JP2006251204A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 除電装置を設けなくとも、転写電界による感光体の逆帯電、ひいては、メモリ画像レベルを低く抑えられる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 本発明の画像形成装置において、制御部１９１は、設定する感光体ドラム１０の背景電位および現像装置１８の現像バイアス電位の設定値の高低に対応して、転写ローラ２３からの転写電流を増減する。このように転写電流の設定値を増減させることにより、例えば、感光体ドラム１０の背景電位および現像バイアス電位の設定値を低下させた場合に起こり得るメモリ画像レベル（残像画像レベル）を低く抑えることができる。感光体ドラムの背景電位および現像バイアス電位の設定値を元に戻す場合にも、転写電流を元に戻すので、メモリ画像レベルを良好なレベルに保つことができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、電子写真方式に従って感光体上に形成されるトナー画像を印刷用紙に転写する画像形成装置に関する。

従来の画像形成装置において、感光体ドラムから印刷用紙へのトナー画像の転写が行なわれる際に、転写電界による感光体ドラムの逆帯電が起こり、その逆帯電が原因でメモリ画像レベル（残像画像レベル）の悪化をもたらすという問題がある。そこで、この問題に対処するために転写処理工程の後に、現像トナーの極性とは逆の極性に帯電した感光体ドラムの表面の除電を行なう。この除電は、転写工程の後、クリーニング工程の前で行なわれる。例えば、図５および図６に示されるように、感光体ドラム１１０と転写ローラ１２３とによる印刷用紙ＰＰへの転写工程の後に、接触除電ブレード１１２、除電ブラシ、あるいは、除電用コロナ放電器１１１が用いられる（例えば、特許文献１〜４参照。）。
特開平６−２８２１４４号公報 （第３―４頁、第１図） 特開２０００−２３１２３４号公報 （第３―８頁、第２図） 特開２００３−１５３７１号公報 （第３―６頁、第１図） 特開２００４−２８６９８２号公報 （第６―１３頁、第４図）

しかし、上述の従来の画像形成装置の場合、除電のための装置やそれに電源を供給する電源装置が必要となり、装置本体の大型化や部品点数の増加をもたらす。また、コロナ除電を採用するとオゾンが発生するので好ましくなく、接触形式の除電を採用すると除電部材の先端の放電により、感光体ドラムの表面の絶縁破壊が発生し、画像形成に不具合を発生させ易いといった問題がある。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、感光体の逆帯電を除電する装置を設けなくとも、転写電界による感光体の逆帯電を低く抑え、逆帯電に起因するメモリ画像レベルの悪化を防ぐことができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明に係る画像形成装置は、電子写真方式に従って感光体上に形成されるトナー画像を用紙に転写する画像形成装置であって、感光体の背景電位レベルに応じて転写電流の設定値を増減させる制御部を備えてなる構成となっている。

制御部は、設定する感光体の背景電位および現像バイアス電位の設定値の高低に対応して転写電流の設定値を増減させるので、感光体の背景電位および現像バイアス電位の設定値を低下させた場合に起こり得るメモリ画像レベル（残像画像レベル）を低く抑えることができる。感光体の背景電位および現像バイアス電位の設定値を元に戻す場合にも、転写電流を元に戻すので、メモリ画像レベルを良好なレベルに保つことができる。

また、上述のような構成の画像形成装置において、前記制御部は、現像バイアス電位の設定値および帯電バイアス設定値のうち少なくともいずれか一方に基づいて、感光体の背景電位レベルを推測する構成とすることができる。

また、上述のような構成の画像形成装置において、感光体の背景電位レベルを検知する背景電位レベル検知部を有し、前記制御部は、前記背景電位レベル検知部にて検知された背景電位レベルに応じて転写電流の設定値を増減させる構成とすることが望ましい。

また、上述のような構成の画像形成装置において、前記制御部は、装置起動時または装置外部からの指示があったときに前記転写電流の制御を実行するようにすることが望ましい。上述の転写電流の制御は、例えば所定間隔毎に必要に応じて実行する構成とすることもできる。

また、本発明に係る画像形成装置は、電子写真方式に従って感光体上に形成されるトナー画像を用紙に転写するとともに、画質維持制御を行なう画像形成装置であって、前記画像維持制御後の感光体の背景電位レベルに応じて転写電流の設定値を増減させる制御部を備えてなる構成とすることもできる。

また、上述のような構成の画像形成装置において、前記制御部は、前記画像維持制御後の現像バイアス電位の設定値および帯電バイアス設定値のうち少なくともいずれか一方に基づいて、感光体の背景電位レベルを推測することが望ましい。

また、上述のような構成の画像形成装置において、感光体の背景電位レベルを検知する背景電位レベル検知部を有し、前記制御部は、前記背景電位レベル検知部にて検知された前記画像維持制御後の背景電位レベルに応じて転写電流の設定値を増減させる構成とすることもできる。

また、上述のような構成の画像形成装置において、前記制御部は、装置外部からの指示があったとき、または画質維持制御が行なわれた直後に前記転写電流の制御を実行するようにすることもできる。

以上に詳述したように本発明によれば、制御部は、設定する感光体の背景電位および現像バイアス電位の設定値の高低に対応して転写電流の設定値を増減させるので、感光体の背景電位および現像バイアス電位の設定値を低下させた場合に起こり得るメモリ画像レベル（残像画像レベル）を低く抑えることができる。感光体の背景電位および現像バイアス電位の設定値を元に戻す場合にも、転写電流を元に戻すので、メモリ画像レベルを良好なレベルに保つことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、この発明の画像形成装置の主要部を示す断面図である。図１で示される画像形成装置においては、感光体ドラム１０（ＯＰＣ）の下に転写ベルト２０が配置されている。搬送ローラ（不図示）によって搬送されてきた転写材としての印刷用紙ＰＰの先端は、レジストローラ３１により停止され、印刷用紙ＰＰが整列処理を受ける。整列処理を受けた印刷用紙ＰＰは、転写処理（プロセス）のタイミングに合わせて、感光体ドラム１０と転写ベルト２０との転写ニップに向けてレジストローラなどのローラによって送り込まれる。

感光体ドラム１０は、矢印Ｒ１の方向に回転可能に支持されており、その周囲には画像形成のために、剥離爪１１、クリーニング装置１２、除電ランプ１４、帯電装置１５、露光装置１６、センサ（背景電位レベル検知部）１７および現像装置１８などが配置される。また、本実施の形態による画像形成装置は、装置における各種処理を行なうためのＣＰＵ等から構成される制御部１９１と、ＲＡＭやＲＯＭ等から構成される記憶部１９２を有している。

これらの装置の処理により、感光体ドラム１０の感光面上にトナー画像が現像（反転現像）され、現像されたトナー画像が転写ベルト２０と対面する位置まで移動し、印刷用紙ＰＰに転写される。転写後は、感光体ドラム１０は、クリーニング処理や現像処理を受け、再び転写処理を繰り返す。また、本実施の形態における制御部１９１は、感光体ドラム１０の背景電位レベル（画像維持制御後のものも含む）に応じて転写ローラ２３に流す転写電流の設定値を増減させる機能を有している。

転写ベルト２０は、駆動ローラ２１と従動ローラ２２とに張架されている。この場合、従動ローラ２２の近辺の転写ニップの位置に転写電圧供給用金属ローラ２３（以降、転写ローラ２３と記載する）が配置されている。この転写ローラ２３への給電は定電流電源から行なわれており、転写電圧は正極性（例えば、１ＫＶ〜６ＫＶ）に保たれている。感光体ドラム１０と転写ベルト２０との間の転写ニップに送り込まれた印刷用紙ＰＰは、感光体ドラム１０と転写ベルト２０とに挟まれた状態で矢印Ｒ２の向きに転写ベルト上を移動する。

上述の転写ベルト上の移動とともに、感光体ドラム１０の上に現像されたトナー画像が印刷用紙ＰＰの上に転写される。転写後、印刷用紙ＰＰが感光体ドラム１０に巻きつかないように、剥離爪１１が配置されている。転写が終了し、感光体ドラム１０から離れた印刷用紙ＰＰは、さらに、矢印Ｒ２の方向に移動し、定着装置（不図示）に引き渡され、印刷用紙上に転写されていたトナー画像は印刷用紙に定着される。

上述のように構成されたこの実施の形態の画像形成装置においては、通常の印刷動作を開始する前に、画質維持制御が行なわれる。この画質維持制御の基本機能は、画像諧調性の安定を図るものである。すなわち、画質維持制御においては、濃度検知用のパッチを感光体ドラムの表面に現像し、そのパッチを感光体ドラム１０の周面に対向して配置した反射濃度検知センサ（不図示）によって検知する。検知した未転写のパッチの濃度に応じて画像諧調性に係る制御を行なう。

この制御においては、パッチ（黒べたパッチ）の濃度が標準状態（目標値）に対して濃い場合（湿度が高いような場合に発生する）には、感光体ドラム表面電位と現像バイアス電位とを低下させ（この例では、平行して低下させ）、感光体ドラム上の露光された領域の残留電位と現像バイアス電位の電位差である画像コントラスト電位幅を小さくする。逆に、パッチの濃度が標準状態に対して薄い場合（湿度が低いような場合に発生する）には、感光体ドラム表面電位と現像バイアス電位とを上昇させて画像コントラスト電位幅を大きくする。この場合、感光体ドラム表面電位および現像バイアス電位は、帯電装置および現像装置のバイアス電圧などを制御部１９１が調整することによって設定される。なお、感光体ドラム表面電位と現像バイアス電位との変更は一定の電位差（例えば、１００Ｖ）を保って平行に変化するように行なわれる。このような画質維持制御によって諧調性は良好になる。

上述のような画像形成装置の転写処理が通常（標準）の環境条件（例えば、常温・常湿）で実行される場合、標準的な設定条件の例として、感光体表面の回転速度は４１０ｍｍ／ｓｅｃ、感光体における背景電位（現像した場合の白地部分）は−６００Ｖ、残留電位は−１００Ｖ、現像バイアス電位は−５００Ｖ、転写電流は８５μＡに設定される。このような設定条件下において、転写処理が終了した後の感光体ドラムの電位は概略０Ｖになる。すなわち、感光体ドラム１０の表面が逆帯電（正極性）されることが無く、あったとしても小さい。したがって、後続する転写処理時において、逆帯電に起因するメモリ画像（先行する転写の残像画像）も発生することが無く、印刷濃度も適切なものとなる。

しかし、通常の環境状態とは異なって、例えば、湿度が７０％以上の環境条件下においては、現像装置１８で取り扱われる現像剤の帯電量が低下する。現像剤の帯電量が低下すると、現像剤が現像装置１８に滞留しようとする力は弱まり、現像剤は感光体ドラムの静電潜像へ移行しやすくなる。すなわち、画質維持制御におけるパッチ現像濃度が高くなり、ひいては画像諧調性が悪化する。そこで、画質維持制御によって、パッチ現像濃度が低下するように現像バイアス電位の絶対値と、感光体電位の絶対値とをともに低下させ、印刷された画像の濃度をできるだけ標準状態に近づけるように制御する。上述の条件下（湿度７０％）において標準状態に近い諧調性を得るために行なう制御の具体例としては、例えば、感光体ドラムの電位を−４００Ｖ、現像バイアス電位を−３００Ｖ、残留電位を−５０Ｖになるように設定する。この例の場合、感光体ドラムの電位と、現像バイアス電位とは、電位差１００Ｖを保つように平行して変化させている。この設定による画質維持制御の後においては、諧調性や印刷濃度が標準状態での場合とほぼ同様になる。

上述したように画質維持制御により諧調性などは良好に保つことができるが、転写電流を画質維持制御の前の状態と同じにしておくと、メモリ画像の特性が低下する。この特性について調査した結果の幾つかを下記の表−１に示す。表−１において、Ｖ０は感光体ドラムの電位、白地電位は感光体ドラムの白地であった部分の転写後の電位、メモリ画像レベル（残像画像レベル）の数字は、良いから悪いまでの判断レベルを段階的に０〜５までで表している。したがって、“０”は、メモリ画像についてまったく問題が無い場合であって、“１”までは問題無しとして許されるものと設定されている。表−１からは白地電位が＋１００Ｖ以下であれば、メモリ画像レベルは“０”であることが分かる。

表 − １
Ｖ０ 転写電流（μＡ） 白地電位（Ｖ） メモリ画像レベル
−３００ ６０ ７４ ０
−３００ ７０ １１４ ０．５
−３００ ８０ １４７ ２
−３００ １００ １９７ ４．５

−４００ ７０ ７４ ０
−４００ ８０ １０７ ０．５
−４００ １００ １５７ １．５

−６００ １００ １０５ ０

上記の表−１で示されるデータなどからグラフ化したものが図２（ａ）および図２（ｂ）である。図２（ａ）に示されるように、転写電流が８５μＡに設定されている場合、感光体ドラムの電位Ｖ０が−６００Ｖであると、図２（ｂ）に示されるように、メモリ画像レベルは“０”であり、感光体ドラムの電位Ｖ０が−４００Ｖであると、メモリ画像レベルは“０．７”であり、いずれも問題ない。しかし、感光体ドラムの電位Ｖ０が−３００Ｖであると、メモリ画像レベルは“２．１”となり、問題であって、“１”以下にしたい。その場合、図２（ｂ）の“１”に基づいて、図２（ａ）を参照すると、７４μＡであることが分かる。すなわち、感光体ドラムの電位Ｖ０が−３００Ｖの場合には、転写電流を７４μＡに設定すればメモリ画像レベルは“１”にすることができる。さらに、転写電流を７４μＡより減少すればメモリ画像レベルは“１”より小さくなる（例えば、転写電流６７μＡでメモリ画像レベルは“０．３”になるのは図４より明らかである。

上述した結果などからプロセス速度が３４０ｍｍ／ｓｅｃの場合に制御部１９１が行なう転写電流制御の内容を概括して示したのが図３（ａ）、図３（ｂ）である。図３において、感光体ドラム１０の表面電位が−６００Ｖに設定されている場合、転写電流が９０μＡ（図３では、▲）であると、転写後の感光体ドラム１０の表面電位は１１０Ｖ（図３（ｂ））になり、メモリ画像レベルは“２”（図３（ａ））であり、メモリ画像レベルを改善する必要があることを示している。そこで、転写電流を７０μＡ（■）に設定変更すると、転写後の感光体ドラム１０の表面電位はほぼ０Ｖ（図３（ｂ））になり、メモリ画像レベルは閾値の“１”以下の“０”（図３（ａ））に改善されることが分かる。

次に、感光体ドラム１０の表面電位が−４５０Ｖに設定されている場合について説明する。上述のように転写電流を７０μＡ（■）のままにしておくと、メモリ画像レベルが“１．５”になり（図３（ａ））、受け入れることができないレベルになってしまう。しかし、転写電流を５０μＡにしておけば、メモリ画像レベルは“０”となり問題が無い。この内容を感光体ドラム１０の表面電位Ｖ０＝−４００Ｖ，−５００Ｖ，−６００Ｖ毎に、転写電流に対するメモリ画像レベルをグラフで表したのが図４である。図４から明らかなように、感光体ドラム１０の表面電位Ｖ０を下げたとき、メモリ画像レベルを同じように保つには、グラフに従って転写電流を低下させることが必要である。

上述のような背景電位レベルと、これに応じて設定すべき転写電流との対応関係は予め記憶部１９２に対応関係データとして格納されており、制御部１９１はこの対応関係データを参照することによって、背景電位レベルに応じた転写電流の制御を行う構成となっている。

なお、上述の転写電流の制御は、所定の間隔を開けて行なうのが好ましい。例えば、画像形成装置の起動時の画質維持制御の後、または、印刷を１０００枚実行する毎、ないしは、オペレータからの要求（装置外部からの指示）があった時点などが好ましい。また、上述の実施の形態の説明で用いられたグラフやデータは、画像形成装置の記憶部１９２に格納され、それを制御部１９１が必要に応じて読み出すのが好ましいことはいうまでもない。

また、感光体ドラム１０の表面電位について制御部１９１は、画質維持制御によって設定された帯電装置１５への電圧設定値から確認でき、現像バイアス電位については、現像装置１８への電圧設定値から確認できる。各電位は、電圧設定値に対応して画像形成装置の記憶部１９２に予め記憶されているからである。また、これらの電位の間の電位差を、上の例のように一定に保つようにした場合には、一方の電位が明らかになることにより、他方は自動的に明らかになるので、一方の電位についてのみ記憶しておけばよい。

このように、制御部１９１は、現像バイアス電位の設定値および帯電バイアス設定値のうち少なくともいずれか一方に基づいて、感光体ドラムの背景電位レベルを推測することができる構成となっている。

また、上述の例のように画質維持制御によって決まる電位を利用することなく、温度・湿度センサを備えるとともに、感光体ドラム１０の表面電位を、渦電流センサなどによって直接検出できるようにしてもよい。すなわち、温度・湿度センサの検出するデータに対応して、設定すべき適切な感光体ドラム１０の表面電位および現像バイアス電位を記憶部１９２に記憶するとともに、記憶された感光体ドラム１０の表面電位に対応する適切な転写電流を記憶する。この場合、制御部１９１は、温度・湿度センサの検出するデータに対応する設定すべき感光体ドラム１０の表面電位および現像バイアス電位を記憶部１９２から読み出し、読み出した内容に従って各電位を設定する。

すなわち、センサ（背景電位レベル検知部）１７により感光体ドラム１０の背景電位レベルを検知し、制御部１９１によって、センサ１７にて検知された画像維持制御後の背景電位レベルに応じて転写電流の設定値を増減させるようにすることもできる。このように、制御部１９１における感光体ドラムの背景電位レベルに関する情報の取得方法は、必要に応じて、あるいは装置構成に応じて変更することが可能である。

この発明の実施の形態の画像形成装置の主要部の構造を示す断面図である。 （ａ）は、所定の表面電位に設定された感光体ドラムにおいて、所定の転写電流の条件で転写処理が行なわれた後の感光体ドラムの表面電位を示すグラフである。 （ｂ）は、（ａ）に示されるように転写処理が行なわれた後の感光体ドラムの表面電位と、メモリ画像レベルとの関係を示すグラフである。 （ａ）は、プロセス速度が３４０ｍｍ／ｓｅｃの場合に、所定の転写電流の設定条件で、感光体ドラムの表面電位を変化させたときのメモリ画像レベルの変化を示すグラフである。 （ｂ）は、プロセス速度が３４０ｍｍ／ｓｅｃの場合に、所定の転写電流の設定条件で、感光体ドラムの表面電位を変化させ、転写処理を行った後の感光体ドラムの表面電位を示すグラフである。 図３で示した内容について感光体ドラムの表面電位毎に、転写電流に対するメモリ画像レベルを示すグラフである。 従来の画像形成装置の除電方法を説明する図である。 従来の画像形成装置の除電方法を説明する図である。

符号の説明

１０ 感光体ドラム、１１ 剥離爪、１２ クリーニング装置、１４ 除電ランプ、１５ 帯電装置、１６ 露光装置、１７ センサ、１８ 現像装置、１９１ 制御部、１９２ 記憶部、２０ 転写ベルト、２１ 駆動ローラ、２２ 従動ローラ、２３ 転写ローラ。

Claims (8)

1. 電子写真方式に従って感光体上に形成されるトナー画像を用紙に転写する画像形成装置であって、
   感光体の背景電位レベルに応じて転写電流の設定値を増減させる制御部を備えてなる画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記制御部は、現像バイアス電位の設定値および帯電バイアス設定値のうち少なくともいずれか一方に基づいて、感光体の背景電位レベルを推測する画像形成装置。
3. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   感光体の背景電位レベルを検知する背景電位レベル検知部を有し、
   前記制御部は、前記背景電位レベル検知部にて検知された背景電位レベルに応じて転写電流の設定値を増減させる画像形成装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置において、
   前記制御部は、装置起動時または装置外部からの指示があったときに前記転写電流の制御を実行する画像形成装置。
5. 電子写真方式に従って感光体上に形成されるトナー画像を用紙に転写するとともに、画質維持制御を行なう画像形成装置であって、
   前記画像維持制御後の感光体の背景電位レベルに応じて転写電流の設定値を増減させる制御部を備えてなる画像形成装置。
6. 請求項５に記載の画像形成装置において、
   前記制御部は、前記画像維持制御後の現像バイアス電位の設定値および帯電バイアス設定値のうち少なくともいずれか一方に基づいて、感光体の背景電位レベルを推測する画像形成装置。
7. 請求項５に記載の画像形成装置において、
   感光体の背景電位レベルを検知する背景電位レベル検知部を有し、
   前記制御部は、前記背景電位レベル検知部にて検知された前記画像維持制御後の背景電位レベルに応じて転写電流の設定値を増減させる画像形成装置。
8. 請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の画像形成装置において、
   前記制御部は、装置外部からの指示があったとき、または画質維持制御が行なわれた直後に前記転写電流の制御を実行する画像形成装置。

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