(57)【要約】      （修正有）【課題】新たな機構を設けることなく、中間転写体が駆動開始する際に接触タイプの２次転写ニップ部の摩擦帯電によって中間転写体が帯電することで生じる「横スジ」を防止する。【解決手段】感光体と、該感光体の表面を帯電する帯電手段と、前記感光体に潜像を形成する露光手段と、前記感光体の潜像を顕像化する現像手段と、中間転写体と、前記感光体に担持された現像剤を前記中間転写体に転写する１次転写部と、前記中間転写体に接触する２次転写部材を備えて前記中間転写体に担持された現像剤を記録材に転写する２次転写部と、モノクロモードとカラーモードを切り替える制御部とを有する画像形成装置において、前記中間転写体が駆動を開始する時、前記２次転写部に位置した前記中間転写体の領域が感光体と接触した後に１次転写を実行する。【選択図】図３
2017062304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、該感光体の表面を帯電する帯電手段と、前記感光体に潜像を形成する露光手段と、前記感光体の潜像を顕像化する現像手段と、中間転写体と、前記感光体に担持された現像剤を前記中間転写体に転写する１次転写部と、前記中間転写体に接触する２次転写部材を備えて前記中間転写体に担持された現像剤を記録材に転写する２次転写部と、モノクロモードとカラーモードを切り替える制御部とを有する画像形成装置において、
前記中間転写体が駆動を開始する時、前記２次転写部に位置した前記中間転写体の領域が感光体と接触した後に１次転写を実行するように制御されることを特徴とする、画像形成装置。
【請求項２】
前記中間転写体の回転方向最上流側の１次転写部がイエローに関する場合、前記２次転写部に位置した前記中間転写体の領域が感光体と接触した後に１次転写を実行する制御を、モノクロモードでのみ行う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２次転写部に位置した前記中間転写体の領域が感光体と接触した後に１次転写を実行する制御を、常温・常湿環境と低温・低湿環境でのみ実施す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２次転写部に位置した前記中間転写体の領域が感光体と接触した後に１次転写を実行する制御を、中間転写体の走行距離１５ｋｍ以降で実施することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記２次転写部に位置した前記中間転写体の領域が感光体と接触した後に１次転写を実行する制御を、濃度調整動作、位置ずれ補正動作、現像剤補給動作のいずれかの調整動作後に実行することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記２次転写部材がローラであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記２次転写部に位置した前記中間転写体の領域が感光体と接触した後に１次転写を実行する制御を行うか否かを、ユーザーが選択できることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一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、又はそれらの少なくとも２つの機能を有する複合機等の画像形成装置に関し、特に中間転写体を有していて、該中間転写体上にトナー像を転写する電子写真方式のカラー画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式画像形成装置は、ホームオフィスや一般ユーザーの領域でも幅広く活用されるようになってきたため、これらの領域に対応した商品を提供するために、高い用紙対応力が必要となってきた。高い用紙対応力を実現する方法として、１次転写部材と１次転写電界によって、像担持体たる感光体のトナー像を中間転写体へ転写した後、中間転写体のトナー像を２次転写部材と２次転写電界によって、記録材へ転写する方式がある。
【０００３】
一方、中間転写体の駆動を開始する際、接触タイプの２次転写ニップ部では、中間転写体と２次転写部材（ローラ、ベルト、フィルム材等）の間で摩擦帯電が起こり、中間転写体が帯電する。中間転写体の帯電した箇所は、次１次転写時、感光体との電位差が大きくなることで、横スジが発生する。
【０００４】
中間転写体クリーニング部でいったん除去した中間転写体上残留トナーが中間転写体に再付着することを防ぐために、中間転写体を除電する構成が例えば特許文献１に開示されている。これは、２次転写ニップ部から下流側で２次転写残トナークリーニング部の上流側に除帯電チャージャとアースブラシを配置して、２次転写後の中間転写体上に残留したトナーと中間転写体の帯電状況をコントロールするものである。
【０００５】
しかしながら、２次転写ニップ部の下流側で２次転写残トナークリーニング部の上流側に除帯電チャージャとアースブラシを配置して、残留トナーや中間転写体の帯電状況をコントロールするやり方では、新たな機構を設けることになるため、コストの増加と装置の大型化を伴うという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、新たな機構を設けることなく、中間転写体が駆動開始する際に接触タイプの２次転写ニップ部の摩擦帯電によって中間転写体が帯電することで生じる「横スジ」を防止することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明では、感光体と、該感光体の表面を帯電する帯電手段と、前記感光体に潜像を形成する露光手段と、前記感光体の潜像を顕像化する現像手段と、中間転写体と、前記感光体に担持された現像剤を前記中間転写体に転写する１次転写部と、前記中間転写体に接触する２次転写部材を備えて前記中間転写体に担持された現像剤を記録材に転写する２次転写部と、モノクロモードとカラーモードを切り替える制御部とを有する画像形成装置において、前記中間転写体が駆動を開始する時、前記２次転写部に位置した前記中間転写体の領域が感光体と接触した後に１次転写を実行するように制御される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、２次転写部材と接触する中間転写体が駆動を開始する時、２次転写部に位置した中間転写体の領域が感光体と接触して感光体によって除電された後に１次転写を実行するように制御されるので、２次転写ニップ部の摩擦帯電によって中間転写体が帯電することで生じる、横スジを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係るフルカラー画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の画像形成装置における制御系を説明する図である。
【図３】図１の画像形成装置における制御状態を説明する図である。
【図４】転写ベルトの電位減衰特性を、ベルトの抵抗の経時変化で示すグラフである。
【図５】転写ベルトの抵抗変動を経時（走行距離）と環境の違いで示すグラフである。
【図６】本制御の効果を確認する表である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１に画像形成装置の概略を示す。例えばφ３０（３０ｍｍ径）の円筒形の像担持体たる感光体１が、周速５０〜２００ｍｍ／secで回転している。感光体１の表面には帯電手段であるローラ形状の帯電器２が圧接され、感光体１の回転に伴って従動回転し、ＤＣあるいはＤＣにＡＣが重畳されたバイアスが印加されることで感光体１は一様に表面電位（例えば−５００Ｖ）に帯電される。
【００１１】
続いて感光体１は潜像形成手段である露光手段３により画像情報が露光され、静電潜像が形成される。この露光工程はレーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナやＬＥＤ等で行われる。感光体１の露光部の表面電位は例えば−５０Ｖに落ちる。
【００１２】
現像手段である１成分接触現像器４は、例えば−２００Ｖの現像バイアスによって、感光体１の静電潜像をトナー像として顕像化する。現像器４には帯電極性が負である１成分現像剤のトナーが収納されている。
【００１３】
本例では、感光体１、帯電器２、現像器４が一体化されることでプロセスユニット１０を形成している。このようなプロセスユニット１０が、夫々収容するトナーの色を変えて並列に４個配設され、フルカラー画像形成時はブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各可視像を各プロセスユニット１０の感光体１上に形成する。そして、各色の可視像を、１次転写手段である１次転写ローラ５によって転写ベルト１５に順次重ねて転写することで、フルカラー画像を形成する。
【００１４】
転写ベルト１５は、２次転写ローラ２５に対向する転写駆動ローラ２１、クリーニング対向ローラ１６、各色用の１次転写ローラ５、テンションローラ２０にて張架され、転写駆動ローラ２１を介して回転駆動されるようになっている。転写ベルト張架機構としてテンションローラ２０をローラ両側でバネにより加圧している。なお、プロセスユニット１０と転写駆動ローラ２１の駆動源は、独立・共通どちらでも可能であるが、少なくともブラック用のプロセスユニットと転写駆動は、同時にＯＮ／ＯＦＦさせることが一般的である。本体の小型化・低コスト化のために駆動源を共通とすることが望ましい。
【００１５】
転写ベルトクリーニングユニット３２では、転写ベルト１５に対してカウンタ当接されるクリーニングブレード３１により転写ベルト１５上の転写残トナーを掻き取ってクリーニングを行う。なお、ブレードクリーニング方式ではなく、静電ブラシ方式・静電ローラ方式等も採用可能である。ただ、本体の小型化・低コスト化、清掃容易性の観点からは、ブレードクリーニング方式が好ましい。
クリーニングブレード３１により掻き取られた転写残トナーは、既知のように、トナー搬送経路を通って中間転写体用廃トナー収納部３３に収納される。
【００１６】
１次転写ローラ５はφ８〜２０のスポンジローラ若しくは金属ローラであり、転写ベルト１５を介して感光体１に対向配置されている。既知のように、単独の高圧電源により１次転写バイアス（例えば＋１００〜＋２０００Ｖ）を印加させることで、感光体１上のトナー画像を転写ベルト１５に転移させる。１次転写ローラ５としてスポンジローラを採用する場合には、１０６〜１０８Ωの抵抗値に調整されたイオン導電性ローラ（ウレタン＋カーボン分散、ＮＢＲ、ヒドリンゴム）や電子導電タイプのローラ（ＥＰＤＭ）等が用いられる。
【００１７】
転写ベルト１５に用いる材質としては、ＰＶＤＦ、ＥＴＦＥ、ＰＩ、ＰＣ、ＴＰＥ等にカーボンブラック等の導電性材料を分散させ、樹脂フィルム状のエンドレスベルトとしたものが用いられる。ＰＶＤＦはフッ化ビニルデン、ＥＴＦＥはエチレン−四フッ化エチレン共重合体、ＰＩはポリイミド、ＰＣはポリカーボネート、ＴＰＥは熱可塑性エラストマーである。本例では引張弾性率１０００〜２０００ＭＰａのＴＰＥにカーボンブラックを添加した積層構造の構成で、厚さ９０〜１６０μｍ、幅２３０ｍｍのベルトを用いた。また電気抵抗としては、２３℃５０％ＲＨの環境にて体積抵抗率１０８〜１０１１Ω・ｃｍ、表面抵抗率１０８〜１０１１Ω／□（共に三菱化学社製 HirestaUP MCP-HT４５０にて測定、印加電圧５００Ｖ、印加時間１０秒）のものを使用した。
【００１８】
２次転写ローラ２５はφ１６〜２５のスポンジローラであり、１０６〜１０８Ωの抵抗値に調整されたイオン導電性ローラ（ウレタン＋カーボン分散、ＮＢＲ、ヒドリン）や電子導電タイプのローラ（ＥＰＤＭ）等が用いられる。ここで、２次転写ローラ２５の抵抗値が上記範囲を超えると電流が流れ難くなるため、必要な転写性を得るためにはより高電圧を印加しなければならなくなり、電源コストの増大を招く。また高電圧を印加する必要が生じるため、転写部ニップ前後の空隙にて放電が起こり、ハーフトーン画像上に放電による白ポチ抜けが発生する。これは低温低湿環境（例えば１０℃１５％ＲＨ）で顕著である。逆に、２次転写ローラ２５の抵抗値が上記範囲を下回ると同一画像上に存在する複数色画像部（例えば３色重ね像）と単色画像部との転写性が両立できなくなる。これは、単色画像部の転写には比較的低電圧でも十分な電流が流れるが、複数色画像部の転写では単色画像部に最適な電圧よりも高い電圧値が必要で、複数色画像部を転写できる電圧に設定すると単色画像では転写電流過剰で転写効率の低減を招くからである。
【００１９】
なお、１次転写ローラ５及び２次転写ローラ２５の抵抗値測定は、導電性の金属製板にローラ２５を設置し、芯金両端部にそれぞれ片側４.９Ｎの荷重をかけた状態にて、芯金と金属製板との間に１ｋＶの電圧を印加した時に流れる電流値から算出した。
【００２０】
転写駆動ローラ２１は、ポリウレタンゴム（肉厚０．３〜１ｍｍ）、薄層コーティングローラ（肉厚０．０３〜０．１ｍｍ）等が使用可能であるが、本例では温度による径変化が小さいウレタンコーティングローラ（肉厚０.０５、Φ１９）を使用した。電気抵抗値としては、２次転写ローラ２５よりも低くなるよう、１０６Ω以下に設定した。
【００２１】
記録材が用紙カセット２２若しくは手差し口４２にセットされ、給紙搬送ローラ２３、レジストローラ対２４等によって、転写ベルト１５表面のトナー画像先端部が２次転写位置に到達するタイミングに合わせて給紙される。２次転写位置では、所定の２次転写バイアスを印加することで転写ベルト１５上のトナー画像が記録材に転移する。本構成では、給紙は縦型パスをとっており、記録材は２次転写対向ローラである転写駆動ローラ２１の曲率によって転写ベルト１５から分離され、記録材に転写されたトナー画像は定着装置４０によって定着されたあと排出口４１から排出される。
【００２２】
なお、２次転写バイアスとして２種類の方式が知られている。即ち、２次転写ローラ２５に＋のバイアスを印加し転写駆動ローラ２１を接地することで２次転写電界を形成する引力転写方式と、転写駆動ローラ２１に−のバイアスを印加し２次転写ローラ２５を接地することで２次転写電界を形成する斥力転写方式である。本例では引力転写方式を用い、通紙時の転写バイアスとして＋５〜１００μＡの電流を定電流制御により印加した。
【００２３】
また記録材の種類によって作像プロセスの速度を変更するようにした。具体的には坪量１００ｇ／ｍ２以上の記録材を用いる場合には作像プロセス速度を通常の半速となるようにした。これによって定着ローラ対によって構成される定着ニップを記録材が通常の作像プロセス速度の２倍の時間を掛けて通過するので、トナー画像の定着性を確保できる。
【００２４】
図２に、画像形成装置の制御系を示す。制御部は、中央演算処理部（ＣＰＵ）と、ＲＯＭとＲＡＭからなるメモリと、入出力用のＩ／Ｏポート等を備えている。一方のＩ／Ｏポートは操作部と接続されている。また、他方のＩ／Ｏポートは、記録材位置検知手段、温・湿度センサ、ベルト駆動モータ、中間転写接離クラッチ、１次転写や２次転写のための印加手段である高圧電源と接続されている。記録材位置検知手段は、給紙のレジストローラ対が回転し始めたタイミングから記録材位置を計算する。温・湿度センサは、環境情報を取得する。中間転写接離クラッチによって、ブラック単色時、他の色の感光体と転写ベルトが接することがないよう切り替えられる。制御部は更に、感光体を回転駆動し、帯電手段、露光手段、現像手段の動作や印加を制御し、モノクロモードとカラーモードとを切り替える。
【００２５】
図３に、本制御の概略を示す。図３ａはモノクロモード時、図３ｂはカラーモード（フルカラーモード）時の１次転写部の様子を表している。図３ａでは、即ち、モノクロモード時、ブラック用感光体以外は、中間転写体である転写ベルト１５と接触しない。図３ａでは、即ち、カラーモード時、転写ベルトが駆動開始する際の摩擦帯電で帯電した２次転写ニップ部の領域が、ブラック用の１次転写部を通過した後に、１次転写を開始する。２次転写ローラと転写ベルトが接触する２次転写部で摩擦帯電した領域が、ブラック用感光体と接触して除電された後に、１次転写を行うため、横スジが発生しない。図３ｂにおいて、転写ベルトの回転方向最上流側の現像剤がイエローであると想定すると、イエローで横スジが発生しても色味から視認しづらいので、摩擦帯電した領域が除電されなくても、１次転写を開始して、ファーストプリントタイムを短縮することができる。なお、最上流側の現像剤がイエローでない場合には、横スジが視認され易いので、摩擦帯電した領域が最上流側の感光体と接触して除電された後に、１次転写を行うように制御される。なお、２次転写部の摩擦帯電は、２次転写部材がローラの場合に限られず、ベルトやフィルム材であっても中間転写体と接触するタイプであれば生じ得るものであり、本発明の対象となるものである。
【００２６】
図４に、中間転写体の電位減衰特性を示す。これは、１ｋＶ印加時の転写ベルト表面電位の時間変化である。体積抵抗が高くなるほど、残留電位は多くなる。また、線速が早いほど、減衰時間が短くなるため、残留電位は多くなる。
【００２７】
本画像形成装置では、帯電・露光・現像条件、トナー濃度制御基準値といった作像条件が調整可能である。そのような調整動作には、濃度調整動作や位置ずれ補正動作、更には現像剤補給動作等がある。現像剤補給動作では、現像器内のトナーを撹拌するために、現像器内の部材と感光体が駆動する。本画像形成装置では、非印刷動作時も、転写ベルトと感光体が接触する構成となっているので、現像剤補給動作の際、転写ベルトが駆動し、２次転写ローラとの間に摩擦帯電を引き起こす。濃度調整動作でも、転写ベルト上のパッチの濃度をセンサで測定するため、転写ベルトが駆動し、２次転写ローラとの間に摩擦帯電を引き起こす。位置ずれ補正動作にあたっても、転写ベルトが駆動し、２次転写ローラとの間に摩擦帯電を引き起こす。このような調整動作時、転写ベルトから２次転写ローラへトナーが付着しないよう、２次転写ローラに、画像形成時と逆極性の電圧を印加する。この時、記録材は通紙されていないため、画像形成時よりも転写ベルトへ印加される電圧は高くなる。調整動作時の転写ベルト残留電位の影響で、調整動作後の転写ベルト駆動開始時は、より摩擦帯電し易くなるため、横スジの程度が悪化する。そこで調整動作が行われる場合、２次転写部に位置した転写ベルトの領域が感光体と接触した後に１次転写を実行する制御を行うようにする。ちなみに、転写ベルト駆動開始時の摩擦帯電量が画像形成時よりも大きくなるのは、駆動開始時の摩擦力が画像形成時よりも大きいためである。
【００２８】
図５に、中間転写体である転写ベルトの環境、経時での抵抗変動を示す。温・湿度センサによって、高温・高湿環境（２７℃８０％、絶対湿度２１ｇ／ｍ２）、常温・常湿環境（２３℃５０％、絶対湿度１０ｇ／ｍ２）、低温・低湿環境（１０℃１５％、絶対湿度１ｇ／ｍ２）のいずれの環境であるかが検知される。グラフの横軸は、転写ベルトの駆動モータ回転数から算出された転写ベルトの走行距離である。転写ベルトの走行距離が短い初期には転写ベルトの表面抵抗が小さいので、例えば走行距離３ｋｍ以下では、２次転写部に位置した転写ベルトの領域が感光体と接触した後に１次転写を実行する制御を行わなくともよい。実用的には、本制御を転写ベルトの走行距離が１５ｋｍ以降で行うこととし、ファーストプリント時間の短縮化を優先するのがよい。転写ベルトへの電圧印加時間が長くなると、抵抗は上昇する。また、環境によっても、転写ベルトの抵抗は変動し、温度が低く絶対水分が少ない環境ほど、抵抗が高くなる。高温・高湿環境下では電荷が減衰し易いので、２次転写部に位置した転写ベルトの領域が感光体と接触した後に１次転写を実行する制御を高温・高湿環境下では行わず、ファーストプリント時間の短縮化を図るようにしてもよい。図４に示したように、抵抗が高くなるほど、残留電位は多くなるため、経時、環境によっても、残留電位と横スジの程度は変化する。
【００２９】
図６に、本制御の実施例と比較例を示す。現像剤は上流からイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックとしている。単位面積当たり付着量０.４６ｍｇ／ｃｍ２のトナー量が記録材全面に存在する画像を５枚連続で印刷し、横スジを評価した。図３に示したように２次転写ニップ部が１次転写部を通過後、１次転写開始する場合を図６の１次転写開始タイミング欄に「通過後」、１次転写部を通過前に１次転写開始する場合は「通過前」としている。既述のように、高温・高湿環境下では電荷が減衰し易いので、高温・高湿環境下での本制御の評価は行わなかった。
【００３０】
＜評価＞
２次転写ニップが摩擦帯電したことによって横スジが発生した場合は「×」、そうでない場合を「○」と判定した。
＜実施例１＞
２３℃５０％、１５０ｍｍ／sec、走行距離２０ｋｍでブラック画像を印刷した。
効果：１次転写開始タイミングを、２次転写ニップ通過後とすることで、摩擦帯電した領域が除電され、横スジが発生しなくなる。
＜実施例２＞
１０℃１５％、１５０ｍｍ／sec、走行距離０ｋｍでブラック画像を印刷した。
効果：低温低湿環境では、転写ベルトの抵抗が高いため、初期から本制御を実施しないと、横スジが発生する。
＜実施例３＞
２３℃５０％、１５０ｍｍ／sec、走行距離０ｋｍ、補給動作後にブラック画像を印刷した。
効果：調整動作後は、摩擦帯電が高くなり残留電位が多くなるので、初期から本制御を実施しないと、横スジが発生する。
＜実施例４＞
２３℃５０％、１５０ｍｍ／sec、走行距離０ｋｍでイエローを印刷した。
効果：イエローでは、横スジが発生しても、視認し難いため、本制御を省略できる。
＜実施例５＞
２３℃５０％、１５０ｍｍ／sec、走行距離０ｋｍでマゼンタを印刷した。
効果：イエロー用感光体と接触後にマゼンタが印刷されるため、摩擦帯電領域は除電される。よって、横スジは発生しない。
＜実施例６＞
２３℃５０％、１５０ｍｍ／sec、走行距離０ｋｍでブラックを印刷した。
効果：転写ベルトの抵抗が低いため、摩擦帯電の電荷が減衰している。そのため、本制御を省略できる。
＜比較例１＞
実施例１に対して、２次転写ニップ部が１次転写部通過前に１次転写を開始した。
＜比較例２＞
実施例２に対して、２次転写ニップ部が１次転写部通過前に１次転写を開始した。
＜比較例３＞
実施例３に対して、２次転写ニップ部が１次転写部通過前に１次転写を開始した。
【００３１】
２次転写部に位置した転写ベルトの領域が感光体と接触した後に１次転写を実行する制御を行うか否かを、操作部を介してユーザーが選択できるようにしていてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１  感光体
２  帯電器
４  現像器
５  １次転写ローラ
１５  転写ベルト
２５  ２次転写ローラ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３３】
【特許文献１】特開２００２−３５１２３２号公報
【図１】
2017062304.tif 000003
【図２】
2017062304.tif 000004
【図３】
2017062304.tif 000005
【図４】
2017062304.tif 000006
【図５】
2017062304.tif 000007
【図６】
2017062304.tif 000008