JPH06102777A

JPH06102777A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH06102777A
Application number: JP4273553A
Authority: JP
Inventors: Toru Obuchi; 渕徹大; Akira Watanabe; 辺顕渡; Masahiro Ito; 藤政宏伊; Takeo Tsunemi; 見健夫常
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-09-18
Filing date: 1992-09-18
Publication date: 1994-04-15

Abstract

(57)【要約】【目的】像担持体と、電界によって像担持体上に形成し
たトナー像を転写材に転写する転写手段をそなえた画像
形成装置において、環境、転写材の種類等にかかわらず
常時安定して良好な転写を行い得るような画像形成装置
を提供することを目的とする。【構成】像担持体上に現像されたトナー像のトナー濃度
を測定してこれによって転写電界を制御するか、また
は、画像読み取り手段による画像信号似よつて転写電界
を制御するか、または、転写材上のトナー像の濃度を検
知してこれによって転写電界を制御するか、または、転
写材のインピーダンスと現像電流とを検知してその検知
量によって転写電界を制御するか、または、現像電流と
像担持体上のトナー像の濃度を検知して、この検知量に
よって転写電界を制御する手段を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の目的】

【産業上の利用分野】この発明は静電複写機、同プリン
タなど、静電転写プロセスを利用する画像形成装置に関
するものである。

【０００２】

【従来技術と解決すべき課題】上記のような、周知の画
像形成装置においては、その画像形成工程に、像担持体
に形成したトナー像を紙等の転写材に転写する工程を包
含している。「図２５」はこのような画像形成装置の要
部構成を模式的に示したものであって、紙面に垂直方向
に延在し、矢印Ａ方向に回転走行する像担持体１に近接
配置した一次帯電器２によって該像担持体１表面が一様
に帯電され、これに画像変調されたレーザ光、原稿から
の反射光等の画像信号が付与されて静電潜像が形成され
る。

【０００３】この潜像が、像担持体１と現像器４とが対
向する現像部位に達すると、該現像器から供給されるト
ナーによって前記潜像がトナー像となり、このトナー像
はついで、転写帯電器５が配設された転写部位に到る。

【０００４】トナー像画転写部位に到来すると、これに
タイミングを合わせて転写材６が該転写部位に供給さ
れ、これとともに転写帯電器５に転写バイアスが印加さ
れ、よって形成される電界の作用で像担持体側のトナー
像は転写材に転移する。

【０００５】その後、転写部位で転写材に転移しなかっ
た一部のトナーはクリーナ７によって除去されて次の画
像形成工程に入り得る状態になり、一方、トナー像を担
持した転写材は不図示の定着部位に搬送されるものとす
る。

【０００６】このような構成の画像形成装置において、
常時安定的に良好な転写を行うためには、装置内外の温
湿度、その変化状態、転写材の種類、吸湿程度など種々
な条件によって転写電界を適宜に変化させる必要があ
り、始めに像担持体上に形成されるトナー像のトナー量
によって転写電界を制御する場合について説述する。

【０００７】「図２６」は像担持体上のトナー像の濃度
と最適電界との関係を示すグラフであって、濃度００^H
はトナーが無い場合、濃度ＦＦ^H は最高濃度を表し、図
示の装置の場合、デジタル露光方式によつて像担持体表
面電位を、００^H 〜ＦＦ^H 間で２５６個の電位に分割し
て２５６階調の濃度を表すことができるものとする。図
示のように、濃度が小さい場合には小さい転写電界でよ
く、濃度が大きい場合には大きい転写電界が必要なこと
が判る。

【０００８】つぎに像担持体の表面電位と画像濃度につ
いて検討する。「図２７」下半は露光後の像担持体表面
電位と反転現像による画像濃度の関係を示すグラフで、
横軸（画像濃度）の区分は前述の場合と同様とする。

【０００９】具体的に述べると、像担持体表面が一次帯
電器によつて−６５０Ｖに帯電され、現像器にはピーク
間電圧２Ｋｖ、周波数２ＫＨｚの交流に、−５００Ｖの
直流を重畳した現像バイアスを印加する。中間濃度８０
^H では像担持体表面電位−３００Ｖ、最大濃度ＦＦ^H で
は−１００Ｖに設定してある。

【００１０】同図は上半に転写材表面電位を付加してあ
り、全体として画像濃度と転写材表面電位、像担持体表
面電位の関係を示すものとなっている。転写時に付与さ
れる正電荷による転写材の表面電位は、環境、転写材の
特性などによって変化するが、ここでは１Ｋｖとしてあ
る。すると、像担持体表面電位と転写材表面電位との差
電位と、画像濃度との関係は、図示のように、画像濃度
が小さい時には差電位が大きく、画像濃度が大きい時に
は差電位は小さくなる。

【００１１】従来のものでは、転写電界は一定（主走
査、副走査方向とも）であるので画像濃度によって差電
位が変化する。「図２８」は転写効率と差電位との関係
を示すものである。たとえば、適正差電位が１．３ｋｖ
の場合、中間濃度８０^H では適正であるが、低濃度１０
^H では１．５Ｋｖで過大となつて転写効率が低下し、ト
ナーの飛び散りなど画質の劣化を招来する。また、最高
濃度ＦＦ^H では１．１Ｋｖとなつてこれまた転写効率の
低下をきたし充分な画像濃度が得られない。

【００１２】即ち、本発明の一つの目的はとくに像担持
体上のトナー像のトナー量に応じて転写電界を制御し
て、トナー濃度によつて生ずる転写効率の低下を阻止し
て良質の画像を得られるような画像形成装置を提供する
ことにある。

【００１３】すでに一言したように、転写の良否に影響
する条件は温湿度等の外的条件、トナー、転写材自体の
特性等種々あり、それらの内の特定のものに対する対応
手段としてはすでに幾多の提案がなされ一定の効果を上
げている。例えば、装置内の湿度変化によつて像担持体
の表面電位、露光量、現像バイアス、転写電流などを制
御したり（たとえば特開昭５６ー７７８５０、同５７ー
２６８５８、同５７ー３５８７１、同５７ー８４４６
３、特公平２ー５３７９０、同５３７９１号各公報参
照）、転写材の吸湿のよる抵抗値の変化を検知し、これ
によって転写バイアスを変化させるもの（例えば、特公
昭５４ー３４８３４、同６２ー５０７８２号各公報参
照）などが提案されている。

【００１４】併しながら、転写の場合についても、これ
に影響する因子と最適転写電界との関係をいちいち実験
的に決定しなければならないのでは開発コストのアップ
が著しく、転写に影響する因子間が相互に影響し合うよ
うな場合には、特定因子に対する条件を一義的に決定で
きない場合も生ずる。

【００１５】即ち、本発明の他の目的は、転写材に転写
した画像濃度を検知し、これによって転写に影響する各
種の因子に関係なく、良好な転写を行い得るような画像
形成装置を提供することにある。

【００１６】また、温湿度センサなどを利用して適正な
転写電界を得るものでは、環境の変化が比較的緩慢な場
合には所期の作用効果が得易いが、急激な環境変化には
適合できない場合が生じて適正な転写不能の状態を招来
することがある。これについて、湿度変化とトナーの帯
電量、転写材の体積抵抗値の変化の関係について略述す
る。

【００１７】「図２９」は湿度とトナー帯電量（トリ
ボ）の関係を略示するもので、環境湿度の変化が緩慢な
場合には、センサの出力と実際のトリボが図示のグラフ
のように連動するが、急激な湿度変化の場合には、セン
サはこれに追随しても、トナーの実際の帯電量がその変
化に追随できない。例えば、湿度が急激に上昇した場
合、装置のほうはセンサの出力に応じてトナーの帯電量
が低い状態で最適となるように制御されるが、そのとき
までにトナーは低湿時の状態、即高い帯電量を維持して
いるので画像形成条件にズレが生じ、画質の劣化を招来
する。

【００１８】また、好適な転写を遂行するには当然なが
ら転写材自体の特性が大いに影響する。上記のようなト
ナーの帯電量に関しては、現像バイアス印加時の現像電
流を検知し、これに基づいて転写電源の出力を制御する
ようなものが本出願人によって提案されているが、この
ようなものでは転写材自体の特性変化による転写条件の
変化には対応できない。

【００１９】転写材として広く多用されている紙が、吸
湿によって体積抵抗値に大きな変化を生ずることはよく
知られているところであり、しかもその変化が、例え
ば、防湿梱包されていた転写紙を高湿環境下で開封した
り、冷所に置かれていた転写紙を暖かい部屋で使用する
場合、夏期冷房で低湿となった所で吸湿下状態の紙を使
用する場合等、通常の使用状態の中でも随時起こり得
る。「図３０」は転写材たる紙の、湿度と体積抵抗値の
関係を略示するグラフで、実際には、低湿環境から高湿
環境に到るにつれて１０¹⁴Ωｃｍから１０¹⁰Ωｃｍ以下
にまで極端に変化する。また、紙は吸湿作用は急速であ
るが、この水分を乾燥環境下で排出するには長時間を要
する。従ってセンサの出力値のみから転写材の吸湿状
態、体積抵抗値を正確に判断することは困難である。

【００２０】以上、トナーの帯電量、転写材の体積抵抗
値の湿度による変化について述べたが、さらに転写材に
は一応メーカー指定のものが定められているが、実際に
は海外紙を含めて多様のものが使用されているのが実情
であり、その種類によっても体積抵抗値が一定しないと
いう事態がある。

【００２１】「図３１」は同一の体積抵抗値を有する転
写材が、湿度によって最適転写バイアスが変化する状態
を示すグラフである。即ち、体積抵抗値が同じでも、前
述のようにトナーの帯電量が異なるので最適転写バイア
スが同図のように変化することになる。

【００２２】「図３２」は環境の差異による、体積抵抗
値の変化による最適転写バイアスの変化を示すグラフで
ある。図中、Ｌ／Ｌは低温低湿、Ｎ／Ｎは常温常湿、Ｈ
／Ｈは高温高湿環境を示すものである。

【００２３】以上の説明から判る様に、最適転写バイア
スはトナーの帯電状態と転写材の体積抵抗値とによって
定まるといえる。従って、本発明のさらに他の目的は、
上記両者ないしはこれに対応する物理量を検知し、それ
らに基づいて最適転写バイアスに制御して良質の画像を
安定的に得られる様な画像形成装置を提供することにあ
る。

【００２４】またさらに本発明の他の目的は、現像時に
現像器から像担持体側に流れる現像電流を検知する手段
と、現像された像担持体上のトナー像のトナー濃度を検
知する手段とに基づいて転写電源出力を制御して常時安
定的に良好な転写を遂行できるような画像形成装置を提
供することにある。

【００２５】

【発明の構成】

【課題を解決する技術手段、その作用】上記の目的を達
成するため、本発明は、帯電電位に応じてトナー像を形
成する像担持体と、電界によって前記トナー像を転写材
に転写させる転写手段と、前記トナー像のトナー濃度を
測定する手段とを備えた画像形成装置において、像担持
体上のトナー濃度に応じて転写電界を制御する手段を設
けたことを特徴とする画像形成装置、または、帯電電位
に応じてトナー像を形成する像担持体と、電界によって
前記トナー像を転写材に転写させる転写手段とをそなえ
た画像形成装置において、デジタル的に画像を読み取る
画像読み取り手段と、これによって読み取られた画像信
号を蓄積する手段と、該画像信号に応じて転写電界を制
御する手段を備えたことを特徴とする画像形成装置、ま
たは、像担持体上に静電的に形成したトナー像を、電界
によって転写材に転写する工程を含む画像形成装置にお
いて、転写材に形成された画像の画像濃度を検知する検
知手段と、該検知手段の検知量に応じて転写電界を制御
する手段をそなえたことを特徴とする画像形成装置、ま
たは、像担持体に形成したトナー像を、転写材担持体に
担持する転写材に少なくとも２回重畳転写する画像形成
装置において、転写ごとに転写した画像濃度を検知する
手段と、各検知量に応じて各転写時の転写電界を制御す
る手段を備えたことを特徴とする画像形成装置、また
は、トナー像を形成する像担持体と、電界によって前記
トナー像を転写材に転写する工程を含む画像形成装置に
おいて、転写に先立って転写材のインピーダンス乃至は
これに応動する物理量を検知する検知手段と、現像時に
現像手段と像担持体間に流れる現像電流を検知する検知
手段とをそなえ、これら量検知手段の検知量に応じて転
写電界形成手段に印加する転写バイアスを制御する画像
形成装置、または、像担持体に形成したトナー像を、電
界によって転写材に転写する工程を含む画像形成装置に
おいて、現像電流を検知する検知手段と、像担持体上の
トナー像の画像濃度を検知する手段とをそなえ、これら
両検知手段の検知量に応じて転写電界形成手段の電源出
力を制御することを特徴とするものである。

【００２６】このように構成することによって、環境の
変化、転写材の種類に拘らず、常時安定して良好な転写
を行うことができる。

【００２７】

【実施例の説明】「図１」は本発明の実施態様を示す画
像形成装置の要部を模式的に示す側面図で、前記「図
６」に示す装置と基本的に同様であつて対応する部位に
は同一の符号を付して示してあり、それらについては必
要ない限り説明は省略する。

【００２８】このような画像形成装置において、図示の
ものは現像器４と転写部位の間の適所に濃度計９を配設
してあつて、像担持体上に形成されたトナー像の濃度を
検知するようになつている。

【００２９】「図２」は濃度計の概略斜視図で、像担持
体１の軸線方向に延在して多数の発光素子ー受光素子の
対が配列してあり、像担持体の主走査方向にトナー濃度
を読み取れるようになっている。

【００３０】「図３」は転写帯電器５を示すもので、シ
ールド板５ａと帯電ワイヤ５ｂとからなる通常の帯電器
と、その開放側に配したパターン電極５ｃとからなつて
いる。「図４」は該パターン電気極の斜視図で、電極基
板５ｃー１、電極５ｃー２及びホール５ｃー３をそなえ
ている。

【００３１】「図５」は上記の帯電器の作用の説明図で
ある。同図において、帯電ワイヤ５ｂには−７ｖの直流
電圧が印加してあり、これから負イオンが発生してい
る。パターン電極５ｃの電極１と電極２とのギャップは
０．１ｍｍ、ホール５ｃー３の直径は０．１ｍｍであ
る。電極２には−１５０Ｖの一定電圧が印加してあり、
電極１には＋１０〜−５０ｖの間の電圧を印加してイオ
ン流を制御する様になっている。

【００３２】「図１」において、濃度計９によって測定
された像担持体上のトナー濃度は一旦濃度メモリー１０
に蓄積され、この濃度信号は演算回路１１によつて電極
制御回路の駆動信号に変換されて電極制御回路１２に入
力される。電極制御回路１２は＋１０Ｖ〜−５０Ｖの出
力が可能であり、トナー濃度信号に応じて電極１、２間
に電圧が印加される。

【００３３】図示の装置では、濃度計９で読み取られた
トナー濃度がＯＯ^H であるときのパターン電極間の電圧
を＋１０Ｖに、濃度ＦＦ^H の場合のそれを−５０Ｖに設
定し、その間の電圧は、トナー濃度に対して比例した電
圧を印加するようにした。

【００３４】このような装置によって画像出力を行った
ところ、トナー濃度差によつて発生する転写効率の低
下、画質の劣化のない良質の画像を得ることが出来た。

【００３５】次に画像読み取り装置によって読み取った
画像信号によって転写電界を制御する実施態様について
説明する。

【００３６】「図６」はこのような画像形成装置の要部
を摸式的に示す側面図であって、画像形成装置としての
基本構成は前記「図１」に示すものと同様で、対応する
部位には同一の符号を付して示してある。

【００３７】画像読み取り装置１４によつて読み取られ
た画像信号は一旦画像メモリー１３に蓄積される。この
画像信号は演算回路１１によつて電極制御回路１２の駆
動信号を発生する。電極制御回路１２は前記の場合と同
様の作動をする。即、画像濃度がＯＯ^H の場合には＋１
０Ｖ、濃度ＦＦ^H の場合には−５０Ｖ、中間濃度の場合
には上記の値の間で按分比例して設定した値の電圧をパ
ターン電極に印加して負イオン流を制御する。

【００３８】このような装置によっても、転写効率の低
下による画質劣化のない画像を得ることが出来た。

【００３９】つぎに主走査方向のラインごとに平均濃度
に応じて当該ライン転写の際の転写電界の制御を行う実
施態様について説明する。

【００４０】前記「図６」に示すものと同様の構成の画
像形成装置により画像読み取り装置で読み取った画像信
号を画像メモリー１３、演算回路１１、電極制御回路１
２に誘導し、前記実施例装置と同様にパターン電極５ｃ
にイオン流制御電圧を印加する。

【００４１】この装置に用いているパターン電極を「図
７」に示す。同図で符号５’ー１は電極基板、５’ー２
は電極、５’ー３は０．１ｍｍのライン形状のスリット
で、電極間の距離は０．１ｍｍとなっている。

【００４２】「図８」は他の実施態様を示すものであ
る。この装置においては、同図の構成から判るように、
画像読み取り装置１４からの画像信号を画像メモリー１
３、演算回路１１を経て高圧制御回路１５に入力し、各
走査ラインの濃度平均値が高圧制御回路１５を作動さ
せ、これによって高圧電源１６を介して転写帯電器５の
帯電ワイヤに印加される転写バイアスが直接制御され
る。この場合、画像濃度の平均がＯＯ^H の場合の高圧電
源１６の出力は−６Ｋｖ、濃度平均がＦＦ^H の場合−７
ｋｖに設定した。

【００４３】走査ラインの濃度平均値による制御手法を
とる上記各実施例装置によっても、画像出力の結果、転
写効率の低下による画質の劣化のない良質の画像を得る
ことが出来た。

【００４４】次に各走査ラインを２個以上に分割し、各
領域の平均画像濃度によって対応する各領域転写時の転
写電界を制御するような実施態様について説明する。

【００４５】これまでに示した様な画像形成装置と、前
記「図４」に示す様なパターン電極を使用する装置を用
いるものする。画像形成装置の解像度が、たとえば４０
０ｄｐｉのように良好な場合、「図４」に示した電極の
ホールの直径は０．１ｍｍであるので、読み取られた画
像濃度を０．１ｍｍごとに平均してその０．１ｍｍごと
に転写電界を制御する必要がある。

【００４６】「図６」のような装置において、画像読み
取り装置１４で読み取られた画像信号は一旦画像メモリ
ー１３に蓄積される。演算回路１１で０．１ｍｍごとと
いうのは１．５画素に相当するので、この場合、隣接２
画素の平均（第１画素と第２画素の平均濃度、第２画素
と第３画素の平均濃度という様に順次算出）した。これ
らの各平均画素濃度信号を電極制御回路１２に入力して
これを駆動する。該回路からは電極の数だけの信号が同
時に出力されて、パターン電極によって転写電界を制御
することになる。

【００４７】このような装置によって画像出力を行った
ところ、転写効率の低下に起因する画質の劣化のない画
像を得ることが出来た。

【００４８】つぎに副走査方向についても考慮した実施
態様について説明する。画像読み取り装置の解像度が４
００×４００ｄｐｉ、潜像形成に使用するレーザビーム
の潜像書き込み精度が４００×４００ｄｐｉ、パターン
電極（「図４」に示す構成のもの）のホールの直径が
０．１ｍｍの場合、主走査２画素、副走査画素の計４画
素の平均を演算回路１１で算出した。

【００４９】これまで〓の構成主走査方向ｎ画素
目、副走査方向ｍ画素目の画像濃度をＤ_nmとすると、第
１ライン目は、（Ｄ_nm＋Ｄ_nm+1＋Ｄ_n+1・m ＋Ｄ_n+1・m+1 ）／４（Ｄ_n+1・m ＋Ｄ_n+1・m+1 ＋Ｄ_n+2・m ＋Ｄ_n+2・m+1 ）／４の４画素毎の平均画像濃度に応じて、パターン電極に印
加される電圧が制御される。第２ライン目は、（Ｄ_n・m+1 ＋Ｄ_n・m+2 ＋Ｄ_n+1・m+1 ＋Ｄ_n+1・m+2 ）／４（Ｄ_n+1・m+1 ＋Ｄ_n+1・m+2 ＋Ｄ_n+2・m+2 ＋Ｄ_n+2・m+2 ）
／４のように４画素毎の平均画像濃度に応じて、パターン電
極に印加される電圧が制御される。以下すべてのライン
について同様の制御が実行される。このような装置に置
いても、前述の各実施態様の場合と同様、転写効率の低
下やこれに起因する画質の劣化を回避出来ることを確認
した。

【００５０】つぎに転写材に転写されたトナー像の画像
濃度によつて転写電界を制御する実施態様について説明
する。

【００５１】「図９」は前記「図６」に示す様な画像形
成装置の像担持体と、転写を終了した転写材Ｐのみを示
すものであり、不図示の画像形成部材によって像担持体
１上に形成されたトナー像が、転写材Ｐに転写され、こ
のトナー像Ｔを乗せた転写材Ｐが図示左方に搬送されて
不図示の定着部位に至るものとする。

【００５２】図示の様に転写材がトナー像を担持して像
担持体１から分離された位置に、該トナー像の濃度を検
知するセンサ２ー３が配設してある。スイッチ２ー９の
端子（２）はランプ回路２ー１０に接続されていて、時
間的に一次関数的に増加する電圧が電流源回路２ー１１
に入力され、該電流源は入力電圧に応じた電流を、転写
帯電器、転写ローラ等の電界形成部材２ー１２に供給す
る。

【００５３】前記ランプ回路２ー１０は像担持体上のパ
ッチ状の顕像に同期してパッチの数だけランプ電圧出力
をくり返す。

【００５４】転写材上に転写されたパツチは前記センサ
２ー３によつて濃度が検知され、その出力濃度信号ｄｉ
はアンプ２ー４によつて増幅されてＤーＴ変換回路２ー
５に入力されて、最大濃度を得るときのランプ回路オン
からの時間を算出する。

【００５５】算出された時間はメモリー２ー６に蓄積さ
れる。数個のパッチに対して上記と同様の動作を行った
後、演算回路２ー７によつて転写電流が最適であった時
間の平均値が算出される。この平均時間ＴはＴーＶ変換
回路２ー８によりランプ回路で出力した電圧値で最適転
写電流を得るための最適電圧に変換される。

【００５６】つぎのコピー時には、スイッチ２ー９は端
子（１）に接続し、最適の制御電圧が電源２ー１１に入
力され、該電源はその制御電圧に応じた転写電流を電界
制御部材２ー１２に供給する。

【００５７】このような制御手法によって、最も転写効
率の良い状態で転写を行うことが可能となる。

【００５８】次にカラー画像形成装置のように、転写材
上に複数の画像を重畳転写する装置における実施態様に
ついて「図１０」によって説明する。

【００５９】転写ドラム２ー１３にグリパで把持され乃
至は静電吸着された転写材Ｐが、像担持体１と転写帯電
器などの電界形成部材２ー１２が対向する転写部位に到
来する。スイッチ回路２ー９は端子（２）に接続されて
ランプ回路２ー１０から時間的に一次関数的に増加する
電圧が電流源回路２ー１１に印加され、これから入力電
圧に応じた電流が電界形成部材２ー１２に供給されて転
写が実行される。

【００６０】符号２ー３は転写材上のトナー濃度を検知
するセンサで、その出力信号ｄｉがアンプ２ー４で増幅
され、ＤーＴ変換回路５で最大濃度を得るときのランプ
回路オンからの時間が算出されこの時間はメモリー６に
蓄積される。数個のパッチ状画像について同様の操作わ
行った後、平均演算回路２ー７によって第１色目の転写
電流が最適であった時間の平均値Ｔが算出され、これが
メモリー２ー１４に蓄積される。

【００６１】つぎに第２色目のパツチ状画像が第１色目
のそれと重ならないように形成され、上記と同様の操作
によって最適な時間の平均値Ｔが算出されてメモリー２
ー１４に蓄積され、その他の色のついても同様の操作に
よつてそれぞれの最適な時間の平均値がメモリーに蓄積
される。

【００６２】以後、第１色目の転写の場合にはメモリー
２ー１４に蓄積された当該時間平均値がＴーｖ変換器２
ー８によって最適電流値が得られる様な電圧に変換さ
れ、これがスイッチ回路２ー９を経て電界形成部材２ー
１２に印加される。第２色目以下も同様とする。

【００６３】以上説明した様に、好適な転写電界を得る
ための転写電界の決定を画像濃度を基礎にして行うこと
によって、環境その他の条件を個々に考慮する必要がな
く、装置自体、開発費などのコストダウンに効果があ
る。

【００６４】次に転写材のインピーダンスと現像電流に
よって転写バイアスを制御する実施態様について説明す
る。

【００６５】はじめに、転写材のインピーダンスと現像
電流の測定手段について略述する。「図１２」はカラー
画像形成装置の要部を略示するもので、不図示のカセツ
ト等から第１レジストローラ３ー５を通過した転写材
（不図示）は電極ローラ対３ー３２、３ー３３を経て第
２レジストローラ３ー６によって像担持体上のトナー像
と同期をとるように転写ドラム３ー７上に保持されてこ
れと共に回転走行し、像担持体３ー３と転写帯電器３ー
１０が対向する転写部位に到って像担持体上のトナー像
は転写材に転移する。所定回数の転写が終了した後、転
写材は除電帯電器３ー１１、３ー１３及び分離爪３ー１
５によって転写ドラムから分離されて不図示の定着部位
に搬送される。前記電極ローラ３ー３２、３ー３３は金
属軸に、金属、導電性ゴム、導電性樹脂などで形成した
ローラを装架して構成するのがよく、該ローラの長さは
転写材よりも短くする。

【００６６】このような装置において、前記第２レジス
トローラ３ー６の位置で一時停止した転写材に対して、
前記電極ローラ対３ー３２、３ー３３間に電圧を印加
し、転写材を介して流れる定常電流を検知することによ
って転写材の抵抗を測定する。

【００６７】つぎに「図１３」によって、像担持体３ー
３に現像付着したトナーの帯電量の測定について述べ
る。

【００６８】同図は、上記「図１２」に示す画像形成装
置の像担持体３ー３近傍の部分を略示するもので、この
場合像担持体には、イエロートナーを収納した現像器１
Ｙが近接してイエロートナーを像担持体表面の静電潜像
に供給できる位置にあるものとする。

【００６９】現像器１Ｙは現像電流測定回路３ー３４を
介して現像バイアス電源３ー３５に接続してある。現像
電流の測定手段としては、たとえば、電源３ー３５と現
像器１Ｙとの間に抵抗を介装してその両端の電圧を測定
するような仕方でよい。

【００７０】現像時に電源３ー３５から流れる電流の直
流成分と、像担持体上に付着しているトナーの単位重量
あたりの帯電量は現像トナー量が同一ならば、「図１
４」に示す様にほぼ比例関係にあるので、前記回路３ー
３４で測定した電流値からトナーの帯電量を知ることが
できる。

【００７１】以上の様にして判った転写材のインピーダ
ンスとトナー帯電量とから転写バイアスを制御する実施
態様について「図１１」によって説明する。

【００７２】前述の電極ローラ対３ー３２、３ー３３の
間を転写材Ｐが通過するものとし、電源３ー３７によっ
て転写材Ｐに流れる定常電流が電流測定回路３ー３６に
よって検出された信号Ａと、前述の様な仕方で電流測定
回路３ー３４によって検出された現像電流の信号Ｂがア
ナログスイッチ３ー３８に入力され、ついで前記信号Ａ
は該スイッチ３ー３８によって選択されてＡ／Ｄコンバ
ータ３ー３９を介してＣＰＵ３ー４０のメモリーに蓄積
される。つぎに前記スイッチ３ー３８は信号Ｂ、即ち現
像電流の直流成分、即、トナー帯電量に対応する信号を
選択してＡ／Ｄコンバータ３ー３９を介してＣＰＵに入
力される。この場合、実際の画像領域の現像時にはトナ
ーが付着する面積と濃度、即ち、現像されたトナーの現
像量によっても現像電流が異なるので、画像領域に入る
前に一定面積のベタ黒画像を現像してこのときの現像電
流によりトナー帯電量を測定するのが良い。

【００７３】このときの各部の動作を示すタイミングチ
ャートを「図１５」に示してある。同図には１枚のコピ
ー動作を行ったときに必要とされる部分のみのタイミン
グを示している。

【００７４】コピースタートキーをオンするとカセツト
から取り出された転写材が第２レジストローラ３ー６の
位置で一旦停止した後転写ドラム３ー７に搬送され、さ
らに該ドラムに把持、吸着されて転写部位に搬送され
る。このさい、前記第２レジストローラが再び回転を始
めてから転写材先端が転写部位に到達するまで、及び像
担持体３ー３で画像の現像が始まってから画像先端が転
写部位に到達するまでに若干のタイムラグがあるのでこ
の間に前述の、トナー帯電量測定のためのベタ黒画像の
形成を行う。

【００７５】転写材の体積抵抗値の測定は、前記第２レ
ジストローラによって転写材が停止している間に前述の
様な仕方で遂行し、現像電流の測定は前記ベタ黒画像形
成時に行う。なおこれらの測定は複数枚コピー作成の場
合、その都度行う必要はなく当初の１枚目の転写に先立
って１回行うだけでよい。また、一般的には転写材はコ
ピー動作ごとに変わる可能性があるのでコピースタート
キーをオンするごとに行うのが好ましく、トナー帯電量
は時間的に急激に変化することはなく、余分なトナーの
消費を抑制するためにも一定時間ごとに行うのがよい。

【００７６】以上の様なタイミングで転写材の体積抵抗
値、トナー帯電量を測定し、その測定値をもとにそのと
きの最適転写バイアスをＣＰＵが選択してＤ／Ａコンバ
ータを介して転写電源を制御した。そしてこれによって
Ｌ／Ｌ、Ｎ／Ｎ，Ｈ／Ｈ環境下で各種転写材に対して画
像出しを行ったところ高品質の画像を安定して得ること
が出来た。

【００７７】つぎに他の実施態様について説明する。前
記「図１２」に示す様な画像形成装置において、転写部
位における転写帯電器の代わりに、少なくとも転写時に
は転写ドラムを構成する転写シート３ー９３に当接する
転写ブラシ３ー２１を配置してある。該転写ブラシ３ー
２１としては種々なものが利用でき、たとえば、直径２
０〜３０μｍのレーヨン繊維で、カーボンを分散させて
体積抵抗値を１０⁵ Ωｃｍ程度に調整したものを使用出
来る。なお、前記転写ブラシは電源３ー４２に接続して
ある。

【００７８】「図１６」に示す様に、前記転写ブラシ３
ー２１は、厚み１２５μｍのポリエチレンテレフタレー
トシート（ＰＥＴ）のような誘電体弾性シート３ー２３
が転写ドラムの走行方向下流側に添着してあり、その反
対側、誘電体シート３ー９３裏面に接触する側には転写
領域上流側の電界を遮断するため厚み５０μｍのＰＥＴ
シート３ー２４が配設してある。

【００７９】このように構成することによって、コロナ
放電器を転写帯電器として使用する場合の様にシールド
ケースに流れて直接転写に寄与しない電流が生ずること
がなく、転写電界の制御をより正確に行える。このよう
な構成のものでも、各環境下で各種転写材で画像出しを
行ったところ良質の画像が得られることを確認した。

【００８０】ついでさらに他の実施態様について説明す
る。前記「図１２」に示すような画像形成装置におい
て、この実施態様装置では、転写材の定常電流を測定す
る電極ローラ３ー３２、３ー３３を除き、第２レジスト
ローラ３ー６のかわりに「図１７」に示すような構成の
ローラを配置するものとする。

【００８１】これについて説明すると、符号３ー２７は
軸を兼ねる金属電極ローラで、これに絶縁ゴム、樹脂か
らなる被覆３ー２８が設けてある。転写材体積抵抗、ト
ナー帯電量の測定は前述の場合と同様にすればよい。

【００８２】このようなローラ対を第２レジストローラ
の位置に配設して、各環境下で各種転写材について画像
出しを行つたところ、前述の各実施態様のものと同様に
良質の画像が得られることを確認した。

【００８３】「図１８」は、さらにまた他の実施態様を
示す画像形成装置の概略側面図である。像担持体３ー３
に当接して搬送ベルト３ー２５が設けられており、該ベ
ルトの前記像担持体とは反対側にこれと対向するように
転写帯電器３ー１０が配設してあって転写部位を形成し
ている。図示右方からレジストローラ対３ー６を経て該
転写部位に転写材Ｐが供給されると、転写帯電器３ー１
０に転写バイアスが印加され、よって形成される電界の
作用で、像担持体３ー３に予め形成されているトナー像
は転写材に転移する。なお同図には省略してあるが、像
担持体３ー３の周辺には一次帯電器、画像信号付与手
段、現像器、クリーニング装置その他画像形成に必要な
部材が配設されていることは勿論である。

【００８４】転写後、転写材は像担持体から分離して進
行し、さらに剥離放電阻止用の除電帯電器３ー１４を経
て定着部位３ー１７に至るものとする。

【００８５】この装置における転写電界制御量を得る手
段は前述の実施態様の場合ととくに変りはないので説明
は省略するが、転写帯電器による像担持体方向の転写電
流を正確に制御するには、総放電電流を検知するととも
に、放電器のシールドケースを絶縁してシールドケース
に流れる電流を検知する手段を設け、総放電電流とシー
ルドケースへ流入する電流の差電流として像担持体方向
へ向かう転写電流を算出してこれを制御するものとす
る。

【００８６】図示の装置におけるレジストローラ３ー６
は、前述の「図１７」に示す様なローラを使用して、電
極ローラを兼ねるようにしてある。またトナー帯電量の
測定も既述のものと同様にすればよい。この装置によっ
て、Ｌ／Ｌ、Ｎ／Ｎ、Ｈ／Ｈ各環境下で各種転写材によ
って画像出しを行ったが、前述各実施態様のものと同様
の良質の画像を得られることを確認した。

【００８７】以上本発明を主としてカラー画像形成装置
に適用した場合について説明したが、本発明がこのよう
なものに限定されるものではなく、各種画像記録装置、
プリンタ等に適用出来ることは勿論である。

【００８８】つぎに現像電流と像担持体上のトナー濃度
によって転写バイアスを制御する実施態様について説明
する。

【００８９】本発明を適用する画像形成装置としてはど
のようなものでもよいが、ここでは前述「図１２」に示
した様な、像担持体上に形成したトナー像を、回転走行
する転写ドラムに保持された転写材に転写する様に構成
した周知のカラー画像形成装置について説明する。

【００９０】「図１９」、「図２０」は本発明の実施態
様を示す画像形成装置の概略図であって、矢印Ａ方向に
回転走行する像担持体３ー３表面に現像装置４ー１から
供給されるトナーによってトナー像が形成され、このト
ナー像が、像担持体と転写ドラム３ー７が当接する転写
部位に到達すると、転写ブラシ３ー２１によって印加さ
れる転写バイアスの作用で像担持体側のトナー像は、転
写ドラム上に載置された転写材（不図示）に転写され
る。

【００９１】像担持体３ー３の周辺には一次帯電器、画
像信号付与手段、クリーニング装置その他画像形成に必
要な部材が配置されており、また、現像装置４ー１に
は、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー、ブラック各
色トナーを収納する複数の現像器が配置されており、順
次像担持体に近接する作動位置に到来するようになって
いる。図はシアントナーを有する現像器４ー１Ｃが作動
位置にあるところを示している。

【００９２】転写ドラム３ー７が複数回回転し、これに
載置された転写材がその都度異なった色のトナーを供給
されたのち、転写材は除電帯電器３ー１１、３ー１３に
よって除電され、ついで分離帯電器３ー１４、分離爪３
ー１５の作用で転写ドラムから分離されて不図示の定着
部位に搬送されるものとする。

【００９３】「図２０」に示す様に、現像器４ー１Ｃは
現像電流測定回路１０２を介して現像バイアス電源１０
３に接続されている。また、前記現像電流測定回路の出
力はコントローラ１０４に入力される。

【００９４】また、像担持体３ー３の回転方向にみて現
像器３４ー１Ｃよりも下流側には現像されたトナー濃度
を検知する濃度センサ１００が配設してあり、その出力
がトナー量測定回路１０１に入力される。濃度センサと
しては発光ダイオード、フォトダイオード、多色の場合
には色補正用フィルタなど適宜の公知のものを利用でき
る。

【００９５】像担持体３ー３が転写ドラム３ー７と当接
する転写部位の、像担持体と反対側には前述の様に転写
ブラシ３ー２１が配置してあり、これに転写バイアス電
源１０７によって転写バイアスが印加されるものとす
る。該転写バイアス電源１０７は転写制御回路１０６を
介してコントローラ１０４に接続してある。

【００９６】不図示の画像形成部材によって像担持体３
ー３表面に形成された静電潜像が、現像器４ー１Ｃが対
向する現像部に到来すると、該現像器からトナーが供給
されてトナー像が形成される。このとき、現像器には現
像バイアス電源１０３によって現像バイアスが印加さ
れ、このときの現像電流Ｉ_t が測定され、その値はコン
トローラ１０４に入力される。

【００９７】ついで像担持体上のトナー濃度Ｏ_t （反射
濃度）がセンサ１００によつて検出され、その値がトナ
ー量測定回路１０１からコントローラ１０４に入力され
る。

【００９８】ここで本発明による現像電流Ｉ_t とトナー
濃度Ｏ_t による転写電源出力の制御について「図２
１」、「図２２」、「図２３」によつて説明する。な
お、これらの図は、像担持体としてはマイナス極性の有
機光導電層を用いたＯＰＣドラム、トナーとしてはマイ
ナス極性に帯電する体積粒径が８〜１０μｍのポリエス
テル樹脂を主とするトナー、転写ドラムに使用する誘電
体シートとしては１５０μｍ厚のポリフツ化ビニリデン
シート、導電性ブラシとしては直径約２０〜３０μｍの
レーヨン樹脂繊維にカーボンを分散させて体積抵抗値１
０⁵ Ωｃｍ程度に調整したものをそれぞれ使用して得た
データである。使用する材料が異なれば最適転写電流も
当然異なってくるから、適宜実験によって各値を決定す
ればよい。

【００９９】まず、像担持体３ー３に転移したトナーの
電荷量Ｑ_T は、Ｑ_T(C)＝Ｉ_t(A)／［ｄ_(m) ／Ｐ _(m/sec)］で求められる。

【０１００】ここで、Ｉ_t(A)は現像時に現像電流測定回
路１０２で求められた電流、ｄ_(m) は像担持体の回転方
向にみた画像の長さ、Ｐ_(m/sec) は像担持体の周速であ
る。現像電流測定手段としては、高圧用の電流計を用い
たり、バイアス回路に直列に抵抗を挿入してその両端の
電圧降下から算出する等適宜の手段を用いればよい。

【０１０１】「図２２」は現像像のトナー量を測定する
ため、予めトナー量測定回路１０１に記憶されている、
センサの出力とトナー量の関係を実験的に求めたテーブ
ルである。このテーブルによって、センサ１００が検知
した濃度Ｏ_t からトナー量Ｍを求めることができる。

【０１０２】現像電流測定回路１０２で求められたトナ
ーの電荷量Ｑ_T と、トナー量測定回路１０１で得られた
トナー量Ｍがそれぞれコントローラ１０４に入力され、
ここでＱ_T ／Ｍが算出されてトリボが求められる。

【０１０３】「図２３」は転写電源の出力を制御するた
め、予め転写制御回路１０６に記憶されている最適転写
電流とトリボの関係を実験的に求めたグラフである。コ
ントローラ１０４によって求められたトリボが転写制御
回路１０６に入力され、ここで最適転写電流が決定さ
れ、これによって転写電源１０７が発動する。

【０１０４】この実施態様の様な多色画像形成装置にお
いては、転写材は転写ドラムに担持されたまま複数回転
写が行われることになるので、第２色目以降の転写の際
には順次転写電源出力を増加させることが有効であるこ
とは良く知られているところであるが、この場合には前
記の算出した転写電源出力を基準に制御するものとす
る。

【０１０５】転写電界形成手段としては、前記した転写
ブラシに限定されるものではなく、周知のコロナ放電器
をも利用出来ることは勿論であるが、転写ブラシは、コ
ロナ放電器のようなシールドケースに流れて転写電界の
形成に寄与しない電流がないので正確な制御を行うのに
好適である。

【０１０６】「図２４」はさらに他の実施態様を示すモ
ノクロ形式の画像形成装置の概略側面図であって、その
基本的な構成は前述「図１８」に示すものと同様で、対
応する部分には同一の符号を付して示してある。

【０１０７】同図には、画像形成に必要な部材として像
担持体３ー３近傍に配置した現像器３ー１が示してあ
り、また図中符号１００はトナー濃度検知センサ、１０
１はトナー量測定回路、１０２は現像電流測定回路、１
０３は現像バイアス電源、１０４はコントローラ、１０
６は転写制御回路、１０７は転写バイアス電源で、これ
らの作用は前記「図２０」の場合と同様であるのでその
説明は省略する。また、この場合にも転写手段として転
写帯電器を利用しているので、これも「図２０」の説明
の際に述べたように、像担持体方向に流れて実際に転写
に寄与する電流（総放電電流とシールドケースに流れる
電流の差電流）を算定して制御するのがよい。

【０１０８】この装置によって現像電流とトナー反射濃
度からトナーのトリボ値を求め、これによって転写電流
を制御することによって、環境温湿度にかかわらず安定
して良好な画像を得ることができた。

【０１０９】前記「図２４」は、転写材が搬送ベルトに
よつて、像担持体３ー３と転写帯電器３ー１０とが対向
する転写部位に供給される装置であるが、搬送ベルトを
有せず、対向する一対の搬送ガイド板の間をとおってカ
セットなどから転写部位に転写材が供給されるような周
知構成の装置にも適用できることは云う迄もない。

【０１１０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
像担持体の帯電電位に応じてその上に形成されたトナー
像を、転写電界によって転写材に転写する工程を含む画
像形成装置において、前記像担持体上のトナー濃度、画
像信号の主走査方向各ライン乃至はこれを２個以上に分
割した各領域の平均濃度によって各ライン転写時の転写
電界を制御し、または、転写後の転写材に存する画像濃
度に応じて転写電界を制御し、または、現像時に現像器
と像担持体間に流れる現像電流と、転写の前に転写材の
インピーダンスとを測定しこれによって転写電界を制御
し、または、現像電流と像担持体上のトナー濃度とを測
定しこれらに基ずいて転写電界を制御することによっ
て、環境温湿度、転写材の種類、特性にかかわらず常時
安定して良好な転写を遂行することが可能となり、良質
の画像を得るのに顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施態様を示す画像形成装置の、特に
像担持体近傍部位を示す概略側面図

【図２】濃度計の要部を示す斜視図

【図３】転写帯電器とパターン電極の外観を示す斜視図

【図４】パターン電極の斜視図

【図５】イオン流を制御する手段を示す説明図

【図６】他の実施態様を示す要部の概略側面図

【図７】パターン電極の斜視図

【図８】さらに他の実施態様を示す要部の概略側面図

【図９】本発明のさらに他の実施態様を示す要部の概略
側面図

【図１０】また他の実施態様を示す要部の概略側面図

【図１１】本発明による転写バイアス制御の仕方を示す
実施態様の説明図

【図１２】他の実施態様を示す多色画像形成装置の要部
の概略側面図

【図１３】「図１１」に示すトナー帯電量測定部分のみ
を示す図

【図１４】トナー帯電量と現像電流直流分との関係を示
すグラフ

【図１５】転写材の体積抵抗と現像電流を測定するタイ
ミングチャート

【図１６】他の実施態様を示す画像形成装置の転写部位
を示す概略側面図

【図１７】転写材の体積抵抗を測定するための電極ロー
ラの断面図

【図１８】さらに他の実施態様を示す画像形成装置の概
略側面図

【図１９】本発明のまたさらに他の実施態様を示す多色
画像形成装置の現像、転写部位近傍の概略側面図

【図２０】同上制御手段を示すブロツク図

【図２１】湿度とトナーのトリボの関係を示すグラフ

【図２２】トナー濃度センサ出力とトナー量との関係を
示すグラフ

【図２３】トナーのトリボと最適転写電流との関係を示
すグラフ

【図２４】他の実施態様たる画像形成装置の概略側面図

【図２５】公知の画像形成装置の像担持体周辺の構成を
略示する側面図

【図２６】トナー濃度と最適電界の関係を略示するグラ
フ

【図２７】転写材表面電位と像担持体表面電位との関係
における、画像濃度と差電流との関係を説明する図

【図２８】差電位と転写効率との関係を示す説明図

【図２９】

【図３０】及び

【図３１】夫々湿度と、トナー帯電量、転写材の体積抵
抗値、最適転写バイアスとの関係を示すグラフ

【図３２】転写材の体積抵抗値と最適転写バイアスとの
関係を示すグラフ

【符号の説明】１像担持体５転写帯電器５Ｃパターン電極９濃度計１０濃度メモリー１１演算回路１２電極制御回路１３画像メモリー１４画像読み取り装置１５高圧制御回路１６高圧電源２ー３濃度センサ２ー４アンプ２ー５ＤーＴ変換回路２ー６メモリー２ー７演算回路２ー８ＴーＶ変換回路２ー９スイッチ懐炉２ー１０ランプ回路２ー１１電流源回路２ー１２電界形成部材３ー３像担持体３ー７転写ドラム３ー２１転写ブラシ３ー３２、３ー３３電極ローラ対３ー３６電流測定回路３ー３７電源３ー３８アナログスイッチ３ー３９Ａ／Ｄコンバータ３ー４０ＣＰＵ３ー４１Ｄ／Ａコンバータ３ー４２転写電源４ー１現像装置１００濃度センサ１０１トナー量測定回路１０２現像電流測定回路１０３現像バイアス電源１０４コントローラ１０６転写制御回路１０７転写電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者常見健夫東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】帯電電位に応じてトナー像を形成する像担
持体と、電界によって前記トナー像を転写材に転写させ
る転写手段と、前記トナー像のトナー濃度を測定する手
段とを備えた画像形成装置において、像担持体上のトナ
ー濃度に応じて転写電界を制御する手段を設けたことを
特徴とする画像形成装置。
【請求項２】帯電電位に応じてトナー像を形成する像担
持体と、電界によって前記トナー像を転写材に転写させ
る転写手段とをそなえた画像形成装置において、デジタ
ル的に画像を読み取る画像読み取り手段と、これによっ
て読み取られた画像信号を蓄積する手段と、該画像信号
に応じて転写電界を制御する手段を備えたことを特徴と
する画像形成装置。
【請求項３】主走査方向の走査ラインごとに平均画像濃
度を検知し、各ライン転写時にはこの濃度に応じて転写
電界を制御する「請求項２」記載の画像形成装置。
【請求項４】主走査方向の１ラインを２個以上に分割
し、分割した各領域の平均画像濃度に応じて、対応する
領域の転写時には各転写電界を制御する「請求項３」記
載の画像形成装置。
【請求項５】像担持体上に静電的に形成したトナー像
を、電界によって転写材に転写する工程を含む画像形成
装置において、転写材に形成された画像の画像濃度を検
知する検知手段と、該検知手段の検知量に応じて転写電
界を制御する手段をそなえたことを特徴とする画像形成
装置。
【請求項６】転写電界を形成する手段にランプ電流を流
して転写を行った後、その転写画像の画像濃度を検知
し、画像濃度が最大となる転写電流値を転写電界形成手
段の電源が出力する手段を設けてなる「請求項５」記載
の画像形成装置。
【請求項７】像担持体に形成したトナー像を、転写材担
持体に担持する転写材に少なくとも２回重畳転写する画
像形成装置において、転写ごとに転写した画像濃度を検
知する手段と、各検知量に応じて各転写時の転写電界を
制御する手段を備えたことを特徴とする「請求項５」画
像形成装置。
【請求項８】転写電界を形成する手段にランプ電流を流
して転写を行った後、各転写時毎に最大画像濃度が得ら
れる転写電流を転写電界形成手段の電源が出力する手段
を設けてなる「請求項７」記載の画像形成装置。
【請求項９】トナー像を形成する像担持体と、電界によ
って前記トナー像を転写材に転写する工程を含む画像形
成装置において、転写に先立って転写材のインピーダン
ス乃至はこれに応動する物理量を検知する検知手段と、
現像時に現像手段と像担持体間に流れる現像電流を検知
する検知手段とをそなえ、これら両検知手段の検知量に
応じて転写電界形成手段に印加する転写バイアスを制御
することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】像担持体に形成したトナー像を、電界に
よって転写材に転写する工程を含む画像形成装置におい
て、現像電流を検知する検知手段と、像担持体上のトナ
ー像の画像濃度を検知する手段とをそなえ、これら両検
知手段の検知量に応じて転写電界形成手段の電源出力を
制御することを特徴とする画像形成装置。