JP2003114554A

JP2003114554A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2003114554A
Application number: JP2001310137A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Mochizuki; 望月　　淳
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-10-05
Filing date: 2001-10-05
Publication date: 2003-04-18

Abstract

(57)【要約】【課題】多重転写を行う画像形成装置において、再転
写を最小限に抑える。【解決手段】テスト画像を被転写材上に転写した後、
そのテスト画像が像担持体に再転写される時の転写電流
値をモニタして、これに応じて転写バイアスを変更す
る。

Description

【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
等の画像形成装置に係り、詳しくは、トナーの再転写を
最小限に抑えるように転写バイアス設定をする、画像形
成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式を用いた画像形成装
置においては、主に接触帯電方式を用いた転写手段に対
して、ＡＴＶＣ（ＡｃｔｉｖｅＴｒａｎｓｆｅｒＶ
ｏｌｔａｇｅＣｏｎｔｒｏｌ）とよばれる、非作像時
に転写部に電流を流し、このときの電流電圧値から最適
な転写バイアスを設定する方法が提案されている。

【０００３】以下に、多重転写方式を用いたカラー画像
形成装置における、上記制御方法について、図１０を用
いて説明する。

【０００４】本図において、１ａ〜１ｄは感光ドラム、
２ａ〜２ｄは１次帯電手段、３ａ〜３ｃは露光手段、４
ａ〜４ｄは現像装置、５３ａ〜５３ｄは転写手段、６ａ
〜６ｄはクリーナーである。１次帯電装置２により、感
光ドラム１が一様に帯電された後、画像信号に応じた露
光が露光手段３によってなされることにより、感光ドラ
ム１上に静電潜像が形成される。その後、現像装置４に
よってトナー像が現像され、感光ドラム１上のトナー像
は転写手段５によって記録材Ｐに転写される。感光ドラ
ム１上に残った転写残トナーはクリーナー６によって回
収される。このような画像形成手段たるプロセスユニッ
トが、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色に対応して４個設けられて
おり、それぞれの感光ドラム上に形成された画像は、転
写ベルト５１上で搬送される記録材Ｐに順次多重転写さ
れ、定着装置７によってトナー像が定着されることによ
り、フルカラー画像を得る。

【０００５】本図において、転写手段５３ａ〜５３ｄは
弾性ローラを用いた接触帯電方式であり、オゾンレス、
低コストなどの利点から、電子写真画像形成装置に従来
からよく用いられている。しかしながら、上記のような
弾性ローラ（以下「転写ローラ」と呼ぶ）は、製造時の
抵抗ばらつきを抑えることが難しいうえ、雰囲気環境の
温湿度変化や耐久劣化などにより抵抗が変化してしま
う。このため、転写高圧電源に定電流制御と定電圧制御
の出来る制御手段およびこのときの電圧、電流を検知す
る手段をもち、画像形成の前回転時で感光ドラム１に画
像が形成されていない状態で転写バイアスを定電流制御
を行い、このときの感光ドラム１の帯電電位と転写ロー
ラ５３の抵抗値に対する最適な転写電圧を検知し、画像
を転写する際には先に求めた転写電圧で定電圧制御を行
う。このような制御方法は、特登録０２６１４３１７や
特登録２７０４２７７等に示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】さて、上記のような、
多重転写を行う画像形成装置においては、ある作像ステ
ーションで作られ、被転写体に転写されたトナー像が、
それ以降の作像ステーションで像担持体に戻ってしまう
「再転写」と呼ばれる現象がしばしば発生する。この現
象が発生すると、画像むらや濃度低下、そしてカラーバ
ランスのずれ等が発生するという問題が生ずるが、さら
に、上記の画像形成装置の構成において、クリーナー６
が設けられていない、いわゆるクリーナーレス現像同時
クリーニングの系においては、上流側作像ステーション
からのトナーが、下流の異なる色の作像ステーションの
現像装置に回収されることとなり、トナーの混色という
重大な問題を引き起こす。

【０００７】通常、転写バイアスをＡＴＶＣで設定する
場合、転写効率が十分となるような電圧値を設定する
が、転写電圧の設定値を高くしすぎると、転写部位にお
ける異常放電によりトナーの極性が反転して、上記にあ
る再転写が発生してしまう。特に現像同時クリーニング
などの系においては、転写効率が不十分であっても画像
むらや濃度低下が発生するにとどまるが、再転写による
混色は、以後の画像形成でカラーバランスがずれたまま
になってしまうという、非常に深刻な問題であるため、
再転写が起きないことを優先的に転写バイアスを設定す
る必要がある。

【０００８】しかしながらこの「再転写」は、その発生
の度合いが転写されるトナーの状態（トリボ等）によっ
て異なるため、「再転写」が発生しないための最適転写
バイアスも、トナーの状態によって異なる。

【０００９】すなわち、従来のＡＴＶＣ制御では非画像
部で転写電圧をモニタして設定するために、ドラム１の
帯電電位と転写ローラ５の抵抗値に対する最適な転写電
圧は設定出来ても、現像キャリアの環境や耐久によるト
ナーの状態の変動に厳密に対応できない。

【００１０】たとえば、常温常室環境において現像キャ
リアが初期状態で、トナートリボが２５μｃ／ｇでトナ
ー転写時の最適転写電流が１０μＡ程度である場合、現
像キャリアの耐久劣化により、トナートリボが１５μｃ
／ｇ程度まで低下すると、最適転写電流値は６μＡ程度
となるため、初期状態のトナートリボに合わせて最適転
写電流を設定すると、耐久を進めた場合に転写バイアス
が強すぎるために再転写が発生してしまう。現像キャリ
アの耐久劣化によるトナートリボの変動は、印字画像や
モードによって異なってくるために、予測することは困
難である。これに加えて、雰囲気環境の温湿度変化がお
きると、トナートリボの変動を予測制御することはさら
に困難となる。

【００１１】このような再転写を発生させない方法とし
て、特開平８−２２７２０１号公報には、感光ドラム上
と記録材上の画像濃度を検知する手段をもち、これらか
ら再転写を検知することで、転写条件を最適化するとい
う方法が提案されている。しかしながら、この構成では
画像濃度検知手段を必要とすることから、スペースやコ
ストの問題がある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題は本発明に係る
以下のような画像形成装置によって解決される。

【００１３】１．像担持体上に形成された画像を、転写
部において、転写手段に転写バイアスを印加することで
被転写体に多重転写する画像形成装置で、少なくとも１
色の調整モード用テスト画像を被転写体上に転写した後
に、その被転写体上の画像が、同一あるいは異なる転写
部に再度達したときに、その転写部の転写手段に転写バ
イアスを印加し、そのときに転写手段にかかる転写電圧
と転写部材に流れる転写電流に基づいて、転写手段に印
加するバイアスの設定を変更するモードをもつことを特
徴とする画像形成装置。

【００１４】２．少なくとも１色の調整モード用テスト
画像を像担持体上から被転写体上に転写した後に、その
被転写体上の画像が、同一あるいは異なる転写部に達し
たときに、その転写部の転写手段に転写バイアスを印加
する際に、転写電流が所定の値となるような転写電圧を
検知し、前記の電圧に転写バイアス設定を変更すること
を特徴とする１に記載の画像形成装置。

【００１５】３．少なくとも１色の調整モード用テスト
画像を像担持体上から被転写体上に転写した後に、その
被転写体上の画像が、同一あるいは異なる転写部に達し
たときに、その転写部の転写手段に転写バイアスを印加
する際に、転写電圧を多段階に設定しながらそのときの
転写電流を検知し、これに基づいて転写電圧の設定を変
更することを特徴とする１に記載の画像形成装置。

【００１６】４．少なくとも１色の画像を像担持体上か
ら被転写体上に転写した後に、その被転写体上の画像
が、同一あるいは異なる転写部に達したときに、その転
写部の転写手段に転写バイアスを印加する際に、前記転
写手段に対向する像担持体上には、画像が形成されてい
ないことを特徴とする１から３のいずれかに記載の画像
形成装置。

【００１７】５．像担持体が感光体である事を特徴とす
る、１から４のいずれかに記載の画像形成装置。

【００１８】６．像担持体と像担持体上に画像を現像す
る現像装置をもち、像担持体上から転写されずに残った
画像を前記現像装置が回収することを特徴とする、５に
記載の画像形成装置７．被転写体が中間転写体である事
を特徴とする、１から６のいずれかに記載の画像形成装
置。

【００１９】８．被転写体が紙等の記録材を搬送する部
材である事を特徴とする、１から６のいずれかに記載の
画像形成装置。

【００２０】９．被転写体が紙等の記録材である事を特
徴とする、１から６のいずれかに記載の画像形成装置。

【００２１】

【発明の実施の形態】＜第１実施形態＞図１に、本発明
の第１の実施形態に係る画像形成装置の概略を示す。本
発明の画像形成装置は、４つの感光ドラムを持ち、中間
転写体を用いたフルカラー電子写真画像形成装置であ
る。以下、本発明の画像形成装置について詳しく説明す
る。

【００２２】本画像形成装置は、図１に示すように、潜
像担持体たる感光ドラムの周囲に、帯電手段、露光手
段、現像装置、クリーナー等を有して構成される画像形
成手段たるプロセスユニットが４個設けられ、各プロセ
スユニットにて形成された感光ドラム上の画像は、感光
ドラムに隣接して移動通過する中間転写体上に順次転写
され、中間転写体上に転写された画像は、さらに第２の
転写部において紙等の記録材へ転写される構成となって
いる。

【００２３】以下、本実施形態に係る画像形成装置につ
いての詳細を説明する。

【００２４】イエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの
各色の画像を形成する各プロセスユニットＰａ，Ｐｂ，
Ｐｃ，Ｐｄには、それぞれ感光ドラム１ａ，１ｂ，１
ｃ，１ｄが配置されており、各感光ドラムは矢印方向に
回転自在となっている。さらに、各感光ドラム１ａ，１
ｂ，１ｃ，１ｄの周囲には、帯電手段２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄ、露光手段３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、現像装置
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、そして、クリーナー６ａ，６
ｂ，６ｃ，６ｄが上記感光ドラムの回転方向に沿って順
次配設されている。

【００２５】以下、プロセスユニットについて詳細を図
２をもちいて説明するが、４つのプロセスユニットは同
一の構成となっている。ここでは、ａ，ｂ，ｃ，ｄの符
号を省略して説明する。

【００２６】本プロセスユニットは、像担持体として、
不図示の装置本体によって回動自在に支持された感光ド
ラム１を備えいている。感光ドラム１は、アルミニウム
等の導電性基体１１と、その外周に形成された光導電層
１２を基本構成とする円筒状の電子写真感光体である。
その中心には支軸１３を有し、この支軸１３を中心とし
て矢印Ｒ１方向に、不図示の駆動手段によって回転駆動
されるようになっている。

【００２７】感光ドラム１の上方には、一次帯電装置と
しての帯電ローラ２が配置されている。帯電ローラ２
は、感光ドラム１表面に接してこの表面を所定の極性、
電位に一様均一に帯電するものであり、全体としてロー
ラ状に構成されている。帯電ローラ２は、中心に配置さ
れた導電性の芯金２１と、その外周に形成された低抵抗
導電層２２と中抵抗導電層２３からなり、芯金２１の両
端部が不図示の軸受部材によって回転自在に支持される
とともに、感光ドラム１に対して平行に配置されてい
る。これら両端部の軸受部材は不図示の押圧手段によっ
て感光ドラム１向けて付勢されており、これにより、帯
電ローラ２は、感光ドラム１表面に所定の押圧力を持っ
て圧接されている。帯電ローラ２は、感光ドラム１の矢
印Ｒ１方向の回転に伴って矢印Ｒ２方向に従動回転す
る。帯電ローラ２は、電源２４によってバイアス電圧が
印加され、これにより、感光ドラム１表面を一様均一に
接触帯電するようになっている。

【００２８】感光ドラム１の回転方向についての帯電ロ
ーラ２の下流側には、露光手段３が配設されている。露
光手段３は、例えば画像情報に基づいてレーザー光をＯ
ＦＦ／ＯＮしながら走査して感光ドラム１上を露光する
もので、画像情報に応じた静電潜像を形成するものであ
る。

【００２９】露光手段３の下流側に配置された現像装置
４は、二成分現像剤を収容した現像容器４１を有し、そ
の容器４１の感光ドラム１に面した開口部内に現像スリ
ーブ４２が回転自在に設置され、現像スリーブ４２内に
は現像スリーブ４２上に現像剤を担持させるマグネット
ローラ４３が、現像スリーブ４２の回転に対して非回転
に固定配置されている。現像容器４１の現像スリーブ４
２の下方位置には、現像スリーブ４２上に担持された現
像剤を規制して薄層の現像剤層に形成する規制ブレード
４４が設置されている。さらに現像容器４１内には、区
画された現像室４５及び撹拌室４６が設けられ、その上
方には補給用のトナーを収容した補給室４７が設けられ
ている。薄層の現像剤層に形成された現像剤は、感光ド
ラム１と対向した現像領域へ搬送されると、マグネット
ローラ４３の現像領域に位置された現像主極の磁気力に
よって穂立ちし、現像剤の磁気ブラシが形成される。こ
の磁気ブラシで感光ドラム１の面上を擦ると共に、現像
スリーブ４２に、電源４８によって現像バイアス電圧を
印加することにより、磁気ブラシの穂を構成するキャリ
アに付着しているトナーが静電潜像の露光部に付着して
現像し、感光ドラム１上にトナー像が形成される。

【００３０】現像装置４の下流側の感光ドラム１の下方
には、転写ローラ５３が配設されている。転写ローラ５
３は、電源５４によってバイアス印加される芯金５３１
と、その外周面に円筒状に形成された導電層５３２によ
って構成されている。転写ローラ５３は、両端部が不図
示のスプリング等の押圧部材によって感光ドラム１に向
けて付勢されており、これにより転写ローラ５３の導電
層５３２は、所定の押圧力で中間転写ベルト５１を介し
て感光ドラム１表面に圧接され、感光ドラム１と転写ロ
ーラ５３との間には転写ニップ部が形成される。転写ニ
ップ部には、中間転写ベルト５１が挟まれており、電源
５４によってトナーの極性と逆極性のバイアス電圧が印
加され、これによって感光ドラム１上のトナー像が中間
転写ベルト５１表面に転写される。

【００３１】像転写後の感光ドラム１は、クリーナー６
によって残留トナー等の付着物が除去される。クリーナ
ー６は、クリーナーブレード６１および搬送スクリュー
６２からなり、クリーナーブレード６２は、感光ドラム
１に対して、所定の角度および圧力で不図示の加圧手段
により当接されており、感光ドラム１表面に残留したト
ナー等を回収する。回収された残留トナー等は搬送スク
リュー６２により搬送排出される。

【００３２】図１において、各感光ドラムの下方には、
中間転写ユニット５が配設されている。中間転写ユニッ
ト５は、の中間転写ベルト５１及び転写ローラ５３ａ，
５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ、および２次転写ローラ５６、
５７、さらに中間転写ベルトクリーナー５５を有してい
る。

【００３３】以上のようなプリンタにおいて、感光ドラ
ム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上に形成された各色のトナー
像は、中間転写ベルト５１を挟んで対向する転写ローラ
５３から転写バイアスを受けて、順次中間転写ベルト５
１上に転写され、ベルトの回転とともに２次転写部まで
搬送される。一方、このときまでに、給紙カセット８か
ら取り出された記録材Ｐは、ピックアップローラ８１を
経て搬送ローラ８２に供給され、さらに同図左方に搬送
され、２次転写部において、２次ローラ５６、５７に印
加される二次転写バイアスによって上述のトナー像は記
録材Ｐ上に転写される。なお、中間転写ベルト５１上の
転写残トナー等は、中間転写ベルトクリーナー５５によ
って除去、回収される。

【００３４】定着装置７は、回転自在に配設された定着
ローラ７１と、定着ローラ７１に圧接しながら回転する
加圧ローラ７２からなる。そして、定着ローラ７１の内
部には、ハロゲンランプ等のヒータ７３が配設されてお
り、ヒータ７３への電圧等を制御することにより定着ロ
ーラ７１の表面の温度調節を行っている。この状態にお
いて、記録材が搬送されてくると、定着ローラ７１と加
圧ローラ７２は一定速度で回転し、記録材Ｐが定着ロー
ラ７１と加圧ローラ７２の間を通過する際に表裏両面か
らほぼ一定の圧力、温度で加圧、加熱されることにより
記録材表面上の未定着トナー像は溶融して定着され、記
録材Ｐ上にフルカラー画像が形成される。

【００３５】なお、中間転写ベルト５１は、ＰＣ、ＰＥ
Ｔ、ＰＶＤＦのような誘電体樹脂によって構成される。
本実施形態では、体積抵抗率１０^８．５Ω・ｃｍ（ＪＩ
Ｓ−Ｋ６９１１法準拠プローブを使用、印加電圧１００
Ｖ、印加時間６０ｓｅｃ、２３℃５０％ＲＨ）、厚みｔ
＝１００μｍのＰＩ樹脂を採用したが、他の材料、体積
抵抗率、および厚みのものでも構わない。

【００３６】また、転写ローラ５３は、φ８ｍｍの芯金
と、厚さ４ｍｍの導電性ウレタンスポンジ層からなり、
抵抗値は、５００ｇ重の荷重の下で接地に対して該転写
ローラ５３を５０ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転させ、芯金
に５００Ｖの電圧を印加して測定された電流の関係から
求められ、その値は約１０^５Ω（２３℃５０％ＲＨ）で
あった。

【００３７】続いて、最適転写バイアスの設定方法につ
いて、詳細を説明する。

【００３８】まず、図１における感光ドラム１ａ上に上
記の帯電露光現像の手順によって、テスト画像を形成す
る。その後この画像を、所定の転写電圧で感光ドラム１
ａから中間転写ベルト５１の表面に転写する。次に、中
間転写ベルト５１上に転写された画像が、感光ドラム１
ｂと転写ローラ５３ｂのニップ部に達したときに、転写
ローラ５３ｂに転写バイアスを印加する。このときに、
感光ドラム１ｂ上は、帯電はされているが、露光、現像
は行われておらず、画像が形成されていないものとす
る。

【００３９】以上のような状態における、転写ローラ５
３ｂに印加する転写電圧と、その時に転写ローラ５３ｂ
から感光ドラム１ｂに流れる電流の関係、および、転写
ローラ５３ｂに印加する転写電圧と、その時に、中間転
写ベルト５１上から感光ドラム１ｂ上に再転写されるト
ナーの割合（再転写率）の関係を図６に示す。グラフに
示すように、転写電圧Ｖを上げていくと、ある電圧Ｖａ
から再転写電流Ｉが流れ始め、これとほぼ同時に再転写
が始まる。このことは、ある所定以上の転写バイアスを
印加すると、放電による電流が流れ始め、これによっ
て、再転写が始まることを示している。よって、この再
転写電流Ｉが流れ始める転写電圧Ｖａを通常画像形成前
にあらかじめ検知しておき、これを転写電圧の設定の上
限とすることで、再転写を防ぐことができる。

【００４０】しかしながら一方で、ある抵抗の中間転写
ベルトや転写ローラの組み合わせの系では、以下のよう
な現象が起きる。図７に、転写ローラ５３ｂに印加する
電圧と、そのときに、感光ドラム１ｂに形成されたＭ画
像の中間転写ベルト５１への転写効率および、中間転写
ベルト５１上のＹ画像が感光ドラム１ｂへ再転写する割
合の関係を示す。これによれば、転写電圧を上げていく
とＭの転写効率は高くなっていくが、ある電圧に達する
と転写効率はまた下がってしまう。一方で、再転写の割
合を見ると、転写効率が最大になっていない電圧から既
に再転写が始まっている。すなわち、最大の転写効率を
得ることと、再転写が全く起こさないことは、両立する
事ができない。よって、若干の再転写を犠牲にしても、
転写効率を優先したい場合は、先ほど述べた再転写電流
Ｉが流れ始める電圧Ｖａよりもやや大きめの値を転写バ
イアスと設定するか、あるいは、再転写電流Ｉがある所
定の電流値Ｉｂとなる転写電圧Ｖｂに転写バイアスを設
定しても良い。

【００４１】なお、上記の再転写電流Ｉが流れ始める転
写電圧Ｖａは、トナーの状態（雰囲気環境の温湿度、現
像材の耐久度合い）により異なるが、上記のような再転
写電流の検知を適宜行うことで、トナーがどのような状
態にあっても、さらには、感光ドラム１や転写ローラ５
の状態が変動した場合にも、常に最適な転写バイアスを
設定することが出来る。

【００４２】なお、ここで感光ドラム１ａに形成するテ
スト画像は、トナーが再転写されるときに流れる転写電
流を検知するものであるため、なるべく可能画像形成幅
最大であることが望ましい。図８のように幅の小さい画
像を形成した場合、転写部において非画像部にも電流が
流れるが、画像部と非画像部では、転写電圧Ｖと転写電
流Ｉの関係が異なるため、上述のような再転写電流の特
性を正確に求めることが難しくなる。

【００４３】また、テスト画像の長さ（通紙方向）は、
転写電流値の検知時間にかかわるもので、テスト画像を
長くするほど多く転写電流を検知することが出来るため
に精度は増すが、トナー消費が多くなるという問題があ
る。

【００４４】さらに、形成する画像の濃度については、
ＦＦベタ濃度の画像の再転写性を最適に設定する場合、
形成する画像もＦＦベタとして上述のＶ−Ｉを求めるこ
とが望ましいが、ハーフトーン画像での再転写性を合わ
せる場合や、トナー消費量を抑えたい場合などは、ハー
フトーン画像で上述のＶ−Ｉ特性を求めても良い。

【００４５】続いて、これらの手順について、詳細を説
明する。

【００４６】１．感光体ドラム１ａ上に、テスト画像を
形成する。ここでは、ドラムの回転方向とは直行する方
向に対しては、画像形成可能な最大幅である２９０ｍ
ｍ、ドラムの回転方向（通紙方向）の長さは５５ｍｍの
大きさで、ＦＦベタの画像を形成する。

【００４７】２．所定の転写バイアスを転写ローラ５３
ａに印加し、中間転写ベルト５１上に上記テスト画像を
転写する。

【００４８】３．中間転写ベルト５１の回転により、上
記画像が感光ドラム１ｂと転写ローラ５３ｂのニップ部
に達したら、転写ローラ５３ｂに対し、再転写電流が２
μＡとなるよう定電流制御しながらバイアス印加し、中
間転写ベルト５１が５０．２ｍｍ（転写ローラ１周分）
の長さ通過する間、転写電圧をモニタし、これらの平均
値をＶｂを求める。ここで得られたＶｂが、再転写を抑
えた最適な転写電圧値であり、通常の作像時に印加する
転写電圧の設定値をＶｂに変更する。

【００４９】４．なお、中間転写ベルト５１の表面に転
写されたトナーは、中間転写ベルトクリーナー５５によ
って除去される。

【００５０】上述の最適転写電圧を求めるシーケンス
は、電源投入後の前多回転時、画像形成の前回転時、環
境変動時、所定印字枚数到達時などで実施することがで
きる。

【００５１】また、本実施形態では、Ｍステーションの
最適転写電圧を設定する際に、Ｙ画像のＭステーション
での再転写から求めたが、Ｃ、Ｋステーションの最適転
写電圧を設定する際には、おなじくＹ画像の再転写から
求めても、あるいは、その他の色の画像の再転写から求
めても良い。

【００５２】以上、環境の変動や耐久によってトナーの
状態が変化した場合にも、トナーの状態の変動などに応
じて、再転写電流をモニタし、これに応じて転写バイア
スを再設定することで、再転写による色味変動や不良画
像を改善することができる。

【００５３】＜第２実施形態＞本実施形態は、本発明の
第１実施形態の画像形成装置において、プロセスカート
リッジがクリーナーレス構成を採用したものである。ク
リーナーレスのプロセスカートリッジを用いた構成は、
低コスト化、小型化に有利である。

【００５４】本実施形態の画像形成装置の全体断面は、
第１実施形態とほぼ同じであるため、詳細な説明は省略
し、ここではクリーナーレス構成のプロセスカートリッ
ジのみについて説明する。

【００５５】図３にクリーナーレス、磁気ブラシ注入帯
電方式を用いたプロセスカートリッジの構成を示す。本
図において、１は感光ドラム、２は磁気ブラシ帯電装
置、３は露光手段、４は現像装置、５は転写手段であ
る。磁気ブラシ注入帯電装置２は、磁性体である注入剤
を収容した容器２１を有し、その容器２１の感光ドラム
１に面した開口部内に注入スリーブ２２が回転自在に設
置され、注入スリーブ２２内には注入スリーブ２２上に
注入剤を担持させるマグネットローラ２３が、注入スリ
ーブ４２の回転に対して非回転に固定配置されている。
注入容器２１の注入スリーブ２２の上方位置には、注入
スリーブ２２上に担持された注入剤を規制して薄層の注
入剤層に形成する規制ブレード２４が設置されている。
薄層の注入剤層に形成された注入剤は、感光ドラム１と
対向した注入帯電領域へ搬送されると、マグネットロー
ラ２３の注入帯電領域に位置された注入主極の磁気力に
よって穂立ちし、注入剤の磁気ブラシが形成される。こ
の磁気ブラシで感光ドラム１の面上を擦ると共に、注入
スリーブ２２に、電源２５によって注入帯電バイアス電
圧を印加することにより、感光ドラム１が帯電される。
感光ドラム１が一様に帯電された後、画像信号に応じた
露光が露光手段３によってなされることにより、感光ド
ラム１上に静電潜像が形成される。その後、現像装置４
によってトナー像が現像され、感光ドラム１上のトナー
像は転写ローラ５によって中間転写ベルト５１に転写さ
れる。感光ドラム１上に残った転写残トナーは注入帯電
装置２にいったん回収された後、現像装置４に回収され
る。

【００５６】本実施形態における、転写バイアスの設定
方法は、第１実施形態とまったく同じであるためここで
の詳細な説明は省略する。

【００５７】こうして得られた転写バイアス設定で転写
を行うことで、第１実施形態での効果と同様の、再転写
低減による色味変動や不良画像の改善だけでなく、プロ
セスカートリッジがクリーナーレスであることからの、
混色の問題を最小限に抑えることが出来るため、非常に
有効である。

【００５８】＜第３実施形態＞図４に、本発明の第３の
実施形態に係る画像形成装置の概略を示す。本発明の画
像形成装置は、４つの現像装置、１つの感光ドラムを持
ち、中間転写体を用いたフルカラー電子写真画像形成装
置である。以下、本発明の画像形成装置について詳しく
説明する。

【００５９】本発明の画像形成装置は、図４に示すよう
に、感光ドラム４の周辺には、前露光６と、コロナ１次
帯電器８と、各色信号に応じてレーザー光を照射するレ
ーザースキャナー１０、第１ミラー１２、第２ミラー１
４、及び第１のスクリーンユニット１６によって構成さ
れる露光部１８、マゼンタ色、シアン色、イエロー色、
黒色のトナーを収容した現像装置１９が配置されてい
る。

【００６０】上記トナーは、上記現像装置１９内の図示
しない現像器にそれぞれ収納されており、該現像器は、
現像シリンダーと非磁性体のブレードで構成されてい
る。現像剤はトナーとキャリアで構成され、一定比率で
混合される。トナーとキャリアは、摩擦帯電により、ト
ナーはマイナスに、キャリアはプラスに帯電される。こ
の現像剤は、固定マグネットの磁界により、シリンダー
表面にブラシ状に穂立ちされ、かつブレードにより均一
な現像剤層に形成されている。現像シリンダーには現像
バイアスがＡＣバイアスに加え、マイナスののＤＣバイ
アスが同時に印加されているため、現像バイアスのマイ
ナス成分はプラス成分より多くなっている。トナーは、
ドラム表面電位と現像バイアスのマイナス成分により感
光ドラムの明部に引きつけられ、静電潜像を可視像にす
る。

【００６１】この場合、マゼンタ像用の潜像が形成され
た場合、現像装置が移動し、マゼンタ現像器が現像位置
にきてマゼンタ色の現像のみが行われる。そして感光ド
ラム４上に形成されたマゼンタのトナー像は、感光ドラ
ム４の対向電極である１次転写ローラ２２にプラス電圧
を印加することにより、中間転写ベルト２４上に静電転
写される。この転写に際しては、図示しない給紙箱上の
給紙ローラは作動しない。またこの時、２次転写ローラ
２６は解除されており、上記マゼンタトナー像は記録材
２８へは転写されず、また、中間転写ベルトクリーナー
５５も脱されており、クリーニングされること無く、中
間転写ベルト２４上に保持されたまま、同ベルトの移動
に伴って再び転写部２９へと搬送される。上記中間転写
ベルト２４は、モータ３０で駆動される固定ローラ３２
によって回転される。該モータ３０は、制御回路３４で
制御される。なお、符号３６はテンションローラを表
す。

【００６２】このようにして、マゼンタトナー像が中間
転写ベルト２４上に転写された後、感光ドラム４上の残
留トナーはドラムクリーナ３８にて完全にクリーニング
される。また次の色の潜像形成の前に、前露光ランプ６
からの光を感光ドラム４の表面に照射し、感光ドラム４
の表面上の残留電荷を消去する。

【００６３】上記した前露光、１次帯電、レーザー露
光、現像、１次転写、ドラムクリーナの一連のプロセス
は、シアントナー、イエロートナー、黒トナーについて
も同様に繰り返され、中間転写ベルト２４上には、上記
のマゼンタトナー像の他に、シアントナー像、イエロー
トナー像及び黒トナー像との４色像が重ねて形成され
る。

【００６４】上記４色像が中間転写ベルト２４上に形成
されると、図示しない給紙ローラが作動し、記録材２８
が上レジストローラ４０及び下レジストローラ４２を経
て、上記４色像の移動と同期して２次転写ローラ２６へ
送られる。そして、記録材２８が２次転写ローラ２６に
接近すると、該２次転写ローラ２６が付勢され、上下の
２次転写ローラ２６間で中間転写ベルト２４及び記録材
２８を共に挾着する。

【００６５】このとき２次転写ローラ２６にはプラス電
圧が印加され、中間転写ベルト２４とトナー像間の結合
力よりも記録材２８とトナー像間の結合力が強くなり、
トナー像は記録材２８に付着する。この後、記録材２８
は定着ローラ４４に移動する。該定着ローラ４４には図
示しないヒータランプが内蔵されており、熱と圧力によ
って、記録材２８が定着ローラ４４を通過すると同時
に、４色トナー像が定着される。

【００６６】なお、中間転写ベルト２４は、ＰＣ、ＰＥ
Ｔ、ＰＶＤＦのような誘電体樹脂によって構成される。
本実施形態では、体積抵抗率１０^９Ω・ｃｍ（ＪＩＳ−
Ｋ６９１１法準拠プローブを使用、印加電圧１００Ｖ、
印加時間６０ｓｅｃ、２３℃５０％ＲＨ）、厚みｔ＝１
２５μｍのＰＶＤＦ樹脂を採用したが、他の材料、体積
抵抗率、および厚みのものでも構わない。

【００６７】また、転写ローラ２２は、φ８ｍｍの芯金
と、厚さ４ｍｍのＮＢＲスポンジ層からなり、抵抗値
は、５００ｇ重の荷重の下で接地に対して該転写ローラ
２２を５０ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転させ、芯金に５０
０Ｖの電圧を印加して測定された電流の関係から求めら
れ、その値は約１０^６．５Ω（２３℃５０％ＲＨ）であ
った。

【００６８】つづいて、感光ドラム４から中間転写ベル
ト２４への１次転写の転写バイアスを設定する方法につ
いて説明する。

【００６９】本実施形態において再転写とは、１色目の
マゼンタ像を感光ドラム４から中間転写体２４に転写し
た後、次に感光ドラム４に現像されたシアン像を中間転
写ベルト２４に転写する際に、中間転写ベルト２４から
感光ドラム４に移るマゼンタトナーのことである。した
がって、最適転写電圧の設定は、上述の実施形態で２番
目以降のプロセスユニットと転写ローラに対して行われ
ていた制御を、本実施形態では、１色目のマゼンタトナ
ーを中間転写体に転写した後、そのマゼンタ像が再び転
写部２９に達するときに行われる。

【００７０】以下、これらの手順について、詳細を説明
する。

【００７１】１．感光体ドラム４上に、マゼンタのテス
ト画像を形成する。ここでは、ドラムの回転方向とは直
行する方向に対しては、画像形成可能な最大幅である２
９０ｍｍ、ドラムの回転方向（通紙方向）の長さは１１
０ｍｍの大きさで、ＦＦベタの画像を形成する。

【００７２】２．所定の転写バイアスを転写ローラ２２
に印加し、中間転写ベルト２４上に上記テスト画像を転
写する。

【００７３】３．中間転写ベルト２４の回転により、上
記テスト画像がふたたび感光ドラム４と転写ローラ２２
のニップ部に達したら、転写ローラ２２に対し、再転写
電流が２μＡとなるよう定電流制御しながらバイアス印
加し、中間転写ベルト２４が５０．２ｍｍ（転写ローラ
１周分）の長さ通過する間、転写電圧をモニタし、これ
らの平均値をＶｂを求める。ここで得られたＶｂが、再
転写を抑えた最適な転写電圧値であり、通常の作像時に
印加する転写電圧の設定値をＶｂに変更する。

【００７４】４．なお、中間転写ベルト２４の表面に転
写されたトナーは、中間転写ベルトクリーナー５５によ
って除去される。

【００７５】以上、環境の変動や耐久によってトナーの
状態が変化した場合にも、トナーの状態の変動などに応
じて、再転写電流をモニタし、これに応じて転写バイア
スを再設定することで、再転写による色味変動や不良画
像を改善することができる。

【００７６】＜第４実施形態＞図５に、本発明の第１の
実施形態に係る画像形成装置の像担持体近傍の概略を示
す。

【００７７】本画像形成装置は、図５に示すように、潜
像担持体たる感光ドラムの周囲に、帯電手段、露光手
段、現像装置、クリーナー等を有して構成される画像形
成手段たるプロセスユニットが４個設けられ、各プロセ
スユニットにて形成された感光ドラム上の画像が、感光
ドラムに隣接して移動通過する搬送手段上の紙等の記録
材へ、順次多重転写され、フルカラー画像を形成される
構成となっている。

【００７８】以下、本実施形態に係る画像形成装置につ
いての詳細を説明する。

【００７９】イエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの
各色の画像を形成する各プロセスユニットＰａ，Ｐｂ，
Ｐｃ，Ｐｄには、それぞれ感光ドラム１ａ，１ｂ，１
ｃ，１ｄが配置されており、各感光ドラムは矢印方向に
回転自在となっている。さらに、各感光ドラム１ａ，１
ｂ，１ｃ，１ｄの周囲には、帯電手段２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄ、露光手段３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、現像装置
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、そして、クリーナー６ａ，６
ｂ，６ｃ，６ｄが上記感光ドラムの回転方向に沿って順
次配設されている。

【００８０】プロセスユニットの構成は、実施形態１の
構成に準ずるため、ここでの詳細な説明は省略する。

【００８１】以上のような画像形成装置において、図５
に示す記録材供給手段たる給紙カセット８から供給され
た記録材Ｐは、ピックアップローラ８１を経て搬送ロー
ラ８２に供給され、吸着手段５２によって転写ベルト５
１上に静電吸着されて各プロセスユニット下部へ搬送さ
れる。感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上に形成され
た各色のトナー像は、記録材Ｐと転写ベルト５１を挟ん
で対向する転写ローラ５３から転写バイアスを受けて、
順次転写される。この転写工程が終了すると、上記記録
材Ｐは分離帯電器５４によって転写ベルト５１から分離
されて定着装置７へ搬送される。なお、転写ベルト５１
上のトナー等は、転写ベルトクリーナー５５によって除
去、回収される。

【００８２】定着装置７は、回転自在に配設された定着
ローラ７１と、定着ローラ７１に圧接しながら回転する
加圧ローラ７２からなる。そして、定着ローラ７１の内
部には、ハロゲンランプ等のヒータ７３が配設されてお
り、ヒータ７３へ供給される電圧等を制御することによ
り定着ローラ７１の表面の温度調節を行っている。この
状態において、記録材が搬送されてくると、定着ローラ
７１と加圧ローラ７２は一定速度で回転し、記録材Ｐが
定着ローラ７１と加圧ローラ７２の間を通過する際に表
裏両面からほぼ一定の圧力、温度で加圧、加熱されるこ
とにより記録材表面上の未定着トナー像は溶融して定着
され、記録材Ｐ上にフルカラー画像が形成される。

【００８３】なお、転写ベルト５１は、ＰＣ、ＰＥＴ、
ＰＶＤＦのような誘電体樹脂によって構成される。本実
施形態では、体積抵抗率１０^１４Ω・ｃｍ（ＪＩＳ−Ｋ
６９１１法準拠プローブを使用、印加電圧１０００Ｖ、
印加時間６０ｓｅｃ、２３℃５０％ＲＨ）、厚みｔ＝８
０μｍの、カーボンが分散されたＰＩ樹脂を採用した
が、他の材料、体積抵抗率、および厚みのものでも構わ
ない。また、転写ローラ５３は、φ８ｍｍの芯金と、厚
さ４ｍｍの導電性ウレタンスポンジ層からなり、抵抗値
は、５００ｇ重の荷重の下で接地に対して該転写ローラ
５３を５０ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転させ、芯金に５０
０Ｖの電圧を印加して測定された電流の関係から求めら
れ、その値は約１０^６．５Ω（２３℃５０％ＲＨ）であ
った。

【００８４】つづいて、１次転写の転写バイアスを設定
する方法について説明する。

【００８５】本実施形態においても、実施形態１と同様
に感光ドラム１ａ上に画像を形成し、これを転写ベルト
５１上に直接転写して、この転写ベルト５１上の画像が
感光ドラム１ｂに再転写する時のＶ−Ｉ特性から転写電
圧を設定する。ただし、本実施形態では、転写ローラ５
３ｂに印加する電圧を他段階に振り、このときの電流値
を検知して、再転写時のＶ−Ｉ特性を求め、その後、所
定の再転写電流値となる転写電圧を算出することで、最
適転写電圧を得る。

【００８６】以下、これらの手順について、詳細を説明
する。

【００８７】１．感光体ドラム１ａ上に、テスト画像を
形成する。ここでは、ドラムの回転方向とは直行する方
向に対しては、画像形成可能な最大幅である２９０ｍ
ｍ、ドラムの回転方向（通紙方向）の長さは１１０ｍｍ
の大きさで、ＦＦベタの画像を形成する。

【００８８】２．所定の転写バイアスを転写ローラ５３
ａに印加し、転写ベルト５１上に上記テスト画像を転写
する。

【００８９】３．転写ベルト５１の回転により、上記テ
スト画像が感光ドラム１ｂと転写ローラ５３ｂのニップ
部に達したら、転写ローラ５３ｂを、まずＶ１に定電圧
制御しながら、転写ローラ１周分あたる５０．２ｍｍを
転写し、この時の転写電流をモニタし、これらの平均値
をＩ_１とする。続いて、転写電圧Ｖ_２（＞Ｖ_１）で同じ
く定電圧制御しながら、Ｉ_２を求める。これらから、図
９のように、Ｖ_１Ｉ_１とＶ_２Ｉ_２からのＶ−Ｉの関係を
得て、再転写電流値が所定の再転写電流Ｉｂとなる転写
電圧Ｖｂを得る。

【００９０】４．上述で得られたＶｂは、転写ベルト５
１から感光ドラム１ｂへ直接トナーが再転写される際の
転写電圧であるため、実際に印字する際には、転写時に
記録材にかかる分担電圧Ｖｐも加算して印加する必要が
ある。よって、設定転写電圧はＶｂ＋Ｖｐによって得ら
れる。ここで、Ｖｐは転写材の種類や吸湿具合（雰囲気
環境の温湿度）によって異なるため、Ｖｐの設定に際し
ては、使用する用紙の設定や環境センサー等からの環境
水分量の検知結果に応じてＶｐを変化させるか、別途の
転写材抵抗検知手段等を持ち、転写材の抵抗に応じた適
当なＶｐを設定するなどの必要がある。このようにして
得られたＶｂ＋Ｖｐが、再転写を抑えた最適な転写電圧
値であり、通常の作像時に印加する転写電圧の設定値を
Ｖｂ＋Ｖｐに変更する。

【００９１】５．なお、転写ベルト５１の表面に転写さ
れたトナーは、転写ベルトクリーナー５５によって除去
される。

【００９２】本実施形態では、転写ベルト５１から感光
ドラム１ｂへ直接トナーを再転写しながらそのときの最
適転写電圧を設定したが、記録材に実際に転写しながら
設定下場合には、記録材の影響も含めた設定をすること
が出来る。

【００９３】以上、環境の変動や耐久によってトナーの
状態が変化した場合にも、トナーの状態の変動などに応
じて、再転写部でのＶ−Ｉ特性を検知し、これに応じて
転写バイアスを再設定することで、再転写による色味変
動や不良画像を改善することができる。

【００９４】

【発明の効果】以上、本発明によれば、環境の変動や耐
久によってトナーの状態が変化した場合にも、トナーの
再転写を最小限に抑えるような転写バイアス設定できる
ため、再転写による色味変動や不良画像を改善すること
ができ、また、クリーナーレスカートリッジを用いた系
においては、異なる色のトナーの混色を抑えることが出
来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の画像形成装置の略構成
図である。

【図２】本発明の第１実施形態の画像形成装置のプロセ
スユニットの略構成図である。

【図３】本発明の第２実施形態の画像形成装置のプロセ
スユニットの略構成図である。

【図４】本発明の第３実施形態の画像形成装置の略構成
図である。

【図５】本発明の第４実施形態の画像形成装置の略構成
図である。

【図６】本発明の第１実施形態の転写電圧Ｖに対する、
再転写電流Ｉと再転写率の関係を示す線図である。

【図７】本発明の第１実施形態の転写電圧Ｖに対する、
転写効率、再転写率の関係を示す線図である。

【図８】本発明の第１実施形態の転写部を示す模式図で
ある。

【図９】本発明の第４実施形態の転写電圧Ｖと転写電流
Ｉの関係を示す線図である。

【図１０】従来の画像形成装置の略構成である。

【符号の説明】

１感光ドラム２帯電器３露光手段４現像装置５転写手段６クリーナー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０７Ｇ０３Ｇ 15/16 15/16 15/08 ５０７ＢＦターム(参考） 2H027 DA01 EA03 EB04 EC06 EC20 EF09 FA30 2H030 AD07 AD16 BB42 BB44 BB54 2H077 AD00 2H200 FA18 JA02 JA29 JA30 JB07 JC04 PA02 PA19 PB02 PB05 PB12 PB38

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体上に形成された画像を、転写部
において、転写手段に転写バイアスを印加することで被
転写体に多重転写する画像形成装置で、少なくとも１色の調整モード用テスト画像を被転写体上
に転写した後に、その被転写体上の画像が、同一あるい
は異なる転写部に再度達したときに、その転写部の転写
手段に転写バイアスを印加し、そのときに転写手段にか
かる転写電圧と転写部材に流れる転写電流に基づいて、
転写手段に印加するバイアスの設定を変更するモードを
もつことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】少なくとも１色の調整モード用テスト画
像を像担持体上から被転写体上に転写した後に、その被
転写体上の画像が、同一あるいは異なる転写部に達した
ときに、その転写部の転写手段に転写バイアスを印加す
る際に、転写電流が所定の値となるような転写電圧を検知し、前
記の電圧に転写バイアス設定を変更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】少なくとも１色の調整モード用テスト画
像を像担持体上から被転写体上に転写した後に、その被
転写体上の画像が、同一あるいは異なる転写部に達した
ときに、その転写部の転写手段に転写バイアスを印加す
る際に、転写電圧を多段階に設定しながらそのときの転写電流を
検知し、これに基づいて転写電圧の設定を変更すること
を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】少なくとも１色の画像を像担持体上から
被転写体上に転写した後に、その被転写体上の画像が、
同一あるいは異なる転写部に達したときに、その転写部
の転写手段に転写バイアスを印加する際に、前記転写手段に対向する像担持体上には、画像が形成さ
れていないことを特徴とする請求項１から３のいずれか
に記載の画像形成装置。
【請求項５】像担持体が感光体である事を特徴とす
る、請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】像担持体と像担持体上に画像を現像する
現像装置をもち、像担持体上から転写されずに残った画
像を前記現像装置が回収することを特徴とする、請求項
５に記載の画像形成装置。
【請求項７】被転写体が中間転写体である事を特徴と
する、請求項１から６のいずれかに記載の画像形成装
置。
【請求項８】被転写体が紙等の記録材を搬送する部材
である事を特徴とする、請求項１から６のいずれかに記
載の画像形成装置。
【請求項９】被転写体が紙等の記録材である事を特徴
とする、請求項１から６のいずれかに記載の画像形成装
置。