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発明の名称 画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−30883
公開日 平成11年(1999)2月2日
出願番号 特願平9−185436
出願日 平成9年(1997)7月10日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】岸田 正行 (外4名)
発明者 藤原 基裕
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 像担持体に形成したトナー像を転写手段により転写材に転写し、転写された転写材を像担持体から分離手段の印加電圧により分離する画像形成装置において、分離後の転写材電位及び像担持体電位を検出する手段と、検出された分離後の転写材電位と像担持体電位の差である検出差分を求める手段と、分離手段に印加する差電流と、転写材電位と像担持体電位との差分の関数を記憶する記憶手段と、該関数に応じて前記検出差分から分離手段の前記印加電圧を決定する手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】 トナー像の画像比率を検出する検出手段と、画像比率に応じて異なる複数の関数を記憶する記憶手段と、前記検出手段による画像比率に応じて、前記複数の関数の中の1つを選択する選択手段とを有することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
【請求項3】 前記転写材の種類を検出する検出手段と、転写材の種類に応じて異なる複数の関数を記憶する記憶手段と、前記検出手段による転写材の種類に応じて、前記複数の関数の中の1つを選択する選択手段とを有することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
【請求項4】 請求項1記載の画像形成装置において、分離手段に印加する差電流と、転写材電位と像担持体電位との差分の関数を作成するモード、該関数を異なる画像比率に応じて異なる関数として作成するモード、又は該関数を異なる転写材に応じて異なる関数として作成するモードのいずれかを有するすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項5】 請求項1記載の画像形成装置において、前記関数の傾きが小さくなるように、分離手段に印加する電圧を変化することができるモードを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項6】 請求項5記載の画像形成装置において、印加電圧の周波数及び振幅を少なくとも3種類用意し、その中から前記関数の傾きを最小とする周波数及び振幅を選択するモードを有する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】本発明は、電子写真方式により像担持体上に像を形成し、これを転写材上に転写して画像を得る複写機、プリンター、ファクシミリ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、上記のような画像形成装置においては、転写材を安定して像担持体から分離するために、各種の提案がされている。特に、転写材の電位を制御し、安定的に像担持体から転写材を分離させようとするものとしては、特開平1−113773号公報に記載されているように、分離器にスコロトロンコロナ放電器を用い、グリッド電位で転写材の電位を制御するものがあった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来例では、長期間に渡り連続して画像を形成すると、分離器のグリッドが紙粉で汚れ、それにより放電ムラが生じ、像担持体とグリッド間でリークが生じ、像担持体が損傷し、画像欠陥が生じる場合があった。
【0004】本発明の目的は、転写材電位を制御し、転写材を安定して像担持体から分離させつつ、長期間に渡り連続して画像を形成しても、像担持体が損傷することなく良好な画像を恒久的に得られる画像形成装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本出願に係る第1の発明は、像担持体に形成したトナー像を転写手段により転写材に転写し、転写された転写材を像担持体から分離手段の印加電圧により分離する画像形成装置において、分離後の転写材電位及び像担持体電位を検出する手段と、検出された分離後の転写材電位と像担持体電位の差である検出差分を求める手段と、分離手段に印加する差電流と、転写材電位と像担持体電位との差分の関数を記憶する記憶手段と、該関数に応じて前記検出差分から分離手段の前記印加電圧を決定する手段を有することを特徴とする。本出願に係る第2の発明は、トナー像の画像比率を検出する検出手段と、画像比率に応じて異なる複数の関数を記憶する記憶手段と、前記検出手段による画像比率に応じて、前記複数の関数の中の1つを選択する選択手段とを有することを特徴とする。
【0006】本出願に係る第3の発明は、前記転写材の種類を検出する検出手段と、転写材の種類に応じて異なる複数の関数を記憶する記憶手段と、前記検出手段による転写材の種類に応じて、前記複数の関数の中の1つを選択する選択手段とを有することを特徴とする。
【0007】本出願に係る第4の発明は、分離手段に印加する差電流と、転写材電位と像担持体電位との差分の関数を作成するモード、該関数を異なる画像比率に応じて異なる関数として作成するモード、又は該関数を異なる転写材に応じて異なる関数として作成するモードのいずれかを有するすることを特徴とする。
【0008】本出願に係る第5の発明は、前記関数の傾きが小さくなるように、分離手段に印加する電圧を変化することができるモードを有することを特徴とする。
【0009】本出願に係る第6の発明は、印加電圧の周波数及び振幅を少なくとも3種類用意し、その中から前記関数の傾きを最小とする周波数及び振幅を選択するモードを有することを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
[実施形態1]以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0011】図1は、本発明に係る画像形成装置の概略構成図であり、図において、1は静電潜像を形成する像担持体としての感光ドラム、2は像担持体1の表面を帯電させる1次帯電器、3は像担持体1を照射して該像担持体1に静電潜像を形成するレーザビーム、4は現像スリーブ4aと像担持体1との間に電圧を印加して、静電潜像を現像して、像担持体1にトナー像を形成する現像装置である。
【0012】10は像担持体1に形成されたトナー像の帯電量を均一にする転写前帯電器、8は像担持体1に形成されたトナー像を転写材9に転写させる転写帯電器、5は転写材9を像担持体1から分離させる分離帯電器、6は転写材9の裏面電位を測定するための表面電位計、7は分離帯電器5から生じる電界を遮断し、かつ表面電位計6を固定する電界遮蔽部材である。
【0013】11は像担持体1に残留付着しているトナーを取り除くクリーニング装置、12は画像信号により変調されたレーザビーム3を照射する半導体レーザユニットで、このレーザビーム3は回転多面鏡14により反射されて結像レンズ16を介して像担持体1をラスタ走査する。17は反射鏡である。
【0014】次に、上記画像形成装置の作用の1部を説明する。1次帯電器2により像担持体1が図2の(1)に示すように+400Vに均一帯電され、レーザビーム3の照射によって図2の(2)に示すように+50Vの静電潜像が形成される。そして、現像スリーブ4aに直流電圧Vsを印加することによって静電潜像が、正に帯電したトナーにより反転現像されて図2の(3)に示すようにトナー像が形成される。そして、転写前帯電器10によってトナーの帯電量を均一にされる。
【0015】次に、転写帯電器8によって転写材9の裏面に−電荷が付与され、転写材9の裏面電位が図2の(4)に示すように−450Vにされ、トナー像が転写材9に転写される。
【0016】そして、分離帯電器5により、転写材9の裏面に付与された不必要な−電荷が除去され、図2の(5)に示すように転写材9の電位が−10Vになり、転写材9と像担持体1との吸着力が弱まり、良好に転写材9が像担持体1から分離され、所望の画像を転写材9上に得ることが出来る。
【0017】本実施形態では、転写材9が像担持体1から分離された直後に表面電位計6によって、転写材9の裏面電位及び像担持体1の電位が測定され、その検出値に応じて、上記の分離帯電器5を制御する。以下、その詳細を説明する。
【0018】まず、電界遮蔽部材7について説明する。表面電位計6は、分離直後の電位を測定するため、分離帯電器5になるべく近づける必要がある。しかし、正しい電位を測定するために、分離帯電器5から発生する電界の影響を受けなくする必要もある。そのため、本実施形態では、図1に示すように、電界遮蔽部材7を分離帯電器5と表面電位計6の間に設けた。
【0019】電界遮蔽部材7は、絶縁部材であればよいが、本実施形態ではポリカーボネート樹脂を用いた。厚さは、像担持体に最も近接した上方位置で、3mmに設定し、下方ほど厚さを厚くした。これも分離帯電器5と表面電位計6が干渉し合わないように設定すればよいわけで、3mmに限定するものではない。また、表面電位計は像担持体に対向する向きに設置した。
【0020】次に、図3にベタ白を5枚プリントした時の表面電位計6によって測定された結果を示す。Akは、転写材9が表面電位計6対向位置にない時の電位(転写材間電位)、Bkは転写材9が表面電位計6対向位置にある時の電位(転写材電位)である。ここで、これからの説明で重要となる転写材9の裏面電位は、Bk−Akである。また、Akは、転写材9が像担持体1から分離した直後の像担持体1の電位に依存した値である。
【0021】像担持体1と転写材9の吸着力は像担持体1の電位と転写材9の電位の差で決まっているため、その差を0にするのが最も望ましい。つまり、Bk−2Ak(=Bk−Ak)−Ak)を0にするのが望ましい。
【0022】Bk−2Akを、次の画像形成にフィードバックする具体的な制御方法を説明する。図4に分離帯電器5に印加した交流電流の差電流(以下、分離電流)を振った時の、転写材9の裏面電位と像担持体1との差(Bk−2Ak)を示す。ここで、最も安定的に転写材9が像担持体1から分離した時(Bk−2Ak=0V)の分離電流をIsとした。
【0023】ここで分離電流について説明する。分離帯電器5には、交流電圧に直流電圧を重畳した電圧が印加されている。直流電圧は、転写帯電器8によって帯電された転写材9の電位の絶対値を減少させるための電圧である。本実施形態で述べている分離電流は、交流電圧に重畳した直流分の電流のことである。しかし、分離電流は上記に限るものではなく、転写材9の電位の絶対値を減少させるための電流であればよい。
【0024】Cnは、ある画像形成(n枚目)をしたときに表面電位計6によって測定され求められた、Bn−2Anである。また、その時の分離電流を分離電流(n)とする。次の画像形成のため、図4を用いて、Cnに対応する分離電流を読み取る。その値をDnとする。次の画像形成時(n+1枚目)には、分離電流(n+1)を、印字率を考慮しなければ、 分離電流(n+1)=分離電流(n)−(Dn−Is)…(1)
とする。
【0025】次に、画像比率即ち印字率の考慮について説明する。印字率を考慮する理由は、印字率が変化することにより、図4に示している直線が大きく変わるからである。印字率を考慮せずとも、上記の方法で、ある程度の制御は可能であるが、印字率を考慮して制御するのが望ましい。本実施形態では、印字率を考慮したモードを有する。
【0026】図5に印字率を振った時の、Bk−2Ak=0Vとなる分離電流を示す。また、図5は、図4におけるIsの、印字率依存を示しているとも言える。そのことから、印字率に応じて、図4の直線の接片が変化することが分かる。また、直線の傾きは、印字率に依存しない。ここで、Pn、Pn+1は、n、n+1枚目の画像形成をした時の印字率である。また、図5において、Pn、Pn+1に対応する分離電流を、In、In+1とした。
【0027】印字率を考慮した、分離電流(n+1)は、 分離電流(n+1)=分離電流(n)+(In+1-In)-(Dn-Is) …(2)
とする。
【0028】ここで、図4の直線(Bk−2Akの分離電流依存)について説明する。Bk−2Akの分離電流依存の直線は、印字率に応じて変化するため、印字率に応じて図4を書き換えてやる必要がある。具体的には、先述した図4は、n枚目専用のものであり、n+1枚目においては、別のBk−2Akの分離電流依存の直線を用いる必要がある。つまり、n+2枚目の分離電流を決める際には、n+1枚目専用のBk−2Akの分離電流依存の直線を用いる必要がある。Bk−2Akの分離電流依存の直線の作り方について、以下で説明する。
【0029】まず、傾きの決め方について説明する。傾きについては、個々の画像形成装置によって、異なる値をもつため、個々の装置に応じて決めてやるのが望ましい。傾きは、個々の装置に応じて決めなくても、ある程度の制御は可能であり、かなり良好な制御効果が見られたが、本実施形態では、個々の装置に応じて決めた場合を示す。
【0030】画像形成装置を出荷する直前、もしくは、画像形成装置を使用し始める直前に、印字率100%と、0%(現像装置4なし)において、Bk−2Akが、420V、0V、−300Vになる分離電流を求めて、最小自乗法から決める。印字率は、例えばレーザーユニット12の露光ドット数をカウント、演算することにより得られる。
【0031】まず、印字率100%と、0%(現像装置4なし)を用いる理由について説明する。印字率に応じて、Bk−2Akの分離電流依存の直線の傾きは、変化しないことから、どの印字率で傾きを決めても構わない。しかし、印字率が、Bk−2Akに大きく寄与することから、印字率が少々ぶれても問題ないところで傾きを決めてやるのが望ましい。
【0032】図5から予想されるように、印字率100%付近では、印字率に、Bk−2Akは、依存しない。また、現像装置4を、なしにすると、確実に印字率0%が実現できる。上記のことから、印字率100%と、0%(現像装置4なし)で、傾きを決めてやるのが最も望ましい。
【0033】次に、Bk−2Ak=420V、0V、−300Vを用いる理由について説明する。図6に、印字率0%と100%について、分離電流を振った時の、転写材9の裏面電位と像担持体1との差(Bk−2Ak)を示す。この図に、転写材9が像担持体から分離しなかった(分離不良)範囲と、転写材9上のトナー像が像担持体に再転写した(再転写)範囲も示してある。図6から分かるように、−300V<Bk−2Ak<420V…(3)
を満たしているとき、転写材9を像担持体1から分離をすることが可能である。しかし、Bk−2Akが0Vから離れてくると飛び散りという弊害が問題化してくる。図7にBk−2Akを振った時飛び散りの程度を示す。図7から分かるように、Bk−2Akが0Vから離れてくると飛び散りが悪化する。
【0034】ただ、Bk−2Akを完全に0Vに制御することは非常に困難である。そのため、Bk−2Akは、0Vを狙いつつ、−300V<Bk−2Ak<420Vの範囲に、必ず収める必要がある。
【0035】そのため、Bk−2Akの分離電流依存の直線の傾きとしては、−300V<Bk−2Ak<420Vの範囲が重要となる。そのため、最も信頼性の高い傾きを得るためには、臨界点であるBk−2Ak=−300V、420Vを用いるとよい。
【0036】また、Bk−2Ak=0Vに制御しているため、Bk−2Ak=0Vを用いて傾きを決めると傾きの信頼性が高くなる。傾きを上記のようにして求めた後、直線を決める。上記で求めた傾きを、αとして、以下で説明する。図5を用いて説明するため、n+1枚目の時の決め方を説明する。他の時の決め方も同様である。その時、直線は、y=α(x−In+1)…(4)
となる。印字率6%の時の直線が、1例として、図4に示してある。
【0037】本発明に係る画像形成装置は、例えば、CPU18、メモリ19等からなる制御手段を有し、前記図4,5に示される分離器に印加される差電流と転写材電位と像担持体電位との差の関数や、この関数を印字率で補正したものをメモリに記憶させておき、表面電位計で検知した転写材電位及び像担持体電位の差分をCPUにより演算し、該差分と前記関数からCPUにより分離器に印可する電圧を決定する。以下の実施形態2,3においても、CPU及びメモリが用いられる。
【0038】また上記のようにして、Bk−2Akの分離電流依存の直線を決定し、その直線を用いて、分離電流を制御することにより、安定して転写材9が像担持体1から分離した。また、長期間に渡り、連続して画像を形成しても像担持体が損傷することなく良好な画像が恒久的に得られた。
【0039】[実施形態2]本実施形態は、分離帯電器5に印加する電圧を変化させ、実施形態1よりもさらに安定的な分離を実現しようとするものである。上記で説明したようにBk−2Akは、0Vを狙いつつ、−300V<Bk−2Ak<420Vの範囲に、必ず収める必要がある。
【0040】また、分離電流がある程度ぶれることは避けられないため、分離電流がぶれても、Bk−2Akは、なるべく0Vに近く、−300V<Bk−2Ak<420Vの範囲にある必要がある。
【0041】それを実現するためには、先に説明したαを小さくすればよい。αは、小さいほど分離不良も再転写も起こらない分離電流の範囲が広がり、またBk−2Ak≒0Vの分離電流の範囲も広がる。また、αは分離帯電器5に印加する電圧の周波数、振幅に大きく依存する。そのため、分離帯電器5に印加する電圧の周波数及び振幅を、αが小さくなるように決める。
【0042】具体的には、あらかじめ、周波数及び、振幅を3種類決めておき、その中で、αが一番小さくなる周波数及び、振幅を選ぶ。上記のようにαを決定することで、実施形態1よりもさらに安定した分離を実現することが可能となる。
【0043】[実施形態3]本実施形態は、転写材9の種類が変わった時の制御モードについてである。転写材9の種類が変わったと判断される時、例えば、転写材9のトレイを変更した時や、転写材9の種類の変更を設定した時には、最初の画像形成に用いる分離電流に関してのみ、同じトレイ(同じ転写材種)での最後の設定と同様にする。望ましくは、Bk−2Akの分離電流依存の直線を転写材9ごとに設定する。そうすることで、転写材9の種類にも依存しない、より安定的な分離を実現することが出来る。
【0044】また、クリーニング装置11の、像担持体1の回転方向上流側すぐあたりに像担持体1に対向させて表面電位計を置き、分離後の像担持体1の電位を測定し、転写材9間の電位(Ak)の代わりにすると、精度高く、分離後の像担持体1の電位が分かるため、より正確な制御が出来、より安定した転写分離が実現できる。
【0045】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、分離後の転写材電位及び像担持体電位を検出し、該検出された分離後の転写材電位と像担持体電位の差である検出差分を求め、分離手段に印加する差電流と、転写材電位と像担持体電位との差分の関数に応じて前記検出差分から分離手段の前記印加電圧を決定することにより、刻々と変わる環境、転写材種、画像比率、装置に関わらず、転写材を像担持体から良好に分離することが出来る。また、分離器にグリッドを用いる必要をなくし、像担持体が損傷することもなく、これにより、転写材を安定して像担持体から分離させつつ、長期間に渡り連続して画像を形成しても、像担持体が損傷することなく良好な画像を恒久的に得られる。




 

 


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