(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体、該像担持体上にトナー像を形成する像形成手段及び前記像担持体上のトナー像を記録材に転写する接触式の転写手段を有する画像形成装置において、
記録材の硬度を測定する測定手段と、
前記測定手段の測定結果に応じて、前記転写手段の押圧力、前記像担持体の線速度と記録材の線速度との速度差及び前記像形成手段によるトナー像形成時における前記像担持体へのトナー付着量の少なくとも１以上の画像形成条件を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記硬度が高い程、前記押圧力を低く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】
前記制御手段は、前記硬度が高い程、前記速度差を大きく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】
前記制御手段は、前記硬度が高い程、前記トナー付着量を少なくすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記硬度対前記画像形成条件の対応表を記憶している記憶手段を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
像担持体、該像担持体上にトナー像を形成する像形成手段及び前記像担持体上のトナー像を記録材に転写する接触式の転写手段を有する画像形成装置において、
前記像形成手段によるトナー像形成時における前記像担持体へのトナー付着量を、記録材の硬度が高い程、前記トナー付着量を少なくするように制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
記録材の前記硬度を入力する入力手段を有することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記硬度対前記画像形成条件の対応表を記憶している記憶手段を有することを特徴とする請求項６又は７に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、トナー像を記録材に転写する転写技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の電子写真画像形成装置においては、広く使用されているコロナ放電器に代えて、導電性ローラや導電性ブラシを用いた接触式の転写手段が用いられる傾向にある（例えば特許文献１）。
【０００３】
しかしながら、接触式の転写装置では、「中抜け」と称される現象が問題となっており、特許文献１では、この中抜けを防止するために、記録材の厚さに応じて転写手段の押圧力を制御することが提案されている。
【特許文献１】特開平６−２５８９６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明者の検討によれば、特許文献１のように記録材の厚さに応じて転写手段の押圧力を制御したのでは、中抜けや画像のムラを十分に防止できないことが判明した。
【０００５】
転写工程において発生する中抜けは、記録材が硬い場合に発生するが、記録材の硬度は記録材の厚さのみに依存するのではなく、記録材の種類によって異なる。例えば、コート紙は、薄いものでも厚い非コート紙よりも硬度が高く、中抜けが発生しやすい。コート紙の中でも、軽量コート紙と、コート紙と、アート紙とでは、紙の硬度が異なり、中抜け等の転写不良を起こさない条件が異なる。従って、特許文献１のように記録材の厚さに応じて押圧力を変えたのでは、中抜けや画像のムラを十分に防止することができない。
【０００６】
本発明は、従来技術における前記に説明した問題を解決し、転写工程において発生しやすい中抜けや画像のムラを防止し、高画質の画像を長期間に亘って形成することが出来る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】
【０００７】
前記目的は下記の発明により達成される。
１．像担持体、該像担持体上にトナー像を形成する像形成手段及び前記像担持体上のトナー像を記録材に転写する接触式の転写手段を有する画像形成装置において、
記録材の硬度を測定する測定手段と、
前記測定手段の測定結果に応じて、前記転写手段の押圧力、前記像担持体の線速度と記録材の線速度との速度差及び前記像形成手段によるトナー像形成時における前記像担持体へのトナー付着量の少なくとも１以上の画像形成条件を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
２．前記制御手段は、前記硬度が高い程、前記押圧力を低く設定することを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。
３．前記制御手段は、前記硬度が高い程、前記速度差を大きく設定することを特徴とする前記１又は２に記載の画像形成装置。
４．前記制御手段は、前記硬度が高い程、前記トナー付着量を少なくすることを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
５．前記硬度対前記画像形成条件の対応表を記憶している記憶手段を有することを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
６．像担持体、該像担持体上にトナー像を形成する像形成手段及び前記像担持体上のトナー像を記録材に転写する接触式の転写手段を有する画像形成装置において、
前記像形成手段によるトナー像形成時における前記像担持体へのトナー付着量を、記録材の硬度が高い程、前記トナー付着量を少なくするように制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
７．記録材の前記硬度を入力する入力手段を有することを特徴とする前記６に記載の画像形成装置。
８．前記硬度対前記画像形成条件の対応表を記憶している記憶手段を有することを特徴とする前記６又は７に記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、転写不良による中抜けや画像のムラが十分に防止され、高画質の画像を安定して形成する画像形成装置が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に実施の形態により本発明を説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。
（１）実施の形態１
（１）−１  装置構成
図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の一例である両面に画像形成が可能な電子写真方式のカラー画像形成装置の全体構成図であり、該カラー画像形成装置３は、用紙の片面に画像形成する片面モードと用紙の両面に画像形成する両面モードとを有する。
【００１０】
図１において、画像形成装置３は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、自動原稿送り装置１０、スキャナの機能を有する原稿読取装置２０、画像形成手段３１、画像処理部３２、定着装置３６、給紙搬送部３５、排紙部３７、排紙トレイ３７Ｃ、自動両面コピーのための再搬送手段（ＡＤＵ）３８を備えている。像担持体としての中間転写体６上にトナー像を形成する画像形成手段３１は、複数組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋからなる。
【００１１】
イエロー色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、感光体１Ｙの周囲に配置された帯電装置２Ｙ、露光装置３Ｙ、現像装置４Ｙ、１次転写装置７Ｙ及びクリーニング装置８Ｙを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、感光体１Ｍ、帯電装置２Ｍ、露光装置３Ｍ、現像装置４Ｍ、１次転写装置７Ｍ及びクリーニング装置８Ｍを有する。シアン色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、感光体１Ｃ、帯電装置２Ｃ、露光装置３Ｃ、現像装置４Ｃ、１次転写装置７Ｃ及びクリーニング装置８Ｃを有する。黒色画像を形成する画像形成部１０Ｋは、感光体１Ｋ、帯電装置２Ｋ、露光装置３Ｋ、現像装置４Ｋ、１次転写装置７Ｋ及びクリーニング装置８Ｋを有する。帯電装置２Ｙと露光装置３Ｙ、帯電装置２Ｍと露光装置３Ｍ、帯電装置２Ｃと露光装置３Ｃ及び帯電装置２Ｋと露光装置３Ｋとは、潜像形成手段を構成する。
【００１２】
像担持体としての中間転写体６は、無端状のベルトであり、複数のローラ６Ａ〜６Ｅにより張架され、回動可能に支持されている。
【００１３】
画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ及び１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に１次転写装置７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ及び７Ｋにより逐次転写されて（１次転写）、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット３５Ａ内に収容された用紙Ｐは、給紙手段２１により給紙され、給紙ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、レジストローラ２３等を経て、転写手段としての２次転写装置７Ａに搬送され、用紙Ｐ上にカラー画像が転写される（２次転写）。カラー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置３６により加熱加圧定着の定着処理がなされ、排紙ローラ２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に排紙して積載される。
【００１４】
一方、２次転写装置７Ａにより用紙Ｐにカラー画像を転写した後、用紙Ｐを分離した中間転写体６は、クリーニング装置８Ａにより残留トナーが除去される。
【００１５】
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋにそれぞれ新規トナーを補給するトナー補給手段である。
【００１６】
画像形成装置３の上部には、自動原稿送り装置１０と原稿読取装置２０から成る画像読取装置ＹＳが設置されている。自動原稿送り装置１０の原稿台上に載置された原稿ｄは搬送手段により搬送され、原稿読取装置２０の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれる。
【００１７】
ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、画像書き込み部（露光装置）３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに信号を送る。
【００１８】
自動原稿送り装置１０は自動両面原稿搬送手段を備えている。この自動原稿送り装置１０は原稿載置台上から給送される多数枚の原稿ｄの内容を、連続して一挙に読み取り、記憶手段に蓄積する事が可能であるから（電子ＲＤＨ機能）、複写機能により多数枚の原稿内容を複写する場合、或いはファクシミリ機能により多数枚の原稿ｄを送信する場合等に便利に使用される。
【００１９】
両面モード時には、第１面の画像形成を終えて定着装置３６を通過した用紙Ｐは、排紙路切り替え板３７Ａにより再搬送手段３８に送り込まれ、再び画像形成手段３１において第２面に画像形成された後、排紙部３７の排紙ローラ３７Ｂにより排紙トレイ３７Ｃに排紙され、積載される。
【００２０】
図３は本発明の実施の形態１における制御系のブロック図でる。
【００２１】
図３において、１００は全体の制御を行う制御手段、１０１は図１における操作部３９に設けられた紙種設定釦であり、図２に示すように、アート紙、コート紙、非塗工紙、ＯＨＰ、ハガキを指定することができる。１０２は図１におけるレジストローラ２３及び転写ローラ７Ｒを回転駆動するモータ、１０３は転写ローラ７Ｒの押圧力を制御するモータである。１０４は図１における現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋの現像バイアス電源であり図では１０４で纏めて示しているが、実際には、４ＹＥ（現像装置４Ｙのバイアス電源）４ＹＥ（現像装置４Ｙのバイアス電源）４ＹＥ（現像装置４Ｙのバイアス電源）、４ＭＥ（現像装置４Ｍのバイアス電源）、４ＣＥ（現像装置４Ｃのバイアス電源）、４ＫＥ（現像装置４Ｋのバイアス電源）からなり、現像バイアス電源４ＹＥ、４ＭＥ、４ＣＥ、４ＫＥは個々に制御される。
【００２２】
図４は転写ローラ７Ａの押圧力の制御機構を示す。転写ローラ７Ｒは記録材Ｐをバックアップローラ６Ｃにより支持された中間転写体６に押圧するが、押圧力は圧縮型のバネＳＰにより付与される。バネＳＰによる押圧力はカムＣＭをモータ１０３で回転させることにより調節される。転写手段としての２次転写装置７Ａは転写ローラ７Ｒ及び転写電源７Ｅにより構成され、画像形成においては、記録材Ｐを像担持体としての中間転写体６に押圧する転写ローラ７Ｒに転写電源７Ｅから転写電圧が印加され、トナー像が中間転写体６から記録材Ｐに転写される。
（１）ー２  画像形成条件の制御
本発明においては、記録材の硬度に応じて、転写手段の押圧力、像担持体の線速度と記録材の線速度との速度差及び像形成手段によるトナー像形成時における像担持体へのトナー付着量の少なくとも１以上の画像形成条件を制御することにより、転写において問題となる中抜けや画像のムラを防止している。
【００２３】
中抜けはトナー像が局部的に転写しないことにより、画像が部分的に欠ける現象であり、画像のムラは、転写が不均一になる結果として、ベタ画像の濃度が不均一になる現象である。
【００２４】
実施の形態１においては、記録材の硬度は、各種の紙について、予め測定され、オペレータが紙種を指定することにより記録材の硬度が指定され、指定された硬度に対応して前記画像形成条件が設定される。また、実施の形態１においては、接触型の転写手段として転写ローラ７Ａが用いられ、像担持体として中間転写体が用いられているが、接触式の転写手段としては、転写ローラの他に、転写ブラシ、転写パッド、転写ベルトを用いることもできる。
【００２５】
また、中間転写体を用いない画像形成装置、即ち、感光体から記録材に直接トナー像を転写する画像形成装置にも本発明を用いることが可能であり、このような画像形成装置においては、感光体が像担持体として用いられる。
【００２６】
実施の形態１における画像形成条件の制御は、紙種設定釦１０１においてオペレータにより設定された紙種に応じて、転写ローラ７Ａの押圧力、中間転写体６の線速度と記録材Ｐの線速度との速度差及び像形成手段によるトナー像形成時における前記像担持体へのトナー付着量の１以上を制御することを内容とする。
【００２７】
転写ローラ７Ｒの押圧力はモータ１０３の駆動でカムＣＭを回転することにより制御される。中間転写体６の線速度と記録材Ｐの線速度との差は、中間転写体６の線速度を一定とし、転写ローラ７Ｒの回転速度を制御して、記録材の線速度を変えることにより制御される。また、トナーの付着量は、現像装置４Ｙの現像スリーブ、現像装置４Ｍの現像スリーブ、現像装置４Ｃの現像スリーブ及び現像装置４Ｋの現像スリーブに印加される現像バイアス電圧を制御することにより制御される。
【００２８】
図５に現像装置４Ｙを例に、トナー付着量の制御を説明する。
【００２９】
現像装置４Ｙの現像スリーブ４ＹＳには、現像バイアス電源４ＹＥにより現像バイアスが印加される。負帯電トナーを用いた反転現像を行う本実施の形態においては、現像スリーブ４ＹＳに負電圧が印加され、現像バイアス電源４ＹＥの出力が制御される。
【００３０】
紙種の違いに基づいた前記制御は、紙種の違いによる記録材の硬度の違いを予め測定し、記録材の硬度に対して、画像形成条件を対応づけした対応表を用いて行われる。該対応表は不揮発メモリからなる記憶手段１０５に格納されている。
【００３１】
この対応テーブルについて、図６及び表１を用いて説明する。
【００３２】
記録材の硬度は高分子計器株式会社製のマイクロゴム硬度計ＭＤ−１を用いて測定されたものである。
【００３３】
マイクロゴム硬度計ＭＤ−１は図６のＬで示すように、硬度に対して直線的に変化する出力を示すが、出力のレベルを低い方から１Ｒ（硬度低）、２Ｒ（硬度中）、３Ｒ（硬度高）にランク分けする。
【００３４】
硬度ランクレベル１Ｒ、２Ｒ、３Ｒに対応して、白抜けやムラを発生しない最適の条件、即ち、表１に示す、押圧力、速度差及びトナー付着量を設定する。
【００３５】
【表１】
0004725222.tif 000002
【００３６】
表１に示すように、硬度が高いほど転写手段の押圧力を小さくし、速度差を大きくし、トナー付着量を少なくしている。
【００３７】
アート紙、コート紙、非塗工紙、ＯＨＰ、ハガキ等の紙種について、マイクロゴム硬度計ＭＤ−１を用いて硬度が測定されており、また、これらの用紙のランクが設定されており、そのデータは記憶手段１０５に記憶されている。
【００３８】
以上の説明から明らかなように、オペレータが操作部１０１を操作して紙種を選択することにより、記録材の硬度が指定され、制御手段ＣＲはモータ１０２、１０３及び現像バイアス電源１０４を制御して、選択された記録材の硬度に最適の画像形成条件を設定して画像形成を行う。
【００３９】
画像形成条件の設定を表２により説明する。
【００４０】
【表２】
0004725222.tif 000003
【００４１】
使用される記録材は次のＡ〜Ｅの５種類に分類されている。
Ａ・Ｂ：非塗工紙（普通紙等は非塗工紙に分類される）
Ｃ：コート紙
Ｄ：ハガキ
Ｅ：アート紙
表２において、○は中抜け及び画像のムラがほとんどなく良好な例を示し、△は中抜け又はムラが若干発生した例を示し、×は中抜け又はムラが発生した例を示し、××は著しい中抜けが発生した例を示す。
【００４２】
表２から明らかなように、記録材の硬度が低い場合、ランク１Ｒに対して設定された画像形成条件において結果が良好であり、記録材の硬度が高い場合、ランク３Ｒに対して設定された画像形成条件において結果が良好であった。
【００４３】
即ち、記録材の硬度が高いほど、転写手段の押圧力を大きく、速度差を大きくし、トナー付着量を少なくすることにより、良好な画像が形成される。
【００４４】
表２では、紙種Ａ、Ｂは硬度ランク１Ｒに対して設定された画像形成条件において、良好な画像が形成され、紙種Ｃでは、硬度ランク２Ｒ、３Ｒに対して設定された画像形成条件において良好な画像が形成され、紙種Ｄ、Ｅにおいては、硬度ランク３Ｒに対して設定された画像形成条件で良好な画像が形成された。
【００４５】
そして、記録材の厚み又は坪量と画像形成条件との関係には、規則性がほとんどなく、厚み又は坪量に基づいた制御を行った場合に、転写不良が発生することが避けられないが、記録材の硬度と画像形成条件との間には、規則性があり、硬度に対応して画像形成条件を設定することにより、良好な画像を形成することが出来ることが表２に示されている。
【００４６】
制御手段１００が紙種設定釦１０１から入力された情報に基づいて画像形成条件を設定することにより、良好な画像を形成する画像形成条件が設定される。
＜実施の形態２＞
画像形成装置の機械的な構成は実施の形態１、３と同一である。図７は本発明の実施の形態２の制御系のブロック図、図８は硬度計を示す図である。
【００４７】
図７において、１０６はマイクロゴム硬度計ＭＤ−１と同等な性能を有する硬度計であり、図８に示す構造を有する。
【００４８】
硬度計５０はセンサ支持フレーム５１、対向部材５２、プローブ５３、圧縮型のバネ５４及び圧力検知センサ５５からなる。
【００４９】
センサ支持フレーム５１と対向部材５２との間に記録材Ｐが通過する用紙通路が形成されており、記録材搬送においては、記録材Ｐは前記用紙通路を通過して走行する。
【００５０】
記録材Ｐの硬度を測定するときは、記録材Ｐを停止させ、センサ支持フレーム５１は矢印のように下降して記録材Ｐに接触するが、この状態で、プローブ５３はバネ５４の力で図示のように、記録材Ｐを変形させる。圧力検知センサ５５により測定された記録材Ｐの反発力が記録材Ｐの硬度である。
【００５１】
硬度計５０の出力特性は、マイクロ硬度計ＭＤ−１に等しくなるように調整されている。
【００５２】
制御手段１００は硬度計５０の出力に基づいて、モータ１０２、１０３及び現像バイアス電源１０４を制御して、画像形成条件の制御を行う。制御では、実施の形態１と同様に、記録材の硬度に対応して、中抜け及びムラが発生しない画像形成条件を選択することが行われる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の一例を示す図である。
【図２】紙種設定釦を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１における制御系のブロック図でる。
【図４】転写ローラの押圧力の制御機構を示す図である。
【図５】現像バイアス電源を示す図である。
【図６】硬度ランクを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２の制御系のブロック図である。
【図８】硬度計を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
３  画像形成装置
７Ａ  ２次転写装置
１００  制御手段
１０１  紙種設定釦
１０２、１０３  モータ
１０４  現像バイアス電源
１０５  記憶手段
１０６  硬度形成
Ｐ  記録材
【図１】
0004725222.tif 000004
【図２】
0004725222.tif 000005
【図３】
0004725222.tif 000006
【図４】
0004725222.tif 000007
【図５】
0004725222.tif 000008
【図６】
0004725222.tif 000009
【図７】
0004725222.tif 000010
【図８】
0004725222.tif 000011