JP5382492B2

JP5382492B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5382492B2
Application number: JP2008185067A
Authority: JP
Inventors: 哲也武藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2008-07-16
Filing date: 2008-07-16
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2028-07-16
Also published as: JP2010026083A

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタなどの電子写真方式の画像形成装置に関するものである。

従来、カラー画像形成装置として多くの形態が知られており、複数の像担持体に形成されたトナー像を、搬送される記録体に対してそれぞれの像担持体から直接多重転写し定着する直接転写方式や、中間転写体にいったん多重転写し、しかる後に記録媒体に転写し定着する中間転写方式（間接転写方式）がある。いずれの方式においても電子写真方式の画像形成装置では、画像形成部において帯電手段によって潜像担持体を帯電させ、ＬＤやＬＥＤを用いて露光して静電潜像を書き込み、現像手段によってトナー像を形成している。例えば中間転写方式のカラー画像形成装置は複数のトナー形成部を持ち、各々の潜像担持体が異なる位置で中間転写体と接触している。このような画像形成装置では、各潜像担持体上に形成された静電潜像は、互いに異なる色の帯電トナーを用いて現像される。そして、各潜像担持体と中間転写ベルトとが接触対向する一次転写位置において、中間転写体に転写バイアスが印加され、中間転写体と潜像担持体との間で形成される転写電界によって各潜像担持体上のトナー像が中間転写体に順次転写されてカラー画像となる。
中間転写体は、例えば複数本の張架ローラに掛け渡された無端状の中間転写ベルトとして構成されている。一次転写手段では、潜像担持体と中間転写ベルトの間に形成される転写電界を用いて、潜像担持体から中間転写ベルトへのトナー像の転写を行う。また、二次転写手段では、中間転写ベルトと記録媒体（例えば紙）との間に形成される転写電界を用いて、中間転写ベルトから記録媒体へのトナー像の転写を行う。一次転写では、転写前後においてトナー像を忠実且つ安定して中間転写ベルトに転写することが求められる。つまり、一次転写手段に求められる性能を実現するには、安定した転写を高い転写率で行う必要がある。

一次転写手段の転写電界を印加する制御方法として、定電圧制御と定電流制御とが知られている。
定電圧制御とは、常に一定の電圧となるように電圧を印加する方式である。転写を行う際には、紙サイズや転写するトナー量が異なるので、転写ニップの抵抗が部分的に異なる。定電圧制御ではどの部分でも均一な電位が得られるので、均一な電界が形成でき、紙サイズによらず良好な転写が実現できる。しかしながら、経時劣化や通電、温湿度の変化によって転写部材全体に抵抗の変化が生じ、転写部材が抵抗変動してしまう場合がある。特に、転写部材が金属軸とスポンジとからなる転写ローラの場合、温湿度の変化によって抵抗変動が大きい場合がある。そして、転写部材が抵抗変動してしまうと、転写部材による電圧降下が変化し転写ニップに適した電界を印加出来なくなってしまう。そこで、転写部材の抵抗変動に対して、印加する電圧を適切に制御する必要がある。
特許文献１に記載の画像形成装置では、従来の定電圧制御と同様に転写バイアス電圧が所定の電圧となるように制御する構成であるが、所定の電圧は一定ではなく、潜像担持体表面の電位に応じて目標値を設定し、転写バイアス電圧が目標値となるように印加電圧を制御している。温湿度の変化によって転写部材の抵抗が変化すると、感光体電位も変化し、転写バイアス電圧の値が同じであっても感光体電位によっては逆転写によるハーフトーン部白帯ヌケや放電によるベタチリなどの異常画像が発生していた。これに対して、特許文献１では、予め定めてある異常画像が発生しない感光体電位と転写バイアス電圧との組み合わせのデータテーブルを参照し、感光体電位に応じて転写バイアス電圧の目標値を設定することによって温湿度変化に起因する異常画像の発生を防止することができる。

しかしながら、特許文献１に記載の画像形成装置では、温湿度によって変化する感光体電位に基づいて転写バイアス電圧の目標値を変更しているものの、転写部材の抵抗変動に対しては目標値を変更していないので、経時劣化や長時間通電による抵抗変動に対して対応できていない。つまり、環境によって転写部材が抵抗変動していることに対しては対応出来ているが、経時劣化による転写部材の抵抗変動する場合に対して対処できておらず、環境以外で転写部材に抵抗変動が生じた場合、転写不足や過転写が生じるおそれがあった。

上述したような定電圧制御に対して、定電流制御とは、転写部材から像担持体に流れる電流が常に一定の値となるように電圧を印加する方式である。転写部材が抵抗変動しても定電流となるよう制御するので、転写部材の抵抗変動分だけ転写電圧を変化し、安定した転写電界を形成することが出来る。したがって、定電流制御は転写部材の抵抗変動に強い制御方法と言える。また、転写紙等の記録媒体への転写で定電流制御を用いた場合、紙サイズが小さい場合に対する対応が出来ないが、中間転写システムを採用している画像形成装置における一次転写では、転写紙は介在しないので定電流制御を採用される場合が多い。

特許３４４９１２２号

しかし、このような一次転写に定電流制御を採用している画像形成装置において、トナーイールドが著しく悪くなることがあった。トナーイールドとは、トナーをどれだけ効率的に使用しているかの指標である。本発明者らが原因の解明を行った結果、中間転写ベルト上にトナー像が存在する状態で、中間転写ベルト上でトナー像を重ねて転写する際に、中間転写ベルト上にあるトナー像が潜像担持体側に移動する逆転写が原因であることが明らかになった。逆転写が生じると中間転写ベルト上のトナー像の濃度が薄くなってしまう。中間転写ベルト上のトナー濃度が薄くなると中間転写ベルトから転写紙に二次転写されるトナー像の濃度が薄くなり、出力した画像を見たユーザーによって画像濃度が濃くなるように設定されることで、出力される画像はユーザーの所望の濃度となるが、逆転写する分、トナーを余計に消費してトナーイールドが悪化する。また、中間転写ベルト上のパッチパターンを形成して画像濃度を検知してプロセスコントロールを行う構成では、中間転写ベルト上のトナー像の濃度が薄くなると、画像濃度が濃くなるような制御を行う。このような構成でも出力される画像は所望の濃度となるが、逆転写する分、トナーを余計に消費してトナーイールドが悪化する。
このようなトナーイールド悪化は、中間転写ベルトに複数の潜像担持体が対向するタンデム型のカラー画像形成装置であっても、一つの潜像担持体に複数の現像装置が対向し、潜像担持体から各色毎に中間転写ベルトにトナー像が転写されるリボルバー型のカラー画像形成装置であっても生じ得る問題である。
また、中間転写ベルトにトナー像を転写する像担持体としては、潜像担持体に限るものではなく、潜像担持体からトナー像の転写を受けて中間転写ベルトにトナー像を転写する中間転写体であっても同様の問題は生じ得る。

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、像担持体と中間転写ベルトを挟んで対向する転写部材の抵抗変動が生じても安定した転写電界を形成することができ、且つ、トナーイールドの向上を図ることができる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、トナー像を担持する像担持体と、該像担持体からトナー像を転写され、転写されたトナー像を担持して搬送し、そのトナー像を記録媒体または他の像担持部材に転写する中間転写ベルトと、該中間転写ベルトを挟んで該像担持体と対向し、該中間転写ベルトを該像担持体に押し付ける転写部材とを備える画像形成装置において、上記転写部材に印加する転写バイアス電流を目標値に維持する制御を行う転写バイアス電流制御手段と、上記像担持体の表面電位を検知する電位検知手段と、上記像担持体からトナー像を上記中間転写ベルトに転写する転写ニップの電気抵抗を検知する電気抵抗検知手段とを備え、上記電位検知手段の検知結果と上記電気抵抗検知手段の検知結果とに基づいて上記転写バイアス電流の目標値を切り換える制御を行うものであり、上記転写バイアス電流の目標値は、予め定めてある上記表面電位と上記電気抵抗とから決定される転写バイアス電流の値を参照して決定する構成で、上記中間転写ベルトは、一つの上記像担持体からトナー像の複数回転写され、または、複数の上記像担持体からトナー像を転写されることによって、その表面上に複数色のトナー像を重ね合せてカラー画像を担持して搬送し、そのカラー画像を記録媒体または他の像担持部材に転写する中間転写体であることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、トナー像を担持する像担持体と、該像担持体からトナー像を転写され、転写されたトナー像を担持して搬送し、そのトナー像を記録媒体または他の像担持部材に転写する中間転写ベルトと、該中間転写ベルトを挟んで該像担持体と対向し、該中間転写ベルトを該像担持体に押し付けて該像担持体との間に転写電界を形成する転写部材とを備える画像形成装置において、上記転写部材に印加する転写バイアス電流を目標値に維持する制御を行う転写バイアス電流制御手段と、上記像担持体の表面電位を検知する電位検知手段と、上記転写部材に印加される転写電圧を検知する電圧検知手段とを備え、上記電位検知手段の検知結果と上記電圧検知手段の検知結果とに基づいて上記転写バイアス電流の目標値を切り換える制御を行うものであり、上記転写バイアス電流の目標値は、予め定めてある上記表面電位と上記転写電圧とから決定される転写バイアス電流の値を参照して決定する構成で、上記中間転写ベルトは、一つの上記像担持体からトナー像の複数回転写され、または、複数の上記像担持体からトナー像を転写されることによって、その表面上に複数色のトナー像を重ね合せてカラー画像を担持して搬送し、そのカラー画像を記録媒体または他の像担持部材に転写する中間転写体であることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の画像形成装置において、上記中間転写ベルトに最初に転写される色のトナー像を該中間転写ベルトに転写するときに上記転写部材に印加する転写バイアス電流は、他の色のトナー像を該中間転写ベルトに転写するときの転写バイアス電流とは異なることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１または２の画像形成装置において、上記中間転写ベルトに最初に転写される色のトナー像を該中間転写ベルトに転写するときに上記転写部材に印加する転写バイアス電流の絶対値は、他の色のトナー像を該中間転写ベルトに転写するときの転写バイアス電流の絶対値よりも大きいことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１または２の画像形成装置において、各色のトナー像を上記中間転写ベルトに転写するときに上記転写部材に印加する転写バイアス電流は、各色ごとに異なることを特徴とするものである。

本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、いわゆる反転現像方式では、像担持体の表面電位が低いときに逆転写が顕著になることがわかった。表面電位が低いときには、非画像部の電流が流れにくくなるため、定電流制御下では印加電圧を高く設定することになる。印加電圧を高く設定するとトナー部の電界が大きくなり、トナー部で放電を引き起こし易くなり、放電が発生すると逆帯電トナーや弱帯電トナーが発生するおそれがある。このため、中間転写ベルト上にあるトナーが他の色のトナー像を一次転写するための転写ニップを通過するときに受ける転写電界が大きく、転写ニップ中で放電をおこすと中間転写ベルト上のトナーが逆／弱帯電することで像担持体上に逆転写が発生していることがわかった。そして、ある転写バイアス電流の値では許容できない逆転写が発生する像担持体の表面電位であっても、転写バイアス電流の値を調節することにより、転写率を維持しつつ、逆転写を抑制することができることが分かった。
上記請求項１乃至５の画像形成装置においては、転写バイアス電流制御手段が転写部材に印加する転写バイアス電流を目標値に維持する制御を行うことによって、従来の定電流制御と同様に、転写部材の抵抗変動が生じても安定した転写電界を形成することができる。また、電位検知手段が検知した像担持体の表面電位に基づいて転写バイアス電流の目標値を切り換える制御を行うことによって、像担持体の表面電位が低いときに逆転写を抑制するような転写バイアスに設定することができる。

上記請求項１乃至５の発明によれば、転写部材の抵抗変動が生じても安定した転写電界を形成することができ、且つ、逆転写を抑制することによってトナーイールドの向上を図ることができるという優れた効果がある。

以下、本発明を、電子写真方式によって画像を形成する画像形成装置であるカラー複写機（以下、複写機１００と呼ぶ）に適用した実施形態について説明する。
まず、実施形態に係る複写機１００の基本的な構成について説明する。図１は、実施形態に係る複写機１００を示す概略構成図である。また、図２は、図１中の中間転写ベルト１０近傍の拡大説明図であり、図３は、４つの画像形成部のうちの、１つの画像形成部の制御系の構成を示すブロック図である。
この複写機１００は中間転写ベルト１０を用いたタンデム型の電子写真装置であり、中間転写ベルト１０が配置されたプリンタ部１と、その下方に配置された給紙装置２と、プリンタ部１の上方に配置されたスキャナ３及び原稿自動給送装置（ＡＤＦ）４とを備えている。
プリンタ部１のほぼ中央には、無端状の中間転写ベルト１０を備えた転写装置２０が設けてあり、中間転写ベルト１０は駆動ローラ１４と従動ローラ１５，１６とテンションローラ７０により張架されている。従動ローラ１６の図１中の左側にはクリーニング装置１７が配置されており、クリーニング装置１７は、テンションローラ７０とクリーニング部材とによって構成される。中間転写ベルト１０は、図１中で時計回り方向に回転駆動し、従動ローラ１６の左方に設けられているクリーニング装置１７により、画像転写後その表面に残留する残留トナーが除去されて転写装置２０による次の画像形成に備えられる。

駆動ローラ１４と従動ローラ１５との間に架け渡された直線状の中間転写ベルト１０の上方には、その移動方向に沿って、感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ（以下、色を特定する必要がない場合には単に感光体４０という）を、それぞれ図１で反時計方向に回転可能に設けてあり、その周りには公知の露光装置２１、現像装置７３、感光体クリーニング装置７４等が設けてある。帯電装置はイエロー、マゼンタ、シアンには帯電ローラ１８を、ブラックには帯電チャージャ１０８を設けてある。なお、帯電手段としては帯電ローラまたは帯電チャージャを、設計思想により任意に選ぶことが出来る。
駆動ローラ１４と従動ローラ１５との間に架け渡された直線状の中間転写ベルト１０の下方には、一次転写手段を構成する一次転写ローラ６２Ｙ、６２Ｃ、６２Ｍ、６２Ｂ（以下、色を特定する必要がない場合には単に一次転写ローラ６２という）が設けてある。感光体４０の周りには感光体クリーニング装置、除電装置、潤滑剤塗布装置をそれぞれ設けてある。帯電装置（帯電ローラ１８または帯電チャージャ１０８）と現像装置７３の間には感光体４０の表面電位を検知する電位検知手段としての表面電位計１９が設置してあり、逐次、感光体４０表面の電位を検知できる。検知した表面電位は複写機１００本体が備える記録装置としての機能を備える転写バイアス制御装置７５に記録できる。一次転写ローラ６２には、電圧計７７が付随しており、一次転写ローラ６２に印加されている電圧を検知電圧として検知できる。この電圧と電流の関係から各転写ニップでの電気抵抗が算出できる。電圧計７７は、電気抵抗が算出できればよいので他の構成でもよい。例えば、転写ニップ通過後の中間転写ベルト１０上の表面電位を検知してもよい。図３中にデータの流れを矢印で表現する。図３に示すように、表面電位計１９及び電圧計７７の検知データは転写バイアス制御装置７５に送信され、転写ローラ電源７６の制御信号が転写バイアス制御装置７５から転写ローラ電源７６に送信される。

一次転写ローラ６２の印加電圧を検知するときは、所定の転写バイアス電流を定電流制御にて印加して、このときの電圧を測定して検知する。一方、電圧と電流の関係から電気抵抗を計算するときには、同様の方法で電圧を検知するが、転写バイアス電流はどんな値でもよい。いずれにしても、測定中の電圧が変化しないように、帯電バイアスは一定にして、露光装置２１による書込みは行わない。これは、表面電位測定時も同様となる。しかしながら、印刷を一旦止めて測定しなくてはならないわけではなく、帯電バイアス一定にし書込みしない状態が転写ニップにて実現していればよいので、印刷中の画像と画像の間の部分での測定も可能となる。

一方、中間転写ベルト１０の下側には二次転写手段としての二次転写ローラ２２を備える二次転写装置を設けてある。この二次転写装置が中間転写ベルト１０を解して従動ローラ１６に圧接するようになっている。そして、二次転写装置が中間転写ベルト１０との間に送り込まれる記録媒体としてシートＰに、中間転写ベルト１０上のトナー画像を一括転写する。
二次転写装置の二次転写ローラ２２のシート搬送方向下流側には、シートＰ上に形成されたトナー画像をシートＰ上に定着する定着装置２５を設けている。定着装置２５は、無端状の定着ベルト２６に加圧ローラ２７が圧接された構成であり、画像転写後のシートＰは、一対のローラ２３、ローラ２３間に架け渡された無端状の搬送ベルト２４によって定着装置２５へ搬送される。なお、二次転写装置は転写ローラや非接触のチャージャを用いた転写装置であっても差し支えない。そして、二次転写装置の二次転写ローラ２２の下側には、シート表裏両面に画像を形成する際にシートＰを反転させるシート反転装置２８を設けてある。

次に、中間転写ベルト１０の離間方法について簡単に説明する。カラーモードでは感光体４０と一次転写ローラ６２は接触して作像を行う。単色モードでは、ＹＣＭの感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍと一次転写ローラ６２Ｙ、６２Ｃ、６２Ｍが離間して作像を行う。離間方法は、支点ローラ７２を支点としてカラーの一次転写ローラ６２Ｙ、６２Ｃ、６２Ｍと従動ローラ１５が下方に移動し、テンションローラ７０がテンションローラバネ７１によって上方へ押し上げられる。一次転写ローラ６２Ｙ、６２Ｃ、６２Ｍと従動ローラ１５の移動によってベルトテンションが下がるが、テンションローラ７０が移動することによってベルトテンションが維持される。
これにより、カラーモードと単色モードでのベルトテンションの変動による異常画像（所謂ショックジターやバンディングに代表される）の発生を未然に防いでいる。また、単色モードで離間しているカラーのトナー形成部は、駆動させる必要がないので、感光体４０の回転や帯電ローラ１８のバイアス印加を行わない。

このような構成の複写機１００でカラーのコピーをとるときは、通常、原稿自動給送装置４の原稿台３０上に原稿をセットするが、手動で原稿をセットする場合には、原稿自動給送装置４を開いてスキャナ３のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、この原稿をセットした状態で、原稿自動給送装置４を閉じることにより原稿をコンタクトガラス３２に対して押圧する。
次に、図示しないスタートスイッチを押すと、原稿自動給送装置４に原稿をセットしたときは原稿が自動でコンタクトガラス３２上に給送され、手動でコンタクトガラス３２上にセットしたときは直ちにスキャナ３が作動し、第一走行体３３及び第二走行体３４が走行を開始する。これにより、第一走行体３３の光源からの光が原稿に向けて照射され、さらに第二走行体３４の一対のミラーにより１８０度方向を変えて結象レンズ３５を通り、読取りセンサ３６に入射して原稿の内容が読取られる。

また、上述したスタートスイッチの押下により、中間転写ベルト１０が回動を開始すると同時に各感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋも回動を開始して、それぞれの感光体４０上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各単色画像を形成する。このようにして各感光体４０上に形成された各単色画像は、図１中の時計回り方向に回動する中間転写ベルト１０上に重ね合わせて順次転写されてフルカラーの合成カラー画像が形成される。
一方、給紙装置２内の選択された給紙段の給紙ローラ４２が回転し、ペーパバンク４３内の選択された給紙カセット４４からシートＰが繰り出され、分離ローラ４５により一枚に分離されて給紙路４６に搬送される。繰り出されたシートＰは搬送ローラ４７により複写機１００本体の給紙路４８に搬送され、レジストローラ４９に当接して一旦停止状態になる。なお、手差し給紙の場合には、手差しトレイ５１上にセットされたシートＰが給紙ローラ５０の回転により繰り出され、分離ローラ５２により一枚に分離されて手差し給紙路５３に搬送され、レジストローラ４９に当接して一旦停止状態となる。

いずれの場合でも、レジストローラ４９は中間転写ベルト１０上のカラー画像に合わせた正確なタイミングで回転を開始し、停止状態にあったシートＰを中間転写ベルト１０と二次転写ローラ２２との間に送り込み、シートＰ上に二次転写装置によってカラー画像を転写する。カラー画像が転写されたシートＰは、搬送ベルト２４により、定着装置２５へ搬送され、加熱・加圧されて転写画像が定着した後、切換爪５５により排出側に案内され、排出ローラ５６により排紙トレイ５７上に排出されてスタックされる。
なお、両面コピーモードが選択されている場合には、表面に画像を形成したシートＰは切換爪５５によりシート反転装置２８側に搬送され、反転して再び転写位置へ導かれ、裏面に画像が形成された後、排出ローラ５６により排紙トレイ上に排出されてスタックされる。

また、ブラック単色画像を中間転写ベルト１０上に形成する場合には、駆動ローラ１４以外の従動ローラ１５、１６を移動させてイエロー、マゼンタ、シアンの感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃを中間転写ベルト１０から離間させるようにしている。なお、図１に示したタンデム型でなく、感光体４０が一つしかない所謂１ドラム型の画像形成装置にあっては、ファーストコピー速度を早くするために、最初にブラックを作像するのが一般的であり、その後原稿がカラーの場合のみ残りの色の作像を行うようにしている。
このような構成において、レジストローラ４９は通常接地されて用いられることが多いが、シートＰの紙粉除去のためにバイアスを印加することも出来る。例えば径１８［ｍｍ］で表面を厚さ１［ｍｍ］の導電性ＮＢＲゴムで被覆した導電性のゴムローラを用いてバイアスを印加する場合、ゴム材の体積抵抗は１０^９［Ω・ｃｍ］程度であり、トナーを転写する側（表面側）に−８００［Ｖ］程度の電圧を印加し、シート裏面側には＋２００［Ｖ］程度の電圧を印加する。一般的に中間転写方式では紙粉が感光体まで移動しにくいため、紙粉転写を考慮する必要が少なく、アースになっていても差し支えない。また、印加電圧として一般にＤＣバイアスが印加されているが、シートをより均一に帯電させるため、ＤＣオフセット成分を持ったＡＣ電圧を印加することも可能である。

このようにバイアスを印加したレジストローラ４９を通過した後のシートＰ表面は、若干マイナス側に帯電しているため、中間転写ベルト１０からシートＰへの転写では、レジストローラ４９に電圧を印加しなかった場合に比べて転写条件が変わり、転写条件を変更する場合もある。

複写機１００は、図３に示すように、転写部材である一次転写ローラ６２に印加する転写バイアス電流を目標値に維持する制御を行う転写バイアス電流制御手段として転写バイアス制御装置７５を備える。また、一次転写ローラ６２に転写バイアスを印加する転写ローラ電源７６を備える。さらに、像担持体である感光体４０の表面電位を検知する電位検知手段としての表面電位計１９を帯電装置（帯電ローラ１８）と現像装置７３との間に備える。表面電位計１９としては公知のものを用いることが出来る。そして、複写機１００では、表面電位計１９の検知結果に基づいて転写バイアス電流の目標値を切り換えるように、転写バイアス制御装置７５が転写ローラ電源７６を制御する。

次に、感光体電位Ｖｄと転写率の関係について説明する。
図４は、Ｂｋの感光体４０と中間転写ベルト１０との一次転写ニップにおける、感光体電位Ｖｄを変化させた場合の転写バイアス電流と転写率の関係を示すグラフである。転写部材である一次転写ローラ６２から検知された電圧値は１．１７［ｋＶ］の場合を示す。ここでの転写率とは、感光体４０上に現像されたトナーが中間転写ベルト１０上に転写される割合を示す。つまり、転写率９０［％］の場合、１０［％］のトナーは転写されずに感光体４０上の残ることを示す。逆転写率とは、上流側の感光体４０で中間転写ベルト１０に転写されたトナーが、下流の一次転写ニップで感光体４０上に逆に転写されてしまう割合を示す。つまり逆転写率１０［％］の場合、中間転写ベルト１０上にあった１０［％］のトナーは、感光体４０上に逆に転写されることを示す。

感光体電位Ｖｄが異なる場合の逆転写率を示す白抜けのプロットに注目すると、感光体電位Ｖｄが低い場合に逆転写率が大きく上昇していることがわかる。逆転写率はトナーイールドに大きく影響するので、逆転写率が低くなるよう転写バイアス電流を小さくする必要がある。具体的には、Ｖｄ＝６００［Ｖ］と低い場合は、図４中の左側の縦線が最適転写バイアスとなる。なお、縦線上の「○」の位置の縦軸の値がそのときの転写率と逆転写率とになる。一方、感光体電位Ｖｄが高い場合、逆転写率は小さいので、転写バイアス電流を大きくして転写率が大きくなるように設定する。具体的には、Ｖｄ＝８００［Ｖ］と高い場合、図４中の右側の縦線が最適転写バイアスとなる。なお、縦線上の「○」の位置の縦軸の値がそのときの転写率と逆転写率となる。したがって、感光体電位に応じて転写バイアス電流を制御することで逆転写率を回避しつつ、転写率を確保できる。これにより、トナー付着量を多くすることなく画像濃度を確保することができるので、トナーイールドを損なうことなく所望のＩＤを得られる。
表１にそれぞれの感光体電位Ｖｄでの最適な転写バイアス電流の値を示す。

ここで、中間転写ベルト１０に対して最上流のＹｅｌｌｏｗと下流のＣｙａｎ、Ｍａｇｅｎｔａ、Ｂｌａｃｋで参照するテーブルを異なっている。これは、最上流のＹは逆転写することがないので、転写率だけの最適なバイアスを選べばよいためであり、下流のＣ、Ｍ、Ｋよりも大きな転写バイアス電流としてある。逆転写を考慮しなくてよい場合には、転写ニップの放電による白抜けが発生しない領域内で転写率が最大の転写バイアス電流を選ぶ。

次に、一次転写ローラ６２の抵抗と転写率の関係について説明する。
従来、このような中間転写方式の画像形成装置において、低画像面積率の画像を形成するときに転写率不足が起こることがあった。これは、感光体の表面電位が高い場合及び、転写部材の抵抗が低い場合に起こることがわかった。つまり、低画像面積で感光体の表面電位が高い場合、非画像部に優先的に電流が流れてしまい、画像部には十分な電流が流れなくなってしまった結果と判明した。
本発明者らが鋭意検討を重ねたところ、転写ニップでの抵抗検知をおこなうことで、転写率を改善できることが判明した。
図５は、感光体電位Ｖｄを固定とし、検知電圧を変化させた場合の転写バイアス電流と転写率・逆転写率の関係を示すグラフである。感光体電位Ｖｄを固定とした場合、逆転写率の変化は無視してよい程度であり、転写率は大きく変動することがわかる。検知電圧が大きくなるにしたがって、つまりは電気抵抗が大きくなるにしたがって、転写バイアス電流が小さくても良好に転写出来るようになり、転写率の立ち上がりが早くなっていると言える。したがって、検知電圧が大きい場合には、転写率が許容できる範囲で転写バイアス電流を小さくすることで逆転写より一層抑えることが出来る。
なお、図５中の３本の縦線はそれぞれの検知電圧の場合のときの最適転写バイアス電流の値を示しており、左から検知電圧が、３．３８［ｋＶ］、１．１７［ｋＶ］、０．４８［ｋＶ］のときとなる。また、各縦線上の「○」の位置の縦軸の値がそのときの転写率と逆転写率とになる。

感光体電位Ｖｄと検知電圧が著しく小さい場合には、転写率と逆転写率が両立する範囲がない場合がある。つまりは、逆転写が小さくすると転写率も下がってしまい、転写率を上げると逆転写が上がってしまう場合である。このような場合には、設計思想により転写と逆転写どちらを優先してもよい。本実施形態では、逆転写が小さくなるように、転写バイアス電流を決定している。逆転写は、上流全てのトナーに寄与するためその影響度は大きい。つまり、最下流であるＫで考えた場合、上流のＹＣＭ全てのトナーがＫの転写ニップを通過する。Ｋの転写率が小さい場合よりも逆転写率が大きい場合の方が全色のトナーの浪費は大きい。したがって、本実施形態の複写機１００では逆転写率が最小化するよう転写バイアス電流を決定している。また、本実施形態の複写機１００では、参照するテーブルをＹとＣ、Ｍ、Ｋで分けているが、各色ごとにテーブルを変更してもよい。また、その他の理由で転写率を優先的に転写バイアス電流を決定してもよい。但し、その場合はトナーイールドの悪化は免れない。

表２は、Ｋ、Ｍ、Ｃの最適な転写バイアス電流の値を示す。

複写機１００では、感光体電位Ｖｄと検知電圧に応じて、表２に示すテーブルを参照して転写バイアス電流を決定する。感光体電位Ｖｄが小さい場合には、逆転写率が大きくなるので転写バイアス電流を低めに設定している。感光体電位Ｖｄが大きくなるにつれて、逆転写率は小さくなるので転写バイアス電流を大きくしている。これによって、逆転写によるトナーイールドの低下を劇的に小さくすることが可能となる。
検知電圧（測定値）とそのときに設定した転写バイアス電流（設定値）より、オームの法則（電気抵抗＝電圧／電流）によって転写ニップでの電気抵抗が容易に計算できる。したがって、本実施形態では、検知電圧と感光体電位によって転写バイアス電流を変化させたが、検知電圧の代わりに電気抵抗を参照して転写バイアス電流を変化させても良い。

以上、本実施形態の画像形成装置である複写機１００は、トナー像を担持する像担持体としての感光体４０と、感光体４０からトナー像を転写され、転写されたトナー像を担持して搬送し、そのトナー像を記録媒体に転写する中間転写ベルト１０と、中間転写ベルト１０を挟んで感光体４０と対向し、中間転写ベルト１０を感光体４０に押し付ける転写部材である一次転写ローラ６２とを備える。また、一次転写ローラ６２に印加する転写バイアス電流を目標値に維持する制御を行う転写バイアス電流制御手段である転写バイアス制御装置７５と、感光体４０の表面電位情報を検知する電位検知手段である表面電位計１９とを備える。転写バイアス制御装置７５が一次転写ローラ６２に印加する転写バイアス電流を目標値に維持する制御を行うことによって、従来の定電流制御と同様に、転写部材の抵抗変動が生じても安定した転写電界を形成することができる。また、表面電位計１９が検知した感光体４０の表面電位に基づいて、転写バイアス制御装置７５が転写バイアス電流の目標値を切り換える制御を行うことによって、感光体４０の表面電位が低いときに逆転写を抑制するような転写バイアスに設定することができる。
一次転写ローラ６２の抵抗変動が生じても安定した転写電界を形成することができ、且つ、逆転写を抑制することによって、必要以上に感光体４０へのトナー付着量を多くすることなく画像濃度を確保できるので、トナーイールドの向上を図ることができる。

また、転写バイアス電流の目標値は、表１に示す、予め定めてある感光体４０の表面電位から決定される転写バイアス電流の値を参照して決定することによって、逆転写を抑制でき、必要以上にトナー付着量を多くすることなく画像濃度を確保できるので、トナーイールドを向上させることが出来る。

複写機１００は、転写部材である一次転写ローラ６２に印加される転写電圧を検知する電圧検知手段である電圧計７７を備える。そして、表面電位計１９の検知結果と電圧計７７の検知結果とに基づいて転写バイアス電流の目標値を切り換える制御を行ってもよい。すなわち、転写バイアス電流の目標値として、表２に示す、予め定めてある感光体４０の表面電位と電圧計７７が検知する転写電圧とから決定される転写バイアス電流の値を参照して決定する。これにより、低コストで転写ニップの電気抵抗が算出することが出来、且つ、感光体４０の表面電位や転写ニップの電気抵抗が変動しても安定的に逆転写が抑制でき、必要以上にトナー付着量を多くすることなく画像濃度を確保できるので、無用なコスト増することなく、トナーイールドのより一層向上させることが出来る。

また、複写機１００では、転写バイアス制御装置７５及び転写ローラ電源７６と電圧計７７とを、像担持体である感光体４０からトナー像を中間転写ベルト１０に転写する際の電気抵抗を検知する電気抵抗検知手段として、一次転写ニップの電気抵抗を算出しても良い。転写バイアス電流の値が目標値となるように転写バイアス制御装置７５が転写ローラ電源７６を制御しているため、転写バイアス電流と、電圧計７７の検知とに基づいて、オームの法則（電気抵抗＝電圧／電流）によって、電気抵抗を算出することが出来る。そして、この算出した電気抵抗と、表面電位計１９の検知結果ととに基づいて上記転写バイアス電流の目標値を切り換える制御を行ってもよい。このとき、転写バイアス電流の目標値は、表２を用いて説明した感光体の表面電位と検知電圧との関係と同様に、感光体の表面電位と電気抵抗とについて予め定めてある関係から転写バイアス電流の値を参照して決定する。これにより、感光体の表面電位や転写ニップの電気抵抗が変動しても安定的に逆転写が抑制でき、必要以上にトナー付着量を多くすることなく画像濃度を確保できるので、トナーイールドをより一層向上させることが出来る。

また、複写機１００では、中間転写ベルト１０上に最初に転写されるイエローのトナー像を中間転写ベルト１０に転写するときに一次転写ローラ６２に印加する転写バイアス電流は、他の色のトナー像を中間転写ベルト１０に転写するときの転写バイアス電流とは異なるように設定する。
表面電位と転写電圧とに応じて、予め定めてある表面電位と電圧から決定される転写バイアス電流を参照して、且つ、中間転写ベルト１０に最初に転写される色であるイエローの転写バイアス電流は他の色と異ならせることで、低コストで転写ニップの電気抵抗が算出することが出来、且つ、感光体４０の表面電位や転写ニップの電気抵抗が変動しても安定的に逆転写が抑制出来、且つ、逆転写することがない最上流のトナーの転写率を最大化させることが出来るので、無用なコスト増することなく、トナーイールドのより一層向上させることが出来る。

また、中間転写ベルト１０に各色のトナー像を中間転写ベルト１０に転写するときに転写部材である一次転写ローラ６２に印加する転写バイアス電流は、各色ごとに異ならせてもよい。表面電位と転写電圧に応じて、予め定めてある表面電位と転写電圧とから決定される転写バイアス電流を参照して、且つ、中間転写ベルト１０に転写される色ごとの転写バイアス電流を異ならせることで、低コストで転写ニップの電気抵抗が算出することが出来、且つ、感光体の表面電位や転写ニップの電気抵抗が変動しても安定的に逆転写が抑制出来る。さらに、それぞれの転写ニップごとに逆転写・転写に最適な転写バイアス電流を決定できるので、無用なコスト増することなく、トナーイールドのより一層向上させることが出来る。

実施形態に係る複写機の概略構成図。中間転写ベルト近傍の拡大説明図。画像形成部の制御系の構成を示すブロック図。感光体電位Ｖｄを変化させた場合の転写バイアス電流と転写率の関係を示すグラフ。感光体電位Ｖｄを固定とし、検知電圧を変化させた場合の転写バイアス電流と転写率・逆転写率の関係を示すグラフ。

符号の説明

１プリンタ部
２給紙装置
３スキャナ
４原稿自動給送装置
１０中間転写ベルト
１４駆動ローラ
１５従動ローラ
１７クリーニング装置
１８帯電ローラ
１９表面電位計
２０転写装置
２１露光装置
２２二次転写ローラ
２３ローラ
２４搬送ベルト
２５定着装置
２６定着ベルト
２７加圧ローラ
２８シート反転装置
３２コンタクトガラス
３３第一走行体
３４第二走行体
３５結象レンズ
３６読取りセンサ
４０感光体
４２給紙ローラ
４３ペーパバンク
４４給紙カセット
４５分離ローラ
４６給紙路
４７搬送ローラ
４８本体の給紙路
４９レジストローラ
５０給紙ローラ
５１手差しトレイ
５２分離ローラ
５３手差し給紙路
５５切換爪
５６排出ローラ
５７排紙トレイ
６２一次転写ローラ
７０テンションローラ
７３現像装置
７４感光体クリーニング装置
７５転写バイアス制御装置
７６転写ローラ電源
７７電圧計
１００複写機
１０８帯電チャージャ

Claims

トナー像を担持する像担持体と、
該像担持体からトナー像を転写され、転写されたトナー像を担持して搬送し、そのトナー像を記録媒体または他の像担持部材に転写する中間転写ベルトと、
該中間転写ベルトを挟んで該像担持体と対向し、該中間転写ベルトを該像担持体に押し付けて該像担持体との間に転写電界を形成する転写部材とを備える画像形成装置において、
上記転写部材に印加する転写バイアス電流を目標値に維持する制御を行う転写バイアス電流制御手段と、
上記像担持体の表面電位を検知する電位検知手段と、
上記像担持体からトナー像を上記中間転写ベルトに転写する転写ニップの電気抵抗を検知する電気抵抗検知手段とを備え、
上記電位検知手段の検知結果と上記電気抵抗検知手段の検知結果とに基づいて上記転写バイアス電流の目標値を切り換える制御を行うものであり、
上記転写バイアス電流の目標値は、予め定めてある上記表面電位と上記電気抵抗とから決定される転写バイアス電流の値を参照して決定する構成で、
上記中間転写ベルトは、一つの上記像担持体からトナー像の複数回転写され、または、複数の上記像担持体からトナー像を転写されることによって、その表面上に複数色のトナー像を重ね合せてカラー画像を担持して搬送し、そのカラー画像を記録媒体または他の像担持部材に転写する中間転写体であることを特徴とする画像形成装置。
トナー像を担持する像担持体と、
該像担持体からトナー像を転写され、転写されたトナー像を担持して搬送し、そのトナー像を記録媒体または他の像担持部材に転写する中間転写ベルトと、
該中間転写ベルトを挟んで該像担持体と対向し、該中間転写ベルトを該像担持体に押し付けて該像担持体との間に転写電界を形成する転写部材とを備える画像形成装置において、
上記転写部材に印加する転写バイアス電流を目標値に維持する制御を行う転写バイアス電流制御手段と、
上記像担持体の表面電位を検知する電位検知手段と、
上記転写部材に印加される転写電圧を検知する電圧検知手段とを備え、
上記電位検知手段の検知結果と上記電圧検知手段の検知結果とに基づいて上記転写バイアス電流の目標値を切り換える制御を行うものであり、
上記転写バイアス電流の目標値は、予め定めてある上記表面電位と上記転写電圧とから決定される転写バイアス電流の値を参照して決定する構成で、
上記中間転写ベルトは、一つの上記像担持体からトナー像の複数回転写され、または、複数の上記像担持体からトナー像を転写されることによって、その表面上に複数色のトナー像を重ね合せてカラー画像を担持して搬送し、そのカラー画像を記録媒体または他の像担持部材に転写する中間転写体であることを特徴とする画像形成装置。
請求項１または２の画像形成装置において、
上記中間転写ベルトに最初に転写される色のトナー像を該中間転写ベルトに転写するときに上記転写部材に印加する転写バイアス電流は、他の色のトナー像を該中間転写ベルトに転写するときの転写バイアス電流とは異なることを特徴とする画像形成装置。
請求項１または２の画像形成装置において、
上記中間転写ベルトに最初に転写される色のトナー像を該中間転写ベルトに転写するときに上記転写部材に印加する転写バイアス電流の絶対値は、他の色のトナー像を該中間転写ベルトに転写するときの転写バイアス電流の絶対値よりも大きいことを特徴とする画像形成装置。
請求項１または２の画像形成装置において、
各色のトナー像を上記中間転写ベルトに転写するときに上記転写部材に印加する転写バイアス電流は、各色ごとに異なることを特徴とする画像形成装置。