とする。

上記技術的課題を解決するため、本発明の一態様は、画像転写制御装置に関するものであって、外部からの入力データに基づく潜像を像担持体に形成する潜像形成部と、現像バイアスを用いて前記潜像を現像する現像材による可視像を前記像担持体に形成する現像部と、転写バイアスを用いて前記可視像を別の部材に転写させる転写部と、現像バイアスの大きさを検出する現像バイアス検出部と、前記現像バイアス検出部が用いた前記現像バイアスに基づき前記転写部にて用いられる転写バイアスの大きさを制御する制御部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、画像に応じた高い転写率の転写を行うことができる。

本発明に係る画像形成装置の実施形態を示す全体構成図。 印刷画像と現像バイアスとの相関を説明する図。 本発明に係る画像転写制御装置の実施形態である転写バイアス制御装置の例を示す構成図。 上記転写バイアス制御装置に用いられる転写バイアスの調整テーブルの例を示すデータ構成図。 上記転写バイアス制御装置において実行される制御方法の例を示すフローチャート。 本発明に係る画像転写制御装置の実施形態である転写バイアス制御装置の別の例を示す構成図。 上記転写バイアス制御装置に用いられる転写バイアスの温度補正テーブルの例を示すデータ構成図。

［画像形成装置の実施形態］
本発明に係る画像形成装置の実施形態であるプリンタ１の実施形態について説明する。図１は、プリンタ１に全体構成を示す概略図である。図１に示す様に、プリンタ１は、中間転写方式を採用した画像形成装置であって、感光体２３から中間転写ベルト３６に可視像を転写するための一次転写部１１０と、中間転写ベルト３６から画像記録媒体に可視像を転写するための二次転写部１２０と、感光体２３に可視像を形成するための現像部１３０と、を備えている。

現像部１３０は、感光体２３に形成される静電潜像に対して現像材（トナー）を付着させて、感光体２３の表面に可視像を形成するための現像用ローラ２６と、現像用ローラ２６に現像バイアスを印加する高圧電源回路である現像用電源２５と、を有する。

現像用電源２５は、現像バイアスを現像用ローラ２６に印加するための高圧電源である。この現像バイアスは、感光体２３に形成されている静電潜像に対して付着させるトナーの量と相関し、トナー量が多くなると現像バイアスが大きくなる。

一次転写部１１０は、像担持体である感光体２３と、感光体２３に形成された可視像が転写される別の部材であって中間転写体を構成する中間転写ベルト３６に可視像を転写するための一次転写バイアスを印加する一次転写用ローラ４２と、を備えている。また、一次転写部１１０は、一次転写用ローラ４２に一次転写バイアスを印加するための高電圧電源回路である一次転写用電源１２を備えている。

中間転写ベルト３６は、ベルトを駆動させる第一駆動用ローラ３４及び第二駆動用ローラ３５と、一次転写用ローラ４２と、斥力用ローラ３２と、の外周に掛け回されている。中間転写ベルト３６は、第一駆動用ローラ３４及び第二駆動用ローラ３５の回転により、所定の方向に移動するように構成されている。中間転写ベルト３６は、感光体２３と一次転写用ローラ４２の間に形成されるニップを通過するように配置されている。

二次転写部１２０は、中間転写ベルト３６に転写されている可視像を画像記録媒体である用紙Ｐに転写するための斥力を生じさせる斥力用ローラ３２と、可視像を用紙Ｐに引き寄せて転写するための引力を生じさせる二次転写用ローラ３３と、を備えている。中間転写ベルト３６は、斥力用ローラ３２と二次転写用ローラ３３の間に形成されるニップを通過するように配置されている。

用紙Ｐは、搬送装置によって搬送される。用紙Ｐの搬送経路は、中間転写ベルト３６と二次転写用ローラ３３の間に形成されるニップを通過するように配置されている。なお、用紙Ｐは、二次転写部１２０において中間転写ベルト３６から可視像が転写される別の部材に相当する。

斥力用ローラ３２には二次転写用第一電源１３が接続されている。また、二次転写用ローラ３３には二次転写用第二電源１４が接続されている。二次転写用第一電源１３と二次転写用第二電源１４は、共に二次転写部１２０における二次転写バイアスを発生させる高圧電源である。したがって、二次転写用第一電源１３又は二次転写用第二電源１４のいずれか一方を備えればよいし、図１のように両方を備えてもよい。

なお、図１に示したプリンタ１では、感光体２３が一つものを例示しているが、これに限定されるものではない。カラー画像の可視像を形成するものであれば、各色の現像材に対応した可視像を形成するための感光体２３を、各色に対応させて備える。

一次転写用電源１２、二次転写用第一電源１３、二次転写用第二電源１４、現像用電源２５がそれぞれの対象に対して印加する電流または電圧の値は、制御部１０が制御する。制御部１０の詳細は後述する。

また、プリンタ１の筐体内の温度を計測する温度計１１が備えられている。温度計１１は、一次転写部１１０や二次転写部１２０の環境温度を計測するように設置されていて、計測した温度を制御部１０に通知するように構成されている。

制御部１０には、現像用電源２５、一次転写用電源１２、二次転写用第一電源１３，二次転写用第二電源１４、温度計１１が接続されている。制御部１０は、現像用電源２５が現像バイアスを印加したときの出力電流値若しくは出力電圧値、又はこれら両方を取得する。現像バイアスが電圧制御によるものであれば、感光体２３に付着するトナー量に応じて現像用電源２５の出力電流値が変動する。また、現像バイアスが電流制御によるものであれば、感光体２３に付着するトナー量に応じて現像用電源２５の出力電圧値が変動する。

ずなわち、現像用電源２５の出力電流値又は出力電圧値は、感光体２３に形成された可視像に用いられているトナー量と相関する。本実施形態に係るプリンタ１は、このトナー量に基づいて転写バイアスの調整をする制御をするために、現像用電源２５から制御部１０に対して、出力電流値又は出力電圧値を通知するように構成されている。

［形成対象画像と現像バイアスの相関］
ここで、現像用電源２５による現像バイアスと、可視像の元となる画像（印刷画像）との関係について図２を用いて説明する。図２（ａ）は、画像４０と、当該画像４０に対する現像用電源２５の出力電流値変化を示すグラフと、を示している。グラフの横軸は、画像４０の副走査方向の位置と対応しているものとする。画像４０は、副走査方向（描画方向）において画像濃度が変化している。画像の濃い部分にはより多くのトナーが付着している。

図２（ｂ）のグラフに示すように、画像４０の濃淡に応じて、現像用電源２５の出力電流値（現像電流の値）は変化している。すなわち、感光体２３に現像される実際のトナー量に応じて現像電流は変化する。

［画像形成動作の概要］
図１に戻る。ここで、プリンタ１における画像形成動作の概要について説明する。像担持体である感光体２３を帯電用電源２１からの帯電バイアスが印加された帯電用ローラ２２によって帯電させる。帯電した感光体２３の表面に対して、外部から入力される画像データ（入力データ）に基づいて光書込装置２４内のレーザ光源などを駆動し、静電潜像を書き込む光書込処理が行われる。

感光体２３に形成された静電潜像に、現像用電源２５からの現像バイアスが印加された現像用ローラ２６によって帯電したトナーを付着させる。これによって感光体２３の静電潜像に基づく可視像が形成される。このとき、感光体２３に付着するトナーの量（トナー濃度）は、現像バイアスの大きさと相関する。

感光体２３に形成された可視像は、一次転写部１１０に移動し中間転写ベルト３６に転写される。中間転写ベルト３６に転写された可視像（一次転写された可視像）は二次転写部１２０に移動する。二次転写部１２０を構成する斥力用ローラ３２の直下に可視像が移動するタイミングに合わせて用紙Ｐを搬送することで用紙Ｐと可視像の位置を一致させる。

用紙Ｐと可視像の位置が一致したところで斥力用ローラ３２もしくは二次転写用ローラ３３に対して転写バイアスが印加される。この転写バイアスの作用によって中間転写ベルト３６から用紙Ｐに可視像が転写される。

一般的にトナーは負極性に帯電しているため、二次転写用第一電源１３によって転写バイアスとして二次転写用電圧を印加する際には、負極性の電圧を印加して可視像に斥力を加えて二次転写を行う。また二次転写用第二電源１４によって二次転写用ローラ３３に転写バイアスとして二次転写用電圧を印加する際には、正極性の電圧を印加して、可視像に引力を加えて二次転写を行う。どちらの方式においても用紙Ｐへのトナー転写は可能である。転写するトナー層が厚くなるほど引力による転写性は不利になるので、複数色のトナー（カラーの可視像）を転写する場合には、二次転写用第一電源１３により斥力を与える方式が適している。

以上のように、用紙Ｐに可視像（トナーパターン）が転写されて、所望する画像が用紙Ｐに形成される。

［画像転写制御装置の第一実施形態］
次に本発明に係る画像転写制御装置の実施形態である転写バイアス制御装置１００の概略について、図３を用いて説明する。転写バイアス制御装置１００は、制御部１０と、現像部１３０と、一次転写部１１０と、二次転写部１２０と、を有する。

制御部１０は、プリンタ１の動作を制御するＣＰＵ等によって構成されていて、当該ＣＰＵにおいて実行される制御プログラムによって、複数の機能ブロックを実行する。制御部１０は、現像バイアス検出部１０１と、転写タイミング判定部１０３と、転写バイアス調整部１０４と、を有する。

現像バイアス検出部１０１は、現像部１３０が備える現像用電源２５が現像用ローラ２６に印加する現像バイアスを検出する。現像バイアス検出部１０１は検出した現像バイアスを転写バイアス調整部１０４に通知する。

転写タイミング判定部１０３は、現像用ローラ２６によって感光体２３に形成された可視像が中間転写ベルト３６と一次転写用ローラ４２とのニップ（転写位置）に到達するタイミング（一次転写タイミング）を判定し、転写バイアス調整部１０４に通知する。また、転写タイミング判定部１０３は、一次転写用ローラ４２によって中間転写ベルト３６に転写された可視像が、二次転写部１２０に到達するタイミング（二次転写タイミング）を判定し、転写バイアス調整部１０４に通知する。

転写バイアス調整部１０４は、現像バイアス検出部１０１から通知された現像バイアスの大きさに基づいて、一次転写部１１０及び二次転写部１２０における転写バイアスを調整し、調整した値の転写バイアス（一次転写バイアス、二次転写バイアス）となるようにそれぞれの電源の出力を調整する。また、転写バイアス調整部１０４は、転写タイミング判定部１０３からの通知に基づいて、上記のバイアス調整を行う。

［現像バイアスに基づく転写バイアスの調整］
ここで、転写バイアス調整部１０４における転写バイアスの調整について説明する。本実施形態に係る転写バイアス調整部１０４は、現像バイアスに基づいて転写バイアスを調整する。そして、現像バイアスの大きさは、可視像を形成するときのトナー量によって変動する。くわしくは、トナー量が多ければ多いほど、現像バイアスは大きくなる。すなわち、可視像のトナー濃度が濃くなる程（濃い画像ほど）、現像バイアスは大きくなる。

図４は、二次転写部１２０における転写バイアスと現像バイアスとの関係を例示している。現像用電源２５が定電圧制御であれば、トナー量に応じて現像バイアスとしての電流値が変動する。この場合、トナー量が多ければ多い程、現像の電流値は大きくなる。そして、現像電流値に応じて、二次転写部１２０における転写電流値を調整すれば、可視像を形成するために用いられているトナー量に適した転写電流を二次転写部１２０で印加することができる。これによって、トナーの転写率を向上させることができ、最終的な画質を向上させることができる。

そこで、図４（ａ）に例示するデータテーブルを制御部１０が備える記憶部に予め記憶させておき、現像バイアス検出部１０１が検出した現像バイアスに大きさに応じて、転写バイアス調整部１０４が二次転写部１２０の二次転写電流値を調整すればよい。例えば、現像バイアスの電流値（現像電流）が５マイクロアンペア以下であれば、二次転写電流値を６０マイクロアンペアに調整する。現像電流値が１２マイクロアンペア以上であれば、二次転写電流値を７５マイクロアンペアに調整する。

また、図４（ｂ）に例示するように、予め、現像バイアスと転写バイアスの相関を計測しておき、その計測結果に基づいて現像電流値と二次転写電流値との比例式を求めておき、その比例式に現像電流値を入力して二次転写電流値を算出し、これを二次転写部１２０に用いてもよい。

上記の説明は、二次転写部１２０における現像バイアスに応じて二次転写バイアスを調整する場合であるが、一次転写部１１０における一次転写バイアスの調整においても適用できる。

なお、現像バイアス検出部１０１は、現像用電源２５が定電圧制御であれば、感光体２３に付着するトナーの量に応じて変化する出力電流値を検知するように構成する。この出力電流値の大きさに基づいて、一次転写部１１０または二次転写部１２０において印加される転写バイアスの大きさを転写バイアス調整部１０４が調整する。

また、現像バイアス検出部１０１は、現像用電源２５が定電流制御であれば、感光体２３に付着するトナーの量に応じて変化する出力電圧値を検知するように構成する。この出力電圧値の大きさに基づいて、一次転写部１１０または二次転写部１２０において印加される転写バイアスの大きさを転写バイアス調整部１０４が調整する。

［転写バイアス調整処理の流れ］
次に、プリンタ１において実行される転写バイアスの調整処理の流れについて、図５のフローチャートを用いて説明する。図５のフローチャートは、印刷処理が開始されて、一次転写が終了するまでの流れを示している。まず、印刷処理が開始されると、感光体２３に帯電用ローラ２２を介して帯電バイアスが印加される（Ｓ５０１）。続いて、光書込装置２４が感光体２３に対して光書込処理を実行し、感光体２３に静電潜像を形成する（Ｓ５０２）。

続いて、現像部１３０の現像用電源２５が現像用ローラ２６に現像バイアスを印加して、静電潜像にトナーを付着させ、可視像を形成させる（Ｓ５０３）。

現像バイアス検出部１０１は、現像部１３０の現像用電源２５の出力電流値をモニタリングし、現像電流値を検出する（Ｓ５０４）。

続いて、転写タイミング判定部１０３において、可視像が一次転写部１１０に到達したか否かを判定する（Ｓ５０５）。可視像が一次転写部１１０に到達したタイミングで（Ｓ５０５／ＹＥＳ）、転写バイアス調整部１０４が一次転写部１１０の一次転写電流値を調整し、これを印加する（Ｓ５０６）。

なお、二次転写部１２０における二次転写電流値の調整は、Ｓ５０６の一次転写によって中間転写ベルト３６に可視像が転写された後、転写タイミング判定部１０３においてＳ５０５と同様の処理が実行される。そして、可視像が二次転写部１２０に到達したタイミングで転写バイアス調整部１０４が二次転写部１２０の二次転写電流値を調整する。

すなわち、本実施形態に係るプリンタ１が備える転写バイアス制御装置１００は、感光体２３において潜像から可視像を形成するときトナー量に対応して変化する現像バイアスに基づいて、転写バイアスを調整することができる。これによって、現像用電源２５の個体差のよる出力のばらつきや、感光体２３の個体差による現像時の負荷のばらつき、転写用の電源における出力精度のばらつきに関係無く、最適な転写バイアスを調整することができる。その結果、従来技術のような、画像データに基づく画素カウントによる転写バイアスの調整に比べて、転写対象となるトナー量に対する転写バイアスの大きさを最適に調整することができ、転写精度（転写率）を向上させることができる。

［画像転写制御装置の第二実施形態］
次に本発明に係る画像転写制御装置の別の実施形態である転写バイアス制御装置１００ａの概略について、図６を用いて説明する。転写バイアス制御装置１００ａはすでに説明した転写バイアス制御装置１００と同様に、制御部１０と、現像部１３０と、一次転写部１１０と、二次転写部１２０と、を有し、さらに、複数の温度計１１を有する。

また、制御部１０ａは、すでに説明した制御部１０と同様に、現像バイアス検出部１０１と、転写タイミング判定部１０３と、転写バイアス調整部１０４と、を有し、さらに、温度補正部１０２を有する。

温度計１１は、一次転写部１１０や二次転写部１２０、及び現像部１３０が備えるローラであって、それぞれにおいて高電圧電源が接続されるローラ（現像用ローラ２６、一次転写用ローラ４２、斥力用ローラ３２及び二次転写用ローラ３３）の温度を計測する。温度計１１は、計測したそれぞれの温度を、温度補正部１０２に通知する。温度計１１と、温度補正部１０２によって温度測定部が構成される。

温度補正部１０２は、温度計１１から通知される温度（情報）に基づいて、転写バイアス調整部１０４に対し、温度補正値を通知する。温度補正値は、転写バイアスを温度に応じて調整するための調整値である。

図７に温度補正値の例を示す。図７に示す例示するデータテーブルは、計測された温度に応じて、転写バイアス調整部１０４で調整する転写電流値の補正値を決定するためのものである。

図４（ａ）を例示して説明したとおり、制御部１０が備える記憶部に予め記憶されている転写バイアスを決定するためのデータテーブルを用いて、現像バイアス検出部１０１が検出した現像バイアスに大きさに応じた転写電流値を決定する。そして、この決定した転写電流値に対して、図７に示すデータテーブルを用いて補正をする。例えば、温度が１０℃以下であれば、決定された転写電流値に対して、さらに４０マイクロアンペアを加算した値の転写電流値になるように、転写バイアス調整部１０４が転写電流値を調整する。

これによって、温度の変化によって現像用電源２５の出力電流値にバラツキが生じても、計測した温度に基づいて補正値を選定し、補正値を用いて転写バイアスを調整することができる。したがって、本実施形態に係る転写バイアス制御装置１００ａによれば、温度環境の変化にも対応し、現像バイアスに応じた最適な転写バイアスを印加することができ、トナーの転写率をさらに向上させることができる。

なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、その技術的要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。上記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者であれば、開示した内容から様々な変形例を実現することが可能である。そのような変形例も、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

１ ：プリンタ
１０ ：制御部
１０ａ ：制御部
１１ ：温度計
１２ ：一次転写用電源
１３ ：二次転写用第一電源
１４ ：二次転写用第二電源
２１ ：帯電用電源
２２ ：帯電用ローラ
２３ ：感光体
２４ ：光書込装置
２５ ：現像用電源
２６ ：現像用ローラ
３２ ：斥力用ローラ
３３ ：二次転写用ローラ
３４ ：第一駆動用ローラ
３５ ：第二駆動用ローラ
３６ ：中間転写ベルト
４０ ：画像
４２ ：一次転写用ローラ
１００ ：転写バイアス制御装置
１００ａ ：転写バイアス制御装置
１０１ ：現像バイアス検出部
１０２ ：温度補正部
１０３ ：転写タイミング判定部
１０４ ：転写バイアス調整部
１１０ ：一次転写部
１２０ ：二次転写部
１３０ ：現像部

特開平１０−２６８６７４号公報

Claims (7)

1. 外部からの入力データに基づき像担持体に形成された潜像に対して現像バイアスを印加して現像材による可視像を前記像担持体に形成する現像部と、
   転写バイアスを用いて前記可視像を別の部材に転写させる転写部と、
   現像バイアスの大きさを検出する現像バイアス検出部と、
   前記現像バイアス検出部が用いた前記現像バイアスに基づき前記転写部にて用いられる転写バイアスの大きさを制御する制御部と、
   を有することを特徴とする画像転写制御装置。
2. 前記現像部は、
   前記像担持体に現像材を付着させるための前記現像バイアスが印加される現像用ローラと、
   前記現像用ローラに前記現像バイアスを印加する現像用電源と、を備え、
   前記転写部は、
   前記可視像を前記別の部材に転写させるための前記転写バイアスが印加される転写用ローラと、
   前記転写用ローラに前記転写バイアスを印加する転写用電源と、を備え、
   前記制御部は、
   前記現像バイアス検出部が検知した現像バイアスの大きさに基づいて前記転写用電源から前記転写用ローラに印加される前記転写バイアスの大きさを調整する転写バイアス調整部と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の画像転写制御装置。
3. 前記現像バイアス検出部は、前記現像用電源の出力電流値を検出し、
   前記転写バイアス調整部は、前記出力電流値に基づいて前記転写バイアスを調整する、
   請求項２に記載の画像転写制御装置。
4. 前記現像バイアス検出部は、前記現像用電源の出力電圧値を検出し、
   前記転写バイアス調整部は、前記出力電圧値に基づいて前記転写バイアスを調整する、
   請求項２に記載の画像転写制御装置。
5. 前記制御部は、前記可視像が転写位置に到達するタイミングを判定する転写タイミング判定部をさらに有し、
   前記転写バイアス調整部は、前記タイミングに応じて前記転写バイアスを調整し、当該転写バイアスを前記転写用ローラに印加させる、
   請求項２乃至４のいずれか一項に記載の画像転写制御装置。
6. 前記現像部の環境温度を測定する温度測定部をさらに有し、
   前記制御部は、前記環境温度に基づいて前記転写バイアスの調整値を補正する、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像転写制御装置。
7. 外部からの入力データに基づいて形成した潜像に現像材を用いて形成した可視像を記録媒体に転写する画像転写制御装置と、
   前記画像転写制御装置が前記記録媒体に前記可視像を転写する位置に当該記録媒体を搬送し、前記可視像が転写された画像記録媒体を排出する搬送装置と、
   を備える画像形成装置であって、
   前記画像転写制御装置は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像転写制御装置であることを特徴とする画像形成装置。