JP2009186504A - ２次転写装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高湿時などの調湿状態や動作環境に係わらず、常に安定な２次転写性を確保し、きれいな画像を得る２次転写装置及びその２次転写装置を備えた画像形成装置を提供することである。
【解決手段】本発明の２次転写装置は、駆動用ローラ８−１に対向する２次転写ローラ１１ｅと、駆動用ローラ８−１と２次転写ローラ１１ｅとの間に２次転写電圧を印加する２次転写電圧電源８２と、２次転写電圧により流れる２次転写電流Ｉｒを一定に制御するための制御手段８１とを備えることにより、２次転写電流Ｉｒを一定に制御できるので、記録媒体の調湿状態や動作環境に係わらず、常に安定な２次転写性を確保することができ、きれいな印字画質を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関するものである。特に、中間転写ベルトを備え、かつ多色画像形成を可能としたカラー画像形成装置用の２次転写装置に関するものである。

近年、オフィス文書のカラー化に伴い、カラー複写機、カラープリンター等、カラー画像形成を可能とした電子写真方式のカラー画像形成装置が開発されている。カラー画像形成装置は、例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の画像形成ユニットでそれぞれトナー画像を形成し、各トナー画像を記録媒体（記録シートともいう）に重ね合わせて転写することによって、記録媒体上に未定着トナー画像を形成する。未定着トナー画像が形成されている記録媒体は、溶融・混合・圧接によるトナー画像を記録媒体に定着する定着装置に搬送されることによって、記録媒体上に堅牢な画像が形成される。

しかしながら、カラー画像形成装置においては、多種類の記録媒体上にトナー画像を転写する構造をとるために、使用環境条件などによっては、記録媒体に２次転写を行う２次転写領域において、２次転写装置の転写性が低下することによって、転写不良が発生することがある。特に、周囲環境が高湿時に、２次転写装置の転写性が大きく低下するため、転写不良の現象が起こりやすい傾向にある。具体的に言えば、高湿時などにおいて、２次転写時の転写電流が経由する個々の部材、特に記録媒体や転写ベルトから、転写電流が漏れてしまうために、実質的な２次転写電流が減少し、２次転写性が大きくダウン（２次転写効率が低下）するため、転写不良の現象が生じてしまう。

上記のように、この転写不良の現象は、実際の転写に寄与する転写電流が湿度などにより大きく変動することによるものである。この転写不良の現象を無くすため、例えば、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、転写電圧Ｖｔｒａｎｓｆｅｒ（Ｖｔ）ではなく、トータル転写電流Ｉｔを一定に制御する方法が検討されている。

図１３（ａ）（ｂ）は、従来方式の２次転写装置における電気的な構成の一例を示す図である。

図１３（ａ）（ｂ）に示した２次転写装置において、中間転写ベルト１１７の駆動用ローラ１１８−１は、２次転写ローラ１１１ｅと対向している。駆動用ローラ１１８−１と２次転写ローラ１１１ｅとの間に、中間転写ベルト１１７、記録媒体Ｐ、２次転写ベルト（無端ベルト）１１１ａがあって、中間転写ベルト１１７上にあるトナー画像が、記録媒体Ｐに重ね合わせて転写される。図１３（ａ）、図１３（ｂ）は、それぞれ正バイアス定電流方式、逆バイアス定電流方式の場合を示す図である。

図に示すように、２次転写装置は、トータル転写電流Ｉｔを一定に保つための制御部１８１を備えている。しかしながら、トータル転写電流Ｉｔを一定に保ったとしても、記録媒体Ｐや中間転写ベルト１１７や２次転写ベルト１１１ａの抵抗等の変化により漏れ電流Ｉｌｅａｋ（Ｉｌ）が大きく変化し、２次転写の実質的な電流Ｉｔｒａｎｓｆｅｒ（Ｉｔｒ）は、減少変動するため、安定な転写性が得られることが困難である。

また、特許文献１は、図１４に示すように、２次転写ベルト１１１ａによる漏れ電流Ｉｌｅａｋ（Ｉｌ）を転写電流Ｉｔｒａｎｓｆｅｒ（Ｉｔｒ）に反映する方式が開示されている。

つまり、２次転写ベルト１１１ａ上に生じた漏れ電流Ｉｌを補正するように、２次転写ローラ１１１ｅに流れるトータル転写電流Ｉｔ（Ｉｔｒ＋Ｉｌ）が制御される。そのため、２次転写ベルト１１１ａ上に生じた漏れ電流Ｉｌによる２次転写電流への影響を除くことができる。
特開平３−２３１２７４号公報（１９９１年１０月１５日公開）

しかしながら、特許文献１においては、２次転写ベルト１１１ａ上に生じた漏れ電流Ｉｌが考慮されているが、当該漏れ電流Ｉｌは全ての漏れ電流ではなく、例えば、記録媒体Ｐや中間転写ベルト１１７からの漏れ電流も存在している。つまり、特許文献１において測定している漏れ電流Ｉｌは、一部の漏れ電流のみである。従って、２次転写ローラに供給している転写電流Ｉｔｒと対向する駆動用ローラ１１８−１に流れる電流Ｉｔｒ´とは同一ではないため、正確な転写電流制御ができない。よって、２次転写装置における転写電流制御の精度がよくないために、転写不良などの問題を解決できていないのが現状である。

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、高湿時などの動作環境に係わらず、常に安定な２次転写性を確保し、転写不良が抑制でき、きれいな画像を得る２次転写装置及びその２次転写装置を備えた画像形成装置を提供することである。

本発明に係る２次転写装置は、上記課題を解決するために、駆動用ローラに張架された中間転写ベルト上に転写されたトナー画像を記録媒体に転写するための２次転写装置であって、前記駆動用ローラに対向する２次転写ローラと、前記駆動用ローラと前記２次転写ローラとの間に２次転写電圧を印加する２次転写電圧電源と、前記２次転写電圧により前記２次転写ローラと前記駆動用ローラとの間に流れる２次転写電流を一定に制御するための制御手段とを備えることを特徴としている。

上記の構成によれば、２次転写装置は、前記２次転写ローラと前記駆動用ローラとの間に流れる２次転写電流を一定に制御できるので、記録媒体（転写紙）の調湿状態や動作環境に係わらず、常に安定な２次転写性を確保することができるため、転写不良が抑制でき、きれいな画像を得る。

また、上記の構成は、２次転写ローラと駆動用ローラとの間に流れる２次転写電流の方向によらず、２次転写電流を一定に制御できる。ここで、２次転写ローラと駆動用ローラとの間に流れる２次転写電流の方向とは、２次転写ローラから駆動用ローラへ流れる正方向と、駆動用ローラから２次転写ローラへ流れる逆方向とのいずれかである。これにより、本発明に係る２次転写装置は、２次転写電流が正方向および逆方向のいずれの画像形成装置にも適用することができる。その結果、画像形成装置内部のスペースや部品コストなどを考慮した装置設計のマージンを広げることができる。

また、本発明に係る２次転写装置は、さらに２次転写ベルトと、前記２次転写ベルトを回転駆動するための２次転写ベルト用ローラとを備えることが好ましい。

上記の構成によれば、前記記録媒体を前記２次転写ベルトに沿って確実に搬送することができるため、転写時における前記記録媒体の波うちや剥離ジャムなどを抑えることができる。

また、本発明に係る２次転写装置において、前記２次転写ベルト用ローラは、２次転写ベルトを張架する駆動ローラと、駆動ローラに従動する従動ローラと、張架の弛みを防止するテンションローラとを含み、これら全てのローラがアースされていることが好ましい。

上記の構成によれば、２次転写ベルト用ローラ自体が、全てアースされていることにより、漏れ電流による２次転写電流への影響を小さく抑えるため、２次転写電流をより制御しやすくなると共に、全体の消費電力を抑えることもできる。

また、本発明に係る２次転写装置において、前記２次転写ローラと前記駆動用ローラとの間に流れる２次転写電流を測定する測定手段を備え、前記制御手段は、前記測定手段により測定された２次転写電流と所定値とを比較し、その差に応じて、前記２次転写電圧電源の電圧値を補正することで、前記２次転写電流が一定になるように制御することが好ましい。

上記の構成によれば、２次転写装置は、前記２次転写ローラと前記駆動用ローラとの間に流れる２次転写電流と所定値とを比較し、その差に応じて、前記２次転写電圧電源の電圧値を補正することにより、記録媒体（転写紙）の調湿状態や動作環境に係わらず、常に安定な２次転写性を確保することができるため、転写不良が抑制でき、きれいな画像を得る。

また、本発明の画像形成装置は、駆動用ローラに張架された中間転写ベルトと、前記２次転写装置とを備えることを特徴している。

上記の構成によれば、前記２次転写装置が、２次転写ローラと２次転写ローラに対向する前記駆動用ローラとの間に流れる２次転写電流を一定に制御できるため、常に一定の２次転写性を確保でき、きれいな印字画質を得ることができる。

また、本発明の画像形成装置は、張架された前記中間転写ベルトのたるみを防止するテンションローラを備え、上記テンションローラがアースされていることが好ましい。

上記の構成によれば、上記テンションローラがアースされていることにより、漏れ電流による２次転写電流への影響を少なく抑えることができるため、２次転写電流をより制御しやすくなると共に、全体の消費電力を少なくできる。

また、本発明の画像形成装置は、前記中間転写ベルトの抵抗率が、１０^１１Ωｃｍ以上であることが好ましい。

上記の構成によれば、前記中間転写ベルトの抵抗率が、１０^１１Ωｃｍ以上であることにより、漏れ電流を小さく抑制することができるので、さらに漏れ電流による２次転写電流への影響を少なく抑えることができるため、２次転写電流をより制御しやすくなると共に、全体の消費電力を少なくできる。

また、本発明の画像形成装置は、表示部を備え、前記２次転写電圧電源から供給される電流が所定範囲を超える場合に、前記２次転写電圧電源から供給される電流が所定範囲を超えることを示す通知を前記表示部に表示することが好ましい。

上記の構成によれば、本発明の画像形成装置は、表示部を備え、前記２次転写電圧電源から供給される電流が所定範囲を超える場合に、前記２次転写電圧電源から供給される電流が所定範囲を超えることを示す通知を前記表示部に表示することにより、２次転写性を維持できないような突発的な状態においては、転写不良の状態をユーザーに知らせることができる。すなわち、通常は、２次転写電流を制御するレベルで動作しているが、例えば、特に調湿されてしまった記録媒体などの場合には、所定範囲を超えてしまうため、装置自体を停止し、ユーザーにその状況を伝えることにより、ユーザーフレンドリーな画像形成装置を維持することができる。

本発明の２次転写装置は、前記駆動用ローラに対向する２次転写ローラと、前記駆動用ローラと前記２次転写ローラとの間に２次転写電圧を印加する２次転写電圧電源と、前記２次転写電圧により前記２次転写ローラと前記駆動用ローラとの間に流れる２次転写電流を一定に制御するための制御手段とを備えることを特徴としている。

前記２次転写電圧により前記２次転写ローラと前記駆動用ローラとの間に流れる２次転写電流を一定に制御できるので、記録媒体の調湿状態や動作環境に係わらず、常に安定な２次転写性を確保することができ、きれいな印字画質を得ることができる。

本発明の一実施形態について図１ないし図１２に基づいて説明すると以下の通りである。

（画像形成装置の概略構成）
まず、本発明に係る２次転写装置１１を備える画像形成装置５０の機構的な構成の概要を説明する。

図２は、本発明に係る画像形成装置５０の概略構成を示す断面図である。画像形成装置５０は、図２に示すように、露光ユニット１、現像器２、感光体ドラム３、帯電器５、クリーナユニット４、中間転写ベルトユニット８、定着ユニット１２、用紙搬送路Ｓ、給紙トレイ１０および排紙トレイ１５、図示しない表示部（操作パネル）等より構成された電子写真方式の画像形成装置である。また、画像形成装置５０は、外部から伝達された画像データに応じて所定の記録媒体（記録シート）に対して多色および単色の画像を形成するものである。

なお、本画像形成装置５０において扱われる画像データは、ブラック（ＫあるいはＢＫ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）を用いたカラー画像に応じたものである。従って、現像器２（２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ）、感光体ドラム３（３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄ）、帯電器５（５ａ・５ｂ・５ｃ・５ｄ）、クリーナユニット４（４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄ）は、各色に応じてそれぞれ４個ずつ設けられている。それぞれ、符号末尾の英文字は、ａがブラックに、ｂがシアンに、ｃがマゼンタに、ｄがイエローに対応する。各色に対応した４種類の潜像が各感光体ドラム３の周面に形成される。すなわち、各色に対応した４つの画像ステーション（画像形成ユニット）が構成されている。

以下、４つの画像ステーションを代表して、一つの画像ステーションについて、その構成を説明する。他の画像ステーションも同様の構成を有しているので、その説明を省略する。また、符号末尾の英文字は、説明の便宜のため省略されている。

感光体ドラム３は、所定の電位に帯電できる表面を有する。帯電器５は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段である。帯電手段としては、図２に示すような接触型のローラ型のほかに、ブラシ型の帯電器やチャージャー型の帯電器が用いられてもよい。

露光ユニット１は、帯電した感光体ドラム３の表面を選択的に露光する露光手段である。露光手段としては、図２に示すレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）のほかに、ＥＬやＬＥＤなどの発光素子をアレイ状に並べた書込みヘッドを用いてもよい。レーザスキャニングユニットは、レーザ照射部およびポリゴンミラーを有する。そして、レーザスキャニングユニットは、レーザ照射部からのレーザビームＬを回転するポリゴンミラーに反射させて偏向し、感光体ドラム３の表面を走査させる。レーザビームＬは、原稿を読み取って生成され、あるいは外部のコンピュータで生成された画像データに応じて変調されたものである。

画像データで変調されたレーザビームＬで帯電した感光体ドラム３が走査、露光されることにより、感光体ドラム３の表面には、画像データに応じた電位の像（静電潜像）が形成される。

現像器２は、それぞれの感光体ドラム３上に形成された静電潜像を、それぞれＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙのいずれかの色のトナーにより現像（顕像化）するものである。

クリーナユニット４は、後述するように、感光体ドラム３上に現像されたトナーを中間転写ベルト７に転写された後、感光体ドラム３上の表面に残留したトナーを、除去・回収するものである。

中間転写ベルトユニット８は、感光体ドラム３の上方に配置されている。また、中間転写ベルトユニット８は、中間転写ベルト７、中間転写ベルト７の駆動用ローラ８−１、張架された中間転写ベルト７のたるみを防止するにテンションローラ８−３、中間転写ベルト用従動ローラ８−２、中間転写ローラ６（６ａ・６ｂ・６ｃ・６ｄ）、および中間転写ベルト用クリーニングユニット９を備えている。

駆動用ローラ８−１、テンションローラ８−３、中間転写ローラ６、中間転写ベルト用従動ローラ８−２等は、中間転写ベルト７を張架し、中間転写ベルト７を矢印Ｂ方向に回転駆動させるものである。

中間転写ローラ６は、中間転写ベルトユニット８の中間転写ローラ取付部（図示せず）に回転可能に支持されている。中間転写ローラ６には、感光体ドラム３上に形成されたトナー像を、中間転写ベルト７上に転写するための転写バイアス電圧が印加される。

中間転写ローラ６は、中間転写ベルト７の裏側に接触しており、感光体ドラム３から中間転写ベルト７へトナー像を転写させる転写手段である。中間転写ローラ６には、トナー像を転写するために数百ボルト程度の電圧の転写バイアス電圧（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の電圧）が印加される。

中間転写ローラ６は、直径８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとし、その表面に、導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ，発泡ウレタン等）が被覆されたローラである。この導電性の弾性材により、中間転写ベルト７に対して略均一な電圧を印加することができる。本実施形態では、転写手段として転写ローラを使用しているが、それ以外にブラシ状の転写電極（転写ブラシ）を中間転写ベルト７の裏側に接触させて転写手段とすることもできる。

中間転写ベルト７は、各色用の感光体ドラム３にそれぞれ接触するように設けられている。感光体ドラム３の表面に形成された各色のトナー像は、中間転写ローラ６に印加された転写バイアス電圧によって、中間転写ベルト７に順次転写される。これによって、中間転写ベルト７上にカラーのトナー像（多色トナー像）が多層状に転写される。なお、本実施形態に用いた中間転写ベルト７は、厚さ６０μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムが無端状に形成されたものである。

中間転写ベルト７に転写されたトナー像は、中間転写ベルト７の回転に伴って、２次転写ローラ１１ｅが配置されている２次転写装置１１に移動する。

中間転写ベルト７と２次転写ローラ１１ｅは、所定のニップ幅を持つように圧接されている。また、２次転写ローラ１１ｅには、後述する記録シートにトナー像を転写させるためのバイアス電圧（２次転写電圧）が印加されている（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）。２次転写ローラ１１ｅと駆動用ローラ８−１は、その何れか一方が硬質材料（金属等）からなり、他方が芯金の表面に軟質材料（弾性ゴムローラ、または発泡性樹脂ローラローラ等々）が被覆された弾性ローラである。これにより、２次転写ローラ１１ｅと駆動用ローラ８−１は、所定幅のニップが定常的に得られる。

中間転写ベルト用クリーニングユニット９は、中間転写ベルト７上のトナーが除去・回収されるものである。上記のように、中間転写ベルト７が感光体ドラム３の表面へ接触することにより、記録シートに画像を転写する領域以外においても、中間転写ベルト７にトナーが付着されることもある。これらのトナーは、次工程でトナーの混色が発生する原因となり得る。このため、中間転写ベルト用クリーニングユニット９により、中間転写ベルト７上のトナーが除去・回収される。中間転写ベルト用クリーニングユニット９には、クリーニング部材としてクリーニングブレードが備えられており、クリーニングブレードの端部が、中間転写ベルト７に接触してトナーを除去する。中間転写ベルト用クリーニングユニット９が接触する部分において、中間転写ベルト７は、裏側から中間転写ベルト用従動ローラ８−２で支持されている。

給紙トレイ１０は、画像形成に使用する記録シートを蓄積しておくためのトレイである。給紙トレイ１０は、画像形成装置５０の露光ユニット１の下方に設けられている。また、本画像形成装置５０の上部には、排紙トレイ１５が設けられている。排紙トレイ１５には、印刷済みの記録シートがフェイスダウンで排出されて堆積する。

また、本画像形成装置５０には、給紙トレイ１０の記録シートを２次転写装置１１や定着ユニット１２を経由させて排紙トレイ１５に送るための、略垂直形状の用紙搬送路Ｓが設けられている。さらに、給紙トレイ１０から排紙トレイ１５までの用紙搬送路Ｓの近傍には、ピックアップローラ１６、レジストローラ１４、２次転写装置１１、定着ユニット１２、記録シートを搬送する搬送ローラ２５（２５−１〜２５−８）等が配されている。

搬送ローラ２５−１〜２５−４は、記録シートの搬送を促進・補助するための、小型のローラであり、用紙搬送路Ｓに沿って複数設けられている。ピックアップローラ１６は、給紙トレイ１０の端部に備えられ、給紙トレイ１０から、記録シートを１枚ずつ用紙搬送路Ｓに供給する。

また、レジストローラ１４は、用紙搬送路Ｓを搬送されてくる記録シートを、一旦所定位置に停止させるものである。そして、中間転写ベルト７上のトナー像の先端と記録シートの先端を同期させるタイミングで記録シートを２次転写装置１１へ搬送する機能を有している。

定着ユニット１２は、ヒートローラ３１、加圧ローラ３２等を備えており、ヒートローラ３１および加圧ローラ３２は、記録シートを挟んで回転するようになっている。

また、ヒートローラ３１は、図示しない温度検出器からの信号に基づき、制御基板４０の制御部によって所定の定着温度となるようにその内部に配置されたヒーター（図示せず）が制御される。ヒートローラ３１は、加圧ローラ３２との間を通過搬送される記録シートを熱圧着する。これによって、記録シートに転写された多色トナー像が溶融・混合・圧接し、記録シートに対して熱定着する。

なお、多色トナー像の定着後の記録シートは、搬送ローラ２５−５、２５−６によって用紙搬送路Ｓの反転排紙経路に搬送され、反転された状態で（多色トナー像を下側に向けて）、排紙トレイ１５上に排出されるようになっている。

次に、記録シート搬送経路を詳細に説明する。本画像形成装置には予め記録シートを収納する給紙トレイ１０が配置されている。

給紙トレイ１０の端部には、各々のピックアップローラ１６が配置され、記録シートを１枚ずつ搬送路に導くようになっている。

給紙トレイ１０から搬送される記録シートは搬送路中の搬送ローラ２５−１〜２５−４によってレジストローラ１４まで搬送されて停止する。レジストローラ１４は、停止した記録シートの先端と中間転写ベルト７上のトナー像の先端を整合させるタイミングで停止した記録シートを２次転写装置１１へ送りだす。送り出された記録シートは、２次転写装置１１で中間転写ベルト７上のトナー像が転写される。その後、記録シートは定着ユニット１２を通過する。このとき、記録シート上の未定着トナーは熱で溶融し、定着ユニット１２を通過後は、自然に冷却されて記録シート上に固着する。その後、記録シートは搬送ローラ２５−５を経て排紙ローラ２５−６から排紙トレイ１５上に排出される。

排紙トレイ１５の下方には、制御基板４０が配置されている。制御基板４０は、画像形成装置５０の各部の動作を制御するためのマイクロコンピュータ、マイクロコンピュータが実行する制御プログラムを格納するＲＯＭ、マイクロコンピュータの処理のためのワークエリアおよび画像データの記憶領域を提供するＲＡＭを有する。前記マイクロコンピュータは、制御プログラムを実行することによって制御部として機能する。前述した画像形成、トナー像の転写、記録シートの搬送や定着部の温度制御などは、制御部の機能によって実現される。

また、制御基板４０は、入力回路と出力回路を有している。入力回路には、画像形成装置５０内の各部に配置されたセンサからの信号が入力され、マイクロコンピュータが入力された信号を用いて処理を行えるように構成されている。出力回路は、各部に配置された負荷を駆動するための信号を出力する回路である。

また、操作パネルは、画像形成装置をユーザーが操作するための表示・入力手段である。本実施形態において、操作パネルは、２次転写性を維持できないような突発的な状態において、エラー表示を行うことによりユーザーにその旨を表示し、転写不良の状態を知らせる機能を有する。すなわち、通常は、２次転写電流を制御するレベルで動作しているが、例えば、特に調湿されてしまった記録媒体などの場合には、所定範囲を超えてしまうため、装置自体を停止し、ユーザーにその状況を伝えることにより、ユーザーフレンドリーな画像形成装置を実現することができる。なお、このエラー表示が行われる処理の詳細については後述する。

（２次転写装置の概略構成）
次に、図３を用いて２次転写装置１１の概略構成について説明する。

２次転写装置１１は、中間転写ベルト７を回転駆動するためのローラの一つである駆動用ローラ８−１と対向している。２次転写装置１１は、２次転写ベルト（無端ベルト）１１ａと、２次転写ベルト１１ａを回転駆動するための２次転写用ローラ（１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）と、記録シートＰにトナー像を転写させるためのバイアス電圧（２次転写電圧）を印加する２次転写ローラ１１ｅとを備え、図３に示す矢印の搬送方向Ｒにて示す方向に回転するように配設されている。２次転写用ローラ（１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）は、２次駆動ローラ１１ｂ、２次従動ローラ１１ｃ、２次テンションローラ１１ｄを備えている。

具体的には、２次駆動ローラ１１ｂは、記録シートＰの搬送方向Ｒの下流側に配備されており、図示しない機構により回転力が与えられ、２次転写ベルト１１ａを回転駆動する。２次従動ローラ１１ｃは、記録シートＰの搬送方向Ｒの上流側に配備されており、張架される２次転写ベルト１１ａのテンションにより従動する。２次テンションローラ１１ｄは、張架される２次転写ベルト１１ａに対してテンションを与えるものである。２次転写ローラ１１ｅは、２次駆動ローラ１１ｂと２次従動ローラ１１ｃとの間に配備されており、駆動用ローラ８−１と対向するようになっている。ここで、２次転写ローラ１１ｅと駆動用ローラ８−１は、上記のように、その何れか一方が硬質材料（金属等）からなり、他方が芯金の表面に軟質材料（弾性ゴムローラ、または発泡性樹脂ローラ等々）が被覆された弾性ローラである。これにより、２次転写ローラ１１ｅと駆動用ローラ８−１は、所定幅のニップが定常的に得られる。

また、２次転写ベルト１１ａは、例えばポリイミドやポリカーボネイト、フッ素コートされたＮＢＲ等にカーボンブラックなどの導電材を適当量含有させたものが使用できる。なお、ベルトを用いない転写方式も可能であるが、記録シートＰを２次転写ベルト１１ａに沿って確実に搬送することができるベルト方式のほうが、転写時における記録シートの波うちや剥離ジャムなどを抑えることができる。

ペーパーガイド７０は、例えば、金属や樹脂のような汎用材料からなるものであり、記録シートＰの搬送方向Ｒにおいて、２次従動ローラ１１ｃの近傍かつ、２次従動ローラ１１ｃの上流側に、２次転写ベルト１１ａと２次従動ローラ１１ｃと接触しないように設置されており、記録シートＰの搬送方向Ｒに平行する平面部分を備えている。ペーパーガイド７０は、２次転写ローラ１１ｅと駆動用ローラ８−１との２次転写ポイントに記録シートＰをガイドするものであり、２次転写を行う２次転写領域への記録シートＰの搬送ミスを無くすためのものである。

記録シートＰは、レジストローラ１４から搬送され、ペーパーガイド７０に接した後、２次転写ベルト１１ａに吸着され、図３に示す矢印の搬送方向Ｒに搬送される。中間転写ベルト７上に感光体ドラム３による転写されたカラートナー画像は、２次転写ローラ１１ｅに印加される２次転写電圧によって、搬送されてくる記録シートＰ上に転写される。

２次転写ベルト１１ａの記録シートＰの搬送方向Ｒの下流側には、記録シートＰに転写されたカラー画像を記録シートＰ上に定着するための定着ユニット１２が設けられている。

（２次転写装置の電気的構成）
次に、２次転写装置１１の電気的な構成について、図１を用いて説明する。

図１は、２次転写装置１１の電気的な構成を示す図である。図１に示すように、２次転写ローラ１１ｅは、駆動用ローラ８−１に対向している。

２次転写装置１１は、図１に示すように、電流計８０と制御部（制御手段）８１と２次転写電圧電源８２とを備えている。また、２次転写装置１１は、２次転写電圧電源８２と２次転写ローラ１１ｅとの間に図示しない電流リミッタ回路を備えている。

２次転写電圧電源８２は、２次転写ローラに電流を供給するためのものであり、制御部８１により、電圧が制御される。

電流計８０は、２次転写ローラ１１ｅから駆動用ローラ８−１へ流れるリターン電流（２次転写電流）Ｉｒを測定するものである。すなわち、電流計８０は、２次転写のために実質的に使用されている電流を測定している。

制御部８１は、電流計８０によって測定されたＩｒと、所定電流Ｔｈとを比較し、Ｉｒが常に所定電流Ｔｈになるように、電流−電圧換算テーブルを用いて２次転写電圧電源８２の電圧を調整するものである。ここで、電流―電圧換算テーブルとは、リターン電流Ｉｒと所定電流Ｔｈとの差と、電圧の増減量との対応関係を示すものである。例えば、Ｉｒが所定電流Ｔｈよりも小さい場合、その差の大きさに応じて、電圧の増加量が設定されており、リターン電流Ｉｒが所定電流Ｔｈよりも大きい場合、その差の大きさに応じて、電圧の減少量が設定されている。これにより、リターン電流Ｉｒと所定電流Ｔｈとの差が小さくなるように、２次転写電圧電源８２の電圧が制御されることとなり、リターン電流Ｉｒが所定電流Ｔｈになるように制御される。

また、電流リミッタ回路は、２次転写電圧電源８２から供給される電流、すなわち、総漏れ電流ＩＬと、リターン電流Ｉｒとの合計であるトータル転写電流Ｉｔが制限範囲（例えば１００μＡ以下）を超えると、電流を遮断するものである。さらに、電流リミッタ回路は、トータル転写電流Ｉｔが１００μＡを超えると、その旨を示す信号を画像形成装置５０の上記制御基板４０に出力する。このとき、制御基板４０は、画像形成装置の画像形成処理を停止させるとともに、図示しない操作パネルに、２次転写電流が異常値であることを示す旨を表示させる（エラー表示させる）。

また、所定電流Ｔｈは、記録シートＰの種類に応じて設定されても良い。

（実験１）
本実験は、どのくらいの総漏れ電流ＩＬ（μＡ）およびリターン電流Ｉｒが有るのかについて記録シートＰの水分量に対する依存性を確認したものである。総漏れ電流ＩＬは、２次転写ベルト１１ａによる漏れ電流Ｉｌと、それ以外の記録シートＰや中間転写ベルト７からの漏れ電流との合計である。

図４は、図１に示した２次転写装置１１の電気的な構成から制御部８１を除いた電気的な構成を示す図である。

なお、本実験は、６０ｇ／ｍ^２の中質の記録シートＰを水分調湿させた調湿記録シート（水分量８．３％と１１％）と、水分調湿させない未調湿記録シート（水分量４％）とを用意し、常温常湿環境（２５．４℃、３２％ＲＨ）における印加転写したトータル転写電流Ｉｔとリターン電流Ｉｒとの関係をそれぞれ測定した。ここで、テンションローラ８−３と２次転写用ローラ（１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）は全てアースに接続した。また、中間転写ベルト７は、抵抗率が１０の１１乗（Ωｃｍ）であるものを用いた。

図５は、図４に示す電気的な構成における測定結果を示す図である。同じトータル転写電流Ｉｔにおいて、調湿記録シートを用いた場合のリターン電流Ｉｒは、図５に示すように、未調湿記録シートを用いた場合のリターン電流Ｉｒよりも、総漏れ電流ＩＬが生じたために減少することが分かった。つまり、調湿記録シートの場合は、未調湿記録シートの場合より、総漏れ電流が大きくなっていることが分かった。また、トータル転写電流Ｉｔに対するリターン電流Ｉｒの理想的な直線に対して、Ｉｔが大きくなるにつれて、調湿記録シートでは総漏れ電流が大きくなり直線（図中、実線で示す）から外れるようになっているも分かった。そして、水分量の増加につれ、同じトータル転写電流Ｉｔにおいて、調湿記録シート（水分量１１％）を用いた場合のリターン電流Ｉｒは、調湿記録シート（水分量８．３％）を用いた場合のリターン電流Ｉｒより、総漏れ電流ＩＬがさらに大きくなっていることもが分かった。具体的に言えば、Ｉｔ＝２１．１μＡのときに、調湿記録シート（水分量８％）を用いた場合、リターン電流Ｉｒ＝１３．６μＡ、総漏れ電流ＩＬ＝７．５μＡであり、調湿記録シート（水分量１１％）を用いた場合、リターン電流Ｉｒ＝７．２μＡ、総漏れ電流ＩＬ＝１３．９μＡであるが、未調湿紙では、Ｉｒ＝２１．１μＡであり、総漏れ電流ＩＬは殆ど見られない。

次に、図１に示した２次転写装置１１の電気的な構成においてリターン電流Ｉｒによる制御を行った。なお、この実験では記録シートＰは、水分調湿させたもの（水分量８．４％）とさせないもの（水分量４％）のみである。その測定結果を図６に示す。図６に示すように、制御部８１によって、未調湿記録シートと調湿記録シートとの両方について、一定のリターン電流を確保できることが分かった。つまり、記録シートの調湿状態や動作環境に係わらず、一定な転写電流を確保できた。このように、制御部８１を備えた２次転写装置１１では、所望の２次転写性が得られ、転写不良を防止できる。

（実験２）
正バイアスを用いた上記実験１に対して、本実験では、逆バイアスを用いた場合に、どのくらいの総漏れ電流ＩＬ（μＡ）およびリターン電流Ｉｒが有るのかを確認するとともに、２次転写ローラ１１ｅから駆動用ローラ８−１へ流れるリターン電流Ｉｒが、記録シートＰの水分量に対する依存性を確認した。

図７は、逆バイアス方式の電気的な構成を示す図である。

本実験の実験条件は、６０ｇ／ｍ^２の中質の記録シートＰを水分調湿させた調湿記録シート（水分量８．３％と１１％）と、水分調湿させない未調湿記録シート（水分量４％）とを用い、常温常湿環境（２５．４℃、３２％ＲＨ）における印加転写したトータル転写電流Ｉｔに対するリターン電流Ｉｒの関係をそれぞれ測定した。ここで、テンションローラ８−３と２次転写用ローラ（１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）は全てアースとした。また、中間転写ベルト７は、抵抗率が１０の１１乗（Ωｃｍ）であるものを用いた。

図９は、図７に示した電気的な構成における逆バイアス方式による結果を示す図である。調湿記録シートを用いた場合のリターン電流Ｉｒは、同じトータル転写電流Ｉｔにおいて、図９に示すように、未調湿記録シートを用いた場合のリターン電流Ｉｒより、総漏れ電流ＩＬが生じたため減少されていたことが分かった。つまり、調湿記録シートの場合は、未調湿記録シートの場合より、漏れ電流が大きくなっていることが分かった。また、トータル転写電流Ｉｔに対するリターン電流Ｉｒの理想的な直線に対して、Ｉｔが大きくなるにつれて、調湿記録シートの場合では漏れ電流が大きくなり直線から外れるようになっていることも分かった。また、水分量の増加につれ、同じトータル転写電流Ｉｔにおいて、調湿記録シート（水分量１１％）を用いた場合のリターン電流Ｉｒは、調湿記録シート（水分量８．３％）を用いた場合のリターン電流Ｉｒより、総漏れ電流ＩＬがさらに大きくなっていることも分かった。具体的に言えば、Ｉｔ＝２１．１μＡのときに、調湿記録シート（水分量８．３％）を用いた場合、リターン電流Ｉｒ＝１３．１μＡであり、総漏れ電流ＩＬは８．０μＡである、調湿記録シート（水分量１１％）を用いた場合、リターン電流Ｉｒ＝６．８μＡであり、総漏れ電流ＩＬは１４．３μＡであるが、未調湿紙ではＩｒ＝２１μＡで総漏れ電流ＩＬは殆ど見られない。

次に、図８に示すように、本発明の２次転写装置１１の電気的な構成において、逆バイアス方式のリターン電流Ｉｒによる制御を行った。なお、本実験では記録シートＰは水分調湿させたもの（水分量８．４％）とさせないもの（水分量４％）のみである。その結果を図１０に示す。図１０に示すように、制御部８１によって、未調湿記録シートと調湿記録シートとの両方について、一定のリターン電流を確保できることが分かった。つまり、記録シートの調湿状態に係わらず、一定な転写電流が確保できた。このように、そのため、リターン電流Ｉｒを制御する制御部８１を加えた２次転写装置１１では、所望の２次転写性が得られ、転写不良を防止できる。

（実験３）
本実験では、正バイアス、逆バイアスを印加する場合において、抵抗率が１０の１１乗（Ωｃｍ）と１０の９乗（Ωｃｍ）である中間転写ベルト７を用い、かつ条件的に転写性で少し低下すると考えられる吸湿紙（水分６％）を用意し、２次転写ローラ１１ｅと駆動用ローラ８−１との間に流れるリターン電流Ｉｒと中間転写ベルト７の抵抗率との関係を調べた。なお、本実験は、常温常湿環境（２５．４℃、３２％ＲＨ）において測定したものである。

図１１、図１２は、その測定結果を示す。なお、“◆”、 “△”は、それぞれ抵抗率が１０の１１乗と１０の９乗である中間転写ベルト７を用い、制御部８１を除いた電気的な構成（図４を参照）において、トータル転写電流Ｉｔとリターン電流Ｉｒとの関係を測定したデータを示している。

図１１、１２に示すように、正バイアスおよび逆バイアスのいずれにおいても、中間転写ベルト７の抵抗率が小さくなると、漏れ電流が大きくなることが分かった。そのため、中間転写ベルト７の抵抗率が、１０^１１Ωｃｍ以上であることにより、漏れ電流を小さく抑制することができる。その結果、さらに漏れ電流によるリターン電流Ｉｒへの影響を少なく抑えることができるため、リターン電流Ｉｒをより制御しやすくなると共に、全体の消費電力を少なくできる。

上記の実験１、２の結果に示したように、２次転写性は、正バイアス、逆バイアスにかかわらず、記録シートの吸湿状態（水分量）で影響されていることが判明した。また、上記の実験３の結果に示したように、２次転写性は、正バイアス、逆バイアスにかかわらず、さらには中間転写ベルトの抵抗値でも影響されることが分かった。

しかしながら、本実施形態の２次転写装置１１は、リターン電流Ｉｒを所定電流Ｔｈになるように制御する制御部８１を備えているため、記録シートＰの調湿状態（水分量）や中間転写ベルト７の抵抗値の影響を受けないので、略一定な転写電流が確保できる。そのため、所望の２次転写性が得られ、転写不良を防止できる。

（実験４）
上記の実験１から実験３においては、テンションローラ８−３と２次転写用ローラ（１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）は全てアースとしていた。本実験は、上記テンションローラ８−３と２次転写用ローラ（１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）のアース効果を確認するために、フロート（アースと直接に接続しない）にした場合との比較実験を行った。

なお、本実験は、トータル電流をＩｔ＝２５μＡに固定させ、１０回を繰り返し、リターン電流Ｉｒの変動幅を比較した。

また、測定条件としては、６０ｇ／ｍ^２の中質紙の未調湿紙（水分量４％）を用い、逆バイアス印加方式で、常温常湿環境（２５．４℃、３２％ＲＨ）における印加するトータル転写電流Ｉｔに対するリターン電流Ｉｒの関係をそれぞれ測定した。

表１に示すように、テンションローラ８−３と２次転写用ローラ（１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）とが全てアースとしていた実施例１は、リターン電流Ｉｒの変動幅が、０．２μＡである。また、２次転写用ローラ（１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）が、アースとしなった場合において、リターン電流Ｉｒの変動幅が大きくなり、記録シートＰの後端において転写不良が発生していることが分かった。つまり、テンションローラ８−３と２次転写用ローラ（１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）の少なくとも一方（望ましくは両方）をアースにすることにより、リターン電流Ｉｒの変動幅が小さく抑えることができるので、より安定した２次転写性を確保することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、２次転写装置を備える画像形成装置に適用できる。

本発明の実施形態を示すものであり、正バイアスを印加する２次転写装置の電気的な構成を示す図である。 本発明に係る２次転写装置を備える画像形成装置の機構的な構成の概要を示す図である。 本発明の実施形態を示すものであり、２次転写装置の概略構成を示す図である。 図１に示した２次転写装置の電気的な構成から制御部を除き、正バイアスを印加する電気的な構成を示す図である。 図４に示す電気的な構成における測定結果を示す図である。 図１に示す電気的な構成における測定結果を示す図である。 本発明の２次転写装置の電気的な構成から制御部を除き、逆バイアス方式の電気的な構成を示す図である。 図１に示した２次転写装置の逆バイアス方式の電気的な構成を示す図である。 図７に示す電気的な構成において、逆バイアス方式による測定結果を示す図である。 図８に示す電気的な構成において、逆バイアス方式による測定結果を示す図である 正バイアスを印加する場合において、２次転写ローラと駆動用ローラとの間に流れるリターン電流Ｉｒと中間転写ベルトの抵抗率との関係を調べた結果を示す図である。 逆バイアスを印加する場合において、２次転写ローラと駆動用ローラとの間に流れるリターン電流Ｉｒと中間転写ベルトの抵抗率との関係を調べた結果を示す図である。 従来技術の２次転写装置の電気構成図の一例を示す図であり、（ａ）は、正バイアス定電流方式の２次転写装置の電気構成図であり、（ｂ）は、逆バイアス定電流方式の２次転写装置の電気構成図である。 従来技術のものであり、２次転写装置の電気構成図の一例を示す図である。

符号の説明

７ 中間転写ベルト
８−１ 駆動用ローラ
８−３ テンションローラ
１１ ２次転写装置
１１ａ ２次転写ベルト
１１ｂ ２次駆動ローラ
１１ｃ ２次従動ローラ
１１ｄ ２次テンションローラ
１１ｅ ２次転写ローラ
８０ 電流計
８１ 制御部（制御手段）
８２ 転写電圧電源
ＩＬ 総漏れ電流
Ｉｒ リターン電流（２次転写電流）
Ｉｔ トータル転写電流
Ｐ 記録シート（記録媒体）
Ｌ レーザビーム
Ｒ 搬送方向
Ｔｈ 所定電流

Claims (8)

1. 駆動用ローラに張架された中間転写ベルト上に転写されたトナー画像を記録媒体に転写するための２次転写装置において、
   前記駆動用ローラに対向する２次転写ローラと、
   前記駆動用ローラと前記２次転写ローラとの間に２次転写電圧を印加する２次転写電圧電源と、
   前記２次転写電圧により前記２次転写ローラと前記駆動用ローラとの間に流れる２次転写電流を一定に制御するための制御手段とを備えることを特徴とする２次転写装置。
2. さらに２次転写ベルトと、前記２次転写ベルトを回転駆動するための２次転写ベルト用ローラとを備えることを特徴とする請求項１に記載の２次転写装置。
3. 前記２次転写ベルト用ローラは、２次転写ベルトを張架する駆動ローラと、従動ローラと、張架の弛みを防止するテンションローラとを含み、これら全てのローラがアースされていることを特徴とする請求項２に記載の２次転写装置。
4. 前記２次転写ローラと前記駆動用ローラとの間に流れる２次転写電流を測定する測定手段を備え、
   前記制御手段は、前記測定手段により測定された２次転写電流と所定値とを比較し、その差に応じて、前記２次転写電圧電源の電圧値を補正することで、前記２次転写電流が一定になるように制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の２次転写装置。
5. 駆動用ローラに張架された中間転写ベルトと、請求項１から４のいずれか１項に記載の２次転写装置とを備えることを特徴とする画像形成装置。
6. 前記中間転写ベルトの弛みを防止するテンションローラを含み、そのテンションローラがアースされていることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記中間転写ベルトの抵抗率が、１０^１１Ωｃｍ以上であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 表示部を備え、
   前記２次転写電圧電源から供給される電流が所定範囲を超える場合に、前記２次転写電圧電源から供給される電流が所定範囲を超えることを示す通知を前記表示部に表示することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。

Images