(57)【要約】【課題】  画像形成装置内の温度が上昇するのを防止する。【解決手段】  転写ローラの抵抗値に温度依存性があることを利用して、プリント中の転写ローラの抵抗値変化により機内が昇温していると判断した場合、スループットを遅くする。プリント中の転写ローラの抵抗値は、紙間で行うＰＴＶＣ制御により求めた転写バイアスのＰＷＭ値から予測する。【選択図】  図１
2005215000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、前記像担持体と圧接ニップ部を形成し、該圧接ニップ部に形成された転写材に像担持体上のトナー像を転写させる転写部材と前記転写部材に電圧を印加する電圧印加手段と、印字動作前の前記転写部材の抵抗を検知する抵抗検知手段とを有する画像形成装置において、
印字動作中の転写部材の抵抗値変化量に応じて転写材供給間隔を可変とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記印字動作中の転写部材の抵抗値を検知する手段は、定電圧回路において転写材が転写ニップを通過していないときの電流値であることを特徴とした請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記印字動作中の転写部材の抵抗値を検知する手段は、定電流回路において転写材が転写ニップを通過していないときの電圧値であることを特徴とした請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
該画像形成装置が雰囲気温度を検知する検知手段を有しており、前記転写材供給間隔を可変とする制御を雰囲気温度に応じて行うことを特徴とした請求項１〜３に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリにおける画像形成装置に関し、特に画像担持体上のトナー像を記録材上に静電的に転写する手段に転写ローラを用いる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の複写機、プリンタ等の多くは像担持体上のトナー像を静電的に転写する手段として、コロナ放電を用いたコロナ転写装置、導電性の弾性ローラ（転写ローラ）にトナーと逆極性の転写バイアスを印加し記録材上に静電的に転写するローラ転写装置、ベルト状の回転体に記録材を静電気的に吸着すると共に、ベルト状の回転体からの静電気力によりトナー像を記録材に転写するベルト転写装置等が広く用いられている。これらのうちローラ転写装置は、オゾンの発生が少ないこと、転写ローラが記録材搬送用ローラを兼用できるため画像形成装置の構成を簡略化できることなどの理由で、近年広く採用されている。
【０００３】
ローラ転写方式は、接触転写部材として、抵抗を１×１０６〜１×１０１０Ωに調整した中抵抗弾性層を有する転写ローラ（導電性弾性ローラ）を用い、これを感光ドラム上に当接させ、該感光ドラムと該転写ローラによって形成される圧接ニップ部である転写ニップ部で転写材を狭持搬送させながら、転写ローラに転写バイアスを印加することで転写材にトナー像とは逆極性の電荷を付与して感光ドラム上のトナー像を転写材に転写させるものである。
【０００４】
上記の転写ローラは、ゴム・スポンジなどにカーボン等の無機導電性粒子を分散させたり、界面活性剤などを練り込んだイオン導電性のゴムなどを用いたりして抵抗値を適宜調節した弾性層を有するローラであり、この転写ローラが製造時のばらつき、温湿度、長期使用（耐久）による抵抗値変化などで１桁以上変化することは周知のことである。
【０００５】
このように抵抗変化する転写ローラに対し、常に最適な電流を流すためには定電流印加方式で転写ローラに対して転写電圧を印加することが考えられるが、この場合は、装置の最大通紙幅よりも幅の狭い小サイズ転写材が通紙されて転写ニップ部においてその長手に関して感光ドラムと転写ローラが直接接触する非通紙部ができたときに、ここへ集中的に電流が流れて転写材への電流供給が不足し、転写不良が発生するという問題があった。
【０００６】
そのため、多くの画像形成装置では転写材サイズによらず適正電流を流すために定電圧印加方式を行っている。定電圧印加方式では製造条件や環境によって変化する転写ローラの抵抗値に対し適正な電流を流すために、転写動作以前に、通紙時に転写ローラへ流す一定電流値を転写ローラに流し、その時に発生する電圧を保持して転写時に印加するバイアス制御方式（ＡＴＶＣ制御：Ａｃｔｉｖｅ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）や、通紙前にある一定電流を転写ローラに流し、その時の発生電圧を予め決められた制御式に入れて算出した電圧を転写時に印加するバイアス制御方式（ＰＴＶＣ：Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）等によって通紙以前の転写ローラの抵抗を検知し、適正範囲の電流が流れるような転写電圧を印加している。
【０００７】
特にＰＴＶＣ制御方式は、ハードウェア構成の回路からなり印加できるバイアス値が数個しか持てないＡＴＶＣ制御方式に比べて、より精密なバイアス制御が行える、また電圧制御のためのハードウェア回路を必要としないため、コスト的にも有利な電圧制御式である。
【０００８】
このＰＴＶＣ制御方式をいま少し詳しく説明すると、プリント前の非通紙時に感光ドラム表面を帯電させた状態で所定電流を目標としてＰＷＭ信号（パルス幅変調信号：Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）を段階的に上げて転写ローラに電圧を印加し、目標電流値に到達した電圧値をＶｔ０としてホールドする。そのＶｔ０値と、予め制御回路のＣＰＵ内にメモリしておいた転写出力テーブルとから、前記Ｖｔ０値に適した印加時の転写電圧Ｖｔを決定し、印加時にはその転写電圧Ｖｔに対応したＰＷＭ信号を出力して転写ローラにＶｔを印加する制御方式である（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
更に近年、多種多様な転写材の抵抗値によらず所望の転写電流を流すために、転写材先端が転写ニップ部に挿入された直後の転写電流値の変化をモニタして転写材の抵抗値を予測し、その結果に基づいて転写電圧を補正させるようにした改良型ＰＴＶＣ制御方式が採用されている。
【特許文献１】特開平５−６１１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記画像形成装置において両面連続プリントを行った場合、一度定着器を通過して高温になっている記録材が感光ドラムと転写ローラにより形成された転写ニップを通過し、感光ドラム及び転写ローラの温度を上昇させる。これにより感光ドラム、転写ローラ近傍の部材の温度も上昇し、機内昇温の原因となっている。従来は図４に示すフローチャートで示されるとおり、転写ローラの抵抗値から算出する転写バイアスのＰＷＭ値は機内の昇温状態を検知する手段としては用いられておらず、単に転写バイアスを決定するためにしか用いられていなかった。したがって、機内の温度が上昇しているにもかかわらず連続プリントを続けてしまい、以下に示すような問題が発生するおそれがあった。
【００１１】
（１）クリーニングブレードめくれ
感光体から転写材にトナー像を転写させる際に全てのトナーを転写させるのは困難であり、転写後も若干のトナーが感光ドラムに残ってしまうのは避けられない。したがってこの残留トナーを転写後にクリーニングする必要がある。クリーニング手段として、ウレタンゴム等の弾性体材料から成るクリーニングブレードに形成された尖鋭なエッジを感光ドラム表面の転写部位よりも下流側（感光ドラムの走行方向に対して下流側）に当接せしめて残留トナーを掻き取るようにしたものが、構造が簡単で小型であり、コスト的にも有利である等の理由から、従来から広く実用されている。しかしながら、高温高湿環境下においては、クリーニングブレードの材料であるウレタンゴム等の弾性率が低下すること、感光ドラムの摩擦抵抗が上昇すること、また現像器の昇温に伴いクリーニングブレードと感光ドラムの摩擦抵抗を軽減するための潤滑剤が供給されにくいことが原因となりクリーニングブレードの先端部がめくれてしまい、クリーニング不良が発生してしまう。
【００１２】
（２）トナー凝集
機内昇温によりトナー容器内温度も上昇し、高温となる。高温環境下にさらされたトナーは凝集してしまう可能性があり、一度凝集してしまったトナーは十分に現像されずに不良画像となってしまう。またクリーニング装置内のトナーが凝集してしまうと、クリーニング不良が発生してしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明では上記課題を解決するため、以下のことを特徴とする画像形成装置としている。像担持体と、前記像担持体と圧接ニップ部を形成し、該圧接ニップ部に形成された転写材に像担持体上のトナー像を転写させる転写部材と前記転写部材に電圧を印加する電圧印加手段と、前記電圧印加手段から出力される電流値を検出する電流回路と、印字動作前の前記転写部材の抵抗を検知する抵抗検知手段とを有する画像形成装置において、
印字動作中の転写部材の抵抗値に応じて転写材供給間隔を可変とすることを特徴とする画像形成装置。
【００１４】
以上のように転写ローラの抵抗値の検知結果より転写ローラ及び感光ドラム周辺の温度が高いと判断した場合は、転写材供給間隔を遅くすることによりそれ以上温度が上昇することを抑え、クリーニングブレードめくれ及びトナー凝集を防止することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明によれば、
像担持体と、前記像担持体と圧接ニップ部を形成し、該圧接ニップ部に形成された転写材に像担持体上のトナー像を転写させる転写部材と前記転写部材に電圧を印加する電圧印加手段と、印字動作前の前記転写部材の抵抗を検知する抵抗検知手段とを有する画像形成装置において、印字動作中の転写部材の抵抗値変化量に応じて転写材供給間隔を可変とすることを特徴とする。以上のような制御にすることにより、転写ローラや感光ドラムの昇温状態をプリント初期の転写バイアスのＰＷＭ値とプリント中のＰＷＭ値の変化量から予測して、クリーニングブレードめくれやトナー凝集が発生してしまう温度領域になっていると判断した場合は、転写材の供給間隔を遅くすることにより転写ローラや感光ドラム周辺の温度の上昇を抑えることができる。スループットを遅くするために必要な転写バイアスのＰＷＭ値変化量を低温環境ほど大きくすることにより、クリーニングブレードめくれやトナー凝集が発生しない温度領域でスループットが遅くなることがなく、初期のプリントスピードを維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（実施例１）
以下に、本発明に係る実施例を示すが、まず図１は、本発明に係る画像形成装置の構成図である。
【００１７】
図１において、１９は感光ドラムであり、ＯＰＣ、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉ等の感光材料がアルミニウムやニッケルなどのシリンダ状の基盤上に形成されている。感光ドラム１９は矢印の方向に回転駆動され、まずその表面は帯電装置としての帯電ローラ２０によって一様帯電される。帯電ローラは、鉄やステンレス等の材料で構成した軸部材の周囲に弾性体を所定の厚さで設けており、弾性体はカーボン等を分散したＥＰＤＭゴム等の導電性の材料で構成している。また、帯電ローラには、不図示の電源から予め設定された直流電圧Ｖｄｃと、被帯電体の帯電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧Ｖｐｐを有する交流電圧Ｖａｃを、軸部材を通して印加することで感光体ドラムに対する帯電を行わせる。
【００１８】
次に画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザビーム２１がスキャナユニット内で回転するポリゴンミラーにより反射して感光ドラムに走査露光が施され、静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置２２で現像、可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像とを組み合わせて用いられることが多い。
【００１９】
可視化されたトナー像は、転写装置としての転写ローラ２３により、所定のタイミングで搬送された記録材Ｐ上に感光ドラム１９上より転写される。このとき転写材Ｐは感光ドラム１９と転写ローラ２３に一定の加圧力で狭持搬送される。転写ローラ２３は、鉄、ＳＵＳ等の芯金上に、ＮＢＲ等のソリッド状または発砲させてスポンジ状にした弾性体を弾性層として形成したローラであり、芯金と固定のバネ受けとの間に縮設した加圧バネにより所定の加圧力を持って感光ドラム１９に圧設され、弾性体層の弾性変形により感光ドラム１９との間に所定幅の転写ニップ部を形成する。
【００２０】
本実施例の画像形成装置では転写部材としてローラ硬度としては約３０度（Ａｓｋｅｒ‐Ｃ５００ｇ加重時）、ローラ抵抗は４×１０７〜８×１０７Ω（Ｎ／Ｎ環境下：２３℃、６０％環境）の範囲の転写ローラを使用する。但し、ローラ抵抗値は使用環境により変化し、Ｈ／Ｈ環境（３２．５℃、８０％環境）では、Ｎ／Ｎ環境の１／５〜１／６程度、Ｌ／Ｌ環境（１５℃、１０％環境）では、５〜６倍程度変動する。また、転写ローラ寿命の２０万枚通紙により、初期抵抗の２倍程度に変動する。ローラ抵抗値が小さくなり過ぎると白部と黒部に流れる転写電流の差が大きくなり、黒部（トナー像部）への転写電荷量に対し白部の転写電荷量が大きくトナーが白部へ電界で引き付けられて飛び散りが発生したり、ハーフトーン画像等でネガゴーストが発生したりする。また、ローラ抵抗が大き過ぎると記録材に十分な転写電流を流すために必要な転写電圧が不足し、転写不良が発生したり、必要な転写電圧を印加するために、高圧基板上、接点部で十分な沿面距離を確保する必要が生じ、回路が大型化、高コスト化したりしてしまう。
【００２１】
また、転写電圧は、転写不良や飛び散りが発生しないようにＰＴＶＣ制御により転写ローラ抵抗値に応じた転写電圧が転写ローラ２３に印加される。すなわち、プリント前の非通紙時に感光ドラム表面を帯電させた状態で所定電流値を目標にＰＷＭ信号を段階的に上げて転写ローラに電圧を印加し、目標電流値に達したときの電圧値をＶｔ０としてホールドする。次に、このＶｔ０値と予めプリンタ本体に内蔵されている主記憶装置内にメモリしておいた転写出力テーブルとから適した転写電圧Ｖｔを決定すると共に印字時にはその転写電圧Ｖｔに対応したＰＷＭ信号を出力して転写ローラに転写電圧Ｖｔを印加する。
【００２２】
このトナー像が転写された記録材Ｐは定着装置２５へと搬送され、永久画像として定着される。一方、感光ドラム１９上に残存する転写残りの残留トナーは、クリーニング装置２６により感光ドラム１９表面より除去される。
【００２３】
また、本画像形成装置には雰囲気温度を検知することのできる不図示の温度センサを設けており、温度センサからの出力値から常温環境、低温環境、高温環境を判別し、それぞれの環境に応じた転写、定着制御を行うようにしている。
【００２４】
本実施例の画像形成装置はプロセススピード２６６ｍｍ／ｓであり、片面連続プリントの場合、最大４５ｉｐｍ（ｉｍａｇｅ  ｐｅｒ  ｍｉｎｕｔｅ）でのプリントが可能であり、両面連続プリントの場合、最大で３２ｉｐｍでのプリントが可能である。
【００２５】
高温高湿環境で転写材供給間隔（以下スループットと記す）を３２ｉｐｍ、２６ｉｐｍ、２０ｉｐｍ相当にして両面プリントを１０００ｉｍａｇｅ連続で行った場合のクリーニングブレードおよび現像スリーブの温度測定を行った。また、それぞれ紙間で行ったＰＴＶＣ制御により算出したＰＷＭ値もモニタした。結果を下表に示す。
【００２６】
【表１】
2005215000.tif 000003
【００２７】
スループットが短い方が感光ドラム及び転写ローラへ頻繁に熱の供給がなされることになるので感光ドラムに当接しているクリーニングブレードおよび現像スリーブの温度も高くなっている。現像スリーブは軸受けとの摺擦等による温度上昇もあるためクリーニングブレードよりも温度は高くなっている。３２ｉｐｍ相当のスループットで更に両面連続プリントを続けると、クリーニングブレードめくれが発生した。また、３２ｉｐｍで１０００ｉｍａｇｅ以上の両面連続プリントを行った後、暫く放置した後にプリントを行った結果、トナー凝集が原因と思われる現像不良が発生した。一方、２６ｉｐｍ、２０ｉｐｍで同様に両面連続プリントを行った場合はクリーニングブレードめくれ、現像不良ともに発生しなかった。
【００２８】
以上のように高温高湿環境下においてもクリーニングブレード温度が４６℃以下ではクリーニングブレードめくれが発生せず、現像スリーブ温度が４９℃以上ではトナー凝集による現像不良が発生しないことが分かった。
【００２９】
一方、スループットが早く、転写ローラ、感光ドラム周辺の温度が高くなるにつれて転写ローラの抵抗値が小さくなるため転写バイアスのＰＷＭ値は小さくなる。
【００３０】
したがって、本実施例では図２で示されるフローチャートのように、プリント中の紙間においてＰＴＶＣで検知した転写バイアスのＰＷＭ値がプリント開始時のＰＴＶＣで検知した転写バイアスのＰＷＭ値より７小さくなった場合、スループットを初期の３２ｉｐｍから２６ｉｐｍにする。
【００３１】
以上の制御で高温高湿環境において両面連続プリント１０００ｉｍａｇｅ行った結果を下表に示す。
【００３２】
【表２】
2005215000.tif 000004
【００３３】
表２のようにプリント枚数が増加するにしたがって転写ローラ温度は上昇し、転写ローラ抵抗値は小さくなる。そして、プリント枚数が約７００ｉｍａｇｅでＰＷＭ値が初期より７低くなり、スループットが３２ｉｐｍから２６ｉｐｍに低下している。スループットが２６ｉｐｍになることでクリーニングブレードや現像スリーブの温度がこれ以上上昇するのを防止している。また、１０００ｉｍａｇｅの両面連続プリント中やプリント後でもクリーニングブレードめくれやトナー凝集は発生しなかった。
【００３４】
以上のような制御にすることにより転写ローラ周辺の温度が高くなった場合はスループットを長くして機内温度、特に感光ドラム周辺の部材温度が上昇するのを抑制し、クリーニングブレードめくれ、トナー凝集による現像不良等の発生を防止することができる。
【００３５】
（実施例２）
以下に、本発明の第２の実施例について説明する。本実施例に関する画像形成装置全体の構成は、前記実施例１で示したものと同様であるため説明を省く。本実施例ではプリント初期からのＰＷＭ値の変化量がある閾値を超えるとスループットを長くするというシーケンスを有するが、この閾値が雰囲気温度により異なることを特徴とする。低温環境や常温環境でも両面連続プリントを行うと、高温環境と同様に転写ローラ及び感光ドラム周辺の温度は上昇する。以下に各温度環境で１０００ｉｍａｇｅの両面連続プリントを行ったときのクリーニングブレード及び現像スリーブの温度をモニタ結果及びプリント初期からのＰＷＭ値の変化量を示す。
【００３６】
【表３】
2005215000.tif 000005
【００３７】
表より、各環境ともプリント初期とプリント終了時のＰＷＭ値変化量はほとんど変わらないにもかかわらず、クリーニングブレード、現像スリーブの到達温度は異なっており、雰囲気温度が高いほうが高くなっている。これはプリント初期のＰＷＭ値が雰囲気温度によって異なっており、雰囲気温度が高くなるにつれてＰＷＭ値は低くなっているためである。また、低温環境、常温環境ではプリント初期からのＰＷＭ値変化量が１０以上あるにもかかわらず、クリーニングブレードめくれ、トナー凝集の発生する温度には達していない。以上の結果を考慮して本実施例では図３に示されるフローチャートのように、各環境においてスループットを長くするためのＰＷＭ値変化量の閾値を以下のように設定した。ここで、雰囲気温度の検知は画像形成装置に配設された環境検知素子により行う。
【００３８】
【表４】
2005215000.tif 000006
【００３９】
以上のようにすることにより、低温環境や常温環境において必要以上にスループットを長くすることがなくなり、初期のプリントスピードを確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に関わる画像形成装置の構成図
【図２】実施例１を説明するフローチャート図
【図３】実施例２を説明するフローチャート図
【図４】従来例を説明するフローチャート図
【図１】
2005215000.tif 000007
【図２】
2005215000.tif 000008
【図３】
2005215000.tif 000009
【図４】
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