(57)【要約】【課題】転写ローラの抵抗値の変動や環境変化などの転写条件の変動に関わらず、最適な転写バイアス値の制御を行なう。【解決手段】接触転写ローラ系の転写装置にて、前回転時にベタ画像を、ある固定値の転写電圧で所定の時間に複数値印加し、転写後の残パッチの濃度を検知する。印加バイアス値に対する、各残濃度の関係式から、所定の残濃度になる転写バイアスを決定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の像担持体に静電潜像によるトナー像を形成担持させ、これを第二の像担持体に当接された転写部材へのバイアス印加により、第二の像担持体へ一次静電転写した後に、第二の像担持体上の転写像を転写部位に搬送された転写材へ二次静電転写する接触転写方式で、画像形成前の前回転時に、第一の像担持体に静電潜像によるトナー像を形成担持させ、前記一次静電転写による転写後の像担持体上の残トナー濃度を検知する検知手段と、検知結果にもとづいて画像形成時の転写部材に印加する転写バイアスを制御する制御機構を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記前回転時の静電潜像によるトナー像を転写する転写時の転写バイアスは、複数値を所定の時間で印加し、前記前回転時に転写されるトナー像は、像担持体の周方向に前記複数値の転写バイアスを印加する時間の長さを有してい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】
前記転写バイアスの制御機構は、像担持体上の周方向のトナー像を複数値の転写バイアスにより転写した後に、転写後の残トナー濃度を検知し、転写バイアス値と残トナー濃度値の関係から所定の残トナー濃度の転写バイアス値を導き出し、画像形成時の転写バイアス値を決定する制御機構であ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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機、ファクシミリ、プリンタ等の像担持体上に形成された静電潜像をトナーで現像し、そのトナー像を転写紙上に転写する画像形成装置に関するのものである。
【０００２】
【従来の技術】
感光ドラムから被記録材へのトナー像の転写手段としては、被記録材の搬送経路が簡便になると同時に安定化できる等の有利点があることから、感光ドラムに当接されて、電圧が印加され、感光ドラムとのニップ部である転写部位において被記録材を挾持搬送して感光ドラム側のトナー像を被記録材側に静電的に転写させる接触回転型の転写部材、いわゆる転写ローラを用いた転写手段が近年多用されるようになった。
【０００３】
転写ローラはその抵抗値が１×１０６  〜１×１０１０（Ω）程度の値に調整されるが、近年提案されている転写ローラは、導電性の芯金１１７の外周面に弾性層を設け、この弾性層に導電性を持たせるようにしている。転写ローラはこの導電性の持たせ方により、以下の２種類に大きく分けられる。即ち、
１．電子導電系を有する転写ローラ
２．イオン導電系を有する転写ローラ
である。１．の転写ローラは、弾性層を有しこの弾性層に導電性フィラーを分散させたものであり、例として、カーボンや金属酸化物等の導電性フィラーを分散させたＥＰＤＭローラやウレタンローラを挙げることができる。
【０００４】
２．の転写ローラは弾性層にイオン導電系の材料を含むもので、例として、ウレタン等の材料自身に導電性を持たせたものや、界面活性剤を弾性層に分散させたものが挙げられる。
【０００５】
また、転写ローラの抵抗は雰囲気環境の温湿度に応じて変動しやすいことが知られており、転写ローラの抵抗変動は転写不良、爆発飛び散り、紙跡などの発生を誘発することが懸念されている。
【０００６】
そこで、転写ローラの抵抗変動に起因する転写不良や紙跡などの発生を防止するために、転写ローラの抵抗値を測定し、その測定結果に応じて転写ローラに印加する転写電圧を適正に制御する「印加転写電圧制御」が採用されている。
【０００７】
このような印加転写電圧制御手段として、特開平２−１２３３８５号公報に開示されたＡＴＶＣ制御（Ａｃｔｉｖｅ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｏｒｏｌ）がある。
【０００８】
ＡＴＶＣ制御は、転写時転写ローラに印加する電圧を最適化する手段であり、転写不良、紙跡の発生を防止するものである。上記転写電圧は、画像形成装置の前多回転工程中に転写ローラから感光ドラムに所望の定電流電圧を印加し、その時の電圧値を保持することで転写ローラの抵抗を検知し、印字工程の転写時に転写電圧としてその抵抗値に応じた定電圧を転写ローラに印加している。
【０００９】
また、他の印加転写電圧制御としては、特開平５−１８１３７３号公報に開示されたＰＴＶＣ制御（Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｏｒｏｌ）が挙げられる。
【００１０】
ＡＴＶＣ制御が転写ローラの抵抗検知を定電流制御で行うのに対し、ＰＴＶＣ制御は、定電圧制御のみで行い、そのため回路が簡素化され、検知精度も向上している。
【００１１】
詳しく説明すると、転写ローラの抵抗検知時に定電圧を印加し、この時感光ドラムに流れる出力電流値を検知する手段を有し、この電流値が設定値から離れている場合、検知用定電圧を変化させて出力し設定値が得られるようにソフトを介して行うものである。
【００１２】
ＰＴＶＣ制御の構成図を示す。図において、先ずＣＰＵのＯＵＴ端子から所望の転写出力電圧に対応したパルス幅を持つＰＷＭ信号（ＤＡ値）を出力する。実際にはパルス幅に対応した転写出力電圧テーブルをＣＰＵにメモリしておく。このＰＷＭ信号は、ローパスフィルタによりＤＣ化され、アンプにより増幅されて転写電圧ＶＴとなる。次に電圧−電流変換を行い、この時流れた電流ＩＴに対応した信号がＤＡ変換後ＣＰＵのＩＮ端子に入力され、ＣＰＵ内で検知される。
【００１３】
このように、定電圧制御は予め、ＣＰＵ内に設定されたＰＷＭ値と転写出力電圧との対応テーブルから判断して所望の電圧値に対応したパルス幅のＰＷＭ信号を出力をしている。
【００１４】
以上により、ＡＴＶＣ制御の定電流に対応した手段は、ＣＰＵからのＰＷＭ信号を徐々に上げていき、ＣＰＵのＩＮ端子に入ってくる信号が所望の電流値（定電流値）に対応した値になるまで継続し、検出後、その電圧値を保持し以後の転写工程に供される。
【００１５】
上述のＡＴＶＣ制御、ＰＴＶＣ制御により、転写ローラ抵抗を正確に検出し、最適な印加転写電圧を決定するためには、転写ローラ１周分の抵抗値をモニターし、その平均値を得ると同時に、転写ローラ抵抗が電圧依存性を有するため、転写時に印加する電圧に近い値が発生するような定電流値の設定が必要とされている。よって、ＰＴＶＣ制御等は画像形成プロセス上時間に余裕のある前回転中に行われるのが一般的である。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、通常前述のＡＴＶＣ制御、ＰＴＶＣ制御の検知は、像担持体のトナー画像の無い状態で行なわれる。上記検知では、あらかじめターゲット電流値として設定した、画像部の転写に最適な電流値を得るために必要な転写電圧を非画像部にて検知するが、画像の転写に必要最適なターゲット電流値というのは、機械が使用される環境や転写ローラの抵抗値、通紙条件に応じて変化するものであり、従来はそれぞれの変化の状況に応じた詳細なテーブルを設定する必要があり、最適電流値を得るための制御が複雑になる。それでもなお機械使用時の環境に対応しきれない場合には、たとえば環境によりターゲット電流を設定した場合には、環境の境界条件での使用時などは真に最適な転写電流が設定できずに、転写電流の不足や過剰による画像不良となって現れた。さらに、印加電圧に対しての電流値をモニターする必要があるために、回路としてコストアップにつながっていた。
【００１７】
本発明では、上記問題点を解決し、そのときの機械の使用下で最適な転写電流を印加する事を目的とした。また、印加電圧に対する電流値をモニターする機構をもたなくて良いために、装置として簡略な制御ができ、コストダウンをはかることができる。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
第一の像担持体に静電潜像によるトナー像を形成担持させ、これを第二の像担持体に当接された転写部材へのバイアス印加により、第二の像担持体へ一次静電転写した後に、第二の像担持体上の転写像を転写部位に搬送された転写材へ二次静電転写する接触転写方式で、画像形成前の前回転時に、第一の像担持体に静電潜像によるトナー像を形成担持させ、前記一次静電転写による転写後の像担持体上の残トナー濃度を検知する検知手段と、検知結果にもとづいて画像形成時の転写部材に印加する転写バイアスを制御する制御機構を備えていることを特徴とする画像形成装置である。
【００１９】
また、前記前回転時の静電潜像によるトナー像を転写する転写時の転写バイアスは、複数値を所定の時間で印加し、前記前回転時に転写されるトナー像は、像担持体の周方向に前記複数値の転写バイアスを印加する時間の長さを有していることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置である。
【００２０】
また、前記転写バイアスの制御機構は、像担持体上の周方向のトナー像を複数値の転写バイアスにより転写した後に、転写後の残トナー濃度を検知し、転写バイアス値と残トナー濃度値の関係から所定の残トナー濃度の転写バイアス値を導き出し、画像形成時の転写バイアス値を決定する制御機構であ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である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明に関わる、一般的な画像形成装置について図１を参照して説明する。図１は、従来のカラー画像形成装置の断面図である。
【００２２】
以下図に沿って説明する。像担持体である感光ドラム１は、不図示の駆動手段によって図示矢印方向に帯電され、一次帯電器２により一様に帯電される。
【００２３】
次いで、露光装置３よりイエローの画像模様に従ったレーザー光Ｌが、感光ドラム１に照射され、感光ドラム１上に潜像が形成される。
【００２４】
更に感光ドラム１が矢印方向に進むと回転支持体１１により支持された現像装置４ａ（イエロー）、４ｂ（マゼンタ）、４ｃ（シアン）、４ｄ（ブラック）のうち、イエロートナーが入った現像装置４ａが感光ドラム１に対向するよう回転し、選択されたイエローの現像装置４ａによって可視化される。
【００２５】
中間転写ベルト５は感光ドラム１と略同速で矢印方向に回転しており、感光ドラム１上に形成担持されたトナー画像を一次転写ローラ８ａに印加される１次転写バイアスによって、中間転写ベルト５の外局面に一次転写する。本実施例での画像形成装置の転写バイアスは、定電圧制御である。
【００２６】
以上の工程をイエロー色（以降Ｙ）、マゼンタ色（以降Ｍ）、シアン色（以降ｃ）、黒色（以降Ｋ）、について行うことによって中間転写ベルト５上には複数色のトナー像が形成される。
【００２７】
次に、所定のタイミングで転写材カセット１２内からピックアップローラー１３によって転写材が給紙される。
【００２８】
同時に二次転写ローラ８ｂに二次転写バイアスが印加され中間転写ベルト５から転写材ヘトナー画像が転写される。更に転写材は、搬送ベルト１４によって定着装置６まで搬送され溶融固着されることによりカラー画像が得られる。また、中間転写ベルト５上の転写残トナーは中間転写ベルトクリーナー１５により清掃される。
【００２９】
一方、感光ドラム１上の転写残トナーは公知のブレード手段のクリーニング装置７によって清掃される。
【００３０】
また、一般に電子写真方式の画像形成装置では、使用環境や、現像装置、感光ドラムの印字枚数による特性変動や、感光ドラムの製造時における感度ばらつき、トナーの製造時における摩擦帯電特性のばらつき等により、印字画像の濃度特性に変動が生じる。
【００３１】
特にカラー画像形成装置において、ユーザーが所望の濃度及びカラーバランスを得るためには、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ４色の画像形成条件を調整しなければならない。
【００３２】
カラー画像形成装置では感光ドラム１上に、検知用トナー画像を形成し、その反射光量を濃度センサー９で測定して、その結果に基づき所望の濃度（反射光量）が得られると推定される画像形成条件を本体のＣＰＵ１７で算出する画像濃度制御を行なっている。
【００３３】
本発明においては、この濃度センサと同一のセンサ１６を、転写後の感光ドラムの検知用トナー画像濃度を検知するするために設けている。
【００３４】
したがって、ＣＰＵ１７及び濃度センサー１６が、以下の本実施形態において用いられる本発明の構成要素たる画像形成条件算出手段に該当する。
【００３５】
次に、濃度センサー１６について説明する。濃度センサー１６は、ＬＥＤ等の発光素子、フォトダイオード等の受光素子、及びホルダーからなっており、発光素子からの赤外光を感光ドラム上のパッチＰに照射させ、そこからの反射光を受光素子で測定することによりパッチＰの濃度を測定する。
【００３６】
パッチＰからの反射光には正反射成分と乱反射成分とが含まれており、正反射成分はパッチの下地となる感光ドラム表面の状態やセンサーとパッチとの距雑の変動により、光量が大きく変動するために測定するパッチからの反射光に正反射成分が含まれていると、検知精度が著しく低下してしまう。
【００３７】
そこで、この濃度センサー１６では、受光素子ににパッチＰからの正反射光が入射しないように、法線Ｉを基準にすると、パッチＰへの照射角度を４５°、パッチＰからの反射光の受光角度を０°として乱反射光のみを測定するようにしている。
【００３８】
次に、本例画像形成装置の転写電圧制御について以下に詳細を述べる。
【００３９】
本実施例の画像形成装置では、通常の画像形成に先立って、前回転時に図３に示すように、濃度センサー１６の設置されている部分に感光ドラム長手方向２０ｍｍ、周方向２００ｍｍのベタ濃度トナー画像を印字する。このベタ濃度トナー画像を転写すべき印加電圧を、Ｖ０、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の固定値とし、それぞれＶ０＝１００Ｖ、Ｖ１＝１５０Ｖ、Ｖ２＝２００Ｖ、Ｖ３＝２５０Ｖを一次転写ローラ一周分の長さ印加した。このときの固定の印加電圧は、ベタ濃度トナーの転写が、その環境に応じて適切になるような電圧幅に設定されている。この例では、Ｎ／Ｎ（２３℃／５０％）の環境での設定値であり、他の環境では、転写ローラの抵抗値が変わるために必要な転写電圧の値も大きく変化する。
【００４０】
上記のように固定の電圧をＶ０からＶ３としたとき、設定される電圧値は、後述する転写後の残濃度と転写電圧との関係式から、ある程度の近似式の引ける範囲まで振ることが望ましい。
【００４１】
本実施例の他の環境での設定値は、Ｎ／Ｌ（２３℃／５％）でＶ０＝１００Ｖ、Ｖ１＝２００Ｖ、Ｖ２＝３００Ｖ、Ｖ３＝４００Ｖであり、Ｈ／Ｈ（３０℃／８０％）で、Ｖ０＝５０Ｖ、Ｖ１＝７５Ｖ、Ｖ２＝１００Ｖ、Ｖ３＝１２５Ｖ、Ｖ４＝１５０Ｖである。また、固定値の電圧をさらに増やすことや、周方向のベタ濃度トナーの長さを増やし、固定電圧の印加時間をさらに長くすることや、濃度センサでの検知回数を増やすことは、制御をさらに正確にし、更なる画像の向上が見込める。
【００４２】
固定値転写電圧Ｖ０で転写した後の感光ドラム上の残トナー濃度を濃度センサにより、周方向に４点測定し、平均の値を本体のＣＰＵに返す。Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３も同様の操作をし、印加電圧Ｖに対する濃度センサの検知した残濃度との式を作る。ここでの近似式をもとに、所定の残濃度になる電圧Ｖｔｒを決定し、実際の画像形成時に印加する転写電圧値とする。
【００４３】
図２は、図３に示される画像形成装置に適用される濃度検出用のトナー画像の詳細図である。
【００４４】
反射濃度の測定結果の一例を図４に示す。図４は、図２に示される画像形成装置における、固定の転写電圧と残濃度の関係のグラフである。
【００４５】
本例では上記トナーの残濃度の目標値を０．０５とし、これにもっとも近いと推定される転写条件で以後の画像形成を行うように制御する。
【００４６】
なお、本例では、転写電圧制御は画像形成前の前回転時に行なわれているが、環境や転写ローラの抵抗値の変動等に対応するために、所定の枚数をプリントする毎、本体電源ＯＮ時、装置が長時間使用されていない状態でプリント命令を受けた時などに同様の制御を行うことで、更なる効果が期待できる。
【００４７】
（実施例２）
実施例１と同様の構成で、画像形成装置の転写バイアスを定電流制御とした。本構成における実施の形態においても、実施例１と同等の効果を得ることができた。
【００４８】
【発明の効果】
上記の制御を行うことにより、実際のトナー画像に必要な最適な転写バイアス値を直接求めることができ、従来のように非画像域で検知をおこない、画像域での最適値に変換したり、耐久や環境の変化での転写ローラの抵抗値の変化による、ターゲット電流値の変化にともなう不良画像を防ぐことができた。さらに、それぞれの印加バイアスにおける電流値、電圧値をモニターする機構を持たなくても良いことから、制御を簡略化することができ、装置のコストダウンをはかることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の概略図
【図２】実施例における画像形成装置の詳細図
【図３】検知用濃度トナーの模式図
【図４】検知センサによる残濃度と印加電圧の関係図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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