JP3978565B2 - 画像形成方式 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法を用いたプリンター、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置の画像形成方式に関し、特に、感光体等の潜像担持体上に形成されたトナー像が一次転写され、このトナー像をさらに記録媒体に二次転写する中間転写媒体を備えた画像形成装置の画像形成方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真技術を用いた画像形成装置は、潜像担持体としての外周面に感光層を有する感光体と、この感光体の外周面を一様に帯電させる帯電手段と、この帯電手段により一様に帯電させられた外周面を選択的に露光して静電潜像を形成する露光手段と、この露光手段により形成された静電潜像に現像剤としてのトナーを帯電させて付与し可視像（トナー像）とする現像手段と、この現像手段により現像されたトナー像を用紙等の記録媒体に転写させる転写装置とを有している。
【０００３】
そして、感光体上に現像されたトナー像を用紙等の記録媒体に転写させる転写装置としては、従来、感光体上に形成されたトナー像が転写（一次転写）され、このトナー像をさらに記録媒体に転写（二次転写）する中間転写媒体を備えたものが知られている。
【０００４】
図８は、このような中間転写媒体を備えた画像形成装置の１例を示す図で、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は図（ａ）におけるｂ−ｂ部分断面図である。
【０００５】
図８において、２０１は感光体であり、導電層２０１ａと、この導電層２０１ａ上に形成された感光層２０１ｂとを有している。導電層２０１ａは接地されている。
【０００６】
２０２は中間転写媒体であり、例えば体積抵抗値が略１０7 〜１０14Ωｃｍの誘電体（中抵抗層）で構成されている。このような中間転写媒体２０２は、合成樹脂等に導電性カーボンを混練することによって作成することができる。
【０００７】
中間転写媒体２０２は、少なくとも画像形成時には感光体２０１と接触し、この接触部Ｒ１が一次転写部を形成する。一次転写部Ｒ１には、中間転写媒体２０２の内方に一次転写ローラ２０３が配置されており、この一次転写ローラ２０３の圧接によって中間転写媒体２０２に一次転写電圧が印加される。
【０００８】
また、中間転写媒体２０２には、二次転写電圧を印加する二次転写ローラ２０４が圧接され、この圧接部が二次転写部Ｒ２を形成する。二次転写部Ｒ２には、中間転写媒体２０２の内方からバックアップローラ２０５が配置されている。
【０００９】
画像形成時には、先ず、感光体２０１および中間転写媒体２０２が回転駆動され、感光体２０１の感光層２０１ｂが帯電手段（図示せず）で一様に帯電させられた後に露光手段（図示せず）で選択的に露光されて静電潜像が形成される。次いで、静電潜像に現像手段（図示せず）で現像剤であるトナーが付与されて可視像（トナー像）となり、このトナー像が、一次転写部Ｒ１において中間転写媒体２０２上に転写され、その後、二次転写部Ｒ２において、この二次転写部Ｒ２に供給される用紙等の記録媒体に転写される。
【００１０】
トナー像が転写された記録媒体は、図示しない定着器を通過することによってトナー像が定着される。
【００１１】
上記のような均一な抵抗体で形成される中間転写媒体２０２を有する画像形成装置においては、一般的に転写電界は転写部裏面に当接する一次転写ローラ２０３により付与されるが、中間転写媒体２０２に歪み等が発生したり一次転写ローラ２０３にごみが付着した場合、部分的に電界が付与できなくなり転写部の電界が不均一となり転写された画像にむらが発生する。
【００１２】
そこで、中間転写媒体２０２として、図９に示すように、合成樹脂からなる絶縁性基体２０２ｃの上に一体的に形成された導電層２０２ａと、その上に一体的に形成され感光体２０１に圧接される抵抗層２０２ｂとで構成されたものを用いるものも知られており、その場合は、その中間転写媒体２０２の側縁部において抵抗層２０２ｂを帯状に除去して導電層２０２ａを帯状に露出しておき、この露出部に電極ローラが接触して一次転電圧を印加するようにしている。このように導電層２０２ａを有する中間転写媒体２０２を用いる画像形成装置においては、中間転写媒体２０２に歪みが発生したり、転写部のローラーにごみが付着した場合にも、転写部全域に均一な転写の電界が付与できるため、転写に起因する画像むらがなくなるという長所を有する。
【００１３】
このような一次転電圧が印加される導電層２０２ａを有する中間転写媒体２０２を用いる画像形成装置においては、高速化のために一次転写と二次転写のタイミングを重なるようにしなければならないため、一次転写電圧電源として定電圧電源を、二次転写電圧電源として定電流電源を用いている（特開平９−１６０３９５号）。
【００１４】
なお、米国特許第５，２４３，３９２号においては、体積抵抗値が略１０12Ωｃｍ以上で、緩和時間が０．３〜２００ｍｓという高抵抗ベルトの中間転写体媒体を用いて効率的に二次転写を行わせるものが提案されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
図８、図９のような構成において、体積抵抗率の低い中間転写媒体２０２を用いると、ライン間にトナーが飛び散ったり抜けたりする現象が顕著に発生にしてライン画像の劣化が顕著だったり、感光体メモリを発生させやすかったりするが、中間転写媒体２０２の体積抵抗率をある程度高くすることで、これらの問題は解決可能である。
【００１６】
しかしながら、抵抗率が高くなると、中間転写媒体に感光体からの電荷が帯電して電荷が抜け難くなり、問題が生じる。具体的には、感光体表面電位と中間転写媒体のベルト表面電位がある一定電位差以上になると放電が生じ、中間転写媒体が感光体のマイナス電荷を受けて（感光体をマイナス帯電する場合）、中間転写媒体が帯電することが起こる。感光体表面電位Ｖ0 は、通常、現像器の現像特性によって異なり、現像器の色あるいは使用初期からの経過時間による特性変化等によっても感光体表面電位Ｖ0 の設定値が大きく異なる。したがって、感光体から中間転写媒体が受ける負電荷量もまちまちで、中間転写媒体表面電位が安定しないことになる。
【００１７】
一次転写を定電流制御することで感光体画像部に対して一定の仕事をするから、少なくとも一次転写した瞬間には中間転写媒体表面電位が安定しないことによる問題は生じない。
【００１８】
しかしながら、前記したように、一次転写電圧電源として定電圧電源を用いる場合には、中間転写媒体表面電位は大きく低下し、感光体画像部との電位差が不足した状態は解消されないため、転写効率が低下するという問題が生じてしまうことが分かった。
【００１９】
そこで、中間転写媒体に印加する一次転写電圧を大きくすることが考えられるが、それを大きくしすぎると、今度は一次転写電圧によって感光体メモリが発生しやすくなるとう問題が起こる。
【００２０】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、一次転写電圧電源として定電圧電源を用いる場合の中間転写媒体表面電位の変動をなくして転写効率を安定化させる画像形成方式を提供することある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の画像形成方式は、回転しつつ帯電手段により表面に一様に帯電され、露光手段により選択的に放電されて静電潜像が形成される潜像担持体と、この潜像担持体の表面に選択的に異なる色のカラートナーを付与して前記潜像を可視像とする複数の現像器と、前記潜像担持体に一次転写の際に圧接させる抵抗層とその裏面に設けられた導電層とを備えた中間転写媒体と、異なる色のカラートナーにより現像されたトナー像を前記中間転写媒体に順次転写する一次転写部と、前記中間転写媒体の導電層にバイアスを印加するための一次転写バイアス印加電源と、中間転写媒体上に順次転写されて重ね合わせられた全色カラートナー像を記録紙に転写する二次転写部とを有する画像形成装置において、
前記一次転写バイアス印加電源として定電圧電源が用いられ、前記帯電手段による前記潜像担持体の帯電電位は、カラートナー毎に異なるように固定され、前記中間転写媒体に転写するトナー像の転写順序が、前記帯電手段による前記潜像担持体の帯電電位がより低い色のカラートナーから順に高い色のカラートナーとなるように設定されており、画像の階調調整は画像部への露光量を調整することによって行うことを特徴とするものである。
【００２２】
この場合に、中間転写媒体が、導電層と、この導電層の上に一体的に形成されトナーが転写される抵抗層とを有する複層体で構成されており、一次転写バイアスが導電層を介して印加されるものであることが望ましい。
【００２３】
また、二次転写部においてバイアスを印加するための二次転写バイアス印加電源として定電流電源が用いられることが望ましい。
【００２６】
本発明においては、一次転写バイアス印加電源として定電圧電源が用いられ、帯電手段による潜像担持体の帯電電位は、カラートナー毎に異なるように固定され、中間転写媒体に転写するトナー像の転写順序が、帯電手段による潜像担持体の帯電電位がより低い色のカラートナーから順に高い色のカラートナーとなるように設定されており、画像の階調調整は画像部への露光量を調整することによって行うので、異なる色のトナー像を順に中間転写媒体に転写する間の中間転写媒体上の表面電位の変動を大幅に小さくでき、トナー像の中間転写媒体への転写効率が安定化でき、装置のコストアップも生じずに信頼性のある画像形成装置を実現することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の画像形成方式を適用する電子写真法を用いた画像形成装置のプリンターの１例の全体の構成を説明する。
【００２８】
図１は、本発明の画像形成方式を適用する画像形成装置の１つの実施形態を示す図である。また、図２は、図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する装置である。この画像形成装置では、ホストコンピュータ等の外部装置から画像信号が制御ユニット１のメインコントローラ１１に与えられると、このメインコントローラ１１からの指令に応じてエンジンコントロトラ１２が画像形成手段として機能するエンジン部Ｅの各部を制御してシートＳに画像信号に対応する画像を形成する。
【００２９】
このエンジン部Ｅでは、像担持体ユニット２の感光体２１にトナー像を形成可能となっている。すなわち、像担特体ユニット２は、図１の矢印方向に回転可能な感光体２１を備えており、さらに、感光体２１の周りにその回転方向に沿って、帯電手段としての帯電ローラ２２、現像手段としての現像器２３Ｙ、２３Ｃ、２３Ｍ、２３Ｋ、及び、クリーニング部２４がそれぞれ配置されている。帯電ローラ２２は、帯電バイアス発生部１２１から高電圧が印加されており、感光体２１の外周面に当接して外周面を均一に帯電させる。感光体２１は、図３に示すように、導電層２１ａと、この導電層２１ａ上に形成された感光層２１ｂとを有している。
【００３０】
そして、この帯電ローラ２２によって帯電された感光体２１の外周面に向けて露光ユニット３からレーザ光Ｌが照射される。この露光ユニット３は、図２に示すように、画像信号切換部１２２と電気的に接続されており、この画像信号切換部１２２を介して与えられる画像信号に応じてレーザ光Ｌを感光体２１上に走査露光して感光体２１上に画像信号に対応する静電潜像を形成する。例えば、エンジンコントローラ１２のＣＰＵ１２３からの指令に基づき、画像信号切換部１２２がパッチ作成モジュール１２４と導通している際には、パッチ作成モジュール１２４から出力されるパッチ画像信号が露光ユニット３に与えられてパッチ潜像が形成される。一方、画像信号切換部１２２がメインコントローラ１１のＣＰＵ１１１と導通している際には、ホストコンピュータ等の外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像信号に応じてレーザ光Ｌを感光体２１上に走査露光して感光体２１上に画像信号に対応する静電潜像が形成される。
【００３１】
こうして形成された静電潜像は現像部２３によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、現像部２３として、イエロー用の現像器２３Ｙ、シアン用の現像器２３Ｃ、マゼンタ用の現像器２３Ｍ、及び、ブラック用の現像器２３Ｋがこの順序で感光体２１に沿って配置されている。これらの現像器２３Ｙ、２３Ｃ、２３Ｍ、２３Ｋは、それぞれ感光体２１に対して接離自在に構成されており、エンジンコントローラ１２からの指令に応じて、上記４つの現像器２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋの中の１つの現像器が選択的に感光体２１に当接すると共に、現像バイアス発生部１２５によって高電圧が現像器の現像ローラ２５に印加されて選択された色のトナーを感光体２１の表面に付与して感光体２１上の静電潜像を顕在化する。
【００３２】
現像部２３で現像されたトナー像は、ブラツク用現像器２３Ｋとクリーニング部２４との間に位置する一次転写領域Ｒｌで転写ユニット４の中間転写ベルト４１上に一次転写される。なお、この転写ユニット４の構造については後で詳述する。
【００３３】
また、一次転写領域Ｒ１から周方向（図１の矢印方向）に進んだ位置には、クリーニング部２４が配置されており、一次転写後に感光体２１の外周面に残留付着しているトナーを掻き落とす。
【００３４】
次に、転写ユニット４の構成について説明する。この実施形態では、転写ユニット４は、ローラ４２〜４７と、これら各ローラ４２〜４７に掛け渡された中間転写ベルト４１と、この中間転写ベルト４１に転写された中間トナー像をシートＳに二次転写する二次転写ローラ４８とを備えている。
【００３５】
この中間転写ベルト４１は、図９で説明した従来例と同様に、図３に断面を示すように、合成樹脂からなる絶縁性基体４１ｃの上に一体的に形成された導電層４１ａと、その上に一体的に形成され感光体２１に圧接される抵抗層４１ｂとで構成されたものを用いており、その中間転写ベルト４１の側縁部において抵抗層４１ｂを帯状に除去して導電層４１ａを帯状に露出しておき、この露出部に電極ローラ５０が接触することにより、一次転写バイアス発生部１２６から一次転写電圧が印加されている。そして、カラー画像をシートＳに転写する場合には、一次転写バックアップローラ４２を実線位置へ変倚させて中間転写ベルト４１を感光体２１に圧接させて、感光体２１上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト４１の導電層４１ａに印加された一次転写電圧によって中間転写ベルト４１上に転写させ、感光体２１と中間転写ベルト４１を循環駆動させて各色のトナー像を中間転写ベルト４１上に重ね合わせて転写してカラー像を形成すると共に、給排紙ユニット６の給紙部６３によってカセット６１、手差しトレイ６２あるいは増設カセット（図示省略）からシートＳを取出して二次転写領城Ｒ２に搬送する。そして、二次転写バックアップローラ４５に対してシートＳの裏面側から二次転写ローラ４８を実線位置へ変倚させて圧接し、二次転写バイアス発生部１２９から二次転写電圧を印加して、このシートＳにカラー像を二次転写してフルカラー画像を得る。また、モノクロ画像をシートＳに転写する場合には、感光体２１上にブラックトナー像のみを形成し、中間転写ベルト４１上に転写し、カラー画像の場合と同様にして二次転写領域Ｒ２に搬送されてきたシートＳに転写してモノクロ画像を得る。
【００３６】
なお、二次転写後、中間転写ベルト４１の外周面に残留付着しているトナーについては、ベルトクリーナ４９によって除去される。このベルトクリーナ４９は、中間転写ベルト４１を挟んでローラ４６と対向して配置されており、適当なタイミングでクリーナブレードが中間転写ベルト４１に対して当接してその外周面に残留付着しているトナーを掻き落す。
【００３７】
また、ローラ４３の近傍には、中間転写ベルト４１の外周面に形成されるパッチ画像の濃度を検出するためのパッチセンサＰＳが配置されると共に、中間転写ベルト４１の基準位置を検出するための同期用読取センサＲＳが配置されている。
【００３８】
図１に戻って、エンジン部Ｅの構成説明を続ける。転写ユニット４によってトナー像が転写されたシートＳは、給排紙ユニット６の給紙部６３によって所定の給紙経路（２点鎖線）に沿づて二次転写碩域Ｒ２の下流側に配設された定着ユニット５に搬送され、搬送されてくるシートＳ上のトナー像をシートＳに定着する。そして、当該シートＳはさらに給紙経路６３０にそって排紙部６４に搬送される。
【００３９】
この排紙部６４は２つの排紙経路６４１ａ、６４１ｂを有しており、一方の排紙経路６４１ａは定着ユニット５から標準排紙トレイに延びると共に、他方の排紙経路６４１ｂは排紙経路６４１ａと略平行に、再給紙部６６とマルチビンユニットとの間に延びている。これらの排紙経路６４１ａ、６４１ｂに沿って３組のローラ対６４２〜６４４が設けられており、定着済みのシートＳを標準排紙トレイやマルチビンユニット側に向けて排出したり、その他方面側にも画像を形成するために再給紙部６６側に搬送したりする。
【００４０】
この再給紙部６６は、図１に示すように、上記のように排紙部６４から反転搬送されてきたシートＳを再給紙経路６６４（２点鎮線）に沿って給紙部６３のゲートローラ対６３７に搬送するものであり、再給紙経路６６４に沿って配設された３つの再給紙ローラ対６６１〜６６３で構成されている。このように、排紙部６４から搬送されてきたシートＳを再給紙経路６６４に沿ってゲートローラ対６３７に戻すことによって給紙部６３においてシートＳの非画像形成面が中間転写ベルト４１を向いて当該面に画像を二次転写可能となる。
【００４１】
なお、図２において、符号１１３はホストコンピュータ等の外部装置よりイーターフェース１１２を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ１１に設けられた画像メモリであり、符号１２７はエンジン部Ｅを制御するための制御データやＣＰＵ１２３における演算結果等を一時的に記憶するためのＲＡＭであり、さらに、符号１２８はＣＰＵ１２３で行う演算プログラム等を記憶するＲＯＭである。
【００４２】
ここで、上記の画像形成装置においては、一次転写部Ｒ１で中間転写ベルト４１に一次転写電圧を印加する一次転写バイアス発生部１２６は定電圧電源から構成され、二次転写領域Ｒ２で二次転写ローラ４８に二次転写電圧を印加する二次転写バイアス発生部１２９は定電流電源から構成されている。
【００４３】
また、中間転写ベルト４１の抵抗層４１ｂの体積抵抗率は、一次転写電圧２５０Ｖ印加時で１．５×１０12Ωｃｍ（２３℃，６５％ＲＨ）である。
【００４４】
このような装置を用いて、感光体２１にマイナス帯電し、現像器２３Ｙ、２３Ｃ、２３Ｍ、２３Ｋでマイナス帯電一成分非磁性トナーで反転現像する場合について検討する。
【００４５】
まず、帯電バイアス発生部１２１から帯電ローラ２２に印加する帯電バイアスを変化させた場合の、一次転写回数を重ねる毎（周回数）の中間転写ベルト４１の表面電位の変化を調べた。この表面電位は非画像部の電位である。この際、一次転写バイアス発生部１２６から中間転写ベルト４１の導電層４１ａに印加する電圧は＋３００Ｖに固定してあり、温度と湿度は２３℃，６５％ＲＨである。その結果を図４（ａ）、（ｂ）に示す。図中、中間転写ベルト４１の表面電位は「中媒表面電位」で、累積一次転写回数を「中媒周回数」で表示してある。
【００４６】
図４（ａ）は、帯電バイアスを−１２００Ｖ印加した場合で、感光体表面電位Ｖ0 は−６００Ｖになる。一次転写を行う前は、中媒表面電位３００Ｖであったが、一次転写を１回行うと２６０Ｖに、２回行うと２４５Ｖに、３回行うと２４０Ｖに、４回行うと２３８Ｖに中媒表面電位は低下して行く。これは、感光体２１の表面電位と中間転写ベルト４１の表面電位の電位差に応じて感光体２１表面のマイナス帯電電荷が中間転写ベルト４１の表面に放電して蓄積されて行くためである。
【００４７】
図４（ｂ）は、帯電バイアスを−１０００Ｖと−１４００Ｖ印加した場合の同様の図であり、感光体表面電位Ｖ0 はそれぞれ−４００Ｖ、−８００Ｖになり、一次転写を行う前は、中媒表面電位３００Ｖであったが、一次転写を１回行うとそれぞれ２８７Ｖ、２３３Ｖに、２回行うとそれぞれ２８２Ｖ、２０９Ｖに、３回行うとそれぞれ２８０Ｖ、２００Ｖに、４回行うとそれぞれ２８０Ｖ、１９６Ｖに低下して行く。
【００４８】
以上の結果から、感光体２１への帯電バイアスに応じて中間転写ベルト４１の表面電位の一次転写回数に応じた変化幅は異なることになる。中間転写ベルト４１の表面電位が大きく変動すると、一次転写効率が不安定になってしまう。したがって、上記のような画像形成装置においては、可能な限り帯電バイアスは変化させないことが望ましい。
【００４９】
なお、図５に感光体表面電位Ｖ0 と中媒表面電位との電位差が変化する場合に、１周目の転写時において中間転写ベルト４１上に帯電する負チャージ量を調べた結果を示す図であり、２周目以降においては若干この結果からずれるが、この図５から、中間転写ベルト４１の表面電位が変動して感光体２１の表面電位Ｖ0 との間の電位差が変動すると、中間転写ベルト４１上の負チャージ量がそれに応じて比例関係で変化することが分かる。この中間転写ベルト４１上の負チャージ量が変動すると、定電圧の一次転写電圧によって感光体２１から中間転写ベルト４１へ転写されるトナー像の転写効率も変動してしまう。
【００５０】
ところで、上記のような画像形成装置において、従来は形成する画像の階調を調整するために、図６（ａ）に模式図を示すように、帯電バイアスを変えて感光体帯電電位を変化させて画像部に付着するトナー量を調整している。図６（ａ）において、帯電バイアスを上げて感光体帯電電位を−５００Ｖから−８００Ｖに上げると、画像部と非画像の電位分布は実線から破線のように変化し、図の現像バイアス−３００Ｖ以下の破線で囲まれる面積が小さくなるので、現像バイアス−３００Ｖより絶対値で低い電位部分に付着するトナー量は減少し、より薄くなる。逆に、感光体帯電電位を−８００Ｖから−５００Ｖに下げると、画像部に付着するトナー量は増加し、より濃くなる。
【００５１】
しかしながら、以上のように、このような階調の調整を帯電バイアスを変えて行うと、中間転写ベルト４１の表面電位の変化幅が大きくなり、一次転写効率が不安定になってしまうので、このような帯電バイアスの調整による画像の階調調整は行わない方が望ましい。
【００５２】
そこで、本発明においては、図６（ｂ）に示すように、帯電バイアスを変えて感光体帯電電位を変化させずに、画像部の露光量を調整して画像の階調を調整するようにする。図６（ｂ）において、画像部の露光量を下げて感光体の露光部電位を−５０Ｖから−２００Ｖに上げると、画像部と非画像の電位分布は実線から破線のように変化し、図の現像バイアス−３００Ｖ以下の破線で囲まれる面積が小さくなるので、現像バイアス−３００Ｖより絶対値で低い電位部分に付着するトナー量は減少し、より薄くなる。逆に、露光量を上げて感光体の露光部電位を−２００Ｖから−５０Ｖに下げると、画像部に付着するトナー量は増加し、より濃くなる。
【００５３】
ところで、図１に示すように、４色のトナーを重ね合わせてフルカラー画像を形成するために４色の現像器２３Ｙ、２３Ｃ、２３Ｍ、２３Ｋを備える画像形成装置においては、色毎にトナーの特性が異なることから、実際上、トナーの色に応じて感光体表面電位Ｖ0 を異ならせざるを得ない。上記実施例においては、最適なトナー像を感光体２１上に形成するためには、現像器２３Ｙでイエロートナー像を形成する場合は、帯電バイアスを−１４００Ｖにして感光体表面電位Ｖ0 を−８００Ｖに、現像器２３Ｍでマゼンタトナー像を形成する場合は、帯電バイアスを−１３００Ｖにして感光体表面電位Ｖ0 を−７００Ｖに、現像器２３Ｃでシアントナー像を形成する場合は、帯電バイアスを−１２００Ｖにして感光体表面電位Ｖ0 を−６００Ｖに、現像器２３Ｋでブラックトナー像を形成する場合は、帯電バイアスを−１１００Ｖにして感光体表面電位Ｖ0 を−５００Ｖにすることが望ましい。
【００５４】
図７は、このように現像するトナーの色によって帯電バイアスを変えなければならないときに、異なる色のトナー像の形成順序と中媒表面電位の変化の関係を調べた結果を示す図である。温度と湿度は２３℃，６５％ＲＨとした。
【００５５】
この図７において、大きい順とは、帯電バイアスが大きい順、すなわち、１周目は−１４００Ｖのイエロートナー像、２周目は−１３００Ｖのマゼンタトナー像、３周目は−１２００Ｖのシアントナー像、４周目は−１１００Ｖのブラックトナー像を形成した場合であり、小さい順とは、その反対に帯電バイアスが小さい順、すなわち、１周目は−１１００Ｖのブラックトナー像、２周目は−１２００Ｖのシアントナー像、３周目は−１３００Ｖのマゼンタトナー像、４周目は−１４００Ｖのイエロートナー像を形成した場合である。
【００５６】
この図７から明らかなように、帯電バイアスが大きい順に一次転写を行う場合、中媒表面電位は一次転写を１回行うと３００Ｖに、２回行うと２３５Ｖに、３回行うと１９４Ｖに、４回行うと１７０Ｖに低下して行くが、帯電バイアスが小さい順に一次転写を行う場合、一次転写を１回行うと３００Ｖに、２回行うと２７４Ｖに、３回行うと２４５Ｖに、４回行うと２１４Ｖに低下して行き、明らかに帯電バイアスが小さい順に一次転写を行う方が、中媒表面電位の低下幅は小さく、より安定して確実に一次転写を行うことができる。
【００５７】
以上のように、本発明の画像形成方式は、一次転写バイアス発生部１２６の定電圧電源から一定電圧の一次転写電圧を印加し、帯電ローラ２２による感光体２１の帯電電位は、少なくとも各色のカラートナー像に対しては固定され、かつ、トナー像の階調調整は画像部への露光量を調整することによって行うが、そのためには、帯電バイアス発生部１２１からの帯電バイアスは、顕像化されるトナー像の階調調整のためには調整可能にはせず、その代わりに、インターフェース１１２を介して与えられた画像信号に応じて強度変調される露光ユニット３からのレーザ光Ｌの強度を階調調整のために調整できるようにする。
【００５８】
また、本発明の画像形成方式は、設定された帯電バイアスが小さい順に、現像器２３Ｙ、２３Ｃ、２３Ｍ、２３Ｋを選択して当接させて現像動作を行わせるが、そのためには、エンジンコントローラ１２が上記４つの現像器２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋを上記のように帯電バイアスが小さい順に選択して感光体２１に当接させるようにする。
【００５９】
以上、本発明の画像形成方式を実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【００６０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の画像形成方式によると、一次転写バイアス印加電源として定電圧電源が用いられ、帯電手段による潜像担持体の帯電電位は、カラートナー毎に異なるように固定され、中間転写媒体に転写するトナー像の転写順序が、帯電手段による潜像担持体の帯電電位がより低い色のカラートナーから順に高い色のカラートナーとなるように設定されており、画像の階調調整は画像部への露光量を調整することによって行うので、異なる色のトナー像を順に中間転写媒体に転写する間の中間転写媒体上の表面電位の変動を大幅に小さくでき、トナー像の中間転写媒体への転写効率が安定化でき、装置のコストアップも生じずに信頼性のある画像形成装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成方式を適用する画像形成装置の１つの実施形態を示す図である。
【図２】図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】中間転写ベルトと感光体の層構成示す断面図である。
【図４】帯電バイアスを変化させた場合の一次転写回数を重ねる毎の中間転写ベルトの表面電位の変化を調べた結果を示す図である。
【図５】感光体表面電位と中間転写ベルトとの電位差が変化する場合に中間転写ベルト上に帯電する負チャージ量を調べた結果を示す図である。
【図６】従来の画像の階調調整と本発明の画像の階調調整とを説明するための図である。
【図７】現像するトナーの色によって帯電バイアスを変えなければならないときのトナー像の形成順序と中媒表面電位の変化の関係を調べた結果を示す図である。
【図８】中間転写媒体を備えた画像形成装置の１例を示す図である。
【図９】図８の変形例における中間転写媒体と感光体の層構成示す断面図である。
【符号の説明】
Ｅ…エンジン部
Ｓ…シート
Ｌ…レーザ光
Ｒ１…一次転写領域
Ｒ２…二次転写領城
ＰＳ…パッチセンサ
ＲＳ…同期用読取センサ
１…制御ユニット
２…像担持体ユニット
３…露光ユニット
４…転写ユニット
５…定着ユニット
６…給排紙ユニット
１１…メインコントローラ
１２…エンジンコントロトラ
２１…感光体
２１ａ…導電層
２１ｂ…感光層
２２…帯電ローラ
２３…現像部
２３Ｙ…イエロー用現像器
２３Ｃ…シアン用現像器
２３Ｍ…マゼンタ用現像器
２３Ｋ…ブラック用現像器
２４…クリーニング部
２５…現像ローラ
４１…中間転写ベルト
４１ａ…導電層
４１ｂ…抵抗層
４１ｃ…絶縁性基体
４２…一次転写バックアップローラ
４３、４４…ローラ
４５…二次転写バックアップローラ
４６、４７…ローラ
４８…二次転写ローラ
４９…ベルトクリーナ
５０…電極ローラ
６１…カセッ
６２…手差しトレイ
６３…給紙部
６４…排紙部
６６…再給紙部
１１１…ＣＰＵ
１１２…インターフェース
１１３…画像メモリ
１２１…帯電バイアス発生部
１２２…画像信号切換部
１２３…ＣＰＵ
１２４…パッチ作成モジュール
１２５…現像バイアス発生部
１２６…一次転写バイアス発生部
１２７…ＲＡＭ
１２８…ＲＯＭ
１２９…二次転写バイアス発生部
６３０…給紙経路
６３７…ゲートローラ対
６４１ａ、６４１ｂ…排紙経路
６４２〜６４４…ローラ対
６６１〜６６３…再給紙ローラ対
６６４…再給紙経路
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法を用いたプリンター、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置の画像形成方式に関し、特に、感光体等の潜像担持体上に形成されたトナー像が一次転写され、このトナー像をさらに記録媒体に二次転写する中間転写媒体を備えた画像形成装置の画像形成方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真技術を用いた画像形成装置は、潜像担持体としての外周面に感光層を有する感光体と、この感光体の外周面を一様に帯電させる帯電手段と、この帯電手段により一様に帯電させられた外周面を選択的に露光して静電潜像を形成する露光手段と、この露光手段により形成された静電潜像に現像剤としてのトナーを帯電させて付与し可視像（トナー像）とする現像手段と、この現像手段により現像されたトナー像を用紙等の記録媒体に転写させる転写装置とを有している。
【０００３】
そして、感光体上に現像されたトナー像を用紙等の記録媒体に転写させる転写装置としては、従来、感光体上に形成されたトナー像が転写（一次転写）され、このトナー像をさらに記録媒体に転写（二次転写）する中間転写媒体を備えたものが知られている。
【０００４】
図８は、このような中間転写媒体を備えた画像形成装置の１例を示す図で、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は図（ａ）におけるｂ−ｂ部分断面図である。
【０００５】
図８において、２０１は感光体であり、導電層２０１ａと、この導電層２０１ａ上に形成された感光層２０１ｂとを有している。導電層２０１ａは接地されている。
【０００６】
２０２は中間転写媒体であり、例えば体積抵抗値が略１０7 〜１０14Ωｃｍの誘電体（中抵抗層）で構成されている。このような中間転写媒体２０２は、合成樹脂等に導電性カーボンを混練することによって作成することができる。
【０００７】
中間転写媒体２０２は、少なくとも画像形成時には感光体２０１と接触し、この接触部Ｒ１が一次転写部を形成する。一次転写部Ｒ１には、中間転写媒体２０２の内方に一次転写ローラ２０３が配置されており、この一次転写ローラ２０３の圧接によって中間転写媒体２０２に一次転写電圧が印加される。
【０００８】
また、中間転写媒体２０２には、二次転写電圧を印加する二次転写ローラ２０４が圧接され、この圧接部が二次転写部Ｒ２を形成する。二次転写部Ｒ２には、中間転写媒体２０２の内方からバックアップローラ２０５が配置されている。
【０００９】
画像形成時には、先ず、感光体２０１および中間転写媒体２０２が回転駆動され、感光体２０１の感光層２０１ｂが帯電手段（図示せず）で一様に帯電させられた後に露光手段（図示せず）で選択的に露光されて静電潜像が形成される。次いで、静電潜像に現像手段（図示せず）で現像剤であるトナーが付与されて可視像（トナー像）となり、このトナー像が、一次転写部Ｒ１において中間転写媒体２０２上に転写され、その後、二次転写部Ｒ２において、この二次転写部Ｒ２に供給される用紙等の記録媒体に転写される。
【００１０】
トナー像が転写された記録媒体は、図示しない定着器を通過することによってトナー像が定着される。
【００１１】
上記のような均一な抵抗体で形成される中間転写媒体２０２を有する画像形成装置においては、一般的に転写電界は転写部裏面に当接する一次転写ローラ２０３により付与されるが、中間転写媒体２０２に歪み等が発生したり一次転写ローラ２０３にごみが付着した場合、部分的に電界が付与できなくなり転写部の電界が不均一となり転写された画像にむらが発生する。
【００１２】
そこで、中間転写媒体２０２として、図９に示すように、合成樹脂からなる絶縁性基体２０２ｃの上に一体的に形成された導電層２０２ａと、その上に一体的に形成され感光体２０１に圧接される抵抗層２０２ｂとで構成されたものを用いるものも知られており、その場合は、その中間転写媒体２０２の側縁部において抵抗層２０２ｂを帯状に除去して導電層２０２ａを帯状に露出しておき、この露出部に電極ローラが接触して一次転電圧を印加するようにしている。このように導電層２０２ａを有する中間転写媒体２０２を用いる画像形成装置においては、中間転写媒体２０２に歪みが発生したり、転写部のローラーにごみが付着した場合にも、転写部全域に均一な転写の電界が付与できるため、転写に起因する画像むらがなくなるという長所を有する。
【００１３】
このような一次転電圧が印加される導電層２０２ａを有する中間転写媒体２０２を用いる画像形成装置においては、高速化のために一次転写と二次転写のタイミングを重なるようにしなければならないため、一次転写電圧電源として定電圧電源を、二次転写電圧電源として定電流電源を用いている（特開平９−１６０３９５号）。
【００１４】
なお、米国特許第５，２４３，３９２号においては、体積抵抗値が略１０12Ωｃｍ以上で、緩和時間が０．３〜２００ｍｓという高抵抗ベルトの中間転写体媒体を用いて効率的に二次転写を行わせるものが提案されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
図８、図９のような構成において、体積抵抗率の低い中間転写媒体２０２を用いると、ライン間にトナーが飛び散ったり抜けたりする現象が顕著に発生にしてライン画像の劣化が顕著だったり、感光体メモリを発生させやすかったりするが、中間転写媒体２０２の体積抵抗率をある程度高くすることで、これらの問題は解決可能である。
【００１６】
しかしながら、抵抗率が高くなると、中間転写媒体に感光体からの電荷が帯電して電荷が抜け難くなり、問題が生じる。具体的には、感光体表面電位と中間転写媒体のベルト表面電位がある一定電位差以上になると放電が生じ、中間転写媒体が感光体のマイナス電荷を受けて（感光体をマイナス帯電する場合）、中間転写媒体が帯電することが起こる。感光体表面電位Ｖ0 は、通常、現像器の現像特性によって異なり、現像器の色あるいは使用初期からの経過時間による特性変化等によっても感光体表面電位Ｖ0 の設定値が大きく異なる。したがって、感光体から中間転写媒体が受ける負電荷量もまちまちで、中間転写媒体表面電位が安定しないことになる。
【００１７】
一次転写を定電流制御することで感光体画像部に対して一定の仕事をするから、少なくとも一次転写した瞬間には中間転写媒体表面電位が安定しないことによる問題は生じない。
【００１８】
しかしながら、前記したように、一次転写電圧電源として定電圧電源を用いる場合には、中間転写媒体表面電位は大きく低下し、感光体画像部との電位差が不足した状態は解消されないため、転写効率が低下するという問題が生じてしまうことが分かった。
【００１９】
そこで、中間転写媒体に印加する一次転写電圧を大きくすることが考えられるが、それを大きくしすぎると、今度は一次転写電圧によって感光体メモリが発生しやすくなるとう問題が起こる。
【００２０】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、一次転写電圧電源として定電圧電源を用いる場合の中間転写媒体表面電位の変動をなくして転写効率を安定化させる画像形成方式を提供することある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の画像形成方式は、回転しつつ帯電手段により表面に一様に帯電され、露光手段により選択的に放電されて静電潜像が形成される潜像担持体と、この潜像担持体の表面に選択的に異なる色のカラートナーを付与して前記潜像を可視像とする複数の現像器と、前記潜像担持体に一次転写の際に圧接させる抵抗層とその裏面に設けられた導電層とを備えた中間転写媒体と、異なる色のカラートナーにより現像されたトナー像を前記中間転写媒体に順次転写する一次転写部と、前記中間転写媒体の導電層にバイアスを印加するための一次転写バイアス印加電源と、中間転写媒体上に順次転写されて重ね合わせられた全色カラートナー像を記録紙に転写する二次転写部とを有する画像形成装置において、
前記一次転写バイアス印加電源として定電圧電源が用いられ、前記帯電手段による前記潜像担持体の帯電電位は、カラートナー毎に異なるように固定され、前記中間転写媒体に転写するトナー像の転写順序が、前記帯電手段による前記潜像担持体の帯電電位がより低い色のカラートナーから順に高い色のカラートナーとなるように設定されており、画像の階調調整は画像部への露光量を調整することによって行うことを特徴とするものである。
【００２２】
この場合に、中間転写媒体が、導電層と、この導電層の上に一体的に形成されトナーが転写される抵抗層とを有する複層体で構成されており、一次転写バイアスが導電層を介して印加されるものであることが望ましい。
【００２３】
また、二次転写部においてバイアスを印加するための二次転写バイアス印加電源として定電流電源が用いられることが望ましい。
【００２６】
本発明においては、一次転写バイアス印加電源として定電圧電源が用いられ、帯電手段による潜像担持体の帯電電位は、カラートナー毎に異なるように固定され、中間転写媒体に転写するトナー像の転写順序が、帯電手段による潜像担持体の帯電電位がより低い色のカラートナーから順に高い色のカラートナーとなるように設定されており、画像の階調調整は画像部への露光量を調整することによって行うので、異なる色のトナー像を順に中間転写媒体に転写する間の中間転写媒体上の表面電位の変動を大幅に小さくでき、トナー像の中間転写媒体への転写効率が安定化でき、装置のコストアップも生じずに信頼性のある画像形成装置を実現することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の画像形成方式を適用する電子写真法を用いた画像形成装置のプリンターの１例の全体の構成を説明する。
【００２８】
図１は、本発明の画像形成方式を適用する画像形成装置の１つの実施形態を示す図である。また、図２は、図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する装置である。この画像形成装置では、ホストコンピュータ等の外部装置から画像信号が制御ユニット１のメインコントローラ１１に与えられると、このメインコントローラ１１からの指令に応じてエンジンコントロトラ１２が画像形成手段として機能するエンジン部Ｅの各部を制御してシートＳに画像信号に対応する画像を形成する。
【００２９】
このエンジン部Ｅでは、像担持体ユニット２の感光体２１にトナー像を形成可能となっている。すなわち、像担特体ユニット２は、図１の矢印方向に回転可能な感光体２１を備えており、さらに、感光体２１の周りにその回転方向に沿って、帯電手段としての帯電ローラ２２、現像手段としての現像器２３Ｙ、２３Ｃ、２３Ｍ、２３Ｋ、及び、クリーニング部２４がそれぞれ配置されている。帯電ローラ２２は、帯電バイアス発生部１２１から高電圧が印加されており、感光体２１の外周面に当接して外周面を均一に帯電させる。感光体２１は、図３に示すように、導電層２１ａと、この導電層２１ａ上に形成された感光層２１ｂとを有している。
【００３０】
そして、この帯電ローラ２２によって帯電された感光体２１の外周面に向けて露光ユニット３からレーザ光Ｌが照射される。この露光ユニット３は、図２に示すように、画像信号切換部１２２と電気的に接続されており、この画像信号切換部１２２を介して与えられる画像信号に応じてレーザ光Ｌを感光体２１上に走査露光して感光体２１上に画像信号に対応する静電潜像を形成する。例えば、エンジンコントローラ１２のＣＰＵ１２３からの指令に基づき、画像信号切換部１２２がパッチ作成モジュール１２４と導通している際には、パッチ作成モジュール１２４から出力されるパッチ画像信号が露光ユニット３に与えられてパッチ潜像が形成される。一方、画像信号切換部１２２がメインコントローラ１１のＣＰＵ１１１と導通している際には、ホストコンピュータ等の外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像信号に応じてレーザ光Ｌを感光体２１上に走査露光して感光体２１上に画像信号に対応する静電潜像が形成される。
【００３１】
こうして形成された静電潜像は現像部２３によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、現像部２３として、イエロー用の現像器２３Ｙ、シアン用の現像器２３Ｃ、マゼンタ用の現像器２３Ｍ、及び、ブラック用の現像器２３Ｋがこの順序で感光体２１に沿って配置されている。これらの現像器２３Ｙ、２３Ｃ、２３Ｍ、２３Ｋは、それぞれ感光体２１に対して接離自在に構成されており、エンジンコントローラ１２からの指令に応じて、上記４つの現像器２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋの中の１つの現像器が選択的に感光体２１に当接すると共に、現像バイアス発生部１２５によって高電圧が現像器の現像ローラ２５に印加されて選択された色のトナーを感光体２１の表面に付与して感光体２１上の静電潜像を顕在化する。
【００３２】
現像部２３で現像されたトナー像は、ブラツク用現像器２３Ｋとクリーニング部２４との間に位置する一次転写領域Ｒｌで転写ユニット４の中間転写ベルト４１上に一次転写される。なお、この転写ユニット４の構造については後で詳述する。
【００３３】
また、一次転写領域Ｒ１から周方向（図１の矢印方向）に進んだ位置には、クリーニング部２４が配置されており、一次転写後に感光体２１の外周面に残留付着しているトナーを掻き落とす。
【００３４】
次に、転写ユニット４の構成について説明する。この実施形態では、転写ユニット４は、ローラ４２〜４７と、これら各ローラ４２〜４７に掛け渡された中間転写ベルト４１と、この中間転写ベルト４１に転写された中間トナー像をシートＳに二次転写する二次転写ローラ４８とを備えている。
【００３５】
この中間転写ベルト４１は、図９で説明した従来例と同様に、図３に断面を示すように、合成樹脂からなる絶縁性基体４１ｃの上に一体的に形成された導電層４１ａと、その上に一体的に形成され感光体２１に圧接される抵抗層４１ｂとで構成されたものを用いており、その中間転写ベルト４１の側縁部において抵抗層４１ｂを帯状に除去して導電層４１ａを帯状に露出しておき、この露出部に電極ローラ５０が接触することにより、一次転写バイアス発生部１２６から一次転写電圧が印加されている。そして、カラー画像をシートＳに転写する場合には、一次転写バックアップローラ４２を実線位置へ変倚させて中間転写ベルト４１を感光体２１に圧接させて、感光体２１上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト４１の導電層４１ａに印加された一次転写電圧によって中間転写ベルト４１上に転写させ、感光体２１と中間転写ベルト４１を循環駆動させて各色のトナー像を中間転写ベルト４１上に重ね合わせて転写してカラー像を形成すると共に、給排紙ユニット６の給紙部６３によってカセット６１、手差しトレイ６２あるいは増設カセット（図示省略）からシートＳを取出して二次転写領城Ｒ２に搬送する。そして、二次転写バックアップローラ４５に対してシートＳの裏面側から二次転写ローラ４８を実線位置へ変倚させて圧接し、二次転写バイアス発生部１２９から二次転写電圧を印加して、このシートＳにカラー像を二次転写してフルカラー画像を得る。また、モノクロ画像をシートＳに転写する場合には、感光体２１上にブラックトナー像のみを形成し、中間転写ベルト４１上に転写し、カラー画像の場合と同様にして二次転写領域Ｒ２に搬送されてきたシートＳに転写してモノクロ画像を得る。
【００３６】
なお、二次転写後、中間転写ベルト４１の外周面に残留付着しているトナーについては、ベルトクリーナ４９によって除去される。このベルトクリーナ４９は、中間転写ベルト４１を挟んでローラ４６と対向して配置されており、適当なタイミングでクリーナブレードが中間転写ベルト４１に対して当接してその外周面に残留付着しているトナーを掻き落す。
【００３７】
また、ローラ４３の近傍には、中間転写ベルト４１の外周面に形成されるパッチ画像の濃度を検出するためのパッチセンサＰＳが配置されると共に、中間転写ベルト４１の基準位置を検出するための同期用読取センサＲＳが配置されている。
【００３８】
図１に戻って、エンジン部Ｅの構成説明を続ける。転写ユニット４によってトナー像が転写されたシートＳは、給排紙ユニット６の給紙部６３によって所定の給紙経路（２点鎖線）に沿づて二次転写碩域Ｒ２の下流側に配設された定着ユニット５に搬送され、搬送されてくるシートＳ上のトナー像をシートＳに定着する。そして、当該シートＳはさらに給紙経路６３０にそって排紙部６４に搬送される。
【００３９】
この排紙部６４は２つの排紙経路６４１ａ、６４１ｂを有しており、一方の排紙経路６４１ａは定着ユニット５から標準排紙トレイに延びると共に、他方の排紙経路６４１ｂは排紙経路６４１ａと略平行に、再給紙部６６とマルチビンユニットとの間に延びている。これらの排紙経路６４１ａ、６４１ｂに沿って３組のローラ対６４２〜６４４が設けられており、定着済みのシートＳを標準排紙トレイやマルチビンユニット側に向けて排出したり、その他方面側にも画像を形成するために再給紙部６６側に搬送したりする。
【００４０】
この再給紙部６６は、図１に示すように、上記のように排紙部６４から反転搬送されてきたシートＳを再給紙経路６６４（２点鎮線）に沿って給紙部６３のゲートローラ対６３７に搬送するものであり、再給紙経路６６４に沿って配設された３つの再給紙ローラ対６６１〜６６３で構成されている。このように、排紙部６４から搬送されてきたシートＳを再給紙経路６６４に沿ってゲートローラ対６３７に戻すことによって給紙部６３においてシートＳの非画像形成面が中間転写ベルト４１を向いて当該面に画像を二次転写可能となる。
【００４１】
なお、図２において、符号１１３はホストコンピュータ等の外部装置よりイーターフェース１１２を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ１１に設けられた画像メモリであり、符号１２７はエンジン部Ｅを制御するための制御データやＣＰＵ１２３における演算結果等を一時的に記憶するためのＲＡＭであり、さらに、符号１２８はＣＰＵ１２３で行う演算プログラム等を記憶するＲＯＭである。
【００４２】
ここで、上記の画像形成装置においては、一次転写部Ｒ１で中間転写ベルト４１に一次転写電圧を印加する一次転写バイアス発生部１２６は定電圧電源から構成され、二次転写領域Ｒ２で二次転写ローラ４８に二次転写電圧を印加する二次転写バイアス発生部１２９は定電流電源から構成されている。
【００４３】
また、中間転写ベルト４１の抵抗層４１ｂの体積抵抗率は、一次転写電圧２５０Ｖ印加時で１．５×１０12Ωｃｍ（２３℃，６５％ＲＨ）である。
【００４４】
このような装置を用いて、感光体２１にマイナス帯電し、現像器２３Ｙ、２３Ｃ、２３Ｍ、２３Ｋでマイナス帯電一成分非磁性トナーで反転現像する場合について検討する。
【００４５】
まず、帯電バイアス発生部１２１から帯電ローラ２２に印加する帯電バイアスを変化させた場合の、一次転写回数を重ねる毎（周回数）の中間転写ベルト４１の表面電位の変化を調べた。この表面電位は非画像部の電位である。この際、一次転写バイアス発生部１２６から中間転写ベルト４１の導電層４１ａに印加する電圧は＋３００Ｖに固定してあり、温度と湿度は２３℃，６５％ＲＨである。その結果を図４（ａ）、（ｂ）に示す。図中、中間転写ベルト４１の表面電位は「中媒表面電位」で、累積一次転写回数を「中媒周回数」で表示してある。
【００４６】
図４（ａ）は、帯電バイアスを−１２００Ｖ印加した場合で、感光体表面電位Ｖ0 は−６００Ｖになる。一次転写を行う前は、中媒表面電位３００Ｖであったが、一次転写を１回行うと２６０Ｖに、２回行うと２４５Ｖに、３回行うと２４０Ｖに、４回行うと２３８Ｖに中媒表面電位は低下して行く。これは、感光体２１の表面電位と中間転写ベルト４１の表面電位の電位差に応じて感光体２１表面のマイナス帯電電荷が中間転写ベルト４１の表面に放電して蓄積されて行くためである。
【００４７】
図４（ｂ）は、帯電バイアスを−１０００Ｖと−１４００Ｖ印加した場合の同様の図であり、感光体表面電位Ｖ0 はそれぞれ−４００Ｖ、−８００Ｖになり、一次転写を行う前は、中媒表面電位３００Ｖであったが、一次転写を１回行うとそれぞれ２８７Ｖ、２３３Ｖに、２回行うとそれぞれ２８２Ｖ、２０９Ｖに、３回行うとそれぞれ２８０Ｖ、２００Ｖに、４回行うとそれぞれ２８０Ｖ、１９６Ｖに低下して行く。
【００４８】
以上の結果から、感光体２１への帯電バイアスに応じて中間転写ベルト４１の表面電位の一次転写回数に応じた変化幅は異なることになる。中間転写ベルト４１の表面電位が大きく変動すると、一次転写効率が不安定になってしまう。したがって、上記のような画像形成装置においては、可能な限り帯電バイアスは変化させないことが望ましい。
【００４９】
なお、図５に感光体表面電位Ｖ0 と中媒表面電位との電位差が変化する場合に、１周目の転写時において中間転写ベルト４１上に帯電する負チャージ量を調べた結果を示す図であり、２周目以降においては若干この結果からずれるが、この図５から、中間転写ベルト４１の表面電位が変動して感光体２１の表面電位Ｖ0 との間の電位差が変動すると、中間転写ベルト４１上の負チャージ量がそれに応じて比例関係で変化することが分かる。この中間転写ベルト４１上の負チャージ量が変動すると、定電圧の一次転写電圧によって感光体２１から中間転写ベルト４１へ転写されるトナー像の転写効率も変動してしまう。
【００５０】
ところで、上記のような画像形成装置において、従来は形成する画像の階調を調整するために、図６（ａ）に模式図を示すように、帯電バイアスを変えて感光体帯電電位を変化させて画像部に付着するトナー量を調整している。図６（ａ）において、帯電バイアスを上げて感光体帯電電位を−５００Ｖから−８００Ｖに上げると、画像部と非画像の電位分布は実線から破線のように変化し、図の現像バイアス−３００Ｖ以下の破線で囲まれる面積が小さくなるので、現像バイアス−３００Ｖより絶対値で低い電位部分に付着するトナー量は減少し、より薄くなる。逆に、感光体帯電電位を−８００Ｖから−５００Ｖに下げると、画像部に付着するトナー量は増加し、より濃くなる。
【００５１】
しかしながら、以上のように、このような階調の調整を帯電バイアスを変えて行うと、中間転写ベルト４１の表面電位の変化幅が大きくなり、一次転写効率が不安定になってしまうので、このような帯電バイアスの調整による画像の階調調整は行わない方が望ましい。
【００５２】
そこで、本発明においては、図６（ｂ）に示すように、帯電バイアスを変えて感光体帯電電位を変化させずに、画像部の露光量を調整して画像の階調を調整するようにする。図６（ｂ）において、画像部の露光量を下げて感光体の露光部電位を−５０Ｖから−２００Ｖに上げると、画像部と非画像の電位分布は実線から破線のように変化し、図の現像バイアス−３００Ｖ以下の破線で囲まれる面積が小さくなるので、現像バイアス−３００Ｖより絶対値で低い電位部分に付着するトナー量は減少し、より薄くなる。逆に、露光量を上げて感光体の露光部電位を−２００Ｖから−５０Ｖに下げると、画像部に付着するトナー量は増加し、より濃くなる。
【００５３】
ところで、図１に示すように、４色のトナーを重ね合わせてフルカラー画像を形成するために４色の現像器２３Ｙ、２３Ｃ、２３Ｍ、２３Ｋを備える画像形成装置においては、色毎にトナーの特性が異なることから、実際上、トナーの色に応じて感光体表面電位Ｖ0 を異ならせざるを得ない。上記実施例においては、最適なトナー像を感光体２１上に形成するためには、現像器２３Ｙでイエロートナー像を形成する場合は、帯電バイアスを−１４００Ｖにして感光体表面電位Ｖ0 を−８００Ｖに、現像器２３Ｍでマゼンタトナー像を形成する場合は、帯電バイアスを−１３００Ｖにして感光体表面電位Ｖ0 を−７００Ｖに、現像器２３Ｃでシアントナー像を形成する場合は、帯電バイアスを−１２００Ｖにして感光体表面電位Ｖ0 を−６００Ｖに、現像器２３Ｋでブラックトナー像を形成する場合は、帯電バイアスを−１１００Ｖにして感光体表面電位Ｖ0 を−５００Ｖにすることが望ましい。
【００５４】
図７は、このように現像するトナーの色によって帯電バイアスを変えなければならないときに、異なる色のトナー像の形成順序と中媒表面電位の変化の関係を調べた結果を示す図である。温度と湿度は２３℃，６５％ＲＨとした。
【００５５】
この図７において、大きい順とは、帯電バイアスが大きい順、すなわち、１周目は−１４００Ｖのイエロートナー像、２周目は−１３００Ｖのマゼンタトナー像、３周目は−１２００Ｖのシアントナー像、４周目は−１１００Ｖのブラックトナー像を形成した場合であり、小さい順とは、その反対に帯電バイアスが小さい順、すなわち、１周目は−１１００Ｖのブラックトナー像、２周目は−１２００Ｖのシアントナー像、３周目は−１３００Ｖのマゼンタトナー像、４周目は−１４００Ｖのイエロートナー像を形成した場合である。
【００５６】
この図７から明らかなように、帯電バイアスが大きい順に一次転写を行う場合、中媒表面電位は一次転写を１回行うと３００Ｖに、２回行うと２３５Ｖに、３回行うと１９４Ｖに、４回行うと１７０Ｖに低下して行くが、帯電バイアスが小さい順に一次転写を行う場合、一次転写を１回行うと３００Ｖに、２回行うと２７４Ｖに、３回行うと２４５Ｖに、４回行うと２１４Ｖに低下して行き、明らかに帯電バイアスが小さい順に一次転写を行う方が、中媒表面電位の低下幅は小さく、より安定して確実に一次転写を行うことができる。
【００５７】
以上のように、本発明の画像形成方式は、一次転写バイアス発生部１２６の定電圧電源から一定電圧の一次転写電圧を印加し、帯電ローラ２２による感光体２１の帯電電位は、少なくとも各色のカラートナー像に対しては固定され、かつ、トナー像の階調調整は画像部への露光量を調整することによって行うが、そのためには、帯電バイアス発生部１２１からの帯電バイアスは、顕像化されるトナー像の階調調整のためには調整可能にはせず、その代わりに、インターフェース１１２を介して与えられた画像信号に応じて強度変調される露光ユニット３からのレーザ光Ｌの強度を階調調整のために調整できるようにする。
【００５８】
また、本発明の画像形成方式は、設定された帯電バイアスが小さい順に、現像器２３Ｙ、２３Ｃ、２３Ｍ、２３Ｋを選択して当接させて現像動作を行わせるが、そのためには、エンジンコントローラ１２が上記４つの現像器２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋを上記のように帯電バイアスが小さい順に選択して感光体２１に当接させるようにする。
【００５９】
以上、本発明の画像形成方式を実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【００６０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の画像形成方式によると、一次転写バイアス印加電源として定電圧電源が用いられ、帯電手段による潜像担持体の帯電電位は、カラートナー毎に異なるように固定され、中間転写媒体に転写するトナー像の転写順序が、帯電手段による潜像担持体の帯電電位がより低い色のカラートナーから順に高い色のカラートナーとなるように設定されており、画像の階調調整は画像部への露光量を調整することによって行うので、異なる色のトナー像を順に中間転写媒体に転写する間の中間転写媒体上の表面電位の変動を大幅に小さくでき、トナー像の中間転写媒体への転写効率が安定化でき、装置のコストアップも生じずに信頼性のある画像形成装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成方式を適用する画像形成装置の１つの実施形態を示す図である。
【図２】図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】中間転写ベルトと感光体の層構成示す断面図である。
【図４】帯電バイアスを変化させた場合の一次転写回数を重ねる毎の中間転写ベルトの表面電位の変化を調べた結果を示す図である。
【図５】感光体表面電位と中間転写ベルトとの電位差が変化する場合に中間転写ベルト上に帯電する負チャージ量を調べた結果を示す図である。
【図６】従来の画像の階調調整と本発明の画像の階調調整とを説明するための図である。
【図７】現像するトナーの色によって帯電バイアスを変えなければならないときのトナー像の形成順序と中媒表面電位の変化の関係を調べた結果を示す図である。
【図８】中間転写媒体を備えた画像形成装置の１例を示す図である。
【図９】図８の変形例における中間転写媒体と感光体の層構成示す断面図である。
【符号の説明】
Ｅ…エンジン部
Ｓ…シート
Ｌ…レーザ光
Ｒ１…一次転写領域
Ｒ２…二次転写領城
ＰＳ…パッチセンサ
ＲＳ…同期用読取センサ
１…制御ユニット
２…像担持体ユニット
３…露光ユニット
４…転写ユニット
５…定着ユニット
６…給排紙ユニット
１１…メインコントローラ
１２…エンジンコントロトラ
２１…感光体
２１ａ…導電層
２１ｂ…感光層
２２…帯電ローラ
２３…現像部
２３Ｙ…イエロー用現像器
２３Ｃ…シアン用現像器
２３Ｍ…マゼンタ用現像器
２３Ｋ…ブラック用現像器
２４…クリーニング部
２５…現像ローラ
４１…中間転写ベルト
４１ａ…導電層
４１ｂ…抵抗層
４１ｃ…絶縁性基体
４２…一次転写バックアップローラ
４３、４４…ローラ
４５…二次転写バックアップローラ
４６、４７…ローラ
４８…二次転写ローラ
４９…ベルトクリーナ
５０…電極ローラ
６１…カセッ
６２…手差しトレイ
６３…給紙部
６４…排紙部
６６…再給紙部
１１１…ＣＰＵ
１１２…インターフェース
１１３…画像メモリ
１２１…帯電バイアス発生部
１２２…画像信号切換部
１２３…ＣＰＵ
１２４…パッチ作成モジュール
１２５…現像バイアス発生部
１２６…一次転写バイアス発生部
１２７…ＲＡＭ
１２８…ＲＯＭ
１２９…二次転写バイアス発生部
６３０…給紙経路
６３７…ゲートローラ対
６４１ａ、６４１ｂ…排紙経路
６４２〜６４４…ローラ対
６６１〜６６３…再給紙ローラ対
６６４…再給紙経路
Claims (3)
- 回転しつつ帯電手段により表面に一様に帯電され、露光手段により選択的に放電されて静電潜像が形成される潜像担持体と、この潜像担持体の表面に選択的に異なる色のカラートナーを付与して前記潜像を可視像とする複数の現像器と、前記潜像担持体に一次転写の際に圧接させる抵抗層とその裏面に設けられた導電層とを備えた中間転写媒体と、異なる色のカラートナーにより現像されたトナー像を前記中間転写媒体に順次転写する一次転写部と、前記中間転写媒体の導電層にバイアスを印加するための一次転写バイアス印加電源と、中間転写媒体上に順次転写されて重ね合わせられた全色カラートナー像を記録紙に転写する二次転写部とを有する画像形成装置において、
前記一次転写バイアス印加電源として定電圧電源が用いられ、前記帯電手段による前記潜像担持体の帯電電位は、カラートナー毎に異なるように固定され、前記中間転写媒体に転写するトナー像の転写順序が、前記帯電手段による前記潜像担持体の帯電電位がより低い色のカラートナーから順に高い色のカラートナーとなるように設定されており、画像の階調調整は画像部への露光量を調整することによって行うことを特徴とする画像形成方式。 - 前記中間転写媒体が、導電層と、この導電層の上に一体的に形成されトナーが転写される抵抗層とを有する複層体で構成されており、前記一次転写バイアスが前記導電層を介して印加されることを特徴とする請求項１記載の画像形成方式。
- 二次転写部においてバイアスを印加するための二次転写バイアス印加電源として定電流電源が用いられることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成方式。
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