JP2006163266A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 転写ローラの寿命の延命を図る。
【解決手段】 ＡＴＶＣあるいはＰＴＶＣ等の結果より求められた転写ローラのインピーダンスよりローラの劣化度を求め、予め設定された劣化度に達した場合、逆バイアスのシーケンスを変えることにより、転写ローラの寿命の延命を図る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置において、従来から、紙等の転写材上にトナーを転写するために転写材裏面に均一に電荷を付与する手段としてコロナ帯電器、ローラ帯電器、ブラシ帯電器、ブレード帯電器等が用いられてきた。

しかしながら、コロナ帯電器では、帯電又は除電時にオゾンが発生し、また消費電力が大きいといった問題があった。

そこで、最近ではオゾンの発生量が少なく、また消費電力が小さい接触帯電器が多く用いられる。接触帯電器は、導電性を有する接触帯電部材を使用する。

接触帯電部材の形状としては、上述のように、ローラ状、ブラシ状、ブレード状といった種々の形状があるが、耐久性の観点からローラ状の転写部材（以下「転写ローラ」という。）が選択される場合が多い。

転写ローラは、転写を均一に行うために、一般的にカーボンブラックや金属酸化物などの導電性を付与する導電フィラーを高分子エラストマー材料に分散させることによって中抵抗領域に抵抗調整される。しかし、製造上その分散均一性は十分でなく、周方向の抵抗ムラ（周ムラ）が生じ、結果的に均一に転写できないという問題があった。

この周ムラの対策として、例えば、４級アンモニウム塩基を結合するポリマーやポリエチレン−エピクロルヒドリン共重合体等をセグメントとするブロック型のポリマーなどで代表されるようなイオン導電性ポリマーを分散してなる転写部材が採用されるケースが増えてきている。

このようなイオン導電性を有する転写部材にも、環境（絶対水分量：空気１ｋｇ中に含まれる水の重量）による抵抗変動が大きいという問題がある。

しかしながら、この問題は環境（例えば、温度、湿度、絶対水分量）ごとに設定値を設ける、いわゆる環境制御を付加することによって対策可能である。例えば、ＡＴＶＣ制御（Ａｃｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）によって対処することができる（例えば、特許文献１参照）。これは画像形成装置の非印字工程中（非画像形成工程中）に、転写ローラから感光ドラムに所望の定電流を印加して、そのとき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。

また、他の印加転写電圧制御としては、ＰＴＶＣ制御（Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）が挙げられる（例えば、特許文献２参照）。上述の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。より詳しくは、転写ローラの抵抗検知時に定電圧を印加して、このときの感光ドラムに流れる出力電流値を検知し、この電流値と設定電流値の差から電圧値を変化させて所望の設定電流値を流すのを満足する電圧を決定するものである。

また、上述のイオン導電性を有する転写部材には、同一極性の電流を連続的に印可させると抵抗値の上昇を招くという問題がある。

このイオン導電性ローラの抵抗上昇については、両極のバイアスを所定間隔で印加することによって対策を施すことができ、トナー像を紙等の転写材上に転写する際に転写部材に印加される転写バイアスと逆極性のバイアスを所定のタイミングで印加している。（例えば、特許文献２参照）。
特開平２−１２３３８５号公報 特開平５−１８１３７３号公報

しかしながら、従来は装置の生産性等の事情により、逆極性の転写バイアスが印加される比率（時間や回数）は、トナー像を紙等の転写材上に転写する際に転写部材に印加される転写バイアスに比べ十分小さいため、転写ローラの寿命を一定以上延ばすことは出来なかった。

なお、ユーザの使用目的によっては、装置の生産性をある程度落として転写部材に逆バイアスを印加する比率を上げることも可能である。

本発明は、上記のような問題に鑑み提案されたものであり、本発明に係わる画像形成装置における請求項１に係わる発明は、表面にトナー像が形成される像担持体と、前記像担持体に接触配置された転写部材とを備え、前記像担持体と前記転写部材との間の転写部に被転写体を挿通するとともに前記転写部材に転写バイアスを印加することで前記像担持体上のトナー像を前記転写体に転写する画像形成装置において、前記転写バイアスと逆極性の転写バイアスを出力するシーケンスと、転写部材の劣化度を検知する手段を備え、前記転写部に前記被転写体が介在しない状態で転写部材に転写バイアスを印加して、前記転写部材の劣化度を検知する手段によって転写部材の劣化度を検知し、検知された劣化度が一定値に達した場合、前記逆極性の転写バイアスのシーケンスを変えるモードを備えたことを特徴とする。

請求項２に係わる発明は、前記転写部に前記被転写体が介在しない状態で転写部材に転写バイアスを印加したときに、前記転写部材に流れる検知電流値又は算出電流値に基づいて、転写部材の劣化度を検知することを特徴とする。

請求項３に係わる発明は、前記転写部に前記被転写体が介在しない状態で転写部材に転写バイアスを印加したときに、前記転写部材に印加される検知電圧値又は算出電圧値に基づいて、転写部材の劣化度を検知することを特徴とする。

請求項４に係わる発明は、前記転写部周辺の温湿度を検知する環境センサを備え、前記転写部に前記被転写体が介在しない状態で転写部材に転写バイアスを印加したときに、検知された温湿度情報に基づいて、転写部材の劣化度を検知することを特徴とする。

請求項５に係わる発明は、前記検知された劣化度が一定値に達した場合に、使用者に対して、前記逆極性の転写バイアスのシーケンスを変えるか変えないかの選択を促す表示手段を備えたことを特徴とする。

請求項６に係わる発明は、前記像担持体が感光体であることを特徴とする。

請求項７に係わる発明は、前記像担持体が中間転写体であることを特徴とする。

請求項８に係わる発明は、前記転写部材が、イオン伝導性を有する導電部材であることを特徴とする。

本発明では、ＡＴＶＣあるいはＰＴＶＣ等の結果より求められた転写ローラの抵抗値から転写ローラの劣化度を求め、転写ローラの劣化度が予め設定された値に達した場合、逆バイアスのシーケンスを変えることにより、転写ローラの寿命の延命をはかることができる。

（実施例１）
図１に、本発明に係る画像形成装置の一例として、実施の形態１に係る画像形成装置を示す。同図に示す画像形成装置は、電子写真方式のプリンタであり、同図はその概略構成を示す縦断面図である。

同図に示す画像形成装置は、画像形成装置本体Ｍの内側に、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。感光ドラムは、駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動される。

感光ドラム１表面には、接触帯電手段としての接触帯電部材２が当接されている。感光ドラム１表面は、帯電バイアス印加電源（不図示）によって接触帯電部材２に印加される帯電バイアスによって所定の極性・電位に一様に帯電（一次帯電）される。本実施の形態では、接触帯電部材２は、ローラ状の帯電ローラが使用される。接触帯電部材２は、感光ドラム１の矢印Ｒ１方向の回転によって矢印Ｒ２方向に従動回転する。

画像露光手段としてのレーザビームスキャナ３は、イメージスキャナ（不図示）、コンピュータ（不図示）等の外部機器から入力される画像情報に対応してオン／オフ変調されたレーザ光Ｌを出力して、感光ドラム１表面の帯電処理面を走査露光する。この走査露光により感光ドラム１表面に、目的の画像情報に応じた静電潜像が形成される。

現像装置（現像装置）４において、現像剤（トナー）は、現像スリーブ４ａ表面に担持され、現像スリーブ４ａの回転により、感光ドラム１表面に対向する現像位置に搬送される。現像スリーブ４ａには、現像バイアス印加電源（不図示）によって現像バイアスが印加され、これにより、現像スリーブ４ａ上のトナーが感光ドラム１表面の静電潜像に付着されて静電潜像をトナー像として現像する。

給紙カセット５には、紙、透明フィルム等の転写材Ｐ（以下適宜「転写材」に代えて「紙」という。）が収納されている。給紙スタート信号に基づいて給紙ローラ６が駆動され、給紙カセット５内の転写材Ｐが１枚ずつ給紙され、レジストローラ７、紙パス８ａを通って、感光ドラム１と転写ローラ（転写部材）９との当接ニップ部である転写ニップ部（転写部）Ｔに所定のタイミングで導入される。すなわち、感光ドラム１上のトナー像の先端部が転写ニップ部Ｔに到達するタイミングと同期するようにレジストローラ７により転写材Ｐの搬送が制御される。

転写ニップ部Ｔに供給された転写材Ｐは、この転写ニップ部Ｔによって挾持搬送され、このとき転写ローラ９には転写バイアス印加電源（不図示）から所定に制御された転写バイアスが印加される。この転写ローラ９及び転写バイアスの制御については後に詳述する。転写ローラ９にトナーと逆極性の転写バイアスが印加されることで転写ニップ部Ｔにて感光ドラム１上のトナー像が転写材Ｐの表面に静電転写される。

転写ニップ部Ｔにおいてトナー像の転写を受けた転写材Ｐは、感光ドラム１から分離され、紙パス８ｂを通って定着装置（定着手段）１１に搬送される。転写材Ｐは、定着装置１１の定着ローラ１１ａと加圧ローラ１１ｂとの間に形成される定着ニップ部によって挟持搬送される。このとき加熱・加圧を受けて、表面にトナー像が定着される。

一方、トナー像転写後の感光ドラム１は、転写時に転写材Ｐに転写されないで表面に残ったトナー（残留トナー）や紙粉等が、クリーニング装置１０によって除去され、次に画像形成に供される。

トナー像転写後の転写材Ｐは、その表面（第１面）のみに画像形成が行われる場合には、切り替え部材１２に導かれて紙パス８ｃを通過し、排紙ローラ１３によって排紙トレイ１４上に排出される。これにより、１枚の転写材Ｐに対する片面の画像形成が終了する。

これに対して、転写材Ｐの両面（第１面と第２面）に画像形成が行われる場合には、第１面（表面）にトナー像が定着された転写材Ｐは、切り替え部材１２の切り替えによって搬送パス８ｄに導かれる。搬送パス８ｄに導かれた転写材Ｐは、切り替え部材１５により、一旦、反転パス８ｅに導入された後、搬送方向が逆転され、さらに切り替え部材１５の切り替えによって中間パス８ｆに搬送される。転写材Ｐは、その後、レジストローラ７等によって、再度、転写ニップ部Ｔに供給され、第２面（裏面）にトナー像が転写され、さらに定着装置１１によって定着された後、紙パス８ｃを経由して、排紙ローラ１３によって排紙トレイ１４上に排出される。これにより１枚の転写材Ｐに対する両面の画像形成が終了する。

上述の画像形成装置において、接触回転型の転写部材である転写ローラ９は、イオン導電性を有するスポンジローラによって形成されている。転写ローラ９は、芯金９ｂの外周面に円筒状にスポンジゴム層９ａを設けることで構成されている。

次に、感光ドラム１上のトナー像を転写材Ｐに転写するための転写バイアスを決定する制御について説明する。

ユーザがコピーボタンを押したり、又はプリンタ動作を開始したりしてから、実際に画像形成動作を行うまでの画像形成装置の空回転を前回転と呼ぶことにする。したがって、転写部材である転写ローラ９にとっては、ユーザがコピーボタンを押したり、又はプリンタ動作を開始したりしてから、転写材Ｐと感光ドラム１上に形成されたトナー像とが転写ニップ部Ｔに到達するまでの空回転が前回転ということになる。

この前回転時に、所定の電圧を転写ローラに印加して、該電圧に対する電流を検知手段（不図示）によって検知する。そして、検知結果に基づいて転写ローラの抵抗値を求めることができる。この転写ローラの抵抗値及び転写材の種類、温湿度環境条件により、転写バイアスが決定される。

次に、図２、図３を参照して、画像形成装置が転写ローラ延命モードに移行する場合について説明する。図２は転写逆バイアスシーケンス変更に関するフローチャート、図３は転写部材に印加するバイアスのシーケンスの概略を示す図である。

図２において、前述の前回転時に所定の電圧を転写ローラに印加して転写ローラの抵抗値を求めることで、画像形成動作中に転写ローラに印加するバイアス値が決定される（２０１）。

転写ローラの抵抗値上昇の進み具合からは転写ローラの劣化を示す指標になるため、転写ローラの抵抗値から転写ローラの劣化度を求めることは可能である。

転写ローラの所定の劣化度を示す転写ローラの抵抗値をＲ１とした場合、図２の（２０１）で求められた転写ローラの抵抗値がＲ1より大きい場合、図２の（２０３）へ進む。転写ローラの抵抗値がＲ１以下である場合には通常モードで画像形成動作が行なわれる（２０５）。（２０３）では転写ローラ延命モードの設定が入っているか否かの判別が行なわれ、転写ローラ延命モードの設定が入っている場合、転写ローラ延命モードで画像形成動作が行なわれる（２０４）。転写ローラ延命モードの設定が入っていない場合は、通常モードで画像形成動作が行なわれる（２０５）。

尚、転写ローラの劣化度の設定値を複数用意し、ユーザの使用目的に応じて選択できるようにすることも可能である。

図３において、（Ａ）は通常モードでの転写バイアス印加シーケンス、（Ｂ）は転写ローラ延命モードでの転写バイアス印加シーケンスである。

画像形成動作中は、前回転時に所定の電圧を転写ローラに印加して決定された転写バイアス値が印加され、画像形成動作終了後、転写ローラのクリーニングバイアスとして転写逆バイアスが印加される。

転写ローラ延命モードでは、転写ローラクリーニング工程において印加される転写逆バイアスの印加時間を通常モードに比べ長く取ることで、転写ローラの抵抗値が上昇するまでの時間を延ばし、転写ローラの延命を図っている。

本実施の形態では、前回転で転写ローラに所定の電圧を印加して検出された電流値より転写ローラの抵抗値を求め、そこから転写ローラの劣化度を算出したが、前回転で所定の電流値を流し、その際に転写ローラ９に印加された電圧から転写ローラの抵抗値を求め、そこから転写ローラ９の劣化度を算出できることは言うまでもない。

また、イオン導電性の転写ローラは環境変動によって、転写ローラの抵抗値が大きく変わる場合がある。その場合には画像形成装置に環境センサを設け、該環境センサの検知結果も加味することで、劣化度を求めることが可能である。

（実施例２）
実施例２の特徴は、実施例１に加えて、上述の転写ローラの抵抗値が所定値に達した場合に使用者に対して、「通常モード」か「転写ローラ延命モード」のどちらかを選択させる操作パネル（表示手段）２０上に設けたことにある。例えば、転写ローラの抵抗値が上述の実施例１の方法によって一定の劣化度に達した場合には、操作パネル２０上に図４のような選択式の表示を行う。使用者が、画像形成装置の生産性よりも転写ローラの延命を優先して、転写ローラ延命モード選択部２１を押した場合には、実施例１と同様の転写ローラ延命モードに移行して転写逆バイアスのシーケンス変更を行い対応する。またこの情報は、メンテナンス情報としてサービスマン等に知らせるような手段と組み合わせるとより効果的である。サービスマンは、この情報をもとに転写部材の交換時期を把握することができるので、交換時期がきた場合のサービスマンによる迅速な対応が可能となる。

（実施例３）
図５を参照して、実施の形態３について説明する。同図に示す画像形成装置は、画像形成装置本体Ｍ内に４箇所の画像形成部（画像形成ステーション）、すなわち第１の画像形成部ＰＡ、第２の画像形成部ＰＢ、第３の画像形成部ＰＣ、第４の画像形成部ＰＤが並設されており、各画像形成部ＰＡ〜ＰＤではそれぞれ例えばイエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの各色のトナー像が帯電、露光、現像、転写の各プロセスを経て形成される。

各画像形成部ＰＡ〜ＰＤはそれぞれ専用の感光ドラム１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを有しており、これら感光ドラム１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは、接触帯電部材２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄによって帯電され、露光レーザビームスキャナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄによって静電潜像が形成された後、現像装置４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄによってトナーが付着されて各色のトナー像が形成される。

また、感光ドラム１Ａ〜１Ｄに隣接して第２の像担持体である中間転写ベルト（中間転写体）３０が配設されている。中間転写ベルト３０は、駆動ローラ３１、従動ローラ３２、二次転写対向ローラ３３に掛け渡されている。転写ベルト３０の内側には、一次転写ローラ（転写部材）９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄが配設されている。中間転写ベルト３０は、これら一次転写ローラ９Ａ〜９Ｄによって感光ドラム１Ａ〜１Ｄに押圧されており、これにより中間転写ベルト３０と感光ドラム１Ａ〜１Ｄの間には、一次転写ニップ部（転写部）Ｔ１が形成されている。感光ドラム１Ａ上に形成されたイエロー（１色目）のトナー像は、一次転写ローラ９Ａに転写バイアス印加電源（不図示）によって一次転写バイアスが印加されることで、中間転写ベルト３０上に一次転写される。以下、同様にして、マゼンタ（２色目），シアン（３色目），ブラック（４色目）のトナー像が中間転写ベルト３０上に順次に一次転写されて重ね合わされる。

なお、本実施の形態における一次転写ローラ９Ａ〜９Ｄに印加される一次転写バイアスは、上述の実施の形態１，２の転写バイアスの制御方法と同様にＶ−Ｉ特性から所望の一次転写電圧を求める制御が行われる。

中間転写ベルト３０上に形成された４色のトナー像は、給紙カセット５から供給された転写材Ｐに転写される。給紙カセット５内に収納されていた転写材Ｐは、給送ローラ６によって給紙され、レジストローラ７によりタイミングをとって中間転写ベルト３０と二次転写ローラ（転写部材）３４との間の転写部としての二次転写ニップ部（転写部）Ｔ２に供給される。このとき、二次転写ローラ３４に、転写バイアス印加電源（不図示）によって二次転写バイアスが印加される。これにより、中間転写ベルト３０上の４色のトナー像は、転写材Ｐ上に一括で二次転写される。このときに二次転写ローラ３４に印加される転写電圧も上述の一次転写バイアスと同様にして決定する。

この二次転写時に、転写材Ｐに転写されないで、中間転写ベルト３０上に残ったトナー（転写残トナー）は、中間転写体クリーニング手段であるクリーナ３５によって除去される。

上述の中間転写ベルト３０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂シートや、ポリフッ化ビニリデン樹脂シート、ポリウレタン樹脂シート、ポリイミド樹脂シートなどの誘電体樹脂シートによって形成されており、その両端部を互いに重ね合わせて接合し、エンドレス状にしたものか、又は継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。

上述の画像形成装置において、転写ローラとしては一次転写ローラ９Ａ〜９Ｄと二次転写ローラ３４とがある。

本実施例の特徴は、中間転写ベルト（中間転写体）３０を使用した画像形成装置において、上述の実施例１，２と同様、１次転写ローラ９Ａ〜９Ｄ及び二次転写ローラ３４に印加する二次転写バイアスについても、本発明を適用することにある。

このように、本発明によって、近時のフルカラー画像形成装置で採用されている、様々な転写材に対応可能な中間転写体を有する画像形成装置において、イオン導電性を有する導電ローラを転写ローラとして使用している画像形成装置の転写ローラの延命を行うことができる。

実施例１の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。 転写逆バイアスシーケンス変更に関するフローチャートである。 転写部材に印加するバイアスのシーケンスの概略を示す図である。 実施例２において、転写ローラの抵抗値が所定値に達する又は達しそうなときに、「通常モード」か「転写ローラ延命モード」のどちらかを使用者が選択する操作パネルを示す図である。 実施例３における画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 像担持体（感光体，感光ドラム）
９ 転写部材（転写ローラ）
９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ 転写部材（一次転写ローラ）
２０ 表示手段（操作パネル）
３０ 像担持体（中間転写体，中間転写ベルト）
３４ 転写部材（二次転写ローラ）
５０ 制御手段
Ｐ 被転写体（転写材）
Ｔ 転写部（転写ニップ部）
Ｔ１ 転写部（一次転写ニップ部）
Ｔ２ 転写部（二次転写ニップ部）

Claims (8)

1. 表面にトナー像が形成される像担持体と、前記像担持体に接触配置された転写部材とを備え、前記像担持体と前記転写部材との間の転写部に被転写体を挿通するとともに前記転写部材に転写バイアスを印加することで前記像担持体上のトナー像を前記転写体に転写する画像形成装置において、
   前記転写バイアスと逆極性の転写バイアスを出力するシーケンスと、
   転写部材の劣化度を検知する手段を備え、
   前記転写部に前記被転写体が介在しない状態で転写部材に転写バイアスを印加して、前記転写部材の劣化度を検知する手段によって転写部材の劣化度を検知し、検知された劣化度が一定値に達した場合、前記逆極性の転写バイアスのシーケンスを変えるモードを備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記転写部に前記被転写体が介在しない状態で転写部材に転写バイアスを印加したときに、前記転写部材に流れる検知電流値又は算出電流値に基づいて、転写部材の劣化度を検知することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記転写部に前記被転写体が介在しない状態で転写部材に転写バイアスを印加したときに、前記転写部材に印加される検知電圧値又は算出電圧値に基づいて、転写部材の劣化度を検知することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記転写部周辺の温湿度を検知する環境センサを備え、前記転写部に前記被転写体が介在しない状態で転写部材に転写バイアスを印加したときに、検知された温湿度情報に基づいて、転写部材の劣化度を検知することを特徴とする請求項１〜３に記載の画像形成装置。
5. 前記検知された劣化度が一定値に達した場合に、使用者に対して、前記逆極性の転写バイアスのシーケンスを変えるか変えないかの選択を促す表示手段を備えたことを特徴とする請求項1〜４に記載の画像形成装置。
6. 前記像担持体が感光体であることを特徴とする請求項１〜５記載の画像形成装置。
7. 前記像担持体が中間転写体であることを特徴とする請求項１〜６記載の画像形成装置。
8. 前記転写部材が、イオン伝導性を有する導電部材であることを特徴とする請求項１〜７記載の画像形成装置。

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