JP2019191486A - 画像形成装置、および制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】用紙へのトナーの転写性を向上させるとともに、部材の長寿命化を図る。【解決手段】画像形成装置１は、複数の画像形成ユニット３１に対応して設けられた複数の１次転写部３２で、それぞれの前記像担持体に形成されたトナー画像が順次、１次転写され、重ね合わせのトナー画像が形成される中間転写体３３と、搬送された用紙に、重ね合わせの前記トナー画像を２次転写部する２次転写部３４と、１次転写部３２から２次転写部３４までのいずれかの位置において、中間転写体上に１次転写された重ね合わせのトナー画像に対して、交流電圧を印加する付着力低減部５０と、中間転写体３３上に転写されたトナー画像が１次転写部３２を通過する回数に応じた交流電圧となるように、画像データに基づき、中間転写体３３の移動方向における所定の単位領域毎に、付着力低減部５０による交流電圧の出力を制御する制御部１０と、を備える。【選択図】図７

Description

本発明は、画像形成装置、および制御プログラムに関する。

電子写真方式のプリンター、複写機等の画像形成装置においては、トナー画像を感光体等の像担持体上に形成し、形成したトナー画像を用紙上に転写し、その後、加熱・加圧定着することによりトナー画像が形成された用紙を得る。

近年、複写機やプリンターの用途が拡大し、表面が平滑な普通紙だけなく、表面にエンボス加工を施したエンボス紙をはじめ、多様な紙質の用紙が使用されるようになってきた。エンボス紙のような凹凸が大きい用紙においては凹部ではトナーの転写性が不十分となり、画像の均一性が低下するという問題がある。

特許文献１に開示された画像形成装置では、用紙の凹部の転写性を向上させるために、直流成分と交流成分とを含む転写バイアスを２次転写ローラーに印加させ、さらに、画像面積率に応じて、交流波形を制御している。

しかしながら、長期間に渡って２次転写ローラーに交流成分を印加すると、転写部材等に劣化が生じるという問題がある。特許文献２に開示された画像形成装置では、凹部の転写性を向上させるために、２次転写部に交流成分を印加する構成において、さらに部材劣化を抑制することを目的として、中間転写ベルトの回転駆動中において、用紙が転写ニップを通過していない非通紙期間中に交流成分を印加しないように制御している。

特開２０１５−２２５０９９号公報 特開２０１５−２８６６９号公報

しかしながら、特許文献２のように、非通紙期間中に交流成分を印加しないように制御するだけでは、部材の長寿命化に対しては不十分である。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、用紙へのトナーの転写性を向上させるとともに、部材の長寿命化を図ることを目的とする。

本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。

（１）印刷ジョブの画像データに基づいて、それぞれの像担持体上にトナー画像を形成する複数の画像形成ユニットと、
複数の前記画像形成ユニットに対応して設けられた複数の１次転写部で、それぞれの前記像担持体に形成されたトナー画像が順次、１次転写され、重ね合わせのトナー画像が形成される中間転写体と、
搬送された用紙に、重ね合わせの前記トナー画像を２次転写する２次転写部と、
前記１次転写部から前記２次転写部までのいずれかの位置において、前記中間転写体上に１次転写された重ね合わせの前記トナー画像に対して、交流電圧を印加する付着力低減部と、
前記中間転写体上に転写された前記トナー画像が前記１次転写部を通過する回数に応じた交流電圧となるように、前記画像データに基づき、前記中間転写体の移動方向における所定の単位領域毎に、前記付着力低減部による交流電圧の出力を制御する制御部と、
を備える画像形成装置。

（２）複数の前記画像形成ユニットは、それぞれ異なる色のトナーにより前記像担持体上に前記トナー画像を形成し、
前記１次転写部を通過する回数は、前記トナー画像の色毎に異なる、上記（１）に記載の画像形成装置。

（３）前記付着力低減部は、前記移動方向において、前記２次転写部よりも上流側の位置において、交流電圧を印加する、上記（１）または上記（２）に記載の画像形成装置。

（４）前記付着力低減部は、前記中間転写体を間に挟んで、前記トナー画像が転写される前記中間転写体の表面側に配置された静電潜像担持体と、内周面側で前記静電潜像担持体に対向するように配置された電圧印加部材と、を備え、
前記制御部は、全ての前記画像形成ユニットに向けた前記画像データに基づいて前記静電潜像担持体に、静電潜像を形成させる、上記（３）に記載の画像形成装置。

（５）前記付着力低減部は、複数の前記１次転写部のうち、前記移動方向において、最下流の前記１次転写部に交流電圧を印加する、上記（１）から上記（４）のいずれかに記載の画像形成措置。

（６）複数の前記画像形成ユニットは、基本色のトナー画像を形成する複数の画像形成ユニットと、前記移動方向において最下流側に配置した、特色のトナー画像を形成する特色用の画像形成ユニットを含み、前記付着力低減部は、前記特色用の画像形成ユニットの１次転写部に交流電圧を印加する、上記（１）から上記（５）のいずれかに記載の画像形成装置。

（７）前記付着力低減部は、前記２次転写部に交流電圧を印加する、上記（１）または上記（２）に記載の画像形成装置。

（８）前記単位領域は、１枚の用紙の全体に対応した単位領域である、上記（１）から上記（７）のいずれかに記載の画像形成装置。

（９）前記単位領域は、１つの印刷ジョブの全体に対応した単位領域である、上記（１）から上記（７）のいずれかに記載の画像形成装置。

（１０）前記制御部は、交流電圧の出力として、ピーク間電圧、および／または交流成分の周波数を制御する、上記（１）から上記（９）のいずれかに記載の画像形成装置。

（１１）前記制御部は、凹凸が大きな予め定められた特定の用紙種類の用紙を搬送し、２次転写する場合に、前記付着力低減部による前記中間転写体上に１次転写された重ね合わせのトナー画像に対して、前記付着力低減部による交流電圧を印加する、上記（１）から上記（１０）のいずれかに記載の画像形成装置。

（１２）前記制御部は、トナー画像の付着量を推定し、推定した付着量に応じて、制御する前記交流電圧の出力を補正する、上記（１）から上記（１１）のいずれかに記載の画像形成装置。

（１３）印刷ジョブの画像データに基づいて、それぞれの像担持体上にトナー画像を形成する複数の画像形成ユニットと、複数の前記画像形成ユニットに対応して設けられた複数の１次転写部で、それぞれの前記像担持体に形成されたトナー画像が順次、１次転写され、重ね合わせのトナー画像が形成される中間転写体と、搬送された用紙に、重ね合わせの前記トナー画像を２次転写する２次転写部と、前記１次転写部から前記２次転写部までのいずれかの位置において、前記中間転写体上に１次転写された重ね合わせの前記トナー画像に対して、交流電圧を印加する付着力低減部と、を備える画像形成装置を制御する制御プログラムであって、
前記中間転写体上に転写された前記トナー画像が前記１次転写部を通過する回数に応じた交流電圧となるように、前記画像データに基づき、前記中間転写体の移動方向における所定の単位領域毎に、出力設定を行うステップと、
設定した前記出力設定で、前記単位領域のそれぞれにおいて、前記付着力低減部による交流電圧の出力を制御するステップと、
を含む処理をコンピューターに実行させるための制御プログラム。

本発明によれば、中間転写体上に転写されたトナー画像が１次転写部を通過する回数に応じた交流電圧となるように、画像データに基づき、中間転写体の移動方向における所定の単位領域毎に、付着力低減部による交流電圧の出力を制御する。このようにすることで、用紙へのトナーの転写性を向上させるとともに、部材の長寿命化を図ることができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である 画像形成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 中間転写ベルト上の位置ａ〜位置ｅを説明する模式図である。 Ｙ色トナー画像の中間転写ベルト上の各位置におけるトナー付着力を示すグラフである。 各色トナー画像の中間転写ベルト上の位置ｄにおけるトナー付着力を示すグラフである。 画像形成装置の制御部が実行するトナー付着力低減化処理を示すフローチャートである。 用紙への画像出力パターンと、付着力低減部による出力設定との関係を示す模式図である。 Ｙ色トナー画像の中間転写ベルト上の各位置におけるトナー付着力を示すグラフである。 第２の実施形態における交流電圧の補正処理を示すフローチャートである。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

図１は、第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。図２は画像形成装置の主要なハードウェア構成を示すブロック図である。図１、図２に示すように画像形成装置１は、制御部１０、記憶部２０、画像形成部３０、給紙搬送部４０、付着力低減部５０、操作パネル６０、温湿度センサー７０、トナー帯電量検知部８０、および通信Ｉ／Ｆ（インターフェース）９０を備え、これらは信号線により相互に接続されている。

制御部１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を備え、記憶部２０に保存した制御プログラムをＣＰＵが実行することで画像形成装置１全体の各種制御を行う。また制御部１０は、画像情報収集部１１、および電圧制御部１２の機能を担う。画像情報収集部１１は、印刷ジョブの印刷データを解析し、各色の画像信号量を収集する。電圧制御部１２は、付着力低減部５０を制御し、トナー画像に印加する交流電圧の出力を制御する。詳細については後述する。

記憶部２０は、半導体で構成されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ならびに半導体または磁気ディスクで構成された補助記憶装置を備え、各種制御プログラム、装置本体の設定値、印刷ジョブの設定や画像データを記憶する。

（画像形成部３０）
画像形成部３０は、複数の画像形成ユニット３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋを有する。画像形成ユニット３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各基本色に対応している。以下において、これらを総称する場合には単に画像形成ユニット３１という（後述の１次転写ローラー３２も同様）。

画像形成部３０は、それぞれの画像形成ユニット３１に対応した１次転写ローラー３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ、中間転写ベルト３３、２次転写ローラー３４、定着装置３５、および高圧電源３９を有する。１次転写ローラー３２、および２次転写ローラー３４はそれぞれ１次転写部、２次転写部を構成する。

画像形成ユニット３１は、感光体ドラム３１１、帯電極、露光部、現像器３１２、クリーニング部等をそれぞれ備える（一部の構成は図示を省略している）。各画像形成ユニット３１は、現像器３１２に収納される現像剤のトナーの色が異なるが、それ以外は同一の構成である。

感光体ドラム３１１は、例えばドラム状の金属基体の外周面に、有機光導電体を含有させた樹脂よりなる感光層が形成された有機感光体よりなり、図１において矢印に示すように反時計方向に回転する。感光体ドラム３１１は、帯電極により表面を略均一に帯電された後、露光部により画像データに基づいた画素単位の露光が行われその表面に静電潜像が形成される。静電潜像は、現像器３１２により現像されトナー画像が形成される。

各画像形成ユニット３１の現像器３１２は、感光体ドラム３１１に対向して配置された現像ローラーを有する。各現像器３１２には、それぞれイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの異なる色の小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を内包する。２成分現像剤は、フェライトをコアとしてその周りに絶縁性樹脂をコーティングしたキャリアと、ポリエステルを主材料として顔料またはカーボンブラック等の着色剤、荷電制御剤、シリカ、酸化チタン等の外添剤を加えたトナーとからなる。キャリアは粒径１５〜１００μｍ、飽和磁化１０〜８０ｅｍｕ／ｇ、トナーは粒径３〜１５μｍ、トナーの帯電特性は負帯電特性であり平均電荷量としては−２０〜−６０μＣ／ｇである。２成分現像剤としてはこれらのキャリアとトナーとを、トナー濃度４〜１０質量％になるよう混合したものを用いる。

中間転写体としての中間転写ベルト３３は、対向ローラー３３１を含む複数のローラーにより、回転可能に張架され、図１の矢印に示すように時計方向に回転移動する。中間転写ベルト３３の内周面側（裏面側）には、複数の１次転写ローラー３２が感光体ドラム３１１に対向して配置されている。１次転写ローラー３２には、転写時には、高圧電源（図示せず）により転写バイアスが印加される。１次転写ローラー３２、中間転写ベルト３３、ならびに対向ローラー３３１、および後述する各構成要素の構成例は、下記表１に示すとおりである。

定着装置３５は、加圧ローラーおよび加熱ローラーを有し、加熱ローラー内部のヒーターにより所定温度になるように制御される。両ローラーで形成する定着ニップに用紙Ｓを通過させることで、用紙Ｓに対して、加熱、加圧処理を行う。高圧電源３９は、２次転写ローラー３４に対して転写バイアスを印加する。

給紙搬送部４０は、複数の給紙トレイ４１と用紙搬送路４２、４３を備える。給紙トレイ４１には、複数枚の用紙Ｓが積載され、最上位の用紙Ｓを１枚ずつ給紙する。給紙搬送部４０は、用紙搬送路４２、４３に沿って配置された複数の搬送ローラー対とこれを駆動する駆動モーター（図示せず）を備え、給紙トレイ４１から給紙された用紙Ｓを、２次転写ローラー３４の転写位置や、その下流側の定着装置３５に搬送する。

各画像形成ユニット３１の感光体ドラム３１１上に形成されたトナー像は、それぞれの１次転写部により中間転写ベルト３３の表面に順次、１次転写される。これにより、重ね合わせのトナー像が中間転写ベルト３３上に形成される。中間転写ベルト３３上の重ね合わせのトナー像は、２次転写部より、トナー像の位置に同期して搬送された用紙Ｓに２次転写される。重ね合わせのトナー像が転写された用紙Ｓは、下流側の定着装置３５に搬送され、定着装置３５で加熱、加圧処理されることにより用紙Ｓ上にフルカラーの画像が形成される。

（付着力低減部５０）
付着力低減部５０は、中間転写ベルト３３の移動方向において２次転写部（２次転写ローラー３４位置）よりも上流に設けられている。付着力低減部５０は、画像形成ユニット５１Ｓ、電圧印加部材５２、および高圧電源５９を有する。画像形成ユニット５１Ｓは、クリアトナーまたはホワイトトナーの特色のトナーを現像する特色用の画像形成ユニットである。この画像形成ユニット５１Ｓは、静電潜像担持体５１１Ｓ、帯電極、露光部、現像器５１２Ｓ、クリーニング部等を備える（一部の構成は図示を省略している）。静電潜像担持体５１１Ｓは、感光体ドラム３１１と同じものである。また、これ以外の画像形成ユニット５１Ｓの構成は、現像器５１２Ｓに収納される現像剤のトナーの色が異なる点を除くと同一である。ここでホワイトトナーとは、色が白の顔料、染料等の着色剤を含むトナーである。クリアトナーは、光吸収や光散乱の作用により色が認識されないトナーのことをいう。クリアトナーは実質的に無色透明であればよい。ホワイトトナー、またはクリアトナーは、基本色（有色）トナーと同じ帯電特性に設定されており、現像器内でキャリアと混合撹拌されることでマイナスに帯電され、基本色トナーと同様のプロセス条件により現像、転写される。

電圧印加部材５２は、静電潜像担持体５１１Ｓに対向して中間転写ベルト３３の内周面側に配置される。また電圧印加部材５２は、高圧電源５９に接続されており、高圧電源５９により交流電圧が印加される。高圧電源５９の交流電圧の好ましい範囲としては、Ｖｐｐ（ピーク間電圧）で４．０〜８．５ｋＶ、周波数２００〜１０００Ｈｚである。より好ましい範囲は、Ｖｐｐで５．０〜８．０ｋＶ、周波数５００〜７５０Ｈｚである。波形は、サイン（ｓｉｎ）波でも矩形波でもよく、または非対称な矩形波であってもよい。また、出力として中間転写ベルト３３にトナーを戻すために直流電圧（プラスのＤＣ成分）を、交流電圧に重畳してもよい。さらに、この直流電圧の出力は、予め設定した電圧で出力してもよく、ＡＴＶＣ（Ａｕｔｏ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御を利用してもよい。このＡＴＶＣ制御は、画像形成時（転写時）以外の非画像形成時に定電流制御により転写部材（１次転写ローラー３２または電圧印加部材５２）に一定の電流が流れたときに転写部材に印加されている電圧を検出し、検出した電圧値と当該電流値とから転写部材の電気抵抗値を測定する。そして測定した電気抵抗値と最適な転写電圧値との相関関係を示すテーブルを参照することにより、最適な出力電圧を決めるものである。なお、電圧印加部材５２の構成は、高圧電源５９に接続されていること、および押圧力が異なる点を除くと、表１にも示したように１次転写ローラー３２と共通である。

また、本実実施形態では、中間転写ベルト３３の移動方向において、他の画像形成ユニット３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋよりも下流側にある特色用の画像形成ユニット５１Ｓを付着力低減部５０として用いる。この付着力低減部５０により、中間転写ベルト３３上に１次転写された重ね合わせのトナー画像に対して、電圧印加部材５２を介して高圧電源５９により交流電圧を印加する。これにより、トナー画像を構成するトナーに振動を与えることで当該トナー画像の中間転写ベルト３３への付着力を低減させ、下流側の２次転写部での用紙Ｓへの転写性を向上させる。なお、高圧電源５９の交流電圧は、後述するように、電圧制御部１２により設定された出力設定で出力する。本実施形態としては、付着力低減部５０として、クリアトナーやホワイトトナーを使用した特色用の画像形成ユニット５１を兼用している。特に、特色未使用時、すなわち、基本色のみでトナー画像を形成する場合に、使用しない特色用の画像形成ユニット５１Ｓを付着力低減部５０として利用する。画像形成ユニット５１Ｓを付着力低減部５０として用いる場合には、静電潜像担持体５１１Ｓは、帯電極により一様に負帯電（例えば−５００〜−９００Ｖ）した状態で用いることが好ましい。

操作パネル６０はタッチパネル、テンキー、スタートボタン、ストップボタン等を備えており、装置に関する各種設定の入力や、装置の状態の表示および各種指示の入力に使用される。この操作パネル６０により、ユーザーは、給紙トレイ４１毎に収納する用紙に対応付けて、用紙種類の設定を行うことができる。設定された用紙種類は、給紙トレイ４１と対応づけられて記憶部２０に記憶される。用紙種類としては、普通紙、上質紙、コート紙、エンボス紙、ザラ紙、等がある。制御部１０は、給紙トレイ４１にエンボス紙またはザラ紙の設定がなされた場合には、凹凸が大きな用紙種類に分類する。エンボス紙としては、例えば革柄（レザーライク）のエンボス加工されたレザック白３０２ｇｓｍが挙げられる。また、操作パネル６０により、ユーザーは、濃度設定（複数段階の選択）を行うことができる。設定情報も記憶部２０に記憶される。

温湿度センサー７０は、温度センサーおよび湿度センサーで構成され、装置内部の温湿度を検知する。

トナー帯電量検知部８０は、電流計８１、および濃度センサー８２を有する。電流計８１は、現像器３１２の現像ローラーと感光体ドラム３１１との間を流れる電流（現像電流）を測定する。濃度センサー８２は発光部と受光部を備え、中間転写ベルト３３に転写されたトナー画像の光学濃度を測定する。制御部１０は、トナー帯電量測定モードを実行可能である。トナー帯電量測定モードは所定のタイミング（例えば１回／日）に実行される。トナー帯電量測定モードでは、いずれかの画像形成ユニット３１により（搬送方向に直交する）主走査方向に延びる帯状のトナー画像（ベタ帯画像）を形成する。その際の電流計８１から取得した現像電流値と、濃度センサー８２から取得した光学濃度値から、トナー帯電量Ｑ／Ｍ（単位質量あたりの電荷量）を算出する。この現像電流は、現像時のトナーの現像ローラーの表面から感光体ドラム３１１への移動の際に生じるものである。現像電流は移動したトナーの単位時間当たりの総電荷量に比例するので、現像電流を測定することにより現像したトナーの総電荷量を算出できる。また、制御部１０は、予め記憶部２０に記憶された換算テーブルから、光学濃度を付着量（単位面積あたりの質量）に換算し、この付着量によりトナー画像の総付着量（質量）を算出する。そしてこの総電荷量と総付着量からトナー帯電量を算出する。トナー帯電量測定モードでは、この処理を順次、連続して各トナー色に対して行うことで各色のトナー帯電量を測定する。測定したトナー帯電量は、測定時の時刻や装置印刷枚数（積算値）の情報とともに記憶部２０に記憶される。

通信Ｉ／Ｆ９０は、イーサネット（登録商標）等の規格による有線通信のネットワークインターフェースや、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＩＥＥＥ８０２．１１等の規格による無線通信のインターフェース等の各種ローカル接続向けのインターフェースであり、ネットワークに接続したＰＣ（パーソナルコンピューター）等のユーザー端末との通信を行う。

（中間転写ベルト上のトナー付着力）
ここで、図３から図５を参照し、トナー付着力について説明する。図３は、中間転写ベルト３３上の位置ａ〜位置ｅを説明する模式図である。以下においては、図３に示すように、中間転写ベルト３３上における感光体ドラム３１１Ｙよりも直下流側を位置ａ、感光体ドラム３１１Ｍの直下流側を位置ｂ、感光体ドラム３１１Ｃの直下流側を位置ｃ、感光体ドラム３１１Ｋの直下流側を位置ｄ、静電潜像担持体５１１Ｓの下流側で２次転写部よりも前を位置ｅとする。

図４は、Ｙ色トナー画像の中間転写ベルト３３上の各位置におけるトナー付着力を示すグラフである。トナー付着力の指標としては、中間転写ベルト３３上のトナー画像が転写されたトナー面に所定風速のエアーを所定時間吹き付け、エアー吹き付け後のトナーの残量（質量）を用いた。図４に示すように、位置ａ、位置ｂ、位置ｃ、位置ｄと、トナー画像の多重転写が進むにつれトナー付着力は増加する。これは、各色の１次転写部を通過する際に、１次転写ローラー３２によりトナー画像を構成するトナーが踏みつけられる（押し付けられる）ためと考えられる。トナー画像が各色の１次転写部を通過する度に中間転写ベルト３３の表面へのトナーの付着力が増大していく。すなわち、測定位置が中間転写ベルト３３の下流側であるほど、中間転写ベルト３３に転写されたトナー像が１次転写部を通過する回数が増えるために、トナーの付着力が強くなる。

図５は、各色のトナー画像の中間転写ベルト上の位置ｄにおけるトナー付着力を示すグラフである。同図に示すようにＹ色トナー画像の付着力が最も大きく、Ｍ色、Ｃ色、Ｋ色の順で、１次転写部を通過する回数に比例して付着力が小さくなることがわかる。このように位置ｄにおける中間転写ベルト３３への付着力は、色毎に異なる。また、付着力を凹凸の大きな用紙でも問題ない程度まで減少させるのに必要な高圧電源５９の交流電圧は、２次転写部直前の付着力に比例する。そのため、最も付着力の大きいＹ色トナー画像でも転写性が十分となるように高圧電源５９の交流電圧を適正化した場合には、これよりも付着力が小さいＫ色トナー画像に対しては、過剰となる。交流電圧を過剰に印加し、これを長期間に渡って続けた場合には、中間転写ベルト３３や電圧印加部材５２等の部材の特性が早期に変化（例えば抵抗上昇）し、寿命が想定している期間よりも短くなる。これらの部材の長寿命化のためには、印加する交流電圧は必要な範囲でなるべく低い方がよい。以下に示す制御フローは、転写性能の維持と、部材の長寿命化を両立させるため、１次転写部を通過する回数に応じた交流電圧となるように、トナー画像のトナーの色に応じて交流電圧を低くするものである。

（制御フロー）
図６は、第１の実施形態に係る画像形成装置１の制御部１０が行うトナー付着力低減化処理を示すフローチャートである。

（ステップＳ１００）
印刷ジョブを受信することに応じて、制御部１０の画像情報収集部１１は、印刷ジョブの画像データを、単位領域毎に解析する。ここで単位領域とは、中間転写ベルト３３の移動方向における所定の単位領域であり（１）１ページを複数に分割した帯単位、（２）１枚の用紙全体に対応した用紙単位（ページ単位）、（３）複数ページで構成される１つの印刷ジョブの全体に対応した印刷ジョブ単位のいずれを採用してもよい。（１）の場合には、主走査方向の全長に渡って延在する幅数ｍｍの帯単位であり、帯の幅に対応する短い周期（例えば５〜２０ｍｓｅｃ）で逐次、図６の付着力低減化処理を繰り返して（回して）、交流電圧の出力を行うものである。（２）の場合には、印刷ジョブの１ページの画像データをラスタライズした時点で付着力低減化処理を行う。（３）の場合には、１つの印刷ジョブが投入された時点で付着力低減化処理を行う。上記（１）のように短い単位で行うことにより、効果的に交流電圧の出力を低くできるのでより長寿命化を行える。一方で（２）、（３）のようにすることで、画像情報検知し、判定し、出力を決定するという制御を短時間で行う必要がなくなり、制御が簡素化し、処理の負荷を軽くできるというメリットがある。また、画像のない用紙間（非通紙期間）に高圧電圧の出力を切り替えられるので、切り替え時間に余裕ができ、切り替え時の補正制御が不要となる。

以下においては（１）の帯単位の単位領域を採用した場合を例として説明する。単位領域としては、１０ｍｓｅｃ周期で幅４ｍｍ（システム速度（線速）４００ｍｍ／ｓｅｃ）の帯単位として、図６の付着力低減化処理を繰り返して行うものとして説明する。

（ステップＳ１０１）
制御部１０は、ステップＳ１００の解析結果から、単位領域の画像データにＹ色の画像が含まれているかを判定する。含まれていなければ（ＮＯ）、処理をステップＳ１０２に進め、含まれていれば（ＹＥＳ）、処理をステップＳ１１５に進める。

（ステップＳ１０２）
制御部１０は、同様に単位領域の画像データにＭ色の画像が含まれているかを判定する。含まれていなければ（ＮＯ）、処理をステップＳ１０３に進め、含まれていれば（ＹＥＳ）、処理をステップＳ１１４に進める。

（ステップＳ１０３）
制御部１０は、同様に単位領域の画像データにＣ色の画像が含まれているかを判定する。含まれていなければ（ＮＯ）、処理をステップＳ１０４に進め、含まれていれば（ＹＥＳ）、処理をステップＳ１１３に進める。

（ステップＳ１０４）
制御部１０は、同様に単位領域の画像データにＫ色の画像が含まれているかを判定する。含まれていなければ（ＮＯ）、処理をステップＳ１１１に進め、含まれていれば（ＹＥＳ）、処理をステップＳ１１２に進める。

（ステップＳ１１１〜Ｓ１１５）
制御部１０は、ステップＳ１１１〜Ｓ１１５において、出力設定１〜出力設定５をそれぞれ交流電圧の出力として設定する。設定された設定値は記憶部２０のＲＡＭ等に記憶される。ここで、出力設定１が最も交流電圧値が低く、出力設定２、３、４、５の順で交流電圧値が高くなるように設定しており、これらの高圧電圧値の設定範囲には、ゼロが含まれ、例えば０〜８．５ｋＶの範囲である。

（ステップＳ１１６）
制御部１０の電圧制御部１２は、高圧電源５９を制御し、ステップＳ１１１〜Ｓ１１５のいずれかで設定された出力設定で、電圧印加部材５２に交流電圧を出力する。具体的には、ステップＳ１００で解析した単位領域の画像データに対応する中間転写ベルト３３上の帯状の画像領域（トナー画像）が、電圧印加部材５２と静電潜像担持体５１１Ｓで形成されるニップ部（以下、「付着力低減部５０のニップ部」ともいう）を通過するタイミングに合わせて、設定された出力設定で交流電圧を印加する。

図７は、図６のトナー付着力低減化処理を適用した場合の、用紙Ｓへの縦帯状の画像出力パターンと付着力低減部による出力設定との関係を示す模式図である。図７に示す適用例では、出力設定１〜５の交流電圧値は、それぞれ０ｋＶ、５．０ｋＶ、６．０ｋＶ、７．０ｋＶ、８．０ｋＶである。同図に示すように１ページ分全体に渡って、中間転写ベルト３３の移動方向における所定の単位領域毎（例えば４ｍｍ幅の帯）に画像データ解析することで各色の画像の有無を判断する。図７に示す例では、時間ｔ１〜ｔ２、および時間ｔ４〜ｔ５に対応する位置にはＹ色トナー画像があるため、交流電圧は出力設定５の８．０ｋＶとなる。時間ｔ２〜ｔ３に対応する位置には、Ｍ色トナー画像があるため、交流電圧は出力設定４の７．０ｋＶとなる。時間ｔ３〜ｔ４、および時間ｔ５〜ｔ６に対応する位置にはＣ色トナー画像があるため、交流電圧は出力設定３の６．０ｋＶとなる。また、時間ｔ６〜ｔ７に対応する位置にはＫ色トナー画像のみがあるため交流電圧は出力設定２の５．０ｋＶとなる。時間ｔ７〜ｔ８に対応する位置にはトナー画像がないため、交流電圧は出力設定１の０ｋＶとなる。なお、図示はしていないが、用紙Ｓの範囲のみ高圧電源５９の出力を行っており、それ以外の非通紙期間、すなわち時間ｔ１よりも前、および時間ｔ８よりも後の期間はオフ（またはゼロ出力）している。なお、図７おいては、Ｙ色、Ｍ色、Ｃ色、およびＫ色のトナー画像が用紙Ｓ上の重なっていない例を示しているが、重なっている場合も同様に交流電圧の設定処理を行う。

図８は、Ｙ色トナー画像の中間転写ベルト３３上の各位置におけるトナー付着力を示すグラフである。同図は、図４のグラフに対して、付着力低減化処理をした後の位置ｅでのトナー付着力を追加したものである。同図に示すように、付着力低減部５０によりトナー画像に出力設定５の交流電圧を印加することで、位置ｅにおいてはトナー付着力が低減していることがわかる。なお、図示は省略するが、Ｍ色、Ｃ色、Ｋ色の各トナー画像に対しても出力設定４、３、２の交流電圧を印加することで、同レベルまでトナー付着力が低減することが確認できている。

本実施形態においては、中間転写ベルト３３上に転写されたトナー画像が１次転写部を通過する回数に応じた交流電圧（交流電圧値）となるように、画像データに基づき、中間転写ベルト３３の移動方向における所定の単位領域毎に、付着力低減部５０による交流電圧の出力を制御する。このようにすることで、用紙へのトナーの転写性を向上させるとともに、部材の長寿命化を図ることができる。

（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態における交流電圧の補正処理を示すフローチャートである。同図に示す補正処理は、例えば、印刷ジョブを実行する度に、制御部１０により実行される処理である。

（ステップＳ２００）
最初に、制御部１０は、記憶部２０に記憶されている濃度設定条件を読み出す。これは予めユーザーにより操作パネル６０を通じて設定されたものである。未設定の場合には、デフォルト（通常レベル）が設定される。

（ステップＳ２０１）
次に制御部１０は、温湿度センサー７０から温度、湿度の検知データを取得する。

（ステップＳ２０２）
制御部１０は、記憶部２０に記憶されている紙種情報を読み出す。紙種情報は予めユーザーにより操作パネル６０を通じて設定されたものである。紙種情報には、例えば、普通紙、エンボス紙、等がある。

（ステップＳ２０３）
制御部１０は、各色のトナー帯電量を取得する。これは予めトナー帯電量検知部８０により測定されたものである。制御部１０は、最新のトナー帯電量の値を記憶部２０から読み出す。

（ステップＳ２０４）
制御部１０は、ステップＳ２００からステップＳ２０３で取得した各種情報に基づいて、トナー付着量（ｇ／ｍ^２）を推定する（算出する）。この推定は、予め換算テーブルを記憶部２０に記憶することで、トナー付着量を推定するようにしてもよく、換算式を用いることにより推定するようにしてもよい。換算テーブルでは、例えばトナー帯電量が小さく、湿度が高い場合、トナー付着量は多くなる。または重ね合わせのトナー画像の場合にもトナー付着量が多くなる。そして制御部１０は、推定したトナー付着量に応じて、交流電圧の補正量を決定する。補正量は、付着量が基準値よりも多くなればなるほど、交流電圧値が大きくなるように設定する。例えば、付着量のレベルにより３段階に分け、中央の通常レベルであれば補正量はゼロである。付着量が高いレベルであれば交流電圧値（Ｖｐｐ）が大きくなるような補正量に設定し、低いレベルであれば交流電圧値が小さくなるように設定する。例えば、補正量としては、所定量（±０．５ｋＶ）や所定割合（例えば±１０％）である。

（ステップＳ２０５）
次にステップＳ２０４で設定した補正量で、出力設定１〜５を補正する。例えばトナー付着量の推定値が、基準よりも多く、補正量を＋０．５ｋＶに決定したのであれば、出力設定２〜５の設定値をそれぞれ、５．５ｋＶ、６．５ｋＶ、７．５ｋＶ、８．５ｋＶに補正する。以降は、ステップＳ１００に処理を進め、ステップＳ２０５で設定した出力設定で、図６に示したフローチャートの処理を実行する。

このように第２の実施形態では、各種の条件により、トナー付着量を推定し、推定したトナー付着量に応じて、付着力低減部５０による交流電圧の出力を補正する。このようにすることで、より、精度よく、用紙へのトナーの転写性を向上させるとともに、部材の長寿命化を図ることができる。

以上に説明した画像形成装置１の構成は、上記の実施形態の特徴を説明するにあたって主要構成を説明したのであって、上記の構成に限られず、特許請求の範囲内において、以下に説明するように種々改変することができる。また、一般的な画像形成装置が備える構成を排除するものではない。

（変形例１）
第１、第２の実施形態においては、画像形成中は、静電潜像担持体５１１Ｓは、帯電極により一様に負帯電した状態で用いた。これに対して、変形例１では、静電潜像担持体５１１Ｓに、トナー画像の形成位置に対応させた静電潜像を形成させる。具体的には、印刷ジョブの画像データに基づいて、基本色用の画像形成ユニット３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋの全画像データに基づいて、静電潜像担持体５１１Ｓに対して露光部により露光を行い、基本色のトナー画像の形成位置に対応した静電潜像を形成する。これにより、付着力低減部５０のニップ部において、トナー画像をその位置に拘束する方向の電界を形成させることができる。このようにすることで、第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、さらに、ニップ部でトナー画像に交流電圧を印加する際に、交流電界によりトナーが微視的に往復する際に、トナーが周囲に飛び散って画像鮮鋭性（解像度）が低下することを防止できる。なお、第１、第２の実施形態、およびこの変形例１においては、特色用の画像形成ユニット５１Ｓを付着力低減部５０として兼用する例を説明したが、これに限られず、現像器を省略した付着力低減部５０専用の構成としてもよい。具体的には、帯電極、露光部、静電潜像担持体５１１Ｓ、電圧印加部材５２、高圧電源５９で構成した付着力低減部５０とする。

（変形例２）
第１、第２の実施形態においては、特色用の画像形成ユニット５１Ｓを付着力低減部５０として用いたが、これに限られず、他の部材を付着力低減部として用いてもよい。

例えば、特色用の画像形成ユニット５１Ｓを設けずに、基本色の画像形成ユニット３１のみを設けた系であれば、最下流の１次転写部を付着力低減部５０として用いる。具体的には、１次転写ローラー３２Ｋに印加する転写電圧に、付着力低減を目的とする交流電圧を重畳させる。このときの交流電圧値としては、上述と同様の制御を行い、中間転写ベルト３３上に転写されたトナー画像が１次転写部を通過する回数に応じた出力となるように制御する。

また、他の例として２次転写部を付着力低減部５０として用いてもよい。具体的には、高圧電源３９により２次転写ローラー３４に印加する転写電圧に、付着力低減化のための交流電圧を重畳させる。このときの交流電圧値としては、上述と同様の制御を行い、中間転写ベルト３３上に転写されたトナー画像が１次転写部を通過する回数に応じた出力となるように制御する。

このような変形例２においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。付着力低減部として特別な追加的な構成を設けないので、部品点数、およびコストを低減できる。また、２次転写部よりも上流にある１次転写部を付着力低減部として用いることで、用紙種類、環境などに依存する用紙の抵抗変化や用紙の先後端位置、等、用紙の影響を考慮する必要なく、交流電圧のパラメータ（電圧値、周波数、波形）を用紙に適合させて、最適化する必要がない。そのためこのような制限が課されることなく、交流電圧を効果的に印加することが可能となる。

（変形例３）
第１、第２の実施形態では、中間転写ベルト３３上に転写されたトナー画像が１次転写部を通過する回数に応じた交流電圧となるように、５段階で交流電圧値（Ｖｐｐ）を制御する例を示したが、これに限られず、交流電圧値の有無を切り替えるように、ゼロ出力（オフ）と所定の出力値（例えば８．０ｋＶ）の２段階で変更するようにしてもよい。例えば図６、図７に示した第１の実施形態では、出力設定１ではゼロ出力とし、出力設定２〜５を全て一律で８．０ｋＶで出力する。

（変形例４）
また他の例として、１次転写部を通過する回数に応じた交流電圧となるように、交流の周波数を変更するようにしてもよい。周波数の可変範囲としては、例えば２００〜１０００Ｈｚである。周波数が高い程、付着力低減効果は高いが、その分、部材の劣化は進行しやすくなる。このようなことから、トナー画像が１次転写部を通過する回数が多いほど、高い周波数に、回数が少ないほど、低い周波数となるように付着力低減部５０による交流電圧を制御するようにしてもよい。このようにしても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（変形例５）
また、上述の各実施形態および変形例において、エンボス紙やザラ紙のような表面凹凸の大きな用紙Ｓを用いた印刷ジョブを実行する場合にのみ、上述の付着力低減部５０による付着力低減処理を行うようにしてもよい。具体的には、制御部１０は、印刷ジョブで使用する用紙の種類が、凹凸が大きな特定の用紙種類として予め分類されているエンボス紙、またはザラ紙であれば、図６に示したような付着力低減化処理を行い、トナー画像に交流電圧を印加する。一方で、特定の用紙種類以外、例えば普通紙や上質紙であれば、付着力低減化処理を行わなくても転写性は十分である場合があるので、付着力低減部５０による交流電圧を印加しないようにする。このようにすることで、さらに部材の長寿命化を図ることができる。

上述した実施形態に係る画像装置における各種処理を行う手段および方法は、専用のハードウェア回路、またはプログラムされたコンピューターのいずれによっても実現することが可能である。上記プログラムは、例えば、ＵＳＢメモリやＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）−ＲＯＭ等のコンピューター読み取り可能な記録媒体によって提供されてもよいし、インターネット等のネットワークを介してオンラインで提供されてもよい。この場合、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録された制御プログラムは、通常、ハードディスク等の記憶部に転送され記憶される。

１ 画像形成装置
１０ 制御部
１１ 画像情報収集部
１２ 電圧制御部
２０ 記憶部
３０ 画像形成部
３１、３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋ 画像形成ユニット
３１１、３１１Ｙ、３１１Ｍ、３１１Ｃ、３１１Ｋ 感光体ドラム
４０ 給紙搬送部
４１ 給紙トレイ
５０ 付着力低減部
５１Ｓ 画像形成ユニット
５２ 電圧印加部材
５９ 高圧電源
６０ 操作パネル
７０ 温湿度センサー
８０ トナー帯電量検知部
８１ 電流計
８２ 濃度センサー

Claims (13)

1. 印刷ジョブの画像データに基づいて、それぞれの像担持体上にトナー画像を形成する複数の画像形成ユニットと、
   複数の前記画像形成ユニットに対応して設けられた複数の１次転写部で、それぞれの前記像担持体に形成されたトナー画像が順次、１次転写され、重ね合わせのトナー画像が形成される中間転写体と、
   搬送された用紙に、重ね合わせの前記トナー画像を２次転写する２次転写部と、
   前記１次転写部から前記２次転写部までのいずれかの位置において、前記中間転写体上に１次転写された重ね合わせの前記トナー画像に対して、交流電圧を印加する付着力低減部と、
   前記中間転写体上に転写された前記トナー画像が前記１次転写部を通過する回数に応じた交流電圧となるように、前記画像データに基づき、前記中間転写体の移動方向における所定の単位領域毎に、前記付着力低減部による交流電圧の出力を制御する制御部と、
   を備える画像形成装置。
2. 複数の前記画像形成ユニットは、それぞれ異なる色のトナーにより前記像担持体上に前記トナー画像を形成し、
   前記１次転写部を通過する回数は、前記トナー画像の色毎に異なる、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記付着力低減部は、前記移動方向において、前記２次転写部よりも上流側の位置において、交流電圧を印加する、請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記付着力低減部は、前記中間転写体を間に挟んで、前記トナー画像が転写される前記中間転写体の表面側に配置された静電潜像担持体と、内周面側で前記静電潜像担持体に対向するように配置された電圧印加部材と、を備え、
   前記制御部は、全ての前記画像形成ユニットに向けた前記画像データに基づいて前記静電潜像担持体に、静電潜像を形成させる、請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記付着力低減部は、複数の前記１次転写部のうち、前記移動方向において、最下流の前記１次転写部に交流電圧を印加する、請求項１から請求項４のいずれかに記載の画像形成措置。
6. 複数の前記画像形成ユニットは、基本色のトナー画像を形成する複数の画像形成ユニットと、前記移動方向において最下流側に配置した、特色のトナー画像を形成する特色用の画像形成ユニットを含み、前記付着力低減部は、前記特色用の画像形成ユニットの１次転写部に交流電圧を印加する、請求項１から請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記付着力低減部は、前記２次転写部に交流電圧を印加する、請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
8. 前記単位領域は、１枚の用紙の全体に対応した単位領域である、請求項１から請求項７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記単位領域は、１つの印刷ジョブの全体に対応した単位領域である、請求項１から請求項７のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記制御部は、交流電圧の出力として、ピーク間電圧、および／または交流成分の周波数を制御する、請求項１から請求項９のいずれかに記載の画像形成装置。
11. 前記制御部は、凹凸が大きな予め定められた特定の用紙種類の用紙を搬送し、２次転写する場合に、前記付着力低減部による前記中間転写体上に１次転写された重ね合わせのトナー画像に対して、前記付着力低減部による交流電圧を印加する、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の画像形成装置。
12. 前記制御部は、トナー画像の付着量を推定し、推定した付着量に応じて、制御する前記交流電圧の出力を補正する、請求項１から請求項１１のいずれかに記載の画像形成装置。
13. 印刷ジョブの画像データに基づいて、それぞれの像担持体上にトナー画像を形成する複数の画像形成ユニットと、複数の前記画像形成ユニットに対応して設けられた複数の１次転写部で、それぞれの前記像担持体に形成されたトナー画像が順次、１次転写され、重ね合わせのトナー画像が形成される中間転写体と、搬送された用紙に、重ね合わせの前記トナー画像を２次転写する２次転写部と、前記１次転写部から前記２次転写部までのいずれかの位置において、前記中間転写体上に１次転写された重ね合わせの前記トナー画像に対して、交流電圧を印加する付着力低減部と、を備える画像形成装置を制御する制御プログラムであって、
    前記中間転写体上に転写された前記トナー画像が前記１次転写部を通過する回数に応じた交流電圧となるように、前記画像データに基づき、前記中間転写体の移動方向における所定の単位領域毎に、出力設定を行うステップと、
    設定した前記出力設定で、前記単位領域のそれぞれにおいて、前記付着力低減部による交流電圧の出力を制御するステップと、
    を含む処理をコンピューターに実行させるための制御プログラム。