JP4185668B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター、FAXなどの画像形成装置に係り、詳しくは、潜像担持体と、潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、潜像担持体上の潜像を現像してトナー像とする現像手段と、潜像担持体上のトナー像が転写される表面が無端移動可能な中間転写体と、潜像担持体上のトナー像を該中間転写体に転写する1次転写手段と、中間転写体上のトナー像を転写材に転写する2次転写手段とを備えた画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の画像形成装置としては、複数色のトナー像を中間転写体上に重ね合わせて形成し、これを転写材に一括転写する中間転写方式のカラー複写機やカラーレーザプリンタ等の画像形成装置が知られている。この中間転写体の材料としては、通常、所定の機械特性や静電気特性を有する高分子素材が用いられる。
このような中間転写方式を採用した画像形成装置では、潜像担持体から中間転写体上に1次転写したトナー像の周辺にトナーが飛び散る「転写ちり」が生じやすいという問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記転写チリの発生を防止する対策としては、体積抵抗率が1010Ωcm以上の高抵抗層を有する中間転写体を用いることが考えられる。このような中間転写体を用いると、潜像担持体から中間転写体への1次転写の際にトナー像とともに潜像担持体の電位を転移させて中間転写体に保持させることができるため、この転移して保持させた電位の作用により、中間転写体に転写されたトナー像からトナーが飛び散らないようにすることができる。
【0004】
ところが、上記体積抵抗率が1010Ωcm以上の高抵抗層を有する中間転写体を用いた画像形成装置において、2次転写位置を通過した中間転写体上の転写材に分離バイアスを印加して中間転写体と転写材とを分離する場合、分離バイアスが転写材を介さずに直接印加される中間転写体表面の分離バイアス直接印加領域に対応した画像濃度ムラが発生するおそれがあった。この中間転写体の分離バイアス直接印加領域は、分離バイアスが転写材を介さずに直接印加されているため、転写材を介して分離バイアスが印加された領域よりも表面電位が高くなっている。この分離バイアス直接印加領域に対応した電位コントラストが1次転写位置まで保持され、分離バイアス直接印加領域をまたがってトナー像が1次転写されると、画像濃度が低下した帯状の画像濃度ムラが発生してしまう。
【0005】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、転写チリ防止の点で有利な高抵抗層を有する中間転写体を用いた場合でも、転写材を介さない分離バイアスの直接印加による中間転写体上の電位コントラストを抑制し、該電位コントラストに起因した画像濃度ムラを防止することができる画像形成装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像してトナー像とする現像手段と、該潜像担持体上のトナー像が転写される表面が無端移動可能な中間転写体と、該潜像担持体上のトナー像を該中間転写体に転写する1次転写手段と、該中間転写体上のトナー像を転写材に転写する2次転写手段と、2次転写位置を通過した該中間転写体上の転写材に分離バイアスを印加して該中間転写体と該転写材とを分離する分離手段とを備えた画像形成装置において、該中間転写体として、体積抵抗率が1010Ωcm以上の高抵抗層を有するものを用い、該中間転写体を複数回回転させることにより複数の画像について該潜像担持体から該中間転写体の同一表面にトナー像の1次転写を複数回繰り返して行う場合に、該複数の画像のうち先行の画像について1次転写された該中間転写体上のトナー像の転写材への2次転写にあたって該分離バイアスが転写材を介さずに直接印加され該中間転写体表面の分離バイアス直接印加領域に、後続の画像について形成された該潜像担持体上のトナー像を1次転写しないよう該中間転写体の表面移動方向における該先行のトナー像の先端位置と該後続のトナー像の先端位置とをずらすように、該潜像担持体から該中間転写体への1次転写を制御する制御手段を設けたことを特徴とするものである。
請求項1の画像形成装置では、潜像担持体から中間転写体への1次転写を制御し、中間転写体を複数回回転させることにより複数の画像について潜像担持体から中間転写体の同一表面にトナー像の1次転写を複数回繰り返して行う場合に、複数の画像のうち先行の画像について1次転写された中間転写体上のトナー像の転写材への2次転写にあたって分離バイアスが転写材を介さずに直接印加され該中間転写体表面の分離バイアス直接印加領域に、後続の画像について形成された該潜像担持体上のトナー像を1次転写しないよう、中間転写体の表面移動方向における先行のトナー像の先端位置と後続のトナー像の先端位置とをずらすことにより、中間転写体上に、分離バイアス直接印加領域に対応した電位コントラストが生じないようにする。
【0007】
請求項2の発明は、請求項1の画像形成装置において、上記分離手段が、2次転写位置を通過した転写材の先端よりも先行して上記分離バイアスを印加するものであり、上記中間転写体の周長をLbeltとし、該中間転写体の表面移動方向における該転写材の長さ、連続してトナー像が2次転写される転写材間の間隙、及び該分離手段による該中間転写体1周あたりの該分離バイアスの印加距離をそれぞれ、Lp、Lbwn及びLsepとしたとき、次式を満たすことを特徴とするものである。
【数1】
(2×Lp+Lbwn)<(Lbelt−Lsep)
【0008】
請求項2の画像形成装置では、上記式を満たすことにより、中間転写体の1周面上に2つのトナー像が入るように中間転写体の複数の周面にわたって複数のトナー像が1次転写される場合に、上記中間転写体上の分離バイアス直接印加領域に重ならないようにトナー像の1次転写領域を確保することができる。
【0009】
請求項3の発明は、請求項1の画像形成装置において、上記分離手段が、2次転写位置を通過した転写材の先端よりも先行して上記分離バイアスを印加するものであり、上記中間転写体の周長をLbeltとし、該中間転写体の表面移動方向における該転写材の長さ、及び連続して2次転写される転写材間の間隙をそれぞれ、Lp及びLbwnとしたとき、次式を満たすことを特徴とするものである。
【数2】
(Lp+Lbwn)>Lbelt
【0010】
請求項3の画像形成装置では、上記式を満たすことにより、中間転写体の1周面上に1つのトナー像が入るように中間転写体の複数の周面にわたって複数のトナー像が1次転写される場合に、上記中間転写体上の分離バイアス直接印加領域に重ならないようにトナー像の1次転写領域を確保することができる。
【0011】
請求項4の発明は、請求項1、2又は3の画像形成装置において、上記中間転写体に位置検知用マークを有し、該中間転写体上の位置検知用マークを検知するマーク検知手段と、該中間転写体上でトナー像を重ね合わせない非重ね時に、該マーク検知手段の検知結果に基づいて各トナー像を該潜像担持体上に形成して該中間転写体に1次転写するように、上記潜像形成手段、上記現像手段及び上記1次転写手段を制御する制御手段とを設けたことを特徴とするものである。
請求項4の画像形成装置では、上記非重ね時に、中間転写体上の位置検知用マークの検知結果に基づいて、複数のトナー像のそれぞれを潜像担持体上に形成して中間転写体に1次転写することにより、各トナー像を、中間転写体上の分離バイアス直接印加領域に重ならないように確実に1次転写することができる。
【0012】
請求項5の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像してトナー像とする現像手段と、該潜像担持体上のトナー像が転写される表面が無端移動可能な中間転写体と、該潜像担持体上のトナー像を該中間転写体に転写する1次転写手段と、該中間転写体上のトナー像を転写材に転写する2次転写手段と、2次転写位置を通過した該中間転写体上の転写材に分離バイアスを印加して該中間転写体と該転写材とを分離する分離手段とを備え、該1次転写手段が、該中間転写体に対向する1次転写部材と、1次転写バイアスを該1次転写部材に印加する1次転写バイアス印加手段とを用いて構成された画像形成装置において、該中間転写体として、体積抵抗率が1010Ωcm以上の高抵抗層を有するものを用い、該分離バイアスが転写材を介さずに直接印加される該中間転写体表面の分離バイアス直接印加領域に対する該1次転写バイアスの電流値を、他の画像領域に対する該1次転写バイアスの電流値よりも大きくするように、該1次転写バイアス印加手段を制御する制御手段を設けたことを特徴とするものである。
上記中間転写体表面の分離バイアス直接印加領域は、上記分離バイアスが転写材を介さずに直接印加されているため、転写材を介して分離バイアスが印加された領域よりも表面電位が高くなり、1次転写の転写率が低下している。
そこで、請求項5の画像形成装置では、中間転写体表面の分離バイアス直接印加領域に対して、1次転写バイアスの電流値を他の画像領域より大きくするように、1次転写バイアス印加手段を制御することにより、分離バイアス直接印加領域に対する1次転写の転写率を高めて所定濃度のトナー像が転写されるようにする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真式カラー複写機(以下、カラー複写機という)に適用した実施の形態について説明する。
まず、図1を用いて、本実施の形態に係るカラー複写機の概略構成及び動作について説明する。このカラー複写機は、カラー画像読取装置(以下、カラースキャナという)1、カラー画像記録装置(以下、カラープリンタという)2、給紙バンク3等で構成されている。
【0014】
上記カラースキャナ1は、コンタクトガラス121上の原稿4の画像を、照明ランプ122、ミラー群123a,123b,123c、及びレンズ124を介して、カラーセンサ125に結像する。そして、原稿4のカラー画像情報を、例えば、Red,Green,Blue(以下、それぞれR,G,Bという)の色分解光毎に読み取り、電気的な画像信号に変換する。本例のカラーセンサ125は、R,G,Bの色分解手段と、CCDのような光電変換素子とで構成され、該色分解手段により色分解した原稿4の3色のカラー画像を光電変換素子で同時に読み取っている。そして、このカラースキャナ1で得たR,G,Bの色分解画像信号の強度レベルをもとにして、図示しない画像処理部で色変換処理を行い、Black(以下、Bkという),Cyan(以下、Cという),Magenta(以下、Mという),Yellow(以下、Yという)のカラー画像データを得る。
【0015】
上記Bk,C,M,Yのカラー画像データを得るためのカラースキャナ1の動作は次のとおりである。後述のカラープリンタ2の動作とタイミングを取ったスキャナスタ−ト信号を受けて、照明ランプ122及びミラー群123a,123b,123c等からなる光学系が矢印左方向へ原稿4を走査し、1回の走査で4色のカラー画像データを得る。これを図示しないメモリに格納、引き出しすることによって、順次4色のカラー画像データを得る。そして、その都度カラープリンタ2で順次顕像化しつつ、これを重ねあわせて最終的な4色フルカラー画像を形成する。
【0016】
上記カラープリンタ2は、潜像担持体としての感光体ドラム200、書き込み光学ユニット220、現像手段としてのリボルバ現像ユニット230、中間転写ユニット500、2次転写装置600、定着装置270等で構成されている。上記感光体ドラム200は矢印の反時計方向に回転し、その周りには、感光体クリ−ニング装置201、除電ランプ202、帯電器203、電位センサ204、現像手段としてのリボルバ現像ユニット230の選択された現像器、現像濃度パタ−ン検知器205、中間転写ユニット500、2次転写手段としての2次転写装置600などが配置されている。感光体ドラム200上に潜像を形成する潜像形成手段は、上記帯電器203及び書き込み光学ユニット220を用いて構成されている。
【0017】
また、上記書き込み光学ユニット220は、カラースキャナ1からのカラー画像データを光信号に変換して、原稿4の画像に対応した光書き込みを行い、感光体ドラム200に静電潜像を形成する。この書き込み光学ユニット220は、光源としての半導体レーザー221、図示しないレーザー発光駆動制御部、ポリゴンミラー222とその回転用モ−タ223、f/θレンズ224、反射ミラー225などで構成されている。
【0018】
また、上記リボルバ現像ユニット230は、Bk現像器231K、C現像器231C、M現像器231M、Y現像器231Yと、各現像器を矢印の反時計方向に回転させる後述のリボルバ回転駆動部などで構成されている。各現像スリ−ブには図示しない現像バイアス電源によって負の直流電圧Vdcに交流電圧Vacが重畳された現像バイアスが印加され、現像スリ−ブが感光体ドラム200の金属基体層に対して所定電位にバイアスされている。
【0019】
カラー複写機本体の待機状態では、リボルバ現像ユニット230はBk現像器231Kが現像位置の30度手前にセットされており、コピ−動作が開始されると、カラースキャナ1で所定のタイミングからBkカラー画像データの読み取りが開始し、このカラー画像データに基づきレーザー光による光書き込み、静電潜像形成が始まる(以下、Bk画像データによる静電潜像をBk潜像という。C,M,Yについても同様)。このBk静電潜像の先端部から現像可能とすべくBk現像位置に静電潜像先端部が到達する前に、Bk現像器231Kを現像位置に移動し、Bk現像スリ−ブを回転開始して、Bk静電潜像をBkトナーで現像する。そして、以後Bk静電潜像領域の現像動作を続けるが、静電潜像後端部がBk現像位置を通過した時点で、速やかに次の色の現像器が現像位置にくるまで、リボルバ現像ユニット230が回転する。これは少なくとも、次の画像データによる静電潜像先端部が到達する前に完了させる。
【0020】
中間転写ユニット500は、図2に示すように、複数のローラに張架された中間転写体である中間転写ベルト501などで構成されている。この中間転写ベルト501の周りには、2次転写装置600の2次転写部材(2次転写電荷付与手段)である2次転写バイアスローラ605、中間転写体クリーニング手段であるベルトクリーニングブレード504、潤滑剤塗布手段である潤滑剤塗布ブラシ505などが対向するように配設されている。
【0021】
また、位置検知用マークが中間転写ベルト501の外周面あるいは内周面に設けられる。但し、中間転写ベルト501の外周面側については位置検知用マークがベルトクリーニングブレード504の通過域を避けて設ける工夫が必要であって配置上の困難さを伴うことがあるので、その場合には位置検知用マークを中間転写ベルト501の内周面側に設ける。マーク検知用センサとしての光学センサ514は、中間転写ベルト501が架け渡されているバイアスローラ507と駆動ローラ508との間の位置に設けられる。
【0022】
この中間転写ベルト501は、1次転写手段を構成する1次転写部材としての1次転写バイアスローラ507、ベルト駆動ローラ508、ベルトテンションローラ509、2次転写対向ローラ510,クリーニング対向ローラ511、及びフィードバック電流検知ローラ512に張架されている。各ローラは導電性材料で形成され、1次転写バイアスローラ507以外の各ローラは接地されている。1次転写バイアスローラ507には、定電流または定電圧制御された1次転写電源801により、トナー像の重ね合わせ数に応じて所定の大きさの電流又は電圧に制御された1次転写バイアスが印加される。特に、本実施形態では、中間転写ベルト501の電気抵抗にかかわらず一定の1次転写バイアスを印加するために、定電流制御を採用している。そして、1次転写バイアスローラ507から中間転写ベルト501を介してフィードバック電流検知ローラ512に流れる電流が一定値(例えば22μA)になるように制御している。
【0023】
中間転写ベルト501は、図示しない駆動モータによって矢印方向に回転駆動されるベルト駆動ローラ508により、矢印方向に駆動される。この中間転写ベルト501は、半導体または絶縁体で、後述のように多層構造となっている。また、中間転写ベルトは、感光体ドラム200上に形成されたトナー像を重ね合わせるために、通紙可能最大サイズより大きく設定されている。
【0024】
上記2次転写バイアスローラ605は、後述のシーケンス制御部で2次転写接離クラッチを介して制御される接離手段としての図示しない接離機構により、2次転写対向ローラ510に張架された部分の中間転写ベルト501の表面に対して接離可能になっている。上記接離手段は、2次転写接離ソレノイドを用いて構成してもよい。また、2次転写バイアスローラ605は、2次転写対向ローラ510に張架された部分の中間転写ベルト501との間に記録紙Pを挟持するように配設されており、定電流制御される2次転写電源802によって所定電流の2次転写バイアスが印加されている。この2次転写バイアスの電流値は、後述のシーケンス制御部でモニターできるようになっている。
なお、上記2次転写バイアスローラ605としては、例えば表面に中抵抗高分子膜(電気抵抗:10〜10Ω)を有するバイアスローラ(φ30mm)を用いることができる。また、上記2次転写対向ローラ510としては、例えば表面に導電性高分子膜を有する接地ローラ(φ40mm)を用いることができる。
【0025】
レジストローラ610は、2次転写バイアスローラ605と2次転写対向ローラ510に張架された中間転写ベルト501との間に、所定のタイミングで転写材である転写紙Pを送り込む。また、2次転写バイアスローラ605には、クリーニング手段であるクリーニングブレード608が当接している。このクリーニングブレード608は、2次転写バイアスローラ605の表面に付着した付着物を除去してクリーニングするものである。
【0026】
このような構成のカラー複写機において、画像形成サイクルが開始されると、感光体ドラム200は、図示しない駆動モータによって矢印で示す半時計方向に回転され、感光体ドラム200上に、Bkトナー像形成、Cトナー像形成、Mトナー像形成、Yトナー像形成が行われる。中間転写ベルト501はベルト駆動ローラ508によって矢印で示す時計回りに回転される。この中間転写ベルト501の回転に伴って、1次転写バイアスローラ507に印加される電圧による転写バイアスにより、Bkトナー像、Cトナー像、Mトナー像、Yトナー像の1次転写が行われ、最終的にBk、C、M、Yの順に中間転写ベルト501上に各トナー像が重ね合わせて形成される。
【0027】
例えば、上記Bkトナー像形成は次のように行われる。図2において、帯電チャージャ203は、コロナ放電によって感光体ドラム200の表面を負電荷で所定電位に一様に帯電する。上記ベルトマーク検知信号に基づき、タイミングを定め、図示しない書き込み光学ユニットにより、Bkカラー画像信号に基づいてレーザ光によるラスタ露光を行う。このラスタ像が露光されたとき、当初一様帯電された感光体ドラム200の表面の露光された部分は、露光光量に比例する電荷が消失し、Bk静電潜像が形成される。このBk静電潜像に、Bk現像器231Kの現像ローラ上の負帯電されたBkトナーが接触することにより、感光体ドラム200の電荷が残っている部分にはトナーが付着せず、電荷の無い部分つまり露光された部分にはトナーが吸着し、静電潜像と相似なBkトナー像が形成される。
【0028】
このようにして感光体ドラム200上に形成されたBkトナー像は、感光体ドラム200と接触状態で等速駆動回転している中間転写ベルト501の表面に1次転写される。この1次転写後の感光体ドラム200の表面に残留している若干の未転写の残留トナーは、感光体ドラム200の再使用に備えて、感光体クリーニング装置201で清掃される。この感光体ドラム200側では、Bk画像形成工程の次にY画像形成工程に進み、所定のタイミングでカラースキャナによるY画像データの読み取りが始まり、そのY画像データによるレーザ光書き込みによって、感光体ドラム200の表面にY静電潜像を形成する。
【0029】
そして、先のBk静電潜像の後端部が通過した後で、且つT静電潜像の先端部が到達する前にリボルバ現像ユニット230の回転動作が行われ、Y現像機231Yが現像位置にセットされ、Y静電潜像がYトナーで現像される。以後、Y静電潜像領域の現像を続けるが、Y静電潜像の後端部が通過した時点で、先のBk現像機231Kの場合と同様にリボルバ現像ユニットの回転動作を行い、次のC現像機231Cを現像位置に移動させる。これもやはり次のC静電潜像の先端部が現像位置に到達する前に完了させる。なお、C及びMの画像形成工程については、それぞれのカラー画像データ読み取り、静電潜像形成、現像の動作が上述のBk、Yの工程と同様であるので説明は省略する。
【0030】
このようにして感光体ドラム200上に順次形成されたBk、Y,C、Mのトナー像は、中間転写ベルト501上の同一面に順次位置合わせされて1次転写される。これにより、中間転写ベルト501上に最大で4色が重ね合わされたトナー像が形成される。
一方、上記画像形成動作が開始される時期に、転写紙Pが転写紙カセット又は手差しトレイなどの給紙部から給送され、レジストローラ610のニップで待機している。
【0031】
そして、2次転写対向ローラ510に張架された中間転写ベルト501と2次転写バイアスローラ605によりニップが形成された2次転写部に、上記中間転写ベルト501上のトナー像の先端がさしかかるときに、転写紙Pの先端がこのトナー像の先端に一致するように、レジストローラ610が駆動されて、転写紙Pとトナー像とのレジスト合わせが行われる。
【0032】
このようにして、転写紙Pが2次転写部を通過すると、2次転写電源802によって2次転写バイアスローラ605に印加された電圧による転写バイアスにより、中間転写ベルト501上の4色重ねトナー像が転写紙P上に一括転写(2次転写)される。この転写紙Pは、2次転写部の下流側に配置した分離手段で除電されて分離された後、ベルト搬送装置210,211により定着装置270に向けて送られる(図1参照)。そして、この転写紙Pは、定着装置270の定着ローラ271、272のニップ部でトナー像が溶融定着された後、排出ローラ212で装置本体外に送り出され、図示しないコピートレイに表向きにスタックされる。
上記分離手段は、2次転写部を通過した転写紙Pに先端が向くように配置された除電分離部材としての除電針611と、転写紙Pを中間転写ベルト501から分離するための分離バイアスを除電針611に印加する分離バイアス電源803とを用いて構成されている。
【0033】
一方、上記ベルト転写後の感光体ドラム200の表面は、感光体クリーニング装置201でクリーニングされ、図示しない除電ランプで均一に除電される。また、転写紙Pにトナー像を2次転写した後の中間転写ベルト501の表面に残留した残留トナーは、図示しない離接機構によって中間転写ベルト501に押圧されるベルトクリーニングブレード504によってクリーニングされる。
【0034】
ここで、リピートコピーの時は、カラースキャナの動作及び感光体ドラム200への画像形成は、1枚目の4色目(M)の画像形成工程に引き続き、所定のタイミングで2枚目の1色目(Bk)の画像形成工程に進む。また、中間転写ベルト501は、1枚目の4色重ねトナー像の転写紙への一括転写工程に引き続き、表面の上記ベルトクリーニングブレード504でクリーニングされた領域に、2枚目のBkトナー像が1次転写されるようにする。その後は、1枚目と同様動作になる。以上は、4色フルカラーコピーを得るコピーモードであったが、3色コピーモード、2色コピーモードの場合は、指定された色と回数の分について、上記同様の動作を行うことになる。また、単色コピーモードの場合は、所定枚数が終了するまでの間、リボルバ現像ユニット230の所定色の現像機のみを現像動作状態にして、ベルトクリーニングブレード504を中間転写ベルト501に押圧させた状態のままの位置にしてコピー動作を行う。
【0035】
以上は、4色フルカラーコピーを得るコピーモードであったが、3色コピーモード、2色コピーモードの場合は、指定された色と回数の分について、上記同様の動作を行うことになる。また、単色コピーモードの場合は、所定枚数の複写が終了するまでの間、リボルバ現像ユニット230の所定色の現像器のみを現像動作状態にしておき、ベルトクリーニングブレード504を中間転写ベルト501に押圧させた状態のままでコピー動作を行う。
【0036】
次に、上記カラー複写機に用いた中間転写ベルト501のより具体的な構成、及び2次転写通過後の中間転写ベルト501上の分離バイアス直接印加領域とその後のトナー像の1次転写領域との関係について詳細に説明する。
図3は、中間転写ベルト501の断面構造を説明するための分解断面図である。この中間転写ベルト501は、厚さ150μm、幅368mm、内周長565mmの多層構造のベルト材からなり、例えば245mm/secの移動速度で回転駆動される。また、この中間転写ベルト501は、トナー担持面側の表層(高抵抗層)501aと、内部の中間層(高抵抗層)501bと、内側のベース層501cとを有している。各層501a、501b、501cは、PVDF(ポリふっ化ビニリデン)が基体材料として用いられ、適宜導電剤等の添加剤が分散されて作製されている。
上記表層501aの厚さ及び体積抵抗率ρvはそれぞれ約1μm及び1010〜1016Ωcmであり、中間層501bの厚さ及び体積抵抗率ρvはそれぞれ約75μm及び1010〜1016Ωcmであり、ベース層501cの厚さ及び体積抵抗率ρvはそれぞれ約75μm及び10〜1011Ωcmである。この中間転写ベルト501の電気抵抗は、各層における導電剤の分散量や厚みで調整される。
なお、中間転写ベルト501は、上記材料及び形状のものに限定されるものではなく、少なくとも体積抵抗率が1010Ωcm以上の高抵抗層を有しているものであればよい。
【0037】
上記高抵抗層を含む3層構造の中間転写ベルト501を用いた場合、1次転写時に感光体ドラム200からトナー像が転移されるとき、感光体ドラム200上の静電潜像(電位像)の一部も中間転写ベルト501の表面に転移する。
上記中間転写ベルト501に用いたPVDF等の強誘電体は、室温にて約50MV/m(=抗電界値)以上の外部電界を与えたとき、反対向きの自発的に分極し、飽和して安定化する。ここで、上記中間転写ベルト501の表層501aは約1μm厚であり、100V以上の電圧がかかって内部電界が上記抗電界値よりも大きくなるので、短時間で分極し、その後安定に電位を保持する。このような表層501aを有することにより、感光体ドラム200からトナー像が転移されるとき、前回の静電潜像の電位コントラストを一旦消去して、新たな静電潜像の電位コントラストを中間転写ベルト501の表面に保持することができる。この電位コントラストは上述の「転写チリ」を減らし、かつ残像を起こさないために重要である。
【0038】
ところが、上記構成のカラー複写機で、2次転写位置の転写紙進行方向下流側で転写紙を介さずに前述の分離バイアスが中間転写ベルト501に直接印加された分離バイアス直接印加領域と、その後にトナー像が1次転写される1次転写領域とが重なると、分離バイアス直接印加領域に対応した転写紙P上の画像に帯状の濃度ムラが発生する場合があった。
【0039】
例えば、図8(a)に示すように、中間転写ベルト501の1周面A−B上に連続して2つのトナー像を形成してそれぞれ異なるA4サイズの転写紙P1、P2に2次転写し、その後、各転写紙の先端に先行する位置から上記分離バイアスを印加しながら転写紙を中間転写ベルト501から分離する。この1周面上の分離バイアスが転写紙を介さずに直接印加された分離バイアス直接印加領域Sは、他のトナー像が担持されていた部分よりも表面電位が高くなった状態で次の1次転写位置に到達する。
そして、図8(b)に示すように、中間転写ベルト501の2周面B−C上の1周目とは異なる位置に2つのトナー像を形成してそれぞれ異なる転写紙P3,P4に2次転写する。このとき、上記分離バイアス直接印加領域Sに2周目のトナー像の先端部Eが重なって1次転写されると、該先端部Eが帯状に薄くなってしまう場合があった。
【0040】
上記分離バイアス直接印加領域Sで高い表面電位が維持された状態で次の1次転写が行なわれる現象は、本実施形態のような高抵抗層を含む多層構造の中間転写ベルト501の場合に特に発生しやすい。これは、1次転写の外部電界によって中間転写ベルト501の中間層501bに生じる電界の強度が、表層501aに生じる電界よりも小さいため、中間層501bの分極を消滅させたり反転させるためには、表層501aの場合よりもかなり長い時間を必要とするからである(例えば、田実・古川著『強誘電性材料の基礎』静電気学会誌第13巻第2号(1989)pp.74−81、小田島著『ポリフッ化ビニリデンの圧電性と強誘電性』応用物理学会誌第50巻第12号(1981)pp.79−83 参照)。このように中間転写ベルト501の中間層501bに発生した分極が消えにくいので、1周目の分離バイアス印加で発生した中間層501b内の分極による電位コントラストが、2周目の1次転写位置を通過するときまで残存することにより、上記2周目の1次転写で中間転写ベルト501上に転写されたトナー像に濃度ムラが発生すると考えられる。
【0041】
そこで、本実施形態に係るカラー複写機においては、上記分離バイアス直接印加領域Sに感光体ドラム200上のトナー像を1次転写しないように制御することにより、分離バイアス直接印加領域Sにおける電位コントラストの影響を受けずに濃度ムラのないトナー像を中間転写ベルト501上に形成できるようにしている。
図4は、感光体ドラム200への潜像形成、現像及び1次転写を制御を行なうための制御系の主要部のブロック図である。制御手段としてのシーケンス制御部850は、CPU851、RAM852、ROM853、I/Oインターフェース854などにより構成され、I/Oインターフェース854を介して、帯電器203、書き込み光学ユニット220、リボルバ現像ユニット230、1次転写電源801及び分離バイアス電源803などに接続されている。
【0042】
上記制御系により、図5(a)及び(b)に示すように、中間転写ベルト501の1周面A−B上に形成した2つのトナー像をそれぞれA4サイズの転写紙P1、P2に2次転写する。そして、2次転写部を通過した各転写紙を中間転写ベルト501から分離するときに発生した分離バイアス直接印加領域Sに、2周面B−C上の1次転写されるトナー像が重ならないように、上記帯電器203、書き込み光学ユニット220、リボルバ現像ユニット230及び1次転写電源801を制御している。
【0043】
上記分離バイアス直接印加領域Sと2周面B−C上の1次転写されるトナー像が確実に重ならないようにするためには、次の式を満足するように各長さを設定する。ここで、図5(a)に示すように、中間転写ベルト501の周長をLbeltとし、中間転写ベルト移動方向におけるA4サイズの転写紙の長さ、転写紙間の間隙、及び中間転写ベルト1周あたりの分離バイアスの印加距離をそれぞれLp、Lbwn及びLsepとしている。
【数3】
(2×Lp+Lbwn)<(Lbelt−Lsep)
【0044】
以上、本実施形態によれば、中間転写ベルト501の表面の分離バイアス直接印加領域Sに感光体ドラム220上のトナー像を1次転写しないようにすることにより、転写チリ防止の点で有利な中間層(高抵抗層)501bを有する中間転写ベルト501を用いた場合でも、転写紙を介さない分離バイアスの直接印加による中間転写ベルト501上の電位コントラストを抑制し、該電位コントラストに起因した画像濃度ムラを防止することができる。
【0045】
なお、上記実施形態の図5の例では、中間転写ベルト501の1周面上に、A4サイズの転写紙に対応するトナー像を2つずつ形成する場合について説明したが、中間転写ベルト501の1周面上に、A3サイズの転写紙に対応するトナー像を1つずつ形成する場合は、各長さを次の式を満足するように設定する。この設定により、分離バイアス直接印加領域Sと2周面B−C上の1次転写されるトナー像が確実に重ならないようにすることができる。ここで、図6(a)に示すように、中間転写ベルト501の周長をLbeltとし、中間転写ベルト移動方向におけるA4サイズの転写紙の長さ及び転写紙間の間隙をそれぞれLp及びLbwnとしている。
【数4】
(Lp+Lbwn)>Lbelt
【0046】
また、上記実施形態では、中間転写ベルト501の表面の分離バイアス直接印加領域Sに感光体ドラム220上のトナー像を1次転写しないように、中間転写ベルト501の2周面上のトナー像の1次転写位置をずらしている。このように2周面上のトナー像の1次転写位置をずらす代わりに、図7に示すように中間転写ベルト501上でトナー像を重ね合わせない非重ね時においても、各トナー像について上記中間転写ベルト501上の位置検知マークを光学センサ514で検知し、この検知結果に基づいて、FGATE信号を生成し、帯電器203、書き込み光学ユニット220、リボルバ現像ユニット230及び1次転写電源801を制御することにより、各トナー像が分離バイアス直接印加領域Sに重ならないようにしてもよい。
【0047】
また、上記実施形態では、中間転写ベルト501の表面の分離バイアス直接印加領域Sに感光体ドラム220上のトナー像を1次転写しないように制御しているが、この制御を行なう代わりに、上記分離バイアス直接印加領域Sに対する1次転写バイアスの電流値を他の画像領域に対する1次転写バイアスの電流値より大きくするように1次転写電源801を制御してもよい。例えば、通常の画像領域に対する1次転写バイアスの電流(前述の1次転写バイアスローラ507から中間転写ベルト501を介してフィードバック電流検知ローラ512に流れる電流)の値を22μAに設定し、これに対し、上記分離バイアス直接印加領域Sに対する1次転写バイアスの電流値を30〜40μAに制御する。この制御を行なう場合も、転写紙を介さない分離バイアスの直接印加による中間転写ベルト501上の電位コントラストを抑制し、該電位コントラストに起因した画像濃度ムラを防止することができる。
【0048】
また、上記実施形態においては、カラー複写機の場合について説明したが、本発明は、モノクロの複写機や、プリンター、FAX等の他の画像形成装置にも適用できるものである。
【0049】
【発明の効果】
請求項1乃至4の発明によれば、中間転写体表面の分離バイアス直接印加領域に潜像担持体上のトナー像を1次転写しないようにすることにより、転写チリ防止の点で有利な高抵抗層を有する中間転写体を用いた場合でも、転写材を介さない分離バイアスの直接印加による中間転写体上の電位コントラストを抑制し、該電位コントラストに起因した画像濃度ムラを防止することができるという効果がある。
【0050】
特に、請求項2の発明によれば、中間転写体の1周面上に2つのトナー像が入るように中間転写体の複数の周面にわたって複数のトナー像が1次転写される場合に、転写材を介さない分離バイアスの直接印加による中間転写体上の電位コントラストに起因した画像濃度ムラを確実に防止することができるという効果がある。
【0051】
また特に、請求項3の発明によれば、中間転写体の1周面上に1つのトナー像が入るように中間転写体の複数の周面にわたって複数のトナー像が1次転写される場合に、転写材を介さない分離バイアスの直接印加による中間転写体上の電位コントラストに起因した画像濃度ムラを確実に防止することができるという効果がある。
【0052】
また特に、請求項4の発明によれば、中間転写体上でトナー像を重ね合わせない非重ね時に、潜像担持体上の各トナー像を、中間転写体上の分離バイアス直接印加領域に重ならないように確実に1次転写することができるという効果がある。
【0053】
請求項5の発明によれば、分離バイアス直接印加領域に対する1次転写の転写率を高めて所定濃度のトナー像が転写されるようにすることにより、転写チリ防止の点で有利な高抵抗層を有する中間転写体を用いた場合でも、転写材を介さない分離バイアスの直接印加による中間転写体上の電位コントラストを抑制し、該電位コントラストに起因した画像濃度ムラを防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るカラー複写機の概略構成を示す正面図。
【図2】同カラー複写機の要部を示す正面図。
【図3】同カラー複写機に用いた中間転写ベルトの断面構造の説明図。
【図4】本実施形態に係るカラー複写機の制御系の要部を示すブロック図。
【図5】(a)及び(b)は、中間転写ベルト上の分離バイアス直接印加領域Sと各トナー像との関係を示す説明図。
【図6】(a)及び(b)は、変形例に係る中間転写ベルト上の分離バイアス直接印加領域Sと各トナー像との関係を示す説明図。
【図7】他の実施形態に係る制御のタイムチャート。
【図8】(a)及び(b)は、比較例に係る中間転写ベルト上の分離バイアス直接印加領域Sと各トナー像との関係を示す説明図。
【符号の説明】
200 感光体ドラム
203 帯電チャージャ
220 書き込み光学ユニット
230 リボルバ現像ユニット
500 中間転写ユニット
501 中間転写ベルト
501a 表層
501b 中間層
501c ベース層
504 ベルトクリーニングブレード
507 1次転写バイアスローラ
508 ベルト駆動ローラ
600 2次転写装置
605 2次転写バイアスローラ
611 除電針
802 2次転写電源
803 分離バイアス電源
850 シーケンス制御部
P 転写紙

Claims (5)

  1. 潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像してトナー像とする現像手段と、該潜像担持体上のトナー像が転写される表面が無端移動可能な中間転写体と、該潜像担持体上のトナー像を該中間転写体に転写する1次転写手段と、該中間転写体上のトナー像を転写材に転写する2次転写手段と、2次転写位置を通過した該中間転写体上の転写材に分離バイアスを印加して該中間転写体と該転写材とを分離する分離手段とを備えた画像形成装置において、
    該中間転写体として、体積抵抗率が1010Ωcm以上の高抵抗層を有するものを用い、
    該中間転写体を複数回回転させることにより複数の画像について該潜像担持体から該中間転写体の同一表面にトナー像の1次転写を複数回繰り返して行う場合に、該複数の画像のうち先行の画像について1次転写された該中間転写体上のトナー像の転写材への2次転写にあたって該分離バイアスが転写材を介さずに直接印加され該中間転写体表面の分離バイアス直接印加領域に、後続の画像について形成された該潜像担持体上のトナー像を1次転写しないよう該中間転写体の表面移動方向における該先行のトナー像の先端位置と該後続のトナー像の先端位置とをずらすように、該潜像担持体から該中間転写体への1次転写を制御する制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
  2. 請求項1の画像形成装置において、
    上記分離手段が、2次転写位置を通過した転写材の先端よりも先行して上記分離バイアスを印加するものであり、
    上記中間転写体の周長をLbeltとし、
    該中間転写体の表面移動方向における該転写材の長さ、連続してトナー像が2次転写される転写材間の間隙、及び該分離手段による該中間転写体1周あたりの該分離バイアスの印加距離をそれぞれ、Lp、Lbwn及びLsepとしたとき、
    (2×Lp+Lbwn)<(Lbelt−Lsep)
    を満たすことを特徴とする画像形成装置。
  3. 請求項1の画像形成装置において、
    上記分離手段が、2次転写位置を通過した転写材の先端よりも先行して上記分離バイアスを印加するものであり、
    上記中間転写体の周長をLbeltとし、
    該中間転写体の表面移動方向における該転写材の長さ、及び連続して2次転写される転写材間の間隙をそれぞれ、Lp及びLbwnとしたとき、
    (Lp+Lbwn)>Lbelt
    を満たすことを特徴とする画像形成装置。
  4. 請求項1、2又は3の画像形成装置において、
    上記中間転写体に位置検知用マークを有し、
    該中間転写体上の位置検知用マークを検知するマーク検知手段と、
    該中間転写体上でトナー像を重ね合わせない非重ね時に、該マーク検知手段の検知結果に基づいて各トナー像を該潜像担持体上に形成して該中間転写体に1次転写するように、上記潜像形成手段、上記現像手段及び上記1次転写手段を制御する制御手段とを設けたことを特徴とする画像形成装置。
  5. 潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像してトナー像とする現像手段と、該潜像担持体上のトナー像が転写される表面が無端移動可能な中間転写体と、該潜像担持体上のトナー像を該中間転写体に転写する1次転写手段と、該中間転写体上のトナー像を転写材に転写する2次転写手段と、2次転写位置を通過した該中間転写体上の転写材に分離バイアスを印加して該中間転写体と該転写材とを分離する分離手段とを備え、
    該1次転写手段が、該中間転写体に対向する1次転写部材と、1次転写バイアスを該1次転写部材に印加する1次転写バイアス印加手段とを用いて構成された画像形成装置において、
    該中間転写体として、体積抵抗率が1010Ωcm以上の高抵抗層を有するものを用い、
    該分離バイアスが転写材を介さずに直接印加される該中間転写体表面の分離バイアス直接印加領域に対する該1次転写バイアスの電流値を、他の画像領域に対する該1次転写バイアスの電流値よりも大きくするように、該1次転写バイアス印加手段を制御する制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
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