JP2015004796A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】装置構成を複雑にすることなく、中間転写体に残留する電荷履歴に起因する画像欠陥を抑制する。【解決手段】複数の像保持体1と、各像保持体1に対向して循環搬送せしめられ、少なくとも画像形成に使用する像保持体1で形成された画像Gを記録材15に転写する前に一時的に保持する中間転写体2と、各像保持体1に保持された画像Gを中間転写体2に転写させる一次転写装置3と、各一次転写装置3にて中間転写体2に転写された画像Gを記録材15に転写させる二次転写装置5と、二次転写域TP2に記録材15を通過させない状態で中間転写体2に一次転写された画像Gが二次転写域TP2を通過するとき、当該二次転写域TP2に形成する電界を、二次転写電界E2よりも低い同極性の清掃電界Ecに調整する調整装置10と、を備える。【選択図】図1

Description

本発明は、画像形成装置に関する。
従来この種の画像形成装置としては例えば特許文献1〜6記載のものが既に知られている。
特許文献1には、高抵抗層を有する中間転写ベルトを用いた場合でも、転写紙間が2次転写位置を通過するときの中間転写ベルト上の電位コントラストに起因した画像濃度ムラを防止するために、体積抵抗率が1010Ωcm以上の高抵抗層を有する中間転写ベルトを用い、2次転写位置を通過した中間転写ベルトの表面電位が一定になるように、中間転写ベルトに連続して形成された複数のトナー像をそれぞれ互いに異なる転写紙に2次転写するときの2次転写バイアスの電流値を制御する画像形成装置が記載されている。
特許文献2には、像担持体上の非画像領域にトナー画像パターンを作成する手段と、二次転写部材への電圧印加を行う電圧印加手段とを設け、該電圧印加手段は、一次転写手段によって中間転写体上に転写された前記トナー画像パターンのトナーの大部分が二次転写部材表面に転写されずに中間転写体表面に残るような電圧もしくは電流値で印加する場合と、前記トナーの大部分が二次転写部材表面に転写されるような電圧もしくは電流値で印加する場合との二通りの制御が行える制御手段を有する画像形成装置が記載されている。
特許文献3には、中間転写型の画像形成装置において、中間転写体上の画像領域外に形成された基準トナー像の電荷密度に基づいて、バイアス印加手段による逆バイアス量を制御する逆バイアス制御手段を具備させ、また、転写バイアスをVb、クリーニングバイアスをVaとしたとき、|Vb/5|≦|Va|≦|Vb|の関係を満たすように構成した画像形成装置が記載されている。
特許文献4には、モノクロ印刷モードの場合、画像に関与しないイエロー・マゼンタ・シアン用感光ドラムと中間転写ベルトを離間するに際し、ベルトを感光ドラム方向へ押し付けている一次転写ローラ(イエロー・マゼンタ・シアン用)を退避させ、また、離間させることにより、感光ドラムの回転を止めることができ、現像装置内の現像剤撹拌も停止することができ、現像剤劣化を抑制できる画像形成装置が記載されている。
特許文献5には、像担持体と中間転写体とが対向し接触する転写領域に、電荷付与手段によって該中間転写体に電荷を付与することで転写電界を形成し、該像担持体上に形成されたトナー像を該中間転写体上に転写し、該中間転写体上に転写されたトナー像を転写材上に転写し、上記中間転写体上に転写されたトナー像を上記転写材上に転写した後に、該中間転写体に接触してこれを除電する接触式除電手段を設け、上記接触式除電手段に直流電圧制御手段により直流電圧を印加し、上記中間転写体を除電するにあたり、上記中間転写体の体積抵抗率に応じて、上記直流電圧を可変制御する可変制御手段を設けた画像形成装置が記載されている。
特許文献6には、中間転写ベルトに感光体上のトナー像を順次重ね合わせて転写し、中間転写ベルト上の重ねトナー像を転写紙に転写する画像形成装置において、中間転写ベルトと感光体との間の転写ニップ部よりも中間転写ベルト移動方向の上流側に、中間転写ベルトの転写面に向けてトナーの帯電極性と同極性の電荷を付与するスコロトロン帯電器を設ける画像形成装置が記載されている。
特開2002−214932号公報(発明の実施の形態,図5) 特開2002−072713号公報(発明の実施の形態,図1) 特開2002−031967号公報(発明の実施の形態,図1) 特開2005−156776号公報(発明を実施するための最良の形態,図1) 特開2000−231286号公報(発明の詳細な説明,図1) 特開平10−010886号公報(発明の実施の形態,図1)
本発明が解決しようとする技術的課題は、装置構成を複雑にすることなく、中間転写体に残留する電荷履歴に起因する画像欠陥を抑制する画像形成装置を提供することにある。
請求項1に係る発明は、各色成分トナーによる画像を形成して保持する複数の像保持体と、各像保持体に対向して循環搬送せしめられ、各像保持体のうち少なくとも画像形成に使用する像保持体に接触配置されて当該像保持体で形成された画像を記録材に転写する前に一時的に保持する中間転写体と、各像保持体に対応する中間転写体の裏面に対向して設けられる一次転写部材を有し、この一次転写部材と各像保持体との間の一次転写域に一次転写電界を形成することで各像保持体に保持された画像を中間転写体に転写させる一次転写装置と、前記中間転写体の表面に対向して設けられる二次転写部材を有し、この二次転写部材と中間転写体との間の二次転写域に二次転写電界を形成することで各一次転写装置にて中間転写体に転写された画像を記録材に転写させる二次転写装置と、前記二次転写域に記録材を通過させない状態で前記中間転写体に一次転写された画像が前記二次転写域を通過するとき、当該二次転写域に形成する電界を、前記二次転写電界よりも低い同極性の清掃電界に調整する調整装置と、を備えていることを特徴とする画像形成装置である。
請求項2に係る発明は、請求項1に係る画像形成装置において、前記調整装置は、前記二次転写域を通過した中間転写体に形成された画像部/非画像部間の残留電荷差が予め決められた閾値以下に収まるように、前記清掃電界を選定することを特徴とする画像形成装置である。
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に係る画像形成装置において、前記複数の像保持体のうち、画像形成に使用される像保持体と前記中間転写体とが接触配置され、画像形成に使用されない像保持体と前記中間転写体とが非接触配置されるように、各像保持体に対して前記中間転写体を相対的に接離する接離機構と、この接離機構を用いて全ての像保持体と中間転写体とが接触配置される全部接触形態又は一部の像保持体と中間転写体とが接触配置される一部接触形態を選択する接触形態選択装置と、を備え、前記調整装置は、前記接触形態選択装置にて一部接触形態を選択した条件では、前記二次転写域に形成する電界を前記清掃電界に調整し、前記接触形態選択装置にて全部接触形態を選択した条件では、前記二次転写域に形成する電界を前記二次転写電界とは逆極性の画像保持用の保持電界に調整するものであることを特徴とする画像形成装置である。
請求項4に係る発明は、請求項3に係る画像形成装置において、前記複数の像保持体のうち、前記中間転写体の移動方向の最上流に位置する像保持体は各色成分トナーの中で視認性の低い色成分トナーによる画像を形成するものであることを特徴とする画像形成装置である。
請求項5に係る発明は、請求項3又は4に係る画像形成装置において、黒トナーによる画像を形成する像保持体は前記中間転写体の移動方向の最下流の位置に配置され、一若しくは複数の像保持体を使用する如何なる作像状態にあっても、画像形成に使用されて前記中間転写体に接触配置されていることを特徴とする画像形成装置である。
請求項6に係る発明は、請求項1又は3に係る画像形成装置において、転写画像の画質を優先する画質優先処理を切替選択する画質選択装置を備え、前記調整装置は、前記画質選択装置にて画質優先処理を選択した条件では、前記二次転写域に形成する電界を前記清掃電界に調整し、前記画質選択装置にて画質優先処理を選択しない条件では、前記二次転写域に形成する電界を前記二次転写電界とは逆極性の画像保持用の保持電界に調整するものであることを特徴とする画像形成装置である。
請求項7に係る発明は、請求項1、3又は6いずれかに記載の画像形成装置において、画像形成における前記各像保持体及び中間転写体に対する作像処理速度を作像種別に応じて切替え選択する速度選択装置を備え、前記調整装置は、前記速度選択装置にて予め決められた作像処理速度以上の速度優先処理を選択した条件では、前記二次転写域に形成する電界を前記清掃電界に調整し、前記速度選択装置にて速度優先処理を選択しない条件では、前記二次転写域に形成する電界を前記二次転写電界とは逆極性の画像保持用の保持電界に調整することを特徴とする画像形成装置である。
請求項8に係る発明は、請求項7に係る画像形成装置において、前記速度選択装置にて前記速度優先処理を選択しない条件で、前記調整装置により二次転写域に保持電界を作用させた後、一次転写域又は二次転写域のいずれかに予め決められた電界を作用させた状態で中間転写体を1周分空回転させる駆動制御装置を備えていることを特徴とする画像形成装置である。
請求項9に係る発明は、請求項1、3、6又は7いずれかに係る画像形成装置において、前記二次転写域に記録材を通過させない状態で前記中間転写体に一次転写された画像が前記二次転写域を通過する頻度を予測する頻度予測装置を備え、前記調整装置は、前記頻度予測装置にて予測される頻度が予め決められた頻度以上の多頻度である条件では、前記二次転写域に形成する電界を前記清掃電界に調整し、前記頻度予測装置にて予測される頻度が予め決められた頻度以上の多頻度に至らない条件では、前記二次転写域に形成する電界を前記二次転写電界とは逆極性の画像保持用の保持電界に調整することを特徴とする画像形成装置である。
請求項10に係る発明は、請求項1ないし9いずれかに係る画像形成装置において、前記調整装置は、前記二次転写域に記録材を通過させない状態で前記中間転写体が画像を保持しない状態にて前記二次転写域を通過するとき、当該二次転写域に形成する電界を前記清掃電界に調整することを特徴とする画像形成装置である。
請求項11に係る発明は、請求項3、6、7又は9いずれかに係る画像形成装置において、前記二次転写域に形成する電界として、二次転写電界、清掃電界及び保持電界を形成するために印加される電圧をB1、B2、B3とすると、|B1−B3|>|B1−B2|の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置である。
請求項12に係る発明は、請求項1ないし11いずれかに係る画像形成装置において、前記中間転写体は基材および表面層を有し、表面層の表面抵抗率が基材よりも高いことを特徴とする画像形成装置である。
請求項13に係る発明は、請求項1ないし12いずれかに係る画像形成装置において、前記二次転写装置は、前記二次転写域に前記二次転写電界が形成可能な電界形成装置を有し、前記調整装置は前記電界形成装置を兼用するものであることを特徴とする画像形成装置である。
請求項1に係る発明によれば、装置構成を複雑にすることなく、中間転写体に残留する電荷履歴に起因する画像欠陥を抑制することができる。
請求項2に係る発明によれば、中間転写体に残留する電荷履歴に起因する画像欠陥をより確実に回避することができる。
請求項3に係る発明によれば、中間転写体に残留する電荷履歴に起因する画像欠陥を有効に抑制すると共に、二次転写域での余分な廃トナー量を極力低減することができる。
請求項4に係る発明によれば、本構成を有さない態様に比べて、フルカラー画像形成時に、中間転写体に残留する電荷履歴に起因する画質欠陥をより目立たなくすることができる。
請求項5に係る発明によれば、本構成を有さない態様に比べて、単色黒画像の作像処理時間を短縮しながら、中間転写体の電荷履歴に起因する画質欠陥を有効に抑制することができる。
請求項6に係る発明によれば、画質優先処理を実施するときには中間転写体の電荷履歴に起因する画質欠陥を有効に抑制することができ、しかも、画質優先処理を実施しないときには二次転写域での余分な廃トナー量を極力低減することができる。
請求項7に係る発明によれば、速度優先処理を実施するときには中間転写体の電荷履歴に起因する画質欠陥を有効に抑制することができ、しかも、速度優先処理を実施しないときには二次転写域での余分な廃トナー量を極力低減することができる。
請求項8に係る発明によれば、速度優先処理を実施しないときでも、二次転写域での余分な廃トナー量を極力低減することができ、しかも、中間転写体に残留する電荷履歴を有効に解消することができる。
請求項9に係る発明によれば、中間転写体に電荷履歴が生じ易いか否かを容易に予測することができ、電荷履歴が生じ易い条件では中間転写体の電荷履歴に起因する画質欠陥を有効に抑制することができ、しかも、電荷履歴が生じ難い条件では二次転写域での余分な廃トナー量を極力低減することができる。
請求項10に係る発明によれば、中間転写体のうち画像が保持されない領域が記録材を通過させない状態で二次転写域を通過したとしても、中間転写体の非画像領域での電荷履歴を低減することができ、中間転写体の電荷履歴に起因する画質欠陥を有効に抑制することができる。
請求項11に係る発明によれば、二次転写域にて清掃電界及び保持電界を容易に形成することができる。
請求項12に係る発明によれば、中間転写体を工夫することで、中間転写体上での画像の保持性を高め、一次転写域での画像転写性を良好に保つことができる。
請求項13に係る発明によれば、本構成を有さない態様に比べて、二次転写域に清掃電界を簡単に作用させることができる。
本発明が適用された画像形成装置の実施の形態の概要を示す説明図である。 本実施の形態に係る画像形成装置で解決可能な技術的課題を示す説明図である。 実施の形態1に係る画像形成装置の全体構成を示す説明図である。 実施の形態1に係る画像形成装置の駆動制御系を示す説明図である。 (a)は実施の形態1で用いられる中間転写体のリトラクト機構を示す説明図、(b)はリトラクト機構の動作状態を示す説明図である。 (a)は実施の形態1に係る画像形成装置におけるFCモード時の動作状態を示す説明図、(b)は同画像形成装置における単Kモード時における動作状態を示す説明図である。 実施の形態1で用いられる二次転写装置の電圧印加装置の一例を示す説明図である。 (a)は二次転写域に二次転写電界E2を形成するために印加されるバイアスB1を示す説明図、(b)は二次転写域に清掃電界Ecを形成するために印加されるバイアスB2を示す説明図、(c)は二次転写域に保持電界Ehを形成するために印加されるバイアスB3を示す説明図である。 実施の形態1で用いられるゴースト対策制御処理1を示すフローチャートである。 (a)は実施の形態1に係る画像形成装置において、二次転写域に通紙時のときの二次転写装置の動作状態を示す説明図、(b)はFCモードを選択した条件で、二次転写域に非通紙時で且つプロセス制御用のトナーパッチを通過させるときの二次転写装置の動作状態を示す説明図、(c)は単Kモードを選択した条件で、二次転写域に非通紙時で且つプロセス制御用のトナーパッチを通過させるときの二次転写装置の動作状態を示す説明図である。 実施の形態1に係る画像形成装置の一次転写域、二次転写域での中間転写体の表面電位の変化を示す模式図である。 実施の形態1で用いられるゴースト対策制御処理2を示すフローチャートである。 実施の形態1で用いられるゴースト対策制御処理3を示すフローチャートである。 実施の形態1で用いられるゴースト対策制御処理4を示すフローチャートである。 比較の形態に係る画像形成装置のゴースト対策制御処理例を模式的に示す説明図である。 実施例1に係る画像形成装置において、中間転写体の体積抵抗とゴーストグレードとの関係を示す説明図である。 (a)は実施例1に係る画像形成装置において、ゴーストグレードを評価する上で用いられるゴーストチャート、(b)はそのゴースト評価チャートである。 (a)は実施例2に係る画像形成装置において、一次転写域に供給する電流と中間転写体の表面電位との関係を示す説明図、(b)は同画像形成装置において、二次転写域に印加するバイアスと中間転写体の表面電位との関係を示す説明図である。 (a)は実施例2に係る画像形成装置において、一次転写域に供給する電流を増加させたときの中間転写体の表面電荷の変化を示す説明図、(b)は同画像形成装置において、二次転写域に印加するバイアスを増加させたときの中間転写体の表面電荷の変化を示す説明図である。 実施例3に係る画像形成装置において、二次転写域に印加するバイアスと二次転写効率との関係から、二次転写電界を形成するためのバイアスB1の選定法を示すグラフ図である。 実施例3に係る画像形成装置において、二次転写域に印加するバイアスとゴーストグレードとの関係から、清掃電界を形成するためのバイアスB2の選定法を示すグラフ図である。 図21に示すゴーストグレードの評価条件を示す説明図である。 実施例3に係る画像形成装置において、二次転写域に印加するバイアスと二次転写ロール上廃トナー量との関係から、保持電界を形成するためのバイアスB3の選定法を示すグラフ図である。
◎実施の形態の概要
図1は本発明が適用される画像形成装置の実施の形態の概要を示す説明図である。
同図において、画像形成装置は、各色成分トナーによる画像Gを形成して保持する複数の像保持体1(本例では1a〜1d)と、各像保持体1に対向して循環搬送せしめられ、各像保持体1のうち少なくとも画像形成に使用する像保持体1(例えば1d)に接触配置されて当該像保持体1で形成された画像Gを記録材15に転写する前に一時的に保持する中間転写体2と、各像保持体1に対応する中間転写体2の裏面に対向して設けられる一次転写部材3aを有し、この一次転写部材3aと各像保持体1との間の一次転写域TP1に一次転写電界E1を形成することで各像保持体1に保持された画像Gを中間転写体2に転写させる一次転写装置3と、中間転写体2の表面に対向して設けられる二次転写部材5aを有し、この二次転写部材5aと中間転写体2との間の二次転写域TP2に二次転写電界E2を形成することで各一次転写装置3にて中間転写体2に転写された画像Gを記録材15に転写させる二次転写装置5と、二次転写域TP2に記録材15を通過させない状態で中間転写体2に一次転写された画像Gが二次転写域TP2を通過するとき、当該二次転写域TP2に形成する電界を、二次転写電界E2よりも低い同極性の清掃電界Ecに調整する調整装置10と、を備えている。
このような技術的手段において、本例は中間転写体2に沿って複数の像保持体1(例えば1a〜1d)を配列した中間転写方式のタンデム型画像形成装置を対象とする。
本例は、複数の像保持体1と中間転写体2とは接離機構6により画像形成に使用される像保持体1(例えば1d)だけを接触配置する態様は勿論、複数の像保持体1と中間転写体2とが接離することなく接触配置される態様をも含む。
また、一次転写装置3の一次転写部材3aは中間転写体2に接触する転写ロールでもよいし、非接触配置されるコロトロンなどでもよい。
更に、二次転写装置5の二次転写部材5aも中間転写体2との間で記録材15を挟持搬送する転写ロール、転写ベルトでもよいし、非接触配置されるコロトロンなどでもよい。但し、非接触配置される二次転写部材5aを採用する場合には記録材15を案内搬送する機能部材を別途設けるのが好ましい。
更にまた、調整装置10は、記録材15非通過時に画像Gが二次転写域TP2を通過する条件で、二次転写域TP2に作用する電界を調整するものである。
本例では、清掃電界Ecは二次転写電界E2よりも低い同極性の電界であればよい。ここで、‘同極性’としたのは、例えば逆極性の電界を作用させると、絶対値が二次転写電界より小さくても、中間転写体2に残留する電荷履歴差を解消するには不充分であることによる。また、‘二次転写電界より低い’としたのは、二次転写電界より同極性で高いと、中間転写体に残留する電荷履歴差がより顕著になると共に、二次転写部材側に転移する廃トナー量が不必要に増加することを避ける趣旨である。
本実施の形態に係る画像形成装置によれば、図2に示す画像履歴に起因する所謂ゴースト現象を抑制する上で有効である。
つまり、中間転写方式のタンデム型画像形成装置では、図1に示すように、中間転写体2は、一次転写域TP1で一次転写電界E1の作用を受け、二次転写域TP2で二次転写電界E2の作用を受けることから、一連の作像処理が終了した後、次の作像処理が開始されるとき、図2のIに示すように、中間転写体2に一次転写及び二次転写による電荷履歴(画像部/非画像部間の電荷差)Wが残留することが起こり得る。
このとき、この電荷履歴Wが大きいと、例えば像保持体1での次の作像処理対象の画像がハーフトーン画像Gのような場合には、中間転写体2のうち当該電荷履歴Wの大きい部分が像保持体1の一次転写域TP1を通過した後、図2のIIに示すように、電荷履歴Wに伴って作像用のトナーの飛び散りが発生し、画像むらの原因になってしまい、電荷履歴に伴う画質欠陥(所謂ゴースト)が顕在化する懸念がある。
本例は、このようなゴースト現象を抑制する上で、二次転写域TP2に形成する電界として所定の清掃電界Ecを作用させ、ゴースト現象の要因となる電荷履歴を低減させることを企図するようにしたものである。
特に、中間転写体2が高抵抗化するにつれて電荷の保持性が高くなることから、前述したゴースト現象が顕著に現れてしまう。
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の代表的態様又は好ましい態様について説明する。
先ず、調整装置10の好ましい態様としては、二次転写域TP2を通過した中間転写体2に形成された画像部/非画像部間の残留電荷差が予め決められた閾値以下に収まるように、清掃電界Ecを選定する態様が挙げられる。
本態様において、清掃電界Ecとしては、二次転写電界E2より低い同極性のものであればよいが、二次転写域TP2を通過した中間転写体2の画像部/非画像部簡の残留電荷差が所定の閾値以下に収まるように選定することが好ましい。ここで、画像履歴(残留電荷差に相当)に伴う画像欠陥レベル(ゴーストグレード)は、清掃電界Ecを形成する電圧に応じてある電圧で極小となるように徐々に次第に減少する変化傾向を示すので、ゴーストグレードが極小付近になるように清掃電界を選定すればよい。
また、画像形成装置の代表的態様としては、複数の像保持体1のうち、画像形成に使用される像保持体1(例えば1d)と中間転写体2とが接触配置され、画像形成に使用されない像保持体1(例えば1a〜1c)と中間転写体2とが非接触配置されるように、各像保持体1に対して中間転写体2を相対的に接離する接離機構6と、この接離機構6を用いて全ての像保持体1と中間転写体2とが接触配置される全部接触形態又は一部の像保持体1(例えば1d)と中間転写体2とが接触配置される一部接触形態を選択する接触形態選択装置9と、を備え、調整装置10は、接触形態選択装置9にて一部接触形態を選択した条件では、二次転写域TP2に形成する電界を清掃電界Ecに調整し、接触形態選択装置9にて全部接触形態を選択した条件では、二次転写域TP2に形成する電界を二次転写電界E2とは逆極性の画像保持用の保持電界Ehに調整するものが挙げられる。
本態様において、接離機構6は、画像形成に使用する像保持体1と中間転写体2とを接触配置させ、それ以外を非接触配置させるものであり、各像保持体1の位置を固定し、中間転写体2の位置を移動させる態様、中間転写体2の位置を固定し、各像保持体1の位置を移動させる態様、あるいは、両者を移動させる態様など適宜選定して差し支えないが、各像保持体1に対して精度良く画像を形成するには各像保持体1の位置を固定する態様が好ましい。
本態様は、一部接触形態(例えば単色黒トナー画像形成の像保持体を使用)の場合に中間転写体2に残留する電荷履歴に起因して画質欠陥が生じ易いことに着目し、一部接触形態を選択したときにだけ二次転写域TP2に清掃電界Ecを形成し、全部接触形態では、仮に中間転写体2に残留する電荷履歴があるとしても、各像保持体1(1a〜1d)の一次転写域TP1を通過するごとに次第に均されることから、残留する電荷履歴に起因する画質欠陥は生じ難いので、二次転写域TP2に清掃電界Ecを形成せず、不要な廃トナーを抑制するという点から、保持電界Ehを形成するようにしたものである。
また、接離機構6を備えた画像形成装置の好ましい態様としては、複数の像保持体1のうち、中間転写体2の移動方向の最上流に位置する像保持体1(本例では1a)は各色成分トナーの中で視認性の低い色成分トナー(例えばイエロトナーや透明トナー等)による画像を形成する態様が挙げられる。
本態様は、全部接触形態を選択したときに、中間転写体2の移動方向の最上流に位置する像保持体が視認性の低い色成分トナーによる画像を形成するものであれば、仮に、最上流の像保持体1(例えば1a)の一次転写域TP1に残留電荷差のある中間転写体2が通過し、その残留電荷差に起因する画像むらが生じたとしても、視認性が低いことから、視認性の良いトナーを用いた場合よりも画像むらが目立たない。尚、下流側に位置する像保持体では一次転写域を通過するごとに残留電位差が次第に均されることから、残留電荷差に起因する画像むらはほとんど生じない。
更に、接離機構6を備えた画像形成装置の別の好ましい態様としては、黒トナーによる画像を形成する像保持体1は中間転写体2の移動方向の最下流の位置に配置され、一若しくは複数の像保持体1を使用する如何なる作像状態にあっても、画像形成に使用されて中間転写体2に接触配置されている態様が挙げられる。
本態様は、中間転写体2の移動方向の最下流に位置する像保持体1(本例では1d)が黒トナーによる画像を形成する態様である。
例えば作像モードがフルカラーモード、単色黒モード、黒を含む二色モードのいずれであっても、黒トナー画像用の像保持体1(本例では1d)が常に画像形成に使用され、如何なる作像モードでも中間転写体に接触配置する。
ここで、例えば一部接触形態を選択したときに、黒トナーによる画像を形成する像保持体1dの一次転写域TP1に中間転写体2が通過する前に、二次転写域TP2に形成された清掃電界Ecで中間転写体2に残留する電荷履歴を低減するため、中間転写体2の電荷履歴に起因する画質欠陥は生じない。また、例えば作像モードとして単色黒モードを選択した場合、最下流の像保持体1dと二次転写装置5の二次転写域TP2との間の距離は、これ以外の態様に比べて短くなるため、黒画像を形成する作像処理時間を短縮化することが可能である点で好ましい。
また、画像形成装置の別の好ましい態様としては、転写画像の画質を優先する画質優先処理を切替選択する画質選択装置11を備え、調整装置10は、画質選択装置11にて画質優先処理を選択した条件では、二次転写域TP2に形成する電界を清掃電界Ecに調整し、画質選択装置11にて画質優先処理を選択しない条件では、二次転写域TP2に形成する電界を二次転写電界E1とは逆極性の画像保持用の保持電界Ehに調整する態様が挙げられる。
本態様は、画質優先処理を実施する画質優先モード又は画質優先処理を実施しないモードとで、調整装置10による調整される電界を切り替える態様である
本例では、画質優先モードを選択したときには、中間転写体2に残留する電荷履歴に起因する画質欠陥を抑制する上で、所定の清掃電界Ecを選定し、その必要がないときには、清掃電界Ecに代えて保持電界Ehを選定し、二次転写部材5a側に転移する不要な廃トナー量を低減する。
更に、画像形成装置の他の好ましい態様としては、画像形成における各像保持体1及び中間転写体2に対する作像処理速度を作像種別に応じて切替え選択する速度選択装置12を備え、調整装置10は、速度選択装置12にて予め決められた作像処理速度以上の速度優先処理を選択した条件では、二次転写域TP2に形成する電界を清掃電界Ecに調整し、速度選択装置12にて速度優先処理を選択しない条件では、二次転写域TP2に形成する電界を二次転写電界E2とは逆極性の画像保持用の保持電界Ehに調整する態様が挙げられる。
本態様は、速度優先処理を実施する速度優先モード又は速度優先処理を実施しないモードとで、調整装置10による調整される電界を切り替える態様である。
本例では、速度優先モードを選択したときには、中間転写体2に残留する電荷履歴に起因する画質欠陥を抑制する上で、所定の清掃電界Ecを選定し、その必要がないときには、清掃電界Ecに代えて保持電界Ehを選定し、二次転写部材5a側に転移する不要な廃トナー量を低減する。
ここで、速度選択装置12を備えた画像形成装置の好ましい態様としては、速度選択装置12にて速度優先処理を選択しない条件で、調整装置10により二次転写域TP2に保持電界Ehを作用させた後、一次転写域TP1又は二次転写域TP2のいずれかに予め決められた電界を作用させた状態で中間転写体2を1周分空回転させる駆動制御装置13を備えた態様が挙げられる。
本態様では、速度優先処理を実施しないときに、駆動制御装置により、一次転写域TP1又は二次転写域TP2のいずれかに予め決められた電界を作用させた状態で中間転写体を1周分空回転させると、中間転写体2が1周する間に、中間転写体2に残留した電荷履歴は次第に均される。
また、画像形成装置の更に他の好ましい態様としては、二次転写域TP2に記録材15を通過させない状態で中間転写体2に一次転写された画像Gが二次転写域TP2を通過する頻度を予測する頻度予測装置14を備え、調整装置10は、頻度予測装置14にて予測される頻度が予め決められた頻度以上の多頻度である条件では、二次転写域TP2に形成する電界を清掃電界Ecに調整し、頻度予測装置14にて予測される頻度が予め決められた頻度以上の多頻度に至らない条件では、二次転写域TP2に形成する電界を二次転写電界E2とは逆極性の画像保持用の保持電界Ehに調整する態様が挙げられる。
本態様は、中間転写体2上の画像が、記録材15を通過させないで二次転写域TP2を通過する頻度が多頻度であるか否かを予測し、その頻度の違いで、調整装置10による調整される電界を切り替える態様である。
本例では、多頻度である条件では、中間転写体2に残留する電荷履歴が生じ易いことから、この電荷履歴に起因する画質欠陥を抑制する上で、所定の清掃電界Ecを選定し、多頻度でない条件では、中間転写体2に残留する電荷履歴が生じ難いことから、清掃電界Ecに代えて保持電界Ehを選定し、二次転写部材5a側に転移する不要な廃トナー量を低減する。
また、調整装置10の好ましい態様としては、二次転写域TP2に記録材15を通過させない状態で中間転写体2が画像Gを保持しない状態にて二次転写域TP2を通過するとき、当該二次転写域TP2に形成する電界を清掃電界Ecに調整する態様がある。
一般に、記録材15が通過しない状態で中間転写体2の画像Gが保持されない領域が二次転写域TP2を通過しても、二次転写域TP2を通過するときに電界の作用を受ける。しかし、本例では、画像Gが保持されていない中間転写体2が二次転写域TP2を通過するときに清掃電界Ecの作用を受けることから、当該領域の電荷履歴は低減される。
更に、調整装置10での電界形成条件の代表的態様としては、二次転写域TP2に形成する電界として、二次転写電界E2、清掃電界Ec及び保持電界Ehを形成するために印加される電圧をB1、B2、B3とすると、|B1−B3|>|B1−B2|の関係を満たすものが挙げられる。
ここで、作像用のトナーが負極性である場合には、E2、Ecは負極性で、Ehは正極性になるため、B1〜B3は対応する電界の極性に対応した値になる。これに対し、作像用のトナーが正極性である場合には、逆に、E2、Ecは正極性で、Ehは負極性になるため、B1〜B3は対応する電界の極性に対応した値になる。
更に、中間転写体2の好ましい態様としては、基材および表面層を有し、表面層の表面抵抗率が基材よりも高いものが挙げられる。本態様では、表面層が高抵抗化することにより中間転写体2上の画像(トナー)保持力を高め、一方、基材を低抵抗化することにより一次転写部材3aとの放電を抑制する。これにより、更に画質を向上することが可能である。
また、調整装置10の好ましい態様としては、二次転写装置5は二次転写域TP2に二次転写電界E2が形成可能な電界形成装置を有し、調整装置10が電界形成装置を兼用するものが挙げられる。本態様の調整装置10は二次転写装置5の電界形成装置を兼用する態様であり、別個に構築する場合よりも部品点数を低減することが可能である。
次に、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明をより詳細に説明する。
◎実施の形態1
<画像形成装置の全体構成>
図3は実施の形態1に係る画像形成装置の全体構成を示す説明図である。
同図において、画像形成装置20は、所謂タンデム型の中間転写方式の態様であり、複数の色成分(本例ではイエロ(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K))の画像形成部21(具体的には21a〜21d)を略水平に沿う横方向に配列し、各画像形成部21に対向した部位にはベルト状の中間転写体22を循環移動可能に配設する一方、各画像形成部21に対応した中間転写体22の裏面には、各画像形成部21で形成された各色成分トナーによる画像が中間転写体22に一次転写させられる一次転写装置23(具体的には23a〜23d)を配設すると共に、中間転写体22の移動方向に対し最下流に位置する画像形成部21(本例では21d)よりも下流側に位置する中間転写体22の一部には、当該中間転写体22に一次転写された各色成分画像が記録材としての用紙26に二次転写(一括転写)させられる二次転写装置25を配設したものである。
更に、本例の画像形成装置20は、二次転写装置25にて一括転写された画像を用紙26上に定着させる定着装置27と、二次転写装置25による転写部位及び定着装置27による定着部位に用紙26を搬送する用紙搬送系28と、を備えている。
本実施の形態において、各画像形成部21(21a〜21d)は、ドラム状の感光体31を有し、各感光体31の周囲には、感光体31が帯電されるコロトロンなどの帯電装置32、帯電された感光体31上に静電潜像が書込まれるレーザ走査装置などの露光装置33、感光体31上に書込まれた静電潜像が各色成分トナーにて現像される現像装置34及び感光体31上の残留トナーが除去される清掃装置35を夫々配設したものである。
また、中間転写体22は、複数(本実施の形態では5つ)の張架ロール41〜45に掛け渡されており、張架ロール41が駆動モータ(図示せず)にて駆動される駆動ロールとして用いられると共に、張架ロール42〜45が従動ロールとして用いられ、また、張架ロール43が中間転写体22の移動方向に略交差する幅方向の蛇行規制用の補正ロールとして用いられ、更に、張架ロール44が二次転写装置25の対向ロールとして用いられる。そしてまた、張架ロール41に対向した中間転写体22の表面側には、二次転写後の中間転写体22上の残留トナーを除去するための清掃装置47が設けられている。
特に、本例では、中間転写体22は、基材と表面層とを有しており、表面層の体積抵抗が基材よりも高く設定されている。ここで、表面層の体積抵抗は11(logΩ・cm)以上であり、基材の体積抵抗は10(logΩ・cm)以下のものが使用されている。
このような体積抵抗を有する中間転写体22では、表面抵抗が高いため、トナーからなる画像の保持性が良好に保たれて良好な画質になり易い点で有利であるが、中間転写体22全体の体積抵抗も高くなるため、中間転写体22に残留する電荷履歴が逃げ難く、電荷履歴に起因する画質欠陥が生じ易いという懸念がある。
更に、本実施の形態において、一次転写装置23は、各感光体31に対応して中間転写体22の裏面に接触配置される一次転写ロール51を有しており、各感光体31に対して一次転写ロール51を予め決められた荷重をもって押圧することで、感光体31と中間転写体22との間に一次転写域TP1として作用する接触域(ニップ域)を形成し、更に、一次転写ロール51に予め決められた一次転写電流を供給することで、前述した一次転写域TP1に一次転写電界E1を作用させ、中間転写体22に対し感光体31上の各色成分トナーによる画像を転写させるものである。尚、本例では、中間転写体22の基材の体積抵抗は低く設定されているため、中間転写体22が一次転写ロール51と接触配置されたとしても、不必要に放電することはない。
更にまた、二次転写装置25は、図3、図4及び図7に示すように、張架ロール44に対応する中間転写体22の表面に接触配置される二次転写ロール71を有し、この二次転写ロール71と中間転写体22との間に二次転写域TP2として作用する接触域(ニップ域)を形成する一方、二次転写ロール71の対向ロール72としての張架ロール44の表面には給電ロール73を接触配置し、この給電ロール73に予め決められた二次転写電圧を印加すると共に二次転写ロール71を接地することで、二次転写域TP2に二次転写電界E2を作用させ、用紙26に対し中間転写体22上の各色成分トナーによる画像を転写させるものである。
更に、定着装置27は、例えば内部に加熱源を有する加熱定着ロール81と、この加熱定着ロール81に圧接配置されて当該加熱定着ロール81に追従して回転する加圧定着ロール82と、を備え、両定着ロール81,82間にて用紙26上の未定着画像を加熱・加圧定着するようになっている。
また、用紙搬送系28は、用紙収容容器91に収容された用紙26をフィードロール92にて用紙搬送路に繰り出し、用紙搬送路には適宜数の搬送ロール93を配設すると共に、二次転写域の直前に位置する用紙搬送路には用紙26が位置決めされた後に所定のタイミングで二次転写域に供給される位置決めロール94を配設し、更に、用紙搬送路の二次転写域の下流側には定着装置27に向けて用紙26が搬送可能な搬送ベルト95を配設したものである。
尚、定着装置27を通過した用紙26は例えば図示外の排出ロールを介して図示外の用紙排出容器に排出されるようになっている。
<画像形成装置の駆動制御系>
図4は実施の形態1に係る画像形成装置の駆動制御系を示す。
同図において、符号100は画像形成装置の作像処理を制御する制御装置であり、この制御装置100は、CPU、ROM、RAM及び入出力インタフェース等を含むマイクロコンピュータからなり、入出力インタフェースを介して図示外のスタートスイッチや作像モードを選択するためのスイッチである作像モードSW131、画質を優先する画質優先モードを実施するときに選択するスイッチである画質優先モードSW132、作像処理速度を優先する速度優先モードを実施するときに選択するスイッチである速度優先モードSW133等からの入力信号を取込み、ROMに予め格納されているゴースト対策制御処理プログラム(図9、図12〜図14参照)をCPUで実行し、駆動制御対象に対する制御信号を夫々生成した後、各駆動制御対象に制御信号を送出するようになっている。
ここで、図4中、駆動制御対象としては、各画像形成部21(21a〜21d)の感光体31を駆動する感光体駆動系102、例えば駆動ロールとしての張架ロール41を回転駆動することで中間転写体22を循環駆動する中間転写体駆動系103、各画像形成部21(21a〜21d)の感光体31に対して中間転写体22を接離するリトラクト機構104、各画像形成部21に対応する一次転写装置23の一次転写ロール51に対して一次転写電流を供給する電流供給装置106、二次転写装置25の給電ロール73に対し二次転写電圧を始めとする各電圧を印加する電圧印加装置107などが挙げられる。
<リトラクト機構>
図5(a)(b)は本実施の形態で用いられるリトラクト機構104の詳細を示す。
同図において、リトラクト機構104は、複数の画像形成部21のうち、中間転写体22の移動方向の最下流に位置する画像形成部21d以外の画像形成部21a〜21cの各感光体31に対して中間転写体22を接離するものであり、本例では、各画像形成部21a〜21cの感光体31から中間転写体22を後退させたときに、各画像形成部21a〜21cに対応した一次転写装置23の一次転写ロール51を中間転写体22と非接触になる位置まで後退させるようになっている。
つまり、リトラクト機構104は、複数の画像形成部21(本例では21a〜21c)の各感光体31に対して中間転写体22を接離する中間転写体接離機構110と、この中間転写体接離機構110に連動して各画像形成部21(21a〜21c)に対応する一次転写装置23(本例では23a〜23c)を中間転写体22に対して接離する連動機構120と、を有している。
ここで、中間転写体接離機構110は、画像形成部21c,21d間に位置する中間転写体22の裏面に中間転写体22の移動軌跡位置として予め固定的に設定された固定位置決めロール111を配設する一方、中間転写体22の移動方向に対し最上流に位置する画像形成部21aよりも上流側に位置する中間転写体22の裏面には中間転写体22の移動規制位置として変化可能に設定された可動位置決めロール112を配設し、この可動位置決めロール112を揺動支点114周りに揺動可能な揺動台113で支持するようにしたものである。
そして、中間転写体接離機構110の駆動系は、図5(b)に示すように、制御装置100からの制御信号に基づいて駆動が開始する駆動モータ115を有し、この駆動モータ115からの駆動力をギア、ベルトなどからなる駆動伝達機構116を介して揺動台113の揺動支点114に伝達するようになっている。
また、連動機構120は、中間転写体22内で揺動支点122を中心に揺動可能な揺動板121を有し、画像形成部21c,21dの中間位置に対応した部位に前述した揺動支点122を設定し、揺動板121上に一次転写装置23a〜23cを固定的に設置すると共に、付勢ばね123によって揺動板121を中間転写体22側に向けて付勢し、更に、中間転写体接離機構110の揺動台113の揺動支点114には当該揺動台113の揺動に伴って回転する回転部材124を設け、この回転部材124の揺動支点114から離れた部位に引っ掛け片125を設け、揺動板121の揺動自由端に対して引っ掛け片125を引っ掛けるようにしたものである。
このようなリトラクト機構104において、例えば全ての画像形成部21(21a〜21d)の感光体31に対して中間転写体22を接触配置するという全部接触形態にする場合には、図5(b)に示すように、中間転写体接離機構110の可動位置決めロール112を実線で示す進出位置に進出させるようにすればよい。
このとき、画像形成部21a〜21cに対応する中間転写体22は、図6(a)に示すように、固定位置決めロール111と可動位置決めロール112とによって位置決めされ、各画像形成部21(21a〜21c)の感光体31と中間転写体22とは接触配置され、各画像形成部21(21a〜21c)に対応する一次転写装置23(23a〜23c)の一次転写ロール51も中間転写体22に接触配置される。
また、最下流の画像形成部21d以外の画像形成部21(21a〜21c)の感光体31に対して中間転写体22を非接触配置するという一部接触形態にする場合には、図5(b)に示すように、中間転写体接離機構110の可動位置決めロール112を二点鎖線で示す後退位置に後退させるようにすればよい。
このとき、各画像形成部21(21a〜21c)に対応する中間転写体22は、図6(b)に示すように、固定位置決めロール111と張架ロール41とによって位置決めされ、各画像形成部21(21a〜21c)の各感光体31と中間転写体22とは非接触配置され、中間転写体22と後退位置に後退した可動位置決めロール112とは非接触配置される。更に、図5(b)に示すように、可動位置決めロール112が後退位置に後退したことに伴って、連動機構120の回転部材124が二点鎖線で示す位置に移動し、引っ掛け片125を介して揺動支点122周りに揺動板121を揺動させて下方に押し下げることから、揺動板121に設置されている各一次転写装置23(本例では23a〜23c)は中間転写体22に対して非接触配置される。
<電圧印加装置>
図7は本実施の形態で用いられる電圧印加装置107を示す。
同図において、電圧印加装置107は、負極性の電圧が調整可能な第1の可変電源141と、正極性の電圧が調整可能な第2の可変電源142と、第1、第2の可変電源141、142を切り替える切替スイッチ143と、を有しており、制御装置100からの制御信号に基づいて二次転写域TP2に作用する電界を形成するための電圧を設定し、給電ロール73を介して対向ロール72(44)に設定された電圧を印加するものである。
本例では、二次転写域TP2に作用する電界は以下の通りである。
−二次転写電界−
二次転写電界E2は、各画像形成部21(21a〜21d)の感光体31から中間転写体22に一次転写された各色成分画像を用紙26に二次転写するためのものであり、中間転写体22上の負極性トナーが用紙26側に静電転写される向きに働く電界として選定される。
この種の二次転写電界E2を形成するには、給電ロール73を介して対向ロール72に印加する電圧(バイアス)として、負極性で且つ中間転写体22上のトナーを用紙26側に転移させる上で十分な大きさであることが必要である。
本例では、例えば図8(a)に示すように、二次転写域TP2に印加する電圧(バイアス)を負極性でその絶対値を大きく変化させると、これに伴って、二次転写効率(中間転写体上のトナー画像量に対する用紙側に転移したトナー画像量の割合に相当)が100%に近いレベル(例えば98%以上のレベル)まで至り、二次転写効率が100%に近いレベルを満たす範囲を二次転写電界E2の許容範囲とし、これを満たす電圧(バイアス)を二次転写電圧(バイアス)B1として選定する。
−清掃電界−
清掃電界Ecは、中間転写体22に残留する電荷履歴(画像部/非画像部間の電荷差に相当)を低減させるための電界であり、二次転写電界E2と同極性であるが、二次転写電界E2よりも低い電界である。
本例では、例えば図8(b)に示すように、二次転写域TP2に印加する電圧(バイアス)を変化させ、例えば後述する実施例の欄で説明するゴースト評価法に基づくゴーストグレードとの相関を調べたところ、二次転写バイアスB1よりも低い電圧(バイアス)B2付近でゴーストグレードが最も良いピーク点を示し、このピーク点から離れるにつれてゴーストグレードが徐々に悪化する傾向が見られた。そこで、本実施の形態では、電圧(バイアス)B2を清掃電界Ec形成のための清掃電圧(バイアス)として選定する。
尚、本例では、ゴーストグレードが0.5に近いレベルの範囲を清掃電圧(バイアス)B2の選定範囲としているが、ゴーストグレードの許容レベルに応じて清掃電圧(バイアス)B2の選定範囲をもう少し広げるようにしてもよいことは勿論である。
−保持電界−
保持電界Ehは、用紙26を通過させずに中間転写体22上の画像が二次転写域TP2を通過するとき、中間転写体22の画像が二次転写ロール71側に転移せずに中間転写体22に保持される上で必要な電界である。
本例では、図8(c)に示すように、二次転写域TP2に印加する電圧(バイアス)を変化させ、二次転写ロール71上に付着したトナー量(本例では廃トナー量)との相関を調べたところ、二次転写バイアスB1と同極性で低くなるにつれて廃トナー量は減少し、二次転写バイアスB1とは異なる極性に至った段階で廃トナー量は更に減少し、所定の電圧(バイアス)B3に至ると廃トナー量は略0になるという傾向が見られた。そこで、本実施の形態では、電圧(バイアス)B3を保持電界Eh形成のための保持電圧(バイアス)として選定する。
<画像形成装置の作動>
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の作動について説明する。
(1)ゴースト対策制御処理1
図9は本実施の形態に係る画像形成装置によるゴースト対策制御処理1を示すフローチャートである。
図4に示すように、ユーザは、作像モードSW131を操作することでFCモード(フルカラーモード)又は単Kモード(単色Kモード)を指定することが可能である。
今、作像モードとしてFCモードを指定すると、制御装置100は、作像モードがFCモードであると判断し、FCモードプロセスを選択する。この状態において、制御装置100は、図6(a)に示すように、リトラクト機構104により全部接触形態を選択する。
そして、制御装置100は、FCモードに応じて一次転写条件、二次転写条件を調整する。
一方、作像モードとして単Kモードら指定すると、制御装置100は、作像モードが単Kモードであると判断し、単Kモードプロセスを選択する。この状態において、制御装置100は、図6(b)に示すように、リトラクト機構104により一部接触形態を選択すし、単Kモードに応じて一次転写条件、二次転写条件を調整する。
−用紙への画像転写−
図9に示すように、用紙26が二次転写域TP2を通過するとき(通紙時)には、二次転写域TP2には二次転写バイアスB1が印加され、二次転写域TP2には二次転写電界E2が形成される。このため、図10(a)に示すように、中間転写体22上の画像Gは用紙26に転写された後、当該用紙26に転写された画像Gは定着装置27にて定着される。
−トナーパッチ通過時−
また、例えば二次転写域TP2に用紙26が通過しないインタイメージ領域S(言い換えれば用紙26に対応するイメージ領域の間の領域に相当)には例えば画像濃度や画像位置を制御するために、プロセス制御用画像としての例えば矩形状のトナーパッチGが形成されることがある。
このトナーパッチGは用紙26が通過しない状態で二次転写域TP2を通過するが、本例では、作像モードがFCモードか単Kモードかによって二次転写域TP2に形成される電界調整が相違する方式になっている。
本例では、FCモードが選択された場合には、図10(b)に示すように、二次転写域TP2には保持電圧(バイアス)B3が印加され、二次転写域TP2には保持電界Ehが形成される。このため、中間転写体22のトナーパッチGが二次転写域TP2を通過したとしても、トナーパッチGpが二次転写ロール71側に転移して廃トナーになってしまう懸念はなく、清掃装置47にて清掃される。この状態で、中間転写体22に電荷履歴が残留していたとしても、各色成分の画像形成部21における感光体31の一次転写域TP1を通過する毎に、中間転写体22の残留電荷は次第に低減される。
一方、単Kモードが選択された場合には、図10(c)に示すように、二次転写域TP2には清掃電圧(バイアス)B2が印加され、二次転写域TP2には清掃電界Ehが形成される。このため、中間転写体22のトナーパッチGが二次転写域TP2を通過した場合には清掃電界Ecの作用を受ける。
このとき、中間転写体22は、図11に示すように、一次転写域TP1での一次転写電界E1の作用による帯電と、二次転写域TP2での清掃電界Ecの作用による帯電とを受ける。この場合において、例えば二次転写域TP2に二次転写電界E2が作用した場合を想定すると、二次転写域TP2を通過した中間転写体22のトナーパッチGは画像部/非画像部間の電荷差に相当する電荷履歴mが比較的大きいが、二次転写域TP2に二次転写電界E2に代えて清掃電界Ecを作用させた場合には、図11に示す画像部/非画像部間の電荷差に相当する電荷履歴mが低減することになる。このため、二次転写域TP2を通過した中間転写体22が次の作像ジョブ(例えば単Kモード)で画像形成に使用される画像形成部21(21d)の感光体31の一次転写域TP1を通過したとしても、中間転写体22に残留する電荷履歴mが十分に低いことから、電荷履歴に伴う画質欠陥は生じない。
尚、本例では、FCモード又は単Kモードのいずれの場合にも、用紙26が通過せずに中間転写体22が画像を保持しないで二次転写域TP2を通過する場合には、二次転写域TP2には清掃電界Ec又は保持電界Ehを形成する手法が採用されているが、これに限られず適宜選定して差し支えない。
(2)ゴースト対策制御処理2
本例は、画質優先モードを選択するかしないかで二次転写域TP2に形成する電界を切り替えるようにしたものである。
ここで、制御装置100は、図4に示すように、ユーザが画質優先モードSW132をオン操作すると、これによって画質優先モードが選択されたものと判別し、逆に、画質優先モードSW132がオフのままであると、画質優先モードが選択されていないものと判別する。
−用紙への画像転写−
図12に示すように、用紙26が二次転写域TP2を通過するとき(通紙時)には、二次転写域TP2には二次転写バイアスB1が印加され、二次転写域TP2には二次転写電界E2が形成される。図10(a)に示すように、中間転写体22上の画像Gは用紙26に転写された後、当該用紙26に転写された画像Gは定着装置27にて定着される。
−トナーパッチ通過時−
本例では、プロセス制御用画像としてのトナーパッチGは用紙26が通過しない状態で二次転写域TP2を通過することがあるが、画質優先モードが選択された条件では、図12に示すように、二次転写域TP2には清掃バイアスB2が印加され、清掃電界Ecが形成される。このため、画質優先モードでは、トナーパッチGが二次転写域TP2を通過するときに、画像部/非画像部間の電荷差に伴う電荷履歴が低減されることになり、電荷履歴に起因する画質欠陥が生ずることは回避される。
一方、画質優先モードが選択されない条件では、図12に示すように、二次転写域TP2には保持バイアスB3が印加され、保持電界Ehが形成される。このため、画質優先モードを選択しない場合には、電荷履歴に起因する画質欠陥がある程度露呈することにはなるが、保持電界Ehの作用によって二次転写ロール71に不必要な廃トナーが転移する懸念は抑制される。
尚、本例では、用紙26が通過せずに中間転写体22が画像を保持しないで二次転写域TP2を通過する場合には、二次転写域TP2には清掃電界Ec又は保持電界Ehを形成する手法が採用されているが、これに限られず適宜選定して差し支えない。
(3)ゴースト対策制御処理3
本例は、速度優先モードを選択するかしないかで二次転写域TP2に形成する電界を切り替えるようにしたものである。
ここで、制御装置100は、図4に示すように、ユーザが速度優先モードSW133をオン操作すると、これによって速度優先モードが選択されたものと判別し、逆に、速度優先モードSW133がオフのままであると、速度優先モードが選択されていないものと判別する。
−用紙への画像転写−
図13に示すように、用紙26が二次転写域TP2を通過するとき(通紙時)には、二次転写域TP2には二次転写バイアスB1が印加され、二次転写域TP2には二次転写電界E2が形成される。図10(a)に示すように、中間転写体22上の画像Gは用紙26に転写された後、当該用紙26に転写された画像Gは定着装置27にて定着される。
−トナーパッチ通過時−
本例では、プロセス制御用画像としてのトナーパッチGは用紙26が通過しない状態で二次転写域TP2を通過することがあるが、速度優先モードが選択された条件では、図13に示すように、二次転写域TP2には清掃バイアスB2が印加され、清掃電界Ecが形成される。このため、速度優先モードでは、トナーパッチGが二次転写域TP2を通過するときに、画像部/非画像部間の電荷差に伴う電荷履歴が低減されることになり、電荷履歴に起因する画質欠陥が生ずることは回避される。
一方、速度優先モードが選択されない条件では、図13に示すように、二次転写域TP2には保持バイアスB3が印加され、保持電界Ehが形成される。この後、制御装置100は、中間転写体駆動系103にて中間転写体20を1周分空回しし、かつ、二次転写域TP2に清掃バイアスB2を印加することで二次転写域TP2に清掃電界Ecを形成する。
このため、速度優先モードを選択しない場合には、保持電界Ehの作用によって二次転写ロール71に不必要な廃トナーが転移する懸念は抑制されることに加えて、中間転写体22を一律に帯電しながら1周分空回しすることから、中間転写体22に電荷履歴があったとしても、中間転写体22が空回しされている間に次第に均されていき、当該電荷履歴は低減する。このため、次の作像ジョブが開始する際に、中間転写体22の電荷履歴に起因する画質欠陥が生ずる懸念は少ない。
尚、本例では、中間転写体22を空回しするときに、二次転写域TP2に清掃電界Ecを形成しているが、これ以外の電界を形成してもよいし、あるいは、一次転写域TP1のいずれかに一次転写電界E1あるいはこれに類する電界を形成するようにしてもよい。また、用紙26が通過せずに中間転写体22が画像を保持しないで二次転写域TP2を通過する場合には、二次転写域TP2には清掃電界Ec又は保持電界Ehを形成する手法が採用されているが、これに限られず適宜選定して差し支えない。
(4)ゴースト対策制御処理4
本例は、トナーパッチの二次転写域を通過する頻度を予測し、予測値が多いか否かで二次転写域TP2に形成する電界を切り替えるようにしたものである。
ここで、制御装置100は、図14に示すように、ジョブ毎にトナーパッチが二次転写域を通過するパッチ頻度を予め予測し、予め決められた閾値以上の多頻度か否かを判別する。
−用紙への画像転写−
図14に示すように、用紙26が二次転写域TP2を通過するとき(通紙時)には、二次転写域TP2には二次転写バイアスB1が印加され、二次転写域TP2には二次転写電界E2が形成される。中間転写体22上の画像Gは用紙26に転写された後、当該用紙26に転写された画像Gは定着装置27にて定着される。
−トナーパッチ通過時−
本例では、プロセス制御用画像としてのトナーパッチGは用紙26が通過しない状態で二次転写域TP2を通過することがあるが、パッチ頻度が多い条件では、図14に示すように、二次転写域TP2には清掃バイアスB2が印加され、清掃電界Ecが形成される。このため、速度優先モードでは、トナーパッチGが二次転写域TP2を通過するときに、画像部/非画像部間の電荷差に伴う電荷履歴が低減されることになり、電荷履歴に起因する画質欠陥が生ずることは回避される。
一方、パッチ頻度が多くない条件では、図14に示すように、二次転写域TP2には保持バイアスB3が印加され、保持電界Ehが形成される。この場合、パッチ頻度が多くないため、トナーパッチGが二次転写域TP2を通過するときに、画像部/非画像部間の電荷差に伴う電荷履歴が顕著には現れず、画像履歴に起因する画質欠陥はそれほど問題にはならない。
◎比較の形態
図15は比較の形態に係る画像形成装置の要部を示す。
同図において、画像形成装置は、中間転写方式のタンデム型画像形成装置であり、二次転写域TP2よりも中間転写体22の搬送方向下流側に除電機構200を設置したものである。
本例において、除電機構200は、中間転写体22の表面に接触する除電ロール201と、この除電ロール201に対向する中間転写体22の裏面に設けられる対向ロール202とを有し、除電ロール201に除電バイアスが印加可能な除電用電源203を接続し、二次転写域TP2を通過した中間転写体22に残留する電荷履歴を一方の極性(本例では負極性)に揃えるようにしたものである。尚、符号205は中間転写体22の清掃装置を示す。
本例によれば、除電機構200は、中間転写体22に残留する電荷履歴を低減する作用を奏するが、二次転写装置25と清掃装置205との間のスペースに除電機構200を設置しなければならず、コストアップの要因、省スペース化の障害、更には除電機構200のメンテナンスが必要不可欠になるという二次障害が生じる。
◎実施例1
本実施例は、実施の形態1に係る画像形成装置を具現化したもので、中間転写体の体積抵抗を変化させ、ゴーストグレードとの相関を調べたものである。
ここで、本実施例での実施条件は以下の通りである。
<使用環境>
温度/湿度:22℃/55%
印刷速度:445mm/s
用紙:OSコートW127gsm
<一次転写装置>
一次転写ロール:SUS製シャフトに導電ゴム層を被覆(ゴム材料:CO,ECO系)
ロール外径:24[mm]
ロールシャフト径:8[mm]
ロール抵抗:6.6[logΩ]/1000V印加時
<二次転写装置>
二次転写ロール、対向ロール:SUS製シャフトに導電ゴム層を被覆(ゴム材料:CO,ECO系)
二次転写ロール外径:28[mm]
二次転写ロールシャフト径:15[mm]
二次転写ロール抵抗:8.0[logΩ]/1000V印加時
対向ロール外径:20[mm]
対向ロールシャフト径:14[mm]
対向ロール抵抗:6.4[logΩ]/1500V印加時
<中間転写体>
厚さ100μmのポリイミド製シームレスベルトにカーボンブラックを分散させることで抵抗調整したものを採用。
<中間転写体抵抗測定法>
測定器にプローブを接続し、ベルト片に対しプローブ上部に19.6Nの錘を取り付け一様な荷重が加わるようにして測定する方法を採用。
測定器:R8340A デジタル超高抵抗/微小電流計(株式会社Advantest)
プローブ:URプローブ MCP−HTP12(ダイアインスツルメンツ株式会社)
本例では、中間転写体として体積抵抗の異なるものを複数用意し、夫々の中間転写体を用いて、中間転写体に残留する電荷履歴に起因する画質欠陥の有無をゴーストグレードとして評価した。
結果を図16に示す。
同図によれば、中間転写体の体積抵抗が11(logΩ・cm)以上で中間転写体の電荷履歴に起因する画質欠陥(ゴースト)が発生することが確認された。これは、中間転写体の体積抵抗が上昇したことに伴い、中間転写体に残留する電荷履歴が増加したことよるものと推測される。
−ゴースト評価法−
本例で用いられるゴーストグレードは図17に示すゴースト評価法に基づくグレードである。
図17(a)はゴーストチャートを示す。
このゴーストチャートは、Cin−I、Cin−II、Cin−IIIの3種類の入力濃度(本例では40%、70%、100%)の縦方向ライン像を複数組配列したものである。
図17(b)は、図17(a)のゴーストチャートを作像した次の作像ジョブで作成するゴースト評価チャートを示す。
このゴースト評価チャートは、Cin−a、Cin−b、Cin−c、Cin−d、Cin−e、Cin−fの6種類の入力濃度(本例では20%、30%、40%、50%、60%、70%)の縦方向ライン像に交差する横方向に区画されたハーフトーン像面を隣接して配列したものである。
そして、ゴースト評価チャートのどの入力濃度のハーフトーン面像に対してゴーストチャートのライン像の電荷履歴に起因する画質欠陥(ゴースト)が見られるか否かでゴーストグレードが評価される。
図17のゴースト評価チャートでは、濃い入力濃度(Cin−e,Cin−f)のハーフトーン像に画像欠陥(ゴースト)が見られる例が示されている。
◎実施例2
本実施例は、実施の形態1に係る画像形成装置を具現化したもので、一次転写域に供給する電流と中間転写体表面電位との関係、二次転写域に印加する電圧と中間転写体表面電位との関係を調べたものである。
ここで、本実施例での実施条件としては、一次/二次転写装置は実施例1と同様であるが、中間転写体は体積抵抗率13.6(logΩ・cm)のものが使用されている。
また、中間転写体の表面電位は、駆動中において例えば図4に示す張架ロール41を接地させ、対向側に表面電位計を中間転写体から約1mm離れた位置に設けて装置動作中に測定している。尚、表面電位計としては、例えばトレック・ジャパン株式会社製MODEL344が用いられる。
結果を図18(a)(b)に示す。
図18(a)は一次転写域に供給する電流と中間転写体表面電位との関係を示す。
同図によれば、一次転写域に供給する電流を18μA、27μA、54μAと増加させたところ、中間転写体の表面電位は次第に減少する傾向にあることが理解される。
一方、図18(b)は二次転写域に印加する電圧(バイアス)と中間転写体表面電位との関係を示す。
同図によれば、二次転写域に印加する電圧(バイアス)を−2kV、−4kV、−6kVと絶対値が大きくなるように増加させたところ、中間転写体の表面電位は次第に増加する傾向にあることが理解される。
更に、本実施例において、一次転写域に供給する電流と中間転写体表面電荷との関係、二次転写域に印加する電圧と中間転写体表面電荷との関係を調べたところ、図19(a)(b)に示す結果が得られた。
図19(a)は一次転写域に供給する電流と中間転写体表面電荷との関係を示す。
同図によれば、一次転写域に供給する電流を50μA〜90μA程度まで徐々に増加させたところ、中間転写体の表面電荷は次第に減少する傾向にあることが理解される。
図19(b)は二次転写域に印加する電圧(バイアス)と中間転写体表面電位との関係を示す。
同図によれば、二次転写域に印加する電圧(バイアス)を−4kV、−5kV、−6kVと絶対値が大きくなるように増加させたところ、中間転写体の表面電荷は次第に増加する傾向にあることが理解される。
このように、一次転写域に供給する電流、あるいは、二次転写域に印加する電圧を変化させることで、中間転写体の表面電位、あるいは、表面電荷を可変にできることが把握される。
本例では、二次転写域に印加する電圧(バイアス)に着目し、これを変化させることで二次転写域に形成する電界を調整し、中間転写体に残留する電荷履歴を低減させることに利用可能であることが推測される。
◎実施例3
本実施例は、実施の形態1に係る画像形成装置を具現化したもので、二次転写電界、清掃電界、保持電界を形成するために二次転写域に印加する電圧(バイアス)の選定法を示すものである。
ここで、本実施例での実施条件は実施例2と同様である。
−二次転写バイアスB1−
図20は二次転写域に印加する電圧(バイアス)と二次転写効率との相関を調べたものである。
同図において、二次転写効率は、二次転写域を通過した中間転写体上の画像量を100とした場合に用紙側に転写した画像量の割合を示すもので、画像が負極性のトナーを用いたものであるため、二次転写域に印加する電圧(バイアス)を負極性のままその絶対値を増加させたところ、二次転写効率が−4kVを超えた付近から100%近くに至ることが確認された。
本例では、二次転写域に印加する電圧(バイアス)として、二次転写効率が略100%近くになる条件を満たすものを二次転写バイアスB1として選定した。本例では、二次転写バイアスB1は−4.5kVから−5kVの範囲で適宜選定されることが理解される。
−清掃バイアスB2−
図21は二次転写域に印加する電圧(バイアス)とゴーストグレードとの相関を調べたものである。
本例は、図22に示すように、単Kモードを実施するに当たり、環境条件が温度/湿度が21℃/10%RHで、リトラクト機構にて画像形成部21a〜21cをリトラクトさせ、黒色成分の画像形成部21dを用いて入力濃度Cinが80%のトナーパッチを作成し、二次転写域TP2に用紙を通過させずにトナーパッチGを通過させる作像処理を実施した。
このような実施過程において、二次転写域TP2に印加する電圧(バイアス)を変化させながら、ゴーストグレードを求めたものである。
図21によれば、二次転写域に印加する電圧(バイアス)は、二次転写バイアスB1よりも低い−3kV付近でゴーストグレードが最もよいピーク点を示し、これを境として増加しても、減少してもゴーストグレードが次第に悪化する傾向であることが理解される。
本例では、二次転写域に印加する電圧(バイアス)として、ゴーストグレードが良好となる範囲である−3kV付近を清掃バイアスB2として選定するものである。
二次転写域に清掃バイアスB2を印加すると、これに伴って、二次転写域には清掃電界Ecが作用することになり、中間転写体に残留する電荷履歴が低減されることが理解される。
−保持バイアスB3−
図23は二次転写域に印加する電圧(バイアス)と二次転写ロール上廃トナー量との相関を調べたものである。
本例は、図22に示すように、二次転写域TP2に用紙26を通過させずにトナーパッチGを通過させ、二次転写域TP2に印加する電圧(バイアス)を変化させ、二次転写ロール71に移行した廃トナー量を測定するようにしたものである。ここで、図23中、縦軸の単位は、FCモードにおいて、用紙間に毎回トナーパッチ(インタイメージパッチ)が単色かつ入力濃度Cin100%で所定の大きさ(例えば326×106.7[mm])出力された際の用紙1000枚当たりの量を示す。
本例においては、二次転写域に印加する電圧(バイアス)が負極性である場合には、負極性のトナーを用いていることから、二次転写ロール71に転移する廃トナー量は完全には0にはできない。
これに対し、二次転写域TP2に印加する電圧(バイアス)を正極性側にシフトすると、二次転写ロール71に転移する廃トナー量はほとんどなくなり、本例では、2kV付近に至ると、廃トナー量は略0になることが理解される。
本例では、二次転写域に印加する電圧(バイアス)として、二次転写ロール上の廃トナー量が略0になる範囲である+2kV付近を保持バイアスB3として選定するものである。
二次転写域に保持バイアスB3を印加すると、これに伴って、二次転写域には保持電界Ehが作用することになり、二次転写域TP2を通過するトナーパッチGは中間転写体22側にしっかりと保持され、二次転写ロール71側に廃トナーとして転移することは有効に回避される。
1(1a〜1d)…像保持体,2…中間転写体,3…一次転写装置,3a…一次転写部材,5…二次転写装置,5a…二次転写部材,6…接離機構,7(7a,7b)…位置決め部材,9…接触形態選択装置,10…調整装置,11…画質選択装置,12…速度選択装置,13…駆動制御装置,14…頻度予測装置,15…記録材,G…画像,TP1…一次転写域,TP2…二次転写域,E1…一次転写電界,E2…二次転写電界,Ec…清掃電界,Eh…保持電界

Claims (13)

  1. 各色成分トナーによる画像を形成して保持する複数の像保持体と、
    各像保持体に対向して循環搬送せしめられ、各像保持体のうち少なくとも画像形成に使用する像保持体に接触配置されて当該像保持体で形成された画像を記録材に転写する前に一時的に保持する中間転写体と、
    各像保持体に対応する中間転写体の裏面に対向して設けられる一次転写部材を有し、この一次転写部材と各像保持体との間の一次転写域に一次転写電界を形成することで各像保持体に保持された画像を中間転写体に転写させる一次転写装置と、
    前記中間転写体の表面に対向して設けられる二次転写部材を有し、この二次転写部材と中間転写体との間の二次転写域に二次転写電界を形成することで各一次転写装置にて中間転写体に転写された画像を記録材に転写させる二次転写装置と、
    前記二次転写域に記録材を通過させない状態で前記中間転写体に一次転写された画像が前記二次転写域を通過するとき、当該二次転写域に形成する電界を、前記二次転写電界よりも低い同極性の清掃電界に調整する調整装置と、
    を備えていることを特徴とする画像形成装置。
  2. 請求項1記載の画像形成装置において、
    前記調整装置は、前記二次転写域を通過した中間転写体に形成された画像部/非画像部間の残留電荷差が予め決められた閾値以下に収まるように、前記清掃電界を選定することを特徴とする画像形成装置。
  3. 請求項1又は2記載の画像形成装置において、
    前記複数の像保持体のうち、画像形成に使用される像保持体と前記中間転写体とが接触配置され、画像形成に使用されない像保持体と前記中間転写体とが非接触配置されるように、各像保持体に対して前記中間転写体を相対的に接離する接離機構と、
    この接離機構を用いて全ての像保持体と中間転写体とが接触配置される全部接触形態又は一部の像保持体と中間転写体とが接触配置される一部接触形態を選択する接触形態選択装置と、を備え、
    前記調整装置は、前記接触形態選択装置にて一部接触形態を選択した条件では、前記二次転写域に形成する電界を前記清掃電界に調整し、前記接触形態選択装置にて全部接触形態を選択した条件では、前記二次転写域に形成する電界を前記二次転写電界とは逆極性の画像保持用の保持電界に調整するものであることを特徴とする画像形成装置。
  4. 請求項3記載の画像形成装置において、
    前記複数の像保持体のうち、前記中間転写体の移動方向の最上流に位置する像保持体は各色成分トナーの中で視認性の低い色成分トナーによる画像を形成するものであることを特徴とする画像形成装置。
  5. 請求項3又は4記載の画像形成装置において、
    黒トナーによる画像を形成する像保持体は前記中間転写体の移動方向の最下流の位置に配置され、一若しくは複数の像保持体を使用する如何なる作像状態にあっても、画像形成に使用されて前記中間転写体に接触配置されていることを特徴とする画像形成装置。
  6. 請求項1又は3に記載の画像形成装置において、
    転写画像の画質を優先する画質優先処理を切替選択する画質選択装置を備え、
    前記調整装置は、前記画質選択装置にて画質優先処理を選択した条件では、前記二次転写域に形成する電界を前記清掃電界に調整し、前記画質選択装置にて画質優先処理を選択しない条件では、前記二次転写域に形成する電界を前記二次転写電界とは逆極性の画像保持用の保持電界に調整するものであることを特徴とする画像形成装置。
  7. 請求項1、3又は6いずれかに記載の画像形成装置において、
    画像形成における前記各像保持体及び中間転写体に対する作像処理速度を作像種別に応じて切替え選択する速度選択装置を備え、
    前記調整装置は、前記速度選択装置にて予め決められた作像処理速度以上の速度優先処理を選択した条件では、前記二次転写域に形成する電界を前記清掃電界に調整し、前記速度選択装置にて速度優先処理を選択しない条件では、前記二次転写域に形成する電界を前記二次転写電界とは逆極性の画像保持用の保持電界に調整することを特徴とする画像形成装置。
  8. 請求項7記載の画像形成装置において、
    前記速度選択装置にて前記速度優先処理を選択しない条件で、前記調整装置により二次転写域に保持電界を作用させた後、一次転写域又は二次転写域のいずれかに予め決められた電界を作用させた状態で中間転写体を1周分空回転させる駆動制御装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
  9. 請求項1、3、6又は7いずれかに記載の画像形成装置において、
    前記二次転写域に記録材を通過させない状態で前記中間転写体に一次転写された画像が前記二次転写域を通過する頻度を予測する頻度予測装置を備え、
    前記調整装置は、前記頻度予測装置にて予測される頻度が予め決められた頻度以上の多頻度である条件では、前記二次転写域に形成する電界を前記清掃電界に調整し、前記頻度予測装置にて予測される頻度が予め決められた頻度以上の多頻度に至らない条件では、前記二次転写域に形成する電界を前記二次転写電界とは逆極性の画像保持用の保持電界に調整することを特徴とする画像形成装置。
  10. 請求項1ないし9いずれかに記載の画像形成装置において、
    前記調整装置は、前記二次転写域に記録材を通過させない状態で前記中間転写体が画像を保持しない状態にて前記二次転写域を通過するとき、当該二次転写域に形成する電界を前記清掃電界に調整することを特徴とする画像形成装置。
  11. 請求項3、6、7又は9いずれかに記載の画像形成装置において、
    前記二次転写域に形成する電界として、二次転写電界、清掃電界及び保持電界を形成するために印加される電圧をB1、B2、B3とすると、
    |B1−B3|>|B1−B2|の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。
  12. 請求項1ないし11いずれかに記載の画像形成装置において、
    前記中間転写体は基材および表面層を有し、表面層の表面抵抗率が基材よりも高いことを特徴とする画像形成装置。
  13. 請求項1ないし12いずれかに記載の画像形成装置において、
    前記二次転写装置は、前記二次転写域に前記二次転写電界が形成可能な電界形成装置を有し、
    前記調整装置は前記電界形成装置を兼用するものであることを特徴とする画像形成装置。
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