JP4110035B2

JP4110035B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4110035B2
Application number: JP2003125762A
Authority: JP
Inventors: 徹葛見
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式又は静電記録方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置において、像担持体上に形成した現像像を転写媒体である中間転写体又は転写材等に転写する際の、最適な転写バイアスの決定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体としての１個又は複数個の感光体ドラムに静電潜像を形成し、該潜像を現像剤としてのイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナーにより順次現像して各色の現像像（トナー像）を形成し、それらのトナー像を、一旦、転写媒体としてドラム状又はベルト状の中間転写体上に重ねて転写（一次転写）した後、つづいて転写材に一括転写（二次転写）して記録画像を得る中間転写方式のフルカラー画像形成装置が知られている。或いは、感光体ドラム上にブラックのトナー像のみを形成し、そのトナー像を直接、転写材上に転写するモノクロ画像形成装置が知られている。
【０００３】
これらの装置では、像担持体である感光体ドラムからの一次転写が行われる転写工程において、転写手段として導電性の転写ローラ等が使用される。転写ローラは感光体ドラム及び中間転写体に当接して使用され、放電によらず、電荷注入によりトナー像の転写に必要な電荷を付与するのでオゾン発生量が少ないという利点がある。
【０００４】
ところで、転写ローラの抵抗は装置内の温湿度や通電により変動しやすいことが知られている。特に、材料としてイオン導電剤や界面活性剤を分散させたイオン導電性の転写ローラを用いた場合、上記の抵抗変動が生じやすい。
【０００５】
一方、導電剤としてカーボンや金属酸化物等の導電性フィラーを分散させた電子導電性の転写ローラを用いると温湿度や通電による抵抗変動は少なくなる。しかし、長期の耐久により転写ローラの表面がトナーで汚れたり、あるいは転写ローラが対向する感光体表層の厚みが磨耗により減少すると、転写ローラと感光体ドラムを含めた全体の抵抗が変化する。
【０００６】
いずれにしても、これらの抵抗が変動するため、転写ローラに転写バイアスとして一定の電圧を印加しても転写ローラに流れる電流が変動し、トナー像の転写が最適に行われないという問題がある。
【０００７】
そこで、転写ローラの抵抗変動に起因する転写不良の発生を防止するため、前処理工程として、例えば特許文献１に記載されるように、転写ローラに印加する電圧と転写部位に流れる電流の関係を測定し、その測定結果に応じて転写ローラに印加する転写バイアスを最適に制御する方法が採用されている。
【０００８】
この制御方法では、画像形成（作像）前の前回転中に転写ローラから感光体ドラムに定電圧制御された定電圧を印加し、その時の電流値を検出し、転写ローラに印加する電圧と転写部位に流れる電流の関係から最適電流Ｉ０を得るのに必要な最適電圧Ｖ０を算出し、作像中の転写時に転写バイアスとして、その電圧Ｖ０を印加する。このようにすることで転写ローラの抵抗変動があっても常に転写部位に最適な電流を流すことが可能となる。
【０００９】
尚、本明細書では、画像形成工程において、画像形成装置に外部からのプリント信号が送信されてから、１枚目の転写材の、現像剤像が転写される位置（転写部）に到来するまでの時間において、各画像形成手段が動作している時間帯を前回転と称す。
【００１０】
次に、感光体ドラムに形成された静電潜像をトナーにて現像する現像方法としては、種々のものが知られている。特にトナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を用いる磁気ブラシ現像法は比較的安定して均一な画像が得られ、カラーの現像方式に採用されている。しかるに、この磁気ブラシ現像法は、キャリアの表面がトナー成分で汚染されてくるとトナーを十分に帯電できなくなり、トナーの現像効率が低下するため、定期的にキャリアを交換しなければならないという二成分現像剤に特有な欠点を有している。
【００１１】
この欠点を解消するため、磁性トナーにて構成されキャリアを含まない現像剤を使用する一成分現像剤を用いる現像方法が知られている。この現像方法によれば、キャリア劣化の問題がないため現像剤を交換する必要がなくなり、特に、使用頻度が高いブラック現像に好適である。この一成分現像法では、キャリアを用いないためにトナーに電荷を与える方法として、例えば特許文献２に記載されるように、現像動作を行う現像器が有するトナーを感光体ドラムへと搬送する現像剤担持体と、トナーと、の摩擦帯電により電荷を付与する方法が提案されている。
【００１２】
更に、現像剤担持体とトナーとの摩擦帯電だけではトナーに十分な電荷量が付与されず、その結果、十分な転写効率が得られないことがあるため、現像後の感光体ドラム上のトナー像に対し、転写工程の前にコロナ帯電器を用いたトナーと同極性の電荷を付与する転写前帯電を行い、転写効率が高くなるようにトナーの電荷量を調整する方法が採用されている。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００１−１２５３３８号公報
【特許文献２】
特開昭５０−４５３９号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような転写前帯電を行う画像形成装置において、上述の転写バイアス制御を行った場合に、以下のような問題を生じた。
【００１５】
転写前帯電を行うとトナー電荷量が増加するとともに感光体ドラムの電位が変化する。感光体ドラム表面電位はトナー帯電極性と同極性側に変位する。転写バイアスはトナーと反対極性なので、転写前帯電を行うことにより転写部位における感光体ドラムと転写ローラ間の電位差は増大する。作像前に行う転写バイアス制御では転写前帯電はＯＦＦしており、一方、作像中は転写前帯電をＯＮさせる。
【００１６】
このため、転写バイアス制御で決定した電圧を転写時に印加すると、作像前に比べて作像中は上記電位差が増大しているため、転写時に過剰の電流が流れ、一度、転写媒体である中間転写体又は転写材上に転写されたトナーが再び感光体ドラムに逆転移する、いわゆる再転写現象が起こり画像濃度が低下するという問題が生じた。
【００１７】
従って、本発明の目的は、像担持体から転写媒体への転写工程前に転写前帯電を行い、且つ、前回転工程において最適な転写バイアスを決定する画像形成装置においても、一度転写媒体に転写されたトナーの像担持体への再転写を防止し、高品質な画像形成装置を提供することである。
【００１８】
【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、本発明は、下記の構成を特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１９】
（１）静電像を担持する像担持体と、前記像担持体に静電像を形成するために前記像担持体を帯電する像担持体帯電器と、前記像担持体上の静電像を現像して現像像を形成する現像器と、該像担持体と圧接ニップ部を形成し、転写バイアスが印加されることによって該圧接ニップ部にて転写媒体に前記像担持体から前記現像像を転写させる転写手段と、前記像担持体上の前記現像像を、前記転写媒体に転写する転写工程前に帯電する転写前帯電手段と、を有し、前記像担持体帯電器によって前記像担持体を帯電してから前記転写手段に電流を印加し、その際の電流と電圧の関係から前記転写バイアスを決定する画像形成装置において、
前記像担持体にはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの現像像が形成され、前記像担持体上の前記イエロー、前記マゼンタ、前記シアン、前記ブラックの現像像は前記転写媒体上で互いに重なるように転写され、
前記転写バイアスを決定するために前記転写手段に電流を印加する際には、前記転写媒体への転写時に唯一前記転写前帯電手段に帯電される前記ブラックの現像像に対応した前記転写バイアスを決定する場合にのみ、前記転写前帯電手段が動作されていることを特徴とする画像形成装置。
【００２３】
（２）前記転写媒体は、前記像担持体から転写された前記現像像を転写材に転写させる二次転写位置まで搬送する中間転写体であることを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。
【００２４】
（３）前記転写媒体は、前記像担持体から前記現像像が転写される転写材であることを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。
【００２５】
【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。
【００２６】
実施例１
図１は、本発明を適用した画像形成装置の一例の概略構成を示す。本実施例では、複数色の現像像（トナー像）を像担持体である感光体ドラム１に形成し、それを転写媒体としての中間転写体である中間転写ベルト６に重ねて一次転写し、その複数色の複合トナー像を二次転写部にて転写材Ｐに一括転写する、電子写真方式で、中間転写方式を採用したカラー画像形成装置における本発明の適用例について説明する。
【００２７】
先ず、画像形成装置全体構成について説明する。図１において、感光体ドラム１は像担持体であり、矢線Ａ方向に回転し、感光体ドラム１の周囲に設けた帯電装置２、及び画像情報に基づいて露光する露光装置３により画像情報に応じた静電潜像が形成される。又、この感光体ドラム１の周囲にはイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色に対応した現像器を含む現像器ユニット８が配設されており、感光体ドラム１上に形成された静電潜像を上記のいずれかの現像器で現像してトナー像を形成する。
【００２８】
本実施例では、感光体ドラム１には正極性に帯電するアモルファスシリコンを用い、又、現像は正規現像方式にて行う。従って、使用するトナーはすべて負極性に帯電するタイプのものである。現像器のうち、Ｙ、Ｍ、Ｃは二成分現像剤を使用し、Ｋは磁性一成分現像剤を使用した。
【００２９】
感光体ドラム１の回転方向で、現像ユニット８の下流には感光体ドラム１に面してコロナ帯電器である転写前帯電手段（転写前帯電器）４が配設されており、不図示のＤＣ又はＡＣ＋ＤＣ重畳の高圧電源に接続されている。転写前帯電器４によって、感光体ドラム１上に形成されたトナー像を一次転写部に到達する前に転写前帯電することが出来、一成分現像方式を採用したＫ色のトナー像（前帯電現像像）において十分な転写効率を付与する。
【００３０】
又、感光体ドラム１の表面に当接されるよう配設された中間転写ベルト６は、複数の張架ローラ９〜１３に張架されて矢印Ｂの方向へ回動するようになっている。本実施例では、張架ローラ１０、１１は一次転写位置の近傍に配置され中間転写ベルト９の平坦な面を感光体ドラム１に当接させ、一次転写用のニップを形成する。又、張架ローラ１２は中間転写ベルト９の張力を一定に維持するためのテンションローラであり、不図示の加圧バネにより付勢されている。又、張架ローラ１３は、中間転写ベルト６を回転させる駆動ローラ１３であり、張架ローラ９は、二次転写ローラに１４に圧接し二次転写部を構成する二次転写対向ローラ（バクアップローラ）９である。
【００３１】
中間転写ベルト６としては、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニリデン等の樹脂にカーボンブラックを適当量含有させ、その体積抵抗率を１×１０⁸〜１×１０¹³Ω・ｃｍ、厚みを７０〜１００μｍとしたものを用いている。
【００３２】
更に、中間転写ベルト６の感光体ドラム１に対向する一次転写位置において、中間転写ベルト６の内面側には、転写手段である一次転写ローラ７が配設されており、この一次転写ローラ７に、トナーの帯電極性と逆極性の転写バイアスを高圧電源（転写バイアス印加手段）１７により印加することで、感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト６上に一次転写される。
【００３３】
又、一次転写後の感光体ドラム１上に残留したトナーを除去するドラムクリーナ５が感光体ドラム１に対向して備えられている。ドラムクリーナ５によるクリーニングを終えた感光体ドラム１は、除電ランプ３０により、感光体ドラム１の残留電荷が減衰され、次回の作像に備えられる。
【００３４】
又、転写材Ｐの搬送経路に面した中間転写ベルト６の二次転写位置には、中間転写ベルト６のトナー像担持面側に圧接配置される二次転写ローラ１４と、中間転写ベルト６の内面側に配設されて二次転写ローラ１４の対向電極をなす接地されたバックアップローラ９を備えている。二次転写ローラ１４には、トナーの帯電極性と逆極性の二次転写バイアスが高圧電源１８により印加されている。更に、二次転写位置の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト６上に残留したトナーを除去するベルトクリーナ１６が設けられている。尚、二次転写ローラ１４及びベルトクリーナ１６は、中間転写ベルト６に対して接離可能に配設されており、複数色のカラー画像が形成する場合には、最終色前のトナー像が二次転写ローラ１４及びベルトクリーナ１６を通過するまで中間転写ベルト９から離間しており、最終色のトナー像が二次転写位置に到達する前に二次転写ローラ１４及びベルトクリーナ１６が中間転写ベルト６に当接される。
【００３５】
転写材Ｐは、レジストローラ１５に挟まれ一旦位置決め停止させた後、所定のタイミングで二次転写位置へ送り込むようになっており、更に、二次転写後の転写材Ｐは搬送部材（不図示）により定着器（不図示）へ送られ、転写材Ｐにトナー像を溶融固着するようになっている。
【００３６】
次に、本装置の作像プロセスについて説明する。まず、感光体ドラム１上に静電潜像の書き込みが行われ、この静電潜像に対応した現像器によって現像される。これは、例えば感光体ドラム１上に書き込まれた静電潜像がイエローの画像情報に対応したものであれば、この静電潜像は、イエローのトナーを内包する現像器Ｙで現像され、感光体ドラム１上にはイエローのトナー像が形成される。
【００３７】
そして、感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、感光体ドラム１と中間転写ベルト６とが接する一次転写位置で感光体ドラム１から中間転写ベルト９の表面に転写される。
【００３８】
このとき、単色画像を形成する場合には、中間転写ベルト６に一次転写されたトナー像を直ちに転写材Ｐに二次転写するのであるが、複数色のトナー像を重ね合わせたカラー画像を形成する場合には、感光体ドラム１上でのトナー像形成並びにこのトナー像の一次転写の工程が色数分だけ繰り返される。例えば、４色のトナー像を重ね合わせたフルカラー画像を形成する場合には、感光体ドラム１上には、その１回転毎にイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックのトナー像が形成され、これらトナー像は順次中間転写ベルト６に一次転写される。このとき、一次転写を行う前に、必要に応じて、転写前帯電器４により感光体ドラム１上のトナー像を帯電し、トナー像に電荷を付与する。
【００３９】
本実施例では、ブラックに磁性一成分現像剤を用いており、ブラックトナーの帯電量が不足したため、ブラックのトナー像のみ転写前帯電を行った。
【００４０】
一方、中間転写ベルト６は最初に一次転写されたトナー像を担持したまま感光体ドラム１と同一周期で回動し、中間転写ベルト６上にはその１回転毎にイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックのトナー像が重ねて転写される。
【００４１】
このようにして中間転写ベルト６に一次転写されたトナー像は、中間転写ベルト６の回動に伴って二次転写位置へと搬送される。一方、転写材Ｐはレジストローラ１５にて所定のタイミングで二次転写位置へと供給され、バクアップローラ９と二次転写ローラ１４で狭持する。このとき二次転写ローラ１４に二次転写バイアスが印加され、二次転写ローラ１４とバクアップローラ９との間に形成される転写電界の作用で、中間転写ベルト６に担持されたトナー像が転写材Ｐに静電転写される。
【００４２】
一次転写ローラ７又は二次転写ローラ１４は、その抵抗値が１×１０⁶〜１×１０¹⁰（Ω）程度の値に調整されたものを使用する。これらの転写ローラは、金属の芯金の外周面に導電性の弾性層を設けたもので、導電性を付与する方法として主として次の２種類がある。電子導電性の転写ローラは、ＥＰＤＭ、ウレタン等のスポンジにカーボンや金属酸化物等の導電性フィラーを分散させたもので、導電性フィラーの添加量により抵抗値を調整する。又、イオン導電性の転写ローラは、イオン導電系の材料を含むもので、ＮＢＲ、ウレタン、エピクロルヒドリン等のゴムもしくはスポンジの材料自身に導電性を持たせたものや、それらに界面活性剤を分散させたものを用いる。
【００４３】
次に、図２により、転写前帯電が必要な前帯電現像像、ここではブラックトナー像作成の際に行われるように、転写前帯電器４により転写前帯電を行ったときの感光体ドラム１の表面電位変化について説明する。図２（ａ）は転写前帯電を行なう前の電位、（ｂ）は転写前帯電を行った後の電位を示す。
【００４４】
（ａ）において、帯電を受けた部分の電位ＶＤ、帯電後に露光を受けた部分の電位ＶＬは、電位の極性は正極である。トナー（負極性）は露光されていないＶＤの電位の部分が現像されてトナー像の画像部として形成される。転写前帯電によりトナー像及び感光体ドラム１に対しトナーと同極性、つまり負極性の電荷が付与されるためＶＤ及びＶＬは低下し（ｂ）に示すように、それぞれＶＤ’及びＶＬ’に低下する。
【００４５】
このため、図２に示すように、正極性である一定の転写バイアスを印加した場合、トナー像部の電位ＶＤとそれより高い電位である転写バイアスの電位差ＶＴ（転写電界に相当する）は、電位ＶＤがＶＤ’となるため、転写前帯電を行った場合はＶＴ’に増大し、過剰に電流が流れることになる。
【００４６】
そこで、上記結果を考慮した転写バイアスの制御方法を図３に示す。前処理工程として、作像工程直前の前回転中に、図１に説明した帯電装置２と露光装置３を動作させて感光体ドラム１上にＶＬ電位（白地電位に相当）を形成する。この状態で一次転写ローラ７に一次転写電流２０μＡ、３０μＡ、４０μＡを定電流で印加し、その時の電圧値を検出する。
【００４７】
図３には、前回転中に、転写前帯電をＯＦＦ（転写前帯電電流＝０μＡ）した場合と、作像工程で印加する転写前帯電電流をＯＮ（転写前帯電電流＝２００μＡ）した場合の両者の電流、電圧の関係を示している。本実施例では、ＤＣの転写前帯電を行った。図に示すように、ＯＮの場合は上記で説明した理由により所定電流を流すのに必要な電圧が下がることがわかる。
【００４８】
そこで、予め、実験により、例えば、ＶＤ部に形成したブラックトナー像を転写するのに最適な電流を求めておき、そのときに印加した電圧をＶＬ部（白地電位部）に印加したときに流れる電流Ｉ０（＝３５μＡ）を求めておき、上記で検出した電流と電圧の関係から直線補間でＩ０を得るのに必要な転写バイアスを算出することによって、転写前帯電を行うブラックトナー像に対して適切な転写バイアスを印加することが出来る。
【００４９】
即ち、従来は、電圧を検出する際に転写前帯電をＯＦＦしていたため、図３のように、転写バイアスはＶ０（＝１７４０Ｖ）に決定していた。しかし、Ｖ０を作像中に印加すると、作像中は転写前帯電がＯＮしているため、Ｉ０よりも多くの電流が白地部に流れる。同様にトナー像部にも過剰な電流が流れ再転写が発生した。
【００５０】
これに対し、本実施例のように、上記に説明した定電流制御により電圧を検出する際に転写前帯電をＯＮすることにより、前回転中と作像中の電位のズレがなくなり、最適な転写バイアスをＶ０’（＝１５４０Ｖ）に算出することが可能になる。
【００５１】
ここで得られたＶ０’を作像中に印加すれば、白地部に電流Ｉ０が流れ、トナー像部にも最適な電流が流れるので再転写は発生しなかった。尚、作像工程における転写中は転写バイアスを定電圧制御に切り替えて印加する。画像上にトナー像と白地部が混在した場合、定電流制御で転写電流を印加すると、抵抗の低い白地部に集中的に電流が流れトナー像部の電流が不足して転写不良が発生する。これを防止するため、転写中は定電圧制御を行う。
【００５２】
尚、ブラックの転写バイアスを決定する際に、上記のように定電流を３点印加して電流と電圧の直線補間から求めるのではなく、目標電流Ｉ０（＝３５μＡ）を１点だけ印加して電圧を検知して決定してもよい。
【００５３】
又、上記のようにブラックは作像中に転写前帯電を行うので転写バイアス電圧検出時にも転写前帯電を印加するが、カラー色のイエロー、マゼンタ、シアンは作像中に転写前帯電を行なわないので電圧検出時には転写前帯電をＯＦＦする。即ち、図３における転写前帯電ＯＦＦでの電流と電圧の関係を求めて各色の転写バイアスを決定する。使用するトナーの材料によってはカラートナーでも帯電量が不足し十分な転写効率が得られない場合がある。その場合、カラートナーでも転写前帯電を行う必要があるため、該当色の転写バイアスを決定する際には対応する出力の転写前帯電を印加して電圧を検出する。
【００５４】
尚、前処理工程における転写バイアス電圧検出時に転写帯電器４に印加する所定バイアスは、画像形成工程における転写工程前に印加する転写前帯電時における転写前帯電バイアスと同じものが通常印加される。
【００５５】
又、各色トナー像を一次転写しようとした場合、一次転写部位に付与する電荷量は各色で異なる場合があるので、各色毎に適正な転写バイアスを設定して電荷を付与しなければならない。つまり各色で適正な一次転写電流を流さなければならない。従って、検出した電流と電圧の関係から、各色毎に必要な転写バイアスを決定する。
【００５６】
又、前処理工程として、転写バイアス電圧を検出する際、検出精度を上げるため、少なくとも一次転写ローラ７が１回転する間は同じ定電流を流し、一次転写ローラ７が１回転する間に８〜１２ポイントの電圧を検出しそれらの平均をとる。これは、転写ローラが周方向で抵抗フレを持つため、抵抗フレによる電圧検出のばらつきを抑えるためである。
【００５７】
実施例２
次に、本発明の実施例２について図４、図５により説明する。
【００５８】
上記の実施例１では、転写バイアスを決定する制御を前回転中に行った。しかし、前回転中に、転写前帯電をＯＮ及びＯＦＦした状態で、且つ、複数の電流ポイントに対する電圧の検出を行うと制御に多くの時間を必要とし、作像開始の信号を受けてから転写材にトナー像が転写されて定着されるまでの工程の時間（プリント時間）が長くなるという不都合がある。本実施例は、この点にかんがみ、プリント時間を短縮することを目的としたものである。
【００５９】
通常、装置は電源が投入された直後、定着器を加熱するために数分間のウオームアップが必要である。そして定着器全体に熱を均一に伝達するため定着器に用いられるヒートローラを回転させる多回転工程があり、この多回転工程中に、感光体、中間転写ベルト、転写ローラも回転させ動作チェックが行われる。これらの動作が完了して装置は作像開始可能なスタンバイ状態となる。そこで、この多回転中に転写バイアス制御を行うことで、作像直前の前回転中の制御を簡略化できる。
【００６０】
ここで、多回転中における転写バイアス検出動作について説明する。
【００６１】
Ｓ１：多回転中に、帯電器２と露光装置３を動作させて感光体ドラム１上にＶＬ電位（白地電位に相当）を形成する。
【００６２】
Ｓ２：この状態で図４に示すように、一次転写ローラ７に電流２０μＡ、３０μＡ、４０μＡを定電流で印加し、その時の電圧値を検出する。このとき、転写前帯電の出力を、ＯＦＦ（０μＡ）、１５０μＡ、３００μＡの３水準で変化させて検出する。ここで検出された電流と電圧の関係からＩ０（＝３５μＡ）を得るのに必要な電圧Ｖ０、Ｖ１、Ｖ２を算出する。
【００６３】
Ｓ３：つづいて、Ｖ０に対するＶ１、Ｖ２の差分ΔＶ１＝Ｖ０−Ｖ１、ΔＶ２＝Ｖ０−Ｖ２を算出する。すなわち、転写前帯電がＯＦＦの場合に対して、転写前帯電を１５０μＡ、３００μＡと印加した場合にＩ０（＝３５μＡ）を得るためにＶ０に対して補正すべき補正電圧を算出する。
【００６４】
図５は、上記のＳ１からＳ３の動作によって、算出した補正電圧ΔＶを転写前電流に対してプロットしたものである。このプロットから転写前電流が２００μＡの場合の補正電圧は直線補間により算出され、ΔＶｔ＝２００Ｖとなる。
【００６５】
Ｓ４：さて、多回転中にこれらの制御を実施し、算出結果を不図示のメモリに格納する。
【００６６】
Ｓ５：つづいて、作像開始の信号が入力されると、装置は前回転を開始し転写前帯電がＯＦＦの状態で１ポイントの電流Ｉ０（＝３５μＡ）を定電流で流し、電圧Ｖｘを検出する。多回転時と任意の時間に開始される前回転では温湿度等の影響を受けて一次転写ローラの抵抗が変化しているので、ＶｘはＶ０と異なる値になる。
【００６７】
Ｓ６：このＶｘを基に作像中に印加する転写バイアスＶｔをＶｔ＝Ｖｘ＋ΔＶｔから算出する。転写前帯電による電位変化は温湿度によらずほぼ一定であることが実験的にわかっているので、上記式により一次転写ローラの抵抗変動及び転写前帯電の影響を考慮して転写バイアスを最適値に設定できる。
【００６８】
このＳ１〜Ｓ６における制御方式によれば前回転中に行う制御内容として、転写前帯電をＯＮさせた場合のサンプリングと電流ポイントを３水準から１水準に減らせるのでプリント時間を大幅に短縮することができ、同時に最適な転写電流を施すことの出来る転写バイアスが設定できた。
【００６９】
実施例３
次に実施例３について説明する。上述した制御の方法は、カラー画像形成装置だけでなくモノクロ画像形成装置にも適用できる。図６に電子写真方式のモノクロ画像形成装置の一例を示す。
【００７０】
図６において、図１に示したカラー画像形成装置と同一の機能を有する部分については図１と同一の符号を記した。感光体ドラム１は、矢印Ａの方向に所定の周速度で回転駆動される。帯電装置２により感光体ドラム１の周面が所定の極性、電位に帯電される。露光装置３は記録すべき画像情報に対応して発光制御されたレーザ光を出力して、感光体ドラム１上に目的の画像情報に応じた静電潜像が形成される。
【００７１】
現像装置８は、感光体ドラム１上の静電潜像をブラックトナーにより可視化しトナー像が形成される。トナーは磁性一成分現像剤を使用した。
【００７２】
現像装置８の下流には感光体ドラム１に面して転写前帯電器４が配設されており、トナー像に電荷付与を行う。
【００７３】
不図示の給紙カセットには、ここでは転写媒体となる転写材Ｐが収納されており、給紙スタート信号に基づいて不図示の給紙ローラが駆動され、給紙カセット内の転写材Ｐが１枚ずつ給紙され、レジストローラ１５により矢印Ｂの向きに転写材Ｐが搬送され、感光体ドラム１と転写手段である転写ローラ１９との当接ニップ部である転写部位に所定のタイミングで導入される。即ち、感光体ドラム１上のトナー像の先端部が転写部位に到達するタイミングと同期するようにレジストローラ１５で転写材Ｐの搬送が制御される。
【００７４】
転写部位に導入された転写材Ｐは転写部位を挾持搬送され、その時転写ローラ１９には高圧電源２０から所定に制御された転写バイアスが定電圧で印加される。この転写バイアス制御については後述する。転写ローラ１９にトナーと逆極性の転写バイアスが印加されることで感光体ドラム１上のトナー像が転写材Ｐに静電転写される。その後、転写材Ｐは感光体ドラム１から分離搬送され、不図示の定着装置に搬送され、トナー像の加熱加圧定着工程を受ける。
【００７５】
このように、本発明は、感光体ドラム１である像担持体から直接転写媒体として転写材にトナー像が転写される画像形成装置においても適用できる。
【００７６】
一方、転写後の感光体ドラム１表面はクリーニング装置５で転写残トナーや紙粉等のクリーニングを受け、つづいて除電ランプ３０により残留電荷が減衰され次の作像に備えられる。
【００７７】
次に転写バイアスの制御の仕方を説明する。転写バイアスの電圧値検出は、実施例１と同様に、前回転中に転写前帯電ＯＮの状態で行う。更に本実施例では、感光体ドラム１と転写ローラ１９の間に転写材Ｐが加わるため、従来から知られているように、白地部に対する目標電流Ｉ０を流したときに転写材Ｐの厚み方向にかかる電圧Ｖｐを転写中に加算させる必要がある。
【００７８】
そこで、本実施例の転写バイアスの制御では、前回転中に白地電位を形成し、転写前帯電ＯＮの状態で目標電流Ｉ０が流れる電圧Ｖ０をまず先に求める。次に、予め求めておいた転写材電圧Ｖｐを加算してＶ０＋Ｖｐを実際の転写材が搬送されてきて転写するときの転写バイアスに設定する。もちろん、実施例２のように、多回転中に転写前帯電ＯＮの状態で制御を行い、前回転中にＯＦＦの状態で再度行って転写ローラの抵抗変化分を補正してもよい。
【００７９】
実施例４
上記は、いずれも、転写前帯電を行うケースにおいて、転写バイアス電圧値を最適に制御する方法を説明した。このような感光体ドラム表面電位の変化に応じ転写バイアス電圧値を制御する手法は、転写前に感光体ドラム表面電位を減衰させるための除電装置を備えた装置においても同様に実行される。
【００８０】
静電潜像の露光部にトナーを付着させて現像する反転現像方式を用いた装置では、転写後、感光体ドラムの帯電極性と反対極性に帯電した転写材と、感光体の白地部の電位差が大きいため、転写材が感光体に静電吸着し、転写材を感光体ドラムから分離することが困難になる。このため、転写前に、ＬＥＤ等の露光ランプを用いてあらかじめ白地部の電位をゼロ付近に減衰させ、その後の分離を助けている。尚、本明細書では、転写前除電を行うトナー像を「前除電現像像」と称す。
【００８１】
図７に本装置の例を示す。図７の構成は図６とほぼ同一で、感光体ドラム１回転方向で現像装置８の下流に感光体ドラム１に面して転写前帯電器４の代わりに転写前除電手段としての露光ランプ３１を配設した点だけが異なる。
【００８２】
図８は、露光ランプ３１による転写前除電により電位が変化する様子を示したものである。図８（ａ）は転写前除電を行なう前の電位、（ｂ）は転写前除電を行った後の電位を示す。（ａ）において、ＶＤは帯電を受けた部分の電位を示し、ＶＬは帯電後に露光を受けた部分の電位を示す。本実施例の感光体ドラム１は、負極帯電性のＯＰＣ感光体であるため、電位は負極性である。そして、トナー（負極性）は反転現像方式によりＶＬの部分に移動し、トナー像が現像される。
【００８３】
ここで、露光ランプ３１の転写前除電によりＶＤ及びＶＬは低下し（ｂ）に示すように、それぞれＶＤ’及びＶＬ’となる。
【００８４】
このため、一定の正極性の転写バイアスを印加した場合、負極性のトナー像部の電位ＶＬと転写バイアスの電位差ＶＴ（転写電界に相当する）は、転写前除電を行った場合はＶＴ’に減少し、電流が少なくなり、トナー像の転写効率が下がり濃度低下が発生した。
【００８５】
上記結果を考慮した前処理工程における転写バイアスの制御方法を図９に示す。制御方式は実施例１と同様である。前回転中にＶＤ部（白地電位に相当）を形成し、この状態で転写ローラ１９に転写電流２０μＡ、３０μＡ、４０μＡを定電流で印加し、その時の電圧値を検出する。転写前除電をＯＦＦした場合と、作像工程で照射する光量と同一の値で転写前除電ランプをＯＮした場合の両者の電流、電圧の関係を示している。ＯＮの場合は上記で説明した理由により所定電流を流すのに必要な電圧が上がる。予め、実験により、ＶＬ部に形成した前帯電現像像であるトナー像を転写するのに最適な電流を求めておき、そのときに印加した電圧をＶＤ部（白地電位部）に印加したときに流れる電流Ｉ０（＝３０μＡ）を求めておく。上記で検出した電流と電圧の関係から直線補間でＩ０を得るのに必要な転写バイアス電圧値を算出する。
【００８６】
従来は、転写バイアス電圧値を検出する際に転写前除電をＯＦＦしていたため、転写バイアスをＶ０（＝１５００Ｖ）に決定していた。しかし、Ｖ０を作像中に印加すると、作像中は転写前除電がＯＮしているため、白地部に流れる電流がＩ０よりも小さくなる。同様にトナー像部に流れる電流も小さくなり濃度低下が発生した。
【００８７】
これに対し、本実施例のように転写バイアス電圧値を検出する際に転写前除電をＯＮすることにより、前回転中と作像中の電位のズレがなくなり、最適な転写バイアス電圧値をＶ０’（＝１７５０Ｖ）に算出することが可能になる。ここで得られたＶ０’を作像中に印加すれば、白地部に電流Ｉ０が流れ、トナー像部にも最適な電流が流れるので濃度低下は発生しなかった。
【００８８】
実施例１〜４にて説明したように、前処理工程で転写バイアス制御を行う際に、転写前帯電又は転写前除電を動作させた状態で制御を行うので、前処理工程と転写工程で感光体電位が等しくなり、前処理工程で決定した転写バイアスを転写工程で印加することで転写中の電流を最適値に設定でき、再転写を防止することができた。そして、本発明は、カラー画像形成装置においても、モノクロ画像形成装置にても、又、中間転写方式のものにおいても、転写材に直接像担持体から転写する方式のものにおいても適用できる。
【００８９】
以上に説明した画像形成装置の構成部品の寸法、材質、形状、及びその相対位置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。そして、静電記録方式のものにおいても、像担持体表面の電位の変更の方法を変えて本発明は適用できる。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、制御中と作像中で感光体電位のズレがなくなり、現像像の転写に必要な電流を得るための転写バイアスを正しく検出することができた。これにより、像担持体電位のズレが原因で生じていた、再転写や転写効率の低下にともなう濃度低下を防止することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の実施例１、２を示す概略構成図である。
【図２】実施例１における像担持体表面電位の変化及び転写バイアスとの関係を示す説明図である。
【図３】実施例１における転写手段に印加される電圧と電流の関係を示すグラフである。
【図４】実施例２における転写手段に印加される電圧と電流の関係を示すグラフである。
【図５】実施例２における転写バイアス制御における転写前電流と転写バイアスの補正電圧との関係を示すグラフである。
【図６】本発明に係る画像形成装置の実施例３を示す概略構成図である。
【図７】本発明に係る画像形成装置の実施例４を示す概略構成図である。
【図８】実施例４における像担持体表面電位の変化及び転写バイアスとの関係を示す説明図である。
【図９】実施例４における転写手段に印加される電圧と電流の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１感光体ドラム（像担持体）
４転写前帯電器（転写前帯電手段）
６中間転写ベルト（中間転写体、転写媒体）
７一次転写ローラ（転写手段）
１７、２０高圧電源（転写バイアス印加手段）
１９転写ローラ（転写手段）
３１露光ランプ（転写前除電手段）
Ｐ転写材

Claims

静電像を担持する像担持体と、前記像担持体に静電像を形成するために前記像担持体を帯電する像担持体帯電器と、前記像担持体上の静電像を現像して現像像を形成する現像器と、該像担持体と圧接ニップ部を形成し、転写バイアスが印加されることによって該圧接ニップ部にて転写媒体に前記像担持体から前記現像像を転写させる転写手段と、前記像担持体上の前記現像像を、前記転写媒体に転写する転写工程前に帯電する転写前帯電手段と、を有し、前記像担持体帯電器によって前記像担持体を帯電してから前記転写手段に電流を印加し、その際の電流と電圧の関係から前記転写バイアスを決定する画像形成装置において、
前記像担持体にはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの現像像が形成され、前記像担持体上の前記イエロー、前記マゼンタ、前記シアン、前記ブラックの現像像は前記転写媒体上で互いに重なるように転写され、
前記転写バイアスを決定するために前記転写手段に電流を印加する際には、前記転写媒体への転写時に唯一前記転写前帯電手段に帯電される前記ブラックの現像像に対応した前記転写バイアスを決定する場合にのみ、前記転写前帯電手段が動作されていることを特徴とする画像形成装置。
前記転写媒体は、前記像担持体から転写された前記現像像を転写材に転写させる二次転写位置まで搬送する中間転写体であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記転写媒体は、前記像担持体から前記現像像が転写される転写材であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。