JP5673788B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真プロセスを用いた例えばプリンタ、複写機、ＦＡＸ、複合機等々の画像形成装置に関する。

電子写真プロセスを用いた画像形成装置では、感光体上に形成された潜像をトナーを用いて現像し（顕像化）、このトナー像を中間転写媒体を仲介して、あるいは直接に転写材（転写紙等）に転写し、更に定着処理することで目的とする形成画像を得ている。
無端ベルト状の中間転写媒体（中間転写ベルト）を採用した中間転写型の画像形成装置では、１次転写された中間転写ベルト上のトナー像を２次転写部で転写材に２次転写している。２次転写部（２次転写装置）としては、中間転写ベルトを張設している内周側の支持ローラ（駆動ローラであっても良い）と、これに対向配設される転写部材としての２次転写ローラにより構成したものが一般的である。また、転写部材として、支持ローラにより張設された無端ベルト状の２次転写ベルトを用いた構成も２次転写装置として汎く採用されている。

画像形成時の各処理過程で各部に付着した残トナーは、画像形成品質を劣化させてしまうため、各部毎に残トナーの除去（クリーニング）が行われる。中間転写ベルトの残留トナー除去には、周知のブレードを直接転写ベルトに当接させる方式とバイアスクリーニングローラを用いる方式等がある。勿論、２次転写部においても、転写部材としての２次転写ローラのクリーニングが必要で、バイアス電圧を印加することで２次転写ローラに付着したトナーを中間転写ベルト側へ戻すようにしたバイアスクリーニングを用いることも多い。すなわち、転写位置に転写材が存在しないときに転写部材に転写バイアスと逆極性のバイアスを印加することによって、転写部材に付着したトナーを像担持体側に引き戻す手段が提案されている。このような転写ローラのクリーニング動作は、転写位置（ニップ部）を転写材の通過が終了した後から次の転写材の先端部が到達するまでの間や、ジャム処理後の機械起動時、一定数の転写材が転写位置を通過した後などに行われる。

図６は、後で図１に示し説明する構成の画像装置における従前のプロセスコントロールタイミングにおける１次転写バイアスと２次転写ローラクリーニング時の２次転写バイアスのタイミングチャートの例を示したものである。プロコン時の１次転写バイアス印加スタートタイミングがｔ１であり、２次転写ローラ２５のクリーニングバイアスの極性をマイナスから＋へ切り替えるタイミングをｔ２としている。なお、ここでいうプロセスコントロールとは、色合わせ制御や濃度調整制御を意味している。
ところで、上述した如き２次転写ローラを用いた構成の２次転写装置においては、２次転写ローラと対向する駆動ローラの抵抗が経時、環境で変動する。特に経時では抵抗が上昇するため、２次転写ローラのバイアスクリーニングシーケンス時に印加するバイアスによって駆動ローラ表層が帯電し、２次転写ローラに印加するバイアス極性が切り替わるタイミングにて駆動ローラから２次転写側つまり高圧電源側に電流が流れ込むという問題がある。
経時や環境変動にて駆動ローラ２１の抵抗が９乗程度まで上昇している場合、ｔ２のタイミングで駆動ローラ２１表層に電荷が蓄積し、アース経路に電荷が流れ込まずに、２次転写ローラ側、すなわち高圧電源側に流れ込み、高圧電源の不具合が生じる（図７の２次転写部等価回路図参照）。図７の２つの図は、駆動ローラ（２次転写ローラ）の抵抗の違いによる電流の違いを示している。なお、図７のでは後述する理由で転写ベルトの抵抗を無視してある。

より具体的には、高圧電源側に電流の流れ込みがあると、高圧電源の立ち上がりが遅れるという問題があった。これによって、装置がエラーとして検知し、装置が止まるという不都合が生じる。その他にも、高圧電源の立ち上がりが遅れることで、２次転写クリーニングバイアスの印加時間が減るため、２次転写クリーニングの効果が減る。したがって、用紙後端にクリーニングしきれなかった２次転写ローラ表層のトナーが逆転写し、用紙裏汚れとなる不都合が生じる慮がある。
この問題に対しての対策として、電流が流れ込むことを防止するようにした構成が既に知られている。例えば、特許文献１や特許文献２では、高圧側への流れ込み電流を防止するためにトランジスタやツェナーダイオードを用いている。しかしながら、このような電子部品を用いた構成を採用することはコスト高となる。その他の解決方法として、駆動ローラに直接除電部材を接触させることで駆動ローラそのものを除電する構成も提案されているが、除電部材を搭載するスペースが必要になり、またコストも高くなる難点がある。

本発明は上述した実情に鑑みてなされたものであり、２次転写ローラクリーニングシーケンス時のバイアス切り替えタイミングに、高圧電源部側に電流が流れ込むことを防止して高圧電源部を保護することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明の画像形成装置は、トナー像が形成される感光体と、前記感光体に接触する中間転写ベルトと、１次転写バイアスにより前記感光体上のトナー像を前記中間転写ベルトへ１次転写する第１ローラと、表層を有し、前記中間転写ベルトとの間に２次転写部を形成する第２ローラと、表層を有し、前記中間転写ベルトを挟んで前記第２ローラと対向する対向ローラと、前記対向ローラと前記第２ローラとの間に、前記トナー像が前記第２ローラから前記中間転写ベルトへ向かう第一電位差、および、前記トナー像が前記中間転写ベルトから前記第２ローラへ向かう第二電位差、を生じさせるために正負の極性のバイアスを出力可能な電源と、を備え、前記第二電位差により前記中間転写ベルト上のトナー像を前記２次転写部で用紙へ２次転写する画像形成装置において、非画像形成時に、画像形成時の前記１次転写バイアスよりも高い所定バイアスを前記第１ローラへ印加するとともに、前記電源が正極性および負極性のバイアスを出力し、前記第１ローラに前記所定バイアスを印加するタイミングをｔ１、前記電源が出力するバイアスの極性が反転するタイミングをｔ２、前記第１ローラと前記中間転写ベルトとが接触する位置から前記２次転写部までの前記中間転写ベルト上の走行距離をＬ、前記中間転写ベルトの線速をｖとしたとき、ｔ２−ｔ１＞Ｌ／ｖとなるよう構成されたことを特徴とする。

また請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記対向ローラの前記表層は、ゴムまたはウレタンからなることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記第２ローラの前記表層は、１０＾６［Ω］〜１０＾１０［Ω］の抵抗値の弾性体からなることを特徴とする。
また請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記第２ローラの前記表層は、ウレタン、ＮＢＲ、ヒドリン、またはＥＰＤＭからなることを特徴とする。
また請求項５に記載の発明は、トナー像が形成される感光体と、前記感光体に接触する中間転写ベルトと、１次転写バイアスにより前記感光体上のトナー像を前記中間転写ベルトへ１次転写する第１ローラと、前記中間転写ベルトとの間に２次転写部を形成する第２ローラと、前記中間転写ベルトを挟んで前記第２ローラと対向する対向ローラと、前記対向ローラと前記第２ローラとの間に、前記トナー像が前記第２ローラから前記中間転写ベルトへ向かう第一電位差、および、前記トナー像が前記中間転写ベルトから前記第２ローラへ向かう第二電位差、を生じさせるために正負の極性のバイアスを出力可能な電源と、を備え、前記第二電位差により前記中間転写ベルト上のトナー像を前記２次転写部で用紙へ２次転写する画像形成装置において、プロセスコントロールをおこなうときとは異なる非画像形成時に、画像形成時の前記１次転写バイアスよりも高い所定バイアスを前記第１ローラへ印加するとともに、前記電源が正極性および負極性のバイアスを出力し、前記第１ローラに前記所定バイアスを印加するタイミングをｔ１、前記電源が出力するバイアスの極性が反転するタイミングをｔ２、前記第１ローラと前記中間転写ベルトとが接触する位置から前記２次転写部までの前記中間転写ベルト上の走行距離をＬ、前記中間転写ベルトの線速をｖとしたとき、ｔ２−ｔ１＞Ｌ／ｖとなるよう構成されたことを特徴とする。
また請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の画像形成装置において、前記非画像形成時は、画像形成前後、ＪＡＭ処理時、または用紙切れ時であることを特徴とする。

また請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の画像形成装置において、前記中間転写ベルトの走行方向において前記第１ローラとベルトとが接触する位置よりも下流側かつ前記２次転写部よりも上流側の位置で前記中間転写ベルトに対向して設けられるセンサを備え、該センサによるトナー像の測定結果にもとづき前記プロセスコントロールをおこなうことを特徴とする。
また請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記感光体を複数備え、前記走行距離Ｌは、前記中間転写ベルト走行方向の最下流に設けられた前記感光体上のトナー像を前記中間転写ベルトへ１次転写する前記第１ローラと前記中間転写ベルトとが接触する位置から、前記２次転写部までの、前記中間転写ベルト上の走行距離であることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記非画像形成時に前記第２ローラと前記中間転写ベルトとが当接していることを特徴とする。
また、請求項１０の発明は、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記所定バイアスは、使用環境に応じて変更可能であることを特徴とする。
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１０記載の画像形成装置において、画像形成装置の使用環境が高湿度であるほど、前記所定バイアスを高い値にすることを特徴とする。
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記２次転写部の下流側かつ前記感光体の上流側に、前記中間転写ベルト上の残トナーを回収するクリーニング部材を備えることを特徴とする。
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記中間転写ベルトは、体積抵抗率が１０＾８［Ω・ｃｍ］〜１０＾１１［Ω・ｃｍ］であることを特徴とする。
また、請求項１４に記載の発明は、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記中間転写ベルトは、表面抵抗率が１０＾８［Ω］〜１０＾１１［Ω］であることを特徴とする。
また、請求項１５に記載の発明は、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記中間転写ベルトの材質として、ＰＶＤＦ（フッ化ビニリデン）、ＥＴＦＥ（エチレン−四フッ化エチレン共重合体）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）またはＴＰＥ（熱可塑性エラストマー）のいずれかに導電性材料を分散させ樹脂フィルム状のエンドレスベルトとしたものを用いることを特徴とする。

本発明によれば、像担持体上のトナー画像を転写材に転写させるための転写部材の印加極性とは逆極性に帯電させている像担持体を、通常画像形成動作時に比べて充分に帯電させて、駆動ローラと２次転写部に到達させることにより、高圧電源部側に電流が流れ込むことを防止して高圧電源部を保護することが可能となる。

本発明の実施形態の一つである画像形成装置の全体図である。 図１の要部拡大図である。 １次転写バイアスと２次転写ローラクリーニング時の２次転写バイアスの変化を示すタイミングチャートである。 １次転写バイアスの増加量と駆動ローラ２１表層の電荷の相関を示す図である。 １次転写バイアスの増加量と駆動ローラ２１表層の電荷の相関を示す図である。 従前装置での１次転写バイアスと２次転写ローラクリーニング時の２次転写バイアスの変化を示すタイミングチャートである。 ２次転写部でのバイアス印加時の等価回路図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１に本発明の実施形態である画像形成装置の概略を、また図２に要部を拡大して示す。図中１０（１０Ａ〜１０Ｄ）は感光体１、帯電器２、現像器３が一体化されたプロセスユニットである。図中符号１は例えば直径φ３０の円筒形の感光体ドラムであり、例えば周速１２０ｍｍ／ｓで回転している。感光体１の表面には帯電手段であるローラ形状の帯電器２が圧接されており、感光体１の回転により従動回転しており、図示しない高圧電源によりＤＣあるいはＤＣにＡＣが重畳されたバイアスが印加されることで感光体１は一様に表面電位−６００Ｖに帯電されている。
続いて感光体１が潜像形成手段である露光手段３により画像情報が露光され、静電潜像が形成される。この露光工程はレーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナやＬＥＤなどでおこなわれる。
すなわち、感光体ドラム１には、図示しない潜像形成手段からの露光手段３により画像情報を露光させ、静電潜像を形成する。この露光工程を行うための露光装置には、レーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナやＬＥＤなどを用いたスキャナなどが採用される。こうした技術は周知であるので本明細書では、図示及び詳細な説明は省略する。
図中符号４は現像手段である１成分接触現像器であり、図示しない高圧電源から供給される所定の現像バイアスによって、前記感光体１の静電潜像をトナー像として顕像化する。トナー像はマイナスに帯電している。現像器４には１成分トナーが収納されている。
上述のプロセスユニット１０Ａ〜１０Ｄは並列に４個配設され、フルカラー画像形成時はブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの順でそれぞれ色用のプロセスユニットごとに可視像を形成し、各色の可視像が、当接される中間転写ベルト１５上に順次重ね転写されることでフルカラー画像が形成される。

像担持体としての中間転写ベルト１５は、駆動兼２次転写対向ローラ２１（後述、以下、単に駆動ローラという）、金属製のクリーニング対向ローラ１６、１次転写ローラ５（後述）、テンションローラ２０にて張架されており、図示しない駆動モータにより駆動ローラ２１を介して回転駆動されるようになっている。なおベルト張力としてテンションローラ２０の両側にて、ばねにより加圧している。なお中間転写ベルト１５の搬送方向は図１の矢印の向きである。テンションローラ２０は例えば直径Φ１９ｍｍ、幅２３１ｍｍのアルミニウム製パイプ形状であり、両端部にはΦ２２ｍｍのフランジが圧入されて中間転写ベルト１５の蛇行を規制する規制部材としてある。
中間転写ベルト１５に用いる材質としては、ＰＶＤＦ（フッ化ビニリデン）、ＥＴＦＥ（エチレン−四フッ化エチレン共重合体）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＴＰＥ（熱可塑性エラストマー）等にカーボンブラック等の導電性材料を分散させ樹脂フィルム状のエンドレスベルトとしたものが用いられるが、本実施形態では引張弾性率１０００〜２０００ＭＰａのＴＰＥにカーボンブラックを添加した単層構造の構成で厚さ９０〜１６０μｍ、幅２５０ｍｍのベルトを用いている。

さらにまた中間転写ベルト１５の抵抗としては、２３℃５０％ＲＨの環境にて体積抵抗率１０＾８〜１０＾１１Ω・ｃｍ、表面抵抗率１０＾８〜１０＾１１Ω（共に三菱化学社製ＨｉｒｅｓｔａＵＰ ＭＣＰ−ＨＴ４５０にて測定、印加電圧５００Ｖ、印加時間１０秒）の範囲であることが望ましい。中間転写ベルト１５の体積抵抗率および表面抵抗率が上述した範囲を超えると、中間転写ベルトが帯電するため、作像順の下流へ行くほど、設定電圧値を高く設定するなどの処置が必要トナーとなるため１次転写部へ単独の供給電源を使用する事が困難となる。これは転写工程、転写材剥離工程などで発生する放電によって中間転写ベルト１５表面の帯電電位が高くなり、かつ自己放電が困難になるためであり、対策には中間転写ベルト１５の除電手段を設ける必要が生じる。
また、体積抵抗率および表面抵抗率が上記範囲を下回ると、帯電電位の減衰が早くなるため自己放電による除電には有利となるが、転写時の電流が面方向に流れるためトナー飛び散りが発生してしまう。従って、本発明における中間転写ベルト１５の体積抵抗率および表面抵抗率は上記範囲内とした。

ローラ形態の１次転写部５として、導電ブレードや導電スポンジローラ、金属ローラ等が使用可能であるが、本実施形態ではφ８の金属ローラを用い、感光体１に対して中間転写ベルト１５の移動方向に８ｍｍ、垂直上方向に１ｍｍオフセット配置させた。感光体１に対して１次転写ローラ５に単独の高圧転写バイアス電源９により所定の（１次）転写バイアス＋５００〜＋１０００Ｖを共通に（個々にアジャストしても良い）印加させることで中間転写ベルト１５を介して転写電界を形成し、感光体１上のトナー画像を中間転写ベルト１５に転移させる。
符号１７はトナーマークセンサ（ＴＭセンサ）であり、正反射型や拡散型センサが用いられ、これによってベルト１５上のトナー像濃度、各色位置測定をおこない、測定結果に基づいて画像濃度や色合わせを最適状態に調整する（プロセス制御）。
また図中３２は、中間転写ベルトクリーニングユニットであり、クリーニングブレード３１により中間転写ベルト１５上の転写残トナーを掻き取ることでクリーニングをおこなう。除去された転写残トナーは図示しないトナー搬送経路を通り中間転写材用廃トナー収納部３３に収納される。ベルト１５のクリーニングニップ部に該当する部分は、組み付け時に潤滑剤、トナー、ステアリン酸亜鉛等の塗布剤が塗布されており、クリーニングニップ部におけるブレード捲れ上がりを防止するとともに、クリーニングニップ部にダム層を形成しクリーニング性能を高めている。なお、中間転写ベルト１５を張架している各ローラは、図示しない中間転写ベルトユニット側板によって中間転写ベルト１５の両側より支持されている。

続いて、本発明に関連が深い２次転写部について説明する。中間転写ベルト１５を周回路一端（図では、右方端）で支持すると共に同ベルト１５を駆動している駆動ローラ２１と、この駆動ローラ２１に中間転写ベルト１５を挟んで対向配置されている転写部材としての２次転写ローラ２５とにより、２次転写部が構成されている。
２次転写ローラ２５はφ６のＳＵＳ等の金属芯金上に、導電性材料によって１０＾６〜１０＾１０Ωの抵抗値に調整されたウレタン等の弾性体を被覆することでφ１９、幅２２２ｍｍに構成されている。その材料としては、イオン導電性ローラ（ウレタン＋カーボン分散、ＮＢＲ、ヒドリン）や電子導電タイプのローラ（ＥＰＤＭ）等が用いられるが、本実施形態ではΦ２０、アスカーＣ硬度３５〜５０°のウレタンローラを用いた。なお、２次転写ローラ２５の抵抗値測定には、導電性の金属製板に２次転写ローラ２５を設置し、芯金両端部にそれぞれ片側４．９Ｎの荷重を掛けた状態にて、芯金と前記金属製板との間に１ｋＶの電圧を印加した時に流れる電流値を得、これから抵抗値を算出すれば良い。
ここで、２次転写ローラ２５の抵抗値が上記範囲を超えると電流が流れ難くなるため、必要な転写性を得る為にはより高電圧を印加しなければならなくなり、電源コストの増大を招く。また、高電圧を印加する必要生じるため転写部ニップ前後の空隙にて放電が起こり、ハーフトーン画像上に放電による白ポチ抜けが発生する。これは低温低湿環境（例えば１０℃１５％ＲＨ）で顕著である。

逆に、２次転写ローラ２５の抵抗値が上記した範囲を下回ると同一画像上に存在する複数色画像部（例えば３色重ね像）と単色画像部との転写性が両立できなくなる。これは、２次転写ローラ２５の抵抗値が低い為、比較的低電圧で単色画像部を転写するのに十分な電流が流れるが、複数色画像部を転写するには単色画像部に最適な電圧よりも高い電圧値が必要となるため、複数色画像部を転写できる電圧に設定すると単色画像では転写電流過剰となり転写効率の低減を招くからである。
対向部材としての駆動ローラ（駆動兼２次転写対向ローラ）２１は、ポリウレタンゴム（肉厚０．３〜１ｍｍ）、薄層コーティングローラ（肉厚０．０３〜０．１ｍｍ）等が使用可能であるが、本実施形態としては温度による径変化が小さいウレタンコーティングローラ（肉厚０．０５ｍｍ、Φ１９ｍｍ）を使用している。この駆動ローラ２１は、対向部材として電気的に実質的に接地されている。なお、本実施形態では、２次転写対向ローラ２１が駆動ローラとしての機能を兼用しているが、兼用しなくても良い。すなわち、駆動ローラ２１に替えて単なる支持ローラを２次転写対向ローラとして用い、これとは別に適宜の駆動ローラを設けるようにしても良い。あるいは、支持ローラ２０を駆動ローラと兼用するようにしても良い。

この２次転写ローラ２５には、電圧印加手段として、トナー像転写用の電源２６ａ及び逆極性用の電源２６ｂから選択的に電圧が印加されるようになっている。トナー像転写用の電源２６ａは、定電流制御方式の電源であり、画像形成動作時は、２次転写ローラ２５には、２次転写バイアス（電圧）として−極性の高電圧バイアスが（芯金に）印加され、中間転写ベルト１５上のトナー像が転写材２２へと２次転写される。また、上記逆極性用の電源２６ｂは、転写部材である２次転写ローラ２５の表面に付着しているマイナス帯電トナーを転写ベルト１５の表面に転移させ、２次転写ローラ２５をクリーニングするための、バイアスクリーニング方式のクリーナーの電源である。
２次転写動作時に際しては、２次転写ローラ２５（の金属芯金）にバイアスが印加されると、２次転写ローラ２５から、中間転写ベルト１５そして、駆動ローラ２１へと電流が流れる。
２次転写ローラ２５のバイアスクリーニング動作時においては、−極性の電源２６ａからこれとは逆極性の電源２６ｂへと切り替えが行われる。印加する電圧の切り替えは、図示を省略した本体制御板により、バイアス極性切替手段としての切替スイッチ２６ｃを動作させることで行われる。バイアスクリーニング動作時には、クリーニングバイアス高電圧の印加箇所として２次転写ローラ２５の同じく芯金に−バイアスが一定時間印加された後、極性が切り替えられて＋バイアス高電圧が一定時間印加される。＋バイアス高電圧が印加されると、２次転写ローラ２５から、中間転写ベルト１５そして、駆動ローラ２１表層へと電流が流れる。

記録媒体としての転写材２２は給紙搬送ローラ２３、レジストローラ対２４によって、中間転写ベルト１５表面のトナー画像先端部が２次転写位置に到達するタイミングに合わせて給紙され、図示しない高圧電源により所定の転写バイアスを印加することで中間転写ベルト１５上のトナー画像が転写材２２に転移する。本構成において、給紙は縦型パスをとっている。転写材２２は２次転写対向ローラ２１の曲率によって中間転写ベルト１５から分離され、転写材２２に転写されたトナー画像は定着手段である定着装置４０によって定着されたあと排紙される。なお、中間転写ベルト１５は、電荷の自然減衰（気中放電）と、後述する２次転写ローラのクリーニングシーケンスで、２次転写ローラに逆極性のバイアスを交互にかけることで除電されベルト表層の電荷が初期化される。
ところで、実施形態においても、２次転写ローラと対向する駆動ローラの抵抗が経時、環境で変動する。特に経時では抵抗が上昇する。既に述べたが、従前の装置にあっては、駆動ローラの抵抗上昇に起因した不都合、すなわち、２次転写ローラのバイアスクリーニングシーケンス時に印加するバイアスによって駆動ローラ表層が帯電し、２次転写ローラに印加するバイアス極性が切り替わるタイミングにて駆動ローラから２次転写側つまり高圧電源側に電流が流れ込んでしまうという不都合があった（既出の図６、図７参照）。

なお、図７では、転写ベルトの抵抗が無視されている。これは、２次転写性を確保できる一般的なベルト抵抗値である、１０＾７Ω・ｃｍ、１０＾７Ω以上であれば、転写ベルトの抵抗を考慮しなくても良いからである。すなわち、上述の実施形態で記載している範囲のベルト抵抗であれば、高圧電源側に電流の流れ込みが生じて電源に悪影響を及ぼすという、既に述べた本発明の解決課題が生じるのである。
そこで、本実施形態では、ｔ１タイミングで印加する１次転写バイアスを大きくすることで中間転写ベルト１５をプラスに帯電させ、この帯電したベルト１５の帯電部位（領域）が２次転写部に到達したときにマイナスに過度に帯電してしまった駆動ローラ２１を除電させるようにしている。なお、大きくした１次転写バイアスによって形成されたパッチ画像を評価して得られた値が正規の１次転写バイアスにより得られる値と大きく異なる場合には、適宜変換して正規画像形成時用の各種制御値を導出してこの値を動作パラメータとして設定する。例えば、プロセスコントロール時に得られた値から、当該装置に適合する予め用意した適宜の対応テーブルを参照して（必要に応じては補間演算を行う）、正規の一次転写バイアス印加時に合わせた各種制御値を決定する。あるいは、適合する近似式を用いて設定値を演算しても良い。この種の処理回路は各種のものが周知であり、ここでは説明を省略する。
ちなみに、除電処理をプロセスコントロール処理と分けて連続して行うようにし、先ず正規の１次転写バイアスでプロセスコントロールを行い設定値を決定し後、続けて、より高い１次転写バイアスでのベルトの除電と既述のバイアスクリーニングを行うようにすれば、プロセスコントロールは従来と同等のままで良い。また、後述するように１次転写部とは別途に、ＴＭセンサより下流側、且つ、２次転写部より上流側の適宜位置に帯電手段を設けた構成を採った場合にも、従来通りのプロセスコントロールと併行して、目的とするベルトの除電も同時に行うことができる。

図３にプロコンタイミングの１次転写バイアスと２次転写ローラクリーニング時の２次転写バイアスの時間にたいするバイアスの動きをタイミングチャートで示している。プロコン時の１次転写バイアス印加スタートタイミングがｔ１であり、２次転写ローラ２５のクリーニングバイアスの極性をマイナスからプラスへ切り替えるタイミングをｔ２、今回評価した構成の中間転写ベルト１５の線速が１２０ｍｍ／ｓｅｃ、２次転写部に最も近いシアン位置の１次転写ローラから２次転写ＮＩＰまでの距離は４２０ｍｍであることから、シアン位置での１次転写バイアスによって帯電した中間転写ベルト１５が２次転写部に到達する時間は３．５秒である。先の図６とは異なり、図３に示すように実施形態の場合は、駆動ローラ２１表層の表面電位が１次転写バイアスの影響で除電され減少する様子がわかる。
図４に、１次転写バイアスの増加量と駆動ローラ２１表層の電荷の相関をみるために、１次転写バイアスを振って駆動ローラ２１表層の電荷をトレック社製の表面電位計を用いて測定した結果を示した。１次転写バイアスの増加とともに駆動ローラ２１の表層の表面電位（絶対値）は小さくなっていくことがわかる。従って、今回評価した構成においては、駆動ローラ２１表層の表面電位が−５０Ｖ以下になれば、高圧側に電流が流れこまないことから、今回の構成（正規の１次転写バイアスは＋７５０Ｖであった）では正規の１次転写バイアスに対して＋２００Ｖ増加させた＋９５０Ｖの１次転写バイアスを設定すれば良いことがわかる。

次に、ｔ２とｔ１の時間間隔を振ったときの表面電位の値を、下記表１に示す。

ｔ２とｔ１の時間間隔が３．５秒未満の場合（比較例１、２、３）は、表面電位が−１２０Ｖであり最初の周回動作のみでは除電効果はほとんど得られないことが判る。一方、上述実施形態の場合、ｔ２とｔ１の時間間隔が３．５秒以上であるため駆動ローラ２１の表面電位は−５０Ｖ以下であり電流の流れ込みはない。上記の結果から、まずｔ２とｔ１の時間間隔は３．５秒以上なければ１次転写部で帯電したベルトが最初の周回動作時には２次転写部に到達しないため駆動ローラ２１の除電はできていないことが確認された。更に、ｔ２−ｔ１の時間間隔が大きいほど除電時間が長くなるため除電の効果は若干増加傾向にあることが確認された。
上記結果を踏まえて、実施形態装置では、１次転写バイアス値、ｔ１のタイミングとｔ２とｔ１の時間間隔が夫々に適切に設定されている。これにより本実施形態では、最初の周回動作時に帯電した転写ベルトが駆動ローラ（転写対向部材）を除電することが可能であり、従って、２次転写ローラ対向の駆動ローラ抵抗が環境や経時にて抵抗上昇している際、２次転写ローラのバイアスクリーニングのときにバイアス極性が反転するタイミングで、高圧電源側に電流が流れ込むことを防止することが可能になっており、特に、最初の周回動作で除電ができ短時間で処理が完了する。

ところで、環境によって中間転写ベルト１５の抵抗は一般に変動する。すなわち、ＨＨ環境（２７℃８０％）では抵抗は低くなり、一方ＬＬ環境（１０℃１５％）では抵抗は高くなる。高湿度環境になればなるほど、水分が多いため自己放電し１次転写バイアスの保持力は弱くなる。したがって、ＨＨ環境の方が１次転写バイアスによる駆動ローラ２１の除電能力は弱くなる（図５参照）。
今回例示した実施形態の構成においては、駆動ローラ２１から電源側に電流が流れこまない１次転写バイアスは、ＨＨ環環境で＋３００Ｖ、ＮＮ環境で＋２００Ｖ、ＬＬ環境で＋１００Ｖとなった。以上の結果から、環境により、正規バイアスからのオフセット最適値は異なる。
従って、これまで説明した実施形態の構成において、更に、上述した所定の制御バイアスの変更（オフセット値の設定）に際して、使用環境に応じた補正を可能とする構成を付加すると、より適切な除電効果が得られ、環境変動により部材抵抗が変動しても常にこれに対応して高圧電源側に電流が流れ込むことを防止することができて好ましい。

以上実施形態を上げて本発明について説明したが、本発明は、例示した実施形態に限定されず、各種の変形が可能である。上記の実施形態では、非画像形成時である２次転写ローラのバイアスクリーニング実行時に、既述したごとくにより高電圧を印加して中間転写ベルトを帯電させる等の一連の処理は、必ずしもプロセスコントロール時に行わなくても良い。それ以外の適宜の非画像形成時を選んで行うようにしても良い。非画像形成時として、例えば、画像形成前後、ＪＡＭ発生時、紙切れ時等にも実行可能である。また、適宜間歇的に、専用サイクルを設けるようにしても良い。例えば、一定時間経過、一定枚数処理毎に専用サイクルを強制的に実行させるものでも良い。

また、本発明の特徴は、所定極性に充分に帯電させた転写ベルトが駆動ローラ（転写対向部材）を除電することである。よって、例示した１次転写部を帯電手段として機能させる以外に、転写ベルトを帯電させるための帯電手段を別途に設ける構成を採用しても良い。具体的な構成としては、ローラ等のバイアス印加部材を転写ベルトに接触させて配設して該ローラ等にバイアスを印加する構成のものや、転写ベルトに対向する位置にコロナ帯電器を設け、転写ベルトを帯電させるものが考えられる。その場合は、帯電手段をＴＭセンサより下流側、且つ、二次転写部の上流側であまり遠くない位置に設けると動作短縮に繋がり除電効果も充分に発揮できて好ましい。なお、ベルト除電をプロセスコントロール時以外の非画像形成時に行うのであれば、帯電手段の設置位置は二次転写部より上流側であれば任意の位置で良い。
なお、本発明は、実施形態のように中間転写型の画像形成装置に限定されない。無端ベルトにより搬送される転写材（用紙等）に対して、感光体ドラム（画像担持体）上に形成された画像形成されたトナー像を直接転写させる方式の画像形成装置においても適用できる。また、モノクロの画像形成装置の場合にも適用可能である。

１ 感光体ドラム（潜像担持体）
２ 帯電器
３ 露光手段
４ 現像器（現像手段）
５ １次転写ローラ（一次転写部）
６ ブレード
７ 感光体クリーニングユニット
９ 高圧転写バイアス電源
１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ） プロセスユニット（プロセスカートリッジ）
１５ 中間転写ベルト（無端ベルト状像担持体）
１６ 金属製クリーニング対向ローラ
１７ トナーマークセンサ（ＴＭセンサ）
２０ テンションローラ
２１ 駆動ローラ（駆動兼２次転写対向ローラ）
２２ 転写材（記録媒体）
２３ 給紙搬送ローラ
２４ レジストローラ対
２５ ２次転写ローラ（含む、バイアスクリーナー機能）
２５ａ 定電流制御方式の電源
２５ｂ 定電圧制御方式の電源
２５ｃ 切替スイッチ（バイアス極性切替手段）
３１ クリーニングブレード
３２ 中間転写ベルトクリーニングユニット
３３ 中間転写材用廃トナー収納部（トナーを収納する手段）
４０ 定着装置

特開平１１−２７５８６４号公報 特許３６９７１９３号

Claims (15)

1. トナー像が形成される感光体と、
   前記感光体に接触する中間転写ベルトと、
   １次転写バイアスにより前記感光体上のトナー像を前記中間転写ベルトへ１次転写する第１ローラと、
   表層を有し、前記中間転写ベルトとの間に２次転写部を形成する第２ローラと、
   表層を有し、前記中間転写ベルトを挟んで前記第２ローラと対向する対向ローラと、
   前記対向ローラと前記第２ローラとの間に、前記トナー像が前記第２ローラから前記中間転写ベルトへ向かう第一電位差、および、前記トナー像が前記中間転写ベルトから前記第２ローラへ向かう第二電位差、を生じさせるために正負の極性のバイアスを出力可能な電源と、を備え、
   前記第二電位差により前記中間転写ベルト上のトナー像を前記２次転写部で用紙へ２次転写する画像形成装置において、
   非画像形成時に、画像形成時の前記１次転写バイアスよりも高い所定バイアスを前記第１ローラへ印加するとともに、前記電源が正極性および負極性のバイアスを出力し、
   前記第１ローラに前記所定バイアスを印加するタイミングをｔ１、前記電源が出力するバイアスの極性が反転するタイミングをｔ２、前記第１ローラと前記中間転写ベルトとが接触する位置から前記２次転写部までの前記中間転写ベルト上の走行距離をＬ、前記中間転写ベルトの線速をｖとしたとき、ｔ２−ｔ１＞Ｌ／ｖとなるよう構成されたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記対向ローラの前記表層は、ゴムまたはウレタンからなることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第２ローラの前記表層は、１０＾６［Ω］〜１０＾１０［Ω］の抵抗値の弾性体からなることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記第２ローラの前記表層は、ウレタン、ＮＢＲ、ヒドリン、またはＥＰＤＭからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. トナー像が形成される感光体と、
   前記感光体に接触する中間転写ベルトと、
   １次転写バイアスにより前記感光体上のトナー像を前記中間転写ベルトへ１次転写する第１ローラと、
   前記中間転写ベルトとの間に２次転写部を形成する第２ローラと、
   前記中間転写ベルトを挟んで前記第２ローラと対向する対向ローラと、
   前記対向ローラと前記第２ローラとの間に、前記トナー像が前記第２ローラから前記中間転写ベルトへ向かう第一電位差、および、前記トナー像が前記中間転写ベルトから前記第２ローラへ向かう第二電位差、を生じさせるために正負の極性のバイアスを出力可能な電源と、を備え、
   前記第二電位差により前記中間転写ベルト上のトナー像を前記２次転写部で用紙へ２次転写する画像形成装置において、
   プロセスコントロールをおこなうときとは異なる非画像形成時に、画像形成時の前記１次転写バイアスよりも高い所定バイアスを前記第１ローラへ印加するとともに、前記電源が正極性および負極性のバイアスを出力し、
   前記第１ローラに前記所定バイアスを印加するタイミングをｔ１、前記電源が出力するバイアスの極性が反転するタイミングをｔ２、前記第１ローラと前記中間転写ベルトとが接触する位置から前記２次転写部までの前記中間転写ベルト上の走行距離をＬ、前記中間転写ベルトの線速をｖとしたとき、ｔ２−ｔ１＞Ｌ／ｖとなるよう構成されたことを特徴とする画像形成装置。
6. 前記非画像形成時は、画像形成前後、ＪＡＭ処理時、または用紙切れ時であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記中間転写ベルトの走行方向において前記第１ローラとベルトとが接触する位置よりも下流側かつ前記２次転写部よりも上流側の位置で前記中間転写ベルトに対向して設けられるセンサを備え、
   該センサによるトナー像の測定結果にもとづき前記プロセスコントロールをおこなうことを特徴とする請求項５または６に記載の画像形成装置。
8. 前記感光体を複数備え、前記走行距離Ｌは、前記中間転写ベルト走行方向の最下流に設けられた前記感光体上のトナー像を前記中間転写ベルトへ１次転写する前記第１ローラと前記中間転写ベルトとが接触する位置から、前記２次転写部までの、前記中間転写ベルト上の走行距離であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記非画像形成時に前記第２ローラと前記中間転写ベルトとが当接していることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 前記所定バイアスは、使用環境に応じて変更可能であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
11. 画像形成装置の使用環境が高湿度であるほど、前記所定バイアスを高い値にすることを特徴とする請求項１０記載の画像形成装置。
12. 前記２次転写部の下流側かつ前記感光体の上流側に、前記中間転写ベルト上の残トナーを回収するクリーニング部材を備えることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の画像形成装置。
13. 前記中間転写ベルトは、体積抵抗率が１０＾８［Ω・ｃｍ］〜１０＾１１［Ω・ｃｍ］であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の画像形成装置。
14. 前記中間転写ベルトは、表面抵抗率が１０＾８［Ω］〜１０＾１１［Ω］であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
15. 前記中間転写ベルトの材質として、ＰＶＤＦ（フッ化ビニリデン）、ＥＴＦＥ（エチレン−四フッ化エチレン共重合体）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）またはＴＰＥ（熱可塑性エラストマー）のいずれかに導電性材料を分散させ樹脂フィルム状のエンドレスベルトとしたものを用いることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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