(57)【要約】【課題】  ポスト帯電器による感光体上のトナートリボの適正化。【解決手段】  中間転写体上の濃度検知手段により、中間転写体上のベタ現像の濃度を測定しつつ、一次帯電手段の電流を所望の値に設定しつつ、ポスト帯電器への印加電圧を段階的に変化させる。ある一定のポスト帯電電圧を超えると、トナートリボが過剰になり、前記一次帯電の電流では十分に転写できず、中間転写体上のベタ現像の濃度が低下することとなる。濃度の低下が発生する前の段階のポスト帯電器への印加電圧を設定電圧とすることで、転写が適正に完了し、かつ、電界への追従性に長けたトナートリボに調整できることとなる。【選択図】  図３
2006235051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動可能な表面を有する感光体と、前記感光体表面を帯電する帯電手段と、帯電後の前記感光体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像に電荷を有するトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を転写位置にて他部材に転写させる転写手段と、を備えた画像形成装置において、
トナー像転写時に前記転写手段に転写バイアスを印加する転写バイアス印加電源と、
前記転写バイアス印加電源が前記転写手段に印加する転写バイアスを制御する制御手段と、
転写前の前記感光体上のトナー像の電荷を調整するポスト帯電手段と、を備え、
前記制御手段は、感光体上のトナーの帯電量の応じて、前記ポスト帯電手段へ印加を制御する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、中間転写体上のトナー濃度を検知することでトナーの帯電量を認識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】
前記中間転写体上のトナー濃度検知手段は、反射濃度計であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記ポスト帯電手段が、放電ワイヤとシールドとを有するコロナ放電器であり、前記制御手段は、前記コロナ放電器の作動時に前記放電ワイヤに流れる電流と前記シールドに流れる電流とのも加味して、前記ポスト帯電手段へ印加を制御することを特徴とする請求項１から３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記転写手段が、前記感光体表面に接触可能な接触転写部材である、
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項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、トナー像担持体を用いて画像形成を行う画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ等の画像形成装置のなかには、ベルト状の像担持体（以下、「像担持体ベルト」と言う）を用いて画像形成を行うものがある。この種の画像形成装置では、感光体上に形成した静電潜像をトナーで現像し、これによって可視化したトナー像を像担持体ベルトに転写したのち、像担持体ベルト上のトナー像を用紙（記録媒体）に一括転写する方式を採用している。この方式は、一般に「中間転写方式」と呼ばれ、これに用いられる像担持体ベルトは「中間転写ベルト」と呼ばれている。
【０００３】
また、上記中間転写方式を採用したフルカラー複写機等では、複数色のトナー像、例えばＹ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の４色のトナー像を像担持体ベルト上に順次重ね合わせて転写することにより、一つのカラー画像を形成している。このとき、各色のトナー像の転写位置にずれが生じたり、トナー像の濃度が規定濃度からずれていたりすると、色ずれや色ムラなどの弊害を招く。そこで、特にカラー画像を形成する場合においては、像担持体ベルトに対して、用紙に転写される通常のトナー像の形成領域とは別の領域（以下、「無効領域」と言う）に、トナー像の位置合わせや濃度制御のためのパッチ画像（以下、「プロコンパッチ」と言う）を形成し、そのパッチ画像の読取結果に基づいて各種の制御パラメータを適宜設定・変更することにより、色ずれや色ムラのないカラー画像を形成するようにしている。
【０００４】
ところで、像担持体ベルトの走行経路上には、感光体から像担持体ベルトへのトナー像の転写位置となる「一次転写位置」と、像担持体ベルトから用紙へのトナー像の転写位置となる「二次転写位置」とが設定されており、そのいずれにも転写ロールが配置されている。このうち、一次転写位置に配置された転写ロールは、像担持体ベルトを介して感光体表面に圧接状態に支持され、二次転写位置に配置された転写ロール（以下、「二転外ロール」という）は、像担持体ベルトを内周側から支持するバックアップロールに対して接離可能に支持されている。
【０００５】
ここで上記二次転写位置においては、バックアップロールにて支持された像担持体ベルトの表面側（トナー像が転写される面側）に用紙を介して二転外ロールが圧接し、この状態でバックアップロール及び二転外ロールのいずれか一方または両方に転写バイアスが印加されることで、像担持体ベルト上のトナー像が用紙の表面に転写される。
【０００６】
又、従来例としては、例えば特許文献１と特許文献２と特許文献３をあげることが出来る。
【特許文献１】特開2003-307908号公報
【特許文献２】特開平11-311906号公報
【特許文献３】特開平11-272093号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
画像形成装置の転写装置、特に二次転写部において、トナーの電荷量が低い場合は転写ムラによる画像不良が発生する。特に一次転写部はでは無事に転写でき、中間転写体上では適正な画像が形成されていても、二次転写部で、画像不良が発生する場合がある。一方で、トナーの電荷量が高過ぎる場合には、必要とする転写電流量が多すぎ、放電による画像不良が発生することとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明においては、上記画像形成装置において、トナーの電荷量の適正化ることで、上記二次転写部での画像不良を防止するものである。具体的には、中間転写体上の濃度検知手段により、中間転写体上のベタ現像の濃度を測定しつつ、一次帯電手段の電流を所望の値に設定しつつ、ポスト帯電器への印加電圧を段階的に変化させる。ある一定のポスト帯電電圧を超えると、トナートリボが過剰になり、前記一次帯電の電流では十分に転写できず、中間転写体上のベタ現像の濃度が低下することとなる。濃度の低下が発生する前の段階のポスト帯電器への印加電圧を設定電圧とすることで、転写が適正に完了し、かつ、電界への追従性に長けたトナートリボに調整できることとなる。
【発明の効果】
【０００９】
以上の制御をおこなうことで、感光体上において、トナーの電荷量が適正化され、二次転写における画像不良を発生させず、かつ品位の高い転写画像を作成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は本発明が適用される画像形成装置の構成例を示す側面概略図である。図１において、感光体ドラム１の周囲には、帯電装置２、露光装置３、ロータリー式の現像装置４、中間転写ロール５及び感光体クリーナー６が配置されている。また現像装置４には、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の各色に対応した現像器４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが組み込まれている。
【００１２】
一方、感光体ドラム１の下方には、無端状の中間転写ベルト（像担持体ベルト）７が張設されている。この中間転写ベルト７は、駆動ロール８、従動ロール９テンションロール１０、バックアップロール１１によって支持されている。このうち、駆動ロール８は図示せぬモータ等の駆動力を受けて回転し、この回転に従って中間転写ベルト７が図のＡ矢視方向に走行駆動する構成となっている。
【００１３】
ちなみに、中間転写ベルト７は、例えばポリイミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリプロピレン等の樹脂又は各種ゴムにカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有された材料を用いて、体積抵抗率が１０6〜１０10Ω・ｃｍとなるように形成され、その厚みは０．１ｍｍ程度に設定される。
【００１４】
また、中間転写ベルト７の走行経路上には、一次転写位置Ｐ１と二次転写位置Ｐ２とが設定されている。一次転写位置Ｐ１では、感光体ドラム１と中間転写ロール５との間に中間転写ベルト７が通されている。一方、二次転写位置Ｐ２では、バックアップ１１との対向位置に二転外ロール12が配置され、この二転外ロール12とバックアップロール１１との間に中間転写ベルト７が通されている。
【００１５】
ちなみに、バックアップロール１１は、例えば表面にカーボンを分散したＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）とＮＢＲ（ニトリルゴムブタジエンゴム）のブレンドゴムのチューブによって構成され、その内部はＥＰＤＭによって構成される。また、バックアップロール１１は、その表面抵抗率が１０7〜１０10Ω／□で、ロール径がφ２８ｍｍとなるように形成され、硬度は例えば６５°（アスカＣ）に設定される。
【００１６】
一方、二転外ロール12は、例えば表面にカーボンを分散したウレタンゴムのチューブによって構成され、その内部はカーボンを分散した発砲ウレタンゴムによって構成される。また、二転外ロール12は、ロール表面にフッ素コーティングを施し、その体積抵抗率が１０3〜１０10Ω・ｃｍで、ロール径がφ２８ｍｍとなるように形成され、硬度は例えば２０°（アスカＣ）に設定される。
【００１７】
さらに、中間転写ベルト７の内周側には、ベルト走行方向における中間転写ベルト７の位置を検出するための位置検出センサ１３と、環境変化を検出するための湿度センサ１４とが配置されている。また、駆動ロール８の近傍には、中間転写ベルト７上に残留付着したトナーを取り除くためのベルトクリーナー１５が配置されている。
【００１８】
これに対して、記録媒体となる用紙は、トレイ１７に積載されてセットされている。トレイ１７から二次転写位置Ｐ２（バックアップロール１１と二転外ロール12のニップ位置）に至る用紙搬送経路（図中破線で示す）には、その上流側から下流側に向かってフィードロール１８、レジロール１９及び用紙検知センサ２０が順に配置されている。フィードロール１８は、トレイ１７にセットされた用紙を１枚ずつ呼び出して搬送経路に送り出すもので、レジロール１９は、そこに到達した用紙を所定のタイミングで二次転写位置Ｐ２へと送り出すものである。また、用紙検知センサ２０は、レジロール１９によって送り出された用紙の通過タイミングを検知するものである。さらに二次転写位置Ｐ２の下流側には、用紙搬送経路に沿って案内部材２２、用紙搬送用ベルト２３及び定着器２４が順に配置されている。
【００１９】
続いて、上記構成からなる画像形成装置の動作について説明する。先ず、感光体ドラム１が回転した状態で、帯電装置３により感光体ドラム１の表面が一様に帯電されるとともに、露光装置３から感光体ドラム１に向けてレーザービームが照射されることにより、画像情報に対応した静電潜像が感光体ドラム１の表面に形成される。
【００２０】
このとき、感光体ドラム１に形成された静電潜像がイエローの画像情報に対応したものであれば、この静電潜像はイエロー（Ｙ）のトナーを内包する現像器４ａによって現像される。これにより、感光体ドラム１には、イエローのトナーによって可視化されたトナー像が形成され、このトナー像が感光体ドラム１に担持されて一次転写位置Ｐ１へと送られる。
【００２１】
一次転写位置Ｐ１では、中間転写ロール５によって感光体ドラム１の表面に中間転写ベルト７が圧接され、この状態で感光体ドラム１と中間転写ベルト７とが互いに同期して回転している。感光体ドラム１に担持されたトナー像が一次転写位置に到達する際には、トナーの帯電極性と逆極性のバイアスが中間転写ロール５に印加され、これに伴う静電吸引力と中間転写ロール５の加圧作用により、中間転写ベルト７上のトナー像が中間転写ベルト７へと転写される。
【００２２】
その後、中間転写ベルト７に転写されたイエローのトナー像は、従動ロール９、テンションロール１０、バックアップロール１１及び駆動ロール８を経て再び一次転写位置Ｐ１へと送られる。この間、二転外ロール12は、バックアップロール１１及び中間転写ベルト７から離間した状態に保持される。
【００２３】
一方、感光体ドラム１の表面はドラムクリーナー６によってクリーニングされる。そして、上記同様の手順で感光体ドラム１の表面に再び静電潜像が形成される。ただし、このとき形成される静電潜像は、先に形成したイエロー以外の色、例えばマゼンタに対応したものとなる。したがって、現像装置４においては、それ自身の回転動作によって、感光体ドラム１との対向位置にマゼンタ（Ｍ）のトナーを内包する現像器４ｂを配置し、感光体ドラム１上の静電潜像をマゼンタのトナーで現像する。
【００２４】
こうして可視化されたマゼンタのトナー像は、感光体ドラム１に担持されて一次転写位置Ｐ１へと送られ、そこで、先ほど中間転写ベルト７に転写されたイエローのトナー像の上に重ね合わせて転写される。以降は、上記同様の動作の繰り返しによってシアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）のトナー像が一次転写位置Ｐ１で順に中間転写ベルト７に転写され、これによって中間転写ベルト７上には、４色分（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のトナー像を重ね合わせたフルカラーのトナー像（以下、「カラートナー像」と言う）が得られる。ちなみに、モノクロ（単色）の画像（白黒画像等）を形成する場合においては、中間転写ベルト７に転写されたトナー像が直ちに二次転写位置Ｐ２で用紙に転写されることになる。
【００２５】
続いて、中間転写ベルト７上のカラートナー像は、用紙搬送路に面した二次転写位置Ｐ２へと送られる。このとき、二次転写位置Ｐ２へのカラートナー像の到達に先立って転写ロール１１がバックアップロール１１側に接近移動し、そのバックアップロール１１との間で中間転写ベルト７を挟持した状態となる。一方、トレイ１７からはフィードロール１８によって用紙が送り出され、この用紙がレジロール１９によって所定のタイミングで二次転写位置Ｐ２へと搬送される。
【００２６】
二次転写位置Ｐ２では、バックアップロール１１へ中間転写ベルト7上の転写と同極の転写バイアスが印加され、これによって中間転写ベルト７上のカラートナー像が用紙２５に静電転写される。こうしてカラートナー像が転写された用紙２５は、中間転写ベルト７から分離される前に、その転写紙の裏面に帯電された電荷のうち余剰の電荷が除電針３５により除電される。かかる除電針電位は０Vであるので、除電針による除電効果により除電針35の下流で紙搬送が不安定になることもないし、アースにおちている板金等に接触して紙上トナー像が乱されることもない。また、後に記載する除電針35と二転外ロール12の電位差により除電針35による除電効果は高水準で安定することとなる。転写紙は除中間転写ベルト７から分離された後、案内板２２及び用紙搬送用ベルト２３を経て定着器２４に送り込まれ、そこで最終的なカラートナー像の定着処理がなされる。
【００２７】
＜パッチ濃度検知＞
中間転写体上のトナー濃度を測定すべく、従来の技術においても反射濃度測定装置が中間転写身体に向かって配してあるが、本実施例においても反射濃度測定装置50が配してある。この反射濃度により、中間転写体上のトナーの濃度を検知することができる。すなわち、間接的に、中間転写体上のトナーののり量を検知することができるものである。本実施例においては、以下に記載する制御のパラメータとして、該トナー濃度を利用するものである。制御については、後に詳述する。
【００２８】
＜ポスト帯電器＞
図２にポスト帯電器６の構成を示す。ポスト帯電器６は、放電ワイヤ３１と、その周囲の３方囲むＳＵＳ（ステンレス）製のシールド３２が形成されている。放電ワイヤ３１は、直径１００μｍのタングステンの表面を酸化処理したものである。また、シールド３２は、ＳＵＳ（ステンレス）板金を屈曲させて長手方向に直交する方向の断面がコ字形となるように形成したものである。シールド３２は、感光ドラム１に対向する部分に開口部３２ａを有している。さらには、放電ワイヤ３１の汚れによる画像欠陥を解消するために、スポンジを基台としてその上に研磨紙を配置している研磨パッド（不図示）で放電ワイヤ３１を挟み込み、１０００枚分の画像形成毎にこの研磨パッドを移動させて放電ワイヤ３１を清掃するようにしている。
【００２９】
本実施の形態では、放電ワイヤ３１に対して印加しているバイアスは、後に提示する制御で設定するＤＣ成分に対して、ＡＣ成分を重畳させている。このＡＣ成分は、ピーク間電圧（ピークツーピーク）ＶＰＰで８．３ｋＶの電圧を有するＡＣ矩形波を１ｋＨｚで重畳するものである。このようなＤＣ成分にＡＣ成分を重畳させたバイアスを放電ワイヤ３１に印加することにより、ワイヤ差電流として所望の電流を印加できる設定となっている。
【００３０】
本実施の形態においては、ポスト帯電器６の、感光ドラム方向電流量の差電流を管理すべく、図２に示すように、放電ワイヤ３１に印加する電流を検知する電流検知手段３３を設けている。この電流検知手段３３は、正極と負極の電流をダイオード３４，３５を用いることで分岐し、それぞれの電流を電流計３６，３７で検知することで最終的に、差電流を求めることができるものである。
【００３１】
さらに、シールド３２へ流れ込む電流量を、上述の電流検知手段３３と同様の構成の別の電流検知手段３８によって検知する。そして、放電ワイヤ３１に印加される差電流からシールド３２へ流れ込む差電流を引くことで、感光ドラム方向電流が検知できる構成としている。感光ドラム方向差電流についてはポスト帯電器６の形状及び放電ワイヤ３１に印加されるバイアスによってある程度決定されるが、耐久によってシールド３２の表面にオゾン被爆によるオゾン生成物の膜が形成されることで増加する可能性がある。シールド３２へのコロナ電流の流れ込みが阻害されるからである。したがって、ポスト帯電器６へ印加するバイアスの制御としては、目標とする感光ドラム方向差電流が確保できると予想されるバイアス設定にはするが、実際の感光ドラム方向差電流は、図４に示す電流検知手段３３，３８により検出しなければ正確な値を検出するのは難しい。
【００３２】
上述のポスト帯電器６の感光ドラム方向差電流が−６０μＡあれば、感光ドラム１上のトナーのトリボをＮ／Ｎ環境下（温度２３℃、相対湿度６０％の常温常湿環境下）において−１０μＣ／ｇから−２０μＣ／ｇに上昇させることができ、転写位置Ｔにおけるトナーの転写効率を向上させることができるとともに、転写時のトナーの飛び散りをも防止できる。さらに、Ｈ／Ｈ環境下（温度３０℃、相対湿度８０％の高温高湿環境下）においては、現像装置５の現像スリーブ５ａ上でトナーに対して十分なトリボを付与することができないので、ポスト帯電器６によってトナーのトリボを上昇させることが転写性を確保する上で重要となる。
【００３３】
なお、本実施の形態で使用した現像装置５において一成分トナーのトリボはＨ／Ｈ環境下で−５μＣ／ｇまで低下する場合があり、この場合においてポスト帯電器６の感光ドラム方向差電流が−９０μＡまで確保できればＨ／Ｈ環境下でもトナーのトリボを−１８〜−２０μＣ／ｇまで上昇させることができた。Ｈ／Ｈ環境下で転写性を重視した設定を選択した場合にはポスト帯電器６の感光ドラム方向差電流を−９０μＡ確保できる設定とする。一方、Ｈ／Ｈ環境下では特にコロナ帯電器を用いた場合に過剰なオゾン生成物が感光ドラム１に付着することで「画像流れ」という画像不良が発生することもあるので、この画像流れを回避すべく感光ドラム方向差電流を低く抑えて転写性を多少犠牲にする設定とする場合がある。
【００３４】
具体的にはＨ／Ｈ環境下で感光ドラム１上に現像されたトナーのトリボが−７μＣ／ｇであった場合に、このトナーのトリボ値を−１５μＣ／ｇまで増加すべくポスト帯電器６の放電ワイヤ３１に印加する差電流量を−２４０μＡに設定したが、シールド３２の表面が耐久により汚染された結果、シールド３２への流れ込み電流量が−１６８μＡと少なくなっており、感光ドラム方向差電流は（−２４０）−（−１６８）＝−７２μＡとなったので、ポスト帯電器６のコロナ照討を受けた感光ドラム１の表面電位は３５０Ｖから２０Ｖまで低下していると認識できる。なお、感光ドラム１上のトナーのトリボは−１９μＣ／ｇまで向上したことが検知できるので、転写ローラ７に印加する電圧値は９００Ｖ＋２０Ｖ＝９２０Ｖに設定した。この結果、転写電流は記録材Ｐの通過時にほぼ２５μＡ確保することができた。
【００３５】
＜ポスト帯電出力制御＞
以下、感光体上のトナー電荷量が−１０μＣ／ｇであった場合について記載する。以下の制御は、トナーの電荷状況に合わせてポスト帯電器32の制御をするものであるから、いわゆる朝一である本体電源ON後、定着装置が温調温度に達してから行う。
【００３６】
（１）一次帯電器5に対しての印加電圧を、画像形成中に使用するであろう電流値（ここでは20uAとする）に設定する。
【００３７】
（２）ポスト帯電器32を機能させずに、いわゆるベタ現像を行う。すると、一次転写をしたベタ画像のトナーは中間転写体上に配され、反射濃度測定装置50に対向することとなる。そこで、ベタ濃度の反射光量を検知し、この結果をメモリーに貯める。
【００３８】
（３）現像濃度を固定しながら、ポスト帯電器32の制御を行い、感光体方向差電流を段階的に変化させる。
【００３９】
（４）すると、反射濃度に換算すると図３に示す濃度推移を示すこととなる。
【００４０】
（５）図３のように検知された濃度（反射光量）を先に（２）でメモリーした検知結果と対比する。
【００４１】
（６）すると、中間転写体7上の濃度が低下しない、最大出力として、ポスト帯電３２の感光体方向差電流の出力が、70μAであることが判明する。
【００４２】
（７）そこで、制御ばらつきを考慮して、差電流が60uAになるように先に制御した制御値を、画像形成時のポスト帯電器３２の制御値とする。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施の形態１に係る画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】ポスト帯電器の電気的な構成を示す概念図である。
【図３】ポスト帯電器の感光体１方向への差電流と、中間転写体上のトナー濃度の関係を示した図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  感光体（電子写真感光体）
２  帯電手段（一次帯電器）
３  露光手段（露光装置）
4a,4b,4c,4d  現像手段（現像装置）
５  一次転写手段（接触転写部材、転写ローラ）
７  中間転写手段
１２  二次転写手段
３２  ポスト帯電器
３３  反射濃度測定装置（パッチ検知装置）
２０  制御手段（制御基板）
３０  転写バイアス印加電源
３１  放電ワイヤ
３２  シールド
P1  一次転写位置
P2  二次転写位置
32  ポスト帯電手段（ポスト帯電器）
【図１】
2006235051.tif 000003
【図２】
2006235051.tif 000004
【図３】
2006235051.tif 000005