(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に形成されたトナー像が転写される中間転写体と、
前記像担持体のトナー像を前記中間転写体に転写する一次転写部と、
出力変動を監視しつつ一次転写電圧を出力するフィードバック制御方式の一次転写電圧発生手段と、
前記中間転写体に転写されたトナー像を記録媒体に転写する二次転写部と、
出力変動を監視しつつ二次転写電圧を出力するフィードバック制御方式の二次転写電圧発生手段と、
前記一次転写電圧と前記二次転写電圧のうちの高圧側電圧について、その立上がり開始から終了までの時間、及び立ち下がり開始から終了までの時間を遅らせる制御手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
像担持体に形成されたトナー像が転写される中間転写体と、前記像担持体のトナー像を前記中間転写体に転写する１個または複数個の一次転写部と、
一次転写部に対応して設けられるとともに、出力変動を監視しつつ一次転写電圧を出力するフィードバック制御方式の１個または複数個の一次転写電圧発生手段と、
前記中間転写体に転写されたトナー像を記録媒体に転写する二次転写部と、
出力変動を監視しつつ二次転写電圧を出力するフィードバック制御方式の二次転写電圧発生手段とを備え、
前記１個または複数個の一次転写電圧発生手段または二次転写電圧発生手段のうちの少なくともいずれかに、他の転写電圧発生手段から出力された転写電圧に基く流れ込み電流を消費する抵抗素子を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に中間転写体方式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
中間転写体方式の画像形成装置によって例えばカラー画像を作像する場合、感光体等の像担持体に形成した各色のトナー像を中間転写ベルト等の中間転写体上に一次転写して色重ねを行った後、記録媒体に２次転写することが行われる。この間、前記中間転写体は一次転写部から二次転写部を巡って再び一次転写部へ帰還する経路で循環移動しており、一次転写部から二次転写部へ移動する間は中間転写体上には転写されたトナー画像が存在している。このため、一次転写部から二次転写部に至る中間転写体の長さは少なくとも記録媒体の長さ以上は必要であり、この長さを短くするには限界がある。
【０００３】
従って、昨今の画像形成装置の小形化の要請に対しては、一次転写部と二次転写部との距離を縮めて、二次転写部から一次転写部へ帰還する中間転写体の長さを短くすることが行われているが、一次転写部と二次転写部のように複数の転写部が近接配置されると、各転写部において転写時に印加される転写電圧の差により、高電圧側から中間転写体を介して低電圧側へ不本意な電圧が印加される。その結果、転写電圧が変動して、像担持体や中間転写体に付着したトナーの飛散現象や転写不良等の不都合を生じ易くなり、ひいては画質が低下するという欠点があった。
【０００４】
そこで、この欠点を防止するため、転写電圧発生手段として出力電圧の変動を監視しつつ転写電圧を出力するフィードバック制御方式のものが用いられている。これによれば、低圧側の転写電圧に変動を生じてもこれがフィードバックされて直ちに所定の電圧に安定化される。
【０００５】
また、二次転写部から一次転写部に至る途中に、中間転写体に接触する接地ローラを設けることにより、高圧側からの電流をこの設置ローラーで吸収することにより低圧側の転写電圧の変動を抑制することも行われている（特開平８−３１４２８４号）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者のようなフィードバック制御方式の転写電圧発生手段によっても、急激な電圧変化に対応できないとか、電圧変化が大きすぎてフィードバック制御で吸収しきれない場合があり、前記欠点を解消するまでに至っていないのが現状である。
【０００７】
また後者の場合には、接地ローラの介在は転写部の接近の妨げとなることから、画像形成装置の小形化の要請に対して、十分な満足を与えることができないという問題があった。
【０００８】
この発明は、このような技術的背景に鑑みてなされてものであって、転写部を接近させたときの転写電圧差に起因する画質低下を防止でき、しかも小形化の可能な画像形成装置の提供を課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は、基本的に、フィードバック制御方式の転写電圧発生手段を採用するとともに、電圧変動に十分に追従できるような対策を講じたものである。
【００１０】
即ち、この発明に係る画像形成装置の１つは、像担持体に形成されたトナー像が転写される中間転写体と、前記像担持体のトナー像を前記中間転写体に転写する一次転写部と、出力変動を監視しつつ一次転写電圧を出力するフィードバック制御方式の一次転写電圧発生手段と、前記中間転写体に転写されたトナー像を記録媒体に転写する二次転写部と、出力変動を監視しつつ二次転写電圧を出力するフィードバック制御方式の二次転写電圧発生手段と、前記一次転写電圧と前記二次転写電圧のうちの高圧側電圧について、その立上がり開始から終了までの時間、及び立ち下がり開始から終了までの時間を遅らせる制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、一次転写電圧と前記二次転写電圧のうちの高圧側電圧について、その立上がり開始から終了までの時間、及び立ち下がり開始から終了までの時間を遅らせるから、高圧側の転写電圧の立ち上がりや立ち下がりに同期して低圧側の転写電圧が変動しようとしても、この変動に低圧側の転写電圧発生手段が十分追従応答でき、低圧側の転写電圧の変動が防止されて、転写電圧が安定する。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、この発明の他の１つは、像担持体に形成されたトナー像が転写される中間転写体と、前記像担持体のトナー像を前記中間転写体に転写する１個または複数個の一次転写部と、一次転写部に対応して設けられるとともに、出力変動を監視しつつ一次転写電圧を出力するフィードバック制御方式の１個または複数個の一次転写電圧発生手段と、前記中間転写体に転写されたトナー像を記録媒体に転写する二次転写部と、出力変動を監視しつつ二次転写電圧を出力するフィードバック制御方式の二次転写電圧発生手段とを備え、前記１個または複数個の一次転写電圧発生手段または二次転写電圧発生手段のうちの少なくともいずれかに、他の転写電圧発生手段から出力された転写電圧に基く流れ込み電流を消費する抵抗素子を設けたことを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、高圧側の転写電圧に起因する低圧側の転写電圧の変動分が、前記抵抗素子による電流消費によって吸収され、変動幅が小さくなる。このため、低圧側の転写電圧発生手段による制御範囲を逸脱するほど変動幅が大きくなるのが防止され、転写電圧が安定する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置全体の概略構成図である。
【００１５】
この画像形成装置１００は、図示しないホストコンピュータからのデータを受領して作像を行う電子写真式プリンタであり、感光体ユニット１、中間転写体ユニット２、プリントヘッド３、現像ユニット４、給紙カセット５、複写用搬送ユニット６、定着装置７を備えている。
【００１６】
前記感光体ユニット１は、像担持体としての感光体１０と、感光体１０の回りに配設された帯電装置、クリーナー等の図示しない作像エレメントが収納されており、感光体１０はクリーナーによりクリーニングされた後、帯電装置により均一に帯電される。
【００１７】
前記プリントヘッド３には、レーザーダイオード、走査光学系等が収納されており、ホストコンピュータからのデータに基きレーザーダイオードを制御し、均一に帯電された感光体１０上に静電潜像を形成する。
【００１８】
現像ユニット４は、現像ユニット軸１１を中心に回動可能に設けられている。又、現像ユニット４には、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋが収納されており、現像ユニット４の回転により、選択された現像装置が感光体１０に対向する。感光体１０に対向した現像装置は、感光体１０上に形成された静電潜像を現像し、トナー像を形成する。
【００１９】
前記給紙カセット５は、その内部に収納したプリント用紙Ｐを所定のタイミングで給紙し、タイミングローラー３０、３１の対向部に搬送する。
【００２０】
前記中間転写体ユニット２は図２に示すように、中間転写ベルト２１、駆動ローラー２２、一次転写ローラー２３、二次転写ローラー２４、二次転写対向ローラー２５を備えている。
【００２１】
前記中間転写ベルト２１は無端状ベルトで、ポリカーボネイトによって形成されている。この中間転写ベルト２１は、駆動ローラー２２、二次転写対向ローラー２５及び一次転写ローラー２３に張設懸架されるとともに、一次転写部２６において一次転写ローラー２３により感光体１０に接触している。又、駆動ローラー２２は図示しないモータにより回転駆動されるとともに、この回転が中間転写ベルト２１に伝達されて中間転写ベルト２１は、図２に矢印で示すように、一次転写ローラー２３から駆動ローラー２２及び二次転写対向ローラー２５を通って一次転写ローラー２３へと帰還する経路で搬送される。
【００２２】
前記一次転写ローラー２３は、アルミニウム、ステンレス鋼等の芯金の回りに、シリコンゴム、スポンジ等の弾性抵抗体を巻いたものである。かつ、この一次転写ローラー２３には、一次転写電圧発生手段２７から発生された一次転写電圧が印加されている。そして、感光体１０上に形成されたトナー像は、前記一次転写ローラー２３に印加された一次転写電圧によって中間転写ベルト２１に転写され、中間転写ベルト２１上に必要な色成分の数だけ重ねられる。
【００２３】
中間転写ベルト２１上に転写されたトナー像は、中間転写ベルト２１上に付着した状態で二次転写対向ローラー２５まで搬送される。二次転写対向ローラー２５の対向位置には、二次転写ローラー２４が、中間転写ベルト２１に対して圧接、離間可能に設けられており、二次転写部２８を形成している。この二次転写ローラー２４は、前記一次転写ローラー２３と同じく、アルミニウム、ステンレス鋼等の芯金の回りに、シリコンゴム、スポンジ等の弾性抵抗体を巻いたものである。また、二次転写ローラー２４には、二次転写電圧発生手段２９から発生された二次転写電圧が印加されている。
【００２４】
二次転写ローラー２３は、プリント用紙Ｐの搬送に連動して圧接離間を行い、圧接時にはプリント用紙Ｐと中間転写ベルト２１を介して二次転写対向ローラー２５に当接する。このとき、中間転写ベルト２１上のトナー像は、二次転写ローラー２４に印加された二次転写電圧により、プリント用紙Ｐに二次転写される。
【００２５】
プリント用紙Ｐ上に二次転写されたトナー像は、複写用搬送ユニット６によって定着装置７に搬送される。定着装置７は、プリント用紙Ｐ上のトナー像を定着して機外に排出する。こうして画像形成を終了する。
【００２６】
図３は、前記一次転写電圧発生手段２７及び二次転写電圧発生手段２９のブロック図である。同図において、２７１、２９１（符号の頭に２７がつくものは一次転写電圧発生手段２７の構成要素を、２９がつくものは二次転写電圧発生手段２９の構成要素をそれぞれ示す）は直流電源、２７２、２９２は前記直流電源２７１、２９１の電圧を断続するスイッチング手段、２７３、２９３は前記スイッチング手段２７２、２９２で断続された直流電源２７１、２９１の電圧を昇圧する高圧トランス、２７４、２９４は高圧トランス２７３、２９３の出力を整流する整流回路、２７５、２９５は整流回路２７４、２９４の出力を平滑する平滑回路であり、平滑回路２７５、２９５の出力に一次または二次の転写ローラー２３、２４が接続されている。図示した転写電圧発生手段２７、２９では、スイッチング手段２７２、２９２による直流電圧の断続比（デューテイー比）に応じて高圧トランス２７３、２９３の一次側電圧を可変にできるから、これに伴い高圧トランスの二次側電圧さらには転写ローラー２３、２４に印加される転写電圧を可変にすることができる。
【００２７】
図３において、２７６、２９６は前記スイッチング手段２７２、２９２による断続比を調節設定して転写電圧を制御する転写電圧制御手段である。この転写電圧制御手段２７６、２９６は図示しないＣＰＵを備え、ＣＰＵの指示に基いて前記断続比を設定する構成となっている。また、平滑回路２７５、２９５の出力とアース間には２個の分圧抵抗２７７、２７８、２９７、２９８が介挿されるとともに、これら分圧抵抗によって分圧された転写電圧が前記転写電圧制御手段２７６、２９６にフィードバックされ、転写電圧が所定値に安定するように制御される。
【００２８】
上記のような一次または二次の転写電圧発生手段２７、２９によって得られる一次または二次の転写電圧は各転写ローラー２３、２４にパルス状に印加される。この実施形態では、一次転写電圧を例えば５００Ｖ、二次転写電圧を高圧の例えば１５００Ｖに設定している。このように転写電圧に差があると、中間転写ベルト２１を介して電流の流れ込みを生じる結果、図４に示す二次転写電圧の立上がりに同期して、一次転写電圧が瞬間的に上昇しトナーの飛び散り現象を引き起こす。一方、二次転写電圧の立下がりに同期して一次転写電圧が瞬間的に低下し転写不良を引き起こす。この原因は、一次転写電圧制御手段２７６の応答が、二次転写電圧からの流れ込み電流の変化による一次転写電圧の急激な変化に追いつかないからである。
【００２９】
即ち、一次転写電圧制御手段２７６には一次転写電圧がフィードバックされているから、一次転写電圧制御手段２７６は、一次転写電圧が上昇しようとしたときは低下させるように、逆に低下しようとしたときは上昇させるようにスイッチング手段２７２を制御し、このため一次転写電圧は安定的に保持される。そして、二次転写電圧の立上がりや立下がりのときの一次転写電圧の変動に対しても、一次転写電圧制御手段２７６は転写電圧を安定させるべく制御しようとする。しかし、急激な変化に追随できず一次転写電圧は激しく変動するのである。なお、一定期間を経過すると変化に追随できるようになり、一次転写電圧は安定する。
【００３０】
そこで、この実施形態では、図５及び図６に示すように、二次転写電圧を段階的に立ち上げまたは立ち下げて、立上がり開始から終了までの時間、及び立ち下がり開始から終了までの時間を遅らせる。具体的には、まず５００Ｖの電圧を出力したのち、２０ｍｓごとに５０Ｖずつ電圧を上昇させ、立ち上がり開始から４００ｍｓ後にピーク電圧の１５００Ｖとする。立ち下がりも同様に、２０ｍｓごとに５０Ｖずつ５００Ｖまで電圧を低下させ、立ち上がり開始から４００ｍｓ後に印加電圧を零にする。
【００３１】
このように、二次転写電圧の立上がり開始から終了までの時間、及び立ち下がり開始から終了までの時間を遅らせることにより、二次転写電圧の立上がり及び立ち下がりに同期して一次転写電圧が変動しようとしても、一次転写電圧制御手段２７６がこの変動に追随して電圧を低下あるいは上昇させ、所期する５００Ｖの一次転写電圧を保持することができる。
【００３２】
図７は二次転写電圧を前記のように段階的に立ち上がらせるための二次転写電圧制御手段２９６の処理手順を示すフローチャートである。まず、出力５００ＶでＯＮしたのち（Ｓ−１）、２０ｍｓ待ち（Ｓ−２）、１５００Ｖに達したか否かを確認する（Ｓ−３）。達していなければ（Ｓ−３、ＮＯ）、出力を５０Ｖ上げ（Ｓ−４）、再度２０ｍｓ待って（Ｓ−２）、１５００Ｖに達するまで同様の処理を繰り返す。二次転写電圧制御手段２９６に含まれるＣＰＵからは、まず５００Ｖの出力となるように例えば“８０”というデシタルデータが出力され、次いで５０Ｖずつ上昇させるために“＋８”ずつ出力される。これに基いて、スイッチング手段２９２の断続比が設定されて前記のような段階的出力が得られる。二次転写電圧の立ち下がりについても同様である。
【００３３】
なお、二次転写電圧の立上がり及び立ち下がりの開始から終了までの時間を遅らせる手段は、上記に限定されることはなく、コンデンサ等からなる積分回路を用いて二次転写電圧の立上がり及び立ち下がりを鈍らせることにより行っても良い。しかし、上記実施形態のようにソフトウェアにより行った方が、消費電力の無駄もなく回路構成を変更することなく本発明を実施できる点で望ましい。
【００３４】
図８はこの発明の他の実施形態を示すもので、低圧側である一次転写電圧発生手段２７のブロック図である。図８において、２７１は直流電源、２７２はスイッチング手段、２７３は高圧トランス、２７４は整流回路、２７５は平滑回路、２３は一次転写ローラー、２７６は一次転写電圧制御手段、２７７、２７８は分圧抵抗であり、これらは図３に示したものと同一である。
【００３５】
この実施形態では、一次転写ローラー２３と並列に抵抗素子２７９が介挿されている。この抵抗素子２７９は、二次転写電圧に起因して一次転写電圧が変動しようとする時に、流れ込んできた電流に対する変動を防止する役割を果たす。例えば、一次転写電圧が、一次転写電圧発生手段２７によって制御可能な電流の下限値に近い値であるような場合、一次転写電圧の上昇変動に対して一次転写電圧制御手段２７６が電流を下げようと制御しても下げきれない。そこで、抵抗素子２７９により強制的に電流消費を生じさせることにより、上昇変動に対して一次転写電圧制御手段２７６が電流を下げようと制御したときに下げられる余裕を持たせることができ、一次転写電圧制御手段２７６による制御可能な範囲内の変動幅に収めて、一次転写電圧の安定化を図る。
【００３６】
なお、抵抗素子２７９の抵抗値は、二次転写電圧、一次転写電圧、中間転写ベルト２１の抵抗値等を考慮して、一次転写電圧の変動防止に最適な値に設計すれば良い。
【００３７】
図９は図８に示した実施形態を適用可能な画像形成装置の他の構成例を示すものである。この画像形成装置は、それぞれの色ごとに独立した感光体１０ａ〜１０ｄを４個備えるとともに、中間転写ベルト２１を挟んで各感光体１０ａ〜１０ｄの対向位置に一次転写ローラー２３ａ〜２３ｄが配置されて、それぞれ一次転写部２６ａ〜２６ｄが形成されている。また、各一次転写ローラー２３ａ〜２３ｄは転写時において、各一次転写電圧発生手段２７ａ〜２７ｄによって発生される一次転写電圧を印加される。
【００３８】
２４は二次転写ローラー、２５は二次転写対向ローラーであり、これらローラーによって二次転写部２８が形成されている。２２は駆動ローラー、Ｐはプリント用紙である。前記二次転写ローラー２４は転写時において、二次転写電圧発生手段２９によって発生される二次転写電圧を印加される。
【００３９】
図９に示した画像形成装置では、転写部２３ａ〜２３ｄ、２８相互間の距離が接近すると、一次転写電圧と二次転写電圧の間だけでなく、一次転写電圧相互間の電圧差に基いて電流の流れ込みを生じる。そこで、このような一次転写電圧相互間の電圧差に基く転写電圧の変動をも防止するため、変動を受ける一次転写部２３ａ〜２３ｄの一次転写電圧発生手段２７ａ〜２７ｄに、図８と同様の流れ込み電流消費用の抵抗素子２７９を設けるのが良い。
【００４０】
なお、以上の実施形態では、いずれも一次転写電圧の変動を防止するものとして説明したが、一次転写電圧よりも二次転写電圧が低いような場合には、二次転写電圧の変動防止のために同様の手段を施せば良い。また、高圧側転写電圧の立上がり、立ち下がりについての制御手段と、流れ込み電流消費用の抵抗素子とをともに具備した画像形成装置としても良い。
【００４１】
【発明の効果】
この発明は、上述の次第で、一次転写電圧と二次転写電圧のうちの高い方の電圧の立上がり開始から終了までの時間、及び立ち下がり開始から終了までの時間を遅らせたから、低圧側の転写電圧の変動に低圧側転写電圧発生手段が十分に追従でき、低圧側転写電圧の変動を確実に防止することができる。
【００４２】
また、一次転写電圧発生手段または二次転写電圧発生手段のうちの少なくともいずれかに、他の転写電圧発生手段から出力された転写電圧に基く流れ込み電流を消費する抵抗素子を設けたから、低圧側転写電圧の変動幅を低圧側転写電圧発生手段の制御範囲内に収めることができ、転写電圧の変動を防止することができる。
【００４３】
その結果、いずれも画質低下のない高品質の画像形成が可能となる。
【００４４】
しかも、各転写部の間に接地ローラーを設ける必要はないから、転写部相互間の距離をより一層短くすることができ、小型でコンパクトな画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置全体の概略構成図である。
【図２】図１に示した中間転写体ユニットの詳細な構成図である。
【図３】図２に示した一次または二次の転写電圧発生手段のブロック図である。
【図４】本発明を適用しなかった場合の一次転写電圧と二次転写電圧の波形図である。
【図５】本発明を適用した場合の一次転写電圧と二次転写電圧の波形図である。
【図６】図５に示した二次転写電圧の立上がり部分の拡大図である。
【図７】二次転写電圧を段階的に立ち上がらせるための二次転写電圧制御手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】この発明の他の実施形態に係るもので、一次転写電圧発生手段のブロック図である。
【図９】この発明が適用される画像形成装置の変形例を示すもので、中間転写体ユニットの構成図である。
【符号の説明】
１００…画像形成装置
１…感光体ユニット
２…中間転写体ユニット
３…プリントヘッド
４…現像ユニット
５…給紙カセット
６…複写用搬送ユニット
７…定着装置
１０…感光ドラム（像担持体）
Ｐ…プリント用紙（記録媒体）
２１…中間転写ベルト（中間転写体）
２２…駆動ローラー
２３…一次転写ローラー
２４…二次転写ローラー
２５…二次転写対向ローラー
２６…一次転写部
２７…一次転写電圧発生手段
２８…二次転写部
２９…二次転写電圧発生手段
２７１、２９１…直流電源
２７２、２９２…スイッチング手段
２７３、２９３…高圧トランス
２７４、２９４…整流回路
２７５、２９５…平滑回路
２７６…一次転写電圧制御手段
２９６…二次転写電圧制御手段
２７７、２７８、２９７、２９８…分圧抵抗
２７９…抵抗素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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