JP2010191068A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録材が吸湿している場合であっても転写抜け、定着尾引きの発生を抑制できるようにする。
【解決手段】定着バイアスを検知する検知手段６０と、制御手段９０と、を有し、前記制御手段は、転写ニップ部Ｎｔと定着ニップ部Ｎとで記録材Ｐを挟持搬送しているときの前記検知手段の出力に基づいて前記記録材の吸湿度合いに応じて変動する定着バイアスの変動量を求め、前記変動量に基づき転写バイアスを補正するように転写バイアス電源５０を制御することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真複写機や電子写真プリンタなどの画像形成装置に関する。

電子写真式の複写機やプリンタなどの画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と転写部材間の転写ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ転写部材に転写電圧を印加することによって像担持体からトナー像を記録材上に転写している。そしてその記録材を定着装置の定着部材と加圧部材間の定着ニップ部で挟持搬送しつつ未定着のトナー像に熱と圧力を加えることによってトナー像を記録材上に加熱定着している。

上記の画像形成装置では、記録用紙などの記録材の含水分量が多いと（例えば記録材の含水分量が９％を超える場合）、転写電圧の印加に伴い記録材の裏面に供給される転写電荷が記録材面を伝達してリークしやすい。そのため記録材上に転写された未定着のトナー像の保持力を失いやすい。また記録材の含水分量が多いと、定着部材と加圧部材間の定着ニップ部で発生する蒸気量が増え、特に記録材の面において記録材の搬送方向と直交する横線画像で、尾引きと呼ばれる後方へのトナーの飛び散り現象が発生することがある。

この後方トナーの飛び散り現象の抑制対策として、特許文献１には、未定着トナー像の記録材に対する静電的な付着力をアップさせる技術が記載してある。特許文献１では、フィルム加熱方式の定着装置において、定着フィルムに設けられている導電層部にバイアス電源部から導電ブラシ等の電極を介してトナーの帯電極性と同極性のバイアス（以下、定着バイアスという）を所定量印加している。そして加圧ローラ表面に設けられている離型層を挟んで、電界の作用により記録材上のトナーを印字面側から反発電界によって押え込むようにしている。

特開２００３−１２２１５１号公報

定着フィルムに定着バイアスを印加する方法においては、記録材が一定量以上に吸湿した場合（例えば含水分量９％程度）、あるいは極端に吸湿した場合（例えば含水分量１０％以上）には、記録材の抵抗値の低下により定着バイアスのリーク経路となってしまう。つまり、吸湿した記録材が転写ニップ部と定着ニップ部の双方に挟持されその状態に搬送されている場合に、定着バイアスが記録材を通じて転写部材に流れ込んでしまう。この定着バイアスの記録材を通じた転写部材への流れ込みによって転写電圧の低下を招き、転写電圧の低下はトナー像を保持するための電荷(電流)を減少させてしまうために、トナーを記録材上に保持できず転写抜けが発生するという問題が起こる。

また、吸湿した記録材（含水分量９％程度）が定着ニップ部と定着ニップ部の記録材搬送方向下流側に設けられている排出ローラの搬送ニップ部の双方に挟持されている場合には、定着バイアスが記録材を通じて導電性排出ローラに流れ込んでしまう。この定着バイアスの記録材を通じた排出ローラへの流れ込み量が多くなると、定着バイアスの電圧降下が発生し、これによりトナーに対する反発電界が減少して定着尾引きが発生するという問題が起こる。

本発明の目的は、記録材が吸湿している場合であっても転写抜け、定着尾引きの発生を抑制できる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するための構成は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体とともに転写ニップ部を形成する転写部材と、転写バイアス電源と、加熱定着部材と、前記加熱定着部材とともに定着ニップ部を形成する加圧部材と、定着バイアス電源と、を有し、前記転写ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ前記転写バイアス電源より転写バイアスを前記転写部材に印加して前記トナー像を記録材に転写するとともに、前記記録材を前記定着ニップ部で挟持搬送しつつ前記定着バイアス電源より定着バイアスを前記加熱定着部材に印加して前記トナー像を前記記録材に静電的に保持させ前記加熱定着部材の熱により前記トナー像を前記記録材に加熱定着する画像形成装置において、前記定着バイアスを検知する検知手段と、制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記転写ニップ部と前記定着ニップ部とで前記記録材を挟持搬送しているときの前記検知手段の出力に基づいて前記記録材の吸湿度合いに応じて変動する前記定着バイアスの変動量を求め、前記変動量に基づき前記転写バイアスを補正するように前記転写バイアス電源を制御することを特徴とする。

また上記目的を達成するための構成は、像担持体と、前記像担持体上に潜像を形成する露光手段と、現像バイアス電源と、前記現像バイアス電源より印加される現像バイアスによって前記潜像をトナーによりトナー像として現像する現像手段と、前記像担持体とともに転写ニップ部を形成する転写部材と、転写バイアス電源と、加熱定着部材と、前記加熱定着部材とともに定着ニップ部を形成する加圧部材と、定着バイアス電源と、搬送部材と、を有し、前記転写ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ前記転写バイアス電源より転写バイアスを前記転写部材に印加して前記トナー像を記録材に転写し、前記記録材を前記定着ニップ部で挟持搬送しつつ前記定着バイアス電源より定着バイアスを前記加熱定着部材に印加して前記トナー像を前記記録材に静電的に保持させ前記加熱定着部材の熱により前記トナー像を前記記録材に加熱定着するとともに、前記搬送部材の有する搬送ニップ部で前記記録材を挟持搬送する画像形成装置において、前記定着バイアスを検知する検知手段と、制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記転写ニップ部と前記定着ニップ部とで前記記録材を挟持搬送しているときの前記検知手段の出力に基づいて前記記録材の吸湿度合いに応じて変動する前記定着バイアスの変動量を求め、前記変動量に基づき前記転写バイアスを補正するように前記転写バイアス電源を制御するとともに、前記定着ニップ部と前記搬送ニップ部とで前記記録材を挟持搬送しているときの前記検知手段の出力に応じて前記トナーの現像量を制限するように前記露光手段と前記現像バイアス電源の少なくとも何れか一方を制御することを特徴とする。

本発明によれば、記録材が吸湿している場合であっても転写抜け、定着尾引きの発生を抑制できる画像形成装置を提供することができる。

実施例１の画像形成装置の一例の構成模式図 定着装置の横断面模式図 定着フィルムの層構成の説明図 図２に示す定着ニップ部及びその定着ニップ部近傍の横断面拡大模式図本発明を 定着ニップ部にトナー画像を担持する記録材が導入されたときの等価回路の一例を表わす説明図 転写バイアス補正の一例の構成模式図 定着バイアス検知のタイミングを表わす説明図 転写バイアス補正の一例のフローチャート 実施例２の画像形成装置において含水分量５.５％の記録材を定着ニップ部に通紙した場合の定着バイアスの推移を表した図 実施例２の画像形成装置において含水分量９.５％の記録材を定着ニップ部に通紙した場合の定着バイアスの推移を表した図

本発明を図面に基づいて説明する。

[実施例１]
（１）画像形成装置全体の説明：図１は本発明に係る画像形成装置の一例の構成模式図である。この画像形成装置は電子写真プロセスを利用して記録用紙やＯＨＰシートなどの記録材に画像を形成するレーザビームプリンタ（以下、プリンタと記す）である。

本実施例１に示すプリンタは、ホストコンピュータなどの外部装置（図示せず）から出力されるプリント信号に応じて所定の画像形成シーケンスを実行し、その画像形成シーケンスに従って画像形成動作を行う。この画像形成シーケンスはＣＰＵとＲＡＭやＲＯＭなどのメモリからなる制御部９０によって実行される。

先ず、ドラム形状の基体の外周面（表面）に有機感光層を有する像担持体（電子写真感光体）としての有機感光ドラム（以下、感光ドラムと記す）が矢印方向へ所定の周速度（プロセススピード）で回転される。その感光ドラム１の外周面（表面）は、帯電ローラ（帯電部材）２によって帯電バイアス電源３０から印加される帯電バイアスにより負極性に一様に帯電される。次に露光装置（露光手段）３が外部装置からの画像データに応じて強度変調させたレーザーを感光ドラム１表面の帯電面に走査露光する。これにより感光ドラム１表面の帯電面（像担持体上）に画像データに応じた静電潜像（潜像）が形成される。そして現像バイアス電源４０から現像装置（現像手段）４にトナーと逆極性の現像バイアスを印加することによって、現像装置４が感光ドラム１表面の静電潜像を負極性一成分トナー（現像剤）を用いて現像する。これにより感光ドラム１表面上にトナー像（現像像）が形成される。

一方、給送カセット又は手差しトレイ（図示せず）から記録材Ｐが送出しローラ（図示せず）によりレジストローラ１５に送られる。次いで記録材Ｐはレジストローラ１５によって感光ドラム１表面と転写ローラ（転写部材）５の外周面（表面）との間の転写ニップ部Ｎｔに搬送される。その記録材Ｐは転写ニップ部Ｎｔで感光ドラム１表面と転写ローラ５表面とにより挟持搬送される。そしてその搬送過程において転写バイアス電源５０から転写ローラ（転写部材）５にトナーと逆極性の転写バイアスを印加することによって、感光ドラム１表面上のトナー像が記録材Ｐ上に転写される。これにより記録材Ｐは未定着のトナー像を担持する。

未定着のトナー像を担持した記録材Ｐは搬送ガイド８と定着入口ガイド９を経て定着装置１７に導入される。そしてその記録材Ｐは後述する定着ニップ部Ｎで挟持搬送されることによって未定着のトナー像が記録材Ｐ上に加熱定着される。次いで記録材Ｐは排出ガイド１２を経て一対の排出ローラ（搬送部材）１３により定着装置１７から排出される。

定着装置１７から排出された記録材Ｐは搬送ローラ（図示せず）によって排出トレイ（図示せず）に排出される。

トナー像転写後の感光ドラム１は、感光ドラム１表面に残留している転写残トナーがクリーナ７によって除去され、次の画像形成に供される。

６は感光ドラム１表面から記録材Ｐを静電的に分離させるための除電針である。１８はレジストローラ１５と転写ニップ部Ｎｔとの間で記録材Ｐの先端を検知するトップセンサである。１９は定着装置１７と排出ローラ１３との間で記録材Ｐの後端を検知する排出センサである。

（１−２）定着装置の説明：図２は定着装置１７の横断面模式図である。図３は定着フィルム１００の層構成の説明図である。図４は図２に示す定着ニップ部Ｎ及びその定着ニップ部Ｎ近傍の横断面拡大模式図である。

定着装置１７は、ヒータユニット１０と、加圧ローラ（加圧部材）１１と、一対の排出ローラ１３などを有する。

ヒータユニット１０は、フィルムガイド兼ヒータホルダ（保持部材）１３０を有している。ホルダ１３０は記録材Ｐの搬送方向と直交する幅方向（図面に垂直な方向）を長手とする横長の耐熱性樹脂製の部材である。ホルダ１３０において加圧ローラ１１側の外面中央部には長手方向に沿って凹溝１３０ａが形成してあり、この凹溝１３０ａ内に加熱体としてのセラミックヒータ（加熱体）２１２が固定して配置してある。また、ホルダ１３０の加圧ローラ１１と反対側の内面側には剛性加圧ステイ１７０が配設してある。ステイ１７０は横断面逆Ｕ字形状の横長の金属製の部材である。上記ホルダ１３０とヒータ２１２とステイ１７０との組み立て体に、スリーブ状（筒状）の定着フィルム（加熱定着部材（可撓性部材））１００をルーズに外嵌させている。

定着フィルム１００は、スリーブ状のベースフィルム１０１と、ベースフィルム１０１の外周面上に設けられている導電プライマー層１０２と、導電プライマー層１０２の外周面上に設けられている離型層１０３の３層構成からなる。ベースフィルム１０１として、ポリイミド樹脂に熱伝導フィラーを分散させたものが用いられている。ベースフィルム１０１の厚さは３０〜８０μｍである。そしてベースフィルム１０１の内径はφ２４ｍｍである。導電プライマー層１０２として、フッ素樹脂に導電性カーボンを分散させたものが用いられている。導電プライマー層１０２の抵抗は１×１０Ｅ５Ω・ｃｍ以下である。そして導電プライマー層１０２の厚さは２〜１０μｍである。離型層１０３として、フッ素樹脂に導電性付与物質を分散させたものが用いられている。離型層１０３の抵抗は１×１０Ｅ７Ω・ｃｍ〜１×１０Ｅ１３Ω・ｃｍである。そして離型層１０３の厚さは５〜２０μｍである。

ヒータ２１２は、横長のアルミナ、窒化アルミニウムなどの絶縁性のセラミック製の基板２１２ａを有している。基板２１２ａの加圧ローラ１１側の表面には長手方向に沿って線状若しくは細帯状に塗工して形成したＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム：銀合金）、ＲｕＯ^２、Ｔａ^２Ｎなどの通電発熱抵抗層２１２ｂが設けられている。また基板２１２ａの長手方向の両端部には抵抗層２１２ｂに通電するための電極（図示せず）が抵抗層２１２ｂと電気的に接続させて設けられている。そして抵抗層２１２ｂの表面には定着フィルム１００との摺擦に耐えることが可能な薄層のガラスコートやフッ素樹脂コートなどの絶縁保護層２１２ｃが設けられている。

上記ヒータ２１２において、基板２１２ａの加圧ローラ１１と反対側の裏面には温度検知部材としてのサーミスタ１５５が設けられている。

加圧ローラ１１は、アルミニウム、鉄、ステンレスなどからなる丸軸状の芯金１１ａと、芯金１１ａの外周面上に設けられているシリコーンゴムなどからなる耐熱性の弾性層１１ｂと、を有している。そして弾性層１１ｂの外周面上には記録材Ｐ及び定着フィルム１００の搬送性、トナーによる汚れ防止の観点からフッ素樹脂を分散させた離型層１１ｃが設けられている。この加圧ローラ２１２は定着ユニット１０の斜め下方に配置されている。そして定着ユニット１０のステイ１７０の長手方向の両端部を加圧ばね（図示せず）により加圧ローラ１１の芯金１１ａの軸線に対して加圧することによって、ヒータ２１２を定着フィルム１００を介して加圧ローラ１１の外周面（表面）に加圧している。これによりヒータ２１２の表面に沿って定着フィルム１００の外周面（表面）が加圧ローラ１１表面と加圧状態に接触する。これによって加圧ローラ１１の弾性層１１ｂが弾性変形され、加圧ローラ１１表面と定着フィルム１００表面との間に所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。

（１−３）定着装置の加熱定着動作：制御部９０は、プリント信号に応じて駆動源としての定着モータＭ（図２）を駆動して加圧ローラ１１の芯金１１ａの長手方向の一端部に設けられている駆動ギア（図示せず）を回転させる。これにより加圧ローラ１１は矢印方向へ所定の周速度（プロセススピード）で回転する。この加圧ローラ１１の回転は定着ニップ部Ｎにおける加圧ローラ１１表面と定着フィルム１００表面との摩擦力によって定着フィルム１００に駆動力が伝達される。これにより定着フィルム１００は、定着フィルム１００の内周面（内面）がヒータ２１２の絶縁保護層２１２ｃに摺動しながら加圧ローラ１１の回転に追従して回転する。

また制御部９０は、プリント信号に応じて通電制御部としての通電制御回路３０２をオンする。これにより商用電源２１３から通電制御回路３０２を介してヒータ２１２の電極を通じて通電発熱体２１２ａに通電され、通電発熱体２１２ａが発熱する。これによりヒータ２１２は急速に昇温し定着フィルム１００を加熱する。サーミスタ１５５はヒータ２１２の温度を検知して制御部９０に出力する。制御部９０は、サーミスタ１５５の出力信号を取り込み、その出力信号に基づいてヒータ２１２の温度を所定の温度に維持するように通電制御回路３０２をオン／オフする制御を行う。これにより定着フィルム１０は所定の定着温度（目標温度）に維持される。

加圧ローラ１１及び定着フィルム１００の回転とヒータ２１２への通電を行わせた状態において、未定着のトナー画像Ｔを担持する記録材Ｐが定着ニップ部Ｎにトナー画像担持面を上向きにして導入される。その記録材Ｐは定着ニップ部Ｎにおいて定着フィルム１００表面と加圧ローラ１１表面により挟持されその状態に搬送される。その搬送過程において記録材Ｐは定着フィルム１００側のトナー画像担持面と加圧ローラ１１側のトナー画像非担持面の両面から加圧されるとともに定着フィルム１００側のトナー画像担持面が加熱される。これにより記録材Ｐに担持されているトナー画像Ｔは記録材Ｐ上に加熱定着される。そしてその記録材Ｐは一対の排出ローラ１３により挟持されその状態に搬送されて定着装置１７から排出される。

（１−４）「尾引き画像」現象とその対策の説明：図２を用いて「尾引き画像」と呼ばれるトナーの飛び散り現象について説明する。

ヒータユニット１０の定着フィルム１００表面と加圧ローラ１１表面間の定着ニップ部Ｎの温度（定着温度）は１５０℃〜２００℃程度の温度に維持されている。そのため記録材Ｐの含水分量が多いと、定着ニップ部Ｎで記録材Ｐを挟持搬送している間、記録材Ｐに含まれる水分が常に蒸発して蒸気が発生する。その蒸気は記録材搬送方向において定着ニップ部Ｎの上流側と下流側に吹き出る。そして定着ニップ部Ｎの下流側に吹き出る蒸気の風圧により、定着ニップ部Ｎから搬送方向上流側の未定着トナー画像Ｔの一部が記録材Ｐの搬送方向下流側すなわちトナー画像Ｔの後方に吹き飛ばされる。

この後方トナー飛び散り現象の発生メカニズムを説明する。

記録材Ｐに含まれる水分は定着ニップ部Ｎにおける加熱により水蒸気となるが、プロセススピードの高速化に伴って定着温度をアップしようとすると水蒸気の発生量も多くなる。そのため逃げ場を求めた水蒸気が定着ニップ部Ｎの記録材Ｐの搬送方向上流側と搬送方向下流側に強く吹き出るようになる。またプロセススピードの高速化に伴って記録材Ｐの搬送速度も速くなっている。そのため定着ニップ部Ｎの記録材導入部において、記録材Ｐ上のトナー像Ｔには定着ニップ部Ｎから吹き出す水蒸気の速度に記録材Ｐの搬送速度を合成した風速で水蒸気が吹き付けられる。これにより、記録材Ｐに対する付着力が弱く、水蒸気流の影響を受けやすいトナー像Ｔの一部が、水蒸気の風圧によってトナー像Ｔの後方に吹き飛ばされたと考えられる。

この後方トナー飛び散り現象は記録材Ｐの電気抵抗や表面性等で大きく左右されるが、特に記録材Ｐの面において記録材搬送方向と直交するパターンの横線のトナー像に最も尾引き画像が発生しやすい。

この「尾引き」と呼ばれる画像不良の発生を抑制するために、定着フィルム１００の導電プライマー層１０２にはバイアス電源２０より放電抵抗２６を介して定着バイアスを印可するようにしている。以下に定着バイアスの作用を説明する。

図５は定着フィルム１００の導電プライマー層１０２にトナーと同極性のＤＣバイアスを印加した状態において定着ニップ部Ｎにトナー画像を担持する記録材Ｐが導入されたときの等価回路の一例を表わす説明図である。

定着フィルム１００の導電プライマー層１０２には定着バイアス電源２０から−６００Ｖ程度のＤＣバイアス（以下、バイアス電流と記す）が印加される。導電プライマー層１０２への定着バイアス電流の印加は、不図示の導電ブラシ、導電ゴムリング等の給電部材を導電プライマー層１０２に接触させることで行っている。

Ｒｄは定着バイアス電源２０から放電抵抗２６までの抵抗を表わしている。Ｒｅは上記の給電部材と導電プライマー層１０２間の接触抵抗、及び導電プライマー層１０２の定着ニップ部Ｎ近傍までの抵抗を表している。Ｒｆは離型層１０３の抵抗を表している。

定着ニップ部Ｎの近傍Ｐｎでは、記録材Ｐが加熱されて水蒸気が発生しているため、電気抵抗は低下して等価回路上、直列につながる他の抵抗に比べ無視できるほど小さくなり、Ｐｎの領域では等電位とみなすことが出来る。ここで近傍Ｐｎとは離型層１０３と加圧ローラ１１の間の領域をいう。

記録材Ｐにおいて定着ニップ部Ｎを通過した後の通過領域は含水分量が低下し、かつ温度も高くなることからその通過領域の抵抗値は無視出来なくなる。そこで、一対の排出ローラ１３のうちの一方の排出ローラ１３を、アルミニウム、鉄あるいはステンレス製の芯金１３ａと、芯金１３ａの外周面上に設けれた耐熱性の導電性ゴム１３ｂとにより構成し、その芯金１３ａを接地（アース）させている。従って、定着フィルム１００に定着バイアスが印加され、かつ記録材Ｐが定着ニップ部Ｎと排出ローラ１３間の搬送ニップ部Ｎｈとで挟持搬送されている場合に、定着バイアス電源２０から記録材Ｐを介してアースＥヘの通電経路Ｙ（図１参照）が形成される。そのため記録材Ｐの定着ニップ部Ｎの通過領域から接地電極である排出ローラ１３までの抵抗をＲｇで表している。また、この接地電極である排出ローラ１３の記録材Ｐとの接触抵抗とアースＥまでの抵抗はＲｈで表している。そして記録材Ｐの抵抗をＲｐで表わしている（図６参照）。

図５において、定着バイアス電源２０からは−１ｋＶが印加され、抵抗Ｒｄ及び放電抵抗２６による電圧降下から、定着フィルム１００表面にあらわれる表面電位は、−６００Ｖ程度である。定着フィルム１００の導電プライマー層１０２から離型層１０３、記録材Ｐ、接地電極である排出ローラ１３を介して定着バイアス電流Ｉが流れると、導電プライマー層１０２と記録材Ｐの等電位部Ｐｎ間に電界Ｅｆが生じる。これにより、トナーは負極性の電荷を持つため、記録材Ｐに対する拘束力Ｆｔが働き、特に定着ニップ部Ｎの近傍において、トナーは記録材Ｐに強く静電的に拘束保持され、前記尾引き、オフセット、飛び散り等の画像不良が大幅に改善される。定着バイアス電源２０の電圧値を一定とした場合、放電抵抗２６の抵抗値が小さいほど、電界Ｅｆの強度が大きくなり改善効果が向上する。

（１−５）「転写抜け」現象とその対策の説明：しかしながら、記録材Ｐの抵抗値Ｒｐが小さくなると、記録材Ｐが転写ニップ部Ｎｔと定着ニップ部Ｎとで挟持搬送されている場合に、転写バイアス電流が流出しやすくなる。即ち、転写ローラ５から記録材Ｐを伝達してきた転写バイアス電流が定着フィルム１００、放電抵抗２６を通って流出しやすくなる。すると、転写ニップ部Ｎｔでの転写電圧（転写バイアス（ＤＣ電圧））が低下し、トナーを記録材Ｐ上に保持できず印字濃度が薄くなったり、トナー像の転写抜けが発生するといった不具合が発生する。

図６は転写バイアス補正の一例の構成模式図である。図７は定着バイアス検知のタイミングを表わす説明図である。図８は転写バイアス補正の一例のフローチャートである。

本実施例１の画像形成装置では、定着バイアス電源２０として定電圧の電源を使用している。この定着バイアス電源２０の電源容量は、記録材Ｐの吸湿度合いに応じて変動する定着バイアス電流の変動量を電圧変動として後述の定着バイアス検知回路（検知手段）６０により測定可能（検知可能）にする電源容量に設定してある。

まず、定着バイアス電源２０から定着フィルム１００と記録材Ｐを通じて転写ローラ５側又は排出ローラ１３側に流れる定着バイアス電流の測定タイミングについて述べる。

記録材Ｐが搬送されるタイミングに従って定着バイアス電源２０から定着バイアス電流が流れる経路は２つある。一方は定着バイアス電流が定着フィルム１００と記録材Ｐを通じて転写ローラ５側に流れる経路、他方は定着バイアス電流が定着フィルム１００と記録材Ｐを通じて排出ローラ１３側に流れる経路である。そこで本実施例１では、図６に示すように、放電抵抗２６と定着フィルム１００との間に定着バイアス検知回路（検知手段）６０を設けている。この検知回路６０は、定着バイアス電源２０から定着フィルム１００と記録材Ｐを通じて転写ローラ５側又は排出ローラ１３側に流れる定着バイアス電流を測定（検知）し、その測定値を制御部９０に出力するようになっている。

転写ローラ５側に流れる定着バイアス電流を測定できるのは、記録材Ｐの先端が定着ニップ部Ｎに接してから、その記録材Ｐの先端が排出ローラ１３に接する前までの時間である。この間は、記録材Ｐは排出ローラ１３に接していないので、定着バイアス電流が流れる場合には記録材Ｐを通じて転写ローラ５側のみに流れる。排出ローラ１３側に流れる電流を測定できるのは、厳密には記録材Ｐの後端が転写ローラ５を離れてから、その記録材Ｐの後端が定着ニップ部Ｎを離れるまでの時間である。しかし記録材Ｐを介した抵抗値を比べると、通常、定着フィルム１００−排出ローラ１３間の方が定着フィルム１００−転写ローラ５間の１/３〜１/４（定着装置１７の配置等により異なるものである）である。従って記録材Ｐが転写ローラ５と排出ローラ１３の双方のローラに接している場合でもほとんどの定着バイアス電流は抵抗値の点で排出ローラ１３に向かって流れると考えてよい。

画像形成開始後、図７に従って所定のタイミングで定着バイアス電流は定着フィルム１００の導電プライマー層１０２に印加される。記録材Ｐはレジストローラ１５動作開始後、Ｔ１秒後に定着装置１７に達し、Ｔ３秒後に排出ローラ１３に達する。

定着バイアス電流が記録材Ｐを通じて転写ローラ５側に流れる量を測定するためには、レジストローラ１５動作後Ｔ１秒後に電流測定を開始し、記録材Ｐが排出ローラ１３に達するＴ３秒より短いＴ２秒で電流測定を終える。制御部９０は、後述のように、検知回路６０から入力する測定値のうちレジストローラ１５動作後Ｔ１秒後の電流測定開始から電流測定を終えるまでの測定値に基づいて記録材Ｐの吸湿度合いに応じて変動する定着バイアス電流の変動量を求めている。そしてその変動量に基づき転写バイアス電流の補正を行うようになっている。

定着バイアス電流が記録材Ｐを通じて排出ローラ１３側に流れる量を測定するためには、レジストローラ１５動作後Ｔ３秒後に電流測定を開始し、記録材Ｐが排出ローラ１３を抜ける間際のＴ４で電流測定を終える。制御部９０は、検知回路６０から入力する測定値のうちレジストローラ１５動作後Ｔ３秒後の電流測定開始から電流測定を終えるまでの測定値に基づいて記録材Ｐの吸湿度合いに応じて変動する定着バイアス電流の変動量を求めている。なお、この変動量は後述の転写バイアス電流の補正に用いられることはないが、定着バイアス電流を決定する場合に用いられる。

図８を参照して制御部９０が実行する転写バイアス補正の処理手順を説明する。

Ｓ１では、検知回路６０で測定した定着フィルム１００から転写ローラ５に流れる定着バイアス電流の電流値を取り込む。つまり検知回路６０で測定した定着バイアス電流の電流値のうちレジストローラ１５動作後Ｔ１秒後の電流測定開始から電流測定を終えるまでの電流値を取り込む。

Ｓ２では、その取り込んだ電流値が一定値ａμＡ以下か否かを判定する。電流値が一定値ａμＡを超える場合（ＹＥＳ）はＳ３に進む。電流値が一定値ａμＡ以下（ＮＯ）の場合はトナー像の記録材Ｐへの転写性に与える影響は小さいので転写バイアス電流の補正を行うことなくＳ６に進む。記録材Ｐの吸湿が高くない限りはこの条件入ると想定している。

Ｓ３では、電流量がａμＡ以上ｂμＡ未満か、またはｂμＡ以上かを判定する。電流量がａμＡ以上ｂμＡ未満の場合はＳ４に進み、電流量がｂμＡ以上の場合はＳ５に進む。

Ｓ４では、電流量がａμＡ以上ｂμＡ未満の場合は転写抜けを起こす可能性があるので転写バイアス電流の補正値として通常の転写バイアス電流値に対して補正値のＣμＡを加える。記録材Ｐの含水分量が９％を越えるとこの条件に入ることが多い。なお、この補正後の転写バイアス電流は定着バイアス電流が変更された場合に初期値に戻される。そして転写バイアス電流を補正した後にＳ６に進む。

Ｓ５では、電流量がｂμＡ以上になると補正値自体が通常の転写バイアス電流値と同等程度となるため、定着バイアスをｄＶ下げて転写ローラ５側に流れる定着バイアス電流を落とし、その状態で転写バイアス電流の補正を行う。つまり、現在の転写バイアス電流値に対して補正値の最大値を加える。なお、この補正後の転写バイアス電流は定着バイアス電流が変更された場合に初期値に戻される。そして転写バイアス電流を補正した後にＳ６に進む。

Ｓ６では、現在のｊｏｂ（ジョブ）の２枚目以後、および次のｊｏｂの１枚目の転写バイアス電流と定着バイアス電流とを決定する。

本実施例１の画像形成装置によれば、定着フィルム１００に定着バイアスを印加することにより記録材Ｐ上にトナー像を静電的に保持させることができる。また転写ニップ部Ｎｔと定着ニップ部Ｎとで記録材Ｐを挟持搬送しているときの検知回路６０の測定電流値（出力）に基づいて記録材Ｐの吸湿度合いに応じて変動する定着バイアス電流の変動量を求めている。そしてその変動量に基づき転写バイアス電流を補正するので、記録材Ｐが吸湿している場合に転写バイアス電流の低下に伴って起こる転写抜けの発生を抑制できる。つまり、記録材Ｐの吸湿による抵抗値の変化に対しても定着バイアス電流の影響（変動）による転写抜けの発生を抑えることができる。よって、画像品質の向上を図れる。

[実施例２]
他の画像形成装置を説明する。本実施例では、実施例１の画像形成装置と同じ装置・部材には同一の符号を付して再度の説明を省略する。

本実施例２に示す画像形成装置では、画像形成装置の定着バイアス電源２０として電源容量の小さい電源を用いている。また定着バイアス検知回路６０で測定した転写ローラ５側に流れる定着バイアス電流に基づいて記録材Ｐの吸湿度合いに応じて変動する定着バイアス電流の変動量を求め、その変動量に基づき転写バイアス電流を補正している。また定着バイアス検知回路６０で測定した排出ローラ１３側に流れる定着バイアス電流に基づいて画像形成時の現像条件或いは露光条件を変更している。

まず、定着バイアス電源２０として電源容量の小さい電源を使用した理由を説明する。吸湿により記録材Ｐの抵抗Ｒｐが低下して定着バイアス電源２０から記録材Ｐを介して定着バイアス電流が流れた場合に、電源容量の大きい電源では印加電圧を維持するために多くの電流量を流すため、電流量を的確に制御しないと転写抜けを起こし易い。それに対して低容量電源では電流量が増えると容量の関係上印加電圧が低下するため、結果として電流が抑えられるため転写抜けを起こしにくくできる。

通常、プロセススピード２００ｍｍ/ｓｅｃの画像形成装置では、転写バイアス電流として２０μＡ前後の電流値を使用している。記録材Ｐの吸湿が著しい場合（含水分量９％以上の場合）には、定着バイアス電源２０の容量によっては３０μＡ前後の電流が流れる場合がある。この電流量を減らし電流が流れたとしても転写抜けを起こしにくくするという目的で定着バイアス電源２０の容量を小さくしている。

図９は本実施例２の画像形成装置において含水分量５.５％の記録材Ｐを定着装置１７の定着ニップ部Ｎに通紙（導入）した場合の定着バイアスの推移を表した図である。図１０は本実施例２の画像形成装置において含水分量９.５％の記録材Ｐを定着装置１７の定着ニップ部Ｎに通紙した場合の定着バイアスの推移を表した図である。

図９では含水分量５.５％の記録材Ｐであるため、この含水分量での抵抗値は含水分量９.５％の記録材Ｐの抵抗値よりも高い。この記録材Ｐが定着装置１７を通過するタイミングに応じて変化する電圧について説明する。

まず、定着バイアス電源２０から定着フィルム１００に図７のタイミングに従って定着バイアスが印加される。記録材Ｐが定着装置１７を通過する前は定着バイアス電源２０から流れ出る電流はないので、定着フィルム１００には−６００Ｖの電圧が印加されている。

次に、レジストローラ１５動作開始信号により記録材Ｐが搬送されＴ１秒後その記録材Ｐの先端が定着ニップ部Ｎに接した時、記録材Ｐを通して定着フィルム１００-転写ローラ５間に経路ができる。しかしこの記録材Ｐの含水分量と、定着フィルム１００-転写ローラ５間の距離では、抵抗値の点で定着バイアス電流は流れないため電圧降下はおこしていない。

さらに、レジストローラ１５動作後Ｔ３秒後に記録材Ｐの先端が排出ローラ１３と接すると定着フィルム１００-排出ローラ１３間に定着バイアス電流が流れる経路ができ、定着バイアスは１００Ｖ程度低下する。しかしこの記録材Ｐの含水分量では転写バイアスへの影響はない。

従って、含水分量５.５％の記録材Ｐが排出ローラ１３に噛んでから定着ニップ部Ｎを抜けるまでの電圧は図９に示すように変化する。

図１０では含水分量９.５％の記録材Ｐを使用している。この場合も記録材Ｐが定着装置１７を通過するタイミングに応じて変化する電圧について説明する。

まず、定着バイアス電源２０から定着フィルム１００に図７のタイミングに従って定着バイアスが印加される。記録材Ｐが定着装置１７を通過する前は定着バイアス電源２０から流れ出る電流はないので、定着フィルム１００には−６００Ｖの電圧が印加されている。

次に、レジストローラ１５動作後Ｔ１秒後に記録材Ｐの先端が定着ニップ部Ｎに接すると、記録材Ｐを通して定着フィルム１００-転写ローラ５間に定着バイアス電流が流れる経路ができる。含水分量９．５％の場合の記録材Ｐの抵抗値の低下は大きいので、定着バイアスは−２５０Ｖ前後になり、実際１０μＡを越える定着バイアス電流が転写ローラ５に向かって流れる。このままでは転写抜けが発生する場合があるので、転写ローラ５に印加する転写バイアス電流を補正して転写抜けの発生を防止している。この転写バイアス電流の補正については追って説明する。

さらに、一定時間後、記録材Ｐが進んで排出ローラ１３に接すると、さらに低抵抗の定着フィルム１００-排出ローラ１３間に定着バイアス電流が流れる経路ができる。そのため、定着バイアス電源２０からの定着バイアス電流は排出ローラ１３に向かって流れ、その結果定着バイアスは−７０Ｖ前後になり、２０μＡを越える定着バイアス電流が定着バイアス電源２０から排出ローラ１３に向かって流れる。これに伴って排出ローラ１３側と比較して抵抗値の高い転写ローラ５側への定着バイアス電流の流れが少なくなり転写抜けは消失する。

従って、本実施例２の画像形成装置は、記録材Ｐの搬送タイミングに従って定着バイアス電源２０の出力検知を行うことで、定着バイアス電源２０から転写ローラ５、排出ローラ１３に流れ込む定着バイアス電流を検知することが可能となる。
また転写ローラ５、排出ローラ１３に流れ込むそれぞれの電流値に対応して転写抜けに対応する補正、および定着尾引きに対応する補正が可能となる。また定着バイアス電源２０として電源容量の小さい電源を用いることで、電流値の点で上限値を設けていることと同じになるので、極端な転写抜けを抑えることができる。以下にそれぞれの補正方法について述べる。

次に定着バイアス電流が流れていない場合（電流値「０」）の定着バイアス値と、定着バイアス電流が流れ電圧降下を起こした場合（電流値「１０μＡ」、「２０μＡ」）の定着バイアス値を、表１に示す。

本実施例２の画像形成装置では、定着フィルム１００−転写ローラ５間に記録材Ｐを通した経路ができたとき、定着バイアスが−３００Ｖまで低下すると１０μＡ前後の定着バイアス電流が転写ローラ５に向かって流れる。画像形成装置のプロセススピードが例えば２００ｍｍ／ｓｅｃ前後の場合、転写バイアス電流として２０μＡ前後を使用している。この場合、１０μＡ前後の転写バイアス電流値は転写性に影響を与え始める量である。そのため、例えば転写バイアス電流量８μＡを越えた場合（定着バイアスで−３６０Ｖ前後）には、制御部９０は転写ローラ５に向かって流れた分の補正を転写バイアス電源３００を制御することにより行う。

また本実施例２の画像形成装置では、転写抜けを防止するために、電流量を制限できる特性の定着バイアス電源２０を用いているため、電圧という観点ではどうしても低めの値となる。そのため、定着フィルム１００から排出ローラ１３側に定着バイアス電流が流れる際の電圧値が低下し、定着尾引きに対しては不利な条件となる。そこで、定着フィルム１００から排出ローラ１３側に定着バイアス電流が流れる際の電圧値が所定の一定値（基準値）を下回った場合には、例えば画像形成時に現像条件あるいは露光条件を変化させて、トナーの現像量を制限する。即ち、制御部９０は、検知回路６０で測定した排出ローラ１３側に流れる定着バイアス電流（測定電流値）と対応する電圧値を所定の相関テーブルまたは演算により求める。そしてその電圧値が所定の一定値を下回った場合に、露光装置３と現像バイアス電源４０の少なくとも何れか一方を制御して、トナーの現像量を制限（少なく）する。この場合、露光装置３についてはレーザーの光量を落とすように露光装置３を制御し、現像バイアス電源４０については現像バイアスを落とすように現像バイアス電源４０を制御する。これにより電圧値の低下による定着尾引きの発生を抑えることができる。よって本実施例２においても画像品質の向上を図れる。

１：感光ドラム、５：転写ローラ、１１：加圧ローラ、２０：定着バイアス電源、５０：転写バイアス電源、６０：定着バイアス検知回路、９０：制御部、１００：定着フィルム、Ｎ：定着ニップ部、Ｎｔ:転写ニップ部、Ｐ：記録材、Ｔ：トナー像

Claims (3)

1. トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体とともに転写ニップ部を形成する転写部材と、転写バイアス電源と、加熱定着部材と、前記加熱定着部材とともに定着ニップ部を形成する加圧部材と、定着バイアス電源と、を有し、前記転写ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ前記転写バイアス電源より転写バイアスを前記転写部材に印加して前記トナー像を記録材に転写するとともに、前記記録材を前記定着ニップ部で挟持搬送しつつ前記定着バイアス電源より定着バイアスを前記加熱定着部材に印加して前記トナー像を前記記録材に静電的に保持させ前記加熱定着部材の熱により前記トナー像を前記記録材に加熱定着する画像形成装置において、前記定着バイアスを検知する検知手段と、制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記転写ニップ部と前記定着ニップ部とで前記記録材を挟持搬送しているときの前記検知手段の出力に基づいて前記記録材の吸湿度合いに応じて変動する前記定着バイアスの変動量を求め、前記変動量に基づき前記転写バイアスを補正するように前記転写バイアス電源を制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 像担持体と、前記像担持体上に潜像を形成する露光手段と、現像バイアス電源と、前記現像バイアス電源より印加される現像バイアスによって前記潜像をトナーによりトナー像として現像する現像手段と、前記像担持体とともに転写ニップ部を形成する転写部材と、転写バイアス電源と、加熱定着部材と、前記加熱定着部材とともに定着ニップ部を形成する加圧部材と、定着バイアス電源と、搬送部材と、を有し、前記転写ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ前記転写バイアス電源より転写バイアスを前記転写部材に印加して前記トナー像を記録材に転写し、前記記録材を前記定着ニップ部で挟持搬送しつつ前記定着バイアス電源より定着バイアスを前記加熱定着部材に印加して前記トナー像を前記記録材に静電的に保持させ前記加熱定着部材の熱により前記トナー像を前記記録材に加熱定着するとともに、前記搬送部材の有する搬送ニップ部で前記記録材を挟持搬送する画像形成装置において、前記定着バイアスを検知する検知手段と、制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記転写ニップ部と前記定着ニップ部とで前記記録材を挟持搬送しているときの前記検知手段の出力に基づいて前記記録材の吸湿度合いに応じて変動する前記定着バイアスの変動量を求め、前記変動量に基づき前記転写バイアスを補正するように前記転写バイアス電源を制御するとともに、前記定着ニップ部と前記搬送ニップ部とで前記記録材を挟持搬送しているときの前記検知手段の出力に応じて前記トナーの現像量を制限するように前記露光手段と前記現像バイアス電源の少なくとも何れか一方を制御することを特徴とする画像形成装置。
3. 前記定着バイアス電源の電源容量は、前記記録材の吸湿度合いに応じて変動する前記定着バイアスの変動量を電圧変動として前記検知手段により検知可能にする電源容量に設定してあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。