JP6184197B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

従来から、複写機やレーザービームプリンターなどの画像形成装置として、中間転写体を使用する構成の画像形成装置が知られている。この画像形成装置は、一次転写工程として、像担持体としての感光ドラムの表面に形成されたトナー像を、感光ドラム対向部に配置された一次転写部材に電圧を印加することで、中間転写体上に転写する。この一次転写工程を、複数色のトナー像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、紙などの記録材表面に一括して転写する。一括転写されたトナー像は、その後、定着手段により、記録材に永久定着されることにより、カラー画像が形成される。
特許文献１には、一次転写専用の高圧電源を無くすことで低コスト化、小型化を図ることができる画像形成装置が開示されている。特許文献１に開示される構成においては、中間転写体としてベルト状の部材（以下、中間転写ベルトという）を使用し、中間転写ベルトに当接する電流供給部材に電圧を印加する。そして、電流供給部材から中間転写ベルトを介して複数の感光ドラムに電流を流すことで、中間転写ベルトにトナー像を一次転写させている。

特開２０１２−９８７０９号公報

しかしながら、中間転写ベルトの周方向に電流を流して、複数の感光ドラムから一次転写を行う構成では、電流供給部材から、近い画像形成ステーションと遠い画像形成ステーションとで、一次転写電位を適正値に維持できない場合があった。一次転写電位が維持できないと、必要なトナー量を中間転写ベルト上に転写することができなくなり、濃度薄等の問題が発生する虞がある。
具体的には、中間転写ベルトの周方向に電流を流して一次転写を行う構成においては、各画像形成ステーション（各一次転写部）における一次転写電圧は、中間転写ベルトの周方向の抵抗によって変動してしまう。そのため、電流供給部材から遠い画像形成ステーションになるほど電圧が小さくなってしまい、中間転写ベルトの移動方向の上流側の画像形成ステーションと下流側の画像形成ステーションとでは、大きな電位差となってしまう。その結果、各々の画像形成ステーションにおいて、一次転写に適正な電圧で転写することができなくなってしまい、転写不良を招いてしまう虞がある。本現象は特に、中間転写ベルトの周方向の抵抗が高い場合、画像形成ステーション（一次転写部）間の電位差が大きくなってしまうため、顕著に発生してしまう。

上記課題に鑑みて、本発明の目的は、各一次転写部において良好な転写性を確保することである。

上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、
循環移動する無端状の中間転写ベルトと、
前記中間転写ベルトの外周面に当接して設けられる複数の像担持体と、
前記複数の像担持体の表面をそれぞれ帯電する複数の帯電手段と、
前記複数の像担持体の表面をそれぞれ露光することにより静電潜像を形成する露光手段と、
前記静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、
前記中間転写ベルトの外周面に当接し前記中間転写ベルトに電流を供給する電流供給部材と、
前記電流供給部材に電圧を印加する電源と、
を有し、
前記電源が、前記電流供給部材に電圧を印加することにより、前記像担持体と前記中間転写ベルトとの当接部である一次転写部における前記像担持体の表面電位と前記中間転写ベルトの表面電位に電位差を設けて、前記複数の像担持体の表面にそれぞれ形成されたトナー像を前記像担持体から前記中間転写ベルトへ一次転写させる画像形成装置において、
前記中間転写ベルトの移動方向において、前記複数の像担持体のうち最上流に配置される像担持体と最下流に配置される像担持体の間で前記中間転写ベルトの内周面に接触する接触部材と、
前記電流供給部材に前記中間転写ベルトを介して対向し、前記中間転写ベルトの内周面に接触する対向部材と、
前記接触部材と前記対向部材に接続される電圧維持素子と、を有し、
前記電圧維持素子は、前記電流供給部材から前記対向部材を介して前記電圧維持素子に電流が供給されることによって、前記対向部材と前記接触部材の電位を維持し、
前記露光手段が、前記中間転写ベルトの移動方向に関する、前記電流供給部材と前記中間転写ベルトとの当接部から各像担持体における前記一次転写部までのそれぞれの距離に基づいて、前記複数の像担持体の表面をそれぞれ異なる露光量で露光することを特徴とする。

また、本発明に係る画像形成装置は、
循環移動する無端状の中間転写ベルトと、
前記中間転写ベルトの外周面に当接して設けられる複数の像担持体と、
前記複数の像担持体の表面をそれぞれ帯電する複数の帯電手段と、
前記複数の像担持体の表面をそれぞれ露光することにより静電潜像を形成する露光手段と、
前記静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、
前記中間転写ベルトの外周面に当接し前記中間転写ベルトに電流を供給する電流供給部材と、
前記電流供給部材に電圧を印加する電源と、
を有し、
前記電源が、前記電流供給部材に電圧を印加することにより、前記像担持体と前記中間転写ベルトとの当接部である一次転写部における前記像担持体の表面電位と前記中間転写ベルトの表面電位に電位差を設けて、前記複数の像担持体の表面にそれぞれ形成されたトナー像を前記像担持体から前記中間転写ベルトへ一次転写させる画像形成装置において、
前記中間転写ベルトの移動方向において、前記複数の像担持体のうち最上流に配置される像担持体と最下流に配置される像担持体の間で前記中間転写ベルトの内周面に接触する接触部材と、
前記電流供給部材に前記中間転写ベルトを介して対向し、前記中間転写ベルトの内周面に接触する対向部材と、
前記接触部材と前記対向部材に接続される電圧維持素子と、を有し、
前記電圧維持素子は、前記電流供給部材から前記対向部材を介して前記電圧維持素子に電流が供給されることによって、前記対向部材と前記接触部材の電位を維持し、
前記複数の帯電手段が、前記電流供給部材と前記中間転写ベルトとの当接部から各像担持体における前記一次転写部までのそれぞれの距離に基づいて、前記複数の像担持体の表面をそれぞれ異なる帯電量で帯電することを特徴とする。

本発明によれば、各一次転写部において良好な転写性を確保することができる。

実施例１に係る画像形成装置の概略断面図 中間転写ベルトを張架する構成について説明する図 中間転写ベルトの抵抗値の測定について説明する図 実施例１の中間転写ベルト付近の構成の詳細を説明するための図 実施例１における弱露光の制御を説明する図 一次転写電位を算出する回路図 変形例に係る画像形成装置の概略断面図 実施例２に係る画像形成装置の概略断面図

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に
詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本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。

（実施例１）
まず、図１を用いて、実施例１に係るカラー画像形成装置（以下、単に、画像形成装置という）の構成及び動作について説明する。図１は、実施例１に係る画像形成装置の概略断面図である。実施例１に係る画像形成装置は、画像形成ステーションａ〜ｄを備えている、いわゆるタンデムタイプのプリンタである。第１の画像形成ステーションａはイエロー（Ｙ）、第２の画像形成ステーションｂはマゼンタ（Ｍ）、第３の画像形成ステーションｃはシアン（Ｃ）、第４の画像形成ステーションｄはブラック（Ｂｋ）の各色の画像を形成する。各画像形成ステーションの構成は、収容するトナーの色以外は同様であるため、以下、第１の画像形成ステーションａを用いて説明し、他の画像形成ステーションの説明については省略する。

第１の画像形成ステーションａは、ドラム状の像担持体としての電子写真感光体（以下、感光ドラムという）１ａと、帯電手段としての帯電ローラ２ａと、現像手段としての現像器４ａと、クリーニング装置５ａと、を備えている。感光ドラム１ａは、図１中矢印Ａ方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動するように設けられている。

イエロー（Ｙ）のトナー（現像剤）を収容する現像器４ａは、感光ドラム１ａにイエロートナーを現像するための装置である。クリーニング装置５ａは、感光ドラム１ａに当接するクリーニング部材としてのクリーニングブレード５１ａと、クリーニングブレード５１ａが回収したトナーを収容する廃トナーボックス５２ａを備える。

コントローラ等の制御部（不図示）が画像信号を受信することによって画像形成動作が開始され、感光ドラム１ａは回転駆動される。感光ドラム１ａは回転過程で、帯電ローラ２ａにより所定の極性（本実施例では負極性）で所定の電位に一様に帯電処理され、露光手段３ａにより画像信号に応じた露光を受ける。これにより、目的のカラー画像のイエロー色成分像に対応した静電潜像が形成される。

次いで、その静電潜像は現像位置において現像器（イエロー現像器）４ａにより現像され、イエロートナー像として可視化される。ここで、本実施例において、現像器４ａに収容されたトナーの正規の帯電極性は、負極性である。本実施例では帯電ローラ２による感光ドラム１の帯電極性と同極性に帯電したトナーにより静電潜像を反転現像している。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、感光ドラム１の帯電極性とは逆極性に帯電したトナーにより静電潜像を正現像するようにした電子写真装置にも適用できる。

中間転写ベルト１０は、複数の張架ローラ１１、１２、１３とで張架され、感光ドラム１ａと当接する一次転写部Ｎ１ａで同方向に移動する向き（図１中矢印Ｂ方向）に、感光ドラム１ａと略同一の周速度で循環移動可能（回転駆動可能）に設けられている。感光ドラム１ａ上に形成されたイエロートナー像は、感光ドラム１ａと中間転写ベルト１０との当接部（以下、一次転写部という）Ｎ１ａを通過する過程で、中間転写ベルト１０の上に転写される（一次転写）。本実施例では、一次転写時には中間転写ベルト１０の外周面に当接する二次転写ローラ２０から中間転写ベルト１０の周方向に電流を流し、中間転写ベルト１０の各一次転写部Ｎ１ａ〜Ｎ１ｄで一次転写電位が形成される。

一次転写後、感光ドラム１ａ表面に残留した一次転写残トナーは、クリーニング装置５ａにより清掃、除去された後、帯電以下の画像形成プロセスに供せられる。以下、同様に
して、第２、３、４の画像形成ステーションｂ、ｃ、ｄによって第２色のマゼンタトナー像、第３色のシアントナー像、第４色のブラックトナー像が形成される。そして、それらトナー像が、中間転写ベルト１０上に順次重ねて転写され、目的のカラー画像に対応した合成カラー画像が得られる。

中間転写ベルト１０上に一次転写された４色のトナー像は、中間転写ベルト１０と二次転写部材としての二次転写ローラ２０が形成する二次転写部Ｎ２を通過する過程で、給紙手段５０により給紙された転写材としての記録材Ｐの表面に一括転写される（二次転写）。二次転写ローラ２０は外径８ｍｍのニッケルメッキ鋼棒に、体積抵抗１０^８Ω・ｃｍ、厚み５ｍｍに調整したニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）とエピクロルヒドリンゴムを主成分とする発泡スポンジ体で覆った外径１８ｍｍのものを用いている。

二次転写ローラ２０は、中間転写ベルト１０の外周面に対して、５０Ｎの加圧力で当接し、二次転写部Ｎ２を形成している。二次転写ローラ２０は、図１中の矢印Ｃ方向に回転するように、すなわち中間転写ベルト１０に対して従動回転するように設けられている。また、二次転写ローラ２０は、中間転写ベルト１０上のトナーを紙等の記録材Ｐに二次転写している時には、二次転写電源（電源）２１から２５００［Ｖ］の電圧が印加されている。

二次転写電源２１は、二次転写ローラ２０に接続され、不図示のトランスから出力された二次転写電圧を二次転写ローラ２０に供給する構成となっている。二次転写電圧は、画像形成装置の制御ＩＣである不図示のＣＰＵにより、予め設定されたコントロール電圧と実際の出力値であるモニター電圧との差分をトランスにフィードバックすることで、二次転写電圧を略一定に制御している。また、二次転写電源２１は、１００［Ｖ］から４０００［Ｖ］の範囲の出力が可能である。

その後、４色のトナー像を担持した記録材Ｐは定着器３０に導入され、そこで加熱および加圧されることにより４色のトナーが溶融混色して記録材Ｐに固定される。二次転写後に中間転写ベルト１０上に残ったトナーは、中間転写ベルト１０に当接して設けられるクリーニング装置１６により清掃、除去される。以上の動作により、フルカラーのプリント画像が形成される。

次に、図１、図２を参照して、各一次転写部Ｎ１ａ〜Ｎ１ｄで一次転写電位を形成する為に必要な構成である、中間転写ベルト１０と、支持部材としての張架部材１１、１２、１３、金属ローラ１４、電圧維持素子１５について説明する。図２は、中間転写ベルトを張架する構成について説明する図である。図２（ａ）は、金属ローラの配置について示す図であり、図２（ｂ）は、中間転写ベルトが張架された状態を示す図である。

各画像形成ステーションａ、ｂ、ｃ、ｄ（各感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）と対向する位置には、中間転写体として中間転写ベルト１０が配置されている。中間転写ベルト１０は、樹脂材料に導電剤を添加して導電性を付与した無端状ベルトである。そして、張架部材である駆動ローラ１１、テンションローラ１２、二次転写対向ローラ（二次転写対向部材）１３の３軸で張架（支持）され、テンションローラ１２により総圧６０Ｎの張力で張架されている。

中間転写ベルト１０は、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄと当接した一次転写部Ｎ１で同方向に移動する向きに、駆動源（不図示）によって回転する駆動ローラ１１によって感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄと略同一の周速度で回転駆動される。本実施例では、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄからトナー像が一次転写される一次転写面を、二次転写対向ローラ１３と駆動ローラ１１の二つの張架ローラによって形成している。

図２（ａ）に示すように、中間転写ベルト１０の移動方向において、感光ドラム１ｂと感光ドラム１ｃの間の位置には、中間転写ベルト１０の内周面に接触する接触部材である金属ローラ１４が配置されている。この金属ローラ１４は、第２の画像形成ステーションｂと第３画像形成ステーションｃとの中間位置に配置されている。そして、金属ローラ１４は、感光ドラム１ｂ、１ｃへの中間転写ベルト１０の巻きつき量を確保できるように、感光ドラム１ｂ、１ｃと中間転写ベルト１０で形成される水平面に対して、持ち上げた位置で両端部を保持している。

金属ローラ１４は、外径６ｍｍのストレート形状のニッケルメッキされたＳＵＳ（ステンレス鋼）丸棒で構成され、中間転写ベルト１０の回転に伴い、従動して回転する。金属ローラ１４は、中間転写ベルト１０の移動方向と直交する長手方向の所定領域に亘って接触している。

図２（ａ）に示すように、感光ドラム１ｂと感光ドラム１ｃの間の距離をＷ、感光ドラム１ｂ、１ｃと金属ローラ１４の距離をＴ、中間転写ベルト１０に対する金属ローラ１４の持ち上げ高さをＨ１と定義する。距離Ｗ、距離Ｔは、中間転写ベルトの移動方向において、隣接する軸中心と軸中心の間の距離である。実施例１では、Ｗ＝５０ｍｍ、Ｔ＝２５ｍｍ、Ｈ１＝２ｍｍとする。

また、実施例１では感光ドラム１ａ、１ｄに対する中間転写ベルト１０の巻きつき量を確保するため、図２（ｂ）に示すように、駆動ローラ１１、二次転写対向ローラ１３を感光ドラム１ａ〜１ｄと中間転写ベルト１０で形成される水平面よりも持ち上げている。感光ドラム１ａ、１ｄに対する中間転写ベルト１０の巻きつき量を確保することによって、感光ドラム１ａ、１ｄと中間転写ベルト１０との接触が不安定になることで発生する転写不良を抑制する効果がある。

また、図２（ｂ）に示すように、二次転写対向ローラ１３と感光ドラム１ａ間の距離をＤ１、駆動ローラ１１と感光ドラム１ｄ間の距離をＤ２とする。また、中間転写ベルト１０に対する、二次転写対向ローラ１３の持ち上げ高さをＨ２、張架ローラ１１の持ち上げ高さをＨ３とする。この時、実施例１においては、Ｄ１＝Ｄ２＝５０ｍｍ、Ｈ２＝Ｈ３＝２ｍｍとした。

実施例１の中間転写ベルト１０の材料として、周長７００ｍｍ、厚さ９０μｍであって、導電剤としてカーボンを混合した無端状のポリイミド樹脂を用いた。実施例１で使用した中間転写ベルト１０は、電気的特性としては電子導電性の特性を示し、雰囲気中の温湿度に対する抵抗値変動が小さいのが特徴である。なお、実施例１では、中間転写ベルト１０の材料としてポリイミド樹脂を使用したものの、熱可塑性樹脂であれば、他の材料でもよい。例えば、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアリレート、アクリロ二トリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等の材料及びこれらの混合樹脂を使用しても良い。また、導電剤としてはカーボン以外に、導電性の金属酸化物微粒子を使用することが可能である。

実施例１の中間転写ベルト１０は、体積抵抗率で１×１０^９Ω・ｃｍである。体積抵抗率の測定は、三菱化学株式会社のＨｉｒｅｓｔａ−ＵＰ（ＭＣＰ−ＨＴ４５０）にリングプローブのタイプＵＲ（型式ＭＣＰ−ＨＴＰ１２）を使用して測定する。測定条件は、室内温度は２３℃、室内湿度は５０％に設定し、印加電圧１００［Ｖ］、測定時間１０ｓｅｃの条件である。実施例１では、中間転写ベルト１０の体積抵抗率は、１×１０^７〜１０^１０Ω・ｃｍの範囲のものが使用可能である。

ここで体積抵抗率は、中間転写ベルトの材料としての導電性の尺度であり、実際に周方向に電流を流して所望の一次転写電位を形成することが可能なベルト（導電性ベルト）であるか否かは、周方向の抵抗の大きさが重要である。

実施例１の中間転写ベルト１０の周方向の抵抗については、図３（ａ）に示す周方向抵抗測定治具を使用して測定した。図３は、中間転写ベルトの抵抗値の測定について説明する図である。図３（ａ）は、抵抗測定治具を示す図であり、図３（ａ）は、図３（ａ）に示す測定系の等価回路を示す図である。

まず、測定系の構成を説明する。測定する中間転写ベルト１０は内面ローラ１０１と駆動ローラ１０２でたるみが無いように張架される。金属でできた内面ローラ１０１は高圧電源（ＴＲＥＫ社製高圧電源：Ｍｏｄｅｌ＿６１０Ｅ）１０３に接続され、駆動ローラ１０２は接地されている。駆動ローラ１０２の表面は、中間転写ベルト１０に対して十分に抵抗の低い導電ゴムで被覆されており、中間転写ベルト１０が１００ｍｍ／ｓｅｃとなるように回転する。

次に、測定方法について説明する。駆動ローラ１０２によって中間転写ベルト１０を１００ｍｍ／ｓｅｃで回転させた状態で内面ローラ１０１に一定電流ＩＬを印加し、内面ローラ１０１に繋いだ高圧電源１０３で電圧［Ｖ］Ｌをモニターする。図３（ａ）に示す測定系は図３（ｂ）に示す等価回路であるとみなすと、内面ローラ１０１と駆動ローラ１０２までの距離Ｌ（本実施例では３００ｍｍ）の長さにおける中間転写ベルト１０の周方向の抵抗ＲＬ＝２［Ｖ］Ｌ／ＩＬによって算出することが出来る。この抵抗ＲＬを中間転写ベルト１０の１００ｍｍ相当の中間転写ベルト周長に換算することで周方向の抵抗を求める。電流供給部材から中間転写ベルト１０を通して感光ドラム１に電流を流すため、周方向の抵抗は１×１０^８Ω以下が好ましい。

実施例１の構成では、前述した測定方法によって求められた、周方向の抵抗値で４×１０^６Ωの中間転写ベルト１０を用いている。本実施例の中間転写ベルト１０は、ＩＬ＝５μＡの定電流で測定を行い、その時のモニター電圧［ＶＬ］は３０［Ｖ］であった。モニター電圧［ＶＬ］は、中間転写ベルト１０の１周分の区間で行い、その区間測定値の平均値から求めている。また、ＲＬに関しては、ＲＬ＝２［Ｖ］Ｌ／ＩＬであるため、ＲＬ＝２×３０／（５×１０^−６）＝１．２×１０⁷Ωとなり、これを１００ｍｍ相当に換算す
ると、周方向の抵抗値は、４×１０^６Ωとなる。本実施例では、このように周方向に電流が流すことが可能な導電性ベルトを中間転写ベルト１０として用いている。

また、図１に示すように、実施例１では、中間転写ベルト１０の一次転写面を形成する二次転写対向ローラ（被接続部材）１３は、電圧維持素子（定電圧素子）１５を介して接地されている。電圧維持素子１５は、二次転写ローラ２０から中間転写ベルト１０を介して電圧維持素子１５に電流が流れることで、二次転写対向ローラ１３の電位を所定電位に維持する素子である。このように、二次転写対向ローラ１３の電位を所定電位に維持することで、一次転写部Ｎ１における中間転写ベルト１０の表面電位を所定電位以上に維持することができる。

実施例１において、各一次転写部Ｎ１ａ〜Ｎ１ｄで所望の転写効率を得ることができる一次転写電位を維持できるように電位は設定されている。実施例１では電圧維持素子１５として、定電圧素子であるツェナーダイオード１５を使用している。ツェナーダイオード１５に一定以上の電流が流れた際にカソード側が維持する電圧をツェナー電圧と定義する。

電圧維持素子１５としてツェナーダイオード１５を使用する場合は、ツェナーダイオードのツェナー電圧が所定電位を維持できるように設定すればよい。ツェナー電圧は、本実施例では、所望の転写効率を得るためにツェナー電圧を３００［Ｖ］としている。

次に、一次転写を実行する為の一次転写電位の形成方法について詳細に説明する。実施例１の構成では、二次転写ローラ２０に電圧を印加する二次転写電源２１が、一次転写を行うための電源として使用される。すなわち、二次転写電源２１は、一次転写と二次転写の共通の転写電源であり、中間転写ベルト１０に当接する電流供給部材としての二次転写ローラ２０と中間転写ベルト１０の一次転写部Ｎ１に電流を流す電源である。

上述したように、中間転写ベルト１０を張架している二次転写対向ローラ１３には電圧維持素子１５を接続しており、二次転写電源２１から中間転写ベルト１０を介して二次転写対向ローラ１３に向かって電流を流すことで、一次転写を行う構成となっている。この時、二次転写対向ローラ１３には、電圧維持素子１５に応じた電位となり、この電位が起点となって、中間転写ベルト１０の周方向に電流を流すことで、各一次転写部Ｎ１ａ〜Ｎ１ｄにおいて一次転写電位を形成している。この中間転写ベルト１０の表面電位である一次転写電位と感光ドラムの表面電位との電位差によって、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ上のトナーが中間転写ベルト１０上に移動することで、一次転写を行っている。

次に、図４を用いて、本実施例の特徴である、各一次転写部Ｎ１ａ〜Ｎ１ｄにおける一次転写電位の変動に対し、感光ドラム１ａ〜１ｄの表面電位を調整する方法について説明する。図４は、実施例１の中間転写ベルト付近の構成の詳細を説明するための図である。

本実施例の構成では、一次転写時には各一次転写部Ｎ１ａ、Ｎ１ｂ、Ｎ１ｃ、Ｎ１ｄにおいて、中間転写ベルト１０から各感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄへ電流が流れている。そのため、中間転写ベルト１０の周方向の抵抗によって電圧降下してしまい、中間転写ベルト１０の循環移動方向（矢印Ｂ方向）の下流側が上流側より一次転写電位が低下してしまう。中間転写ベルト１０の抵抗は、二次転写ローラ２０と中間転写ベルト１０の当接部である二次転写部Ｎ２から各一次転写部Ｎ１ａ、Ｎ１ｂ、Ｎ１ｃ、Ｎ１ｄまでの距離に比例して変化する。

図４にあるように、実施例１の構成においては、各一次転写部Ｎ１間の距離はＤ１＝Ｄ３＝Ｄ４＝Ｄ５＝５０ｍｍとなり、各部の距離が等しくなっている。そのため、各部における中間転写ベルト１０の抵抗値は、１００ｍｍ換算で４×１０^６Ωであるので、５０ｍｍ換算すると２×１０^６Ω（２ＭΩ）となる。

その結果、転写に最適な電流として各画像形成ステーションで５μＡ流れているため、二次転写対向ローラ１３部でツェナーダイオード１５により３００Ｖとなっていた電位が、第１画像形成ステーションａでは２６０Ｖとなる。さらに、第２の画像形成ステーションｂでは２３０Ｖ、第３の画像形成ステーションｃでは２１０Ｖ、第４の画像形成ステーションｄでは２００Ｖと電圧降下している。つまり、一次転写部Ｎ１へ電流を供給している二次転写対向ローラ１３（二次転写部Ｎ２）から、各画像形成ステーションａ、ｂ、ｃ、ｄ（各一次転写部Ｎ１ａ、Ｎ１ｂ、Ｎ１ｃ、Ｎ１ｄ）までの距離（給電距離）に応じて電圧降下している。

次に、図５を用いて、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの電位制御方法について説明する。図５は、実施例１における弱露光の制御を説明する図である。実施例１では、各感光ドラム１の電位制御方法として、露光手段３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄにより画像信号に応じた静電潜像を形成する際に、弱露光によって各感光ドラム１面の非画像部領域を一様に露光することで、感光ドラムの表面電位を制御している。なお、本実施例においては、４
つの感光ドラム１ａ〜１ｄに対応して複数の露光手段３ａ〜３ｄを備える構成としたが、１つの露光手段３で４つの感光ドラム１ａ〜１ｄに対して露光する構成であっても良い。

ここで、非画像部領域の弱露光について、第１の画像形成ステーションａの露光手段３ａを例にとって、図５を用いて説明する。不図示のコントローラから送られて来る画像信号６０は、８ビット＝２５６階調の深さ方向を持つ多値信号（０〜２５５）であり、この信号が０のときレーザー光はオフ、２５５のとき完全オン、１〜２５４の間では両者の中間の値を暫時持つものとする。

ここで、非画像部露光レベルは、上記多値信号のレベルにより任意に設定することが可能である。以下の説明においては、この多値信号のレベルとして３２を用いて、非画像部露光を行うものとする。不図示のコントローラから送られて来る画像信号が０の非画像部は画像信号変換回路６８ａにより３２に変換され、画像信号が１から２５５の値のもの関しては、３３から２５５に圧縮変換している。その後、周波数変調回路６１ａにより、シリアルな時間軸方向の信号に変換され、本実施例では解像度が６００ドット／インチの各ドットパルスのパルス幅変調に用いられる。

この信号により、レーザードライバー６２ａが駆動されてレーザーダイオード６３ａが発光し、レーザー光６ａが出射する。このレーザー光６ａは、ポリゴンミラー６４ａ、レンズ６５ａ、折り返しミラー６６ａを含んだ補正光学系６７ａを経て、走査光として感光ドラム１ａに照射される。なお、周波数変調回路６１ａは、レーザードライバー６２ａとは離して、コントローラ側に設けても良い。

また、実施例１では、画像信号変換回路６８ａにより不図示のコントローラからの画像信号が０の場合は３２へ、１〜２５５の場合は３３〜２５５へ圧縮変換しているものの特にこれに限定されるものではない。例えば、不図示のコントローラからの画像信号が０〜３２はすべて３２へ変換し、３３〜２５５の画像信号はそのままにしてもよい。また、不図示のコントローラからの画像信号にすべてに３２を加算し、２５５を超えるものはすべて２５５と貼り付けるような信号変換を行ってもよい。

以上の様な方法を行うことで、実施例１では非画像部の帯電電位は、非画像部露光前の帯電電位＝−６００Ｖから、非画像部露光によって感光ドラム１ａ電位は−５００Ｖまで減少させることができる。一方、画像部の露光電位は、レーザー光６ａのフル発光により、帯電電位−６００Ｖから−１５０Ｖとなっている。実施例１においては、非画像部露光の露光量を各画像形成ステーションａ、ｂ、ｃ、ｄにおける一次転写電位に応じて変化させている。具体的には、一次転写電位が高い場合には、非画像部露光のレーザー光量を高く設定し、一次転写電位が低い場合には、非画像部露光のレーザー光量を低く設定する。

つまり、第１画像形成ステーションａでは、３２／２５５の割合でレーザー光を微小発光させることで、感光ドラム１ａの表面電位（帯電電位）を−５００Ｖ制御している。第２の画像形成ステーションｂ、第３の画像形成ステーションｃ、第４の画像形成ステーションｄについても同様に、一次転写部Ｎ１における中間転写ベルト１０の表面電位に応じて、表面電位を制御する。すなわち、第２の画像形成ステーションｂでは、２６／２５５の割合でレーザー光を微小発光させることで表面電位を−５３０Ｖに制御する。第３の画像形成ステーションｂでは、２０／２５５の割合でレーザー光を微小発光させることで表面電位を−５５０Ｖに制御する。第４の画像形成ステーションｄでは、１６／２５５の割合でレーザー光を微小発光させることで表面電位を−５６０Ｖに制御する。これにより中間転写ベルト１０の表面電位の値に応じて、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの表面電位を制御できる。

なお、実施例１では、非画像部露光を行う方法として、画像信号に応じてパルス幅変調により行う方法を述べたが、本発明はこれに限らない。例えば、微小電流で駆動するようにレーザードライバーを制御することでレーザーダイオードを微小発光させるアナログ方式の非画像部露光方式をとっても同様の効果を得ることができる。

次に、実施例１の作用について説明する。実施例１の構成では、中間転写ベルトの抵抗（給電距離）による各一次転写部Ｎ１ａ〜Ｎ１ｄにおける一次転写電位の変動に対し、弱露光によって感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ面の非画像部領域を一様に露光することで帯電電位を制御している。これにより、各画像形成ステーションａ、ｂ、ｃ、ｄにおいて最適な一次転写コントラスト（電位差）を維持できるため、良好な一次転写性を確保できる。

以下詳細を説明する。表１は、本実施例における各画像形成ステーションａ、ｂ、ｃ、ｄにおける一次転写電位、各感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの表面電位、一次転写コントラストを示している。

各画像形成ステーションａ、ｂ、ｃ、ｄにおける一次転写電位について、図６を参考にして説明する。図６は、一次転写電位を算出する回路図を示している。二次転写電源２１から供給された電流によって、二次転写対向ローラ１３を介してツェナーダイオード１５電流が流れることで、二次転写対向ローラ部電位Ｖｔが３００Ｖとなる。

そして、この電位が起点となって、中間転写ベルト１０の周方向に電流が流れることで、各部の抵抗に応じて各画像形成ステーションで電位降下する。各画像形成ステーションに流れる電流は５μＡであるため、二次転写対向ローラ１３部から画像形成ステーションａまでの間では、Ｉａ＝５μＡ×４＝２０μＡ流れている。同様に画像形成ステーションａから画像形成ステーションｂまでの間では、Ｉｂ＝５μＡ×３＝１５μＡとなる。同様に、画像形成ステーションｂから画像形成ステーションｃまでの間では、Ｉｃ＝５μＡ×２＝１０μＡ、画像形成ステーションｃから画像形成ステーションｄまでの間では、Ｉｄ＝５μＡとなる。

ここで、各部の抵抗値は、ステーション間（各一次転写部間）距離から換算してＲａ＝Ｒｂ＝Ｒｃ＝Ｒｄ＝２ＭΩであるため、画像形成ステーションａでの一次転写電位は、３００Ｖ−２０μＡ×２ＭΩ＝２６０Ｖとなる。画像形成ステーションｂ、ｃ、ｄについても同様に一次転写電位を計算すると、２３０Ｖ、２１０Ｖ、２００Ｖとなる。感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの表面電位（帯電電位）に関しては、上述した通り一次転写電位の変動に応じて、非画像部の弱露光量を制御することで、Ｖ１ａ＝−５００、Ｖ１ｂ＝−５３０、Ｖ１ｃ＝−５５０、Ｖ１ｄ＝−５６０となる。これにより、一次転写コントラストは、各画像形成ステーションａ、ｂ、ｃ、ｄにおいて同一の値である７６０Ｖを維持できるようになり、良好な一次転写性を確保できる。

本実施例の構成では、温湿度変化や感光ドラム膜厚等の使用環境が変化することにより、感光ドラム１の電位が変動してしまった場合でも、使用環境に応じて非画像部の弱露光量を制御することで、感光ドラム１の電位を安定化させることができる。

以上説明したように、実施例１においては、二次転写電源２１から二次転写ローラ２０に電圧を印加し、中間転写ベルト１０を介して各一次転写部Ｎ１ａ〜Ｎ１ｄにおいて、各感光ドラム１に電流を流すことで一次転写を行う構成をとっている。そして、中間転写ベルト１０の移動方向に関する、二次転写部Ｎ２から各一次転写部Ｎ１ａ〜Ｎ１ｄまでの距離に基づいて、各感光ドラム１ａ〜１ｄの表面電位を制御するように露光手段３が感光ドラム１ａ〜１ｄの表面を露光する構成となっている。すなわち、感光ドラム１ａ〜１ｄのそれぞれの非画像部に対する露光量を、二次転写部Ｎ２から各感光ドラム１ａ〜１ｄにおける一次転写部Ｎ１ａ〜Ｎ１ｄまでのそれぞれの距離に基づいて変更する構成となっている。具体的には、各画像形成ステーションａ〜ｄにおける一次転写コントラストが同じとなるように、それぞれ異なる露光量で感光ドラム１ａ〜１ｄの表面を露光する。実施例１に係る画像形成装置は、このような構成をとることにより、各一次転写部Ｎ１ａ〜Ｎ１ｄにおいて良好な転写性を確保できる。

実施例１では、金属ローラ１４の材質としてニッケルメッキされたＳＵＳを使用したものの、これに限られることはなく、アルミニウム、鉄等の他の金属、または、導電性の樹脂ローラであっても、同様の効果を得ることができる。

また、実施例１では、電圧安定化素子としてツェナーダイオード１５を使用したものの、同様の効果を得られる素子であれば、別の電圧安定化素子でも良く、たとえばバリスタなどの素子を用いても良い。

また、実施例１では、ツェナーダイオード１５の接続構成として、二次転写対向ローラ１３のみに接続する構成を示したものの、この構成に限られるものではない。例えば、図７において、変形例に係る画像形成装置の構成を示す。図７に示すように、二次転写対向ローラ１３とともに、第２の画像形成ステーションｂと第３の画像形成ステーションｃの間に配置された金属ローラ１４、駆動ローラ１１とともにツェナーダイオード１５を介して接地するような構成であってもよい。このような構成とすることで、各画像形成ステーションｂ、ｃ、ｄの近くからも電流供給できるため、一次転写電位の変動をより抑えることができる。

（実施例２）
次に、図８を用いて、実施例２について説明する。図８は、実施例２に係る画像形成装置の概略断面図である。実施例２で適用する画像形成装置の構成において、実施例１と同一部材には同一符号を付し、説明を省略する。実施例１では、最適な一次転写コントラストを維持するため、一次転写電位の変動に対して、非画像部の弱露光量を制御することで各感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの表面電位を制御した。これに対して、実施例２では、帯電ローラ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの帯電電圧（帯電量）を変更することで、各感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの表面電位を制御することを特徴とする。

実施例２で使用した帯電ローラ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、外径６ｍｍのニッケルメッキ鋼棒上に、弾性層として厚み３ｍｍのニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、表層として厚み１０μｍのポリウレタン樹脂を用いている。弾性層の体積抵抗率は１０^４Ω・ｃｍ、表面層の体積抵抗率は１０^１１Ω・ｃｍに調整している。また、帯電ローラ２ａは６Ｎの加圧力で感光ドラム１ａに当接され、感光ドラム１ａに対して従動回転している。

帯電ローラ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄには、帯電高圧電源２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２
ｄによって直流電圧が印加される。例えば、帯電電圧が−１１００Ｖになるように制御した時、帯電ローラ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄにより感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの表面電位Ｖｄが−６００Ｖになるよう略一定に帯電される。

一次転写電位は、実施例１と同様に、第１の画像形成ステーションａでは２６０Ｖ、第２の画像形成ステーションｂでは２３０Ｖ、第３の画像形成ステーションｃでは２１０Ｖ、第４の画像形成ステーションｄでは２００Ｖとなっている。

次に感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの帯電電位の制御方法について説明する。本実施例では、表面電位の制御方法として、帯電ローラ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの帯電電圧を変更することで、各感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの表面電位を制御している。

具体的には、一次転写電位が高い場合には、帯電電圧の値を低く設定し、一次転写電位が低い場合には、帯電電圧の値を高く設定する。つまり、第１の画像形成ステーションａでは、帯電電圧を−１０００Ｖとすることで感光ドラム１ａの表面電位（帯電電位）を−５００Ｖ制御している。第２の画像形成ステーションｂ、第３の画像形成ステーションｃ、第４の画像形成ステーションｄについても同様に、一次転写部Ｎ１における中間転写ベルト１０の表面の電位に応じて、帯電電圧を制御する。第２の画像形成ステーションｂでは帯電電圧を−１０３０Ｖとすることで表面電位を−５３０Ｖに制御する。第３の画像形成ステーションｂでは帯電電圧を−１０５０Ｖとすることで表面電位を−５５０Ｖに制御する。第４の画像形成ステーションｄでは帯電電圧を−１０６０Ｖとすることで表面電位を−５６０Ｖに制御する。これにより一次転写電位の値に応じて、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの電位を制御できる。その他の画像形成装置構成及び一次転写部の動作については、実施例１と同様であるため、説明は省略する。

このように、実施例２の構成では、中間転写ベルト１０の抵抗（給電距離）による各画像形成ステーションａ、ｂ、ｃ、ｄにおける一次転写電位の変動に応じ、帯電電圧（帯電量）を制御している。このように帯電電圧（帯電量）を制御することにより、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの表面電位（帯電電位）を制御している。これにより、実施例１と同様に、各画像形成ステーションａ、ｂ、ｃ、ｄにおいて最適な一次転写コントラストを維持できるため、良好な一次転写性を確保できる。

１…感光ドラム（像担持体）、２…帯電ローラ（帯電手段）、３…露光手段、４…現像器（現像手段）、１０…中間転写ベルト、２０…二次転写ローラ（電流供給部材、二次転写部材）、２１…二次転写電源（電源）

Claims (10)

1. 循環移動する無端状の中間転写ベルトと、
   前記中間転写ベルトの外周面に当接して設けられる複数の像担持体と、
   前記複数の像担持体の表面をそれぞれ帯電する複数の帯電手段と、
   前記複数の像担持体の表面をそれぞれ露光することにより静電潜像を形成する露光手段と、
   前記静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、
   前記中間転写ベルトの外周面に当接し前記中間転写ベルトに電流を供給する電流供給部材と、
   前記電流供給部材に電圧を印加する電源と、
   を有し、
   前記電源が、前記電流供給部材に電圧を印加することにより、前記像担持体と前記中間転写ベルトとの当接部である一次転写部における前記像担持体の表面電位と前記中間転写ベルトの表面電位に電位差を設けて、前記複数の像担持体の表面にそれぞれ形成されたトナー像を前記像担持体から前記中間転写ベルトへ一次転写させる画像形成装置において、
   前記中間転写ベルトの移動方向において、前記複数の像担持体のうち最上流に配置される像担持体と最下流に配置される像担持体の間で前記中間転写ベルトの内周面に接触する接触部材と、
   前記電流供給部材に前記中間転写ベルトを介して対向し、前記中間転写ベルトの内周面に接触する対向部材と、
   前記接触部材と前記対向部材に接続される電圧維持素子と、を有し、
   前記電圧維持素子は、前記電流供給部材から前記対向部材を介して前記電圧維持素子に電流が供給されることによって、前記対向部材と前記接触部材の電位を維持し、
   前記露光手段が、前記中間転写ベルトの移動方向に関する、前記電流供給部材と前記中間転写ベルトとの当接部から各像担持体における前記一次転写部までのそれぞれの距離に基づいて、前記複数の像担持体の表面をそれぞれ異なる露光量で露光することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記露光手段は、各像担持体の前記一次転写部における前記電位差が全て同じになるように、前記複数の像担持体の表面をそれぞれ異なる露光量で露光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. 前記露光手段は、前記複数の像担持体のそれぞれの非画像部に対する露光量を、前記当接部から各前記像担持体における前記一次転写部までのそれぞれの距離に基づいて変更する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. 循環移動する無端状の中間転写ベルトと、
   前記中間転写ベルトの外周面に当接して設けられる複数の像担持体と、
   前記複数の像担持体の表面をそれぞれ帯電する複数の帯電手段と、
   前記複数の像担持体の表面をそれぞれ露光することにより静電潜像を形成する露光手段と、
   前記静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、
   前記中間転写ベルトの外周面に当接し前記中間転写ベルトに電流を供給する電流供給部材と、
   前記電流供給部材に電圧を印加する電源と、
   を有し、
   前記電源が、前記電流供給部材に電圧を印加することにより、前記像担持体と前記中間転写ベルトとの当接部である一次転写部における前記像担持体の表面電位と前記中間転写ベルトの表面電位に電位差を設けて、前記複数の像担持体の表面にそれぞれ形成されたトナー像を前記像担持体から前記中間転写ベルトへ一次転写させる画像形成装置において、
   前記中間転写ベルトの移動方向において、前記複数の像担持体のうち最上流に配置される像担持体と最下流に配置される像担持体の間で前記中間転写ベルトの内周面に接触する接触部材と、
   前記電流供給部材に前記中間転写ベルトを介して対向し、前記中間転写ベルトの内周面に接触する対向部材と、
   前記接触部材と前記対向部材に接続される電圧維持素子と、を有し、
   前記電圧維持素子は、前記電流供給部材から前記対向部材を介して前記電圧維持素子に電流が供給されることによって、前記対向部材と前記接触部材の電位を維持し、
   前記複数の帯電手段が、前記電流供給部材と前記中間転写ベルトとの当接部から各像担持体における前記一次転写部までのそれぞれの距離に基づいて、前記複数の像担持体の表面をそれぞれ異なる帯電量で帯電することを特徴とする画像形成装置。
5. 前記複数の帯電手段は、各像担持体の前記一次転写部における前記電位差が全て同じになるように、前記複数の像担持体の表面をそれぞれ異なる帯電量で帯電することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記電流供給部材は、前記中間転写ベルトとの当接部としての二次転写部において、前記中間転写ベルトに一次転写されたトナー像を転写材に二次転写する二次転写部材であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項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１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記中間転写ベルトの内周面に接触する支持部材を有し、
   前記中間転写ベルトは、前記対向部材と前記支持部材によって循環移動可能に支持されており、
   前記支持部材に前記定電圧素子が接続されていることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記定電圧素子は、ツェナーダイオードであることを特徴とする請求項７又は請求項８
   に記載の画像形成装置。
10. 前記定電圧素子は、バリスタであることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の画像形成装置。