(57)【要約】【課題】  ２次転写前除電器で中間転写ベルト上のトナー像の除電状態を変化させ、安定した画像形成が可能な画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】  複数の現像手段によって形成された感光体上のトナー像を順次中間転写ベルト上に１次転写して重ね合わせトナー像を形成し、当該重ね合わせトナー像を一括して転写材上に２次転写するカラープリント用の画像形成装置において、最下流側の１次転写位置と、２次転写位置との間で、前記中間転写ベルト上のトナー像を除電する、グリッド電極を具備する２次転写前除電手段と前記中間転写ベルトの内側で前記２次転写前除電手段に対向して設置された対向電極とを有し、前記対向電極に流れる電流を検知し、所定の基準電流に比較し、検知された電流の大小に応じて前記グリッド電極への印加電圧を制御することを特徴とする画像形成装置。【選択図】        図２
2006259102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の現像手段によって形成された感光体上のトナー像を順次中間転写ベルト上に１次転写して重ね合わせトナー像を形成し、当該重ね合わせトナー像を一括して転写材上に２次転写するカラープリント用の画像形成装置において、最下流側の１次転写位置と、２次転写位置との間で、前記中間転写ベルト上のトナー像を除電する、グリッド電極を具備する２次転写前除電手段と前記中間転写ベルトの内側で前記２次転写前除電手段に対向して設置された対向電極とを有し、前記対向電極に流れる電流を検知し、所定の基準電流に比較し、検知された電流の大小に応じて前記グリッド電極への印加電圧を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記基準電流は、装置の稼働環境または／およびシステム速度によって変化することを特徴とする請求項１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、ＦＡＸ等の電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、中間転写ベルトを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、中間転写ベルトを用いた電子写真方式の画像形成装置としては、感光体に形成したトナー像を中間転写ベルトに転写し、その中間転写ベルト上のトナー像を用紙（記録紙）等の転写材に転写するものが知られている。すなわち、感光体上に形成された所定の極性に帯電しているトナー像を静電気力を利用して中間転写ベルトに転写した後、その中間転写ベルトのトナー像を静電気力を利用して転写材上に転写する。
【０００３】
このような中間転写ベルトを用いた画像形成装置は、静電気力を利用して、各感光体上に形成したトナー像を順次中間転写ベルト上に重ね合わせ、さらに、重ね合わせトナー像を転写材に一括転写することができるので、カラー画像形成装置としてに広く用いられている。
【０００４】
このカラー画像形成装置において、１次色では２次転写性能が良好である場合であっても２次色（または、それ以上）では２次転写不良になって高画質の画像を得るのが難しい。これは１次転写の回数や環境などによって中間転写ベルト上のトナー帯電量が変化するため、中間転写ベルトから転写材への２次転写時に様々な画像不良が発生し易くなる。
【０００５】
これに対して、トナー像の帯電量を補正する目的で、中間転写ベルトに１次転写されたトナー像に対しＡＣ、ＤＣ等の２次転写前除電器のコロナ放電による帯電を行い、トナー帯電量を均一化する技術が提案されている（例えば、特許文献１、２、３参照）。
【０００６】
また、トナー付着量が多くトナー層電位が高い場合に発生する転写電荷不足による濃度むらや転写電荷を大きくしたときの放電等を防止するため、２次転写の前に中間転写ベルト上のトナー像の除電処理を行う技術も提案されている。
【特許文献１】特開平１０−２７４８９２号公報
【特許文献２】特開平１１−１４３２５５号公報
【特許文献３】特開２００３−５７９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、転写材の厚み等に応じてシステム速度が複数水準ある場合、中間転写ベルトの速度によって中間転写ベルト上のトナー像の除電効率が変化してしまい、特にトナー付着量が多い画像部に対して除電不足、除電過剰等の問題が生じてしまう。
【０００８】
また、装置の稼働環境によってもトナー層電荷の除電効率が様々に異なるため、そのため除電後のトナー電荷量が異なっており、２次転写に対して良好なトナー電荷量を得ることが難しいという問題が生ずる。
【０００９】
本発明は、上記のような２次転写時の問題を防止し、安定した画像形成が可能な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】
【００１０】
複数の現像手段によって形成された感光体上のトナー像を順次中間転写ベルト上に１次転写して重ね合わせトナー像を形成し、当該重ね合わせトナー像を一括して転写材上に２次転写するカラープリント用の画像形成装置において、最下流側の１次転写位置と、２次転写位置との間で、前記中間転写ベルト上のトナー像を除電する、グリッド電極を具備する２次転写前除電手段と前記中間転写ベルトの内側で前記２次転写前除電手段に対向して設置された対向電極とを有し、前記対向電極に流れる電流を検知し、所定の基準電流に比較し、検知された電流の大小に応じて前記グリッド電極への印加電圧を制御することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１１】
トナー層電荷が減少した分に比例して対向電極の電流を検知することで、トナー層電荷の除電量を知ることができ、除電効率の変動に応じて２次転写前除電器への印加電圧を変更できるので、環境やシステム速度変動によらず良好な画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
はじめに、本発明に係わる２次転写前除電器を装着する画像形成装置について説明する。
【００１３】
本発明の実施の形態における説明では、本明細書に用いる用語により本発明の技術範囲が限定されることはない。
【００１４】
図１は画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。
【００１５】
図１において、１０は感光体、１１は帯電手段であるスコロトロン帯電器、１２は画像書き込み手段である書込装置、１３は現像手段である現像装置、１４は感光体１０の表面を清掃するためのクリーニング装置、１５はクリーニングブレード、１６は現像スリーブ、２０は中間転写ベルトを示す。画像形成手段１は感光体１０、スコロトロン帯電器１１、現像装置１３、およびクリーニング装置１４等からなっており、各色毎の画像形成手段１の機械的な構成は同じであるので、図１ではＹ（イエロー）系列のみの構成について参照符号を付けており、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）およびＫ（黒）の構成要素については参照符号を省略した。
【００１６】
各色毎の画像形成手段１の配置は中間転写ベルト２０の走行方向に対して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順になっており、各感光体１０は中間転写ベルト２０の張設面に接触し、接触点で中間転写ベルト２０の走行方向と同方向、かつ、同線速度で回転する。
【００１７】
中間転写ベルト２０は駆動ローラ２１、アースローラ２２、テンションローラ２３、除電ローラ２７、従動ローラ２４に張架され、これらのローラと中間転写ベルト２０、１次転写ローラ２５、クリーニング装置２８等でベルトユニット３を構成する。
【００１８】
中間転写ベルト２０の走行は不図示の駆動モータによる駆動ローラ２１の回転によって行われる。
【００１９】
一般に、転写率向上のため感光体１０と中間転写ベルト２０に速度差（感光体＞中間転写ベルト）を設けた場合、１次転写と２次転写の間にあるローラでベルトを駆動するのが、ベルトのたわみが発生しにくく、ベルトの速度変動を低減させるのに有利である。
【００２０】
感光体１０は、例えばアルミ材によって形成される円筒状の金属基体の外周に導電層、ａ−Ｓｉ層あるいは有機感光体（ＯＰＣ）等の感光層を形成したものであり、導電層を接地した状態で図１の矢印で示す反時計方向に回転する。
【００２１】
読み取り装置８０からの画像データに対応する電気信号は画像形成レーザで光信号に変換され、書き込み装置１２によって感光体１０上に投光される。
【００２２】
現像装置１３は、感光体１０の周面に対し所定の間隔を保ち、感光体１０の回転方向と最接近位置において逆方向に回転する円筒状の非磁性ステンレスあるいはアルミ材で形成された現像スリーブ１６を有している。
【００２３】
中間転写ベルト２０は、体積抵抗率１０6〜１０12Ω・ｃｍの無端ベルトであり、例えば変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した、厚さ０．０４〜０．１０ｍｍの半導電性シームレスベルトである。
【００２４】
１次転写ローラ２５には、トナー（本実施の形態では負極性）と反対極性（本実施の形態では正極性）の直流電圧が印加され、感光体１０上に形成されたトナー画像を中間転写ベルト２０上に転写させる機能を有する。
【００２５】
２６はアースローラ２２から当接および当接解除可能な２次転写ローラで、トナーと逆極性の電圧が印加され、中間転写ベルト２０上に形成されたトナー像を転写材Ｐに再転写する。
【００２６】
２８はクリーニング装置で、中間転写ベルト２０を挟んで従動ローラ２４に対向して設けられている。トナー像を転写材Ｐに転写後、中間転写ベルト２０は、トナーと同極性または逆極性の直流電圧を重畳した交流電圧が印加された除電ローラ２７で残留トナーの電荷が弱められ、クリーニング装置２８のブラシローラ２８１、クリーニングブレード２９によって周面上に残ったトナーが清掃される。
【００２７】
３０は、本発明に係わる２次転写前除伝手段である２次転写前除電器で、中間転写ベルトを介して、対向電極とベルトローラとを兼ねる駆動ローラ２１に対向した位置に設けられている。
【００２８】
７０は紙送り出しローラ、７１はタイミングローラ、７２は紙カセット、７３は搬送ローラである。８１は排紙ローラで、定着された転写材を排紙皿８２へ排紙する。
【００２９】
４は定着装置で、ハロゲンランプ４６によって熱せられる加熱ローラ４１と不図示の加圧機構によって加圧される加圧ローラ４２とで構成され、ニップＴでトナー像を担持した転写材を挟持、加圧して定着する。
【００３０】
Ｂ１は、各駆動部、画像形成プロセス、定着温度、および本発明に関する２次転写前の中間転写ベルト上の重ね合わせトナー像の電荷を制御する制御手段であるコントロール部
である。
【００３１】
次に、図１に基づいて画像形成プロセスを説明する。
【００３２】
画像記録のスタートと同時に不図示の感光体駆動モータの始動により色信号Ｙの感光体１０は矢印で示す反時計方向に回転され、同時にスコロトロン帯電器１１の帯電作用により感光体１０に電位の付与が開始される。
【００３３】
感光体１０は電位を付与されたあと、書込装置１２によってＹの画像データに対応する画像の書込みが開始され、感光体１０の表面に原稿画像のＹの画像に対応する静電潜像が形成される。
【００３４】
前記静電潜像はＹの現像器１３により非接触の状態で反転現像され、感光体１０の回転に応じＹのトナー像が感光体１０上に形成される。
【００３５】
当該感光体１０上に形成されたＹのトナー像は、Ｙの転写ローラ２５の作用により、中間転写ベルト２０上に１次転写される。
【００３６】
その後、前記感光体１０はクリーニングのブレード１５によって残留トナーが清掃され、次の画像形成サイクルにはいる（以下、Ｍ、Ｃ、Ｋのクリーニングプロセスにても同様故、説明を省略する）。
【００３７】
次いで、書込装置１２によってＭ（マゼンタ）の色信号すなわちＭの画像データに対応する画像書き込みが行われ、感光体１０の表面に原稿画像のＭの画像に対応する静電潜像が形成される。当該静電潜像は、Ｍの現像器１３により感光体１０上にＭのトナー像となり、Ｍの転写ローラ２５において、中間転写ベルト２０上の前記Ｙのトナー像と同期が取られ、前記Ｙのトナー像の上に重ね合わされ１次転写される。
【００３８】
同様のプロセスにより、Ｙ、Ｍの重ね合わせトナー像と同期が取られ、Ｃ（シアン）のトナー像が、Ｃの転写ローラ２５において、前記のＹ、Ｍの重ね合わせトナー像上へ重ね合わされ１次転写される。次に、すでに形成されているＹ、Ｍ、Ｃの重ね合わせトナー像と同期が取られ、Ｋのトナー像が、Ｋの転写ローラ２５において、前記のＹ、Ｍ、Ｃの重ね合わせトナー像上へ重ね合わされ１次転写され、Ｙ、Ｍ、ＣおよびＫの重ね合わせトナー像が形成される。その後、前記駆動ローラ２１を対向電極として、２次転写前除電器で当該Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの重ね合わせトナー像は除電される。
【００３９】
少なくとも２色以上の重ね合わせトナー像が担持されている中間転写ベルト２０は矢印のように時計方向に送られ、転写材Ｐが紙カセット７２より、紙送り出しローラ７０によって送り出され、搬送ローラ７３を経て、タイミングローラ７１へ搬送され一時停止し、その後前記タイミングローラ７１の駆動によって、中間転写ベルト２０上の重ね合わせトナー像と同期がとられて、トナーと反対極性の直流電圧が印加されている転写ローラ２６（中間転写ベルト２０に当接状態にある）の転写領域Ｓに給送され、中間転写ベルト２０上の重ね合わせトナー像が転写材Ｐに２次転写される。
【００４０】
その後、中間転写ベルト２０は走行し、除電ローラ２７によって残留トナーの電荷が弱められ、クリーニング装置２８でベルト上の残存トナーが清掃され、次の画像形成サイクルに入る。
【００４１】
掻き落とされたトナーは、クリーニング装置２８内に溜められ、搬送スクリュー２８７の回転によって軸方向（図において紙表面から紙裏面方向）に搬送し、不図示の廃棄管を介して貯留箱に溜められる。
【００４２】
前記重ね合わせトナー像が転写された転写材Ｐは、更に定着装置４０へと送られ、加熱ローラ４１と加圧ローラ４２に挟持、加圧され定着される。トナー像が定着された転写材Ｐは、排紙ローラ８１によって排紙皿８２へ搬送される。
【００４３】
図２は、本発明に係わる２次転写前除電器と駆動ローラ近傍の拡大図である。
【００４４】
前述したが、システム速度の変動や、装置の稼働環境によってトナー層電荷の除電効率が様々に異なるため、そのため除電後のトナー電荷量が異なっており、２次転写に対して良好なトナー電荷量を得ることが難しいという問題が生ずる。
【００４５】
本発明は、上記問題を防止するために、ベルトを介して駆動ローラ２１に対向した位置に電圧調整用のグリッド３０１を具備した前記２次転写前除電器３０を設け、前記駆動ローラ２１に流れる電流を測定し、その測定値に対応して、グリッド電源３１による前記グリッド３０１の印加電圧を変化させ、トナー層の電荷量を適正な（トナー散りや濃度むらの無い）値に補正することを特徴としている。なお、駆動ローラ２１はアルミの地肌のままの材質で作られ、電流計２１０を介して接地されている。検出された電流値はコントロール部Ｂ１に伝えられ、２次転写前除電器に最適な印加電圧が出力されるようにグリッド３０１の印加電圧を制御する。すなわち、２次転写前除電効果が、少ないと濃度（色）むらが発生し、多いと細線部のトナー散りが発生する。したがって、最適な除電効果が、得られるように２次転写前除電器３０の出力を制御する必要がある。
【００４６】
ここで、本実施の形態におけるプロセス速度、標準除電条件時の対向電極の電流、グリッド電圧に関係する画質についての確認実験を行ったので以下に説明する。
【００４７】
確認実験
実験条件
画像形成装置：            タンデム型カラー画像形成装置
２次転写前除電器：            最終１次転写と２次転写間に配備
グリッドと中間転写ベルト間距離＝１ｍｍ
対向電極（駆動ローラ）はＧＮＤ接地
サイドプレートはグリッドと同電位
放電ワイヤへの印加電圧は５ｋＶ
中間転写ベルト：            ポリイミド製、体積抵抗１０9Ω・ｃｍ
転写材：            普通紙（６４ｇ／ｍ2）
稼動環境：            低温低湿（１０℃、２０％）
上記条件の下に、２次転写前除電器３０の対向電極（駆動ローラ２１）に流れる電流を測定するために対向電極とＧＮＤ間に電流計２１０を設置し、測定された電流値の大きさでグリッド３０１への印加電圧を制御する。
【００４８】
実験内容
プロセス速度を３水準に変化させて、グリッド３０１への印加電圧を変えて、重ね合わせ２層ブルーベタ画像を出力し色むらを目視確認した。また、同じ画像上にＣ（シアン）１色の細線部分も形成しトナー散りも確認した。同時に、２次転写前除電器と２次転写部の間に電位計を設置し前記２層ブルーベタ画像の電位も観察した。
【００４９】
実験結果
表１のような、対向電極に流れる電流、グリッドへの印加電圧、画像不良の関係が得られた。
【００５０】
【表１】
2006259102.tif 000003
【００５１】
表１から、除電過剰の場合は、トナー帯電量が小さくなり、ベルトとトナー付着力が小さくなり２次転写ニップ部前で文字や細線にトナー散りが発生し、除電不足の場合は、トナー帯電量が大きいため、２層ブルーベタ部のトナー総電荷量が大きく、十分な２次転写効率が得られず色むらを起こしていることがわかる。
【００５２】
また、対向電極に流れる電流６．５〜９．０μＡに対し、色むら、トナー散りの双方が良好となるグリッド（○印）への印加電圧が異なることが判明し、対向電極に流れる電流に応じてグリッドへの印加電圧設定を変更する必要があることも判明した。
【００５３】
また、対向電極に流れる電流と除電によるトナー層電位低下量との関係は、図３に示すような比例関係にある。
【００５４】
図３は、除電によるトナー層電位の低下量と対向電極に流れる電流値との関係を示す図である。
【００５５】
したがって、対向電極に流れる電流に対するグリッドへ印加する適正な印加電圧（トナー散り、色むら無し）は、実験によって得られたデータを基に表２のようなテーブルとしてコントロール部Ｂ１に記憶されているので、画像形成時の稼働環境（低湿〜硬質）の下で、対向電極に流れる電流値に応じて、最適なグリッド印加電圧を選択することができる。
【００５６】
【表２】
2006259102.tif 000004
【００５７】
以上から、グリッド電圧を変化させて印加すると、２層ベタ画像の適正電位が変化してゆくことがわかる。
【００５８】
図４は、グリッド電位に対する除電前・後のトナー層の電位の関係を示す図である。
【００５９】
図４において、除電していないときは、中間転写ベルト上の２層ベタ画像の除電前後の電位はＹ＝Ｘ上にあるのに対し、除電を開始して、例えば、グリッド電圧Ｖｇを−５０Ｖ、−１００Ｖ、−１５０Ｖについてみると、除電後では除電前よりｄ１、ｄ２、ｄ３Ｖだけそれぞれ電位が下がることになる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。
【図２】本発明に係わる２次転写前除電器と駆動ローラ近傍の拡大図である。
【図３】除電によるトナー層電位の低下量と対向電極に流れる電流値との関係を示す図である。
【図４】グリッド電位に対する除電前・後のトナー層の電位の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  画像形成手段
１０  感光体
１３  現像器
２０  中間転写ベルト
２１  駆動ローラ
２１０  電流計
２４  従動ローラ
２８  クリーニング装置
２８１  導電性ブラシ
２９  クリーニングブレード
３０  ２次転写前除電器
３９ａ  放電ワイヤ
３０１  グリッド
３１  グリッド電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006259102.tif 000008