JP5335268B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体から記録材へ定電圧を用いてトナー像を転写する画像形成装置、詳しくは転写部における記録材の移動方向の抵抗ムラに応じた定電圧の制御に関する。

像担持体に転写部材を当接させた転写部へ給送経路を通じて記録材を給送し、像担持体に担持されたトナー像を転写部で定電圧を用いて記録材へ転写する画像形成装置が実用化されている。

像担持体の一例である中間転写体に転写部材を当接させた転写部にて、定電圧を用いて、複数色のトナー像を記録材へ一括二次転写してフルカラー画像を形成する画像形成装置が実用化されている。中間転写体に担持されたトナー像は、記録材に重ね合わせられて転写部を通過する過程で、定電圧を用いて記録材の厚み方向に形成された転写電界に応答して、記録材へ静電気的に移転する。

定電圧を用いてトナー像を転写する場合、記録材の幅や像担持体のトナー載り量にかかわらず、転写されるトナー像には、ほぼ一定の電流密度の転写電流が確保される。しかし、定電圧が印加された転写部材と記録材と像担持体との直列抵抗に流れる転写電流は、これらの合計の抵抗値に応じて変化するため、抵抗値が変化すると、適正な転写電流を確保できない場合がある。このため、画像形成に先立たせて、当接した転写部材と像担持体との直列回路に測定用定電圧を印加して電流を測定し、測定結果に応じて定電圧を調整して、転写部材と像担持体の抵抗変化を吸収した最適な転写電流を確保する（特許文献１）。このような定電圧の設定制御は、ＡＴＶＣ（ＡＣＴＩＶＥ ＴＲＡＮＳＦＥＲ ＶＯＬＴＡＧＥ ＣＯＮＴＲＯＬ）と呼ばれている。

特開平２−２６４２７８号公報 特開２００１−３３１０７５号公報 特開平１１−５６４３号公報

転写部材と記録材と像担持体との直列回路に直列抵抗に定電圧が印加される場合、記録材の抵抗が変化すると直列回路に流れる転写電流が変化して、最適な転写電流を確保できなくなる場合がある。

そこで、上述した制御では、転写部材と像担持体との直列回路に最適な転写電流が流れる転写部分担電圧に、記録材に最適な転写電流を流すために必要な記録材分担電圧を加算して定電圧を設定している。そして、記録材分担電圧は、記録材の種類に応じた規定値で準備されており、画像形成ジョブで指定された記録材の種類に応じて自動的に選択されている。

しかし、吸湿性のある記録材では、個別の記録材の吸湿度に応じて厚み方向の抵抗値が大幅に変化する場合がある（特許文献２）。部分的に包装された状態で長期間放置された記録材の場合、１枚の記録材の中でも、包装された部分と露出していた部分とで厚み方向の抵抗値が大幅に変化する場合がある。両面印刷の裏面印刷の場合、表面のトナー像の定着温度が記録材の移動方向で変化すると、記録材の移動方向に吸湿度が変化して抵抗値が大幅に変化する場合がある。記録材の先端にエアーを吹き付けている場合（特許文献３）、記録材の先端と後端とでは吸湿度が変化して抵抗値が大幅に変化する場合がある。

このような場合、一律一定の記録材分担電圧を想定して設定された定電圧では、記録材の一部分で転写電流が適正でなくなる可能性がある。転写部における記録材の移動方向の一部分で転写電流が不適正になって転写不良や他の部分との間の濃度ムラを発生する可能性がある。

本発明は、記録材の抵抗が部分的に変化していても記録材の全体を通じて適正な転写電流を確保して、転写不良や濃度ムラを抑制できる画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の画像形成装置は、像担持体と、トナー像を形成して前記像担持体に担持させるトナー像形成手段と、前記像担持体に当接してトナー像を記録材に転写する転写部を形成する転写部材と、前記転写部へ記録材を給送する給送経路と、トナー像を前記転写部で記録材に転写するために、目標電圧になるように定電圧制御された転写電圧を前記転写部材に印加する転写電源と、を備えたものである。そして、記録材の給送方向における前記転写部よりも上流側に配置されて、記録材の給送方向における記録材の厚み方向の抵抗性の分布を検知するために、記録材の前記給送方向の複数箇所にて前記抵抗性を検知する検知手段と、前記分布上で前記抵抗性の低い箇所が前記転写部を通過する時よりも同じ一枚の記録材の前記分布上で前記抵抗性の高い箇所が前記転写部を通過する時に前記目標電圧が高くなるように、前記検知手段の検知結果に基づいて一枚の記録材が前記転写部を通過する途中で前記目標電圧を変更する制御手段と、を備える。

本発明の画像形成装置では、転写部に給送される個別の記録材の移動方向の抵抗性（電流、電圧、抵抗値）の分布に応じて記録材上の移動方向の各位置又は各領域での定電圧が調整される。

このため、記録材の移動方向における記録材の抵抗性が部分的に変化していても、記録材の全体を通じて適正な転写電流を確保し続けて、転写電流の不適正による転写不良や濃度ムラを抑制できる。

以下、本発明のいくつかの実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、転写部における記録材の移動方向で、定電圧を変更可能な転写電源に設定される定電圧が記録材の途中で変更される限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。

本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。

なお、特許文献１〜３に示される画像形成装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。また、請求項で用いた構成名に括弧を付して示した参照記号は、発明の理解を助けるための例示であって、実施形態中の該当する部材等に構成を限定する趣旨のものではない。

＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図、図２は１つの画像形成部の構成の説明図である。

図１に示すように、第１実施形態の画像形成装置１００は、中間転写ベルト１１に沿って、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配置したタンデム型フルカラー複写機である。

画像形成部Ｐａでは、感光ドラム１ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト１１に一次転写される。画像形成部Ｐｂでは、感光ドラム１ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト１１のイエロートナー像に重ねて一次転写される。画像形成部Ｐｃ、Ｐｄでは、それぞれ感光ドラム１ｃ、１ｄにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて同様に中間転写ベルト１１のトナー像に位置を重ねて順次一次転写される。

中間転写ベルト１１に一次転写された四色のトナー像は、給送経路１５を通じて二次転写部Ｔ２へ給送された記録材Ｐへ一括二次転写される。二次転写部Ｔ２でトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置８で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に外部へ排出される。

分離装置２２は、記録材カセット２０からピックアップローラ２１によって引き出された記録材Ｐを１枚ずつに分離して、レジストローラ２３へ送り出す。レジストローラ２３は、停止状態で記録材Ｐを受け入れて待機させ、中間転写ベルト１１のトナー像にタイミングを合わせて二次転写部Ｔ２へ記録材Ｐを送り出す。

中間転写ベルト１１は、テンションローラ１２、駆動ローラ１３、及びバックアップローラ１０に張架力３０Ｎ（３ｋｇｆ）で掛け渡して支持され、３００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印Ｒ２方向に回転する。

画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、付設された現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部Ｐａについて説明し、他の画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄについては、説明中の符号末尾のａを、ｂ、ｃ、ｄに読み替えて説明されるものとする。

図２に示すように、トナー像形成手段の一例である画像形成部Ｐａは、感光ドラム１ａの周囲に、帯電ローラ２ａ、露光装置３ａ、現像装置４ａ、一次転写ローラ５ａ、クリーニング装置６ａを配置する。

感光ドラム１ａは、アルミニウム製シリンダの外周面に、帯電極性が負極性の有機光導電体層（ＯＰＣ）を形成してあり、３００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。

帯電ローラ２ａは、感光ドラム１ａに圧接して従動回転する。電源Ｄ３は、帯電ローラ２ａに直流電圧と交流電圧とを重畳した帯電電圧を印加して、感光ドラム１ａの表面を一様な負極性の電位に帯電させる。

露光装置３ａは、イエローの分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム１ａの表面に画像の静電像を書き込む。

現像装置４ａは、非磁性トナーを磁性キャリアに混合した二成分現像剤をスクリュー４ｒにより攪拌して、非磁性トナーを負極性に、磁性キャリアを正極性にそれぞれ帯電させる。帯電した二成分現像剤は、固定磁極４ｊの周囲で感光ドラム１ａとカウンタ方向に回転する現像スリーブ４ｓに穂立ち状態で担持されて、感光ドラム１ａを摺擦する。

電源Ｄ４は、負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した現像電圧を現像スリーブ４ｓに印加して、現像スリーブ４ｓよりも相対的に正極性となった感光ドラム１ａの静電像へ非磁性トナーを移動させて、静電像を反転現像する。

トナーボトル７ａは、静電像の現像に伴って現像装置４ａから取り出される非磁性トナーを補給して、容器４ｉ内のトナー／キャリア比率を一定に維持する。

一次転写ローラ５ａは、両端部が不図示の押圧部材によって感光ドラム１ａに向けて付勢されて、所定の押圧力で感光ドラム１ａ側に中間転写ベルト１１を挟み込むように圧接されて一次転写部Ｔａを形成する。一次転写ローラ５ａは、導電体のローラ軸とその外周面に円筒状に形成された導電層によって構成され、導電層は、単泡性あるいは連泡性のＥＰＤＭ、ＳＢＲ、ＢＲ等で形成されて抵抗値が１０^６〜１０^８Ω・ｃｍ程度に調整されている。

電源Ｄａは、一次転写ローラ５ａに正極性の直流電圧を印加して、負極性に帯電して感光ドラム１ａに担持されたトナー像を、一次転写部Ｔａを通過する中間転写ベルト１１へ一次転写させる。

クリーニング装置６ａは、クリーニングブレードを感光ドラム１ａに摺擦して、一次転写部Ｔａを通過した感光ドラム１ａの表面に付着した転写残トナーを除去する。

＜像担持体＞
中間転写ベルト１１は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム、ポリイミド、エチレン４フッ化エチレン共重合体等の誘電体樹脂によって形成されている。中間転写ベルト１１は無端状に成型されて厚さは１００μ、体積抵抗率ρ（Ωｃｍ）は１０^９（Ωｃｍ）である。中間転写ベルト１１の体積抵抗率ρ（Ωｃｍ）は、ＪＩＳ−Ｋ６９１１法準拠プローブを使用して、印加電圧１００Ｖ、印加時間６０ｓｅｃ、２３度Ｃ５０％ＲＨにて測定した。

図１に示すように、二次転写ローラ１４は、中間転写ベルト１１を介してバックアップローラ１０に圧接して、中間転写ベルト１１と二次転写ローラ１４との間に二次転写部Ｔ２を形成する。

二次転写ローラ１４は、金属製のローラ軸の外周に抵抗性を付与したスポンジ弾性層を配置しており、ローラ軸に転写電源４０が接続されている。バックアップローラ１０は、金属円筒で形成されて、接地電位に接続されている。

二次転写ローラクリーニング装置１８は、二次転写ローラ１１に付着したトナーを除去して、記録材Ｐの裏汚れを防止する。

ベルトクリーニング装置１９は、二次転写部Ｔ２を通過した中間転写ベルト１１に付着した転写残トナーを除去する。ベルトクリーニング装置１９に用いたクリーニングブレードにはポリウレタンゴムを用いて当接圧１０Ｎ（１ｋｇｆ）で中間転写ベルト１１に当接させた。

＜転写部、転写部材＞
図３は二次転写部の構成の説明図である。

中間転写ベルト１１の内側に位置するバックアップローラ１０は、ステンレス又はアルミニウムの金属円筒で形成された直径２１ｍｍの導電性ローラであって接地電位に接続されている。

中間転写ベルト１１の外側に位置する二次転写ローラ１４は、導電性のローラ軸１４ａとその表面を被覆した導電層１４ｂとで構成される直径２４ｍｍの弾性ローラである。導電層１４ｂは、ソリッド、または発泡性のＥＰＤＭ、ＳＢＲ、ＢＲ等で形成され、抵抗値が１０^６〜１０^８Ω・ｃｍ程度に調整されている。

二次転写ローラ１４は、両端部が不図示の押圧部材によってバックアップローラ１０に向けて付勢されて、所定の押圧力でバックアップローラ１０側に中間転写ベルト１１を挟み込むように圧接されて二次転写部Ｔ２を形成する。

転写電源４０は、変更可能な正極性の定電圧を二次転写ローラ１４のローラ軸１４ａへ印加して、バックアップローラ１０と中間転写ベルト１１と記録材Ｐと二次転写ローラ１４との直列回路に転写電流を流す。

これにより、中間転写ベルト１１に担持されたトナー像に重ね合わせて、記録材Ｐが二次転写部Ｔ２を挟持搬送される過程で、負極性に帯電したトナー像が中間転写ベルト１１から記録材Ｐへ静電的に移動する。

なお、二次転写ローラ１４を接地電位に接続して、負極性の定電圧を出力する転写電源をバックアップローラ１０に接続した場合も、同様に、トナー像が中間転写ベルト１１から記録材Ｐへ静電的に移動する転写部Ｔ２を構成できる。

＜定電圧の設定制御＞
制御部１１０は、Ｄ／Ａコンバータ４１に二値データで定電圧を設定する。定電圧電源４２は、Ｄ／Ａコンバータ４１から出力されたアナログ電圧信号に応じた直流高電圧を出力する。これにより、二次転写ローラ１４には、定電圧制御された転写電圧が印加される。

画像形成に際して二次転写ローラ１４に印加される定電圧は、画像形成の開始直前に、制御部１１０が、電圧設定部５０を制御して、ＡＴＶＣ制御を実行することにより設定される。

画像形成ジョブを受信すると、制御部１１０は、画像形成部（Ｐａ〜Ｐｄ：図１）、中間転写ベルト１１、二次転写ローラ１４、バックアップローラ１０を起動して前回転を開始する。

制御部１１０は、Ｄ／Ａコンバータ５１に二値データを送信して、トナーの種類及び環境の温度湿度条件に応じて異ならせた測定用定電流を設定する。定電流電源５２は、Ｄ／Ａコンバータ５１から出力されるアナログ電圧に応じた定電流値を維持するように、二次転写ローラ１４に印加する直流高電圧を刻々と変化させる。定電流電源５２が出力する直流高電圧は、バックアップローラ１０と中間転写ベルト１１と二次転写ローラ１４との直列回路に測定用定電流だけの転写電流を流す。

電圧検知回路５３は、定電流電源５２が出力する刻々の直流高電圧に応じた電流を発生する。電圧検知回路５３が出力する電流は、Ａ／Ｄコンバータ５４で二値データに変換して制御部１１０に取り込まれ、画像形成時の転写部分担電圧Ｖｂ（定電圧）として、制御部１１０の記憶装置に保持される。

制御部１１０の記憶装置には、記録材と転写電流の組み合わせごとの記録材分担電圧Ｖｐ（定電圧）がデータテーブルとして準備されている。

制御部１１０は、画像形成ジョブで指定された記録材と設定した転写電流値とで該当する記録材分担電圧Ｖｐを選択する。制御部１１０は、転写部分担電圧Ｖｂに記録材分担電圧Ｖｐを加算した定電圧Ｖｔｒの二値データをＤ／Ａコンバータ４１に送信して、転写電源４０に画像形成時の定電圧を設定する。

＜記録材の抵抗性＞
図４は記録材に形成した抵抗ムラの説明図である。

画像形成装置１００は、コストや環境対応により、中抵抗（１０^７〜１０^１２Ω・ｃｍ、厚さ１００μｍ程度）の中間転写ベルト１１に、中抵抗（１０^６〜１０^８Ω・ｃｍ）の二次転写ローラ１４を組み合わせている。

画像形成装置１００では、二次転写ローラ１４に、定電圧制御された電圧を印加している。定電流制御を用いない理由は、中間転写ベルト１１、二次転写ローラ１４、記録材Ｐの抵抗値が同じ中抵抗域なため、記録材Ｐの外側を流れる電流によって、記録材に流れる電流が損なわれるためである。記録材Ｐの外側で中間転写ベルト１１と二次転写ローラ１４とが短絡しているため、記録材サイズによって記録材Ｐに流れる電流密度が大きく異なってしまう。

中間転写ベルト１１、二次転写ローラ１４、及び記録材Ｐの抵抗値が同じで、バックアップローラ１０の抵抗が０と仮定する。このとき、記録材Ｐを流れる電流値Ｉｐと記録材の外側を流れる電流値Ｉｔとの関係は、Ｉｐ＝２／３Ｉｔである。

また、二次転写部Ｔ２の長手方向（記録材の移動方向に直角な幅方向）の長さを３３０ｍｍとして、３０μＡの定電流制御を行ったと仮定する。幅２９７ｍｍのＡ３サイズと幅１００ｍｍのはがきサイズの記録材Ｐが二次転写部Ｔ２を通過したとき、記録材Ｐに流れる電流値を比較する。このとき、はがきサイズに流れる電流値Ｉ１とＡ３サイズに流れる電流値Ｉ２の関係は、Ｉ２＝０．７７Ｉ１であり、２０％以上も違ってくるため、定電流制御では、転写電流を最適設定できない。

一方、中間転写ベルト１１及び二次転写ローラ１４を記録材Ｐよりも桁違いに高抵抗にすれば、記録材Ｐの内側と外側との電流差を減らせる。しかし、この場合、高出力の高圧電源が必要になったり、除電機構が必要になったりとコストが上がってしまう。二次転写部Ｔ２に対する印加電圧が上がるため、二次転写部Ｔ２上流での放電によってトナーの帯電極性が反転して転写を逃れることにより白抜けする等、放電による画像不良が発生する問題も出てくる。

これに対して、定電圧制御では、記録材Ｐの外側を流れる電流値と無関係に記録材Ｐの内側を流れる電流値を確保できる。しかし、温度湿度環境の変化や中間転写ベルト１１及び二次転写ローラ１４の抵抗変動によって、記録材Ｐを流れる電流が変化する。このため、上述したＡＴＶＣ制御を実行して、温度湿度環境の変化や中間転写ベルト１１及び二次転写ローラ１４の抵抗変動による影響を除去している。

しかし、ＡＴＶＣ制御で求めた定電圧設定を用いても、記録材Ｐの状態によって転写不良が発生することがある。記録材Ｐは、梱包材に覆われているときは、記録材Ｐの状態（水分量等）はほぼ一定に保たれている。しかし、開封すると雰囲気状態の影響を受け始め、低湿環境（例えば２０度Ｃ、１０％Ｒｈ）では、記録材Ｐの水分量が低下して抵抗値が増加する。また、高湿環境（例えば３０度Ｃ、７０％Ｒｈ）では、記録材Ｐの水分量が増加して抵抗値が低下する。このことによって、二次転写部Ｔ２における転写電流の過不足を引き起こして画像不良を起こす可能性がある。

この問題に対しては、特許文献２のように、記録材Ｐの抵抗値を検知して、検知結果を元に定電圧の設定を調整することで解決することが可能である。しかし、この場合、記録材Ｐの搬送方向に水分量ムラ（抵抗ムラ）が発生しているときは、記録材Ｐの全域に対して、最適な二次転写設定を取ることはできなくなる。

例えば、両面画像形成を行う際、定着装置を通過する際に、定着ニップの温度は記録材Ｐの搬送方向の先端と後端で異なっている。この理由は、トナーを融着する際に必要な熱量と記録材Ｐに移る熱量とのため記録材Ｐの後端で温度低下するからである。定着装置の温度を下げれば記録材Ｐの水分量があまり変化しないようにできるが、定着したトナーが剥がれないような良好な定着性を維持することが難しくなる。

定着装置を通過した記録材Ｐの水分量は、定着ニップの温度が高いほど少なくなるので、先端の方が後端より水分量が少なくなって抵抗値が大きくなる。つまり、定着装置通過後の記録材Ｐには、記録材Ｐの移動方向の抵抗ムラが生じている。このため、両面画像形成を行う際の裏面では、記録材Ｐの先端と後端とで二次転写性が違ってくる。

また、紙間の吸着力が強い記録材の場合、ピックアップローラ２１を用いた給紙方式では、記録材Ｐが重送してジャムが発生したり、給紙できなかったりする。これらの現象を防止するためには、記録材Ｐの間の吸着力を小さくすることが必要であるが、そのための有効な手段として特許文献３にエアーを吹き付ける方法が提案されている。ここでは、記録材Ｐの束に記録材Ｐの先端側からエアーを吹き付けることで記録材Ｐを捌いて、記録材Ｐの間の吸着力を小さくしてから給紙している。

しかし、記録材Ｐの先端側からエアーを吹き付ける給紙方式の場合、エアーを吹き付けた先端側部分の水分が失われて抵抗値が高まり、記録材Ｐの移動方向に抵抗ムラが生じる。このため、記録材Ｐの搬送方向で二次転写性が異なってしまう。

先端部が乾燥した記録材を用いて、部分的な乾燥による記録材の抵抗ムラと転写不良とを検証した。記録材は、坪量３００ｇ／ｍ^２の高級紙（ＵＰＭ−Ｋｙｍｍｅｎｅ ＵＰＭ Ｆｉｎｅ １００ ３００）を使用した。

図１に示すように、記録材Ｐに部分的な乾燥を発生させるために、画像形成装置１００にエアー吹き付けによる給紙機構を搭載した。記録材カセット２０内にエアー吹き付けファン（不図示）を設置した。エアー吹き付けファンを用いて、記録材Ｐの先端部に風圧１０００Ｐａのエアーを３０秒間吹き付けて記録材Ｐを捌き、その後、ピックアップローラ２１でピックアップして分離ローラ２２に供給した。実験は、記録材が乾燥しやすい環境として２０度Ｃ、１０％Ｒｈの低湿度環境で行った。

このような条件で、定電圧が印加された二次転写部Ｔ２に記録材を給送して、ベタ白画像（画像Ｄｕｔｙ０％）を出力させ、記録材Ｐの二次転写部Ｔ２における移動方向の各位置で転写電流を測定した。ここでは、転写電流の分布として記録材Ｐの抵抗性の分布が測定されている。

図４に示すように、記録材Ｐの各位置ｘにおける転写電流は、エアーを吹き付けた記録材Ｐの先端領域で、設定電流値４０μＡ（破線）を大きく下回り、先端では、２３μＡしか流れていなかった。この条件で二色のベタ画像を重ね合わせた二次色画像（画像Ｄｕｔｙ２００％）を出力させたところ、記録材Ｐの先端領域では、二次色画像を十分に転写できずに画像抜け不良が発生した。

＜検知手段、制御手段＞
図５は抵抗性の検知回路を含む二次転写部の構成の説明図である。

図５に示すように、二次転写部Ｔ２に達する前の給送経路１５における記録材Ｐが一定速度で通過する位置に抵抗検知部３１を設置した。抵抗検知部３１を記録材Ｐが速度を変えながら通過する場所に設置した場合、後述するように、記録材Ｐの速度変化に応じた数値補正を行う必要があるからである。

抵抗検知部３１は、給送方向に直角な幅方向の内側位置に、記録材の幅方向の長さよりも短い一対のローラ電極を当接配置している。

抵抗検知装置３１は、検知回路部３０に接続された検知ローラ３１ａに対して、接地電位に接続されたアースローラ３１ｂを当接して構成され、記録材上の給送方向の複数位置で記録材の厚み方向の抵抗性を検知する。検知ローラ３１ａとアースローラ３１ｂとは、長さ１００ｍｍ（ハガキサイズに対応）直径１６ｍｍの回転自在なローラ電極である。検知ローラ３１ａとアースローラ３１ｂの表層には、スリップ防止のため、厚さ２００μｍ、体積抵抗率１０^４Ω・ｃｍの導電性ＥＰＤＭゴム材料を被覆した。

図１に示すように、第１実施形態では、レジストローラ２３と二次転写部Ｔ２との間で記録材Ｐの移動速度が一定となる位置に抵抗検知部３１を設置したが、他の場所に配置してもかまわない。

検知回路部３０は、抵抗検知部３１に定電流制御された電圧を印加して、記録材Ｐを通過させ、抵抗検知部３１を移動する記録材Ｐの移動方向の各位置における電圧値（抵抗性）を測定する。

制御部１１０は、Ｄ／Ａコンバータ３２に二値データを送信して測定用定電流１０μＡを設定する。測定用定電流１０μＡは、記録材Ｐを通過させない状態で、二次転写部Ｔ２に電流４０μＡを流した際の電流密度が検知ローラ３１ａとアースローラ３１ｂとのニップに再現されるように設定してある。定電流電源３３は、Ｄ／Ａコンバータ３２から出力されるアナログ電圧に応じた定電流４０μＡを維持するように、抵抗検知部３１に印加する直流電圧を刻々と変化させる。

電圧検知回路３４は、定電流電源３３が出力する刻々の直流電圧に応じた電流を発生する。電圧検知回路３４が出力する電流は、Ａ／Ｄコンバータ３５で二値データに変換して制御部１１０に取り込まれ、記録材Ｐの移動方向の各位置における抵抗性データとして制御部１１０の記憶装置に保持される。制御部１１０には、記録材Ｐの給送方向における各位置ｘの検知電圧Ｖ（ｘ）が記録される。

＜実施例１＞
図６は抵抗性の分布に合わせて定電圧を変化させる第１実施形態の制御の説明図、図７は抵抗性の分布に合わせて定電圧を変化させた際の転写電流の説明図である。

先端部が乾燥した記録材Ｐが抵抗検知部３１を通過する過程における検知電圧Ｖ（ｘ）の変化を測定した結果が図６である。上述したように、記録材Ｐの先端部には、エアー吹き付けファンを用いて風圧１０００Ｐａのエアーを３０秒間吹き付けている。

図６に示すように、記録材Ｐの先端部では、乾燥によって抵抗値が高まって検知電圧Ｖ（ｘ）が高くなっている。

制御部１１０は、図６中に○で囲まれた拡大図のように、連続的に測定した検知電圧Ｖ（ｘ）を所定刻み幅の３０ｍｓｅｃ間隔で平均して、求めた平均検知電圧Ｖａｖｅ（ｘ）を記録する。

制御部１１０には、基準となる値として、開封直後の記録材Ｐで同条件の測定を行った場合の推定検知電圧Ｖｓが記録されている。平均検知電圧Ｖａｖｅ（ｘ）だけでは、検知した記録材Ｐの抵抗値が高いのか低いのか分らないからである。なお、実際に抵抗検知部３１を用いて、開封直後の記録材Ｐで平均検知電圧Ｖａｖｅ（ｘ）を１回測定して推定検知電圧Ｖｓを取り込んでもよい。

そして、推定検知電圧Ｖｓと、開封直後の記録材Ｐの二次転写部Ｔ２における記録材分担電圧Ｖｐと、記録した平均検知電圧Ｖａｖｅ（ｘ）とを用いて、二次転写部Ｔ２を記録材Ｐの各位置ｘが通過する際の記録材分担電圧Ｖｐ（ｘ）が演算される。そして、記録材分担電圧Ｖｐ（ｘ）にＡＴＶＣ制御で求めた記録材Ｐ無しでの転写部分担電圧Ｖｂを加算することにより、３０ｍｓｅｃの刻み幅で記録材の厚み方向の抵抗値に応じて最適化された定電圧Ｖｔｒ（ｘ）が演算される。
Ｖｔｒ（ｘ）＝Ｖｂ＋Ｖｐ×（Ｖａｖｅ（ｘ）／Ｖｓ） ・・・（１）

図５に示すように、制御部１１０は、記録材Ｐの各位置ｘが二次転写部Ｔ２を通過する過程で、３０ｍｓｅｃごとの平均検知電圧Ｖａｖｅ（ｘ）を用いて定電圧Ｖｔｒ（ｘ）を演算して、３０ｍｓｅｃごとに更新設定する。制御部１１０は、Ｄ／Ａコンバータ４１に二値データで定電圧Ｖｔｒ（ｘ）を設定する。定電圧電源４２は、Ｄ／Ａコンバータ４１から出力されたアナログ電圧信号に応じた直流高電圧を出力する。これにより、二次転写ローラ１４には、３０ｍｓｅｃごとに更新設定される転写電圧Ｖｔｒ（ｘ）が印加される。

抵抗検知部３１で検知した検知電圧Ｖ（ｘ）を用いて、転写電圧Ｖｔｒ（ｘ）をリアルタイムに計算して、二次転写ローラ１４に印加する。これにより、記録材Ｐに抵抗ムラがあっても、各位置ｘにてほぼ一定の転写電流を得ることができ、転写電流の過不足による転写不良や画像の濃度ムラを抑制できる。

なお、第１実施形態では３０ｍｓｅｃ間隔で転写電圧Ｖｔｒ（ｘ）を変更しているが、他の時間間隔を用いても構わない。ただし、この時間間隔は、少なくとも抵抗検知部３１を通過した各位置ｘが二次転写部Ｔ２に到達するまでの時間より短くなければならない。また、電圧検知回路３４での検知電圧Ｖ（ｘ）の検知から定電圧電源４２から実際に定電圧Ｖｔｒ（ｘ）が出力されるまでの遅延時間（処理時間）も必要なため、十分余裕を持った時間が必要である。

先端部が乾燥した記録材Ｐを用いて、３０ｍｓｅｃ間隔で検知電圧Ｖ（ｘ）を検知して、３０ｍｓｅｃ間隔で転写電圧Ｖｔｒ（ｘ）を変更する実施例１の制御を行った結果を図７に示す。上述したように、記録材Ｐの先端部には、エアー吹き付けファンを用いて風圧１０００Ｐａのエアーを３０秒間吹き付けている。図７中の点線は、実施例１の制御を行わない一定の定電圧を用いた場合（デフォルト）、実線が実施例１の制御によって３０ｍｓｅｃ間隔で定電圧を変化させた場合である。

図７に示すように、実線を見ると、記録材Ｐの先端部で減少していた二次転写電流が、ほぼ設定値４０μＡと同じになっている。また、搬送方向の電流ムラも３μＡ程度であり、格段に向上している。この状態では、二次色ベタ画像やハーフトーン画像を出力しても、記録材Ｐの全域で画像不良は発生しなかった。よって、実施例１の制御を行えば、記録材Ｐに抵抗ムラがあっても良好な二次転写性を得ることができる。

実施例１の制御によれば、抵抗検知部３１を用いて、記録材Ｐの搬送方向の抵抗変化を検知し、その検知された搬送方向の抵抗値に基づいて搬送方向の二次転写部の印加電圧を変える。これにより、搬送方向に抵抗ムラのある記録材を用いても、良好な転写性を維持することができる。

＜実施例２＞
図８は搬送速度を部分的に高める搬送速度制御の説明図、図９は搬送速度を部分的に高めて実施例１の制御を行った場合の説明図である。図１０は搬送速度を部分的に高めた場合の検知電圧の変化の説明図、図１１は搬送速度と検知電圧の関係の説明図、図１２は搬送速度変化の補正を伴う実施例２の制御を行った場合の説明図である。

実施例１では、抵抗検知部３１は、記録材Ｐが一定の速度で通過する位置に設置した。理由としては、記録材Ｐが速度を変えながら通過する場所に抵抗検知部３１を設置すると、測定される電流値が速度によって変化するためである。

しかし、実施例２では、記録材Ｐが速度を変えながら通過する場所に抵抗検知部３１を配置して、記録材Ｐの刻々の速度に応じた補正を刻々の定電圧かけている。

図８に示すように、実施例２では、記録材Ｐの先端の速度が速くなっている。記録材Ｐの先端部の速度を早くすることは、生産性を上げるために、記録材Ｐを早く二次転写部Ｔ２へ到達させるために用いられている。

図８に示す記録材速度制御を行った際に、実施例１の制御を行った結果が図９の実線である。

図９に示すように、実施例１の制御を用いないデフォルト（図中の点線）よりは転写電流の変動が改善しているが、記録材Ｐの先端部の電流値が設定電流値４０μＡ（図中の破線）より低く、記録材Ｐの先端部では３２μＡになっている。

この状態で、二次色ベタ画像を出力すると、軽微ではあるが、記録材Ｐの先端に転写抜けが発生してしまった。

図８のような記録材速度制御を行って、実施例１の制御を行った際の抵抗検知部３１における記録材Ｐの搬送方向における検知電圧値分布を図１０に示す。図１０中、実線が検知された検知電圧値分布で、点線は、記録材Ｐが抵抗検知部３１を一定の速度で通過したときの検知電圧値分布である。

図１０に示すように、記録材Ｐの搬送速度が速くなっている先端部では、検知電圧値が小さくなっている。この理由は、抵抗検知部３１のインピーダンスに速度依存があるためである。

アースローラ３１ｂに不図示の速度検知ローラを当接させて、記録材Ｐの搬送速度と検知電圧値との関係を調べた結果を図１１に示す。

図１１に示すように、検知電圧値は、概ね記録材Ｐの搬送速度に比例しており、記録材Ｐの搬送速度が速いほど検知電圧値が小さい。つまり、インピーダンスが低くなっている。

この理由は、記録材Ｐは中抵抗域なので、抵抗検知部３１の系には、抵抗成分の他に容量成分（コンデンサー成分）が存在する。容量成分は、電荷が充填するまでは電流が流れるが、充填すると電流が流れなくなってしまう。容量成分は、電荷が充填してから、新たな記録材Ｐの部分が抵抗検知部３１に到着する時間が早いので、電流が流れ易くなる。よって、記録材Ｐの搬送速度が速い方が、抵抗検知部３１で検知される検知電圧値が小さくなる。

図１１の破線のような線形近似を行うと、記録材Ｐの搬送速度ｖｐと検知電圧値Ｖ（ｖｐ）との関係は次式となる。
Ｖ（ｖｐ）＝ａ×ｖｐ＋ｂ ・・・（２）

式（２）と通常の二次転写部Ｔ２における記録材Ｐの搬送速度ｖｐｓとを用いて搬送速度補正を行うと、実施例１の（１）式は次のようになる。
Ｖｔｒ（ｘ）＝Ｖｂ＋Ｖｐ×（Ｖａｖｅ（ｘ）／Ｖｓ）×（ａ×ｖｐｓ＋ｂ） ・・・（３）

図１２に、速度検知ローラ（不図示）を用いて搬送速度を検知し、その結果を用いて搬送速度補正を行った時、図８のような記録材速度制御で、実施例１の制御を行った結果を示す。図中の実線が搬送速度補正を行った結果、点線が搬送速度補正を行なわなかった結果である。

図１２に示すように、搬送速度補正を行うことで、記録材Ｐの先端部の二次転写電流値がほぼ設定電流値４０μＡになっており、このときには、記録材Ｐの全域において画像不良は発生しなかった。

第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。 １つの画像形成部の構成の説明図である。 二次転写部の構成の説明図である。 記録材に形成した抵抗ムラの説明図である。 抵抗性の検知回路を含む二次転写部の構成の説明図である。 抵抗性の分布に合わせて定電圧を変化させる第１実施形態の制御の説明図である。 抵抗性の分布に合わせて定電圧を変化させた際の転写電流の説明図である。 搬送速度を部分的に高める搬送速度制御の説明図である。 搬送速度を部分的に高めて実施例１の制御を行った場合の説明図である。 搬送速度を部分的に高めた場合の検知電圧の変化の説明図である。 搬送速度と検知電圧の関係の説明図である。 搬送速度変化の補正を伴う実施例２の制御を行った場合の説明図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 感光ドラム
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 帯電ローラ
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 露光装置
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 現像装置
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ 一次転写ローラ
８ 定着装置
１０ バックアップローラ
１１ 像担持体（中間転写ベルト）
１４ 転写部材（二次転写ローラ）
１５ 給送経路
３０ 検知回路部
３１ 検知手段（抵抗検知部）
３１ａ、３１ｂ ローラ電極（検知ローラ３１ａ、アースローラ３１ｂ）
４０ 転写電源
５０ 電圧設定部
１００ 画像形成装置
１１０ 制御手段（制御部）
Ｐ 記録材
Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ トナー像形成手段（画像形成部）
Ｔ２ 転写部（二次転写部）
Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄ 一次転写部

Claims (5)

1. 像担持体と、
   トナー像を形成して前記像担持体に担持させるトナー像形成手段と、
   前記像担持体に当接してトナー像を記録材に転写する転写部を形成する転写部材と、
   前記転写部へ記録材を給送する給送経路と、
   トナー像を前記転写部で記録材に転写するために、目標電圧になるように定電圧制御された転写電圧を前記転写部材に印加する転写電源と、を備えた画像形成装置において、
   記録材の給送方向における前記転写部よりも上流側に配置されて、記録材の給送方向における記録材の厚み方向の抵抗性の分布を検知するために、記録材の前記給送方向の複数箇所にて前記抵抗性を検知する検知手段と、
   前記分布上で前記抵抗性の低い箇所が前記転写部を通過する時よりも同じ一枚の記録材の前記分布上で前記抵抗性の高い箇所が前記転写部を通過する時に前記目標電圧が高くなるように、前記検知手段の検知結果に基づいて一枚の記録材が前記転写部を通過する途中で前記目標電圧を変更する制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記検知手段は、前記給送経路における記録材の移動速度が一定の場所に配置されて、移動する記録材に定電圧を印加して流れる電流を検知し、
   前記制御手段は、前記給送方向における一枚の記録材上の所定刻み幅ごとの電流値を測定して、前記転写部を通過する記録材に対しては、前記転写電源から、対応する位置で測定された電流値に応じた定電圧を、一枚の記録材上の前記所定刻み幅ごとに出力させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記検知手段は、前記給送方向に直角な幅方向の内側位置に当接配置されて記録材の前記幅方向の長さよりも短い一対のローラ電極を用いることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記検知手段を通過する記録材上の位置の速度が前記転写部を通過する同じ位置の速度よりも高いほど、前記同じ位置で前記転写電源から出力させる前記定電圧を高めることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 記録材を給送するために記録材にエアを吹き付けるファンを備える請求項１乃至３のいずれか記載の画像形成装置。

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