JP2010102074A

JP2010102074A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2010102074A
Application number: JP2008272863A
Authority: JP
Inventors: Kengo Saito; 健吾齋藤
Original assignee: Canon Finetech Inc
Current assignee: Canon Finetech Nisca Inc
Priority date: 2008-10-23
Filing date: 2008-10-23
Publication date: 2010-05-06

Abstract

【課題】低温低湿低気圧環境下において、転写制御手段で決定された転写電圧値が転写高圧トランスの最大印加可能電圧値よりも高い場合に電流が不足し発生する転写不良画像を改善すること。
【解決手段】転写制御手段において決定された印加電圧値と、転写高圧トランスの最大印加可能電圧値とを比較する。この比較結果により、転写手段から印加される電圧値を可変し、通常作像時より遅いプロセススピードで動作させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式等によって画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関する。

電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置は、例えば図1のように構成されている。像担持体として感光体ドラム1と、その周囲に感光体ドラム1を一様に帯電させ、画像情報を光に変換して感光体ドラム1を露光し静電潜像を形成する潜像形成手段として１次帯電ローラ2と露光装置9を備えている。また該静電潜像にトナー像を現像する現像装置3と、感光体ドラム1上のトナー像を転写材に静電転写させる転写手段として転写ローラ5と、感光体ドラム1上の転写残トナーを回収するクリーニング装置6を備えている。

このように構成された画像形成装置は、画像形成時に感光体ドラム1が駆動手段により矢印A方向（時計方向）に回転駆動され、1次帯電ローラ2により表面が一様に帯電される。そして、帯電された感光体ドラム1上に露光装置9によりレーザー光による画像露光が与えられ、入力される画像情報に応じた静電潜像が形成され、この静電潜像は現像装置3によりトナー像として現像される。そして、感光体ドラム1上のトナー像は、転写ローラ5により用紙などの転写材7に転写された後に定着装置に搬送され、定着装置8の定着ローラと加圧ローラ間の定着ニップ部で転写材7上にトナー像を加熱加圧して熱定着した後に、外部に排出される。また、転写後に感光体ドラム1上に残っている転写残トナーは、クリーニング装置6によって除去されて回収される。

上記画像形成装置で用いた転写手段としての転写ローラ5は、オゾンの発生が無く、転写材の搬送安定性に優れている。転写ローラ5は、抵抗を1×10⁵〜1×10¹⁰Ωに調整した中抵抗の導電性の弾性層を芯金表面に設けて構成されている。転写ローラ5は感光体ドラム1に当接させ、感光体ドラム1と転写ローラ5によって形成される転写ニップ部で転写材7を挟持搬送させる。転写材7にトナーとは逆極性の電圧を付与して感光体ドラム1上のトナー像を転写材7上に転写させるものである。

転写ローラ5は、ゴムやスポンジ等にカーボン等の無機導電性粒子を分散させたり、界面活性剤等を練り込んだイオン導電性のゴム等を用いるなど、抵抗値を適時調整した弾性層を有する構成である。この転写ローラ5の抵抗値は、製造時のバラつき、使用時の環境（温度や湿度）、長期使用（耐久）などによって一桁以上変動する。

このように、抵抗値が変動する転写ローラ5に対して常に最適な電流を流す為には、転写ローラ5に対して定電流制御を行いつつ転写電圧を印加する方式がある。この場合、幅の狭い転写材7が転写ニップを通過すると、転写材7の両側の感光体ドラム1と転写ローラ5が直接接触する領域が生じ、その領域に集中的に電流が流れて転写材7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。

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採用している。定電圧印加方式では製造条件や使用時の環境などによって転写ローラ5の抵抗値が変化する。該転写ローラ5に適正な電流を流す為には、通紙時に流したい転写ローラ5への一定電流を画像形成動作開始前に転写ローラ5に印加する必要がある。この一定電流印加時に発生した電圧を保持して転写時に印加する方式を電圧制御方式と呼ぶ。また、通紙前にある一定電流を転写ローラ5に印加し、その時に発生した電圧を予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電圧制御方式は、ATVC制御方式と呼ぶ。このATVC制御方式によって、通紙以前の転写の系のインピーダンスを検出し、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。

このＡＴＶＣ方式は、転写開始前に転写ローラ5に所望の定電流を印加（定電流制御）して、そのときに転写ローラ5に生じた基準電圧Ｖｏを検出し、転写時に、この基準電圧Ｖｏを基に決定された定電圧の転写電圧Ｖｔを転写ローラ5に印加するものである。ＡＴＶＣ方式を用いることで、ソフト的に電圧を制御しているためコスト的にも有利であり、且つ転写ローラ5の抵抗値によらず最適な転写電圧を印加することができる。即ち、転写ローラ5の抵抗変動や使用する転写材7の幅サイズによらず、転写材7に常に最適な面密度の電圧を付与することができる。

上記ＡＴＶＣ制御方式について簡単に説明する。このソフト的なＡＴＶＣ方式の簡単な制御回路のブロック図を、図3に示す。図3において、感光体ドラム1に転写ローラ5が当接しており、転写ローラの芯金に転写高圧電源16より転写電圧が印加されるようになっている。転写高圧電源16は、非通紙時にコントローラ17からの信号HＶＴＩＮにより制御される。即ち、コントローラ17よりＤ／Ａコンバータ26にデジタル信号が入力されると、Ｄ／Ａコンバータ26にて例えば０〜５Ｖのアナログ電圧に変換され、このアナログ電圧により転写高圧電源16の出力電圧が０〜５ＫＶに制御される。なお、コントローラ17からのＰＷＭ信号により転写高圧電源16の出力電圧を制御する方式もある。

コントローラ17内のＣＰＵ（不図示）が行う制御シーケンスは、例えば次の通りである。Ｄ／Ａコンバータ26からステップ状の順次増加された一定電圧が出力されるのに従い、転写高圧電源16からも同様に順次増加された一定電圧が出力される。転写ローラ5から感光体ドラム1に対して流れた電流は、電流検知回路24を介してＡ／Ｄコンバータ25に入力される。これは０〜５Ｖの電圧に変換されてＨＴＯＵＴというデジタル信号となってコントローラ17内のＣＰＵに送られ、目標値と比較される。この目標値は、予め設定した所望の電流値（ターゲット電流）をＡ／Ｄコンバータ25により電流、電圧変換した値である。なお、この電流、電圧の値をソフト上で任意の値に設定することも可能である。

そして、電流検出回路から出力される検出電流をＡ／Ｄコンバータ25により変換した値が徐々に増加し目標値付近に到達する。その後、上記ＨＶＴＩＮの値を随時増減して微調整を行い、目標値と検出電流をＡ／Ｄコンバータ25により変換した値とが一致した時に制御を終了するようにしている。この時同時にコントローラ17内のＣＰＵに、ターゲット電流を流すことが可能な転写定電圧を出力するデジタル信号ＨＶＴＩＮの値が記憶される。

そして、転写時に感光体ドラム1と転写ローラ5間の転写部位に転写材7が通紙されるとコントローラ17内のＣＰＵに記憶されている転写用のＨＶＴＩＮの値がＤ／Ａコンバータ26に入力され、転写電圧が転写ローラ5に印加される。

以上から、ＡＴＶＣ制御方式では、一定電流値に対する転写ローラ5の発生電圧Ｖ０を参照し、印字時の転写電圧Ｖｔを決定する為、転写ローラ5の抵抗値に応じた最適電圧を印字時に印加することが可能となる。また、抵抗値の範囲が広い転写ローラにおいても良好な画像を得ることが可能となる。
例えば、特開平１１−１４９２１５では、プロセススピードが180mm/sec以上である画像形成装置において発生する転写不良画像対策について述べている。この転写不良画像対策として、像担持体上に現像されたトナーの帯電量(a)が絶対値で６〜３０mC/kgで、かつ転写材上のトナーの帯電量(b)と前記トナーの帯電量(a)との比が、１＜ｂ／ａ＜１．５に設定し、２５℃６０％ＲＨ下の凝集度が１〜３０％のトナーを使用することで対策をしている。
特開平１１−１４９２１５

しかしながら、上記制御において、環境が著しく低温であり転写ローラ5の抵抗値が上昇し、転写制御手段で決定された電圧値が転写高圧トランスの最大印加可能電圧値よりも高かった場合は、転写高圧トランスの最大印加可能電圧値を転写ローラ5に印加するシステムになっている。そのシステムによって、最適転写電圧値を確保できずに転写不良画像が発生したり、気圧の低い環境ではリーク現象が起きるなどの弊害が発生していた。前記リーク現象とは、気圧の低い環境下において、転写ローラ５の抵抗値が高くなり、転写ローラ５に高電圧が印加されることによって、転写ローラ５と感光体ドラム１間で発生する異常放電現象である。
そこで本発明は、上記問題点を解決することを目的とする。

上記目的を達成するために本出願に係る第1の発明は、像担持体と、画像情報を用いて像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、像担持体上の潜像をトナーにより現像する現像手段と、現像したトナー像を転写材に転写する前記像担持体に対向して設けられた導電性ローラの転写手段と、該転写手段に印加する転写電圧値を制御する転写制御手段と、印加する転写電圧値を変圧させる転写高圧トランスを備えた画像形成装置において、
上記転写制御手段において決定された転写電圧値と、画像形成装置が備えている転写高圧トランスの最大印加可能電圧値とを比較し、この結果により、
転写電圧値が転写高圧トランスの最大印加可能電圧値よりも低い場合は、通常画像形成を行い、転写電圧値が転写高圧トランスの最大印加可能電圧値よりも高い場合は、転写手段により印加される転写電圧値を可変し、通常画像形成時より遅いプロセススピードで動作する制御手段を有することを特徴とする。

また、本出願に係る第2の発明は、像担持体と、画像情報を用いて像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、像担持体上の潜像をトナーにより現像する現像手段と、現像したトナー像を転写材に転写する前記像担持体に対向して設けられた導電性ローラの転写手段と、該転写手段に印加する転写電圧値を制御する転写制御手段と、印加する転写電圧値を変圧させる転写高圧トランスと、画像形成装置内の温度湿度を検出する温度湿度検出手段を備えた画像形成装置において、
上記転写制御手段において決定された転写電圧値と、画像形成装置が備えている転写高圧トランスの最大印加可能電圧値とを比較し、この結果により、
転写電圧値が転写高圧トランスの最大印加可能電圧値よりも低い場合は、通常画像形成を行い、転写電圧値が転写高圧トランスの最大印加可能電圧値よりも高い場合は、画像形成装置に設けられた温度湿度検出手段の結果に応じて、転写手段により印加される転写電圧値を可変し、通常画像形成時より遅いプロセススピードで動作する制御手段を有することを特徴とする。

さらに、本出願に係る第3の発明は、像担持体と、画像情報を用いて像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、像担持体上の潜像をトナーにより現像する現像手段と、現像したトナー像を転写材に転写する前記像担持体に対向して設けられた導電性ローラの転写手段と、該転写手段に印加する転写電圧値を制御する転写制御手段と、印加する転写電圧値を変圧させる転写高圧トランスと、画像形成装置内の気圧を検出する気圧検出手段を備えた画像形成装置において、
上記転写制御手段において決定された転写電圧値と、画像形成装置が備えている転写高圧トランスの最大印加可能電圧値とを比較し、この結果により、
転写電圧値が転写高圧トランスの最大印加可能電圧値よりも低い場合は、通常画像形成を行い、転写電圧値が転写高圧トランスの最大印加可能電圧値よりも高い場合は、画像形成装置に設けられた気圧検出手段の結果に応じて、転写手段により印加される転写電圧値を可変し、かつ通常画像形成時より遅いプロセススピードで動作する制御手段を有することを特徴とする。
さらに、本出願に係る第４の発明は、像担持体と、画像情報を用いて像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、像担持体上の潜像をトナーにより現像する現像手段と、現像したトナー像を転写材に転写する前記像担持体に対向して設けられた導電性ローラの転写手段と、該転写手段に印加する転写電圧値を制御する転写制御手段と、印加する転写電圧値を変圧させる転写高圧トランスと、画像形成装置内の気圧を検出する気圧検出手段と、画像形成装置内の温度湿度を検出する温度湿度検出手段を備えた画像形成装置において、
前記転写制御手段において決定された転写電圧値と、画像形成装置が備えている転写高圧トランスの最大印加可能電圧値とを比較し、この結果により、
前記転写電圧値が前記転写高圧トランスの最大印加可能電圧値よりも低い場合は、通常画像形成を行い、前記転写電圧値が前記転写高圧トランスの最大印加可能電圧値よりも高い場合は、前記気圧検出手段及び、又は前記温度湿度検出手段の結果に応じて、前記転写手段により実際に印加される転写電圧値を可変し、さらにプロセススピードを可変させる制御手段を有することを特徴とする。

上記構成を有する制御手段を用いる事で、最適転写電圧値を確保できずに転写不良画像が発生したり、気圧の低い環境で発生するリーク現象を改善させ、良好な画像形成が行えることとなる。

以下、本実施の形態の画像形成装置は、電子写真方式のレーザビームプリンタである。なお、上述した従来の画像形成装置と同一機能部材には同一符号を付して説明する。

図1は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。本画像形成装置は、像担持体として、例えばドラム形状の導電性基体上に光導電層を被着した感光体ドラム1を使用する。潜像形成手段は、該感光体ドラム1の周囲に、感光体ドラム1を所定の極性に帯電させる帯電ローラ2と、画像情報を光に変換して、感光体ドラム1を露光し、静電潜像を形成する露光装置9を備えている。また、該静電潜像にトナーを現像する現像手段として現像装置3と、感光体ドラム1上のトナー像を転写材に静電転写させる手段として転写ローラ5と、感光体ドラム1上の転写残トナーを回収するクリーニングブレード4等を配設する。また、転写材上の未定着トナーを転写材に定着させる定着装置8を備える。
以上、一次帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニング等の諸工程により所要の単色画像或いはカラー画像を形成している。

現像装置3は、像担持体としての感光体ドラム1に対向して配置され、トナーを収容する現像剤収納部を有する現像容器14と、この現像容器14内のトナーを現像容器14から感光体ドラム1に対面した現像域へと担持、搬送する現像剤担持体11とを含む。さらに現像装置3は、現像剤担持体11にて担持され現像域へと搬送されるトナーを所定の厚さに規制し、現像剤担持体11上にトナーの薄層を形成する為のトナー規制部材12を備えている。トナー規制部材12は現像剤担持体11の外表面に面接触にて圧接しており、当接部に対してトナー規制部材12の先端は現像剤担持体11の回転方向上流側に位置している。

上記、画像形成は感光体ドラム1が矢印Aの方向に回転した状態で帯電ローラ2により感光体ドラム1が例えば帯電電位Vd＝−550Vに一様に帯電される。次に、画像情報に従い露光装置9により露光された部分が例えばVl＝−150Vになり、感光体ドラム1上に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置3によりトナーによって可視化される。即ち、間隙（例えば290μm）をおいて感光体ドラム1と対設した現像剤担持体11にはトナー規制部材12が圧接している。現像剤担持体11は反時計周りに回転し、内部に回転しない固定磁石を内蔵している。そこでトナー規制部材12によって層厚が一定に規制され、摩擦帯電されたトナー層が現像剤担持体11上に形成される。このトナー層を現像剤担持体11に現像電圧（例えばVdc＝−450V）を加える事により感光体ドラム1上に形成された静電潜像を現像する。

一方給紙カセットから送り出された記録媒体は、レジストローラ13まで搬送される。レジストローラ13は、感光体ドラム1の回転と光学手段9のスキャンのタイミングとを同期させて、記録媒体を感光体ドラム1へと搬送する。
転写ローラ5は、感光体ドラム1表面に所定の押圧力で接触して転写ニップを形成し、転写用高圧電源16から印加される転写電圧により、感光体ドラム1と転写ローラ5間の転写ニップにて感光体ドラム1表面のトナー像を記録媒体に転写する。転写用高圧電源16は内蔵している転写高圧トランスによって変圧を行い、コントローラ17によって制御される。転写ローラ5への転写電圧印加制御の詳細に関しては後述する。転写ローラ5は、図2に示すように、鉄、SUS等の芯金18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の弾性層19を形成したゴムローラである。該転写ローラ5は、ローラ硬度25〜70度（Asker-C／500g過重時）、抵抗値10⁵〜10¹⁰Ωの範囲のものを使用した。該転写ローラ5の弾性層19は、1次加硫後に2次加硫し、その後表面を研磨して外形形状を所望の寸法としたものを用いた。
本実施の形態で使用した転写ローラ5は、直径8mmのFeの芯金5a上に、10×10⁷ΩのNBR系の発砲（スポンジ状）させた弾性層（中抵抗弾性層）19で形成されている。また該転写ローラ5は、ローラ硬度28度（Asker-C／総荷重500ｇ時）、外径を16mm、長手寸法を305mmとしたスポンジ状の導電性・弾性ローラである。該転写ローラ5は、加圧バネ（不図示）により感光体ドラム1に所定の加圧力で圧接され、転写ニップを形成する。本実施の形態では、総圧1.3kgで転写ローラ5を感光体ドラム1に圧接した。
転写ローラ5の抵抗測定は、図2に示す構成で行った。この図に示すように、転写ローラ5はアルミシリンダー22に総圧800g（片側400g）で当接させ回転させる。この回転している状態で任意の電圧（例えば+2.0kv）を直流高圧電源23より転写ローラ5の芯金18に印加させる。この時の抵抗21の両端に発生する電圧値の最大値、最小値を電圧計20で測定する。そして、測定した電圧値から抵抗21を流れる電流の平均値を求め、この電流値から転写ローラ5の抵抗値を算出した。なお、この測定環境は、温度23℃、湿度60％で行った。
その後、記録媒体は感光体ドラム1から分離される。そして、記録媒体は搬送部により、搬送されて定着部8に至る。そこで、定着部8にて熱と圧力により、記録媒体上のトナー像を定着させる。その後に不図示の排紙トレーへと排出される。

図3は、転写ローラ5に印加する転写電圧の制御系を示すブロック図である。この図において、コントローラ17は画像形成動作、転写電圧の制御、濃度制御など装置全体の制御を行う。コントローラ17で転写電圧を制御する場合は、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）をコントローラ17内に記憶（メモリ）しておく。このPWM信号はD／Aコンバータ26を介して転写用高圧電源16に入力され、このPWM信号値に応じた電圧が出力されて、転写ローラ5へ印加する転写電圧Vtとなる。この時流れる電流値Itを電流検出回路24で検出し、A／Dコンバータ25でデジタル信号に変換した信号がコントローラ17のIN端子に入力され、転写ローラ5に流れる電流値を判断している。
そして、定電圧制御をしたい場合には、予めコントローラ17内に設置されたPWM信号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。一方、定電流制御したい場合は、コントローラ17からのPWM信号のパルス幅を徐々に広げていきコントローラ17のIN端子に入力される前記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る。その後の電流値変化に伴って電圧（パルス幅）を追従させる。
次に、本実施の形態における転写ローラ5に対する転写制御について説明する。

図4は、通常時における転写制御のフローチャートである。まずホストコンピュータ（不図示）からプリント信号を受ける（ステップS1）。次に、感光体ドラム1と転写ローラ5が転写ニップ部にて直接当接した状態で、上記ATVC制御のためのATVC検知を行う（ステップS2）。このATVC検知は、転写高圧電源16からの出力電圧を徐々に上昇させて、予め設定された一定電流値It0に転写電流が到達したときの転写電圧値をVt0としてホールドする。このATVC検知に基づいて、予めコントローラ17内に格納されている以下の転写制御式（式1）により転写時に印加する転写電圧Vtを決定する（ステップS3）。
転写電圧Vt＝α×Vt0＋β・・・（1）
なお、Vt0は、ATVC検知に所定の検知電流It0を転写ローラ5に流したときに発生する電圧であり、α及びβは転写の系（環境や紙種）によって予め設定する定数である。そして、ステップ7で決定された転写電圧Vtと予め設定された転写高圧トランスの最大印加可能電圧値と比較する。比較結果より、転写電圧Vtが転写高圧トランスの最大印加可能電圧値よりも小さい場合は、上記画像形成（印字）を開始する（ステップS4）。次に、上記転写電圧Vtを転写ローラ5に定電圧印加し（ステップS5）、転写ニップ部にて転写材7の先端から後端まで一定電圧（定電圧）で転写を行った後に、定着を行って画像形成（印字）を終了する（ステップS6）。

比較結果より、転写電圧Vtが転写高圧トランスの最大印加可能電圧値よりも大きい場合は、通常作像時より遅いプロセススピードで画像形成装置本体を動作させる。前記プロセススピードとは、帯電ローラ２と、現像ローラ１１と、転写ローラ５と、クリーニングブレード４が接する感光体ドラム１の表面の移動速度である。
以下、転写制御式（式2）により転写時に印加する転写電圧Vt2を決定し（ステップS8）、印字動作へ移行する（ステップS4）。
転写電圧Vt2＝γ×Vt＋θ・・・（2）
γ及びθは転写の系（環境や紙種、プロセススピードダウン率）によって予め設定する定数である。
上記、プロセススピードダウン率は、例えば図11のグラフを用いて導き出す。転写高圧トランスの最大印加可能電圧値を超えた転写電圧Vtの電圧の割合(以下、超過電圧分と呼ぶ。下記、式３参照)から図11を用いてプロセススピードダウン率が導き出される。このプロセススピードダウン率を用いて、式２から転写電圧Vt2を導き出すことが出来る。
超過電圧分＝(Vt−VHVT)/VHVT・・・(3)
ここで、図７に示した本実施の形態の転写電圧制御を行った場合と、上記従来例の場合とについて、低温低湿（5℃／10％RH）環境下での画像を比較した結果を載せる。
図７の比較結果から明らかなように、最適転写電圧値を充分に得る事ができない従来においては、転写材上の画像において文字のかすれやトナーの飛び散りが悪い。しかし、本実施の形態のプロセススピードを遅くした制御では、最適転写電圧値が確保され、転写後画像も良好であることが分かる。

このように、従来例では低温低湿環境で転写部材の抵抗値が著しく上昇した場合、転写高圧トランスの最大印加可能電圧値を印加しても最適転写電圧値を確保できなくなるため、トナーを転写材に転写する力が弱くなり、画像不良が発生するのである。一方、本実施の形態では、プロセススピードを遅くすることで単位時間当たりの必要転写電圧を小さくすることが可能となり、転写部材の抵抗値が著しく上昇した場合においても、トナーを転写材に転写する力を充分に確保でき、良好な画像を得る事が可能となる。
また、上記環境と同環境において感光体ドラム1へ与えるダメージのレベルを比較した。ここでは感光体ドラム1へのダメージとして、通紙枚数と感光体ドラム1の膜厚の関係から比較検証を行った。上述した従来例の場合では、転写高圧トランスの最大印加可能電圧値を印加する制御を行っているため、感光体ドラムと転写部材のニップ部で発生する放電電流量も増加することになる。図８に、本実施形態と上記従来例での放電電流差を示す、耐久枚数毎の感光体ドラムの残膜厚推移のグラフを載せる。
図８から明らかなように、転写高圧トランスの最大印加可能電圧値を印加する従来例では、5000枚通紙時点で残りの感光体ドラムの膜厚が約10μmである。しかし、本実施の形態プロセススピードを遅くした制御では、5000枚通紙時点で残りの感光体ドラムの膜厚が約20μmである。以上から、本実施形態では、上記従来例と比べ約2.0倍も感光体ドラムの膜厚が多く残っているのが分かる。

このように、従来例では転写高圧トランスの最大印加可能電圧値を印加する為、感光体ドラムと転写部材のニップ部で発生する放電電流量が大きくなる。よって、感光体ドラムへ与えるダメージが大きくなり感光体ドラム表面を削る量が増大する。一方、本実施の形態では、プロセススピードを遅くし、最適な転写電圧値を印加する制御を行う為、放電電流量も小さくなり、感光体ドラム表面の削り量を減少させる事が可能となる。

このように本実施の形態では、ATVC検知で決定された転写電圧値が転写高圧トランスの最大印加可能電圧値よりも大きい場合は、プロセススピードを遅くする。次に、通常のATVC検知制御結果から算出された転写電圧Vtからプロセススピードダウン分の比率で計算された転写電圧Vt2をホールドする。即ち転写高圧トランスの最大印加可能電圧値内での転写電圧を印加する制御を行う事で、適正な転写電圧を確保することが可能となる。以上から、低温低湿環境における転写起因の画像不良の防止を達成することが出来る。
また、上述したように、プロセススピードを遅くすることで通常のATVC検知制御結果から算出された転写電圧Vtからプロセススピードダウン分の比率で計算された転写電圧Vt2をホールドする。即ち転写高圧トランスの最大印加可能電圧値内の転写電圧を印加する制御を行う事により、感光体ドラムと転写部材のニップ部の放電電流量を小さくすることが可能となり、感光体ドラムの長寿命を達成することが出来る。
更に、転写ローラへ印加する電圧値の軽減にも繋がるため、転写ローラ自体の通電劣化を防止でき、転写ローラの長寿命も達成出来る。

本実施の形態においても、図1、図3に示した実施の形態1の画像形成装置を用いる。
次に、本実施の形態における転写ローラ5に対する転写制御について説明する。
図5は、通常時における転写制御のフローチャートである。先ずホストコンピュータ（不図示）からプリント信号を受ける（ステップS1）。次に感光体ドラム1と転写ローラ5が転写ニップ部にて直接当接した状態で、上記ATVC制御のためのATVC検知を行う（ステップS2）。このATVC検知は、転写高圧電源16からの出力電圧を徐々に上昇させて、予め設定された一定電流値It0に転写電流が到達したときの転写電圧値をVt0としてホールドしている。このATVC検知に基づいて、予めコントローラ17内に格納されている以下の転写制御式（式1）により転写時に印加する転写電圧Vtを決定する（ステップS3）。
転写電圧Vt＝α×Vt0＋β・・・（1）
なお、Vt0は、ATVC検知に所定の検知電流It0を転写ローラ5に流したときに発生する電圧であり、α及びβは転写の系（環境や紙種）によって予め設定する定数である。そして、ステップ7で決定された転写電圧Vtと予め設定された転写高圧トランスの最大印加可能電圧値と比較する。ここで、画像形成装置に設置された温度湿度検出手段10による検出結果を予め記憶しておく。比較結果より、転写電圧Vtが転写高圧トランスの最大印加可能電圧値よりも小さい場合は、上述した画像形成（印字）を開始する（ステップS4）。次に、上記転写電圧Vtを転写ローラ5に定電圧印加し（ステップS5）、転写ニップ部にて転写材7の先端から後端まで一定電圧（定電圧）で転写を行った後に、定着を行って画像形成（印字）を終了する（ステップS6）。
比較結果より、転写電圧Vtが転写高圧トランスの最大印加可能電圧値よりも大きい場合は、前記した温度湿度検出結果の値に応じて、プロセススピードを可変し画像形成装置本体を動作させる。前記プロセススピードとは、帯電ローラ２と、現像ローラ１１と、転写ローラ５と、クリーニングブレード４が接する感光体ドラム１の表面の移動速度である。
以下、転写制御式（式2）により転写時に印加する転写電圧Vt2を決定し（ステップS8）、印字動作へ移行する（ステップS4）。
転写電圧Vt2＝γ×Vt＋θ・・・（2）
γ及びθは転写の系（環境や紙種、プロセススピードダウン率）によって予め設定する定数である。
上記、プロセススピードダウン率は、例えば図10の表を用いて導き出す。例えば温度15℃湿度10％の環境で印字動作を行う場合は、図10の表より、通常のプロセススピードから40％ダウンさせ、印字動作を行う。また、温度25℃湿度50％の環境で印字動作を行う場合は、、図10の表より、通常のプロセススピードで印字動作を行う。
これらプロセススピードダウン率を用いて、式２から転写電圧Vt2を導き出す。

このように本実施の形態では、転写制御で決定された印加電圧値が転写高圧トランスの最大印加可能電圧値よりも大きい場合は、画像形成装置に設置された温度湿度検出結果に応じてプロセススピードを可変する。次に、ATVC検知制御結果から算出された転写電圧Vtから温度湿度検出結果から算出されたプロセススピード分の比率で計算された転写電圧Vt2をホールドする。即ち環境に応じて適宜プロセススピードを可変させ転写高圧トランスの最大印加可能電圧値以下の転写電圧を印加する制御を行う。以上から、極端なプロセススピードダウンによる転写材の生産性ダウンを招くことなく、転写に必要な転写電圧を確保することが可能となる。また、低温低湿環境における転写起因の画像不良の防止を達成することが出来る。
上記プロセススピードを遅くすることで、通常のATVC検知制御結果から算出された転写電圧Vtからプロセススピードダウン分の比率で計算された転写電圧Vt2をホールドする。即ち転写高圧トランスの最大印加可能電圧値内での転写電圧を印加する制御を行う事により、感光体ドラムと転写部材のニップ部での放電電流量を小さくすることが可能となり、感光体ドラムの長寿命を達成することが出来る。
更に、転写ローラへ印加する電圧値の軽減にも繋がるため、転写ローラ自体の通電劣化を防止でき、転写ローラの長寿命も達成出来る。

本実施の形態においても、図1、図3に示した実施の形態1の画像形成装置を用いる。
次に、本実施の形態における転写ローラ5に対する転写制御について説明する。
図6は、通常時における転写制御のフローチャートである。先ずホストコンピュータ（不図示）からプリント信号を受ける（ステップS1）。次に感光体ドラム1と転写ローラ5が転写ニップ部にて直接当接した状態で上記ATVC制御のためのATVC検知を行う（ステップS2）。このATVC検知は、転写高圧電源16からの出力電圧を徐々に上昇させて、予め設定された一定電流値It0に転写電流が到達したときの転写電圧値をVt0としてホールドしている。このATVC検知に基づいて、予めコントローラ17内に格納されている以下の転写制御式（式1）により転写時に印加する転写電圧Vtを決定する（ステップS3）。
転写電圧Vt＝α×Vt0＋β・・・（1）
なお、Vt0は、ATVC検知に所定の検知電流It0を転写ローラ5に流したときに発生する電圧であり、α及びβは転写の系（環境や紙種）によって予め設定する定数である。そして、ステップ7で決定された転写電圧Vtと予め設定された転写高圧トランスの最大印加可能電圧値と比較する。ここで、画像形成装置に設置された気圧検出手段15による検出結果を予め記憶しておく。比較結果より、転写電圧Vtが転写高圧トランスの最大印加可能電圧値よりも小さい場合は、上記画像形成（印字）を開始する（ステップS4）。次に上記転写電圧Vtを転写ローラ5に定電圧印加して（ステップS5）、転写ニップ部にて転写材7の先端から後端まで一定電圧（定電圧）で転写を行った後に、定着を行って画像形成（印字）を終了する（ステップS6）。
比較結果より、転写電圧Vtが転写高圧トランスの最大印加可能電圧値よりも大き場合は、前記した気圧検出結果の値に応じて、プロセススピードを可変し画像形成装置本体を動作させる。前記プロセススピードとは、帯電ローラ２と、現像ローラ１１と、転写ローラ５と、クリーニングブレード４が接する感光体ドラム１の表面の移動速度である。
以下、転写制御式（式2）により転写時に印加する転写電圧Vt2を決定し（ステップS8）、印字動作へ移行する（ステップS4）。
転写電圧Vt2＝γ×Vt＋θ・・・（2）
γ及びθは転写の系（環境や紙種、プロセススピードダウン率）によって予め設定する定数である。
上記、プロセススピードダウン率は、例えば図11のグラフを用いて導き出す。例えば気圧が502hPaの環境で印字動作を行う場合は、図11のグラフより、通常のプロセススピードから40％ダウンさせ、印字動作を行う。また、気圧が1013hPaの環境で印字動作を行う場合は、図13のグラフより、通常のプロセススピードにて印字動作を行う。
これらプロセススピードダウン率を用いて、式２から転写電圧Vt2を導き出す。

このように本実施の形態では、転写制御で決定された印加電圧値が転写高圧トランスの最大印加可能電圧値よりも大きい場合は、画像形成装置に設置された気圧検出結果に応じてプロセススピードを可変する。次に、通常のATVC検知制御結果から算出された転写電圧Vtから気圧検出結果により算出されたプロセススピード分の比率で計算された転写電圧Vt2をホールドする。即ち環境に応じて適宜プロセススピードを可変させ転写高圧トランスの最大印加可能電圧値以下の転写電圧を印加する制御を行う。
また温度湿度検出手段と気圧検出手段を両方備えている場合は、温度湿度検出結果及び、又は気圧検出結果によって、転写時に印加する転写電圧を可変し、さらにプロセススピードを可変させる制御を行うようにしても良い。
以上から、極端なプロセススピードダウンによる転写材の生産性ダウンを招くことなく、転写に必要な転写電圧を確保することが可能となる。また、低温低湿環境における転写起因の画像不良の防止を達成することが出来る。
上記プロセススピードを遅くすることで通常のATVC検知制御結果から算出された転写電圧Vtからプロセススピードダウン分の比率で計算された転写電圧Vt2をホールドする。即ち転写高圧トランスの最大印加可能電圧値内での転写電圧を印加する制御を行う事により、感光体ドラムと転写部材のニップ部での放電電流量を小さくすることが可能となり、感光体ドラムの長寿命を達成することが出来る。
更に、転写ローラへ印加する電圧値の軽減にも繋がるため、転写ローラ自体の通電劣化を防止でき、転写ローラの長寿命も達成出来る。
更に、気圧の低い環境で発生しやすい転写印加電圧によるリーク現象をも防止することが可能になり、本体故障を極力防止することが出来る。

以上説明したように本発明によれば、転写部材の抵抗が使用時の環境（温度や湿度、気圧）、により著しく上昇しても、転写高圧トランスの最大印加可能電圧値以下で転写電圧を維持できるような制御を行う事が可能となる。以上から、常に良好な画像を維持しつつ、像担持体としての感光体ドラムの長寿命化、転写手段としての導電性ローラの長寿命化、リークによる本体故障防止を達成することが出来る。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す概略構成図。転写ローラの抵抗値測定方法を示す図。実施の形態1における転写制御系を示す概略構成図実施の形態1における転写電圧制御を示すフローチャート実施の形態2における転写電圧制御を示すフローチャート実施の形態3における転写電圧制御を示すフローチャート実施の形態1における転写制御と従来例の転写制御との画像結果を示す図実施の形態1における転写制御と従来例の転写制御との比較結果を示す図実施の形態1における超過電圧分とプロセススピードダウン率の関係実施の形態2における温度と湿度とプロセススピードダウン率の関係実施の形態3における気圧とプロセススピードダウン率の関係

符号の説明

０１感光体ドラム
０２帯電ローラ
０３現像装置
０４クリーニングブレード
０５転写ローラ
０６クリーニング装置
０７転写材
０８定着装置
０９露光装置
１０温度湿度検出手段
１１現像剤担持体
１２トナー規制部材
１３レジストローラ
１４現像容器
１５気圧検出手段
１６転写高圧電源
１７コントローラ
１８芯金
１９弾性層
２０電圧計
２１抵抗
２２アルミシリンダー
２３直流高圧電源
２４電流検出回路
２５ A/Dコンバータ
２６ D/Aコンバータ

Claims

像担持体と、画像情報を用いて像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、像担持体上の潜像をトナーにより現像する現像手段と、現像したトナー像を転写材に転写する前記像担持体に対向して設けられた導電性ローラを有する転写手段と、該転写手段に印加する転写電圧値を制御する転写制御手段と、印加する転写電圧値を変圧させる転写高圧トランスを備えた画像形成装置において、
前記転写制御手段において決定された転写電圧値と、画像形成装置が備えている転写高圧トランスの最大印加可能電圧値とを比較し、この結果により、
前記転写電圧値が前記転写高圧トランスの最大印加可能電圧値よりも低い場合は、通常画像形成を行い、前記転写電圧値が前記転写高圧トランスの最大印加可能電圧値よりも高い場合は、前記転写手段により実際に印加される転写電圧値を可変し、通常画像形成時より遅いプロセススピードで動作する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
像担持体と、画像情報を用いて像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、像担持体上の潜像をトナーにより現像する現像手段と、現像したトナー像を転写材に転写する前記像担持体に対向して設けられた導電性ローラを有する転写手段と、該転写手段に印加する転写電圧値を制御する転写制御手段と、印加する転写電圧値を変圧させる転写高圧トランスと、画像形成装置内の温度湿度を検出する温度湿度検出手段を備えた画像形成装置において、
前記転写制御手段において決定された転写電圧値と、画像形成装置が備えている転写高圧トランスの最大印加可能電圧値とを比較し、この結果により、
前記転写電圧値が前記転写高圧トランスの最大印加可能電圧値よりも低い場合は、通常画像形成を行い、前記転写電圧値が前記転写高圧トランスの最大印加可能電圧値よりも高い場合は、前記温度湿度検出手段の結果に応じて、前記転写手段により実際に印加される転写電圧値を可変し、通常画像形成時より遅いプロセススピードで動作する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
像担持体と、画像情報を用いて像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、像担持体上の潜像をトナーにより現像する現像手段と、現像したトナー像を転写材に転写する前記像担持体に対向して設けられた導電性ローラを有する転写手段と、該転写手段に印加する転写電圧値を制御する転写制御手段と、印加する転写電圧値を変圧させる転写高圧トランスと、画像形成装置内の気圧を検出する気圧検出手段を備えた画像形成装置において、
前記転写制御手段において決定された転写電圧値と、画像形成装置が備えている転写高圧トランスの最大印加可能電圧値とを比較し、この結果により、
前記転写電圧値が前記転写高圧トランスの最大印加可能電圧値よりも低い場合は、通常画像形成を行い、前記転写電圧値が前記転写高圧トランスの最大印加可能電圧値よりも高い場合は、前記気圧検出手段の結果に応じて、前記転写手段により実際に印加される転写電圧値を可変し、通常画像形成時より遅いプロセススピードで動作する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
像担持体と、画像情報を用いて像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、像担持体上の潜像をトナーにより現像する現像手段と、現像したトナー像を転写材に転写する前記像担持体に対向して設けられた導電性ローラを有する転写手段と、該転写手段に印加する転写電圧値を制御する転写制御手段と、印加する転写電圧値を変圧させる転写高圧トランスと、画像形成装置内の気圧を検出する気圧検出手段と、画像形成装置内の温度湿度を検出する温度湿度検出手段を備えた画像形成装置において、
前記転写制御手段において決定された転写電圧値と、画像形成装置が備えている転写高圧トランスの最大印加可能電圧値とを比較し、この結果により、
前記転写電圧値が前記転写高圧トランスの最大印加可能電圧値よりも低い場合は、通常画像形成を行い、前記転写電圧値が前記転写高圧トランスの最大印加可能電圧値よりも高い場合は、前記気圧検出手段及び／又は前記温度湿度検出手段の結果に応じて、前記転写手段により実際に印加される転写電圧値を可変し、さらにプロセススピードを可変させる制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。