JP3605961B2 - Image forming device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置に係り、特に、接触転写方式によって記録媒体にトナー像を転写し、該トナー像を記録媒体に定着させることにより、画像を形成する画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の電子写真方式を用いた画像形成装置は高速で高品位な画像を出力することが出来、電子写真複写機やプリンタ等の各種装置に広く使用されている。このような画像形成装置において、感光体ドラムや感光体ベルト等の像担持体の表面に帯電を行う装置として接触帯電装置が、像担持体上に形成されたトナー像を用紙に転写する装置として接触転写装置が、それぞれ利用されている。
【0003】
このうち接触帯電装置には、像担持体の表面に圧接する帯電バイアスロール等の帯電部材が設けられており、この帯電部材に所定の帯電バイアス電圧を印加することで像担持体表面の帯電を行う。一方の接触転写装置にも、像担持体の表面に圧接する転写バイアスロール等の転写部材が設けられており、この転写部材に所定の転写バイアス電圧を印加することで像担持体表面に吸着しているトナー像を用紙に転写する。
【0004】
今日の主流となっている反転現像方式を行う画像形成装置においては帯電部材と転写部材とで印加するバイアス電圧の極性が異なることが知られている。反転現像方式では、像担持体と同じ極性(一般的には像担持体が負帯電なのでトナーも負極性)に帯電するトナーを用いる為、像担持体を負極性に帯電させるように帯電部材には負極性の帯電バイアス電圧を印加する。従って転写部材では像担持体表面上の負帯電トナーを用紙上に引き寄せるために像担持体表面とは逆極性(一般的には正極性)の転写バイアス電圧を印加することになる。
【0005】
但し、上記のような反転現像方式を行う場合、以下のような問題がある。第1に、接触帯電装置においては、帯電領域が非常に狭いことから帯電領域を像担持体表面が通過する時間が極端に短く、このため帯電能力が非常に低いという欠点を持っている。接触転写装置により逆極性の印加を受けた像担持体表面は逆極性の転写電荷の流入により帯電電位が低下してしまい、接触帯電装置による再帯電工程を経ても本来目的とする帯電電位まで帯電できない場合が発生する。このような場合には像担持体の表面電位が現像バイアス電圧付近まで下がってしまうので、現像装置によりかぶり状に顕像化してしまう現象(転写メモリーかぶり)が発生してしまう。
【0006】
特に、像担持体表面が転写部材に直接接触する用紙外領域では、転写部材に印加された転写バイアス電圧による帯電電位とは逆極性の帯電を受けやすく、上述の転写メモリーかぶりが発生しやすい。また、特に両面印字可能な画像形成装置においては第一面の画像形成工程時の熱定着工程によって用紙に含まれた水分が蒸発してしまい、用紙の抵抗が著しく上昇する。このため、第二面転写工程では第一面の転写時よりも高い転写バイアス電圧値を転写部材に印加する必要があり、前述した用紙外領域の転写メモリーかぶりばかりでなく、用紙内の領域についても用紙を通して転写電荷が像担持体表面に流れ込み、転写メモリーかぶりまでは発生しないものの、網点等のハーフトーン画像などで網点が大きめに現像され、見かけ上の網点濃度が濃くなる現象が発生しやすくなる。
【0007】
第2に、帯電能力が十分でない接触帯電装置を使用する場合の問題として、用紙が像担持体から剥離される際に発生する剥離放電現像が挙げられる。用紙は接触転写装置により像担持体の帯電とは逆極性の帯電をしており、用紙後端が像担持体から剥離される時にこの用紙上の帯電電荷が像担持体表面に放電され像担持体表面に逆極性の帯電が生じるため、転写メモリーかぶりと同様に剥離放電部の履歴が像担持体の一周後に現像され黒線状の汚れが生じる現象(剥離メモリー)が起こるという問題がある。
【0008】
上記のような不具合を解消する解消方法として、画像形成工程開始時点や転写工程開始時点に、転写部材にモニタ用の電圧を印加して像担持体へ流出する電流量を検知することで電圧−電流特性情報を得、接触帯電装置の帯電能力を越えないよう転写バイアス電圧を選択制御する方法や、転写部材の下流近傍部に配置した除電部材によって転写部材と像担持体とのニップ領域を出た直後の用紙裏面及び像担持体表面の用紙外領域に、像担持体表面の帯電極性と同一極性の電圧を印加することで用紙除電及び像担持体の逆帯電の軽減を行う方法等が提案されている。
【0009】
また、転写部材に所定の転写バイアス電圧を印加したときの流出電流量を検知し、検知した流出電流量が所望の値に達しているか否かを判断して、その判断結果を転写バイアス電圧の設定にフィードバックする技術が特開平4−258980号公報に記載されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の方法では、同一の転写バイアス電圧で転写を行っても、用紙の後端領域を転写する時には、該用紙の先端部が予め接地された定着ロールに接触するに至り、定着ロールを通して転写電荷が逃げ易くなる。即ち、用紙において所定位置よりも後端側の領域と先端側の領域とでは転写中の接地条件が変動し、後端側の領域では転写電荷が減少することでトナー像と用紙との静電的結着力が弱くなってしまう、という問題がある。
【0011】
また、用紙の最後端部が転写ロールのニップ部を離れた後、用紙後端領域が下にたわむことで、除電部材との距離が短くなり、該用紙後端領域に対する除電作用が強くなるので、該用紙後端領域における帯電電位が低下し、上記トナー像と用紙との静電的結着力はさらに弱くなってしまう。
【0012】
さらに、用紙後端領域が像担持体から剥がれる時に生じる剥離放電を防止する目的で、除電部材による用紙除電作用を強化するため、上記トナー像と用紙との静電的結着力はますます弱くなってしまう。
【0013】
以上のように用紙の後端領域でトナー像と用紙との静電的結着力が弱くなることにより、以下のような不具合が発生するおそれがある。
【0014】
(1)用紙の後端領域では転写後の用紙上トナーが転写ニップ通過後に画像の周りに飛び散る現象(フリンジ汚れ)が発生する。
【0015】
(2)定着器へ搬送するガイド部材の継ぎ目で発生する軽度の衝撃でトナー像が乱れる現象や、用紙帯電電荷のガイド部材への流入による局所的な電位変化によるトナー像の乱れ(エクスプロージョン)が発生する。
【0016】
(3)定着ローラ表面が摩擦帯電し、容易に用紙上のトナーが定着ローラに静電的に転移してしまい、定着ローラ周期で用紙の画像面に前周で定着したトナー像が転移する定着ゴーストが発生する現象(静電オフセット)が発生する。
【0017】
(4)特に高温高湿環境においては用紙の抵抗が著しく低くなってしまうために、用紙および像担持体の除電を行うときに除電手段に除電バイアスを印加すると、用紙を通して転写バイアスが除電装置に流れ込んでしまい、転写に必要な電流が得られずに良好な転写が得られず像のぬけが生じる現象(高温高湿時転写不良)が発生する。
【0018】
本発明は、上記の問題点を解消するために成されたものであり、用紙後端領域における用紙とトナー像との静電的結着力の低下を補正し均一化することで安定した画像品質性能を発揮できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の画像形成装置は、形成すべき画像に対応した静電潜像を像担持体上に形成する潜像形成手段と、前記静電潜像に対応してトナーを前記像担持体上に吸着させることで、該像担持体上にトナー像を形成する現像手段と、記録媒体を前記像担持体との間で挟持搬送し、該挟持搬送状態で電圧が印加されることにより、前記トナー像を前記記録媒体に転写する転写手段と、前記転写手段に対し前記記録媒体の搬送方向下流側に接地された状態で配置され、記録媒体上のトナー像を該記録媒体上に定着させる定着手段と、前記記録媒体の先端が前記定着手段に接触するに至ったときの該記録媒体における被転写位置よりも後端側の領域に前記トナー像を転写する場合に、前記転写手段に印加する電圧(転写バイアス電圧)を増加させることで記録媒体の帯電電位を均一化する転写電圧制御手段と、を有することを特徴とする。
【0021】
また、請求項2記載の画像形成装置は、形成すべき画像に対応した静電潜像を像担持体上に形成する潜像形成手段と、前記静電潜像に対応してトナーを前記像担持体上に吸着させることで、該像担持体上にトナー像を形成する現像手段と、記録媒体を前記像担持体との間で挟持搬送し、該挟持搬送状態で電圧が印加されることにより、前記トナー像を前記記録媒体に転写する転写手段と、前記転写手段に対し前記記録媒体の搬送方向下流側に接地された状態で配置され、記録媒体上のトナー像を該記録媒体上に定着させる定着手段と、少なくとも前記記録媒体の最後端部から、前記転写手段による転写位置と前記除電手段との距離以上先端側に離れた位置よりも後端側の領域に前記トナー像を転写する場合に、前記転写手段に印加する電圧(転写バイアス電圧)を増加させることで記録媒体の帯電電位を均一化する転写電圧制御手段と、前記転写手段に対し前記記録媒体の搬送方向下流近傍部であり且つ記録媒体の搬送経路に対し下方に配置され、前記転写バイアス電圧とは逆極性の電圧が印加されることで記録媒体の除電を行う除電手段と、前記除電手段に所定の電圧を印加する電圧印加手段と、を有することを特徴とする。
【0022】
また、請求項3記載の画像形成装置では、請求項1に記載の画像形成装置において、前記転写手段に対し前記記録媒体の搬送方向下流近傍部に配置され、前記転写バイアス電圧とは逆極性の電圧が印加されることで記録媒体の除電を行う除電手段と、前記記録媒体の後端部が前記像担持体から剥離する直前に、前記除電手段に印加する電圧(除電バイアス電圧)を増加させる除電電圧制御手段と、をさらに有し、前記転写電圧制御手段は、除電バイアス電圧の増加に応じて前記転写バイアス電圧を増加させることを特徴とする。
【0023】
また、請求項4記載の画像形成装置では、請求項1に記載の画像形成装置において、前記転写手段に対し前記記録媒体の搬送方向下流近傍部に配置され、前記転写バイアス電圧とは逆極性の電圧が印加されることで記録媒体の除電を行う除電手段と、前記転写バイアス電圧とは逆極性の2つ以上の異なる電圧を前記除電手段に印加可能な除電電圧印加手段と、をさらに有し、前記転写電圧制御手段は、前記除電手段に印加する電圧(除電バイアス電圧)に応じて異なった上限値まで転写バイアス電圧を増加させることを特徴とする。
【0024】
また、請求項5記載の画像形成装置では、請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置において、前記転写電圧制御手段は、環境条件に応じて設定された転写バイアス電圧の増加率及び上限値の少なくとも一方の条件に基づいて転写バイアス電圧を増加させることを特徴とする。
【0025】
また、請求項6記載の画像形成装置では、請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載の画像形成装置において、前記定着手段によって一方の面にトナー像が定着された記録媒体を、もう一方の面が前記像担持体に対向するように反転させて前記転写手段による転写位置に搬送する両面印字用搬送手段をさらに有し、前記転写電圧制御手段は、前記もう一方の面にトナー像を転写する場合のみ、転写バイアス電圧を増加させることを特徴とする。
【0026】
また、請求項7記載の画像形成装置では、請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載の画像形成装置において、前記転写電圧制御手段は、前記記録媒体の搬送距離に対する所定の上限値以内の電圧増加率で転写バイアス電圧を増加させることを特徴とする。
【0027】
上記請求項1記載の画像形成装置では、まず形成すべき画像に対応した静電潜像を潜像形成手段によって像担持体上に形成し、現像手段によって静電潜像に対応してトナーを像担持体上に吸着させることでトナー像を像担持体上に形成する。一方、上記画像形成装置には転写手段が設けられており、該転写手段によって記録媒体を像担持体との間で挟持搬送する。この挟持搬送状態で転写手段に電圧が印加されることにより、像担持体上に形成されたトナー像が記録媒体に転写される。
【0028】
また、上記画像形成装置には、定着手段が転写手段に対し記録媒体の搬送方向下流側に接地された状態で配置されている。即ち、転写手段によってトナー像が転写された記録媒体は所定の搬送方向に搬送され、定着手段に至る。この定着手段は、記録媒体上の未定着のトナー像を該記録媒体上に定着させる。
【0029】
ところで、定着手段は接地されているので、記録媒体が定着手段に接触するに至ると、記録媒体上の転写電荷(記録媒体とトナー像とを吸着している電荷)が定着手段を介して逃げ易い状態となるが、本請求項1記載の画像形成装置では、転写電圧制御手段によって、記録媒体における所定位置よりも後端側の領域に対して転写を行うときに、転写バイアス電圧を増加させる。これにより、記録媒体上の転写電荷が逃げ易い状態になっても記録媒体とトナー像との吸着力の低下を防止することができる。
【0030】
即ち、転写バイアス電圧を増加させて転写工程を行うことで、記録媒体の全面についてトナーを結着させている帯電を均一化させているので、トナー像と記録媒体との吸着力を均一安定化させることができる。これにより、前述したフリンジ汚れ、エクスプロージョン、静電オフセット及び高温高湿時転写不良を防止することができ、安定した画像品質性能を発揮することができる。
【0031】
なお、転写バイアス電圧の増加を開始する上記所定位置は、記録媒体の先端が定着手段に接触するに至ったときの該記録媒体における被転写位置に設定することができる。このように設定すれば、記録媒体上の転写電荷が定着手段を介して逃げ易い状態になった当初から、記録媒体とトナー像との吸着力の低下を防止し、記録媒体の全面で吸着力を均一安定化させることができる。
【0032】
次に、請求項2記載の画像形成装置には、記録媒体の除電を行うための除電手段が転写手段に対し記録媒体の搬送方向下流近傍部であり且つ記録媒体の搬送経路に対し下方に配置されている。電圧印加手段によって、この除電手段に、転写バイアス電圧とは逆極性の電圧を印加することによって、記録媒体の除電や後述する記録媒体が像担持体から剥離される際の剥離放電の緩和を行う。
【0033】
このような画像形成装置で、記録媒体の最後端部が転写手段から離れたとき、最後端部付近は自由端となるので、該最後端部付近は自重で下方へたわむことになる。このとき、除電手段は、転写手段の転写位置と除電手段との距離だけ、記録媒体の最後端部から先端側に離れた位置(図13において転写位置J1と除電手段41との距離Lだけ、記録媒体35の最後端部から先端側に離れた矢印Aで示す位置、ここでは位置Aとする)と対向しており、記録媒体の位置Aと除電手段とが接近するので、除電手段による除電作用(転写バイアス電圧とは逆極性の電圧の印加作用)がそれまでよりも強く働く。
【0034】
このため、位置Aよりも後端側の領域では位置Aよりも先端側の領域よりも転写電荷が減少し転写性が低下するおそれがあるが、請求項2記載の画像形成装置では、転写バイアス電圧の増加を開始する位置を、少なくとも上記位置Aよりも先端側に設定している。従って、少なくとも記録媒体における位置Aよりも後端側の領域については、転写時に転写手段に印加される転写バイアス電圧が増加しているので、上記のように除電作用が強く働いても、転写電荷が減少し記録媒体とトナー像との吸着力が低下することを防止することができる。
【0035】
次に、請求項3記載の画像形成装置には、記録媒体の除電を行うための除電手段が転写手段に対し記録媒体の搬送方向下流近傍部に配置されている。この除電手段に、転写バイアス電圧とは逆極性の電圧を印加することによって、記録媒体の除電を行う。さらに、除電電圧制御手段によって、記録媒体の後端部が像担持体から剥離する直前に除電バイアス電圧を増加させることにより、記録媒体が像担持体から剥離するときに発生する剥離放電を緩和する。
【0036】
上記のように除電バイアス電圧を増加させると、転写電荷が減少し記録媒体とトナー像との吸着力が低下するおそれがあるが、本請求項3記載の画像形成装置では、転写電圧制御手段が除電バイアス電圧の増加に応じて転写バイアス電圧を増加させる。これにより、除電バイアス電圧が増加しても、その増加に応じて転写バイアス電圧も増加するので、記録媒体とトナー像との吸着力が低下することを防止することができる。
【0037】
次に、請求項4記載の画像形成装置には、記録媒体の除電を行うための除電手段が転写手段に対し記録媒体の搬送方向下流近傍部に配置されている。この除電手段に、転写バイアス電圧とは逆極性の電圧を印加することによって、記録媒体の除電を行う。しかも、除電手段への印加電圧(除電バイアス電圧)は、除電電圧印加手段によって2つ以上の異なる電圧に切り替えることが可能である。
【0038】
本請求項4記載の画像形成装置では、除電バイアス電圧が別の電圧値に切り替えられても、転写電圧制御手段が該除電バイアス電圧に応じて異なった上限値まで転写バイアス電圧を増加させる。従って、例えば、除電バイアス電圧が今までよりも高い電圧値に切り替えられても、該高い電圧値に応じた高い上限値まで転写バイアス電圧を増加させるので、記録媒体とトナー像との吸着力が低下することを防止することができる。
【0039】
なお、図5の温度や湿度等の環境条件別の転写バイアス電圧−転写電流特性より明らかなように、転写手段において最適な転写電流(図5の例では2.0μA〜4.0μA)を得るための転写バイアス電圧は、高温高湿環境(図5のH/H環境)、通常の温湿度環境(図5のN/N環境)、低温低湿環境(図5のL/L環境)のそれぞれで異なる。そこで、転写バイアス電圧を増加させる制御も環境条件に応じて行うことが望ましい。具体的には、請求項5記載の発明のように、転写電圧制御手段は、環境条件に応じて設定された転写バイアス電圧の増加率及び上限値の少なくとも一方の条件に基づいて転写バイアス電圧を増加させることが望ましい。
【0040】
次に、請求項6記載の画像形成装置では、両面印字用搬送手段によって、一方の面(以下、第一面と称する)にトナー像が定着された記録媒体を、もう一方の面(以下、第二面と称する)が像担持体に対向するように反転させて転写位置に搬送することができる。これにより、記録媒体の第二面にトナー像を転写し、以後定着手段でトナー像を定着させて該記録媒体の第二面に画像を形成することができる。即ち、両面印字を行うことができる。
【0041】
前述したように両面印字において記録媒体の第一面に画像を形成し終えたときの該記録媒体の含水率は、第一面の処理開始前よりも低下しており、該記録媒体の抵抗値は高くなっている。従って、第二面への転写時の転写バイアス電圧は第一面への転写時の転写バイアス電圧よりも高く設定する必要が生じる。
【0042】
即ち、第二面への転写時は、第一面への転写時に比べて、高く設定された転写バイアス電圧を必要とするが、前述した第一面への転写時において、定着手段からの転写電荷の漏れ、記録媒体と除電手段との接近による過度な除電等によって、てきめんに記録媒体とトナー像との吸着力低下につながってしまう。
【0043】
よって、両面印字を行う場合には、もちろん、第二面への転写時のみならず、第一面への転写時にも転写バイアス電圧を増加させる制御を行うことが最も好ましいが、請求項6記載の発明のように、もう一方の面(第二面)にトナー像を転写するときのみ、転写電圧制御手段によって転写バイアス電圧を増加させる制御を行っても良く、形成される画像の画質を良好に保つために非常に有効である。
【0044】
ところで、転写電圧制御手段は、請求項7記載の発明のように、記録媒体の搬送距離に対する所定の上限値以内の電圧増加率で転写バイアス電圧を増加させることが望ましい。一例として、温度20℃、湿度50%RH程度の通常の温湿度環境で、転写バイアス電圧を+1200ボルト(以下、単位のボルトをVと略記する)とした場合に実験結果から得られた転写電流特性グラフ(図8)より、記録媒体の搬送方向1mm当たり5%以内の転写バイアス電圧増加率で転写バイアス電圧を増加させることが望ましい。
【0045】
このように転写バイアス電圧の増加率を規制することにより、転写バイアス電圧が急激に上昇して転写電流の一部が像担持体表面へ流入したり、転写バイアス電圧を増加させる制御を開始する前後の位置で像担持体の表面電位に差が生じ次の画像形成時に画像濃度が変化することを防止することができる。
【0046】
【発明の実施の形態】
[第1実施形態]
以下、本発明に係る第1実施形態を詳細に説明する。
【0047】
[画像形成装置の全体構成]
図1には、本発明の画像形成装置の一例としてのレーザビームプリンタ11の概略構成を示す。この図1に示すように、レーザビームプリンタ11には、後述する像担持体としての感光体ドラム19にレーザビームを照射するためのレーザ走査装置13が設けられており、このレーザ走査装置13には図示しない半導体レーザが設置されている。半導体レーザは、このレーザビームプリンタ11に直接接続された図示しない情報処理装置やLAN(ローカルエリアネットワーク)等のネットワークを介して接続された情報処理装置等から送られてくるプリントデータに基づいて変調されたレーザビームを出力する。出力されたレーザビームは、所定方向に回転するポリゴンミラー15で偏向され、fθレンズ16に入射する。このfθレンズ16から出射するレーザビームは、第一のミラー17及び第二のミラー18で順次反射されて、後述する感光体ドラム19の表面(以下、ドラム表面と称する)の露光位置22に照射される。なお、レーザビームの光路は点線21で示している。
【0048】
筒状の感光体ドラム19は図示しないメインモータによって矢印Pで示す所定の回転方向に一定角速度で回転し、レーザビームは上記回転するポリゴンミラー15で偏向されているため、ドラム表面を感光体ドラム19の軸方向(主走査方向)に繰り返し走査する。このレーザビームは、上記fθレンズ16の作用により、ドラム表面を等速度で走査することになる。矢印Pのドラム回転方向に沿って露光位置22のわずか上流側には、帯電ロール23がドラム表面に転接しており、ドラム表面を一様に帯電させるようになっている。本実施形態の感光体ドラム19は、有機感光体を使用しており、静電潜像を形成するためにはマイナスに帯電させるべき特性を有するので、帯電ロール23には交流電圧にマイナスの直流バイアス電圧を重畳させたマイナスの電圧を印加している。
【0049】
一様にマイナス帯電が行われたドラム表面は、露光位置22でプリントデータに対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は、矢印Pのドラム回転方向に沿って露光位置22の下流側に配置されたカートリッジ形式の現像装置25によって現像される。
【0050】
現像装置25内には現像ロール26及びトナー供給機構27が配置されている。トナー供給機構27は、現像位置25内のトナーを順次現像ロール26に供給するための機構であり、現像ロール26はトナーを磁気的に穂立ちさせて該トナーをドラム表面の静電潜像形成領域に近接または接触させて、静電潜像に対応したトナー像を形成するためのロールである。現像装置25には、交流電圧にマイナスの直流バイアス電圧を重畳させたマイナスの現像バイアス電圧が印加されている。
【0051】
本実施形態では、マイナス帯電したドラム表面に静電潜像を形成しており、該静電潜像の形成領域の電位は0ボルトに近くなっている。一方、現像装置25にはマイナスの現像バイアス電圧が印加されているので、現像装置25のマイナスに荷電したトナーとドラム表面との電位差は、静電潜像の未形成領域では小さいのに対し、静電潜像の形成領域では大きくなる。このため、静電潜像の形成領域のみトナーが吸着することになる。
【0052】
現像装置25によってドラム表面に形成されたトナー像は、感光体ドラム19の回転によって転写バイアスロール29がドラム表面と転接している位置まで移動する。ここでレジストロール31を介して送られてきた用紙35に対してトナー像の転写が行われることになる。なお、図1では用紙35の搬送路を点線32で示している。
【0053】
なお、レーザビームプリンタ11には、レーザビームプリンタ11内の各装置に電力を供給する電力供給部102と、図7に示すようにCPU101Aを含んで構成されレーザビームプリンタ11内の各装置の動作を制御する制御装置101と、が設けられている。
【0054】
次に、レーザビームプリンタ11の用紙搬送経路について説明する。装置本体12の底部にはカセットトレイ33が着脱自在に配置されている。カセットトレイ33には、所定のサイズに裁断された用紙35が積層されている。積層された用紙35は、半月ロール36の間欠的な回転によって一枚ずつ図1において右方向に送り出される。半月ロール36の他にリタードロール等の他のロールあるいは用紙35を吸着して送りだす機構を用いてもよい。
【0055】
カセットトレイ33から送りだされた用紙35は搬送ロール38、39を順に経てレジストロール31まで搬送され、ここで一旦停止された後、感光体ドラム19の回転と同期をとって図1において左方向に搬送される。用紙35が感光体ドラム19と転写バイアスロール29との間を通過する時点だけ転写バイアスロール29に所定のプラスの直流バイアス電圧が印加される。これによって感光体ドラム19上のマイナスに帯電したトナー粒子からなるトナー像が転写バイアスロール29に静電的に吸引され、用紙35にトナー像が転写される。
【0056】
トナー像が転写された用紙35は、転写バイアスロール29の出口側に隣接して配置された除電針41によって背後から(上記でトナー像が転写された側と反対側から)除電される。除電された用紙35はドラム表面から剥離され、搬送路32に沿って図1において左方向に進行し、定着装置40を構成するヒートロール42とプレッシャロール43との転接位置に進行する。ヒートロール42は一定した高温に保たれており、プレッシャロール43は用紙35をヒートロール42に押し付けて、両者のニップしている領域で効率的な熱伝達が行われてトナー像が用紙35上に定着される。定着後の用紙35は、搬送ロール47を経た後、切替片44が図1において左上方を向いた状態で搬送路32を上向きに搬送される。そして、搬送ロール45及び排出ロール46を順に経て装置本体12の上部に設けられた排出トレイ48に排出される。これが用紙35の片面にのみ印字を行う際の搬送経路である。
【0057】
用紙35の両面に印字を行う場合、第一面に対してトナー像が転写され定着が行われた用紙35は、搬送路32を切替片44から一度上向きに搬送される。そして、搬送ロール45を経て用紙35の後端が切替片44から脱した位置で搬送が一旦停止される。この状態で切替片44が輪郭44Aで示す位置に切り替わり、搬送ロール45が逆方向に回転して用紙35を今度は下方に向けて搬送する。この結果、用紙35は一点鎖線で示す搬送路51を進行して搬送ロール52、53、54を順に通過して第一面への転写時に使用した搬送ロール38に至る。このとき第一面が上向きになっている。
【0058】
用紙35は再び搬送路32に沿って搬送されて感光体ドラム19と転写バイアスロール29との間を通過する。このとき、用紙35の第二面にトナー像が転写されることになる。この後は、先に説明した片面にのみ印字を行う場合と同様に搬送が行われ、二度目の定着が行われた用紙35は排出トレイ48に排出されることになる。
【0059】
一方、転写バイアスロール29によるトナー像の転写後も感光体ドラム19の表面に残存しているトナーは転写バイアスロール29と帯電ロール23との間に配置されたクリーニング装置56によってドラム表面から掻き取られるようにして除去される。このようにして表面が清掃された感光体ドラム19は再び帯電ロール23によって一様に帯電され、次の画像形成プロセスに備えることになる。
【0060】
[要部の構成]
次に、図2を用いて本発明の主要構成を成す転写バイアスローラ29、除電針41、搬送ガイド71、72、及び定着装置40について詳細な説明を行う。
【0061】
図2に示すように、転写バイアスロール29に対して用紙搬送方向下流側には、本発明の除電手段としての除電針41が設置されている。用紙35は転写バイアスロール29によってプラスの電荷が与えられた後、除電針41によってそのプラス帯電が低減するように制限される。これは用紙35の種類により転写バイアスロール29による帯電電位が大きく異なるからである。すなわち、用紙35として高帯電化しやすいOHP用の高抵抗樹脂フィルムや高抵抗化した厚紙を使用すると、その表面が+5kV以上に帯電する場合がある。このような高帯電時に用紙35が定着装置用ケース81等の導電性部材に接触又は接近すると、帯電電荷が漏れて用紙35上の未定着トナー像が乱れたり、用紙35が転写バイアスロール29下流に配置された第一の搬送ガイド71或いは第二の搬送ガイド72から浮き上がって、ヒートロール42とプレッシャロール43との転接部(定着ニップJ2)に用紙35の先端が搬送されずにジャムを引き起こしてしまう可能性がある。一方、用紙35の帯電電位が低いと用紙35と未定着トナーの吸着力が低くなるので定着ニップJ2においてヒートロール42の表面に未定着トナーが静電的に引きつけられ転移してしまい、次回転で用紙35表面に未定着トナーを定着させてしまう静電オフセット現象が発生してしまう。そこで除電針41には、一定の除電バイアス電圧を印加して用紙35の種類に依らずにその帯電電位を+2kV程度に保つように構成されている。
【0062】
一方、ヒートロール42はダイオード85を介して接地されている。よって、用紙35が定着ニップJ2に搬送され用紙35の先端がヒートロール42に接触するに至ると、用紙35の帯電電荷が漏れやすくなる。即ち、用紙35の先端がヒートロール42に接触した時点を境に、転写中の用紙35の接地条件が変動し、帯電電荷が漏れやすい状態に変化する。
【0063】
そこで、本第1実施形態では、搬送されてきた用紙35の先端がヒートロール42に接触した時点から転写バイアス電圧を増加させるよう制御装置101(図1参照)によって制御する例を示す。
【0064】
但し、転写工程中に転写バイアス電圧を急激に変化させると、影響を及ぼしたくない転写領域において急激な電界変化を引き起こし、感光帯ドラム19から用紙35へ一度転移させたとトナーを再度感光体ドラム19へ戻してしまうリトランスファーなる不具合現象が発生したり、感光体ドラム19上の画像トナーの転写効率が急激に変化し、画像濃度に差が生じてしまう不具合が発生してしまう。そこで、本第1実施形態では、転写バイアス電圧の増加率を用紙送り1mm当り5%以内にするよう制御する。
【0065】
なお、図2に示すように、用紙35の先端が定着ニップJ2に搬送されたことを検出するために、一対の発光素子と受光素子で構成された透過型光学センサ105が定着ニップJ2に対し用紙搬送方向の上流側近傍部に設置されており、この透過型光学センサ105による検出信号は制御装置101(図1参照)に送出される。同様に、感光体ドラム19と転写バイアスロール29との転接部(転写ニップJ1)に対し上流近傍部には、用紙35の先端が転写ニップJ1に接近したことを検出するための透過型光学センサ103が設置され、転写ニップJ1に対し下流近傍部には、用紙35の後端が転写ニップJ1を通過したことを検出するための透過型光学センサ104が設置されている。
【0066】
[転写バイアスロールの構成及び転写バイアス電圧について]
本実施形態で感光体ドラム19に転接する転写バイアスロール29のロール部分は、ウレタン、EPDM(ポリイソピレン・ブレンドエストラマ)、CR(クロロプレンゴム)、シリコーンゴム等のゴム材あるいはこれらの材料の発泡スポンジから構成されている。このロール部分の硬度はJIS規格としてアスカー(ASKER)Cの500グラム(以下、gと略記する)荷重で40度近辺のものが使用されている。この硬度が、用紙35の搬送性能を安定させるばかりでなく、トナー像の転写時における文字の中ぬけ現象を防止したり、感光体ドラム19の削れを防止するために有効である。転写バイアスロール29の体積抵抗値は、次に説明する測定法で107 〜1010程度に設定されている。
【0067】
転写バイアスロールの体積抵抗値を測定する方法としては、図3に示すように、測定の対象となる転写バイアスロール29を導電体としての板金61の上に載置して、その回転軸62に前記したように500g荷重の力をそれぞれ下向きにかける。この状態で回転軸62の一端に1000Vの直流電圧を印加する。そしてこのときに板金61に出力される電流を電流計64によって測定し、電圧と測定電流から転写バイアスロール29の体積抵抗値を算出する。
【0068】
用紙35が高抵抗の場合にも低抵抗の場合にも良好な転写性を得るためには、転写バイアスロール29の抵抗値として107 〜1010程度の抵抗値が好ましいとされている。また、転写バイアスロール29の抵抗値が上記範囲内にある場合、転写バイアスロール29に印加する電圧(以下、転写バイアス電圧と称する)は400V〜5kV程度の範囲が最適とされている。なお、高抵抗の用紙とは、例えばOHP(オーバーヘッドプロジェクター)用の高抵抗の樹脂フィルムや、低温低湿環境の下で放置されている用紙や、両面印刷を行う際の第一面トナー像転写後に熱定着を行って含水率が低下して高抵抗化した用紙等が該当する。
【0069】
なお、感光体ドラム19上に形成されたトナー像を用紙35へ転写する際の転写バイアスロール29から用紙35への電荷の移動は、転写バイアスロール29のニップしている領域で行われる場合は少なく、用紙35がニップ近傍の両側にわずかに離間している領域で移動するのがほとんどである。すなわち、パッシェン(Paschen)則に従って、空気の絶縁破壊による放電によって電荷が移動することが主体となっている。
【0070】
[環境に応じた転写バイアス電圧の設定について]
前述したように転写バイアスロール29の体積抵抗や転写バイアス電圧に最適な範囲が存在するのは、画像形成装置の使用環境により図4に示すように転写バイアスロールの体積抵抗値が変化を生じてしまう為である。なお、図4で略記したL/L環境とは低温低湿環境のことで10℃/15%RH程度の温湿度環境を、N/N環境とは通常環境のことで20℃/50%RH程度の温湿度環境を、H/H環境とは高温高湿環境のことで28℃/85%RH程度の温湿度環境を、それぞれ示しており、以下これら各々に対してL/L環境、N/N環境、H/H環境の呼称を用いる。
【0071】
上述した環境変化によって用紙35もその含水率の変化により抵抗が変化する為、転写バイアスロール29の体積抵抗も用紙35と同等な変化を生じるように転写バイアスロールに含まれる導電物質を調整している。このようにすることで各環境での転写バイアスロール29と用紙35の相対的な抵抗差を略一定に保ち、前述した用紙外領域への転写バイアス電流の過電流流出を抑制している。
図5には、各環境下において同一の画像形成装置を用いて印字を行った場合について、数種類の印加転写バイアス電圧とその時に流出した転写電流、及び用紙上の画像不具合の有無を確認した結果を示す。この図5から明らかなように、環境によって転写バイアスロール29及び用紙35の体積抵抗は変化するので同一の転写バイアス電圧値を印加しても環境毎に流出する転写電流は異なってしまうことがわかる。また、転写性能は転写用電荷量即ち転写電流に依存しており、最適な電流範囲が存在することもわかる。前述のように、過剰の電流が感光体に流入すると転写メモリーが発生し、電流が不足すると転写不良が生じる。但しこの電流量は画像形成装置の用紙送りスピードによって用紙単位面積当りに流入する電荷量も異なってしまうので用紙送りスピードによって図示した最適転写領域は異なることとなる。図5では画像形成装置本体の用紙送りスピードを60mm/秒としたときの結果である。
【0072】
図6には、種々の用紙坪量の用紙に通常環境(N/N)で転写バイアス電圧+1200Vを印加して画像形成を行った時に転写バイアスロール29より流出した転写電流及び用紙上の画像不具合の有無を確認した結果を示す。この図6より明らかなように同一の転写バイアス電圧では全ての用紙坪量に対しては安定した転写性能は得られないことが解かる。本発明においては、ウレタンゴムにカーボン等の導電性粒子を配合し、N/N環境での体積抵抗が1×10E8cmΩ程度に調整した転写バイアスロールを使用し、用紙送りスピードは60mm/秒とした。
【0073】
図5、6より明らかなようにあらゆる環境下において、良好な転写性能を得るためには用紙送りスピードに応じて適切な転写電荷量即ち転写電流量が存在する。このため従来の転写バイアス印加用電源には転写中に定電流量を補償する定電流回路が用いられてきた。しかし定電流回路を使用した場合の不具合として高温高湿(H/H)環境において用紙抵抗が低下し転写後の用紙搬送ガイドや定着器等の接触或いはニップ部材のアースを通して転写電流が流出してしまい、転写ニップ領域の微小ギャップにおいて絶縁破壊による放電が起こらず転写不良を発生する。また、OHP用紙等の高抵抗の記録媒体を使用した時には転写電流が流れにくくなることから転写バイアス電圧が著しく上昇してしまい、結果として用紙外領域の感光体ドラム感光層へ非常に大きなダメージを与えてしまうことがあった。このような定電流回路使用時の不具合を解消するために転写バイアスロールを使用する画像形成装置の転写バイアス用電源は転写電流のモニタ回路を備え、モニタ回路からの情報によって必要な転写電荷量を供給可能な電圧値を決定し、転写中には定電圧の転写バイアス電圧を印加する電流補償型の定電圧回路が用いられるようになってきている。このように構成することで前述したH/H環境下での転写印加電圧低下による転写不良の発生やOHP用紙印字時の必要以上に高い転写バイアス電圧の印加を防止することが可能となる。
【0074】
[転写バイアス電圧印加回路及び除電バイアス電圧印加回路の構成]
図7には、転写バイアス電圧印加回路180及び除電バイアス電圧印加回路160の構成図を示す。この図7に示すように、転写バイアス電圧印加回路180には駆動電流制御回路184及び出力電圧制御回路186が設けられており、これらは転写電圧出力オンオフ回路182によって動作が制御される。この転写電圧出力オンオフ回路182は制御装置101のCPU101Aからの制御信号によって動作が制御される。転写バイアス電圧は、転写バイアス電圧印加回路180において変圧器188により変圧された後、転写電圧出力端子190から出力される。
【0075】
また、転写バイアス電圧印加回路180には、転写バイアスロール29から感光体ドラム19へ出力された転写電流を検知する出力電流検知回路192が設けられている。この出力電流検知回路192で検知された転写電流の情報はCPU101Aへ通知され、CPU101Aによって適正な転写バイアス電圧が設定され上記駆動電流制御回路184及び出力電圧制御回路186の制御にフィードバックされる。
【0076】
一方、除電バイアス電圧印加回路160も同様に、駆動電流制御回路164及び出力電圧制御回路166が設けられており、これらは除電電圧出力オンオフ回路162によって動作が制御される。この除電電圧出力オンオフ回路162は制御装置101のCPU101Aからの制御信号によって動作が制御される。除電バイアス電圧は、除電バイアス電圧印加回路160において変圧器168により変圧された後、除電電圧出力端子170から出力される。
【0077】
[第1実施形態の作用]
以下、本第1実施形態の作用を説明する。以下では、用紙35が感光体ドラム19から剥離した後、除電針41と用紙35とが接近すること及び剥離放電防止のために除電針41による除電作用を強化することに起因した用紙35の後端部での帯電電位低下は微小であるとした上で、用紙35の先端が定着装置40に接触することで転写中の用紙接地条件が変化することに起因した用紙後端部での帯電電位低下を防止する例を示す。
【0078】
外部の情報処理装置からプリント処理要求を制御装置101が受け取ると、CPU101Aによって図9の制御ルーチンが実行開始される。図9のステップ202では転写バイアス電圧の設定処理のサブルーチン(図10参照)を以下のように実行する。図10のステップ252では、感光体ドラム19を駆動するメインドライブの駆動オン信号を送り感光体ドラム19を回転させる。次のステップ254では電源102から帯電ローラー23に高圧印加オン信号を送りドラム表面を帯電電位VH (−400V)に均一帯電させる。
【0079】
そして、均一帯電された感光体ドラム19表面が転写ニップJ1に達した後、ステップ256で転写バイアスロール29に+1000Vのモニタ電圧を印加し、次のステップ258では転写バイアスロール29から流れる電流値(以下、流出電流値I(t) と称する)を検知する。
【0080】
次のステップ260では流出電流値I(t) が4マイクロアンペア(以下、μAと略記する)以上であるか否かを判定し、流出電流値I(t) が4μA以上である場合はステップ264へ進み、H/H環境であると判断した上で、次のステップ266でH/H環境用転写バイアス電圧+400Vを転写バイアス電圧として設定する。
【0081】
一方、ステップ260で流出電流値I(t) が4μA未満である場合はステップ262へ進み、流出電流値I(t) が2μA以下であるか否かを判定する。流出電流値I(t) が2μA以下である場合はステップ268へ進み、L/L環境であると判断した上で、次のステップ270でL/L環境用転写バイアス電圧+2400Vを転写バイアス電圧として設定する。
【0082】
一方、ステップ262で否定判定された場合は、流出電流値I(t) が2μAより大きく4μA未満であると判断することができるので、ステップ272へ進み、N/N環境であると判断した上で、次のステップ274でN/N環境用転写バイアス電圧+1200Vを転写バイアス電圧として設定する。
【0083】
以上のように、流出電流値I(t) の大きさに基づいて環境を判断し、判断した環境に応じて適切な転写バイアス電圧を設定して図9のメインルーチンへリターンする。
【0084】
一方、前述の環境モニタ工程終了後、均一帯電された感光体ドラム19表面がレーザーの書き込み位置22に達した後、CPU101から画像情報による図示していない半導体レーザーの駆動信号が送られ、感光体ドラム19上に潜像が形成される。次いでこの感光体ドラム19上の潜像部分は現像ロール26によってトナーによる可視像への現像される。このトナー像が転写バイアスローラ29と感光体ドラム19との転接部へ搬送されるのに同期するように記録用紙搬送路32に沿って記録用紙が搬送される。
【0085】
図9の次のステップ204では用紙先端が転写ニップJ1の手前に到達したか否かを透過型光学センサ103からの検出信号に基づいて判定する。用紙35の先端が転写ニップJ1の手前に到達すると、ステップ206へ進み、転写バイアス電圧の印加を開始する。
【0086】
次のステップ212では、用紙35の先端が定着ニップJ2に到達したか否かを透過型光学センサ105からの検出信号に基づいて判定する。用紙35の先端が定着ニップJ2に到達すると、ステップ214へ進み、電圧上昇制御を開始する。具体的には、それまでの用紙領域に印加していた+1200Vから、用紙搬送距離1mm当たり+60Vの増加率で転写バイアス電圧値を上昇させる。+60V/mmの増加率は+1200Vに対し5%として設定されている。なお、用紙送りスピードが60mm/秒であることから+3.6kV/秒の増加率で転写バイアス電圧が上昇することになる。
【0087】
次のステップ216では流出電流値I(t) が最適転写電流値の上限値(図5における4.0μA)に到達したか否かを監視し、流出電流値I(t) が最適転写電流値の上限値に到達すると、ステップ218へ進み、電圧上昇制御を止め、流出電流値I(t) が最適転写電流値の上限値であるときの転写バイアス電圧(上限転写バイアス電圧)の印加を維持するよう切り替える。そして、次のステップ220で、透過型光学センサ104からの検出信号により用紙35最後端が転写ニップJ1を通過したと判定するまで、上限転写バイアス電圧の印加を継続する。
【0088】
以上の第1実施形態によれば、用紙35の先端がヒートロール42に接触した時点を境に用紙35の帯電電荷が漏れやすい状態に変化しても、当該時点から転写バイアス電圧を増加させるよう制御するので、用紙35の帯電電位を用紙先端から後端まで均一安定化することができる。これにより、前述したフリンジ汚れ、エクスプロージョン、静電オフセット及び高温高湿時転写不良を防止することができ、安定した画像品質性能を発揮することができる。
【0089】
[第2実施形態]
以下、本発明に係る第2実施形態を説明する。この第2実施形態は請求項2、3、4に記載の発明に対応し、用紙35が感光体ドラム19から剥離した後、除電針41と用紙35とが接近すること及び剥離放電防止のために除電針41による除電作用を強化することに起因した用紙35の後端部での帯電電位低下に対処するべく、用紙35の後端部で転写バイアス電圧を増加制御する例を示す。また、両面印字において第一面と第二面とで異なる除電バイアス電圧に対応して異なった上限値まで転写バイアス電圧を増加させる例を示す。
【0090】
本第2実施形態におけるレーザビームプリンタ11には、図13に示すように、転写ニップJ1から距離Lだけ用紙搬送方向上流側に透過型光学センサ106が設置されている。制御装置101は、この透過型光学センサ106によって用紙35の後端が転写ニップJ1から距離Lだけ上流側の位置を通過したことを検出することにより、用紙35における後端から転写ニップJ1と除電針41との距離Lだけ離れた位置(矢印A部)が転写ニップJ1に到達したことを検出し、該検出時点から転写バイアス電圧を増加させるよう制御する。
【0091】
また、制御装置101は、用紙35の後端が感光体ドラム19から剥離したことを透過型光学センサ104によって検出し、該検出時点で剥離放電防止のために除電針41への除電バイアス電圧値を高い電圧値に切り替える。本第2実施形態では、除電バイアス電圧値が高い電圧値に切り替えられることで用紙35の後端付近のみ帯電電位が低下することを防止するべく、用紙35の後端付近の転写時には前記帯電電位の低下を補える程度の転写バイアス電圧が印加されるように、転写バイアス電圧の増加制御に係る電圧増加率又は上限値を設定している。即ち、除電バイアス電圧値の切り替えに伴って、転写バイアス電圧を高い電圧値に切り替えても良いが、転写バイアス電圧の急激な変化による転写電流の感光体ドラム19への流入等の不具合を回避している。
【0092】
以下、本第2実施形態の作用を、図11、12を用いて説明する。なお、図11、12に示す制御ルーチンでは、前述した図9、10の制御ルーチンと同じ処理にはステップ番号の末尾に「A」を付している。
【0093】
外部の情報処理装置からプリント処理要求を制御装置101が受け取ると、CPU101によって図11の制御ルーチンが実行開始される。図11のステップ203では各種バイアス電圧の設定処理のサブルーチン(図12参照)を以下のように実行する。図12のステップ252A〜258Aでは、第1実施形態での図10のステップ252〜258と同様に、感光体ドラム19を回転させドラム表面を帯電電位VH (−400V)に均一帯電させた状態で、転写バイアスロール29に+1000Vのモニタ電圧を印加し、転写バイアスロール29からの流出電流値I(t) を検知する。
【0094】
次のステップ260A、262Aでの流出電流値I(t) の判定によって、流出電流値I(t) が4μA以上の場合、流出電流値I(t) が2μA以下の場合、及び流出電流値I(t) が2μAより大きく4μA未満である場合の計3通りに分類される。
【0095】
ここで、流出電流値I(t) が2μAより大きく4μA未満である場合(ステップ260A、262Aで否定判定された場合)は、ステップ272Aへ進み、N/N環境であると判断し、次のステップ273では例えば次のようにしてN/N環境用転写バイアス電圧Vt1、Vt2を設定する。
【0096】
例えば、N/N環境下においては、転写バイアスロール29への+1000Vのモニタ電圧印加により得られる転写電流値は図5のグラフより2.5μAであり、CPU101は印加電圧値(Vm=+1000V)と流出電流値(Im=2.5μA)をあらかじめプログラムされた計算式に代入し転写工程時に印加するバイアス電圧値を決定する。本発明においては図5から転写中に約3.0μAの転写電流を得るため、比例式(V=1000×3/2.5=1200V)から得られた結果によりレーザビームプリンタ11の動作環境を常温常湿環境と判断、転写工程時の第一面およびその第二面へ転写バイアスロール29へ印加する転写印加電圧値Vt1=+1200V、Vt2=+1800Vを決定する。ここで第二面転写時の転写バイアス電圧値は用紙35が第一面の定着工程を経て高抵抗化していることを考慮して第一面転写バイアス電圧値の1.5倍としている。
【0097】
図12において次のステップ275では、上記ステップ273で得られた結果に基づいて、第一面転写時に用紙35が除電針41の位置へ達してから用紙後端が転写ニップJ1を抜けるまでの間、用紙35の除電に用いる除電針41への印加バイアス電圧値Vd1=−100V、及び用紙後端が転写ニップJ1を通過直後に感光体ドラム19の転写材外部領域の履歴除去用に除電針41へ印加するバイアス電圧値Vd2=−3000Vと第二面転写工程時に同様の理由で除電針41へ印加する第二面用紙除電用バイアス電圧値Vd3=−1000V、第二面転写時の転写材外部領域除電用バイアス電圧値Vd4=−3000Vを設定する。
【0098】
以上、N/N環境用の各種バイアス電圧の設定例を示したが、ステップ260A、262Aでの判定により、流出電流値I(t) が4μA以上の場合や流出電流値I(t) が2μA以下の場合も、上記と同様にステップ265、269において転写印加電圧値Vt1、Vt2を設定し、ステップ267、271において除電用バイアス電圧値Vd1、Vd3、及び履歴除去用バイアス電圧値Vd2、Vd4を設定する。
【0099】
以上のように、流出電流値I(t) の大きさに基づいて環境を判断し、判断した環境に応じて適切な転写バイアス電圧を設定して図11のメインルーチンへリターンする。
【0100】
一方、前述の環境モニタ工程終了後、均一帯電された感光体ドラム19表面がレーザーの書き込み位置22に達した後、CPU101から画像情報による図示していない半導体レーザーの駆動信号が送られ、感光体ドラム19上に潜像が形成される。次いでこの感光体ドラム19上の潜像部分は現像ロール26によってトナーによる可視像への現像される。このトナー像が転写バイアスローラ29と感光体ドラム19との転接部へ搬送されるのに同期するように記録用紙搬送路32に沿って記録用紙が搬送される。
【0101】
図11のメインルーチンでは、用紙先端が転写ニップJ1の手前に到達した時点で転写バイアス電圧の印加を開始し(ステップ206A)、次のステップ208で用紙先端が除電位置に到達したか否かを透過型光学センサ104からの検出信号に基づいて判定する。用紙先端が除電位置に到達すると、ステップ210で除電針41への除電用バイアス電圧値Vd1の印加を開始する。
【0102】
次のステップ213では、転写ニップJ1と除電針41との距離Lだけ後端から離れた位置が転写ニップJ1に到達したか否かを透過型光学センサ106からの検出信号に基づいて判定する。距離Lだけ後端から離れた位置が転写ニップJ1に到達すると、ステップ214Aへ進み、電圧上昇制御を開始する。
【0103】
例えば、本実施形態の画像形成装置11では上記距離Lが20mmであるため、用紙35の後端から20mm先端側の位置が転写ニップJ1に突入するタイミングで転写バイアス電圧Vt1(+1200V)の増加制御を1mm送り当り4%即ち、+48V/mmの増加率で増加させる。但し、初期の転写バイアス電圧Vt1の1.3倍(+1560V)を上限とする。
【0104】
そして、次のステップ216Aで流出電流値I(t) が最適転写電流値の上限値(図5における4.0μA)に到達したか否かを監視し、流出電流値I(t) が最適転写電流値の上限値に到達すると、電圧上昇制御を止め、流出電流値I(t) が最適転写電流値の上限値であるときの転写バイアス電圧(上限転写バイアス電圧)の印加を維持するよう切り替え(ステップ218A)、以後、該上限転写バイアス電圧値のまま用紙35の最後端が転写バイアスロール29のニップを通過するまで(ステップ220Aで肯定判定されるまで)印加するように制御する。
【0105】
用紙35の最後端が転写バイアスロール29のニップを通過すると、ステップ222へ進み、除電用バイアス電圧値Vd1を履歴除去用バイアス電圧値Vd2(−3000V)に切り替えられて近傍を通過する感光体19表面のプラス帯電履歴除去を行う。
【0106】
以上のようにして用紙35の第一面に対する転写を終了する。その後トナー像を担持する記録用紙は感光体ドラム19から分離されて定着装置40の部位に搬送、定着される。一方、感光体ドラム19表面に転写されずに残った残留トナーはクリーニング装置によって除去され感光体ドラム19表面は次の画像形成工程に入り得る状態になる。
【0107】
第一面の画像形成を終えた後、ステップ226へ進み、転写バイアス電圧をVt1からVt2へ、除電用バイアス電圧値をVd1からVd3へ、履歴除去用バイアス電圧値をVd2からVd4へ、それぞれ切り替える。一方、用紙搬送手段により用紙35は第二面の画像形成工程に入るべく再度、記録用紙搬送経路51を通り、搬送経路32に沿って搬送され前述と透過型光学センサにより記録用紙の先端/後端位置を検知して第二面の画像転写工程に移行する。図11においてステップ204Aへ戻り、用紙35の第二面に対して上記ステップ204A〜222の処理を順に実行する。
【0108】
このときにもあらかじめ決められた第二面用の転写バイアス電圧Vt2=+1800V、用紙除電用バイアス電圧Vd3=−1000V、感光体ドラム19の用紙外領域のプラス帯電履歴除去用バイアス電圧値Vd4=−3000Vが、第一面転写工程時と同じタイミングで印加され、第二面の用紙35へのトナー像の転写、用紙後端部転写バイアス電圧の上昇、用紙35の除電、及び感光体ドラム19表面の履歴除去を行う。この場合の用紙後端部転写バイアス電圧の増加分は、それ以前の転写バイアス電圧Vt2が+1800Vであるため第一面と同様に増加率4%として+72V/mmで増加制御する。但し、初期の転写バイアス電圧Vt2の1.3倍(+2340V)を上限とする。
【0109】
この転写バイアス電圧の増加率/上限電圧は、温度湿度環境によってまた第一面、第二面の転写時等の条件によって異なり、用紙帯電の差が生じにくいH/H環境では増加量が2%程度で1.1倍の電圧まで上昇させるものであり、逆に用紙が高帯電化しやすいL/L環境の第二面印字においては1mm当りの増加率を5%として上限電圧を1.4倍まで上昇させる。
【0110】
このような条件別の制御は、前述の転写バイアスロール29へモニタ電圧を印加して電流を検知するモニタ工程で得られるモニタ値に応じてCPU101において、あらかじめプログラムされている計算式で演算され、Vt1、Vt2、Vd1、Vd2、Vd3、Vd4及び用紙後端部の増加率等の各々の印加バイアス電圧値を決定し、CPU101にプログラムされている前述したタイミングで印加することにより画像形成を行うものである。
【0111】
したがってレーザビームプリンタ11の動作環境によりVt1、Vt2、Vd1、Vd2、Vd3、Vd4の各々の印加バイアス電圧値は異なり、常に最適値へと変更されるものである。なお、用紙35が転写ニップJ1にあり、用紙35への転写工程中の転写バイアス電圧値と転写電流値を検知して得られる用紙35を含む転写実効電流値をモニタして、CPU101で再度計算することにより、転写ニップJ1から除電針41に到達した用紙35の除電用バイアス電圧値と後端部増加率、上限転写バイアス電圧を用紙35の種類別に変化させることも可能である。
【0112】
そして、用紙35の両面に対する転写が完了すると、図11ではステップ224で肯定判定され、処理を終了する。
【0113】
以上説明した第2実施形態では、転写ニップJ1と除電針41との距離Lだけ後端から離れた位置が転写ニップJ1に到達した時点から用紙の搬送距離に応じて徐々に転写バイアス電圧を増加させるので、用紙35の後端付近で除電針41による除電作用が強くなることに起因した用紙35の後端付近での帯電電位の低下並びに用紙35とトナー像との吸着力の低下を防止することができる。即ち、用紙35の帯電電位を用紙先端から後端まで均一にすることができ、搬送時のリークによる画像乱れや静電オフセット等が無くなり、形成される画像の画質を良好に保つことができる。
【0114】
これに伴い、定着装置40にクリーニング用の部材や静電オフセット防止の為の回路等を設ける必要が無くなり、電源追加も不要であるので、装置構成を簡素化し装置の小型化、コストダウンを図ることができる。
【0115】
また、用紙35の帯電電位が均一安定化されることにより、転写/除電後の用紙35が搬送ガイド71、72に吸着した安定な姿勢で定着装置40へ搬送されるので、ジャムの発生を防止することができる。
【0116】
なお、上記第2実施形態では両面印字における第一面への転写時、第二面への転写時の両方で転写バイアス電圧を増加させる制御を行う例を示したが、第二面への転写時にのみ転写バイアス電圧を増加させる制御を行っても良い。即ち、第二面への転写時は、第一面への転写時に比べて、用紙の抵抗値が高く、より高い転写バイアス電圧を必要とするため、用紙と除電針との接近による過度な除電作用等でてきめんに用紙とトナー像との吸着力低下につながる。このような第二面への転写時に転写バイアス電圧を増加させる制御を行うと非常に有効である。
【0117】
また、転写ニップJ1と除電針41との距離Lだけ後端から離れた位置が転写ニップJ1に到達した時点から転写バイアス電圧を増加させたが、当該時点よりも前の時点から転写バイアス電圧を増加開始しても良い。
【0118】
また、用紙35への転写工程中の転写バイアス電圧値と転写電流値を検知して用紙35の抵抗値をCPU101で計算して用紙35の種類を判別し、該用紙35の種類別に除電用バイアス電圧値や転写バイアス電圧の増加率、上限値を変化させても良い。
【0119】
また、転写バイアスロール29の電圧/電流情報から転写バイアス電圧及び除電バイアス電圧制御を変更したが、例えば用紙搬送ロールを転写バイアスロール29と同様な導電性部材で構成し、用紙搬送中に用紙搬送ロールに電圧を印加し、その出力電流をモニタすることで使用環境や使用用紙の条件を判別し、該条件に応じて同様に制御しても良い。
【0120】
また、図6に示した用紙坪量に適した転写バイアス電圧を印加可能とするために、用紙先端が転写ニップJ1に突入した時点に転写電流のモニタを行い、用紙坪量の情報を得て該用紙坪量に応じて転写バイアス電圧を調整しても良い。
【0121】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、記録媒体の全面についてトナーを結着させている帯電を均一化させているので、トナー像と記録媒体との吸着力を均一安定化させることができる。これにより、前述したフリンジ汚れ、エクスプロージョン、静電オフセット及び高温高湿時転写不良を防止することができ、安定した画像品質性能を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図2】第1実施形態における画像形成装置の要部の構成図である。
【図3】転写バイアスロールの体積抵抗値の測定に係る構成を示す図である。
【図4】転写バイアスロールの体積抵抗値の環境に応じた変化を示すグラフである。
【図5】転写バイアスロールの環境別転写電流特性を示すグラフである。
【図6】転写バイアスロールの用紙 量別転写電流特性を示すグラフである。
【図7】転写電圧印加回路及び除電針バイアス電圧印加回路の回路構成図である。
【図8】転写バイアスロールにおける転写バイアス電圧増加率−増加転写電流の特性を示すグラフである。
【図9】第1実施形態におけるメインルーチンを示す流れ図である。
【図10】転写バイアス電圧の設定処理のサブルーチンを示す流れ図である。
【図11】第2実施形態におけるメインルーチンを示す流れ図である。
【図12】各種バイアス電圧の設定処理のサブルーチンを示す流れ図である。
【図13】第2実施形態における画像形成装置の要部の構成図である。
【符号の説明】
11 レーザビームプリンタ(画像形成装置)
13 半導体レーザ走査装置
19 感光体ドラム(像担持体)
23 帯電ロール
25 現像装置(現像手段)
29 転写バイアスロール
35 用紙(記録媒体)
40 定着装置(定着手段)
41 除電針(除電手段)
101 制御装置
J1 転写ニップ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus, and more particularly, to an image forming apparatus that forms an image by transferring a toner image to a recording medium by a contact transfer method and fixing the toner image to the recording medium.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A conventional electrophotographic image forming apparatus can output high-quality images at high speed and is widely used in various apparatuses such as an electrophotographic copying machine and a printer. In such an image forming apparatus, a contact charging device is used as a device for charging the surface of an image carrier such as a photoconductor drum or a photoconductor belt, and a device for transferring a toner image formed on the image carrier to a sheet is used as a device. Contact transfer devices are used respectively.
[0003]
Among them, the contact charging device is provided with a charging member such as a charging bias roll that is pressed against the surface of the image carrier, and the surface of the image carrier is charged by applying a predetermined charging bias voltage to the charging member. Do. One of the contact transfer devices is also provided with a transfer member such as a transfer bias roll that is pressed against the surface of the image carrier, and is applied to the transfer member by applying a predetermined transfer bias voltage to be attracted to the surface of the image carrier. The transferred toner image is transferred to paper.
[0004]
It is known that the polarity of a bias voltage applied between a charging member and a transfer member is different in an image forming apparatus that performs a reversal developing method, which is a mainstream of today. In the reversal development method, a toner is used which is charged to the same polarity as the image carrier (generally, the image carrier is negatively charged, so the toner is also negative). Applies a negative charging bias voltage. Therefore, in the transfer member, a transfer bias voltage having a polarity opposite to that of the image carrier (generally, positive polarity) is applied to attract the negatively charged toner on the surface of the image carrier onto the sheet.
[0005]
However, when the above-described reversal development method is performed, there are the following problems. First, the contact charging device has a drawback that the charging area is extremely narrow, so that the time required for the surface of the image carrier to pass through the charging area is extremely short, and thus the charging ability is extremely low. The charging potential of the surface of the image carrier to which the reverse polarity is applied by the contact transfer device is reduced by the inflow of the reverse polarity transfer charge, and the surface of the image carrier is charged to the originally intended charging potential even after the recharging process by the contact charging device. The case that cannot be done occurs. In such a case, since the surface potential of the image carrier drops to near the developing bias voltage, a phenomenon (transfer memory fogging) in which the image is visualized in a fogging state by the developing device occurs.
[0006]
In particular, in a region outside the paper where the surface of the image carrier is in direct contact with the transfer member, it is likely to be charged with a polarity opposite to the charge potential due to the transfer bias voltage applied to the transfer member, and the above-described transfer memory fog is likely to occur. In particular, in an image forming apparatus capable of performing double-sided printing, moisture contained in the sheet evaporates due to the heat fixing step in the image forming step on the first side, and the resistance of the sheet significantly increases. For this reason, in the second surface transfer step, it is necessary to apply a higher transfer bias voltage value to the transfer member than at the time of transfer on the first surface. Also, although the transfer charge flows through the paper to the surface of the image carrier and does not occur until the transfer memory fog, the phenomenon that the halftone dots such as halftone dots are developed to be large, and the apparent halftone dot density becomes dark More likely to occur.
[0007]
Second, as a problem when a contact charging device having insufficient charging ability is used, there is a peel discharge development that occurs when a sheet is peeled from an image carrier. The paper is charged by the contact transfer device with a polarity opposite to that of the image carrier, and when the trailing edge of the paper is peeled off from the image carrier, the charged charges on the paper are discharged to the surface of the image carrier and the image carrier is charged. Since charging of the opposite polarity occurs on the body surface, there is a problem that the history of the peeling discharge portion is developed after one round of the image carrier, and black line-like stains occur (peeling memory) as in the case of transfer memory fog.
[0008]
As a method of solving the above-mentioned problem, a voltage for monitoring is applied to the transfer member at the start of the image forming process or at the start of the transfer process to detect the amount of current flowing out to the image bearing member. Obtain current characteristic information and select and control the transfer bias voltage so as not to exceed the charging capability of the contact charging device, or output the nip area between the transfer member and the image carrier by using a static elimination member located near the downstream of the transfer member. Immediately after application, a method is proposed in which a voltage having the same polarity as the charging polarity of the image carrier surface is applied to the back surface of the paper and the outer area of the image carrier surface to reduce the charge on the paper and reduce the reverse charging of the image carrier. Have been.
[0009]
Further, the amount of outflow current when a predetermined transfer bias voltage is applied to the transfer member is detected, and it is determined whether or not the detected outflow current amount has reached a desired value. A technique for feeding back the setting is described in JP-A-4-258980.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described method, even when the transfer is performed with the same transfer bias voltage, when transferring the rear end area of the sheet, the leading end of the sheet comes into contact with a pre-grounded fixing roll and passes through the fixing roll. Transfer charges easily escape. That is, the grounding condition during transfer varies between a region on the rear end side and a front end side of the predetermined position on the sheet, and the transfer charge decreases in the region on the rear end side. There is a problem that the binding power is weakened.
[0011]
Further, after the trailing end of the sheet leaves the nip portion of the transfer roll, the sheet trailing end area bends downward, so that the distance between the sheet and the charge eliminating member is shortened, and the charge eliminating action on the sheet trailing end area is enhanced. As a result, the charging potential in the trailing edge region of the sheet is reduced, and the electrostatic binding force between the toner image and the sheet is further reduced.
[0012]
Furthermore, the electrostatic binding force between the toner image and the paper is further reduced by strengthening the paper static elimination action by the static elimination member in order to prevent peeling discharge generated when the trailing edge area of the paper is peeled from the image carrier. Would.
[0013]
As described above, when the electrostatic binding force between the toner image and the sheet is weakened in the rear end area of the sheet, the following problems may occur.
[0014]
(1) In the rear end area of the sheet, a phenomenon (fringe stain) occurs in which the toner on the sheet after the transfer scatters around the image after passing through the transfer nip.
[0015]
(2) A phenomenon in which a toner image is disturbed by a slight impact generated at a seam of a guide member conveyed to a fixing device, and a toner image is disturbed due to a local potential change due to a flow of charge of paper into the guide member (explosion) Occurs.
[0016]
(3) Fixing where the surface of the fixing roller is triboelectrically charged, and the toner on the paper is easily transferred electrostatically to the fixing roller, and the toner image fixed on the image surface of the paper at the front circumference is transferred in the cycle of the fixing roller. A ghost phenomenon (electrostatic offset) occurs.
[0017]
(4) Particularly in a high-temperature and high-humidity environment, the resistance of the sheet becomes extremely low. Therefore, when a charge-eliminating bias is applied to the charge-eliminating means when the sheet and the image carrier are discharged, the transfer bias passes through the sheet to the charge-eliminating device. As a result, a phenomenon (transfer failure at high temperature and high humidity) occurs in which a current necessary for transfer cannot be obtained, good transfer cannot be obtained, and an image is missing.
[0018]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problem, and a stable image quality can be obtained by correcting and uniformizing a decrease in electrostatic binding force between a sheet and a toner image in a sheet rear end area. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of exhibiting performance.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an image forming apparatus according to claim 1, wherein a latent image forming means for forming an electrostatic latent image corresponding to an image to be formed on an image carrier, and And developing means for forming a toner image on the image carrier by adsorbing the toner on the image carrier, and nipping and transporting the recording medium between the image carrier and the developing means. A transfer unit that transfers the toner image onto the recording medium by applying a voltage, and a transfer unit that is disposed on the downstream side of the transfer unit in the conveying direction of the recording medium in a state where the transfer unit is grounded. Fixing means for fixing on the recording medium,Transferred position on the recording medium when the leading end of the recording medium comes into contact with the fixing unit.When the toner image is transferred to a region on the rear end side of the image forming apparatus, a voltage (transfer bias voltage) applied to the transfer unit is increased.Makes the charged potential of the recording medium uniformTransfer voltage control means.
[0021]
Also,Claim 2Image forming apparatus describedThe placement is a latent image forming means for forming an electrostatic latent image corresponding to the image to be formed on the image carrier, and by adsorbing toner on the image carrier corresponding to the electrostatic latent image, Developing means for forming a toner image on the image carrier, and a recording medium sandwiched and conveyed between the image carrier, and a voltage is applied in the sandwiched conveyance state, so that the toner image is transferred to the recording medium. Transfer means for transferring the toner image on the recording medium to the transfer means, and a fixing means for fixing the toner image on the recording medium onto the recording medium; When the toner image is transferred from the rear end of the medium to a region on the rear end side of a position more distant to the front end side than the distance between the transfer position by the transfer unit and the charge removing unit, the voltage is applied to the transfer unit. Increase the voltage (transfer bias voltage) And transfer voltage controlling means for equalizing the charge potential of the recording medium and,The transfer unit is disposed in the vicinity of the downstream side in the transport direction of the recording medium and below the transport path of the recording medium, and a voltage having a polarity opposite to that of the transfer bias voltage is applied to remove the charge of the recording medium. Performing static elimination means, voltage applying means for applying a predetermined voltage to the static elimination means,It is characterized by having.
[0022]
Also,Claim 3In the described image forming apparatus,
[0023]
Also,Claim 4In the described image forming apparatus,
[0024]
Also,Claim 5In the above-described image forming apparatus, claim 1 is provided.Or Claim 2Wherein the transfer voltage control means increases the transfer bias voltage based on at least one of an increase rate and an upper limit of the transfer bias voltage set according to environmental conditions. I do.
[0025]
Also,Claim 6In the image forming apparatus described above, claims 1 toClaim 5In the image forming apparatus according to any one of the above, the recording medium having the toner image fixed on one surface thereof by the fixing unit is inverted by transferring the recording medium such that the other surface faces the image carrier. The image forming apparatus further includes a double-sided printing conveying unit that conveys the toner image to the transfer position, and the transfer voltage control unit increases the transfer bias voltage only when the toner image is transferred to the other surface.
[0026]
Also,Claim 7In the image forming apparatus described above, claims 1 toClaim 6In the image forming apparatus according to any one of the above, the transfer voltage control means increases the transfer bias voltage at a voltage increase rate within a predetermined upper limit value with respect to the conveyance distance of the recording medium.
[0027]
In the image forming apparatus according to the first aspect, first, an electrostatic latent image corresponding to an image to be formed is formed on an image carrier by a latent image forming unit, and toner is formed by a developing unit in accordance with the electrostatic latent image. A toner image is formed on the image carrier by causing the toner image to be adsorbed on the image carrier. On the other hand, the image forming apparatus is provided with a transfer unit, and the transfer unit sandwiches and conveys the recording medium between the image forming apparatus and the image carrier. When a voltage is applied to the transfer unit in the nipping and conveying state, the toner image formed on the image carrier is transferred to a recording medium.
[0028]
Further, in the image forming apparatus, the fixing unit is disposed in a state of being grounded downstream of the transfer unit in the transport direction of the recording medium. That is, the recording medium on which the toner image has been transferred by the transfer unit is transported in a predetermined transport direction, and reaches the fixing unit. The fixing unit fixes the unfixed toner image on the recording medium onto the recording medium.
[0029]
By the way, since the fixing means is grounded, when the recording medium comes into contact with the fixing means, transfer charges on the recording medium (charges adsorbing the recording medium and the toner image) escape through the fixing means. In the image forming apparatus according to the first aspect of the present invention, the transfer bias voltage is increased by the transfer voltage control unit when the transfer is performed to a region on the rear end side of the predetermined position on the recording medium. . As a result, even if the transfer charge on the recording medium easily escapes, it is possible to prevent a decrease in the attraction force between the recording medium and the toner image.
[0030]
That is, by performing the transfer process by increasing the transfer bias voltage, the charge that binds the toner over the entire surface of the recording medium is made uniform, so that the attraction force between the toner image and the recording medium is uniformly stabilized. Can be done. As a result, the above-described fringe contamination, explosion, electrostatic offset, and transfer failure at high temperature and high humidity can be prevented, and stable image quality performance can be exhibited.
[0031]
The predetermined position at which the transfer bias voltage starts increasingIsThe transfer position can be set at the recording medium when the leading end of the recording medium comes into contact with the fixing unit. With this setting, it is possible to prevent a decrease in the attraction force between the recording medium and the toner image from the beginning when the transfer charge on the recording medium becomes easy to escape via the fixing unit, and to prevent the attraction force over the entire surface of the recording medium. Can be uniformly stabilized.
[0032]
next,Claim 2In the image forming apparatus described above, the charge removing means for removing the charge of the recording medium is disposed near the downstream of the transfer means in the transport direction of the recording medium and below the transport path of the recording medium. By applying a voltage having a polarity opposite to that of the transfer bias voltage to the charge removing means by the voltage applying means, the charge removal of the recording medium and the relaxation of the peeling discharge when the recording medium described below is peeled from the image carrier are performed. .
[0033]
In such an image forming apparatus, when the rearmost end of the recording medium is separated from the transfer means, the vicinity of the rearmost end is a free end, and the vicinity of the rearmost end is bent downward by its own weight. At this time, the static elimination means is located at a distance between the transfer position of the transfer means and the static elimination means and at a position away from the rearmost end of the recording medium toward the front end (in FIG. 13, a distance L between the transfer position J1 and the static elimination means 41, (A position indicated by an arrow A away from the rearmost end of the
[0034]
For this reason, in the region on the rear end side from the position A, the transfer charge may be smaller than in the region on the front end side from the position A, and the transferability may be reduced.Claim 2In the image forming apparatus described above, the position at which the increase of the transfer bias voltage is started is set at least on the front end side of the position A. Therefore, since the transfer bias voltage applied to the transfer means at the time of transfer is increased at least in the region on the rear end side of the position A in the recording medium, even if the static elimination function works strongly as described above, the transfer charge Of the recording medium and the toner image can be prevented from lowering.
[0035]
next,Claim 3In the image forming apparatus described above, a static elimination unit for neutralizing the recording medium is disposed near the transfer unit downstream of the transfer unit in the conveying direction. The recording medium is neutralized by applying a voltage having a polarity opposite to that of the transfer bias voltage to the neutralizing unit. Furthermore, the recording mediumRear endBy increasing the discharging bias voltage immediately before the recording medium is separated from the image carrier, the separation discharge generated when the recording medium is separated from the image carrier is reduced.
[0036]
Increasing the discharging bias voltage as described above may decrease the transfer charge and decrease the attraction force between the recording medium and the toner image.Claim 3In the image forming apparatus described above, the transfer voltage control unit increases the transfer bias voltage in accordance with the increase in the charge removal bias voltage. As a result, even if the neutralization bias voltage increases, the transfer bias voltage also increases in accordance with the increase, so that it is possible to prevent a decrease in the attraction force between the recording medium and the toner image.
[0037]
next,Claim 4In the image forming apparatus described above, a static elimination unit for neutralizing the recording medium is disposed near the transfer unit downstream of the transfer unit in the conveying direction. The recording medium is neutralized by applying a voltage having a polarity opposite to that of the transfer bias voltage to the neutralizing unit. Moreover, the applied voltage (static bias voltage) to the static elimination means can be switched to two or more different voltages by the static elimination voltage applying means.
[0038]
BookClaim 4In the image forming apparatus described above, the transfer voltage control unit increases the transfer bias voltage to a different upper limit value according to the charge eliminating bias voltage even if the charge eliminating bias voltage is switched to another voltage value. Therefore, for example, even if the neutralization bias voltage is switched to a higher voltage value, the transfer bias voltage is increased to a higher upper limit value corresponding to the higher voltage value, so that the attraction force between the recording medium and the toner image is reduced. It can be prevented from lowering.
[0039]
As is clear from the transfer bias voltage-transfer current characteristics for each environmental condition such as temperature and humidity shown in FIG. 5, an optimum transfer current (2.0 μA to 4.0 μA in the example of FIG. 5) is obtained in the transfer unit. Transfer bias voltages for the high temperature and high humidity environment (H / H environment in FIG. 5), the normal temperature and humidity environment (N / N environment in FIG. 5), and the low temperature and low humidity environment (L / L environment in FIG. 5) Different. Therefore, it is desirable that the control for increasing the transfer bias voltage is also performed according to the environmental conditions. In particular,Claim 5As in the invention described above, it is desirable that the transfer voltage control means increases the transfer bias voltage based on at least one of an increase rate and an upper limit value of the transfer bias voltage set according to environmental conditions.
[0040]
next,Claim 6In the image forming apparatus described above, the recording medium on which the toner image is fixed on one surface (hereinafter, referred to as a first surface) by a double-sided printing conveying means is transferred to the other surface (hereinafter, referred to as a second surface). Can be conveyed to the transfer position after being inverted so as to face the image carrier. As a result, the toner image can be transferred to the second surface of the recording medium, and thereafter, the toner image can be fixed by the fixing unit to form an image on the second surface of the recording medium. That is, double-sided printing can be performed.
[0041]
As described above, when the image formation on the first side of the recording medium is completed in the double-sided printing, the moisture content of the recording medium is lower than before the start of the processing on the first side, and the resistance value of the recording medium is reduced. Is higher. Therefore, the transfer bias voltage at the time of transfer to the second surface needs to be set higher than the transfer bias voltage at the time of transfer to the first surface.
[0042]
In other words, a higher transfer bias voltage is required during the transfer to the second surface than during the transfer to the first surface.But,I mentioned earlierWhen transferring to the first side,Leakage of transfer charge from the fixing means, excessive static elimination due to the proximity of the recording medium to the static elimination means, and the like, can lead to a reduction in the attraction force between the recording medium and the toner image.
[0043]
Therefore, when performing double-sided printing, of course, it is most preferable to perform control to increase the transfer bias voltage not only at the time of transfer to the second surface, but also at the time of transfer to the first surface.Claim 6As in the invention described above, only when the toner image is transferred to the other surface (second surface), the transfer bias voltage may be controlled by the transfer voltage control means so as to increase the image quality of the formed image. Very effective to keep good.
[0044]
By the way, the transfer voltage control meansClaim 7As in the invention described above, it is desirable to increase the transfer bias voltage at a voltage increase rate within a predetermined upper limit value with respect to the conveyance distance of the recording medium. As an example, in a normal temperature and humidity environment of a temperature of 20 ° C. and a humidity of about 50% RH, a transfer current obtained from an experimental result when the transfer bias voltage is +1200 volts (hereinafter, unit volt is abbreviated to V) From the characteristic graph (FIG. 8), it is desirable to increase the transfer bias voltage at a transfer bias voltage increase rate of 5% or less per 1 mm in the conveyance direction of the recording medium.
[0045]
By regulating the rate of increase of the transfer bias voltage in this way, the transfer bias voltage rises sharply and a part of the transfer current flows into the surface of the image carrier, and before and after the control for increasing the transfer bias voltage is started. It is possible to prevent a difference in surface potential of the image carrier from occurring at the position (2) and a change in image density at the time of the next image formation.
[0046]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[First Embodiment]
Hereinafter, the first embodiment according to the present invention will be described in detail.
[0047]
[Overall Configuration of Image Forming Apparatus]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a
[0048]
The cylindrical
[0049]
At the exposure position 22, an electrostatic latent image corresponding to the print data is formed on the drum surface uniformly charged negatively. The electrostatic latent image is developed by a cartridge type developing device 25 disposed downstream of the exposure position 22 along the drum rotation direction indicated by the arrow P.
[0050]
In the developing device 25, a developing
[0051]
In the present embodiment, an electrostatic latent image is formed on the negatively charged drum surface, and the potential of the formation area of the electrostatic latent image is close to 0 volt. On the other hand, since a negative developing bias voltage is applied to the developing device 25, the potential difference between the negatively charged toner of the developing device 25 and the drum surface is small in a region where the electrostatic latent image is not formed, whereas It becomes large in the area where the electrostatic latent image is formed. For this reason, the toner is attracted only to the formation area of the electrostatic latent image.
[0052]
The toner image formed on the drum surface by the developing device 25 moves to a position where the
[0053]
The
[0054]
Next, the paper transport path of the
[0055]
The
[0056]
The
[0057]
When printing is performed on both sides of the
[0058]
The
[0059]
On the other hand, the toner remaining on the surface of the
[0060]
[Configuration of main part]
Next, the
[0061]
As shown in FIG. 2, a
[0062]
On the other hand, the
[0063]
Therefore, in the first embodiment, an example is shown in which the control device 101 (see FIG. 1) controls the transfer bias voltage to increase from the time when the leading end of the conveyed
[0064]
However, if the transfer bias voltage is suddenly changed during the transfer process, an abrupt electric field change is caused in a transfer area where the transfer is not affected, and if the toner is transferred from the
[0065]
As shown in FIG. 2, in order to detect that the leading end of the
[0066]
[Configuration of Transfer Bias Roll and Transfer Bias Voltage]
In the present embodiment, the roll portion of the
[0067]
As a method of measuring the volume resistance value of the transfer bias roll, as shown in FIG. 3, the
[0068]
In order to obtain good transferability regardless of whether the
[0069]
The transfer of the charge from the
[0070]
[Setting of transfer bias voltage according to environment]
As described above, the optimum ranges of the volume resistance and the transfer bias voltage of the
[0071]
Since the resistance of the
FIG. 5 shows the results of confirming several types of applied transfer bias voltages, transfer currents flowing out at that time, and the presence or absence of image defects on paper when printing was performed using the same image forming apparatus under each environment. Is shown. As is apparent from FIG. 5, since the volume resistance of the
[0072]
FIG. 6 shows a transfer current flowing out of the
[0073]
As is clear from FIGS. 5 and 6, in order to obtain good transfer performance in any environment, an appropriate amount of transfer charge, that is, a transfer current, exists depending on the paper feeding speed. For this reason, a constant current circuit for compensating a constant current amount during transfer has been used as a conventional transfer bias application power supply. However, as a drawback when the constant current circuit is used, the sheet resistance decreases in a high-temperature and high-humidity (H / H) environment, and the transfer current flows out through contact with a sheet conveyance guide or a fixing device after transfer or through the ground of the nip member. As a result, a discharge due to dielectric breakdown does not occur in a minute gap in the transfer nip region, and transfer failure occurs. Also, when a high-resistance recording medium such as OHP paper is used, the transfer current becomes difficult to flow, so that the transfer bias voltage rises significantly, resulting in extremely large damage to the photosensitive drum photosensitive layer in the area outside the paper. I had to give it. The transfer bias power supply of the image forming apparatus using the transfer bias roll has a transfer current monitor circuit in order to solve such a problem at the time of using the constant current circuit, and a necessary transfer charge amount is determined based on information from the monitor circuit. A current compensation type constant voltage circuit that determines a supplyable voltage value and applies a constant transfer bias voltage during transfer is being used. With this configuration, it is possible to prevent the occurrence of transfer failure due to the decrease in the transfer application voltage in the H / H environment described above and to prevent the application of a transfer bias voltage higher than necessary during OHP paper printing.
[0074]
[Configuration of transfer bias voltage application circuit and charge removal bias voltage application circuit]
FIG. 7 shows a configuration diagram of the transfer bias
[0075]
Further, the transfer bias
[0076]
On the other hand, the charge eliminating bias
[0077]
[Operation of First Embodiment]
Hereinafter, the operation of the first embodiment will be described. In the following, after the
[0078]
When the
[0079]
Then, after the uniformly charged surface of the
[0080]
In the
[0081]
On the other hand, if the outflow current value I (t) is less than 4 μA in
[0082]
On the other hand, if a negative determination is made in
[0083]
As described above, the environment is determined based on the magnitude of the outflow current value I (t), an appropriate transfer bias voltage is set according to the determined environment, and the process returns to the main routine of FIG.
[0084]
On the other hand, after the above-described environment monitoring process is completed, after the uniformly charged surface of the
[0085]
In
[0086]
In the
[0087]
In the
[0088]
According to the above-described first embodiment, even when the state in which the charge of the
[0089]
[Second embodiment]
Hereinafter, a second embodiment according to the present invention will be described. This
[0090]
In the
[0091]
Further, the
[0092]
Hereinafter, the operation of the second embodiment will be described with reference to FIGS. In the control routines shown in FIGS. 11 and 12, the same processes as those in the above-described control routines shown in FIGS.
[0093]
When the
[0094]
According to the determination of the outflow current value I (t) in the
[0095]
Here, when the outflow current value I (t) is larger than 2 μA and smaller than 4 μA (when a negative determination is made in
[0096]
For example, in an N / N environment, the transfer current value obtained by applying the +1000 V monitor voltage to the
[0097]
In FIG. 12, in the next step 275, based on the result obtained in the
[0098]
The examples of setting the various bias voltages for the N / N environment have been described above. However, according to the determinations at
[0099]
As described above, the environment is determined based on the magnitude of the outflow current value I (t), an appropriate transfer bias voltage is set according to the determined environment, and the process returns to the main routine of FIG.
[0100]
On the other hand, after the above-described environment monitoring process is completed, after the uniformly charged surface of the
[0101]
In the main routine of FIG. 11, the application of the transfer bias voltage is started when the leading edge of the sheet reaches just before the transfer nip J1 (
[0102]
In the
[0103]
For example, in the
[0104]
Then, in the
[0105]
When the last end of the
[0106]
The transfer to the first surface of the
[0107]
After the image formation on the first surface is completed, the process proceeds to step 226, where the transfer bias voltage is switched from Vt1 to Vt2, the bias voltage for static elimination is changed from Vd1 to Vd3, and the bias voltage for hysteresis removal is changed from Vd2 to Vd4. . On the other hand, the
[0108]
Also at this time, the predetermined transfer bias voltage Vt2 for the second surface = + 1800V, the bias voltage Vd3 = -1000V for removing the paper, and the bias voltage value Vd4 = + for removing the positive charge history in the area outside the paper of the
[0109]
The rate of increase / upper limit voltage of the transfer bias voltage differs depending on the temperature and humidity environment and the conditions such as the time of transfer of the first and second surfaces, and the increase amount is 2% in the H / H environment where a difference in sheet charging is unlikely to occur. On the other hand, in the case of printing on the second side in an L / L environment where the paper is easily charged highly, the rate of increase per mm is 5% and the upper limit voltage is 1.4 times. Up to
[0110]
Such control under each condition is performed by the
[0111]
Therefore, the applied bias voltage values of Vt1, Vt2, Vd1, Vd2, Vd3, and Vd4 vary depending on the operating environment of the
[0112]
When the transfer to both sides of the
[0113]
In the second embodiment described above, the transfer bias voltage is gradually increased in accordance with the sheet transport distance from the point in time when the position separated from the rear end by the distance L between the transfer nip J1 and the
[0114]
Accordingly, there is no need to provide a member for cleaning, a circuit for preventing electrostatic offset, and the like in the fixing
[0115]
Further, since the charged potential of the
[0116]
In the above-described second embodiment, an example has been described in which the control for increasing the transfer bias voltage is performed both during transfer to the first surface and during transfer to the second surface in double-sided printing. The control for increasing the transfer bias voltage may be performed only at the time. That is, since the sheet has a higher resistance value and a higher transfer bias voltage is required during transfer to the second surface than during transfer to the first surface, excessive static elimination due to the close proximity of the paper to the static elimination needle. The action or the like leads to a decrease in the attraction force between the sheet and the toner image. It is very effective to perform control to increase the transfer bias voltage during such transfer to the second surface.
[0117]
Further, the transfer bias voltage is increased from a point in time when a position distant from the rear end by a distance L between the transfer nip J1 and the
[0118]
Further, the transfer bias voltage value and the transfer current value during the transfer process to the
[0119]
Further, the control of the transfer bias voltage and the neutralization bias voltage is changed based on the voltage / current information of the
[0120]
Further, in order to enable application of a transfer bias voltage suitable for the paper basis weight shown in FIG. 6, the transfer current is monitored when the leading end of the paper enters the transfer nip J1, and information on the paper basis weight is obtained. The transfer bias voltage may be adjusted according to the paper basis weight.
[0121]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the charging that binds the toner over the entire surface of the recording medium is made uniform, the attraction force between the toner image and the recording medium can be uniformly stabilized. As a result, the above-described fringe contamination, explosion, electrostatic offset, and transfer failure at high temperature and high humidity can be prevented, and stable image quality performance can be exhibited.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a main part of the image forming apparatus according to the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration related to measurement of a volume resistance value of a transfer bias roll.
FIG. 4 is a graph showing a change in a volume resistance value of a transfer bias roll according to an environment.
FIG. 5 is a graph showing a transfer current characteristic for each environment of a transfer bias roll.
FIG. 6 is a graph showing a transfer current characteristic of a transfer bias roll according to a sheet amount;
FIG. 7 is a circuit configuration diagram of a transfer voltage application circuit and a static elimination needle bias voltage application circuit.
FIG. 8 is a graph showing characteristics of a transfer bias voltage increase rate-increase transfer current in a transfer bias roll.
FIG. 9 is a flowchart showing a main routine in the first embodiment.
FIG. 10 is a flowchart illustrating a subroutine of a setting process of a transfer bias voltage.
FIG. 11 is a flowchart showing a main routine in a second embodiment.
FIG. 12 is a flowchart showing a subroutine of setting processing of various bias voltages.
FIG. 13 is a configuration diagram of a main part of an image forming apparatus according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
11 Laser beam printer (image forming device)
13 Semiconductor laser scanning device
19 Photoconductor drum (image carrier)
23 Charging roll
25 Developing device (developing means)
29 Transfer bias roll
35 paper (recording medium)
40 Fixing device (fixing means)
41 static elimination needle (static elimination means)
101 control device
J1 transfer nip
Claims (7)
前記静電潜像に対応してトナーを前記像担持体上に吸着させることで、該像担持体上にトナー像を形成する現像手段と、
記録媒体を前記像担持体との間で挟持搬送し、該挟持搬送状態で電圧が印加されることにより、前記トナー像を前記記録媒体に転写する転写手段と、
前記転写手段に対し前記記録媒体の搬送方向下流側に接地された状態で配置され、記録媒体上のトナー像を該記録媒体上に定着させる定着手段と、
前記記録媒体の先端が前記定着手段に接触するに至ったときの該記録媒体における被転写位置よりも後端側の領域に前記トナー像を転写する場合に、前記転写手段に印加する電圧(転写バイアス電圧)を増加させることで記録媒体の帯電電位を均一化する転写電圧制御手段と、
を有する画像形成装置。Latent image forming means for forming an electrostatic latent image corresponding to the image to be formed on the image carrier,
Developing means for forming a toner image on the image carrier by adsorbing toner on the image carrier corresponding to the electrostatic latent image;
Transfer means for nipping and transporting the recording medium between the image carrier and applying a voltage in the nipping and transporting state, thereby transferring the toner image to the recording medium;
Fixing means for fixing the toner image on the recording medium onto the recording medium, arranged in a state of being grounded on the downstream side in the conveying direction of the recording medium with respect to the transfer means,
When the toner image is transferred to a region on the rear end side of the transfer target position on the recording medium when the leading end of the recording medium comes into contact with the fixing unit, a voltage (transfer) applied to the transfer unit Transfer voltage control means for making the charged potential of the recording medium uniform by increasing the bias voltage);
An image forming apparatus having:
前記静電潜像に対応してトナーを前記像担持体上に吸着させることで、該像担持体上にトナー像を形成する現像手段と、
記録媒体を前記像担持体との間で挟持搬送し、該挟持搬送状態で電圧が印加されることにより、前記トナー像を前記記録媒体に転写する転写手段と、
前記転写手段に対し前記記録媒体の搬送方向下流側に接地された状態で配置され、記録媒体上のトナー像を該記録媒体上に定着させる定着手段と、
少なくとも前記記録媒体の最後端部から、前記転写手段による転写位置と前記除電手段との距離以上先端側に離れた位置よりも後端側の領域に前記トナー像を転写する場合に、前記転写手段に印加する電圧(転写バイアス電圧)を増加させることで記録媒体の帯電電位を均一化する転写電圧制御手段と、
前記転写手段に対し前記記録媒体の搬送方向下流近傍部であり且つ記録媒体の搬送経路に対し下方に配置され、前記転写バイアス電圧とは逆極性の電圧が印加されることで記録媒体の除電を行う除電手段と、
前記除電手段に所定の電圧を印加する電圧印加手段と、
を有する画像形成装置。 Latent image forming means for forming an electrostatic latent image corresponding to the image to be formed on the image carrier,
Developing means for forming a toner image on the image carrier by adsorbing toner on the image carrier corresponding to the electrostatic latent image;
Transfer means for nipping and transporting the recording medium between the image carrier and applying a voltage in the nipping and transporting state, thereby transferring the toner image to the recording medium;
Fixing means for fixing the toner image on the recording medium onto the recording medium, arranged in a state of being grounded on the downstream side in the conveying direction of the recording medium with respect to the transfer means,
When transferring the toner image to a region at a rear end side of a position at least a distance between a transfer position by the transfer unit and the charge removing unit and a leading end side from a rearmost end of the recording medium, the transfer unit Transfer voltage control means for equalizing the charging potential of the recording medium by increasing the voltage (transfer bias voltage) applied to
The transfer unit is disposed in the vicinity of the downstream side in the transport direction of the recording medium and below the transport path of the recording medium, and a voltage having a polarity opposite to that of the transfer bias voltage is applied to remove the charge of the recording medium. Means for performing static elimination,
Voltage applying means for applying a predetermined voltage to the static elimination means,
An image forming apparatus having:
前記記録媒体の後端部が前記像担持体から剥離する直前に、前記除電手段に印加する電圧(除電バイアス電圧)を増加させる除電電圧制御手段と、
をさらに有し、
前記転写電圧制御手段は、除電バイアス電圧の増加に応じて前記転写バイアス電圧を増加させることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。Discharge means disposed in the vicinity of the transfer direction downstream of the recording medium with respect to the transfer means, the discharge bias means to remove the charge of the recording medium by applying a voltage having a polarity opposite to the transfer bias voltage,
Immediately before the trailing end of the recording medium separates from the image carrier, a charge elimination voltage control unit that increases a voltage (discharge bias voltage) applied to the charge elimination unit;
Further having
2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the transfer voltage control unit increases the transfer bias voltage according to an increase in a static elimination bias voltage. 3.
前記転写バイアス電圧とは逆極性の2つ以上の異なる電圧を前記除電手段に印加可能な除電電圧印加手段と、
をさらに有し、
前記転写電圧制御手段は、前記除電手段に印加する電圧(除電バイアス電圧)に応じて異なった上限値まで転写バイアス電圧を増加させることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。Discharge means disposed in the vicinity of the transfer direction downstream of the recording medium with respect to the transfer means, the discharge bias means to remove the charge of the recording medium by applying a voltage having a polarity opposite to the transfer bias voltage,
A static elimination voltage application unit capable of applying two or more different voltages having polarities opposite to the transfer bias voltage to the static elimination unit;
Further having
2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the transfer voltage control unit increases the transfer bias voltage to a different upper limit value according to a voltage (static bias voltage) applied to the charge eliminating unit. 3.
前記転写電圧制御手段は、前記もう一方の面にトナー像を転写する場合のみ、転写バイアス電圧を増加させることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載の画像形成装置。A double-sided printing transport unit that reverses the recording medium having the toner image fixed on one surface thereof by the fixing unit so that the other surface faces the image carrier and transports the recording medium to a transfer position by the transfer unit. Have more,
The transfer voltage control means, the only case of transferring the toner image on the other surface, the image forming apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that increasing the transfer bias voltage .
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