(57)【要約】【課題】副走査方向における画像の濃度変化を抑制する。【解決手段】転写装置は、転写部１５に転写バイアスを出力する転写用電源１５１と、環境条件、用紙種別条件及び印字条件の少なくとも１つの条件に応じて、画像領域に対して設定された転写時バイアスｘから非画像領域に対する非転写時バイアスｙを、一次関数ｙ＝ａｘ＋ｂ（ｂ＝０を含む）を利用して設定する転写バイアス設定部１１１とを備えた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写部に転写バイアスを出力する転写用電源と、環境条件、用紙種別条件及び印字条件の少なくとも１つの条件に応じて画像領域に対して設定された転写時バイアスに基づいて、直前の非画像領域に対する非転写時バイアスを設定する転写バイアス設定手段とを備えた転写装置。
【請求項２】
前記転写バイアス設定手段は、前記非転写時バイアスとして、１ジョブ中の１枚目の用紙への転写前である転写前バイアスを設定することを特徴とする請求項１に記載の転写装置。
【請求項３】
前記転写バイアス設定手段は、前記非転写時バイアスとして、１ジョブ中の連続する用紙の紙間である紙間転写バイアスを設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の転写装置。
【請求項４】
前記転写バイアス設定手段は、１ジョブ中に前記紙間転写バイアスを複数回設定することを特徴とする請求項３に記載の転写装置。
【請求項５】
前記転写バイアス設定手段は、前記転写時バイアスから前記非転写時バイアスを変換式で算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の転写装置。
【請求項６】
前記変換式は、一次関数である請求項５に記載の転写装置。
【請求項７】
前記一次関数は、累積印字枚数に従って順次大きな比例係数が設定されていることを特徴とする請求項６に記載の転写装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の転写装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式で画像形成を行う画像形成装置及びそれに適用される転写装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置の転写装置は、トナーの帯電極性と異なる極性電圧を生成する転写バイアス（例えば転写電流）を出力して、感光体ドラム上のトナー像を用紙に転写する。ところで、従来、１回のジョブで複数枚の用紙に印字を行うような場合、各用紙は間隔を開けて順次転写装置に向けて搬送されるが、ジョブ中、一律に転写バイアスを供給すると、感光体ドラムの１回転の前後において画像濃度が変動するという問題があった。一方、特許文献１には、１回のジョブで複数枚の用紙に印字を行う場合に、画像領域と非画像領域（紙間領域）に対して異なるレベルの転写電流を出力するようにして逆帯電トナーが感光体ドラムに付着し過ぎることなく、クリーニングを容易に行うようにした画像形成装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１６０７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
濃度変動における画質不具合の原因として、転写バイアスによる感光体ドラムの電位の変化がある。転写バイアスには、転写時バイアスの他に、１枚目の用紙への印字前である転写前バイアスと紙間転写バイアスとがあり、これらが感光体ドラムに同レベルで作用することが好ましい。また、転写前バイアスについては、環境（温度、湿度等）や用紙種別、表面印字／裏面印字の有無などで分類し、適宜の値を設定している。そして、帯電影響による濃度変動を抑制する場合、転写前バイアス及び紙間転写バイアスについても、前記分類に応じて、転写バイアスを個別に設定することが好ましい。しかしながら、各転写バイアス、転写前バイアス及び紙間転写バイアスをそれぞれ分類に従って個々に設定することは膨大な作業量となり、処理の負担も大きく、現実的でない。
【０００５】
ところで、特許文献１に記載の画像形成装置は、画像領域に一定の転写電流を出力する一方、非画像領域については、画像領域への一定の転写電流に対して、転写ベルトの表面抵抗値に応じた転写電流を出力制御するようにしたものであり、環境や用紙種別等によって転写電流を制御するものではない。
【０００６】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたもので、画像の濃度変化を抑制する転写装置及び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】
本発明に係る転写装置は、転写部に転写バイアスを出力する転写用電源と、環境条件、用紙種別条件及び印字条件の少なくとも１つの条件に応じて画像領域に対して設定された転写時バイアスに基づいて、直前の非画像領域に対する非転写時バイアスを設定する転写バイアス設定手段とを備えたものである。
【０００８】
本発明によれば、１の用紙に対する転写時バイアスが環境条件、用紙種別条件及び印字条件の少なくとも１つの条件に応じて設定される。次いで、設定された転写時バイアスから、この１の用紙の先端が転写部に進入する直前の、転写前又は紙間である非画像領域に対する非転写時バイアスが設定される。このように、非転写時バイアスが転写時バイアスから設定されるので、転写時バイアスの設定のように各種の条件に基づいて行う場合に比べて処理負担が低減され、直前の非転写時バイアスの設定処理が容易となって、副走査方向（用紙搬送方向）における印刷画像の濃度変化が抑制される。
【０００９】
また、前記転写バイアス設定手段は、前記非転写時バイアスとして、１ジョブ中の１枚目の用紙への転写前である転写前バイアスを設定することを特徴とするものである。この構成によれば、非転写時バイアスとして、１ジョブ中の１枚目の用紙への転写前である転写前転写時バイアスが設定される。従って、ジョブ毎に各種の条件が変化する場合でも、１ジョブ中の１枚目から安定した画像濃度が得られる。
【００１０】
また、前記転写バイアス設定手段は、前記非転写時バイアスとして、１ジョブ中の連続する用紙の紙間である紙間転写バイアスを設定することを特徴とするものである。この構成によれば、非転写時バイアスとして、１ジョブ中の連続する用紙の間の紙間転写バイアスが設定される。従って、１ジョブ中に各種の条件に変化があっても、安定した画像濃度が得られる。
【００１１】
また、前記転写バイアス設定手段は、１ジョブ中に前記紙間転写バイアスを複数回設定することを特徴とするものである。この構成によれば、所要の枚数毎に紙間転写バイアスが設定される。
【００１２】
また、前記転写バイアス設定手段は、前記転写時バイアスから前記非転写時バイアスを変換式で算出することを特徴とするものである。この構成によれば、非転写時バイアスはテーブルデータを使用して求める態様の他、変換式で算出可能な態様としてもよい。
【００１３】
また、前記変換式は、一次関数であり、さらに、前記一次関数は、累積印字枚数に従って順次大きな比例係数が設定されていることを特徴とするものである。この構成によれば枚数を重ねるにつれて感光体の感度が低下しても、これに対応して画像濃度の安定が図れる。
【００１４】
また、本発明に係る画像形成装置は、前述の構成を含む転写装置を備えたものであり、これによって、濃度変化の抑制された画像形成装置が適用される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、印刷画像の濃度変化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る転写装置が適用される画像形成装置の主要部の構成図である。
【図２】画像形成装置の転写処理に関連する部分のブロック図である。
【図３】用紙種別、サイズ（幅）、表裏印字等の条件に対して好適な濃度となる転写バイアスを示す実験結果の図表である。
【図４】用紙への画像濃度変化の有無を評価する実験結果の図表で、（ａ）はＨＭ紙での転写前電流との関係を示し、（ｂ）はＨＭ紙での紙間電流との関係を示し、（ｃ）はＳＪ紙での転写前電流との関係を示し、（ｄ）はＳＪ紙での紙間電流との関係を示している。
【図５】環境（温度）に応じて転写前バイアス、紙間転写バイアスの％の内容を示す図表である。
【図６】転写バイアスの設定を主にした転写動作の一例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１に示す第１実施形態に係る画像形成装置１は、画像形成部１０を備えている。画像形成部１０は、定速回転する感光体ドラム１１と、感光体ドラム１１の周囲に回転方向上流側から配置される、帯電器１２、露光部１３、現像部１４及び転写部１５とを少なくとも備えている。感光体ドラム１１は、所要径を有する。感光体ドラム１１の周長は、一般的な記録用紙のサイズより短いものが採用されている。
【００１８】
帯電器１２は、感光体ドラム１１の周面を所定電位に均一帯電させる。露光部１３は、図略の原稿読取部や外部記憶装置から取り込んだ原稿画像データを光変調したビーム光で、感光体ドラム１１の周面主走査方向への露光動作を行うことで副走査方向も含めた静電潜像を形成する。現像部１４は、内部にトナーを収容する容器を備え、感光体ドラム１１と対向する現像ローラを介して、露光部１３で形成された静電潜像を、各電位に応じた濃度のトナー像として顕在化する。
【００１９】
転写部１５は、本実施形態では転写ローラで構成され、感光体ドラム１１と互いに平行に対向し、この対向する位置に転写部位１５０が形成されている。転写部１５は、転写部位１５０で、感光体ドラム１１の周面の、画像領域として形成されたトナー像を用紙に転写させる。用紙収容部２１（トレイやカセット）から給紙される用紙Ｐは、搬送ローラ等を含む用紙搬送部２００によって転写部位１５０に搬送され、転写処理後、定着部２２で転写トナー像が定着されて排出される。用紙センサ３１は、転写部位１５０に進入乃至は通過する用紙Ｐの先端、後端を検出するものである。なお、用紙Ｐの表裏面への印字を可能にするべく、スイッチバック路２０１も備えている。
【００２０】
制御部１００は、転写用電源１５１から出力される転写バイアス（転写電流）を制御するもので、詳細は後述する。転写部１５の転写ローラは、転写用電源１５１からの転写バイアスを入力されて、感光体ドラム１１上のトナー像を用紙Ｐに転写させる。
【００２１】
図２において、制御部１００は、例えばマイクロコンピュータで構成されている。制御部１００のＣＰＵは、処理プログラム及び後述する転写バイアス関連データを格納するＲＯＭ１０１、処理途中のデータを一時的に記録するＲＡＭ１０２と接続されている。制御部１００は、処理プログラムを実行することによって、転写バイアス設定部１１１、用紙搬送制御部１１２及び印刷モード設定部１１３として機能する。
【００２２】
また、操作部４１は、用紙種別、用紙サイズ、通紙方向、表裏印字の有無等の印刷モードを設定するものである。印刷モード設定部１１３は、操作部４１から受付けた印刷モード情報に従って、画像形成装置１に印刷動作を設定指示する。
【００２３】
転写用電源１５１は、使用するトナーの極性に対して転写ローラを逆極性の高電位とする転写バイアス（転写電流）を出力するものである。転写バイアス設定部１１１は、ＲＯＭ１０１に格納されている転写バイアス関連データを利用して、後述する方法で転写バイアス、すなわち転写時バイアス、転写前バイアス及び紙間転写バイアスを設定する。
【００２４】
用紙搬送部２００は、転写部位１５０の直前位置に、公知のレジストローラ対からなる２次給紙部（図示せず）を備えている。用紙搬送制御部１１２は、所定の速度で用紙Ｐの搬送を行う。また、用紙搬送制御部１１２は、１ジョブで複数枚の用紙Ｐに印刷を行う場合等（表裏面への印字含む）には、連続して通紙される用紙の間に所定の紙間（距離）を置いて搬送を制御する。２次給紙部の上流には、用紙Ｐの先端を検知する用紙センサ３１が配置され、転写用電源１５１は、用紙Ｐの先端に対する２次給紙のタイミングと、用紙センサ３１に対する用紙Ｐの後端の検知タイミングとに基づいて転写バイアスの制御を開始する。
【００２５】
温度センサ５１は、画像形成装置１内の適所、例えば転写部１５の近傍に配設され、転写部１５近傍の温度を検出する。印刷枚数カウンタ５２は、印刷ジョブ毎の印刷枚数を累積加算する。転写用電源１５１は、検出温度、累積カウント値に応じて転写バイアス制御を行う。
【００２６】
次に、ＲＯＭ１０１に格納されている転写バイアス関連データと転写バイアス、すなわち印字中の転写時バイアス、１ジョブ中の１枚目への転写前の転写前バイアス及び紙間転写バイアスの関連を説明する。ここに、転写前バイアス及び紙間転写バイアスは非画像領域に対する非転写時バイアスである。なお、ＲＯＭ１０１、転写部１５、転写バイアス設定部１１１及び転写用電源１５１は、転写装置を構成する。
【００２７】
まず、図３に示す図表について説明する。図３は、好適な画像濃度が得られたときの転写時バイアスの値を示しており、用紙種別、サイズ（用紙幅）、表裏印字等の条件によって異なっている。例えば、通紙される用紙のサイズが小さくなるほど、転写時バイアス（転写電流）は大きくなっている。これは、用紙種別Ｎ１，Ｎ２では電流逃げ分を補っていることによる。また、サイズ以外の用紙種別や表裏印字においても転写時バイアスに差が見られる。図３によれば、転写時バイアスは、前述した用紙種別Ｎ１，Ｎ２での電流逃げ分を考慮から外すと、１４μＡ〜１０μＡであると考えられる。転写時バイアスは、用紙種別、サイズ（用紙幅）、表裏印字等の条件の少なくとも１つの条件に応じて設定されるもので、転写バイアス関連データとしてＲＯＭ１０１に格納されている。
【００２８】
ところで、ハーフトーンの画像形成では、本実施形態における感光体ドラム１１の周長が用紙長より短いことから、感光体ドラム１１の１回転の前後で濃度変化が発生する場合がある。例えば帯電量を低減させる除電ランプを転写部１５の上流位置に配置した装置では濃度変化は抑制されるものの、除電ランプを備えていない装置の場合には特に問題となり得る。画像濃度の安定性は、特に、感光体ドラム１１が１周する前では転写前バイアスや紙間転写バイアスに強く影響され、１周した後では転写時バイアスに強く影響される。そのため、用紙長より短い周長の感光体ドラム１１の場合の方が、一層のバイアス制御を望まれる。
【００２９】
図４は、転写時バイアスを１４μＡに設定したときの、転写前バイアス（転写前電流）及び紙間転写バイアス（紙間電流）に対する濃度変化を２種類の用紙について評価したのである。なお、ＨＭ紙とは、ハンマーミル紙で、平滑性に劣り、画像ムラが出やすいものである。ＳＪ紙とは、平滑性に優れ、薄く画像ムラが出にくいものである。また、図中、丸印、三角印及びバツ印は、副走査方向で濃度変化の有無の評価を示すもので、丸印は、濃度変化が見られないもの、三角印は、影響がないと思える程度のもの、バツ印は、濃度変化が認められるものである。図４によれば、転写前バイアス及び紙間転写バイアスの双方共に、１２μＡ〜１６μＡの範囲で良好な結果が得られている。従って、図３及び図４の実験例の場合では、副走査方向に関して表われる濃度変化を抑制するためには、転写前バイアス及び紙間転写バイアスを転写時バイアスに対してある範囲内、例えば４μＡ以下までの範囲に設定すれば好ましいことがわかる。また、図３において、普通紙の表裏印字における転写時バイアスは、表面が１４μＡで、裏面が１２μＡであることから、表面印字における紙間転写バイアスを裏面の１２μＡ以下に抑えるためには、表面の１４μＡを略８０％（略０．８倍）に変換すればよいことになる。また、転写前バイアスは、１ジョブの１枚目の転写前の時点であるので、転写時バイアスと同一でもよいし、紙間転写バイアスよりも大きな係数（＜１）を設定してもよい。
【００３０】
以上より、転写前バイアスは、１枚目の用紙の転写時での転写時バイアスに対して比例係数１を乗算し、一方、紙間転写バイアスは、次の用紙の転写時での転写時バイアスに対して比例係数０．８を乗算して求める。具体的には、一次関数、すなわちｙ＝ａｘ＋ｂとする。但し、ｘは直後の用紙への転写時での転写時バイアス値、ａは比例係数（傾き）、ｂは制御値（切片）である。ＲＯＭ１０１は、係る演算式を記憶し、あるいは演算結果をテーブル形式で記憶したものでもよい。
【００３１】
さらに、図５は、第２実施形態を示すもので、環境（温度）によって紙間転写バイアスを制御する必要があることを示す実験結果を示している。すなわち、図５は、温度０度〜４０度を例えば９区分に区分けし、低温側の３区分の温度領域に対しては、濃度安定上、比例係数ａを０．１とするものである。温度に対する比例係数ａは、テーブルの形でＲＯＭ１０１に記憶し、温度センサ５１からの検出温度の情報に応じて、該当する比例係数ａが適宜切り替えて採用される。
【００３２】
また、第３実施形態として、制御値ｂを負値として、すなわち非転写時バイアス値がより小さくなるように微調整するものでもよく、例えば、湿度が低い場合、印字率が高い場合、印刷枚数が多く、感光体ドラム１１の感度が寿命的に低下したような場合が考えられる。印字率は、公知のように、印刷対象である原稿画像のベタ濃度の画素の個数あるいは画素比率を求めることで得られる。また、印刷枚数が多くなるほど、感光体ドラム１１の感度が寿命的に低下することから、比例係数ａを大きくするように切り換える態様としてもよい。さらに、計算結果ｙが、濃度変化を生じるバイアス幅を超えたような場合には、リミッタ処理を施すことが好ましい。
【００３３】
次に、図６のタイムチャートを用いて転写バイアスの設定を主にして、転写動作に関して説明する。転写バイアスの設定処理は、ＲＯＭ１０１から処理プログラム及び転写バイアス関連データがＲＡＭ１０２に展開された状態で実行される。なお、図６では、２枚の用紙への転写動作を示しているが、２枚目移行に印刷動作が継続する態様にも適用可能である。２枚とは、別用紙の他、各用紙の表裏面に順次印刷する両面印刷の態様を含めてもよい。また、１枚だけの印刷の場合には、時刻Ｔ１〜Ｔ３での処理とすればよい。
【００３４】
図６において、転写バイアスは、１枚目の転写時バイアスｘ１、転写前バイアスｙ１、２枚目の転写時バイアスｘ２、１枚目と２枚目の間の紙間転写バイアスｙ２である。操作部４１を介して印刷ジョブのための必要な条件設定がなされて、印刷ジョブが指示されると、感光体ドラム１１及び転写部１５の転写ローラが回転するクリーニング期間に、転写用電源１５１から負極のバイアス電流が供給される。負極の電流を供給することで、転写部１５はマイナス電位となり、感光体ドラム１１にマイナス帯電の残トナーを飛ばし、この残トナーは画像形成部１０側の図略のクリーニング部で回収される。
【００３５】
次いで、２次給紙によって１枚目の用紙Ｐの先端が送り込まれるまでに（時刻Ｔ１直前）、ジョブのための各種の設定条件を元に、ＲＡＭ１０２に展開された転写バイアス関連データを参照して、１枚目に対する転写時バイアスｘ１が設定される。また、他の条件、例えば温度センサ５１や印刷枚数カウンタ５２の出力値も含めて参照することで、比例係数ａ、必要な制御値ｂの設定も行われる。そして、時刻Ｔ１で、転写時バイアスｘ１、比例係数ａ及び必要な制御値ｂから転写前バイアスｙ１（＝ａ・ｘ１＋ｂ）が設定され、転写用電源１５１から出力される。さらに、所定時間が経過して、用紙Ｐの先端が転写部位１５０に搬送されてくると（時刻Ｔ２）、既に設定されている転写時バイアスｘ１が転写用電源１５１から出力される。
【００３６】
次いで、用紙センサ３１によって１枚目の用紙Ｐの後端が検出された後、所定時間が経過して１枚目の用紙Ｐの後端が転写部位１５０を通過したと判断されるまでに（時刻Ｔ３直前）、ＲＡＭ１０２の転写バイアス関連データを参照するなど、前述同様の処理を経て、２枚目の用紙Ｐに対する転写時バイアスｘ２、比例係数ａ、必要な制御値ｂが設定される。そして、時刻Ｔ３で、転写時バイアスｘ２、比例係数ａ及び必要な制御値ｂから転写前バイアスｙ２（＝ａ・ｘ２＋ｂ）が設定され、転写用電源１５１から出力される。その後、時刻Ｔ４で、既に設定されている転写時バイアスｘ２が転写用電源１５１から出力され、２枚目の用紙Ｐの後端が転写部位１５０を通過した時点（時刻Ｔ５）で、クリーニング用のバイアス電流に切り替えられて、印刷動作を終了する。１枚毎に紙間転写バイアスを設定するようにすれば、各種の条件の変動に対する高い応答性が得られる。
【００３７】
なお、図６では、用紙毎に紙間転写バイアスを直後の転写時バイアスから算出して設定したが、所定枚数毎に設定する態様としてもよい。また、転写バイアスをコスト面及び制御の容易性の点から電流制御としたが、電圧制御の態様としてもよい。また、感光体ドラム１１は、ベルト状の感光体でもよい。
【００３８】
また、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３９】
１  画像形成装置
１１  感光体ドラム
１０１  ＲＯＭ
１５  転写部
１１１  転写バイアス設定部（転写バイアス設定手段）
１５１  転写用電源
Ｐ  用紙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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