(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視像が形成される像担持体と、記録材を担持し搬送する記録材担持体と、前記記録材担持体を介して前記像担持体と相対する転写帯電部とを備え、画像形成中に記録材が複数の導電性部材と接触或いは誘電体層を介して接触し、前記導電性部材に流れる電流を制御し、記録材を検知する手段を有する画像形成装置において、
検知した記録材情報を用いて、前記導電性部材に流れる電流を定電流制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
更に、大気温湿度を検知する検知手段を有し、検知した温湿度情報及び記録材情報を用いて前記導電性部材に流れる電流を定電流制御することを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を利用して、画像を記録材上に形成してハードコピーを得る複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の画像形成部を備え、各画像形成部でそれぞれ色の異なったトナー像を形成し、そのトナー像を同一記録材上に順次重ね合わせて転写してカラー画像を形成する画像形成装置が種々提案されている。
【０００３】
このような状況のなかで、無端状の記録材担持体を用いた多色電子写真方式のカラー複写機が高速記録に用いられている。
【０００４】
カラー電子写真画像形成装置の一例を図２に基づいて説明する。装置内には第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが並設され、各々異なった色のトナー像が潜像、現像、転写のプロセスを経て形成される。
【０００５】
第１〜第４の画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、それぞれ専用の像担持体、本例では電子写真感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを具備し、各感光ドラム３ａ〜３ｄ上に各色のトナー像が形成される。
【０００６】
各感光ドラム３ａ〜３ｄに隣接して記録材担持体（以下、転写ベルトという）１３０が設置され、感光ドラム３ａ〜３ｄ上に形成された各色のトナー像が、転写ベルト１３０上に担持し搬送される記録材ｐ上に転写される。さらに各色のトナー像が転写された記録材ｐは、定着部９で加熱及び加圧によりトナー像を定着した後、記録画像として装置外の排紙トレイ６３に排出される。
【０００７】
感光ドラム３ａ〜３ｄの外周には、それぞれ露光ランプ１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄ、ドラム帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、電位センサー１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１３ｄ、現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、転写帯電器２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、及びクリーナー４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが設けられ、装置の上方部にはさらに図示しない光源装置およびポリゴンミラー１１７が設置されている。
【０００８】
光源装置から発せられたレーザー光をポリゴンミラー１１７を回転して走査し、その走査光の光束を反射ミラーによって偏向し、ｆθレンズにより感光ドラム３ａ〜３ｄの母線上に集光して露光することにより、感光ドラム３ａ〜３ｄ上に画像信号に応じた潜像が形成される。
【０００９】
現像器１ａ〜１ｄには、現像剤としてそれぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナーが、図示しない供給装置により所定量充填されている。現像器１ａ〜１ｄは、それぞれ感光ドラム３ａ〜３ｄ上の潜像を現像して、シアントナー像、マゼンタトナー像、イエロートナー像、及びブラックトナー像として可視化する。
【００１０】
記録材ｐは記録材カセット１０に収容され、そこから複数の搬送ローラ１１及びレジストローラ１２を経て転写ベルト１３０上に供給され、転写ベルト１３０による搬送で感光ドラム３ａ〜３ｄと対向した転写部に順次送られる。
【００１１】
転写ベルト１３０は、ポリエチレンテレフタレート樹脂シート（ＰＥＴ樹脂）や、ポリフッ化ビニリデン樹脂シート、ポリウレタン樹脂シートなどの誘電体樹脂のシートからなっており、その両端部を互いに重ね合わせて接合し、エンドレス形状にしたものか、あるいは継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられている。
【００１２】
さて、駆動ローラ１３及び支持ローラ１４、１５によりこの転写ベルト１３０が回転し、所定の位置にあることが確認されると、記録材ｐがレジストローラ１２から転写ベルト１３０に送り出され、記録材ｐが第１画像形成部Ｐａの転写部へ向けて搬送される。これと同時に画像書き出し信号がオンとなり、それを基準としてあるタイミングで第１画像形成部Ｐａの感光ドラム３ａに対し画像形成を行なう。
【００１３】
そして感光ドラム３ａの下側の転写部で転写帯電器２４ａが電界または電荷を付与することにより、感光ドラム３ａ上に形成された第１色目のトナー像が記録材ｐ上に転写される。この転写により記録材ｐは転写ベルト１３０上に静電吸着力でしっかりと保持され、第２画像形成部Ｐｂ以降に搬送される。また、転写と同時に記録材Ｐを転写ベルト１３０上に静電吸着するのではなく、図３に示すように、支持ローラ１４と第１画像形成部Ｐａの転写帯電器２４ａとの間に、転写ベルト１３０を挟むように吸着帯電器５、６を設けて、転写前に吸着させる場合もある。
【００１４】
吸着帯電器５は、コロナ放電のような非接触帯電器、またはブレード、ローラー、ブラシのような帯電部材を用いた接触帯電器を用いる。
【００１５】
転写帯電器２４ａ〜２４ｄも同様に、コロナ放電のような非接触帯電器、またはブレード、ローラー、ブラシのような転写帯電部材を用いた接触帯電器を用いる。非接触帯電器では、オゾンが発生してしまうこと、空気を介して帯電するため大気の温湿度環境変動に弱く画像が安定的に形成されない等の問題点がある。一方、接触帯電器では、オゾンレス、温湿度環境変動に強い、高画質等のメリットがある。
【００１６】
また、転写性安定のために、図３に示すように、各転写帯電器２４ａ〜２４ｄの転写ベルト１３０の移動方向下流側に除電針７ａ〜７ｄを設ける場合もある。除電針７ａ〜７ｄは転写ベルト１３０には非接触であるが転写電流の一部を放電して逃す役割を果している。この構成により、感光ドラムと記録紙が剥離するときの剥離放電を防止することができる。
【００１７】
第２〜第４画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄでの画像形成、転写も第１画像形成部Ｐａと同様に行なわれる。次いで４色のトナー像を転写された記録材ｐは、転写ベルト１３０の搬送方向下流部で分離帯電器３２により除電して静電吸着力を減衰させることによって、転写ベルト１３０の末端から離脱する。通常駆動ローラー１３０は、安定な分離を行なうため接地されている。また分離帯電器３２は、トナー像未定着の状態で記録材ｐに帯電するため、非接触帯電器が用いられる。
【００１８】
転写ベルト１３０から離脱した記録材ｐは、ガイド部材６４を介して搬送部６２により定着装置９へ搬送される。
【００１９】
定着装置９は、定着ローラ５１、加圧ローラ５２と、その各々をクリーニングする耐熱性クリーニング部材５４、５５と、ローラ５１、５２内に設置されたローラ加熱ヒータ５６、５７と、定着ローラ５１にジメチルシリコーンオイル等の離型剤オイルを塗布する塗布ローラ５０と、そのオイルの溜め５３と、加圧ローラ５２の表面の温度を検知して定着温度を制御するサーミスタ５８とから構成されている。
【００２０】
４色のトナー像を転写された記録材ｐは、定着によりトナー像の混色及び記録材ｐへの固定が行なわれ、フルカラーのコピー画像に形成され、排紙トレイ６３に排出される。
【００２１】
転写が終了した感光ドラム３ａ〜３ｄは、それぞれのクリーナ４ａ〜４ｄにより転写残トナーをクリーニング、除去され、引き続き次の潜像形成以下の工程に備えられる。転写ベルト１３０上に残留したトナー及びその他の異物は、転写ベルト１３０の表面にクリーニングウェブ（不織布）１９を当接して、拭い取るようにしている。尚、クリーニングウェブ１９は巻き出しローラ１７、巻き込みローラ１８、テンションローラ２２、及びテンションローラ２２のバックアップローラ２１により転写ベルト１３０への当接を制御される。
【００２２】
以上のような構成の画像形成装置において用いられる転写ベルトは前述のようにＰＥＴシートやポリフッ化ビニリデンシート、ポリウレタンシート等の誘電体シートであり、これらの体積抵抗は１０13〜１０18Ωｃｍのものが一般的である。
【００２３】
また、転写帯電手段の転写に寄与する電流を適正電流で一定にすると画像が安定することが知られている。そこで、記録材の種類（厚さ、材質等）や吸湿条件等により、体積抵抗値が変化した場合にも一定電流が得られるように定電流制御を行なうことが一般的である。
【００２４】
多重転写を行なう画像形成装置では、たとえば、１度の転写電圧で１ｋＶの転写電圧がかかる場合、第１画像形成部では１ｋＶ、第２画像形成部では２ｋＶ、第３画像形成部では３ｋＶ、第４画像形成部で４ｋＶというように順次転写電圧は上昇していく。言い換えると、転写ベルト、記録材は、各転写工程で定電流制御により一定の電荷が充電された後、分離部で互いに分離され、転写ベルトは転写ベルト除電部で、記録材は定着工程後の記録材除電部等で除電される。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この構成で、例えば高湿環境に放置することで低抵抗化した記録材ｐに画像形成を行なう際、分離帯電器３２の対向電極として接地された上記導電性部材としての駆動ローラ（前記分離部）１３と、転写部との間を、該記録材ｐが短絡したとき、感光ドラム３上に現像されたトナー像が記録材ｐに良好に転写されないという現象、或いは、一度記録材ｐへ転写されたトナー像が下流の画像形成部のドラムに再度転写するという現象（以後、再転写と称する）といった著しい転写不良（画像不良）が発生する。一般的に、記録材の体積抵抗は、種類や吸湿条件によって約１０7 〜１０11［Ωｃｍ］まで変化する。
【００２６】
この現象について、図４に基づいて説明する。画像形成中、記録材ｐが第４画像形成部Ｐｄの感光ドラム３ｄと駆動ローラ１３とを短絡すると、転写ベルト１３０のうち記録材ｐと駆動ローラ１３に同時に接している部分（図４中斜線Ｅ部）に充電されている電荷対の一部が、裏面の正電荷は接地された駆動ローラ１３へ、表面の負電荷は記録材ｐを通って転写帯電部へ流れ、結果的に除電される。このとき、転写帯電器２４ｄから対向電極である感光ドラム３ｄへ流れるべき転写電流（図２矢印Ａ、Ｂ方向）が、より抵抗の低い記録紙を通って転写ベルトＥ部に供給されてしまい（図２矢印Ａ、Ｄ）、十分な転写電流が得られず転写不良が発生する。
【００２７】
同様に、転写帯電部と他の導電性部材が記録材により短絡されたときも、転写電流が記録材を通って該導電性部材へ流れてしまい、十分な転写電流が得られず転写不良が発生する。ここで記録材ｐによって短絡される部材は、駆動ローラ１３と転写部に限らず、転写部と、吸着帯電部、または記録材担持体支持部、または定着部、またはガイド部、またはレジスト部、または除電針であってもよい。
【００２８】
記録材が第４画像形成部Ｐｄの感光ドラム３ｄと駆動ローラ１３とを短絡する場合、さらに、記録材が低抵抗化すると、転写ベルト１３０のＥ部は、転写電流を全て奪うだけでなく、感光ドラム３ｄ側からも正電荷を供給しようとし、電流の方向はＡ、Ｄ方向及びＣ、Ｄ方向となる。
【００２９】
この電流方向Ｃは、正常な画像形成時の転写電流の方向Ｂとは逆方向であり、この逆方向の電流が流れることによって、トナーが正常に転写されない、或いは、再転写するといった現象が発生する。記録材ｐによって短絡される部材は、駆動ローラ１３と転写部に限らず、転写部と除電針であってもよい。
【００３０】
従って、本発明の目的は、低抵抗化した記録材を用いたとしても、転写不良及び画像欠陥の発生を防止し、良好な画像を得ることのできる画像形成装置を提供することである。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、可視像が形成される像担持体と、記録材を担持し搬送する記録材担持体と、前記記録材担持体を介して前記像担持体と相対する転写帯電部とを備え、画像形成中に記録材が複数の導電性部材と接触或いは誘電体層を介して接触し、前記導電性部材に流れる電流を制御し、記録材を検知する手段を有する画像形成装置において、
検知した記録材情報を用いて、前記導電性部材に流れる電流を定電流制御することを特徴とする画像形成装置である。
【００３３】
更に、大気温湿度を検知する検知手段を有し、検知した温湿度情報及び検知した記録材情報を用いて前記導電性部材に流れる電流を定電流制御することが好ましい。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。尚、下記の実施例の説明においては、本発明は、前出の図２又は図３に示したフルカラー画像形成装置に具現化されるものとする。従って、フルカラー画像形成装置の全体的構成、及び機能についての説明は省略し、本発明の特徴部分について説明する。
【００３５】
実施例１
本発明に係る画像形成装置の実施例１について図１により説明する。
【００３６】
転写ベルト１３０用の誘電体シート素材としては、ＰＥＴ、ポリアセタール、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリエーテルケトン、ポリスチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリメチルペンテン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリフェニリンスルフィド、ポリウレタン、シリコン樹脂、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルスルホン、ポリサルフォン、芳香族ポリエステル、ポリエーテルイミド、芳香族ポイミド等、エンジニアプラスチックのフィルム形状シートが一般的に用いられる。本実施例では、機械特性、電気的特性、及び難燃性等の点から、ポリイミド樹脂を使用した。体積抵抗は１０16Ωｃｍ、厚みは１０μｍでシームレスタイプのものを用いた。
【００３７】
又、本実施例の画像形成装置におけるプロセススピードは１００ｍｍ／ｓである。
【００３８】
転写帯電器２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄは、記録材搬送方向に対して直交する方向（以下スラスト方向と称する）に伸びる長方形の板状導電性ゴムからなる。板状導電性ゴムは転写ベルト１３０を介して感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと接触するように押圧されている。この転写帯電器２４ａ〜２４ｄにより、転写部に搬送された記録材ｐの裏面側からトナーと逆極性（本実施例ではプラス）の帯電がなされることにより、感光ドラム３ａ〜３ｄ側のトナー画像が記録材ｐの表面に静電転写される。本実施例では、定電流制御を行ない、転写電流は６μＡとした。
【００３９】
さて、まず、前出の図４に示したように、駆動ローラ１３を本体アースに接続し、駆動ローラ１３と転写帯電器２４ｄとの距離はｄ１＝５０ｍｍの構成とした。この構成で、高温高湿環境（絶対水分量約２２ｇ／ｋｇまたは室温３０℃、相対湿度８０％）において、作像時に測定した、転写電流から駆動ローラ１３に流れ込んだ電流は３μＡであった。このとき、形成された画像は転写不良を起こしてしまった。ただし、記録材が、第４の感光ドラム３ｄと駆動ローラ１３の間、または、第３の感光ドラム３ｃと駆動ローラ１３の間にあるときのみ、転写電流の駆動ローラ１３への流れ込みおよび転写不良が発生している。また、使用した記録材は秤量１５７ｇ／ｍ2の日本製紙株式会社製印刷用紙銀環を十分環境に調湿したものを用いた。この時は、第４の転写帯電器２４ｄまたは第３の転写帯電器２４ｃから駆動ローラ１３へ転写電流が逃げ込んでいる、或いは転写ベルト１３０の除電による電流が流れ込んでいると考えられる。
【００４０】
そこで、本実施例では、駆動ローラ１３を本体アースに直接接続するのではなく、図１に示すように、駆動ローラ１３を、定電流電源７０を介して本体アースに接続し、定電流電源７０により、駆動ローラ１３と転写帯電器２４ｄの間、または、駆動ローラ１３と感光ドラム３ｄの間には電流が流れないように定電流制御可能な構成とした。
【００４１】
定電流電源７０は、記録材が、第４の感光ドラム３ｄと駆動ローラ１３の間、または、第３の感光ドラム３ｃと駆動ローラ１３の間を短絡しているときのみオンし、画像形成中でも上記以外のときはオフとなるようシーケンスで制御する。
【００４２】
このように構成することで、駆動ローラに流れる電流は０μＡとなり、転写電流が駆動ローラを介して本体アースに逃げることを防止でき、また、転写ベルトの除電による電流が流れることを防止でき、上述のような転写不良による画像欠陥をなくすことができた。
【００４３】
実施例２
次に本発明に係る実施例２について、再度図１により説明する。本実施例は、大気の環境湿度に応じて分離帯電器と定電流制御を切換える構成である。さらに、詳細に説明すると、低湿環境では分離帯電器をオン、定電流制御をオフ、逆に高湿環境では分離帯電器をオフ、定電流制御をオンする構成である。
【００４４】
分離帯電部３２は、転写ベルト１３０の最下流上方、すなわち、転写ベルト１３０の駆動ローラ１３の上方に配置され、放電ワイヤーを備えている。放電ワイヤーはスラスト方向に張設されており、放電ワイヤーの片側端部にスプリングを設けることで張力を保っている。放電ワイヤーへの給電は本体側コネクターより不図示の給電端子、給電ピン、スプリングを介して行なわれる。
【００４５】
また、駆動ローラ１３は定電流電源７０を介して本体アースに接続され放電ワイヤーの対向電極の機能を兼ねている。
【００４６】
本実施例では、転写帯電器２４ｄと分離帯電部との距離がｄ２＝５０ｍｍであり、分離帯電部に１０ｋＶｐｐ、５００ＨｚのＡＣ電圧を印加した。
【００４７】
前述したように、低湿環境では、転写ベルト１３０と記録材の静電吸着力は大きく分離帯電器３２により静電吸着力を弱める効果は大きい。また、低湿環境では、転写ベルト１３０と記録材との分離時に剥離放電による画像欠陥が発生しやすく、その対策のためにも分離帯電器３２は効果がある。かつ、上記の転写不良は低湿環境では起きにくいため、実施例１にて説明した駆動ローラ１３に対するゼロアンペア制御（定電流制御）をする必要がない。このため、低湿環境では、分離帯電器３２をオンにし、定電流制御をオフにしたほうがよい。
【００４８】
一方、高湿環境では、転写ベルト１３０と記録材の静電吸着力は低湿環境に比べれば小さく、分離帯電器３２の効果も小さい。また、上記の転写不良は起き易いため、定電流制御を行なったほうがよい。そこで、高湿環境では、分離帯電器をオフにし、定電流制御をオンにする。
【００４９】
本実施例では、湿度環境により分離帯電器、定電流制御のオン・オフを下記の表１のように変化させた。
【００５０】
【表１】
0003652070.tif 000002
【００５１】
環境Ａ、Ｂで記録材の体積抵抗は、大まかに１０7 、１０11［Ωｃｍ］と変化し、駆動ローラ１３に流れ込む電流はそれぞれ、３μＡ、０μＡとなった。
【００５２】
また、本構成では、電流発生源としての分離部での転写ベルトの除電による電流も含めて、定電流制御により流れないようにしている。
【００５３】
このように構成することで、低湿環境では転写ベルトと記録材の分離性能、画質を維持し、高湿環境でも上記転写不良が発生しない画像形成装置を得ることができた。
【００５４】
また、大気湿度の検知は、画像形成装置本体に湿度検知センサーを設けて自動的に検知し、分離帯電器、定電流制御のオン、オフを制御してもよいし、操作者またはサービスマンが操作部等から湿度を入力してもよい。
【００５５】
実施例３
次に、本発明に係る実施例３について説明する。本実施例では、記録材の種類に応じて分離帯電器、定電流制御のオン・オフを制御する構成とした。
【００５６】
通常画像形成装置に使用される記録材の秤量はおおよそ５０ｇ／ｍ2 〜２００ｇ／ｍ2 まであり、各々の記録材の抵抗も異なる。
【００５７】
秤量の大きな記録材では、記録材厚が厚いので表裏間の抵抗も大きくなる。そのため転写電圧も大きくなり、より転写電流が駆動ローラに逃げ易くなる場合がある。または、紙厚が厚いため電流が流れる断面積が大きくなり、転写電流が駆動ローラに逃げ易くなるとも考えられる。このため、厚紙などの厚い記録材に画像形成するときに、転写帯電部と駆動ローラ間をゼロアンペア制御（定電流制御）することで、転写電流が逃げるのを防止し、上記転写不良が発生しない画像形成装置を得ることができる。
【００５８】
また、記録材の種類の検知は機械式センサーや光学式センサーを用いて自動的に判別するか、操作者が操作部等から指定してもよい。
【００５９】
上記実施例１〜３においては、導電部材を駆動ローラとしたが、画像形成装置の構成によっては、吸着帯電部、除電針、記録材担持体支持部、定着器、記録材ガイド、記録材レジスト部等の電位差があるところやその他の接地部等であれば同様に電流が流れ込む可能性はある。そのような場合でも、上記実施例のように定電流制御することで同様の効果が得られる。除電針は、転写ベルトとは非接触であるが、空気層を誘電体として電気的に接触している。
【００６０】
転写帯電器は、コロナ帯電器または導電性弾性ローラ、ブラシ等を転写帯電部材としてもよく、前記同等の効果が得られた。また、転写ベルトのみならず、転写ドラムの構成であってもよい。
【００６１】
被帯電体としての像担持体は電子写真感光体に限らず、静電記録における誘電体であってもよい。
【００６２】
像担持体３ａ〜３ｄ上の静電潜像の現像手段１ａ〜１ｄとしては、一般的に、非磁性トナーについてはブレード等でスリーブ上にコーティングし、磁性トナーは磁気力によってコーティングして搬送し、像担持体に対して非接触状態で現像する１成分非接触現像方法と、像担持体に対して接触状態で現像する１成分接触現像方法と、トナー粒子に対して磁性のキャリアを混合したものを現像剤として用いて磁気力によって搬送し像担持体に対して接触状態で現像する２成分接触現像方法と、上記２成分現像剤を非接触状態にして現像する２成分非接触現像方法との、４種類に大別される。本発明において現像手段はそれらのいずれでもよい。画像の高画質化や高安定性の面から、２成分接触現像方式が多く用いられる。
【００６３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、画像形成中に記録材と近接または接触または誘電体を介して接触する複数の導電部材または誘電部材間を記録材を介して電流を流さないように定電流制御することで、転写不良を起こさず、画像欠陥のない高品質画像を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１〜３に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】従来の画像形成装置の一例を示す全体構成図である。
【図３】従来の、吸着帯電器及び除電針を配置した画像形成装置の他の例を示す全体構成図である。
【図４】転写電流の駆動ローラへの流れ込みを説明するための画像形成装置の構成図である。
【符号の説明】
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ      感光ドラム（像担持体）
５、６                      吸着帯電器
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ      除電針
９                          熱定着装置
１２                        レジストローラ
１３                        駆動ローラ
１４、１５                  支持ローラ
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ        転写帯電器
３２                        分離帯電器
６４                        ガイド部材
１３０                      転写ベルト（記録材担持体）
【図１】
0003652070.tif 000003
【図２】
0003652070.tif 000004
【図３】
0003652070.tif 000005
【図４】
0003652070.tif 000006