JP2003302846A5 - - Google Patents

Description

【書類名】 明細書
【発明の名称】 画像形成装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを担持する像担持体と、前記像担持体と形成する転写領域ニップ部に挿入された転写材に前記像担持体上のトナーを転写させる転写部材と、前記転写部材に電圧を印加する電圧印加手段と、前記電圧印加手段から出力される電流値を検知する電流検知回路と、を有する画像形成装置において、
前記ニップ部に転写材が挿入されている状態の前記電流検知回路の電流検知結果と転写材の幅の情報に基づいて、前記電圧印加手段の出力電圧を決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記ニップ部に転写材がない状態で前記転写部材の抵抗を検知する抵抗検知手段と、を有する画像形成装置において、
前記印加電圧決定のためのしきい値を、前記転写部材の抵抗検知結果と、転写材の幅の情報の少なくとも一方の情報に基づい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３】
前記ニップ部に転写材が挿入されている状態の前記電流検知回路の電流検知結果は前記ニップ部に転写材が挿入されてから一定時間後の前記電流検知回路の電流検知結果であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記転写材の幅は給紙口情報に基づいて認識することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は転写方式の画像形成装置に関する。
【０００２】
より詳しくは、電子写真感光体や静電記録誘電体等の像担持体上に形成担持させたトナー像を転写材に転写するために転写材の裏側に接触する転写部材を備えた複写機・プリンタのような画像形成装置に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
転写方式の画像形成装置において、像担持体に形成担持させたトナー像を転写材に転写させる転写手段としては、非接触タイプであるコロナ帯電器を用いた転写手段との対比においてオゾンの発生がない等のことから、像担持体と圧接ニップ部を形成し該圧接ニップ部に挿入された転写材に像担持体上のトナー像を転写させる転写部材を有する接触式転写手段、特には接触転写部材としてローラ体（転写ローラ）を用いたローラ転写方式がさらに転写材搬送安定性に優れる等の利点を有していて主流となっている。
【０００４】
ローラ転写方式は、接触転写部材として、抵抗を１×１０⁶ 〜１×１０¹⁰Ωに調整した中抵抗弾性層を有する導電性弾性ローラ（以下、転写ローラと記す）を用い、これを像担持体（以下、感光ドラムと記す）上に当接させ、該感光ドラムと該転写ローラによって形成される圧接ニップ部（以下、転写ニップ部と記す）で転写材を挟持搬送させながら、転写ローラに転写バイアスを印加することで転写材にトナー像とは逆極性の電荷を付与して感光ドラム上のトナー像を転写材上に転写させるものである。
【０００５】
上記の転写ローラは、ゴム・スポンジなどにカーボンなどの無機導電性粒子を分散させたり、界面活性剤などを練り込んだイオン導電性のゴムなどを用いるなど、抵抗値を適宜調整した弾性層を有するローラであり、この転写ローラの抵抗値が製造時のばらつき、温湿度、長期使用（耐久）による抵抗値変化などで１桁以上変化することは周知のことである。
【０００６】
このように抵抗変化する転写ローラに対し、常に最適な電流を流すためには「定電流印加方式」で転写ローラに対して転写電圧を印加することが考えられるが、この場合は、装置の最大通紙幅よりも幅の狭い小サイズ転写材が通紙使用されて転写ニップ部においてその長手に関して感光ドラムと転写ローラが直接接触する非通紙領域部ができたときに、ここへ集中的に電流が流れて転写材への電流供給が不足し、転写不良が発生するという問題があった。
【０００７】
そのため、多くの画像形成装置では転写材サイズによらず適正電流を流すために「定電圧印加方式」を行っている。定電圧印加方式では製造条件や環境によって変化する転写ローラの抵抗値に対し適正な電流を流すために、転写動作以前に、通紙時に転写ローラへ流す一定電流値を転写ローラに流し、そのときに発生する電圧を保持して転写時に印加するバイアス制御方式（ＡＴＣＶ制御方式：Active Transfer Voltage Control ）や、通紙前にある一定電流値を転写ローラに流し、そのときの発生電圧をあらかじめ決められた制御式に入れて算出した電圧を転写時に印加するバイアス制御方式（ＰＴＶＣ制御方式：Programable Transfer Voltage Control）などによって通紙以前の転写の系のインピーダンスを検知し、適正範囲の電流が流れるような転写電圧を印加している。
【０００８】
特にＰＴＶＣ制御方式は、ハードウェア構成の回路からなり、印加できるバイアス値が数個しかもてないＡＴＶＣ方式に比べて、より精密なバイアス制御が行え、また電圧制御のためのハードウェア回路を必要としないため、コスト的にも有利な電圧制御方式である。
【０００９】
このＰＴＶＣ制御方式をいま少し詳しく説明すると、プリント前の非通紙時に感光ドラム表面を帯電させた状態で一定電流値を目標にＰＷＭ信号（パルス幅変調信号：Pulse Width Modulation）を段階的あげて転写ローラに電圧を印加し、目標電流値に到達した電圧値をＶt0としてホールドする。そのＶt0値と、あらかじめ制御回路のＣＰＵ内にメモリしておいた転写出力テーブルとから、前記Ｖt0値に適した印字時の転写電圧Ｖｔを決定し、印字時にはその転写電圧Ｖｔに対応したＰＷＭ信号を出力して転写ローラにＶｔを印加する制御方式である。
【００１０】
このように、一定電流値に対する各転写ローラの発生電圧Ｖt0を参照して印字時の転写電圧Ｖｔを決定することで、転写ローラの抵抗値に応じて最適電圧を印字時に印加することができ、広い範囲の抵抗値の転写ローラで良好な画像を得ることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の転写電圧制御法には以下に示すような問題があった。
【００１２】
即ち、従来のＡＴＶＣ方式、ＰＴＶＣ方式といった転写電圧制御法は、転写ニップ部内に転写材がない状態で一定電流値を転写ローラに流し、その時の発生電圧から転写時に印加する転写電圧を決定している。このように非通紙時に転写の系全体のインピーダンスを検知することで転写ローラの抵抗値が変化してもそれに応じた適正転写バイアスを印加できるようにしている。
【００１３】
しかし、転写材の抵抗値が高い場合、または低い場合などあらかじめ想定している転写材抵抗値から大幅に抵抗値がずれた転写材を使用した場合、印字中に流したい転写電流が適正転写電流値の範囲からずれることがある。
【００１４】
このように転写材のインピーダンスが大きく変化する場合、転写電流に過不足が生じ、画像不良が発生してしまうという問題があった。特に、近年の画像形成装置の世界的普及により、印字に使用される転写材の種類が増加するのに伴って、転写材の抵抗も多種多様化し、環境・転写材種類を問わず良好な画像を得るのが難しくなってきている。
【００１５】
また、高速化が進むにつれて、転写材の抵抗によって最適な転写電流値がまったく異なるという問題も発生しており、様々な転写材に対応できる転写制御方式の開発が求められている。
【００１６】
これに対し、特殊紙モードを設け、ユーザーに転写材種を指定してもらうことで転写電圧制御を最適化することも考えられるが、ユーザーに煩わしい手間を強いることになり、あまり好ましくない。
【００１７】
また、転写材が転写ニップ部に存在する状態で決められた電圧を印加し、その時の転写電流を測定して転写材抵抗を推定し、目標電流値に転写電流がなるように転写電圧を補正する方法が提案されているが、この方法だと最適転写電流が異なる転写材に対し、異なる電流値を与えることができず、特に転写材種ごとに必要電流の異なる高速機に対応するためには限界があった。
【００１８】
そこで本発明は、接触式転写手段を用いた転写式の画像形成装置において、上記のようなユーザーが指定操作する特殊紙モードを設けるようなことなしに、幅広い抵抗範囲の転写材に対応し抵抗値の異なる転写材に対し適正な転写電圧を与え、転写材の抵抗値によらず良好な画像を得るための転写制御方式の提供を目的とする。また、高速化に対応することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を特徴とする画像形成装置である。
【００２０】
トナーを担持する像担持体と、前記像担持体と形成する転写領域ニップ部に挿入された転写材に前記像担持体上のトナーを転写させる転写部材と、前記転写部材に電圧を印加する電圧印加手段と、前記電圧印加手段から出力される電流値を検知する電流検知回路と、を有する画像形成装置において、前記ニップ部に転写材が挿入されている状態の前記電流検知回路の電流検知結果と転写材の幅の情報に基づいて、前記電圧印加手段の出力電圧を決定することを特徴とする画像形成装置。
【００２１】
【００２２】
〈作 用〉
すなわち本発明は、前述の問題に対し、ＰＴＶＣ制御により転写電圧を決定する転写制御方式に加えて、転写材先端からＰＴＶＣ検知結果に応じた転写電圧を転写材に与えて転写材先端が像担持体と転写部材との圧接ニップ部である転写ニップ部に挿入されてから一定時間後の転写電流値をモニタして、前記転写材先端での転写電流モニタ結果と給紙口情報から、あらかじめ抵抗値の異なる転写材に対して最適化された複数の転写電圧値から最適な印加電圧を決定して印字中に定電圧印加することで、いずれの抵抗値の転写材でも良好な画像を得るものである。
【００２３】
さらに、転写部材抵抗検知結果、紙サイズ情報等を参照することで、より最適な転写電圧設定を行うものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
〈実施例１〉（図１〜図８）
（１）画像形成装置例
図１は画像形成装置の一例の概略構成模型図である。本例の画像形成装置は、転写式電子写真プロセスを用いた、両面印字機能（両面プリント機能）を有する、反転現像方式のレーザープリンタである。
【００２５】
１は像担持体たる感光ドラムであり、ＯＰＣ、アモルファスＳｉ等の感光材料をアルミニウムやニッケル等のシリンダ状の基板上に形成して構成されており、不図示の駆動手段により矢示の時計方向に所定の周速度で回転駆動される。
【００２６】
２は回転する感光ドラム１の周囲を所定の極性・電位に一様に帯電処理する一次帯電手段であり、本例では帯電ローラを使用した接触帯電装置である。本例では、感光ドラム１の表面はこの帯電ローラ２によってネガトナーと同極性の負に一様に帯電され、暗部電位Ｖｄとなる。
【００２７】
３は画像情報露光手段としてのレーザービームスキャナーである。このスキャナー３は、半導体レーザー、ポリゴンミラー、Ｆ−θレンズ等を有してなり、不図示のホスト装置から送られてきた画像情報の時系列電気デジタル画素信号に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザービームＬを出射して反射ミラー３ａを介して感光ドラム１の一様帯電表面を走査露光し、静電潜像を形成する。即ち、このスキャナー３によって像露光された感光ドラム１面の露光された部分は電位の絶対値が小さくなり、明部電位Ｖｌとなって露光されなかった感光ドラム面部分の暗部電位Ｖｄとの電位コントラストによって静電潜像が形成される。
【００２８】
４はネガトナーを用いた反転現像装置であり、感光ドラム１上の静電潜像をトナー像として反転現像する。４ａは回転現像スリーブであり、トナーが薄層コートされており、このトナーは負に帯電している。現像スリーブ４ａには、感光ドラム１の暗部電位Ｖｄと明部電位Ｖｌとの間のバイアス電圧Ｖｂ（｜Ｖｄ｜＞｜Ｖｂ｜＞｜Ｖｌ｜）が不図示の外部電源によって与えられているので、現像スリーブ４ａ上のトナーは、感光ドラム１の明部電位Ｖｌの部分にのみ転移して静電潜像が顕像化される（反転現像）。
【００２９】
現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法等が用いられ、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。
【００３０】
５は弾性層を有する回転体形状の接触転写部材としての転写ローラである。感光ドラム１に対して加圧接触させて転写ニップ部Ｎを形成させてあり、不図示の駆動手段により感光ドラム１の回転に順方向の矢示の反時計方向に感光ドラム１の回転周速にほぼ対応した所定の周速度で回転駆動される。
【００３１】
２２は第１の給紙口としての給紙カセット部であり、カセット内に転写材Ｐを積載収納させてある。
【００３２】
２４は第２の給紙口としての手差し給紙トレイ部（マルチ・パーパス・トレイ）である。
【００３３】
不図示の選択指定手段でカセット給紙モードが選択指定されているときには、給紙カセット部２２に積載収納されている転写材Ｐが所定の給紙制御タイミングで給紙ローラ２１により一枚分離給送される。
【００３４】
また手差し給紙モードが選択指定されているときには手差し給紙トレイ部２４に積載セットの転写材Ｐが所定の給紙制御タイミングで給紙ローラ２３により一枚分離給送される。
【００３５】
給紙カセット部２２または手差し給紙トレイ部２４から給送された転写材Ｐはプレフィードセンサ２１ａで待機した後に、レジストローラ１１、レジストセンサ１１ａ、転写前ガイド１０を介して転写ニップ部Ｎ（画像形成部）に所定の制御タイミングにて給紙される。即ち、転写材Ｐは、レジストセンサ１１ａによって、感光ドラム１の表面に形成されたトナー像と同期取りされて転写ニップ部Ｎに供給される。
【００３６】
転写ニップ部Ｎに供給された転写材Ｐは感光ドラム１と転写ローラ５との間に挟持されて感光ドラム１と転写ローラ５の回転により搬送される。転写材Ｐが転写ニップ部Ｎを挟持搬送されていく間において、転写材Ｐの裏側に接触している転写ローラ５に対して転写用高圧電源（転写高圧トランス、転写高圧回路）３４から所定の制御タイミングにて所定の制御転写バイアスが印加される。これにより、転写材Ｐにトナー像とは逆極性の電荷が付与されて感光ドラム１上のトナー像が転写材Ｐ上に順次に転写されていく。
【００３７】
転写ニップ部Ｎにおいてトナー像の転写を受け、転写ニップ部Ｎを通過した転写材Ｐは、感光ドラム１の面から分離され、シートパス（ガイド部材）１２を通って定着装置１３へ搬送される。８は除電針である。定着装置１３は本例のものは加熱フィルムユニット１３ａと加圧ローラ１３ｂの圧接からなる所謂フィルム加熱方式の定着装置であり、トナー像を保持した転写材Ｐは加熱フィルムユニット１３ａと加圧ローラ１３ｂの圧接部である定着ニップ部ｎで挟持搬送されて加熱・加圧を受けることでトナー像が転写材Ｐ上に定着され永久画像となる。
【００３８】
片面印字モードが選択指定されている場合は、定着装置１３を出た転写材Ｐは搬送路Ｂ１側に進路案内されて片面印字物として機外に排出される。
【００３９】
両面印字モード（自動両面印字）が選択指定されている場合は、定着装置１３を出た１面目印字済み（画像形成済み）の転写材Ｐは第３の給紙口としての自動両面給紙ユニット５０内に搬送され、スイッチバック搬送路Ｂ２を経由することで反転され、循環搬送路Ｂ３を通り、再給紙ローラ２５、再給紙センサ２５ａを経由して転写ニップ部Ｎに再給紙されて、反転された転写材Ｐの２面目に対する印字行程へと入る。
【００４０】
そして転写ニップ部Ｎにて２面目に対するトナー像の転写を受けた転写材Ｐは、感光ドラム１の面から分離され、シートパス１２を通って再び定着装置１３へ搬送されて、２面目に対するトナー像の定着処理を受け、搬送路Ｂ１側に進路案内されて両面印字物として機外に排出される。
【００４１】
一方、転写材Ｐに対するトナー像転写後の感光ドラム１の表面はクリーニング装置６により転写残留トナーの除去を受けて清掃されて繰り返して作像に供される。本例のクリーニング装置６はブレードクリーニング装置であり、６ａはそのクリーニングブレードである。
【００４２】
（２）転写ローラ５
接触転写部材としての転写ローラ５は、鉄、ＳＵＳ等の芯金５ａ上にＥＰＤＭ、シリコーン、ＮＢＲ、ウレタン等のゴムを用いたソリッド状（充填肉質）、または発泡スポンジ状の中抵抗弾性層５ｂを形成したゴムローラで、ローラ硬度２５〜７０度（AskerC／総荷重9.8N(1kg) 荷重時、以下同じ）、抵抗値１０⁶ 〜１０¹⁰Ωの範囲のものを使用する。転写ローラ５の弾性体層５ｂは、一次加硫後に２次加硫し、その後表面を研磨して外径形状を所望の寸法としたものを用いる。
【００４３】
本例で使用した転写ローラ５は、φ６ｍｍのＦｅの芯金５ａ上に、８×１０⁷［Ω］ＮＢＲ系のイオン導電性ソリッドゴムからなる弾性層（中抵抗弾性層）５ｂを形成し、ローラ硬度６０度、外径をφ１６ｍｍ、ゴム部長手寸法を２１８ｍｍとしたソリッドの導電性・弾性ローラである。
【００４４】
転写ローラ５は図２のように芯金５ａの両端部をそれぞれ軸受け部材５ｃ・５ｃで回転自由に軸受け支持させてある。軸受け部材５ｃ・５ｃはそれぞれ不図示のガイド部材により感光ドラム１に対して接近方向・離れ方向にスライド移動自由に保持させた可動部材であり、この可動の軸受け部材５ｃ・５ｃをそれぞれ加圧ばね５ｄ・５ｄにより感光ドラム１に対して接近方向に移動付勢することで転写ローラ５を感光ドラム１に対して弾性層５ｂの弾性に抗して圧接させて所定幅の転写ニップ部Ｎを形成させてある。Ｇは転写ローラ５の芯金５ａの一方の端部に固着させた駆動ギアであり、駆動ギアＧに不図示の駆動手段から回転力が伝達されて転写ローラ５が感光ドラム１の回転に順方向で、感光ドラム１の回転周速度とほぼ同じ周速度で回転駆動される。
【００４５】
図３は転写ローラ５の抵抗測定法を示す図である。即ちアルミシリンダー７１へ総圧９．８Ｎ（１０００ｇ（片側５００ｇ））で転写ローラ５を当接させて回転させ、任意の電圧（たとえば＋２．０ｋＶ）を直流高圧電源７２より転写ローラ５の芯金５ａに印加したときに抵抗７４の両端に発生する電圧値の最大値、最小値を電圧計７３で読みとる。読みとった電圧値から回路中に流れる電圧値の平均値を求め、転写ローラの抵抗値を算出したものである。測定環境は通常環境Ｎ／Ｎ：２３℃・６０％である。
【００４６】
（３）転写バイアス制御
本実施例では、ＰＴＶＣによる転写ローラ５のインピーダンス検知結果と転写材を介した転写電流検知結果によって印字中の転写電圧を決定する転写バイアス制御系において、あらかじめ複数の転写材種に対応した２本以上の制御式を用意し、給紙口情報、すなわち本実施例の場合は転写ニップ部Ｎに対する転写材Ｐの給紙が
・第１の給紙口としての給紙カセット部２２からなされるのか
・第２の給紙口としての手差し給紙トレイ部２４からなされるのか
・第３の給紙口としての自動両面給紙ユニット５０からなされるのか
によって制御式切り分けのしきい値を決定し、転写材を介した転写電流検知の結果を前記しきい値と比較して、前記複数の制御式を切り替えて転写電圧を決定する例を示す。
【００４７】
ａ）ＰＴＶＣ制御方法
本実施例のＰＴＶＣ制御方法を図４を用いて詳細に説明する。９は転写バイアスを制御するＣＰＵで、ＯＵＴ端子より所望の転写出力電圧に対応したパルス幅を持つＰＷＭ信号を出力する。実際にはパルス幅に対応した転写出力テーブル（不図示）をＣＰＵ９内にメモリしておく。このＰＷＭ信号はローパスフィルタ(Low Pass Filter) １４によりＤＣ化され、アンプ１５により増幅されて転写出力電圧Ｖｔとなる。このとき流れた電流値Ｉｔに対応した信号がＣＰＵ９のＩＮ端子に入力され、ＣＰＵ９内で検知するという流れになっている。
【００４８】
本実施例では、転写高圧電源３４に流れる電流値を電流検出回路３４ａで検出し、Ａ／Ｄコンバータ３１でデジタル変換した値（以降、「転写ＡＤ値」と表記する）をＣＰＵ９へ入力して、転写ローラ５に流れる電流値を判断している。
【００４９】
「定電圧制御」をしたい場合には、あらかじめＣＰＵ９内に設定されたＰＷＭと転写出力対応テーブルから判断し、所望の電圧値に対応したパルス幅のＰＷＭ信号を出力する。
【００５０】
また、「定電流制御」したい場合は、ＣＰＵ９からのＰＷＭ信号のパルス幅を徐々に上げていき、ＣＰＵのＩＮ端子に入ってくる信号が所望の電流値（一定電流値）に対応した値になるまで続けられ、その後電流値変化に伴って、電圧（パルス幅）を追従させて定電流制御を行う。
【００５１】
ｂ）転写制御のアルゴリズム
図５に本実施例の転写制御のアルゴリズムを示す。
【００５２】
ホストコンピュータからプリント信号を受け、感光ドラム１の帯電が終了した時点で、まず感光ドラム１と転写ローラ５が直接当接した状態でＰＴＶＣ検知を一度行う（Step１）。
【００５３】
ＰＴＶＣ検知は、転写用高圧電源３４からの出力電圧を徐々に上昇させて、あらかじめ設定された一定電流値に転写電流が到達した時の電圧値をＶt0としてホールドしている。
【００５４】
ここでの検知結果に基づき、あらかじめＣＰＵ９内に格納されている転写制御式１により転写時に印加する転写電圧の第１の目標値Ｖt1を決定する（Step２）。
【００５５】
Ｖt1＝αＶt0＋β・・・式１
Ｖt0：ＰＴＶＣ検知時に、所定の検知電流を転写ローラに流したとき
に発生する発生電圧
α及びβ：転写の系によってあらかじめ設定する常数
Ｖt1決定後、画像形成のための準備が終了した時点で印字動作を開始し、感光ドラム１上のトナー像と同期をとって転写材Ｐを転写ニップ部Ｎに給送する。転写材Ｐの先端が転写ニップ部Ｎに入ると同時に、前述の初期転写目標値Ｖt1を定電圧印加し（Step３）、初期転写目標値Ｖt1印加開始から一定時間後に転写電流を１回モニタして、その時に検出した転写ＡＤ値をＣＰＵ９に記録する（Step４）。
【００５６】
転写ＡＤ値の検知タイミングは、転写電圧Ｖt1印加後から転写電流がある程度落ち着くポイントで、なおかつトナーの有無の影響をなくすために、先端余白内で行うのが望ましい。本実施例では、プロセススピード１２０ｍｍ／ｓｅｃで印字する画像形成装置を用い、転写材先端から４０ｍｓｅｃ後に転写ＡＤ値のモニタを行った。この場合、転写ＡＤ値のモニタポイントは、転写材先端から約４．８ｍｍのポイントとなり、先端余白を５ｍｍ程度とれば、転写材のインピーダンスの違いによる転写電流変化を安定してモニタすることができる。
【００５７】
次に、転写ニップ部Ｎに対する転写材給紙口情報により、制御式を切り分けるための転写ＡＤ値のしきい値を決定し（Step５）、前記転写ＡＤ値をここで設定したしきい値と比較して転写電圧をＶｔを決定し（Step５）、ここで決定した転写電圧Ｖｔを転写ローラに定電圧印加（Step６）して、転写材後端まで一定電圧で転写を行う。
【００５８】
前記初期転写目標電圧Ｖt1は式１に示したように、転写ローラ抵抗値の検知結果に応じた電圧を印加している。これは、転写材先端で転写材電流検知する際に印加する電圧が一定値の場合、転写ローラ抵抗によって、転写材先端で流れる電流値が異なることによる画像上の不具合を防止するためである。たとえば、転写ローラ抵抗値が低い場合、Ｖt1が一定値だと転写材先端で過剰な電流が感光ドラム１に流れて、濃度ムラが発生し、逆に転写ローラ抵抗値が高い場合は、Ｖt1から転写に必要な電圧まで高圧を立ち上げる場合の電圧差が大きくなるために、必要電流が流れるまでに時間がかかり、転写材先端で電流不足となって爆発や転写不良が発生してしまうためである。
【００５９】
本例のように、Ｖt1をＶt0に応じて変化させることで、前述の不具合が防止でき、また、転写材のインピーダンスをほぼ同一の転写電流で安定して検知できる
というメリットがある。
【００６０】
前記初期転写目標電圧Ｖt1は、その転写行程に必要な電圧まで転写電圧を短時間で立ち上げるために、普通紙の転写に最低限必要な転写電圧を印加するのが望ましい。
【００６１】
図６は、抵抗値の異なる転写材を通紙したときの、転写材先端での転写電流値（ＡＤ値）の変化を示した図である。本実施例では、ＰＴＶＣ検知結果に基づいて決定される通紙時の転写電圧初期目標値Ｖt1を、普通紙で最適な電流が流れる値に設定しているため、普通紙に印字した場合はラインＡに示すように目標電流値とほぼ同一の転写電流（ＡＤ値）が得られる。
【００６２】
これに対し、高抵抗紙を印字した場合は、転写材の抵抗が高い分だけ転写ローラに流れる電流値がラインＢに示すように△Ｉdownだけ降下している。
【００６３】
従って、転写材先端が転写ニップ部Ｎに到達してから、転写材抵抗値による転写電流の降下の差が分かる任意の時間Ｔ１後に転写電流値（ＡＤ値）をモニタすることで、転写材抵抗値の高低を検出することができる。
【００６４】
図７に、普通紙、高抵抗紙の片面、および自動両面印字時の最適転写電圧範囲の関係を示す。横軸はＰＴＶＣによる転写ローラの抵抗検知結果、縦軸は転写時の印加電圧である。
【００６５】
図７の（１）に示した細い実線丸１・丸２は普通紙１面目印字時の画像マージンを表すラインである。普通紙１面印字の場合、転写電圧が小さすぎると転写に必要な十分な転写電流を転写材に与えることができず、転写不良が発生する。転写電圧が逆に高すぎると、感光ドラムに対し過剰な電流が流れて、そのときに感光ドラム上の電位低下が画像に現れる突き抜けが発生する。この転写不良のライン丸１と突き抜けのライン丸２で囲まれた範囲に転写電圧制御を設定すると普通紙１面目印字時に良好な画像が得られる。
【００６６】
同じく図７の（１）に示した点線丸３・丸４は高抵抗紙１面目印字時の画像マージンで、１面目印字に比べて転写材抵抗が高い分必要な制御電圧が高くなり、また転写材抵抗が高い分爆発防止に必要な電流が多くなる分マージンが狭くなっていることがわかる。
【００６７】
両者丸１・丸２と丸３・丸４のマージンの重なる部分（斜線部分）が普通紙、高抵抗紙共に良好な画像が得られる制御領域であり、この場合、ラインＡに示すような転写制御を行えば、普通紙１面目、高抵抗紙１面目ともに良好な画像を得ることができる。
【００６８】
２面目印字の場合は転写低電圧側は爆発によって、高電圧側は白スジという現象でマージンがきまる。白スジは、転写ローラに高い電圧がかかった場合、転写ニップの前後で放電が発生し、その放電によって感光ドラム上（あるいは転写材上）のトナーの極性が反転することで転写不良（または再転写される）現象で、転写材抵抗が高く、転写電圧が高いほど発生しやすい。爆発は感光ドラム上の明部電位Ｖｌと暗部電位Ｖｄの電位差に対し、転写電流が暗部電位Ｖｄにより多く流れるためにできる転写電荷の不均一により、実際にトナー像が乗る明部電位Ｖｌ部からＶｄ部に対しトナーが飛び散る現象で、抵抗の高い紙ほど、転写ニップ内の転写材上での水平方向の電荷の移動がおきにくく、発生が顕著になる現象である。
【００６９】
図７の（２）に示した細い点線丸５・丸６は普通紙２面目の画像マージンを示すラインである。２面目印字の場合、１面目印字時に一度定着装置１３を通り、転写材中の水分が蒸発して紙が高抵抗化するため爆発防止に必要な電流があがり、普通紙１面目に比べると最適転写マージン領域が全体的に高電圧側にシフトしている。普通紙の２面目印字の場合、転写ローラが高抵抗側の場合は高電圧がかかるために白スジによって転写マージンの上限が決まり、転写ローラが低抵抗側の場合は過剰な電流が流れやすくなって突き抜けによって転写マージンの上限が決まる。
【００７０】
同じく図７の（２）に示した細い実線丸７・丸８は高抵抗紙２面目の画像マージンを示すラインで、普通紙２面よりもさらに転写材抵抗が高いために、爆発防止に必要なで制御電圧が高くなり、その影響で放電による白スジが発生しやすくなるために転写最適マージンそのものも狭くなっていることがわかり、普通紙２面目の転写最適マージン領域丸５・丸６とのオーバーラップ領域（図中の斜線で囲まれた部分）がほとんど消滅していることがわかる。
【００７１】
このように、極端に抵抗の異なる転写材抵抗に対しては、同一の転写制御式で画質を満足することが難しい。この場合、図７の（２）に示すラインＢ、ラインＣのように、普通紙と高抵抗紙で別々の制御式を設定する必要がある。
【００７２】
図８は、本実施例の画像形成装置を使い、普通紙（体積抵抗率：１×１０¹¹Ω・ｃｍ）、および高抵抗紙（体積抵抗率：１×１０¹³Ω・ｃｍ）に対し、プロセススピード１２０ｍｍ／ｓｅｃで片面印字、および自動両面印字を行った場合の転写材先端での転写ＡＤ値の検知結果を示す。
【００７３】
なお、環境は高湿環境（湿度８５％ＲＨ）、常湿環境（湿度６０％ＲＨ）、低湿環境（湿度１５％ＲＨ）の各環境を使用し、ＡＤ値は転写材先端から４０ｍｓｅｃ後に１回モニタし、結果は環境毎にプロットしてある。ここで示したＡＤ値は、転写電流６Ａの時にＡＤ値が１６０となるように、０から２５５までの２５６段階に比例換算した値である。
【００７４】
また、転写電圧は、６μＡの一定電流値でＰＴＶＣ検知を行った時の発生電圧とあらかじめＣＰＵ９内に納めた下記制御式２を元に算出した値を印加している。
【００７５】
Ｖt1＝０．７×Ｖt0＋７００・・・式２（単位はすべて［Ｖ］）
図８に示したように、普通紙よりも高抵抗紙の方が転写ＡＤ値が小さいことがわかる。また、環境湿度に関しては、湿度が高く転写材がすぐに吸湿する高湿環境ほど転写ＡＤ値は大きく、同一転写材では、湿度が高いほどＡＤ値が大きいという傾向が現れている。このように転写材が低抵抗化している場合、転写材上で適度の電荷の移動が起きるため、爆発が発生しにくく、逆に転写材を介して感光ドラムへ電流が流れやすい為に突き抜け等の画像問題が発生しやすい。このような状態の転写材に対しては、突き抜けを防止する方向に（転写電流弱めに）転写電圧制御を設定すると良い。
【００７６】
逆に、低湿環境や高抵抗紙ではＡＤ値が低くなることがわかる。このＡＤ値の低下は特に転写材抵抗が高い高抵抗紙で顕著で、このよぅな状態の転写材では、転写ニップ内での電荷の移動がおきにくく、爆発が発生しやすくなる。逆にこのような状態の転写材では転写材を介して感光ドラムに流れる電流が少ないため突き抜けは発生しにくく、ＡＤ値が大きな状態とは逆に、爆発を防止するために電流を多めに流す転写電圧制御を設定すると良い。
【００７７】
本発明では、前記転写制御を切り分けるためのしきい値を転写材が給紙された給紙口を参照して決定している。
【００７８】
これは、低湿度環境で転写材先端でのＡＤ値検知結果を元に転写材種を切り分ける場合、もともと転写材が吸湿していないために、１面目印字と２面目印字の転写材のインピーダンス変化が少なく、印字面の切り分けや転写材抵抗値の切り分けが困難であるためである。また、同じ２面目印字でも自動両面印字と手差し両面印字では、１面目印字後に２面目印字に入るまでの時間に差があり、常湿環境などではその間に転写材が吸湿する影響で最適電圧が異なるが、このときに転写ＡＤ値の差は小さく、切り分けするのが難しいためである。
【００７９】
表１に、本例で示した画像形成装置を用い、常湿環境で普通紙、高抵抗紙を１面および両面印字した場合の転写ＡＤ値と、転写マージン電流を示す。
【００８０】
【表１】

【００８１】
表１に示すように、普通紙も高抵抗紙も１面目印字時よりも、一度定着装置１３を通過し転写材の水分が蒸発している２面目印字の方が、転写ＡＤ値は全般的に低くなっており、転写材が高抵抗になる２面目の方が転写電流が少なく爆発が発生しやすい。このため、２面目は１面目よりも高い電圧を与える必要がある。また、高抵抗紙は、１面２面とも更に高い電圧を必要とすることがわかる。
【００８２】
さらに、表１に示したように、自動両面２面目と手差し２面印字では、１面印字後に２面目が印字にはいる時間が自動両面印字の方が早く、１面目印字後の転写材が機内を通過して外気にさらされずに２面目印字に供される関係で、自動両面２面印字の方が手差し２面印字時よりも爆発防止のために必要な転写電流が多いことがわかる。それに対し、両者の転写材先端での転写ＡＤ値の差は小さく、両者を見分けるのは難しい。また、低湿環境では転写材抵抗による転写ＡＤ値差が小さく、印字面の見分けが難しいことがわかる。
【００８３】
また、本発明では画像の有無による転写電流の変化をなくすために、転写材余白で転写ＡＤ値の検知を行っている。しかし、この検知タイミングでは転写電流が完全に飴和しない状態で転写ＡＤ値の検知を行うことになるため、ソフト上の転写材先端と実際の転写材先端の搬送速度のばらつきよるずれ、ＣＰＵ内のタイマーカウントの誤差による検知時間のタイミングのずれなどによって前記転写ＡＤ値はある程度ばらつきを持って検知されてしまう。
【００８４】
そのために誤検知される可能性もある。
【００８５】
したがって、いずれの条件下でも最適な転写制御式決定を行うために、本発明では給紙口情報により印字面を推定し、その印字面に応じて転写制御式切り分けのしきい値を決定することでより転写材抵抗の切り分け精度をあげている。
【００８６】
本実施例では次に示す式３、式４、式５のように、３つの制御式を用意した。式３、式４、式５から算出される転写電圧の関係は、Ｖt1l ＜Ｖt1m ＜Ｖt1h である。
【００８７】
Ｖt1l ＝０．７×Ｖt0＋８００・・・式３
（普通紙１面目＆高抵抗紙１面目用制御式、単位はすべて［Ｖ］）
Ｖt1m ＝０．８×Ｖt0＋９００・・・式４
（普通紙２面目用制御式、単位はすべて［Ｖ］）
Ｖt1h ＝０．８×Ｖt0＋１１００・・・式５
（高抵抗紙２面目用制御式、単位はすべて［Ｖ］）
本実施例では、給紙口としてカセット給紙、手差し給紙、自動両面給紙という３つの給紙口を想定し、それぞれ、ＡＤ値のしきいを表２に示すように設定した。自動両面給紙口からの給紙の場合、印字面は２面目のみと特定し、主に転写材種を切り分けるためのしきい値設定となっており、カセット給紙は逆に１面印字のみと判断して、こちらも転写材種を切り分ける設定となっている。手差し給紙口からの給紙は、片面印字、手差し両面印字両方あると想定し、しきい値の設定を行っている。
【００８８】
表２に、各給紙口の転写ＡＤしきい値と、対応する転写制御式を示す。なお、本実施例で用いた画像形成装置は、ＡＤ＝１２０が転写電流４．５μＡに相当する。
【００８９】
【表２】

【００９０】
なお、ここで決定した転写電圧Ｖｔは転写ＡＤ値検知後すぐに転写ローラに印加するが、高圧は約１０ｍｓｅｃで目標値まで立ち上がり、この転写バイアスの切り替えに起因する画像不良は発生しなかった。
【００９１】
本実施例を適用した画像形成装置で、各環境で普通紙、高抵抗紙に印字を行ったが、いずれの場合も爆発も突き抜けもない良好な画像が得られた。
【００９２】
なお、本例では転写制御式を３つ用意し、転写ＡＤ値のしきい値を給紙口に応じてそれぞれ一つ、もしくは二つずつもうけて制御式の選択を行ったが、あらかじめ設定する制御式は２本以上であればいくつ設定しても良い。その場合、制御式の設定数に応じた転写ＡＤ値のしきい値を設定しておく。
【００９３】
以上説明したように、ＰＴＶＣ制御方式を用い、転写材先端で転写材抵抗検知を行った結果によって印字中の転写電圧を決定する系において、制御式の切り分けを行うしきい値を給紙口情報を参照して決定することで、転写材抵抗値と印字面の切り分け精度が上がり、それぞれの転写材、印字面に対し、良好な画像を得ることが可能となる。
【００９４】
〈実施例２〉（図９・図１０）
本実施例では、転写材先端が転写ニップ部Ｎに突入した際の転写電流をモニタして転写電圧を決定する画像形成装置において、転写中に印加する転写電圧を選択するためのしきいとなる転写ＡＤ値を、給紙口情報と転写ローラ抵抗検知結果を参照して変更する例を示す。
【００９５】
転写ＡＤ値は、転写材Ｐの抵抗値状態によって変化することは前述の実施例で説明したとおりだが、この転写ＡＤ値は、図９に示すように転写部材である転写ローラ５の抵抗値に応じても変化する。
【００９６】
図９は横軸がＰＴＶＣによる抵抗検知結果で、右に行けば行くほど転写ローラ抵抗値が高い状態を示し、それに対する普通紙２面と高抵抗紙２面の転写ＡＤ値をプロットしている。
【００９７】
転写材Ｐの抵抗値の違いによって生じる転写電流の差は、非転写時の転写の系のインピーダンスに対する、転写材Ｐが入った場合の転写の系全体のインピーダンスの上昇率が高い場合に大きくなる。非転写時の転写の系全体のインピーダンスが低い場合、転写材Ｐの抵抗値差による転写電流の差は大きく、高抵抗紙使用時の転写ＡＤ値の降下量も大きくなる。逆に転写の系全体のインピーダンスが高い場合、転写材Ｐの抵抗値差による電流差も少なくなり、結果として高抵抗紙使用時の転写ＡＤ値の降下量は普通紙に対し小さくなる。
【００９８】
このように、転写ＡＤ値の変化量は、転写ローラ５の抵抗値に応じても変化する。特に使用する転写ローラ５の抵抗値が環境変動などによって変動が激しい画像形成装置では、転写ローラ５の抵抗値変化を無視して転写ＡＤ値のしきい値を設定するのは難しくなってくる。
【００９９】
このような転写構成の画像形成装置の場合、この差を考慮するために、転写電圧を決定するためのしきい値を、前記実施例１であげたように給紙口情報を参照するのに加え、ＰＴＶＣの検知結果に応じて変更するとよい。
【０１００】
これによって、転写ローラ５の抵抗値によらず、転写材抵抗値の切り分けができ、良好な画像を得ることができる。
【０１０１】
本実施例では、図１０に示すように、転写ＡＤのしきい値を転写ローラ抵抗検知結果と転写ＡＤ値の関数として設定する。
【０１０２】
前述の実施例１と同一構成の画像形成装置を用いてＰＴＶＣによる転写ローラ抵抗検知の結果Ｖt0と、普通紙、高抵抗紙の１面、２面目印字時の転写材先端での転写ＡＤ値の関係を高温環境（温度３２．５℃）、常温環境（温度２３℃）、低温環境（温度１５℃）でそれぞれもとめ、表３に示す転写ＡＤしきい式で転写制御を決定することにした。
【０１０３】
なお、ここで用いた画像形成装置は転写電圧の出力最大値が５ｋＶのトランスを使用してぉり、Ｖt0は０．５ｋＶ〜４ｋＶの範囲で検知される構成であり、表３に示した式の中ではＶt0をトランスの最大電圧５ｋＶを２５６分割したＰＷＭ値（ＰＷＭ０と表記する）として表している。
【０１０４】
【表３】

【０１０５】
本実施例を適用した画像形成装置で、高温環境（温度３２・５℃）、常温環境（温度２３℃）、低温環境（温度１５℃）で普通紙、高抵抗紙の片面、自動両面印字を行ったが、いずれの環境、印字面でも良好な画像が得られた。
【０１０６】
このように、転写材先端での転写電流検知によって転写制御を決定する系において、転写ＡＤ値による転写制御を決定するしきい値を転写ローラ抵抗検知結果を参照して決定することで、より転写材抵抗値の切り分け精度があがり、転写ローラ抵抗や環境によらず良好な画像が得られるようになる。
【０１０７】
〈実施例３〉（図１１）
本実施例では、転写材先端が転写ニップ部Ｎに突入した際の転写電流をモニタして転写電圧を決定する画像形成装置において、転写中に印加する転写電圧を選択するためのしきいとなる転写ＡＤ値を、給紙口情報と、装置に通紙される転写材のサイズ情報を参照して変更する例を示す。
【０１０８】
本実施例では、転写ＡＤしきい値を手差し給紙・カセット給紙・自動両面給紙の３つの給紙口と、Ａ４／レター／リーガルサイズの大サイズ系と、Ｂ５／エグゼクティブなどの小サイズ系の２つの紙サイズ系統の組み合わせに対してそれぞれ設定した。
【０１０９】
図１１に、同一抵抗値の転写材で、サイズ違いの転写材を印字した場合の転写ＡＤ値の差を示す。図１１に示すように、幅２１０ｍｍのＡ４サイズ紙と幅約２１６ｍｍのレターサイズ紙では、転写材先端で流れる転写ＡＤ値がほとんど同一であるのに対し、幅１８２ｍｍのＢ５サイズ紙や幅約１８４ｍｍのエグゼクティブサイズ紙はいずれもＡ４サイズ紙、レターサイズ紙よりも転写ＡＤ値が大きくなっている。これはＡ４サイズ、レターサイズの転写材通紙中は、転写ローラ５の中抵抗弾性層部５ｂの長手ほぼ全域が転写材通紙域となるのに対し、Ｂ５サイズやエグゼクティブサイズの場合、通紙域の一部にしか転写材がないために転写ローラ弾性層部５ｂが感光ドラム１に直接当接している領域があり、その部分では転写ローラ５から感光ドラム１に対し転写電流が直接流れるためである。したがって、同一の転写材抵抗値の場合は、転写材幅が狭いほど転写ＡＤ値が大きくなる。
【０１１０】
したがって、狭幅の転写材Ｐを使用する場合は、最適な転写電圧を決定するためには紙サイズを考慮して転写ＡＤのしきいを設定する必要がある。
【０１１１】
本実施例では転写材サイズの指定があった場合には、その転写材サイズ情報を参照して下の表３に示すようなしきい値設定で転写電圧を決定することにした。
【０１１２】
表４に示すように、本実施例では、転写材サイズによって転写ＡＤしきい値を一律で２０ずつシフトしている。
【０１１３】
なお、不定形サイズなどに対応するために、転写材幅を検知するセンサを転写材搬送経路中に設け、この転写材幅検知センサの検知結果に応じて転写ＡＤしきい値を変更してもよい。
【０１１４】
また、前記実施例にあげた転写ローラ抵抗値検知結果と転写材サイズ情報の双方を参照して転写ＡＤしきい値を設定してもよい。
【０１１５】
【表４】

【０１１６】
本例のように、転写材サイズ情報を参照することで、より転写材抵抗値の切り分け精度が上がり、いずれに転写材サイズでも良好な画像を得ることができる。
【０１１７】
〈その他〉
１）像担持体に対するトナー像の形成は、像担持体として電子写真感光体を用いた電子写真プロセスに限られるものではなく、その他、像担持体として静電記録誘電体を用いた静電記録プロセス、像担持体として磁気記録磁性体を用いた磁気記録プロセスなど、像担持体にトナー像を形成担持させる作像手法であればよい。
【０１１８】
２）接触転写部材はローラ体の形態に限られず、回転ベルト体の形態などであってもよい。
【０１１９】
３）本発明において、転写材には中間転写ベルトや中間転写ドラムのような中間転写材も含まれる。
【０１２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ＰＴＶＣ制御により転写電圧を決定する転写制御方式に加えて、転写材先端からＰＴＶＣ検知結果に応じた転写電圧を転写材に与えて転写材先端が転写ニップ部に挿入されてから一定時間後の転写電流値をモニタし、前記転写材先端での転写電流モニタ結果と給紙口情報から、あらかじめ抵抗値の異なる転写材に対して最適化された複数の転写電圧値から最適な印加電圧を決定して印字中に定電圧印加することで、いずれの抵抗値の転写材でも良好な画像を得ることが可能になる。
【０１２１】
さらに、転写ローラ抵抗検知結果、紙サイズ情報等を参照することで、より最適な転写電圧設定を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１における画像形成装置例の概略構成模型図
【図２】 転写ローラの構成説明図
【図３】 転写ローラ抵抗測定法の説明図
【図４】 ＰＶＴＣ制御の説明図
【図５】 実施例１の転写制御アルゴリズムのフローチャート
【図６】 転写材先端での転写電流の変化を解説する図
【図７】 各転写材種、印字面の画像マージンの関係を示す図
【図８】 環境、転写材種による転写ＡＤ値の関係を示す概略図
【図９】 実施例２における転写ローラ抵抗値と転写ＡＤ値の関係を示す図
【図１０】 転写ＡＤ値設定を示す図
【図１１】 実施例３における転写材サイズと転写ＡＤ値の関係を示す図
【符号の説明】
１‥‥感光ドラム、５‥‥転写ローラ、１１ａ‥‥レジストセンサ、２１ａ‥‥給紙センサ、２１ａ‥‥給紙センサ、３２‥‥ＤＣコントローラ、３４‥‥転写用高圧電源

Claims (4)

1. トナーを担持する像担持体と、前記像担持体と形成する転写領域ニップ部に挿入された転写材に前記像担持体上のトナーを転写させる転写部材と、前記転写部材に電圧を印加する電圧印加手段と、前記電圧印加手段から出力される電流値を検知する電流検知回路と、を有する画像形成装置において、
   前記ニップ部に転写材が挿入されている状態の前記電流検知回路の電流検知結果と転写材の幅の情報に基づいて、前記電圧印加手段の出力電圧を決定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ニップ部に転写材がない状態で前記転写部材の抵抗を検知する抵抗検知手段と、を有する画像形成装置において、
   前記印加電圧決定のためのしきい値を、前記転写部材の抵抗検知結果と、転写材の幅の情報の少なくとも一方の情報に基づい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。
3. 前記ニップ部に転写材が挿入されている状態の前記電流検知回路の電流検知結果は前記ニップ部に転写材が挿入されてから一定時間後の前記電流検知回路の電流検知結果であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記転写材の幅は給紙口情報に基づいて認識することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の画像形成装置。