JP2019194650A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 直接転写方式を用いた場合の記録材の汚れを抑制する。【解決手段】 直接転写方式の画像形成装置において、感光ドラムの転写ニップ部を形成する領域のうち、トナー像を形成することが可能な領域を第１の領域、記録材を転写ニップ部で搬送しているときに記録材が通過しない領域を第２の領域とすると、記録材にトナー像を形成する場合に、感光ドラムの第２の領域が第１の領域のトナー像が形成されていない領域よりも表面電位の絶対値が低い領域を含んだ状態で感光ドラムが転写ニップ部に突入する。【選択図】 図１

Description

本発明は電子写真方式の複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。

従来、複写機、プリンタなどの画像形成装置においては、静電記録方式や電子写真記録方式等が多く用いられている。

その一つに、感光体と転写部材の間に記録材を搬送させ、感光体と転写部材の間に発生する電位差により、感光体表面に形成されたトナー像を転写部で記録材上へ転写する直接転写方式が知られている。

直接転写方式を用いた場合、記録材の搬送方向に直交した方向の長さが、感光体の回転軸線方向の長さに比べて短いと、転写部材のニップ部（転写当接部）で、感光体が記録材と接触する通紙部と接触しない非通紙部と、が出来る。これにより、非通紙部で感光体に現像された現像剤が転写部材に付着する事があった。その後、サイズの異なる記録材が搬送された際に、記録材の現像剤による裏汚れが発生してしまう。この裏汚れに対し、特許文献１では、非通紙部の感光体の表面電位を調整することで、非通紙部での現像剤の転移を低減する方法が提案されている。

特開２００６−２２１０４８

しかしながら、特許文献１の方法を用いる場合、以下のような課題があった。転写部材の回転軸線方向の長さよりも、記録材の搬送方向に直交した方向の長さが短い記録材に転写を行う場合、記録材の端部付近においては、通紙部である記録材側へ流れるはずの電流が非通紙部である感光体側に流れてしまう。記録材の条件によっては記録材の抵抗が高いことがあり、通紙部に転写電流が流れにくくなることがある。記録材に現像剤を転写するために、転写部材には感光体表面の電位とは逆極性の電圧が印加されているので、電流が流れる事によって非通紙部の感光体表面を逆帯電してしまうことがある。

逆帯電された感光体の表面には、転写後に次の画像形成を行うために再び電位が形成されるが、ニップ部での逆帯電の影響で、感光体の表面電位が所望の電位にならない。そのため、現像装置によって非画像形成領域に現像剤が付着してしまうことで現像剤が転写部材に転写され、その状態で同じサイズの記録材を通紙し続けると記録材の端部を汚してしまうことがあった。

そこで、本出願に係る発明の目的は、直接転写方式を用いた場合の記録材の汚れを抑制することである。

この目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、回転可能である像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電部材と、前記帯電部材によって帯電された前記像担持体の表面にトナーを供給して前記像担持体上にトナー像を現像する現像部材と、前記像担持体と接触してニップ部を形成し、前記ニップ部で前記像担持体上に現像された前記トナー像を記録材に転写する転写部材と、前記トナー像を前記像担持体から記録材に転写している間に前記転写部材に転写電圧を印加する電圧印加手段と、を有する画像形成装置において、前記像担持体の前記ニップ部を形成する領域のうち、前記トナー像を形成することが可能な領域を第１の領域、記録材を前記ニップ部で搬送しているときに記録材が通過しない領域を第２の領域とすると、記録材に前記トナー像を形成する場合に、前記像担持体の前記第２の領域が前記第１の領域の前記トナー像が形成されていない領域よりも表面電位の絶対値が低い領域を含んだ状態で前記像担持体が前記ニップ部に突入するように構成されていることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、直接転写方式を用いた場合の記録材の汚れを抑制することが出来る。

第１の実施例における画像形成装置の概略図である。 第１の実施例における制御ブロック図である。 第１の実施例における記録材の詳細図である。 第１の実施例における画像形成装置動作時の感光ドラム表面電位を模式的に示した図である。 第１の実施例における転写電圧印加時に感光ドラムに流れ込む電流の想定図である。 第１の実施例における感光ドラムに印加される転写電圧と転写後表面電位の関係図である。 第１の実施例における転写電圧印加時に感光ドラムに流れ込む電流の想定図である。 第１の実施例における感光ドラムの転写後表面電位と帯電後表面電位の関係図である。 第１の実施例における画像形成動作のフローチャートである。 第１の実施例における転写メモリ量と感光ドラム上のかぶりの関係を示す図である。 第１の実施例における転写電圧印加時に感光ドラムに流れ込む電流の想定図である。 第１の実施例における画像形成装置動作時の感光ドラム表面電位を模式的に示した図である。 第１の実施例における画像形成装置動作時の感光ドラム表面電位を模式的に示した図である。 第２の実施例における記録材の詳細図である。 第２の実施例における画像形成装置動作時の感光ドラム表面電位を模式的に示した図である。 第２の比較例における転写電圧印加時に感光ドラムに流れ込む電流の想定図である。 第２の実施例における転写電圧印加時に感光ドラムに流れ込む電流の想定図である。

以下、本発明に係る、現像装置、カートリッジ及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

１．画像形成装置
まず、図１を参照してレーザービームプリンタ（以下「画像形成装置」という）の構成を説明する。

画像形成装置１００は、像担持体として回転可能に支持されたドラム型の電子写真感光体１（以下「感光ドラム１」という）を備えている。感光ドラム１は、ＯＰＣ（有機光半導体）、アモルファスセレン、アモルファスシリコン等の感光材料を、アルミニウムやニッケルなどで形成されたΦ２４ｍｍのシリンダ上のドラム基体上に設けて構成したものである。感光ドラム１は、画像形成装置１００によって回転自在に支持されており、不図示の駆動源によって矢印Ｒ１方向に１５０ｍｍ／ｓのプロセススピードで回転駆動される。本実施の形態では、感光材料の厚さは１５μｍとした。

感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電部材（帯電ローラ）２、露光装置３、現像装置４、転写部材（転写ローラ）５、クリーニング装置６が配設されている。

また、画像形成装置１００の下部には、紙等の転写材Ｐを収納した給紙カセット７が配設されている。記録材Ｐの搬送経路に沿って順に、給紙ローラ８、トップセンサ９、搬送ローラ対１０、転写前ガイド部材５０、搬送ガイド１１、定着装置１２、排紙センサ１３、搬送ローラ１４、排紙ローラ１５、排紙トレイ１６、が配置されている。

帯電ローラ２は導電性芯金と導電性ゴム層からなる単層ローラであって、体積抵抗１０^３〜１０^６Ω・ｃｍであり、感光ドラム１に当接し、感光ドラム１の回転に従動して導電性芯金を軸に回転する。また導電性芯金には、負極性で直流の電圧（帯電バイアス）を印加可能な帯電電圧印加手段２１が接続されている。

露光手段たる露光装置３には、図２に示したようにプリンタコントローラ２００からインターフェース２０１を介して制御部２０２に入力し、画像処理された画像情報の時系列電気デジタル画素信号が入力する。露光装置３は、入力する時系列電気デジタル画素信号に対応して変調したレーザ光を出力するレーザ出力部、回転多面鏡（ポリゴンミラー）、ｆθレンズ、反射鏡等を有しており、レーザ光Ｌで感光ドラム１表面を主走査露光する。この主走査露光と、感光ドラム１の回転による副走査により、画像情報に対応した静電潜像を形成する。

現像装置４は負極性のトナー（現像剤）を内包し、現像部材たる現像ローラ４ａ（現像剤担持体）を備えている。現像ローラ４ａは、現像ユニット４に内包されたトナーを担持しており、感光ドラム１と所定のクリアランスを設けて近接している。また、現像ローラ４ａは、交流の電圧（現像バイアス）を印加可能な現像電圧印加手段４１が接続されている。

転写ローラ５は導電性芯金と感光ドラム１への圧接部分が弾性体であるＮＢＲヒドリンゴムを主成分とした半導電性スポンジを用いており、イオン導電材を用いて抵抗調整を行っている。外径φ１２．５ｍｍで、芯金径φ６ｍｍである。また、２３℃／５０％の常温常湿環境下で２ｋＶ印加時の抵抗値は１．０〜３．０×１０^８Ω、３２℃／８０％の高温高湿環境で０．５×１０^８Ω、１５℃／１０％の低温低湿環境で８．０×１０^８Ωとなり、環境による抵抗変化がある。記録材Ｐが介在しない状態では、転写当接位置（ニップ部）において感光ドラム１に当接し、感光ドラム１の回転に従動して導電性芯金を軸に回転する。また導電性芯金には、正極性の電圧（転写バイアス）を印加可能な転写電圧印加手段５１が接続されている。

コントローラ２００は、ホスト装置との間で各種の電気的な情報の授受をすると共に、画像形成装置１００の画像形成動作を所定の制御プログラムや参照テーブルに従って、制御部２０２で統括的に制御する。図２は、本実施例における画像形成装置１００の要部の概略制御態様を示すブロック図である。画像形成装置１００には、画像形成装置１００の各部の動作を統括的に制御する制御手段としての制御部２０２が設けられている。制御部２０２は、様々な演算処理を行う中心的素子であるＣＰＵ１５１、記憶素子であるＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリ１５２などを有して構成される。ＲＡＭには、センサの検知結果、カウンタのカウント結果、演算結果などが格納され、ＲＯＭには制御プログラム、予め実験などにより得られたデータテーブルなどが格納されている。制御部２０２には、画像形成装置１００における各制御対象、センサ、カウンタなどが接続されている。

制御部２０２は、各種の電気的情報信号の授受や、各部の駆動のタイミングなどを制御して、所定の画像形成シーケンスの制御などを行う。例えば、帯電電圧印加手段２１、現像電圧印加手段４１および転写電圧印加手段５１によって、帯電ローラ２、現像ローラ４ａおよび転写ローラ５に印加されるバイアスは、制御部２０２によって制御されている。そして、この画像形成装置１００は、ホスト装置からコントローラ２００に入力される電気的画像信号に基づいて、記録材Ｐに画像形成を行う。なお、ホスト装置としては、イメージリーダ（原稿画像読装置）、パソコン、ファクシミリ、スマートフォン等が挙げられる。

２．画像形成プロセス
次に、本実施の形態の画像形成プロセス動作を説明する。

不図示の駆動源によって矢印Ｒ１方向に回転駆動された感光ドラム１は、帯電ローラ２によって所定の極性、所定の電位に一様に帯電される。

帯電後の感光ドラム１は、露光装置３によって画像情報に基づいて画像部、非画像部（画像領域内外）に各々の発光量の画像露光Ｌがなされ、露光量に応じて電荷が除去されて静電潜像が形成される。

静電潜像は、現像装置４によって現像される。現像装置４は、現像ローラ４ａ、現像ブレード４ｂとトナー容器４ｃを有する。トナー容器４ｃ内部に存在するトナーは現像ローラ４ａに供給されると現像ローラ４ａの回転駆動によって現像ブレード４ｂの位置まで搬送され、現像ブレードを通過すると現像ローラ４ａ上には負極性に帯電した均一なトナーコートが形成される。現像ローラ４ａは感光ドラム１と一定の周速差をもって駆動しながら当接し、図１に示すように現像ニップ部Ｎｄを形成している。さらに現像高圧電源４１により現像バイアスが印加されることで感光ドラム１上の静電潜像はトナー像として現像する。

トナー像は、転写部材たる転写ローラ５によって紙等の記録材Ｐに転写される。転写ローラ５は、感光ドラム１と対向して接触する接触部材であり、感光ドラム１と接触部を形成している。接触部で不図示の転写加圧バネにより感光ドラム１に圧接され、感光ドラム１との間に転写ニップ部Ｎｔを構成する。ここで、転写ニップ部Ｎｔは、感光ドラム１に当接した際に形成される当接部分と定義する。よって、本実施例のように転写ローラ５によって感光ドラム１を直接押圧してもよいし、記録材Ｐを転写ニップ部Ｎｔに搬送するベルト状の部材である搬送部材を介して、転写ローラ５によって感光ドラム１を押圧して形成されてもよい。記録材Ｐは、給紙カセット７に収納されており、給紙ローラ８によって１枚ずつ給紙され、搬送ローラ１０によって搬送され、搬送ルートＡを搬送する。転写部近傍で、転写前ガイド部材５０によってガイドされながら、感光ドラム１と転写ローラ５との間の転写ニップ部Ｎｔに搬送される。このとき記録材Ｐは、トップセンサ９によって先端が検知され、感光ドラム１上のトナー像と同期が取られる。転写ローラ５には、転写電圧電源５１によりトナーの帯電極性とは逆極性の転写電圧が印加され、これにより、感光ドラム１上のトナー像が記録材Ｐ上の所定の位置に転写される。

また、転写後に感光ドラム１上にわずかに残ったトナーを掻き取り、次回の画像形成に供するためのクリーニング装置６であるクリーニングブレード６ａを備えている。

転写によって表面に未定着トナー像を担持した記録材Ｐは、搬送ガイド１１に沿って定着装置１２に搬送され、ここで未定着トナー像が加熱、加圧されて記録材Ｐ表面に定着される。

トナー像定着後の記録材Ｐは、排紙センサ１３によって先端が検知され、搬送ローラ１４によって搬送され、排紙ローラ１５によって装置本体上面の排紙トレイ１６上に排出される。

本実施の形態の画像形成装置１００において、画像形成する記録材Ｐのサイズは、画像形成出力決定時に予めユーザーにより設定され、記録材Ｐのサイズの情報を取得する不図示の取得部に情報が送信される。メモリ１５２によって予め記憶された記録材Ｐの情報を基に、記録材Ｐの搬送方向に垂直な方向の端部位置と感光ドラム１の回転軸線方向において記録材Ｐ上にトナー像を形成するための感光ドラム１上のトナー像形成可能領域を制御部２０２に送信する。感光ドラム１の回転軸線方向とは、記録材Ｐの搬送方向に直交する方向と同じ方向である。ここで、記録材幅センサのような、搬送される記録材Ｐの感光ドラム１の回転軸線方向の長手幅を検知する検知部（センサ）を別途配置しても良い。

ユーザーが指定した記録材Ｐが給紙カセット７に給紙され、搬送されて転写ニップ部Ｎｔに侵入する。ここで、転写ニップ部Ｎｔに記録材Ｐが搬送された時の、記録材Ｐにおける感光ドラム１、転写ローラ５の位置関係を、図３を用いて説明する。図３は転写ニップ部Ｎｔに記録材Ｐが挟まれた時の記録材Ｐの長手図である。転写ニップ部Ｎｔで記録材Ｐが感光ドラム１と接触する部分を通紙部Ｔ１、接触しない部分を非通紙部Ｔ２とし、通紙部Ｔ１と非通紙部Ｔ２の境界を紙端Ｂ１とする。この紙端Ｂ１より内側の、画像形成することが出来る領域を画像形成領域Ｔ３とし、その領域の端部を画像形成端Ｂ２とし、紙端Ｂ１と画像形成端Ｂ２の間を余白部Ｔ４とする。それぞれの位置に対応した、記録材Ｐと接触する感光ドラム１の位置を同様に表す。例えば、記録材Ｐの紙端Ｂ１で感光ドラム１と接触している感光ドラム１表面の位置をＢ１とする。本実施の形態では、両余白部Ｔ４を各々４ｍｍとした。転写ローラ５の長手（回転軸線）方向のゴム長は２１６ｍｍで、画像形成装置１００としては最大レターサイズ（２１５．９ｍｍ）の短手（記録材Ｐの搬送方向に直交する方向）幅までの画像形成を想定している。

画像形成中は、トナーの電荷と逆の正極性の電圧が転写電圧として印加され、レターサイズの紙幅に対しては３μＡになるように不図示の定電流回路により制御される。また、紙幅が転写ローラ５の長手幅よりも著しく小さい場合は、非通紙部Ｔ２である感光ドラム１に電流が流れ込むため、定電圧制御を行うことがある。この定電圧値は、画像形成前の前回転時に感光ドラム１の表面電位が安定したタイミングで転写ローラ５に流れ込む電流を測定し、所定の電流になるように転写電圧を制御して、このとき発生した電圧を基に決定する。これをＡＴＶＣ（Ａｃｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼び、ＡＴＶＣは、転写ローラ５の抵抗値の個体差によるばらつきや環境変動、耐久変動に応じて適した転写電圧を印加することで良好な画像を得ることが目的である。

図４は、実施例１に係る画像形成動作時の感光ドラム１の表面電位を模式的に示した図である。

本実施の形態において、約−１０００Ｖの帯電電圧が印加された帯電ローラ２によって均一な帯電電位Ｖｄ（暗部電位：−４６０Ｖ）に帯電された感光ドラム１面は画像信号、記録材Ｐのサイズに応じて露光量、露光領域が決定される。画像形成部は露光装置３により露光され、画像部電位である露光後電位ＶＬ（明部電位：−１００Ｖ）に調整される。画像形成領域Ｔ３において画像を形成しない領域（バックグラウンド領域）は、非画像部を第１の非画像露光量で露光し、非画像部電位である露光後電位ＶＢＧ１（バックグラウンド電位：−４５０Ｖ）に調整される。感光ドラム１上の露光後電位ＶＬに対してトナー像を現像する現像ローラ４ａには、現像バイアスＶｄｃ（現像電位：−３００Ｖ）が印加される。

つまり、画像形成部の感光ドラム１上の表面電位Ｖｄと現像電位Ｖｄｃとのコントラストとしては２００Ｖ、感光ドラム１上のバックグラウンド電位ＶＢＧ１とのバックコントラストとしては１５０Ｖとなる。これにより、ベタ黒画像やハーフトーン、白抜き文字といった画像を適切に出力することが可能となる。

さらに、図３、図４の紙端Ｂ１と画像形成端Ｂ２の間の余白部Ｔ４を２等分する中央線Ｘ（画像形成端、紙端Ｂ１から共に２ｍｍ）を境に、本実施例では、以下のように露光量を制御部２０２によって調整する。記録材Ｐと接する感光ドラム１の表面において、中央線Ｘより外側で、転写ニップ部Ｎｔで転写ローラ５と感光ドラム１が当接している領域の長手端部の内側の領域をＷとする。領域Ｗを第１の非画像露光量よりも大きい露光量である第２の非画像露光量で露光し、露光後電位ＶＢＧ２（−４００Ｖ）に調整する。

３．紙端での転写電流
次に、記録材Ｐに感光ドラム１上の画像を転写する際の転写電流について説明する。図５は、転写ニップ部Ｎｔにて、記録材Ｐに感光ドラム１上のトナー像を転写している最中の転写電流の流れについて示した図である。図５に示したように、記録材Ｐの画像形成領域Ｔ３には、トナー像を適切に転写させるための転写電流が流れ、必要な電位差を形成する事が出来ている。一方、記録材Ｐの紙端Ｂ１においては、本来、記録材Ｐに流す電流が、記録材Ｐが介在しない非通紙部Ｔ２である転写ローラ５と感光ドラム１の当接部に流れ込んでしまう。これは、記録材Ｐと感光ドラム１の抵抗の違いに起因して生じる。記録材Ｐとして填料の多い、非常に抵抗の高い記録材Ｐが使われたり、高抵抗の記録材Ｐを低湿環境で使用すると含水量が低下するため、更に高抵抗化する。このような、記録材Ｐの高抵抗化が要因となり、適切に電流を流す事が出来ない場合がある。すると、通紙部Ｔ１と非通紙部Ｔ２の境界である紙端Ｂ１で、非通紙部Ｔ２への過剰な転写電流の流れ込みによる過放電が生じ、感光ドラム１との逆放電が促進される。図６に、非通紙部Ｔ２に転写電流が流れ込んだ後の、感光ドラム１の長手の表面電位の分布を示した。転写前の感光ドラム１は、非通紙部Ｔ２から通紙部Ｔ１にかけて長手均一に表面電位を形成する事が出来るが、転写後の感光ドラム１上の表面電位には偏りが生じている。つまり、通紙部Ｔ１での転写後の感光ドラム１の表面電位に比べて、非通紙部Ｔ２での転写後の感光ドラム１の表面電位が絶対値で小さくなる。特に、記録材Ｐが存在する通紙部Ｔ１は、記録材Ｐの影響で転写電流が流れづらいため電圧降下せず、常に転写ローラ５の表面が高い電圧になっている。そのため、通紙部Ｔ１に近い非通紙部Ｔ２は、強く不連続な放電を伴って逆帯電してしまう。

ここで、記録材Ｐが搬送された際の転写後電位から想定される感光ドラム１に流れる電流値の長手分布を図７に示す。開封直後の記録材Ｐ（開直紙とする）は環境による影響を受けておらず、高抵抗化されていない。通常、転写ローラ５の通紙部Ｔ１と非通紙部Ｔ２で流れる転写電流量が異なり、非通紙部Ｔ２の電流値が大きくなり、図７の実線のような電流分布となる。実際には、更に紙端Ｂ１では転写ローラ５の長手方向に電流が横流れし、紙が無く、より流れやすい非通紙部Ｔ２に電流が流れこみ、結果として非通紙部Ｔ２の紙端Ｂ１付近に電流が多く流れる。

一方、環境による影響を受け、高抵抗化された開封後４８時間放置した記録材Ｐ（放置紙とする）の場合は、定電流制御下では転写電圧を上昇させ、画像形成部の転写電流密度を維持する。このため、図７に示したように、通紙部Ｔ１中の画像形成領域Ｔ３の転写電流密度は一定になるが、非通紙部Ｔ２の電流値は著しく上昇する。

したがって、通紙部Ｔ１と非通紙部Ｔ２で流れる電流が異なる事により、非通紙部Ｔ２で過剰な逆放電が生じてしまう。特に、通紙される記録材Ｐの抵抗の影響を受け、高抵抗紙が搬送された際には、この現象は顕著になる。

逆帯電された非通紙部Ｔ２の感光ドラム１の表面は、転写後に次の画像形成を行うために再び帯電ローラ２によって表面電位を形成される。図８に、非通紙部Ｔ２において、強く逆帯電された場合の感光ドラム１の帯電前後の表面電位を示す。転写ニップ部Ｎｔでの逆帯電の影響で転写後電位が均一にならず、感光ドラム１の表面電位は非通紙部Ｔ２で絶対値が小さい状態となる。その状態に引っ張られるように、帯電後の感光ドラム１の表面電位は所望の電位にならない。そのために、現像ローラ４ａでの現像プロセスにてかぶりトナーが付着してしまい、その結果、感光ドラム１上のトナーが転写ローラ５に転写され、逆帯電された感光ドラム１の領域付近の記録材Ｐの端部を汚してしまう。

そこで、本実施の形態では、通紙部Ｔ１と非通紙部Ｔ２の境界における紙端Ｂ１での感光ドラム１の表面電位を、画像形成領域Ｔ３に形成される感光ドラム１の表面電位に比べて、あらかじめ絶対値で小さくする事によって、過放電を起こさないようにする。具体的には、図４に示したように、画像形成端Ｂ２と紙端Ｂ１との間の位置Ｘを境にして、感光ドラム１の長手で内側の領域には、画像形成時の感光ドラム１の表面電位になるように調整する。一方で、通紙部Ｔ１と非通紙部Ｔ２の境界である紙端Ｂ１を含む外側の領域Ｗに対して、非画像露光を行い、感光ドラム１の表面電位を画像形成領域Ｔ３より絶対値で小さくする。ここで、余白部Ｔ４で電位の勾配による抵抗差が懸念されるが、この部分は紙がある部分であるので、その部分の抵抗差は電位差によるものだけとなるため、転写後の感光ドラム１への影響が小さい。また、通紙部Ｔ１と非通紙部Ｔ２の境界である紙端Ｂ１では、通紙部Ｔ１に比べて感光ドラム１の表面電位が絶対値で小さいので、感光ドラム１の表面電位と転写ローラ５に印加された転写電位との電位差（転写コントラストという）は小さくなっている。したがって、転写電流の非通紙部Ｔ２への流れ込みによる過剰な逆放電を極力抑える事が出来、転写後、帯電後の感光ドラム１の表面電位形成への影響も小さくする事が出来る。ここで、図４に示したように第２の非画像露光を行う領域は、領域Ｗのみならず転写ニップ部Ｎｔの長手端部の外側の領域を含んでも良い。また、非画像露光を実施すると、放電が促進され感光ドラム１の表面層の削れや劣化を招くことがある。これを抑制するために、領域Ｗで紙端Ｂ１に近接しないような通紙部Ｔ１と非通紙部Ｔ２の界面から遠い領域に関しては、非画像露光を行わなくてもよい。

続いて、図９のフローチャートを用いて、本実施の形態の動作の詳細を説明する。

まず、画像形成前にユーザーが指定した記録材Ｐが給紙カセット７に給紙される（Ｓ１）。Ｓ１にてユーザーにより指定された記録材Ｐに対して、メモリ１５２によってあらかじめ記憶された記録材Ｐのサイズ情報を基に、記録材Ｐの長手端部位置を制御部２０２に送信する。そして、記録材Ｐの情報から、記録材Ｐの搬送方向に直交した方向の長さが転写ローラ５の長手長さより長いかどうかを判断する（Ｓ２）。記録材Ｐの搬送方向に直交した方向の長さが転写ローラ５の長手長さに比べて長い場合（Ｙｅｓ）、本実施の形態の制御を行う必要が無いため、そのまま画像形成を行う（Ｓ３）。一方、記録材Ｐの搬送方向に直交した方向の長さが転写ローラ５の長手長さに比べて短い場合（Ｎｏ）、記録材ＰのＸの位置を算出（Ｓ４）し、その位置を境に非画像露光量を変更する制御を行い（Ｓ５）、画像形成動作が開始される（Ｓ３）。その後、記録材Ｐ上への画像形成が完了し、紙搬送によって画像形成装置１００の外部に排出される（Ｓ６）。なお、本実施例は画像形成端Ｂ２と紙端Ｂ１の中心線であるＸを基準に光量を変更したが、非通紙部Ｔ２への転写電流の流れ込みを抑制することが出来る構成であれば、この条件に限らない。

４．本実施例の効果確認
本実施例の特徴は、感光ドラム１が記録材Ｐと接触する領域で、通紙部Ｔ１と非通紙部Ｔ２の境界である紙端Ｂ１を含んだ領域の表面電位を、画像形成領域Ｔ３に形成された感光ドラム１の表面電位に比べて、転写ニップ部Ｎｔ突入前に絶対値で小さくする。これによって、転写電流の非通紙部Ｔ２への流れ込みによる過剰な逆放電を極力抑える事が可能となる。

次に、本実施の形態における作用効果実験を行った。

非通紙部Ｔ２の領域では、感光ドラム１は転写電流を受けて転写による逆放電が発生し、転写後の感光ドラム１の表面電位が適正にならない。そのため、感光ドラム１の表面へのトナーの付着であるカブリが発生し、記録材Ｐの汚れに繋がる。そこで、転写の影響とカブリの関係を確認する予備実験を行った。図１０に、転写メモリ量と感光ドラム１上のカブリの関係性を示す。カブリ値、転写メモリ共に詳細について説明する。

カブリ値は、感光ドラム１上のトナーをマイラーテープでテーピングして写し取り、基準紙上にテープを張り付けた後に、その濃度を東京電色社の反射濃度計（ＴＣ−６ＤＳ／Ａ）で測定した。カブリ値の算出方法は、画像形成装置１００を用いて画像形成動作を行い、記録材Ｐを使わずに転写コントラストを変化させて現像させたときの、感光ドラム１上のトナー量から算出を行った。

転写メモリ量は、感光ドラム１面の転写ローラ５通過前後の電位をＴＲＥＫ社の表面電位計（ＭＯＤＥＬ３４４）で測定し、その電位差を表した量とした。

図１０に示したように、転写メモリ量が大きくなると、ある閾値を境にカブリが増大し始める。これは、転写ローラ５と感光ドラム１の転写ニップ部Ｎｔで、放電が可能となる紙搬送方向の領域幅が広くなり、両者の空間距離が離れた放電が開始し、転写コントラストが大きくなるほど助長され、不連続な強い放電が発生したためであると考えられる。

また、ここで生じる放電は不連続な強い放電であり、トナーの極性と逆極性である強い電位である。これにより、現像装置４でトナーが引き寄せられてカブリを発生させたり、感光ドラム１上の表面電位が円周方向や長手方向に大きく変化する電位になるために、巻込み電界を発生させ点状のカブリを発生させたと考えられる。

上記の転写メモリ量の測定は、このような表面電位をマクロ的にとらえた結果であり、その結果から換算された転写メモリ量としては図１０に示したように、凡そ１３０Ｖを超えるとカブリとして現像されてしまうことが明らかになった。

次に、本実施の形態における転写電流の非通紙部Ｔ２への流れ込みによる過剰な逆放電を抑え、それにより生じる記録材Ｐの端部汚れを抑制する効果を確認する。効果確認は、記録材Ｐとして、Ａ４サイズのキヤノン社のＣＳ−５２０（以下、Ａ４紙と表記）を用いた。記録材Ｐの抵抗が高くなる条件として、１５℃／１０％の低湿環境下で効果確認を行い、その環境で開封後４８時間放置した放置紙を用意し、印字率４％の画像を２００枚通紙し、通紙後の記録材Ｐの端部汚れを比較した。本実施例の効果を確認するため、実施例１では図４に示したように、感光ドラム１の表面電位を、ＶＢＤ１＝−４５０Ｖ、ＶＢＤ２＝−４００Ｖに調整し、比較例１ではＶＢＤ１＝−４５０Ｖ、ＶＢＤ２＝−４５０Ｖに調整し、効果比較実験を行った。

記録材Ｐの端部汚れの様子と、端部転写メモリ量、その転写メモリから算出された端部電流を表１に示す。端部転写メモリ量は、紙端Ｂ１付近の非通紙部Ｔ２の感光ドラム１電位の測定をして、予備実験と同様の方法で算出した。また、算出した端部転写メモリ量から感光ドラム１の静電容量を考慮し・転写ローラ５の長手全域に転写電流が流れ込んだと仮定して端部電流量を計算した。

表１に示したように、比較例１では記録材Ｐの端部での汚れを確認した。この時の紙端Ｂ１における流れ込み電流が、予備実験から得られた転写メモリ閾値を超えており、端部の電流値は転写メモリ閾値（１３０Ｖ）から換算されて算出された７．５μＡより大きい。この影響によって、感光ドラム１の紙端Ｂ１で転写メモリによる感光ドラム１の表面電位の低下を招き、帯電しきれない部分にカブリが発生し、結果として記録材Ｐの端部に汚れが発生したと考えられる。

一方、実施例１においては記録材Ｐの汚れはなかった。この時の紙端Ｂ１における流れ込み電流は、予備実験から得られた転写メモリ閾値の７．５μＡ以内に抑えられている。これによって、感光ドラム１の紙端Ｂ１で転写メモリによる感光ドラム１の表面電位の低下を抑制する事が出来るため、カブリの発生を少なくする事が出来、記録材Ｐの端部の汚れが抑制されたと考えられる。実施例１のこの結果に関して考察する。

まず、実施例１における転写後電位から想定される感光ドラム１に流れる電流値の長手分布を図１１に示す。実施例１では、紙端Ｂ１の感光ドラム１の表面電位を比較例１よりも絶対値で小さくしたため、転写ローラ５に印加される転写電圧との差である転写コントラストが小さくなる。そして、非通紙部Ｔ２に流れ込む電流が低減されることで紙端Ｂ１の電流が小さくなり、結果として転写メモリ量が小さくなる。そのため、記録材Ｐの汚れの発生を抑制する事が出来ると考えられる。このメカニズムに応じて、実施例１の構成で効果実験を行った結果、放置した高抵抗紙を用いても転写メモリ量を減らし、記録材Ｐの汚れも抑制出来ることが明らかとなった。

上述のような記録材Ｐの汚れを抑制するために、本実施例では、以下のように制御を行う。

感光ドラム１の転写ニップ部Ｎｔを形成する領域のうち、トナー像を形成することが可能な領域を第１の領域、記録材Ｐを転写ニップ部Ｎｔで搬送しているときに記録材Ｐが通過しない領域を第２の領域とする。記録材Ｐにトナー像を形成する場合に、第２の領域が第１の領域のトナー像が形成されていない領域よりも表面電位の絶対値が低い領域を含んだ状態で感光ドラム１が転写ニップ部Ｎｔに突入するように制御する。もしくは、第２の領域は第１の領域のうちトナー像が形成されていない領域に形成される感光ドラム１の表面電位の絶対値よりも小さい状態で感光ドラム１が転写ニップ部Ｎｔに突入するように制御する。

また、実施例１では、露光装置３の露光量を以下のように制御する。

露光装置３は帯電ローラ２によって帯電された感光ドラム１上にトナー像を形成しないための電位を形成するための第１の露光を行う。一方、トナー像を形成するための電位形成に必要な第１の露光の露光量よりも大きい露光量で露光する第２の露光を行う。それにより、感光ドラム１の表面に静電潜像を形成する。記録材Ｐにトナー像を形成する場合に、第２の領域に第１の露光を行った場合の露光量が、第１の領域よりも大きい領域を含むように露光量を制御し、転写ニップ部Ｎｔに突入する感光ドラム１の表面電位を調整する。

このように、記録材Ｐのサイズに応じて露光量と露光領域を調整し、紙端Ｂ１における感光ドラム１の表面電位を調整することにより、転写部における転写コントラストを低減させることが可能となり、非通紙部Ｔ２への逆放電を抑制する事が出来る。その結果、転写メモリを軽減させ、記録材Ｐの紙端Ｂ１の汚れを抑制することができる。

上記の関係性を満たすように制御する事で、記録材Ｐの紙端Ｂ１の汚れを抑制することが出来るが、非通紙部Ｔ２での感光ドラム１と転写ローラ５の転写ニップ部Ｎｔにおいては、以下のような観点から表面電位を制御することが好ましい。非通紙部Ｔ２の感光ドラム１と転写ローラ５の転写ニップ部Ｎｔの転写ローラ端部付近では、前もって表面電位を調整する必要が無い。なぜなら、転写電流の横流れに寄与しない領域であるから、露光をせず、画像形成領域Ｔ３の表面電位に合わせればよい。

したがって、非通紙部Ｔ２の露光領域は長手全域である必要はなく、紙端Ｂ１から転写電流が横流れする影響が無くなる程度であればよい。例えば、図１２のように転写ローラ５の端部に向かって徐々に表面電位を変更するか、図１３のように転写電流の横流れが生じなくなった領域から表面電位を変更するような構成が挙げられる。感光ドラム１と当接している紙端Ｂ１から転写ローラ５の端部の間で、紙端Ｂ１から転写電流が横流れしない領域で感光ドラム１を露光すればよい。

すなわち、記録材Ｐにトナー像を形成する場合に、第２の領域の中で感光ドラム１の回転軸線方向の外側に向かうにつれて、徐々に表面電位が絶対値で大きくなる状態で感光ドラム１が転写ニップ部Ｎｔに突入するように制御する。ここで、第１の領域と第２の領域の間の感光ドラム１の領域を第３の領域とすると、第２の領域は第３の領域よりも表面電位が絶対値で大きくなる領域を含んだ状態で感光ドラム１が転写ニップ部Ｎｔに突入するように制御することが好ましい。また、第２の領域の感光ドラム１の回転軸線方向の外側の領域は、第１の領域のうちトナー像が形成されていない領域と表面電位の絶対値が同じ状態で感光ドラム１が転写ニップ部Ｎｔに突入するように制御することで、放電を抑制することが出来る。

なお、実施例１では画像形成領域Ｔ３の非画像部においても露光装置３により露光したが、これに限るものではなく露光を行わなくてもよい。

本実施例の構成は、感光ドラム１と転写ローラ５の転写ニップ部Ｎｔに直接記録材Ｐが搬送される構成を採用したが、感光ドラム１と当接し、記録材Ｐを搬送するベルト状の搬送部材を用いてもよい。

また、転写ローラ５のゴム部の肉厚４ｍｍ程度以上あれば問題はない。
また、非通紙部Ｔ２の露光量域の露光量、露光に伴って形成される感光ドラム１の表面電位はこれに限るものではない。例えば、環境変動などにより転写ローラ５の抵抗が高いときには、紙端Ｂ１における電流の流れ込みが減るため、転写メモリ量が小さくなる。その際には、露光量を小さくする、もしくは感光ドラム１の表面電位を絶対値で大きくしてもよい。転写ローラ５の電気抵抗を測定する不図示の抵抗測定手段を有する場合には、抵抗測定手段によって得られた転写ローラ５の抵抗結果に基づいて、感光ドラム１の表面電位を変更してもよい。もしくは、温度及び湿度を検出可能な温湿度センサを用いて、温湿度センサによって得られた情報に基づいて、感光ドラム１の表面電位を変更してもよい。

記録材Ｐの抵抗値を算出する手段があれば、例えば、算出された抵抗値が低い場合、紙端Ｂ１に集中する流れ込みが減るため、転写メモリ量が小さくなることが事前に制御部２０２において判断できる。その際には、あらかじめ露光量を小さくする、もしくは感光ドラム１の表面電位を絶対値で大きくしても構わない。つまり、記録材Ｐの電気抵抗を測定する不図示の第２の抵抗測定手段を有する場合には、第２の抵抗測定手段によって得られた記録材Ｐの抵抗結果に基づいて、感光ドラム１の表面電位を変更してもよい。

また、感光ドラム１の表面電位を感光ドラム１の感度を変えて変更させてもよい。具体的には、感光材料の厚さを変更することで、感光ドラム１への電圧印加における放電量や、露光感度を変化させることが出来る。したがって、あらかじめ寸法に応じて感光材料の厚さを調整させておくことで、同様の効果を得ることが出来る。

実施例１では、記録材Ｐがユーザー指定通りのサイズで、紙搬送が適切に行われた場合に、紙端Ｂ１の感光ドラム１の表面電位を調整し、転写ニップ部Ｎｔにおける転写コントラストを低減させて、記録材Ｐの紙端Ｂ１の汚れを抑制することが出来た。実施例２では、図１４に示したように、ユーザーが用いた記録材Ｐのサイズが、指定された記録材Ｐのサイズと異なるときや、転写ニップ部Ｎｔに搬送される記録材Ｐが斜行した時などに対応する。この時の記録材を記録材ＰＡとする。実施例２は、設計中心で想定される紙端Ｂ１よりも、実際の紙端Ｂ１Ａが感光ドラム１の長手中央方向に入ってきたときに対応する事が出来る構成を有する。記録材Ｐの紙搬送方向に直交した方向の端部位置の設計中心を０ｍｍとすると、紙端Ｂ１の位置が中心位置に対して±４ｍｍ以内のずれを伴った斜行やサイズ不一致であれば許容され、そのまま画像形成動作を行う。一方、±４ｍｍを超えた場合には、画像形成装置１００の不図示の駆動源を強制的に停止させ、ユーザーに報知する。

なお、画像形成装置１００の構成は実施例１と同じであるため、説明を省略する。実施例１と異なる点としては、通常に紙搬送された場合の余白部Ｔ４の領域と当接する感光ドラム１の表面電位の形成状態である。図１５に示すように、実施例２では、通常に紙搬送された場合の余白部Ｔ４と当接する感光ドラム１上の位置において、表面電位が連続的に変化するように露光装置３の露光量を調整した。ＶＢＧ１、ＶＢＧ２は、実施例１と同様の値に設定するものとし、ＶＢＧ１とＶＢＧ２の間の露光量を線形に変化させ、表面電位に勾配をつけている。

続いて、本実施例の効果を確認する。

斜行やサイズ不一致を想定して、実施例１で使用したＡ４紙の短手２１０ｍｍを２０２ｍｍにカットし、実施例１と同様に、放置紙を２００枚通紙後の記録材ＰＡの汚れの評価を行った。今回、比較として行った比較例２は、記録材ＰＡの短手長さ以外の実験条件は全て比較例１と同じ条件としている。結果を表２に示す。

比較例２では放置紙において記録材ＰＡの端に汚れが著しく発生したが、実施例２では記録材ＰＡの汚れの発生が抑制された。転写メモリ量や非通紙部Ｔ２に流入する電流量において、比較例２と実施例２を比較すると、実施例２では比較例２に比べて大幅に減少していることが確認できた。紙端Ｂ１の位置がＢ１Ａとずれたときの、放置紙における転写後電位から想定される感光ドラム１に流れる電流値の長手分布を、比較例２の場合を図１６に、実施例２の場合を図１７に示す。

図１６に示した比較例２では、紙端Ｂ１Ａ位置で、転写コントラストが大きい領域が存在するため、非通紙部Ｔ２に転写電流が強く流れ込む。更に、非画像露光量の境界Ｘの内側にも非通紙部Ｔ２がある領域が存在するために、感光ドラム１上で巻込み電界が発生し、結果として、更に強い転写電流が流入してしまう。

一方、図１７に示した実施例２では、通常に紙搬送された場合の余白部Ｔ４の領域で、図１５に示したように連続的に感光ドラム１の表面電位を変化させた。余白部Ｔ４の範囲は、記録材ＰＡの斜行やサイズ不一致を想定すると、紙端Ｂ１Ａが、余白部Ｔ４の中に収まる範囲であり、この範囲内には感光ドラム１の表面電位が急激に変化するポイントが無いように設定した。このことにより、紙端Ｂ１Ａの外側の領域であるＴ２が、通常に紙搬送された場合の余白部Ｔ４に入ってきた場合でも、感光ドラム１の表面電位が絶対値で大きい領域が無い状態を作り出す事が出来る。また、画像形成端Ｂ２から通常に紙搬送された場合の紙端Ｂ１に向かうにつれて、感光ドラム１の表面電位が絶対値で小さくなるように設定している。その結果、感光ドラム１の表面電位を変化させている領域の外側に非通紙部Ｔ２が必ずあるような位置関係になり、非通紙部Ｔ２では感光ドラム１の表面電位は相対的に絶対値で小さい領域となる。よって、斜行やサイズ不一致を想定した時の紙端Ｂ１Ａより外側の感光ドラム１の表面電位は、なるべく絶対値で小さい状態を作り出す事が出来る。これによって、通紙部Ｔ１から非通紙部Ｔ２への転写電流の流れ込みを抑制する事が出来る。

上述のような記録材ＰＡの汚れを抑制するために、本実施例では、以下のように制御する。

記録材Ｐにトナー像を形成する場合に、第３の領域の中で感光ドラム１の回転軸線方向の外側に向かうにつれて、徐々に感光ドラム１の表面電位が絶対値で小さくなる状態で感光ドラム１が転写ニップ部Ｎｔに突入するように制御する。もしくは、第３の領域は第１の領域のうちトナー像が形成されていない領域よりも表面電位が絶対値で小さくなる領域を含んだ状態で感光ドラム１が転写ニップ部Ｎｔに突入するように制御することが好ましい。

以上の結果より、実施例２では、放置した高抵抗紙を用いても転写メモリを軽減し、記録材Ｐが斜行したり、サイズ不一致の記録材ＰＡが搬送された場合であっても、紙端汚れを抑制できることが明らかとなった。

１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
３ 露光装置
４ 現像装置
４ａ 現像ローラ
５ 転写ローラ
Ｐ 記録材

Claims (13)

1. 回転可能である像担持体と、
   前記像担持体の表面を帯電する帯電部材と、
   前記帯電部材によって帯電された前記像担持体の表面にトナーを供給して前記像担持体上にトナー像を現像する現像部材と、
   前記像担持体と接触してニップ部を形成し、前記ニップ部で前記像担持体上に現像された前記トナー像を記録材に転写する転写部材と、
   前記トナー像を前記像担持体から記録材に転写している間に前記転写部材に転写電圧を印加する電圧印加手段と、
   を有する画像形成装置において、
   前記像担持体の前記ニップ部を形成する領域のうち、前記トナー像を形成することが可能な領域を第１の領域、記録材を前記ニップ部で搬送しているときに記録材が通過しない領域を第２の領域とすると、
   記録材に前記トナー像を形成する場合に、前記像担持体の前記第２の領域が前記第１の領域の前記トナー像が形成されていない領域よりも表面電位の絶対値が低い領域を含んだ状態で前記像担持体が前記ニップ部に突入するように構成されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記帯電部材によって帯電された前記像担持体の表面に、前記トナー像を形成しない電位を形成するために露光する第１の露光と、前記トナー像を形成する電位を形成するために前記第１の露光の露光量よりも大きい露光量で露光する第２の露光と、を行うことにより、前記像担持体の表面に潜像を形成する露光手段と、
   前記露光手段の露光量を制御する制御手段と、
   を有し、
   前記制御手段は、記録材に前記トナー像を形成する場合に、前記像担持体の前記第２の領域に前記第１の露光を行った場合の前記露光量が、前記第１の領域よりも大きい領域を含むように前記露光量を制御し、前記ニップ部に突入する前記像担持体の表面電位を調整することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 記録材に前記トナー像を形成する場合に、前記像担持体の前記第２の領域は前記第１の領域のうち前記トナー像が形成されていない領域に形成される前記像担持体の表面電位の絶対値よりも小さい状態で前記像担持体が前記ニップ部に突入するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 記録材に前記トナー像を形成する場合に、前記像担持体の前記第２の領域の中で前記像担持体の回転軸線方向の外側に向かうにつれて、徐々に前記像担持体の表面電位が絶対値で大きくなる状態で前記像担持体が前記ニップ部に突入するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
5. 前記第１の領域と前記第２の領域の間の前記像担持体の領域を第３の領域とすると、
   記録材に前記トナー像を形成する場合に、前記像担持体の前記第２の領域は前記第３の領域よりも前記像担持体の表面電位が絶対値で大きくなる領域を含んだ状態で前記像担持体が前記ニップ部に突入するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
6. 前記第１の領域と前記第２の領域の間の前記像担持体の領域を第３の領域とすると、
   記録材に前記トナー像を形成する場合に、前記像担持体の前記第３の領域の中で前記像担持体の回転軸線方向の外側に向かうにつれて、徐々に前記像担持体の表面電位が絶対値で小さくなる状態で前記像担持体が前記ニップ部に突入するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記第１の領域と前記第２の領域の間の前記像担持体の領域を第３の領域とすると、
   記録材に前記トナー像を形成する場合に、前記像担持体の前記第３の領域は前記第１の領域のうち前記トナー像が形成されていない領域よりも表面電位が絶対値で小さくなる領域を含んだ状態で前記像担持体が前記ニップ部に突入するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 記録材に前記トナー像を形成する場合に、前記像担持体の前記第２の領域の回転軸線方向の外側の領域は、前記第１の領域のうち前記トナー像が形成されていない領域と表面電位の絶対値が同じ状態で前記像担持体が前記ニップ部に突入するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記転写部材の電気抵抗を測定する抵抗測定手段を有し、
   前記抵抗測定手段によって得られた前記転写部材の抵抗結果に基づいて、前記像担持体の表面電位を調整することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 記録材の電気抵抗を測定する第２の抵抗測定手段を有し、
    前記第２の抵抗測定手段によって得られた記録材の抵抗結果に基づいて、前記像担持体の表面電位を調整することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
11. 温度及び湿度を検出可能な温湿度センサを有し、
    前記温湿度センサによって得られた情報に基づいて、前記像担持体の表面電位を調整することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
12. 記録材のサイズの情報を取得する取得部を有し、
    前記取得部で得られた情報に基づいて、記録材の搬送方向に垂直な方向の端部位置と、記録材上に前記トナー像を形成することが可能な領域を特定することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の画像形成装置。
13. 記録材のサイズを検知する検知部を有し、
    前記取得部で取得する情報は、前記検知部で検出した記録材のサイズの情報に基づくことを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
    

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