JP4810993B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体の表面を一様に帯電し、前記一様に帯電された像担持体へ画像データに応じて光ビームを照射することで静電潜像を形成した後、現像器から供給される正又は負の極性に帯電されたトナーを用いて現像すると共に、当該トナー画像を中間転写体を介して最終転写体によって記録用紙へ転写し、当該転写したトナー画像を定着することで画像を形成する画像形成エンジンを備えた画像形成装置に関するものである。

従来、この種の電子写真方式を適用した複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはこれらの複合機等の画像形成装置では、像担持体としての感光体ドラムを中心として、この感光体ドラムの周面に対向するように帯電部、光走査部、現像部、転写部等が配置されている。

すなわち、帯電部へ所定の電圧を印加することによって感光体ドラムの表面を一様に帯電し、光走査部からの光ビームによって静電潜像を形成し、現像部においてトナーを供給して現像し、転写部において例えば、中間転写体等へトナー像を転写した後、最終転写体によって記録用紙へ画像を転写する。

画像が転写された記録用紙は、排出口までの搬送中に定着部において定着処理されるようになっている。

このように感光体ドラム上のトナー画像を中間転写体を介して最終転写体により記録用紙へ転写していくために、それぞれの部材（感光体ドラム、中間転写体、最終転写体）に所定の転写バイアス電圧を印加し、正又は負に帯電（通常は負に帯電）されたトナーを転写するようにしている。

ここで、転写工程が増えることで、その分、下流側に行くに従い、転写バイアス電圧が高くなる傾向にあり、最終転写体へ印加する転写バイアス電圧とグランド（ＧＮＤ）との電位差が非常に大きくなっている。

この電位さが大きくなると、含水記録用紙やプラスチック製記録用紙等への画像形成処理時に当該含水記録用紙やプラスチック製記録用紙を伝わって、ＧＮＤへ転写電流が逃げることで、転写不良が発生することがある。

なお、転写バイアス電圧に関する技術として、特許文献１には、像担持体、中間転写体、最終転写体の各部に電位勾配を形成するにあたり、少なくとも１つの中間転写体に転写バイアス電圧を印加しないことが開示されている。

上記電流のリークを解消するため、最終転写体周辺に配設されている金属部材や、定着ユニット等に対して、ダイオードやバリスタ等の素子を介して接地回路を設けている。このような接地回路の技術として、特許文献２には、最終転写体によってトナー画像が転写される記録用紙の搬送系において、当該最終転写体での転写部の上流側及び下流側の少なくとも一方を、インピーダンス素子を介して電気的に接地させることが開示されている。
特開２００４−２０８６０公報 特開２００４−２０５５５９公報

しかしながら、従来のように接地回路を設けることで部品点数が増大し、組付作業性が低下する。

また、経時的に各部の抵抗値が高くなり、その分、さらに転写バイアス電圧を上げなければならないため、前記接地回路からの電流リーク（漏れ）が発生する。このような現象は、高温高湿、或いは低温低湿の環境下で顕著となる。

なお、本出願では、高温高湿は２６℃〜３０℃、６５ＲＨ％〜９０ＲＨ％を言い、低温低湿は１０℃〜１５℃、１０ＲＨ％〜２０ＲＨ％を言う。なお、それぞれの数値には、周囲の定常的な環境によって若干範囲で補正する必要がある。

本発明は上記事実を考慮し、最終転写体での転写バイアス電圧を下げ、接地回路等を設けることなく電流リークを防止することができ、環境温度湿度に関わらず、安定した画質を維持することができる画像形成装置を得ることが目的である。

第１の発明は、像担持体の表面を一様に帯電し、前記一様に帯電された像担持体へ画像データに応じて光ビームを照射することで静電潜像を形成した後、現像器から供給される正又は負の極性に帯電されたトナーを用いて現像すると共に、当該トナー画像を中間転写体を介して最終転写体によって記録用紙へ転写し、当該転写したトナー画像を定着することで画像を形成する画像形成エンジンを備えた画像形成装置であって、前記像担持体、前記中間転写体、前記最終転写体間に所定の電位勾配を持たせるようにそれぞれに所定の転写バイアス電圧を印加する電位勾配形成手段を有し、前記電位勾配形成手段が、環境条件によって前記最終転写体への転写バイアス電圧を基準転写バイアス電圧として設定し、当該設定した基準転写バイアス電圧と相関させ、かつ、前記像担持体と接触する少なくとも１つの中間転写体に、前記トナーと同極性の転写バイアス電圧を印加するように前記中間転写体及び前記像担持体への転写バイアス電圧を設定することで前記電位勾配を持たせることを特徴としている。

第１の発明によれば、像担持体からトナー像が転写される中間転写体への転写バイアス電圧の極性をトナーと同極性とすることで、結果的に最終転写体への転写バイアス電圧を電流リークが起こらないレベルにすることができる。

このため、電流リークを防止するためのダイオードやバリスタ等を介した接地回路等が不要となり、部品点数を軽減することができ、組付作業性を向上することができる。

また、上記によれば、最終転写体の転写バイアス電圧が低くなるため、経時による抵抗上昇を抑制することができ、転写不良の発生を防止することができる。

このとき、第１の発明では、電位勾配形成手段が、環境条件によって最終転写体への転写バイアス電圧を基準転写バイアス電圧として設定し、当該設定した基準転写バイアス電圧と相関させて、中間転写体及び像担持体への転写バイアス電圧を設定し、それぞれの電位勾配を形成する。

例えば、環境条件を温度と湿度とした場合、高温高湿時、低温低湿時に転写不良が起きやすい。また、高温高湿、低温低湿では、適正な転写バイアス電圧が異なる。

そこで、第１の発明では、環境条件に基づいて、まず、最終転写体の転写バイアス電圧として基準転写バイアス電圧を設定し、この基準転写バイアス電圧と相関させて、中間転写体及び像担持体への転写バイアスを設定することで、所定の電位勾配を形成する。

また、第１の発明において、前記中間転写体へ印加する転写バイアス電圧の極性と、前記トナーの極性を同一にする条件として、前記トナーの形状係数が１２５以下、前記中間転写体の表面粗さがRZ１．５μm以下、硬度が５０AskerC以下としている。

転写効率は、転写バイアス電圧の印加による電位勾配のみならず、トナーの形状、トナー画像の転写を受ける中間転写体の表面粗さ、硬度が関与する。このため、これらを数値的に規定することで、転写効率を維持することができる。

第２の発明は、像担持体の表面を一様に帯電し、前記一様に帯電された像担持体へ画像データに応じて光ビームを照射することで静電潜像を形成した後、現像器から供給される正又は負の極性に帯電されたトナーを用いて現像すると共に、当該トナー画像を中間転写体を介して最終転写体によって記録用紙へ転写し、当該転写したトナー画像を定着することで画像を形成する画像形成エンジンを備えた画像形成装置であって、前記像担持体、前記中間転写体、前記最終転写体間に所定の電位勾配を持たせるようにそれぞれに所定の転写バイアス電圧を印加する電位勾配形成手段を有し、前記電位勾配形成手段が、前記最終転写体への転写バイアス電圧を基準転写バイアス電圧として設定し、当該転写バイアス電圧が印加される前記最終転写体から、前記画像形成エンジンの処理工程をさかのぼって、前記中間転写体、像担持体へのそれぞれの転写バイアス電圧を設定することを特徴としている。

第２の発明によれば、最も転写バイアス電圧が高くなる最終転写体の転写バイアス電圧を予め電流リークが起こり得ない基準転写バイアス電圧として設定する。この基準転写バイアス電圧に基づいて、最終転写体から、画像形成エンジンの処理工程をさかのぼって、中間転写体、像担持体へのそれぞれの転写バイアス電圧を設定する。

これにより、最終転写体への転写バイアス電圧を電流リークが起こらないレベルにすることができる。

このため、電流リークを防止するためのダイオードやバリスタ等を介した接地回路等が不要となり、部品点数を軽減することができ、組付作業性を向上することができる。

また、上記によれば、最終転写体の基準転写バイアス電圧を低くすることで、経時による抵抗上昇を抑制することができ、転写不良の発生を防止することができる。

さらに、基準転写バイアス電圧の設定に際しては、画像形成エンジンの処理工程をさかのぼって設定する転写バイアス電圧によって、像担持体−中間転写体、或いは中間転写体−最終転写体での転写不良が発生しないを考慮することが好ましい。

上記第２の発明において、前記基準転写バイアス電圧が、前記記録用紙、並びに当該記録用紙の搬送系の導電率に基づいて設定されることを特徴としている。

記録用紙として含水記録用紙やプラスチック製記録用紙等の導電率が高い記録用紙が適用される場合、或いは当該記録用紙を搬送する搬送系の導電率に基づいて、基準転写バイアス電圧を設定する。

前記第１の発明及び第２の発明において、前記画像形成エンジンが、前記像担持体として異なる色毎の複数の像担持体を備えると共に、前記中間転写体として、前記複数の像担持体の一部と接触する第１の上流側中間転写体と、前記複数の像担持体における残りの一部と接触する第１の下流側中間転写体と、前記第１の上流側中間転写体及び第１の下流側中間転写体に接触し、前記第１の上流側中間転写体からトナー画像が転写された後に、前記第１の下流側中間転写体からトナー像が転写される第２の中間転写体と、を備えており、前記最終転写体が前記第２の中間転写体と対峙されていることを特徴としている。

画像形成エンジンの構造として、例えばフルカラー画像形成時には、ＣＭＹＫの少なくとも４色の画像を重ねる必要がある。

そこで、その内の２色（例えば、Ｃ色に対応する像担持体、Ｍ色に対応する像担持体）からトナー像が転写される第１の上流側中間転写体と、残りの２色（例えば、Ｙ色に対応する像担持体、Ｋ色に対応する像担持体）からトナー像が転写される第１の下流側中間転写体と、を設ける。さらにこの第１の上流側中間転写体から２色分のトナー像が転写され、その後、第１の下流側中間転写体から残りの２色部のトナー象が転写される第２の中間転写体を設けると共にこの第２の中間転写体と最終転写体とを対峙させる。

４色全ての色が重なった状態で、第２の中間転写体と最終転写体との対峙位置に記録用紙を挟持して搬送することで、記録用紙にフルカラー画像を形成することができる。

上記のように中間転写体が多ければ多いほど、転写バイアス電圧が高くなる傾向にあり、第１の発明又は第２の発明により、画質を維持しつつ、この転写バイアス電圧の上昇傾向を抑制することができる。

以上説明した如く本発明では、最終転写体での転写バイアス電圧を下げ、接地回路等を設けることなく電流リークを防止することができ、環境温度湿度に関わらず、安定した画質を維持することができるという優れた効果を有する。

［第１の実施の形態］
（画像形成装置の概略構成）
図１には、第１の実施の形態に係る画像形成装置１０の概要が示されている。画像形成装置１０には、エンジン部１２が備えられており、エンジン部１２の下部には、給紙ユニット１４が設けられている。

この給紙ユニット１４は、記録用紙が積載される用紙トレイ２２と、この用紙トレイ２２から記録用紙を送り出す給紙ロール２４と、で構成されており、給紙ロール２４により送り出された記録用紙は、搬送ロール２６、２８を経て給紙路３０を通過し、転写ロール７４へ搬送される。

この転写ロール７４によってトナー像が記録用紙に転写され、定着部３２の定着ロール３２Ａで定着された後、切替爪３４の位置選択によって、排出ロール３６又は排出ロール３８により、エンジン部１２の上部に設けられた第１の排出トレイ１６又は第２の排出トレイ１８へ排出される。

ここで、両面印刷の場合、上記のような順序で表面の印刷が終わった後、第１の排出トレイ１６へ記録用紙が完全に排出される前に、排出ロール３６が逆転し、該記録用紙が反転路４０へ供給される。そして、搬送ロール４２、４４、４６、４８を経て再び給紙路３０に戻され、記録用紙の裏面側が印刷される。また、手差し印刷の場合、手差しトレイ２０へ記録用紙を載置することで、記録用紙は手差しロール４９から搬送ロール４８を経て給紙路３０へ搬送され、印刷される。

前記定着部３２は、ランプ（例えば、ハロゲンランプ等）の点灯によって定着ロール３２Ａが所定温度に加熱されており、前記トナー像は、この加熱された定着ロール３２Ａによる加熱及び加圧によって記録用紙にトナー像が定着されるようになっている。

ところで、画像形成装置１０の図１の右側には、各色毎の現像剤（トナーと磁性キャリアからなる）が充填された４個のトナーカートリッジ６４が配設されている。このトナーカートリッジ６４は、それぞれ現像剤供給路６５によって、図１の上から順に配列された後述する現像器６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｋ、６０Ｃと接続されており、トナーカートリッジ６４中の現像剤が現像器６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｋ、６０Ｃへ供給される。

トナーカートリッジ６４の図１の左側には、露光ユニット６２が配置されており、露光ユニット６２からは、画像信号に応じた４本のレーザ光Ｌ（Ｙ）、Ｌ（Ｍ）、Ｌ（Ｋ）、Ｌ（Ｃ）が、露光ユニット６２の図１の左側に配置された感光体ユニット５０を構成する感光体ドラム５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｋ、５２Ｃ（以下、総称する場合は、単に「５２」とする）へ向けて発せられ、感光体ドラム５２に潜像を形成するようになっている。

感光体ドラム５２は、図１の上からイエロー（５２Ｙ）、マゼンダ（５２Ｍ）、ブラック（５２Ｋ）、シアン（５２Ｃ）用となっている。

露光ユニット６２は、Ｙ、Ｍ、Ｋ、Ｃの各色のレーザ光Ｌ（Ｙ）、Ｌ（Ｍ）、Ｌ（Ｋ）、Ｌ（Ｃ）（以下総称する場合は、レーザ光Ｌという）を出力する光源部と、レーザ光Ｌに対して変調及び走査を行なう変調処理部と、露光面上の走査速度を補正するｆθレンズや走査方向にレンズパワーを持つ面倒れ補正用のシリンドリカルレンズ等により構成された光学系と、を含んで構成されている。

露光ユニット６２では、光源部から射出された各色のレーザ光Ｌが変調処理部に入射され、各色毎の画像情報に応じてそれぞれ変調されて、ポリゴンモータ６３により回転しているポリゴンミラー６７により走査（主走査）される。ポリゴンミラー６７により走査された各色のレーザ光Ｌは、ミラー群６９により各色に対応する感光体ドラム５２の配設方向に反射されて各感光体ドラム５２上に結像される。

感光体ユニット５０には、各感光体ドラム５２に対応して、帯電ロール５６及びリフレッシュロール５４が備えられており（図１では感光体ユニット５０Ｙに対応するもののみに符号を記載）、それぞれ感光体ドラム５２に接触回転するように設けられている。帯電ロール５６では、感光体ドラム５２を一様に帯電させ、現像装置５８に備えられたマグネットロール８０から飛翔するトナーを感光体ドラム５２の表面に付着させる。一方、リフレッシュロール５４では感光体ドラム５２を放電させ、感光体ドラム５２の表面に付着した残留トナーを取り除き、感光体ドラム５２の表面にトナーが残留することで生じるゴースト等を防止する。

ここで、現像装置５８は、それぞれの感光体ユニット５０の図１右下側に配置されており、各感光体ドラム５２（５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｋ、５２Ｃ）に対応して４つの現像器６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｋ、６０Ｃが縦方向に並べられている。

一方、感光体ユニット５０の図１の左側には、中間転写ユニット６６が配置されており、３つのドラム状の中間転写ドラム６８、７０、７２が備えられている。２つの第１中間転写ドラム６８、７０は、縦方向に上下に並べられており、上部の第１中間転写ドラム６８が、感光体ドラム５２のうち上部に配置された２つの感光体ドラム５２Ｙ、５２Ｍに接触回転し、下部の第１中間転写ドラム７０が、下部に配置された２つの感光体ドラム５２Ｋ、５２Ｃに接触回転するようになっている。また、第２中間転写ドラム７２は、第１中間転写ドラム６８、７０の双方に接触回転するようになっており、この第２中間転写ドラム７２に、前述した転写ロール７４が接触回転する。

したがって、感光体ドラム５２Ｙ、５２Ｍから各トナー像が第１中間転写ドラム６８に転写され、感光体ドラム５２Ｋ、５２Ｃから各トナー像が第１中間転写ドラム７０にそれぞれ転写される。この第１中間転写ドラム６８、７０に転写された各２色のトナー像が、第２中間転写ドラム７２に転写されて４色となり、この４色のトナー像が転写ロール７４により記録用紙に転写されることになる。

これらの中間転写ドラム６８、７０、７２の近傍には、それぞれクリーニングロール７６及びクリーニングブラシ７８が配置されており、中間転写ドラム６８、７０、７２の表面の残留トナーを取り除く。

上記４個の感光体ドラム５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｋ、５２Ｃ、２個の第１中間転写ドラム６８、７０、１個の第２中間転写ドラム７２、並びに転写ロール７４には、それぞれ所定の転写バイアス電圧が印加されるようになっている。

このそれぞれの転写バイアス電圧の電位勾配によって、感光体ドラム５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｋ、５２Ｃ上に現像されたトナー像が、順次転写され、最終的には、第２中間転写ドラム７２と転写ロール７４との間に挟持されて搬送される記録用紙へ画像が転写されるようになっている。

（画像形成装置全体の制御系の概略構成）
図２は、エンジン部１２における画像形成のための制御系のブロック図である。

メイン電源管理部２００には、図示しない商用電源が接続されており、ＬＶＰＳ（低電圧電源）及びＨＶＰＳ（高電圧電源）を生成し、電源供給ラインを介して各部へ電源を供給する。

メインコントローラ２０２には、ユーザインターフェイス２０４が接続され、ユーザの操作によって画像形成等に関する指示がなされると共に、画像形成時等の情報をユーザへ報知するようになっている。

また、このメインコントローラ２０２には、図示しない外部ホストコンピュータとのネットワークラインが接続されており、画像データが入力されるようになっている。

画像データが入力されると、メインコントローラ２０２では、例えば、画像データに含まれるプリント指示情報と、イメージデータとを解析し、エンジン部１２に適合する形式（例えば、ビットマップデータ）に変換し、ＭＣＵの一部を構成する画像形成処理制御部２０６へ画像データを送出する。

画像形成処理制御部２０６では、入力されたイメージデータに基づいて、画像形成処理制御部２０６と共に、それぞれＭＣＵを構成する光走査系コントロール部２０８、駆動系コントロール部２１０、帯電器コントロール部２１２、現像装置コントロール部２１４、定着部コントロール部２１６のそれぞれを同期制御し、画像形成を実行する。

画像形成処理制御部２０６には、状態管理部２１８が接続されており、エンジン部１２の稼動状態（例えば、処理モード中、スリープモード中、スリープモードからの立ち上げ中、処理中等）を判別するようになっている。状態管理部２１８で判別した前記稼動状態は、メインコントローラ２０２へ送出されるようになっている。

また、メインコントローラ２０２には、環境検出のための、温度センサ２２１、湿度センサ２２２が接続されている。この温度センサ２２１、湿度センサ２２２では、エンジン部１２内の環境温度・湿度を検出する。

さらに、メインコントローラ２０２には、出力画像濃度補正、並びにトナー濃度補正を行うために必須の濃度センサ２２４が接続されている。

なお、以下において、環境の温度・湿度による環境領域として、図３に示される如く、高温を２６℃〜３０℃以上、低温を１０℃〜１５℃以下、高湿を６５％RH〜９０％RH以上、低湿を１０％RH〜２０％RH以下を境界を基準として、高温高湿、低温低湿の領域を設定する。

ここで、前述した感光体ドラム５２、第１中間転写ドラム６８、７０、第２中間転写ドラム７２、転写ロール７４にはそれぞれ転写バイアス電圧が互いに相関関係を持って印加される。

感光体ドラム５２は、静電潜像に対して、確実な転写（トナー現像）が行われるようにするため（転写率を高くするため）、当該感光体ドラム５２への転写バイアス電圧を決定し、これを基準として、下流側の転写バイアス電圧を決定する。

例えば、従来は、（図４（Ｂ）に示される如く、感光体ドラム５２が−４００Ｖ、第１中間転写ドラム６８、７０が２５０Ｖ、第２中間転写ドラム７２が６５０Ｖ、転写ロール７４が１０００Ｖに決定される。

ここで、転写ロール７４の転写バイアス電圧が１０００Ｖという、接地レベルに対して、極めて高い電位差となるため、特に高温高湿の環境下では、記録材料が含水紙であったり、転写ロール７４や記録用紙の搬送系の周囲に配設される金属部材が存在すると、これらを伝って、電流がリークすることがあった。

これを、回避するため、従来は、ダイオードやバリスタ等の素子を介在した接地回路を設けていた。

これに対して第１の実施の形態では、転写ロール７４自体の転写バイアス電圧を下げる（接地レベルに対して電位差を緩和する）ことで、上記のような接地回路が不要となる構成とした。

結果的には、感光体ドラム５２が−１０００Ｖ、第１中間転写ドラム６８、７０が−３５０Ｖ、第２中間転写ドラム７２が５０Ｖ、転写ロール７４が４００Ｖに決定される（図４（Ａ）参照）。すなわち、感光体ドラム５２からトナーを受ける第１中間転写体６８、７０がトナーと同一の極性（共にマイナス）となっていることが、本発明の第１の実施の形態の特徴である。

通常は、トナーの極性とは反対の極性であることで、所定の電位勾配によって転写がなされる。

これに反する第１の実施の形態において、トナーと第１中間転写体６８、７０との極性が同一であっても転写が効率よく実行される理由として、以下の「理由」に示すようなトナー、第1中間転写体６８、７０の材質に依存しているものと推測される。
の。

（理由）
転写ロール７４を単純に転写バイアス電圧を下げることができず、相関関係を持つ感光体ドラム５２、第１中間転写ドラム６８、７０、並びに第２中間転写ドラム７２への転写バイアス電圧を変更する必要があり、これを可能とするため、転写率の向上を、トナーの形状や、第１中間転写ドラム６８、７０（及び／又は第2中間転写ドラム７２）の表面粗さ、硬度を考慮した。

すなわち、上記転写率は、転写バイアス電圧のみならず、トナーの形状係数、第１中間転写ドラム６８、７０の表面粗さ、硬度によっても、左右される。

表１は、トナー形状係数に対する一次転写率、並びに残像（転写残りゴースト）の発生の有無（無い場合を○、少ない場合を△、多い場合を×で表記）を示している。

なお、トナー形状係数は、スライドガラス上に散布したトナーの光学顕微鏡をビデオカメラを介してルーゼック画像解析装置に取り込み、１００個以上のトナーについて最大長（ML）及び投影面積（A）を測定し、（２５π×ML（２／A））の平均値を求めたものである。

上記トナー形状係数に関する参考文献としては、特開２００１−１２５３１５公報、特開２００２−１８９３１３公報、特開２００２−３２８５３５公報等がある。

表２は、第１中間転写ドラム６８、７０（第２中間転写ドラム７２も同じ）の表面粗さに対する一次転写率、並びに残像（転写残りゴースト）の発生の有無（無い場合を○、少ない場合を△、多い場合を×で表記）を示している。

表３は、第１中間転写ドラム６８、７０（第２中間転写ドラム７２も同じ）のロール硬度に対する一次転写率、並びに残像（転写残りゴースト）の発生の有無（無い場合を○、少ない場合を△、多い場合を×で表記）を示している。

上記表１乃至表３において、残像（転写残りゴースト）が発生しない範囲は、トナー形状１２５以下、表面粗さ１．５R_Z(μm)以下、ロール硬度が５０（AskerC）以下であることがわかる。

この表1乃至表３において、残像評価が「○」となる設定の下であれば、高温高湿の環境下において、各部の転写バイアス電圧を以下の表４のように設定することができる（図４（Ａ）参照）。なお、表４には、比較のため従来の各部の転写バイアス電圧を併記した。

上記の「理由」に基づき、第１の実施の形態では、高温高湿時において、転写工程の各部の転写バイアス電圧を表４（及び図４（Ａ）参照）に示される数値とした。また、このとき、トナーの極性と第１中間転写ドラム６８、７０に印加する転写バイアス電圧の極性とを同一にすることで、転写ロール７４へ印加する転写バイアス電圧を、電流リークが起こらない電圧とすることが可能となる。

以下に第１の実施の形態の作用を説明する。

（画像形成処理の流れ）
各感光体ドラム５２の周囲では、周知の電子写真方式による各色毎の画像形成（印字）プロセスが次のように行われる。

まず、各感光体ドラム５２は所定の回転速度で回転駆動される。

そして、感光体ドラム５２の表面は、図１に示すように、帯電ロール５６に所定の帯電レベルの直流電圧を印加することによって、所定レベルに一様に帯電される。なお、第１の実施の形態では、帯電ロール５６に対して直流電圧のみを印加しているが、交流成分を直流成分に重畳するように構成することもできる。

次に、一様な表面電位とされた各感光体ドラム５２の表面に、露光ユニット６２によって各色に対応したレーザ光Ｌが照射され、各色毎の画像情報に応じた静電潜像が形成される。これにより、感光体ドラム５２のレーザ光Ｌによる露光部位の表面電位は所定レベルにまで除電される。

そして、各感光体ドラム５２の表面に形成された静電潜像は対応する各現像装置５８によって現像され、各感光体ドラム５２上に各色のトナー像として可視化される。

次に、各感光体ドラム５２上に形成された各色のトナー像は、対応する第１中間転写ドラム６８、７０上に静電的に一次転写される。ここで、感光体ドラム５２Ｙ、５２Ｍに形成されたＹ色及びＭ色のトナー像は第１中間転写ドラム６８に、感光体ドラム５２Ｋ、５２Ｃに形成されたＫ色及びＣ色のトナー像は第１中間転写ドラム７０上に、各々転写される。

この後、第１中間転写ドラム６８、７０上に形成されたトナー像は、第２中間転写ドラム７２上に静電的に二次転写される。これにより、第２中間転写ドラム７２上には、単色像からＹ、Ｍ、Ｋ、Ｃの各色の四重色像までのトナー像が形成されることになる。

最後に、第２中間転写ドラム７２上に形成されたトナー像は、転写ロール７４によって記録用紙搬送路を通る記録用紙に三次転写される。当該記録用紙は、三次転写の後、記録用紙上に形成されたトナー像が、定着ユニット３２によって加熱定着され、画像形成プロセスが終了する。

上記画像形成装置１０において、画像形成時の環境（高温、高湿）により、転写率が変化する。転写率を安定させるためには、転写ロール７４の転写バイアス電圧を高くする必要があり、従来では、感光体ドラム５２に対して−４００Ｖの転写バイアス電圧を印加し、以下、下流側へ行くに従い相関関係を持たせることで、転写ロール７４の転写印加電圧は、１０００Ｖに達していた。

しかし、これでは、記録用紙が含水紙であったり、記録用紙搬送系の周囲に金属部材が存在すると、電流がリークすることがあったため、リーク防止のための接地回路が必要となっていた。

これに対して第１の実施の形態では、トナーの形状、第１中間転写ドラム６８、７０（及び／又は第２中間転写ドラム７２）の表面粗さ、硬度を加味して、各部の転写バイアス電圧を設定した。この場合、第１中間転写ドラム６８、７０に印加する転写バイアス電圧の極性は、トナーの極性（第１の実施の形態では、マイナス極性）と同一としている。

また、このとき、転写ロール７４の転写バイアス電圧を、前述のような電流リークが発生しない程度、かつ転写率が悪化しない最小限の電圧に設定し、以下、画像形成工程をさかのぼるように、各部の転写バイアス電圧を互いに相関関係を維持して設定した（表４及び図４（Ａ）参照）。

これにより、転写率を維持し、かつ電流リーク防止のための接地回路が不要となり、画質の安定化を維持できると共に、部品点数の減少によって組付工数を軽減することができる。

トナーと第１中間転写体６８、７０との極性が同一であるのに、トナーが感光体ドラム５２から第１中間転写体６８、７０へ転写されることは、従来の転写バイアス電圧では困難であったが、接地レベル（０Ｖ）に対して高い電圧としたことが１つの要因として推測することができる。

また、他の要因としては、トナーが真球に近いことと、第１中間転写体６８、７０の表面粗さと硬度に関係しているものと推測される。

［第２の実施の形態］
以下に本発明の第２の実施の形態について説明する。

なお、第２の実施の形態は、第１の実施の形態で適用した画像形成装置１０と同一構成であり、環境条件として低温低湿時に特化した転写バイアス電圧の設定に特徴がある。

すなわち、第１の実施の形態においては、特に、高温高湿時の転写率、電流リークを課題として、第１中間転写ドラム６８、７０（及び／又は第２中間転写ドラム７２）の表面粗さ、硬度、トナーの形状に基づく転写率（転写残りゴーストの発生度合い）の条件下で転写ロール７４の転写バイアス電圧を最も低くすることとしたが、一方で、低温低湿時では、転写ロール７４の電圧をさらに高くする（３４００Ｖ〜４８００Ｖ程度）ことで転写率の向上を図っている。この場合、電流リークの心配はないが、経時的（処理量の累積）に変化する抵抗に起因して、転写ロール７４への転写バイアス電圧が低いと白点が発生し（画質不良Ａ）、高いとトナーの飛び散りが発生する（画質不良Ｂ）。

なお、処理量に対する抵抗の変化は、図５に示される如く、処理量が増えれば増えるほど上昇傾向にある。

従来は、図５の鎖線で示される如く、抵抗の上昇が激しいため、この画質不良Ａ及び画質不良Ｂの発生しない電圧領域が非常に狭く、制御が複雑となっていた。

これに対して、第２の実施の形態では、第１中間転写ドラム６８、７０（及び／又は第２中間転写ドラム７２）の表面粗さ、硬度、並びにトナー形状を第１の実施の形態のような設定とすることで、図５に示される如く、経時的に抵抗が変化（上昇）しても、従来に比べて抵抗の上昇を抑制することができるため、画質不良Ａ及び画質不良Ｂの双方が起こらない転写ロール７４への転写バイアス電圧が比較的に広い範囲となり、転写バイアス電圧の制御が簡便となる（表５参照）。

第１の実施の形態に係る画像形成装置を示す側面図である。 第１の実施の形態に係るエンジン部の制御ブロック図である。 第１の実施の形態に係る環境領域を特定するための環境領域分布特性図である。 （Ａ）は第１の実施の形態に係る転写工程の各部に設定された転写バイアス電圧を示す概略図、（Ｂ）は従来例に係る転写工程の各部に設定された転写バイアス電圧を示す概略図である。 第２の実施の形態に係るプリントボリューム−抵抗特性図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１２ エンジン部
５２ 感光体ドラム
５６ 帯電ロール
５８ 現像装置
６０ 現像器
６２ 露光ユニット
７４ 転写ロール
２０２ メインコントローラ
２０４ ユーザインターフェイス
２０６ 画像形成処理制御部
２０８ 光走査系コントロール部
２１０ 駆動系コントロール部
２１２ 帯電器コントロール部
２１４ 現像装置コントロール部
２１６ 定着部コントロール部
２２１ 温度センサ
２２２ 湿度センサ
２２４ 濃度センサ

Claims (5)

1. 像担持体の表面を一様に帯電し、前記一様に帯電された像担持体へ画像データに応じて光ビームを照射することで静電潜像を形成した後、現像器から供給される正又は負の極性に帯電されたトナーを用いて現像すると共に、当該トナー画像を中間転写体を介して最終転写体によって記録用紙へ転写し、当該転写したトナー画像を定着することで画像を形成する画像形成エンジンを備えた画像形成装置であって、
   前記像担持体、前記中間転写体、前記最終転写体間に所定の電位勾配を持たせるようにそれぞれに所定の転写バイアス電圧を印加する電位勾配形成手段を有し、
   前記電位勾配形成手段が、環境条件によって前記最終転写体への転写バイアス電圧を基準転写バイアス電圧として設定し、当該設定した基準転写バイアス電圧と相関させ、かつ、前記像担持体と接触する少なくとも１つの中間転写体に、前記トナーと同極性の転写バイアス電圧を印加するように前記中間転写体及び前記像担持体への転写バイアス電圧を設定することで前記電位勾配を持たせることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記中間転写体へ印加する転写バイアス電圧の極性と、前記トナーの極性を同一にする条件として、前記トナーの形状係数が１２５以下、前記中間転写体の表面粗さがＲＺ１．５μm以下、硬度が５０AskerC以下であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 像担持体の表面を一様に帯電し、前記一様に帯電された像担持体へ画像データに応じて光ビームを照射することで静電潜像を形成した後、現像器から供給される正又は負の極性に帯電されたトナーを用いて現像すると共に、当該トナー画像を中間転写体を介して最終転写体によって記録用紙へ転写し、当該転写したトナー画像を定着することで画像を形成する画像形成エンジンを備えた画像形成装置であって、
   前記像担持体、前記中間転写体、前記最終転写体間に所定の電位勾配を持たせるようにそれぞれに所定の転写バイアス電圧を印加する電位勾配形成手段を有し、
   前記電位勾配形成手段が、前記最終転写体への転写バイアス電圧を基準転写バイアス電圧として設定し、
   当該転写バイアス電圧が印加される前記最終転写体から、前記画像形成エンジンの処理工程をさかのぼって、前記中間転写体、前記像担持体へのそれぞれの転写バイアス電圧を設定することを特徴とする画像形成装置。
4. 前記基準転写バイアス電圧が、前記記録用紙、並びに当該記録用紙の搬送系の導電率に基づいて設定されることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記請求項１から請求項４の何れか１項の画像形成装置における前記画像形成エンジンが、
   前記像担持体として異なる色毎の複数の像担持体を備えると共に、
   前記中間転写体として、前記複数の像担持体の一部と接触する第１の上流側中間転写体と、前記複数の像担持体における残りの一部と接触する第１の下流側中間転写体と、前記第１の上流側中間転写体及び第１の下流側中間転写体に接触し、前記第１の上流側中間転写体からトナー画像が転写された後に、前記第１の下流側中間転写体からトナー像が転写される第２の中間転写体と、を備えており、
   前記最終転写体が前記第２の中間転写体と対峙されていることを特徴とする画像形成装置。

Images