(57)【要約】【課題】画像濃度制御用の検知用画像に起因する２次転写手段及び記録材の汚れを、色の違いなどの該検知画像のトナーの種類、その濃度、又環境水分量によらずに防止することのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】像担持体（中間転写体）５０と、像担持体５０上の画像領域及び非画像領域にトナー像を形成する像形成手段Ｐａ〜Ｐｄと、像担持体５０に接触し画像領域のトナー像を記録材Ｓに転写するための転写手段１４と、を有する画像形成装置１００は、非画像領域に形成されたトナー像の通過中に転写手段に印加するバイアスを切り替える構成とする。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、前記像担持体上の画像領域及び非画像領域にトナー像を形成する像形成手段と、前記像担持体に接触し前記画像領域のトナー像を記録材に転写するための転写手段と、を有する画像形成装置において、
前記非画像領域に形成されたトナー像の通過中に前記転写手段に印加するバイアスを切り替えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記像形成手段は前記非画像領域に異なる種類のトナーから成るトナー像を順次形成し、前記非画像領域に形成されたトナー像の通過中に該トナー像のトナーの種類に応じて前記転写手段に印加するバイアスを切り替えることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項３】
前記異なる種類のトナーは、それぞれ異なる色を有するトナーであることを特徴とする請求項２の画像形成装置。
【請求項４】
前記像形成手段は前記非画像領域に少なくともブラックのトナー像とブラック以外の色のトナー像とを順次形成し、前記非画像領域に形成されたトナー像の通過中に前記転写手段に印加するバイアスをブラックのトナー像とブラック以外の色のトナー像とで切り替えることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項５】
前記像形成手段は前記非画像領域に異なる濃度のトナー像を順次形成し、前記非画像領域に形成されたトナー像の通過中に該トナー像の濃度に応じて前記転写手段に印加するバイアスを切り替えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記非画像領域に形成されたトナー像は、画像濃度を調整するために形成される検知用画像であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記非画像領域は、連続する複数の画像領域の間の領域であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記非画像領域は、連続する複数の画像領域の最初の画像領域が通過する前の領域であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記非画像領域は、連続する複数の画像領域の最後の画像領域が通過した後の領域であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
更に、装置内部若しくは装置近傍の温湿度を検知する温湿度検知手段を有し、前記非画像領域に形成されたトナー像の通過中に前記温湿度検知手段の検知結果に応じて前記転写手段に印加するバイアスを切り替えることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記非画像領域に形成されたトナー像の通過中は、前記転写手段にゼロ又はトナーの正規の帯電極性と同極性のバイアスを印加することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記像担持体は中間転写体であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
像担持体と、前記像担持体上の画像領域及び非画像領域にトナー像を形成する像形成手段と、前記像担持体に接触し前記画像領域のトナー像を記録材に転写するための転写手段と、を有する画像形成装置において、
前記像形成手段は前記非画像領域に異なる色のトナー像を順次形成し、前記非画像領域に形成されたトナー像の通過中に該トナー像の色に応じて前記転写手段に印加するバイアスを切り替えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
像担持体と、前記像担持体上の画像領域及び非画像領域にトナー像を形成する像形成手段と、前記像担持体に接触し前記画像領域のトナー像を記録材に転写するための転写手段と、を有する画像形成装置において、
前記像形成手段は前記非画像領域に異なる濃度のトナー像を順次形成し、前記非画像領域に形成されたトナー像の通過中に該トナー像の濃度に応じて前記転写手段に印加するバイアスを切り替えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
像担持体と、前記像担持体上の画像領域及び非画像領域にトナー像を形成する像形成手段と、前記像担持体に接触し前記画像領域のトナー像を記録材に転写するための転写手段と、装置内部若しくは装置近傍の温湿度を検知する温湿度検知手段と、を有する画像形成装置において、
前記非画像領域に形成されたトナー像の通過中に前記温湿度検知手段の検知結果に応じて前記転写手段に印加するバイアスを切り替えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式或いは静電記録方式により第１の像担持体上に形成したトナー像を第２の像担持体に転写し、続いて該トナー像を記録材に転写して記録画像を得る複写機、プリンターなどの画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば電子写真方式の画像形成装置において、第１の像担持体として１個又は複数個の電子写真感光体（感光体）に静電潜像を形成し、該静電潜像を複数色の現像剤として例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーにより順次現像して各色のトナー像を形成し、これらのトナー像を、一旦、第２の像担持体としてのドラム状又はベルト状の中間転写体上に重ねて転写（１次転写）した後、続いて記録材に一括転写（２次転写）して記録画像を得る中間転写方式のフルカラー画像形成装置が知られている。
【０００３】
このようなフルカラー画像形成装置においては、中間転写体の周囲に複数の感光体、例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色用の４個の感光体を並置して、中間転写体が１回転する間に中間転写体上にフルカラー像を転写する構成（以下「タンデム型」という。）をとることで、１枚の記録画像を形成する時間を短縮できるという利点がある。
【０００４】
一方、フルカラー画像では、各色の画像濃度がわずかに変化しても色味変化になってしまうため、各色の画像濃度を一定に維持することが重要である。そのため、以下のような画像濃度制御が行われている。
【０００５】
即ち、感光体上の非画像領域（所謂、紙間）にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色毎に検知用画像として所定濃度のパッチ画像を現像し、該パッチ画像を中間転写体に転写する。そして、中間転写体の周囲に配置した濃度センサによって、該パッチ画像の濃度を読み取り、その濃度に基づいてトナーの過不足量を演算し、例えば不足の場合には対応する現像器にトナーを補給するか、或いは対応する感光体の潜像電位コントラストを大きくして現像に供するトナー量を増やし、各色の画像濃度を一定に維持する。又、画像濃度制御に用いるパッチ画像として、１色につき複数の濃度のパッチ画像を形成する場合がある。これは、画像信号レベルの異なる複数のパッチ画像を形成し、各パッチ画像について濃度センサで濃度を読み取り、目標濃度からのずれ量を演算し、各パッチ画像の濃度が目標濃度に合うように画像信号レベルを補正することで、画像信号レベルに対して出力画像濃度の階調をリニアに再現することが可能となるからである。
【０００６】
しかしながら、タンデム型の中間転写方式のフルカラー画像形成装置において、上述のような画像濃度制御を行った場合、以下のような問題を生じることがあった。
【０００７】
つまり、中間転写体上のトナー像を記録材に転写するための２次転写手段としては、導電性の転写ローラが多用されており、この転写ローラは中間転写体に常時当接している。このため、濃度を測定した後のパッチ画像が２次転写位置を通過する際に、このパッチ画像が直接転写ローラに接触して、転写ローラにトナーが付着する。これにより、転写ローラ、次いで記録材を汚すという問題が生じることがあった。
【０００８】
このような転写ローラ及び記録材のトナー汚れを防止する方法として、特許文献１では、２次転写位置に記録材が存在しない時に転写ローラにトナーと同極性、即ち、記録材へトナー像を転写する時とは逆極性のバイアス（逆バイアス）を印加し、静電反発力によりトナーが転写ローラに付着しないようにしている。
【０００９】
従来、このような逆バイアスは、パッチ画像の色や濃度によらず固定値を用いていた。
【００１０】
【特許文献１】
特開平８−３２８４０１号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、トナーの色が変わるとトナーの帯電量が変わるため、同一の逆バイアスを用いると転写ローラへのトナー付着を防止できない場合がある。
【００１２】
更に説明すると、ブラックトナーは、着色材として導電性のカーボンブラックを用いているため、イエロー、マゼンタ、シアン等のブラック以外の色のトナー（以下「色トナー」という。）と比較して抵抗が低く正規の帯電極性に帯電させ難い。そして、本発明者の検討によれば、正規の帯電極性とは反対極性に帯電したトナー（以下「反転トナー」という。）が多く含まれている。このため、ブラックトナーに対して色トナーと同一の逆バイアスを用いると、これらの反転トナーが転写ローラに付着してトナー汚れを生じることがあった。
【００１３】
又、本発明者の検討によれば、同じ色であってもパッチ画像の濃度が変わると、パッチ画像のトナー（以下「パッチトナー」という。）の帯電量が変わる。つまり、高濃度のパッチ画像ほど、パッチ画像を形成するときの潜像コントラストが大きいため、現像時の現像電界が強くなり、帯電量の低いトナーも現像に供され、パッチトナーの帯電量は低くなる。逆に、低濃度のパッチ画像は潜像コントラストが小さいため、現像電界が弱く、帯電量の高いトナーだけが現像に供され、パッチトナーの帯電量は高くなる。又、高濃度のパッチ画像の場合、パッチトナーの帯電量が低いとともに反転トナーの量が多く、低濃度のパッチ画像と同一の逆バイアスを用いると、この反転トナーが転写ローラに付着してトナー汚れを生じることがあった。
【００１４】
更に、画像形成装置が置かれた環境の温湿度、即ち、空気中に含まれる水分量が変化しても、パッチトナーの帯電量が変化する。このため、環境水分量によっては、上記逆バイアスを固定値とする従来の方法では転写ローラへのパッチトナーの付着、そして記録材の汚れを防止できないことがあった。
【００１５】
従って、本発明の目的は、画像濃度制御用の検知用画像に起因する２次転写手段及び記録材の汚れを、色の違いなどの該検知画像のトナーの種類によらずに防止することのできる画像形成装置を提供することである。
【００１６】
本発明の他の目的は、画像濃度制御用の検知用画像に起因する２次転写手段及び記録材の汚れを、該検知画像の濃度によらずに防止することのできる画像形成装置を提供することである。
【００１７】
本発明の他の目的は、画像濃度制御用の検知画像に起因する２次転写手段及び記録材の汚れを、環境水分量によらずに防止することのできる画像形成装置を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、第１の本発明は、像担持体と、前記像担持体上の画像領域及び非画像領域にトナー像を形成する像形成手段と、前記像担持体に接触し前記画像領域のトナー像を記録材に転写するための転写手段と、を有する画像形成装置において、前記非画像領域に形成されたトナー像の通過中に前記転写手段に印加するバイアスを切り替えることを特徴とする画像形成装置である。
【００１９】
本発明の一実施態様によると、前記像形成手段は前記非画像領域に異なる種類のトナーから成るトナー像を順次形成し、前記非画像領域に形成されたトナー像の通過中に該トナー像のトナーの種類に応じて前記転写手段に印加するバイアスを切り替える。一実施態様では、前記異なる種類のトナーは、それぞれ異なる色を有するトナーである。
【００２０】
本発明の他の実施態様によると、前記像形成手段は前記非画像領域に少なくともブラックのトナー像とブラック以外の色のトナー像とを順次形成し、前記非画像領域に形成されたトナー像の通過中に前記転写手段に印加するバイアスをブラックのトナー像とブラック以外の色のトナー像とで切り替える。
【００２１】
本発明の他の実施態様によると、前記像形成手段は前記非画像領域に異なる濃度のトナー像を順次形成し、前記非画像領域に形成されたトナー像の通過中に該トナー像の濃度に応じて前記転写手段に印加するバイアスを切り替える。
【００２２】
本発明において、前記非画像領域に形成されたトナー像は、画像濃度を調整するために形成される検知用画像であってよい。前記非画像領域は、連続する複数の画像領域の間の領域であってよい。又、前記非画像領域は、連続する複数の画像領域の最初の画像領域が通過する前の領域であってよい。更に、前記非画像領域は、連続する複数の画像領域の最後の画像領域が通過した後の領域であってよい。
【００２３】
本発明の他の実施態様によると、画像形成装置は更に、装置内部若しくは装置近傍の温湿度を検知する温湿度検知手段を有し、前記非画像領域に形成されたトナー像の通過中に前記温湿度検知手段の検知結果に応じて前記転写手段に印加するバイアスを切り替える。
【００２４】
本発明において、前記非画像領域に形成されたトナー像の通過中は、前記転写手段にゼロ又はトナーの正規の帯電極性と同極性のバイアスを印加することができる。又、本発明において、前記像担持体は中間転写体であってよい。
【００２５】
第２の本発明によると、像担持体と、前記像担持体上の画像領域及び非画像領域にトナー像を形成する像形成手段と、前記像担持体に接触し前記画像領域のトナー像を記録材に転写するための転写手段と、を有する画像形成装置において、前記像形成手段は前記非画像領域に異なる色のトナー像を順次形成し、前記非画像領域に形成されたトナー像の通過中に該トナー像の色に応じて前記転写手段に印加するバイアスを切り替えることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００２６】
第３の本発明によると、像担持体と、前記像担持体上の画像領域及び非画像領域にトナー像を形成する像形成手段と、前記像担持体に接触し前記画像領域のトナー像を記録材に転写するための転写手段と、を有する画像形成装置において、前記像形成手段は前記非画像領域に異なる濃度のトナー像を順次形成し、前記非画像領域に形成されたトナー像の通過中に該トナー像の濃度に応じて前記転写手段に印加するバイアスを切り替えることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００２７】
第４の本発明によると、像担持体と、前記像担持体上の画像領域及び非画像領域にトナー像を形成する像形成手段と、前記像担持体に接触し前記画像領域のトナー像を記録材に転写するための転写手段と、装置内部若しくは装置近傍の温湿度を検知する温湿度検知手段と、を有する画像形成装置において、前記非画像領域に形成されたトナー像の通過中に前記温湿度検知手段の検知結果に応じて前記転写手段に印加するバイアスを切り替えることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２９】
実施例１
［画像形成装置の全体構成及び動作］
図１は、本発明を適用した画像形成装置の一実施例であるカラー複写機（以下、単に「画像形成装置」という。）１００の全体図構成を示す。図１を参照して、先ず、本実施例の画像形成装置１００の全体構成及び動作について説明する。
【００３０】
画像形成装置１００は、画像形成装置本体と通信可能に接続された原稿読み取り装置、或いはパーソナルコンピュータ等の外部ホスト機器からの画像情報に応じて、記録材Ｓ、例えば、記録用紙、ＯＨＰシート、布等に、電子写真方式を用いてフルカラーの画像を形成することができる。画像形成装置１００内には、複数の像形成手段として、第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが配置され、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおいて潜像形成、現像、転写のプロセスを経て各々異なった色のトナー像が形成される。
【００３１】
各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、第１の像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（感光ドラム）１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが回転可能に支持されており、その外周には、帯電手段である帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、現像手段である現像器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、及び第１の転写手段である１次転写ローラ（１次転写帯電器）４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ等が設けられ、更に装置の図中上方には露光手段として光源装置５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ及び図示しないポリゴンミラー等が配設されている。
【００３２】
各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの感光ドラム１ａ〜１ｄに対向するように、第２の像担持体として、ベルト状の中間転写体５０が配置されている。中間転写体５０は、複数のローラとして、支持ローラ１１、駆動ローラ１２、２次転写内側ローラ１５に掛け回されており、図示しない駆動手段によって駆動ローラ１２が回転駆動されることによって、図中矢印方向に周回移動（回転）する。
【００３３】
中間転写体５０の材質としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリウレタン、ポリイミドなどの誘電体樹脂にカーボンブラック等の導電材を分散して抵抗調整したシートを用い、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたものか、或いは継ぎ目を有しないシームレスベルトを用いる。
【００３４】
感光ドラム１ａ〜１ｄは駆動手段として図示しないドラムモータにより回転駆動され、帯電器２ａ〜２ｄで所定電位に帯電される。その後、光源装置５ａ〜５ｄから発せられたレーザ光を、ポリゴンミラーを回転して走査し、その走査光の光束を反射ミラーによって反射し、ｆθレンズにより感光ドラム１ａ〜１ｄの母線上に集光して露光することにより、感光ドラム１ａ〜１ｄ上に画像信号に応じた潜像が形成される。
【００３５】
現像器３ａ〜３ｄには、現像剤としてそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックのトナーが、供給装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄにより所定量充填されている。現像器３ａ〜３ｄは、それぞれ感光ドラム１ａ〜１ｄ上の潜像を現像して、イエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像、及びブラックトナー像として可視化する。
【００３６】
そして、中間転写体５０が駆動ローラ１２により回転駆動され、第１の画像形成部Ｐａにおいては１次転写電圧印加手段としての図示しない高圧電源（１次転写電源）により１次転写ローラ４ａにトナーの正規の帯電極性とは逆極性の１次転写電圧（１次転写バイアス：本実施例では正極電圧）が印加されることにより、感光ドラム１ａと中間転写体５０とのニップ部（１次転写部）Ｔ１において、感光ドラム１ａ上の１色目のイエロートナー像が中間転写体５０に転写される（１次転写）。以下、上記と同様に、第２〜第４の画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄにおいて２色目、３色目及び４色目についての静電潜像を形成し、それぞれの静電潜像をマゼンタ現像器３ｂ、シアン現像器３ｃ、ブラック現像器３ｄで現像し、そしてマゼンタトナー像、シアントナー像、及びブラックトナー像をそれぞれの１次転写部Ｔ１において中間転写体５０上に重ね合わせて転写する。こうして、中間転写体５０上にイエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックの４色のトナー像を重畳したカラー画像が得られる。
【００３７】
本実施例では、１次転写ローラ４ａ〜４ｄとして、金属の軸棒に導電性のゴム又はスポンジの弾性層を設けた抵抗値１０６〜１０８Ωのローラ（１次転写ローラ）を用いる。そして、この１次転写ローラ４ａ〜４ｄを中間転写体５０に当接させるとともに、軸棒に１次転写バイアスを印加し、中間転写体５０に従動で回転させながら１次転写を行う。又、１次転写バイアスは定電圧制御されており、本実施例では、各色用の１次転写ローラ４ａ〜４ｄとも、それぞれ＋０．５ｋＶが印加される。
【００３８】
トナー像転写後の感光ドラム１ａ〜１ｄの表面上には転写残トナーが残留する。この転写残トナーは感光ドラム１ａ〜１ｄの回転とともに移動し、クリーニング手段としてのクリーニング装置２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄで除去され、図示しないトナー回収容器に回収される。
【００３９】
中間転写体５０上に形成された４色のフルカラートナー像は、記録材カセットＣから供給され、レジストローラ１３によりタイミングをとって中間転写体５０と第２の転写手段としての２次転写ローラ（２次転写帯電器）１４とのニップ部（２次転写部）Ｔ２に搬送された記録材Ｓ上に、一括して転写される（２次転写）。
【００４０】
２次転写ローラ１４には、１次転写ローラ４ａ〜４ｄと同様な抵抗値１０７〜１０９Ωの導電ローラを用いる。又、２次転写ローラ１４の表層にトナーが付着し難いように、離型層として、例えば導電性のフッ素系樹脂層を設けてもよい。２次転写ローラ１４は常に中間転写体５０に当接されており、中間転写体５０の移動とともに回転する。そして、２次転写ローラ１４には、後述する２次転写電圧印加手段としての高圧電源（２次転写電源）１６（図２）により、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の２次転写電圧（２次転写バイアス）（本実施例では正極電圧）が印加され、これにより、中間転写体５０から４色のトナー像が記録材Ｓへ一括して転写される。２次転写バイアスは定電圧制御されており、本実施例では２次転写時に＋１．５ｋＶが印加される。
【００４１】
４色のトナー像が転写された記録材Ｓは、その後定着装置６１へ搬送され、ここでトナー像の溶融混色、及びトナー像の記録材Ｓへの固定が行われ、フルカラーの記録画像が形成されて排紙トレイ６３に排出される。
【００４２】
又、中間転写体５０上に残留した未転写トナーは中間転写体５０の回転とともに移動し、中間転写体クリーニング手段としてのクリーニングブレード６２により除去され、図示しない回収容器に回収される。
【００４３】
以上のようにして、画像形成装置１００は、フルカラーの画像を形成することができる。当然、何れかの色の単色の画像形成をも行うことができ、その場合、上述と同様にしていずれかの画像形成部で中間転写体５０上に形成されたトナー像は、２次転写部Ｔ２において記録材Ｓに転写される。
【００４４】
尚、本実施例では、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの構成は、用いる現像剤の色が異なる以外は同じ構成であるので、以下の説明において特に区別を要しない場合は、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｂに属する要素であることを表すために各符号に与えた添え字ａ〜ｄは省略して総括的に説明する。
【００４５】
［画像濃度制御］
上記構成の画像形成装置１００は、各色の画像濃度を一定に維持するために、以下に説明する画像濃度制御を行う。
【００４６】
本実施例では、感光ドラム１上の非画像領域に、上述した方法により検知用画像であるパッチ画像用の潜像を形成し、その潜像を現像して所定濃度のパッチ画像を形成する。続いて、このパッチ画像を中間転写体５０上に転写し、検知手段としての濃度センサ９によって中間転写体５０上でパッチ画像の濃度を読み取り、その濃度に基づいて制御部（制御回路）３０のＣＰＵ（中央演算処理装置）３１（図３：後述）によりトナーの過不足量を演算し、現像器３へのトナー補給量、或いは対応する感光ドラム１の潜像電位コントラストを調整し、各色の画像濃度を一定に保っている。
【００４７】
パッチ画像としては反射濃度が０．６〜０．８で、感光ドラム１の軸方向の幅が２０ｍｍ、回転方向の幅が３０ｍｍのトナー像を形成する。
【００４８】
［２次転写部］
次に、図２を参照して２次転写部Ｔ２の構成を説明する。中間転写体５０を巻回するローラの１つである２次転写内側ローラ１５の対向部に、中間転写体５０を挟んで２次転写ローラ１４が圧接されている。２次転写ローラ１４は、２次転写電圧印加手段としての高圧電源（２次転写電源）１６に接続されており、２次転写内側ローラ１５は接地されている。
【００４９】
そして、本実施例では、２次転写電源１６は、２次転写ローラ１４に印加するバイアスを変更することのできる切り替え手段１７を有する。詳しくは後述するように、本実施例では、切り替え手段１７は、所定のシーケンスに従う制御部（制御回路）３０（図３）からの制御信号により、２次転写ローラ１４に印加する直流電圧の極性を正負いずれかに切り替えるか、或いは印加バイアスのオン／オフを切り替えられるようになっている。
【００５０】
そして、記録材Ｓにトナー像を２次転写するときは、２次転写ローラ１４には、２次転写電源１６より２次転写バイアスとして転写用バイアスＶｔ＝＋１５００Ｖ（トナーの正規の帯電極性と逆極性）が印加される。これにより、中間転写体５０上のトナー像を静電引力により記録材Ｓに転移させる。一方、パッチ画像が２次転写部Ｔ２を通過するときは、トナーが２次転写ローラ１４に引き寄せられないように、詳しくは後述するように、好ましくは２次転写電源１６より２次転写ローラ１４に印加するバイアスを、ゼロ又はトナーの正規の帯電極性と同極性の逆バイアスＶｇに切り替える。これにより、パッチ画像が２次転写ローラ１４に付着するのを防止する。
【００５１】
［２次転写バイアスの制御］
次に、図４、図５及び図６を参照して、本実施例において最も特徴的な、２次転写バイアスの制御について説明する。本実施例では、画像形成装置１００は常温常湿（２４℃／５０％）環境下に置かれているものとする。
【００５２】
図４は、中間転写体５０上のパッチ画像について、トナーの帯電量分布を調べた結果を示す。プロット（ａ）はイエロー、マゼンタ、シアンの各色トナー（色トナー）の帯電量分布を示し、プロット（ｂ）はブラックトナーの帯電量分布を示す。尚、用いたパッチ画像の濃度は０．６である。
【００５３】
図４から分かるように、イエロー、マゼンタ、シアンはほぼ同じ帯電量分布であるのに対し、ブラックは異なる帯電量分布を示した。本実施例におけるトナーの正規の帯電極性は負極性であり、色トナー、ブラックトナーともに分布のピーク位置は負極性側にある。但し、色トナーよりブラックトナーの方がピーク位置に対応する帯電量（絶対値）が小さく、又、色トナーよりブラックトナーの方がピーク高さも低い。即ち、色トナーよりブラックトナーの方が帯電量が小さいことが分かる。これは、ブラックトナーが着色材として導電性のカーボンブラックを用いているため、トナーの抵抗が低く帯電し難いことに起因している。更に、正極側の分布は反転トナーの量を表しているが、ブラックトナーの方が反転トナー量が多いことが分かる。このように、本発明者の多くの実験研究を通して、色トナーとブラックトナーで帯電量分布及び反転トナー量に差があることが判明した。
【００５４】
図５は、上記のパッチ画像について、２次転写バイアスを変化させたときのパッチ画像に起因する記録材Ｓの裏汚れの濃度を、色トナー及びブラックトナーについて調べた結果を示す。ここで、裏汚れ濃度とは、パッチ画像が１回だけ２次転写部Ｔ２を通過したあとに記録材Ｓを２次転写部Ｔ２に供給した場合の、２次転写ローラ１４から記録材Ｓの裏に転移したパッチ画像のトナー（パッチトナー）による汚れの濃度である。従って、裏汚れ濃度が高いほど、記録材Ｓの裏汚れのレベルが悪いことを表す。但し、濃度の数値は、記録材Ｓ上の汚れ部の反射濃度から汚れのない白地部の反射濃度を差し引いた値である。
【００５５】
図５に示すように、２次転写バイアスを正極側、負極側のいずれに上げても裏汚れ濃度は上昇することが分かった。これは、２次転写バイアスを正極側（転写用極性：転写用バイアスＶｔ）に上げると、正規極性に帯電したトナーが２次転写時に記録材Ｓに転写されるのと同様にしてパッチトナーが２次転写ローラ１４に引き付けられ、一方、２次転写バイアスを負極側（逆極性：逆バイアスＶｇ）に上げると、パッチトナーに含まれる反転トナーが２次転写ローラ１４に引き付けられるためであると考えられる。これによって、２次転写ローラ１４にトナーが付着し、記録材Ｓの裏汚れとなる。
【００５６】
そして、上述したようにブラックトナーは色トナーより反転トナー量が多いため、逆バイアスＶｇを印加したときの裏汚れ濃度が高くなっている。又、色トナーは帯電量が高く転写電界から受ける静電力が大きいので、転写用バイアスＶｔを印加したときの裏汚れ濃度が高くなっている。
【００５７】
本実施例では、図５の結果に基づいて、パッチ画像が２次転写部Ｔ２を通過する際の２次転写バイアスを、色トナーの場合はＶｃ＝−０．５ｋＶ、ブラックトナーの場合はＶｋ＝０ｋＶ（ゼロ）と、裏汚れ濃度がほぼ最小となるバイアス値に設定し、２次転写バイアスの切り替え制御を行った。
【００５８】
尚、パッチ画像が２次転写部Ｔ２を通過する際の２次転写バイアスは、裏汚れ濃度が最小となるバイアス値に限定されるものではない。本発明者の検討によれば、目視上、記録材Ｓの裏汚れが問題にならないのは、裏汚れ濃度が０．０５以下のときである。従って、この裏汚れ濃度０．０５以下を、パッチ画像が２次転写部Ｔ２を通過する際の２次転写バイアスの閾値の有効な指標とすることができ、裏汚れ濃度０．０５以下の範囲（低ければ低いほどよい）で適宜選定すればよい。勿論、これに限定されるものではなく、閾値の指標としての裏汚れ濃度を、許容しうる範囲でより高濃度に設定することも可能である。但し、本発明者の検討によれば、より安定した２次転写ローラ１４及び記録材の汚れ防止のためには、パッチ画像が２次転写部Ｔ２を通過する際の２次転写バイアスは、ゼロ若しくは逆バイアス（トナーの正規の帯電極性と同極性）のバイアスとすることが好ましい。
【００５９】
図６は、中間転写体５０上の画像領域及び非画像領域に対する、２次転写バイアスの切り替えタイミングを示したものである。
【００６０】
画像領域は、記録材Ｓに転写すべきトナー像Ｔが存在する領域であり、一方、本実施例ではイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのパッチ画像Ｙｐ、Ｍｐ、Ｃｐ、Ｋｐは、中間転写体５０上の連続する画像領域と画像領域との間の非画像領域（所謂、紙間）に存在する。本実施例では１つの紙間に１色づつのパッチ画像を形成するものとした。勿論、１紙間に複数パッチを感光ドラム１の軸方向に並べて形成してもよい。又、ジョブを開始してから最初の画像領域が来る前の非画像領域である前回転領域か、全ての画像領域が通過したあとの非画像領域である後回転領域にパッチ画像を形成してもよい。
【００６１】
そして、２次転写バイアスの切り替えタイミングは、画像領域が２次転写ローラ１４の位置を通過している間は転写用バイアスＶｔ＝＋１．５ｋＶを印加し、紙間の少なくとも色パッチＹｐ、Ｍｐ、Ｃｐが通過している間は逆バイアスＶｃ＝−０．５ｋＶを印加し、ブラックパッチＫｐが通過している間はＶｋ＝０ｋＶに切り替える。
【００６２】
２次転写部Ｔ２を通過したパッチ画像は、クリーニングブレード６２により除去される。
【００６３】
上記構成によって、画像濃度制御用のパッチ画像が中間転写体５０から２次転写ローラ１４に付着するのを防止し、２次転写ローラ１４から記録材Ｓの裏にパッチトナーが転移して記録材Ｓの裏汚れを生じるといった問題を解決することができた。つまり、中間転写体５０上のパッチ画像の色に応じて、パッチ画像が２次転写部Ｔ２を通過する際に２次転写ローラ１４に印加するバイアスを最適値に切り替えるようにし、２次転写ローラ１４へのトナーの付着を効果的に抑えることができた。
【００６４】
尚、上記ではイエロー、マゼンタ、シアンのそれぞれについては、パッチ画像が２次転写部Ｔ２を通過する際の２次転写バイアスの切り替えは行っていない。しかし、トナーの帯電量分布は着色材の種類等によって変化する場合がある。この場合、予め上記色トナー及びブラックトナーについて説明したのと同様にして、使用するトナーの材料に応じたそれぞれのトナーの帯電量分布から、記録材Ｓの裏汚れを防止するための２次転写バイアスの最適値を求め、各色のトナーのパッチ画像が２次転写部Ｔ２を通過する際にそれぞれの値に切り替えることが望ましい。
【００６５】
ここで、本実施例における概略制御態様を説明する。図３は、本実施例の画像形成装置１００の概略制御ブロックを示す。画像形成装置１００は、制御の中心的素子たるＣＰＵ（中央演算処理装置）３１を具備し、ＲＡＭ３２、ＲＯＭ３３に記憶されたデータ、プログラム等に従って画像形成装置１００をシーケンス動作させる制御部３０を有する。制御部３０は、第１〜第４の画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおける感光ドラム１、帯電器２、光源装置５、現像器３等の駆動、中間転写体５０の駆動、及び１次転写電源（図示せず）、２次転写電源１６等による電圧印加など、画像形成装置１００の動作を統括制御する。特に、制御部３０のＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３３に格納されたプログラムに基づき、上述したようなシーケンスに従って２次転写電源１６を制御して２次転写バイアスの切り替えを行わせる制御手段として機能する。ＲＯＭ３３には、予め所定のタイミングで切り替えるべき２次転写バイアスが記憶されており、ＣＰＵ３１は所定のタイミングでそれぞれの２次転写バイアスとなるように、２次転写電源１６を制御する。
【００６６】
又、上述のようにＣＰＵ３１は、制御部３０に入力され、例えば一旦ＲＡＭ３２に記憶されるなどした濃度センサ９の検出結果に基づいてトナーの過不足量を演算することで、供給装置６から現像器３へのトナー補給量等を調整し、画像濃度を一定に保つ制御を行う画像濃度制御手段としての機能を有する。
【００６７】
更に、制御部３０には画像処理部４０が接続されており、画像処理部４０は、画像形成装置本体に対して通信可能に接続された原稿読み取り装置、或いはパーソナルコンピュータ等の外部ホスト機器からの画像信号を受信するとともに、制御部３０に画像形成に係る信号を送信する。制御部３０は、斯かる画像形成信号に従って、画像形成装置１００の各部の動作を制御する。
【００６８】
以上、本実施例によれば、非画像領域に形成したパッチ画像が２次転写部Ｔ２を通過するときに、色の違いなどのパッチ画像のトナーの種類に応じて２次転写バイアスを最適値に切り替え、トナーの帯電特性の違いに起因して発生する２次転写ローラ１４へのトナー付着を防止し、従って記録材Ｓの裏汚れを防止し、高品質画像を得ることができる。
【００６９】
実施例２
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作は実施例１のものと同じであるので、ここでは、実質的に同一若しくは相当する構成、作用を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。本実施例では、パッチ画像の濃度毎に２次転写バイアスを最適に切り替える方法を説明する。
【００７０】
図７は、色トナーに関して、中間転写体５０上のパッチ画像の濃度を変化させたときのトナーの帯電量分布を調べた結果を示す。但し、画像形成装置１００は常温常湿（２４℃／５０％）環境下に置かれているものとする。
【００７１】
図７より、パッチ画像の濃度が低いほど分布のピーク位置が帯電量の高い方にシフトしており、帯電量が高くなっていることが分かる。これは、濃度が低いほどパッチ画像を形成するときの潜像コントラストが小さいため、高帯電量のトナー粒子が選択的に現像に供されるためと考えられる。一方、同図から、濃度が高いほど反転トナー量が増加することが分かる。これは、上記とは逆に、濃度が高いほどパッチ画像を形成するときの潜像コントラストが大きいため、現像時の現像電界が強くなり帯電量の低いトナーとともに反転トナーも現像に供されるためと考えられる。
【００７２】
次に、図８は、色トナーのパッチ画像の濃度を変化させたときの裏汚れ濃度を調べた結果を示す。同図より、パッチ画像の濃度が高いほど逆バイアスＶｇを印加したときの裏汚れ濃度が高く、一方、パッチ画像の濃度が低いほど転写用バイアスＶｔを印加したときの裏汚れ濃度が高いことが分かる。これは、上述したパッチ濃度による帯電量分布の違いに起因しているものと考えられる。
【００７３】
このように、本発明者は、多くの実験研究により、パッチ画像の濃度を変えたときの記録材Ｓの裏汚れを防止するためには、それぞれのパッチ画像が２次転写部Ｔ２を通過する際の２次転写バイアスを切り替える必要があることを見出した。
【００７４】
そこで、本実施例では、図８の結果に基づいて、濃度が０．４、０．６、０．８の場合の転写バイアスを、それぞれ裏汚れ濃度がほぼ最小となるバイアス値である、Ｖ１＝−０．８ｋＶ、Ｖ２＝−０．４ｋＶ、Ｖ３＝−０ｋＶに設定する。但し、実施例１にて説明したように、パッチ画像が２次転写部Ｔ２を通過する際の２次転写バイアスは、裏汚れ濃度が最小となるバイアス値に限定されるものではない。
【００７５】
このように、パッチ濃度に応じてパッチ画像が２次転写部Ｔ２を通過する際の２次転写バイアスを最適値に切り替えることで、記録材Ｓの裏汚れを防止することができた。
【００７６】
図９はパッチ濃度とバイアス設定値の関係を示したものである。パッチ濃度が上記濃度以外の中間値の場合は、予め求めた図９に示すような関係より、２次転写バイアスの最適値を求めるようにする。
【００７７】
斯かる２次転写バイアスの変更は、実施例１と同様に、制御部３０のＣＰＵ３１（図３）が制御する。制御部３０のＲＯＭ３３には、予め各濃度のパッチ画像に対して最適な２次転写バイアス値（或いは図９に示すような、パッチ濃度とバイアス設定値の関係）が記憶されており、ＣＰＵ３１は、所定のタイミングでそれぞれの濃度のパッチ画像に対して最適な２次転写バイアス値を選択（或いは算出）し、斯かる値となるように２次転写電源１６を制御する。
【００７８】
尚、ここでは色トナーについての結果を示したが、ブラックトナーについてもパッチ画像の濃度に応じて２次転写バイアスの切り替えを行うことで、同様な効果が得られた。
【００７９】
以上、本実施例によれば、１色につき複数の濃度のパッチ画像を形成する場合であっても、各パッチ画像の濃度に応じて２次転写バイアスを最適値に切り替えることで、パッチ画像の濃度に応じて、トナーの帯電特性の違いに起因して発生する２次転写ローラへのトナー付着を防止し、従って記録材の裏汚れを防止し、高品質画像を得ることができる。
【００８０】
実施例３
次に、本発明の更に他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作は実施例１のものと同じであるので、ここでは、実質的に同一若しくは相当する構成、作用を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【００８１】
上記各実施例では、画像形成装置１００が置かれた環境が常温常湿（２４℃／５０％）の場合について説明した。しかし、温湿度、即ち、空気中に含まれる水分量（ｇ／空気１リットル）が変化するとパッチトナーの帯電量が変化し、それによって最適な２次転写バイアスも変化する。水分量が高いほどトナーが吸湿して電気抵抗が下がり帯電し難くなるため、パッチトナーの帯電量が低くなる傾向にある。又、水分量が高いほど反転トナー量が増えることが判明した。
【００８２】
図１０は、色トナーに関して、水分量が変化したときに裏汚れを防止するのに必要なバイアス設定値を調べた結果である。但し、パッチ画像の濃度は反射濃度で０．６である。同図から分かるように、水分量が高いほど反転トナー（正極）の付着を抑えるため、正極側に２次転写バイアスをシフトさせる必要がある。
【００８３】
そこで、本実施例では、画像形成装置１００内に、環境検知手段として温湿度センサ１０を設け（図１、図１１）、温湿度センサ１０で検知した温度及び湿度の結果から水分量を算出する。そして、算出された水分量に応じて２次転写バイアスを上記のように最適値に切り替えることで、記録材Ｓの裏汚れを防止することができた。
【００８４】
図１１は、本実施例における概略制御ブロックを示す。図示する通り、本実施例における制御態様は、図３に示した実施例１のものと概略同様であるが、本実施例では、温湿度センサ１０が制御部３０に接続されている。制御部３０のＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３３に記憶されたプログラムに従って、所定のタイミングで温湿度センサ１０の検出信号を入力し、上述のように水分量を算出するとともに一旦ＲＡＭ３２に記憶させるなどし、算出された水分量に応じて２次転写バイアスを最適値に切り替える制御を行う機能を有する。ＲＯＭ３３には、予め環境水分量と最適な２次転写バイアスとが関係付けて記憶されており、ＣＰＵ３１は、任意の水分量に対して最適な２次転写バイアス値を選択若しくは算出することができる。
【００８５】
以上、本実施例によれば、温湿度センサ１０を用いて環境水分量に応じて２次転写バイアスを最適値に切り替えることで、環境水分量に応じて、トナーの帯電特性の違いに起因して発生する２次転写ローラへのトナー付着を防止し、従って記録材の裏汚れを防止し、高品質画像を得ることができる。
【００８６】
尚、ここでは色トナーについての結果を示したが、ブラックトナーについても、環境水分量に応じて２次転写バイアスの切り替えを行うことで、同様な効果が得られた。又、実施例２で説明したパッチ画像の濃度に対する２次転写バイアスの切り替え制御と組み合わせて行うと、更に効果的であった。
【００８７】
以上、本発明をいくつかの実施例を通して具体的に説明したが、本発明はこれら実施例における態様に限定されるものではないことを理解されたい。例えば、ブラック画像等の単色画像を連続して形成する際に、非画像領域にパッチ画像を形成して中間転写体に転写する場合においても、パッチ画像が２次転写部Ｔ２を通過する際の２次転写バイアス値を最適値に切り替えることによって、好適に２次転写手段及び記録材の汚れを防止することができる。
【００８８】
又、上述の各実施例では、中間転写体上の非画像領域に転写される検知用画像（トナー像）が濃度制御用のパッチ画像であるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、当業者には周知の色ずれ検知用の画像であっても、本発明は等しく作用することは、上記説明から明らかである。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、画像濃度制御用の検知用画像に起因する２次転写手段及び記録材の汚れを、色の違いなどの該検知画像のトナーの種類、その濃度、又環境水分量によらずに防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の全体構成図である。
【図２】図１の画像形成装置の２次転写部をより詳しく示す模式図である。
【図３】本発明に従う画像形成装置の一制御態様を示す概略制御ブロック図である。
【図４】トナーの帯電分布（色依存）を説明するためのグラフ図である。
【図５】２次転写バイアスと裏汚れ濃度との関係を説明するためのグラフ図である。
【図６】２次転写バイアスの切り替えタイミングの一実施例を示すタイミングチャート図である。
【図７】トナーの帯電量分布（濃度依存）を説明するためのグラフ図である。
【図８】パッチ画像の濃度毎の２次転写バイアスと裏汚れ濃度との関係を説明するためのグラフ図である。
【図９】パッチ画像の濃度と２次転写バイアスの設定値の関係を説明するためのグラフ図である。
【図１０】環境水分量と２次転写バイアス設定値との関係を説明するためのグラフ図である。
【図１１】本発明に従う画像形成装置の他の制御態様を示す概略制御ブロック図である。
【符号の説明】
１    感光ドラム（電子写真感光体、第１の像担持体）
４    １次転写ローラ（第１の転写手段）
９    濃度センサ
１０  温湿度センサ
１１  支持ローラ
１２  駆動ローラ
１４  ２次転写ローラ（第２の転写手段）
１５  ２次転写内側ローラ
１６  ２次転写電源（高圧電源、２次転写電圧印加手段）
５０  中間転写体（第２の像担持体）
Ｔ２  ２次転写部
【図１】
2005004109.tif 000003
【図２】
2005004109.tif 000004
【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】
2005004109.tif 000009
【図８】
2005004109.tif 000010
【図９】
2005004109.tif 000011
【図１０】
2005004109.tif 000012
【図１１】
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