JP5650369B2 - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンター、プロッター、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機などの画像形成装置に係り、詳しくは、像担持体上に画像を形成し、該像担持体上の画像を転写媒体に転写する画像形成装置と、該画像形成装置における画像形成方法に関するものである。

画像形成装置では、像担持体に対向させて転写部材を配置し、像担持体との間に転写部を構成している。この転写部では、転写部材に対してバイアス供給手段からバイアスが供給されることで、像担持体上のトナー像が転写媒体（例えば転写紙）へ転写されるようになっている。しかしながら、このような転写方式では、図２に示すように、転写紙の先端や後端部における放電によって、像担持体上に放電跡のメモリが残り、一周後に横黒帯状の放電跡が発生する。
そこでこのような問題を解決するため、特許文献１（特開２００４−１７０９６８号公報）には、転写紙の後端において転写バイアスを切り替えることによって、放電跡の発生を防止する技術が提案されている。

特開２００４−１７０９６８号公報

以下、特許文献１に記載の従来技術と本発明との相違点、及び技術課題について説明する。
特許文献１に記載の従来技術では、後端でのみ転写バイアスを切り替えているため、先端で発生する放電跡を防止をすることができない。
それに対して、後述する本発明では転写紙先端側の制御もいれているため、紙先端による異常画像にも対応することが可能である。また、本発明における紙先後端放電跡は、低温、低湿環境で顕著に発生するため、温度、湿度の検知による切り替えを設けている。

特許文献１に記載の従来技術では、同文献の図４より分かるとおり、放電跡防止として転写電流を下げているが、副作用として濃度が薄くなってしまったために帯電バイアスの値を下げている。
それに対して、後述する本発明では副作用なしで放電跡を防止するための制御を行なっている。

特許文献１に記載の従来技術では、転写電流の切り替えタイミングを紙後端８ｍｍ程度に設定している（特許文献１の段落［００５７］参照）。しかし、このタイミングでは、剥離放電跡は解決できるが、副作用としてＩＤ不足になってしまう。
一方、後述する本発明では、実施例に記載のようなタイミングであるため、副作用の発生は無い。

特許文献１に記載の従来技術では、転写からのプラスチャージを受けないように制御させていて、そのときに問題となる副作用対策の発明である（特許文献１の段落［００１２］参照）。
一方、後述する本発明では、像担持体である感光体は、転写からプラスチャージを受けることを前提としており、そうした場合でも異常画像を発生させないための制御を記載した発明である。

さらに特許文献１に記載の従来技術では、同文献の図１８より分かるとおり、転写バイアスの切り替えの値をマイナス又は０Ｖまで下げている。しかし、マイナスまで下げてしまうと逆帯電トナーが転写ベルトに転写されてしまいクリーニング不良が発生する。
それに対して、後述する本発明では、１５μＡ程度（紙間電流）までしか低下させていないため、クリーニング不良の危険性はない。

前述したように、転写部では、転写紙の感光体への進入時や分離時での放電は接触転写手段であれば、必ず生じる現象であり、次の作像時の紙先端や後端に相当する感光体の潜像電位は他の部分とは異なっている。つまり潜在的には持っている現象であるが、トナーの粒径が近年、４．９μｍとかなり小さくなったことに伴い（従来は６．８μｍ）、地汚れ余裕度が低くなり、発生している現象である。これはトナーの粒径が小さくなったことによる新規課題である。つまり粒径が小さくなったことで被覆率が高くなり、立ち上げ能力が低下して地汚れが悪くなるということである（２μｍ程度小さくなったことによる新規課題である）。
さらに粒径が４．９μｍというトナーになると微粉トナーが多くなる。微粉トナーは転写し難いため、転写残トナー（リサイクルトナー）が多くなる。これは、リサイクルトナーは表面の添加剤の埋り込みと微粉化により、弱帯電・逆帯電トナーが増加することで地汚れが増加し、それがリサイクルトナーとなり更に劣化が進むというメカニズムである。
このように弱帯電・逆帯電トナーが増加することで、剥離放電の影響を受けた転写紙先端、後端に相当する箇所の感光体の潜像電位部に該トナーが付着することで目立ちやすくなるのである。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、副作用なしで、転写紙等の転写媒体の先後端で発生する放電による横黒帯状の異常画像を防止することができる画像形成装置及び画像形成方法を提供することを目的とする。

より詳しく述べると、従来の画像形成装置では、転写紙等の転写媒体の先端または後端で発生した放電によって、像担持体表面電位がプラス帯電し、１周後に放電跡として横黒帯状のスジが発生するが、転写バイアスのみを切り替えると該当部分が薄くなってしまうという問題があり、また、帯電バイアスのみを切り替えると放電跡防止効果が薄いという問題があるが、本発明では、これらの問題を解消し、転写後の像担持体の＋帯電によって発生する横黒帯状のスジ等の異常画像の発生を防止することを目的とする。
また、本発明では、転写媒体の先端または後端または先後端の放電の影響により発生する異常画像の防止を目的とする。

ここで、上記の異常画像の発生等の問題は、特に低温、低湿環境で顕著に発生するという課題があるが、本発明では、特に低温、低湿で発生しやすい異常画像の防止を目的とする。また、低温、低湿のみ制御させて、常温、常湿環境では転写バイアスを可変させることのない制御にして、画像の安定性を確保することを目的とする。
さらにまた、本発明では、特に像担持体一周以降で発生しやすい異常画像の防止を目的とする。

前述の目的を達成するため、本発明では以下のような解決手段を採っている。
本発明の第１の手段は、像担持体と、該像担持体をマイナス帯電する帯電手段と、該マイナス帯電された像担持体に潜像を形成する手段と、該像担持体上の潜像を現像するマイナスバイアスが供給された現像手段と、現像された該像担持体上のマイナス帯電トナー画像を静電気力によって転写媒体に転写するプラス電荷のバイアスが供給される転写手段を備えた画像形成装置において、前記帯電手段として接触帯電方式の帯電部材を有し、かつ前記転写手段として接触転写方式の転写部材を有し、前記転写部材が転写ベルトであって、前記転写ベルトはその基層にイオン系の導電剤が分散され、前記転写ベルトに印加する転写バイアスを転写部を通過する転写媒体の先端が転写部の位置に至ると上昇させて第１のバイアス値とし、該位置を前記転写媒体の先端に続く先端部分が通過する間は前記第１のバイアス値を保ち、該位置を前記転写媒体の前記先端部分が通過すると前記第１のバイアス値よりも大きい第２のバイアス値とし、該位置を前記転写媒体の後端または後端に先行する後端部分が通過するまでは前記第２のバイアス値を保つように可変させ、該位置を前記転写媒体の後端または前記後端部分が通過すると、前記第１のバイアス値よりも低い第３のバイアス値に可変させ、前記転写部の位置に転写媒体が存在しない期間には前記転写バイアスを前記第３のバイアス値に可変させ、かつ前記帯電部材に印加する帯電バイアスを、前記第１のバイアス値及び前記第２のバイアス値の前記転写バイアスのそれぞれの印加のタイミングに合わせて前記転写媒体の先端と前記先端部分または前記後端部分、若しくは前記先端と前記先端部分および前記後端部分に対応する箇所のいずれかで絶対値で高くすることを特徴とする。
また、本発明の第２の手段は、第１の手段の画像形成装置において、前記転写バイアスを、前記転写媒体の先端と前記先端部分かつ前記後端部分で可変させることができることを特徴とする。

本発明の第３の手段は、第１または第２の手段の画像形成装置において、温度センサと湿度センサを有し、該温度センサと湿度センサの値により前記転写バイアスを可変させることを特徴とする。
また、本発明の第４の手段は、第１または第２の手段の画像形成装置において、温度センサと湿度センサを有し、該温度センサと湿度センサの値により前記帯電バイアスを可変させることを特徴とする。
さらに本発明の第５の手段は、第１または第２の手段の画像形成装置において、温度センサと湿度センサを有し、該温度センサと湿度センサの値により前記転写バイアスおよび前記帯電バイアスを可変させることを特徴とする。

本発明の第６の手段は、第１または第２の手段の画像形成装置において、前記帯電部材に印加する帯電バイアスを、前記像担持体の一周以降で可変させることを特徴とする。
また、本発明の第７の手段は、第６の手段の画像形成装置において、温度センサと湿度センサを有し、該温度センサと湿度センサの値により、低温、低湿環境で前記像担持体の一周以降から前記帯電バイアスを可変させることを特徴とする。

本発明の第８の手段は、第１〜第７のいずれか１つの手段の画像形成装置において、前記現像手段の現像バイアスを可変させる制御を行い、少なくとも前記転写媒体の先端に対応する箇所で現像バイアスを下げる制御を行うことを特徴とする。
また、本発明の第９の手段は、第１〜第７のいずれか１つの手段の画像形成装置において、前記現像手段の現像バイアスを可変させる制御を行い、少なくとも前記転写媒体の後端に対応する箇所で現像バイアスを下げる制御を行うことを特徴とする。
さらに本発明の第１０の手段は、第１〜第７のいずれか１つの手段の画像形成装置において、前記現像手段の現像バイアスを可変させる制御を行い、少なくとも前記転写媒体の先後端に対応する箇所で現像バイアスを下げる制御を行うことを特徴とする。

本発明の第１１の手段は、像担持体を帯電手段でマイナス帯電し、該マイナス帯電された像担持体に潜像を形成し、該像担持体上の潜像をマイナスバイアスが供給された現像手段で現像し、現像された該像担持体上のマイナス帯電トナー画像をプラス電荷のバイアスが供給される転写手段で静電気力によって転写媒体に転写する画像形成方法において、前記帯電手段として接触帯電方式の帯電部材を用い、かつ前記転写手段として接触転写方式の転写部材を用い、前記転写部材が転写ベルトであって、前記転写ベルトはその基層にイオン系の導電剤が分散され、前記転写ベルトに印加する転写バイアスを転写部を通過する転写媒体の先端が転写部の位置に至ると上昇させて第１のバイアス値とし、該位置を前記転写媒体の先端に続く先端部分が通過する間は前記第１のバイアス値を保ち、該位置を前記転写媒体の前記先端部分が通過すると前記第１のバイアス値よりも大きい第２のバイアス値とし、該位置を前記転写媒体の後端または後端に先行する後端部分が通過するまでは前記第２のバイアス値を保つように可変させ、該位置を前記転写媒体の後端または前記後端部分が通過すると、前記第１のバイアス値よりも低い第３のバイアス値に可変させ、前記転写部の位置に転写媒体が存在しない期間には前記転写バイアスを前記第３のバイアス値に可変させ、かつ前記帯電部材に印加する帯電バイアスを、前記第１のバイアス値及び前記第２のバイアス値の前記転写バイアスのそれぞれの印加のタイミングに合わせて前記転写媒体の先端と前記先端部分または前記後端部分、若しくは前記先端と前記先端部分および前記後端部分に対応する箇所のいずれかで絶対値で高くすることを特徴とする。
また、本発明の第１２の手段は、第１１の手段の画像形成方法において、前記転写バイアスを、前記転写媒体の先端と前記先端部分かつ前記後端部分で可変させることができることを特徴とする。

本発明の第１３の手段は、第１１または第１２の手段の画像形成方法において、温度センサと湿度センサを有し、該温度センサと湿度センサの値により前記転写バイアスを可変させることを特徴とする。
また、本発明の第１４の手段は、第１１または第１２の手段の画像形成方法において、温度センサと湿度センサを有し、該温度センサと湿度センサの値により前記帯電バイアスを可変させることを特徴とする。
さらに本発明の第１５の手段は、第１１または第１２の手段の画像形成方法において、温度センサと湿度センサを有し、該温度センサと湿度センサの値により前記転写バイアスおよび前記帯電バイアスを可変させることを特徴とする。

本発明の第１６の手段は、第１１または第１２の手段の画像形成方法において、前記帯電部材に印加する帯電バイアスを、前記像担持体の一周以降で可変させることを特徴とする。
また、本発明の第１７の手段は、第１６の手段の画像形成方法において、温度センサと湿度センサを有し、該温度センサと湿度センサの値により、低温、低湿環境で前記像担持体の一周以降から前記帯電バイアスを可変させることを特徴とする。

本発明の第１８の手段は、第１１〜第１７のいずれか１つの手段の画像形成方法において、前記現像手段の現像バイアスを可変させる制御を行い、少なくとも前記転写媒体の先端に対応する箇所で現像バイアスを下げる制御を行うことを特徴とする。
また、本発明の第１９の手段は、第１１〜第１７のいずれか１つの手段の画像形成方法において、前記現像手段の現像バイアスを可変させる制御を行い、少なくとも前記転写媒体の後端に対応する箇所で現像バイアスを下げる制御を行うことを特徴とする。
さらに本発明の第２０の手段は、第１１〜第１７のいずれか１つの手段の画像形成方法において、前記現像手段の現像バイアスを可変させる制御を行い、少なくとも前記転写媒体の先後端に対応する箇所で現像バイアスを下げる制御を行うことを特徴とする。

本発明の画像形成装置及び画像形成方法では、帯電手段として接触帯電方式の帯電部材を有し、かつ転写手段として接触転写方式の転写部材を有し、転写部材が転写ベルトであって、前記転写ベルトはその基層にイオン系の導電剤が分散され、転写ベルトに印加する転写バイアスを転写部を通過する転写媒体の先端が転写部の位置に至ると上昇させて第１のバイアス値とし、該位置を前記転写媒体の先端に続く先端部分が通過する間は前記第１のバイアス値を保ち、該位置を前記転写媒体の前記先端部分が通過すると前記第１のバイアス値よりも大きい第２のバイアス値とし、該位置を前記転写媒体の後端または後端に先行する後端部分が通過するまでは前記第２のバイアス値を保つように可変させ、該位置を前記転写媒体の後端または前記後端部分が通過すると、前記第１のバイアス値よりも低い第３のバイアス値に可変させ、前記転写部の位置に転写媒体が存在しない期間には前記転写バイアスを前記第３のバイアス値に可変させ、かつ前記帯電部材に印加する帯電バイアスを、前記第１のバイアス値及び前記第２のバイアス値の前記転写バイアスのそれぞれの印加のタイミングに合わせて前記転写媒体の先端と前記先端部分または前記後端部分、若しくは前記先端と前記先端部分および前記後端部分に対応する箇所のいずれかで絶対値で高くすることにより、転写後の像担持体の＋帯電によって発生する横黒帯状のスジの発生を防止することができる。
また、本発明では、前記の構成（方法）に加えて、前記転写バイアスを、前記転写媒体の先端と前記先端部分かつ前記後端部分で可変させることにより、転写媒体の先後端の影響により発生する異常画像を防止することができる。
さらに本発明では、前記の構成（方法）に加えて、温度センサと湿度センサを有し、該温度センサと湿度センサの値により転写バイアスまたは帯電バイアス、あるいは転写バイアス及び帯電バイアスを可変させることにより、特に低温、低湿で発生しやすい異常画像を防止することができる。
さらに本発明では、前記の構成（方法）に加えて、帯電部材に印加する帯電バイアスを、像担持体の一周以降で可変させることにより、特に像担持体一周以降で発生しやすい異常画像を防止することができる。
さらに本発明では、前記の構成（方法）に加えて、温度センサと湿度センサの値により、低温、低湿環境で像担持体の一周以降から帯電バイアスを可変させることにより、特に低温、低湿で像担持体一周以降で発生しやすい異常画像を防止することができる。
さらに本発明では、前記の構成（方法）に加えて、現像手段の現像バイアスを可変させる制御を行い、少なくとも転写媒体の先端または後端または先後端に対応する箇所で現像バイアスを下げる制御を行うことにより、像担持体一周以降で発生しやすい異常画像をより効果的に防止することができる。

以下、本発明の構成、動作および作用を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、モノクロ機の実施形態を示すが、フルカラー機にも当てはまる制御である。
モノクロの画像形成装置では、例えば図１にその一例を示すように、光導電性の感光体からなる像担持体１に対向させて帯電部材２、露光部材３、現像部材４、転写部材５、クリーニング部材６、除電部材７を配置している。なお、画像形成装置では、図示の部材の他に、転写紙Ｐを給紙する給紙部や、転写紙Ｐに転写された画像を定着する定着部、定着後の転写紙を排出する排紙部等が備えられているが、これらの図示は省略する。また、画像形成装置が、複写機やファクシミリあるいは複合機等の場合には、原稿画像の読取部（スキャナ）が設置されるが、これらの図示も省略する。

図１において、帯電部は、例えば接触帯電方式の帯電ローラからなる帯電部材２を備え、この帯電部材２に図示省略のバイアス供給手段からバイアスが供給されることで、像担持体１の表面を一様にマイナス帯電している。また、潜像形成手段である露光部は、レーザー走査方式の露光部材や、ＬＥＤアレイ式の露光部材を備え、像担持体上の画像部に露光部材３からの光（例えば画像信号に応じて強度変調された光）を照射することで、一様に帯電された像担持体表面電位を下げる。ここで「電位を下げる」とは、例えば所定の感光体の帯電電位−９００Ｖ（あるいは−８００Ｖ（本実施形態では−８００Ｖとする））→−１３０Ｖというように絶対値として下げるということである。以下、全てこのように表現することとする。

現像部は、現像ローラ等の現像部材４と攪拌部材を備えており、現像部材４に図示省略のバイアス供給手段からバイアスが供給されることで、像担持体１の表面電位が低くなっている部分にトナーを付着させる。転写部は、転写ベルトと駆動ローラ及び従動ローラ等で構成される転写部材５を備え、この転写部材５に対して図示省略のバイアス供給手段からプラス電荷のバイアスが供給されることで、像担持体上のマイナス帯電トナー像が静電気力によって転写媒体（例えば転写紙）Ｐへ転写されるようになっている。転写されずに残った転写残トナーはクリーニング部のクリーニング部材６にて除去し、マイナス帯電している像担持体表面電位を除電部材７にて除電している。

また、この画像形成装置は、図３に示す制御系のように、画像形成装置の相対湿度を検出する湿度検出手段としての湿度センサを備えている（なお、図示していないが、画像形成装置内の温度を検出する温度センサも備えている）。そして、これら湿度センサや温度センサから入力される情報に応じて、転写バイアス及び帯電バイアス値を制御する制御手段を備えている。制御手段である制御部は、中央演算処理部（ＣＰＵ）と、ＲＯＭ及びＲＡＭからなるメモリと、入出力用のＩ／Ｏポート等を備えた周知のマイクロコンピュータで構成されていて、一方のＩ／Ｏポートには操作部が接続されている。また、他方のＩ／Ｏポートには、転写紙の位置を検出する転写紙位置検出手段、湿度センサ（及び温度センサ）、抵抗検知手段（図示せず）、転写ベルトの駆動モータ、ＤＣソレノイド、及び転写制御板を介して高圧電源が接続されている。

湿度センサ及び及び温度センサは画像形成装置の内部または外部の何れかに配置し、装置周辺の温度、湿度を検知して相対湿度を検出し、相対湿度情報を制御部に出力するように構成されている。なお、湿度センサとしては高分子湿度センサなどを使用できる。また、電子式の高分子湿度センサには抵抗変化型と静電容量型がある。抵抗変化型には極端な低湿度（５％ＲＨ以下）領域での計測が困難であるなどの欠点があるが、本実施形態では極端な低湿度を対象としていないため使用可能である。また、抵抗変化型の場合、温度による特性変動が大きいという欠点はあるが、温度補正をすることで十分使用可能である。

次に、帯電部材２、現像部材４、転写部材５に供給されるバイアスについて、例を用いて詳しく説明する。図４は帯電バイアス、現像バイアス、転写バイアスのタイミングチャートである。帯電バイアスは、像担持体１を一様に帯電させるために−１６００Ｖのバイアスを供給している。現像バイアスは現像部材４上の現像剤のトナーを像担持体１に付着させるために−５５０Ｖのバイアスを供給している。転写バイアスはマイナス帯電トナーを静電気力で転写紙Ｐに転写するため、＋４０μＡのバイアスを印加している。転写紙Ｐが転写部を通過している間＋４０μＡ印加し、紙間では＋１０μＡに落としている。また、転写バイアスの制御は差分定電流方式を採用している。転写バイアスは高圧電源（Ｐ．Ｐ）から印加される。高圧電源（Ｐ．Ｐ）から出力された電流をＩ1 とし、転写ベルトを介して駆動ローラや従動ローラに流れる電流をＩ2 とすると、これら両者の間で、
Ｉ1−Ｉ2＝Ｉout （Ｉout＝一定 Ｉout：転写電流）
において、Ｉout＝一定のように転写電流を制御させる。通常、転写電流は線速によって異なるが、線速が２３０ｍｍ／sec の機械の場合には４０〜５０μＡ程度、線速が１８０ｍｍ／sec の機械の場合には３５〜４５μＡ程度に設定されている。このときの印加電圧は１．５〜６．５ＫＶ程度である。

像担持体１と転写部材５が接触している接触転写方式を用いた画像形成装置では、図２に示すように、転写部において転写紙先端の進入持や後端が分離するときに放電が生じ、像担持体表面電位が下がり、一周後に放電跡が転写紙に転写される。このことを図５を用いて分かりやすく説明する。
図５の(1) に示すとおり、一周目の帯電後の像担持体表面電位は一様に−８００Ｖに帯電される。次に同図(2) のように、転写部材５を構成する転写ベルトを通過した際に、転写紙先端（または後端）で放電が起こると、像担持体表面電位が＋帯電してしまう。次に同図(3) に示すように、除電部材７で除電すると、マイナス帯電部のみが除電され、＋帯電の部分が残る。そして同図(4) に示すように、二周目の帯電後の像担持体表面電位は一様に帯電できずに、電位が下がった部分が現れる。この電位が下がった部分に、トナーが付着し放電跡として転写紙Ｐに転写される。

＜転写ベルト＞
図１に示す画像形成装置の転写部材は、転写ベルトと、該転写ベルトが架設される駆動ローラ及び従動ローラから構成されるが、図６に転写ベルトの一例を示す。図６の転写ベルトは基層と表面層（コート層）の２層構成となっているが、本発明は単層や、弾性層、２層以上の多層構成のベルトにも適用される。また、カラー機でよく使われる中間転写ベルトにも適用できる。転写ベルトは、像担持体１との間で転写ニップを作り、搬送してきた転写紙Ｐを挟んで転写バイアスをかけ、像担持体１からトナー像を転写紙Ｐに転写させる役割を持っている。基層は一般にベルトの強度を維持するための素材を用い、通常は表面層（コート層）より厚く形成される。

まず、転写ベルトの電気的特性の一例を示す。転写ベルトは、ベルトの体積抵抗率が１．０×１０^８〜１．０×１０^１１Ω・ｃｍであり、表面層（コート層）の表面抵抗率が１．０×１０^９〜１×１０^１２Ω／□、基層（ゴム層）の表面抵抗率が１．０×１０^８〜１．０×１０^１１Ω／□に設定されている（これらの値はＪＩＳＫ６９１１により、ＤＣ１００Ｖ印加において測定されている値である）。

次に、本実施形態で使用した転写ベルトの一例（材料）について以下に示す。
転写ベルトの基層（内側層）の材料としてはＣｒゴム、ＥＰＤＭ、シリコンゴムなどの材質が選択されている。それらの材料を任意の割合によって混ぜ合わせてもよい。また、適度に伸張させて弾性ベルトとして使用している。
転写ベルトとしては環境変化による抵抗変化が少ないものがよい。また、経時での抵抗変化が少ない材料にすることも必要である。抵抗を制御するためには基層のゴムに導電剤を分散させる必要がある。抵抗を制御する材料として、導電剤としてはカーボン、酸化亜鉛があげられる。ゴム材料にこれらの導電剤を分散させて使用している。また、イオン系の材料をゴムに分散させて抵抗を制御させてもよい。

次にゴム材料の表層として使用しているコーティング材料について述べる。ゴム層の上に表層材料を有する理由はクリーニング性を維持するためという理由がある。クリーニング性性確保のためにはゴムの伸びに追随する伸びのよい材料であることが必要不可欠である。転写ベルトの表層のクリーニングは、通常、クリーニングブレードを使用して行われる。そのため経時や高温、高湿環境での摺擦抵抗の増加により（μの増加）、ブレード捲れを抑える必要がある。そのための材料として、μの低い材料が望まれいる。
つまり、伸びがよく、μが低い材料という相反する特性を備えた材料を選択する必要がある。そのためにコーティングの表面にはフッ素系の樹脂材料などを選択するとよい。例えば本実施形態ではポリフッ化ビニリデン、四フッ化エチレンなどを被覆している。なお、本実施形態の転写ベルトのコーティング剤は日本アチソンから市販されているエムラロン３４５を主剤として、それを若干modufyすることで、ゴム表面に塗布している。

なお、表層抵抗は転写紙の搬送性（転写紙を転写ベルトに静電吸着させる）を重視しているために、前述の値にしている。そして、図６に示すように、膜厚：数μｍ〜１０μｍ程度の厚さにすることで、前述のコート層の表面抵抗率を確保することができる。
また、抵抗値をコントロールするために導電剤をゴム層に分散させることになるが、カーボン系の分散剤をいれる分散系や、イオン系の導電剤で抵抗をコントロールするイオン系、あるいはそれらを任意の割合で混合するハイブリッド系の材料でもよい。

＜放電跡が発生しやすい条件＞
下記の表１は転写バイアス、帯電バイアスを振った場合の放電跡発生の有無である。表１より帯電バイアスに関しては低い値において発生している。また、転写バイアスに関しては、高い値において発生している。また、放電跡は低温、低湿環境において多く発生している。これらの理由を、再度発生メカニズムを考えることにより解明する。放電跡は転写紙の先後端の転写ニップ部における放電発生により、像担持体表面電位が下がり、帯電部で一様に帯電ができず周りより低くなる部分が生じる。そのためマイナス帯電トナーがこの部分に付着し放電跡となる。

ここで、放電が発生しやすい状況について考える。一般に放電は電界が強い場合に発生する。低温、低湿環境では、転写ベルト、転写紙、像担持体の抵抗が上昇し電界が強くなる。従って、低温、低湿環境は放電の発生しやすい環境であると言える。また、転写バイアスが高い場合にも、電界が強くなり放電が発生しやすくなる。

転写部における放電によって像担持体表面電位がプラス帯電してしまうことで、次の作像時の帯電バイアスを印加させても像担持体表面電位が狙いの値にならないため放電跡が発生する。図７にてプラス帯電する場合、しない場合を説明する。図７の(1) より帯電バイアスが低い場合、放電により像担持体表面電位がプラス帯電する。同図(2) では帯電バイアスが高いため、放電により電位が低くなる部分は発生するが、プラス帯電はしない。

次に、前述の各解決手段に対応するタイミングチャート及びフローチャートの一実施例を示す。
なお、以下の実施例において、バイアスを「可変させる」とは、バイアス値を「切り替える」ことである。具体的に言うと、バイアス値を「立ち上げる」、「立ち下げる」（タイミングチャート参照）ことである。次に実際の制御例を示す。

［実施例１］
まず、前述の第１の手段（及び第１１の手段）に対応する実施例を示す。
図８に本実施例のタイミングチャートを示す。図８の(a)，(b)，(c)は帯電部材（例えば帯電ローラ）２に印加する帯電バイアスの切り替えを表すタイミングチャートであり、(d)，(e)は転写バイアスの切り替えを表すタイミングチャートである。前述の第１の手段（第１１の手段）に対応する帯電バイアスと転写バイアスの組み合わせは、(a)‐(d)，(a)‐(e)，(b)‐(d)，(b)‐(e)，(c)‐(d)，(c)‐(e)の６通りである。図８(a) は転写紙先端から２０〜３０msecの間、帯電バイアスを−１６００Ｖに上げている。同図(b) は転写紙後端を基準として−２０msecの部分において帯電バイアスを−１６００Ｖとし、後端で−１５００Ｖに戻している。同図(c) は転写紙先端及び後端で帯電バイアスを切り替えている。同図(d) は転写紙先端にて転写電流を２０μＡとし先端に続く先端部分の２０〜３０msec 後に４０μＡにしている。同図(e) は転写紙後端を基準として後端に先行する後端部分の２０〜３０msecの部分において転写バイアスを落としている。なお、以下の図に示すタイミングチェート上では２０msecで記載している。

［実施例２］
次に前述の第２の手段（及び第１２の手段）に対応する実施例を示す。
図１０に本実施例のタイミングチャートを示す。図１０の(a)，(b)，(c)は帯電部材（例えば帯電ローラ）２に印加する帯電バイアスの切り替えを表すタイミングチャートであり、(d) は転写バイアスの切り替えを表すタイミングチャートである。前述の第２の手段（第１２の手段）に対応する帯電バイアスと転写バイアスの組み合わせは、(a)‐(d)，(b)‐(d)，(c)‐(d)の３通りである。なお、図１０の(a)，(b)，(c)は図８と同様であるため説明を省略する。本実施例は、図１０(d) に示すように、転写紙先端と先端に続く先端部分かつ後端に先行する後端部分において転写バイアスを切り替えている例である。

［実施例３］
次に前述の第３の手段（及び第１３の手段）に対応する実施例を示す。
図１１に本実施例の制御の流れを示すフローチャート、図１２に本実施例のタイミングチャートを示す。図１１に示す制御では、温度検出手段及び湿度検出手段からの情報により、相対湿度≧１５％で、"Ｙes"ならば帯電、転写バイアスを切り替えず、"Ｎo"ならば帯電バイアス及び転写バイアスを切り替えている。また、図１２の(a)，(b)，(c)は帯電バイアスの切り替えを表すタイミングチャートであり、(d)，(e)，(f)は転写バイアスの切り替えを表すタイミングチャートである。第３の手段（及び第１３の手段）に対応する帯電バイアスと転写バイアスの組み合わせは、(a)‐(d)，(a)‐(e)，(a)‐(f)，(b)‐(d)，(b)‐(e)，(b)‐(f)，(c)‐(d)，(c)‐(e)，(c)‐(f)の９通りである。なお、図１２の(a)，(b)，(c)は図８と同様であるため説明を省略する。本実施例では、図１２の(d) に示すように、転写紙先端にて転写電流を１８μＡとし５５msec後、４０μＡにしている。また、同図１２(e) は転写紙後端を基準として−４２msec（−７mm）の部分において転写バイアスを落としている。さらに同図(f) は転写紙先端かつ後端に先行する後端部分において転写バイアスを切り替えている。これは特に低温、低湿環境にて放電跡が発生しているため、常温、常湿環境と比べて、先端においては切り替える転写電流値を低くし、後端に先行する後端部分においては切り替えるタイミングを早めている例である。

［実施例４］
次に前述の第４の手段（及び第１４の手段）に対応する実施例を示す。
図１３に本実施例のタイミングチャートを示す。本実施例では、図１１に示す制御動作（フローチャート）と同様に、温度、湿度検出手段からの情報により、相対湿度≧１５％で、"Ｙes"ならば帯電、転写バイアスを切り替えず、"Ｎo"ならば帯電バイアス及び転写バイアスを切り替えている。図１３の(a)，(b)，(c)は帯電バイアスの切り替えを表すタイミングチャートであり、(d)，(e)，(f)は転写バイアスの切り替えを表すタイミングチャートである。前述の第４の手段（及び第１４の手段）に対応する帯電バイアスと転写バイアスの組み合わせは、(a)‐(d)，(a)‐(e)，(a)‐(f)，(b)‐(d)，(b)‐(e)，(b)‐(f)，(c)‐(d)，(c)‐(e)，(c)‐(f)の９通りである。図１３の(d)，(e)，(f)は図８、図９と同様であるため説明を省略する。本実施例では、図１３の(a)，(b)，(c)において、切り替える帯電バイアスの値を−１６５０Ｖとしている。これは特に低温、低湿環境にて放電跡が発生しているため、常温、常湿環境と比べて、値を大きくしている例である。

［実施例５］
次に前述の第５の手段（及び第１５の手段）に対応する実施例を示す。
図１４に本実施例のタイミングチャートを示す。本実施例では、図１１に示す制御動作（フローチャート）と同様に、温度、湿度検出手段からの情報により、相対湿度≧１５％で、"Ｙes"ならば帯電、転写バイアスを切り替えず、"Ｎo"ならば帯電バイアス及び転写バイアスを切り替えている。図１４の(a)，(b)，(c)は帯電バイアスの切り替えを表すタイミングチャートであり、(d)，(e)，(f)は転写バイアスの切り替えを表すタイミングチャートである。前述の第５の手段（及び第１５の手段）に対応する帯電バイアスと転写バイアスの組み合わせは、(a)‐(d)，(a)‐(e)，(a)‐(f)，(b)‐(d)，(b)‐(e)，(b)‐(f)，(c)‐(d)，(c)‐(e)，(c)‐(f)の９通りである。なお、図１４の(a)，(b)，(c)は図１３と同様であり、図１４の(d)，(e)，(f)は図１２と同様である。

［実施例６］
次に前述の第６の手段（及び第１６の手段）に対応する実施例を示す。
図１５に本実施例のタイミングチャートを示す。本実施例では、図１５に示すように、帯電バイアスを紙先端に対応する箇所から像担持体一周以降で−１６００Ｖに切り替えている。なお、本実施例ではＤＣ印加で像担持体（感光体）に接触させて用いるタイプの帯電ローラの制御例を示しているが、微小ＧＡＰを開けた非接触方式の帯電ローラを使用してもよい。

［実施例７］
次に前述の第７の手段（及び第１７の手段）に対応する実施例を示す。
本実施例の制御動作は、図１１のフローチャート及び図１５のタイミングチャートと同様である。すなわち本実施例では、温度、湿度検出手段からの情報により、相対湿度≧１５％で、"Ｙes"ならば帯電、転写バイアスを切り替えず、"Ｎo"ならば帯電バイアスを切り替えている。

［実施例８］
次に前述の第８，９，１０の手段（及び第１８，１９，２０の手段）に対応する実施例を示す。
本実施例は、実施例１〜７のいずれかの制御動作に加えて、現像手段の現像部材４に印加する現像バイアスを可変させる制御を行い、少なくとも転写媒体の先端または後端または先後端に対応する箇所で現像バイアスを下げる制御を行うものである。

現像バイアスの印加の例について、以下に示す。
本実施例では、接触帯電手段及び接触転写手段を有する画像形成装置において、転写紙の先端または後端に相当する箇所の現像バイアスを変化させる。また、転写紙の先端または後端に相当する箇所の現像バイアスを帯電バイアスの印加と合せて変更してもよい。つまり、転写紙の先後端部分で帯電バイアスを切り替える制御が前述までの制御であり、本実施例の制御では、さらに現像バイアスを変更させる制御にする。具体的には現像バイアスを１０Ｖ〜３０Ｖ程度、画像部の印加バイアスよりも下げる制御にする。
ここで、現像バイアスの制御も記載したタイミングチャートの一例を図９に示す。図９は、図８(a) の帯電バイアスの切り替え動作と組み合わせた例を示している。

なお、上記の説明では、現像バイアスの可変制御を帯電バイアスの可変制御と組合わせる場合について述べたが、転写バイアスと組み合せて可変する構成としてもよく、さらには、帯電バイアス及び転写バイアスと組み合せて可変する構成としてもよい。

＜本発明の効果の確認＞
以上に述べた実施例の効果を確認するため、転写部を通過する転写紙先端の転写電流を２０μＡとし、後端より５mm（３０msec）早く落とした場合の放電跡発生の有無を確認した実験のデータを下記の表２に示す。最も放電跡が出やすいと考えられる条件（加速条件）での結果を示す。転写電流は高いほど放電跡が出やすいため、設定転写電流は４５μＡとする。また、帯電バイアスは低いときに放電跡が発生しやすいため、設定帯電バイアスは−１５３０Ｖ，−１４９０Ｖとする。また、特に放電跡が発生しやすい環境である低温、低湿環境（１０℃、１５％）にて実験を行った。実験結果より、転写紙先端の転写電流値及び後端の転写電流を落とすタイミングを調整することで、放電跡を防止することが可能であると分かる。また、本発明の実施後、濃度が薄くなる等の副作用は見られない。これらのことより、本発明では転写紙先後端での放電による放電跡の防止が可能となり、異常画像の発生を防止することができる。

本発明の一実施形態を示す画像形成装置の概略構成図である。 転写紙の先後端で発生する放電に起因する放電跡の説明図である。 本発明に係る画像形成装置の制御系の一例を示すブロック図である。 本発明に係る画像形成装置の帯電バイアス、現像バイアス、転写バイアスの印加タイミングの一例を示すタイミングチャートである。 放電跡が発生する要因の説明図である。 転写部材を構成する転写ベルトの一例を示す概略要部断面図である。 放電跡が発生しやすい条件の説明図である。 実施例１の帯電バイアス、転写バイアスの印加タイミングの例を示すタイミングチャートである。 実施例８の帯電バイアス、現像バイアスの印加タイミングの例を示すタイミングチャートである。 実施例２の帯電バイアス、転写バイアスの印加タイミングの例を示すタイミングチャートである。 実施例３の制御動作の一例を示すフローチャートである。 実施例３の帯電バイアス、転写バイアスの印加タイミングの例を示すタイミングチャートである。 実施例４の帯電バイアス、転写バイアスの印加タイミングの例を示すタイミングチャートである。 実施例５の帯電バイアス、転写バイアスの印加タイミングの例を示すタイミングチャートである。 実施例６，７の帯電バイアスの印加タイミングの例を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１：像担持体（感光体）
２：帯電部材（帯電手段）
３：露光部材（潜像形成手段）
４：現像部材（現像手段）
５：転写部材（転写手段）
６：クリーニング部材（クリーニング手段）
７：除電部材（除電手段）

Claims (20)

1. 像担持体と、該像担持体をマイナス帯電する帯電手段と、該マイナス帯電された像担持体に潜像を形成する手段と、該像担持体上の潜像を現像するマイナスバイアスが供給された現像手段と、現像された該像担持体上のマイナス帯電トナー画像を静電気力によって転写媒体に転写するプラス電荷のバイアスが供給される転写手段を備えた画像形成装置において、
   前記帯電手段として接触帯電方式の帯電部材を有し、かつ
   前記転写手段として接触転写方式の転写部材を有し、
   前記転写部材が転写ベルトであって、前記転写ベルトはその基層にイオン系の導電剤が分散され、
   前記転写ベルトに印加する転写バイアスを転写部を通過する転写媒体の先端が転写部の位置に至ると上昇させて第１のバイアス値とし、該位置を前記転写媒体の先端に続く先端部分が通過する間は前記第１のバイアス値を保ち、該位置を前記転写媒体の前記先端部分が通過すると前記第１のバイアス値よりも大きい第２のバイアス値とし、該位置を前記転写媒体の後端または後端に先行する後端部分が通過するまでは前記第２のバイアス値を保つように可変させ、
   該位置を前記転写媒体の後端または前記後端部分が通過すると、前記第１のバイアス値よりも低い第３のバイアス値に可変させ、
   前記転写部の位置に転写媒体が存在しない期間には前記転写バイアスを前記第３のバイアス値に可変させ、かつ
   前記帯電部材に印加する帯電バイアスを、前記第１のバイアス値及び前記第２のバイアス値の前記転写バイアスのそれぞれの印加のタイミングに合わせて前記転写媒体の先端と前記先端部分または前記後端部分、若しくは前記先端と前記先端部分および前記後端部分に対応する箇所のいずれかで絶対値で高くすることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記転写バイアスを、前記転写媒体の先端と前記先端部分かつ前記後端部分で可変させることができることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２記載の画像形成装置において、
   温度センサと湿度センサを有し、該温度センサと湿度センサの値により前記転写バイアスを可変させることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１または２記載の画像形成装置において、
   温度センサと湿度センサを有し、該温度センサと湿度センサの値により前記帯電バイアスを可変させることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１または２記載の画像形成装置において、
   温度センサと湿度センサを有し、該温度センサと湿度センサの値により前記転写バイアスおよび前記帯電バイアスを可変させることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１または２記載の画像形成装置において、
   前記帯電部材に印加する帯電バイアスを、前記像担持体の一周以降で可変させることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項６記載の画像形成装置において、
   温度センサと湿度センサを有し、該温度センサと湿度センサの値により、低温、低湿環境で前記像担持体の一周以降から前記帯電バイアスを可変させることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   前記現像手段の現像バイアスを可変させる制御を行い、少なくとも前記転写媒体の先端に対応する箇所で現像バイアスを下げる制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   前記現像手段の現像バイアスを可変させる制御を行い、少なくとも前記転写媒体の後端に対応する箇所で現像バイアスを下げる制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
    前記現像手段の現像バイアスを可変させる制御を行い、少なくとも前記転写媒体の先後端に対応する箇所で現像バイアスを下げる制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
11. 像担持体を帯電手段でマイナス帯電し、該マイナス帯電された像担持体に潜像を形成し、該像担持体上の潜像をマイナスバイアスが供給された現像手段で現像し、現像された該像担持体上のマイナス帯電トナー画像をプラス電荷のバイアスが供給される転写手段で静電気力によって転写媒体に転写する画像形成方法において、
    前記帯電手段として接触帯電方式の帯電部材を用い、かつ前記転写手段として接触転写方式の転写部材を用い、
    前記転写部材が転写ベルトであって、前記転写ベルトはその基層にイオン系の導電剤が分散され、
    前記転写ベルトに印加する転写バイアスを転写部を通過する転写媒体の先端が転写部の位置に至ると上昇させて第１のバイアス値とし、該位置を前記転写媒体の先端に続く先端部分が通過する間は前記第１のバイアス値を保ち、該位置を前記転写媒体の前記先端部分が通過すると前記第１のバイアス値よりも大きい第２のバイアス値とし、該位置を前記転写媒体の後端または後端に先行する後端部分が通過するまでは前記第２のバイアス値を保つように可変させ、
    該位置を前記転写媒体の後端または前記後端部分が通過すると、前記第１のバイアス値よりも低い第３のバイアス値に可変させ、前記転写部の位置に転写媒体が存在しない期間には前記転写バイアスを前記第３のバイアス値に可変させ、かつ
    前記帯電部材に印加する帯電バイアスを、前記第１のバイアス値及び前記第２のバイアス値の前記転写バイアスのそれぞれの印加のタイミングに合わせて前記転写媒体の先端と前記先端部分または前記後端部分、若しくは前記先端と前記先端部分および前記後端部分に対応する箇所のいずれかで絶対値で高くすることを特徴とする画像形成方法。
12. 請求項１１記載の画像形成方法において、
    前記転写バイアスを、前記転写媒体の先端と前記先端部分かつ前記後端部分で可変させることができることを特徴とする画像形成方法。
13. 請求項１１または１２記載の画像形成方法において、
    温度センサと湿度センサを有し、該温度センサと湿度センサの値により前記転写バイアスを可変させることを特徴とする画像形成方法。
14. 請求項１１または１２記載の画像形成方法において、
    温度センサと湿度センサを有し、該温度センサと湿度センサの値により前記帯電バイアスを可変させることを特徴とする画像形成方法。
15. 請求項１１または１２記載の画像形成方法において、
    温度センサと湿度センサを有し、該温度センサと湿度センサの値により前記転写バイアスおよび前記帯電バイアスを可変させることを特徴とする画像形成方法。
16. 請求項１１または１２記載の画像形成方法において、
    前記帯電部材に印加する帯電バイアスを、前記像担持体の一周以降で可変させることを特徴とする画像形成方法。
17. 請求項１６記載の画像形成方法において、
    温度センサと湿度センサを有し、該温度センサと湿度センサの値により、低温、低湿環境で前記像担持体の一周以降から前記帯電バイアスを可変させることを特徴とする画像形成方法。
18. 請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の画像形成方法において、
    前記現像手段の現像バイアスを可変させる制御を行い、少なくとも前記転写媒体の先端に対応する箇所で現像バイアスを下げる制御を行うことを特徴とする画像形成方法。
19. 請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の画像形成方法において、
    前記現像手段の現像バイアスを可変させる制御を行い、少なくとも前記転写媒体の後端に対応する箇所で現像バイアスを下げる制御を行うことを特徴とする画像形成方法。
20. 請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の画像形成方法において、
    前記現像手段の現像バイアスを可変させる制御を行い、少なくとも前記転写媒体の先後端に対応する箇所で現像バイアスを下げる制御を行うことを特徴とする画像形成方法。

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