JP2010096921A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二次転写ローラ５６に印加される電圧が大きく変化しても、二次転写部Ｎ２に流れてトナー像の転写に関与する電流の変動を減らして、転写不良の発生を抑制できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】二次転写部Ｎ２の下流側に除電針９１が配置され、薄紙の画像形成に際しては、除電針９１に除電バイアス−３ｋＶが印加されるが、薄紙でない場合は除電針９１は接地電位に接続される。画像形成に先立たせてＰＴＶＣ制御を行って画像形成時の二次転写ローラ５６に印加する二次転写バイアスＶｂが設定される。薄紙の画像形成の場合にはＰＴＶＣ制御を通じて除電針９１に−３ｋＶの電圧が印加されるが、薄紙でない場合は、ＰＴＶＣ制御を通じて除電針９１が接地電位に接続される。
【選択図】図３

Description

本発明は、転写部の下流に記録材の分離性を高めるための除電手段を配置した画像形成装置、詳しくは、画像形成に先立たせて画像形成時の転写条件を設定する際の除電手段の制御に関する。

像担持体（感光体又は中間転写体）に担持されたトナー像に重ね合わせて転写部に記録材を通過させることにより、トナー像を記録材に転写する画像形成装置が広く用いられている。

このような画像形成装置では、転写部を通過する過程で記録材へ過剰に注入された電荷を除電して、転写部の下流における像担持体からの曲率分離性能を高めるために、転写部の下流に除電手段が配置される場合がある。

例えば、特許文献１には、転写ローラを用いた転写部の下流にコロナ放電器を用いた除電手段を配置して、転写部を出た直後の記録材に、コロナ放電で発生させた荷電粒子を照射する画像形成装置が示される。

一方、転写部に定電圧を印加して記録材にトナー像を転写する画像形成装置では、画像形成に先立たせて転写部に電圧を印加して転写部に流れる電流を測定し、画像形成時の転写部で用いる電圧条件を設定する場合がある。

例えば、特許文献２には、ＡＴＶＣ制御（Ａｃｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）が示される。ここでは、記録材が通過していない転写部に、トナー像の転写に必要な電流値に対応させた定電流を印加して出力電圧値が測定され、測定結果に基いて、画像形成時の転写ローラに印加する定電圧が設定される。

例えば、特許文献３には、ＰＴＶＣ制御（Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）が示される。ここでは、記録材が通過していない転写部に、複数段階の定電圧が印加されてそれぞれの段階で転写手段に流れる電流値が測定される。そして、複数段階の電圧−電流データからトナー像の転写に必要な電流値に相当する出力電圧を補間演算し、その演算結果に基いて画像形成時に用いる定電圧が設定される。

特開２００２−３７２８７４号公報 特開平２−１２３３８５号公報 特開平５−１８１３７３号公報

しかし、特許文献１に示される構成において、特許文献２、３に示される制御を用いて画像形成時の転写部で用いる電圧条件を設定すると、適正な電圧条件を設定できない場合があることが判明した。

すなわち、特許文献１に示される構成では、除電手段が転写手段にかなり近接して設置され、除電手段には、転写手段に印加される電圧に対して大きな電位差を持った電圧（逆極性）が印加されている。

このため、画像形成時には、除電手段で発生した荷電粒子の一部が転写手段へ流れ込んで漏れ電流となり、本来なら転写部に流れてトナー像の転写に関与すべき電流の一部が損なわれしまう。

特に、像担持体や転写手段の抵抗値が増大する部品寿命末期には、増大した抵抗値に合わせて画像形成時の転写手段に印加される電圧も高まるため、除電手段と転写手段との電位差が大きくなって漏れ電流が著しく増大する。

このため、除電手段に除電電圧を印加しない状態で、転写手段に電圧を印加して画像形成時の転写手段に印加する電圧を設定した場合、電圧が過小に設定される可能性がある。特に、部品寿命末期に至って転写部に設定される電圧レベルが高くなると、漏れ電流が急増する結果、転写部を実際に流れてトナー像の転写に関与すべき電流が不足して、転写不良を引き起す可能性がある。

本発明は、画像形成時に除電手段に電圧が印加されても、設定された転写電圧により生ずる転写不良を低減することができる画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記像担持体に形成されたトナー像を転写材に転写する転写部を形成する転写部材と、前記転写部材の移動方向において前記転写部材よりも下流側に配置され、前記転写部材を除電するための除電手段と、前記転写部材に印加する電圧を出力する転写出力部と、前記除電手段に印加する電圧を出力する除電出力部と、前記転写部材に電圧を印加して、画像形成時の前記転写部材に印加する電圧条件を設定する設定部とを有するものである。そして、前記除電出力部が前記除電手段に電圧を印加している状態で前記設定部は前記転写部材に電圧を印加して前記電圧条件を設定可能である。

本発明により、画像形成時に除電手段に電圧が印加されても、設定された転写電圧により生ずる転写不良を低減することができる。

以下、本発明のいくつかの実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、転写手段に印加される電圧に応じた電圧が除電手段に印加される限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。

本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。

＜画像形成部＞
図１は第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図、図２は画像形成部の構成の説明図である。

図１に示すように、第１実施形態の画像形成装置１００は、電子写真方式を用いて記録材（記録用紙、ＯＨＰシート、布等）にフルカラー画像を形成するレーザビームプリンタである。画像形成装置１００は、中間転写ベルト５１に沿って、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像形成手段である画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配置した中間転写方式タンデム型である。

画像形成部Ｐａでは、感光ドラム１ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト５１に一次転写される。画像形成部Ｐｂでは、感光ドラム１ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト５１のイエロートナー像に重ねて一次転写される。画像形成部Ｐｃ、Ｐｄでは、それぞれ感光ドラム１ｃ、１ｄにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて同様に中間転写ベルト５１のトナー像に位置を重ねて順次一次転写される。なお、本実施例では、感光ドラムや中間転写ベルトはトナー像を担持する像担持体としての役割を有するものである。

中間転写ベルト５１に一次転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｎ２へ給送された記録材Ｐへ一括二次転写される。二次転写部Ｎ２でトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置７で加熱加圧を受けて、表面にトナー像を定着された後に外部へ排出される。

記録材給送装置８は、記録材カセット８１からピックアップローラ８２で引き出した記録材Ｐを、分離装置８３で１枚ずつに分離して、レジストローラ８４へ送り出す。レジストローラ８４は、停止状態で記録材Ｐを受け入れて待機させ、中間転写ベルト５１のトナー像にタイミングを合わせて二次転写部Ｎ２へ記録材Ｐを送り出す。

中間転写ユニット５は、像担持体の一例である中間転写ベルト５１を、駆動ローラ５２、支持ローラ５８、５９、テンションローラ５３、対向ローラ５４に掛け渡して、矢印Ｒ２方向に回転させる。

定着装置７は、ランプヒータ７１を中心に配置した定着ローラ７２に加圧ローラ７３を圧接して記録材Ｐの加熱・加圧ニップを形成する。

ベルトクリーニング装置５７は、中間転写ベルト５１にクリーニングブレードを摺擦させて、二次転写部Ｎ２を通過して記録材Ｐが分離された中間転写ベルト５１の表面に残留した転写残トナー、紙粉等を除去する。

画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、付設された現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、図２を参照して画像形成部Ｐａについて説明し、他の画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄについては、説明中の符号末尾のａを、ｂ、ｃ、ｄに読み替えて説明されるものとする。

図２に示すように、画像形成部Ｐａは、感光ドラム１ａの周囲に、帯電ローラ２ａ、露光装置３ａ、現像装置４ａ、一次転写ローラ５５ａ、クリーニング装置６ａを配置している。

感光ドラム１ａは、アルミニウム製シリンダの外周面に、帯電極性が負極性の有機光導電体層（ＯＰＣ）を形成してあり、２００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。

帯電部材である帯電ローラ２ａは、金属性の中心軸の表面に抵抗性の弾性層を被せて形成され、感光ドラム１ａに圧接して従動回転する。電源Ｄ３は、交流電圧を重畳した直流電圧を帯電ローラ２ａに印加して、感光ドラム１ａの表面を一様な負極性の電位に帯電させる。

露光装置３ａは、イエローの分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム１ａの表面に画像の静電像を書き込む。

現像装置４ａは、非磁性トナーを磁性キャリアに混合した二成分現像剤を攪拌して、非磁性トナーを負極性に、磁性キャリアを正極性にそれぞれ帯電させる。帯電した二成分現像剤は、固定磁極４２ａの周囲で感光ドラム１ａとカウンタ方向に回転する現像スリーブ４１ａに穂立ち状態で担持されて、感光ドラム１ａを摺擦する。電源Ｄ４は、負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した現像電圧を現像スリーブ４１ａに印加して、現像スリーブ４１ａよりも相対的に正極性となった感光ドラム１ａの露光部へトナーを移動させて、静電像を反転現像する。

一次転写部材である一次転写ローラ５５ａは、感光ドラム１ａ側へ中間転写ベルト５１を挟み込むように圧接されて、感光ドラム１ａと中間転写ベルト５１との間に一次転写部Ｎ１ａを形成する。電源Ｄ１ａは、一次転写ローラ５５ａに電圧を印加する転写出力部であり、一次転写ローラ５５ａに一次転写バイアスとして＋９００Ｖの正極性の直流電圧を印加する。これにより、負極性に帯電して感光ドラム１ａに担持されたトナー像が、一次転写部Ｎ１ａを通過する中間転写ベルト５１へ一次転写される。

一次転写ローラ５５ａは、２０００Ｖ印加時の抵抗値が１×１０^２〜１０^８Ωの半導電性のものを用いた。具体的には、ニトリルゴムとエチレン−エピクロルヒドリン共重合体とのブレンドにより形成された、外径φ１６ｍｍ、芯金径φ８ｍｍのイオン導電性スポンジローラを用いた。一次転写ローラ５５ａの抵抗値は、温度２３度Ｃ、湿度５０％ＲＨの環境下で印加電圧２ｋＶのとき１×１０^６〜１０^８Ω程度である。

クリーニング装置６ａは、クリーニングブレードを感光ドラム１ａに摺擦して、一次転写部Ｎ１ａを通過した感光ドラム１ａの表面に付着した転写残トナーを除去する。

近年、記録材の種類が豊富になって、記録材の厚みや電気抵抗等も幅広くなっているので中間転写方式が採用される。また、画像比率、記録材の幅等の違いによってトナー像への供給電荷量が変化することを避けるために、記録材への転写部では定電圧制御が採用される。さらに、温度、湿度といった雰囲気環境の変化、或いは画像形成の累積に伴って、中間転写ベルトや転写ローラの電気的抵抗、或いは感光ドラムの表層の膜厚等が変化する。これらの変化に伴って、画像形成時の転写ローラに印加する電圧を最適化するために、画像形成に先立たせて定電圧制御の制御値（転写ローラに印加する定電圧値）を決定するＡＴＶＣ制御やＰＴＶＣ制御が実行される。

また、坪量の低い、薄紙を記録材Ｐとして用いる際には、材料そのものの剛性が低いために中間転写ベルトからの分離不良が発生し易い。このため、除電針９１に高電圧を印加して、より効率的に記録材Ｐの帯電電荷を除去することで、二次転写部Ｎ２における記録材Ｐの分離性を向上させている。

＜二次転写部＞
図３は二次転写部及び除電針の構成の説明図である。

図３に示すように、二次転写部材である二次転写ローラ５６は、両端をバネ部材に付勢されて、中間転写ベルト５１を介して対向ローラ５４に圧接して、中間転写ベルト５１と二次転写ローラ５６との間に二次転写部Ｎ２を形成する。対向ローラ５４は接地電位に接続されている。

転写電源Ｄ２は、二次転写ローラ５６に電圧を印加する転写出力部であり、画像形成時、転写手段の一例である二次転写ローラ５６に電圧条件の一例である二次転写バイアスを印加する。これにより、負極性に帯電して中間転写ベルト５１に担持されたトナー像が、二次転写部Ｎ２を通過する記録材へ二次転写される。二次転写バイアスは、画像形成に先立たせて、二次転写ローラ５６に電圧を印加して設定されており、一例として定電圧制御された＋２．３ｋＶの正極性の直流電圧である。

中間転写ベルト５１は、比誘電率ε＝３〜５、体積抵抗率ρｖ＝１×１０^６〜１０^１１Ω・ｍの半導電性のポリイミド樹脂を用いた。

対向ローラ５４は、ＥＰＤＭゴムに導電性カーボンを分散させた、外径φ２０ｍｍ、芯金径φ１６ｍｍの半導電性ローラを使用した。対向ローラ５４の抵抗値は、上記測定方法にて、温度２３度Ｃ、湿度５０％ＲＨの環境下で印加電圧１０Ｖのとき１×１０^１〜１０^５Ω程度である。

二次転写ローラ５６は、ニトリルゴムとエチレン−エピクロルヒドリン共重合体とのブレンドにより形成された、外径φ２４ｍｍ、芯金径φ１２ｍｍのイオン導電性スポンジローラを用いた。二次転写ローラ５６の抵抗値は、上記測定方法にて、温度２３度Ｃ、湿度５０％ＲＨの環境下で印加電圧２ｋＶのとき１×１０^６〜１０^８Ω程度である。

なお、二次転写ローラ５６を接地電位に接続して、転写手段の一例である対向ローラ５４に負極性の直流電圧を印加する構成を採用しても、同様に、中間転写ベルト５１から記録材へトナー像を二次転写できる。

また、図１に示すように、画像形成装置１００は、画像形成部Ｐｄのみを用いて、ブラック単色画像を形成するブラック単色モードを実行できる。ブラック単色モードの場合、画像形成部Ｐｄにおいてのみ、上述したトナー像形成工程を行い、中間転写ベルト５１にブラックトナー像のみを担持させる。そして、二次転写部Ｎ２を通過する記録材Ｐにブラックトナー像を転写した後、定着装置７にて定着する。

＜除電部＞
記録材Ｐの移動方向（搬送方向）における二次転写ローラ５６の下流側に、記録材Ｐの除電を行う除電手段の一例である除電針９１が配設される。除電針９１は、厚み０．２ｍｍのＳＵＳ３０４の薄板材を鋸歯状に加工したものであり、隣り合う鋸歯のピッチは１ｍｍとした。除電針９１は、搬送される記録材Ｐに対して非接触となる高さ位置に、鋸歯の先端が記録材Ｐの裏面に向くように配設されている。

除電針９１には、除電針９１に可変の除電バイアスを印加する除電出力部である除電電源Ｄ５が接続されており、所定のタイミングで除電針９１に除電バイアスを印加可能である。除電バイアスの極性は、二次転写ローラ５６に印加される正極性の二次転写バイアスとは逆極性の負極性に設定されている。

図３に示すように、除電針９１は、除電針ホルダ９２に対して貼り付けられて配置される。除電針ホルダ９２は、主として絶縁保障されたＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）から構成された絶縁部材であり、二次転写ローラ５６と除電針９１の間で直接高圧がリークしてしまうことを防止する。

除電針９１は、除電バイアスを印加されてコロナ放電を発生し、コロナ放電に伴う荷電粒子を記録材Ｐの裏面に照射する。除電バイアスは、二次転写部Ｎ２を通過した下流で、記録材Ｐの帯電電荷を除電することで、中間転写ベルト５１に対する静電吸着力を低下させて、記録材Ｐの分離性を向上させる。

＜実施例１＞
図４は二次転写バイアスを設定する制御のフローチャート、図５は二次転写バイアスを設定するＰＴＶＣ制御の説明図、図６は除電針に除電バイアスを印加した場合の転写電界の説明図である。本実施例では、転写材である記録材を除電する除電手段として除電針９１を用いる構成である。

図２を参照して図４に示すように、制御部１１０は、画像形成（Ｓ１７）に先立たせて、二次転写部Ｎ２に電圧を印加して、画像形成時の二次転写ローラ５６に印加する二次転写バイアスを設定する（Ｓ１４）。

除電電源Ｄ５は、高電圧回路１２０から定電圧制御された二次転写バイアスを出力し、電流検知回路１２１を通じて二次転写ローラ５６の芯金に印加する。電流検知回路１２１は、電流検知回路１２１から二次転写ローラ５６へ流れ込む電流値に応じたアナログ電圧を制御部１１０に出力する。

制御部１１０は、高電圧回路１２０を制御して所定の定電圧を出力させ、そのときの電流検知回路１２１の出力を検知して、転写部Ｎ２に流れる電流が所定値となるような二次転写バイアスを演算して、高電圧回路１２０に設定する設定部の機能を有する。

制御部１１０は、非画像形成時の一例である前回転時（Ｓ１１）にＰＴＶＣ制御を行う（Ｓ１４）。

図３を参照して図５に示すように、制御部１１０は、除電電源Ｄ５の出力電圧を多段階に切り替え、各段階の出力電圧に対する出力電流値を電流検知回路１２１によって検知する。測定用電圧の一例として、第１電圧Ｖ１＝２．５ｋＶ、第２電圧Ｖ２＝２ｋＶ、第３電圧Ｖ３＝１．５ｋＶの三段階に除電電源Ｄ５の出力電圧を切り替えるが、必ずしもＶ３＜Ｖ２＜Ｖ１とする必要は無い。

第１電圧Ｖ１を二次転写ローラ５６の１周分印加し、そのときの電流値を電流検知回路１２１によって検知して平均化処理することにより、第１電圧Ｖ１に対する電流値Ｉ１を求める。その後、同様な手順を用いて、第２電圧Ｖ２に対する電流値Ｉ２、第３電圧Ｖ３に対する電流値Ｉ３をそれぞれ求める。

制御部１１０は、３つの測定ポイントにおける印加電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３と電流検知回路１２１により検知される電流値Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３とを用いて、二次転写部Ｎ２の電圧−電流特性（Ｖ−Ｉ特性）を導き出す。３つの測定ポイントの間隔では、３つの測定ポイントの測定データを線形補完する演算処理により導き出す。

このようにして求めたＶ−Ｉ特性は、制御部１１０に内蔵された記憶装置（ＲＡＭ等）１０９に一旦記憶される。

ここで、記憶装置１０９には、二次転写部Ｎ２において必要な転写電流が、予め記録材Ｐの種類ごとに定められており、記録材Ｐの型番名に対応付けたテーブルで記憶されている。例えば、弊社推奨紙カラーレーザーコピア用紙（坪量８１．３ｇ／ｍ^２）に対応付けて６０μＡが記憶されている。

制御部１１０は、二次転写部Ｎ２に６０μＡの転写電流を流すために必要な、二次転写ローラ５６に印加する二次転写バイアスＶｂを、記憶装置１０９から読み出した二次転写部Ｎ２のＶ−Ｉ特性から求める。

記録材Ｐに中間転写ベルト５１上のトナー像を転写するのに必要な転写電流をＩｂとするとき、例えばＩｂ＜Ｉ２の場合、下記（１）式から基準電圧Ｖｂを求める。
Ｖｂ＝（Ｉｂ−Ｉ２）×（Ｖ３−Ｖ２）／（Ｉ３−Ｉ２）＋Ｖ２ ・・（１）

また、Ｉｂ≧Ｉ２の場合、下記（２）式から基準電圧Ｖｂを求める。
Ｖｂ＝（Ｉｂ−Ｉ１）×（Ｖ２−Ｖ１）／（Ｉ２−Ｉ１）＋Ｖ１ ・・（２）

以上のように、制御部１１０は、二次転写バイアスＶｂを演算して画像形成時の除電電源Ｄ５に設定する。画像形成時には、制御部１１０が設定した二次転写バイアスＶｂを除電電源Ｄ５が二次転写ローラ５６に印加して、記録材Ｐに対するトナー像の二次転写工程を行う。

図３を参照して図５に示すように、制御部１１０は、上記の３つの測定ポイントで電流値を測定する過程（Ｓ１４）において、除電針９１に対して除電バイアスを印加し続ける（Ｓ１３）。

制御部１１０は、坪量６３ｇ／ｍ^２以下の薄紙が指定されると（Ｓ１５のＹＥＳ）、画像形成時（Ｓ１７）の除電針９１に除電バイアスとして−３ｋＶの定電圧バイアスを印加する（Ｓ１６）。しかし、二次転写部Ｎ２の下流側における記録材Ｐの分離性が十分に確保される厚紙〜普通紙の場合（Ｓ１５のＮＯ）、除電針９１を接地電位に接続する。

そして、薄紙に画像形成を行う場合（Ｓ１２のＹＥＳ）、除電針９１に−３ｋＶの除電バイアスを印加した（Ｓ１３）状態で上述のＰＴＶＣ制御を実行する。しかし、厚紙〜普通紙の場合（Ｓ１２のＮＯ）、除電針９１を接地電位に接続して上述のＰＴＶＣ制御を実行する。これにより、画像形成時の除電針９１における除電バイアスの有無による漏れ電流の変化を相殺した二次転写バイアスＶｂを設定する。このように、本実施例では、トナー像が転写部材に転写されるときの除電針９１の電位状態と同じ状態でＰＴＶＣ制御が実行される。

ここで、二次転写バイアスとして１．７ｋＶを印加し、除電バイアスとして−３ｋＶを印加した状態で、薄紙の記録材Ｐにトナー像を転写する実験を行った。このとき、除電電源Ｄ５から二次転写ローラ５６へ出力されて電流検知回路１２１に検知される総電流量及び漏れ電流を測定したところ、総電流量は約８５μＡであった。しかし、除電針９１に対して約５μＡの漏れ電流が流入したため、記録材Ｐへトナー像を転写するために使用されて対向ローラ５４に流入した対向電流量は約８０μＡであった。

一方、除電針９１を接地電位に接続した状態で、同じ記録材Ｐに同じトナー像を転写して、二次転写ローラ５６に流れ込む総電流量及び漏れ電流を測定した。このとき、対向ローラ５４に８０μＡの電流が流れ込むように二次転写バイアスを変化させたところ、除電電源Ｄ５から二次転写ローラ５６へ出力されて電流検知回路１２１に検知された総電流量は約８３μＡとなった。そして、除電針９１に対して流入した漏れ電流は３μＡであった。

従って、除電針９１に除電バイアスを印加する場合としない場合とでは、二次転写部Ｎ２で等しい記録材に等しいトナー像を転写する際に、二次転写ローラ５６へ印加すべき二次転写バイアスが違ってくる。除電針９１に除電バイアスを印加して画像形成を行う場合、除電針９１へ流れ込む漏れ電流を補うように、少し高い二次転写バイアスが必要となる。

逆に言えば、除電針９１に除電バイアスを印加しないで設定した二次転写バイアスは、除電針９１に除電バイアスを印加して実際にトナー像を転写すると、除電針９１に流れ込む漏れ電流の増加量に相当するだけ電圧不足になる。

図６に示すように、除電針９１に除電バイアスを印加する場合としない場合とでは、二次転写部Ｎ２での電界分布が異なるため、二次転写電流の流れ方が変化する。

図６の（ａ）に示すように、除電針９１に除電バイアスを印加しない場合、二次転写ローラ５６内部の等電位面は、中間転写ベルト５１を介して対向ローラ５４に接触する二次転写部Ｎ２に平行となる。対向ローラ５４の抵抗が低いため、対向ローラ５４の表面は、ほぼ等電位面とみなせるからである。

そして、二次転写ローラ５６の内部では、電流は等電位面に対して垂直な方向に流れるため、二次転写部Ｎ２に対して垂直に電流が流れ込むようになり、二次転写部Ｎ２のニップ面内で均一な電流分布が形成される。

図６の（ｂ）に示すように、除電針９１に除電バイアスを印加した場合、プラス電位の二次転写ローラ５６の近傍にマイナス電位の除電針９１が存在するため、二次転写ローラ５６の下流側の電位が、上流側よりも低下する。

このため、二次転写ローラ５６内部の等電位面は、除電バイアスを印加しない（ａ）の場合に比べて、除電針９１に平行な方向に傾いてくる。そして、二次転写ローラ５６の内部では、電流は等電位面に対して垂直な方向に流れるため、電流は二次転写部Ｎ２の上流部分に集中する。

記録材Ｐは帯電していない状態で二次転写部Ｎ２に搬送されてくるため、二次転写部Ｎ２の上流部分では二次転写ローラ５６と記録材Ｐとの電位差が最も大きくなる。二次転写部Ｎ２の上流部分に電流が集中すると、二次転写ローラ５６から記録材Ｐへ移動する電荷量が大きくなり、二次転写電流が増加することから、二次転写部Ｎ２の見かけ上のインピーダンスが低くなる。そして、除電バイアスを印加することで二次転写部Ｎ２の見かけ上のインピーダンスが低くなって除電電源Ｄ５から出力される二次転写電流が増加する。

除電バイアスを印加しない場合は、総電流量が約８３μＡであったのに対して、除電バイアスを印加した場合には、約８５μＡであったのは、このような理由によると考えられる。そして、除電バイアスを印加した場合は、二次転写ローラ５６、中間転写ベルト５１等の二次転写部Ｎ２を構成する部材の抵抗値が変化しないにもかかわらず、二次転写部Ｎ２の見かけ上のインピーダンスが変動すると考えられる。

このため、図４に示すように、実施例１では、除電バイアスを印加する薄紙への画像形成前（Ｓ１２のＹＥＳ）には、除電バイアスを印加した（Ｓ１３）状態で、二次転写バイアスを設定するＰＴＶＣ制御を行う（Ｓ１４）。そして、除電バイアスを印加しない普通紙〜厚紙への画像形成前（Ｓ１２のＮＯ）には、除電バイアスを印加した状態で二次転写バイアスを設定するＰＴＶＣ制御を行う（Ｓ１４）。

これにより、より精度良く二次転写バイアスを設定して、転写不良を発生することなく高品質の画像を出力することが可能になる。

ところで、除電針９１には、定電流バイアスを印加するよりも、定電圧バイアスを印加する方が望ましい。近傍に記録材Ｐが無い状態で除電針９１に除電バイアスを印加すると、二次転写ローラ５６、中間転写ベルト５１等と除電針９１との間で放電が発生している状態で二次転写部Ｎ２から正極性に帯電した記録材Ｐが搬送されてくる。

すると、記録材Ｐの先端が除電針９１の近傍に到達した瞬間、周囲の荷電粒子が一気に記録材Ｐへ流れ込んで瞬間的に除電針９１に流入する電流が増加する。このため、除電針９１に定電流を供給している場合は、除電針９１の電位が急低下してしまい、肝心の記録材Ｐの先端に対して十分な除電・分離促進効果を発揮できない。

これに対して、除電針９１に定電圧を供給している場合は、記録材Ｐの先端で除電針９１の電位が低下しないため、記録材Ｐの先端に対して必要十分な荷電粒子を供給することができ、十分な除電・分離促進効果が発揮される。坪量６３ｇ／ｍ^２以下の薄紙においては、比較的、記録材Ｐの剛性が低いことから、記録材Ｐの先端が中間転写ベルト５１に吸着して連れ回り易くなる。このため、除電バイアスを定電圧制御とすることにより、記録材Ｐの先端における除電効率を高く維持して、坪量の低い薄紙の分離性を向上できる。

除電針９１に除電バイアスを印加して画像形成を行う際に、除電針９１に除電バイアスが印加された状態で二次転写ローラ５６に印加する二次転写バイアスのＰＴＶＣ制御を行う。これにより、二次転写ローラ５６に流れる電流に対して除電バイアスの影響を加味して、二次転写バイアスの最適制御を行うことが可能になる。二次転写部Ｎ２の近傍に除電針９１が配設され、除電針９１に除電バイアスが印加されている状態でも、中間転写ベルト５１上のトナー像を記録材Ｐに良好に転写できる。これにより、転写不良のない高画質な画像を得られる。

なお、記憶装置１０９には、記録材Ｐの型番名（送り方向に応じた幅方向サイズを含む）に対応付けて記録材Ｐに６０μＡを流す際に加算すべき二次転写バイアス（記録材分担電圧Ｖｐ）を予め記憶させてもよい。そして、記憶装置１０９から読み出した記録材分担電圧ＶｐをＰＴＶＣ制御で求めた二次転写バイアスＶｂに加算して、画像形成時の二次転写ローラ５６に印加する二次転写バイアスを設定してもよい。

＜実施例２＞
図７は実施例２における記録材給送装置の説明図である。

図７に示すように、記録材給送装置８Ｂは、記録材カセット８１に厚み検知センサＳｐを備える以外は図１に示す画像形成装置１００と同様に構成される。従って、図７中、実施例１と共通する構成には図１と共通の符号を付して重複する説明を省略する。

記録材カセット８１に付設された厚み検知センサＳｐは、記録材Ｐの厚みを検知する。制御部１１０は、厚み検知センサＳｐの出力に応じて画像形成される記録材Ｐが薄紙か否かを判定する。

図４に示すように、制御部１１０は、薄紙の場合（Ｓ１２のＹＥＳ、Ｓ１５のＹＥＳ）には、除電針９１に除電バイアスを印加してＰＴＶＣ制御を行う。そして、ＰＴＶＣ制御によって設定した二次転写バイアスを二次転写ローラ５６に印加して、除電針９１に除電バイアスを印加した状態で画像形成を行う（Ｓ１７）。

しかし、薄紙ではない場合（Ｓ１２のＮＯ、Ｓ１５のＮＯ）には、除電針９１に除電バイアスを印加しないでＰＴＶＣ制御を行い（Ｓ１４）、除電針９１に除電バイアスを印加しないで画像形成を行う（Ｓ１７）。

検知センサＳｐは、例えば、特開平３−１９２０５０号公報等に示されるような機構のものを使用することができる。ここでは、給紙路に向けてセンサアームを突出させて配置した機構を用いており、給紙路内を搬送される記録材Ｐが、センサアームを揺動させる角度を検知して、記録材Ｐの厚さの検知を行う。

あるいは、記録材Ｐの厚さの検知装置としては、例えば、フォトセンサを構成する発光部と受光部とを、給紙路の上下に配置し、記録材Ｐに透過する光の強さを検知して、記録材Ｐの厚さの情報として用いることも可能である。

実施例２では、記録材Ｐの厚みが５０μｍ以下の薄紙と判別された場合に限り、二次転写部Ｎ２での分離性を向上させるため、除電針９１に対して除電バイアスを−３ｋＶ印加する。一方、記録材Ｐの厚みが５０μｍを超えると判別された場合には、除電針９１に対して除電バイアスを印加しない。

＜実施例３＞
図８は実施例３におけるＰＴＣＶ制御の説明図である。実施例３では、複数段階の電圧を転写手段に印加して転写手段を流れる電流を測定することにより求めた電圧電流特性に基づいて画像形成時の電圧条件が設定される。そして、複数段階のうちの最大電圧に対してのみ除電手段に所定の電圧を印加した場合と印加しない場合との電流を測定する。

実施例３では、図７の記録材カセット８１内に、厚みの異なる複数種類の紙が混在する場合に、厚み検知センサＳｐを用いて記録材Ｐごとに薄紙か否かを判断して、除電バイアスをＯＮ／ＯＦＦして画像形成を行う。

あるいは、複数の記録材カセットの１つに薄紙が収納されて、普通紙への連続画像形成の途中で薄紙への画像形成が開始される場合に、画像形成しようとする記録材Ｐが薄紙か否かに対応して、自動的に除電バイアスをＯＮ／ＯＦＦして画像形成を行う。記録材を送り出す記録材カセットの区別に応じて、自動的に除電バイアスをＯＮ／ＯＦＦして画像形成を行う。

このような普通紙と薄紙との混在した連続画像形成に対処するため、連続画像形成の開始直前に実行される前回転において、除電針９１に対して除電バイアスを印加した場合と印加しない場合との両方でＰＴＶＣ制御を行う。

すなわち、画像形成に先立たせて、除電針９１に除電バイアスを印加する場合の二次転写バイアスＶｂ１と、除電針９１に除電バイアスを印加しない場合の二次転写バイアスＶｂ２とをそれぞれＰＴＶＣ制御により準備して除電電源Ｄ５に設定可能にしておく。

そして、連続画像形成中に刻々得られる「二次転写部Ｎ２に給送される記録材が薄紙か否かの判別結果」に応じて、二次転写バイアスＶｂ１、Ｖｂ２を切り替える。これに伴って、薄紙か否かにかかわらず同等の記録材分離性が確保されるように、除電バイアスのＯＮ／ＯＦＦを切り替える。

図３を参照して図８に示すように、転写電源Ｄ２が出力する定電圧制御された測定用電圧を、第１電圧Ｖ１、第２電圧Ｖ２、第３電圧Ｖ３の３段階に切り替えて、二次転写ローラ５６に印加するＰＴＶＣ制御を実行する。

まず、除電バイアスを印加しない状態で、二次転写ローラ５６の１周分づつ二次転写ローラ５６に第１電圧Ｖ１、第２電圧Ｖ２、第３電圧Ｖ３を印加して、電流検知回路１２１がそれぞれの電流を検知する。検知電流は、除電バイアスを印加しない状態で、第１、第２、第３電圧を印加した際に検知された電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３（図中●印）がプロットされる。

続けて、除電針９１に除電バイアスを印加した状態で、第１電圧Ｖ１のみを二次転写ローラ５６に１周分印加して、電流検知回路１２１によって二次転写ローラ５６へ流れ込む電流を測定する。除電バイアスを印加した状態で二次転写ローラ５６に第１電圧Ｖ１を印加した際に検知される電流Ｉ１ｎ（図中○印）がプロットされる。

実施例３では、二次転写ローラ５６に印加する測定用電圧は、Ｖ３＝１．５ｋＶ、Ｖ２＝２ｋＶ、Ｖ１＝２．５ｋＶとした。

このとき、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の３点の電圧−電流データを補間演算して、記録材Ｐにトナー像を形成するために必要な転写電流であるターゲット電流Ｉｂに対応する二次転写バイアスＶｂ２を定める。二次転写バイアスＶｂ２は、記録材Ｐの厚みが５０μｍを超えるために除電針９１へ除電バイアスを印加しない画像形成時に、二次転写ローラ５６に印加される。

また、Ｉ１ｎ、Ｉ２、Ｉ３の３点から同じターゲット電流Ｉｂに対応する二次転写バイアスＶｂ１が補間演算される。二次転写バイアスＶｂ１は、記録材Ｐの厚みが５０μｍ以下で二次転写部Ｎ２における記録材Ｐの分離性を確保するために除電針９１へ除電バイアスを印加する画像形成時に、二次転写ローラ５６に印加される。

図６を参照して説明したように、除電針９１に除電バイアスを印加すると、印加しない場合に比較して、二次転写部Ｎ２の見かけ上のインピーダンスが低くなる。しかし、二次転写部Ｎ２の見かけ上のインピーダンスが低下する挙動は、プラス電圧を印加された二次転写ローラ５６とマイナス電圧を印加された除電針９１の電位差が大きい際により顕著となるが、電位差が小さければ目立たない。

従って、除電バイアスを印加した状態で電流検知する際には、最大電圧となる第１電圧を印加した際の電流のみ検知することでも、ＰＴＶＣ制御において大幅な精度低下は発生しない。

実施例３の制御によれば、記録材の厚さに応じて頻繁に除電バイアスを切り替える場合に、最適な二次転写バイアスを設定できる。また、除電バイアスを印加しない状態で３段階に検知電圧を切り替えて電流−電圧特性を実測可能なことから、最適な二次転写バイアスの設定が可能である。さらには、除電バイアスを印加した状態の電流検知を、１段階にのみに限定することで、二次転写ローラ５６の２周分の電圧印加と電流測定とを省略して、ＰＴＶＣ制御に要する時間を削減して、画像形成装置１００の生産性を高める効果がある。

＜実施例４＞
実施例１〜３は中間転写方式の画像形成装置の二次転写部において、記録材の厚さに応じて除電バイアス及び二次転写バイアスを切り替える制御を説明した。しかし、本発明は、直接転写方式の画像形成装置にも適用しうる。

実施例４の画像形成装置は、感光ドラムに形成したブラックトナー像を、感光ドラムに転写ローラを圧接した転写部で記録材へ直接転写する。このような構成においても、転写部の下流側に除電針を配置し、記録材の分離性に応じて、除電針へ印加する除電バイアスをＯＮ／ＯＦＦすることができる。そして、画像形成時の転写ローラへ印加する転写バイアスを画像形成に先立たせてＰＴＶＣ制御を行って設定する場合、画像形成時の除電バイアスのＯＮ／ＯＦＦに合わせて、ＰＴＶＣ制御においても除電バイアスをＯＮ／ＯＦＦさせる。これにより、ＰＴＶＣ制御によって設定される転写バイアスが記録材の分離性と無関係に最適化される。

＜実施例５＞
図９は実施例５におけるＰＴＶＣ制御の説明図である。

実施例１〜実施例４では、除電針９１に定電圧制御された一定の除電バイアス−３ｋＶを印加して行う画像形成及びＰＴＶＣ制御を説明した。

これに対して、実施例５では、測定用電圧が印加された二次転写ローラ５６と除電針９１との電位差が一定になるように、測定用電圧に応じて、除電針９１に印加する電圧を変化させてＰＴＶＣ制御を実行する。

これにより、二次転写ローラ５６から除電針９１へ流れ込む漏れ電流を一定に保って、二次転写部Ｎ２を流れてトナー像の転写に関与する転写電流における漏れ電流の違いによる誤差を相殺している。画像形成時の二次転写ローラ５６に印加される電圧が大きく変化した場合でも、漏れ電流を一定に保って過不足の無い二次転写バイアスが二次転写ローラ５６に印加されるようにしている。

図３を参照して図９に示すように、転写電源Ｄ２が出力する定電圧制御された測定用電圧を、第１電圧Ｖ１、第２電圧Ｖ２、第３電圧Ｖ３の３段階に切り替えて、二次転写ローラ５６に印加するＰＴＶＣ制御を実行する。

二次転写ローラ５６の１周分づつ第１電圧Ｖ１、第２電圧Ｖ２、第３電圧Ｖ３を印加して電流検知回路１２１がそれぞれの電流を検知する。このとき、除電針９１には、第１電圧Ｖ１、第２電圧Ｖ２、第３電圧Ｖ３との電位差が一定値となるように、除電バイアスＶｃ１、Ｖｃ２、Ｖｃ３が印加される。検知電流は、第１、第２、第３電圧を印加した際に検知された電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３（図中●印）がプロットされる。

Ｖ１−Ｉ１、Ｖ２−Ｉ２、Ｖ３−Ｉ３の３つのＶ−Ｉデータを用いて、ターゲット電流Ｉｂに対応する二次転写バイアスＶｂが補間演算される。同時に、Ｖ１−Ｖｃ１、Ｖ２−Ｖｃ２、Ｖ３−Ｖｃ３の３つのＶ−Ｖｃデータを用いて、二次転写バイアスＶｂに対応する除電バイアスＶｃｂが補間演算される。

画像形成時には、除電針９１に除電バイアスＶｃｂを印加した状態で二次転写ローラ５６に二次転写バイアスＶｂを印加してトナー像を記録材Ｐに二次転写する。

実施例５では、第１電圧Ｖ１、第２電圧Ｖ２、第３電圧Ｖ３に応じて、ＰＴＶＣ制御時の除電針９１に表１のような電圧を印加した。

実施例５の制御では、幅広い種類の記録材Ｐに対応するために、二次転写部Ｎ２においてトナー像が転写されて記録材Ｐが分離される過程で、記録材Ｐの最適な分離性能が発揮される。

第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。 画像形成部の構成の説明図である。 二次転写部及び除電針の構成の説明図である。 二次転写バイアスを設定する制御のフローチャートである。 二次転写バイアスを設定するＰＴＶＣ制御の説明図である。 除電針に除電バイアスを印加した場合の転写電界の説明図である。 実施例２における記録材給送装置の説明図である。 実施例３におけるＡＴＣＶ制御の説明図である。 実施例５におけるＰＴＶＣ制御の説明図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 感光ドラム
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 帯電ローラ
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 露光装置
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 現像装置
７ 定着装置
８ 記録材給送装置
５１ 像担持体（中間転写ベルト）
５２ 駆動ローラ
５３ テンションローラ
５４ 対向ローラ
５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄ 一次転写ローラ
５６ 転写部材（二次転写ローラ）
８１ 記録材カセット
９１ 除電針
９２ 除電針ホルダ
Ｄ２ 転写電源
Ｄ５ 除電電源
１２１ 電流検知回路

Claims (6)

1. 像担持体と、
   前記像担持体にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
   前記像担持体に形成されたトナー像を転写材に転写する転写部を形成する転写部材と、
   前記転写部材の移動方向において前記転写部材よりも下流側に配置され、前記転写部材を除電するための除電手段と、
   前記転写部材に印加する電圧を出力する転写出力部と、前記除電手段に印加する電圧を出力する除電出力部と、前記転写部材に電圧を印加して、画像形成時の前記転写部材に印加する電圧条件を設定する設定部と、を有する画像形成装置において、
   前記除電出力部が前記除電手段に電圧を印加している状態で前記設定部は前記転写部材に電圧を印加して前記電圧条件を設定可能であることを特徴とする画像形成装置。
2. 画像形成時の前記除電手段に電圧が印加されない場合には、前記設定部は前記除電手段へ電圧を印加しないで前記電圧条件を設定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記除電手段に印加される電圧と前記転写手段に印加される電圧との電位差の変化が小さくなるように前記除電電源を制御する制御部を有することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記電圧条件を設定する過程で複数段階の電圧が前記転写手段に印加され、
   前記設定部は、前記複数段階の電圧のそれぞれに対して前記除電手段に印加される電圧が所定の電位差を持つように前記除電電源を制御することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 複数段階の電圧を前記転写手段に印加して前記転写手段を流れる電流を測定することにより求めた電圧電流特性に基づいて前記電圧条件が設定され、
   前記複数段階のうちの最大電圧に対してのみ前記除電手段に前記所定の電圧を印加した場合と印加しない場合との電流を測定することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
6. 前記除電電源は、定電圧制御された前記所定の電圧を出力することを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の画像形成装置。

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