JP5949466B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、濃度検出センサで像担持体に形成された補正パッチを検知して、画像形成の作像条件を補正する画像形成装置に関する。

画像形成装置は、用紙に画像を形成するために、感光体や中間転写ベルト等の像担持体にトナー像を形成し、形成したトナー像を転写部によって用紙に転写している。そして、用紙に転写したトナー像を定着部によって用紙に定着させることで、用紙に画像を形成している。

従来から、画像の品質の安定化を図るために、中間転写ベルトにおける転写部の下流側に濃度検出センサを配置した画像形成装置が知られている。この画像形成装置は、中間転写ベルトにトナーで形成された補正パッチを作成し、濃度検出センサで補正パッチを検出することにより、画像を形成するための作像条件を補正している。この補正パッチを用いた補正は、例えば、所定の画像形成処理の実行回数毎に行われる。

補正パッチが中間転写ベルトと転写ローラとの間（転写ニップ部）を通過する際、補正パッチのトナーの一部が転写ローラに付着するが、これを防止するために、中間転写ベルトから転写ローラを離間させる方法がある。そして、補正パッチが転写ニップ部を通過した後に、再び転写ローラを中間転写ベルトに接触させている。この場合、転写ローラを離間及び接触させる際に画像形成処理を中断する必要があり、画像形成処理の生産性が低下していた。

生産性が低下することを抑制するために、特許文献１には、像担持体と転写ローラを接触させた状態で補正パッチを転写ニップ部へ通過させる画像形成装置が開示されている。この特許文献１に記載された画像形成装置では、補正パッチのトナーが転写ローラへ転移することを抑制するために、補正パッチが転写部を通過する際に、転写ローラに補正パッチのトナーと同極性のバイアス（逆バイアス）を印加している。

特開２００６−４７７７９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された画像形成装置では、生産性は維持できるが、転写ローラへトナーが転移していた。なお転写ローラへ転移するトナーの量（以下、「トナー転移量」という。）は、外乱によって変動するが、特許文献１に記載された画像形成装置では、外乱によって変動するトナーの転移量を考慮されていない。

例えば、画像形成プロセスの速度変更や用紙種類、用紙坪量、転写ローラの押圧バラツキ等により、転写部における押圧力が変動するが、この押圧力の変動によってトナーの転移量が変動する。その場合、補正パッチのトナー像が乱れて濃度検出センサの出力値が変動し、作像条件を補正する際の精度が低下してしまう。

図６は、従来の濃度検出センサの検出値（濃度）と転写ローラに印加する逆バイアス量との関係を示すグラフである。また、図７は、従来の転写部の押圧力と濃度との関係を示すグラフである。
図６に示すように、一定量以上の逆バイアス量では、濃度検出センサで検出される補正パッチ用のトナー像の濃度が一定値に近づく。したがって、特許文献１では、一定量以上の逆バイアス量を転写部にかければよいとしているが、通常の画像形成装置では、前述したように、画像形成プロセスの速度変更や用紙種類、用紙坪量等により押圧力が変動する。すなわち、押圧力の変動によって転写部へのトナー転移が起こり、図７に示すように、補正パッチ用のトナー像の濃度すなわち濃度検出センサの検出値が変化する。このような押圧力の変動による転写部へのトナーの転移が考慮されていないと、濃度検出センサの検出値にズレが生じ、精度の良い画像を形成することができない。

上記の状況から、外乱によって生じるトナーの転移量の変動を考慮し、作像条件の補正精度を向上させる手法が望まれていた。

本発明の一側面の画像形成装置は、像担持体と、画像形成部と、転写部と、バイアス量調整部と、濃度検出センサと、制御部とを備える。
画像形成部は、像担持体にトナーを付着させて補正パッチ用又は画像形成用のトナー像を形成する。転写部は、像担持体に接触する転写ローラを有する。バイアス量調整部は、転写ローラにトナー像と同極性のバイアスを印加する電圧印加部を有し、像担持体に形成された補正パッチ用のトナー像が転写部を通過する際の、像担持体にかかる転写ローラの押圧力に基づいて、電圧印加部が印加するバイアスの大きさを調整する。濃度検出センサは、像担持体における転写部の下流側に配置され、像担持体に形成された補正パッチ用のトナー像の濃度を検出する。制御部は、濃度検出センサが検出した検出値に基づいて、画像形成部の作像条件を補正する。

上記構成の画像形成装置では、像担持体に形成された補正パッチ用のトナー像が転写部を通過する際の、像担持体にかかる転写ローラの押圧力を取得し、その押圧力に基づいて、電圧印加部が転写ローラに印加するバイアスの大きさを調整する。それにより、像担持体にかかる転写ローラの押圧力の変化に応じたトナー転写量の変動を低減する制御が実現される。したがって、濃度検出センサは、トナー転写量の変動が低減された環境で、補正パッチ用のトナー像の濃度を検出することができる。その結果、制御部は、より正確に画像形成部の作像条件を補正することが可能となる。

上記構成の画像形成装置によれば、転写ローラの押圧力の変化によって生じるトナー転移量の変動を減らし、作像条件を補正する際の精度を向上させることができる。その結果、品質のよい画像を安定して形成することが可能となる。

本発明の一実施の形態例にかかる画像形成装置を示す全体構成図である。 本発明の一実施の形態例にかかる画像形成装置の各部のハードウェア構成を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態例にかかる画像形成装置のバイアス量調整部の構成を示す説明図である。 ２次転写ローラの押圧力と逆バイアス電圧との関係の一例を示すグラフである。 本発明の一実施の形態例にかかる画像形成装置のバイアス量調整処理を示すタイミングチャートである。 従来の濃度検出センサの検出値（濃度）と逆バイアス量との関係を示すグラフである。 従来の２次転写部の押圧力と濃度との関係を示すグラフである。

以下、画像形成装置を実施するための形態について、図１〜図６を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。

［画像形成装置の全体構成例］
まず、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の構成例について、図１を参照して説明する。
図１は、一実施の形態に係る画像形成装置を示す全体構成図である。

図１に示すように、画像形成装置１は、電子写真方式により用紙に画像を形成するものであり、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね合わせるタンデム形式のカラー画像形成装置である。この画像形成装置１は、原稿搬送部１０と、用紙収納部２０と、画像読取部３０と、画像形成部４０と、像担持体である中間転写ベルト５０と、２次転写部６０と、定着部８０と、制御基板９０とを有する。

原稿搬送部１０は、原稿Ｇをセットする原稿給紙台１１と、複数のローラ１２と、搬送ドラム１３と、搬送ガイド１４と、原稿排出ローラ１５と、原稿排出トレイ１６とを有している。原稿給紙台１１にセットされた原稿Ｇは、複数のローラ１２及び搬送ドラム１３によって、画像読取部３０の読取位置に１枚ずつ搬送される。搬送ガイド１４及び原稿排出ローラ１５は、複数のローラ１２及び搬送ドラム１３により搬送された原稿Ｇを原稿排出トレイ１６に排出する。

画像読取部３０は、原稿搬送部１０により搬送された原稿Ｇ又は原稿台３１に載置された原稿の画像を読み取って、画像データを生成する。具体的には、原稿Ｇの画像がランプＬによって照射される。原稿Ｇからの反射光は、第１ミラーユニット３２、第２ミラーユニット３３、レンズユニット３４の順に導かれて、撮像素子３５の受光面に結像する。撮像素子３５は、入射した光を光電変換して所定の画像信号を出力する。出力された画像信号は、Ａ／Ｄ変換されることにより画像データとして作成される。

また、画像読取部３０は、画像読取制御部３６を有している。画像読取制御部３６は、Ａ／Ｄ変換によって作成された画像データに、シェーディング補正やディザ処理、圧縮等の処理を施して、制御基板９０のＲＡＭ１０３（図２参照）に格納する。なお、画像データは、画像読取部３０から出力されるデータに限定されず、画像形成装置１に接続されたパーソナルコンピュータや他の画像形成装置などの外部装置から受信したものであってもよい。

用紙収納部２０は、装置本体の下部に配置されており、用紙Ｓのサイズや種類に応じて複数設けられている。この用紙Ｓは、給紙部２１により給紙されて搬送部２３に送られ、搬送部２３によって転写部である２次転写部６０に搬送される。また、用紙収納部２０の近傍には、手差部２２が設けられている。この手差部２２からは、用紙収納部２０に収納されていないサイズの用紙やタグを有するタグ紙、ＯＨＰ（Overhead projector）シート等の特殊紙が転写位置へ送られる。

画像読取部３０と用紙収納部２０との間には、画像形成部４０と中間転写ベルト５０が配置されている。画像形成部４０は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー画像を形成するために、４つの画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋを有する。すなわち、画像形成部４０は、中間転写ベルト５０にトナーを付着させて補正パッチ用のトナー像又は画像形成用のトナー像を形成する。

第１の画像形成ユニット４０Ｙは、イエローのトナー像を形成し、第２の画像形成ユニット４０Ｍは、マゼンダのトナー像を形成する。また、第３の画像形成ユニット４０Ｃは、シアンのトナー像を形成し、第４の画像形成ユニット４０Ｋは、ブラックのトナー像を形成する。これら４つの画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋは、それぞれ同一の構成を有しているため、ここでは第１の画像形成ユニット４０Ｙの構成について説明する。

第１の画像形成ユニット４０Ｙは、ドラム状の感光体４１と、感光体４１の周囲に配置された帯電部４２と、露光部４３と、現像部４４と、クリーニング部４５を有している。感光体４１は、不図示の駆動モータによって回転する。帯電部４２は、感光体４１に電荷を与え感光体４１の表面を一様に帯電する。露光部４３は、原稿Ｇから読み取られた画像データ又は外部装置から送信された画像データに基づいて、感光体４１の表面に対して露光操作を行うことにより感光体４１上に静電潜像を形成する。

現像部４４は、トナーとキャリアからなる２成分現像剤を用いて、感光体４１上に形成された静電潜像を現像する。この現像部４４は、感光体４１に形成された静電潜像にイエローのトナーを付着させる。これにより、感光体４１の表面は、イエローのトナー画像が形成される。

感光体４１にトナーを付着させトナー画像を形成する際に、感光体４１と現像部４４との間には、所定の電圧、いわゆる現像ＤＣバイアスが印加される。この現像ＤＣバイアスを調整することで、感光体４１に付着するトナーの量を調整することができ、画像の濃度を調整することができる。

なお、第２の画像形成ユニット４０Ｍの現像部４４は、感光体４１にマゼンタのトナーを付着させ、感光体４１の表面にマゼンタのトナー画像を形成する。また、第３の画像形成ユニット４０Ｃの現像部４４は、感光体４１にシアンのトナーを付着させ、感光体４１の表面にシアンのトナー画像を形成する。そして、第４の画像形成ユニット４０Ｋの現像部４４は、感光体４１にブラックのトナーを付着させ、感光体４１の表面にブラックのトナー画像を形成する。

感光体４１上に形成されたトナー画像は、中間転写体の一例を示す中間転写ベルト５０に一次転写される。クリーニング部４５は、トナー画像を中間転写ベルト５０に一次転写後に感光体４１の表面に残留しているトナーを除去する。

像担持体の一例を示す中間転写ベルト５０は、無端状に形成されており、複数のローラに掛け渡されている。この中間転写ベルト５０は、不図示の駆動モータで感光体４１の回転（移動）方向とは逆方向に回転駆動する。

中間転写ベルト５０における各画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの感光体４１と対向する位置には、１次転写部５１が設けられている。この１次転写部５１は、中間転写ベルト５０にトナーと反対の極性の電圧を印加させることで、感光体４１上に形成されたトナー画像を中間転写ベルト５０に一次転写する。

そして、中間転写ベルト５０が回転駆動することで、中間転写ベルト５０の表面には、４つの画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋで形成されたトナー画像が順次一次転写される。これにより、中間転写ベルト５０上には、イエロー、マゼンダ、シアン及びブラックのトナー像が重なり合いカラーのトナー画像が形成される。

また、中間転写ベルト５０には、ベルトクリーニング装置５３が対向している。このベルトクリーニング装置５３は、用紙Ｓへのトナー画像の転写を終えた中間転写ベルト５０の表面を清掃する。

中間転写ベルト５０の近傍で、かつ搬送部２３の用紙搬送方向下流には、転写部の一例である２次転写部６０が配置されている。この２次転写部６０は、搬送部２３によって送られてきた用紙Ｓを中間転写ベルト５０に接触させて、中間転写ベルト５０の外周面上に形成されたトナー画像を用紙Ｓに２次転写する。

２次転写部６０は、２次転写ローラ６１を有している。２次転写ローラ６１は、中間転写ベルト５０を挟んで対向ローラ５２に圧接されている。そして、２次転写ローラ６１と中間転写ベルト５０が接触する部分は、２次転写ニップ部６２となる。この２次転写ニップ部６２は、中間転写ベルト５０の外周面上に形成されたトナー画像を用紙Ｓに転写する転写位置である。

２次転写部６０における用紙Ｓの搬送方向下流側には、定着部８０が設けられている。この定着部８０は、用紙Ｓを加圧及び加熱して、２次転写されたトナー像を用紙Ｓに定着させる。定着部８０は、例えば、一対の定着部材である定着上ローラ８１及び定着下ローラ８２で構成されている。定着上ローラ８１及び定着下ローラ８２は、互いに圧接した状態で配置されており、定着上ローラ８１と定着下ローラ８２との圧接部が、用紙Ｓを加圧及び加熱する定着ニップ部である。

定着上ローラ８１の内部には、加熱部が設けられている。この加熱部からの輻射熱により定着上ローラ８１の外周部が温められる。そして、定着上ローラ８１の外周部の熱が用紙Ｓへ伝達されることにより、用紙Ｓ上のトナー画像が熱定着される。

用紙Ｓは、２次転写部６０によりトナー画像が転写された面（定着対象面）が定着上ローラ８１と向き合うように搬送され、定着ニップ部を通過する。したがって、定着ニップ部を通過する用紙Ｓには、定着上ローラ８１と定着下ローラ８２とによる加圧と、定着上ローラ８１のローラ部の熱による加熱が行われる。

定着部８０の用紙搬送方向下流には、切換ゲート２４が配置されている。切換ゲート２４は、定着部８０を通過した用紙Ｓの搬送路を切り換える。すなわち、切換ゲート２４は、片面画像形成における画像形成面を上方に向けて排紙するフェースアップ排紙を行う場合に、用紙Ｓを直進させる。これにより、用紙Ｓは、一対の排紙ローラ２５によって排紙される。また、切換ゲート２４は、片面画像形成における画像形成面を下方に向けて排紙するフェースダウン排紙及び両面画像形成を行う場合に、用紙Ｓを下方に案内する。

フェースダウン排紙を行う場合は、切換ゲート２４によって用紙Ｓを下方に案内した後に、用紙反転搬送部２６によって表裏を反転して上方に搬送する。これにより、表裏が反転されて画像形成面が下方に向いた用紙Ｓは、一対の排紙ローラ２５によって排紙される。
両面画像形成を行う場合は、切換ゲート２４によって用紙Ｓを下方に案内した後に、用紙反転搬送部２６によって表裏を反転し、再給紙路２７により再び転写位置へ送られる。

一対の排紙ローラ２５の下流側には、用紙Ｓを折ったり、用紙Ｓに対してステープル処理等を行ったりする後処理装置を配置してもよい。

また、中間転写ベルト５０におけるベルトクリーニング装置５３と、２次転写部６０の間には、画像の濃度を検出する濃度検出センサであるＩＤＣ（Image・Density・Controller）センサ９１が配置されている。すなわち、ＩＤＣセンサ９１は、中間転写ベルト５０の回転方向における２次転写部６０よりも下流側に配置される。このＩＤＣセンサ９１は、中間転写ベルト５０の表面に向けて光を照射する発光部と、中間転写ベルト５０からの反射光を受光する受光部とを有している。また、ＩＤＣセンサ９１の受光部及び発光部は、中間転写ベルト５０の表面と対向している。

［画像形成装置の各部のハードウェア構成］
次に、画像形成装置１の各部のハードウェア構成について、図２を参照して説明する。
図２は、画像形成装置１の各部のハードウェア構成を示すブロック図である。

図２に示すように、画像形成装置１は、制御部１００を備えている。この制御部１００は、上述の制御基板９０（図１参照）上に構成されている。

制御部１００は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）１０１と、ＣＰＵ１０１が実行するプログラム等を記憶するためのＲＯＭ（Read Only Memory）１０２と、ＣＰＵ１０１の作業領域として使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）１０３とを有している。なお、ＲＯＭ１０２としては、例えば、通常電気的に消去可能なプログラマブルＲＯＭを用いる。

ＣＰＵ１０１は、装置全体を制御する。このＣＰＵ１０１は、ＨＤＤ１０４、操作表示部１０５、通信部１０８にそれぞれシステムバス１０７を介して接続されている。さらに、ＣＰＵ１０１は、画像読取部３０、画像処理部１０６、画像形成部４０、給紙部２１、２次転写部６０、定着部８０、バイアス量調整部１０９、ＩＤＣセンサ９１にシステムバス１０７を介して接続されている。

ＨＤＤ１０４は、画像読取部３０で読み取って得た原稿画像の画像データを記憶したり、出力済みの画像データ等を記憶したりする。操作表示部１０５は、液晶表示装置（ＬＣＤ）又は有機ＥＬＤ（Electro Luminescence Display）等のディスプレイからなるタッチパネルである。この操作表示部１０５は、ユーザに対する指示メニューや取得した画像データに関する情報等を表示する。さらに、操作表示部１０５は、複数のキーを備え、ユーザのキー操作による各種の指示、文字、数字などのデータの入力を受け付けて、入力信号を制御部１００に出力する。

通信部１０８は、外部の情報処理装置であるＰＣ（パーソナルコンピュータ）１２０から送信されるジョブ情報を、通信回線を介して受け取る。そして、受け取ったジョブ情報を、システムバス１０７を介して制御部１００に送る。ジョブ情報には、形成する画像の画像データと、その画像データに対応付けられた使用する用紙の種類及び枚数などの情報が含まれている。

なお、本実施の形態では、外部装置としてパーソナルコンピュータを適用した例を説明したが、これに限定されるものではなく、外部装置としては、例えばファクシミリ装置等その他各種の装置を適用することができる。

ＩＤＣセンサ９１は、制御部１００により駆動制御され、中間転写ベルト５０に光を照射すると共に、中間転写ベルト５０から反射された光を受光する。このＩＤＣセンサ９１は、この光の照射及び受光によって、中間転写ベルト５０上の補正パッチ用のトナー像（以下、「補正パッチ」とも記述する）の濃度を検出し、その検出結果を制御部１００に送信する。制御部１００は、ＩＤＣセンサ９１から受信した情報に基づいて、画像形成部４０が画像を形成する際の作像条件を補正する。なお、作像条件の補正方法の詳細は、後述する。

バイアス量調整部１０９は、制御部１００により制御され、中間転写ベルト５０に形成された補正パッチ用のトナー像が２次転写部６０を通過する際に、中間転写ベルト５０を押圧する２次転写ローラ６１の押圧力を取得する。そして、その押圧力に基づいて、２次転写ローラ６１に印加する、補正パッチのトナーの極性と同じ極性のバイアスの大きさの調整を行う。以降の説明では、補正パッチのトナーの極性と同じ極性のバイアスにおける電圧を、「逆バイアス電圧」、補正パッチのトナーの極性と反対の極性のバイアスにおける電圧を、「バイアス電圧」と記述する。なお、バイアス量調整部１０９の詳細は、後述する。

画像読取部３０は、原稿画像を光学的に読み取って電気信号に変換する。例えば、カラー原稿を読み取る場合は、一画素当たりＲＧＢ各１０ビットの諧調の輝度情報を持つ画像データを生成する。画像読取部３０によって生成された画像データや、画像形成装置１に接続された外部装置の一例であるＰＣ１２０から送信される画像データは、画像処理部１０６に送られ、画像処理される。画像処理部１０６は、受信した画像データに対してアナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮等の処理を行う。

例えば、画像形成装置１でカラー画像を形成する場合、画像読取部３０等によって生成されたＲ・Ｇ・Ｂの画像データを画像処理部１０６における色変換ＬＵＴ（Look up Table）に入力する。そして、画像処理部１０６は、Ｒ・Ｇ・ＢデータをＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋの画像データに色変換する。そして、色変換した画像データに対して、階調再現特性の補正、濃度補正ＬＵＴを参照した網点などのスクリーン処理、あるいは細線を強調するためのエッジ処理などを行う。

制御部１００は、画像形成部４０を駆動制御し、補正パッチ用のトナー像又は画像形成用のトナー像を形成し、中間転写ベルト５０に１次転写する。また、制御部１００は、２次転写部６０を駆動制御し、中間転写ベルト５０が担持するトナー画像を用紙Ｓに２次転写する。このとき、制御部１００は、バイアス量調整部１０９を駆動制御し、用紙Ｓが２次転写部６０に搬送されてくるタイミングに合わせ、２次転写ローラ６１にバイアスを印加する。また、制御部１００は、定着部８０を駆動制御し、用紙Ｓを加圧及び加熱して、トナー画像を用紙Ｓに定着させる。

[バイアス量調整部の構成]
次に、画像形成装置１のバイアス量調整部１０９の構成について、図３を参照して説明する。
図３は、本実施の形態に係るバイアス量調整部１０９の構成を示す説明図であり、２次転写部６０の要部を示している。

画像形成装置１では、形成する画像の濃度を安定させるために、ＩＤＣセンサ９１を用いて作像条件の補正、いわゆる画像間安定化補正処理を行っている。画像間安定化補正処理は、所定の画像形成の実行回数毎や所定の時間毎に行われる。

図３に示すように、中間転写ベルト５０に形成された画像間補正パッチＰ１が２次転写ニップ部６２を通過すると、２次転写ローラ６１の外周面には、画像間補正パッチＰ１の一部のトナーＰ２が付着する。この２次転写ローラ６１に付着するトナーＰ２の量は、２次転写ローラ６１の押圧力によって変動する（図７参照）。そのため、２次転写ニップ部６２を通過した画像間補正パッチＰ１のトナー量が減少し、２次転写部６０を通過する前の画像間補正パッチＰ１に対してＩＤＣセンサ９１から出力される検出値が変動する。

そこで、２次転写ローラ６１の押圧力に基づいて、２次転写ローラ６１に印加する、画像間補正パッチＰ１のトナーと同極性の逆バイアス電圧の大きさを調整する。このように、通常の２次転写時のバイアス電圧とは極性が反対の逆バイアス電圧を、２次転写ローラ６１に印加する。逆バイアス電圧を印加すると、２次転写ローラ６１とトナーとの間に反発力が働き、２次転写ローラ６１へ転移するトナーの量が抑えられ、補正パッチのトナーが２次転写ローラ６１に転移する量が軽減される。このとき、逆バイアス電圧の値を適切に設定すれば、補正パッチのトナーの濃度が一定となるようコントロールすることができる。

また、図３に示すように、画像間補正パッチＰ１が２次転写ニップ部６２を通過するとき、２次転写ローラ６１は、中間転写ベルト５０に接触している。これにより、２次転写ローラ６１を中間転写ベルト５０に対して離間及び接触させる動作を省略することができ、画像形成処理の生産性が低下することを防止することができる

バイアス量調整部１０９は、圧力検出部１１１、逆バイアス電圧演算部１１２、メモリ１１３、逆バイアス電圧制御部１１４、逆バイアス電圧付与部１１５を備えている。

圧力検出部１１１は、２次転写部６０の２次転写ローラ６１が、中間転写ベルト５０を介して対向ローラ５２に加える押圧力に応じた電気信号（検出値）を出力する。圧力検出部１１１は、例えば圧電効果を有するポリフッ化ビニリデン（Poly Vinylidene DiFluoride：ＰＶＤＦ）を用いたシート状の圧電素子（ピエゾフィルム）を、２次転写ローラ６１の外周面に設けることにより構成される圧力センサである。または、シート状の圧電素子を２次転写ローラ６１側ではなく、対向ローラ５２側に設けてもよい。なお、圧力検出部１１１の材料や構造については、この例に限るものではない。

逆バイアス電圧演算部１１２は、圧力検出部１１１が出力する電気信号（検出値）を受信し、２次転写ニップ部６２を通過後の補正パッチのトナーの濃度が一定となるように、２次転写ローラ６１に印加すべき逆バイアス電圧を算出する。このとき、逆バイアス電圧演算部１１２は、不揮発性のメモリ１１３に予め保存された、押圧力と逆バイアス電圧との相関式のデータを参照して、圧力検出部１１１で検出された押圧力に応じた逆バイアス電圧を決定する。なお、メモリ１１３は、ＲＯＭ１０２又はＨＤＤ１０４で代用してもよい。

逆バイアス電圧制御部１１４は、逆バイアス電圧演算部１１２で算出された逆バイアス量に応じた制御信号を生成し、逆バイアス電圧付与部に出力する。

逆バイアス電圧付与部１１５は、電圧印加部の一例であって、逆バイアス電圧制御部１１４から供給される制御信号に基づいて逆バイアス電圧を発生させ、逆バイアス電圧を２次転写ローラ６１に印加する。例えば、２次転写ローラ６１と逆バイアス電圧付与部１１５との間に、直流電源１１６と抵抗器１１７が接続され、逆バイアス電圧付与部１１５は接地される。逆バイアス電圧付与部１１５は、例えばトランジスタを利用して構成され、駆動信号である制御信号に基づいて、２次転写ローラ６１への逆バイアス電圧の印加が制御される。

図４は、２次転写ローラ６１の押圧力と逆バイアス電圧との関係の一例を示すグラフである。横軸に圧力検出部１１１の検出値から求められる押圧力、縦軸に押圧力に対して適切な逆バイアス電圧を示している。メモリ１１３は、図４に示すような押圧力と逆バイアス電圧の関係を表した相関式のデータを保存している。この図４のグラフでは、押圧力の値が増大すると、逆バイアス電圧の値も増大する。

一般に、２次転写ローラ６１の押圧力が大きくなると２次転写ニップ部６２の圧力が大きくなるので、２次転写ローラ６１へ転移する補正パッチのトナーの量が増え、２次転写ニップ部６２を通過後の補正パッチのトナーの量が減少する。そのため、押圧力が大きくなるにつれて、逆バイアス電圧を大きくして、２次転写ローラ６１へ転移するトナーの量を減らす必要がある。図４の例では、押圧力がｆ１＜ｆ２＜ｆ３であるとき、対応する逆バイアス電圧もｒｂ１＜ｒｂ２＜ｒｂ３の関係がある。なお、図４の例では、押圧力と逆バイアス電圧との関係が線形である例を示したが、非線形であってもよい。

また、メモリ１１３が、図４に示すような相関式のデータを保存している場合を説明したが、メモリ１１３が保存するデータはテーブルでもよい。例えば、図４のグラフにおける特徴点として、押圧力ｆ１，ｆ２，ｆ３の値と、これに対応する逆バイアス電圧ｒｂ１，ｒｂ２，ｒｂ３の値を対応づけたテーブルのデータを保存する。テーブルを用いた場合、テーブルから該当するテーブル値を読み出せばよいので、相関式の場合と比較して、逆バイアス電圧演算部１１２の処理速度が向上する。

［逆バイアス量調整処理のタイミングチャート］
図５は、画像形成装置１のバイアス量調整処理を示すタイミングチャートである。
まず、制御部１００は、中間転写ベルト５０上にイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色のトナーからなる画像間補正パッチＰ１を作成する。各色の画像間補正パッチＰ１は、中間転写ベルト５０に形成される画像形成のためのトナー像の間に形成される。すなわち、画像間安定化補正処理は、複数の用紙に対して連続して画像を形成する処理の中で行われる。ここで、画像形成用のトナー像の先端から後端が２次転写ニップ部６２を通過するまでの期間を、通紙期間と定義する。

この例では、制御部１００は、給紙部２１から搬送された用紙Ｓが２次転写部６０に搬送される通紙期間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の間に、画像間補正パッチＰ１を中間転写ベルト５０上に形成する。以下、２次転写ローラ６１の押圧力が、通紙期間Ｓ１の終了から通紙期間Ｓ３の開始までの間に、外部変動により強くなっている場合を想定して説明する。なお、この例では、押圧力が通紙期間Ｓ１の終了時から徐々に変化し、一定値となった後に通紙期間Ｓ３の終了直前で徐々に元の値に戻る波形としている。

従来方式における２次転写ローラに印加する逆バイアス電圧は、通紙タイミングに合わせてオンとオフの制御を繰り返していただけである。図５の例では、通紙期間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ではオフ（マイナス値）、通紙期間Ｓ１とＳ２の間及び通紙期間Ｓ２とＳ３の間はオン（プラス値）している。このとき、２次転写ローラ６１の押圧力の強弱に関係なく、通紙期間と通紙期間の間においてオンとされたときの逆バイアス電圧の値は一定値である。

本実施の形態では、画像間補正パッチＰ１の生成後、制御部１００が、バイアス量調整部１０９に指令を出し、通紙期間と通紙期間の間に印加する逆バイアス電圧の値を、ＩＤＣセンサ９１の検出値（押圧力）に基づいて調整させる。まず、バイアス量調整部１０９において、圧力検出部１１１から押圧力に応じた検出値を取得し、これを逆バイアス電圧演算部１１２に出力する。次に、逆バイアス電圧演算部１１２は、入力された検出値を元に、メモリ１１３に保存された相関式のデータから逆バイアス電圧を算出する。逆バイアス電圧制御部１１４は、逆バイアス電圧演算部１１２で算出された逆バイアス電圧に基づいて、制御信号を生成し、逆バイアス電圧付与部１１５に供給する。そして、逆バイアス電圧付与部１１５は、入力された制御信号に従って駆動して２次転写ローラ６１に目標の逆バイアス電圧を印加する。このとき印加される逆バイアス電圧の波形の一例が、図５に示した逆バイアス電圧（１）である。

逆バイアス電圧（１）は、従来と同様に、通紙タイミングに合わせてオンとオフの制御を繰り返している。すなわち、通紙期間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ではオフ（マイナス値）、通紙期間Ｓ１とＳ２の間及び通紙期間Ｓ２とＳ３の間はオン（プラス値）している。ただし、通紙期間と通紙期間の間においてオンとされたときの逆バイアス電圧は、メモリ１１３の相関式又はテーブル値に基づき、２次転写ローラ６１の押圧力の増加に合わせて増加するよう調整されている。なお、逆バイアス電圧（１）は、圧力検出部１１１で検出される検出値（すなわち実際の押圧力）に基づいて調整されるため、押圧力の波形に対応して通紙期間Ｓ１の終了時から徐々に増加し、また通紙期間Ｓ３の終了直前で徐々に減少する波形となっている。

このように、圧力検出部１１１で検出される検出値に基づいて２次転写逆バイアス電圧を決定する構成を採ることにより、２次転写ニップ部６２を通過後の補正パッチのトナーの濃度を一定に制御できる。

また、上記のバイアス量調整処理は、通常の画像形成にも適用することができる。逆バイアス電圧（２）は、通常の画像形成に適用した場合の波形例である。逆バイアス電圧（２）は、通紙期間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３における電圧値は、逆バイアス電圧（１）と同じである。また、２次転写ローラ６１の押圧力が強くなっている期間中の通紙期間Ｓ２では、逆バイアス電圧（２）の電圧値を、逆バイアス電圧と極性が逆のマイナス値としている。すなわち、このときの逆バイアス電圧は、画像形成時におけるバイアス電圧と同じ極性である。

そのため、画像形成時の２次転写ローラ６１の押圧力の増大に加え、２次転写ローラ６１と画像形成用のトナーとの間の電気的な吸引力が大きくなり、通紙期間Ｓ２における画像形成時の用紙へのトナーの付着がより確実に行われる。このような２次転写ローラ６１の押圧力が強くなっている期間内に通紙期間が存在する場合における、押圧力と２次転写逆バイアス電圧との関係を相関式又はテーブルのデータとしてメモリ１１３に保存しておく。

上述した実施の形態に係る画像形成装置１では、トナーの転移量を変動させる外乱である２次転写ローラ６１の押圧力の情報（圧力検出部１１１の検出値）を用いて、２次転写ローラ６１に印加する逆バイアス電圧の大きさを調整している。それにより、２次転写ローラ６１の押圧力の変化に応じたトナー転写量の変動を小さくする制御が実現される。したがって、ＩＤＣセンサ９１は、トナー転写量の変動が低減された環境で、補正パッチ用のトナー像の濃度を検出することができる。その結果、制御部１００は、より正確に画像形成部の作像条件を補正することが可能となり、画像濃度の安定性を向上させて高品質の画像を安定して形成することができる。

例えば、２次転写ローラ６１の押圧力の情報として、押圧力の設定値ではなく、圧力検出部１１１の検出値を利用して逆バイアス電圧の大きさを決定しているので、実際の２次転写ローラによる押圧バラツキも反映される。それによって、２次転写部６０を通過した補正パッチ用のトナー像のトナー量を、より正確にコントロールできる。

［変形例］
以上、画像形成装置の一実施の形態について、その作用効果も含めて説明した。しかしながら、本発明に係る画像形成装置は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。

また、上述した実施の形態では、２次転写ローラ６１の押圧力に基づいて、２次転写ローラ６１に印加する逆バイアス電圧の大きさを決定したが、この押圧力に加えて２次転写ローラ６１の使用経過情報を反映して逆バイアス電圧の大きさを決定してもよい。このような２次転写ローラ６１の押圧力に加え使用経過情報を反映した逆バイアス電圧を、相関式又はテーブルのデータとしてメモリ１１３に保存しておく。

２次転写ローラ６１の使用経過情報としては、２次転写ローラ６１の走行距離（総回転数）や駆動時間等が挙げられる。例えば、２次転写ローラ６１の走行距離や駆動時間が増加すると、２次転写ローラ６１の表面が摩耗し、２次転写ローラ６１の径が僅かに小さくなって２次転写ニップ部６２における圧力が低下することも考えられる。それにより、２次転写ローラ６１に転移するトナー量が減少し、２次転写部６０を通過した補正パッチ用のトナー像のトナー量の減少が小さくなる。この場合、逆バイアス電圧を小さくすることで、２次転写ローラ６１に転移するトナー量を増加させ、２次転写部６０を通過後の補正パッチ用のトナー像のトナー量を調整する。

なお、経年変化によって２次転写ローラ６１の表面が摩耗した場合、表面が均されることもあれば、逆に粗くなることもある。その表面性によって、２次転写ローラ表面へのトナーの付着しやすさが変わる。そのため、画像形成装置に用いる２次転写ローラごとに、使用経過情報と逆バイアス電圧との関係を設定することが望ましい。

また、制御部１００が、中間転写ベルト５０に形成された補正パッチ用のトナー像が２次転写部６０を通過する際の、２次転写ローラの押圧力に基づいて、制御部１００がＩＤＣセンサ９１の検出値を補正するようにしてもよい。それにより、バイアス量調整部１０９による逆バイアス電圧の大きさの調整に加え、ＩＤＣセンサ９１の検出値が補正される。そのため、制御部１００は、さらに正確に画像形成部の作像条件を補正することが可能となり、画像濃度の安定性を向上させて高品質の画像を安定して形成することができる。なお、この構成において、２次転写ローラ６１の使用経過情報を逆バイアス電圧に反映させるようにしてもよい。

また、上述した実施の形態例では、４組の画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋを用いてカラー画像を形成する構成としたが、本発明に係る画像形成装置としては、１つの画像形成部を用いて単色画像を形成する構成としてもよい。

１…画像形成装置、 １０…原稿搬送部、 ２０…用紙収納部、 ３０…画像読取部、４０…画像形成部、 ４１…感光体、 ４２…帯電部、 ４３…露光部、 ４４…現像部、 ４５…クリーニング部、 ５０…中間転写ベルト（像担持体）、 ５１…１次転写部、 ６０…２次転写部（転写部）、 ６１…２次転写ローラ（転写ローラ）、 ６２…２次転写ニップ部（転写ニップ部）、 ８０…定着部、 ９１…ＩＤＣセンサ（濃度検出センサ）、 １００…制御部、 Ｐ１…画像間補正パッチ（補正パッチ用のトナー像）、 １０９…バイアス量調整部、 １１１…圧力検出部、 １１２…逆バイアス電圧演算部、 １１３…メモリ、 １１４…逆バイアス電圧制御部、 １１５…逆バイアス電圧付与部、 Ｐ１…画像間補正パッチ、 Ｐ２…トナー、 Ｓ１〜Ｓ２…通紙期間

Claims (7)

1. 像担持体と、
   前記像担持体にトナーを付着させて補正パッチ用又は画像形成用のトナー像を形成する画像形成部と、
   前記像担持体に接触する転写ローラを有する転写部と、
   前記転写ローラに前記トナー像と同極性のバイアスを印加する電圧印加部を有し、前記像担持体に形成された前記補正パッチ用のトナー像が前記転写部を通過する際の、前記像担持体にかかる前記転写ローラの押圧力に基づいて、前記電圧印加部が印加するバイアスの大きさを調整するバイアス量調整部と、
   前記像担持体における前記転写部の下流側に配置され、前記像担持体に形成された前記補正パッチ用のトナー像の濃度を検出する濃度検出センサと、
   前記濃度検出センサが検出した検出値に基づいて、前記画像形成部の作像条件を補正する制御部と、を備える
   画像形成装置。
2. 前記バイアス量調整部は、
   前記像担持体にかかる前記転写ローラの押圧力が大きいほど、前記転写ローラに印加する前記バイアスを大きくするよう調整する
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記バイアス量調整部は、予め用意されている前記転写ローラの押圧力と前記バイアスとの関係を表す相関式又はテーブルを参照して、前記バイアスを決定する
   請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記相関式又は前記テーブルには、前記転写ローラの押圧力と、前記転写ローラの使用経過情報を反映した前記電圧印加部が前記転写ローラに印加すべきバイアスの情報とが含まれる
   請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、前記像担持体に形成された前記補正パッチ用のトナー像が前記転写部を通過する際の、前記像担持体にかかる前記転写ローラの押圧力に基づいて、前記濃度検出センサが検出した検出値を補正する
   請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、予め用意されている前記転写ローラの押圧力と前記濃度検出センサの検出値との関係を表す相関式又はテーブルを参照して、前記バイアスの大きさを決定する
   請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記相関式又は前記テーブルには、前記転写ローラの押圧力に加え、前記転写ローラの使用経過情報を反映した前記濃度検出センサの検出値の情報が含まれる
   請求項６に記載の画像形成装置。

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