(57)【要約】【課題】転写ローラを使用した画像形成装置において、通電繰り返し使用により、転写ローラの抵抗上昇が原因で発生する一次転写部での濃度低下や再転写及び二次転写部での飛び散りや放電跡を防止しつつ、転写ローラの長期使用を可能とする。【解決手段】一次転写部、又は二次転写部の抵抗の継時変化を検知する抵抗検知手段と、装置近傍の温湿度を検知する温湿度検知手段を備え、検知された温湿度に対応して、トナー像の転写中に印加する転写電流を決定するとともに、検知された抵抗を基に、転写部の抵抗が上昇するほど転写電流を減ずるように補正する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にトナー像が形成される像担持体と、該像担持体と圧接した転写部を形成し、転写バイアスが印加されることによって、該転写部にて転写媒体に前記像担持体から前記トナー像を転写させる転写手段と、前記転写部の抵抗の継時変化を検知する抵抗検知手段と、装置近傍の温湿度を検知する温湿度検知手段を備えた画像形成装置において、
検知された温湿度に対応して、トナー像の転写中に印加する転写電流を決定するとともに、検知された抵抗を基に、該転写電流を補正することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
転写部の抵抗が大きいほど、転写電流を小さく補正することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
上記転写手段が転写ローラである請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
上記転写手段は、像担持体から転写媒体としての中間転写体にトナー像を転写するために1次転写手段である請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
上記転写手段は、中間転写体から転写媒体としての転写材にトナー像を転写するために２次転写手段である請求項１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、電子写真方式又は静電記録方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置において、像担持体上に形成したトナー像を転写媒体である中間転写体又は転写材等に転写する際の、最適な転写バイアスの決定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば、電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体としての１個、又は複数個の感光体ドラムに静電潜像を形成し、該潜像をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナーにより順次現像して各色のトナー像を形成し、それらのトナー像を、一旦、転写媒体としてドラム状、又はベルト状の中間転写体上に重ねて転写（一次転写）した後、続いて手転写材に一括転写（二次転写）して記録画像を得る中間転写方式のフルカラー画像形成装置が知られている。
【０００３】
これらの装置では、一次転写又は二次転写が行われる転写工程において、転写手段として導電性の転写ローラ等が使用される。転写ローラは感光体ドラム、又は中間転写体に当接して使用され、放電によらず、電荷注入によりトナー像の転写に必要な電荷を付与するので、オゾン発生量が少ないという利点がある。
【０００４】
又、転写電荷、即ち転写電流は、トナー像の転写効率を十分に確保でき、放電に起因する転写像の乱れがない最適な電流に設定される。転写電流の最適設定については、特許文献１に記載されるように、画像形成の繰り返しに伴い磨耗減少する感光層の膜厚を検知して転写電流を徐々に増加するものや、特許文献２に記載されるように、環境湿度を検知して転写バイアスを最適に設定する方法が提示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２１８９７５号公報
【特許文献２】特開２００２−１３２０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、転写ローラの抵抗は、装置内で通電を繰り返し行う耐久使用に従い上昇していくことが知られている。特に、材料としてイオン導電剤や界面活性剤を分散させたイオン導電性の転写ローラを用いた場合、上記の抵抗上昇が生じ易い。
【０００７】
このように、抵抗が上昇するため、初期の抵抗値に対しトナー像の転写を行うのに最適な転写電流に設定していても、抵抗上昇後には同じ転写電流では、トナー像の転写が最適に行われないという問題が生じた。この理由を図２により説明する。
【０００８】
図２は、一次転写部を感光体１の軸方向に見た図で、一次転写ローラ７から感光体１に流れる電流分布を模式的に示したものである。一次転写ローラ７は、後述するように、芯金軸７ａの周囲に導電性スポンジゴムを付けたもので、中間転写ベルト６を挟んで感光体１に圧接しており、芯金軸７ａに高圧電源１７により一次転写バイアスを印加することで感光体１上のトナー像Ｔを中間転写ベルト６に転写する。トナー像が存在する画像域の単位長さ当りに流れる電流をＩ0、トナー像が存在しない非画像域の単位長さ当たりに流れる電流をＩ1、Ｉ2とする。（ａ）に示す、初期の転写ローラ抵抗が比較的低い場合は、トナー像自体持つ抵抗の影響を強く受け転写ローラ内部で画像域から非画像域に電流が逃げるため、Ｉ0は小さくなりＩ1、Ｉ2は大きくなる。
【０００９】
一方、（ｂ）に示す、耐久後の転写ローラ抵抗が上昇した場合は、抵抗上昇により非画像域への流出電流が減るため、初期に比べてＩ1’、Ｉ2’は減少しＩ0’は増大する。
【００１０】
従来、転写ローラの抵抗変化によらず、ローラ全体に流れる総電流Ｉt1を一定にしたため、初期と耐久後で画像域に流れる電流Ｉ0が変化し転写状態に差を生じた。初期抵抗でトナー像を最適に転写できる総電流Ｉt1に設定すると、耐久後に画像域の電流が増大し過電流による再転写が発生した。再転写は、中間転写ベルト上に一次転写したトナー像が次色の一次転写時に感光体に逆転移する現象で、次色の電流が高いほど感光体に戻りトナー量が多くなり、１色目トナー像の濃度低下を引き起こす問題である。更に、このような濃度低下が発生すると、転写ローラを交換してローラ抵抗を初期状態に戻す必要があり、転写ローラの使用寿命が短くなるという問題もあった。
【００１１】
特に、感光体として高硬度で繰り返し使用による磨耗が殆どないアモルファスシリコン感光体を使用した場合、感光体の抵抗変化はなく、転写ローラの抵抗変化が支配的となり、転写ローラの抵抗上昇を考慮した電流設定が重要となる。
【００１２】
又、上記では、一次転写における課題を述べたが、２次転写でも類似の課題がある。二次転写では中間転写ベルト上のトナー像を転写紙に転写するため、転写紙を挟んで二次転写ローラを中間転写ベルトに圧接し二次転写ローラに転写バイアスを印加する。このとき、転写紙が抵抗体となり通紙域（画像域）の電流が非通紙域（非画像域）に逃げるため、総電流Ｉｔ２を画像域のトナー像の転写が十分行える電流値に設定すると、耐久後、二次転写ローラの抵抗が上昇した場合に必要電圧が上昇し、中間転写ベルトと二次転写ローラの接触部上流の微小空隙で放電が起こりトナー像が乱れる放電跡と呼ぶ不良画像が発生した。
【００１３】
従来、温湿度により転写ローラの抵抗が変化することを利用して、ローラ抵抗を検知して温湿度を判定し転写バイアスを設定する方法があるが、ここでは耐久によりローラ抵抗が変化してしまうことが考慮されていなかった。
【００１４】
従って、本発明の目的は、転写ローラを使用した画像形成装置の一次転写部において、耐久後の再転写を防止することである。或は、一次転写部において、耐久後の放電跡を防止し、高品質で、転写ローラ寿命向上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】
【００１５】
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、下記の構成を特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１６】
表面にトナー像が形成される像担持体と、該像担持体と圧接した転写部を形成し、転写バイアスが印加されることによって該転写部にて転写媒体に前記像担持体から前記トナー像を転写させる転写手段と、前記転写部の抵抗の継時変化を検知する抵抗検知手段と、装置近傍の温湿度を検知する温湿度検知手段をそなえた画像形成装置において、検知された温湿度に対応して、トナー像の転写中に印加する転写電流を決定するとともに、検知された抵抗をもとに、該転写電流を補正することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、通電繰り返しにより抵抗上昇する転写ローラを使用した画像形成装置において、一次転写部又は二次転写部の抵抗を検知し、抵抗上昇に応じて作像中の転写電流を低下させるようにしたので、一次転写部においては濃度低下や再転写を防止し、二次転写部においては飛び散りや放電跡を防止しつつ転写ローラを長期に亘って使用することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して詳しく説明する。
【００１９】
＜実施の形態１＞
図１は本発明を適用した画像形成装置の一例の概略構成を示す。
【００２０】
本実施の形態では、複数色のトナー像を像担持体である感光体ドラム１に形成し、それを転写媒体としての中間転写体である中間転写ベルト６に重ねて一次転写し、その複数色の複合トナー像を二次転写部にて転写材Ｐに一括転写する。
【００２１】
先ず、画像形成装置全体構成について説明する。
【００２２】
図１において、感光体ドラム１は像担持体であり、矢線Ａ方向に回転し、感光体ドラム１の周囲に設けた帯電装置２、及び画像情報に基づいて露光する露光装置３により画像情報に応じた静電潜像が形成される。又、この感光体ドラム１の周囲にはイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色に対応した現像器を含む現像器ユニット８が配設されており、感光体ドラム１上に形成された静電潜像を上記の何れかの現像器で現像してトナー像を形成する。
【００２３】
本実施の形態では、感光体ドラム１には正極性に帯電するアモルファスシリコンを用いた。
【００２４】
感光体ドラム１の表面に当接されるよう配設された中間転写ベルト６は、複数の張架ローラ９〜１３に張架されて矢印Ｂの方向へ回動するようになっている。本実施の形態では、張架ローラ１０，１１は一次転写位置の近傍に配置され中間転写ベルト９の平坦な面を感光体ドラム１に当接させ、一次転写用のニップを形成する。又、張架ローラ１２は中間転写ベルト９の張力を一定に維持するためのテンションローラであり、不図示の加圧バネにより付勢されている。又、張架ローラ１３は、中間転写ベルト６を回転させる駆動ローラ１３であり、張架ローラ９は、二次転写ローラに１４に圧接し二次転写部を構成する二次転写対向ローラ（バクアップローラ）９である。
【００２５】
中間転写ベルト６としては、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニリデン等の樹脂にカーボンブラックを適当量含有させ、その体積抵抗率を１×１０８〜１×１０１３Ω・ｃｍ、厚みを７０〜１００μｍとしたものを用いている。
【００２６】
更に、中間転写ベルト６の感光体ドラム１に対向する一次転写位置において、中間転写ベルト６の内面側には、転写手段である一次転写ローラ７が配設されており、この一次転写ローラ７に、トナーの帯電極性と逆極性の転写バイアスを高圧電源（転写バイアス印加手段）１７により印加することで、感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト６上に一次転写される。
【００２７】
又、一次転写後の感光体ドラム１上に残留したトナーを除去するドラムクリーナ５が感光体ドラム１に対向して備えられている。ドラムクリーナ５によるクリーニングを終えた感光体ドラム１は、除電ランプ３０により、感光体ドラム１の残留電荷が減衰され、次回の作像に備えられる。
【００２８】
又、転写材Ｐの搬送経路に面した中間転写ベルト６の二次転写位置には、中間転写ベルト６のトナー像担持面側に圧接配置される二次転写ローラ１４と、中間転写ベルト６の内面側に配設されて二次転写ローラ１４の対向電極をなす接地されたバックアップローラ９を備えている。二次転写ローラ１４には、トナーの帯電極性と逆極性の二次転写バイアスが高圧電源１８により印加されている。更に、二次転写位置の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト６上に残留したトナーを除去するベルトクリーナ１６が設けられている。尚、二次転写ローラ１４及びベルトクリーナ１６は、中間転写ベルト６に対して接離可能に配設されており、複数色のカラー画像が形成する場合には、最終色前のトナー像が二次転写ローラ１４及びベルトクリーナ１６を通過するまで中間転写ベルト９から離間しており、最終色のトナー像が二次転写位置に到達する前に二次転写ローラ１４及びベルトクリーナ１６が中間転写ベルト６に当接される。
【００２９】
転写材Ｐは、レジストローラ１５に挟まれ、一旦位置決め停止させた後、所定のタイミングで二次転写位置へ送り込むようになっており、更に二次転写後の転写材Ｐは搬送部材（不図示）により定着器（不図示）へ送られ、転写材Ｐにトナー像を溶融固着するようになっている。
【００３０】
次に、本装置の作像プロセスについて説明する。
【００３１】
先ず、感光体ドラム１上に静電潜像の書き込みが行われ、この静電潜像に対応した現像器によって現像される。これは、例えば感光体ドラム１上に書き込まれた静電潜像がイエローの画像情報に対応したものであれば、この静電潜像は、イエローのトナーを内包する現像器Ｙで現像され、感光体ドラム１上にはイエローのトナー像が形成される。
【００３２】
そして、感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、感光体ドラム１と中間転写ベルト６とが接する一次転写位置で感光体ドラム１から中間転写ベルト９の表面に転写される。
【００３３】
このとき、単色画像を形成する場合には、中間転写ベルト６に一次転写されたトナー像を直ちに転写材Ｐに二次転写するのであるが、複数色のトナー像を重ね合わせたカラー画像を形成する場合には、感光体ドラム１上でのトナー像形成並びにこのトナー像の一次転写の工程が色数分だけ繰り返される。例えば、４色のトナー像を重ね合わせたフルカラー画像を形成する場合には、感光体ドラム１上には、その１回転毎にイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックのトナー像が形成され、これらトナー像は順次中間転写ベルト６に一次転写される。
【００３４】
一方、中間転写ベルト６は最初に一次転写されたトナー像を担持したまま感光体ドラム１と同一周期で回動し、中間転写ベルト６上にはその１回転毎にイエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックのトナー像が重ねて転写される。
【００３５】
このようにして中間転写ベルト６に一次転写されたトナー像は、中間転写ベルト６の回動に伴って二次転写位置へと搬送される。一方、転写材Ｐはレジストローラ１５にて所定のタイミングで二次転写位置へと供給され、バクアップローラ９と二次転写ローラ１４で狭持する。このとき、二次転写ローラ１４に二次転写バイアスが印加され、二次転写ローラ１４とバックアップローラ９との間に形成される転写電界の作用で、中間転写ベルト６に担持されたトナー像が転写材Ｐに静電転写される。
【００３６】
一次転写ローラ７又は二次転写ローラ１４は、その抵抗値が１×１０６〜１×１０１０（Ω）程度の値に調整されたものを使用する。これらの転写ローラは、金属の芯金の外周面にイオン導電性の弾性層を設けたもので、イオン導電系の材料を含み、ＮＢＲ、ウレタン、エピクロルヒドリン等のゴム、若しくはスポンジの材料自身に導電性を持たせたものや、それらに界面活性剤を分散させたものを用いる。バックアップローラ９には、芯金の外周面にＮＢＲゴムにカーボンを分散し抵抗値が１×１０５（Ω）程度以下に調整されたものを使用する。
【００３７】
次に、図３〜図５により本発明について説明する。
【００３８】
図３は、後述する一次転写部の抵抗（横軸）と一次転写の総電流Ｉt１の最適値d（NN）の関係を示したものである。図３では、２３℃／５０％環境における最適値を示している。Ｉt１が不足の場合はトナー像を十分に転写できないために濃度低下が発生する。特に、レッド、グリーン、ブルーの２次色は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの何れか単色のベタ画像を形成するのに必要なトナー量の約２倍のトナー量を転写する必要があるため多くの転写電流を必要とする。
【００３９】
一方、Ｉt１が過剰の場合は再転写が発生する。従って、最適値は両者が発生しない電流域である。初期の最適値は９０μAで、通電回数を重ねた耐久後はローラ抵抗が上昇するため、最適値は下がり７０μAとなる。ｅは従来の設定を示しており、抵抗変化によらず一定値９０μAを印加したため、再転写が発生しローラ交換が必要であった。本発明では、一次転写部の抵抗上昇に応じて転写電流を最適値ｄ（ＮＮ）に変化させることで、長期に亘って再転写や濃度低下のない画像が得られた。
【００４０】
ここで、温湿度、即ち大気中に含まれる水分量との関係について説明する。
【００４１】
既に知られているように、水分量によっても電流の最適値は異なる。これは、トナー粒子の帯電量が水分量により変化し、それによってトナー像を転写するのに付与すべき転写電荷量が変化するからである。低水分量下ではトナー粒子に吸着する水分子が減りトナー粒子の表面抵抗が上がるため電荷保持能力が高まりトナー帯電量が高くなるため、同じ量のトナーを転写するのに必要な電流が大きくなる。反対に、高水分量下ではトナー帯電量が低いため必要電流が小さくて済む。更に、水分量によって転写ローラの抵抗が変化することが知られている。即ち低水分量下では抵抗が上がり、高水分量下では抵抗が下がる。
【００４２】
電流の最適値は、これらの条件を加味して決定する。図４に各水分量ごとの最適値を示す。ｄ（NL）及びｄ（HH）はそれぞれ２３℃／５％および３０℃／８０％環境における最適値である。この最適値は、予め実験により環境及びローラ抵抗を変えて、濃度低下及び再転写が発生しない条件から求めておき、メモリ２０に記憶しておく。
【００４３】
次に、一次転写部の抵抗の検知方法について説明する。
【００４４】
本実施の形態では、アモルファスシリコン感光体を使用しており、感光層の膜厚は殆ど減少しないため、感光体が持つ抵抗の継時変化は無視できる。従って、感光体とローラを含めた一次転写部の抵抗を検知すれば、ローラの抵抗変化が検知できる。
【００４５】
検知手順としては、先ず、温湿度センサ４により温度及び湿度を検知し、検知された温湿度から水分量を算出する。続いて、作像工程直前の前回転中に、感光体ドラム１及び中間転写ベルト６を回転しながら、高圧電源１７により転写ローラ７に同水分量における初期の最適電流を定電流制御で印加し、その時の電圧値を検出する。図５のように、例えば、２３℃／５％環境では９０μAを印加し、その時の電圧値として９４０Ｖを検知する。この結果から一次転写部の抵抗は１．６×１０7Ωとなり、図４を参照して、この時点での最適電流は80μAと決定する。引き続いて８０μAを定電流で印加し、その時の電圧値８９０Vを検出し、作像工程に進み、転写中に上記８９０Ｖを定電圧制御で印加することにより、所望の電流値８０μAが得られる。勿論、転写中に定電流で８０μAを印加しても良い。尚、他の水分量においても同じ手順で検知を行う。図６に本発明の制御に係わるブロック図を示す。
【００４６】
上記のように、転写部の抵抗を検知し、抵抗に応じて電流設定を切り替えるようにしたので、濃度低下や再転写を防止しつつ転写ローラを長期に亘る使用が可能となった。
【００４７】
＜実施の形態２＞
次に、本発明を二次転写部に適用した例を説明する。
【００４８】
図７は、二次転写部の抵抗（横軸）と二次転写の総電流Ｉt２の最適値ｆ（NL）及び二次転写電圧ｋの関係を示したものである。図７では、２３℃／５％環境における最適値を示している。Ｉt２が不足の場合はトナー像を紙に吸着する静電力が弱いため、特に、トナー量が多いレッド、グリーン、ブルーの２次色において、二次転写直後にトナー粒子間の静電反発力により、上層部のトナーが白地部に飛び散る問題が発生する。一方、Ｉt２が過剰の場合は放電跡が発生する。従って、最適値は両者が発生しない電流域である。
【００４９】
初期の最適値は６０μAで、通電回数を重ねた耐久後は、二次転写ローラの抵抗が上昇する。ｇは従来の設定を示しており、抵抗変化によらず一定値６０μAを印加したため、二次転写電圧ｋが上昇し空隙での放電開始電圧７ｋＶを越えた時点で放電跡が発生し、ローラ交換が必要であった。
【００５０】
本発明では、二次転写部の抵抗上昇に応じて転写電流を最適値ｆ（NL）に変化させることで、長期に亘って飛び散りや放電跡の無い画像が得られた。ローラ抵抗が上昇すると通紙域の電流が増大するので、トナー像の静電吸着力が上がり、飛び散りが発生しづらくなるので総電流を下げることが可能になる。このため、二次転写電圧が放電開始電圧７kVに近づいた時点で転写電流を下げることで二次転写電圧を下げて、放電跡の発生を回避することができた。
【００５１】
二次転写部の抵抗検知については一次転写部と同様に行う。通常、二次転写ローラ１４の抵抗はバックアップローラ９の抵抗の約２桁以上高い値で使用するので、二次転写部で検知される抵抗変化は二次転写ローラ１４の抵抗変化を表す。
【００５２】
抵抗検知タイミングは、上述の前回転だけでなく、連続した複数画像の画像間、若しくは作像後の後回転に行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係る画像形成装置の実施の形態を示す概略構成図である。
【図２】一次転写部における電流分布の変化を示す模式図である。
【図３】一次転写部の抵抗と最適電流の関係を示すグラフである。
【図４】各水分量での一次転写部の抵抗と最適電流の関係を示すグラフである。
【図５】一次転写部の抵抗検知方法を示す図である。
【図６】本発明に係る制御ブロック図である。
【図７】二次転写部の抵抗と最適電流の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５４】
１          感光体ドラム（像担持体）
４          温湿度センサ
６          中間転写ベルト（中間転写体、転写媒体）
７          一次転写ローラ（転写手段）
１７，１８  高圧電源（転写バイアス印加手段）
１４        二次転写ローラ（転写手段）
Ｐ          転写材
【図１】
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【図２】
2006126320.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006126320.tif 000007
【図６】
2006126320.tif 000008
【図７】
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