(57)【要約】【課題】定着部での加圧ローラの熱膨張により加圧ローラの周速度が変化した場合であっても、ループセンサを用いずに、コストアップすることなく転写効率の低下を防ぎ、良好な画像を出力する。【解決手段】定着手段１２に通紙される記録材Ｐの通紙枚数と前回の画像形成終了後からの経過時間から求められる通紙履歴に応じて転写制御手段５ｂによる転写電源５ａの制御を変更する。【選択図】図９
2014119465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体上のトナー像を転写位置にて記録材に転写する転写手段と、
前記転写手段に電圧を印加する転写電源と、
前記転写電源を制御する転写制御手段と、
前記記録材に転写されたトナー像を定着ニップ部にて挟持搬送して記録材上に定着させる定着手段と、を有し、
前記転写位置と前記定着ニップ部との間の距離は、搬送可能な記録材の中で所定のサイズの記録材の搬送方向の長さより短く構成されており、前記像担持体と前記定着手段を同一の駆動源で駆動する画像形成装置において、
前記定着手段に通紙される前記記録材の通紙枚数と前回の画像形成終了後からの経過時間から求められる通紙履歴に応じて前記転写制御手段による前記転写電源の制御を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記通紙履歴が所定の値まで増加する場合、前記転写制御手段による前記転写電源の制御は電圧を増加させる、あるいは前記通紙履歴が所定の値から減少する場合、前記転写制御手段による前記転写電源の制御は電圧を減少させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記転写制御手段による前記転写電源の制御は、前記記録材の搬送方向先端が前記定着手段の前記定着ニップ部に到達してから、前記記録材の搬送方向後端が前記転写手段を抜けるまでの間で、転写電圧値又は電流値が一定の転写電圧値又は一定の電流値に変更されるか、又は、連続的に変更される、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。
【請求項４】
前記転写電源は定電圧制御手段であり、前記転写制御手段は、前記転写電源の転写電圧を補正することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記転写電源は定電流制御電源であり、前記転写制御手段は、前記転写電源の転写電流を補正することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記定着手段は、定着回転体と、弾性層を有する加圧ローラとを備え、
前記定着回転体は、定着フィルムと、ヒータと、ヒータホルダと、
を有する請求項１〜５のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記転写手段は、前記像担持体と前記転写位置にて圧接することを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた複写機等の画像形成装置においては、感光ドラムなどの像担持体上に形成された静電潜像を、現像装置にてトナーを付着させてトナー像として可視化する。そして、感光ドラムと転写ローラとで形成される転写位置（転写ニップ部）にて、転写ローラに所定の転写電圧を印加し、給紙部より転写ニップ部に供給された記録材にトナー像を転写させている。その後、転写ニップ部に搬送された記録材は、感光ドラムから曲率分離し、加熱体と加圧体とで形成される定着装置の定着部にて記録材上のトナー像を定着させる。
【０００３】
ここで、定着手段を形成する加圧体として加圧ローラ等の弾性層を持つローラを用いて、定着部（定着ニップ部）で記録材を挟持搬送している定着装置では、定着装置の熱により加圧ローラの弾性層であるゴム層が膨張し、ローラ径が変化する。ローラ径が変化することにより加圧ローラの周速度が変化し、定着ニップ部での記録材の搬送速度が変化する。定着ニップ部の温まり具合によって加圧ローラの周速度が変化し、転写ニップ部の感光ドラムもしくは転写ローラの周速度と異なる場合、転写ニップ部と定着ニップ部間の距離が記録材よりも短い構成では、定着ニップ部に記録材が到達してからの定着ニップ部での記録材の搬送速度によって、転写後の記録材の姿勢が異なる。記録材の姿勢により、感光ドラムからの記録材の分離ポイントが変化し、感光ドラムと記録材との接触幅が異なる。その結果、同じ転写電圧でも転写に必要な電流値の不足や、逆に電流の過剰供給となり、トナー像の記録材への転写性が低下し、最適な転写効率が得られない。
【０００４】
これに対し、特許文献１によると、定着ニップ部と転写ニップ部の間にループセンサを設け、転写ニップ後のループ量を検知し、定着ニップ部でのローラの周速度を制御し、記録材のループを所定量に保持することで、転写後の記録材の姿勢を一定にし、高い転写効率を保っていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−９７６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、近年、使用環境やユーザーニーズに対応する為、画像形成装置の開発には、コストダウンや小型化が求められる。そのため、装置内のスペースの削減や部品点数の削減により、ループセンサの削減や、定着部と転写部の駆動源の共通化により、定着部と転写部でのローラの周速度を十分に制御することが困難であるという問題が挙げられていた。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、定着部での定着手段の熱膨張により定着手段の周速度が変化した場合であっても、ループセンサを用いずに、コストアップすることなく転写効率の低下を防ぎ、良好な画像を出力することのできる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上のトナー像を転写位置にて記録材に転写する転写手段と、前記転写手段に電圧を印加する転写電源と、前記転写電源を制御する転写制御手段と、前記記録材に転写されたトナー像を定着ニップ部にて挟持搬送して記録材上に定着させる定着手段と、を有し、前記転写位置と前記定着ニップ部との間の距離は、搬送可能な記録材の中で所定のサイズの記録材の搬送方向の長さより短く構成されており、前記像担持体と前記定着手段を同一の駆動源で駆動する画像形成装置において、前記定着手段に通紙される前記記録材の通紙枚数と前回の画像形成終了後からの経過時間から求められる通紙履歴に応じて前記転写制御手段による前記転写電源の制御を変更することを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、定着部での定着手段の熱膨張により定着手段の周速度が変化した場合であっても、ループセンサを用いずに、コストアップすることなく転写効率の低下を防ぎ、良好な画像を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施形態の概略構成断面図である。
【図２】加圧ローラの温度と外径の変化を示す図である。
【図３】転写ニップ部と定着ニップ部での記録材の様子を示す概略断面図である。
【図４】転写ニップ部での記録材の姿勢を示す概略断面図である。
【図５】転写ニップ部での記録材の姿勢による転写効率と転写電圧の関係を示す図である。
【図６】通紙枚数と加圧ローラの感光ドラムに対する周速度差の関係を示す図である。
【図７】従来例における通紙枚数と転写効率の関係を示す図である。
【図８】プリント動作における通紙枚数カウントのカウントについて説明するフローチャートである。
【図９】本発明の実施例１に係る通紙枚数カウントと転写電圧の補正値の関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施例１に係る転写電圧の補正を行うタイミングチャートを示す図である。
【図１１】本発明の実施例１に係る転写効率の効果を従来例と比較した図である。
【図１２】感光ドラムと記録材の接触幅と時間の関係を示す図である。
【図１３】本発明の実施例２に係る転写電圧の補正を行うタイミングチャートを示す図である。
【図１４】本発明の実施例２に係る記録材中の転写効率の効果を従来例と比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１２】
［１．画像形成装置Ｍ］
図１に、本発明に係る画像形成装置Ｍの一実施例を示す。本実施例にて本発明に係る画像形成装置はレーザービームプリンタとされる。
【００１３】
まず、図１を参照して、レーザービームプリンタとされる画像形成装置の概略構成を説明する。
【００１４】
図１に示す画像形成装置は、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）１を備えている。感光ドラム１は、ＯＰＣ（有機光半導体）、アモルファスセレン、アモルファスシリコン等の感光材料を、アルミニウムやニッケルなどで形成されたシリンダ上のドラム基体上に設けて構成したものである。感光ドラム１は、回転自在に支持されており、像担持体駆動手段である駆動源ｍ１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。ここで、駆動源ｍ１は、後述する定着手段１２の加圧回転体である加圧ローラ１２ｂを駆動する定着手段駆動手段でもある。
【００１５】
感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電装置２、露光手段３、現像装置４、転写装置５、クリーニング装置６が配設されている。
【００１６】
また、画像形成装置Ｍの下部には、紙等の記録材Ｐを収納した給紙カセット７が配設されている。また、記録材Ｐの搬送経路に沿って順に、給紙ローラ８、搬送ローラ９、トップセンサ１０、搬送ガイド１１、定着装置１２、排紙センサ１３、搬送ローラ１４、排紙ローラ１５、排紙トレイ１６が配置されている。
【００１７】
次に、上述構成の画像形成装置Ｍの動作を説明する。
【００１８】
駆動源ｍ１によって矢印Ｒ１方向に回転駆動された感光ドラム１は、帯電ローラとされる帯電装置２によって所定の極性、所定の電位に感光ドラム１の表面を一様に帯電される。帯電後の感光ドラム１は、その表面に対しレーザー光学系等の露光手段３によって画像情報に基づいた画像露光Lがなされ、露光部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、現像装置４によって現像される。現像装置４は、現像ローラ４ａ、トナー収納部４ｂを有し、この現像ローラ４ａに現像バイアスを印加して感光ドラム１上（像担持体上）の静電潜像にトナーを付着させトナー像として現像（顕像化）する。
【００１９】
トナー像は、転写位置Ｎｔにて転写装置５によって紙等の記録材Ｐに転写される。本実施例にて、限定されるものではないが、転写装置５は転写ローラとされる。転写ローラ５は、感光ドラム１に従動回転するように、不図示の転写加圧バネにより感光ドラム１に圧接され、感光ドラム１との間に転写ニップ部（転写位置）Ｎｔを構成する。記録材Ｐは、給紙カセット７に収納されており、給紙ローラ８によって１枚ずつ給紙され、搬送ローラ９によって搬送され、トップセンサ１０を介して、感光ドラム１と転写ローラ５との間の転写ニップ部Ｎｔに搬送される。このとき記録材Ｐは、トップセンサ１０によって記録材Ｐの先端が検知され、感光ドラム１上のトナー像と同期がとられる。転写ローラ５には、転写電源５ａからトナーの帯電極性とは逆極性の転写電圧が印加され、感光ドラム１上のトナー像が記録材Ｐ上の所定の位置に転写される。
【００２０】
転写電源５ａより印加される転写電圧は、転写制御手段５ｂによるＡＴＶＣ（Ａｃｔｉｖｅ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御により決定される。ここで、このＡＴＶＣ制御について簡単に説明する。これは、プリント前回転時に、転写ローラ５に接続された転写電源から電圧を印加し、帯電後の感光ドラム１に対して所定の電流が流れるように電圧値を制御し、目標電流値に到達した段階の電圧値をＶ０として記録する。この値をもとに実際の画像形成動作中の転写電圧値Ｖｔを決定する制御方法である。これにより転写ローラの抵抗値のばらつきや抵抗変動に応じて適した転写電圧の値を決定することができる。
【００２１】
転写によって表面に未定着トナー像を担持した記録材Ｐは、搬送ガイド１１に沿って定着装置１２に搬送され、ここで未定着トナー像が加熱、加圧されて記録材Ｐ表面に定着される。
【００２２】
本実施例における定着装置１２は、可撓性のエンドレスベルトを定着フィルム１２ａとする、加圧ローラ駆動方式の定着装置１２である。この定着装置１２は、定着フィルム１２ａと、加圧ローラ１２ｂと、セラミックヒータ（以下、「ヒータ」という。）１２ｃと、ヒータホルダ１２ｄを主要構成部材として構成されている。定着フィルム１２ａは、フィルム状の定着回転体であり、定着フィルム１２ａに当接された加圧回転体としての加圧ローラ１２ｂに当接している。定着フィルム１２ａを介してトナーを加熱するヒータ１２ｃは、ヒータ支持部材であるヒータホルダ１２ｄによって支持されている。
【００２３】
加圧ローラ１２ｂは、金属製の芯金の外周面に、シリコーンゴム等の弾性を有する耐熱性の弾性層を設け、最表層にはフッ素樹脂等の離型性の高い材料を用いた離型層を設けたものである。加圧ローラ１２ｂは、不図示の加圧バネで離型層の外周面により下方から定着フィルム１２ａをヒータ１２ｃに押し付けて、定着フィルム１２ａとの間に定着ニップ部Ｎｆを形成している。加圧ローラ１２ｂが駆動源ｍ１により回転駆動されることで、加圧ローラ１２ｂと定着フィルム１２ａとの定着ニップ部Ｎｆの圧接摩擦力により定着フィルム１２ａに回転力が作用する。これにより、定着フィルム１２ａがその内面がヒータ１２ｃの下向き面に密着して摺動しながら矢印Ｒ１２ａ方向に従動回転する。
【００２４】
定着ニップ部Ｎｆでの記録材Ｐの表面（記録材上）の未定着トナーの定着は以下のように行われる。
【００２５】
加圧ローラ１２ｂが回転駆動され、それに伴って定着フィルム１２ａが従動回転状態になる。またヒータ１２ｃに電力が供給され、ヒータ１２ａが昇温して所定の温度に立ち上がり温調された状態になる。この状態において、定着ニップ部Ｎｆの定着フィルム１２ａと加圧ローラ１２ｂとの間に未定着トナー像を担持した記録材Ｐが導入される。定着ニップ部Ｎｆにおいて記録材Ｐのトナー像担持面側が定着フィルム１２ａの加圧ローラ１２ｂとの当接面である外面に密着して定着フィルム１２ａと一緒に定着ニップ部Ｎｆを挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において、ヒータ１２ｃの熱が定着フィルム１２ａを介して記録材Ｐに付与され、記録材Ｐ上の未定着トナー像が記録材Ｐ上に加熱、加圧されて溶融定着される。定着ニップ部Ｎｆを通過した記録材Ｐは定着フィルム１２ａから曲率分離される。
【００２６】
トナー像定着後の記録材Ｐは、搬送ローラ１４によって搬送され、排紙ローラ１５によって画像形成装置上面の排紙トレイ１６上に排出される。
【００２７】
一方、トナー像転写後の感光ドラム１は、記録材Ｐに転写されないで表面に残ったトナー（転写残トナー）がクリーニング装置６のクリーニングブレード６ａによって除去され、次の画像形成に供される。
【００２８】
以上の動作を繰り返すことで、次々と画像形成を行うことができる。
【００２９】
[２．転写後の記録材姿勢]
次に、加圧ローラの表面温度と転写ニップ部Ｎｔでのトナー像転写後の記録材Ｐの姿勢の変化と転写効率の関係について、図２から図５を用いて説明する。
【００３０】
本発明を適用する画像形成装置Ｍにおいて、感光ドラム１と加圧ローラ１２ｂは、共通の駆動源ｍ１により回転駆動され、不図示の駆動伝達部材によって加圧ローラ１２ｂの周速度が感光ドラム１の周速度に対し１００％となるように設定されている。
【００３１】
ここで、定着装置１２にて記録材Ｐを搬送する加圧ローラ１２ｂの弾性層は、定着装置１２の温まり具合に応じて熱膨張を起こし、加圧ローラ１２ｂの外径が変化する。図２に、本実施例で用いる加圧ローラ１２ｂの表面温度ｔ（℃）と加圧ローラ外径の関係を示す。本実施例では、２５℃での外径が１８．００ｍｍとなる加圧ローラ１２ｂを用いている。図２によれば、加圧ローラ１２ｂの表面温度ｔが上昇するに従って、外径が上昇している。そのため、加圧ローラ１２ｂの外径と線形関係にある加圧ローラ１２ｂの周速度も、同様に上昇する。
【００３２】
図３は、本発明を適用する画像形成装置Ｍにおいて、記録材Ｐの転写ニップ部Ｎｔと定着ニップ部Ｎｆの転写定着間Ｎｔ−Ｎｆの搬送状態を示す図である。また、図４は転写ニップＮｔ後の記録材Ｐの姿勢と、感光ドラム１と記録材Ｐとの接触幅Ｗを示す図で、図５は、図４に示す接触幅Ｗ（Ｗａ、Ｗｂ）別の転写電圧と転写効率の関係を示す図である。
【００３３】
ここで、転写効率は以下の式１で定義される。
【００３４】
【数１】
2014119465.tif 000003
【００３５】
本発明の画像形成装置では、転写位置（転写ニップ部）Ｎｔと定着ニップ部Ｎｆの間の距離は、記録材Ｐの搬送方向の長さより短くされる。ここで、記録材Ｐとは装置に搬送可能な記録材の中で所定のサイズの記録材のことであり、所定サイズの記録材より小さい記録材に対しては、上記距離は相対的に長くなる。
【００３６】
従って、定着装置１２が十分に冷えたコールド状態から印刷を開始した場合、図３（ａ）のように転写定着間Ｎｔ−Ｎｆの記録材Ｐはループを持った状態で搬送される。この時、転写ニップＮｔを通過後の記録材Ｐの姿勢は、図４のＡのようになり、感光ドラム１とは比較的狭い接触幅Ｗａで接触する。この状態の記録材Ｐに対し、転写電圧と転写効率との関係を示したのが図５中のＡである。転写効率が最も高くなる転写電圧値をＶａとする。ここで、転写効率が８０％より低いと、感光ドラム１上のトナー像が記録材Ｐに十分に転写されずに濃度ムラやラインの欠けが発生する。そのため、転写効率が８０％より低い場合は転写効率の不良レベルとし、転写効率がそれ以上の場合を良好レベルとすると、接触幅Ｗａのときは、転写電圧がＶａＬからＶａＨの範囲で良好レベルとなる。転写電圧がＶａＬよりも低い場合、転写に必要な電流値が不足する転写抜けという現象が起こり、転写効率が不良レベルとなる。また転写電圧がＶａＨよりも高い場合、感光ドラム１へ過剰な転写電流が流れ、トナーの極性が反転し転写されない再転写という現象が起こり、転写効率が不良レベルとなる。このように、記録材Ｐが感光ドラム１と接触幅Ｗａで接触している状態では、転写電圧がＶａＬからＶａＨの範囲で良好な転写効率が得られる。
【００３７】
しかし、連続通紙中や、通紙直後に印刷を開始した場合といった、定着装置１２が温まったホット状態では、加圧ローラ１２ｂの弾性層が熱膨張し、加圧ローラ１２ｂの外径がコールド状態の外径よりも大きくなり、加圧ローラ１２ｂの周速度が上昇する。加圧ローラ１２ｂの周速度が上昇し、感光ドラム１の周速度を上回ると、転写後の記録材Ｐは、定着装置１２に到達後、膨張して周速度の増した加圧ローラ１２ｂによって引っ張られることになる。これにより、転写定着間の記録材Ｐの姿勢は、図３（ｂ）のように加圧ローラ１２ｂと感光ドラム１とで張られた状態となる。この時、転写ニップＮｔを通過後の記録材Ｐの姿勢は、図４のＢのように、感光ドラム１に巻き付いた状態となり、コールド状態での接触幅Ｗａよりも広い接触幅Ｗｂで感光ドラム１と接触する。記録材Ｐと感光ドラム１との接触幅Ｗが増すと、転写ニップＮｔ通過後も記録材Ｐが感光ドラム１と接触している時間が増す。その結果、接触幅Ｗａのときと同じ転写電圧Ｖａをかけると、感光ドラム１へ過剰な転写電流が流れ、再転写が起こり、転写効率が低下する。そのため、記録材Ｐが感光ドラム１と接触幅Ｗｂで接触している状態では、転写効率は、図５のＢのように、転写電圧がＶａよりも低いＶｂで最大となり、ＶｂＬからＶｂＨの範囲で良好な転写効率が得られる。このとき、ＶａＬよりもＶｂＨの値が低い為、記録材Ｐと感光ドラム１との接触幅ＷがＷａからＷｂまで変化する場合、両者で両立できる転写電圧値は無く、転写効率の不良レベルが発生する。
【００３８】
以上のように、定着装置１２の温まり具合によって、加圧ローラ１２ｂの周速度が上昇し、記録材Ｐと感光ドラム１との接触幅Ｗが変化することにより、良好な転写効率を得る為の転写電圧値が異なり、転写効率の低下が起こる。
【００３９】
[３．通紙枚数による加圧ローラ外径と転写効率]
次に、通紙枚数による加圧ローラ外径および転写効率の変化について、図６および図７を用いて説明する。転写部１２の構成は、加圧ローラ硬度５０度（Ａｓｋｅｒ Ｃ １ｋｇ荷重時）、加圧バネのバネ力１４ｋｇｆの定着装置１２と、転写ローラ硬度３０度（Ａｓｋｅｒ Ｃ １ｋｇ荷重時）、転写加圧バネ６００ｇである。この転写部１２で、搬送速度を１５０ｍｍ／ｓｅｃ、ヒータ１２ｃの温度を２００℃に設定された場合での、連続通紙による通紙枚数と加圧ローラ外径の感光ドラム１に対する周速度比を図６に示した。また、通紙枚数と転写効率の関係を図７に示す。転写効率は、２５％ＣｏｔｔｏｎＣｏｎｔｅｎｔ９０ｇ紙を用い、３２．５℃／８０％の高温高湿環境下で、３ｃｍ幅の帯状画像を記録材通紙方向に等間隔で５本印字させたときの転写効率を印字範囲で平均し求めた。ここで、転写効率が８０％より低いと、感光ドラム１上のトナー像が記録材Ｐに十分に転写されずに濃度ムラやラインの欠けが発生する為、転写効率が８０％より低い場合は転写効率の不良レベルとし、転写効率がそれ以上の場合を良好レベルとする。図６において、例えば、通紙枚数が５枚の場合、加圧ローラ１２ｂの周速度は感光ドラム１に対して１０１％と微増であるのに対し、通紙枚数が増え、７０枚となると、１０５％まで増加している。これは、通紙枚数が増えるに従い、加圧ローラ１２ｂの弾性層における蓄熱量が増え、それに伴って加圧ローラ１２ｂの外径が増しているからである。これにより、加圧ローラ１２ｂの周速度が、感光ドラム１の周速度を上回り、転写後の記録材Ｐの姿勢が感光ドラム１に近づき、感光ドラム１と記録材Ｐとの接触幅Ｗが増加する。そのため、図７のように、通紙枚数に応じて転写効率も低下していく。
【００４０】
尚、本例では、通紙枚数７０枚以上では、蓄熱量は飽和し、周速度比は一定となった。
【００４１】
［実施例１］
実施例１について、図８から図１０を用いて説明する。本実施例では、加圧ローラ１２ｂの温まり具合を、通紙枚数カウントを用いて推定し、定着ニップ部Ｎｆでの加圧ローラ１２ｂの周速度の変化による記録材の姿勢の変化に応じて転写電源５ａの転写制御を変更する制御手段１００（図１参照）が設けられる。制御手段１００は、詳しくは後述するが、通紙される記録材Ｐの通紙枚数と、前回のプリント終了後からの経過時間から求められる通紙履歴に基づいて、転写制御手段５ｂを制御する。これにより、感光ドラム１と記録材Ｐの接触幅Ｗに応じた最適な転写制御を行い、転写効率の低下を防ぐ。
【００４２】
まず、加圧ローラ１２ｂの温度を推定する為に用いる通紙枚数カウントについて説明する。本実施例で用いる通紙履歴である通紙枚数カウントは、制御手段１００によりプリント動作時には通紙枚数に応じて１つずつカウントが加算され、一連のプリント終了後には、以下の式より計算される時間に従い、プリント終了後からの経過時間に応じてカウントが減算される。常温環境において、加圧ローラ１２ｂの温度は、所定時間、本実施例では、例えば、６分後にプリント開始時の温度と同じ温度に戻る。又、前述のように、連続通紙枚数７０枚にて加圧ローラの温度上昇も飽和し、加圧ローラと感光ドラムとの周速度が飽和する。
【００４３】
以上のことにより、Ｔｎがプリント終了時のカウント数Ｃｎｐからカウントが１減るまでに経過する時間とすると、下記式が成り立つ。
【００４４】
Ｔｎ＝３６０／７０（秒）
ΔＣｎ＝Ｔ／Ｔｎ・・・（式２）
ここで、Ｔは、直前のプリント終了からプリント再開（通紙再開）までの経過時間であり、ΔＣｎは、経過時間に伴って減るカウント数である。
【００４５】
式２で表されるプリント終了後の経過時間ＴとカウントΔＣｎの関係は、ある時間経過後に通紙を再開したときの加圧ローラ１２ｂ表面温度の値と、同等の温度を示す連続プリント時のカウントより実験的に求められる。
【００４６】
この式を用いることにより、経過時間Ｔと直前のプリント終了時のカウンタＣｎｐにより、制御手段１００は、通紙再開時の通紙枚数カウントＣｎを求めることができる。
【００４７】
Ｃｎ＝Ｃｎｐ−ΔＣｎ・・・（式３）
例えば、上述のように、Ｔｎ＝３６０／７０≒５秒とし、画像形成装置を起動し、１００枚連続プリントをした終了後、５分（Ｔ）を経過した後（経過時間Ｔ＝３００秒）は、式２よりΔＣｎ＝６０枚である。よって、プリント再開、つまり通紙を再開した場合の再開開始時の通紙枚数カウントＣｎ値は、式３により求められる。但し、７０枚を超える連続プリント数（本例の場合は１００枚）であっても、熱上昇は、７０枚止まりである（図６）。
【００４８】
従って、
Ｃｎｐ＝１００⇒Ｃｎｐ＝７０
Ｃｎ＝Ｃｎｐ−ΔＣｎ＝７０−（３００／５）＝１０
尚、Ｔが６分を経過した場合には、熱上昇はなくなるので、Ｃｎは０とされる。
【００４９】
上記の通紙枚数カウントについて、図８のフローチャートを用いて更に説明する。
【００５０】
例えば、朝一番などとされるように、画像形成装置を初めて起動し、プリント作業を開始する。制御手段１００では記憶部に記憶されているプリント終了時のカウントＣｎｐ＝０が設定される。そして、プリント動作を行う（ステップ１）。プリント１枚ごとにプリント数が増加カウント（インクレメント）される。同時に、制御手段１００は、転写制御手段５ｂに作用し、転写電源５ａを制御する（ステップ２）。プリントが終了するがどうか判断（ステップ３）し、プリント動作を継続する場合は、ステップ２に戻る。所定枚数のプリント動作が終了した場合は、画像形成装置は待機状態となり、記憶部にてプリント終了時のカウントＣｎｐを記憶する。又同時に、制御手段１００によりプリント終了後からの経過時間Ｔの計測が開始される（ステップ４）。次に、経過時間Ｔが３６０秒よりも長いかどうか判断される（ステップ５）。
【００５１】
ステップ５にて、経過時間Ｔが３６０秒以下だった場合においてプリントが再開されるかどうか判断される（ステップ６）。ステップ６にてプリントが再開ではなかった場合はＣｎｐ値を０に戻し、動作を終了する。プリント再開の場合は、プリント再開時の通紙枚数カウントＣｎが計算される（ステップ７）。ステップ８にてプリント動作が開始され、ステップ７で計算されたＣｎに基づき転写制御され、Ｃｎ値がＣｎｐ値へと読み替えられ、ステップ２に戻る。
【００５２】
ステップ５にて経過時間Ｔが３６０秒よりも大きく、プリント再開の場合は、ステップ１に戻る。また、プリントが再開されない場合はＣｎｐ値を０に戻し、動作を終了する。
【００５３】
上述のように、転写効率の低下を防ぐ為、記録材Ｐが定着装置１２に到達してからの転写電圧の値を、枚数カウンタに応じて、補正する（ステップ２、８）。ここで、図９で示される補正値は、以下のように求められた。本実施例において、上記条件で検討を行うと、図６のように、通紙枚数カウントが７０以上のホット状態になると、感光ドラム１に対する加圧ローラ１２ｂの周速度比が１０５％で飽和した。また、通紙枚数カウントＣｎが０のコールド状態において転写効率が最大となる転写電圧値と、通紙枚数カウントＣｎが７０のホット状態において転写効率が最大となる転写電圧値との差ΔＶが２００Ｖであっ
た。そのため、補正値の最大値を−２００Ｖとし、図６の通紙枚数と周速度比の関係に則って、通紙枚数カウント毎の補正値を決定した。
【００５４】
図９の補正値に従い、ＡＴＶＣで求めた転写電圧Ｖｔを補正する。図１０に、転写電圧補正を行うタイミングチャートを示す。この補正は、記録材Ｐ先端が転写ニップＮｔを通過後、定着ニップＮｆに到達した段階で行われる。そのタイミングは、トップセンサ１０にて記録材Ｐの先端位置を検知し、プロセススピードと転写定着間Ｎｔ−Ｎｆの距離から計算される。図９において、例えば通紙枚数カウントＣｎが５の場合は、加圧ローラ１２ｂの蓄熱量が少なく、外径変化も微増である為、ＡＴＶＣで求めたＶｔに対し、−５０Ｖを補正電圧として設定する。通紙枚数カウントＣｎが７０の場合は、加圧ローラ１２ｂの蓄熱量が多く、外径変化も大きい為、−２００Ｖを補正電圧として設定する。このように各通紙枚数カウントのＣｎ値に応じて設定された補正電圧値に従い、記録材Ｐ先端が定着ニップＮｆに到達した段階で、ＡＴＶＣで求めた転写電圧Ｖｔに対して補正を行う。
【００５５】
上述のように、通紙枚数カウントのＣｎ値に応じて、転写電圧の目標電圧値を補正する本実施例の効果を調べる為、搬送速度を１５０ｍｍ／ｓｅｃ、ヒータの温度を２００℃に設定し、転写電圧の補正の無い従来例と、通紙枚数カウントと転写効率の関係についての比較実験を行った。
【００５６】
結果を図１１に示す。ここで、転写効率は８０％以上が良好レベル、それより低い場合が不良レベルである。
【００５７】
まず、定着電圧Ｖｔに補正を加えない従来例については、通紙枚数カウントの値Ｃｎが進むに従って、加圧ローラ１２ｂの蓄熱量が増え、加圧ローラ１２ｂの外径が増えることにより、加圧ローラ１２ｂの周速度が感光ドラム１の周速度よりも増加し、記録材Ｐが定着ニップ部Ｎｆに到達してからの記録材Ｐの感光ドラム１からの分離ポイントが異なる。そのため、感光ドラム１と記録材Ｐの接触幅Ｗが異なり、最適な転写電圧値がＡＴＶＣよりもとめたＶｔの値からずれ、過剰な電流が感光ドラム１へと流れることで転写効率が低下し、不良レベルが発生している。
【００５８】
一方、本実施例では、加圧ローラ１２ｂの外径変化と相関のある通紙枚数カウントの値Ｃｎに基づいて転写電圧を補正するので、例えば通紙枚数カウントのＣｎ値が５の時のように加圧ローラ１２ｂの蓄熱量が比較的少なく、外径の変化も少ない場合には補正値を−５０Ｖと設定する。また、通紙枚数カウントのＣｎ値が７０の時のように加圧ローラ１２ｂの蓄熱量が多く、外径の変化も大きい場合には補正値を−２００Ｖと設定する。このことで、過剰な電流が流れることなく、転写電圧が適切に記録材Ｐに供給され、良好な転写効率を得ることができた。
【００５９】
このように、本実施例では、通紙枚数カウントのＣｎ値に応じて、転写電圧の補正値を設定するので、通紙枚数が増え、加圧ローラ１２ｂの外径が変化した場合であっても、適切な転写電圧を設定することができ、良好な転写効率を得ることができる。
【００６０】
なお、通紙枚数カウントのＣｎ値に応じた転写電圧の補正値を図９のようにしているが、これは本実施例での通紙枚数カウントのＣｎ値に対する適用例に過ぎず、各々の通紙枚数カウントに応じて異なる値を設定しても良い。
【００６１】
また、本実施例では、通紙枚数カウントが進み、加圧ローラ１２ｂの外径が変化すると、感光ドラム１と記録材Ｐとの接触幅Ｗが増加してゆく場合を記したが、画像形成装置の構成によっては、加圧ローラ１２ｂの外径が変化すると、転写ニップＮｔを通過後の記録材Ｐの姿勢が転写ローラ５側に巻き付き、感光ドラム１と記録材Ｐとの接触幅Ｗが減少していく場合もある。この状態では、記録材Ｐと感光ドラム１と接触している時間が減り、転写時に必要な電流を得ることができず、転写抜けが発生し易くなり、記録材Ｐへのトナー像の転写効率が落ちる。そのような場合では、通紙枚数カウントのＣｎ値に応じて補正値を増やしていく必要があるが、その場合も、本実施例のように、通紙枚数カウントのＣｎ値に応じて転写電圧を補正するという思想は変わらない。
【００６２】
［実施例２］
次に、実施例２について図１２から図１４を用いて説明する。本実施例では、通紙枚数カウントのＣｎ値に応じて、転写電圧の補正値を設定し、更に、記録材Ｐの搬送方向先端が定着ニップＮｆに到達してから、記録材Ｐの搬送方向後端が転写ニップＮｔを通過するまで、転写電圧の補正を連続的に行うことを特徴とする。また、実施例２は転写電圧の補正を記録材Ｐ内で連続的に行う部分のみが実施例１と異なるので、実施例１と重複する部分の説明は省略する。
【００６３】
実施例１では、通紙枚数カウントのＣｎ値に応じて転写電圧の補正値を設定し、記録材Ｐの先端が定着ニップＮｆに到達した段階で転写電圧の補正を実行した。この際、転写効率を記録材Ｐの印字範囲の平均として求めた。しかし、記録材Ｐは、定着ニップＮｆに到達してから、徐々に加圧ローラ５により引っ張られるので、記録材Ｐの転写後の姿勢も徐々に変化し、感光ドラム１と記録材Ｐとの接触幅Ｗは、図１２に示すように徐々に変化する。そのため、記録材Ｐ一枚に転写ニップＮｔを通過する間、同一の転写電圧をかけると、記録材Ｐの後端にかけて感光ドラム１に流れる電流が増加し、再転写が起こる。このことにより、記録材Ｐ後端にかけて転写効率が徐々に低下していく。また、実施例１のように、記録材Ｐ１枚の転写効率の平均値に合わせ転写電圧を補正する場合、平均的には転写効率を良化させることができるが、部分的に見ると、記録材Ｐの先端が定着ニップＮｆに到達直後は、実際は記録材Ｐと感光ドラム１の接触幅Ｗがそれほど変化していないにも係らず転写電圧が補正されるので、電流が不足し転写抜けが起こって転写効率が低下してしまう。また、記録材Ｐの後端が転写ニップＮｔを抜ける直前については、記録材Ｐと感光ドラム１との接触幅Ｗの変化が大きいため、転写電圧の補正が十分ではなく、電流が過剰に流れ再転写が起こって転写効率が低下してしまう。
【００６４】
そこで、本実施例では、通紙枚数カウントのＣｎ値に応じて、転写電圧の補正値を設定し、さらに、記録材Ｐの先端が定着ニップＮｆに到達してから、記録材Ｐの後端が転写ニップＮｔを通過するまで、転写電圧の補正を連続的に変化させて行うことを特徴とする。
【００６５】
図１３に、本実施例における転写電圧補正を行うタイミングチャートを示す。この補正は、記録材Ｐ先端が定着ニップＮｆに到達した段階から、記録材Ｐ後端が転写ニップＮｔを通過するまで連続的に行われる。補正を開始するタイミングは、トップセンサ１０にて記録材Ｐの先端位置を検知し、プロセススピードと転写定着間Ｎｔ−Ｎｆの距離から計算される。
【００６６】
上述のように、記録材Ｐの先端が定着ニップＮｔに到達してから、記録材Ｐの後端が転写ニップＮｆを通過するまで、転写電圧の補正を連続的に変化させる本実施例の効果を調べる為、以下のように設定し実験を行った。記録材Ｐの搬送速度を１５０ｍｍ／ｓｅｃ、ヒータの温度を２００℃に設定し、実施例１と同じ条件で、転写電圧の補正の無い従来例および、転写電圧の補正を記録材Ｐの先端が転写ニップＮｆに到達したときに行う実施例１との転写効率についての比較実験を行った。通紙枚数カウントのＣｎ値が７０のときの記録材Ｐの搬送方向での転写効率の結果を図１４に示す。ここで、転写効率は８０％以上が良好レベル、それより低い場合が不良レベルである。
【００６７】
図１４において、定着電圧Ｖｔに補正を加えない従来例については、記録材Ｐの先端が定着ニップＮｆに到達してから、徐々に感光ドラム１と記録材Ｐとの接触幅Ｗが広がるにつれて、感光ドラム１に流れる電流が過剰になり、再転写が起こる。このため、徐々に転写効率が下がっていき、不良レベルが発生する。また、記録材Ｐの先端が定着ニップＮｆに到達した段階で定着電圧の補正を実行する実施例１については、全体的には良好レベルの転写効率を得られている。しかし、部分的に見ると、記録材Ｐが定着ニップＮｆに到達した直後は、感光ドラム１と記録材Ｐとの接触幅Ｗがそれほど変化していないので、転写電圧の補正により転写に必要な電流が不足し、転写抜けが起こることにより転写効率が目標の８０％以下となる。また、記録材Ｐの後端が転写ニップＮｔを抜ける直前についても、転写電圧の補正が十分でなく、電流が過剰に流れている為、再転写が起こり転写効率を目標の８０％に維持することが難しい。
【００６８】
一方、本実施例では、通紙枚数カウントのＣｎ値に応じて、記録材Ｐの先端が定着ニップＮｔに到達してから、記録材Ｐの後端が転写ニップＮｆを通過するまで、転写電圧の補正値を連続的に変化させる。そのため、記録材Ｐが定着ニップＮｆに到達直後の、感光ドラム１と記録材Ｐの接触幅Ｗがそれほど広くないときには、転写電圧の補正を抑えることで転写抜けを防ぎ、転写効率の低下を防ぐことができる。また、記録材Ｐの後端が転写ニップＮｔ通過直前の、感光ドラム１と記録材Ｐの接触幅Ｗが広いときには、転写電圧の補正を大きく行うことで再転写を防ぎ、転写効率の低下を防ぐことができる。
【００６９】
このように、本実施例では、通紙枚数カウントのＣｎ値に応じて、転写電圧の補正値を設定し、更に、記録材Ｐの先端が定着ニップＮｆに到達してから、記録材Ｐの後端が転写ニップＮｔを通過するまで、転写電圧の補正値を連続的に変化させて補正する。そのため、記録材Ｐの一枚中で感光ドラム１と記録材Ｐの接触幅Ｗが変化する場合であっても、適切な転写バイアスを設定することができ、記録材Ｐの全体にわたり良好な転写効率を得ることができる。
【００７０】
［実施例３］
実施例１および２では、転写手段の制御については、転写電圧を制御するいわゆる定電圧制御を用いる場合について記述したが、本発明は、転写電流を定電流制御電源を制御するいわゆる定電流制御を用いる場合についても適用できる。定電流制御を用いた場合、定着装置１２の温まり具合によって、加圧ローラ１２ｂの周速度が上昇し、記録材Ｐと感光ドラム１との接触幅Ｗが変化すると、転写電流の値を制御することにより、転写電圧値が変化する。ホット状態で記録材Ｐと感光ドラム１との接触幅Ｗが増加する場合、感光ドラム１へ流れる電流値をコールド状態と同じ電流値に制御すると、転写電圧値が低下する。この状態では、記録材Ｐ上に転写された未定着トナー像の保持力が低下し、画像不良が発生してしまう。そのような場合では、通紙枚数カウントのＣｎ値に応じて転写電流に補正を加える必要があるが、その場合も、本実施例のように、通紙枚数カウントに応じて転写制御の転写電流値を補正するという思想は変わらない。
【符号の説明】
【００７１】
１        感光ドラム（像担持体）
５        転写ローラ（転写手段）
５ａ      転写電源
５ｂ      転写制御手段
１２      定着手段
１２ａ    定着フィルム（定着回転体）
１２ｂ    加圧ローラ（加圧回転体）
１２ｃ    セラミックヒータ
１２ｄ    ヒータホルダ
Ｐ        記録材
Ｎｔ      転写ニップ部（転写位置）
Ｎｆ      定着ニップ部
ｍ１      感光ドラムおよび加圧ローラ駆動源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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