(57)【要約】【課題】用紙の１面目のトナー像の影響を受けることなく、２面目にトナー像を適正に転写する。【解決手段】画像データに基づいて用紙の１面目と２面目のトナー像の重なりを検出する手段２０と、トナー像の重なりがある領域の２面目の転写電圧の出力を１面目のトナー付着量に応じて変更する転写出力調整手段２２とを備えた。【選択図】図１
2010072326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データに基づいて像担持体上にトナー像を形成する画像形成手段と、前記像担持体上のトナー像を用紙に接触させ、転写電圧を印加してトナー像を用紙に転写する転写手段と、用紙に転写したトナー像を定着する定着手段とを備え、用紙の１面目にトナー像を転写し定着した後、用紙の２面目にトナー像を転写し定着する両面コピー機能を備えた画像形成装置において、
画像データに基づいて用紙の１面目と２面目のトナー像の重なりを検出する手段と、
トナー像の重なりがある領域の２面目の転写電圧の出力を１面目のトナー付着量に応じて変更する転写出力調整手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記トナー像の重なりを検出する手段は、画像データに基づいて用紙の１面目と２面目のそれぞれの各画像領域のトナー付着量の平均値を算出し、２面目の各画像領域の裏側の１面目の画像領域に所定量以上のトナーが有る否かを判別して、トナー像の重なりを検出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】
前記転写出力調整手段は、用紙の主走査方向の各画像領域の１面目のトナー付着量が最も多い画像領域のトナー付着量に応じて転写電圧の出力を決定することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
周囲の温度及び湿度を検出する温湿度検出手段を設け、前記温湿度検出手段により検出された温度及び湿度に基づいて転写電圧の出力を変更することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
用紙の抵抗を検出する用紙抵抗検出手段を設け、前記用紙抵抗検出手段により検出された用紙の抵抗に基づいて転写電圧の出力を変更することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
用紙の１面目のコピーモードが写真モードの場合に、前記転写出力調整手段による転写電圧の出力の変更を行なうことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
用紙の１面目のコピーモードがモノクロモードの場合は、前記転写出力調整手段による転写電圧の出力の変更を行なわないことを特徴とする請求項１から６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】
本発明はモノクロやカラーの電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
用紙の両面に画像を形成する自動両面コピー機能を備えた画像形成装置では、感光体ドラム又は中間転写体などの像担持体上に形成したトナー像を転写部で用紙の１面目に転写し、定着器で定着した後、用紙を反転して再び転写部に給紙して、用紙の２面目に像担持体上に形成した次のトナー像を転写し、再び定着することで用紙の両面に画像を形成している。
【０００３】
このような自動両面コピー機能では、用紙の１面目に転写したトナー像が定着器を通過した時点で用紙が乾燥して電気抵抗が上昇しているので、同じ転写出力で２面目にトナー像を転写すると、転写が適正に行われないという問題がある。
【０００４】
特許文献１には、用紙の１面目のトナー像が定着器を通過した後に、２面目に次のトナー像を転写するときの転写条件を変更する方法が提案されている。
【０００５】
また、用紙の抵抗は、定着器を通過することによる乾燥のほか、１面目に転写したトナーによっても変化する。このため、特許文献２では、用紙の１面目のＢ／Ｗ比に基づいて２面目の転写出力を変更する方法が提案されている。
【０００６】
用紙の２面目に転写を行う際に、１面目のトナー像によって最も影響を受けるのは、２面目に高付着量のトナー像を転写する箇所の裏面に、先に転写された１面目の高付着量のトナー像が重なった場合である。特許文献２の方法では、１面目の全体のＢ／Ｗ比を検出しているだけなので、全体のＢ／Ｗ比は低いが、部分的に高付着量の画像同士が表裏で重なる場合には、がさつきといった転写不良が発生する。
【特許文献１】特開平２−２７３７７１号公報
【特許文献２】特開平９−１５９１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者は、１面目のトナー付着量と抵抗との関係を測定した。トナーとして、平均粒径６．５μｍの重合トナーを用い、用紙はコニカミノルタ製ＣＦペーパー（坪量８０ｇ／ｍ２）を用いた。抵抗測定器は三菱化学製ハイレスタを用い、ＨＲＳプローブで２５０Ｖ印加したときの１０秒後の抵抗を測定した。図７はその結果であり、用紙の１面目にトナー像が転写され定着された用紙は、１面目のトナーの付着量が増加するにつれて抵抗が増加することを示している。用紙の１面目に画像が無い箇所と、トナー付着量が６ｇ／ｍ２の画像がある箇所とでは、用紙の抵抗が２桁違っている。
【０００８】
また、本発明者は１面目にトナー像がある用紙の２面目にブルーのベタ画像（７ｇ／ｍ２）を転写し、１面目のトナー付着量と転写電圧を変化させたときの転写性を検討した。図８はその結果であり、１面目に画像が無い場合とトナー付着量が７ｇ／ｍ２の画像がある場合とでは、転写品質が最も良好になる適正電圧に４００Ｖの差があることを示している。このため、１面目にトナー付着量が７ｇ／ｍ２の画像がある領域に、転写出力が適正になるように、一様に転写電圧を印加すると、１面目に画像が無い領域では転写出力が過多になり、転写率が低下するため、廃棄トナーが増加することが確認された。
【０００９】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、用紙の１面目のトナー像の影響を受けることなく、２面目にトナー像を適正に転写することができる画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、第１の手段は、画像データに基づいて像担持体上にトナー像を形成する画像形成手段と、前記像担持体上のトナー像を用紙に接触させ、転写電圧を印加してトナー像を用紙に転写する転写手段と、用紙に転写したトナー像を定着する定着手段とを備え、用紙の１面目にトナー像を転写し定着した後、用紙の２面目にトナー像を転写し定着する両面コピー機能を備えた画像形成装置において、
画像データに基づいて用紙の１面目と２面目のトナー像の重なりを検出する手段と、
トナー像の重なりがある領域の２面目の転写電圧の出力を１面目のトナー付着量に応じて変更する転写出力調整手段と、
を備えたものである。
【００１１】
第２の手段では、前記トナー像の重なりを検出する手段は、画像データに基づいて用紙の１面目と２面目のそれぞれの各画像領域のトナー付着量の平均値を算出し、２面目の各画像領域の裏側の１面目の画像領域に所定量以上のトナーが有る否かを判別して、トナー像の重なりを検出する。
【００１２】
第３の手段では、前記転写出力調整手段は、用紙の主走査方向の各画像領域の１面目のトナー付着量が最も多い画像領域のトナー付着量に応じて転写電圧の出力を決定する。
【００１３】
第４の手段では、周囲の温度及び湿度を検出する温湿度検出手段を設け、前記温湿度検出手段により検出された温度及び湿度に基づいて転写電圧の出力を変更する。
【００１４】
第５の手段では、用紙の抵抗を検出する用紙抵抗検出手段を設け、前記用紙抵抗検出手段により検出された用紙の抵抗に基づいて転写電圧の出力を変更する。
【００１５】
第６の手段では、用紙の１面目のコピーモードが写真モードの場合に、前記転写出力調整手段による転写電圧の出力の変更を行なう。
【００１６】
第７の手段では、用紙の１面目のコピーモードがモノクロモードの場合は、前記転写出力調整手段による転写電圧の出力の変更を行なわない。
【発明の効果】
【００１７】
第１の手段による発明によれば、トナー像の重なりがある領域の２面目の転写電圧の出力を１面目のトナー付着量に応じて変更するので、用紙の１面目のトナー像の影響を受けることなく、２面目にトナー像を適正に転写することができ、転写出力不足によるがさつきや、出力過多によるがさつき、転写率の低下といった転写不良を防止することができ、良好な画像を形成することができる。また、転写率が高いので、用紙に転写されずに廃棄される廃トナーを少なくすることができる。
【００１８】
第２の手段による発明によれば、各画像領域のトナー付着量の平均値を算出して、１面目の画像領域に所定量以上のトナーが有る否かによりトナー像の重なりを検出するので、トナー像の重なりを迅速かつ確実に検出することができる。
【００１９】
第３の手段による発明によれば、用紙の主走査方向の各画像領域の１面目のトナー付着量が最も多い画像領域のトナー付着量に応じて転写電圧の出力を決定するので、用紙の主走査方向で転写不足が生じることがない。
【００２０】
第４の手段による発明によれば、温度及び湿度に基づいて転写電圧の出力を変更するので、温度及び湿度による用紙の抵抗の変化に応じた適切な転写電圧を決定することができる。
【００２１】
第５の手段による発明によれば、使用される用紙の抵抗を検出しこの抵抗に基づいて転写電圧の出力を変更するので、紙種、坪量、吸湿度度合いによって変化する用紙の抵抗に応じた適切な転写電圧を決定することができる。
【００２２】
第６の手段による発明によれば、写真モードの場合に転写電圧の出力の変更を行なうので、写真の転写品質が高まる。
【００２３】
第７の手段による発明によれば、モノクロモードの場合はブラックトナーの抵抗が小さいので、本発明のような転写電圧の出力の変更を行なう必要がなく、制御を簡単にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２５】
図１は本発明を実施した画像形成装置の概略構成図を示す。画像形成装置は、画像形成部１と画像読取り部２からなっている。
【００２６】
画像形成部１には、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）のそれぞれの色のトナー像を形成する画像形成ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋが中間転写ベルト４の直線部分に沿って配置されている。
【００２７】
中間転写ベルト４は、駆動ローラ５、従動ローラ６に架設されて矢印方向に走行可能である。中間転写ベルト４の内側には、各画像形成ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋの像担持体と中間転写ベルト４を介して対向し、像担持体上のトナー像を中間転写ベルト４に転写させてカラートナー像を形成する１次転写ローラ７が配設されている。
【００２８】
給紙部８から給紙路９を通ってタイミングローラ１０を経て給紙される用紙Ｐに中間転写ベルト４上のカラートナー像を転写する２次転写ローラ１１が、中間転写ベルト４の駆動ローラ５と中間転写ベルト４を介して対向するように配設されている。中間転写ベルト４上に残留したトナーを除去するベルトクリーニング装置１２が、中間転写ベルト４の従動ローラ６と中間転写ベルト４を介して対向するように配設されている。
【００２９】
２次転写ローラ１１よりも用紙搬送方向の下流側の排紙路１３には、２次転写ローラ１１により転写されたカラートナー像を定着する定着器１４と、トナー像が定着された用紙Ｐを排紙トレイ１５に排出する排紙ローラ１６が配設されている。
【００３０】
排紙ローラ１６の上流側の排紙路１３から分岐してタイミングローラ１０の上流側に至る両面コピー用の搬送路１７が形成されている。
【００３１】
２次転写ローラ１１には、２次転写ローラ１１に転写出力電圧を印加する転写出力電源１８が接続されている。
【００３２】
画像形成装置には、画像読取り部２からの画像データを処理する画像処理部１９と、画像処理部１９からの画像情報に基づいて画像の重なりを判別する画像重なり判別部２０と、画像重なり判別部２０からの画像重なり情報と、温湿度センサ２１からの温度及び湿度情報と、用紙抵抗検出装置２２からの用紙抵抗とに基づいて転写出力を求め、この転写出力になるように転写出力電源１９を調整する転写出力調整部２３とを有している。
温湿度センサ２１は、画像形成装置内の適宜箇所、好ましくは給紙部８の近傍に設けられ、画像形成装置内の温度と湿度を測定する。用紙抵抗検出器２２は、タイミングローラ１０の対に直流電源２４を印加し、タイミングローラ１０に挟まれた用紙Ｐを介して流れる電流を電流計２５で測定するものである。
【００３３】
以上の構成からなる画像形成装置の両面コピー動作を説明する。
【００３４】
各画像形成ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋで形成された各色のトナー像は１次転写ローラ７により順次中間転写ベルト４に転写されて合成されカラートナー像となる。中間転写ベルト４上のカラートナー像は矢印方向に搬送され、２次転写ローラ１１により用紙Ｐの１面目に転写される。カラートナー像が転写された用紙Ｐは、定着器１４を通過し、ここでカラートナー像が定着される。次に、用紙Ｐは排紙ローラ１６でスイッチバックして、搬送路１７を通ってタイミングローラ１０に至り、給紙路９を通って再び２次転写ローラ１１を通過し、ここで中間転写ベルト４上の次のカラートナー像が用紙Ｐの２面目に転写され、定着器１４で定着された後、排紙ローラ１６から排紙トレイ１５に排紙される。
【００３５】
次に、画像処理部１９、画像重なり判定部２０及び転写出力調整部２３による、２次転写ローラ１１に印加する転写出力の制御について、図２に示すフローチャートにしたがって説明する。
【００３６】
画像読取り部２により、両面−両面コピーの場合は原稿の１面目と２面目、片面−両面コピーの場合は１枚目と２枚目の原稿が読み取られると、画像処理部１９は、ステップＳ１０１で用紙の１面目と２面目の画像データを読み込み、ビットマップ化し、ＲＧＢの画像信号に分解する。ステップＳ１０２で、各画素毎に、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（ｋ）の色とトナー付着量に変換する。ステップＳ１０３で、用紙の１面目と２面目のそれぞれの画像領域をメッシュに区切り、各メッシュのトナー付着量の平均値を算出する。
【００３７】
用紙サイズの情報は、プリント前に予めユーザにより指定されている。したがって、画像処理部１９では、各画素毎の濃度情報と用紙サイズ情報から、用紙上に作像されるトナー像の位置と濃度の情報を求めることができる。
【００３８】
画像重なり判別部２０は、ステップＳ１０４で、用紙の１面目と２面目の同じ位置で、トナーがあるメッシュがあるか（すなわちトナーの重なりがあるか）を判別する。解像度６００ｄｐｉの場合、画像の重なりの判別を行うメッシュの大きさは１００ドット四方である。重なりがあれば、ステップＳ１０４で用紙の２面目のトナー付着量が所定の閾値（例えば４ｇ/ｍ２）を超えているか否か判別する。超えていれば、ステップＳ１０５で用紙の１面目のトナー付着量が所定の閾値（例えば４ｇ/ｍ２）を超えているか否かを判別する。超えていれば、ステップＳ１０６で、用紙の幅方向（搬送方向に対して垂直方向）のメッシュの中で、１面目のトナー付着量が最も多いメッシュに合わせた転写出力を決定する。
【００３９】
転写出力は、最も良好な画像が得られる適正な値がある。適正値より、小さすぎるとがさつきが発生し、大きすぎるとがさつきや転写率の低下が発生する。２面目の適正な転写出力は、１面目に画像が無い場合に、ブルーのベタ画像（７ｇ/ｍ２）が良好に転写できる電圧とした。図３は、温度２３℃、湿度６５％のときの１面目のトナー付着量に対する２面目の適正な転写出力を示す。
【００４０】
なお、前記ステップＳ１０４でトナーの重なりがなく、ステップＳ１０５で１面目のトナー付着量が所定の閾値以下であり、ステップＳ１０６で２面目のトナー付着量が所定の閾値以下であれば、ステップＳ１０８に移行する。
【００４１】
ステップＳ１０８では、湿温度センサ２１からの周囲の温度及び湿度、用紙抵抗検出器２２からの用紙抵抗に基づいて、用紙の２面目の転写出力を最終決定する。
【００４２】
用紙の抵抗が低い場合、２面目の転写性は、１面目に形成されたトナー像のトナーの抵抗の影響を受ける。用紙の抵抗が高い場合、２面目の転写性は、１面目に形成されたトナー像のトナーの抵抗よりも用紙の抵抗の影響を受ける。一般に、紙は吸湿によって抵抗が低下するため、画像形成装置に用いる用紙の抵抗も周囲の温度や湿度の環境によって変化する。用紙は１面目のトナー像を転写した後に定着器１４を通過することで、ある程度水分が蒸発するが、完全には乾燥しない。そこで、前述の温湿度センサ２１により画像形成装置の内部の温度、湿度を検出し、この検出温度と検出湿度、及び１面目のトナー付着量に応じて、２面目の転写出力を最終決定する。図４は、温度１０℃、湿度１５％、温度２３℃、湿度６５％、温度３０℃、湿度８５％のときの１面目のトナー付着量に対する２面目の適正な転写出力を示す。
【００４３】
また、紙の抵抗は、紙種や坪量、吸湿度合い等によって様々であるため、画像形成装置のタイミングローラ１０を利用した前述の用紙抵抗検出器２２により用紙Ｐの搬送中に抵抗を検出し、その検出抵抗に応じて１目目のトナー付着量に対する２面目の転写出力を最終決定してもよい。
【００４４】
最後に、ステップＳ１０７で、転写出力を転写出力電源１８に出力する。これにより、適正な転写出力が２次転写ローラ１１に印加される。
【００４５】
図５は、前述の転写出力制御のイメージを示し、用紙の副走査方向、即ち搬送方向にトナー付着量が異なっている場合を示す。図５（ａ）に示すように１面目（２面目側から見て対応する位置を示す。）にライトブルーの４ｇ/ｍ２の画像Ａとダークブルーの８ｇ/ｍ２の画像Ｂが離れて形成されていて、図５（ｂ）に示すように２面目に４ｇ/ｍ２以上のベージュのベタ画像Ｃを１面目のライトブルーの画像Ａとダークブルーの画像Ｂの両方に重なるようにプリントする場合、２面目を一様な転写出力で転写すると、転写むらが発生する。すなわち、図５（ｃ）に示すように、１面目に画像が無い部分Ｃ１はきれいなベージュのベタ画像が転写されるが、１面目にライトブルーの画像Ａがある領域Ｃ２とダークブルーの画像Ｂがある領域Ｃ３はそれらのトナー付着量に応じて色むらが生じる。しかし、本発明では、図５（ｄ）に示すように、１面目の各領域のトナー付着量に応じて転写出力が決定されるので、図（５ｅ）に示すように、２面目の画像Ｃは均一な色むらの無いきれいな画像が転写される。
【００４６】
図６は、用紙の１面目に主走査方向、即ち搬送方向と垂直な方向にトナー付着量が異なる画像がある場合を示す。図６（ａ）に示すように、１面目（２面目側から見て対応する位置を示す。）に主走査方向に８ｇ/ｍ２、６ｇ/ｍ２、４ｇ/ｍ２の３つの異なる画像濃度の領域Ａａ、Ａｂ、Ａｃがある画像Ａと、８ｇ/ｍ２の画像Ｂが離れて形成され、図６（ｂ）に示すように２面目に４ｇ/ｍ２以上の画像Ｃを１面目の画像Ａと画像Ｂの両方に重なるようにプリントする場合、図６（ｄ）に示すように、１面目に画像Ａがある領域Ｃ２のうちトナー付着量が最も高い領域Ｃ２ａのトナー付着量に応じて転写出力が決定されるので、図（６ｅ）に示すように、２面目の画像Ｃは均一な色むらの無いきれいな画像が転写される。
【００４７】
以上の前記転写出力の制御は、写真モードの場合に行うことが好ましい。写真画像は文字画像よりもトナー付着量が多く、裏面への影響が大である一方、文字画像に比して転写品質への要求が高いからである。
【００４８】
また、前記転写出力の制御は、１面目がモノクロモードの場合は行わなくてもよい。ブラックのトナーは色材にカーボンが使用されており、カラートナーと比べると抵抗が低いからである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明にかかる画像形成装置の概略構成図。
【図２】転写出力を決定する制御動作を示すフローチャート。
【図３】１面目のトナー付着量に対する２面目の転写出力の関係を示す図。
【図４】種々の温度湿度環境における１面目のトナー付着量に対する２面目の転写出力の関係を示す図。
【図５】本発明の転写出力制御の一例をイメージ的に示す図。
【図６】本発明の転写出力制御の他の例をイメージ的に示す図。
【図７】用紙のトナー付着量と抵抗との関係を示す図。
【図８】用紙の１面目のトナー付着量と転写電圧を変化させたときの転写性を示す図。
【符号の説明】
【００５０】
３Ｙ、３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ  画像形成ユニット（画像形成手段）
４  中間転写ベルト（像担持体）
１１  ２次転写ローラ（転写手段）
１４  定着器（定着手段）
１９  画像処理部
２０  画像重なり判別部（トナー像の重なり検出手段）
２１  温湿度検出センサ（温湿度検出手段）
２２  用紙抵抗検出器（用紙抵抗検出手段）
２３  転写出力調整部（転写出力調整手段）
【図１】
2010072326.tif 000003
【図２】
2010072326.tif 000004
【図３】
2010072326.tif 000005
【図４】
2010072326.tif 000006
【図５】
2010072326.tif 000007
【図６】
2010072326.tif 000008
【図７】
2010072326.tif 000009
【図８】
2010072326.tif 000010