(57)【要約】【課題】中間転写ベルト上のトナー像を担持する力を維持し、トナー像の飛び散り等の画像劣化を防止した、高画質の中間転写ベルト方式の画像形成装置を提供することである。【解決手段】像担持体上のトナー像を中間転写体上に一次転写し、転写材に一括して二次転写を行う中間転写方式の画像形成装置において、前記中間転写体は、複数の張架部材に張架されて回転駆動を受け、一次転写部の、前記中間転写体の駆動方向に対して直近下流に配設される張架部材との間に、ベルトとトナー非担持面側に除電部材と、該除電部材に対して流入する電荷量を検知する検知手段と、張架部材に所定の電流を印加する高圧電源とを有すし、該高圧電源より、前記中間転写体の駆動方向に対して直近下流に配設される張架部材に印加される電流値は、前記除電部材に対して流入する電荷量の検知手段の結果に基づいて制御されることを特徴とする画像形成装置によって具現化される。【選択図】図１
2006119508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上のトナー像を中間転写体上に一次転写し、転写材に一括して二次転写を行なう、中間転写方式の画像形成装置において、
前記中間転写体は、複数の張架部材に張架されて回転駆動を受けることを特徴とし、
前記一次転写部の、前記中間転写体の駆動方向に対して直近下流に配設される張架部材との間に、ベルトとトナー非担持面側に除電部材と、
該除電部材に対して流入する電荷量を検知する検知手段と、
前記中間転写体の駆動方向に対して直近下流に配設される張架部材に所定の電流を印加する高圧電源とを有することを特徴とし、
該高圧電源より、前記中間転写体の駆動方向に対して直近下流に配設される張架部材に印加される電流値は、前記除電部材に対して流入する電荷量の検知手段の結果に基づいて制御されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記除電手段は、電流検知用の抵抗素子と、該抵抗素子の両端電圧を計測する電圧計とから成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】
前記除電部材は、除電針で構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記除電部材は、除電ブラシで構成されることを特徴とする請求項１又は２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、中間転写ベルト上のトナー像を担持する力を維持し、トナー像の飛び散り等の画像劣化を防止した、中間転写ベルト方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー画像を形成する画像方式の１つとして、像担持体上に形成した各色のトナー像を、無端状で循環回転する中間転写ベルト上に、順次重ね合わせるように転写する一次転写を行なった後、中間転写ベルト上の像を一括して記録媒体上に二次転写する中間転写画像形成装置が知られている。
【０００３】
この中間転写方式の画像形成装置では、像担持体上に形成されたトナー像を一括して転写媒体に転写するため、各色トナーを順次記録媒体上に転写していく方式に比べて記録媒体に対する適応性が高いという長所を有する上、複数のローラで中間転写ベルトを張架する構造から、ベルト引回しを自由に決めることができ、装置サイズの小型化が可能であるという長所を有する。
【０００４】
図２は従来の中間転写ベルト方式のカラー画像形成装置である。
【０００５】
図２に示すように、このカラー画像形成装置はＡ方向に回転する感光体ドラム１、この感光体ドラム１を一様に帯電させる帯電ローラ３、感光体ドラムに光を当て潜像をドラム表面に描く露光装置４、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）４色のトナーを露光装置によって描いたドラム上の潜像を現像させる現像装置５、一次転写部で転写されたトナー像を二次転写部まで担持する中間転写ベルト２、一次転写部Ｎ１においてドラム上のトナー像を中間転写ベルト２に一次転写させる転写ロール５、中間転写ベルト２の搬送及び張架を担当する金属製ローラ８、１０、二次転写部Ｎ２において中間転写ベルト上のトナー像を記録媒体上に二次転写させる二次転写ローラ１３、中間転写ベルト上に残留したトナーを除去する中間転写ベルトクリーナー１１、感光体ドラム１上に残留したトナーを除去する感光体クリーナー１２を有している。
【０００６】
このカラー画像形成装置は、光が当たることによって表面電位が変化する感光体ドラムの特徴を利用して、帯電ローラ３によって一様に帯電された感光体上ドラム１に、露光装置４によって与えられた画像情報を描くように光を当てることによって、静電潜像が形成される。その静電潜像がロータリ現像器５により現像されてイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色トナー像が感光体上に形成される。
【０００７】
それら各色のトナー像は、感光体ドラムと中間転写ベルトがニップをしている一次転写部Ｎ１において、一次転写ローラ６にバイアスを印加することにより、感光体ドラムから中間転写ベルトに各色のトナーを順次重ねて転写された多色トナー像が形成される。中間転写ベルト上に形成されたトナー像が張架及び搬送を担当するローラ８、１０、により搬送されてくるタイミングに合わせて、二次転写部Ｎ２において多色トナー像を記録媒体上に一括転写し、その後、トナー像を熱と圧力によって定着させて、カラー画像が形成される。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−８２５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、この中間転写方式により画像形成を行なうに当たって、次のような問題が生じることが知られている。即ち、一次転写部Ｎ１より中間転写ベルト上の多色トナー像が二次転写部Ｎ２に向かって移動する間、搬送ベルト８の付近において中間転写ベルト２の帯電量が十分減衰されていない場合、中間転写ベルトと搬送ローラ８との空隙部において、ローラ８にトナー像が近づいていくとき、及びローラ８から離れていくときに放電が発生する。この搬送ローラとベルトとの空隙部において発生する放電はローラ８が金属製である場合に起こり易い。
【００１０】
この放電の影響により、中間転写ベルト上のトナー像の画像が劣化してしまう。この現象は、球形トナーなど低付着力のトナーにおいては、放電によって生じたベルト上の帯電分布の乱れによってトナーは飛び散りを起こし、中間転写ベルト上のトナー画像に大きく影響を及ぼす。特に、ハーフトーン画像の場合はこのトナー飛び散りが顕著に発生し、画像劣化に繋がる。
【００１１】
この原因は次のように考えられる。つまり、電子写真ではトナーの密度を変化させることで、濃度の変化を出しているため、ハーフトーンではベタに比べ、トナーの密度が薄くなる。この状態でトナーを引き付けているベルトの電荷が失われると、トナー同士が密集しているベタの場合ではベルトの面に平行な向きの動きが制限されていたものが、トナーに自由に動ける領域ができてしまうため飛び散りが起き易くなるのである。
【００１２】
このようなローラ部での放電による画像劣化を改善する方法として、数種の方法が公知である。（特許文献１参照）
第１として、中間転写ベルトを張架、搬送するローラとベルトとの間で放電の発生を防止するため、ロールの材質を絶縁性の樹脂製のものにすることや、ローラの表面に絶縁性のゴム層や樹脂層を形成するといった方法が挙げられる。
【００１３】
しかし、樹脂製のローラは、長期間の使用中にベルト裏面との摩擦の繰返しにより摩耗したり、環境の変動により寸法が変化したりする等して、ベルト位置精度の狂いが生じ、カラー画像形成時に色ずれを引き起こす原因となる。又、金属ロールの表面処理や絶縁層の形成処理には、処理自体のコストに加えて、研磨等の追加の工程が加わるため、金属ロール単体と比べるとコスト高を招き易く、耐久性、コストの面から望ましくない。
【００１４】
又、第２として、中間転写ベルトの帯電量を十分に減衰させるため、一次転写部とロール間の距離を十分長くする方法がある。しかし、この方法ではベルトの引回しが比較的自由に行なえるという中間転写ベルト方式の長所が損なわれることになり、画像形成装置のレイアウトが制約を受けるという問題がある。
【００１５】
第３として、一次転写部の下流、帯電したベルトを除電する機構を設けるといった方法が挙げられる。例えば、一次転写後に、中間転写ベルトが張架ロールに到達する前に除電ファーブラシや除電針といった除電機構を用いることで問題を解決しているケースがある。
しかし、この方法は本来中間転写ベルト上のトナー像を担持するために必要な電荷が減少してしまう。この電荷の減少に伴い、ベルト上に担時しているトナー像を静電的に拘束する力が失われていくため、トナー飛び散りを起こし、トナー画像を劣化させる可能性がある。
【００１６】
本発明は、上記事情に鑑み、高画質の中間転写ベルト方式の画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明では、像担持体上のトナー像を中間転写体上に一次転写し、転写材に一括して二次転写を行なう中間転写方式の画像形成装置において、前記中間転写体は、複数の張架部材に張架されて回転駆動を受けることを特徴とし、前記一次転写部の、前記中間転写体の駆動方向に対して直近下流に配設される張架部材との間に、ベルトとトナー非担持面側に除電部材と、該除電部材に対して流入する電荷量を検知する検知手段と、前記中間転写体の駆動方向に対して直近下流に配設される張架部材に所定の電流を印加する高圧電源とを有することを特徴とし、該高圧電源より、前記中間転写体の駆動方向に対して直近下流に配設される張架部材に印加される電流値は、前記除電部材に対して流入する電荷量の検知手段の結果に基づいて制御されることを特徴とする画像形成装置によって具現化される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、一次転写部から直近の搬送ローラまで、トナー像を搬送中に生じた中間転写ベルト中の電荷量の減衰量を検出する機構を持ち、検出した減衰分の電荷量を搬送ローラにおいて電流を流して補うことができる。このため、中間転写ベルト上のトナー像を担持する力を回復させることできるので、トナー像の飛び散り等を回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
＜実施の形態１＞
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
図1は本発明のカラー画像形成装置の実施の形態を示す概略構成図である。
【００２１】
このカラー画像形成装置は表面にトナー像が形成され、トナー像を担持しながらＡ方向に回転する感光体ドラム１と、帯電装置３、露光装置４、現像器５といった感光体ドラム上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、一次転写部Ｎ１で転写されたトナー像を二次転写部Ｎ２まで担持するＢ方向に回転する中間転写ベルト２、一次転写部Ｎ１においてドラム上のトナー像を中間転写ベルト２に一次転写させる転写ローラ６、中間転写ベルトを張架、搬送する搬送ローラ８、１０、二次転写部Ｎ２において、中間転写ベルト２上のトナー像を記録媒体上に二次転写させる二次転写ローラ１３とを有し、記録媒体上に形成されたトナー像を定着して画像を形成する。
【００２２】
感光体ドラムと中間転写ベルトが接触しニップを形成する一次転写Ｎ１では、中間転写ベルト２のトナー像を担持する表面に対して裏面の側から、一次転写ロール６が感光体ドラムに向かって押圧されて配置されており、一次転写ローラ６のプラスの一次転写用高圧電源が接続されている。
【００２３】
又、二次転写部Ｎ２では、二次転写ローラ１３と対向するように配置された対向ローラ９により二次転写用のニップが形成され、二次転写ローラ１３にはプラスの二次転写用高圧電源が接続されている。
【００２４】
更に、中間転写ベルトの搬送を担当する金属製の搬送ローラ８、１０、中間転写ベルト上に残留したトナーを除去する中間転写ベルトクリーナー１１、感光体ドラム上に残留したトナーを除去する感光体クリーナー１２、一次転写部Ｎ１と二次転写部Ｎ２前の搬送ローラ８との間に配置された除電針７と、ベルトが一次転写部から搬送ローラ８まで移動する間に失った電荷量を回復させるため、搬送ローラにバイアスを印加する電源１４と、除電針７とアースとの間に設置された抵抗１５と、抵抗１５にかかる電位を測定する電位計１６と、電位計１６と電源１４につながっていて電源１４を制御できる回路１７とを有している。
【００２５】
ここで、搬送ローラ８、１０は耐久性、及びコストの面から金属製である。
【００２６】
又、除電針７は、搬送ローラ８が金属製にした場合起こる搬送ローラ８近傍での放電現象によるトナー画像劣化を、本体サイズの大型化によらず回避するために取り付けた。
【００２７】
そして、回路１７は、除電針と中間転写ベルト２の緩和定数を出し、この緩和定数から搬送ローラまで搬送される間にベルト中から失われる電荷量を求め、更に、搬送ローラに繋がっている電源１４を定電流制御して、その分の電荷量を回復させる役割を持つ。
【００２８】
回路１７で失われた電荷量を求める仕組みを簡単に説明する。
【００２９】
ここで、除電電流と、除電針−ベルト間に掛かる電圧とは、図３のように、系によって特定のＩ−Ｖ特性を持つ。これを図３のような系において、設計段階で算出しておく。
【００３０】
図３の系は、搬送ローラの移動方向に対して垂直な面での中間転写ベルト２の断面図を示している。ベルトに対して高圧電源１９と金属製の板２０により、ベルト内に平面的に均一の電荷分布ができるようにしている。用いている中間転写ベルト２、除電針７、除電針−ベルト間の距離は図１のものと同じである。そして、除電針７に流れる除電電流Ｉｅを検知していき、除電針７−中間転写ベルト２の間のＩ−Ｖ特性が分かる。
【００３１】
尚、図３の系において測定できるのは、抵抗にかかる電圧Ｖｅであるが、電位計１６の内部抵抗がＲ０であり、抵抗１５の値がＲｅであれば、数式（１）より除電電流Ｉｅが測定できる。
【００３２】
Ｉｅ＝（Ｒｅ＋Ｒｏ）Ｖｅ／Ｒ・Ｒｏ    …（１）
このように除電針−ベルト間のＩ−Ｖ特性を設計段階において算出しておけば、除電針注入電流Ｉｅに対して除電針−ベルト間にかかっている電圧Ｖが分かる。そして、除電後の電位は除電放電開始電圧Ｖ´まで落ちる。
【００３３】
更に、電流を時間積分すれば電荷量になるので、回路において除電電流を時間積分するようにしておけば、除電針によって流れた電荷量Ｑｅを求めることができる。
そして、ベルト中の電荷によってつくられる電位は電荷量に比例するため、除電前のベルト中の電荷量をＱｂ、除電後の電荷量をＱａとすると、このＱａとＱｂの比ｘは下記の式で算出できる。
【００３４】
Ｑｂ／Ｑａ＝Ｖ／Ｖ’＝ｘ    …（２）
そして、Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｅには次の数３の関係が成り立つ。
【００３５】
Ｑｂ＝Ｑａ＋Ｑｅ    …（３）
よってＱａ、Ｑｂはそれぞれ数式（２）と（３）を用いて、
Ｑｂ＝ｘＱｅ／（ｘ−１）
Ｑａ＝Ｑｅ／（ｘ−１）
と求めることができる。
【００３６】
更に、一次転写部で高圧電源によってベルト中に与えられた電荷量をＱ、ベルトの移動する速さをｖ、一次転写部から除電針までの距離をＬ１、電界強度の緩和定数をτとすると、除電針の上に到達したときの電荷量Ｑｂとの間には数式（４）の関係が成立する。
【００３７】
Ｑｂ＝Ｑｅｘｐ（−Ｌ１／ｖ・τ）    …（４）
Ｑは一次転写ローラに取り付けた電源から流れる電流を時間積分すれば求めることができる値なので、数式（３）と（４）より緩和定数τが求まる。
【００３８】
除電針７から搬送ローラ８までの距離をＬ２とすれば、搬送ローラ８に到達した時点でのベルト中の電荷量は除電針を通過後の電荷量ＱａがＬ２を移動する間に緩和していくため、
Ｑａｅｘｐ(−Ｌ2／ｖ・τ)）
として求めることができる
以上より、一次転写部Ｎ１から搬送８までベルトが移動する間に失う全ての電荷量は、
Ｑ−Ｑａｅｘｐ(−Ｌ2／ｖ・τ)
となる。
【００３９】
ここで、トナー画像のベルト搬送方向の長さをＬｔとすると、搬送ローラ８と中間転写ベルト２の接点をトナー画像が通過するのに必要な時間τｔは数式（５）により出すことができる。
【００４０】
Δｔ＝Ｌ１／ｖ    …（５）
よって、失われた電荷量をベルト上に回復させるためには、次の数式（６）で求まる電流Ｉｒが流れるように電源１４を定電流制御すれば良い。
【００４１】
Ｉｒ＝（Ｑ−Ｑａｅｘｐ（−Ｌ２／ｖτ））／Δｔ    …（５）
上記の構成は、図２を参照して説明した従来のカラー画像形成装置とほぼ同様の構成であるが、本実施の形態のカラー画像形成装置は、次の点で従来のカラー画像形成装置と異なっている。
【００４２】
即ち、本実施の形態では、ベルトが一次転写部から搬送ローラまで移動する間に失った全ての電荷を回復させるために必要な電流値Ｉｒを算出して電源を定電流制御する機構１５、１６、１７と、算出された電流値Ｉｒを搬送ローラに印加する電源１４とを有している。これによって、本実施の形態では、除電針７により搬送ローラ８近傍で発生する放電を防ぐ一方で、除電針７による中間転写ベルト２のトナー像担時力の減少を回復させ、更に、ベルト中電荷の時間的減衰による中間転写ベルト２上にトナー像担持力の減少までも回復させている。このため、耐久性、サイズの自由度を損なうことなく、搬送ローラ付近での放電を回避しながらも、中間転写ベルト上のトナー画像の画質を今まで以上に高くすることが可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態に係るプリント装置の構成の一例を表す概要図である。
【図２】従来の一般的なプリント装置の構成の一例を表す概要図である。
【図３】除電針−中間転写ベルト間のＩ−Ｖ特性を測定する測定系の概略図である。
【符号の説明】
【００４４】
１      感光体ドラム
２      中間転写ベルト
３      帯電ローラ
４      露光装置
５      ロータリ現像器
６      一次転写ローラ
７      除電針
８      搬送ローラ
９      対向ローラ
１０    搬送ローラ
１１    中間転写ベルトクリーナー
１２    感光体クリーナー
１３    二次転写ローラ
１４    高圧電源
１５    抵抗
１６    電位計
１７    回路
１８    定着器
１９    高圧電源
２０    測定電極
Ｎ１    一次転写部
Ｎ２    二次転写部
Ａ      感光体ドラムの駆動方向
Ｂ      中間転写ベルトの駆動方向
【図１】
2006119508.tif 000003
【図２】
2006119508.tif 000004
【図３】
2006119508.tif 000005