JP2017097276A - 画像形成装置、画像形成システムおよび画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放電に起因する画像不良の発生を防止すること。
【解決手段】画像形成装置は、トナー像が転写される中間転写ベルトと、中間転写ベルトの外周面に対向し、中間転写ベルトとの間で放電が発生する位置に設けられた対向部材と、中間転写ベルト上のトナー像との間の電位差が小さくなるように、通常の画像形成を行っていないタイミングにおいて、対向部材と、トナー像または中間転写ベルトとの間で放電を発生させる放電モードを実行する制御部と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置、画像形成システムおよび画像形成方法に関する。

一般に、電子写真プロセス技術を利用した画像形成装置（プリンター、複写機、ファクシミリ等）は、帯電した感光体（像担持体）に対して、画像データに基づくレーザー光を照射（露光）することにより静電潜像を形成する。そして、静電潜像が形成された感光体へ現像装置よりトナーを供給することにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。さらに、このトナー像を直接又は間接的に用紙に転写させた後、加熱、加圧して定着させることにより用紙に画像を形成する。例えば、中間転写ベルト方式の画像形成装置では、感光体ドラムに形成されたトナー像は一旦中間転写ベルト（像担持体）に転写され、この中間転写ベルトに転写されたトナー像が用紙に転写される。

画像形成装置の小型化に伴い、トナーが担持される中間転写ベルトの外周面と、ドラムユニットハウジング等の中間転写ベルトに対向する対向部材との距離が近くなっている。ここで、中間転写ベルトには高電圧が印加されているため、ドラムユニットハウジング等の周辺部材は接地されずに電荷が蓄積されやすい状態となる。よって、中間転写ベルトと対向部材との距離が近い場合には、連続印字が行われた場合には中間転写ベルト側の電位等の影響により、対向部材に電荷が蓄積してしまう。対向部材に電荷が蓄積し続け、対向部材と中間転写ベルト上のトナー層との電位差が所定値を超えると放電が発生し、トナーの帯電状態が逆帯電化され、下流色の感光体ドラムでは逆転写（再転写）されることにより画像不良が発生してしまうという問題がある。

特許文献１〜３には、中間転写ベルト等の転写体（トナーを含む）での放電を防止し、画像不良の発生を回避させる方法が開示されている。

特開２００８−３５２２号公報 特開２００３−４３８２５号公報 特開２０１３−２１７９８５号公報

しかしながら、特許文献１〜３の何れにおいても、中間転写ベルトに対向する対向部材（例えば、ドラムユニットハウジング）に蓄積される電荷に起因して発生する放電を防止することについては検討されていない。

本発明の目的は、放電に起因する画像不良の発生を防止することが可能な画像形成装置、画像形成システムおよび画像形成方法を提供することである。

本発明に係る画像形成装置は、
トナー像が転写される像担持体と、
前記像担持体の外周面に対向し、前記像担持体との間で放電が発生する位置に設けられた対向部材と前記像担持体上の前記トナー像との間の電位差が小さくなるように、通常の画像形成を行っていないタイミングにおいて、前記対向部材と、前記トナー像または前記像担持体との間で放電を発生させる放電モードを実行する制御部と、
を具備する。

本発明に係る画像形成システムは、
画像形成装置を含む複数のユニットで構成される画像形成システムであって、
トナー像が転写される像担持体と、
前記像担持体の外周面に対向し、前記像担持体との間で放電が発生する位置に設けられた対向部材と前記像担持体上の前記トナー像との間の電位差が小さくなるように、通常のの画像形成を行っていないタイミングにおいて、前記対向部材と、前記トナー像または前記像担持体との間で放電を発生させる放電モードを実行する制御部と、
を備える。

本発明に係る画像形成方法は、
トナー像が転写される像担持体を有する画像形成装置における画像形成方法であって、
前記像担持体の外周面に対向し、前記像担持体との間で放電が発生する位置に設けられた対向部材と前記像担持体上の前記トナー像との間の電位差が小さくなるように、通常の画像形成を行っていないタイミングにおいて、前記対向部材と、前記トナー像または前記像担持体との間で放電を発生させる放電モードを実行する。

本発明によれば、放電に起因する画像不良の発生を防止することができる。

実施の形態１に係る画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。 実施の形態１に係る画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。 異常放電の発生の説明に供する図である。 実施の形態１に係る放電時のマイナス電荷およびプラス電荷の移動の様子を示す図である。 実施の形態１の比較例における放電時のマイナス電荷およびプラス電荷の移動の様子を示す図である。 変形例１−１に係る画像形成装置の構成を概略的に示す図である。 変形例１−１に係る画像形成装置の構成を概略的に示す図である。 変形例１−２に係る画像形成装置の構成を概略的に示す図である。 変形例１−２に係る画像形成装置の構成を概略的に示す図である。 変形例１−２に係る画像形成装置の構成を概略的に示す図である。 変形例１−３に係る画像形成装置の構成を概略的に示す図である。 実施の形態２に係る総印字トナー量と対向部材の電位との関係を示す図である。 変形例２−１に係る中間転写ベルト上の複数の領域を示す図である。 変形例２−２に係る異なる温湿度環境毎の総印字トナー量と対向部材の電位との関係を示す図である。 変形例２−３に係る対向部材に溜まる電荷の自己除電の様子を示す図である。 変形例２−４に係る画像形成装置の構成を概略的に示す図である。 実施の形態３に係る中間転写ベルト上の複数の帯電領域を示す図である。

以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置１の全体構成を概略的に示す図である。図２は、本実施の形態に係る画像形成装置１の制御系の主要部を示す。図１、２に示す画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。すなわち、画像形成装置１は、感光体ドラム４１３上に形成されたＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色トナー像を中間転写ベルト４２１に一次転写し、中間転写ベルト４２１上で４色のトナー像を重ね合わせた後、用紙Ｓに二次転写することにより、画像を形成する。

また、画像形成装置１には、ＹＭＣＫの４色に対応する感光体ドラム４１３を中間転写ベルト４２１の走行方向に直列配置し、中間転写ベルト４２１に一回の手順で各色トナー像を順次転写させるタンデム方式が採用されている。

図２に示すように、画像形成装置１は、画像読取部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、用紙搬送部５０、定着部６０および制御部１００を備える。

制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３等を備える。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１０３に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置１の各ブロックの動作を集中制御する。このとき、記憶部７２に格納されている各種データが参照される。記憶部７２は、例えば不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）やハードディスクドライブで構成される。

制御部１００は、通信部７１を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信ネットワークに接続された外部の装置（例えばパーソナルコンピューター）との間で各種データの送受信を行う。制御部１００は、例えば、外部の装置から送信された画像データ（入力画像データ）を受信し、この画像データに基づいて用紙Ｓに画像を形成させる。通信部７１は、例えばＬＡＮカード等の通信制御カードで構成される。

画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１及び原稿画像走査装置１２（スキャナー）等を備えて構成される。

自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｄを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１により、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Ｄの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることが可能となる。

原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿又はコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。

操作表示部２０は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）で構成され、表示部２１及び操作部２２として機能する。表示部２１は、制御部１００から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部２２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１００に出力する。

画像処理部３０は、入力画像データに対して、初期設定又はユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。例えば、画像処理部３０は、制御部１００の制御下で、階調補正データ（階調補正テーブル）に基づいて階調補正を行う。また、画像処理部３０は、入力画像データに対して、階調補正の他、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理や、圧縮処理等を施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部４０が制御される。

画像形成部４０は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、中間転写ユニット４２等を備える。

Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分用の画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有する。図示及び説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ、又はＫを添えて示すこととする。図１では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素については符号が省略されている。

画像形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置４１２、感光体ドラム４１３、帯電装置４１４およびドラムクリーニング装置４１５等を備える。

感光体ドラム４１３は、例えばドラム径が８０［ｍｍ］のアルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）の周面に、アンダーコート層（ＵＣＬ：Under Coat Layer）、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）、電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）を順次積層した負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。電荷発生層は、電荷発生材料（例えばフタロシアニン顔料）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネイト）に分散させた有機半導体からなり、露光装置４１１による露光により一対の正電荷と負電荷を発生する。電荷輸送層は、正孔輸送性材料（電子供与性含窒素化合物）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネイト樹脂）に分散させたものからなり、電荷発生層で発生した正電荷を電荷輸送層の表面まで輸送する。

制御部１００は、感光体ドラム４１３を回転させる駆動モーター（図示略）に供給される駆動電流を制御することにより、感光体ドラム４１３を一定の周速度で回転させる。

帯電装置４１４は、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。露光装置４１１は、例えば半導体レーザーで構成され、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。感光体ドラム４１３の電荷発生層で正電荷が発生し、電荷輸送層の表面まで輸送されることにより、感光体ドラム４１３の表面電荷（負電荷）が中和される。感光体ドラム４１３の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成される。

現像装置４１２は、二成分現像方式の現像装置であり、感光体ドラム４１３の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。

ドラムクリーニング装置４１５は、感光体ドラム４１３の表面に摺接されるドラムクリーニングブレード等を有し、一次転写後に感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーを除去する。また、帯電装置４１４、ドラムクリーニング装置４１５および感光体ドラム４１３を含むドラムユニット５００（図３を参照）には、潤滑剤塗布ブラシで削り取り粉体となった潤滑剤を感光体ドラム４１３に塗布する潤滑剤塗布装置が設けられる。

中間転写ユニット４２は、中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、複数の支持ローラー４２３、二次転写ローラー４２４、及びベルトクリーニング装置４２６等を備える。

中間転写ベルト４２１は無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラー４２３にループ状に張架される。複数の支持ローラー４２３のうちの少なくとも１つは駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。例えば、Ｋ成分用の一次転写ローラー４２２よりもベルト走行方向下流側に配置されるローラー４２３Ａが駆動ローラーであることが好ましい。これにより、一次転写部における中間転写ベルト４２１の走行速度を一定に保持しやすくなる。駆動ローラー４２３Ａが回転することにより、中間転写ベルト４２１は矢印Ａ方向に一定速度で走行する。

中間転写ベルト４２１は、制御部１００からの制御信号によって回転駆動される。中間転写ベルト４２１は、例えば、導電性および弾性を有するベルトでもよく、樹脂ベルトでもよい。なお、中間転写ベルト４２１の材質、厚さおよび硬度はこれらに限定されない。

一次転写ローラー４２２は、各色成分の感光体ドラム４１３に対向して、中間転写ベルト４２１の内周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、一次転写ローラー４２２が感光体ドラム４１３に圧接されることにより、感光体ドラム４１３から中間転写ベルト４２１へトナー像を転写するための一次転写ニップが形成される。

二次転写ローラー４２４は、駆動ローラー４２３Ａのベルト走行方向下流側に配置されるバックアップローラー４２３Ｂに対向して、中間転写ベルト４２１の外周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、二次転写ローラー４２４がバックアップローラー４２３Ｂに圧接されることにより、中間転写ベルト４２１から用紙Ｓへトナー像を転写するための二次転写ニップが形成される。

一次転写ニップを中間転写ベルト４２１が通過する際、感光体ドラム４１３上のトナー像が中間転写ベルト４２１に順次重ねて一次転写される。具体的には、一次転写ローラー４２２には、中間転写ベルト４２１に転写電圧（一次転写バイアス）を印加する電源として電圧印加部８０が接続される。制御部１００は、所定の電流（１次転写出力値）が一次転写ローラー４２２から電圧印加部８０に流れるように、電圧印加部８０が印加すべき電圧を制御する。一次転写ローラー４２２に一次転写バイアスが印加され、中間転写ベルト４２１の裏面側（一次転写ローラー４２２と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は中間転写ベルト４２１に静電的に転写される。

その後、用紙Ｓが二次転写ニップを通過する際、中間転写ベルト４２１上のトナー像が用紙Ｓに二次転写される。具体的には、二次転写ローラー４２４に二次転写バイアスを印加し、用紙Ｓの裏面側（二次転写ローラー４２４と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は用紙Ｓに静電的に転写される。トナー像が転写された用紙Ｓは定着部６０に向けて搬送される。

ベルトクリーニング装置４２６は、二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残留する転写残トナーを除去する。なお、二次転写ローラー４２４に代えて、二次転写ローラーを含む複数の支持ローラーに、二次転写ベルトがループ状に張架された構成（いわゆるベルト式の二次転写ユニット）を採用しても良い。

定着部６０は、用紙Ｓの定着面（トナー像が形成されている面）側に配置される定着面側部材を有する上側定着部６０Ａ、用紙Ｓの裏面（定着面の反対の面）側に配置される裏面側支持部材を有する下側定着部６０Ｂおよび加熱源６０Ｃ等を備える。定着面側部材に裏面側支持部材が圧接されることにより、用紙Ｓを狭持して搬送する定着ニップが形成される。

定着部６０は、トナー像が二次転写され、搬送されてきた用紙Ｓを定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙Ｓにトナー像を定着させる。定着部６０は、定着器Ｆ内にユニットとして配置される。また、定着器Ｆには、エアを吹き付けることにより、定着面側部材又は裏面側支持部材から用紙Ｓを分離させるエア分離ユニットが配置されても良い。

用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２及び搬送経路部５３等を備える。給紙部５１を構成する３つの給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃには、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙Ｓ（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された種類毎に収容される。搬送経路部５３は、レジストローラー対５３ａ等の複数の搬送ローラー対を有する。

給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃに収容されている用紙Ｓは、最上部から一枚ずつ送出され、搬送経路部５３により画像形成部４０に搬送される。このとき、レジストローラー対５３ａが配設されたレジストローラー部により、給紙された用紙Ｓの傾きが補正されるとともに搬送タイミングが調整される。そして、画像形成部４０において、中間転写ベルト４２１のトナー像が用紙Ｓの一方の面に一括して二次転写され、定着部６０において定着工程が施される。画像形成された用紙Ｓは、排紙ローラー５２ａを備えた排紙部５２により機外に排紙される。

次に、図３を参照して、中間転写ベルト４２１およびドラムユニット５００の周辺部の動作について説明する。

通常印刷時（以下、「通常モード」と呼ぶ）には、電圧印加部８０は、中間転写ベルト４２１に転写されたトナー像の帯電極性（ここでは、マイナス極性とする）と逆極性（プラス極性）のバイアスを一次転写ローラー４２２に印加する。よって、中間転写ベルト４２１はプラス極性に帯電される。また、通常モードでは、中間転写ベルト４２１上のトナー像はマイナス極性に帯電する。

ドラムユニット５００のハウジング（絶縁部材）のうち、対向部材５０１は、中間転写ベルト４２１の外周面に対向する位置に設けられている。また、中間転写ベルト４２１には高電圧が印加されるので、周辺部である少なくとも対向部材５０１は接地されずに電荷が蓄積されやすい状態となる。

このため、画像形成装置１において連続印字を行うことにより、対向部材５０１には、対向する中間転写ベルト４２１の電位の影響により電荷（ここでは、プラス極性）が蓄積する（帯電する）。また、対向部材５０１が帯電する要因には、上述した中間転写ベルト４２１の電位に限らず、例えば、ドラムクリーニング装置４１５が備えるクリーニングブレードによる摩擦帯電、または、トナーの移動によって生じる摩擦帯電なども挙げられる。

対向部材５０１がプラス極性に帯電し続けると、中間転写ベルト４２１上のマイナス極性のトナー像とプラス極性の対向部材５０１との間の電位差が大きくなり、放電が発生してしまう。具体的には、トナー像と対向部材５０１との電位差がパッシェンの法則に基づく放電開始電圧（以下、単に「放電開始電圧」と呼ぶ）を超えると、当該トナー像と対向部材５０１との間で異常放電が発生する。放電が発生すると、トナーの帯電状態がプラス極性に逆帯電化され、下流色の感光体ドラム４１３の非画像部（マイナス極性）に逆転写（再転写）されることにより画像不良が発生してしまう。

そこで、本実施の形態では、画像形成装置１は、異常放電が発生する前に、対向部材５０１の電位が低下するような放電を引き起こすことにより、通常モードでの異常放電を防ぐ。具体的には、制御部１００は、中間転写ベルト４２１の外周面に対向する位置に設けられた対向部材５０１と中間転写ベルト４２１上のトナー像との間の電位差が小さくなるように、対向部材５０１と、トナー像または中間転写ベルト４２１との間で放電を発生させる放電モードを実行する。

放電モードが実行されるタイミングは、通常の作像が行われないタイミングである。例えば、放電モードが実行されるタイミングとして、紙間のタイミング、または、用紙に形成される画像の安定化のためのトナーパッチ（「安定化パッチ」）が形成されるタイミング（「安定化動作時」）が挙げられる。

次に、放電モード実行時における放電方法１，２について具体的に説明する。

＜放電方法１＞
放電方法１では、制御部１００は、放電モード実行時に対向部材５０１と中間転写ベルト４２１上のトナー像との間の電位差が放電開始電圧よりも大きくなるように帯電装置４１４におけるグリッド電圧（Ｖ_ｇ）と現像装置４１２における現像直流バイアス（Ｖ_ｄｃ）を制御して、中間転写ベルト４２１に転写されるトナー量（トナー付着量）を増加させる。これにより、放電モード実行時に作像されるトナー像（パッチトナー）の電位（トナー層電位）は、通常モードのトナー層電位よりも低くなる。

例えば、制御部１００は、グリッド電圧（Ｖ_ｇ）と現像直流バイアス（Ｖ_ｄｃ）を通常時よりも２００〜４００［Ｖ］高くすることで、中間転写ベルト４２１上のトナー付着量を１．５〜２倍程度にする。これにより、通常モードで−２００［Ｖ］程度のトナー層電位は、放電モードでは−３００〜−４００［Ｖ］程度に低下する。

このようにしてトナー層電位を下げることで、トナー層と対向部材５０１との電位差がより大きくなる。つまり、制御部１００は、放電モードの実行時に、トナー層と対向部材５０１との電位差がパッシェンの放電開始電圧より大きくなるようにトナー層電位を制御することにより放電を誘発させる。なお、制御部１００は、画像形成装置１における中間転写ベルト４２１と対向部材５０１との距離等によって特定される放電開始電圧に応じて、放電モードでのトナー量を決定すればよい。

こうすることで、放電モードにおいてトナー像と対向部材５０１との間で放電を発生させて、対向部材５０１に蓄積された電荷を除去するので、通常モードにおける異常放電を防ぐことができる。

なお、トナー層電位を下げるための方法としては、グリッド電圧（Ｖ_ｇ）と現像直流バイアス（Ｖ_ｄｃ）を制御する方法に限定されず、例えば、複数色のトナー像を重ねてトナー量を増加させてもよい。

＜放電方法２＞
放電方法２では、制御部１００は、放電モード実行時に対向部材５０１と中間転写ベルト４２１上のトナー像との間の電位差が放電開始電圧よりも大きくなるように電圧印加部８０を制御して、中間転写ベルト４２１の電位を低下させる。具体的には、制御部１００は、放電モード実行時には一次転写ローラー４２２から電圧印加部８０に流れる電流（１次転写出力値。通常モードではプラス出力）をマイナス出力に切り替えることにより、中間転写ベルト４２１の電位を低くする。

例えば、制御部１００は、通常モード実行では、１次転写出力値を＋４０［μＡ］とし、放電モードでは、１次転写出力値を−２０［μＡ］にする。換言すると、制御部１００は、中間転写ベルト４２１の電位（通常モードではプラス極性）をトナー層電位（マイナス極性）の方向に変化するように１次転写出力値を制御する。

図４は、１次転写出力値を変更した際の中間転写ベルト４２１および対向部材５０１の電位（放電前）と、放電後の中間転写ベルト４２１および対向部材５０１の電位の状態を示す。なお、ここでは、電位差が７００［Ｖ］の場合には放電が発生するものとする（つまり、放電開始電圧＜７００［Ｖ］）。

図４に示すように、放電前には、対向部材５０１はプラス極性に帯電し、電位が＋３００［Ｖ］となっている。このとき、制御部１００は、１次転写出力値をマイナス出力に変更することにより、中間転写ベルト４２１の電位（通常モードではプラス極性）を、−４００［Ｖ］に低下させる。これにより、中間転写ベルト４２１と対向部材５０１との間の電位差が７００［Ｖ］となり放電が発生する。この際、中間転写ベルト４２１の電位＜対向部材５０１の電位の関係であるので、図４に示すように、対向部材５０１にはマイナス電荷が引きつけられ、中間転写ベルト４２１にはプラス電荷が引きつけられる。よって、放電後には、対向部材５０１の電位が低下する（図４では＋１０［Ｖ］）。これにより、放電モード実行後には、対向部材５０１と中間転写ベルト４２１上のトナー像との間の電位差（図４では６０［Ｖ］）が小さくなるので、通常モード時における異常放電を防ぐことができる。

ここで、放電方法２（図４）との比較例として、図５は、中間転写ベルト４２１と対向部材５０１との電位差を７００［Ｖ］にするために、１次転写出力値を更に増加し、中間転写ベルト４２１の電位を＋１０００［ｖ］にした場合の様子を示す。図５の場合、図４と同様に中間転写ベルト４２１と対向部材５０１との間で放電が発生する。しかし、その際、対向部材５０１にはプラス電荷が引きつけられ、中間転写ベルト４２１にはマイナス電荷が引きつけられる。よって、放電後には、対向部材５０１にプラス極性の電荷が更に蓄積されて電位が更に高くなってしまうので、通常モード時における異常放電が発生しやすくなってしまう。

これに対して、放電方法２（図４）では、制御部１００は、中間転写ベルト４２１の電位を低下させることにより、対向部材５０１の電荷が除去されるように放電を発生させている。

以上、放電モードにおける放電方法１，２について説明した。

以上詳しく説明したように、本実施の形態では、制御部１００は、中間転写ベルト４２１の外周面に対向し、中間転写ベルト４２１との間で放電が発生する位置に設けられた対向部材５０１と中間転写ベルト４２１上のトナー像との間の電位差が小さくなるように、入力画像データに基づく用紙への画像形成を行っていないタイミングにおいて、対向部材５０１と、トナー像または中間転写ベルト４２１との間で放電を発生させる放電モードを実行する。

このように構成した本実施の形態によれば、放電モードにおいて対向部材５０１とトナー像（または中間転写ベルト４２１）との間で放電を誘発させ、連続印字によって対向部材５０１に溜まる電荷を除去する。これにより、通常モード実行時には、対向部材５０１とトナー像との電位差を、異常放電が発生しない電位差に維持することができる。よって、本実施の形態によれば、中間転写ベルト４２１に対向する対向部材５０１に蓄積される電荷に起因する放電による画像不良の発生を防止することができる。

なお、放電方法１、２では、放電モード実行時に、中間転写ベルト４２１またはトナー像と、対向部材５０１との電位差を変更させて放電を誘発させる方法について説明したが、放電を誘発させる方法はこれらに限定されない。以下、放電モード実行時において放電を誘発させる他の方法（放電方法の変形例）について説明する。

＜変形例１−１＞
変形例１−１では、画像形成装置１は、中間転写ベルト４２１付近に帯電部材を備える。制御部１００は、帯電部材を制御することにより、放電モード実行時の中間転写ベルト４２１（またはトナー）の電位を低下させる。

中間転写ベルト４２１またはトナー層電位を制御するための帯電部材としては、図６Ａに示すように、一次転写ニップの出口側（下流側）に設けられ、１次転写後のトナー像（または中間転写ベルト４２１）、および、感光体ドラム４１３の電荷を調整するためのチャージャー８１（１次転写後チャージャーと呼ばれることもある）を用いてもよい。つまり、制御部１００は、通常モード実行時に対して、放電モード実行時に１次転写チャージャー８１に印加する電圧を変更することにより、トナー層電位または中間転写ベルト４２１の電位を低くする。こうすることで、図４と同様、放電モード実行時においてトナー層と対向部材５０１との電位差がパッシェンの放電開始電圧より大きくなり、放電を誘発させることができる。

または、中間転写ベルト４２１またはトナー層電位を制御するための帯電部材としては、図６Ｂに示すように、当該制御専用のチャージャー８２を異常放電が発生する場所付近に設けてもよい。つまり、制御部１００は、放電モードにおいてチャージャー８２に電圧を印加することにより、トナー層電位または中間転写ベルト４２１の電位を通常モード実行時よりも低くする。こうすることで、図４と同様、放電モード実行時においてトナー層と対向部材５０１との電位差がパッシェンの放電開始電圧より大きくなり、放電を誘発させることができる。

＜変形例１−２＞
放電方法１，２または変形例１−１では、パッシェンの放電開始電圧を超えるように中間転写ベルト４２１（トナー像）と対向部材５０１との電位差を変更する場合について説明した。ところで、パッシェンの法則によれば、放電開始電圧は、電極間の距離（ここでは中間転写ベルト４２１と対向部材５０１との間の距離）に応じて変化する。具体的には、気圧と電極間距離との積が所定値以上の場合には、電極間の距離が短いほど、放電開始電圧は低くなる。

そこで、変形例１−２では、中間転写ベルト４２１と対向部材５０１との間の距離を短くすることにより放電を誘発させる方法について説明する。具体的には、制御部１００は、放電モードの実行時に、対向部材５０１と中間転写ベルト４２１上のトナー像との間の電位差よりも放電開始電圧が小さくなるように、中間転写ベルト４２１または対向部材５０１を移動させて、中間転写ベルト４２１と対向部材５０１との距離を近づける。

図７Ａの一例では、制御部１００は、放電モード実行時に、一次転写ローラー４２２ａを、対向部材５０１の方向へ圧接する。こうすることで、圧接後の一次転写ローラー４２２ｂによって、対向部材５０１に対向する中間転写ベルト４２１が対向部材５０１の方向に移動するので、中間転写ベルト４２１と対向部材５０１との距離が短くなる。

また、図７Ｂの一例では、画像形成装置１は、対向部材５０１に対向する位置に押圧部材８３を備える。押圧部材８３が対向部材５０１の方向に押圧されることで、押圧部材８３付近の中間転写ベルト４２１が対向部材５０１の方向に移動するので、中間転写ベルト４２１と対向部材５０１との距離が短くなる。

また、図７Ｃの一例では、対向部材５０１は、中間転写ベルト４２１に近づく方向に回動する機構を有する。すなわち、通常モードでは対向部材５０１ａの状態であるのに対して、放電モードでは中間転写ベルト４２１の方向に移動して対向部材５０１ｂの状態になる。こうすることで、放電モード実行時には中間転写ベルト４２１と対向部材５０１との距離が短くなる。なお、対向部材５０１は、回動機構を有する場合に限定されず、中間転写ベルト４２１に近づく方向に可動する機構を有すればよい。

図７Ａ〜図７Ｃのように、中間転写ベルト４２１と対向部材５０１との距離が短くなることで、中間転写ベルト４２１と対向部材５０１との電位差よりもパッシェンの放電開始電圧が低くなり、放電を誘発することができる。

なお、変形例１−２（パッシェンの放電開始電圧を変更する方法）と、放電方法１，２または変形例１−１（電位差を変更する方法）とを組み合わせてもよい。これにより、画像形成装置１では、より効果的に放電を誘発することができる。

＜変形例１−３＞
変形例１−３では、図８に示すように、画像形成装置１は、中間転写ベルト４２１の内周面側に、対向部材５０１と対向する位置に高抵抗（例えば、１１〜１５乗）の抵抗部材８４を備える。制御部１００は、押圧部材（図示略）を制御することにより、通常モードでは抵抗部材８４が中間転写ベルト４２１に接触しない状態とし、放電モードでは抵抗部材が中間転写ベルト４２１に接触するように押圧させる。放電モードにおいて中間転写ベルト４２１に高抵抗の抵抗部材８４が接触することにより、中間転写ベルト４２１全体の抵抗が高くなり、電荷を蓄積しやすくなるので、中間転写ベルト４２１の電位が高くなる（ここではマイナス方向に高くなる）。こうすることで、図４と同様、放電モード実行時においてトナー層と対向部材５０１との電位差がパッシェンの放電開始電圧より大きくなり、放電を誘発させることができる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１で説明した放電モードを実行するタイミングについて説明する。

具体的には、制御部１００は、対向部材５０１に対向する中間転写ベルト４２１上を通過するトナー像の印字率の積算値を記憶する。そして、制御部１００は、印字率の積算値に応じて放電モードを実行するか否かを決定する。

例えば、制御部１００は、印字率の積算値がＡ４換算で１０００％を超えた場合に放電モードの実行を決定する。なお、制御部１００は、放電モードの実行を決定した場合には積算値をリセットする。

図９は、中間転写ベルト４２１上を通過するトナー像の印字率に対応するトナー量（以下、「総印字トナー量」と呼ぶ）と、対向部材５０１の電位との関係を示す。

例えば、放電モードを実行しない場合には、図９の破線で示すように、連続印字によって総印字トナー量が増加すると、対向部材５０１の電位は増加し、対向部材５０１と中間転写ベルト４２１との電位差がパッシェンの放電開始電圧を超えてしまい、異常放電が発生してしまう。

一方、本実施の形態では、図９の実線で示すように、総印字トナー量が増加すると、対向部材５０１の電位は増加するものの、総印字トナー量が所定値（例えば、Ａ４サイズ換算で１０００％）を超えると（図９ではＴ１，Ｔ２のタイミング）、制御部１００は放電モードを実行する。これにより、対向部材５０１の電位は低下する。

このようにして、本実施の形態では、制御部１００は、総印字トナー量から対向部材５０１の電位を推定して、対向部材５０１の電位が増加して異常放電が発生する前に放電モードを実行する。換言すると、対向部材５０１の電位が低く異常放電が発生しにくい状況において放電モードは実行されない。こうすることで、対向部材５０１に蓄積される電荷に起因する異常放電による画像不良の発生を防止することができ、かつ、放電モードが頻繁に実行されることを回避することができる。

例えば、紙間タイミングでの放電モードの実行回数が低減することで、通常モードの紙間タイミングにおいて安定化パッチを作像する回数を増加することができる。

なお、ここでは、放電モードを実行するか否かの判定基準（閾値）として、Ａ４サイズ換算で１０００％を用いる場合について説明したが、判定基準はこれに限定されない。例えば、本発明では、異常放電が発生してしまう対向部材５０１の電位の値（予測値）よりも低い値に対応する他のパラメーター（印字率など）を判定基準値として予め設定すればよい。

＜変形例２−１＞
制御部１００は、中間転写ベルト４２１を軸方向に分割して得られる少なくとも２つの領域の各々での印字率の積算値を記憶し、各領域の印字率の積算値に応じて、各領域で放電モード（パッチ形成）を実行するか否かを決定する。図１０は、中間転写ベルト４２１をＮ＝６分割した例を示す。この場合、６個の領域のうち何れかにおいて印字率の積算値が所定値を超えた場合に、制御部１００は、当該領域のみで放電モードを実行する。

これにより、例えば、中間転写ベルト４２１の一部の領域に対応する箇所のみに印字され続けるケースでは、当該一部の領域で異常放電が発生しやすい状態になっている。よって、制御部１００は、当該一部の領域のみで放電モードを実行（例えば、実施の形態１の放電方法１のようにパッチを形成）することで、異常放電を防止することができる。つまり、他の領域では放電モードが実行されないので、パッチトナー量を必要最小限に抑えることができる。

なお、制御部１００は、複数の領域のうち印字率の積算値が所定値を超えた領域において、パッチを形成する代わりに、実施の形態１の変形例１−１のように帯電部材によってトナー層電位または中間転写ベルト４２１の電位を低くしてもよい。

＜変形例２−２＞
対向部材５０１に蓄積される電荷は画像形成装置１内の温湿度環境に応じて変化する。図１１は、画像形成装置１内の温湿度環境がＬＬ環境（低温低湿環境）、ＮＮ環境（常温常湿環境）、ＨＨ環境（高温高湿環境）である場合の総印字トナー量と対向部材５０１の電位との関係の一例を示す。図１１に示すように、ＬＬ環境、ＮＮ環境、ＨＨ環境の順に、総印字トナー量に応じて対向部材５０１の電位が増加しやすい。すなわち、対向部材５０１は、ＬＬ環境では帯電しやすく、ＨＨ環境では帯電しにくい。

そこで、変形例２−２では、制御部１００は、画像形成装置１内の温湿度環境に応じて放電モードを実行するか否かを決定する。例えば、制御部１００は、ＬＬ環境、ＮＮ環境、ＨＨ環境の順に、放電モードを開始するタイミングを早くする（判定基準となる総印字トナー量を小さくする）。例えば、制御部１００は、ＮＮ環境において放電モードの開始を判定する総印字トナー量（Ｔ４）に対して、ＬＬ環境において放電モードの開始を判定する総印字トナー量を０．７倍とし（Ｔ３＝０．７×Ｔ４）、ＨＨ環境において放電モードの開始を判定する総印字トナー量を１．５倍としてもよい（Ｔ５＝１．５×Ｔ４）。

こうすることで、画像形成装置１内の温湿度環境における異常放電の発生しやすさに応じて放電モードの開始タイミングを適切に制御できるので、放電モードの実施回数を低減することができる。

＜変形例２−３＞
対向部材５０１に蓄積された電荷は自己除電されるので、図１２に示すように、対向部材５０１の電位は、直前のジョブ終了後の待機時間（つまり、画像形成されない時間）が長いほど低下する。例えば、２時間程度画像形成されない場合には、対向部材５０１の電位はほぼ０［Ｖ］になる。そこで、制御部１００は、ジョブ間の時間が所定時間Ｔｈ以上となる場合には印字率の積算値をリセットする。こうすることで、制御部１００は、印字率の積算値から対向部材５０１の電位を精度良く推定することができ、放電モードを無駄に実行することを防ぐことができる。

＜変形例２−４＞
変形例２−４に係る画像形成装置１は、図１３に示すように、対向部材５０１の表面電位をモニタする電位センサー８５を備える。制御部１００は、電位センサー８５で測定された表面電位に応じて放電モードを実行するか否かを決定する。例えば、所定の閾値として、図９において異常放電が発生してしまう対向部材５０１の電位の値よりも低い値が設定されてもよい。そして、制御部１００は、電位センサー８５の測定値が閾値を超えた場合に放電モードを実行する。

こうすることで、制御部１００は、対向部材５０１の電位の実測値に基づいて、放電モードの実行を判定できるので、異常放電が発生する前に放電モードにおいて確実に放電を誘発させることができる。また、例えば、制御部１００は、対向部材５０１の電位の実測値を用いて、異常放電が発生する対向部材５０１の電位の値に達する直前に放電モードを実行することで、放電モードの実施回数を必要最小限に抑えることができる。

＜変形例２−５＞
放電モードを実行するタイミングは、上述したような紙間タイミングまたは安定化動作時に限定されず、放電モードは任意のタイミングで任意の回数行われてもよい。例えば、ジョブの途中で作像を停止して放電モードが実行されてもよい。または、ユーザーがオペレーションパネル上から手動で放電モードを実行してもよい。または、ユーザーが印刷物を見て、異常放電による画像不良を確認した場合に手動で放電モードを実行してもよい。

（実施の形態３）
上述したように、連続印字によって対向部材５０１がプラス極性に帯電する場合の異常放電を防ぐ方法について説明した。一方、画像形成装置１が使用され続けていくと、対向部材５０１にはトナー付着による汚れが生じる。このため、対向部材５０１に付着するトナー（マイナス極性）の量が増加すると、対向部材５０１がマイナス極性に帯電する場合もある。

そこで、本実施の形態では、対向部材５０１がマイナス極性（中間転写ベルト４２１と逆極性）に帯電する場合の異常放電の発生を防ぐ方法について説明する。

具体的には、制御部１００は、対向部材５０１がマイナス極性に帯電している場合、放電モードにおけるトナー（パッチトナー）または中間転写ベルト４２１の極性を通常と反転させる。例えば、制御部１００は、電圧印加部８０の印加電圧を変更することにより、中間転写ベルト４２１の極性（通常：プラス極性）を反転させてマイナス極性にする。また、例えば、制御部１００は、画像形成装置１に設けられた帯電部材（例えば、図６Ａ，図６Ｂを参照）を用いてトナーの極性（通常：マイナス極性）を反転させてプラス極性にする。そして、制御部１００は、実施の形態１と同様にして、中間転写ベルト４２１上のトナー像と対向部材５０１との電位差が小さくなるように放電モードにおいて放電を発生させる。

この際、中間転写ベルト４２１の電位＞対向部材５０１の電位の関係となる。よって、中間転写ベルト４２１と対向部材５０１との間で放電が発生すると、対向部材５０１にはプラス電荷が引きつけられ、中間転写ベルト４２１にはマイナス電荷が引きつけられる。よって、放電後には、対向部材５０１の電位が増加する。これにより、放電モード実行後には、対向部材５０１と中間転写ベルト４２１上のトナー像との間の電位差が小さくなるので、通常モード時における異常放電を防ぐことができる。

なお、対向部材５０１の帯電極性が不明の場合には、図１４に示すように、制御部１００は、放電モードにおいて、電圧印加部８０の印加電圧を制御して、中間転写ベルト４２１がプラス極性の領域（プラス帯電領域）と、中間転写ベルト４２１がマイナス極性の領域（マイナス帯電領域）とを切り替えてもよい。

例えば、中間転写ベルト４２１は、図１４に示すマイナス帯電領域では−３００［Ｖ］に帯電され、プラス帯電領域では＋３００［Ｖ］に帯電されている場合を想定する。この場合、対向部材５０１が＋５００［Ｖ］に帯電している場合には、マイナス帯電領域において中間転写ベルト４２１と対向部材５０１との電位差が大きくなり放電が誘発される。一方、プラス帯電領域における中間転写ベルト４２１と対向部材５０１との電位差は小さく（２００［Ｖ］）、放電は発生しないので、対向部材５０１が更に帯電することはない。

同様に、対向部材５０１が−５００［Ｖ］に帯電している場合には、プラス帯電領域において中間転写ベルト４２１と対向部材５０１との電位差が大きくなり放電が誘発される。一方、マイナス帯電領域における中間転写ベルト４２１と対向部材５０１との電位差は小さく（２００［Ｖ］）、放電は発生しないので、対向部材５０１が更に帯電することはない。

こうすることで対向部材５０１の帯電極性が不明の場合にも放電モードにおいて放電を確実に誘発することができる。

なお、画像形成装置１は図１３に示すように電位センサー８５を備え、対向部材５０１の帯電極性を特定できる場合には、図１４に示す２つの領域（マイナス帯電領域、プラス帯電領域）のうち、電位センサー８５によって測定された極性に対応する領域のみを帯電させてもよい。これにより、放電モードにおいて中間転写ベルト４２１への帯電を最小限に抑え、効率良く放電を誘発することができる。

また、中間転写ベルト４２１、トナー像および対向部材５０１の極性は、上記実施の形態で説明した極性に限定されず、本発明は、トナー像および対向部材５０１の極性が上記実施の形態と逆の極性である場合にも適用できる。

その他、上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

また、本発明は、画像形成装置を含む複数のユニットで構成される画像形成システムに適用できる。複数のユニットには、例えば後処理装置、ネットワーク接続された制御装置等の外部装置が含まれる。

１ 画像形成装置
１０ 画像読取部
２０ 操作表示部
２１ 表示部
２２ 操作部
３０ 画像処理部
４０ 画像形成部
５０ 用紙搬送部
６０ 定着部
７１ 通信部
７２ 記憶部
８０ 電圧印加部
８１，８２ チャージャー
８３ 押圧部材
８４ 抵抗部材
８５ 電位センサー
１００ 制御部
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
４２１ 中間転写ベルト
４２２ 一次転写ローラー
５００ ドラムユニット
５０１ 対向部材

Claims (7)

1. トナー像が転写される像担持体と、
   前記像担持体の外周面に対向し、前記像担持体との間で放電が発生する位置に設けられた対向部材と、前記像担持体上の前記トナー像との間の電位差が小さくなるように、通常の画像形成を行っていないタイミングにおいて、前記対向部材と、前記トナー像または前記像担持体との間で放電を発生させる放電モードを実行する制御部と、
   を具備する画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記放電モードの実行時に、前記電位差が放電開始電圧よりも大きくなるように前記像担持体上のトナー像の電位を制御する、
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記放電モードの実行時に、前記電位差が放電開始電圧よりも大きくなるように前記像担持体の電位を制御する、
   請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記放電モードの実行時に、放電開始電圧が前記電位差よりも小さくなるように、前記像担持体または前記対向部材を移動させて、前記像担持体と前記対向部材との距離を近づける、
   請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、前記対向部材に対向する前記像担持体上を通過するトナー像の印字率の積算値に応じて、前記放電モードを実行するか否かを決定する、
   請求項１に記載の画像形成装置。
6. 画像形成装置を含む複数のユニットで構成される画像形成システムであって、
   トナー像が転写される像担持体と、
   前記像担持体の外周面に対向し、前記像担持体との間で放電が発生する位置に設けられた対向部材と、前記像担持体上の前記トナー像との間の電位差が小さくなるように、通常の画像形成を行っていないタイミングにおいて、前記対向部材と、前記トナー像または前記像担持体との間で放電を発生させる放電モードを実行する制御部と、
   を備える画像形成システム。
7. トナー像が転写される像担持体を有する画像形成装置における画像形成方法であって、
   前記像担持体の外周面に対向し、前記像担持体との間で放電が発生する位置に設けられた対向部材と前記像担持体上の前記トナー像との間の電位差が小さくなるように、通常の画像形成を行っていないタイミングにおいて、前記対向部材と、前記トナー像または前記像担持体との間で放電を発生させる放電モードを実行する、
   画像形成方法。

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