JP5656398B2

JP5656398B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP5656398B2
Application number: JP2009288516A
Authority: JP
Inventors: 陸男川上
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2015-01-21
Anticipated expiration: 2029-12-18
Also published as: US8565629B2; US20110150515A1; JP2011128471A

Description

本発明は、複写機やプリンタ等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置に関するものである。

図１０に、従来の電子写真プロセスを用いた画像形成装置の一例の概略構成を示す。本例において、画像形成装置１００は、電子写真プロセスを実現させるための像担持体としてのドラム状の感光体（以下、「感光ドラム」という。）１を備えている。感光ドラム１の周りには、感光ドラム表面を帯電せるための電荷を生成する高圧発生手段である帯電高圧回路１０９、帯電高圧回路１０９で生成した電荷を均一に感光ドラム１に載せるための帯電手段である帯電ローラ１０７が配置されている。また、感光ドラム１の周りには、帯電した感光ドラム表面に画像データに応じてレーザ光を照射し静電潜像を形成するためのレーザ照射装置１０１が配置されている。更に、感光ドラム１に近接配置され感光ドラム上の静電潜像のトナーによる可視画像化を行う現像スリーブ１０６ａ、現像剤であるトナーの保持をしているトナー容器１０２を備えた現像装置１０６が配置されている。現像スリーブ１０６ａには、トナーを現像スリーブ１０６ａから感光ドラム１へと移動させるための高圧発生手段である現像高圧回路１０５から現像バイアスが印加される。

感光ドラム１、帯電ローラ１０７、現像装置１０６は、一体とされ、画像形成装置本体１００Ａに対して脱着可能なプロセスカートリッジ１０８を構成している。

上記構成の画像形成装置１００において、帯電高圧出力により帯電ローラ１０７を介して均一に帯電された感光ドラム上には、レーザ照射装置１０１から照射されたレーザ光により静電潜像が形成される。感光ドラム上の静電潜像は、現像スリーブ１０６ａに印加された現像高圧出力により現像をされることでトナー像となる。

その後、感光ドラム上のトナー像は、転写バイアス発生手段４から転写バイアスが印加される転写部材３、例えば、転写ローラによって記録媒体（用紙）Ｐに転写される。

最後に、トナー像を転写された用紙Ｐは、加熱／加圧手段を含む定着装置１１０に搬送され、そこでトナー像は用紙上に定着され、画像形成装置１００の機外に排出される。

上記した一連の電子写真プロセスにおいて、トナーの帯びている負電荷の量にもバラツキが存在し、電荷量の小さいトナーは、感光ドラム表面への静電的な吸着力が小さいため、図１１で示すように、現像プロセスから転写プロセスへの移行過程において、感光ドラム表面から剥がれ落ちてしまうものも存在する。但し、このように剥がれ落ちてしまうトナー６の量は僅かであるため、直近の印字画像に対してすぐに影響を及ぼしてしまうことはない。しかし、転写ローラ３には正極性のバイアスが印加されているため、負電荷を帯びたトナー６は転写ローラ３に引き付けられ転写ローラ３に蓄積されていくことになる。

従って、長期間装置を使い続けることにより転写ローラ３には多くのトナーが蓄積され、やがて転写プロセスにおいて用紙の裏面にトナーが付着するようになる（裏汚れと呼ぶ）。

また、搬送されてくる用紙と次の用紙との間の画像領域外となる期間で、現像バイアスのオフタイミングなどの現像バイアス制御の各タイミングにより僅かながら感光ドラム表面にトナーが移動してしまうことがある。この場合も同様にこれらのトナーは転写ローラ３へ蓄積されて行き、裏汚れの要因となる。

この裏汚れの現象を防止するための手法として特許文献１には、下記の方法が提案されている。

一つ目の方法として、図１２に示すように、プリント時とは逆極性、すなわち、負極性の一定値のバイアスを転写ローラ３に印加し、トナーの帯びている負電荷との反発により転写ローラ上のトナーを感光ドラム１へと移動させる。そして、感光ドラム表面に移動したトナー６は、プロセスカートリッジに設けられている廃トナー容器５内に収容する。

また別の方法として、図１４に示すように、転写ローラ３として、ローラ内部が中空で、表面に微小な穴の空いた構造としたローラを使用し、転写ローラ表面の穴から空気を吸い込むような構成とする。こうすることで転写ローラ３に引き付けられたトナー６は、転写ローラ上に留まることなく別途用意された回収スペースへと送られる。

特開平６−９５５１９号公報

しかしながら、上記した対策によると、一定値の負極性バイアスを転写ローラ３に印加しているため、感光ドラム１の表面電位に対する印加バイアス値との電位差は、装置の状態により様々な値となる。そして、電位差が大きい場合は、感光ドラム１への移動時に転写バイアスによりトナーは帯電されるため、トナーの電荷量と感光ドラムの表面電位の電位差も大きくなる。従って、感光ドラムへ移動したトナーの感光ドラム表面電位との反発力が大きくなるため、感光ドラムへの静電的な吸着力は弱くなり、廃トナー回収容器に回収される前に感光ドラム表面から剥がれ落ちてしまう（図１３）。このようなトナー６はそのまま装置内に留まるため、装置内部を汚す要因となる。

一方電位差が小さい場合は、転写ローラ上のトナーの感光ドラムへの移動が十分に行われずに裏汚れ防止に対しては十分に効果が得られなくなる。

また、転写ローラ内部を中空にして表面に微小な穴を空ける構造や、そこからトナーの吸引を行う構造は、非常に複雑な構成となっているためコスト的には非常に不利な構成であると言える。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものである。

本発明の目的は、クリーニング時の転写バイアス制御を転写バイアスの電流値に基づいて行い、記録媒体の裏汚れ現象や、トナー飛散現象を抑制することのできる、複雑な回路構成／本体構成とすることのない画像形成装置を提供することである。

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、トナー画像を担持する像担持体と、前記像担持体のトナー画像を転写位置で記録媒体に転写する転写部材と、前記転写部材にバイアスを印加するバイアス発生手段と、を有し、前記バイアス発生手段から前記転写部材にトナーの帯電極性とは逆極性のバイアスが印加されることで前記転写が行われ、前記転写位置を前記記録媒体が通過していない非通過期間に前記バイアス発生手段から前記転写部材にトナーの帯電極性と同極性のバイアスが印加されることで前記転写部材のクリーニングが行われる画像形成装置において、前記バイアス発生手段から印加されたバイアスにより前記像担持体と前記転写部材の間に流れる電流を検知する電流検知手段を有し、前記バイアス発生手段は、トナーの帯電極性とは逆極性のバイアスを出力する回路であって出力するバイアスが可変の第１の回路と、トナーの帯電極性と同極性のバイアスを出力する回路であって出力するバイアスが一定の第２の回路と、を備え、前記転写を行う際には前記第１の回路からのトナーの帯電極性とは逆極性のバイアスを前記転写部材に印加し、前記転写部材のクリーニングを行う際にはトナーの帯電極性と同極性であって前記第１の回路からのバイアスと前記第２の回路からのバイアスとを重畳した重畳バイアスを前記転写部材に印加するようになっており、前記非通過期間に、前記第１の回路からのバイアスを変更することによって前記重畳バイアスを変化させ、前記重畳バイアスを前記転写部材に印加して前記電流検知手段により所定電流値を検知することで、前記転写部材のクリーニング時において前記バイアス発生手段から前記転写部材に印加する前記重畳バイアスを決定することを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、記録媒体の裏面にトナーが付着する裏汚れ現象や、装置内部がトナーで汚れてしまうトナー飛散現象を抑制することができる。

本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成図である。本発明に従って行う転写高圧制御を説明するための概略構成図である。本発明の第１及び第２実施例における転写高圧出力を生成するための回路構成図である。本発明の第１実施例に係る転写高圧制御を示すフローチャートである。本発明の第２実施例に係る転写高圧制御を示すフローチャートである。本発明の第３及び第４実施例における転写高圧出力を生成するための回路構成図である。本発明の第３実施例に係る転写高圧制御を示すフローチャートである。本発明の第４実施例に係る転写高圧制御を示すフローチャートである。本発明に係る転写バイアスと電流値の関係を示すグラフである。従来の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。従来の転写高圧出力部でのトナーの振る舞いの概要を示す図である。従来の転写高圧出力制御の概要を示す図である。従来の転写高圧出力制御の課題の概要を説明する図である。従来の転写高圧出力部の一例の構成の概要を説明する図である。

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。

実施例１
図１に、本発明に係る電子写真プロセスを用いた画像形成装置の一実施例の概略構成を示す。本実施例において、画像形成装置１００は、電子写真式のレーザービームプリンタとされ、先に、図１０を参照して説明した画像形成装置１００と同様の構成とされる。本実施例の画像形成装置１００の特徴は、転写高圧の制御にある。従って、同じ機能、構成の部材には同じ参照番号を付し、先の説明を援用する。

先ず、本実施例の画像形成装置１００の全体構成について簡単に説明すると次の通りである。

本実施例の画像形成装置１００にて、像担持体としての感光ドラム１の周りには、感光ドラム表面を帯電する帯電手段である帯電ローラ１０７、静電潜像形成手段であるレーザ照射装置１０１、及び、現像手段である現像装置１０６が配置されている。帯電ローラ１０７には、帯電回路１０９から高圧が印加される。現像装置１０６は、感光ドラム１に近接配置され感光ドラム上の静電潜像のトナーによる可視画像化を行う現像スリーブ１０６ａ、現像剤であるトナーを保持をしているトナー容器１０２を備えている。感光ドラム１は、グランドに接地されている。

本実施例では、感光ドラム１、帯電ローラ１０７、現像装置１０６は、一体とされ、画像形成装置本体１００Ａに対して脱着可能なプロセスカートリッジ１０８を構成している。プロセスカートリッジ１０８は、カートリッジモータ１０４により駆動され、感光ドラム１、帯電ローラ１０７、現像スリーブ１０６ａ、等を駆動する。

本実施例にて、感光ドラム１は、帯電ローラ１０７に印加されるバイアスにより表面が一様にマイナスに帯電される。感光ドラム表面は、レーザ照射装置（レーザスキャナ）１０１から照射されたレーザ光により画像データに応じて露光され、露光をされた部分が除電されることで静電潜像が形成される。感光ドラム表面の静電潜像は、現像スリーブ１０６ａに印加されるバイアスによりトナーによって現像され、トナー画像（可視画像）となる。感光ドラム表面のトナー画像は、転写手段Ｔにより記録媒体、例えば転写用紙Ｐに転写される。即ち、転写手段Ｔを構成する転写バイアス発生手段４から転写部材３、例えば、転写ローラに印加される正極性の転写バイアスにより用紙Ｐに転写される。転写部材３としては、その他、転写ブレード、転写ブラシなども利用可能である。

トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置１１０へと搬送され、熱及び圧力による定着処理を行った後に最終的な印字画像として画像形成装置１００の機外へと排出される。

本実施例における転写バイアス発生手段４の構成を図３に示す。本実施例にて、転写バイアス発生手段４は、正極性バイアス回路４Ａ、負極性バイアス回路４Ｂ、及び、電流検知手段としての電流検知回路４Ｃにて構成される。

図３において、転写バイアス発生手段４は、電気回路構成部材として、
・高圧トランス１９、３３、
・トランジスタ１８、２８、
・ＦＥＴ９、３１、
・高圧ダイオード２０、３４、
・ダイオード１５、２５、
・オペアンプ１３、２３、４４、
・コンデンサ１０、１２、１６、２２、２６、３２、３８、４６、４８、
・コントローラ（ＣＰＵ）４９、
・抵抗７、８、１１、１４、１７、２１、２４、２７、２９、３０、３５、３６、３７、３９、４０、４１、４２、４３、４５、４７
を備えている。

転写バイアス発生手段４からの転写高圧出力は、正極性及び負極性の直流成分のバイアス５４であり、正極性／負極性共に直流電圧のレベルをそれぞれ可変することを可能とした構成となっている。

図３を用いて正極性バイアス回路４Ａの動作説明を行う。

正極性バイアスの電圧可変を行っている信号は、ＰＷＭ信号であるＴｒＰＰＷＭ５１であり、ＰＷＭ信号を抵抗１１とコンデンサ１２で平滑しＰＷＭ信号のデユーティ比に応じた直流電圧にする。その直流電圧でトランジスタ１８のベース電圧をコントロールし、高圧トランス１９の一次側電圧を決める。

また、高圧トランス１９の駆動を行っている信号はクロック信号であるＴｒＰＣＬＫ５０である。ＣＰＵ４９からのクロック信号ＴｒＰＣＬＫ５０により高圧トランスのスイッチング駆動を行うことで一次側の電圧が高圧トランス１９により増幅され出力される。ここで二次側に出力される高圧出力は、高圧トランス１９の巻線の巻方向及び巻数比に応じた正極性の出力となる。

次に、図３を用いて負極性バイアス回路４Ｂの動作説明を行う。

負極性バイアスの電圧可変を行っているＴｒＮＰＷＭ５２のＰＷＭ信号回路と、高圧トランス３３の駆動を行っているＴｒＮＣＬＫ５３のクロック信号回路の動作は、正極性バイアスの回路と同じである。ここで二次側に出力される高圧出力は、高圧トランス３３の巻線の巻方向及び巻数比に応じた負極性の出力となる。

次に、図３を用いて転写バイアス回路を流れる電流の検知を行う電流検知回路４Ｃの動作説明を行う。

図３に示すように、オペアンプ４４と基準電圧Ｖｒｅｆにより構成される検出回路となっている。転写バイアス回路を流れる電流は、図３で示す経路５５で検知回路４Ｃを流れる。この時オペアンプ４４の非反転入力に基準電圧（０．５Ｖ）が入力されているため、バーチャルショートにより反転入力も基準電圧と同じ電圧となる。また、オペアンプ４４の出力側には電流検出用の抵抗４７が接続されている。よって、検出抵抗部での基準電圧からの電位差をモニタすることで転写バイアス回路を流れる電流を検出することが可能となる。

次に、プリント時の転写バイアス設定方法の説明を行う。

本実施例にて、プリント時に転写ローラ３に印加するバイアスは、正極性のバイアスである。また、現像プロセス後に感光ドラム表面にトナー画像を生成しているトナー６は、負極性の電荷を帯びている。従って、転写手段Ｔにおいて転写ローラ３に正極性の高圧バイアスを印加することで感光ドラム表面から用紙Ｐへとトナー画像の転写を行っている。この際、電流検知回路４Ｃの出力Ｉをモニタし８．５μＡの電流が流れるようにＰＷＭ信号のデューティーの調整を行う。すなわち、検出電圧としては基準電圧０．５Ｖに対して検出抵抗４７に８．５μＡが流れた時の電圧降下分が足された値となる。本実施例では抵抗４７の値として１００ｋΩを用い、検出電圧は１．３５Ｖとなる。ＣＰＵ４９にて１．３５Ｖを検知した時のＰＷＭデューティーを印加する転写バイアスの設定値とする。

次に、図２を参照して、転写ローラ３のクリーニング時の転写バイアス設定方法の説明を行う。

記録媒体、即ち、用紙Ｐが転写手段Ｔの位置を通過しない時（即ち、非通過期間）に転写ローラ３のクリーニングが行われる。このクリーニング時に転写ローラ３に印加するバイアスは、トナーの帯電極性と同じ負極性のバイアスである。ここで、トナー６は負の電荷を帯びているため、転写ローラ３に負極性のバイアスを印加することにより転写ローラ３に付着しているトナー６を感光ドラム１へ移動させることができる。そして、感光ドラム１上に移動したトナー６は、廃トナー容器５へと回収される。

この時に、転写ローラ３に印加をする転写バイアスの値は、次のようにして決める。即ち、電流検知回路４Ｃの出力Ｉをモニタし、図９のグラフで示すような感光ドラム１と転写ローラ３の間において電流の放電が起こっていない電流値である１μＡを検知するようＰＷＭ信号のデューティーの調整を行うことで決定をする。

つまり、検出電圧としては、基準電圧０．５Ｖに対して検出抵抗４７に１μＡが流れた時の電圧降下分が引かれた値の０．４Ｖとなる。ＣＰＵ４９にてこの０．４Ｖを検知した時のＰＷＭデューティーを印加する転写バイアスの設定値とする。このとき、感光ドラム１の表面電位は−６００Ｖ程度に帯電しており、転写バイアスはそれよりも−１００Ｖ程度大きい値、すなわち−７００Ｖ程度のバイアス設定となる。

図４に、転写ローラクリーニング時に転写ローラ３に印加をする転写バイアス値の設定手順を表すフローチャートを示す。

先ず、ＴｒＮＰＷＭ信号のデューティーを０％、検知電流Ｉの値を初期値（＝０）に設定する（Ｓ１）。これにより転写バイアスのレベルはゼロ付近に設定される。

次に、ＴｒＮＣＬＫ信号に３５ｋＨｚのクロック信号を入力する（Ｓ２）。このときＴｒＮＰＷＭのデューティーは０％なので転写出力は０Ｖとなる。そして、電流検知回路４Ｃでこの時に流れている電流の値Ｉをモニタする（Ｓ３）。モニタをした電流値（絶対値）Ｉが１μＡ以上であるかどうかの判断を行い（Ｓ４）、１μＡ以下ならばＴｒＮＰＷＭ信号のデューティーを０．８％（２／２５５％）増やし（Ｓ５）、再度電流値Ｉのモニタを行う（Ｓ４）。これを電流値（絶対値）Ｉが１μＡ以上となるまで繰り返し行う。電流値Ｉが１μＡ以上であると判断された時、そのときのＴｒＮＰＷＭ信号のデューティーを転写ローラクリーニング時のＴｒＮＰＷＭ信号の設定値とする（Ｓ６）。

以上のように、本実施例においては、転写手段Ｔは、出力を可変することが可能な負極性の転写バイアス回路４Ｂを有する。この転写手段Ｔにおいて、転写ローラクリーニング時のバイアス値の設定を、転写バイアス回路を流れる電流の非放電の電流値である１μＡとなるＴｒＮＰＷＭ設定とする。

これにより、転写バイアス値が感光ドラム１の表面電位から−１００Ｖ程度低い電圧値に設定されるため、転写ローラ３上のトナーを感光ドラム１へ確実に移動させることができる。また、感光ドラム１と転写ローラ３の間において放電の起こらない電圧値に設定をしているため、感光ドラム１の表面電位は転写バイアス値によって影響を与えられることはない。

従って、感光ドラム１へ移動したトナーは、感光ドラム１の表面電位との反発力により剥がれ落ちることなく廃トナー容器５まで確実に運ばれる。

これらのことにより、用紙の裏汚れや、装置内部でのトナー飛散を抑制することができる。

実施例２
次に、本発明に係る画像形成装置の第２の実施例について説明する。

本実施例においても、画像形成装置及び転写バイアス発生手段は、実施例１にて図１及び図３を参照して説明したのと同様の画像形成装置１００及び転写バイアス発生手段４の構成とされる。従って、画像形成装置１００及び転写バイアス発生手段４は、実施例１の説明を援用し、ここでの再度の説明は省略する。

本実施例においても、正極性バイアス回路４Ａの動作は、実施例１で記載した正極性バイアス回路４Ａの動作と同様の動作を行う。負極性バイアス回路４Ｂの動作も、実施例１で記載した負極性バイアス回路４Ｂの動作と同様の動作を行う。また、転写バイアス回路を流れる電流の検知を行う電流検知回路４Ｃの動作も、実施例１で記載した電流検知回路４Ｃの動作と同様の動作を行う。

次に、プリント時の転写バイアス設定方法の説明を行う。

プリント時に転写ローラ３に印加するバイアスは正極性のバイアスである。また、現像プロセス後に感光ドラム表面にトナー画像を生成しているトナー６は、負の電荷を帯びている。従って、転写手段Ｔにおいて転写ローラ３に正極性の高圧バイアスを印加することで感光ドラム表面から用紙へとトナー画像の転写を行っている。この際、電流検知回路４Ｃの出力Ｉをモニタし、８．５μＡの電流が流れるようにＰＷＭ信号のデューティーの調整を行う。すなわち、検出電圧としては基準電圧０．５Ｖに対して検出抵抗４７に８．５μＡが流れた時の電圧降下分が足された値となる。本実施形では抵抗４７の値として１００ｋΩを用い、検出電圧は１．３５Ｖとなる。ＣＰＵ４９にて１．３５Ｖを検知した時のＰＷＭデューティーを印加する転写バイアスの設定値とする。

次に、転写ローラ３のクリーニング時の転写バイアス設定方法の説明を行う。クリーニング時に転写ローラ３に印加するバイアスは負極性のバイアスである。

ここで、トナー６は、負の電荷を帯びているため、転写ローラ３に負極性のバイアスを印加することにより転写ローラ３に付着しているトナー６を感光ドラム１へ移動させることができる。そして感光ドラム１上に移動したトナー６は、廃トナー容器５へと回収される。

この時に、転写ローラ３に印加をする転写バイアスの値は、電流検知回路４Ｃの出力Ｉをモニタし、図９のグラフで示すような転写バイアスに対する電流値の傾きである△ｄが感光ドラム１と転写ローラ３の間において電流の放電が起こっていない領域での△ｄ１から放電が起こっている領域での△ｄ２へと変化するポイントを検知するようＰＷＭ信号のデューティーの調整を行うことで決定をする。

すなわち、転写バイアスの値を徐々に大きくしていき、電流の放電が開始することにより電流値の傾きが△ｄ１＝０．０６から△ｄ２＝０．６へと変化するポイントを検出する。

よって、ＣＰＵ４９にて電流値の傾きが△ｄ２＝０．６となったことを検知した直前のＰＷＭデューティーを印加する転写バイアスの設定値とする。このとき感光ドラムの表面電位は−６００Ｖ程度に帯電しており、転写バイアスはそれよりも−１００Ｖ程度大きい値、すなわち−７００Ｖ程度のバイアス設定となる。

図５に転写ローラクリーニング時に転写ローラに印加をする転写バイアス値の設定手順を表すフローチャートを示す。

先ず、ＴｒＮＰＷＭ信号のデューティーを０％、検知電流Ｉ１、Ｉ２の値を初期値（＝０）に設定する（Ｓ７）。これにより転写バイアスのレベルはゼロ付近に設定される。

次に、ＴｒＮＣＬＫ信号に３５ｋＨｚのクロック信号を入力する（Ｓ８）。このときＴｒＮＰＷＭのデューティーは０％なので転写出力は０Ｖとなる。そして、電流検知回路４Ｃでこの時に流れている電流の値Ｉ１をモニタする（Ｓ９）。モニタをした電流値からその時に印加をしている転写バイアスに対する電流の傾き△ｄを算出し、それが０．６以上であるかどうかの判断を行う（Ｓ１０）。０．６以下ならば電流値Ｉ２にＩ１の値を代入し（Ｓ１１）、ＴｒＮＰＷＭ信号のデューティーを０．８％（２／２５５％）増やして（Ｓ１２）、再度電流値Ｉ１のモニタを行い傾き△ｄの判断を行う（Ｓ１０）。これを電流値の傾き△ｄが０．６以上となるまで繰り返し行う。電流値の傾き△ｄが０．６以上であると判断された時、１ステップ前の電流値Ｉ２を検知したときのＴｒＮＰＷＭ信号のデューティーを転写ローラクリーニング時のＴｒＮＰＷＭ信号の設定値とする（Ｓ１３）。

以上のように、本実施例においては、転写手段Ｔは、出力を可変することが可能な負極性の転写バイアス回路有する。この転写手段Ｔにおいて、転写ローラクリーニング時のバイアス値の設定を、転写バイアス回路を流れる電流の非放電領域と放電領域での転写バイアスに対する電流値の傾きの違いにより行う。具体的には電流値の傾きが０．６となるＴｒＮＰＷＭ設定とする。

これにより、転写バイアス値が感光ドラム１の表面電位から−１００Ｖ程度低い電圧値に設定されるため、転写ローラ上のトナーを感光ドラム１へ確実に移動させることがきる。また、感光ドラム１と転写ローラ３の間において放電の起こらない電圧値に設定をしているため、感光ドラム１の表面電位は転写バイアス値によって影響を与えられることはない。

これらのことにより、用紙の裏汚れや、装置内部でのトナー飛散を防止する事が出来る。

実施例３
次に、本発明に係る画像形成装置の第３の実施例について説明する。

本実施例においても、画像形成装置は、実施例１にて図１を参照して説明したと同様の画像形成装置の構成とされる。従って、画像形成装置は、実施例１の説明を援用し、ここでの再度の説明は省略する。

本実施例における転写バイアス発生手段４の構成を図６に示す。本実施例にて、転写バイアス発生手段４は、正極性バイアス回路４Ａ、負極性バイアス回路４Ｂ、及び、電流検知手段としての電流検知回路４Ｃにて構成される。

図６において、転写バイアス発生手段４は、電気回路構成部材として、
・高圧トランス１９、３３、
・トランジスタ１８、
・ＦＥＴ９、３１、
・高圧ダイオード２０、３４、
・ダイオード１５、
・オペアンプ１３、４４、
・コンデンサ１０、１２、１６、３２、３８、４６、４８、５７、
・コントローラ（ＣＰＵ）４９、
・抵抗７、８、１１、１４、１７、２９、３０、３５、３６、３７、３９、４０、４１、４２、４３、４５、４７、５６、
を備えている。

転写バイアス発生手段４からの転写高圧出力は、正極性及び負極性の直流成分のバイアス５４であり、正極性の直流電圧のレベルのみを可変することを可能とし、負極性の直流電圧のレベルは一定とした構成となっている。

ここで、正極性バイアス回路４Ａの動作は、実施例１で記載した正極性バイアス回路４Ａの動作と同様の動作を行う。

次に、図６を用いて負極性バイアス回路４Ｂの動作説明を行う。

負極性バイアスの電圧は、一定電圧としているため、２４Ｖが直接高圧トランス３３の一次側の電圧となっている。また、高圧トランス３３の駆動を行っている信号は、クロック信号であるＴｒＮＣＬＫ５３である。ＣＰＵ４９からのクロック信号ＴｒＮＣＬＫ５３により高圧トランスのスイッチング駆動を行うことで一次側の電圧が高圧トランス３３により増幅され出力される。ここで二次側に出力される高圧出力は、高圧トランス３３の巻線の巻方向及び、巻数比に応じた負極性の出力となる。

次に、転写バイアス回路を流れる電流の検知を行う電流検知回路４Ｃの動作は、実施例１で記載した電流検知回路４Ｃの動作と同様の動作を行う。

プリント時の転写バイアス設定方法の説明を行う。

プリント時に転写ローラ３に印加するバイアスは正極性のバイアスである。また、現像プロセス後に感光ドラム表面にトナー画像を生成しているトナー６は、負の電荷を帯びている。従って、転写手段Ｔにおいて転写ローラ３に正極性の高圧バイアスを印加することで感光ドラム表面から用紙Ｐへとトナー画像の転写を行っている。この際、電流検知回路４Ｃの出力Ｉをモニタし、８．５μＡの電流が流れるようにＰＷＭ信号のデューティーの調整を行う。すなわち、検出電圧としては基準電圧０．５Ｖに対して検出抵抗４７に８．５μＡが流れた時の電圧降下分が足された値となる。本実施例では抵抗４７の値として１００ｋΩを用い、検出電圧は１．３５Ｖとなる。ＣＰＵ４９にて１．３５Ｖを検知した時のＰＷＭデューティーを印加する転写バイアスの設定値とする。

ここで、トナー６は、負の電荷を帯びているため、転写ローラ３に負極性のバイアスを印加することにより転写ローラ３に付着しているトナー６を感光ドラム１へ移動させることができる。そして、感光ドラム１上に移動したトナー６は、廃トナー容器５へと回収される。この時に転写ローラ３に印加をする転写バイアスの値は、電流検知回路４Ｃの出力Ｉをモニタし、図９のグラフで示すような感光ドラム１と転写ローラ３の間において電流の放電が起こっていない領域の電流値である１μＡを検知するようＰＷＭ信号のデューティーの調整を行うことで決定をする。但し、負極性バイアスは可変ではなく一定電圧出力となっているため、電圧レベルが可変である正極性バイアスを重畳して印加することで電圧レベルの調整を行う。

この時の検出電圧としては、基準電圧０．５Ｖに対して検出抵抗４７に１μＡが流れた時の電圧降下分が引かれた値の０．４Ｖとなる。ＣＰＵ４９にて０．４Ｖを検知した時のＰＷＭデューティーを印加する転写バイアスの設定値とする。このとき感光ドラムの表面電位は−６００Ｖ程度に帯電しており、転写バイアスはそれよりも−１００Ｖ程度大きい値、すなわち−７００Ｖ程度のバイアス設定となる。

図７に、転写ローラクリーニング時に転写ローラに印加印加をする転写バイアス値の設定手順を表すフローチャートを示す。

先ず、ＴｒＰＰＷＭ信号のデューティーを４８％、検知電流Ｉの値を初期値（＝０）に設定する（Ｓ１４）。これにより転写バイアスのレベルはゼロ付近に設定される。

次に、ＴｒＰＣＬＫ及びＴｒＮＣＬＫ信号それぞれに３５ｋＨｚのクロック信号を入力する（Ｓ１５）。このときＴｒＰＰＷＭのデューティー４８％に対応した正極性出力は＋２５００Ｖとなり、一方負極性出力は−２５００Ｖの一定出力となる。すなわち、転写出力としては正／負極性出力を足し合わせた０Ｖの出力となる。そして、電流検知回路４Ｃでこの時に流れている電流の値Ｉをモニタする（Ｓ１６）。モニタをした電流値（絶対値）Ｉが１μＡ以上であるかどうかの判断を行い（Ｓ１７）、１μＡ以下ならばＴｒＰＰＷＭ信号のデューティーを０．８％（２／２５５％）減らして（Ｓ１８）、再度電流値Ｉのモニタを行う（Ｓ１７）。これを電流値（絶対値）Ｉが１μＡ以上となるまで繰り返し行う。電流値Ｉが１μＡ以上であると判断された時、そのときのＴｒＰＰＷＭ信号のデューティーを転写ローラクリーニング時のＴｒＰＰＷＭ信号の設定値とする（Ｓ１９）。

以上のように、本実施例においては、出力が非可変である一定電圧出力の負極性の転写バイアス回路４Ｂ有する転写手段Ｔにおいて、負極性バイアスの電圧レベルの調整を行うために正極性バイアスを重畳して印加している。そして、転写ローラクリーニング時のバイアス値の設定を、転写バイアス回路を流れる電流の非放電領域の電流値である１μＡとなるＴｒＰＰＷＭ設定とする。

これにより、転写バイアス値が感光ドラムの表面電位から−１００Ｖ程度高い電圧値に設定されるため、転写ローラ上のトナーを感光ドラムへ確実に移動させることができる。また、感光ドラム１と転写ローラ３の間において放電の起こらない電圧値に設定をしているため、感光ドラム１の表面電位は転写バイアス値によって影響を与えられることはない。

従って、感光ドラム１へ移動したトナーは、感光ドラム１の表面電位との反発力により剥がれ落ちることなく廃トナー容器まで確実に運ばれる。

実施例４
次に、本発明に係る画像形成装置の第４の実施例について説明する。

本実施例においても、画像形成装置は、実施例１にて図１を参照して説明したと同様の画像形成装置の構成とされる。従って、画像形成装置は、実施例１の説明を援用し、ここでの再度の説明は省略する。また、本実施例における転写バイアス発生手段は、実施例３にて説明した図６に示す転写バイアス発生手段４とされる。従って、転写バイアス発生手段４は、実施例３の説明を援用し、ここでの再度の説明は省略する。

転写バイアス発生手段４からの転写高圧出力は、正極性及び負極性の直流成分のバイアス４７であり、正極性の直流電圧のレベルのみを可変することを可能とし、負極性の直流電圧のレベルは一定とした構成となっている。

次に、負極性バイアス回路４Ｂの動作は、実施例３で記載した負極性バイアス回路４Ｂの動作と同様の動作を行う。

プリント時の転写バイアス設定方法の説明を行う。

プリント時に転写ローラ３に印加するバイアスは正極性のバイアスである。また、現像プロセス後に感光ドラム表面にトナー画像を生成しているトナー６は負の電荷を帯びている。従って、転写手段Ｔにおいて転写ローラ３に正極性の高圧バイアスを印加することで感光ドラム表面から用紙Ｐへとトナー画像の転写を行っている。この際、電流検知回路４Ｃの出力Ｉをモニタし８．５μＡの電流が流れるようにＰＷＭ信号のデューティーの調整を行う。

すなわち、検出電圧としては基準電圧０．５Ｖに対して検出抵抗４７に８．５μＡが流れた時の電圧降下分が足された値となる。本実施例では抵抗４７の値として１００ｋΩを用い、検出電圧は１．３５Ｖとなる。ＣＰＵ４９にて１．３５Ｖを検知した時のＰＷＭデューティーを印加する転写バイアスの設定値とする。

ここで、トナー６は、負の電荷を帯びているため、転写ローラ３に負極性のバイアスを印加することにより転写ローラ３に付着しているトナー６を感光ドラム１へ移動させることができる。そして感光ドラム１上に移動したトナー６は、廃トナー容器５へと回収される。この時に、転写ローラ３に印加をする転写バイアスの値は、電流検知回路の出力Ｉをモニタし、図９のグラフで示すような転写バイアスに対する電流値の傾きである△ｄが感光ドラム１と転写ローラ３の間において電流の放電が起こっていない領域での△ｄ１から放電が起こっている領域での△ｄ２へと変化するポイントを検知するようＰＷＭ信号のデューティーの調整を行うことで決定をする。但し、負極性バイアスは可変ではなく一定電圧出力となっているため、電圧レベルが可変である正極性バイアスを重畳して印加することで電圧レベルの調整を行う。

すなわち、転写バイアスの値を徐々に大きくしていき、電流の放電が開始することにより電流値の傾きが△ｄ１＝０．０６から△ｄ２＝０．６へと変化するポイントを検出する。よって、ＣＰＵ４９にて電流値の傾きが△ｄ２＝０．６となったことを検知した直前のＰＷＭデューティーを印加する転写バイアスの設定値とする。このとき感光ドラムの表面電位は−６００Ｖ程度に帯電しており、転写バイアスはそれよりも−１００Ｖ程度大きい値、すなわち−７００Ｖ程度のバイアス設定となる。

図８に、転写ローラクリーニング時に転写ローラに印加をする転写バイアス値の設定手順を表すフローチャートを示す。

先ず、ＴｒＰＰＷＭ信号のデューティーを４８％、検知電流Ｉ１、Ｉ２の値を初期値（＝０）に設定する（Ｓ２０）。これにより転写バイアスのレベルはゼロ付近に設定される。

次に、ＴｒＰＣＬＫ及びＴｒＮＣＬＫ信号それぞれに３５ｋＨｚのクロック信号を入力する（Ｓ２１）。このときＴｒＰＰＷＭのデューティー４８％に対応した正極性出力は＋２５００Ｖとなり、一方負極性出力は−２５００Ｖの一定出力となる。

すなわち、転写出力としては正／負極性出力を足し合わせた０Ｖの出力となる。そして、電流検知回路４Ｃでこの時に流れている電流の値Ｉ１をモニタする（Ｓ２２）。モニタをした電流値からその時に印加をしている転写バイアスに対する電流の傾き△ｄを算出し、それが０．６以上であるかどうかの判断を行う（Ｓ２３）。０．６以下ならば電流値Ｉ２にＩ１の値を代入し（Ｓ２４）、ＴｒＰＰＷＭ信号のデューティーを０．８％（２／２５５％）減らして（Ｓ２５）再度電流値Ｉ１のモニタを行い傾き△ｄの判断を行う（Ｓ２３）。

これを電流値の傾き△ｄが０．６以上となるまで繰り返し行う。電流値の傾き△ｄが０．６以上であると判断された時、１ステップ前の電流値Ｉ２を検知したときのＴｒＰＰＷＭ信号のデューティーを転写ローラクリーニング時のＴｒＰＰＷＭ信号の設定値とする（Ｓ２６）。

以上のように、本実施例においては、出力が非可変である一定電圧出力の負極性の転写バイアス回路４Ｂを有する転写手段Ｔにおいて、負極性バイアスの電圧レベルの調整を行うために正極性バイアスを重畳して印加している。そして、転写ローラクリーニング時のバイアス値の設定を、転写バイアス回路を流れる電流の非放電領域と放電領域での転写バイアスに対する電流値の傾きの違いにより行う。

具体的には、電流値の傾きが０．６となるＴｒＰＰＷＭ設定とする。これにより、転写バイアス値が感光ドラム１の表面電位から−１００Ｖ程度低い電圧値に設定されるため、転写ローラ上のトナーを感光ドラム１へ確実に移動させることができる。

また、感光ドラム１と転写ローラ３の間において放電の起こらない電圧値に設定をしているため、感光ドラム１の表面電位は転写バイアス値によって影響を与えられることはない。

これらのことにより、用紙の裏汚れや、装置内部でのトナー飛散を防止することができる。

１感光ドラム（像担持体）
３転写ローラ（転写部材）
４転写バイアス発生手段
４９コントローラ（ＣＰＵ）
５４転写高圧出力
５５転写回路電流
１００画像形成装置
１０１レーザスキャナ（静電潜像形成手段）
１０６現像装置（現像手段）
１０７帯電ローラ（帯電手段）
Ｐ用紙
Ｔ転写手段

Claims

トナー画像を担持する像担持体と、前記像担持体のトナー画像を転写位置で記録媒体に転写する転写部材と、前記転写部材にバイアスを印加するバイアス発生手段と、を有し、前記バイアス発生手段から前記転写部材にトナーの帯電極性とは逆極性のバイアスが印加されることで前記転写が行われ、前記転写位置を前記記録媒体が通過していない非通過期間に前記バイアス発生手段から前記転写部材にトナーの帯電極性と同極性のバイアスが印加されることで前記転写部材のクリーニングが行われる画像形成装置において、
前記バイアス発生手段から印加されたバイアスにより前記像担持体と前記転写部材の間に流れる電流を検知する電流検知手段を有し、
前記バイアス発生手段は、トナーの帯電極性とは逆極性のバイアスを出力する回路であって出力するバイアスが可変の第１の回路と、トナーの帯電極性と同極性のバイアスを出力する回路であって出力するバイアスが一定の第２の回路と、を備え、前記転写を行う際には前記第１の回路からのトナーの帯電極性とは逆極性のバイアスを前記転写部材に印加し、前記転写部材のクリーニングを行う際にはトナーの帯電極性と同極性であって前記第１の回路からのバイアスと前記第２の回路からのバイアスとを重畳した重畳バイアスを前記転写部材に印加するようになっており、
前記非通過期間に、前記第１の回路からのバイアスを変更することによって前記重畳バイアスを変化させ、前記重畳バイアスを前記転写部材に印加して前記電流検知手段により所定電流値を検知することで、前記転写部材のクリーニング時において前記バイアス発生手段から前記転写部材に印加する前記重畳バイアスを決定することを特徴とする画像形成装置。
前記所定電流値は、前記像担持体と前記転写部材の間において放電を起こさないように予め設定された値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。
前記非通過期間に、絶対値が順次小さくなるように複数段階に変化させた前記第１の回路からの各バイアスと前記第２の回路からのバイアスとが重畳された、絶対値が順次大きくなる前記重畳バイアスを前記転写部材に順次印加して行き、前記電流検知手段により前記所定電流値を検知した際の前記重畳バイアスを前記転写部材のクリーニング時において前記バイアス発生手段から前記転写部材に印加する前記重畳バイアスとして決定することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。