JP2002148964A

JP2002148964A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2002148964A
Application number: JP2000342556A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Goto; 正弘後藤; Hiroko Ogama; 裕子大釜; Yorihito Naitou; 順仁内藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-11-09
Filing date: 2000-11-09
Publication date: 2002-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】文字画像での飛び散りや、ハーフトーン画像
での突き抜け、ドラムメモリ等の現象を防止可能となる【解決手段】高圧電源回路５ｄが転写ローラ５に印加
する転写バイアス電圧値を、ＣＰＵ５ｅによって制御す
る。このとき、まず、記録材Ｐの先端余白を検知する。
その先端余白量に応じて、記録材Ｐの抵抗値のモニタ時
間を変更する。たとえば、先端余白量が大の場合には時
間をかけて記録材抵抗モニタが行えるので、より精度の
高い転写バイアス電圧値の制御が可能となる。したがっ
て、画像印字領域（画像形成領域）では最適な転写バイ
アス定電圧制御が可能となり、抵抗値の低い記録材Ｐに
は比較的低い転写バイアス電圧、抵抗値の高い記録材Ｐ
には高い転写バイアス電圧を発生することができ、文字
画像での飛び散りやハーフトーン画像での突き抜け、ド
ラムメモリ等の現象を防止可能となる

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式、静
電記録方式等の画像形成装置、例えば、複写機、プリン
タ、ファクシミリ等に関し、特に像担持体上のトナー像
を記録材上に静電的に転写する手段に転写ローラを用い
る画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の画像形成装置において
は、像担持体上のトナー像を静電的に転写する手段とし
て、コロナ放電を用いたコロナ転写装置、導電性の弾性
ローラ（転写ローラ）にトナーと逆極性の転写バイアス
を印加し記録材上に静電的に転写するローラ転写装置、
ベルト状の回転体に記録材を静電的に吸着するととも
に、ベルト状回転体からの静電気力によりトナー像を記
録材に転写するベルト転写装置等が広く用いられてい
る。これらのうちローラ転写装置は、オゾンの発生が少
ないこと、転写ローラが記録材搬送用ローラを兼用でき
るため画像形成装置の構成を簡略化できることなどの理
由で、近年広く採用されている。

【０００３】この種の転写ローラに対する転写バイアス
の制御方法として、画像形成工程に先立ち転写ローラか
ら感光ドラム（像担持体）へ流れる電流量を一定値に制
御し、そのときに必要とされる転写ローラのバイアス電
圧値に基づいてその後の記録材転写時の転写バイアス電
圧値を決定する方法が知られている。本方式は転写ロー
ラの環境変動、耐久変動による抵抗値変化に応じて最適
な転写バイアス電圧値を決定するために有効な方法であ
る。

【０００４】さらに特開平４−２５１２７６号公報、特
開平７−１６８４６７号公報には、転写ローラの抵抗値
に加え、記録材の抵抗値に応じて最適な転写バイアス電
圧値を決定する方法が記載されている。具体的には記録
材が転写ローラと感光ドラムとの間に形成されるニップ
部に突入したときにあらかじめ定められた転写バイアス
電圧値を発生したときに記録材に流れる電流量をモニタ
し、そのモニタ結果に応じて記録材へのトナー像転写中
の転写ローラへの印加電圧値を補正することを特徴とし
ている。

【０００５】例えば前者の特開平４−２５１２７６号公
報には記録材先端３０ｍｍにおいて検出した平均電流量
が少ないときには、所定の電流値が流れるように転写バ
イアス電圧値を高くする方法が記載されている。このと
き具体的に転写バイアス電圧値を変化させるためのアル
ゴリズムの記載はない。一方、後者の特開平７−１６８
４６７号公報には転写ローラに一定のバイアス電圧値を
与え、そのときに感光ドラムに流れる電流量を測定し、
転写ローラ抵抗値を算出する。次いで記録材が感光ドラ
ムと転写ローラとの間に挿入されたときに流れる電流量
を検出し、転写ローラ・記録材・感光ドラム間の総抵抗
を算出し、その後の記録材へのトナー像を転写するため
に必要な転写バイアス電圧値を算出することが記載され
ている。また本公報には転写高圧出力回路の応答性を考
慮した補正式の提案もなされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来例では以下に示すような欠点があり、転写ローラの抵
抗値と記録材の抵抗値に応じて最適な転写電圧を決定す
ることができなかった。

【０００７】転写ローラから記録材に流れる電流量は記
録材の抵抗値のみに依存するだけでなく、記録材に印字
されるトナー像のパターンによっても大きく変化する。
具体的には、記録材上にトナーが載っていないベタ白画
像に流れる転写電流量と、記録材上の全面にトナーが載
っているベタ黒画像に流れる転写電流量とについては、
本発明者等の検討では、前者のベタ白画像に流れる転写
電流値の方が３〜５割ほど大きいことがわかった。この
結果、記録材先端部に黒画像が存在した場合と存在しな
い場合とでは記録材に流れる転写電流量が異なり、従来
例のような制御方式では記録材の抵抗値以外の画像パタ
ーンによる転写電流量の違いも含んだ形でその後の転写
電圧の補正値を行ってしまう。このため、特に先端に画
像パターンがあった場合、必要以上に高い転写バイアス
電圧値がその後、発生するためにハーフトーン画像等で
突き抜けといわれる現象が発生しやすくなる。その理由
について以下説明を行う。

【０００８】本発明者等の検討によると、文字画像中心
で記録材上のトナー量が少ない場合は転写電流が少なす
ぎる時に発生する文字周りの飛び散りを防止するために
転写電流量は多い方が好ましい。これに対し、ハーフト
ーン画像のように記録材上にトナーが多く載っている場
合は転写電流が多すぎる場合に発生する突き抜け現象や
感光ドラムに対するドラムメモリを防止するために転写
電流量が少ない方が好ましい。

【０００９】上述の現象を詳細に説明すると、文字周り
の飛び散り現象は、文字部とその周りの白部とのコント
ラストが大きく、感光ドラム上の電位と転写バイアス電
圧値との差により白部に転写電荷が多く存在するために
（例えば反転現像系においては感光ドラム電位が白部に
相当する非画像露光部（暗部）電位ＶＤが−６００Ｖ、
黒部に相当する画像露光部（明部）電位ＶＬが−１００
Ｖとしたときに、転写ローラに＋２０００Ｖのバイアス
電圧を与えた場合、電位差により感光ドラム上の暗部に
相当する画像白部に電流が多く流れるために生じる現象
を指している）、白部に存在する転写部電荷により黒部
のトナー像が引き付けられて発生する現象である。

【００１０】また突き抜け画像は、転写前に転写電荷が
直接記録材を通して感光ドラム上のトナー像に与えら
れ、トナー像の帯電極性が局所的に転写電荷と同じとな
る現象であり、ハーフトーン画像中に部分的な転写不良
により発生する細かい白点、又は白スジ等となって現れ
る現象である。

【００１１】さらに、ドラムメモリは、特に反転現像系
で顕著に現れる現象であり、例えば感光ドラムとして、
ＯＰＣ感光体（有機光半導体）を使用した場合、反転現
像系で転写バイアスは＋極性となるが過剰の＋電荷がＯ
ＰＣ感光体に与えられると次の一次帯電工程で十分な暗
部電位に復帰することができず、＋電荷を与えられた部
分と与えられていない部分とで濃度差が発生する現象で
ある。

【００１２】一般に転写ローラのバイアス電圧の制御方
式には定電圧制御方式と定電流制御方式の２通りが知ら
れているが、例えば定電流制御方式では記録材幅を一定
とした場合、記録材抵抗値に応じて自動的に転写バイア
ス電圧値が変動するために記録材抵抗値への追従性は定
電圧制御方式よりも良好となる。しかしながら上述の文
字周りの飛び散り、ハーフトーン画像の突き抜けの問題
点を同時に解決するために、特に記録材の抵抗値が高い
場合に記録材への転写作用中に画像パターンに依らず同
一電流値で制御する方式では、文字周りの飛び散りを防
止するための転写電流量ではハーフトーン画像で突き抜
け画像が発生してしまい両者の問題点を満足させる適正
領域が存在しないことがわかった。

【００１３】これに対し、定電圧制御方式では記録材上
の画像パターンに依らず一定のバイアス電圧値を発生す
るために、文字画像では多くの電流が記録材に流れ、ハ
ーフトーン画像では印字率が高いために記録材へ流れる
転写電流量が減少するために一定制御で両者の問題点を
満足させ易いという利点があるが、記録材抵抗値が高い
場合と低い場合とでは、記録材に流れる電流量が異なる
ため記録材抵抗値に対する追従性が定電流制御に比べ劣
ってしまう。

【００１４】このように定電流制御方式では画像パター
ンが異なった場合に適正な制御を行うことが難しく、一
方、定電圧制御方式では記録材の抵抗が異なった場合に
適正な制御を行うことが難しいという問題を抱えてい
る。

【００１５】これらの問題を同時に解決するために、従
来は転写ローラ抵抗値をできるだけ高くして、記録材の
抵抗値が低くても過剰な転写電流が流れないようにし、
高抵抗の記録材に適した転写バイアス電圧制御を行うこ
とで対応してきた。

【００１６】しかしながらこのような対応では転写バイ
アス電圧値が高くなる傾向があり転写高圧回路のコスト
が高くなるという欠点があり、さらに転写バイアス電圧
値が高いために特に両面印字時のハーフトーン画質の劣
化が生じやすかった。

【００１７】前述の特開平４−２５１２７６号、特開平
７−１６８４６７号公報に記載の転写バイアス電圧補正
方法も同様に記録材先端部の画像パターン情報を有して
いないために、記録材の抵抗値に応じた最適な制御がで
きず、上述と同様に転写ローラ抵抗値を高くしなければ
実用に適さないという欠点を有している。

【００１８】本発明は、上述事情に鑑みてなされたもの
であり、低抵抗の転写部材を使用したものでありなが
ら、記録材上の画像パターンや記録材の抵抗値が変化し
た場合においても、良好な転写を行うことができるよう
にした画像形成装置を提供することを目的とするもので
ある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの請求項１に係る本発明は、像担持体上にトナー像を
形成し、前記トナー像を記録材表面に転写して画像を形
成する画像形成装置において、前記像担持体表面に接触
配置されて前記像担持体との間に転写ニップ部を形成す
る転写ローラと、前記転写ニップ部にて挟持搬送される
記録材に対し、前記転写ローラに転写バイアスを印加す
ることで、前記像持体上のトナー像を転写する転写バイ
アス印加電源と、前記転写バイアス印加電源が前記転写
ローラに印加する転写バイアスを制御する制御手段と、
前記記録材の先端余白量を検出する余白量検出手段と、
を備え、前記制御手段は、前記記録材の先端余白が前記
転写ニップ部を通過する時間範囲内であって、かつ前記
余白量検出手段の検出結果に応じて設定された時間内に
前記転写ローラに流れる電流をモニタし、前記モニタ結
果に基づいて、トナー像転写時の転写バイアス電圧値を
決定する、ことを特徴とする。

【００２０】請求項２に係る本発明は、請求項１に記載
の画像形成装置において、前記制御手段は、前記記録材
先端が前記ニップ部に到達したときに前記転写ローラに
印加する転写バイアス電圧値を、前記像担持体と前記転
写ローラの抵抗測定結果に応じて、あらかじめ設定して
おく、ことを特徴とする。

【００２１】請求項３に係る本発明は、請求項１に記載
の画像形成装置において、前記制御手段は、前記記録材
先端が前記ニップ部に到達したときに前記転写ローラに
印加する転写バイアス電圧値を、前記余白量検出手段の
検知結果に応じて変更する、ことを特徴とする。

【００２２】請求項４に係る本発明は、請求項１、２、
又は３に記載の画像形成装置において、前記像担持体表
面を帯電する帯電手段と、前記帯電後の像担持体表面を
画像信号に応じて露光して静電潜像を形成する露光手段
と、前記静電潜像にトナーを付着さてトナー像として現
像する現像手段と、を備え、前記余白量検出段は、前記
露光手段の露光開始タイミングをモニタすることで、前
記記録材の先端余白量を検出する、ことを特徴とする。

【００２３】請求項５に係る本発明は、請求項１、２、
又は３に記載の画像形成装置において、前記像担持体表
面を帯電する帯電手段と、前記帯電後の像担持体表面を
画像信号に応じて露光して静電潜像を形成する露光手段
と、前記静電潜像にトナーを付着さてトナー像として現
像する現像手段と、を備え、前記余白量検出手段は、現
像時の前記現像手段に流れる電流量をモニタすること
で、前記記録材の先端余白量を検出する、ことを特徴と
する。

【００２４】〔作用〕本発明によると、記録材の先端余
白において確実に記録材の抵抗値をモニタできるので、
画像パターンによる転写電流量の差の影響を受けること
がなくなる。また先端余白量が大の場合には時間をかけ
て記録材抵抗モニタが行えるためにより精度の高い転写
バイアス電圧値の制御が可能となる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。

【００２６】〈実施の形態１〉図１に、本発明に係る画
像形成装置の一例を示す。同図に示す画像形成装置は、
例えばレーザビームプリンタであり、パソコン等の外部
情報処理機器（不図示）から送られてきたコード情報又
はビットマップイメージ情報をコントローラ８によりラ
スターイメージデータに変換した後、エンジン制御部１
４で画像形成動作を行うものである。

【００２７】同図に示すレーザビームプリンタ（以下
「画像形成装置」という。）は、像担持体としてドラム
型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）１
を備えている。感光ドラム１は、ＯＰＣ（有機光半導
体）、アモルファスセレン、アモルファスシリコン等の
感光材料を、アルミニウムやニッケルなどで形成された
シリンダ状のドラム基体上に設けて構成したものであ
る。感光ドラム１は、駆動手段（不図示）によって矢印
Ｒ１方向に所定のプロセススピード（周速度）で回転駆
動される。

【００２８】感光ドラム１は、その表面が帯電ローラ
（帯電手段）２によって、所定の極性・電位に均一に帯
電される。

【００２９】帯電後の感光ドラム１は、レーザスキャナ
（露光手段）３によって静電潜像が形成される。レーザ
スキャナ３は、画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御され
た走査露光を行い、露光部分の電荷を除去して感光ドラ
ム１表面に静電潜像を形成する。

【００３０】この静電潜像は、現像装置（現像手段）４
で現像され、可視化される。現像方法としては、ジャン
ピング現像法、２成分現像法などが用いられ、イメージ
露光と反転現像との組み合わせで用いられることが多
い。上述の静電潜像は、現像ローラ４ａによってトナー
が付着され、トナー像として現像されるようになってい
る。

【００３１】感光ドラム１上のトナー像は、記録材Ｐ表
面に転写される。記録材Ｐは、給紙カセット１１に収納
されていたものが、給紙ローラ１２によって１枚ずつ給
紙され、搬送ローラ（不図示）、レジストローラ１３等
を介して、感光ドラム１と転写ローラ５との間の転写ニ
ップ部Ｔに供給されるものである。この際、記録材Ｐの
先端は、トップセンサ９によって検知され、このトップ
センサ９の位置と転写ニップ部Ｔとの位置、及び記録材
Ｐの搬送速度から、記録材Ｐの先端が転写ニップ部Ｔに
到達するタイミングが検知される。感光ドラム１上のト
ナー像は、上述のようにして所定のタイミングで給紙、
搬送されてきた記録材Ｐ上に、転写ローラ（転写手段）
５に転写バイアスを印加することで転写される。

【００３２】トナー像が転写された記録材Ｐは、定着装
置（定着手段）６へ搬送され、定着装置６における定着
ローラ６ａと加圧ローラ６ｂとの間の定着ニップ部にて
挟持搬送されつつ、加熱・加圧されて、表面にトナー像
が定着され、その後、画像形成装置本体１０上面に形成
されている排紙トレイ１０ａ上に排出される。一方、ト
ナー像転写後の感光ドラム１は、記録材Ｐに転写されな
いで表面に残ったトナー（転写残トナー）がクリーニン
グ装置（クリーニング手段）７のクリーニングブレード
７ａによって除去され、次の画像形成に供される。

【００３３】上述構成の画像形成装置において、転写ロ
ーラ５は、図２に示すように鉄、ステンレス（ＳＵＳ）
等の芯金５ａ上に、ＥＰＤＭ、シリコン、ＮＢＲ、ウレ
タン等のソリッド状又はこれらを発砲させたスポンジ状
の弾性体５ｂを設けて構成したものである。転写ローラ
５は、ローラ硬度が２０〜７０度（ＡｓｋｅｒＣ１ｋ
ｇ荷重時）、抵抗値が１０⁶〜１０⁹Ωの範囲のものを
使用し、加圧ばね５ｃにより感光ドラム１に圧接され
て、感光ドラム１との間に転写ニップ部Ｔを構成する。
また、転写ローラ５は、駆動ギヤ（不図示）により、感
光ドラム１側に設けたギヤ（不図示）から駆動力が伝達
されて矢印Ｒ５方向に回転駆動される。

【００３４】このとき転写ローラ５には、高圧電源回路
（転写バイアス印加電源）５ｄにより所定のバイアス電
圧値が印加される。このとき転写ローラ５から感光ドラ
ム１又は記録材Ｐに流れる電流値は、高圧電源回路５ｄ
内で流れる転写電流を電圧に変換し、Ａ／Ｄコンバータ
５ｆを介してＣＰＵ（制御手段）５ｅにフィードバック
される。この電流量に応じてＣＰＵ５ｅは、高圧電源回
路５ｄを制御するためのＰＷＭ信号を発生させ、このＰ
ＷＭ信号はローパスフィルタ５ｇを介して電圧値に変換
され、高圧電源回路５ｄを駆動することで所定の転写バ
イアス電圧値を得ることができる。

【００３５】上述の転写バイアス電圧値の制御につい
て、図３のタイミングチャート、及び前述の図１、図２
を参照して詳述する。

【００３６】プリント命令が、コントローラ８からエン
ジン制御部１４に送られると、エンジン制御部１４は、
給紙ローラ１２による記録材Ｐの給紙を開始すると同時
に、定着装置６の加熱立ち上げ動作、画像形成工程前の
感光ドラム１の準備回転（前回転）を開始する。前回転
中は帯電ローラ２により感光ドラム１表面電位を暗部電
位ＶＤに保つように、帯電ローラ２に所定のバイアス電
圧を印加する。転写ローラ５には感光ドラム１の暗部に
対して所定の電流が流れるようにＣＰＵ５ｅからのＰＷ
Ｍ制御値を徐々に増加させていき、目標電流値に到達し
た段階でＰＷＭ制御値を微調整することで転写バイアス
電圧値を制御しながら感光ドラム１に対し一定電流値が
流れるように制御を行う。

【００３７】本制御期間中のＰＷＭ値の平均値をＰＷＭ
０として（このＰＷＭ０に対応する転写バイアス電圧値
をＶＴ０とする）ホールドし、画像形成動作中の転写バ
イアス電圧値を出力するためのＰＷＭ１値（このＰＷＭ
１に対応する転写バイアス電圧値をＶＴ１とする）を決
定する。本実施の形態ではＰＷＭ１はＰＷＭ０に対し一
次式で表される制御式に基づき決定される。具体的には
ＰＷＭ１＝Ａ×ＰＷＭ０＋Ｂで表され、Ａ及びＢは常数
を示している。ＰＷＭ値と転写バイアス電圧値ＶＴの関
係は、図４に示すように線形の関係があり、ＰＷＭ値を
決定することにより転写バイアス電圧値ＶＴが決定され
る。

【００３８】次に画像形成動作について説明を行う。

【００３９】コントローラ８によりラスタデータに変換
された画像情報はエンジン制御部１４を介してレーザス
キャナ３を制御し、レーザ光のＯＮ／ＯＦＦを画像信号
に応じて行う。このとき最初の画像信号（画像情報に基
づいたレーザＯＮ情報）が現れたタイミングＴ２（露光
開始のタイミング）をエンジン制御部１４に記憶してお
く。一方、給紙された記録材Ｐは、搬送ローラにより搬
送され、トップセンサ９を通過する。エンジン制御部１
４は、トップセンサ９を介して、記録材Ｐの先端位置を
認識することができる。

【００４０】この結果、記録材Ｐがトップセンサ９を通
過してから転写ニップ部Ｔに到達するまでの時間と、最
初の画像信号が現れたタイミングＴ２の露光部が画像露
光位置Ｅ（図１参照）から転写ニップ部Ｔに到達するま
での時間とは、画像形成装置の構成により一義的に決定
されるために、トップセンサ９を記録材Ｐが通過したと
きのタイミングＴ１と画像書き込み開始タイミングとに
より記録材Ｐの先端余白量（先端余白が存在する時間）
を知ることができる。

【００４１】具体的にはトップセンサ９と転写ニップ部
Ｔとの距離をＬ１、画像露光位置Ｅと転写ニップ部Ｔと
の距離をＬ２、画像形成装置の記録材搬送速度をＶｐと
したとき、記録材先端がトップセンサ９をタイミングＴ
１で通過したときから転写ニップ部Ｔに到達するまでの
時間Ｔａは、Ｔａ＝Ｔ１＋（Ｌ１／Ｖｐ）で表される。一方、最初の画像信号書き込みタイミング
をＴ２としたとき、最初の画像が転写ニップ部Ｔに到達
するまでの時間Ｔｂは、Ｔｂ＝Ｔ２＋（Ｌ２／Ｖｐ）で表される。

【００４２】したがって、先端余白が存在する時間Ｔｃ
は、Ｔｃ＝Ｔｂ−Ｔａ＝Ｔ２−Ｔ１＋｛（Ｌ２−Ｌ１）／Ｖ
ｐ｝となる。

【００４３】ここで、本実施の形態における「余白量検
出手段」とは、上述の先端余白Ｔｃを求めるために構成
の総称であるものとする。

【００４４】次に、記録材先端部での転写バイアス電圧
値の補正方法について説明する。

【００４５】まず、記録材先端が転写ニップ部Ｔに到達
するタイミングでは転写バイアス電圧値ＶＴ１は、上述
の転写バイアス制御によって決定されたＰＷＭ１に基づ
く出力となる。図５に、このときの記録材Ｐに流れる電
流変化を示す。なお、同図は、転写バイアス電圧値補正
は加えていない。同図によると抵抗値の比較的低い記録
材ａ（温度２３℃、湿度６０％の環境下で、表面抵抗値
が１０⁸Ω以下）では転写電流（Ｉｔ）量の減少は少な
く（実線ａ）、抵抗値の高い記録材ｂ、ｃ（温度２３
℃、湿度６０％の環境下で、表面抵抗値が１０¹⁰Ω以
上）では転写電流量が大きく減少することがわかる（実
線ｂ、破線ｃ）。さらに転写電流量が安定するまでに所
定時間必要なことがわかる。なお、記録材ｂと記録材ｃ
とは、後述のように厚みが異なるものであり、厚みは前
者の記録材ｂが１５０μｍ、後者の記録材ｃが８０μｍ
である。

【００４６】本実施の形態では、比較的抵抗値の低い記
録材ａに適合するような転写バイアス電圧値としてＰＷ
Ｍ１に相当する転写バイアス電圧値を設定している。こ
のために比較的抵抗値の低い記録材ａに対しては、記録
材ａが転写ニップ部Ｔに突入したときの転写電流量の変
化は少ないが、抵抗値の高い記録材ｂ、ｃが転写ニップ
部Ｔに突入したときの転写電流量の変化は大きく、さら
に転写電流量が安定するまでに時間がかかることがわか
る。これは、高圧電源回路５ｄの時定数と、転写ローラ
５、記録材Ｐ、感光ドラム１の総合抵抗及び静電容量で
決定される時定数とで決まる。例えば、図５中の記録材
ｂと記録材ｃとでは、転写電流量の立ち下がりの傾きは
異なるが、安定領域になったときのＰＷＭ１に相当する
転写バイアス電圧値での転写電流量はほぼ同じである。

【００４７】上述の記録材ｂと記録材ｃとについては、
記録材ｂ、ｃの体積抵抗値の差はほとんど無いが、記録
材ｂとしては表面抵抗値が低い厚みが１５０μｍの厚紙
を用いており、記録材ｃとしては表面抵抗値が高い厚み
８０μｍの薄い記録材を用いている。この結果、厚みが
異なるために表面抵抗値の差と、静電容量の差に基づき
転写電流量の立ち下がり傾きが異なる。このことから、
転写電流値が安定するまでは正確な記録材抵抗値の算出
は難しいことがわかる。

【００４８】図５では、転写ローラ５としてＮＢＲゴム
を主成分としたイオン導電性ローラを用い、その抵抗値
が８×１０⁷Ω、画像形成速度（プロセススピード）が
１５０ｍｍ／ｓｅｃ、転写バイアス電圧値を上述の制御
の結果、９００Ｖとしたときの画像形成装置での測定結
果を示している。本実施の形態においては、記録材先端
部で転写電流値が安定するまで約６０ｍｓｅｃ必要であ
る。この結果、記録材先端部で記録材抵抗値をモニタす
るためには記録材先端９ｍｍ（１５０×６０×１０^-3ｍ
ｍ）程度の領域が必要なことが分かる。例えば、多くの
ビジネス文書では記録材Ｐの先端１０ｍｍ程度は画像が
書き込まれることはほとんどないため、記録材先端部に
おける電流量が安定するまでモニタをつづけることは可
能である。

【００４９】しかし、近年、記録材先端のエッジ部近く
まで画像形成したいという要望も強い。この場合、先端
１０ｍｍの間、転写電流値をモニタしていたのでは先端
部での転写が弱すぎて先端部で飛び散りが発生してしま
うとともに、前述したような転写バイアス電圧値補正制
御が正確にできなくなる。

【００５０】そこで、本実施の形態では、記録材Ｐの先
端余白量を検出しその検出結果に応じて以下のようなア
ルゴリズムで転写バイアス電圧値の補正制御を行うよう
にした。

【００５１】本制御の概要は、記録材先端が転写ニップ
部Ｔに到達するタイミングで転写バイアス電圧値ＶＴ１
を発生させ、その後、所定時間後に記録材Ｐに流れる転
写電流量Ｉｔを検知する。ここで、ＶＴ１は前回転中の
転写バイアス電圧値制御中にホールドされたＰＷＭ０に
対し所定の制御式に基づいて演算されたＰＷＭ１で転写
高圧回路５ｄを駆動するときに発生する転写バイアス電
圧値である。

【００５２】以下、実施例１〜実施例４で、具体的に数
値をあげて説明する。

【００５３】（実施例１）：記録材Ｐの先端余白量が１
０ｍｍ以上の場合本実施例では、記録材先端部での転写電流量の変化が安
定する時期までモニタが可能なので、記録材先端が転写
ニップ部Ｔに突入してから６０ｍｓｅｃ後の転写電流値
をモニタし、その結果に応じて転写バイアス電圧値を変
化させる。本実施例では記録材先端が転写ニップ部Ｔに
突入してから６０ｍｓｅｃ後の転写電流値Ｉｔに応じて
以下のように転写バイアス電圧値ＶＴを変化させる。

【００５４】Ｉｔ＜６μＡのときＶＴ＝ＶＴ１＋５００（Ｖ）６μＡ≦Ｉｔ＜８μＡのときＶＴ＝ＶＴ１＋３００（Ｖ）８μＡ≦ＩｔのときＶＴ＝ＶＴ１（Ｖ）。

【００５５】（実施例２）：先端余白量が８ｍｍ以上１
０ｍｍ未満の場合本実施例では記録材先端での転写電流量の変化は完全に
は安定していない過渡的状態で転写電流値Ｉｔをモニタ
する必要があるため、記録材Ｐの種類によっては望まし
い補正値に入らないものもあるが、ほとんどの記録材Ｐ
で最適な制御が可能となる。ここでは４５ｍｓｅｃ後の
転写電流値Ｉｔで転写バイアス電圧値の補正を以下のよ
うに行う。

【００５６】Ｉｔ＜６．３μＡのときＶＴ＝ＶＴ１＋５００（Ｖ）６．３μＡ≦Ｉｔ＜８μＡのときＶＴ＝ＶＴ１＋３００（Ｖ）８μＡ≦ＩｔのときＶＴ＝ＶＴ１（Ｖ）。

【００５７】（実施例３）：先端余白量が４ｍｍ以上８
ｍｍ未満の場合本実施例では、上述の実施例２と同様、記録材先端での
転写電流量の変化は完全には安定していない過渡的状態
で転写電流値Ｉｔをモニタする必要があるため、記録材
Ｐの種類によっては望ましい補正値に入らないものもあ
るが、ほとんどの記録材Ｐで最適な制御が可能となる。
ここでは２０ｍｓｅｃ後の転写電流値Ｉｔで転写バイア
ス電圧値の補正を以下のように行う。

【００５８】Ｉｔ＜７．２μＡのときＶＴ＝ＶＴ１＋５００（Ｖ）７．２μＡ≦Ｉｔ＜８μＡのときＶＴ＝ＶＴ１＋３００（Ｖ）８μＡ≦ＩｔのときＶＴ＝ＶＴ１（Ｖ）。

【００５９】（実施例４）：先端余白量が４ｍｍ未満の
場合本実施例では先端余白量が小さいために記録材先端部で
の電流値検出では誤差が大きく、記録材Ｐの抵抗値差を
十分認識することが難しい。そこで、文字画像を重視
し、ほとんどの記録材で飛び散りが発生しない設定とし
て記録材先端から、ＶＴ＝ＶＴ１＋３００（Ｖ）となる転写バイアス電圧値を発生させる。

【００６０】なお、本実施の形態では、転写ローラ５の
抵抗値が特定の場合の制御補正方法について説明した
が、転写ローラ５の抵抗値によっては補正アルゴリズム
（転写電流閾（しきい）値、転写バイアス電圧増加量）
を変える必要があり、前回転中の転写ローラ５の抵抗モ
ニタのための制御中にホールドしたＰＷＭ０に応じて補
正アルゴリズムを変化させることが望ましい。

【００６１】〈実施の形態２〉図６に、本実施の形態の
画像形成装置の概略構成を示す。なお、上述の実施の形
態１と同じ部材等については、同じ符号を付して適宜、
説明を省略する。

【００６２】本実施の形態では、感光ドラム１上の静電
潜像を現像（顕画像化）するための現像装置４が、弾性
体で形成された現像ローラ４ａを有している。現像ロー
ラ４ａは、その抵抗値が１０⁵〜１０⁸Ωの中抵抗に設
定されていて、感光ドラム１表面に接触配置されてい
る。また、現像剤としては、１成分非磁性トナーを使用
した。現像ローラ４ａには、感光ドラム１表面の暗部電
位ＶＤと明部電位ＶＬとの中間の値を有するＤＣバイア
ス電圧が、高圧電源回路（現像バイアス電源）５ｈから
印加されており、この現像バイアス電源５ｈから感光ド
ラム１に流れる電流量をＡ／Ｄコンバータ５ｉを介して
ＣＰＵ５ｅにフィードバックする。

【００６３】転写ローラ５としては、前述の実施の形態
１と同様に、ＮＢＲゴムを主成分としたイオン導電性ロ
ーラであって、その抵抗値が８×１０⁷Ωのものを用い
た。また画像形成条件、転写ローラ５への転写バイアス
電圧印加方法は、実施の形態１と同様のため説明は省略
する。

【００６４】本実施の形態では、先端余白量を検出する
ために弾性の現像ローラ４ａからトナーの感光ドラム１
への転移に伴って発生する現像電流をモニタし、現像電
流が流れ始めるタイミングから記録材先端から何ｍｍの
位置から画像が存在するかを判断し、先端余白量を検出
することを特徴としている。

【００６５】以下、図７のタイミングチャートを用いて
本実施の形態を詳述する。なお、画像形成装置の概略構
成については、図１に示すものと同様である。また、図
７のタイミングチャートにおいて、図３のタイミングチ
ャートと同様のものについては適宜、説明を省略する。

【００６６】プリント命令が、コントローラ８（図１参
照）からエンジン制御部１４に送られると、エンジン制
御部１４では記録材Ｐの給紙を開始すると同時に、定着
装置６の加熱立ち上げ動作、画像形成工程前の感光ドラ
ム１の準備回転（前回転）を開始する。前回転中は帯電
ローラ５により感光ドラム１の表面電位を暗部電位ＶＤ
に保つように、帯電ローラ２に所定の帯電バイアス電圧
を印加する。転写ローラ５には感光ドラム１の暗部に対
して所定の電流が流れるようにＣＰＵ５ｅからのＰＷＭ
制御値を徐々に増加させていき、目標電流値に到達した
段階でＰＷＭ制御値を微調整することで、転写バイアス
電圧値を制御しながら感光ドラム１に対し一定電流値が
流れるように制御を行う。以上は、前述の実施の形態１
と同様である。

【００６７】次に画像形成動作について説明を行う。

【００６８】コントローラ８によりラスタデータに変換
された画像情報は、エンジン制御部１４を介してレーザ
スキャナ３を制御し、レーザ光のＯＮ／ＯＦＦを画像信
号に応じて行う。次いで現像装置４によりレーザ光のＯ
Ｎ／ＯＦＦ制御で形成された静電潜像をトナーにより現
像するが、このとき電荷を有するトナーが現像ローラ４
ａから感光ドラム１へ転移するのに伴い電流が発生す
る。現像電流は暗電流として常に感光ドラム１に微小量
流れているが、本実施の形態では、暗電流との差が−２
μＡ以上となったときを現像電流検出（現像開始）タイ
ミングＴ３としている。

【００６９】本実施の形態ではこの現像電流検出タイミ
ングＴ３をモニタし、エンジン制御部１４に記憶してお
く。一方、給紙された記録材Ｐは、搬送ローラにより搬
送され、トップセンサ９を通過するので、トップセンサ
９により記録材先端位置をエンジン制御部１４が認識す
ることができる。この結果、記録材Ｐがトップセンサ９
から転写ニップ部Ｔに到達するまでの時間Ｔｄと、最初
の現像電流変化を検知したタイミングＴ３の現像部が現
像位置から転写ニップ部Ｔに到達するまでの時間Ｔｅと
は、画像形成装置の構成により一義的に決定されるため
に、トップセンサ９を記録材先端が通過したときのタイ
ミングＴ１と現像電流検出タイミングＴ３とにより、記
録材Ｐの先端余白量（先端余白が存在する時間）を知る
ことができる。

【００７０】具体的にはトップセンサ９と転写ニップ部
Ｔとの距離をＬ１、現像位置Ｄ（図６参照）と転写ニッ
プ部Ｔとの距離をＬ３、画像形成装置の記録材搬送速度
をＶｐとしたときに、トップセンサ９をタイミングＴ１
で記録材Ｐが通過したときから記録材先端が転写ニップ
部Ｔに到達するまでの時間Ｔｄは、Ｔｄ＝Ｔ１＋（Ｌ１／Ｖｐ）で表される。一方、最初の現像電流検出タイミングをＴ
３としたとき、最初の画像が転写ニップ部Ｔに到達する
までの時間Ｔｅは、Ｔｅ＝Ｔ３＋（Ｌ３／Ｖｐ）で表され、先端余白が存在する時間Ｔｆは、Ｔｆ＝Ｔ３−Ｔ１＋｛（Ｌ３−Ｌ１）／Ｖｐ｝となる。

【００７１】ここで、本実施の形態における「余白量検
出手段」とは、上述の先端余白Ｔｆを求めるために構成
の総称であるものとする。

【００７２】次に、本実施の形態における記録材先端部
での転写バイアス電圧値の補正方法について説明する。
なお、本制御は、前記の実施の形態１と同様であり、記
録材先端が転写ニップ部Ｔに到達するタイミングで転写
バイアスＶＴ１を発生させ、その後、所定時間後に記録
材Ｐに流れる転写電流量Ｉｔを検知する。ここでＶＴ１
は前回転中の転写バイアス電圧値制御中にホールドされ
たＰＷＭ０に対し所定の制御式に基づいて演算されたＰ
ＷＭ１で高圧電源回路５ｄを駆動するときに発生する転
写バイアス電圧値である。

【００７３】以下、実施例５〜実施例７で、具体的に数
値をあげて説明する。

【００７４】（実施例５）：先端余白量が１０ｍｍ以上
のとき本実施例では記録材先端部での転写電流量変化が安定す
る時期までモニタが可能なので記録材先端が転写ニップ
部Ｔに突入してから６０ｍｓｅｃ後の転写電流値をモニ
タし、その結果に応じて転写バイアス電圧値を変化させ
る。本実施例では記録材先端が転写ニップ部Ｔに突入し
てから６０ｍｓｅｃ後の転写電流値Ｉｔに応じて以下の
ように転写バイアス電圧値ＶＴを変化させる。

【００７５】Ｉｔ＜６μＡのときＶＴ＝ＶＴ１＋５００（Ｖ）６μＡ≦Ｉｔ＜８μＡのときＶＴ＝ＶＴ１＋３００（Ｖ）８μＡ≦ＩｔのときＶＴ＝ＶＴ１（Ｖ）。

【００７６】さらに本補正の後、現像電流の暗電流との
差が４μＡ以上のときが所定時間（本実施例では１００
ｍｓｅｃ）以上継続した場合は、この部分はハーフトー
ン画像と判断し、上述の転写バイアス電圧値を１００Ｖ
低下させる。

【００７７】（実施例６）：先端余白量が８ｍｍ以上１
０ｍｍ未満の場合本実施例では記録材先端部での転写電流量変化は完全に
は安定していない過渡的状態で転写電流値Ｉｔをモニタ
する必要があるため、記録材Ｐの種類によっては望まし
い補正値に入らないものもあるが、ほとんどの記録材Ｐ
で最適な制御が可能となる。ここでは４５ｍｓｅｃ後の
転写電流値Ｉｔで転写バイアス電圧値の補正を以下のよ
うに行う。

【００７８】Ｉｔ＜６．３μＡのときＶＴ＝ＶＴ１＋５００（Ｖ）６．３μＡ≦Ｉｔ＜８μＡのときＶＴ＝ＶＴ１＋３００（Ｖ）８μＡ≦ＩｔのときＶＴ＝ＶＴ１（Ｖ）。

【００７９】さらに、上述の実施例５と同様に、本補正
の後、現像電流の暗電流との差が４μＡ以上のときが所
定時間（本実施例では１００ｍｓｅｃ）以上継続した場
合は、この部分はハーフトーン画像と判断し、上述の転
写バイアス電圧値を１００Ｖ低下させる。

【００８０】（実施例７）：先端余白量が４ｍｍ以上８
ｍｍ未満の場合本実施例では、上述の実施例６と同様、記録材先端部で
の転写電流量の変化は完全には安定していない過渡的状
態で転写電流値Ｉｔをモニタする必要があるため、記録
材Ｐの種類によっては望ましい補正値に入らないものも
あるが、ほとんどの記録材Ｐで最適な制御が可能とな
る。ここでは２０ｍｓｅｃ後の転写電流値Ｉｔで転写バ
イアス電圧値の補正を以下のように行う。

【００８１】Ｉｔ＜７．２μＡのときＶＴ＝ＶＴ１＋５００（Ｖ）７．２μＡ≦Ｉｔ＜８μＡのときＶＴ＝ＶＴ１＋３００（Ｖ）８μＡ≦ＩｔのときＶＴ＝ＶＴ１（Ｖ）。

【００８２】さらに、上述の実施例５と同様に、本補正
の後、現像電流の暗電流との差が４μＡ以上のときが所
定時間（本実施例では１００ｍｓｅｃ）以上継続した場
合は、この部分はハーフトーン画像と判断し上述の転写
バイアス電圧値を１００Ｖ低下させる。

【００８３】（実施例８）：先端余白量が４ｍｍ未満の
場合本実施例では先端余白量が小さいために記録材先端部で
の電流値検出では誤差が大きく、記録材抵抗値差を十分
認識することが難しい。そこで、文字画像を重視し、ほ
とんどの記録材Ｐで飛び散りが発生しない設定として記
録材先端部から、ＶＴ＝ＶＴ１＋３００（Ｖ）となる転写バイアス電圧値を発生させる。

【００８４】さらに、実施例５と同様に、本補正の後、
現像電流の暗電流との差が４μＡ以上のときが所定時間
（本実施例では１００ｍｓｅｃ）以上継続した場合は、
この部分はハーフトーン画像と判断し上述の転写バイア
ス値を１００Ｖ低下させる。

【００８５】このように現像電流をモニタすることで、
感光ドラム１上のトナーの載り量を予測できるために、
転写バイアス電圧制御についてよりきめ細かい制御が可
能となる。

【００８６】なお、本実施の形態では、転写ローラ５の
抵抗値が特定の場合の制御補正方法について説明した
が、転写ローラ５の抵抗値によっては補正アルゴリズム
（転写電流しきい値、転写バイアス電圧増加量）を変え
る必要があり、前回転中の転写ローラ５の抵抗モニタの
ための制御中にホールドしたＰＷＭ０に応じて補正アル
ゴリズムを変化させることが望ましい。

【００８７】以上説明した本発明によると、記録材の先
端余白部（先端ベタ白）で確実に記録材Ｐの抵抗値をモ
ニタすることができるので、記録材上の画像パターンに
よる転写電流量の差の影響を受けることがなくなる。ま
た先端余白量が大の場合には時間をかけて記録材の抵抗
値をモニタすることができるので、より精度の高い制御
が可能となる。

【００８８】また、あらかじめ転写ローラ抵抗値に応じ
て転写バイアス電圧値ＶＴ０を決めておき、そこから記
録材抵抗値による転写バイアス電圧値の補正を加えるた
めに、補正量が少なくて済み、転写バイアス印加電源５
ｄの応答遅れによる画像不良の発生が生じにくくなるだ
けでなく、補正のための転写電流量モニタ期間が短くて
済む。

【００８９】さらに、記録材先端が転写ニップ部Ｔに到
達したときに、転写ローラ５に印加する転写バイアス電
圧値を、記録材Ｐの先端余白量の検出結果に応じて変え
ることにより、先端余白量が極端に少ないと判断した場
合に記録材先端部での転写バイアス値補正を行わず、例
えば文字画像を重視した強めの転写バイアス電圧値を発
生させる等の制御が可能となる。

【００９０】また、上述の記録材先端余白量は、画像形
成装置の像担持体への画像信号書き込みタイミング（レ
ーザスキャナ３による露光開始タイミング）をモニタす
ることによって検出することにより、最初に画像が書き
込まれるタイミングが認識でき、画像露光位置と転写位
置との関係から先端余白量の算出が可能となり、先端余
白部での転写補正を正確に行うことができる。

【００９１】また上述の記録材先端余白量は、画像形成
装置の現像装置４に流れる電流量をモニタにすることに
よって検出することにより、現像装置４から感光ドラム
１へのトナーの移動開始タイミングを知ることができ、
現像位置と転写位置の関係から先端余白量の算出が可能
となり、先端余白部での転写補正を正確に行うことがで
きる。

【００９２】そして、転写補正を正確に行うことができ
るので、記録材抵抗値に応じて画像印字領域（画像形成
領域）では最適な転写バイアス定電圧制御が可能とな
り、抵抗値の低い記録材には比較的低い転写バイアス電
圧、抵抗値の高い記録材には高い転写バイアス電圧を発
生することができ、文字画像での飛び散りやハーフトー
ン画像での突き抜け、ドラムメモリ等の現象を防止可能
となる。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
記録材の先端余白において確実に記録材の抵抗値をモニ
タできるので、画像パターンによる転写電流量の差の影
響を受けることがなく良好な転写を行うことができる。
また、たとえば、先端余白量が大の場合には時間をかけ
て記録材抵抗モニタが行えるためにより精度の高い転写
バイアス電圧値の制御が可能となる。したがって、画像
印字領域（画像形成領域）では最適な転写バイアス定電
圧制御が可能となり、抵抗値の低い記録材には比較的低
い転写バイアス電圧、抵抗値の高い記録材には高い転写
バイアス電圧を発生することができ、文字画像での飛び
散りやハーフトーン画像での突き抜け、ドラムメモリ等
の現象を防止可能となる

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の画像形成装置の概略構成を示す
縦断面図。

【図２】実施の形態１における転写手段の構成を示す縦
断面図。

【図３】実施の形態１における動作を示すタイミングチ
ャート。

【図４】ＰＷＭ値と転写バイアス電圧値との関係を示す
図。

【図５】記録材の違いによる、記録材先端近傍における
転写電流変化を示す図。

【図６】実施の形態２の画像形成装置の概略構成を示す
縦断面図。

【図７】実施の形態１における動作を示すタイミングチ
ャート。

【符号の説明】

１像担持体（感光ドラム）２帯電手段（帯電ローラ）３露光手段（レーザスキャナ）４現像手段（現像装置）５転写ローラ５ｄ転写バイアス印加電源（高圧電源回路）５ｅ制御手段（ＣＰＵ）Ｐ記録材Ｔ転写ニップ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者内藤順仁東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2H027 DA01 DA04 DA38 DC04 DE01 DE07 DE09 EA02 EA03 EA05 EC06 EC09 ED03 ED24 2H032 AA05 BA03 BA11 BA23 CA02 CA13 CA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体上にトナー像を形成し、前記ト
ナー像を記録材表面に転写して画像を形成する画像形成
装置において、前記像担持体表面に接触配置されて前記像担持体との間
に転写ニップ部を形成する転写ローラと、前記転写ニップ部にて挟持搬送される記録材に対し、前
記転写ローラに転写バイアスを印加することで、前記像
持体上のトナー像を転写する転写バイアス印加電源と、前記転写バイアス印加電源が前記転写ローラに印加する
転写バイアスを制御する制御手段と、前記記録材の先端余白量を検出する余白量検出手段と、
を備え、前記制御手段は、前記記録材の先端余白が前記転写ニップ部を通過する時
間範囲内であって、かつ前記余白量検出手段の検出結果
に応じて設定された時間内に前記転写ローラに流れる電
流をモニタし、前記モニタ結果に基づいて、トナー像転
写時の転写バイアス電圧値を決定する、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、前記記録材先端が前記
転写ニップ部に到達したときに前記転写ローラに印加す
る転写バイアス電圧値を、前記像担持体と前記転写ロー
ラの抵抗測定結果に応じて、あらかじめ設定しておく、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、前記記録材先端が前記
転写ニップ部に到達したときに前記転写ローラに印加す
る転写バイアス電圧値を、前記余白量検出手段の検知結
果に応じて変更する、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４】前記像担持体表面を帯電する帯電手段
と、前記帯電後の像担持体表面を画像信号に応じて露光して
静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像にトナーを付着さてトナー像として現像す
る現像手段と、を備え、前記余白量検出段は、前記露光手段の露光開始タイミン
グをモニタすることで、前記記録材の先端余白量を検出
する、ことを特徴とする請求項１、２、又は３に記載の画像形
成装置。
【請求項５】前記像担持体表面を帯電する帯電手段
と、前記帯電後の像担持体表面を画像信号に応じて露光して
静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像にトナーを付着さてトナー像として現像す
る現像手段と、を備え、前記余白量検出手段は、現像時の前記現像手段に流れる
電流量をモニタすることで、前記記録材の先端余白量を
検出する、ことを特徴とする請求項１、２、又は３に記載の画像形
成装置。