JP4303052B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置であって、像担持体上に形成された画像をシートに転写する画像形成装置に係り、詳しくは、シートに画像を転写するための転写電圧の制御技術に関する。

従来、画像形成装置は、備え付けられた画像読取装置からの入力画像データや外部の端末等から伝送されてくる入力画像データに基づいて回転する像担持体上に画像を形成し、その画像を現像手段にて顕像化し、該顕像化された画像をシートに転写し、その後転写された画像をシートに定着することにより画像形成を行っている。このような画像形成を行うにあたり、像担持体上に形成された顕像化された画像をシートに転写する場合に、シートの裏面より転写バイアスをチャージ（印加）するようにしている。

この転写バイアスとしては、数ＫＶ程度の非常に高い電圧が必要であり、像担持体と転写手段との間にシートがない場合に転写バイアスをチャージすると感光体ドラムの特性に悪影響を与え、次の画像形成時に画質が低下する問題がある。そこで、シートの搬送タイミングに合わせてシートが像担持体と転写手段との間に存在する時だけ転写バイアスをチャージするように制御することが試みられた。

しかしながら、転写バイアスをシートの搬送タイミングに精度よく一致させることは、非常に困難であり、転写バイアスのチャージが遅れた場合には先端転写抜けが発生し、転写バイアスのチャージが速すぎた場合には像担持体に履歴を与えてしまい画像形成不良が発生してしまう。そのため、像担持体と転写手段との間にシートが存在しない場合には、通常転写時に与える転写バイアスよりも低い電圧を紙間電圧として与えることにより、転写バイアスのチャージタイミングを安定化させると共に、像担持体に対する悪影響を低減させ良好な画像形成を行うようにしてきた。

また、転写電圧を与えない非画像形成時（紙間時）には、−側に帯電している像担持体の表面電位の影響で、転写ローラも−側に帯電しているため、このような状態下で、画像形成時に、転写ローラにいきなり転写電圧を印加しても、良好な立ち上がりが得られず、また、充分な電位も得られない。

そこで、像担持体と転写手段との間にシートが存在しない時に、通常転写時に与える転写バイアスよりも低い電圧を紙間電圧として与えることにより、転写バイアスの立ち上がりのタイミングを安定化させると共に、像担持体へのダメージ等の悪影響を低減させ良好な画像形成を行えるようにした転写電圧の制御技術が提案されている（例えば、特許文献１，２，３参照）。

特開平２−３９１８１号公報（明細書第３頁右上欄１１行目〜第４頁左上欄８行目、第３図） 特開平５−１５０５７７号公報（段落「００２１」〜「００２３」、図１，図２） 特開平１０−１４２８９３号公報（段落「００４４」〜「００４７」、図１）

ところで、転写バイアスよりも低い電圧を紙間電圧として与える場合に、像担持体を帯電させる帯電手段と転写バイアスをチャージする転写ローラ等の転写手段との間には画像データに基づいて静電潜像を形成させる書込み手段や、形成された静電潜像を顕像化させる現像手段等が配置されているため、帯電手段と転写手段とは所定の距離だけ隔たっている。

したがって、画像形成部が停止状態から動作を開始する場合に、像担持体の帯電された部分に合わせて紙間電圧がチャージされるように、像担持体が帯電されてから所定の時間経過後に（像担持体が帯電された時点から所定時間遅延させて帯電ポイントが転写ポイントに到達してから）転写手段によって紙間電圧をチャージするように制御される。

ところが、シートの搬送ジャムなどで画像形成部の動作を瞬時に停止させた場合には、像担持体の転写ポイントにはすでに帯電手段の帯電動作により電荷が存在している。特に、ジャム処理等を短時間に終わらせた場合には像担持体から電荷があまり逃げておらず電位が高い状態にある。

そのため、像担持体が帯電されてから上記所定の時間経過後に転写手段を起動させて紙間電圧をチャージさせた場合には、帯電手段による帯電動作により像担持体には紙間電圧と極性の異なる高い電圧の残留電位が存在している。
上記残留電位が像担持体に存在している状態で、転写手段に紙間電圧を印加しても転写手段の電位は上記残留電位分だけ低下する。転写手段の電位が低下した状態で転写手段に転写電圧が印加されると、転写手段の電位の立ち上がりに遅れが生じる。このような場合には、画像品位が低下するのは言うまでもない。

本発明は、このような実情に鑑みてなされ、画像形成部の動作開始時における紙間の転写バイアスのチャージタイミングを制御することで、像担持体の画像形成に関わる特性不良や転写バイアスの印加不良を防止し、良好な画像形成が行える画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。

（１）この発明の画像形成装置は、回転駆動される像担持体の表面にトナー像を形成させ、像担持体との間に転写媒体を挟み込む転写ローラを用いて像担持体の表面に形成されたトナー像を転写媒体に転写させて画像形成処理を実行する画像形成装置であり、レジスト手段、電源手段、測定手段、制御部を備えている。レジスト手段は、像担持体の表面に形成されたトナー像が転写媒体に転写されるように転写媒体を転写ローラおよび像担持体の間に送り込む。電源手段は、レジスト手段によって送り込まれる転写媒体に像担持体の表面に形成されたトナー像を転写するときに印加すべき転写電圧および転写電圧よりも小さい値に設定された紙間電圧のいずれかの電圧を選択的に転写ローラに印加する。測定手段は、像担持体の回転方向における帯電手段の下流側且つ転写ローラの上流側の測定位置での像担持体の表面電位を測定する。制御部は、像担持体が回転を開始するときに測定手段が測定する像担持体の表面電位の測定値に基づいて電源手段が転写電圧または紙間電圧のうちいずれか一方の電圧の印加を開始するタイミングを制御する。制御部は、測定値が予め設定された所定値よりも高い場合には像担持体の回転開始から所定時間経過後に電源手段に転写電圧または紙間電圧のうちいずれか一方の電圧の印加を開始させる。制御部は、測定値が予め設定された所定値よりも低い場合には像担持体の回転開始と同じタイミングで電源手段に転写電圧または紙間電圧のうちいずれか一方の電圧の印加を開始させる。

この構成においては、像担持体の表面の電位に応じて、転写ローラに転写電圧または紙間電圧のいずれか一方の電圧の印加を開始するタイミングを制御する。これにより、常に転写動作を安定化させることができる。

長時間にわたり画像形成動作を停止していた場合には像担持体の表面の電位は低くほとんど０電位に近くなっている。その場合には、像担持体の回転開始から所定のタイミングを取って転写ローラの動作（高電圧の印加）を開始させることにより、像担持体の帯電されていない部分に高電圧が印加されるのを回避することができ、像担持体に対してダメージを与えることなく、転写ローラを正常な状態で起動させ、転写バイアス（転写電圧）の安定印加が可能となる。

また、ジャム等のトラブル発生時に緊急停止した場合や、画像形成を終了して停止後すぐに再度画像形成を開始した場合には、像担持体の表面の残留電位が高い状態あることがある。その場合には、像担持体の回転と同時に転写ローラの動作を開始させることで、転写電圧の印加タイミングを遅らせることで生じる画像形成処理の遅れを発生させることなく、転写ローラを正常な状態で迅速に起動させ、転写動作の安定化を図ることができる。
この構成において、像担持体の画像を転写しないときに電源手段が印加する電圧を、像担持体に形成されたトナー像を転写するときに印加する転写バイアスよりも低くすることにより、像担持体にダメージを与えることなく、長期間にわたって良好な画像形成を行うことができる。

（２）所定時間は、帯電手段に帯電された像担持体上の部位が転写ローラと対応する位置に到達するまでの時間である。

（３）所定値は、像担持体の定格表面電位の１３％〜１６％に設定される。

この構成においては、像担持体の定格表面電位が、例えば、−７００Ｖである場合には、所定値は概ね−１００Ｖ（−９１Ｖ〜−１１２Ｖ）程度となる。従って、この所定値よりも像担持体の表面電位が高い場合には、像担持体の回転開始より所定時間経過後に前記転写ローラに転写電圧または紙間電圧のうちいずれか一方の電圧の印加を開始させることで、転写ローラを正常な状態で起動させ転写動作の安定化を図ることができる。

（４）測定手段の測定値が所定値よりも低い場合には、像担持体の停止時間が短いと判断される場合が含まれる。

電子写真方式の画像形成装置で反転現像を行うものは、像担持体が動作中は必ず帯電手段にて像担持体をマイナス極性の所定の電位になるように帯電させている。通常動作で像担持体が停止した場合であっても停止時間が短い場合には像担持体の表面電位があまり減衰していない場合がある。例えば、ジャム等のトラブルで緊急停止した場合においてジャム処理後すぐに画像形成動作を開始させると、像担持体が停止している時間が比較的短く像担持体の表面の電位が低い場合が多い。このような場合には、像担持体の回転と同時に転写ローラに転写電圧または紙間電圧のうちいずれか一方の電圧の印加を開始させることで、転写ローラを正常な状態で起動させ、転写バイアスを安定に印加することができる。

像担持体の停止時間が短く、像担持体の表面電位が所定値よりも低い場合には、像担持体の回転開始と同時に転写ローラに対する転写電圧または紙間電圧のうちいずれか一方の電圧の印加を開始させることにより、転写電圧の印加タイミングを遅らせることで生じる画像形成処理の遅れを発生させることなく、転写ローラを正常な状態で迅速に起動させ、転写動作の安定化を図ることができる。

この構成においては、表面電位計を備えることで像担持体の表面電位を精度よく測定することができ、像担持体の回転を開始する前あるいは同時に測定することで、転写手段を即動作させるかタイミングを取って動作させるかを確実に判断できる効果がある。

この構成においては、露光を受けた後で現像の影響を受けることなく、像担持体の帯電部分が転写ポイントに至るまでに、像担持体の表面電位の高さに応じて、転写バイアスをさらに安定性よくに印加することができる。

この構成においては、露光，現像の影響を受けることなく、像担持体の帯電部分が転写ポイントに至るまでに、像担持体の表面電位が最も高い状態である部分を検出できるため、転写バイアスをさらにより一層安定性よくに印加することができる。

（５）この発明の画像形成装置は、上記発明に係る像担持体と、上記発明に係る像担持体との間に転写媒体を挟み込む上記発明に係る転写ローラと、上記発明に係る電源手段と、上記発明に係る測定手段とを有する画像形成ステーションを複数備えている。レジスト手段は、複数の像担持体の表面にそれぞれ形成されたトナー像が転写媒体にそれぞれ転写されるように各画像形成ステーションの像担持体および転写ローラの間に転写媒体を送り込む。

以上の説明から明らかなように、本発明は、以下の効果を奏する。

（１）像担持体の表面の電位に応じて、像担持体の回転開始から転写手段を動作させるまでのタイミングを制御するので、常に転写動作を安定化させることができ、画像品位の安定化を図ることができる。

長時間にわたり画像形成動作を停止していた場合には像担持体の表面の電位は低くほとんど０電位に近くなっている。その場合には、像担持体の回転開始から所定のタイミングを取って転写手段の動作（高電圧の印加）を開始させることにより、像担持体の帯電されていない部分に高電圧が印加されるのを回避することができ、像担持体に対してダメージを与えることなく、転写手段を正常な状態で起動させ、転写バイアス（転写電圧）の安定印加が可能となる。

また、ジャム等のトラブル発生時に緊急停止した場合や、画像形成を終了して停止後すぐに再度画像形成を開始した場合には、像担持体の表面の電位が高い状態あることがあり、その時には、像担持体の回転と同時に転写ローラに対する転写電圧または紙間電圧のうちいずれか一方の電圧の印加を開始させる。これにより、転写バイアスの印加タイミングを遅らせることで生じる画像形成処理の遅れを発生させることなく、転写ローラを正常な状態で迅速に起動させ、転写動作の安定化を図ることができる。これにより、画像品位の安定化が可能となる。

（２）像担持体の停止時間が長く、前記像担持体の表面電位が所定値よりも低いと判断される場合には、前記像担持体の回転開始より所定時間経過後に前記転写ローラに対する転写電圧または紙間電圧のうちいずれか一方の電圧の印加を開始させることで、像担持体の帯電されていない部分に高電圧が印加されるのを回避することができ、像担持体に対してダメージを与えることなく、転写ローラを正常な状態で起動させ、転写動作の安定化を図ることができ、画像品位の安定化が可能となる。

前記像担持体の停止時間が短く、前記像担持体の表面電位が前記所定値よりも高いと判断される場合には、前記像担持体の回転開始と同時に前記転写ローラに対する転写電圧または紙間電圧のうちいずれか一方の電圧の印加を開始させることにより、転写バイアスの印加タイミングを遅らせることで生じる画像形成処理の遅れを発生させることなく、転写ローラを正常な状態で迅速に起動させ、転写動作の安定化を図ることができ、画像品位の安定化が可能となる。

（３）像担持体上の帯電された部位が転写ローラと対応する転写位置に到着してから転写ローラを起動させることで、像担持体の帯電されていない部分に高電圧が印加されるのを回避することができ、像担持体に対してダメージを与えることなく、転写ローラを正常な状態で起動させ、転写バイアスを安定に印加することができ、画像品位の安定化を図ることができる。

（４）像担持体の定格表面電位が、例えば、−７００Ｖである場合には、所定値は概ね−１００Ｖ（−９１Ｖ〜−１１２Ｖ）程度となる。従って、この所定値よりも像担持体の表面電位が低い場合には、像担持体の回転開始より所定時間経過後に前記転写ローラに対する転写電圧または紙間電圧のうちいずれか一方の電圧の印加を開始させることで、像担持体の帯電されていない部分に高電圧が印加されるのを回避することができ、像担持体に対してダメージを与えることなく、転写ローラを正常な状態で起動させ、転写動作の安定化を図ることができ、画像品位の安定化を図ることができる。

像担持体の停止時間が短く、像担持体の表面電位が所定値よりも高い場合には、像担持体の回転開始と同時に前記転写ローラに対する転写電圧または紙間電圧のうちいずれか一方の電圧の印加を開始させることにより、転写バイアスの印加タイミングを遅らせることで生じる画像形成処理の遅れを発生させることなく、転写ローラを正常な状態で迅速に起動させ、転写動作の安定化を図ることができ、画像品位の安定化を図ることができる。

（５）電子写真方式の画像形成装置で反転現像を行うものは、像担持体が動作中は必ず帯電手段にて像担持体を所定の電位になるように帯電させているため、通常動作で像担持体が停止した場合で停止時間が短い場合には像担持体の表面電位があまり減衰していない場合がある。例えば、ジャム等のトラブルで緊急停止した場合には、ジャム処理後すぐに画像形成動作を開始させるため像担持体が停止している時間が比較的短く像担持体の表面の電位が所定値よりも低い場合が多い。このため、像担持体の回転と同時に転写ローラに対する転写電圧または紙間電圧のうちいずれか一方の電圧の印加を開始させることで、転写手段を正常な状態で起動させ、転写バイアスを安定に印加することができ、画像品位の安定化を図ることができる。

（６）表面電位計を備えるので、像担持体の表面電位を正確に測定することができ、像担持体の回転を開始する前あるいは同時に測定することで、転写ローラを即動作させるかタイミングを取って動作させるかを確実に判断できる。これにより、画像品位の安定化を図ることができる。

（７）像担持体の回転方向における転写ローラの上流側に表面電位計を備えているので、像担持体の表面電位が高い部分に対して転写動作を開始することができ、転写バイアスを安定に印加することができ、画像品位の安定化を図ることができる。

（８）帯電手段および転写ローラの間に表面電位計が配設されているので、現像の影響を受けることなく、像担持体の表面電位の高さに応じて転写動作を開始することができ、転写バイアスをさらに安定に印加することができ、画像品位の安定化を図ることができる。

（９）帯電手段および露光手段の間に表面電位計が配設する場合には、露光，現像の影響を受けることなく、像担持体の表面電位が最も高い状態である部分を検出できるため、転写バイアスをさらにより一層安定に印加することができ、画像品位の安定化を図ることができる。

（１０）像担持体の画像を転写する以前または常に印加する高電圧を、像担持体に形成された画像を転写するときに印加する転写バイアスよりも低くすることにより、像担持体にダメージを与えることなく、長期間にわたって良好な画像形成を行うことができる。

以下に、本発明の実施形態に係る画像形成装置について図面を参照しつつ詳細に説明する。

《実施の形態１》
〈多色画像形成装置〉
図１は、本発明の画像形成装置としての多色画像形成装置１００の構成を示す説明図である。本画像形成装置１００は、外部から伝達された画像データに応じて、所定のシート（転写媒体）に対して多色および単色の画像を形成するものであり、図示のように、露光ユニット１，現像器２，感光体ドラム３，帯電器５，クリーナユニット４，転写搬送ベルトユニット８，定着ユニット１２と、用紙搬送路Ｓ，給紙トレイ１０および排紙トレイ１５，３３等より構成されている。

本画像形成装置１００において扱われる画像データは、ブラック（Ｋ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。従って、露光ユニット１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）、現像器２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）、感光体ドラム３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）、帯電器５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）、転写ローラ６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）、クリーナユニット４（４ａ，４ｂ，４ｃ，３ｄ）は、それぞれ各色に応じた４種類の潜像を形成するようにそれぞれ４個ずつ設けられ、それぞれａがブラックに、ｂがシアンに、ｃがマゼンタに、ｄがイエローに設定され４つの画像ステーションが構成されている。

そして、感光体ドラム３（３ａ〜３ｄ）の表面電位を計測するための表面電位計２３（２３ａ〜２３ｄ）が、帯電ポイントと転写ポイントとの間の位置、すなわち、帯電器５（５ａ〜５ｄ）と転写ローラ６（６ａ〜６ｄ）の間に配設されている。この表面電位計２３（２３ａ〜２３ｄ）によって計測した感光体ドラム３（３ａ〜３ｄ）の表面電位に応じて、後述するように、転写バイアス及び紙間電圧の印加のタイミングを制御し、転写バイアスおよび紙間電圧の印加タイミングを遅らせることで生じる画像形成処理の遅れを発生させることなく、安定な転写バイアスを印加できるようにしている。

感光体ドラム３は、本画像形成装置１００のほぼ中心部に配置（装着）されており、帯電手段である帯電器５は、図に示すようにチャージャー型の帯電器や、接触型のローラ型やブラシ型のもの等が用いられ、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させる。また、露光ユニット１は、発光素子をアレイ状に並べた例えばＥＬやＬＥＤ書込みヘッドや、レーザ照射部および反射ミラーを備えた、レーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）を用いる。

この露光ユニット１は、帯電された感光体ドラム３を入力される画像データに応じて露光することにより、その表面に、画像データに応じた静電潜像を形成する機能を有する。現像器２はそれぞれの感光体ドラム上に形成された静電潜像をＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙ各色のトナーにより顕像化する。クリーナユニット４は、現像・画像転写後における感光体ドラム上の表面に残留したトナーを、除去・回収する。

感光体ドラム３の下方に配置されている転写搬送ベルトユニット８は、転写ベルト７、転写ベルト駆動ローラ７１、転写ベルトテンションローラ７２、転写ベルト従動ローラ７３、転写ベルト支持ローラ７４、転写ローラ６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）、および転写ベルトクリーニングユニット９を備えている。

転写ベルト駆動ローラ７１、転写ベルトテンションローラ７２、転写ローラ６、転写ベルト従動ローラ７３、転写ベルト支持ローラ７４等は、転写ベルト７を張架し、転写ベルト７を矢印Ｂ方向に回転駆動させる。転写ローラ６は、転写ベルトユニット８の内側のフレーム（図示せず）に回転可能に支持されており、感光体ドラム３のトナー像を、転写ベルト７上に吸着されて搬送されるシートに転写する。

転写ベルト７は、それぞれの感光体ドラム３に接触するように設けられている、そして、感光体ドラム３に形成された各色のトナー像をシートに順次的に重ねて転写することによって、カラーのトナー像（多色トナー像）を形成する機能を有している。この転写ベルトは、厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。

感光体ドラム３からシートへのトナー像の転写は、転写ベルト７の裏側に接触している転写ローラ６によって行われる。転写ローラ６には、トナー像を転写するために高電圧（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。

転写ローラ６は、直径８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとし、その表面は、導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ，発泡ウレタン等）により覆われているローラである。この導電性の弾性材により、シートに対して均一に高電圧を印加することができる。本実施の形態では、転写電極として転写ローラ６を使用しているが、それ以外にブラシなども用いられる。

また、感光体ドラム３との接触により転写ベルト７に付着したトナーは、記録紙の裏面を汚す原因となるために、転写ベルトクリーニングユニット９によって除去・回収される。転写ベルトクリーニングユニット９には、転写ベルト７に接触する例えばクリーニング部材としてクリーニングブレードが備えられており、クリーニングブレードが接触する転写ベルト７は、裏側から転写ベルト支持ローラ７４で支持されている。

給紙トレイ１０は、画像形成に使用するシートを蓄積しておくためのトレイであり、本画像形成装置１００の画像形成部の下側に設けられている。また、本画像形成装置１００の上部に設けられている排紙トレイ１５は、印刷済みのシートをフェイスダウンで載置するためのトレイであり、本画像形成装置の側部に設けられている排紙トレイ３３は、画像形成済みのシートをフェイスアップで載置するためのトレイである。

また、本画像形成装置１００には、給紙トレイ１０のシートを転写搬送ユニット８や定着ユニット１２を経由させて排紙トレイ１５に送るための用紙搬送路Ｓが設けられている。さらに、給紙トレイ１０から排紙トレイ１５および排紙トレイ３３までの用紙搬送路Ｓの近傍には、ピックアップローラ１６、レジストローラ１４、定着部１２、搬送方向切換えガイド３４、シートを搬送する搬送ローラ２５等が配設されている。

搬送ローラ２５は、シートの搬送を促進・補助するための小型のローラであり、用紙搬送路Ｓに沿って複数設けられている。ピックアップローラ１６は、給紙トレイ１０の端部に備えられ、給紙トレイ１０から、シートを１枚毎に用紙搬送路Ｓに供給する呼び込みローラである。

搬送方向切換えガイド３４は、側面カバー３５に回転可能に設けられており、実線で示す状態から破線で示す状態になると、搬送路Ｓの途中からシートを分離し排紙トレイ３３にシートを排出することができる。実線で示す状態の場合には、シートは定着ユニット１２と側面カバー３５、搬送切換えガイド３４との間に形成される搬送部Ｓ´（用紙搬送路Ｓの一部）を通り、排紙ローラ２５を経て上部の排紙トレイ１５に排出される。

また、レジストローラ１４は、用紙搬送路Ｓを搬送されているシートを一旦保持し、かつ、感光体ドラム３上のトナー像をシートに良好に多重転写できるように、感光体ドラム３の回転にあわせて、シートをタイミングよく搬送する。すなわち、レジストローラ１４は、図示しないレジスト前検知スイッチの出力した検知信号に基づいて、各感光体ドラム３上のトナー像の先端をシートにおける画像形成範囲の先端に合わせるように、シートを搬送する。

定着ユニット１２は、ヒートローラ３１、加圧ローラ３２等を備えており、ヒートローラ３１および加圧ローラ３２は、シートを挟んで回転する。また、ヒートローラ３１は、図示しない温度検出器からの信号に基づいて制御部によって所定の定着温度となるように設定されており、加圧ローラ３３とともにシートを熱圧着することにより、シートに転写された多色トナー像を溶融・混合・圧接し、シートに対して熱定着させる機能を有している。

なお、多色トナー像の定着後のシートは、排紙ローラ２５…によって用紙搬送路Ｓの反転排紙経路に搬送され、反転された状態で（多色トナー像を下側に向けて）、排紙トレイ１５上に排出されるようになっている。

転写ベルト７の下側には転写ベルト７の表面に画像を転写して形成された画像調整用の濃度パッチを測定する画質センサ２１が設けられている。この画質センサ２１による濃度パッチの濃度測定結果により、画像形成装置１００のプロセス部の制御条件（感光体ドラムの表面電位、現像バイアス電圧、転写チャージ電圧、半導体レーザ光源のパワー等）を調整し画像調整用の濃度パッチが所定の濃度になるように設定している。

また、画像形成部１００には環境センサ２２が設置されており装置内部の温度や湿度を検出し先の制御条件を補正している。その他、画像形成枚数や交換可能な消耗品の使用時間等によっても先の制御条件を補正している。

〈転写電圧の制御〉
転写担持体としての上述の転写ベルト７は、その体積抵抗率が１０10〜１０12Ω・ｃｍの比較的低い値に設定されている。そして、図２に示すように、各画像形成ステーションの位置で転写ベルト７の裏面側に接触する各転写ローラ６ａ〜６ｄには、転写用高圧電源ユニット２４内に収納された転写用高圧電源（高電圧印加手段）Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄがそれぞれ接続されており、各転写用高圧電源Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄから出力される電圧は制御部２００（図３参照）によって制御される。なお、転写ローラ（転写部材）６（６ａ〜６ｄ）と、転写用高圧電源（高電圧印加手段）Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと、で本発明の転写手段を構成している。

この制御部２００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備え、図３に示すように、その入力側には、画像データ入力部２０１、及び、シート検出器（レジスト）２３、環境検出器２２が接続され、出力側には、画像処理部２０２、メモリ２０３、書込み部２０４、帯電部２０５、現像部２０６、転写部２０７、定着部２０８、搬送機構部２１１、転写ベルト７を感光体ドラム３ａ〜３ｄに対して離接動作させる離接機構部２１２が接続されている。

転写部２０７は、転写ベルト７、転写ローラ６ａ〜６ｄ、及び、各転写用高圧電源Ａ〜Ｄを収納した転写用高圧電源ユニット２４で構成され、制御部２００から制御命令により、紙間時には、転写ベルト７を介して、転写ローラ６ａ〜６ｄから感光体ドラム３ａ〜３ｄに対して紙間電圧が供給される。そして、転写時には、その時点での感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面電位に応じて、感光体ドラム３ａ〜３ｄの回転開始に対する転写動作の立ち上がりのタイミングが制御され、シートに対して転写動作に必要な高圧の転写電圧（転写バイアス）が供給される。なお、紙間電圧は、＋５０〜＋３００Ｖの範囲内で制御され、諸条件に応じて、予め用意してあるテーブルに基づいて変更設定される。

上述の転写用高圧電源Ａ〜Ｄは、例えば、高圧トランス（昇圧トランス）、１次駆動回路、ＰＷＭ発振器等により構成され、ＰＷＭ発振器により必要とする出力電圧を転写ローラ６ａ〜６ｄに供給するように制御され、画像形成装置１００の主電源のＤＣ＋２４Ｖの電源より供給される一次電圧を高圧トランス（昇圧トランス）等により約０〜４ＫＶの範囲内の２次電圧としてＰＷＭ発振器で発振して転写ローラ６に供給する。

また、転写用高圧電源Ａ〜Ｄは、図２に示すように、一つの転写用高圧電源ユニット２４に各画像ステーションの転写ローラ６に供給するための高電圧トランス（昇圧トランス）を含む高電圧回路をそれぞれ別々に形成し、それぞれの転写ローラ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄに別々に転写バイアスをチャージできるように構成されている。

感光体ドラム３からシートに画像を転写する画像形成動作時における転写電圧（転写バイアスチャージ（ＴＣ））は、環境センサ２２等により検出される湿度や温度等の環境条件や、疲労度などにより変化する感光体ドラム３の特性（劣化の度合）、現像剤（トナー）のへたりなどによる特性の変化状態、使用するシートの種類等々に基づいて制御され、概ね＋１．５〜＋４ＫＶの範囲内（高電圧）に設定される。

ところで、感光体ドラム３は、図４に示すように、帯電用高圧電源と接続された帯電器５により、その表面電位は、−側に帯電しており、現像器２の現像ローラや現像剤も−側に帯電している。従って、感光体ドラム３と転写ベルト７との間にシートが存在せずに直接接触している場合（非通電時）には、転写ローラ６も−側に帯電している。

このような状態から、必要な転写電位を得るために、いきなり転写ローラ６に通電した場合、感光体ドラム３と転写ベルト７との間にシートが存在せずに直接接触している時には、感光体ドラム６の表面電位（例えば−５００Ｖ〜−７００Ｖ）により（図５（ａ））、ｔ時間（感光体ドラム３ａ〜３ｄが帯電器５によって帯電された帯電部分が転写位置まで回転するために要する時間）後には、見かけ上高圧トランス（昇圧トランス）から−の出力電圧が印加された状態となり（図５（ｂ））、転写バイアスを印加しようとしたときに正常に発振できずに図５（ｃ）に示す破線のようにほとんど出力が得られなかったり、タイミングが遅れて出力されたり（遅れ時間ｄ）、２点鎖線のようにタイミングと出力が設定した通りにならない状態を引起し、転写バイアスを安定に供給できなくなる。そのため、特にシートの先端部にて転写抜けという症状が起こり画質が著しく低下してしまう。

そこで、本実施の形態では、前述したように、その時点での感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面電位に応じて、感光体ドラム３ａ〜３ｄの回転開始に対する転写動作の立ち上がりのタイミングを制御するようにしている。

感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面電位を計測する表面電位計２３は、少なくとも感光体ドラム３上の帯電ポイントと転写ポイントの間に配設されればよく、好ましくは、帯電ポイントと現像ポイントの間、さらに好ましくは、図４に示すように、帯電ポイントと露光ポイントの間に配設されればよい。このような位置に表面電位計２３を配設することで、感光体ドラム３の表面電位が高くなった部分から確実に転写手段を動作させることができるため、転写バイアスを安定に印加することができる。

ところで、感光体ドラム３ａ〜３ｄに対して帯電動作が行われないときには、感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面電位はほぼ０Ｖである。一方、感光体ドラム３ａ〜３ｄを−７００Ｖに帯電させた状態で、高圧電源への通電がＯＦＦ（高圧電源がＯＦＦ）の場合は、感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面電位、転写ベルト７と転写ローラ６ａ〜６ｄのインピーダンスおよび高圧電源の内部インピーダンスにより高圧電源からの出力が−５０〜−３００Ｖ（実験による実測値）になっている状態にある。

また、ジャム等が発生した場合の緊急停止時は、駆動モータ、帯電器、高圧電源が瞬時にＯＦＦし、感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面が、定格表面電位（例えば、−７００Ｖ）で停止している状態となる。図６は、感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面電位を−７００Ｖに帯電させた状態で放置した場合の表面電位の減衰特性を示すグラフである。

このグラフから分かるように、緊急停止から１分ほど経過した時点で感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面電位は３０％弱の電位（−２００Ｖ）になる。従って、緊急停止からジャム処理などの復帰作業が早く終了した場合には、感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面電位はかなり高い状態となっている。また、数分以上経過すれば感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面電位はほぼ０Ｖまで減衰することが、このグラフより判る。

このような減衰特性を勘案して、感光体ドラム３ａ〜３ｄの停止時間が長く（例えば、９０ｓｅｃ以上）、感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面電位が、所定値Ｖｋよりも高くなった場合には、感光体ドラム３ａ〜３ｄの回転開始より所定時間ｔ経過後に、転写部２０７を起動させ、各転写ローラ６ａ〜６ｄに転写バイアスを印加するようにしている。

このように、感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面電位に応じて、転写バイアスを印加するタイミングを制御することにより、感光体ドラム３ａ〜３ｄの帯電されていない部分に高電圧が印加されないようすることができ、感光体ドラム３ａ〜３ｄに対してダメージを与えるのを回避することができ、かつ、転写部２０７を正常な状態で起動させ、各転写ローラ６ａ〜６ｄに転写バイアスを安定に印加することができる。なお、転写用高圧電源（Ａ〜Ｄ）の転写バイアス出力開始については、その出力部の電圧が０Ｖ以上でないと安定した出力を得ることができないが、感光体ドラム３ａ〜３ｄの回転開始より所定時間ｔ経過後には、出力部の電圧は０Ｖに復帰している。

一方、感光体ドラム３ａ〜３ｄの停止時間が短く（例えば、９０ｓｅｃ以内）、感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面電位が所定値Ｖｋよりも低い場合には、感光体ドラム３ａ〜３ｄの回転開始と同時に転写部２０７を起動させることにより、転写部２０７を正常な状態で起動させることができ、各転写ローラ６ａ〜６ｄに転写バイアスを安定に印加することができる。

上記所定値Ｖｋは、例えば、感光体ドラム３ａ〜３ｄの定格表面電位の１３％〜１６％の範囲に設定することができる。すなわち、感光体ドラム３ａ〜３ｄの定格表面電位が−７００Ｖの場合、−９１Ｖ〜−１１２Ｖの範囲に所定値Ｖｋを設定することができる。また、上記所定時間ｔは、前述したように、帯電器５により帯電された感光体ドラム３ａ〜３ｄ上の帯電部分が、転写位置に回転するまでの時間をいう。

また、ジャム等のトラブル発生時に緊急停止した場合や、画像形成を終了して停止後すぐ再度画像形成を開始させた場合には、感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面電位が高い状態にある場合があり、その場合には、感光体ドラム３ａ〜３ｄの回転と同時に転写部２０７を起動させることで、各転写ローラ６ａ〜６ｄに対して転写バイアスを安定に印加することができる。

なお、図６に示すような感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面電位の減衰特性を勘案して、緊急停止から復帰後の再スタートまでの時間（その時間が、図６の経過時間に対応する）を計測し、計測された時間に基づいて転写部２０７の動作を制御するようにしてもよい。

ちなみに、図７は、従来の転写バイアスの印加タイミングの説明図である。図示のように、通常の感光体ドラム３ａ〜３ｄの回転停止後、感光体ドラム３ａ〜３ｄの回転を開始した場合には、感光体ドラム３ａ〜３ｄへのダメージを避けるために、所定時間ｔだけ転写バイアスの印加タイミングを遅らせており、かつ、緊急停止の場合に再スタートする場合にも、同様に、感光体ドラム３ａ〜３ｄの回転を開始してから、所定時間ｔだけ転写バイアスの印加タイミングを遅らせている。

しかし、緊急停止後の再スタートでは、感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面電位はそれ程減衰していないため（図６参照）、転写バイアスおよび紙間電圧の印加タイミングを遅らせる必要はない。上述のように、印加タイミングを遅らせると、その遅れ時間が、トータルでの画像形成時間を延長させることとなる。

そこで、本発明では、図８に示すように、感光体ドラム３ａ〜３ｄの緊急停止後の再スタート時（停止時間は、例えば、９０ｓｅｃ以内）においては、感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面電位が所定値Ｖｋよりも高い場合には、感光体ドラム３ａ〜３ｄの回転開始と同時に（所定時間ｔ遅延させることなく、）転写部２０７を起動させることにより、転写バイアスおよび紙間電圧の印加タイミングを遅らせることで生じる画像形成処理の遅れを発生させることなく、前述したように、転写部２０７を正常な状態で起動させ、各転写ローラ６ａ〜６ｄに転写バイアスを安定に印加することができる。

《実施の形態２》
図３に示す制御系統ブロック図による転写電圧の制御は、多色画像形成装置１００に限られることなく、単色画像形成装置についても、同様に、適用することができる。

〈単色画像形成装置〉
図９は、本発明の画像形成装置としての単色デジタル複写機３００の概略構成を示す。単色デジタル複写機３００の上面の透明ガラスからなる原稿台１１１上には、自動原稿搬送装置１１２が備えられている。自動原稿搬送装置１１２は、原稿セットトレイ上にセットされた複数枚の原稿を１枚ずつ自動的に原稿台１１１上へ給送する装置である。

原稿読取り部１１０は、原稿台１１１の下部に配置され、原稿台１１１上に載置された原稿の画像を走査して読み取るもので、第１の走査ユニット１１３、第２の走査ユニット１１４、光学レンズ１１５と光電変換素子であるＣＣＤラインセンサ１１６とを有している。第１の走査ユニット１１３は、原稿面上を露光する露光ランプユニットと、原稿からの反射光像を所定の方向に反射させる第１ミラー等から構成されている。第２の走査ユニット１１４は、第１ミラーから反射されてくる原稿からの反射光を光電変換素子であるＣＣＤラインセンサ１１６に導く第２ミラーおよび第３ミラーより構成されている。光学レンズ１１５は、原稿からの反射光をＣＣＤラインセンサ１１６上に結像させるものである。

また、読取り部１１０は、自動原稿搬送装置１１２との関連した動作により、自動原稿搬送装置１１２にて自動搬送される原稿の画像を、所定の露光位置にて読み取るようになっている。

この読取り部１１０にて読み取られた原稿画像は、画像データとして図示しない画像データ入力部へと送られ、画像データに対して所定の画像処理が施された後、画像処理部のメモリに一旦記憶され、出力指示に応じてメモリ内の画像を読出して画像形成部２１０の光書込み装置であるレーザ書込みユニット２２７に転送される。

レーザ書込みユニット２２７は、メモリから読出した画像データ、または外部の装置から転送されてきた画像データに応じてレーザ光を出射する半導体レーザ光源、レーザ光を等角速度偏向するポリゴンミラー、等角速度で偏向されたレーザ光が感光体ドラム２２２上において等角速度で偏向されるように補正するｆ−θレンズなどをから構成されている。なお、本実施の形態では、書込み装置としてレーザ書込みユニットを用いているが、ＬＥＤやＥＬ等の発光素子アレイを用いた固体走査型の光書込みヘッドユニットを用いてもよい。

画像形成部２１０にはその他、感光体ドラム２２２の周囲に、感光体ドラム２２２を所定の電位に帯電させる帯電器２２３、感光体ドラム２２２上に形成された静電潜像にトナーを供給して顕像化する現像器２２４、感光体ドラム２２２表面に形成されたトナー像を記録紙に転写する転写器（転写ローラ等）２２５、余分なトナーを回収するクリーニング器２２６、記録紙を除電し感光体ドラム２２２から剥離しやすいようにするための除電器（除電針等）２２９、感光体ドラム２２２の表面電位を計測するための表面電位計２３０等を備えている。この表面電位計２３０により検出した感光体ドラム２２２の表面電位に基づいて、感光体ドラム２２２の回転開始から転写手段としての転写器２２５を動作させるまでのタイミングが制御部２１１によって制御される。

そして、画像形成部２１０で、画像が転写された記録紙はその後、定着ユニット２１７に送られ画像が記録紙に定着される。画像形成部２１０の排出側には、上記定着ユニット２１７の他に、記録紙の裏面に再度画像を形成するために記録紙の前後を反転させるスイッチバック路２２１、画像が形成された記録紙に対してステープル処理等を行うとともに昇降トレイ２６１を有する後処理装置２６０を備えている。

定着ユニット２１７にてトナー像が定着された記録紙は、必要に応じてスイッチバック路２２１を経て排紙ローラ２１９にて後処理装置２６０へと導かれ、ここで所定の後処理が施された後、排出される。なお、表面電位計２３０は、帯電ポイントと転写ポイントとの間の位置、すなわち、帯電器２２３と転写器２２５の間に配設されている。

給紙部は、上記画像形成部２１０の下方に配設されており、本体に備えられた手差トレイ２５４、両面ユニット２５５、用紙トレイ２５１と多段給紙部２７０に備えられた給紙トレイ２５２、２５３で構成されている。また、これら２５１、２５２、２５３、２５４のトレイから給紙した用紙を画像形成部２１０における転写器が配置された転写位置へと搬送する搬送手段２５０を備えている。

両面ユニット２５５は、記録紙を反転させるスイッチバック路２２１に通じており、記録紙の両面に画像形成を行う時に用いられる。なお両面ユニット２５５は通常の用紙カセットと交換可能な構成となっており、両面ユニット２５５を通常の用紙カセットに置き換えた構成とすることも可能となっている。

なお、本発明は、画像形成装置を、図１または図９に示す構成に限定するものではなく、少なくとも、帯電器により表面電位が帯電された像担持体上に形成された画像を転写媒体に転写させる転写手段が、前記転写媒体を前記像担持体に押し当てて高電圧を印加する転写部材と、前記転写部材に高電圧を印加する高電圧電源装置と、備えた画像形成装置であれば、構成や形式の如何を問わず、本発明を適用することができる。

本発明の実施の形態１に係る多色画像形成装置の構成図である。 同要部構成説明図である。 同制御系統ブロック図である。 同像担持体の帯電状態の説明図である。 同像担持体の表面電位と転写ローラの電位を示すグラフである。 同像担持体の表面電位の減衰状態を示すグラフである。 従来における像担持体の表面電位の変化と転写バイアスの印加のタイミングを示す説明図である。 本発明の実施の形態に係る像担持体の表面電位の変化と転写バイアスの印加のタイミングを示す説明図である。 本発明の実施の形態２に係る単色画像形成装置の構成図である。

符号の説明

３（３ａ〜３ｄ）−像担持体
６（６ａ〜６ｄ）−転写部材（転写手段）
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ−高電圧電源装置（転写手段）
２３（２３ａ〜２３ｄ）−表面電位計
１００，３００−画像形成装置

Claims (5)

1. 回転駆動される像担持体の表面にトナー像を形成させ、前記像担持体との間に転写媒体を挟み込む転写ローラを用いて前記像担持体の表面に形成された前記トナー像を前記転写媒体に転写させて画像形成処理を実行する画像形成装置であって、
   前記像担持体の表面に形成されたトナー像が前記転写媒体に転写されるように前記転写媒体を前記転写ローラおよび前記像担持体の間に送り込むレジスト手段と、
   前記レジスト手段によって送り込まれる前記転写媒体に前記像担持体の表面に形成されたトナー像を転写するときに印加すべき転写電圧および前記転写電圧よりも小さい値に設定された紙間電圧のいずれかの電圧を選択的に前記転写ローラに印加する電源手段と、
   前記像担持体の回転方向における前記帯電手段の下流側且つ前記転写ローラの上流側の測定位置での前記像担持体の表面電位を測定する測定手段と、
   前記像担持体が回転を開始するときの前記測定手段の測定値に基づいて前記電源手段が前記転写電圧または前記紙間電圧のうちいずれか一方の電圧の印加を開始するタイミングを制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記測定値が予め設定された所定値よりも高い場合には前記像担持体の回転開始から所定時間経過後に前記電源手段に前記転写電圧または前記紙間電圧のうちいずれか一方の電圧の印加を開始させ、前記測定値が予め設定された前記所定値よりも低い場合には前記像担持体の回転開始と同じタイミングで前記電源手段に前記転写電圧または前記紙間電圧のうちいずれか一方の電圧の印加を開始させる、
   画像形成装置。
2. 前記所定時間は、前記帯電手段に帯電された前記像担持体上の部位が前記転写ローラと対応する位置に到達するまでの時間である、
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記所定値は、前記像担持体の定格表面電位の１３％〜１６％に設定される、
   請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記測定手段の前記測定値が前記所定値よりも低い場合には、前記像担持体の停止時間が短いと判断される場合が含まれる、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記像担持体と、前記像担持体との間に前記転写媒体を挟み込む転写ローラと、前記電源手段と、前記測定手段とを有する画像形成ステーションを複数備え、
   前記レジスト手段は、複数の前記像担持体の表面にそれぞれ形成された前記トナー像が前記転写媒体にそれぞれ転写されるように前記各画像形成ステーションの前記像担持体および前記転写ローラの間に前記転写媒体を送り込む、
   請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。

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