JP5533567B2 - 転写装置および画像形成装置 - Google Patents
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これら多用な表現を有する印刷物として用いられる記録用紙は、高級感を出すため、エンボス加工等により表面に凹凸が存在している。
凹部は凸部に比べてトナーが転写しにくく、特に凹凸の大きい記録用紙にトナーを転写させる場合、凹部にトナーが充分に転写せず画像の抜けが発生するといった問題がある。
特許文献1には、記録用紙へのトナー像の転写の直前に、記録用紙を加熱して、かつトナーと反対極性に帯電させることにより、転写時の転写電界を強くさせることで、凹部にトナーを転写させるようにした方法が開示されている。
しかし、この方法では、凹凸視の大きな凹凸部分において十分な転写性を得ることができない結果が実験などにより確認されている。
特許文献2では、転写バイアスとして直流電圧に交番電圧を重畳したものを用い、また転写前に記録用紙の表面をその凹凸に応じてトナーの極性と逆極性に帯電させることで凹部にトナーを転写させるよう制御を行うものである。
特許文献3では、転写バイアスとして直流電圧に交番電圧を重畳したものを用い、交番電圧のピーク間電圧が、直流電圧の2倍以下になるように交番電圧を重畳することを特徴としている。
特許文献4では、中間転写体の表面にフッ素樹脂を用い、転写バイアスとして直流電圧に交番電圧を重畳したものを用い、交番電圧のピーク間電圧が、直流電圧の2.05倍以上になるように交番電圧を重畳することを特徴としている。
また、交流重畳転写方式が開発されつつあり、交流を定電圧に制御し、直流を定電流に制御するものも提案されている。
例えば、交流を定電圧に制御し、直流を定電流に制御する方式では、直流電圧に重畳する交流電圧の値は、紙における全体の濃度や凹部濃度などによって正確に制御されなければならない。
このような制御がなされないと、形成画像の濃度が薄れたり、異常な放電による画像が生じることもある。これらの条件は、環境や紙種などに応じても、細かく対応させる必要がある。
このため、交流電流が重畳された直流電流のリアルタイム計測に、交流のノイズが入り込んでしまうことがあり、これによって制御を困難にしてしまう虞がある。
(1)交流電圧に直流電圧を重畳した転写バイアスを転写手段に印加し、像担持体から被転写体に静電トナーによる画像を転写する転写装置において、
前記転写バイアスの交流電流値と位相情報を計測し、該位相情報から予測される区間内にて重畳された直流電流値の計測を停止することを特徴とする転写装置。
(2)交流電圧に直流電圧を重畳した転写バイアスを電源から出力する転写バイアス発生装置を備えた転写装置において、
前記電源の出力バイアスの交流分を計測・記録し、該交流波形のある位相区間内で、直流成分の計測を停める制御装置を含むことを特徴とする転写装置。
(3)前記の交流波形中に直流成分の非計測区域を有する転写装置において、該非計測位相区間を前記被転写体の凹凸粗さに応じて変更することを特徴とする(1)または(2)に記載の転写装置。
(4)前記転写装置の電圧を付与する転写装置において、
転写バイアスとして直流成分の電圧のみを出力するモードと、転写バイアスとして直流成分と交流成分を重畳した電圧を出力するモードを選択可能であることを特徴とする(1)乃至(3)のうちの一つに記載の転写装置。
(5)(1)乃至(4)のうちの一つに記載の転写装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
図1は、本発明による転写装置の概略構成を示す模式図であり、その作用と構成とを併せて説明すると次の通りである。
また、電源110、電源111のいずれか一方から交流直流重畳電圧を対向部材73及び転写部材80のいずれか一方に印加し、かつ電源110、電源111のもう一方から直流電圧を対向部材73及び転写部材80のもう一方に印加してもよい。
これにより、交流電圧を必要としない使用用途の場合には、従来ある転写装置のように直流成分のみを使用することができ、省エネルギーで使用できる。
図2において、電源110から出力される電圧は直流成分の電流値Ioff、またはIoff及び交流成分のピーク間電圧値Vppが、設定した値になるように制御される。
図3において、Ioffは、電源110に内蔵された電流計により検出され、制御回路300へ入力される。次に制御回路300から電源110へ制御信号が入力される。制御回路300は設定電流値に応じて電源110への制御信号を出力し、制御回路300は電源110から出力されるIoffが設定値となるように電源110の出力電圧を調整する。
制御回路300は設定電流値に応じて電源110への制御信号を出力し、制御回路300は電源110からされるIppが設定値となるように電源110の出力電圧を調整する。
Itoner =v*W*Q/M*M/A*10・・・(1)
ここで、v:被転写体Pの速度(m/s), W:画像のローラ軸方向の幅(m), Q/M:トナー帯電量(μC/g) ,M/A:トナー付着量(mg/cm2)である。
Ippは少なくとも紙の凹部にトナーが転写するための転写電界を転写装置に付与できるだけの大きさが必要となり、Ippが小さすぎると紙の凹部にトナーが転写されない。
図4は、図3に示す交流直流重畳電圧を生成する電源110の構成の一例を示す。電源110においては、交流電圧発生手段と直流電圧発生手段が直列に接続され、これらは負荷となる対向ローラ73と転写部材80との間に接続され、転写部材80は接地されている。なお、被転写体Pと像担持体50の図示は省略している。電源110を駆動する電源24VとGNDが、図示していないインタロックスイッチを介して、制御回路300から供給される。
交流電圧発生手段は、交流駆動、交流高圧トランス、交流出力検出、交流制御の各ブロック1101〜1104により構成されている。
制御回路300から交流駆動ブロック1101へ交流電圧の周波数を設定する信号CLKが供給され、さらに、交流出力の電流または電圧を設定する信号AC PWMが制御回路300から交流制御ブロック1104へ供給され、交流高圧トランスブロック1102の交流出力をモニターする信号AC FB Iが交流出力検出ブロック1103から制御回路300へ供給される。
制御回路300は、交流出力検出ブロック1103からの電流検出信号に基づいて、交流高圧トランスブロック1102の交流出力のピーク間電圧が所定の設定値になるような指令を交流制御ブロック1104へ出力する。
同様に、直流駆動ブロック1105は制御回路300からの信号DC PWMにより設定した直流電圧を発生して直流高圧トランスブロック1106へ出力し、直流高圧トランスブロック1106は直流駆動ブロック1105からの直流電圧を昇圧して転写部材80に印加する。
直流制御ブロック1108は、制御回路300からの指令に基づいて、直流出力検出ブロック1107からの検出信号が設定値になるように直流駆動ブロック1105の直流出力電圧を制御することで直流高圧トランスブロック1106の直流出力のVoffを設定値に制御する。
また、制御回路300は、直流で定電流制御を行う場合には、直流出力検出ブロック1107からの電流検出信号に基づいて、直流高圧トランスブロック1106の直流出力の直流電流が設定値になるような指令を直流制御ブロック1108へ出力する。
交流駆動ブロック1101は交流電圧の周波数を制御回路300からの信号CLKで設定しているが、交流電圧発生手段の内部で固定の周波数を生成してもよい。
この計測は実際に高圧出力中に電流ロガーをおいて高速にサンプルしたものである。この1例では2〜3mA(RMS)のACバイアスの場合、正弦波では約10mAのamplitudeとなる。さらにこれにノイズが加わると、15mA程度のパルスを多く含んだデータが観測されるが、もちろんノイズ波形は別に変わり、また大小も変動する。この場合、直流分のリアルタイムの計測がこのような非対称なパルス状交流の重畳で実質困難になる。
これは交流出力検出ブロック1103、直流出力検出ブロック1107の電流検知回路内にてローパスフィルタを挿入した時の図で、ハッチングされた部分のように面積的に積分された(上半分)値と(下半分)値が測定できる。これにより、Iofsetを算出することが可能になる。ただし、同方法の問題は応対帯域が非常に低いことで、500Hzの交流重畳電源バイアスの測定が0.5sec以上ともなることになる。これはDC分をオンしてから15cmもの制御不安定な部分が生じさせることになる。
この実施例では対向ローラ73に印加する電圧の交流成分を制御回路300からのクロック(CLK)と交流制御(電流/電圧)信号(AC PWM)により交流駆動ブロック1101で生じさせ、交流高圧トランスブロック1102の高圧トランスにて昇圧して、負荷に流す。なお、この高圧トランスのGNDの近い方に、直流高圧トランスブロック1106の直流高圧トランスを直列でつなぎ、別の直流制御(電流/電圧)信号(DC PWM)により直流高圧トランスブロック1106で同印加電圧の直流成分を生じさせる。
この電源の制御は紙が実際に対向ローラ73と転写部材80との間を通過している際にリアルタイムに行われることを想定している。
制御回路300は、第2カウンタが計測不可能領域の終了をカウントすると、その計測不可能領域の終了を示す信号の後に第1カウンタに次の計測可能領域の長さに応じたプリセット値をセットしてクロックによりカウントさせる。制御回路300は、第1のカウンタで2番目の計測可能領域の終了をカウントすると、その計測可能領域の終了を示す信号の後に直流電流の計測を取止める。
この実施例では、上記実施例において、直流出力検出ブロック1107の直流出力検出信号を電流計測のGO/NG部分にサンプル&ホールド回路1109を使ったものである。サンプル&ホールド回路1109は、制御回路300からのサンプル&ホールド信号SHenableにより上記実施例と同様に交流電流値及び位相情報から予想される上記交流出力の計測可能領域の始め及び終了、計測不可能領域の始め及び終了に応じて直流出力検出ブロック1107の直流出力検出信号をタイミング検知手段からの検知信号に基づいて、計測可能領域でサンプルして計測不可能領域でホールドし、直流出力検出ブロック1107の直流出力検出信号と同様な直流出力検出信号を制御回路300へ出力する。
なお、本形態は一つの例を示すものであり、本発明者は、構成やプロセス条件が変わっても本発明の効果が変わらないことを複数の画像形成装置や種々の画像形成環境で確認している。
図11は、カラー画像形成装置(以下、単にプリンタと呼ぶ)の一例を示す概略図である。このプリンタは、イエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4色の色成分画像を記録用紙上で重ね合わせて画像を形成する画像形成装置である。
具体的には、用紙カセットから給紙された記録用紙は中間転写ベルト50と二次転写ローラ80の間に矢印Fの方向から所定のタイミングで搬送される。
図12は、本実施例で用いた画像形成ユニット1Yの概略構成を示す部分断面図を示す。
画像形成ユニット1Yは、像担持体としての感光体ドラム11と、感光体ドラム11の表面を帯電ローラによって帯電する帯電装置21と、感光体ドラム11上の潜像をトナー像化する画像形成手段としての現像装置31と、中間転写ベルト50上に潜像担次体を転写するための一次転写ローラ61と感光体ドラム11の表面に残存したトナーをクリーニングする感光体クリーニング装置41とを備えている。
これにより、例えば、モノクロ画像を形成する時には、ブラック用の感光体ドラム14のみを回転駆動し、またカラー画像を形成する時には4つの感光体ドラム11,12,13,14を同時に回転駆動させることができる。ここで、モノクロ画像を形成する時は、カラー用の感光体ドラム11,12,13から離間するように中間転写ベルト50を有する中間転写ユニットが部分的に揺動させられる。
また、支持ローラ72は接地されており、その支持ローラ72に対向する形で表面電位計75が配置されており、中間転写ベルト50上に転写されたトナー像が支持ローラ72上を通過した時、表面電位を計測する。
73 対向部材
80 転写部材
110,111 転写バイアス用電源
P 被転写体
Claims (5)
- 交流電圧に直流電圧を重畳した転写バイアスを転写手段に印加し、像担持体から被転写体に静電トナーによる画像を転写する転写装置において、
前記転写バイアスの交流電流値と位相情報を計測し、該位相情報から予測される区間内にて重畳された直流電流値の計測を停止することを特徴とする転写装置。 - 交流電圧に直流電圧を重畳した転写バイアスを電源から出力する転写バイアス発生装置を備えた転写装置において、
前記電源の出力バイアスの交流分を計測・記録し、該交流波形のある位相区間内で、直流成分の計測を停める制御装置を含むことを特徴とする転写装置。 - 前記の交流波形中に直流成分の非計測区域を有する転写装置において、該非計測位相区間を前記被転写体の凹凸粗さに応じて変更することを特徴とする請求項1または2に記載の転写装置。
- 前記転写装置の電圧を付与する転写装置において、
転写バイアスとして直流成分の電圧のみを出力するモードと、転写バイアスとして直流成分と交流成分を重畳した電圧を出力するモードを選択可能であることを特徴とする請求項1乃至3のうちの一つに記載の転写装置。 - 請求項1乃至4のうちの一つに記載の転写装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
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