JPH04109278A - 画像形成装置の転写前帯電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真方式や静電記録方式等の複写機、フ
ァクシミリ、プリンタ等の画像形成装置の転写前帯電装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、例えば、電子写真方式を用いた画像形成装置の転
写は、転写材に電荷あるいはバイアス電圧を付与し、像
担持体に付着しているトナーを、静電気的に転写材へ移
行させる静電転写方式が一般的に用いられている。この
転写方式は、像担持体と転写材との間に発生した転写電
界により、トナーを動かす方式であるため、転写される
トナー帯電量が転写性能に大きく寄与している。転写さ
れるトナーの帯電量が転写工程に適した所望の帯電量よ
りも大きいか又は小さい場合には、以下の不具合が発生
する。

（１）ｌ−ナー帯電量が大きい場合 トナーと像担持体との間に発生する静電力が大きくなる
ので、トナーは転写電界により転写材へ移行しにくくな
る。その結果十分なトナーが転写出来ずに転写不良とな
る。

（２）トナー帯電量が小さい場合 トナーと像担持体との間に発生する静電力が小さくなる
ので、僅かな転写電界においてもトナーの移行が発生し
てしまい、転写材が画像担持体に十分接触していない状
態でもトナーの移行が起こり、トナー飛散による画像品
質の劣化が発生する。

又、理由は明らかではないが、文字などの細線の中抜け
や、ベタ画像のエッチ部の抜けもトナー帯電量が小さい
場合に発生する。

このような不具合を回避するために、転写されるトナー
の帯電量を、転写工程に適した所望の帯電量にする目的
で、転写工程以前の像担持体上のトナー像に対し、電荷
を付与する転写前帯電器が実用化されている。この方式
は、実質的に転写されるトナーの帯電量を、外部からの
電荷により制御するものであるから、上記の不具合に対
し非常に有効であった。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、転写前帯電器の出力が一定であると、電荷を付
与するトナーの帯電量を一定に制御することが出来ない
ことが判明した。これは、ある種の現像剤を用いる場合
、環境あるいは経時により、現像剤の帯電特性が大きく
変化してしまい、その結果、現像されたトナーの帯電量
も変化してしまうことによるものである。

本発明は、従来技術の有する、このような問題点に鑑み
なされたものであり、その目的とするところは、転写工
程におけるトナーの帯電量を所望の帯電量にすることが
出来る転写前帯電装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、請求項ユ記載の発明は、像
担持体且の転写前のトナー像に対し電荷を付与する画像
形成装置の転写前帯電装置において、 環境センサーと、 該環境センサーの出力に応じて、該転写前帯電器の出力
を制御する手段とを設けたることを特徴とするものであ
り、 請求項２記載の発明は、像担持体上の転写前のトナー像
に対し電荷を付与する画像形成装置の転写前帯電装置に
おいて、 像担持体上の基準トナー付着部のトナー付着量を検出す
る検出手段と、 該検出手段の出力に応じて、該転写前帯電器の出力を制
御する手段とを設けたことを特徴とするものである。

［作用］ 現像剤の流動性を向上させる等の目的で、シリカ等を外
添した現像剤は、環境、とりわけ湿度によって、横軸に
湿度、縦軸にトナーの帯電量分布の平均値（以下、トナ
ーの平均帯電量という）を取った第２図に示すように、
トナーの帯電量が大きく変化することが判明した。

これを、トナーの帯電量分布で見れば、横軸にトナー帯
電量、縦軸にトナー量を取って、トナーの帯電量分布を
示した第３図の様に、湿度が高いとき（８０％）の帯電
量分布の方が、湿度が低いとき（＠度２０％）のそれよ
りも低いトナー帯電量の領域に移行している。

よって、現像工程において、像担持体上に付着したトナ
ーの帯電量は、湿度によって異なった帯電量になる。又
、この湿度とトナー帯電量との関係は、シリカ等の外添
量等が決まれば使用するトナーによって略−義的に決定
されるので、湿度を検出することにより、トナーの帯電
量を知ることが出来る。

一方、転写前帯電器で電荷を付与した後のトナー帯電量
（以下、出力トナー帯電量という）は、転写前帯電器の
出力と、電荷を付与する前のトナーの帯電量（以下、入
力トナー帯電量という）によって略−義的に決定される
。

そこで、上記の湿度とトナー帯電量との関係と、入力ト
ナー帯電量と出力トナー帯電量を所望のトナー帯電量に
するための、転写前帯電器の出力との関係とを、予め実
験で求めておいて、環境センサーで湿度、又は、湿度及
び温度を検出し、この検出出力に応じて、出力トナー帯
電量が所望のトナー帯電量になるように、転写前帯電器
の出力を制御するものである。

又、ある種の２成分現像剤を用いる場合は、横軸にコピ
ー枚数、縦軸に平均トナー帯電量を取った第７図に示す
ように、湿度が一定であってもトナーの帯電量が経時的
に変化してしまう。これは、使用するキャリア粒子のト
ナーによるスペント化等により、トナーを帯電する能力
が経時的に変化するためと考えられる。

現像工程は、現像領域に形成された現像電界による、キ
ャリア粒子に何着している帯電トナーの、像担持体上の
静電潜像への静電気的な移行現象である。よって、像担
持体へのトナー付着量は、現像電界の強弱（像担持体上
の静電潜像の電位と現像装置の現像バイアスとの電位と
の差の大小）に影響を受けるが、これに加え、トナーの
帯を量によっても左右される。これは、帯電量の小さい
トナーは、キャリア粒子との静電的な付着力が小さいの
で、現像電界において容易にキャリア粒子から像担持体
上の静電潜像に移行するが、帯電量の大きなトナーは、
キャリア粒子との静電的な付着力が大きいので、キャリ
ア粒子から像担持体上の静電潜像へ移行しにくいためで
ある。

よって、既知の現像電界によって、像担持体上の静電潜
像を現像して形成する、基準トナー像のトナー付着量（
現像量）を検出することにより、トナーの帯電量を知る
ことが出来る。

一方、転写前帯電器の出力トナー帯電量は、転写前帯電
器の出力と、入力トナー帯電量によって略−義的に決定
される。

そこで、上記の既知の現４ｓ電界におけるトナー付着量
とトナー帯電量との関係と、入力トナー帯電量と出力Ｉ
・ナー帯電量を所望のトナー帯電量にするための転写前
帯電器の出力との関係とを、予め実験で求めておいて、
既知の現像電界におけるトナー付着量を検出し、この出
力に応じて、出力トナー帯電量が所望のトナー帯電量に
なるように、転写前帯電器の出力を制御するものである
。

〔実施例〕

この発明の一実施例を第１図乃至第６図に基づいて説明
する。

第１図は、本発明の実施例に係る転写前帯電装置を採用
した電子写真複写機の概略構成図である。

先ず、複写機全体の概略について説明する。

第１図において、コンタクトガラス１上の原稿（不図示
）が、これに対して並行に移動しながら原稿照射を行う
照明手段を含む光学系（不図示）によって、−横帯電器
２で既に一様に帯電されている潜像担持体であるドラム
状の感光体３に結像投影され、これにより感光体３上に
静電潜像が形成される。この静電潜像は、感光体の右側
方に設けられた現像装置４のトナーによりトナー像化さ
れる。ここで、現像装置４は、２成分現像剤を用いた現
像装置である。このトナー像は、転写前帯電装置５の転
写前帯電器である転写前帯電チャージャ５１から電荷が
付与された後、給紙部から搬送されてきた転写紙に、転
写チャージャ６により転写される。トナー像が転写され
た転写紙は、分離チャージャ７により感光体から分離さ
れ、定着装置（不図示）を通ってコピー紙として機外に
排出される。

一方、転写後の感光体表面は感光体３の左側方に設けら
れたクリーニング装置８によって、残留トナーが除去さ
れてから、除電ランプ９で残留電荷が除電されて、−横
帯電器２による次の帯電に備えられる。

次に、転写前帯電装置５について詳述する。

転写前帯電装置５は、転写前帯電チャージャ５］、転写
前帯電チャージャ用電源５２、環境センサーである湿度
センサー５３及び制御手段であるマイクロコンピュータ
５４によって構成されている。

転写前チャージャ５１の出力は、直流バイアスが重畳さ
れた交流であり、交流特性は、周波数５００Ｈｚ、振幅
５．５ボルト、波形５０％デユーティの矩形波である。

この転写前チャージャ５］の直流バイアス量をパラメー
タとした、転写前帯電チャージャ５１０入カトナー帯電
量と出力トナー帯電量との関係は、横軸に入力トナー帯
電量、縦軸に出力トナー帯電量を取った第４図に示すも
のである。

一方、本実施例で使用するトナーは、上記の第２図に示
す湿度とトナー帯電量の関係を有する。

そこで、この第２図における各湿度に対応するトナー帯
電量を、第４図における入力トナー帯電量として、所望
の出力帯電量を得るための直流バイアスを求めることが
出来る（第４図には、直流バイアスが、プラス３００ボ
ルト、Ｏボルト、マイナス３００ボルトの３つのみ表し
ているがこれ以外のパラメータについても実験で求めて
おく）。

第５図は、このようにして求めた各湿度において、所望
の出力トナー帯電量を得るための直流バイアスを示すも
のである。

本実施例は、上記湿度センサー５３で湿度を検出し、第
５図に基づいて、上記マイクロコンピュータ５４で転写
前帯電チャージャの出力を制御するものである。

このマイクロコンピュータ５４は、主に、マイクロプロ
セッサ（ＣＰＵ）５５、ＲＯＭ（読みだし専用メモリ）
５６、ＲＡＭ　（読み出し書き込みメモリ）５７、イン
ターフェース（Ｉｌｏ）５８とから構成されている。イ
ンターフェース５８には、湿度センサー５３からの出力
が、ディジタル信号として入力され、又、インターフェ
ース５８からは、Ｄ／Ａ変換器（不図示）を介して転写
前チャージャ用電源５２へ直流バイアス値信号が出力さ
れる。ＲＯＭ５６には、上記第５図の関係がデータテー
ブルとして記憶されており、ＲＡＭ５７には、後述する
転写前チャージャの出力制御のプログラムが記憶されて
いる。

以上の構成において、転写前チャージャ５１の出力制御
を第６図を用いて説明する。

先ず、マイクロプロセッサ５５は、インターフェース５
８から湿度検出信号を読み取り（ステップ１）、次に、
この湿度検出信号に応じて、ＲＯＭ５６の上記データテ
ーブルをルックアップして、直流バイアスデータを読み
出しくステップ２）、この直流バイアスデータをレジス
タに格納し、転写前チャージャ駆動タイミングに応じて
、この直流バイアスデータをインターフェース５８の出
力ボートにセットする（ステップ３）。これにより、転
写前チャージャ用電源５２を直流バイアスデータに応じ
た出力で駆動する。

以上、本実施例においては、２成分の現像剤を用いて現
像しているが、キャリア粒子を用いない１成分現像剤を
用いて現像する場合にも、トナーが湿度によって帯電量
が変化するかぎり、本発明を適用することが出来る。

次に、本発明の他の実施例について、第７図乃至第１２
図を用いて説明する。

本実施例は、既知の現像電界で感光体ドラム上に付着さ
せたトナー付着量を検出し、その検出出力に応じて転写
前帯電チャージャ５１の出力を制御するものである。

本実施例が上記実施例と異なる点は、上記実施例におい
て、転写前帯電装置５の入力トナー帯電量を知るために
、湿度を検出するのに代え、既知の現像電界で感光体ド
ラム上に付着させたトナー付着量を検出する点、及び、
この検出対象の違いに基づいて、転写前チャージャの出
力を決定するために用いるデータテーブルのデータが異
なる点である。そして、現像剤としては、第７図に示す
ように、トナー帯電量が経時的に変化する２成分現像剤
を用いている。

第８図において、上記実施例にかかる複写機の概略構成
図である第１図における構成に対応するものには、同一
の符号を付しである。

コンタクトガラスｌの一側縁の端部には、既知の現像電
界を形成すべく、所定濃度の基準濃度板工１が設けられ
ている。この基準濃度板１１の像が光学系（図示せず）
によって、感光体上の原稿画像領域外に静電潜像として
形成し、この静電潜像を、既知の現像バイアスを用いて
いる現像装置４によってトナー像化して、基準トナー像
を形成する。この基準トナー像のトナー付着量が、光学
センサー１０により検出される。トナー付着量検出後の
基準トナー像は、転写紙に転写されることなく、クリー
ニング装置８で感光体ドラム表面から除去される。ここ
で、上記光学センサー１０は、横軸にトナー付着量、縦
軸に出力を取った第９図に示すような特性を有しており
、出力からトナー付着量を検出することが出来る。

本実施例における、トナーの帯電量をパラメータとじた
、現像ポテンシャル（現像電界の大きさである、静電潜
像電位と現像バイアス電位との差）とトナー付着量との
関係は、横軸に現像ポテンシャル、縦軸にトナー付着量
を取った第１０図に示すものである。

一方、転写前チャージャ５１は、上述のように、その直
流バイアス量をパラメータとして、第４図に示すような
、入力トナー帯電量と出力トナー帯電量との関係を持っ
ている。

そこで、基準トナー像を検出した光学センサー１０の出
力から、第９図を用いてトナー付着量を検出し、このト
ナー付着量を、第１０図におけるトナー付着量とし、こ
れと既知の現像ポテンシャル（基準濃度板の静電潜像電
位と現像バイアスとの差）とからトナー帯電量を求め（
第１０図には、トナー帯電量が、１０μＣ／ｇ、２５μ
Ｃ／ｇの２つのパラメータのみ表しているが、これ以外
のパラメータについても実験で求めておく）、このトナ
ー帯電量を、第４図における入力トナー帯電量として、
所望の出力帯電量を得るための直流バイアスを求めるこ
とが出来る（第４図には、直流バイアスが、プラス３０
０ボルト、０ボルト、マイナス３００ボルトの３つのも
ののみ表しているが、これ以外のパラメータについても
実験で求めておく）。第１１図は、このようにして求め
た各トナー付着量において、所望の出力トナー帯電量を
得るための直流バイアスを示すものである。

本実施例は、上記光学センサー１０で基準トナー像のト
ナー付着量を検出し、第１１図に基づいて、上記マイク
ロコンピュータ５４で転写前帯電チャージャ５１の出力
を制御するものであり、ＲＯＭ５６には、上記第１１図
の関係がデータテーブルとして記憶されており、ＲＡＭ
５７には、後述する転写前チャージャの出力制御のプロ
グラムが記憶されている。

以上の構成において、転写前チャージャ５１の出力制御
を第１２図を用いて説明する。

先ず、マイクロプロセッサ５５は、インターフェース５
８から基準トナー像のトナー付着量検出信号を読み取り
（ステップ１）１次に、このトナー付着量検出信号に応
じて、ＲＯＭ５６の上記データテーブルをルックアップ
して、直流バイアスデータを読み出しくステップ２）、
この直流バイアスデータをレジスタに格納し、転写前チ
ャージャ駆動タイミングに応じて、この直流バイアスデ
ータをインターフェース５８の出力ボートにセットする
（ステップ３）。これにより、転写前チャージャ用電源
５２を直流バイアスデータに応じた出力で駆動する。

以上、本実施例においては、２次分の現像剤を用いて現
像しているが、キャリア粒子を用いない１次分現像剤を
用いて現像する場合にも、トナー帯電量が経時的に変化
するかぎり、本発明を適用することが出来る。

尚、上記各実施例においては、データテーブルを用いた
が、これに代え、演算式を用いて検出情報から転写前帯
電チャージャ５１の直流バイアス値を求める様にしても
良い。

又、転写前帯電チャージャ５１として、直流バイアスを
重畳した交流の電圧を印加するものを用いたが、これに
代え、直流電圧のみを印加する帯電チャージャやグリッ
ドを備えたスコロトロン方式の帯電チャージャを用いて
も良い。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、環境センサーや基準
トナー像のトナー付着量を検出する手段の出力に応じて
、転写前帯電器の出力を制御するので、転写工程におけ
るトナーの帯電量を所望の帯電量にすることが出来ると
いう優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は、本発明の第１実施例を説明するた
めの図面であり、 第１図は第１実施例に係る複写機の概略構成図、第２図
は湿度とトナーの平均帯電量との関係を示した特性図、 第３図は湿度をパラメータとしたトナーの帯電量の分布
を示す分布図、 第４図は転写前チャージャ５１の特性を示す特性図、 第５図は湿度と転写チャージャ５１の制御直流バイアス
との対応表 第６図は第１実施例の転写前チャージャ５ｊの出力制御
のフローチャートである。 第７図乃至第１２図は本発明の第２実施例を説明するた
めの図面であり、 第７図はコピー枚数と平均トナー帯電量との関係を示す
特性図、 第８図は第２実施例に係る複写機の概略構成図、第９図
は光学センサー１０の入出力の特性図、第１０図は現像
ポテンシャルとトナー付着量との関係を示す特性図、 第１１図はトナー付着量と転写前チャージャ５１の制御
直流バイアスとの対応表、 第１２図は第２実施例の転写前チャージャ５１の出力制
御のフローチャートである。 ４・・・現像装置　、　　　　５・・・転写前帯電装置
５１・・・転写前帯電チャージャ ５２・・・転写前帯電チャージャ用電源５３・・・湿度
センサー ５４・・マイクロコンピュータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）像担持体上の転写前のトナー像に対し電荷を付与
   する画像形成装置の転写前帯電装置において、環境セン
   サーと、 該環境センサーの出力に応じて、該転写前帯電器の出力
   を制御する手段とを設けたことを特徴とする画像形成装
   置の転写前帯電装置。
2. （２）像担持体上の転写前のトナー像に対し電荷を付与
   する画像形成装置の転写前帯電装置において、像担持体
   上にの基準トナー付着部のトナー付着量を検出する検出
   手段と、 該検出手段の出力に応じて、該転写前帯電器の出力を制
   御する手段とを設けたことを特徴とする画像形成装置の
   転写前帯電装置。