JP3740362B2

JP3740362B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP3740362B2
Application number: JP2000344143A
Authority: JP
Inventors: 益朗斎藤; 俊一海老原
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Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-11-10
Filing date: 2000-11-10
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2020-11-10
Also published as: JP2002148950A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式等を利用した画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画像形成装置として、電子写真方式、熱転写方式、インクジェット方式など様々な方式が採用されている。これらのうち、電子写真方式を用いた画像形成装置は、高速、高画質、静粛性の点で優位性を有している。
【０００３】
図４は、電子写真方式を用いた従来の画像形成装置の画像形成部の一例の概略構成を示す図である。
【０００４】
電子写真方式の画像形成装置は、像担持体としてたとえばドラム状の電子写真感光体、すなわち感光ドラム１を有し、その回転する感光ドラム１の表面を１次帯電手段２により一様に帯電した後、たとえばＬＥＤ、レーザなどの露光手段１１で画像情報に従って露光１２を施すことにより、感光ドラム１の表面に静電潜像を形成する。その後、現像装置８で現像剤（トナーまたはトナー＋キャリア）を用いて静電潜像を現像し、潜像に静電的にトナーを付着させてトナー像として可視化する。
【０００５】
このようにして形成された感光ドラム１上のトナー像は、給紙カセット１５からピックアップローラ１６、搬送ローラ１７、１８、レジストローラ１９によって感光ドラム１と対向する転写位置まで搬送されてきた転写材Ｐ上に、転写帯電手段４の作用により静電的に転写される。その後、転写材Ｐ上に転写されたトナー像は、定着装置２１で加熱および加圧することにより定着され、転写材Ｐ上に永久画像が得られる。
【０００６】
一方、転写後に感光ドラム１上に残留した転写残りトナーは、ドラムクリーナ１０に設けたクリーニングブレード９によって除去され、クリーナ１０の容器部分（廃トナー容器部）に回収される。こうして表面がクリーニングされた感光ドラム１は、繰り返し画像形成に供される。
【０００７】
近年、電子写真方式を用いたカラー画像形成装置が普及してきている。このカラー画像形成装置も様々な方式がある。良く知られている多重転写方式、中間転写体方式のほかに、像担持体表面に現像を繰り返すことにより複数色のトナー像を重ねて形成した後、転写材に一括転写する多重現像方式、あるいは転写材搬送ベルトに沿って複数の異なる色の画像形成手段（プロセスステーション）を有し、搬送ベルトで搬送された転写材に複数色のトナー像を重ね合わせて転写するインライン方式等がある。
【０００８】
インライン方式によるカラー画像形成装置は、高速化が可能であり、またトナー像転写の回数が少ないため画質に有利など多くの優位点を有している。このインライン方式では、ユーザビリティの向上、設置面積の低減のために、プロセスステーションを鉛直方向に並べ、転写材をほぼ垂直に搬送するといった構成も提案されている。
【０００９】
図５に、従来のインライン方式のフルカラー画像形成装置の構成例を示す。本装置は、転写材担持体としての静電吸着ベルト、すなわち搬送ベルト１４を有し、搬送ベルト１４は、駆動ローラ２３、吸着対向ローラ２２、テンションローラ１３ａ、１３ｂに懸架して設置されている。搬送ベルト１４は、駆動ローラ２３により矢印の方向に回転駆動される。
【００１０】
この搬送ベルト１４の周面に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の画像形成部であるプロセスステーション２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｂｋが配置され、搬送ベルト１４により転写材が各プロセスステーションに順次搬送される。各プロセスステーション２６（２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｂｋ）は、感光ドラム１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ）、１次帯電器２（２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋ）、現像装置８（８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｂｋ）、ドラムクリーナ１０（１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋ）を有し、これら感光ドラム１〜ドラムクリーナ１０は、プロセスカートリッジとして一体にまとめられ、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されている。
【００１１】
各プロセスステーションの感光ドラム１上には、図４で説明したのと同様、１次帯電手段２による一様帯電、露光手段１１（１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋ）による露光１２（１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｂｋ）、現像装置８による現像を経て、各色のトナー像が形成される。
【００１２】
感光ドラム１には、搬送ベルト１４を介して転写帯電手段である転写ブレード４（４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋ）が当接しており、感光ドラム１上のトナー像の転写材Ｐへの転写時、転写ブレード４には、これに接続した転写バイアス電源２７（２７Ｙ、２７Ｍ、２７Ｃ、２７Ｂｋ）より転写バイアスが印加される。
【００１３】
上記において、感光ドラム１として負極性の有機半導体電子写真感光体(ＯＰＣ感光体)を用い、感光ドラム１の露光で負電荷が減衰した潜像の露光部を現像する場合には、負極性のトナーを含む現像剤が用いられる。したがって、転写ブレード４には転写バイアス電源２７より正極性の転写バイアスを印加する。
【００１４】
転写材Ｐは、給紙カセット１５などからピックアップローラ１６、給紙ローラ１７、１８によって画像形成部に向けて搬送され、ローラ状の同期回転体であるレジストローラ対１９ａ、１９ｂに一旦挟持された後、レジストローラ対１９により、感光ドラム１上での画像形成動作と同期をとって、搬送ベルト１４の転写材吸着部に供給される。
【００１５】
吸着部には、吸着帯電手段としての吸着ローラ２０が搬送ベルト１４を介して吸着対向ローラ２２と対向設置されており、吸着ローラ２０と対向ローラ２２で搬送ベルト１４および転写材Ｐを挟持するようになっている。図示しない吸着バイアス電源（高圧電源）から吸着ローラ２０に電圧（吸着バイアス）を印加することにより、転写材Ｐに吸着電荷が付与され、電荷を付与された転写材Ｐが搬送ベルト１４を分極することによって、転写材Ｐが搬送ベルト１４に静電吸着される。
【００１６】
このようにして搬送ベルト１４に吸着された転写材Ｐは、各プロセスステーションを順次通過し、各感光ドラム１のイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像が次々に重ね合わせて転写される。その後、転写材Ｐは、搬送ベルト１４から分離して定着装置２１に送られ、そこで４色のトナー像の定着を行って、転写材Ｐ上にフルカラーの永久画像が得られる。転写後に感光ドラム１上に残留した転写残りトナーは、ドラムクリーナ１０のクリーニングブレード９（９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋ）によって除去され、クリーナ１０の容器部分に回収される。
【００１７】
上記の搬送ベルト１４としては、厚さ５０〜２００μｍ、体積抵抗率１０⁹〜１０¹⁶Ωｃｍ程度のＰＶＤＦ(ポリフッ化ビニリデン樹脂)、ＥＴＦＥ（四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂)、ポリイミド、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート樹脂）、ポリカーボネート等の樹脂フィルムが用いられ、あるいは厚さ０．５〜２ｍｍ程度のＥＰＤＭ等のゴムの基層上に、たとえばウレタンゴムにＰＴＦＥ等のフッ素樹脂を分散した被覆を施したゴムシートが用いられる。
【００１８】
搬送ベルト１４は、通常は表面にトナー像を直接担持させることはないので、トナーにより汚染される度合いは少ないが、転写材のジャム時や感光ドラム１の非画像部への地かぶりトナーの付着、あるいは搬送ベルト１４上にレジストマークや濃度検出パターンを直接形成し、これを検知して画像制御に使用するシステムの起動時等においては、搬送ベルト１４上にトナーが付着して汚染される。
【００１９】
そこで、ベルトクリーナ３４を設けて搬送ベルト１４上の汚染トナーを清掃する。もしくは、各プロセスステーション２６で転写ブレード４に転写時とは逆極性のクリーニングバイアスを印加して、搬送ベルト１４上の汚染トナーを感光ドラム１に転移し、ドラムクリーナ１０に回収する清掃工程が行なわれる。
【００２０】
図６に、中間転写体方式の従来の画像形成装置を示す。本装置は、中間転写体としての中間転写ベルトに沿って複数のプロセスステーションを備えたフルカラーの画像形成装置である。図６において、図５に付した符号と同一の符号は同一の部材を示す。
【００２１】
搬送ベルトを用いた画像形成装置では、各プロセスステーションで形成した各色のトナー像を転写材に直接転写するのに対して、中間転写ベルト３０を用いた画像形成装置では、各プロセスステーション２６（２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｂｋ）で形成した各色のトナー像を、一旦中間転写ベルト３０に１次転写して重ね合わせた後、一括して転写材Ｐ上に２次転写する。
【００２２】
中間転写ベルト３０は、駆動ローラ２３、テンションローラ１３および２次転写対向ローラ２８に懸架して設置されており、中間転写ベルト３０には合成樹脂製のベルトやゴム製のベルトが使用される。
【００２３】
図５で説明したのと同様の方式により、各プロセスステーション２６においてそれぞれ所定のタイミングで画像形成を行い、感光ドラム１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ）上に形成したトナー像を、１次転写ブレード４（４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋ）と対向した各１次転写部で中間転写ベルト３０上に順次に１次転写して、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナー像を重畳したフルカラー画像を形成し、給紙ローラ１７、１８、レジストローラ１９等を経て所定のタイミングで中間転写ベルト３０の２次転写部に供給された転写材Ｐ上に、中間転写ベルト３０上の４色のトナー像が２次転写ローラ３６により一括して２次転写される。転写工程を終了した転写材Ｐは、定着装置２１に搬送され、ここで加熱・加圧されてトナー像が転写材表面に永久画像として定着される。
【００２４】
上記の図５のインライン方式の多色画像形成装置において、転写材Ｐとしてオーバーヘッドプロジェクター用の樹脂フィルム（ＯＨＴ）のように、非常に抵抗値の高い転写材を用いて、これに画像を出力する場合、前のプロセスステーションの影響を受けないように転写バイアスを順次アップしていくと、最終ステーションでは感光ドラム１に絶縁破壊によるダメージを与えるような非常に高いバイアス値になるという問題があった。
【００２５】
また高温／高湿環境（Ｈ／Ｈ環境）のように、ＯＨＴの表面抵抗が下がる環境下では、前のステーションで受けた転写バイアスによる電荷がＯＨＴの端部から逃げてしまい、ＯＨＴの中央部と端部で電位が異なる状態が最終ステーションまでに蓄積され、大きな画像ムラとなって現れるという問題があった。
【００２６】
この問題を解決するために、従来、特開平６−２７８３７、特開平１１−１６１０３５等で、転写前帯電手段を用いて転写材を転写バイアスによって生じるチャージアップと逆極性に予め帯電しておき、第１ステーションの転写バイアスを非常に低いか、もしくは通常の転写バイアスと逆極性からスタートさせ、最終ステーションの転写バイアスを低く抑えるという提案がなされている。
【００２７】
本発明者が検討したところによると、たとえば図５のインライン方式の画像形成装置で、Ｈ／Ｈ環境下、ＯＨＴの通紙で画像形成する場合、吸着ローラ２０への印加バイアスが０．５ｋＶ、転写バイアスが第１ステーションから順に０．７５ｋＶ、１．５ｋＶ、２．２５ｋＶ、３．０ｋＶとなり、最終ステーションのバイアスが高いことによる画像ムラが発生する。
【００２８】
そこで、引き続いて、吸着ローラ２０を転写前帯電手段として用い、その印加バイアスを１．５ｋＶとして転写材を予備帯電し、転写バイアスを第１ステーションから順に、−０．５ｋＶ、０．２５ｋＶ、１．０ｋＶ、１．７５ｋＶとして、転写材にトナー像を転写した。このように、最終ステーションバイアスの絶対値を下げることで、ＯＨＴ上に蓄積される電位のムラを小さくでき、画像ムラが発生しなくなった。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように、高い予備帯電バイアス（転写前帯電バイアス）を印加すると、例えば、転写材の抵抗値が低くなるようなＨ／Ｈ環境下では、転写前帯電電流が転写材を介して感光ドラム１に流れてしまうことが分かった。
【００３０】
この現象を図７により詳述すると、まず、図７（ａ）に示すように、転写材Ｐが吸着ローラ２０と感光ドラム１の両方に接している状態では、感光ドラム１には転写ブレード４からの転写電流に加え、吸着ローラ２０からの予備帯電電流（転写前帯電電流）が転写材Ｐを通して流れ込む。この二つの電流はプラスの電荷の流れであり、このため感光ドラム１から転写材Ｐに対し、この二つのプラス電荷の流れに相当するマイナスの電荷が移動する。つまり、感光ドラム１上のマイナスの電荷を持ったトナーＴが移動する。
【００３１】
一方、図７（ｂ）に示すように、転写材Ｐが吸着ローラ２０を離れ、感光ドラム１にのみに接した状態になると、感光ドラム１には転写ブレード４からの転写電流のみが流れ込む。したがって図７（ａ）の場合に比べて、感光ドラム１へのプラス電荷の移動量は少なくなり、それに付随する転写材Ｐへのマイナス電荷のトナーＴの移動量も少なくなる。
【００３２】
その結果、図７（ａ）の転写材Ｐの先端部から予備帯電電流の干渉がなくなる直前までの部分では、転写された画像は濃い画像になるが、図７（ｂ）の転写材Ｐの予備帯電電流の干渉がなくなった直後から後端部までの部分では、転写された画像は淡い画像になるという不具合があった。
【００３３】
従って、本発明の目的は、転写前帯電手段と転写帯電手段との間に跨る長さの転写材が転写前帯電手段を抜ける前後で生じる、転写前帯電手段から転写材を通って像担持体へ流れる電流の変化による転写への影響をなくして、濃度ムラのない均一な高画質な画像を得ることを可能とした画像形成装置を提供することである。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明の一態様によれば、トナー像を担持する像担持体と、転写材を担持する転写材担持体と、帯電位置において転写材を帯電して前記転写材担持体に転写材を担持させるための帯電手段と、転写位置において前記像担持体上のトナー像を前記転写材担持体上の転写材に転写するための転写帯電手段と、前記転写帯電手段にバイアスを印加する転写電源と、前記帯電手段に印加される電流値を検知する検知手段と、を有し、前記帯電手段は前記転写材担持体に対して前記転写帯電手段とは逆の面側に配置されており、前記帯電手段へはトナーの正規の極性とは逆の極性のバイアスを印加する画像形成装置において、
前記転写電源は、一つの転写材が前記帯電位置と前記転写位置に渡って存在している時に第一の転写バイアスを出力し、前記転写位置に転写材が存在している一方で前記帯電位置に転写材が存在していない時には前記第一の転写バイアスよりも大きい第二の転写バイアスを出力し、前記第一の転写バイアスと前記第二の転写バイアスの差は前記検知手段の検知電流に応じて設定されることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００３５】
本発明の他の態様によれば、トナー像を担持する像担持体と、転写材を担持する転写材担持体と、帯電位置において転写材を帯電して前記転写材担持体に転写材を担持させるための帯電手段と、前記帯電手段に帯電バイアスを印加する帯電電源と、前記帯電手段に印加されるバイアスを検知する帯電バイアス検知手段と、前記像担持体上のトナー像を前記転写材担持体上の転写材に転写するための転写帯電手段と、前記転写帯電手段に対して検知用バイアスと第一の転写バイアスと第二の転写バイアスを出力可能な転写電源と、前記転写帯電手段に印加されるバイアスを検知する転写バイアス検知手段と、を有する画像形成装置において、
一つの転写材が前記帯電位置と前記転写位置に渡って存在している時に前記帯電バイアスと前記検知用バイアスが出力されるとともに、前記転写バイアス検知手段が前記転写帯電手段に印加されるバイアスを検知し、前記転写バイアス検知手段が検知した値に基づいて設定した前記第一の転写バイアスを印加することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００３７】
実施例１
図１は、本発明の画像形成装置の一実施例を示す構成図である。本装置は、インライン方式のフルカラー画像形成装置に構成されている。
【００３８】
本発明では、搬送ベルト１４の第１画像形成ステーションの上流側に転写前帯電手段としての帯電ローラ２４を設置して、第１〜第４画像形成ステーションの転写バイアスを低くするために、転写に先立って転写材Ｐの予備帯電を行う。本発明は、その際、転写材Ｐの後端が転写前帯電ローラ２４を抜けた直後に、第１ステーションの転写が影響を受けるのを防止するために、第１ステーションの転写ブレード４Ｙに印加する転写バイアスを制御するようにした。
【００３９】
本発明の一実施例において、画像形成装置は一部の点を除き、図５に示した従来の画像形成装置と同様な基本構成を具備している。
【００４０】
本実施例の画像形成装置は、転写材担持体として搬送ベルト（静電吸着ベルト）１４を有し、搬送ベルト１４は、駆動ローラ２３、転写前帯電対向ローラ２５、テンションローラ１３ａ、１３ｂに懸架して設置され、駆動ローラ２３により矢印の方向に回転駆動される。
【００４１】
この搬送ベルト１４の周面に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の画像形成部としてプロセスステーション２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｂｋが配置され、搬送ベルト１４により転写材が各プロセスステーションに順次搬送される。各プロセスステーション２６（２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｂｋ）は、感光ドラム１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ）、１次帯電器２（２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋ）、現像装置８（８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｂｋ）、ドラムクリーナ１０（１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋ）を有し、これら感光ドラム１〜ドラムクリーナ１０は、プロセスカートリッジとして一体にまとめられ、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されている。
【００４２】
各プロセスステーションの感光ドラム１上には、１次帯電手段２による一様帯電、露光手段１１（１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋ）による露光１２（１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｂｋ）、現像装置８による現像を経て、各色のトナー像が形成される。
【００４３】
感光ドラム１には、搬送ベルト１４を介して転写帯電手段である転写ブレード４（４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋ）が当接しており、感光ドラム１上のトナー像の転写材Ｐへの転写時、転写ブレード４には、これに接続した転写バイアス電源２７（２７Ｙ、２７Ｍ、２７Ｃ、２７Ｂｋ）より転写バイアスが印加される。
【００４４】
転写材Ｐは、給紙カセット１５などからピックアップローラ１６、給紙ローラ１７、１８によって画像形成部に向けて搬送され、ローラ状の同期回転体であるレジストローラ対１９（１９ａ、１９ｂ）に一旦挟持された後、レジストローラ対１９により、感光ドラム１上での画像形成動作と同期をとって、上記の転写前帯電ローラ２４が設置された搬送ベルト１４の転写前帯電部に供給される。
【００４５】
転写前帯電手段である転写前帯電ローラ２４は、搬送ベルト１４を介して対向ローラ２５と対向設置され、対向ローラ２２との間で転写前帯電部に供給された転写材Ｐを搬送ベルト１４とともに挟持して、転写前帯電電源２７Ａから帯電ローラ２４を介して転写材Ｐに転写前帯電バイアスを印加するようになっている。
【００４６】
この転写前帯電ローラ２４は、転写材を搬送ベルトに吸着させる吸着帯電手段としての機能と、転写材を転写に先立って予備帯電させる予備帯電手段としての機能を有しており、転写材Ｐに転写前帯電バイアスを印加することにより、転写材Ｐに電荷を付与する。これにより、電荷を付与された転写材Ｐが搬送ベルト１４を分極して、転写材Ｐが搬送ベルト１４に静電吸着され、また転写に先立って転写材Ｐが予備的に帯電される。
【００４７】
本実施例では、転写前帯電ローラ２４に転写材の予備帯電手段の機能を持たせているので、転写前帯電バイアスは、現像剤（トナー）の極性とは反対極性とし、トナーには負極性帯電トナーを使用しているので、転写前帯電バイアスは正極性とした。
【００４８】
本発明では、転写前帯電電源２７Ａからのバイアスの印加の際に流れる電流値もしくは印加される電圧値を、帯電電源２７Ａに接続された帯電バイアス検出手段２８Ａによって検出し、これによって転写材Ｐの種類や特性を判別するようにしている。
【００４９】
上記のように、転写材Ｐを転写に先立って予備的に帯電することは、特にＯＨＴや厚紙等の電気抵抗値の高い転写材に対して転写バイアスを低下させる作用があり、本実施例で説明しているインライン方式の画像形成装置に対しては特に有効である。
【００５０】
転写前帯電バイアスは、前述のように、ＯＨＴ等の抵抗の高い転写材に対しては高い値に設定する必要がある。この転写前帯電バイアスの設定は、高抵抗の転写材であることを手動または自動で検出して設定することも可能であるが、転写前帯電ローラ２４で高抵抗の転写材であると判別した場合に、転写前帯電バイアスのレベルを他の転写材に比べて高く設定してもよい。この高いバイアスによる転写前帯電の実施により、転写バイアスを低下させる効果が得られる。これについては後述する。
【００５１】
このようにして搬送ベルト１４に吸着された転写材Ｐは、各プロセスステーションを順次通過し、各感光ドラム１のイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像が次々に重ね合わせて転写される。その後、転写材Ｐは、搬送ベルト１４から分離して定着装置２１に送られ、そこで４色のトナー像の定着を行って、転写材Ｐ上にフルカラーの永久画像が得られる。転写後に感光ドラム１上に残留した転写残りトナーは、ドラムクリーナ１０のクリーニングブレード９（９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋ）によって除去され、クリーナ１０の容器部分に回収される。
【００５２】
本発明者の検討によれば、搬送ベルト１４としては、厚さ１００〜２００μｍ、体積抵抗率１０⁸〜１０¹³Ωｃｍ程度に抵抗調整されたＰＶＤＦ、ＥＴＦＥ、ポリカーボネ−ト、ＰＥＴ、ポリイミド等の樹脂フィルムが、吸着性、転写性が良好であるのに加え、適度な自己減衰性を有することから除電手段を設けなくとも、ベルトのチャージアップを防止できるなどの利点を有し、本実施例で使用する適用に好適である。
【００５３】
本実施例では、搬送ベルト１４として、周長８００ｍｍ、厚さ１００μｍのカーボン等の分散により体積抵抗率を１０¹¹Ωｃｍ程度としたＥＴＦＥ樹脂フィルム製の厚さ１００μｍ、周長８００ｍｍのベルトを用いた。
【００５４】
転写前帯電ローラ２４は、カーボン分散により体積抵抗率を１０⁵Ωｃm以下に調整したＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合体）ゴムを、直径６ｍｍの芯金上に厚さ３ｍｍに形成した導電性ローラとした。本発明者の検討によると、好ましくは、転写前帯電ローラ２４の体積抵抗率は１０⁴〜１０¹⁰Ωｃｍである。
【００５５】
転写前帯電ローラ２４の対向ローラ２５は金属ローラとし、その軸受け部分を電気的に接地して使用する。
【００５６】
転写ブレード４としては、一例として、厚さ１００μｍ、体積抵抗率１０⁵ΩｃｍのＰＥＴフィルムを用い、これを４５°の角度で搬送ベルト１４の回転方向（矢印の方向）に対して順方向となるように押圧力を付加して当接させ、その押圧力は、搬送ベルトおよび感光ドラムを取り去ったときに感光ドラム方向にほぼ０．５ｍｍ復元する強さとした。転写ブレード４は、体積抵抗率がほぼ１０²〜１０⁹Ωｃｍの範囲のものであれば、上記以外の材質のフィルムでも使用可能である。もちろん、転写帯電手段としては、この他にも、同様の体積抵抗値範囲を有するスポンジタイプあるいはソリッドタイプのゴムローラを用いてもよい。
【００５７】
本発明において、上記の搬送ベルト１４や転写前帯電ローラ２４を初めとする種々の部材の体積抵抗率は、ＪＩＳ法Ｋ６９１１に準拠した測定プローブを用い、ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ社製高抵抗計（モデルＲ８３４０）により１００Ｖを印加して測定し、その値を測定対象の厚さで割って正規化したものである。
【００５８】
駆動ローラ２３としては、金属ローラの芯金上にスリップ防止のためのゴム層を厚さ約０．５〜３．０ｍｍの範囲で設けたものを用いた。一例として、ゴム層の抵抗が１０¹⁵Ωｃｍ以上の絶縁タイプを用いたが、低抵抗のものであってもよい。駆動ローラ２３およびテンションローラ１３ａ、１３ｂは、搬送ベルト１４を挟んで対峙する部材（電極）が存在せず、また搬送ベルト１４自体が自己減衰系であるので、これらローラの芯金は、接地、フロートのどちらでもよい。
【００５９】
本発明における転写前帯電手段および転写帯電手段の電源回路の一例の模式図を図２に示す。
【００６０】
転写前帯電ローラ２４に転写前帯電バイアスを印加する転写前帯電電源２７Ａは、検出手段（第２の検出手段）２８Ａに接続されており、転写前帯電電源２７Ａの出力が定電圧制御されている場合には、帯電バイアス印加時に電源２７Ａを流れる電流値を、定電流制御されている場合には、帯電バイアス印加時に電源２７Ａに発生する電圧値をそれぞれ検出できるようになっている。
【００６１】
同様に、第１プロセスステーションの転写ブレード４Ｙに転写バイアスを印加する転写電源２７Ｙは、検出手段（第１の検出手段）２８Ｙに接続されており、転写電源２７Ｙの出力が定電圧制御されている場合には、転写バイアス印加時に電源２７Ａを流れる電流値を、定電流制御されている場合には、転写バイアス印加時に電源２７Ｙに発生する電圧値をそれぞれ検出できるようになっている。
【００６２】
また検出手段２８Ａ、２８Ｙ、転写前帯電電源２７Ａおよび各ステーションの転写電源２７（２７Ｙ〜２７Ｋ）は、演算制御機構（ＣＰＵ）２９に接続されており、検出手段２８Ａ、２８Ｙでの検出結果に応じて、電源２７Ａ、２７の出力を任意に制御できるようになっている。
【００６３】
本発明では、転写前帯電電源、第１ステーションの転写電源による検知用バイアスの印加により、予備帯電バイアスおよび転写バイアス等を設定している。以下、転写前帯電電源および各ステーションの転写電源が定電圧制御されている場合を例に取って説明する。
【００６４】
転写材Ｐは、前記したように、給紙カセット１５などからローラ１６、１７、１８、１９を経て搬送ベルト１４の転写前帯電部に供給される。この段階で転写前帯電電源２７Ａから予め設定しておいた検出用バイアスを転写前帯電ローラ２４に印加し、その際に流れる電流値を第２検出手段２８Ａで検出し、検出した電流値を演算制御機構２９に送って処理する。
【００６５】
この転写前帯電手段２４での検出用バイアスの印加は、電気抵抗値の高い転写材を適切でない条件で予備帯電させて、転写材に転写されるトナー像の画質低下を招く要因となることがあるので、検出用バイアスの印加、それにともなう電流値の検出の一連の動作は、転写材の先後端に設定された余白部で行うことが望ましい。
【００６６】
上記の検出手段２８Ａで電流値を検知した結果をもとに、予備帯電バイアス、転写バイアス等の各種プロセス条件の設定を行うことができる。画像の高画質化を図るためには、転写前帯電手段２４で転写材の種類や特性を精度良く判別しておくことが重要であり、このため転写前帯電ローラ２４で印加する検出用バイアスは、複数階に分けて印加することが望ましい。複数段に分けて印加した検出用バイアスのそれぞれによる電流値を検出すれば、転写材の種類や特性をより詳細に判別することが可能となる。
【００６７】
検出用バイアスの設定は、予め転写材の種類別にバイアス値を設定しておいて、転写材の種類に応じて適切なバイアス値を選択して印加しても、あるいは検出手段２８Ａでの検出結果を基に、転写材に適したバイアス値を演算制御手段２９で演算して、それをフィードバック制御して印加してもよい。
【００６８】
このようにして、転写前帯電ローラ２４での検出用バイアスの印加およびそれによる電流値を基に、演算制御機構２９で転写材の種類や特性を判別し、転写材の種類や特性に応じた最適な転写前帯電バイアス値（予備帯電バイアス値）や転写バイアス値等の各種プロセス条件の設定値を演算し設定することが可能となる。必要に応じて転写材の電気抵抗値等を得ることも可能である。
【００６９】
転写前帯電バイアスの設定に当たっては、転写材の種類や転写材個々の状況に応じてきめ細かく設定することは勿論望ましいことではあるが、トナー像の転写に直接関わる転写バイアスと比較すればその影響度も小さいことや、高速化に伴って転写材の先端に設定した余白部範囲内のみでの検出精度には限界が生じてしまうことなどを考慮すれば、転写バイアスほど精度を要しない。
【００７０】
つぎに、第1ステーションにおいては、転写前帯電で説明したのと同様に、転写材Ｐが転写部に進入を開始し、画質への影響の無い先端余白部が通過している間に転写電源２７Ｙから転写ブレード４Ｙに検出用バイアスを印加して、その際の電流値を第１検出手段２８Ｙで検出し、その結果を基に最適な転写バイアス等を演算制御機構２９によって演算する。
【００７１】
このような転写帯電手段４Ｙで検出用バイアスを印加して検出手段２８Ｙで電流値を検出する一連の動作は、転写バイアスの変動がトナー像を転写する際の画質に与える影響の大きさを考慮すれば、上記のように、転写材の余白部の範囲内で行うことが望ましい。
【００７２】
転写帯電手段で検出用バイアスを印加し、その際に流れる電流値を検出手段で検出し、これらの結果をもとに各種プロセス条件の設定を行って画像の高画質化を図るためには、転写帯電手段で精度良く転写材の種類や特性を検知しておくことが求められる。転写バイアスは転写されるトナー像の画質に直接影響を与えるので、高画質化のためには転写材の種類や特性に応じて、転写バイアスの設定をきめ細かく行う必要がある。このため、転写帯電手段で印加される検出用バイアスは、複数段階に分けて印加されることが望ましい。
【００７３】
さらに、転写帯電手段における検出用バイアスの印加にあたっては、第１検知手段での検出結果を基に演算制御手段を用いて検出用バイアスをフィードバック制御することがより好ましい。
【００７４】
従来の方式であれば、転写材の種類や特性が未知なので、最適な転写バイアスを精度良く設定するためには、検出用バイアスを広いバイアス範囲に渡って細かく設定して印加し、そのときの複数回の電流値を検知する必要があったが、転写材の先端余白部が通過する時間内に高精度に行うことは非常に困難なことであった。
【００７５】
これに対し、本実施例によれば、転写前帯電手段で予め転写材の種類や特性をある程度判別しているので、転写部では、この判別結果を基に適正転写バイアスを見つけるための検出バイアスの範囲を狭めるることができ、転写材の先端余白部の範囲内で、転写バイアスの条件を設定することが可能となる。
【００７６】
このようにして、転写ブレード４Ｙでの検出用バイアスの印加およびそれによる電流値を基に、演算制御機構２９で転写材の種類や特性をさらに詳しく判別し、転写材の種類や特性に応じた最適な転写バイアス値等の各種プロセス条件の設定値を演算し設定することができる。
【００７７】
上述の制御によって、転写材の特性や環境に左右されることなく高画質な画像を得ることが可能になるが、「発明が解決しようとする課題」の項で述べたように、Ｈ／Ｈ環境のＯＨＴのように表面抵抗が低下した状態で強い転写前帯電バイアス（予備帯電バイアス）を印加した場合、転写前帯電バイアスの転写バイアスへの干渉が発生する。この干渉は、転写材が転写前帯電ローラ２４と転写ブレード４Ｙの両方に接しているときに、転写材が転写前帯電ローラを離れたときに比べて多くの電流が感光ドラム１Ｙに流れてしまう現象である。したがって、転写材が転写前帯電ローラ２４を離れた後でも、それまでと同じ転写電流が流れるように、転写バイアスを制御する必要がある。
【００７８】
そこで、本実施例では、転写材が転写前帯電ローラ２４を抜ける前後で、転写前帯電ローラ２４から転写材を通って感光ドラム１Ｙへ流れる電流の変化による転写への影響をなくすために、第２検出手段２８Ａで検出した転写材の抵抗情報を基に転写バイアスのシフト量を予め算出し、転写材が転写前帯電ローラ２４を離れるタイミングに合わせて、転写バイアスを変更した。
【００７９】
転写材が転写前帯電ローラ２４を離れるタイミングを知るには、転写材のサイズから算出すればよい。本実施例では、ユーザーがプリンタコントローラで設定した紙サイズ情報を基に、転写材後端が転写前帯電ローラを離れるタイミングを算出し、転写バイアスをシフトさせた。
【００８０】
本実施例における具体例を挙げると、Ｈ／Ｈ環境下、Ａ４サイズのＯＨＴシートを使用のとき、
転写前帯電バイアス：１．５ｋＶ
１色目転写バイアス：−０．５ｋＶ
転写材が転写前帯電ローラを離れた後の１色目転写バイアス：+０．５ｋＶ
に設定した。
【００８１】
このように、転写材の後端が転写前帯電ローラを離れたタイミングで、１色目の転写バイアスを強めたところ、転写材が転写前帯電ローラを抜ける前後での濃度ムラをなくすことができた。
【００８２】
上記の例では、転写バイアスのシフト量をΔＶ＝０．５−（０．５）＝１ｋＶとしたが、このシフト量は転写材の抵抗値や環境によって異なるため、たとえば転写前帯電バイアスの電流値から転写バイアスを決定し、さらにその値を基に転写バイアスのシフト量を計算により求めればよい。
【００８３】
実施例２
本発明の他の実施例について説明する。以下、必要に応じ実施例１で使用した図１、図２を使用して説明する。
【００８４】
実施例１では、転写材の紙サイズ情報に基づきタイミングを決定して転写バイアスを変化させたが、その転写バイアスの変化が急激であると、画像上に転写バイアスの切り替えの前後で濃度ムラが発生する恐れがある。本実施例では、これを防止するために、転写バイアスをなだらかに制御するようにした。
【００８５】
具体的には、図３のグラフのように、転写材後端が転写前帯電ローラ２４を抜ける手前５ｍｍの、転写材の後端非画像部が帯電ローラ２４にさしかかった時点で、転写前帯電バイアス（予備帯電バイアス）を弱める方向に制御し始め、それに連動して転写バイアスを強める方向に制御し始める。この制御を転写材後端が転写前帯電ローラ２４を抜けるまで行い、感光ドラム１Ｙに流れ込む電流量を一定に維持しながら、転写前帯電バイアスの干渉を漸次的に消していき、転写材後端が抜けた時点で転写前帯電バイアスを０Ｖにして完了する。
【００８６】
この制御により、転写前帯電による転写材の予備帯電量は転写材の後端非画像部において弱まってしまうが、非画像部であるため、画像上では問題とならない。
【００８７】
一方、転写バイアスの切り替えは、画像後端から転写前帯電ローラ２４と第１転写ステーションの距離だけ内側（上流側）に入ったところで行われ、明らかに画像上の一部で実行される。しかし、上記の制御により感光ドラム１Ｙに流れ込む電流を一定に保っているので、転写材に転写されるトナー電荷量、つまりトナー量は一定に保たれ、画像上に濃度ムラは発生しない。
【００８８】
以上のように、転写前帯電バイアスと転写バイアスを制御することで、転写前帯電バイアスの干渉がなくなる境目が画像に出る可能性がなくなる。また、バイアスを変動させるのに５ｍｍの幅を持たせるため、バイアス電源の急激な変動によってオーバーシュートが起こって、画像の乱れが発生するような恐れもない。
【００８９】
実施例３
本実施例は、実施例１、２と同様のインライン方式の多色画像形成装置において、転写前帯電電流（予備帯電電流）をモニターし、転写前帯電バイアスが感光ドラム１Ｙに流れなくなる、つまり干渉がなくなるタイミングを検出して、アクティブに転写バイアスを制御するようにしたことが特徴である。
【００９０】
転写前帯電バイアスを定電圧制御し、転写前帯電電源２７Ａから給電される電流をモニターした場合、転写材の先端が感光ドラム１Ｙに接触するまでは、純粋に転写材を帯電する電流が検出される。その後、転写材が感光ドラムに接触し始めてからは、転写材を通して感光ドラムに対しても電流が流入するため、転写前帯電電源からの電流はより多くの電流が検出される。さらに転写材が進行して後端が転写前帯電ローラ２４を抜けると、転写前帯電電源から感光ドラムへ流れる電流がなくなるので、再び転写前帯電電源からの電流の変化が観測される。これと同時に、感光ドラムに流れる電流は、転写前帯電電源からの電流がなくなる分だけ減少する。
【００９１】
したがって、このタイミングを第１検出手段２８Ａまたは２８Ｙで検出し、転写バイアスを実施例１と同様にシフトすれば、画像の濃度変化を防止することができる。
【００９２】
本実施例の場合、ユーザーがプリンタコントローラに設定した転写材サイズが、実際の転写材サイズ値と一致しなかったときでも、最適なタイミングで転写バイアスの制御が可能になる。
【００９３】
以上の実施例では、いずれも、第１検出手段や第２検出手段で得られた検出結果を転写前帯電バイアス（予備帯電バイアス）や転写バイアスの設定に反映させたが、本発明はこれに限られず、これら検出結果をその他のプロセス条件、たとえば感光ドラムの一次帯電バイアスや現像器の現像バイアス、あるいは画像形成装置のプロセススピード、定着装置の定着温度と云った各種条件の設定に反映させることも可能である。
【００９４】
また転写材の通紙時に転写前帯電手段や転写帯電手段に検出用バイアスを印加して、そのときの電流値を検出したが、前回転時等の非通紙時に検出用バイアスを印加して、そのときの電流値を検出してもよい。
【００９５】
また、第１画像形成ステーションの転写部の手前上流側に吸着帯電手段と予備帯電手段を兼ねた転写前帯電手段を設置して、その転写前帯電手段で電流検出および予備帯電を行ったが、たとえば転写部の手前に上流側から転写前帯電手段、吸着帯電手段を別々設置して、転写前帯電手段で電流検知、吸着帯電手段で予備帯電を行ってもよい。さらには吸着帯電手段を設けず、転写部の手前に上流側から転写前帯電帯電手段、予備帯電手段を別々に設けて、転写前帯電手段で電流検知、予備帯電手段で予備帯電を行ってもよく、この場合は、電流検出を行う部分が転写材の先端余白部に限定されず、電流値の検出をより高精度に行うことが可能になる。
【００９６】
転写前帯電手段や予備帯電手段としては、帯電ローラの他、帯電ブラシ、コロナ帯電器等の公知の帯電手段を適宜組み合わせて使用することができる。また帯電ローラは、吸着ローラや吸着対向ローラと同様の部材を使用することができる。
【００９７】
またインライン型フルカラー画像形成装置を用いて説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、モノクロ画像形成装置にも適用でき、また中間転写体を用いた画像形成装置の２次転写等にも適用可能である。
【００９８】
また、予備帯電手段として、転写バイアスと逆極性のバイアスを転写材表面側から印加する場合を例に説明を行ったが、転写ベルトの裏側から転写と同極性のバイアスを印加する場合にも適用可能である。
【００９９】
さらに、上記実施例に限らず、転写材の後端が予備帯電位置を通過するタイミングで予備帯電手段及び転写帯電手段の少なくとも一方に印加する電圧を切り替える構成としても良い。なお、上記実施例にように転写帯電手段に印加する電圧を上記タイミングで切り替える構成の方が制御を複雑化することなく実行することができるのでより好ましい。
【０１００】
転写前帯電電源、転写電源は、いずれも定電圧制御の場合を例に説明したが、これらの電源が定電流制御であってもよく、これらの電源から検出用バイアスを定電流制御で印加し、そのときの電源の出力電圧を第１、第２の検知手段で検出して、予備帯電バイアス、転写バイアス等を設定することができる。
【０１０１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、転写前帯電手段と転写帯電手段との間に跨る長さの転写材が、転写前帯電手段を抜けるタイミングで、転写バイアスを変更可能したので、濃度ムラのない均一な高画質画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明における転写前帯電手段および転写帯電手段の電源回路の一例を示す模式図である。
【図３】本発明の他の実施例でのバイアス制御の一例を説明するグラフである。
【図４】従来の画像形成装置の画像形成部を示す概略構成図である。
【図５】従来の画像形成装置の他の例を示す構成図である。
【図６】従来の画像形成装置のさらに他の例を示す構成図である。
【図７】図５の画像形成装置の吸着ローラに対する転写ベルト上の転写材の通過の前後で転写が影響を受けることを示す説明図である。
【符号の説明】
１Ｙ〜１Ｂｋ感光ドラム
４Ｙ〜４Ｂｋ転写ブレード
１４搬送ベルト
２４転写前帯電ローラ
２５転写前帯電対向ローラ
２７Ａ転写前帯電電源
２７Ｙ〜２７Ｂｋ転写電源
２８Ａ第１検出手段
２８Ｙ第２検出手段
２９演算制御手段

Claims

トナー像を担持する像担持体と、転写材を担持する転写材担持体と、帯電位置において転写材を帯電して前記転写材担持体に転写材を担持させるための帯電手段と、転写位置において前記像担持体上のトナー像を前記転写材担持体上の転写材に転写するための転写帯電手段と、前記転写帯電手段にバイアスを印加する転写電源と、前記帯電手段に印加される電流値を検知する検知手段と、を有し、前記帯電手段は前記転写材担持体に対して前記転写帯電手段とは逆の面側に配置されており、前記帯電手段へはトナーの正規の極性とは逆の極性のバイアスを印加する画像形成装置において、
前記転写電源は、一つの転写材が前記帯電位置と前記転写位置に渡って存在している時に第一の転写バイアスを出力し、前記転写位置に転写材が存在している一方で前記帯電位置に転写材が存在していない時には前記第一の転写バイアスよりも大きい第二の転写バイアスを出力し、前記第一の転写バイアスと前記第二の転写バイアスの差は前記検知手段の検知電流に応じて設定されることを特徴とする画像形成装置。
トナー像を担持する像担持体と、転写材を担持する転写材担持体と、帯電位置において転写材を帯電して前記転写材担持体に転写材を担持させるための帯電手段と、前記帯電手段に帯電バイアスを印加する帯電電源と、前記帯電手段に印加されるバイアスを検知する帯電バイアス検知手段と、前記像担持体上のトナー像を前記転写材担持体上の転写材に転写するための転写帯電手段と、前記転写帯電手段に対して検知用バイアスと第一の転写バイアスと第二の転写バイアスを出力可能な転写電源と、前記転写帯電手段に印加されるバイアスを検知する転写バイアス検知手段と、を有する画像形成装置において、
一つの転写材が前記帯電位置と前記転写位置に渡って存在している時に前記帯電バイアスと前記検知用バイアスが出力されるとともに、前記転写バイアス検知手段が前記転写帯電手段に印加されるバイアスを検知し、前記転写バイアス検知手段が検知した値に基づいて設定した前記第一の転写バイアスを印加することを特徴とする画像形成装置。
前記転写位置に転写材が存在している一方で前記帯電位置に転写材が存在しなくなる時に、前記転写バイアスの値を前記第一の転写バイアスとは異なる前記第二の転写バイアスに切り換えることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記第二の転写バイアスは、前記第一の転写バイアスよりも大きいことを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
前記第一の転写バイアスと前記第二の転写バイアスの差は、前記帯電手段にバイアスを印加した際に得られる電流値に応じて設定されることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記第一の転写バイアスから前記第二の転写バイアスへの切り換えを段階的に行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記転写電源は定電圧制御されたバイアスを出力することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記帯電電源は定電圧制御されたバイアスを出力することを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記転写材担持体は移動可能であり、前記転写材担持体の移動方向において、前記帯電位置は前記転写位置よりも上流側に配置されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の画像形成装置。