JP2006337815A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 １回の電流又は電圧の印加によって静的な転写電圧値又は転写電流値を決定することのできる画像形成装置及び画像形成方法を得る。
【解決手段】 中間転写ベルト１０からトナー像を２次転写ローラ１９から付与される電界によって用紙に転写するカラープリンタ。非画像形成時において、検出された温度や湿度などの環境条件に基づく所定の検出電圧を決定し、この検出電圧を２次転写ローラ１９に印加し、該ローラ１９に流れる電流値を測定する。ここで測定された電流値と前記環境条件に基づいて、電流−電圧特性データを参照して２次転写ローラ１９に印加すべき電圧値を決定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像形成装置、特に、電子写真方法による画像形成装置及び画像形成方法に関する。

一般に、電子写真方式による画像形成装置では、トナー像を転写部材から付与される電界によって感光体ドラムから転写材又は中間転写ベルトに転写する、あるいは、中間転写ベルトから転写材に転写するようにしている。

このような転写工程において、転写部材には所定の転写電圧又は転写電流が印加されるが、それらの適正値は温度や湿度などの環境条件によって変化し、また、転写部材の耐久程度（稼働時間）によっても変化する。さらに、転写部材自体の製造ロットごとによって適正値にばらつきを生じる。

例えば、図６は転写ローラの低温低湿環境（温度１０℃、湿度１５％）における電圧−電流特性を示し、図７は高温高湿環境（温度３０°、湿度８５％）における電圧−電流特性を示す。また、転写ローラは新品時と耐久時（稼働時間が大きく経過したとき）では、特性の傾き（抵抗値の電圧依存）が異なってくる。

従来では、例えば、低温低湿時（図６参照）において、転写ローラに所定の電流１５μＡを供給し、測定された電圧値１２５０Ｖに基づいて、環境条件ごとに予め作成されている転写電圧決定テーブル（特性曲線Ｘ１に対応したデータ）を参照して適正電流が得られるであろう約２０００Ｖを印加していた。同様に、高温高湿時（図７参照）においても、所定の電流１５μＡを供給し、測定された電圧値１６０Ｖに基づいて、転写電圧決定テーブル（特性曲線Ｘ２に対応したデータ）を参照して適正電流が得られるであろう約８００Ｖを印加していた。

しかし、耐久ローラでは電圧依存性が特性曲線Ｙ１，Ｙ２に変化しているため、このような従来の制御では、転写電荷が過多になり、最適な転写電荷を付与することはできなかった。逆に、転写電流決定テーブルを耐久ローラである特性曲線Ｙ１，Ｙ２に対応したデータとした場合には、新品ローラでは転写電荷が過小になってしまう。

そこで、特許文献１には、非画像形成時に、転写ローラに複数値の電流を印加してそれぞれの電圧値を測定し、その測定結果に基づいて転写ローラの電流−電圧特性を算出して転写電圧値を決定する転写電圧制御が開示されている。

しかしながら、特許文献１に記載の転写電圧制御においては、複数値の電流を印加するために、その分だけ時間を要し、ファーストプリント時間が遅くなったり、中間転写ベルトの走行距離が延びてしまうという問題点を有していた。
特開２００２−３５１２３４号公報

そこで、本発明の目的は、１回の電流又は電圧の印加によって最適な転写電圧値又は転写電流値を決定することのできる画像形成装置及び画像形成方法を提供することにある。

以上の目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、像担持体からトナー像を弾性ローラから付与される電界によって中間像担持体又は転写材に転写する画像形成装置において、
環境条件を検知する検知手段と、
前記検知手段で検知された環境条件に基づいて決定された所定の電圧又は電流を前記弾性ローラに印加したときに、該弾性ローラに流れる電流値又は電圧値を測定する測定手段と、
前記検知手段によって検知される種々の環境条件ごとの電流−電圧特性データ又は電圧−電流特性データと、
前記測定手段によって測定された電流値又は電圧値と前記検知手段によって検知された環境条件に基づいて、前記電流−電圧特性データ又は電圧−電流特性データを参照して前記弾性ローラに印加する電圧値又は電流値を決定する制御手段と、
を備えたことを特徴とする。

本発明に係る画像形成方法は、像担持体からトナー像を弾性ローラから付与される電界によって中間像担持体又は転写材に転写する画像形成方法において、
環境条件を検知するステップと、
前記検知ステップで検知された環境条件に基づいて所定の電圧又は電流を決定するステップと、
前記決定ステップで決定された電圧又は電流を前記弾性ローラに印加し、該弾性ローラに流れる電流値又は電圧値を測定するステップと、
前記測定ステップによって測定された電流値又は電圧値と前記検知ステップで検知された環境条件に基づいて、電流−電圧特性データ又は電圧−電流特性データを参照して前記弾性ローラに印加する電圧値又は電流値を決定するステップと、
を備えたことを特徴とする。

転写部材である弾性ローラは温度や湿度などの環境条件によって最適な転写電圧又は転写電流が温度や湿度などの環境条件に依存し、また、耐久程度によっても変化する。そこで、本発明では、環境条件検知結果に基づいて決定された所定の電圧又は電流を転写手段である弾性ローラに印加し、そのときの電流値又は電圧値を測定する。次に、測定された電流値又は電圧値と前記環境温度検知結果に基づいて、電流−電圧特性データ又は電圧−電流特性データを参照して弾性ローラに印加する電圧値又は電流値を決定する。以上の制御によって、弾性ローラが耐久程度などで特性が変化した場合であっても、環境条件を含めて適正な転写電圧値又は転写電流値を決定でき、良好な画像を得ることができる。しかも、制御のための測定は１回で済み、ファーストプリント時間が延びたり、感光体又は中間転写ベルトに大きな負担を掛けることはない。

本発明に係る画像形成装置において、前記像担持体としては感光体又は中間転写ベルトが使用され、前記中間像担持体としては、中間転写ベルトが使用される。また、前記弾性ローラはイオン導電性ローラを好適に使用することができる。イオン導電性ローラは転写電圧又は転写電流の適正値が製造ロットごとにばらつくことが少ない利点を有するも、環境依存性が大きく、本発明によって適切に制御することができる。

以下、本発明に係る画像形成装置及び画像形成方法の実施例について、添付図面を参照して説明する。

（画像形成装置の概略構成、図１参照）
図１に示す画像形成装置は、電子写真方式によるカラープリンタであって、いわゆるタンデム式で４色の画像を合成するように構成したプリンタ本体１と、画像読取り装置２と、制御部３とで構成されている。

画像読取り装置２は、図示しない原稿台ガラス上に載置された原稿の画像をＣＣＤ素子などのイメージセンサで読み取る周知のものであり、原稿画像はイメージセンサでＲＧＢ（赤、緑、青）の三原色に分解されて電気信号に変換される。その画像データは制御部３において各種のデータ処理を受け、さらに、ＹＭＣＫ（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の各再現色に変換される。ＹＭＣＫの画像データは制御部３のメモリ４に格納され、位置ずれ補正などの必要な補正を受ける。

プリンタ本体１は、感光体ドラム３１、レーザ走査光学装置３２、現像装置３３、図示しない帯電装置、残留トナーのクリーニング装置などを含むＹＭＣＫの画像を形成するプリントヘッド３０（３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ）が中間転写ベルト１０の直下に並置されている。各プリントヘッド３０においては、レーザ走査光学装置３２が前記ＹＭＣＫの画像データの転送を受け、感光体ドラム３１上に潜像を形成し、現像装置３３によってトナー画像を形成する。このような電子写真プロセスは周知であり、その説明は省略する。

中間転写ベルト１０は、駆動ローラ２１及びテンションを付与するための従動ローラ２２に無端状に張り渡され、駆動ローラ２１から伝達される回転駆動力によって矢印Ａ方向に回転駆動される。中間転写ベルト１０の内側面には各感光体ドラム３１と対向する位置に１次転写ローラ１１が配置されている。

中間転写ベルト１０には駆動ローラ２１と対向する部分に２次転写ローラ１９が配置されている。また、中間転写ベルト１０には従動ローラ２２と対向する部分に残留トナーを払拭するためのクリーニングブレード１５が接触し、該ブレード１５で払拭されたトナーは廃棄ボトル１６に収容される。

プリンタ本体１の下段には、積層されている用紙を１枚ずつ給紙する自動給紙部４０が設置されている。また、２次転写部の直上には、トナーを加熱定着するための定着ユニット５０が配置されている。

各感光体ドラム３１上に形成されたトナー画像は、矢印Ａ方向に回転駆動される中間転写ベルト１０上に順次１次転写され、４色の画像が合成される。一方、用紙は１枚ずつ自動給紙部４０から上方に給紙され、２次転写部で中間転写ベルト１０から合成トナー画像が２次転写される。その後、用紙は定着ユニット５０に搬送されてトナー画像の加熱定着が施され、排出ローラ５１からトレイ５２上に排出される。

また、プリンタ本体１内には機内の温度、湿度などの環境条件を検知するためのセンサ１８が設置されている。

（第１実施例、図２及び図３参照）
ここで、本発明の第１実施例について説明する。本第１実施例は、図１に示した２次転写ローラ１９に対して最適な転写電圧を印加するための制御方法であり、２次転写ローラ１９としては、イオン導電性の弾性ローラが使用されている。イオン導電性ローラは、抵抗値について製造ロットごとのばらつきが小さいという利点を有しているが、転写手段として使用した場合、電圧−電流特性又は電圧−電流特性が温度や湿度などの環境条件に大きく依存することが特徴である。

図２は前記２次転写ローラ１９の低温低湿環境（温度１０℃、湿度１５％）における電圧−電流特性を示し、図３は高温高湿環境（温度３０°、湿度８５％）における電圧−電流特性を示す。また、２次転写ローラ１９は新品時と耐久時（稼働時間が大きく経過したとき）では、特性の傾き（抵抗値の電圧依存）が異なってくる。従来の制御では、図６及び図７を参照して説明したように、最適な転写電圧を得ることが困難で２次転写電荷が過多あるいは過小になる問題点を有していた。

そこで、本第１実施例では、非画像形成時に以下に詳述する転写電圧決定制御を実行する。まず、環境検出センサ１８によって温度・湿度を検出し、表１に示す検出電圧印加テーブルに従ってこの制御で２次転写ローラ１９に印加する所定の電圧を決定する。この検出電圧印加テーブルは絶対湿度Ａに基づいて環境ＳＴＥＰ１〜５に分類し、各環境ＳＴＥＰに対応する検出電圧を決定するようにしたものである。例えば、検出された環境条件が温度１０℃、湿度１５％であれば、絶対湿度Ａは１．４ｇ／ｍ³であり、環境ＳＴＥＰは“１”で検出電圧は２０００Ｖであると決定する。

そして、この検出電圧２０００Ｖを２次転写ローラ１９に印加し、該ローラ１９に流れる電流値を測定する。ここで測定された電流値と既に検知されている環境条件に基づいて転写電圧印加テーブルを参照して転写電圧を決定する。転写電圧印加テーブルとは環境条件ごとに電流−電圧特性をデータ化したものであり、例えば、以下に示す表２は環境ＳＴＥＰ１の場合のテーブルであり、表３は環境ＳＴＥＰ５の場合のテーブルである。

例えば、環境ＳＴＥＰ１のとき、新品ローラであれば、２０００Ｖの電圧を印加すると、そのとき測定される電流値は１９μＡになる（図２参照）。従って、表２に示す環境ＳＴＥＰ１における転写電圧印加テーブルの１８≦Ｘ＜２１に対応する２２５０Ｖを２次転写ローラ１９に印加すべき転写電圧として決定する。また、耐久ローラであれば、２０００Ｖの電圧を印加すると、そのとき測定される電流値は２６μＡになる（図２参照）。従って、表２に示す環境ＳＴＥＰ１における転写電圧印加テーブルの２４≦Ｘ＜２７に対応する１７５０Ｖを２次転写ローラ１９に印加すべき転写電圧として決定する。

同様に、検出された環境条件が温度３０℃、湿度８５％であれば、絶対湿度Ａは２５．８ｇ／ｍ³であり、前記表１を参照して環境ＳＴＥＰは“５”で、検出電圧は８００Ｖであると決定する。そして、この検出電圧８００Ｖを２次転写ローラ１９に印加し、該ローラ１９に流れる電流値を測定する。ここで測定された電流値と既に検知されている環境条件に基づいて前記表３に示した転写電圧印加テーブルを参照して転写電圧を決定する。

例えば、環境ＳＴＥＰ５のとき、新品ローラであれば、８００Ｖの電圧を印加すると、そのとき測定される電流値は４１μＡになる（図３参照）。従って、表３に示す環境ＳＴＥＰ５における転写電圧印加テーブルの３６≦Ｘ＜４２に対応する１０００Ｖを２次転写ローラ１９に印加すべき転写電圧として決定する。また、耐久ローラであれば、８００Ｖの電圧を印加すると、そのとき測定される電流値は５８μＡになる（図３参照）。従って、表３に示す環境ＳＴＥＰ５における転写電圧印加テーブルの５６≦Ｘ＜６２に対応する７００Ｖを２次転写ローラ１９に印加すべき転写電圧として決定する。

なお、表２，３以外にも、環境ＳＴＥＰ２，３，４に対応する転写電圧印加テーブルが存在するが、ここではその説明を省略する。また、電流−電圧特性データは前記表２，３に示したテーブルとしてだけでなく、関係式などで表して算出するようにしてもよい。

以上説明した第１実施例によると、新品ローラ及び耐久ローラのいずれであっても、環境条件に基づく１回の電圧の印加により測定した電流値とその環境条件に基づいて、表２，３に示した電流−電圧特性データを参照して２次転写ローラ１９に印加すべき適正な転写電圧を決定することができる。従って、実際の画像形成時に２次転写ローラ１９に流れる電流が新品あるいは耐久に拘わらずほぼ等しくなり、良好な画像を得ることができる。

（第２実施例、図４及び図５参照）
次に、第２実施例について説明する。本第２実施例は２次転写ローラ１９に対して最適な転写電流を印加するための制御方法である。ここでは、まず、環境検出センサ１８によって温度・湿度を検出し、表４に示す検出電流印加テーブルに従ってこの制御で２次転写ローラ１９に印加する電流を決定する。この検出電流印加テーブルは前記表１に示した検出電圧印加テーブルと同様に、絶対湿度Ａに基づいて環境ＳＴＥＰ１〜５に分類し、各環境ＳＴＥＰに対応する検出電流を決定するようにしたものである。例えば、検出された環境条件が温度１０℃、湿度１５％であれば、絶対湿度Ａは１．４ｇ／ｍ³であり、環境ＳＴＥＰは“１”で、検出電圧は２０μＡであると決定する。

そして、この検出電流２０μＡを２次転写ローラ１９に印加し、該ローラ１９の電圧値を測定する。ここで測定された電圧値と既に検知されている環境条件に基づいて転写電流印加テーブルを参照して転写電流を決定する。転写電流印加テーブルとは環境条件ごとに電圧−電流特性をデータ化したものであり、例えば、以下に示す表５は環境ＳＴＥＰ１の場合のテーブルであり、表６は環境ＳＴＥＰ５の場合のテーブルである。

例えば、環境ＳＴＥＰ１のとき、新品ローラであれば、２０μＡの電流を印加すると、そのとき測定される電圧値は２１２５Ｖになる（図４参照）。従って、表５に示す環境ＳＴＥＰ１における転写電流印加テーブルの２０００≦Ｘ＜２２５０に対応する１８μＡを２次転写ローラ１９に印加すべき転写電流として決定する。また、耐久ローラであれば、２０μＡの電流を印加すると、そのとき測定される電圧値は１６５０Ｖになる（図４参照）。従って、表５に示す環境ＳＴＥＰ１における転写電流印加テーブルの１５００≦Ｘ＜１７５０に対応する２２μＡを２次転写ローラ１９に印加すべき転写電流として決定する。

同様に、検出された環境条件が温度３０℃、湿度８５％であれば、絶対湿度Ａは２５．８ｇ／ｍ³であり、前記表４を参照して環境ＳＴＥＰは“５”で、検出電流は５０μＡであると決定する。そして、この検出電流５０μＡを２次転写ローラ１９に印加し、該ローラ１９の電圧値を測定する。ここで測定された電圧値と既に検知されている環境条件に基づいて前記表６に示した転写電流印加テーブルを参照して転写電流を決定する。

例えば、環境ＳＴＥＰ５のとき、新品ローラであれば、５０μＡの電流を印加すると、そのとき測定される電圧値は１０００Ｖになる（図５参照）。従って、表６に示す環境ＳＴＥＰ５における転写電流印加テーブルの１０００≦Ｘ＜１１００に対応する４５μＡを２次転写ローラ１９に印加すべき転写電流として決定する。また、耐久ローラであれば、５０μＡの電流を印加すると、そのとき測定される電圧値は７００Ｖになる（図５参照）。従って、表６に示す環境ＳＴＥＰ５における転写電流印加テーブルの６００≦Ｘ＜７５０に対応する５５μＡを２次転写ローラ１９に印加すべき転写電流として決定する。

なお、表５，６以外にも、環境ＳＴＥＰ２，３，４に対応する転写電流印加テーブルが存在するが、ここではその説明を省略する。また、電圧−電流特性データは前記表５，６に示したテーブルとしてだけでなく、関係式などで表して算出するようにしてもよい。

以上説明した第２実施例によると、新品ローラ及び耐久ローラのいずれであっても、環境条件に基づく１回の電流の印加により測定した電圧値とその環境条件に基づいて、表５，６に示した電圧−電流特性データを参照して２次転写ローラ１９に印加すべき適正な転写電流を決定することができる。従って、実際の画像形成時に２次転写ローラ１９に印加される電圧が新品あるいは耐久に拘わらずほぼ等しくなり、良好な画像を得ることができる。

（他の実施例）
なお、本発明に係る画像形成装置及び画像形成方法は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。

特に、本発明が適用される画像形成装置は、前記実施例に示したタンデム式のカラープリンタ以外に、モノクロプリンタ、複写機あるいはファクシミリであってもよい。また、本発明は、２次転写ローラ１９以外にも１次転写ローラ１１に印加する転写電圧又は転写電流の制御に適用することも可能である。

また、転写ローラはイオン導電性ローラに限定するものではなく、他の材料としては、カーボンを含有したウレタンゴム、ヒドリンゴムなどであってもよい。

本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 第１実施例における低温低湿環境下での電圧−電流特性を示すグラフである。 第１実施例における高温高湿環境下での電圧−電流特性を示すグラフである。 第２実施例における低温低湿環境下での電圧−電流特性を示すグラフである。 第２実施例における高温高湿環境下での電圧−電流特性を示すグラフである。 従来例における低温低湿環境下での電圧−電流特性を示すグラフである。 従来例における高温高湿環境下での電圧−電流特性を示すグラフである。

符号の説明

１…プリンタ本体
１０…中間転写ベルト
１１…１次転写ローラ
１８…環境検出センサ
１９…２次転写ローラ
３１…感光体ドラム

Claims (5)

1. 像担持体からトナー像を弾性ローラから付与される電界によって中間像担持体又は転写材に転写する画像形成装置において、
   環境条件を検知する検知手段と、
   前記検知手段で検知された環境条件に基づいて決定された所定の電圧又は電流を前記弾性ローラに印加したときに、該弾性ローラに流れる電流値又は電圧値を測定する測定手段と、
   前記検知手段によって検知される種々の環境条件ごとの電流−電圧特性データ又は電圧−電流特性データと、
   前記測定手段によって測定された電流値又は電圧値と前記検知手段によって検知された環境条件に基づいて、前記電流−電圧特性データ又は電圧−電流特性データを参照して前記弾性ローラに印加する電圧値又は電流値を決定する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記像担持体は、感光体又は中間転写ベルトであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 中間像担持体は、中間転写ベルトであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記弾性ローラはイオン導電性ローラであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 像担持体からトナー像を弾性ローラから付与される電界によって中間像担持体又は転写材に転写する画像形成方法において、
   環境条件を検知するステップと、
   前記検知ステップで検知された環境条件に基づいて所定の電圧又は電流を決定するステップと、
   前記決定ステップで決定された電圧又は電流を前記弾性ローラに印加し、該弾性ローラに流れる電流値又は電圧値を測定するステップと、
   前記測定ステップによって測定された電流値又は電圧値と前記検知ステップで検知された環境条件に基づいて、電流−電圧特性データ又は電圧−電流特性データを参照して前記弾性ローラに印加する電圧値又は電流値を決定するステップと、
   を備えたことを特徴とする画像形成方法。
   

Images