JP2018018028A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 １つの電源から複数の１次転写部材に電圧を印加する画像形成装置において、画像形成時に各感光ドラムに流れる電流のバラつきを抑制しつつ、１次転写部材に画像形成時と逆極性の電圧を印加する場合に、印加する電圧の絶対値を小さくすることが困難であった。【解決手段】 各１次転写ブラシ５は、抵抗素子１１と抵抗素子１１に並列に接続されたダイオード１２と接続される。１次転写ブラシ５に正極性の電圧を印加する際に１次転写部において正方向に流れる電流は抵抗素子１１を介して流れ、１次転写ブラシ５に負極性の電圧を印加する際に１次転写部において負方向に流れる電流はダイオード１２を介して流れる。【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に関するものである。

電子写真方式のカラー画像形成装置においては、従来から、中間転写体としての中間転写ベルトの周囲にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成部を独立して備えた中間転写方式の構成が知られている。各色の画像形成部は、それぞれ像担持体としてのドラム状の感光体（以下、感光ドラムと称す）を有し、中間転写ベルトを介して各感光ドラムと対向する位置には、それぞれ１次転写部材を備えている。このような構成では、各感光ドラムと中間転写ベルトが接触する１次転写部において、１次転写電源から１次転写部材に電圧を印加することにより、各感光ドラムに形成されたトナー像が中間転写ベルトに１次転写される。その後、中間転写ベルトに形成された各色のトナー像は、中間転写ベルトと２次転写部材が接触する２次転写部において、２次転写電源から２次転写部材に電圧を印加することにより、中間転写ベルトから紙やＯＨＴ等の転写材に一括して２次転写される。

また、中間転写方式の画像形成装置においては、２次転写後に中間転写ベルトに残留したトナー（以下、２次転写残トナーと称す）を、１次転写部において感光ドラムに逆に転写して回収することで中間転写ベルトの清掃を行うことがある。以下、中間転写ベルトから感光ドラムにトナーを逆に転写することを逆転写と称する。この場合、２次転写残トナーが１次転写部を通過する際に１次転写電源から１次転写部材に１次転写時に印加した電圧とは逆極性の電圧を印加することにより、２次転写残トナーを感光ドラムに逆転写して回収することが出来る。

近年、画像形成装置の小型化、及び低コスト化が進んでおり、特許文献１には、複数の１次転写部材に共通の１次転写電源を接続した構成が開示されている。なお、特許文献１における１次転写電源は、画像形成時に用いる正極性の高圧供給源と、中間転写ベルトの清掃を行う際に用いられる負極性の高圧供給源が重畳された構成を有する。

特開２０１５−９９３８０号公報

特許文献１の構成においては、全ての１次転写部材に共通の１次転写電源から等しい電圧が印加されてはいるものの、実際は１次転写部材の電気抵抗にバラつきがあるため、各色の画像形成部の各感光ドラムに対して流れる電流の値が異なる場合が生じ得る。各感光ドラムに流れる電流の値のバラつきが大きいと画像不良が生じる恐れがある。そこで、１次転写部材と１次転写電源の間に１次転写部材の電気抵抗のバラつきに対して十分大きい抵抗値を有する抵抗素子を接続することで、各感光ドラムに流れる電流の値のバラつきを抑制する対策が取られることがある。このような構成とすることで、各画像形成部において各感光ドラムに流れる電流のバラつきは小さくなり、画像不良の発生を抑制することができる。

一方で、抵抗素子を設けることによって各感光ドラムに流れる電流の値のバラつきを抑制することは出来るが、中間転写ベルトの清掃を行うために１次転写電源から１次転写部材に画像形成時とは逆極性の電圧を印加する場合、以下の課題が生じる。即ち、１次転写部材に画像形成時とは逆極性の電圧を印加する際に、抵抗素子に電流が流れることにより１次転写部において電圧が降下してしまうため、その電圧降下分を見込んで１次転写電源から１次転写部材に出力値の高い電圧を印加せざるを得なかった。

しかし、画像形成時においては画像不良を抑制するために各感光ドラムに流れる電流のバラツキを管理する必要があったが、中間転写ベルトの清掃時においては各感光ドラムに所定値以上の電流を流すことが出来ればトナーの逆転写を行うことが可能である。即ち、画像形成時とは逆極性の電圧を印加する場合においては、各１次転写部に流れる電流のバラツキを考慮する必要がなく、より出力値の低い電圧によって中間転写ベルトから感光ドラムにトナーを逆転写出来る事が望ましい。これは、抵抗素子に電流が流れることによる電圧降下分を見込んで１次転写電源から１次転写部材に出力値の高い電圧を印加する構成では、高圧電源を選定する際に高圧出力値の高い大型の高圧電源を選択せざるを得ない場合があるためである。

そこで、本発明は、複数の１次転写部材に接続され、正極性及び負極性の電圧を印加することが可能な１次転写電源を共通化した画像形成装置において、以下のことを目的とする。即ち、画像形成時に各感光ドラムに流れる電流の値のバラつきによる画像不良を抑制しつつ、１次転写電源から１次転写部材に画像形成時と逆極性の電圧を印加する場合に、印加する電圧の絶対値を小さく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、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体からのトナー像が１次転写される無端状で回転可能な中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトの内周面に接触して１次転写部を形成し、前記像担持体から前記中間転写ベルトにトナー像を１次転写する１次転写部材と、前記１次転写部材に電圧を印加する転写電源と、を備える画像形成装置において、前記像担持体と前記１次転写部材は、前記中間転写ベルトの移動方向に関してそれぞれ複数設けられており、複数の前記１次転写部材は、それぞれが、複数の前記像担持体に対応して設けられ、前記転写電源と前記１次転写部材との間に接続された抵抗素子と、前記抵抗素子と並列に接続されたダイオードを有し、前記１次転写部において、画像形成時であって前記転写電源から前記１次転写部材に向かってトナーの正規の帯電極性と逆極性の電圧を印加した場合に流れる電流の方向を第１の方向とし、前記転写電源から前記１次転写部材に向かって前記画像形成時とは逆極性の電圧を印加した場合に前記第１の方向とは反対の方向に流れる電流の方向を第２の方向とし、前記ダイオードは、前記第１の方向に流れる電流を遮断し、前記第２の方向に電流を流すことが可能な向きで、前記１次転写部材と前記転写電源の間に配置されていることを特徴とする。

また、本発明は、トナー像を担持する像担持体と、導電性を有し、前記像担持体からのトナー像が１次転写される無端状で回転可能な中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトの内周面に接触して１次転写部を形成し、前記像担持体から前記中間転写ベルトにトナー像を１次転写する１次転写部材と、前記中間転写ベルトの外周面に接触して２次転写部を形成し、前記中間転写ベルトから転写材にトナー像を２次転写する２次転写部材と、前記２次転写部材に電圧を印加する転写電源と、前記中間転写ベルトを介して前記２次転写部材と対向する対向部材と、を備える画像形成装置において、前記像担持体と前記１次転写部材は、前記中間転写ベルトの移動方向に関してそれぞれ複数設けられており、複数の前記１次転写部材は、それぞれが、複数の前記像担持体に対応して設けられ、前記対向部材と電気的に接続され、前記転写電源と前記１次転写部材との間に接続された抵抗素子と、前記抵抗素子と並列に接続された第１のダイオードを有し、前記１次転写部において、画像形成時であって前記転写電源から前記２次転写部材にトナーの正規の帯電極性と逆極性の電圧を印加した場合に流れる電流の方向を第１の方向とし、前記転写電源から前記２次転写部材に前記画像形成時とは逆極性の電圧を印加した場合に前記第１の方向とは反対の方向に流れる電流の方向を第２の方向とし、前記第１のダイオードは、前記第１の方向に流れる電流を遮断し、前記第２の方向に電流を流すことが可能な向きで、前記１次転写部材と前記転写電源の間に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、複数の１次転写部材に接続され、正極性及び負極性の電圧を印加することが可能な１次転写電源を共通化した画像形成装置において、以下のことが可能である。即ち、画像形成時に各感光ドラムに流れる電流の値のバラつきによる画像不良を抑制しつつ、１次転写電源から１次転写部材に画像形成時と逆極性の電圧を印加する場合に、印加する電圧の絶対値を小さくすることが可能である。

実施例１の画像形成装置を説明する概略断面図である。 （ａ）実施例１の１次転写に係る概略的な回路構成図である。（ｂ）比較例１の１次転写に係る概略的な回路構成図である。 （ａ）実施例１の１次転写電源部から１次転写部材に正極性の電圧を印加した際の等価回路を説明する模式図である。（ｂ）は比較例１の１次転写電源部から１次転写部材に正極性の電圧を印加した際の等価回路を説明する模式図である。（ｃ）実施例１の１次転写電源部から１次転写部材に負極性の電圧を印加した際の等価回路を説明する模式図である。（ｄ）比較例１の１次転写電源部から１次転写部材に負極性の電圧を印加した際の等価回路を説明する模式図である。 実施例１及び比較例１における、１次転写電源部から負極性の電圧を印加した際に１次転写部を流れる電流の値を説明する表である。 実施例１の変形例の画像形成装置を説明する概略断面図である。 （ａ）実施例１において、１次転写電源部から電圧を印加していない時の中間転写ベルトの電荷の状態を説明する模式図である。（ｂ）実施例１において、１次転写電源部から正極性の電圧を印加している時の中間転写ベルトの電荷の状態を説明する模式図である。 実施例２の画像形成装置を説明する概略断面図である。 （ａ）実施例２の１次転写に係る概略的な回路構成図である。（ｂ）比較例２の１次転写に係る概略的な回路構成図である。 （ａ）実施例２の転写電源部から１次転写部材に正極性の電圧を印加した際の等価回路を説明する模式図である。（ｂ）は比較例２の転写電源部から１次転写部材に正極性の電圧を印加した際の等価回路を説明する模式図である。（ｃ）実施例２の転写電源部から１次転写部材に負極性の電圧を印加した際の等価回路を説明する模式図である。（ｄ）比較例２の転写電源部から１次転写部材に負極性の電圧を印加した際の等価回路を説明する模式図である。 実施例２及び比較例２における、転写電源部から負極性の電圧を印加した際に１次転写部を流れる電流の値を説明する表である。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。したがって、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲を限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
［画像形成装置の構成］
図１は、本実施例の画像形成装置１００を説明する概略断面図である。なお、本実施例の画像形成装置１００は、複数の画像形成部として、第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｓｙ、Ｓｍ、Ｓｃ、Ｓｋを設けている、いわゆるタンデム型のカラー画像形成装置である。中間転写ベルト６の移動方向に関して複数設けられた各画像形成部Ｓは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーによって画像を形成する。これら４つの画像形成部Ｓは一定の間隔をおいて一列に配置されており、各画像形成部Ｓの構成及び動作は収容するトナーの色を除いて実質的に共通する部分が多い。したがって、特に区別しない場合は、いずれの色用に設けられた要素であることを表すために符号に与えた添え字ｙ、ｍ、ｃ、ｋは省略して説明する。

図１に示すように、画像形成部Ｓは、像担持体としてのドラム状の電子写真感光体である感光ドラム１を有する。更に感光ドラム１の周囲には帯電手段である帯電ローラ２、露光手段３、現像手段４、クリーニング手段７が配設されている。また、中間転写ベルト６を介して感光ドラム１に対向する位置には、１次転写部材としての１次転写ブラシ５が設けられている。なお、各１次転写ブラシ５ｙ、５ｍ、５ｃ、５ｋは、それぞれが、各感光ドラム１ｙ、１ｍ、１ｃ、１ｋに対応して設けられている。

感光ドラム１は、駆動手段（不図示）によって図示矢印Ｒ１方向（反時計回り）に所定の周速度で回転駆動され、その回転過程において帯電ローラ２により所定の極性（本実施例では負極性）で所定の電位に一様に帯電処理される。露光手段３は、コンピュータなどの情報機器（不図示）からの画像信号に応じて、感光ドラム１のトナー像を形成する位置に露光を行い、これにより、各画像形成部Ｓの各感光ドラム１には目的の画像成分に応じた静電潜像が形成される。その後、静電潜像は現像位置において現像手段４により現像され、感光ドラム１にトナー像として可視化される。

ここで、現像手段４に収容されたトナーの正規の帯電極性は負極性であり、本実施例においては、帯電ローラ２による感光ドラム１の帯電極性と同極性に帯電したトナーにより静電潜像を反転現像している。しかし、本発明はこれに限らず、感光ドラム１の帯電極性とは逆極性に帯電したトナーにより静電潜像を正現像する画像形成装置にも本発明を適用できる。

無端状で回転可能な中間転写ベルト６は、導電性を有し、対向部材としての対向ローラ６１、補助ローラ６２及びテンションローラ６３の３個のローラに張架され、感光ドラム１と接触して１次転写部を形成する。中間転写ベルト６は、対向ローラ６１が図示矢印Ｒ２方向（時計回り）に回転駆動されることによって、感光ドラム１と略同一の周速度で図示矢印Ｒ３方向（時計回り）に回転移動する。１次転写部においては、１次転写電源部５０から１次転写ブラシ５に正極性の所定の電圧を印加することにより、感光ドラム１と中間転写ベルト６の回転に伴って、感光ドラム１から中間転写ベルト６にトナー像が１次転写される。なお、１次転写時に中間転写ベルト６に転写されずに感光ドラム１に残留したトナー（以下、１次転写残トナーと称する）は、クリーニング手段７によって清掃され、感光ドラム１から除去される。

以上の、帯電から１次転写までの工程（１次転写工程）を、各画像形成部Ｓにおいて順次行うことにより、中間転写ベルト６には、目的のカラー画像に対応した４色のトナー像が形成される。その後、中間転写ベルト６に担持された４色のトナー像は、２次転写ローラ８と中間転写ベルト６が接触して形成する２次転写部を通過する過程で、給紙手段２２により給紙カセット２１から給紙された紙やＯＨＴなどの転写材Ｐの表面に一括して２次転写される。

２次転写部材としての２次転写ローラ８は中間転写ベルト６に対して従動回転しており、電源部９０から電圧を印加される。これにより、中間転写ベルト６と転写材Ｐを介して２次転写ローラ８から対向ローラ６１に向かって電流が流れ、中間転写ベルト６に担持されていた４色のトナー像が転写材Ｐに２次転写される。転写材Ｐに２次転写された４色のトナー像は、定着手段９において加熱及び加圧され、４色のトナー像が溶融混和して転写材Ｐに固定される。その後、転写材Ｐは不図示の搬送ローラにより画像形成装置１００から排紙される。

転写材Ｐ上に２次転写されずに中間転写ベルト６に残ったトナー（以下、２次転写残トナーと称する）は、電流供給部材としての導電性ブラシ１６によって帯電される。導電性ブラシ１６は、中間転写ベルト６の移動方向に関して２次転写部の下流側であって、且つ、各感光ドラム１よりも上流側に設けられる。導電性ブラシ１６は、ナイロンにカーボンを分散させた導電性を有するブラシ状の繊維から構成され、電源部９０から正極性の電圧を印加されることによって、導電性ブラシ１６と中間転写ベルト６が接触する位置を通過する２次転写残トナーを正極性に帯電する。この時、一部の２次転写残トナーは正極性に帯電されずに、正極性の電圧が印加された導電性ブラシ１６に負極性のままで回収されることがある。

正極性に帯電された２次転写残トナーは、１次転写部を通過する際に中間転写ベルト６から感光ドラム１上に逆に転写され、その後、クリーニング手段７により清掃される。以下、中間転写ベルト６から感光ドラム１にトナーを逆に転写することを逆転写と称する。

一方で、導電性ブラシ１６に回収された負極性の２次転写残トナーは、電源部９０から導電性ブラシ１６に負極性の電圧を印加することにより、導電性ブラシ１６から中間転写ベルト６に吐き出される。その後、負極性の２次転写残トナーは、１次転写部を通過する際に、１次転写電源部５０から１次転写ブラシ５に負極性の電圧を印加してトナーが中間転写ベルト６から感光ドラム１に向かう方向の電界を形成することにより、感光ドラム１に逆転写される。そして、感光ドラム１に逆転写された負極性の２次転写残トナーは、正極性の２次転写残トナーと同様にクリーニング手段７により清掃される。

［１次転写構成］
図２（ａ）〜（ｂ）を用いて、本実施例における１次転写の構成について説明する。
図２（ａ）は本実施例の１次転写に係る概略的な回路構成図である。図２（ａ）に示すように、本実施例においては、各１次転写ブラシ５ｙ、５ｍ、５ｃ、５ｋに電圧を印加する１次転写電源部５０が４つの画像形成部で共通化されている。

１次転写電源部５０は、正極性の電圧を出力することが可能な高圧正電源５１と、負極性の電圧を出力することが可能な高圧負電源５２を有する。高圧正電源５１は、画像形成時であって感光ドラム１に形成したトナー像を中間転写ベルト６に１次転写する際に、１次転写ブラシ５に向かってトナーの正規の帯電極性とは逆極性である正極性の電圧を印加する。また、高圧負電源５２は、負極性の２次転写残トナーを中間転写ベルト６から感光ドラム１に逆転写させる際に、１次転写ブラシ５に向かって負極性の電圧を印加する。なお、本実施例においては、高圧正電源５１及び高圧負電源５２により、１次転写電源部５０から１次転写ブラシ５に向かって−２０００［Ｖ］〜＋４０００［Ｖ］の範囲の電圧を出力することが可能である。

高圧正電源５１にはブリーダ抵抗としての抵抗素子５３が並列に接続されており、高圧負電源５２から１次転写ブラシ５に負極性の電圧を印加する際には、抵抗素子５３を介して電流が流れる。一方で、高圧負電源５２にはブリーダ抵抗としての抵抗素子５４が並列に接続されており、画像形成時に高圧正電源５１から１次転写ブラシ５に正極性の電圧を印加する際には、抵抗素子５４を介して電流が流れる。

なお、本実施例においては、１次転写電源部５０から１次転写ブラシ５に正極性の電圧を印加した際に電流が流れる方向を正方向（第１の方向）と称する。また、１次転写電源部５０から１次転写ブラシ５に負極性の電圧を印加する場合、電流は正方向とは反対の方向に流れることから、本実施例においては、この時の電流が流れる方向を負方向（第２の方向）と称する。

各１次転写ブラシ５ｙ、５ｍ、５ｃ、５ｋは、中間転写ベルト６の外周面が感光ドラム１に所定の当接圧で当接するように、不図示の押圧バネの押圧力により中間転写ベルト６を押し上げている。１次転写ブラシ５のブラシ状の繊維としては、ナイロンやポリエステルなどの材料にカーボン粉末を分散させた導電性を有するものが広く用いられており、転写効率の観点から、繊維の抵抗率ρは１０〜１０^８Ωｃｍの範囲内のものが好ましい。本実施例においては、１次転写ブラシ５のブラシ状の繊維として、ナイロンにカーボン粉末を分散させ、繊維の抵抗率ρが１０^６Ωｃｍのものを用いた。

１次転写ブラシ５と１次転写電源部５０との間には１次転写ブラシ５の電気抵抗のバラつきよりも十分に大きい抵抗値を有する抵抗素子１１がそれぞれ配置されている。この構成により、各１次転写ブラシ５の電気抵抗のバラつきに影響されずに、略均一の１次転写電流を各画像形成部Ｓに流すことができ、良好な一次転写性を確保することが出来る。なお、本実施例においては抵抗値が５０ＭΩの抵抗素子１１を使用した。

整流素子としてのダイオード１２は、抵抗素子１１に対してそれぞれ並列に接続されている。ダイオード１２は、１次転写電源部５０から１次転写ブラシ５に正極性の電圧を印加した場合に正方向に流れる電流を遮断する向きで、１次転写ブラシ５と１次転写電源部５０の間に配置されている。言い換えると、ダイオード１２は、１次転写電源部５０から１次転写ブラシ５に負極性の電圧を印加した場合にダイオード１２を介して電流を流すことが可能な向きで、抵抗素子１１に対して並列に接続されている。

また、図２（ｂ）は、本実施例の比較例としての比較例１の１次転写に係る概略的な回路構成を説明する模式図である。図２（ｂ）に示すように、比較例１は、本実施例における抵抗素子１１に並列に接続されたダイオード１２を備えていない構成である。なお、比較例１の構成は、ダイオード１２を備えていないことを除いて本実施例と同様であり、以下、構成が同様の部材には同一の符号を付して説明を省略する。

［本実施例の作用と効果］
図３（ａ）〜（ｄ）、図４（ａ）〜（ｂ）を用いて本実施例の作用と効果について詳しく説明する。

図３（ａ）は、本実施例における１次転写電源部５０から１次転写ブラシ５に正極性の電圧を印加した際の実質的な等価回路を説明する模式図である。図３（ｂ）は、比較例１における１次転写電源部５０から１次転写ブラシ５に正極性の電圧を印加した際の実質的な等価回路を説明する模式図である。また、図３（ｃ）及び図３（ｄ）は、それぞれ、本実施例及び比較例１における１次転写電源部５０から１次転写ブラシ５に負極性の電圧を印加した際の実質的な等価回路を説明する模式図である。なお、図３（ａ）〜（ｄ）中の矢印は電流が流れる向きを表している。

図３（ａ）に示すように、本実施例において１次転写電源部５０から１次転写ブラシ５に正極性の電圧を印加する場合、ダイオード１２は正方向に流れる電流を遮断するため、正方向に流れる電流は抵抗素子１１を介して流れる。したがって、本実施例において１次転写電源部５０から１次転写ブラシ５に正極性の電圧を印加する場合の実質的な等価回路は図３（ｂ）の比較例１と同様になる。

一方で、図３（ｃ）に示すように、１次転写電源部５０から負極性の電圧を印加する場合、ダイオード１２は負方向に流れる電流は遮断しないため、負方向に流れる電流は抵抗素子１１よりも電気抵抗が低いダイオード１２を介して流れる。したがって、図３（ｄ）に示すように、抵抗素子１１を介して電流が流れる比較例１とは、電流が流れる経路が異なる。その結果、比較例１においては、抵抗素子１１に電流が流れることによって１次転写電圧が降下するのに対し、本実施例においてはダイオード１２を介して電流が流れるため、比較例１のような１次転写電圧の降下の発生を抑制することが出来る。したがって、１次転写電源部５０から同じ値の負極性の電圧を出力する場合、本実施例において１次転写部を流れる電流の値は、比較例１において１次転写部を流れる電流の値よりも大きくなる。

図４は、本実施例及び比較例１の構成において、１次転写電源部５０から１次転写ブラシ５に印加した負極性の電圧の値と、その際に１次転写部を流れる電流の絶対値を示す表である。なお、１次転写部を流れる電流の値の求め方としては以下の方法を用いた。１次転写ブラシ５と抵抗素子１１との間に抵抗値が既知である抵抗体（不図示）を設け、１次転写電源部５０から負極性の電圧を印加した際の抵抗体の両端の電圧を測定し、オームの法則の式（Ｉ＝Ｖ／Ｒ）によって１次転写部を流れる電流を算出した。また、抵抗値が既知である抵抗体としては１０ＫΩの抵抗値を有する抵抗体を用いた。

図４に示すように、１次転写電源部５０から−２０００［Ｖ］の電力を印加した場合、比較例１においては１次転写部で８．０μＡの電流が負方向に流れたのに対し、本実施例においては１次転写部で１０μＡの電流が負方向に流れた。即ち、負極性の２次転写残トナーを中間転写ベルト６から感光ドラム１に逆転写するために１次転写部に所定の電流を流す場合、本実施例によれば比較例１よりも絶対値が小さい電圧で１次転写部に所定の電流を流すことが可能である。

例えば、１次転写電源部５０から負極性の電圧を印加し、１次転写部に９μＡ以上の電流を流す必要がある場合、比較例１の構成では−２２００［Ｖ］よりも絶対値が大きい負極性の電圧を印加する必要があった。これに対し、本実施例の構成では−１８００［Ｖ］の電圧を印加することで、１次転写部に９μＡの電流を流すことが可能である。

以上で説明したように、本実施例の構成によれば、抵抗素子１１によって画像形成時に感光ドラム１に流れる電流の値のバラつきによる画像不良を抑制しつつ、より絶対値の小さい電圧で中間転写ベルト６から感光ドラム１にトナーを逆転写することが出来る。即ち、１次転写電源部５０から１次転写ブラシ５に負極性の電圧を印加する高圧負電源５２として、より出力値が低い電源を採用することが可能であり、これは、高圧負電源５２の小型化に寄与する。

本実施例においては、１次転写部材として１次転写ブラシ５を用いたが、これに限らず、導電弾性層を有するローラ部材や、導電性のシート部材、金属ローラ等を用いることも可能である。また、図５は本実施例の変形例としての画像形成装置２００の構成を説明する概略断面図である。図５に示すように、変形例においては、中間転写ベルト６の移動方向に関して、各感光ドラム１ｙ、１ｍ、１ｃ、１ｋと中間転写ベルト６が接触する位置よりも下流側に各金属ローラ１０５ｙ、１０５ｍ、１０５ｃ、１０５ｋをそれぞれ配置している。このように、各金属ローラ１０５を各感光ドラム１に対してオフセットさせて配置した構成においては、金属ローラ１０５の配置誤差により、感光ドラム１と金属ローラ１０５との間の距離がそれぞれの画像形成部Ｓで異なる場合がある。

中間転写ベルト６は所定の電気抵抗を有しているため、各画像形成部Ｓにおいて、金属ローラ１０５から感光ドラム１の間における距離にバラつきが生じると、金属ローラ１０５から感光ドラム１の間における電気抵抗にもバラつきが生じる恐れがある。これにより、各１次転写部を流れる１次転写電流にもバラつきが生じる恐れがあるが、変形例においても本実施例と同様に、１次転写電源部５０と金属ローラ１０５の間に抵抗素子１１を設けることにより、１次転写電流のバラつきを抑制することが可能である。また、本実施例と同様に、抵抗素子１１に対してダイオード１２を接続することにより、１次転写電源部５０から負極性の電圧を印加する際の電圧の絶対値を小さくすることが可能であり、変形例においても本実施例と同様の効果を得ることが出来る。

［イオン導電性の中間転写ベルト］
本実施例においては、中間転写ベルト６として、イオン導電剤を混合してイオン導電性を付与した無端状のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用いた。イオン導電剤や樹脂材料などを溶融混練し、次いで、インフレーション成形、円筒押出し成形、インジェクションストレッチブロー成形などの成形方法を適宜選択することにより、無端状の中間転写ベルト６を得ることが可能である。また、本実施例の中間転写ベルト６は、外周面側の表層にスプレーコーティングによって形成される、アクリル等からなる気密性の高いコート層を有する。

なお、本実施例では、中間転写ベルト６の材料としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を使用したものの、熱可塑性樹脂であれば他の材料でも良い。例えば、ポリエステル、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）等の材料及びこれらの混合樹脂を使用しても良い。また、イオン導電性の導電剤としては、多価金属塩や第４級アンモニウム塩などを用いる事が出来る。イオン導電剤は、正の電荷を有するカチオンと負の電荷を有するアニオンによって構成されており、中間転写ベルト６はこれらの電荷によってイオン導電性を付与されている。

本実施例のように、導電剤としてイオン導電剤を用いた中間転写ベルト６は、電子導電性の導電剤を用いたものと比べて、中間転写ベルト６の電気抵抗の製造公差を小さく抑えることができる。しかしながら、イオン導電性の中間転写ベルト６は、１次転写電源部５０から正極性の電圧を印加し１次転写部に正方向に電流を流した際に、図６（ａ）〜（ｂ）に示されるような電荷の移動現象が発生する場合がある。以下、各画像形成部Ｓの１次転写部で起こりうる中間転写ベルト６の電荷の移動現象に関して、感光ドラム１ｙの周辺の中間転写ベルト６を用いて詳細に説明を行う。

図６（ａ）は、本実施例の感光ドラム１ｙの周辺における、１次転写電源部５０から１次転写ブラシ５に電圧を印加していない時の、中間転写ベルト６の電荷の状態を説明する模式図である。この時、カチオンとアニオンは中間転写ベルト２０６に分散した状態で存在している。

図６（ｂ）は、本実施例の感光ドラム１ｙの周辺における、１次転写電源部５０から１次転写ブラシ５に正極性の電荷を印加したときの、中間転写ベルト６の電荷の状態を説明する模式図である。１次転写電源部５０から正極性の電圧を印加することにより１次転写部で正方向に電流が流れると、図６（ｂ）に示すように、中間転写ベルト６の層内に図示矢印Ｚ方向の電界が形成される。この電界の力を受けることによって、カチオンは感光ドラム１ｙ側に移動し、アニオンは１次転写ブラシ５ｙ側に移動し始める。

即ち、１次転写電源部５０から各１次転写ブラシ５ｙ、５ｍ、５ｃ、５ｋに正極性の電圧が印加されると、中間転写ベルト６のカチオンは中間転写ベルト６の外周面側に、アニオンは中間転写ベルト６の内周面側へと移動し始める。特に、連続して画像形成を行う場合、中間転写ベルト６のカチオン及びアニオンは電界の力を受け続け、中間転写ベルト６の外周面側と内周面側に電荷の偏りが発生し易い。

この時、中間転写ベルト６の外周面側に移動したカチオンは、表層に設けられた気密性の高いコート層により堰きとめられ、中間転写ベルト６の外周面には析出しない。一方で、１次転写ブラシ５と接触する中間転写ベルト６の内周面側の表層にはコート層が設けられていないため、中間転写ベルト６の内周面側に移動したアニオンは、中間転写ベルト６の内周面に析出してしまう恐れがある。イオン導電性を担うアニオンが析出してしまうと、中間転写ベルト６の導電性が低下する可能性がある。

また、中間転写ベルト６から析出したアニオンが１次転写ブラシ５に付着すると、１次転写部において抵抗が上昇することにより１次転写部を流れる電流が不足し、転写不良が発生する恐れもある。したがって、本実施例においては、画像形成後に１次転写電源部５０から１次転写ブラシ５に負極性の電圧を印加することで１次転写部に画像形成時とは逆方向の電界を形成し、中間転写ベルト６の電荷の偏りを防止している。

１次転写電源部５０から負極性の電圧を印加することにより中間転写ベルト６の電荷の偏りを防止する際には、負極性の２次転写残トナーの清掃時と同様に、各１次転写部に流れる電流のバラツキを厳密に管理しなくてもよい。即ち、負極性の２次転写残トナーの清掃時と同様に、より絶対値が小さい電圧を印加することで中間転写ベルト６の電荷の偏りを抑制できる事が望ましい。

したがって、本実施例の構成によれば、１次転写電源部５０から１次転写ブラシ５に負極性の電圧を印加する際に、より絶対値の小さい電圧でイオン導電性を有する中間転写ベルト６の電荷の偏りを抑制することが可能である。

（実施例２）
実施例１においては、各画像形成部Ｓの各１次転写ブラシ５に対して共通の１次転写電源部５０から電圧を印加して１次転写を行う構成について説明した。これに対し、実施例２は、図７に示すように、４つの画像形成部Ｓの１次転写電源を共通化し、且つ、１次転写電源と２次転写電源を共通化した構成を有する。実施例２の構成においては、導電性の中間転写ベルト２０６を用い、転写電源部２９０から２次転写部材としての２次転写ローラ８に電圧を印加することで１次転写及び２次転写を行う。なお、本実施例の画像形成装置３００の構成は、電源部９０から２次転写ローラ８に電圧を印加することによって１次転写を行う点を除いて実施例１と同様である。したがって、実施例１と共通する部材は実施例１と同一の符号を付して説明を省略する。

図７は本実施例における画像形成装置３００の構成を説明する概略断面図である。図６に示すように、転写電源部２９０は２次転写ローラ８に接続され、２次転写ローラ８は、中間転写ベルト２０６、対向部材としての対向ローラ６１、ツェナーダイオード３１と、ダイオード３２を介してアースに電気的に接続されている。また、１次転写部材としての各１次転写ブラシ５ｙ、５ｍ、５ｃ、５ｋは対向ローラ６１と電気的に接続され、ツェナーダイオード３１、ダイオード３２を介してアースに電気的に接続されている。以下、本実施例の１次転写部において抵抗素子１１に接続されたダイオード１２とダイオード３２を区別するために、各ダイオード１２を第１のダイオードとし、ダイオード３２を第２のダイオードとする。

定電圧素子としてのツェナーダイオード３１は、電流が流れることにより所定の電圧（以下、降伏電圧と称する）を維持する素子であり、一定以上の電流が流れた際にカソード側に降伏電圧が発生する。本実施例においては、ツェナーダイオード３１のカソード側を対向ローラ６１と１次転写ブラシ５に接続し、アノード側をダイオード３２のアノード側に接続した。また、ダイオード３２のカソード側はアースに電気的に接続した。

［１次転写構成］
図８（ａ）〜（ｂ）を用いて、本実施例における１次転写の構成について説明する。図８（ａ）は本実施例における１次転写に係る回路構成図であり、図８（ｂ）は本実施例の比較例としての比較例２の１次転写に係る概略的な回路断面図である。なお、図８（ｂ）に示すように、比較例２の構成は、本実施例における抵抗素子１１に並列に接続されたダイオード１２を備えていない点を除いて本実施例と同様であり、以下、構成が同様の部材には同一の符号を付して説明を省略する。

合成抵抗７２は、２次転写部における合成抵抗を示しており、２次転写ローラ８と中間転写ベルト２０６の合成抵抗である。また、合成抵抗７１は、導電性ブラシ１６と中間転写ベルト２０６が接触する位置における合成抵抗を示しており、導電性ブラシ１６と中間転写ベルト６の合成抵抗である。いずれも、画像形成装置を設置する環境などにより電気抵抗が変化するため、図８（ａ）又は図８（ｂ）においては、可変抵抗として記した。

転写電源部２９０は、正極性の電圧を出力することが可能な高圧正電源２９２、及び、高圧正電源２９１と、負極性の電圧を出力することが可能な高圧負電源２９３を有する。高圧正電源２９２は２次転写ローラ８に接続され、高圧正電源２９１は導電性ブラシ１６に接続され、高圧負電源２９３は２次転写ローラ８と導電性ブラシ１６の両方に接続されている。また、高圧正電源２９２にはブリーダ抵抗としての抵抗素子２９５、高圧正電源２９１にはブリーダ抵抗としての抵抗素子２９４、高圧負電源２９３にはブリーダ抵抗としての抵抗素子２９６が、それぞれ並列に接続されている。

本実施例の構成において、転写電源部２９０から２次転写ローラ８に正極性の電圧を印加すると、導電性の中間転写ベルト２０６と対向ローラ６１を介して２次転写ローラ８からツェナーダイオード３１に電流が流れる。この時、ツェナーダイオード３１に所定の値以上の電流が流れると、ツェナーダイオード３１のカソード側は所定の電圧（以下、降伏電圧と称する）に保たれ、図８（ａ）及び図８（ｂ）におけるａ点がツェナーダイオード３１の降伏電圧に維持される。これにより、１次転写ブラシ５に１次転写電流が流れることで感光ドラム１から中間転写ベルト２０６にトナー像が１次転写される。

一方で、転写電源部２９０から２次転写ローラ８及び導電性ブラシ１６に負極性の電圧を印加すると、ツェナーダイオード３１は順方向接続となるため、ツェナーダイオード３１には電流は流れない。また、ダイオード３２はアノードからカソードに電流を流し、カソードからアノードに流れる電流を遮蔽するため、転写電源部２９０から負極性の電圧を印加した場合、ダイオード３２にも電流は流れない。したがって、この場合においては、２次転写ローラ８と導電性ブラシ１６に流れる電流値の合算値と、各１次転写ブラシ５ｙ、５ｍ、５ｃ、５ｋに流れる電流値の合算値が等しくなる。

なお、本実施例においては、高圧正電源２９２及び高圧負電源２９３により、転写電源部２９０から２次転写ローラ８に向かって−２０００［Ｖ］〜＋４０００［Ｖ］の範囲の電圧を出力することが可能である。

図９（ａ）は、本実施例における転写電源部２９０から１次転写ブラシ５に正極性の電圧を印加した際の実質的な等価回路を説明する模式図である。図９（ｂ）は、比較例２における転写電源部２９０から１次転写ブラシ５に正極性の電圧を印加した際の実質的な等価回路を説明する模式図である。また、図９（ｃ）及び図９（ｄ）は、それぞれ、本実施例及び比較例２における転写電源部２９０から１次転写ブラシ５に負極性の電圧を印加した際の実質的な等価回路を説明する模式図である。なお、図９（ａ）〜（ｄ）中の矢印は電流が流れる向きを表している。

図９（ａ）に示すように、転写電源部２９０から２次転写ローラ８に正極性の電圧を印加することにより、本実施例の構成においても実施例１と同様に、感光ドラム１から中間転写ベルト２０６にトナー像を１次転写することが可能である。また、図９（ｃ）に示すように、転写電源部２９０から２次転写ローラ８に負極性の電圧を印加することにより、本実施例の構成においても実施例１と同様に、１次転写部において負方向に電流を流すことが可能である。

また、本実施例の構成においても実施例１と同様に、正方向（第１の方向）に流れる電流を遮蔽する向きでダイオード１２を抵抗素子１１に対して並列に接続している。これにより、図９（ａ）〜（ｄ）に示すように、転写電源部２９０から１次転写ブラシ５に電圧を印加する場合、正方向に流れる電流は抵抗素子１１を介して流れ、負方向（第２の方向）に流れる電流はダイオード１２を介して流れる。

図１０は、本実施例及び比較例２の構成において、転写電源部２９０から１次転写ブラシ５に印加した負極性の電圧の値と、その際に１次転写部を流れる電流の絶対値を示す表である。なお、１次転写部を流れる電流の値の求め方としては、実施例１と同様の方法を用いた。図１０に示すように、転写電源部２９０から負極性の電圧を印加して１次転写部に負方向の電流を流す場合、本実施例によれば比較例２よりも絶対値が小さい電圧で１次転写部に所定の電流を流すことが可能である。即ち、１次転写電源と２次転写電源を共通化し、転写電源部２９０から２次転写ローラ８に電圧を印加することで１次転写及び２次転写を行う本実施例の構成においても、実施例１と同様の効果を得ることが可能である。

また、本実施例においては、導電性ブラシ１６と２次転写ローラ８に負極性の電圧を印加することが可能な高圧電源を共通化し、転写電源部２９０から負極性の電圧を印加する際には、１つの高圧負電源２９３から各部材に負極性の電圧を印加している。したがって、高圧負電源２９３から負極性の電圧を出力する際の絶対値を小さくすることが可能な本実施例においては、より小型の高圧負電源２９３を選択することが可能である。

なお、本実施例においては１次転写部材として１次転写ブラシ５を用いたが、これに限らず、導電弾性層を有するローラ部材や、導電性のシート部材、金属ローラ等を用いることも可能である。また、実施例１の変形例と同様に、１次転写部材として複数の金属ローラを各感光ドラム１に対してオフセットして配置した構成であっても、本実施例と同様の効果を得ることが可能である。

１ 感光ドラム（像担持体）
２ 帯電ローラ
５ １次転写ブラシ（１次転写部材）
１０５ 金属ローラ（１次転写部材）
６ 中間転写ベルト
８ ２次転写ローラ
１１ 抵抗素子
１２ ダイオード
５０ １次転写電源部（転写電源）
６１ 対向ローラ（対向部材）
２９０ 転写電源部（転写電源）

Claims (22)

1. トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体からのトナー像が１次転写される無端状で回転可能な中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトの内周面に接触して１次転写部を形成し、前記像担持体から前記中間転写ベルトにトナー像を１次転写する１次転写部材と、前記１次転写部材に電圧を印加する転写電源と、を備える画像形成装置において、
   前記像担持体と前記１次転写部材は、前記中間転写ベルトの移動方向に関してそれぞれ複数設けられており、複数の前記１次転写部材は、それぞれが、複数の前記像担持体に対応して設けられ、前記転写電源と前記１次転写部材との間に接続された抵抗素子と、前記抵抗素子と並列に接続されたダイオードを有し、
   前記１次転写部において、画像形成時であって前記転写電源から前記１次転写部材に向かってトナーの正規の帯電極性と逆極性の電圧を印加した場合に流れる電流の方向を第１の方向とし、前記転写電源から前記１次転写部材に向かって前記画像形成時とは逆極性の電圧を印加した場合に前記第１の方向とは反対の方向に流れる電流の方向を第２の方向とし、
   前記ダイオードは、前記第１の方向に流れる電流を遮断し、前記第２の方向に電流を流すことが可能な向きで、前記１次転写部材と前記転写電源の間に配置されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１の方向に流れる電流は前記抵抗素子を介して流れることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記抵抗素子は複数の前記１次転写部材の電気抵抗のバラつきよりも大きい抵抗値を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 複数の前記１次転写部材は、導電性を有するブラシ状の繊維であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 複数の前記１次転写部材は、金属ローラであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 複数の前記金属ローラは、それぞれが、前記中間転写ベルトの移動方向に関して、前記金属ローラが対応する前記像担持体と前記中間転写ベルトが接触する位置よりも下流側に配置され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外周面に接触して２次転写部を形成する２次転写部材と、前記中間転写ベルトの移動方向に関して前記２次転写部よりも下流側であって、且つ、複数の前記像担持体よりも上流側において前記中間転写ベルトと接触して配置される電流供給部材と、前記２次転写部材と前記電流供給部材に電圧を印加する電源と、を備え、前記２次転写部において前記中間転写ベルトから転写材にトナー像を２次転写した後に前記中間転写ベルトに残ったトナーは、前記電源からトナーの正規の帯電極性と逆極性の電圧を印加された前記電流供給部材と前記中間転写ベルトが接触する位置を通過する際に帯電され、前記像担持体と前記中間転写ベルトが接触する位置において前記中間転写ベルトから前記像担持体に転写されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記電流供給部材は、導電性を有するブラシ状の繊維であることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記電流供給部材にトナーの正規の帯電極性と逆極性の電圧を印加した際に前記電流供給部材に回収されたトナーは、前記電源から前記電流供給部材にトナーの正規の帯電極性と同極性の電圧を印加することにより前記電流供給部材から前記中間転写ベルトに吐き出され、前記像担持体と前記中間転写ベルトが接触する位置において前記転写電源から前記１次転写部材に向かって前記画像形成時とは逆極性の電圧を印加することにより、前記中間転写ベルトから前記像担持体に転写されることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記中間転写ベルトは、イオン導電性を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. トナー像を担持する像担持体と、導電性を有し、前記像担持体からのトナー像が１次転写される無端状で回転可能な中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトの内周面に接触して１次転写部を形成し、前記像担持体から前記中間転写ベルトにトナー像を１次転写する１次転写部材と、前記中間転写ベルトの外周面に接触して２次転写部を形成し、前記中間転写ベルトから転写材にトナー像を２次転写する２次転写部材と、前記２次転写部材に電圧を印加する転写電源と、前記中間転写ベルトを介して前記２次転写部材と対向する対向部材と、を備える画像形成装置において、
    前記像担持体と前記１次転写部材は、前記中間転写ベルトの移動方向に関してそれぞれ複数設けられており、複数の前記１次転写部材は、それぞれが、複数の前記像担持体に対応して設けられ、前記対向部材と電気的に接続され、前記転写電源と前記１次転写部材との間に接続された抵抗素子と、前記抵抗素子と並列に接続された第１のダイオードを有し、
    前記１次転写部において、画像形成時であって前記転写電源から前記２次転写部材にトナーの正規の帯電極性と逆極性の電圧を印加した場合に流れる電流の方向を第１の方向とし、前記転写電源から前記２次転写部材に前記画像形成時とは逆極性の電圧を印加した場合に前記第１の方向とは反対の方向に流れる電流の方向を第２の方向とし、
    前記第１のダイオードは、前記第１の方向に流れる電流を遮断し、前記第２の方向に電流を流すことが可能な向きで、前記１次転写部材と前記転写電源の間に配置されていることを特徴とする画像形成装置。
12. 前記対向部材に接続され、電流が流れることによって所定の電圧に維持される定電圧素子と、アノードからカソードに電流を流すことが可能な第２のダイオードと、を備え、前記定電圧素子のカソード側は前記対向部材と複数の前記１次転写部材に接続され、アノード側は前記第２のダイオードのアノード側に接続され、前記第２のダイオードのカソード側はアースに電気的に接続されており、前記転写電源から前記２次転写部材にトナーの正規の帯電極性と逆極性の電圧を印加することにより、前記対向部材を介して前記定電圧素子に電流が流れることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 前記第１の方向に電流が流れることによって、前記１次転写部において前記像担持体から前記中間転写ベルトにトナー像が１次転写され、前記２次転写部において前記中間転写ベルトから転写材にトナー像が２次転写されることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の画像形成装置。
14. 前記第１の方向に流れる電流は前記抵抗素子を介して流れることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
15. 前記抵抗素子は複数の前記１次転写部材の電気抵抗のバラつきよりも大きい抵抗値を有することを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
16. 複数の前記１次転写部材は、導電性を有するブラシ状の繊維であることを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
17. 複数の前記１次転写部材は、金属ローラであることを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
18. 複数の前記金属ローラは、それぞれが、前記中間転写ベルトの移動方向に関して、前記金属ローラが対応する前記像担持体と前記中間転写ベルトが接触する位置よりも下流側に配置されることを特徴とする請求項１７に記載の画像形成装置。
19. 前記中間転写ベルトの移動方向に関して前記２次転写部よりも下流側であって、且つ、複数の前記像担持体よりも上流側において前記中間転写ベルトと接触して配置される電流供給部材と、を備え、前記２次転写部において前記中間転写ベルトから転写材にトナー像を２次転写した後に前記中間転写ベルトに残ったトナーは、前記転写電源からトナーの正規の帯電極性と逆極性の電圧を印加された前記電流供給部材と前記中間転写ベルトが接触する位置を通過する際に帯電され、前記像担持体と前記中間転写ベルトが接触する位置において前記中間転写ベルトから前記像担持体に転写されることを特徴とする請求項１１乃至１８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
20. 前記電流供給部材は、導電性を有するブラシ状の繊維であることを特徴とする請求項１９に記載の画像形成装置。
21. 前記電流供給部材にトナーの正規の帯電極性と逆極性の電圧を印加した際に前記電流供給部材に回収されたトナーは、前記転写電源から前記電流供給部材に前記画像形成時とは逆極性の電圧を印加することにより、前記電流供給部材から前記中間転写ベルトに吐き出され、前記１次転写部において前記中間転写ベルトから前記像担持体に転写されることを特徴とする請求項２０に記載の画像形成装置。
22. 前記中間転写ベルトは、イオン導電性を有することを特徴とする請求項１１乃至２１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
    

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