(57)【要約】【課題】  長手一様のバイアス印加手段を有する転写部材では、高転写効率、低再転写率の両立を図ることが難しい。また多次色を重ねて転写する場合の画像エッジの飛び散りを防止することが難しい。【解決手段】  感光体上のトナー像を中間転写体上に多重転写する転写部材を有する画像形成装置で、該転写部材は、該転写部材は主走査方向に複数に分割された転写電極を有し、該各転写電極に印加するバイアスは、画像信号に応じて可変される制御手段をもち、すでに中間転写体上に形成されたトナー像の画像信号かつ該像担持体から転写するトナー像の画像信号に基づいて、該各転写電極に印加するバイアスを制御する。【選択図】  図６
2006171535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に、ある画像信号に基づいたトナー像を形成する像担持体と、該像担持体上のトナー像を中間転写体に静電的に転写する転写部材と、すでにトナー像を有する該中間転写体上に、異なる画像信号に基づいたトナー像を重ねて静電的に転写し、該転写部材は、該転写部材は主走査方向に複数に分割された転写電極を有し、該各転写電極に印加するバイアスは、画像信号に応じて可変される制御手段を有する画像形成装置において、すでに中間転写体上に形成されたトナー像の画像信号かつ該像担持体から転写するトナー像の画像信号に基づいて、該各転写電極に印加するバイアスを制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
該転写電極には両極性のバイアスを印加可能であり、すでに中間転写体上に形成されたトナー像の画像信号かつ該像担持体から転写するトナー像の画像信号に基づいて、該各転写電極に印加するバイアスを制御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】
中間転写体回転方向上流側のトナー像の画像信号と上記像担持体から転写するトナー像の画像信号からいずれも非画像部の場合には、その箇所の上記転写電極にはトナーの帯電極性と同極性のバイアスを印加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】
上記転写電極はイオンフロー方式を用いることを特徴とする請求項１〜３に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンターなどの電子写真方式を用いた画像形成装置であり、特に中間転写体を用いる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から電子写真方式の画像形成装置では、電子写真プロセスによって感光体上に形成されたトナー像を用紙などの記録材に転写する方式のほかに、一度、感光体上のトナー像を中間転写体上に転写し、その転写されたトナー像をさらに記録材上に転写する中間転写方式の画像形成装置が知られている。また、トナー像を記録材上に転写する転写方式としては、コロナ帯電器を使ったコロナ転写方式、記録材を樹脂シート上に担持し、この樹脂シートの記録材を担持する面とは反対の面にローラやブレード等の帯電器を接触させて、感光体上のトナー像を記録材上に転写するベルト転写方式、さらには中間転写体上になどに形成されたトナー像を、記録材を介して設けられたローラにより、記録材に転写する転写するローラ転写方式ものものが知られている。
【０００３】
図１１は、中間転写方式の画像形成装置の概略断面図を表している。不図示感光体上に形成されたトナー像は、中間転写体に転写され、２次転写部で、中間転写体上のトナー像は記録材上に転写される。２次転写部は、中間転写ベルト裏面に接触する２次転写内ローラと中間転写ベルト表面に接触可能な２次転写外ローラからなる。
【特許文献１】特開平０６−１１８８１１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、中間転写体を用いる画像形成装置において、以下のような課題が発生する場合がある。
【０００５】
感光ドラム上に形成されたトナー像を中間転写材に多重転写する場合に、上記構成の場合、感光ドラム上に形成されたトナー像有無や中間転写体上に形成されたトナー像の有無に応じて、転写部材に供給する電荷量を区別できないために以下のような問題点が存在した。
【０００６】
例えば、図４は、転写部材に供給する印加電圧と感光ドラムから中間転写体上に転写されるトナー像の転写効率（（１）、（２））と一度中間転写体上に転写されたトナー像が感光ドラム上に戻ってしまう再転写率（（３））の関係を表したものである。感光ドラム上のトナーの有無や中間転写体上にトナー像有（曲線（２）（図５））無（曲線（１）（図５））によって、印加電圧に対する転写効率と再転写率は影響を受けることが分かる。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、中間転写体を有する画像形成装置の１次転写部において発生する転写不良や再転写によって発生する画像不良を防止することである。また、多次色を重ねることによって発生する画像不良を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、以下の構成にすることにより達成することができる。
【０００９】
表面にある画像信号に基づいたトナー像を形成する像担持体と、該像担持体上のトナー像を中間転写体に静電的に転写する転写部材と、すでにトナー像を有する該中間転写体上に、異なる画像信号に基づいたトナー像を重ねて静電的に転写し、該転写部材は、該転写部材は主走査方向に複数に分割された転写電極を有し、該各転写電極に印加するバイアスは、画像信号に応じて可変される制御手段を有する画像形成装置において、すでに中間転写体上に形成されたトナー像の画像信号かつ該像担持体から転写するトナー像の画像信号に基づいて、該各転写電極に印加するバイアスを制御することを特徴とすることで上記目的を達成することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に依れば、主走査方向に分割された転写部材を設け、かつ中間転写体上に形成されたトナー像と感光体上のトナー像に応じて、各分割された転写部材に印加するバイアスを制御することによって、中間転写体を有する画像形成装置の１次転写部において発生する転写不良や再転写によって発生する画像不良を防止することである。また、多次色を重ねることによって発生する画像不良を防止することができる。
【００１１】
さらに、より高画質を実現するために、高静電容量を有する感光ドラムや、高トリボトナーを採用した場合にも、上記問題が発生することのない画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（実施例）
（第１の実施例）
図１には、第１の実施例を説明する画像形成装置の概略断面図を表す。
【００１３】
図２に、本発明の第１の実施例に係る画像形成装置の像担持体近傍の概略を示す。
【００１４】
本画像形成装置は、図１に示すように、潜像担持体たる感光ドラムの周囲に、帯電手段、露光手段、現像装置、クリーナー等を有して構成される画像形成手段たるプロセスユニットが４個設けられ、各プロセスユニットにて形成された感光ドラム上の画像が、感光ドラムに隣接して移動通過する中間転写ベルトへ、複数の１次転写部において順次多重転写され、フルカラーのトナー像を形成される。その後、２次転写部において中間転写ベルト上に形成されたトナー像を記録材上に一括転写される。記録材上のトナー像は、その後定着部で、記録材上に熱や圧力によって溶融固着され定着される構成となっている。
【００１５】
以下、本実施例に係る画像形成装置についての詳細を説明する。
【００１６】
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像を形成する各プロセスユニットＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄには、それぞれ感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが配置されており、各感光ドラムは矢印方向に回転自在となっている。さらに、各感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの周囲には、帯電手段２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、露光手段３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、そして、クリーナー６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄが上記感光ドラムの回転方向に沿って順次配設されている。
【００１７】
以下、プロセスユニットについて詳細について図２を用いて説明するが、４つのプロセスユニットは同一の構成となっているため、上述してきたａ、ｂ、ｃ、ｄの符号を省略して説明する。
【００１８】
この画像形成装置は、像担持体として、不図示の装置本体によって回動自在に支持された感光ドラム１を備えている。感光ドラム１は、アルミニウム等の導電性基体１１と、その外周に形成された光導電層１２を基本構成とする円筒状の電子写真感光体である。その中心には支軸１３を有し、この支軸１３を中心として矢印Ｒ１方向に、不図示の駆動手段によって回転駆動されるようになっている。
【００１９】
感光ドラム１の上方には、一次帯電装置としての帯電ローラ２が配置されている。帯電ローラ２は、感光ドラム１表面に接してこの表面を所定の極性、電位に一様均一に帯電するものであり、全体としてローラ状に構成されている。帯電ローラ２は、中心に配置された導電性の芯金２１と、その外周に形成された低抵抗導電層２２と中抵抗導電層２３からなり、芯金２１の両端部が不図示の軸受部材によって回転自在に支持されるとともに、感光ドラム１に対して平行に配置されている。これら両端部の軸受部材は不図示の押圧手段によって感光ドラム１向けて付勢されており、これにより、帯電ローラ２は、感光ドラム１表面に所定の押圧力を持って圧接されている。帯電ローラ２は、感光ドラム１の矢印Ｒ１方向の回転に伴って矢印Ｒ２方向に従動回転する。帯電ローラ２は、電源２４によってバイアス電圧が印加され、これにより、感光ドラム１表面を一様均一に接触帯電するようになっている。
【００２０】
感光ドラム１の回転方向についての帯電ローラ２の下流側には、露光手段３が配設されている。露光手段３は、例えば画像情報に基づいてレーザー光をＯＦＦ／ＯＮしながら走査して感光ドラム１上を露光するもので、画像情報に応じた静電潜像を形成するものである。
【００２１】
露光手段３の下流側に配置された現像装置４は、二成分現像剤を収容した現像容器４１を有し、その容器４１の感光ドラム１に面した開口部内に現像スリーブ４２が回転自在に設置され、現像スリーブ４２内には現像スリーブ４２上に現像剤を担持させるマグネットローラ４３が、現像スリーブ４２の回転に対して非回転に固定配置されている。現像容器４１の現像スリーブ４２の下方位置には、現像スリーブ４２上に担持された現像剤を規制して薄層の現像剤層に形成する規制ブレード４４が設置されている。さらに現像容器４１内には、区画された現像室４５及び撹拌室４６が設けられ、その上方には補給用のトナーを収容した補給室４７が設けられている。薄層の現像剤層に形成された現像剤は、感光ドラム１と対向した現像領域へ搬送されると、マグネットローラ４３の現像領域に位置された現像主極の磁気力によって穂立ちし、現像剤の磁気ブラシが形成される。この磁気ブラシで感光ドラム１の面上を擦ると共に、現像スリーブ４２に、電源４８によって現像バイアス電圧を印加することにより、磁気ブラシの穂を構成するキャリアに付着しているトナーが静電潜像の露光部に付着して現像し、感光ドラム１上にトナー像が形成される。
【００２２】
現像装置４の下流側の感光ドラム１の下方には、中間転写ベルト５１を介して、１次転写部材５２が配設されている。本実施例では、体積抵抗率１×１０１０Ω・ｃｍ、表面抵抗率１×１０１２Ω／□、厚み８５μｍの半導電性ポリイミド（ＰＩ）を採用している。１次転写部材５２は、所定の押圧力で中間転写ベルト５１を介して、感光ドラム１表面に圧接され、感光ドラム１と１次転写部材５２との間には中間転写ベルト５１を介して、１次転写ニップ部が形成される。１次転写部材５２には、感光ドラム上に形成されたトナーの帯電極性とは逆極性のバイアスが印加され、感光ドラム上のトナー像を中間転写ベルト５１表面に転写される。以上のような工程を、本実施例では各色毎に４回繰り返すことによって、中間転写ベルト５１表面上に、フルカラー画像を形成する。すなわち、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ上に形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト５１を挟んで対向する各ステーションの１次転写部材５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄから転写バイアスを受けて、順次中間転写ベルト５１上に転写され、ベルトの回転とともに２次転写部まで搬送される。１次転写部材の構成については、本発明の特徴であるので、詳細は後述する。一方、このときまでに、給紙カセット８から取り出された記録材Ｐは、ピックアップローラ８１を経て搬送ローラ８２に供給され、さらに同図左方に搬送され、２次転写部において、２次転写内ローラ５５、２次転写外ローラ５６の少なくとも、いずれかに印加される２次転写バイアスによって上述のトナー像は記録材Ｐ上に転写される。本実施例では、２次転写内ローラ５５の芯金に中間転写ベルト５１上のトナーの帯電極性とは同極性のバイアスを印加する方法を採用した。なお、中間転写ベルト５１上の転写残トナー等は、転写ベルトクリーナー５４によって除去、回収される。
【００２３】
２次転写バイアスによってその表面に転写されたトナー形成した記録材Ｐは、定着装置７によって、記録材上に定着される。定着装置７は、回転自在に配設された定着ローラ７１と、定着ローラ７１に圧接しながら回転する加圧ローラ７２からなる。そして、定着ローラ７１の内部には、ハロゲンランプ等のヒータ７３が配設されており、ヒータ７３への電圧等を制御することにより定着ローラ７１の表面の温度調節を行っている。この状態において、記録材が搬送されてくると、定着ローラ７１と加圧ローラ７２は一定速度で回転し、記録材Ｐが定着ローラ７１と加圧ローラ７２の間を通過する際に表裏両面からほぼ一定の圧力、温度で加圧、加熱されることにより記録材表面上の未定着トナー像は溶融して定着され、記録材Ｐ上にフルカラー画像が形成される。
【００２４】
かかる画像形成装置において、１次転写部材は主走査方向に分割された電極を有している。具体的には、図６及び図１２のような構成になっている。図６に示す様に、分割された電極６０１は８４．７μｍピッチ（３００ｄｐｉ）で配列されている。各電極には、それぞれ異なるバイアス６０２を印加可能である。各電極は直径１５μｍの導電性ナイロン製の毛（原糸抵抗１０ＬｏｇΩ／ｃｍ）を１０本束ねたものを１単位として電極とした。図１２に示す、電極部１２２の大きさは、４０μｍ×４０μｍの枠に導電毛を植毛し形成され、この電極のまわりの枠１２１は摺動性の樹脂（ＰＢＴ：ポリブチレンテレフタレート）が形成され、電極間の影響を最小限に留めるように工夫されている。さらに、この電極に印加されるバイアスは、中間転写体上に形成されているトナー画像情報とこれから転写される感光ドラム上のトナー画像情報に基づいて制御される。
【００２５】
基本動作を以下に示す。まず、画像形成動作開始すると、第１画像形成ステーションであるイエローステーション（以下：Ｙｓｔ）の画像信号をレーザー発光部と転写電極部へ送る。感光ドラム上への潜像形成としてレーザー発光を行なう。本実施例での画像方法は、基本画素単位を３００ｄｐｉで構成し、かつその基本画素を４分割した各最小画素の印字パターンを５段階に振ることにより、基本画素濃度を可変している。（ドラム上の最小画素単位と転写電極の単位はかならずしも他の設定でも構わないことはいうまでもない。）次に、レーザー露光位置から１次転写部までの遅延時間を考慮して分割された各転写電極にバイアスを印加する（図１３）。Ｙｓｔの場合には、それより上流に画像形成ステーションが無いので、中間転写体上に予め形成されたトナー像が無い。したがって、感光ドラム上に形成される画像情報のみに基づいて、各転写電極にバイアスを印加する（図７のＩ〜Ｖのいずれかの設定値となる）。続いて第２画像形成ステーションであるマゼンタステーション（以下：Ｍｓｔ）の画像形成に入る。Ｍｓｔの場合には、既に中間転写体上にイエロートナーが画像形成されているので、その画像と、Ｍｓｔで転写されるトナーの画像の両方を考慮したバイアス印加を制御する必要がある。下層に転写層がない場合には、印加電圧はＡに設定され、下層のトナー濃度（Ｙの画像信号）に応じて、各転写電極の印加電圧を変更する。同様に、第３画像形成ステーションであるシアンステーション（以下：Ｃｓｔ）でも、今度は、中間転写体上にはイエロートナーとマゼンタトナーが形成されているので、Ｙｓｔの画像信号とＭｓｔの画像信号の和を考慮し、かつ感光ドラム上に形成されるシアントナーの画像情報を考慮し、Ｃｓｔの各転写電極に印加する電圧が制御される。第４画像形成ステーションであるブラックステーション（以下：Ｂｋｓｔ）の場合も上記同様である。
【００２６】
以下にこの構成や制御を採用することによる効果について説明する。
【００２７】
図４は、印加電圧と転写効率について代表的な３つのパターンが示されている。（１）は、中間転写体上にトナー像が無い状態で、感光ドラム上に形成されたベタのトナー像を中間転写体上に転写する場合の印加電圧と転写効率の関係である。（２）は、中間転写体上にベタのトナー像が形成された上に、さらにベタのトナー像を重ねて転写する場合の印加電圧と転写効率の関係である（２次色の転写性）。（３）は、中間転写体上にベタのトナー像を形成した状態で、感光体上がベタ白のときの印加電圧と再転写の関係である。この図からも分かるように、２次色のベタを転写効率を最大にするためには、印加電圧をすくなくともＡ以上に設定する必要がある。また、中間転写体上にベタのトナーが感光ドラムに戻る、いわゆる再転写率を最小にするためには、印加電圧をＢ以下にする必要がある。しかしながら、電極が分割されていない転写部材では、この２つの設定を両立させるのは、不可能である。そこで、本実施例では、上記のように分割し、それぞれの印加電圧を画像信号をフィードバックする構成をとる。このようにすることによって、略画素単位毎に適正な転写電圧を設定することができる。図７に、中間転写体上のトナーの電荷密度に対する１電極に印加する電圧を、感光ドラム上に形成した画像信号濃度に応じて表したものである。
【００２８】
さらに、飛び散りを防止するために以下のような構成をとることも可能である。
【００２９】
図３に示されるような中間転写体上にトナーが形成されているトナー像ｔの上に、感光体上のトナー像を重ねる場合には、転写電圧がより大きくなることは上述の通りである。一方、中間転写体上のトナーからの斥力を受けるので、感光体上のトナー像ｔは、中間転写体上のトナー像を避けるように転写される傾向にあり、「飛び散り」という不良画像になりやすい（図３）。この不良画像を防止するために、非画像部には、通常転写する印加電圧とは逆のバイアスを印加し、トナーが飛び散ろうとする領域に逆電界の壁を形成する。こうすることによって、２色を重ねる部分の供給電荷を増加させるだけでなく、画像部周囲近傍の非画像域に逆バイアスを印加することによって、「飛び散り」を防止することができる（図４）。
【００３０】
以上説明してきたように、転写部材を略画素毎に分割した複数の転写電極で構成し、各転写電極に印加するバイアスを中間転写体上にすでに形成されているトナー像の画像信号と感光体から転写する中間転写体に転写するトナー像の画像信号の両方に基づいて制御することにより、転写不良、再転写による画像不良を防止し、かつ飛び散りのない良好な画像形を行なうことができる。
【００３１】
（第２の実施例）
基本的な画像形成装置の断面図は、第１の実施例と同様である。本実施例では、図８〜１０に示す様に、転写部材として、イオンフロー帯電器を採用している。転写部材は、主走査方向に略画素レベルに分割されているイオンフロー制御ヘッドからなる。イオンフロー制御ヘッドのコロナワイヤ８３とケーシングとの間で生じるコロナ放電により発生したイオンフローが、バイアス電源が供給される制御電極８１と記録すべき画像情報とすでに中間転写体上に形成されているトナー像に基づいてスイッチングされる電源８４により主走査方向に順次制御され、中間転写体上にトナー像が転写される。
【００３２】
記録電極８２に制御電極８１に印加されるバイアス電圧より低い電圧が印加される。この結果、コロナ放電より発生したプラスイオンが制御板の孔８５を通過し、孔８５を通過したプラスイオン８６は中間転写体裏面を正極に帯電させ、感光体上のトナー像を中間転写体上に引き寄せる。一方記録させるべきではないとき、記録電極８２に制御電極８１より高い電圧が印加される。この結果、プラスイオンは制御板の孔８５を通過することができず、中間転写体の裏面は帯電されない。したがって、トナーは中間転写体に転写されない。
【００３３】
さらに、飛び散り対策として、ワイヤには、ＡＣバイアスを印加し、画像部周辺の非画像部領域の中間転写体裏面にマイナス電荷を供給し、トナー像が中間転写体上にくるのを防止する。
【００３４】
このように、イオンフローヘッドを主走査方向に分割された転写部材にすることによって、第１の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
（第３の実施例）
本実施例も、画像形成装置の断面図の基本構成は第１の実施例と同じである。本実施例の特徴は、感光ドラムに比較的低抵抗で高静電容量のアモルファスシリコンを採用し、かつトナーの帯電量が大きいということである。
【００３６】
本実施例では、ドラムの体積抵抗率が４×１０１１Ω・ｃｍ（１×１３Ω・ｃｍ以下）、比誘電率１０（８以上）、膜厚３０μｍ（２５μｍ〜４０μｍ以下）のドラムを用いた。また、各色トナーの電荷密度は約４５μＣ／ｇ（３５〜６０μＣ／ｇ）とした。中間転写体の体積抵抗率は１０×１０１０Ω・ｃｍ。この構成においては、１次転写部の系のインピーダンスが低いために、トナー画像の有無がより顕著になる傾向がある。したがって、２次色を転写するのに必要な電圧と再転写が発生する電圧の乖離がより大きくなることが図１１からわかる。さらに、低抵抗率の表層を有する感光ドラムの場合には、帯電コントラストのエッジ部分の拘束力が弱まるために、飛び散りが悪化する傾向にある。このような１次転写部のインピーダンスが低い系、感光ドラムの表層の抵抗率が低い系においては、転写部材を主走査方向に分割した効果をより得ることができる。すなわち、中間転写体上に形成されたトナー像と感光体上のトナー像の双方の画像情報に基づいて、分割された各転写部材に印加される転写バイアスを制御する。転写部材の構成は、第１の実施例や第２の実施例のいずれでもかまわないことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１、第２、第３の実施例の画像形成装置を説明する概略断面図を表す図
【図２】本発明の画像形成装置に係る画像を形成するプロセスユニットを詳細に説明する図
【図３】２次色飛び散りを説明する図
【図４】２次色飛び散りに対して非画像部逆バイアスの効果を説明する図
【図５】印加電圧に対する転写効率と再転写率を表す図
【図６】画像信号に応じて転写電極に印加する電圧を可変にする電極を説明する図
【図７】中間転写体上の画像信号に応じた出力電圧との関係を表す図
【図８】第２の実施例の転写用バイアスを表す図
【図９】第２の実施例の非転写バイアスを表す図
【図１０】第２の実施例の非画像部でのバイアスをあらわす図
【図１１】第３の実施例の低抵抗率の表層を有する感光ドラム時の印加電圧と転写効率と再転写率を表す図
【図１２】第１の実施例の１次転写部の斜視図
【図１３】第１の実施例の画像信号と画素単位を表す図
【図１４】従来の画像形成装置を説明する図
【符号の説明】
【００３８】
１  感光ドラム（像担持体）
５１  中間転写ベルト（像担持体）
７０  中間転写ドラム
５２ａ〜ｄ  １次転写ローラ
５５  ２次転写内ローラ
５６  ２次転写外ローラ（転写ローラ）
ｔ  トナー
【図１】
2006171535.tif 000003
【図２】
2006171535.tif 000004
【図３】
2006171535.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006171535.tif 000009
【図８】
2006171535.tif 000010
【図９】
2006171535.tif 000011
【図１０】
2006171535.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2006171535.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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