JP2015169820A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流れ込み電流に対して、簡易な構成で、起動時の転写電流値を、画像部電流とは異なる適正な値に制御することで、転写出力電源部の起動不良を抑制し、様々な環境において安定した画像品質を得る。【解決手段】トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体と対向する転写部材と、前記像担持体と前記転写部材の間に電界を形成するよう転写電流または電圧を印加する転写電源と、環境検知手段とを備えた画像形成装置において、転写出力の起動時電流または電圧の閾値が環境に応じて設定されていて、前記環境検知手段の検知結果に基づいて、転写起動時出力が環境に応じた閾値以上で起動する。【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関するものである。

像担持体上に形成されたトナー像を紙などの転写材に転写するに際し、像担持体の表面に接触させた転写ローラや転写ベルトなどの転写部材を利用する形式の転写装置が知られている。

このような転写装置を備えた画像形成装置では、像担持体に帯電トナーによるトナー像を形成し、転写部材を像担持体に圧接して両者の圧接ニップ部を転写位置とし、これらの間に転写材を挿通する。その際、転写部材にトナーと逆極性の転写バイアスを印加し、これにより形成された電界の作用で、像担持体のトナー像を転写材に転移させるようになっている。

このような接触転写方式は、周知のコロナ放電器を利用する転写手段に比べて、転写材を確実に保持できるので、転写位置でのトナー像の転写ズレが生じにくい。また、転写バイアスも比較的低電圧で済むので、装置全体を小型コンパクトに構成することができ、しかも、オゾンの発生がないなど、種々な利点がある。

接触転写方式を採用する画像形成装置では、転写部材に印加されるバイアスは、定電圧制御または定電流制御されている。しかし、転写部材は半導体性のゴム材などでできているため、転写部材の抵抗値は環境などによって大きく変化する。例えば、低温低湿環境においては抵抗値が大きくなり、高温高湿環境においては抵抗値が小さくなる。このような抵抗部材の抵抗変化は、転写不良の原因となる。

このような環境による問題を、帯電部材である帯電ローラに印加して像担持体である感光体から紙などの転写材へ直接転写を行う態様を例にして説明をする。印刷時、即ち、画像形成時に、帯電ローラにより感光体表面は帯電されるが、この際、接触転写方式の構成では、転写ローラから感光体へ、流れ込み電流と呼ばれる電流が流れる。流れ込み電流は、光書込み部によるレーザビームの照射開始後、レーザビームの照射位置で形成された静電潜像のトナー像が転写部位に到達するまでの間に、帯電した感光体へ転写ローラから流れる電流である。この流れ込み電流の大きさは、転写ローラのインピーダンスや、画像濃度などを調整するために制御される感光体の表面電位などによって変化し、画像形成装置が設置されている環境条件によって変化する。

流れ込み電流が発生している時に、転写ローラへ転写電流または電圧を印加する転写出力電源を起動する場合、流れ込み電流よりも大きな電流で起動しないと起動不良を起こすことになる。また、起動しても狙いの設定に対してオーバーシュートしてしまうことがある。起動不良を起こすと、十分な転写バイアスが確保されないため、転写不良を起こすことになる。また、オーバーシュートすることで、過転写となり、放電による異常画像が発生したり、感光体に静電的な履歴を残して画像上にスジを発生したり、感光体自体にダメージを与える。これらによって異常画像が発生して、安定した画像品質を得られない可能性もある。

特許文献１には、流れ込み電流による転写出力電源部の起動不良を防止する目的で、転写出力電源部及びクリーニングバイアス電源部の出力電圧もしくは電流を検知する検知部を設けられることが開示されている。このような構成によって、検知された出力電圧もしくは電流に応じて出力を調整して起動を正常にする。しかしながら、特許文献１に開示された構成は、転写出力値を検知して制御するものであり、転写出力を検知する検知手段を設けなければならず、装置が複雑である。さらには、制御条件によっては起動時の出力が大きくなりすぎ、感光体へ静電的な履歴を残して濃度ムラを発生する可能性がある。例えばマイナスに帯電したトナーを使用する場合、直接転写方式では感光体の表面電位がマイナス帯電となっており、転写電流（または電圧）をプラスで印加する。この時、起動時の転写出力が大きくなりすぎると、起動時出力に対応した転写後の感光体表面電位が他の電位に対してゼロに近いか、プラス側へと帯電することで、除電・帯電後の感光体表面電位が他の場所に対してプラス側へずれて、濃度ムラが発生してしまう。

本発明の課題は、流れ込み電流に対して、簡易な構成で、起動時の転写電流値を、画像部電流とは異なる適正な値に制御することで、転写出力電源部の起動不良を抑制し、様々な環境において安定した画像品質を得ることにある。

上記課題は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体と対向する転写部材と、前記像担持体と前記転写部材の間に電界を形成するよう転写電流または電圧を印加する転写電源と、環境検知手段とを備えた画像形成装置において、転写出力の起動時電流または電圧の閾値が環境に応じて設定されていて、前記環境検知手段の検知結果に基づいて、転写起動時出力が環境に応じた閾値以上で起動することによって解決される。

本発明によれば、転写出力の起動時電流または電圧の閾値が環境に応じて設定されていて、環境検知手段の検知結果に基づいて、画像部出力とは別に、転写起動時出力が環境に応じた閾値以上で起動するよう制御されているので、簡易構成にもかかわらず、転写電源の起動不良を防止すると共に、転写起動時の過剰な出力上昇が防止される。

画像形成装置の概念的な正面断面図である。 プリンタエンジンの感光体周りの構成を示す拡大正面図である。 本発明の一実施形態に係る連続印刷時転写出力のシーケンスを示すタイミングチャートである。 従来における連続印刷時転写出力の設計上のシーケンスを示すタイミングチャートである。 従来における実際の出力例を示す模式図で、図５−１は転写電源の起動不良を起こす例であり、図５−２はオーバーシュートを発生する例である。

本発明を実施する形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置としての複写機を示す正面断面図である。複写機１は、上側に配置されたスキャナ装置２と、このスキャナ装置２で読み取った原稿の画像を転写材である用紙に形成するプリンタ装置３とを有している。

プリンタ装置３内には、シート状の用紙を積層保持する給紙トレイ４、或いは手差しでの用紙を受け付ける手差しトレイ５から、プリンタエンジン６、定着ユニット７を介して排紙スタッカ部８へ至る用紙搬送路が形成されている。

図２はプリンタエンジン６のドラム状の感光体１０周りの構成を抽出して示す拡大正面図である。トナー像を担持する像担持体である感光体１０周りには、帯電ローラ１１、光書き込み装置１２（図１）による書き込み光Ｐの照射露光位置、現像器１３、接触転写方式の転写手段である転写ローラ１４、クリーニングブレード１５が順に配置されている。現像器１３は現像スリーブ１６、トナーセンサ１７などを備える。また、符号１８は感光体１０上に形成されたトナー像のトナー濃度を検出するための所謂Ｐセンサで、符号１９は感光体１０と転写ローラ１４の対向領域である転写位置（転写ニップ）への用紙の給紙搬送タイミングを制御するレジストローラである。更に符号２０は、環境検知手段である温・湿度センサである。

このような構成において、帯電ローラ１１は感光体１０に接触し、帯電ローラ１１にバイアスを印加することで感光体１０表面に一様な電荷を供給し、一定電位に一様帯電する。帯電済みの感光体１０表面に光書き込み装置１２からのレーザーによる書き込み光Ｐを照射することで潜像が形成され、現像器１３を通過する際に感光体１０上にトナー像が形成される。給紙トレイ４などから給紙されレジスローラ１９を介して感光体１０に送り込まれた用紙は、転写位置を通過する際に転写ローラ１４による転写電界の作用を受けて、感光体１０上のトナー像が用紙上へ転写され、さらに定着ユニット７において溶融・定着される。

このような基本的な構成において、本実施の形態でも採用される接触転写方式について説明する。本実施の形態で使用する転写ローラ１４の抵抗値は常温常湿環境２３℃、５０％ＲｈにおいてＤＣ１０００Ｖ印加で１０^６〜１０^９Ωである。定電流制御を行っている転写装置においては、通紙時に流れる電流値が一定になるように転写ローラ１４に印加する転写バイアスを調整する。転写の基本特性として、用紙裏面にトナーと逆電荷を与えることにより、感光体１０上のトナー像を電気的に用紙表面に引き寄せる働きを持たせている。

転写の際に用紙に転写されなかった転写残トナーは、クリーニングブレード１５により感光体１０上から回収される。回収された残トナーはブレード近傍に設けられたリサイクルトナー経路（図示せず）を介して搬送され、新規のトナーとともに、現像装置へ再び補給され、リサイクルされる。

次に転写出力のシーケンスを、図３において説明する。出力を電流で説明するが、電圧であっても同じである。印刷が開始されるとまず不図示の転写電源のクリーニングバイアス部からマイナスの電流が印加され、転写ローラ１４に蓄積した負帯電トナーが感光体へと電気的な力でクリーニングされる（ジョブ前クリーニング）。つまり、転写前のクリーニングにおいて、トナーと同極性のクリーニングバイアスが印加される。その後、一旦出力がゼロとなり、その後に転写のため転写電源の転写出力部からプラスの起動時電流の印加が開始される。本発明では、この起動時の出力（転写起動時出力；転写出力がゼロの状態から起動する際の出力）に関して閾値が設けられており、閾値以上の出力で起動することとなる（ＨＶＰ起動電流）。起動時出力に関する閾値は後に述べるように、温・湿度センサ２０で検知される環境に応じて設定されている。その後、転写材（用紙）が転写位置に来る前に、トナー転写のための画像部出力（画像部用電流）へと切り替わることで、過転写による放電画像（白ポチ）などの異常画像の発生が回避される。転写材が転写位置を抜けた後（紙間）に非画像部出力に切り替わる。非画像部出力の態様としては、感光体上の逆極性の地汚れトナーを転写ローラへ引き付けないためにプラスの電流を印加する場合や、出力をゼロとすることで正極および負極の両方のトナーを引き付けないようにする場合がある。もしくは、マイナスを掛けて正規帯電のマイナストナーを電気的に跳ね除ける場合もある。非画像部をゼロもしくはマイナス出力とする場合、転写出力は一度ゼロとなるため、画像部出力としては、再度プラスの出力を起動させる必要があり、この際も転写起動出力の閾値以上で立ち上げることとなる。図３では非画像部出力をゼロとした例を示しており、２枚目の画像部出力印加の前にも起動の際に転写起動出力の閾値以上で一度立ち上げている。これにより転写出力の起動不良による不具合を防ぐことができる。

比較例として図４、図５に、転写起動時に閾値以下で立ち上げる場合の例を示す。図４には狙いのシーケンスを示しており、図５−１と図５−２に起動不良を起こした際の出力の模式図を示す。図５−１は起動不良を起こして出力が出なかった場合であり、閾値と起動電流の差が大きい条件で発生するパターンである。一方、図５−２は起動時にオーバーシュートを発生し、閾値と起動電流が近い場合に発生するパターンである。オーバーシュートが発生すると、狙いの出力に対してかなり大きな電流が流れるため、それにより感光体にプラスの静電履歴（表面電位変化）を残す場合がある。この場合、除電ランプでは除電できず、履歴として残り、感光体のその部分だけ濃度が薄くなるなどの不具合を生じる可能性がある。

転写ローラのインピーダンスは、高温高湿環境ほど抵抗が下がるため、環境による影響が大きい。このため、流れ込み電流も環境影響を受け、高温高湿環境ほど流れ込み電流は大きくなる。一方、転写においても、転写バイアスが低いと転写不足でトナーチリやボソツキが発生し、高すぎると過転写で放電による白ポチが発生するため、最適な電流設定が必要である。転写性には転写ローラのインピーダンスだけでなく、転写材である紙のインピーダンス変化なども環境影響を受けるため、最適な転写電流値が転写部材だけでなく、転写材の点からも変化する。このため、転写出力電源の起動不良を抑制するために必要な出力と転写に最適な出力とにずれが生じる場合がある。従来の画像形成装置においても、画像部出力を適正な転写出力とするため、温度・湿度などの環境情報を検知可能な環境センサ（温・湿度センサ）を設け、その検知結果に基づいて各環境での適正な転写出力へ補正することは知られている。表１に示すように、本発明ではこの環境検知結果に基づいて転写起動時出力についても制御する。表１では、絶対湿度の点のみで起動時出力の閾値を設定しているが、温度単独もしくは温度と湿度の両方の点から起動時出力の閾値を特定することも当然ながら想定される。

画像部出力を調整する環境センサを併用することで、新たな検知手段を設ける必要がなく、簡易的な構成で出力電源の起動不良問題に対応することが可能である。
起動時出力の閾値を決定するために、転写出力電源の起動不良を発生させる流れ込み電流を事前に測定する。この際、流れ込み電流が大きくなる条件（主に転写ローラインピーダンスの下限、感光体表面電位の上限）で測定を行い、各環境における起動時出力の閾値を設定する。測定された流れ込み電流に対して、それ以上の出力で起動することで起動不良を起こすことはない。また、本発明においては仮に画像部出力に対して、起動時出力がかなり大きくなる条件であっても、起動出力印加後に転写材が転写ニップに到達する前に画像部出力へ切り替えるため、異常画像が発生することはない。

一般的な接触転写方式の画像形成装置において、作像中に感光体から転写ローラへ移動した汚れをクリーニングするため、転写ローラにバイアスを印加して感光体へと戻す「バイアスクリーニング」を行う場合がある。汚れには、例えばスキャナ読み込み時にコピー領域外が影となり、転写材（用紙）の領域外に現像されたトナーや、非画像部の地汚れトナーなどがある。バイアスクリーニングには、正規に帯電したマイナストナーを戻すために負極のバイアスを転写ローラへ印加する場合と、プラスに帯電した逆帯電トナーをクリーニングするために正極のバイアスを印加する場合がある。印刷開始後の作像前（転写前）に行うジョブ前クリーニングは、転写時に転写ローラ中のマイナストナーによる用紙の裏汚れを防ぐために、負極のバイアスを印加することが多い。この場合、負極出力印加後に正極出力を印加するためには、一度出力をゼロにする必要があるが、ファーストコピータイムを短くするためには転写開始直前に転写出力を起動させる必要があり、転写出力の起動不良を招く恐れが高い。本発明の起動時出力は１０ｍｓ程度の短い時間の印加で起動不良を抑制でき、ファーストコピータイムを極端に大きくすることもない。

直接転写方式では画像濃度などを調整するために感光体ドラムの表面電位を制御することがあり、その際、流れ込み電流が変化する場合がある。表面電位を制御するタイミングは様々であるが、印刷途中に調整動作を行う場合、印刷動作途中で流れ込み電流が変化してしまう。表面電位変化に基づき起動時出力を調整すると、制御が煩雑になってしまうが、本発明は予め考慮された値を設定するため簡易的な制御で起動不良を抑制可能である。

低温定着下の厚紙対応や高画像モードで通常のプロセス線速に対して線速を低下させる制御が入っている画像形成装置では、その線速に対応した起動時出力を設定する必要がある。線速が小さくなると転写ローラのインピーダンスが大きくなるために、流れ込み電流も小さくなる傾向にある。一方で、通常線速の起動時出力を設定すると、低線速では過剰な出力となり、感光体に正極の履歴を残し、現像ポテンシャルが低下するため、画像濃度が他に比べて薄く、画像上にスジや帯などの異常画像を発生する恐れがある。このため、通常線速に対して低線速モードが設定されている場合、通常線速よりも小さい起動時出力に設定する必要がある。仮に線速が複数ある場合は、表２に示すようにそれぞれのプロセス線速に対応した起動時出力設定をし、転写出力電源の起動不良と、異常画像をともに防止することを可能とする。

以上、転写ローラ方式を例に説明したが、転写ベルト方式でも同じ制御を適用し、同様の効果を得ることが可能である。

６ プリンタエンジン
１０ 感光体
１１ 帯電ローラ
１３ 現像器
１４ 転写ローラ
１５ クリーニングブレード
１７ トナーセンサ
１８ Ｐセンサ
１９ レジストローラ

特開２００８−２２５０２９号公報

Claims (7)

1. トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体と対向する転写部材と、前記像担持体と前記転写部材の間に電界を形成するよう転写電流または電圧を印加する転写電源と、環境検知手段とを備えた画像形成装置において、
   転写出力の起動時電流または電圧の閾値が環境に応じて設定されていて、前記環境検知手段の検知結果に基づいて、転写起動時出力が環境に応じた閾値以上で起動することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、転写起動時出力の閾値は転写出力がゼロの状態で転写部材から像担持体へと流れる流れ込み電流の値から設定されることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記環境検知手段が温・湿度センサであり、温・湿度センサの検知結果である温度もしくは絶対湿度により閾値のための環境が決定されることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置において、転写材が転写ニップへ到達する前に転写起動時出力が印加され、引き続いて画像部出力へ切り替わること特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置において、転写起動時出力は、クリーニングバイアスの印加後に出力されることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記像担持体は感光体であり、前記転写部材が感光体に接触していることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置において、転写起動時出力の閾値はプロセス線速に応じてそれぞれ設けられていることを特徴とする画像形成装置。

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