JP6091073B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に関する。

従来から、電子写真方式の画像形成装置として、中間転写体を備える画像形成装置が知られている。従来の画像形成装置は、中間転写体を介して感光ドラム対向部に配置された一次転写部材に電圧電源より電圧を印加することで、中間転写体の感光ドラムと接触する一次転写部において一次転写電位を発生させている。そして、感光ドラムと中間転写体の間に形成された電位差によって、像担持体としての感光ドラム表面に形成されたトナー像を中間転写体上に一次転写する（一次転写工程）。その後、この一次転写工程を、各色のトナーに関して繰り返し実行することにより、中間転写体表面に複数色のトナー像を形成する。続けて、二次転写工程として、中間転写体表面に形成された複数色のトナー像を、二次転写部材へ電圧を印加することで、紙などの転写材表面に一括して二次転写する。一括転写されたトナー像は、その後、定着手段により転写材に定着される。

特許文献１には、中間転写体として無端状のベルトを使用し（以下、中間転写ベルトという）、中間転写ベルトの内周面を支持するローラ又は一次転写ローラに一次転写専用の転写電源を接続し、中間転写ベルトの周方向に電流を流すことで一次転写を行う構成が開示されている。

ここで、中間転写ベルトの周方向とは、中間転写ベルトの回転移動する方向である。特許文献１は、電源が接続された部材（張架ローラ又は一次転写ローラ）から供給された電流が中間転写ベルトの周方向を流れる時に発生する分圧された電圧によって、各一次転写部で一次転写電位が形成されるといった構成を開示している。

特開２００１−１７５０９２号公報

しかしながら、特許文献１は一次転写用の電源と二次転写用の電源が、別々の電源であった。電源を共通化すると、一次転写をするため電源が電圧を出力中に、二次転写部材にも電圧を印加しなければならない可能性がある。そのような場合、二次転写部材に中間転写ベルト上のトナーが付着する問題が発生する。

本発明の目的は、以上のような状況を鑑み、一次転写用の電源と二次転写用の電源を共通化しても、不必要に二次転写部材にトナーが付着することを抑制する画像形成装置を提供することである。

前述の課題を解決するために、本願発明は以下の構成を備える。

トナー像を担持する像担持体と、無端状で回転可能であって、前記像担持体からトナー像が一次転写される中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトの外周面に接触して二次転写部を形成し、前記中間転写ベルトから転写材にトナー像を二次転写する二次転写部材と、前記二次転写部材に電圧を印加する電源と、前記中間転写ベルトに転写された検知用トナー像を検知する検知部材と、を備え、前記検知部材の前記検知用トナー像に対する検知結果から画像制御を行う制御モードを実行可能な画像形成装置において、前記電源から所定極性の電圧を印加された前記二次転写部材から前記中間転写ベルトを介して前記像担持体に電流を流すことにより、前記像担持体から前記中間転写ベルトにトナー像を一次転写し、前記電源から前記二次転写部材に前記所定極性の電圧を印加することにより、前記像担持体から前記中間転写ベルトに一次転写されたトナー像を前記二次転写部において転写材に二次転写し、前記制御モードを実行する場合、前記電源から前記所定極性の電圧を印加された前記二次転写部材から前記中間転写ベルトを介して前記像担持体に電流を流すことにより、前記像担持体から前記中間転写ベルトに前記検知用トナー像を転写し、前記中間転写ベルトに転写された前記検知用トナー像が前記二次転写部を通過する際に、前記電源から前記二次転写部材に前記所定極性と逆極性の電圧を印加することを特徴とする。

本発明によれば、一次転写用の電源と二次転写用の電源を共通化しても、不必要に二次転写部材にトナーが付着することを抑制することが可能である。

本実施形態の画像形成装置を示す概略断面図。 検知部材の構成を説明する概略図。 各画像形成部に一次転写専用の転写電源を有する画像形成装置を示す概略断面図。 中間転写ベルトの周方向抵抗測定方法を説明する説明図。 中間転写ベルトの周方向抵抗測定結果を説明する説明図。 中間転写ベルトの電位測定方法を説明する概略断面図。 本発明の一次転写を説明する説明図。 定電圧素子の効果を説明する説明図。 張架部材にそれぞれ定電圧素子を接続する構成を説明する説明図。 中間転写ベルトに接触する接触部材に定電圧素子を接続する構成を説明する説明図。 二次転写部材に検知用トナー像が付着する状態を説明する説明図。 画像形成装置の一連の動作中の制御モードを実行するタイミングを説明する説明図。 制御モードを説明する説明図。

（実施例１）
以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１は、インライン方式（４ドラム系）のカラー画像形成装置の構成図である。画像形成装置は、イエロー色の画像を形成する画像形成部１ａと、マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１ｂと、シアン色の画像を形成する画像形成部１ｃと、ブラック色の画像を形成する画像形成部１ｄの４つの画像形成部（画像形成ユニット）を備えている。これらの４つの画像形成部は一定の間隔をおいて一列に配置されている。

各画像形成部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、それぞれ像担持体である感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが配置されている。感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、本実施例では負帯電の有機感光体でアルミニウム等のドラム基体（不図示）上に感光層（不図示）を有しており、駆動部（不図示）によって所定のプロセススピードで回転駆動される。

各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの周囲には、帯電部材である帯電ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、現像手段４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄがそれぞれ配置されている。さらに、各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの周囲には、ドラムクリーニング装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄがそれぞれ設置されている。さらに、各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの上方には、露光手段７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄがそれぞれ設置されている。各現像手段４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄには、それぞれイエロートナー、シアントナー、マゼンタトナー、ブラックトナーが収納されている。本実施例のトナーの正規の帯電極性は、負極性である。

各画像形成部の対向する位置に、中間転写体であって、回転可能な無端状の中間転写ベルト８が設置されている。中間転写ベルト８は、駆動ローラ１１、二次転写対向ローラ１２、テンションローラ１３によって支持されている（以上の３本のローラを、「支持部材」とする。）モータ（不図示）が接続された駆動ローラ１１の駆動によって、中間転写ベルト８は、矢印方向（反時計方向）に回転（移動）される。以下、中間転写ベルト８の回転方向を中間転写ベルト８の周方向とする。駆動ローラ１１は、中間転写ベルト８を駆動するために表層に高摩擦のゴム層を設け、ゴム層を体積抵抗率が１０^５Ωｃｍ以下の導電性を有する。二次転写対向ローラ１２は、中間転写ベルト８を介して二次転写ローラ１５と二次転写部を形成している。二次転写対向ローラ１２は、表層にゴム層を設け、ゴム層を体積抵抗率が１０^５Ωｃｍ以下の導電性とした。テンションローラ１３は、金属ローラからなり、総圧約６０Ｎの張力を中間転写ベルト８に付与し、中間転写ベルト８に従動して回転する。

駆動ローラ１１、二次転写対向ローラ１２、テンションローラ１３は、電圧維持素子を介して接地している。

二次転写ローラ１５としては、体積抵抗率が１０^７〜１０^９Ωｃｍ、ゴム硬度が３０°（アスカーＣ硬度計）の弾性ローラを用いた。又、二次転写ローラ１５は、中間転写ベルト８を介して二次転写対向ローラ１２に対し、総圧約３９．２Ｎで押圧される。又、二次転写ローラ１５は、中間転写ベルト８の回転に伴い、従動して回転する。更に、二次転写ローラ１５には、転写電源１９から、−２．０〜７．０ｋＶの電圧の印加が可能となっている。後述するが、本実施例の二次転写ローラ１５は、一次二次共通の電圧電源である転写電源１９から電圧が印加され、中間転写ベルト８の周方向に電流を供給する電流供給部材である。

中間転写ベルト８の外側には、中間転写ベルト８表面に残った転写残トナーを除去して回収するベルトクリーニング手段７５が設置されている。また、中間転写ベルト８の回転方向において、二次転写対向ローラ１２と二次転写ローラ１５とが当接する二次転写部の下流側には、定着ローラ１７ａと加圧ローラ１７ｂを有する定着手段１７が設置されている。

また、中間転写ベルト外周上には、画像形成部１ｄの下流側、かつ、二次転写部の上流側に非接触の検知部材である光学センサー１００を配置している。光学センサー１００は、図２に示すように、光を発射する照射部であるＬＥＤ１０１と、反射光を受光する受光部であるフォトトランジスタ１０２とを組み合わせて構成されている。

従来から、中間転写ベルト８上に各感光ドラム２から検知用トナー像（トナーパッチＴＰ）を転写し、転写されたトナーパッチを光学センサーで検知することで、画像濃度を制御する方法や、中間転写ベルト上の色ずれを補正する方法が知られている。例えば、画像濃度を制御する方法は、中間転写ベルト上に濃度制御用のトナーパッチを形成し、トナーパッチの濃度を光学センサー１００により検知して、その検知結果から感光ドラムの帯電、現像電圧の制御等により画像濃度が安定するように画像制御する方法が知られている。色ずれを補正する方法は、中間転写ベルト８上に各色の色ずれ検知用のトナーパッチを形成する。中間転写ベルト８上に形成されたトナーパッチは光学センサー１００で検出される。色ずれ補正は、例えば、画像形成部１ａを基準として、その他の画像形成部１ｂ、１ｃ、１ｄへの画像の書き出し位置を補正するなどの画像制御を行う。

画像濃度制御方法、色ずれ補正方法は共通して中間転写ベルト上に形成されたトナー像を、中間転写ベルト上に配置された光学センサーで検知し制御する制御モードであり、制御モードは所定のタイミングで実行可能である。前記トナー像は光学センサーで検知された後は、二次転写部を通過し、ベルトクリーニング装置７５により回収される。

次に、画像形成動作について説明する。

コントローラから画像形成動作を開始するための開始信号が発せられると、カセット（不図示）から転写材（記録媒体）が一枚ずつ送り出され、レジストローラ（不図示）まで搬送される。その時、レジストローラ（不図示）は停止されており、転写材の先端は二次転写部の直前で待機している。一方、各画像形成部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄでは、開始信号が発せられると、各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが、所定のプロセススピードで回転し始める。各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、それぞれ帯電ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄによって一様に、本実施例では負極性に帯電される。そして、露光手段７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、レーザ光を各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ上にそれぞれ走査露光して静電潜像を形成する。

そして、先ず感光ドラム２ａ上に形成された静電潜像に、感光ドラム２ａの帯電極性（負極性）と同極性である現像電圧が印加された現像手段４ａによりイエローのトナーを付着させて、トナー像として可視像化する。感光ドラムの電位は、帯電ローラにより帯電された後の電位が―５００Ｖ、露光手段により露光された後の電位（画像部）が―１００Ｖとなるよう帯電量、露光量を調整し、現像電圧を―３００Ｖとしている。また、プロセススピードを２５０ｍｍ／ｓｅｃとする。搬送方向（回転方向）と垂直方向の長さである画像形成幅は２１５ｍｍ、トナー帯電量は―４０μＣ／ｇ、画像ベタ部の感光ドラム上のトナー量は０．４ｍｇ／ｃｍ^２となるよう設定している。

このイエローのトナー像は、回転している中間転写ベルト８上に一次転写される。ここで、各感光ドラムに対向して、各感光ドラムからトナー像が転写される部を、１時転写部とする。この一次転写部は、複数の像担持体に対応する形で中間転写ベルト上に複数ある。本実施例におけるイエローのトナー像を中間転写ベルト８上に一次転写するための構成については、後述する。

前記複数の像担持体上のトナー像を前記複数の像担持体に対応した複数の一次転写部で前記中間転写ベルトに一次転写し、尚、図１では中間転写ベルト８を介して、各画像形成部の対向する位置に対向部材５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを有する。対向する各感光ドラムに対して中間転写ベルト８を押圧する対向部材５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄによってニップを形成することで、ニップ幅を広く安定させることが可能である。本実施例では対向部材５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、一次転写用の電圧電源に接続される被印加部材ではなく、電気的に絶縁になるようにしている。

イエローのトナー像が転写された領域は、中間転写ベルト８の回転によって画像形成部１ｂ側に移動する。そして、画像形成部１ｂにおいても、同様にして感光ドラム２ｂに形成されたマゼンタのトナー像が、中間転写ベルト８上のイエローのトナー像上に重ね合わせて転写される。以下、同様にして中間転写ベルト８上に重畳転写されたイエロー、マゼンタのトナー像上に、画像形成部１ｃ、１ｄの感光ドラム２ｃ、２ｄで形成されたシアン、ブラックのトナー像を、順次重ね合わせてフルカラーのトナー像を中間転写ベルト８上に形成する。

そして、中間転写ベルト８上のフルカラーのトナー像先端が二次転写部に移動されるタイミングに合わせて、レジストローラ（不図示）により転写材をこの二次転写部に搬送する。中間転写ベルト８上のフルカラーのトナー像が、二次転写電圧（トナーと逆極性（正極性）の電圧）が印加された二次転写ローラ１５により転写材に一括して二次転写される。フルカラーのトナー像が形成された転写材は定着手段１７に搬送される。定着ローラ１７ａと加圧ローラ１７ｂによって形成される定着ニップ部で、フルカラーのトナー像は加熱加圧され、転写材Ｐ表面に熱定着された後に外部に排出される。

本実施例は、各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄから中間転写ベルト８にトナー像を転写する一次転写を、図３で示すように一次転写ローラ５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄに電圧を印加して行わないことを特徴とする。

以下に、本実施例の特徴を説明するために、中間転写ベルト８の体積抵抗率、表面抵抗率、周方向抵抗について説明する。尚、周方向抵抗の定義と測定方法については後述する。
［本実施例で使用される中間転写ベルト８の体積抵抗率、表面抵抗率］
本実施例の中間転写ベルト８は、厚み１００μｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂にカーボンを分散させて電気抵抗を調整したものを基層としている。尚、使用される樹脂は、ポリイミド（ＰＩ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等でもよい。

さらに、中間転写ベルト８は多層構成である。具体的には基層の外面には、厚み０．５〜３μｍで高抵抗のアクリル樹脂の表層を設けている。表層の高抵抗層は、二次転写部の長手方向で通紙域と非通紙領域の電流差を少なくして小サイズ紙の二次転写性が良化する効果を得るためである。

次にベルトの製造方法について説明する。本実施例では、インフレーション成形法による製造方法を用いている。基材となるＰＰＳと、導電体粉であるカーボンブラックなどの配合成分を二軸混練機により溶融混練する。得られた混練物を環状ダイスによって押出し成形することによりベルトを製造している。

表面コート層は、成形したエンドレスベルトの表面に紫外線硬化樹脂をスプレーコーティングし、乾燥後、紫外線照射により硬化させて形成している。コート層は厚すぎると、割れやすくなるため０．５〜３μｍの範囲となるよう塗布量を調整している。

本実施例では、導電体粉としてカーボンブラックを用いている。中間転写ベルト８の電気抵抗値を調節するために混合する添加剤は特に制限されるものではない。例えば、抵抗を調整する導電性フィラーとしてはカーボンブラックや各種の導電性金属酸化物等がある。非フィラー系抵抗調整剤としては各種金属塩やグリコール類等の低分子量のイオン導電材やエーテル結合や水酸基等を分子内に含んだ帯電防止樹脂または電子導電性を示す有機高分子化合物等である。

添加するカーボン量を増やすとベルトは低抵抗化するが、増やしすぎるとベルト自体の強度が不足し、割れやすくなってくる。本実施例では、ベルト強度が画像形成装置に使用できる範囲内に収まる範囲内で、ベルトを低抵抗化している。
本実施例の中間転写ベルトのヤング率は３０００ＭＰａ程度である。ヤング率Ｅ測定は、ＪＩＳ−Ｋ７１２７の引張弾性率測定方法に準拠し、測定試料の厚みは１００μｍとした。

表１に、基体に対するカーボン量の相対比率を変更したベルトを示す。

表１には、添加したカーボン量と表層コート層の有無を示している。例えば、ベルトＢはベルトＡに対してカーボン量が１．５倍、ベルトＣはベルトＡに対してカーボン量が２倍であることを示している。また、ベルトＡ、ベルトＢ、ベルトＣには表層を設けており、ベルトＤ、ベルトＥは単層のベルトである。ベルトＢとベルトＤのカーボン量の相対比率は同じで、ベルトＣとベルトＥのカーボン量の相対比率も同じである。

また比較用のベルトとしてカーボン量の相対比率を変えて、抵抗調整したポリイミドの比較例ベルトを製法した。比較例ベルトは、カーボン量の相対比率が０．５であり、体積抵抗率も１０^１０〜１０^１１Ωｃｍである。この比較例ベルトは、中間転写ベルトに採用されるベルトとしては一般的な抵抗値を有するベルトである。

以下に、比較例ベルトと、ベルトＡ〜Ｅの体積抵抗率、表面抵抗率の測定結果を示す。

まず、前述の比較例ベルトおよびベルトＡ〜Ｅに対して、株式会社三菱化学アナリテック製の抵抗率計ハイレスタＵＰ（ＭＣＰ−ＨＴ４５０）を用いて測定した。測定した体積抵抗率、表面抵抗率（ベルトの外側表面）を表２に示す。測定方法は、ＪＩＳ−Ｋ６９１１に準拠し、導電性ゴムを電極とすることで電極とベルトの表面の良好な接触性を得た上で測定した。測定条件は、印加時間を３０秒間で、印加電圧を１０Ｖ、１００Ｖとしている。

比較例ベルトは、印加電圧は１００Ｖを印加した場合に、体積抵抗率が１．０×１０^１０Ωｃｍ、表面抵抗率が１．０×１０^１０Ω／□である。しかしながら、比較例ベルトは印加電圧を１０Ｖにすると流れる電流が小さすぎて体積抵抗率を測定できず、「ｏｖｅｒ」と表示される。

一方、ベルトＢ、Ｃ、Ｄは１００Ｖ印加では、ベルトの抵抗が低いため流れる電流値が大きすぎて、体積抵抗率の測定不能を表すｕｎｄｅｒが表示される。ベルトＢは、１００Ｖ印加で表面抵抗率は２．０×１０^８Ω／□であったが、ベルトＣ、Ｄは、１００Ｖ印加した場合は、ｕｎｄｅｒと表示された。

表２中で、ベルトＡの印加電圧１０Ｖの各体積抵抗率、表面抵抗率は測定不能である。また、１００Ｖを印加した場合のベルトＡと比較例ベルトの表面抵抗率を比較すると、ベルトＡの方が高い。これはコート層の影響によるもので、高抵抗の表層コートを有するベルトＡのほうが、表層コートを有していない比較例ベルトより抵抗が高いことが分かる。

また、ベルトＢとベルトＤ、ベルトＣとベルトＥを比較することで、コート層があることで、抵抗値が高くなっていることがわかる。また、ベルトＢとベルトＣ、ベルトＤとベルトＥを比較することで、カーボン量を増やすと、抵抗値が低くなっていることがわかる。ベルトＥでは抵抗が低すぎて、全ての項目が測定不能となっている。

本実施例では、表２でｕｎｄｅｒと表示される範囲の中間転写ベルトを使用する必要がある。そこで、上記体積抵抗率、表面抵抗率以外で規定される中間転写ベルトの抵抗を測定した。その別の規定による中間転写ベルト８の抵抗が、上述の中間転写ベルトの周方向の電気抵抗である。

［中間転写ベルトの周方向抵抗の求め方］
本実施例では、低抵抗化したベルトの抵抗値を図４で示す方法で測定している。図４（ａ）では、高圧電源（ここでは転写電源１９を使用している）から外面ローラ１５Ｍ（第１の金属ローラ）に一定電圧（測定用電圧）を印加した時に、画像形成部１ｄの感光ドラム２ｄＭ（第２の金属ローラ）に繋いだ電流検知手段である電流計へ流れる電流を検知する。この検知した電流値から、外面ローラ１５Ｍが接触する位置から感光ドラム２ｄＭが接触する位置の間の中間転写ベルト８の電気抵抗を求める方法を用いている。即ち、この方法によって中間転写ベルト８の周方向（回転方向）に流れる電流を測定し、その測定した電流値で測定用電圧を割ることで、ベルトの抵抗を算出している。この時、中間転写ベルト以外の抵抗の影響を無くすため、外面ローラ１５Ｍ、感光ドラム２ｄＭは金属（アルミニウム）のみからなるものを用い、金属ローラであることを示すために符号にＭ（Ｍｅｔａｌ）を付加している。本実施例では、外面ローラ１５Ｍの当接部−感光ドラム２ｄＭ間の距離は中間転写ベルト上面側が３７０ｍｍ、中間転写ベルト下面側が４２０ｍｍである。

以上の測定方法で、印加電圧を変更してベルトＡ〜Ｅを測定した結果が図３（ａ）である。この測定方法では中間転写ベルトの回転方向である周方向の抵抗を測定している。よって、本実施例では、この測定方法で測定した中間転写ベルトの抵抗を周方向抵抗［Ω］と称している。

全てのベルトで印加電圧を上げていくと抵抗が少しずつ低下していく傾向があるが、これは樹脂にカーボンを分散したベルトの特徴である。

尚、図４（ｂ）は図４（ａ）に対して、電流計の位置のみを変えただけである。この時の抵抗測定結果は、図５とほぼ同じ結果であり、本実施例の測定方法は、電流計の位置によって変動しない。

ベルトＡ〜Ｅでは、図４で示す方法で抵抗測定できるが、比較例ベルトでは抵抗測定できなかった。この理由は、比較例ベルトは、図３で示すような各一次転写ローラ５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄに夫々電圧電源が接続された構成の画像形成装置で使用されるベルトであるためである。

図３の構成の画像形成装置では、隣り合う電圧電源が中間転写ベルトを介してお互いに流れ込む電流によって影響を受けないように（干渉しないように）、中間転写ベルトの体積抵抗、表面抵抗は高く設計されている。比較例ベルトは、各一次転写ローラ５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５に電圧を印加しても各一次転写部間で干渉しない程度の抵抗を持つベルトであり、周方向に電流が流れにくい性能を持つベルトとして設計されている。比較例ベルトのようなベルトを高抵抗ベルト、ベルトＡ〜Ｅのような周方向に電流が流れるベルトを導電性ベルトと定義する。

図５（ｂ）は、図４（ａ）の測定方法で測定した電流をそのままプロットしたものである。図５（ａ）の縦軸（抵抗［Ω］）は、図５（ｂ）の測定された電流値を印加電圧で割ることで換算した値である。

図５（ｂ）のように、比較例ベルトでは２０００Ｖ印加しても周方向に電流は流れなかった。しかしながら、図５（ｂ）に示すように、ベルトＡ〜Ｅでは、５００ｖ以下で５０μＡ以上流れていることがわかる。本実施例で、中間転写ベルトとして使用するベルトは、上記周方向抵抗で１０^４〜１０^８Ωである。周方向抵抗が１０^４Ωより小さいと、体積抵抗率も下がり、所望の二次転写性を確保できない。周方向抵抗が１０^８Ωより大きいと、周方向に電流が流れにくくなり、所望の一次転写性を確保できない。

次に、上記周方向抵抗が１０^４〜１０^８Ωである中間転写ベルト８のベルト表面電位について説明する。図６（ａ）、（ｂ）にベルト表面電位の測定方法を示している。図中では４つの表面電位計で、４箇所の電位測定をしている。尚、図中の５ｄＭ、５ａＭは測定用の金属ローラである。

表面電位計３７ａおよび測定プローブ３８ａは画像形成部１ａの一次転写ローラ５ａＭ（金属ローラ）の電位を測定している。測定器はトレック・ジャパン株式会社製表面電位計ＭＯＤＥＬ３４４を使用した。金属ローラは中間転写ベルト内面と同電位となるため、本方法で中間転写ベルト内面電位を測定することができる。同じく、表面電位計３７ｄおよび測定プローブ３８ｄは画像形成部１ｄの一次転写ローラ５ｄＭ（金属ローラ）の電位により中間転写ベルト内面の電位を測定している。

また、表面電位計３７ｅおよび測定プローブ３８ｅは駆動ローラ１１Ｍを対向にして中間転写ベルト外面電位を測定しており、表面電位計３７ｆおよび測定プローブ３８ｆはテンションローラ１３を対向にして中間転写ベルト外面電位を測定している。また、駆動ローラ１１Ｍ、二次転写対向ローラ１２、テンションローラ１３には各々電気的な抵抗体であるＲｅ、Ｒｆ、Ｒｇを接続している。

本測定方法で中間転写ベルトの電位を測定したところ、測定箇所による差はほぼ無く、ベルト電位は中間転写ベルト内でほぼ同電位であることがわかった。つまり本実施例で用いたベルトは、ある程度抵抗値を持つものの、導電性を有するベルトと考えて差し支えない。

次に、図７に基づき本実施例の構成で、感光ドラムから中間転写ベルトにトナー像を転写することができる理由を説明する。

図７（ａ）は、一次転写部の電位関係を説明した図である。感光ドラムの電位は、トナー部（画像部）で―１００Ｖ、中間転写ベルトの表面電位として＋２００Ｖの例を示している。感光ドラム上に現像された帯電量ｑをもつトナーは、感光ドラム電位と中間転写ベルト電位とにより形成された電界Ｅにより、中間転写ベルト方向の力Ｆを受けて一次転写される。

次に、図７（ｂ）は多重転写を説明した図である。多重転写とは、１度中間転写ベルト上に一次転写されたトナーの上に、さらに他色のトナーを重ねて一次転写することである。図７（ｂ）では、トナーはマイナスに帯電されており、この１度転写されたトナーによりトナー表面の電位が＋１５０Ｖとなっている例を示している。この場合、感光ドラム上のトナーは、感光ドラム電位とトナー表面電位とにより形成された電界Ｅ’により、中間転写ベルト方向の力Ｆ’を受けて一次転写される。

図７（ｃ）は、多重転写が終了したことを示している。

このように、トナーを一次転写するにはトナーの帯電量と、感光ドラムと中間転写ベルトの電位差が関係しており、一次転写性を確保するには中間転写ベルト電位が一定以上必要であることがわかる。

本実施例の前述の条件で、感光ドラム上に現像されたトナーを一次転写するのに必要な中間転写ベルト電位を検討すると、２００Ｖ以上必要であることがわかった。

図７（ｄ）は、横軸に中間転写ベルト電位、縦軸に転写効率をプロットしたグラフである。転写効率とは、感光ドラム上に現像されたトナーが何％中間転写ベルト上に転写されたかを示す転写性の指標であり、通常９５％以上あれば問題無く転写できていると判断する。図は中間転写ベルト電位２００Ｖ以上で９８％以上の良好な転写をしていることを示している。

このとき、各画像形成部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄでの感光ドラムと中間転写ベルトの電位差は全て同じである。つまり、感光ドラム電位―１００Ｖと中間転写ベルト電位＋２００Ｖの電位差３００Ｖが、各画像形成部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの一次転写部に形成されている。この電位差は、上記トナー３色分（単色ベタを１００％として３００％分）の多重転写に必要な電位差であり、従来の一次転写構成で各一次転写ローラに各々一次転写電圧を印加した場合とほぼ同等である。通常の画像形成装置は４色備えていても４００％の画像形成することは無く、最大トナー量として、２１０〜２８０％程度で十分なフルカラー画像形成を行うことができている。

よって、本実施例では、中間転写ベルトの表面電位が所定電位になるように中間転写ベルトの周方向に電流を流すことで、一次転写を可能としている。言い換えると、転写電源１９は、二次転写ローラ１５から中間転写ベルトを介して複数の感光ドラムに対して電流を流すことで、一次転写をさせている。本実施例では、二次転写部材である二次転写ローラ１５に電圧を印加することによって、一つの転写電源で、一次転写と二次転写を行うことが可能になる。二次転写は、中間転写ベルト８上に一次転写されたトナーを、一次転写と同様にクーロン力によって転写材上へ移動させることである。本実施例の条件で、転写材として上質紙（坪量７５ｇ／ｍ^２）を用い、二次転写するのに必要な二次転写電圧は２ｋＶ以上である。

二次転写部で転写材による電圧降下を考慮していない大きさの電圧では、中間転写ベルト８の表面電位を維持できない恐れがある。つまり、二次転写が始まると、一次転写性が低下する恐れがある。

抵抗体の抵抗値が大きいと中間転写ベルト８の表面電位を高く維持できるが、抵抗体の抵抗値が大きすぎると、印加する電圧を大きくする必要が生じてしまう。その場合は、より大容量の電源が必要となってしまう。また、二次転写電圧を上げすぎると転写材の種類によっては二次転写性が悪化する場合がある。これは二次転写電圧が高いことで放電が発生してトナー帯電性が反転し、二次転写性が悪化するという現象である。

よって本実施例では、中間転写ベルト８の表面電位を所定電位の２００Ｖを維持するために、各支持ローラに電圧維持素子として定電圧素子を接続している。電圧維持素子は、上述の電気的な抵抗体の抵抗値が大きなものを使用してもよい。図８には、定電圧素子（例えば、ツェナーダイオードや、バリスタ等である）を接続した場合の二次転写電圧とベルト電位の関係を示している。図８の点線Ａは、ツェナー電位又はバリスタ電位である。図８のＢは、二次転写設定範囲を示す。

図９（ａ）はツェナーダイオードを各支持部材に接続した状態を説明する図、図９（ｂ）はバリスタを各支持部材に接続した状態を説明する図である。

ツェナーダイオードまたはバリスタの場合、ツェナー電位またはバリスタ電位を超えると電流が流れて、ツェナー電位またはバリスタ電位を保つ特性を持つ。このため、二次転写電圧を上げても、ツェナー電位またはバリスタ電位以上にベルト電位が上昇することはない。このため、ベルト電位を一定に保つことができ、より一次転写性を安定させることができる。また、二次転写電圧は設定範囲が広くなり、二次転写電圧設定の自由度が大きくなる。

本実施例では、ツェナー電位またはバリスタの電位を環境の影響を考慮して２２０ｖとすれば良い。

このように構成することで、一次転写性を安定させつつ、二次転写設定を一次転写と独立に最適化することができる。（ツェナー電位又はバリスタ電位で一次転写のための中間転写ベルトの表面電位を決定できるので、二次転写電圧の設定の幅が広がるためである。）

このように実施例の構成によれば、導電性の中間転写ベルトを用い、各支持部材に、所定値以上の抵抗体、所定電位以上を維持するツェナーダイオードまたはバリスタを接続し、転写電源１９から電圧を印加する。この構成により、転写材の抵抗に関わらず、中間転写ベルトの表面電位を所定電位以上に保つことが可能であり、一次転写と二次転写を同じタイミングで実行することが可能である。

さらに、図１０（ａ），（ｂ）のように、全ての支持ローラに共通のツェナーダイオード、バリスタ等の定電圧素子を接続する構成であっても良い。共通化することで、定電圧素子の数を減らすことが可能である。また、図１０のように対向部材５ｄ、５ｃ、５ｂ、５ａにも定電圧素子を接続してもよい。その際、対向部材５ｄ、５ｃ、５ｂ、５ａは電流を流すために導電性を付与した導電性ローラを用いる。図１０の構成であれば、各一次転写部に近い位置に、定電圧素子に接続された部材を配置するのでより一次転写部の電位変動を抑制することが可能である。図１０では、張架部材１３にも定電圧素子を接続しているが、一次転写面を形成する張架部材と張架部材の間で中間転写ベルトに接触する接触部材（張架部材１１、１２、対向部材５ａ〜５ｄ）に少なくとも接続してあれば、一次転写部の電位を安定させることが可能である。

画像濃度制御、色ずれ補正制御のトナー像を中間転写ベルト８に転写する際も、二次転写ローラ１５に転写電源から所定極性（本実施例では正極性）の電圧を印加する。中間転写ベルト８に転写されたトナー像は光学センサー１００によって検知された後に、ベルトクリーニング手段７５に回収されるために、二次転写部を通過する必要がある。このとき、トナー像が通常の画像形成時のように二次転写ローラ側に転写されてしまうと、転写される転写材が無いため二次転写ローラを汚してしまう（図１１、二次転写部）。汚れた二次転写ローラ上のトナーは、次の画像形成の二次転写時に、転写材の非画像面（紙裏）に付着する。

このように出力画像の紙裏にトナー汚れが付着してしまうと、出力画像の品位を低下させてしまうという問題が発生する。このため図３で示すようなそれぞれ独立した電源を備える画像形成装置では、トナー像が二次転写部に到達する前に、二次転写ローラ１５には所定極性と反対の極の電圧を印加し、トナーが二次転写ローラに転写されるのを防止している（図３、二次転写部）。

本実施例の画像形成装置で画像濃度制御、色ずれ補正制御を行う時に、トナー像が二次転写部を通過するためには、トナー像の一次転写が終了している必要がある。一次転写が終了していれば、転写電源１９は二次転写ローラにトナーと同極性の負極性の電圧を印加することが可能である。つまり、トナー像を一次転写するときは、転写電源１９は正極性の電圧を印加して二次転写ローラを正極性に、トナー像が二次転写部を通過するときは、負極性の電圧を印加して二次転写ローラを負極性にする必要がある。

図１２は画像形成装置の一連の動作中で、画像濃度制御、色ずれ補正制御（以下、トナーパッチシーケンス）を行うタイミングを（▽）で示している。画像形成装置の一連の動作全体をＰｒｉｎｔ Ｓｅｑｕｅｎｃｅとし、画像形成装置本体の電源投入をＥｎｇｉｎｅ ＳＷ ｏｎ、電源ＯＦＦをＥｎｇｉｎｅ ＳＷ ｏｆｆ、本体立ち上げ時をＷａｒｍ ｕｐ、本体立ち上げ後のプリント待機状態をＳｔａｎｄ ｂｙとしている。また、画像形成動作をＰｒｉｎｔとし、画像形成動作開始をＰｒｉｎｔ ｓｔａｒｔ、画像形成動作終了をＰｒｉｎｔ ｅｎｄ、画像形成動作の前動作をＰｒｅｐｒｉｎｔ、画像形成動作の後動作をＰｏｓｔｐｒｉｎｔとし、連続画像形成中の割り込み動作をＩｎｔｅｒｒｕｐｔｉｏｎとしている。

トナーパッチシーケンスは、通常の画像形成ではないタイミングで行われる。つまり、画像形成装置本体の電源投入からプリント可能となるまでの立ち上げ時（Ｗａｒｍ ｕｐ時）、画像形成の前（Ｐｒｅｐｒｉｎｔ時）、連続画像形成中の割り込み時（Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｏｎ時）、または画像形成後（Ｐｏｓｔｐｒｉｎｔ時）である。ただし、トナーパッチシーケンスを行うタイミングはこれに限るものではなく、画像形成装置の画像濃度変動や色ずれ変動のレベルにより最適化されるものである。

また、図１２中のＩＴＢ Ｐｏｌａｒｉｔｙは、中間転写ベルトの極性を示しており、Ｐｏｓｉｔｉｖｅの時は正極性、Ｎｅｇａｔｉｖｅのときは負極性であり、二次転写ローラに印加する転写電源１９により制御される。中間転写ベルトの極性が正極性のときはトナーを一次転写または二次転写しており、負極性に変わる直前はトナーパッチを一次転写しているタイミングである。また中間転写ベルトの極性が負極性のときは、二次転写部をトナーが通過しているタイミングである。

図１３は、図１２（▽）のタイミングで行うトナーパッチシーケンスの詳細を示しており、転写電源１９のみ一次転写と二次転写を行う画像形成装置で必要となる各部のタイミングを示している。

図１３でトナーパッチシーケンスの開始をｓｔａｒｔ、終了をｅｎｄとしている。各感光ドラム上に形成されたトナーパッチを一次転写するタイミングをＰａｔｃｈ Ｄｅｖ．＆１^ｓｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ、光学センサーでトナーパッチ検知を行うタイミングをＰａｔｃｈ Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇとする。さらに、トナーパッチが二次転写部を通過するタイミングをＰａｔｃｈ ２^ｎｄ Ｔｒａｎｓｆｅｒ、トナーパッチをベルトクリーニング装置で回収するタイミングをＰａｔｃｈ Ｃｌｅａｎｉｎｇとしている。また、前述の説明と同様、ＩＴＢ Ｐｏｌａｒｉｔｙは、中間転写ベルトの極性を示しており、Ｐｏｓｉｔｉｖｅの時は正極性、Ｎｅｇａｔｉｖｅのときは負極性である。

本実施例では、各色のトナーパッチは、光学センサーに最も近いブラックを先頭に、シアン、マゼンタ、イエローの順に形成することで、トナーパッチシーケンスの全体の時間を短縮している。トナーパッチシーケンスの時間を短縮しつつ、中間転写ベルト上に各色のトナーパッチが並ぶようにするためには、そもそも各色の一次転写部の位置が異なるため、時間軸では一次転写のタイミングを重ねる必要がある。ただし、これはトナーパッチの回転方向の長さが、各画像形成部間距離よりも長い時であり、トナーパッチの長さが各画像形成部間距離よりも短いときは各色同時に現像、一次転写することもできる。

トナーパッチ検知、二次転写部を通過するタイミングでは、各色のトナーパッチが並んでいるので順番に検知することができる。二次転写部を通過したトナーパッチは順次ベルトクリーニング装置で回収される。またトナーパッチの一次転写が終了してからトナーパッチを二次転写部に通過させるためには、トナーパッチの長さは、第４の画像形成部１ｄの一次転写部と二次転写部との距離よりも短い必要がある。

このようにトナーパッチシーケンスの時間を短縮しつつ、一次転写のタイミングと二次転写部を通過するタイミングをずらして中間転写ベルトの極性を制御することで、トナーパッチシーケンスによるダウンタイムを減らしつつ、二次転写ローラ汚れによる紙裏汚れ発生を防止することができる。

１ａ〜１ｄ 画像形成部
２ａ〜２ｄ 感光ドラム（像担持体）
５ａ〜５ｄ 対向部材
８ 中間転写ベルト
９ａ〜９ｄ 一次転写専用の電圧電源
１２ 二次転写対向ローラ
１５ 電流供給部材
１９ 転写用の電圧電源

Claims (13)

1. トナー像を担持する像担持体と、無端状で回転可能であって、前記像担持体からトナー像が一次転写される中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトの外周面に接触して二次転写部を形成し、前記中間転写ベルトから転写材にトナー像を二次転写する二次転写部材と、前記二次転写部材に電圧を印加する電源と、前記中間転写ベルトに転写された検知用トナー像を検知する検知部材と、を備え、前記検知部材の前記検知用トナー像に対する検知結果から画像制御を行う制御モードを実行可能な画像形成装置において、
   前記電源から所定極性の電圧を印加された前記二次転写部材から前記中間転写ベルトを介して前記像担持体に電流を流すことにより、前記像担持体から前記中間転写ベルトにトナー像を一次転写し、前記電源から前記二次転写部材に前記所定極性の電圧を印加することにより、前記像担持体から前記中間転写ベルトに一次転写されたトナー像を前記二次転写部において転写材に二次転写し、
   前記制御モードを実行する場合、前記電源から前記所定極性の電圧を印加された前記二次転写部材から前記中間転写ベルトを介して前記像担持体に電流を流すことにより、前記像担持体から前記中間転写ベルトに前記検知用トナー像を転写し、前記中間転写ベルトに転写された前記検知用トナー像が前記二次転写部を通過する際に、前記電源から前記二次転写部材に前記所定極性と逆極性の電圧を印加することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記電源から前記二次転写部材に前記所定極性の電圧を印加することによって、前記像担持体から前記中間転写ベルトにトナー像を一次転写させつつ、前記中間転写ベルトから転写材へトナー像を二次転写することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記中間転写ベルトは、多層構成であり、表層の抵抗が他の層の抵抗よりも高いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記中間転写ベルトを支持する複数の支持部材を備え、複数の前記支持部材は前記中間転写ベルトの表面電位を維持する為の電圧維持素子が接続されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記所定電位は、前記像担持体から前記中間転写ベルトにトナー像を一次転写させるのに必要な電位であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 複数の前記支持部材は、一つの前記電圧維持素子に接続されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成装置。
7. 前記電圧維持素子は、定電圧素子であることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記電圧維持素子は、ツェナーダイオードであることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記電圧維持素子は、バリスタであることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
10. 前記検知用トナー像が前記中間転写ベルトに転写され終わった後に、前記電源から前記二次転写部材に前記所定極性と逆極性の電圧を印加することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記像担持体は、前記中間転写ベルトの移動方向に関して複数設けられていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 前記検知用トナー像の長さは、前記中間転写ベルトの移動方向に関して、複数の前記像担持体の最も下流側に配置された前記像担持体から前記二次転写部までの距離よりも短いことを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 前記中間転写ベルトを介して複数の前記像担持体にそれぞれ対向する位置に複数の対向部材を備え、複数の前記対向部材によって、前記中間転写ベルトと複数の前記像担持体が接触することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の画像形成装置。