(57)【要約】【課題】像担持体の表面の移動速度に差を持たせることによって一次転写効率を向上させる構成において、二次転写不良による異常画像発生を防止する。【解決手段】感光体１１の各々の表面と、中間転写ベルト１５の表面との間に、移動速度差を付ける駆動制御手段１０１と、感光体１１の各々が形成する画像の画像面積率を算出する画像処理手段１００を有する。駆動制御手段１０１は、各画像の画像面積率に応じて、感光体１１の表面毎に移動速度差を設定する。ここで、設定される移動速度差は、その合計値が所定の範囲内である。【選択図】図１
2015219415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１の像担持体の表面に形成した画像を、順次、第２の像担持体の表面に重ね合わせ、重ね合わせた画像を第３の像担持体に一括転写する構成の画像形成装置であって、
前記複数の第１の像担持体の各々の表面と、前記第２の像担持体の表面との間に、移動速度差を付ける駆動制御手段と、
前記複数の第１の像担持体の各々が形成する画像の画像面積率を算出する画像処理手段と、を有し、
前記駆動制御手段は、各画像の画像面積率に応じて、前記複数の第１の像担持体の表面毎に前記移動速度差を設定し、
設定される前記移動速度差は、その合計値が所定の範囲内であることを特徴とする、画像形成装置。
【請求項２】
前記駆動制御手段は、装置の使用環境に応じて、前記移動速度差を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】
前記駆動制御手段は、前記複数の第１の像担持体の各々の走行距離に応じて、前記移動速度差を設定することを特徴とする、請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記駆動制御手段は、前記第２の像担持体の走行距離に応じて、前記移動速度差を設定することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
複数の第１の像担持体の表面に形成した画像を、順次、第２の像担持体の表面に重ね合わせ、重ね合わせた画像を第３の像担持体に一括転写する構成の画像形成装置の制御方法であって、
前記複数の第１の像担持体の各々の表面と、前記第２の像担持体の表面との間に、移動速度差を付ける駆動制御工程と、
前記複数の第１の像担持体の各々が形成する画像の画像面積率を算出する画像処理工程と、を有し、
前記駆動制御工程は、各画像の画像面積率に応じて、前記複数の第１の像担持体の表面毎に前記移動速度差を設定し、
設定される前記移動速度差は、その合計値が所定の範囲内であることを特徴とする、画像形成装置の制御方法。
【請求項６】
複数の第１の像担持体の表面に形成した画像を、順次、第２の像担持体の表面に重ね合わせ、重ね合わせた画像を第３の像担持体に一括転写する構成の画像形成装置の制御プログラムであって、
前記画像形成装置を、
前記複数の第１の像担持体の各々の表面と、前記第２の像担持体の表面との間に、移動速度差を付ける駆動制御手段と、
前記複数の第１の像担持体の各々が形成する画像の画像面積率を算出する画像処理手段とを有するように動作させ、
前記駆動制御手段は、各画像の画像面積率に応じて、前記複数の第１の像担持体の表面毎に前記移動速度差を設定し、
設定される前記移動速度差は、その合計値が所定の範囲内であるように動作させるための、画像形成装置の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置、その制御方法及びプログラムに関し、特に、二次転写方式の装置における転写効率の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置の技術分野においては、単一又は複数の感光体等の第１の像担持体上に形成された現像剤像（トナー像）を、第２の像担持体である中間転写体上に転写することで中間転写体上の複数トナー像を形成した後、中間転写体上の複数色トナー像を第３の像担持体である転写材上に転写することで多色画像を形成する「二次転写方式」が従来知られている。
【０００３】
第１の像担持体から第２の像担持体への形成画像の転写を一次転写、第２の像担持体から第３の像担持体への形成画像の転写を二次転写と呼ぶ。
【０００４】
特許文献１には、そのような二次転写方式において、画像の濃度ムラや文字の中抜けを防止するために、第１の像担持体の表面と第２の像担持体の表面との移動速度差を大きくすることなどが記載されている。特許文献１は、この速度差を大きくすることで、一次転写ニップの中でトナーを動かし、第１の像担持体に対するトナーの付着力を減らし、一次転写効率を向上させている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１で言及される像担持体の表面間で移動速度差を持たせる技術を、単に多色画像を形成するタンデム型画像形成装置に適用した場合、トナー像の第２の像担持体に対する付着力が過剰に強くなり、二次転写ができなくなって画像不良を起こすことがある。例えば、端部画像が抜けるといった異常画像が見られる。
【０００６】
一つの中間転写体に対して複数の感光体を配置して多色画像を形成する装置においては、中間転写体の回転方向に対して上流から下流に向けて複数の感光体を配列する構成を取る。したがって、上流にある感光体から転写されたトナー像は、それより下流にあるすべての一次転写ニップを通過してから二次転写へ向かう。
【０００７】
上流にある感光体から転写されたトナー像は、速度差の大きい下流の一次転写ニップを通過するたびに、速度差によって中間転写体にこすりつけられることになる。どの程度の速度差を付けるかは、トナー像の濃度や、用いるトナーの付着力に応じて変化する。そのため、毎回一定の付着力が付与される場合と異なり、上流のトナー像が最終的に付与される付着力がどの程度であるかは、予想が困難である。例えば、最上流にある感光体のトナー像に想定外に強固な付着力が付与されることになり、二次転写に失敗する可能性がある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、像担持体の表面の移動速度に差を持たせることによって一次転写効率を向上させる構成において、二次転写不良による異常画像発生を防止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は、第１の態様として、複数の第１の像担持体の表面に形成した画像を、順次、第２の像担持体の表面に重ね合わせ、重ね合わせた画像を第３の像担持体に一括転写する構成の画像形成装置であって、前記複数の第１の像担持体の各々の表面と、前記第２の像担持体の表面との間に、移動速度差を付ける駆動制御手段と、前記複数の第１の像担持体の各々が形成する画像の画像面積率を算出する画像処理手段と、を有し、前記駆動制御手段は、各画像の画像面積率に応じて、前記複数の第１の像担持体の表面毎に前記移動速度差を設定し、設定される前記移動速度差は、その合計値が所定の範囲内であることを特徴とする、画像形成装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、像担持体の表面の移動速度に差を持たせることによって一次転写効率を向上させる構成において、二次転写不良による異常画像発生を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の要部を示す図である。
【図２】一次転写率の変化について説明するための図である。
【図３】像担持体表面の移動速度に差を付けることの意義を説明するための図（その１）である。
【図４】像担持体表面の移動速度に差を付けることの意義を説明するための図（その２）である。
【図５】像担持体表面の移動速度に差を付けた場合の課題を説明するための図（その１）である。
【図６】像担持体表面の移動速度に差を付けた場合の課題を説明するための図（その２）である。
【図７】像担持体表面の移動速度に差を付けた場合の課題を説明するための図（その３）である。
【図８】本発明の実施形態における画像面積率に応じて速度差を制御する構成の一例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態における処理の流れを示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜画像形成装置の構成＞
図１に、本実施形態の要部を示す。
本実施形態に係る画像形成装置１は、公知の中間転写方式により用紙Ｓ上に画像を形成する。駆動ローラ１３、張架ローラ１４、二次転写ローラ１６などに張架された無端状の中間転写ベルト１５は、図中矢印Ａの方向に回転している。この回転の上流から下流にかけて複数の感光体１１が配設され、その対向ローラと併せて一次転写ニップを形成している。
【００１３】
感光体１１は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックなどの各色トナーに対応して複数設けられる。感光体１１は、その表面に露光器により一様電界が付与された後、光走査手段１２によりバイアスが印加され、トナーの付着、中間転写ベルト１５への転写（一次転写）、余剰トナーのクリーニングというプロセスを経る。これらのプロセス実施に必要な手段と感光体１１を併せて「ステーション」と呼ぶ。すなわち、各色に対応してステーションが設けられる。なお、光走査手段１２は、各ステーション毎に設けてもよいし、複数の電子ビームを出力するものを一つ設けることとしてもよい。
【００１４】
画像形成装置１は、複数の感光体１１に順次形成した複数の可視の色現像画像を無端移動する中間転写ベルト１５上に順次重ね合わせて一次転写し、中間転写ベルト１５に接触配置され接地された二次転写ローラ１６と、二次転写ローラ１６に中間転写ベルト１５を介して対向配置され所定のバイアスが印加された対向ローラ１７によって中間転写ベルト１５上のトナー像を用紙Ｓに一括して二次転写する構成である。
【００１５】
用紙Ｓは、用紙搬送経路１８に沿って図中矢印Ｂの方向に搬送される。二次転写ニップ１６ａで、各色トナー像が重畳されたトナー像が用紙Ｓ上に転写される（二次転写）。二次転写ニップ１６ａの下流には加熱及び加圧によりトナー像を用紙Ｓに定着させるプロセスを設けるのが一般的である。
【００１６】
画像処理手段１００は、印刷情報から色成分毎に画像を生成し、各色ステーションの光走査手段１２に生成画像を渡す。光走査手段１２は、生成画像にもとづいて静電潜像の形成を行う。その一方で、画像処理手段１００は、各色画像から画像面積率を計算し、計算した各色の画像面積率を駆動制御手段１０１に渡す。駆動制御手段１０１は、各色の画像面積率に基づいて、ギヤなどの駆動手段を制御して、感光体１１の回転速度を制御する。これによって、感光体１１の表面の移動速度が、ステーションごとに制御される。
【００１７】
なお、画像形成装置１の仮想的な構成要素である画像処理手段１００、駆動制御手段１０１は、例えば、画像形成装置１のハードウェアリソースを利用するような組み込みソフトウェアプログラムにより実現することができる。
【００１８】
＜像担持体表面の移動速度に差を付ける＞
図１で示したような中間転写方式を用いた画像形成装置１において、感光体１１と中間転写ベルト１５に速度差を設けることで、図２に示すように一次転写率が向上し消費トナーを減らすことが出来る。
【００１９】
図３と図４を参照してこのことの技術的意義を説明する。図３に示すように、速度差が無い場合、一次転写ニップ中のトナーにおいて、感光体１１との付着力が高いトナーや、ニップにかかる圧力により付着力が増加してしまい、転写電界によって転写不可になることがある。一方で、図４に示すように、速度差を設けた場合、中間転写ベルト１５に転写されたトナーが上述した付着力が高いまたは増加してしまったトナーを動かすことで感光体１１との付着力を減らし電界によって転写できるようになる。
【００２０】
しかしながら、その一方で電界によって中間転写ベルト１５に転写されて保持されたトナーは感光体１１と中間転写ベルト１５の速度差によって中間転写ベルト１５により強固にこすり付けられる副作用がある。特に図５に示すように、画像の端部においては感光体１１と中間転写ベルト１５の接触圧が集中し、トナーにかかる圧力が大きくなる。このように速度差大かつ画像の端部では特にトナーと中間転写ベルト１５の付着力が増加してしまい、この状況で二次転写部にトナーが搬送されて二次転写した場合、画像の端部のみ局所的にトナーの付着力が高いため、二次転写できず、図６に示すように端部で画像が抜ける異常画像となってしまう。
【００２１】
ここで図１に示したように一般的に複数の感光体１１が中間転写ベルト１５に対して接触配置されて順次形成した複数の可視の色現像画像を無端移動する中間転写ベルト１５上に順次重ね合わせるような構成では、例えばベルト回転方向最上流のイエローステーションで一次転写されたトナー像は下流のＭＣＫステーションを通過する際に都度上述した圧力を受けるため、上流側のステーションから転写されたトナーほどより強固に中間転写ベルト１５と付着してしまう。したがって、該当するステーションの画像面積率や感光体電位の情報のみで各ステーションの速度差を決定してしまうと、すべてのステーションの速度差が大きくなってしまった場合に上流側のステーションから転写したトナーが二次転写部で転写できなくなってしまう場合がある。
【００２２】
次に速度差と逆転写率の関係について説明する。
図１に示したように一般的に複数の感光体１１が中間転写ベルト１５に対して接触配置されて順次形成した複数の可視の色現像画像を無端移動する中間転写ベルト１５上に順次重ね合わせるような構成では、例えばベルト回転方向最上流のイエローステーションで一次転写されたトナー像は下流のＭＣＫステーションを通過する際に、中間転写ベルト１５から感光体１１にトナーが戻ってしまうことがある（逆転写）。
【００２３】
これは大別して二つの理由が考えられる。第１の理由は、ニップ中などの放電によってトナーが逆帯電し転写電界に対して逆向きの力を受け移動するためである。第２の理由は、単純にトナーと感光体１１が接触することで力学的に移動するためである。第１の理由に関しては静電気力によるものであるため、速度差とは無関係である。しかしながら、第２の理由に関しては速度差の影響をうける。
【００２４】
先ず単純に、逆転写が発生するステーションで速度差が大きい場合（第１のケース）、図２ないし図６を参照しながら説明したように、ニップ中で感光体１１とトナーの付着力が低下するため、一旦逆転写して感光体１１上に戻ったトナーも再度同じステーションで再度ベルト上に転写することが可能となり、結果として逆転写率が低下する。
【００２５】
次に、上流側のステーションにおいて速度差が大きい条件で転写され、下流側の逆転写が発生するステーションは速度差がない場合（第２のケース）、下流ステーションで感光体１１とトナーの付着力を下げる効果は当然得られないが、一方で図２ないし図６でも説明したとおり、上流ステーションで速度差が大きいことでトナーと中間転写ベルト１５の付着力が増加するため、そもそも第２のケースにおいては力学的に感光体１１に戻りづらく、これも逆転写率が低下する。
【００２６】
また、当然、上流／下流ステーション共に速度差が大の場合（第３のケース）も、第１、第２のケースと同等の効果が得られるため逆転写率は低下する。
従って各ステーションの速度差と転写率/逆転写率の関係は図７に示すようになるため、転写率は該当するステーションに速度差を設けない限りは増えることは無いが、逆転写率はその限りではない。
【００２７】
＜画像形成装置の動作＞
図２ないし図７を参照しながら説明した課題及び効果に対して、本実施形態では各ステーションの速度差を複数の感光体１１上の画像面積率によって制御することを特徴とする。例えば図８に示すような各ステーションの画像面積率の場合における各ステーションの速度の制御値の一例である。
【００２８】
図８の条件１のように各ステーションの画像面積が一様な場合は基本的に各ステーション一様に速度差を設けることで各ステーションのトナー消費量を減らすことができる。しかしながら、全ステーションに速度差を設けると図２ないし図６で説明した課題が発生してしまう為、あまり大きな速度差をつけることができない。これに対して条件２，３，４のように特定のステーションの画像面積率が高いような場合においては、画像面積率が相対的に高いステーションの速度差を大きく、画像面積率が低いステーションの速度差を小さくし各ステーションの速度差の和を所定の範囲におさめる。その結果、図２で説明した異常画像を発生させることなく、各ステーションのトナー消費量を効率よく減らすことが可能となる。
【００２９】
図９に、上記構成を実現するための具体的な処理の流れを示す。図９に示すように、まず、画像処理手段１００が、印刷情報から各色画像の画像面積率を算出する（Ｓ１０１）。次に、駆動制御手段１０１が、算出した画像面積率に対し、速度差と転写率／逆転写率の関係からトータルのトナー消費量が最も少なくなる各ステーションの速度差を算出する（Ｓ１０２）。
【００３０】
駆動制御手段１０１は、少なくとも、図８に示したような各条件を、さまざまな画像面積率のパターンに対応する速度差を記憶したテーブルの形式で、レジスタ等に記憶している。ここで、前述のように、速度差の合計値は、所定の範囲内に抑えられている。所定の範囲とは、最上流の色ステーションのトナー像の二次転写に影響が出ない範囲である。
【００３１】
このように速度差の合計値が所定の範囲内に抑えられていれば（Ｓ１０３，Ｙｅｓ）、駆動制御手段１０１は、ステーション毎に、算出された速度差から感光体モータ回転数（周波数）を算出する（Ｓ１０４）。次に、算出した感光体モータ回転数（周波数）を感光体モータ（不図示）に入力する（Ｓ１０５）。
【００３２】
本実施形態によれば、一次転写の際に像担持体の表面の移動速度に差を付ける。特に、感光体１１の回転を速くする。そのため、一次転写効率が向上する（図２）。その一方で、上流ステーションのトナー像の二次転写不良を防ぐため、速度差の合計値が所定の範囲内に収まるようにする。その結果、第２の像担持体（中間転写ベルト１５）への過剰な付着力が発生することなく、二次転写不良が防げる。また、異常画像の発生を防止することができる。
【００３３】
上記実施形態は、以下のように変形実施することもできる。
図２ないし図６に示した課題は、トナーと中間転写ベルト１５の付着力によって左右される。したがって速度差でだけでなく、例えば温湿度環境によりトナーの粘着性が上下したり、トナー自体が現像機内で攪拌されることでトナーの外添剤が剥離し、トナーそのものの付着力が増加したり、感光体や中間転写ベルトの表面状態が変動することによっても変化する。そこで環境や現像器／感光体／中間転写ベルトの走行距離に応じて、各ステーションの速度差を変えることで、使用条件によらず異常画像がない範囲で効率的にトナー消費量を減らすことが出来る。
【００３４】
なお、このように環境や走行距離に応じて、駆動制御手段１０１が速度差を設定する構成であっても、速度差の合計値を所定の範囲内に抑える処理を行う。そのため、このような変形実施形態においても、二次転写不良が防げ、異常画像の発生を防止することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１    画像形成装置
１１    感光体
１５    中間転写ベルト
１００    画像処理手段
１０１    駆動制御手段
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３６】
【特許文献１】特許３９９７１３７号公報
【図１】
2015219415.tif 000003
【図２】
2015219415.tif 000004
【図３】
2015219415.tif 000005
【図４】
2015219415.tif 000006
【図５】
2015219415.tif 000007
【図６】
2015219415.tif 000008
【図７】
2015219415.tif 000009
【図８】
2015219415.tif 000010
【図９】
2015219415.tif 000011