JP2008261965A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、感光体クリーニング動作に伴う中抜けの発生を抑制できる画像形成装置の提供を目的とする。
【解決手段】感光体１３と、感光体１３の表面１３Ａを帯電させる帯電ローラ３６と、感光体１３の表面１３Ａにトナー画像を形成する現像ユニット１２と、感光体１３の表面１３Ａに形成されたトナー画像が転写される中間転写ベルト１４とを備える画像形成装置でにおいて、非作像時または作像時において、感光体１３と中間転写ベルト１４との間に相対周速差を持たせて感光体と中間転写ベルト１４とを回転させつつ接触させる感光体クリーニング動作を行うとともに、前記感光体クリーニング動作時において、前記中間転写ベルト１４の転写面１４Ａに沿った方向の電気抵抗が大きなときは、前記方向の電気抵抗が小さなときよりも感光体１３と中間転写ベルト１４との間の相対周速差を高く設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

電子写真式の画像形成装置においては、帯電器を放電させて感光体の表面を帯電させ、次いで感光体表面を光で像様に露光して静電潜像を形成する。そして、このようにして感光体表面に形成された潜像に現像器でトナーを付着させてトナー画像とし、得られたトナー画像を中間転写体に転写し、更に記録用紙やＯＨＰフィルムなどの記録媒体に転写するか、または前記トナー画像を記録媒体に直接転写する。

しかしながら、感光体から中間転写体または記録媒体にトナー画像が転写される条件によっては、トナー画像が完全には転写せずに白く抜ける所謂中抜けが生じることがあった。

トナー画像に中抜けが生じるのを防止し、中間転写体または記録媒体に高い転写効率でトナー画像が転写されるようにする手段としては、たとえば、像担持体（感光体）上に形成されたトナー画像を転写材料（記録媒体）上に直接転写する形態の画像形成装置において、像担持体の回転速度と転写材料の搬送速度との間に速度差を与えることによって文字やラインの細り、トナーの飛び散り、および中抜けの発生を防止することが検討された（特許文献１、２）。

また、前記形態の画像形成装置において、たとえばプロセススピードが低いときに像担持体と転写材料との速度差を大きくするというように、特定の画像形成条件のときに像担持体と転写材料との速度差を変化させることが提案された（特許文献３）。

更に、感光体と中間転写ベルトと前記感光体上のトナー画像を前記中間転写ベルトに転写する一次転写手段とを備える画像形成装置において、中間転写ベルトに電荷を付与する電荷付与手段と、前記電荷付与手段で電荷を付与することにより中間転写ベルトに流れる電流を検出する電流検知手段とを設け、前期電流検知手段によって検出した電流値に応じて前記一次転写手段に印加する一次転写バイアスを制御することが提案された（特許文献４）。

加えて前記の形態の画像形成装置において、感光体表面の移動速度と中間転写ベルト表面の移動速度、およびこれらの移動速度の比率を変更する手段を導入することが検討された（特許文献５）。

更に加えて、前記の形態の画像形成装置において、トナー画像の転写位置における感光体の移動速度に対する中間転写ベルトの移動速度の比率を１．００２〜１．０２０に設定することが提案された（特許文献６）。

特開平６−１７５４７４号公報 特開平１１−２４９４５９号公報 特開２００５−２６６７４９号公報 特開平１１−２７２０９３号公報 特開２００４−１１７７２２号公報 特開２０００−１８２８９９号公報

ここで、前記画像形成装置では、前述のように感光体の表面を放電によって帯電させているから、放電によって窒素酸化物などの放電生成物が発生し、感光体の表面に付着、堆積する。感光体の表面に付着、堆積した放電生成物が高湿度環境下で吸湿すると、感光体表面の電気抵抗が低下して電荷保持力が低下するので、感光体表面の電荷が面方向に沿ってリークして静電潜像が崩れる。静電潜像が崩れた箇所には、現像器でトナーを付着させてもトナー像が形成されない所謂像流れが生じる。

そこで、トナー画像を形成する作像時またはトナー画像を形成しない非作像時に、感光体と中間転写体との間に相対周速差を持たせて感光体と中間転写体とを回転させ、感光体クリーニング動作を行うことが一般的に行われている。

しかしながら、大きな相対周速差で感光体と中間転写体とを回転させて感光体クリーニング動作をおこなうと中抜けが生じやすくなるという問題がある。また、中抜けの発生状況は中間転写体の電気抵抗によって変化し、電気抵抗が低いときに悪化する。

本発明は、上記問題を解決すべく、成されたものであり、感光体と中間転写体との間に相対速度差を付与して放電生成物を除去する感光体クリーニング動作に伴う中抜けの発生を抑制できる画像形成装置の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、感光体と、前記感光体の表面を帯電させる帯電器と、前記感光体の表面に形成された潜像をトナーによって現像してトナー画像を形成する現像器と、前記感光体の表面に形成されたトナー画像が転写される中間転写体とを備える画像形成装置において、非作像時または作像時において、感光体と中間転写体との間に相対周速差を持たせて感光体と中間転写体とを回転させつつ接触させる感光体クリーニング動作を行うとともに、前記感光体クリーニング動作時において、前記中間転写体のトナー画像が転写される面である転写面に沿った方向の表面電気抵抗が高いときは、前記方向の表面電気抵抗が低いときよりも前記感光体と中間転写体との間の相対周速差を大きく設定することを特徴とする。

前記画像形成装置において、中間転写体の転写面に沿った方向の電気抵抗、即ち面方向の電気抵抗が大きなときは、感光体上の画像部と非画像部との電位差に対しての電流差が小さく、中間転写体に付与した画像部の電荷が中間転写体の転写面に沿って非画像部へ逃げることがないから、トナー画像が転写されたときにトナー画像の周囲へ電荷が流れて転写面へのトナーの吸着力が弱くなることがない。反対に、中間転写体の面方向の電気抵抗が小さいときは、非画像部へ電流が流れ易く、中間転写体に付与した画像部の電荷が中間転写体の転写面に沿って非画像部へ逃げ易くなるから、転写面へのトナーの吸着力は低下する。

ここで、中抜けは、感光体と中間転写体との間に相対周速差があることにより、中間転写体の転写面上のトナーと感光体との間に凝集力が生じ、一旦中間転写体の転写面に転写されたトナー画像が再び感光体に擦り取られることによって生じる白色の抜けである。したがって転写面へのトナーの吸着力が高ければ、感光体と中間転写体との間の相対周速差が大きくても中抜けは生じ難いが、転写面へのトナーの吸着力が弱ければ中抜けが生じ易くなる。

前記画像形成装置においては、作像時または非作像時に感光体と中間転写体との間に相対速度差を付与し、感光体の表面を中間転写体で摺擦するとともに、感光体クリーニングにより感光体表面に生成した放電生成物を除去しているが、感光体クリーニング動作において感光体と中間転写体との間の相対周速差が小さすぎると、感光体表面の放電生成物が充分に除去されず、像流れの原因になる。

そこで、中間転写体の面方向の電気抵抗が大きなときは、前記感光体クリーニング動作の際の感光体と中間転写体との相対周速差も大きく設定し、感光体表面の放電生成物が効果的に除去されるようにする。一方、前記電気抵抗が小さなときは前記相対周速差も小さく設定することにより、中間転写体の面方向の電気抵抗が小さい場合の中抜けの発生を抑える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、トナー画像形成速度が変更可能であるとともに、トナー画像形成速度が大きいときは画像形成速度が小さいときよりも、前記感光体クリーニング動作時の前記感光体と中間転写体との間の相対周速差を大きく設定することを特徴とする。

トナー画像形成速度が小さいときは、大きいときに比較して中抜けが生じ易い。そこで、前記画像形成装置では、前記感光体クリーニング動作時の前記感光体と中間転写体との間の相対周速差をトナー画像形成速度が大きいときは大きく、画像形成速度が小さいときは小さく設定することにより、トナー画像形成速度が小さいときの中抜きの発生を抑えている。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記中間転写体が中間転写ベルトであり、前記中間転写ベルトを感光体に押圧する一次転写ローラを備え、前記一次転写ローラと感光体との間に印加されたバイアス電圧に基づいて前記中間転写ベルトの転写面方向の電気抵抗を求めることを特徴とする。

前記画像形成装置においては、中間転写体として中間転写ベルトを備え、前記中間転写ベルトは一次転写ローラによって感光体表面に押圧されている。そして、一次転写ローラと感光体との間にバイアス電圧を印加することにより、感光体上のトナーを中間転写ベルトの転写面に移行させてトナー画像を転写する。

ここで、一次転写ローラと感光体との間を流れる電流値が一定になるようにバイアス電圧を制御すると、前記バイアス電圧と中間転写ベルトの転写面方向の電気抵抗とは正比例の関係にある。そこで、電気抵抗の異なる数種類の中間転写ベルトについて電気抵抗とバイアス電圧との関係を求めて検量線を作成しておけば、前記バイアス電圧の値と前記検量線とから実際に使用されている中間転写ベルトの電気抵抗を求めることができる。

中間転写ベルトの電気抵抗が求められたら、求められた電気抵抗に基づいて感光体と中間転写ベルトとの間の相対周速差を設定すればよい。

以上説明したように、請求項１の発明によれば、中抜けの発生を抑制しつつ、感光体表面に生成した放電生成物も効果的に除去でき、言い換えれば感光体クリーニング動作に伴う中抜けの発生を抑制できる画像形成装置が提供される。

請求項２の発明によれば、トナー画像形成速度が小さい場合においても中抜けの発生し難い画像形成装置が提供される。

請求項３の発明によれば、中間転写体として中間転写ベルトを用いているから、フルカラーの画像形成装置を構成するときは、感光体を中心とした画像形成ユニットをイエロー、マゼンタ、シアン、黒の４色に対応して少なくとも４組、中間転写ベルトに沿ってタンデム状に配設することにより、コンパクトに構成できる。また、一次転写ローラと感光体との間のバイアス電圧を利用して中間転写ベルトの抵抗を求めているから、中間転写ベルトの抵抗を求めるために特に新たな構成要素を追加する必要がない。

１．実施形態１
［構成］
本発明に係る画像形成装置の一例であるプリンタ１０を図１に示す。プリンタ１０は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色の現像ユニット１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ、１２Ｋと感光体１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋが中間転写ベルト１４に面して並列して配置され、中間転写ベルト１４が１周する間に４色のトナー像を重ね合せる、いわゆるタンデム式のフルカラープリンタである。中間転写ベルト１４は、本発明の画像形成装置が備える中間転写体に相当する。

プリンタ１０は、図１に示すように底部に給紙トレイ１６を備える。この給紙トレイ１６にセットされた用紙Ｐの搬送方向の先端部には給紙ローラ１８が当接しており、この給紙ローラ１８と図示しない用紙捌き手段によって、用紙Ｐが１枚ずつ給紙トレイ１６から搬送方向下流側へ給紙される。そして、給紙ローラ１８の搬送方向下流側には、２組の搬送ローラ２０が配置されており、用紙Ｐは、この搬送ローラ２０からの搬送力で上方の転写部２２へ搬送される。

転写部２２には、中間転写ベルト１４が巻き掛けられたベルト搬送ローラ２４Ａと、このベルト搬送ローラ２４Ａに圧接された二次転写ローラ２６が配設されている。ベルト搬送ローラ２４Ａと二次転写ローラ２６とのニップ部には、中間転写ベルト１４が挟み込まれており、用紙Ｐはこのニップ部を通過する際に中間転写ベルト１４からトナー像を転写される。

そして、転写部２２の上方且つ搬送方向下流側には定着ユニット２８が配設されている。この定着ユニット２８には、高温になるヒートローラ２８Ａと、このヒートローラ２８Ａに圧接されたバックアップローラ２８Ｂが配設されており、用紙Ｐが、ヒートローラ２８Ａとバックアップローラ２８Ｂとのニップ部を通過する際に、トナーが溶融、凝固して用紙Ｐに定着する。そして、用紙Ｐは、定着ユニット２８の搬送方向下流側に配置された排紙ローラ２９によって排紙部３１に排紙される。

プリンタ１０の内部には、湿度センサー９００と温度センサー９０２とが設けられている。

更に、プリンタ１０の内部にはＣＰＵや不揮発性メモリ等を含む制御部９５０を備えている。そして、この制御部９５０は、湿度センサー９００及び温度センサー９０２の測定結果などの各種情報が送られると共に、当該プリンタ１０の各種制御全般をつかさどる。

次に、転写部２２において用紙Ｐに転写すべき画像を形成する画像形成部３０について説明する。なお、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色を区別する際には、符号の後にＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋを付加して説明するが、各色を区別する必要がない場合は、符号の後のＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋは省略することがある。

画像形成部３０は、感光体１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋと、感光体１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの表面に形成された潜像をトナーで現像して単色のトナー画像を形成する現像ユニット１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ，１２Ｋと、感光体１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの表面に形成された単色のトナー画像が重ね合わされて転写され、フルカラー画像とされる中間転写ベルト１４とを備える。

中間転写ベルト１４は、ポリイミド樹脂などの材質から形成されたエンドレスベルト状の部材であり、ダイナミック硬度が２０〜４５であり、感光体１３が当接する側の面である表面の粗さである表面粗さＲｚが１．５μｍ以下であることが好ましい。中間転写ベルト１４は、上述したベルト搬送ローラ２４Ａと、ベルト搬送ローラ２４Ａの下方に配設されたベルト搬送ローラ２４Ｂと、ベルト搬送ローラ２４Ｂの斜め上方、且つ用紙搬送路の反対側に配設されたベルト搬送ローラ２４Ｃに巻き掛けられている。

中間転写ベルト１４のベルト搬送ローラ２４Ｂとベルト搬送ローラ２４Ｃとの間の、斜め下方を向いた面が、感光体１３Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋからトナー像を転写される転写面１４Ａとなっている。この転写面１４Ａに面して、現像ユニット１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ、１２Ｋと、感光体１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋが並列して配置されており、感光体１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋが転写面１４Ａに当接している。中間転写ベルト１４の内側には一次転写ローラ３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｙ、３２Ｋが配設されている。一次転写ローラ３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｙ、３２Ｋには何れも＋の電圧が印加されている。中間転写ベルト１４は、一次転写ローラ３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｙ、３２Ｋによって感光体１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋにニップされている。中間転写ベルト１４を感光体１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋにニップする荷重は５ｇｆ／ｃｍ以上が好ましく、中間転写ベルト１４が感光体１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋに接触する幅であるニップ幅は０．５ｍｍ以上が好ましく、特に１．５ｍｍ以上が好ましい。

感光体１３は、光導電性材料から形成された表面１３Ａを備え、図２において矢印ａで示すように反時計回り方向に回転する。感光体１３の周囲には、帯電ローラ３６、露光ヘッド４０、現像ユニット１２、中間転写ベルト１４、クリーニングブレード３４、除電ブラシ４８が図２における反時計回り方向に沿って配設されている。これらのうち、帯電ローラ３６、クリーニングブレード３４、帯電ローラ３６、および現像ユニット１２における後述する現像ローラ３８は感光体１３の表面に当接している。帯電ローラ３６は、本発明の画像形成装置における帯電器に相当する。

現像ユニット１２は、図２において矢印ｂに示すように、感光体１３の表面に当接しつつ、反時計回り方向に回転する現像ローラ３８と、現像ローラ３８に現像剤を供給するオーガ４３Ａ、４３Ｂと、オーガ４３Ａ、４３Ｂおよび現像ローラ３８を収容する筐体４１と、筐体４１内におけるオーガ４３Ａ、４３Ｂの間に設けられ、オーガ４３Ａ、４３Ｂで掻き上げられた現像剤を現像ローラ３８に向かって誘導する誘導ベーン３９とを備える。

現像ユニット１２に供給される現像剤は、マイナスに帯電するＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの何れか１色のトナーと、反対にプラスに帯電する酸化セリウムを主成分とする研磨剤と、磁性粒子からなる磁性キャリアと、潤滑剤とを含有する。

現像ローラ３８の内部には磁石が埋め込まれ、この磁石によって表面には円周方向に沿ってＮ極とＳ極とが隣接するように磁極が形成されている。これによって現像剤中の磁性キャリアが現像ローラ３８の表面に吸引されてブラシ状に穂立ちし、磁性ブラシが形成される。現像ローラ３８がプラスに帯電したときは、磁性ブラシを介して表面にトナーが吸引される。

また、矢印ａおよびｂで示すように、感光体１３と現像ローラ３８とは何れも反時計回り方向に回転しているから、現像ローラ３８の周面における感光体１３に相対する部分は、感光体１３の表面１３Ａに対して逆方向に相対移動する。なお、現像ローラ３８と感光体１３との間のニップ圧は、現像ローラ３８の表面に形成された磁性ブラシが現像ローラ３８と感光体１３との間を容易に通過できるが、磁性ブラシ上のトナー粒子が感光体１３の表面１３Ａに確実に転移されるように設定されている。

帯電ローラ３６には、交流電圧と直流電圧とを重畳した電圧を印加可能な重畳電源４２が接続されている。帯電ローラ３６はこの電圧により、感光体１３の表面１３Ａを均一に帯電することができる。

クリーニングブレード３４は、除電ブラシ４８に対して感光体１３の回転方向上流側に位置している。

除電ブラシ４８は、感光体１３と平行な回転軸まわりに回転可能とされ、感光体１３との接触部分において互いに逆方向に相対移動するように回転するとともに、周囲に多数のブラシが植毛されているとともに、接地されている。これにより、感光体１３の表面の電荷が除去される。

クリーニングブレード３４は、先端が感光体１３の表面１３Ａに２〜５ｇｆ／ｍｍの線圧で押圧されている。クリーニングブレード３４で掻き取られたトナーを回収する残留トナー回収ボックス４４が感光体１３の回転方向に沿ってクリーニングブレード３４の下流側に隣接して設けられている。

［作用］
つぎに、作像時におけるプリンタ１０の作用について説明する。
感光体１３が図中反時計回りに回転すると、まず、感光体１３の表面１３Ａが、帯電ローラ３６によって均一に所定の極性の所定電位（例えば、−７００ｖ）に帯電する。更に、感光体１３が回転すると、感光体１３の表面１３Ａが、ＬＥＤアレイヘッド４０によって露光され、露光された部分の電位が低下し（（例えば、−２００ｖ）、静電潜像が形成される。

ここで、現像ローラ３８の内部の磁石によって表面１３Ａに生じる磁界によって外周面に現像剤中の磁性キャリアが穂立ちする。同時に、現像ローラ３８の周面に、筐体４１内部の部分ではプラス、感光体１３に相対する部分ではマイナスの電位が印加されると、筐体４１の内部では、現像剤中のトナーが現像ローラ３８の表面の磁性ブラシに付着し、筐体４１の外部において感光体１３に向かって持ち出される。

感光体１３の表面１３Ａにおいては、前記露光された部分の電位は現像ローラ３８の電位よりもプラスであるから、マイナスに帯電したトナーは、現像ローラ３８表面の磁性ブラシから感光体１３上の静電潜像に移行する。これによって静電潜像が可視化、即ち現像され、感光体１３上にトナー像が形成される。

ここで、前述のように一次転写ローラ３２には＋の電圧が印加されているから、一次転写ローラ３２と中間転写ベルト１４と感光体１３との間には、図３の（Ａ）において矢印ｃに示すように一次転写ローラ３２から感光体１３に向かう方向の電界が生じている。そして、感光体１３上のトナーは−に帯電しているから、同図の（Ａ）において矢印ｄで示すように中間転写ベルト１４に電気的に引き寄せられ、これによってトナー像が転写される。

感光体１３から中間転写ベルト１４へトナー像が転写される際に、トナーの一部は中間転写ベルト１４に転写されずに感光体１３に残留したり、中間転写ベルト１４に上流側で転写されたトナーが下流側の感光体１３に付着したりするが、これらの残留トナーは、クリーニングブレード３４によって感光体１３の表面から掻き取られて除去される。感光体１３の表面から掻き取られた残留トナーは残留トナー回収ボックスに集められる。

感光体１３は、表面の残留トナーが除去されたあと、除電ブラシ４８によって除電される。

ところで、帯電ローラ３６で感光体１３を帯電する際、放電生成物（放電時に発生するオゾンや窒素酸化物などの活性物質、及びそれ等の反応生成物）が発生する。特に、本実施形態のように、交流電圧と直流電圧とを重畳した電圧を印加するＡＣ＋ＤＣ接触帯電方式では、放電生成物が多く発生する。

感光体１３に付着した放電生成物は、感光体１３の回転に伴い、クリーニングブレード３４と除電ブラシ４８との摩擦で除去される。しかし、除去されなかった放電生成物が感光体１３の表面１３Ａに徐々に付着していく。そして、高湿度下において、感光体１３の表面１３Ａに付着した放電生成物が、空気中の水分と反応して硝酸となり、感光体１３の表面抵抗を低下させる。この表面抵抗の低下により静電潜像が乱れることで、形成されるトナー像にも乱れが生じ、白抜け等の画像不良が発生する。これを像流れという。

そこで、実施形態１に係るプリンタ１０においては、画像形成部３０においてトナー画像を作成している作像時、またはトナー画像を作成していない非作像時に、中間転写ベルト１４と感光体１３とを相対周速差を持たせて接触、回転させる感光体クリーニング動作を行うことにより、感光体１３に生じた放電生成物を除去している。ここで、中間転写ベルト１４の周速をＶｉとし、感光体１３の周速をＶｐとすると、相対周速差｜Ｖｉ−Ｖｐ｜／Ｖｐは、０．５％〜１０％程度が好ましい。相対周速差の絶対値｜Ｖｉ−Ｖｐ｜／Ｖｐが０．５％未満のときは放電生成物除去効果が充分に得られないことがあり、１０％を超えると、中間転写ベルト１４と感光体１３との双方に過剰な負担が加わることがある。

感光体クリーニング動作時には中間転写ベルト１４と感光体１３とを相対周速差を持たせて接触、回転させているから、中間転写ベルト１４と感光体１３との周速差により、一旦中間転写ベルト１４に移行したトナーと感光体１３の表面１３Ａとの間に、図４において矢印ｅで示すように摺擦力が生じる。なお、図４は、Ｖｉ＞Ｖｐである例を示す。前記トナーと感光体１３の表面１３Ａとの間の摺擦力により、前記トナーと表面１３Ａとの間およびトナー間の凝集力が生じ、転写することができにくくなる。その結果、転写する電界が弱いときは、前記トナーは表面１３Ａに再付着しようとする。前記相対速度差の絶対値が大きくなればなるほど前記凝集力も増大する。

ここで、一次転写ローラ３２は、感光体１３の中間転写ベルト１４に接する位置に対して中間転写ベルト１４の回転方向下流側に配置され、一次転写入り口側での電界発生によるトナー飛び散りによる画像劣化を防ぐようにしている。この構成では、一次転写ローラ３２に印加された電圧により、一次転写ローラ３２から感光体１３の中間転写ベルト１４に接する位置までの中間転写ベルト１４の抵抗を介して転写する電界が形成される。ここで、感光体上の画像部と非画像部とでは前記表面電位の違いで現像されており、一次転写領域に達したときも画像部、非画像部間の電位差が残存した状態にある。中間転写ベルト１４の転写面１４Ａに沿った電気抵抗が小さいと、１次転写ローラ３２による帯電で生じた正電荷は転写面１４Ａに沿って逃げるから、図３において（Ｂ）において矢印ｃ’で示すように、中間転写ベルト１４から感光体１３に向かう電界ｃも弱くなる。したがって、トナーの中間転写ベルト１４側への電界による付着力も弱まる。そして、トナーの中間転写ベルト１４側への電界による力がトナーと感光体１３の表面１３Ａとの間の付着力を下回ると、前記トナーは中間転写ベルト１４から転写されず、感光体１３の表面１３Ａに残留する。これによってトナー画像の一部が白く抜ける中抜けが生じる。

そこで、プリンタ１０においては、図５の（Ａ）に示すように、１次転写ローラ３２に印加する電圧を、１次転写ローラ３２から感光体１３に向かって流れる電流ｉが一定になるように制御し、このときの印加電圧から中間転写ベルト１４の転写面１４Ａに沿った電気抵抗率即ち表面抵抗率（ｌｏｇΩ／□）を求めている。図５の（Ｂ）に示すように、電流ｉが一定のときは、中間転写ベルト１４の表面抵抗率と１次転写ローラ３２への印加電圧との間には直線関係がある。特に、一次転写ローラ３２を中間転写ベルト１４の抵抗よりも低いもので構成したときは、表面抵抗は、中間転写ベルト１４の表面抵抗に依存することになる。

そこで、前記直線関係に基づいて１次転写ローラ３２への印加電圧が高いときは中間転写ベルト１４の表面抵抗率も大きく、前記印加電圧が小さいときは前記表面抵抗率も小さいものと推定する。したがって、１次転写ローラ３２への印加電圧が小さいときは中間転写ベルト１４と感光体１３との相対周速差を小さく設定して中間転写ベルト１４上のトナーと感光体１３との間に過剰な凝集力が作用しないようにし、中抜けの発生を防止している。一方、１次転写ローラへの印加電圧が大きなときは前記表面抵抗率も大きく、したがって１次転写ローラ３２による帯電で生じた正電荷は転写面１４Ａに沿って逃げることがないから、中間転写ベルト１４と感光体１３との間には強い電界ｃが生じる。これにより、トナーの中間転写ベルト１４への付着力も強くなるから、中間転写ベルト１４と感光体１３との相対周速差を増大させて感光体１３の表面１３Ａに生じた放電生成物が効果的に除去されるようにする。

１．実施例１
実施形態１のプリンタ１０を用い、中間転写ベルト１４の転写面１４Ａに沿った電気抵抗と、感光体１３と中間転写ベルト１４との相対周速差と、中抜けの発生のし易さとについて評価した。

中間転写ベルト１４としては、ポリイミド樹脂中に酸化処理カーボンブラックを配合したものから形成されたエンドレス状ベルトを用いた。中間転写ベルト１４の表面抵抗率（ｌｏｇΩ／□）は、ポリイミド樹脂に配合する酸化処理カーボンブラックの配合量を変えることによって１０．１、１０．５ １０．７の３点に設定した。ベルト張力は３９．２Ｎ（４ｋｇｆ）、一次転写ローラ３２による感光体１３のニップ圧は１２．７Ｎ／ｍ（１３ｇ／ｃｍ）に設定した。

感光体１３の周速は、１６５ｍｍ／ｓｅｃと５２ｎｎ／ｓｅｃの２段階に設定した。

また、感光体１３と中間転写ベルト１４との間の相対周速差は、０．３％と１．０％との２段階に設定した。

中抜けの発生状況の評価については、感光体１３Ｍおよび現像ユニット１２Ｍにおいて２ドット縦ラインおよび漢字の「子」の字の画像を形成して中間転写ベルト１４に転写し、ついて記録用紙Ｐに転写、定着し、得られたマゼンタ画像をＨ／ＣグレードＧ０、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５に対応する見本と目視で比較して何れのＨ／Ｃグレードに相当するかを判定することによって行った。ここで、Ｈ／Ｃグレードは、画像の中抜け（Hollow Character）を評価するグレードであり、中抜けは、画像が点状に白く抜けることをいう。Ｈ／ＣグレードＧ０は全く生じていない状態を、Ｇ１は中抜けが生じてはいるが肉眼では認識できない程度である状態を、Ｇ２は中抜けが生じてはいるが実用上は差し支えないレベルである状態を示す。そして、Ｈ／ＣグレードＧ３は肉眼で明確に認識できる程度に中抜けが生じた状態を、Ｇ４は画像の中央部全体に中抜けが生じた状態を、Ｇ５は、画像全体に亘って中抜けが生じたい状態を示す。Ｈ／ＣグレードＧ２以下が実用上許容できるレベルである。

結果を図６〜図９に示す。マゼンタの２ドット縦ラインを形成した場合について、感光体１３と中間転写ベルト１４との間の相対周速差が０．３％のときの結果を図６に、前記相対速度差が１．０％のときの結果を図７に示す。また、マゼンタの「子」の字を形成した場合について、０．３％のときの結果を図８に、前記相対速度差が１．０％のときの結果を図９に示す。

図６〜図９に示す結果から、感光体１３の周速が５２ｍｍ／ｓｅｃおよび１６５ｍｍ／ｓｅｃの何れの場合、および相対周速差が０．３％および１％の何れの場合においても、中間転写ベルト１４の表面抵抗率が高い程、中抜けが生じ難いことが解る。

２．実施例２
実施例１において、中間転写ベルト１４の表面抵抗率（ｌｏｇΩ／□）を１０．１、１０．３、１０．５、１０．７、１１．０、１１．３の６点設定し、高温高湿（温度２８℃、湿度８５％）および室温環境（温度２５℃、湿度５０％）の場合について、マゼンタで２ドット縦ラインを形成したとき、および漢字の「子」の字を形成したときの中抜け発生状況を評価した。２ドット縦ラインおよび「子」の字を高温高湿条件下では記録用紙２０枚に印刷し、室温条件下では記録用紙１０枚に印刷し、それぞれの記録用紙の画像をＨ／ＣグレードＧ０、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５に対応する見本と目視で比較して何れのＨ／Ｃグレードに相当するかを判定した。なお、感光体１３の周速は１６５ｍｍ／ｓｅｃとし、感光体１３と中間転写ベルト１４との間の相対周速差は１．０％に設定した。マゼンタで２ドット縦ラインを形成したときの結果を図１０に、マゼンタで漢字の「子」の字を形成したときの結果を図１１に示す。

図１０および図１１の結果からも、中間転写ベルト１４の表面抵抗率が高い程、中抜けが生じ難いことが判る。但し、中抜けがＨ／ＣグレードＧ２以下と実用上許容できるレベルに抑えるには、図１０から判るように、中間転写ベルト１４の表面抵抗率（ｌｏｇΩ／□）は、画像が２ドット縦ラインのときは１０．５よりも高い必要があり、画像が「子」の字のときは１０．３より高い必要がある。したがって、感光体１３と中間転写ベルト１４との間の相対周速差が１％のときは、中間転写ベルト１４の表面抵抗率（ｌｏｇΩ／□）は１０．５よりも高くなるようにする必要があることがわかる。

３．実施例３、比較例１
実施形態１のプリンタ１０を用い、中間転写ベルト１４の表面抵抗に応じて感光体１３と中間転写ベルト１４との相対周速差を制御した場合（実施例３）としない場合（比較例１）とについて中抜けの発生のし易さとについて評価した。

中間転写ベルト１４としては、ポリイミド樹脂中に酸化処理カーボンブラックを配合したものから形成されたエンドレス状ベルトを用いた。中間転写ベルト１４の表面抵抗率（ｌｏｇΩ／□）は、ポリイミド樹脂に配合する酸化処理カーボンブラックの配合量を変えることによって１０．１、１０．３、１０．５ １０．７、１１の５点に設定した。ベルト張力および一次転写ローラ３２による感光体１３のニップ圧は実施例１と同様に設定した。感光体１３の周速は、１６５ｍｍ／ｓｅｃに設定した。

実施例３においては、中間転写ベルト１４の表面抵抗率（ｌｏｇΩ／□）が１０．７および１１のときは、感光体１３と中間転写ベルト１４との間の相対周速差を２％に設定し、中間転写ベルト１４の表面抵抗率が１０．１、１０．３、および１０．５のときは、感光体１３と中間転写ベルト１４との間の相対周速差を夫々０．２％、１％、および２％に設定し、中間転写ベルト１４の表面抵抗率（ｌｏｇΩ／□）が１０．５以下のときは、中間転写ベルト１４の表面抵抗率が低くなるに従って前記相対周速差も小さくなるように設定した。これに対して比較例１では、中間転写ベルト１４の表面抵抗率の高低に依らず、前記相対周速差を２％と一定にした。実施例３の結果を図１２に、比較例１３の結果を図１３に示す。

図１２から判るように、中間転写ベルト１４の表面抵抗に応じて感光体１３と中間転写ベルト１４との相対周速差を制御した実施例３では、中間転写ベルト１４の表面抵抗率が１１および１０．７のとき、Ｈ／ＣグレードＧ１と中抜けが殆ど無い良好な画質が得られた。同様に、中間転写ベルト１４の表面抵抗率が１０．５、１０．３、および１０のときもＨ／ＣグレードＧ１．５と中抜けが極めて少ない良好な画質が得られた。

これに対して、中間転写ベルト１４の表面抵抗の工程にかかわらず感光体１３と中間転写ベルト１４との相対周速差を一定に保持した比較例１では、図１３に示すように、中間転写ベルト１４の表面抵抗率が１０．３、１０．５、１０．７、および１１のときは、Ｈ／ＣグレードＧ２以下と良好乃至実用上差し支えない程度の画質が得られたが、中間転写ベルト１４の表面抵抗率が１０．１のときは、Ｈ／ＣグレードＧ３と、得られた画像には肉眼で明確に認識できる程に中抜けが生じていた。

図１２および図１３の結果から、中間転写ベルト１４の表面抵抗に応じて感光体１３と中間転写ベルト１４との相対周速差を制御した場合には、中間転写ベルト１４の表面抵抗が低い場合にも中抜けが生じ難いが、前期制御を行わない場合には、中間転写ベルト１４の表面抵抗が低い場合には中抜けが生じ易いことが判る。

４．実施例４
感光体１３の周速を５２ｍｍ／ｓｅｃに設定し、中間転写ベルト１４の表面抵抗率（ｌｏｇΩ／□）が１０．７、および１１のときは、感光体１３と中間転写ベルト１４との間の相対周速差を１％に設定し、中間転写ベルト１４の表面抵抗率（ｌｏｇΩ／□）が１０．１、１０．３、および１０．５のときは感光体１３と中間転写ベルト１４との間の相対周速差を夫々０．２％、０．２％、および１％に設定し、中間転写ベルト１４の表面抵抗率（ｌｏｇΩ／□）が１０．１および１０．３と低いときは、前記表面低効率が１０．５、１０．７、１１と高いときに比較して感光体１３と中間転写ベルト１４との間の相対周速差が小さくなるようにした。これらの点を除いて実施例３と同様に実施し、得られる画像の画質を評価した。結果を図１４に△―△の点線乃至破線で示す。なお、実施例３の結果も図１４に□―□の実線で重ねて示した。

図１４から明らかなように、実施例４においては、中間転写ベルト１４の表面抵抗率（ｌｏｇΩ／□）が１０．３〜１１のときは、Ｈ／ＣグレードＧ２以下と良好乃至実用上差し支えない程度の画質が得られた。また、中間転写ベルト１４の表面抵抗率（ｌｏｇΩ／□）が１０．１のときも、Ｈ／ＣグレードＧ２．５と実用上妥協できる程度の画質が得られた。

５．比較例２
感光体１２の周速を５２ｍｍ／ｓｅｃに設定した以外は比較例１と同様に実施し、得られた画像の画質を評価した。結果を図１５において△―△の点線乃至破線で示す。なお、比較例１の結果も図１５に□―□の実線で重ねて示した。

図１５に示すように、比較例２においては、中間転写ベルト１４の表面抵抗率（ｌｏｇΩ／□）が１０．２以上のときは、Ｈ／ＣグレードＧ２．５以下と良好乃至実用上妥協できる程度の画質が得られた。しかし、中間転写ベルト１４の表面抵抗率（ｌｏｇΩ／□）が１０．１のときは、Ｈ／ＣグレードＧ３．５と、得られた画像の画質は劣悪であった。

６．参考例１
実施例３において、感光体１２の周速を５２ｍｍ／ｓｅｃと１６５ｍｍ／ｓｅｃの２段階に、中間転写ベルト１４の表面抵抗率（ｌｏｇΩ／□）を１０．１と１０．５の２段階に設定し、感光体１３と中間転写ベルト１４との間の相対周速差０．３％および１％の条件で画像を形成し、画質を評価した。結果を図１６に示す。

図１６から判るように、中間転写ベルト１４の表面抵抗率（ｌｏｇΩ／□）が１０．５のときは、感光体１３と中間転写ベルト１４との間の相対周速差が０．３％のときは、感光体１２の周速即ちプロセススピードに依らず、得られた画像の画質は、Ｈ／ＣグレードがＧ１〜Ｇ０と極めて良好〜良好であった。しかし、感光体１３と中間転写ベルト１４との間の相対周速差が１％のときは、プロセススピードが１６５ｍｍ／ｓｅｃのときは、画像の画質はＨ／ＣグレードがＧ１と良好であったが、プロセススピードが５２ｍｍ／ｓｅｃのときは、画像の画質はＨ／ＣグレードがＧ３と不良であった。

これに対して、中間転写ベルト１４の表面抵抗率（ｌｏｇΩ／□）が１０．１のときは、感光体１３と中間転写ベルト１４との間の相対周速差が０．３％のときも１％のときも、得られた画像の画質は、プロセススピードに依らず、Ｈ／ＣグレードがＧ２．５〜Ｇ３と、実用上妥協できる程度乃至中抜けが明瞭に認められる程度と、あまり良好ではなかった。

これらの結果から、表面抵抗率（ｌｏｇΩ／□）が１０．５と中間転写ベルト１４の表面抵抗が高いときは、感光体１３と中間転写ベルト１４との間の相対周速差が０．３％のときも１％のときも良好な画像が得られるが、表面抵抗率（ｌｏｇΩ／□）が１０．１と中間転写ベルト１４の表面抵抗が低いときは、感光体１３と中間転写ベルト１４との間の相対周速差が０．３％のときも１％のときも良好な画像が得られないことがわかる。

図１は、実施形態１に係るプリンタの全体的な構成を示す概略図である。 図２は、実施形態１に係るプリンタの備える画像形成部の構成を示す概略図である。 図３は、実施形態１に係るプリンタの備える画像形成部において、一次転写ローラに印加したプラス電荷によって感光体から中間転写ベルトにトナーが移行するところを示す説明図である。 図４は、実施形態１に係るプリンタにおいて、トナー画像に中抜けが生じる原理を示す説明図である。 図５は、実施形態１に係るプリンタにおいて、一次転写ローラに印加する印加電圧から中間転写ベルトの表面抵抗率を求める手順、一次転写ローラへの印加電圧と中間転写ベルトの表面抵抗率との関係を示すグラフである。 図６は、実施例１において、感光体と中間転写ベルトとの間の相対周速差が０．３％のときの中間転写ベルトの表面抵抗率と、得られるマゼンタの２ドット縦ライン画像の画質との関係を示すグラフである。 図７は、実施例１において、感光体と中間転写ベルトとの間の相対周速差が１％のときの中間転写ベルトの表面抵抗率と、得られるマゼンタの２ドット縦ラインの画質との関係を示すグラフである。 図８は、実施例１において、感光体と中間転写ベルトとの間の相対周速差が０．３％のときの中間転写ベルトの表面抵抗率と、得られるマゼンタの「子」の字画像の画質との関係を示すグラフである。 図９は、実施例１において、感光体と中間転写ベルトとの間の相対周速差が１％のときの中間転写ベルトの表面抵抗率と、得られるマゼンタの「子」の字画像の画質との関係を示すグラフである。 図１０は、実施例２において、中間転写ベルトの表面抵抗率を変化させたときのマゼンタの２ドット縦ライン画像の画質の変化を示すグラフである。 図１１は、実施例２において、中間転写ベルトの表面抵抗率を変化させたときのマゼンタの「子」の字画像の画質の変化を示すグラフである。 図１２は、実施例３の結果を示すグラフである。 図１３は、比較例１の結果を示すグラフである。 図１４は、実施例４の結果を示すグラフである。 図１５は、比較例２の結果を示すグラフである。 図１６は、参考例１の結果を示すグラフである。

符号の説明

１０ フルカラープリンタ（画像形成装置）
１３ 感光体（像担持体）
１３Ａ 表面（像担持体表面）
３４ 上流側固定型ブラシ（当接部材）
３６ 帯電ローラ（帯電手段）
４０ ＬＥＤアレイヘッド（露光手段）
４１ 現像ローラ（現像手段）

Claims (3)

1. 感光体と、前記感光体の表面を帯電させる帯電器と、前記感光体の表面に形成された潜像をトナーによって現像してトナー画像を形成する現像器と、前記感光体の表面に形成されたトナー画像が転写される中間転写体とを備え、
   非作像時または作像時において、感光体と中間転写体との間に相対周速差を持たせて感光体と中間転写体とを回転させつつ接触させる感光体クリーニング動作を行うとともに、
   前記感光体クリーニング動作時において、前記中間転写体のトナー画像が転写される面である転写面に沿った方向の表面電気抵抗が高いときは、前記方向の表面電気抵抗が低いときよりも前記感光体と中間転写体との間の相対周速差を大きく設定することを特徴とする画像形成装置。
2. トナー画像形成速度が変更可能であるとともに、トナー画像形成速度が大きなときはトナー画像形成速度が小さなときよりも、前記感光体クリーニング動作時の前記感光体と中間転写体との間の相対周速差を大きく設定する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記中間転写体は中間転写ベルトであり、前記中間転写ベルトを感光体に押圧する一次転写ローラを備え、前記一次転写ローラと感光体との間に印加されたバイアス電圧に基づいて前記中間転写ベルトの転写面方向の表面電気抵抗を求める請求項１または２に記載の画像形成装置。

Images