JP6662058B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

この発明は、画像形成装置に関する。
従来、画像形成装置としては、複数の像保持体に保持された互いに色の異なる複数のトナー像を中間転写体に一次転写した後、中間転写体に転写された複数のトナー像を記録媒体に一括して二次転写することにより画像を形成するように構成したものがある。かかる画像形成装置では、一次転写又は二次転写における転写不良の発生を抑制し得る技術として、例えば、特許文献1及び2等に開示されたものが既に提案されている。
特許文献1は、像担持体と、像担持体上にトナー像を形成する像形成手段と、転写部において、像担持体と対向して設けられた中間転写体と、中間転写体の像担持体との対向部より下流位置に設けられ、像担持体上に形成されたトナー像と逆極性の電位を印加する転写電極と、中間転写体の像担持体との対向部より上流位置に設けられ、像担持体上に形成されたトナー像と同極性の電位を印加する前転写防止電極を有するように構成したものである。
特許文献2は、帯電した現像剤からなる可視像を保持する可視像保持体と、該可視像を該可視像保持体との対向位置である転写位置で転写体に転写する転写手段と、該転写体を該転写位置に搬送する搬送手段とを備え、該可視像を該転写体に転写して画像を形成する画像形成装置において、交流電圧を発生させる交流電源と、該交流電源に接続され、該転写位置よりも該転写体の搬送方向上流側で該転写体の転写面上の電荷に向けて放電を生じせしめ得るような位置に配設された電極とを設けるように構成したものである。
特開平08−202177号公報 特開2001−194916号公報
この発明は、二次転写位置における記録媒体の搬送方向に沿った先端部又は後端部の少なくとも一方の挙動を考慮し、記録媒体の搬送方向に沿った先端部又は後端部にトナーと同極性の電荷を付与する電荷付与手段を備えない場合に比較して、記録媒体の搬送方向に沿った先端部又は後端部に放電に起因した画像の白抜けが発生するのを抑制することを目的とする。
請求項1に記載された発明は、互いに色の異なるトナー像を保持する複数の像保持体と、
前記複数の像保持体から転写されたトナー像を保持する中間転写体と、
前記中間転写体に保持されたトナー像を二次転写位置で記録媒体に転写する二次転写手段と、
前記二次転写手段よりも前記記録媒体の搬送方向に沿った上流側において前記記録媒体の搬送方向に沿った先端部のみ又は後端部のみの少なくとも一方に前記トナー像を形成するトナーの帯電極性と同極性の電荷を付与する電荷付与手段と、
を備え
前記電荷付与手段は、前記記録媒体の搬送方向に沿った先端又は後端からの距離に応じて、当該記録媒体の端部に近い程付与する電荷量を増加させる画像形成装置である。
請求項2に記載された発明は、前記二次転写手段の前記二次転写位置に前記記録媒体の表面を案内する上部搬送ガイドと、前記上部搬送ガイドと対向するように配置される下部搬送ガイドを備え、
前記電荷付与手段は、前記記録媒体の搬送方向に沿った前記上部及び下部搬送ガイドの上流側に配置される請求項1に記載の画像形成装置である。
請求項3に記載された発明は、前記電荷付与手段は、前記記録媒体の坪量に応じて当該記録媒体に付与する電荷量を異ならせる請求項1又は2に記載の画像形成装置である。
請求項4に記載された発明は、前記電荷付与手段は、前記記録媒体の片面画像形成時と両面画像形成時とで当該記録媒体に付与する電荷量を異ならせる請求項1乃至3のいずれかに記載の画像形成装置である。
請求項1に記載された発明によれば、二次転写位置における記録媒体の搬送方向に沿った先端部又は後端部の少なくとも一方の挙動を考慮し、記録媒体の搬送方向に沿った先端部又は後端部にトナーと同極性の電荷を付与する電荷付与手段を備えない場合に比較して、記録媒体の搬送方向に沿った先端部又は後端部に放電に起因した画像の白抜けが発生するのを抑制することができる。
また、請求項1に記載された発明によれば、前記電荷付与手段が、前記記録媒体の搬送方向に沿った先端又は後端からの距離に応じて、当該記録媒体の端部に近い程付与する電荷量を増加させない場合に比較して、記録媒体の端部に画像の白抜けが発生するのを確実に抑制することができる。
請求項2に記載された発明によれば、前記電荷付与手段は、記録媒体の搬送方向に沿った上部及び下部搬送ガイドの上流側に配置されていない場合に比較して、上部及び下部搬送ガイドと記録媒体の相互作用によって不具合が発生するのを抑制することができる。
請求項3に記載された発明によれば、坪量が大きい記録媒体に対して画像の白抜けが発生するのを確実に抑制することができる。
請求項4に記載された発明によれば、前記電荷付与手段が、前記記録媒体の片面画像形成時と両面画像形成時とで当該記録媒体に付与する電荷量を異ならせない場合に比較して、記録媒体の端部に画像の白抜けが発生するのを確実に抑制することができる。
この発明の実施の形態1に係る画像形成装置を示す全体構成図である。 この発明の実施の形態1に係る画像形成装置の要部を拡大して示す構成図である。 記録用紙の後端部に白抜けの画像欠陥が生じる状態を示す説明図である。 中間転写ベルトと記録用紙との間に生じる放電を示す説明図である。 中間転写ベルトと記録用紙との間に生じる電位差を示すグラフである。 中間転写ベルトと記録用紙との間に生じる間隙と放電が開始する電位差との関係を示すグラフである。 記録用紙に生じる白抜けの画像欠陥を示す説明図である。 中間転写ベルトと記録用紙との間に生じる放電を抑制する構成を示す概略図である。 記録用紙の先端部に白抜けが発生する状態を示す説明図である。 実施例1の結果を示すグラフである。 比較例1の結果を示すグラフである。 この発明の実施の形態2に係る画像形成装置の動作を示すグラフである。 この発明の実施の形態3に係る画像形成装置の要部を示す説明図である。 この発明の実施の形態3に係る画像形成装置の帯電装置に印加する電圧を示す図表である。 実施例3の評価結果を示すグラフである。 この発明の実施の形態3に係る画像形成装置の帯電装置に印加する電圧を示す図表である。 実施例4の評価結果を示すグラフである。
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[実施の形態1]
図1はこの発明の実施の形態1に係る画像形成装置の全体の概要を示している。
<画像形成装置の全体の構成>
実施の形態1に係る画像形成装置1は、例えばカラープリンタとして構成されたものである。この画像形成装置1は、現像剤4を構成するトナーで現像されるトナー像を形成する複数の作像装置10と、各作像装置10で形成されたトナー像をそれぞれ保持して最終的に記録媒体の一例としての記録用紙5に二次転写する二次転写位置T2まで搬送する中間転写装置20と、中間転写装置20の二次転写位置T2に供給すべき所要の記録用紙5を収容して搬送する給紙装置50と、中間転写装置20で二次転写された記録用紙5上のトナー像を定着させる定着装置40等を備えている。なお、図中の1aは画像形成装置1の本体を示し、この本体1aは支持構造部材、外装カバー等で形成されている。また、図中の破線は、本体1aの内部において記録用紙5が搬送される主な搬送経路を示す。
作像装置10は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の4色のトナー像をそれぞれ専用に形成する4つの作像装置10Y,10M,10C,10Kで構成されている。これらの4つの作像装置10(Y,M,C,K)は、本体1aの内部空間において水平方向に沿って1列に並べた状態となるよう配置されている。
各作像装置10(Y,M,C,K)は、像保持体の一例としての回転する感光体ドラム11を備えており、この感光体ドラム11の周囲に、次のようなトナー像形成手段の一例としての各装置が主に配置されている。主な装置とは、感光体ドラム11の像形成が可能な周面(像保持面)を所要の電位に帯電させる帯電装置12と、感光体ドラム11の帯電された周面に画像の情報(信号)に基づく光を照射して電位差のある各色用の静電潜像を形成する露光装置13(Y,M,C,K)と、その静電潜像を対応する色(Y,M,C,K)の現像剤4のトナーで現像してトナー像にする現像手段の一例としての現像装置14(Y,M,C,K)と、その各トナー像を中間転写装置20に転写する一次転写手段の一例としての一次転写装置15(Y,M,C,K)と、一次転写後における感光体ドラム11の像保持面に残留した電荷を除去する除電ランプ16(Y,M,C,K)と、一次転写後における感光体ドラム11の像保持面に残留して付着するトナー等の付着物を取り除いて清掃するドラム清掃装置17(Y,M,C,K)等である。
感光体ドラム11は、接地処理される円筒状又は円柱状の基材の周面に感光材料からなる光導電性層(感光層)を有する像保持面を形成したものである。この感光体ドラム11は、図示しない駆動装置から動力が伝達されて矢印Aで示す方向に回転するよう支持されている。
帯電装置12は、感光体ドラム11に接触した状態で配置される接触型の帯電ロールで構成される。帯電装置12は、その表面を清掃する清掃ロール121を有している。帯電装置12には帯電用電圧が供給される。帯電用電圧としては、現像装置14が反転現像を行うものである場合、現像装置14から供給されるトナーの帯電極性と同じ極性の電圧又は電流が供給される。なお、帯電装置12としては、感光体ドラム11の表面に非接触状態で配置されるスコロトロン等の非接触型の帯電装置を用いてもよい。
露光装置13は、画像形成装置1に入力される画像の情報に応じて構成される光(矢付き実線)LBを、帯電された後の感光体ドラム11の周面に対して照射し静電潜像を形成するものである。露光装置13は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の各作像装置用の露光装置13(Y,M,C,K)を備える。露光装置13には、潜像形成時になると制御部100から画像形成装置1に任意の手段で入力されるフルカラー又は白黒に対応した画像の情報(信号)が送信される。なお、露光装置13としては、各作像装置10の感光体ドラム11の軸方向に沿って配列された複数の発光素子としてのLED(Light Emitting Diode)により感光体ドラム11に画像情報に応じた光を照射して静電潜像を形成するLEDプリントヘッドからなるものを用いても良い。
現像装置14(Y,M,C,K)はいずれも、開口部と現像剤4の収容室が形成された装置筐体140の内部に、現像剤4を保持して感光体ドラム11と向き合う現像領域まで搬送する現像剤保持体の一例としての現像ロール141と、現像剤4を攪拌しながら現像ロール141に供給するスクリューオーガー等の供給搬送部材142と、供給搬送部材142との間で現像剤4を遣り取りしながら撹拌しつつ搬送するスクリューオーガー等の撹拌搬送部材143と、現像ロール141に保持される現像剤4の量(層厚)を規制する図示しない層厚規制部材などを配置して構成したものである。4色の各現像剤4(Y,M,C,K)としては、非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤が使用される。
一次転写装置15(Y,M,C,K)は、感光体ドラム11の周囲に中間転写ベルト21を介して接触し回転するとともに一次転写用電圧が供給される一次転写ロールを備えた接触型の転写装置である。一次転写用電圧としては、トナーの帯電極性と逆の極性を示す直流の電圧が図示しない電源装置から供給される。
除電ランプ16は、一次転写が終了した後の感光体ドラム11の表面に一様な露光を施すことにより感光体ドラム11表面の残留電荷を除去するものである。
ドラム清掃装置17は、一部が開口する容器状の本体と、一次転写後の感光体ドラム11の周面に所要の圧力で接触するように配置されて残留トナー等の付着物を取り除いて清掃する清掃板と、清掃板で取り除いたトナー等の付着物を回収して図示しない回収システムに送り出すよう搬送するスクリューオーガー等の送出部材等で構成されている。
中間転写装置20は、図1に示されるように、各作像装置10(Y,M,C,K)の下方の位置に存在するように配置される。中間転写装置20は、感光体ドラム11と一次転写装置15(一次転写ロール)の間となる一次転写位置T1を通過しながら矢印Bで示す方向に回転する中間転写ベルト21と、中間転写ベルト21をその内面から所望の状態に保持して回転自在に支持する複数のベルト支持ロール22〜26と、ベルト支持ロール25に支持されている中間転写ベルト21の外周面(像保持面)側に配置されて中間転写ベルト21上のトナー像を記録用紙5に二次転写させる二次転写手段の一例としての二次転写装置30と、二次転写装置30を通過した後に中間転写ベルト21の外周面に残留して付着するトナー、紙粉等の付着物を取り除いて清掃するベルト清掃装置27とで主に構成されている。
中間転写ベルト21としては、例えばポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の合成樹脂にカーボンブラック等の抵抗調整剤などを分散させた材料で製作される無端状のベルトが使用される。また、ベルト支持ロール22は図示しない駆動装置によって回転駆動される駆動ロールとして構成され、ベルト支持ロール23は中間転写ベルト21の画像形成面を形成する面出しロールとして構成され、ベルト支持ロール24は中間転写ベルト21に張力を付与する張力付与ロール及び中間転写ベルト21の蛇行を補正する蛇行補正ロールとして構成され、ベルト支持ロール25は二次転写の背面支持ロールとして構成され、ベルト支持ロール26はベルト清掃装置27の対向ロールとして構成されている。
二次転写装置30は、中間転写装置20におけるベルト支持ロール25に支持されている中間転写ベルト21の外周面部分である二次転写位置T2において、中間転写ベルト21の周面に接触して回転するとともに二次転写用電圧が供給される二次転写手段を構成する二次転写ロール31を備えた接触型の転写装置である。二次転写装置30は、二次転写ロール31とバックアップロールとしてのベルト支持ロール25とから構成されている。また、二次転写ロール31又はベルト支持ロール25には、トナーの帯電極性と逆極性又は同極性を示す直流の電圧が二次転写用電圧として供給される。この実施の形態では、図2に示されるように、ベルト支持ロール25にトナーの帯電極性と同極性(負極性)の直流の高電圧が二次転写用電圧として印加されている。また、二次転写ロール31は、アースに接続(接地)されている。
ベルト清掃装置27は、ドラム清掃装置17と同様に構成され、一部が開口する容器状の本体と、二次転写後の中間転写ベルト21の周面に所要の圧力で接触するように配置されて残留トナー等の付着物を取り除いて清掃する図示しない清掃板と、清掃板で取り除いたトナー等の付着物を回収して回収システムに送り出すよう搬送する図示しないスクリューオーガー等の送出部材等で構成されている。
定着装置40は、表面温度が所要の温度に保持されるよう加熱手段によって加熱されるロール形態又はベルト形態の加熱用回転体41と、この加熱用回転体41の軸方向にほぼ沿う状態で所定の圧力で接触して回転するロール形態又はベルト形態の加圧用回転体42などを配置して構成されたものである。定着装置40は、加熱用回転体41と加圧用回転体42が接触する接触部が所要の定着処理(加熱及び加圧)を行う定着処理部となる。
給紙装置50は、中間転写装置20の下方側の位置に存在するように配置される。給紙装置50は、所望のサイズ、種類等の記録用紙5を積載した状態で収容する複数(又は単数)の用紙収容体51と、用紙収容体51から記録用紙5を1枚ずつ送り出す送出装置52とで主に構成されている。用紙収容体51は、例えば、本体1aの正面(使用者が操作時に向き合う側面)側に引き出すことができるように取り付けられている。
記録用紙5としては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンタ等に使用される普通紙、トレーシングペーパー等の薄紙、あるいはOHPシート等が挙げられる。定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、記録用紙5の表面もできるだけ平滑であることが好ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等の坪量が相対的に大きい所謂厚紙なども好適に使用することができる。ここでは、坪量が80g/m未満の記録用紙5を薄紙、坪量が80g/m以上100g/m未満の記録用紙5を普通紙、坪量が100g/m以上200g/m未満の記録用紙5を第1の厚紙、坪量が200g/m以上の記録用紙5を第2の厚紙とする。ただし、薄紙、普通紙及び第1・第2の厚紙を区別する閾値は一例であり、これらの値に限定されるものではない。
記録用紙5としては、上述したように種々のものを用いることができる。記録用紙5は、画像形成装置1の内部を搬送される間に曲げや撓み等の変形を受ける。記録用紙5の変形のし易さを示す特性としては、例えば、坪量や剛性(曲げこわさ)などを挙げることができる。坪量は、記録用紙5の単位面積1mあたりの重さ(g/m)をあらわしたものである。記録用紙5が重くなればなるほど、記録用紙5の厚さが増す傾向にあるため、坪量は「用紙の厚さ」と同様の意味でも使用される。ただし、記録用紙5の中には、相対的に厚さが厚いものであっても、用紙を構成する繊維の密度が相対的に低いものがあり、坪量は「用紙の厚さ」と必ずしも一対一に対応しない。
また、記録用紙5の剛性(曲げこわさ)としては、ISO 2493あるいはISO 2493に準拠するJIS P 8125に規定されている「紙及び板紙-こわさ試験方法-テーバーこわさ試験機法」で測定される値がある。この記録用紙5のこわさは、標準状態(23℃、50%RH)で24時間調湿し幅38.0mm×長さ50.0mmに裁断した試験片の一端(短辺)を固定して片持ちばり(梁)を構成させ、試験片を一定速度で15°曲げるのに要する曲げモーメント又は荷重で表される。この実施の形態では、記録用紙5の曲げこわさとして、標準状態(23℃50%RH)で24時間以上調湿した記録用紙5から切り出した幅38mm、長さ50mmの試験片について熊谷理機工業株式会社製の曲げこわさ試験機(型番2048−BF)を用いて、ISO 2493に準じて、曲げ角度を15°、試料台のスパンを10mmとしたときの測定値(mN)を用いた。
記録用紙5は、繊維の配向性などにより給紙方向(LEF又はSEF)で曲げこわさが異なる場合がある。ここでは、給紙方向としてLEFの方向を基準として採用し、LEFの方向の曲げこわさを記録用紙5の値として用いている。また、記録用紙5の給紙方向(LEF又はSEF)によって曲げこわさが大きく異なる場合には、給紙方向に応じてLEFの方向の曲げこわさとSEFの方向の曲げこわさを個別に採用しても良い。
給紙装置50と二次転写装置30との間には、給紙装置50から送り出される記録用紙5を二次転写位置T2まで搬送する複数(又は単数)の用紙搬送ロール対53,54や搬送ガイド55等で構成される給紙搬送路56が設けられている。搬送ガイド55は、図2に示されるように、上方に配置される上部搬送ガイド55aと、上部搬送ガイド55aと対向するように下方に配置される下部搬送ガイド55bとを有している。用紙搬送ロール対54は、例えば記録用紙5の二次転写位置T2への搬送時期を調整するロール(レジストロール)として構成されている。また、二次転写装置30と定着装置40との間には、二次転写装置30の二次転写ロール31から送り出される二次転写後の記録用紙5を定着装置40まで搬送するための2連の搬送ベルト57,58が設けられている。さらに、本体1aに形成される記録用紙5の排出口に近い部分には、定着装置40から送り出される定着後の記録用紙5を本体1aの側面に設けられた用紙排出部59に排出するための用紙排出ロール対60が配置されている。
定着装置40と用紙排出ロール対60との間には、短い搬送ベルト61と、用紙搬送路を切り替える図示しない切替ゲートを備えている。記録用紙5の両面に画像を形成する場合には、片面に画像が形成された記録用紙5を切替ゲートによって搬送方向を下方へと切り替え、用紙搬送ロール対62,63を有する反転用通路64へと記録用紙5を一旦搬送する。そして、用紙搬送ロール対63が記録用紙5を保持している間に反転用通路64から搬送方向を逆転させることで表裏が反転された記録用紙5は、複数の用紙搬送ロール対65や図示しない搬送ガイド等で構成される両面用搬送路66を介して通常の給紙搬送路56へと搬送される。
図1中、符号145(Y,M,C,K)は、紙面に直交する方向に沿って複数配列され、対応する現像装置14(Y,M,C,K)に供給する少なくともトナーを含む現像剤を収容したトナーカートリッジをそれぞれ示している。
また、図1中符号100は、画像形成装置1の動作を統括的に制御する制御部を示している。制御部100は、図示しないCPU(Central Processing Unit)やROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、あるいはこれらCPUやROM等を接続するバス、通信インターフェイスなどを備える。制御部100は外部から入力される画像信号Cinに所要の画像処理を施した後、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の各作像装置用の露光装置13(Y,M,C,K)に対応する画像信号を出力する。
また、符号101は制御部100等に電力を供給する電源を、102はユーザが画像形成装置1を操作するための操作・表示部をそれぞれ示している。操作・表示部102は、ユーザが画像形成に使用する記録用紙5を指定する図示しない指定手段を備えている。制御部100は、操作・表示部102で指定された記録用紙5の種類(第1・第2の厚紙か普通紙かなど)や給紙方向などに基いて、記録用紙5の坪量や曲げこわさなどを識別する。
<画像形成装置の動作>
以下、画像形成装置1による基本的な画像形成動作について説明する。
ここでは、前記4つの作像装置10(Y,M,C,K)を使用して、4色(Y,M,C,K)のトナー像を組み合わせて構成されるフルカラー画像を形成する動作について説明する。
画像形成装置1は、制御部100が操作・表示部102から記録用紙5を指定しての画像形成動作(プリント)の要求の指令情報を受けると、4つの作像装置10(Y,M,C,K)、中間転写装置20、二次転写装置30、定着装置40等が始動する。
そして、各作像装置10(Y,M,C,K)では、まず各感光体ドラム11が矢印Aで示す方向に回転し、各帯電装置12が各感光体ドラム11の表面を所要の極性(実施の形態1では負極性)及び電位にそれぞれ帯電させる。続いて、露光装置13(Y,M,C,K)が、帯電後の感光体ドラム11の表面に対し、画像形成装置1に入力される画像信号Cinを各色成分(Y,M,C,K)に変換して得られる画像の信号に基づいて発光される光LBを照射し、その表面に所要の電位差で構成される各色成分の静電潜像をそれぞれ形成する。
続いて、各作像装置10(Y,M,C,K)が、感光体ドラム11に形成された各色成分の静電潜像に対し、所要の極性(負極性)に帯電された対応する色(Y,M,C,K)のトナーを現像ロール141からそれぞれ供給して静電的に付着させて現像を行う。この現像により、各感光体ドラム11に形成された各色成分の静電潜像は、その対応する色のトナーでそれぞれ現像された4色(Y,M,C,K)のトナー像として顕像化される。
続いて、各作像装置10(Y,M,C,K)の感光体ドラム11上に形成された各色のトナー像が一次転写位置T1まで搬送されると、一次転写装置15が、その各色のトナー像を中間転写装置20の矢印Bで示す方向に回転する中間転写ベルト21に対して順番に重ね合わされるような状態で一次転写させる。
また、一次転写が終了した各作像装置10では、除電ランプ16が感光体ドラム11の表面に残留した電荷を除去した後、ドラム清掃装置17が付着物を掻き取るように除去して感光体ドラム11の表面を清掃する。これにより、各作像装置10は、次の作像動作が可能な状態にされる。
続いて、中間転写装置20では、中間転写ベルト21の回転により一次転写されたトナー像を保持して二次転写位置T2まで搬送する。一方、給紙装置50では、作像動作に合わせて操作・表示部102で指定された所要の記録用紙5を給紙搬送路56に送り出す。給紙搬送路56では、レジストロールとしての用紙搬送ロール対54が記録用紙5を転写時期に合わせて搬送ガイド55を介して二次転写位置T2に送り出して供給する。
二次転写位置T2においては、二次転写装置30の二次転写ロール31が、中間転写ベルト21上のトナー像を記録用紙5に一括して二次転写させる。また、二次転写が終了した中間転写装置20では、ベルト清掃装置27が、二次転写後の中間転写ベルト21の表面に残留したトナー等の付着物を取り除いて清掃する。
続いて、トナー像が二次転写された記録用紙5は、中間転写ベルト21と二次転写ロール31から剥離された後に2連の搬送ベルト57,58を介して定着装置40まで搬送される。定着装置40では、回転する加熱用回転体41と加圧用回転体42との間の接触部に二次転写後の記録用紙5を導入して通過させることにより、必要な定着処理(加熱及び加圧)を施して未定着のトナー像を記録用紙5に定着させる。最後に、定着が終了した後の記録用紙5は、その片面への画像の形成を行うだけの画像形成動作のときは、用紙排出ロール対60により、本体1aの側方に設置された用紙排出部59に排出される。
また、記録用紙5の両面に画像を形成するときは、片面に画像が形成された記録用紙5を用紙排出ロール対60により用紙排出部59に排出せずに、記録用紙5の搬送方向を図示しない切替ゲートによって下方に切り替える。下方に搬送された記録用紙5は、用紙搬送ロール対62,63を備えた反転用通路64によって表裏が反転された後、両面用搬送路66を介して給紙搬送路56へと搬送される。そして、用紙搬送ロール対54は、記録用紙5を転写時期に合わせて二次転写位置T2に送り出して供給し、記録用紙5の裏面に画像を転写して定着した後、用紙排出ロール対60により本体1aの側方に設置された用紙排出部59に排出する。
以上の動作により、4色のトナー像を組み合わせて構成されるフルカラー画像が形成された記録用紙5が出力される。
<画像形成装置の特徴部分の構成>
ところで、上記の如く構成される画像形成装置1では、図2に示されるように、用紙搬送ロール対54により記録用紙5が搬送ガイド55を介して二次転写位置T2に送り出され、二次転写ロール31とベルト支持ロール25との間に形成される二次転写電界によって中間転写ベルト21上のトナー像Tを記録用紙5に二次転写する。その際、記録用紙5が厚紙のように坪量や曲げこわさが相対的に大きい記録用紙5である場合には、図3に示されるように、記録用紙5の後端が上部搬送ガイド55aを通過したとき、記録用紙5が撓んだ(弾性変形した)状態からそれ自身が有する曲げこわさにより復帰し、記録用紙5の後端部5aが中間転写ベルト21の表面に突き当てられる(衝突する)。
中間転写ベルト21は、図3に示されるように、記録用紙5の後端部5aが衝突した際の衝撃によって振動し、中間転写ベルト21が記録用紙5から離間したときに当該中間転写ベルト21と記録用紙5との間に間隙Gが形成される。この間隙Gは、記録用紙5の搬送方向に沿った下流側ほど距離が大きくなる。中間転写ベルト21と記録用紙5の後端部5aとの間に間隙Gが形成されると、中間転写ベルト21の表面には負極性の電荷−Vを有するトナー像Tが保持されているとともに、記録用紙5は二次転写位置T2において二次転写ロール31により正極性の高電圧が印加されて+Vの電荷を有しているため、両者間の電位差ΔVに応じて間隙Gで放電が発生する。間隙Gで発生する放電は、図6に示されるように、当該間隙Gの距離が大きいほど放電開始の電位差が高くなる。そのため、中間転写ベルト21と記録用紙5の後端部5aとの間に形成される間隙Gで発生する放電は、記録用紙5の搬送方向に沿った下流側に行くにしたがって増加する傾向にある。
中間転写ベルト21上のトナー像Tと記録用紙5の後端部5aとの間で放電が発生すると、当該放電に伴って間隙Gを電荷が移動して中間転写ベルト21上に保持されたトナー像Tが本来の帯電極性(負極性)とは逆の極性(正極性)に帯電し易い。このとき、記録用紙5の後端部5aに転写されるトナー像Tとしては、図7に示されるように、記録用紙5の搬送方向と交差する方向(幅方向)に沿ってベタ画像のように相対的に密度が高い高密度の画像71と単色のハーフトーンの画像のように相対的に密度が低い低密度の画像72が混在している画像からなる場合がある。また、二次転写ロール31に印加される正極性の転写電圧は、通常、高密度の画像71であっても記録用紙5に良好に転写できるよう相対的に高い電圧に設定されている。そのため、相対的に画像密度が低い低密度の画像72は、画像自体が有する電荷量−Vが高密度の画像71に比較して相対的に少なく、放電に伴って逆極性(正極性)の電荷を受けると逆極性に帯電し易い。逆極性に帯電したトナー像Tは、二次転写電界によって記録用紙5に転写されないので、図7に示されるように、当該低密度画像72の中に放電による白抜け73がスポット状に発生する。このスポット状に発生した白抜け73は、一様な濃度のハーフトーン画像の場合など目立ち、画質を低下させる。
このような放電に起因した画像の白抜け73は、記録用紙5の搬送方向に沿った下流側の後端部5aのみならず、記録用紙5の搬送方向に沿った上流側の先端部5bでも発生することがある。記録用紙5の搬送方向に沿った下流側の後端部5aが搬送ガイド55から離れる際に中間転写ベルト21の表面に衝突することにより発生する振動は、記録用紙5の撓み変形に伴う復元力が相対的に大きい厚紙や曲げこわさの値が大きい用紙ほど顕著に発生する。
そこで、記録用紙5の搬送方向に沿った下流側の端部が搬送ガイド55から離れる際に中間転写ベルト21の表面に衝突することにより発生する振動を抑制する目的で、図8(a)(b)に示されるように、搬送ガイド55の搬送方向に沿った後端部を二次転写位置T2から離れた位置に配置し、記録用紙5の撓み変形に伴う応力を低減することが考えられる。
しかしながら、記録用紙5を案内する搬送ガイド55を二次転写位置から離れた位置に配置した場合には、図9(a)(b)に示されるように、記録用紙5の搬送方向に沿った先端部5bが搬送ガイド55により案内されて二次転写位置T2に進入する際に、記録用紙5の先端部5bが自重によって中間転写ベルト21から離れた位置に搬送され、その後に記録用紙5の先端部5bが二次転写ロール31に接触して二次転写位置T2へと移動する際に、図9(b)に示されるように、中間転写ベルト21と記録用紙5の先端部5bとの間に間隙Gが形成される。そのため、中間転写ベルト21と記録用紙5の先端部5bとの間に間隙Gが形成されると、この間隙Gにおいて放電が発生し、上述したように高濃度画像71と低濃度画像72が併存する画像などの場合には、低濃度画像72に画像の白抜け73が発生する。
そこで、この実施の形態では、図2に示されるように、二次転写位置T2よりも記録用紙5の搬送方向に沿った上流側であって、且つ用紙搬送ロール対54より下流側に、記録用紙5の搬送方向に沿った先端部5b又は後端部5aの少なくとも一方にトナーの帯電極性と同極性(負極性)の電荷を付与する電荷付与手段の一例としての帯電装置80を備えている。この帯電装置80は、用紙搬送ロール対54の記録用紙5の搬送方向に沿った下流側であって、且つ搬送ガイド55よりも上流側に配置されている。
帯電装置80は、上下に互いに接触して回転自在に配置された一対の帯電ロール81,82を有している。一方の帯電ロール81は、例えば、帯電装置12と同様に、金属製芯金の外周に導電性を有する弾性体層を被覆して構成されている。また、他方の帯電ロール82は、円柱形状に形成された金属製ロールそのものから構成されている。帯電ロール82は、位置を固定した状態で回転自在に配置される。また、帯電ロール81は、図示しない押圧手段により帯電ロール82に所要の押圧力で接触するように回転自在に配置される。帯電ロール81には、高圧電源83によってトナーの帯電極性と同極性(負極性)の高電圧が印加される。一方、帯電ロール82は、アースに接続(接地)されている。高圧電源83によって帯電ロール81に印加される高電圧は、制御部100によって電圧の印加タイミングや電圧値などが制御される。
この実施の形態では、記録用紙5の先端部5b及び後端部5aにのみ帯電装置80によってトナーの帯電極性と同極性(負極性)の電荷が付与される。ここで、記録用紙5の先端部5b及び後端部5aとは、記録用紙5の先端及び後端から所要の長さLにわたる領域をいう。所要の長さLは、例えば、20〜50mm程度に設定されるが、これに限定されるものではない。また、帯電装置80は、記録用紙5の先端部5b及び後端部5aにのみトナーの帯電極性と同極性(負極性)の電荷を付与するものであり、記録用紙5の先端部5b及び後端部5a以外の領域、すなわち記録用紙5の全面にトナーの帯電極性と同極性(負極性)の電荷を付与するものではない。記録用紙5の全面にトナーの帯電極性と同極性(負極性)の電荷を付与した場合には、記録用紙5の全面に付与される負極性の電荷と、中間転写ベルト21上の負極性の電荷を有するトナー像が反発し、記録用紙5の先端部5b及び後端部5a以外の領域に却って画像乱れを生じる虞れがあるため望ましくない。
<画像形成装置の特徴部分の動作>
以下、画像形成装置1の特徴部分の動作について説明する。
この実施の形態に係る画像形成装置1では、図1に示されるように、給紙装置50によって作像動作に合わせて所要の記録用紙5が給紙搬送路56に送り出される。給紙搬送路56では、レジストロールとしての用紙搬送ロール対54が記録用紙5を中間転写ベルト21上に保持されたトナー像Tの転写時期に合わせて搬送ガイド55を介し二次転写位置T2に送り出して供給する。
その際、制御部100は、操作・表示部102からの信号に基いて記録用紙5の坪量が200g/m以上の第2の厚紙であると判定すると、図2に示されるように、記録用紙5の先端部5b及び後端部5aに所要の長さLにわたり帯電装置80によってトナーの帯電極性と同極性(負極性)の電荷を一様に付与する。
記録用紙5が厚紙のように坪量や曲げこわさが相対的に大きい記録用紙5である場合には、図3に示されるように、上記の如く記録用紙5の後端が搬送ガイド55を通過したとき、記録用紙5が撓んだ(弾性変形した)状態からそれ自身が有する曲げこわさにより復帰し、記録用紙5の後端部5aが中間転写ベルト21の表面に突き当てられる(衝突する)。そのため、中間転写ベルト21と記録用紙5の後端部5aとの間に形成される間隙Gにおいて放電が発生する。
このとき、図8(b)に示されるように、搬送ガイド55を従来に比較して二次転写位置T2から離間した位置に配置することにより、記録用紙5の後端が搬送ガイド55を通過したときの撓み変形を緩和し、記録用紙5の後端部5aが中間転写ベルト21の表面に突き当てられる(衝突する)際の衝撃を低減することが可能となる。
しかしながら、このように構成した場合には、図9(a)(b)に示されるように、上記の如く記録用紙5の先端部5bが二次転写位置T2に進入する際に、中間転写ベルト21と記録用紙5の先端部5bとの間に間隙Gが形成されてしまい、当該間隙Gにおいて放電が発生する虞れが新たに生じる。
そこで、この実施の形態では、いずれの場合にも対応することが可能となるように、記録用紙5の先端部5b及び後端部5aの双方に所要の長さLにわたり帯電装置80によってトナーの帯電極性と同極性(負極性)の電荷を付与している。ただし、図8(b)に示されるように、搬送ガイド55を従来に比較して二次転写位置T2から離間した位置に配置することにより、記録用紙5の後端が搬送ガイド55を通過したときの撓み変形を緩和し、中間転写ベルト21と記録用紙5の後端部5aとの間に形成される間隙Gにおいて発生する放電が問題とならないレベルに低減できる場合には、記録用紙5の先端部5bにのみ所要の長さLにわたり帯電装置80によってトナーの帯電極性と同極性(負極性)の電荷を付与しても良い。なお、記録用紙5の先端部5bの所要長さLと、記録用紙5の後端部5aの所要長さLとは、必ずしも同じ値である必要はなく、異なる値に設定しても良い。
また、同様に、図8(a)に示されるように、搬送ガイド55を従来と同様に二次転写位置T2に近接させた位置に配置することにより、記録用紙5の先端が二次転写位置T2に進入する際に、中間転写ベルト21と記録用紙5の先端部5bとの間に形成される間隙Gにおいて発生する放電が問題とならないレベルに低減できる場合には、記録用紙5の後端部5aにのみ所要の長さLにわたり帯電装置80によってトナーの帯電極性と同極性(負極性)の電荷を付与しても良い。
ところで、この実施の形態では、記録用紙5の先端部5b及び後端部5aの双方に所要の長さLにわたり帯電装置80によってトナーの帯電極性と同極性(負極性)の電荷を付与しているので、記録用紙5の後端部5aが中間転写ベルト21の表面に突き当てられる(衝突する)ことにより、中間転写ベルト21と記録用紙5の後端部5aとの間に間隙Gが形成されても、記録用紙5の後端部5aは、トナーの帯電極性と同極性(負極性)の電荷が付与され、間隙Gにおいて放電が発生することが防止乃至抑制される。
そのため、中間転写ベルト21と記録用紙5の後端部5aとの間で放電が発生することが防止乃至抑制されるので、記録用紙5の後端部5aに転写されるトナー像Tが、図7に示されるように、記録用紙5の搬送方向と交差する方向に沿って、ベタ画像のように相対的に密度が高い高密度の画像71と、単色のハーフトーンの画像のように相対的に密度が低い低密度の画像72が混在している画像である場合であっても、相対的に画像密度が低い低密度の画像72のトナー像Tが放電に伴って逆極性に帯電することがないか又は抑制される。よって、低密度画像72の中に放電による白抜け73がスポット状に発生することが防止乃至抑制される。
また、同様に、中間転写ベルト21と記録用紙5の先端部5bとの間で放電が発生することが防止乃至抑制されるので、記録用紙5の先端部5bに転写されるトナー像Tが、図7に示されるように、記録用紙5の搬送方向と交差する方向に沿って、ベタ画像のように相対的に密度が高い高密度の画像71と、単色のハーフトーンの画像のように相対的に密度が低い低密度の画像72が混在している画像である場合であっても、相対的に画像密度が低い低密度の画像72のトナー像Tが放電に伴って逆極性に帯電することがないか又は抑制される。よって、低密度画像72の中に放電による白抜け73がスポット状に発生することが防止乃至抑制される。
[実施例1]
本発明者らは、図1に示されるような4色の高速タイデム機である画像形成装置1のベンチモデルを試作し、画像に白抜けの発生の有無を確認した。評価機は、富士ゼロックス社製の4色の高速タイデム機、プロセススピード440mm/s、生産性100ppmのものを用いた。帯電装置80の高圧電源には直流電源を使用し、一律に−1800Vを印加した。評価紙としては、北越紀州販売株式会社製の特殊白板紙である商品名:NewDV(坪量400g/m)、A3サイズを採用した。評価画像としては、記録用紙5の搬送方向と交差する方向に沿って中央部から片側にブルーの100%ベタ画像を、中央部から反対側にブラック色の50%のハーフトーン画像を形成したものを用いた。評価方法としては、記録用紙5の搬送方向に沿った後端部に帯電装置80を用いてトナーの帯電極性と同極性の電荷を付与し、ブルーの100%ベタ画像が記録用紙5に良好に転写可能な二次転写電圧に設定して、ブラック色の50%のハーフトーン画像の画質グレードを評価した。画質グレードは、5:非常に悪い、4:悪い、3:少し悪い、2:良い(許容値)、1:非常に良い、の5段階で評価した。
図10は上記実施例1の評価結果を示すグラフである。
この図10から明らかなように、記録用紙5の先端部5bに帯電装置80によりトナーの帯電極性と同極性(負極性)の電荷を付与した場合には、記録用紙5の先端部5b、中央部及び後端部のすべてにおいてブラック色の50%のハーフトーン画像に白抜けが発生せず画質が1の非常に良いものであった。
これに対して、記録用紙5の先端部5bに帯電装置80によりトナーの帯電極性と同極性(負極性)の電荷を付与しない場合には、記録用紙5の先端部5bにおけるブラック色の50%のハーフトーン画像に白抜けが顕著に発生して画質が5の非常に悪いものであった。
また、図10から明らかなように、記録用紙5の後端部5aに帯電装置80によりトナーの帯電極性と同極性(負極性)の電荷を付与しない場合であっても、記録用紙5の後端部においてブラック色の50%のハーフトーン画像に白抜けが発生せず画質が1の非常に良いものであるのは、図8(b)に示されるように、搬送ガイド55を従来に比較して二次転写位置T2から離間させているため、記録用紙5の後端部5aに生じる衝撃力が弱く、中間転写ベルト21の波打ちの影響が小さいためであると考えられる。
[比較例1]
本発明者らは、記録用紙5の相違によるブラック色の50%のハーフトーン画像に生じる白抜けの程度を確認するため、次のような比較例1を行った。比較例1では、実施例1と異なり帯電装置80を備えず、記録用紙5として北越紀州販売株式会社製の特殊白板である商品名:NewDV(坪量400g/m)、A3サイズと、富士ゼロックス株式会社製の高精度断裁機と紙粉除去処理を施した光沢系の両面コート紙であるOSコート紙W(坪量127g/m)、A3サイズとを用いた。
図11は上記比較例1の評価結果を示すグラフである。
この図11から明らかなように、記録用紙5の坪量が400g/mと非常に大きい値を示す第2の厚紙である場合には、記録用紙5の後端部5aにおけるブラック色の50%のハーフトーン画像に白抜けが顕著に発生して画質が5の非常に悪いものであった。
これに対して、記録用紙5の坪量が127g/mと比較的小さい値を示す第1の厚紙である場合には、記録用紙5の後端部5aにおけるブラック色の50%のハーフトーン画像に白抜けが発生せず画質が1の非常に良いものであった。
[実施の形態2]
図12はこの発明の実施の形態2に係る画像形成装置における帯電装置80に印加する電圧を、記録用紙5の坪量に応じて変化させるように構成したものである。即ち、記録用紙5の坪量が大きい程、帯電装置80に印加する電圧が直線状(一次関数的)に高くなるように設定されている。
図12は評価紙として北越紀州販売株式会社製の特殊白板紙である商品名:NewDVを使用し、特殊白板紙である商品名:NewDVの記録用紙5の坪量を270g/m、350g/m、400g/mと変化させた場合に、各記録用紙5の後端部5aに電荷を付与するための帯電装置80の印加電圧を振り、各用紙で最適である画質グレード1となる場合の印加電圧を求めた。
その結果、図12から明らかなように、記録用紙5の坪量が大きいほど、帯電装置80に印加する印加電圧が高くなることを確認した。これは、記録用紙5の曲げこわさの違いから、記録用紙5の後端部5aにおける中間転写ベルト21と用紙との間の間隙Gは、坪量が大きい記録用紙5ほど大きくなるため、より大きな電位差ΔVが発生しているためと考えられる。
[実施の形態3]
図13はこの発明の実施の形態3に係る画像形成装置における帯電装置80に印加する電圧を、記録用紙5の端部からの距離に応じて変化させるように構成したものである。
この実施の形態3では、図13に示されるように、記録用紙5の搬送方向に沿った後端部5aの領域を、記録用紙5の後端からの距離に応じて所定の距離ΔL(ここでは10mm)ごとに5つの領域に分割し、各領域毎に帯電装置80に印加する電圧を異ならせている。
この実施の形態3では、図14に示されるように、制御部100によって記録用紙5の各領域毎に帯電装置80に印加する電圧を変化させている。
[実施例2]
本発明者らは、図1に示されるような4色の高速タイデム機である画像形成装置1のベンチモデルを試作し、実施例1と同様の条件で画像に白抜けの発生の有無を確認した。ただし、帯電装置80に印加する電圧を図14に示すように、記録用紙5の後端からの距離に応じて変化させた。
条件1は、領域1のみ帯電装置80に印加電圧を0V、他の領域2〜5における帯電装置80の印加電圧を一律に−800Vに設定した。
また、条件2は、領域1における帯電装置80に印加電圧を0V、領域2における帯電装置80の印加電圧を−350V、領域3における帯電装置80の印加電圧を−650V、領域4における帯電装置80の印加電圧を−1100V、領域5における帯電装置80の印加電圧を−1500Vにそれぞれ設定した。
さらに、条件3は、領域1における帯電装置80に印加電圧を0V、領域2における帯電装置80の印加電圧を−350V、領域3における帯電装置80の印加電圧を−500V、領域4における帯電装置80の印加電圧を−1350V、領域5における帯電装置80の印加電圧を−2100Vにそれぞれ設定した。
図15は上記実施例2の評価結果を示すグラフである。
この図15から明らかなように、条件1の場合には、評価領域2,3において現状よりも画質グレードが悪く、評価領域4,5において現状よりも画質グレードが改善しているものの、画質グレードが2.5から4程度であり、いずれも許容範囲である画質グレード2を上回っており、不十分なものであることが判る。
また、条件2の場合には、条件1に比較して改善傾向が見られるものの、評価領域2,3において現状と同程度の画質グレードであり、評価領域5において許容範囲である画質グレード2を上回っており、やはり不十分なものであった。
これに対して、条件3の場合には、評価領域1〜5のすべてにおいて画質グレードが1:非常に良いであり、十分な画質改善効果が得られることが判った。
[実施例3]
次に、本発明者らは、図1に示されるような4色の高速タイデム機である画像形成装置1のベンチモデルを試作し、実施例1と同様の条件で画像に白抜けの発生の有無を確認した。ただし、帯電装置80に印加する電圧を図16に示すように、記録用紙5の後端からの距離に応じて変化させずに一定とした。
条件1は、領域1〜5における帯電装置80の印加電圧を一律に−800Vに設定した。また、条件2は、領域1〜5における帯電装置80の印加電圧を一律に−1500Vに設定した。さらに、条件3は、領域1〜5における帯電装置80の印加電圧を一律に−2100Vに設定した。
図17は上記実施例3の評価結果を示すグラフである。
この図17から明らかなように、条件1の場合には、評価領域1〜3において現状よりも画質グレードが若干悪くなるものの、画質グレードが2:良い(許容値)であり、評価領域4,5において現状よりも画質グレードの改善効果がみられることが判る。
また、条件2の場合には、評価領域1〜5において画質グレードが2:良い(許容値)か又は2.5程度であり、良好な結果が得られた。
さらに、条件3の場合には、評価領域1,2において現状よりも画質グレードが悪くなるものの、画質グレードが3:少し悪いであり、使用可能な範囲であって、評価領域3〜5においては、画質グレードが2:良い(許容値)以下であり、良好な結果が得られた。
[実施の形態4]
この実施の形態4に係る画像形成装置1は、記録媒体の片面画像形成時と両面画像形成時とで当該記録媒体に付与する電荷量を異ならせるように構成されている。
すなわち、この実施の形態4では、制御部100によって記録用紙5の片面に画像を形成する場合に比較して、両面に画像を形成する場合に帯電装置80に印加する電圧の絶対値を大きく設定することにより、両面画像形成時に定着装置40による定着処理を既に施され抵抗値が増大した記録用紙5を確実にトナーの帯電極性と同極性に帯電させることが可能となる。
そのため、両面画像形成時に、記録用紙の搬送方向に沿った端部に白抜けが発生するのを抑制することができる。
なお、前記実施の形態の場合には、帯電装置80に印加する電圧を制御部100によって制御するように構成した場合について説明したが、記録用紙5に応じて当該記録用紙5に電荷を付与するか否かを、ユーザが操作・表示部102によって切り替え又は設定するように構成しても良い。
また、前記実施の形態の場合には、電荷付与手段として帯電ロールからなる帯電装置80を用いた場合について説明したが、電荷付与手段としては、帯電ロール以外に、帯電ブラシ、帯電ブレード、板金、コロトロン等からなるものを用いても良い。
さらに、前記実施の形態の場合には、電荷付与手段として帯電装置80に直流の高電圧を印加した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、直流電圧に交流電圧を重畳して印加するように構成しても良い。この場合には、記録用紙5の抵抗や含水状態によらずに電荷付与効率を安定して向上させることができる。
1…画像形成装置
1a…画像形成装置本体
30…二次転写装置
31…二次転写ロール
80…帯電装置
81,82…帯電ロール

Claims (4)

  1. 互いに色の異なるトナー像を保持する複数の像保持体と、
    前記複数の像保持体から転写されたトナー像を保持する中間転写体と、
    前記中間転写体に保持されたトナー像を二次転写位置で記録媒体に転写する二次転写手段と、
    前記二次転写手段よりも前記記録媒体の搬送方向に沿った上流側において前記記録媒体の搬送方向に沿った先端部のみ又は後端部のみの少なくとも一方に前記トナー像を形成するトナーの帯電極性と同極性の電荷を付与する電荷付与手段と、
    を備え
    前記電荷付与手段は、前記記録媒体の搬送方向に沿った先端又は後端からの距離に応じて、当該記録媒体の端部に近い程付与する電荷量を増加させる画像形成装置。
  2. 前記二次転写手段の前記二次転写位置に前記記録媒体の表面を案内する上部搬送ガイドと、前記上部搬送ガイドと対向するように配置される下部搬送ガイドを備え、
    前記電荷付与手段は、前記記録媒体の搬送方向に沿った前記上部及び下部搬送ガイドの上流側に配置される請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記電荷付与手段は、前記記録媒体の坪量に応じて当該記録媒体に付与する電荷量を異ならせる請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 前記電荷付与手段は、前記記録媒体の片面画像形成時と両面画像形成時とで当該記録媒体に付与する電荷量を異ならせる請求項1乃至3のいずれかに記載の画像形成装置。
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