JPH08190286A

JPH08190286A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH08190286A
Application number: JP7001168A
Authority: JP
Inventors: Minoru Ueki; 稔植木; Masao Okubo; 雅夫大久保; Norichika Hirohashi; 範親広橋; Tsukasa Inao; 司稲生
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1995-01-09
Filing date: 1995-01-09
Publication date: 1996-07-23

Abstract

(57)【要約】【目的】画像の転写における環境などの要因の変化に応
じて、適切な転写バイアスを転写手段に供給し、画像の
低下を防止しうる画像形成装置を提供することを目的と
する。【構成】感光体ドラム１上に形成されたトナー像を記録
シート４に転写する際、感光体ドラム１の表面電位Ｖ_S1
とは異なる極性の転写バイアス電流Ｉ_Tを転写ロール５
に供給する。転写ロール５を通過した後の感光体ドラム
１の表面電位Ｖ_S2は電位センサ９で検知され、この検知
結果に基づいて表面電位Ｖ_S2が表面電位Ｖ_S1と同一の極
性になるように、転写電流制御手段１１が転写バイアス
電流Ｉ_Tを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複写機、ファクシミ
リ、プリンターなどの電子写真方式を利用した画像形成
装置に係り、さらに詳しくは転写性能を向上させること
のできる画像転写装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に画像形成装置としては、感光体ド
ラムなどの像担持体の表面を帯電器で帯電した後、露光
器によって像担持体の表面に静電潜像を形成し、現像器
によってこの静電潜像をトナー像に顕像化し、さらに転
写器でこのトナー像を紙などの転写材に転写するものが
知られている。この種の装置では、トナー像が転写され
た転写材は定着器に送られ、ここでトナー像が定着され
る一方、像担持体上に残留したトナーがクリーニング装
置でクリーニングされるようになっている。

【０００３】また、転写器としては、弾性材料からなる
転写ロールを像担持体に圧接させるものが知られてい
る。このような転写ロールには、像担持体上のトナー像
を転写材に吸引するために、トナーとは逆極性の転写バ
イアスが印加される。この転写バイアスを印加する方式
としては、定電圧制御手段と定電流制御手段とがある。
しかしながら、いずれの制御手段においても、環境の変
化や転写材のサイズ変更などのために、電界の形成態様
を一定にすることができず、常時安定した転写性能を得
ることは容易ではない。

【０００４】すなわち定電圧制御においては、温度や湿
度などの環境によって転写ロールの抵抗値が数桁も変化
する。例えば低温低湿環境の下では、転写ロールの抵抗
値が上昇し、これによって転写バイアス電流の値が低下
するために転写不良が発生する。一方高温高湿環境下で
は、逆に転写ロールの抵抗値が下降し、転写バイアス電
流が過大となってしまい、画像の濃度ムラ、カブリなど
が発生する。このようにいずれの場合にも形成される画
像の質の劣化を招いてしまう。

【０００５】また、定電流制御においては、所定の転写
バイアス電流が確保されるため、定電圧制御の場合のよ
うな不具合は生じない。しかしながら、ほとんどの画像
形成装置においては数サイズの転写材を使用できるよう
になっており、はがきなどのような幅の狭い転写材に転
写する時には、像担持体と転写ロールとが直接接触する
部分が大きくなっている。この状態でバイアス電圧を転
写ロールに印加すると、転写バイアス電流の多くが像担
持体にも流れ、転写材に相当する部分では電荷が不足し
て転写不良が発生するおそれがある。

【０００６】このような問題を解決するため、例えば特
開平２−２６４２７８号公報に記載されているように、
転写部位に転写材が存在しない非通紙時に定電流制御を
行い、このとき得られた好適な電圧で通紙時に定電圧制
御を行うような制御方式が提案されている。また、特開
平４−１７９０号公報に記載されているように、転写後
の像担持体の表面電位を検知し、この値があらかじめ設
定された値に一致するように転写電圧を制御し、この転
写電圧によって画像形成行程時に定電圧制御を行うよう
にした制御方式が提案されている。さらに特開平５−１
８１３３５号公報には、転写後の像担持体の表面電位だ
けでなく転写材の温度を測定し、これらに基づいて転写
バイアス電流を制御する制御方式が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
２−２６４２７８号公報に記載されている制御方式の場
合には、非通紙時に像担持体上に電流を流し、発生した
電圧から接触転写手段（転写ロール）の抵抗を推定し、
転写時に一定の電流値に制御するものであるが、推定し
た抵抗に誤差が生じやすく、電流値の精度も低いという
問題がある。さらに、転写ロールの経時変化、電圧印加
による抵抗変化があるために、制御している一定の電流
値が実際に必要とされる電流値から外れてしまいやす
い。

【０００８】また、特開平４−１７９０号公報に記載さ
れている制御方式の場合には、転写前における像担持体
の帯電量のバラツキ、経時変化による帯電量のバラツキ
があったとしても、転写後の像担持体の表面電位を一定
に制御してしまうために、かえって適切な転写電圧が得
られず所望の転写性能が得られないことがある。さら
に、温度、湿度などの環境変化による転写ロールの抵抗
値の変化、経時変化、あるいは転写材のサイズ変更に応
じた適切な転写電圧を得ることができない。一方、特開
平５−１８１３３５号公報に開示された制御方式では、
これらの要因の変化のうち温度変化に対応できるが、そ
の他の変化に対しては対応することができない。

【０００９】以上のように、従来の制御方式では、実際
の転写に必要な電流値にすることが困難であり、したが
って転写不良や画像ムラ、カブリなどの画質の劣化を防
止することが十分にはできなかった。

【００１０】この発明は前記の課題を解決するためにな
されたものであり、画像の転写における環境の変化や転
写材のサイズ変更などの諸要因の変化に応じて、適切な
転写バイアスを転写手段に与えて、画像の低下を防止し
うる画像形成装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明にあっては、像担持体と、トナー像を形成
するために前記像担持体の表面を表面電位Ｖ_S1に帯電す
る帯電手段と、前記像担持体に圧接させられ、前記表面
電位Ｖ_S1とは極性が異なる転写バイアスが与えられて、
前記像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写す
る転写手段と、前記転写手段を通過した後の前記像担持
体の表面電位Ｖ_S2を検知する検知手段と、前記検知手段
の検知結果に基づいて、前記表面電位Ｖ_S2が前記表面電
位Ｖ_S1と同一の極性になるように、前記転写バイアスを
制御する制御手段とを具備することを特徴としている。

【００１２】

【作用】この発明においては、帯電手段によって帯電さ
れたことによる像担持体の表面電位Ｖ_S1と同一の極性を
持つトナーが像担持体に供給されて、像担持体の表面上
にトナー像が形成される。そして、像担持体の表面電位
Ｖ_S1とは異なる極性、すなわちトナーとは異なる極性の
転写バイアスが与えられた転写手段によって、トナーが
転写材に転写される。

【００１３】ここで転写バイアスが表面電位Ｖ_S1と異な
る極性を有するために、像担持体の表面電位が低下す
る。この低下する度合いは、環境の変化や転写材のサイ
ズの変更によって異なり、場合によっては像担持体の表
面が除電されたり逆極性に帯電されたりすることがあ
る。このように像担持体の表面が除電されたり逆極性に
帯電されたりするほど転写バイアスが大きい場合には、
画像の濃度ムラ、カブリなどが発生しやすい。また、像
担持体の表面が完全に除電されたり逆極性に帯電された
りすると、次に帯電手段で帯電しても所望の表面電位Ｖ
_S1にならないため、相対的に転写バイアスが過大となっ
て、ますます画像の濃度ムラやカブリなどの画質の劣化
が発生するという悪循環が引き起こされる。

【００１４】そこで、転写手段を通過した後の像担持体
の表面電位Ｖ_S2を検知し、この表面電位Ｖ_S2が帯電手段
によって与えられた表面電位Ｖ_S1と同一の極性になるよ
うに転写バイアスを制御する。すなわち、像担持体の表
面が除電されたり逆極性に帯電されたりすることを防止
する。

【００１５】例えば、転写行程を行う前に転写手段に対
して像担持体を通過させて表面電位Ｖ_S2を検知してお
き、あらかじめ転写バイアスを制御しておくことによっ
て、環境に応じた適正な転写バイアスで像担持体から転
写材にトナー像を転写することが可能である。また、こ
のような制御を転写行程中も継続することによって、例
えば転写材のサイズの変更により、以前とは異なる傾向
の表面電位Ｖ_S2が検知されたときでも、即座にこれに応
じて転写バイアスを制御することが可能である。さら
に、表面電位Ｖ_S2を表面電位Ｖ_S1と同一の極性にするこ
とができるので、転写手段を次に帯電手段で帯電したと
きには所望の表面電位Ｖ_S1が得られて、安定した画像の
形成が可能になる。

【００１６】

【実施例】Ａ．実施例の構成以下、図面を参照してこの発明の一実施例について説明
する。まず、図１はこの発明の一実施例による画像形成
装置の構成の概略を示す側面図である。

【００１７】図において符号１は、感光体ドラム（像担
持体）を示す。この感光体ドラム１の周囲には、図中時
計回りに、帯電ロール（帯電手段）２、現像器３、転写
ロール（転写手段）５、クリーニング装置７が配設され
ている。感光体ドラム１の表面は帯電ロール２でまず帯
電され、帯電された感光体ドラム１の表面上に図示しな
い露光器から発せられたレーザ光Ｌによって静電潜像が
形成される。現像器３からはトナーが供給され、このト
ナーが静電潜像上に付着することによって、顕像（トナ
ー像）が得られるようになっている。

【００１８】感光体ドラム１の回転に伴い、このトナー
像は転写ロール５に向けて進行させられる。一方、図示
しない給紙装置によって、記録シート４が感光体ドラム
１および転写ロール５の間に向けて搬送されてくる。そ
して感光体ドラム１および転写ロール５の間を通過する
と、記録シート４にトナー像が転写される。この記録シ
ート４はこの後、定着装置６に到達し、ここでトナー像
が記録シート４上に定着される。

【００１９】一方、記録シート４に転写されずに感光体
ドラム１の表面に残留したトナーは、クリーニング装置
７で除去される。クリーニング装置７を通過した感光体
ドラム１の表面は、図示しない除電装置に到達し、ここ
で感光体ドラム１の表面上の残留電荷が除去されるよう
になっている。

【００２０】図２は、感光体ドラム１および転写ロール
５を示す斜視図である。転写ロール５は円柱形の芯金１
２およびその周囲に形成された導電性弾性層１３とから
なる。芯金１２は回転可能に支持されており、その一端
側に歯車１５が固定されている。また、感光体ドラム１
の一端にも歯車１６が固定されており、この歯車１６と
歯車１５とが噛み合わせられている。これによって感光
体ドラム１が図面の矢印方向に回転させられると転写ロ
ール５も回転して、記録シート４が矢印に示す方向に進
行可能になる。

【００２１】芯金１２はバネなどによって、感光体ドラ
ム１に向けて付勢されており、これによって転写ロール
５が感光体ドラム１に所定の圧力で圧接させられてい
る。導電性弾性層１３は、シリコーンゴムなどにイオン
導電剤を添加した体積抵抗率１０⁶〜１０¹⁰Ω・ｃｍ程
度の弾性体によって形成されている。また、芯金１２の
一端には、給電片１４が接触させられている。

【００２２】給電片１４には、図１に示す電源８により
転写バイアス電圧が印加される。このバイアス電圧は芯
金１２を通じて導電性弾性層１３に与えられ、これによ
って感光体ドラム１上のトナーが転写ロール５側に吸引
され、感光体ドラム１と転写ロール５との間を通過する
記録シート４に付着させられる。

【００２３】さて図１に示すように、感光体ドラム１の
近傍であって、転写ロール５との接触位置よりも感光体
ドラム１の回転方向の下流側の位置には、電位センサ
（検知手段）９が設けられている。この電位センサ９は
転写後の感光体ドラム１の表面電位Ｖ_S2を検知する。電
位センサ９は電位測定回路１０に接続されており、この
電位測定回路１０が電位センサ９の測定値を二値信号化
し、転写バイアス制御手段（制御手段）１１にこの信号
を送信する。この信号に基づいて、転写バイアス制御手
段１１は電源８から給電片１４を通じて転写ロール５に
供給されるバイアス電流値を制御する。

【００２４】Ｂ．実施例の動作この画像形成装置においては、帯電ロール２によって感
光体ドラム１の表面をほぼ−５００Ｖ（表面電位Ｖ_S1）
に一様に帯電する。そして、反転現像法によって現像器
３から供給されるマイナスの電荷を帯びたトナーが感光
体ドラム１に付着される。一方、転写ロール５には電源
８からプラスの転写バイアス電流Ｉ_Tが供給され、感光
体ドラム１および転写ロール５を通過する間に、感光体
ドラム１に付着したマイナスの電荷を帯びたトナーが転
写ロール５側に吸引され記録シート４に転写される。

【００２５】この実施例では、転写バイアス電流Ｉ_Tが
表面電位Ｖ_S1と異なる極性を有するために、感光体ドラ
ム１の表面電位が低下する。この低下する度合いは、環
境の変化や記録シート４のサイズの変更によって異な
り、場合によっては感光体ドラム１の表面が除電された
り逆極性に帯電されたりすることがある。このように感
光体ドラム１の表面が除電されたり逆極性に帯電された
りするほど転写バイアス電流Ｉ_Tが大きい場合には、画
像の濃度ムラ、カブリなどが発生しやすい。

【００２６】この状態が継続するとさらに下記のような
問題がある。これについて図３および図４を併せて参照
し説明する。図３は、転写ロール５に供給するバイアス
電流値を変化させて表面電位Ｖ_S2を変化させ、次に帯電
ロール２で帯電した感光体ドラム１の表面電位Ｖ_S1を調
べた実験結果を示すグラフである。また図４は、転写ロ
ール５に供給するバイアス電流値Ｉ_Tを変化させたとき
の表面電位Ｖ_S2を調べた実験結果を示すグラフである。

【００２７】図３に示されるように、転写ロール５を通
過した後の感光体ドラム１の表面電位Ｖ_S2が−１００Ｖ
まで減衰したとしても、次に帯電ロール２で帯電する
と、感光体ドラム１の表面電位Ｖ_S1があらかじめ設定さ
れた表面電位Ｖ_S1の値であるほぼ−５００Ｖになる。と
ころが、転写ロール５に印加する電流値が強く、転写ロ
ール５を通過した後の感光体ドラム１の表面電位Ｖ_S2が
＋１００Ｖにされると、次に帯電ロール２で帯電しても
表面電位Ｖ_S1が−４２０Ｖ程度にしかならない。つま
り、表面電位Ｖ_S2がプラス側に移行すると、表面電位Ｖ
_S1は所望の表面電位である−５００Ｖまで帯電されなく
なってしまう。この場合、次の記録シート４への転写時
には、表面電位Ｖ_S1に対して転写ロール５の電位が大き
すぎることになり、カブリや画像ムラが発生しやすくな
る。

【００２８】この実施例の装置では、図４に示すよう
に、高温時であっても常温時であっても、６０μＡ程度
の転写バイアス電流Ｉ_Tを境に、表面電位Ｖ_S2がマイナ
スからプラスに移行している。すなわち、６０μＡ以上
の転写バイアス電流Ｉ_Tでは、表面電位Ｖ_S2が完全に除
電されたり逆極性のプラスに帯電されたりする。したが
って、転写バイアス電流Ｉ_Tを６０μＡ以上供給してし
まうと、図３の実験結果に示されるように、帯電ロール
２によって感光体ドラム１を所望の表面電位Ｖ_Ｓ１にま
で帯電させることができない。

【００２９】このような状態がさらに継続されれば、次
に帯電ロール２で帯電しても所望の表面電位Ｖ_Ｓ１にな
らないため、相対的に転写バイアス電流Ｉ_Tが過大とな
って、ますます画像の濃度ムラやカブリなどの画質の劣
化が発生するという悪循環が引き起こされる。転写前の
低い表面電位Ｖ_S1に対して、高い転写バイアス電流Ｉ_T
が供給されるという悪循環が引き起こされ、ますます画
質の低下、つまりカブリや画像ムラが発生するようにな
る。

【００３０】これに対して、図３に示すように表面電位
Ｖ_S2がマイナスであれば、カブリや画像ムラのような不
具合が発生しないと考えられる。そこで、この実施例で
は、転写手段を通過した後の感光体ドラム１の表面電位
Ｖ_S2を検知し、この表面電位Ｖ_S2が帯電ロール２によっ
て与えられた表面電位Ｖ_S1と同一の極性になるように転
写バイアスを制御する。すなわち、感光体ドラム１の表
面が除電されたり逆極性に帯電されたりすることを防止
する。

【００３１】これについて図５を参照して説明する。ま
ず、新たに画像形成を行う前に、前回画像形成を行った
際の転写バイアス電流Ｉ_Tを転写ロール５に供給し（ス
テップ１）、転写ロール５を通過した後の感光体ドラム
１の表面電位Ｖ_S2を電位センサ９で検知する（ステップ
２）。そして、ここで検知した表面電位Ｖ_S2が、帯電ロ
ール２によって帯電される表面電位Ｖ_S1の設定値と、同
一の極性であるか否かを判別する（ステップ３）。この
判別は、電位測定回路１０において、Ｖ_S2／Ｖ_S1＞０を満たすか否かによって行われる。そして、この条件を
満たしていれば、すなわちＶ_S2がＶ_S1と同一の極性であ
れば、そのままの値の転写バイアス電流Ｉ_Tを転写ロー
ル５に供給して画像形成行程に移行する（ステップ
４）。

【００３２】反対に検知した表面電位Ｖ_S2が、表面電位
Ｖ_S1の設定値と逆の極性であれば、転写バイアス電流制
御手段１１によって、電源８の出力電流を制御して、転
写バイアス電流Ｉ_Tを減少させる（ステップ５）。そし
て、再度表面電位Ｖ_S2を検知し、設定された表面電位Ｖ
_S1との比較を行う（ステップ１〜３）。このサイクルを
繰り返して、検知した表面電位Ｖ_S2が設定された表面電
位Ｖ_S1と同一の極性になったら、電源８の出力電流をそ
のままにして、画像形成行程に移行する（ステップ
４）。

【００３３】このように、あらかじめ転写バイアス電流
Ｉ_Tを制御しておくことによって、環境に応じた適正な
転写バイアス電流で感光体ドラム１から記録シート４に
トナー像を転写することが可能である。さらに、表面電
位Ｖ_S2を表面電位Ｖ_S1と同一の極性にすることができる
ので、転写ロール５を次に帯電手段で帯電したときには
所望の表面電位Ｖ_S1が得られて、安定した画像の形成が
可能になる。

【００３４】さらに好ましくは、画像形成行程中におい
ても、転写ロール５を通過した後の感光体ドラム１の表
面電位Ｖ_S2を電位センサ９によって継続して検知し、こ
れに基づいて転写バイアス電流Ｉ_Tを制御するとよい。
このような制御を転写行程中も継続することによって、
例えば記録シート４のサイズの変更により、以前とは異
なる傾向の表面電位Ｖ_S2が検知されたときでも、即座に
これに応じて転写バイアス電流Ｉ_Tを制御することが可
能である。

【００３５】したがって、この実施例においては、カブ
リや画像ムラのない安定した転写性を得ることができ
る。以上の条件において、実験を行った結果、環境の変
化、記録シート４のサイズに関わらず、カブリや画像ム
ラのない良好な画像が得られたことが確認された。

【００３６】Ｃ．変更例前記の実施例は、転写前の表面電位Ｖ_S1がマイナスであ
り、転写後の表面電位Ｖ_S2をマイナスになるように転写
バイアス電流Ｉ_Tを制御しているが、この発明はこれに
限ることなく、前記の実施例とは逆に、転写前の表面電
位Ｖ_S1がプラスであれば、転写後の表面電位Ｖ_S2をプラ
スになるように転写バイアス電流Ｉ_Tを制御すればよ
い。また、前記の実施例では帯電手段として帯電ロール
２を使用しているが、帯電用ブラシや帯電用コロトロン
など他の帯電手段を用いることも可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る画
像形成装置によれば、画像の転写における諸要因の変化
に応じて、適切な転写バイアスを転写手段に供給し、画
像の低下を防止しうる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による画像形成装置の構
成の概略を示す側面図である。

【図２】実施例に使用される感光体ドラム（像担持
体）および転写ロール（転写手段）を示す斜視図であ
る。

【図３】実施例に使用される転写ロール（転写手段）
に印加するバイアス電流値を変化させて感光体ドラムの
表面電位Ｖ_S2を変化させたときの、転写ロールを通過す
る前の感光体ドラムの表面電位Ｖ_S1を調べた実験結果を
示すグラフである。

【図４】転写ロールに印加するバイアス電流値を変化
させたときの、表面電位Ｖ_S2を調べた実験結果を示すグ
ラフである。

【図５】実施例に係る画像形成装置の制御方式を示す
フローチャートである。

【符号の説明】

１感光体ドラム（像担持体）、２帯電ロール（帯電
手段）、３現像器、４記録シート、５転写ロール
（転写手段）、８電源、９電位センサ（検知手
段）、１０電位測定回路、１１転写バイアス制御
手段（制御手段）、１２芯金、１３導電性弾性層、
１４給電片。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者稲生司神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、トナー像を形成するために前記像担持体の表面を表面電
位Ｖ_S1に帯電する帯電手段と、前記像担持体に圧接させられ、前記表面電位Ｖ_S1とは極
性が異なる転写バイアスが与えられて、前記像担持体上
に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、前記転写手段を通過した後の前記像担持体の表面電位Ｖ
_S2を検知する検知手段と、前記検知手段の検知結果に基づいて、前記表面電位Ｖ_S2
が前記表面電位Ｖ_S1と同一の極性になるように、前記転
写バイアスを制御する制御手段とを具備することを特徴
とする画像形成装置。