JP2004045897A

JP2004045897A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2004045897A
Application number: JP2002204876A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Iwasaki; 岩崎　敦志
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】後端跳ね、後端水玉の発生を防止する
【解決手段】記録材Ｐの先端が転写ローラ１７のニップ部Ｎに到達したことに応じて、転写ローラ抵抗値検知電圧Ｖ_０に基づいた転写電圧値Ｖ_ｔを印加する（ステップＳ３０５）そして、この記録材Ｐの後端がニップ部に到達する前の所定時間に転写電流Ｉ_ｔを検出し（ステップＳ３０６）、検出された転写電流Ｉ_ｔの値に基づき、この記録材が高抵抗記録材か否かを判定する（ステップＳ３０７）。高抵抗記録材と判定された場合に、定電圧制御から、予め定めた電流値を目標電流値とする定電流制御に切り換え、この定電流制御を記録材の後端がニップ部を抜けてから所定時間経過するまで継続する（ステップＳ３０８）。
【選択図】　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電的に転写可能な接触回転型の転写手段を有する、複写機やレーザビームプリンタなどの電子写真方式あるいは静電記録方式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電子写真方式の複写機やレーザビームプリンタ等の画像形成装置は、回転ドラム型を一般的とする像担持体としての電子写真感光体（以下「感光ドラム」という）、及び帯電、画像露光、現像の画像形成プロセス手段で目的の画像情報に対応した可転写画像としてのトナー像を形成し、このトナー像を転写手段で記録材側に転写し、更に記録材を定着手段に導入してトナー像を記録材面に永久固着像として熱定着させて画像形成物（コピー、プリント）として出力する。記録材に対するトナー像転写後、感光ドラムはその面上に残留した転写残トナーや紙粉等の残留付着汚染物が除去されクリーニングされて、繰り返し作像プロセスに提供される。
【０００３】
感光ドラムから記録材へのトナー像の転写手段としては、記録材の搬送経路が簡便になると同時に安定的に搬送できる等の有利点があることから、感光ドラムに当接されて、電圧が印加され、感光ドラムとのニップ部である転写部において記録材を挾持搬送して感光ドラム側のトナー像を記録材側に静電的に転写させる接触回転型の転写部材、いわゆる転写ローラが近年多用されるようになった。
【０００４】
転写ローラはその抵抗値が１×１０^６　〜１×１０^１０（Ω）程度の値に調整されるが、近年提案されている転写ローラは、図７に示すように、導電性の芯金１７ｂの外周面に弾性層１７ａを設け、この弾性層１７ａに導電性を持たせるようにしている。転写ローラ１７は、導電性の持たせ方により、電子導電性を有する転写ローラ（以下「電子導電系転写ローラ」という。）、イオン導電性を有する転写ローラ（以下「イオン導電系転写ローラ」という。）の２種類に大きく分けられる。
【０００５】
電子導電系転写ローラは、前記弾性層１７ａに導電性フィラーを分散させたものであり、例として、カーボンや金属酸化物等の導電性フィラーを分散させたＥＰＤＭローラやウレタンローラを挙げることができる。
【０００６】
他方、イオン導電系転写ローラは、弾性層１７ａにイオン導電系の材料を含むもので、例として、ＮＢＲやウレタン等の材料自身に導電性を持たせたものや、界面活性剤を弾性層１７ａに分散させたものが挙げられる。
【０００７】
これら転写ローラの物性的な違いとして、まず、ローラ厚み方向抵抗値の印加電圧依存性が大きく異なることが挙げられる。電子導電系転写ローラは、印加する電圧が大きくなるほど基材内に分散された導電性フィラーどうしの集中電界が生じやすいために抵抗値が小さくなる傾向があり、例えば１ｋＶ印加時の抵抗値に対して２ｋＶ印加時の抵抗値は２０〜４０％程度に小さく、さらに３ｋＶ印加では２ｋＶ印加時抵抗値の３０〜５０％と、抵抗値の電圧依存性が非常に大きい。
【０００８】
これに対して、イオン導電系転写ローラは、材料を構成するポリマー自身が導電性イオンを有しているため、導電体としての均一性が高く、それゆえ電子導電系のような集中電界が生じにくく、抵抗値の印加電圧依存率は７０〜９０％／（＋１ｋＶ）程度と変化量が少なく、電子導電系のローラに比べて印加電圧に対する抵抗値安定性が高い。
【０００９】
また、電子導電系転写ローラが、導電性フィラーの均一分散の困難さから、抵抗値の周方向分布（以下「周ムラ」という。）や長手方向分布（以下「長手ムラ」という。）も大きく、さらには外圧等による歪みや経時変化によっても大きな抵抗値変動が生じるのに対して、イオン導電系転写ローラは安定であり、製造上の品質バラツキも小さいことが知られている。ここで、「周ムラ」とは、周方向における最小抵抗値に対する最大抵抗値の比率をいい、「長手ムラ」とは、長手分割した各領域における平均抵抗値の最小値に対する最大値の比率をいう。
【００１０】
ただし、イオン導電系転写ローラの導電性は、基材に含まれる導電性有機イオンの活性状態が反映されるため、雰囲気環境の温湿度により大きな変動を受けやすく、低温低湿である場合に導電性が低い、つまり抵抗値が高いことが一般的であり、電子導電系よりも雰囲気環境による抵抗値変動が大きいことが知られている。
【００１１】
ところで、上記のような転写ローラの雰囲気環境の温湿度や経時変化による抵抗変動に対して、その変動に起因するトナー飛び散り、黒ポチ等の転写不良の発生を防止するために、転写ローラの抵抗値を測定し、その測定結果に基づいて転写ローラに印加する転写電圧を適正に制御する「印加転写電圧制御」が多くの画像形成装置に採用されている。
【００１２】
このような印加転写電圧制御手段としては、特開平２−１２３３８５号公報に開示されたＡＴＶＣ制御（Ａｃｔｉｖｅ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）等が挙げられる。
【００１３】
ＡＴＶＣ制御は、転写時転写ローラに印加する電圧を最適化する手段であり、上記転写不良の発生を防止するものである。通常、画像形成装置の前回転工程中に転写ローラから感光ドラムに所望の定電流を保持する電圧を印加することで転写ローラの抵抗を検出し、転写工程では転写電圧として前記保持電圧値に基づいた定電圧を転写ローラに印加することにより、様々な雰囲気環境に応じた適正な制御をおこなっている。なお、前回転工程とは記録材に画像形成することが可能な準備状態へ移行させるべく感光ドラムの表面電位を安定化させる工程やトナーや紙粉等が付着した転写ローラをクリーニングする工程等を含む工程である。
【００１４】
上述したＡＴＶＣ制御等により、転写ローラ抵抗を正確に検出し、最適な転写電圧を決定するには、転写ローラ１周分の抵抗値をモニタし、その平均値を得ると同時に、転写ローラ抵抗が電圧依存性を有するため、転写時に印加する電圧に近い値が発生するような定電流値の設定が必要とされている。また、所定電流値までの高圧出力の立ち上がりには、特に転写ローラ抵抗が高抵抗である場合は多少の時間を要するため、ＡＴＶＣ制御等は画像形成プロセス上時間に余裕のある前回転中に行われるのが一般的である。
【００１５】
上述したＡＴＶＣ制御を用いて、測定上は良好な抵抗ムラ（周ムラ１．５以下、長手ムラ２．０以下程度）を有する電子導電系転写ローラにより、ハーフトーン画像を出力したところ、黒ポチ現象（転写電流過多）とトナー飛び散り現象（転写電流不足）が同記録材内で発生した。これは、測定上は抵抗ムラが良好でも、転写ローラ表面の微小領域における抵抗ムラによって、転写電圧の放電が発生し転写電流が集中して流れる領域と、逆に転写電流が流れない領域とが混在していたことに起因しており、印字速度が速いほど上記微小領域の抵抗ムラの画像影響が顕著になることが知られている。
【００１６】
一方、イオン導電系転写ローラは、電子導電系転写ローラに比べて遥かに均一な電気伝導特性を有するため、微小領域における抵抗ムラもほとんどなく、上記転写電流の過不足領域の混在による不良画像が発生しないことが分かっている。
【００１７】
近年コンピュータの画像処理能力が向上するにつれ、ハーフトーン画像をプリントする需要も高まっており、イオン導電系転写ローラは今後のプリンタ市場における発展が期待されている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、低温低湿環境では、次の（１），（２）のような問題がある。
【００１９】
（１）第一に、低温低湿環境における記録材の状態に起因する問題として、低湿環境に放置した記録材、両面プリント時の２面目、多重プリント時などの乾燥した高抵抗記録材を通紙したときにおける、記録材後端の感光ドラムからの分離不良に関わる画像不良が、定電圧制御上の問題となる。
【００２０】
従来の画像形成装置における定電圧転写制御方式では、転写ローラ１７にはトナー像を転写するのに必要な所定の転写定電圧が芯金１７ｂを介して印加され、感光ドラム１と転写ローラ１７との間の転写ニップ部Ｎを通過する記録材Ｐに電荷を与えて、感光ドラム１上のトナー像を記録材Ｐ上に転写させており、転写後の記録材Ｐ後端前後においては、定電圧制御により転写ローラ１７に印加する電圧を転写弱電圧（転写定電圧よりも低い電圧）に切り替えることによって、非転写時のドラムメモリを防止している。
【００２１】
また、転写ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐの感光ドラム１の表面からの分離は、感光ドラム１の曲率を利用したいわゆる曲率分離方式が多く用いられている。曲率分離方式は、分離電圧などを印加する必要がないため装置構成の簡略化が容易になり、またより低コスト化が可能である。曲率分離方式の場合、分離の補助手段として、除電針１１を転写ニップ部Ｎの記録材出口側の直後に配置し、余分な転写電荷を除電することで円滑に分離させ、６０ｇ／ｍ^２以下の薄い記録材Ｐでも分離を可能にしている。
【００２２】
しかしながら、従来の曲率分離方式を採用した画像形成装置では、乾燥した高抵抗記録材Ｐの後端が転写ニップ部Ｎを通過後、感光ドラム１からの分離が不十分になりやすく、いわゆる「後端跳ね」が発生し、未定着画像が装置内の構造物に触れて、記録材Ｐの後端にコバ汚れや後端の画像のこすれが発生してしまうおそれがあった。
【００２３】
また、後端跳ねが発生した場合、記録材Ｐ後端が除電針１１から遠くなるため充分な除電が行われず、記録材Ｐ後端の過剰な転写電荷が転写−定着間の低抵抗の搬送部材に対し放電しトナーを円状にとばす「後端水玉」と呼ばれる異常画像が発生するおそれがあった。
【００２４】
従来の定電圧転写制御方式において、上記のように記録材Ｐ後端の感光ドラム分離不良を発生しやすくなる理由は、記録材Ｐ後端の転写ニップ部Ｎ通過中における、後端前後の電荷量の差に起因する。図８に示すように、乾燥した高抵抗記録材Ｐ後端が転写ニップ部Ｎ通過中に定電圧印加していた場合、記録材Ｐ後端前後では流れる電荷量に大きな差があり、その境目である後端が電荷の急激に増大する部分であるため、過剰電荷が保持されやすい。この状態で記録材Ｐ後端が転写ニップ部Ｎを通過した場合、後端の過剰プラス電荷と感光ドラム１面のマイナス帯電電荷とが静電気力によって引きつけあうことで、後端分離不良が発生しやすく、「後端跳ね」、「後端水玉」が発生するおそれがあった。
【００２５】
（２）第二に、イオン導電系転写ローラの物性的な問題として、定電圧の継続印加における、ローラ基材内の電荷蓄積に起因する転写ローラ抵抗値上昇、いわゆる抵抗上昇ドリフトが定電圧転写制御上の問題となる場合が考えられる。
【００２６】
抵抗上昇ドリフトは、１０^８〜１０^１０Ω程度のイオン導電性中抵抗部材において顕著な現象であり、このような中抵抗部材に数ｋＶの定電圧を印加した場合、抵抗成分と共にコンデンサ成分を併せ持つイオン導電性ポリマーに徐々に電荷が蓄積されて（図９）電流が流れにくくなる現象、つまり定電圧印加経過時間とともに抵抗値が徐々に上昇していく現象である。この現象は、転写ローラの導電性が低い状態、つまり転写ローラ抵抗が高い場合に顕著であり、抵抗値が温湿度の影響を受けやすいイオン導電系転写ローラの場合は、低温低湿環境において顕著である。
【００２７】
従来例として、転写ローラ１７はイオン導電系スポンジゴム（ＮＢＲ基材）の弾性ゴム１７ａと芯金１７ｂからなり、抵抗値がＬ／Ｌ環境（１５℃、１０％ＲＨ）測定、２ｋＶ印加時で回転最初のローラ１周の平均抵抗値が６×１０^８Ωで、従来の定電圧転写制御方式を説明する。まず、プリント信号受信後に１枚目が転写部に達する以前の所定時間でＡＴＶＣ制御（Ｖ_０決定）をおこなった上で記録材が転写部を通過中に印加するための適正な定電圧値Ｖ_ｔを決定し、連続プリントの際には幾枚目の記録材においても記録材転写中はＶ_ｔ印加、記録材間にはＶ_０印加、つまり最初に決定した定電圧値印加をそれぞれ繰り返すという制御が代表的である。図１０に従来の定電圧転写制御によって２枚プリントした場合の、転写制御タイミングチャートを示す。しかし、上に述べた抵抗上昇ドリフトが顕著な場合は、連続プリント中において転写ローラ抵抗値が徐々に上昇するため、連続転写枚数が重なっていくにつれて転写電流値が適正値から徐々に低下し（図１０）、転写電流不足に起因するトナー飛び散りが記録材上に発現する場合がある。
【００２８】
従来のＡＴＶＣ制御方式では、連続プリント中の記録材と記録材のプリント間隔（以下「紙間」という。）を延長し、前回転中と同様の制御を行なうことで、連続プリント中に転写ローラ抵抗が変化してもその都度で適正な定電圧値を印加でき上記問題を解決することが可能であるが、連続プリント時のスループットの低下が著しく実用的でなかった。
【００２９】
そこで、本発明の第１の目的は、上記のような問題点を解決し、いわゆる後端跳ねを防止することができるとともに後端水玉の発生を防止することができる画像形成装置を提供することにある。
【００３０】
本発明の第２の目的は、上記のような問題点を解決し、イオン導電転写ローラの抵抗ドリフトに起因する画像品質の低下を低減することができる画像形成装置を提供することにある。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、画像情報に応じたトナー像を担持する像担持体と、前記像担持体が担持する前記トナー像を記録材に転写するための転写ローラと、前記トナー像を前記記録材に静電的に転写させるべく前記転写ローラに印加する電圧を制御する印加電圧制御手段と、前記転写ローラに流れる転写電流値を検知する転写電流値検知手段と、前記像担持体と前記転写ローラが前記記録材を転写位置にて挟持しつつ搬送している際に、前記転写電流検知手段が検知する転写電流値が所定値以下か否かを判定する判定手段とを有し、前記判定手段が前記転写電流値が前記所定値以下であると判定した場合、前記印加電圧制御手段は前記記録材の後端が前記転写位置を通過する前に、一定電圧値が印加されるよう制御する定電圧制御状態を一定電流値が流れるよう制御する定電流制御状態に切替えることを特徴とする。
【００３２】
請求項１において、印加電圧制御手段は、記録材の先端が転写位置に到達したことに応じて転写ローラに前記一定電圧値が印加されるよう定電圧制御状態で制御することができる。
【００３３】
請求項１において、前記一定電圧値は、記録材の先端が転写位置に到達する前に定電流制御状態の印加電圧制御手段が印加した電圧に基づいた電圧値であって、転写ローラの抵抗値に基づいた電圧値とすることができる。
【００３４】
請求項３において、前記一定電流値を設定する設定手段を有し、前記設定手段は、記録材の先端が転写位置に到達する前の定電流制御状態における目標電流値と、像担持体と転写ローラが記録材を転写位置にて挟持しつつ搬送している際に転写電流値検知手段が検知した転写電流値との間の値を前記一定電流値として設定することができる。
【００３５】
請求項１において、判定手段は、記録材の先端が転写位置に到達した後であって記録材の後端が転写位置を通過する前に、転写電流検知手段が検知する電流が所定値以下か否かを判定することができる。
【００３６】
請求項１において、印加電圧制御手段は、記録材の後端が転写位置を通過した転写位置を通過してから所定時間を経過するまでは定電流制御状態で制御することができる。
【００３７】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、転写ローラは、電子導電系転写ローラとすることができる。
【００３８】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、転写ローラは、イオン導電系転写ローラとすることができる。
【００３９】
請求項８において、連続して複数の記録材を画像形成する場合において、第１記録材が転写位置を通過してから第２記録材が前記転写位置に到達する間において定電流制御状態の印加電圧制御手段が印加した電圧に基づいて前記一定電圧値を決定する決定手段を有することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の一実施の形態を示す。これは、転写ローラ１７に対して転写電圧を印加する転写電圧駆動部２００の例である。図１において、２０８は印加制御切替部であり、定電圧印加制御または定電流印加制御のうちのいずれかの制御に切り替えるものである。２０６は電流モニタ部であり、転写ローラ１７に直列に接続した抵抗１０１と、Ａ／Ｄ変換器２０７と協働して、転写ローラ１７に流れる電流を検出するものである。２０１は電圧制御部であり、電流モニタ部２０６により検出された電流と、基準電流値との差分に基づき、デジタルＰＷＭレベルを調整するものである。２０２はＤ／Ａ変換器であり、電圧制御部２０１からのデジタルＰＷＭレベルをアナログＰＷＭレベル（電圧）に変換するものである。２０５はトランスであり、Ｄ／Ａ変換器２０２からのアナログＰＷＭレベル（電圧）を転写ローラ１７に印加するものである。
【００４１】
２０３は転写定電圧算出部であり、定電圧制御において用いられるデジタル電圧値を供給するものである。
【００４２】
１０は記録材センサであって、レジスト部１３と転写ニップ部Ｎとの間の搬送路内に設けてあり、記録材の先端および後端を検知するものである。２０４は印加タイミング制御部であり、記録材の後端手前１０ｍｍから後端通過後２．５ｍｍ相当時間の間、定電流Ｉｔを転写ローラ１７に流す制御を行なうものである。
【００４３】
まず、上記定電流印加制御について説明する。印加制御切替部２０８により定電流制御モードに切り替えられると、電流モニタ部２０６により検出された転写ローラ１７を流れる電流の電流値と、基準電流値Ｉ_０との差分に基づき、電圧制御部２０１によりＰＷＭデジタル信号のレベルが調整され、調整されたデジタルレベルがＤ／Ａ変換器２０２によりアナログレベル（電圧）に変換され、トランス２０５の一次側に印加される。すると、トランス２０５の二次側電圧が転写ローラ１７に印加され、電流が転写ローラ１７に流れ、転写ローラ１７から抵抗１０１に流れる。そして、抵抗１０１間に現れた電圧がＡ／Ｄ変換器２０７によりデジタル値に変換され電流モニタ部２０６に供給される。もって、転写ローラ１７を流れる電流が電流モニタ部２０６により検出される。
【００４４】
次に、上記定電圧印加制御について説明する。印加制御切替部２０８により定電圧制御モードに切り替えられると、電圧制御部２０１により、転写定電圧算出部２０３からの予め定めたデジタル定電圧値に基づき、ＰＷＭデジタル信号のレベルが調整され、調整されたデジタルレベルがＤ／Ａ変換器２０２によりアナログレベル（電圧）に変換され、トランス２０５の一次側に印加される。すると、トランス２０５の二次側電圧が転写ローラ１１７に印加され、もって、電流が転写ローラ１７に流れ、転写ローラ１７から抵抗１０１に流れる。しかし、電流モニタ部２０６により検出された電流値は、電圧制御部２０１にフィードバックされないようになっている。
【００４５】
記録材センサ１０により、記録材の後端が検知されると、印加タイミング制御部２０４により、制御が定電圧制御から定電流制御に切り替えられる。
【００４６】
図２は画像形成装置を示す。この画像形成装置は、印字スピードが１４０ｍｍ／秒、スループットがＬＴＲサイズ（２１６ｍｍ×２７９ｍｍ）縦向き搬送で２５枚／分であるものを使用した。この場合、ＬＴＲサイズの記録材Ｐを連続プリントしたときの給紙周期は２．４秒、通紙中の記録材Ｐ後端と次の記録材Ｐ先端との間の間隔は０．４１秒（搬送長さ５７ｍｍ相当）である。
【００４７】
転写手段である転写ローラ１７はイオン導電系転写ローラであって、イオン導電系スポンジゴム（ＮＢＲ基材）の弾性ゴム１７ａと芯金１７ｂからなり、抵抗値がＬ／Ｌ環境（１５℃、１０％ＲＨ）測定、２ｋＶ印加時で回転最初のローラ１周の平均抵抗値が６×１０^８Ωであり、転写ローラ１７の１回転に要する時間は０．３秒（搬送長さ４２ｍｍ相当）のものを使用した。
【００４８】
転写制御は、ＡＴＶＣ制御による抵抗検出を利用した転写定電圧印加制御を基本とする制御であり、ＡＴＶＣ制御開始から定電流電圧のサンプリング開始までの高圧立上げウェイト設定時間は、０．１５秒（搬送長さ２１ｍｍ相当）である。ＡＴＶＣ制御開始から転写ローラ１７の１周分サンプリング終了までに要する時間は、０．４５秒（搬送長さ６３ｍｍ相当）である。
【００４９】
（画像形成プロセス）
次に、片面印字の画像形成プロセスについて説明する。図２において、１は感光ドラムであって、光導電層１ａを有する周知のものであり、矢印方向に回転するようになっている。なお、潜像形成手段、現像手段、及び転写後の残留トナーを除去するクリーニング手段は、図示していない。ただし、感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、転写位置へは、マイナス荷電状態で到達するように構成してある。感光ドラム１上の像に同期して搬送される記録紙Ｐは、下部のカセット又は給紙台２等の自動給紙機構の中底板３上に収積されており、中底板３はばね４により上方に押し上げられ、分離爪５により記録紙Ｐの高さが一定に保たれている。
【００５０】
記録紙Ｐは、円周の一部を切欠いた給紙ローラ７が１回転することにより、カセットから１枚ずつ送り出される。送り出された記録紙Ｐはガイド板８，９に案内され、レジスト部１３に搬送される。レジスト部１３と転写ニップ部Ｎとの間の搬送路内に記録材の先端および後端の通過タイミング検知をつかさどる記録材センサ１０を配設し、トナー像や各制御に関わるタイミングの同期をとっている。そして、トナー像の転写位置到達と同期してレジストローラ１３ａが駆動・搬送された記録紙Ｐは、感光ドラム１と転写ローラからなる転写ニップ部Ｎに至る。そして、記録紙の非印字面に転写ローラ１７にてトナー像と逆極性の転写電流が所定制御により加えられ、ドラム１上のトナー像を記録紙Ｐ上に転写する。詳細な転写制御については次に述べる。転写後、記録紙Ｐは感光ドラム１から分離され、定着手段１９に搬送され、転写トナー像を定着して機外に搬出される。
【００５１】
（転写電圧制御）
転写工程においては基本的にＡＴＶＣ制御を用いた定電圧印加転写制御を採用している。イオン導電系転写ローラを用いたＡＴＶＣ制御を基本とする転写定電圧制御の場合、雰囲気環境、記録材Ｐの水分量・厚み・長手方向通紙幅、画像印字率などによって記録材Ｐに転写中の転写電流量は異なるが、ＡＴＶＣ制御により決定される転写定電圧値は、低温低湿環境では５〜８μＡ、常温常湿環境では８〜１２μＡ、高温高湿環境では１０〜２０μＡ程度の範囲で転写電流が流れるような定電圧を設定している。
【００５２】
ここで、低温低湿環境に限っていえば、イオン導電系転写ローラの抵抗値は記録材Ｐの抵抗値に比して相対的に高いため、記録材の水分量や通紙幅等による転写電流量への影響は他の環境よりも比較的少ない。つまり、記録材Ｐが転写ニップ部Ｎを通過中の転写電流をモニタし、ある程度低めの電流値ならば、低温低湿環境であるか、あるいは少なくとも低湿環境における高抵抗記録材であることを大まかに判断することが可能である。
【００５３】
そして、低温低湿環境における最適転写電流範囲は５〜８μＡであり、この範囲を下回ると電流不足によるトナー飛散が発生し、上回ると電流過多による黒ポチが発生する。
【００５４】
図３は転写制御のフローチャートであり、図４は図３のフローチャートに従って低温低湿環境において高抵抗記録材Ｐ（ＬＴＲサイズ）を１枚プリントした場合の各制御タイミングチャート（転写電圧・転写電流の推移を含む）を示す。
【００５５】
記録材センサ１０による後端検知位置から転写ニップ部Ｎまでの距離は３０ｍｍである。記録材Ｐ後端手前３０ｍｍの範囲内で、印加タイミング制御部２０４は記録材センサ１０と協働して制御を定電圧制御から定電流制御に切り替える。
【００５６】
まず、ステップＳ３０１でプリント信号を受信した後のステップＳ３０２においてプリント前回転工程を実行する。なお、前述したとおり前回転工程とは記録材に画像形成することが可能な準備状態へ移行させるべく感光ドラムの表面電位を安定化させる工程やトナーや紙粉等が付着した転写ローラをクリーニングする工程等を含む工程である。
【００５７】
ステップ３０３、ステップＳ３０４では、前回転工程が終了してプリンタが画像形成可能な準備状態となったことに応じてＡＴＶＣ制御を行う。ステップＳ３０３ではＡＴＶＣ制御の開始に際して、転写ローラ１７に電圧を供給可能にするために転写電圧駆動部２００を準備状態へ移行させる立上げ処理を行う。ステップＳ３０４では、記録材Ｐが転写ニップ部Ｎに到達する前の所定タイミングにて、ローラ抵抗値検知用転写電流値Ｉ_０で定電流制御を行い、転写ローラ１周分についてサンプリングした出力電圧値の平均値を、転写ローラ抵抗値検知電圧Ｖ_０として算出する。ローラ抵抗値検知用転写電流値Ｉ_０は低温低湿環境における最適転写電流値範囲内である６μＡに設定してある。
【００５８】
ステップＳ３０５は記録材Ｐへのトナー像の転写工程である。詳述すると、記録材Ｐへの転写開始時、つまり記録材Ｐが感光ドラム１と転写ローラ１７とのニップ部Ｎに到達したことに応じて、転写ローラ抵抗値検知電圧Ｖ_０に基づいた転写電圧電圧値Ｖ_ｔが印加され、感光ドラム１上のトナー像が紙Ｐ上に転写される。なお、転写電圧Ｖ_ｔは転写ローラ抵抗値検知電圧Ｖ_０に基づいて以下のような式で算出され、例えばα＝１．５、β＝１．０ｋＶのように設定する。
Ｖ_０　＝　α・Ｖ_ｔ　＋　β
【００５９】
ステップＳ３０６では、記録材Ｐの後端が記録材センサ１０により検知された時点から記録材Ｐ後端が転写ニップ部Ｎに差し掛かる手前１０ｍｍまでの間、つまり転写ニップ部Ｎの位置に対する記録材Ｐの後端手前３０ｍｍ〜１０ｍｍ間において、転写電圧Ｖ_ｔを保持した状態で、電流モニタ部２０６により、転写電流をサンプリングし、その平均値Ｉ_ｔを求める。その後ステップＳ３０７では、低温低湿環境あるいは低湿環境での高抵抗紙とそれ以外とを見極めるための電流閾値Ｉ_ＬＬと比較する。ここで、Ｉ_ＬＬ＝７．５μＡに設定してある。
【００６０】
そして、ステップＳ３０７でＩ_ｔがＩ_ＬＬ以下であった場合に（ＹＥＳ）、低温低湿環境あるいは低湿環境での高抵抗記録材であると判断してステップＳ３０８へ進み、記録材Ｐの後端手前１０ｍｍからＩ_ｔを目標電流値とした定電流制御に切り替える。そして、この定電流制御を、記録材Ｐの後端が転写ニップ部Ｎを通過後２．５ｍｍ相当時間経過後まで継続する。
【００６１】
他方で、ステップＳ３０７でＩ_ｔがＩ_ＬＬより大きい場合には（ＮＯ）、低湿環境の高抵抗記録材ではないと判断してステップＳ３０９へ進み、後端手前２．５ｍｍ時点で転写電圧値Ｖ_ｔから転写ローラ抵抗値検知電圧Ｖ_０の印加に切り替え、記録材Ｐの後端がニップ部Ｎを通過して２．５ｍｍ相当時間経過後まで継続する。
【００６２】
ステップＳ３０８又はステップＳ３０９を実行した後は、後回転工程を実行するステップＳ３１０へ進み、転写ローラ１７に付着した残トナーを感光ドラム１に排出して不図示のクリーニング容器内に収容するために転写工程中の転写電圧とは逆極性の電圧を所定時間だけ印加して転写制御を終了する。
【００６３】
以上説明したような転写制御によると、低温低湿環境あるいは低湿環境での高抵抗記録材のプリントの場合は、記録材Ｐ後端が転写ニップ部Ｎに差し掛かる前から転写ニップ部Ｎ通過後まで、定電流制御が継続されるため、記録材Ｐ後端が転写ニップ部Ｎ通過中における出力電圧は緩やかに減少し、もって記録材Ｐ後端部には過剰電荷が保持されにくく、記録材Ｐの感光ドラム１からの分離が良好になった。この分離が良好になったことにより、記録材Ｐの後端分離不良に起因する「後端跳ね」、「後端水玉」の発生が防止された。
【００６４】
本実施の形態では、記録材後端における定電流設定値をＩ_ｔとする例を説明したが、この定電流設定値はこれに限らず、Ｉ_ｔとＩ_０の間の任意の定電流設定値でも最適転写電流範囲内であれば、同様の効果が得られる。
【００６５】
本実施の形態では、転写ローラとしてイオン導電系転写ローラを採用した例を説明したが、イオン導電系転写ローラに代えて電子導電系転写ローラを採用しても、転写制御について同様の効果が得られる。
【００６６】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は第１の実施の形態との比較でいえば、第１の実施の形態における定電流制御時の目標電流値Ｉ_ｔを、プリント前回転工程中におけるローラ抵抗値検知用転写電流値Ｉ_０とした点と、連続プリントの際の紙間中も上記定電流制御を継続させ、紙間中における出力電圧値を転写ローラ１周分サンプリングすることにより転写ローラ１７の転写ローラ抵抗値検知電圧Ｖ_０を更新した上で次の記録材Ｐに印加する転写定電圧値Ｖ_ｔを更新するようにした点が異なる。
【００６７】
図５は本実施の形態における転写ローラ抵抗検出値補正制御のフローチャートであり、図６はこのフローチャートに従って２枚プリントした場合の各制御のタイミングチャート（転写電圧・転写電流の推移を含む）を示す。図５において、Ｓ３０１〜Ｓ３０７は図３と同一ステップである。
ステップＳ３０１でプリント信号を受信した後のステップＳ３０２においてプリント前回転工程を実行する。
【００６８】
ステップＳ３０３、ステップＳ３０４では、前回転工程が終了してプリンタが画像形成可能な準備状態となったことに応じてＡＴＶＣ制御を行う。ステップＳ３０３ではＡＴＶＣ制御の開始に際して、転写ローラ１７に電圧を供給可能にするために転写電圧駆動部２００を準備状態へ移行させる立上げ処理を行う。ステップＳ３０４では、記録材Ｐが転写ニップ部Ｎに到達する前の所定タイミングにて、ローラ抵抗値検知用転写電流値Ｉ_０で定電流制御を行い、転写ローラ１周分についてサンプリングした出力電圧値の平均値を、転写ローラ抵抗値検知電圧Ｖ_０として算出する。
【００６９】
ステップＳ３０５は記録材Ｐへのトナー像の転写工程である。詳述すると、記録材Ｐへの転写開始時、つまり記録材Ｐが感光ドラム１と転写ローラ１７とのニップ部Ｎに到達したことに応じて、転写ローラ抵抗値検知電圧Ｖ_０に基づいた転写電圧値Ｖ_ｔが印加され、感光ドラム１上のトナー像が紙Ｐ上に転写される。
【００７０】
ステップＳ３０６では、記録材Ｐ後端が記録材センサ１０により検知された時点から記録材Ｐ後端が転写ニップ部Ｎに差し掛かる手前１０ｍｍまでの間、つまり転写ニップ部Ｎの位置に対する記録材Ｐ後端手前３０ｍｍ〜１０ｍｍ間において、転写電圧Ｖ_ｔを保持した状態で、電流モニタ部２０６により、転写電流をサンプリングし、その平均値Ｉ_ｔを求める。その後ステップＳ３０７では、低温低湿環境あるいは低湿環境での高抵抗紙とそれ以外とを見極めるための電流閾値Ｉ_ＬＬ（＝７．５μＡ）と比較する。
【００７１】
そして、ステップＳ３０７でＩ_ｔがＩ_ＬＬ以下であった場合（ＹＥＳ）に、低温低湿環境あるいは低湿環境での高抵抗紙と判断してステップＳ５０８へ進み、記録材Ｐ後端手前１０ｍｍ時点で転写電圧Ｖ_ｔによる定電圧制御から定電流制御に移行する。なお、定電流制御における設定電流値はローラ抵抗値検出用転写電流値Ｉ_０であり、次の記録材Ｐの先端がニップ部Ｎに達するまでの紙間中も同制御を継続させ、紙間中の出力電圧を転写ローラ１７の１周分サンプリングした平均値をとることにより、転写ローラ抵抗値検知電圧Ｖ_０を更新する。
【００７２】
他方で、ステップＳ３０７でＩ_ｔがＩ_ＬＬより大きい場合には（ＮＯ）、低湿環境の高抵抗記録材ではないと判断してステップＳ５０９へ進み、後端手前２．５ｍｍ時点で転写電圧値Ｖ_ｔから転写ローラ抵抗値検知電圧Ｖ_０の印加に切り替える。
【００７３】
ステップＳ５０８又はステップＳ５０９を実行した後は、それぞれステップＳ５１０又はステップＳ５１１へ進み、引続き画像形成する記録材があるかどうか、すなわち連続プリントが終了したか否かを判断して引続き画像形成する記録材が無い場合はステップＳ５１２へ進む。
【００７４】
ステップＳ５１２は後回転工程を実行するステップであり、詳述すると、転写ローラ１７に付着した残トナーを感光ドラム１に排出して不図示のクリーニング容器内に収容するために転写工程中の転写電圧とは逆極性の電圧を所定時間だけ印加して終了する。
【００７５】
なお、ステップＳ５１０又はステップＳ５１１で連続プリントが終了していない場合は、それぞれステップＳ３０３、ステップＳ３０５へ移行する。
【００７６】
本実施の形態に係る画像形成装置は、印字スピードが１４０ｍｍ／秒、スループットがＬＴＲサイズ（２１６ｍｍ×２７９ｍｍ）縦向き搬送で２５枚／分であり、ＬＴＲサイズの記録材Ｐを連続プリントしたときの紙間時間は０．４１秒（搬送長さ５７ｍｍ相当）、ＡＴＶＣ制御開始から定電流電圧のサンプリング開始までの高圧立上げウェイト設定時間は０．１５秒（搬送長さ２１ｍｍ相当）、転写ローラ１７の１回転に要する時間は０．３秒（搬送長さ４２ｍｍ相当）である。
【００７７】
図６のタイミングチャートに従った制御を行なうことにより、低温低湿環境あるいは低湿環境での高抵抗記録材の連続プリント中において、各記録材Ｐ後端１０ｍｍからＡＴＶＣ制御に切り替え、後端が転写ニップ部Ｎを通過後すぐに出力電流サンプリングを開始でき、紙間中にローラ１周分サンプリングを終了でき、次の記録材Ｐに対して最適な転写定電圧を印加できる。すなわち、特に低温低湿環境において顕著であったイオン導電系転写ローラを用いた連続プリント時の抵抗上昇ドリフトに対して、各記録材について最適な転写電圧を印加することができ、良好な画像品質を提供できた。
【００７８】
なお、転写ローラ１７の抵抗上昇ドリフト量を精密にモニタするため、紙間において転写ローラ１周分の出力電圧サンプリングを行なう例を説明したが、イオン導電系転写ローラは抵抗周ムラが良好であるため、紙間時間が上述した紙間時間より短い画像形成装置においては、転写ローラ１周より短い時間でサンプリングを行なっても、抵抗上昇ドリフトによる転写定電圧値の補正、更新は可能である。
【００７９】
以上、第１及び第２の実施の形態において、ＡＴＶＣ制御を行なう例を説明したが、このＡＴＶＣ制御に代えて、定電圧制御時の出力電流値からのフィードバックによる擬似的な定電流制御いわゆるＰＴＶＣ制御（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）を行なうようにしてもよい。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、上記のように構成したので、いわゆる後端跳ね及び後端水玉の発生を防止することができる。
【００８１】
また、本発明によれば、上記のように構成したので、スループットを低下させることなく、イオン導電転写ローラの抵抗ドリフトに起因する画像品質の低下を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態に基づく画像形成装置の概略断面図である。
【図３】第１の実施の形態における転写制御のフローチャートである。
【図４】第１の実施の形態における１枚プリント時の転写制御タイミングチャートである。
【図５】第２の実施の形態における転写制御のフローチャートである。
【図６】第２の実施の形態における２枚プリント時の転写制御タイミングチャートである。
【図７】感光ドラム、転写ローラ周りの導通経路を示す図である。
【図８】従来の定電圧制御における転写ニップ内の高抵抗紙後端前後の電荷を概念的に示す図である。
【図９】抵抗上昇ドリフト現象を概念的に示す図である。
【図１０】従来の２枚プリント時の転写制御タイミングチャートである。
【図１１】従来の連続プリント時の転写電流の推移（抵抗上昇ドリフト現象）を示す図である。
【符号の説明】
１　感光ドラム
１０　記録材検知センサ
１７　転写ローラ
１０１　抵抗
２００　転写電圧駆動部
２０１　電圧制御部
２０２　Ｄ／Ａ変換器
２０３　転写定電圧算出部
２０４　印加タイミング制御部
２０５　トランス
２０６　電流モニタ部
２０７　Ａ／Ｄ変換器
２０８　印加制御切替部

Claims

画像情報に応じたトナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体が担持する前記トナー像を記録材に転写するための転写ローラと、
前記トナー像を前記記録材に静電的に転写させるべく前記転写ローラに印加する電圧を制御する印加電圧制御手段と、
前記転写ローラに流れる転写電流値を検知する転写電流値検知手段と、
前記像担持体と前記転写ローラが前記記録材を転写位置にて挟持しつつ搬送している際に、前記転写電流検知手段が検知する転写電流値が所定値以下か否かを判定する判定手段とを有し、
前記判定手段が前記転写電流値が前記所定値以下であると判定した場合、前記印加電圧制御手段は前記記録材の後端が前記転写位置を通過する前に、一定電圧値が印加されるよう制御する定電圧制御状態を一定電流値が流れるよう制御する定電流制御状態に切替えることを特徴とする画像形成装置。
前記印加電圧制御手段は、前記記録材の先端が前記転写位置に到達したことに応じて前記転写ローラに前記一定電圧値が印加されるよう定電圧制御状態で制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記一定電圧値は、前記記録材の先端が前記転写位置に到達する前に定電流制御状態の前記印加電圧制御手段が印加した電圧に基づいた電圧値であって、前記転写ローラの抵抗値に基づいた電圧値であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記一定電流値を設定する設定手段を有し、
前記設定手段は、前記記録材の先端が前記転写位置に到達する前の前記定電流制御状態における目標電流値と、前記像担持体と前記転写ローラが前記記録材を転写位置にて挟持しつつ搬送している際に前記転写電流値検知手段が検知した転写電流値との間の値を前記一定電流値として設定することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
前記判定手段は、前記記録材の先端が前記転写位置に到達した後であって前記記録材の後端が前記転写位置を通過する前に、前記転写電流検知手段が検知する電流が所定値以下か否かを判定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記印加電圧制御手段は、前記記録材の後端が前記転写位置を通過した前記転写位置を通過してから所定時間を経過するまでは前記定電流制御状態で制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記転写ローラは、電子導電系転写ローラであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の画像形成装置。
前記転写ローラは、イオン導電系転写ローラであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の画像形成装置。
連続して複数の記録材を画像形成する場合において、第１記録材が前記転写位置を通過してから第２記録材が前記転写位置に到達する間において定電流制御状態の前記印加電圧制御手段が印加した電圧に基づいて前記一定電圧値を決定する決定手段を有することを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。