JP6112854B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、転写部に電圧を印加してトナー像を転写する画像形成装置、詳しくは定電圧制御された電圧と定電流制御された電圧の一方を選択して転写部に印加する制御に関する。

像担持体に形成したトナー像を直接又は中間転写体を介して記録材に転写し、トナー像が転写された記録材を定着装置で加熱加圧して画像を記録材に定着させる画像形成装置が広く用いられている。像担持体に担持されたトナー像を記録材又は中間転写体に転写する転写部は、一般的には、像担持体に転写部材を当接して形成される。転写部材に転写電圧を印加することで、転写部を通過する記録材又は中間転写体へ像担持体からトナー像が電気的に移転する。

転写部材を用いてトナー像を転写する場合、転写部材を介して転写部に流れる転写電流を適正範囲に確保する必要がある。転写電流が適正範囲を下回ると、像担持体に担持されたトナーが十分に移転できず、転写効率が低下する。しかし、転写電流が適正範囲を上回ると、像担持体から移転したトナーが移転先で極性反転して像担持体に戻る割合が増えてやはり転写効率が低下する。そして、転写部材は、一般的に、環境温度や通電時間の累積に伴って抵抗値が変動するため、転写部材に印加する電圧は、常に転写部材の抵抗値に応じて調整される必要がある。

転写部材を介して転写部に流れる転写電流を適正範囲に設定する方法として、定電流制御とＡＴＶＣ（Ａｃｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御とが実用化されている。定電流制御は、所定の電流値で定電流制御された転写電圧を転写部材に印加してトナー像を転写する。ＡＴＶＣ制御は、非画像形成状態で前記転写部に所定の定電圧を印加して転写電流を測定した後に測定結果に基づく定電圧の転写電圧を前記転写部に印加してトナー像を転写する（特許文献１）。

特許文献１では、転写部材に電流検出回路が接続され、所定枚数の画像形成ごとに画像形成を停止させて、転写部材に複数段階の定電圧を印加して転写部を流れる転写電流を測定している。そして、複数段階の電圧−電流データを補間演算して、転写効率が高い転写電流範囲のセンター値が得られるように定電圧の転写電圧を設定している。

特開平０５−００６１１２号公報

画像形成装置は、画像形成ジョブが行われない時間が所定時間を超えると、自動的に各部の回転動作、加熱動作、電圧印加を停止させて装置本体の電力を下げるスリープ状態へ移行して、電力を節約する。そして、スリープ状態中に、画像形成ジョブの入力又は操作部に対する復帰操作がされると、スリープ状態からスタンバイ状態に移行し、ＡＴＶＣ制御が実行される。スリープ状態のときに転写部材の抵抗値が変化して適正な転写電流を得るために必要な転写電圧が変化している可能性があるからである。

しかし、ＡＴＶＣ制御が実行されると、現像装置が起動されて現像剤が攪拌されるため、ＡＴＶＣ制御に必要な時間分、余計に現像剤の劣化が進行する。また、ＡＴＶＣ制御が実行されている間は画像形成を開始できないため、画像形成を指令してから最初の印刷物が出力されるまでの時間であるファーストコピータイムが長くなる。

近年、画像形成装置の用途が拡大しており、日常的にスリープ状態からスタンバイ状態に移行して１枚だけ印刷を行うような家庭用ＦＡＸでもトナー像を用いる画像形成装置が採用されている。このような用途でも印刷物の画像品質を保つためにはスリープ状態からスタンバイ状態へ移行時に転写電流を最適に調整する必要がある。しかし、スリープ状態からスタンバイ状態へ移行のたびにＡＴＶＣ制御が実行されて、現像剤の劣化を伴って印刷を待たされることは避けたい。

本発明の画像形成装置は、回転する像担持体と、前記像担持体にトナー像を形成するトナー像形成部と、前記像担持体が当接し回転する中間転写体と、前記像担持体から転写部にて前記中間転写体へトナー像を転写する転写部材と、画像形成に先立つ予め定めたタイミングで前記転写部材に所定の電圧を印加したときに検知した電流に基づいた転写電圧を、前記転写部材に印加して画像形成を行う第１のモードと、所定の定電流値になるように前記転写部材に転写電圧を印加して画像形成を行う第２のモードと、を実行可能な実行部と、前記画像形成が可能な状態であるスタンバイ状態と、前記スタンバイ状態よりも消費電力の少ないスリープ状態との状態間を相互に移行させることが可能であって、装置本体の電源投入後、前記スリープ状態に移行させる前の画像形成ジョブでは前記第１のモードを実行させる制御部と、ダウンタイム削減を優先する生産性優先モードと、画像品質優先モードとを操作者が選択して設定可能な設定部と、を有し、前記制御部は、前記設定部に前記生産性優先モードが選択された場合には前記スリープ状態から前記スタンバイ状態に移行させた後の最初の画像形成ジョブにおいて前記第２のモードを実行させ、前記画像品質優先モードが選択された場合には前記スリープ状態から前記スタンバイ状態に移行させた後の最初の画像形成ジョブにおいて前記第１のモードを実行させるものである。

本発明の画像形成装置では、設定部に生産性優先モードが選択された場合にはスリープ状態からスタンバイ状態に移行させた後の最初の画像形成ジョブにおいて第２のモードを実行させ、画像品質優先モードが選択された場合にはスリープ状態からスタンバイ状態に移行させた後の最初の画像形成ジョブにおいて第１のモードを実行させる。

したがって、生産性優先モードが選択された場合には、スリープ状態からスタンバイ状態へ移行時に、ＡＴＶＣ制御を実行しなくても、転写電圧が適正に設定されて、高品質の印刷物を速やかに出力できる。

画像形成装置の構成の説明図である。 画像形成装置の制御系のブロック図である。 イエロー画像形成部の一次転写部の説明図である。 一次転写部におけるＡＴＶＣ制御のタイムチャートである。 ＡＴＶＣ制御における転写電流の測定結果の説明図である。 実施例１のＡＴＶＣ制御のフローチャートである。 トナー像の転写を伴う場合の転写電圧−転写電流特性の説明図である。 環境の温度湿度変化に伴うターゲット電流の変化の説明図である。 定電流制御による転写電流の最適化の説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、スリープ状態からスタンバイ状態へ移行後最初のトナー像の転写が定電流制御された転写電圧を用いて実行される限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

画像形成装置は、フルカラー／モノクロ、１ドラム型／タンデム型、一成分現像剤／二成分現像剤、直接転写方式／記録材搬送方式／中間転写方式、帯電方式、露光方式、感光体種類等によらず実施できる。本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。

＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト８の下向き面に沿って画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。

画像形成部１Ｙでは、感光ドラム２ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト８に転写される。画像形成部１Ｍでは、感光ドラム２ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト８に転写される。画像形成部１Ｃ、１Ｋでは、それぞれ感光ドラム２ｃ、２ｄにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト８に転写される。

中間転写ベルト８に転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて記録材Ｐへ一括二次転写される。分離ローラ３４は、記録材カセット３０から引き出した記録材Ｐを１枚ずつに分離して、レジストローラ１９へ送り出す。レジストローラ１９は、停止状態で記録材Ｐを受け入れて待機させ、中間転写ベルト８のトナー像にタイミングを合わせて記録材Ｐを二次転写部Ｔ２へ送り込む。中間転写ベルト８に担持されたトナー像は、二次転写部Ｔ２を挟持搬送される記録材Ｐへ二次転写される。

四色のトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置１６の加熱ニップで加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に、排出ローラ９４を通じてトレイ９５へ排出される。定着装置１６は、定着ローラ１６ａに加圧ローラ１６ｂを圧接させて記録材の加熱ニップを形成する。

画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄで用いられるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部１Ｙについて説明し、画像形成部１Ｍ、１Ｃ、１Ｋについては、説明中の符号において各色の区別を表すａを、ｂ、ｃ、ｄに読み替えて説明されるものとする。

画像形成部１Ｙは、像担持体の一例である感光ドラム２ａを囲んで、帯電ローラ３ａ、露光装置７、現像装置４ａ、一次転写ローラ５ａ、ドラムクリーニング装置６ａを配置している。感光ドラム２ａは、ＯＰＣ感光層を形成したアルミニウムの円筒で構成され、所定のプロセススピードで回転する。

帯電ローラ３ａは、感光ドラム２ａに当接して回転し、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を印加されて感光ドラム２ａの表面をマイナスの暗部電位ＶＤに帯電させる。露光装置７は、画像データを走査線に展開してパルス幅変調された露光信号でレーザー光を出力し、レーザー光を回転ミラーで走査して感光ドラム２ａを露光する。露光装置７のレーザー光源は、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応したレーザー光を発光する。感光ドラム２ａの表面の露光を受けた部分の電位が明部電位ＶＬに電位低下して、トナーの付着が可能となる。

現像装置４ａは、トナーとキャリアを含む現像剤を攪拌して帯電させ、回転する現像スリーブ４ｓに現像剤を担持して感光ドラム２ａにトナーを供給する。現像スリーブ４ｓにマイナスの直流電圧Ｖｄｃに交流電圧を重畳した振動電圧を印加することで、感光ドラム２ａの露光を受けた部分にトナーが移転してトナー像が現像される。画像形成によって消費された量のトナーが、不図示の現像剤補給装置から現像装置４ａへ補給されることで、現像装置４ａ内の現像剤の状態が一定に保たれる。

一次転写ローラ５ａは、プラスの直流電圧を印加されて、一次転写部Ｔａを通過する感光ドラム２ａ上のトナー像を、中間転写ベルト８へ移転させる。ドラムクリーニング装置６ａは、感光ドラム２ａにクリーニングブレードを当接させて、一次転写部Ｔａを通過した感光ドラム２ａに付着した転写残トナーを回収する。

＜中間転写ベルト＞
中間転写ベルト８は、対向ローラ１０、駆動ローラ５９、及びテンションローラ１１に掛け渡して支持され、駆動ローラ５９に駆動されて矢印Ｒ２方向に回転する。駆動ローラ５９は、テンションローラ１１とは水平方向に離れた位置に設けられる。中間転写ベルト８は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム等のような誘電体樹脂によって構成される。

二次転写ローラ１２は、対向ローラ１０によって内側面を支持された中間転写ベルト８の外側面に当接して中間転写ベルト８との間に二次転写部Ｔ２を形成する。ベルトクリーニング装置１３は、テンションローラ１１に内側面を支持された中間転写ベルト８の外側面にクリーニングブレードを当接させている。ベルトクリーニング装置１３は、中間転写ベルト８にクリーニングブレードを摺擦させて、二次転写部Ｔ２を通過した中間転写ベルト８の表面に付着した転写残トナーを回収する。

＜制御部＞
図２は画像形成装置の制御系のブロック図である。制御部１２０は、画像形成装置１００を制御する。インタフェース部１１０は、画像データが入力される。画像処理部１１５は、入力された画像データの画像処理を行う。画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、処理された画像データをもとに画像形成を行う。制御部１２０は、画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを制御して記録材に画像を形成する。

ＣＰＵ１０１は、プログラムを実行することにより各部の制御を行う。ＲＡＭ１０２は、データの一時記憶し、プログラムの実行領域を確保する。ＲＯＭ１０３は、プログラムや初期設定値、また、後述する濃度検出用のパッチパターンの画像などが記憶されている。フラッシュメモリ１０４は、各種設定値を記憶する。

操作部１３０は、タッチパネルによる操作が可能な液晶モニタ画面により構成され、ユーザーからの入力を受け付ける。操作部１３０は、画像形成装置１００の外部に接続された入力端末（ＰＣ）などにより構成してもよい。

＜一次転写部＞
図３はイエロー画像形成部の一次転写部の説明図である。図３に示すように、感光ドラム２ａは、矢印Ｒ１方向に回転し、中間転写ベルト８は、矢印Ｒ２方向に回転する。一次転写ローラ５ａは、金属製の回転軸の周囲に弾性層を形成してある。弾性層は、イオン系導電剤を混合したゴム材料のスポンジ組織で構成されている。

一次転写ローラ５ａは、両端部を不図示のばね部材で感光ドラム２ａの回転軸へ向かって付勢されることにより、中間転写ベルト８と感光ドラム２ａとの間に一次転写部Ｔａを形成する。電源５１ａは、トナー像の通過タイミングに合わせて、プラス極性の直流電圧を一次転写ローラ５ａに印加して、中間転写ベルト８を感光ドラム２ａよりも相対的にプラス電位に帯電させる。これにより、マイナス帯電して感光ドラム２ａに担持されたトナー粒子が中間転写ベルト８へ引き付けられる。

電源５１ａは、定電圧発生回路５１１ａと定電流発生回路５１２ａとで構成され、制御部１２０の制御に応じて、一次転写ローラ５ａに印加する転写電圧の制御を定電圧制御と定電流制御とに切り替え設定することが可能となっている。

一次転写ローラ５ａは、一次転写電流検知回路５２ａと接続されている。一次転写電流検知回路５２ａは、電源５１ａから一次転写ローラ５ａへ流れ込む転写電流に応じたアナログ電圧を発生する分圧回路と、アナログ電圧を増幅する増幅回路と、増幅されたアナログ電圧をデジタルデータに変換するＡＤコンバータとで構成される。

制御部１２０は、ＡＴＶＣ制御時、定電圧発生回路５１１ａから一次転写ローラ５ａに既定の転写電圧を印加して、一次転写電流検知回路５２ａの出力を取り込んで転写電流を測定する。制御部１２０は、転写電流の測定結果に基づいて画像形成時の一次転写部Ｔａに印加する定電圧の転写電圧を設定する。制御部１２０は、画像形成時には、定電圧発生回路５１１ａを制御して設定した定電圧を出力させて、感光ドラム２ａから中間転写ベルト８へトナー像を転写する。

定電流発生回路５１２ａは、一次転写電流検知回路５２ａからアナログ電圧のフィードバックを受けて、制御部１２０から指定された定電流値を出力するように出力電圧を変動させる。このため、一次転写ローラ５ａの抵抗値、一次転写部Ｔａの接触状態等が変化しても、一次転写ローラ５ａを通じて一次転写部Ｔａには一定範囲の転写電流が流れる。ただし、定電流発生回路５１２ａの応答速度に限界があるため、定電流発生回路５１２ａが出力する転写電圧は変動が大きく、定電圧発生回路５１１ａが転写電圧を出力している場合のほうが転写電流も安定している。

＜ＡＴＶＣ制御＞
図４は一次転写部におけるＡＴＶＣ制御のタイムチャートである。図５はＡＴＶＣ制御における転写電流の測定結果の説明図である。一般的に、画像形成装置の一次転写部では、オゾンレス、低コストなどの利点を有するスポンジ弾性ローラが、多く使用されている。ところが、スポンジ弾性ローラは、製造時の抵抗のばらつきを抑えることが難しい上、環境の温度湿度変化や耐久劣化などにより抵抗が変化してしまう。

そのため、画像形成装置１００では、一次転写バイアスの制御において、ローラ抵抗のばらつきや、使用環境、使用状態によらず転写性を保つ方法として、ＡＴＶＣ制御を実行する。ＡＴＶＣ制御は、転写時に転写バイアス印加電源から転写ローラに転写バイアスを印加する際のバイアス制御として、非画像形成時に転写ニップ部に電流を流し、このときの電流と電圧値から最適な転写バイアスを設定する。ＡＴＶＣ制御では、電圧印加手段および、電流を検知する検知手段を接続している。そして、転写バイアス印加電源に所定の電圧（２点以上）を印加し、そのときの電流を検知し、電圧電流の関係式を求めている。その関係式より、目標の電流値となる電圧値を計算し、感光ドラム上のトナー像を転写する際には先に求めた転写電圧で定電圧制御を行う。

図３に示すように、制御部１２０は、ＡＴＶＣ制御を実行して画像形成時の一次転写ローラ５ａに印加する転写電圧を設定する。ＡＴＶＣ制御の実施タイミングは、（１）一定枚数の画像形成の累積が行われるごと、（２）環境温度湿度が大きく変動した場合、（３）本体電源投入時（朝一番判定時）である。制御部１２０は、ＡＴＶＣ制御において、感光ドラム２ａと中間転写ベルト８を回転させ、回転が安定したタイミングで帯電ローラ３ａに直流電圧ＶＤに交流電圧Ｖａｃを印加した振動電圧を印加して、感光ドラム２ａの表面を暗部電位ＶＤに帯電させる。

図４に示すように、制御部１２０は、感光ドラム２ａ上の暗部電位ＶＤに帯電した領域が一次転写部Ｔａに到達したときに、一次転写ローラ５ａに複数段階の直流電圧を印加する。ここでは、一次転写ローラ５ａに、５００Ｖ、１０００Ｖ、１５００Ｖの３水準の電圧を連続的に印加している。図中、４００ｍｓｅｃは、帯電ローラ３ａの当接位置から一次転写部Ｔａまで感光ドラム２ａが回転する時間である。

制御部１２０は、一次転写ローラ５ａに複数段階の直流電圧を印加したそれぞれの段階で一次転写電流検知回路５２ａの出力を取り込み、一次転写ローラ５ａに流れる転写電流を測定する。一次転写ローラ５ａに５００Ｖを印加したときの転写電流Ｉ１、１０００Ｖを印加したときの転写電流Ｉ２、１５００Ｖを印加したときの転写電流Ｉ３を測定する。

図５に示すように、転写電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３は、一次転写ローラ５ａに印加する転写電圧が高くなるほど大きな値となる。一次転写部Ｔａにおける電流−電圧特性は、破線で示す「転写電流開始電圧」を超える電圧範囲では、線形性（比例関係）を示す。

制御部１２０は、この線形性を利用して、ＡＴＶＣ制御においては、上記の３段階の電圧を印加したときに検知した電流−電圧のデータを線形にプロットして、所望の転写電流Ｉｍとなる転写電圧Ｖｔを補間演算する。制御部１２０は、算出した転写電圧Ｖｔを設定して画像形成を再開する。あるいは画像形成のスタンバイ状態に移行する。

なお、スタンバイ状態では、画像形成部における回転動作や電圧印加はオンされており、定着装置における加熱動作はオンされている。そのためすぐに画像形成動作を開始可能である。

＜ＡＴＶＣ制御の実施時間＞
ＡＴＶＣ制御を行う際には、それなりの時間を要する。具体的には、一次転写ローラ５ａと感光ドラム２ａとの間に画像形成時と同条件の電位差（転写コントラスト）を設定するために帯電ローラ３ａに印加する帯電電圧の立ち上げ時間がある。帯電された感光ドラム２ａの電位が安定するまでの時間がある。一次転写ローラ５ａに印加される転写電圧の立ち上げ時間、転写電流の測定時間、及び測定した転写電圧−転写電流の関係から画像形成時の転写電圧を算出する時間もある。

ここでは、感光ドラム２ａの周速度（プロセススピード）が１５０ｍｍ／ｓｅｃ、感光ドラム２ａの直径が３０ｍｍ、一次転写ローラ５ａの直径が１６ｍｍであるため、ＡＴＶＣ制御の実施時間は、以下のとおりである。帯電ローラ３ａによる帯電開始から帯電された感光ドラム２ａの領域が一次転写部Ｔａに到達するまでの時間が１０００ｍｓｅｃである。一次転写ローラ５ａに印加する転写電圧の立ち上がり時間が１００ｍｓｅｃである。一次転写ローラ５ａの抵抗むらを考慮して一次転写ローラ５ａの１回転に渡って転写電流の測定するため、転写電流の測定時間は、印加する三段階の電圧の各段階で３３５ｍｓｅｃとなり、合計で１０００ｍｓｅｃである。三段階の電圧の切り替え時間が５０ｍｓｅｃである。３段階の転写電流の測定後の転写電圧の設定値の演算時間は数μｓｅｃのため無視する。以上から、ＡＴＶＣ制御におけるトータルの制御時間は、２．２ｓｅｃである。

このように時間を要するため、一般の画像形成装置では、ＡＴＶＣ制御を実施するタイミングは、本体電源の立ち上げ時、環境センサによる環境変動の検知時、画像形成中の所定枚数（例えば１０００枚）ごとに限られている。これにより、画像形成ごと、画像形成ジョブごとに毎回行わないことで、画像形成装置のダウンタイムを減らしている。そして、ＡＴＶＣ制御とＡＴＶＣ制御の間隔では、一番直近で行われたＡＴＶＣ制御の結果を参照して、転写電圧の設定がされるため、通常の場合であれば、一次転写部Ｔａにおけるトナー像の転写効率を一定に維持できる。

＜スリープ状態からスタンバイ状態へ移行時＞
画像形成装置１００は、電源投入され、一次転写ＡＴＶＣを含む本体立上げの各種制御が実施された後、もしくは画像形成ジョブ後に、次のジョブ投入時にすぐ画像形成を実施できるスタンバイ状態になる。ここで、次の画像形成ジョブが行われない時間が所定時間を超えると、省電力のために電源投入状態のまま、消費電力を抑えるスリープ状態に移行する。画像形成装置１００は、節電の観点から、積極的にスリープ状態を活用する。

スリープ状態は、操作や画像形成ジョブの入力が所定時間途絶えた場合に自動的に移行するシステムの非動作モードである。スリープ状態では、電力消費を抑えるために、必要最低限の回路のみに電源を供給し、制御部１２０でも、ＣＰＵ１０１のクロック周波数の低減を行なっている。そして、スリープ状態時に、画像形成ジョブの入力やキー操作が行なわれると、装置本体の電源が再度立ち上がり、印刷等の通常動作が行なえる通常動作モードに戻り、システムが起動する。

ところで、スリープ状態からスタンバイ状態へ移行は、スリープ状態で放置される時間が不定であるため、さまざまな環境変化が想定される。

これに対応して、予防策としてスリープ状態からスタンバイ状態へ移行時に本体の条件最適化のためのＡＴＶＣ制御を実施することが好ましい。一次転写部Ｔａに関して、ＡＴＶＣ制御を実施すれば、本体環境の変動に対応した転写電圧の最適化を行うことができ、良好な画像を得られるからである。

しかし、無差別にＡＴＶＣ制御を実施する場合、算出される転写電圧において変動がほとんどなかった場合にも、ＡＴＶＣ制御に伴うダウンタイムが発生したこととなる。ＡＴＶＣ制御の時間の分だけ、スリープ状態からスタンバイ状態へ移行時にダウンタイムを生じるため、ユーザビリティの観点からは、好ましくない。

しかし、仮に、画像形成装置１００において、スリープ状態からスタンバイ状態へ移行時にダウンタイム削減を優先して、ＡＴＶＣ制御を行わなかったとすると、直近に行われたＡＴＶＣ制御で算出された転写電圧が一次転写ローラ５ａに印加される。

この場合、画像形成装置１００のスリープ状態中に大きく環境変動が発生していると、一次転写ローラ５ａの抵抗値は、直近に行われたＡＴＶＣ制御時と異なる値に変化している。このため、直近に行われたＡＴＶＣ制御で算出された転写電圧が印加されたときに、一次転写部Ｔａに流れる電流値が変化してしまい、そのずれによって転写不良画像が発生してしまう。

なお、この現象は、スリープ状態中に画像形成装置１００の環境条件が変化しなかったとしても、発生し得る。例えば、中間転写ベルト８及び一次転写ローラ５ａを含む中間転写ユニットが交換されていると、一次転写ローラ５ａに抵抗変化が発生する。寿命を終えて交換される中間転写ユニットと新品の中間転写ユニットとでは、一次転写ローラ５ａの抵抗値の差が大きく異なるため、直近に行われたＡＴＶＣ制御で算出された転写電圧と同じ転写電圧を印加すると、転写電流は最適電流値から大きくずれてしまう。

そこで、以下の実施例では、ダウンタイムの発生を抑えた画像出力を優先するとき、スリープ状態に移行した後に復帰して画像形成を行う際に、ＡＴＶＣ制御を行わず、定電流制御により一次転写バイアス印加を行って、画像形成動作を行う。これにより、一次転写ローラ５ａの抵抗値が変化していても不適切な電圧が印加されることはなくなるからである。

＜実施例１＞
図６は実施例１のＡＴＶＣ制御のフローチャートである。図２に示すように、サービスマンは、画像形成装置１００のセットアップ時に、操作部１３０に設定画面を表示させて、ダウンタイム削減を優先する生産性優先モードと、ダウンタイム削減を優先しない画像品質優先モードとを切り替え設定している。切り替えは、ユーザーがその後変更することも自由である。

図３に示すように、トナー像形成部の一例である画像形成部１Ｙは、像担持体の一例である感光ドラム２ａにトナー像を形成する。中間転写体の一例である中間転写ベルト８は、感光ドラム２ａが当接し回転する。転写部材の一例である一次転写ローラ５ａは、感光ドラム２ａから転写部にて中間転写ベルト８へトナー像を転写する。

実行部の一例である制御部１２０は、第１のモードの一例であるＡＴＶＣモードと第２のモードの一例である定電流モードとを実行可能である。ＡＴＶＣモードは、画像形成に先立つ予め定めたタイミングで一次転写ローラ５ａに所定の電圧を印加したときに検知した電流に基づいた転写電圧を、一次転写ローラ５ａに印加して画像形成を行う。定電流モードは、所定の定電流値になるように一次転写ローラ５ａに転写電圧を印加して画像形成を行う。環境センサ５５は、画像形成装置本体周辺の温度と湿度とを検知する。制御部１２０は、環境センサ５５の出力に応じた定電流値で生産性優先モードを実行させる。

制御部の一例である制御部１２０は、画像形成が可能な状態であるスタンバイ状態と、スタンバイ状態よりも消費電力の少ないスリープ状態との状態間を相互に移行させることが可能である。制御部１２０は、装置本体の電源投入後、スリープ状態に移行させる前の画像形成ジョブではＡＴＶＣモードを実行させ、スリープ状態からスタンバイ状態に移行させた後の最初の画像形成ジョブでは定電流モードを実行させる。制御部１２０は、スリープ状態からスタンバイ状態に移行させた後の最初の画像形成ジョブで定電流モードを実行させた後、次回にスリープ状態に移行させるまでの次回以降の画像形成ジョブではＡＴＶＣモードを実行させる。

設定部の一例である操作部１３０は、ダウンタイム削減を優先する生産性優先モードと、画像品質優先モードとを操作者が選択して設定可能である。制御部１２０は、操作部１３０に生産性優先モードが選択された場合、スリープ状態からスタンバイ状態に移行させた後の最初の画像形成ジョブにおいて、定電流モードを実行させる。制御部１２０は、操作部１３０に画像品質優先モードが選択された場合、スリープ状態からスタンバイ状態に移行させた後の最初の画像形成ジョブにおいて、ＡＴＶＣモードを実行させる。

図３を参照して図６に示すように、制御部１２０は、本体電源が投入直後か判定し（Ｓ１０１）、電源投入直後だった場合（Ｓ１０１のＹＥＳ）、ＡＴＶＣ制御を実施する（Ｓ１０７）。制御部１２０は、投入直後で無い場合（Ｓ１０１のＮＯ）、本体の状態がスタンバイ状態であるか否かの判定を行う（Ｓ１０２）。

制御部１２０は、スタンバイ状態でない場合（Ｓ１０２のＮＯ）、スタンバイ状態になるのを待つ。スタンバイ状態である場合（Ｓ１０２のＹＥＳ）、スリープ状態から移行だったのか否かを判定する（Ｓ１０３）。制御部１２０は、スリープ状態からの移行であった場合（Ｓ１０３のＹＥＳ）、生産性優先モードが設定されているか否かを判定する（Ｓ１０４）。制御部１２０は、生産性優先モードが設定されている場合（Ｓ１０４のＹＥＳ）、ＡＴＶＣ制御は行わないで、定電流制御による画像形成を行う（Ｓ１０９）。

しかし、スリープ状態からの移行でなかった場合（Ｓ１０３のＮＯ）、もしくは生産性優先モードでない設定の場合（Ｓ１０４のＮＯ）、通常の定電圧制御による画像形成が行われる（Ｓ１０５〜Ｓ１０８）。

通常の定電圧制御による画像形成では、ＡＴＶＣ実施のタイミングであるかの判定を行う（Ｓ１０５）。実施例１では、ＡＴＶＣ制御の実施タイミングとしては、前回ＡＴＶＣ制御から１００枚通紙された次のジョブである場合、もしくは環境センサ５５が所定幅以上の温度湿度の変動を検知した場合、としている。

この２項目に該当する場合、ＡＴＶＣ制御の実施タイミングであると判定され（Ｓ１０５のＹＥＳ）、ＡＴＶＣ制御が行われ（Ｓ１０７）、ＡＴＶＣ制御により設定された定電圧を設定して、定電圧制御によるトナー像の一次転写が実行される（Ｓ１０８）。この２項目に該当しない場合、ＡＴＶＣ制御の実施タイミングではないと判定され（Ｓ１０５のＮＯ）、前回行ったＡＴＶＣ制御で決まった定電圧を設定して、定電圧制御によるトナー像の転写が実行される（Ｓ１０６）。

なお、図１に示すように、二次転写部材の一例である二次転写ローラ１２に印加する定電圧の設定に関しては、ジョブスタートから中間転写ベルト８に転写されたトナー像の先端が二次転写部Ｔ２へ到達するまでに時間が十分にある。このため、一次転写ローラ５ａに定電流制御による転写電圧の印加が実行開始された後に、二次転写部Ｔ２におけるＡＴＶＣ制御を行っている。

定電流制御にて画像のトナー像を転写する際に設定する定電流をターゲット電流と呼ぶ。一次転写部Ｔａを定電流制御する場合、まず、制御の狙いとするターゲット電流を決定する必要がある。ターゲット電流は、ＡＴＶＣ制御で印加電圧を決めるときに参照する、大気の絶対湿度の範囲ごとに規定したターゲット電流の環境テーブルから求める。表１は、定電流制御を実施する際に参照するターゲット電流の環境テーブルである。

画像形成装置１００の装置本体内に設置した環境センサ５５の出力から大気の絶対水分量を求め、表１に示すように、絶対水分量で環境テーブルを参照してターゲット電流を決定する。一次転写ローラ５ａに印加する転写電圧は、現像されたトナー像が一次転写部Ｔａに来る前に電流値が立ちあがっていればよいため、通常の定電圧制御で一次転写ローラ５ａに転写電圧を印加するタイミングと同一である。

上述したように、ＡＴＶＣ制御を行った場合（Ｓ１０７、Ｓ１０８）、一次転写ローラ５ａに転写電圧を印加するまでに２．２ｓｅｃを要した。これに対し、定電流制御を行った場合（Ｓ１０９）、感光ドラム２ａの帯電電位が安定した領域が一次転写部Ｔａに到達した段階で直ちに定電流制御によるトナー像の転写を開始できるため、およそ１．０ｓｅｃを要する。したがって、ＡＴＶＣ実施時（Ｓ１０７、Ｓ１０８）と比較して約１．２Ｓのダウンタイム削減を達成できた。

実施例１の制御によれば、ダウンタイムの発生を抑えた画像出力を優先するとき、スリープ状態からスタンバイ状態へ移行後に画像形成を行う際に、ＡＴＶＣ制御を行わず、定電流制御により一次転写ローラ５ａに印加する転写電圧を制御する。スリープ状態からスタンバイ状態へ移行時に、一次転写ローラ５ａの印加電圧の設定値の最適化がされなくても、定電流制御により画像形成を行うことで、本体のダウンタイムが発生することなく画像形成を行うことができる。

＜実施例２＞
実施例１では、スリープ状態からスタンバイ状態へ移行時には、定電流制御で画像形成を行う。しかし、転写効率の安定性の観点からは、スリープ状態からスタンバイ状態へ移行後も、続けて画像形成が実行される場合には、早期に定電圧制御に戻すことが望ましい。そのため、実施例２においては、定電流制御での通紙が終わったジョブの次のジョブでＡＴＶＣ制御を実施し、それ以降は、定電圧制御のみを行うこととした。

＜実施例３＞
図７はトナー像の転写を伴う場合の転写電圧−転写電流特性の説明図である。図８は環境の温度湿度変化に伴うターゲット電流の変化の説明図である。図９は定電流制御による転写電流の最適化の説明図である。

図６に示すように、実施例１では、スリープ状態からスタンバイ状態へ移行時に（Ｓ１０３のＹＥＳ）、ダウンタイム削減を優先した設定であれば（Ｓ１０４のＹＥＳ）、ＡＴＶＣ制御を行わず、定電流制御で画像形成動作を行う（Ｓ１０９）。実施例３ではその理由について説明を行う。

図７に示すように、トナー像の転写を伴う場合と伴わない場合とで転写電圧−転写電流特性は変化する。破線でトナー像の転写を伴わない白地画像の転写時を示し、実線でトナー像が大量に転写される全面最高濃度画像の転写時を示す。トナー像の転写を伴う場合、転写電圧が振れても転写電流が変化しない安定領域が存在する。

画像形成装置の高圧電源の性能にもよるが、定電圧制御にしても定電流制御にしても、高圧の出力はある程度のばらつきをもっている。そのため、定電圧制御を行い、この電流の安定領域を利用することで、装置の電圧制御のばらつきを吸収することができ、転写効率を安定して確保して出力画像の濃度むら及び濃度ばらつきを軽減できる。

図８の（ａ）、（ｂ）に示すように、高温高湿環境では、常温常湿環境よりも一次転写ローラ５ａの抵抗値が下がって同一の転写電圧の設定値Ａに対する転写電流が増える傾向となる。高温高湿環境は、温度３０℃湿度８０％、常温常湿環境は、温度２３℃湿度５０％である。

環境の温度湿度の変化によって一次転写ローラ５ａの抵抗は変化し、その抵抗の変化によって転写電流と転写電圧の関係も変化するため、転写電流と転写電圧をプロットした曲線がシフトする。このため、仮にこの状態で一次転写部Ｔ１に印加される転写電圧の設定値Ａが変わらない場合、高温高湿環境の状態では、一次転写部Ｔ１に過剰な電流が流れて転写不良画像がでてしまう。

図８の（ａ）に示すように、白地画像（べた白画像）の転写時の転写電流の変化は、図８の（ｂ）に示す全面最高濃度画像（べた黒画像）の転写時よりも大きいため、画像の高濃度側よりもトナー載り量の少ないハイライト側で転写不良が顕著となる。

したがって、スタンバイ状態からスリープ状態への移行時とスリープ状態からスタンバイ状態への移行時とで、その間の環境変化が大きいと、一次転写ローラ５ａの抵抗の変化を無視できなくなる。スリープ状態からスタンバイ状態へ移行時にＡＴＶＣ制御を行わない場合、環境変化前に印加していた設定値Ａの転写電圧が一次転写ローラ５ａへ印加されると、転写不良が発生する。

しかし、この場合に定電流制御を行うと、一次転写部Ｔａに流れる電流は、スリープ状態からスタンバイ状態へ移行時の設定値Ａで定電圧制御出力を行うのと比較して、よりターゲット電流に近い値の転写電流が流れることとなる。ただし、本体の定電流制御のばらつきの範囲で転写電流が振れる。

図９の（ａ）は、実際に装置内で環境変化が起こる前にＡＴＶＣ制御を行った後、定電圧制御で一次転写を行った時の電圧および電流の波形である。図９の（ａ）に示すように、ＡＴＶＣ制御後に定電圧制御を行っている場合、転写電流が安定する。この時の転写電流の振れΔＩは、０．５μＡ〜１．０μＡであった。

図９の（ｂ）は、環境変化が起こった場合に、定電流制御で一次転写を行った際の電圧および電流の波形である。図９の（ｂ）に示すように、スリープ状態からスタンバイ状態へ移行時にＡＴＶＣ制御を行わずに定電流制御を行った場合、転写電流の振れΔＩは、１．０μＡ〜１．５μａと定電圧制御と比較して若干大きな値を示す。しかし、転写電流Ｉとターゲット電流Ｉｍの差分値の平均値≒０μＡのため、出力された画像に大きな欠陥は無かった。

図９の（ｃ）は、環境変化が起こった場合に、定電圧制御で一次転写を行った際の電圧および電流の波形である。図９の（ｃ）に示すように、スリープ状態からスタンバイ状態へ移行時にＡＴＶＣ制御を行わずに、スリープ移行時の設定値Ａで定電圧制御を行った場合、低温低湿環境が高温高湿環境へ移行したことで、転写電流の設定値Ａは適正範囲を大きく外れてしまう。この時、転写電流の振れは０．５μＡ〜１．０μＡで小さいが、転写電流がターゲット電流よりも４．０μＡ〜４．５μＡ程大きくなって、過剰な転写電流により、転写不良画像が発生した。

この結果から、スリープ状態中に温度湿度の変動が起こった際にＡＴＶＣ制御を行わずに画像形成を行うには、定電圧制御よりも、定電流制御の方が有効であることが確認された。スリープ復帰時に温度湿度の変動が起きていた際に、ＡＴＶＣ制御を行わなかったとしても、定電流制御を行うことで、電流の変化を最小限にすることができ、ダウンタイムの発生なく画像形成が行うことができる。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の技術思想内であらゆる変形が可能である。

１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ 画像形成部
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 感光ドラム
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 帯電ローラ
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 現像装置
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ 一次転写ローラ
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ ドラムクリーニング装置
７ 露光装置、８ 中間転写ベルト、５１ａ、５３ａ 電源
５２ａ 一次転写電流検知回路、５５ 環境センサ
１００ 画像形成装置、１２０ 制御部

Claims (3)

1. 回転する像担持体と、
   前記像担持体にトナー像を形成するトナー像形成部と、
   前記像担持体が当接し回転する中間転写体と、
   前記像担持体から転写部にて前記中間転写体へトナー像を転写する転写部材と、
   画像形成に先立つ予め定めたタイミングで前記転写部材に所定の電圧を印加したときに検知した電流に基づいた転写電圧を、前記転写部材に印加して画像形成を行う第１のモードと、所定の定電流値になるように前記転写部材に転写電圧を印加して画像形成を行う第２のモードと、を実行可能な実行部と、
   前記画像形成が可能な状態であるスタンバイ状態と、前記スタンバイ状態よりも消費電力の少ないスリープ状態との状態間を相互に移行させることが可能であって、装置本体の電源投入後、前記スリープ状態に移行させる前の画像形成ジョブでは前記第１のモードを実行させる制御部と、
   ダウンタイム削減を優先する生産性優先モードと、画像品質優先モードとを操作者が選択して設定可能な設定部と、を有し、
   前記制御部は、前記設定部に前記生産性優先モードが選択された場合には前記スリープ状態から前記スタンバイ状態に移行させた後の最初の画像形成ジョブにおいて前記第２のモードを実行させ、前記画像品質優先モードが選択された場合には前記スリープ状態から前記スタンバイ状態に移行させた後の最初の画像形成ジョブにおいて前記第１のモードを実行させることを特徴とする画像形成装置。
2. 回転する像担持体と、
   前記像担持体にトナー像を形成するトナー像形成部と、
   前記像担持体が当接し回転する中間転写体と、
   前記像担持体から転写部にて前記中間転写体へトナー像を転写する転写部材と、
   画像形成に先立つ予め定めたタイミングで前記転写部材に所定の電圧を印加したときに検知した電流に基づいた転写電圧を、前記転写部材に印加して画像形成を行う第１のモードと、所定の定電流値になるように前記転写部材に転写電圧を印加して画像形成を行う第２のモードと、を実行可能な実行部と、
   画像形成ジョブが入力された後に画像形成を開始するスタンバイ状態と、前記スタンバイ状態よりも消費電力が少なく、画像形成ジョブが入力された後に前記スタンバイ状態に移行して画像形成を開始するスリープ状態との状態間を相互に移行させることが可能であって、前記スリープ状態からの移行ではない前記スタンバイ状態で画像形成ジョブが入力された後の最初の画像形成ジョブでは前記第１のモードを実行させる制御部と、
   ダウンタイム削減を優先する生産性優先モードと、画像品質優先モードとを操作者が選択して設定可能な設定部と、を有し、
   前記制御部は、前記スリープ状態で画像形成ジョブが入力された後の最初の画像形成ジョブでは、前記設定部に前記生産性優先モードが選択されたときに第２のモードを、前記設定部に前記画像品質優先モードが選択されたときに第１のモードを実行することを特徴とする画像形成装置。
3. 画像形成装置本体周辺の温度と湿度とを検知する環境センサを有し、
   前記制御部は、前記環境センサの出力に応じた定電流値で前記第２のモードを実行させ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。

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