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公開番号2021043359
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210318
出願番号2019165892
出願日20190912
発明の名称画像形成装置
出願人京セラドキュメントソリューションズ株式会社
代理人特許業務法人 佐野特許事務所
主分類G03G 15/00 20060101AFI20210219BHJP(写真;映画;光波以外の波を使用する類似技術;電子写真;ホログラフイ)
要約【課題】画像パターンと像担持体の状態とに応じて転写電流を制御し、転写メモリーの発生を抑制しつつ転写画像の画質を確保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、像担持体と、帯電装置と、露光装置と、現像装置と、を含む画像形成部と、転写部材と、帯電電圧電源と、現像電圧電源と、転写電圧電源と、画像入力部と、印字率算出部と、制御部と、を備える。制御部は、印字率算出部により算出された主走査印字率に基づいて転写電流を第1転写電流に設定する工程と、像担持体の転写メモリー特性を予測する工程と、第1転写電流と、予測された転写メモリー特性を有する像担持体とを用いてトナー像を転写したときの転写メモリーの発生レベルを推定する工程と、推定された転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超えるとき画像形成条件を変更する工程と、を含む転写メモリー抑制モードを実行可能である。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項1】
表面に感光層が形成された像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電装置と、
前記帯電装置により帯電された前記像担持体を露光することにより静電潜像を形成する露光装置と、
前記像担持体に対向配置され、トナーを含む現像剤を担持する現像剤担持体を有し、前記像担持体に形成された前記静電潜像に前記トナーを付着させてトナー像を形成する現像装置と、
を含む画像形成部と、
前記像担持体上に形成された前記トナー像を直接若しくは中間転写体を介して記録媒体に転写する転写部材と、
前記帯電装置に帯電電圧を印加する帯電電圧電源と、
前記現像剤担持体に現像電圧を印加する現像電圧電源と、
前記転写部材に転写電圧を印加する転写電圧電源と、
前記画像形成部において形成される前記トナー像の画像データが入力される画像入力部と、
前記画像入力部に入力された画像データの主走査方向の一走査毎の印字率である主走査印字率を算出する印字率算出部と、
前記画像形成部、前記帯電電圧電源、前記現像電圧電源、および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、
前記主走査印字率に基づいて前記転写部材に供給される転写電流を第1転写電流に設定する工程と、
前記感光層の膜厚と、前記像担持体の表面電位と、前記主走査印字率および前記画像データから得られる画像濃度により決定される画像パターンと、に基づいて前記像担持体の転写メモリー特性を予測する工程と、
前記第1転写電流と、予測された前記転写メモリー特性を有する前記像担持体とを用いて前記トナー像を転写したときの転写メモリーの発生レベルを推定する工程と、
推定された前記転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超えるとき画像形成条件を変更する工程と、
を含む転写メモリー抑制モードを実行可能であることを特徴とする画像形成装置。
続きを表示(約 1,000 文字)【請求項2】
前記制御部は、前記転写メモリー抑制モードの実行時に、前記主走査印字率と、前記現像装置内のトナー帯電量とに基づいて前記転写電流を前記第1転写電流に設定することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項3】
前記制御部は、前記記録媒体の1枚内で前記主走査印字率が異なる場合は、前記主走査印字率の変化に合わせて前記第1転写電流を設定することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。
【請求項4】
前記制御部は、前記記録媒体の1枚内で前記主走査印字率が異なり、且つ、前記転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超える場合は、前記主走査印字率の変化に合わせて前記転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超える部分の前記画像形成条件を変更することを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
【請求項5】
前記制御部は、前記転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超えるとき、前記転写電流を前記第1転写電流よりも低い第2転写電流に設定するとともに、前記現像剤担持体から前記像担持体へのトナー現像量を増加させ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。
【請求項6】
前記制御部は、前記像担持体の露光部電位VLと前記現像電圧の直流成分Vdcとの現像電位差Vdc−VLを大きくすることにより前記トナー現像量を増加させることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
【請求項7】
前記制御部は、前記現像装置内のトナー帯電量を低くすることにより前記トナー現像量を増加させることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
【請求項8】
前記像担持体の表面電位を除電する除電装置を備え、
前記制御部は、前記転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超えるとき、前記転写電流を前記第1転写電流に設定するとともに、前記トナー像の転写前に前記除電装置により前記像担持体の表面電位を除電する転写前除電を行う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。
【請求項9】
前記制御部は、前記転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超えるとき、前記転写電流を前記第1転写電流に設定するとともに、前記帯電装置に印加する帯電電圧を大きくす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。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、像担持体を備えた複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に関し、特に、前回印字された画像が次の画像上に残像となって現れる転写メモリーを抑制する方法に関するものである。
続きを表示(約 7,300 文字)【背景技術】
【0002】
電子写真プロセスを用いた画像形成装置においては、感光体ドラム(像担持体)表面の感光層を帯電装置によって所定の表面電位(トナーの帯電極性と同極性)に帯電させた後、露光装置によって感光体ドラム上に静電潜像を形成する。そして、形成された静電潜像を現像装置内のトナーによって可視化し、そのトナー像を感光体ドラムと感光体ドラムに接触する転写部材とのニップ部(転写ニップ部)を通過する記録媒体上に転写した後、定着処理を行うプロセスが一般的である。このとき、トナー像の記録媒体への転写工程は、転写部材にトナーの帯電極性と逆極性の転写電圧を印加した状態で行われる。
【0003】
このような画像形成装置においては、感光体ドラムが1回転した後に、前回の画像パターンに起因する画像が次の画像上に発生する場合がある。これを転写メモリー(感光体ドラムメモリー)という。
【0004】
また、主走査方向の寸法が小さい(小パッチの)画像パターンが印字される際に、転写電流が画像パターンの外側に流れやすく、主走査方向の寸法が大きい(大パッチの)画像パターンと比べて転写しにくいという特徴がある。即ち、小パッチの画像パターンのほうが転写に必要な転写電流が大きい。そのため、最適な画像濃度にするためには画像パターンによって転写電流を制御する必要がある。一方で、転写電流を大きくするほど感光体の表面電位が下がり、前述した転写メモリーが発生しやすくなる。従って、転写電流は極力低い設定にする必要がある。
【0005】
特許文献1には、画像データにおける主走査方向の走査毎の黒字率を算出する演算手段と、この演算手段によって算出された黒字率のデータに基づいて電子写真プロセスにおける画像形成条件を変化させて、記録紙上の画像濃度を自動的に制御する画像形成制御手段とを有する画像形成装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
特開2001−331005号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献1の画像形成装置では、主走査方向の印字率に基づいて転写設定を制御しているが、感光体ドラムの転写メモリーに対する特性は感光層の膜厚、表面電位、画像パターンによって変化する。そのため、主走査方向の印字率に基づいて転写性を確保する画像形成条件にしたとき、感光体の特性によっては転写メモリーが許容範囲内とならない場合があった。
【0008】
本発明は、上記問題点に鑑み、画像パターンと像担持体の状態とに応じて転写電流を制御し、転写メモリーの発生を抑制しつつ転写画像の画質を確保可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するために本発明の第1の構成は、画像形成部と、転写部材と、帯電電圧電源と、現像電圧電源と、転写電圧電源と、画像入力部と、印字率算出部と、制御部と、を備えた画像形成装置である。画像形成部は、表面に感光層が形成された像担持体と、像担持体を帯電させる帯電装置と、帯電装置により帯電された像担持体を露光することにより静電潜像を形成する露光装置と、像担持体に対向配置され、トナーを含む現像剤を担持する現像剤担持体を有し、像担持体に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像装置と、を含む。転写部材は、像担持体上に形成されたトナー像を直接若しくは中間転写体を介して記録媒体に転写する。帯電電圧電源は、帯電装置に帯電電圧を印加する。現像電圧電源は、現像剤担持体に現像電圧を印加する。転写電圧電源は、転写部材に転写電圧を印加する。画像入力部は、画像形成部において形成されるトナー像の画像データが入力される。印字率算出部は、画像入力部に入力された画像データの主走査方向の一走査毎の印字率である主走査印字率を算出する。制御部は、画像形成部、帯電電圧電源、現像電圧電源、および転写電圧電源を制御する。制御部は、主走査印字率に基づいて転写部材に供給される転写電流を第1転写電流に設定する工程と、感光層の膜厚と、像担持体の表面電位と、主走査印字率および画像データから得られる画像濃度により決定される画像パターンと、に基づいて像担持体の転写メモリー特性を予測する工程と、第1転写電流と、予測された転写メモリー特性を有する像担持体とを用いてトナー像を転写したときの転写メモリーの発生レベルを推定する工程と、推定された転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超えるとき画像形成条件を変更する工程と、を含む転写メモリー抑制モードを実行可能である。
【発明の効果】
【0010】
本発明の第1の構成によれば、主走査印字率に応じて設定された第1転写電流と、像担持体の転写メモリー特性とに基づいて推定される転写メモリーの発生レベルが許容範囲内であるときは主走査印字率に応じた適切な転写電流である第1転写電流に決定されるため、転写不良を効果的に抑制することができる。また、転写メモリーの発生レベルが許容範囲を超えるときは画像形成条件を変更することにより、転写メモリーの発生レベルを許容範囲内に抑えつつ、転写画像の画質も確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
本発明の一実施形態に係る画像形成装置100の内部構成を示す側面断面図
図1における画像形成部Pa周辺の部分拡大図
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における転写メモリー抑制モードの第1の制御例を示すフローチャート
本実施形態の画像形成装置100における転写メモリー抑制モードの第2の制御例を示すフローチャート
本実施形態の画像形成装置100における転写メモリー抑制モードの第3の制御例を示すフローチャート
本実施形態の画像形成装置100における転写メモリー抑制モードの第4の制御例を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【0012】
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の内部構造を示す断面図である。画像形成装置100(ここではカラープリンター)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では右側)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(シアン、マゼンタ、イエローおよびブラック)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シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの画像を順次形成する。
【0013】
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(像担持体)1a、1b、1cおよび1dが配設されており、さらにベルト駆動モーター41(図3参照)により図1において時計回り方向に回転する中間転写ベルト(中間転写体)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上に順次一次転写されて重畳される。その後、中間転写ベルト8上に一次転写されたトナー像は、二次転写ローラー9によって記録媒体の一例としての転写紙P上に二次転写される。さらに、トナー像が二次転写された転写紙Pは、定着部13においてトナー像が定着された後、画像形成装置100本体より排出される。メインモーター40(図3参照)により感光体ドラム1a〜1dを図1において反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。
【0014】
トナー像が二次転写される転写紙Pは、画像形成装置100の本体下部に配置された用紙カセット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と中間転写ベルト8の駆動ローラー11とのニップ部へと搬送される。中間転写ベルト8には誘電体樹脂製のシートが用いられ、継ぎ目を有しない(シームレス)ベルトが主に用いられる。また、二次転写ローラー9の下流側には中間転写ベルト8表面に残存するトナー等を除去するためのブレード状のベルトクリーナー19が配置されている。
【0015】
次に、画像形成部Pa〜Pdについて説明する。図2は、図1における画像形成部Pa付近の拡大図である。なお、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、回転可能に配設された感光体ドラム1aの周囲および下方には、感光体ドラム1aを帯電させる帯電装置2aと、感光体ドラム1aに画像情報を露光する露光装置5(図1参照)と、感光体ドラム1a上にトナー像を形成する現像装置3aと、感光体ドラム1a上に残留した現像剤(トナー)等を除去するクリーニング装置7aと、除電装置20と、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。
【0016】
帯電装置2aは、感光体ドラム1aに接触して感光体ドラム1aの表面を帯電させる帯電ローラー21と、帯電ローラー21をクリーニングする帯電クリーニングローラー22を有している。帯電ローラー21には直流電圧、若しくは直流電圧に交流電圧を重畳した帯電電圧が印加される。
【0017】
現像装置3aは、感光体ドラム1aに対向する現像ローラー31を備える。現像装置3a内には磁性キャリアおよびトナーからなる二成分現像剤が収容されており、攪拌搬送スクリュー26aおよび供給搬送スクリュー26bによって現像ローラー31に二成分現像剤が供給され、現像ローラー31上に磁気ブラシが形成される。現像ローラー31には、直流電圧に交流電圧を重畳した現像電圧が印加される。
【0018】
クリーニング装置7aは、感光体ドラム1aの表面の残留トナーを除去するクリーニングブレード32と、感光体ドラム1a表面の残留トナーを除去するとともに感光体ドラム1aの表面を摺擦して研磨する摺擦ローラー33と、クリーニングブレード32および摺擦ローラー33によって感光体ドラム1aから除去された残留トナーをクリーニング装置7aの外部に排出する搬送スパイラル35と、を含む。
【0019】
除電装置20は、感光体ドラム1aの回転方向に対し一次転写ローラー6aの下流側、且つクリーニング装置7aの上流側に配置されている。除電装置20は、感光体ドラム1a〜1dに除電光を照射して感光体ドラム1aの表面の残留電荷を所定電位以下まで除去する。
【0020】
パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電装置2a〜2d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によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム1a〜1d上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置3a〜3dには、それぞれシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤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とにより、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。
【0021】
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上のシアン、マゼンタ、イエロー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、一次転写後に感光体ドラム1a〜1dの表面に残留したトナー等がクリーニング装置7a〜7dにより除去される。
【0022】
中間転写ベルト8は、上流側の従動ローラー10と、下流側の駆動ローラー11とに掛け渡されており、ベルト駆動モーター41(図3参照)による駆動ローラー11の回転に伴い中間転写ベルト8が時計回り方向に回転を開始すると、転写紙P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11とこれ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)へ搬送され、中間転写ベルト8上のフルカラー画像が転写紙P上に二次転写される。トナー像が二次転写された転写紙Pは定着部13へと搬送される。
【0023】
定着部13に搬送された転写紙P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転写紙P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転写紙P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に送られて両面に画像が形成された後に)、排出ローラー対15によって排出トレイ17に排出される。
【0024】
さらに、中間転写ベルト8を挟んで駆動ローラー11と対向する位置には画像濃度センサー45が配置されている。画像濃度センサー45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上に形成された各基準画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。
【0025】
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3参照)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量を検知し、予め定められた基準濃度と比較して現像電圧の特性値などを調整することにより、各色について濃度補正(キャリブレーション)が行われる。
【0026】
図3は、画像形成装置100に用いられる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。
【0027】
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60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。
【0028】
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、後述する主走査方向の印字率と転写電流との関係や、感光体ドラム1a〜1dの感光層の膜厚、表面電位、画像パターンと転写メモリー特性との関係も記憶される。カウンター95は、印字枚数を積算してカウントする。
【0029】
演算部97は、一時記憶部94に記憶された画像データに基づいて出力画像の一走査毎の印字率(以下、主走査印字率という)を算出する。算出された主走査印字率はCPU91に送信され、CPU91は主走査印字率に基づいて一次転写ローラー6a〜6dに供給される転写電流を決定する。また、主走査印字率は画像濃度と共に転写メモリー特性の予測にも用いられる。
【0030】
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、一次転写ローラー6a〜6d、二次転写ローラー9、メインモーター40、ベルト駆動モーター41、電圧制御回路51、操作部60等が挙げられる。
(【0031】以降は省略されています)

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