JP5600667B2

JP5600667B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5600667B2
Application number: JP2011288000A
Authority: JP
Inventors: 貞敬中江
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
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Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2014-10-01
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Also published as: JP2013137401A

Description

本発明は、電子写真方式を利用した画像形成装置に関する。

周面にレーザー光が照射されて静電潜像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラムの周面にトナーを供給して静電潜像とトナー像化する現像装置を有し、感光体ドラムから中間転写ベルト上にトナー像を一次転写させ、そのトナー像を用紙に二次転写させることによって用紙に画像を形成する画像形成装置が広く用いられている。

二次転写を行う装置としては、中間転写ベルトのトナー担持面に接触してニップ部を形成する二次転写ローラーと、中間転写ベルトを挟んで二次転写ローラーに対向配置される二次転写対向ローラーを備えたものが知られている。この装置では、トナーの帯電極性と逆極性の電流を二次転写電流として二次転写ローラーに与えることで、中間転写ベルト上のトナー像を用紙に静電的に移動させて二次転写を行っている。

このような画像形成装置において、形成される画像部が少ない（印字率が低い）状態が長く続くと、現像装置から感光体ドラムへ移動するトナー量が少なくなる。そのため、現像装置内のトナーが撹拌等によってストレスを受けて劣化し、十分に帯電されない不良帯電トナーが増加する。この不良帯電トナーは、感光体ドラムや中間転写ベルトの画像部ではない部分（白地部）に付着し、所謂の「画像かぶり」が発生する。画像かぶりが発生すると、画像品質が低下してしまう。

このため、従来から種々の方法により画像かぶりを検出し、これに対処するようにしている。特許文献１及び２には、感光体ドラムに形成された制御用トナー像を光学式センサーが測定することによって、感光体ドラム上のかぶりトナー濃度を検出し、このかぶりトナー濃度が所定値を超えると、二次転写バイアスを所定幅だけ上昇させることによってトナーの転写効率を低下させて、不良帯電トナーが画像部以外に付着することを防ぐ方法が記載されている。

特開２００９−２７１２４０号公報特開２００５−１８９７９０号公報

しかし、特許文献１に記載の方法の場合、各感光体ドラムに対して光学式センサーを設ける必要があり、複数の感光体ドラムを備えるカラー画像形成装置の場合、コスト増加が懸念される。また、感光体ドラムのかぶりトナーを検出して二次転写バイアスを上昇させる場合、不良帯電トナーは逆帯電しやすい。そして、中間転写ベルトの残トナーを除去するベルトクリーニング装置に供給されるクリーニングバイアスの影響によって、トナーの逆極性帯電を引き起こし、中間転写ベルトのクリーニング不良を起こしかねない。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、不良帯電トナーの用紙への転写を抑え、クリーニング不良を防ぐ画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明による画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体が担持するトナー像が一次転写されるトナー担持面を有する一次転写部材と、前記トナー担持面に接触してニップ部を形成する二次転写手段と、前記トナー担持面に一次転写されたトナー像を前記ニップ部で用紙に二次転写するために、前記トナーの帯電極性と逆極性の二次転写電流を前記二次転写手段に供給する二次転写電流供給手段と、前記トナー担持面において前記トナー像が一次転写される転写領域及び前記トナー像が転写されない非転写領域のトナー濃度を測定する測定手段と、前記トナー担持面に前記トナー像が一次転写された後の前記転写領域のうち前記トナー像が転写されていない白地部のトナー濃度と前記非転写領域のトナー濃度との濃度差に比例して、予め定められた前記二次転写電流の絶対値の低下量を決定し、当該低下量だけ前記二次転写電流の絶対値を下げる制御を前記二次転写電流供給手段に対して行う転写電流制御手段と、前記二次転写手段によって前記トナーが用紙に二次転写された後に前記トナー担持面に残る残トナーを除去する除去手段と、前記除去手段に対して前記トナーの帯電極性と逆極性のバイアス電流を供給するバイアス電流供給手段と、前記測定手段が測定したトナー濃度から前記転写領域の単位面積当たりのトナー付着量を算出し、当該トナー付着量に反比例して、予め定められた前記バイアス電流の絶対値の低下量を決定し、当該低下量だけ前記バイアス電流の絶対値を下げる制御を前記バイアス電流供給手段に対して行うバイアス電流制御手段と、を備えている。

画像かぶりがない場合、一次転写後の一次転写部材の転写領域のうちトナー像が形成されていない白地部と非転写領域はどちらも一次転写部材の地肌部であり、各トナー濃度は同じになるはずである。しかし、画像かぶりが発生すると、一次転写後の転写領域の白地部に不良帯電トナーが付着しやすく、白地部と非転写領域のトナー濃度に濃度差が生じる。濃度差は白地部に付着した不良帯電トナーの量に比例する。不良帯電トナーが用紙に転写すると画像品質の低下を招いてしまう。

そこで、転写電流制御手段が、白地部と非転写領域のトナー濃度の濃度差に比例して二次転写電流の絶対値を低下させる制御を行う。二次転写手段にはトナーの帯電極性と逆極性の二次転写電流が供給されているため、極性はそのままで二次転写電流の絶対値を低下させることにより、不良帯電トナーは一次転写部材から二次転写手段側に静電的に移動しにくくなる。つまり、用紙への不良帯電トナーの転写を抑制することができる。
また、画像かぶりが発生し、一次転写部材に不良帯電トナーが付着すると、トナーと逆極性に帯電している二次転写手段に影響されて不良帯電トナーが逆帯電化し、逆帯電トナーとなる場合がある。通常、一次転写部材の残トナーは、トナーの帯電極性と逆極性のバイアス電流が供給された除去手段に静電的に吸い寄せられることによって、一次転写部材から除去される。しかし、逆帯電トナーは、除去手段と静電的に反発しあい、除去されにくい。
そこで、バイアス電流制御手段が一次転写部材の転写領域の単位面積当たりのトナー付着量に応じて（つまり、残トナーに含まれる逆帯電トナーの割合に応じて）、除去手段に供給されるバイアス電流の絶対値を低下させる制御を行う。極性はそのままでバイアス電流の絶対値が低下することにより、逆帯電トナーと除去手段との間に発生する反発力が弱まり、除去手段が逆帯電トナーを除去し易くなる。つまり、一次転写部材のクリーニング不良を防ぐことができる。

また、上記構成において、前記二次転写電流の絶対値の低下量は、前記予め定められた二次転写電流の絶対値の３０％以下であることが好ましい。

二次転写電流の絶対値の低下量を予め定められた二次転写電流の絶対値の３０％以下とすることで、転写効率の低下による画像濃度の低下が視覚的に顕著に表れない。つまり、画像かぶりが発生しても、画像品質を維持することができる。

また、上記構成において、前記バイアス電流の絶対値の低下量は、前記予め定められたバイアス電流の絶対値の５０％以下であることが好ましい。

バイアス電流の絶対値の低下量を予め定められたバイアス電流の絶対値の５０％以下とすることで、除去手段は正常帯電トナーはもちろん、不良帯電トナーも除去することができるため、クリーニング不良を防ぐことができる。

この発明によれば、画像かぶりが発生しても、画像品質の低下を抑えることができる。また、除去手段は一次転写部材に残った逆帯電トナーを取り除くことができ、クリーニング不良を防ぐことができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略断面図。濃度センサーの配置について示した図。濃度センサーの配置について示した図。第１の実施の形態における二次転写ローラーと濃度センサーに関連する部分の電気的構成を示した図。二次転写位置におけるトナーの移動を説明するための図。二次転写位置におけるトナーの移動を説明するための図。第１の実施の形態における二次転写電流の絶対値の低下量を決める処理の流れを示したフローチャート。二次転写ローラー、濃度センサー及びトナー回収ローラーに関連する部分の電気的構成を示した図。二次転写電流及びクリーニングバイアス電流の絶対値の低下量を決める処理の流れを示したフローチャート。二次転写電流と画像濃度の関係を示すグラフ。クリーニングバイアス電流とトナー回収ローラーによるトナー回収量の関係を示す実験データ。

以下、本発明の実施形態に係る画像形成装置について、図面に基づき詳細に説明する。ここで、画像形成装置として、タンデム方式の画像形成装置を例に挙げて説明する。また、画像形成装置の種類としては、カラープリンターを例に挙げて説明するが、例えば、複写機、ファクシミリ装置及び複合機等であってもよく、カラープリンターに限定されない。

〔第１の実施の形態〕
画像形成装置１０は、図１に示すように、箱形を呈した装置本体１１内に内装された、用紙Ｐを給紙する給紙部１２と、この給紙部１２から給紙された用紙Ｐを搬送しながら、この用紙Ｐ上に画像情報に基づくトナー像を形成する画像形成部１３と、この画像形成部１３で用紙Ｐ上に形成された未定着トナー像を用紙Ｐに定着する定着処理を施す定着部１４とが設けられている。更に、装置本体１１の上部には、定着部１４で定着処理の施された用紙Ｐが排紙される排紙部１５が形成されている。

装置本体１１の上面の適所には、用紙Ｐに対する出力条件等を入力操作するための図略の操作パネルが設けられている。この操作パネルには、電源キーや出力条件を入力するための各種のキー等が設けられている。

また、装置本体１１内には、図１に示す画像形成部１３より右側位置に、上下方向に延びた用紙搬送路１１１が形成されている。用紙搬送路１１１には、適所に搬送ローラー対１１２が設けられている。そして、用紙搬送路１１１は、搬送ローラー対１１２によって、用紙Ｐを給紙部１２から排紙部１５まで搬送し、その搬送中の用紙Ｐが、画像形成部１３の転写部や定着部１４を通過するように形成されている。

給紙部１２は、給紙トレイ１２１、ピックアップローラー１２２及び給紙ローラー対１２３を備えている。給紙トレイ１２１は、装置本体１１内における画像形成部１３より下方位置に挿脱可能に装着され、複数枚の用紙Ｐが積層された用紙束Ｐ１を貯留する。ピックアップローラー１２２は、給紙トレイ１２１の、用紙Ｐの搬送方向上流側で上方位置、具体的には、図１に示す右上方位置に設けられ、給紙トレイ１２１に貯留された用紙束Ｐ１の最上面の用紙Ｐを１枚ずつ取り出す。給紙ローラー対１２３は、ピックアップローラー１２２によって取り出された用紙Ｐを用紙搬送路１１１に送り出す。そうすることによって、給紙部１２は、画像形成部１３へ向けて用紙Ｐを給紙する。

また、給紙部１２は、装置本体１１の、図１に示す左側側面に取り付けられる手差しトレイ１２４、ピックアップローラー１２５及び給紙ローラー対１２６を更に備えている。手差しトレイ１２４は、用紙Ｐを手差し操作で画像形成部１３へ向けて供給するためのものである。手差しトレイ１２４は、装置本体１１の側面に収納可能であり、手差しで用紙Ｐを給紙する際、図１に示すように、装置本体１１の側面から引き出されて手差し給紙に供される。ピックアップローラー１２５は、手差しトレイ１２４に載置された用紙Ｐを取り出す。ピックアップローラー１２５によって取り出された用紙Ｐは、給紙ローラー対１２３及び１２６によって用紙搬送路１１１に送り出す。そうすることによって、前記給紙部１２は、画像形成部１３へ向けて用紙Ｐを給紙する。

画像形成部１３は、所定の画像処理によって給紙部１２から給紙された用紙Ｐにカラー画像等の画像を形成させるものである。画像形成部１３は、複数の画像形成ユニット１３１と、中間転写ベルト（一次転写部材）１３２と、一次転写ローラー１３３と、二次転写ローラー（二次転写手段）１３４とを備えている。

画像形成ユニット１３１としては、本実施形態では、中間転写ベルト１３２の回転方向上流側から下流側へ（図１に示す左側から右側へ）向けて順次配設された、マゼンタ（Ｍ）色の現像剤を用いるマゼンタ用ユニット１３１Ｍ、シアン（Ｃ）色の現像剤を用いるシアン用ユニット１３１Ｃ、イエロー（Ｙ）色の現像剤を用いるイエロー用ユニット１３１Ｙ、及びブラック（Ｋ）色の現像剤を用いるブラック用ユニット１３１Ｋが備えられている。各ユニット１３１は、感光体ドラム（像担持体）１３５を備え、感光体ドラム１３５上に画像情報に基づいて各色に対応するトナー像を形成させ、中間転写ベルト１３２に一次転写する。

画像形成ユニット１３１は、感光体ドラム１３５が矢印方向に回転可能に配置されている。そして、感光体ドラム１３５の周囲には、除電装置２４、ドラムクリーニング装置２５、帯電装置２１、露光装置２２及び現像装置２３が各々配置されている。

帯電装置２１は、矢印方向に回転されている感光体ドラム１３５の周面を帯電させる。露光装置２２は、帯電装置２１によって周面が帯電された感光体ドラム１３５の周面に、画像情報に基づくレーザー光を照射し、感光体ドラム１３５の周面上に画像情報に基づく静電潜像を形成させる。

現像装置２３は、感光体ドラム１３５の周面にトナーを供給する。感光体ドラム１３５は、露光装置２２から出射されるレーザー光によって周面に静電潜像が形成され、現像装置２３によるトナー供給によって顕像化されたトナー像を担持する。

除電装置２４は、一次転写ローラー１３３が感光体ドラム１３５周面上のトナー像を中間転写ベルト１３２に一次転写した後、感光体ドラム１３５の周面上に残存したトナーを除電させるものである。感光体ドラム１３５の周面は帯電しているため、除電することによって、後述するドラムクリーニング装置２５が感光体ドラム１３５の周面上の残トナーを好適に除去することができる。

ドラムクリーニング装置２５は、一次転写後に感光体ドラム１３５の周面にある残トナーを除去して清浄化するものである。具体的には、例えば、クリーニングブレード等が挙げられる。ドラムクリーニング装置２５によって清浄化処理された感光体ドラム１３５の周面は、新たな画像形成処理のために帯電位置へ向かう。ドラムクリーニング装置２５によって除去されたトナーは、所定の経路を通ってトナー回収ボックス（不図示）に搬送され、貯留される。

中間転写ベルト１３２は、複数の画像形成ユニット１３１によって、その周面（トナー担持面）に画像情報に基づくトナー像が一次転写されるためのものである。即ち、中間転写ベルト１３２は、本実施形態においては、感光体ドラム１３５と一次転写ローラー１３３とで狭持され、感光体ドラム１３５からトナー像が転写される周面を有する被転写体である。

また、中間転写ベルト１３２は、無端状のベルト状回転体であって、その周面側が各感光体ドラム１３５の周面にそれぞれ当接するように、二次転写対向ローラー１３６及び従動ローラー１３７に架け渡されている。また、中間転写ベルト１３２は、中間転写ベルト１３２を介して各感光体ドラム１３５と対向する位置に配される各一次転写ローラー１３３によって各感光体ドラム１３５に押圧された状態で、二次転写対向ローラー１３６の回転駆動によって、無端回転するように構成されている。

二次転写対向ローラー１３６は、ステッピングモータ等の駆動源によって回転駆動し、中間転写ベルト１３２を無端回転させるための駆動力を与える。従動ローラー１３７は、回転自在に設けられ、二次転写対向ローラー１３６による中間転写ベルト１３２の無端回転に伴って従動回転する。

一次転写ローラー１３３は、中間転写ベルト１３２を狭持して感光体ドラム１３５周面上のトナー像を中間転写ベルト１３２に一次転写させる。また、一次転写ローラー１３３は、中間転写ベルト１３２を介して各感光体ドラム１３５と対向する位置に配置される。一次転写ローラー１３３は、各画像形成ユニット１３１の感光体ドラム１３５に対して、それぞれ設けられる。

また、一次転写ローラー１３３は、上述したように、中間転写ベルト１３２が感光体ドラム１３５に押圧された状態になるように、中間転写ベルト１３２に接触している。そして、一次転写ローラー１３３は、中間転写ベルト１３２に接触したまま、中間転写ベルト１３２の無端回転に従属して回転する。その際、各一次転写ローラー１３３に、トナーの帯電極性とは逆極性である一次転写バイアスを印加することによって、各感光体ドラム１３５上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１３５とそれに対応する各一次転写ローラー１３３との間で、中間転写ベルト１３２に一次転写される。これにより、各感光体ドラム１３５上に形成されたトナー像が、矢印Ａ方向（図１では、反時計回り）に周回する中間転写ベルト１３２に重ね塗り状態で順次一次転写される。

二次転写ローラー１３４は、中間転写ベルト１３２の周面に接触してニップ部を形成し、そのニップ部を通過する用紙Ｐに、中間転写ベルト１３２の周面上のトナー像を二次転写させる。

二次転写ローラー１３４は、中間転写ベルト１３２を介して、二次転写対向ローラー１３６と対向する位置に配置され、中間転写ベルト１３２に接触したまま、中間転写ベルト１３２の無端回転に従属して回転する。その際、二次転写ローラー１３４に、トナーの帯電極性とは逆極性である二次転写電流を供給することによって、中間転写ベルト１３２上に一次転写されたトナー像が、二次転写ローラー１３４と二次転写対向ローラー１３６との間で、給紙部１２から給紙された用紙Ｐに二次転写される。これにより、用紙Ｐ上に、画像情報に基づくトナー像が未定着の状態で転写される。

また、画像形成部１３には、中間転写ベルト１３２における二次転写位置より回転方向下流側であって一次転写位置より回転方向上流側の位置に、ベルトクリーニング装置（除去手段）１３８を更に備えている。ベルトクリーニング装置１３８は、ファーブラシ３１、トナー回収ローラー３２、クリーニングブレード３３及びトナー回収スクリュー３４を備え、二次転写後、中間転写ベルト１３２の周面上に残った残トナーを除去して清浄化するための装置である。

トナー回収ローラー３２にはトナーの帯電極性とは逆極性のクリーニングバイアス電流が供給される。これにより、接地された従動ローラー１３５から中間転写ベルト１３２、ファーブラシ３１を経てトナー回収ローラー３２へ電位傾斜が発生する。これにより、ファーブラシ３１は、中間転写ベルト１３２上の残トナーを静電的に吸着する。ファーブラシ３１が吸着したトナーは、トナー回収ローラー３２へ移動する。

トナー回収ローラー３２に付着したトナーはクリーニングブレード３３が掻き落とし、掻き落とされたトナーはトナー回収スクリュー３４によってトナー回収ボックス（不図示）へ搬送され、貯留される。このようにベルトクリーニング装置１３８によって清浄化処理された中間転写ベルト１３２の周面は、新たな一次転写処理のために一次転写位置へ向かう。

濃度センサー（測定手段）４０は、中間転写ベルト１３２に転写されたトナー像のトナー濃度を測定するものであり、中間転写ベルト１３２におけるブラックトナー像の一次転写位置より回転方向下流側であって二次転写位置より回転方向上流側の位置に配置される。

図２及び図３は、濃度センサー４０の配置について詳しく示した図である。図２は画像形成部１３の下方から中間転写ベルト１３２と濃度センサー４０を見た時の斜視図であり、図３は、図２に示す矢印Ｙ方向から見たときの図、つまり、二次転写対向ローラー１３６の回転軸と直交する方向から中間転写ベルト１３２及び濃度センサー４０を見た時の正面図である。図２に示すように、濃度センサー４０は、中間転写ベルト１３２の回転方向（矢印Ａ方向）と直交する方向（矢印Ｂ方向）に沿って所定間隔で複数個配置される。

また、図３に示すように、中間転写ベルト１３２には、画像形成ユニット１３１によってトナー像が転写される転写領域１３２Ａと、トナー像が転写されない非転写領域１３２Ｂが存在する。非転写領域１３２Ｂは、中間転写ベルト１３２の矢印Ｘ方向における両端部に相当する。濃度センサー４０は、転写領域１３２Ａのトナー濃度を測定する濃度センサー４０ａと、非転写領域１３２Ｂのトナー濃度を測定する濃度センサー４０ｂによって構成される。濃度センサー４０ａと濃度センサー４０ｂは、同種のセンサーである。

濃度センサー４０は、例えば中間転写ベルト１３２上のトナー像の光学濃度を検出するものであり、例えば反射光を検出する鏡面反射型センサーが用いられる。このような鏡面反射型センサーは、中間転写ベルト１３２表面の検出位置に対して所定角度だけ傾斜して配置されたＬＥＤ光源と、受光素子としてのフォトトランジスタ等によって構成される。そして中間転写ベルト１３２上のトナー像に対してＬＥＤ光源から光が照射され、その反射光の量をフォトトランジスタが検出することによってトナー像の光学濃度（以下、単に「濃度」という）を測定する。濃度センサー４０は測定結果を電気信号に変換し、後述する制御部へ出力する。

定着部１４は、画像形成部１３で転写された用紙Ｐ上のトナー像に対し定着処理を施す。定着部１４は、内部に加熱源である通電発熱体を備えた加熱ローラー１４１と、加熱ローラー１４１と配向配置された定着ローラー１４２と、定着ローラー１４２と加熱ローラー１４１との間に張架された定着ベルト１４３と、定着ベルト１４３を介して定着ローラー１４２と対向配置された加圧ローラー１４４とを備えている。

定着部１４へ供給された用紙Ｐは、定着ベルト１４３と加圧ローラー１４４との間に形成される定着ニップ部を通過することで、加熱加圧される。これにより、画像形成部１３で用紙Ｐに転写されたトナー像は、用紙Ｐに定着される。定着処理の完了した用紙Ｐは、定着部１４の上部から延設された用紙搬送路１１１を経由して、装置本体１１の頂部に設けられた排紙部１５の排紙トレイ１５１へ向けて排紙される。

排紙部１５は、装置本体１１の頂部が凹没されることによって、形成され、この凹部の底部に排紙された用紙Ｐを受ける排紙トレイ１５１が形成されている。

図４は、二次転写ローラー１３４と濃度センサー４０に関連する部分の電気的構成を示した図である。電源（二次転写電流供給手段）Ｄ１は、トナーの帯電極性とは逆極性の二次転写電流を二次転写ローラー１３４に供給する。この二次転写電流の供給により、中間転写ベルト１３２上に形成されたトナー像が用紙Ｐへ二次転写される。

制御部（転写電流制御手段）４２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）等によって構成され、画像形成装置１０を構成する各機能部への指示信号の出力、データ転送等を行って画像形成装置１０を統括的に制御するものである。また、制御部４２は、濃度センサー４０から中間転写ベルト１３２の転写領域１３２Ａ及び非転写領域１３２Ｂのトナー濃度の測定結果を取り込み、測定結果に応じて二次転写電流の絶対値の低下量を決定する。そして、決定した低下量に基づいて二次転写電流の絶対値を下げる制御を電源Ｄ１に対して行う。

画像形成ユニット１３１が形成する画像の画像部が少ない、つまり印字率が低い状態が長く続くと、現像装置２３から感光体ドラム１３５へ移動するトナー量が少なくなる。そのため、現像装置２３内のトナーが撹拌等によってストレスを受けて劣化し、十分に帯電されない不良帯電トナーが増加する。この不良帯電トナーは、感光体ドラム１３５や中間転写ベルト１３２の画像転写領域ではない部分（白地部）に付着しやすく、画像かぶりが発生する。

図５及び図６は、二次転写位置におけるトナーの移動を説明するための図である。図５に示すように、中間転写ベルト１３２の周面には、帯電能力が正常である正常帯電トナーＴと、転写領域１３２Ａの白地部に付着した不良帯電トナーＴｘがあるとする。尚、本実施の形態では、正常帯電トナーＴは正電荷を帯びており、不良帯電トナーＴｘは帯電量が０近傍、又は０近傍からわずかに正電荷を帯びているものとして説明する。

電源Ｄ１が通常用いるマイナスの二次転写電流を二次転写ローラー１３４に供給すると、プラスの正常帯電トナーＴは二次転写ローラー１３４側へ引き寄せられて用紙Ｐへ移動する。このとき、帯電量が０近傍の不良帯電トナーＴｘも同時に用紙Ｐへ移動してしまう。このように、用紙Ｐの本来ならば画像形成が行われない位置にトナーが移動してしまうために画像かぶりが発生し、その結果画像品質が低下してしまう。

そこで、制御部４２が濃度センサー４０から測定結果を取り込んで、転写領域１３２Ａのうちトナー像が形成されてない白地部（つまり、中間転写ベルト１３２の地肌部）のトナー濃度と非転写領域１３２Ｂのトナー濃度の差を算出する。転写領域１３２Ａの白地部と非転写領域１３２Ｂはどちらも中間転写ベルト１３２の地肌部であるから、トナー濃度は同じであるはずである。しかし、不良帯電トナーが多くなると、転写領域１３２Ａの白地部に不良帯電トナーが付着して、白地部のトナー濃度が高くなる。つまり、転写領域１３２Ａの白地部と非転写領域１３２Ｂに濃度差が出てくる。

制御部４２は、この濃度差に応じて二次転写電流の絶対値の低下量を決定する。極性はそのままで二次転写電流の絶対値が低下することによって、二次転写位置における転写効率は下がる。

図６を用いて説明すると、電源Ｄ１が二次転写ローラー１３４に供給する二次転写電流を極性はそのままで絶対値だけを下げると、帯電量が十分な正常帯電トナーＴは中間転写ローラー１３４側へ引き寄せられて用紙Ｐへ移動するが、帯電量が０に近い不良帯電トナーＴｘは二次転写ローラー１３４との電位差が小さくなるため、二次転写ローラー１３４側へ引き寄せられない。つまり、不良帯電トナーＴｘは用紙Ｐに転写されないため、画像かぶりが発生しても画像品質の低下を抑えることができる。

図７は、制御部４２が二次転写電流の絶対値の低下量を決める際の処理の流れを示したフローチャートである。画像形成ユニット１３１が中間転写ベルト１３２にトナー像を形成した後、制御部４２は、濃度センサー４０から測定結果を取り込む（ステップＳ１１）。画像形成ユニット１３１が形成するトナー像は、外部装置から送信された画像情報に基づいた用紙Ｐへの印刷用のトナー像でもよいし、画像かぶりを検出するために予め記憶部（不図示）に記憶されたパッチ画像でもよい。

そして、制御部４２は、転写領域１３２Ａのトナー濃度を測定した濃度センサー４０ａの測定結果から、トナー像が形成されていない白地部のトナー濃度の測定結果を抽出する（ステップＳ１２）。具体的には、制御部４２は、露光装置２２に送られた画像情報を用いて濃度センサー４０ａの測定箇所における白地部の位置を特定する。そして、制御部４２は、その白地部の位置に対向する位置にある濃度センサー４０ａの測定結果を採用し、他の濃度センサー４０ａの測定結果は削除する。

尚、転写領域１３２Ａの白地部のトナー濃度の測定結果については、上記したように、制御部４２が全ての濃度センサー４０ａから測定結果を取り込んだ後、白地部の測定結果を抽出するようにしてもよいし、制御部４２が画像情報を用いて白地部の位置を特定した後、その位置に対向配置されている濃度センサー４０ａからのみ測定結果を取り込むようにしてもよい。

続いて、制御部４２は、転写領域１３２Ａの白地部のトナー濃度と非転写領域１３２Ｂのトナー濃度の濃度差を算出する（ステップＳ１３）。ここで、転写領域１３２Ａの白地部の測定結果が複数ある場合、制御部４２はその平均値を白地部のトナー濃度としてもよいし、最もトナー濃度の高い値を白地部のトナー濃度としてもよい。

また、非転写領域１３２Ｂのトナー濃度を測定する濃度センサー４０ｂは、図３では中間転写ベルト１３２の矢印Ｘ方向の両端部にそれぞれ１個（合計２個）配置した図を示した。この場合、制御部４２は２つの濃度センサー４０ｂから取り込んだ測定結果の平均値を非転写領域１３２Ｂのトナー濃度としてもよいし、何れか一方の測定結果を採用してもよい。また、濃度センサー４０ｂは、中間転写ベルト１３２の両端部の何れか一方だけに配置することとしてもよい。

制御部４２は、ステップＳ１３で算出した濃度差に比例して、二次転写電流の絶対値の低下量を決定する（ステップＳ１４）。つまり、制御部４２は、濃度差が小さいときは低下量を小さく、濃度差が大きいときは低下量を大きくする。低下量の決定方法としては、制御部４２が各濃度差について予め設定された低下量の値を記憶するデータテーブルを予め記憶しており、制御部４２はこのデータテーブルを用いて算出した濃度差から低下量を決定する。この他、制御部４２は、予め記憶する所定の計算式を用いて低下量を決定するようにしてもよい。

ここで、二次転写電流の絶対値の低下量は、転写効率の低下による用紙上の画像濃度の低下が視覚的に顕著に表れない範囲とする。図１０は二次転写電流と画像濃度（ＩＤ）の関係を示すグラフである。図１０に示すのは、４連タンデム方式の装置における実験データである。中間転写ベルト１３２は、１２０μｍのＰＶＤＦの基層に、２００μｍのＴＰＵの弾性層を積層し、表面に３μｍのＰＴＦＥ層をコーティングしたものであり、体積抵抗はｌｏｇ１０Ω・ｃｍである。二次転写ローラー１３４は、金属性の軸にヒドリンゴムを被せた直径２２ｍｍのローラーであり、抵抗はｌｏｇ７Ωである。また、画像形成時のプロセス速度は１５０ｍｍ／ｓｅｃである。図１０に示す結果から、画像濃度は二次転写電流が３０μＡを超えると画像濃度がほぼ１．４で飽和するため、通常の二次転写電流は３０μＡ付近に設定している。

また、画像濃度の低下が視覚的に顕著に表れないのは画像濃度が１．２付近までである。１．２の画像濃度を得るために必要な二次転写電流は２０μＡであることがわかる。従って、二次転写電流の絶対値の低下量は、予め定められた二次転写電流（画像かぶりの発生がない時に用いられる通常の二次転写電流）の絶対値に対して３０％以下の範囲であることが望ましい。

そして、制御部４２は決定した低下量に従って、極性はそのままで二次転写電流の絶対値を下げる制御を電源Ｄ１に対して行う（ステップＳ１５）。この制御によって電源Ｄ１は、極性はそのままで二次転写電流の絶対値を下げる。これにより、中間転写ベルト１３２に付着している不良帯電トナーの用紙Ｐへの転写を抑えることができる。また、二次転写電流の絶対値の低下量は、転写効率の低下によって画像品質が損なわれない範囲で決定されるため、画像品質を維持しつつ、不良帯電トナーの用紙への転写を抑えることができる。

尚、制御部４２が行う二次転写電流の絶対値を下げる制御は、用紙１枚分の画像形成が終わり、次の画像形成が開始されるまでの間、若しくは外部装置から送られる印刷ジョブと印刷ジョブの間に行われる。

以上、説明したように、制御部４２が転写領域１３２Ａの白地部と非転写領域１３２Ｂの各トナー濃度の濃度差を算出し、この濃度差に比例して二次転写電流の絶対値の低下量を決定して電源Ｄ１を制御することにより、不良帯電トナーの用紙Ｐへの転写を抑えることができる。つまり、画像かぶりが発生しても、画像品質を維持することができる。

〔第２の実施の形態〕
第１の実施の形態では、転写領域１３２Ａの白地部と非転写領域１３２Ｂのトナー濃度の濃度差に応じて二次転写電流の絶対値を下げることによって、不良帯電トナーの用紙Ｐへの転写を抑制する方法について説明した。第２の実施の形態では、二次転写後に中間転写ベルト１３２に残った不良帯電トナーを効率的に除去することによって、中間転写ベルト１３２のクリーニング不良を防ぐ方法について説明する。尚、本実施の形態における画像形成装置は、第１の実施の形態において説明した画像形成装置１０と同じであるため、説明を省略する。

二次転写ローラー１３６には、トナーの帯電極性とは逆極性の二次転写電流が供給されているが、帯電能力が低下した不良帯電トナーは、二次転写位置において逆帯電化する場合がある。そして、ベルトクリーニング装置１３８のトナー回収ローラー３２にはトナーの帯電極性とは逆極性のクリーニングバイアス電流が供給されているが、逆帯電トナーはベルトクリーニング装置１３８のファーブラシ３１と静電的に反発し合いベルトから除去されにくい。そして、逆帯電トナーが中間転写ベルト１３２に付着したまま一次転写位置へ向かうと。画像品質の低下を招いてしまう。

そこで、後述する制御部は、濃度センサー４０が測定したトナー濃度に応じて二次転写電流の絶対値を低下させると共に、ベルトクリーニング装置１３８のトナー回収ローラー３２に供給されるクリーニングバイアス電流の絶対値も低下させる。こうすることで、逆帯電トナーとファーブラシ３１の反発力が弱まり、ファーブラシ３１が逆帯電トナーを掻き取りやすくなる。つまり、逆帯電トナーを確実に除去することができ、中間転写ベルト１３２のクリーニング不良を防ぐことができる。

図８は、二次転写ローラー１３４、濃度センサー４０及びトナー回収ローラー３２に関連する部分の電気的構成を示した図である。第１の実施の形態において説明した図４と同じ構成要素については同じ符号を付し、説明を省略する。

電源（バイアス電流供給手段）Ｄ２は、トナーの帯電極性とは逆極性のクリーニングバイアス電流をトナー回収ローラー３２に供給する。

制御部（転写電流制御手段、バイアス電流制御手段）４４は、画像形成装置１０を統括的に制御するものであり、更に、濃度センサー４０から中間転写ベルト１３２の転写領域１３２Ａ及び非転写領域１３２Ｂのトナー濃度の測定結果を取り込み、測定結果に応じて二次転写電流の絶対値の低下量を決定して、二次転写電流の絶対値を可変させる制御を電源Ｄ１に対して行う。同時に、制御部４４は、濃度センサー４０の測定結果から転写領域１３２Ａの単位面積当たりのトナー付着量を算出し、このトナー付着量に応じてクリーニングバイアス電流の絶対値の低下量を決定する。

図９は、制御部４４が二次転写電流及びクリーニングバイアス電流の絶対値の低下量を決める際の処理の流れを示したフローチャートである。ステップＳ２１〜ステップＳ２５については、第１の実施の形態において説明した図７のフローチャートと同じであるため、説明を省略し、ステップＳ２６から説明する。

制御部４４は、濃度センサー４０ａから取り込んだトナー濃度を用いて、転写領域１３２Ａにおける単位面積当たりのトナー付着量を算出する（ステップＳ２６）。トナー付着量はトナー濃度に比例するため、制御部４４は測定結果からトナー付着量を算出することができる。

そして、制御部４４は、算出した単位面積当たりのトナー付着量からクリーニングバイアス電流の絶対値の低下量を決定する（ステップＳ２７）。単位面積当たりのトナー付着量が多いということは、不良帯電トナーの他に、帯電量を十分持った正常帯電トナーも多いことになる。つまり、二次転写後の残トナーに正常帯電トナーが多く含まれる可能性が高い。ベルトクリーニング装置１３８は、正常帯電トナーも確実に除去する必要があるため、制御部４４はクリーニングバイアス電流の絶対値の低下量を小さくする。言い換えると、クリーニング効率はあまり低下させずに、ファーブラシ３１による不良帯電トナーの掻き取りを行いやすくする。

一方、単位面積当たりのトナー付着量が少ないということは、残トナーに含まれる正常帯電トナーが少ないことになる。従って、逆帯電トナーを確実に除去するために、制御部４４はクリーニングバイアス電流の絶対値の低下量を大きくする。

クリーニングバイアス電流の絶対値が低下すると、ファーブラシ３１と逆帯電トナーとの反発力が弱まるため、ファーブラシ３１が逆帯電トナーを掻き取りやすくなる。つまり、逆帯電トナーを確実に除去することができ、中間転写ベルト１３２のクリーニング不良を防ぐことができる。また、制御部４４は、単純にクリーニングバイアス電流の絶対値を低下させるのではなく、中間転写ベルト１３２の転写領域１３２Ａにおける単位面積当たりのトナー付着量に反比例してクリーニングバイアス電流の低下量を決定する。つまり、制御部４４は残トナーに含まれる正常帯電トナーの量によってクリーニングバイアス電流の低下量を決定するため、正常帯電トナーはもちろん、逆帯電トナーも効率的に除去することができる。

クリーニングバイアス電流の低下量の決定方法としては、制御部４４は各トナー付着量に対して予め設定された低下量を記憶するデータテーブルを予め記憶しており、制御部４４はこのデータテーブルを用いて算出したトナー付着量から低下量を決定する。この他、制御部４４は、予め記憶した所定の計算式を用いて低下量を決定してもよい。

尚、クリーニングバイアス電流の低下量は、クリーニングバイアス電流の絶対値を低下させても正常帯電トナーを確実に除去できる範囲とする。図１１は、クリーニングバイアス電流とトナー回収ローラーによるトナー回収量の関係を示す実験データである。図１０の測定において前述の装置を用いて実験を行った実験データである。ベルトクリーニング装置１３８のファーブラシ３１は、外径１９．０ｍｍ、直径１０ｍｍの金属軸と、３００Ｔ／５０Ｆ、１００ＫＦ／ｉｎｃｈ^２の導電性アクリル繊維のブラシで構成されている。トナー回収ローラー３２は、表面をアルマイト処理した直径１８ｍｍの金属ローラーである。また、ファーブラシ３１とトナー回収ローラー３２の線速比は１．２である。図１１の実験データは、中間転写ベルト１３２上に特定のパターン画像を形成して、その画像をそのままベルトクリーニング装置１３８に除去させて、トナー回収ローラー３２が回収したトナー量を測定したものである。

図１１の実験データから、クリーニングバイアス電流が２２μＡ付近でトナーの回収効率が最も良いことが分かる。また、クリーニングバイアスが１０μＡ付近まではトナー回収量があまり大きく低下しないことがわかる。従って、クリーニングバイアス電流の低下量は、予め定められたクリーニングバイアス電流（画像かぶりの発生がない時に用いられる通常のクリーニングバイアス電流）の絶対値の５０％以下の範囲であることが望ましい。

以上、説明したように、制御部４４が転写領域１３２Ａにおける単位面積当たりのトナー付着量に反比例してクリーニングバイアス電流の絶対値の低下量を決定し、電源Ｄ２を制御することにより、ベルトクリーニング装置１３８は正常帯電トナーの他に逆帯電トナーを除去することができる。つまり、クリーニング不良を防ぐことができる。

１０画像形成装置
１１装置本体
１３画像形成部
１３１画像形成ユニット
１３２中間転写ベルト
１３４二次転写ローラー
１３６二次転写対向ローラー
１３５感光体ドラム
１３８ベルトクリーニング装置
３１ファーブラシ
３２トナー回収ローラー
４０濃度センサー
４２、４４制御部
Ｄ１、Ｄ２電源

Claims

トナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体が担持するトナー像が一次転写されるトナー担持面を有する一次転写部材と、
前記トナー担持面に接触してニップ部を形成する二次転写手段と、
前記トナー担持面に一次転写されたトナー像を前記ニップ部で用紙に二次転写するために、前記トナーの帯電極性と逆極性の二次転写電流を前記二次転写手段に供給する二次転写電流供給手段と、
前記トナー担持面において前記トナー像が一次転写される転写領域及び前記トナー像が転写されない非転写領域のトナー濃度を測定する測定手段と、
前記トナー担持面に前記トナー像が一次転写された後の前記転写領域のうち前記トナー像が転写されていない白地部のトナー濃度と前記非転写領域のトナー濃度との濃度差に比例して、予め定められた前記二次転写電流の絶対値の低下量を決定し、当該低下量だけ前記二次転写電流の絶対値を下げる制御を前記二次転写電流供給手段に対して行う転写電流制御手段と、
前記二次転写手段によって前記トナーが用紙に二次転写された後に前記トナー担持面に残る残トナーを除去する除去手段と、
前記除去手段に対して前記トナーの帯電極性と逆極性のバイアス電流を供給するバイアス電流供給手段と、
前記測定手段が測定したトナー濃度から前記転写領域の単位面積当たりのトナー付着量を算出し、当該トナー付着量に反比例して、予め定められた前記バイアス電流の絶対値の低下量を決定し、当該低下量だけ前記バイアス電流の絶対値を下げる制御を前記バイアス電流供給手段に対して行うバイアス電流制御手段と、
を備えた画像形成装置。
前記二次転写電流の絶対値の低下量は、前記予め定められた二次転写電流の絶対値の３０％以下である請求項１に記載の画像形成装置。
前記バイアス電流の絶対値の低下量は、前記予め定められたバイアス電流の絶対値の５０％以下である請求項１又は２に記載の画像形成装置。