JP2001255758A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

画像形成装置および画像形成方法

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JP2001255758A
JP2001255758A JP2000064741A JP2000064741A JP2001255758A JP 2001255758 A JP2001255758 A JP 2001255758A JP 2000064741 A JP2000064741 A JP 2000064741A JP 2000064741 A JP2000064741 A JP 2000064741A JP 2001255758 A JP2001255758 A JP 2001255758A
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JP2000064741A
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Akira Kubota
晃 窪田
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Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像形成条件が広範囲にわたる場合であって
も、各画像形成条件において良好な転写状態で画像転写
を行うことができる画像形成装置および画像形成方法を
提供する。 【解決手段】 2次転写バイアス回路44aから2次転
写ローラ42に第1転写バイアスVaが印加される一
方、2次転写バイアス回路44bから導電性部材45を
介して2次転写ローラ42に第2転写バイアスVbが印
加される。そして、これら2種類の転写バイアスVa,
Vbを印加することで転写電位−転写電流特性を設定
し、その転写電位−転写電流特性を広範囲にわたって転
写良好域に収めている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、複写紙、転写
紙、用紙およびOHP用透明シートなどの記録材に像担
持体上のトナー像を転写する画像形成装置および画像形
成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種の画像形成装置としては、例えば
プリンター、ファクシミリ、複写機等が従来より知られ
ている。これらの画像形成装置では、像担持体上にトナ
ー像を形成した後、転写ローラや転写ベルトなどの転写
手段に対して転写バイアス回路から転写バイアスを印加
しながら、当該転写手段によって像担持体上のトナー像
を記録材に転写している。それに続いて、記録材に転写
されたトナーを定着手段によって加熱して記録材上にト
ナー像を定着させている。
【0003】このような装置においては、装置内部の環
境、例えば温度や湿度などの変化によって記録材の吸湿
度が異なると、その抵抗値も異なることから、記録材に
トナー像を転写させる際の転写バイアスの適正値も異な
ることとなる。また、従来より周知の如く、記録材の材
質によっても転写バイアスの適正値は異なる。さらに、
画像モード(モノクロ/カラーモード、片面/両面モー
ド、画像サイズなど)によっても、転写バイアスの適正
値はそれぞれ異なる。以上のように、装置の内部環境、
記録材の材質、画像モードなどの画像形成条件が異なる
と、転写バイアスの適正値は異なる。
【0004】そこで、従来この点に着目し、最小電圧と
最大電圧とを制限した状態で転写バイアスを定電流制御
することによって、安定した転写を可能にしようとした
画像形成装置が提案されている(特開平2−28537
7号公報)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最小電
圧と最大電圧とを制限した状態で転写バイアスを定電流
制御しただけでは良好な転写状態が得られない。以下、
その点について図6を参照しながら説明する。
【0006】図6は、従来の画像形成装置における転写
バイアス制御を示す転写電位−転写電流特性図である。
同図における1点鎖線は装置の内部環境に応じた負荷線
を示している。これらの負荷線は、記録材の抵抗、容量
などが画像形成条件の変動に伴う見掛け上の負荷の変動
を示すものであり、各負荷線は転写手段に印加する転写
電圧と転写電流との関係を示している。例えば、画像形
成条件として、装置の内部環境をパラメータとしたと
き、装置の内部環境が低温低湿環境(LL環境)で抵抗
が最大および最小となるときの負荷線はそれぞれ同図中
の1点鎖線LLmaxおよびLLminとなる。また、常温常
湿環境(NN環境)で抵抗が最大および最小となるとき
の負荷線はそれぞれ同図の1点鎖線NNmaxおよびNNm
inとなる。さらに、高温高湿環境(HH環境)で抵抗が
最大および最小となるときの負荷線はそれぞれ同図の1
点鎖線HHmaxおよびHHminとなる。
【0007】一般に、転写電圧(電流)が小さすぎて
も、大きすぎても転写不良が生じ、良好な転写状態が得
られる転写電圧(電流)の範囲(転写効率がよい範囲)
が存在する。この範囲は転写良好域と称され、同図にお
ける2本の点線で囲まれた領域がそれに相当する。した
がって、転写バイアスの制御線が上記転写良好域(平行
四角形の領域)に収まるようにすれば良好な転写状態が
得られることとなる。
【0008】しかしながら、従来例の如く最小電圧と最
大電圧とを制限した状態で転写バイアスを定電流制御す
るように転写バイアス回路を設定した場合、例えば同図
中の太線で示すように制御線Lの一部が転写良好域から
外れてしまい、安定した転写を行うことができず、画質
低下を招いてしまう。
【0009】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、画像形成条件が広範囲にわたる場合であっても、
各画像形成条件において良好な転写状態で画像転写を行
うことができる画像形成装置および画像形成方法を提供
することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる画像形
成装置は、上記目的を達成するため、トナー像を担持す
る像担持体と、前記像担持体上のトナー像を記録材に転
写する転写手段と、前記転写手段に第1転写バイアスを
印加する第1転写バイアス手段と、前記転写手段に当接
する導電性部材と、前記導電性部材を介して前記転写手
段に第2転写バイアスを印加する第2転写バイアス手段
とを備え、前記第1および第2転写バイアスとで決まる
転写電位−転写電流特性で記録材へのトナー像の転写を
行っている。
【0011】また、この発明にかかる画像形成方法は、
上記目的を達成するため、像担持体上のトナー像を記録
材に転写する転写手段に対し、互いに異なる第1および
第2転写バイアスを与え、これらの転写バイアスによっ
て決まる転写電位−転写電流特性で記録材へのトナー像
の転写を行っている。
【0012】このように構成された発明では、転写手段
に2種類の転写バイアスが印加されており、第1および
第2転写バイアスを制御することで転写電位−転写電流
特性が設定される。第1転写バイアスのみを印加した場
合に例えば図6の制御線Lに示すような転写電位−転写
電流特性が得られるとしても、第2転写バイアスをさら
に印加することで最終的に得られる制御線を変更し、広
範囲にわたって転写良好域に収めることができる。そし
て、このように設定された転写電位−転写電流特性で像
担持体上のトナー像が記録材に転写される。
【0013】また、転写バイアスの適正値が変動する要
因として、装置の内部環境、記録材の材質、画像モード
などの画像形成条件が異なる点を説明したが、これらに
応じて第1および第2転写バイアスの少なくとも一方を
変更して当該画像形成条件に適合する転写電位−転写電
流特性を設定するように構成すれば、より安定して良好
な転写状態が得られる。例えば、記録材に形成する画像
モードに応じて前記第1および第2転写バイアスの少な
くとも一方を変更して当該画像モードに適合する転写電
位−転写電流特性を設定してもよい。また、記録材の材
質に応じて前記第1および第2転写バイアスの少なくと
も一方を変更して当該材質に適合する転写電位−転写電
流特性を設定してもよい。さらに、装置内部の温度また
は湿度を検出する検出センサの出力信号に基づき装置の
内部環境を判断し、その判断結果に基づき前記第1およ
び第2転写バイアスの少なくとも一方を変更して当該内
部環境に適合する転写電位−転写電流特性を設定するよ
うに構成してもよい。もちろん、それらを組み合わせて
もよい。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は、この発明にかかる画像形
成装置の一実施形態を示す図である。この画像形成装置
は、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、
ブラック(K)の4色のトナーを重ね合わせてフルカラ
ー画像を形成したり、ブラック(K)のトナーのみを用
いてモノクロ画像を形成する装置である。この画像形成
装置では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像
形成指令(印字要求内容を示す信号)が制御ユニットに
与えられると、制御ユニット内に設けられたメインコン
トローラが画像形成装置のエンジン部1の動作指示に適
した形式のジョブデータ(印字情報)に変換し、サブコ
ントローラに与える。これを受けたサブコントローラは
ジョブデータに応じて画像形成装置のエンジン部1を制
御している。
【0015】このエンジン部1では、作像ユニット2の
感光体21にトナー像を形成可能となっている。すなわ
ち、作像ユニット2は、図1の矢印方向に回転可能な感
光体21を備えており、さらに感光体21の周りにその
回転方向に沿って、帯電手段としての帯電ローラ22、
現像手段としての現像器23Y,23C,23M,23
K、およびクリーニング部24がそれぞれ配置されてい
る。帯電ローラ22は帯電バイアス回路(図示省略)か
ら帯電バイアスが印加されており、感光体21の外周面
に当接して外周面を均一に帯電させる。
【0016】そして、この帯電ローラ22によって帯電
された感光体21の外周面に向けて露光ユニット3から
レーザ光LBが照射される。この露光ユニット3は、画
像形成指令を画像展開して得られる画像データに応じて
レーザ光LBを感光体21上に走査露光して感光体21
上に画像形成指令に対応する静電潜像を形成する。
【0017】こうして形成された静電潜像は現像部23
によってトナー現像される。すなわち、この実施形態で
は現像部23として、イエロー用の現像器23Y、シア
ン用の現像器23C、マゼンタ用の現像器23M、およ
びブラック用の現像器23Kが軸中心に回転自在に設け
られている。これらの現像器23Y,23C,23M,
23Kは回転位置決めされるとともに、感光体21に対
して選択的に当接し、トナーを感光体21の表面に付与
する。これによって、感光体21上の静電潜像が顕在化
される。そして、現像部23で現像されたトナー像は、
1次転写領域TR1で転写ユニット4の中間転写ドラム
41上に1次転写される。
【0018】また、1次転写領域TR1から周方向(図
1の矢印方向)に進んだ位置には、クリーニング部24
が配置されており、1次転写後に感光体21の外周面に
残留付着しているトナーを掻き落とす。
【0019】転写ユニット4は感光体21と当接しなが
ら、駆動モータ(図示省略)からの回転駆動力を受けて
回転する。この中間転写ドラム41には、1次転写バイ
アス回路(図2の符号44c)から1次転写バイアスが
印加されている。そして、カラー画像を記録材に転写す
る場合には、感光体21上に形成される各色のトナー像
を中間転写ドラム41上に重ね合わせてカラー像を形成
する。また、モノクロ画像を記録材に転写する場合に
は、感光体21上にブラックトナー像のみを中間転写ド
ラム41上に形成する。
【0020】また、こうして中間転写ドラム41上に担
持されたトナー像については、2次転写ローラ42によ
って記録材に2次転写する。この2次転写ローラ42
は、中間転写ドラム41に対して接離可能となってお
り、適当なタイミングで中間転写ドラム41に当接し
て、搬送経路61に沿って2次転写領域TR2に搬送さ
れてくる記録材にトナー像を2次転写する。このように
本実施形態では中間転写ドラム41上に記録材に転写す
べきトナー像が担持されており、この中間転写ドラム4
1が本発明の「像担持体」に相当する。なお、この2次
転写ローラ42は、2次転写の際に後で詳述する2次転
写バイアス回路によって2次転写バイアスが印加され
る。
【0021】この2次転写領域TR2の近傍には、中間
転写ドラム41に対して接離可能にクリーニング部43
が設けられており、適当なタイミングで中間転写ドラム
41に当接して、2次転写後に中間転写ドラム41の外
周面に残留付着しているトナーについては、クリーニン
グ部43によって掻き落される。
【0022】さらに、搬送経路61に沿って2次転写領
域TR2の下流側には、定着ユニット5が配置されてお
り、搬送経路61に沿って搬送されてくる記録材上のト
ナー像を記録材に定着する。そして、当該記録材はさら
に搬送経路61に沿って排出トレイ(図示省略)に搬送
される。
【0023】図2は、2次転写を実行するための電気的
構成を示す図である。この2次転写ローラ42は、同図
に示すように、金属製の芯金421に導電性ゴム422
が被覆されている。この芯金421は2次転写バイアス
回路44aと電気的に接続されており、2次転写バイア
ス回路44aから2次転写ローラ42に第1転写バイア
スVaが印加される。一方、2次転写ローラ42の表
面、つまり導電性ゴム表面には、金属棒や導電体などか
らなる導電性部材45が圧接されている。すなわち、こ
の導電性部材45は2次転写ローラ42側に向けた状態
で2次転写ローラ42の反対側より保持部材46によっ
て保持されている。そして、この保持部材46は付勢バ
ネ47によって2次転写ローラ42側に付勢され、これ
によって導電性部材45が2次転写ローラ42に圧接さ
れる。
【0024】この導電性部材45は、2次転写バイアス
回路44bと電気的に接続されており、2次転写バイア
ス回路44bから導電性部材45を介して2次転写ロー
ラ42に第2転写バイアスVbが印加される。
【0025】図3は図2に示すように構成された2次転
写構造の等価回路である。同図において、符号Vcは1
次転写バイアス回路44cから中間転写ドラム41に印
加される1次転写バイアスであり、また符号R1〜R4は
それぞれ以下に示す抵抗、つまり、 R1:芯金421と導電性ゴム422の2次転写領域T
R2との間の抵抗、 R2:芯金421と導電性部材45との間の抵抗、 R3:導電性部材45と導電性ゴム422の2次転写領
域TR2との間の抵抗、 R4:中間転写ドラム41と、記録材Sと、記録材S上
のトナーとの合成抵抗、 である。
【0026】次に、この実施形態にかかる画像形成装置
における2次転写処理について説明する。この画像形成
装置では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像
形成指令(印字要求内容を示す信号)がメインコントロ
ーラ71に与えられると、このメインコントローラ71
が画像形成指令を画像展開および解析してエンジン部1
の動作指示に適した形式のジョブデータ(印字情報)に
作成し、サブコントローラ72に与える。そして、サブ
コントローラ72によってエンジン部1を制御して中間
転写ドラム41上にカラートナー像またはモノクロトナ
ー像を形成する。
【0027】そして、図4に示す転写電位−転写電流特
性を有する制御線Lで2次転写バイアスを2次転写ロー
ラ42に印加する。この実施形態では、サブコントロー
ラ72からの転写開始指令が2次転写バイアス回路44
a、44bに与えられると、2次転写バイアス回路44
aは2次転写バイアスVaを印加するとともに、2次転
写バイアス回路44bは2次転写バイアスVaとは異な
る2次転写バイアスVbを印加する。このように、2種
類に転写バイアスVa,Vbを印加することで図4に示す
ように広範囲にわたって転写良好域を通過する制御線L
を得ている。
【0028】これら2種類の転写バイアスVa,Vbにつ
いては、画像形成条件を種々に設定しながら実験を行
い、最適な転写バイアスVa,Vbが出力されるように2
次転写バイアス回路44a、44bをそれぞれ設計すれ
ばよい。特に、この実施形態では、2種類の転写バイア
スVa,Vbを印加することで転写電位−転写電流特性を
設定しているため、その転写電位−転写電流特性を広範
囲にわたって転写良好域に収めることができる。例え
ば、転写バイアスVaのみを2次転写ローラ42に印加
すると図6の制御線Lに示すような転写電位−転写電流
特性しか得られないとしても、転写バイアスVbをさら
に印加することで最終的に得られる制御線を図4に示す
ように変更し、広範囲にわたって転写良好域に収めるこ
とができる。したがって、画像形成条件が広範囲にわた
る場合であっても、各画像形成条件において良好な転写
状態で画像転写を行うことができる。
【0029】ところで、画像形成条件のうち内部環境の
みに着目した提案例として、例えば特開平11−288
184号に記載されたものがあるが、この提案例と上記
実施形態とを対比した場合には、上記実施形態は提案例
に対して有利な作用効果を有している。以下、これにつ
いて詳述する。
【0030】この提案例では、内部環境の変動によらず
良好な転写状態で画像転写を行うために、温湿度検出手
段を装置内部に設け、この温湿度検出手段からの出力信
号に基づき2次転写バイアス回路を制御している。具体
的には、内部環境に応じて2次転写バイアス回路の定電
流値(図6のI0)と、最高電圧値(図6のVmax)およ
び/または最低電圧値(図6のVmin)とを制御してい
る。したがって、この提案例を実施するためには装置内
部に温湿度検出手段を設ける必要がある。また、内部環
境と、定電流値および最高/最低電圧値とを対応つけて
メモリなどの記憶手段に記憶しておき、内部環境に応じ
てメモリから定電流値などを読み出す必要があり、転写
バイアス制御が複雑になるという問題を有している。
【0031】また、画像形成装置のカセット内に収納さ
れている記録材は装置内部と比較的近い温度となってお
り、上記提案例の如く温度に基づき転写状態をある程度
良好に維持することが期待できる。しかしながら、大量
に画像形成を連続している最中に倉庫や室内に保管して
いたような記録材を補給すると、装置内部の温度が上昇
しているにもかかわらず、記録材自体の温度は低く、装
置の内部温度に基づき2次転写バイアス回路を制御した
のでは、実際の転写状態と異なり、良好な転写状態を達
成することが困難な場合がある。
【0032】さらに、画像形成条件のうち内部環境に関
しては考慮されているものの、その他の画像形成条件に
ついては考慮されておらず、数多くの画像モード、記録
材の材質やサイズなどで画像を形成する画像形成装置に
提案例を適用した場合、広範囲にわたって良好な転写状
態が得られないことがわかった。
【0033】これに対し、この実施形態では、温湿度検
出手段を設ける必要がなく、しかも内部環境をはじめ画
像モード、記録材の材質やサイズなどの画像形成条件を
含めて広範囲にわたって良好な転写状態を確保すること
ができる。したがって、提案例における問題を解消する
ことができる。
【0034】なお、上記実施形態では、画像形成条件を
種々に設定しながら実験を行い、図4に示す転写電位−
転写電流特性を得るために適した転写バイアスVa,Vb
が出力されるように2次転写バイアス回路44a、44
bをそれぞれ設計しているが、サブコントローラ72か
ら画像形成条件に関する情報を与え、画像形成条件に応
じて各転写バイアスVa,Vbをそれぞれ制御することで
より広範囲で、しかもより安定して良好な転写状態が得
られる。特に、サブコントローラ72に与えられるジョ
ブデータには、画像モード(モノクロ/カラー)、記録
材の材質(普通紙/高品質紙/葉書)、紙サイズ(A4
/A3/B4)などの画像形成条件が含まれており、こ
れらに応じて転写バイアスVa,Vbの少なくとも一方を
変更して当該画像形成条件に適合する転写電位−転写電
流特性を設定するように構成すれば、より安定して良好
な転写状態が得られる。例えば、記録材Sに形成する画
像モードに応じて転写バイアスVa,Vbの少なくとも一
方を変更して当該画像モードに適合する転写電位−転写
電流特性を設定してもよい。また、記録材Sの材質に応
じて転写バイアスVa,Vbの少なくとも一方を変更して
当該材質に適合する転写電位−転写電流特性を設定して
もよい。
【0035】これらの画像形成条件はジョブデータから
得られる情報であるため、センサなどの付加構成を追加
することなく、低コストでより安定して良好な転写状態
を得ることができるという効果も有している。ただし、
図5に示すように温湿度センサ8を別途設けることで、
内部環境を考慮した転写処理を行うことができる。この
場合、温湿度センサ8の出力信号に基づき装置の内部環
境を判断し、その判断結果に基づき転写バイアスVa,
Vbの少なくとも一方を変更して当該内部環境に適合す
る転写電位−転写電流特性を設定するようにしてもよ
い。
【0036】また、本発明は上記した実施形態に限定さ
れるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて
上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能であ
る。例えば、2種類の転写バイアスを印加して図4に示
す転写電位−転写電流特性を得ているが、3種類以上の
転写バイアスを印加して転写電位−転写電流特性を設定
するようにしてもよい。
【0037】さらに、上記実施形態では、感光体21上
のトナー像を中間転写ドラム41に転写しているが、中
間転写ドラム以外の転写媒体(転写ベルト、転写シー
ト、中間転写ベルト、中間転写シート、反射型記録シー
トあるいは透過性記憶シートなど)にトナー像を転写す
る画像形成装置にも本発明を適用することができる。ま
た、中間トナー像を形成することなく、感光体上のトナ
ー像を記録材に転写する画像形成装置に対して本発明を
適用することができる。この装置では、感光体が本発明
の「像担持体」に相当する。また、画像形成方式とし
て、いわゆるタンデム方式を採用する画像形成装置に対
しても本発明を適用することができる。また、上記にお
いて説明した画像形成装置はプリンタであるが、画像形
成装置としては複写機やファクシミリ装置などの画像形
成装置全般が含まれる。
【0038】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、転写
手段に2種類の転写バイアスが印加されており、第1お
よび第2転写バイアスで決まる転写電位−転写電流特性
で記録材へのトナー像の転写を行っているので、画像形
成条件が広範囲にわたる場合であっても、各画像形成条
件において良好な転写状態で画像転写を行うことができ
る。
【0039】また、画像形成条件に応じて第1および第
2転写バイアスの少なくとも一方を変更して当該画像形
成条件に適合する転写電位−転写電流特性を設定するよ
うに構成しているので、より安定して良好な転写状態を
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかる画像形成装置の一実施形態を
示す図である。
【図2】2次転写を実行するための電気的構成を示す図
である。
【図3】図2に示すように構成された2次転写構造の等
価回路である。
【図4】図2の画像形成装置における転写電位−転写電
流特性を示す図である。
【図5】この発明にかかる画像形成装置の他の実施形態
を示す図である。
【図6】従来の画像形成装置における転写電位−転写電
流特性を示す図である。
【符号の説明】
41…中間転写ドラム(像担持体) 42…2次転写ローラ(転写手段) 44a,44b…2次転写バイアス回路(転写バイアス
手段) 45…導電性部材 72…サブコントローラ(制御手段) S…記録材 Va,Vb…転写バイアス

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トナー像を担持する像担持体と、 前記像担持体上のトナー像を記録材に転写する転写手段
    と、 前記転写手段に第1転写バイアスを印加する第1転写バ
    イアス手段と、 前記転写手段に当接する導電性部材と、 前記導電性部材を介して前記転写手段に第2転写バイア
    スを印加する第2転写バイアス手段とを備え、 前記第1および第2転写バイアスとで決まる転写電位−
    転写電流特性で記録材へのトナー像の転写を行うことを
    特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】 前記第1および第2転写バイアス手段を
    制御する制御手段をさらに備え、 前記制御手段は、記録材に形成する画像モードに応じて
    前記第1および第2転写バイアスの少なくとも一方を変
    更して当該画像モードに適合する転写電位−転写電流特
    性を設定する請求項1記載の画像形成装置。
  3. 【請求項3】 前記第1および第2転写バイアス手段を
    制御する制御手段をさらに備え、 前記制御手段は、記録材の材質に応じて前記第1および
    第2転写バイアスの少なくとも一方を変更して当該材質
    に適合する転写電位−転写電流特性を設定する請求項1
    または2記載の画像形成装置。
  4. 【請求項4】 前記第1および第2転写バイアス手段を
    制御する制御手段と、 装置内部の温度または湿度を検出する検出センサとをさ
    らに備え、 前記制御手段は、前記検出センサの出力信号に基づき装
    置の内部環境を判断し、その判断結果に基づき前記第1
    および第2転写バイアスの少なくとも一方を変更して当
    該内部環境に適合する転写電位−転写電流特性を設定す
    る請求項1ないし3のいずれかに記載の画像形成装置。
  5. 【請求項5】 像担持体上のトナー像を記録材に転写す
    る転写手段に対し、互いに異なる第1および第2転写バ
    イアスを与え、これらの転写バイアスによって決まる転
    写電位−転写電流特性で記録材へのトナー像の転写を行
    うことを特徴とする画像形成方法。
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