JP2022178430A - 画像形成装置及び帯電バイアス調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】交流電圧不足によるポチ画像の発生を回避する。【解決手段】潜像担持体１、潜像担持体１に対して非接触に配置され、直流電圧に交流電圧を重畳された帯電バイアスが印加される帯電装置４、帯電装置４で発生する放電電流量を算出する算出手段、潜像担持体１上に現像されたトナー像が転写される中間転写体２、中間転写体２上のトナー付着量を検出するトナー付着量検出手段１４を有し、トナー付着量検出手段１４で得られる白紙印刷時のトナー付着量に応じて、放電電流量が目標電流となるように交流電圧Ｖｐｐが調整される。【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置及び帯電バイアス調整方法に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、帯電部材に対して直流電圧に加えて交流電圧を重畳する場合、感光体に接触配置した帯電ローラを用いて交流電流が一定になるように定電流制御することによって、環境により帯電ローラ抵抗が変動し難くなることが知られている。また、感光体に非接触配置された帯電ローラを用いた場合、感光体と帯電ローラの回転に伴って感光体と帯電ローラの間の帯電ギャップが変動することにより、交流電圧の定電流制御では高圧電源が帯電ギャップ変動に追従しきれず、オーバーシュートやアンダーシュートによる異常画像（横スジ状の濃度ムラ）が発生するため、交流電圧を定電圧制御することが望ましい。

しかし、実際に必要な交流電圧は帯電ローラ抵抗の環境変動や帯電ギャップの大きさにより異なり、帯電ローラ抵抗が高く、帯電ギャップが大きいほど、大きな交流電圧が必要となる。交流電圧不足が生じると、ポチ画像のような異常画像が発生する一方、交流電圧が過剰な場合、感光体上に放電生成物等の付着物が発生し、白抜け画像が発生してしまう。そこで、感光体に流れる電流量から帯電ギャップを推定し、推定した帯電ギャップに合わせて交流電圧を変調する技術が知られている。

これまでは、帯電ギャップの変動や環境変動に対しては交流電圧が適切な値に制御され、異常画像の発生は抑制されているが、それでも急激な環境変動や印刷中の帯電ローラの抵抗変動によりポチ画像が発生することがあった。また、近年様々な厚みの用紙に印刷するという需要があり、それらを印刷する場合、紙厚により印刷速度を切り替える必要がある。印刷速度によって最適な交流電圧も変わる。それに加えて急激な環境変動や印刷中の帯電ローラの抵抗変動により、ポチ画像が発生するという問題があった。

特許文献１には、作像時、非作像時を問わず、いつでも交流電圧調整を行うために、像担持体と、前記像担持体に対して接触または非接触に配置され、直流電圧に交流電圧が重畳された帯電バイアスが印加される帯電部材とを備えた画像形成装置において、前記帯電部材に印加される交流電圧の調整を、前記像担持体が帯電する帯電開始電圧Ｖｔｈの２倍以上の範囲内の交流電圧で行うことが開示されている。しかし、交流電圧不足によりポチ画像が発生する恐れがある。

そこで本発明は、交流電圧不足によるポチ画像の発生を回避することを課題とする。

この課題は、潜像担持体、前記潜像担持体に対して非接触に配置され、直流電圧に交流電圧を重畳された帯電バイアスが印加される帯電装置、前記帯電装置で発生する放電電流量を算出する算出手段、前記潜像担持体上に現像されたトナー像が転写される中間転写体、前記中間転写体上のトナー付着量を検出するトナー付着量検出手段を有し、前記トナー付着量検出手段で得られる白紙印刷時のトナー付着量に応じて、前記放電電流量が目標電流となるように前記交流電圧が調整されることを特徴とする画像形成装置によって解決される。

交流電圧不足によるポチ画像の発生を回避することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略図である。 白紙印刷時の帯電バイアス調整方法を示すフローチャートである。 白紙印刷時の中間転写ベルト上のトナー付着量の検出量を示す図である。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略図である。
この画像形成装置１００は、現像方式としては乾式二成分現像方式が採用された４連タンデム型中間転写方式のフルカラー機である。しかし、これは画像形成装置１００の代表例として挙げたものであり、乾式二成分現像方式であればその構成や方式などは限定されない。

ここで、画像形成装置１００の画像形成動作について説明する。
画像形成装置１００では、コントローラＣＴに「プリント開始命令」が入力されると、潜像担持体としての感光体１、中間転写体としての中間転写ベルト２、及び給紙搬送経路にある各ローラなどが回転し始め、装置下部に位置する給紙トレイ３からピックアップローラ１６による記録媒体の給紙が開始される。感光体１は、帯電ユニット４によってその表面が一様な電位に帯電され、露光手段としての書込ユニット５から照射される書込光によってその表面が露光される。

感光体１上の露光後の電位パターンは静電潜像と呼ばれる。この静電潜像を表面に担持した感光体１は、乾式二成分方式の現像装置１８からトナーを供給されることにより、担持している静電潜像が特定色に現像される。
図１に示す画像形成装置では感光体１が４色分設置されている。本実施形態では、図の左からイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（色順はシステムによって異なる）に対応して感光体１を含む各作像ユニットが配置され、これらの色のトナー像が各感光体１に現像される。

感光体１の上に現像されたトナー像は、各感光体１と中間転写ベルト２を介して各感光体１に対向して設置された一次転写ローラ６に印加された転写バイアス及び一次転写ローラ６からの押圧力によって、中間転写ベルト２に転写される。これをタイミングを合わせながら４色分繰り返すことにより、中間転写ベルト２にフルカラートナー像が転写される。中間転写ベルト２に形成されたフルカラートナー像は、レジストローラ７でタイミングを合わせられて搬送されてくる記録媒体に転写される。この転写は、二次転写ローラ８によって印加される二次転写バイアスと、二次転写ローラ８の押圧力によって行われる。

フルカラートナー像が転写された記録媒体は、定着装置である定着ユニット９により、表面に担持しているトナー像が加熱・加圧されて定着される。中間転写ベルト２に対向して配置されたトナー付着量検出手段１４は、中間転写ベルト２上のトナーを検出する。

片面プリントの場合、記録媒体はそのまま直線搬送されて排紙トレイ１０へ排出される。一方、両面プリントの場合、記録媒体は搬送方向を下向きに変えられ、反転部へ搬送されていく。反転部へ到達した記録媒体は、スイッチバックローラ１１によって搬送方向を逆転され、記録媒体の後端から反転部を出て行く。この動作によって、記録媒体は表裏面が反転される。表裏反転された記録媒体は定着ユニット９の方向には戻らず、再給紙経路３０を通過して本来の給紙経路に合流し、フルカラートナー像が裏面に転写され、定着ユニット９による定着を経て排紙トレイ１０上に排紙される。これが両面プリント動作である。

一次転写ローラ６を通過した感光体１はその表面に一次転写残トナーを担持しているため、感光体クリーニングユニット１２によって除去される。その後、クエンチングランプ１３によってその表面が一様に除電され、感光体１は、次の画像のための帯電に備える。また、二次転写部を通過した中間転写ベルト２にも、その表面に二次転写残トナーが残留しており、これらも中間転写ベルトクリーニングユニット１５によって除去され、中間転写ベルト２は、次のトナー像の転写に備える。

以上の動作の繰り返しで、片面プリント又は両面プリントが行われる。

上述した実施形態の画像形成装置１００において、トナー付着量検出手段１４は光学センサである。光学センサは、例えば発光素子と、濃度パッチや中間転写ベルト２の表面からの正反射光を受光する正反射光受光素子とから構成される。
図１に示すコントローラＣＴは、例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）を有する。

帯電装置としての帯電ユニット４は、非接触帯電ローラ方式を採用しており、すなわち潜像担持体としての感光体１に対して非接触に配置されている。また、帯電ユニット４には直流電圧に交流電圧を重畳された帯電バイアスが印加される。好ましくは、帯電バイアスとして、定電圧制御された直流電圧に、ピーク間電圧が定電圧制御された交流電圧を重畳する。これにより、帯電ギャップが変動しても、帯電後の感光体１の表面電位をほぼ一定に保つことができる。

また、画像形成装置１００は、帯電ユニット４で発生する放電電流を算出する算出手段を有し、トナー付着量検出手段１４で得られる白紙印刷時のトナー付着量に応じて、その放電電流量が設定した目標電流となるように交流電圧が調整される。交流電圧とは、交流電圧のピーク間電圧値Ｖｐｐを言う。算出手段はコントローラＣＴによって実現されてもよい。

よって、本実施形態の画像形成装置１００は、潜像担持体としての感光体１、感光体１に対して非接触に配置され、直流電圧に交流電圧を重畳された帯電バイアスが印加される帯電装置としての帯電ユニット４、帯電ユニット４で発生する放電電流量を算出する算出手段、感光体１上に現像されたトナー像が転写される中間転写体としての中間転写ベルト２、中間転写ベルト２上のトナー付着量を検出するトナー付着量検出手段１４を有する。また、トナー付着量検出手段１４で得られる白紙印刷時のトナー付着量に応じて、放電電流量が目標電流となるように交流電圧が調整される。

また、別な実施形態の画像形成装置１００は、潜像担持体としての感光体１、感光体１に対して非接触に配置され、直流電圧に交流電圧を重畳された帯電バイアスが印加される帯電装置としての帯電ユニット４、帯電ユニット４で発生する放電電流量を算出する算出手段、感光体１上に現像されたトナー像が転写される中間転写体としての中間転写ベルト２、記録媒体の印刷領域外に配置され、中間転写ベルト２上のトナー付着量を検出するトナー付着量検出手段１４を有する。また、印刷中にトナー付着量検出手段１４で得られるトナー付着量に応じて、放電電流量が目標電流となるように交流電圧が調整される。
このように、記録媒体の印刷領域外の中間転写ベルト２上でトナー付着量を検出することにより、印刷を止めずに目標電流を変更することができる。

図２は、白紙印刷時の帯電バイアス調整方法を示すフローチャートである。
まず、画像形成装置１００において白紙印刷プロセスを行う。本実施形態における白紙印刷では、帯電ユニット４により感光体１の表面は帯電されるが、書込ユニット５による露光は行われず、したがって静電潜像は形成されない。この場合、本来は、トナー付着量検出手段１４による中間転写ベルト２上のトナー付着量の検出量は０であるが、実際は現像による地汚れなどの影響により０とならない。したがって、トナー付着量の検出量のための閾値を設け、制御を行う必要がある。

なお、電子写真方式の画像形成装置において生じる「地汚れ」とは、感光体の非画像部である地肌電位部にトナーが付着して画像汚れとなる現象であり、シート状の記録媒体に形成された可視画像の白地部分に「トナーが散らされたように付着する現象」である。
代表的な地汚れとしては、トナーの経時的な劣化により、正規の帯電極性とは逆極性に帯電した「逆帯電トナー」が生じ、この逆帯電トナーが静電潜像の非画像部である地肌電位部に付着し、記録媒体に転写されて記録媒体の汚れとなって記録用紙を汚す「地肌かぶり」が知られている。

図２において、画像形成装置１００において白紙印刷プロセス（Ｓ１）を開始した後、トナー付着量検出手段１４により中間転写ベルト上のトナー付着量を検出する（Ｓ２）。トナー付着量が閾値以上である場合（Ｓ２，Ｙｅｓ）、コントローラＣＴは、交流電圧不足による放電不足に起因してポチ画像が発生していると判定し、帯電ユニット４のための目標電流を上げ（Ｓ３）、交流電圧のピーク間電圧値Ｖｐｐを調整する。次に、画像形成装置１００において白紙印刷プロセスを再度実施し（Ｓ１）、トナー付着量検出手段１４により検出される中間転写ベルト２上のトナー付着量が閾値未満になったら（Ｓ２，Ｎｏ）、コントローラＣＴは交流電圧のピーク間電圧値Ｖｐｐの調整を終了する（Ｓ４）。

よって、本実施形態の帯電バイアス調整方法は、感光体１に対して非接触に配置された帯電ユニット４に印加される直流電圧に交流電圧が重畳された帯電バイアスを調整するものであって、白紙印刷時の中間転写ベルト２上のトナー付着量をトナー付着量検出手段１４により検出し、検出したトナー付着量に応じて、帯電ユニット４で発生する放電電流量が目標電流となるように交流電圧を調整することを特徴とする。

また、別な実施形態の帯電バイアス調整方法は、感光体１に対して非接触に配置された帯電ユニット４に印加される直流電圧に交流電圧が重畳された帯電バイアスを調整するものであって、印刷中に、記録媒体の印刷領域外における中間転写ベルト２上のトナー付着量をトナー付着量検出手段１４により検出し、検出したトナー付着量に応じて、帯電ユニット４で発生する放電電流量が目標電流となるように交流電圧を調整することを特徴とする。このように、記録媒体の印刷領域外の中間転写ベルト２上でトナー付着量を検出することにより、印刷を止めずに目標電流を変更することができる。

図３は、白紙印刷時の中間転写ベルト上のトナー付着量の検出量を示す図である。
破線で示される閾値よりもトナー付着量の検出量が多い場合、交流電圧不足によるポチ画像が発生したとみなすことができる。この際、帯電ユニット４に印加される交流電圧を補正・調整することで、交流電圧不足によるポチ画像の発生を解消することができる。

以上説明したように、本発明の実施形態に係る画像形成装置又は帯電バイアス調整方法によれば、中間転写ベルト２上のトナー付着量が閾値以下となるように目標電流を設定することにより、交流電圧不足によるポチ画像の発生が防止される。

１ 感光体（潜像担持体）
２ 中間転写ベルト（中間転写体）
４ 帯電ユニット（帯電装置）
１４ トナー付着量検出手段
１００ 画像形成装置

特開２０１１－２１５６５０号公報

Claims (4)

1. 潜像担持体、
   前記潜像担持体に対して非接触に配置され、直流電圧に交流電圧を重畳された帯電バイアスが印加される帯電装置、
   前記帯電装置で発生する放電電流量を算出する算出手段、
   前記潜像担持体上に現像されたトナー像が転写される中間転写体、
   前記中間転写体上のトナー付着量を検出するトナー付着量検出手段を有し、
   前記トナー付着量検出手段で得られる白紙印刷時のトナー付着量に応じて、前記放電電流量が目標電流となるように前記交流電圧が調整されることを特徴とする画像形成装置。
2. 潜像担持体、
   前記潜像担持体に対して非接触に配置され、直流電圧に交流電圧を重畳された帯電バイアスが印加される帯電装置、
   前記帯電装置で発生する放電電流量を算出する算出手段、
   前記潜像担持体上に現像されたトナー像が転写される中間転写体、
   記録媒体の印刷領域外に配置され、前記中間転写体上のトナー付着量を検出するトナー付着量検出手段を有し、
   印刷中に前記トナー付着量検出手段で得られるトナー付着量に応じて、前記放電電流量が目標電流となるように前記交流電圧が調整されることを特徴とする画像形成装置。
3. 潜像担持体に対して非接触に配置された帯電装置に印加される直流電圧に交流電圧が重畳された帯電バイアスを調整する帯電バイアス調整方法において、
   白紙印刷時の中間転写体上のトナー付着量をトナー付着量検出手段により検出し、
   検出したトナー付着量に応じて、前記帯電装置で発生する放電電流量が目標電流となるように前記交流電圧を調整することを特徴とする帯電バイアス調整方法。
4. 潜像担持体に対して非接触に配置された帯電装置に印加される直流電圧に交流電圧が重畳された帯電バイアスを調整する帯電バイアス調整方法において、
   印刷中に、記録媒体の印刷領域外における中間転写体上のトナー付着量をトナー付着量検出手段により検出し、
   検出したトナー付着量に応じて、前記帯電装置で発生する放電電流量が目標電流となるように前記交流電圧を調整することを特徴とする帯電バイアス調整方法。
   

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