JP6919328B2 - 画像形成装置および画像形成装置の制御方法 - Google Patents

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Description

本開示は、交換可能な部品を有する画像形成装置に関する。
一般に、電子写真プロセス技術を利用した画像形成装置(プリンター、複写機、ファクシミリ等)は、帯電した感光体に対して、画像データに基づくレーザー光を照射(露光)することにより静電潜像を形成する。そして、静電潜像が形成された感光体へ現像装置よりトナーを供給することにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。さらに、このトナー像を直接又は間接的に用紙に転写させた後、定着ニップで加熱、加圧して定着させることにより用紙にトナー像を形成する。
従来より、この種の画像形成装置において、交換可能に設けられた部品は製造後に十分な保管期間が確保され、特性が安定した状態で用いられる場合が多い。
当該部品は、特性が安定した状態で利用されるため、一般的には耐久による長期的な特性変動と環境変化に伴う特性変動に応じた出力制御が行われる(特許文献1〜4)。
例えば、転写ベルトの場合、環境が一定レベル以上変化した場合には転写ベルト抵抗の検出による転写出力の補正を行うとか、一定の耐久枚数間隔毎の転写ベルト抵抗の検出による転写出力の補正を行う等の制御が行われている。
特開昭60−69663号公報 特開平8−171329号公報 特開平11−84823号公報 特開2016−4056号公報
しかしながら、製造後に十分な保管期間を確保するには保管スペース等の保管費用が発生し、コスト削減の観点から早期出荷が望まれている。
この結果として製造直後の部品の特性が不安定な状態で交換可能な部品が出荷される可能性がある。
この点で、例えば、AGP処理の転写ベルトに関して、AGP層の製膜直後は未反応基が多く存在するため水分と反応し易く、吸湿によるAGP層の抵抗特性が変化する可能性がある。
AGP処理の転写ベルトは、基材としてPPS(ポリフェニレンサルファイド)を導電材としてカーボンを分散させた物を用いる。また、転写性を向上させる目的でプラズマCVD法により無機酸化物薄膜層を基材上に設けた2層構造の無端ベルトについて説明する。
保管期間が短いAGP処理の転写ベルトに対して定電圧の転写出力制御を実行する場合、抵抗特性の変化により適正な出力設定からずれてしまい、転写性の低下(転写不良や、白斑点)による画像不良が発生する可能性がある。
本開示は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、製造直後の部品の特性値が安定状態で無い場合であっても、適切なプロセス条件を設定することが可能な画像形成装置および画像形成装置の制御方法を提供することである。
ある局面に従う画像形成装置は、画像形成に用いる交換可能に設けられた部品を有する、画像形成部と、部品の特性値を検出する検知部と、制御部とを備える。制御部は、検知部の検出結果に基づく部品の特性値に関する情報と、閾値との比較に基づいて部品の製造直後において変動する特性値が安定状態であるか否かを判断し、部品の特性値が安定状態で無いと判断した場合には、検出した特性値に基づいて、画像形成部のプロセス条件を設定する。
好ましくは、制御部は、部品の特性値の変化率が閾値以下であるか否かを判断し、閾値以下で無いと判断した場合に、部品の特性値は安定状態で無いと判断し、閾値以下であると判断した場合に部品の特性値が安定状態であると判断する。
好ましくは、制御部は、部品の特性値が安定状態であると判断した場合には、検出した部品の特性値に関する情報と異なる情報に基づいて画像形成のプロセス条件を設定する。
好ましくは、制御部は、画像形成部のプロセス条件として、部品への転写電圧制御、部品の抵抗検出制御および部品の駆動制御の少なくともいずれか1つを設定する。
好ましくは、部品は、基層と表層とで構成される中間転写体である。
好ましくは、制御部は、部品の特性値が安定状態で無いと判断した場合には、検出した特性値に基づいて、中間転写体の抵抗の検知頻度を設定する。
好ましくは、制御部は、部品の特性値が安定状態で無いと判断した場合には、中間転写体の抵抗値に応じて、中間転写体の転写電圧を設定する。
好ましくは、検知部は、中間転写体の表層膜厚を検出し、制御部は、検出した表層膜厚と、閾値との比較に基づいて中間転写体の製造直後において変動する特性値が安定状態であるか否かを判断する。
好ましくは、検知部は、中間転写体の外周面に光を照射する発光部と、中間転写体の反射光を受光する受光部とを含む。制御部は、検知部の検出結果に従って反射光の反射率に基づく中間転写体の膜厚を算出し、算出された中間転写体の表層膜厚と、閾値との比較に基づいて中間転写体の製造直後において変動する表層膜厚が安定状態であるか否かを判断する。
好ましくは、検知部は、中間転写体の外周面に光を照射する発光部と、中間転写体の反射光を受光する受光部とを含む。制御部は、検知部の検出結果に従って反射光の反射率に基づく中間転写体の所定期間の膜厚変化率を算出し、算出された中間転写体の表層膜厚の膜厚変化率と、閾値との比較に基づいて中間転写体の製造直後において変動する表層膜厚が安定状態であるか否かを判断する。
好ましくは、環境情報を取得する取得部をさらに備える。制御部は、取得した環境情報および判断結果に基づいて画像形成のプロセス条件を設定する。
好ましくは、制御部は、取得部で取得した環境情報として所定温度以上であり、かつ所定湿度以上であるか否かを判断し、所定温度以上であり、かつ所定湿度以上であると判断した場合には、判断結果に基づく画像形成のプロセス条件を設定する。
ある局面に従う画像形成装置の制御方法は、画像形成に用いる交換可能に設けられた部品を有する画像形成装置の制御方法であって、部品の特性値を検出するステップと、検出結果に基づく部品の特性値に関する情報と、閾値との比較に基づいて部品の製造直後において変動する特性値が安定状態であるか否かを判断するステップと、部品の特性値が安定状態で無いと判断した場合には、検出した特性値に基づいて、画像形成部のプロセス条件を設定するステップとを備える。
本発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解される本発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。
本発明の画像形成装置は、製造直後の部品の特性値が安定状態で無い場合であっても、適切なプロセス条件を設定することが可能である。
実施形態1に基づく画像形成装置100の内部構造の一例を示す図である。 実施形態1に基づく画像形成装置100の主要なハードウェア構成を示すブロック図である。 実施形態1に基づく中間転写ベルト30について説明する図である。 実施形態1に基づく中間転写ベルト30の膜厚と保管期間との関係を説明する図である。 実施形態1に基づく中間転写ベルト30の膜厚と抵抗低下量との関係を説明する図である。 実施形態1に基づく中間転写ベルト30の抵抗低下量と保管期間との関係を説明する図である。 実施形態1に基づく中間転写ベルト30の膜厚を検出する方式を説明する図である。 実施形態1に基づく中間転写ベルト30の膜厚に応じた反射率を説明する図である。 実施形態1に基づくプロセス条件の設定処理を説明するフロー図である。 実施形態1に基づくプロセス条件設定モードについて説明するサブルーチン図である。 実施形態2に基づくプロセス条件の設定処理を説明するフロー図である。 実施形態2に基づくプロセス条件設定モードについて説明するサブルーチン図である。 実施形態3に基づくプロセス条件の設定処理を説明するフロー図である。
以下、図面を参照しつつ、各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。
以下の実施の形態では、電源装置が画像形成装置に搭載されている場合について説明する。画像形成装置としては、たとえばMFP、プリンター、複写機、またはファクシミリなどが挙げられる。
(実施形態1)
[画像形成装置の内部構成]
図1は、実施形態1に基づく画像形成装置100の内部構造の一例を示す図である。
図1には、カラープリンタとしての画像形成装置100が示されている。以下では、カラープリンタとしての画像形成装置100について説明するが、画像形成装置100は、カラープリンタに限定されない。たとえば、画像形成装置100は、複合機(MFP:Multi-Functional Peripheral)であってもよい。
画像形成装置100は、ブラックのみを用いて画像形成を行なうモノクロ印刷モードと、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックを用いて画像形成を行なうカラー印刷モードとを有する。
画像形成装置100は、画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kと、中間転写ベルト30と、一次転写ローラー31と、二次転写ローラー33と、カセット37と、従動ローラー38と、駆動ローラー39と、搬送ローラー40と、定着装置43と、電源装置50とを含む。
画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは、中間転写ベルト30に沿って順に並べられている。画像形成ユニット1Yは、トナーボトル15Yからトナーの供給を受けてイエロー(Y)のトナー像を形成する。画像形成ユニット1Mは、トナーボトル15Mからトナーの供給を受けてマゼンタ(M)のトナー像を形成する。画像形成ユニット1Cは、トナーボトル15Cからトナーの供給を受けてシアン(C)のトナー像を形成する。画像形成ユニット1Kは、トナーボトル15Kからトナーの供給を受けてブラック(BK)のトナー像を形成する。
画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは、それぞれ、中間転写ベルト30に沿って中間転写ベルト30の回転方向の順に配置されている。画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは、それぞれ、感光体10と、帯電装置11と、露光装置12と、現像装置13と、除電装置16と、クリーニング装置17とを備える。
帯電装置11は、感光体10の表面を一様に帯電する。露光装置12は、後述する本体制御装置51からの制御信号に応じて感光体10にレーザー光を照射し、入力された画像パターンに従って感光体10の表面を露光する。これにより、入力画像に応じた静電潜像が感光体10上に形成される。
現像装置13は、現像ローラー14を回転させながら、現像ローラー14に現像バイアスを印加し、現像ローラー14の表面にトナーを付着させる。これにより、トナーが現像ローラー14から感光体10に転写され、静電潜像に応じたトナー像が感光体10の表面に現像される。
感光体10と中間転写ベルト30とは、一次転写ローラー31を設けている部分で互いに接触している。一次転写ローラー31は、回転可能に構成されている。トナー像と反対極性の転写電圧が一次転写ローラー31に印加されることによって、トナー像が感光体10から中間転写ベルト30に転写される。
カラー印刷モードの場合、イエロー(Y)のトナー像、マゼンタ(M)のトナー像、シアン(C)のトナー像、およびブラック(BK)のトナー像が順に重ねられて感光体10から中間転写ベルト30に転写される。これにより、カラーのトナー像が中間転写ベルト30上に形成される。一方、モノクロ印刷モードの場合、ブラック(BK)のトナー像が感光体10から中間転写ベルト30に転写される。
中間転写ベルト30は、従動ローラー38および駆動ローラー39に張架されている。駆動ローラー39は、たとえばモーター(図示しない)によって回転駆動される。中間転写ベルト30および従動ローラー38は、駆動ローラー39に連動して回転する。これにより、中間転写ベルト30上のトナー像が二次転写ローラー33に搬送される。
除電装置16は、感光体10の表面に付着した帯電されたトナーを除電する。帯電されたトナーの電荷を除電することにより後述するクリーニング装置17でのトナーの回収が容易となる。
クリーニング装置17は、感光体10に圧接されている。クリーニング装置17は、トナー像の転写後に感光体10の表面に残留するトナーを回収する。
カセット37には、用紙Sがセットされる。用紙Sは、カセット37から1枚ずつ搬送ローラー40によって搬送経路41に沿って二次転写ローラー33に送られる。二次転写ローラー33は、トナー像と反対極性の転写電圧を搬送中の用紙Sに印加する。これにより、トナー像は、中間転写ベルト30から二次転写ローラー33に引き付けられ、中間転写ベルト30上のトナー像が用紙Sに転写される。二次転写ローラー33への用紙Sの搬送タイミングは、中間転写ベルト30上のトナー像の位置に合わせて搬送ローラー40によって調整される。搬送ローラー40により、中間転写ベルト30上のトナー像は、用紙Sの適切な位置に転写される。
定着装置43は、自身を通過する用紙Sを加圧および加熱する。これにより、用紙S上に形成されているトナー像が用紙Sに定着する。その後、用紙Sは、トレー48に排紙される。
電源装置50は、たとえば、画像形成装置100内の各装置に対して必要な各種の電圧を供給する。一例として、一次転写ローラー31に印加するための転写電圧(転写出力値)を供給する。
[画像形成装置のハードウェア構成]
図2は、実施形態1に基づく画像形成装置100の主要なハードウェア構成を示すブロック図である。
図2を参照して、画像形成装置100のハードウェア構成の一例について説明する。
図2に示されるように、画像形成装置100は、電源装置50と、本体制御装置51と、環境センサ52と、ROM(Read Only Memory)102と、RAM(Random Access Memory)103と、ネットワークインターフェイス104と、操作パネル107と、記憶装置130とを含む。
本体制御装置51は、たとえば、少なくとも1つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも1つのCPU、少なくとも1つのDSP、少なくとも1つのASIC(Application Specific Integrated Circuit)、少なくとも1つのFPGA(Field Programmable Gate Array)、またはそれらの組み合わせなどによって構成される。
本体制御装置51は、電源装置50と画像形成装置100との両方を制御する。すなわち、本体制御装置51は、電源装置50と画像形成装置100とで共用される。なお、本体制御装置51は、電源装置50と別個に構成されてもよいし、電源装置50と一体的に構成されてもよい。本体制御装置51が電源装置50と別個に構成されると、電源装置50の構成がシンプルになる。
本体制御装置51は、操作パネル107に入力された情報に従って、モノクロ印刷モードとカラー印刷モードとのいずれかを選択し、選択したモードに従って、電源装置50と画像形成装置100とを制御する。本体制御装置51は、選択したモードを示す選択モード識別信号を電源装置50に出力する。
本体制御装置51は、画像形成装置100の制御プログラムを実行することで画像形成装置100の動作を制御する。
本体制御装置51は、制御プログラムの実行命令を受け付けたことに基づいて、記憶装置130からROM102に制御プログラムを読み出す。RAM103は、ワーキングメモリとして機能し、制御プログラムの実行に必要な各種データを一時的に格納する。
本体制御装置51は、制御プログラムの実行命令に基づいて所定の処理を実行する。一例として、本体制御装置51は、プロセス条件の設定処理および転写出力の補正処理等を実行する。
環境センサ52は、画像形成装置100の内部の環境情報(温度および湿度)を検知する。環境センサ52は、取得した環境情報を本体制御装置51に出力する。
ネットワークインターフェイス104には、アンテナ(図示しない)などが接続される。画像形成装置100は、アンテナを介して、外部の通信機器との間でデータをやり取りする。外部の通信機器は、たとえば、スマートフォンなどの携帯通信端末、サーバーなどを含む。画像形成装置100は、アンテナを介して制御プログラムをサーバーからダウンロードできるように構成されてもよい。
操作パネル107は、ディスプレイとタッチパネルとで構成されている。ディスプレイおよびタッチパネルは互いに重ねられており、操作パネル107は、たとえば、画像形成装置100に対する印刷操作やスキャン操作などを受け付ける。
記憶装置130は、たとえば、ハードディスクや外付けの記憶装置などの記憶媒体である。記憶装置130は、画像形成装置100の制御プログラムなどを格納する。制御プログラムの格納場所は記憶装置130に限定されず、制御プログラムは、本体制御装置51の記憶領域(たとえば、キャッシュなど)、ROM102、RAM103、外部機器(たとえば、サーバー)などに格納されていてもよい。制御プログラムは、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、本実施の形態に従う制御処理は、任意のプログラムと協働して実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従う制御プログラムの趣旨を逸脱するものではない。さらに、制御プログラムによって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、少なくとも1つのサーバーが制御プログラムの処理の一部を実行する所謂クラウドサービスのような形態で画像形成装置100が構成されてもよい。
[中間転写ベルト]
図3は、実施形態1に基づく中間転写ベルト30について説明する図である。
図3を参照して、中間転写ベルト30は、基材1Aと、AGP層1Bとを含む。
本例における中間転写ベルト30は、AGP処理が施されている。
具体的には、基材1AとしてPPS(ポリフェニレンサルファイド)に導電材としてカーボンを分散させた物が用いられる。転写性を向上させる目的でプラズマCVD法により無機酸化物薄膜層(AGP層)を基材1A上に設ける。
一例として、基材1Aには膜厚120μmm、周長700mmのPPS(ポリフェニレンサルファイド)に導電材としてカーボンを分散させた物が用いられる。
なお、本実施形態のAGP処理に関して、無機酸化物薄膜層は、SiO2、Al2O3、ZrO2、TiO2から選ばれる少なくとも1つの酸化物を含むものが好ましく、特にSiO2が好ましい。
また、無機酸化物薄膜層は少なくとも放電ガスと無機酸化物薄膜層の原料ガスとの混合ガスをプラズマ化して原料ガスに応じた膜を堆積、形成するプラズマCVD法、特に大気圧または大気圧近傍下において行なわれるプラズマCVD法により形成されることが好ましい。
また、薄膜層の膜厚dは割れや剥がれ防止の観点から0<d<1000nmの範囲内であれば良く、特に100≦d≦500nmの範囲が好ましい。また、中間転写ベルト30の基材は特に限定されないが、体積抵抗が106〜1012Ω・cmの範囲のものが好ましく、通常はシームレスベルト形状を有する。
例えば、ポリカーボネート(PC)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)等の樹脂材料に、カーボン等の導電性フィラーを分散させたり、イオン性の導電材料を含有させたりしたものが用いられる。基材の厚みは通常50〜500μm程度に設定される。
図4は、実施形態1に基づく中間転写ベルト30の膜厚と保管期間との関係を説明する図である。
図4に示されるように、AGP層は成膜後に縮膜し、縮膜状態は一定の変化で減衰する。そして、所定の保管期間経過後に安定した状態に移行する。
図5は、実施形態1に基づく中間転写ベルト30の膜厚と抵抗低下量との関係を説明する図である。
図5に示されるように、膜厚と抵抗低下量との間には相関があり、膜厚が厚いほど吸湿による抵抗低下量が大きいという関係がある。
図6は、実施形態1に基づく中間転写ベルト30の抵抗低下量と保管期間との関係を説明する図である。
図6を参照して、図4および図5を考慮した図が示されている。
具体的には、保管期間の経過に従って吸湿し難くなり、抵抗低下量が小さくなる場合が示されている。
すなわち、保管期間が短い、製造直後の所定期間は吸湿による抵抗変化が大きく(不安定状態)、所定期間経過後は吸湿し難くなるため抵抗変化が小さい(安定状態)。
実施形態においては、部品の特性が安定状態であるか否かを判断して、それぞれの状態に応じて適切なプロセス条件を設定する。
図7は、実施形態1に基づく中間転写ベルト30の膜厚を検出する方式を説明する図である。
図7を参照して、本例においては投光部と受光部とを有する光学センサー60により膜厚を検出する。
中間転写ベルト30の最表層に無機酸化物の薄膜層(AGP層)を設けると屈折率の違いによって光学干渉が生じる。
一例として、中間転写ベルト30に対して光学センサー60の投光部から光(主波長λ)を照射したときの光学的干渉を模式的に表した場合が示されている。
空気層(屈折率n1)と薄膜層(屈折率n2)との界面、および薄膜層(屈折率n2)と基材(屈折率n3)との界面において反射光に干渉が生じる。
図8は、実施形態1に基づく中間転写ベルト30の膜厚に応じた反射率を説明する図である。
図8を参照して、光学センサー60の受光部で受光した反射光の干渉に従って反射率は、周期性を有する波形として示される。
具体的には、トナーが表面に担持されていない状態の中間転写ベルト30の表面の光学センサー60の投光部の発光主波長λに対する反射率と中間転写ベルト30の表面の薄膜層の膜厚d(nm)との関係は反射率関数R(d)で表される。
一例として、発光主波長730nm、入射角20°での膜厚と反射率との関係について説明する。
反射率関数R(d)は下記数式で表されるマトリクス法を用いたマトリクス計算により容易に算出することができる。
Figure 0006919328
当該反射率関数R(d)に従って膜厚dを計測することが可能である。
[プロセス条件の設定]
本実施形態では、画像形成装置100内に設けられた光学センサー60を用いてAGP層の膜厚を検出する。光学センサー60の検出結果は、本体制御装置51に出力される。本体制御装置51は、当該検出した膜厚を中間転写ベルト30の特性値に関する情報として、閾値と比較する。当該比較結果に基づいて中間転写ベルト30の特性値が安定状態か否かを判断し、判断結果に基づいて中間転写ベルト30の抵抗を検知する頻度(転写出力の補正頻度)を制御する。
通常、中間転写ベルト30の表層のAGP層は、製造後の縮膜を予め推定し、狙いの膜厚に対して厚くなるよう成膜することが多い。
実施形態における中間転写ベルトにおいては、初期膜厚440nmであった表層の膜厚が、400nm以下になると吸湿による抵抗低下量が小さくなる。
実施形態においては、画像印字動作時の反射率関数R(d)に基づいて、中間転写ベルト30の表層の膜厚を検出する。
検出した膜厚と閾値(400nm)との比較に基づいて、中間転写ベルト30の特性値が安定状態であるか否かを判断する。
本例においては、検出した表層の膜厚が400nm以上の場合に、不安定状態と判断し、プロセス条件として中間転写ベルト30の転写出力を調整する頻度を高く設定する。
転写出力の調整としては、上記したように中間転写ベルト30の抵抗変化を検出し、その中間転写ベルト30の抵抗変化に基づく最適な転写出力を設定する。具体的には、一次転写ローラー31から感光体10に一定の電流を流した際に加わる電圧に基づいて、中間転写ベルト30の抵抗変化を読み取る。そして、当該抵抗変化に基づいて一次転写ローラー31に対する適正な転写出力値に設定する。
中間転写ベルト30のAGP層の縮膜の進行が浅い程(不安定状態)、放置時の吸湿による中間転写ベルト30の抵抗低下量が大きい。画像形成により画像形成装置100の機内温度が上昇すると、中間転写ベルト30の水分量が低下し、抵抗値が上昇する。したがって、抵抗変化量(上昇量)が大きくなるため、転写出力の補正頻度を高く設定することにより最適出力からのずれを抑制することが可能である。
中間転写ベルト30の転写出力の補正頻度を常に高く設定すれば最適出力からのずれを抑制することが可能であるがプリント生産性が低下する。
中間転写ベルト30のAGP層の縮膜の進行が十分に進んでいる場合(安定状態)には、放置時であっても吸湿し難いため中間転写ベルト30の抵抗低下量は小さい。したがって、転写出力の補正頻度を高く設定する必要はない。
それゆえ、中間転写ベルト30の縮膜の進行が十分に進んでいる場合(安定状態)には、光学センサー60によるAGP層の膜厚の検知結果でなく、中間転写ベルト30の劣化状態を走行距離および印字枚数で判断し、当該判断結果に基づいて転写出力の補正頻度を設定する。たとえば、印字枚数が数千枚毎に、転写出力の補正処理を実行するようにしても良い。
図9は、実施形態1に基づくプロセス条件の設定処理を説明するフロー図である。
図9を参照して、画像形成装置100は、膜厚を検出する(ステップS1)。具体的には、光学センサー60により中間転写ベルト30に対して波長λの光を投光部から照射した反射光を受光部で受光する。本体制御装置51は、反射率関数R(d)に基づいて膜厚dを算出する。一例して画像形成装置100の起動時に当該膜厚を検出する処理を実行することが可能である。あるいは、長期間の放置を検知した場合に膜厚を検出するようにしても良い。
次に、画像形成装置100は、膜厚dが400nm以上であるか否かを判断する(ステップS2)。本体制御装置51は、算出した膜厚dが400nm以上か否かを判断する。
画像形成装置100は、膜厚dが400nm以上であると判断した場合(ステップS2においてYES)には、中間転写ベルト30の抵抗低下が大きい不安定状態と判断し、AGP層の膜厚の検出結果に基づいてプロセス条件を設定するプロセス条件設定モードに移行する(ステップS4)。本例においては、プロセス条件設定モードとして、転写出力の補正頻度を設定する。
そして、処理を終了する(エンド)。
一方、画像形成装置100は、膜厚dが400nm未満であると判断した場合(ステップS2においてNO)には、ステップS4をスキップして処理を終了する。この場合には、中間転写ベルト30の抵抗低下が小さい安定状態と判断し、AGP層の膜厚の検出結果でなく、中間転写ベルト30の劣化状態を走行距離および印字枚数で判断し、劣化状態に基づいて転写出力の補正頻度を設定する。
図10は、実施形態1に基づくプロセス条件設定モードについて説明するサブルーチン図である。主に本体制御装置51において処理する。
図10を参照して、画像形成装置100は、転写出力の補正を実行する(ステップS10)。具体的には、本体制御装置51は、一次転写ローラー31から感光体10に一定の電流を流した際に加わる電圧に基づいて、中間転写ベルト30の抵抗変化を読み取る。そして、抵抗変化に基づいて適正な転写出力値Vt1に設定する。
次に、画像形成装置100は、検出した膜厚dが420nm以上であるか否かを判断する(ステップS12)。本体制御装置51は、検出した膜厚dが420nm以上であるか否かを判断する。
ステップS12において、画像形成装置100は、検出した膜厚dが420nm以上であると判断した場合(ステップS12においてYES)には、補正頻度を5枚毎に設定する(ステップS14)。本体制御装置51は、検出した膜厚dが420nm以上であると判断した場合には、転写出力の補正頻度(N)を5枚毎に設定する。
一方、ステップS12において、画像形成装置100は、検出した膜厚dが420nm以上で無いと判断した場合(ステップS12においてNO)には、補正頻度10枚毎に設定する(ステップS28)。本体制御装置51は、検出した膜厚dが420nm以上で無いと判断した場合には、転写出力の補正頻度(N)を10枚毎に設定する。
次に、画像形成装置100は、プリント回数nをリセット(0)する(ステップS16)。本体制御装置51は、プリント回数nを初期化する。
次に、画像形成装置100は、プリント出力が有るか否かを判断する(ステップS18)。本体制御装置51は、プリント出力のための指示が有るか否かを判断する。
ステップS18において、画像形成装置100は、プリント出力が無い場合(ステップS18においてNO)には、ステップS18の状態を維持し、プリント出力が有る場合(ステップS18においてYES)には、次に、プリント回数をカウントアップ(n=n+1)する(ステップS20)。本体制御装置51は、プリント出力のための指示に従ってプリント回数をカウントアップする。
次に、画像形成装置100は、プリント回数が設定された補正頻度に到達したか否かを判断する(ステップS22)。本体制御装置51は、プリント回数が補正頻度(N)に到達したか否かを判断する。
ステップS22において、画像形成装置100は、プリント回数が設定された補正頻度に到達したと判断した場合(ステップS22においてYES)には、転写出力補正を実行する(ステップS24)。具体的には、本体制御装置51は、一次転写ローラー31から感光体10に一定の電流を流した際に加わる電圧に基づいて、中間転写ベルト30の抵抗変化を読み取る。そして、抵抗変化に基づいて適正な転写出力値Vt2に設定する。
次に、画像形成装置100は、転写出力値の変化量が所定値以内か否かを判断する(ステップS25)。具体的には、本体制御装置51は、転写出力値(Vt2−Vt1)の変化量を算出して、50V以内か否かを判断する。
ステップS25において、画像形成装置100は、転写出力値の変化量(Vt2−Vt1)が所定値(50V)以内であると判断した場合(ステップS25においてYES)には、処理を終了する(リターン)。本体制御装置51は、転写出力値(Vt2−Vt1)の変化量が50V以内であると判断した場合には、処理を終了する。
一方、ステップS25において、画像形成装置100は、転写出力値の変化量(Vt2−Vt1)が所定値(50V)以内で無いと判断した場合(ステップS25においてNO)には、ステップS26に進む。
ステップS26において、画像形成装置100は、転写出力値Vt1を転写出力値Vt2に更新する。本体制御装置51は、転写出力値(Vt2−Vt1)の変化量が50V以内で無いと判断した場合には、処理を終了する。
そして、ステップS16に戻る。そして、上記処理を繰り返す。
すなわち、転写出力値の変化量(Vt2−Vt1)が所定値(50V)以内となった場合に当該プロセス条件設定モードにおける処理が終了する。
画像形成装置100は、プロセス条件設定モードにおける処理が終了した場合には、上記したように中間転写ベルト30の抵抗低下が小さい安定状態と判断し、AGP層の膜厚の検出結果でなく、中間転写ベルト30の劣化状態を走行距離および印字枚数で判断し、劣化状態に基づいて転写出力の補正頻度を設定する。
上記においては、中間転写ベルト30の膜厚(特性値)に基づいて閾値として400nm以上か否かに基づいてプロセス条件を設定する方式について説明したが、これに限られず対象となる交換可能な部品により、特性が安定する膜厚(特性値)は変わるため当該閾値を任意に設定することが可能である。
本例においては、一例として中間転写ベルト30の製造後からの特性変化について説明したが、特に中間転写ベルトに限られるものではなく、表層に薄層が形成される他の交換部品(例えば、感光体、帯電ローラー、転写ローラー、現像ローラー、定着ローラー、UV硬化コートベルト等)でも製造後の一定期間は特性変化が生じる可能性があるため上記と同様の方式によりプロセス条件を設定することが可能である。
(実施形態2)
中間転写ベルト30の表層の膜厚は、常に同じ膜厚に収束するわけではなく、製造バラツキであったり、保管環境や使用環境により、縮膜後の狙いの膜厚には若干のずれが生じる。
実施形態2においては、任意のタイミング(T1)での中間転写ベルト30の検出された膜厚(L1)と、画像形成動作時(T2)における検出された膜厚(L2)とに基づいて、膜厚変化率αを算出する。
α=|(L2−L1)|/(T2−T1)
中間転写ベルト30の膜厚変化率を特定値に関する情報として、閾値と比較する。比較結果に基づいて中間転写ベルト30の特性値が安定状態か否かを判断する。
本例においては、膜厚変化率が1以上の場合に、不安定状態と判断し、プロセス条件として中間転写ベルト30の抵抗を検知する頻度(転写出力の補正頻度)を高く設定する。
中間転写ベルト30の抵抗変化を検出し、その中間転写ベルト30の抵抗変化に基づく最適な転写出力を設定する。具体的には、一次転写ローラー31から感光体10に一定の電流を流した際に加わる電圧に基づいて、中間転写ベルト30の抵抗変化を読み取る。そして、抵抗変化に基づいて一次転写ローラー31に対する適正な転写出力値に設定する。
中間転写ベルト30のAGP層の縮膜の進行が浅い程(不安定状態)、放置時の吸湿による中間転写ベルト30の抵抗低下量が大きい。画像形成により画像形成装置100の機内温度が上昇すると、中間転写ベルト30の水分量が低下し、抵抗値が上昇する。したがって、抵抗変化量(上昇量)が大きくなるため、転写出力の補正頻度を高くすることで最適出力からのずれを抑制することが可能である。
一例として、中間転写ベルト30において、中間転写ベルト30の製造直後からの膜厚変化量と抵抗低下量とを確認すると以下のようになった。
製造直後〜7日:膜厚変化量440nm〜419nm(膜厚変化率α=3(nm/日))、抵抗低下量大
7日〜15日:膜厚変化量419nm〜403nm(膜厚変化率α=2(nm/日))、抵抗低下量中
15日〜20日:膜厚変化量403nm〜398nm(膜厚変化率α=1(nm/日))、抵抗低下量小
膜厚変化率αが1以下になると、吸湿による抵抗低下量が小さくなる。
実施形態においては、膜厚変化率αと閾値(1)との比較に基づいて、中間転写ベルト30の特性値が安定状態であるか否かを判断する。
本例においては、膜厚変化率αが1よりも大きい場合に、不安定状態と判断し、プロセス条件として中間転写ベルト30の抵抗を検知する頻度(転写出力の補正頻度)を高く設定する。
中間転写ベルト30の抵抗変化を検出し、その中間転写ベルト30の抵抗変化に基づく最適な転写出力を設定する。具体的には、一次転写ローラー31から感光体10に一定の電流を流した際に加わる電圧に基づいて、中間転写ベルト30の抵抗変化を読み取る。そして、抵抗変化に基づいて一次転写ローラー31に対する適正な転写出力値に設定する。
中間転写ベルト30の膜厚変化率αが大きい場合(不安定状態)、放置時の吸湿による中間転写ベルトの抵抗低下量が大きい。画像形成により画像形成装置100の機内温度が上昇すると、中間転写ベルト30の水分量が低下し、抵抗値が上昇する。したがって、抵抗変化量(上昇量)が大きくなるため、転写出力の補正頻度を高くすることで最適出力からのずれを抑制することが可能である。
中間転写ベルト30の転写出力の補正の頻度を常に高く設定すれば最適出力からのずれを抑制することが可能であるがプリント生産性が低下する。
中間転写ベルト30の膜厚変化率αが閾値1以下の場合(安定状態)には、放置時の吸湿による中間転写ベルト30の抵抗低下量は小さい。したがって、転写出力の補正頻度を高く設定する必要はない。
それゆえ、中間転写ベルト30の膜厚変化率αが小さい場合(安定状態)には、光学センサー60によるAGP層の膜厚の検知結果でなく、中間転写ベルト30の劣化状態を走行距離および印字枚数で判断し、当該判断結果に基づいて転写出力の補正頻度を設定する。
図11は、実施形態2に基づくプロセス条件の設定処理を説明するフロー図である。
図11を参照して、画像形成装置100は、膜厚を検出する(ステップS1)。具体的には、光学センサー60により中間転写ベルト30に対して波長λの光を投光部から照射した反射光を受光部で受光する。本体制御装置51は、反射率関数R(d)に基づいて膜厚dを算出する。一例して画像形成装置100の起動時に当該膜厚を検出する処理を実行することが可能である。あるいは、長期間の放置を検知した場合に膜厚を検出するようにしても良い。
次に、画像形成装置100は、膜厚変化率αを算出する(ステップS5)。
具体的には、実施形態2においては、本体制御装置51は、任意のタイミング(T1)での中間転写ベルト30の検出された膜厚(L1)と、画像形成動作時(T2)における検出された膜厚(L2)とに基づいて、膜厚変化率αを算出する。
次に、画像形成装置は、膜厚変化率αが閾値1よりも大きいか否かを判断する(ステップS6)。本体制御装置51は、算出した膜厚変化率αが閾値1よりも大きいか否かを判断する。
次に、画像形成装置100は、膜厚変化率αが閾値1よりも大きいと判断した場合(ステップS6においてYES)には、中間転写ベルト30の抵抗低下が大きい不安定状態と判断し、膜厚変化率αに基づいてプロセス条件を設定するプロセス条件設定モードに移行する(ステップS8)。本例においては、プロセス条件設定モードとして、転写出力の補正頻度を設定する。
そして、処理を終了する(エンド)。
一方、画像形成装置100は、膜厚変化率αが閾値1以下であると判断した場合(ステップS6においてNO)には、ステップS8をスキップして処理を終了する。この場合には、中間転写ベルト30の抵抗低下が小さい安定状態と判断し、膜厚変化率αではなく、中間転写ベルト30の劣化状態を走行距離および印字枚数で判断し、劣化状態に基づいて転写出力の補正頻度を設定する。
図12は、実施形態2に基づくプロセス条件設定モードについて説明するサブルーチン図である。
図12を参照して、画像形成装置100は、転写出力補正を実行する(ステップS10)。具体的には、本体制御装置51は、一次転写ローラー31から感光体10に一定の電流を流した際に加わる電圧に基づいて、中間転写ベルト30の抵抗変化を読み取る。そして、抵抗変化に基づいて適正な転写出力値Vt1に設定する。
次に、画像形成装置100は、膜厚変化率αが2よりも大きいか否かを判断する(ステップS11)。本体制御装置51は、算出した膜厚変化率αが2よりも大きいか否かを判断する。
ステップS11において、画像形成装置100は、膜厚変化率αが2よりも大きいと判断した場合(ステップS11においてYES)には、補正頻度を5枚毎に設定する(ステップS14)。本体制御装置51は、算出した膜厚変化率αが2よりも大きいと判断した場合には、転写出力の補正頻度(N)を5枚毎に設定する。
一方、ステップS11において、画像形成装置100は、膜厚変化率αが2以下であると判断した場合(ステップS11においてNO)には、補正頻度10枚毎に設定する(ステップS28)。本体制御装置51は、算出した膜厚変化率αが2以下であるとと判断した場合には、転写出力の補正頻度(N)を10枚毎に設定する。
次に、画像形成装置100は、プリント回数nをリセット(0)する(ステップS16)。本体制御装置51は、プリント回数nを初期化する。以降の処理は、図10で説明したフローと同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。
具体的には、本体制御装置51は、所定枚数毎に転写出力値を設定し、転写出力値の変化量(Vt2−Vt1)が所定値(50V)以内となった場合に当該プロセス条件設定モードにおける処理が終了する。
画像形成装置100は、プロセス条件設定モードにおける処理が終了した場合には、上記したように中間転写ベルト30の抵抗低下が小さい安定状態と判断し、AGP層の膜厚の検出結果でなく、中間転写ベルト30の劣化状態を走行距離および印字枚数で判断し、劣化状態に基づいて転写出力の補正頻度を設定する。
上記においては、中間転写ベルト30の膜厚変化率(特性値)に基づいて閾値として1よりも大きいか否かに基づいてプロセス条件を設定する方式について説明したが、これに限られず対象となる交換可能な部品により、特性が安定する膜厚(特性値)は変わるため当該閾値を任意に設定することが可能である。
(実施形態3)
上記の実施形態1および2においては、中間転写ベルト30の抵抗変化が大きい不安定状態において、プロセス条件設定モードを実行する方式について説明した。
一方で、当該中間転写ベルト30の抵抗変化は、高温高湿下で特に顕著となる可能性がある。
したがって、高温高湿下であるか否かを判断して、高温高湿であると判断した場合に、プロセス条件設定モードを実行する方式とすることも可能である。
図13は、実施形態3に基づくプロセス条件の設定処理を説明するフロー図である。
図13を参照して、画像形成装置100は、高温高湿か否かを判断する(ステップS0)。具体的には、本体制御装置51は、環境センサ52からの検出結果に基づいて、画像形成装置100の環境状況として高温高湿であるか否かを判断する(ステップS0)。高温高湿の温度および湿度とは、一例として温度30℃以上、湿度85%以上としても良い。
ステップS0において、画像形成装置100は、環境状況が高温高湿であると判断した場合(ステップS0においてYES)には、ステップS1に進み、膜厚を検出する。以降の処理は、図9で説明したのと同様であるのでその詳細な説明については繰り返さない。
ステップS0において、画像形成装置100の環境状況が高温高湿で無いと判断した場合(ステップS0においてNO)には、処理を終了する(エンド)。
当該方式により、高温高湿下であるか否かを判断して、高温高湿であると判断した場合に、プロセス条件設定モードを実行する方式とすることも可能である。
なお、実施形態2に本方式を適用することも当然に可能である。
(実施形態4)
実施形態4では、表層に上記の実施形態で説明したのと同様の薄膜層を施した搬送ローラー40(タイミングローラー)に関して説明する。
搬送ローラー40は、金属ローラーであり、2次転写前に用紙の突入タイミングを調節している。
搬送ローラー40は、用紙と接触するため、紙粉や汚れが付きやすいが、上記の実施形態1で説明した薄膜層を形成することで、表層の離型性が向上し汚れがつき難くなる。
一方で、表層を製膜してから安定するまでには、所定の保管期間が必要である。
この点で、搬送ローラー40の表層の水分の吸湿具合により特性値が変動する。
具体的には、搬送ローラー40の製造直後は水分を含みやすいため表面の摩擦係数が高くなり、製造後、十分に期間が経過していれば水分を吸湿し難くなるため摩擦係数が低くなる。
したがって、搬送ローラー40に対して一定の駆動力を与えている場合には、製造直後と製造後、十分に期間が経過している場合とで摩擦係数が変化するため用紙の搬送不良が発生する可能性がある。
搬送ローラー40の表層の膜厚の検知方式は、当該搬送ローラー40に対向して光学センサーを設けて実施形態1で説明したのと同様の方式により検知することが可能である。
本実施形態4では、光学センサーを用いて搬送ローラー40の膜厚を検出する。当該検出した膜厚を搬送ローラー40の特性値に関する情報として、閾値と比較する。当該比較結果に基づいて搬送ローラー40の特性値が安定状態か否かを判断し、判断結果に基づいてプロセス条件として搬送ローラー40の駆動開始タイミングを制御する。
具体的には、搬送ローラー40の膜厚と閾値とを比較して、搬送ローラー40の膜厚が閾値(400nm)以上である場合には、搬送ローラー40の特性値が安定状態でないと判断する。当該場合、すなわち搬送ローラー40の製造直後の摩擦係数が高い状態の場合には、用紙と搬送ローラー40との間でスリップが生じないため、駆動開始タイミングを遅く設定する。
一方、搬送ローラー40の膜厚と閾値とを比較して、搬送ローラー40の膜厚が閾値(400nm)未満である場合には、搬送ローラー40の製造後、十分期間が経過している摩擦係数が低い状態と判断する。当該場合、すなわち搬送ローラー40の製造後、十分に期間が経過した摩擦係数が低い状態の場合には、用紙と搬送ローラー40との間でスリップが生じるため、駆動開始タイミングを早く設定する。
当該搬送ローラー40の駆動制御を実行することにより、二次転写ローラー33への用紙の突入タイミングのずれを補正することが可能であるため、画像ずれを抑制することができる。
なお、交換部品が安定しているか判断するために検出する特性値は、上記の実施形態のように膜厚に限るものではなく、例えば像担持体(感光体)においては、製造後安定したかどうかを判断するための特性値として、表面電位を検出し、安定していないと判断した場合、像担持体に印加するバイアスや露光出力、または除電光の光量を変更しても良いし、又、それらのプロセス条件を決定するタイミングを変更してもよい。
なお、本例においては、主に画像形成装置に用いられる場合について説明したが、特に画像形成装置に限られず、他の用途にも汎用的に当該方式を利用することが可能である。
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
10 感光体、11 帯電装置、12 露光装置、13 現像装置、14 現像ローラー、15C,15K,15M,15Y トナーボトル、16 除電装置、17 クリーニング装置、30 中間転写ベルト、31 一次転写ローラー、33 二次転写ローラー、37 カセット、38 従動ローラー、39 駆動ローラー、40 搬送ローラー、41 搬送経路、43 定着装置、48 トレー、50 電源装置、51 本体制御装置、52 環境センサー、60 光学センサー、100 画像形成装置、102 ROM、103 RAM、104 ネットワークインターフェイス、107 操作パネル、130 記憶装置。

Claims (13)

  1. 画像形成に用いる交換可能に設けられた部品を有する、画像形成部と、
    前記部品の特性値を検出する検知部と、
    前記検知部の検出結果に基づく前記部品の特性値に関する情報と、閾値との比較に基づいて前記部品の製造直後において変動する特性値が安定状態であるか否かを判断し、前記部品の特性値が安定状態で無いと判断した場合には、前記検出した特性値に基づいて、前記画像形成部のプロセス条件を設定する、制御部とを備え
    前記部品は、基層と表層とで構成される中間転写体である、画像形成装置。
  2. 前記制御部は、前記部品の特性値の変化率が閾値以下であるか否かを判断し、閾値以下で無いと判断した場合に、前記部品の特性値は安定状態で無いと判断し、閾値以下であると判断した場合に前記部品の特性値が安定状態であると判断する、請求項1記載の画像形成装置。
  3. 前記制御部は、前記部品の特性値が安定状態であると判断した場合には、前記検出した前記部品の特性値に関する情報と異なる情報に基づいて前記画像形成のプロセス条件を設定する、請求項1記載の画像形成装置。
  4. 前記制御部は、前記画像形成部のプロセス条件として、前記部品への転写電圧制御、前記部品の抵抗検出制御および前記部品の駆動制御の少なくともいずれか1つを設定する、請求項1記載の画像形成装置。
  5. 前記制御部は、前記部品の特性値が安定状態で無いと判断した場合には、前記検出した特性値に基づいて、前記中間転写体の抵抗の検知頻度を設定する、請求項1に記載の画像形成装置。
  6. 前記制御部は、前記部品の特性値が安定状態で無いと判断した場合には、前記中間転写体の抵抗値に応じて、前記中間転写体の転写電圧を設定する、請求項5に記載の画像形成装置。
  7. 前記検知部は、前記中間転写体の表層膜厚を検出し、
    前記制御部は、前記検出した表層膜厚と、閾値との比較に基づいて前記中間転写体の製造直後において変動する特性値が安定状態であるか否かを判断する、請求項1記載の画像形成装置。
  8. 前記検知部は、
    前記中間転写体の外周面に光を照射する発光部と、
    前記中間転写体の反射光を受光する受光部とを含み、
    前記制御部は、
    前記検知部の検出結果に従って前記反射光の反射率に基づく前記中間転写体の膜厚を算出し、算出された前記中間転写体の表層膜厚と、閾値との比較に基づいて前記中間転写体の製造直後において変動する表層膜厚が安定状態であるか否かを判断する、請求項記載の画像形成装置。
  9. 前記検知部は、
    前記中間転写体の外周面に光を照射する発光部と、
    前記中間転写体の反射光を受光する受光部とを含み、
    前記制御部は、
    前記検知部の検出結果に従って前記反射光の反射率に基づく前記中間転写体の所定期間の膜厚変化率を算出し、算出された前記中間転写体の表層膜厚の膜厚変化率と、閾値との比較に基づいて前記中間転写体の製造直後において変動する表層膜厚が安定状態であるか否かを判断する、請求項記載の画像形成装置。
  10. 環境情報を取得する取得部をさらに備え、
    前記制御部は、前記取得した環境情報および判断結果に基づいて前記画像形成のプロセス条件を設定する、請求項記載の画像形成装置。
  11. 前記制御部は、
    前記取得部で取得した環境情報として所定温度以上であり、かつ所定湿度以上であるか否かを判断し、
    所定温度以上であり、かつ所定湿度以上であると判断した場合には、前記判断結果に基づく前記画像形成のプロセス条件を設定する、請求項10記載の画像形成装置。
  12. 画像形成に用いる交換可能に設けられた部品を有する画像形成装置の制御方法であって、
    前記部品の特性値を検出するステップと、
    検出結果に基づく前記部品の特性値に関する情報と、閾値との比較に基づいて前記部品の製造直後において変動する特性値が安定状態であるか否かを判断するステップと、
    前記部品の特性値が安定状態で無いと判断した場合には、前記検出した特性値に基づいて、画像形成のプロセス条件を設定するステップとを備え、
    前記部品は、基層と表層とで構成される中間転写体である、画像形成装置の制御方法
  13. 前記検出するステップは、前記中間転写体の表層膜厚を検出し、
    検出結果に基づいて前記中間転写体の表層膜厚が閾値以下か否かを判断する、請求項12記載の画像形成装置の制御方法。
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