JP3862543B2

JP3862543B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3862543B2
Application number: JP2001322652A
Authority: JP
Inventors: 裕紀加藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-10-30
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2006-12-27
Anticipated expiration: 2021-10-19
Also published as: EP1202130A3; JP2002202672A; EP1202130B1; US20020051647A1; US6654570B2; DE60143834D1; EP1202130A2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に転写部材に電圧を印加する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７に、従来のプリンタ等の画像形成装置における転写部近傍の概略構成を示す。
【０００３】
感光ドラム１は矢印Ｒ１方向に回転駆動され、その表面には、帯電手段、露光手段、現像手段（いずれも不図示）によってトナー像が形成される。このトナー像は、転写ローラ（転写手段）２によって紙等の記録材に転写される。
【０００４】
上述の転写ローラ２は、感光ドラム１に当接されて転写ニップ部Ｔを形成している。また、転写ローラ２には、高圧電源（転写バイアス印加電源）３によって高圧の電圧（転写バイアス）が印加される。この転写ローラ２に印加される電圧は、制御手段４により、あらかじめ決められているシーケンスで制御され、また、このとき転写ローラ２に流れる電流は、電流検出手段５によって検出される。記録材の搬送経路６に沿っての転写ニップ部Ｔの上流側には、矢印Ｋｐ方向に搬送されてくる記録材の先後端を検知するセンサ７が配設されている。センサ７から転写ニップ部Ｔまでの距離はＬに設定されている。
【０００５】
図８に、１枚の記録材にプリント（画像形成）を行う場合の、転写ローラ２に印加する電圧を示す。横軸は時間、縦軸は記録材の有無及び電圧（転写バイアス）を示している。
【０００６】
まず、ユーザがプリントを指示した時間が０である。制御手段４は、電流検出手段５で検出される電流があらかじめ決められた電流値となるように電圧を調整する。この電流値は例えば２μＡであり、転写ローラ２の抵抗値が使用環境や個体差で大きくばらつくので、転写に必要な電流を流すために電圧を調整している。この、転写に必要な電流を流す電圧が図８中のＣである。その後、記録材が搬送されてセンサ７が紙有（記録材有り）を検知した時点（時間ａ）から記録材が所定の搬送速度で搬送されて転写ニップ部Ｔに到達する時間に電圧Ｄが印加されるようにｔ１後の時間Ａに高圧電源３を制御する。また、センサ７が紙無（記録材無し）を検知した時点（時間ｂ）を記録材の後端が通過した時点とみなし、記録材の後端が転写ニップ部Ｔを抜ける前に電圧値がＣに戻るようにｔ２後の時間Ｂに高圧電源３を制御する。その後、プリントが終了すれば任意のタイミングで出力を停止する。
【０００７】
ここで、記録材が転写ニップ部Ｔに挟持されているときに電圧を上げるのは、転写ニップ部Ｔに記録材が挟持されていることにより電流が流れにくくなるのを補正するためであり、始めから電圧Ｄを印加しないのは、記録材がない状態で転写ニップ部Ｔに高電圧をかけてしまうと、感光ドラム１にダメージを与えてしまうからである。このようなダメージを防止するため、立上り時間Δｔが最小の場合でも記録材が転写ニップ部Ｔに挟持されてから電圧Ｄに到達するように設定される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、画像形成装置の高速化、多様なメディア対応に伴って、プリント時に必要とされる電圧Ｄが大きくなる傾向にあるため、高圧を設定してから実際に電圧Ｄに達するまでの立上り時間Δｔが長くなってしまう。前述のように高圧電源３の出力を変更するタイミングは、記録材が転写ニップ部Ｔに無い場合には電圧Ｄがかからないようなタイミングに設定されるため、記録材先端が転写ニップ部Ｔに到達した時点では、高圧電源３の出力が十分でない場合が発生する。このような場合、記録材先端から、高圧電源３が電圧Ｄを出力するまでの間は感光ドラム上のトナーが十分に記録材に転写されない、いわゆる転写抜けという画像不良が発生するおそれがある。なお、逆に電圧Ｄが高すぎてしまうとトナーが記録材側に勢いよく飛び移ってしまうために、はじけたようになってしまう、いわゆる飛び散りという画像不良が発生するおそれがある。
【０００９】
本発明は、上述事情に鑑みてなされたものであり、像担持体にダメージを与えることなく、高電圧への立ち上がりを早くして転写抜けが発生しないようにした画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
また、他の目的は、電圧が高すぎることに起因する、画像の飛び散りを防止することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、像担持体と、前記像担持体上のトナー像を転写部において記録材上に転写する転写部材と、前記転写部材に電圧を印加する電圧印加手段とを有し、前記電圧印加手段は、前記転写部材に、第１電圧と、前記第１電圧より高い第２電圧と、前記第２電圧より高い第３電圧とを印加可能である画像形成装置において、記録材が前記転写部に到達する前に、前記転写部材に前記第１電圧を印加し、次に前記第２電圧を印加し、記録材が前記転写部に到達した後に前記第３電圧を印加する第１のモードと、記録材が前記転写部に到達する前に、前記転写部材に前記第１電圧を印加し、次に前記第２電圧を印加し、記録材が前記転写部に到達した後も前記第２電圧を印加する第２のモードとを有し、前記第１のモードと前記第２のモードとが切り換え可能であることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記第１のモードと前記第２のモードとの切り換えは、記録材の種類に応じて行うことを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記転写部材に電圧を印加した時に前記転写部材に流れる電流の値が所定値である時の印加電圧が、前記第１電圧であることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記第２電圧と、前記第３電圧とは、前記第１電圧に基づいて設定することを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記第２電圧の印加及び前記第３電圧の印加は、基準信号に基づき行なうことを特徴とする。
【００１４】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の画像形成装置において、前記第１電圧から前記第２電圧への切り換えは、前記基準信号を受けてから第１所定時間後に行ない、前記第２電圧から前記第３電圧への切り換えは、前記基準信号を受けてから第２所定時間後に行なうことを特徴とする。
【００１５】
請求項７に係る発明は、請求項５又は６に記載の画像形成装置において、記録材を検知する記録材検知手段を有し、前記基準信号は、前記記録材検知手段からの出力信号であることを特徴とする。
【００１６】
請求項８に係る発明は、請求項５又は６に記載の画像形成装置において、記録材を供給する記録材供給手段を有し、前記基準信号は、前記記録材供給手段への供給開始信号であることを特徴とする。
【００１７】
請求項９に係る発明は、請求項５又は６に記載の画像形成装置において、前記像担持体上の画像と同期をとるために記録材を一旦停止させた後に搬送するレジスト手段を有し、前記基準信号は、前記レジスト手段への搬送開始信号である、ことを特徴とする。
【００１８】
請求項１０に係る発明は、請求項５又は６に記載の画像形成装置において、前記基準信号は画像形成開始信号である、ことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。
【００２１】
＜参考例＞
図１に、参考例である画像形成装置の一例を示す。同図は、プリンタの概略構成を示す縦断面図である。
【００２２】
同図に示す画像形成装置は、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）１１を備えている。感光ドラム１１としては、例えば、アルミニウム等の導電性のドラム基体の外周面に、感光層としてＯＰＣ（有機光半導体）を設けたものを使用することができる。感光ドラム１１は、駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１１方向に所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動される。
【００２３】
感光ドラム１１の周囲には、その回転方向に沿ってほぼ順に、帯電ローラ（帯電部材）１２を備えた帯電器（帯電手段）、露光器（露光手段）１３、現像器（現像手段）１４、転写ローラ（転写部材）１５を備えた転写器（転写手段）、クリーナ（クリーニング手段）２１が配設されている。上述の転写ローラ１５には、電圧印加手段としての高圧電源（転写バイアス印加電源）１６が接続され、この高圧電源１６には、制御手段１７が接続されている。さらに、転写ローラ１５と高圧電源１６との間には、制御手段１７に接続された電流検出手段１８が配設されている。転写ローラ１５は、感光ドラム１１表面に下方から当接されて、感光ドラム１１との間に転写ニップ部（転写部）Ｔを構成している。図示の画像形成装置では、記録材Ｐの搬送経路１９が左側から右側にかけて設けてあり、記録材の搬送方向（矢印Ｋｐ方向）に沿っての転写ニップ部Ｔの上流側には、記録材を検知する記録材センサ（記録材検知手段）２０が配設されている。転写ニップ部Ｔから記録材センサ２０までの距離はＬに設定されている。２２は給紙トレイ、２３は給紙ローラ（記録材供給手段）、２４はレジストローラ（レジスト手段）であり、記録材Ｐは給紙ローラ２３により給紙トレイ２２からピックアップされて搬送され、感光ドラム１１上の画像と同期をとるため一旦レジストローラ２４で停止し、その後同期信号によりレジストローラ２４が回転することで転写ニップ部Ｔの方へ搬送される。
【００２４】
次に、上述構成の画像形成装置の動作の概略を説明する。ユーザがプリント（画像形成）を指示、つまりプリント開始信号が発せられると、感光ドラム１１が駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１１方向に回転駆動される。感光ドラム１１表面は、帯電ローラ１２によって所定の極性・所定の電位に均一に帯電される。帯電後の感光ドラム１１表面は、露光器１３によって画像情報に基づいた露光が行われて静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器１４によってトナーが付着されてトナー像として現像される。こうして感光ドラム１１表面に形成されたトナー像は、搬送経路１９に沿って矢印Ｋｐ方向に搬送され、転写ニップ部Ｔに供給された記録材Ｐに、転写ローラ１５に転写バイアスを印加することで転写される。トナー像転写後の感光ドラム１１は、その表面に残ったトナー（残留トナー）がクリーナ２１によって除去され、次の画像形成に供される。一方、トナー像転写後の記録材Ｐは、定着器２５により加熱・加圧を受けて表面にトナー像が定着される。トナー像定着後の記録材Ｐは、画像形成装置本体の外部に排出され、これによりプリント（画像形成）が終了する。
【００２５】
次に、図１、図２、図３を参照して、参考例の特徴部分を説明する。なお、図１は、前述の画像形成装置の概略構成であり、また、図２は特徴部分のフローチャート、図３は同じく特徴部分のタイミングチャートである。
【００２６】
プリント開始信号に基づき感光ドラム１１表面に形成されたトナー像の記録材Ｐへの転写に先立ち、制御手段１７は、高圧電源１６を駆動し、電流検出手段１８に流れる電流があらかじめ決められた所定の値になるように制御を行い、電流検出手段１８に流れる電流が所定の値になったときの電圧値（第１の電圧値）をＶ０とし（図２のＳ１）、電圧記憶手段１７ａに記憶する。一般に、転写ローラ１５は個体差や温湿度等の環境差によって、抵抗値が例えば４００ＭΩから２０００ＭΩ程度の範囲でばらつく。このため、プリント開始時には上述のステップＳ１のように電圧を調整する制御が必要となるのである。
【００２７】
つづいて、記録材センサ２０によって記録材Ｐが検出されるまでは電圧Ｖ０を維持する。いま、記録材センサ２０が紙有（記録材有り）を検知したタイミング、つまり転写電圧制御の基準信号である記録材センサ２０からの出力信号が発せられたタイミングを図３中の時間ａとすると、そのｔ３後（Ｓ２）の時間Ｆに、制御手段１７は、高圧電源１６を制御してこの高圧電源１６がＶ０より大きい電圧Ｖｐ（第２の電圧値）を出力するように設定する（Ｓ３）。電圧Ｖｐについては後述する。ここで、ｔ３は記録材Ｐが転写ニップ部Ｔに挟持される前の時間、すなわち、記録材センサ２０と転写ニップ部Ｔとの間の距離をＬ、記録材の搬送速度をＳとすれば、ｔ３＜Ｌ／Ｓを満たす範囲に設定される。その後、記録材センサ２０が紙有を検知したタイミング（時間ａ）からｔ４後（Ｓ５）に、制御手段１７は、高圧電源１６がＶｐより大きい電圧Ｖｈ（第３の電圧値）を出力するように設定する（Ｓ６）。ここで、ｔ４は、ｔ４後であれば記録材Ｐが転写ニップ部Ｔに挟持されているという時間、すなわち上述のＬとＳを用いてｔ４≧Ｌ／Ｓを満たす範囲に設定される。その後、記録材センサ２０が紙無（記録材無し）を検知した時間ｂのｔ５後（Ｓ７）である時間Ｇに、制御手段１７は高圧電源１６が電圧Ｖ０を出力するように設定し（Ｓ８）、プリント終了時には停止される。なお、図３中のΔｔ１は、電圧がＶ０からＶｐになるまでの立上り時間、またΔｔ２は、電圧がＶｐからＶｈになるまでの立上り時間である。ここで、上述のＶｐは、感光ドラム１１がドラムメモリを起こさない最大値近くの値に設定すれば、ｔ３を比較的小さめに設定でき、かつ記録材Ｐが転写ニップ部Ｔに到達してから高圧電源１６の出力がＶｈに到達するまでの時間を最小にできる。また、ＶｐはＶｐ＝Ａ・Ｖ０＋Ｂ（Ａはあらかじめ決められている正の定数、Ｂは０又はあらかじめ決められている正の定数）で設定され、ＶｈはＶｈ＝Ｃ・Ｖ０＋Ｄ（Ｃ、ＤはＶ０の変化範囲においてＶｈ≧Ｖｐを満たす値に設定されるあらかじめ決められている定数）で表される。
【００２８】
以上のように、参考例によると、高圧電源１６を高電圧に立ち上げる際に、記録材Ｐが転写ニップ部Ｔに到達する前に一度、所定の電圧Ｖｐに立ち上げ、記録材Ｐが確実に転写ニップ部Ｔに存在しているときに最終的な電圧Ｖｈに設定するように段階的に電圧を上昇させているので、転写ニップ部Ｔに記録材Ｐがないときに高電圧が印加されて感光ドラム１１にダメージが付与されることを防止し、かつ高電圧Ｖｈへの短時間での立ち上げが可能となり、高電圧Ｖｈを出力するまでの間に感光ドラム１１上のトナーが十分に記録材Ｐに転写されない、いわゆる転写抜けを防止することができる。
【００２９】
＜実施の形態＞
図４、図５、図６に実施の形態を示す。図４は本実施の形態の画像形成装置の概略構成図、図５はフローチャート、図６はタイミングチャートである。なお、上述の参考例と同じ部分については、同じ符号を付して適宜説明を省略するものとする。
【００３０】
本実施の形態においては、制御手段１７が切換手段１７ｂを有している。制御手段１７は、この切換手段１７ｂによって、上述の参考例と同様にＶ０からＶｐ、さらにＶｈと、段階的に出力する第１のモード（図６参照）と、Ｖｈを出力することなくＶｐの出力を維持する第２のモードとを選択的に動作させることができる。なお、第１、第２のモードの切り換えは、ユーザが行う。
【００３１】
感光ドラム１１表面に形成されたトナー像の記録材Ｐへの転写に先立ち、制御手段１７は、高圧電源１６を駆動し、電流検出手段１８に流れる電流があらかじめ決められた所定の値になるように制御を行う。電流検出手段１８に流れる電流が所定の値になったときの電圧値（第１の電圧値）をＶ０とする（図５のＳ１）。つづいて、記録材センサ２０によって記録材Ｐが検出されるまでは電圧Ｖ０を維持する。いま、記録材センサ２０が紙有（記録材有り）を検知したタイミングを図６中の時間ａとすると、そのｔ３後（Ｓ２）の時間Ｆに、制御手段１７は、高圧電源１６を制御してこの高圧電源１６が電圧Ｖｐ（第２の電圧値）を出力するように設定する（Ｓ３）。ここで、ｔ３は記録材Ｐが転写ニップ部Ｔに挟持される前の時間、すなわち、記録材センサ２０と転写ニップ部Ｔとの間の距離をＬ、記録材Ｐの搬送速度をＳとすれば、ｔ３＜Ｌ／Ｓを満たす範囲に設定される。
【００３２】
その後、ユーザによって第１のモードが選択されていれば（Ｓ４）、記録材センサ２０が紙有を検知したタイミングからｔ４後に、制御手段１７は高圧電源１６を電圧Ｖｈを出力するように設定する（Ｓ５、Ｓ６）。ここで、ｔ４は、ｔ４後であれば記録材Ｐが転写ニップ部Ｔに挟持されているという時間、すなわち上述のＬとＳを用いてｔ４≧Ｌ／Ｓを満たす範囲に設定される。第１のモードが選択されていなければ（Ｓ４）、Ｖｐの設定を維持する。その後、記録材センサ２０が紙無を検知したｔ５後に制御手段１７は高圧電源１６を電圧Ｖ０を出力するように設定し、プリント終了時には停止される（Ｓ７、Ｓ８）。また、ＶｐはＶｐ＝Ａ・Ｖ０＋Ｂ（Ａはあらかじめ決められている正の定数、Ｂは０又はあらかじめ決められている正の定数）で設定され、ＶｈはＶｈ＝Ｃ・Ｖ０＋Ｄ（Ｃ、ＤはＶ０の変化範囲においてＶｈ≧Ｖｐを満たす値に設定されるあらかじめ決められている定数）であらわされる。
【００３３】
本実施の形態によると、第１のモードと第２のモードとを切り換える切換手段１７ｂを設けたので、感光ドラム１１から記録材上のトナー像の転写に際して、それほど高い電圧を必要としない紙種の場合には高電圧にしないようにすることができるので、電圧が高すぎてトナーが記録材側に勢いよく飛び移ってはじけたようになる、いわゆる飛び散りの発生を防止することができる。このように、本実施の形態によると、多種の記録材Ｐに良好に対応することができる。
【００３４】
なお、上述した実施の形態では、切換手段１７ｂは、ユーザが切り換えを行なっているが、記録材Ｐの種類を自動的に判別し、この判別結果から切換手段１７ｂが自動的に切り換えられるようにしてもよい。
【００３５】
また、上述した実施の形態においては、Ｖｐ、Ｖｈを切り換えるタイミングの基準となる基準信号を転写ニップ部Ｔよりも上流側に配設された記録材センサ２０を用いて決定したが、基準信号は給紙開始信号、または給紙後のレジストローラ回転開始信号でもよく、記録材Ｐの搬送開始からの時間で切り換えタイミングを決定すれば同様の効果が得られる。また基準信号は記録材Ｐの位置が把握されていればプリント開始信号でも可能である。
【００３６】
上述の実施の形態においては、Ｖｐ、Ｖｈは、一次式で求められるような値に設定したが、これに限定するものではなく、Ｖ０＜Ｖｐ＜Ｖｈを満たすことを条件に他の値に設定することもできる。
【００３７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術思想内であらゆる変形が可能である。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、電圧印加手段を高電圧に立ち上げる際に、記録材が転写ニップ部に到達する前に一度、所定の電圧に立ち上げ、記録材が確実に転写ニップ部に存在しているときに最終的な電圧に設定するようにしているので、転写ニップ部に記録材がないときに高電圧が印加されて像担持体にダメージが付与されることを防止し、かつ高電圧への短時間での立ち上げを可能として、高電圧を出力するまでの間に像担持体上のトナーが十分に記録材に転写されない、いわゆる転写抜けを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】参考例における転写バイアスの制御のフローチャートである。
【図３】参考例における転写バイアスのタイミングチャートである。
【図４】実施の形態の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図５】実施の形態における転写バイアスの制御のフローチャートである。
【図６】実施の形態における転写バイアスのタイミングチャートである。
【図７】従来の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図８】従来の転写バイアスのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１０画像形成装置
１１像担持体（感光ドラム）
１５転写部材（転写ローラ）
１６電圧印加手段（高圧電源、転写バイアス印加電源）
１７制御手段
１７ａ電圧記憶手段
１７ｂ切換手段
１８電流検出手段
１９搬送経路
２０記録材検知手段（記録材センサ）
２３記録材供給手段（給紙ローラ）
２４レジストレ手段（レジストローラ）
Ｐ記録材
Ｖ０第１電圧（第１の電圧値）
Ｖｐ第２電圧（第２の電圧値）
Ｖｈ第３電圧（第３の電圧値）
Ｔ転写部（転写ニップ部）

Claims

像担持体と、前記像担持体上のトナー像を転写部において記録材上に転写する転写部材と、前記転写部材に電圧を印加する電圧印加手段と、を有し、
前記電圧印加手段は、前記転写部材に、第１電圧と、前記第１電圧より高い第２電圧と、前記第２電圧より高い第３電圧と、を印加可能である画像形成装置において、
記録材が前記転写部に到達する前に、前記転写部材に前記第１電圧を印加し、次に前記第２電圧を印加し、記録材が前記転写部に到達した後に前記第３電圧を印加する第１のモードと、
記録材が前記転写部に到達する前に、前記転写部材に前記第１電圧を印加し、次に前記第２電圧を印加し、記録材が前記転写部に到達した後も前記第２電圧を印加する第２のモードと、を有し、
前記第１のモードと前記第２のモードとが切り換え可能であることを特徴とする画像形成装置。
前記第１のモードと前記第２のモードとの切り換えは、記録材の種類に応じて行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記転写部材に電圧を印加した時に前記転写部材に流れる電流の値が所定値である時の印加電圧が、前記第１電圧であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記第２電圧と、前記第３電圧とは、前記第１電圧に基づいて設定することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
前記第２電圧の印加及び前記第３電圧の印加は、基準信号に基づき行なうことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記第１電圧から前記第２電圧への切り換えは、前記基準信号を受けてから第１所定時間後に行ない、
前記第２電圧から前記第３電圧への切り換えは、前記基準信号を受けてから第２所定時間後に行なうことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
記録材を検知する記録材検知手段を有し、
前記基準信号は、前記記録材検知手段からの出力信号であることを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
記録材を供給する記録材供給手段を有し、
前記基準信号は、前記記録材供給手段への供給開始信号であることを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
前記像担持体上の画像と同期をとるために記録材を一旦停止させた後に搬送するレジスト手段を有し、
前記基準信号は、前記レジスト手段への搬送開始信号であることを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
前記基準信号は画像形成開始信号であることを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。