JP6271936B2 - 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。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電源より電圧を印加することで、中間転写体上に転写する。その後、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画像形成装置の低コスト化、小型化を図るため、中間転写体としての中間転写ベルトに接触する電流供給部材に電圧を印加することにより、一次転写する構成が開示されている。本構成によると、中間転写ベルトの周方向を介して複数の感光ドラムに電流を供給することで、中間転写ベルトにトナー像を一次転写させている。また、各画像形成ステーションにおける一次転写電圧の減衰を防止するために、中間転写ベルトを張架する張架ローラと電流供給部材対向ローラとに電圧維持素子（例えば、ツェナーダイオード）を接続する構成が開示されている。

また、中間転写体表面に形成されたテストパターンを検知部材によって検知することで、各色トナー像の相対位置ずれ量を補正するためのレジストレーション補正制御や各色トナー濃度の変動を補正するための濃度補正制御を定期的に実施する構成が知られている。特許文献２は、検知部材を張架ローラ対向位置に配置している。

特開２０１２−１３７７３３号公報 特開２０１２−２３０２５０号公報

しかしながら、特許文献１の構成において、特許文献２のように張架ローラの対向に検知部材を配置する場合、以下の課題が生じる。検知部材が対向している張架ローラは、ツェナーダイオードが接続されているため、検知部材の対向する中間転写ベルトの領域には所定の電位が発生する。この電位によって張架ローラと検知部材の間で放電が発生したり、浮遊トナーが中間転写ベルト上に付着する場合がある。これらによって、テストパターンの検知精度が低下する可能性がある。

また、検知部材に対向する張架ローラを電気的に接地する構成を採用すると、中間転写ベルト内周面をつたわって、張架ローラから一次転写電流が漏れてしまい、一次転写電圧が減衰することで一次転写効率が低下する恐れがある。

本発明の目的は、上記のような状況を鑑み、一次転写電圧の減衰を抑制しつつ、張架ローラと検知部材との間の電位差を小さくすることで、検知部材による検知精度の低下を抑制する画像形成装置を提供することにある。

上記目的は、本発明に係る電子写真画像形成装置にて達成される。

トナー像を担持する複数の像担持体と、無端状で回転可能であって、前記複数の像担持体から一次転写されたトナー像を転写材に二次転写するための中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトを張架するための複数の張架部材と、前記中間転写ベルトに接触する電流供給部材と、を有し、前記中間転写ベルトは、前記中間転写ベルトの周方向における前記電流供給部材の接触位置から前記中間転写ベルトを介して前記複数の像担持体へ電流を流すことが可能な導電性を備えるベルトである画像形成装置において、前記中間転写ベルトの内周面に接触する接触部材と、前記接触部材に接続される電圧維持素子と、前記中間転写ベルト上に形成されたテストパターンを検知するための検知部材と、前記検知部材を支持する支持部材と、を有する画像形成装置において、前記複数の張架部材のうちの一つは、前記中間転写ベルトを介して前記検知部材に対向し前記中間転写ベルトの内周面に接触して回転する対向ローラであり、前記画像形成装置は更に、絶縁性であって前記対向ローラの軸を受ける軸受であって、前記支持部材を支持する軸受を有し、前記電圧維持素子が接続された前記接触部材は、前記電流供給部材から供給される電流によって所定電位を維持することを特徴とする。

本発明によれば、検知部材と張架ローラ間の電位差を小さくしつつ、一次転写に必要な電流を維持することが可能なため、一次転写性の低下を抑制しつつ、検知部材による検知精度の低下を抑制することが可能である。

実施例１の画像形成装置を説明する図 実施例１における周方向の中間転写ベルト抵抗の測定系を表す図 実施例１における光学センサの断面を表す図 実施例１における画像形成装置の動作を説明するブロック図 実施例１におけるテストパターンの構成を表す図 実施例１における金属ローラの構成を示す図 実施例１における光学センサと中間転写ベルトとの配置を示す上視図 実施例１における一次転写電位と一次転写効率の関係を表す図 実施例１における比較例１の画像形成装置の概略構成図 実施例１における比較例２の画像形成装置の概略構成図 実施例１のその他構成の画像形成装置の概略構成図 実施例２の画像形成装置を説明する図 実施例２のタイミングチャートを示す図

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施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、本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。

（実施形態１）
図１は、カラー画像形成装置の一例を示す概略図であり、図１を用いての本実施形態の画像形成装置の構成及び動作を説明する。尚、本実施形態の画像形成装置は、ａ〜ｄの画像形成ステーションを設け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では同じであり、以下、第１の画像形成ステーションａを用いて説明する。

第１の画像形成ステーションａは、ドラム状の電子写真感光体（以下、感光ドラムという）１ａと、帯電部材である帯電ローラ２ａと、現像器４ａと、クリーニング装置５ａと、を備える。感光ドラム１ａは矢印の方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動しトナー像を担持する像担持体である。

さらに、現像器４ａは、イエローのトナーを収容し感光ドラム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に付着したトナーを回収するための部材である。本実施形態では、感光ドラム１ａに当接するクリーニング部材であるクリーニングブレードと、クリーニングブレードが回収したトナーを収容する廃トナーボックスを備える。

コントローラ２７４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（本実施形態では負極性）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、現像器に収容されたトナーの正規の帯電極性は、負極性である。本実施形態では帯電部材による感光ドラム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が、本発明は、感光ドラム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、複数の張架部材としての張架ローラ１１、１２、１３とで張架され、感光ドラム１ａと当接した対向部で同方向に移動する向きに、感光ドラム１ａと略同一の周速度で回転可能である。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、一次転写部と称す）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）。本実施形態では、一次転写時には中間転写ベルトに接触する電流供給部材から中間転写ベルトの周方向に電流を流し、中間転写ベルト１０の各一次転写部で一次転写電位が形成される。本実施形態の一次転写電位の形成方法については後述する。

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、中間転写ベルト１０上に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上の４色のトナー像は、中間転写ベルト１０と二次転写部材が形成する二次転写部を通過する過程で、給紙手段５０により給紙された転写材である記録材Ｐの表面に一括転写される（二次転写）。二次転写部材としての二次転写ローラ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。また、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の加圧力で接触し、二次転写部を形成している。二次転写ローラ２０は中間転写ベルト１０に対して従動回転し、また、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、転写電源２１から定電流となるように制御されている。

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、ＣＰＵ２７６（図４参照）により、予め設定されたコントロール電流と実際の出力値であるモニター電流との差分をトランスにフィードバックすることで、二次転写電流が略一定となるように、二次転写電圧を制御している。また、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色のトナー像が転写された記録材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、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、各一次転写部で一次転写電位を形成する為に必要な中間転写ベルト１０と、張架部材１１、１２、１３、電圧維持素子１５について説明する。

各画像形成ステーションａ、ｂ、ｃ、ｄ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り、張架ローラである駆動ローラ１１、テンションローラ１２、二次転写対向ローラ１３の３軸で張架され、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と当接した対向部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。本実施形態では、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（図中で、Ｍで示す面）を、二次転写対向ローラ１３と駆動ローラ１１の二つの張架部材によって形成している。

本実施形態で使用した中間転写ベルト１０は、周長７００ｍｍ、厚さ９０μｍで、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ている。本実施形態では、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及びイオン導電剤を使用することが可能である。

本実施形態の中間転写ベルト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。本実施形態では、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な一次転写電位を形成することが可能な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。

中間転写ベルト１０の周方向の抵抗については、図２（ａ）に示す周方向抵抗測定治具を使用して測定した。まず、装置の構成を説明する。測定する中間転写ベルト１０は内周面ローラ１０１と駆動ローラ１０２でたるみが無いように張架される。金属でできた内周面ローラ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周面ローラ１０１に一定電流ＩＬを印加し、内周面ローラ１０１に繋いだ高圧電源１０３で電圧［Ｖ］Ｌをモニターする。

図２（ａ）に示す測定系は図２（ｂ）に示す等価回路であるとみなせる。内周面ローラ１０１と駆動ローラ１０２までの距離Ｌ（本実施形態では３００ｍｍ）の長さにおける中間転写ベルト１０の周方向の抵抗ＲＬはＲＬ＝２［Ｖ］Ｌ／ＩＬによって算出することが出来る。この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を通して感光体ドラム１に電流を流すため、周方向の抵抗は１×１０^９Ω以下が好ましい。

本実施形態の構成では、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１×１０^６Ωの中間転写ベルト１０を用いている。本実施形態の中間転写ベルト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７．５［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［ＶＬ］／ＩＬであるため、ＲＬ＝２×７．５／（５×１０^−６）＝３．０×１０^６Ωとなり、これを１００ｍｍ相当に換算すると、周方向の抵抗値は、１×１０^６Ωとなる。本実施形態では、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。

本実施形態では、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１３（転写対向部材）は、電圧維持素子１５を介して接地されている。電圧維持素子１５は、電流供給部材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被接続部材（二次転写対向ローラ１３）を所定電位以上に維持するための素子である。

電圧維持素子１５の所定電位は、各一次転写部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設定された電位である。本実施形態では電圧維持素子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。なお、ツェナーダイオード１５は、一定以上の電流が流れた際にカソード側には所定の電圧が発生する（以下、ツェナー電圧とする）。本実施形態では、所望の一次転写効率を得るためにツェナー電圧を５００［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。

本実施形態の構成では、転写電源として二次転写部材に電圧を印加する転写電源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、二次転写ローラ２０と中間転写ベルト１０の一次転写部に電流を流す電源である。二次転写ローラ２０が本実施形態における電流供給部材となる。上述したように、二次転写対向ローラ１３にはツェナーダイオード１５を接続しているため、二次転写電源２１は、接触位置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は、ツェナーダイオード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、各画像形成ステーションａ、ｂ、ｃ、ｄにおいて一次転写電位を形成している。この一次転写電位と感光ドラム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、検知部材である光学センサ６０と、制御コントローラ動作、濃度制御、レジストレーション制御について説明する。図３は、光学センサ６０の断面図である。光学センサ６０は、中間転写ベルト１０に対して光を発光する発光部としてのＬＥＤ等の発光素子６１と、反射された光を受光する受光部としてのフォトトランジスタ等の受光素子６２、６３と、ホルダを備えている。発光素子６１は、中間転写ベルト１０に対して１５°の傾きを持つように配置されている。発光素子６１は、中間転写ベルト１０上のテストパッチや中間転写ベルト１０表面に赤外光（例えば波長９５０ｎｍ）を照射する。受光素子６２は、中間転写ベルト１０に対して４５°の傾きを持つように配置されており、テストパッチや中間転写ベルト１０表面から拡散反射された赤外光を受光する。受光素子６３は、中間転写ベルト１０に対して１５°の傾きを持つように配置されており、テストパッチや中間転写ベルト１０表面からの主に正反射成分の赤外光を受光する。光学センサ６０は、テストパターンとして、通常画像形成時とは異なるタイミングで各感光ドラムから中間転写ベルト上に転写されたトナーによって形成されるトナーパッチの情報を取得する。

トナーパッチは、異なる色の現像剤の相対位置がずれる位置ずれ量を検知するためのレジストレーション制御用パッチや、濃度制御用パッチがある。

次に、制御コントローラ動作について説明する。図４は制御コントローラの動作を説明するブロック図であり、ホストコンピュータであるＰＣ２７１は画像形成装置またはプリンタの内部にあるフォーマッタ２７３に対して印刷指令を出し、印刷画像の画像データをフォーマッタに転送する役割を担う。フォーマッタ２７３はＰＣ２７１からの画像データを露光データに変換し、制御部であるＤＣコントローラ２７４内にある露光制御部２７７に転送する。露光制御部２７７はＣＰＵ２７６から制御され、露光データのオンオフ、露光装置の制御を行なう。ＣＰＵ２７６は印刷指令を受け取ると画像形成シーケンスをスタートさせる。

ＤＣコントローラ２７４にはＣＰＵ２７６、メモリ２７５等が搭載されており、予めプログラムされた動作を行う。ＣＰＵ２７６は帯電電源、現像電源、転写電源２１を制御して露光データがトナー像として記録材上に転写される画像形成工程の制御を行う。またＣＰＵ２７６はキャリブレーション時における光学センサ６０からの信号の受けとり処理も行う。キャリブレーション時は、テストパッチを中間転写ベルト１０上に形成して、テストパッチの反射光量を計測する。受光素子６３で受光したテストパッチからの光信号がＣＰＵ２７６を介してＡＤ変換された後、メモリ２７５に蓄えられる。光学センサ６０は通常の印字シーケンスでは動作せず、レジストレーション制御や濃度制御等のキャリブレーション時に動作する。

次に、キャリブレーション動作について説明する。レジストレーション制御や濃度制御はそれぞれ専用のトナーパッチを形成する。図５（ａ）は、レジストレーション制御用に形成されたトナーパッチの一例であり、互いに逆向きの平行四辺形からなるベタパッチを各色形成したパターンである。レジストレーション制御では、中間転写ベルト１０とテストパターンからの反射光を受光素子６３によって検知する。受光素子６３は主に正反射光を検知するため、主に拡散光を反射するトナー像を検知する時に出力は低くなり、主に正反射光を反射する中間転写ベルト１０を検知する時に出力が高くなる。このため、各パッチを検知するたびに、出力の立ち下がり、上がりを検知できるため各パッチのエッジを特定でき、先後端エッジからパッチの重心を算出できる。このような方法で得た各パッチの重心位置からイエローを基準とした各色の相対位置（異なる色のトナー像のずれ量を）を算出し、レジストレーション補正を行う。

また、図５（ｂ）は濃度制御用に形成されたトナーパッチの一例であり、各色数階調のパッチから成る。このトナーパッチは、トナー量と相関のある計測量を算出するためのトナーパターンである。それぞれのパッチと中間転写ベルト１０からの反射光を光学素子６２と光学素子６３で受光する。受光素子６３は正反射光と拡散反射光を受光し、受光素子６２は拡散反射光を受光するために、受光素子６３の検知出力から受光素子６２の検知出力の差分を求めることで正味の正反射出力が得られる。正味の正反射出力はトナー濃度と１対１で対応するため、受光結果から濃度補正を行うことが可能となる。

以下、本実施形態の特徴となる構成について説明する。

本実施形態は、中間転写ベルト１０を介して各感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに対応して近傍する位置に、中間転写ベルト１０に接触する接触部材として金属ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを所定量オフセットして配置する。中間転写ベルト１０を張架するテンションローラ１２，二次転写対向ローラ１３と金属ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを電圧維持素子１５に接続し、光学センサ６０の対向である駆動ローラ１１を電気的にフロート状態（絶縁状態）とする。

以下詳細を説明する。

まず、金属ローラの構成について、図６を用いて詳細を説明する。図６は、図１の中で、第１画像形成ステーションａの構成を拡大したものである。図６において、金属ローラ１４ａは、感光ドラム１ａの中心位置に対して、中間転写ベルト１０の移動方向下流側に８ｍｍオフセットされた位置に配置されている。また、感光ドラム１ａ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１ａと中間転写ベルト１０で形成される水平面に対して、１ｍｍ持ち上げた位置に配置される。

上述した金属ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの配置については、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄへ接触しない範囲内で、一次転写電位を安定化させるために、なるべく近づけるようにしている。また、中間転写ベルト１０の移動方向下流側に配置したのは、一次転写ニップ上流側で転写電界ができることで発生する飛び散りという現象に対して、有利になるからである。

第１画像形成ステーションａの感光体ドラム１ａと第２画像形成ステーションｂの感光体ドラム１ｂとの間の距離をＷ、金属ローラ１４ａのオフセット距離をＫ、中間転写ベルト１０に対する金属ローラ１４ａの持ち上げ高さをＨとする。本実施形態では、Ｗ＝６０ｍｍ、Ｋ＝８ｍｍ、Ｈ＝１ｍｍとなる。なお、金属ローラ１４ａは、外径６ｍｍのストレート形状のニッケルメッキＳＵＳ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。第２画像形成ステーションｂに配置される金属ローラ１４ｂ、第３画像形成ステーションｃに配置される金属ローラ１４ｃ、第４画像形成ステーションｄに配置される金属ローラ１４ｄ、についても金属ローラ１４ａと同様の構成となる。また、中間転写ベルト１０を張架するテンションローラ１２，二次転写対向ローラ１３と、金属ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、ツェナーダイオード１５を介して接地されており、駆動ローラ１１は電気的にフロート状態とされている。

本実施形態の構成では、二次転写電源２１を使用して、中間転写ベルト１０を介してツェナーダイオードに接続された二次転写対向ローラ１３に電流を流し、金属ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに電流供給することで、一次転写を行っている。

以下、一次転写について詳細に説明する。

二次転写電源２１から電圧が出力されることで、中間転写ベルト１０を張架するローラ１１，１２，１３、及び金属ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、ツェナーダイオード１５を介して接地されている。そのため、各々のローラにはツェナーダイオード１５に応じた値（この場合５００Ｖ）が出力される。この時、金属ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、５００ｖに維持されているため、各感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの近傍の中間転写ベルト電位を維持することができるようになる。その結果、中間転写ベルト１０の周方向に電流が流れることで発生する一次転写電位の低下も最小限に抑えられ、各画像形成ステーションａ、ｂ、ｃ、ｄにおいて、一次転写を行うのに適正な一次転写電位を維持できるようになる。

次に、光学センサの配置について詳細を説明する。

図７（ａ）は、光学センサ６０を中間転写ベルトユニットに取り付けた様子を表す上視図である。

光学センサ６０は駆動ローラ１１の対向面に配置されており、中間転写ベルト１０表面と光学センサのホルダとの距離は３ｍｍとしている。中間転写ベルト１０と光学センサとの位置関係を安定させるため、光学センサ６０は支持板金６４に固定された構成となっている。中間転写ベルト１０やテストパターンからの反射光を安定して得るためには、光学センサ６０と中間転写ベルト１０との距離を一定に保つ必要がある。本実施形態では支持板金６４を駆動ローラ１１の軸に固定して取り付けることで、駆動ローラ１１の位置変動に対して追従する構成としている。

このような構成とすることで、中間転写ベルト１０と光学センサ６０との間の距離を安定させることができる。また、支持板金６４からの電磁波の放射によって発生する無線周波数干渉を防止するため、支持板金６４は画像形成装置の筺体に接地している。このため、駆動ローラ１１と支持板金６４は電気的に断絶されている必要があり、絶縁軸受１３０を介して支持板金６４を駆動ローラ１１に取り付けている。（図７（ｂ）参照）
次に、本実施形態の作用について説明する。まず、本実施形態における一次転写性能について説明する。

図８は、一次転写電位と一次転写効率の関係を示したグラフである。縦軸の転写効率の値は、一次転写残濃度をマクベス濃度計（メーカー：グレタグマクベス社）で測定した結果を示しており、値が大きいほど一次転写残濃度が高くなるため、転写効率が悪化することとなる。図８のグラフに示されるように、一次転写電位と一次転写効率の関係から、１００Ｖ〜４００Ｖの一次転写電位が必要である。

上述したように、本実施形態の構成では、各画像形成ステーションの近傍に配置された金属ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄから直接電流供給することが可能である。そのため、中間転写ベルト１０の周方向に電流が流れることで発生する電位低下も最小限に抑えることができる。これにより、各画像形成ステーション部において、一次転写を行うのに適正な一次転写電位を維持できるようになり、良好な一次転写性を確保することができる。さらに、本実施構成では、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに近い距離から給電できるため、中間転写ベルト１０の抵抗が高い領域も使いこなせるようになる。その結果、中間転写ベルト１０の抵抗が低い場合に発生する飛び散りを抑えることができる。

本実施形態の構成では、ツェナーダイオード１５によって、一次転写電位を形成しているため、温湿度変化や感光ドラム膜厚等の使用環境が変化しても一次転写電位が固定値になってしまう。使用環境が変化すると、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの電位が変動してしまうため、一次転写電位が固定値の場合、転写コントラストが変動してしまう。そこで、使用環境に応じて帯電ローラ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの電圧値を変更することで、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの電位を安定化させることができる。これにより、適正な一次転写コントラストを保つことができるようになる。また、別の方法として、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、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ面を一様に露光することで、感光ドラム電位を安定化させても良い。

次に、センサ対向ローラである駆動ローラ１１に発生する電位について説明する。

キャリブレーション実施時は、テストパターンを形成するため、金属ローラ１４にはツェナーダイオードの作用により＋５００Ｖの電圧が印加されており、中間転写ベルト１０を介して金属ローラから感光ドラム１に対して電流が流れる。電流が流れた結果、中間転写ベルト１０の電位は減衰し、一次転写部の電位は＋４００Ｖとなる。また、金属ローラから供給された正極性電荷の一部が中間転写ベルト１０の内周面に滞留し、中間転写ベルト１０は正極性に帯電され、電位を持つことになる。一方、駆動ローラ１１は、電気的にフロート状態となっているため、中間転写ベルト１０が有する電位と同電位になる。金属ローラから供給された電荷は一部が感光ドラム１に流れ込むため、中間転写ベルト１０が有する電位は減衰し、本実施形態では駆動ローラ１１に到達する時には＋３５０Ｖとなっている。このため、駆動ローラ１１の電位も＋３５０Ｖとなり、駆動ローラ１１と光学センサ６０との間の電位差は、駆動ローラ１１がツェナーで接続されている時と比較して８０Ｖ低くなる。二次転写対向ローラ１３と同一のツェナーで接続した時の電位は＋５００Ｖであるのに対して、本実施形態では駆動ローラ１１を電気的にフロート状態とした時の電位は＋３５０Ｖと減衰している。駆動ローラ１１と光学センサ６０との電位差が放電発生閾値である５００Ｖ以下となることで本実施形態の構成では、放電によるトナーパッチの乱れを防止できる。

また、光学センサ６０の支持板金６４との電位差が小さくなるほど、画像形成装置内の浮遊トナーを電気的に中間転写ベルト１０に引きつける静電気力も弱くなる。駆動ローラ１１の電位を＋３５０Ｖとすることで、中間転写ベルト１０へのトナー付着は起こりにくくなる。このように本実施形態の構成では放電と浮遊トナーの付着を防止できるためトナーパッチの乱れを防止でき、安定したトナーパッチの検知が可能となる。

次に、比較例を用いて本実施形態の作用を説明する。
表１は、本実施形態と比較例の、ブラックステーションにおける一次転写電位と駆動ローラ電位の測定結果を示した表である。

比較例１は、特許文献１の構成で駆動ローラ１１の対向位置に光学センサ６０を配置したものであり、比較例２は、特許文献１の構成で駆動ローラ１１を接地し、対向位置に光学センサ６０を配置したものである。図９に比較例１の概略構成図を、図１０に比較例２の概略構成図を示す。

本実施形態では金属ローラ１４ｄを配置し、二次転写対向ローラ１３とツェナーダイオード１５で接続した作用として、一次転写電位は＋４００Ｖ、駆動ローラ１１の電位は＋３５０Ｖである。その結果、良好な一次転写効率を確保でき、トナーパッチの乱れも発生しなかった。これに対して比較例１の構成では二次転写対向ローラ１３と駆動ローラ１１をツェナーダイオード１５で接続しているが、金属ローラを配置した場合と比べてブラックステーションと駆動ローラ１１との距離が長い。そのため、比較例１は、一次転写電位は＋２００Ｖまで減衰している。（実施形態１より低下するが、良好な１次転写効率を確保できている。）一方、駆動ローラ１１の電位は＋５００Ｖであり、光学センサ６０の支持板金６４との間で発生する放電や浮遊トナーの中間転写ベルト１０への付着によって、トナーパッチを乱す場合があった。また、比較例２の構成では駆動ローラ１１の電位は０Ｖであり、トナーパッチを乱すことはなかったが、駆動ローラ１１に電流が流れ込んだ結果、一次転写電位が＋８０Ｖにまで減衰し、良好な一次転写効率を確保できなかった。

以上説明したように、本実施形態の構成によると、良好な一次転写性能を確保でき、かつ、中間転写ベルト１０と光学センサ６０の支持板金６４で発生する放電や浮遊トナーの中間転写ベルト１０への付着を抑制でき、テストパターンの乱れを抑制可能である。

本実施形態では駆動ローラ１１を電気的にフロート状態とすることで光学センサ６０の支持板金と電位差が＋３５０Ｖとした。しかしながら、放電の発生を抑えるためには＋５００Ｖ以下にすればよく、浮遊トナーの中間転写ベルト１０への付着を防止するために＋４００Ｖ以下とすることがより好ましい。

また、本実施形態では、電圧維持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、別の電圧維持素子でも良く、たとえばバリスタなどの素子を用いても良い。

また、本実施形態では、電流供給部材として二次転写ローラ２０を使用したものの、二次転写ローラ２０とは別に他の部材を電流供給部材として使用してもよい。例えば、クリーニング装置１６のクリーニングブレードに電圧を印加し、クリーニングブレードを電流供給部材としてもよい。

また、本実施形態では各画像ステーションの対向に合計４本の金属ローラを配置したが、必ずしも４本配置する必要はなく、良好な一次転写性能を確保できるのであれば、４本より少ない数の金属ローラを配置しても良い。例えば、図１１（ａ）の様に、イエローとマゼンタステーションの間と、シアンとブラックステーションとの間にそれぞれ１本ずつ形２本の金属ローラを配置した構成でも良い。また、図１１（ｂ）の様に、マゼンタとシアンステーションの間に１本の金属ローラを配置した構成を用いても良い。

（実施形態２）
実施形態１では、金属ローラ１４に電圧維持素子を接続し、光学センサ６０の対向位置にある駆動ローラ１１を電気的にフロート状態とすることで、各一次転写部の電位変動を抑制しつつ、テストパターンの検知安定化を可能とした。これに対し、本実施形態では、一次転写面を形成する二次転写対向ローラ１３と駆動ローラ１１に電圧維持素子を接続し、光学センサ６０を、二次転写対向ローラ１３と駆動ローラ１１以外の張架ローラ（本実施形態では、テンションローラ１２）に対向させる。なお、その他の構成については実施形態１の画像形成装置と同様であるので、同様の部分については同様の符号を付して説明する。

図１２は、本実施形態における画像形成装置の概略構成図であり、光学センサ６０をテンションローラ１２の対向位置に配置しており、テンションローラ１２は、電圧維持素子であるツェナーダイオード１５と接地との間でスイッチングが可能な構成となっている。

本実施形態で使用するキャリブレーションパターンは実施例１と同じパターンを使用し、トナーパッチ検知中にテンションローラ１２を接地するために、レジストレーション制御用トナーパッチと濃度制御用トナーパッチを分割して配置する。

次に本実施形態における動作を説明する。

図１３は、本実施形態におけるトナーパッチが第４の画像形成ステーションｄの一次転写部と、光学センサ６０を通過するタイミングと、テンションローラ１２が、ツェナーダイオード１５に接続される又は、接地される状況を示すタイミングチャートである。まず、時刻Ａのタイミングでレジストレーション制御用トナーパッチの先端が第４の画像形成ステーションｄの一次転写部を通過する。この時各色画像形成ステーションでレジストレーション制御用トナーパッチが一次転写されているため、テンションローラ１２は電圧維持素子１５に接続されている。

次に、時刻Ｂのタイミングでレジストレーション制御用トナーパッチ後端が第４の画像形成ステーションｄを通過し、レジストレーション制御用トナーパッチ先端が光学センサ６０の位置に到達する時刻を時刻Ｃとする。時刻ＢからＣのタイミングまでに、テンションローラ１２を電気的に接地状態へと切り替える。次に、時刻Ｄのタイミングはレジストレーション制御用トナーパッチ後端が光学センサ６０を通過するタイミングである。光学センサ６０を通過したレジストレーション制御用トナーパッチはクリーニング装置１６により、清掃、除去される。レジストレーション制御用トナーパッチに続いて、時刻Ｅのタイミングで濃度制御用トナーパッチ先端が第４の画像形成ステーションｄの一次転写部を通過する。この時刻Ｄから時刻Ｅの間にテンションローラ１２への接続をツェナーダイオード１５へと切り替える。一次転写された濃度制御用トナーパッチは時刻Ｆのタイミングで後端が第４の画像形成ステーションｄの一次転写部を通過し、先端が光学センサ６０を通過する時刻Ｇまでにテンションローラ１２への接続を接地へと切り替える。そして、時刻Ｈで濃度制御用パターン後端が光学センサ６０を通過するタイミングに合わせてテンションローラ１２への接続をツェナーダイオード１５へと切り替える。光学センサ６０で検知された濃度制御用トナーパッチはクリーニング装置１６により清掃、除去されてキャリブレーション動作は終了する。

次に本実施形態における作用について説明する。本実施形態では一次転写中は電圧維持素子１５が駆動ローラ１１、テンションローラ１２、二次転写対向ローラ１３に接続されているため一次点転写電圧は減衰せず、良好な一次転写効率を確保できる。また、テストパターンを検知中は光学センサ６０の対向位置にあるテンションローラ１２を接地することで、光学センサとテンションローラ１２の電位は共にゼロとなり、電位差は発生しない。そのため、放電や浮遊トナーの中間転写ベルト１０への付着が防止でき、テストパターンの乱れがなくなるため良好なテストパターンの検知精度を確保できる。

以上説明したように本実施形態によると、一次転写中は一次転写電位の減衰を抑制し、テストパターン検知中はテンションローラ１２と光学センサ６０との電位差をゼロにすることができるため、安定したテストパターン検知が可能になる。

尚、本実施形態ではレジストレーション制御用テストパターンと濃度制御用テストパターンを分割して形成したが、これらのパターンの合計長さがブラック一次転写位置とテンションローラ１２間に収まれば必ずしも分割しなくてもよい。

１ 感光体ドラム（像担持体）
１０ 中間転写ベルト
１１ 二次転写対向ローラ（転写対向部材）
１３ 駆動ローラ（対向部材）
１４ 金属ローラ（接触部材）
１５ ツェナーダイオード（電圧維持素子）
２０ 二次転写ローラ（電流供給部材）
２１ 転写電源
６０ 光学センサ（検知部材）

Claims (18)

1. トナー像を担持する複数の像担持体と、無端状で回転可能であって、前記複数の像担持体から一次転写されたトナー像を転写材に二次転写するための中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトを張架するための複数の張架部材と、前記中間転写ベルトに接触する電流供給部材と、を有し、前記中間転写ベルトは、前記中間転写ベルトの周方向における前記電流供給部材の接触位置から前記中間転写ベルトを介して前記複数の像担持体へ電流を流すことが可能な導電性を備えるベルトである画像形成装置において、前記中間転写ベルトの内周面に接触する接触部材と、前記接触部材に接続される電圧維持素子と、前記中間転写ベルト上に形成されたテストパターンを検知するための検知部材と、前記検知部材を支持する支持部材と、を有する画像形成装置において、
   前記複数の張架部材のうちの一つは、前記中間転写ベルトを介して前記検知部材に対向し前記中間転写ベルトの内周面に接触して回転する対向ローラであり、
   前記画像形成装置は更に、絶縁性であって前記対向ローラの軸を受ける軸受であって、前記支持部材を支持する軸受を有し、
   前記電圧維持素子が接続された前記接触部材は、前記電流供給部材から供給される電流によって所定電位を維持することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記支持部材は、板金で構成され前記画像形成装置に接地してい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の外周面に接触することで二次転写部を形成し、前記二次転写部で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、を有し、
   前記二次転写部材は前記電流供給部材であり、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複数の像担持体に電流が流れることで複数の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ことを特徴とする請求項１又請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記複数の張架部材のうちの他の一つは、前記中間転写ベルトを介して前記二次転写部材と対向する転写対向部材であり、前記転写対向部材は、前記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３に記載の画像形成装置。
5. 前記中間転写ベルトの移動方向に関して、前記接触部材は、近傍の前記像担持体より下流側に配置されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記検知部材は、前記中間転写ベルトに対して光を発光する発光部と、前記中間転写ベルトから反射された光又は前記中間転写ベルト上に形成されたテストパターンから反射された光を受光する受光部と、を備える光学センサであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記テストパターンは、トナー量と相関のある計測量を算出するためのトナーパターンであることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記テストパターンは、異なる色のトナー像のずれ量を計測するためのトナーパターンであることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
9. トナー像を担持する複数の像担持体と、無端状で回転可能であって、前記複数の像担持体から一次転写されたトナー像を転写材に二次転写するための中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトを張架するための複数の張架部材と、前記中間転写ベルトに接触する電流供給部材と、を有し、前記中間転写ベルトは、前記中間転写ベルトの周方向における前記電流供給部材の接触位置から前記中間転写ベルトを介して前記複数の像担持体へ電流を流すことが可能な導電性を備えるベルトである画像形成装置において、
   前記中間転写ベルト上に形成されたテストパターンを検知するための検知部材と、電圧維持素子と、を有し、
   前記複数の張架部材のうちの一つは、前記中間転写ベルトを介して前記検知部材に対向する対向部材であり、前記対向部材は電気的に接地状態と前記電圧維持素子に接続された状態に切り替え可能であり、
   前記電圧維持素子が接続された前記対向部材は、前記電流供給部材から前記中間転写ベルトに流れる電流によって所定電位を維持することを特徴とする画像形成装置。
10. 前記対向部材は、前記検知部材に対向する領域を前記テストパターンが通過する際に、電気的に接地状態に切り替わることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記電流供給部材に電圧を印加する電源と、を有し、前記電源は、前記電流供給部材に電圧を印加することにより前記電流供給部材から前記中間転写ベルトを介して前記複数の像担持体に電流を流すことで、複数の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ことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記中間転写ベルトの外周面に接触することで二次転写部を形成し、前記二次転写部で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二次転写部材と、を有し、
    前記二次転写部材は前記電流供給部材であることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 前記複数の張架部材のうちの一つであって、前記中間転写ベルトを介して前記二次転写部材と対向する転写対向部材であり、前記転写対向部材は、前記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１２に記載の画像形成装置。
14. 前記複数の張架部材のうちの一つであって、前記対向部材と共に前記中間転写ベルトの一次転写面を形成する前記張架部材は、前記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１３に記載の画像形成装置。
15. 前記検知部材は、前記中間転写ベルトに対して光を発光する発光部と、前記中間転写ベルトから反射された光又は前記中間転写ベルト上に形成されたテストパターンから反射された光を受光する受光部と、を備える光学センサであることを特徴とする請求項９から請求項１４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
16. 前記テストパターンは、トナー量と相関のある計測量を算出するためのトナーパターンであることを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。
17. 前記テストパターンは、は、異なる色のトナー像のずれ量を計測するためのトナーパターンであることを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。
18. 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１から請求項１７のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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