JP2009116130A

JP2009116130A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2009116130A
Application number: JP2007290222A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Suzuki; 雅博鈴木; Tomoo Akizuki; 智雄秋月; Yusuke Shimizu; 雄介清水
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-11-07
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2009-05-28

Abstract

【課題】第２の像担持体上の転写残トナーを再帯電して第１の像担持体上に回収する構成を採用する場合において、転写残トナーの量によらず第２の像担持体の良好なクリーニング性を確保することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置１００は、第２の像担持体５０上の転写残トナーを帯電させる時にトナー帯電バイアス出力手段１３からトナー帯電手段５３に出力する定電流制御されたバイアスの電圧値又は定電圧制御されたバイアスの電流値に応じて、第２の像担持体５０上の転写残トナーを第１の像担持体１へ逆転写させる時の転写バイアス出力手段１１が出力する転写バイアスの値を設定する構成とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子写真方式或いは静電気録方式を用いたプリンタ、複写機などの画像形成装置に関するものである。

近年、電子写真方式の画像形成装置においては、転写材を選ばずに画像形成が可能であるなどの利点を有することから、中間転写方式のものが主流を占めつつある。中間転写方式の画像形成装置では、一般に、第１の像担持体としての感光体上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各単色画像を、第２の像担持体としての中間転写体上に重ね合わせて転写（１次転写）する。そして、中間転写体上に得られた多重トナー像を最後に一括して記録用紙、ＯＨＰシートなどの転写材上に転写（２次転写）する。

通常、転写材へとトナー像を転写した後の中間転写体上にはトナーが残る。この中間転写体をクリーニングする手法としては、一般的にファーブラシクリーニングやブレードクリーニングが用いられる。しかし、これらの手法では中間転写体の表面を力学的に摺擦するため、表面の劣化やトナーの融着が発生しやすい。又、クリーニングしたトナーを回収するための機構や、回収したトナーを貯めるための回収トナー容器が必要になる。

そこで、特許文献１には、転写材に転写されなかった中間転写体上の転写残トナーを帯電装置によって再帯電し、感光体に回収する方法が提案されている。この方法では、転写残トナーを、感光体をクリーニングするクリーニング装置に回収できるため、余分な回収トナー容器が不要になる。それだけでなく、この方法では、中間転写体の劣化が少ないというメリットがある。更に、この方法では、感光体から中間転写体へのトナーの転写を行いながら同時に転写残トナーの回収を行う転写同時クリーニングが可能である。

一般的に、トナーの帯電手段としては、トナー帯電部材であるトナー帯電ローラが用いられる。そして、正規の帯電極性が負極性であるネガトナーを用いた、イメージ露光、反転現像系の電子写真画像形成装置では、トナー帯電ローラに正極性のバイアスを印加し、負極性に帯電されている感光体に転写残トナーを回収する。

転写残トナーの帯電はトナー帯電ローラからの放電によって行われるが、トナーの帯電量が少なすぎると、感光体に回収されずにクリーニング不良が発生する。逆に、トナーの帯電量が多すぎると、転写同時クリーニング時に感光体に回収される正極性に帯電したトナーが、中間転写体に転写されるべき負極性に帯電したトナーを引き連れて感光体に戻ってしまい、所謂、ネガゴーストが発生する。

従って、トナー帯電ローラに印加するバイアスには適正な範囲が存在する。しかしながら、全ての条件、環境下において、トナー帯電ローラを通過した後のトナーのトリボ（帯電電荷量）を適正な範囲に制御することは困難である。例えば、トナー帯電ローラに印加するバイアスの設定を通常環境下と同じとする場合、高温高湿側、低温低湿側では次のような問題がある。即ち、高温高湿側ではトナーのトリボが低下しクリーニング不良が発生し易くなり、低温低湿側ではトナーのトリボが高すぎてネガゴーストといった画像不良が発生し易くなるといった問題がある。

この問題に対し、特許文献２では、トナー帯電部材に印加するバイアスを使用環境に応じて変更することにより、転写残トナーのトリボを適正に制御し、クリーニング性を確保するものとしている。
特開平９−５０１６７号公報特開平１１−１６１０４３号公報

しかしながら、上述の特許文献２に記載されるようにして、トナー帯電ローラを通過した後の転写残トナーのトリボを適当な範囲に制御できても、その転写残トナーの量によっては、中間転写体から感光体へ逆転写しきれない場合がある。例えば、環境や転写材の種類などの理由により転写効率が低い場合や画像濃度が濃い場合などには、転写残トナーの量自体が多くなり、転写残トナーを感光体に戻しきれないことがある。この場合、転写残トナーの一部が回収されずに中間転写体上に残るため、クリーニング不良が発生し、画像品質を低下させてしまうことがある。

従って、本発明の目的は、第２の像担持体上の転写残トナーを再帯電して第１の像担持体上に回収する構成を採用する場合において、転写残トナーの量によらず第２の像担持体の良好なクリーニング性を確保することができる画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、トナー像を担持する第１の像担持体と、前記第１の像担持体からトナー像が転写される第２の像担持体と、前記第１の像担持体から前記第２の像担持体にトナー像を転写させる第１の転写手段と、前記第２の像担持体から転写材にトナー像を転写させる第２の転写手段と、前記第１の転写手段に対してバイアスを出力する転写バイアス出力手段と、前記転写材へのトナー像の転写後に前記第２の像担持体上に残った転写残トナーを帯電させるトナー帯電手段と、前記トナー帯電手段に対してバイアスを出力するトナー帯電バイアス出力手段と、を有し、前記トナー帯電バイアス出力手段から前記トナー帯電手段にバイアスを出力することによって帯電させられた前記第２の像担持体上の転写残トナーを、前記転写バイアス出力手段から前記第１の転写手段にバイアスを出力することによって前記第２の像担持体から前記第１の像担持体に逆転写させる画像形成装置において、前記第２の像担持体上の転写残トナーを帯電させる時に前記トナー帯電バイアス出力手段から前記トナー帯電手段に出力する定電流制御されたバイアスの電圧値又は定電圧制御されたバイアスの電流値に応じて、前記第２の像担持体上の転写残トナーを前記第１の像担持体へ逆転写させる時の前記転写バイアス出力手段が出力するバイアスの値を設定することを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、第２の像担持体上の転写残トナーを再帯電して第１の像担持体上に回収する構成を採用する場合において、転写残トナーの量によらず第２の像担持体の良好なクリーニング性を確保することができる。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
（１）画像形成装置の全体構成及び動作
先ず、本発明に係る画像形成装置の一実施例の全体構成及び動作について説明する。図１は、本実施例の画像形成装置１００の概略断面構成を示す。本実施例の画像形成装置１００は、中間転写方式を用いた４パス方式のカラー画像形成装置である。

画像形成装置１００は、第１の像担持体としての円筒型の電子写真感光体（感光体）、即ち、感光ドラム１を有する。感光ドラム１は、図中矢印Ｒ１方向（反時計回り）に回転駆動される。感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿って順に、次の各手段が配置されている。１次帯電手段としての１次帯電ローラ２、露光手段としての露光装置３、現像装置４０、中間転写ベルト５０を備えた転写装置５、クリーニング手段としてのドラムクリーナー６である。

露光装置３は、本実施例では、レーザースキャナユニットであり、感光ドラム１にレーザー光を照射する。

現像装置４０は、本実施例では、回転式のものである。即ち、現像装置４０は、現像器支持体としての回転可能なロータリー４１に装着された、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色用の現像手段としての４個の現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを有する。現像器４は、本実施例では、現像剤として非磁性１成分現像剤、即ち、トナーを用いる。

転写装置５は、第２の像担持体としての無端ベルト状の中間転写体である中間転写ベルトを有する。又、転写装置５は、中間転写ベルト５０の内周面側において、感光ドラム１と対向する位置に、第１の転写手段としての１次転写部材である１次転写ローラ５１を有する。１次転写ローラ５１は、中間転写ベルト５０を介して感光ドラム１に対して押圧され、中間転写ベルト５０と感光ドラム１とが接触する１次転写部（１次転写ニップ部）Ｎ１を形成する。又、転写装置５は、中間転写ベルト５０の外周面側において、中間転写ベルト５０を支持する複数の支持部材のうち１つである２次転写対向ローラ５５と対向する位置に、第２の転写手段としての２次転写部材である２次転写ローラ５２を有する。２次転写ローラ５２は、中間転写ベルト５０を介して２次転写対向ローラ５５に対して押圧され、中間転写ベルト５０と２次転写ローラ５２とが接触する２次転写部（２次転写ニップ部）Ｎ２を形成する。

例えば、フルカラー画像形成時を例として、画像形成装置１００による画像形成動作を説明する。画像形成動作が開始されると、感光ドラム１は、図中矢印Ｒ１方向に表面速度１２０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動され、その表面は１次帯電ローラ２によって所定の極性（本実施例では負極性）に帯電させられる。１次帯電ローラ２には、１次帯電バイアス出力手段としての１次帯電電源（高圧電源）１４により、交流電圧に直流電圧を重畳した交番電圧である１次帯電バイアスが印加される。１次帯電ローラ２によって帯電させられた感光ドラム１の表面の電位は、通常、−５００Ｖ程度である。

次いで、感光ドラム１は、露光手段３からの１色目の画像情報に応じたレーザー光Ｌにより走査露光されることにより、その表面に静電潜像（静電像）が形成される。ここで、本実施例では、露光手段３は、レーザー光源３１、ラスタスキャンを行うための６面のポリゴンミラー３２、結像のためのレンズ３３、折り返しミラー３４等を備えている。

感光ドラム１上に形成された静電潜像は、ロータリー４１に搭載された１色目であるイエロー用の現像器４ａによって、正規の帯電極性（本実施例では負極性）に帯電したイエローのトナーが付着させられて、イエローのトナー像として現像される。本実施例では、現像器４ａ〜４ｄは、反転現像方式にて静電潜像を現像する。即ち、所定の極性に一様に帯電させられた感光体上の、露光により帯電電荷が減衰した露光部に、感光体の帯電極性と同極性に帯電したトナーを付着させることによって、静電潜像を現像する。

次いで、感光ドラム１上に形成されたイエローのトナー像は、１次転写部Ｎ１において、１次転写ローラ５１の作用により、中間転写ベルト５０上に転写（１次転写）される。

ここで、中間転写ベルト５０は、複数の支持部材（支持軸）として、駆動ローラ５４、２次転写対向ローラ５５、テンションローラ５６の３本のローラに支持され、適当なテンションが維持されている。中間転写ベルト５０としては、厚さ０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の無端状の樹脂ベルトを、カーボン、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂、ＴｉＯ₂、その他の導電性の充填材により、体積抵抗率１０⁷〜１０¹¹Ω・ｃｍ程度に電気抵抗を調整したものを用いることができる。この場合、樹脂ベルトの材料としては、例えば、ＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ナイロン、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ポリカーボネート等を用いることができる。又、１次転写ローラ５１としては、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエン）、ウレタンゴム、ＣＲ（クロロプレンゴム）、ＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）等に、カーボンなどの電気抵抗調整剤を加え、体積抵抗率を調整した材料を用いるのが一般的である。

中間転写ベルト５０は、駆動ローラ５４が図中矢印Ｒ２方向（時計回り）へ回転駆動されることによって、図中矢印Ｒ３方向に回転（周回移動）する。１次転写ローラ５１は、中間転写ベルト５０の移動に従動して回転する。そして、１次転写ローラ５１に、第１の転写バイアス出力手段としての１次転写電源（高圧電源）１１から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）の１次転写バイアスが印加される。この時、１次転写部Ｎ１には、トナーの正規の帯電極性である第１の極性に帯電した粒子を感光ドラム１から中間転写ベルト５０へと向かわせる方向の電界が形成される。これにより、感光ドラム１上のトナー像は、１次転写部Ｎ１を介して、中間転写ベルト５０上に転写（１次転写）される。本実施例では、１次転写バイアスとして、直流電圧を用いた。

１次転写工程後の感光ドラム１の表面に残った転写残トナー（１次転写残トナー）は、ドラムクリーナー６によってクリーニングされる。即ち、ドラムクリーナー６は、板状の弾性体で形成されたクリーニングブレード６１によって感光ドラム１の表面の転写残トナーを除去し、回収トナー容器６２に回収する。

以上の帯電、露光、現像、１次転写、クリーニングの一連の画像形成プロセスを、２色目（マゼンタ）、３色目（シアン）、４色目（ブラック）についても繰り返す。即ち、感光ドラム１上にそれぞれの色用の画像情報に応じて順次に形成される静電潜像を、ロータリー４１を回転させることによって対応する各色用の現像器４ｂ、４ｃ、４ｄを現像位置に移動させて、順次に現像する。そして、感光ドラム１上に順次に形成される各色のトナー像を、トナー像を担持して繰り返し１次転写部Ｎ１を通過する中間転写ベルト５０上に、重ね合わせて転写（１次転写）する。これにより、中間転写ベルト５０上に４色のトナー像が重ね合わされた多重トナー像が形成される。

一方、中間転写ベルト５０上の１色目から４色目までのトナー像が重ね合わされた多重トナー像が２次転写部Ｎ２に到達するタイミングに合わせて、図示しない転写材供給部から２次転写部Ｎ２へと転写材Ｐが搬送されてくる。２次転写ローラ５２は、図中矢印Ｒ４方向に回転する。そして、２次転写ローラ５２に、第２の転写バイアス出力手段としての２次転写電源（高圧電源）１２から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）の２次転写バイアスが印加される。この時、２次転写部Ｎ２には、トナーの正規の帯電極性である第１の極性に帯電した粒子を中間転写ベルト５０から転写材Ｐへと向かわせる方向の電界が形成される。これにより、中間転写ベルト５０上のトナー像は、２次転写部Ｎ２を介して、転写材Ｐの表面に一括して転写（２次転写）される。本実施例では、２次転写バイアスとして、直流電圧を用いた。尚、２次転写ローラ５２の対向電極として機能する２次転写対向ローラ５５は、電気的に接地されている。

２次転写部Ｎ２においてトナー像が転写され、表面に未定着トナー像を担持した転写材Ｐは、定着手段としての定着器８に搬送される。定着器８は、熱及び圧力により、転写材Ｐの表面にトナー像を定着させる。これにより、転写材Ｐへのフルカラー画像の形成が完了する。その後、転写材Ｐは、画像形成装置１００の外部へと排出される。

一方、２次転写工程が終了した後に、転写材Ｐに転写されずに中間転写ベルト５０上に残った転写残トナー（２次転写残トナー）は、トナー帯電手段としてのトナー帯電部材であるトナー帯電ローラ５３によって帯電させられる。トナー帯電ローラ５３は、中間転写ベルト５０の表面の移動方向において２次転写部Ｎ２より下流側、且つ、１次転写部Ｎ１より上流側で中間転写ベルト５０の表面に接触してトナー帯電部（トナー帯電ニップ部）Ｎ３を形成できるように設けられている。そして、本実施例では、トナー帯電ローラ５３には、トナー帯電バイアス出力手段としてのトナー帯電電源（高圧電源）１３より、トナーの正規の帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）のトナー帯電バイアスが印加される。本実施例では、トナー帯電バイアスとして、直流電圧を用いた。これによって、中間転写ベルト５０上の転写残トナーには、トナーの正規の帯電極性とは逆極性である正極性の電荷が付与される。

即ち、２次転写前に正規の帯電極性（本実施例では負極性）を持っていたトナーは、２次転写工程で転写材Ｐ上に転移するため、転写残トナーは、正規の帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）に帯電しているものが多い。しかし、全ての転写残トナーが正極性に帯電極性が反転しているわけではなく、中和され電荷をもたないトナーや、負極性を維持しているトナーも一部存在する。トナー帯電ローラ５３と中間転写ベルト５０との間では、中間転写ベルト５０の移動方向において、両者の当接ニップ部（トナー帯電部）Ｎ３の上流側及び下流側の微小ギャップ部で放電が起きている。これにより、中間転写ベルト５０上の転写残トナーを正規の帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）側に帯電する作用がある。

本実施例では、トナー帯電ローラ５３としては、ＮＢＲゴムにカーボンブラックを分散し、体積抵抗率を１０⁸Ω・ｃｍ程度に調整した材料を、芯金上にローラ形状に成型した部材を用いた。又、本実施例では、トナー帯電ローラ５３の表面を研磨し、Ｒｚ（ＪＩＳ十点平均粗さ）０．２μｍ程度に加工した。更に、本実施例では、トナー帯電ローラ５３は、図示しない当接離間機構によって、中間転写ベルト５０上の転写残トナーを帯電させる時に中間転写ベルト５０に当接するように制御される。

尚、トナー帯電ローラ５３が中間転写ベルト５０を介して当接するトナー帯電部（トナー帯電ニップ部）Ｎ３における中間転写ベルト５０の裏面には、帯電効率を上げるために、対向電極として機能するトナー帯電対向ローラ５７が設けられている。対向電極５７は、電気的に接地されている。

トナー帯電ローラ５３によって正極性に再帯電された転写残トナーは、１次転写部Ｎ１にて、次のトナー画像を中間転写ベルト５０上に１次転写するのと同時に感光ドラム１へと静電的に逆転写される。この時、１次転写部Ｎ１には、トナーの正規の帯電極性とは逆極性である第２の極性に帯電した粒子を中間転写ベルト５０から感光ドラム１へと向かわせる方向の電界が形成される。こうして、中間転写ベルト５０上に残った転写残トナーは中間転写ベルト５０上から除去される。

そして、中間転写ベルト５０上から感光ドラム１上に戻された転写残トナーは、ドラムクリーナー６によって感光ドラム１上から掻き取られ、回収される。

尚、本実施例の画像形成装置１００は、単色の画像を形成することもできる。この場合には、必要な色用の現像器４のみを用いた画像形成動作を上記と同様にして行えばよい。

（２）トナー帯電バイアスと転写残トナー量
次に、トナー帯電ローラ５３に印加するトナー帯電バイアスと中間転写ベルト５０上の転写残トナー量との関係について説明する。

図２は、中間転写ベルト５０上の転写残トナー量と、転写残トナーを帯電させる時にトナー帯電ローラ５３へ印加するトナー帯電バイアスの電圧値（以下、「トナー帯電電圧」ともいう。）の関係を示したものである。図２中の転写残トナー量は、単位面積あたりのトナー量を示している。又、図２中のトナー帯電電圧は、温度２５℃、湿度５０％ＲＨの環境において、トナー帯電バイアスを３５μＡで定電流制御した時にトナー帯電電源１３よりトナー帯電ローラ５３に印加される電圧値である。

図２の結果から、転写残トナー量が多いほどトナー帯電電圧が大きくなることが分かった。即ち、中間転写ベルト５０上の転写残トナー量と定電流制御時のトナー帯電電圧には、比較的線形性を保った、正の相関があることが分かった。

この理由は、次のように考えることができる。トナー帯電ローラ５３にトナー帯電バイアスを印加した際に流れる直流電流値（以下、「トナー帯電電流」ともいう。）は、大きくは次の２つに分けられる。トナー帯電ローラ５３と中間転写ベルト５０との間で起きる放電による放電電流、及びトナー帯電ローラ５３から中間転写ベルト５０に直接流れ込む注入電流である。この時、中間転写ベルト５０上の転写残トナー量が多いと、中間転写ベルト５０の見かけの電気抵抗が大きくなり、後者の電流に対するインピーダンスが大きくなる。そのため、図２のような結果が得られたものと考えることができる。

即ち、転写残トナーの帯電中のトナー帯電ローラ５３のインピーダンスから、転写残トナー量を推測することが可能である。例えば、トナー帯電電流を定電流制御すれば、中間転写ベルト５０上の転写残トナーの量に対応したトナー帯電電圧を得ることができる。

但し、トナー帯電電流の通電経路を形成するトナー帯電ローラ５３や中間転写ベルト５０の電気抵抗は、環境条件や部材の耐久状況等によって変化する場合がある。

そこで、例えば、転写残トナーが無い状態でのトナー帯電電圧と、転写残トナーが有る状態でのトナー帯電電圧との差分を演算することにより、使用環境や部材の耐久状況によらず常に正確に転写残トナーの量に対応した値を得ることができる。

尚、本実施例では、代表例として、トナー帯電電流を定電流制御した時のトナー帯電電圧から、中間転写ベルト５０上の転写残トナー量を予測する場合について説明する。しかし、これとは逆に、トナー帯電電圧を定電圧制御した時のトナー帯電電流からも、上記同様に、中間転写ベルト５０上の転写残トナーの量を予測することができる。即ち、トナー帯電ローラ５３のインピーダンスに係る情報を検知できればよい。

更に説明すると、トナー帯電電流を定電流制御する本実施例では、図９（ａ）示すように、トナー帯電電源１３は、定電流制御されたバイアスをトナー帯電ローラ５３に対して出力する定電流バイアス出力部（高圧回路）１３Ａを有する。又、本実施例では、トナー帯電電源１３には、この定電流バイアス出力部１３Ａがトナー帯電ローラ５３に対して定電流制御されたバイアスを出力している時の出力電圧値を検知する電圧検知部１３Ｂを有する。そして、本実施例では、電圧検知部１３Ｂの検知結果に係る情報（信号）は、画像形成装置１００の動作を統括制御するコントローラ（制御部）が備える制御手段であるＣＰＵ１７に入力される。ＣＰＵ１７は、入力された電圧検知部１３Ｂの検知結果に係る情報を、ＣＰＵ１７に内蔵されるか又はＣＰＵ１７に接続された記憶手段（電子的なメモリ等）に記憶させる。そして、ＣＰＵ１７は、必要時にその情報を記憶手段から読み出して、詳しくは後述するように１次転写電源１１の出力を制御する。ＣＰＵ１７は、記憶手段（電子的なメモリ等）に記憶されたプログラム、データに従って、各種の演算、制御を行う。一方、トナー帯電電圧を低電圧制御する場合には、図９（ｂ）に示すように、トナー帯電電源１３は、定電圧制御されたバイアスをトナー帯電ローラ５３に対して出力する定電圧バイアス出力部（高圧回路）１３Ｃを有する。又、この場合、トナー帯電電源１３は、この定電圧バイアス出力部１３Ｃがトナー帯電ローラ５３に対して定電圧制御されたバイアスを出力している時の出力電流値を検知する電流検知部１３Ｄを有する。尚、電流検知部１３Ｄの検出結果に係る情報（信号）についても、上記同様にして、ＣＰＵ１７を用いて処理することができる。

（３）１次転写バイアスとクリーニング性
次に、中間転写ベルト５０上の転写残トナーのクリーニング性と１次転写バイアスとの関係について説明する。

本実施例では、１次転写バイアスは定電流制御を行う。表１は、１次転写バイアスの電流値を変化させた時の転写残トナーのクリーニング性を、転写残トナーの量をいくつか振りながら調べた結果を示す。クリーニング性は、出力された画像サンプルを目視にて確認し、３段階にレベル分けした。具体的には、クリーニング性は、次のようにして評価した。即ち、予め転写残トナーとして中間転写ベルト５０上に所定の乗り量のトナーを載せた後で、転写残トナーの存在を確認しやすいイエローのベタ画像（最高濃度レベルの画像）が書かれた画像パターンを出力する。そして、そのイエローのベタ画像上に除去されるべき転写残トナーが紙上でどれほど目立ちやすく残っているかを観察することで評価した。表中、○は実用上問題ないレベル、△は軽微に発生しているレベル、×は顕著に発生しているレベルを示す。

表１の結果から、１次転写バイアスの電流値を大きくすると、転写残トナーのクリーニング性が良化することが分かった。又、転写残トナー量が多いほど１次転バイアスの電流値を大きくすることにより、クリーニング性を確保できることが分かった。

１次転写バイアスの電流値は、一般に、その下限側は１次転写性の確保、上限側は再転写防止の観点から設定される。１次転写バイアスの電流値が低すぎると、感光ドラム１上のトナー像を高効率で１次転写することができない。又、電流値が高すぎると、中間転写ベルト５０上に１次転写したトナー像の帯電極性が反転し、再び感光ドラム１に戻ってしまう再転写現象が発生しやすい。しかし、転写残トナーのクリーニング性確保の観点からは、１次転写バイアスの電流値を大きくすることが望まれる。

ここで、１色目のトナー像の１次転写工程時においては、中間転写ベルト５０上には、感光ドラム１にトナーが再転写されるようなトナー像は未だ存在しない。そのため、１色目のトナー像の１次転写工程時においては、トナー帯電ローラ５３のインピーダンスの検知結果に応じて１次転写バイアスの電流値を大きくすることによって、再転写の問題が生じることはない。

以上より、トナー帯電ローラ５３のインピーダンスの検知結果応じて、１次転写バイアスの目標電流値を補正することにより、転写残トナーのクリーニング性の向上が図れることが分かった。

（４）１次転写バイアスの制御
次に、トナー帯電ローラ５３のインピーダンスに応じた１次転写バイアスの制御について説明する。

本実施例では、画像形成装置１００は、２次転写後に第２の像担持体としての中間転写ベルト５０上に残った転写残トナーを帯電するトナー帯電手段としてのトナー帯電ローラ５３を有する。画像形成装置１００は、トナー帯電ローラ５３によって帯電された転写残トナーを、第１の像担持体としての感光ドラム１に回収する。そして、本実施例では、転写残トナーの帯電時におけるトナー帯電ローラ５３のインピーダンスに対応する情報の検知結果に応じて、第１の転写手段としての１次転写ローラ５１に印加するバイアス値を変更（設定）する。このように、本実施例では、転写残トナーの帯電時におけるトナー帯電ローラ５３のインピーダンスから転写残トナー量を推測できる。そして、この転写残トナー量に応じて、転写残トナーの感光ドラム１への逆転写時の１次転写電源１１が出力するバイアス、即ち、１次転写ローラ５１に印加するバイアス値を最適化（設定）することができる。そのため、転写残トナーの量によらず良好なクリーニング性を確保することができる。

ここで、トナー帯電ローラ５３のインピーダンスに対応する情報は、トナー帯電ローラ５３に印加するバイアスを定電流制御した時の電圧値から検知することができる。又は、トナー帯電ローラ５３のインピーダンスに対応する情報は、トナー帯電ローラ５３に印加するバイアスを定電圧制御した時の電流値から検知することができる。トナー帯電ローラ５３のインピーダンスを、定電流制御時の電圧値又は定電圧制御時の電流値から検知することにより、使用環境や部材の耐久状況によらず正確にトナー帯電ローラ５３のインピーダンスを検知することができる。

又、本実施例では、トナー帯電ローラ５３によって、中間転写ベルト５０上の転写残トナーを感光ドラム１上のトナー像と逆極性に帯電させることにより、感光ドラム１上のトナー像を中間転写ベルト５０へ１次転写すると同時に転写残トナーを感光ドラム１に戻す。これにより、前画像の転写残トナーのクリーニングと次画像の感光ドラム１への転写が同時に実行できるので、良好なクリーニング性と高い生産性を両立させることができる。又、中間転写ベルト５０からの転写残トナーの回収は、感光ドラム１に対して具備されたトナー回収装置であるドラムクリーナー６を利用して行う。そのため、新たなトナー回収装置を具備する必要がなく、回収トナー容器の交換作業の低減等により、ユーザビリティーが向上する。

図３は、画像形成時における１次転写バイアス、２次転写バイアス及びトナー帯電バイアスのＯＮ／ＯＦＦ動作を表したタイミングチャートを示す。尚、図中のタイミングａ〜タイミングｋは、中間転写ベルト５０上の同一位置を示している。

１ページ目の画像形成動作の開始後、先ず、感光ドラム１上に形成された１色目のトナー像を中間転写ベルト５０上に転写するための１次転写バイアスを、所定のタイミングで１次転写ローラ５１に印加する（タイミングａ）。この１次転写バイアスは、１色目のトナー像が１次転写部Ｎ１に到達するまでに印加すれば良い。又、本実施例では、１次転写バイアスの印加時間は、１ページ分のトナー像の転写が終了した時点までとしたが、これに限定されるものではなく、そのままのバイアスを印加し続けても良い。又、１色目の１次転写終了後から２色目の１次転写開始までの間は、別のバイアス値（例えば、絶対値がより低いバイアス等）に変更しても良い。

続いて、１色目のトナー像の位置に同期させた所定のタイミングで、１色目の場合と同様に、２色目、３色目、４色目のトナー像について、それぞれ１次転写バイアスをＯＮし、順次に中間転写ベルト５０上でトナー像を重ね合わせていく（タイミングｂ、ｃ、ｄ）。

次に、中間転写ベルト５０上のトナー像が２次転写部Ｎ２に到達するタイミングまでに、２次転写ローラ５２に２次転写バイアスを印加し、４色のトナー像を転写材Ｐに一括して転写する（タイミングｅ）。

一方、中間転写ベルト５０上の１色目のトナー像がトナー帯電ローラ５３に到達する前に、トナー帯電バイアスをトナー帯電ローラ５３に印加し、所定の電流値で定電流制御を行う（タイミングｆ）。そして、その時の出力電圧値を検知し、Ｖ１として記憶する。このＶ１は、中間転写ベルト５０上の転写残トナーが無い状態でのトナー帯電ローラ５３のインピーダンスに対応した値である。

次に、２次転写後の転写残トナーがトナー帯電ローラ５３を通過する前までに、トナー帯電バイアスをトナー帯電ローラ５３に印加し、上記Ｖ１の測定時と同じ所定の電流値で定電流制御を行う（タイミングｇ）。そして、トナー帯電ローラ５３は、トナー帯電部Ｎ３を通過する中間転写ベルト５０上の転写残トナーを正極性に再帯電させる。転写残トナーがトナー帯電ローラ５３を通過中、トナー帯電バイアスの出力電圧値を検知し、Ｖ２として記憶する。このＶ２は、中間転写ベルト５０上の転写残トナーが有る状態でのトナー帯電ローラ５３のインピーダンスに対応した値である。

２ページ目の画像形成において、再び１色目のトナー像の１次転写をすべく、１次転写バイアスを１次転写ローラ５１に印加する（タイミングｈ）。この時、感光ドラム１上のトナー像の１次転写と同時に、中間転写ベルト５０上から感光ドラム１上への転写残トナーの逆転写が行われ、中間転写ベルト５０上の転写残トナーは転写同時クリーニングされる。この１次転写バイアスは、トナー帯電ローラ５３のインピーダンスに対応した電圧値Ｖ１及びＶ２に応じて補正される。補正方法の詳細については後述する。

尚、１ページ目の１色目から４色目までの１次転写バイアス（タイミングａ、ｂ、ｃ、ｄ）と、２ページ目以降の２色目から４色目までの１次転写バイアス（タイミングｉ、ｊ、ｋ等）は、トナー帯電ローラ５３のインピーダンスに応じた補正は行わない。これらの１次転写バイアスの印加タイミングにおいては、中間転写ベルト５０上に転写残トナーが存在しないためである。

ここで、転写残トナーが無い状態でのトナー帯電バイアスの出力電圧値をＶ１、転写残トナーの再帯電中のトナー帯電バイアスの出力電圧値をＶ２、補正前の１次転写バイアスの目標電流値をＩｔ、補正後の１次転写バイアスの目標電流値をＩｃとする。本実施例では、Ｉｃは、下記式（１）に基づき補正される。本実施例では、斯かる関係を示す情報は、ＣＰＵ１７に内蔵されるか又はＣＰＵ１７に接続された記憶手段（電子的なメモリ等）に予め記憶され、ＣＰＵ１７が斯かる情報を用いて、補正後の１次転写バイアスの目標電流値Ｉｃを算出する。
Ｉｃ＝Ｉｔ＋Ｋ×（Ｖ２−Ｖ１）但し、Ｋは比例定数・・・（１）

図４（ａ）は、Ｖ１の測定時（図３のタイミングｆ）とＶ２の測定時（図３のタイミングｇ）のトナー帯電電圧の時系列推移を示す。又、図４（ｂ）は、１次転写バイアスの補正前の目標電流値Ｉｔ（例えば、図３のタイミングａ）と上記式（１）に基づき補正された目標電流値Ｉｃ（図３のタイミングｈ）の時系列推移を示す。

図４（ａ）に示すように、転写残トナーが有る時のトナー帯電電圧は、転写残トナー量のムラに応じて、通常、時系列的に変化する。本実施例では、図４（ｂ）に示すように、転写残トナーが無い時のトナー帯電電圧の平均値をＶ１、転写残トナーの帯電時のトナー帯電電圧の最大値をＶ２として、補正後の１次転写バイアスの目標電流値Ｉｃを決定した。

尚、Ｉｃの算出方法は、上記本実施例のものに限定されるものではなく、例えば、転写残トナーの帯電時のトナー帯電電圧の平均値などをＶ２として利用して算出しても良い。又、例えば、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、トナー帯電ローラ５３のインピーダンスの変化、即ち、Ｖ２−Ｖ１に対応させて、補正後の１次転写バイアスの目標電流値Ｉｃを連続的に変化させても良い。ここで、図５（ａ）、（ｂ）は、図４（ａ）、（ｂ）と同様のＶ１、Ｖ２、Ｉｔ、Ｉｃの時系列推移を示している。

本実施例では、画像形成ジョブ（一の画像形成開始指令による単数又は複数の転写材への一連の画像形成動作）として、複数ページのジョブを実行する時の動作を例に説明したが、１ページのみのジョブの場合も同様である。但し、１ページのみのジョブの場合は、画像形成後の準備調整動作である後回転動作において、転写残トナーのクリーニングを行うことになる。

又、上述のような１次転写バイアスの制御は、単色画像を形成する場合にも当然適用することができる。この場合、典型的には、中間転写ベルト５０上に１次転写された所望の単色のトナー像は直ちに転写材Ｐに２次転写される。従って、その２次転写終了後の中間転写ベルト５０上の転写残トナーを、その後直ちに再帯電させ、次ページの１次転写時又は後回転時に感光ドラム１に逆転写させて回収すればよい。そして、この逆転写の際のバイアス値を、上記本実施例の場合と同様にして補正することができる。

更に、本実施例のように、イエローを含む多色画像を形成する場合、１色目のトナー像をイエローにすることが好ましい。これにより、転写同時クリーニングが行われる１次転写において、バイアスの変動による画像ムラなどが目立ち難くなり、より高品質な画像を提供することが可能になる。即ち、単数の第１の像担持体上に順次に形成されるか又は複数の第１の像担持体にそれぞれ形成される少なくともイエローを含む複数色のトナー像を、第２の像担持体に順次に転写することにより多色画像を形成することが可能な画像形成装置がある。本実施例は、単数の第１の像担持体上に複数色のトナー像が順次に形成される画像形成装置の例であり、複数の第１の像担持体に複数色のトナー像がそれぞれ形成される画像形成装置の例については後述の実施例２で説明する。このような画像形成装置では、第２の像担持体に最初に転写するトナー像の色がイエローとすることが好ましい。そして、少なくともイエローのトナー像を第１の像担持体から第２の像担持体に転写させると同時に、第２の像担持体上の転写残トナーを第１の像担持体へ逆転写させるようにする。このように、転写同時クリーニングが行われる１色目をイエローとすることにより、仮に１次転写バイアス値の変更によって転写性にムラが生じた場合においても、画像濃度のムラが目立ち難くなるので、安定して高品質な画像を提供することができる。

以上、本実施例では、転写残トナー帯電時におけるトナー帯電ローラ５３のインピーダンスから転写残トナー量を推測でき、この転写残トナー量に応じて１次転写ローラ５１に印加する１次転写バイアス値を最適化することができる。そのため、転写残トナーの量によらず良好なクリーニング性を確保することができる。

実施例２
次に、本発明に係る画像形成装置の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置において、実施例１の画像形成装置のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素については、同一符号を付して詳しい説明は省略する。

（１）画像形成装置の全体構成及び動作
図６は、本実施例の画像形成装置２００の概略断面構成を示す。本実施例の画像形成装置２００は、中間転写方式を用いた１パスのインライン方式のカラー画像形成装置である。

本実施例の画像形成装置２００は、複数の画像形成部として、第１、第２、第３、第４のステーション１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを有する。本実施例では、第１〜第４のステーションは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像形成用のステーションである。

尚、本実施例では、各ステーション１０ａ〜１０ｄの構成及び動作は共通する部分が多い。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを示すために図中符号に与えた添え字ａ、ｂ、ｃ、ｄは省略して総括的に説明する。

ステーション１０には、第１の像担持体としての感光ドラム１が設けられている。感光ドラム１は、図中矢印Ｒ１方向（反時計回り）に回転駆動される。感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿って順に、次の各手段が配置されている。１次帯電手段としての１次帯電ローラ２、露光手段としての露光装置３、現像手段としての現像器４、転写装置５、感光ドラム１上の転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段としてのドラムクリーナー６である。

感光ドラム１は、金属円筒上に、感光して電荷を生成するキャリア生成層、発生した電荷を輸送する電荷輸送層などからなる機能性有機材料が複数層積層されたものである。感光ドラム１の最外層は、電気的導電性が低く、ほぼ絶縁である。

１次帯電ローラ２は、感光ドラムに当接しており、感光ドラム１の回転に伴い従動回転しながら、感光ドラム１の表面を均一に帯電させる。１次帯電ローラ２には、１次帯電電源１４から直流電圧、又は交流電圧に直流電圧を重畳した交番電圧が印加される。そして、１次帯電ローラ２と感光ドラム１の表面との当接ニップ部の、感光ドラム１の表面移動方向上下流側の微小な空気ギャップで放電が発生することにより、感光ドラム１は帯電させられる。

露光装置３は、本実施例では、レーザー光を多面鏡によって走査させるレーザースキャナユニットである。露光装置３は、画像信号に基づいて変調された走査ビームＬを感光ドラム１上に照射する。露光装置３としては、この他、例えばＬＥＤアレイを用いることもできる。

現像器４は、本実施例では、現像剤として非磁性１成分現像剤、即ち、トナーを用いる。又、現像器４は、現像剤担持体としての現像ローラ４１、現像剤量規制手段としての現像剤塗布ブレード４２などを有する。

転写装置５は、全ての画像形成部１０ａ〜１０ｂの感光ドラム１ａ〜１ｄに対向するように設けられた、第２の像担持体としての無端ベルト状の中間転写体である中間転写ベルト５０を有する。又、転写装置５は、中間転写ベルト５０の内周面側において、各感光ドラム１ａ〜１ｄと対向する位置に、第１の転写手段としての１次転写部材である１次転写ローラ５１ａ〜５１ｄを有する。１次転写ローラ５１ａ〜５１ｄは、中間転写ベルト５０を介して感光ドラム１ａ〜１ｄに対して押圧され、中間転写ベルト５０と感光ドラム１ａ〜１ｄとが接触する１次転写部（１次転写ニップ部）Ｎ１ａ〜Ｎ１ｄを形成する。又、転写装置５は、中間転写ベルト５０の外周面側において、中間転写ベルト５０を支持する複数の支持部材のうち１つである２次転写対向ローラ５５と対向する位置に、第２の転写手段としての２次転写部材である２次転写ローラ５２を有する。２次転写ローラ５２は、中間転写ベルト５０を介して２次転写対向ローラ５５に対して押圧され、中間転写ベルト５０と２次転写ローラ５２とが接触する２次転写部（２次転写ニップ部）Ｎ２を形成する。

中間転写ベルト５０は、複数の支持部材（支持軸）として、駆動ローラ５４、２次転写対向ローラ５５、テンションローラ５６の３本のローラにより支持され、適当なテンションが維持されている。駆動ローラ５４が図中矢印Ｒ２方向（時計回り）に回転駆動されることにより、中間転写ベルト５０は図中矢印Ｒ３方向（時計回り）に回転（周回移動）する。中間転写ベルト５０は、１次転写部Ｎ１において、感光ドラム１の表面に対して順方向に、感光ドラム１の表面の移動速度と略同速度で移動する。

本実施例では、中間転写ベルト５０としては、厚さ１００μｍ、体積抵抗率１０¹¹ΩｃｍのＰＶｄＦの無端状の樹脂ベルトを用いた。又、駆動ローラ５４としては、アルミニウム製の芯金上に、カーボンを導電剤として分散した電気抵抗値が１０⁴Ω、肉厚が１．０ｍｍのＥＰＤＭゴムを被覆したものを用いた。又、テンションローラ５６としては、アルミニウム製の金属棒を用いた。

１次転写ローラ５１は、中間転写ベルト５０を挟んで感光ドラム１とは反対側に配置されている。又、中間転写ベルト５０の移動方向において１次転写ローラ５１の下流側には、除電部材１６が配置されている。駆動ローラ５４、テンションローラ５６、除電部材１６及び２次転写対向ローラ５５は電気的に接地されている。本実施例では、１次転写ローラ５１としては、ニッケルメッキ鋼棒上に、ＮＢＲの発泡スポンジ状の弾性体を被覆したものを用いた。

又、２次転写ローラ５２は、中間転写ベルト５０に当接しており、中間転写ベルト５０の移動方向に対して順方向に略等速度で回転する。本実施例では、２次転写ローラ５２としては、ニッケルメッキ鋼棒上に、ＮＢＲの発泡スポンジ状の弾性体を被覆したものを用いた。

又、１次帯電ローラ２は、１次帯電ローラ２への電圧供給手段である１次帯電バイアス出力手段としての１次帯電電源１４に接続されている。現像ローラ４１は、現像ローラ４１への電圧供給手段である現像バイアス出力手段としての現像電源１５に接続されている。１次転写ローラ５１は、１次転写ローラ５１への電圧供給手段である第１の転写バイアス出力手段としての１次転写電源５１に接続されている。２次転写ローラ５２は、２次転写ローラ５２への電圧供給手段である第２の転写バイアス出力手段としての２次転写電源１２に接続されている。

尚、本実施例では、後述するように１次転写と同時に２次転写後の転写残トナーのクリーニングを行う第１のステーション１０ａのみ、前露光手段９０が設けられている。前露光手段９０は、ドラムメモリ（転写メモリ）を防止するためのものである。ここで対象としているドラムメモリとは、特に、１次転写部Ｎ１において印加されるバイアスの影響が、１次帯電ローラ２による帯電処理によっても十分に解消できずに後続の画像に現れる現象である。この点については、後述して詳しく説明する。前露光手段９０は、感光ドラム１の表面の移動方向において１次転写部Ｎ１の下流側、且つ、ドラムクリーナー６によるクリーニング部の上流側に配置されている。本実施例では、前露光手段９０の光源としてはＬＥＤを用いており、感光ドラム１の横（長手方向端部側）から直接照射する構成となっている。ＬＥＤの特性としては、感光ドラム１の感光波長域内にピーク波長があり、指向角が絞られており、光度も大きいものが望ましい。本実施例では、東芝製のＴＬＲＥ２０ＴＰ型を用いた。このＬＥＤはピーク波長が６３０ｎｍで、指向角が７度と非常に狭く、光度は７０００ｍｃｄという非常に高いものである。そのため、特別な集光手段を設けることなく、感光ドラム１の長手全域を良好に照射することが可能である。本実施例においては、第１のステーション１０ａにのみ前露光手段９０を設けたが、その他のステーションに設けても良い。

又、本実施例では、感光ドラム１と、感光ドラム１に作用するプロセス手段としての１次帯電ローラ２、現像器４及びドラムクリーナー６とは、画像形成装置２００の本体に対して着脱自在な一体型のプロセスカートリッジ９を構成している。

次に、本実施例の画像形成装置２００の画像形成動作について説明する。画像形成装置２００は、待機状態において印刷指令を受けると、画像形成動作をスタートさせる。感光ドラム１ａ〜１ｄや中間転写ベルト５０等は、所定のプロセススピードで回転を始める。

感光ドラム１の表面は、１次帯電ローラ２によって所定の極性に一様に帯電させられる。本実施例では、感光ドラム１は、表面電位が−５００Ｖとなるように、一様に負極性に帯電させられる。帯電した感光ドラム１の表面は、続いて露光手段３からの走査ビームＬによって走査露光される。これにより、感光ドラム１の表面に、画像情報に従った静電潜像（静電像）が形成される。

感光ドラム１上に形成された静電潜像は、現像器４によって現像される。即ち、現像器４内のトナーは、現像剤塗布ブレード４２によって負極性に帯電されて現像ローラ４１に塗布される。現像ローラ４１には、現像電源１５より、本実施例では−３００Ｖの現像バイアスが供給される。そして、感光ドラム１が回転して、感光ドラム１上に形成された静電潜像が現像ローラ４１との対向部（現像部）に到達すると、静電潜像に負極性に帯電したトナーが付着する。これによって、感光ドラム１上に形成された静電潜像は可視化され、感光ドラム１上にはトナー像が形成される。

感光ドラム１上に形成されたトナー像は、１次転写部Ｎ１において中間転写ベルト５０上に転写（１次転写）される。この時、１次転写ローラ５１には、１次転写電源５１により、トナーの正規の帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）の１次転写バイアスが印加される。本実施例では、１次転写バイアスとして、直流電圧が印加される。

例えば、フルカラー画像の形成時には、第１〜第４の画像形成部１０ａ〜１０ｄにおいてそれぞれ上述のような動作が行われる。この時、各画像形成部１０ａ〜１０ｄの１次転写位置間の距離に応じて、各色一定のタイミングでコントローラからの書き出し信号を遅らせながら、露光による静電潜像を各感光ドラム１ａ〜１ｄ上に形成する。そして、この静電像を現像することで各感光ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像を、順次に、重ね合わせて中間転写ベルト５０上に転写（１次転写）して、中間転写ベルト５０上に多重トナー像を形成する。

１次転写工程後に感光ドラム１の表面に残った転写残トナー（１次転写残トナー）は、ドラムクリーナー６によってクリーニングされる。ドラムクリーナー６による転写残トナーのクリーニング方法は、実施例１と同じである。

露光による静電潜像の作像に合わせて、転写材供給部７から２次転写部Ｎ２へと転写材Ｐが供給される。即ち、転写材供給７において、転写材カセット７１に積載されている転写材Ｐは、転写材供給ローラ７２によりピックアップされ、搬送ローラ（図示せず）によりレジストローラ７３まで搬送される。その後、転写材Ｐは、中間転写ベルト５０上のトナー像に同期して、レジストローラ７３によって、中間転写ベルト５０と２次転写ローラ５２とで形成される当接ニップ部（２次転写部）Ｎ２へと搬送される。

その後、中間転写ベルト５０上に担持された４色の多重トナー像は、２次転写部Ｎ２において、転写材Ｐ上に一括して転写（２次転写）される。この時、２次転写ローラ５２には、２次転写電源１２により、トナーの正規の帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）の２次転写バイアスが印加される。本実施例では、２次転写バイアスとして、直流電圧が印加される。

２次転写を終えた後、中間転写ベルト５０上に残留した転写残トナー（２次転写残トナー）は、中間転写ベルト５０に当接して配置されたトナー帯電手段としてのトナー帯電部材であるトナー帯電ローラ５３により帯電させられる。トナー帯電ローラ５３は、中間転写ベルト５０の表面に接触してトナー帯電部（トナー帯電ニップ部）Ｎ３を形成するように設けられている。トナー帯電ローラ５３は、中間転写ベルト５０の表面の移動方向において２次転写部Ｎ２より下流側、且つ、第１の画像形成部１０ａの１次転写部Ｎ１ａより上流側でトナー帯電部Ｎ３を形成する。本実施例では、トナー帯電ローラ５３としては、ニッケルメッキ鋼棒上に、ＥＰＤＭゴムにカーボンが分散されたソリッド弾性体を被覆したものを用いた。又、トナー帯電ローラ５３には、トナー帯電ローラ５３への電圧供給手段であるトナー帯電バイアス出力手段としてのトナー帯電電源１３が接続されている。本実施例では、トナー帯電バイアスとして、直流電圧が印加される。

ここで、２次転写前に正規の帯電極性（本実施例では負極性）を持っていたトナーは、２次転写工程で転写材Ｐ上に転移するため、転写残トナーは、正規の帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）に帯電しているものが多い。しかし、全ての転写残トナーが正極性に帯電極性が反転しているわけではなく、中和され電荷をもたないトナーや、負極性を維持しているトナーも一部存在する。トナー帯電ローラ５３と中間転写ベルト５０との間では、中間転写ベルト５０の移動方向において、両者の当接ニップ部（トナー帯電部）Ｎ３の上流側及び下流側の微小ギャップ部で放電が起きている。これにより、中間転写ベルト５０上の転写残トナーを正規の帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）側に帯電する作用がある。

トナー帯電ローラ５３によって帯電させられた転写残トナーは、中間転写ベルト５０上に乗ったまま第１のステーション１０ａの１次転写部Ｎ１ａへと移動する。そして、第１のステーション１０ａの１次転写部Ｎ１ａにおいて第１のステーション１０ａの感光ドラム１ａに逆転写され、第１のステーション１０ａのドラムクリーナー６の回収トナー容器に回収される。

一方、２次転写終了後の転写材Ｐは、定着手段としての定着器８へと搬送され、ここでトナー像の定着を受ける。その後、転写材Ｐは、画像形成物（プリント、コピー）として、画像形成装置２００の外部へと排出される。画像形成物が画像形成装置２００の外部に正常に排出されたことを各種センサ（図示せず）で検知すると、画像形成装置２００は各駆動装置の動作を停止して待機状態に戻る。

尚、本実施例の画像形成装置２００は、単色の画像を形成することもできる。この場合には、必要な色用の画像形成部１０のみを用いた画像形成動作を上記と同様にして行えばよい。

（２）１次転写バイアスの制御
次に、トナー帯電ローラ５３のインピーダンスに応じた１次転写バイアスの制御について説明する。

図７は、画像形成時における１次転写バイアス、２次転写バイアス及びトナー帯電バイアスのＯＮ／ＯＦＦ動作を表したタイミングチャートを示す。尚、図中のタイミングａ〜タイミングｋは、中間転写ベルト５０上の同一位置を示している。

１ページ目の画像形成動作の開始後、先ず、第１の画像形成部１０ａにおいて、感光ドラム１ａに形成された１色目のトナー像を中間転写体５０上に転写するための１次転写バイアスを、所定のタイミングで１次転写ローラ５１ａに印加する（タイイングａ）。この１次転写バイアスは、トナー像が１次転写部Ｎ１ａに到達するまでに印加すれば良い。又、本実施例では、１次転写バイアスの印加時間は、１ページ分のトナー像の転写が終了した時点までとしたが、これに限定されるものではなく、そのままのバイアスを印加し続けても良い。又、１ページ目の１次転写終了後から２ページ目の１次転写開始までの間は、別のバイアス値（例えば、絶対値がより低いバイアス等）に変更しても良い。

続いて、１色目のトナー像の位置に同期させた所定のタイミングで、１色目の場合と同様に、２色目、３色目、４色目のトナー像について、それぞれ第２、第３、第４のステーションにおいて１次転写ローラ５１ｂ、５１ｃ、５１ｄに１次転写バイアスを印加する。これにより、順次に中間転写ベルト５０上でトナー像を重ね合わせていく（タイミングｂ、ｃ、ｄ）。

一方、中間転写ベルト５０上のトナー像がトナー帯電ローラ５３に到達する前に、トナー帯電バイアスをトナー帯電ローラ５３に印加し、所定の電流値で定電流制御を行う（タイミングｆ）。そして、その時の出力電圧値を検知し、Ｖ１として記憶する。このＶ１は、中間転写ベルト５０上の転写残トナーが無い状態でのトナー帯電ローラ５３のインピーダンスに対応した値である。

２ページ目の画像形成において、再び１色目のトナー像の１次転写をすべく、第１の画像形成部１０ａにおいて、１次転写バイアスを１次転写ローラ５１ａに印加する（タイミングｈ）。この時、感光ドラム１ａ上のトナー像の１次転写と同時に、中間転写ベルト５０上から感光ドラム１ａ上への転写残トナーの逆転写が行われ、中間転写ベルト５０上の転写残トナーは転写同時クリーニングされる。この１次転写バイアスは、トナー帯電ローラ５３のインピーダンスに対応した電圧値Ｖ１及びＶ２に応じて補正される。この補正方法は、実施例１で説明したものと同じである。

１ページ目の１色目から４色目までの１次転写バイアス（タイミングａ、ｂ、ｃ、ｄ）と、２ページ目以降の２色目から４色目までの１次転写バイアス（タイミングｉ、ｊ、ｋ等）は、トナー帯電ローラ５３のインピーダンスに応じた補正は行わない。これらの１次転写バイアスの印加タイミングにおいては、中間転写ベルト５０上に転写残トナーが存在しないためである。

ここで、本実施例の画像形成装置２００の１つの特徴は、第１のステーション１０ａに前露光手段９０を設けたことである。前露光手段９０によりドラムメモリの発生を防止することができる。そのため、より高品位な画質を保ったまま、転写残トナーのクリーニング性を確保できるメリットがある。

表２に、単位面積当たりの転写残トナー量が比較的多い０．１３５ｇ／ｃｍ²の時に、１次転写バイアスの目標電流を変化させたときの転写残トナーのクリーニング性とドラムメモリの発生状況とを示した。クリーニング性とドラムメモリは、出力された画像サンプルを目視で確認し、３段階にレベル分けした。具体的には、クリーニング性は、次のようにして評価した。即ち、予め転写残トナーとして中間転写ベルト５０上に所定の乗り量のトナーを載せた後で、転写残トナーの存在を確認しやすいイエローのベタ画像が書かれた画像パターンを出力する。そして、そのイエローのベタ画像上に除去されるべき転写残トナーが紙上でどれほど目立ちやすく残っているかを観察することで評価した。又、ドラムメモリは、次のようにして評価した。即ち、上記のクリーニング性を評価する画像パターンに加え、ドラムメモリ評価用の画像パターンも合わせて出力する。ドラムメモリ評価用の画像パターンは、画像書き始め先端からドラム周長内までの領域に例えば１０ｍｍ×２０ｍｍ程度の大きさのベタ濃度のパッチと、そこから後端に向けて例えば２５％濃度程度のハーフトーン領域がドラム周長以上の長さで形成されたものである。そして、パッチからドラム１周後のハーフトーン領域に濃度ムラが存在するか、即ち、ベタ濃度のパッチのゴースト画像がどれくらいの目立ちやすさで発生しているかを観察することで評価した。表中、○は実用上問題ないレベル、△は軽微に発生しているレベル、×は顕著に発生しているレベルを示す。

トナー帯電ローラ５３のインピーダンスを検知することにより、１次転写バイアスの目標電流値が補正される。本実験例では、この補正により、１次転写バイアスの目標電流値が６μＡから１０μＡへ増加する。斯かる補正を行うと、転写残トナーのクリーニング性は良化するものの、前露光無しではドラムメモリが発生する場合があった。これは、１次転写バイアスの電流値を増加しためであると考えられる。但し、本実験例は、中間転写ベルト５０上の転写残トナーを強制的に多くした厳しい状況で行ったものであり、通常の使用状況では、前露光無しで１次転写バイアスを補正しても、ドラムメモリが実用上問題にならない場合が多い。しかし、あらゆる状況下でより高品位の画像の提供するためには、中間転写ベルト５０上に多くの転写残トナーが残った時に、これを十分にクリーニングすることと、ドラムメモリの発生を防止することとの両立は非常に重要である。

これに対し、本実施例のように前露光手段９０を設けることにより、１次転写バイアスの電流値を高めに設定してもドラムメモリが発生しない。従って、より高品位な画質を保ったまま、１次転写バイアスの目標電流の補正範囲を広げることができる。

尚、本実施例にて説明した前露光手段９０は、実施例１にて説明した画像形成装置１００においても同様に適用することができ、本実施例にて説明したのと同様の効果を得ることができる。

又、本実施例では、フルカラー画像形成を前提として説明したが、本実施例の画像形成装置２００はモノカラー画像を形成することもできる。本実施例の画像形成装置２００では、例えば、モノカラー画像形成としてブラック単色画像を形成する場合には、第４のステーション１０ａにてブラックのトナー像が中間転写ベルト５０に１次転写される。この場合、転写残トナーの回収は、第１から第４のいずれのステーションで行っても良い。例えば、転写残トナーの回収が第４のステーション１０ｄにて行われる場合、上述したのと同様にして、第４のステーション１０ｄの１次転写バイアスの目標電流値を補正することができる。その他のステーションで転写残トナーの回収が行われる場合も、基本的には同様にすればよいが、第１から第３のいずれかのステーションで転写残トナーの回収を行う場合は、画像形成を伴わない転写残トナーのクリーニング動作のみとなる。そのため、第１から第３のいずれかのステーションで転写残トナーの回収を行う場合は、１次転写バイアスの目標電流の補正はクリーニング性のみを考慮すればよく、バイアス設定にマージンを確保できる利点がある。

以上、本実施例では、１パス系の画像形成装置２００においても、転写残トナー帯電時におけるトナー帯電ローラ５３のインピーダンスから転写残トナー量を推測できる。そして、この転写残トナー量に応じて、転写残トナーを回収するステーション１０の１次転写ローラ５１に印加する１次転写バイアス値を最適化することができる。そのため、転写残トナーの量によらず良好なクリーニング性を確保することができる。

又、本実施例では、少なくとも転写残トナーを回収するステーション１０において、帯電前の感光ドラム１を露光する前露光手段９０を設けた。帯電前の感光ドラム１を露光することにより、１次転写バイアスが高い時に発生しやすいドラムメモリの発生が抑制される。そのため、トナー帯電ローラ５３のインピーダンスに応じた１次転写バイアス値の補正幅を拡大することができる。

実施例３
次に、本発明に係る画像形成装置の更に他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は実施例２の画像形成装置と同じである。従って、本実施例では、実施例２の画像形成装置のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素については同一符号を付して詳しい説明は省略する。

本実施例は、画像形成動作において、トナー帯電ローラ５３のインピーダンスの検知結果に応じて、１次転写バイアスの補正の実行の要否、画像形成を伴わない中間転写ベルト５０のクリーニングモードの実行の要否を選択する点が、実施例２とは異なる。

即ち、本実施例では、画像形成装置２００は、先ず、感光ドラム１上のトナー像を中間転写ベルト５０へ１次転写すると同時に、中間転写ベルト５０上の転写残トナーを感光ドラム１に戻す画像形成モード（第１のモード）を有する。又、本実施例では、画像形成装置２００は、１次転写を行わずに転写残トナーのクリーニングを行うクリーニングモード（第２のモード）を有する。そして、本実施例では、転写残トナーの帯電時におけるトナー帯電ローラ５３のインピーダンスに応じて、画像形成モードとクリーニングモードのいずれか一方のモードを選択する。これにより、転写同時クリーニングによる十分な中間転写ベルト５０のクリーニングが不可能なほど転写残トナーの量が多い場合においても、画像形成を中断して中間転写体のクリーニングモードを実行することにより、クリーニング不良を確実に防止することできる。以下、更に詳しく説明する。

図８は、本実施例におけるトナー帯電ローラ５３のインピーダンスの検知結果に応じた画像形成動作のフローを示す。

先ず、画像形成動作を開始後（Ｓ１）、トナー帯電ローラ５３に正極性のトナー帯電バイアスを印加し、予め設定された目標電流にて定電流制御を開始する（Ｓ２）。２次転写後の転写残トナーがトナー帯電ローラ５３に到達する前までに、定電流制御時のトナー帯電電圧Ｖ１を測定し、これを記憶する（Ｓ３）。次に、トナー帯電ローラ５３による中間転写ベルト５０上の転写残トナーを再帯電中に、定電流制御時のトナー帯電電圧Ｖ２を測定し、これを記憶する（Ｓ４）。

そして、ＣＰＵ１７は、Ｖ２とＶ１との差分と、予め設定された所定の値Ｖａとが、下記式（２）に示す関係を満たす場合（Ｓ５）、１次転写バイアス値の補正は行わない（Ｓ６）。
Ｖ２−Ｖ１＜Ｖａ・・・（２）

ここで、Ｖａは、１次転写バイアスの補正を行わずに転写同時クリーニングで十分に中間転写ベルト５０をクリーニングすることが可能な転写残トナー量に対応した値とする。

ＣＰＵ１７は、Ｖ２とＶ１との差分と、予め設定されたＶａ及びＶｂとが、上記式（２）に示す関係を満たさず、下記式（３）に示す関係を満たす場合（Ｓ７）、１次転写バイアスを補正する（Ｓ８）。
Ｖａ≦Ｖ２−Ｖ１＜Ｖｂ・・・（３）

ここで、Ｖｂは、１次転写バイアスの補正を行うことにより転写同時クリーニングで十分に中間転写ベルト５０をクリーニングすることが可能な転写残トナー量に対応した値とする。尚、１次転写バイアスの補正方法については実施例１、実施例２で説明したものと同じである。

更に、Ｖ２とＶ１との差分と、予め設定されたＶａ及びＶｂとが、上記（２）及び（３）に示す関係式を満たさない場合（Ｓ７）、画像形成動作を中断し（Ｓ９）、中間転写ベルト５０のクリーニングモードを実行する（Ｓ１０）。即ち、この場合は、１次転写バイアスを補正しても転写同時クリーニングでは十分に中間転写ベルト５０をクリーニングすることが不可能なほど転写残トナー量が多い場合である。言い換えると、この場合には、１次転写部Ｎ１での転写同時クリーニングは行わずに、中間転写ベルト５０のクリーニングのみを実行するモードに切り替える。そして、中間転写ベルト５０上の転写残トナーが十分にクリーニングされた後、画像形成動作を再開する（Ｓ１１）。

このクリーニングモードとしては、例えば、トナー帯電ローラ５３による転写残トナーの極性反転を利用した感光ドラム１への転写残トナーの逆転写が、単に１回では戻しきれない場合を想定し、次のような動作を行うことができる。即ち、クリーニングモードにおいて、トナー帯電ローラ５３による転写残トナーの再帯電動作を行いながら、中間転写ベルト５０を数周回転させて、転写残トナーの感光ドラム１への逆転写を複数回行うことにより、転写残トナーを十分に除去することができる。又、転写残トナーの極性がトナー帯電ローラ５３によって十分にトナーの正規の帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）に反転しきれていないことが原因で感光ドラム１へ逆転写できていない可能性もあるので、次のような動作を行うこともできる。即ち、クリーニングモードにおいて、１次転写バイアスをトナーの正規の帯電極性と同極性（本実施例では負極性）にする工程を設けることで、正規の帯電極性（本実施例では負極性）に帯電した転写残トナーも感光ドラム１に逆転写させることができる。

本実施例では、クリーニングモードにおいては、第１〜第４のステーション１０ａ〜１０ｄで転写残トナーの回収を行い、トナー帯電ローラ５３、１次転写ローラ５１ａ〜５１ｄに印加するバイアス、中間転写ベルト５０の回転数は、それぞれ次のように設定する。トナー帯電ローラ５３には正極性のトナー帯電バイアスを印加する。第１のステーション１０ａの１次転写ローラ５１ａと第３のステーション１０ｃの１次転写ローラ５１ｃには正極性のバイアスを印加する。第２のステーション１０ｂの１次転写ローラ５１ｂと第４ステーション１０ｃの１次転写ローラ５１ｄには負極性のバイアスを印加する。そして、このようなバイアスを印加した状態で、中間転写ベルト５０を３周分回転させるシーケンスをクリーニングモードとして採用した。

即ち、クリーニングモードにおいて、異なる転写部又は同一の転写部において、次の２つの電界を形成することで、いずれの極性に帯電したトナーも感光ドラム１へと逆転写させて回収することができる。第１の電界は、トナーの正規の帯電極性とは逆極性である第２の極性に帯電した粒子を中間転写ベルト５０から感光ドラム１へと向かわせる方向の電界である。第２の電界は、トナーの正規の帯電極性である第１の極性に帯電した粒子を中間転写ベルト５０から感光ドラム１へと向かわせる方向の電界である。

尚、本実施例では、クリーニングモードにおいて１次転写ローラ５１ａ〜５１ｄに印加するバイアスは、いずれの極性のバイアスについても、その電流値を、トナー帯電ローラ５３のインピーダンスの検知結果に応じて補正した値とする。

最後に、次の画像形成ジョブがある場合は（Ｓ１２）、転写残トナーの帯電中のトナー帯電電圧Ｖ２を測定する工程へ戻る（Ｓ４）。次の画像形成ジョブがない場合は（Ｓ１２）、最後の画像形成にて生じた転写残トナーを再帯電後、定電流制御を終了し、トナー帯電バイアスをＯＦＦする（Ｓ１３）。そして、画像形成動作が終了となる（Ｓ１４）。

以上、本実施例では、画像形成装置２００は、１次転写と同時に転写残トナーのクリーニングを行う画像形成モードと、１次転写を行わずに転写残トナーのクリーニングを行うクリーニングモードとを有する。そして、転写残トナーの帯電時におけるトナー帯電ローラ５３のインピーダンスに応じて、画像形成モードとクリーニングモードのいずれか一方のモードを選択する。これにより、転写同時クリーニングによる十分な中間転写ベルト５０のクリーニングが不可能なほど転写残トナーの量が多い場合が生じても、クリーニング不良を確実に防止することができる。

以上、本発明を具体的な実施例に則して説明したが、本発明は上述の実施態様に限定されるものではないことを理解されたい。例えば、上述の各実施例ではトナーの正規の帯電極性は負極性であるとして説明したが、これは正極性であってもよい。この場合、トナーの帯電極性に応じて、概して上述の各実施例における各種バイアスの極性を逆極性にするなど、適宜設定を変更すればよいことは当業者にとって自明である。

本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略断面構成図である。転写残トナー量と転写残トナーの帯電時のトナー帯電電圧との関係の一例を示すグラフ図である。本発明に従う１次転写バイアス、２次転写バイアス及びトナー帯電バイアスのＯＮ／ＯＦＦ動作のシーケンスの一例を示すタイミングチャート図である。本発明に従うトナー帯電電圧及び補正された１次転写バイアスの目標電流値の時系列推移の一例を示すチャート図である。本発明に従うトナー帯電電圧及び補正された１次転写バイアスの目標電流値の時系列推移の他の例を示すチャート図である。本発明に係る画像形成装置の他の実施例の概略断面構成図である。本発明に従う１次転写バイアス、２次転写バイアス及びトナー帯電バイアスのＯＮ／ＯＦＦ動作のシーケンスの他の例を示すタイミングチャート図である。本発明に従うトナー帯電ローラのインピーダンスの検知結果に応じた画像形成動作の一例を示すフローチャート図である。本発明に従うトナー帯電ローラのインピーダンスの検知制御態様の例を示す概略ブロック図である。

符号の説明

１感光ドラム（第１の像担持体）
５０中間転写ベルト（第２の像担持体）
５１１次転写ローラ（第１の転写手段）
５２２次転写ローラ（第２の転写手段）
５３トナー帯電ローラ（帯電部材）
９０ＬＥＤ（前露光手段）
Ｐ転写材

Claims

トナー像を担持する第１の像担持体と、前記第１の像担持体からトナー像が転写される第２の像担持体と、前記第１の像担持体から前記第２の像担持体にトナー像を転写させる第１の転写手段と、前記第２の像担持体から転写材にトナー像を転写させる第２の転写手段と、前記第１の転写手段に対してバイアスを出力する転写バイアス出力手段と、前記転写材へのトナー像の転写後に前記第２の像担持体上に残った転写残トナーを帯電させるトナー帯電手段と、前記トナー帯電手段に対してバイアスを出力するトナー帯電バイアス出力手段と、を有し、前記トナー帯電バイアス出力手段から前記トナー帯電手段にバイアスを出力することによって帯電させられた前記第２の像担持体上の転写残トナーを、前記転写バイアス出力手段から前記第１の転写手段にバイアスを出力することによって前記第２の像担持体から前記第１の像担持体に逆転写させる画像形成装置において、
前記第２の像担持体上の転写残トナーを帯電させる時に前記トナー帯電バイアス出力手段から前記トナー帯電手段に出力する定電流制御されたバイアスの電圧値又は定電圧制御されたバイアスの電流値に応じて、前記第２の像担持体上の転写残トナーを前記第１の像担持体へ逆転写させる時の前記転写バイアス出力手段が出力するバイアスの値を設定することを特徴とする画像形成装置。
前記トナー帯電手段は、前記第２の像担持体上の転写残トナーをトナーの正規の帯電極性とは逆極性に帯電させ、前記第１の像担持体上のトナー像を前記第２の像担持体へ転写させると同時に、前記第２の像担持体上の転写残トナーを前記第１の像担持体へ逆転写させることができることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記第１の像担持体上のトナー像の前記第２の像担持体への転写を行わずに前記第２の像担持体上の転写残トナーを前記第１の像担持体へ逆転写させるクリーニングモードを有し、前記第２の像担持体上の転写残トナーを帯電させる時に前記トナー帯電バイアス出力手段から前記トナー帯電手段に出力する定電流制御されたバイアスの電圧値又は定電圧制御されたバイアスの電流値に応じて、前記クリーニングモードを実行するか否かを選択することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記第１の像担持体は、帯電させられた後に露光されることでその上に静電像が形成され、該静電像が現像剤によって現像されることでその上にトナー像が形成されるものであって、前記帯電前の前記第１の像担持体を露光する前露光手段が設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
単数の前記第１の像担持体上に順次に形成されるか又は複数の前記第１の像担持体にそれぞれ形成される少なくともイエローを含む複数色のトナー像を、前記第２の像担持体に順次に転写することにより多色画像を形成することが可能であり、前記第２の像担持体に最初に転写するトナー像の色はイエローであり、少なくともイエローのトナー像を前記第１の像担持体から前記第２の像担持体に転写させると同時に、前記第２の像担持体上の転写残トナーを前記第１の像担持体へ逆転写させることを特徴とする請求項２〜４のいずれかの項に記載の画像形成装置。