JP5958184B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体に形成された現像剤像をシートに転写する転写手段を備えた画像形成装置に関する。

従来、連続印刷において、用紙の後端部と感光体ドラムとの間で起こる放電を抑制するとともに、感光体ドラムの表面電位の変化により生じる濃度ムラを抑える技術が知られている（特許文献１参照）。具体的に、この技術では、用紙の後端部が転写位置を抜ける前に転写バイアスをＯＦＦにすることで、用紙の後端部が感光体ドラムと転写ローラの間の転写位置を抜ける際に後端部と感光体ドラムとの間で起こる放電を抑制している。

なお、このように転写バイアスをＯＦＦにすると、転写バイアスのＯＦＦにより感光体ドラムの表面の一部（ＯＦＦの影響を受ける部位）の電位が他の部位より絶対値が高くなり、その結果濃度ムラが生じるという問題がある。詳しくは、絶対値が高くなった部位を露光しても露光後の部位の表面電位が他の露光部位（通常の表面電位となる部位を露光した後の部位）よりも高くなるので、露光後の部位に現像剤が載らず、濃度ムラが生じる。

これに対し、従来技術では、転写バイアスのＯＦＦに対応した感光体ドラムの領域（転写バイアスがＯＦＦの間転写位置を通過する領域）が、現像ローラに到達したときに、現像バイアスを通常の現像バイアスよりも僅かに大きくしている。これにより、感光体ドラムの表面電位が高くなった部分（詳しくは露光された部分）に対して大きな現像バイアスによりトナーを供給することができるので、表面電位が高くなった部分に対して確実にトナーを載せることができ、濃度ムラを抑えることが可能となっている。

特開２００４−１７０９６８号公報

しかしながら、従来技術において、温度や湿度が変化した場合には、濃度ムラが起こる可能性があった。
これは、温湿度の変化により、目標の転写バイアスまでの立ち上がり時間や立下り時間（勾配）が変動するためである。より具体的には、転写バイアスを通常の転写バイアスからＯＦＦに切り替えてから再び通常の転写バイアスに戻すまでの時間（以下、「転写バイアス変更時間」という。）は、温湿度が低くなる程、長くなるようになっている。

一方、現像バイアスを通常の現像バイアスからそれよりも僅かに大きな現像バイアスに切り替えてから再び通常の現像バイアスに戻すまでの時間（以下、「現像バイアス変更時間」という。）は、前述した転写バイアス変更時間と同様に、温湿度が低くなる程長くなるが、現像バイアスの変化量が転写バイアスの変化量よりも極めて小さいことにより、温湿度による影響は少ない。そのため、温湿度の変化により、温湿度の影響を大きく受ける転写バイアス変更時間と、温湿度の影響が少ない現像バイアス変更時間とに差ができる場合があり、この場合には、感光体ドラムの表面電位が高くなった部分の一部に対してトナーを載せることができなくなり、濃度ムラが生じるといった問題があった。

そこで、本発明は、温湿度の変化があった場合であっても、用紙（シート）の後端部と感光体ドラム（像担持体）との間の放電を抑えるための転写バイアスの制御に起因した濃度ムラを抑えることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体に供給するための現像剤を担持する現像剤担持体と、前記像担持体と対向するように配置され、前記像担持体に形成された現像剤像を当該像担持体との間を通過するシートに転写する転写手段と、温度および湿度を検知する検知手段とを備える。
さらに、画像形成装置は、前記シートの後端部が前記像担持体と前記転写手段との間を通過するときに、前記転写手段に印加する転写バイアスを、前記シートの後端部が前記像担持体と前記転写手段との間を通過する以前の第１の転写バイアスの絶対値よりも小さい第２の転写バイアスに変更するとともに、前記転写バイアスが前記第２の転写バイアスであるときに前記転写手段を通過した前記像担持体上の領域が前記現像剤担持体を通過するときに、前記領域が前記現像剤担持体を通過する以前の第１の現像バイアスの絶対値よりも大きい第２の現像バイアスを前記現像剤担持体に印加する制御装置と、を備える。
そして、前記制御装置は、前記第１の現像バイアスから前記第２の現像バイアスに変更する第１時間または前記第２の現像バイアスから前記第１の現像バイアスに変更する第２時間を、前記検知手段で検出した温度および湿度が低い程、長い時間に設定するように構成されている。

この構成によれば、温度および湿度が低くなり、第１の転写バイアスから第２の転写バイアスに変更した後再度第１の転写バイアスに戻るまでの時間（転写バイアス変更時間）が長くなった場合には、これに対応するように、第１の現像バイアスから第２の現像バイアスに変更する第１時間または第２の現像バイアスから第１の現像バイアスに変更する第２時間が長くなる。これにより、第１の現像バイアスから第２の現像バイアスに変更した後再度第１の現像バイアスに戻るまでの時間（現像バイアス変更時間）を、転写バイアス変更時間に近づけることができるので、現像剤担持体から像担持体へ良好に現像剤を供給することができ、濃度ムラを抑えることができる。

また、本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体の表面電位を調整可能な表面電位調整手段と、前記像担持体と対向するように配置され、前記像担持体に形成された現像剤像を当該像担持体との間を通過するシートに転写する転写手段と、温度および湿度を検知する検知手段とを備える。
さらに、画像形成装置は、前記シートの後端部が前記像担持体と前記転写手段との間を通過するときに、前記転写手段に印加する転写バイアスを、前記シートの後端部が前記像担持体と前記転写手段との間を通過する以前の第１の転写バイアスの絶対値よりも小さい第２の転写バイアスに変更するとともに、前記転写バイアスが前記第２の転写バイアスであるときに前記転写手段を通過した前記像担持体上の領域が前記表面電位調整手段を通過するときに、前記領域の表面電位が当該領域よりも前記像担持体の回転方向下流側の下流側領域の表面電位に近づくように、当該領域の表面電位の変動に寄与する前記表面電位調整手段の制御量を第１制御量と第２制御量とで切り替える制御装置と、を備える。
そして、前記制御装置は、前記第１制御量から前記第２制御量に切り替える第３時間または前記第２制御量から前記第１制御量に切り替える第４時間を、前記検知手段で検出した温度および湿度が低い程、長い時間に設定するように構成されている。

このような構成の画像形成装置であっても、温度および湿度が低くなり、転写バイアス変更時間が長くなった場合には、これに対応するように、第１制御量から第２制御量に切り替える第３時間または第２制御量から第１制御量に切り替える第４時間が長くなる。これにより、第１の制御量から第２の制御量に変更した後再度第１の制御量に戻るまでの時間（制御量変更時間）を、転写バイアス変更時間に近づけることができるので、像担持体の表面電位に差ができるのを抑えることができ、濃度ムラを抑えることができる。

なお、本発明は、前記制御装置が、前記シートの後端部が前記像担持体と前記転写手段との間を通過するときに、前記転写手段への転写バイアスの印加を止めることで、前記第２の転写バイアスを０とするように構成されている場合に特に有効となる。

転写バイアスを０（ＯＦＦ状態）からＯＮ状態に変更する場合には、転写バイアスの値を単に変更するだけの場合よりも、低温・低湿環境下において立ち上がりが鈍くなって転写バイアス変更時間が長くなりやすいため、転写手段への転写バイアスの印加を止めることで第２の転写バイアスを０とする場合には本発明が特に有効となる。

また、本発明は、前記転写手段がイオン導電性のローラである場合に特に有効となる。

このようなイオン導電性のローラは、温湿度環境の変動によって抵抗値が変わって転写バイアス変更時間が変わりやすいため、本発明が特に有効となる。

また、前記した構成において、前記表面電位調整手段は、前記像担持体を帯電する帯電部材であってもよい。

本発明によれば、温湿度の変化があった場合でも、シートの後端部と像担持体との間の放電を抑えるための転写バイアスの制御に起因した濃度ムラを抑えることができる。

本発明の実施形態に係るカラープリンタの概略構成を示す図である。 バイアスを印加する装置や制御装置等を簡略的に示す図である。 用紙の後端部が転写ローラに到達した状態を示す図（ａ）と、後端領域が現像ローラに到達した状態を示す図（ｂ）である。 感光体ドラムの表面電位や各バイアスの変化を示すタイムチャートである。 温湿度に応じて各時間を設定するための表を示す図である。 転写バイアスの制御を示すフローチャートである。 現像バイアスの制御を示すフローチャートである。 放電抑制のために帯電バイアスを変更する形態を示すタイムチャートである。 帯電バイアスの制御を示すフローチャートである。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、まず、画像形成装置の一例としてのカラープリンタ１の概略構成を説明した後、本発明の特徴部分について説明する。

以下の説明において、方向は、カラープリンタ１を使用するユーザを基準にした方向で説明する。すなわち、図１における左側を「前」、右側を「後」とし、奥側を「左」、手前側を「右」とする。また、図１における上下方向を「上下」とする。

＜カラープリンタの全体構成＞
図１に示すように、カラープリンタ１は、本体筐体１０と、アッパーカバー１１と、用紙Ｓを供給する給紙部２０と、供給された用紙Ｓに画像を形成する画像形成部３０と、画像が形成された用紙Ｓを排出する排紙部９０とを主に備えている。

アッパーカバー１１は、本体筐体１０の上部に設けられ、後側の回動軸１２を中心として前側が本体筐体１０に対し上下に回動することで、本体筐体１０の上面に形成された開口１０Ａを開閉する。

給紙部２０は、本体筐体１０内の下部に設けられ、用紙Ｓを収容する給紙トレイ２１と、給紙トレイ２１から用紙Ｓを画像形成部３０に供給する用紙供給機構２２とを主に備えている。給紙トレイ２１内の用紙Ｓは、用紙供給機構２２によって１枚ずつ分離されて画像形成部３０に供給される。

画像形成部３０は、４つのＬＥＤユニット４０と、４つのプロセスユニット５０と、転写ユニット７０と、定着ユニット８０とを主に備えて構成されている。

ＬＥＤユニット４０は、アッパーカバー１１に保持部１４を介して揺動可能に支持されており、アッパーカバー１１を閉じた状態において感光体ドラム５１の上方に対向して配置される。このＬＥＤユニット４０は、画像データに基づいて先端の発光部（ＬＥＤ）が明滅することで、帯電後の感光体ドラム５１の表面を露光する。

プロセスユニット５０は、アッパーカバー１１と給紙トレイ２１との間で前後方向に沿って並列配置されており、アッパーカバー１１を開いたときに露出する本体筐体１０の開口１０Ａを通して、本体筐体１０に対し略上下方向に着脱可能となっている。

プロセスユニット５０は、像担持体の一例としての感光体ドラム５１と、帯電部材の一例としての帯電器５２と、現像剤担持体の一例としての現像ローラ５３と、供給ローラ５４と、層厚規制ブレード５５と、現像剤の一例としての正帯電性のトナーを収容するトナー収容部５６と、クリーニングローラ５７とを主に備えている。

プロセスユニット５０は、ブラック用、イエロー用、マゼンタ用およびシアン用の各色のトナーが入った５０Ｋ，５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃの符号で示すものが用紙Ｓの搬送方向上流からこの順で並んで配置されている。

感光体ドラム５１は、導電性を有する円筒状のドラム本体の表面（外周面）に感光層が形成されるとともに、ドラム本体に導通する回転軸が接地された公知の感光体である。

帯電器５２は、感光体ドラム５１の表面電位を調整可能な装置であり、各感光体ドラム５１に対応して設けられ、主に、ワイヤ電極５２１と、グリッド電極５２２とを有している。この帯電器５２は、帯電バイアス（電圧）が印加されることでコロナ放電を発生させ、対応する感光体ドラム５１の表面を現像ローラ５３に印加される現像バイアスよりも大きい正の電位に帯電させる。

現像ローラ５３は、各感光体ドラム５１に対応して設けられており、表面にトナーを担持している。この現像ローラ５３は、正の現像バイアスが印加された状態で感光体ドラム５１と摺接したときに、対応する感光体ドラム５１（感光体ドラム５１の表面のうち、露光によって表面電位が現像バイアスよりも小さくなった部分）にトナーを供給する。

クリーニングローラ５７は、各感光体ドラム５１に対応して設けられており、感光体ドラム５１に接触して感光体ドラム５１上の異物（紙粉やトナー等）を除去している。具体的に、通常の印刷制御時において、クリーニングローラ５７には、感光体ドラム５１の表面電位よりも小さなクリーニングバイアスが印加されている。

転写ユニット７０は、給紙トレイ２１とプロセスユニット５０との間に設けられ、駆動ローラ７１と、従動ローラ７２と、駆動ローラ７１と従動ローラ７２の間に張設された無端状の搬送ベルト７３と、転写手段の一例としての４つの転写ローラ７４とを主に備えている。搬送ベルト７３は、外側の面が各感光体ドラム５１に接しており、その内側には各転写ローラ７４が搬送ベルト７３を間に挟んで各感光体ドラム５１と対向するように配置されている。転写ローラ７４は、イオン導電性のローラで構成されている。

定着ユニット８０は、プロセスユニット５０および転写ユニット７０の後方に設けられ、加熱ローラ８１と、加熱ローラ８１と対向配置されて加熱ローラ８１を押圧する加圧ローラ８２とを主に備えている。

画像形成部３０では、感光体ドラム５１の表面が、帯電器５２により一様に帯電された後、ＬＥＤユニット４０により露光されることで、感光体ドラム５１上に画像データに基づく静電潜像が形成される。

また、トナー収容部５６内のトナーは、供給ローラ５４を介して現像ローラ５３に供給され、現像ローラ５３と層厚規制ブレード５５との間に進入して一定厚さの薄層として現像ローラ５３上に担持される。なお、このような過程において、トナーは、現像ローラ５３と供給ローラ５４の間や、現像ローラ５３と層厚規制ブレード５５の間などで正に摩擦帯電される。

そして、現像ローラ５３上に担持されたトナーが感光体ドラム５１の露光部分に供給されることで、静電潜像が可視像化され、感光体ドラム５１上にトナー像が形成される。その後、給紙部２０から供給された用紙Ｓが、感光体ドラム５１と搬送ベルト７３（負の転写バイアスが印加された転写ローラ７４）の間を搬送されることで、感光体ドラム５１上に形成されたトナー像が用紙Ｓ上に転写される。トナー像が転写された用紙Ｓは、加熱ローラ８１と加圧ローラ８２の間を搬送されることでトナー像が熱定着される。

排紙部９０は、定着ユニット８０から搬出された用紙Ｓを案内するための排紙経路９１と、用紙Ｓを搬送する複数の搬送ローラ９２とを主に備えている。トナー像が熱定着された用紙Ｓ（画像が形成された用紙Ｓ）は、搬送ローラ９２によって排紙経路９１を搬送され、本体筐体１０の外部に排出されて排紙トレイ１３上に載置される。

＜カラープリンタの詳細構成＞
図２に示すように、カラープリンタ１は、通紙センサ１１０と、検知手段の一例としての温湿度センサ１２０と、現像バイアス印加装置１３０と、転写バイアス印加装置１４０と、帯電バイアス印加装置１５０と、制御装置１６０とをさらに備えている。なお、図２では、便宜上、搬送ベルト７３を省略して図示している。

通紙センサ１１０は、図１に示すように、最も上流側の感光体ドラム５１の上流側に揺動可能に設けられており、用紙Ｓの先端により起立状態から倒されることで、用紙Ｓの先端の通過を検知する。また、用紙Ｓの下面によって通紙センサ１１０が傾いた状態で保持された状態から、用紙Ｓの後端が通紙センサ１１０から外れて通紙センサ１１０が再び起立状態に戻ったときに、用紙Ｓの後端の通過が検知される。

図２に示すように、温湿度センサ１２０は、温度および湿度を検知するセンサであり、本体筐体１０の適所に設けられている。

現像バイアス印加装置１３０は、現像ローラ５３に現像バイアスを印加する装置であり、制御装置１６０によって制御されるようになっている。

転写バイアス印加装置１４０は、転写ローラ７４に転写バイアスを印加する装置であり、制御装置１６０によって制御されるようになっている。また、転写バイアス印加装置１４０には、図示せぬ電流センサが設けられており、この電流センサにより転写ローラ７４に印加された転写バイアスが検出され、制御装置１６０に出力されるようになっている。
また、転写バイアス印加装置１４０には、ツェナーダイオードが設けられている。これにより、転写バイアス印加装置１４０が転写ローラ７４への転写バイアスの印加を０ＦＦした時に、感光体ドラム５１から電流が流れ込むことを防止している。

帯電バイアス印加装置１５０は、帯電器５２に帯電バイアスを印加する装置であり、制御装置１６０によって制御されるようになっている。

制御装置１６０は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェースなどを備えて構成されており、予め設定されたプログラムなどに従ってカラープリンタ１の各部を制御する。特に、本実施形態では、制御装置１６０は、通紙センサ１１０および温湿度センサ１２０からの信号に基づいて、転写バイアス印加装置１４０および現像バイアス印加装置１３０を制御している。

なお、本実施形態では、帯電バイアス印加装置１５０の制御は、公知の制御であるため、詳細な説明は省略する。

制御装置１６０は、図３（ａ）に示すように、用紙Ｓの後端部Ｓｂ（太線で示す部分）が感光体ドラム５１と転写ローラ７４との間を通過するときに、転写ローラ７４に印加する転写バイアスを、用紙Ｓの後端部Ｓｂが感光体ドラム５１と転写ローラ７４との間を通過する以前の第１の転写バイアス（−Ｉｔ１）の絶対値よりも小さい第２の転写バイアス（−Ｉｔ２）に変更するようになっている（図４参照）。これにより、用紙Ｓの後端部Ｓｂと感光体ドラム５１との間で発生する放電を抑制することが可能となっている。

ここで、制御装置１６０は、通紙センサ１１０からの信号に基づいて、用紙Ｓの後端部Ｓｂが感光体ドラム５１と転写ローラ７４との間に到達したか否かを判断することで、転写バイアスの切替を行うようになっている。詳しくは、制御装置１６０は、通紙センサ１１０によって用紙Ｓの先端または後端の通過を検知してからの経過時間が所定の時間になったか否かを判断することで、用紙Ｓの後端部Ｓｂが感光体ドラム５１と転写ローラ７４との間に到達したか否かを判断している。

また、制御装置１６０は、図３（ｂ）に示すように、転写バイアスが第２の転写バイアス（−Ｉｔ２）であるときに転写ローラ７４を通過した感光体ドラム５１上の領域、すなわち用紙Ｓの後端部Ｓｂに対応した領域（以下、「後端領域Ａｂ」という。）が現像ローラ５３を通過するときに、後端領域Ａｂ（太線で示す部分）が現像ローラ５３を通過する以前の第１の現像バイアスＶｄ１の絶対値よりも大きい第２の現像バイアスＶｄ２を現像ローラ５３に印加するようになっている（図４参照）。これにより、第２の転写バイアス（−Ｉｔ２）の印加により表面電位が高くなった感光体ドラム５１の一部に、現像ローラ５３から良好にトナーを供給することが可能となっている。

ここで、制御装置１６０は、通紙センサ１１０からの信号に基づいて、後端領域Ａｂが現像ローラ５３に到達したか否かを判断することで、現像バイアスの切替を行うようになっている。詳しくは、制御装置１６０は、例えば用紙Ｓの後端部Ｓｂが感光体ドラム５１と転写ローラ７４の間に到達してからの経過時間が所定の時間になったか否かを判断することで、後端領域Ａｂが現像ローラ５３に到達したか否かを判断している。

さらに、制御装置１６０は、第１の現像バイアスＶｄ１から第２の現像バイアスＶｄ２に変更する第１時間Ｔ１および第２の現像バイアスＶｄ２から第１の現像バイアスＶｄ１に変更する第２時間Ｔ２を、温湿度センサ１２０で検出した温度および湿度が低い程、長い時間に設定するように構成されている。具体的に、制御装置１６０は、温湿度センサ１２０で検出した温度および湿度と、図示せぬ記憶装置に記憶された図５に示す表とに基づいて、各時間Ｔ１，Ｔ２を設定している。

例えば、温度Ｔｈが１５℃〜２０℃で、湿度Ｈが４５％〜５５％の場合（常温常湿の環境下の場合）には、制御装置１６０は、図５の表より、各時間Ｔ１，Ｔ２をそれぞれ５ｍｓに設定する。また、これよりも低温低湿の環境下、例えば温度Ｔｈが１０℃以下で、湿度Ｈが２５％以下になった場合には、制御装置１６０は、図５の表より、各時間Ｔ１，Ｔ２をそれぞれ２５ｍｓに設定する。

なお、図５の表の数値は、実験やシミュレーション等により適宜決定される。具体的には、図４に示すように、環境の変化によって変化する転写バイアス変更時間（例えば実線で示す常温常湿時での時間ＴＣや、破線で示す低温低湿時での時間ＴＤ）と、現像バイアス変更時間（例えばＴＣ，ＴＤ）が同じ時間になるように、各時間Ｔ１，Ｔ２が設定されるようになっている。

ここで、「転写バイアス変更時間」とは、第１の転写バイアス（−Ｉｔ１）から第２の転写バイアス（−Ｉｔ２）に変更した後再度第１の転写バイアス（−Ｉｔ１）に戻るまでの時間をいい、「現像バイアス変更時間」とは、第１の現像バイアスＶｄ１から第２の現像バイアスＶｄ２に変更した後再度第１の現像バイアスＶｄ１に戻るまでの時間をいう。

なお、転写バイアスを第２の転写バイアス（−Ｉｔ２）に一定に保持する時間ＴＡや現像バイアスを第２の現像バイアスＶｄ２に一定に保持する時間ＴＢは、どの環境下でも同じ時間となるように設定されている。そして、様々な環境下に応じて、転写バイアスの上昇時・下降時の傾き（目標値に達するまでの時間）が変わるようになっており、これに対応するように、各時間Ｔ１，Ｔ２を設定している。

言い換えると、環境の変化に応じて転写バイアスの傾きは自然に変化させるが、現像バイアスの傾きは自然に変化させるのではなく、強制的に傾きが変わるように制御を行っている。このように環境の変化に応じて設定した各時間Ｔ１，Ｔ２によって強制的に傾きを変化させることで、例えば、常温常湿の転写バイアス変更時間（ＴＣ）がこれよりも長い低温低湿時の転写バイアス変更時間（ＴＤ）に変化した場合であっても、現像バイアス変更時間（ＴＣ）も同様にＴＤと略同じ長さにすることができる。そのため、現像ローラ５３から感光体ドラム５１へ良好に現像剤を供給することができ、濃度ムラを抑えることが可能となっている。

より詳しくは、制御装置１６０は、図６に示すフローチャートに従って転写バイアスの制御を実行し、図７に示すフローチャートに従って現像バイアスの制御を実行している。

＜転写バイアスの制御＞
図６に示すように、制御装置１６０は、まず、印刷指令があるか否かを判断する（Ｓ１）。ステップＳ１において印字指令がある場合には（Ｙｅｓ）、制御装置１６０は、通紙センサ１１０によって用紙Ｓの通過を検出したか否かを判断する（Ｓ２）。

ステップＳ２において用紙Ｓの通過を検出した場合には（Ｙｅｓ）、制御装置１６０は、転写バイアスを０（ＯＦＦ状態）から第１の転写バイアス（−Ｉｔ１）に変更する（Ｓ３）。ステップＳ３の後、制御装置１６０は、用紙Ｓの後端部Ｓｂが転写ローラ７４に到達したか否かを判断する（Ｓ４）。

ステップＳ４において用紙Ｓの後端部Ｓｂが転写ローラ７４に到達した場合には（Ｙｅｓ）、制御装置１６０は、転写バイアスを第１の転写バイアス（−Ｉｔ１）から第２の転写バイアス（−Ｉｔ２）に変化させる（Ｓ５）。ステップＳ５の後、制御装置１６０は、電圧センサからの情報に基づいて、転写バイアスが−Ｉｔ２になったか否かを監視し、−Ｉｔ２になってから一定時間ＴＡの間、転写バイアスを−Ｉｔ２に保持する（Ｓ６）。

ステップＳ６の後、制御装置１６０は、印刷制御が終了するか否か、詳しくは、印刷すべき次の用紙Ｓが存在するか否かを判断する（Ｓ７）。ステップＳ７において印刷制御が終了しない場合には（Ｎｏ）、制御装置１６０は、転写バイアスを−Ｉｔ２から−Ｉｔ１に戻して（Ｓ８）、ステップＳ４の処理に戻る。

ステップＳ７において印刷制御が終了する場合には（Ｙｅｓ）、制御装置１６０は、転写バイアスを−Ｉｔ２から０（ＯＦＦ状態）に戻して（Ｓ９）、本制御を終了する。

＜現像バイアスの制御＞
図７に示すように、制御装置１６０は、まず、印刷指令があるか否かを判断する（Ｓ１１１）。ステップＳ１１において印字指令がある場合には（Ｙｅｓ）、制御装置１６０は、現像バイアスを０（ＯＦＦ状態）から第１の現像バイアスＶｄ１に変更する（Ｓ１２）。

ステップＳ１２の後、制御装置１６０は、温湿度センサ１２０から温度および湿度を取得し（Ｓ１３）、これらの温度および湿度と図５に示す表に基づいて第１時間Ｔ１および第２時間Ｔ２を設定する（Ｓ１４）。ステップＳ１４の後、制御装置１６０は、印刷指令に基づいて、印刷枚数が複数であるか否かを判断する（Ｓ１５）。

ステップＳ１５において印刷枚数が複数である場合には（Ｙｅｓ）、制御装置１６０は、感光体ドラム５１の後端領域Ａｂ（用紙Ｓの後端部Ｓｂに対応する領域）が現像ローラ５３に到達したか否かを判断する（Ｓ１６）。ステップＳ１６において後端領域Ａｂが現像ローラ５３に到達した場合には（Ｙｅｓ）、制御装置１６０は、第１時間Ｔ１の間で現像バイアスを第１の現像バイアスＶｄ１から第２の現像バイアスＶｄ２に変更する（Ｓ１７）。

詳しくは、制御装置１６０は、ステップＳ１７において、微小時間の間に微小のバイアス量だけ現像バイアスが階段状に変化するように、複数の現像バイアスの目標値を設定している。つまり、単位時間ごとに（Ｖｄ２−Ｖｄ１）／Ｔ１ずつ現像バイアスが増加するようになっている。

ステップＳ１７の後、つまり、現像バイアスがＶｄ２になった後、制御装置１６０は、一定時間ＴＢの間、現像バイアスをＶｄ２に保持する（Ｓ１８）。ステップＳ１８の後、制御装置１６０は、第２時間Ｔ２の間で現像バイアスをＶｄ２からＶｄ１に変更する（Ｓ１９）。

なお、このステップＳ１９でも、ステップＳ１７の制御と同様に、制御装置１６０は、微小時間の間に微小のバイアス量だけ現像バイアスが階段状に変化するように、複数の現像バイアスの目標値を設定している。

ステップＳ１９の後、制御装置１６０は、印刷制御が終了するか否か、詳しくは、印刷すべき次の用紙Ｓが存在するか否かを判断する（Ｓ２０）。ステップＳ２０において印刷制御が終了していない場合には（Ｎｏ）、制御装置１６０は、ステップＳ１６の処理に戻る。

ステップＳ２０において印刷制御が終了する場合や（Ｙｅｓ）、ステップＳ１５において印刷枚数が１枚である場合には（Ｎｏ）、制御装置１６０は、現像バイアスをＶｄ１から０（ＯＦＦ状態）に戻して（Ｓ２２）、本制御を終了する。

次に、常温常湿時や低温低湿時において、ハーフトーン画像を２枚連続して印刷した場合の制御装置１６０の動作を、図４を参照して詳細に説明する。

図４に実線で示すように、常温常湿時において、制御装置１６０は、印刷指令を受けると（時刻ｔ１）、現像バイアスを０Ｖから第１の現像バイアスＶｄ１に変更するとともに、帯電バイアスを０Ｖから所定の帯電バイアスＶｅに変更する。

用紙Ｓの先端の通過を検知すると（時刻ｔ２）、制御装置１６０は、転写バイアスを０（ＯＦＦ状態）から−Ｉｔ１に変更する。そして、用紙Ｓの先端の通過を検知した後、所定のタイミングで（時刻ｔ３）、制御装置１６０は、１ページ目の印刷制御を開始する。

用紙Ｓの後端部Ｓｂが転写ローラ７４に到達すると（時刻ｔ４）、制御装置１６０は、転写バイアスを−Ｉｔ１から−Ｉｔ２に変更する。転写バイアスが−Ｉｔ２に到達すると（時刻ｔ５）、制御装置１６０は、一定時間ＴＡの間、転写バイアスを−Ｉｔ２に保持する。一定時間ＴＡが経過した後（時刻ｔ６）、制御装置１６０は、転写バイアスを−Ｉｔ２から−Ｉｔ１に戻す。

その後、感光体ドラム５１の後端領域Ａｂが現像ローラ５３に到達すると（時刻ｔ７）、制御装置１６０は、温湿度に基づいて設定した第１時間Ｔ１で、現像バイアスをＶｄ１からＶｄ２に変更する。第１時間Ｔ１の経過後（時刻ｔ８）、制御装置１６０は、一定時間ＴＢの間、現像バイアスをＶｄ２に保持する。

一定時間ＴＢの経過後（時刻ｔ９）、制御装置１６０は、温湿度に基づいて設定した第２時間Ｔ２で、現像バイアスをＶｄ２からＶｄ１に戻す。その後は、最終ページ（図では２ページ目）の印刷制御が完了すると（時刻ｔ１０）、制御装置１６０は、転写バイアスを一定時間ＴＡの間−Ｉｔ２に保持した後で、−Ｉｔ２から０（ＯＦＦ状態）に戻す（時刻ｔ１１）。

そして、転写バイアスをＯＦＦ状態にした後、所定のタイミングで（時刻ｔ１２）、制御装置１６０は、現像バイアスをＶｄ１から０（ＯＦＦ状態）に戻すとともに、帯電バイアスをＶｅから０（ＯＦＦ状態）に戻す。

そして、図４に破線で示すように、低温低湿時においては、転写バイアスを−Ｉｔ１から−Ｉｔ２（または−Ｉｔ２から−Ｉｔ１）に切り替えるときの傾きが、常温常湿時（実線）よりも、小さく（緩やかに）なり、転写バイアス変更時間が常温常湿時のＴＣよりも長いＴＤとなる。

これに対し、本実施形態では、現像バイアスを変化させる時間（第１時間Ｔ１および第２時間Ｔ２）を常温常湿時よりも低温低湿時の方が長くなるように設定するので、低温低湿時の現像バイアス変更時間を、低温低湿時の転写バイアス変更時間と同じ時間ＴＤとすることができる。そのため、転写バイアス変更時間ＴＤに対応した長さとなる感光体ドラム５１の後端領域Ａｂのすべて（詳しくは、後端領域Ａｂのうち露光された部分）に対して、大きな第２の現像バイアスＶｄ２によってトナーを良好に供給することができるので、濃度ムラを抑えることができる。

特に、本実施形態では、転写ローラ７４がイオン導電性のローラ、すなわち、温湿度環境の変動によって抵抗値が変わりやすい材料であるため、温湿度の変化によって転写バイアス変更時間が変わりやすいが、このような構造に本発明を適用することで、本発明の効果をより有効に発揮することが可能となっている。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。以下の説明においては、前記実施形態と略同様の構造となる部材には同一の符号を付し、その説明は省略する。

前記実施形態では、用紙Ｓの後端部Ｓｂと感光体ドラム５１間の放電を抑えるために現像バイアスを変更するように構成したが、本発明はこれに限定されず、例えば感光体ドラム５１の表面電位を調整する表面電位調整手段の制御量を変更するように構成してもよい。具体的に、表面電位調整手段として前述した帯電器５２を用いた場合には、図８に示すように、帯電器５２の制御量である帯電バイアスを変更してもよい。

具体的には、制御装置１６０は、前述した感光体ドラム５１上の後端領域Ａｂが帯電器５２を通過するときに、後端領域Ａｂの表面電位が当該後端領域Ａｂよりも感光体ドラム５１の回転方向下流側の下流側領域の表面電位に近づくように、当該後端領域Ａｂの表面電位の変動に寄与する帯電バイアスを第１の帯電バイアスＶｅ１と第２の帯電バイアスＶｅ２とで切り替えるように構成されている。そして、制御装置１６０は、第１の帯電バイアスＶｅ１から第２の帯電バイアスＶｅ２に切り替える第３時間Ｔ３および第２の帯電バイアスＶｅ２から第１の帯電バイアスＶｅ１に切り替える第４時間Ｔ４を、温湿度センサ１２０で検出した温度および湿度が低い程、長い時間に設定するように構成されている。

詳しくは、制御装置１６０は、図９に示すフローチャートに基づいて帯電バイアスの制御を実行する。ここで、図９のフローチャートは、図７のフローチャートにおける第１の現像バイアスＶｄ１、第２の現像バイアスＶｄ２、第１時間、第２時間、現像ローラ、一定時間ＴＢをそれぞれ、第１の帯電バイアスＶｅ１、第２の帯電バイアスＶｅ２、第３時間、第４時間、帯電器、一定時間ＴＥに変更したものである。なお、図７のフローチャートと同様のステップについては同一の符号を付し、説明を省略する。

制御装置１６０は、ステップＳ１１でＹｅｓと判定すると、帯電バイアスを０（ＯＦＦ状態）から第１の帯電バイアスＶｅ１に変更し（Ｓ１１２）、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３の後、制御装置１６０は、温湿度に基づいて第３時間Ｔ３および第４時間Ｔ４を設定する（Ｓ１１４）。

ステップＳ１１４の後、制御装置１６０は、ステップＳ１５に進み、このステップＳ１５でＹｅｓと判定すると、後端領域Ａｂが帯電器５２に到達したか否かを判断する（Ｓ１１６）。

ステップＳ１１６において後端領域Ａｂが帯電器５２に到達した場合には（Ｙｅｓ）、制御装置１６０は、第３時間Ｔ３の間で帯電バイアスを第１の帯電バイアスＶｅ１から第２の帯電バイアスＶｅ２に変更する（Ｓ１１７）。ステップＳ１１７の後、つまり、帯電バイアスがＶｅ２になった後、制御装置１６０は、一定時間ＴＥの間、帯電バイアスをＶｅ２に保持する（Ｓ１１８）。

ステップＳ１１８の後、制御装置１６０は、第４時間Ｔ４の間で帯電バイアスをＶｅ２からＶｅ１に変更する（Ｓ１１９）。ステップＳ１１９の後、制御装置１６０は、ステップＳ２０，Ｓ２１の処理を実行し、ステップＳ２１の後のステップＳ１２２において、帯電バイアスをＶｅ１から０（ＯＦＦ状態）に変更する。

これによれば、温湿度が低くなって転写バイアス変更時間が長くなった場合には、これに対応するように、第１の帯電バイアスＶｅ１から第２の帯電バイアスＶｅ２に切り替える第３時間Ｔ３および第２の帯電バイアスＶｅ２から第１の帯電バイアスＶｅ１に切り替える第４時間Ｔ４が長くなる。そのため、第１の帯電バイアスＶｅ１から第２の帯電バイアスＶｅ２に変更した後再度第１の帯電バイアスＶｅ１に戻るまでの時間（帯電バイアス変更時間）を、転写バイアス変更時間に近づけることができるので、感光体ドラム５１の表面電位に差ができるのを抑えることができ（図８参照）、濃度ムラを抑えることができる。

前記実施形態では、帯電部材として帯電器５２を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば帯電ローラであってもよい。また、表面電位調整手段としては、帯電部材に限らず、例えばクリーニングローラ５７であってもよいし、転写ローラとクリーニングローラの間に設けられる除電部材であってもよい。

なお、クリーニングローラ５７を用いる場合には、第１制御量を第１クリーニングバイアス、第２制御量を第２クリーニングバイアスとすればよい。また、除電部材を用いる場合には、第１制御量を第１光度とし、第２制御量を第２光度とすればよい。

前記実施形態では、第２の転写バイアス（−Ｉｔ２）を０ではない値としたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、制御装置は、シートの後端部が像担持体と転写手段との間を通過するときに、転写手段への転写バイアスの印加を止めることで、第２の転写バイアスを０とするように構成されていてもよい。ここで、転写バイアスを０（ＯＦＦ状態）からＯＮ状態に変更する場合には、転写バイアスの値を単に変更するだけの場合よりも、低温・低湿環境下において立ち上がりが鈍くなって転写バイアス変更時間が長くなりやすいため、転写手段への転写バイアスの印加を止めることで第２の転写バイアスを０とする場合には本発明が特に有効となる。

前記実施形態では、第１時間および第２時間（第３時間および第４時間）をそれぞれ同じ時間となるように設定したが、本発明はこれに限定されず、第１時間および第２時間（第３時間および第４時間）はそれぞれ異なる時間でもあってもいい。また、前記実施形態では、第１時間および第２時間（第３時間および第４時間）の両方を設定するようにしたが、本発明はこれに限定されず、いずれか一方のみを温湿度に基づいて設定し、他方は設定しなくてもよい。

前記実施形態では、検知手段として温湿度センサ１２０を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば転写ローラの感光体ドラムとのニップ部における抵抗値の変化を温湿度の変化として検出するセンサであってもよい。

前記実施形態では、正帯電性のトナーを例示したが、本発明はこれに限定されず、負帯電性のトナーであってもよい。この場合には、前記実施形態における各バイアスや表面電位の符号の正負を逆にすればよい。

前記実施形態では、カラープリンタ１に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されず、その他の画像形成装置、例えば複写機や複合機などに本発明を適用してもよい。

前記実施形態では、像担持体として感光体ドラム５１を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えばベルト状の感光体であってもよい。

前記実施形態では、転写手段として転写ローラ７４を例示したが、本発明はこれに限定されず、転写手段は、導電性ブラシや導電性板バネなど、転写バイアスが印加されるものであればよい。

前記実施形態では、シートの一例として、厚紙、はがき、薄紙などの用紙Ｓを採用したが、本発明はこれに限定されず、例えばＯＨＰシートであってもよい。

１ カラープリンタ
５１ 感光体ドラム
５２ 帯電器
５３ 現像ローラ
７４ 転写ローラ
１２０ 温湿度センサ
１３０ 現像バイアス印加装置
１４０ 転写バイアス印加装置
１５０ 帯電バイアス印加装置
１６０ 制御装置
Ａｂ 後端領域
Ｓ 用紙
Ｓｂ 後端部
Ｔ１ 第１時間
Ｔ２ 第２時間
Ｖｄ１ 第１の現像バイアス
Ｖｄ２ 第２の現像バイアス

Claims (5)

1. 像担持体と、
   前記像担持体に供給するための現像剤を担持する現像剤担持体と、
   前記像担持体と対向するように配置され、前記像担持体に形成された現像剤像を当該像担持体との間を通過するシートに転写する転写手段と、
   温度および湿度を検知する検知手段と、
   前記シートの後端部が前記像担持体と前記転写手段との間を通過するときに、前記転写手段に印加する転写バイアスを、前記シートの後端部が前記像担持体と前記転写手段との間を通過する以前の第１の転写バイアスの絶対値よりも小さい第２の転写バイアスに変更するとともに、前記転写バイアスが前記第２の転写バイアスであるときに前記転写手段を通過した前記像担持体上の領域が前記現像剤担持体を通過するときに、前記領域が前記現像剤担持体を通過する以前の第１の現像バイアスの絶対値よりも大きい第２の現像バイアスを前記現像剤担持体に印加する制御装置と、を備え、
   前記第１の転写バイアスから前記第２の転写バイアスに変更した後再度前記第１の転写バイアスに戻るまでの時間である転写バイアス変更時間が、常温常湿時よりも低温低湿時の方が長くなるように構成された画像形成装置であって、
   前記制御装置は、
   前記第１の現像バイアスから前記第２の現像バイアスに変更する第１時間または前記第２の現像バイアスから前記第１の現像バイアスに変更する第２時間を、前記検知手段で検出した温度および湿度が低い程、長い時間に設定し、前記第１の現像バイアスから前記第２の現像バイアスに変更した後再度前記第１の現像バイアスに戻るまでの時間である現像バイアス変更時間を、前記転写バイアス変更時間と略同じ長さにすることを特徴とする画像形成装置。
2. 像担持体と、
   前記像担持体の表面電位を調整可能な表面電位調整手段と、
   前記像担持体と対向するように配置され、前記像担持体に形成された現像剤像を当該像担持体との間を通過するシートに転写する転写手段と、
   温度および湿度を検知する検知手段と、
   前記シートの後端部が前記像担持体と前記転写手段との間を通過するときに、前記転写手段に印加する転写バイアスを、前記シートの後端部が前記像担持体と前記転写手段との間を通過する以前の第１の転写バイアスの絶対値よりも小さい第２の転写バイアスに変更するとともに、前記転写バイアスが前記第２の転写バイアスであるときに前記転写手段を通過した前記像担持体上の領域が前記表面電位調整手段を通過するときに、前記領域の表面電位が当該領域よりも前記像担持体の回転方向下流側の下流側領域の表面電位に近づくように、当該領域の表面電位の変動に寄与する前記表面電位調整手段の制御量を第１制御量と第２制御量とで切り替える制御装置と、を備え、
   前記第１の転写バイアスから前記第２の転写バイアスに変更した後再度前記第１の転写バイアスに戻るまでの時間である転写バイアス変更時間が、常温常湿時よりも低温低湿時の方が長くなるように構成された画像形成装置であって、
   前記制御装置は、
   前記第１制御量から前記第２制御量に切り替える第３時間または前記第２制御量から前記第１制御量に切り替える第４時間を、前記検知手段で検出した温度および湿度が低い程、長い時間に設定し、前記第１制御量から前記第２制御量に変更した後再度前記第１制御量に戻るまでの時間を、前記転写バイアス変更時間と略同じ長さにすることを特徴とする画像形成装置。
3. 前記制御装置は、前記シートの後端部が前記像担持体と前記転写手段との間を通過するときに、前記転写手段への転写バイアスの印加を止めることで、前記第２の転写バイアスを０とするように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記転写手段は、イオン導電性のローラであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記表面電位調整手段は、前記像担持体を帯電する帯電部材であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。

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