JP2016177168A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】如何なる感光体帯電電位に関わらず、中間転写体上のトナー付着量を減らすことなく、残像発生のない安定した画像が得られる画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体１０などの像担持体と、感光体駆動モータ１１などの像担持体駆動手段と、帯電ローラ４１などの帯電部材と、帯電バイアス電源部４３などの帯電バイアス印加手段と、露光装置１４０などの潜像書込装置と、現像装置５０などの現像装置と、中間転写ベルト１６２などの中間転写体と、一次転写ローラ１６１などの一次転写部材と、一次転写電源部１６９などの転写バイアス印加手段と、ベルト駆動モータ１２などの中間転写体駆動手段と、像担持体の帯電電位Ｖｄの大きさに基づいて、像担持体の線速度と中間転写体の線速度との線速度差Ｖｓを変更し、且つ一次転写電流を含む一次転写バイアスを変更する制御部１５などの制御手段と、を備えるカラープリンタ１００である。
【選択図】図６

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

電子写真方式を利用した、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、感光体などの像担持体上に形成された静電潜像を現像装置による現像剤中のトナー供給によって可視化したトナー像とする。その後、一次転写手段に一次転写バイアス（電圧又は電流）を印加して、像担持体上のトナー像を中間転写ベルトなどの中間転写体に一旦一次転写する。その後、中間転写体上のトナー像を、中間転写体とこれを挟んで対向する二次転写ローラ及び対向ローラとで構成される二次転写部に、二次転写バイアス（電圧又は電流）を印加し、転写紙等の記録媒体に二次転写する。次いで、記録媒体に二次転写された転写紙上の未定着トナー像を定着装置によって加熱及び加圧して記録媒体に定着する構成が知られている。

この種の電子写真方式の画像形成装置において、近年の市場動向におけるユーザの要望としては、如何なる条件下でも安定した画像品質を維持しつつ、良好なトナー画像転写を求める声が大きくなってきている。経時状態及び環境条件を検知し、それに応じて感光体帯電電位を制御して、感光体上トナー付着量を制御することで、安定した画像を提供するなどといったことが既に知られている（例えば、特許文献１参照）。

従来の画像形成装置では、安定した画像濃度を確保するために、経時・環境に応じて感光体帯電電位Ｖｄを制御して、感光体に付着するトナー付着量を制御しているが、感光体帯電電位Ｖｄが低いとき、転写バイアスの影響で、残像が発生してしまうという問題があった。この残像とは、転写バイアスの影響で、感光体１周目の露光パターンの感光体上表面電位が、感光体２周目以降の再帯電時にも残留し、感光体１周目の露光パターン履歴が画像として現れる異常画像を指す。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、如何なる感光体帯電電位に関わらず、中間転写体上のトナー付着量を減らすことなく、残像発生のない安定した画像が得られる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、像担持体と、前記像担持体を駆動する像担持体駆動手段と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材に帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加手段と、前記像担持体上に潜像を形成する潜像書込装置と、前記像担持体上の潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、前記像担持体上のトナー像が転写される中間転写体と、前記像担持体上のトナー像を前記中間転写体に転写する一次転写部材と、前記一次転写部材に一次転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段と、前記中間転写体を駆動する中間転写体駆動手段と、前記像担持体の帯電電位の大きさに基づいて、前記像担持体の線速度と前記中間転写体の線速度との線速度差を変更し、且つ前記一次転写バイアスを変更する制御手段と、を備える画像形成装置である。

本発明によれば、上記構成により、像担持体の如何なる帯電電位に関わらず、中間転写体上のトナー付着量を減らすことなく、残像発生のない安定した画像品質を得ることができる。

実施形態１に係る画像形成装置の一例としてのカラープリンタの概略構成図である。 図１のカラープリンタが備えるプロセスカートリッジを示す概略構成図である。 中間転写ベルト上に形成された階調パターンを各光学センサによって検知する画像濃度制御内容を説明する斜視図である。 感光体帯電電位が高いときを「高Ｖｄ」及び感光体帯電電位が低いときを「低Ｖｄ」として、それぞれの現像ポテンシャルを説明する図である。 （ａ）は感光体表面電位の時系列での変化を感光体周りの部材配置との関係で説明する図、（ｂ）は感光体表面電位の時系列での変化を示すグラフである。 実施形態１の主な制御構成を示すハードウェアブロック図である。 実施例１における、感光体と中間転写ベルトとの線速度差による一次転写率アップ効果を表す線図である。 実施例２における、感光体と中間転写ベルトとの線速度差による一次転写率アップ効果を表す線図である。

以下、図を参照して実施例を含む本発明の実施の形態（以下、実施形態という）を詳細に説明する。各実施形態等に亘り、同一の機能及び形状等を有する構成要素（部材や構成部品）等については、混同の虞がない限り一度説明した後では同一符号を付すことによりその説明を省略する。図及び説明の簡明化を図るため、図に表されるべき構成要素であっても、その図において特別に説明する必要がない構成要素は適宜断わりなく省略することがある。公開特許公報等の構成要素を引用して説明する場合は、その符号に括弧を付して示し、各実施形態等のそれと区別するものとする。

（実施形態１）
図１を用いて、実施形態１に係る画像形成装置の一例としてのプリンタについて説明する。図１は、実施形態１に係る画像形成装置の一例としてのカラープリンタ１００の概略構成図である。
図１に示すように、カラープリンタ１００は、フルカラー画像を形成するものであって、制御部１５、画像形成部１２０、中間転写装置１６０及び給紙部１３０を有する。尚、以下の説明において、添え字Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋは、それぞれ、イエロー用、シアン用、マゼンタ用、ブラック用の部材であることを示すものである。以下、これらに関係する構成要素を簡明に示すため、共通する構成要素の符号に、括弧を付して示す添え字（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）を付加することとする。

制御部１５は、画像形成部１２０、中間転写装置１６０及び給紙部１３０に配設された各種センサ類等からの信号に基づき、画像形成部１２０、中間転写装置１６０及び給紙部１３０を制御する機能を有する。また、制御部１５は、本発明に特有の後述する、感光体と中間転写ベルトの線速度差制御、一次転写バイアス制御を実行するように構成されている。

画像形成部１２０には、図中左側から順に、イエロートナー用のプロセスカートリッジ１２１Ｙ、シアントナー用のプロセスカートリッジ１２１Ｃ、マゼンタトナー用のプロセスカートリッジ１２１Ｍ、ブラックトナー用のプロセスカートリッジ１２１Ｋが配置されている。これらのプロセスカートリッジ１２１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）は、略水平方向に並べて配置されている。

中間転写装置１６０は、複数の支持ローラである駆動ローラ１６３、従動ローラ１６４及びテンションローラ１６５に掛け渡された中間転写体である無端状の中間転写ベルト１６２と、一次転写ローラ１６１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）と、二次転写ローラ１６６とを有する。
中間転写ベルト１６２は、各プロセスカートリッジ１２１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）の上方で、各プロセスカートリッジに設けられた表面移動する像担持体である潜像担持体としてのドラム状の感光体１０（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）の表面移動方向に沿って配置されている。中間転写ベルト１６２は、感光体１０（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）の表面移動に同期して表面移動する。

駆動ローラ１６３は、二次転写ローラ１６６の対向ローラでもあり、ベルトやプーリ、或いはギヤ列等の駆動力伝達手段を介して、中間転写体駆動手段としてのベルト駆動モータ１２に連結されている。従って、ベルト駆動モータ１２の回転駆動によって、駆動ローラ１６３を介して中間転写ベルト１６２が無端移動・走行し、これに従動して従動ローラ１６４及びテンションローラ１６５が従動回転することとなる。

各一次転写ローラ１６１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）は、一次転写部材として機能し、中間転写ベルト１６２を介し、感光体１０（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）に当接するように内周面側に配置されている。これらの一次転写ローラ１６１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）により中間転写ベルト１６２の下側に位置する外周面（表面）が各感光体１０（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）の外周面（表面）に圧接している。
図２に二点鎖線で示すように、各一次転写ローラ１６１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）、及びこれに対応して配設された一次転写電源部１６９（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）により、一次転写装置１６８（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）が構成されている。各一次転写電源部１６９（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）からは、対応する一次転写ローラ１６１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）に一次転写バイアス（又は一次転写電流）が印加される。一次転写電源部１６９（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）は、一次転写ローラ１６１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）に一次転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段として機能する。

各感光体１０（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）上にトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト１６２に転写する構成及び動作は、各プロセスカートリッジ１２１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）について実質的に同一である。但し、カラー用の３つのプロセスカートリッジ１２１（Ｙ，Ｃ，Ｍ）に対応した一次転写ローラ１６１（Ｙ，Ｃ，Ｍ）については、これらを上下に揺動させる揺動機構が設けられている。この揺動機構は、カラー画像が形成されないときに、感光体１０（Ｙ，Ｃ，Ｍ）に中間転写ベルト１６２を接触させないように動作する公知の機構である。

中間転写ユニットである中間転写装置１６０は、カラープリンタ１００の本体から着脱自在に構成されている。具体的には、カラープリンタ１００の画像形成部１２０を覆っている図１中の紙面手前側の前カバー（図示省略）を開き、中間転写装置１６０を図１中の紙面奥側から手前側へスライドさせる。これにより、カラープリンタ１００の本体から中間転写装置１６０を取り外すことができる。中間転写装置１６０をカラープリンタ１００の本体に装着する場合には、取り外し作業とは逆の作業をすればよい。
中間転写ベルト１６２における二次転写ローラ１６６よりも移動方向下流側であってプロセスカートリッジ１２１Ｙの上流側には、二次転写後の中間転写ベルト１６２上に付着した残留トナー等の付着物を除去するベルトクリーニング装置１６７を設けている。ベルトクリーニング装置１６７は、中間転写ベルト１６２と一体に支持された状態で中間転写装置１６０として、カラープリンタ１００本体に対して着脱自在に構成されている。

中間転写装置１６０の上方には、各プロセスカートリッジ１２１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）に対応したトナーカートリッジ１５９（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）が略水平方向に並べて配置されている。プロセスカートリッジ１２１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）の下方には、帯電された感光体１０（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）の表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する潜像書込手段として機能する露光装置１４０が配置されている。

露光装置１４０の下方には、給紙部１３０が配置されている。給紙部１３０には、シート状記録媒体としての転写紙Ｐを収容する上下２段構成の給紙カセット１３１と、これに対応した給紙ローラ１３２が設けられている。給紙カセット１３１に積載された最上の転写紙Ｐは給紙ローラ１３２によって送り出され、レジストローラ対１３３を経て中間転写ベルト１６２と二次転写ローラ１６６との間の二次転写ニップ部に向けて所定のタイミングで給送される。
また、二次転写ニップ部の転写紙搬送方向下流側には、定着装置９０が配置されており、この定着装置９０の転写紙搬送方向下流側には、排紙ローラ及び排紙された転写紙を収納する排紙収納部１３５が配置されている。

図２は、カラープリンタ１００が備えるプロセスカートリッジ１２１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）を示す概略構成図である。尚、図２において二点鎖線で示した部分は、プロセスカートリッジ１２１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）を構成するものでないことを表している。
各プロセスカートリッジ１２１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）の構成は、ほぼ同様であるので、以下の説明では色分け用の添え字Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋを省略して、プロセスカートリッジ１２１の構成及び動作について説明する。
プロセスカートリッジ１２１は、感光体１０と、感光体１０の周りに配置されたクリーニング装置３０、帯電装置４０及び現像装置５０と、除電装置６０を備えている。

感光体１０は、ベルトやプーリ、或いはギヤ列等の駆動力伝達手段を介して、像担持体駆動手段としての感光体駆動モータ１１に連結されている。感光体駆動モータ１１は、後述するように制御されることで、感光体１０の線速度（以下、単に線速ともいう）が変更可能になっている。

クリーニング装置３０は、一次転写後の感光体１０の表面に残留する残留トナーや紙粉等を除去するクリーニングブレード３１と、クリーニングブレード３１によって除去された残留トナー等を廃トナータンクなどに搬送する搬送スクリュ３２等とを有する。

帯電装置４０は、感光体１０と接触して感光体１０の表面を帯電させる帯電部材として機能する帯電ローラ４１と、この帯電ローラ４１に当接して回転する帯電ローラクリーナ４２と、帯電ローラ４１に帯電バイアスを印加する帯電バイアス電源部４３を有する。帯電バイアス電源部４３は、帯電ローラ４１に帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加手段として機能する。
尚、帯電ローラ４１、帯電バイアス電源部４３は、これに限らず、コロナ放電方式で帯電させるスコロトロンやコロトロン、これに電力を供給する電源部であってもよい。

現像装置５０は、感光体１０の表面にトナーを供給して静電潜像を可視像化するものであり、キャリアとトナーとを含む現像剤を表面に担持する現像剤担持体として機能する現像ローラ５１を備える。現像装置５０は、この現像ローラ５１と、現像剤収容部に収容された現像剤を攪拌しながら搬送する攪拌スクリュ５２と、攪拌された現像剤を現像ローラ５１に供給しながら搬送する供給スクリュ５３とを有する。

以上のような構成を有する４つのプロセスカートリッジ１２１は、それぞれ単独でサービスマンやユーザにより着脱・交換が可能となっている。また、カラープリンタ１００から取り外した状態のプロセスカートリッジ１２１については、感光体１０、帯電装置４０、現像装置５０、クリーニング装置３０が、それぞれ単独で新しい装置との交換が可能に構成されている。尚、プロセスカートリッジ１２１は、クリーニング装置３０で回収した転写残トナーを回収する廃トナータンクを備えていてもよい。この場合、更に、プロセスカートリッジ１２１において廃トナータンクを単独で着脱・交換が可能な構成とすれば利便性が向上する。

次に、図１及び図２を用いて、カラープリンタ１００の動作について説明する。
カラープリンタ１００では、オペレーションパネルやパーソナルコンピュータ等の外部機器からプリント命令を受け付ける。まず、感光体１０は図２の矢印Ａで示す移動方向（回転方向）に回転され、帯電装置４０の帯電ローラ４１によって感光体１０の表面が所定の極性に一様に帯電される。帯電後の感光体１０に対し、露光装置１４０は入力されたカラー画像データに対応して光変調されたレーザ光Ｌを色ごとに照射し、これによって各感光体１０の表面にそれぞれ各色の静電潜像が形成される。各感光体１０上の各静電潜像に対し、各色の現像装置５０の現像ローラ５１から各色の現像剤が供給され、各色の静電潜像が各色の現像剤中のトナーで現像され、各色に対応したトナー像が形成されて可視像化される。

次いで、一次転写電源部１６９から一次転写ローラ１６１にトナーと逆極性の一次転写バイアスである転写電圧を印加すること（又は一次転写電流を流すこと）によって、中間転写ベルト１６２を挟んで感光体１０と一次転写ローラ１６１との間に一次転写電界が形成される。同時に、一次転写ローラ１６１で中間転写ベルト１６２が弱圧接されることで一次転写ニップが形成される。これらの作用により、各感光体１０上のトナー像は中間転写ベルト１６２上に効率よく一次転写される。中間転写ベルト１６２上には、各感光体１０で形成された各色のトナー像が互いに重なり合うように転写され、積層トナー像が形成される。
ここで、一次転写部材に一次転写バイアスを印加する「転写バイアス印加手段」と同等の意味合いで、次の「一次転写電界形成手段」のようにも表現できる。即ち、転写バイアス印加手段に代えて、電流又は電圧制御により像担持体と一次転写部材との間に像担持体上のトナー像を中間転写体に転写させる電界を形成する一次転写電界形成手段とも表現できる。これに限らず、一次転写部材に一次転写バイアス及び／又は一次転写電流を印加する一次転写条件印加手段とも表現できる。

中間転写ベルト１６２上に一次転写された積層トナー像に対しては、給紙カセット１３１内に収容されている転写紙Ｐが給紙ローラ１３２によって送り出され、更にレジストローラ対１３３等を経て所定のタイミングで給送される。そして、二次転写ローラ１６６にトナーと逆極性の二次転写バイアスである転写電圧が印加されることにより、転写紙を挟んで中間転写ベルト１６２と二次転写ローラ１６６との間に二次転写電界が形成され、転写紙上に積層トナー像が転写される。積層トナー像が転写された転写紙は定着装置９０に送られ、熱及び圧力の作用で定着される。トナー像が定着された転写紙は、排紙ローラ１３４によって排紙収納部１３５に排出、積載される。一方、一次転写後の各感光体１０上に残留する転写残トナー等は、各クリーニング装置３０のクリーニングブレード３１によって掻き取られ、除去される。

次に、本発明の特徴部である感光体と中間転写ベルトの線速度差制御、一次転写バイアス制御について説明する。まず、トナー濃度制御と、残像という異常画像の発生メカニズムについて、図１のカラープリンタ１００の制御部１５による本発明に特有の制御が実行されない場合を説明する。

図１のカラープリンタ１００において、電源投入時あるいは所定枚数のプリントを行う度に、各色の画像濃度を適正化するための図３に示す画像濃度制御を実行する。図３は、中間転写ベルト１６２上に形成された階調パターンＳｋ、Ｓｍ、Ｓｃ、Ｓｙを各光学センサ１５１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）によって検知する画像濃度制御内容を説明する斜視図である。尚、図３は、図１の中間転写ベルト１６２を下側から見た図を上下逆にして示している。
図３に示すように、中間転写ベルト１６２の移動方向Ｆと直交する主走査方向Ｓに沿って、中間転写ベルト１６２表面に所定の距離をもって４つの光学センサ１５１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）が配置されている。画像濃度制御は、まず、図３に示すような、各色の階調パターンＳｙ，Ｓｃ，Ｓｍ，Ｓｋを中間転写ベルト１６２上における各光学センサ１５１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）に対向する位置に自動形成する。

各色の階調パターンは、１０個の画像濃度が異なる２［ｃｍ］×２［ｃｍ］の面積のトナーパッチからなっている。各色の階調パターンＳｙ，Ｓｃ，Ｓｍ，Ｓｋを作成するときの、感光体１０（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）の帯電電位は、プリントプロセスにおける一様な感光体１０の帯電電位とは異なり、値を徐々に大きくする。そして、レーザ光の走査によって階調パターン像を形成するための複数のパッチに対応した静電潜像を感光体１０（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）にそれぞれ形成させながら、それらを（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）用の現像装置５０によって現像する。この現像の際、（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）用の現像ローラ５１に印加される現像バイアスの値を徐々に大きくしていく。このような現像により、感光体１０（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）上には（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）の階調パターン像が形成される。これらは、中間転写ベルト１６２の主走査方向Ｓに所定の間隔で並ぶように一次転写される。このときの、各色の階調パターンにおけるトナーパッチのトナー付着量は最小で０．１［ｍｇ／ｃｍ^２］、最大で０．５５［ｍｇ／ｃｍ^２］ほどあり、また、トナーＱ／ｄ（Ｑ：トナー帯電量、ｄ：トナー粒径）分布を測定すると、ほぼ正規帯電極性にそろっている。

中間転写ベルト１６２に形成された各トナーパターン（Ｓｙ，Ｓｃ，Ｓｍ，Ｓｋ）は、中間転写ベルト１６２の無端移動に伴って、光学センサ１５１との対向位置を通過する。この際、光学センサ１５１は、各階調パターンのトナーパッチに対する単位面積当たりのトナー付着量に応じた量の光を受光する。

次に、各色トナーパッチを検知したときの光学センサ１５１の出力電圧と、付着量変換アルゴリズムとから、各色のトナーパターンの各トナーパッチにおける付着量を算出し、算出した付着量に基づき作像条件を調整する。具体的には、トナーパッチにおけるトナー付着量を検知した結果と、各トナーパッチを作像したときの現像ポテンシャル（現像バイアスＶｂと感光体露光電位ＶＬとの差）とに基づいて、その直線グラフを示す関数（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を回帰分析によって計算する。そして、この関数に画像濃度の目標値を代入することで適切な現像バイアス値を演算し、（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）用の現像バイアス値を特定する。

後述する図６に示す制御部１５のＲＯＭ１７等のメモリ内には、数十通りの現像バイアス値と、それぞれに個別に対応する適切な感光体帯電電位とが予め関連付けられている作像条件データテーブルが格納されている。各プロセスユニット（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）について、それぞれこの作像条件テーブルの中から、特定した現像バイアス値に最も近い現像バイアス値を選び出し、これに関連付けられた感光体帯電電位を特定する。

図４は、感光体帯電電位Ｖｄが高いときを「高Ｖｄ」及び感光体帯電電位Ｖｄが低いときを「低Ｖｄ」として、それぞれの現像ポテンシャルＧＰを説明する図である。図４の上部には上記の内容が、図４の下部には図４の上部に示した現像ポテンシャルＧＰの際の中間転写ベルト１６２に形成されるトナー画像ＴＧの画像パターンが示されている。図４において、１０Ｓは感光体１０の軸方向を示す。
図４に示すように、本実施形態を含め一般的に、トナーが初期状態であったり、環境が低温・低湿であったりすると、トナーの帯電量が高く、感光体１０上に任意のトナー量を現像するためには、現像ポテンシャルＧＰを大きくする必要がある。現像バイアスＶｂと感光体帯電電位Ｖｄの差は一定値であるので、結果として感光体帯電電位Ｖｄは大きくなる（図４の高Ｖｄ）。一方、トナー帯電量は経時で低くなりやすく、また環境が高温・高湿であるとトナーの帯電量は低くなるので、感光体上に任意のトナー量を現像する際、現像ポテンシャルＧＰは小さく、つまり結果として感光体帯電電位Ｖｄが小さくなる（図４の低Ｖｄ）。

図５を用いて感光体表面電位の時系列での変化を説明する。図５（ａ）は感光体表面電位の時系列での変化を感光体１０周りの部材配置との関係で説明する図、図５（ｂ）は感光体表面電位の時系列での変化を示すグラフである。図５（ｂ）のグラフにおいて、横軸には時間ｔを取り、縦軸には感光体帯電電位Ｖｄ、感光体露光電位ＶＬを取っている。
図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、Step１．の帯電部で、帯電ローラ４１を介して感光体１０を帯電し、感光体１０の表面電位が感光体帯電電位Ｖｄとなる。次いで、Step２．の露光部で、露光装置１４０により感光体１０を露光し、感光体１０の表面電位が感光体露光電位ＶＬとなる。

次いで、Step３．の一次転写部で、一次転写ローラ１６１を介して一次転写バイアス（又は一次転写電流）が印加され、感光体１０の表面電位がさらに＋電位方向へシフトする。次いで、Step４．の帯電部で、感光体１０を再帯電する。更にはStep４．にて再帯電するが、Step３．にて一次転写バイアスの影響で感光体表面電位が＋帯電した状態となると、再帯電時には、狙いの感光体帯電電位Ｖｄよりも低く帯電してしまいやすい。すると、感光体１０の２周目において、感光体１０の１周目での露光部と非露光部とで、感光体表面電位が異なるため、画像濃度差が生じてしまい、残像ＴＲＩとして現れる。特に、低い感光体帯電電位Ｖｄ時であると、転写後の感光体表面電位が＋にシフトしやすいので、残像ＴＲＩが発生しやすくなる。

また、低い感光体帯電電位Ｖｄ時というのは、トナーが低帯電な時であり、感光体１０上にトナーが現像しやすい状況である。すると、感光体表面電位の少しの電位差でもトナーの付着量の差が大きくなってしまい、画像濃度差が現れやすくなるため、残像ＴＲＩが顕著に見えやすくなってしまう。

ここで、図６を用いて、本実施形態の主な制御構成を説明する。図６は、本実施形態１の主な制御構成を示すハードウェアブロック図である。
制御部１５は、図１のカラープリンタ１００全体の制御を司る制御手段として機能するが、図６に示すように、本発明の特徴部である感光体と中間転写ベルトの線速度差制御、一次転写バイアス制御に係る主な制御構成に絞って説明することとする。制御部１５は、演算手段および制御手段の機能を有するＣＰＵ１６と、情報記憶部とを備えていて、例えば複数のマイクロコンピュータを具備している。情報記憶部は、データを記憶する不揮発性ＲＡＭを含むＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等で構成されている。本実施形態では、システムＯＳ、コピー、ファクシミリ、プリンタプロセスに必要な各種制御プログラム、プリンタのＰＤＬ（Page Description Language）処理系、システムの初期設定値等を納めたＲＯＭ１７と、ワークメモリ用のＲＡＭ１８等とで構成されている。

ＣＰＵ１６は、入出力ポートを介して、帯電装置４０の帯電バイアス電源部４３と、一次転写装置１６８の一次転写電源部１６９と、モータ制御部１３を介して感光体駆動モータ１１と、モータ制御部１４を介してベルト駆動モータ１２と接続されている。
ＣＰＵ１６から帯電バイアス電源部４３には、帯電バイアスを変更する指令信号が送信される。そして、ＣＰＵ１６は帯電バイアス電源部４３から変更後の帯電バイアス値に係る信号を受信する。
尚、帯電バイアス電源部４３から変更後の帯電バイアス値に係る信号を送信することに代えて、感光体１０の感光体帯電電位Ｖｄそのものを検出する帯電電位検出手段として電位センサを感光体１０の外周面近傍に配置してもよい。

ＣＰＵ１６から一次転写電源部１６９には、一次転写バイアス（又は一次転写電流、以下同じ）を変更する指令信号が送信される。そして、ＣＰＵ１６は一次転写電源部１６９から変更後の一次転写バイアス値（又は一次転写電流値、以下同じ）に係る信号を受信する。

ＣＰＵ１６からモータ制御部１３を介して感光体駆動モータ１１には、感光体駆動モータ１１の線速度（回転速度）を変更する指令信号が送信される。そして、ＣＰＵ１６はモータ制御部１３を介して線速度変更後の感光体駆動モータ１１の線速度に係る信号を受信する。ここで、モータ制御部１３は、感光体駆動モータ１１を制御するモータコントローラとモータドライバの両方の機能を有していてもよい。
ＣＰＵ１６からモータ制御部１４を介してベルト駆動モータ１２には、ベルト駆動モータ１２の線速度（走行速度）を変更する指令信号が送信される。そして、ＣＰＵ１６はモータ制御部１４を介して線速度変更後のベルト駆動モータ１２の線速度に係る信号を受信する。ここで、モータ制御部１４は、ベルト駆動モータ１２を制御するモータコントローラとモータドライバの両方の機能を有していてもよい。

ＲＯＭ１７には、ＣＰＵ１６の機能を発揮するための制御プログラムや、必要な関係データなどが予め記憶されている。ＲＡＭ１８には、各種センサの情報やＣＰＵ１６に対して送受信される情報に係る各種信号等が随時或いは定期的に記憶される。ＲＯＭ１７には、上記した数十通りの現像バイアス値と、それぞれに個別に対応する適切な感光体帯電電位とが予め関連付けられている作像条件データテーブルが格納されている。

制御部１５のＣＰＵ１６（以下、説明の簡明化のために単に制御部１５ともいう）は、感光体と中間転写ベルトの線速度差制御、一次転写バイアス制御（又は一次転写電流制御）を行う機能を有する。
具体的には、第１に、制御部１５は、感光体帯電電位Ｖｄの大きさに基づいて、線速度差Ｖｓを変更するように感光体駆動モータ１１及びベルト駆動モータ１２を制御し、且つ一次転写バイアスを変更するように一次転写電源部１６９を制御する基本的な機能を有する。ここで、線速度差Ｖｓとは、感光体１０の線速度と中間転写ベルト１６２の線速度との差である。
第２に、制御部１５は、感光体帯電電位Ｖｄが任意の値未満であるときに、線速度差Ｖｓを変更し、且つ一次転写バイアスを変更するように一次転写電源部１６９を制御する機能を有する。

第３に、制御部１５は、帯電電位Ｖｄが任意の値未満であるときに、感光体１０の線速度を変更し、且つ一次転写バイアスを変更する機能を有する。
第４に、制御部１５は、感光体帯電電位Ｖｄが任意の値未満であるときに、中間転写ベルト１６２の線速度を変更し、且つ一次転写バイアスを変更するように一次転写電源部１６９を制御する機能を有する。

第５に、制御部１５は、感光体帯電電位Ｖｄが任意の値未満であるときに、線速度差Ｖｓの絶対値を大きくし、且つ一次転写バイアスを変更するように一次転写電源部１６９を制御する機能を有する。
第６に、制御部１５は、感光体帯電電位Ｖｄが任意の値未満であるときに、線速度差Ｖｓの絶対値を大きくし、且つ一次転写バイアスを線速度差Ｖｓの絶対値を大きくしないときに使用する値よりも低い値に変更するように一次転写電源部１６９を制御する。

説明が前後するが、図５を用いて上述した説明内容を踏まえると、感光体帯電電位Ｖｄが任意の値未満であるときに、感光体１０と中間転写ベルト１６２との線速度差Ｖｓの絶対値が大きくなるように、感光体駆動モータ１１を制御すればよいことが分かる。
そこで、感光体帯電電位Ｖｄが任意の値未満であるときに、感光体１０と中間転写ベルト１６２との線速度差Ｖｓの絶対値が大きくなるように、感光体１０の線速度を中間転写ベルト１６２の線速度よりも速くする、又は遅くするように感光体駆動モータ１１を制御する。また、これと同時に、一次転写バイアスを通常よりも低くなるように制御すればよい。

以下、感光体１０の線速度を中間転写ベルト１６２の線速度よりも速くする場合について述べる。
（実施例１）
本実施例では、線速度２５６［ｍｍ／ｓｅｃ］のカラープリンタ１００を含む画像形成装置を想定しており、この場合は、感光体１０と中間転写ベルト１６２との線速度差Ｖｓを２％つけるように感光体駆動モータ１１が制御部１５によって制御される。通常は、感光体１０と中間転写ベルト１６２との線速度差Ｖｓは０．４％となるように予め設定されている。
尚、線速度２５６［ｍｍ／ｓｅｃ］のカラープリンタ１００とは、感光体１０の線速度、中間転写ベルト１６２の線速度及び転写紙を給送する給紙速度が線速度２５６［ｍｍ／ｓｅｃ］であることを意味する。

制御部１５は、感光体帯電電位Ｖｄが６００Ｖ以上であるときは、感光体１０と中間転写ベルト１６２との線速度差Ｖｓが通常通りになるように、感光体駆動モータ１１を制御する。また、感光体帯電電位Ｖｄが６００Ｖ未満であるときは、感光体１０と中間転写ベルト１６２との線速度差Ｖｓが２％になるように、感光体駆動モータ１１を制御する。感光体１０と中間転写ベルト１６２の線速度差Ｖｓを２％以上大きくしても、これ以上の転写率向上の効果がない（飽和してしまっている）ことは、線速度２５６［ｍｍ／ｓｅｃ］の図１相当の実機での複数回の実験を繰り返しての実験結果から既に分かっている。また、線速度差Ｖｓを大きくしすぎると、感光体１０や中間転写ベルト１６２の駆動伝達部分（ギヤ同士の噛み合い等）での振動によるバンディングが生じてしまい、異常画像となってしまう懸念もある。
感光体１０と中間転写ベルト１６２との線速度差Ｖｓの絶対値を大きくすることで、感光体１０と感光体１０上トナー層との間の付着力を弱まらせるせん断力が働き、中間転写ベルト１６２が感光体１０上のトナー像を掻き取るように変化する。これにより、感光体１０上のトナー像の中間転写ベルト１６２への転写率が向上する。

図７は、感光体１０と中間転写ベルト１６２との線速度差Ｖｓによる一次転写率アップ効果を表す線図であり、横軸には一次転写電流［μＡ］を、縦軸には一次転写率［％］をそれぞれ取り、線速度差Ｖｓをパラメータとしている。図７において、線速度差Ｖｓ０．４％（ｄｅｆ）とは、通常設定（ｄｅｆ）の線速度差Ｖｓを表している。
図７の太矢印（Ｂ）で示すように、感光体帯電電位Ｖｄが６００Ｖ未満のときに、感光体１０と中間転写ベルト１６２との線速度差Ｖｓを２％つけて、一次転写電流を通常よりも２５μA低く設定しても、高い転写率を維持することができることが分かる。尚、図７の実験結果では、一次転写バイアスとして一次転写電流［μＡ］を用いている（後述する図８に示す実施例２でも同様）。
一次転写電流を通常よりも２５μＡ低くすることで、一次転写電流によって感光体１０の表面電位が受ける影響を小さくすることができ、転写後の感光体１０の表面電位が＋にシフトしづらくなる。これにより、感光体１０の２周目以降の再帯電時も、感光体１０の表面電位ムラが起きづらくなるため、残像の発生を防ぐことができる。

尚、最初から感光体１０と中間転写ベルト１６２との線速度差Ｖｓの絶対値を大きくし、常に転写性が良い状態にして、一次転写電流（又は一次転写バイアス）を低く設定しておく方法も考えられる。
しかしながら、この場合、感光体１０、中間転写ベルト１６２への負荷が大きくなってしまい、ユニット寿命を縮めてしまう。従って、感光体帯電電位Ｖｄが６００Ｖ未満のときにのみ感光体１０と中間転写ベルト１６２との線速度差Ｖｓを２％にするように感光体駆動モータ１１を制御するのが有効である。また、各色のユニットごとに上記制御を実施するようにしてもよい。そうすることで、各色のユニットごとに低寿命化を防ぐことができる。

また、本実施例１では、感光体１０と中間転写ベルト１６２との線速度差Ｖｓの絶対値を大きくするために、感光体１０の線速度を速くするように感光体駆動モータ１１を制御するが、遅くするように制御してもよい。また、感光体１０の線速度制御に限らず、中間転写ベルト１６２の線速度を速くする、又は遅くするように中間転写ベルト１６２のベルト駆動モータ１２を制御するようにしてもよい。但し、その場合は、転写紙上の出力画像が伸びてしまわないように、又は縮んでしまわないように、露光装置１４０から感光体１０への書き込みタイミングを変えるように制御する必要がある。
また、上述した感光体１０と中間転写ベルト１６２との線速度差制御及び一次転写バイアス制御の閾値となる感光体帯電電位Ｖｄの値、一次転写電流（又は一次転写バイアス）の下げ量ΔＴ１に関しては、システムによって最適化することができるため、これに限らない。

以上説明したとおり、実施形態１及び実施例１に係る第１の技術構成は、感光体１０などの像担持体と、像担持体を駆動する感光体駆動モータ１１などの像担持体駆動手段と、像担持体の表面を帯電させる帯電ローラ４１などの帯電部材と、像担持体の表面を帯電させるための帯電バイアスを印加する帯電バイアス電源部４３などの帯電バイアス印加手段と、像担持体上に潜像を形成する露光装置１４０などの潜像書込装置と、像担持体上の潜像を現像してトナー像を形成する現像装置５０などの現像装置と、像担持体上のトナー像が転写される中間転写ベルト１６２などの中間転写体と、像担持体上のトナー像を中間転写体に転写する一次転写ローラ１６１などの一次転写部材と、一次転写部材に一次転写バイアスを印加するための（又は一次転写電流を流すための）一次転写電源部１６９などの転写バイアス印加手段と、中間転写体を駆動するベルト駆動モータ１２などの中間転写体駆動手段と、像担持体の帯電電位Ｖｄの大きさに基づいて、像担持体の線速度と中間転写体の線速度との線速度差Ｖｓを変更し、且つ一次転写バイアス（又は一次転写電流、以下同じ）を変更する制御部１５などの制御手段と、を備えるカラープリンタ１００などの画像形成装置である。

かかる第１の技術構成によれば、如何なる像担持体帯電電位に関わらず、中間転写体上のトナー付着量を減らすことなく、残像発生のない安定した画像品質を得ることができる画像形成装置を提供することができる。
この効果を奏する理由は下記による。即ち、感光体などの像担持体から中間転写ベルトなどの中間転写体へトナー像を転写する場合、像担持体の線速度を中間転写体の線速度と異ならせると、像担持体と像担持体上トナー層との間の付着力を弱まらせるせん断力が働く。これにより、中間転写体が像担持体上のトナー像を掻き取り、中間転写体への転写性が向上し、中間転写体上のトナー量が増加する。像担持体と中間転写体との線速度差の絶対値が大きければ、その効果はより顕著に現れる。従って、一次転写バイアス（又は一次転写電流）を通常よりも低く設定しても、高い転写率を維持することができる。像担持体の帯電電位Ｖｄが低いときに、一次転写バイアス（又は一次転写電流）を下げても、転写率は維持しつつ、転写後の像担持体の表面電位への影響を小さくすることができ、残像が発生することを防ぐことができるからである。

実施形態１及び実施例１に係る第２の技術構成は、第１の技術構成において、制御手段は、前記帯電電位Ｖｄが任意の値未満であるときに、前記線速度差Ｖｓを変更し、且つ一次転写バイアスを変更する。

かかる第２の技術構成によれば、像担持体の帯電電位Ｖｄが低いと、上述した残像が発生しやすいが、一次転写バイアスを変更することで、残像発生を防ぐことができる。また、像担持体と中間転写体との線速度差を変更することで、転写率が向上し、一次転写バイアスを変更しても、通常と同等の転写率を確保することができる。さらに、像担持体の帯電電位Ｖｄが任意の値未満のときのみ、前記線速度差を変更することにより、常に線速度差を変更するよりも、像担持体、中間転写体への負荷を低減することができ、長寿命化につながる。上述したとおり、残像とは、一次転写バイアスの影響で、像担持体１周目の露光パターンの像担持体上表面電位が、像担持体２周目以降の再帯電時にも残留し、像担持体１周目の露光パターン履歴が、画像として現れる異常画像を指す。

実施形態１及び実施例１に係る第３の技術構成は、第１又は第２の技術構成において、制御手段は、前記帯電電位Ｖｄが任意の値未満であるときに、像担持体の線速度を変更し、且つ一次転写バイアスを変更する。
かかる第３の技術構成によれば、像担持体の線速度を変更することで、中間転写体との線速度差を変更することができ、転写率を向上することができる。

実施形態１及び実施例１に係る第４の技術構成は、第１又は第２の技術構成において、制御手段は、前記帯電電位Ｖｄが任意の値未満であるときに、中間転写体の線速度を変更し、且つ一次転写バイアスを変更する。
かかる第４の技術構成によれば、中間転写体の線速度を変更することで、像担持体との線速度差を変更することができ、転写率を向上することができる。

実施形態１及び実施例１に係る第５の技術構成は、第１ないし第４の何れか１つの技術構成において、制御手段は、前記帯電電位Ｖｄが任意の値未満であるときに、前記線速度差Ｖｓの絶対値を大きくし、且つ一次転写バイアスを変更する。
かかる第５の技術構成によれば、像担持体と中間転写体との線速度差の絶対値を大きくすることによって、転写率を向上することができる。

実施形態１及び実施例１に係る第６の技術構成は、第１ないし第５の何れか１つの技術構成において、制御手段は、前記帯電電位Ｖｄが任意の値未満であるときに、前記線速度差Ｖｓの絶対値を大きくし、且つ前記一次転写バイアスを前記線速度差Ｖｓの絶対値を大きくしないときに使用する値よりも低い値に変更することを特徴とする画像形成装置。
かかる第６の技術構成によれば、一次転写バイアスを低くすることで、転写から受ける像担持体への残留電位の影響を小さくすることができ、残像の発生を防ぐことができる。

実施形態１及び実施例１に係る第７の技術構成は、第１ないし第６の何れか１つの技術構成において、像担持体と、帯電装置及び現像装置のうち少なくとも１つとが一体となって画像形成装置の本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジ１２１などのプロセスカートリッジを構成しているカラープリンタ１００などの画像形成装置である。
かかる第７の技術構成によれば、作像手段である作像ユニットが、像担持体を含み、現像装置、帯電装置の少なくとも１つを含むプロセスカートリッジであることによって、作像手段が一体化されて、セット性・メンテナンス性が良くなる。更に、一体化することにより、現像部材、帯電部材等の像担持体に対する位置精度が良くなる。

上述の背景技術に挙げた特許文献１の技術では、トナー像の転写材への良好な転写性を確保することを目的として、現像バイアスの大きさに応じて、感光体と転写材の線速度比を適宜変化させると開示されている。
しかしながら、特許文献１の技術では、感光体帯電電位Ｖｄが低いとき、転写バイアスの影響で残像が発生してしまうという問題がある。

（実施例２）
実施例２について説明する。実施例２は、第１の実施形態と基本的な構成は同じであり、また実施例１では、感光体帯電電位Ｖｄが６００Ｖを閾値として、感光体１０と中間転写ベルト１６２の線速度差Ｖｓの絶対値、及び一次転写バイアスを２段階で制御していた。
実施例２では、感光体帯電電位Ｖｄの値によって、転写バイアスによる感光体表面電位への影響の大きさは異なる、つまり残像発生に対する余裕度が異なることに着目した。実施例２は、実施例１と比較して、感光体帯電電位Ｖｄの値に応じて、感光体１０と中間転写ベルト１６２との線速度差Ｖｓの絶対値の大きさ、及び一次転写バイアスを多段階にして制御することが相違する。

感光体１０と中間転写ベルト１６２との線速度差Ｖｓの大きさによる一次転写率への効果は、図８に示すように実験結果からも分かっている。そのため、感光体１０と中間転写ベルト１６２との線速度差Ｖｓによる転写率アップ効果を示す表１に示すような感光体帯電電位Ｖｄの値によって、線速度差Ｖｓの大きさ、一次転写バイアスとしての一次転写電流の下げ量ΔＴ１を多段制御にすることができる。
これにより、感光体１０と中間転写ベルト１６２に必要以上に無駄な線速度差Ｖｓをつける必要がなくなり、実施例１よりもユニットの低寿命化をより確実に防ぐことができる。但し、表１の値も、システムによって最適化することができるので、これに限らないことは無論である。

以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、上記実施形態や実施例等に記載した技術事項を適宜組み合わせたものであってもよい。

上述した実施形態では画像形成装置としてカラープリンタを用いた例で説明したが、本発明が適用可能な画像形成装置はこれに限らず、例えば複写装置、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の機能を併有する複合機などのほかの画像形成装置にも適用可能である。

本発明の実施の形態に適宜記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

１０ 感光体（像担持体、潜像担持体の一例）
１１ 感光体駆動モータ（像担持体駆動手段の一例）
１２ ベルト駆動モータ（中間転写体駆動手段の一例）
１５ 制御部（制御手段の一例）
１６ ＣＰＵ（制御手段の一例）
１７ ＲＯＭ
１８ ＲＡＭ
４０ 帯電装置
４１ 帯電ローラ（帯電部材の一例）
４３ 帯電バイアス電源部（帯電バイアス印加手段の一例）
５０ 現像装置
１００ カラープリンタ（画像形成装置の一例）
１２０ 画像形成部
１２１ プロセスカートリッジ
１４０ 露光装置（潜像書込装置の一例）
１６０ 中間転写装置
１６１ 一次転写ローラ（一次転写部材の一例）
１６２ 中間転写ベルト（中間転写体の一例）
１６６ 二次転写ローラ
１６８ 一次転写装置
１６９ 一次転写電源部（転写バイアス印加手段の一例）
Ｆ 中間転写ベルトの移動方向、副走査方向
Ｓ 主走査方向
Ｐ 転写紙（シート状記録媒体の一例）
Ｖｄ 感光体帯電電位（像担持体の帯電電位）
Ｖｓ 線速度差

特開２００５−２３４３０１号公報

Claims (7)

1. 像担持体と、
   前記像担持体を駆動する像担持体駆動手段と、
   前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、
   前記帯電部材に帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加手段と、
   前記像担持体上に潜像を形成する潜像書込装置と、
   前記像担持体上の潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、
   前記像担持体上のトナー像が転写される中間転写体と、
   前記像担持体上のトナー像を前記中間転写体に転写する一次転写部材と、
   前記一次転写部材に一次転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段と、
   前記中間転写体を駆動する中間転写体駆動手段と、
   前記像担持体の帯電電位の大きさに基づいて、前記像担持体の線速度と前記中間転写体の線速度との線速度差を変更し、且つ前記一次転写バイアスを変更する制御手段と、
   を備える画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記制御手段は、前記帯電電位が任意の値未満であるときに、前記線速度差を変更し、且つ一次転写バイアスを変更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、
   前記制御手段は、前記帯電電位が任意の値未満であるときに、前記像担持体の線速度を変更し、且つ前記一次転写バイアスを変更することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１又は２記載の画像形成装置において、
   前記制御手段は、前記帯電電位が任意の値未満であるときに、前記中間転写体の線速度を変更し、且つ前記一次転写バイアスを変更することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１ないし４の何れか１つに記載の画像形成装置において、
   前記制御手段は、前記帯電電位が任意の値未満であるときに、前記線速度差の絶対値を大きくし、且つ前記一次転写バイアスを変更することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１ないし５の何れか１つに記載の画像形成装置において、
   前記制御手段は、前記帯電電位が任意の値未満であるときに、前記線速度差の絶対値を大きくし、且つ前記一次転写バイアスを前記線速度差の絶対値を大きくしないときに使用する値よりも低い値に変更することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１ないし６の何れか１つに記載の画像形成装置において、
   前記像担持体と、前記帯電装置及び現像装置のうち少なくとも１つとが一体となって前記画像形成装置の本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジを構成していることを特徴とする画像形成装置。

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