(57)【要約】【課題】二次転写前の除電出力を制御して、安定した転写性を確保し、紙質に合った画質を出力できる画像形成装置を提供すること。【解決手段】像担持体上にトナー像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段で形成されたトナー像を前記中間転写体に転写する一次転写手段と、転写されたトナー像を転写材に転写する二次転写手段とを有する画像形成装置において、前記一次転写手段と前記二次転写手段との間に、前記中間転写体上の前記トナー像を除電する二次転写前除電手段を配置し、転写材表面の凹凸性に対応して前記二次転写前除電手段の出力を制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。【選択図】図３
2008134393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上にトナー像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段で形成されたトナー像を中間転写体に転写する一次転写手段と、転写されたトナー像を転写材に転写する二次転写手段とを有する画像形成装置において、前記一次転写手段と前記二次転写手段との間に、前記中間転写体上の前記トナー像を除電する二次転写前除電手段を配置し、転写材表面の凹凸特性に対応して前記二次転写前除電手段の出力を制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記転写材表面の凹凸特性を検知する検知手段を有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】
前記検知手段は前記二次転写手段に通じる転写材搬送路、または給紙皿近傍に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
使用する転写材の紙種選択を入力すると、前記転写材表面の凹凸特性に対応して前記二次転写前除電手段の出力制御が可能となることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記転写材表面の凹凸特性が小さい場合には前記二次転写前除電手段の出力を小さく設定し、大きい場合には大きく設定するように制御す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。
【請求項６】
前記二次転写前除電手段は、電極がグリッドを有するスコロトロン電極であることを特徴とする請求項１ないし５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、複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの機能を併せ持つ電子写真方式を用いた画像形成装置に関わり、特に中間転写体を有していて、当該中間転写体上にカラートナー像を出力する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
中間転写体を用いた電子写真方式のカラー画像形成装置では、像担持体である感光体上に形成したトナー像を中間転写体上に転写し、その中間転写体上のトナー像を転写材（用紙ともいう。）上に転写するものが知られている。かかるカラー画像形成装置では、像担持体上に順次形成された所定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体に重ね合わせて一次転写した後、その中間転写体上のトナー像を静電気力を利用して転写材上に一括して二次転写している。
【０００３】
二次転写する画像形成装置にあっては、一次転写の回数や環境などによって中間転写体上のトナー帯電量が変化するため、中間転写体から転写材への二次転写時に様々な画像不良が発生し易くなる。
【０００４】
また、トナー１粒子当たりの帯電量はほぼ均一であることから、中間転写体上の電位は所定面積内でのトナー付着量によって決まり、カラー画像形成装置では中間転写体上のトナー像のうち複数色のトナーが重ね合わされた部分の帯電電位は、１色のトナーのみが付着している部分の帯電電位よりも大きくなり高い転写電界が必要となる。
【０００５】
このため、このようなトナー帯電量の不均一性を補正するため、中間転写体上に一次転写されたトナー像に対してＡＣ、ＤＣなどのコロナ放電による帯電を行い、帯電量を均一化する技術（例えば、特許文献１参照）や、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ムラや転写電荷を大きくしたときの放電などを防止するため、二次転写前に中間転写体上のトナー像を除電する技術（例えば、特許文献２参照）等が提案されている。
【０００６】
すなわち、一次転写後の中間転写体上の電位のバラツキが大きいと、二次転写時に様々な画像不良が生じ易いため、特許文献１，２では、二次転写前に中間転写体上のトナー像を帯電又は除電することにより、中間転写体上のトナーの帯電量を均一化して、安定した二次転写を行うようにしている。
【特許文献１】特開平１１−１４３２５５号公報
【特許文献２】特開２００６−７８６３０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、高画質レベルを要求するＰＯＤ（Ｐｒｉｎｔ  Ｏｎ  Ｄｅｍａｎｄ）用途では、普通紙と異なったコート紙等の上質紙を使用する場合が多い。従って、図２で示すように、普通紙（図２（ａ））と上質紙（図２（ｂ））とでは用紙の表面の凹凸特性が異なる。すなわち、普通紙では紙厚の薄い部分とが存在し、薄い部分では空気層の電位差が放電開始電圧を超えると放電が起こる。放電を防止するため、低い二次転写電界で転写するためにトナー層の除電を行うと、低付着量のハーフトーン部の画像が荒れ気味となりやすくなる。
【０００８】
ここで、上質紙とは、紙の表層にコート材を塗布し表面の平滑性を向上させたＰＯＤ用途に適したもので、光沢のあるグロスコート紙、光沢を抑えたグロスコート紙、高平滑性のグラビアコート紙等がある。
【０００９】
図２は、二次転写時における普通紙と上質紙との用紙表面の比較を示す図である。
【００１０】
本発明は、二次転写時に用紙の表面の凹凸特性に合った画質を出力できる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】
【００１１】
上記目的は、下記の構成によって達成される。
【００１２】
像担持体上にトナー像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段で形成されたトナー像を中間転写体に転写する一次転写手段と、転写されたトナー像を転写材に転写する二次転写手段とを有する画像形成装置において、前記一次転写手段と前記二次転写手段との間に、前記中間転写体上の前記トナー像を除電する二次転写前除電手段を配置し、転写材表面の凹凸特性に対応して前記二次転写前除電手段の出力を制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１３】
用紙の表面の凹凸特性に合った二次転写前除電により、転写材に安定した二次転写ができ、画質低下の問題を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明を実施の形態を用いて説明するが、本発明は以下に説明する実施の形態に限られない。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す図である。
【００１６】
図１において、その構成について説明すると、１０は像担持体である感光体、１１は帯電手段であるスコロトロン帯電器、１２は露光手段手段である書き込み装置、１３は現像手段である現像器、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は中間転写体である中間転写ベルトを示す。画像形成手段である画像形成部１は感光体１０、スコロトロン帯電器１１、書き込み装置１２，現像器１３、およびクリーニング装置１４等からなっている。なお、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。
【００１７】
各色毎の画像形成部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。
【００１８】
中間転写ベルト２０は、アースローラでもある駆動ローラ２１、搬送ローラ２２、テンションローラ２３、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、一次転写手段である転写ローラ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。
【００１９】
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。
【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】
現像器１３は、感光体１０の周面に対し所定の間隔を保ち、感光体１０の回転方向と同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】
転写ローラ２５は、トナーと反対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像を中間転写ベルト２０上に転写する。一次転写手段としては転写ローラの他にコロナ放電器を用いることもできる。
【００２５】
２６は、接地されている駆動ローラ２１から中間転写ベルト２０を介して当接および当接解除可能な二次転写手段である転写ローラで、中間転写ベルト２０上に形成されたトナー像を用紙である転写材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】
３１は、帯電または除電方式としての二次転写前除電手段であるスコロトロン電極である。
【００２８】
３２は前記スコロトロン電極３１に対向して中間転写ベルト２０の内側に当接するアース用のブラシ電極である。
【００２９】
なお、当該スコロトロン電極に係わる詳細については後述する。
【００３０】
４は定着装置で、加熱ローラ４１、加圧ローラ４２、ハロゲンヒータ４６等からなり、転写ローラ２６と駆動ローラ２１とのニップ部Ｓで二次転写された転写材Ｐを当該定着装置４のニップ部Ｔで定着する。
【００３１】
７は搬送路で、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。
【００３２】
ＳＥは、本発明に係わる反射型光学センサで前記搬送路７を走行する転写材表面の凹凸性を検知する。
【００３３】
８１は排紙ローラで、８２は排紙トレイ、８５は操作パネルである。
【００３４】
Ｂ１は画像形成プロセス、転写材搬送、定着温度、二次転写前除電（以下、単に前除電ともいう。）出力等の制御手段である制御部である。
【００３５】
次に、本発明に係わる、二次転写前の中間転写ベルト上のトナー像の前除電について図３を基に説明する。
【００３６】
図３は、図１のスコロトロン電極近傍を拡大した図である。
【００３７】
図３において、スコロトロン電極３１はタングステンワイヤ３１１、サイドプレート３１２、グリッド電極３１３等からなっている。また、スコロトロン電極３１に対向する中間転写ベルト２０の内側に導電性アクリルのブラシ電極３２がベルトに軽接触するように設置されている。
【００３８】
前述したが、二次転写前の上流側にスコロトロン電極を設置し中間転写ベルト上のトナー像の前除電を行う場合、多層トナーの高付着部をスコロトロン電極の高電位出力で所定量の除電をすると、単層トナーの低付着部が除電し過ぎることとなり、二次転写時に画質低下（荒れ）の問題が発生する。
【００３９】
すなわち、転写材表面の凹凸が著しい普通紙（標準紙）では二次転写時に紙厚の薄い部分があるため（図３（ａ）参照）の表裏電位差による放電が起こりやすいため転写電界を大きく設定することができない。そのため高付着部のトナーを全て転写させるためには、低い転写電界でも転写可能にするようにトナーに強い除電を与えなければならない。一方上質紙（コート紙）は表裏電位差による放電が起こりにくいために、転写電界を大きく設定することが可能であり、普通紙よりも小さい除電出力で高付着部の転写を行うことができる。前除電出力を小さく抑えることにより、ハーフトーン部の荒れ（劣化）は抑えられ、濃度に関係なく良好な画像を得ることができる。
【００４０】
すなわち、上質紙と普通紙における除電条件の適正値は異なることがわかっており、転写材表面の凹凸に対応した前除電出力とすることによって用途に応じた画質を得ることが可能となる。
【００４１】
本発明は、転写材の種類（転写材表面の凹凸特性）に対応してスコロトロン電極による前除電の高電位出力を制御し、画質低下の問題を防止している。
【００４２】
すなわち、転写材表面の凹凸と要求画質の関係と、転写材表面の凹凸と高付着部における転写ムラの発生し易さの関係から転写材の種類によって前除電出力の適正値が異なる点に着目し、転写材表面の凹凸の微小な転写材の場合には前除電出力を小さく、転写材表面の凹凸の粗大な普通紙ではそれよりも前除電出力を大きく制御して高付着部の転写性を改善することによって転写材に合った画質を得ることができる。すなわち、この制御により、転写材表面の凹凸特性の微小な転写材の前除電条件で凹凸の粗大な転写材を通紙した場合に発生する除電不足によるトナーの高付着部における転写ムラの防止と、凹凸の粗大な転写材の前除電条件で凹凸の小さい転写材を通紙した場合に発生する低付着部の高画質対応性との両立が可能となる。
【００４３】
本実施の形態においては、搬送路７に検知手段である反射型光学センサＳＥを配置し、反射光量の度合で転写材表面の凹凸特性を検知し、その信号を制御部Ｂ１へ伝達する。制御部Ｂ１では所定の基準に基づいて転写材表面の凹凸の微小な上質紙か、または凹凸の粗大な普通紙かを判定し、制御部Ｂ１は記憶されている前除電出力（電圧または電流）の設定プログラムに基づいて転写材の種類に対応した電位を出力するように可変高圧電源ＨＶへ指令する。
【００４４】
または、予め使用される給紙皿である紙カセット７２の転写材表面近傍に検知手段を配置し、当該検知手段を制御部Ｂ１と直結させて、検知された転写材表面の凹凸に対応する前除電出力が選択される様にすることもできる。こうすることによりユーザは操作パネル８５上で紙種を選択するだけで、転写材に対応した前除電出力が適用されることになる。
【００４５】
本実施の形態においては、スコロトロン電極３１は４段目のＫ（黒）の画像形成手段１と転写ローラ２６との間に配置されている。放電ワイヤ３１１には可変高圧電源ＨＶに接続し２種類の＋３ｋＶまたは＋５ｋＶの出力電圧が印加され、グリッド電極３１３には−電圧極性を印加可能な構成とし−５０Ｖの電圧が印加されている。サイドプレート３１２はグリッド電極３１３と同電位とした。また、対向のブラシ電極３２はアースに接続されている。また、グリッド電極３１３と中間転写ベルト２０との間の距離は１ｍｍ、スコロトロン電極３１の幅及びブラシ電極３２の幅（ベルト進行方向の長さ）は共に３０ｍｍとしてある。なお、スコロトロン電極としては、放電ワイヤの他に針状電極でもよい。
【００４６】
図４は、電気制御系の概要を示すブロック図である。
【００４７】
図４において、１１０は演算制御処理を行うＣＰＵで、ＲＯＭ１１１，ＲＡＭ１１２，不揮発メモリ１１３が接続されている。ＲＯＭ１１１には、演算基礎データをはじめ、画像形成モードプログラム、二次転写前除電出力の設定プログラム等を記憶していて、不揮発メモリ１１３には、二次転写前除電条件設定用のルックアップテーブルが格納されている。ＣＰＵ１１０はインターフェース１２０を介して高圧電源等の外部機器に接続されている。
【００４８】
インターフェース１２０の入力側には、転写材表面の凹凸特性を検出する検出手段としての反射型光学センサＳＥ等が入力ポートに接続されている。また、インターフェース１２０より出力側には、画像形成手段のほか、二次転写前除電手段の放電ワイヤ３１１の電源ＨＶ，グリッド３１３の電源ＧＶ、転写ローラ２６への電源ＳＶ等の各々が出力ポートに接続されている。
【００４９】
図１に示した画像形成装置には、操作・表示部が設けられていて、使用用紙のサイズやプリント枚数を入力したのち、プリント動作の開始を指示するスタート釦を押釦すると、ＣＰＵ１１０はＲＯＭ１１１から画像形成モードプログラムを呼び出して、メモリに記録された画像データについて設定枚数の画像形成が行われる。
【００５０】
また、グリッド電極３１３に印加する電圧は、画像形成装置設置時期等にサービスマンによりマニュアル入力される。
【００５１】
図５は、転写材表面の凹凸に対応して二次転写前除電出力を設定する行程を示すフローチャートである。
【００５２】
搬送路７で転写材表面の凹凸を検知し二次転写前除電出力を設定する場合、ステップＳ１で、搬送路７を走行する転写材Ｐの表面の凹凸を反射型光学センサＳＥ（検知手段）で検知する。ステップＳ２で、転写材表面の凹凸の検知値に対応して、制御部Ｂ１で設定プログラムから二次転写前除電出力を選択する。ステップＳ３で、制御部Ｂ１は選択された二次転写前除電出力を出すように可変高圧電源ＨＶへ指令する。
【００５３】
次に、転写材選択で二次転写前除電出力が選択される場合、ステップＴ１で、ユーザは操作パネル上で使用する転写材を選択する。ステップＴ２で、予め、制御部Ｂ１に記憶された転写材の種類と二次転写前除電出力との設定プログラムで選択された転写材の二次転写前除電出力が設定される。ステップＴ３で、制御部Ｂ１は設定された二次転写前除電出力を出すように可変高圧電源ＨＶへ指令する。
【００５４】
以下、本実施の形態の効果を確認するため、図６に示す装置構成で比較、確認実験を行った。
【００５５】
図６は、確認実験に使用した装置構成を示す図である。
【００５６】
・確認実験
＜実験条件＞
実験機：    タンデム方式のカラー画像形成装置（図１参照）
中間転写ベルト：    ＰＩ（ポリイミド）製、体積抵抗が１０9Ω、表面抵抗が
１０11Ω、ベルトテンション３９．２Ｎ
二次転写前除電器：    ４段目の画像形成手段（Ｋ）の感光体および現像器を外し
（スコロトロン電極）    て、その位置にスコロトロン電極と同型のものを設置（図
６参照）、放電ワイヤへの印加電圧０〜７ｋＶ可変型、グ
リッド電極−５０Ｖ印加、サイドプレートはグリッド電極
と同電位、
前除電器幅３０ｍｍ、前除電器長さ３２０ｍｍ、グリッド
電極と中間転写ベルトとの距離１ｍｍ
対向電極：    導電性アクリルブラシ（原糸抵抗値１０2Ω、線径３ｄ、
密度３１ｋＦ／ｃｍ2、毛長４ｍｍ）
ベルト裏面に軽接触２９４Ｐａ／ｃｍ2、ブラシ幅３０ｍ
ｍ、ブラシ長さ３２０ｍｍ、接地
＜画質確認テスト＞
数プリントの画出しテストを実施し、２層トナーベタ画像とハーフトーン画像        の画質評価を行った結果、表１に示す結果となった。ただし、◎はコート紙（Ｐ        ＯＤ用途）を満たす画質、○はＰＯＤでは不満足であるが、普通紙使用には問題        ない画質、×は画像ムラが目立ち不合格レベルを示す。
【００５７】
【表１】
2008134393.tif 000003
【００５８】
＜評価結果＞
実施例：コート紙（ＰＯＤ用途）の場合、３ｋＶ除電で２層トナー
ベタ画像、ハーフトーン画像共に◎である。普通紙（標準
紙）の場合、５ｋＶ除電で２層トナーベタ画像、ハーフト
ーン画像共に○である。
【００５９】
比較例１：コート紙の場合、３ｋＶ除電で２層トナーベタ画像、ハー
フトーン画像共に◎である。しかし、普通紙（標準紙）の
場合、３ｋＶ除電ではハーフトーン画質は◎であるが、２
層トナーベタ画像で×となる。
【００６０】
比較例２：コート紙の場合、５ｋＶ除電で２層トナーベタ画像は◎で
あるが、ハーフトーン画像○でＰＯＤ用の画質が満足され
ていない。普通紙（標準紙）の場合、２層トナーベタ画像
、ハーフトーン画像共○で、問題ない画質レベルにある。
【００６１】
従って、実施例で示すように、ＰＯＤ用途のコート紙の場合は前除電出力を低め（３ｋＶ）に、普通紙（凹凸顕著）の場合は除電出力を高め（５ｋＶ）に切り替えて設定する制御によって、満足できる画質（合格）の確保が確認できた。しかし、比較例１、２のような一定の前除電出力（３ｋＶ）、前除電出力（５ｋＶ）のみの設定だけでは、コート紙、普通紙双方を満足させる画質を確保することは難しいことが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す図である。
【図２】二次転写時における普通紙と上質紙との用紙表面の比較を示す図である。
【図３】図１のスコロトロン電極近傍を拡大した図である。
【図４】電気制御系の概要を示すブロック図である。
【図５】転写材表面の凹凸に対応して二次転写前除電出力を設定する行程を示すフローチャートである。
【図６】確認実験に使用した装置構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  画像形成部
１０  感光体
１６  現像スリーブ
２０  中間転写ベルト
２５、２６  転写ローラ
３１  スコロトロン電極
３２  ブラシ電極
３１１  放電ワイヤ
３１２  サイドプレート
ＳＥ  反射型光学センサ
【図１】
2008134393.tif 000004
【図２】
2008134393.tif 000005
【図３】
2008134393.tif 000006
【図４】
2008134393.tif 000007
【図５】
2008134393.tif 000008
【図６】
2008134393.tif 000009