JPH0720672A

JPH0720672A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH0720672A
Application number: JP5191708A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Sakai; 宏明酒井; Akihiko Takeuchi; 竹内　　昭彦
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-07-05
Filing date: 1993-07-05
Publication date: 1995-01-24

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】転写材の表面状態を検知し、その状態に応じて
転写バイアスや定着温度を変化させて転写不良や定着不
良をなくす。【構成】光源２１から転写材Ｐに光を発してその反射光
を受光素子２２で受ける。周波数解析器２３によって転
写材表面の凹凸の周期を解析し、転写材Ｐの種類を知
る。この検知結果に応じて、転写バイアス駆動回路３０
によって、転写ローラ６に印加する転写電圧を変化させ
たり、ヒータ駆動回路３１によって、定着ローラ１１の
定着温度を変えたりして、良好な画像形成装置を行う。
なお、透明な転写材Ｐに対しては、反射鏡２６を使用し
て、この反射鏡２６からの反射光を受光素子２２によっ
て受光する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、像担持体上に形成した
現像剤像を転写装置を介して転写材上に転写するととも
に、転写された転写材上の転写像を定着装置を介して加
熱加圧して転写材表面に定着させる画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】像担持体上に形成したトナー像を転写装
置によって紙等の転写材に転写し、この転写したトナー
像を、その後、定着装置で加熱溶融して転写材上に固着
する方式の画像形成装置がよく知られている。具体的な
例としては、転写方式の電子写真法や静電記録法を利用
した複写機、プリンタ、マイクロフイルムリーダプリン
タ、ディスプレー装置などがあげられる。

【０００３】これらの画像形成装置は、一般的には、ま
ず、像担持体としての電子写真感光体や静電記録誘電体
を、所定の周速度で回転するまたは回動駆動されるドラ
ムやベルトの形態に形成し、その回転または回動駆動さ
れているドラムやベルトの面をコロナ放電器、接触帯電
器、その他の帯電手段により、正または負に均一帯電
し、つづいて、その帯電電荷をスリット露光、レーザー
ビーム走査露光、発光素子アレイ、除電素子アレイ等で
選択的に除電もしくは逆極性帯電させて目的の画像情報
に対応した静電潜像を形成し、次に、この静電潜像を現
像手段で現像剤により顕像化し、さらに、この静電潜像
を転写材表面に転写手段で転写し、そして、像転写を受
けた転写材を定着手段で像定着して画像形成物として装
置外へ排出する一方、像転写後の像担持体たるドラム面
やベルト面はクリーニング手段で清浄面化して繰り返し
て作像に供するような構成となっている。

【０００４】像担持体表面に形成担持されている現像剤
（トナー）による顕像（以下「現像剤像」という。）を
転写材表面に転写する像転写手段としては転写帯電器が
一般に用いられている。これは現像剤像を担持している
像担持体に転写材（転写用紙）を給送し、その転写材背
面にコロナ放電により像担持体側の現像剤像の現像剤極
性とは逆極性の電荷を付与することにより、像担持体側
の現像剤像を転写材の像担持体対向面側へ静電引力で転
移吸着（転写）させるもので、構成が簡単で比較的安定
した転写性能が得られるという利点がある。また、欠点
としては、転写材の背面に過剰な電荷が付与されてしま
うこと等があげられる。

【０００５】一方、このような転写帯電器の欠点を解決
する別の方式の転写装置として転写ローラ装置がある。
これは、図２に示すように現像剤像ｔａを担持してる像
担持体１の表面に転写材Ｐを給送し、該転写材Ｐの背面
に像担持体１側の現像剤の電荷ｅ₁ とは極性の異なる電
圧（接地も含む）を印加した弾性体の転写ローラ６を押
し当てて転写材Ｐを像担持体１表面に押圧することによ
り像転写を行い、転写材Ｐ表面に転写像ｔｂを形成する
ものであり、前述の転写帯電器による場合に比べ、転写
材背面に過剰な背面電荷を与えることが少ないので、転
写文字回りに現像剤の飛び散りを生じることがほとんど
なく、高画質を得られるという利点がある。８はバイア
ス電源を示す。特に反転現像法を用いた画像形成装置に
おいては、図２に示すように、像担持体１上の潜像電荷
ｅ₂ と現像剤像ｔａの現像剤の電荷ｅ₁ とが同極性であ
るため、転写ローラ６に印加するバイアス電圧が少なく
てすみ、現像剤飛び散りのない良好な転写像ｔｂが得や
すいという利点がある。

【０００６】なお、実際の転写バイアス電圧を設定する
場合、安定した転写像ｔｂを得るためには安定した電圧
もしくは電流を供給しなければならないが、小サイズの
転写材Ｐの挿通を行なう場合、非通紙域での電流の逃げ
を考慮すると、定電流よりも定電圧で制御を行なう方が
効果的である。そこで、周速９０mm/sec、転写ローラ６
の抵抗（像担持体芯金−転写ローラ芯金間）１０⁸ Ω、
転写ローラ６の加圧力−片側５００g 、総圧１kg、転写
材（一般に多く使われる表面が平滑な６５〜９０g/m²の
紙）２１０mmのとき、転写電流が４μＡとなることが望
ましいことが確かめられているため、一般に転写ローラ
抵抗の分圧による０．９kVと転写材抵抗の分圧による
１．１kVから２．０kVと設定される。

【０００７】また、一般に画像形成装置に使用される定
着装置は、図３に示すような構成となっている。図３に
おいて、１１は定着ローラでありアルミニウムや鉄など
の円筒状の芯金１１ａ上に、ＰＦＡ、ＰＴＦＥなどの離
型性樹脂層１１ｂを設け、また内部のヒータ１０によっ
て加熱するようになっている。定着ローラ１１の表面温
度は、該定着ローラ１１に当接した温度検知素子１３に
よって検出され、不図示の温度制御回路によってヒータ
ー１０を断続的に作動させることで定着ローラ表面温度
は所定の温度に制御される。

【０００８】一方、１２は上述の定着ローラ１１に圧接
回転する加圧ローラで、鉄やステンレスなどの金属芯金
１２ａ上に、耐熱性を有するシリコンやフッ素ゴムなど
の弾性体層１２ｂを形成し、表層にＰＦＡ、ＰＴＦＥな
どの離型性樹脂層１２ｃを設けている。

【０００９】転写像ｔｂを表面に担持した転写材Ｐは、
入り口ガイド１５によって定着ローラ１１と加圧ローラ
１２との間に導かれ、加熱（１９０℃前後）かつ加圧
（片側５kg、総圧１０kg程度）されることで、表面の転
写像ｔｂが定着される。その後、分離爪１６によって転
写材Ｐは定着ローラ１１から剥離される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
画像形成プロセスにおいて、転写バイアス電圧あるいは
定着温度の設定を転写材Ｐに対して変更することは行な
われておらず、このため転写材Ｐが変わることにより、
転写不良や定着不良などの問題が生じていた。

【００１１】例えば、転写材Ｐが変わった場合、転写に
おける転写材Ｐの分圧が変化するため、極薄紙のように
抵抗の小さいものを挿通することにより過大電流が流れ
てしまい、像担持体１にダメージを与えることがあり、
反対に、厚紙では電流不足により転写不良となる問題が
ある。また、転写材Ｐ表面の凹凸による転写ローラ６と
像担持体１との距離の変化によっても同様の問題が生じ
る。この場合、転写材Ｐに転写された転写像ｔｂの高さ
にも差が生じるため、転写を終えて定着器に進入する
際、定着ローラ１１と加圧ローラ１２とのニップ内で、
低い部分のトナーには十分に熱が伝わらず、定着が悪く
なるという問題が生じる。

【００１２】そこで、本発明は、転写材の表面状態を検
知し、その検知結果に基づいて、転写条件や定着条件を
変更するようにした画像形成装置を提供することを目的
とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述事情に鑑
みてなされたものであって、像担持体上に現像剤像を形
成し、該像担持体と転写装置との間に形成したニップ部
に転写材を挿通させるとともに、前記転写装置に転写バ
イアスを印加することにより、前記像担持体上の現像剤
像を前記転写材表面に転写し、さらに該転写材表面に転
写された転写像を、ヒータを有する定着装置によって加
熱加圧することにより前記転写材上に定着してなる画像
形成装置において、前記転写像の転写前に、前記転写材
の表面にレーザを当てて、非接触で表面状態を検知する
表面状態検知手段と、該表面状態検知手段の出力に応じ
て、前記転写装置の転写バイアスまたは前記定着装置の
定着温度のうちの少なくとも一方を制御する制御装置と
を備えることを特徴とする。

【００１４】また、像担持体上に現像剤像を形成し、該
像担持体と転写装置の転写ローラとの間に形成したニッ
プ部に転写材を挿通させるとともに、前記転写ローラに
転写バイアスを印加することにより、前記像担持体上の
現像剤像を前記転写材表面に転写し、さらに該転写材表
面に転写された転写像を、ヒータを有する定着ローラと
該定着ローラに押圧された加圧ローラとの間に挿通させ
て加熱加圧することにより前記転写材上に定着してなる
画像形成装置において、前記転写像の転写前に、前記転
写材の表面にレーザを当てて、非接触で表面状態を検知
する表面状態検知手段と、該表面状態検知手段の出力に
応じて、前記像担持体に対する前記転写ローラの押圧
力、または前記定着ローラに対する前記加圧ローラの押
圧力のうちの少なくとも一方を制御する制御装置を備え
ることを特徴とする。

【００１５】

【作用】以上構成に基づき、表面状態検知手段によっ
て、転写材の表面の状態を検知し、この出力に応じて、
転写バイアス（転写条件）や定着温度（定着条件）を制
御するので、例えば、表面に凹凸のある転写材に対して
は転写バイアスを高くして、凹部にも現像剤がよく入り
込むようにして、良好な画像を形成することができる。

【００１６】

【実施例】以下、図面に沿って、本発明の実施例につ
いて説明する。〈実施例１〉図１に、本発明に係る画像形成装置の概略
を図示する。この画像形成装置は、不図示の装置本体に
よって矢印Ｒ１方向に回転自在に支持された円筒状の像
担持体１を備えている。像担持体１の周囲には、その回
転方向に沿って順に、像担持体１表面を均一に帯電する
帯電装置２、像担持体１表面に静電潜像を形成する露光
手段３、静電潜像にトナーを付着させて現像する現像装
置５、像担持体１上のトナー像を転写材Ｐに転写する転
写装置６、像担持体１上の残留トナーを除去するクリー
ニング装置７が配設されている。さらに、転写材Ｐの搬
送路に沿って、像担持体１の上流側にレジストローラ９
が、また下流側には、内部にヒータ１０を有する定着ロ
ーラ１１、定着ローラ１１に押圧された加圧ローラ１２
が配置されている。また、Ｎは像担持体１と転写装置６
との間に形成されたニップ部である。

【００１７】不図示の給紙カセットあるいは手差しによ
り挿通された転写材Ｐは、レジストローラ９手前に配設
された測定系（表面状態検知手段）２０に進入し表面情
報の検知が行なわれる。レーザー駆動回路２７に接続さ
れた光源２１からのレーザー光はコリメートされた後、
転写材Ｐに入射し、その反射光を受光素子２２で検出す
る。このとき転写材Ｐから散乱される光は空間的にラン
ダムな干渉により転写材Ｐの表面粗さに対応した光強度
分布（スペックルパターン、図４参照）を形成する。図
１には、表面からの測定系を示すが、裏面からの測定も
勿論可能である。ただし、表面と裏面の表面性が異なる
場合、表面の表面状態を推測する必要がある。この光強
度分布は、転写材Ｐの移動に伴って変化するため、受光
素子２２の出力は図５に示すような電圧変化を生じる。
この出力電圧には転写材Ｐの表面の粗さの周期に対応し
た周波数の他に様々なノイズ成分が含まれているため、
周波数解析器２３により転写材Ｐの表面粗さに対応した
成分（図６参照）だけを取り出すことにより、転写材Ｐ
特有の表面粗さの周期を知ることができる。この解析結
果は、ＣＰＵ（制御装置）２９に出力される。また、図
５の電圧変化のダイナミックレンジから表面粗さの振幅
情報を得ることができる。例えば、転写材Ｐとしてボン
ド紙やミューズコットン紙などの表面の凹凸が大きい紙
が給紙されると、図７に示すような波形が得られ、周波
数解析器２３による信号処理を行なうと、図８に示すよ
うに通常よりも低周波数側にそのピークが現われる。こ
のような場合には、上述のＣＰＵ２９に接続された転
写バイアス駆動回路３０を介して、転写ローラ６に印加
する転写電圧を上げる（紙分圧を１．１kVから１．３kV
にするとよい結果が得られる）。同じくＣＰＵ２９に
接続されたヒーター駆動回路３１を介して、ヒーター１
１による定着温度を上げる（温調温度を１９０℃から２
００℃にするとよい結果が得られる）のように設定する
ことによって、紙の凹部分の隙間が大きくなったことに
よる転写不良や定着不良を防ぐことができる。〈実施例２〉上述の実施例１においては、転写材Ｐから
の反射光を測定しているため、ＯＨＴなどの透明な転写
材Ｐについて同様な測定を行なう場合、直接転写材Ｐか
らの反射光を測定することは困難である。そこで、レー
ザービームの転写材入射面に対応する搬送ガイド２５の
上に反射鏡２６を配設し、透明な転写材Ｐを透過したレ
ーザービームが反射され、受光素子２２で検出できるよ
うにする。このとき受光素子２２からの信号は紙の転写
材Ｐが紙である場合よりも強くなるが、一般にＯＨＴは
紙に比べ表面が平滑なため、出力される信号のダイナミ
ックレンジは小さくなる。このときの観測波形は図９、
図１０のようになり、出力電圧にしきい値を設けること
により、転写材Ｐが搬送されているかどうかを知ること
ができ、しきい値を超えて強い光が検出された場合、そ
の信号に変化があれば透明な転写材Ｐが搬送されてお
り、信号に変化がなければ転写材Ｐは未搬送と判断する
ことができる。

【００１８】通常ＯＨＴは体積抵抗率１０¹⁵Ω・cmm 以
上の絶縁性を示すため、紙と同様の転写バイアス電圧で
は転写が弱くなり中抜けなどの問題が生じる。そこでＯ
ＨＴ通紙時には転写バイアス電圧を２．０kV印加するこ
とによりこの問題を防ぐことができる。

【００１９】なお、転写材搬送の有無を知る手段として
は、上述の他に一般に用いられるメカニカルな給・排紙
センサあるいは搬送センサを用い、転写材Ｐの挿通によ
りレバーがたおれ、このときの信号をフォトインタラプ
タを用いて検出する等の方法を併用してもよいのはもち
ろんである。〈実施例３〉図１１は、本発明の実施例３を示すもの
で、この図における２０Ａは転写材搬送経路において転
写材Ｐの表面側の転写面と同時に裏面の測定をも行なう
ために設けた測定系であり、構成は表面側のものと同様
にレーザー光源２１Ａと受光素子２２Ａからなる。これ
により転写材Ｐの裏面の情報もとれるため、封筒のよう
に貼り合わせの転写材Ｐを通紙した場合、図１２に示す
ような光強度の急激な変化が生じるため封筒などの検知
が可能となる。

【００２０】このような現象が観測された場合、転写
ローラ加圧力調整器３２を介して、転写ローラ６の加圧
力を総圧１kgから１．２kgに上げることにより段差部分
の転写不良を防止し、加圧ローラ加圧力調整器３３を
介して、定着器の加圧ローラ１２の加圧力を総圧１０kg
から８kgに下げることにより張り合せによるシワを防止
することが可能となる。

【００２１】封筒の場合、さらに作像範囲を規制する制
御を加えることにより、段差部分の最適な転写に加え、
シワのない定着、さらに転写ローラ６を汚さない作像を
行なうことができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
転写材の表面状態を検知することにより、その表面状態
に最適な転写バイアスや定着温度を設定することができ
るので、常に良好な画像を形成することができる。

【００２３】これにより、例えば、表面に凹凸が多い転
写材に対しては、転写バイアスを高めることによって、
凹部にも良好にトナーが入り込むようにすることがで
き、また表面の滑らかな転写材に対しては定着温度を低
く設定できるため、省エネや熱による耐久劣化に対して
有利になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の画像形成装置の構成の概略を示すブ
ロック図。

【図２】従来の、転写材に対する現像剤像の転写動作を
示す縦断面図。

【図３】従来の定着装置の構成を示す縦断面図。

【図４】転写材表面の光強度分布（スペックルパター
ン）を示す図。

【図５】転写材が普通紙の場合の受光素子の出力電圧を
示す図。

【図６】転写材が普通紙の場合の受光素子の周波数スペ
クトルを示す図。

【図７】転写材の表面の凹凸が大きい場合の受光素子の
出力電圧を示す図。

【図８】転写材の表面の凹凸が大きい場合の受光素子の
周波数スペクトルを示す図。

【図９】実施例２の、転写材としてＯＨＴを用いた場合
の受光素子の出力電圧を示す図。

【図１０】実施例２の、転写材としてＯＨＴを用いた場
合の受光素子の周波数スペクトルを示す図。

【図１１】実施例３の画像形成装置の構成の概略を示す
ブロック図。

【図１２】転写材が封筒の場合の受光素子の出力電圧を
示す図。

【符号の説明】

１像担持体６転写装置（転写ローラ）１０ヒータ１１定着装置（定着ローラ）１２定着装置（加圧ローラ）２０表面状態検知手段２０Ａ裏面状態検知手段２１光源２２受光素子２３周波数解析器２７レーザ駆動回路２９制御装置（ＣＰＵ）３０転写バイアス駆動回路３１ヒータ駆動回路Ｎニップ部Ｐ転写材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体上に現像剤像を形成し、該像担
持体と転写装置との間に形成したニップ部に転写材を挿
通させるとともに、前記転写装置に転写バイアスを印加
することにより、前記像担持体上の現像剤像を前記転写
材表面に転写し、さらに該転写材表面に転写された転写
像を、ヒータを有する定着装置によって加熱加圧するこ
とにより前記転写材上に定着してなる画像形成装置にお
いて、前記転写像の転写前に、前記転写材の表面または裏面に
レーザを当てて、非接触で表面状態を検知する表面状態
検知手段と、該表面状態検知手段の出力に応じて、前記転写装置の転
写バイアスまたは前記定着装置の定着温度のうちの少な
くとも一方を制御する制御装置とを備える、ことを特徴
とする画像形成装置。
【請求項２】像担持体上に現像剤像を形成し、該像担
持体と転写装置の転写ローラとの間に形成したニップ部
に転写材を挿通させるとともに、前記転写ローラに転写
バイアスを印加することにより、前記像担持体上の現像
剤像を前記転写材表面に転写し、さらに該転写材表面に
転写された転写像を、ヒータを有する定着ローラと該定
着ローラに押圧された加圧ローラとの間に挿通させて加
熱加圧することにより前記転写材上に定着してなる画像
形成装置において、前記転写像の転写前に、前記転写材の表面または裏面に
レーザを当てて、非接触で表面状態を検知する表面状態
検知手段と、該表面状態検知手段の出力に応じて、前記像担持体に対
する前記転写ローラの押圧力、または前記定着ローラに
対する前記加圧ローラの押圧力のうちの少なくとも一方
を制御する制御装置を備える、ことを特徴とする画像形成装置。