(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
形成すべき画像に対応した静電潜像を像担持体上に形成する潜像形成手段と、
前記静電潜像に対応してトナーを前記像担持体上に吸着させることで、該像担持体上にトナー像を形成する現像手段と、
記録媒体を前記像担持体との間で挟持搬送し、該挟持搬送状態で電圧が印加されることにより、前記トナー像を前記記録媒体に転写する転写手段と、
前記転写手段に対し前記記録媒体の搬送方向下流側に接地された状態で配置され、記録媒体上のトナー像を該記録媒体上に定着させる定着手段と、
前記記録媒体の先端が前記定着手段に接触するに至ったときの該記録媒体における被転写位置よりも後端側の領域に前記トナー像を転写する場合に、前記転写手段に印加する電圧（転写バイアス電圧）を増加させることで記録媒体の帯電電位を均一化する転写電圧制御手段と、
を有する画像形成装置。
【請求項２】
形成すべき画像に対応した静電潜像を像担持体上に形成する潜像形成手段と、
前記静電潜像に対応してトナーを前記像担持体上に吸着させることで、該像担持体上にトナー像を形成する現像手段と、
記録媒体を前記像担持体との間で挟持搬送し、該挟持搬送状態で電圧が印加されることにより、前記トナー像を前記記録媒体に転写する転写手段と、
前記転写手段に対し前記記録媒体の搬送方向下流側に接地された状態で配置され、記録媒体上のトナー像を該記録媒体上に定着させる定着手段と、
少なくとも前記記録媒体の最後端部から、前記転写手段による転写位置と前記除電手段との距離以上先端側に離れた位置よりも後端側の領域に前記トナー像を転写する場合に、前記転写手段に印加する電圧（転写バイアス電圧）を増加させることで記録媒体の帯電電位を均一化する転写電圧制御手段と、
前記転写手段に対し前記記録媒体の搬送方向下流近傍部であり且つ記録媒体の搬送経路に対し下方に配置され、前記転写バイアス電圧とは逆極性の電圧が印加されることで記録媒体の除電を行う除電手段と、
前記除電手段に所定の電圧を印加する電圧印加手段と、
を有する画像形成装置。
【請求項３】
前記転写手段に対し前記記録媒体の搬送方向下流近傍部に配置され、前記転写バイアス電圧とは逆極性の電圧が印加されることで記録媒体の除電を行う除電手段と、
前記記録媒体の後端部が前記像担持体から剥離する直前に、前記除電手段に印加する電圧（除電バイアス電圧）を増加させる除電電圧制御手段と、
をさらに有し、
前記転写電圧制御手段は、除電バイアス電圧の増加に応じて前記転写バイアス電圧を増加させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記転写手段に対し前記記録媒体の搬送方向下流近傍部に配置され、前記転写バイアス電圧とは逆極性の電圧が印加されることで記録媒体の除電を行う除電手段と、
前記転写バイアス電圧とは逆極性の２つ以上の異なる電圧を前記除電手段に印加可能な除電電圧印加手段と、
をさらに有し、
前記転写電圧制御手段は、前記除電手段に印加する電圧（除電バイアス電圧）に応じて異なった上限値まで転写バイアス電圧を増加させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記転写電圧制御手段は、環境条件に応じて設定された転写バイアス電圧の増加率及び上限値の少なくとも一方の条件に基づいて転写バイアス電圧を増加させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記定着手段によって一方の面にトナー像が定着された記録媒体を、もう一方の面が前記像担持体に対向するように反転させて前記転写手段による転写位置に搬送する両面印字用搬送手段をさらに有し、
前記転写電圧制御手段は、前記もう一方の面にトナー像を転写する場合のみ、転写バイアス電圧を増加させることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記転写電圧制御手段は、前記記録媒体の搬送距離に対する所定の上限値以内の電圧増加率で転写バイアス電圧を増加させることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置に係り、特に、接触転写方式によって記録媒体にトナー像を転写し、該トナー像を記録媒体に定着させることにより、画像を形成する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子写真方式を用いた画像形成装置は高速で高品位な画像を出力することが出来、電子写真複写機やプリンタ等の各種装置に広く使用されている。このような画像形成装置において、感光体ドラムや感光体ベルト等の像担持体の表面に帯電を行う装置として接触帯電装置が、像担持体上に形成されたトナー像を用紙に転写する装置として接触転写装置が、それぞれ利用されている。
【０００３】
このうち接触帯電装置には、像担持体の表面に圧接する帯電バイアスロール等の帯電部材が設けられており、この帯電部材に所定の帯電バイアス電圧を印加することで像担持体表面の帯電を行う。一方の接触転写装置にも、像担持体の表面に圧接する転写バイアスロール等の転写部材が設けられており、この転写部材に所定の転写バイアス電圧を印加することで像担持体表面に吸着しているトナー像を用紙に転写する。
【０００４】
今日の主流となっている反転現像方式を行う画像形成装置においては帯電部材と転写部材とで印加するバイアス電圧の極性が異なることが知られている。反転現像方式では、像担持体と同じ極性（一般的には像担持体が負帯電なのでトナーも負極性）に帯電するトナーを用いる為、像担持体を負極性に帯電させるように帯電部材には負極性の帯電バイアス電圧を印加する。従って転写部材では像担持体表面上の負帯電トナーを用紙上に引き寄せるために像担持体表面とは逆極性（一般的には正極性）の転写バイアス電圧を印加することになる。
【０００５】
但し、上記のような反転現像方式を行う場合、以下のような問題がある。第１に、接触帯電装置においては、帯電領域が非常に狭いことから帯電領域を像担持体表面が通過する時間が極端に短く、このため帯電能力が非常に低いという欠点を持っている。接触転写装置により逆極性の印加を受けた像担持体表面は逆極性の転写電荷の流入により帯電電位が低下してしまい、接触帯電装置による再帯電工程を経ても本来目的とする帯電電位まで帯電できない場合が発生する。このような場合には像担持体の表面電位が現像バイアス電圧付近まで下がってしまうので、現像装置によりかぶり状に顕像化してしまう現象（転写メモリーかぶり）が発生してしまう。
【０００６】
特に、像担持体表面が転写部材に直接接触する用紙外領域では、転写部材に印加された転写バイアス電圧による帯電電位とは逆極性の帯電を受けやすく、上述の転写メモリーかぶりが発生しやすい。また、特に両面印字可能な画像形成装置においては第一面の画像形成工程時の熱定着工程によって用紙に含まれた水分が蒸発してしまい、用紙の抵抗が著しく上昇する。このため、第二面転写工程では第一面の転写時よりも高い転写バイアス電圧値を転写部材に印加する必要があり、前述した用紙外領域の転写メモリーかぶりばかりでなく、用紙内の領域についても用紙を通して転写電荷が像担持体表面に流れ込み、転写メモリーかぶりまでは発生しないものの、網点等のハーフトーン画像などで網点が大きめに現像され、見かけ上の網点濃度が濃くなる現象が発生しやすくなる。
【０００７】
第２に、帯電能力が十分でない接触帯電装置を使用する場合の問題として、用紙が像担持体から剥離される際に発生する剥離放電現像が挙げられる。用紙は接触転写装置により像担持体の帯電とは逆極性の帯電をしており、用紙後端が像担持体から剥離される時にこの用紙上の帯電電荷が像担持体表面に放電され像担持体表面に逆極性の帯電が生じるため、転写メモリーかぶりと同様に剥離放電部の履歴が像担持体の一周後に現像され黒線状の汚れが生じる現象（剥離メモリー）が起こるという問題がある。
【０００８】
上記のような不具合を解消する解消方法として、画像形成工程開始時点や転写工程開始時点に、転写部材にモニタ用の電圧を印加して像担持体へ流出する電流量を検知することで電圧−電流特性情報を得、接触帯電装置の帯電能力を越えないよう転写バイアス電圧を選択制御する方法や、転写部材の下流近傍部に配置した除電部材によって転写部材と像担持体とのニップ領域を出た直後の用紙裏面及び像担持体表面の用紙外領域に、像担持体表面の帯電極性と同一極性の電圧を印加することで用紙除電及び像担持体の逆帯電の軽減を行う方法等が提案されている。
【０００９】
また、転写部材に所定の転写バイアス電圧を印加したときの流出電流量を検知し、検知した流出電流量が所望の値に達しているか否かを判断して、その判断結果を転写バイアス電圧の設定にフィードバックする技術が特開平４−２５８９８０号公報に記載されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の方法では、同一の転写バイアス電圧で転写を行っても、用紙の後端領域を転写する時には、該用紙の先端部が予め接地された定着ロールに接触するに至り、定着ロールを通して転写電荷が逃げ易くなる。即ち、用紙において所定位置よりも後端側の領域と先端側の領域とでは転写中の接地条件が変動し、後端側の領域では転写電荷が減少することでトナー像と用紙との静電的結着力が弱くなってしまう、という問題がある。
【００１１】
また、用紙の最後端部が転写ロールのニップ部を離れた後、用紙後端領域が下にたわむことで、除電部材との距離が短くなり、該用紙後端領域に対する除電作用が強くなるので、該用紙後端領域における帯電電位が低下し、上記トナー像と用紙との静電的結着力はさらに弱くなってしまう。
【００１２】
さらに、用紙後端領域が像担持体から剥がれる時に生じる剥離放電を防止する目的で、除電部材による用紙除電作用を強化するため、上記トナー像と用紙との静電的結着力はますます弱くなってしまう。
【００１３】
以上のように用紙の後端領域でトナー像と用紙との静電的結着力が弱くなることにより、以下のような不具合が発生するおそれがある。
【００１４】
（１）用紙の後端領域では転写後の用紙上トナーが転写ニップ通過後に画像の周りに飛び散る現象（フリンジ汚れ）が発生する。
【００１５】
（２）定着器へ搬送するガイド部材の継ぎ目で発生する軽度の衝撃でトナー像が乱れる現象や、用紙帯電電荷のガイド部材への流入による局所的な電位変化によるトナー像の乱れ（エクスプロージョン）が発生する。
【００１６】
（３）定着ローラ表面が摩擦帯電し、容易に用紙上のトナーが定着ローラに静電的に転移してしまい、定着ローラ周期で用紙の画像面に前周で定着したトナー像が転移する定着ゴーストが発生する現象（静電オフセット）が発生する。
【００１７】
（４）特に高温高湿環境においては用紙の抵抗が著しく低くなってしまうために、用紙および像担持体の除電を行うときに除電手段に除電バイアスを印加すると、用紙を通して転写バイアスが除電装置に流れ込んでしまい、転写に必要な電流が得られずに良好な転写が得られず像のぬけが生じる現象（高温高湿時転写不良）が発生する。
【００１８】
本発明は、上記の問題点を解消するために成されたものであり、用紙後端領域における用紙とトナー像との静電的結着力の低下を補正し均一化することで安定した画像品質性能を発揮できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【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１記載の画像形成装置は、形成すべき画像に対応した静電潜像を像担持体上に形成する潜像形成手段と、前記静電潜像に対応してトナーを前記像担持体上に吸着させることで、該像担持体上にトナー像を形成する現像手段と、記録媒体を前記像担持体との間で挟持搬送し、該挟持搬送状態で電圧が印加されることにより、前記トナー像を前記記録媒体に転写する転写手段と、前記転写手段に対し前記記録媒体の搬送方向下流側に接地された状態で配置され、記録媒体上のトナー像を該記録媒体上に定着させる定着手段と、前記記録媒体の先端が前記定着手段に接触するに至ったときの該記録媒体における被転写位置よりも後端側の領域に前記トナー像を転写する場合に、前記転写手段に印加する電圧（転写バイアス電圧）を増加させることで記録媒体の帯電電位を均一化する転写電圧制御手段と、を有することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項２記載の画像形成装置は、形成すべき画像に対応した静電潜像を像担持体上に形成する潜像形成手段と、前記静電潜像に対応してトナーを前記像担持体上に吸着させることで、該像担持体上にトナー像を形成する現像手段と、記録媒体を前記像担持体との間で挟持搬送し、該挟持搬送状態で電圧が印加されることにより、前記トナー像を前記記録媒体に転写する転写手段と、前記転写手段に対し前記記録媒体の搬送方向下流側に接地された状態で配置され、記録媒体上のトナー像を該記録媒体上に定着させる定着手段と、少なくとも前記記録媒体の最後端部から、前記転写手段による転写位置と前記除電手段との距離以上先端側に離れた位置よりも後端側の領域に前記トナー像を転写する場合に、前記転写手段に印加する電圧（転写バイアス電圧）を増加させることで記録媒体の帯電電位を均一化する転写電圧制御手段と、前記転写手段に対し前記記録媒体の搬送方向下流近傍部であり且つ記録媒体の搬送経路に対し下方に配置され、前記転写バイアス電圧とは逆極性の電圧が印加されることで記録媒体の除電を行う除電手段と、前記除電手段に所定の電圧を印加する電圧印加手段と、を有することを特徴とする。
【００２２】
また、請求項３記載の画像形成装置では、請求項１に記載の画像形成装置において、前記転写手段に対し前記記録媒体の搬送方向下流近傍部に配置され、前記転写バイアス電圧とは逆極性の電圧が印加されることで記録媒体の除電を行う除電手段と、前記記録媒体の後端部が前記像担持体から剥離する直前に、前記除電手段に印加する電圧（除電バイアス電圧）を増加させる除電電圧制御手段と、をさらに有し、前記転写電圧制御手段は、除電バイアス電圧の増加に応じて前記転写バイアス電圧を増加させることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項４記載の画像形成装置では、請求項１に記載の画像形成装置において、前記転写手段に対し前記記録媒体の搬送方向下流近傍部に配置され、前記転写バイアス電圧とは逆極性の電圧が印加されることで記録媒体の除電を行う除電手段と、前記転写バイアス電圧とは逆極性の２つ以上の異なる電圧を前記除電手段に印加可能な除電電圧印加手段と、をさらに有し、前記転写電圧制御手段は、前記除電手段に印加する電圧（除電バイアス電圧）に応じて異なった上限値まで転写バイアス電圧を増加させることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項５記載の画像形成装置では、請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置において、前記転写電圧制御手段は、環境条件に応じて設定された転写バイアス電圧の増加率及び上限値の少なくとも一方の条件に基づいて転写バイアス電圧を増加させることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項６記載の画像形成装置では、請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の画像形成装置において、前記定着手段によって一方の面にトナー像が定着された記録媒体を、もう一方の面が前記像担持体に対向するように反転させて前記転写手段による転写位置に搬送する両面印字用搬送手段をさらに有し、前記転写電圧制御手段は、前記もう一方の面にトナー像を転写する場合のみ、転写バイアス電圧を増加させることを特徴とする。
【００２６】
また、請求項７記載の画像形成装置では、請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の画像形成装置において、前記転写電圧制御手段は、前記記録媒体の搬送距離に対する所定の上限値以内の電圧増加率で転写バイアス電圧を増加させることを特徴とする。
【００２７】
上記請求項１記載の画像形成装置では、まず形成すべき画像に対応した静電潜像を潜像形成手段によって像担持体上に形成し、現像手段によって静電潜像に対応してトナーを像担持体上に吸着させることでトナー像を像担持体上に形成する。一方、上記画像形成装置には転写手段が設けられており、該転写手段によって記録媒体を像担持体との間で挟持搬送する。この挟持搬送状態で転写手段に電圧が印加されることにより、像担持体上に形成されたトナー像が記録媒体に転写される。
【００２８】
また、上記画像形成装置には、定着手段が転写手段に対し記録媒体の搬送方向下流側に接地された状態で配置されている。即ち、転写手段によってトナー像が転写された記録媒体は所定の搬送方向に搬送され、定着手段に至る。この定着手段は、記録媒体上の未定着のトナー像を該記録媒体上に定着させる。
【００２９】
ところで、定着手段は接地されているので、記録媒体が定着手段に接触するに至ると、記録媒体上の転写電荷（記録媒体とトナー像とを吸着している電荷）が定着手段を介して逃げ易い状態となるが、本請求項１記載の画像形成装置では、転写電圧制御手段によって、記録媒体における所定位置よりも後端側の領域に対して転写を行うときに、転写バイアス電圧を増加させる。これにより、記録媒体上の転写電荷が逃げ易い状態になっても記録媒体とトナー像との吸着力の低下を防止することができる。
【００３０】
即ち、転写バイアス電圧を増加させて転写工程を行うことで、記録媒体の全面についてトナーを結着させている帯電を均一化させているので、トナー像と記録媒体との吸着力を均一安定化させることができる。これにより、前述したフリンジ汚れ、エクスプロージョン、静電オフセット及び高温高湿時転写不良を防止することができ、安定した画像品質性能を発揮することができる。
【００３１】
なお、転写バイアス電圧の増加を開始する上記所定位置は、記録媒体の先端が定着手段に接触するに至ったときの該記録媒体における被転写位置に設定することができる。このように設定すれば、記録媒体上の転写電荷が定着手段を介して逃げ易い状態になった当初から、記録媒体とトナー像との吸着力の低下を防止し、記録媒体の全面で吸着力を均一安定化させることができる。
【００３２】
次に、請求項２記載の画像形成装置には、記録媒体の除電を行うための除電手段が転写手段に対し記録媒体の搬送方向下流近傍部であり且つ記録媒体の搬送経路に対し下方に配置されている。電圧印加手段によって、この除電手段に、転写バイアス電圧とは逆極性の電圧を印加することによって、記録媒体の除電や後述する記録媒体が像担持体から剥離される際の剥離放電の緩和を行う。
【００３３】
このような画像形成装置で、記録媒体の最後端部が転写手段から離れたとき、最後端部付近は自由端となるので、該最後端部付近は自重で下方へたわむことになる。このとき、除電手段は、転写手段の転写位置と除電手段との距離だけ、記録媒体の最後端部から先端側に離れた位置（図１３において転写位置Ｊ１と除電手段４１との距離Ｌだけ、記録媒体３５の最後端部から先端側に離れた矢印Ａで示す位置、ここでは位置Ａとする）と対向しており、記録媒体の位置Ａと除電手段とが接近するので、除電手段による除電作用（転写バイアス電圧とは逆極性の電圧の印加作用）がそれまでよりも強く働く。
【００３４】
このため、位置Ａよりも後端側の領域では位置Ａよりも先端側の領域よりも転写電荷が減少し転写性が低下するおそれがあるが、請求項２記載の画像形成装置では、転写バイアス電圧の増加を開始する位置を、少なくとも上記位置Ａよりも先端側に設定している。従って、少なくとも記録媒体における位置Ａよりも後端側の領域については、転写時に転写手段に印加される転写バイアス電圧が増加しているので、上記のように除電作用が強く働いても、転写電荷が減少し記録媒体とトナー像との吸着力が低下することを防止することができる。
【００３５】
次に、請求項３記載の画像形成装置には、記録媒体の除電を行うための除電手段が転写手段に対し記録媒体の搬送方向下流近傍部に配置されている。この除電手段に、転写バイアス電圧とは逆極性の電圧を印加することによって、記録媒体の除電を行う。さらに、除電電圧制御手段によって、記録媒体の後端部が像担持体から剥離する直前に除電バイアス電圧を増加させることにより、記録媒体が像担持体から剥離するときに発生する剥離放電を緩和する。
【００３６】
上記のように除電バイアス電圧を増加させると、転写電荷が減少し記録媒体とトナー像との吸着力が低下するおそれがあるが、本請求項３記載の画像形成装置では、転写電圧制御手段が除電バイアス電圧の増加に応じて転写バイアス電圧を増加させる。これにより、除電バイアス電圧が増加しても、その増加に応じて転写バイアス電圧も増加するので、記録媒体とトナー像との吸着力が低下することを防止することができる。
【００３７】
次に、請求項４記載の画像形成装置には、記録媒体の除電を行うための除電手段が転写手段に対し記録媒体の搬送方向下流近傍部に配置されている。この除電手段に、転写バイアス電圧とは逆極性の電圧を印加することによって、記録媒体の除電を行う。しかも、除電手段への印加電圧（除電バイアス電圧）は、除電電圧印加手段によって２つ以上の異なる電圧に切り替えることが可能である。
【００３８】
本請求項４記載の画像形成装置では、除電バイアス電圧が別の電圧値に切り替えられても、転写電圧制御手段が該除電バイアス電圧に応じて異なった上限値まで転写バイアス電圧を増加させる。従って、例えば、除電バイアス電圧が今までよりも高い電圧値に切り替えられても、該高い電圧値に応じた高い上限値まで転写バイアス電圧を増加させるので、記録媒体とトナー像との吸着力が低下することを防止することができる。
【００３９】
なお、図５の温度や湿度等の環境条件別の転写バイアス電圧−転写電流特性より明らかなように、転写手段において最適な転写電流（図５の例では２．０μＡ〜４．０μＡ）を得るための転写バイアス電圧は、高温高湿環境（図５のＨ／Ｈ環境）、通常の温湿度環境（図５のＮ／Ｎ環境）、低温低湿環境（図５のＬ／Ｌ環境）のそれぞれで異なる。そこで、転写バイアス電圧を増加させる制御も環境条件に応じて行うことが望ましい。具体的には、請求項５記載の発明のように、転写電圧制御手段は、環境条件に応じて設定された転写バイアス電圧の増加率及び上限値の少なくとも一方の条件に基づいて転写バイアス電圧を増加させることが望ましい。
【００４０】
次に、請求項６記載の画像形成装置では、両面印字用搬送手段によって、一方の面（以下、第一面と称する）にトナー像が定着された記録媒体を、もう一方の面（以下、第二面と称する）が像担持体に対向するように反転させて転写位置に搬送することができる。これにより、記録媒体の第二面にトナー像を転写し、以後定着手段でトナー像を定着させて該記録媒体の第二面に画像を形成することができる。即ち、両面印字を行うことができる。
【００４１】
前述したように両面印字において記録媒体の第一面に画像を形成し終えたときの該記録媒体の含水率は、第一面の処理開始前よりも低下しており、該記録媒体の抵抗値は高くなっている。従って、第二面への転写時の転写バイアス電圧は第一面への転写時の転写バイアス電圧よりも高く設定する必要が生じる。
【００４２】
即ち、第二面への転写時は、第一面への転写時に比べて、高く設定された転写バイアス電圧を必要とするが、前述した第一面への転写時において、定着手段からの転写電荷の漏れ、記録媒体と除電手段との接近による過度な除電等によって、てきめんに記録媒体とトナー像との吸着力低下につながってしまう。
【００４３】
よって、両面印字を行う場合には、もちろん、第二面への転写時のみならず、第一面への転写時にも転写バイアス電圧を増加させる制御を行うことが最も好ましいが、請求項６記載の発明のように、もう一方の面（第二面）にトナー像を転写するときのみ、転写電圧制御手段によって転写バイアス電圧を増加させる制御を行っても良く、形成される画像の画質を良好に保つために非常に有効である。
【００４４】
ところで、転写電圧制御手段は、請求項７記載の発明のように、記録媒体の搬送距離に対する所定の上限値以内の電圧増加率で転写バイアス電圧を増加させることが望ましい。一例として、温度２０℃、湿度５０％ＲＨ程度の通常の温湿度環境で、転写バイアス電圧を＋１２００ボルト（以下、単位のボルトをＶと略記する）とした場合に実験結果から得られた転写電流特性グラフ（図８）より、記録媒体の搬送方向１mm当たり５％以内の転写バイアス電圧増加率で転写バイアス電圧を増加させることが望ましい。
【００４５】
このように転写バイアス電圧の増加率を規制することにより、転写バイアス電圧が急激に上昇して転写電流の一部が像担持体表面へ流入したり、転写バイアス電圧を増加させる制御を開始する前後の位置で像担持体の表面電位に差が生じ次の画像形成時に画像濃度が変化することを防止することができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
以下、本発明に係る第１実施形態を詳細に説明する。
【００４７】
［画像形成装置の全体構成］
図１には、本発明の画像形成装置の一例としてのレーザビームプリンタ１１の概略構成を示す。この図１に示すように、レーザビームプリンタ１１には、後述する像担持体としての感光体ドラム１９にレーザビームを照射するためのレーザ走査装置１３が設けられており、このレーザ走査装置１３には図示しない半導体レーザが設置されている。半導体レーザは、このレーザビームプリンタ１１に直接接続された図示しない情報処理装置やＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）等のネットワークを介して接続された情報処理装置等から送られてくるプリントデータに基づいて変調されたレーザビームを出力する。出力されたレーザビームは、所定方向に回転するポリゴンミラー１５で偏向され、ｆθレンズ１６に入射する。このｆθレンズ１６から出射するレーザビームは、第一のミラー１７及び第二のミラー１８で順次反射されて、後述する感光体ドラム１９の表面（以下、ドラム表面と称する）の露光位置２２に照射される。なお、レーザビームの光路は点線２１で示している。
【００４８】
筒状の感光体ドラム１９は図示しないメインモータによって矢印Ｐで示す所定の回転方向に一定角速度で回転し、レーザビームは上記回転するポリゴンミラー１５で偏向されているため、ドラム表面を感光体ドラム１９の軸方向（主走査方向）に繰り返し走査する。このレーザビームは、上記ｆθレンズ１６の作用により、ドラム表面を等速度で走査することになる。矢印Ｐのドラム回転方向に沿って露光位置２２のわずか上流側には、帯電ロール２３がドラム表面に転接しており、ドラム表面を一様に帯電させるようになっている。本実施形態の感光体ドラム１９は、有機感光体を使用しており、静電潜像を形成するためにはマイナスに帯電させるべき特性を有するので、帯電ロール２３には交流電圧にマイナスの直流バイアス電圧を重畳させたマイナスの電圧を印加している。
【００４９】
一様にマイナス帯電が行われたドラム表面は、露光位置２２でプリントデータに対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は、矢印Ｐのドラム回転方向に沿って露光位置２２の下流側に配置されたカートリッジ形式の現像装置２５によって現像される。
【００５０】
現像装置２５内には現像ロール２６及びトナー供給機構２７が配置されている。トナー供給機構２７は、現像位置２５内のトナーを順次現像ロール２６に供給するための機構であり、現像ロール２６はトナーを磁気的に穂立ちさせて該トナーをドラム表面の静電潜像形成領域に近接または接触させて、静電潜像に対応したトナー像を形成するためのロールである。現像装置２５には、交流電圧にマイナスの直流バイアス電圧を重畳させたマイナスの現像バイアス電圧が印加されている。
【００５１】
本実施形態では、マイナス帯電したドラム表面に静電潜像を形成しており、該静電潜像の形成領域の電位は０ボルトに近くなっている。一方、現像装置２５にはマイナスの現像バイアス電圧が印加されているので、現像装置２５のマイナスに荷電したトナーとドラム表面との電位差は、静電潜像の未形成領域では小さいのに対し、静電潜像の形成領域では大きくなる。このため、静電潜像の形成領域のみトナーが吸着することになる。
【００５２】
現像装置２５によってドラム表面に形成されたトナー像は、感光体ドラム１９の回転によって転写バイアスロール２９がドラム表面と転接している位置まで移動する。ここでレジストロール３１を介して送られてきた用紙３５に対してトナー像の転写が行われることになる。なお、図１では用紙３５の搬送路を点線３２で示している。
【００５３】
なお、レーザビームプリンタ１１には、レーザビームプリンタ１１内の各装置に電力を供給する電力供給部１０２と、図７に示すようにＣＰＵ１０１Ａを含んで構成されレーザビームプリンタ１１内の各装置の動作を制御する制御装置１０１と、が設けられている。
【００５４】
次に、レーザビームプリンタ１１の用紙搬送経路について説明する。装置本体１２の底部にはカセットトレイ３３が着脱自在に配置されている。カセットトレイ３３には、所定のサイズに裁断された用紙３５が積層されている。積層された用紙３５は、半月ロール３６の間欠的な回転によって一枚ずつ図１において右方向に送り出される。半月ロール３６の他にリタードロール等の他のロールあるいは用紙３５を吸着して送りだす機構を用いてもよい。
【００５５】
カセットトレイ３３から送りだされた用紙３５は搬送ロール３８、３９を順に経てレジストロール３１まで搬送され、ここで一旦停止された後、感光体ドラム１９の回転と同期をとって図１において左方向に搬送される。用紙３５が感光体ドラム１９と転写バイアスロール２９との間を通過する時点だけ転写バイアスロール２９に所定のプラスの直流バイアス電圧が印加される。これによって感光体ドラム１９上のマイナスに帯電したトナー粒子からなるトナー像が転写バイアスロール２９に静電的に吸引され、用紙３５にトナー像が転写される。
【００５６】
トナー像が転写された用紙３５は、転写バイアスロール２９の出口側に隣接して配置された除電針４１によって背後から（上記でトナー像が転写された側と反対側から）除電される。除電された用紙３５はドラム表面から剥離され、搬送路３２に沿って図１において左方向に進行し、定着装置４０を構成するヒートロール４２とプレッシャロール４３との転接位置に進行する。ヒートロール４２は一定した高温に保たれており、プレッシャロール４３は用紙３５をヒートロール４２に押し付けて、両者のニップしている領域で効率的な熱伝達が行われてトナー像が用紙３５上に定着される。定着後の用紙３５は、搬送ロール４７を経た後、切替片４４が図１において左上方を向いた状態で搬送路３２を上向きに搬送される。そして、搬送ロール４５及び排出ロール４６を順に経て装置本体１２の上部に設けられた排出トレイ４８に排出される。これが用紙３５の片面にのみ印字を行う際の搬送経路である。
【００５７】
用紙３５の両面に印字を行う場合、第一面に対してトナー像が転写され定着が行われた用紙３５は、搬送路３２を切替片４４から一度上向きに搬送される。そして、搬送ロール４５を経て用紙３５の後端が切替片４４から脱した位置で搬送が一旦停止される。この状態で切替片４４が輪郭４４Ａで示す位置に切り替わり、搬送ロール４５が逆方向に回転して用紙３５を今度は下方に向けて搬送する。この結果、用紙３５は一点鎖線で示す搬送路５１を進行して搬送ロール５２、５３、５４を順に通過して第一面への転写時に使用した搬送ロール３８に至る。このとき第一面が上向きになっている。
【００５８】
用紙３５は再び搬送路３２に沿って搬送されて感光体ドラム１９と転写バイアスロール２９との間を通過する。このとき、用紙３５の第二面にトナー像が転写されることになる。この後は、先に説明した片面にのみ印字を行う場合と同様に搬送が行われ、二度目の定着が行われた用紙３５は排出トレイ４８に排出されることになる。
【００５９】
一方、転写バイアスロール２９によるトナー像の転写後も感光体ドラム１９の表面に残存しているトナーは転写バイアスロール２９と帯電ロール２３との間に配置されたクリーニング装置５６によってドラム表面から掻き取られるようにして除去される。このようにして表面が清掃された感光体ドラム１９は再び帯電ロール２３によって一様に帯電され、次の画像形成プロセスに備えることになる。
【００６０】
［要部の構成］
次に、図２を用いて本発明の主要構成を成す転写バイアスローラ２９、除電針４１、搬送ガイド７１、７２、及び定着装置４０について詳細な説明を行う。
【００６１】
図２に示すように、転写バイアスロール２９に対して用紙搬送方向下流側には、本発明の除電手段としての除電針４１が設置されている。用紙３５は転写バイアスロール２９によってプラスの電荷が与えられた後、除電針４１によってそのプラス帯電が低減するように制限される。これは用紙３５の種類により転写バイアスロール２９による帯電電位が大きく異なるからである。すなわち、用紙３５として高帯電化しやすいＯＨＰ用の高抵抗樹脂フィルムや高抵抗化した厚紙を使用すると、その表面が＋５ｋＶ以上に帯電する場合がある。このような高帯電時に用紙３５が定着装置用ケース８１等の導電性部材に接触又は接近すると、帯電電荷が漏れて用紙３５上の未定着トナー像が乱れたり、用紙３５が転写バイアスロール２９下流に配置された第一の搬送ガイド７１或いは第二の搬送ガイド７２から浮き上がって、ヒートロール４２とプレッシャロール４３との転接部（定着ニップＪ２）に用紙３５の先端が搬送されずにジャムを引き起こしてしまう可能性がある。一方、用紙３５の帯電電位が低いと用紙３５と未定着トナーの吸着力が低くなるので定着ニップＪ２においてヒートロール４２の表面に未定着トナーが静電的に引きつけられ転移してしまい、次回転で用紙３５表面に未定着トナーを定着させてしまう静電オフセット現象が発生してしまう。そこで除電針４１には、一定の除電バイアス電圧を印加して用紙３５の種類に依らずにその帯電電位を＋２ｋＶ程度に保つように構成されている。
【００６２】
一方、ヒートロール４２はダイオード８５を介して接地されている。よって、用紙３５が定着ニップＪ２に搬送され用紙３５の先端がヒートロール４２に接触するに至ると、用紙３５の帯電電荷が漏れやすくなる。即ち、用紙３５の先端がヒートロール４２に接触した時点を境に、転写中の用紙３５の接地条件が変動し、帯電電荷が漏れやすい状態に変化する。
【００６３】
そこで、本第１実施形態では、搬送されてきた用紙３５の先端がヒートロール４２に接触した時点から転写バイアス電圧を増加させるよう制御装置１０１（図１参照）によって制御する例を示す。
【００６４】
但し、転写工程中に転写バイアス電圧を急激に変化させると、影響を及ぼしたくない転写領域において急激な電界変化を引き起こし、感光帯ドラム１９から用紙３５へ一度転移させたとトナーを再度感光体ドラム１９へ戻してしまうリトランスファーなる不具合現象が発生したり、感光体ドラム１９上の画像トナーの転写効率が急激に変化し、画像濃度に差が生じてしまう不具合が発生してしまう。そこで、本第１実施形態では、転写バイアス電圧の増加率を用紙送り１ｍｍ当り５％以内にするよう制御する。
【００６５】
なお、図２に示すように、用紙３５の先端が定着ニップＪ２に搬送されたことを検出するために、一対の発光素子と受光素子で構成された透過型光学センサ１０５が定着ニップＪ２に対し用紙搬送方向の上流側近傍部に設置されており、この透過型光学センサ１０５による検出信号は制御装置１０１（図１参照）に送出される。同様に、感光体ドラム１９と転写バイアスロール２９との転接部（転写ニップＪ１）に対し上流近傍部には、用紙３５の先端が転写ニップＪ１に接近したことを検出するための透過型光学センサ１０３が設置され、転写ニップＪ１に対し下流近傍部には、用紙３５の後端が転写ニップＪ１を通過したことを検出するための透過型光学センサ１０４が設置されている。
【００６６】
［転写バイアスロールの構成及び転写バイアス電圧について］
本実施形態で感光体ドラム１９に転接する転写バイアスロール２９のロール部分は、ウレタン、ＥＰＤＭ（ポリイソピレン・ブレンドエストラマ）、ＣＲ（クロロプレンゴム）、シリコーンゴム等のゴム材あるいはこれらの材料の発泡スポンジから構成されている。このロール部分の硬度はＪＩＳ規格としてアスカー（ＡＳＫＥＲ）Ｃの５００グラム（以下、ｇと略記する）荷重で４０度近辺のものが使用されている。この硬度が、用紙３５の搬送性能を安定させるばかりでなく、トナー像の転写時における文字の中ぬけ現象を防止したり、感光体ドラム１９の削れを防止するために有効である。転写バイアスロール２９の体積抵抗値は、次に説明する測定法で１０７  〜１０１０程度に設定されている。
【００６７】
転写バイアスロールの体積抵抗値を測定する方法としては、図３に示すように、測定の対象となる転写バイアスロール２９を導電体としての板金６１の上に載置して、その回転軸６２に前記したように５００ｇ荷重の力をそれぞれ下向きにかける。この状態で回転軸６２の一端に１０００Ｖの直流電圧を印加する。そしてこのときに板金６１に出力される電流を電流計６４によって測定し、電圧と測定電流から転写バイアスロール２９の体積抵抗値を算出する。
【００６８】
用紙３５が高抵抗の場合にも低抵抗の場合にも良好な転写性を得るためには、転写バイアスロール２９の抵抗値として１０７  〜１０１０程度の抵抗値が好ましいとされている。また、転写バイアスロール２９の抵抗値が上記範囲内にある場合、転写バイアスロール２９に印加する電圧（以下、転写バイアス電圧と称する）は４００Ｖ〜５ｋＶ程度の範囲が最適とされている。なお、高抵抗の用紙とは、例えばＯＨＰ（オーバーヘッドプロジェクター）用の高抵抗の樹脂フィルムや、低温低湿環境の下で放置されている用紙や、両面印刷を行う際の第一面トナー像転写後に熱定着を行って含水率が低下して高抵抗化した用紙等が該当する。
【００６９】
なお、感光体ドラム１９上に形成されたトナー像を用紙３５へ転写する際の転写バイアスロール２９から用紙３５への電荷の移動は、転写バイアスロール２９のニップしている領域で行われる場合は少なく、用紙３５がニップ近傍の両側にわずかに離間している領域で移動するのがほとんどである。すなわち、パッシェン（Ｐａｓｃｈｅｎ）則に従って、空気の絶縁破壊による放電によって電荷が移動することが主体となっている。
【００７０】
［環境に応じた転写バイアス電圧の設定について］
前述したように転写バイアスロール２９の体積抵抗や転写バイアス電圧に最適な範囲が存在するのは、画像形成装置の使用環境により図４に示すように転写バイアスロールの体積抵抗値が変化を生じてしまう為である。なお、図４で略記したＬ／Ｌ環境とは低温低湿環境のことで１０℃／１５％ＲＨ程度の温湿度環境を、Ｎ／Ｎ環境とは通常環境のことで２０℃／５０％ＲＨ程度の温湿度環境を、Ｈ／Ｈ環境とは高温高湿環境のことで２８℃／８５％ＲＨ程度の温湿度環境を、それぞれ示しており、以下これら各々に対してＬ／Ｌ環境、Ｎ／Ｎ環境、Ｈ／Ｈ環境の呼称を用いる。
【００７１】
上述した環境変化によって用紙３５もその含水率の変化により抵抗が変化する為、転写バイアスロール２９の体積抵抗も用紙３５と同等な変化を生じるように転写バイアスロールに含まれる導電物質を調整している。このようにすることで各環境での転写バイアスロール２９と用紙３５の相対的な抵抗差を略一定に保ち、前述した用紙外領域への転写バイアス電流の過電流流出を抑制している。
図５には、各環境下において同一の画像形成装置を用いて印字を行った場合について、数種類の印加転写バイアス電圧とその時に流出した転写電流、及び用紙上の画像不具合の有無を確認した結果を示す。この図５から明らかなように、環境によって転写バイアスロール２９及び用紙３５の体積抵抗は変化するので同一の転写バイアス電圧値を印加しても環境毎に流出する転写電流は異なってしまうことがわかる。また、転写性能は転写用電荷量即ち転写電流に依存しており、最適な電流範囲が存在することもわかる。前述のように、過剰の電流が感光体に流入すると転写メモリーが発生し、電流が不足すると転写不良が生じる。但しこの電流量は画像形成装置の用紙送りスピードによって用紙単位面積当りに流入する電荷量も異なってしまうので用紙送りスピードによって図示した最適転写領域は異なることとなる。図５では画像形成装置本体の用紙送りスピードを６０ｍｍ／秒としたときの結果である。
【００７２】
図６には、種々の用紙坪量の用紙に通常環境（Ｎ／Ｎ）で転写バイアス電圧＋１２００Ｖを印加して画像形成を行った時に転写バイアスロール２９より流出した転写電流及び用紙上の画像不具合の有無を確認した結果を示す。この図６より明らかなように同一の転写バイアス電圧では全ての用紙坪量に対しては安定した転写性能は得られないことが解かる。本発明においては、ウレタンゴムにカーボン等の導電性粒子を配合し、Ｎ／Ｎ環境での体積抵抗が１×１０Ｅ８ｃｍΩ程度に調整した転写バイアスロールを使用し、用紙送りスピードは６０ｍｍ／秒とした。
【００７３】
図５、６より明らかなようにあらゆる環境下において、良好な転写性能を得るためには用紙送りスピードに応じて適切な転写電荷量即ち転写電流量が存在する。このため従来の転写バイアス印加用電源には転写中に定電流量を補償する定電流回路が用いられてきた。しかし定電流回路を使用した場合の不具合として高温高湿（Ｈ／Ｈ）環境において用紙抵抗が低下し転写後の用紙搬送ガイドや定着器等の接触或いはニップ部材のアースを通して転写電流が流出してしまい、転写ニップ領域の微小ギャップにおいて絶縁破壊による放電が起こらず転写不良を発生する。また、ＯＨＰ用紙等の高抵抗の記録媒体を使用した時には転写電流が流れにくくなることから転写バイアス電圧が著しく上昇してしまい、結果として用紙外領域の感光体ドラム感光層へ非常に大きなダメージを与えてしまうことがあった。このような定電流回路使用時の不具合を解消するために転写バイアスロールを使用する画像形成装置の転写バイアス用電源は転写電流のモニタ回路を備え、モニタ回路からの情報によって必要な転写電荷量を供給可能な電圧値を決定し、転写中には定電圧の転写バイアス電圧を印加する電流補償型の定電圧回路が用いられるようになってきている。このように構成することで前述したＨ／Ｈ環境下での転写印加電圧低下による転写不良の発生やＯＨＰ用紙印字時の必要以上に高い転写バイアス電圧の印加を防止することが可能となる。
【００７４】
［転写バイアス電圧印加回路及び除電バイアス電圧印加回路の構成］
図７には、転写バイアス電圧印加回路１８０及び除電バイアス電圧印加回路１６０の構成図を示す。この図７に示すように、転写バイアス電圧印加回路１８０には駆動電流制御回路１８４及び出力電圧制御回路１８６が設けられており、これらは転写電圧出力オンオフ回路１８２によって動作が制御される。この転写電圧出力オンオフ回路１８２は制御装置１０１のＣＰＵ１０１Ａからの制御信号によって動作が制御される。転写バイアス電圧は、転写バイアス電圧印加回路１８０において変圧器１８８により変圧された後、転写電圧出力端子１９０から出力される。
【００７５】
また、転写バイアス電圧印加回路１８０には、転写バイアスロール２９から感光体ドラム１９へ出力された転写電流を検知する出力電流検知回路１９２が設けられている。この出力電流検知回路１９２で検知された転写電流の情報はＣＰＵ１０１Ａへ通知され、ＣＰＵ１０１Ａによって適正な転写バイアス電圧が設定され上記駆動電流制御回路１８４及び出力電圧制御回路１８６の制御にフィードバックされる。
【００７６】
一方、除電バイアス電圧印加回路１６０も同様に、駆動電流制御回路１６４及び出力電圧制御回路１６６が設けられており、これらは除電電圧出力オンオフ回路１６２によって動作が制御される。この除電電圧出力オンオフ回路１６２は制御装置１０１のＣＰＵ１０１Ａからの制御信号によって動作が制御される。除電バイアス電圧は、除電バイアス電圧印加回路１６０において変圧器１６８により変圧された後、除電電圧出力端子１７０から出力される。
【００７７】
［第１実施形態の作用］
以下、本第１実施形態の作用を説明する。以下では、用紙３５が感光体ドラム１９から剥離した後、除電針４１と用紙３５とが接近すること及び剥離放電防止のために除電針４１による除電作用を強化することに起因した用紙３５の後端部での帯電電位低下は微小であるとした上で、用紙３５の先端が定着装置４０に接触することで転写中の用紙接地条件が変化することに起因した用紙後端部での帯電電位低下を防止する例を示す。
【００７８】
外部の情報処理装置からプリント処理要求を制御装置１０１が受け取ると、ＣＰＵ１０１Ａによって図９の制御ルーチンが実行開始される。図９のステップ２０２では転写バイアス電圧の設定処理のサブルーチン（図１０参照）を以下のように実行する。図１０のステップ２５２では、感光体ドラム１９を駆動するメインドライブの駆動オン信号を送り感光体ドラム１９を回転させる。次のステップ２５４では電源１０２から帯電ローラー２３に高圧印加オン信号を送りドラム表面を帯電電位ＶＨ  （−４００Ｖ）に均一帯電させる。
【００７９】
そして、均一帯電された感光体ドラム１９表面が転写ニップＪ１に達した後、ステップ２５６で転写バイアスロール２９に＋１０００Ｖのモニタ電圧を印加し、次のステップ２５８では転写バイアスロール２９から流れる電流値（以下、流出電流値Ｉ（ｔ）  と称する）を検知する。
【００８０】
次のステップ２６０では流出電流値Ｉ（ｔ）  が４マイクロアンペア（以下、μＡと略記する）以上であるか否かを判定し、流出電流値Ｉ（ｔ）  が４μＡ以上である場合はステップ２６４へ進み、Ｈ／Ｈ環境であると判断した上で、次のステップ２６６でＨ／Ｈ環境用転写バイアス電圧＋４００Ｖを転写バイアス電圧として設定する。
【００８１】
一方、ステップ２６０で流出電流値Ｉ（ｔ）  が４μＡ未満である場合はステップ２６２へ進み、流出電流値Ｉ（ｔ）  が２μＡ以下であるか否かを判定する。流出電流値Ｉ（ｔ）  が２μＡ以下である場合はステップ２６８へ進み、Ｌ／Ｌ環境であると判断した上で、次のステップ２７０でＬ／Ｌ環境用転写バイアス電圧＋２４００Ｖを転写バイアス電圧として設定する。
【００８２】
一方、ステップ２６２で否定判定された場合は、流出電流値Ｉ（ｔ）  が２μＡより大きく４μＡ未満であると判断することができるので、ステップ２７２へ進み、Ｎ／Ｎ環境であると判断した上で、次のステップ２７４でＮ／Ｎ環境用転写バイアス電圧＋１２００Ｖを転写バイアス電圧として設定する。
【００８３】
以上のように、流出電流値Ｉ（ｔ）  の大きさに基づいて環境を判断し、判断した環境に応じて適切な転写バイアス電圧を設定して図９のメインルーチンへリターンする。
【００８４】
一方、前述の環境モニタ工程終了後、均一帯電された感光体ドラム１９表面がレーザーの書き込み位置２２に達した後、ＣＰＵ１０１から画像情報による図示していない半導体レーザーの駆動信号が送られ、感光体ドラム１９上に潜像が形成される。次いでこの感光体ドラム１９上の潜像部分は現像ロール２６によってトナーによる可視像への現像される。このトナー像が転写バイアスローラ２９と感光体ドラム１９との転接部へ搬送されるのに同期するように記録用紙搬送路３２に沿って記録用紙が搬送される。
【００８５】
図９の次のステップ２０４では用紙先端が転写ニップＪ１の手前に到達したか否かを透過型光学センサ１０３からの検出信号に基づいて判定する。用紙３５の先端が転写ニップＪ１の手前に到達すると、ステップ２０６へ進み、転写バイアス電圧の印加を開始する。
【００８６】
次のステップ２１２では、用紙３５の先端が定着ニップＪ２に到達したか否かを透過型光学センサ１０５からの検出信号に基づいて判定する。用紙３５の先端が定着ニップＪ２に到達すると、ステップ２１４へ進み、電圧上昇制御を開始する。具体的には、それまでの用紙領域に印加していた＋１２００Ｖから、用紙搬送距離１ｍｍ当たり＋６０Ｖの増加率で転写バイアス電圧値を上昇させる。＋６０Ｖ／ｍｍの増加率は＋１２００Ｖに対し５％として設定されている。なお、用紙送りスピードが６０ｍｍ／秒であることから＋３．６ｋＶ／秒の増加率で転写バイアス電圧が上昇することになる。
【００８７】
次のステップ２１６では流出電流値Ｉ（ｔ）  が最適転写電流値の上限値（図５における４．０μＡ）に到達したか否かを監視し、流出電流値Ｉ（ｔ）  が最適転写電流値の上限値に到達すると、ステップ２１８へ進み、電圧上昇制御を止め、流出電流値Ｉ（ｔ）  が最適転写電流値の上限値であるときの転写バイアス電圧（上限転写バイアス電圧）の印加を維持するよう切り替える。そして、次のステップ２２０で、透過型光学センサ１０４からの検出信号により用紙３５最後端が転写ニップＪ１を通過したと判定するまで、上限転写バイアス電圧の印加を継続する。
【００８８】
以上の第１実施形態によれば、用紙３５の先端がヒートロール４２に接触した時点を境に用紙３５の帯電電荷が漏れやすい状態に変化しても、当該時点から転写バイアス電圧を増加させるよう制御するので、用紙３５の帯電電位を用紙先端から後端まで均一安定化することができる。これにより、前述したフリンジ汚れ、エクスプロージョン、静電オフセット及び高温高湿時転写不良を防止することができ、安定した画像品質性能を発揮することができる。
【００８９】
［第２実施形態］
以下、本発明に係る第２実施形態を説明する。この第２実施形態は請求項２、３、４に記載の発明に対応し、用紙３５が感光体ドラム１９から剥離した後、除電針４１と用紙３５とが接近すること及び剥離放電防止のために除電針４１による除電作用を強化することに起因した用紙３５の後端部での帯電電位低下に対処するべく、用紙３５の後端部で転写バイアス電圧を増加制御する例を示す。また、両面印字において第一面と第二面とで異なる除電バイアス電圧に対応して異なった上限値まで転写バイアス電圧を増加させる例を示す。
【００９０】
本第２実施形態におけるレーザビームプリンタ１１には、図１３に示すように、転写ニップＪ１から距離Ｌだけ用紙搬送方向上流側に透過型光学センサ１０６が設置されている。制御装置１０１は、この透過型光学センサ１０６によって用紙３５の後端が転写ニップＪ１から距離Ｌだけ上流側の位置を通過したことを検出することにより、用紙３５における後端から転写ニップＪ１と除電針４１との距離Ｌだけ離れた位置（矢印Ａ部）が転写ニップＪ１に到達したことを検出し、該検出時点から転写バイアス電圧を増加させるよう制御する。
【００９１】
また、制御装置１０１は、用紙３５の後端が感光体ドラム１９から剥離したことを透過型光学センサ１０４によって検出し、該検出時点で剥離放電防止のために除電針４１への除電バイアス電圧値を高い電圧値に切り替える。本第２実施形態では、除電バイアス電圧値が高い電圧値に切り替えられることで用紙３５の後端付近のみ帯電電位が低下することを防止するべく、用紙３５の後端付近の転写時には前記帯電電位の低下を補える程度の転写バイアス電圧が印加されるように、転写バイアス電圧の増加制御に係る電圧増加率又は上限値を設定している。即ち、除電バイアス電圧値の切り替えに伴って、転写バイアス電圧を高い電圧値に切り替えても良いが、転写バイアス電圧の急激な変化による転写電流の感光体ドラム１９への流入等の不具合を回避している。
【００９２】
以下、本第２実施形態の作用を、図１１、１２を用いて説明する。なお、図１１、１２に示す制御ルーチンでは、前述した図９、１０の制御ルーチンと同じ処理にはステップ番号の末尾に「Ａ」を付している。
【００９３】
外部の情報処理装置からプリント処理要求を制御装置１０１が受け取ると、ＣＰＵ１０１によって図１１の制御ルーチンが実行開始される。図１１のステップ２０３では各種バイアス電圧の設定処理のサブルーチン（図１２参照）を以下のように実行する。図１２のステップ２５２Ａ〜２５８Ａでは、第１実施形態での図１０のステップ２５２〜２５８と同様に、感光体ドラム１９を回転させドラム表面を帯電電位ＶＨ  （−４００Ｖ）に均一帯電させた状態で、転写バイアスロール２９に＋１０００Ｖのモニタ電圧を印加し、転写バイアスロール２９からの流出電流値Ｉ（ｔ）  を検知する。
【００９４】
次のステップ２６０Ａ、２６２Ａでの流出電流値Ｉ（ｔ）  の判定によって、流出電流値Ｉ（ｔ）  が４μＡ以上の場合、流出電流値Ｉ（ｔ）  が２μＡ以下の場合、及び流出電流値Ｉ（ｔ）  が２μＡより大きく４μＡ未満である場合の計３通りに分類される。
【００９５】
ここで、流出電流値Ｉ（ｔ）  が２μＡより大きく４μＡ未満である場合（ステップ２６０Ａ、２６２Ａで否定判定された場合）は、ステップ２７２Ａへ進み、Ｎ／Ｎ環境であると判断し、次のステップ２７３では例えば次のようにしてＮ／Ｎ環境用転写バイアス電圧Ｖｔ１、Ｖｔ２を設定する。
【００９６】
例えば、Ｎ／Ｎ環境下においては、転写バイアスロール２９への＋１０００Ｖのモニタ電圧印加により得られる転写電流値は図５のグラフより２．５μＡであり、ＣＰＵ１０１は印加電圧値（Ｖｍ＝＋１０００Ｖ）と流出電流値（Ｉｍ＝２．５μＡ）をあらかじめプログラムされた計算式に代入し転写工程時に印加するバイアス電圧値を決定する。本発明においては図５から転写中に約３．０μＡの転写電流を得るため、比例式（Ｖ＝１０００×３／２．５＝１２００Ｖ）から得られた結果によりレーザビームプリンタ１１の動作環境を常温常湿環境と判断、転写工程時の第一面およびその第二面へ転写バイアスロール２９へ印加する転写印加電圧値Ｖｔ１＝＋１２００Ｖ、Ｖｔ２＝＋１８００Ｖを決定する。ここで第二面転写時の転写バイアス電圧値は用紙３５が第一面の定着工程を経て高抵抗化していることを考慮して第一面転写バイアス電圧値の１．５倍としている。
【００９７】
図１２において次のステップ２７５では、上記ステップ２７３で得られた結果に基づいて、第一面転写時に用紙３５が除電針４１の位置へ達してから用紙後端が転写ニップＪ１を抜けるまでの間、用紙３５の除電に用いる除電針４１への印加バイアス電圧値Ｖｄ１＝−１００Ｖ、及び用紙後端が転写ニップＪ１を通過直後に感光体ドラム１９の転写材外部領域の履歴除去用に除電針４１へ印加するバイアス電圧値Ｖｄ２＝−３０００Ｖと第二面転写工程時に同様の理由で除電針４１へ印加する第二面用紙除電用バイアス電圧値Ｖｄ３＝−１０００Ｖ、第二面転写時の転写材外部領域除電用バイアス電圧値Ｖｄ４＝−３０００Ｖを設定する。
【００９８】
以上、Ｎ／Ｎ環境用の各種バイアス電圧の設定例を示したが、ステップ２６０Ａ、２６２Ａでの判定により、流出電流値Ｉ（ｔ）  が４μＡ以上の場合や流出電流値Ｉ（ｔ）  が２μＡ以下の場合も、上記と同様にステップ２６５、２６９において転写印加電圧値Ｖｔ１、Ｖｔ２を設定し、ステップ２６７、２７１において除電用バイアス電圧値Ｖｄ１、Ｖｄ３、及び履歴除去用バイアス電圧値Ｖｄ２、Ｖｄ４を設定する。
【００９９】
以上のように、流出電流値Ｉ（ｔ）  の大きさに基づいて環境を判断し、判断した環境に応じて適切な転写バイアス電圧を設定して図１１のメインルーチンへリターンする。
【０１００】
一方、前述の環境モニタ工程終了後、均一帯電された感光体ドラム１９表面がレーザーの書き込み位置２２に達した後、ＣＰＵ１０１から画像情報による図示していない半導体レーザーの駆動信号が送られ、感光体ドラム１９上に潜像が形成される。次いでこの感光体ドラム１９上の潜像部分は現像ロール２６によってトナーによる可視像への現像される。このトナー像が転写バイアスローラ２９と感光体ドラム１９との転接部へ搬送されるのに同期するように記録用紙搬送路３２に沿って記録用紙が搬送される。
【０１０１】
図１１のメインルーチンでは、用紙先端が転写ニップＪ１の手前に到達した時点で転写バイアス電圧の印加を開始し（ステップ２０６Ａ）、次のステップ２０８で用紙先端が除電位置に到達したか否かを透過型光学センサ１０４からの検出信号に基づいて判定する。用紙先端が除電位置に到達すると、ステップ２１０で除電針４１への除電用バイアス電圧値Ｖｄ１の印加を開始する。
【０１０２】
次のステップ２１３では、転写ニップＪ１と除電針４１との距離Ｌだけ後端から離れた位置が転写ニップＪ１に到達したか否かを透過型光学センサ１０６からの検出信号に基づいて判定する。距離Ｌだけ後端から離れた位置が転写ニップＪ１に到達すると、ステップ２１４Ａへ進み、電圧上昇制御を開始する。
【０１０３】
例えば、本実施形態の画像形成装置１１では上記距離Ｌが２０ｍｍであるため、用紙３５の後端から２０ｍｍ先端側の位置が転写ニップＪ１に突入するタイミングで転写バイアス電圧Ｖｔ１（＋１２００Ｖ）の増加制御を１ｍｍ送り当り４％即ち、＋４８Ｖ／ｍｍの増加率で増加させる。但し、初期の転写バイアス電圧Ｖｔ１の１．３倍（＋１５６０Ｖ）を上限とする。
【０１０４】
そして、次のステップ２１６Ａで流出電流値Ｉ（ｔ）  が最適転写電流値の上限値（図５における４．０μＡ）に到達したか否かを監視し、流出電流値Ｉ（ｔ）  が最適転写電流値の上限値に到達すると、電圧上昇制御を止め、流出電流値Ｉ（ｔ）  が最適転写電流値の上限値であるときの転写バイアス電圧（上限転写バイアス電圧）の印加を維持するよう切り替え（ステップ２１８Ａ）、以後、該上限転写バイアス電圧値のまま用紙３５の最後端が転写バイアスロール２９のニップを通過するまで（ステップ２２０Ａで肯定判定されるまで）印加するように制御する。
【０１０５】
用紙３５の最後端が転写バイアスロール２９のニップを通過すると、ステップ２２２へ進み、除電用バイアス電圧値Ｖｄ１を履歴除去用バイアス電圧値Ｖｄ２（−３０００Ｖ）に切り替えられて近傍を通過する感光体１９表面のプラス帯電履歴除去を行う。
【０１０６】
以上のようにして用紙３５の第一面に対する転写を終了する。その後トナー像を担持する記録用紙は感光体ドラム１９から分離されて定着装置４０の部位に搬送、定着される。一方、感光体ドラム１９表面に転写されずに残った残留トナーはクリーニング装置によって除去され感光体ドラム１９表面は次の画像形成工程に入り得る状態になる。
【０１０７】
第一面の画像形成を終えた後、ステップ２２６へ進み、転写バイアス電圧をＶｔ１からＶｔ２へ、除電用バイアス電圧値をＶｄ１からＶｄ３へ、履歴除去用バイアス電圧値をＶｄ２からＶｄ４へ、それぞれ切り替える。一方、用紙搬送手段により用紙３５は第二面の画像形成工程に入るべく再度、記録用紙搬送経路５１を通り、搬送経路３２に沿って搬送され前述と透過型光学センサにより記録用紙の先端／後端位置を検知して第二面の画像転写工程に移行する。図１１においてステップ２０４Ａへ戻り、用紙３５の第二面に対して上記ステップ２０４Ａ〜２２２の処理を順に実行する。
【０１０８】
このときにもあらかじめ決められた第二面用の転写バイアス電圧Ｖｔ２＝＋１８００Ｖ、用紙除電用バイアス電圧Ｖｄ３＝−１０００Ｖ、感光体ドラム１９の用紙外領域のプラス帯電履歴除去用バイアス電圧値Ｖｄ４＝−３０００Ｖが、第一面転写工程時と同じタイミングで印加され、第二面の用紙３５へのトナー像の転写、用紙後端部転写バイアス電圧の上昇、用紙３５の除電、及び感光体ドラム１９表面の履歴除去を行う。この場合の用紙後端部転写バイアス電圧の増加分は、それ以前の転写バイアス電圧Ｖｔ２が＋１８００Ｖであるため第一面と同様に増加率４％として＋７２Ｖ／ｍｍで増加制御する。但し、初期の転写バイアス電圧Ｖｔ２の１．３倍（＋２３４０Ｖ）を上限とする。
【０１０９】
この転写バイアス電圧の増加率／上限電圧は、温度湿度環境によってまた第一面、第二面の転写時等の条件によって異なり、用紙帯電の差が生じにくいＨ／Ｈ環境では増加量が２％程度で１．１倍の電圧まで上昇させるものであり、逆に用紙が高帯電化しやすいＬ／Ｌ環境の第二面印字においては１ｍｍ当りの増加率を５％として上限電圧を１．４倍まで上昇させる。
【０１１０】
このような条件別の制御は、前述の転写バイアスロール２９へモニタ電圧を印加して電流を検知するモニタ工程で得られるモニタ値に応じてＣＰＵ１０１において、あらかじめプログラムされている計算式で演算され、Ｖｔ１、Ｖｔ２、Ｖｄ１、Ｖｄ２、Ｖｄ３、Ｖｄ４及び用紙後端部の増加率等の各々の印加バイアス電圧値を決定し、ＣＰＵ１０１にプログラムされている前述したタイミングで印加することにより画像形成を行うものである。
【０１１１】
したがってレーザビームプリンタ１１の動作環境によりＶｔ１、Ｖｔ２、Ｖｄ１、Ｖｄ２、Ｖｄ３、Ｖｄ４の各々の印加バイアス電圧値は異なり、常に最適値へと変更されるものである。なお、用紙３５が転写ニップＪ１にあり、用紙３５への転写工程中の転写バイアス電圧値と転写電流値を検知して得られる用紙３５を含む転写実効電流値をモニタして、ＣＰＵ１０１で再度計算することにより、転写ニップＪ１から除電針４１に到達した用紙３５の除電用バイアス電圧値と後端部増加率、上限転写バイアス電圧を用紙３５の種類別に変化させることも可能である。
【０１１２】
そして、用紙３５の両面に対する転写が完了すると、図１１ではステップ２２４で肯定判定され、処理を終了する。
【０１１３】
以上説明した第２実施形態では、転写ニップＪ１と除電針４１との距離Ｌだけ後端から離れた位置が転写ニップＪ１に到達した時点から用紙の搬送距離に応じて徐々に転写バイアス電圧を増加させるので、用紙３５の後端付近で除電針４１による除電作用が強くなることに起因した用紙３５の後端付近での帯電電位の低下並びに用紙３５とトナー像との吸着力の低下を防止することができる。即ち、用紙３５の帯電電位を用紙先端から後端まで均一にすることができ、搬送時のリークによる画像乱れや静電オフセット等が無くなり、形成される画像の画質を良好に保つことができる。
【０１１４】
これに伴い、定着装置４０にクリーニング用の部材や静電オフセット防止の為の回路等を設ける必要が無くなり、電源追加も不要であるので、装置構成を簡素化し装置の小型化、コストダウンを図ることができる。
【０１１５】
また、用紙３５の帯電電位が均一安定化されることにより、転写／除電後の用紙３５が搬送ガイド７１、７２に吸着した安定な姿勢で定着装置４０へ搬送されるので、ジャムの発生を防止することができる。
【０１１６】
なお、上記第２実施形態では両面印字における第一面への転写時、第二面への転写時の両方で転写バイアス電圧を増加させる制御を行う例を示したが、第二面への転写時にのみ転写バイアス電圧を増加させる制御を行っても良い。即ち、第二面への転写時は、第一面への転写時に比べて、用紙の抵抗値が高く、より高い転写バイアス電圧を必要とするため、用紙と除電針との接近による過度な除電作用等でてきめんに用紙とトナー像との吸着力低下につながる。このような第二面への転写時に転写バイアス電圧を増加させる制御を行うと非常に有効である。
【０１１７】
また、転写ニップＪ１と除電針４１との距離Ｌだけ後端から離れた位置が転写ニップＪ１に到達した時点から転写バイアス電圧を増加させたが、当該時点よりも前の時点から転写バイアス電圧を増加開始しても良い。
【０１１８】
また、用紙３５への転写工程中の転写バイアス電圧値と転写電流値を検知して用紙３５の抵抗値をＣＰＵ１０１で計算して用紙３５の種類を判別し、該用紙３５の種類別に除電用バイアス電圧値や転写バイアス電圧の増加率、上限値を変化させても良い。
【０１１９】
また、転写バイアスロール２９の電圧／電流情報から転写バイアス電圧及び除電バイアス電圧制御を変更したが、例えば用紙搬送ロールを転写バイアスロール２９と同様な導電性部材で構成し、用紙搬送中に用紙搬送ロールに電圧を印加し、その出力電流をモニタすることで使用環境や使用用紙の条件を判別し、該条件に応じて同様に制御しても良い。
【０１２０】
また、図６に示した用紙坪量に適した転写バイアス電圧を印加可能とするために、用紙先端が転写ニップＪ１に突入した時点に転写電流のモニタを行い、用紙坪量の情報を得て該用紙坪量に応じて転写バイアス電圧を調整しても良い。
【０１２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、記録媒体の全面についてトナーを結着させている帯電を均一化させているので、トナー像と記録媒体との吸着力を均一安定化させることができる。これにより、前述したフリンジ汚れ、エクスプロージョン、静電オフセット及び高温高湿時転写不良を防止することができ、安定した画像品質性能を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】第１実施形態における画像形成装置の要部の構成図である。
【図３】転写バイアスロールの体積抵抗値の測定に係る構成を示す図である。
【図４】転写バイアスロールの体積抵抗値の環境に応じた変化を示すグラフである。
【図５】転写バイアスロールの環境別転写電流特性を示すグラフである。
【図６】転写バイアスロールの用紙  量別転写電流特性を示すグラフである。
【図７】転写電圧印加回路及び除電針バイアス電圧印加回路の回路構成図である。
【図８】転写バイアスロールにおける転写バイアス電圧増加率−増加転写電流の特性を示すグラフである。
【図９】第１実施形態におけるメインルーチンを示す流れ図である。
【図１０】転写バイアス電圧の設定処理のサブルーチンを示す流れ図である。
【図１１】第２実施形態におけるメインルーチンを示す流れ図である。
【図１２】各種バイアス電圧の設定処理のサブルーチンを示す流れ図である。
【図１３】第２実施形態における画像形成装置の要部の構成図である。
【符号の説明】
１１    レーザビームプリンタ（画像形成装置）
１３    半導体レーザ走査装置
１９    感光体ドラム（像担持体）
２３    帯電ロール
２５    現像装置（現像手段）
２９    転写バイアスロール
３５    用紙（記録媒体）
４０    定着装置（定着手段）
４１    除電針（除電手段）
１０１  制御装置
Ｊ１    転写ニップ
【図１】
0003605961.tif 000002
【図２】
0003605961.tif 000003
【図３】
0003605961.tif 000004
【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】
0003605961.tif 000009
【図９】
0003605961.tif 000010
【図１０】
0003605961.tif 000011
【図１１】
0003605961.tif 000012
【図１２】
0003605961.tif 000013
【図１３】
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