JP2002156847A

JP2002156847A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2002156847A
Application number: JP2000353184A
Authority: JP
Inventors: Naotoshi Fujita; 尚寿藤田; Akitoshi Akaike; 彰俊赤池; Tomoyuki Takahashi; 知幸高橋
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-11-20
Filing date: 2000-11-20
Publication date: 2002-05-31

Abstract

(57)【要約】【課題】片面のみならず、両面に画像を形成する場合に
おいても、また様々な紙質にプリントする場合において
も、良質な画像が得られる画像形成装置を提供すること
を目的とする。【解決手段】像担持体とバイアス電圧が印加される転写
部材とに挟まれた転写位置に記録媒体を搬送し、画像を
形成する画像形成装置において、転写電流を検出する電
流検出手段と、転写部材にバイアス電圧を印加するバイ
アス電圧印加手段とを備え、バイアス電圧印加手段は、
転写部材に、所定のバイアス電圧上限値以下であって、
かつ、転写電流が、所定の転写電流上限値以下、かつ、
所定の転写電流下限値以上という条件を満足するバイア
ス電圧を印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やプリンタ
などに用いられる電子写真方式の画像形成装置に関し、
特に接触転写方式を用いる画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機やプリンタなどに用いられ
る電子写真方式の画像形成装置は、像担持体上に形成さ
れたトナー像を記録媒体に転写する転写器に、コロナ放
電を利用した非接触の転写方式が用いられていた。しか
し、コロナ放電時にオゾンが発生することから、接触転
写方式が開発されている。接触転写方式は、転写ロール
に転写バイアスを印加するとともに、転写ロールと像担
持体との間に記録媒体を挟んで転写電流を流し、像担持
体上に形成されたトナー像を記録媒体側に吸着するもの
である。

【０００３】転写バイアスを印加する方式としては、電
流を一定に制御する定電流制御方式と、電圧を一定に制
御する定電圧制御方式とに大別される。定電流制御方式
は、用紙の抵抗に応じて適正な転写電流を保つことがで
きる。しかし、サイズの小さい用紙では、転写電流の多
くが用紙外に流れるため転写不良を起こし易いので、用
紙のサイズを検知して電流値を変える必要がある。定電
圧制御方式は、用紙のサイズに拘わらず、必要な転写電
流を確保できる。しかし、高抵抗の用紙については適正
な転写電流が確保できないので、転写電流が小さいとき
は転写バイアスを高くする必要がある。一般に、接触転
写方式に用いるイオン導電性の転写ロールは、環境依存
性が強く、高温高湿の条件下では転写ロールの抵抗値が
低くなるので、転写電流は用紙の抵抗やトナーの抵抗に
大きく左右され、用紙の抵抗が高いと転写電流は流れ難
く、用紙の抵抗が低いと転写電流が大きくなる。したが
って、転写ロールの抵抗値が低い環境下で定電圧制御
し、低抵抗の用紙に最適な電圧値を選択すると、高抵抗
の用紙では電流不足による転写不良を引き起こす恐れが
あり、逆に高抵抗の用紙に最適な電圧値を選択すると、
低抵抗の用紙では電流過多による転写メモリなどを引き
起こす恐れがある。

【０００４】これら問題点を解決するため、転写電流を
モニタして転写電圧を補正する技術が特開平８−１２３
２１１号公報や特開平８−３１４０９５号公報に開示さ
れている。

【０００５】これらは、用紙の先端部が転写位置を通過
する前後の転写電流の変化をモニタしたり、あるいは用
紙内の転写電流の値をモニタすることで、転写電圧を補
正するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、両面に
画像を形成するために、すでに片面にトナー像が高密度
に定着されている用紙は、用紙自体が乾燥して高抵抗と
なっている上、トナー像の抵抗が加わるので、電流不足
になりがちとなり、転写不良を回避するために電圧を上
昇させると、次に転写位置に搬送されてくる用紙の端部
に「端部汚れ」などの画質欠陥を発生させてしまう。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑み、片面のみなら
ず、両面に画像を形成する場合においても、また様々な
紙質にプリントする場合においても、良質な画像が得ら
れる画像形成装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の画像形成装置は、表面にトナー像が形成される像担
持体と該像担持体に対向しバイアス電圧が印加される転
写部材とに挟まれた転写位置に記録媒体を搬送し、該像
担持体上に形成されたトナー像を該記録媒体上に転写
し、該トナー像を該記録媒体に定着させて画像を形成す
る画像形成装置において、上記像担持体と上記転写部材
との間に流れる転写電流を検出する電流検出手段と、上
記転写部材にバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加
手段とを備え、上記バイアス電圧印加手段は、上記転写
部材に、所定のバイアス電圧上限値以下であって、か
つ、上記転写電流が、所定の転写電流上限値以下、か
つ、所定の転写電流下限値以上という条件を満足するバ
イアス電圧を印加するものであることを特徴とする。

【０００９】ここで、上記バイアス電圧印加手段は、上
記条件を満足不能なレベルにまで上記記録媒体の抵抗値
が大きいときは、１枚もしくは連続した所定枚数以下の
プリントの印字および所定枚数を超える連続プリントの
うちの先頭の所定枚数以内のプリントについては、上記
バイアス電圧上限値を超えることを許容して上記転写電
流下限値以上の転写電流を確保するバイアス電圧を印加
するとともに、所定枚数を超える連続プリントのうちの
先頭の所定枚数を超えるプリントについては、上記転写
電流下限値未満の転写電流を許容して上記バイアス電圧
上限値以下のバイアス電圧を印加するものであることが
好ましい。

【００１０】また、上記バイアス電圧印加手段は、上記
電流検出手段により検出される転写電流が上記条件を満
足する値となるまで上記バイアス電圧を変化させるバイ
アス電圧可変制御手段を備えたことは好ましい態様であ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００１２】図１は、本発明の画像形成装置の第１の実
施形態を示す概略構成図である。

【００１３】図１に示す画像形成装置は、回転しながら
表面にトナー像を形成するドラム状の像担持体１０があ
り、その像担持体１０を帯電ロール１１が一様に帯電さ
せ、一様に帯電した像担持体１０に露光装置１２が露光
光を照射して静電潜像を形成し、その静電潜像を現像器
１３がトナーにより現像して現像像を形成する。

【００１４】画像形成装置の下部には給紙カセット１４
および手差し部位１５があり、給紙カセット１４から供
給された用紙または手差し部位から手差しされたはがき
やＯＨＰ用フィルムなどが、フィードロール１６を経て
用紙搬送路１７を通ってレジロール１８に送られ、レジ
ロール１８は図示しないタイミング制御手段の指令によ
り、用紙などの斜行を補正したり、転写位置１９に用紙
などを搬送するタイミングを整え、複数の、順次搬送さ
れる用紙相互の送り間隔が決められる。そのレジロール
１８により、転写ロール２０と像担持体１０により構成
される転写位置１９に所定のタイミングで搬送された用
紙などに、像担持体１０に形成されたトナー像が転写さ
れ、そのトナー像は定着ロール２１で用紙などに定着さ
れ、トナー像が定着された用紙などは、イグジットロー
ル２２により筐体の２３外部に排出され、排出された用
紙などは筐体２３の上部に設けられた凹部２４に積み重
ねられる。トナー像を転写した像担持体１０は、表面に
残留しているトナーをクリーニングブレード２５で除去
され、再び帯電ロール１１により一様に帯電される。

【００１５】なお、ここでは像担持体の外径は３０ｍ
ｍ、転写ロールの外径は２０ｍｍ、転写速度は１００ｍ
ｍ／ｓとしている。また転写される用紙相互の送り間隔
は通常は５０ｍｍ、所定の条件下においては約１００ｍ
ｍに制御している。ただし、これらの数値に限定される
ものではない。

【００１６】図２は、転写位置においてトナー像を転写
する主要部の構成図を示す図である。

【００１７】図２に示すように、表面にトナー像を形成
する像担持体１０とバイアス電圧を印加して用紙などに
電荷を注入する転写ロール２０とが回転軸を並行にして
互いに接触して転写位置１９を形成するように配置さ
れ、転写ロール２０は制御部３０の指示によりＯＮ，Ｏ
ＦＦが制御されるとともに、像担持体１０と転写ロール
２０との間を流れる転写電流に基づいて、調整されたバ
イアス電圧を転写ロール２０に印加する転写電圧可変出
力回路２７が接続されている。また、転写電圧可変出力
回路２７と転写ロール２０の間には像担持体１０と転写
ロール２０との間を流れる転写電流を検出する転写電流
検出回路２８が接続され、検出結果は制御部３０に送ら
れる。制御部３０は、転写電圧可変出力回路２７のＯ
Ｎ，ＯＦＦや転写電流検出回路２８の検出結果に基づく
電圧調整、用紙を転写位置１９に搬送するタイミングの
制御を行なう。また、画像形成プロセスを終了した後に
転写ロール２０をクリーニングするために印加するバイ
アス電圧の調整や極性転換指令を行ない、必要により、
転写ロール２０の環境を検出するために転写ロールにバ
イアス電圧を印加するとともに転写電流検出回路２８に
よる転写電流の検出の後、抵抗特性を算出する。

【００１８】ここで、制御部はＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲ
ＡＭから構成されている。

【００１９】図３は、イオン導電性の転写ロールの抵抗
特性を示す図である。

【００２０】図３に示す抵抗特性図は、横軸が転写ロー
ルに印加される電圧Ｖをあらわし、縦軸が転写ロールに
流れる電流Ｉをあらわす。

【００２１】図中の実線は、Ｈ／Ｈは高温高湿（温度２
８℃，湿度８５％）の条件下における転写ロールの特性
を、Ｎ／Ｎは常温常湿（温度２２℃，湿度５５％）の条
件下における転写ロールの特性を、Ｌ／Ｌは低温低湿
（温度１０℃，湿度１５％）の条件下における転写ロー
ルの特性をそれぞれあらわす。

【００２２】転写ロールは、一般的にカーボン分散系の
ものと、イオン導電性の２種類が知られている。カーボ
ン分散系の転写ロールの抵抗値は環境依存性が小さいか
わりに、電圧依存性が高いという特性がある。しかし、
イオン導電性の転写ロールは、図示したように、電圧依
存性は低いが、抵抗特性は高温高湿では抵抗値が低く、
低温低湿では抵抗値が高くなり環境依存性が極めて高
い。

【００２３】図４は、図２に主要部を示した転写位置に
おいて、複数の用紙に順次トナー像を転写するときの制
御動作を示すシーケンスである。

【００２４】図４に示すシーケンスは、上段には転写位
置を通過する用紙をあらわし、中段には転写電圧をあら
わし、下段には転写電流をあらわしている。なお、横軸
は時間の経過をあらわしている。

【００２５】先ず、画像形成装置の画像形成プロセスを
スタートさせると、転写電流検出回路２８により転写電
流をモニタしながら転写電圧可変回路２７はバイアス電
圧をＶstartから徐々に高められ、転写電流が目標とす
る電流値Ｉtargetに到達したときの電圧Ｖpにバイアス
電圧を維持する。

【００２６】次に、用紙が転写位置に到達する直前から
用紙の先端が通過するまでの間にモニタした転写電流に
基づいて、用紙の抵抗値が大きいときは転写電圧をＶhi
ghに高める。用紙が画像エリアに達した段階で再度確認
のモニタを行ない、トナー密度が高いなどのため、転写
電流Ｉhighが予め設定してある下限電流値に達しないと
きは、さらにバイアス電圧をＶhigh２に高めることによ
り、転写電流を下限電流値以上のＩhigh２とし、所要の
転写電流を確保する。

【００２７】なお、用紙によっては、予め設定してある
上限電流値をオーバーするので、一旦昇圧したバイアス
電圧を降圧させる場合もある。

【００２８】用紙が転写位置を通過すると転写電圧可変
回路２７はバイアス電圧を一旦、電圧Ｖpに下げ、次の
用紙が転写位置に到達する直前までその電圧Ｖpを維持
する。

【００２９】図５は、バイアス電圧と像担持体表面電位
との関係を示す図である。

【００３０】図５において、横軸はバイアス電圧（プラ
ス）をあらわし、縦軸は像担持体表面電位（マイナス）
をあらわす。

【００３１】図中の実線はバイアス電圧を変化させたと
きの、像担持体表面電位の変化を示す傾向曲線である。
図から明らかなように、バイアス電圧が高くなると像担
持体表面電位は次第にプラス側に振れ、バイアス電圧が
所定のしきい値（以下では「端部汚れしきい値」と称す
る。）を超えると、像担持体は１回の帯電サイクルでは
所定の電位に戻りきれないため、現像サイクルでその部
分に不要なトナーが付着し、転写の際に次に転写位置に
搬送される用紙の隅を汚す、いわゆる端部汚れが発生す
る。転写バイアスをさらに高めると、転写直後に用紙を
剥離する際に異常放電を起こし、トナーが飛散するなど
の画像欠陥を生じる。

【００３２】図６は、トナー像を用紙に転写するプロセ
スにおいて、転写電圧を変化させたときの転写電流を示
す図である。

【００３３】図６において、横軸はバイアス電圧をあら
わし、縦軸は転写電流をあらわす。

【００３４】図中の直線は、転写ロールと像担持体との
間に挟んで転写を受けている用紙の抵抗を転写電流とバ
イアス電圧などから求め、高抵抗用紙と低抵抗用紙に大
別したときの電圧・電流特性をあらわす。また、横軸に
は、転写電圧可変出力回路から印加されるバイアス電圧
上限値（以下では「上限側電圧」と称する。）、縦軸に
は、バイアス電圧によって像担持体と転写ロールとの間
に流れる転写電流の上限値（以下では「上限側電流」と
称する。）と転写電流の下限値（以下では「下限側電
流」と称する。）とがある。上限側電圧は、例えば端部
汚れが生じるしきい値であり、上限側電流は、例えば転
写ゴーストが生じるしきい値であり、下限側電流は、例
えば転写不良が生じるしきい値である。

【００３５】ここで、転写不良は、転写電界が小さすぎ
るため現像像を用紙に充分転写できない状態をいう。ま
た、転写ゴーストは、転写電界が強すぎて、像担持体ド
ラムにその残像がのこり、ドラム１周後にその残像が顕
在化してしまう欠陥をいい、端部汚れは、転写電界を強
くし過ぎたため次頁の端部にかぶりが発生する欠陥をい
う。

【００３６】本実施形態で使用する高抵抗用紙は、上限
側電圧と下限側電流とが作用し、低抵抗用紙は、下限側
電流と上限側電流とが作用する。

【００３７】転写電圧が低いと低抵抗用紙および高抵抗
用紙は下限側電流を下回るので、バイアス電圧はさらに
昇圧される。電圧をさらに昇圧してゆくと、低抵抗用紙
は上限側電流で抑えられるが、高抵抗用紙は上限側電圧
で抑えられる。

【００３８】本実施形態においては、転写のラチチュー
ドが存在するのでリミッタにより高画質を充分維持する
ことができる。

【００３９】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。

【００４０】本実施形態は第１の実施形態と比べ、上限
側電圧を複数備えている点は相違するが、画像形成装置
の概略構成図、転写位置における主要部の構成、転写シ
ーケンス、転写電圧と像担持体表面電位との関係などに
ついては同じであることから、相違点についてのみ説明
する。

【００４１】図７は、トナー像を用紙に転写するプロセ
スにおいて、転写電圧を変化させたときの転写電流を示
す図である。

【００４２】図７において、横軸はバイアス電圧をあら
わし、縦軸は転写電流をあらわす。

【００４３】図中の直線は、転写ロールと像担持体との
間に挟んで転写を受けている用紙の抵抗を転写電流とバ
イアス電圧などから求め、高抵抗用紙と低抵抗用紙に大
別したときの電圧・電流特性をあらわす。

【００４４】横軸には、転写電圧可変出力回路から印加
される第１のバイアス電圧上限値（以下では「第１の上
限側電圧」と称する。）と第２のバイアス電圧上限値
（以下では「第２の上限側電圧」と称する。）とがあ
る。

【００４５】縦軸には、バイアス電圧によって像担持体
と転写ロールとの間に流れる転写電流の上限側電流と転
写電流の下限側電流とがある。

【００４６】第１の上限側電圧は、例えば端部汚れが生
じるしきい値であり、第２の上限側電圧は、例えば剥離
放電による画像欠陥を生じるしきい値である。上限側電
流は、例えば転写ゴーストが生じるしきい値であり、下
限側電流は、例えば転写不良が生じるしきい値である。

【００４７】ここで、剥離放電による画像欠陥とは、用
紙の帯電電位が高くなりすぎて転写直後に用紙を剥離す
る際に異常放電を起こし、トナーが飛び散ることにより
生じる欠陥である。

【００４８】本実施形態では、低抵抗用紙は、下限側電
流と上限側電流とが作用し、転写電圧が低いと下限側電
流に満たないためバイアス電圧を昇圧する。さらにバイ
アス電圧を昇圧してゆくと上限側電流で抑えられる。

【００４９】なお、バイアス電圧を、用紙の抵抗値の目
安によって一気に昇圧させたが、実際の抵抗値が目安の
抵抗値よりも低いために上限側電流を超える場合があ
る。その場合には、転写電流検出回路の検出値に基づ
き、制御部がバイアス電圧を調整し、その調整され降圧
されたバイアス電圧が転写電圧可変回路から転写ロール
に印加される。

【００５０】一方、高抵抗用紙は、バイアス電圧が低い
と下限側電流を下回り、転写電流を確保しようとしてバ
イアス電圧を昇圧すると、第１の上限側電圧を越えてし
まう領域Ｂがある。それでも、さらにバイアス電圧を昇
圧すると、下限側電流を上回り、第２の上限側電圧によ
る抑制を受けない領域Ａが存在する。

【００５１】一般に、転写枚数が多いと、ベタ黒など高
密度のパターンが転写される確率はきわめて低く、文字
画像などの低密度パターンが転写される確率がきわめて
高いので、そのような場合の下限側電流の条件は解除し
ても問題とはならないと考えられる。しかし、転写枚数
が多い場合は、端部汚れによる欠陥が目立つので、第１
の上限側電圧の条件は解除できない。

【００５２】一方、転写枚数が少ない場合は、ベタ黒な
ど高密度のパターンが転写される確率は転写枚数が多い
場合の確率と比べれば高いと考えられる。１枚だけ転写
する際には端部汚れは生じないし、複数枚転写するとき
は、転写間隔を広げプリントのスピードを多少犠牲にす
ることにより端部汚れの問題を解決することができる。

【００５３】したがって、転写枚数が少ない場合は、第
１の上限側電圧の条件を解除することができる。

【００５４】そこで、高抵抗の用紙については、連続し
て転写する枚数が少ない、例えば５枚以下の場合や、枚
数が多い場合の先頭の、例えば５枚以内のものは第１の
上限側電圧による条件を解除し、必要な転写電流を確保
して下限側電流を満足させ、、連続して転写する枚数が
多い場合の先頭の、例えば５枚を超えるものは下限側電
流による条件を解除して第１の上限側電圧のみによる抑
制を行なう。

【００５５】このように、転写ラチチュードがない場合
は、条件選択を行うことにより、幅広い種類の記録媒体
に対して、生産性を確保しながら一定の画質を保証する
ことが可能となる。

【００５６】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、幅広い記録媒体に対して、高速性と、一定の画質を
保証することが可能な画像形成装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の第１の実施形態を示す
概略構成図である。

【図２】転写位置においてトナー像を転写する主要部の
構成図を示す図である。

【図３】イオン導電性の転写ロールの抵抗特性を示す図
である。

【図４】複数の用紙に順次トナー像を転写するときの制
御動作を示すシーケンスである。

【図５】バイアス電圧と像担持体表面電位との関係を示
す図である。

【図６】トナー像を用紙に転写するプロセスにおいて、
バイアス電圧を変化させたときの転写電流を示す図であ
る。

【図７】トナー像を用紙に転写するプロセスにおいて、
バイアス電圧を変化させたときの転写電流を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０像担持体１１帯電ロール１２露光装置１３現像器１４給紙カセット１５手差し部位１６フィードロール１７用紙搬送路１８レジロール１９転写位置２１定着ロール２２イグジットロール２３筐体２４凹部２５クリーニングブレード２７転写電圧可変出力回路２８転写電流検出回路３０制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋知幸埼玉県岩槻市府内３丁目７番１号富士ゼロックス株式会社岩槻事業所内Ｆターム(参考） 2H027 DA01 DA46 DC02 DE05 DE07 EA03 EA15 EC06 EC09 EC10 ED16 ED24 2H032 AA05 BA13 BA15 BA23 CA02 CA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面にトナー像が形成される像担持体と該
像担持体に対向しバイアス電圧が印加される転写部材と
に挟まれた転写位置に記録媒体を搬送し、該像担持体上
に形成されたトナー像を該記録媒体上に転写し、該トナ
ー像を該記録媒体に定着させて画像を形成する画像形成
装置において、前記像担持体と前記転写部材との間に流れる転写電流を
検出する電流検出手段と、前記転写部材にバイアス電圧
を印加するバイアス電圧印加手段とを備え、前記バイアス電圧印加手段は、前記転写部材に、所定の
バイアス電圧上限値以下であって、かつ、前記転写電流
が、所定の転写電流上限値以下、かつ、所定の転写電流
下限値以上という条件を満足するバイアス電圧を印加す
るものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記バイアス電圧印加手段は、前記条件を
満足することが不能なレベルにまで前記記録媒体の抵抗
値が大きいときは、１枚もしくは連続した所定枚数以下
のプリントおよび所定枚数を超える連続プリントのうち
の先頭の所定枚数以内のプリントについては、前記バイ
アス電圧上限値を超えることを許容して前記転写電流下
限値以上の転写電流を確保するバイアス電圧を印加する
とともに、所定枚数を超える連続プリントのうちの先頭
の所定枚数を超えるプリントについては、前記転写電流
下限値未満の転写電流を許容して前記バイアス電圧上限
値以下のバイアス電圧を印加するものであることを特徴
とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記バイアス電圧印加手段は、前記電流検
出手段により検出される転写電流が前記条件を満足する
値となるまで前記バイアス電圧を段階的に変化させるバ
イアス電圧可変制御手段を備えたことを特徴とする請求
項１記載の画像形成装置。