JP4181653B2

JP4181653B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4181653B2
Application number: JP04204498A
Authority: JP
Inventors: 健彦鈴木; 俊明宮代
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2018-02-24
Also published as: US5999760A; JPH1145012A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制御方法、及びこの制御方法を用いた、例えばプリンタ或いは複写機等とされる電子写真方式の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
尚、被電圧印加体２００としては、例えば電子写真方式の画像形成装置における一次帯電手段、現像手段、転写手段、転写材吸着手段、除電手段等がある。
【０００３】
この方法は、簡単な構成でありながらＣＰＵを介して制御を行なうため、定電圧と定電流が混在した制御が可能なほか、定電圧値、定電流値の設定が自在に行なえるなど、きめの細かい制御ができるという利点を有している。このため、画像形成装置に適した制御方法であり、特に電子写真方式の画像形成装置の高圧制御に好適に用いることができる。
【０００４】
被電圧印加体２００には定電圧電源２１０と、流れた電流を検知する電流検知手段２２０が接続されており、これらはさらに制御手段としてのＣＰＵ２３０に接続されている。そして、定電圧電源２１０から被電圧印加体２００に電圧が印加されると、電流検知手段２２０の検知信号がＣＰＵ２３０に入力され、ＣＰＵ２３０は入力された信号に基づいて電流が所定値になるように、定電圧電源２１０を制御する。
【０００５】
尚、被電圧印加体０としては、例えば電子写真方式の画像形成装置における一次帯電手段、現像手段、転写手段、転写材吸着手段、除電手段等がある。
【０００６】
次に、上記制御方法について、図２０に示すフローチャートを用いて詳しく説明する。
【０００７】
定電流制御が開始されて、電圧Ｖが被電圧印加体２００に印加されると（ステップ１）、電圧印加によって流れた電流値が、電流検知手段２２０によって検知され、５Ｖのアナログ信号に変換されて、ＣＰＵ２３０に入力される。ＣＰＵ２３０に入力されたその検知信号はＡ／Ｄ変換され、８ｂｉｔの値ｉに変換される（ステップ２）。
【０００８】
こうして得られた電流値ｉはＣＰＵ２３０内で目標電流値ｉ０と比較される（ステップ３）。そして、その差分（目標電流値−現在の電流値）がプラスならば現在の電圧値Ｖに決められた電圧変化幅ΔＶを加算した電圧値を（ステップ４）、差分がゼロならば現在の電圧値Ｖのまま（ステップ５）、また差分がマイナスならば現在の電圧値Ｖに決められた電圧変化幅ΔＶを減算した電圧値を（ステップ６）、設定する。そして、制御終了か否かの判断の後（ステップ７）、否の場合には、定電圧電源２１０はＣＰＵ２３０から出力された電圧値に応じて上記の電圧Ｖを被電圧印加体２００に印加する（ステップ８）。これを繰り返し行なうことにより、電流は目標電流値に収束し、定電流制御を実現できる。
【０００９】
図２２に従来の上述した定電流制御を用いたフルカラー画像形成可能な画像形成装置における感光ドラム（像担持体）１１１及び転写装置１１５の概略構成を示す。なお、同図においては、画像形成を構成する帯電装置、露光装置、現像装置（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックトナー）、転写装置等の各プロセス機器については省略している。
【００１０】
矢印Ｒ１方向に回転自在に支持された感光ドラム１１１は、その表面に、帯電、露光、現像の各画像形成プロセスによってイエローのトナー像が形成される。
【００１１】
このイエローのトナー像は、転写装置１１５の中間転写ベルト（中間転写体）１１５ａに転写される。ローラ１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄに掛け渡された中間転写ベルト１１５ａは、矢印Ｒ５方向に回転駆動され、１次転写ローラ１１５ｅに１次転写バイアスを印加することにより、感光ドラム１１１上のイエローのトナー像が１次転写ニップ部Ｔ_１にて１次転写される。同様にして、感光ドラム１１１上には、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像が順次に形成され、順次に中間転写ベルト１１５ａ上に１次転写される。これにより中間転写ベルト１１５ａ上には４色のトナー像が重ねられる。この４色のトナー像は、２次転写ローラ１１５ｆに上述の定電流制御方法を用いて定電圧電源２１０によって２次転写バイアスを印加することにより、２次転写ニップ部Ｔ₂にて紙等の転写材Ｐ表面に２次転写される。
【００１２】
２次転写後の転写材Ｐは、定着装置（不図示）によってトナー像が定着される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例で示したような定電流制御方法では、目標電流値に収束するのに時間がかかってしまうという問題が生じた。
【００１４】
上記の問題の発生原因として、例えば以下がある。図２１のグラフに示すように、この収束時間ｔは、電圧変化幅ΔＶに依存するのだが、電圧変化幅ΔＶが大きいと電流が目標電流値から少しずれただけで電圧を大きく変えてしまい電流が収束しなくなってしまう。このため、電圧変化幅ΔＶを小さくせざるを得ず、急激な負荷変動が起こったときに目標電流値に収束するのに時間がかかってしまう。
【００１５】
また、電流検知手段２２０からＣＰＵ２３０に入力される電流検知信号にノイズがのり、電流検知信号が振動すると、制御後の出力電圧も振動してしまうということも原因として挙げられる。この原因に対しては、ノイズの発生をなくしたり、通信経路で信号にノイズが乗らないように対処すればよいのだが、完全にノイズを除去するにはかなりのコストアップを伴ってしまう。
【００１６】
更に、最初の電圧印加と同時に制御を開始するため、電圧が立ち上がりきる前から制御をかけてしまい、結果として電流のオーバーシュートが起こり収束時間が遅くなってしまうことも原因として挙げられる。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、転写電圧を受けて前記像担持体上のトナー像を転写する転写手段と、前記転写電圧を出力する電源と、前記転写手段に流れる電流を検知する検知手段と、を有し、前記電源が出力を変化させる過程で、前記目標電流と前記検知電流の差が所定の範囲内である場合は、前記電源の出力の単位時間あたりの変化量を第１の変化量に設定し、前記目標電流と前記検知電流の差が前記所定の範囲外となった場合は、先ず前記電源の出力の単位時間あたりの変化量を前記第１の変化量より大きな第２の変化量に設定し、前記目標電流と前記検知電流の差が前記所定の範囲内となった後に前記電源の出力の単位時間あたりの変化量を前記第１の変化量に設定することを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明に係る定電流制御方法及び画像形成装置について説明する。
【００３０】
図２に、本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す。なお、同図は、第２の像担持体である中間転写体として中間転写ベルト５ａを備えた４色フルカラーのレーザービームプリンタである。以下、図１２を参照して、画像形成装置の構成及び画像形成プロセスについての概略を説明する。なお、本画像形成装置においては、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像をこの順に中間転写体上に順次形成して最終的に４色フルカラーのカラー画像を転写材に形成可能である。
【００３１】
同図に示す画像形成装置は、電子写真方式のドラム型の第１の像担持体としての感光体（以下「感光ドラム」という）１を備えている。感光ドラム１は、アルミニウムを円筒状に形成した導電性のドラム基体と、その外周面に形成された感光体（感光層）を備えている。感光体としては、例えば、ＯＰＣ（有機光半導体）、Ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）、ＣｄＳ（硫化カドミウム）、Ｓｅ（セレン）等の光導電体を使用することができる。
【００３２】
感光ドラム１は、画像形成装置本体（不図示）によって回転自在に支持されており、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で回転駆動される。
【００３３】
感光ドラム１は、その表面に接触配置された帯電ローラ（帯電器）２に帯電電源（不図示）によって帯電バイアスを印加することにより所定の極性、所定の電位に均一に帯電処理される。
【００３４】
帯電後の感光ドラム１表面は、露光装置３によって静電潜像が形成される。露光装置３は、光源３ａ、ポリゴンミラー（不図示）、レンズ（不図示）、反射ミラー（３ｂ）等を有し、イエロー（第１色目）の画像信号に応じて発生されたレーザー光Ｌによって感光ドラム１表面を走査して、イエローに対応する静電潜像を形成する。
【００３５】
この静電潜像は、現像装置４によって現像される。現像装置４は、回転自在なロータリ４ａと、これに搭載された４個の現像器、すなわちそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーを収納した現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂを備えており、ロータリ４ａの回転によって、感光ドラム１上の静電潜像の現像に供されるイエローの現像器４Ｙが感光ドラム１に対向する現像位置Ｄに配置される。現像位置Ｄに配置された現像器４Ｙ、即ち現像スリーブ４Ｙに現像バイアスを不図示の電源より印加することで、感光ドラム１上の静電潜像にイエローのトナーを付着させてイエローのトナー像として現像する。
【００３６】
イエローのトナー像は、転写装置５の中間転写ベルト５ａ上に１次転写される。中間転写ベルト５ａは、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、ウレタン、シリコーンゴム等のゴムシート、または、ＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の可撓性の樹脂シートによって構成されており、駆動ローラ５ｂ、従動ローラ５ｃ、テンションローラ５ｄに掛け渡されていて、駆動手段（不図示）によって駆動ローラ５ｂを同図中、時計回りに回転させることで、矢印Ｒ５方向に感光ドラム１のプロセススピードとほぼ同じ速度で回転駆動（移動）される。中間転写ベルト５ａの内側には、１次転写ローラ５ｅが配置されており、この１次転写ローラ５ｅは、感光ドラム１との間に中間転写ベルト５ａを挟持することにより、中間転写ベルト５ａとの間に１次転写ニップ部Ｔ₁ を形成している。１次転写ローラ５ｅには、高圧電源（不図示）から所定の１次転写バイアスが印加され、これにより感光ドラム１上のイエローのトナー像が中間転写ベルト５ａ上に１次転写される。トナー像転写後の感光ドラム１は、表面に残った１次転写残トナーがクリーナ６によって除去され、次のマゼンタの画像形成に供される。
【００３７】
イエローのトナーについての上述の一連の画像形成プロセス（帯電、露光、現像、１次転写、クリーニング）を、他の３色（マゼンタ、シアン、ブラック）についても同様に行い、中間転写ベルト５ａ上に４色のトナー像を順次重ねて１次転写される。
【００３８】
つづいて、中間転写ベルト５ａ上の４色のトナー像は、紙等の転写材Ｐに転写される。中間転写ベルト５ａの外側には、２次転写ローラ５ｆが配置されており、この２次転写ローラ５ｆは、従動ローラ５ｃとの間に中間転写ベルト５ａを挟持するとともに、中間転写ベルト５ａとの間に２次転写ニップ部Ｔ₂ を形成している。転写材Ｐは、給紙カセット９内に収納されており、給紙ローラ１０によってガイド部材１１、１２に沿って給送され、中間転写ベルト５ａの回転に同期するようにして２次転写ニップ部Ｔ₂ に供給される。２次転写ニップ部Ｔ₂ に供給された転写材Ｐは、高圧電源（不図示）から２次転写ローラ５ｆに２次転写バイアスを印加することで、中間転写ベルト５ａ上の４色のトナー像が一括して２次転写される。
【００３９】
トナー像の２次転写後の転写材Ｐは、搬送ベルト７によって定着器８に搬送され、ここで加熱加圧されて表面にトナー像が定着された後、排紙ローラ１３によって画像形成装置本体上面の排紙トレイ１４上に排出され、これによりカラーの画像形成が終了する。
【００４０】
一方、トナー像の２次転写後の中間転写ベルト５ａは、接離可能なファーブラシ、ウェブ等のクリーナ５ｇによって表面の２次転写残トナーが除去され、次のトナー像の１次転写に供される。
【００４１】
上述の画像形成工程は４色のフルカラー画像を形成する場について説明したが、単色画像、例えばブラック画像のみを形成してもよい。原稿に応じて色数は適宜選択される。
【００４２】
上記のように構成された画像形成装置において、本発明に係る定電流制御方法が適用される、前出の図１９に示した被電圧印加部材としての被電圧印加体２００としては、一次帯電器１０、現像スリーブ４ｙ、４ｍ、４ｃ、４ｂ、一次、及び二次転写ローラ５ｅ、５ｆとされる。被電圧印加体２００としては、帯電するものに対して接触可能なものが好ましい。以下で詳述する本発明の定電流制御方法は、１次帯電器１０の場合、感光体１を帯電するために１次帯電器１０に電圧が印加されている間、又は、トナー像を形成するために現像装置４Ｍ、４Ｃ、４Ｙ、４Ｂのそれぞれの現像スリーブ４ｍ、４ｃ、４ｙ、４ｂに電圧が印加されている間、又は、感光体１上のトナー像を中間転写ベルト５ｄに転写するために一次転写ローラ５ｅに電圧が印加されている間、又は、中間転写ベルト５ａ上のトナー像を転写材Ｐに転写するために二次転写ローラ５ｆに電圧が印加されている間、において適用される。
【００４３】
実施例１
次に、本発明に係る定電流制御方法の実施例１について、主に図１及び図２により説明する。尚、次に説明する実施例では、本発明の定電流制御方法は図１９、２０により説明した定電流制御方法と概略同様であり、従って、全体的な制御方法の詳しい説明は省略し、又、図１９をも参照して、本発明の特徴部分である制御アルゴリズムについてのみ説明する。
【００４４】
本実施例においては、電圧を印加する定電圧電源２１０に、流れた電流を検知する電流検知手段２２０が接続され、電流が所定の値になるようにＣＰＵ２３０を介して定電圧電源２１０を制御することにより、定電流化を実現している。そして、本実施例においては予め複数の電圧変化幅を用意し、目標電流値と電流検知手段２２０により検知された現在の電流値の差分電流値に応じて、前記電圧変化幅を切換えて制御することを特徴とする。
【００４５】
前述のように、従来の方法では制御中に急激な負荷変動が起こったときに目標電流値に収束するのに時間がかかってしまっていた。ここで、収束時間ｔは電圧変化幅ΔＶに依存するのだが、ΔＶが大きいと電流が目標電流値から少しずれただけで電圧を大きく変えてしまい電流が振動してしまう。このため、ΔＶを小さくせざるを得ず、急激な負荷変動が起こったときに目標電流値に収束するのに時間がかかってしまう。
【００４６】
そこで、本実施例では、図１に示すように電圧の変化幅の大きい（ΔＶ１）粗調（Ａ区間）と、変化幅の小さな（ΔＶ２）微調（Ｂ区間）を切換えて制御を行なう。この切り替えに関しては、しきい値電流ΔｉTHを予め設定し、現在の電流値ｉが目標電流値ｉ０に対し、
ｉ０−ΔｉTH＜ｉ＜ｉ０＋ΔTH
にあるとき、即ち、現在の電流値が目標電流値からさほどずれていない場合には微調（Ｂ区間）を行ない、それ以外にあるときには、即ち、現在の電流値が目標電流値からかなりずれている場合には粗調（Ａ区間）を行なう。このフローを図２に示す。
【００４７】
図２において、定電流制御が開始されて、電圧Ｖが被電圧印加体２００に印加されると（ステップ１１）、流れた電流値が電流検知手段２２０によって検知され、５Ｖのアナログ信号に変換されて、ＣＰＵ２３０に入力される。ＣＰＵ２３０に入力されたその検知信号はＡ／Ｄ変換され、８ｂｉｔの値ｉに変換される（ステップ１２）。
【００４８】
こうして得られた電流値ｉはＣＰＵ２３０内で目標電流値ｉ０との差分計算が行なわれる（ステップ１３）。このとき、上述のように、予め設定したしきい値電流ΔｉTHによって、
（ａ）ｉ≦ｉ０−ΔｉTHであるときには、Ｖ＋ΔＶ１の電圧値が（ステップ１４）、
（ｂ）ｉ０−ΔｉTH≦ｉ＜ｉ０であるときには、Ｖ＋ΔＶ２の電圧値が（ステップ１５）、
（ｃ）ｉ＝ｉ０、即ち差分がゼロであるときには、現在のままの電圧値が（ステップ１６）、
（ｄ）ｉ０＜ｉ＜ｉ０＋ΔｉTHであるときには、Ｖ−ΔＶ２の電圧値が（ステップ１７）、
（ｅ）ｉ≧ｉ０＋ΔｉTHであるときには、Ｖ−ΔＶ１の電圧値が（ステップ１８）、
設定される。そして、制御終了か否かの判断がなされた後（ステップ１９）、否の場合には、定電圧電源２１０はＣＰＵ２３０から出力された電圧値に応じて上記の電圧Ｖを被電圧印加体２００に印加する（ステップ２０）。これを繰り返し行なうことにより、電流は目標電流値に収束し、定電流制御を実現できる。
【００４９】
このようにして、制御中に急激な負荷変動があっても図１に示したように目標電流値に収束するのが速くなり、安定した定電流制御が実現できる。
【００５０】
尚、本実施例では、あらかじめ２つの電圧変化幅ΔＶ１、ΔＶ２を用意し、これを切り替えて制御を行なったが、３つ以上の電圧変化幅を用意しそれぞれを切り替えて制御を行なう構成としてもよく、目標電流値への収束の速度をより早めることができる。
【００５１】
実施例２
次に、本発明の実施例２を図３及び図４により説明する。本実施例では、目標電流値と現在の電流値との差分電流値に応じて、電圧の変化幅を変えることを特徴とする。
【００５２】
図３のフローチャートを用いて詳しく説明すると、定電流制御を開始し、電圧Ｖを被電圧印加体２００に印加し（ステップ３１）、この電圧印加により流れた電流値ｉを検知する（ステップ３２）。この電流値ｉが検知された後、目標電流値ｉ０との差分電流値Δｉ（＝ｉ０−ｉ）を計算する（ステップ３３）。そして、ここで得られた差分電流値Δｉに所定の係数Ａを掛け、電圧変化幅ΔＶ（＝ＡΔｉ）を計算する（ステップ３４）。これを前回の電圧値Ｖに加算して、今回の電圧値とする（ステップ３５）。そして、制御終了か否かを判断した後（ステップ３６）、否の場合には、定電圧電源２１０はＣＰＵ２３０から出力された電圧値に応じて電圧Ｖを被電圧印加体２００に印加する（ステップ３７）。これを繰り返し行なうことにより、電流は目標電流値に収束し、定電流制御を実現できる。
【００５３】
更に図４を用いて説明すると、急激な負荷変動により電流が流れなくなる（ｉ10）と、目標電流値ｉ０との差分Δｉ10（＝ｉ０−ｉ10）は大きくなり、これに応じた大きな電圧変化幅ΔＶ10（＝ＡΔｉ10）が現在の電圧Ｖに加算され出力される。その後同様に、電流値ｉ11、ｉ12、ｉ13から得られる差分電流値に応じた電圧変化幅ΔＶ11、ΔＶ12、ΔＶ13が加算され出力される。
【００５４】
これにより、現在の電流が目標電流値から離れているときには大きな電圧変化幅で、また目標電流値に近いときには小さな電圧変化幅で補正でき、目標電流値に収束するのをより速くすることができる。
【００５５】
実施例３
次に、本発明の実施例３について、図５〜図７により説明する。本実施例では、目標電流値に所定の幅を持たせることを特徴とする。
【００５６】
詳しく説明すると、図５に示すように電流検知手段２２０からＣＰＵ２３０に入力される電流検知信号にノイズがのり、電流ｉがＣＰＵ２３０のサンプリング周期より長い周期で振動していると、制御後の出力電圧Ｖも振動してしまう。これを防止するために、本実施例では目標電流値に幅をもたせることを特徴とする。
【００５７】
図６及び図７に示すフローチャートを用いて更に説明すると、本実施例では、定電流制御を開始して、電圧Ｖを被電圧印加体２００に印加し（ステップ４１）、この電圧印加により流れた電流値ｉを検知する（ステップ４２）。ノイズの振幅よりも大きな値ΔＩを用意し、目標電流値をｉ０±ΔＩとする。そして、検知された電流値ｉを目標電流値ｉ０±ΔＩと比較し（ステップ４３）、現在の電流値ｉが目標電流値ｉ０±ΔＩの中にあるとき、即ち、ｉ０−ΔＩ≦ｉ≦ｉ０＋ΔＩのときには（ステップ４４）、前回の電圧値をそのまま設定し（ステップ４４）、目標電流値の外にあるとき、即ち、ｉ＜ｉ０−ΔＩのとき、又はｉ＞ｉ０＋ΔＩには、従来と同様に電圧変化幅ΔＶを前回の電圧値に加減した値、即ちＶ＋ΔＶの電圧値を設定し（ステップ４５）、又はＶ−ΔＶの電圧値を設定する（ステップ４６）。そして、制御終了か否かの判断の後（ステップ４７）、否の場合には、定電圧電源２１０はＣＰＵ２３０から出力された電圧値に応じて電圧Ｖを被電圧印加体２００に印加する（ステップ４８）。
【００５８】
これにより、コストアップすることなくノイズを除去することができ、安定した定電流制御が実現できる。
【００５９】
実施例４
次に、本発明の実施例４について図８及び図９により説明する。本実施例では、電圧を増加させる時と減少させるときで電圧の変化幅を変えることを特徴とする。
【００６０】
図８に示すように、所定のサンプリング周期における電圧の増加側と減少側で同じ電圧変化幅ΔＶを用いると、電流の変化幅Δｉも同じになる。ここで、Δｉは負荷によって変動してしまい、Δｉがｉ２−ｉ１よりも大きくなってしまったときにはその範囲（ｉ１−ｉ２）内には収束できないことがある。このようになると、負荷が一定でも出力電圧が振動してしまい不安定な制御となってしまう。
【００６１】
そこで、本実施例では電圧を増加させるとときと減少させるときとで電圧の変化幅を変える構成とした。
【００６２】
この構成によれば、図９に示すように、電圧の変化による電流の変化が増加側Δｉと減少側Δｉ’で異なるため、負荷によらず所望の範囲に収束させることができ、安定した定電流制御が実現できる。
【００６３】
実施例５
次に、本発明の実施例５について、図１０及び図１１により説明する。本実施例では、電圧が所定のレベルまで立ち上がった後に制御を開始することを特徴とする。
【００６４】
図１０に示すように、ＣＰＵ２３０から被電圧印加体２００に対する電圧印加の命令が出されてから実際に所定の電圧が印加されるまでにはある程度の立ち上がり時間が必要になる。一般には電圧が所定のレベルまで立ち上がる時間は、印加電圧、回路特性によって異なるが、およそ数十ｍｓｅｃから数百ｍｓｅｃである。しかし、前述したように従来の制御方法では、被電圧印加体２００へ電圧を印加するのと同時に制御を開始するため、電圧が立ち上がる前から制御を掛けてしまい、結果として電流のオーバーシュートが起こり収束時間が遅くなってしまう。即ち、電圧が立ち上がっていないにもかかわらず所定の電圧がかかっているものと判断し制御をかけ電圧を増加させるため、電圧が立ち上がった時には過電流が流れてしまい、目標電流値に収束するのが遅くなってしまう。
【００６５】
そこで、本実施例では、前出の図１８のフローチャートと基本的に同様なので、特徴部分のみ説明するが、図１１のフローチャートで示すように、ＣＰＵ２３０から被電圧印加体２００へ電圧印加の命令が出されてから（ステップ１）、所定のウエイト時間（電圧が立ち上がる時間）Ｔmsecだけ遅らせて定電流制御を開始する（ステップ１’）。ここで、ウエイト時間Ｔは、印加電圧が１ｋＶのときは５０〜１５０ｍｓｅｃにするのが好ましい。
【００６６】
これにより、制御開始時点では既に電圧が立ち上がっているため誤制御することなく、結果として、目標電流値に収束するのが速くなり、安定した定電流制御が実現できる。
【００６７】
尚、上記実施例１〜５の説明は、本発明が図１２のフルカラー画像形成装置に適用されるとして説明したが、他の形式の画像形成装置にも容易に適用できることは勿論である。
【００６８】
例えば、図１７に示すような、感光体４３０上のトナー像を、転写材担持体としての誘電体を備える転写ドラム４１５に担持された転写材Ｐに転写ニップ部Ｔ₃で転写ブラシ４０１により転写し、この転写工程を複数回くり返し行うことで、転写材Ｐ上にカラー画像を形成可能な画像形成装置において、前記転写工程に本発明の定電流制御方法を適用できる。即ち、この場合、被電圧印加体２００は転写ブラシ４０１である。転写材Ｐ上に転写されたトナー像は定着装置４４１にて定着されて、画像形成は終了する。
【００６９】
また、図１８に示すような、感光体３１１上のトナー像を、感光体３１１と転写ローラ３１６との転写ニップ部Ｔ₄に転写材Ｐを通過させることで、転写材Ｐに転写して白黒画像を形成するような画像形成装置において、前記転写工程に本発明の定電流制御方法を適用できる。即ち、この場合、被電圧印加体２００は、転写ローラ３１６である。転写材Ｐ上に転写されたトナー像は定着装置３０７にて定着されて、画像形成は終了する。
【００７０】
なお、図１７又は図１８に示すような画像形成装置における、感光体と転写ブラシ、転写ローラとの関係では、感光ドラムの暗部電位Ｖ_D は常に一定の電位を保っているため、トナーなしの部分の電荷量が分かっているのに対し、上述の図１２に示すような画像形成装置では、中間転写体（中間転写ベルト５ａ）と２次転写ローラ５ｆとの関係では、中間転写体のバックグランド電位（トナーなしの部分の電位）は中間転写体の抵抗変動や環境変化、１次転写電流の変動等によって変わってしまうため、トナーなしの部分の電荷量は正確には分からず、また、フルカラー画像を形成する場合、トナーがある部分も最大で４色分のトナーが重ねられるため２次転写に最適な条件をあらかじめ設定しておくことは困難であることから、中間転写体を用いた図１２に示すような画像形成装置に適用するのが好ましい。
【００７１】
実施例６
次に、図１３を参照して、上述した本発明の定電流制御方法を転写装置５に適用した場合について詳述する。これ以降の実施例の被電圧印加体２００としては２次転写ローラ５ｆである。なお、図１３は、図１２に示す画像形成装置のうち、転写装置５及びこれを制御する各手段について図示している。
【００７２】
図１３に示すように、転写手段としての２次転写ローラ５ｆには、これに２次転写バイアスを印加する定電圧電源２１、流れた電流を検知する電流検知手段２２が接続されており、これらはさらにＣＰＵ（制御手段）２３に接続されている。電流検知手段２２の検知信号がＣＰＵ２３に入力され、ＣＰＵ２３は入力された信号に基づいて、電流が所定値になるように、定電圧電源２１を制御する。この方法によれば、例えば定電流と定電圧が混在するような複雑な制御が低コストで実現できる。そして、本実施例６においては転写材Ｐの移動方向と直交する方向の転写材Ｐの幅、即ち、通紙幅に応じて目標電流値を変えることを特徴とする。
【００７３】
２次転写時における転写性を常に一定にするためには、２次転写時に転写材Ｐに与える単位面積当たりの電荷量を常に一定すればよい。ここで、２次転写ローラ５ｆの長手方向の長さは通紙幅が最大の転写材Ｐのその通紙幅よりも長いため、２次転写ニップ部Ｔ₂において電流は、転写材Ｐがある部分（通紙部）と、転写材Ｐがない部分（非通紙部）とに流れる。しかし、実際に制御できる電流値は、通紙部と非通紙部との電流の和であるため、通紙幅が変わって通紙部と非通紙部との比率が変わってしまうと転写材Ｐに付与する電荷量が変わってしまい、転写性が変わってしまう。これを踏まえて、本実施例６では、通紙幅に応じて目標電流値を変えることを特徴とする。
【００７４】
本実施例６では、中間転写ベルト５ａとして、体積抵抗１０⁵ Ω・cm以下のＮＢＲ（ニトリルゴム）を厚さ１mm、幅２３０mm、周長１４０πmmの円筒状にシームレス成形したものの表面側に高抵抗の誘電体層を５０μｍ程度コートしたものを用いた。また、２次転写ローラ５ｆには、直径１８mm、幅２２０mm、抵抗１０⁷ 〜１０⁸ ΩのＥＰＤＭを用いた。また、転写材Ｐの通紙幅Ｌについての情報は、画像形成前にコントローラ２４からＣＰＵ２３に送られる。
【００７５】
本実施例６では、目標電流値Ｉ（μＡ）は、通紙幅をＬ（mm）としたとき、これらの値が、
Ｉ＝２３−Ｌ／１５
を満たすように設定し、２次転写中において、ＣＰＵ２３、定電圧電源２１を介して定電流制御をすることにより通紙幅によらず安定した転写性を得ることができた。なお、上式は、実験結果から導き出された式である。
【００７６】
このときの電流値は、図１５に示すように、定電圧電源２１に１ｋΩの抵抗を接続し、その両端電圧を測定することにより算出するものである。
【００７７】
本実施例６の動作を図１６のフローチャートを参照して説明する。
【００７８】
プリントスタート後、コントラスト２４により転写材Ｐの通紙幅Ｌを検知する（Ｓ１）。通紙幅に応じて、目標電流値Ｉを計算し（Ｓ２）、これに基づいて２次転写を行う（Ｓ３）。
【００７９】
なお、また、本実施例６では転写材Ｐの通紙幅Ｌについての情報は、画像形成前にコントローラ２４からＣＰＵ２３に入力されるような構成としたが、これに限らず、例えば、給紙カセット９にサイズ表示駒を設け、これをセンサで検知したり、手差しトレイ上の転写材Ｐの左右両端部を規制するサイドガイドの位置を検知したりして、通紙幅Ｌを検知するようにしてもよい。
【００８０】
実施例７
本実施例７では、実施例６の構成に加えて、２次転写ローラ５ｆに印加される電圧が所定の範囲内で印加されるようにＣＰＵ２３を介して制御し、通紙幅に応じて印加電圧の範囲を変えることを特徴とする。なお、実施例６と同様な点については、重複説明は省略するものとする。
【００８１】
装置本体内雰囲気が高温高湿になると転写材Ｐの抵抗が常温常湿時に比べて下がるため、２次転写中に、転写材Ｐを通じて転写材Ｐを搬送する給紙ローラ１０や搬送ベルト７やガイド部材１１、１２等の転写材Ｐの触れるところに電流が流れてしまうため、所望の電荷が転写材Ｐに付与されず、転写不良を起こしてしまう。また、低温低湿では転写材Ｐや２次転写ローラ５ｆ、中間転写ベルト５ａの抵抗が常温常湿時に比べて高くなるため、所望の電流を流すための電圧が高くなってしまいリークのおそれが生じてしまう。
【００８２】
そこで、本実施例７では、２次転写ローラ５ｆに印加する電圧の下限値と上限値を設け、これらをＣＰＵ２３を介して制御することにより、転写材Ｐが低抵抗である場合には、本発明の定電流制御から、上記下限値、上限値を超えないように、定電圧制御へと自動的に切り替えて転写不良を防止するとともに、低温低湿時に転写材Ｐ等が高抵抗である場合にも、本発明の定電流制御から定電圧制御へと自動的に切り替えることにより、定電圧電源の電圧リミッターが働きリークを防止することができる。さらに、本実施例７においては上述した通紙幅Ｌによる転写性の変化を防止するために、通紙幅Ｌに応じて印加電圧の下限値を変えることを特徴とする。
【００８３】
本実施例７では実施例６と同様に、中間転写ベルト５ａとして、体積抵抗１０⁵ Ω・cm以下のＮＢＲ（ニトリルゴム）を厚さ１mm、幅２３０mm、周長１４０πmmの円筒状にシームレス成形したものの表面側に高抵抗の誘電体層を５０μｍ程度コートしたものを用いた。また、２次転写ローラ５ｆには、直径１８mm、幅２２０mm、抵抗１０⁷ 〜１０⁸ ΩのＥＰＤＭを用いた。また、転写材Ｐの通紙幅Ｌについての情報は、画像形成前にコントローラ２４からＣＰＵ２３に送られてる。
【００８４】
本実施例７では、目標電流値Ｉ（μＡ）は、通紙幅をＬ（mm）としたとき、これらの値が、
Ｉ＝２３−Ｌ／１５
を満たすように設定し、また、印加電圧の下限値Ｖ_L （Ｖ）、上限値Ｖ_H （Ｖ）をそれぞれ、
Ｖ_L ＝１８００−１．５×Ｌ
Ｖ_H ＝３８００
とし、２次転写中において定電流制御を行うことにより低抵抗の転写材Ｐや低温低湿等の特殊な場合においても通紙幅によらず安定した転写性を得ることができた。なお、上述のＶ_L 、Ｖ_H についての式は、実験結果に基づいて導いたものである。
【００８５】
実施例８
本実施例８では、転写材Ｐに対する両面印字における１面目と２面目とで目標電流値を変えることを特徴とする。なお、上述の実施例６、７と同様な点については、その重複説明を省略するものとし、本実施例８の特徴部分についてのみ説明する。
【００８６】
転写材Ｐの両面に画像を形成する場合、転写材Ｐは、その２面目にトナー像が２次転写されるときには、既に１面目の画像形成（印字）時に１度、定着器８を通過しており、ここで加熱されて抵抗値が上昇している。このため、通紙部と非通紙部との電流の比率が１面目とは変化しており、１面目と同じ電流値では電流が非通紙部に多く流れてしまって、転写材Ｐへの電荷付与が不十分となり転写不良を起こしてしまう。これを防止するために、本実施例８では２面目の電流値を１面目と変えて、２次転写中における定電流制御を行うことを特徴とする。
【００８７】
本実施例８では実施例６、７と同様に、中間転写ベルト５ａとして、体積抵抗１０⁵ Ω・cm以下のＮＢＲ（ニトリルゴム）を厚さ１mm、幅２３０mm、周長１４０πmmの円筒状にシームレス成形したものの表面側に高抵抗の誘電体層を５０μｍ程度コートしたものを用いた。また、２次転写ローラ５ｆには、直径１８mm、幅２２０mm、抵抗１０⁷ 〜１０⁸ ΩのＥＰＤＭを用いた。そして、実験結果より、１面目の目標電流値を９μＡ、２面目の目標電流値を１１μＡとすることにより、両面印字においても安定した転写性を得ることができた。また、２次転写ローラ５ｆに印加される電圧が所定の範囲内で印加されるようにＣＰＵ２３を介して制御し、１面目と２面目とで前記印加電圧の範囲を変えるようにすると一層、安定した転写性を得ることができる。
【００８８】
実施例９
本実施例９では、転写材Ｐの抵抗を測定する抵抗測定手段を有し、転写材Ｐの抵抗値に応じて目標電流値を変えることを特徴とする。なお、上述の実施例６〜８と同様な点については、その重複説明を省略するものとし、本実施例９の特徴部分についてのみ説明する。
【００８９】
前述したように転写性を一定にするためには転写材Ｐに流れる電流を一定にすればよいのだが、転写材Ｐの抵抗が変わると通紙部と非通紙部との電流の比率が変わってしまうため、本発明の定電流制御では実際に転写材Ｐに付与される電荷量が変わってしまう。
【００９０】
そこで、本実施例９では転写材Ｐの抵抗を測定し抵抗値に応じて目標電流値を変えて、２次転写中における定電流制御を行うことを特徴とする。転写材Ｐの抵抗測定手段としては、従来公知の手段でよいが、本実施例９においては、図１４に示すように給紙ローラ１０と２次転写ニップ部Ｔ₂までの間に抵抗測定手段（抵抗検知手段）２５を配設するようにしている。抵抗測定手段２５は、転写材Ｐを表裏両面側から挟持する抵抗測定ローラ対２８と、これに電圧を印加する電源２７と、電流を検知する電流検知手段２６とを有しており、ＣＰＵ２３に接続されている。接触部材としての抵抗測定ローラ対２８に印加された電圧とそのとき流れる電流とがＣＰＵ２３に入力され、これにより転写材Ｐの抵抗が演算される。２次転写前に転写材Ｐの抵抗値を測定すればよいので、抵抗測定手段２５は給紙カセット９と給紙ローラ１０との間に配設してもよい。また、抵抗測定ローラ対２８に所定の電流を流し、前記ローラ間の電圧を測定して転写材Ｐの抵抗を演算してもよい。
【００９１】
本実施例９では実施例６〜８と同様に、中間転写ベルト５ａとして、体積抵抗が１０⁵ Ω・cm以下のＮＢＲ（ニトリルゴム）を厚さ１mm、幅２３０mm、周長１４０πmmの円筒状にシームレス成形したものの表面側に高抵抗の誘電体層を５０μｍ程度コートしたものを用いた。また、２次転写ローラ５ｆには、直径１８mm、幅２２０mm、抵抗１０⁷ 〜１０⁸ ΩのＥＰＤＭを用いた。そして、転写材Ｐの抵抗をＲ（Ω）としたとき目標電流値Ｉ（Ａ）を次のように設定した。
【００９２】
Ｉ＝１．５×ｌｏｇＲ−３
なお、この式は実験式であり、また、転写材Ｐの抵抗Ｒは、三菱油化製測定器Hiresta （プローブＨＲ１００）を用い、印加電圧１００Ｖ、測定時間３０秒の測定条件で実抵抗を測定した。
【００９３】
これにより、両面印字においても安定した転写性を得ることができた。また、２次転写ローラ５ｆに印加される電圧が所定の範囲内で印加されるようにＣＰＵ２３を介して制御し、転写材Ｐの抵抗に応じて前記印加電圧の範囲を変えるようにするとさらによい。
【００９４】
実施例１０
本実施例１０では、２次転写時のプロセススピードが少なくとも２つ以上切替え可能なスピード切替え手段を有し、プロセススピードに応じて目標電流値を変えることを特徴とする。なお、上述の実施例６〜９と同様な点については、その重複説明を省略するものとし、本実施例１０の特徴部分についてのみ説明する。
【００９５】
転写材Ｐが厚紙や光透過性の樹脂シートとしてのＯＨＴ（オーバーヘッドプロジェクト用のシート）である場合、転写材Ｐ上の未定着トナーの定着性を向上させるために、定着スピードを遅くすることがよく行われる。この場合、２次転写ローラ５ｆと定着器８との間の距離ｘが、搬送方向長さが最大の転写材Ｐのその搬送方向長さＬ_P より短い場合、転写材Ｐは、先端側と後端側とがそれぞれ定着器８と２次定着ニップ部Ｔ₂ とに同時に挟持される。この場合、定着スピードを遅くしたときにはこれに合わせて２次転写スピードも遅くした方が好ましい。定着スピードに合わせて２次転写時のプロセススピードが変わったときも同一の転写電流で定電流制御してしまうと転写材Ｐに与える単位面積当たりの電荷量が変わってしまい転写性が変わってしまう。これを防止するために本実施例１０では、２次転写時のプロセススピードに応じて目標電流値を変えて、２次転写中における定電流制御を行うことを特徴とする。
【００９６】
本実施例１０では実施例６〜９と同様に、中間転写ベルト５ａとして、体積抵抗１０⁵ Ω・cm以下のＮＢＲ（ニトリルゴム）を厚さ１mm、幅２３０mm、周長１４０πmmの円筒状にシームレス成形したものの表面側に高抵抗の誘電体層を５０μｍ程度コートしたものを用いた。また、２次転写ローラ５ｆには、直径１８mm、幅２２０mm、抵抗１０⁷ 〜１０⁸ ΩのＥＰＤＭを用いた。そして、プロセススピードは１１７mm／sec 、５８mm／sec 、３９mm／sec の３種類に切り替え可能であり、それぞれに対して目標電流値を９μＡ、３．５μＡ、２．５μＡとすることによりプロセススピードが変わった場合においても安定した転写性を得ることができた。また、２次転写ローラ５ｆに印加される電圧が所定の範囲内で印加されるようにＣＰＵ２３を介して制御し、プロセススピードに応じて前記印加電圧の範囲を変えればさらによい。
【００９７】
実施例１１
本実施例１１では、転写材Ｐ上に単色画像を形成するモノカラーモードと転写材Ｐ上にフルカラー画像を形成するフルカラーモードとで目標電流値を変えることを特徴とする。なお、上述の実施例６〜１０と同様な点については、その重複説明を省略するものとし、本実施例１１の特徴部分についてのみ説明する。
【００９８】
詳しく説明すると、モノカラーモードでは感光ドラム１上のトナー画像を中間転写ベルト５ａ上に１次転写し、その直後に転写材Ｐ上に２次転写するため、１次転写から２次転写まで中間転写ベルト５ａは、１回転するだけで、中間転写ベルト５ａ上のトナー像は１度だけ感光ドラム１から電荷を付与されるに対し、フルカラーモードでは各色ごとに感光ドラム１上に形成されたトナー画像を順次に重ねて中間転写ベルト５ａ上に１次転写し、その後転写材Ｐ上に一括して２次転写するため、１次転写から２次転写まで中間転写ベルト５ａは、少なくとも４回転し、１色目のトナー像は、１次転写時以外に少なくとも３回、１次転写ニップ部Ｔ₁を通過するので、トナーの帯電量は１度も通過しない場合とでは異なる。したがって、モノカラーモードとフルカラーモードとでは２次転写直前のトナーの持つ電荷量が異なり同一の転写電流では転写性が変わってしまう。
【００９９】
これを防止するために、本実施例１１ではモノカラーモードとフルカラーモードとで目標電流値を変えて、２次転写中における定電流制御を行うことを特徴とする。
【０１００】
本実施例１１では実施例６〜１０と同様に、中間転写ベルト５ａには体積抵抗１０⁵ Ω・cm以下のＮＢＲ（ニトリルゴム）を厚さ１mm、幅２３０mm、周長１４０πmmの円筒状にシームレス成形したものの表面側に高抵抗の誘電体層を５０μｍ程度コートしたものを用いた。また、２次転写ローラ５ｆには、直径１８mm、幅２２０mm、抵抗１０⁷ 〜１０⁸ ΩのＥＰＤＭを用いた。そして、モノカラーモードとフルカラーモードとのそれぞれの目標電流値を５μＡと９μＡとにすることによりモノカラー、フルカラーともに安定した転写性を得ることができた。また、２次転写ローラ５ｆに印加される電圧が所定の範囲内で印加されるようにＣＰＵ２３を介して制御し、モノカラーモードとフルカラーモードとで前記印加電圧の範囲を変えればさらによい。
【０１０１】
以上の実施例においては、いずれも中間転写体として、ベルト状の中間転写ベルト５ａを使用した画像形成装置について説明したが、本発明における中間転写体は、これに限定されるものではなく、例えば、ドラム状の中間転写ドラムを使用することもできる。この場合においても、ほぼ上述と同様の効果をあげることができる。
【０１０２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、速やかに目標電流値に収束できる。このとこによって、例えば転写電圧の設定も速やかに行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施例１の定電流制御方法の電流、電圧の変化を表すグラフである。
【図２】実施例１の定電流制御方法のフローチャートである。
【図３】本発明に係る実施例２の定電流制御方法のフローチャートである。
【図４】実施例２の定電流制御方法の電流、電圧の変化を表すグラフである。
【図５】従来の定電流制御方法において、電流にノイズがのった場合の電流、電圧の変化を表すグラフである。
【図６】本発明に係る実施例３の定電流制御方法の電流、電圧の変化を表すグラフである。
【図７】実施例３の定電流制御方法のフローチャートである。
【図８】従来の定電流制御方法の電流、電圧の変化を示すグラフである。
【図９】本発明に係る実施例４の定電流制御方法の電流、電圧の変化を表すグラフである。
【図１０】定電流制御方法における電圧の立ち上がりを表すグラフである。
【図１１】本発明に係る実施例５の定電流制御方法のフローチャートである。
【図１２】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。
【図１３】実施例６の、転写装置及びその制御を示す説明図。
【図１４】実施例９の、転写装置及びその制御を示す説明図。
【図１５】２次転写ローラに印加する電流を測定するための構成を示す図。
【図１６】実施例６の動作を示すフローチャート。
【図１７】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す。
【図１８】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す。
【図１９】本発明に係る定電流制御方法のブロック図である。
【図２０】従来の定電流制御方法のフローチャートである。
【図２１】従来の定電流制御方法の電流、電圧の変化を表すグラフである。
【図２２】従来の、転写装置及びその制御を示す説明図。
【符号の説明】
１，１１１，３１４，４１５像担持体（感光ドラム）
２帯電器
３露光装置
４現像装置
５転写装置
５ａ中間転写ベルト
５ｅ１次転写ローラ
５ｆ２次転写ローラ
２１定電圧電源
２２電流検知手段
２３制御手段（ＣＰＵ）
２４コントローラ
２５抵抗検知手段（抵抗測定手段）
Ｐ転写材
３１６転写ローラ
４０１転写ブラシ

Claims

トナー像を担持する像担持体と、転写電圧を受けて前記像担持体上のトナー像を転写する転写手段と、前記転写電圧を出力する電源と、前記転写手段に流れる電流を検知する検知手段と、を有し、前記電源が出力を変化させる過程で前記検知手段が目標電流を検知したときの前記電源の出力に基づいて前記転写電圧の値を設定する画像形成装置において、
前記電源が出力を変化させる過程で、前記目標電流と前記検知電流の差が所定の範囲内である場合は、前記電源の出力の単位時間あたりの変化量を第１の変化量に設定し、前記目標電流と前記検知電流の差が前記所定の範囲外となった場合は、先ず前記電源の出力の単位時間あたりの変化量を前記第１の変化量より大きな第２の変化量に設定し、前記目標電流と前記検知電流の差が前記所定の範囲内となった後に前記電源の出力の単位時間あたりの変化量を前記第１の変化量に設定することを特徴とする画像形成装置。
前記第２の変化量は、前記目標電流と前記検知電流の差に係数を乗じた値とすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記電源が出力を変化させる過程で、前記検知電流が、前記目標電流に徐々に近づき、前記検知電流が前記目標電流と一致したときの前記電源の出力に基づいて、前記転写電圧の値を設定す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。
前記目標電流の値は、所定の幅をもつ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。
前記電源が出力を変化させる過程で、前記電源の出力を段階的に変化させることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記電源が定電圧電源であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記転写手段に印加する出力を変化させてから所定の時間が経過した後に、前記検知手段による検知を行うことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の画像形成装置。