JP5424123B2

JP5424123B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5424123B2
Application number: JP2010058660A
Authority: JP
Inventors: 恵美子白石; 尉彦荻野; 暦中村; 圭吾中村; 崇博関
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2010-03-16
Filing date: 2010-03-16
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2030-03-16
Also published as: USRE48108E1; US8600247B2; US20140079423A1; US20110229168A1; JP2011191579A; US8837969B2

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、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。

近年、電子写真方式の画像形成装置の高速化、カラー化技術が進み、新聞やポスター、書物、ダイレクトメールに代表される高速・大量印刷の分野への展開が進んでいる。これらの分野においては、媒体の多様性が求められ、エンボス紙のような表面の平滑性が低い被転写体へ印刷する機会も増加した。
しかし、電子写真方式を採用した画像形成装置の場合、被転写体の凹部は凸部に比べ転写電界が小さくなり、トナーの転写を十分に行うことができない。そのため、表面の平滑度が低い被転写体に画像形成する場合、画像の白抜けが発生するという問題があった。
従来、この問題を解決するための転写方式を採用した画像形成装置が提案されている（特許文献１、２、３参照）。例えば、特許文献３では、転写バイアスに交番電圧を重畳する転写方式を採用した画像形成装置が提案されている。この画像形成装置は、交番電圧を重畳することにより、像担持体と被転写体との間でトナーを往復運動させ記録媒体の凹部へのトナー接触頻度を増やし、記録媒体の表面の凹部へのトナーの転写不良を抑制するものである。この画像形成装置によれば、凹部へトナーの転写不良を抑制することにより、文字の見やすさが向上するため、例えば新聞印刷のように粗面紙に文字を印刷する場合に適している。

高級感を持たせるために意図的に凹凸をつけたエンボス紙を被転写体として用いるような場合には、文字よりデザイン性の高い画像を印刷する場合が多く、被転写体が持つ風合いを生かした印刷が望まれる。例えば、色鉛筆で描いた画像や版画で印刷した画像のような風合いを出すには、凹部へのトナー付着量を少なくする、絵の具で描いた画像のような風合いを出すには、凸部より凹部へのトナー付着量を多くする、等、凸部と凹部のトナー付着量に意図的に差をつけることで風合いを出すことができる。
しかしながら、上記従来の画像形成装置では、凸部と凹部との間でトナー付着量を調節できないため、被転写体の風合いが失われてしまうという問題点がある。

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、利用者の意図した風合いを失うことなく、表面の平滑性が低い被転写体に画像を形成す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、像担持体と、該像担持体にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体上のトナー像を、表面に凹凸を有する被転写体上に転写するための転写手段とを備えた画像形成装置であって、前記像担持体から前記被転写体の凹部への転写率をＡ［％］、該像担持体から該被転写体の凸部への転写率をＢ［％］と定義したとき、Ａ／Ｂの比率を利用者が調整するための調整手段と、前記調整手段で調整された前記Ａ／Ｂの比率に基づいて、前記転写手段の転写条件を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、直流成分に交流成分を重畳した転写バイアスを前記転写手段に印加する転写バイアス印加手段を更に備え、前記制御手段は、前記調整手段で調整された前記Ａ／Ｂの比率が大きくなるに従い、前記転写バイアスの直流成分を小さくし該転写バイアスの交流成分の振幅を大きくするように、前記転写バイアス印加手段を制御す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又は２の画像形成装置において、前記調整手段は、前記Ａ／Ｂの比率を、Ａ／Ｂ＞１を満たす少なくとも一つの範囲と、Ａ／Ｂ＝１の範囲と、Ａ／Ｂ＜１を満たす少なくとも一つの範囲とからなる複数の段階で調整可能に構成されてい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乃至３のいずれかの画像形成装置において、前記被転写体の表面の平滑度を検出する検出手段を更に備えた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４の画像形成装置において、前記制御手段は、前記検出手段で検出した前記被転写体の表面の平滑度が所定値よりも高い場合には、前記調整手段で調整された前記Ａ／Ｂの比率によらず、前記転写手段に直流成分のみからかる転写バイアスを印加することを特徴とするものである。

本発明によれば、像担持体から被転写体の凹部への転写率をＡ［％］、像担持体から被転写体の凸部への転写率をＢ［％］と定義したとき、利用者の意図した風合いに応じて、Ａ／Ｂの比率を利用者が調整することができる。例えば、色鉛筆で描いた画像や版画で印刷した画像のような風合いを意図する場合は、凹部へのトナー付着量を少なくするように、Ａ／Ｂの比率を小さくするように調整する。また、文字などを見やすく印刷するために被転写体の風合いを抑えることを意図する場合は、凸部と凹部へのトナー付着量を同等にするようにＡ／Ｂの比率を調整する。このようにＡ／Ｂの比率が利用者によって調整されると、その調整後のＡ／Ｂの比率に基づいて、像担持体から被転写体にトナー像を転写する転写手段の転写条件が制御される。この制御により、利用者の意図した風合いになるように、被転写体の凹部及び凸部それぞれの転写率の比率を変化させ、像担持体上のトナー像を被転写体上に転写することができる。よって、利用者の意図した風合いを失うことなく、表面の平滑性が低い被転写体に画像を形成することができる、という効果を奏する。

本実施形態に係る画像形成装置の全体的な概略構成を示す説明図。同画像形成装置の画像形成部の構成を示す説明図。同画像形成部の各色の画像形成ユニットのより詳細な構成を示す説明図。同画像形成装置の印刷設定画面の基本設定画面の一例を示す説明図。２次転写バイアスローラへの２次転写バイアスの印加条件を制御した場合のレザック紙にベタ画像を印刷した結果を示す説明図。図５の５段階それぞれについて白い用紙上に印刷した画像の凹部及び凸部の輝度値を測定した結果を示すグラフ。検出手段を設けた場合の２次転写バイアスの制御の一例を示すフローチャート。

以下、本発明をカラー画像を形成可能な電子写真方式の画像形成装置１０に適用した実施の形態について説明する。図１は、本実施形態に係る画像形成装置１０の全体的な概略構成を示す説明図。画像形成装置１０は、電子写真方式によるカラー画像形成を行うための、画像読取部１１、画像書込部１２、画像形成部１３、給紙部１４などから構成されている。図２は、画像形成装置１０の画像形成部１３のみの構成を示す概略構成図である。

まず、画像形成装置１０の概略構成及び動作について説明する。図１及び図２において、画像形成装置１０の画像書込部１２には、画像読み取り部１１で原稿の画像が読み取られた画像データや外部の情報処理装置（ユーザー端末装置）としてのホストコンピュータから送られてきた画像データに基づいて生成された画像信号が、画像形成用のイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｂｋ）の各色信号に変換されて送信される。画像書込部１２は、例えば、図示のようなレーザ光源、回転多面鏡等の偏向器、走査結像光学系、及びミラー群などからなるレーザ走査光学系で構成される。画像書込部１２は、一次元もしくは二次元に多数の光学素子であるＬＥＤ（発光ダイオード）が配列したＬＥＤアレイと結像光学系とからなるＬＥＤ書込み系などで構成してもよい。更に、画像書込部１２は、上記各色信号に対応した４つの書込光路１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｂｋを有している。画像書込部１２は、図２に示すように、画像形成部１３に設けられた各色の４個の画像形成ユニットの複数の像担持体である感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂｋそれぞれに、各書込光路１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｂｋを通して、各色信号に応じた画像の書き込みを行う。

図３は、画像形成部１３の各色の画像形成ユニットのより詳細な構成を示す説明図である。画像形成部１３に設けられている各画像形成ユニットのイエロー（Ｙ）用、マゼンタ（Ｍ）用、シアン（Ｃ）用、黒（Ｂｋ）用の各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂｋとしては、通常ＯＰＣ感光体が用いられる。また、各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂｋの周囲には、図３及び前述の図２に示すように、帯電装置１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｂｋ、画像書込部１２からのレーザ光の露光部、イエロー，シアン，マゼンタ，黒の各色用の現像装置２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋ、１次転写手段としての１次転写バイアスローラ２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｂｋ、クリーニング装置３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｂｋ等が配設されている。

本実施形態では、現像装置２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋとして、２成分磁気ブラシ現像方式の現像装置を用いているが、他の方式の現像装置を用いてもよい。また、各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂｋと、各１次転写バイアスローラ２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｂｋとの間に介在するように、像担持体としてのベルト状の中間転写体である中間転写ベルト２２が張架されている。中間転写ベルト２２には、各感光体上に形成された各色のトナー像が順次重ね合わせて転写される。

一方、被転写体としての用紙（転写紙）Ｐは、画像形成装置１０の給紙部１４、あるいは給紙バンク１８（図１参照）から給紙された後、図２に示すレジストローラ１７を介して、転写搬送部材としての転写搬送ベルト５０に担持される。そして、中間転写ベルト２２と転写搬送ベルト５０とが接触するところで、中間転写ベルト２２上に転写されたトナー像が、２次転写手段としての２次転写バイアスローラ６０により２次転写（一括転写）される。これにより、用紙Ｐ上にカラー画像が形成される。ここで、２次転写バイアスローラ６０には、図示しない転写バイアス印加手段としての２次転写バイアス電源により、所定の転写電圧からなる２次転写バイアスが印加される。本実施形態では、直流電圧に交番電圧を重畳した転写電圧からなる２次転写バイアスが印加される。

カラー画像が形成された用紙Ｐは、転写搬送ベルト５０により定着装置１５に搬送される。そして、用紙Ｐは、定着装置１５により、それに転写された画像が定着された後、画像形成装置の本体外に排出される。

上記２次転写時に用紙Ｐに転写されずに中間転写ベルト２２上に残った残留トナーは、中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーニング装置２５によって中間転写ベルト２２から除去される。このベルトクリーニング装置２５の下流側には、潤滑剤塗布装置２６が配設されている。この潤滑剤塗布装置２６は、固形潤滑剤２６ａと、中間転写ベルト２２に摺擦して固形潤滑剤２６ａを塗布する導電性ブラシ２６ｂとで構成されている。導電性ブラシ２６ｂは、中間転写ベルト２２に常時接触して、中間転写ベルト２２に固形潤滑剤２６ａを塗布している。固形潤滑剤２６ａは、中間転写ベルト２２のクリーニング性を高め、フィルミィングの発生を防止し耐久性を向上させる作用がある。

各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂｋのそれぞれの表面は、画像の書き込みが行われる前に、各書込光路２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂｋの上流部位に設けられた帯電手段としての各帯電装置１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｂｋにより、所定の電位（例えば、約−７００Ｖ）に帯電されている。本実施形態では、帯電装置１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｂｋとして、導電性ゴムローラを用いている。帯電装置１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｂｋとしての各ゴムローラはそれぞれ、各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂｋに対して、５０μｍほどの距離をたもって、非接触で帯電を行うように設置されている。また、各ゴムローラには、所定の周波数及びピーク間電圧（例えば、約１ｋＨｚ、ピーク間電圧２ｋＶ）の交流電圧が印加されており、その中心値が所定電位（例えば、約−８００Ｖ程度）になるように設定されている。これにより、各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂｋの表面が、所定の電位（例えば、およそ−７００Ｖ）に均一帯電される。

なお、各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂｋの表面を帯電させる帯電手段としては、上述のような非接触で帯電を行うものに限らず、例えば、導電性のゴムローラを各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂｋに接触するように設置して帯電させる接触帯電、ＡＣ＋ＤＣ帯電、ＡＣバイアスをかけずにＤＣバイアスのみを約−１４００Ｖ印加して各感光体を帯電するＤＣバイアスローラ帯電や、従来からよく用いられるコロトロンやスコロトロンを用いたコロナ帯電、ブラシ帯電などの帯電手段を用いることができる。

各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂｋの表面が帯電された後、各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂｋの表面には、画像書込部１２から画像の書き込みが行われる。これにより、各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂｋの表面に、イエロー，シアン，マゼンタ，黒の各色画像に対応した静電潜像が形成される。これらの静電潜像は、イエロー，シアン，マゼンタ，黒の各色用の現像装置２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋによって現像される。

各現像装置２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋは、図３に示すように、現像剤担持体としての現像ローラ２０１、現像剤量規制部材としてのドクタブレード２０２、現像剤撹拌搬送手段としての２本のスクリュー２０３，２０４、トナー濃度検知手段としてのトナー濃度センサ２０５、現像ケース２０６などで構成されている。ここで、現像ローラ２０１とスクリュー２０３，２０４との位置関係は、現像ローラ２０１よりもスクリュー２０３，２０４が斜め下方向に位置するようになっている。また、２本のスクリュー２０３，２０４は、それぞれ水平方向に並列に配設されている。さらに、現像ケース２０６には、２本のスクリュー２０３，２０４の間を仕切る仕切り板２０６ａが設けられており、この仕切り板２０６ａによって、現像ケース２０６が２室に仕切られている。また、該仕切り板２０６ａの奥側と手前側は、現像ケース２０６の各室内の現像剤が、２本のスクリュー２０３，２０４により循環搬送されるように切り欠かれている。

現像ケース２０６の感光体と対面する部分には開口部２０６ｂが形成されており、この開口部２０６ｂから現像ローラ２０１の一部が露出するようになっている。さらに、現像ローラ２０１、スクリュー２０３，２０４、ドクタブレード２０２は、図３に示すように、現像ケース２０６のスクリュー２０４の上部の空間が少し多めになるように配設されている。各現像装置２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋの現像ケース２０６には、各色画像に対応した静電潜像を現像するための黒，マゼンタ，イエロー，シアンの各色の現像剤が収容されている。ここでは、現像剤として非磁性トナーと磁性キャリアとが分散混合された２成分現像剤を用いている。

各現像装置２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋの現像剤は、互いに反対方向に回転する２本のスクリュー２０３，２０４により、上記仕切り板２０６ａの奥側と手前側の切り欠きを通して、現像ケース２０６の各室内を常時循環するように攪拌されながら搬送される。そして、この現像剤は、循環しながら攪拌搬送するスクリュー２０５によって、現像ローラ２０１に向けて供給される。現像ローラ２０１は、磁界発生手段であるマグネットローラ２０１ａと、このマグネットローラ２０１ａの外周を覆うように回転自在に装着された非磁性の現像スリーブ２０１ｂとで構成されている。

現像ローラ２０１に供給された現像剤は、マグネットローラ２０１ａの磁力と現像スリーブ２０１ｂの回転とにより、現像スリーブ２０１ｂの表面に汲み上げられて磁気ブラシ状に保持される。現像スリーブ２０１ｂの表面に磁気ブラシ状に保持された現像剤は、現像スリーブ２０１ｂの回転に連れ回りしながら現像ケース２０６の開口部２０６ｂに向けて搬送される。そして、この現像剤は、開口部２０６ｂの手前で、ドクタブレード２０２によって穂切りされて適正な量となるように計量された後、開口部２０６ｂから露呈する現像ローラ２０１の表面と感光体の表面との間の現像領域へと送られる。

ドクタブレード２０２により穂切りされることによって上記現像領域への進行を阻止された現像剤は、現像スリーブ２０１ｂの表面に保持されている磁気ブラシ状の現像剤の外周に沿うようして、スクリュー２０５上に自重により落下して現像ケース２０６の循環搬送経路に戻される。この循環搬送経路に戻された現像剤は、２本のスクリュー２０３，２０４により再度攪拌搬送された後、スクリュー２０５によって再び現像ローラ２０１に供給される。

一方、上記現像領域に送られた現像剤は、感光体上に形成された静電潜像にトナーが移行することにより静電潜像を顕像化して、感光体上にトナー像を形成する。現像スリーブ２０１ｂ上には、所定の電圧（例えば、−５００Ｖ）の現像バイアスが印加されている。この現像バイアスにより、感光体上の露光領域の電位である感光体電位（例えば、約−１５０Ｖ）との電位差によって、現像スリーブ２０１ｂ上に保持されている現像剤中のトナーが感光体上に形成された静電潜像に移行する。

なお、上記静電潜像の顕像化の際に消費されなかったトナーとキャリアとからなる余剰の現像剤は、現像スリーブ２０１ｂ上に保持されたままの状態で現像ケース２０６内に戻される。そして、現像スリーブ２０１ｂの表面のマグネットローラ２０１ａの磁力が作用していない部分で現像スリーブ２０１ｂから離れて、スクリュー２０５上に自重により落下する。これにより、この余剰の現像剤は、現像ケース２０６の循環搬送経路に回収され、２本のスクリュー２０３，２０４により再度攪拌搬送された後、スクリュー２０５によって再び現像ローラ２０１に供給される。

このように、上記現像剤は、２本のスクリュー２０３，２０４により攪拌搬送されることにより、現像ケース２０６内を循環しながら、現像スリーブ２０１ｂに対する供給と回収とが繰り返される。ここで、上記感光体上の静電潜像を顕像化するための現像工程が繰り返し実行されて現像剤中のトナー消費が進行すると、現像ケース２０６内に収容されている現像剤のトナー濃度が次第に低下することになる。そこで、各現像装置２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋにおいては、現像ケース２０６内に収容されている現像剤のトナー濃度をトナー濃度センサ２０５により検知している。そして、トナー濃度センサ２０５の検知結果に基いて、現像ケース２０６内の現像剤のトナー濃度が常時一定濃度になるように、図示しないトナー補給装置により現像ケース２０６内に新規の補給用トナーを適時補給するように構成されている。

このようにして各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂｋ上に形成された各色のトナー像は、各感光体に対応して配置された各１次転写バイアスローラ２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｂｋにより、各感光体の表面に対して接触しながら回転する中間転写ベルト２２の表面上に、順次重ね合わされて１次転写される。つまり、中間転写ベルト２２を挟み込むように各感光体と対向して設けられた各１次転写バイアスローラ２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｂｋにより、表面が所定の感光体電位（例えば、約−１５０Ｖ）の各感光体と中間転写ベルト２２との間の１次転写領域に発生させた転写電界によって、感光体上のトナー像が中間転写ベルト２２上に静電的に転写される。

１次転写バイアスローラ２３としては、導電性のスポンジローラが一般的に用いられる。導電性を持たせる手段としては、ゴム材料にイオン導電剤を混合する方法と、カーボンなどの電子導電剤を混合する方法がある。しかし、電子導電剤を使用したローラは一般的に抵抗ムラが大きく、良好な転写を行うためには適していない。そこで、本実施形態では、イオン導電性発泡ＮＢＲゴム（ゴム硬度アスカーＣ・４０度，抵抗値・１０^７Ω）からなる１次転写バイアスローラに転写バイアスを印加して転写電界を発生させている。

中間転写ベルト２２としては、様々な材質のものを使用することが可能であるが、ここでは、耐久性に優れ、且つヤング率の高いポリイミド製のベルトや、表面平滑性に優れたＰＶＤＦベルト、もしくはポリウレタン樹脂層の上にポリウレタンゴム層を形成し、さらに該ポリウレタンゴム層上にフッ素成分を含有したコート層を形成して表面に弾性層を設けた多層構造ベルトなどを使用することが好ましい。中間転写ベルトの製造方法と材料は限定するものではないが、本実施形態では、材料として強度的に最も適しているポリイミド樹脂を用いた。表面抵抗率は１×１０^１１Ω／□、体積抵抗率は１×１０^９Ωｃｍであった。

ポリイミド製中間転写ベルトの成形は一般的な方法に従って、カーボンブラックを分散したポリマー溶液を円筒金型に注入し、１００〜２００°Ｃに加熱しつつ円筒金型を回転させて遠心成形により無端フィルム状に成膜した。このようにして得られたフィルムを半硬化した状態で脱型して鉄芯に被せ、３００〜４５０°Ｃでイミド化反応を進行させ硬化させて中間転写ベルトを得るようにした。このとき、カーボン量，焼成温度，硬化速度等を変更してベルトの特性を調整することができる。この方法で体積抵抗率と表面抵抗率も調整することができる。なお、体積抵抗率と表面抵抗率の測定には、三菱化学製ハイレスタ−ＵＰ（ＭＣＰ−ＨＴ４５０）高抵抗計を用い、プローブは同社のＵＲＳプローブ（ＭＣＰ−ＨＴＰ１４）を用いた。

上述のようにして、各感光体２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｂｋ上に形成された各色のトナー像が、中間転写ベルト２２の表面に順次重ね合わされて１次転写されることにより、該中間転写ベルト２２上に４色のトナーからなるフルカラートナー像が形成される。そして、この中間転写ベルト２２上に形成されたフルカラートナー像は、上記レジストローラ１７により給紙されて転写搬送ベルト５０に担持された用紙Ｐ上に、所定の２次転写バイアスが印加された２次転写バイアスローラ６０により２次転写（一括転写）される。この２次転写の条件（２次転写バイアスの印加条件）のユーザー調整については、後で詳述する。

フルカラー画像が２次転写された用紙Ｐは、転写搬送ベルト５０により定着装置１５に搬送され、定着装置１５により２次転写画像が定着された後、画像形成装置の本体外に排出される。２次転写時に中間転写ベルト２２上に残った残留トナーは、ベルトクリーニング装置２５によって中間転写ベルト２２から除去される。その後、画像形成部１３の各色の画像形成ユニットによって次の画像形成が行われる。

上記１次転写後の感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂｋ上に残留したトナーは、次のようにクリーニング装置３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｂｋによって除去される。本実施形態のクリーニング装置としては、図３に示すように、弾性体であるポリウレタンゴムのクリーニング部材としてのクリーニングブレード３０１と、導電性を有するファーブラシ３０２とを併用したものが用いられている。ファーブラシ３０２には、金属製の電界ローラ３０３が接触して配設されている。また、電界ローラ３０３にはスクレーパ３０４が接触して配設されている。

図３において、感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂｋ上に残留したトナーは、まず、感光体の回転方向とは逆方向（カウンタ方向）に回転しているファーブラシ３０２によって、感光体上から掻き落とされる。このとき、ファーブラシ３０２に付着したトナーは、ファーブラシ３０２に対してカウンタ方向に回転している電界ローラ３０３に付着して取り除かれる。また、電界ローラ３０３に付着したトナーは、スクレーパ３０４により掻き落されて、クリーニングケース３０５内に集められる。ここで、電界ローラ３０３にはクリーニングバイアスが印可されており、このクリーニングバイアスによる静電気力によって、感光体上の残留トナーがファーブラシ３０２から電界ローラ３０３へと移動し、スクレーパ３０４により電界ローラ３０３から掻き落とされる。

このようにしてクリーニングケース３０５内に集められたトナーは、回収スクリュー３０６により、図示しない廃トナーボトル、あるいは該クリーニング装置が搭載されている画像形成ユニットの現像装置に送られる。本実施形態のプリンタにおいては、上記回収スクリュー３０６によりクリーニングケース３０５内から回収したトナーを、対応する現像装置に戻して再利用するようにしている。

また、各画像形成ユニットのクリーニング装置は、その回収スクリュー３０６の配設部位が、クリーニング装置の下流側に隣接する画像形成ユニットの現像装置のスクリュー２０３の上側の現像ケース２０６の部分に対して重なるように、それぞれ配設されている。これにより、各画像形成ユニットを互いに接近させて配置することが可能になり、画像形成装置本体の小型化が可能になる。

次に、上記構成の画像形成装置における２次転写条件のユーザー調整について説明する。
まず、被転写体としての用紙Ｐの表面の平滑度を検出する検出手段がない場合について説明する。

図４は、本実施形態の画像形成装置１０における画像形成条件を設定するときに用いる印刷設定画面の基本設定画面の一例を示す説明図である。この印刷設定画面は、画像形成装置１０の操作パネルにある表示部（例えば液晶ディスプレイ）、又は、画像形成装置１０に対応するプリンタドライバーをインストールした外部の情報処理装置（ユーザー端末装置）としてのホストコンピュータの表示部（例えば液晶ディスプレイ）に表示される。

図４に示す印刷設定画面の基本設定画面９００において、用紙種類選択部９００ａの用紙種類の選択の欄で、表面に凹凸を有する「厚紙」、「色紙」又は「特殊紙」を選択したときのみ、「凹部画像濃度／凸部画像濃度」の濃度選択部９００ｂが表示される。ここで、濃度選択部９００ｂ中の「凹部画像濃度」は、中間転写ベルト２２から用紙Ｐの凹部への転写率Ａ［％］に対応し、「凸部画像濃度」は、中間転写ベルト２２から用紙Ｐの凸部への転写率Ｂ［％］に対応する。そして、「凹部画像濃度／凸部画像濃度」は、Ａ／Ｂの比率に対応する。図中の濃度選択部９００ｂの横方向に延びた５段階のグレースケールで、左側の薄い箇所は、凹部画像濃度が凸部画像濃度よりも相対的に低く、右側にいくに従って、凹部画像濃度が凸部画像濃度よりも相対的に高くなっている。

利用者は、画像形成装置１０の調整手段としての操作パネルを操作することにより、又は、ホストコンピュータの調整手段としての操作部（例えば、キーボードやマウス）を操作することにより、濃度選択部９００ｂにある５段階の「凹部画像濃度／凸部画像濃度」のいずれかを選択して設定することができる。この「凹部画像濃度／凸部画像濃度」の選択結果に基づいて、制御手段により、２次転写バイアスローラ６０に印加される２次転写バイアスの印加条件が制御される。この制御手段としては、例えば、画像形成装置１０に設けられている制御系のＣＰＵやメモリ等からなる主制御部を用いることができる。

利用者が選択して設定可能な５段階の「凹部画像濃度／凸部画像濃度」（Ａ／Ｂの比率）と、２転写条件との関係は、例えば次のとおりである。
（１）利用者が「凹部画像濃度／凸部画像濃度」を最も低く設定した場合は、直流成分（以下「ＤＣ成分」という。）を−３０００Ｖに設定し、交流成分（以下「ＡＣ成分」という。）の振幅を０Ｖに設定した２次転写バイアス（直流電圧）を、２次転写バイアスローラ６０に印加する。この印加条件は、通常の画像形成時の条件と同じである。
（２）利用者が「凹部画像濃度／凸部画像濃度」を２番目に低く設定した場合は、ＤＣ成分を−６００Ｖに設定し、周波数が１ｋＨｚの正弦波からなるＡＣ成分の振幅を２０００Ｖに設定した２次転写バイアスを、２次転写バイアスローラ６０に印加する。
（３）利用者が「凹部画像濃度／凸部画像濃度」を３番目に低く設定した場合は、ＤＣ成分を−３００Ｖに設定し、周波数が１ｋＨｚの正弦波からなるＡＣ成分の振幅を４０００Ｖに設定した２次転写バイアスを、２次転写バイアスローラ６０に印加する。
（４）利用者が「凹部画像濃度／凸部画像濃度」を４番目に低く設定した場合は、ＤＣ成分を−１００Ｖに設定し、周波数が１ｋＨｚの正弦波からなるＡＣ成分の振幅を４０００Ｖに設定した２次転写バイアスを、２次転写バイアスローラ６０に印加する。
（５）利用者が「凹部画像濃度／凸部画像濃度」を最も高く設定した場合は、ＤＣ成分を０Ｖに設定し、周波数が１ｋＨｚの正弦波からなるＡＣ成分の振幅を４０００Ｖに設定した２次転写バイアスを、２次転写バイアスローラ６０に印加する。

図５は、上記（１）〜（５）の５段階それぞれについて２次転写バイアスローラ６０への２次転写バイアスの印加条件を制御した場合のレザック紙にベタ画像を印刷した結果を示す説明図である。図中の（１）〜（５）の５段階それぞれにおける凹部への転写率Ａと凸部への転写率Ｂとの大小関係は、次のように見積もることができる。「転写率」とは、「転写後の用紙上のトナー付着量［ｍｇ／ｃｍ^２］÷転写前の中間転写ベルト２２上のトナー付着量［ｍｇ／ｃｍ^２］」で定義される。従って、今回印刷したベタ画像のように「転写前のトナー付着量」が場所によらず均一な場合、転写率Ａ、Ｂの大小関係は、「用紙上の凹部のトナー付着量」と「用紙上の凸部のトナー付着量」との大小関係で決まる。また、露出面の輝度がトナーの輝度よりも高い用紙（白い用紙）については、用紙上のトナー付着量は、撮像手段としてのＣＣＤカメラでトナー像を撮影した際の輝度値に対して単調減少の関係にあることが既知である。従って、凹部より凸部のトナー像の輝度が高ければ、Ａ／Ｂ＞１、逆に凹部より凸部のトナー像の輝度が低ければＡ／Ｂ＜１、凹部と凸部のトナー像の輝度が同等であればＡ／Ｂ＝１と判断することができる。

なお、露出面の輝度がトナーの輝度よりも低い用紙については、トナー付着量はＣＣＤカメラの輝度値に対して単調増加する。従って、この場合は、凹部より凸部のトナー像の輝度が高ければ、Ａ／Ｂ＜１、逆に凹部より凸部のトナー像の輝度が低ければＡ／Ｂ＞１、凹部と凸部のトナー像の輝度が同等であればＡ／Ｂ＝１と判断することができる。

図６は、図５の（１）〜（５）の５段階それぞれについて白い用紙上に印刷した画像の凹部及び凸部の輝度値を測定した結果を示すグラフである。図６では、（１）〜（５）の５段階それぞれの場合の画像における測定箇所の写真も併せて示している。同じ画像の凹部、凸部でも場所により輝度値にばらつきがあるため、図６の下図のように複数個所で測定し平均値をグラフ化した。図６のグラフをみて分かるとおり、（１）〜（３）の画像については、凹部より凸部のトナー像の輝度が低いためＡ／Ｂ＜１となる。また、（４）の画像については、凹部より凸部のトナー像の輝度がほぼ等しいため、Ａ／Ｂ＝１となる。また、（５）の画像については、凹部より凸部のトナー像の輝度が高いため、Ａ／Ｂ＞１となる。

図６の結果から、２転写バイアスのＤＣ成分を小さくことは、凸部の転写率Ｂを小さくする効果があり、２次転写バイアスのＡＣ成分の振幅を大きくことは、凹部の転写率Ａを大きくする効果があると判断できる。この結果に基づき、利用者が「凹部画像濃度／凸部画像濃度」（Ａ／Ｂの比率に相当）を大きく調整するに従い、２転写バイアスのＤＣ成分を小さくし、２次転写バイアスのＡＣ成分の振幅を大きくするように、２転写バイアスの印加を制御する。この制御により、Ａ／Ｂ＜１の画像やＡ／Ｂ＝１の画像だけでなく、Ａ／Ｂが１以上の大きい画像を作成することができた。

また、２次転写バイアスローラ６０を次の（１）〜（５）のように定電流制御を行ったときも同様の効果が得られた。なお、様々な紙種に対応するためには、定電圧制御より定電流制御の方が好ましい。
（１）利用者が「凹部画像濃度／凸部画像濃度」を最も低く設定した場合は、ＤＣ成分を−３０μＡに設定し、ＡＣ成分を０μＡに設定した２次転写バイアス（直流電流）を、２次転写バイアスローラ６０に印加する。
（２）利用者が「凹部画像濃度／凸部画像濃度」を２番目に低く設定した場合は、ＤＣ成分を−６μＡに設定し、周波数が１ｋＨｚの正弦波からなるＡＣ成分を２０μＡに設定した２次転写バイアスを、２次転写バイアスローラ６０に印加する。
（３）利用者が「凹部画像濃度／凸部画像濃度」を３番目に低く設定した場合は、ＤＣ成分を−３μＡに設定し、周波数が１ｋＨｚの正弦波からなるＡＣ成分を４０μＡに設定した２次転写バイアスを、２次転写バイアスローラ６０に印加する。
（４）利用者が「凹部画像濃度／凸部画像濃度」を４番目に低く設定した場合は、ＤＣ成分を−１μＡに設定し、周波数が１ｋＨｚの正弦波からなるＡＣ成分を４０μＡに設定した２次転写バイアスを、２次転写バイアスローラ６０に印加する。
（５）利用者が「凹部画像濃度／凸部画像濃度」を最も高く設定した場合は、ＤＣ成分を０μＡに設定し、周波数が１ｋＨｚの正弦波からなるＡＣ成分を４０μＡに設定した２次転写バイアスを、２次転写バイアスローラ６０に印加する。

また、上記紙種（「厚紙」、「色紙」又は「特殊紙」）以外の用紙（「普通紙」、「再生紙」、「コート紙」）が選択された場合は、表面の凹凸が小さいので、「凹部の画像濃度」を選択不可とし、通常通り、ＤＣ成分が−３０００Ｖ（定電流制御の場合はＤＣ成分が−３０ｕＡ）の２次転写バイアスを印加した。

次に、用紙の表面の平滑度を検出する検出手段がある場合について説明する。この平滑度を検出する検出手段は、例えば、用紙Ｐの転写面に向けて投光する投光センサと、投光センサから投光され用紙Ｐの転写面で反射された光を受光する受光センサとを用いて構成することができる。この構成の検出手段において、受光量が小さい場合には平滑度が低い、受光量が大きい場合には平滑度が高いと判定できる。この検出手段７０は、例えば図２に示すように、２次転写バイアスローラ６０の用紙搬送方向上流側に配置することができる。

上記検出手段７０を設けた場合、画像形成装置１０の操作パネルにある表示部又はホストコンピュータの表示部に表示される印刷設定画面の基本設定画面において、利用者は、紙種によらず、Ａ／Ｂの比率に相当する「凹部画像濃度／凸部画像濃度」を５段階に選択できるようにした。

図７は、上記検出手段７０を設けた場合の２次転写バイアスの制御の一例を示すフローチャートである。印刷ジョブ（プリントジョブ）が開始されると、まず、５段階の「凹部画像濃度／凸部画像濃度」の選択結果を判定する（Ｓ１）。ここで、最も低い（最も薄い）「凹部画像濃度／凸部画像濃度」が選択された場合は、ＤＣ成分を−３０００Ｖに設定した２次転写バイアス（直流電圧）を２次転写バイアスローラ６０に印加するように制御する（Ｓ２）。一方、２番目〜４番目に低い「凹部画像濃度／凸部画像濃度」を設定した場合、及び、最も高い「凹部画像濃度／凸部画像濃度」を設定した場合は、上記検出手段７０で用紙の平滑度を検出する（Ｓ３〜Ｓ６）。

上記検出手段７０で検出した用紙の平滑度が所定値と等しい又は所定値よりも高い場合（Ｓ７〜Ｓ１０それぞれでＮｏ）は、用紙の表面に凹凸が少なくＡＣ成分を印加してトナー付着量をかせぐ必要がない。従って、上記最も低い（最も薄い）「凹部画像濃度／凸部画像濃度」が選択された場合と同様に、ＤＣ成分を−３０００Ｖに設定した２次転写バイアス（直流電圧）を２次転写バイアスローラ６０に印加するように制御する（Ｓ２）。これにより、２次転写時のトナーのチリを抑制でき、画像を向上させることができる。

上記検出手段７０で検出した用紙の平滑度が所定値以下の場合（Ｓ７〜Ｓ１０それぞれでＹｅｓ）は、前述の（２）〜（５）の場合のように、利用者が選択した利用者が「凹部画像濃度／凸部画像濃度」に従って決定した２次転写バイアスを２次転写バイアスローラ６０に印加するように制御する（Ｓ１１〜Ｓ１４）。以上のＳ１〜Ｓ１４の制御は、印刷ジョブが終了するジョブエンドまで繰り返される（Ｓ１５）。

上記図７のフローチャートのように用紙Ｐの表面性（平滑度）を検出して２次転写バイアスローラ６０に印加する２次転写バイアスを制御することにより、１枚１枚の紙種を選択する手間を省くことができ、また生産性も向上した。

また、上記検出手段７０を設けた場合も、検出手段がない場合と同様、様々な紙種に対応するためには、定電流制御の方が好ましい。

以上、本実施形態によれば、像担持体としての中間転写ベルト２２から被転写体としての用紙Ｐの凹部への転写率をＡ［％］、中間転写ベルト２２から用紙Ｐの凸部への転写率をＢ［％］と定義したとき、利用者の意図した風合いに応じて、Ａ／Ｂの比率を利用者が調整することができる。そして、このようにＡ／Ｂの比率が利用者によって調整されると、その調整後のＡ／Ｂの比率に基づいて、中間転写ベルト２２から用紙Ｐにトナー像を転写する２次転写バイアスローラ６０を備えた転写手段の転写条件が制御される。この制御により、利用者の意図した風合いになるように、用紙Ｐの凹部及び凸部それぞれの転写率の比率を変化させ、中間転写ベルト２２上のトナー像を用紙Ｐ上に転写することができる。よって、利用者の意図した風合いを失うことなく、表面の平滑性が低い用紙Ｐに画像を形成することができる。
また、本実施形態によれば、ＤＣ成分（直流成分）にＡＣ成分（交流成分）を重畳した転写バイアスを２次転写バイアスローラ６０に印加する転写バイアス印加手段（２次転写バイアス電源）を更に備え、利用者によって調整されたＡ／Ｂの比率が大きくなるに従い、転写バイアスの直流成分を小さくし転写バイアスの交流成分の振幅を大きくするように、転写バイアス印加手段を制御する。この転写バイアスのＤＣ成分及びＡＣ成分の制御により、用紙の凹部及び凸部に対する転写率を互いに独立に且つ適切に制御することができるので、利用者によって調整されたＡ／Ｂの比率に応じた表面の平滑性が低い用紙Ｐへの画像形成をより確実に行うことができる。
また、本実施形態によれば、前記Ａ／Ｂの比率を、Ａ／Ｂ＞１を満たす少なくとも一つの範囲と、Ａ／Ｂ＝１の範囲と、Ａ／Ｂ＜１を満たす少なくとも一つの範囲とからなる複数の段階で調整可能に構成されているので、利用者によるＡ／Ｂの比率の調整が容易になる。
また、本実施形態によれば、用紙Ｐの表面の平滑度を検出する検出手段７０を備えることにより、検出手段７０の検出結果に基づいて、互いに表面の平滑度（凹凸の程度）が異なる用紙の紙種を判断することできる。従って、利用者が紙種を選択する必要がなく、用紙の表面の平滑度に合わせて転写条件（２次転写バイアス）を適切に制御できる。また、利用者が用紙１枚１枚について紙種を選択する手間を省くことができ、生産性が向上する。
また、本実施形態によれば、検出手段７０で検出した用紙Ｐの表面の平滑度が所定値以上の場合には、用紙の表面に凹凸が少なくＡＣ成分を印加してトナー付着量をかせぐ必要がない。そこで、利用者によって調整されたＡ／Ｂの比率によらず、２次転写バイアスローラ６０に直流成分のみからかる転写バイアスを印加するように制御する。これにより、２次転写時のトナーのチリを抑制でき、画像を向上させることができる。

なお、上記実施形態では、Ａ／Ｂの比率に相当する「凹部画像濃度／凸部画像濃度」を５段階で調整（選択設定）できる場合について説明したが、「凹部画像濃度／凸部画像濃度」の調整可能な段階は、５段階に限定されるものではない。例えば、本発明は、Ａ／Ｂ＞１を満たす範囲と、Ａ／Ｂ＝１の範囲と、Ａ／Ｂ＜１を満たす範囲の３段階で調整（選択設定）する場合にも同様に適用することができる。
また、上記実施形態では、制御対象が転写バイアス（２次転写バイアス）の場合について説明したが、本発明は、利用者が調整したＡ／Ｂの比率に相当する「凹部画像濃度／凸部画像濃度」に応じて、転写バイアス（２次転写バイアス）以外の他の転写条件を制御する場合にも同様に適用することができる。制御対象は、用紙の凹部及び凸部それぞれの転写率を互いに独立に変化させることができるものであればよい。
また、上記実施形態では、中間転写ベルト２２から用紙へトナー像を転写するときの転写条件を制御する場合について説明したが、本発明は、中間転写ベルト２２を介さずに感光体２１からの用紙Ｐにトナー像を直接転写するときの転写条件を制御する場合にも同様に適用することができる。

１０画像形成装置
２２中間転写ベルト
６０２次転写バイアスローラ
７０検出手段
Ｐ用紙

特開２００２−１５６８３９号公報特開２００２−２０２６３８号公報特開２００６−２６７４８６号公報

Claims

像担持体と、該像担持体にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体上のトナー像を、表面に凹凸を有する被転写体上に転写するための転写手段とを備えた画像形成装置であって、
前記像担持体から前記被転写体の凹部への転写率をＡ［％］、該像担持体から該被転写体の凸部への転写率をＢ［％］と定義したとき、Ａ／Ｂの比率を利用者が調整するための調整手段と、
前記調整手段で調整された前記Ａ／Ｂの比率に基づいて、前記転写手段の転写条件を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
請求項１の画像形成装置において、
直流成分に交流成分を重畳した転写バイアスを前記転写手段に印加する転写バイアス印加手段を更に備え、
前記制御手段は、前記調整手段で調整された前記Ａ／Ｂの比率が大きくなるに従い、前記転写バイアスの直流成分を小さくし該転写バイアスの交流成分の振幅を大きくするように、前記転写バイアス印加手段を制御することを特徴とする画像形成装置。
請求項１又は２の画像形成装置において、
前記調整手段は、前記Ａ／Ｂの比率を、Ａ／Ｂ＞１を満たす少なくとも一つの範囲と、Ａ／Ｂ＝１の範囲と、Ａ／Ｂ＜１を満たす少なくとも一つの範囲とからなる複数の段階で調整可能に構成されていることを特徴とする画像形成装置。
請求項１乃至３のいずれかの画像形成装置において、
前記被転写体の表面の平滑度を検出する検出手段を更に備えたことを特徴とする画像形成装置。
請求項４の画像形成装置において、
前記制御手段は、前記検出手段で検出した前記被転写体の表面の平滑度が所定値以上の場合には、前記調整手段で調整された前記Ａ／Ｂの比率によらず、前記転写手段に直流成分のみからかる転写バイアスを印加することを特徴とする画像形成装置。