(57)【要約】【課題】安価かつ小型な構成でより正確に像担持体表面の電位を制御することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】回転する像担持体１０と、この像担持体１０に接触して所定の帯電バイアスで当該像担持体表面を帯電させる帯電体１１と、帯電した像担持体表面に潜像を形成する露光装置１５と、像担持体表面に形成された潜像を現像してトナー像を形成する現像装置１２０と、少なくとも１つの転写体２０で構成され、像担持体に接触してこの像担持体上に形成されたトナー像を記録シート上に転写させる転写装置と、像担持体１０に接触する導電性部材１３とを備える画像形成装置において、当該導電性部材に基準電圧を印加する電源部９１と、基準電圧が印加されることにより当該像担持体を介して当該導電性部材に流れる電流値を計測する検知部９２と、当該電流値の計測結果に基いて当該帯電体１１に印加する帯電バイアスを制御する制御部９０とを有する。【選択図】　　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する像担持体と、この像担持体に接触して所定の帯電バイアスで当該像担持体表面を帯電させる帯電体と、帯電した像担持体表面に潜像を形成する露光装置と、像担持体表面に形成された潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、少なくとも１つの転写体で構成され、像担持体に接触してこの像担持体上に形成されたトナー像を記録シート上に転写させる転写装置と、像担持体に接触する導電性部材とを備える画像形成装置において、
当該導電性部材に基準電圧を印加する電源部と、
基準電圧が印加されることにより当該導電性部材に流れる電流値を計測する検知部と、
当該電流値の計測結果に基いて当該帯電体に印加する帯電バイアスを制御する制御部とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記導電性部材は、像担持体上の残留トナーを保持するクリーニング体である請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記帯電バイアスは、直流帯電バイアスである請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記電源部は、前記導電性部材に印加する基準電圧として、相異なる複数の基準電圧を印加するとともに、
前記制御部は、各基準電圧に応じて得られる複数の計測結果に基いて前記帯電体に印加する帯電バイアスを制御する請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御部は、相異なる複数のタイミングで得られる複数の計測結果に基いて前記帯電体に印加する帯電バイアスを制御する請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御部は、予め設定する基準帯電バイアスを前記帯電体に印加するとともに、
当該基準帯電バイアスにより一様に帯電された像担持体表面が前記導電性部材と接触しているタイミングで計測された電流値に基いて帯電バイアスを制御する請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御部は、像担持体表面のうち直後の画像形成において非画像領域となる領域に前記導電性部材が接触しているタイミングで計測された電流値に基いて帯電バイアスを制御する請求項１〜６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御部は、像担持体表面のうち直後の画像形成において非画像領域となる領域に前記導電性部材が接触しているタイミングで計測された電流値に基いて帯電バイアスを制御し、
前記帯電体は、直後の画像形成において画像領域となる領域を当該制御された帯電バイアスで一様に帯電する請求項１〜７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
周囲の温度及び／又は湿度を計測する環境計測部を有し、前記制御部は当該温度及び／又は湿度の計測結果に基いて前記帯電体に印加する帯電バイアスを制御する請求項１〜８のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１０】
少なくとも前記像担持体、帯電体、導電性部材は一体的なカートリッジとして構成され、画像形成装置本体に対して着脱可能である請求項１〜９のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記カートリッジは、当該カートリッジの使用履歴を記憶する不揮発性メモリと、当該カートリッジを画像形成装置本体に装着した際に当該不揮発性メモリの内容を前記画像形成装置本体側へ送信可能とする第一コネクタ部とを有し、
当該画像形成装置本体は、当該カートリッジを画像形成装置本体に装着した際に当該第一コネクタ部と接続される第二コネクタと、前記制御部とを有し、
当該制御部は、装着された当該カートリッジの不揮発性メモリからその使用履歴を受信し、当該使用履歴に基いて前記帯電体に印加する帯電バイアスを制御する請求項１〜１０のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、より詳しくは、画像形成装置の帯電バイアス制御技術の改良に係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子写真方式（静電転写方式）を利用した複写機、プリンタ等の画像形成装置が広く知られている。このような画像形成装置は、帯電、露光、現像、転写などのいわゆる電子写真プロセスにより記録シート上にトナー画像を得るものである。ここで、感光体表面を帯電させるための技術として、感光体表面に接触して帯電させる接触型帯電ロールが知られている。一方、良好な画質を安定して得るためには、感光体表面を常に狙いとする表面電位に一様に帯電させることが重要である。
【０００３】
そこで、接触型帯電ロールを用いて感光体表面を常に狙いとする表面電位に一様に帯電させるため、次のような技術が従来から提案されている。まず、▲１▼感光体に対峙して表面電位計測器（表面電位プローブ）を設け、その表面電位計測器からの計測結果に基いて接触型帯電ロールに印加する帯電バイアスを制御するものが挙げられる。また、▲２▼接触型帯電ロールから感光体へ流れる電流を計測し、その計測結果に基いて接触型帯電ロールに印加する帯電バイアスを制御するものが挙げられる（例えば、特開平８−３３４９５６号公報、特開平１０−２４７００６号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの従来技術には次のような課題が存在する。すなわち、▲１▼（別途）表面電位計を設ける場合には、コスト的、スペース的に不利になってしまう。一方、▲２▼（既存の）接触型帯電ロールに流れる電流値に基いて帯電バイアスを制御する場合には、暗電流や他のプロセス部材からの流入電流などのノイズが大きく、正確に帯電電荷を判断することが困難である。
【０００５】
本発明は、このような技術的な課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、安価かつ小型な構成でより正確に像担持体表面の電位を制御することができる画像形成装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、回転する像担持体と、この像担持体に接触して所定の帯電バイアスで当該像担持体表面を帯電させる帯電体と、帯電した像担持体表面に潜像を形成する露光装置と、像担持体表面に形成された潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、少なくとも１つの転写体で構成され、像担持体に接触してこの像担持体上に形成されたトナー像を記録シート上に転写させる転写装置と、像担持体に接触する導電性部材とを備える画像形成装置において、当該導電性部材に基準電圧を印加する電源部と、基準電圧が印加されることにより生ずる当該像担持体接触部での電位差により当該像担持体を介して当該導電性部材に流れ込む、或いは当該導電性部材より流れ出る電流値を計測する検知部と、当該電流値の計測結果に基いて当該帯電体に印加する帯電バイアスを制御する制御部とを有するものである。なお、一般に、前記像担持体の支持基体は電気的に接地されている。
【０００７】
このように導電性部材により像担持体の表面電位を判断するので、高価かつ大型な表面電位計測器などを用いる必要がなく、装置のコストダウン、装置の小型化を図りつつ、帯電バイアス制御を行うことができる。また、帯電体とは別の導電性部材に流れる電流の計測結果に基いて帯電バイアスを制御するため、より精度良く像担持体の表面電位の制御を行うことができる。
【０００８】
ここで、前記導電性部材は、像担持体上の残留トナーを保持するクリーニング体であってもよい。この場合、当該クリーニング体を、一方で残留トナーの除去（保持）に、他方で電流計測（帯電バイアス制御）にそれぞれ利用するため、装置の簡単化、小型化、コストダウンをさらに図ることができる。この際、前記電源部は、前記導電性部材（クリーニング体）にクリーングバイアスを印加し、像担持体とそれに接触する導電性部材（クリーニング体）との間に電位勾配を形成して、像担持体上の残留トナーを保持するように構成することができる。また、クリーニング体が一時的に保持した残留トナーをあるタイミング（クリーニングシーケンス）で放出させることもできる。その際、前記電源部は、前記導電性部材に逆クリーングバイアスを印加し、像担持体とそれに接触する導電性部材との間に電位勾配を形成して、導電性部材に保持している残留トナーを像担持体上に放出させる。なお、前記導電性部材（クリーニング体）は、例えば、金属製の回転自在なロール部材上に導電性樹脂ブラシを植毛したブラシロールとして構成することができる。
【０００９】
ところで、帯電体に印加する帯電バイアスとしては、▲１▼直流成分と交流成分との重畳帯電バイアスと、▲２▼直流成分のみ（交流成分を有しない）の直流帯電バイアスとが挙げられる。
【００１０】
ここで▲１▼重畳帯電バイアスを印加する場合には、電位制御が容易であるというメリットがある反面、電気的な放電ストレスにより感光体の表面を粗してしまうおそれや、放電音の上昇、交流周波数による画像のモアレのおそれなどのデメリットがある。一方、▲２▼直流帯電バイアスを印加する場合には、電気的な放電ストレスにより感光体の表面を粗してしまうおそれや、放電音の上昇、交流周波数による画像のモアレのおそれがない（又は軽減できる）というメリットがある反面、正確な電位制御が難しいというデメリットがある。
【００１１】
したがって本発明は、▲１▼重畳帯電バイアスを印加する場合にも、▲２▼直流帯電バイアスを印加する場合にも適用することができるが、▲２▼直流帯電バイアスを印加する場合に本発明を適用すると、一方で電気的な放電ストレスにより感光体の表面を粗してしまうおそれや、放電音の上昇、交流周波数による画像のモアレのおそれがない（又は軽減できる）という直流帯電バイアスを印加する場合のメリットを享受しつつ、他方で本発明により正確な電位制御が可能となり特に好ましい。なお、▲１▼重畳帯電バイアスを印加する場合にも、▲２▼直流帯電バイアスを印加する場合にも、前記制御部は、当該帯電バイアスの直流成分のみを制御することができる。
【００１２】
また、前記電源部は、前記導電性部材に印加する基準電圧として、相異なる複数の基準電圧を印加するとともに、前記制御部は、各基準電圧に応じて得られる複数の計測結果に基いて前記帯電体に印加する帯電バイアスを制御することもできる。また、前記制御部は、相異なる複数のタイミングで得られる複数の計測結果に基いて前記帯電体に印加する帯電バイアスを制御することもできる。また、前記制御部は、予め設定する基準帯電バイアスを前記帯電体に印加するとともに、当該基準帯電バイアスにより一様に帯電された像担持体表面が前記導電性部材と接触しているタイミングで計測された電流値に基いて帯電バイアスを制御することできる。これらの構成を採用することで、より正確に像担持体の表面電位を制御することができる。
【００１３】
また、前記制御部は、像担持体表面のうち直後の画像形成において非画像領域となる領域に前記導電性部材が接触しているタイミングで計測された電流値に基いて帯電バイアスを制御することができる。さらに、前記制御部は、像担持体表面のうち直後の画像形成において非画像領域となる領域に前記導電性部材が接触しているタイミングで計測された電流値に基いて帯電バイアスを制御し、前記帯電体は、当該制御された帯電バイアスで直後の画像形成において画像領域となる領域を一様に帯電することができる。なお、「非画像領域」として、通紙領域に対応する領域内の「非画像形成領域」とすることもできる。これらの構成を採用することで、より正確に像担持体の表面電位を制御することができる。
【００１４】
また、周囲の温度及び／又は湿度を計測する環境計測部を有し、前記制御部は当該温度及び／又は湿度の計測結果に基いて前記帯電体に印加する帯電バイアスを制御することもできる。これらの構成を採用することで、より正確に像担持体の表面電位を制御することができる。
【００１５】
また、少なくとも前記像担持体、帯電体、導電性部材は一体的なカートリッジとして構成され、画像形成装置本体に対して着脱可能とすることもできる。さらに、前記カートリッジは、当該カートリッジの使用履歴を記憶する不揮発性メモリと、当該カートリッジを画像形成装置本体に装着した際に当該不揮発性メモリの内容を前記画像形成装置本体側へ送信可能とする第一コネクタ部とを有し、当該画像形成装置本体は、当該カートリッジを画像形成装置本体に装着した際に当該第一コネクタ部と接続される第二コネクタと、前記制御部とを有し、当該制御部は、装着された当該カートリッジの不揮発性メモリからその使用履歴を受信し、当該使用履歴に基いて前記帯電体に印加する帯電バイアスを制御することもできる。これらの構成を採用することで、カートリッジの着脱、交換を行っても、より正確に像担持体の表面電位を制御することができる。
【００１６】
本発明に係る画像形成装置は、単色画像形成装置として構成してもよいが、多色画像形成装置として構成することもできる。多色画像形成装置として構成する場合には、前記像担持体として異なる色用の複数の像担持体を備え、前記転写装置として一の中間転写体を備えるように構成することもできるし、前記像担持体として異なる色用の複数の像担持体を備え、前記転写装置としてこれら複数の像担持体の一部と接触する第一の上流側中間転写体と、これら複数の像担持体の残りの一部と接触する第一の下流側中間転写体と、これら第一の上流側中間転写体及び第一の下流側中間転写体に接触し、第一の上流側中間転写体からトナー画像が転写された後に第一の下流側中間転写体からトナー画像が転写される第二の中間転写体と、当該第二の中間転写体に接触する最終転写体とを備え、第二の中間転写体と最終転写体との間に記録シートが通過する際に、当該記録シート上にトナー画像を最終転写させるように構成してもよい。なお、複数の像担持体としては、イエロー用、マゼンタ用、シアン用の３つの像担持体を備えてもよいし、イエロー用、マゼンタ用、シアン用、ブラック用の４つの像担持体を備えてもよい。さらに、これら以外の色の像担持体を備えてもよい。
【００１７】
４つの像担持体を備える場合としては、前記像担持体としてイエロー用、マゼンタ用、シアン用、ブラック用の４つの像担持体を備え、前記転写装置としてこれら４つの像担持体のうちそれぞれ２つの像担持体と接触する第一の上流側中間転写体及び第一の下流側中間転写体と、これら第一の上流側中間転写体及び第一の下流側中間転写体に接触し、第一の上流側中間転写体からトナー画像が転写された後に第一の下流側中間転写体からトナー画像が転写される第二の中間転写体と、第二の中間転写体に接触する最終転写体とを備え、第二の中間転写体と最終転写体との間に記録シートが通過する際に、当該記録シート上にトナー画像を最終転写させるように構成してもよい。
【００１８】
また、前記最終転写体の表面粗さ（Ｒｚ）は、２０〔μｍ（Ｒｚ）〕以下とすることができ、前記中間転写体の表面粗さ（Ｒｚ）は、１０〔μｍ（Ｒｚ）〕以下とすることができる。さらに、前記中間転写体よりも前記最終転写体の方が表円粗さ（Ｒｚ）が粗く構成することができる。これらの表面粗さ（Ｒｚ）は、トナー画像を構成するトナーの平均粒径以下であることが好ましい。これらの条件を満たすことで、最終転写体から中間転写体（第二の中間転写体）へ残留トナーが移行しやすく好ましい。なお、前記最終転写体の表面は、樹脂コート層又は樹脂チューブ層で構成することができる。
【００１９】
【発明の実施による形態】
以下、実施例に基づいて、本発明の好適な実施の形態を具体的に説明する。
【００２０】
実施例１　図１は、本発明の実施例１に係るタンデム型フルカラープリンタ（画像形成装置）を示すものである。図２は、図１に示したフルカラープリンタ（画像形成装置）の画像形成要部を示すものである。
【００２１】
このフルカラープリンタ１は、大きく分けて、画像形成部と、転写装置、定着装置６、給紙部により構成される。
【００２２】
画像形成部は、イエロー（Ｙ）用、マゼンタ（Ｍ）用、シアン（Ｃ）用、及びブラック（Ｋ）用の４つの画像形成ユニット１Ｙ〜Ｋと、露光装置１５とにより構成される。さらに、各画像形成ユニットは１Ｙ〜Ｋは、それぞれ４つの感光体ドラム（像担持体）１０Ｙ〜Ｋ、これら感光体ドラム１０Ｙ〜Ｋにそれぞれ接触する帯電ロール（帯電体）１１Ｙ〜Ｋ、これら感光体ドラム１０Ｙ〜Ｋにそれぞれ対峙する現像装置１２Ｙ〜Ｋ、これら感光体ドラム１０Ｙ〜Ｋにそれぞれ接触する感光体ブラシロール（導電性部材、クリーニング体）１３Ｙ〜Ｋで構成されている。
【００２３】
ここで、感光体ドラム１０周辺の各部材の配置としては、各感光体ドラム１０を中心に、感光体ドラム１０の回転方向の上流側から下流側にかけて、帯電ロール１１、現像装置１２（現像装置の現像スリーブ）、（後述する）第一の中間転写ロール、感光体ブラシロール１３が配設されている。この、感光体ブラシロール１３は、ステンレス製のロール部材に、導電性樹脂で構成されたブラシテープをスパイラル状に巻き付けたものである。なお、各感光体ドラム１０Ｙ〜Ｋ、帯電ロール１１Ｙ〜Ｋ、感光体ブラシロール１３Ｙ〜Ｋは、カートリッジ１００として一体的に構成されており、プリンタ装置本体から着脱自在に構成されている。
【００２４】
感光体ドラム１０Ｙ〜Ｋは、帯電ロール１１Ｙ〜Ｋにより−９００Ｖ程度のＤＣ電圧が印加され、これによって約−３８０Ｖ程度に一様に帯電され、また、露光装置１２で静電潜像が書き込まれた際にその表面電位は約−８０Ｖ程度にまで除電される。なお、帯電ロール１１に印加されるＤＣ電圧は、後述のように制御される。
【００２５】
現像装置１２Ｙ〜Ｋは、現像ロール、現像剤量規制部材、現像剤搬送部材、及び現像剤を搬送し攪拌するオーガーを備えた磁気ブラシ接触型二成分現像方式の現像装置である。上記現像剤量規制部材によって規制されて現像部に搬送される現像剤量は約３０〜４０ｇ／ｍ２　であり、この時に現像ロール上に存在するトナーの帯電量は概ね−３０〜−４０μＣ／ｇ程度である。この現像装置１２Ｙ〜Ｋには、ＡＣ＋ＤＣの現像電圧を印加して現像が実施されるが、この現像電圧はＡＣが４ｋＨｚ、１．６ｋＶｐｐで、ＤＣが−２００Ｖ程度である。
【００２６】
転写装置は、感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍに接触する第一の上流側中間転写ロロール（転写体）２０ａと、感光体ドラム１０Ｃ、１０Ｋに接触する第一の下流側中間転写ロール（転写体）２０ｂと、これら二つの第一の中間転写ロール２０ａ、２０ｂに接触する第二の中間転写ロール（転写体）３０と、第二の中間転写ロール３０上のトナー画像の有無及び濃度を光学的に非接触で検知するトナーセンサ（検知手段）８と、第二の中間転写ロール３０に接触する最終転写ロール（転写体）４０を備えている。
【００２７】
さらに、第一の上流側中間転写ロール２０ａは第一の上流側クリーニング装置（クリーニング装置）２１ａを備えている。この第一の上流側クリーニング装置２１ａは、第一の上流側中間転写ロール２０ａに接触する金属（ステンレス）製のクリーニングロール（クリーニング体）２１０ａと、そのクリーニングロール２１０ａに当接するクリーニンブブレード２１１ａと、クリーニングロール２１０ａよりも第一の上流側中間転写ロール２０ａの回転方向上流側近傍において中間転写ロール２０ａに接触する中間転写ブラシロール２１３ａと、これらクリーニングロール２１０ａ、クリーニンブブレード２１１ａ、中間転写ブラシロール２１３ａを収容するクリーナハウジング（収容体）２１２ａを備えている。
【００２８】
同様に、第一の下流側中間転写ロール２０ｂは第一の下流側クリーニング装置２１　ｂを備えている。この第一の下流側クリーニング装置２１　ｂは、第一の下流側中間転写ロール２０　ｂに接触する金属（ステンレス）製のクリーニングロール２１０　ｂと、そのクリーニングロール２１０　ｂに当接するクリーニンブブレード２１１　ｂと、クリーニングロール２１０　ｂよりも第一の下流側中間転写ロール２０　ｂの回転方向上流側近傍において中間転写ロール２０　ｂに接触する中間転写ブラシロール２１３　ｂと、これらクリーニングロール２１０　ｂ、クリーニンブブレード２１１　ｂ、中間転写ブラシロール２１３　ｂを収容するクリーナハウジング２１２　ｂを備えている。
【００２９】
また、第二の中間転写ロール３０は第二のクリーニング装置３１を備えている。この第ニクリーニング装置３２は、第二の中間転写ロール３０に接触する金属（ステンレス）製のクリーニングロール３１０と、そのクリーニングロール３１０に当接するクリーニンブブレード３１１と、クリーニングロール３１０よりも第二の中間転写ロール３０の回転方向下流側近傍において中間転写ロール３０に接触する中間転写ブラシロール３１３と、これらクリーニングロール３１０、クリーニンブブレード３１１、中間転写ブラシロール３１３を収容するクリーナハウジング３１２を備えている。
【００３０】
ここで、第一の上流側中間転写ロール２０ａの周辺部材の配置としては、第一の上流側中間転写ロール２０ａを中心に、第一の上流側中間転写ロール２０ａの回転方向の上流側から下流側にかけて、感光体ドラム１０Ｍ、感光体ドラム１０Ｙ、第二の中間転写ロール３０、中間転写ブラシロール２１３ａ、クリーニングロール２１０ａが配設されている。また、第一の下流側中間転写ロール２０ｂの周辺部材の配置としては、第一の下流側中間転写ロール２０ｂを中心に、第一の下流側中間転写ロール２０ｂの回転方向の上流側から下流側にかけて、感光体ドラム１０Ｋ、感光体ドラム１０Ｃ、第二の中間転写ロール３０、中間転写ブラシロール２１３ｂ、クリーニングロール２１０ｂが配設されている。さらに、第二の中間転写ロール３０の周辺部材の配置としては、第二の中間転写ロール３０を中心に、第二の中間転写ロール３０の回転方向の上流側から下流側にかけて、第一の上流側中間転写ロール２０ａ、第一の下流側中間転写ロール２０ｂ、トナーセンサ８、最終転写ロール４０、クリーニングロール３１０、中間転写ブラシロール３１３が配設されている。
【００３１】
第一の中間転写ロール２０ａ、２０ｂは、金属パイプの上にシリコンゴム層を設け、更にその上に高離型層をコーティングして形成されており、その抵抗値については、通常１０５　〜１０９　Ωの範囲のものを使用できるが、ここでは１０８　Ω程度とされている。そして、上記感光体１０Ｙ〜Ｋからこの第一の中間転写ロール２０ａ、２０ｂにトナー像を転写するのに必要な表面電位は、通常＋２５０〜５００Ｖ程度の範囲であり、トナーの帯電状態、雰囲気温度、湿度等により最適値を設定することができる。
【００３２】
第二の中間転写ロール３０も、上記第一の中間転写ロール２０ａ、２０ｂと同様に、金属パイプの上にシリコンゴム層を設け、更にその上に高離型層をコーティングして形成されており、その抵抗値については、通常１０８　〜１０１２Ωの範囲のものを使用できるが、ここでは１０１０Ω程度とされている（すなわち、第一の中間転写ロール２０ａ、２０ｂよりも高抵抗に構成される）。そして、上記第一の中間転写ロール２０ａ、２０ｂからこの第二の中間転写ロール３０にトナー像を転写するのに必要な表面電位は、通常＋６００〜１２００Ｖ程度の範囲であり、トナーの帯電状態、雰囲気温度、湿度等により最適値を設定することができる。
【００３３】
最終転写ロール４０は、金属パイプの上にウレタンゴム層を設け、更にその上に樹脂コーティングが施されており、その抵抗値については、通常１０６　〜１０９　Ωの範囲のものを使用できるが、ここでは１０８　Ω（すなわち、第二の中間転写ロール３０よりも低抵抗に構成される）程度とされている。そして、上記第二の中間転写ロール３０から用紙（記録シート）Ｓ上にトナー像を転写するのにこの最終転写ロール４０に印加する転写電圧は、通常＋１２００〜５０００Ｖ程度の範囲であり、雰囲気温度、湿度、用紙Ｓの種類（抵抗値等）等により最適値を設定することになるが、ここでは定電流方式を採用して常温常湿環境下で約＋６μＡを印加し、ほぼ適正な最終転写電圧＋１６００〜２０００Ｖ程度を得ている。
【００３４】
また、最終転写ロール４０は、（第一の中間転写ロール２０ａ、２０ｂ、第二の中間転写ロール３０とは異なり）クリーニングロールが当接されていない。さらに、（画像形成ユニット取替え時を除き、画像形成モード時、プロセスコントロールモード時、クリーニングモード時を含め）、最終転写ロール４０は、第二の中間転写ロール３０に接触しており、特別なリトラクト機構などを有しない。
【００３５】
なお、最終転写ロール４０の表面粗さ（Ｒｚ）は、２０〔μｍ（Ｒｚ）〕以下、例えば１０〔μｍ（Ｒｚ）〕とすることができ、第一及び第二の中間転写ロール２０ａ、２０ｂ、３０の表面粗さ（Ｒｚ）は、１０〔μｍ（Ｒｚ）〕以下、例えば１〔μｍ（Ｒｚ）〕とすることができる。さらに、第一及び第二の中間転写ロール２０ａ、２０ｂ、３０よりも最終転写ロール４０の方が表円粗さ（Ｒｚ）が粗い。これらの表面粗さ（Ｒｚ）は、トナー画像を構成するトナーの平均粒径以下であることが好ましい。
【００３６】
定着装置６は、加熱ロール６２と加圧ロール６１とが圧接されて定着ニップを形成している。加熱ロール６２中には熱源としてのハロゲンランプ（図示せず）が配設され、定着時には加熱ロール６２表面を所定の定着温度に加熱するように構成されている。また、この定着ニップに対して用紙Ｓの搬送方向下流側に、定着排出ロール対６３ａ、６３ｂが配設されている。
【００３７】
給紙部は、給紙トレイ５０から排出トレイ７０に至るまでの用紙Ｓの搬送経路（図中点線で示す）Ｐに沿って形勢されている。給紙トレイ５０内には複数枚の用紙Ｓが収容されており、その給紙トレイ５０から搬送経路の下流側にかけて、順に、ピックアップロール５１ａとリタードロール５１ｂとのロール対、搬送ロール５２ａ、５２ｂの対、レジストロール５３ａ、５３ｂの対、（最終転写ロール４０、及び定着装置６を経て）、排出ロール５４ａ、５４ｂの対が配設されている。
【００３８】
図３は、このフルカラープリンタ１の電位制御系を説明するブロック図である。カラープリンタ１の状況、すなわちプリントモード（画像形成モード）、プロセスコントロールモード、クリーニングモードの別に基いて、電位制御部９は、各帯電ロール１１、第一の中間転写ロール２０ａ、２０ｂ、クリーニングロール２１０、第二の中間転写ロール３０、クリーニングロール３１０、最終転写ロール４０に印加する電圧、それぞれＶ（１１）、Ｖ（２０）、Ｖ（２１０）、Ｖ（３０）、Ｖ（３１０）、Ｖ（４０）を制御し、その結果、フルカラープリンタ１の状況に応じて適切な電位勾配をこれら帯電ロール１１、第一の中間転写ロール２０ａ、２０ｂ、クリーニングロール２１０、第二の中間転写ロール３０、クリーニングロール３１０、最終転写ロール４０の間に形成している。
【００３９】
以下、このフルカラープリンタ１の画像形成動作を説明する。
【００４０】
【表１】
2004020857.tif 000003
表１は、プリントモードにおいて、本実施例において電位制御部９が各各帯電ロール１１、第一の中間転写ロール２０ａ、２０ｂ、クリーニングロール２１０、第二の中間転写ロール３０、クリーニングロール３１０、最終転写ロール４０に印加するバイアス電圧をまとめたものである。
【００４１】
図４は、プリントモード中における出力用画像としてのトナー画像の移動状況を説明するものである。図中実線矢印は、出力用画像としてのトナー画像の移動経路を示している。なお、本実施例で使用するトナーは、マイナス帯電トナーである。すなわち、正極トナーがマイナス帯電しており、逆極トナーがプラス帯電している。
【００４２】
各画像形成ユニット１Ｙ〜Ｋにより、感光体ドラム１０Ｙ〜Ｋ上にはそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像が形成される。すなわち、各感光体ドラム１０の表面が帯電ロール１１により一様に帯電され、露光装置１５から出力画像に対応したレーザービームＲが帯電後の感光体ドラム１０表面に照射され、露光された部分と露光されなかった部分との電位差により、感光体ドラム１０上には静電潜像が形成される。この静電潜像に対して、現像装置１２が選択的にトナーを付与し、感光体ドラム１０上にトナー画像が形成される。
【００４３】
そして、まずマゼンタ用の感光体ドラム１０Ｍから、第一の上流側中間転写ロール２０ａへとマゼンタのトナー画像が一次転写される。次いで、イエロー用の感光体ドラム１０Ｙから、第一の上流側中間転写ロール２０ａへとイエローのトナー画像が一次転写され、マゼンタのトナー画像に重ね合わされる。一方同様に、ブラック用の感光体ドラム１０Ｋから、第一の下流側中間転写ロール２０ｂへとブラックのトナー画像が一次転写される。次いで、シアン用の感光体ドラム１０Ｃから、第一の下流側中間転写ロール２０ｂへとシアンのトナー画像が一次転写される。
【００４４】
一次転写されたマゼンタとイエローのトナー画像は、第二の中間転写ロール３０へ二次転写される。一方、一次転写されたブラックとシアンのトナー画像も、第二の中間転写ロール３０へ二次転写され、ここで先に二次転写されているマゼンタ、イエローのトナー画像と、シアンのトナー画像とが重ね合わされ、フルカラーのトナー画像が第二の中間転写ロール３０上に形成される。
【００４５】
二次転写されたフルカラートナー画像及びブラックトナー画像は、第二の中間転写ロール３０と最終転写ロール４０との間のニップ部分に達する。そのタイミングに同期して、レジストロール対５３ａ、５３ｂ（図１参照）から記録シートとしての用紙Ｓが当該ニップ部分に搬送され、用紙Ｓ上にそのフルカラートナー画像及びブラックトナー画像が三次転写（最終転写）される。
【００４６】
この用紙Ｓは、その後、定着装置６の加熱ロール６２と加圧ロール６１とのニップ部分を通過する（図１参照）。その際、両ロール６１、６２から与えられる熱と圧力との作用により、フルカラートナー画像及びブラックトナー画像が用紙Ｓに定着し、永久像となる。さらにその後、用紙Ｓは、排出ロール対５４ａ、５４ｂにより排出トレイ７０へと排出され、フルカラー画像形成が終了する。
【００４７】
ところで、高画質なトナー画像を得るための一条件として、露光前の感光体ドラム１０表面電位を一様にすること、すなわち帯電ロール１１により感光体ドラム１０の表面を所望電位に一様に帯電することが重要である。そのため、本実施例に係るフルカラープリンタ１では、次のような表面電位制御系を採用し、感光体ドラム１０の表面電位を所望値に制御している。
【００４８】
図５は、この感光体ドラム１０の表面電位の制御系を説明するブロック図である。この制御系は、制御部９０を中心に構成されている。この制御部９０の計測対象は、感光体ブラシロール１３に流れる電流値Ｉと、フルカラープリンタ１の設置環境（温度及び湿度）を示す環境情報と、カートリッジ１００に含まれる感光体ドラム１０、帯電ロール１１、感光体ブラシロール１３の使用履歴情報である。この制御部９０の制御対象は、ブラシ電源部（電源部）９１に送信する制御命令によって切替えるクリーニング用ブラシバイアスＶ（１３）と計測用ブラシバイアス（基準電圧）ＶＳ（１３）との選択、ロール電源部１１Ｐに送信する制御命令によって切換え、制御する計測用帯電バイアス（基準帯電バイアス）ＶＳ（１１）と帯電バイアスＶ（１１）との選択、及び帯電バイアスＶ（１１）の補正である。
【００４９】
ブラシ電源部９１は、制御部９０からの制御命令に基いて、感光体ブラシロール１３に対し、クリーニング用ブラシバイアスＶ（１３）又は計測用ブラシバイアス（基準電圧）ＶＳ（１３）を印加する。電流計（検知部）９２は、感光体ブラシロール１３に対し、計測用ブラシバイアスＶＳ（１３）が印加される際に、接地されている感光体ドラム１０を介して、どれ程の電流が感光体ブラシロール１３に流れるかを計測するものである。環境センサ（環境計測部）９３は、フルカラープリンタ１内の温度及び湿度を計測するものである。不揮発性メモリ９４は、各カートリッジの使用履歴情報を記憶している。
【００５０】
そして、これら制御部９０、ブラシ電源部９１、電流計９２、環境センサ９３、ロール電源部１１Ｐ、プラグ（第二のコネクタ）９５ｂはプリンタ装置本体側に設けられている（図中一点鎖線参照）。一方、感光体ドラム１０、帯電ロール１１、感光体ブラシロール１３、不揮発性メモリ９４、プラグ（第一のコネクタ）９５ａはカートリッジ１００側に設けられている（図中一点鎖線参照）。そして、カートリッジ１００をプリンタ装置本体に装着すると、両プラグ９５ａ、９５ｂが噛み合い、制御部９０は不揮発性メモリ９４にアクセス可能となる。
【００５１】
次に、この感光体ドラム１０の表面電位の制御系によるプリントモード中における帯電バイアスＶ（１１）の制御動作を説明する。
【００５２】
図６、図７はいずれも帯電バイアスＶ（１１）の制御動作を説明するものである。まず、制御部９０は、ロール電源部１１Ｐに制御命令を送信し、ロール電源部１１Ｐから帯電ロール１１に対して計測用帯電バイアスＶＳ（１１）を印加させる。すると、感光体ドラム１０の表面は、計測用帯電バイアスＶＳ（１１）が印加された帯電ロール１０により帯電される。図６（ａ）の感光体ドラム１０中の点線は、計測用帯電バイアスＶＳ（１１）により帯電された感光体ドラム１０表面を示している。このように計測用帯電バイアスＶＳ（１１）により帯電された感光体ドラム１０表面は、感光体ドラム１０の回転と共に感光体ブラシロール１３との対峙位置に達する（図６（ｂ）参照）。
【００５３】
この時までに、制御部９０は、ブラシ電源部９１に制御命令を送信し、ブラシ電源部９１から感光体ブラシロール１３に対して計測用ブラシバイアスＶＳ（１３）を印加させる。すると、感光体ブラシロール１３には感光体ブラシロール１３の計測用ブラシバイアスＶＳ（１３）電位と感光体ドラム１０の表面電位との差によってある程度の電流が流れる。そして、計測用帯電バイアスＶＳ（１１）により帯電された感光体ドラム１０表面が、感光体ブラシロール１３との対峙位置に達した後のタイミングで、制御部９０はその電流値Ｉを電流計９２から得る。そして、制御部９０は、環境センサ９３から得ている温度及び湿度情報と、不揮発性メモリ９４から（プラグ９５ａ、９５ｂを介して）得ている使用履歴情報とに基いて、適切な帯電バイアスＶ（１１）を決定する。
【００５４】
この帯電バイアスＶ（１１）の決定は次のように行われる。つまり、電流計９２により計測される電流値Ｉが通常よりも大きい場合には、帯電バイアスＶ（１１）の絶対値がより大きくなるように、反対に、計測される電流値Ｉが通常よりも小さい場合には、帯電バイアスＶ（１１）の絶対値がより小さくなるように制御する。また、計測される温度が通常よりも高い場合には、帯電バイアスＶ（１１）の絶対値がより小さくなるように、反対に、計測される温度が通常よりも低い場合には、帯電バイアスＶ（１１）の絶対値がより大きくなるように制御する。また、計測される湿度が通常よりも高い場合には、帯電バイアスＶ（１１）の絶対値がより小さくなるように、反対に、計測される湿度が通常よりも低い場合には、帯電バイアスＶ（１１）の絶対値がより大きくなるように制御する。さらに、計測される使用履歴が多い場合には、帯電バイアスＶ（１１）の絶対値がより大きくなるように、反対に、計測される使用履歴が少ない場合には、帯電バイアスＶ（１１）の絶対値がより小さくなるように制御する。なお、このような制御により、本実施例では、帯電バイアスＶ（１１）の値は、−８００〔Ｖ〕＜Ｖ（１１）＜−１０００〔Ｖ〕の値を採る。
【００５５】
帯電バイアスＶ（１１）が決定されると、制御部９０は、ロール電源部１１Ｐに制御命令を送信し、ロール電源部１１Ｐから帯電ロール１１に対して決定された帯電バイアスＶ（１１）を印加させる。すると、感光体ドラム１０の表面は、帯電バイアスＶ（１１）が印加された帯電ロール１０により帯電される。図７（ａ）の感光体ドラム１０中の実線は、帯電バイアスＶ（１１）により帯電された感光体ドラム１０表面を示している。そして、この帯電バイアスＶ（１１）により帯電された感光体ドラム１０表面に対して露光装置１５がレーザー光Ｒにより露光し、電位差による静電潜像が形成される（図７（ａ）参照）。
【００５６】
このように、露光装置１５からのレーザー光Ｒによりその表面が露光され、静電潜像が形成された感光体ドラム１０の表面は、現像装置１２から選択的にトナーが付与されトナー像となる。そのトナー像は、第一中間転写ロール２０に一次転写される。図７（ｂ）の感光体ドラム１０中の太実線は、レーザー光Ｒにより露光された静電潜像を示している。
【００５７】
結果として、制御部９０は、感光体ドラム１０表面のうち直後の画像形成において非画像領域となる領域に感光体ブラシロール１３が接触しているタイミングで計測された電流値Ｉに基いて帯電バイアスＶ（１１）を制御し（図６（ｂ）参照）、帯電ロール１１は、直後の画像形成において画像領域となる領域を当該制御された帯電バイアスＶ（１１）で一様に帯電することになる（図７参照）。
【００５８】
一方、帯電バイアスＶ（１１）が決定されると、ブラシ電源部９１に制御命令を送信し、ブラシ電源部９１から感光体ブラシロール１３に対してクリーニング用ブラシバイアスＶ（１３）を印加させる。このクリーニンブ用ブラシバイアスＶ（１３）は、一次転写されずに感光体ドラム１０に残留している逆極トナー（プラス帯電トナー）を感光体ブラシロール１３が保持するように設定される。図８は、プリント中に感光体ブラシロール１３が逆極トナーを保持する様子を示すものである。感光体ドラム１０表面は、帯電ロール１１により（先に決定された）帯電バイアスＶ（１１）で帯電され、さらに露光装置１５により静電潜像が形成されている。
【００５９】
このように既存の感光体ブラシロール１３により感光体ドラム１０の表面電位を判断するので、高価かつ大型な表面電位計測器などを用いる必要がなく、装置のコストダウン、装置の小型化を図りつつ、帯電バイアス制御を行うことができる。また、帯電ロール１０とは別の感光体ブラシロール１３に流れる電流の計測結果に基いて帯電バイアスを制御するため、より精度良く感光体ドラム１０の表面電位を制御を行うことができる。
【００６０】
なお、本実施例では、計測用ブラシバイアスＶＳ（１３）は一種類であるが、これとは異なり、相異なる複数の計測用ブラシバイアスＶＳ（１３）を有し、制御部９０は、各計測用ブラシバイアスＶＳ（１３）に応じて得られる複数の計測結果（電流値）（例えば、その平均）に基いて帯電ロール１１に印加する帯電バイアスＶ（１１）を制御することもできる。また、本実施例では、あるタイミングで得られる単一の計測結果（電流値）に基いて帯電ロール１１に印加する帯電バイアスＶ（１１）を決定したが、相異なる複数のタイミングで得られる複数の計測結果（電流値）（例えば、その平均）に基いて帯電ロール１１に印加する帯電バイアスＶ（１１）を制御することもできる。
【００６１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、小型かつ安価な構成で最終転写体のクリーニングを行うことができる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施例に係るフルカラープリンタの断面概略図である。
【図２】図２は、本発明の実施例に係るフルカラープリンタの要部断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施例に係るフルカラープリンタの電位勾配制御系を説明するブロック図である。
【図４】図４は、本発明の実施例に係るフルカラープリンタのプリントモード最中の動作を説明するものである。
【図５】図５は、本発明の実施例に係るフルカラープリンタの帯電バイアス制御系の機能ブロック図である。
【図６】図６は、本発明の実施例に係るフルカラープリンタの帯電バイアス制御系の動作説明図である。
【図７】図７は、本発明の実施例に係るフルカラープリンタの帯電バイアス制御系の動作説明図である。
【図８】図８は、本発明の実施例に係るフルカラープリンタの帯電バイアス制御系の動作説明図である。
【符号の説明】
１…プリンタ（画像形成装置）、１Ｙ〜Ｋ…画像形成ユニット、１００…カートリッジ、１０…感光体ドラム（像担持体）、１１…帯電ロール（帯電体）、１５…露光装置、１２…現像装置、１３…感光体ブラシロール（クリーニング体、導電性部材）、２０ａ…第一の上流側中間転写ロール（転写体、転写装置）、２０ｂ…第一の下流側中間転写ロール（転写体、転写装置）、３０…第二の中間転写ロール（転写体、転写装置）、４０…最終転写ロール（転写体、転写装置）、９…電位制御部、９０…制御部、９１…ブラシ電源部（電源部）、９２…電流計（検知部）、９３…環境センサ（環境計測部）、９４…不揮発性メモリ、９５ａ…プラグ（第一コネクタ）、９５ｂ…プラグ（第二コネクタ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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