JP2006267486A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンボス紙に対するトナー像の転写性能を向上させる。
【解決手段】 プリンタ１０では、転写前に帯電ロール３４によってエンボス紙Ｐの転写面に正電荷が付与され、転写時に二次転写ロール１１にＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した転写バイアスが印加される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、像担持体に担持されたトナー像が、転写手段によって記録媒体に転写される画像形成装置に関する。

電子写真方式を採用した画像形成装置において、エンボス紙等の表面の平滑度が低い記録媒体に画像を形成する場合、記録媒体の表面の凹部の転写電位が凸部の転写電位と比して低くなり、この凹部にトナーの転写が十分に行われずに画像の白抜けが発生するという問題があった。このため、従来から、記録媒体の表面の平滑度や地合いを検出して、転写電流や転写圧力を変更したり、その他の画像形成条件を変更したりする方式が考案されている（例えば、特許文献１乃至３参照）。

特許文献１では、記録媒体の表面の平滑度に応じて、転写圧力を変更することで、特殊な記録媒体の転写性能が向上され、特許文献２では、記録媒体の種類や表面の平滑度に応じて、転写バイアスの電圧値を変更したり、定着温度を変更したりすることで、特殊な記録媒体の画質が向上されている。また、特許文献３では、記録媒体の地合いに応じて、トナー量等の各種画像形成パラメータを変更することで、特殊な記録媒体の画像に表れるムラを抑制している。

しかしながら、感光体から記録媒体へ直接、トナー像を転写する方式の画像形成装置では、上述した従来技術を用いることでエンボス紙に対する転写性能の向上が見られたが、複数の感光体から中間転写体へトナー像を多重転写し、多重のトナー像を中間転写体から記録媒体へ転写する方式の画像形成装置では、上述した従来技術を用いてもエンボス紙に対する転写性能の向上は見られなかった。また、トナー量を多くした場合には、逆に画像の白抜けが悪化した。
特開２００２−１５６８３９号公報 特開２００２−２０２６３８号公報 特開２００１−３３７４９６号公報

本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、表面の平滑度が低い記録媒体に対するトナー像の転写性能を向上させることを目的とする。

請求項１に記載の画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体に担持されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、を備える画像形成装置であって、前記転写手段に、直流電圧に交番電圧を重畳した転写バイアスを印加することを特徴とする。

請求項１に記載の画像形成装置では、像担持体に担持されたトナー像が、転写手段によって記録媒体に転写される。ここで、転写手段には、直流電圧に交番電圧を重畳した転写バイアスが印加される。このため、記録媒体の表面の平滑度が低い場合には、記録媒体の表面の凹部と像担持体との間でトナーが往復運動して記録媒体の表面の凹部に接触するので、記録媒体の表面の凹部へのトナーの転写不良を抑制でき、表面の平滑度が低い記録媒体における画像の白抜けを抑制できる。

請求項２に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の画像形成装置であって、記録媒体の転写面の平滑度を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された記録媒体の転写面の平滑度が所定値より低い場合、前記転写手段に、直流電圧に交番電圧を重畳した転写バイアスを印加し、前記検出手段によって検出された記録媒体の転写面の平滑度が所定値より高い場合、前記転写手段に、直流電圧の転写バイアスを印加する第１制御手段と、を有することを特徴とする。

請求項２に記載の画像形成装置では、検出手段によって記録媒体の表面の平滑度が検出され、検出手段によって検出された記録媒体の表面の平滑度が所定値より低い場合、第１制御手段が、転写手段に、直流電圧に交番電圧を重畳した転写バイアスを印加する。また、検出手段によって検出された記録媒体の表面の平滑度が所定値より高い場合、制御手段が、転写手段に直流電圧の転写バイアスを印加する。

これによって、表面の平滑度が所定値より低い記録媒体に対して、画像の白抜けを抑制できると共に、表面の平滑度が所定値より高い記録媒体に対して、トナーの飛散を抑制でき、画質の低下を抑制できる。

請求項３に記載の画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体に担持されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記転写手段の搬送方向上流側で、記録媒体の表面をトナーの極性と逆極性に帯電させる帯電手段と、を有することを特徴とする。

請求項３に記載の画像形成装置では、像担持体に担持されたトナー像が、転写手段によって記録媒体に転写される。この記録媒体の表面は、転写手段の搬送方向上流側で帯電手段によって、トナーの極性と逆極性に帯電されている。

ここで、記録媒体の表面に付与される電荷量は、像担持体と記録媒体の表面との間のギャップの大きさに比例するので、平滑度が低い表面では、凹部の電位が凸部の電位よりも高くなる。

このため、記録媒体の表面の凹部の転写電位が、記録媒体の表面の凸部の転写電位よりも高くなるので、記録媒体の表面の凹部へのトナーの転写不良を抑制でき、表面の平滑度が低い記録媒体における画像の白抜けを抑制できる。

請求項４に記載の画像形成装置は、請求項３に記載の画像形成装置であって、記録媒体の表面の平滑度を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された記録媒体の表面の平滑度が所定値より低い場合、前記帯電手段を作動させる第２制御手段と、を有することを特徴とする。

請求項４に記載の画像形成装置では、検出手段によって記録媒体の表面の平滑度が検出され、検出手段によって検出された記録媒体の表面の平滑度が所定値より低い場合、第２制御手段が、帯電手段を作動させる。

これによって、表面の平滑度が所定値より低い記録媒体に対して、画像の白抜けを抑制できる。また、表面の平滑度が高く転写前に帯電しなくても良好に転写が可能な記録媒体が通紙される際には、帯電手段を停止させることで、消費電力を低減できる。

請求項５に記載の画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体に担持されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体の表面の平滑度を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された記録媒体の表面の平滑度が所定値より低い場合、記録媒体の表面の平滑度が所定値より高い場合よりもトナーの飛翔性を高くする第３制御手段と、を有することを特徴とする。

請求項５に記載の画像形成装置では、検出手段によって検出された記録媒体の表面の平滑度が所定値より低い場合、第３制御手段が、上述した請求項１乃至４の方法等で、記録媒体の表面の平滑度が所定値より高い場合よりもトナーの飛翔性を高くする。これによって、表面の平滑度が低い記録媒体における画像の白抜けを抑制できる。

本発明は上記構成にしたので、表面の平滑度が低い記録媒体に対するトナー像の転写性能を向上できる。

以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１に示すように、プリンタ１０は、赤外線吸収材料を含まないイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナーでフルカラープリントを行うフルカラーレーザビームプリンタである。また、プリンタ１０は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋのトナーを用いるプリントエンジン１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ（以下、１２Ｙ〜Ｋと言う）が、中間転写ベルト１４の上側の平坦面１４Ａに沿って配列された所謂タンデム方式のプリンタで、中間転写ベルト１４が１周する間にプリントエンジン１２Ｙ〜Ｋが、中間転写ベルト１４上にＹ〜Ｋのトナー像を順次転写して重ね合わせ、フルカラーのトナー像を形成する。

中間転写ベルト１４はロール１１Ａ、１３、１５、１６、１８によって張架されており、図中矢印Ａ方向（図中反時計回り方向）に回転される。ロール１６、１８は水平方向へ配列されており、このロール１６、１８間で、上述した平坦面１４Ａが張架されている。またロール１３、１５は、ロール１６、１８の下方で水平方向へ配列され、ロール１１Ａは、ロール１３、１５の下方に配設されている。このロール１１Ａには中間転写ベルト１４の外周側に設けられたロール１１Ｂが中間転写ベルト１４を間において当接しており、ロール１１Ａとロール１１Ｂとで二次転写ロール１１が構成され、この二次転写ロール１１との間で二次転写ニップＮ２が形成されている。この二次転写ニップＮ２に、給紙カセット１３から記録用紙Ｐが給紙され、それと同時に二次転写ロール１１に転写バイアスが印加されることで、中間転写ベルト１４に形成されたフルカラーのトナー像が記録用紙Ｐに転写される。

そして、二次転写ニップＮ２の搬送方向下流側には定着装置２０が配設されており、記録用紙Ｐが定着装置２０を通過する際に、記録用紙Ｐ上のトナーが加熱加圧されて記録用紙Ｐに定着される。そして、記録用紙Ｐは、プリンタ１０から排紙される。

次に、プリントエンジン１２Ｙ〜Ｋについて説明する。プリントエンジン１２Ｙ〜Ｋは、感光体２２と、感光体２２の周囲に感光体２２の回転方向（図中矢印Ｂ方向）に順に配設されたクリーナ２４、帯電ロール２６、露光ヘッド２８、現像器３０を備える。感光体２２は、中間転写ベルト１４の平坦面１４Ａの外周側に当接し、この感光体２２には中間転写ベルト１４の内周側に設けられた一次転写ロール３２が、中間転写ベルト１４を間において当接しており、感光体２２と一次転写ロール３２とで一次転写ニップＮ１が形成されている。

このプリントエンジン１２Ｙ〜Ｋでは、まず、感光体２２に接触して回転する帯電ロール２６にＤＣ電圧にＡＣ電圧が重畳された帯電バイアスが印加されて感光体２２が一様に帯電される。次に、ＬＥＤアレイ等の露光ヘッド２８が、感光体２２の帯電面を露光して画像データに応じた静電潜像を形成する。

次に、現像器３０の現像ロール３０Ａに現像バイアスが印加されて、現像ロール３０Ａに付着したトナーが感光体２２の静電潜像上に移動することで、感光体２２の静電潜像が現像される。そして、一次転写ロール３２に転写バイアスが印加されて、一次転写ニップＮ１で感光体２２から中間転写ベルト１４へトナー像が転写される。最後に、クリーナ２４が、中間転写ベルト１４に転写されずに感光体２２に残留したトナーを掻き落して感光体２２の表面を清掃する。

また、二次転写ニップＮ２の搬送方向上流側には、帯電ロール３４が配設されている。この帯電ロール３４は、記録用紙Ｐの転写面（表面）に接触する第１ロール３４Ａと、記録用紙Ｐの裏面に接触する第２ロール３４Ｂとで構成されており、第１ロール３４ＡにＡＣ電源３６の正極が接続され、第２ロール３４ＡにＡＣ電源３６の負極が接続されている。

また、帯電ロール３４の搬送方向上流側には、記録用紙Ｐの転写面の平滑度を検出するセンサ３８が配設されている。このセンサ３８は、記録用紙Ｐの転写面に向けて投光する投光センサ（図示省略）と、投光センサから投光され記録用紙Ｐの転写面で反射された光線を受光する受光センサ（図示省略）とで構成されており、受光センサが受光した光量を信号に変換して出力する。

このセンサ３８の出力には制御部４０が接続されており、制御部４０に光量検出信号が入力される。制御部４０は、光量検出信号に応じて記録用紙Ｐの転写面の平滑度を判定する。即ち、記録用紙Ｐの転写面の平滑度が高い場合には、記録用紙Ｐの転写面で反射される光量が多くなり、記録用紙Ｐの転写面の平滑度が低い場合には、記録用紙Ｐの転写面で反射される光量が少なくなるので、制御部４０は、受光センサの受光量が多い場合に記録用紙Ｐの転写面の平滑度が高いと判定し、受光センサの受光量が少ない場合に記録用紙Ｐの転写面の平滑度が低いと判定する。

また、二次転写ロール１１には、転写バイアス用の電源４２が接続されている。この電源４２は、ＤＣ電源４２ＡとＡＣ電源４２Ｂとで構成されており、ＤＣ電源４２Ａの正極がロール１１Ｂに接続され、ＤＣ電源４２Ａの負極がＡＣ電源４２Ｂの一方の極に接続され、そして、ＡＣ電源４２Ｂの他方の極がロール１１Ａに接続されている。

ここで、電源３６、４２には制御部４０が接続されており、電源３６、４２のオン／オフが制御部４０によって制御されている。以下、電源３６、４２の制御方法について図２のフローチャートを参照して説明する。

まず、プリントジョブが開始されると、処理ルーチンが開始されてステップ１００へ進む。ステップ１００では、センサ３８から光量検出信号を受信するまで否定判定が繰り返され、肯定されるとステップ１０１へ進む。ステップ１０１では、センサ３８の受光量が所定値より低いか否か、即ち、記録用紙Ｐの転写面の平滑度が所定値より低いか否かが判定され、肯定されるとステップ１０３へ、否定されるとステップ１０２へ進む。ステップ１０２では、電源４２のＤＣ電源４２Ａがオンになり、二次転写ロール１１にＤＣ電圧が印加され、中間転写ベルト１４から記録用紙Ｐへトナー像が転写される。そして、ステップ１０５へ進む。

一方、ステップ１０３では、電源３６がオンになり、帯電ロール３４にＤＣ電圧が印加され、記録用紙Ｐの転写面に正電荷が付与される。次に、ステップ１０４では、電源４２のＤＣ電源４２ＡとＡＣ電源４２Ｂとがオンになり、二次転写ロール１１にＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した転写バイアスが印加され、中間転写ベルト１４から記録用紙Ｐへトナー像が転写される。そして、ステップ１０５へ進み、プリントジョブが終了するまで否定判定が繰り返されてステップ１００へ戻り、肯定されると処理ルーチンを終了する。

ここで、ステップ１０１におけるセンサ３８の受光量の所定値は、エンボス紙Ｐ（レザック６６（商品名）、１５１ｇ／ｍ²、最大表面粗さが８０〜１００μｍ）が通紙された時の数値より若干高めに設定されている。即ち、エンボス紙Ｐが通紙された時には、帯電ロール３４にＤＣ電圧が印加されてエンボス紙Ｐの転写面に正電荷が付与され、また、二次転写ロール１１にＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した転写バイアスが印加される。

図３に示すように、転写前に帯電ロール３４がエンボス紙Ｐの転写面に正電荷を付与することで、負電荷を帯びたトナーの飛翔性が高くなり、トナーがエンボス紙Ｐの転写面に静電吸着し易くなる。即ち、エンボス紙Ｐの転写面の転写電位が大きくなることでトナーの転写性が向上する。

ここで、エンボス紙Ｐの転写面の凹部Ｐ１と中間転写ベルト１４とのギャップが凸部Ｐ２と中間転写ベルト１４とのギャップよりも大きくなっている。また、放電開始電圧が放電領域のギャップに比例することから、エンボス紙Ｐに付与される電荷量は、エンボス紙Ｐの表面と中間転写ベルト１４とのギャップの大きさに比例する。このため、凹部Ｐ１に付与される電荷量が、凸部Ｐ２に付与される電荷量よりも大きくなる。このため、凹部Ｐ１における転写電位が、凸部Ｐ２における転写電位よりも高くなるので、凹部Ｐ１へのトナーの転写不良を抑制できる。

一方、転写時、二次転写ロール１１にＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した転写バイアスが印加されることで、中間転写ベルト１４とエンボス紙Ｐの転写面との間でトナーが往復運動して凹部Ｐ１に接触するので、凹部Ｐ１へのトナーの転写不良を抑制できる。

また、エンボス紙Ｐよりも転写面の平滑度が高い普通紙等の記録用紙Ｐが通紙された場合には、二次転写ロール１１にＤＣ電圧のみが印加されることで、トナーの飛散を抑制でき、画質を向上できる。なお、転写面の平滑度が高い記録用紙Ｐの転写面に対しては、二次転写ロール１１にＤＣ電圧を印加するだけで均一性が高い電荷を付与できる。従って、トナーの転写不良は発生しない。

次に、本発明の効果を確認するために行った実験の結果について説明する。なお、図４の表に示すように、凹部Ｐ１の白抜けの程度をグレード１からグレード６にランク分けした。

まず、帯電ロール３４にＤＣ電圧を印加せず、二次転写ロール１１に２．０ｋＶのＤＣ電圧のみを印加した状態で、トナー量２００％のブルーの２０ｍｍ×２０ｍｍのパッチを上述したエンボス紙Ｐに形成したところ、凹部Ｐ２にトナーがあまり乗らないグレード４となった。

次に、帯電ロール３４のロール３４Ｂに−２．０ｋＶのＤＣ電圧を印加し、二次転写ロール１１に２．０ｋＶのＤＣ電圧のみを印加した状態で、トナー量２００％のブルーの２０ｍｍ×２０ｍｍのパッチを上述したエンボス紙Ｐに形成したところ、凹部Ｐ２が僅かに白いグレード２となった。即ち、転写前にエンボス紙Ｐの転写面に正電荷を付与することで、エンボス紙Ｐにおける画像の白抜けが改善された。

最後に、帯電ロール３４にＤＣ電圧を印加せず、二次転写ロール１１に２．０ｋｖのＤＣ電圧に、１ｋｖ、２ｋＨｚのＡＣ電圧を印加した状態で、トナー量２００％のブルーの２０ｍｍ×２０ｍｍのパッチを上述したエンボス紙Ｐに形成したところ、図５のグラフに示すように、画像の白抜けの程度はグレード３と４との中間となり、ＡＣ電圧を２ｋｖまで上げると、画像の白抜けの程度は溝部が白いグレード３となった。即ち、二次転写ロール１１にＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した転写バイアスを印加することで、エンボス紙Ｐにおける画像の白抜けが改善された。

なお、本実施形態では、エンボス紙Ｐを例に取って説明したが、表面の平滑度が低い他の記録媒体に対しても、本発明によって同様の効果が得られる。

また、本実施形態では、記録媒体の表面の平滑度を検出する検出手段をセンサとしたが、センサに替えて、予め設定された記録媒体の種別から記録媒体の表面の平滑度を判定する判定手段も適用可能である。この場合、記録媒体の表面の平滑度を自動で検出できないという欠点はあるものの、センサが不要になり、部品コストを低減できるという利点を有する。

本実施形態のプリンタの概略を示す図である。 本実施形態のプリンタの電源の制御方法を説明するためのフローチャートである。 エンボス紙の凹部周辺を拡大した断面図である。 エンボス紙の画像の白抜けのグレードの一覧表である。 二次転写ロールのＡＣ電圧とエンボス紙の画像の白抜けのグレードとの関係を示すグラフである。

符号の説明

１０ プリンタ（画像形成装置）
１１ 二次転写ロール（転写手段）
１４ 中間転写ベルト（像担持体）
３８ センサ（検出手段）
４０ 制御部（第１制御手段、第２制御手段、第３制御手段）
Ｐ 記録用紙（記録媒体）

Claims (5)

1. トナー像を担持する像担持体と、
   前記像担持体に担持されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、を備える画像形成装置であって、
   前記転写手段に、直流電圧に交番電圧を重畳した転写バイアスを印加することを特徴とする画像形成装置。
2. 記録媒体の表面の平滑度を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出された記録媒体の表面の平滑度が所定値より低い場合、前記転写手段に、直流電圧に交番電圧を重畳した転写バイアスを印加し、前記検出手段によって検出された記録媒体の表面の平滑度が所定値より高い場合、前記転写手段に、直流電圧の転写バイアスを印加する第１制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. トナー像を担持する像担持体と、
   前記像担持体に担持されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
   前記転写手段の搬送方向上流側で、記録媒体の表面をトナーの極性と逆極性に帯電させる帯電手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
4. 記録媒体の表面の平滑度を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出された記録媒体の表面の平滑度が所定値より低い場合、前記帯電手段を作動させる第２制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. トナー像を担持する像担持体と、
   前記像担持体に担持されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
   記録媒体の表面の平滑度を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出された記録媒体の表面の平滑度が所定値より低い場合、記録媒体の表面の平滑度が所定値より高い場合よりもトナーの飛翔性を高くする第３制御手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。

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