(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体と転写部を形成し、搬送される転写材に前記転写部で前記像担持体からトナー像を転写する転写部材と、前記転写部よりも転写材搬送方向下流側に配置されており、転写材を前記像担持体から分離するための除電部材と、を有する画像形成装置において、
前記転写部材に印加する転写バイアスの制御を定電圧制御と定電流制御に切り替えることが可能であり、前記除電部材へ印加する除電バイアスを大きくする際、前記転写部材に印加する転写バイアスの制御は前記定電圧制御であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記転写部材に印加する転写バイアスの制御は、初め前記定電流制御であり、前記除電部材への前記除電バイアスの印加のタイミングに連動して、前記定電流制御から前記定電圧制御に変更す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３】
前記定電圧制御を実行する時の前記転写バイアスの電圧設定値を、前記転写部での転写材の有無により変更することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記定電圧制御を実行する時の前記転写バイアスの電圧設定値を、前記定電流制御を実行した時の前記転写部材に印加した電圧の平均電圧によって算出することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記像担持体はトナー像が形成される一つの感光体からトナー像が転写される中間転写体であり、前記中間転写体に順次重ねて転写された複数色のトナー像を前記転写材部材により転写材に転写することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記像担持体はトナー像が形成される複数の感光体からトナー像が転写される中間転写体であり、前記複数の感光体から前記中間転写体に順次重ねて転写された複数色のトナー像を前記転写部材により転写材に転写することを特徴とする請求項１〜４のいずれかの１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記像担持体は、トナー像が形成される感光体であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体と転写部を形成し、搬送される転写材に前記転写部で前記像担持体からトナー像を転写する転写部材と、前記転写部よりも転写材搬送方向下流側に配置されており、転写材を前記像担持体から分離するための除電部材と、を有する画像形成装置において、
前記除電部材に流れる電流量を検出する検出手段を有し、前記転写バイアスを初め第１の目標電流値で定電流制御し、前記除電部材への除電バイアスの印加のタイミングに連動して、前記第１の目標電流値から前記検出手段により検出された電流量に基づいて制御される第２の目標電流値に変更して定電流制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記第２の目標電流値を、前記検出手段により検出された電流量に前記第１の目標電流値を加えた値にすることを特徴とする請求項８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、像担持体上に形成した一色または複数色のトナー像を直接転写材に転写し、もしくは第二の像担持体である中間転写体を介して転写材に転写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、電子写真方式のカラー画像形成装置において、像担持体として感光ドラムの他に中間転写体を備えたものが知られている。この装置は、第一の像担持体である感光ドラム上に形成したトナー像を、第二の像担持体である中間転写体上に一旦転写する一次転写工程を繰り返し、中間転写体上に複数色のトナー像を重ねた後、その複数色のトナー像を紙などの転写材上に一括して二次転写するものである。
【０００３】
図１０に従来の中間転写体を使用したカラー画像形成装置の一例を示す。
【０００４】
本カラー画像形成装置は、矢印Ｒ１方向に回転自在に支持された感光ドラム１０１を備え、感光ドラム１０１の周囲には、ブラック（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の現像剤（トナー）がそれぞれ収納された４個の現像器１０５、１０６、１０７および１０８が配置されている。これらの現像器１０５〜１０８は、図示しない接離手段によって感光ドラム１０１に当接され、感光ドラム１０１上の静電潜像の現像に供される。
【０００５】
感光ドラム１０１は、帯電器１０２によって表面を一様に帯電され、レーザ露光系１０３等によるレーザ光１０４によって露光走査され、感光ドラム１０１の表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器１０５等により選択的に現像され、トナー像として可視化される。感光ドラム１０１上に得られたトナー像は、感光ドラム１０１と中間転写ベルト１０９とが当接した一次転写部において、一次転写ローラ１１０により中間転写ドラム１０９上に順次転写される。
【０００６】
上記の静電潜像の形成、現像、一次転写をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色について行い、中間転写ベルト１０９上に４色のトナー像を重ねたカラー画像が形成される。ついでカラー画像は、二次転写ローラ１１１と中間転写ベルト１０９とによって挟持して搬送される転写材Ｐ上に、二次転写ローラ１１１により一括して転写される。
【０００７】
以下に一次転写および二次転写についてさらに説明する。
【０００８】
感光ドラム１０１が、たとえば負の帯電性を有するＯＰＣ（有機光半導体）感光体である場合、現像器１０５〜１０８は、感光ドラム１０１上に形成された潜像の現像に負極性のトナーを使用する。その感光ドラム１０１上のトナー像は、一次転写部で中間転写ベルト１０９上に、一次転写ローラ１１０に一次転写バイアス電源１２０から正極性の転写バイアスを印加することにより転写される。
【０００９】
中間転写ベルト１０９は、体積抵抗値１０9〜１０16Ωｃｍ程度で、厚さ１００〜２００μｍのＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ナイロン、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリカーボネート、ポリイミド等の樹脂フィルムを無端状に形成したものが用いられ、二次転写対向１１２、駆動ローラ１１５およびテンションローラ１１６に掛け渡して設置される。
【００１０】
中間転写ベルト１０９上に転写されたトナー像は、中間転写ベルト１０９の回転にともなって二次転写部へ運ばれる。二次転写手段は、二次転写ローラ１１１、二次転写対向ローラ１１２およびバイアス電源１２１で構成される。二次転写部では、二次転写対向ローラ１１２と二次転写ローラ１１１とで中間転写ベルト１０９を挟み、二次転写ニップＮ２を形成している。二次転写ニップＮ２では、転写材Ｐが送られると同時に、二次転写ローラ１１１にバイアス電源１２１から正極性の二次転写バイアスが印加されることで、転写材Ｐ上にトナー像が転写される。
【００１１】
このときの二次転写バイアスは、定電流制御が実施されている。定電流制御を実施する理由は、中間転写ベルト１０９や二次転写ローラ１１１の回転周方向の抵抗ムラにより二次転写性が変動し、濃度や色味が変動することを防止するためである。特にカラー画像形成装置では、写真画やグラフィクスなどベタ画像に近い画像が出力されることが多いので、このような濃度、色味の変動防止がより重視される。
【００１２】
二次転写バイアス電源１２１は、ＣＰＵ１２２から出力された所望の転写出力電圧に対応したパルス幅のＰＷＭ信号により、パルス幅に対応した転写電圧出力を行うことができ、電源回路内に出力電流を検出可能な回路を持つ。このバイアス電源により定電流制御を行う際には、ＣＰＵ１２２からのＰＷＭ信号のパルス幅を徐々に上げていき、検出された信号が所望の電流値になるまで続行し、電流値変化にともなって電圧（パルス幅）を追従させて定電流制御を行う。この回路を使用すると、定電流・電圧の両方の制御を実施することが可能になる。
【００１３】
その後、二次転写ニップＮ２を通過した転写材Ｐは、中間転写ベルト１０９から分離され、図示しない定着装置に搬送される。定着装置に到達した転写材Ｐは、表面に転写されたトナー像が定着装置の熱と圧力の作用によって溶融・固着された後に、画像形成装置の機外へ排出される。
【００１４】
一方、一次転写が終了した感光ドラム１０１は、表面に残った一次転写残りトナーがクリーナ１１９によって除去、回収され、次の画像形成に供される。また二次転写工程が終了した中間転写ベルト１０９は、表面に残った二次転写残りトナーが中間転写ベルトクリーナ１１３によって除去された後、除電帯電器１１４によって帯電電荷が除電され、引き続き次の一次転写工程に供される。
【００１５】
画像形成速度（プロセススピード）が１００ｍｍ／秒以上の高速機では、転写材を中間転写ベルト１０９から分離させるために、分離除電器、通常、除電針（図示せず））を二次転写分離位置に配置し、二次転写バイアスと逆極性のバイアスを印加している。Ａ４・レターサイズの紙を横送りで通紙するＡ３対応機でも同様にしているが、それは、紙の漉き目が紙搬送方向に対して横（交差する方向）になるため、紙搬送方向に対する紙のコシが弱くなること、および定着後の紙がカールしやすくなることで、分離性が悪化するからである。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の画像形成装置においては以下のような問題点が発生した。
【００１７】
二次転写後の転写材を中間転写ベルトから分離する際、分離除電器である除電針にバイアスを印加すると、二次転写バイアスが除電針にリークするため、二次転写の定電流制御が正常に動作できなくなってしまう現象が発生した。二次転写電流制御が正常に行われないと、画像の白抜けや飛び散り、濃度ムラや色ムラなどの画像不良を発生させる。
【００１８】
上記の除電針へのバイアス印加により二次転写電流制御が誤制御される現象を、図１１を用いて以下に説明する。図１１は、普通紙フルカラープリント時の転写材の先端部における二次転写バイアスの電流、電圧の変化と、除電針バイアス（除電バイアス）の印加タイミングを示している。
【００１９】
まず、二次転写部に転写材が到達する前に、二次転写バイアスを立ち上げて定電流制御を開始する（図のａの部分）。定電流制御が実施された後、二次転写分離帯電器である除電針にバイアスＪ１を印加する（図のｂ）。除電針にバイアスを印加すると、二次転写バイアスが除電針にリークして二次転写電流が増加する（図のｃ）。
【００２０】
二次転写電流が増加すると、ＣＰＵは二次転写電流が目標電流量よりも過剰に流れていると判断し、電流量を制限する方向にＰＷＭのパルス幅調整を実施し、二次転写出力電圧を徐々に下げていく（図のｄ）。
【００２１】
その後、転写材が二次転写部に到達すると、転写材のもつ抵抗成分により、二次転写電流が一気に減少する（図のｅ）。
【００２２】
そこで、ＣＰＵは減少した二次転写電流を目標電流値に到達するまで再度パルス幅を調整する（図のｆ）。二次転写電流が目標の電流値に到達した後、今度は除電針バイアスを通紙中のバイアス値Ｊ２に切り替え（図のｇ）、その後、紙後端で除電針バイアスをＪ３に切り替えるまで継続して制御し続ける。ここで除電針バイアスをＪ２に切り替えるのは、転写材先端部を分離するための除電針バイアスを通紙中も印加し続けると、バイアス値が高すぎるため、二次転写抜け、画像飛び散りなどの不具合を生じてしまうためである。
【００２３】
除電針バイアスが通紙中のバイアス値に切り替わる（より低いバイアスに切り替わる）と、それまで除電針に流れ込んでいた二次転写バイアスがなくなる。このため、ＣＰＵではそれまでの二次転写電流が減少したと判断する（図のｈ）。
【００２４】
従って、ＣＰＵはこの電流変化に追随させるため、さらにＰＷＭパルス幅の調整を行い、目標の電流値に到達するように制御を行う（図のｉ）。
【００２５】
最終的に以上のような制御を行うと、ＣＰＵ内のＰＷＭ出力部と電流検出部間のフィードバック系のデレイによっては、二次転写バイアスの発振を生じてしまう。従って、出力された画像は、濃度ムラや色味ムラのある画像となってしまう。
【００２６】
本装置において、転写材先端に印加する除電針バイアスが二次転写バイアスに大きく影響する要因として、以下の点があげられる。
【００２７】
本装置では、第二の像担持体として中間転写ベルトを使用しているため、感光体表面からトナー画像を直接転写材に転写し、転写材を分離する場合に比べ、転写材の分離性が悪化している。
【００２８】
この転写材の分離性悪化の原因は、感光体から中間転写体へトナー像を転写する一次転写工程があるため、中間転写体上のトナーによる地カブリ量が、感光体上のそれに比べて少なくなっているからである。このトナーの地カブリは、中間転写体表面と転写材の密着度を大きく左右し、地カブリが少ないと、中間転写体と転写材の密着度が上がって付着力が高まるため、分離不良が生じ易くなる。
【００２９】
図１２に、感光体、中間転写体上のカブリ量の差について本発明者らが実験した結果を示し、図１３に、カブリ量と分離性の関係を示した。図１３では、図中の斜線で示した領域が分離可能な領域である。ここでは、分離性を示す指標として除電針バイアス値を用いてあり、分離が可能になる除電針バイアス値が大きいほど分離性が悪化することを示している。なお、カブリ量は、東京電色（株）製のＤＥＮＳＩＴＯＭＥＴＥＲ  ＴＣ−６ＤＳを使用して測定を行った。
【００３０】
まず、図１２から、感光体上のカブリ量より中間転写体上のカブリ量の方が明らかに少なくなっていることがわかる。つぎに、図１３からは、カブリ量が少ないほど分離性が悪い（除電針に高いバイアスを印加しないと分離しない）ことがわかる。
【００３１】
さらに両面プリント時には、転写材のカールや含水率の低下による体積抵抗の上昇により、中間転写体への静電的な吸着力も増大し、転写材の分離はより困難となる。
【００３２】
また、感光体から転写材を分離する際、中間転写体を使用した場合と同様に、除電針に高いバイアスを印加すると、小サイズ紙のプリント時に、非通紙領域において除電針から感光体へ直接放電を生じるため、感光体にプラスメモリを生じさせてしまう。このため、直後のプリント時には、前回プリント時の非通紙領域だった部分で帯電不良を生じ、画像不良を発生させてしまうという不具合を生じる。
【００３３】
従って、感光体から転写材を分離する場合には、確実に転写材を分離できるだけの除電針バイアスを印加することは難しくなる。
【００３４】
本装置の場合、このような転写材の分離不良が発生すると、転写材が中間転写ベルトのクリーナ等に突入し、中間転写ベルトクリーナや中間転写ベルトを破損するだけでなく、感光体や給紙搬送系など他のシステムも破損する可能性があり、最悪の場合には装置本体が回復不能な状態に陥ってしまうことも予想される。
【００３５】
以上のような状況から、中間転写体からの転写材の分離は、感光ドラムからの転写材の分離の場合に比べ、一段と高い除電針バイアスを印加しなければ困難になる。しかしながら、高い除電針バイアスを印加すると、前述した二次転写バイアスへの影響が生じてしまう。
【００３６】
このため、除電部材にバイアスを印加することで二次転写分離不良を防止すると同時に、二次転写性を安定化し、画像不良を発生させない二次転写、分離の制御方法が待ち望まれていた。
【００３７】
同様な問題は、像担持体としての感光ドラムと転写回転体としての転写ローラとにより挟持搬送される転写材に、感光ドラム上の黒トナー像を転写する場合にも発生することがあり、同様に、除電部材にバイアスを印加することで転写分離不良を防止すると同時に、転写性を安定化し、画像不良を発生させない転写、分離の制御方法が待ち望まれていた。
【００３８】
従って、本発明の目的は、除電部材にバイアスを印加することで二次転写分離不良を防止すると同時に、二次転写性を安定化し、画像不良を発生させることがない単色または複数色の画像形成装置を提供することである。
【００３９】
本発明の他の目的は、除電部材にバイアスを印加することで転写分離不良を防止すると同時に、転写性を安定化し、画像不良を発生させることがない単色の画像形成装置を提供することである。
【００４０】
【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、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体と転写部を形成し、搬送される転写材に前記転写部で前記像担持体からトナー像を転写する転写部材と、前記転写部よりも転写材搬送方向下流側に配置されており、転写材を前記像担持体から分離するための除電部材と、を有する画像形成装置において、
前記転写部材に印加する転写バイアスの制御を定電圧制御と定電流制御に切り替えることが可能であり、前記除電部材へ印加する除電バイアスを大きくする際、前記転写部材に印加する転写バイアスの制御は前記定電圧制御であることを特徴とする画像形成装置である。
【００４１】
本発明によれば、前記転写部材に印加する転写バイアスの制御は、初め前記定電流制御であり、前記除電部材への前記除電バイアスの印加のタイミングに連動して、前記定電流制御から前記定電圧制御に変更する。前記定電圧制御を実行する時の前記転写バイアスの電圧設定値を、前記転写部での転写材の有無により変更する。前記定電圧制御を実行する時の前記転写バイアスの電圧設定値を、前記定電流制御を実行した時の前記転写部材に印加した電圧の平均電圧によって算出する。前記像担持体はトナー像が形成される一つの感光体からトナー像が転写される中間転写体であり、前記中間転写体に順次重ねて転写された複数色のトナー像を前記転写材部材により転写材に転写する。前記像担持体はトナー像が形成される複数の感光体からトナー像が転写される中間転写体であり、前記複数の感光体から前記中間転写体に順次重ねて転写された複数色のトナー像を前記転写部材により転写材に転写する。前記像担持体は、トナー像が形成される感光体である。
【００４２】
また本発明は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体と転写部を形成し、搬送される転写材に前記転写部で前記像担持体からトナー像を転写する転写部材と、前記転写部よりも転写材搬送方向下流側に配置されており、転写材を前記像担持体から分離するための除電部材と、を有する画像形成装置において、
前記除電部材に流れる電流量を検出する検出手段を有し、前記転写バイアスを初め第１の目標電流値で定電流制御し、前記除電部材への除電バイアスの印加のタイミングに連動して、前記第１の目標電流値から前記検出手段により検出された電流量に基づいて制御される第２の目標電流値に変更して定電流制御することを特徴とする画像形成装置である。
本発明によれば、前記第２の目標電流値を、前記検出手段により検出された電流量に前記第１の目標電流値を加えた値にする。
【００４３】
【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。
【００４４】
実施例１
図１に、本発明の画像形成装置の一実施例として電子写真方式のカラー画像形成装置の概略断面図を示し、以下にその詳細について画像形成プロセスにしたがって順に説明する。
【００４５】
本画像形成装置は４色のフルカラー画像形成装置であり、第一の像担持体である感光ドラム１、帯電手段２、露光手段３、現像手段４、中間転写体ユニット５、第一の転写手段６および第二の転写手段７を備える。
【００４６】
画像形成の主要行程は、感光ドラム１上に、画像形成手段の帯電手段２、露光手段３および現像手段４によりトナー像を形成し、このトナー像を第一転写手段６により中間転写体ユニット５の中間転写ベルト５１上に転写し、その後、中間転写ベルト５１上のトナー像を第二転写手段７によって紙等の転写材Ｐ上に転写することである。以下、詳述する。
【００４７】
第一の像担持体としての感光ドラム１は、アルミニウム製の円筒状基体と、その表面を覆うたとえばＯＰＣ（有機光半導体）感光体とによって構成されており、図示しない駆動手段により矢印Ｒ方向に回転駆動される。
【００４８】
帯電手段２は、感光ドラム１に接触配置された帯電ローラ２１と、これに帯電バイアスを印加する図示しない電源とからなる。本実施例では、帯電ローラ２１への帯電電源からのバイアスの印加により、感光ドラム１の表面を−５５０Ｖのマイナス極性の電位に均一に帯電した。
【００４９】
露光手段３はレーザ光学系３１を備えてなり、画像情報に基づいたレーザ光３２の走査によって、感光ドラム１の表面を露光して露光部分の電荷を除去し、感光ドラム１の表面に静電潜像を形成する。
【００５０】
現像手段４は、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、の４色のトナーがそれぞれ収納された４個の現像器４Ｋ、４Ｙ、４Ｍ、４Ｃを備えてなる。これら現像器４Ｋ〜４Ｃは、現像時、図示しない駆動装置により感光ドラム１と対向した現像位置に配置され、感光ドラム１上の静電潜像をマイナスに帯電したトナーで反転現像する（図１では、ブラックの現像器４Ｋが現像位置にあって、現像に供されている）。
【００５１】
中間転写体ユニット５は、第二の像担持体である前記の中間転写ベルト５１を主要構成部材としている。中間転写ベルト５１は、弾性体の基層（弾性層）を有する無端ベルト（エンドレスベルト）で、駆動ローラ５２、従動ローラであるテンションローラ５３および二次転写対向ローラ７２に掛け渡して設置されており、その表面側の感光ドラム１と、裏面側に配置された一次転写ローラ６１とによって挟持されている。中間転写ベルト５１と感光ドラム１との間には、一次転写ニップ（第一の転写部位）Ｎ１が、感光ドラム１の表面の母線方向（感光ドラムの軸方向）に沿って帯条に形成されている。
【００５２】
第一の転写手段６は、感光ドラム１と対向する位置において、中間転写ベルト５１の裏面に接触配置されたローラ状の転写部材、すなわち一次転写ローラ６１と、これに一次転写バイアスを印加する一次転写バイアス電源６２とを備えてなる。感光ドラム１上に形成されたブラック（黒）のトナー像は、一次転写バイアス電源６２から一次転写ローラ６１に＋３００〜＋５００Ｖ程度のＤＣバイアスを印加することで、中間転写ベルト５１上に一次転写される。
【００５３】
一次転写後の感光ドラム１は、表面に残った一次転写残りトナーがクリーナ８によって除去され、つぎのイエローの画像形成に供される。
【００５４】
上述の帯電、露光、現像、一次転写およびクリーニングの一連の画像形成プロセスをイエロー、マゼンタ、シアンの３色についても行い、中間転写ベルト５１上に４色のトナー像を重畳したカラー画像を形成する。
【００５５】
一次転写バイアスは、ブラック（第一色目）、イエロー（第二色目）、マゼンタ（第三色目）、シアン（第四色目）の順に、たとえば＋４００Ｖ、＋６００Ｖ、＋７００Ｖ、＋８００Ｖというように、第一色目から第四色目にかけて順次上昇させている。
【００５６】
第二の転写手段７は、中間転写ベルト５１の表面側に配置されたローラ状の二次転写部材、すなわち二次転写ローラ７１と、裏面側に配置された二次転写対向ローラ７２とで構成されている。これらの２つのローラ７１、７２によって中間転写ベルト５１を挟持し、二次転写ローラ７１と中間転写ベルト５１との間に帯状の二次転写ニップ部（第二の転写部位）Ｎ２を形成している。
【００５７】
二次転写ローラ７１は、矢印Ｋ７方向に移動可能に配置されており、二次転写時には、中間転写ベルト５１に接触され、二次転写バイアス電源７３から二次転写バイアスが印加される。これにより、紙などの転写材Ｐ上にトナー像が一括して二次転写される。二次転写工程を終了した転写材は、分離搬送ガイドユニット８５上を搬送され、図示しない定着装置に到達する。
【００５８】
分離ガイドユニット８５は、二次転写ニップ部Ｎ２の下流側直近で転写材Ｐの搬送経路に向けて配置された除電針８６と、その下流側に設置された分離搬送ガイド８７と、ガイド８７の上面に配置した搬送コロ８８と、除電針に除電バイアス（除電針バイアス）を印加する除電針バイアス電源８９とによって構成されている。除電針バイアスおよび二次転写バイアスの印加は、ＣＰＵ７８によって制御される。
【００５９】
二次転写後の中間転写ベルト５１は、ファーブラシ９１（ブレードなどでもよい）を有するクリーニング手段９によって、表面の二次転写残りトナーが清掃された後、表面に残った残留電荷が除電器１０によって除去される。
【００６０】
第二の転写手段７によって４色のトナー像が二次転写された転写材Ｐは、定着装置（図示せず）によって加熱および加圧されて、表面にトナー像が定着された後、画像形成装置本体の外部に排出される。
【００６１】
なお、上述の画像形成プロセスにおいて、プロセススピードＶｐは、Ｖｐ＝１００ｍｍ／秒に設定されており、転写材Ｐは図示しない搬送手段によって矢印Ｋｐ方向に給送されるようになっている。
【００６２】
つぎに、本発明における二次転写バイアスおよび除電針バイアスの制御について、図２に示すタイミングチャートに基づいて詳細に説明する。
【００６３】
中間転写ベルト５１上に４色のトナーによるカラー画像が形成されると、このトナー像および転写材（紙）が二次転写ニップ部位に搬送されるが、その前に、二次転写ローラ７１を矢印Ｋ７の方向に駆動させ、中間転写ベルト５１に当接させる（図２の（１）の部分）。二次転写ローラ７１の当接が完了すると、ＣＰＵ７８から二次転写バイアス電源（高圧電源）７３にバイアスを出力するための信号が送信される。この信号に応じて、バイアス電源７３が二次転写ローラ７１にトナーと逆極性の二次転写バイアスを印加して、定電流制御を開始する（図２の（２））。
【００６４】
この定電流制御の開始と同時に、バイアス電源７３の回路内で制御時に発生する電圧を検出し、検出値は信号に変換されてＣＰＵ７８に送信される。
【００６５】
このときの定電流制御の目標電流値は、図示しない環境検知センサーによって検出された周囲の環境（温度、湿度）状況によって決定する。決定の方法は、ＣＰＵ７８内に予め記録してある制御テーブル（図３）に従って行われる。たとえば、温度２３．５℃／湿度６０％（絶対水分量１０．５ｇ／ｍ3）の環境下で印字が行われる場合には、図３に示した制御テーブルのグラフのＩ１のラインから、定電流制御時の目標電流値をＩ１＝２４μＡに決定する。
【００６６】
定電流制御が終了したら、その間に検出した発生電圧を平均化し、算出した電圧Ｖ１で定電圧制御を実施する（図２の（３））。
【００６７】
二次転写バイアスの制御が定電圧制御に移行した後、除電針に二次転写バイアスと逆極性のバイアスが定電圧で印加される。
【００６８】
ここで、除電針バイアスについて述べる。除電針バイアスは、目的に応じて転写材先端部Ｊ１、転写材中央部Ｊ２、転写材後端部Ｊ３の３つの部分に分割してあり、それぞれのタイミングで最適なバイアスを印加する。
【００６９】
転写材先端除電針バイアスＪ１は、転写材先端を中間転写ベルトから分離するために印加する。転写材中央バイアスＪ２は、画像不良（水玉状の画像飛び散りや除電針による飛び散り）の発生防止と転写材の搬送安定化を目的としている。転写材後端バイアスＪ３は、転写材後端が中間転写体に吸着され、その回動にともなって転写材後端が跳ね上がるのを防止している。この転写材後端の跳ねは、後端での画像の擦れや定着シワの発生を誘引する。除電針バイアスＪ１〜Ｊ３は全て定電圧で印加される。
【００７０】
本発明を検討した装置におけるそれぞれの除電針バイアスＪ１、Ｊ２、Ｊ３のＯＮ／ＯＦＦのタイミングおよび切り替えのタイミングは、各バイアスの効果が達成できるよう、つぎに示した通りにした。
【００７１】
・転写材先端除電針バイアスＪ１のＯＮ：
転写材先端が二次転写部に到達する１００ｍｓeｃ前
・転写材中央除電針バイアスＪ２への切り替え：
転写材先端が除電針先端位置を通過してから１００ｍｓｅｃ後
・転写材後端除電針バイアスＪ３への切り替え：
転写材後端が二次転写部に到達する１００ｍｓｅｃ前
・除電針バイアスＯＦＦ：
転写材後端が除電針先端位置を通過してから１００ｍｓｅｃ後。
【００７２】
上記タイミングで除電針に印加されるバイアスは、二次転写バイアスが設定された場合と同じく、それぞれ図４に示した制御グラフに基づいて決定する。図４中の除電針バイアスＪ１、Ｊ２、Ｊ３は、グラフからも分かるように、先後端のバイアスＪ１、Ｊ３が通紙中のバイアスＪ２より高く（絶対値が大きい）なっている。
【００７３】
たとえば、図４で温度２３．５℃／湿度６０％（絶対水分量１０．５ｇ／ｍ３）の環境下の場合、１面目のＪ１、Ｊ３＝−４００Ｖ、Ｊ２＝０Ｖ、２面目のＪ１、Ｊ３＝−２４００Ｖ、Ｊ２＝−２５０Ｖにそれぞれ設定される。このため、転写材の先後端部では、除電針バイアスが二次転写バイアス制御に与える影響が大きくなる。
【００７４】
以上に説明した除電針バイアスＪ１が印加されると、二次転写ローラから除電針にバイアスがリークするため、二次転写電流が増加する。このときの二次転写バイアスは、定電圧制御が行われているため、二次転写ローラに流れる電流量は増加するが、二次転写対向ローラおよび中間転写ベルト、転写材に流れる電荷量の変化はないと考えられる。
【００７５】
二次転写部に転写材が到達すると、これにタイミングに合わせて二次転写バイアスの定電圧値をＶ２へ切り替える。このときの定電圧値Ｖ２は、前に印加した電圧値Ｖ１に転写材（紙）の抵抗で損失するバイアスＶ３を付加した値、すなわちＶ２＝Ｖ１＋Ｖ３とする。転写材の抵抗で損失するバイアス値Ｖ３は、本発明においては１面目で＋５００Ｖ、２面目で+１０００Ｖとした。
【００７６】
Ｖ３をこれらの電圧値に設定したのは、本発明を適用した装置を使用した検討で、それぞれ紙の有り、無しの条件で定電流制御を行った結果、発生する電圧値に上記電圧差が生じたことによる。また１面目と２面目の電圧値が異なるのは、定着工程を経ることにより紙の含水量が減るため、２面目の紙の体積抵抗値が上昇することによる。
【００７７】
つぎに、転写材先端が十分に分離したと推測される時点（除電針先端位置を通過して１００ｍ秒（ｍｓｅｃ）経ったところ）で、除電針バイアスを紙中央除電針バイアスＪ２に切り替える（図２の（４））。紙中央除電針バイアスＪ２は、転写材先端の除電針バイアスＪ１に比較して非常に低いため、二次転写バイアスへの影響はほとんどない。このタイミングで、二次転写バイアスを電流値Ｉ１の定電流制御に再度変更し、紙後端で除電針バイアスをＪ３に切り替えるまで継続して制御し続ける。
【００７８】
一方、転写材の後端では、除電針バイアスがＪ３に切り替えられる（図２の（５））ため、二次転写バイアスを再度定電圧制御に切り替える。このときに印加する電圧値Ｖ４は、通紙時に定電流制御していたときの発生電圧を検出しておき、この平均値から算出した値を印加する。これにより、転写材後端の跳ねと画像不良の発生を防止する。
【００７９】
その後、転写材が二次転写部を抜けた後、二次転写バイアスＯＦＦ、除電針バイアスＯＦＦ、二次転写ローラ離間が順次行われて二次転写工程が終了する。
【００８０】
本実施例では、以上のように制御することで、転写材先端で除電針バイアスＪ１が印加されても画像濃度ムラ等の問題が生じることはない。
【００８１】
従って、除電針バイアスにより、転写材先端が中間転写体から確実に分離することができるようにすることができ、かつ安定して二次転写バイアスの制御を実施することが可能となるため、常に安定して良好な画像を出力することができるようになる。
【００８２】
実施例２
本実施例の装置構成は、実施例１とほぼ同様であるので、同様な部分についての説明は省略する。
【００８３】
本実施例の特徴は、転写材先端の除電針バイアス印加タイミングと同時に、それまで制御していた定電流制御値を、予め環境条件によって設定した第二の制御電流値に切り替えて定電流制御を行うことにある。
【００８４】
この装置において、二次転写時の二次転写バイアスの制御と除電針バイアスの制御について、図５に示したタイミングチャートに基づいて以下に説明していく。
【００８５】
まず、実施例１と同様に、転写材が二次転写ニップ部に搬送される前に、二次転写ローラを中間転写ベルトに当接させる（図５の（１））。中間転写ベルトに二次転写ローラを当接させ終わったら、二次転写バイアスを印加して定電流制御を行う（図５の（２））。このときの制御電流の目標値は、実施例１と同様に、環境検知センサーによって検知した環境（温度、湿度）データの条件から、図３の制御テーブルを用いて決定する。ここで、このときに設定した定電流制御の目標電流値を第一の目標定電流値Ｉ１とする。
【００８６】
つぎに、Ｉ１での定電流制御が終了したら、除電針バイアスＪ１を印加する（図５の（３））。このとき印加される除電針バイアスＪ１も実施例１と同様に設定されたバイアスを印加する。
【００８７】
除電針バイアスＪ１が印加されると、二次転写電流が増加する。この電流量の増加分は、図６の二次転写部での電流の流れの図を用いると、除電針に流れ込む電流分Ｉｊに相当する。そこで、二次転写定電流の目標電流値の設定を、図３中に示したＩ２（＝Ｉｅ＋Ｉｊ。Ｉｅは二次転写対向ローラおよび中間転写ベルトに流れる電流）に変更して制御を行う（図５の（４））。
【００８８】
目標定電流値をＩ２のグラフに変更して制御を実施した後、二次転写部に転写材を到達させる（図５の（５））。転写材が二次転写部に到達すると、転写材の抵抗等により二次転写電流値が減少する。このとき、二次転写バイアスは定電流制御を実施しているため、この減少した分の電流量を補足するよう、ＣＰＵは二次転写電圧を上昇させる。
【００８９】
そして、最終的に転写材先端の分離が完了した後、転写材先端の除電針バイアスＪ１が紙中央除電針バイアスＪ２に切り替えられる（図５の（６））。Ｊ２はＪ１に比べて非常に小さい値（図４参照）になるため、二次転写バイアスが除電針に流れ込む量は非常に少なくなる。従って、二次転写ローラに流れる電流が減少する。そこで、再度二次転写電流の目標電流値をＩ１に戻す（図５の（７））。
【００９０】
以上の制御について、二次転写電流という観点から、図７のグラフを用いて以下に説明する。
【００９１】
図７に示した４本のグラフＩａ、Ｉｂ、Ｉａ’、Ｉｂ’は、以下に示す場合の二次転写電圧と電流の関係を示している。
【００９２】
Ｉａは、二次転写部に転写材がない状態（紙なし）で、中間転写ベルトに当接した二次転写ローラに二次転写バイアスを印加した場合に、二次転写ローラに流れる電流量（二次転写電流）を示す。
【００９３】
Ｉｂは、二次転写部に転写材がない状態（紙なし）で、中間転写ベルトに当接した二次転写ローラに二次転写バイアスを印加し、除電針に除電針バイアスを印加した（グラフは−２５００Ｖ印加時）場合に、二次転写ローラに流れる電流量（二次転写電流＋除電針電流）を示す。
【００９４】
Ｉａ’は、二次転写部に転写材がある状態（紙有り）で、中間転写ベルトに当接した二次転写ローラに二次転写バイアスを印加した場合に、二次転写ローラに流れる電流量（二次転写電流）を示す。
【００９５】
Ｉｂ’は、二次転写部に転写材がある状態（紙有り）で、中間転写ベルトに当接した二次転写ローラに二次転写バイアスを印加し、除電針に除電針バイアスを印加した（グラフは−２５００Ｖ印加時）場合に、二次転写ローラに流れる電流量（二次転写電流＋除電針電流）を示す。
【００９６】
図７中のグラフの中、転写材先端部で印加する各バイアスの条件による制御の流れは以下のようになる。
【００９７】
先ず始めに、二次転写ローラを中間転写体に当接させ、第一の目標電流値Ｉ１で定電流制御を開始した状態が、グラフＩａ上の（１）の点である。
【００９８】
つぎに、除電針バイアスが印加されると、瞬間的に二次転写電流が増加し、図７のグラフＩｂ中の（２）の状態になる。
【００９９】
そこで、このときの除電針への流入電流量を予め予測設定しておいた図４の制御テーブルを基に、目標定電流値を第二の目標電流値Ｉ２に切り替える。
【０１００】
さらに、二次転写部に転写材が到達すると、転写材の抵抗分によって二次転写電流量が減少する方向であるが、二次転写バイアスは定電流制御を実施しているため、印加バイアスをＶｔ１からＶｔ１’へ上げて制御する（図７のグラフＩｂ’中の（３））。
【０１０１】
一方、二次転写部から転写材が排出され始めると、除電針に印加されたバイアスにより中間転写ベルトから転写材が分離される。中間転写ベルトから分離された転写材は、搬送ガイド上を搬送されていく。転写材先端の分離が完了した時点で除電針バイアスがＪ１からＪ２へ切り替えられるため、二次転写電流量は図７のＩａ’グラフ中の（４）の状態になる。
【０１０２】
（４）の状態になったら、タイミングを合せて二次転写バイアスの目標定電流値を第一の目標電流値Ｉ１に切り替える。これにより、制御電圧はＶｔ２となり、第一の目標電流値Ｉ１で制御できるようになる。
【０１０３】
以上のように制御することで、定電圧制御回路を使用しない場合においても、実施例１と同様な効果を得ることができる。
【０１０４】
従って、除電針バイアスにより、転写材先端が中間転写体から確実に分離することができるようにすることができ、かつ安定して二次転写バイアスの制御を実施することが可能となるため、常に安定して良好な画像を出力することが可能になる。
【０１０５】
実施例３
本発明のさらに他の実施例について説明する。本実施例の装置構成は、実施例１、２とほぼ同様であるので、同様な部分についての説明は省略する。
【０１０６】
本実施例が、実施例１、２の装置構成と異なる点は、二次転写高圧電源（二次転写バイアス電源）の回路内において、二次転写ローラに流れる電流量および除電針に流れる電流量を検出できるようにしたことである。
【０１０７】
本実施例の特徴は、二次転写バイアスを印加しているときの除電針電流量を検出し、この検出値をもとに以降の二次転写定電流制御値を決定している点にある。
【０１０８】
この装置における二次転写バイアスの制御と除電針バイアスの制御について、図８に示した制御フローチャートを用いて以下に説明する。
【０１０９】
まず、実施例１、２と同様に、中間転写ベルト上に形成された４色のトナーによるカラー画像が二次転写ニップ部位に搬送される直前に、二次転写ローラが中間転写体に当接される（ステップＳ１）。二次転写ローラの中間転写体への当接が完了すると、つぎに装置本体内部の図示しない環境検知センサーによって検出された、装置本体が設置された環境（温度、湿度）から予め予測される所定の転写電流値Ｉ１まで、二次転写バイアスを上昇させていく（Ｓ２）。
【０１１０】
各条件による目標転写電流値は、図３の制御テーブルを用いて決定される。二次転写バイアスが目標電流値にまで達したら、その後除電針バイアスＪ１をＯＮする（Ｓ３）。ただし、除電針バイアスは、一定の期間を設けてその間に目標電圧値まで到達するようにスロープ状に徐々に立ち上げていく。このとき、除電針バイアスが立ち上がる途中の経緯で、二次転写バイアスへの影響があるため、除電針の電圧を徐々に立ち上げると同時に、除電針に流れる電流量を検知し（Ｓ４）、二次転写電流から除電針電流を引いた値が、二次転写電流制御の目標電流Ｉ１になるよう二次転写バイアスを制御する（Ｓ５、６）。
【０１１１】
二次転写電流がその値に到達した後に、転写材を二次転写部に送る（Ｓ７）。二次転写に転写材が入ると二次転写電流が減少するため、二次転写バイアスを上げていく。そのとき、二次転写バイアスが上がると除電針電流量も増加することから、除電針電流の検知を開始し（Ｓ８）、先の制御と同様に、二次転写電流から除電針電流を引いた値が目標電流値になるように制御する（Ｓ９、１０）。
【０１１２】
一方、二次転写部から転写材が排出され始めると、除電針に印加されたバイアスにより、中間転写体から転写材が分離され始める。中間転写ベルトから転写材が分離され始めたタイミングで、除電針バイアスがＪ１からＪ２へ切り替えられる（Ｓ１１）。除電針バイアスがＪ２に切り替えられると、除電針に流れる電流が減少し、目標電流Ｉ１での定電流制御が開始される（Ｓ１２）。
【０１１３】
転写材の後端が二次転写部に到達すると、除電針バイアスがＪ３に切り替えられ（Ｓ１３）、これにタイミングを合せて二次転写バイアスを再度定電圧制御に切り替える（Ｓ１４）。このときに印加する電圧値Ｖ４は、通紙時に定電流制御していたときの発生電圧を検出しておき、この平均値から算出した値を印加する。
【０１１４】
その後、転写材が二次転写部を抜けた後（Ｓ１５）、二次転写バイアスＯＦＦ（Ｓ１６）、除電針バイアスＯＦＦ（Ｓ１７）、二次転写ローラ離間（Ｓ１８）が順次行われて二次転写工程が終了する（Ｓ１９）。
【０１１５】
以上のように制御することで、ＣＰＵ内に予め予測した制御テーブルを用いることなく、実際に除電針に流れる電流量から二次転写電流を算出するため、定電流制御の精度を向上することができるようになる。
【０１１６】
従って、除電針バイアスにより、転写材先端が中間転写体から確実に分離することができるようにすることができ、かつ安定して二次転写バイアスの制御を実施することが可能となるため、常に安定して良好な画像を出力することを可能にすることができる。
【０１１７】
実施例４
図９は、本発明の画像形成装置のさらに他の実施例を示す概略構成図である。図９において、図１に付した符号と同一の符号は同一の部材を示す。
【０１１８】
以上の実施例１〜３では、いずれも、感光ドラム１つと中間転写ベルトとを備えたカラー画像形成装置について説明したが、本発明は、図９に示すように、中間転写ベルト５１に沿って感光ドラム１を複数並設して、複数の感光ドラム１上に複数色のトナー像を形成し、その各トナー像を中間転写ベルト５１を挟んで各感光ドラム１と対向した一次転写ローラ５０により中間転写ベルト５１に重ね合わせて一次転写し、ついで二次転写ローラ７１により転写材Ｐに一括して二次転写する、インライン型のカラー画像形成装置についても適用できる。
【０１１９】
本実施例においても、転写材Ｐにトナー像を二次転写し、転写材Ｐを除電針８６に除電針バイアスを印加しながら中間転写ベルト５１から分離する際に、実施例１〜３と同様にすることにより同様の効果を得ることができる。
【０１２０】
さらに本発明は、カラー画像形成装置にのみならず、像担持体としての感光ドラムと転写回転体としての転写ローラ（転写電圧が印加される）とにより挟持搬送される転写材に、感光ドラム上の黒トナー像を転写する白黒画像形成装置等の単色画像形成装置についても適用することができる。この場合、転写ローラに印加するバイアスの切替え制御を、転写材搬送方向において転写ローラの下流側に設けられる除電部材（除電針）に除電バイアスを印加するタイミングに連動させる。
【０１２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、転写材先端に対する除電バイアスが印加されている場合には、転写電流が除電部材に流れ込んでも二次転写電圧が降下することなく、二次転写に必要な転写電荷を転写材に供給でき、除電部材に二次転写電流が流れ込んでも二次転写バイアス制御を不安定にすることがなくなる。また、転写材先端が除電部材の位置を通過した時点で除電バイアスが切り替えられるため、二次転写バイアス制御を定電流制御にシフトさせることで、画像濃度の不均一性を最小限度に抑えられる。従って、安定した二次転写分離性と画像品質を確保することができるようになる。
【０１２２】
また本発明によれば、転写材の先端部で除電針等の除電部材へ除電バイアスを印加する際、転写バイアスの制御を定電圧制御に切り替え、もしくは定電流制御時の目標電流値を切り替えるといった、転写バイアスを変更する制御を行ったので、転写部での転写材の分離と転写された画像の不良防止を両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】図１の実施例で採用した二次転写関連のバイアスの印加を示すタイミングチャートである。
【図３】本発明で用いた絶対水分量と二次転写制御電流の対応制御テーブルの内容を示す説明図である。
【図４】本発明で用いた二次転写電圧と除電針電流の関係を示すテーブルである。
【図５】本発明の他の実施例で採用した二次転写関連のバイアスの印加を示すタイミングチャートである。
【図６】二次転写周りの電流の流れを示す図である。
【図７】各条件下での二次転写電圧と二次転写電流の関係を示すグラフである。
【図８】本発明のさらに他の実施例で採用した各バイアス制御を示すフローチャートである。
【図９】本発明の画像形成装置のさらに他の実施例を示す概略構成図である。
【図１０】従来のカラー画像形成装置を示す概略構成図である。
【図１１】図１０の画像形成装置の二次転写電流、電圧の変動を示すバイアスのタイミングチャートである。
【図１２】感光体上と中間転写体上のカブリ量を比較したグラフである。
【図１３】カブリ量と除電針バイアス（分離性）の相関を示すグラフである。
【符号の説明】
１    感光ドラム
５１  中間転写ベルト
７１  二次転写ローラ
７３  二次転写バイアス電源
７８  ＣＰＵ
８６  除電針
８９  除電針バイアス電源
Ｎ２  二次転写ニップ部
Ｐ    転写材
【図１】
0004590078.tif 000002
【図２】
0004590078.tif 000003
【図３】
0004590078.tif 000004
【図４】
0004590078.tif 000005
【図５】
0004590078.tif 000006
【図６】
0004590078.tif 000007
【図７】
0004590078.tif 000008
【図８】
0004590078.tif 000009
【図９】
0004590078.tif 000010
【図１０】
0004590078.tif 000011
【図１１】
0004590078.tif 000012
【図１２】
0004590078.tif 000013
【図１３】
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