(57)【要約】【課題】回転部材に周方向の抵抗むらがあっても、抵抗検出のための余分なシーケンスを追加することなく、バイアス決定精度を向上させることができる画像形成装置及び画像形成方法を提供する。【解決手段】ステップＳ１２及びステップＳ１４において、転写ロールに印加する電圧を変化させると共に、電流を所定時刻毎に検出して転写ロールに印加する電圧を調整する。この電圧調整期間にステップＳ１６では、電圧調整中の電圧電流変化から転写ロール周方向の少なくとも２箇所の抵抗を測定し、この測定結果により転写前又は転写中の電圧を決定する。【選択図】図３
2005266063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
この像担持体に対峙して回転する回転部材と、
この回転部材にバイアスを印加するバイアス印加手段と、
非印字動作中に前記回転部材を回転させて、前記回転部材に印加する電圧又は電流を調整する調整手段と、
この調整手段による調整中に、前記回転部材の周方向の少なくとも２点の抵抗値を測定する測定手段と、
この測定手段の測定結果に基づいて印字動作前又は印字動作中における前記バイアス手段の電圧又は電流値を設定する設定手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記測定手段は、前記回転部材の１周分を含む領域を少なくとも２つに分割し、それぞれ分割された領域のそれぞれ２点の抵抗値を測定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】
前記測定手段は、前記回転部材の１周分を前半と後半とに２つに分割し、それぞれ分割された領域のそれぞれ２点の抵抗値を測定することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記設定手段は、前記測定手段による前半の抵抗値よりも後半の抵抗値に重きをおくことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記測定手段は、抵抗値の最大と最小を求めることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記調整手段は、前記回転部材に印加する電圧又は電流を粗調整する第１の調整手段と、この第１の調整手段による調整後、前記回転部材に印加する電圧又は電流を微調整する第２の調整手段と、を有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７】
像担持体像担持体に対峙する回転部材を非印字動作中に回転させて、前記回転部材に印加する電圧又は電流を調整し、
この調整中に、前記回転部材の周方向の少なくとも２点の抵抗値を測定し、
この測定結果に基づいて印字動作前又は印字動作中における前記回転部材へ印加する電圧又は電流値を設定する、
ことを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置及び画像形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体である感光体に回転部材である転写ロールが対峙し、感光体に形成されたトナー像が転写ロールに印加されたバイアスにより感光体と転写ロールとの間を通過する記録媒体に転写される。
【０００３】
転写ロールの転写性能は、温度、湿度等の環境条件の変化により大きく変化する。このため、転写ロールのバイアス電圧又は電流を環境条件変化に対応して制御することは公知である。例えば特許文献１は、転写ロールの前回転時に転写ロールの抵抗値を検知し、その後逆極性のバイアスを印加することを開示する。また、特許文献２は、定電圧制御時の検出回路から転写ロールの抵抗値を測定して出力電圧を制御することを開示する。また、特許文献３は、電源投入時等に帯電部から転写ロールに流れる電流を測定して転写ロールの抵抗値を直接検知することを開示する。また、特許文献４は、例えばクリーニングサイクル中に転写ロールに定電流を流して転写ロールのインピーダンスを算出し、適正電流を算出することを開示する。また、特許文献５は、前回転工程中に抵抗検知を複数回行わせ、抵抗が所望の値よりも低い場合、抵抗検知工程毎に異なる転写定電圧バイアスを決定することを開示する。また、特許文献６は、転写部に通紙されていない時に転写に関わる部材の抵抗値を検知し、転写バイアスを決定することを開示する。
【０００４】
一方、転写ロールは、製造時の材料分布の偏りや使用における汚れの付着、劣化等により回転方向（周方向）に抵抗値むらが生じている場合がある。このため、転写ロールの周方向の抵抗値むらを考慮して転写バイアスを制御することは公知である。例えば特許文献７は、転写ロールの回転方向の抵抗値分布を画像形成装置の印字動作直前に検知して転写ロールのバイアスを決定することを開示する。また、特許文献８は、画像形成装置の印字時に目標電圧を中心として転写ロールの１回転内で電圧を可変制御することを開示する。また、特許文献９は、非印字時の転写ロールの電圧／電流を読み取り、転写ロールに印加するバイアスを演算することを開示する。
【０００５】
【特許文献１】特開平０５−１８１３７３号公報
【特許文献２】特開平０５−３１３５２２号公報
【特許文献３】特開平０８−１１５０００号公報
【特許文献４】特開平１０−３０１４０８号公報
【特許文献５】特開２０００−０７５６９４号公報
【特許文献６】特開２００３−０５７９６９号公報
【特許文献７】特開平０５−２９７７４０号公報
【特許文献８】特開平０６−１８６８６７号公報
【特許文献９】特開平０８−１８６８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
環境の影響に対応して転写ロール等の回転部材のバイアスを調整するには所定のシーケンスに従って行われる。
しかしながら、上記従来例においては、回転部材のバイアスを調整するためのシーケンスと回転部材の周方向抵抗むらによる補正とは関係なく行われている。このため、両者を行おうとすると、バイアスを調整するためのシーケンスを行うための時間と、抵抗むらを補正するためのシーケンスを行う時間とがそれぞれかかり、バイアスを決定するまでの時間が長いという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、回転部材に周方向の抵抗むらがあっても、抵抗検出のための余分なシーケンスを追加することなく、バイアス決定精度を向上させることができる画像形成装置及び画像形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の特徴とするところは、像担持体と、この像担持体に対峙して回転する回転部材と、この回転部材にバイアスを印加するバイアス印加手段と、非印字動作中に前記回転部材を回転させて、前記回転部材に印加する電圧又は電流を調整する調整手段と、この調整手段による調整中に、前記回転部材の周方向の少なくとも２点間の電圧電流変化を測定する測定手段と、この測定手段の測定結果に基づいて印字動作前又は印字動作中における前記バイアス手段の電圧又は電流値を設定する設定手段と、を有する画像形成装置にある。
【０００９】
ここで、像担持体には、感光体（感光ドラム、感光ベルト）や中間転写体（中間転写ドラム、中間転写ベルト）が含まれる。また、回転部材は、主に転写ロールや転写ベルトであるが、他に帯電ロールや現像ロール等も含まれる。
【００１０】
好ましくは、前記測定手段は、前記回転部材の１周分を含む領域を少なくとも２つに分割し、それぞれ分割された領域のそれぞれ２点の抵抗値を測定する。
【００１１】
好ましくは、前記測定手段は、前記回転部材の１周分を前半と後半とに２つに分割し、それぞれ分割された領域のそれぞれ２点の抵抗値を測定する。
【００１２】
好ましくは、前記設定手段は、前記測定手段による前半の抵抗値よりも後半の抵抗値に重きをおく。
【００１３】
好ましくは、前記測定手段は、抵抗値の最大と最小を求める。
【００１４】
好ましくは、前記調整手段は、前記回転部材に印加する電圧又は電流を粗調整する第１の調整手段と、この第１の調整手段による調整後、前記回転部材に印加する電圧又は電流を微調整する第２の調整手段と、を有する。
【００１５】
本発明の第２の特徴とするところは、像担持体に対峙する回転部材を非印字動作中に回転させて、前記回転部材に印加する電圧又は電流のいずれか一方を調整し、この調整中に、前記回転部材の周方向の少なくとも２点の抵抗値を測定し、この測定結果に基づいて印字動作前又は印字動作中における前記回転部材へ印加する電圧又は電流値を設定する画像形成方法にある。
【００１６】
したがって、例えば電圧電流調整シーケンスが転写ロール１．５周分の時間を必要とした場合、抵抗むら検出シーケンス転写ロール１周分を追加すると合計で２．５周分の時間を必要とするが、本発明によれば１．５周分で済ますことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１において、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０の概要が示されている。画像形成装置１０は、感光体１２を有し、この感光体１２の周囲に帯電ロール１４、レーザ露光装置１６、現像器１８、転写ロール２０及びクリーナ２２が配置されている。
【００１８】
感光体１２は、ドラム基体２４の周囲に感光層２６が形成されている。ドラム基体２４は、アルミニウム等の導電体からなり、接地されている。感光層２６は、無機や有機の光導電体から構成されている。帯電ロール１４は、所定の押圧力で感光体１２に圧接されており、感光体１２の回転に伴い従動回転する。この帯電ロール１４に所定の帯電バイアスが印加されることによって回転する感光体１２の周面が所定の極性・電位に一様に帯電される。レーザ露光装置１６は、画像信号に応じたレーザ光を感光体１２に発し、感光体１２の感光層２６に潜像を形成する。現像器１８は、トナー層が形成されて回転する現像ロール２８を有し、所定のバイアスが印加されることによってトナーを感光体１２に転移させ、感光体１２上にトナー像を形成する。
【００１９】
転写ロール２０は、導電性の回転軸３０と、その外周に形成された導電性のゴム層３２とから構成されている。ゴム層３２は例えばＥＰＤＭ、ウレタン、シリコン等の比較的軟らかいゴム材料中に導電性粒子が分散され、体積抵抗が１０５〜１０１０Ω程度となるように調整されている。また、この転写ロール２０は、感光体１２に圧接されて感光体１２との間でニップ部３４が形成される。転写ロール２０は、感光体１２にトラッキングロール３６を介して接しており、ギアにより感光体１２の回転に伴ない感光体１２に対してやや速い周速をもって回転する。ニップ部３４の手前には、用紙ガイド３８が設けられ、この用紙ガイド３８により用紙Ｐがニップ部３４に導かれ、このニップ部３４を通過することにより、用紙Ｐにトナー像が転写され、図示しない定着装置によりトナー像が用紙Ｐに定着される。
【００２０】
転写ロール２０の回転軸３０には、電流検出器４０を介して高圧電源４２に接続されている。高圧電源４２は電圧が可変となっており、コントローラ４４により設定された定電圧Ｖを出力する。電流検出器４０は、高圧電源４２から転写ロール２０に供給される電流を検出し、検出電流Ｉとしてコントローラ４４へ出力する。
【００２１】
図２において、コントローラ４４の回路構成が示されている。コントローラ４４は、電流検出器インターフェイス４６、ＣＰＵ４８、モータインターフェイス５０、電圧設定回路５２、記憶手段を構成するメモリ５４等がバス５６に接続されて構成されている。ＣＰＵ４８からの命令により電流検出器インターフェイス４６を介して電流検出器４０からの検出電流Ｉが所定時間毎に入力され、それぞれの値がメモリ５４に記憶される。また、ＣＰＵ４８からの命令によりモータインターフェイス５０を介して駆動モータ５８が制御される。この駆動モータ５８は、感光体１２を回転させるものである。また、ＣＰＵ４８からの命令により電圧設定回路５２に定電圧が設定され、この電圧設定回路５２により印加電圧Ｖが決定される。
【００２２】
図３において、コントローラ４４のＣＰＵ４８による転写に関する制御フローが示されている。まずステップＳ１０は前処理であり、例えばモータインターフェイス５０を介して駆動モータ５２に駆動信号を出力し、感光体１２を回転させ、感光体１２及び転写ロール２０が所定の周速をもつようにし、さらにメモリ５４の記憶内容をクリアすると共に、各部材に故障がないか点検する等を行う。
【００２３】
次のステップＳ１２は第１の電圧調整処理であり、電流検出器４０から検出される検出電流Ｉに基づいて高圧電源４２の印加電圧Ｖを粗調整する。
即ち、ある時点ｔｎ−１における印加電圧Ｖｎ−１とこのときの検出電流Ｉｎ−１及び定数をＡとした場合、次の時刻ｔｎに対する印加電圧Ｖｎを式（１）に応じて求め、この処理を所定時刻毎に所定期間に渡って繰り返し、印加電圧の調整を行う。
Ｖｎ＝Ｖｎ−１×（Ａ／Ｉｎ−１）・・・・・（１）
【００２４】
次のステップＳ１４は第２の電圧調整処理であり、電流検出器４０から検出される検出電流Ｉに基づいて高圧電源４２の印加電圧Ｖを微調整する。
即ち、ある時点における印加電圧Ｖｎ−１とこのときの検出電流Ｉｎ−１及び定数をＢとした場合、次の印加電圧Ｖｎを式（２）に応じて求め、この処理を所定時刻毎に所定期間に渡って繰り返し、印加電圧の調整を行う。
Ｖｎ＝Ｖｎ−１×（Ｂ／Ｉｎ−１）・・・・・（２）
【００２５】
上記ステップＳ１２及びステップＳ１４の処理を実行している間、即ち、第１の電圧調整期間と第２の電圧調整期間の間、ステップＳ１６として、電圧電流との関係から転写ロール２０の少なくとも２点での抵抗値を測定する。
この実施形態においては、第２の電圧調整期間が終了した時刻から転写ロール２０の１周分の遡った時刻の間を２分割し、転写ロール２０の１周分前半と後半とに領域を分ける。そして、それぞれの領域での抵抗値の最大と最小とを求める。抵抗値の最大と最小とを求めるには、所定時刻毎に測定される抵抗値をメモリ５４に全て記憶させて比較してもよいし、前回測定された抵抗値と今回測定された抵抗値とを比較し、大きい又は小さい方だけを記憶するようにしてもよい。
ここで、前半の最大抵抗値をＲｍｉｎ＿ｆ、前半の最小抵抗値をＲｍａｘ＿ｆ、後半の最大抵抗値をＲｍｉｎ＿ｂ、後半の最小抵抗値をＲｍａｘ＿ｂとし、全体の平均抵抗値Ｒを次の（３）〜（４）式により求める。
Ｒｍｉｎ＝（α・Ｒｍｉｎ＿ｆ＋β・Ｒｍｉｎ＿ｂ）／（α＋β）・・・（３）
Ｒｍａｘ＝（α・Ｒｍａｘ＿ｆ＋β・Ｒｍａｘ＿ｂ）／（α＋β）・・・（４）
Ｒ＝（Ｒｍｉｎ＋Ｒｍａｘ）／２・・・・・・（５）
ただし、０＜α＜βとし、後半に測定された抵抗値に重きをおく。
【００２６】
次のステップＳ１８においては、転写前最終印加電圧Ｖｅを決定する。
転写前最終印加電圧Ｖｅは次の式（６）により求める。
Ｖｅ＝Ｉｄ・Ｒ・・・・・（６）
ただし、Ｉｄは定数であって、ステップＳ１４の第２の電圧調整処理のＢを用いてＩｄ＝Ｂとしてもよい。
【００２７】
次に実施例について説明する。
第１の実施例においては、前述した構成の画像形成装置が用いられ、前述した感光体１２の回転速度を１４１ｍｍ／ｓｅｃであり、転写ロール２０の直径が１６．１５ｍｍで、トラッキングロール３６の直径が１５．８５ｍｍである。転写ロール２０はギアにより感光体１２の１．０５６倍の周速で駆動される。したがって、この実施例における転写ロール２０の回転周期は３３４ｍｓｅｃである。
【００２８】
図４−１は、転写ロール（ＢＴＲ）２０の回転方向（周方向）の抵抗値変化を測定した結果が示されている。縦軸がＢＴＲ抵抗値（ＭΩ）、横軸が時刻（ｓｅｃ）である。前述したように、転写ロール２０は、製造時の材料分布の偏りや使用における汚れの付着、劣化等により回転方向（周方向）に抵抗値むらが生じており、プロセススピード、転写ロール径、トラッキングロール径、及び感光体１２と転写ロール２０の周速比から、抵抗最大部及び最小部が３３４ｍｓｅｃ（０．３３４ｓｅｃ）の周期でニップ部３４を通過する。
【００２９】
図４−２は、図３に示した制御フローに従って転写ロール２０に対する電圧制御を行った結果が示されている。縦軸が電圧（Ｖ）、横軸が時刻ｔ（ｓｅｃ）である。第１の電圧調整は、時刻０．００ｓｅｃに始まり、時刻０．３０ｓｅｃに終了する。この第１の電圧調整の期間においては、２０ｍｓｅｃ毎に前述した電流検出器４０からコントローラ４４に取り込み、式（１）に従って電圧調整を実施した。ここでは、Ａ＝６．０とした。
【００３０】
第２の電圧調整は、時刻０．４０ｓｅｃに始まり、時刻０．６０ｓｅｃに終了する。この第２の電圧調整の期間においては、２０ｍｓｅｃ毎に前述した電流検出器４０からコントローラ４４に取り込み、式（２）に従って電圧調整を実施した。ここでは、Ｂ＝９．０とした。
【００３１】
第２の電圧調整が終わる時刻０．６０ｓｅｃから転写ロール１周分（０．３３４ｓｅｃ）遡って前半と後半とに領域を分ける。前半は、時刻０．２８ｓｅｃに始まり、時刻０．４２ｓｅｃに終了する。後半は時刻０．４４に始まり、時刻０．６０に終了する。前半の期間においては、２０ｍｓｅｃごと８回の印加電圧Ｖｎと検出電流Ｉｎを用い、Ｖｎ／Ｉｎの最小値、最大値をそれぞれＲｍｉｎ＿ｆ、Ｒｍａｘ＿ｆとした。同様に後半の期間においては、２０ｍｓｅｃごと９回の印加電圧Ｖｎと検出電流Ｉｎを用い、Ｖｎ／Ｉｎの最小値、最大値をそれぞれＲｍｉｎ＿ｂ、Ｒｍａｘ＿ｂとした。
【００３２】
図４−３は、Ｖｎ／Ｉｎの時間変化と抵抗値の最大値最小値の関係を示している。縦軸はＶｎ／Ｉｎ（ＭΩ）であり、横軸は時刻ｔ（ｓｅｃ）である。図４−１と比較すると、転写ロール２０の周方向の抵抗値変化がＶｎ／Ｉｎから求めた抵抗値の最大値最小値に反映されていることがわかる。
【００３３】
上述したように求めたＲｍｉｎ＿ｆ、Ｒｍａｘ＿ｆ、Ｒｍｉｎ＿ｂ、Ｒｍａｘ＿ｂを式（３）、（４）に入れて式（５）から全体の平均抵抗値Ｒを求めた。ここで、α＝１．０、β＝３．０とした。
そして、平均抵抗値Ｒを式（６）に入れて転写前最終印加電圧Ｖｅを求めた。ここで、Ｉｄ＝Ｂ、即ち、Ｉｄ＝９．０とした。その結果、転写前最終印加電圧Ｖｅ＝２５５６Ｖに決定された。なお、転写時の印加電圧は、転写前最終印加電圧Ｖｅに係数を乗じるなどして求められる。
【００３４】
図５−１乃至図５−３に実施例２が示されている。
前述した実施例１は、ニップ部３４の抵抗が最小値にある時刻に第２の電圧調整期間が終了する場合である。それに対し、実施例２は、ニップ部３４の抵抗が最大値にある時刻に第２の電圧調整期間が終了する場合に行ったものである。この実施例２においても実施例１と同様な制御を行った。その結果、転写前最終印加電圧Ｖｅ＝２４７５Ｖに決定された。
【００３５】
図６−１及び図６−１に比較例１を示す。図７−１及び図７−２に比較例２を示す。比較例１及び比較例２は、ニップ部の抵抗値測定を実施せず、第２の電圧調整期間が終了したときの電圧をそのまま転写前最終印加電圧Ｖｅとしたものである。また、比較例１は、ニップ部３４の抵抗が最小値にある時刻に第２の電圧調整期間が終了する場合であり、比較例２は、ニップ部３４の抵抗が最大値にある時刻に第２の電圧調整期間が終了する場合に行ったものである。比較例１では、転写前最終印加電圧Ｖｅ＝２１５１Ｖに、比較例２では、転写前最終印加電圧Ｖｅ＝２７０６Ｖにそれぞれ決定され、その差は５５１Ｖである。
それに対し、前述した実施例１及び実施例２によれば、その差は２５５６Ｖ−２４７５Ｖ＝９１Ｖであり、比較例と比較すると、ばらつきを１／６以下にすることができた。
【００３６】
なお、上記実施形態及び実施例においては、電圧を変化させて電流を検出するようにしたが、その逆に、電流を変化させて電圧を検出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る画像形成装置に用いたコントローラを示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る画像形成装置の制御フローを示すフローチャートである。
【図４−１】本発明に係る実施例１における転写ニップ部抵抗の時間変化を示す図である。
【図４−２】本発明に係る実施例１における電圧Ｖと電流Ｉの時間変化を示す図である。。
【図４−３】本発明に係る実施例１におけるＶｎ／Ｉｎの時間変化及び抵抗の最大値最小値を示す図である。
【図５−１】本発明に係る実施例２における転写ニップ部抵抗の時間変化を示す図である。
【図５−２】本発明に係る実施例２における電圧Ｖと電流Ｉの時間変化を示す図である。。
【図５−３】本発明に係る実施例２におけるＶｎ／Ｉｎの時間変化及び抵抗の最大値最小値を示す図である。
【図６−１】比較例１における転写ニップ部抵抗の時間変化を示す図である。
【図６−２】比較例１における電圧Ｖと電流Ｉの時間変化を示す図である。。
【図７−１】比較例２における転写ニップ部抵抗の時間変化を示す図である。
【図７−２】比較例２における電圧Ｖと電流Ｉの時間変化を示す図である。。
【符号の説明】
【００３８】
１０  画像形成装置
１２  感光体
１４  帯電ロール
２０  転写ロール
２８  現像ロール
３４  ニップ部
４０  電流検出器
４２  高圧電源
４４  コントローラ
５４  メモリ
【図１】
2005266063.tif 000003
【図２】
2005266063.tif 000004
【図３】
2005266063.tif 000005
【図４−１】
2005266063.tif 000006
【図４−２】
2005266063.tif 000007
【図４−３】
2005266063.tif 000008
【図５−１】
2005266063.tif 000009
【図５−２】
2005266063.tif 000010
【図５−３】
2005266063.tif 000011
【図６−１】
2005266063.tif 000012
【図６−２】
2005266063.tif 000013
【図７−１】
2005266063.tif 000014
【図７−２】
2005266063.tif 000015