JP5530898B2

JP5530898B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP5530898B2
Application number: JP2010244434A
Authority: JP
Inventors: 恭弘道下
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2030-10-29
Also published as: US20120106993A1; US8682190B2; JP2012098404A

Description

本発明は、電子写真方式を利用する画像形成装置に関する。

電子写真方式を利用した、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置は、トナー像が形成されるドラム表面を有する感光体ドラムと、感光体ドラムのドラム表面にトナーを供給してドラム表面上にトナー像を形成する現像ローラを有する現像器と、ドラム表面との間でニップ部を形成し、ドラム表面上のトナー像を用紙上に転写する転写ローラとを、主要な構成要素として含む。

この種の画像形成装置では、画像形成時に、現像ローラに対して現像バイアスが印加され、ドラム表面に対してドラムバイアスが印加されることで、現像ローラとドラム表面との間に電位差が形成される。この電位差に従ってトナーが現像ローラの周面からドラム表面上に移動し、ドラム表面上にトナー像が形成される。そして、転写ローラに対して転写バイアスが印加されることで、ドラム表面と転写ローラとの間にも電位差が形成される。この電位差に従ってドラム表面上のトナー像が転写ローラ側に引き付けられ、ニップ部を通過する用紙上に転写される。

上記構成の画像形成装置では、トナー像の転写は転写バイアスの立ち上がりに依存している。転写バイアスの立ち上がりは、様々な要因、例えば転写バイアスの高圧電源の立ち上がり性能、温湿度環境によってばらつく。転写バイアスの立ち上がりが遅いと、用紙の先端部がニップ部を通過するときに用紙先端部に対して十分なレベルの転写バイアスが印加されない。そのため、用紙先端部においてトナー像が転写されず、用紙先端部において画像が欠ける画像欠けが発生する。

画像欠けを抑制する技術として、特許文献１のものが知られている。特許文献１の画像形成装置では、用紙先端部がニップ部を通過するときに用紙先端部に対して低いレベルの第１転写バイアス電流を一旦印加し、用紙先端部よりも下流側部分がニップ部を通過するときに用紙下流側部分に対して、第１転写バイアス電流よりも高い第２転写バイアス電流を印加している。これにより、転写バイアスの立ち上がり時間の短縮が図られ、画像欠けの発生が抑制される。

特開２００３−１６７４９６号公報

しかしながら、特許文献１の画像形成装置では、用紙先端部に対して、低いレベルとはいえ、第１転写バイアス電流が印加されているため、用紙先端部が帯電する。感光体ドラムのドラム表面には、第１転写バイアス電流とは逆極性のドラムバイアス電流が印加されているため、用紙先端部はドラム表面に静電的に吸着される。その結果、用紙のドラム表面に対する分離性が低下し、紙詰まりが発生する。

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、転写時における画像欠けを抑制すると共に、用紙のドラム表面に対する分離性を向上させることが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、トナー像が形成されるドラム表面を有する感光体ドラムと、搬送方向最先端に位置し、前記トナー像が転写されない領域である第１領域と、該第１領域よりも搬送方向後端側に位置し、前記トナー像が最初に転写される領域である第２領域と、該第２領域よりも搬送方向後端側に位置し、前記第２領域に続いて前記トナー像が転写される領域である第３領域とを有する用紙が搬送されつつ通過するニップ部を前記ドラム表面との間で形成する転写部材であって、前記用紙における搬送方向先端側から前記ドラム表面上の前記トナー像を前記ニップ部において前記用紙上に順次転写するための転写部材と、前記第２領域が前記ニップ部を通過するときに該第２領域において前記トナー像の転写が行われる程度に前記転写部材の電位を上昇させる第１順バイアスと、可変的な第２順バイアスと、前記第１順バイアスおよび前記第２順バイアスとは逆極性の逆バイアスとを選択的に前記転写部材に対して印加する第１印加部と、前記第１および前記第２順バイアスと逆極性のドラムバイアスを前記ドラム表面に対して印加する第２印加部と、前記ドラム表面上に前記トナー像を形成し、前記用紙上に該トナー像を転写させる画像形成モードを行い、前記第１印加部および前記第２印加部を制御するバイアス制御部であって、所定の状態情報を取得する状態取得部と、前記状態情報に応じて前記第２順バイアスを設定する設定部とを有するバイアス制御部と、を備え、前記画像形成モードは、前記ニップ部を通過する前記用紙の速度が所定の第１速度である第１の画像形成モードを含み、前記バイアス制御部が該第１の画像形成モードを行う場合において、前記設定部は、状態情報に応じて前記第２順バイアスの絶対値を、前記第１順バイアスの絶対値よりも大きく設定する場合を含み、前記バイアス制御部は、前記第２印加部を制御して前記ドラム表面に対して前記ドラムバイアスを印加させつつ、まず、前記第１領域が前記ニップ部を通過するとき、前記第１印加部を制御して、前記転写部材に対して前記逆バイアスを印加させる、または前記転写部材に対してバイアスを印加させず、次に、前記第２領域が前記ニップ部を通過するとき、前記第１印加部を制御して、前記転写部材に対して前記第１順バイアスを印加させ、次に、前記第３領域が前記ニップ部を通過するとき、前記第１印加部を制御して、前記転写部材に対して前記第２順バイアスを印加させる制御を行うものである。

本発明に係る画像形成装置によれば、バイアス制御部は、用紙の第１領域がニップ部を通過するとき、転写部材に対して逆バイアスを印加させる、または転写部材に対するバイアス印加を行わない。転写部材への逆バイアスは、ドラム表面に印加されるドラムバイアスと同一の極性を有する。そのため、第１領域が逆バイアスと同一の極性に帯電されても、用紙の第１領域がドラム表面に静電的に吸着された状態でニップ部を通過することが抑制される。これにより、用紙のドラム表面に対する分離性が向上する。

また、バイアス制御部は、用紙の第２領域がニップ部を通過するとき、転写部材に対して第１順バイアスを印加させる。第１順バイアスは、固定されたバイアスであって、第２順バイアスの設定に必要な状態情報とは無関係に設定されたバイアスであり、かつ第２領域がニップ部を通過するときに第２領域においてトナー像の転写が行われる程度に転写部材の電位を上昇させるレベルである。つまり、第１順バイアスは、状態情報、例えば温湿度環境に応じて補正されるものではなく、固定されているので、転写部材の電位が所定のレベルに到達するまでに要する時間が一定にされている。そして、転写部材の電位がその時間内に到達するレベルは、用紙の第２領域においてトナー像の転写が行われるレベルである。このように、本発明に係る画像形成装置では、第１順バイアスの設定は、第１順バイアスの立ち上がり時間のバラツキが抑制されるように行われている。これにより、用紙の第２領域においてトナー像の転写が行われないことに起因する画像欠けの発生を抑制することができる。

本発明の好ましい実施形態では、前記画像形成モードは、前記ニップ部を通過する前記用紙の速度が前記第１速度よりも小さい第２速度である第２の画像形成モードをさらに含み、前記バイアス制御部が該第２の画像形成モードを行う場合において、前記設定部は、状態情報に応じて前記第２順バイアスの絶対値を、前記第１順バイアスの絶対値よりも小さく設定する場合を含む。

本発明の好ましい実施形態では、さらに、前記用紙の前記搬送方向から見て前記ニップ部よりも下流側の位置で前記ドラム表面に所定の隙間を介して対向配置された分離部材を含み、前記分離部材は、前記用紙が前記ドラム表面に付着した状態で前記ニップ部を通過したときに前記用紙を前記ドラム表面から離間させる。

本発明に係る画像形成装置では、用紙の第１領域がドラム表面に吸着された状態でニップ部を通過することが抑制されている。つまり、第１領域は、ニップ部を通過後、ドラム表面から離間している。そのため、用紙における第１領域よりも搬送方向後端側である第２領域および第３領域がドラム表面に吸着した状態でニップ部を通過しても、分離部材は、第１領域に接触することができる。これにより、用紙はニップ部を通過後にドラム表面から確実に離間する。また、第１領域は、ニップ部を通過後、ドラム表面から離間しているので、分離部材とドラム表面との間の隙間を、従来よりも大きく設定することができる。これにより、分離部材の寸法公差や取付け公差を大きくすることができる。

本発明に係る画像形成装置によれば、転写時における画像欠けを抑制すると共に、用紙のドラム表面に対する分離性を向上させることが可能である。

画像形成装置の内部構造を概略的に示す図である。画像形成装置のバイアスの制御系を示す模式図である。用紙の平面図であり、転写バイアスが選択的に印加される領域を示す。設定部が状態情報の１つである湿度に応じて設定した第２順バイアス電流の設定値を示す図である。感光体ドラムのドラム表面に印加されるドラムバイアス、現像器の現像ローラに印加される現像バイアスおよび転写ローラに印加される転写バイアスのシーケンス制御を示す図である。感光体ドラムのドラム表面に印加されるドラムバイアス、現像器の現像ローラに印加される現像バイアスおよび転写ローラに印加される転写バイアスの他のシーケンス制御を示す図である。分離爪の作用を説明するための模式図である。転写バイアス電流の立ち上がり時間を示す図である。用紙の搬送方向に沿って延びる帯状のトナー像を用紙上に形成したときに画像欠けが発生したか否かを確認するために行った実験であり、（Ａ）は、用紙の第２領域がニップ部を通過するタイミングに合わせて転写ローラに対して−１５μＡの第１順バイアス電流を印加させたときの結果を示し、（Ｂ）は、用紙の第２領域がニップ部を通過するタイミングに合わせて転写ローラに対して−１０μＡの第１順バイアス電流を印加させたときの結果を示す。転写バイアス電流の立ち上がり性能に関し、異なるＬｏｔの高圧電源間の立ち上がり性能差を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳しく説明する。尚、本発明の一実施形態として、以下の説明では、画像形成装置としてモノクロタイプのプリンタを示すが、本発明は、これに限定されるものではなく、複写機、ファクシミリ装置、これらの機能を併せ持つ複合機などの他の画像形成装置にも適用可能である。

図１は、画像形成装置１の内部構造を概略的に示す図である。図２は、画像形成装置１のバイアスの制御系を示す模式図である。画像形成装置１は、外部（例えばパーソナルコンピュータ）からの画像データに基づいて用紙Ｐ上にトナー像を形成する画像形成部４と、用紙Ｐ上に形成されたトナー像を加熱して用紙Ｐ上に定着させる定着部５と、用紙Ｐを収容する給紙カセット７と、用紙Ｐが排出される排紙トレイ１２と、給紙カセット７から画像形成部４および定着部５を経由して排紙トレイ１２に向けて用紙Ｐを搬送する搬送路６と、画像形成装置１の図１における右側面に設けられた手差しトレイ３と、各種のメニューを設定する複数のメニュー設定キー等が配置された操作部（図示せず）とを含む。

画像形成部４は、感光体ドラム１０と、帯電器４２と、露光器４３と、現像器４４と、トナーカートリッジ４５と、転写ローラ（転写部材）４６と、分離爪（分離部材）４８と、トナー除去器４７とを含む。感光体ドラム１０の回転方向（図１では時計回りの方向）から見て、帯電器４２、現像器４４、転写ローラ４６、分離爪４８、トナー除去器４７の順に、感光体ドラム１０の周方向に沿って配置されている。露光器４３は、帯電器４２の上方に配置されている。

感光体ドラム１０として、例えばＯＰＣドラム（有機感光体ドラム）が用いられている。ＯＰＣドラムは、ドラム表面１６に、有機感光材料からなる有機感光層を有する。有機感光層には、電荷発生剤や電荷輸送剤が分散されている。また、有機感光層は、正負の両方に帯電可能な特性を備える。なお、感光体ドラム１０として、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）系材料を用いた感光体ドラムを用いてもよい。

帯電器４２は、帯電ローラ５０を有する。帯電ローラ５０は、その周面がドラム表面１６に略点接触した接触帯電方式のものであり、直流電圧と交流電圧が重畳されたドラムバイアスをドラム表面１６に対して印加することにより、ドラム表面１６の表面電位を均一に帯電させる。ドラムバイアスは、本実施形態では、プラスバイアスである。帯電器４２は、ドラム印加部（第２印加部）５２に接続されており、ドラム印加部５２によってドラム表面１６に対してドラムバイアスが印加される。

露光器４３は、外部ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等から入力された画像データに基づくレーザ光Ｌを感光体ドラム１０のドラム表面１６に導くポリゴンミラー（図示せず）を有している。ポリゴンミラーは、所定の駆動源によって回転しつつ、感光体ドラム１０のドラム表面１６上にレーザ光Ｌを走査して、ドラム表面１６に静電潜像を形成する。

現像器４４は、静電潜像にトナーを供給してドラム表面１６上にトナー像を形成するものである。現像器４４は、本実施形態では、キャリアを含まず、磁性体のトナーのみを含む一成分現像剤を使用するものであって、図１に示すように、該現像器４４の内部空間を画定する現像容器２１と、現像容器２１の底壁に形成された現像剤貯留部１１と、現像容器２１の開口に配置された現像ローラ２２とを、基本的な構成要素として含む。なお、現像器４４は、磁性体のキャリアおよび非磁性体のトナーを含む二成分現像剤を使用するものであってもよい。

現像剤貯留部１１は、現像器４４の長手方向（図１の紙面に対して垂直方向）に延びる２つの隣り合う現像剤貯留室１４，１５から構成されている。現像剤貯留室１４，１５は、例えばアルミニウム等の金属からなる仕切り板１７によって長手方向において互いに仕切られているが、長手方向における両端部において互いに連通されている。

また、各現像剤貯留室１４，１５には、回転により現像剤を攪拌しつつ搬送するスクリューフィーダ１８，１９が回転可能に装着されている。スクリューフィーダ１８，１９は、搬送方向が互いに逆方向に設定されているので、現像剤は、現像剤貯留室１４および現像剤貯留室１５間を攪拌されつつ搬送される。この攪拌により、磁性体のトナーが帯電される。本実施形態では、トナーの帯電極性はプラスである。

現像ローラ２２は、その外周面と感光体ドラム１０のドラム表面１６との間に０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの隙間が形成された状態でドラム表面１６に対向配置されている。現像ローラ２２の内部には、所謂汲上げ極が配置されており、その磁力により、現像剤貯留室１４内のトナーが現像ローラ２２の外周面上に磁気的に付着する。

現像ローラ２２の外周面上のトナーは、現像ローラ２２の回転に伴って感光体ドラム１０のドラム表面１６に向けて運ばれ、現像ローラ２２に印加される現像バイアスと感光体ドラム１０のドラム表面１６に印加されるドラムバイアスとの電位差に従って感光体ドラム１０のドラム表面１６の静電潜像に付着する。これにより、ドラム表面１６上にトナー像が形成される。現像バイアスは、本実施形態では、プラスバイアスである。良好なトナー像を形成するためには、現像ローラ２２とドラム表面１６との間の電位差が１００Ｖ以上であることが好ましい。現像ローラ２２は、現像印加部５１に接続されており、現像印加部５１によって現像ローラ２２に対して現像バイアスが印加される。

転写ローラ４６は、感光体ドラム１０のドラム表面１６上に形成されたトナー像を用紙Ｐ上に転写する部材である。転写ローラ４６は、ＳＵＳ、Ｆｅ等の芯金上に、カーボン、イオン導電性フィラー等によりその抵抗を１×１０⁶〜１×１０¹⁰［Ω］としたスポンジゴム層を形成したローラ部材である。転写ローラ４６は、感光体ドラム１０に対して平行に延びていると共に、ドラム表面１６との間でニップ部Ｎが形成されるように搬送路６においてドラム表面１６に接触した状態で配置されている。用紙Ｐはニップ部Ｎを通過する。

転写ローラ４６には、転写印加部（第１印加部）５３が接続されており、転写印加部５３により、転写ローラ４６に対して転写バイアスが印加される。具体的には、転写ローラ４６に対して、第１順バイアス電流（第１順バイアス）と、第２順バイアス電流（第２順バイアス）と、第１順バイアス電流および第２順バイアス電流とは逆の極性の逆バイアス電流（逆バイアス）とが選択的に印加される。本実施形態では、第１順バイアス電流および第２順バイアス電流はマイナスバイアスであり、逆バイアスはプラスバイアスである。したがって、転写ローラ４６に対して印加される第１順バイアス電流および第２順バイアス電流は、ドラム表面１６に対して印加されるドラムバイアス（プラスバイアス）とは逆極性のバイアスである。後述するように、第１バイアス電流は固定的なバイアスであり、第２順バイアス電流は可変的なバイアスである。

ドラム表面１６上にトナー像が形成された状態で、ドラムバイアスがドラム表面１６に対して印加されると共に、第１順バイアス電流および第２順バイアス電流が転写ローラ４６に対して印加されると、ドラム表面１６と転写ローラ４６との間の電位差に従って、プラスに帯電している、トナー像のトナーは転写ローラ４６側に引き付けられる。これにより、ニップ部Ｎを通過する用紙Ｐ上にトナー像が転写される。

分離爪４８は、用紙Ｐがドラム表面１６に静電的に吸着された状態でニップ部Ｎを通過したときに用紙Ｐに接触して、用紙Ｐをドラム表面１６から離間させるものである。分離爪４８は、用紙Ｐが搬送されつつニップ部Ｎを通過する搬送方向から見てニップ部Ｎよりも下流側の位置でドラム表面１６に所定の隙間を介して対向配置されている。

トナー除去器４７は、トナー像が用紙Ｐ上に転写された後にドラム表面１６上に残留するトナーを除去並びに回収する。

ニップ部Ｎを通過した用紙Ｐは搬送路６を通って定着部５に搬送される。定着部５は、用紙Ｐ上のトナー像を、用紙Ｐ上に加熱定着する。定着処理された用紙Ｐは、搬送路６を通って排紙トレイ１２に搬送される。

画像形成装置１は、図２に示すように、バイアス制御部Ｕをさらに含む。バイアス制御部Ｕは、ドラム印加部５２、現像印加部５１および転写印加部５３を制御する。バイアス制御部Ｕは、ドラム印加部５２、現像印加部５１および転写印加部５３を適宜制御することにより、ドラム表面１６上にトナー像を形成し、用紙Ｐ上にトナー像を転写させる画像形成モードを行う。

バイアス制御部Ｕは、用紙Ｐにおけるトナー像が転写される転写領域に応じて転写印加部を制御して、その領域に対して第１順バイアス電流、第２順バイアス電流および逆バイアス電流を選択的に印加させる。

バイアス制御部Ｕによる転写バイアスの選択的印加について図３を参照しながら説明する。図３は、用紙Ｐの平面図であり、転写バイアスが選択的に印加される領域を示す。図３中の符号Ｄは、用紙Ｐが搬送されつつニップ部Ｎを通過する搬送方向を示し、符号ＴＲは、トナー像が転写される転写領域を示す。用紙Ｐは、搬送方向Ｄに沿って、第１領域と、第２領域と、第３領域と、第４領域とを含む。第１領域は、用紙Ｐの搬送方向最先端に位置し、トナー像の転写が行われない領域である。第１領域は用紙Ｐのエッジ部分を占める。第２領域は、第１領域よりも搬送方向後端側に位置し、最初にトナー像の転写が行われる領域である。第２領域は用紙Ｐの搬送方向先端を占める。第３領域は、第２領域よりも搬送方向後端側に位置し、第２領域に続いてトナー像の転写が行われる領域である。第４領域は、第３領域よりも搬送方向後端側に位置し、トナー像の転写が行われない領域である。第４領域は、第１領域が占めるエッジ部分とは反対側のエッジ部分を占める。転写領域ＴＲは第２領域および第３領域からなる。

バイアス制御部Ｕは、第１領域がニップ部Ｎを通過するとき、第１領域に対して逆バイアス電流が印加されるように、またはバイアス印加が行われないように転写印加部５３を制御する。また、バイアス制御部Ｕは、第２領域がニップ部Ｎを通過するとき、転写印加部５３を制御して、第２領域に対して第１順バイアス電流を印加させる。

さらに、バイアス制御部Ｕは、第３領域がニップ部Ｎを通過するとき、転写印加部５３を制御して、第３領域に対して第２順バイアス電流を印加させる。第２順バイアス電流の設定のために、バイアス制御部Ｕは、図２に示すように、状態取得部５４と、設定部５５とを含む。

状態取得部５４は、第２順バイアス電流の設定に必要な状態情報を取得する。状態情報は、例えば、温湿度環境、用紙Ｐの種類である。状態取得部５４は、１つの状態情報だけではなく、複数の状態情報を取得する。

設定部５５は、状態取得部５４が取得した状態情報に応じて第２順バイアス電流の設定を行う。図４は、設定部５５が状態情報の１つである湿度に応じて設定した第２順バイアス電流の設定値を示す図である。同図に示すように、設定部５５は、用紙Ｐがニップ部Ｎを通過する通過速度が２００ｍｍ／ｓに設定されている通常モードの場合において、低湿のとき、第２順バイアス電流を−１５μＡに設定し、常湿のとき、第２順バイアス電流を−２１μＡに設定し、高湿のとき、第２順バイアス電流を−２５μＡに設定する。また、設定部５５は、用紙Ｐがニップ部Ｎを通過する通過速度が１００ｍｍ／ｓに設定されている半速モードの場合において、低湿のとき、第２順バイアス電流を−７μＡに設定し、常湿のとき、第２順バイアス電流を−１０μＡに設定し、高湿のとき、第２順バイアス電流を−１２μＡに設定する。低湿とは、湿度が２０％以下のときであり、常湿とは、湿度が５０〜６０％のときであり、高湿とは、湿度が８０％以上のときである。半速モードは、高画質のトナー像を形成するときや、厚紙にトナー像が形成されるときに選択される。

このように、用紙Ｐの第３領域に対して印加される第２順バイアス電流は、状態情報に応じて変更されるものである。これに対し、用紙Ｐの第２領域に印加される第１順バイアス電流は、所定の値に固定されている。

第１順バイアス電流は、具体的には、第２順バイアスの設定に必要な状態情報とは無関係に設定されたバイアスであり、かつ、用紙Ｐの第２領域がニップ部Ｎを通過するときに第２領域においてトナー像の転写が行われる程度に転写ローラ４６の電位を上昇させるバイアスである。つまり、第１順バイアス電流は、状態情報（温湿度環境等）に応じて補正されるものではなく、固定されているので、用紙Ｐの第２領域がニップ部Ｎを通過するタイミングに合わせて第１順バイアス電流が転写ローラ４６に印加されたとき、転写ローラ４６の電位が所定のレベルに到達するまでに要する時間が常に一定にされている。そして、転写ローラ４６の電位がその時間内に到達するレベルは、第２領域においてトナー像の転写が行われるレベルである。

次に、バイアス制御部Ｕによる画像形成モード時におけるバイアス印加のシーケンス制御例について図５を参照しながら説明する。図５に示すシーケンス制御例は、半速モードが選択され、湿度が常湿のときに行われる例である。バイアス制御部Ｕは、画像形成モード（図５に示す時点Ｔ１から時点Ｔ７までの期間）を行うにあたり、時点Ｔ１においてドラム印加部５２を制御して、ドラム表面１６に対してドラムバイアスを印加させる。そして、バイアス制御部Ｕは、時点Ｔ２において現像印加部５１を制御して、現像ローラに対して現像バイアスを印加させる。これにより、現像ローラ２２とドラム表面１６との間で電位差が生じ、現像ローラ２２上のトナーがドラム表面１６上の静電潜像に付着して、トナー像が形成される。

バイアス制御部Ｕは、画像形成モードを実行する前から転写印加部５３を制御して、逆バイアス電流を転写ローラ４６に対して印加させているが、現像バイアスを時点Ｔ２において印加させた後、時点Ｔ３において、つまり用紙Ｐの第１領域がニップ部Ｎを通過する（つまり第１領域の搬送方向先端がニップ部Ｎに進入する）タイミングに合わせて転写印加部５３を制御して、転写ローラ４６に対するバイアス印加を停止（ＯＦＦ）させる、または破線で示すように逆バイアス電流の印加を維持する。逆バイアス電流は、＋１μＡに設定されている。第１領域は、上述したように用紙Ｐにおいてトナー像が転写されない領域である。

そして、バイアス制御部Ｕは、時点Ｔ４において、つまり用紙Ｐの第２領域がニップ部Ｎを通過するタイミングに合わせて転写印加部５３を制御して、転写ローラ４６に対して第１順バイアス電流を印加させる。

第２領域においてトナー像の転写が行われるためには、転写ローラ４６の電位を、第２領域がニップ部Ｎに進入してニップ部Ｎを通過するまでに要する時間（５０ｍｓｅｃ）内に十分なレベルにまで上昇させる必要がある。本実施形態では、第１順バイアス電流を−１５μＡに設定することで、転写ローラ４６の電位を、転写に必要な−１〜−１．５ＫＶのレベルにまで５０ｍｓｅｃ以内に上昇させることができる。これにより、５０ｍｓｅｃ以内に転写ローラ４６とドラム表面１６との間に転写に必要なレベルの電位差が生じる。その結果、第２領域においてトナー像の転写が確実に行われる。第１順バイアス電流は、上述したように固定されている。

そして、バイアス制御部Ｕは、時点Ｔ４から５０ｍｓｅｃ経過後の時点Ｔ５において、つまり用紙Ｐの第３領域がニップ部Ｎを通過するタイミングに合わせて転写印加部５３を制御して、転写ローラ４６に対して第２順バイアス電流を印加させる。第２順バイアス電流は、バイアス制御部Ｕの設定部５５によって−１０μＡ（図４）に設定されている。このように、第２順バイアス電流は湿度に応じて適切に設定されているので、転写ローラ４６とドラム表面１６との間に転写に必要なレベルの電位差が生じる。これにより、用紙Ｐの第３領域においてトナー像の転写が確実に行われる。

そして、バイアス制御部Ｕは、時点Ｔ６において、つまり第４領域がニップ部Ｎを通過するタイミングに合わせて転写印加部５３を制御して、転写ローラ４６に対して逆バイアス電流を印加させる。最後に、バイアス制御部Ｕは、時点Ｔ７において、ドラム印加部５２を制御してドラム表面１６に対するドラムバイアスの印加を停止（ＯＦＦ）させると共に、現像印加部５１を制御して現像ローラ２２に対する現像バイアスの印加を停止（ＯＦＦ）させる。これにより、１枚の用紙Ｐに対する転写動作が終了し、半速モードに対応した画像形成モードが終了する。

次に、バイアス制御部Ｕによる画像形成モード時におけるバイアス印加の他のシーケンス制御例について図６を参照しながら説明する。図６に示すシーケンス制御例は、通常モードが選択され、湿度が常湿のときに行われる例である。図６に示すシーケンス制御例では、時点Ｔ１から時点Ｔ４までの期間に行われるバイアス制御が図５に示すシーケンス制御例と同一なので、その期間に関する説明を省略する。

バイアス制御部Ｕは、時点Ｔ５′において、つまり用紙Ｐの第３領域がニップ部Ｎを通過するタイミングに合わせて転写印加部５３を制御して、転写ローラ４６に対して第２順バイアス電流を印加させる。第２順バイアス電流は、バイアス制御部Ｕの設定部５５によって−２１μＡ（図４）に設定されている。このように、第２順バイアス電流は湿度に応じて適切に設定されているので、転写ローラ４６とドラム表面１６との間に転写に必要なレベルの電位差が生じる。これにより、用紙Ｐの第３領域においてトナー像の転写が確実に行われる。

そして、バイアス制御部Ｕは、時点Ｔ６′において、つまり第４領域がニップ部Ｎを通過するタイミングに合わせて転写印加部５３を制御して、転写ローラ４６に対して逆バイアス電流を印加させる。最後に、バイアス制御部Ｕは、図５に示すシーケンス制御例と同様に、時点Ｔ７において、ドラム印加部５２を制御してドラム表面１６に対するドラムバイアスの印加を停止（ＯＦＦ）させると共に、現像印加部５１を制御して現像ローラ２２に対する現像バイアスの印加を停止（ＯＦＦ）させる。これにより、１枚の用紙Ｐに対する転写動作が終了し、通常モードに対応した画像形成モードが終了する。

以上説明した本実施形態に係る画像形成装置１によれば、バイアス制御部Ｕは、図５および図６のシーケンス制御例に示すように、用紙Ｐの第１領域がニップ部Ｎを通過するタイミング（時点Ｔ３）に合わせて、転写ローラ４６に対して逆バイアス電流を印加させる、または転写ローラ４６に対するバイアス印加を行わない。転写ローラ４６への逆バイアス電流は、ドラム表面１６に印加されるドラムバイアスと同一の極性を有する。そのため、第１領域が逆バイアス電流と同一の極性に帯電されても、用紙Ｐの第１領域がドラム表面１６に静電的に吸着された状態でニップ部Ｎを通過することが抑制される。

すなわち、図７に示すように、第１領域Ｅは、ドラム表面１６から離間した状態でニップ部Ｎを通過する。したがって、たとえ、用紙Ｐの第２領域や第３領域がドラム表面１６に吸着された状態でニップ部Ｎを通過しても、第１領域Ｅは、ドラム表面１６から離間しているので、ドラム表面１６に所定の隙間Ｇを介して対向配置された分離爪４８に確実に接触する。これにより、用紙Ｐはドラム表面１６から剥がされる。このように、第１領域Ｅに対して逆バイアス電流を印加させる、またはバイアス印加を行わないことで、用紙Ｐのドラム表面１６に対する分離性を向上させることができる。

また、第１領域Ｅは、ニップ部Ｎを通過後、ドラム表面１６から離間しているので、分離爪４８とドラム表面１６との間の隙間Ｇを、従来よりも大きく設定することができる。これにより、分離爪４８の寸法公差や取付け公差を大きくすることができる。

また、本実施形態に係る画像形成装置１によれば、第１順バイアス電流は、第２順バイアス電流の設定に必要な状態情報（温湿度環境等）に応じて補正されるものではなく、固定されている。そのため、用紙Ｐの第２領域がニップ部Ｎを通過するタイミングに合わせて第１順バイアス電流が転写ローラ４６に印加されたとき、転写ローラ４６の電位が所定のレベルに到達するまでに要する時間が常に一定にされている。

具体的には、本実施形態では、第１順バイアス電流を−１５μＡに固定的に設定することで、転写ローラ４６の電位を、転写に必要な−１〜−１．５ＫＶのレベルにまで５０ｍｓｅｃ以内に上昇させることができる。これにより、用紙Ｐの第２領域がニップ部Ｎを通過するのに要する時間である５０ｍｓｅｃ以内に転写ローラ４６とドラム表面１６との間に転写に必要なレベルの電位差を生じさせることができる。

言い換えれば、第１順バイアス電流を−１５μＡに固定的に設定することで、第１順バイアス電流の立ち上がり時間がバラツクことを抑制している。第１順バイアス電流の立ち上がり時間は、第１順バイアス電流が高バイアスレベルに設定されたときと、低バイアスレベルに設定されたときとでは大きく異なる。

図８は、転写バイアス電流の立ち上がり時間を示す図である。図８では、横軸が転写バイアス電流の印加時間を示し、縦軸が転写ローラ４６の電位を示す。同図に示すように、高バイアスレベルである−２２μＡの転写バイアス電流が転写ローラ４６に印加された場合、転写ローラ４６の電位が、転写可能な電位である−１．５ＫＶに到達するまでに要する時間（転写バイアス電流の立ち上がり時間）は約５０ｍｓｅｃである。これに対し、低バイアスレベルである−１０μＡの転写バイアス電流が転写ローラ４６に印加された場合、転写ローラ４６の電位が、転写可能な電位である−１．５ＫＶに到達するまでに要する時間は約６５ｍｓｅｃである。このように、転写バイアス電流が高バイアスレベルに設定されたときと、低バイアスレベルに設定されたときとでは転写バイアス電流の立ち上がり時間が大きく異なる。

転写バイアス電流の立ち上がり時間が増加すると、用紙Ｐの転写領域ＴＲがニップ部Ｎを通過するタイミングに合わせて転写ローラ４６の電位を、転写可能なレベルにまで上昇させることが難しくなる。具体的には、上記した図５に示すシーケンス制御例では、第２順バイアス電流が湿度に応じて−１０μＡに設定されている。第２領域および第３領域がニップ部Ｎを通過するときに転写ローラ４６に印加するバイアスを、湿度に応じて一律に−１０μＡに設定してしまうと、第２領域がニップ部Ｎを通過するタイミングに合わせて転写ローラ４６の電位を、転写可能なレベルにまで上昇させることができない。そのため、第２領域においてトナー像の転写が適正に行われず、画像欠けが発生する。

しかしながら、本実施形態では、用紙Ｐの第２領域がニップ部Ｎを通過するタイミングに合わせて転写ローラ４６の電位を、転写可能なレベルにまで上昇させるために、第１順バイアス電流を−１５μＡに設定している。これにより、第２領域においてトナー像の転写が適正に行われる。その結果、画像欠けの発生が抑制される。

図９は、用紙Ｐの搬送方向に沿って延びる帯状のトナー像ＩＭを用紙Ｐ上に形成したときに画像欠けが発生したか否かを確認するために行った実験であり、（Ａ）は、用紙Ｐの第２領域がニップ部Ｎを通過するタイミングに合わせて転写ローラ４６に対して−１５μＡの第１順バイアス電流を印加させたときの結果を示し、（Ｂ）は、用紙Ｐの第２領域がニップ部Ｎを通過するタイミングに合わせて転写ローラ４６に対して−１０μＡの第１順バイアス電流を印加させたときの結果を示す。

第１順バイアス電流が−１５μＡに設定された図９（Ａ）では、転写ローラ４６の電位を、用紙Ｐの第２領域がニップ部Ｎを通過するタイミングに合わせて転写可能なレベルにまで上昇させることができたので、第２領域においてトナー像ＩＭの画像欠けは発生しなかった。

一方、第１順バイアス電流が−１０μＡに設定された図９（Ｂ）では、転写ローラ４６の電位を、用紙Ｐの第２領域がニップ部Ｎを通過するタイミングに合わせて転写可能なレベルにまで上昇させることができなかったので、第２領域においてトナー像ＩＭの画像欠けが発生した。

また、転写バイアス電流の立ち上がり時間は、バイアスレベルの高低に加え、転写印加部５３を構成する高圧電源の立ち上がり性能差に起因してばらつく傾向にある。図１０は、高圧電源の立ち上がり性能に関し、ＬｏｔＡの高圧電源とＬｏｔＢの高圧電源との間の性能差を示す図である。図１０において、横軸は転写バイアス電流を示し、縦軸は、用紙Ｐの搬送方向先端側のエッジ部分から見た非転写領域の幅、つまり用紙Ｐの搬送方向Ｄに沿う、トナー像の転写が行われなかった距離を示す。

図１０に示すように、転写バイアス電流が−１５μＡ未満のとき、特に転写バイアス電流が小さくなるにつれ、ＬｏｔＡの高圧電源およびＬｏｔＢの高圧電源の両方の場合において、非転写領域の幅が大きくなった。また、ＬｏｔＡの高圧電源およびＬｏｔＢの高圧電源間における非転写領域の幅のバラツキは大きかった。

一方、転写バイアス電流が−１５μＡ以上のとき、ＬｏｔＡの高圧電源およびＬｏｔＢの高圧電源の両方の場合において、非転写領域の幅は小さく、約２ｍｍであった。また、ＬｏｔＡの高圧電源およびＬｏｔＢの高圧電源間における非転写領域の幅のバラツキが見られなかった。

図１０に示す結果に基づき、本実施形態では、用紙Ｐの搬送方向先端側のエッジ部分から２ｍｍを超える距離は、第２領域に達することから、第１順バイアス電流を−１５μＡに設定した。第１順バイアス電流を−１５μＡに設定することで、転写ローラ４６の電位を、用紙Ｐの第２領域がニップ部Ｎを通過するタイミングに合わせて転写可能なレベルにまで上昇させることができることは上述した通りである。

以上説明したように、本実施形態では、転写バイアス電流のレベル差に起因する転写バイアス電流の立ち上がり時間の遅れや、転写印加部５３を構成する高圧電源間の立ち上がり性能差を考慮したうえで、第１順バイアス電流を決定して、トナー像の画像欠けを抑制すると同時に、用紙Ｐのドラム表面１６に対する分離性を向上させている。

１画像形成装置
１０感光体ドラム
１６ドラム表面
４６転写ローラ（転写部材）
４８分離爪（分離部材）
５１現像印加部
５２ドラム印加部（第２印加部）
５３転写印加部（第１印加部）
５４状態取得部
５５設定部
Ｄ用紙の搬送方向
Ｎニップ部
Ｐ用紙
Ｒ感光体ドラムの回転方向
ＴＲ転写領域
Ｕバイアス制御部

Claims

トナー像が形成されるドラム表面を有する感光体ドラムと、
搬送方向最先端に位置し、前記トナー像が転写されない領域である第１領域と、該第１領域よりも搬送方向後端側に位置し、前記トナー像が最初に転写される領域である第２領域と、該第２領域よりも搬送方向後端側に位置し、前記第２領域に続いて前記トナー像が転写される領域である第３領域とを有する用紙が搬送されつつ通過するニップ部を前記ドラム表面との間で形成する転写部材であって、前記用紙における搬送方向先端側から前記ドラム表面上の前記トナー像を前記ニップ部において前記用紙上に順次転写するための転写部材と、
前記第２領域が前記ニップ部を通過するときに該第２領域において前記トナー像の転写が行われる程度に前記転写部材の電位を上昇させる第１順バイアスと、可変的な第２順バイアスと、前記第１順バイアスおよび前記第２順バイアスとは逆極性の逆バイアスとを選択的に前記転写部材に対して印加する第１印加部と、
前記第１および前記第２順バイアスと逆極性のドラムバイアスを前記ドラム表面に対して印加する第２印加部と、
前記ドラム表面上に前記トナー像を形成し、前記用紙上に該トナー像を転写させる画像形成モードを行い、前記第１印加部および前記第２印加部を制御するバイアス制御部であって、所定の状態情報を取得する状態取得部と、前記状態情報に応じて前記第２順バイアスを設定する設定部とを有するバイアス制御部と、
を備え、
前記画像形成モードは、前記ニップ部を通過する前記用紙の速度が所定の第１速度である第１の画像形成モードを含み、
前記バイアス制御部が該第１の画像形成モードを行う場合において、
前記設定部は、状態情報に応じて前記第２順バイアスの絶対値を、前記第１順バイアスの絶対値よりも大きく設定する場合を含み、
前記バイアス制御部は、前記第２印加部を制御して前記ドラム表面に対して前記ドラムバイアスを印加させつつ、
まず、前記第１領域が前記ニップ部を通過するとき、前記第１印加部を制御して、前記転写部材に対して前記逆バイアスを印加させる、または前記転写部材に対してバイアスを印加させず、
次に、前記第２領域が前記ニップ部を通過するとき、前記第１印加部を制御して、前記転写部材に対して前記第１順バイアスを印加させ、
次に、前記第３領域が前記ニップ部を通過するとき、前記第１印加部を制御して、前記転写部材に対して前記第２順バイアスを印加させる制御を行うものである画像形成装置。
前記画像形成モードは、前記ニップ部を通過する前記用紙の速度が前記第１速度よりも小さい第２速度である第２の画像形成モードをさらに含み、
前記バイアス制御部が該第２の画像形成モードを行う場合において、
前記設定部は、状態情報に応じて前記第２順バイアスの絶対値を、前記第１順バイアスの絶対値よりも小さく設定する場合を含む請求項１記載の画像形成装置。
請求項１または２に記載の画像形成装置において、
さらに、前記用紙の前記搬送方向から見て前記ニップ部よりも下流側の位置で前記ドラム表面に所定の隙間を介して対向配置された分離部材を備え、
前記分離部材は、前記用紙が前記ドラム表面に付着した状態で前記ニップ部を通過したときに前記用紙を前記ドラム表面から離間させる画像形成装置。