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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11−174860
公開日 平成11年(1999)7月2日
出願番号 特願平9−346121
出願日 平成9年(1997)12月16日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】丸島 儀一
発明者 榊原 啓之
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 像担持体と、前記像担持体から記録材にトナー像を転写位置で転写するために前記トナー像と逆極性の転写電圧が印加される転写帯電手段と、を有する画像形成装置において、前記転写位置を記録材の先端部が通過するとき前記転写帯電手段には前記転写電圧と逆極性の電圧が印加されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】 前記転写電圧と逆極性の電圧は、記録材の画像領域の先端となるべき部分が前記転写位置に到達するまでに前記転写電圧に切り換えられることを特徴とする請求項1の画像形成装置。
【請求項3】 前記転写位置において、前記転写帯電手段と前記像担持体とは記録材が通過するニップ部を形成することを特徴とする請求項1又は2の画像形成装置。
【請求項4】 前記転写電圧は定電圧制御され、記録材が前記ニップ部にない間前記転写帯電手段に所定電流が流れるときに前記転写帯電手段に印加される電圧に基づいて決定されることを特徴とする請求項3の画像形成装置。
【請求項5】 前記転写電圧と逆極性の電圧は、記録材が前記ニップ部にない間前記転写帯電手段に所定電流が流れるときに前記転写帯電手段に印加される電圧に基づいて決定されることを特徴とする請求項3又は4の画像形成装置。
【請求項6】 前記装置は、前記像担持体を帯電する帯電器を備え、画像濃度を変更するために前記帯電器によって帯電される前記像担持体の電位は変更され、変更された前記像担持体の電位に基づいて前記転写電圧と逆極性の電圧は、決定されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかの画像形成装置。
【請求項7】 前記装置は、前記転写帯電手段によって記録材の第1面に像転写した後記録材の第1面とは反対側の第2面に像転写可能であり、記録材の第2面へ像転写する場合、前記転写位置を記録材の先端部が通過するとき前記転写帯電手段には前記転写電圧と逆極性の電圧が印加されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかの画像形成装置。
【請求項8】 記録材の第2面へ像転写する場合、前記転写位置を記録材の先端部が通過するとき前記転写帯電手段には前記転写電圧の絶対値よりも小さく、前記転写電圧と同極性の電圧が印加されることを特徴とする請求項7の画像形成装置。
【請求項9】 前記転写電圧と逆極性の電圧の絶対値は、100(V)〜2500(V)であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかの画像形成装置。
【請求項10】 前記ニップ部に記録材がない間において、前記転写帯電手段から前記像担持体へトナーを戻す電界を形成するために前記転写帯電手段に前記転写電圧とは逆極性のクリーニング電圧が印加される期間を備え、前記転写位置を記録材の先端部が通過するときの前記逆極性の電圧の絶対値は、前記クリーニング電圧の絶対値よりも小さいことを特徴とする請求項1乃至9のいずれかの画像形成装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真装置、静電記録装置等の複写機、プリンタのような画像形成装置に関するもので、特に像担持体の像を転写材に転写するためにトナー像と逆極性の電圧が印加される転写帯電器を備えた画像形成装置に好適に具現化し得うるものである。
【0002】
【従来の技術】像担持体としての感光体ドラム表面に形成した可転写像を紙等の転写材(記録材)に転写する工程を含む周知の画像形成装置において、感光体ドラムとこれに圧接する転写帯電器としての転写ローラ等の転写部材とで当接形成された転写部位に前記転写材を通過させ、これとともに該転写部材にバイアスを印加し、よって形成される電界の作用で像担持体側のトナー像を転写材に転移させるように構成したものが既に知られている。
【0003】トナー像を転写材に転写するのに適した適正転写電圧が、転写位置を転写材が通過する間印加される。転写材の先端部や後端部が転写位置を通過するとき適正転写電圧が直接感光ドラムに印加されないように、転写材の先端、後端の2〜3mmにおいて転写部材に適正転写電圧よりも低い電圧を印加することが知られている。
【0004】これは、記録材である紙が転写位置を通過する前又は通過した後で転写部材に適正転写電圧が印加されていると感光ドラムに転写電圧の極性の電荷が電位履歴として残ってしまい、画像形成を行う際画像不良が生じるのを防止するためである。
【0005】そこで記録材先端部では適正転写電圧を印加するタイミングを記録材先端が転写位置を通過してから画像領域の先端となるべき部分が転写位置に到達するまでの間に行ない、記録材後端部においても同様に画像領域の後端となるべき部分が転写位置を通過してから記録材後端が転写位置を通過する前に適正転写電圧を下げていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら両面印刷時において、1面目のプリント後の紙全体がマイナスカールしている状態(非印字面側に丸まる状態)や、紙先端が非印字面側に丸まる状態(クリンプ状態)であると、2面目のプリント時に紙先端が感光ドラムのクリーニング容器に突入して抜けなくなりジャムとなってしまう現象が生じた。
【0007】上記現象は以下に述べる理由により発生する。
【0008】1面目は紙がカールしておらず先端もクリンプ状態になっていないため、本来像担持体表面の電位と転写バイアスが印加された紙の電位は逆極性であるため引き合う力が働くが曲率分離が行い易い。しかし1面目のプリント後に紙がマイナスカール状態になると、2面目のプリント時において、転写ニップを通過した後の紙先端は像担持体に巻き付くように搬送されてしまう。紙が巻き付くように搬送されるため、静電気力が強く作用し、像担持体方向に紙を引きよせてしまうため結果としてクリーニング容器に紙の先端が突入してしまう。また、1面目をプリントした紙は転写バイアスの極性に帯電しており、2面目プリント時は1面目よりも、像担持体と紙との静電気力がより強く作用するため上記した問題が生じ易い。
【0009】通常自動両面機での2面目においては1面目の紙先端と2面目の紙先端は異なる為(2面目においては制御の方で後端から印字する)紙先端がクリンプ状態になっていることはない。しかし手差し両面機の場合においては1面目の紙先端と2面目の紙先端が同じである為、紙先端がクリンプ状態になっており、自動両面機に比べ更にクリーニング容器に紙先端が突入しやすくなってしまう。
【0010】更には、開封された状態の薄紙を長期放置しておくと、過度のカール状態になってしまうため、搬送方向に対して像担持体と同方向にカールしている状態でプリントを開始すると1面目においてもクリーニング容器に紙先端が突入するという現象が発生した。
【0011】上記した問題は、1面目プリント時にマイナスカールや先端クリンプを発生させない、または1面目プリント後に紙を除電することで解決できるが、昨今の小型化によりカールや先端クリンプのない紙搬送路構成にするのは困難であり、また除電ブラシ等の構成部品もコストupになるため好ましくはない。
【0012】本発明の目的は、記録材の先端部がカールしていたとしても記録材の搬送不良を防止し、良好な画像を形成できる画像形成装置を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、像担持体と、前記像担持体から記録材にトナー像を転写位置で転写するために前記トナー像と逆極性の転写電圧が印加される転写帯電手段と、を有する画像形成装置において、前記転写位置を記録材の先端部が通過するとき前記転写帯電手段には前記転写電圧と逆極性の電圧が印加されることを特徴とする画像形成装置である。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の画像形成装置にかかる実施例1においては、自動両面機において紙先端2mmに転写プリントバイアスとは逆極性のバイアスを印加する制御シーケンスを持つことを特徴とする。
【0015】以下に従来例を含め実施例1を添付図面に基づいて説明する。
【0016】図1は、本実施例の自動両面画像形成装置の断面図である。図1において、潜像担持体としての感光ドラム1は、負帯電極性の有機光導電層を備え、矢印a方向に回転し、感光ドラム1を帯電処理するための帯電装置2によって負に一様に帯電され、感光ドラム1に静電潜像を書き込む露光手段であるレーザー光3により、その表面に静電潜像が形成される。この静電潜像を感光ドラム1に対して近接配置され、現像装置4に付随している現像スリーブ5によってトナー6を反転現像し、トナー像として可視化する。可視化された感光ドラム1上のトナー像は、EPDM(エチレンプロピレンゴム)に導電粒子を分散させて発泡させた転写帯電手段としての転写ローラ7によって記録媒体である紙8に転写ニップ部で転写され(紙位置A)、トナー像を転写された紙8は定着装置9により定着処理され片面印字のみの場合は装置外に排紙(紙位置E)されプリント動作が終了する。自動両面印刷時においては第1面印字後に紙が再度本体内に取り込まれ(紙位置B)、自動両面ユニット10を通り(紙位置C)、再度第1面印刷時と同様に紙の第2面目に画像形成される。(紙位置D)
【0017】転写されずに感光ドラム1上に残存した転写残トナーはクリーニングブレード11によりかきとられクリーニング(廃トナー)容器12に収納され、クリーニングされた感光ドラム1は上述作用を繰り返し画像形成を行う。
【0018】転写ローラ7は、感光ドラム1と転写ニップ部を形成し、この転写ニップ部で記録材としての紙を搬送する。
【0019】感光ドラム1、帯電装置2、クリーニング容器12、現像装置4は、画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジCに設けられる。プロセスカートリッジCは、感光ドラム1と、帯電装置2、クリーニング容器12、現像装置4のうちの少なくとも1つと、を備えるのが良い。
【0020】なお自動両面像形成を行なう場合、紙位置Bでスイッチバックを行ない、1面目の紙後端が2面目の紙先端になるようにしている。
【0021】本実施例にかかる装置を図2に基づいてさらに説明する。
【0022】13は紙の通過を検知する機械式の紙先後端通過検知手段であり、前記紙先後端通過検知手段13の下部には不図示の赤外線を用いた検知手段によって、紙先後端通過検知手段13が倒れている状態か、否かを判断する。
【0023】紙の先端が通過すると矢印b方向に検知手段13が倒れ紙の先端通過を検知し、紙後端が前記検知手段を通過すると検知手段は倒れていた状態から初期状態に戻る為、紙後端を検知する。この紙先後端通過検知手段13のON,OFFの時間の長さによって紙サイズ(長さ)を検知する。本実施例においては、紙先後端通過検知手段13が紙先端を検知すると、その所定のタイミング後に露光が開始され、紙先後端通過検知手段13によって紙後端が検知されるとそのタイミングで露光動作が終了するよう制御されている。転写高圧(転写ローラに印加される電圧)制御、その他のシーケンス全てこの紙先後端通過検知手段13のON,OFFのタイミングを基に決定される。
【0024】検討に用いたプリンターは600dpiで毎分8枚機(プロセススピード45mm/sec)のものを使用し、トナー6にはネガトナーを用いている為、転写プリントバイアスはプラス極性とする。なお本検討には1.0×109(Ω)の転写ローラを用いた。
【0025】まず本実施例で用いた、自動両面2面目プリント時の紙先端2mmに逆バイアスを印加する制御シーケンスを持つ構成の説明から行う。
【0026】プリント開始信号が入力されるとプリンターは前回転を開始し、モーターの駆動により感光ドラムと各ローラが回転する。モーター駆動と同時に感光ドラム1表面が帯電ローラ2により負に帯電され、帯電された感光ドラム1表面が転写ニップ部に到達した後ATVC制御を開始する。その後ある一定の時間が経過したら、給紙ローラによって紙が搬送される。
【0027】転写高圧制御はATVC制御(転写ローラに対して2.5μA定電流制御でその時の転写ローラへの印加電圧を検知)による検知電圧値V0確定(図3−■)の後、転写ローラに対して−500Vの定電圧制御へと切り換える。(図3−■)
【0028】転写ニップ部に紙先端から2mmの位置が進入するまで上記した−500Vの定電圧制御を行い、紙先端から2mmの位置から紙後端から2mmの所までは前記した検知電圧V0を基に算出したプリントバイアス(転写電圧)Vtを印加し定電圧制御する。(図3−■)
【0029】なお紙先端から2mmまでの位置、紙後端から2mmまでの位置は、それぞれ画像領域の先端、画像領域の後端に対応している。
【0030】本実施例においてはVt=1.0+V0(KV)とする。紙後端2mm以降から2枚目の紙先端2mmまでは再度−500Vの定電圧制御を行う。(図3−■)
【0031】3枚目以降は上記プロセスを繰り返し、プリント信号の入力が無い場合にはラスト紙の紙後端2mmにおいて転写高圧出力値をV0/4(図3−■)としその後紙が転写ニップを通過した後、転写ローラ7のクリーニングシーケンスを行う(図3−■)
【0032】図3に示すように転写材へのトナー像の転写中は、転写ローラに対して定電圧制御するのが好ましい。なぜならば定電流制御にすると記録材のサイズの変化により転写ローラが感光体に直接接触する幅が変わることで、特に小サイズの記録材を用いた場合には転写ローラが感光体に直接接触する部分(記録材がない部分)に多くの電流が集中的に流入し、記録材のある部分で転写不良を生じ易くなるからである。
【0033】また、ATVC制御を行なうと、温湿度環境変化により転写ローラの抵抗が変化しても検知電圧V0に基づいた転写電圧を決定するので転写ローラの抵抗変動による転写電圧変化分を補うことができる。
【0034】上述したようにVt=1.0+V0(KV)と設定してVt>V0となるので転写ニップ部に記録材がない、ATVC制御時に転写ローラから感光ドラムへ電流が流れ過ぎることを抑制できる。
【0035】図3において2枚目の記録材への像転写終了後転写ローラに印加される電圧をV0/4とする代わりに図3−■のように−500Vにしても良い。
【0036】転写ローラのクリーニングシーケンスは、転写ローラに印加される電圧を−1KVとすると共に感光ドラムの電位を帯電ローラによってあらかじめ通常画像形成時のドラムの暗部電位よりも絶対値が小さい電位、例えば0Vとして転写ローラから感光ドラムへトナーをクリーニングする電界を形成する。記録材先端部がニップ部を通過するとき転写ローラに印加される電圧の絶対値(図3−■、■)は、クリーニングシーケンス時に転写ローラに印加される電圧の絶対値よりも小さくするのが良い。これは、良好にクリーニングを行うと共に記録材先端部における電圧切り換え(図3−■から図3−■への切り換え)を良好に行うためである。
【0037】本実施例の効果を確かめるべく従来例と本実施例において以下の検討を行った。
【0038】《従来例》まず従来例であるが、転写高圧制御シーケンスは、ATVC検知電圧値検知終了から紙先端2mmまでと、紙後端2mmから次の紙の先端2mmまでの間をV0/4(図4)とし、それ以外は本実施例と同様とする。(本実施例では−500Vの定電圧制御)
【0039】低温低湿環境(15℃/10%)においてEW500(A5サイズ)放置紙を使用し、べた白画像の連続プリント(A5サイズ)を繰り返したところ自動両面2面目において75/100の確率でクリーニング容器12に紙の先端が突入してしまうという現象が発生した。(図5)
【0040】《本実施例》本実施例1では前記したように自動両面2面目印刷時において、ATVC制御終了後から紙先端2mmまでと、紙後端2mmから再び紙先端2mm(1枚目紙後端+紙間+2枚目紙先端)のタイミングにおいて−500Vの定電圧制御を行う事を特徴とする。従来例と同様の検討を行なったところ、クリーニング容器12に紙の先端が突入するという現象は発生しなかった。(0/100)
【0041】筆者のその後の検討結果によれば、本実施例の転写ローラ7を用いた場合クリーニング容器に紙先端が突入するのを防止するのには紙先端数ミリに−400Vより絶対値が大きい電圧値Vを印加することで対策効果は有る。しかし−2000Vより絶対値が大きい電圧Vを印加すると、クリーニング容器12に紙先端が突入する事に関しては効果があるものの、紙間において感光ドラム1上に極度に負極性メモリとして残存し、帯電プロセスを経ても感光ドラム1上が均一に帯電されずその部分だけ暗部電位とともに明部電位も下がり、画像の濃度が薄くなってしまう。また、非印字(非画像領域)領域内において印加電圧が負の電圧値から適正転写電圧値のVtに切り換えが終了していることが重要であり、切り換えが間に合わない場合には紙裏の電荷が所望値よりも低いために転写不良、飛び散りなどの画像不良となってしまう。印加する負の電圧値によって適正転写電圧値Vtに到達するまでの時間が変わるため、印加する負の電圧設定値によって適切な切り換えタイミングで適正転写バイアスに切り換えることが重要である。紙先端部に対して転写ローラに印加される負の電圧は、紙の搬送不良を防止するために絶対値が100(V)〜2500(V)が好ましい。
【0042】上記したように本実施例のような構成にすることによって、紙先端部がドラムに沿う方向にカールしていたとしても紙先端部とドラムとの間で斥力が働くことで常にクリーニング容器に紙先端が突入することのない安定した紙搬送を行なうレーザビームプリンタを得ることができた。
【0043】また自動両面機において記録材の1面目においても図3のような記録材の2面目と同じ制御シーケンスとするのが好ましいが、記録材の1面目において従来例のように記録材の先端部と後端部に対して転写電圧よりも小さい正の電圧V0/4(V)を転写ローラに印加しても良い。
【0044】なお、手差し両面機においても1面目、2面目プリント時、共に紙先端において逆バイアスを印加する制御シーケンスを用いても問題無く良好な画像及び紙搬送が行える。
【0045】(実施例2)以下に実施例2を添付図面に基づいて説明する。
【0046】実施例1では、自動両面2面時において、ATVC制御終了後から紙先端2mmまでと、紙後端2mmから再び紙先端2mm(1枚目紙後端+紙間+2枚目紙先端)のタイミングにおいて転写ローラに−500Vの定電圧制御シーケンスを持たせた。しかし常に一定値での定電圧制御を行なった場合(実施例1では−500V)、転写ローラ7の抵抗値によって紙裏に印加される電荷量に差が生じ、紙と感光ドラム1表面に働く斥力が転写ローラ7の抵抗値によって変化してしまう。つまり、転写ローラ7の抵抗値が高い場合にはクリーニング容器12に紙先端が突入してしまう恐れがある。
【0047】そこで本実施例2では、自動両面2面時においてATVC制御終了後から紙先端2mmまでと、紙後端2mmから再び紙先端2mm(1枚目紙先端+紙間+2枚目紙先端、以降繰り返し)のタイミングにおいて印加する負の電圧値をATVC制御によって検知された電圧値を基に決定することを特徴とする。
【0048】具体的には、ATVC制御時に2.5μA定電流制御を行ない、その時に必要な印加電圧値V0と上記したタイミングで印加する電圧値Vを以下の式により決定する。
【0049】
V=−0.3−0.15V0(KV)・・・■【0050】上記設定式は以下に示す検討により決定した。
【0051】転写ローラ7の抵抗値が1.0×107〜8.0×109(Ω)の間で抵抗値の異なるローラについて、紙先端部に対する負の印加電圧を変えながら実施例1と同様の検討を行い、クリーニング容器12に紙先端が突入しない負極性の最低印加電圧を求めた。(図6)
【0052】本実施例においては前記検討結果(図6)に−100Vのマージンを考慮し上記設定式■を求めた。
【0053】本実施例の効果を確認すべく、抵抗値が1.0×107〜8.0×109(Ω)の転写ローラを用い実施例1と同様の評価を行ったところ、自動両面100枚プリント中において1度もクリーニング容器12に紙先端が突入することはなかった。
【0054】本実施例のような上記構成にすることによって、環境変動による転写ローラ7の抵抗値によらず常にクリーニング容器12に紙先端が突入することのない安定した紙搬送を行なうレーザビームプリンタを得ることができた。
【0055】(実施例3)以下に実施例3を添付図面に基づいて説明する。
【0056】画像濃度を変更する手段の一つとして、帯電プロセスにおける暗電位(Vd)を変更する方法が知られている。紙先後端数ミリ及び紙間に対応する感光体の領域は露光されておらず感光ドラム1表面電位は前記Vdなため、ユーザーが濃度調整ダイヤル等により画像濃度の変更をした場合はVdが変更され、実施例2のような斥力に差が生じてしまう。
【0057】従って本実施例においては画像濃度設定値(感光体の暗電位)に基づいて、自動両面2面時においてATVC制御終了後から紙先端2mmまでと、紙後端2mmから再び紙先端2mm(1枚目紙後端+紙間+2枚目紙先端)のタイミングにおいて印加する負の電圧値を決定することを特徴とする。
【0058】具体的には以下のように紙先端部に対して転写ローラに印加される電圧の設定値を設ける。なお本実施例での各濃度の場合のVdも併記する。
【0059】
F1(濃い)・・・V_=−460(V) Vd=−650(V)
F5(通常)・・・V_=−500(V) Vd=−600(V)
F9(薄い)・・・V_=−550(V) Vd=−550(V)
【0060】本実施例の効果を確認すべく、抵抗値が1.0×107(Ω)の転写ローラを用い、画像濃度をF1、F5、F9と変えながら実施例1と同様の評価を行ったところ、自動両面100枚プリント中において1度もクリーニング容器12に紙先端が突入することはなかった。
【0061】本実施例のような上記構成にすることによって、画像濃度によらず常にクリーニング容器に紙先端が突入することのない安定した紙搬送を行なうレーザビームプリンタを得ることができた。
【0062】なお実施例2との組み合わせにより、転写ローラの抵抗値、画像濃度によらず常に安定した紙搬送が得られる。
【0063】以上の実施例1〜3において記録材の先端部及び後端部に対して転送電圧と逆極性の負の電圧を転写ローラに印加したが、記録材の後端部は、従来例のように転写電圧よりも小さい正の電圧を転写ローラに印加しても良い。
【0064】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、転写位置を記録材の先端部が通過するとき転写帯電手段には、転写電圧と逆極性の電圧が印加されることにより、記録材の先端部がカールしていたとしても記録材の搬送不良が生じることなく良好な転写画像を形成することができる。




 

 


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