(57)【要約】【課題】中間転写体を用いた画像形成装置の二次転写で生じる転写不良を改善する。【解決手段】感光体ドラム１６に形成されたトナー像を中間転写ベルト２１に一次転写し、中間転写ベルト２１に一次転写されたトナー像を用紙Ｓに二次転写する画像形成装置において、一次転写装置(一次転写ロール)Ｔ１に印加する一次転写バイアスの大きさ、二次転写部の合成抵抗値および用紙Ｓの抵抗値を加味したものに基づいて、二次転写装置Ｔ２に印加する二次転写バイアスの大きさを決定する。これは、特に中間転写ベルト２１が高抵抗である場合に有効である。【選択図】      図１
2004191771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体に対向配置される中間転写体と、
前記像担持体上のトナー像を前記中間転写体に転写する一次転写部と、
前記中間転写体上のトナー像を記録媒体に転写する二次転写部と、
前記一次転写部における一次転写条件に基づいて、前記二次転写部における二次転写バイアスの大きさを決定する二次転写バイアス決定部と
を含む画像形成装置。
【請求項２】
前記中間転写体は、その表面抵抗率が１３logΩ／□以上、および／または、その体積抵抗率が１３logΩ・ｃｍ以上であ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】
前記中間転写体は、前記トナー像を担持する側に感光層を有してい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４】
前記二次転写バイアス決定部は、さらに前記二次転写部の合成抵抗値に基づいて前記二次転写バイアスの大きさを決定す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５】
前記二次転写部の合成抵抗値を測定する際に、前記中間転写ベルトを除電する除電部をさらに有することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記二次転写部の合成抵抗値を測定する際に、前記一次転写部において一次転写バイアスを印加しないことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記二次転写バイアス決定部は、さらに前記記録媒体の抵抗値に基づいて前記二次転写バイアスの大きさを決定す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８】
像担持体と、
前記像担持体に対向配置され、高抵抗層を有する中間転写体と、
前記像担持体上のトナー像を前記中間転写体に転写する一次転写部と、
前記中間転写体におけるトナー像の担持面に接触配置される転写ベルトを有し、前記中間転写体上のトナー像を記録媒体に転写する二次転写部と
を含む画像形成装置。
【請求項９】
前記中間転写体は、その表面抵抗率が１３logΩ／□以上、および／または、その体積抵抗率が１３logΩ・ｃｍ以上であることを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記高抵抗層は、感光層からなることを特徴とする請求項８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、電子写真複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置に係り、特に、中間転写体を介して記録媒体に画像を転写する中間転写型の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の中間転写型の画像形成装置として、静電潜像に応じたトナー像が形成される感光体ドラムと、この感光体ドラム上のトナー像が中間的に転写される中間転写ベルトと、この中間転写体に対して感光体ドラム上のトナー像を転写させる一次転写装置と、中間転写ベルト上に転写されたトナー像を用紙に一括して二次転写させる二次転写装置とを備えたものが知られている(特許文献１参照)。
【０００３】
このような中間転写型の画像形成装置では、感光体ドラム上から転写されたトナーが中間転写ベルト上で飛び散ってしまうことがある。このような現象は、多重ラインのトナー像を形成した場合に生じやすい。そこで、中間転写ベルトの表面に感光層を形成することで中間転写ベルトを高抵抗化し、中間転写ベルトに対するトナーの静電的な付着力を大きくすることが提案されている(特許文献２参照)。この場合、中間転写ベルトの表面に高抵抗の感光層が存在することにより、感光体ドラムと中間転写ベルトとが接触する一次転写ニップの直後でも、中間転写ベルトの非画像部(トナー像が形成されていない部位)の転写電荷が保持されるようになる。これにより、多重のラインからなるトナー像の形成部位(画像部)と非画像部との間のフリンジ電界が低減されることとなるため、中間転写ベルト上でのトナーの飛び散りを防止することが可能になる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−９４０９９号公報(第２-４頁)
【特許文献２】
特開平５−２５７３９８号公報(第２-４頁)
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高抵抗の中間転写ベルトを用いた場合は、中間転写ベルトに転写電荷が残留した状態で二次転写が行われるため、中間転写ベルトに対するトナーの静電的な付着力が強くなりすぎてしまい、用紙にトナー像を転写する際に転写不良を招いてしまうおそれがあった。
なお、上述した特許文献１には、用紙の吸湿状態に応じて二次転写装置に印加する二次転写バイアスを可変制御する技術が記載されているが、これでは上述した技術的課題を解決することはできない。
【０００６】
また、高抵抗の中間転写ベルトを用いた場合は、用紙にトナー像を転写した後も中間転写ベルトに転写電荷が残留するため、トナー像が転写された用紙が中間転写ベルトに静電的に吸着されやすくなり、用紙の剥離性が低下するという技術的課題が見られた。
【０００７】
本発明は以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、中間転写体を用いた画像形成装置の二次転写で生じる転写不良を改善することにある。
また、本発明の他の目的は、中間転写体を用いた画像形成装置の二次転写で生じる記録媒体の剥離不良を改善することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、中間転写体に画像を転写する一次転写条件に基づいて、中間転写体から記録媒体に画像を転写する二次転写バイアスの大きさを決定することを提案する。一次転写条件によって、中間転写体に残留する転写電荷の大きさが変化することから、一次転写条件に基づいて二次転写バイアスを決定することにより、二次転写時における転写不良を抑制する。
すなわち、本発明の画像形成装置は、像担持体と、像担持体に対向配置される中間転写体と、像担持体上のトナー像を中間転写体に転写する一次転写部と、中間転写体上のトナー像を記録媒体に転写する二次転写部と、一次転写部における一次転写条件に基づいて、二次転写部における二次転写バイアスの大きさを決定する二次転写バイアス決定部とを含んでいる。
【０００９】
この画像形成装置において、中間転写体は、その表面抵抗率が１３logΩ／□以上、および／または、その体積抵抗率が１３logΩ・ｃｍ以上であることを特徴とすることができる。中間転写体のより好ましい表面抵抗率は１４logΩ／□以上、および／または、体積抵抗率は１４logΩ・ｃｍ以上である。また、中間転写体はトナー像を担持する側に感光層を有していることを特徴とすることができる。
【００１０】
また、二次転写バイアス決定部は、さらに二次転写部の合成抵抗値に基づいて二次転写バイアスの大きさを決定することができ、この場合は、二次転写部の合成抵抗値を測定する際に、中間転写ベルトを除電する除電部をさらに有することを特徴とすることや、一次転写部において一次転写バイアスを印加しないことを特徴とすることができる。
さらに、二次転写バイアス決定部は、さらに記録媒体の抵抗値に基づいて二次転写バイアスの大きさを決定することを特徴とすることができる。
【００１１】
また、本発明では、高抵抗な中間転写体から記録媒体に画像を転写する二次転写部において、転写ベルトを用いることを提案する。そうすることにより、二次転写部通過直後の曲率を小さくすることが可能になるため、画像が転写された記録媒体を、中間転写体側ではなく、転写ベルト側に引き付けること、すなわち、二次転写後の記録媒体が中間転写体から剥離されやすくなる。
すなわち、本発明の画像形成装置は、像担持体と、高抵抗層を有し、像担持体に対向配置される中間転写体と、像担持体上のトナー像を中間転写体に転写する一次転写部と、中間転写体のトナー像担持面に接触配置される転写ベルトを有し、中間転写体上のトナー像を記録媒体に転写する二次転写部とを含んでいる。
【００１２】
この画像形成装置において、中間転写体は、その表面抵抗率が１３logΩ／□以上、および／または、その体積抵抗率が１３logΩ・ｃｍ以上であることを特徴とすることができる。中間転写体のより好ましい表面抵抗率は１４logΩ／□以上、および／または、体積抵抗率は１４logΩ・ｃｍ以上である。そして、高抵抗層は、感光層からなることを特徴とすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、実施の形態について詳細に説明する。
―実施の形態１―
図１は、実施の形態１にかかる画像形成装置１の全体構成を示す図である。この画像形成装置１は、ユーザインターフェースＵＩと、図示しない原稿を載置する透明なプラテンガラス２とを有している。ユーザインターフェースＵＩは、コピースタートキー、用紙種指定キー、テンキー、表示器等を有している(すべて図示せず)。
【００１４】
プラテンガラス２の下部には、原稿を照射する光源４および原稿から反射した光を反射する第１反射ミラー５を備え、図中水平方向に移動自在な原稿照明ユニット３が配置されている。第１反射ミラー５の側部には、第２の反射ミラー７および第３の反射ミラー８を備えたミラーユニット６が固定配置されている。反射ミラー８による反射光の経路上には、結像レンズ９および撮像部ＣＣＤ(Charge Coupled Device)が設けられている。撮像部ＣＣＤは、原稿からの反射光をＲ(レッド)、Ｇ(グリーン)、Ｂ(ブルー)のアナログ信号として読み取る。撮像部ＣＣＤには、図示しないコントローラによって制御される画像処理部ＩＰＳ(Image Processing System)が接続されている。画像処理部ＩＰＳは、撮像部ＣＣＤから入力された読取画像信号をＡＤ変換する画像読取データ出力部１１と、画像メモリ１３を有し、画像読取データ出力部１１から出力されたデータ(デジタルデータ)をＹ(イエロー)、Ｍ(マゼンタ)、Ｃ(シアン)、Ｋ(ブラック)の画像データに変換して濃度補正、拡大縮小補正等のデータ処理を施すと共に、書込用画像データ(レーザ駆動データ)として出力する画像データ出力部１２とを有している。
【００１５】
画像処理部ＩＰＳには、画像処理部ＩＰＳから出力された書込用画像データに応じたレーザ駆動信号を所定のタイミングで光走査装置ＲＯＳ(Raster Output Scanner)に出力するレーザ駆動信号出力装置１４が接続されている。光走査装置ＲＯＳは、レーザ駆動信号により変調されたレーザビームＬを出力し、矢印Ａ方向に向かって回転する感光体ドラム１６に照射する。
【００１６】
感光体ドラム１６の周囲には、帯電器１７、上述した光走査装置ＲＯＳ、Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｋの各色に対応したトナーＴが収容された現像器１８Ｙ,１８Ｍ,１８Ｃ,１８Ｋを搭載し回転軸１８ａを中心に回動するロータリー現像器１８、一次転写後に感光体ドラム１６上に残留したトナーを除去するドラムクリーナ２０が配設されている。本実施の形態では、感光体ドラム１６の感光層が負極性に帯電するもので構成され、また、現像は反転現像方式にて行われる。したがって、使用されるトナーＴは負極性に帯電しやすい特性を有している。
【００１７】
また、感光体ドラム１６には、感光体ドラム１６の表面に当接するように配置された中間転写ベルト２１が設けられている。中間転写ベルト２１は、複数のロール２６、２７、２８ａ〜２８ｃおよび２９に掛け渡され、矢印Ｂ方向に回動するようになっている。これらのうち、ロール２６は中間転写ベルト２１を回動させるための駆動ロール、ロール２７は中間転写ベルト２１にかかる張力を一定とするためのテンションロール、ロール２８ａ〜２８ｃは従動回転するアイドラロール、ロール２９は後述する二次転写用のバックアップロールである。ここで、アイドラロール２８ａは、アースされた金属ロールで構成される。
【００１８】
さらに、中間転写ベルト２１の感光体ドラム１６と対向する部位(一次転写位置)において、中間転写ベルト２１の裏面側には一次転写装置(本例では一次転写ロール)Ｔ１が配設されている。一次転写ロールＴ１は、中間転写ベルト２１の回動に伴って従動回転するようになっている。
【００１９】
また、用紙Ｓの搬送経路に面した中間転写ベルト２１の二次転写位置には、二次転写装置Ｔ２が配設されている。二次転写装置Ｔ２は、中間転写ベルト２１のトナーＴ担持面側(外側)に中間転写ベルト２１と接離自在に配設される二次転写ロール３０と、中間転写ベルト２１の裏面側(内側)に配設されて二次転写ロール３０の対向電極をなすバックアップロール２９と、バックアップロール２９に圧接配置される金属製の給電ロール３１とを備えている。バックアップロール２９は、導電性の金属ロールに半導電性の弾性体を巻き付けて構成したものであり、例えばその表面抵抗率は７logΩ／□以上に調整されている。一方、二次転写ロール３０は、金属ロールの表面をカーボン分散発泡ウレタンで包み、その外側に半導電性の弾性体を巻き付けて構成したものであり、例えばその体積抵抗率は９logΩｃｍに調整されている。なお、二次転写ロール３０には、二次転写ロール３０に付着したトナー等の異物を除去するロールクリーナ３３が取り付けられる。
【００２０】
さらに、二次転写装置Ｔ２の下流側には、中間転写ベルト２１を挟んでアイドラロール２８ａと対向する位置にベルトクリーナ３４が配設されている。このベルトクリーナ３４は、中間転写ベルト２１に対して接離自在に配置されており、複数色のカラートナー像が形成される場合には、最終色前のトナー像がベルトクリーナ３４との対向部を通過するまでは、中間転写ベルト２１から離間するようになっている。なお、二次転写ロール３０も、複数色のカラートナー像が形成される場合には、最終色前のトナー像が二次転写ロール３０との対向部を通過するまでは、中間転写ベルト２１から離間するようになっている。
【００２１】
さらにまた、ベルトクリーナ３４の直後には、中間転写ベルト２１を挟んでアイドラロール２８ａと対向する位置に除電器３６が配置されている。除電器３６は、中間転写ベルト２１の搬送方向に直交する方向(幅方向)にわたって並列配置される赤色ＬＥＤアレイを有している。
また、中間転写ベルト２１の表面には位置検出用のマークＭＫが形成されており、除電器３６の下流側にはこのマークＭＫを検出するベルト位置検知センサＳＮが取り付けられている。この画像形成装置１では、ベルト位置検知センサＳＮから出力される精度の高い中間転写ベルト２１の位置検出信号によって、感光体ドラム１６に対する潜像書込タイミングの制御が行われる。
【００２２】
さらに、用紙搬送系は、用紙Ｓが載置される用紙トレイ４１と、用紙トレイ４１に載置された用紙Ｓを取り出すピックアップロール４２と、取り出された用紙Ｓを一枚ずつに捌く捌きロール４３と、用紙Ｓを一時的にせき止めてタイミングあわせをするレジストロール４４と、二次転写装置Ｔ２に用紙Ｓを案内するガイド搬送路４５と、二次転写後の用紙Ｓを案内するガイド４６および用紙搬送ベルト４７とを有している。また、用紙搬送ベルト４７の用紙搬送方向下流側には、一対の定着部材を有し、用紙Ｓに転写されたトナーを加熱加圧定着する定着装置４８が設けられている。そして、定着装置４８の用紙搬送方向下流側には、外部に排出された用紙Ｓを堆積させる排紙トレイ４９が設けられている。
【００２３】
なお、本例では、感光体ドラム１６のレーザビームＬの照射位置を潜像書込位置Ｑ１、感光体ドラム１６とロータリー現像器１８との対向領域を現像領域Ｑ２、感光体ドラム１６と中間転写ベルト２１との対向領域を一次転写領域Ｑ３、二次転写ロール３０と中間転写ベルト２１との対向領域を二次転写領域Ｑ４、除電器３６と中間転写ベルト２１との対向領域を除電領域Ｑ５、定着装置４８における一対の定着部材のニップ領域を定着領域Ｑ６と呼ぶことにする。
【００２４】
次に、中間転写ベルト２１について詳細に説明する。図２は、中間転写ベルト２１の断面図を示している。この中間転写ベルト２１は、トナーＴ担持面の裏面側(内側)に形成されるベルト基材層２１ａと、その表面に形成される感光層(光導電層)２１ｂとを有している。さらに、感光層２１ｂは、ベルト基材層２１ａの上に積層されるブロッキング層２１１と、このブロッキング層２１１の表面に積層される電荷発生層２１２と、この電荷発生層２１２の表面すなわち最表面に形成される電荷輸送層２１３とを有している。
【００２５】
ここで、ベルト基材層２１ａは、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂フィルムにカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたものを用い、その体積抵抗率が１０〜１３logΩｃｍとなるように形成される。本例では、カーボンブラックを１５重量％添加したポリイミド樹脂により構成され、膜厚は９０μｍである。また、体積抵抗率は１０logΩｃｍ、表面抵抗率は１１.５Ω／□に設定されている。
【００２６】
また、感光層２１ｂのブロッキング層２１１は、例えば次のようにして形成することができる。
・アセチルアセトンジルコニウムブトキシド(オルガチックスＺＣ５４０、松本交商社製)：２０重量部
・γ−アミノプロピルトリエトキシシラン：２重量部
・ポリビニルブチラール樹脂(エスレックＢＭ−Ｓ、積水化学(株)製)：１.５重量部
・ｎ−ブチルアルコール：７０重量部
上記成分からなる溶液を、ベルト基材層２１ａ表面に塗布後、乾燥させて例えば厚さ０.９μｍに形成する。ブロッキング層２１１は、マイナス極性のキャリアである電子の移動は許すが、プラス極性のキャリアであるホールの移動は阻止する機能を有する。
さらに、電荷発生層２１２は、フタロシアニン顔料系電荷発生剤を添加したＰＶＫ(Poly Vinyl Carbazole)により形成された膜厚０.２５μｍの層である。電荷発生層２１２は、光が照射されると、プラスおよびマイナスの電荷を発生する。
さらにまた、電荷輸送層２１３は、トリフェニルアミン系電荷輸送剤を添加したポリカーボネート樹脂により構成された膜厚１７μｍの層である。電荷輸送層２１３は、プラス極性のキャリアであるホールの移動は許すが、マイナス極性のキャリアである電子の移動は阻止する機能を有する。すなわち、本例では電荷輸送層２１３がホール輸送層となっている。
【００２７】
上述した構成を有する中間転写ベルト２１は、表面に感光層２１ｂを有し、この感光層２１ｂは、外部から光刺激が与えられた場合は導電体層となり、外部から光刺激が与えられない場合は誘電体層(絶縁体層)となる。この中間転写ベルト２１の光刺激がない状態での体積抵抗率および表面抵抗率は、それぞれ、１４.５Ωｃｍ、１４.０Ω／□である。
【００２８】
図３は、画像形成装置１の電源供給系を示す図である。
一次転写ロールＴ１には正極性の一次転写バイアスを印加する一次転写バイアス電源５１が接続されており、一次転写バイアススイッチ５２によって一次転写バイアスのオン・オフが可能となっている。また、感光体ドラム１６はアースされており、一次転写ロールＴ１と感光体ドラム１６との間には、一次転写部(一次転写ロールＴ１、中間転写ベルト２１および感光体ドラム１６の間)にかかる電圧を測定する一次転写電圧計５３が取り付けられている。
二次転写装置Ｔ２の給電ロール３１には負極性の二次転写バイアスを印加する二次転写バイアス電源６１が接続されており、二次転写バイアススイッチ６２によって二次転写バイアスのオン・オフが可能となっている。また、二次転写ロール３０はアースされており、給電ロール３１と二次転写ロール３０との間には、二次転写部(給電ロール３１、バックアップロール２９、中間転写ベルト２１および二次転写ロール３０の間)にかかる電圧を測定する二次転写電圧計６３が取り付けられている。
除電器３６にはＬＥＤを駆動するための除電器電源７１が接続されており、除電器スイッチ７２によりＬＥＤの点灯・消灯が可能となっている。
【００２９】
図４は、一次転写バイアスおよび二次転写バイアスを設定するバイアス設定装置２００を示すブロック図である。バイアス設定装置２００のＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２に記憶されたプログラムに従い、ＲＡＭ２０３との間で適宜データのやりとりを行いながら処理を実行する。
このバイアス設定装置２００には、入力インターフェース２０４を介して、一次転写バイアス電圧計５３で測定された一次転写電圧、二次転写バイアス電圧計６３で測定された二次転写電圧およびユーザインターフェースＵＩから入力された用紙種情報が入力されるようになっている。一方、このバイアス設定装置２００は、出力インターフェース２０５を介して、一次転写バイアス電源５１および二次転写バイアス電源６１の転写バイアスの大きさを制御すると共に、一次転写バイアススイッチ５２、二次転写バイアススイッチ６２および除電器スイッチ７２をオン・オフ制御するようになっている。
【００３０】
図５は、バイアス設定装置２００において実現される機能を説明するための図である。図５のブロック図に示す機能は、バイアス設定装置２００のＣＰＵ２０１(図４参照)において実現されるソフトウェアブロックである。このバイアス設定装置２００は、一次転写バイアス電圧計５３から送られる電圧出力を検出する一次転写電圧検出部８１と、二次転写バイアス電圧計６３から送られる電圧出力を検出する二次転写電圧検出部８２と、ユーザインターフェースＵＩから送られる用紙種情報を検出する用紙情報検出部８３とを有している。なお、ここでいう用紙種情報とは、普通紙、厚紙、ＯＨＰ用紙など、転写条件に影響を及ぼす用紙Ｓの種類に関するものである。また、バイアス設定装置２００は、一次転写電圧検出部８１で検出された電圧値に基づいて一次転写部の合成抵抗値を演算する一次転写合成抵抗演算部８４と、一次転写合成抵抗演算部８４で求められた一次転写部の合成抵抗値に基づいて一次転写ロールＴ１に印加する一次転写バイアスの大きさを設定する一次転写バイアス設定部８７とを有している。さらに、バイアス設定装置２００は、二次転写電圧検出部８２で検出された電圧値に基づいて二次転写部の合成抵抗値を演算する二次転写合成抵抗演算部８５、および、用紙情報検出部８３で検出された用紙種情報に基づいて用紙Ｓの抵抗値を決定する用紙抵抗決定部８６を有している。さらにまた、バイアス設定装置２００は、一次転写バイアス設定部８７で設定された一次転写バイアス値、二次転写合成抵抗演算部８５で求められた二次転写部の合成抵抗値および用紙抵抗決定部８６で求められた用紙Ｓの抵抗値に基づいて、二次転写装置Ｔ２に印加する二次転写バイアスの大きさを設定する二次転写バイアス設定部８８を有している。
【００３１】
次に、本実施の形態にかかる画像形成装置１による画像形成動作について説明する。
ユーザインターフェースＵＩのコピースタートキーがオン操作されると、所定の作像プロセスが実行される。まず、プラテンガラス２に置かれた原稿が原稿照明ユニット３の光源により照射される。原稿から反射した原稿反射光は、原稿照明ユニット３の第１反射ミラー５およびミラーユニット６の第２反射ミラー７および第３反射ミラー８で反射し、結像レンズ９を通って撮像部ＣＣＤによりＲ,Ｇ,Ｂのアナログ信号として読み取られる。撮像部ＣＣＤの読取画像信号は画像処理部ＩＰＳに入力される。そして、画像処理部ＩＰＳから出力された書込用画像データに応じて、レーザ駆動信号出力装置１４がレーザ駆動信号を送出し、光走査装置ＲＯＳからレーザビームＬが感光体ドラム１６の潜像書込位置Ｑ１に照射される。
【００３２】
感光体ドラム１６は矢印Ａ方向に回転駆動され、その表面が帯電器１７によって所定の負電位に帯電されている。これにより、潜像書込位置Ｑ１で感光体ドラム１６表面には上述したレーザビームＬによって潜像が書き込まれる。このとき、感光体ドラム１６に書き込ま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、この静電潜像は現像領域Ｑ２においてイエローのトナーＴが収容されるイエローの現像器１８Ｙで現像され、感光体ドラム１６にはイエローのトナー像が形成される。そして、感光体ドラム１６上に形成されたトナー像は、感光体ドラム１６と中間転写ベルト２１とが対向する一次転写領域Ｑ３で一次転写ロールＴ１に印加される一次転写バイアスにより一次転写ロールＴ１と感光体ドラム１６との間に形成される転写電界の作用で中間転写ベルト２１上に転写される。一方、一次転写後に中間転写ベルト２１上に残留したトナーＴ(残留トナー)は、ドラムクリーナ２０によって除去される。
【００３３】
単色画像(例えば白黒画像)を形成する場合は、中間転写ベルト２１に一次転写されたトナー像を直ちに用紙Ｓに二次転写するのであるが、複数色のトナー像を形成する場合には、感光体ドラム１６上でのトナー像の形成並びにこのトナー像の一次転写の工程が色数分だけ繰り返される。例えば、四色のトナー像を重ね合わせたフルカラー画像を形成する場合には、感光体ドラム１６上には順次イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのトナー像が形成され、これらトナー像は順次中間転写ベルト２１に一次転写される。一方、中間転写ベルト２１は、最初に一次転写されたイエローのトナー像を保持したまま感光体ドラム１６と同一周期で回動し、中間転写ベルト２１上には、所定の位置にその一回転毎にマゼンタ、シアンおよびブラックのトナー像が重ねられていく。
【００３４】
このようにして中間転写ベルト２１上に一次転写されたトナー像は、中間転写ベルト２１の回動に伴って二次転写領域Ｑ４へと搬送される。一方、用紙Ｓはピックアップロール４２により用紙トレイ４１から取り出され、捌きロール４３によって一枚ずつに捌かれた後レジストロール４４の位置まで搬送される。その後、用紙Ｓは中間転写ベルト２１上のトナー像が二次転写領域Ｑ４に到達するタイミングに合うように二次転写領域Ｑ４へと供給され、中間転写ベルト２１(バックアップロール２９)に対して二次転写ロール３０が用紙Ｓをニップする。すると、二次転写領域Ｑ４では、給電ロール３１に印加される二次転写バイアスにより二次転写ロール３０とバックアップロール２９との間に形成される転写電界の作用で、中間転写ベルト２１上に担持されたトナー像が用紙Ｓに二次転写(一括転写)される。その後、トナー像が転写された用紙Ｓは、ガイド４６および用紙搬送ベルト４７によって定着装置４８へと搬送されて用紙Ｓ上のトナー像を加熱加圧定着した後、排紙トレイ４９に排出される。一方、二次転写後に中間転写ベルト２１に付着したトナー(残留トナー)は、ベルトクリーナ３４によって除去され、その後の中間転写ベルト２１は除電器３６によって除電される。
【００３５】
以上が通常行われる一連の画像形成プロセスであるが、本実施の形態では、画像形成プロセスを開始する前に一次転写バイアスおよび二次転写バイアスの大きさを決定する処理が行われるようになっている。図６は、一次転写バイアスおよび二次転写バイアスの大きさを決定する処理を示すフローチャートである。
【００３６】
最初に、一次転写部の合成抵抗値Ｒ１を求める(ステップＳ１０１)。まず、二次転写バイアススイッチ６２によって二次転写装置Ｔ２に印加する二次転写バイアスをオフに設定し、除電器スイッチ７２によって除電器３６を点灯させると共に、中間転写ベルト２１を回動させる。そして、一次転写バイアススイッチ５２によって一次転写ロールＴ１に印加する一次転写バイアスをオンに設定し、一次転写バイアス電源５１を調整して一次転写部にＩ１＝＋２１μＡの定電流が流れるようにし、このときに一次転写バイアス電圧計５３で測定される電圧(一次転写部にかかる電圧:一次転写電圧Ｖ１とする)をモニターする。そして、一次転写電圧検出部８１で一次転写バイアス電圧計５３で測定された一次転写電圧Ｖ１を検出し、一次転写合成抵抗演算部８４において、Ｒ１＝Ｖ１／Ｉ１の関係から一次転写部の合成抵抗値Ｒ１を求める。ここで、一次転写バイアス電圧Ｖ１の測定時に二次転写バイアスをオフに設定し且つ除電器３６を点灯させているのは、中間転写ベルト２１に他の要因で電荷が蓄積されることによる誤差を取り除くためである。
【００３７】
そして、一次転写部の合成抵抗値Ｒ１に基づいて、一次転写バイアス設定部８７において一次転写バイアスＢ１を決定する(ステップＳ１０２)。なお、一次転写部の合成抵抗値Ｒ１と一次転写バイアスＢ１の大きさとの関係は、予め定められＲＯＭ２０２に格納される回帰式で決定される。
【００３８】
次に、二次転写部の合成抵抗値Ｒ２を求める(ステップＳ１０３)。まず、一次転写バイアススイッチ５２によって一次転写ロールＴ１に印加する一次転写バイアスをオフに設定し、除電器スイッチ７２によって除電器３６を点灯させると共に、中間転写ベルト２１を回動させる。そして、二次転写バイアススイッチ６２によって二次転写装置Ｔ２に印加する二次転写バイアスをオンに設定し、二次転写バイアス電源６１を調整して二次転写部にＩ２＝−３４μＡの定電流が流れるようにし、このときに二次転写電圧検出部８２で二次転写バイアス電圧計６３で測定された二次転写電圧Ｖ２を検出し、二次転写合成抵抗演算部８５において、Ｒ２＝Ｖ２／Ｉ２の関係から二次転写部の合成抵抗値Ｒ２を求める。ここで、二次転写バイアス電圧Ｖ２の測定時に一次転写バイアスをオフに設定し且つ除電器３６を点灯させているのは、中間転写ベルト２１に他の要因で電荷が蓄積されることによる誤差を取り除くためである。
【００３９】
そして、用紙Ｓの抵抗値ＲＰを求める(ステップＳ１０４)。これは、ユーザインターフェースＵＩから送られ、用紙情報検出部８３で検出した用紙種情報(普通紙、厚紙、ＯＨＰシート等)に基づき、ＲＯＭ２０２に格納されたテーブル(用紙種とその抵抗値のとの関係が定義されている)から用紙抵抗決定部８６で求める。
最後に、ステップＳ１０２で求められた一次転写バイアスＢ１、ステップＳ１０３で求められた二次転写部の合成抵抗値Ｒ２およびステップＳ１０４で求められた用紙Ｓの抵抗値ＲＰに基づいて、二次転写バイアス設定部８８において二次転写バイアスＢ２を決定する(ステップＳ１０５)。なお、一次転写バイアスＢ１、二次転写部の合成抵抗値Ｒ２および用紙Ｓの抵抗値ＲＰと二次転写バイアスＢ２の大きさとの関係は、予め定められＲＯＭ２０２に格納される回帰式で決定される。
【００４０】
本発明者は、本実施の形態にかかる画像形成装置１を用いて実験を行った。温度２２℃、湿度５５％の環境下において、図６に示すフローチャートに基づいて得られた一次転写バイアスの大きさは２５μＡ(定電流)、二次転写バイアスの大きさは−２.４ｋＶ(定電圧)であった。次いで、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各単色、二次色、三次色の２ｃｍ×２ｃｍの大きさの画像パターンおよび大きさの異なる漢字を実際にプリントした。その結果、中間転写ベルト２１上でのトナーＴの飛び散りは発生せず、また、用紙Ｓに転写される画像は転写ムラのない良好なものとなった。
【００４１】
中間転写ベルト２１上でトナーＴの飛び散りが生じないのは、感光層２１ｂを有する高抵抗な中間転写ベルト２１を用いたためである、これにより、一次転写バイアスによって中間転写ベルト２１に蓄積される転写電荷の寿命を長くすることができ、中間転写ベルト２１に対するトナーＴの静電吸着力を長い間維持させることが可能になる。また、用紙Ｓに転写される画像が良好なのは、一次転写バイアスを加味して二次転写バイアスの大きさを決定している、すなわち、一次転写バイアスによって中間転写ベルト２１に蓄積される転写電荷の量を考慮して二次転写バイアスの大きさを決定しているためである。これにより、中間転写ベルト２１に対するトナーＴの静電吸着力に十分に打ち勝つことのできる転写電界が形成可能になる。
【００４２】
また、本発明者は、本実施の形態に係る画像形成装置１を用いて、高抵抗の中間転写ベルト２１を装着した場合と中抵抗の中間転写ベルト２１を装着した場合とにおける転写電荷の蓄積の違いについて調査を行った。
ここで、高抵抗の中間転写ベルト２１(高抵抗中間転写ベルト)としては、上述した感光層２１ｂを有するものを用いた。また、中抵抗の中間転写ベルト２１(中抵抗中間転写ベルト)としては、感光層２１ｂを持たずその表面抵抗率が１１.５Ω／□のものを用いた。調査は、温度２２℃、湿度５５％の環境下において、一次転写バイアスとして＋２５μＡ(定電流)を流し、二次転写部直前における中間転写ベルト２１の表面電位を測定することにより行った。
【００４３】
図７は、その結果すなわち中間転写ベルト２１の周回数と中間転写ベルト２１における表面電位との関係を示す図である。なお、この画像形成装置１では、中間転写ベルト２１の一周目は空回転であり、中間転写ベルト２１の二周目から一色目(イエロー)の画像形成が開始され、順次三周目(二色目：マゼンタ)、四周目(三色目：シアン)、五周目(四色目：ブラック)の画像形成が行われた後、二次転写が行われる。同図より、高抵抗の中間転写ベルト２１では、ベルトが一周するたびに一次転写ロールＴ１によって印加された転写電荷が蓄積され、ベルト表面電位は階段状に下がっていく(負の電圧が大きくなる)ことが理解される。本実施の形態における画像形成装置１は４サイクルで画像が形成されるため、実際のプリントジョブでは空回転動作が入ることから、二次転写直前のベルト表面電位は−８００Ｖにもなる。一方、中抵抗の中間転写ベルト２１では、一次転写ロールＴ１から受けた転写電荷がすぐに自己除電されるため、二次転写部直前位置でのベルト表面電位は常に０になることがわかる。
以上より、従来用いられていた中抵抗の中間転写ベルト２１に比べ、高抵抗の中間転写ベルト２１を用いた場合には、中間転写ベルト２１に転写電荷が残留しやすく、二次転写に影響を与えることが理解される。
【００４４】
本実施の形態では、中間転写ベルト２１の表面抵抗率を高く設定することにより、一次転写領域Ｑ３を通過した後でも中間転写ベルト２１の非画像部表面に転写電荷が保持されることになり、画像部と非画像部との間のフリンジ電界が低減されるため、トナーの飛び散りを抑止できる。中間転写ベルト２１の表面層が高抵抗層の場合、転写電荷が自己除電されにくく次の画像形成サイクル時に電位の履歴が残ってしまうことがあるが、本実施の形態では、中間転写ベルト２１の高抵抗層として光刺激を受けないときは高抵抗の絶縁層だが光刺激を受けると導電性に抵抗が変化する感光層２１ｂを用いている。これにより、コロナ放電器等に比べてコストの低いＬＥＤを用いた除電器３６(光除電器)を利用することができる。特に、本実施の形態では、除電器３６に中間転写ベルト２１を挟んで対向配置されるアイドラロール２８ａをアースしているため、中間転写ベルト２１の除電がより容易に行える。
【００４５】
また、本実施の形態では、二次転写バイアスを安定化するために、一次転写で必要になる一次転写バイアスの大きさを二次転写バイアスの大きさの設定に反映させることにより、中間転写ベルト２１の感光層２１ｂの厚みや電荷減衰特性の変化の影響も考慮して二次転写バイアスの大きさを設定することができる。これにより、二次転写が安定して行えるようになり、良好な画像形成を行うことが可能になる。
なお、本実施の形態では、感光体ドラム１６から中間転写ベルト２１にトナー像を転写する例について説明を行ったが、これに限られるものではなく、感光体ドラム１６から一旦他の中間転写体を介して中間転写ベルト２１に転写を行うタイプの画像形成装置に対しても同様に適用可能である。
【００４６】
―実施の形態２―
本実施の形態は、実施の形態１と略同様であるが、二次転写装置Ｔ２の構成が実施の形態１と異なっている。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同様のものについては、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
図８は、本実施の形態で用いられる二次転写装置Ｔ２を示している。この二次転写装置Ｔ２は、二次転写ロール３０に代えてベルト転写ユニット９０を有している。ベルト転写ユニット９０は、無端状ベルトからなる転写ベルト９１と、この転写ベルト９１を張架した状態で中間転写ベルト２１と同期して走行するように支持する一対の張架ロール９２,９３と、転写ベルト９１に付着するトナー等を除去するクリーニングブレード９４とでその主要部が構成されている。ベルト転写ユニット９０は、張架ロール９２の位置でバックアップロール２９と対向して中間転写ベルト２１に転写ベルト９１を当接させ、また中間転写ベルト２１に対して接離自在となるように配設されている。また、張架ロール９２は直径１５ｍｍのアースされた金属ロールからなり、バックアップロール２９との間に転写電界を発生させる。一方、張架ロール９３は、転写ベルト９１を駆動する駆動ロールとなっている。
【００４７】
転写ベルト９１は、クロロプレンゴムやＥＰＤＭ(エチレン・プロピレン・ジエン・ゴム)といった弾性材料に導電性カーボンブラックを分散処理した基材層と、ＰＴＦＥ(ポリ・テトラ・フロロ・エチレン)を分散処理したコート層とを有して５００μｍの厚さに成形されており、その体積抵抗率は８logΩ・ｃｍとなっている。また、支持ロール６３の用紙搬送方向下流側には中間転写ベルト２１に近接して剥離装置９５が設置されている。この剥離装置９５は、樹脂のガイドの中に用紙搬送方向に直交する方向に延設されるのこぎり歯状の金属電極を有しており、剥離電源９６により＋３ｋＶの電圧が印加されるようになっている。
【００４８】
本実施の形態では、二次転写ロール３０に代えてベルト転写ユニット９０を用いたことにより、二次転写部では二次転写ロール３０を用いた場合と比べて曲率を小さくできるため、二次転写後の用紙Ｓは中間転写ベルト２１よりも転写ベルト９１側に吸着しやすくなる。つまり、残留電荷が多く用紙Ｓを吸着しやすい高抵抗の中間転写ベルト２１の吸着力に打ち勝って中間転写ベルト２１から用紙Ｓを剥離することが可能になる。また、ベルト転写ユニット９０の搬送方向下流側の中間転写ベルト２１から十分離れた位置で、剥離装置９５により用紙Ｓを剥離しているので、剥離された用紙Ｓが再び中間転写ベルト２１に再吸着されることもない。
【００４９】
―実施の形態３―
図９は実施の形態３にかかる画像形成装置を示している。これは所謂タンデム型の画像形成装置であって、例えば電子写真方式にて各色成分トナー像が形成される複数の画像形成ユニット１００（具体的には１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋ）と、各画像形成ユニット１００にて形成された各色成分トナー像を順次転写（一次転写）保持させる中間転写ベルト１１０と、中間転写ベルト１１０上に転写された重ね画像を転写材としての用紙Ｐに一括転写（二次転写）させる一括転写装置１２０と、一括転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置１５０とを備えたものである。
【００５０】
本実施の形態において、各画像形成ユニット１００は、矢線Ａ方向に回転する感光体ドラム１０１の周囲に、感光体ドラム１０１が帯電される帯電器１０２、感光体ドラム１０１上に静電潜像が書込まれるレーザ露光器１０３（図中露光ビームを符号Ｂｍで示す）、各色成分トナーが収容されて感光体ドラム１０１上の静電潜像が可視像化される現像装置１０４、感光体ドラム１０１上の各色成分トナー像が中間転写ベルト１１０に転写される一次転写ロール１０５及び感光体ドラム１０１上の残留トナーが除去されるドラムクリーナ１０６などの電子写真用デバイスを順次配設したものである。
【００５１】
また、中間転写ベルト１１０は、複数（本実施の形態では５つ）の支持ロール１３１〜１３５に掛け渡されている。ここで、支持ロール１３１は中間転写ベルト１１０の駆動ロール、支持ロール１３２、１３５は従動ロール、支持ロール１３３が中間転写ベルト１１０の張力を調整するテンションロール、支持ロール１３４が後述するように一括転写装置１２０のバックアップロールである。
そして、中間転写ベルト１１０は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたものを用い、その体積抵抗率が１０6〜１０14Ω・ｃｍとなるように形成され、その厚みは例えば０．１ｍｍに設定される。
【００５２】
また、一次転写ロール１０５には、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加されるようになっており、これにより感光体ドラム１０１上のトナー像が中間転写ベルト１１０に夫々順次静電吸引され、中間転写ベルト１１０上に重ねトナー像が形成されるようになっている。
更に、一括転写装置１２０は、中間転写ベルト１１０のトナー担持面側に圧接配置される二次転写ロール１１３と、中間転写ベルト１１０の裏面側に配置されて二次転写ロール１１３の対向電極をなすバックアップロール１１４（支持ロール１３４と兼用）とを備えており、このバックアップロール１１４には二次転写バイアスが安定的に印加される金属製の給電ロール１１５が当接配置されている。
【００５３】
本実施の形態において、二次転写ロール１１３は、表面にカーボンを分散したウレタンゴムのチューブ、内部はカーボンを分散した発泡ウレタンゴムからなり、さらにロール表面にフッ素コートを施し、その体積抵抗が１０3〜１０10Ωでロール径が２８ｍｍとなるように形成され、硬度は例えば３０°（アスカＣ）に設定される。
また、バックアップロール１１４は、表面にカーボンを分散したＥＰＤＭとＮＢＲのブレンドゴムのチューブ、内部はＥＰＤＭゴムからなり、その表面抵抗率が７〜１０log0Ω／□でロール径が２８ｍｍとなるように形成され、硬度は例えば７０°（アスカＣ）に設定される。そして、二次転写ロール１１３には、二次転写ロール１１３に付着した汚れを除去するブラシロール１６１が接触配置されている。さらに、二次転写ロール１１３の下流側には二次転写後の中間転写ベルト１１０表面を除電する除電器１３６が、さらにその下流側には中間転写ベルト１２０表面をクリーニングするベルトクリーナ１３７が設けられている。一方、二次転写ロール１１３の上流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ１３８が配設されている。
【００５４】
更に、本実施の形態において、用紙搬送系は、用紙トレイ１１６からの用紙Ｐをピックアップロール１１７にて所定のタイミングで繰り出し、搬送ロール１１８及び搬送シュート１１９を介して二次転写位置へと送り込むようになっている。そして、二次転写後の用紙Ｐを搬送ベルト１４０へと導き、この搬送ベルト１４０にて定着装置１５０へと搬送するようになっている。
【００５５】
このようなタンデム型の画像形成装置においても、感光層を有する高抵抗な中間転写ベルト１１０を用いることで、中間転写ベルト１１０上でのトナーの飛び散りを抑止することが可能である。
また、各一次転写ロール１０５に印加する一次転写バイアスの大きさに基づいて一括転写装置１２０の一括転写バイアスの大きさを設定することにより、転写ムラのない画像を得ることができる。なお、一括転写バイアスを設定する際に、一括転写部の合成抵抗値や用紙Ｐの抵抗値も参照しながら一括転写バイアスを設定してもよいことは勿論である。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、中間転写体を用いた画像形成装置の二次転写で生じる転写不良を改善することができる。
また、本発明によれば、中間転写体を用いた画像形成装置の二次転写で生じる記録媒体の剥離不良を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかる画像形成装置の全体構成を示す図である。
【図２】中間転写ベルトの断面図である。
【図３】画像形成装置の電源供給系を示す図である。
【図４】バイアス設定装置を示すブロック図である。
【図５】バイアス設定装置において実現される機能を説明するためのソフトウェアブロック図である。
【図６】一次転写バイアスおよび二次転写バイアスの大きさを決定する処理を示すフローチャートである。
【図７】高抵抗の中間転写ベルトおよび中抵抗の中間転写ベルトの周回数とその表面電位との関係を示すグラフ図である。
【図８】実施の形態２で用いられる二次転写装置を示す図である。
【図９】実施の形態３にかかる画像形成装置の全体構成を示す図である。
【符号の説明】
１…画像形成装置、１６…感光体ドラム、１８…ロータリー現像器、２１…中間転写ベルト、２１ａ…ベルト基材層、２１ｂ…感光層、２１１…ブロッキング層、２１２…電荷発生層、２１３…電荷輸送層、２９…バックアップロール、３０…二次転写ロール、３６…除電器、４８…定着装置、９０…ベルト転写ユニット、９１…転写ベルト、９２,９３…張架ロール、９５…剥離装置、Ｑ１…潜像書込位置、Ｑ２…現像領域、Ｑ３…一次転写領域、Ｑ４…二次転写領域、Ｑ５…除電領域、Ｑ６…定着領域、Ｓ…用紙、Ｔ１…一次転写装置(一次転写ロール)、Ｔ２…二次転写装置、ＵＩ…ユーザインターフェース
【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】
2004191771.tif 000009
【図８】
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【図９】
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