JP7271203B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタ(例えばレーザビームプリンタ、LEDプリンタ等)などの画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置においては、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を重畳して形成したフルカラーのトナー像を、転写部材に電圧を印加することでシートに転写して画像を形成する構成が広く知られている。
また特許文献1では、このような画像形成装置において、転写部材に印加する転写電圧を調整するモードを実行する構成が記載されている。このモードでは、転写部材に印加する転写電圧を切り替えてシートに複数のパッチ画像を形成し、このパッチ画像の転写性を見てユーザが最適な転写電圧を設定する。
特開2000-221803号公報
しかし特許文献1に記載の構成では、上記モードを実行した際に形成されるパッチ画像の個数が決まっている。このため、画像形成装置の設置環境やシートの状態が大きく変化し、最適な転写電圧が大きく変化する場合、上記モードを1度行っても最適な転写電圧が見つからないことがある。この場合、転写電圧を変えてパッチ画像を再度形成する制御などが考えられるものの、この制御を行うとモードの実行時間が長期化する。
そこで本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、転写電圧を調整するモードの実行時間の長期化を抑制することができる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の本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、像担持体と、電圧が印加されることで、前記像担持体に担持されたトナー像をシートに転写する転写部材と、前記転写部材に印加する電圧を制御する制御部であって、非画像形成時において前記転写部材に異なる複数の電圧を印加させ、該複数の電圧を印加させたときに転写される複数の検査用画像を出力し、該複数の検査用画像に基づいて画像形成時に前記転写部材に印加する電圧を設定する設定モードを実行可能な制御部と、を備え、前記設定モードは、複数の前記検査用画像が転写される際に前記転写部材に印加される電圧の範囲が第1の所定範囲であり、かつ、前記転写部材に印加される電圧レベルの数が第1所定数である第1モードと、前記検査用画像を転写する際に前記転写部材に印加される電圧の範囲が前記第1の所定範囲よりも広い第2の所定範囲であって、前記転写部材に印加される電圧レベルの数が前記第1所定数よりも多い第2所定数である第2モードと、を備える画像形成装置であって前記第1モードと前記第2モードのいずれを実行するかを設定可能な操作部を備え、前記第1モードで設定される前記電圧レベルは、前記操作部から変更可能に構成されており、前記第2モードで設定される前記電圧レベルの下限値に対する前記第1モードで設定される前記電圧レベルの下限値の差が調整可能であることを特徴とする。
本発明によれば、画像形成装置において、転写電圧を調整するモードの実行時間の長期化を抑制することができる。
画像形成装置の断面概略図である。 画像形成装置のシステム構成の一部を示すブロック図である。 設定モードのフローチャートである。 操作部の表示画面を示す図である。 シートにパッチ画像を形成した様子を示した図である。 画像形成装置の断面概略図である。 分光センサの模式図である。 ステータスAフィルタと視覚度分光特性を示す図である。 設定モードのフローチャートである。
(第1実施形態)
<画像形成装置>
以下、まず本発明の第1実施形態に係る画像形成装置の全体構成を画像形成時の動作とともに図面を参照しながら説明する。なお、記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
画像形成装置Aは、イエローY、マゼンダM、シアンC、ブラックKの4色のトナーを中間転写ベルトに転写した後、シートに画像を転写して画像を形成する中間転写タンデム方式のカラー画像形成装置である。なお、以下の説明において、上記各色のトナーを使用する部材には添え字としてY、M、C、Kを付するものの、各部材の構成や動作は使用するトナーの色が異なることを除いて実質的に同じであるため、区別を要する場合以外には添え字を適宜省略する。
図1に示す様に、画像形成装置Aは、シートSにトナー像を転写して画像を形成する画像形成部40と、画像形成部40に向けてシートを給送するシート給送部(不図示)と、シートにトナー像を定着させる定着部としての定着装置46を備える。なお、画像形成に用いられるシートSとしては、例えば普通紙、合成樹脂製のシート、厚紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シートなどが用いられる。
画像形成部40は、感光ドラム51(51Y、51M、51C、51K)と、感光ドラム51の表面を帯電させるゴム製の帯電ローラ52(52Y、52M、52C、52K)を備える。またレーザスキャナユニット42(42Y、42M、42C、42K)、現像装置20(20Y、20M、20C、20K)を備える。またドラムクリーナ55(55Y、55M、55C、55K)、前露光装置54(54Y、54M、54C、54K)、中間転写ユニット44を備える。
中間転写ユニット44は、一次転写ローラ47(47Y、47M、47C、47K)、中間転写ベルト50(像担持体)、二次転写ローラ61、二次転写対向ローラ62、テンションローラ82、駆動ローラ81、ベルトクリーナ80などを備える。
感光ドラム51(感光体)は、外径30mmの負帯電性の有機感光体(OPC)である。感光ドラム51は、アルミニウム製シリンダの外周面に、下引き層、光電荷発生層、電荷輸送層を順に塗布して形成された3層構成をしている。
現像装置20は、アルミニウム製の現像スリーブ24(24Y、24M、24C、24K)を備える。現像スリーブ24の内側には、不図示のマグネットローラが非回転状態で内包されている。現像スリーブ24は、非磁性のトナー及び磁性のキャリアを有する現像剤を担持して、感光ドラム51と対向する位置にある現像領域に現像剤を搬送する。なお、現像装置20内の現像剤が少なくなると、トナーボトル41(41Y、41M、41C、41K)から現像装置20に現像剤が供給される。
一次転写ローラ47は、イオン導電系発泡ゴム(NBRゴム)の弾性層と芯金から構成され、外径が15~20mmであり、電気抵抗が1×10~1×10Ω(測定環境:23℃、50%RH、印加電圧2kV)である。
中間転写ベルト50は、テンションローラ82、二次転写対向ローラ62、駆動ローラ81によって張架されており、駆動ローラ81の回転に従動して周回移動する。なお、テンションローラ82は、不図示のばねの付勢力によって中間転写ベルト50を外側へ押し出している。これにより中間転写ベルト50には2~5kg程度の張力が掛けられている。
また中間転写ベルト50は、基層、弾性層、表層の三層から構成されている。本実施形態ではポリイミドの基層で厚み85μm、CRゴムにイオン導電剤とカーボンブラックを含有した弾性層で厚み260μm、ウレタンにPTFEを含有した表層で厚み2μmとしている。また中間転写ベルト50の初期の体積抵抗率は5×10Ω・cm、MD1硬度70度のものを用いる。
なお、基層は、ポリイミド、ポリカーボネートなどの樹脂や各種ゴム等に、帯電防止剤としてカーボンブラックを適当量含有させた材料を用い、厚みを0.05mm~0.15mmとしている。弾性層は、ウレタンゴム、シリコーンゴムなどの各種ゴム等に、イオン導電剤を適当量含有させた材料を用い、シートSの凹凸への追従性や耐久性の点から厚みは0.1mm~0.500mmとなっている。表層は、例えばポリウレタン、ポリエステル、エポキシ樹脂等の1種類の樹脂材料か、弾性材ゴム、エラストマ、ブチルゴム等の弾性材料のうち2種類以上の材料を基材として使用し、厚みは0.0002mm~0.020mmとなっている。また、シートSへのトナーの転写性を考慮して潤滑性を高める材料として、この基材に対して例えばフッ素樹脂等の粉体や粒子を1種類あるいは2種類以上、又は異なる粒径のものを分散させることで表層を形成する。
また中間転写ベルト50の体積抵抗率は、5×10~1×1014Ω・cm(測定環境:23℃、50%RH)、硬度は、MD1硬度で60~85°(測定環境:23℃、50%RH)としている。また静止摩擦係数は、0.15~0.6(測定環境:23℃、50%RH、測定器:HEIDON社製type94i)としている。
二次転写ローラ61は、中間転写ベルト50の外周面に当接して配置されている。二次転写ローラ61は、芯金とイオン導電系発泡ゴム(NBRゴム)の弾性層から構成され、外径20~25mmのローラである。二次転写ローラ61の電気抵抗は1×10~1×10Ω(N/N(23℃、50%RH)測定、2kV印加)に調整される。
次に、画像形成動作について説明する。画像形成装置Aは、4つの感光ドラム51に各色のトナー像を形成してフルカラー画像を形成するモードと、感光ドラム51Kにブラックのトナー像を形成してブラック単色で画像を形成する白黒モードを実行することができる。以下では、フルカラー画像を形成するモードについて説明する。
まず図2に示す制御部30が画像形成ジョブ信号を受信すると、シートカセット(不図示)に積載収納されたシートSが給送ローラ(不図示)によって給送される。その後、シートSは、レジストローラ83によって、二次転写ローラ61と二次転写対向ローラ62から形成される二次転写部Nに搬送される。
一方、画像形成部40においては、まず帯電ローラ52に直流電圧が印加されることで、帯電ローラ52に接触する感光ドラム51表面が帯電させられる。その後、不図示の原稿読取装置やパーソナルコンピュータ等のホスト機器、あるいはデジタルカメラやスマートフォン等の外部機器から伝送された画像信号に応じて、レーザスキャナユニット42が感光ドラム51表面にレーザ光束を照射する。これにより感光ドラム51表面に静電潜像が形成される。
その後、現像装置20が有する現像スリーブ24に直流電圧が印加されることで、感光ドラム51表面に形成された静電潜像にトナーを付着され、感光ドラム51表面にトナー像が形成される。このように感光ドラム51表面に形成されたトナー像は、感光ドラム51と一次転写ローラ47から形成される一次転写部に送り込まれる。
一次転写部に送り込まれたトナー像は、一次転写ローラ47にトナーの帯電極性と逆極性の正極性の一次転写電圧が印加されることで、中間転写ベルト50に一次転写される。これにより中間転写ベルト50上に各色のトナー像が順次重ね合わされてフルカラーのトナー像が形成される。
その後、トナー像は中間転写ベルト50の回転により二次転写部Nに送られる。そして二次転写部Nにおいて二次転写ローラ61にトナーの帯電極性と逆極性で、且つ、定電圧制御された二次転写電圧が印加されることで、中間転写ベルト50上のトナー像がシートSに二次転写される。
本実施形態では、二次転写電圧の制御に定電圧制御を用い、二次転写電圧として+1~+7kV程度の直流電圧を印加し、+40~+120μA程度の二次転写電流を流す。二次転写対向ローラ45aの芯金は、接地電位に接続されている。なお、本実施形態では、二次転写ローラ45bに電圧を印加して二次転写を行う構成について説明しているものの、二次転写対向ローラ45aに電圧を印加して二次転写を行う構成としてもよい。
トナー像が転写されたシートSは、定着装置46に送られる。そして定着装置46により加熱、加圧処理が施されてトナー像がシートSに定着される。その後、シートSは、画像形成装置Aの外側に排出される。
なお、感光ドラム51から一次転写ローラ47にトナー像の一次転写が行われた後、感光ドラム51は、前露光装置54により表面を除電される。その後、感光ドラム51に所定の押圧力でカウンター当接するドラムクリーナ55により、感光ドラム51の表面に残留したトナーが掻き取られて除去される。また二次転写後に中間転写ベルト50上に残留したトナーは、ベルトクリーナ80により除去される。
<制御部>
次に、画像形成装置Aのシステム構成の概要について説明する。
図2は、画像形成装置Aのシステム構成の一部を示すブロック図である。図2に示す様に、画像形成装置Aは、CPU31、ROM32、RAM33、入出力回路34を有する制御部30を備える。
ROM32は、制御プログラムやテーブル等の各種データを記憶する。CPU31は、ROM32に格納された制御プログラムや情報に基づいて各種の演算処理を行う。RAM33は、データを一時的に記憶する。
つまり制御部30は、CPU31が、ROM32に格納された制御プログラムに基づいてRAM33を作業領域に用いながら画像形成装置Aの各デバイスを制御する。そして各デバイスの制御を通じて感光ドラム51上のトナー像の形成など、上述した画像形成動作を実行する。
入出力回路34は、外部と信号の入出力を行う。CPU31は、入出力回路34を介して、シート給送部(不図示)、画像形成部40、後述する操作部70などと接続されており、各部と信号をやり取りして制御を行う。
また制御部30には、操作部70が接続されている。操作部70は、操作ボタンが液晶パネルの画面上に配置されたタッチパネル方式の部材である。ユーザは、操作部70を操作することで、画像形成に関する各種の設定を行うことや、画像形成ジョブを実行させることができる。また制御部30は、操作部70から信号を受けて、画像形成装置Aの各種デバイスを動作させる。
また制御部30には、機内温度を検出する温度センサ71と、機内湿度を検出する湿度センサ72が接続されている。温度センサ71により検出された温度と、湿度センサ72により検出された湿度は、信号として制御部30に入力される。
また制御部30には、帯電ローラ52に電圧を印加する帯電電源73、現像スリーブ24に電圧を印加する現像電源74、一次転写ローラ47に電圧を印加する一次転写電源75、二次転写ローラ61に電圧を印加する二次転写電源76が接続されている。制御部30は、これらの電源を制御して、各部材に電圧を印加する。
また一次転写電源75には、電圧センサ75aと電流センサ75bが接続されている。電圧センサ75aは、一次転写電源75から一次転写ローラ47に印加される電圧の値を検出する。電流センサ75bは、一次転写電源75から一次転写ローラ47に電圧が印加された際に流れる一次転写電流の値を検出する。なお、一次転写電源75、電圧センサ75a、電流センサ75bは4つの一次転写ローラ47に対応してそれぞれ4つずつ設けられており、制御部30はこれらの各々を個別に制御することができる。
また二次転写電源76には、電圧センサ76aと電流センサ76bが接続されている。電圧センサ76aは、二次転写電源76から二次転写ローラ61に印加される電圧の値を検出する。電流センサ76b(電流検出手段)は、二次転写電源76から二次転写ローラ61に電圧が印加された際に流れる二次転写電流の値を検出する。
<ATVC制御>
二次転写プロセスでは、二次転写ローラ61から中間転写ベルト50を介して二次転写対向ローラ62に電流が流れる。ここで画像形成装置Aの使用に伴い、二次転写ローラ61、中間転写ベルト50、二次転写対向ローラ62の電気抵抗は変化する。このため、二次転写プロセスにおいて所望の二次転写電流を流したい場合、この電気抵抗の変化に応じて二次転写ローラ61に印加する電圧の値を補正する必要がある。
そこで画像形成装置Aは、二次転写ローラ61、中間転写ベルト50、二次転写対向ローラ62の電気抵抗の変化に応じて、二次転写電圧の値を補正するATVC制御(他の設定モード)を行う。以下、ATVC制御について説明する。
ATVC制御は、非画像形成時に行われる。まず制御部30は、二次転写電源76から二次転写ローラ61に数種類の電圧を印加する。この時、電圧センサ76aは、二次転写ローラ61に印加された数種類の電圧の値をそれぞれ検出する。また電流センサ76bは、二次転写ローラ61に数種類の電圧が印加された際に流れる電流の値をそれぞれ検出する。次に制御部30は、二次転写ローラ61に印加された数種類の電圧の値と、その時に流れる電流の値の関係から、二次転写プロセスで出力したい目標電流を流すことができる二次転写電圧Vbの値を決定する。
例を挙げると、まず二次転写電源76から二次転写ローラ61に電圧ε1を印加し、その時に流れる電流ω1を電流センサ76bで検出する。電流センサ76bにより検出された電流の値が目標電流の値より小さい場合、次に二次転写電源76から二次転写ローラ61に電圧ε1よりも大きい電圧ε2を印加し、その時に流れる電流ω2を電流センサ76bで検出する。その後、電圧ε1と電流ω1の関係、及び、電圧ε2と電流ω2の関係を直線近似し、目標電流を流すことができる二次転写電圧Vbの値を求める。なお、印加する電圧の種類は、2種類に限られず、3種類以上であってもよい。
また二次転写プロセスでは、二次転写ローラ61から中間転写ベルト50、シートSを介して二次転写対向ローラ62へ二次転写電流が流れる。このため、ATVC制御の実行時よりもシートSの分だけインピーダンスが高くなる。従って、ATVC制御で決定された二次転写電圧Vbでは、所望の二次転写電流を流すことができずに、転写不良となってしまう。
そこで、シートSによるインピーダンスの上昇を考慮し、所望の二次転写電流を流すために必要な電圧であるシートSの分担電圧Vpを、ATVC制御で決定された二次転写電圧Vbに加えて印加する。つまり二次転写プロセスでは、二次転写電圧としてVb+Vpの電圧を印加する。
シートSの分担電圧Vpは、シートSの種類、坪量、画像形成装置Aの機内温湿度、分担電圧Vpの値が関連付けられたテーブル(不図示)がROM32に記憶されている。制御部30は、ユーザが操作部70やパーソナルコンピュータ等を操作して選択したシートSの種類や坪量、温度センサ71や湿度センサ72により検出された機内温湿度から、テーブル(不図示)を参照して分担電圧Vpを決定する。
<設定モード>
上述した通り、二次転写電圧の値は、ATVC制御やテーブル(不図示)により決定される。しかしながら、画像形成に用いられるシートSの水分量や電気抵抗が標準的なシートと大きく異なる場合、テーブル(不図示)で設定される分担電圧Vpの値では、所望の二次転写電流が流れず、転写不良となるおそれがある。例えば画像形成に用いられるシートSの水分量が標準的なシートよりも著しく低い場合、テーブル(不図示)で設定される分担電圧Vpで二次転写を行うと異常放電が起きるおそれがある。
そこで画像形成装置Aは、画像形成に用いられるシートSの種類や水分量などに応じて二次転写電圧を調整し、適正な二次転写電圧を設定する設定モードを実行する。以下、この設定モードについて、図3に示すフローチャートを用いて説明する。
図3に示す様に、まずユーザは操作部70(シート設定部)を操作して、画像形成に用いるシートSが収容されたシートカセット(不図示)を選択する(S1)。これによりシートSの種類とサイズが指定される。ここでシートカセットに収容されているシートSの種類やサイズは、ユーザが操作部70を操作することで、シートカセット毎にROM32に記憶させて登録することができる。本実施形態では、登録方法として、A3の普通紙やA4の厚紙等、定型のシートSのサイズや坪量に応じて登録する方法、シートSの銘柄情報を登録する方法、シートSのサイズや坪量をユーザが直接入力して登録する方法の3種類の方法で登録することができる。なお、シートSの銘柄情報は、ROM32に予め複数登録されており、ユーザはその中からシートSの銘柄を選択する。シートSの種類とサイズが指定されると、操作部70の表示画面は、図4(a)に示す画面となる。
次にユーザは、後述するパッチ画像を形成する際に、画像形成装置Aが形成可能な全てのパッチ画像を形成する全部モード(第2モード)か、そのうちの一部のパッチ画像を形成する一部モード(第1モード)かを選択する(S2)。ユーザは、全部モードを選択する場合、図4(a)に示す画面上の「すべての調整値を出力」ボタンを選択し、一部モードを選択する場合、「付近の調整値を出力」ボタンを選択する。つまり操作部70は、一部モードと全部モードのいずれを実行するかを選択する選択手段である。ここで図4(a)に示す操作部70の画面は、一部モードがデフォルト設定として自動的に選択された状態(「付近の調整値を出力」ボタンにチェックが入った状態)で表示される。これは、全部モードがシートSの種類が特定できない場合や、ステップS1で初めて選択されたシートSに設定モードを実行する際に使用されることが想定され、通常は一部モードが多く使用されることが想定されるためである。
次にユーザは、図4(a)に示す画面において、後述するパッチ画像を形成する際の二次転写電圧の範囲を設定する(S3)。具体的には、パッチ画像を形成する際の二次転写電圧の基準値(中心値)を±20レベルで設定する。つまり操作部70は、パッチ画像を形成する際の二次転写電圧の範囲(所定の範囲)を設定する電圧設定部である。ここで基準値として「0」が選択された場合、そのシートSに関してROM32に記憶されている不図示のテーブルで設定された分担電圧Vpに対して、上述したATVC制御で設定された二次転写電圧Vbを足し合わせた値が二次転写電圧の基準値として選択される。
また本実施形態では、1レベルが150Vとなっている。このため、例えば基準値として「+1」を選択した場合、そのシートSに関してテーブル(不図示)で設定される分担電圧Vpの値に対して150Vを加えた電圧と、ATVC制御で設定された二次転写電圧Vbを足し合わせた値が基準値となる。つまり本実施形態では、パッチ画像を形成する際の二次転写電圧の基準値を3000Vの範囲で設定可能となっている。なお、1レベルに対応する電圧値や、設定可能なレベルの個数等はこれに限られず、他の任意の数値としてよい。
次に、設定モードをシートSの片面で実施するか、両面で実施するかを設定する(S4)。その後、図4(a)に示す「テストページの出力」ボタンをユーザが押すことで、基準値に対して±5レベルで二次転写電圧を切り替えて11個のパッチ画像(検査用画像)がシートSに転写される(S5)。
例えば画像形成に用いられるシートSとして、坪量350g/m、A3サイズの両面コート紙が選択され、基準値を「0」とした場合、基準となる二次転写電圧の値は2500Vである。従って、2500Vを基準として、二次転写電圧を1750V~3250Vの間で150Vずつ切り替えた11個のパッチ画像が形成される。即ち制御部30は、二次転写ローラ61に印加する二次転写電圧を基準値を中心に所定の範囲内で150V(所定値)ごとに切り替えて、シートSに複数のパッチ画像を転写する。つまり制御部30は、二次転写ローラ61に異なる複数の電圧を印加させ、この複数の電圧を印加させた時に転写される複数のパッチ画像を出力させる。
なお、パッチ画像を形成する際の二次転写電圧のレベルの下限値は「-20」、上限値は「+20」である。このため、例えば基準値として「+17」が選択された場合であっても「+20」より上のレベルのパッチ画像は形成されず、「+20」を越えた分は「+20」のパッチ画像が繰り返し形成される。つまり「+12」~「+19」までのパッチ画像が1個ずつと、「+20」のパッチ画像が3個形成される。
図5(a)は、搬送方向の長さが420~487mmのシートSにパッチ画像を形成した様子を示した図である。図5(b)は、搬送方向の長さが210~419mmのシートSにパッチ画像を形成した様子を示した図である。図5に示す様に、各々のパッチ画像の付近には、二次転写電圧のレベルが記載されている。また11個のパッチ画像が1枚のシートSに収まらない場合、2枚のシートSにパッチ画像を形成する。なお、本実施形態では、A4サイズのシートSにパッチ画像を形成する場合、2枚のシートSに11個のパッチ画像が収まらないため、例外的に10個のパッチ画像がシートSに形成される。
ここでパッチ画像のサイズは、ユーザが転写性を判別しやすい大きさである必要がある。ブルー色のベタ画像、ブラック色のベタ画像の転写性は、パッチ画像のサイズが小さいと判別が困難となる。そこでパッチ画像の大きさは、10mm角以上が好ましく、25mm角以上であれば更に好ましい。
次に、図4(a)に示す「OK」ボタンをユーザが選択すると、図4(b)に示す画面が表示される。ユーザは、シートSに形成された11個のパッチ画像の中から、転写性が最適なパッチ画像を選択する。そして、図4(b)に示す画面上で、その選択されたパッチ画像に併記された二次転写電圧のレベルを入力する(S6、S7)。つまり操作部70は、選択されたパッチ画像(選択画像)を入力する選択部である。その後、図4(b)に示す「OK」ボタンをユーザが押すと、制御部30は、選択されたレベルに対応する二次転写電圧を通常の画像形成時に印加する二次転写電圧として設定して設定モードを終了する(S8)。
ここで二次転写電圧の値を小さい方から段階的に大きくし、ブルー等の2次色でトナーが転写される電圧が下限値の目安となる。また、この下限値から電圧の値を更に大きくし、ブラックのベタ画像、ハーフトーンの部分で画像不良が発生する電圧が上限値の目安となる。ユーザは、この上限値と下限値の範囲内で二次転写電圧のレベルを設定すると、良好な転写性が得やすくなる。
またシートSに形成された11個のパッチ画像の中で、最適な転写性のパッチ画像が無い場合、ステップS2に戻り、ユーザはパッチ画像を形成する際の二次転写電圧の基準値を再度選択する(S6)。その後、上記同様にパッチ画像を出力し、最適な転写性のパッチ画像を選択してレベルを入力する(S3~S7)。その後、図4(b)に示す「OK」ボタンを選択して設定モードを終了する。
一方、全部モードが選択された場合、まずユーザは設定モードをシートSの片面で実施するか、両面で実施するかを設定する(S9)。その後、図4(a)に示す「テストページの出力」ボタンをユーザが押すことで、画像形成装置Aが形成可能な全てのパッチ画像がシートSに形成される(S10)。つまり本実施形態では、パッチ画像形成時の二次転写電圧を「0」レベルを基準に±20レベルで設定できるため、合計で41枚のパッチ画像が形成される。つまり全部モードは、一部モードよりも、パッチ画像を転写する際に二次転写ローラ61に印加される電圧の値の種類が多くなる。なお、A3サイズのシートSを用いて設定モードを実行する場合、4枚のシートSに41個のパッチ画像が転写される。
次に、図4(a)に示す「OK」ボタンをユーザが選択すると、図4(b)に示す画面が表示される。ユーザは、シートSに形成された41個のパッチ画像の中から、転写性が最適なパッチ画像を選択する。そして、図4(b)に示す画面上で、その選択されたパッチ画像に併記された二次転写電圧のレベルを入力して選択する(S11)。その後、図4(b)に示す「OK」ボタンをユーザが押すと、制御部30は、選択されたレベルに対応する二次転写電圧を通常の画像形成時に印加する二次転写電圧として設定して設定モードを終了する(S12)。
このように制御部30は、設定モードにおいて、シートSに転写された複数のパッチ画像の中からユーザによって選択されたパッチ画像に対応する電圧に基づいて、画像形成時に二次転写電源76から二次転写ローラ61に印加する電圧を設定する。これにより画像形成に用いられるシートSの水分量や電気抵抗が標準的なシートと大きく異なる場合でも、良好な転写性を確保することができる。
ここでユーザが設定モードを実行するタイミングは主に2種類ある。1つ目は、画像形成装置Aの設置環境の変化や、シートSの水分量の変化に伴って、日常的に使用するシートSに画像を形成する際に最適な二次転写電圧が変化するタイミングである。この場合、二次転写電圧を少し変化させると適正値が見つかる可能性が高いため、一部モードで対応可能なことが多い。
2つ目は、初めて使用するシートSや、合成紙のような特殊なシートSを使用するために最適な二次転写電圧が変化するタイミングである。この場合、最適な二次転写電圧の値が通常のものと比べて大きく変化する可能性が高い。従って、一部モードで形成される11個のパッチ画像では最適な二次転写電圧が見つかず、パッチ画像を繰り返し形成する必要性に迫られる可能性がある。
そこで本実施形態のように、一部モードと、一部モードよりもパッチ画像の数が多い全部モードを実行可能にする。つまり制御部30は、パッチ画像が転写される際に二次転写ローラ61に印加される電圧レベルの数が所定数(第1所定数)の一部モードと、一部モードで印加される電圧レベルの数よりも多い所定数(第2所定数)である全部モードを選択的に実行可能である。また全部モードにおいてパッチ画像を転写する際に二次転写ローラ61に印加される電圧の範囲(第2の所定範囲)は、一部モードにおいてパッチ画像を転写する際に二次転写ローラ61に印加される電圧の範囲(第1の所定範囲)よりも広い。これにより最適な二次転写電圧が大きく変わる可能性がある場合に、パッチ画像を繰り返し形成する必要が無くなり、設定モードの実行時間の長期化を抑制することができる。
なお、上述した通り、A3サイズのシートSを用いて全部モードを実行する場合、4枚のシートSを使用する。本実施形態の画像形成装置Aは、1分間に最大100枚のシートSに画像形成が可能である。従って、全部モードを実行する場合、一部モードを実行して1枚のA3サイズのシートSに11個のパッチ画像を形成する場合と比較して、シートS3枚分の時間差(約3秒間)しかない。このため、最適な二次転写電圧の値が通常のものと比べて大きく変化するような状況では、全部モードを実行した方が最適な二次転写電圧を選択するのにかかる時間は短くなる。
(第2実施形態)
次に、本発明に係る画像形成装置Aの第2実施形態について説明する。第1実施形態と説明の重複する部分については、同一の図面、同一の符号を付して説明を省略する。
第1実施形態では、一部モードにおいて、二次転写電圧の基準値に対して±5レベルの合計11個のパッチ画像を形成していた。本実施形態では、一部モードにおいて、パッチ画像の数を設定可能にする。
具体的には、図3に示すステップS3において、ユーザは、パッチ画像を形成する際の二次転写電圧の基準値に加えて、基準値を中心とした二次転写電圧の範囲と、何レベル毎にパッチ画像を形成するかを設定し、これによりパッチ画像の個数を設定する。つまり制御部30は、二次転写ローラ61に印加する電圧を所定の範囲内で所定値ごとに切り替えてシートSに複数のパッチ画像を転写する一部モードにおいて、この所定の範囲と所定値を変更することでパッチ画像の数を設定する。
例えばユーザは、二次転写電圧の基準値を中心に±15レベルでパッチ画像を形成する設定とする。これにより合計31枚のパッチ画像が形成される。或いは、ユーザは、二次転写電圧の基準値を中心に±20レベル、2レベル毎に形成する設定とする。これにより二次転写電圧を基準値を中心に300Vずつ切り替えた21個のパッチ画像が形成される。
このように設定モードにおいてパッチ画像の数を設定可能とし、最適な二次転写電圧が小さく変化すると予測される場合にはパッチ画像の数を少なくし、大きく変化すると予測される場合にはパッチ画像の数を多くする。これによりパッチ画像を繰り返し形成することを少なくすることができ、設定モードの実行時間の長期化を抑制することができる。
なお、本実施形態では、一部モードにおいてパッチ画像の個数を設定する構成について説明したものの、本発明はこれに限られるものではない。即ち、一部モードと全部モードを分けずに、一つのモードにおいてパッチ画像の個数を設定可能な構成としても、上記同様の効果を得ることができる。
(第3実施形態)
次に、本発明に係る画像形成装置Aの第3実施形態について説明する。第1、第2実施形態と説明の重複する部分については、同一の図面、同一の符号を付して説明を省略する。
図6は、本実施形態に係る画像形成装置Aの断面概略図である。図6に示す様に、本実施形態の画像形成装置Aは、シート搬送方向における定着装置46の下流側に、パッチ画像を検出するインラインの分光センサ90が設けられている。その他の機械的な構成は、第1実施形態の構成と同様である。
図7は、分光センサ90の模式図である。図7に示す様に、分光センサ90は、シートS上に形成されたパッチ画像Tに光を照射する白色LED201と、パッチ画像Tから反射した反射光を波長ごとに分光する回折格子202を有する。また白色LED201から照射された光をパッチ画像Tに集光するとともに、パッチ画像Tから反射した光を回折格子202に集光するレンズ206を有する。
また分光センサ90は、回折格子202により波長ごとに分解された光を検出する複数画素から成るラインセンサ203を有する。ラインセンサ203で検出された各画素の光強度値は、CPU31に入力されて各種の演算が行われてROM32に記憶される。
分光センサ90は、シートSの搬送方向と直交するシート幅方向に4つ配置されている。これら4つの分光センサ90は、シート幅方向の異なる位置に複数形成されたパッチ画像をそれぞれ個別に検出する。なお、1つのパッチ画像を4つの分光センサ90のうちの幾つかで検出し、その検出結果を平均処理するような使い方をしてもよい。
分光センサ90によるパッチ画像の検出結果は、分光反射率データとしてCPU31に入力され、そこで濃度演算が行われる。分光反射率データから濃度値への変換演算では、得られた各波長に対する分光反射率に対して、イエロー、マゼンダ、シアンのパッチ画像には、図8(a)に示すステータスAフィルタが用いられる。ブラックのパッチ画像には、図8(b)に示す視覚度分光特性(Visual)が用いられる。ステータスAフィルタや視覚度分光特性は、メモリ31に記憶されている。
またCPU31は、分光反射率に基づいて、CIE(国際照明委員会)で規定されるLab値(色度値)を算出する。Lab値の演算は、ISO13655で規定された演算方法により、JIS Z8701で規定される等色関数x(λ)、y(λ)、z(λ)や、JIS Z8720で規定される標準光分光分布SD50(λ)を参照して行われる。
なお、分光センサ90の校正処理として、白色基準板を用いた白色LED光量調整が行われて基準分光反射率に補正される。この校正処理は、公知の処理を任意に用いることができる。
<設定モード>
次に、本実施形態に係る分光センサ90を用いた設定モードについて、図9に示すフローチャートを用いて説明する。なお、以下の説明において、第1実施形態で図3を用いて説明した工程と同じ処理を行う工程については、同じ符号を付してその説明を簡略化する。
図9に示す様に、まずユーザは操作部70を操作して、画像形成に用いるシートSが収容されたシートカセット(不図示)を選択する(S1)。次にユーザは、全部モードを実行するか、一部モードを実行するかを、図4(a)に示す画面上で選択する(S2)。
次に、一部モードが選択された場合、ユーザはパッチ画像を形成する際に、そのパッチ画像を形成する際の二次転写電圧の基準値(中心値)と、設定モードをシートSの片面で実施するか、両面で実施するかを設定する(S3、S4)。次に、図4(a)に示す「テストページの出力」ボタンをユーザが押すことで、基準値に対して±5レベルで二次転写電圧を切り替えて11個のパッチ画像がシートSに転写される(S5)。
一方、全部モードが選択された場合、まずユーザは設定モードをシートSの片面で実施するか、両面で実施するかを設定する(S9)。その後、図4(a)に示す「テストページの出力」ボタンをユーザが押すことで、画像形成装置Aが形成可能な全てのパッチ画像がシートSに形成される(S10)。
次に、一部モードや全部モードにおいてシートSに形成されたパッチ画像は、分光センサ90により検出される(S101、S103)。分光センサ90は、各パッチ画像の分光反射率データを制御部30に出力する。制御部30は、ブラックとグレー(ハーフトーン)のパッチ画像の分光反射率を濃度値に変換し、ブルーのパッチ画像の分光反射率をLab値に変換する。その後、制御部30は、これらの濃度値とLab値が、予めROM31に記憶された所定値となるパッチ画像を選択し、そのパッチ画像に対応するレベルを図4(b)に示す画面上の二次転写電圧のレベルとして自動入力する(S102、S104)。つまり制御部30は、分光センサ90の検出結果に基づいて決定される画像形成時に二次転写ローラ61に印加する電圧を、操作部70の画面上にデフォルト設定として表示する。
なお、制御部30は、パッチ画像の分光反射率から変換された濃度値及びLab値がROM32に予め設定された所定値とならない場合、所定値に最も近い濃度値及びLab値のパッチ画像を選択する。しかしながら、このような場合に第1実施形態のステップS6のように二次転写電圧の基準値を変えてパッチ画像を再度形成する構成としてもよい。
次にユーザは、図4(b)に示す画面において、自動入力された二次転写電圧のレベルを確認し、問題がなければ「OK」ボタンを押す。またユーザが二次転写電圧のレベルを変更したい場合、手動でレベルを入力して「OK」ボタンを押す。これにより制御部30は、選択されたレベルに対応する二次転写電圧を通常の画像形成時に印加する二次転写電圧として設定して設定モードを終了する(S8、S12)。なお、制御部30は、このような確認画面を表示させず、分光センサ90の検出結果に基づいて画像形成時に二次転写ローラ61に印加する電圧を設定する構成としてもよい。
このように本実施形態では、分光センサ90によりパッチ画像を検出し、その検出結果に応じて制御部30がパッチ画像を選択して自動入力する。これによりユーザがパッチ画像を比較するプロセスが省略又は簡易化され、二次転写電圧の設定を簡易化することができる。
なお、本実施形態では、分光センサ90により出力された分光反射率データに基づいて制御部30がパッチ画像の濃度値とLab値を算出し、これらの値に基づいて転写性が最適なパッチ画像を選択した。しかし本発明はこれに限られず、例えば分光センサ90を用いてシートSとパッチ画像の色差Vを求め、この色差Vに基づいてパッチ画像を選択する構成としても、上記同様の効果を得ることができる。
ここで色差Vとは、Labの3次元空間における2点間距離を求めているものであり、次の式1によって算出する。
V=((シートSのL要素-パッチ画像TのL要素)+(シートSのa要素-パッチ画像Tのa要素)+(シートSのb要素-パッチ画像Tのb要素)0.2・・・(1)
また本実施形態では、パッチ画像を検出する画像検出手段として分光センサ90を用いたものの、分光センサ90の代わりにCISタイプやCCDタイプのイメージセンサを用いてもよい。この場合、イメージセンサは、レッド、グリーン、ブルーに対応したフィルタを通して光強度を検出し、制御部30はこの光強度を濃度値に換算して演算する。制御部30は、濃度値が予めROM32に記憶された所定値となるパッチ画像を選択し、このパッチ画像に対応する二次転写電圧のレベルを図4(b)に示す画面上の二次転写電圧のレベルとして自動入力する。
また本実施形態では、シートSの搬送路上に分光センサ90を配置したものの、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、例えば画像形成装置Aの装置本体の上部に分光センサ90を配置し、パッチ画像が形成されたシートSをユーザが分光センサ90上に載置してスキャンする構成としてもよい。
(第4実施形態)
次に、本発明に係る画像形成装置Aの第4実施形態について説明する。第1~第3実施形態と説明の重複する部分については、同一の図面、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、設定モードの実行回数に応じて、一部モードと全部モードのデフォルト設定を変更する。具体的には、図3に示す設定モードにおいて、ステップS1で初めて指定されたシートSにパッチ画像を形成する場合、制御部30は、図4(a)に示す操作部70の画面において、全部モードがデフォルト設定として自動的に選択された状態の画面を表示させる。つまり制御部30は、図4(a)に示す画面に関して、「すべての調整値を出力」ボタンにチェックが入った状態の画面を表示させる。これは設定モードが初めて実行されるシートSに一部モードでパッチ画像を形成する場合、画像形成時に二次転写ローラ61に印加する電圧の最適値が見つかりにくいためである。
これに対して、ステップS1で過去に指定されたシートSにパッチ画像を形成する場合、制御部30は、図4(a)に示す操作部70の画面において、一部モードがデフォルト設定として選択された状態の画面を表示させる。つまり制御部30は、図4(a)に示す画面に関して、「付近の調整値を出力」ボタンに自動的にチェックが入った状態の画面を表示させる。これは過去に設定モードが実行されたシートSに再度設定モードを実行する場合、画像形成時に印加される二次転写電圧の最適値の大幅な変更は想定されにくく、微調で足りると考えられるため、一部モードを実行すれば十分だからである。なお、ユーザは、チェックを付け替えることで、二回目以降のモードで全部モードを実行することも可能である。
また制御部30は、ステップS2で指定されたシートSに関して、設定モードの実行回数が1回目か2回目以降かは、次のように判定する。即ち、ROM32内に、ステップS1で設定されたシートSと、そのシートSに対する設定モードの実行回数とが関連付けられたデータを保存しておく。CPU31は、そのデータにアクセスすることで、ステップS1で指定されたシートSに対する設定モードの実行回数が1回目か2回目以降かを判定する。
このように本実施形態の構成によれば、一部モードと全部モードのデフォルト設定が自動で適宜変更されるため、ユーザが設定モードを簡単に実行しやすくなり、ユーザビリティを向上させることができる。
(第5実施形態)
次に、本発明に係る画像形成装置Aの第5実施形態について説明する。第1~第4実施形態と説明の重複する部分については、同一の図面、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、設定モードが実行されるシートSの種類や銘柄情報の設定の有無に応じて、一部モードと全部モードのデフォルト設定を変更する。具体的には、図3に示す設定モードにおいて、ステップS1でシートSの種類や銘柄情報が指定された場合、制御部30は、図4(a)に示す操作部70の画面において、一部モードがデフォルト設定として自動的に選択された状態の画面を表示させる。つまり制御部30は、図4(a)に示す画面に関して、「付近の調整値を出力」ボタンにチェックが入った状態の画面を表示させる。これはシートSの種類や銘柄情報に応じてパッチ画像を形成する際の二次転写電圧の基準値を設定する場合、設定された基準値と、画像形成時に印加される二次転写電圧の最適値とのずれが小さい可能性が高いためである。なお、ユーザは、チェックを付け替えることで、全部モードを実行することも可能である。
これに対して、ステップS1でシートSの種類や銘柄情報が指定されない場合、又は、指定されたシートSの種類や銘柄情報が画像形成装置Aに登録されていない場合、制御部30は、図4(a)に示す操作部70の画面において、全部モードがデフォルト設定として自動的に選択された状態の画面を表示させる。つまり制御部30は、図4(a)に示す画面に関して、「すべての調整値を出力」ボタンにチェックが入った状態の画面を表示させる。これは設定モードを実行するシートSが特定されていない場合、一部モードを実行してパッチ画像を形成する際の二次転写電圧の基準値と、画像形成時に印加される二次転写電圧の最適値とのずれが大きい可能性が高いためである。なお、ユーザは、チェックを付け替えることで、一部モードを実行することも可能である。
なお、ステップS1でシートSの種類や銘柄情報が指定されない場合、又は、指定されたシートSの種類や銘柄情報が画像形成装置Aに登録されていない場合で、且つ、ユーザが操作部70の画面で一部モードを選択した場合、制御部30は次の制御を行う。即ち、制御部30は、ユーザに対して設定モードを実行するシートSの表面性(コート紙、普通紙、再生紙等)及びシートSの坪量(厚み)を操作部70の画面上で入力させ、入力された値に応じてパッチ画像形成時の二次転写電圧の基準値を設定する。
このように本実施形態の構成によれば、一部モードと全部モードのデフォルト設定が自動で適宜変更されるため、ユーザが設定モードを簡単に実行しやすくなり、ユーザビリティを向上させることができる。
30…制御部
50…中間転写ベルト(像担持体)
51…感光ドラム(感光体)
61…二次転写ローラ(転写部材)
70…操作部
76…二次転写電源
76b…電流センサ(電流検出手段)
90…分光センサ(画像検出手段)
A…画像形成装置
S…シート

Claims (10)

  1. 像担持体と、
    電圧が印加されることで、前記像担持体に担持されたトナー像をシートに転写する転写部材と、
    前記転写部材に印加する電圧を制御する制御部であって、非画像形成時において前記転写部材に異なる複数の電圧を印加させ、該複数の電圧を印加させたときに転写される複数の検査用画像を出力し、該複数の検査用画像に基づいて画像形成時に前記転写部材に印加する電圧を設定する設定モードを実行可能な制御部と、を備え、
    前記設定モードは、複数の前記検査用画像が転写される際に前記転写部材に印加される電圧の範囲が第1の所定範囲であり、かつ、前記転写部材に印加される電圧レベルの数が第1所定数である第1モードと、前記検査用画像を転写する際に前記転写部材に印加される電圧の範囲が前記第1の所定範囲よりも広い第2の所定範囲であって、前記転写部材に印加される電圧レベルの数が前記第1所定数よりも多い第2所定数である第2モードと、を備える画像形成装置であって
    前記第1モードと前記第2モードのいずれを実行するかを設定可能な操作部を備え、
    前記第1モードで設定される前記電圧レベルは、前記操作部から変更可能に構成されており、前記第2モードで設定される前記電圧レベルの下限値に対する前記第1モードで設定される前記電圧レベルの下限値の差が調整可能であることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記第2モードで設定される各前記電圧レベルは、前記第1モードで変更される前記電圧レベルに関わらず、予め定められた固定値に設定されていることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記設定モードの設定は前記第1モードがデフォルト設定されていることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  4. 像担持体と、
    電圧が印加されることで、前記像担持体に担持されたトナー像をシートに転写する転写部材と、
    前記転写部材に印加する電圧を制御する制御部であって、非画像形成時において前記転写部材に異なる複数の電圧を印加させ、該複数の電圧を印加させたときに転写される複数の検査用画像を出力し、該複数の検査用画像に基づいて画像形成時に前記転写部材に印加する電圧を設定する設定モードを実行可能な制御部と、を備え、
    前記設定モードは、複数の前記検査用画像が転写される際に前記転写部材に印加される電圧レベルの数が第1所定数である第1モードと、前記第1所定数よりも多い第2所定数である第2モードと、を備える画像形成装置であって
    前記第1モードと前記第2モードのいずれを実行するかを設定可能な操作部を備え、
    前記操作部は、前記設定モードを実行するシートの種類を入力可能であり、
    前記制御部は、前記操作部で設定されたシートの種類が、前記設定モードを初めて実行するシートである場合は、前記設定モードの設定を前記第2モードに自動的に選択して表示することを特徴とする画像形成装置。
  5. 像担持体と、
    電圧が印加されることで、前記像担持体に担持されたトナー像をシートに転写する転写部材と、
    前記転写部材に印加する電圧を制御する制御部であって、非画像形成時において前記転写部材に異なる複数の電圧を印加させ、該複数の電圧を印加させたときに転写される複数の検査用画像を出力し、該複数の検査用画像に基づいて画像形成時に前記転写部材に印加する電圧を設定する設定モードを実行可能な制御部と、を備え、
    前記設定モードは、複数の前記検査用画像が転写される際に前記転写部材に印加される電圧レベルの数が第1所定数である第1モードと、前記第1所定数よりも多い第2所定数である第2モードと、を備える画像形成装置であって
    前記第1モードと前記第2モードのいずれを実行するかを設定可能な操作部を備え、
    前記操作部は、前記設定モードを実行するシートの種類を入力可能であり、
    前記制御部は、前記操作部で設定されたシートの種類が、前記設定モードを初めて実行するシートでない場合は、前記設定モードの設定を前記第1モードに自動的に選択して表示することを特徴とする画像形成装置。
  6. 前記検査用画像を検出する画像検出手段を備え、
    前記制御部は、前記画像検出手段の検出結果に基づいて、画像形成時に前記転写部材に印加する電圧を設定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. 前記画像検出手段は、前記検査用画像から反射された反射光に基づいて前記検査用画像の分光反射率に関するデータを出力し、
    前記制御部は、前記検査用画像の分光反射率に関するデータに基づいて、画像形成時に前記転写部材に印加する電圧を設定することを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
  8. 前記画像検出手段は、イメージセンサであることを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
  9. 前記転写部材に電圧を印加したときに流れる電流の値を検出する電流検出手段を備え、
    前記制御部は、非画像形成時に前記転写部材に電圧を印加し、印加された電圧と前記電流検出手段により検出された電流の関係に基づいて、画像形成時に前記転写部材に印加する電圧を設定する他の設定モードを有し、前記設定モードと前記他の設定モードによって画像形成時に前記転写部材に印加する電圧を設定することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  10. 前記像担持体は、感光体に形成されたトナー像が転写される中間転写ベルトであることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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