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JP2022178033A - 画像形成装置 - Google Patents

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JP2022178033A
JP2022178033A JP2021084528A JP2021084528A JP2022178033A JP 2022178033 A JP2022178033 A JP 2022178033A JP 2021084528 A JP2021084528 A JP 2021084528A JP 2021084528 A JP2021084528 A JP 2021084528A JP 2022178033 A JP2022178033 A JP 2022178033A
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JP2021084528A
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卓児 渡部
Takuji Watabe
圭介 大羽
Keisuke Oba
優 渡辺
Masaru Watanabe
康晃 阪本
Yasuaki Sakamoto
佳名子 菊池
Kanako Kikuchi
斐斗 森上
Ayato Morikami
雄基 中岩
Yuki Nakaiwa
浩二 宇野
Koji Uno
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Abstract

Figure 2022178033000001
【課題】連続印字中における転写部材の抵抗変化に対して転写効率を簡易且つ安価な構成で一定に維持可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、像担持体に接触して転写ニップ部を形成する転写部材と、転写電圧電源と、トナー量検知センサーと、制御部と、を備える。転写電圧電源は、転写ニップ部にトナー像が記録媒体上に移動する方向の転写電界を発生させる転写電圧を印加する。トナー量検知センサーは、記録媒体に転写された後の像担持体上の転写残トナー量を検知する。制御部は、複数枚を1部とする印刷物を3部以上連続して印字する場合、1部目の印字時に検知された転写残トナー量を基準トナー量Tsとして記憶し、n部目(nは2以上の整数)の印字時における転写残トナー量Tnと基準トナー量Tsとの比較結果に基づいてn+1部目における転写電圧を調整する。
【選択図】図5

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関するものであり、特に、記録媒体や中間転写体にトナー像を転写する転写部材に印加する電圧の制御方法に関するものである。
従来、電子写真方式の画像形成装置として、感光体ドラム(像担持体)上に形成されたトナー像を転写ローラー(転写部材)により用紙等の記録媒体上に転写した後、定着装置により記録媒体上に定着させるプロセスが一般的である。
また、所定方向に回動される無端状の中間転写ベルトと、中間転写ベルトに沿って設けられた複数の画像形成部とを備え、各画像形成部により中間転写ベルト上に各色のトナー像を順次重ね合わせて一次転写した後、二次転写ローラー(転写部材)により用紙等の記録媒体上にトナー像を二次転写する中間転写方式の画像形成装置も知られている。
転写ローラーの電気抵抗値は、導電材料の状態の変化や紙粉などの汚れの付着などにより、転写ローラーの使用時間の増加に伴って上昇する傾向がある。転写ローラーの電気抵抗値が許容範囲以上に上昇すると、転写電流不足による転写不良が生じるおそれがある。そこで、転写ローラーの電気抵抗値の変化に対して転写効率を一定にする方法が種々提案されている。
例えば特許文献1には、像担持体上の転写前および転写後のトナー濃度を検出する検出手段と、検出された転写前後のトナー濃度から転写効率を演算する手段と、演算された転写効率に基づいて転写効率を一定値以上に制御するために画像形成条件を設定する設定手段とを備える転写効率制御装置が開示されている。
また、特許文献2には、像担持体に担持させた検知用トナー像を転写部材に転写し、転写されずに像担持体上に残った残トナー付着量を検知し、検知した残トナー付着量に基づいて転写部材に対する転写出力(転写電流値や転写電圧値など)を制御することで、最適な転写出力を得る転写出力制御方法が開示されている。
特開平6-282144号公報 特開2008-107398号公報
特許文献1の方法では、転写前後のトナー濃度を測定するセンサーが必要となり、画像形成装置の高コスト化に繋がるという問題点があった。また、特許文献2の方法では、通常の画像形成以外のタイミングで検知用トナー像を転写した後の像担持体上の残トナー付着量を検知するため、転写出力の調整のために印字待ち時間が発生し、連続印字中は転写出力を調整できないという問題点があった。
本発明は、上記問題点に鑑み、連続印字中における転写部材の抵抗変化に対して転写効率を簡易且つ安価な構成で一定に維持可能な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本発明の第1の構成は、像担持体と、転写部材と、転写電圧電源と、トナー量検知センサーと、制御部と、を備えた画像形成装置である。像担持体は、トナー像を担持する。転写部材は、像担持体に接触して転写ニップ部を形成し、像担持体上に形成されたトナー像を、転写ニップ部を通過する記録媒体上または中間転写体上に転写する。転写電圧電源は、転写ニップ部にトナー像が記録媒体上または中間転写体上に移動する方向の転写電界を発生させる転写電圧を印加する。トナー量検知センサーは、像担持体の回転方向に対し転写ニップ部の下流側に配置され、記録媒体または中間転写体に転写された後の像担持体上の転写残トナー量を検知する。制御部は、転写電圧電源を制御する。制御部は、複数枚を1部とする印刷物を3部以上連続して印字する場合、1部目の印字時に検知された転写残トナー量を基準トナー量Tsとして記憶し、n部目(nは2以上の整数)の印字時における転写残トナー量Tnと基準トナー量Tsとの比較結果に基づいてn+1部目における転写電圧を調整する。
本発明の第1の構成によれば、連続印字中の転写部材の抵抗変化に起因する転写効率の低下に応じて適切な転写電圧を設定することができ、転写不良の発生を抑制することができる。また、印字中の転写残トナー量を検知して転写効率の変化を判定するため、転写電圧の調整のための印字待ち時間が発生しない。さらに、直前の印字時の転写残トナー量に基づいて次の印字時の転写電圧を調整するため、転写部材の抵抗変化に追従した迅速な、且つ高精度な転写電圧の調整が可能となる。
本発明の一実施形態に係る画像形成装置100の内部構成を示す概略図 図1における画像形成部Pa付近の拡大図 本実施形態の画像形成装置100に搭載される中間転写ユニット30の側面断面図 本実施形態の画像形成装置100の制御経路の一例を示すブロック図 本実施形態の画像形成装置100において実行される、複数枚で構成される印刷物を連続して3部以上印字する場合の転写電圧の制御例を示すフローチャート 実施例における印刷物1部の1枚目~11枚目のトナー量検知センサー25のセンサー出力値を示すグラフ 図6における1枚毎の転写残トナー量を示すグラフ 図5に示した転写電圧の制御法を用いた場合(本発明)、印刷物5部毎に転写電圧の調整モードを実行した場合(比較例1)、転写電圧の調整を行わなかった場合(比較例2)の転写残トナー量の推移を示すグラフ
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置100の構成を示す概略図であり、図2は、図1における画像形成部Pa付近の拡大図である。
図1に示す画像形成装置100は、いわゆるタンデム方式のカラープリンターであり、以下のような構成になっている。画像形成装置100本体内には4つの画像形成部Pa、Pb、PcおよびPdが、搬送方向上流側(図1では左側)から順に配設されている。これらの画像形成部Pa~Pdは、異なる4色(イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラック)の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像および転写の各工程によりイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの画像を順次形成する。
これらの画像形成部Pa~Pdには、各色の可視像(トナー像)を担持する感光体ドラム1a、1b、1cおよび1dが配設されている。さらに図1において反時計回り方向に回転する中間転写ベルト8が各画像形成部Pa~Pdに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム1a~1d上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム1a~1dに当接しながら移動する中間転写ベルト8上に順次転写された後、二次転写ローラー9において記録媒体の一例としての用紙S上に一度に転写される。さらに、定着部13において用紙S上に定着された後、画像形成装置100本体より排出される。感光体ドラム1a~1dを図1において時計回り方向に回転させながら、各感光体ドラム1a~1dに対する画像形成プロセスが実行される。
トナー像が転写される用紙Sは、画像形成装置100の本体下部の用紙カセット16内に収容されており、給紙ローラー12aおよびレジストローラー対12bを介して二次転写ローラー9へと搬送される。中間転写ベルト8には継ぎ目を有しない(シームレス)ベルトが主に用いられる。
次に、画像形成部Pa~Pdについて説明する。以下、画像形成部Paについて詳細に説明するが、画像形成部Pb~Pdについても基本的に同様の構成であるため説明を省略する。図2に示すように、感光体ドラム1aの周囲には、ドラム回転方向(図2の時計回り方向)に沿って帯電装置2a、現像装置3a、クリーニング装置7aが配設され、中間転写ベルト8を挟んで一次転写ローラー6aが配置されている。また、感光体ドラム1aに対し中間転写ベルト8の回転方向上流側には中間転写ベルト8を挟んでテンションローラー11に対向するベルトクリーニングユニット19が配置されている。
次に、画像形成装置100における画像形成手順について説明する。ユーザーにより画像形成開始が入力されると、先ず、メインモーター61(図4参照)により感光体ドラム1a~1dの回転が開始され、帯電装置2a~2dの帯電ローラー20によって感光体ドラム1a~1dの表面を一様に帯電させる。次いで露光装置5から出射されたビーム光(レーザー光)によって感光体ドラム1a~1dの表面を光照射し、各感光体ドラム1a~1d上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。
現像装置3a~3dには、それぞれイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色のトナーが所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置3a~3d内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ4a~4dから各現像装置3a~3dにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置3a~3dの現像ローラー21により感光体ドラム1a~1d上に供給され、静電的に付着する。これにより、露光装置5からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。
そして、一次転写ローラー6a~6dにより一次転写ローラー6a~6dと感光体ドラム1a~1dとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム1a~1d上のイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのトナー像が中間転写ベルト8上に一次転写される。これらの4色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム1a~1dの表面に残留したトナーがクリーニング装置7a~7dのクリーニングブレード22および摺擦ローラー23により除去される。
ベルト駆動モーター63(図4参照)による駆動ローラー10の回転に伴い中間転写ベルト8が反時計回り方向に回転を開始すると、用紙Sがレジストローラー対12bから所定のタイミングで駆動ローラー10と駆動ローラー10に隣接して設けられた二次転写ローラー9とのニップ部(二次転写ニップ部N、図3参照)へ搬送される。そして、中間転写ベルト8上に一次転写されたフルカラー画像が用紙S上に二次転写される。トナー像が転写された用紙Sは定着部13へと搬送される。中間転写ベルト8の表面に残存した転写残トナーはベルトクリーニングユニット19によって除去される。
定着部13に搬送された用紙Sは、定着ローラー対13aにより加熱および加圧されてトナー像が用紙Sの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙Sは、複数方向に分岐した分岐部14によって搬送方向が振り分けられ、そのまま(或いは、両面搬送路18に送られて両面印字された後に)、排出ローラー対15によって排出トレイ17に排出される。
図3は、本実施形態の画像形成装置100に搭載される中間転写ユニット30の側面断面図である。図3に示すように、中間転写ユニット30は、下流側の駆動ローラー10と上流側のテンションローラー11とに掛け渡された中間転写ベルト8と、中間転写ベルト8を介して感光体ドラム1a~1dに接触する一次転写ローラー6a~6dと、押圧切換ローラー34と、を有する。
中間転写ベルト8は、例えばポリイミド樹脂やPVDF(ポリフッ化ビニリデン)にイオン導電材や導電性カーボン等の導電材を混合して導電性を付与したもので構成される。また、中間転写ベルト8に弾性を付与して応力集中による画像の中抜け現象を防止するために弾性層を設けてもよい。弾性層の材質としては、例えばヒドリンゴムやクロロプレンゴム、ポリウレタンゴム等が用いられる。さらに弾性層を保護するコート層を設けてもよい。コート層の材質としてはアクリル、シリコン、フッ素樹脂等が用いられる。
テンションローラー11に対向する位置には、中間転写ベルト8の表面に残存するトナーを除去するためのベルトクリーニングユニット19が配置されている。駆動ローラー10には中間転写ベルト8を介して二次転写ローラー9が対向配置されている。
中間転写ユニット30は、一次転写ローラー6a~6dおよび押圧切換ローラー34の回転軸の両端部を回転可能、且つ中間転写ベルト8の進行方向に対し垂直(図3の上下方向)に移動可能に支持する一対の支持部材(図示せず)と、一次転写ローラー6a~6dおよび押圧切換ローラー34を上下方向に往復移動させる駆動手段(図示せず)と、を有するローラー接離機構35を備えている。ローラー接離機構35は、4本の一次転写ローラー6a~6dを、それぞれ中間転写ベルト8を介して感光体ドラム1a~1d(図1参照)に圧接するカラーモードと、一次転写ローラー6dのみを中間転写ベルト8を介して感光体ドラム1dに圧接するモノクロモードと、4本の一次転写ローラー6a~6dの全てを感光体ドラム1a~1dから離間させる退避モードとに切り替え可能である。
二次転写ニップ部Nの下流側において中間転写ベルト8と対向する位置にはトナー量検知センサー25が配置されている。ここでは、トナー量検知センサー25は中間転写ベルト8の幅方向の中央部に対向する位置に配置されている。トナー量検知センサー25としては、一般にLED等から成る発光素子と、フォトダイオード等から成る受光素子を備えた光学センサーが用いられる。中間転写ベルト8上のトナー付着量を測定する際、発光素子から中間転写ベルト8上のトナー像に対し測定光を照射すると、測定光はトナーによって反射される光、およびベルト表面によって反射される光として受光素子に入射する。
トナーおよびベルト表面からの反射光には正反射光と乱反射光とが含まれる。この正反射光および乱反射光は、偏光分離プリズムで分離された後、それぞれ別個の受光素子に入射する。各受光素子は、受光した正反射光と乱反射光を光電変換して制御部90(図5参照)に出力信号を出力する。
そして、正反射光と乱反射光の出力信号の特性変化からトナー像の濃度(トナー付着量)を検知する。検知されたトナー付着量(転写残トナー量)は、後述する二次転写ローラー9の転写出力制御に用いられる。トナー量検知センサー25に対向する中間転写ベルト8の裏面側には支持板37が設置されている。トナー量検知センサー25の読み取り時に中間転写ベルト8の弛み等の影響が出ないように、支持板37に対して中間転写ベルト8の張力が掛かるように構成されている。
図4は、本実施形態の画像形成装置100の制御経路の一例を示すブロック図である。なお、画像形成装置100を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、画像形成装置100全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。
制御部90は、中央演算処理装置としてのCPU(Central Processing Unit)91、読み出し専用の記憶部であるROM(Read Only Memory)92、読み書き可能な記憶部であるRAM(Random Access Memory)93、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部94、カウンター95、画像形成装置100内の各装置に制御信号を送信したり操作部80からの入力信号を受信したりする複数(ここでは2つ)のI/F(インターフェイス)96を少なくとも備えている。また、制御部90は、画像形成装置100の本体内部の任意の場所に配置可能である。
ROM92には、画像形成装置100の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、画像形成装置100の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。RAM93には、画像形成装置100の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置100の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、RAM93(またはROM92)には、後述する転写出力制御に用いる、転写残トナー量と転写電圧との関係を規定する補正テーブル等も記憶される。カウンター95は、印字枚数を積算してカウントする。
また、制御部90は、画像形成装置100における各部分、装置に対し、CPU91からI/F96を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がI/F96を通じてCPU91に送信される。制御部90が制御する各部分、装置としては、例えば、画像形成部Pa~Pd、二次転写ユニット9、ローラー接離機構35、メインモーター61、ベルト駆動モーター63、転写ローラー駆動モーター64、画像入力部70、電圧制御回路71、操作部80等が挙げられる。
画像入力部70は、画像形成装置100にパソコン等の上位機器から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部70より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部94に送出される。
電圧制御回路71は、帯電電圧電源72、現像電圧電源73、転写電圧電源74と接続され、制御部90からの出力信号によりこれらの各電源を作動させる。帯電電圧電源72は帯電装置2a~2d内の帯電ローラー20に帯電電圧を印加する。現像電圧電源73は現像装置3a~3d内の現像ローラー21に現像電圧を印加する。転写電圧電源74は一次転写ローラー6a~6dにトナーと逆極性の一次転写電圧を印加し、二次転写ローラー9に対向する駆動ローラー10(二次転写対向ローラー)にトナーと同極性の二次転写電圧を印加する。
駆動ローラー10への二次転写電圧の印加について具体的に説明すると、駆動ローラー10にトナーと同極性(正極性)の一定電圧を印加する定電圧制御とする。これにより、中間転写ベルト8への不要な電流の流れ込みを抑制することができる。なお、駆動ローラー10に代えて、転写電圧電源74から二次転写ローラー9にトナーと逆極性(負極性)の一定電圧を印加する構成としてもよい。
操作部80には、液晶表示部81、各種の状態を示すLED82が設けられており、ユーザーは操作部80のストップ/クリアボタンを操作して画像形成を中止し、リセットボタンを操作して画像形成装置100の各種設定をデフォルト状態にする。液晶表示部81は、画像形成装置100の状態を示したり、画像形成状況や印字部数を表示したりするようになっている。画像形成装置100の各種設定はパソコンのプリンタードライバーから行われる。
本実施形態の画像形成装置100では、複数枚(複数ページ)を1部とする印刷物を3部以上連続して印字する場合、連続印字中に中間転写ベルト8に一次転写したトナー像を用紙Sに二次転写させた後、二次転写されずに中間転写ベルト8上に残存した転写残トナー量をトナー量検知センサー25で検知する。そして、検知した転写残トナー量に基づいて、後続の用紙Sへの二次転写時における転写出力(転写電圧値)を制御する。
具体的には、先ず1部目の出力時の所定枚数目(所定ページ目)における転写残トナー量を検知する。例えば1枚目と2枚目の転写残トナー量を検知する場合、中間転写ベルト8上に一次転写された1枚目のトナー像が中間転写ベルト8の回転に伴って移動し、二次転写ニップ部Nを通過後、転写残トナーがトナー量検知センサー25との対向位置(中間転写ベルト8の幅方向中央部)を通過する。同様に、2枚目のトナー像も二次転写ニップ部Nを通過後、転写残トナーがトナー量検知センサー25との対向位置を通過する。
このとき、トナー量検知センサー25によって転写残トナーの光反射量が検知され、電気信号として制御部90に出力される。制御部90は、トナー量検知センサー25から順次送信される出力信号に基づいて、累積転写残トナー量として画像1枚単位でRAM93に格納していく。トナー量検知センサー25との対向位置を通過した転写残トナーはベルトクリーニングユニット19によってクリーニングされる。
次に、2部目の出力時に1部目と同一枚数目(1枚目と2枚目)での転写残トナー量を検知し、1部目の転写残トナー量(基準トナー量)と比較して転写電圧を補正する。例えば、転写電圧の変動に対する転写残トナー量を予め実験により求めておき、RAM93(又はROM92)に記憶しておく。そして、2部目の転写残トナー量と基準トナー量との比較結果に基づいて、転写残トナー量が一定になるような転写電圧に設定する。具体的には、2部目の転写残トナー量が基準トナー量に比べて所定値以上変化した場合、基準トナー量と略同一となるように転写電圧を補正する。次に、設定された転写電圧を用いて3部目の出力を行う。
同様に、3部目の転写残トナー量と基準トナー量との比較結果に基づいて転写電圧を設定し、4部目の出力を行う。即ち、1部目の転写残トナー量(基準トナー量)と直前の部数の転写残トナー量との比較に基づいて設定された転写電圧を用いて当該部数目の二次転写を行う。このように、転写残トナー量を用いて連続印字時の転写出力の制御を行うことにより、連続印字中の二次転写ローラー9の抵抗変化に応じた最適な転写電圧を設定することができる。
なお、印刷物の各部において同一枚数目の転写残トナー量を検知すればよく、転写残トナー量を検知する枚数は1枚であってもよいし、3枚以上や各部を構成する全枚数(全ページ)であってもよい。また、転写残トナー量を検出するトナー像は、4つの画像形成部Pa~Pdのいずれか1つで形成されたトナー像であっても構わない。例えば、ブラックの画像形成部Pdを用いてモノクロ画像を形成する場合は、画像形成部Pdにおいて形成されたトナー像の転写残トナー量を検知すればよい。
図5は、本実施形態の画像形成装置100において実行される、複数枚で構成される印刷物を連続して3部以上印字する場合の転写電圧の制御例を示すフローチャートである。必要に応じて図1~図4を参照しながら、図5のステップに沿って転写電圧の制御手順について説明する。
1部目の印字が開始されると(ステップS1)、制御部90はトナー量検知センサー25によって転写残トナー量を検知する(ステップS2)。中間転写ベルト8上に一次転写されたトナー像は、中間転写ベルト8の回転に伴って移動し、二次転写ニップ部Nを通過する際に用紙S上に二次転写される。このとき、トナー像の一部が転写残トナーとして中間転写ベルト8上に残存し、トナー量検知センサー25との対向位置を通過する。トナー量検知センサー25は転写残トナーからの光反射量を検知し、電気信号として制御部90に出力する。トナー量検知センサー25から順次送信されるセンサー出力信号は、画像1枚単位で累積転写残トナー量としてRAM93に格納される。制御部90は、印字1部目の転写残トナー量を基準トナー量Tsとして記憶する(ステップS3)。
続いて、n部目(nは2以上の整数)の印字が開始される(ステップS4)。1部目の印字が終了した直後であればn=2である。そして、予定された所定部数の印字が当該部数で終了するか否かを判定する(ステップS5)。ここでは3部以上の印字を行うため、3部目は必ず印字が継続する(ステップS5でNo)。そして、ステップS2と同様にしてn部目(ここでは2部目)の転写残トナー量Tnを検知する(ステップS6)。
次に、制御部90は、転写残トナー量TnとステップS3で記憶した基準トナー量Tsとを比較し、TnとTsの差分Tn-Tsが所定値A以上であるか否かを判定する(ステップS7)。Tn-Ts≧Aである場合は(ステップS7でYes)、転写電圧を補正する(ステップS8)。具体的には、二次転写ローラー9の抵抗変化により二次転写効率が低下して転写残トナー量が増加したものと判定し、転写電圧を高くする補正を行う。
その後、印字部数に1を加算して(ステップS9)ステップS4に戻り、ステップS9で補正した転写電圧を用いて次の部(n+1部目)の印字を開始する。一方、Tn-Ts<Aである場合は(ステップS7でNo)、転写効率が一定以上変化していないため、転写電圧の補正を行わずに印字部数に1を加算して(ステップS9)ステップS4に戻り、次の部(n+1部目)の印字を開始する。
以下、同様にして転写残トナー量Tnを検知し、基準トナー量Tsと比較してTn-Ts≧Aである場合のみ転写電圧を補正し、印字を継続する(ステップS4~S10)。そして、所定部数の印字が終了した時点で(ステップS5でYes)基準トナー量Tsをリセットし(ステップS10)、制御を終了する。
上述した制御によれば、複数枚で構成される印刷物を3部以上連続して印字する場合、n部目の転写残トナー量Tnを印字1部目の転写残トナー量である基準トナー量Tsと比較し、比較結果に基づいて転写電圧を補正してn+1部目の印字にフィードバックすることができる。その結果、連続印字中の二次転写ローラー9の抵抗変化に起因する転写効率の低下に応じて適切な転写電圧を設定することができ、転写不良の発生を抑制することができる。
また、印字中の転写残トナー量を検知して転写効率の変化を判定するため、非画像形成時に転写電圧の調整モードを実行する必要がなくなる。従って、転写電圧の調整のための印字待ち時間が発生しない。さらに、直前の部数での転写残トナー量に基づいて次の部数での転写電圧を調整するため、二次転写ローラー9の抵抗変化に追従した迅速な、且つ高精度な転写電圧の調整が可能となる。
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、転写電圧電源47から駆動ローラー10にトナーと同極性(正極性)の一定電圧(転写電圧)を印加するか、若しくは二次転写ローラー9にトナーと逆極性(負極性)の一定電圧(転写電圧)を印加する定電圧制御としたが、二次転写ローラー9にトナーと逆極性(負極性)の一定電流が流れるような転写電圧を駆動ローラー10または二次転写ローラー9に印加する定電流制御としてもよい。
定電流制御の場合、二次転写ローラー9の抵抗値が上昇しても転写電圧を上昇させることで一定の転写電流を維持可能であるが、定電圧制御の場合は二次転写ローラー9の抵抗値上昇の影響を受けやすい。そのため、定電圧制御を行う場合に、本発明の方法を用いて連続印字中の転写電圧へのフィードバックを行うことが特に有効である。
また上記実施形態では、画像形成部Pa~Pdに沿って移動する無端状の中間転写ベルト8と、中間転写ベルト8上に一次転写されたトナー像を用紙Sに二次転写する二次転写ローラー9を備えた中間転写方式の画像形成装置100における二次転写ローラー9の寿命を予測する方法について説明したが、本発明は、感光体ドラム上のトナー像を用紙に直接転写する転写ローラーを備えた直接転写方式の画像形成装置においても全く同様に適用可能である。
直接転写方式の画像形成装置の場合、転写ローラーによる用紙への転写後に感光体ドラム上に残存した転写残トナー量を検知することにより、上記実施形態と同様にして連続印字中の転写電圧へのフィードバックを行うことができる。以下、実施例により本発明の効果について更に詳細に説明する、
本発明の制御を行った場合の転写効率の変動抑制効果について評価した。試験機として、図1に示したような中間転写式の画像形成装置(TASKalfa6053ci、京セラドキュメントソリューションズ社製)を用いた。
試験方法は、常温高湿環境(22℃、80%)において、異なる11枚の画像パターンで1部が構成される印刷物を連続して100部印字し、図5に示したように1部目の印字時と直前の部の印字時とで転写残トナーを比較して転写電圧を調整した場合(本発明)、印刷物5部毎に転写電圧の調整モードを実行した場合(比較例1)、転写電圧の調整を行わなかった場合(比較例2)について転写残トナーの推移を測定した。
図6は、印刷物1部の1枚目~11枚目のトナー量検知センサー25のセンサー出力値を示すグラフである。図7は、図6における1枚毎の転写残トナー量を示すグラフであり、図6に示したセンサー出力値をトナー量に変換し、画像1枚毎の累積転写残トナー量としてプロットしたものである。
図8は、図5に示した転写電圧の制御法を用いた場合(本発明)、印刷物5部毎に転写電圧を調整した場合(比較例1)、転写電圧の調整を行わなかった場合(比較例2)の転写残トナー量の推移を示すグラフである。
図8に示すように、図5の制御法により転写電圧を調整した本発明は(図8の実線)、2部目を除いて転写残トナー量が215000[mg/m]と一定であった。これは、3部目以降は直前の転写残トナー量に基づいて転写電圧が調整されるため、常に1部目と同等の転写残トナー量となるものと考えられる。
これに対し、5部毎に転写電圧の調整モードを実行した比較例1では(図8の点線)、印字部数が増加するにつれて転写残トナー量は1部目に近づいていくが、印字初期(~20部)において転写残トナー量の変動が認められた。また、転写電圧の調整モードの実行による印字待ち時間が発生した。また、転写電圧の調整を行わなかった比較例2(図8の破線)では、印字部数が増加するにつれて転写残トナー量が増加した。以上の結果より、本発明の制御法を用いて転写電圧の調整を行うことで、転写残トナー量を常に一定に維持することができ、印字画像の濃度も安定することが確認された。
本発明は、記録媒体や中間転写体にトナー像を転写する転写部材を備えた画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、連続印字中における転写部材の抵抗変化に対して転写効率を簡易且つ安価な構成で一定に維持可能な画像形成装置を提供することができる。
Pa~Pd 画像形成部
1a~1d 感光体ドラム
6a~6d 一次転写ローラー
8 中間転写ベルト(像担持体)
9 二次転写ローラー(転写部材)
25 トナー量検知センサー
30 中間転写ユニット
74 転写電圧電源
90 制御部
100 画像形成装置
N 二次転写ニップ部
S 用紙(記録媒体)

Claims (6)

  1. トナー像を担持する像担持体と、
    前記像担持体に接触して転写ニップ部を形成し、前記像担持体上に形成された前記トナー像を、前記転写ニップ部を通過する記録媒体上または前記中間転写体上に転写する転写部材と、
    前記転写ニップ部に前記トナー像が記録媒体上または前記中間転写体上に移動する方向の転写電界を発生させる転写電圧を印加する転写電圧電源と、
    前記像担持体の回転方向に対し前記転写ニップ部の下流側に配置され、前記記録媒体または前記中間転写体に転写された後の前記像担持体上の転写残トナー量を検知するトナー量検知センサーと、
    前記転写電圧電源を制御する制御部と、
    を備えた画像形成装置において、
    前記制御部は、複数枚を1部とする印刷物を3部以上連続して印字する場合、1部目の印字時に検知された前記転写残トナー量を基準トナー量Tsとして記憶し、n部目(nは2以上の整数)の印字時における前記転写残トナー量Tnと前記基準トナー量Tsとの比較結果に基づいてn+1部目における前記転写電圧を調整することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記制御部は、前記転写残トナー量Tnと前記基準トナー量との差分Tn-Tsが所定値以上であるとき、n+1部目における前記転写電圧を補正することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記制御部は、前記Tn-Tsが増加するにつれて前記転写電圧を高くすることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 前記制御部は、1部目の印字時に前記印刷物に含まれる1枚以上の画像の前記転写残トナー量を検知して前記基準トナー量Tsとして記憶し、n部目の印字時に1部目と同一枚数目の前記転写残トナー量Tnを検知し、前記基準トナー量Tsと比較してn+1部目における前記転写電圧を補正することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の画像形成装置。
  5. 前記転写電圧電源は定電圧制御であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の画像形成装置。
  6. 異なる色の前記トナー像を形成する複数の画像形成部と、
    前記画像形成部に沿って移動する、前記像担持体としての無端状の中間転写ベルトと、
    前記画像形成部から前記中間転写ベルト上に一次転写された前記トナー像を前記記録媒体上に二次転写する前記転写部材としての二次転写ローラーと、
    を備える請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の画像形成装置。
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