JP4343371B2

JP4343371B2 - Image forming apparatus

Info

Publication number: JP4343371B2
Application number: JP2000002257A
Authority: JP
Inventors: 正美竹田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-01-11
Filing date: 2000-01-11
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2020-01-11
Also published as: JP2001194930A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多種多様な記録材（転写材）を通紙させる記録材搬送装置を有する装置に関するもので、特に電子写真方式のプリンター、複写機、ファクシミリなどの定着装置を有する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式を用いたプリンター、複写機、ファクシミリなどの装置における画像形成工程部の概要は図１０に示すようになっている。即ち、帯電ローラ１で感光ドラム２の表面を一様にある極性に帯電させた後、レーザ等の露光手段３により、感光ドラムを露光下領域のみを除電して潜像を形成し、現像器４のトナー５を現像ブレード４ａと現像スリーブ４ｂの間で感光ドラムの帯電表面と同極性に摩擦帯電させ、感光ドラムと現像スリーブが対向する現像ギャップ部においてＤＣ及びＡＣバイアスを重畳印加して、電界の作用によりトナーを浮遊振動させつつ感光ドラムの潜像形成部に選択的に付着させた後、転写ローラ１０と感光ドラムで形成される転写ニップ部まで感光ドラムの回転によって搬送させる。
【０００３】
一方、画像を記録される紙等の記録材７は、記録材収納箱７’から給紙ローラ対７”によって垂直搬送ローラ対６’まで先端部を給紙された後、この垂直搬送ローラ対により転写前搬送ローラ６まで搬送され、更にこの転写前搬送ローラにより、転写ガイド板９を通じて予め規定された進入角度で転写ニップ部まで搬送される。この転写前搬送ローラ６から転写ニップ部まで記録材が搬送されるまでの間には、記録材がこの領域まで搬送されて来るまでに接触した様々な部材との摺擦により、記録材表面が帯電している可能性がある為、静電的記録を行うに際して画像を乱す要因となるこのような不要な帯電を取り除く為の除電ブラシ８が、搬送中の記録材の背面側に接するように設けられ、接地されている。
【０００４】
このように搬送されてきた記録材は、転写部において感光ドラム上のトナーを静電的に引き付けて記録材側に移動させるようにトナーと逆極性の高電圧が記録材背面の転写ローラに印加されて記録材の表面にトナーを静電的に引き付けて画像を転写されるとともに、記録材裏面はトナーと逆極性に帯電され、転写されたトナーを保持し続ける為の転写電荷が記録材裏面に付与される。最後に、トナー画像を転写された記録材は、加熱回転体１３とニップ部を形成する加圧ローラ（加圧回転体）１４で構成される定着器（定着手段）１２まで搬送され、このニップ部で加熱加圧されてトナー像を記録材表面に永久固着させる。
【０００５】
一方、転写後の感光ドラム表面には極性の異なるトナー等の付着物がわずかに残るため、転写ニップ部を通過した後の感光ドラム表面はクリーニング容器１１で感光ドラム表面にカウンター当接されるクリーニングブレード１１ａにより付着物を掻き落とされて清掃された後、次回の画像形成に待機する。
【０００６】
以上の工程の中で、画像の定着方式としては熱効率、安全性が良好な接触加熱型の定着装置が広く知られている。その定着装置として、図１１に示すように、金属性円筒芯金１３’ｃ表面にプライマー層１３’ｂを介して雛型性層１３’ａを形成し、円筒内部にハロゲンヒータ（熱源）１５を内包する熱定着ローラ１３’と、加圧芯金１４ｃに耐熱性ゴム１４ｂからなる弾性層、その表面に加圧側離型性層１４ａを形成した加圧ローラ１４と、を加圧当接して構成される熱ローラ定着器が用いられる。また、図１２に示すように、低熱容量の耐熱性樹脂フィルム１３”ｃ、その上に導電性プライマー層１３”ｂ、更にその表面に雛型性層を形成した定着フィルム１３”ａと、その定着フィルムの内側に設けられたセラミックヒータ（熱源）１５’と、そのヒータを保持しフィルムガイド部材を兼ねるヒータホルダー１３”ｄと、そのヒータホルダーを均一に加圧する為の金属ステー１３”ｅとで構成される定着フィルムユニット１３”に加圧ローラを加圧当接させるフィルム加熱方式の定着器が用いられる。前者は比較的高速の大型機に用いられ、後者は比較的低速の小型機に用いられている。
【０００７】
特に後者は近年の省エネルギー推進の観点から、従来のハロゲンヒータを内包する円筒状の金属を定着ローラとして用いる熱ローラ方式に比べてローラ熱伝達効率が高く、装置の立上りも速い方式として注目され、より高速の機種にも適用されるようになってきている。
【０００８】
以上のような定着装置を用いたプリンタ等の各種画像形成装置は、画質の向上とともに近年益々そのプリント速度の高速化が強く求められるようになっている。このため、今後、更なる高速化を実現するためにはまず、当然のことながらモータをパワーアップして加圧ローラ及び定着フィルムの回転速度を上げるとともに、通過時間の短くなった紙に十分な熱エネルギーを供給するため、定着温度を更に高く設定したり、加圧ローラの加圧力を上げて加熱領域を広げる、ヒータ基板や定着フィルムの材質を熱伝導性の高いものに替えるなどの改良を行う必要がある。
【０００９】
しかしながら、このような改良を進めて行くと、同時に定着部において様々な弊害が生じ易くなる。その弊害の一つとして図１３の熱ローラ定着方式の定着器の定着入り口部分の拡大断面図に示すように、定着の入り口部分の直前において記録材上のトナーが部分的に紙の搬送方向に対して下流側に吹き飛ばされるような現象が発生し、記録速度を上げれば上げるほどこの現象が悪化することがある（以下、この現象を「後方トナー飛び散り」現象と称する）。
【００１０】
この「後方トナー飛び散り」現象の発生要因としては次のようなメカニズムが考えられる。即ち、定着部において定着される紙には通常の環境下でもある程度の水分を含んでいるため、定着の際、ニップ部における加熱により水蒸気が発生するが、高速化に伴って定着温度を上げると、この水蒸気の発生も激しくなり、逃げ場を求めてニップの前後方向に強く水蒸気を吹き出すようになる。
【００１１】
この時、同時に紙の搬送速度も速くなっている為、ニップ入り口部において、紙上の未定着トナーには吹き出す水蒸気の速度に紙の搬送速度を合成した風速で水蒸気が吹きつけることになり、トナー像の内で像表層のトナーのように紙に対する付着力が比較的弱く表面の気流の影響を受けやすいトナーの一部が風圧によって後方に飛ばされるものと考えられる。この現象は紙の電気抵抗や表面性及び添加物の種類によっても大きく左右されるが、特に横線のような紙の搬送方向に垂直なパターンのトナー像で最も発生しやすくなり、そのメカニズムから記録速度を増せば増すほど悪化する現象である。
【００１２】
このような現象に対する抑制策としては、定着性を確保する必要性から熱的な条件を緩めることはできないので、トナーの紙に対する静電的な付着力を増強する方法が考えられている。例えば、図１４に示すように、熱ローラ方式では、定着バイアス電源１６によって定着ローラの金属部にトナーと同極性のバイアスを印加し（不図示の導電性ブラシを用いて接続）、この金属部表面に設けられた１５μｍ以上の十分な膜厚を有する絶縁離型層を挟んで電界を作用させて紙上のトナーを表面側から反発電界によって押え込んだり、逆に加圧ローラ側にトナーと逆極性（転写電荷と同極性）の電位を誘起してトナーの紙への付着強度を増す方法が考案されている。
【００１３】
同様に、フィルム加熱方式の定着器においても、図１５に示すように同様の現象が発生しており、むしろ同レベルの記録速度の装置同士で比較するとこのフィルム加熱方式の定着器の方に現象が悪化する傾向が認められる。この要因としては、熱伝達率を高める為に後者の方式では広いニップ幅を必要とするため、ニップ部分の変形量が熱ローラ方式よりも大きく水蒸気の噴出力が高くなることや、熱ローラ方式ではニップ突入前に記録材表面に接近する定着ローラ表面の輻射熱による予備加熱効果が作用して事前に記録材表面の表層トナーを一部溶融させて記録材との密着力を高める作用があるのに対し、フィルム加熱方式ではフィルムの熱容量が小さい為に予備加熱効果が得にくいことなどが考えられる。
【００１４】
この為、フィルム加熱方式では定着フィルムの導電層に定着バイアス電源１６によってトナーと同極性のバイアスを印加するだけではこの「後方トナー飛び散り」現象の抑制効果はほとんど得られず、更なる対策が必要となる。この追加策としては、図１６に示すように、新たにニップ近傍に接地された紙裏接地用導電ブラシ(導電部材）８’のような接地手段を設け、このブラシを記録材の裏面に接触させたまま定着フィルムにトナーと同極性のバイアスを印加しつつ定着動作を行う構成が大きな効果を生じる方法として判明しており、その抑制メカニズムとしてはフィルムにトナーと同極性のバイアスを印加することで記録材の抵抗を介して記録材裏面側の接地部からこのバイアスと逆極性の電荷が記録材裏面に誘起され、この電荷が逆極性のトナーを記録材に引き付けて固定する作用を増すためと考えられる。
【００１５】
いずれの方式に対しても「後方トナー飛び散り」現象に対する上記の対策は、今後装置を高速化する上で非常に重要な技術であり、特に、このような装置の普及に伴い、世界の様々な気候の国々で様々な使用条件で使用されるようになると、紙の水蒸気の発生量が増大する高温高湿度の環境で使用される確率が高まることが予想され、今後一層、重要度を増して行くものと考えられる。
【００１６】
しかしながら、このように「後方トナー飛び散り」現象の抑制策として定着ローラや定着フィルムに転写電荷と逆極性の定着バイアスを印加することは、ローラやフィルム表面の絶縁性が不十分な場合に逆に定着中に転写電荷をリークさせる危険があり、特に紙の抵抗が低下する高湿度環境において問題となる。
【００１７】
この問題はこれらの定着に用いるローラやフィルム表面の絶縁性を完全に確保することで回避できるが、絶縁性を上げすぎると抵抗が高すぎて紙や加圧ローラとの摺擦や剥離過程において表面に異常帯電を招きやすくなり、この帯電によって定着中のトナー像を剥ぎ取ってしまうオフセットや剥離帯電オフセットと呼ばれる新たな画像不良を招く危険があるため、これらの部材の表面抵抗はある値以上には大きくできないという制約がある。
【００１８】
特に剥離帯電はローラやフィルム表面の抵抗に大きな相関があり、その帯電量も大きいため明確な画像不良となってしまう事が問題であった。このような理由から、表層を厚くできる定着ローラ方式では表面抵抗をある程度帯電しにくい抵抗値に調整しても全体の絶縁性を保つことは可能であるが、製法の制約により，表層を厚くし難い定着フィルム方式においては、表面の帯電を抑えつつ電荷のリークを完全に防ぐ事は困難であった。
【００１９】
このため、定着バイアスを印加する構成では更に転写電荷のリークが促進されてしまい、比較的抵抗の低い紙種を用いて高湿度環境で吸湿した紙を使用した場合、紙先端部の尾引きが悪化するとともにハーフトーン画像やベタ黒画像などの高濃度画像を形成した際の画像の中央後半部に横白帯状の転写不良領域が形成されてしまうという問題が生じていた。
【００２０】
これらの現象の発生メカニズムは図１７，図１８，図１９に示すように搬送される紙の位置の変化に起因していると考えられる。まず、図１７は定着フィルムに転写部と逆極性のバイアスが印加され、定着部の下流側に導電ブラシが接地設定されている全体構成に対して、抵抗の低い紙が定着ニップ直前まで搬送される期間を示しており、紙裏には転写電荷が形成され、転写が正常に行われている。
【００２１】
次に図１８のように紙先端が定着部を通過し、導電ブラシに接する直前まで搬送される期間では、オフセット防止の為ある程度の導電性を付与された定着フィルム表面に接する抵抗の低い紙から定着バイアスに引き寄せられて紙裏の転写電荷がフィルム側へリークする。このため定着ニップから導電ブラシまでの距離に一致する幅で紙先端の尾引きは悪化し、同時にこの時転写中の同一幅の転写領域でもリークによる転写バイアス不足（同時に転写ニップ部における紙表面電位が定着バイアス側に振られることで転写バイアスの電界の作用が抑制される）が生じ、同一幅の領域で転写不良となり、全体が高濃度パターンであった場合にはこの領域のみ白帯状の画像抜けが生じる。
【００２２】
更に図１９のように紙先端が導電ブラシに接した後は、この導電ブラシから転写バイアスに引き寄せられて電荷が供給されるようになるので、転写側の電荷リーク量が抑制され、正常な転写が行われるとともに定着部にも尾引き抑制効果が作用するようになる。
【００２３】
このような工程により高濃度パターン７ａ（図２０）を出力した際には、全体の画像は図２０のように中央後半部に横白帯状の転写不良領域７ｂを招いてしまい、比較的湿度の高い環境で比較的抵抗の低い紙を用いた場合には無視できない現象となっていた。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、像担持体上に帯電トナー像を形成し、該トナーと逆極性のバイアスを作用させる転写手段によって前記トナー像を前記像担持体上から転写材上に転写した後、熱源を内包する定着回転体と圧力を作用させる加圧回転体からなる定着手段に狭持搬送させることにより前記転写材上にトナー像を永久固着させる画像形成工程部を有し、前記定着手段には前記定着回転体表面にトナーの帯電極性と同極性のバイアスを印加するバイアス印加手段と、前記定着回転体および前記加圧回転体に狭持搬送されて排出される前記転写材の裏面電位を接地させる為の導電部材が設けられている画像形成装置において、前記定着回転体表面の絶縁性が異常帯電防止の為に十分に確保できず且つ低抵抗の転写材を使用した場合に画像中央部後半に発生する横白帯状の転写不良画像を招きやすくなる点である。
【００２５】
本発明は、上記の間題点を解決し、定着部における異常帯電を招くことなく、上記横白帯状の転写不良画像の発生が防止できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明は次のような構成を有することを特徴とする画像形成装置である。
【００２７】
（１）．像担持体上に帯電トナー像を形成し、該トナーと逆極性のバイアスを作用させる転写手段によって前記トナー像を前記像担持体上から転写材上に転写した後、熱源を内包する定着回転体と圧力を作用させる加圧回転体からなる定着手段に挟持搬送させることにより前記転写材上にトナー像を永久固着させる画像形成工程部を有し、前記定着手段には前記定着回転体表面にトナーの帯電極性と同極性のバイアスを印加するバイアス印加手段と、前記定着回転体および前記加圧回転体に挟持搬送されて排出される前記転写材と接触する導電部材が設けられている画像形成装置において、前記転写手段と前記定着手段間の距離よりも長い転写材が搬送された場合に、前記転写材が前記定着手段に挟持搬送される直前から前記導電部材に該転写材が接触するまでの期間の前記転写手段のバイアス強度を増大させることを特徴とする画像形成装置。
【００２８】
（２）．（１）の画像形成装置において、前記転写バイアスは定電圧制御されていることを特徴とする画像形成装置。
【００２９】
（３）．（１）の画像形成装置において、前記転写バイアスは定電流制御されていることを特徴とする画像形成装置。
【００３０】
（４）．（１）から（３）の何れかの画像形成装置において、前記転写バイアスの強度切り替え時点の該バイアス切り替えの立ち上がりと立ち下がりが緩やかに変化するようにバイアス切り替え速度を調整することを特徴とする画像形成装置。
【００３１】
（５）．（４）の画像形成装置において、前記転写バイアスの強度増大を強度切り替え期間の開始点に対してバイアス切り替え期間の５〜１０％手前の時刻から開始し、バイアス切り替え期間の１０〜２０％の時間幅で緩やかに強度を上げ、バイアス強度復元を強度切り替え期間の終了点に対してバイアス切り替え期間の５〜１０％手前の時刻から前記転写バイアスの強度減少を開始してバイアス切り替え期間の１０〜２０％の時間幅で緩やかに強度を下げることを特徴とする画像形成装置。
【００３２】
（６）．（１）から（５）の何れかの画像形成装置において、前記画像形成装置は環境検知手段を有し、該環境検知手段による環境検知結果によって、前記転写バイアス強度の切り替えを行うモードと行わないモードが自動的に選択されることを特徴とする画像形成装置。
【００３３】
（７）．（６）の画像形成装置において、前記環境検知手段としてイオン導電性転写ローラの環境による抵抗変化を用いることを特徴とする画像形成装置。
【００３４】
（８）．（６）又は（７）の画像形成装置において、前記転写バイアス強度の切り替えを行うモードが選択される条件は環境の湿度が７５％以上であることを特徴とする画像形成装置。
【００３５】
（９）．（１）から（５）の何れかの画像形成装置において、前記画像形成装置は通常の状態では前記転写バイアス強度の切り替えを行わない設定になっており、画像形成装置の使用者の判断によって前記転写バイアス強度の切り替えを行うモードが選択可能であることを特徴とする画像形成装置。
【００３６】
（１０）．（９）の画像形成装置において、該画像形成装置の使用者が前記転写バイアス強度の切り替えを行う手段は、該画像形成装置を制御するホストコンピュータのソフトウェアに設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【００３７】
（１１）．（６）又は（７）の画像形成装置において、前記画像形成装置は紙抵抗検知手段を有し、該紙抵抗検知手段よる紙抵抗検知結果によって、前記転写バイアス強度の切り替えを行うモードと行わないモードが自動的に選択されることを特徴とする画像形成装置。
【００３８】
（１２）．（１１）の画像形成装置において、前記紙抵抗検知手段として、前記転写ローラの転写ニップ部を前記転写材のトナー像が形成されていない先端部が通過する間の定電圧制御時の転写電流変化または定電流制御時の転写電圧変化のいずれかの変化量を基に該紙抵抗を検知する方法を用いることを特徴とする画像形成装置。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
【００４０】
（実施例１）
図１及び図２は本発明の第１の実施例を表す画像形成装置の転写−定着間の装置断面図及びこの間の紙端検知信号と転写バイアスのタイミングチャートである。図１７と同一番号の部材は同一の構成要素を示しており、本実施例では、紙先端及び紙後端が通過した際に信号を発生する紙端検知センサ１７と可変転写バイアス電源１０ａ及び電気的動作を制御管理するＣＰＵ１８が設けられている。
【００４１】
また、本実施例を含む以下のすべての実施例における紙（転写材）としては水分の含水率が８％以上まで上昇した低抵抗化した紙（Ｘｅｒｏｘ杜のＬｅｔｔｅｒサイズ７５ｇ紙等）を用いており、装置を動作させた環境は温度３２．５℃、湿度８０％の高温高湿度環境である。
【００４２】
紙端検知センサ１７は非常に軽い力で回転軸を中心に回転可能に設定され、レバー部分を搬送されてきた紙先端が前方に押し倒すことによりフォトセンサ等を介して信号が発生するように構成されており、本実施例ではレバーが倒れている間、信号Ｓ１はハイレベルに維持され、紙後端が通過してレバーが元の状態に戻り、信号Ｓ１は元のレベルに戻る。
【００４３】
この時、装置内制御部のＣＰＵにこの紙先端通過信号が入力され、これを起点として検知した紙端部が転写ニップ部に到達するまでの時間に合わせて事前に潜像形成が開始され、現像部を経てトナー像が感光ドラム２上に形成されて紙先端が転写ニップ部に到達するとほぼ同時に転写バイアスが印加されるように転写バイアスの印加タイミングが決定される。
【００４４】
本実施例の転写バイアスは転写動作前に転写ローラ１０に予め定められた定電流を流し、その際の必要電圧から転写ローラ１０の抵抗値を求め、その抵抗値に応じて予め良好な画質が得られるように定められた電圧を定電圧回路によって発生させる構成を用いている。図２に示すように、その電圧印加タイミングとしては、時刻ｔ１で紙端検知センサ１７が作動し、紙端検出センサ部から転写ニップまでの距離ＬＯをＶｐの搬送速度で搬送される紙先端が到達するまでの時間＝ＬＯ／Ｖｐが経過した時刻ｔ２に、通常の転写バイアスＶｔ１が転写定着ニップ間距離Ｌ１を紙が通過する時間＝Ｌ１／Ｖｐの間即ち時刻ｔ３まで印加され、その後定着ニップ部から導電ブラシまでの距離Ｌ２を移動する時間＝Ｌ２／Ｖｐの間即ち時刻ｔ４までの間は、通常の転写電圧では定着バイアスを印加された定着フィルムを介して電荷が不足し、この期間のみハーフトーンやベタ黒画像中に白帯状の転写不良が生じてしまう為、これを補う為に強化された転写バイアスＶｔ２に切り替えられる。
【００４５】
本実施例では転写ローラ１０としてこの環境における抵抗値が１×１０⁷〜５×１０⁷Ω程度のイオン導電性のソリッドゴムを用いた。この転写ローラ１０を用いた通常の転写電圧はＶｔ１＝４００〜６００ｖとなっている。これに対し、紙先端が定着バイアスの印加された定着ニップ部に接触する時刻ｔ３において、電圧を３００〜７００ｖ増大させた強化電圧Ｖｔ２＝７００〜１３００ｖを印加し、時刻ｔ４でこの強化電圧を元のレベルに戻して通常の転写電圧で転写を終了するようにしている。このように転写バイアスを切り替える事でハーフトーンやベタ黒画像を紙全面に形成しても濃度ムラがほとんど生じない良好な画質を実現する事ができた。
【００４６】
（実施例２）
図３及び図４は本発明の第２の実施例を表す画像形成装置の転写−定着間の装置断面図及びこの間の紙端検知信号と転写バイアスのタイミングチャートである。図１と同一番号の部材は同一の構成要素を示しており、本実施例では、可変転写バイアス電源として定電流電源１０ｂが用いられている。また、本実施例における紙と使用環境の条件は実施例１と同様である。
【００４７】
本実施例の転写バイアスは転写動作前に予め良好な画質が得られるように定められた転写電流を求めておき、定電流電源１０ｂによってこの最適電流を発生させる構成を用いており、その電流印加タイミングとしては実施例１と同様に時刻ｔ１で紙端検知センサ１７が作動し、この紙端検知センサ部から転写ニップまでの距離ＬＯをＶｐの搬送速度で搬送される紙先端が到達するまでの時間＝ＬＯ／Ｖｐが経過した時刻ｔ２に通常の転写電流Ｉｔ１が転写定着ニップ間距離Ｌ１を紙が通過する時間＝Ｌ１／Ｖｐの間即ち時刻ｔ３まで印加される。
【００４８】
その後定着ニップ部から導電ブラシまでの距離Ｌ２を移動する時間＝Ｌ２／Ｖｐの間即ち時刻ｔ４までの間は、通常の転写電流では定着バイアスを印加された定着フイルムを介して電荷が不足し、この期間のみハーフトーンやベタ黒画像中に白帯状の転写不良が生じてしまう為、これを補う為に強化された転写電流Ｉｔ２に切り替えられる。
【００４９】
本実施例では転写ローラとして、この環境における抵抗値が１×１０⁷〜５×１０⁷Ω程度のイオン導電性のソリッドゴムを用い、この転写ローラを用いた通常の転写電流はＩｔ１＝８〜１２μＡとなっている。これに対し、紙先端が定着バイアスが印加された定着ニップ部に接触する時刻ｔ３において、電流を４〜６μＡ増大させた強化電圧Ｉｔ２＝１２〜１８μＡを印加し、時刻ｔ４でこの強化電流を元のレベルに戻して通常の転写電流で転写を終了するようにしており、このように転写バイアスを切り替える事でハーフトーンやベタ黒画像を紙全面に形成しても濃度ムラがほとんど生じない良好な画質を実現する事ができた。
【００５０】
（実施例３）
図５及び図６は本発明の第３の実施例を表す画像形成装置の転写−定着間の装置断面図及びこの間の紙端検知信号と転写バイアスのタイミングチャートである。図１と同一番号の部材は同一の構成要素を示しており、本実施例では、可変転写バイアス電源として実施例１と同様の定電圧電源１０ａが用いられている。
【００５１】
また、本実施例における紙と使用環境の条件は実施例１と同様である。本実施例の転写バイアスは転写バイアスの強度増大を強度切り替え期間の開始点ｔ３に対してバイアス切り替え期間（ｔ４−ｔ３）の５〜１０％手前の時刻から開始し、バイアス切り替え期間（ｔ４−ｔ３）の１０〜２０％の時間幅で緩やかに強度を上げ、バイアス強度復元を強度切り替え期間の終了点ｔ４に対してバイアス切り替え期間（ｔ４−ｔ３）の５〜１０％手前の時刻から前記転写バイアスの強度減少を開始してバイアス切り替え期間（ｔ４−ｔ３）の１０〜２０％の時間幅で緩やかに強度を下げるようにしており、このように転写バイアスを切り替える事で転写バイアス切り替えの前後で万一バイアスの値が最適値から多少ずれた場合にもバイアス切り替え境界部分で緩やかな濃度変化を導く事により境界の前後で濃度差が目立ちにくくする事が可能となり、また紙搬送速度の振れなどにより、必ずしも正確に紙の位置を把握できず所望のタイミングで最適なバイアスの切り替えが行われなかった場合にも切り替え前後の領域にある程度のマージンを持たせる事ができるようになるので、更に信頼性の高い良好な画質を実現する事ができた。
【００５２】
尚、以上、３つの実施例では、転写バイアスの切り替えは装置の使用者が使用環境を把握した後または実際に最初の画像を出力させた後の結果により転写バイアスの部分切り替えの必要性を感じた際に装置本体に設けられた切り替えスイッチを用いるかまたはホストコンピュータ上のソフトウェアによって設定可能となっている。
【００５３】
（実施例４）
図７は本発明の第４の実施例を表す画像形成装置の転写−定着間の装置断面図である。図１と同一番号の部材は同一の構成要素を示しており、本実施例では、新たに湿度センサ(環境検知手段）１９が設けられており、この湿度センサ１９の検知結果によって、湿度が７５％以上ある場合と７５％未満の場合とで自動的に転写バイアスの部分切り替えを行うモードと行わないモードに各々切り替えが実行されるように湿度検知信号がＣＰＵ１８へ入力される構成となっている。また、本実施例における紙と使用環境の条件及び転写バイアスの切り替えタイミング等は実施例１と同様である。
【００５４】
本構成を用いることにより、装置自身が必要な状況を判断して最適なバイアスの切り替えができるので、使用者が環境変化を気にすることなく常に良好な画質を実現する事ができる。
【００５５】
（実施例５）
図８は本発明の第５の実施例を表す画像形成装置の転写−定着間の装置断面図である。図５と同一番号の部材は同一の構成要素を示しており、本実施例では、実施例４の湿度センサ１９の代りに新たに転写ローラとしてイオン導電性転写ローラ１０’を用いるとともに、転写電流検知手段２０を転写回路部に設け、その検知信号をＣＰＵ１８に入力する構成を設けている。
【００５６】
イオン導電性転写ローラ１０’は環境に対する抵抗値の依存性が高いため、予め各環境下における転写ローラの抵抗範囲を求めておき、転写工程の前に転写ローラに予め定めた基準電圧を印加し、その際に流れる電流を測定する方法で転写ローラ抵抗を求めれば、その抵抗値から逆にその環境を判断する事が可能となる。本実施例ではこのように転写ローラを環境検知手段として用いることで、簡単な転写電流検知回路２０の追加だけで実施例４のように専用の環境センサを用いることなく同様の効果を安価に得ることができる。
【００５７】
（実施例６）
図９は本発明の第６の実施例を表す画像形成装置の転写−定着間の装置断面図である。図８と同一番号の部材は同一の構成要素を示しており、本実施例では、実施例５の構成と同様に転写ローラを用いて環境検知を行う構成に加えて更に信頼性を高める為に、新たに導電性転写前ローラ６”を設け、一方のローラを接地し、他方のローラを紙抵抗検知用電源２１と転写電流検知手段(紙抵抗検知手段）２０に接続しており、この転写電流検知手段２０の検知信号をＣＰＵ１８に入力する構成を設けている。
【００５８】
このようにバイアスを印加された導電性転写前ローラのローラ対の間に、ある抵抗値を有する紙が搬送されてくると、この紙抵抗分だけ、この回路に流れる電流が変化するため、転写電流検知手段の検知信号の変化をＣＰＵ１８に入力する事で其の紙の抵抗値を推測し、本発明の目的である白帯状の転写不良画像が生じる紙抵抗の領域に含まれるかどうかを判断させる事が可能となる。
【００５９】
本実施例を用いることにより、紙抵抗が直接検知できるので、紙抵抗に依存してレベルが変化する白帯状転写不良画像に対してきめ細かい転写バイアスの対策制御が可能となり、更に高い信頼性で良好な画像を提供する事ができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、定着手段の尾引き対策構成として定着回転体表面にトナーの帯電極性と同極性のバイアスを印加する定着バイアス印加手段と、定着回転体と加圧回転体に挟持搬送されて排出される転写材の裏面電位を接地させる為の導電部材が設けられている画像形成装置において、定着回転体表面の抵抗を異常帯電を生じないような抵抗範囲に抑えるとともに、この定着ニップ部に転写材先端が挟持搬送され始めてから転写材裏面が導電性部材に接触するまでの期間の転写バイアスを通常の転写バイアスよりも強化した結果、この期間中に定着バイアスによってリークする転写電荷を補う（同時に転写ニップ部における紙表面電位が定着バイアス側に振られることで抑制される転写バイアスの電界作用を強化する）ことにより、転写バイアスの不足による転写不良の発生が無くなり、この切り替え前後で濃度ムラの無い良好な画質を実現するができ、対策を施さない場合に生じていた横白帯状の転写不良領域の発生を防止できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を表す転写−定着間画像形成装置断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例を表すタイミングチャート図である。
【図３】本発明の第２の実施例を表す転写−定着間画像形成装置断面図である。
【図４】本発明の第２の実施例を表すタイミングチャート図である。
【図５】本発明の第３の実施例を表す転写−定着間画像形成装置断面図である。
【図６】本発明の第３の実施例を表すタイミングチャート図である。
【図７】本発明の第４の実施例を表す画像形成装置の転写−定着間の装置断面図である。
【図８】本発明の第５の実施例を表す画像形成装置の転写−定着間の装置断面図である。
【図９】本発明の第６の実施例を表す画像形成装置の転写−定着間の装置断面図である。
【図１０】従来の画像形成装置の断面図である。
【図１１】従来の熱ローラ定着器の断面図である。
【図１２】従来のフィルム加熱定着器の断面図である。
【図１３】従来の熱ローラ定着器における後方トナー飛び散り現象説明図である。
【図１４】従来の熱ローラ定着器における後方トナー飛び散り対策説明図である。
【図１５】従来のフィルム加熱定着器における後方トナー飛び散り現象説明図である。
【図１６】従来のフィルム加熱定着器における後方トナー飛び散り対策説明図である。
【図１７】従来の定着動作直前工程画像形成装置動作説明図である。
【図１８】従来の定着後紙裏接地前工程画像形成装置動作説明図である。
【図１９】従来の定着後紙裏接地前工程画像形成装置動作説明図である。
【図２０】従来の横白帯状転写不良画像説明図である。
【符号の説明】
１…帯電ローラ、２…感光ドラム、３…露光手段、４…現像器、４ａ…現像ブレード、４ｂ…現像スリーブ、５…トナー、６…転写前搬送ローラ、６’…垂直搬送ローラ、６”…導電性転写前搬送ローラ、７…記録材、７ａ…高濃度パターン部、７ｂ…転写不良領域、７’…記録材収納箱、７”…給紙ローラ、８…導電ブラシ、８’…紙裏接地用導電ブラシ、９…転写ガイド板、１０…転写ローラ、１０ａ…定電圧電源、１０ｂ…定電流電源、１１…クリーニング容器、１１’…クリーニングブレード、１２…定着器、１３…加熱回転体、１４…加圧ローラ、１３’…定着ローラ、１３’ａ…絶縁性離型性層、１３’ｂ…プライマー層１３’ｃ…金属製円筒芯金、１３”…定着フィルム、１３’ａ…絶縁性離型性層、１３”ｂ…導電性プライマー層、１４…加圧ローラ、１４ａ…加圧側離型性層、１４ｂ…耐熱性ゴム、１４ｃ…加圧芯金、１５…ハロゲンヒータ、１５’…セラミックヒータ、１６…定着バイアス電源、１７…紙端検知センサ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides a wide variety of recording materials (Transfer material) More specifically, the present invention relates to an image forming apparatus having a fixing device such as an electrophotographic printer, a copying machine, or a facsimile.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, image forming processes in electrophotographic printers, copiers, facsimiles and other devices Part The outline of is as shown in FIG. That is, after the surface of the photosensitive drum 2 is uniformly charged with a certain polarity by the charging roller 1, the exposure unit 3 such as a laser discharges only the area under exposure of the photosensitive drum to form a latent image. No. 4 toner 5 is frictionally charged to the same polarity as the charging surface of the photosensitive drum between the developing blade 4a and the developing sleeve 4b, and DC and AC biases are applied in a superimposed manner at the developing gap portion where the photosensitive drum and the developing sleeve face each other. After the toner is selectively attached to the latent image forming portion of the photosensitive drum while floating and vibrating by the action of an electric field, the toner is conveyed to the transfer nip portion formed by the transfer roller 10 and the photosensitive drum by the rotation of the photosensitive drum.
[0003]
On the other hand, the recording material 7 such as paper on which an image is recorded is fed at the leading end from the recording material storage box 7 'to the vertical conveying roller pair 6' by the paper feeding roller pair 7 ", and then the vertical conveying roller pair. Then, the sheet is conveyed to the pre-transfer conveying roller 6 and further conveyed to the transfer nip portion by the pre-transfer conveying roller at a predetermined entry angle through the transfer guide plate 9. Recording from the pre-transfer conveying roller 6 to the transfer nip portion is performed. Until the recording material is transported, the surface of the recording material may be charged due to friction with various members that contact the recording material before it is transported to this area. A neutralizing brush 8 for removing such unnecessary charging, which is a factor that disturbs an image when performing a general recording, is provided in contact with the back side of the recording material being conveyed and is grounded.
[0004]
The recording material thus transported is applied with a high voltage opposite in polarity to the transfer roller on the back of the recording material so that the toner on the photosensitive drum is electrostatically attracted and moved to the recording material side in the transfer section. The image is transferred by electrostatically attracting toner to the surface of the recording material, and the back surface of the recording material is charged with a polarity opposite to that of the toner, and the transfer charge for continuously holding the transferred toner is To be granted. Finally, the recording material to which the toner image is transferred is a pressure roller that forms a nip portion with the heating rotator 13. (Pressure rotating body) 14 fixing device (Fixing means) 12 and heated and pressurized at the nip portion to permanently fix the toner image on the surface of the recording material.
[0005]
On the other hand, the polarity of the photosensitive drum surface after transfer is different G Since the adhered matter such as the toner remains slightly, the surface of the photosensitive drum after passing through the transfer nip portion was cleaned by the cleaning container 11 being scraped off by the cleaning blade 11a counter-contacted with the photosensitive drum surface. Then, it waits for the next image formation.
[0006]
Among the above-described processes, a contact heating type fixing device having good thermal efficiency and safety is widely known as an image fixing method. As the fixing device, As shown in FIG. In The template layer 13'a is formed on the surface of the metallic cylindrical core 13'c via the primer layer 13'b, and the halogen heater is formed inside the cylinder. (Heat source) A heat fixing roller 13 ′ including 15 , A pressure roller 14 in which an elastic layer made of heat-resistant rubber 14b is formed on the pressure core 14c, and a pressure-side release layer 14a is formed on the surface thereof; , Heat roller fixing device configured by pressure contact Is used. Also, As shown in FIG. In A heat-resistant resin film 13 ″ c having a low heat capacity, a conductive primer layer 13 ″ b thereon, and a fixing film 13 ″ a having a template layer formed on the surface thereof; , That Fixing film Inside Provided in Ceramic heater (Heat source) 15 ' And hold that heater Heater holder 13 "d that also serves as a film guide member When , That heater holder Uniform In Film heating type fixing in which a pressure roller is brought into pressure contact with a fixing film unit 13 "composed of a metal stay 13" e for pressing. Vessel Used The The former is used for relatively high speed large machines, and the latter is used for relatively low speed small machines.
[0007]
In particular, the latter has attracted attention as a method that has higher roller heat transfer efficiency than the conventional heat roller method using a cylindrical metal containing a halogen heater as a fixing roller, and the start-up of the device is fast, from the viewpoint of energy saving promotion in recent years. It is also applied to higher speed models.
[0008]
Various image forming apparatuses such as printers using the fixing device as described above have recently been strongly demanded to increase the printing speed as the image quality improves. This It has become so. For this reason, in order to realize further higher speeds in the future, first of all, the motor is naturally powered up to increase the rotation speed of the pressure roller and the fixing film, and it is sufficient for paper having a short transit time. In order to supply heat energy, the fixing temperature is set higher, or the heating area is expanded by increasing the pressure applied by the pressure roller. I It is necessary to make improvements such as changing the material of the rum to a material with high thermal conductivity.
[0009]
However, when such improvements are made, various adverse effects easily occur at the fixing portion. As one of the adverse effects, as shown in the enlarged sectional view of the fixing entrance portion of the fixing device of the heat roller fixing system in FIG. 13, the toner on the recording material is partially in the paper conveyance direction immediately before the fixing entrance portion. On the other hand, a phenomenon of being blown off downstream occurs, and this phenomenon may be worsened as the recording speed is increased (hereinafter, this phenomenon is referred to as a “rear toner scattering” phenomenon).
[0010]
The following mechanism can be considered as a cause of the occurrence of the “rear toner scattering” phenomenon. In other words, since the paper fixed in the fixing unit contains a certain amount of moisture even under a normal environment, water vapor is generated by heating in the nip portion during fixing, but if the fixing temperature is increased as the speed increases, The generation of this water vapor also becomes intense, and the water vapor is strongly blown out in the front-rear direction of the nip in order to seek an escape place.
[0011]
At this time, since the paper conveyance speed is also increased, at the nip entrance, the unfixed toner on the paper is sprayed with water vapor at a wind speed that combines the speed of the water vapor blown out and the paper conveyance speed. In the image, it is considered that a part of the toner which is relatively weak in adhesion to paper and is easily affected by the air current on the surface like toner on the image surface layer is blown backward by the wind pressure. This phenomenon is greatly affected by the electrical resistance and surface properties of the paper and the type of additive, but it is most likely to occur with a toner image with a pattern perpendicular to the paper transport direction such as a horizontal line. This phenomenon becomes worse as the speed increases.
[0012]
As a countermeasure against such a phenomenon, a thermal condition cannot be relaxed due to the necessity of securing the fixing property, and therefore a method of enhancing the electrostatic adhesion force of the toner to the paper is considered. For example, as shown in FIG. By the fixing bias power source 16 A bias having the same polarity as the toner is applied to the metal portion of the fixing roller (connected using a conductive brush (not shown)), and an insulating release layer having a sufficient film thickness of 15 μm or more provided on the surface of the metal portion is provided. An electric field is applied between the toner and the toner on the paper is pressed from the surface side by a repulsive electric field, or on the contrary, a potential of the opposite polarity to the toner (same polarity as the transfer charge) is induced on the pressure roller side. Methods have been devised to increase adhesion strength.
[0013]
Similarly, in the film heating type fixing device, the same phenomenon occurs as shown in FIG. Master When compared with the above, it is recognized that the phenomenon tends to be worse in the film heating type fixing device. The reason for this is that the latter method requires a wide nip width in order to increase the heat transfer rate, so the deformation amount of the nip is larger than that of the heat roller method, and the steam output is higher. In this case, the preheating effect due to the radiant heat on the surface of the fixing roller that approaches the recording material surface before entering the nip acts to partially melt the surface toner on the surface of the recording material in advance to increase the adhesion to the recording material. On the other hand, in the film heating method, the preheating effect is difficult to obtain because the heat capacity of the film is small.
[0014]
For this reason, in the film heating method, the conductive layer of the fixing film By the fixing bias power supply 16 By simply applying a bias having the same polarity as that of the toner, the effect of suppressing the “rear toner scattering” phenomenon is hardly obtained, and further measures are required. As an additional measure, as shown in FIG. 16, the paper back grounding conductive brush newly grounded near the nip. (Conductive member) An arrangement in which a fixing means such as 8 'is provided and a fixing operation is performed while applying a bias having the same polarity as the toner to the fixing film while the brush is in contact with the back surface of the recording material has been found as a method that produces a great effect. As the suppression mechanism, by applying a bias of the same polarity as the toner to the film, a charge having a polarity opposite to that of the bias is induced on the back surface of the recording material from the grounding portion on the back surface of the recording material through the resistance of the recording material. This is considered to increase the effect of attracting and fixing the toner having the opposite polarity to the recording material.
[0015]
The above-mentioned countermeasures against the “rear toner scattering” phenomenon for any of the methods is a very important technique for speeding up the apparatus in the future. When used in various conditions in climatic countries, it is expected that the probability of being used in high-temperature and high-humidity environments where the amount of water vapor generated from paper will increase will increase. It is thought to go.
[0016]
However, applying a fixing bias having a polarity opposite to the transfer charge to the fixing roller or the fixing film as a measure for suppressing the “backward toner splatter” phenomenon in this way is conversely when the insulating property of the roller or the film surface is insufficient. There is a risk of leakage of the transfer charge during fixing, which is particularly problematic in a high humidity environment where the resistance of the paper is reduced.
[0017]
This problem can be avoided by completely ensuring the insulation of the roller and film surface used for these fixings, but if the insulation is increased too much, the resistance is too high and in the process of rubbing or peeling with the paper or pressure roller. The surface resistance of these members is more than a certain value because it can easily cause abnormal charging on the surface, and there is a risk of causing a new image defect called offset or peeling charging offset that peels off the toner image being fixed by this charging. There is a restriction that cannot be increased.
[0018]
In particular, the peeling charge has a large correlation with the resistance of the roller and the film surface, and the charge amount is also large, so that there is a problem that a clear image defect is caused. For this reason, it is possible to maintain the overall insulation even if the surface resistance is adjusted to a resistance value that is difficult to be charged to some extent with the fixing roller system that can make the surface layer thicker. However, the surface layer is made thicker due to manufacturing restrictions. In the difficult fixing film system, it is difficult to completely prevent charge leakage while suppressing surface charging.
[0019]
For this reason, in the configuration in which the fixing bias is applied, the leakage of the transfer charge is further promoted, and when the paper that absorbs moisture in a high humidity environment using a paper type having a relatively low resistance is used, the trailing edge of the paper is not tailed. In addition to the deterioration, there has been a problem that a horizontal white belt-like transfer failure area is formed in the latter half of the center of the image when a high density image such as a halftone image or a solid black image is formed.
[0020]
It is considered that the occurrence mechanism of these phenomena is caused by the change in the position of the conveyed paper as shown in FIGS. First, in FIG. 17, a low resistance paper is conveyed just before the fixing nip with respect to the entire configuration in which a bias having a reverse polarity to the transfer portion is applied to the fixing film and the conductive brush is grounded on the downstream side of the fixing portion. The transfer charge is formed on the back of the paper, and the transfer is performed normally.
[0021]
Next, as shown in FIG. 18, in the period in which the leading edge of the paper passes through the fixing portion and is conveyed until just before contacting the conductive brush, from the low resistance paper contacting the fixing film surface to which a certain degree of conductivity is imparted to prevent offset. The transfer charge on the back of the paper is attracted to the fixing bias and leaks to the film side. For this reason, the trailing edge of the paper deteriorates at a width corresponding to the distance from the fixing nip to the conductive brush, and at the same time, the transfer bias of the same width during transfer is insufficient due to leakage (at the same time the paper surface potential at the transfer nip). Is transferred to the fixing bias side to suppress the action of the electric field of the transfer bias), and transfer failure occurs in an area of the same width, and when the entire pattern is a high density pattern, only this area has a white belt-like image. Omission occurs.
[0022]
Further, as shown in FIG. 19, after the leading edge of the paper comes into contact with the conductive brush, electric charges are supplied from the conductive brush to the transfer bias, so that the amount of charge leakage on the transfer side is suppressed and normal transfer is performed. As a result, the tailing suppression effect also acts on the fixing portion.
[0023]
By such a process, the high density pattern 7a (Fig. 20) When the image is output, the entire image invites a horizontal white belt-like transfer failure area 7b in the latter half of the center as shown in FIG. 20, and a relatively low resistance paper is used in a relatively high humidity environment. It was a phenomenon that could not be ignored.
[0024]
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved by the present invention is to form a charged toner image on an image carrier and transfer the toner image from the image carrier onto a transfer material by a transfer means that applies a bias having a polarity opposite to that of the toner. An image forming process unit for permanently fixing the toner image on the transfer material by nipping and conveying the fixing rotating member including a heat source and a fixing rotating member that applies pressure; The fixing unit includes a bias applying unit that applies a bias having the same polarity as the charging polarity of the toner to the surface of the fixing rotator, and the transfer material that is nipped and conveyed by the fixing rotator and the pressure rotator. In an image forming apparatus provided with a conductive member for grounding the back surface potential, when the insulation of the surface of the fixing rotator cannot be sufficiently secured to prevent abnormal charging and a low-resistance transfer material is used. It is that easily lead to Yokoshiro strip transfer failure image generated in the second half of the image central portion.
[0025]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image forming apparatus that solves the above-mentioned problems and can prevent the occurrence of the above-mentioned horizontal white belt-like transfer failure image without causing abnormal charging in a fixing unit.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is an image forming apparatus having the following configuration.
[0027]
(1). A fixing rotator that forms a charged toner image on an image carrier, transfers the toner image from the image carrier onto a transfer material by a transfer means that applies a bias having a polarity opposite to that of the toner, and then encloses a heat source. And fixing means consisting of a pressure rotating body that applies pressure Pinch A bias applying means for applying a bias having the same polarity as the charging polarity of the toner to the surface of the fixing rotating body; and an image forming step for permanently fixing the toner image on the transfer material by holding and conveying the toner image. And the fixing rotator and the pressure rotator Pinch In an image forming apparatus provided with a conductive member that comes into contact with the transfer material that is carried and discharged, the transfer material is transferred when a transfer material that is longer than the distance between the transfer unit and the fixing unit is conveyed. In the fixing means Pinch An image forming apparatus, wherein a bias intensity of the transfer unit is increased during a period from immediately before being held and conveyed until the transfer material comes into contact with the conductive member.
[0028]
(2). (1) Image formation 2. An image forming apparatus according to claim 1, wherein the transfer bias is controlled at a constant voltage.
[0029]
(3). (1) Image formation 2. An image forming apparatus according to claim 1, wherein the transfer bias is constant current controlled.
[0030]
(4). (1) From (3) Any image formation In the image forming apparatus, the bias switching speed is adjusted so that the rising and falling of the bias switching at the time of the transfer bias intensity switching change gradually.
[0031]
(5). (4) Image formation In the apparatus, the intensity increase of the transfer bias is started at a time 5 to 10% before the bias switching period with respect to the starting point of the intensity switching period, and the intensity is gradually increased in a time width of 10 to 20% of the bias switching period. The bias intensity restoration is started gradually from the time 5 to 10% before the bias switching period with respect to the end point of the intensity switching period, and the intensity reduction of the transfer bias is started gradually over a time width of 10 to 20% of the bias switching period. An image forming apparatus having a reduced strength.
[0032]
(6). (1) From (5) Any image formation In the apparatus, the image forming apparatus includes environment detection means, and the environment detection means In An image forming apparatus, wherein a mode for switching the transfer bias intensity and a mode for not performing the transfer bias intensity are automatically selected based on a result of environmental detection.
[0033]
(7). ( 6 ) of Image formation 2. An image forming apparatus according to claim 1, wherein a resistance change due to an environment of the ion conductive transfer roller is used as the environment detecting means.
[0034]
(8). (6) Or (7) Image formation In the apparatus, an image forming apparatus is characterized in that the humidity of the environment is 75% or more as a condition for selecting a mode for switching the transfer bias intensity.
[0035]
(9). (1) From (5) Any image formation In the apparatus, the image forming apparatus is set not to switch the transfer bias intensity in a normal state. Image formation An image forming apparatus, wherein a mode for switching the transfer bias intensity can be selected according to a judgment of a user of the apparatus.
[0036]
(10). (9) Image formation In the device, the Image formation Means for the user of the apparatus to switch the transfer bias intensity is Image formation Host computer software that controls the device A An image forming apparatus provided with the image forming apparatus.
[0037]
(11). (6) Or (7) Image formation In the apparatus, the image forming apparatus includes a paper resistance detection unit, and a mode for switching the transfer bias intensity and a mode for not performing the transfer bias intensity are automatically selected according to a paper resistance detection result by the paper resistance detection unit. An image forming apparatus.
[0038]
(12). (11) Image formation In the equipment ,in front Changes in transfer current during constant voltage control or changes in transfer voltage during constant current control while the leading end of the transfer material on which the toner image is not formed pass through the transfer nip of the transfer roller as a paper resistance detection means An image forming apparatus characterized by using a method of detecting the paper resistance based on any change amount of the above.
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[0040]
Example 1
FIG. 1 and FIG. 2 are sectional views of the apparatus between the transfer and fixing of the image forming apparatus representing the first embodiment of the present invention, and a timing chart of a paper edge detection signal and a transfer bias therebetween. 17 denote the same constituent elements. In this embodiment, the paper edge detection sensor 17 that generates a signal when the paper leading edge and the paper trailing edge pass, the variable transfer bias power source 10a, and the electric A CPU 18 is provided for controlling and managing the general operation.
[0041]
In addition, the paper in all the following examples including this example (Transfer material) The paper is made of low-resistance paper whose moisture content has increased to 8% or more (such as Xerox® Letter-size 75g paper), and the environment in which the device is operated is at a temperature of 32.5 ° C and a humidity of 80%. High temperature and high humidity environment.
[0042]
The paper edge detection sensor 17 is set so as to be rotatable around the rotation axis with a very light force, and is configured such that a signal is generated via a photo sensor or the like when the paper leading edge conveyed through the lever portion is pushed forward. In this embodiment, while the lever is tilted, the signal S1 is maintained at a high level, the trailing edge of the paper passes, the lever returns to the original state, and the signal S1 returns to the original level.
[0043]
At this time, the paper leading edge passing signal is input to the CPU of the control unit in the apparatus, and latent image formation is started in advance according to the time until the paper edge detected using this signal as the starting point reaches the transfer nip, The toner image passes through the development section 2 The application timing of the transfer bias is determined so that the transfer bias is applied almost simultaneously when the leading edge of the paper reaches the transfer nip portion.
[0044]
The transfer bias in this embodiment is the transfer roller before the transfer operation. 10 A predetermined constant current is supplied to the 10 Using a configuration in which a constant voltage circuit generates a voltage determined in advance so as to obtain a good image quality according to the resistance value. Yes. As shown in FIG. The voltage application timing is , At time t1, the paper edge detection sensor 17 is activated, and the time t2 when LO / Vp has elapsed after the distance LO from the paper edge detection sensor portion to the transfer nip reaches the leading edge of the paper conveyed at the conveyance speed Vp. In addition, a normal transfer bias Vt1 is applied during the time L1 between the transfer and fixing nip distance L1 = L1 / Vp, that is, until time t3, and then the time required to move the distance L2 from the fixing nip portion to the conductive brush = L2. During / Vp, that is, until time t4, the normal transfer voltage runs out of charge through the fixing film to which a fixing bias is applied, and a white belt-like transfer defect is present in the halftone or solid black image only during this period. As a result, the transfer bias Vt2 is increased to compensate for this.
[0045]
In this embodiment, the transfer roller 10 The resistance value in this environment is 1 × 10 ⁷ ~ 5x10 ⁷ Using solid rubber with ion conductivity of about Ω It was. This Transfer roller 10 The normal transfer voltage using is Vt1 = 400 to 600v. In contrast, at time t3 when the leading edge of the paper comes into contact with the fixing nip portion to which the fixing bias is applied, the strengthened voltage Vt2 = 700 to 1300v is applied by increasing the voltage by 300 to 700v, and the strengthened voltage is restored at time t4. So that the transfer ends with a normal transfer voltage. Yes. By switching the transfer bias in this way, it was possible to realize a good image quality with little density unevenness even when a halftone or solid black image was formed on the entire surface of the paper.
[0046]
(Example 2)
3 and 4 are sectional views of the apparatus between the transfer and fixing of the image forming apparatus representing the second embodiment of the present invention, and a timing chart of the paper edge detection signal and transfer bias therebetween. 1 denote the same components, and in this embodiment, a constant current power supply 10b is used as a variable transfer bias power supply. Further, the conditions of the paper and the usage environment in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.
[0047]
The transfer bias of this embodiment uses a configuration in which a transfer current determined in advance so as to obtain a good image quality is obtained before the transfer operation, and this optimum current is generated by the constant current power supply 10b. As in the first embodiment, the paper edge detection sensor 17 is activated at time t1 as in the first embodiment, and the distance LO from the paper edge detection sensor portion to the transfer nip until the leading edge of the paper conveyed at the conveyance speed of Vp arrives. At time t2 when time = LO / Vp has elapsed, a normal transfer current It1 is applied during the time when the paper passes the distance L1 between the transfer fixing nips = L1 / Vp, that is, until time t3.
[0048]
Thereafter, during the time of moving the distance L2 from the fixing nip portion to the conductive brush = L2 / Vp, that is, until the time t4, the normal transfer current has insufficient charge through the fixing film to which the fixing bias is applied, Only during this period, a white belt-like transfer defect occurs in the halftone or solid black image, and the transfer current It2 can be switched to an enhanced transfer current It2 to compensate for this.
[0049]
In this embodiment, as the transfer roller, the resistance value in this environment is 1 × 10. ⁷ ~ 5x10 ⁷ A normal transfer current using this transfer roller using an ion conductive solid rubber of about Ω is It1 = 8 to 12 μA. On the other hand, at time t3 when the leading edge of the paper comes into contact with the fixing nip portion to which the fixing bias is applied, an enhanced voltage It2 = 12 to 18 μA, which increases the current by 4 to 6 μA, is applied. In this way, the transfer is terminated with a normal transfer current. By switching the transfer bias in this way, even if a halftone or solid black image is formed on the entire surface of the paper, the density unevenness hardly occurs. I was able to achieve image quality.
[0050]
(Example 3)
5 and 6 are sectional views of the apparatus between the transfer and fixing of the image forming apparatus according to the third embodiment of the present invention, and a paper edge detection signal and a transfer bias timing chart therebetween. 1 denote the same components, and in this embodiment, a constant voltage power supply 10a similar to that of Embodiment 1 is used as a variable transfer bias power supply.
[0051]
Further, the conditions of the paper and the usage environment in the present embodiment are the same as those in the first embodiment. In the transfer bias of this embodiment, the intensity increase of the transfer bias starts at a time 5 to 10% before the bias switching period (t4-t3) with respect to the start point t3 of the intensity switching period, and the bias switching period (t4-t3). ) And gradually increases the intensity in a time width of 10 to 20% to restore the bias intensity from the time 5 to 10% before the bias switching period (t4-t3) with respect to the end point t4 of the intensity switching period. Intensity reduction is started, and the intensity is gradually lowered in a time width of 10 to 20% of the bias switching period (t4-t3). By switching the transfer bias in this way, before and after the transfer bias switching. Even if the value of one bias deviates slightly from the optimum value, the density difference is conspicuous before and after the boundary by introducing a gradual density change at the bias switching boundary. Even if the paper position cannot be accurately grasped due to fluctuations in the paper conveyance speed, etc., and the optimum bias is not switched at the desired timing, there is a certain amount in the area before and after the switching. Since it became possible to provide a margin, it was possible to realize a more reliable and good image quality.
[0052]
As described above, in the three embodiments, the transfer bias is switched after the user of the apparatus grasps the use environment or after the first image is actually output. In this case, the changeover switch provided in the apparatus main body can be used or can be set by software on the host computer.
[0053]
(Example 4)
FIG. 7 is a sectional view of the apparatus between the transfer and fixing of the image forming apparatus representing the fourth embodiment of the present invention. The members with the same numbers as those in FIG. 1 indicate the same components. In this embodiment, a humidity sensor is newly added. (Environment detection means) 19 is provided, and depending on the detection result of the humidity sensor 19, the mode is automatically switched between a mode in which the transfer bias is partially switched and a mode in which the transfer bias is not performed depending on whether the humidity is 75% or more and less than 75%. A humidity detection signal is input to the CPU 18 so as to be executed. In this embodiment, the conditions of the paper and the use environment, the transfer bias switching timing, and the like are the same as those in the first embodiment.
[0054]
By using this configuration, the apparatus itself can determine the necessary situation and switch the optimum bias. Therefore, the user can always achieve a good image quality without worrying about environmental changes.
[0055]
(Example 5)
FIG. 8 is a sectional view of the apparatus between the transfer and fixing of the image forming apparatus representing the fifth embodiment of the present invention. 5 denote the same constituent elements. In this embodiment, an ion conductive transfer roller 10 ′ is newly used as a transfer roller in place of the humidity sensor 19 of the fourth embodiment, and a transfer current is used. The detection means 20 is provided in the transfer circuit section, and the detection signal is input to the CPU 18.
[0056]
Since the ion conductive transfer roller 10 ′ is highly dependent on the resistance value with respect to the environment, the resistance range of the transfer roller in each environment is obtained in advance, and a predetermined reference voltage is applied to the transfer roller before the transfer process. If the transfer roller resistance is obtained by a method of measuring the current flowing at that time, the environment can be judged from the resistance value. In this embodiment, by using the transfer roller as the environment detection means in this way, the same effect can be obtained at low cost without using a dedicated environment sensor as in the embodiment 4 only by adding a simple transfer current detection circuit 20. be able to.
[0057]
(Example 6)
FIG. 9 is a sectional view of the apparatus between the transfer and fixing of the image forming apparatus representing the sixth embodiment of the present invention. The members having the same numbers as those in FIG. 8 indicate the same components. In this embodiment, in addition to the configuration for detecting the environment using the transfer roller, as in the configuration of the fifth embodiment, in order to further improve the reliability. , A conductive pre-transfer roller 6 ″ is newly provided, one of the rollers is grounded, and the other roller is connected to a paper resistance detection power source 21. Transcription Current detection means (Paper resistance detection means) 20, and a configuration for inputting the detection signal of the transfer current detection means 20 to the CPU 18 is provided.
[0058]
When a paper having a certain resistance value is conveyed between the pair of conductive pre-transfer rollers to which a bias is applied in this way, the current flowing in this circuit changes by this paper resistance. Transcription A change in the detection signal of the current detection means is input to the CPU 18 to estimate the resistance value of the paper, and it is determined whether or not it is included in the paper resistance region where the white belt-like transfer defective image which is the object of the present invention is generated. It is possible to make it.
[0059]
By using this embodiment, the paper resistance can be directly detected, so that it is possible to control the countermeasures against the transfer bias finely for the white belt-like transfer defect image whose level changes depending on the paper resistance, and it is excellent in high reliability. Can provide a simple image.
[0060]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, as a countermeasure against the tailing of the fixing unit, a fixing bias applying unit that applies a bias having the same polarity as the toner charging polarity to the surface of the fixing rotator, and the fixing rotator and the pressure rotator are applied. Pinch In the image forming apparatus provided with the conductive member for grounding the back surface potential of the transfer material that is carried and discharged, the resistance of the surface of the fixing rotator is suppressed to a resistance range that does not cause abnormal charging. The transfer material tip is in the fixing nip. Pinch As a result of strengthening the transfer bias from the normal transfer bias until the back surface of the transfer material comes into contact with the conductive member after being held and conveyed, while Transfer due to lack of transfer bias by compensating for transfer charge leaked by fixing bias (enhancing the electric field effect of transfer bias that is suppressed by the paper surface potential at the transfer nip portion being swung to the fixing bias side) Occurrence of defects is eliminated, and good image quality without density unevenness can be realized before and after the switching, and generation of a horizontal white belt-like defective transfer area that has occurred when no countermeasure is taken can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an image forming apparatus between transfer and fixing representing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a timing chart illustrating a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of an image forming apparatus between transfer and fixing representing a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a timing chart illustrating a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of an image forming apparatus between transfer and fixing representing a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a timing chart illustrating a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of an image forming apparatus according to a fourth exemplary embodiment of the present invention between transfer and fixing.
FIG. 8 is a cross-sectional view of an image forming apparatus according to a fifth embodiment of the present invention between transfer and fixing.
FIG. 9 is a cross-sectional view of an image forming apparatus according to a sixth embodiment of the present invention between transfer and fixing.
FIG. 10 is a cross-sectional view of a conventional image forming apparatus.
FIG. 11 is a cross-sectional view of a conventional heat roller fixing device.
FIG. 12 is a cross-sectional view of a conventional film heat fixing device.
FIG. 13 is an explanatory diagram of a rear toner scattering phenomenon in a conventional heat roller fixing device.
FIG. 14 is an explanatory diagram of countermeasures against rear toner scattering in a conventional heat roller fixing device.
FIG. 15 is an explanatory diagram of a rear toner scattering phenomenon in a conventional film heating and fixing device.
FIG. 16 is an explanatory diagram of countermeasures against rear toner scattering in a conventional film heat fixing device.
FIG. 17 is an operation explanatory diagram of a conventional image forming apparatus immediately before a fixing operation.
FIG. 18 is an operation explanatory diagram of a conventional post-fixing paper back side pre-ground image forming apparatus.
FIG. 19 is a diagram for explaining the operation of the conventional image forming apparatus before grounding on the back side of the paper after fixing.
FIG. 20 is an explanatory diagram of a conventional horizontal white belt-like transfer defect image.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Charging roller, 2 ... Photosensitive drum, 3 ... Exposure means, 4 ... Developing device, 4a ... Developing blade, 4b ... Developing sleeve, 5 ... Toner, 6 ... Pre-transfer conveyance roller, 6 '... Vertical conveyance roller, 6 " ... Conveyance roller before conductive transfer, 7 ... recording material, 7a ... high density pattern portion, 7b ... transfer defective area, 7 '... recording material storage box, 7 "... feed roller, 8 ... conductive brush, 8' ... paper Conductive brush for back grounding, 9 ... transfer guide plate, 10 ... transfer roller, 10a ... constant voltage power source, 10b ... constant current power source, 11 ... cleaning container, 11 '... cleaning blade, 12 ... fixing device, 13 ... heating rotator , 14 ... pressure roller, 13 '... fixing roller, 13'a ... insulating release layer, 13'b ... primer layer 13'c ... metal cylindrical cored bar, 13 "... fixing film, 13'a ... Insulating release layer, 13 "b ... conductive primer layer, 14 The pressure roller, 14a ... pressure side release layer, 14b ... heat-resistant rubber, 14c ... pressurized 圧芯 gold, 15 ... halogen heater, 15 '... ceramic heater, 16 ... fixing bias power source, 17 ... sheet edge sensor.

Claims

像担持体上に帯電トナー像を形成し、該トナーと逆極性のバイアスを作用させる転写手段によって前記トナー像を前記像担持体上から転写材上に転写した後、熱源を内包する定着回転体と圧力を作用させる加圧回転体からなる定着手段に挟持搬送させることにより前記転写材上にトナー像を永久固着させる画像形成工程部を有し、前記定着手段には前記定着回転体表面にトナーの帯電極性と同極性のバイアスを印加するバイアス印加手段と、前記定着回転体および前記加圧回転体に挟持搬送されて排出される前記転写材と接触する導電部材が設けられている画像形成装置において、前記転写手段と前記定着手段間の距離よりも長い転写材が搬送された場合に、前記転写材が前記定着手段に挟持搬送される直前から前記導電部材に該転写材が接触するまでの期間の前記転写手段のバイアス強度を増大させることを特徴とする画像形成装置。A fixing rotator that forms a charged toner image on an image carrier, transfers the toner image from the image carrier onto a transfer material by a transfer means that applies a bias having a polarity opposite to that of the toner, and then encloses a heat source. and has an image forming process unit for permanently fixing the toner image on the transfer material by pinched and conveyed to a fixing means comprising a pressure rotating body exerting pressure, the said fixing means to the fixing rotating member surface a bias applying means for applying the same polarity as the charging polarity of the bias of the toner, image conducting member in contact with the transfer material discharged is nipped and conveyed to the fixing rotary body and the pressure rotating body is provided in forming apparatus, wherein when the long transfer material than the distance between the transfer means and the fixing means is conveyed, the transfer material to the conductive member from immediately before the transfer material is nipped and conveyed to the fixing means against Image forming apparatus characterized by increasing the bias intensity of the transfer unit of time to be.

請求項１の画像形成装置において、前記転写バイアスは定電圧制御されていることを特徴とする画像形成装置。2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the transfer bias is controlled at a constant voltage.

請求項１の画像形成装置において、前記転写バイアスは定電流制御されていることを特徴とする画像形成装置。2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the transfer bias is constant current controlled.

請求項１から請求項３の何れかの画像形成装置において、前記転写バイアスの強度切り替え時点の該バイアス切り替えの立ち上がりと立ち下がりが緩やかに変化するようにバイアス切り替え速度を調整することを特徴とする画像形成装置。4. The image forming apparatus according to claim 1 , wherein a bias switching speed is adjusted so that a rising edge and a falling edge of the bias switching at the transfer bias intensity switching time change gradually. 5. Image forming apparatus.

請求項４の画像形成装置において、前記転写バイアスの強度増大を強度切り替え期間の開始点に対してバイアス切り替え期間の５〜１０％手前の時刻から開始し、バイアス切り替え期間の１０〜２０％の時間幅で緩やかに強度を上げ、バイアス強度復元を強度切り替え期間の終了点に対してバイアス切り替え期間の５〜１０％手前の時刻から前記転写バイアスの強度減少を開始してバイアス切り替え期間の１０〜２０％の時間幅で緩やかに強度を下げることを特徴とする画像形成装置。5. The image forming apparatus according to claim 4, wherein an increase in the intensity of the transfer bias is started from a time 5 to 10% before the bias switching period with respect to a starting point of the intensity switching period, and a time of 10 to 20% of the bias switching period. The intensity of the transfer bias is gradually increased, and the intensity reduction of the transfer bias is started at a time 5 to 10% before the bias switching period with respect to the end point of the intensity switching period to restore the bias intensity. An image forming apparatus characterized in that the strength is gradually lowered in a time width of%.

請求項１から請求項５の何れかの画像形成装置において、前記画像形成装置は環境検知手段を有し、該環境検知手段による環境検知結果によって、前記転写バイアス強度の切り替えを行うモードと行わないモードが自動的に選択されることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus of claims 1 to 5, wherein the image forming apparatus includes an environment detection unit, by the environment detection result by the environment detecting means, modes and lines for switching of the transfer bias strength An image forming apparatus in which no mode is automatically selected.

請求項６の画像形成装置において、前記環境検知手段としてイオン導電性転写ローラの環境による抵抗変化を用いることを特徴とする画像形成装置。7. The image forming apparatus according to claim 6, wherein a resistance change due to an environment of the ion conductive transfer roller is used as the environment detecting unit.

請求項６又は請求項７の画像形成装置において、前記転写バイアス強度の切り替えを行うモードが選択される条件は環境の湿度が７５％以上であることを特徴とする画像形成装置。8. The image forming apparatus according to claim 6, wherein a condition for selecting a mode for switching the transfer bias intensity is 75% or more of environmental humidity.

請求項１から請求項５の何れかの画像形成装置において、前記画像形成装置は通常の状態では前記転写バイアス強度の切り替えを行わない設定になっており、画像形成装置の使用者の判断によって前記転写バイアス強度の切り替えを行うモードが選択可能であることを特徴とする画像形成装置。Wherein in any of the image forming apparatus of claims 1 to 5, wherein the image forming apparatus is in the normal state is set not to perform the switching of the transfer bias strength, by the user of the determination of the image forming apparatus An image forming apparatus, wherein a mode for switching a transfer bias intensity is selectable.

請求項９の画像形成装置において、該画像形成装置の使用者が前記転写バイアス強度の切り替えを行う手段は、該画像形成装置を制御するホストコンピュータのソフトウェアに設けられていることを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 9, means for the user to switch the transfer bias intensity of the image forming apparatus, and being provided on the software of the host computer that controls the image forming apparatus Image forming apparatus.

請求項６又は請求項７の画像形成装置において、前記画像形成装置は紙抵抗検知手段を有し、該紙抵抗検知手段よる紙抵抗検知結果によって、前記転写バイアス強度の切り替えを行うモードと行わないモードが自動的に選択されることを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 6 or claim 7, wherein the image forming apparatus has a sheet resistance detecting means, the sheet resistance detection result by the paper resistance detecting means does not perform a mode for switching the transfer bias strength An image forming apparatus, wherein a mode is automatically selected.

請求項１１の画像形成装置において、前記紙抵抗検知手段として、前記転写ローラの転写ニップ部を前記転写材のトナー像が形成されていない先端部が通過する間の定電圧制御時の転写電流変化または定電流制御時の転写電圧変化のいずれかの変化量を基に該紙抵抗を検知する方法を用いることを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 11, as a pre-Symbol sheet resistance detecting means, the transfer current during the constant voltage control between the tip toner image is not formed in the transfer material through the transfer nip portion of the transfer roller passes An image forming apparatus using a method of detecting the paper resistance based on a change amount of either a change or a transfer voltage change during constant current control.