JPH08166727A

JPH08166727A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH08166727A
Application number: JP6310225A
Authority: JP
Inventors: Masashi Yamamoto; 雅志山本; Toru Miyasaka; 徹宮坂
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-12-14
Filing date: 1994-12-14
Publication date: 1996-06-25

Abstract

(57)【要約】【構成】トナー像担持体上に異なる複数色のトナー像を
重ね合わせた多色画像を形成し、これを転写手段５，１
３により１回の転写で記録媒体９に転写する画像形成装
置で、高圧電源の出力を周期的に変化させる。【効果】画像パターン境界部の転写抜けを、環境条件の
変化，記録媒体の種類に関わらず防止することができ、
高品位な画像形成装置が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機，プリンタ，フ
ァックスなどの電子写真方式を用いた画像形成装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年のカラー画像を扱う環境が充実する
のに伴い、複写機，プリンタなどの画像形成装置のカラ
ー化が進められている。このため、電子写真方式でもカ
ラー化に対応した様々な方式が提案されている。例え
ば、特開平2−141778 号公報に記載の用紙やＯＨＰシー
トなどの記録媒体を転写ドラムに巻き付けて記録媒体上
に直接カラー画像を形成する転写ドラム方式，特開平5
−188789 号公報に説明されている中間転写体を用いる
中間転写方式，特開平2−139584 号公報に述べられてい
る感光体上に複数色のトナーを直接現像する感光体上色
重ね方式などがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらのうち、中間転
写方式，感光体上色重ね方式は、中間転写体上もしくは
感光体上に複数色のトナーが重ね合わされたトナー画像
が形成される。これらのトナー画像は、同一画像内に、
再現する色に応じて数色のトナーが重なった部分や、１
色のトナーのみが存在する部分が混在することになる。
このため同一画像内でトナーの厚さが不均一となるが、
これを１回の転写で記録媒体に転写しなくてはならな
い。このとき、トナーが数色重なったパターンと１色し
かないパターンが隣接していると、トナーが１色しかな
いパターンの境界部では記録媒体がトナー像に密着せ
ず、空隙が生じる。このため、トナーに加わる転写電界
が弱くなり、転写抜けが発生するという問題が生じる。
これは、黒１色のべた画像の中に青（マゼンタトナーと
シアントナーの重ね合わせ）文字を印字すると青文字の
境界部の黒べたの部分が青文字を縁取りしたように白く
抜けてしまうというものである。このように、トナーの
付着量の異なる二つの画像の境界部分では、付着量の少
ない方の画像に抜けが発生しやすく、画像品位が低下し
てしまう。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、トナー像を保持するトナー像担持体と、
記録媒体をトナー像担持体に押し付けトナー像を静電的
に記録媒体を転写させる転写手段と、前記転写手段に加
える出力を任意に変えられる高圧電源を有するととも
に、トナー像担持体上に異なる複数色のトナー像を重ね
合わせた多色画像を形成し、これを前記転写手段により
１回の転写で記録媒体に転写する画像形成装置で、前記
高圧電源の出力を周期的に変化させることを特徴とす
る。

【０００５】

【作用】本発明によれば、多少なりともトナー像と記録
媒体の間に空隙ができるようなことがあっても、転写電
界をトナーに加えることができ、転写が良好となる。こ
の結果、転写抜けが防止され、高品位な画像を形成でき
る画像形成装置が得られる。

【０００６】

【実施例】

（実施例１）以下に本発明の一実施例を図面を用いて詳
細に説明する。図１は、本発明を用いた画像形成装置の
断面図を示したものである。本体奥側には、プリンタを
制御するコントローラ（図示せず）がある。このコント
ローラ内には、画像信号処理部とプリント指令制御部が
内蔵されている。本体右寄り中央部に三つの回転可能な
軸によって張架されたベルト上の感光体１が設けられて
いる。この感光体ベルト１は、表面に感光層（例えばＯ
ＰＣ）があり、その下に導電層(例えばアルミ)とを持つ
二層構造になっている。感光体ベルト１は、Ｙ方向に走
行するようになっている。感光体ベルト１の近くには、
Ｙ方向に沿って順番に帯電器２，露光器３，現像器４
ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，中間転写ドラム５，イレーズラ
ンプ６，感光体クリーナ７が設けられている。また、中
間転写ドラム５には、クリーナ８が設けられている。帯
電器２は、コロトロン帯電器であり、コロトロンワイヤ
の放電によって感光体を帯電する。露光器３は、レーザ
ダイオード，ポリゴンミラー，モータ，ｆθレンズとそ
れらを納めたケースによりなる。現像器４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄの４台の現像装置は、同型のものであるがそれ
ぞれに異なる色のトナー例えば、イエロー，マゼンタ，
シアン，ブラックが収納されており、各色を現像する。
また、それぞれは独立に作動するようになっている。中
間転写ドラム５は、直径８０〜１５０mmの円筒で、導電
性の円筒基体（例えばアルミのドラム）とそれを覆う表
面層（フッ素樹脂やシリコンゴム，ウレタンゴムなどの
材質からなる）から構成されている。導電性の円筒基体
は、アースに接続されている。中間転写ドラム５は、感
光体ベルト１と適当な圧力で押しつけられていて、ニッ
プ幅５〜２０mmで接触し、感光体ベルト１上に形成され
たトナーは、ニップ部で感光体ベルト１の導電層に印加
した電圧により中間転写ドラム５上に転写される。感光
体ベルト１と中間転写ドラム５は、両方駆動していて
も、一方が他方の従動であってもよい。イレーズランプ
６は、転写後感光体ベルト１上の残留電位を光照射によ
り除去する。感光体クリーナ７は、転写後に感光体ベル
ト１上に残っている残留トナーを除去する。クリーナ８
は、中間転写ドラム５上に記録媒体転写後残留している
トナーを除去する。クリーナ８は、中間転写ドラム５上
にトナー画像が形成されている間は、上方に待避するよ
うになっている。感光体ベルト１下方には、用紙カセッ
ト１０が設けられている。用紙カセット１０上方には、
ピックアップローラ１１があり、これによって、記録媒
体９は用紙カセット１０から引き出され、レジストロー
ラ１２，転写ローラ１３，除電器１４，定着器１５を通
って排出される。レジストローラ１２は、記録媒体９の
先端を揃える為のものである。転写ローラ１３は、中間
転写ドラム５上に形成されたトナー画像を記録媒体９上
に転写するためのもので、金属軸と適当な抵抗値の(１
ｋ〜１０ＧΩ)の弾性層より構成されている。金属軸に
は、転写のための電圧が印加されるが、その電圧印加の
させ方に本発明の特徴がある。また、転写ローラ１３
は、中間転写ドラム５上にトナー画像が形成されている
間は、退避して中間転写ドラム５上には接触しないよう
になっている。除電器１４は、記録媒体９を除電し、定
着器１５は、記録媒体９上のトナーを定着する。

【０００７】本発明の特徴は、中間転写ドラム５から記
録媒体９にトナー像を転写する際、転写ローラ１３に印
加する電圧を周期的に変化させることである。すなわ
ち、転写ローラ１３には、転写用高圧電源が接続されて
いる。この高圧電源は、図２（ａ）のような直流を重畳
させた交流電圧を出力するように構成されている。高圧
電源の出力する直流電圧成分Ｖｄは、８００Ｖ程度が適
当であるが、この値は、装置の置かれた環境条件や記録
媒体９の種類によって２００Ｖ〜３ｋＶ程度まで変化さ
せても良い。交流電圧成分Ｖａの振幅は、このＶｄの電
圧値に対して２０％から２００％程度が適当である。Ｖ
ａの周期Ｔは、記録媒体９が転写ローラ１３と中間転写
ドラム５の接触するニップの幅と中間転写ドラム５の回
転速度によって決められ、記録媒体９上のある１点がニ
ップ部分を通過する時間内に複数周期の出力変動を持て
ば効果がある。このため、Ｖａの周期は、 (周期)＝１／(周波数)≦(ニップ幅)／(中間転写ドラム
の回転速度)／２なるように設定される。本実施例の画像形成装置の場合
は、ニップ幅が２mm、中間転写ドラム５の回転速度が約
７０mm／ｓであるので、上記の式より、周期約１４ｍｓ
以下，周波数７０Ｈｚ以上が適当である。

【０００８】ところで、高圧電源の出力として図２
（ｂ）のような鋸形状の波形を加えても転写不良をなく
す効果がある。この場合は、先の例と同様に２００Ｖ〜
３ｋＶの直流電圧成分Ｖｄを重畳し、振幅がＶｄの２０
％から２００％程度に、周期は少なくともニップ時間内
に２周期以上となるように設定される。

【０００９】また、図２（ｃ）のような方形波を用いて
も効果がある。この場合も、２００Ｖ〜３ｋＶの直流電
圧成分Ｖｄを重畳し、振幅がＶｄの２０％から２００％
程度に、周期は少なくともニップ時間内に２周期以上と
なるように設定される。

【００１０】以下に上記の様に構成された電子写真装置
の動作について説明する。まず、コンピータからのプリ
ント指令がコントローラに入力されると、感光体ベルト
１が動き始め、帯電器２によって帯電された感光体ベル
ト１上に露光器３から露光が開始され、潜像が形成され
る。この潜像は、まず現像器４ａによって現像される。
現像されたトナー画像は、中間転写ドラム５上に転写さ
れる。次に再び感光体ベルト１は帯電，露光され、今度
は現像器４ｂにより現像が行われる。そして現像された
トナー画像は中間転写ドラム５上に先の画像に重ねて転
写される。この工程を以後現像器４ｃ，４ｄと繰り返し
て行い、中間転写ドラム５上に複数色のトナー画像を形
成する。中間転写ドラム５上に形成されたトナー画像
は、ピックアップローラ１１で用紙カセット１０から引
き出された記録媒体９に、転写ローラ１３によって一度
に転写される。このとき、転写ローラ１３に印加する電
圧を周期的に変化させることで、トナーの付着量の異な
る画像パターンが隣接した部分でも転写抜けが発生せ
ず、高品位の画像が得られる。そして除電器１４により
記録媒体９が除電，剥離され、定着器１５に送られて定
着される。

【００１１】（実施例２）本発明の二つめの実施例の画
像形成装置は、概略構成は実施例１の画像形成装置と同
じであるが、以下に説明する転写電圧のかけ方が実施例
１と異なる。

【００１２】従来より、ローラ転写方式では、高圧電源
として電圧一定型の電源が用いられることが多い。これ
は、記録媒体の吸湿によって記録媒体の電気抵抗が低く
なると、転写電荷がリークして電流が不安定になりやす
く、電流一定型の電源を用いることができないためであ
る。しかし、ローラ転写方式のように、転写ローラ，記
録媒体，トナー，トナー像担持体の転写系を構成するす
べての要素が接触状態にある場合は、それらのインピー
ダンスが環境条件の変化などによって変わると転写が良
好に行われる電圧が変わり、転写が不安定になりやす
い。例えば、高温・高湿環境では、記録媒体，転写ロー
ラなどの抵抗は低くなる傾向にある。このとき、転写が
良好に行われる電圧は、常温・常湿環境で転写が良好に
行われる電圧よりも低くなる。逆に、低温・低湿環境で
は記録媒体、転写ローラなどの抵抗は高くなるため、転
写に必要な電圧は、逆に常温・常湿の電圧より高くな
る。このため、転写電圧は、これら転写系を構成する物
の抵抗変化に応じて設定し直すことが必要である。

【００１３】この転写電圧を変化させる方法は、特開平
1−265282 号公報に記載されているような装置の置かれ
た環境条件を温・湿度センサにより検出し、その出力に
応じて転写電圧を変化させるものがある。しかし、転写
ローラや用紙などの記録媒体は環境条件が変化してもな
じむまでは数時間から数日必要とするため、制御が有効
に働かないことがある。

【００１４】このため、転写電圧を制御する際には、以
下に示すような転写系を構成するもののインピーダンス
を直接測定して電圧を制御する転写電圧制御機構が好適
である。図３は、本実施例の特徴である転写電圧制御機
構の構成を示したものである。本制御機構は、出力のレ
ベルを可変できる高圧電源１６と転写ローラを流れる電
流を検出する電流検出部１７，電流検出部１７の出力信
号に応じて転写電圧を決定する電圧制御部１８により構
成される。

【００１５】この制御方式を用いる場合の制御のタイミ
ングを図４を用いて説明する。この場合は、高圧電源１
６の出力の交流電圧成分Ｖａと周期Ｔは一定にして直流
電圧成分のみを変化させて環境変動に対応する例を示
す。図中の転写のタイミングとは、転写ローラ１３と中
間転写ドラム５の接触するニップ部にトナーが存在し、
転写を行わなくてはならないタイミングを表している。
まず、中間転写ドラム上にトナー画像のない時間Ｔ０
で、転写ローラ１３を転写ドラムに接触させ、予め決め
られた直流電圧成分Ｖ０の出力を転写ローラ１３に印加
するようにＶ０に対応した電圧信号ＳＶ０が電圧制御部
１８から高圧電源１６に送られる。これにより、高圧電
源１６は、転写ローラ１３に直流電圧成分Ｖ０の出力を
印加し、その結果転写ローラ１３に電流Ｉ０が流れる。
時間Ｔ１で、電流検出部１７が電流Ｉ０を検出し、電流
Ｉ０を電流信号ＳＩ０に変換、電圧制御部２０にＳＩ０
を送る。次に、電圧制御部１８は、この電流信号ＳＩ０
に基づき転写を行う際に転写ローラに印加する出力の直
流電圧成分Ｖ１を決定する。転写ローラ１３と転写ドラ
ム５の間のニップ部分に、トナー画像が到達する直前の
時間Ｔ２に、電圧制御部１８は、この電圧Ｖ１に対応し
た電圧信号ＳＶ１を高圧電源１６に送る。以後、高圧電
源１６は直流電圧成分Ｖ１の出力を転写ローラ１３に印
加し、転写が行われる。高圧電源１６の最初の出力の直
流電圧成分Ｖ０は、予め設定してあり、２００〜３ｋＶ
が望ましく、本画像形成装置の場合は直流電圧成分１.
２ｋＶに設定してある。転写時に印加する直流電圧成
分Ｖ１は、電流検出部１７で検出された電流Ｉ０から図
５のグラフに基づき設定される。図５は、横軸にＶ０が
1.2ｋＶの時の電流Ｉ０、縦軸に高圧電源１６の直流電
圧成分Ｖ１をとり、Ｉ０とＶ１の関係を示したものであ
る。今仮に、転写ローラに８μＡ流れたとすると（Ｉ０
＝８μＡ）、転写時に高圧電源１６が出力すべき直流電
圧成分Ｖ１は、図より１.４ｋＶとなる。もしＩ０が１
４μＡならば、Ｖ１は１.０ｋＶとなる。このとき、こ
のグラフで表されたＩ０とＶ１の関係は、予め環境条件
と転写ローラ，転写ドラムのインピーダンスのばらつき
を様々に振って実験した結果より決定される。

【００１６】次に、実際の印字プロセスの中で、本制御
をいつ動作させるかについて説明すると、制御は、印字
毎に行ってもよいし、ある決められた印字枚数おきに行
ってもよい。またコントローラがプリント指令を受けて
から１枚目についてのみ制御しても良い。

【００１７】本実施例では、転写用電源としてＡＣ電圧
などの、周期的に出力が変化する電源を用いることが特
徴である。このため、電流の測定方法は、図６に示す方
法が用いられる。図６（ａ）は、Ｉ０の波形を示したも
のであるが、これは、電流の検出をＴ１からＴ１′まで
数周期〜数十周期の間行い、このとき転写ローラを流れ
る電流の総量から平均値や最小値，最大値などを求めて
電流を算出する方法である。この電流検出方法ならば、
高圧電源１６の出力波形に関係なく、正確に電流が測定
できる。

【００１８】しかし、印字速度が速い場合や、比較的長
い周期を出力する高圧電源を用いて安価に制御を行う必
要のある時には、上記のように電荷量を平均するほどの
周期数をサンプルできないことがある。この場合は、図
６(ｂ),（ｃ）,（ｄ)，(ｅ）の方法が行われる。図６
（ｂ）,（ｃ）,（ｄ）は、常に波形のある一点でそのと
きの電流を観測する方法である。これは、例えば、連続
で印字を行ったとき、高圧電源１６の出力に対して電流
検出のタイミングＴ１が常に波形の同じ部分に設定され
るようにするものである。この方法では、出力の位相と
電流検出のタイミングＴ１がずれないように高圧電源の
周期と位相を電源の外部からコントロールなどの位相制
御が必要である。次に図６（ｅ）の例であるが、電流を
検出する際には、必ずしも高圧電源１６の出力を周期的
に変化させる必要はない。よって、トナーを転写する時
間Ｔ２までの間は、高圧電源１６は、交流電圧成分を転
写時より小さくあるいは図６（ｅ）のように０にした直
流電圧成分のみを印加することで、電流の検出を容易に
行えるようになる。ところで、上記すべての電流検出法
について当てはまるのであるが、電流検出時では実施例
１のところで述べたようなトナー画像のある一点がニッ
プを通過する時間内に複数周期の出力変動をさせる必要
がないので、時間Ｔ０とＴ２の間のだけ任意の長さに周
期を長くすることで電流検出の精度を高めることができ
る。

【００１９】上記転写制御は電源出力の直流電圧成分の
み制御を行った制御であったが、電流検出部１７の電流
信号に基づいて交流電圧成分の振幅を変化させても何ら
問題ない。

【００２０】ところで、印字プロセスの上、転写電圧の
制御を行うタイミングは、中間転写ドラム５上トナー画
像がない領域であればどこでも良い。しかし、必要な転
写電圧が変動するのは、転写ローラ，記録媒体，転写ド
ラムの三つのインピーダンス変化が原因である。このた
め、それら三つが重なる記録媒体９の先端余白部分に電
流検出部１７の電流検出を行うタイミングＴ１を設定す
ると、極めて正確な制御を行うことができ、転写が良好
となる。

【００２１】また、本実施例の画像形成装置が除電器１
４を持つように、記録媒体の裏面の転写電荷を、ＡＣコ
ロナ放電やトナーと同極性の直流コロナ放電により除電
して剥離する画像形成装置では、これら除電器の動作に
伴い、大きなノイズや、リーク電流が発生する恐れがあ
る。このため、上記転写電圧制御の電流検出が行われる
タイミングＴ１には、これらの除電器を動作させないこ
とで、制御の信頼性を高めることができる。

【００２２】以上、本実施例で説明の転写制御を用いる
と、環境条件の変化、多種多様な記録媒体に対してもト
ナーの付着している量が異なる隣接した画像パターンの
境界部分に転写抜けが発生することがなく、高品位な画
像を出力する画像形成装置が得られた。

【００２３】

【発明の効果】トナー像担持体上に異なる複数色のトナ
ー像を重ね合わせた多色画像を形成し、これを転写手段
により１回の転写で記録媒体に転写する画像形成装置
で、前記高圧電源の出力を周期的に変化させることで、
トナーの付着している量が異なる隣接した画像パターン
の境界部分に、転写抜けが発生せず高品位の画像が得ら
れた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である画像形成装置の断
面図。

【図２】図１の画像形成装置の電源の出力波形図。

【図３】本発明の第２の実施例である画像形成装置の転
写制御機構のブロック図。

【図４】本制御機構のタイミングチャート。

【図５】本制御機構における電流Ｉ０と転写電圧Ｖ１の
関係を示した特性図。

【図６】本制御機構における電流測定の方法を示した波
形図。

【符号の説明】

１…感光体ベルト、２…帯電器、３…露光器、４ａ，４
ｂ，４ｃ，４ｄ…現像器、５…中間転写ドラム、６…イ
レーズランプ、７…感光体クリーナ、８…クリーナ、９
…記録媒体、１０…用紙カセット、１１…ピックアップ
ローラ、１２…レジストローラ、１３…転写ローラ、１
４…除電器、１５…定着器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナー像を保持するトナー像担持体と、記
録媒体を前記トナー像担持体に押し付け前記トナー像を
静電的に前記記録媒体を転写させる転写手段を有し、前
記トナー像担持体上に異なる複数色のトナー像を重ね合
わせた多色画像を形成し、これを前記転写手段により１
回の転写で前記記録媒体に転写する画像形成装置におい
て、前記転写手段に加える出力を任意に変えられる高圧
電源を有するとともに、前記高圧電源の出力を周期的に
変化させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】請求項１において、前記高圧電源の出力
が、前記記録媒体と前記トナー像の接触する一点が前記
転写手段と前記記録媒体の接触するニップ領域を通過す
る間に複数周期変動する画像形成装置。
【請求項３】請求項１または２において、前記転写手段
に流れる電流値を検出する検出手段と、前記検出手段の
出力に応じて周期的に変化する高圧電源の出力値のレベ
ルを変化させる電圧制御手段を有するとともに、前記ト
ナー像担持体上の非トナー画像領域において前記電流検
出手段による電流検出を行い、トナー画像領域では、こ
の電流に応じた出力を前記高圧電源に出力させる画像形
成装置。
【請求項４】請求項３において、前記検出手段が前記転
写手段を流れる電流を検出する際には、前記高圧電源の
出力の交流成分の振幅が前記トナー像を記録媒体に転写
する時の振幅より小さい画像形成装置。
【請求項５】請求項３または４において、前記検出手段
による前記転写手段を流れる電流の検出が、前記記録媒
体の余白部分で行われる画像形成装置。
【請求項６】請求項３，４または５において、前記記録
媒体の裏面の転写電荷をＡＣ電圧もしくはトナーの帯電
極性と逆極性のＤＣ電圧によるコロナ放電によって減少
させる除電手段を有し、前記検出手段が転写手段を流れ
る電流を検出する際には、前記除電手段を動作させない
画像形成装置。