JP6784043B2 - 転写装置、転写プログラム、及び画像形成装置 - Google Patents

転写装置、転写プログラム、及び画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、転写装置、転写プログラム、及び画像形成装置に関する。
特許文献1には、トナー像を形成して前記像担持体に担持させるトナー像形成手段と、前記像担持体に当接してトナー像の転写部を形成する転写部材と、前記転写部へ記録材を給送する給送経路と、を備える画像形成装置において、前記転写部に電圧を印加して記録材へトナー像を転写させるとともに、前記転写部を記録材が通過する過程で出力する定電圧を変更可能な転写電源と、前記転写部へ給送される記録材の厚み方向の抵抗性を検出する検出手段と、記録材が前記検出手段を通過する過程で、記録材の給送方向の複数位置で前記抵抗性を測定し、記録材が前記転写部を通過する過程で、前記転写電源から出力させる定電圧を、前記抵抗性が高い位置ほど高くなるように変化させる制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置が開示されている。この技術では、記録材の抵抗が部分的に変化している場合にも転写電流を確保可能に定電圧制御を実施している。
特開2009−251057号公報
本発明は、湿度等の環境の変動を考慮せずに転写部へ電圧を印加する場合と比較して、転写の際に生ずる画質の劣化を抑制することができる転写装置、転写プログラム、及び画像形成装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明の転写装置は、被転写体にトナー像を転写する転写部と、湿度を検出する検出部と、前記転写部へ定電圧の転写電圧を供給する定電圧供給部と、前記転写部へ定電流の転写電流を供給する定電流供給部と、を含む供給部と、前記転写部を流れる電流を検出する電流検出部と、前記被転写体に前記トナー像を転写する前の非転写期間でかつ、前記検出部で検出された湿度が閾値以下のときに設定電圧の供給に応じて前記電流検出部で検出された電流を示す情報を記憶する記憶部と、前記検出部で検出された湿度が閾値以下の転写時に、前記定電圧供給部から前記転写電圧が前記転写部に供給され、前記検出部で検出された湿度が閾値を超えた転写時に、前記記憶部に記憶された前記電流を示す情報を用いて導出した転写電流が前記定電流供給部から前記転写部に供給されるように前記供給部を制御する制御部と、を備える。
請求項2記載の発明の転写装置は、被転写体にトナー像を転写する転写部と、湿度を検出する検出部と、前記転写部へ定電圧の転写電圧を供給する定電圧供給部と、前記転写部へ定電流の転写電流を供給する定電流供給部と、を含む供給部と、前記転写部を流れる電流を検出する電流検出部と、前記検出部で検出された湿度が閾値以下の転写時に、前記定電圧供給部から前記転写電圧が前記転写部に供給され、前記検出部で検出された湿度が閾値を超えた転写時に、前記被転写体に前記トナー像を転写する前の非転写期間でかつ、前記検出部で検出された湿度が閾値以下のときに設定電圧の供給に応じて前記電流検出部で検出された電流を示す情報を用いて導出した転写電流が前記定電流供給部から前記転写部に供給されるように前記供給部を制御する制御部と、を備える。
請求項3記載の発明の転写プログラムは、コンピュータを、請求項1又は請求項2に記載された転写装置の制御部として機能させる。
請求項4記載の発明の画像形成装置は、像保持体と、前記像保持体を帯電させる帯電部と、前記帯電部により帯電された前記像保持体を露光して静電潜像を形成する形成部と、前記形成部により前記像保持体に形成された前記静電潜像をトナー現像する現像部と、請求項1又は請求項2に記載された転写装置と、を備える。
発明によれば、湿度の変動を考慮せずに定電圧の転写電圧を供給する場合と比較して、転写の際に生ずる画質の劣化を抑制することができる、という効果を有する。
画像形成装置の要部構成の一例を示す概略側面図である。 転写装置の要部構成の説明に供する模式図である。 画像形成装置の電気系の要部構成の一例を示すブロック図である。 転写装置の電気系の要部構成の一例を示すブロック図である。 導電材料の電圧−電流特性の一例を示すイメージ図である。 プロセス速度と電流に関する特性の一例を示すイメージ図である。 属性情報と特性情報の対応関係を示すテーブルの一例を示すイメージ図である。 転写装置のコンピュータで実行される処理の一例を示すフローチャートである。 定電圧制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。 定電流制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。 ロール対に与えた電圧及び電流により形成された画像に生じた濃度ムラを示す特性図である。 ロール対に与えた電圧及び電流により形成された画像に生じた濃度ムラを評価した結果を示すイメージ図である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例を詳細に説明する。なお、作用、機能が同じ働きを担う構成要素及び処理には、全図面を通して同じ符合を付与し、重複する説明を適宜省略する場合がある。
(第1実施形態)
図1に、本実施形態に係る電子写真方式を用いた画像形成装置20の要部構成を示す概略側面図を示す。画像形成装置20には、図示しない通信回線を介して各種データを受信し、受信したデータに基づきカラー画像形成処理を行う画像形成機能が搭載されている。
なお、本実施形態に係る画像形成装置20は、イエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックの4色によるカラー画像形成処理を行う場合を説明するが、カラー画像形成処理に用いる色を4色に限定するものではない。例えば、イエロー、マゼンタ及びシアンの3色でもよく、イエロー、マゼンタ及びシアンの3色に異なる色を1以上追加した複数色でもよい。
また、色について、イエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックの各々を、Y、M、C、Kの英字(色符号)で表記して説明する。また、画像形成装置20の構成要素で、イエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックの各色を区別するときには、数字の後にY、M、C、Kの英字(色符号)を付加して説明するが、各色を区別する必要がない場合は、数字の後のY、M、C、Kの英字(色符号)は省略する。
画像形成装置20は、感光体1と、帯電器2と、レーザ出力部3と、現像器4と、一次転写器5と、を備える。これらの感光体1、帯電器2、レーザ出力部3、現像ロール34、現像器4、及び一次転写器5の各々は、Y、M、C、Kの色毎に備える。
感光体1は、図中矢印Aの方向に回転する感光体1Y、1M、1C、1Kを備え、帯電器2は、帯電バイアスを印加することにより各感光体の表面を帯電する帯電器2Y、2M、2C、2Kを備える。レーザ出力部3は、帯電された感光体1表面を各色の画像情報に基づいて変調された露光光により露光し、感光体1上に静電潜像を形成するレーザ出力部3Y、3M、3C、3Kを備える。現像器4は、各色の現像剤(トナー)を保持する現像剤保持体である現像ロール34を備える。現像器4は、現像器4Y、4M、4C、4Kを備え、図示しない現像バイアス用電源によって現像ロール34Y、34M、34C、34Kに現像バイアスを印加することにより、感光体1上の静電潜像を各色トナーで現像して感光体1上にトナー像を形成する。一次転写器5は、感光体1上の各色トナー像を中間転写ベルト6に転写する一次転写器5Y、5M、5C、5Kを備える。
また、画像形成装置20は、用紙Pを収納する用紙収容部Tと、中間転写ベルト6上のトナー像を用紙Pに転写する二次転写装置7と、用紙Pに転写されたトナー像を定着する定着器9と、トナー像を用紙Pに転写後、中間転写ベルト6表面に残留するトナーをクリーニングするベルトクリーナー8を備える。また、画像形成装置20は、各感光体1の表面をクリーニングする図示しないクリーナーと、各感光体1表面の残留電荷を除去する図示しない除電器を備える。
さらに、画像形成装置20は、画像形成動作環境における温度を計測する温度計58、及び画像形成動作環境における湿度を計測する湿度計60を備える。
さらにまた、画像形成装置20は、制御部として、画像形成に関する制御を行う画像形成制御部40及び画像形成に関する制御のうち転写に関する制御を行う転写制御部70を含んでいる。
次に、図1に示す画像形成装置20における画像形成動作について説明する。
まず、図示しない通信回線を介して図示しないパーソナルコンピュータ等の端末装置から画像形成装置20へ、画像形成対象の原画像情報が出力される。画像形成装置20に原画像情報が入力されると、画像形成装置20は帯電器2に帯電バイアスを印加し、感光体1の表面を負極に帯電する。
一方、原画像情報は、画像形成制御部40に入力される。画像形成制御部40は、原画像情報をそれぞれYMCKの各色の画像データに分解した後、各色の画像データに基づいた変調信号を、対応する色のレーザ出力部3に出力する。レーザ出力部3は、入力された変調信号に従って変調されたレーザ光線11を出力する。
変調されたレーザ光線11は、感光体1の表面に照射される。感光体1の表面は帯電器2により負極に帯電した状態にあり、感光体1の表面にレーザ光線11が照射されると、レーザ光線11が照射された部分の電荷が消滅して、感光体1上に原画像情報に含まれる画像データ(YMCK各色)に対応した静電潜像が形成される。
また、各色の現像器4Y、4M、4C、4Kは、それぞれY、M、C、Kに着色されかつ負極に帯電したトナー、及び各トナーを感光体1表面に付着する現像ロール34を備える。
感光体1上に形成された静電潜像が現像器4に到達すると、図示しない現像バイアス用電源によって現像器4内の現像ロール34に現像バイアスが印加される。すると、現像ロール34Y、34M、34C、34Kの周面に保持された各色のトナーが、それぞれ感光体1Y、1M、1C、1Kの静電潜像に付着し、感光体1Y、1M、1C、1Kに原画像情報の各色の画像データに対応したトナー像が形成される。
更に、図示しないモータによりローラ12A、12D、12E、及び二次転写装置7のバックアップロール7Aが回転し、中間転写ベルト6が一次転写器5と感光体1により形成される隙間に搬送されることで、中間転写ベルト6が感光体1に押し当てられる。この際、一次転写器5により一次転写バイアスが印加されると、感光体1に形成された各色の画像データのトナー像が、中間転写ベルト6に転写される。従って、各色のトナー像の中間転写ベルト6への転写開始位置を一致させるようにローラ12A、7A、12D、12Eの回転を制御することで、各色のトナー像を重ね合わせ、原画像情報に対応したトナー像が中間転写ベルト6に形成される。
中間転写ベルト6へトナー像を転写した感光体1は、図示しないクリーナーにより表面に付着した残留トナー等の付着物が除去され、図示しない除電器により残留電荷が除去される。
一方、二次転写装置7は中間転写ベルト6を張架するバックアップロール7Aと二次転写ロール7Bを含んで構成され、二次転写ロール7Bは中間転写ベルト6に接触して、中間転写ベルト6の搬送に追従して回転する。
また、図示しないモータにより用紙搬送ローラ13が回転することで、用紙収容部T内の用紙Pが図示しない搬送ローラを含む搬送路7Jを介して二次転写装置7のバックアップロール7Aと二次転写ロール7B(以下、ロール対という)との隙間に搬送される。
用紙Pは、トナー像が形成されている中間転写ベルト6の面と対向した状態でロール対によって中間転写ベルト6に押し当てられる際に、ロール対に二次転写バイアスが印加され、中間転写ベルト6に形成された原画像情報に対応したトナー像が用紙Pに転写される。用紙P上に転写されたトナー像は、定着器9により加熱溶融され、用紙Pに定着される。
また、用紙Pへトナー像を転写した中間転写ベルト6は、ベルトクリーナー8により表面に付着した残留トナー等の付着物が除去される。
以上により、原画像情報に対応した画像が用紙Pに形成されて、画像形成動作が終了する。
図2に、本実施形態に係る画像形成装置20の二次転写装置7の構成の一例を示す。図2に示す二次転写装置7による、用紙Pに画像が形成される際の用紙Pへの転写動作について説明する。
二次転写装置7は、図示しないモータによりローラ12A、12D、12Eと共に中間転写ベルト6を張架しながら搬送するバックアップロール7Aと、中間転写ベルト6を挟んでバックアップロール7Aと対向する位置に設けられた二次転写ロール7Bと、ロール対に電力(電圧及び電流)を供給する二次転写電源7Gと、ロール対を流れる電力(電圧及び電流)を検出する検出部7Hとから構成される。検出部7Hは、二次転写電源7Gによりロール対に電圧を印加した際にロール対を流れる電流を検出する電流計、及び二次転写電源7Gによりロール対に電流を印加した際のロール対の電圧を検出する電圧計を含んでいる。
二次転写電源7Gは、後述するように、定電圧出力部72と定電流出力部74とを備え、転写制御部70からの指示により定電圧出力と定電流出力とを切替可能な直流電源を用いている(図4参照)。また、二次転写電源7Gがロール対に印加する電圧または電流は後述する転写制御部70により調整可能とされている。二次転写電源7Gの正極は基準電位であるグランド電位(例えば0V)に接続され(図示省略)、負極はバックアップロール7Aの金属シャフト7Dに接続される。バックアップロール7Aの金属シャフト7Dには、検出部7Hも接続されている。
バックアップロール7Aは、一例として直径14mmの金属シャフト7Dの周囲にソリッドゴム7Cを形成した直径18mmの回転可能なローラである。ソリッドゴム7Cには、耐油性、耐摩耗性、耐老化性に優れたアクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)にイオン導電剤を混入して、抵抗値を1×10Ω以上1×10Ω以下に調整した導電材料を用いている。
なお、ソリッドゴム7Cの一例としては、NBRとエピクロルヒドリンゴム(ECO)とをブレンドした導電材料を用いることもできる。また、他の一例としてポリエーテルポリオールとイソジアネートを反応させて得られるゴムにイオン導電剤を混入したウレタンゴムによる導電材料を用いることができる。さらに、その他の一例としてエチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)による導電材料を用いることができる。
一方、二次転写ロール7Bは、一例として直径12mmの金属シャフト7Fの周囲に発泡ゴム7Eを形成した直径18mmの回転可能なローラであり、発泡ゴム7Eには、緩衝性に優れたウレタンにイオン導電剤を混入して、発泡ゴム7Eの抵抗値を1×10Ω以上1×10Ω以下に調整したものを用いている。なお、金属シャフト7Fはグランド電位に接続されている。
二次転写装置7の転写制御部70(詳細は後述)は、ロール対によって形成される隙間に用紙Pが搬送されるタイミングで、二次転写電源7Gからロール対へ負極の電圧を印加する。
すると、ロール対が回転しながら用紙P及び中間転写ベルト6を押圧する押圧力に加え、ロール対の隙間に発生する負極の電界により、負極に帯電しているトナー像を中間転写ベルト6から剥離させる力が発生し、用紙Pへ中間転写ベルト6に形成されているトナー像が転写される。
図3に、画像形成装置20で画像形成動作を実施する画像形成制御部40の構成の一例を示す。図3には、画像形成制御部40をコンピュータで構成したコンピュータ40Xの一例を示す。コンピュータ40Xは、CPU(Central Processing Unit)40A、ROM(Read Only Memory)40B、RAM(Random Access Memory)40C、不揮発性メモリ40D、及び入出力インターフェース(I/O)40Eがバス40Fを介して各々接続された構成であり、I/O40Eには画像形成部50、操作表示部52、用紙供給部54、用紙排出部56、温度計58、湿度計60、及び通信I/F62が接続されている。
ROM40Bには、コンピュータ40Xに実行させる画像形成制御プログラム40Pが格納されている。CPU40Aが画像形成制御プログラム40PをROM40Bから読み取りRAM40Cに展開し、画像形成制御プログラム40Pによる処理を実行する。CPU40Aが画像形成制御プログラム40Pによる処理を実行することで、コンピュータ40Xは画像形成制御部40として動作する。なお、画像形成制御プログラム40Pは、CD−ROM等の記録媒体により提供するようにしても良い。
画像形成部50は、画像形成装置20が画像形成動作を実行するのに必要な装置、例えば、感光体1、帯電器2、レーザ出力部3、現像器4、中間転写ベルト6、及び二次転写装置7、定着器9等を含んで構成される。
操作表示部52は、操作指示の受け付けを実現する表示ボタンや各種情報が表示されるタッチパネル式の図示しないディスプレイ、及び、テンキーやスタートボタンなどの図示しないハードウェアキー等を含んで構成されている。
用紙供給部54は、例えば、用紙Pが収容される用紙収容部Tや、用紙収容部Tから画像形成部50へ用紙Pを供給する供給機構等を含んで構成される。
用紙排出部56は、例えば、用紙Pが排出される排出部や、画像形成部50で画像が形成された用紙Pを排出部上に排出させるための排出機構等を含んで構成される。
温度計58は、画像形成装置20の画像形成動作環境における温度を計測する。なお、温度計58は画像形成装置20の内部温度の計測に限らず、例えば、画像形成装置20が設置されている場所の温度、例えば画像形成装置20の外部温度を計測するようにしても良い。
湿度計60は、画像形成装置20の画像形成動作環境における湿度を計測する。なお、湿度計60も温度計58と同様に、画像形成装置20の内部湿度の計測に限らず、例えば、画像形成装置20が設置されている場所の湿度、例えば画像形成装置20の外部湿度を計測するようにしても良い。
通信I/F62は、図示しないパーソナルコンピュータ等の端末装置と、相互にデータ通信を行うためのインターフェースである。
図4に、本実施形態に係る二次転写装置7の転写制御部70の構成の一例を示す。図4には、転写制御部70をコンピュータで構成したコンピュータ70Xの一例を示す。コンピュータ70Xは、CPU70A、ROM70B、RAM70C、及びI/O70Eがバス70Fを介して各々接続された構成であり、I/O70Eにはバックアップロール7A、二次転写ロール7B、二次転写電源7G、検出部7H、不揮発性メモリ82、及び通信I/F84が接続されている。なお、CPU70Aは、通信I/F84を介して画像形成装置20の形成制御部40(コンピュータ40XのI/O40E)と接続することができる。
ROM70Bには、コンピュータ70Xに実行させる転写制御プログラム70Pが格納されている。CPU70Aが転写制御プログラム70PをROM70Bから読み取りRAM70Cに展開し、転写制御プログラム70Pによる処理を実行する。CPU70Aが転写制御プログラム70Pによる処理を実行することで、コンピュータ70Xは転写制御部70として動作する。なお、転写制御プログラム70Pは、CD−ROM等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等を適用しても良い。
二次転写電源7Gは、定電圧出力する定電圧出力部72と定電流出力する定電流出力部74とを備えている。また、二次転写電源7Gは、転写制御部70が接続された切替部76を備えている。切替部76は、転写制御部70からの指示に応じて定電圧出力部72と定電流出力部74との何れかの電力出力に切り替えるようになっている。また、定電圧出力部72及び定電流出力部74の各々は、出力される電力(電圧又は電流)の値が転写制御部70により設定されるようになっており、二次転写電源7Gから出力される電力が調整可能とされている。
検出部7Hは、ロール対に予め定めた電力(電圧又は電流)を印加した際のロール対における電力(電流又は電圧)を計測する。つまり、検出部7Hは、二次転写電源7Gによりロール対に電圧を印加した際にロール対を流れる電流を検出する電流計、及び二次転写電源7Gによりロール対に電流を印加した際のロール対の電圧を検出する電圧計を含んでいる。検出部7Hは、二次転写電源7Gから予め定めた電圧が供給された場合は、ロール対を流れる電流を検出する。また、検出部7Hは、二次転写電源7Gから予め定めた電流が供給された場合は、ロール対における電圧を検出する。
不揮発性メモリ82は、二次転写装置7で用いる電圧及び電流の各種の値を記憶する(詳細は後述)。なお、不揮発性メモリ82は二次転写装置7に必須のものではなく、例えば、画像形成装置20のコンピュータ40Xに含まれる不揮発性メモリ40Dで代用しても良い。
ところで、二次転写装置7が転写の際にロール対に印加する二次転写電源7Gの電圧(以下、転写電圧という)は、ロール対の抵抗(以下、システム抵抗という)によって設定される。
しかし、システム抵抗は、ソリッドゴム7C及び発泡ゴム7Eの特性により変動する。例えば、ソリッドゴム7C及び発泡ゴム7Eへのイオン電導剤の混入むらや不純物の混入等により、用紙Pへのトナー像の転写の度にシステム抵抗は変動する。
そこで、転写電圧を設定するためのシステム抵抗を求める場合に、応答が速い定電圧制御を用いることで、短時間で転写電圧を設定することができる。システム抵抗を求める場合の定電圧制御の一例は、用紙Pに中間転写ベルト6のトナー像を転写していない期間(以下、非転写期間という)に、予め定めた電圧(以下、転写電圧設定用電圧という)を定電圧で二次転写電源7Gから印加する。そして、ロール対を流れる電流(以下、検出電流という)を検出部7Hで検出し、転写電圧設定用電圧と検出電流の関係から転写前にシステム抵抗を求め、転写電圧を設定する。
しかし、システム抵抗は、装置環境により変動する。例えば、イオン電導剤が混入された導電材料によるソリッドゴム7C及び発泡ゴム7Eでは、転写の際の温湿度等の環境状態によって、システム抵抗は変動する。
図5に、例えば、イオン電導剤が混入された導電材料(例えばソリッドゴム7C)の電圧−電流特性を示す。曲線H1,H2,H3は、異なる湿度の環境状態における電圧−電流特性を示す。導電材料は、電圧依存性を有しており、また、湿度の環境状態に依存性を有している。図5に示すように、曲線H2で示す湿度の環境状態における電圧−電流特性では、電圧の値V2に適する電流の値I2が対応する。そこで、転写電圧設定用電圧として値V2の電圧を印加して、検出電流を検出し、システム抵抗を求める。ところが、異なる湿度の環境状態では、つまり曲線H1による電圧−電流特性では、電流の値I1が対応し、曲線H3による電圧−電流特性では、電流の値I3が対応し、電流の値にばらつきが生じ、転写の際に生ずる画質の劣化する恐れがある。
そこで、本実施形態では、通常時に、ロール対に定電圧印加による定電圧制御を行い、温湿度等の環境状態が予め定めた変動範囲を超えた場合に、定電圧制御から定電流制御に切り替える。これにより、転写動作を定電圧制御及び定電流制御の何れか一方で行うことに比較して、生産性の低下を抑制させつつ、転写の際に生ずる画質の劣化を抑制することが期待できる。
ところで、トナー像を転写する際に流れる電流は、用紙Pの属性情報に対応して変動する。また、トナー像を転写する際に流れる電流は、用紙Pや中間転写ベルトの搬送速度等により決定される画像形成速度(以下、プロセス速度という)に応じて変動する。
図6に、プロセス速度及び二次転写装置7で供給する電流に関する特性の一例を示す。図6に示すように、プロセス速度が速くなるのに従って二次転写装置7で供給する電流の電流の値は大きくなる。
そこで、本実施形態では、転写動作を定電流制御に切り替えるにあたり、用紙Pへトナー像を転写する際に供給する電流の電流値として、用紙Pの属性情報に対応する電流値を用いる。また、用紙Pの属性情報に対応する電流値は、プロセス速度に応じて変動するため、用紙Pの属性情報に対応する電流値は、プロセス速度及び電流に関する特性から定まる電流値を用いる。
従って、不揮発性メモリ82には、二次転写装置7で用いる電流の値を示す情報として、用紙Pの属性情報に応じて予め定めた電流の値を示す情報を少なくとも格納する。属性情報は、例えば、画像形成装置20の操作表示部52で指定される画像形成に用いられる用紙Pの種別情報(普通紙、エンボス紙、コート紙等)、及び用紙Pのサイズ情報(A3、A4等)等を含む。本実施形態では、不揮発性メモリ82には、用紙Pの属性情報と、この属性情報の用紙Pへトナー像を転写する際に定電流制御によって二次転写装置7で供給する電流の電流値との対応関係が少なくとも記憶される。この用紙Pの属性情報と、この用紙Pの属性情報に対応する電流値との関係を示す情報は、テーブル82Tとして記憶される。従って、CPU70Aは、例えば、図示しない画像形成装置20の操作部で指定された画像形成に用いられる用紙Pの属性情報に応じて、二次転写装置7で用いる電圧及び電流の各々の値を取得することができる。
図7に、テーブル82Tの一例を示す。図7では、属性情報の一例として、A3及びA4等を示す用紙Pのサイズを示す情報と、普通紙及びコート紙等の紙質を示す用紙Pの種別を示す情報(AP−1〜AP−5)とを示す場合を示した。また、用紙Pの属性情報に対応する電流値、つまり、用紙Pへトナー像を転写する際に供給する電流は、プロセス速度に応じて変動するので、プロセス速度及び電流に関する特性から定まる電流値を用いる。図7では、用紙Pの属性情報に対応する電流値を示す情報として、プロセス速度及び電流に関する特性を示す特性情報を用いた場合を示した。従って、プロセス速度及び属性情報から用紙Pへトナー像を転写する際に供給する電流を決定することができる。
次に、本実施形態に係る画像形成装置20の二次転写装置7による、用紙Pに画像が形成される際の用紙Pへの転写動作について詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる転写電圧設定用電圧Voは、標準的な環境状態でロール対に流れる電流を予め実験等により求めておき、不揮発性メモリ82に予め記憶しておくものとする。不揮発性メモリ82に記憶された転写電圧設定用電圧Voは、トナー像の転写先である用紙Pの用紙種別、サイズ情報、及び転写面情報(転写面が用紙の表面か裏面かを示す情報)等の属性情報に対応する情報が記憶される。また、電圧補正用電流Ioは、標準的な環境状態でロール対に流れる電流を予め実験等により求めておき、属性情報に対応して不揮発性メモリ82に予め記憶しておくものとする。
図8に、画像形成の際に二次転写装置7の転写制御部70として動作するコンピュータ70XのCPU70Aにより実行される転写制御プログラム70Pの処理の流れを示す。
転写制御プログラム70Pは、画像形成装置20のCPU40AからI/O40Eを介して転写開始指示を受付けた際に、CPU70Aにより実行される。
まず、ステップS100では、画像形成装置20のCPU40Aからの転写開始指示の受付に伴い、画像形成装置20の画像形成動作環境として、温度及び湿度を示す情報を取得する。CPU70Aは、現時点において、温度計58により計測された温度、及び湿度計60により計測された湿度の各々を示す情報を形成制御部40へ要求し、形成制御部40から出力された温度及び湿度の各々を示す情報を取得する。なお、転写開始指示がなされた際の転写開始指示を示す情報に、転写開始指示時の温度及び湿度を示す情報を含めてもよい。
なお、転写開始指示にはプロセス速度の指示が含まれており、ステップS100では、指示されたプロセス速度を示す情報も取得する。また、転写開始指示にはプロセス速度を示す情報以外に、例えば、トナー像の転写先である用紙Pの用紙種別(普通紙、エンボス紙、コート紙等の情報)、及びサイズ情報(A4、A3等の情報)等の属性情報、として転写面情報(転写面が用紙の表面なのか裏面なのかを示す情報)等の、転写に関連する付加情報も含まれている。
次に、ステップS102では、ステップS100で取得した温度及び湿度を示す情報を用いて絶対湿度AHを、次の(1)式を用いて算出する。
AH=(5.375−0.077・TP+0.0027・TP)・RH/100 ---(1)
但し、TPは温度、RHは湿度を示す。なお、絶対湿度AHの算出は(1)式に限定されるものではない。
次のステップS104では、絶対湿度AHが予め定めた所定湿度範囲を超えたか否かを判定する。所定湿度範囲は、転写の際に生ずる画質の劣化を許容することができる環境変動(湿度変動)の範囲を示し、予め実験等により求めることができる。ステップS104で肯定判定の場合は、ステップS106へ進み定電圧制御を行い、否定判定の場合は、ステップS108へ進み定電流制御を行う。この後、ステップS110では、用紙Pにトナー像の転写処理が終了か否かを判定し、肯定判定の場合は、転写制御プログラム70Pの処理を終了する。否定判定の場合は、ステップS100へ戻り転写処理を繰り返す。
つまり、転写開始指示を受けて、温湿度による環境状態が許容範囲内の場合、転写電圧による定電圧制御による転写制御を行い、温湿度による環境状態が許容範囲外の場合、転写電流による定電流制御を行う。
図9に、転写制御プログラム70PのステップS106における定電圧制御処理の流れの一例を示す。
まず、ステップS130では、図示しないモータにより、ロール対(バックアップロール7A及び二次転写ロール7B)の駆動を開始する。この際、転写開始指示に含まれたプロセス速度に従って図示しないモータを駆動させる。
ステップS132では、ロール対に転写電圧設定用電圧Voを印加するように二次転写電源7Gを制御する。具体的には、CPU70Aは、定電圧出力部72により転写電圧設定用電圧Voを定電圧出力するように切替部76へ指示する。なお、転写電圧設定用電圧Voは、不揮発性メモリ82に記憶された予め定めた電圧の値を示す情報を用いる。
次のステップS134では、ステップS132で二次転写電源7Gからロール対に印加した転写電圧設定用電圧Voによってロール対に流れる検出電流Ixを検出するように検出部7Hを制御すると共に、検出した検出電流の値を検出部7Hから取得し、例えばRAM70Cの予め定めた領域に記憶する。
この場合、ロール対が1回転するのに要する期間に亘ってロール対に流れる検出電流を検出するように検出部7Hを制御する。なお、本実施形態の検出部7Hでは、一例として、ロール対が1回転するのに要する期間に30点の検出電流を検出する。
ステップS136では、ステップS132でロール対に印加した転写電圧設定用電圧Vo及びステップS134で検出した検出電流Ixに基づいて、1ページ目の用紙Pにトナー像を転写する際に、二次転写電源7Gからロール対に印加する転写電圧を算出し、二次転写電源7Gを設定する。
具体的には、まず、ステップS134で取得した30点の検出電流Ixの平均検出電流Imを求め、転写電圧設定用電圧と平均検出電流Imにより、(2)式を用いてシステム抵抗Rrを得る。
Rr=Vo/Im・・・(2)
ここで、Voは転写電圧設定用電圧を表している。本実施形態では、平均検出電流Imとして、ステップS134で取得した30点の検出電流Ixの平均値を用いたが、中央値や最頻値等、複数の検出電流を代表する値を用いても良い。
次に、システム抵抗Rrを(3)式に代入することにより転写電圧を算出する。
Vout=αRr+β・・・(3)
但し、Voutは転写電圧を表している。また、α及びβは、各々、プロセス速度、用紙種別、サイズ情報、用紙面情報、及び環境情報等の転写に関する付加情報の組み合わせから一意に決定される定数であり、二次転写装置7の実機による実験や二次転写装置7の設計仕様に基づくコンピュータシミュレーション等により予め求められ、例えば不揮発性メモリ82の予め定めた領域に予め記憶されているテーブルにより決定される値である。
なお、α及びβは上記の方法以外にも、例えば、不揮発性メモリ82の予め定めた領域に予め記憶されている予め定めた関数に、プロセス速度、用紙種別、サイズ情報、用紙面情報、及び環境情報等の転写に関する付加情報を数値化したものを代入して算出するようにしても良い。
以上のようにして転写電圧Voutが決定されると、ステップS140で転写電圧Voutの定電圧による電力供給を行う。つまり、ステップS140では、ロール対に転写電圧Voutを印加するように二次転写電源7Gを制御する。具体的には、CPU70Aは、定電圧出力部72により転写電圧Voutを定電圧出力するように切替部76へ指示する。次のステップ142では、転写電圧Voutを維持して1ページ目の用紙Pにトナー像を転写する転写制御を行い、ステップS144へ処理を移行する。
ステップS144では、用紙Pにトナー像を転写したページ数が転写ページ数に到達したか否かを判別することで転写処理が終了か否かを判定する。肯定判定の場合は、本処理ルーチンを終了する。否定判定の場合は、ステップS136へ処理を戻し、最終ページの転写が行われるまで、処理を繰り返す。
一方、温湿度等の環境状態が予め定めた変動範囲を超えた場合、転写の際に画質の劣化が生じる場合がある。そこで、本実施形態では、システム抵抗により定めた転写電圧による定電圧制御から、予め定めた電流による定電流出力による定電流制御に切り替える。具体的には、図8に示すステップS104で肯定判定の場合(絶対湿度AH>所定湿度範囲)、ステップS108による定電流制御処理を実行する。
図10に、転写制御プログラム70PのステップS108における定電流制御処理の流れの一例を示す。
まず、ステップS150では、図示しないモータにより、転写開始指示に含まれたプロセス速度に従ってロール対(バックアップロール7A及び二次転写ロール7B)の駆動を開始する。
ステップS152では、用紙Pに応じた転写電流Ioutを取得する。この転写電流Ioutは、不揮発性メモリ82に記憶されたテーブル82T(図7)を用いて算出される。具体的には、CPU70Aは、ステップS100で取得した属性情報(サイズ、種類)に対応するプロセス速度と電流値の関係を示す特性情報(例えば図6)をテーブル82Tを参照して決定する。次にCPU70Aは、決定した特性情報が示す特性(例えば図7)において、ステップS100で取得したプロセス速度に対応する電流値を算出し、算出した電流値を転写電流Ioutとして、例えばRAM70Cの予め定めた領域に記憶する。例えば、図6に示す特性CIでは、プロセス速度Vpに対応する電流値Ioutが算出される。
次に、ステップS154では、ロール対に転写電流Ioutが流れるように二次転写電源7Gを制御する。具体的には、CPU70Aは、定電流出力部74により転写電流Ioutを定電流出力するように切替部76へ指示する。
次のステップS156では、ステップS154で二次転写電源7Gからロール対に印加した転写電流Ioutが維持されるように定電流出力部74を制御することにより、転写制御が行われる。
ステップS158では、用紙Pにトナー像を転写したページ数が転写ページ数に到達したか否かを判別することで転写処理が終了か否かを判定する。肯定判定の場合は、本処理ルーチンを終了する。否定判定の場合は、ステップS154へ処理を戻し、最終ページの転写が行われるまで、処理を繰り返す。
次に、本実施形態に係る画像形成装置20を用いて、定電圧制御による転写処理と定電流制御による転写処理の各々について、相違する環境下で用紙Pに画像を形成し、用紙P上に形成された画像の画質を比較した。
図11に、用紙P上に形成された画像の画質を比較した結果として、ロール対に与える電力(電圧又は電流)と濃度ムラとの関係を示す。なお、ここでは、坪量64gsmの非コート紙を用紙Pに用い、含水率が5.0%の場合を調温紙とし、含水率が10.8%の場合を含水紙として、各々に、B色(青色)及びK色(黒色)の各画像を形成した際の結果を示した。図11(1)は定電圧制御により転写処理を行って画像を形成した際の転写電圧と濃度ムラとの関係を特性曲線で示し、図11(2)は定電流制御により転写処理を行って画像を形成した際の転写電流と濃度ムラとの関係を特性曲線で示す。特性曲線は、調温紙にB色(青色)の画像を形成した場合の特性曲線を実線で示し、調温紙にK色(黒色)の画像を形成した場合の特性を、点線で示した。また、含水紙にB色(青色)の画像を形成した場合の特性曲線を一点鎖線で示し、含水紙にK色(黒色)の画像を形成した場合の特性を、二点鎖線で示した。また、図11では、用紙Pに形成された画像で許容される濃度ムラについて各種実験により得た上限値を、濃度ムラGthとして示した。
図11(1)に示すように、定電圧制御により転写電圧を印加して調温紙にB色及びK色の画像を形成した際、転写電圧の電圧範囲Vth2で濃度ムラが抑制された(濃度ムラGth以下)。また、含水紙にB色及びK色の画像を形成した際は、転写電圧の電圧範囲Vth1で濃度ムラが抑制された。このことから、調温紙に対して含水紙に画像を形成する場合は、転写電圧を降下させることで、濃度ムラを抑制できる。ところが、調温紙及び含水紙の各々に濃度ムラを抑制しつつ画像を形成するためには、相違する転写電圧による定電圧制御を実施しなければならない。
一方、図11(2)に示すように、定電流制御により転写電流を印加してB色及びK色の画像を形成した際、調温紙及び含水紙の両方について転写電流の電流範囲Ithで濃度ムラが抑制された(濃度ムラGth以下)。従って、二次転写装置7を用いた画像形成装置20において、定電圧制御から定電流制御に切り替えることで、転写の際に生ずる画質の劣化を抑制することができるという効果があることがわかった。
また、図12に、用紙P上に形成された画像の画質を評価した結果を示す。なお、用紙P上に形成された画像の画質判定は、形成された画像の濃度ムラの有無及び程度に基づき判定した。図12(1)は定電圧制御により転写処理を行って画像を形成した際の転写電圧に対し、調温紙及び含水紙の各々におけるB色及びK色の濃度ムラの評価結果を示す。図12(2)は定電流制御により転写処理を行って画像を形成した際の転写電流に対し、調温紙及び含水紙の各々におけるB色及びK色の濃度ムラの評価結果を示す。図12では、用紙Pに形成された画像で濃度ムラが充分に抑制された場合を二重丸記号で示し、濃度ムラが抑制された場合を一重丸記号で示し、濃度ムラが現れた場合を三角記号で示し、濃度ムラが顕著に現れた場合をX記号で示した。
図12に示す評価結果からも理解できるように、定電圧制御によって、調温紙及び含水紙の各々に濃度ムラを抑制しつつ画像を形成するためには、相違する転写電圧による定電圧制御を実施しなければならない。一方、定電圧制御から定電流制御に切り替えることで、転写の際に生ずる画質の劣化を抑制することができる
以上説明したように本実施形態によれば、中間転写ベルト6に形成されたトナー像を用紙Pに転写する場合における非転写期間に、ロール対に予め定めた転写電圧設定用電圧Voを用いてシステム抵抗を求める。そのシステム抵抗を用いて転写電圧を決定し、定電圧制御により転写制御を行う。そして、画像形成装置20の画像形成動作環境として、湿度による環境状態が許容範囲を超えた場合(閾値を超えた場合)、転写電流が印加されるように定電流制御により転写制御を行う。これにより、湿度等の環境変動を考慮せずに転写部へ電圧及び電流を供給する場合と比較して、転写の際に生ずる画質の劣化を抑制することができる。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について説明する。なお、第2実施形態は第1実施形態と略同様の構成のため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
第1実施形態では、不揮発性メモリ82に記憶されたテーブル82T(図7)を用いて算出される用紙Pに応じた転写電流Ioutを取得し、取得した転写電流Ioutによる定電流制御によって転写処理を行った。第2実施形態は、システム抵抗を求める定電圧制御時に得られる電流値から、転写電流Ioutを算出して、湿度による環境状態が許容範囲を超えた場合(閾値を超えた場合)、算出した転写電流Ioutを用いて定電流制御する。
次に、第2実施形態に係る制御部70として機能するコンピュータの動作を説明する。
本実施形態では、定電圧制御時、つまり図9に示すステップS136において、ロール対に印加する転写電圧Voutの算出に加えて、転写電流Ioutをさらに算出する。なお、転写電流Ioutは、上記(3)式で算出した転写電圧Vout及びシステム抵抗Rrを用いて、上記(2)から算出することができる。
また、算出された転写電流Ioutを示す情報と、図8に示すステップS100で取得されたプロセス速度を示す情報とを関係づけた情報を特性情報として、属性情報毎に、不揮発性メモリ82にテーブルとして記憶する。つまり、本実施形態では、図9に示すステップS136において、図7に示すテーブル82Tに相当する情報を不揮発性メモリ82に記憶する。
なお、ここでは、転写電流Ioutを示す情報と、プロセス速度を示す情報とを関係づけた情報を特性情報としたが、これに限定されるものではない。特性情報は、複数のプロセス速度を示す情報に対応する転写電流Ioutを示す情報との関係から、転写電流Ioutとプロセス速度との関係を示す特性を求めて、特性情報としてもよい。
次に、本実施形態では、定電流制御時には、図10に示すステップS152で、用紙Pに応じた転写電流Ioutを取得する。つまり本実施形態では、上記のようにして算出されて不揮発性メモリ82に記憶されたテーブルを用いて転写電流Ioutが算出される。そして、次に、ステップS154で、ロール対に転写電流Ioutが流れるように二次転写電源7Gが制御され、ステップS156で、転写電流Ioutが維持されるように定電流出力部74を制御することにより、転写制御が行われる。
このように本実施形態によれば、定電圧制御時に得られる転写電流を記憶し、湿度による環境状態が許容範囲を超えた場合(閾値を超えた場合)、記憶した転写電流を用いて、定電流制御により転写処理を行う。これによって、定電流制御により転写処理を行う場合の転写電流を予め記憶しておく工程を省略することができる。また、本実施形態では、調温紙について転写電圧を定電圧制御した場合に取得したロール対に流れる電流を用いて定電流制御することにより、含水紙へ画像を形成する場合であっても、転写の際に生ずる画質の劣化を抑制することができる。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることができ、当該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
また、上記実施の形態では、転写制御処理を、図8に示すフローチャートを用いた処理によるソフトウエア構成によって実現した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば転写制御処理をハードウェア構成により実現する形態としてもよい。
この場合の形態例としては、例えば、二次転写装置7の転写制御部70と同一の処理を実行する機能デバイスを作成して用いる形態がある。この場合は、上記実施の形態に比較して、処理の高速化が期待される。
なお、本実施形態に係る画像形成装置20はカラー画像形成を行うものとしたが、モノクロ画像形成を行う画像形成装置20であってもよいことは言うまでもない。また、本実施形態に係る転写装置7の二次転写ロール7Bは、単体のローラで構成される形態に限らず、例えば、二次転写ロール7Bと、図示しない他のローラと、二次転写ロール7Bと当該図示しない他のローラとの周囲に張架されるベルトと、を含むような、複数のローラ及びベルトから構成されるものであっても良い。
また、本実施形態に係る二次転写装置7は、二次転写電源7Gからロール対に負極の転写電圧を印加したが、これは負極に帯電したトナー像を中間転写ベルト6から剥離させるためであり、トナー像が正極に帯電している場合には正極の転写電圧をロール対に印加すれば良い。
また、本実施形態に係る転写制御処理は、画像形成装置20の二次転写装置7を例として説明したが、一次転写器5に適用しても良い。
更には、本実施形態に係る転写制御処理は画像形成装置20の転写装置に限らず、例えば、紙、OHP(OverHead Projector)シート等に代表されるプラスチックシート、金属、及びゴム等の被転写体に帯電したトナー像を転写する転写装置に用いても良い。
1 感光体
2 帯電器
3 レーザ出力部
4 現像器
5 一次転写器
6 中間転写ベルト
7 転写装置
7A バックアップロール
7B 二次転写ロール
7C ソリッドゴム
7D 金属シャフト
7E 発泡ゴム
7F 金属シャフト
7G 二次転写電源
7H 検出部
8 ベルトクリーナー
9 定着器
13 用紙搬送ローラ
20 画像形成装置
34 現像ロール
40 形成制御部
40X コンピュータ
70 転写制御部
70X コンピュータ

Claims (4)

  1. 被転写体にトナー像を転写する転写部と、
    湿度を検出する検出部と、
    前記転写部へ定電圧の転写電圧を供給する定電圧供給部と、前記転写部へ定電流の転写電流を供給する定電流供給部と、を含む供給部と、
    前記転写部を流れる電流を検出する電流検出部と、
    前記被転写体に前記トナー像を転写する前の非転写期間でかつ、前記検出部で検出された湿度が閾値以下のときに設定電圧の供給に応じて前記電流検出部で検出された電流を示す情報を記憶する記憶部と、
    前記検出部で検出された湿度が閾値以下の転写時に、前記定電圧供給部から前記転写電圧が前記転写部に供給され、前記検出部で検出された湿度が閾値を超えた転写時に、前記記憶部に記憶された前記電流を示す情報を用いて導出した転写電流が前記定電流供給部から前記転写部に供給されるように前記供給部を制御する制御部と、
    を備えた転写装置。
  2. 被転写体にトナー像を転写する転写部と、
    湿度を検出する検出部と、
    前記転写部へ定電圧の転写電圧を供給する定電圧供給部と、前記転写部へ定電流の転写電流を供給する定電流供給部と、を含む供給部と、
    前記転写部を流れる電流を検出する電流検出部と、
    前記検出部で検出された湿度が閾値以下の転写時に、前記定電圧供給部から前記転写電圧が前記転写部に供給され、前記検出部で検出された湿度が閾値を超えた転写時に、前記被転写体に前記トナー像を転写する前の非転写期間でかつ、前記検出部で検出された湿度が閾値以下のときに設定電圧の供給に応じて前記電流検出部で検出された電流を示す情報を用いて導出した転写電流が前記定電流供給部から前記転写部に供給されるように前記供給部を制御する制御部と、
    を備えた転写装置。
  3. コンピュータを、請求項1又は請求項2に記載された転写装置の制御部として機能させるための転写プログラム。
  4. 像保持体と、
    前記像保持体を帯電させる帯電部と、
    前記帯電部により帯電された前記像保持体を露光して静電潜像を形成する形成部と、
    前記形成部により前記像保持体に形成された前記静電潜像をトナー現像する現像部と、
    請求項1又は請求項2に記載の転写装置と、
    を備えた画像形成装置。
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