JP4996200B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は電子写真方式により画像を形成する画像形成部を複数有する複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。

従来より提案されている、多重中間転写方式を用いたカラー画像形成装置における画像形成方法について、図９を用いて説明する。

電子写真方式の画像形成部であるプロセスユニットは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応して４個設けられている。

図９において、１ａ〜１ｄは感光体ドラム、２ａ〜２ｄは帯電手段、３ａ〜３ｃは露光手段、４ａ〜４ｄは現像手段、51は中間転写ベルト、53ａ〜53ｄは一次転写部材、６ａ〜６ｄは感光体ドラムクリーナである。また、56，57は二次転写部材、55は中間転写ベルトクリーナである。帯電手段２ａ〜２ｄにより、感光体ドラム１ａ〜１ｄが一様に帯電された後、画像信号に応じた露光が露光手段３ａ〜３ｄによってなされることにより、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に静電潜像が形成される。その後、現像手段４ａ〜４ｄによってトナー像が現像され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー像は転写部材53ａ〜53ｄに転写高圧電源34ａ〜34ｄから転写バイアスが印加されることによって中間転写ベルト51に順次転写される。

それぞれの感光体ドラム上から上記の要領で中間転写ベルト51上に順次多重転写された画像は、二次転写部材56，57間に二次転写バイアスを印加することで記録材Ｐに転写される。記録材Ｐ上のトナー像は定着装置７によって定着されることにより、フルカラー画像を得る。

このような多重転写方式を用いた画像形成装置では、中間転写ベルトとして、表面抵抗が約10¹³Ω／□（ＪＩＳ−Ｋ6911法準拠プローブを使用、印加電圧100Ｖ、印加時間60sec、23℃50％ＲＨ）以下の自己減衰特性を有するものが多く用いられている。

その理由は、このような特性のベルトを用いると、複数のプロセスユニットからの画像を順次転写していく場合に印加電圧が順次上がっていくことがない。このため、転写高圧電源が大きくなることがない。また、ベルトを縣架するローラ部における放電現象などの発生が少なく、扱いが容易であるためである。

ところで、ブラックのトナー像のみを形成するモードを備える画像形成装置の様に、各色の感光体ドラムの使用頻度が異なる画像形成装置では、各プロセスユニットの使用頻度に対応して、寿命の異なる感光体ドラムが使用される。

このとき、寿命の異なる感光体ドラムは、露光された時の特性にも差異がある場合がある。

その結果、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電手段２ａ〜２ｄで帯電する場合に、トナーの帯電電荷と同極性（例えば、マイナス）に帯電する感光体ドラムと、逆極性（例えば、プラス）に帯電する感光体ドラムが混在して用いられることになる。

また、画像部露光（イメージエリア露光、ＩＡＥ）によって露光を行う画像部と、非画像部露光（バックグラウンド露光、ＢＡＥ）によって露光を行う画像部が混在することもある。

Ａ：画像部露光方式では、感光体ドラムを負極性に帯電し、画像部を露光、現像する。そして、トナーとは逆極性で、画像部のドラム電位に対して所定の電位差（転写コントラスト電圧）の転写バイアスを印加し、感光体ドラムから中間転写体にトナー像を転写させる。

Ｂ：非画像部露光方式では、感光体ドラムを正極性に帯電し、非画像部を露光し、非露光部が現像される。そして、同じくトナーとは逆極性で、画像部のドラム電位に対して所定の電位差（転写コントラスト電圧）の転写バイアスを印加し、感光体ドラムから中間転写体にトナー像を転写させる。

ここで、図10に、負極性に帯電されたトナーを現像する場合の、感光体ドラム１ａ〜１ｄと転写部材の電位の関係を示す。

特開２０００−２４２０９６

図10に示すような、負極性トナーを用い、感光体ドラムを負極性に帯電して画像部露光方式により画像を形成するプロセスユニットと、感光体ドラムを正極性に帯電して非画像部露光方式により画像を形成するプロセスユニットがある。このような２つのプロセスユニットを、同一の画像形成装置に具備し、画像を多重転写する方式を採用した場合、以下のような課題が発生することがわかった。

すなわち、図10に示すように、感光体ドラム上のトナー像を転写する場合には、所定の電位差（転写コントラスト）の転写バイアスを転写部材に印加する。このとき、Ａ：画像部露光方式のプロセスユニットでは、感光体ドラム表面が負極性に帯電されている。このため、転写バイアスＶａは比較的小さい正極性の電圧を印加することにより、負極性に帯電されたトナー像を転写することができる。

一方、Ｂ：非画像部露光方式のプロセスユニットでは、感光体ドラム表面が正極性に帯電されている。このため、転写バイアスとして所定の電位差を得るために、転写バイアスＶｂは、前記Ｖａに比べて高い電圧が印加される。

そして、画像部露光のプロセスユニットと非画像部露光方式のプロセスユニットが隣り合っている画像形成装置では、図10に示すＡとＢの電位差が大きくなる。すなわち、Ａ：画像部露光方式のプロセスユニットの感光体ドラムの負極性の表面電位と、Ｂ：非画像部露光方式の転写部材に印加された正極性の転写バイアスＶｂとの間の電位差が極めて大きくなってしまう。このため、「干渉」と呼ばれる現象が発生する。「干渉」とは、以下に述べる現象である。即ち、画像形成部の一次転写部材からの転写電流が隣接する画像形成部に流れ込み、転写電流の過不足が生じて不良画像が発生する。また、隣接する転写部材の転写バイアスがＯＮまたはＯＦＦした瞬間に、転写電流に変化が生じて画像濃度の段差となってしまう現象である。

ここで、負極性帯電で画像部露光方式のプロセスユニットのみを用いた画像形成装置や、正極性帯電で非画像部露光方式のプロセスユニットのみを用いた画像形成装置においては、隣接するプロセスユニットの転写バイアスは近い値に設定される。そのため、干渉の現象は軽微である。

しかし、上記のように、負極性帯電と正極性帯電の感光体ドラムを併用する画像形成装置においては、干渉現象を回避することが困難であることがわかった。そのため、隣接する転写部材の転写バイアスがＯＮまたはＯＦＦした瞬間に、転写効率に変化が生じて画像濃度の段差となってしまう。

本発明は上記点に鑑みてなされたものである。その目的は、
像担持体の表面をトナーと同極性に帯電する画像形成部と、像担持体の表面をトナーと逆極性に帯電する画像形成部とを有する画像形成装置において、干渉に起因する画像不良を軽減することである。また、別の目的は、像担持体の露光領域にトナー像を形成する画像形成部と、像担持体の非露光領域にトナー像を形成する画像形成部とを有する画像形成装置において、干渉に起因する画像不良を軽減することである。

上記課題を解決するための本発明における代表的な手段は、第１の像担持体と、前記第１の像担持体表面をトナーの極性と同極性に帯電する第１の帯電手段と、前記帯電した像担持体に露光をして静電像を形成する第１の露光手段と、静電像を帯電したトナーにより現像してトナー像を形成する第１の現像手段と、電圧が印加されることにより、トナー像を被転写媒体に転写する第１の転写帯電部材とを有する第１の画像形成部と、前記第１の像担持体と帯電特性が異なる第２の像担持体と、前記第２の像担持体表面をトナーの極性と反対極性に帯電する第２の帯電手段と、前記帯電した像担持体に露光をして静電像を形成する第２の露光手段と、静電像を帯電したトナーにより現像してトナー像を形成する第２の現像手段と、電圧が印加されることにより、トナー像を被転写媒体に転写する第２の転写帯電部材とを有して、被転写媒体の移動方向において前記第１の像担持体の隣りに配置される第２の画像形成部とを、具備する画像形成装置において、前記第２の転写帯電部材に印加される電圧の切り替え、若しくは、電圧のオンオフの切り替えを、前記第１の像担持体からトナー像を被転写媒体へ転写する転写時に行わず、前記第１の像担持体からトナー像を被転写媒体へ転写しない非転写時に行うことを特徴とする。

本発明によれば、像担持体の表面をトナーと同極性に帯電する第１画像形成部にてトナー像が被転写体へ転写されている間、像担持体の表面をトナーと逆極性に帯電する第２画像形成部の転写帯電部材に印加する電圧を一定に維持する。これにより、第２画像形成部の転写帯電部材から第１画像形成部へ流れる電流の変化を軽減し、干渉に起因する不良画像を軽減することができる。

また、像担持体の露光領域にトナー像を形成する第１画像形成部にてトナー像が被転写体へ転写されている間、像担持体の非画像領域にトナー像を形成する第２画像形成部の転写帯電部材に印加する電圧を一定に維持する。これにより、第２画像形成部の転写帯電部材から第１画像形成部へ流れる電流の変化を軽減し、干渉に起因する不良画像を軽減することができる。

次に本発明の一実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して具体的に説明する。

〔第１実施形態〕
図１は第１実施形態に係る画像形成装置の概略説明図である。本実施形態の画像形成装置は、４つの画像形成部を有し、各画像形成部で形成したトナー像を中間転写体に一次転写し、その一次転写像を記録媒体に二次転写してカラー画像を得るフルカラー電子写真画像形成装置である。

｛画像形成装置の全体構成｝
まず、画像形成装置の全体構成について説明する。図１に示すように、イエローＹ，マゼンタＭ，シアンＣ，ブラックＫの各色の画像を形成する４個の画像形成部であるプロセスユニットＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄが水平に配置されている。各プロセスユニットＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄには、それぞれ感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが配置されており、各感光体ドラムは矢印方向に回転自在となっている。

本実施形態の画像形成装置にあっては、イエロー、マゼンタ、シアンのトナー像を形成する感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃは、帯電手段によって負極性に帯電され、露光部が現像される画像部露光方式を用いている。一方、ブラックのトナー像を形成する感光体ドラム１ｄは、帯電手段によって正極性に帯電され、非露光部が現像される、非画像部露光方式を用いている。

以下、プロセスユニットの構成について図２および図３を参照して具体的に説明するが、４つのプロセスユニットのうち、Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃは同一の構成となっている。そのため、以下、必要な場合を除いてａ，ｂ，ｃ，ｄの符号を省略して説明する。

図２は第１画像形成部を構成するイエロー、マゼンタ、シアンのプロセスユニットＰａ，Ｐｂ，Ｐｃの構成説明図であり、図３は第２画像形成部を構成するブラックのプロセスユニットＰｄの構成説明図である。

第１画像形成部であるイエロー、マゼンタ、シアンの各プロセスユニットＰａ，Ｐｂ，Ｐｃは、図２に示すように、像担持体として、不図示の装置本体によって回動自在に支持された感光体ドラム１を備えている。この感光体ドラム１は、アルミニウム等の導電性基体11と、その外周に形成された光導電層12を基本構成とする円筒状のＯＰＣ感光体である。その中心には支軸13を有し、この支軸13を中心として矢印Ｒ１方向に、不図示の駆動手段によって回転駆動されるようになっている。

感光体ドラム１の上方には、帯電手段としての帯電ローラ２が配置されている。帯電ローラ２は、感光体ドラム１表面に接してこの表面を所定の極性（本実施形態では負極性）、電位に一様均一に帯電するものであり、全体としてローラ状に構成されている。帯電ローラ２は、中心に配置された導電性の芯金21と、その外周に形成された低抵抗導電層22と中抵抗導電層23からなり、芯金21の両端部が不図示の軸受部材によって回転自在に支持されるとともに、感光体ドラム１に対して平行に配置されている。これら両端部の軸受部材は不図示の押圧手段によって感光体ドラム１向けて付勢されており、これにより、帯電ローラ２は、感光体ドラム１表面に所定の押圧力を持って圧接されている。帯電ローラ２は、感光体ドラム１の矢印Ｒ１方向の回転に伴って矢印Ｒ２方向に従動回転する。帯電ローラ２は、電源24によってバイアス電圧が印加され、これにより、感光体ドラム１表面を一様均一に接触帯電するようになっている。

感光体ドラム１の回転方向についての帯電ローラ２の下流側には、露光手段３が配設されている。露光手段３は、画像情報に基づいてレーザー光をＯＦＦ／ＯＮしながら走査して感光体ドラム１上を露光するもので、画像情報に応じた静電潜像を形成するものである。

露光手段３の下流側に配置された現像手段４は、二成分現像剤を収容した現像容器41を有し、その容器41の感光体ドラム１に面した開口部内に現像スリーブ42が回転自在に設置されている。そして、現像スリーブ42内には現像スリーブ42上に現像剤を担持させるマグネットローラ43が、現像スリーブ42の回転に対して非回転に固定配置されている。現像容器41の現像スリーブ42の下方位置には、現像スリーブ42上に担持された現像剤を規制して薄層の現像剤層に形成する規制ブレード44が設置されている。さらに現像容器41内には、区画された現像室45及び撹拌室46が設けられ、その上方には補給用のトナーを収容した補給室47が設けられている。薄層の現像剤層に形成された現像剤は、感光体ドラム１と対向した現像領域へ搬送されると、マグネットローラ43の現像領域に位置された現像主極の磁気力によって穂立ちし、現像剤の磁気ブラシが形成される。この磁気ブラシで感光体ドラム１の面上を擦ると共に、現像スリーブ42に、電源48によって現像バイアス電圧を印加する。これにより、磁気ブラシの穂を構成するキャリアに付着しているトナーが静電潜像の露光部に付着して現像し、感光体ドラム１上にトナー像が形成される。

このように、第１画像形成部では帯電手段２により感光体ドラム１の表面をトナーと同極性の負極性に帯電し、その感光体ドラム１に対して画像領域に露光を行い、この露光領域にトナー像を現像する。

現像手段４の下流側の感光体ドラム１の下方には、転写帯電部材としての転写ローラ53が配設されている。転写ローラ53は、電源54によってバイアス印加される芯金531と、その外周面に円筒状に形成された導電層532によって構成されている。転写ローラ53は、両端部が不図示のスプリング等の押圧部材によって感光体ドラム１に向けて付勢されており、これにより転写ローラ53の導電層532は、所定の押圧力で中間転写ベルト51を介して感光体ドラム１表面に圧接されている。これにより、感光体ドラム１と転写ローラ53との間には転写ニップ部が形成される。また、転写ローラ５３は、カム５５の回転（R4方向）により矢印R3方向に移動し、感光体ドラム１表面に対して接離可能である。転写ニップ部には、中間転写ベルト51が挟まれており、電源54によってトナーの極性と逆極性のバイアス電圧が印加され、これによって感光体ドラム１上のトナー像が被転写部材である中間転写ベルト51表面に転写される。また、電源５４と転写ローラ５３の間には、転写ローラに印加される電圧及び、転写ローラ５３を流れる電流を検知する検知器（検知手段）５６が設けられる。

像転写後の感光体ドラム１は、クリーナ６によって残留トナー等の付着物が除去される。クリーナ６は、クリーナブレード61および搬送スクリュー62からなり、クリーナブレード61は、感光体ドラム１に対して、所定の角度および圧力で不図示の加圧手段により当接されており、感光体ドラム１表面に残留したトナー等を回収する。回収された残留トナー等は搬送スクリュー62により搬送排出される。

次に、第２画像形成部であるブラックのプロセスユニットＰｄは、図３に示すように構成されている。このプロセスユニットＰｄは、アモルファスシリコン感光体ドラムを用いた画像形成部であり、その構成は図２に示した第１画像形成部であるプロセスユニットＰａ，Ｐｂ，Ｐｃと同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。

このプロセスユニットＰｄの感光体ドラム１はアモルファスシリコンを用いたものであり、表面硬度が非常に高く（ビッカース硬度1000以上）、他の感光体に比較して耐劣化性、耐摩耗性、耐傷つき性及び耐衝撃性等に極めて優れている。また、このプロセスユニットＰｄにおける帯電手段２は、アモルファスシリコン感光体ドラムを均一に帯電するためにコロナ帯電手段を用いている。

画像形成に際しては、前述した第１画像形成部と同様であるが、このブラックのプロセスユニットＰｄは帯電手段２により感光体ドラム１の表面をトナーと逆極性の正極性に帯電する。そして、その感光体ドラムに対して非画像領域に露光を行い、非露光領域にトナー像を現像する点が第１画像形成部と異なる。

図１において、各感光体ドラムの下方には、中間転写ユニットが配設されている。この中間転写ユニットは、矢印R2方向に回転する中間転写ベルト51及び帯電転写部材である転写ローラ53、および二次転写ローラ56，57、さらに中間転写ベルトクリーナ55を有している。

以上のようなプリンタにおいて、各感光体ドラム１上に形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト51を挟んで対向する転写ローラ53からトナーと逆極性の転写バイアスを受けて、順次中間転写ベルト51上に転写される。そして、ベルトの回転とともに二次転写部まで搬送される。

一方、このときまでに、給送カセット８に格納されていた記録材Ｐは、ピックアップローラ81を経て搬送ローラ82に供給され、さらに同図左方に搬送される。そして、二次転写部において、二次転写ローラ56，57に印加される二次転写バイアスによって上述のトナー像は記録材Ｐ上に転写される。なお、中間転写ベルト51上の転写残トナー等は、中間転写ベルトクリーナ55によって除去、回収される。

定着装置７は、回転自在に配設された定着ローラ71と、定着ローラ71に圧接しながら回転する加圧ローラ72からなる。そして、定着ローラ71の内部には、ハロゲンランプ等のヒータ73が配設されており、ヒータ73への電圧等を制御することにより定着ローラ71の表面の温度調節を行っている。この状態において、記録材Ｐが搬送されてくると、一定速度で回転している定着ローラ71と加圧ローラ72の間を通過する際に表裏両面からほぼ一定の圧力、温度で加圧、加熱される。これにより記録材表面上の未定着トナー像は溶融して定着され、記録材Ｐ上にフルカラー画像が形成される。

なお、中間転写ベルト51は、ＰＣ、ＰＥＴ、ＰＶＤＦのような誘電体樹脂によって構成される。本実施形態では、表面抵抗率10^11.5Ω／□（ＪＩＳ-Ｋ6911法準拠プローブを使用、印加電圧100Ｖ、印加時間60sec、23℃50％ＲＨ）、厚みｔ＝100μmのＰＩ樹脂を採用したが、他の材料、および厚みのものでも構わない。また、表面抵抗率としては、10¹³Ω／□以下の中間転写ベルトで干渉現象が顕著になってくることが、本発明者の検討により明らかになっている。そのため、本実施形態の中間転写ベルト51の表面抵抗率は、10¹³Ω／□以下のものを用いている。

また、本実施形態の転写ローラ53は、φ８mmの芯金と、厚さ４mmの導電性ウレタンスポンジ層からなる。そして、転写ローラ53の抵抗値は、500ｇ重の荷重の下で接地に対して該転写ローラ53を50mm/secの周速で回転させ、芯金に500Ｖの電圧を印加して測定された電流の関係から求められ、その値は約10⁶Ω（23℃50％ＲＨ）であった。

なお、本実施例の画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナー像を形成するフルカラーモードに加え、ブラックのトナー像のみを形成する単色モードを備える。単色モードでは、イエロー、マゼンタ、シアンのプロセスユニットPa、Pb、Pcの転写ローラ５３は、感光体ドラム１から離間している。また、同時に、中間転写ベルト５１も感光体ドラム１から離間している。そして、プロセスユニットPa、Pb、Pcでは、感光体ドラム１は停止し、ブラックのプロセスユニットPdでのみ、画像形成が行われる。

｛作像プロセス｝
次に、本実施形態の各プロセスユニットにおける作像プロセスについて、感光体ドラムの帯電、露光および転写バイアスの観点から詳細に説明する。

図４は、本実施形態の画像形成装置の感光体ドラムの表面電位と転写バイアスの関係を示す説明図である。まず、第１画像形成部であるプロセスユニットＰａ、Ｐｂ、Ｐｃについて説明する。これらのプロセスユニットはネガ帯電の画像部露光方式を用いており、感光体ドラム１表面は、帯電手段２により−600Ｖに帯電される。この電位はいわゆる非画像部（０ｈ）の電位である。そして、露光手段３によって露光されたドラム表面の電荷は緩和され、画像部（ＦＦｈ）の電位になる。本実施形態では−150Ｖである。なお、現像手段４によって現像バイアス（ここではＤＣ成分は−400Ｖ）が印加され、露光部の感光体ドラム電位との現像コントラストによってネガ帯電したトナーが現像される。そして、転写ローラ53に転写バイアス＋300Ｖを印加してトナー像を転写する。

一方、第２画像形成部であるプロセスユニットＰｄは、ポジ帯電の非画像部露光方式を用いており、感光体ドラム１表面は、帯電手段２により＋550Ｖに帯電される。この電位はいわゆる画像部（ＦＦｈ）の電位である。そして、露光手段３によって露光されたドラム表面の電荷は緩和され、非画像部（00ｈ）の電位になる。本実施形態では＋100Ｖである。なお、現像手段４によって現像バイアス（ここではＤＣ成分は＋350Ｖ）が印加され、非露光部の感光体ドラム電位との現像コントラストによってネガ帯電したトナーが現像される。

このとき、隣接する第１画像形成部であるシアン画像を形成するプロセスユニットＰｃと、第２画像形成部であるブラック画像を形成するプロセスユニットＰｄの間で、転写電流の干渉が発生してしまう。すなわち、プロセスユニットＰｄの転写ローラ53ｄに印加される転写バイアス＋1000Ｖと、隣接するプロセスユニットＰｃの感光体ドラム１ｃの電位（画像部で−150Ｖ、非画像部で−600Ｖ）の差が大きい。このために、転写ローラ53ｄからの転写電流が中間転写ベルト51を介して感光体ドラム１ｃに流れ込んでしまう。本実施形態では、転写ローラ53ｄから流れる転写電流のうちの約15％が、プロセスユニットＰｃの感光体ドラム１ｃ側に流れ込んでいた。

｛干渉回避制御｝
そこで、本実施形態では転写ローラ53ｄに印加する電圧のＯＮ・ＯＦＦによる干渉の影響を回避するため、本実施形態では以下のように、制御器８０が電源５４の出力を調整し、干渉回避制御を行う。

図５(a)は各プロセスユニットにおける転写のタイミングを示すチャートである。横軸は時間を示している。これは感光体ドラム上の画像が転写部を通過する際の、転写電圧の印加タイミングを表している。各プロセスユニットでは画像が転写部を通過する前に転写バイアスをＯＮし、画像が通過した後に転写バイアスをＯＦＦしている。また、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫの各色画像が順次転写されていくが、画像が転写される時間は、隣接するプロセスユニットにおいて重複している。本実施形態では、例えばプロセスユニットＰｄでブラック画像の転写が始まるタイミングにおいて、これに隣接する直前のプロセスユニットＰｃでシアン画像のプロセスユニットでの転写動作が継続している。

そこで、ブラック画像のプロセスユニットＰｄでの転写バイアスが印加されるタイミングを工夫する。即ち、シアン画像のプロセスユニットＰｃへの干渉による画像濃度段差が発生しないよう、シアン画像の転写が開始されるタイミングｔ１よりも前のタイミングｔ２で、ブラック画像のプロセスユニットＰｄの転写ローラ53ｄへの転写バイアス印加し開始する。また、シアン画像の転写が終了するタイミングｔ３よりも後のタイミングｔ４で、ブラック画像のプロセスユニットＰｄの転写ローラ53ｄへの転写バイアス印加を停止する。

また、図５（ｂ）示す様に、シアン画像の転写が開始されるタイミングｔ１から終了するタイミングｔ３の間以外の時間で、ブラック画像のプロセスユニットＰｄの転写ローラ53ｄへの転写バイアスの切り替えを行う。図５（ｂ）にて、タイミングｔ５にて、転写バイアスを＋５００V（Low）から＋１０００ｖ（High）へ切り替えを行う。同じく、図５（ｂ）にて、タイミングｔ６で、転写バイアスを＋１０００ｖから＋５００Vへ切り替えを行う。

即ち、シアン画像のプロセスユニットPcにてトナー像が中間転写ベルトへ転写時転写されていないとき（非転写時）に、ブラックの前記転写帯電部材に印加される前記電圧の切り替え、若しくは、前記電圧のオンオフを行う。

言い換えれば、感光体ドラムの表面をトナーと同極性に帯電して潜像を形成するプロセスユニットＰｃの感光体ドラム１ｃ上のトナー像が転写ローラ53ｃからのバイアスを受けて中間転写ベルト51に転写される間、感光体ドラムの表面をトナーと逆極性に帯電して潜像を形成するプロセスユニットＰｄの転写ローラ53ｄの帯電出力を一定にする。

また、画像部露光方式のプロセスユニットＰｃの感光体ドラム１ｃ上のトナー像が転写ローラ53ｃからのバイアスを受けて中間転写ベルト51に転写される間、非画像部露光方式のプロセスユニットＰｄの転写ローラ53ｄの帯電出力を一定にする。

一方、シアン画像のプロセスユニットＰｃの転写ローラ53ｃに印加されている転写バイアス（＋300Ｖ）は、その電圧がブラック画像のプロセスユニットＰｄの感光体ドラム１ｄの表面電位（＋550Ｖ）との電位差が小さいことから干渉電流は極めて小さい。このため、転写ローラ53ｃのバイアスがＯＦＦされるタイミングで、ブラック画像のプロセスユニットＰｄにおける画像濃度段差が発生することは無い。

以上のようすることで、ブラック画像のプロセスユニットＰｄでの転写バイアスが印加されるタイミングにおいて、これに隣接したシアン画像のプロセスユニットＰｃへの干渉による画像濃度段差の発生を回避することができる。

本実施形態で、各転写ローラ53ｄに印加される転写バイアスとしては、定電圧制御を用いた。仮に定電流制御を用いた場合は、隣接する感光体ドラムの表面電位が変化することによって干渉電流が変化し、感光体ドラム１ｄへ流れ込む電流量が変動してしまい、安定した転写を得られなくなるおそれがある。

なお、本実施形態においては、プロセスユニットＰａ、Ｐｂ、Ｐｃをネガ帯電の感光体ドラム、プロセスユニットＰｄをポジ帯電の感光体ドラムを用いた構成を説明した。しかし、これらのドラムの順序は上記に限定されるものではなく、帯電極性が異なる感光体ドラムの配置は上流や中間、あるいは交互であってもかまわない。また、トナーやドラムの極性は、上記の説明に限定されるものではない。

さらに、本実施形態においては、中抵抗の中間転写ベルトを用いた画像形成装置について説明した。しかし、直接多重転写方式を用いた画像形成装置においても、電流の干渉が発生する領域のベルト体などをもちいた場合や、低抵抗の紙などで電流の干渉が発生してしまう場合などにおいても前述した制御は有効である。

〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態は、第１実施形態と同様の画像形成装置において、より低抵抗の中間転写ベルトを用いた場合の、転写バイアスの制御方法を示すものである。以下にその詳細を説明するが、本体の構成および動作は第１実施形態に準ずるため、異なる構成および制御についてのみ説明する。

本実施形態は、中間転写ベルト51として、表面抵抗率10¹¹Ω／□（ＪＩＳ-Ｋ6911法準拠プローブを使用、印加電圧100Ｖ、印加時間60sec、23℃50％ＲＨ）、厚みｔ＝100μmのＰＶＤＦ樹脂を採用した。本実施形態の中間転写ベルト51は、イオン導電性のベルト体であり、安価でベルト表面の抵抗ムラが小さいという利点を持つ。一方で環境温湿度による抵抗変動が大きく、高温高湿環境下においては抵抗値が低下してしまう。本実施形態の中間転写ベルトは、30℃80％ＲＨ環境下では、表面抵抗率が10¹⁰Ω／□であった。

上記のような抵抗値の中間転写ベルトを用いた場合、転写電流は、隣接するプロセスユニットだけではなく、さらにその上流のプロセスユニットとの間でも干渉が発生することがわかった。

そこで、本実施形態では、転写バイアスの印加制御として、図６（ａ）に示す方法を用いている。すなわち、ベルト移動方向もっとも上流のプロセスユニットＰａがトナー像の転写を開始するタイミングｔ７よりも前のタイミングｔ８で、感光体ドラムの帯電の極性の異なるプロセスユニットＰｄの転写ローラ53ｄの転写バイアスを印加するものである。

また、プロセスユニットＰａ，Ｐｂ，Ｐｃの中で、ベルト移動方向の最も下流に設けられるプロセスユニットPcがトナー像の転写を終了（ｔ９）してから、プロセスユニットＰｄの転写ローラ53ｄの転写バイアスを停止（ｔ１０）する。

また、図６（ｂ）示す様に、Ｐａでトナー像の転写が開始されるタイミングｔ７から、Ｐｃでトナー像の転写が終了するタイミングｔ９の間以外の時間で、Ｐｄの転写ローラ53ｄへの転写バイアスの切り替えを行う。

図６（ｂ）にて、タイミングｔ１１にて、転写バイアスを＋５００V（Low）から＋１０００ｖ（High）へ切り替えを行う。同じく、図６（ｂ）にて、タイミングｔ１２で、転写バイアスを＋１０００ｖから＋５００Vへ切り替えを行う。

この制御により、中間転写ベルトがより低抵抗になった場合にも、どのプロセスユニットにおいても、転写電流の干渉による濃度段差等の不良画像の発生を抑制することができる。

〔第３実施形態〕
本発明の第３実施形態は、第１実施形態と同様の画像形成装置において、転写バイアスの印加を定電圧制御で行うにあたり、ＡＴＶＣとよばれる、最適な転写バイアスを設定するための制御を用いる装置に関するものである。以下にその詳細を説明するが、この実施形態でも本体の構成および動作は第１実施形態に準ずるため、異なる構成および制御についてのみ説明する。

転写ローラは、製造時の抵抗ばらつきを抑えることが難しいうえ、雰囲気環境の温湿度変化や耐久劣化などにより抵抗が変化してしまう。そこで、通常の作像時以外のタイミングで、所望の転写電流を転写ローラ53に流したときの電圧値を検知し、作像時には前記検知した転写電圧を定電圧印加する方式がＡＴＶＣである。

本実施形態は、このＡＴＶＣの電圧検知時において、転写電流の干渉による影響を回避するための、転写バイアスの制御方法を示すものである。

以下に、ＡＴＶＣの動作方法について、詳細を説明する。

図１の画像形成装置において、それぞれのプロセスユニットでＡＴＶＣが動作されるが、ここでは、第１画像形成部であるプロセスユニットＰｃと、第２画像形成部であるプロセスユニットＰｄの二つにおけるＡＴＶＣ動作について説明する。

(1)プロセスユニットＰｃを示す、図２における感光体ドラム１の表面を、帯電手段２によって負極性帯電する。

(2)感光体ドラム１の帯電された領域が中間転写ベルト51とニップを形成する位置に達したときに、転写ローラ53に対して定電流バイアス（モニタ電流）を印加し、検知器５６によって、このときの印加電圧を検知する。即ち、定電流バイアスを転写ローラ５３に印加した際の、電圧-電流の関係を検知器５６により検知する。

(3)つづいて、プロセスユニットＰｄを示す図３における感光体ドラム１の表面を、帯電手段２によって正極性に帯電する。

(4)露光手段３を発光させて感光体ドラム１の表面を露光することで、感光体ドラム１表面の非画像部電位までさげる。

(5)感光体ドラム１の帯電、露光された領域が中間転写ベルト51とニップを形成する位置に達したときに、転写ローラ53に対して定電流バイアスを印加し、図示しない転写電圧検知手段によって、このときの印加電圧を検知する。

以上の手順によって、目標転写電流をえるための転写電圧を検知する。図７に示すように、Ｂ：非画像部露光のプロセスユニットＰｄの転写電圧は、Ａ：画像部露光のプロセスユニットＰｃのＡＴＶＣ時の転写バイアスより高くなっている。

よって、プロセスユニットＰｃにおいて転写部材53ｃを定電流制御して電圧を検知している途中で、プロセスユニットＰｄの転写部材53ｄに転写電流を流し始めると、転写部材53ｄからの転写電流が、隣接する転写部材53ｃ側に流れ込む。そのために、系の抵抗が変動してしまい、転写部材53ｃでの検知電圧が振れてしまう。

そこで、本実施形態では、図８（ａ）に示すタイミングで転写バイアスを印加することによって、前述の課題を回避している。すなわち、プロセスユニットＰｃで転写電圧を検知するタイミングｔ１３よりも前のタイミングｔ１４にて、隣接して干渉しやすいプロセスユニットＰｄの転写電圧の印加を開始するものである。

また、プロセスユニットＰｃで転写電圧の検知を終了するタイミングｔ１５よりも後のタイミングｔ１６にて、プロセスユニットＰｄの転写電圧の印加を停止するものである。

また、図８（ｂ）示す様に、Ｐｃで転写電圧の検知が開始されるタイミングｔ１３から終了するタイミングｔ１５の間以外の時間で、プロセスユニットＰｄの転写ローラ53ｄへの転写バイアスの切り替えを行う。図８（ｂ）にて、タイミングｔ１７にて、Ｐｄの転写帯電部材５３への印加電圧を＋１００V（Low）から＋３００（High）へ切り替える。

同じく、図８（ｂ）にて、タイミングｔ１８で、Ｐｄの転写帯電部材５３へ印加するバイアスを＋３００ｖから＋１００Vへ切り替える。

即ち、プロセスユニットＰｃの転写ローラ53ｃにバイアスを印加して、その転写ローラ53ｃにかかる電圧を検知する時間以外の時間に、Ｐｄの転写帯電部材53dに印加される電圧の切り替え、若しくは、電圧のオンオフを行う。

すなわち、感光体ドラムの表面をトナーと同極性に帯電して潜像を形成するプロセスユニットＰｃの転写ローラ53ｃにバイアスを印加する。そして、その転写ローラ53ｃにかかる電圧を検知する間、感光体ドラムの表面をトナーと逆極性に帯電して潜像を形成するプロセスユニットＰｄの転写ローラ53ｄの帯電出力を一定とする。

また、画像部露光方式のプロセスユニットＰｃの転写ローラ53ｃにバイアスを印加して、その転写ローラ53ｃにかかる電圧を検知する間、非画像部露光方式のプロセスユニットＰｄの転写ローラ53ｄの帯電出力を一定とする。

上記タイミングで転写バイアスを印加することにより系の抵抗変動がなく、安定した転写電圧を検知することができる。このとき、図７に示すように、Ａ：画像部露光のプロセスユニットＰｃの感光体ドラム１の表面電位は、−600Ｖであり、所定の目標転写電流が流れるための転写バイアスは＋500Ｖであった。また、Ｂ：非画像部露光のプロセスユニットＰｄの感光体ドラム１の表面電位は、＋100Ｖであり、所定の目標転写電流が流れるための転写バイアスは＋1200Ｖであった。

なお、上記の課題を回避するためのほかの手段として、プロセスユニットＰｃとプロセスユニットＰｄの転写バイアスの印加タイミングをまったく重複させない方法も考えられる。しかしながら、この方法ではＡＴＶＣのための時間が長くかかってしまう弊害が考えられる。

さらに、通常の作像動作において、第１実施形態で説明したような、プロセスユニットＰｃとプロセスユニットＰｄの転写電圧を同時に印加する方式を採用した場合は、ＡＴＶＣ時においても、両ユニットＰｃ、Ｐｄに同時に転写バイアスを印加する。そのうえで電圧を検知することが好ましい。

また、本実施形態のＡＴＶＣにおいては、定電流バイアスを印加し、そのときの電圧を検知する方式を採用している。しかし、定電圧バイアス（モニタ電圧）を印加し、そのときの電流を検知することで、電圧-電流の関係を検知する方式をもちいるＡＴＶＣ方式においても、同様の効果を得ることができる。

本発明の第１実施形態の画像形成装置の略構成図である。 本発明の第１実施形態の画像形成装置のプロセスユニットの略構成図である。 本発明の第１実施形態の画像形成装置のプロセスユニットの略構成図である。 本発明の第１実施形態の感光体ドラム電位と転写電圧の関係を示す図である。 本発明の第１実施形態の画像と転写電圧の印加タイミングを示す図である。 本発明の第１実施形態の画像と転写電圧の印加タイミングを示す図である。 本発明の第２実施形態の画像と転写電圧の印加タイミングを示す図である。 本発明の第２実施形態の画像と転写電圧の印加タイミングを示す図である。 本発明の第３実施形態のＡＴＶＣ時の感光体ドラム電位と転写電圧の関係を示す図である。 本発明の第３実施形態のＡＴＶＣ時の転写電圧の印加タイミングを示す図である。 本発明の第３実施形態のＡＴＶＣ時の転写電圧の印加タイミングを示す図である。 従来の画像形成装置の略構成である。 従来の画像形成装置の感光体ドラム電位と転写電圧の関係を示す図である。

符号の説明

Ｐ …記録材
Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ …プロセスユニット
１ …感光体ドラム
２ …帯電手段
３ …露光手段
４ …現像手段
48 …電源
51 …中間転写ベルト
53 …転写ローラ
56，57 …二次転写ローラ

Claims (6)

1. 第１の像担持体と、前記第１の像担持体表面をトナーの極性と同極性に帯電する第１の帯電手段と、前記帯電した像担持体に露光をして静電像を形成する第１の露光手段と、静電像を帯電したトナーにより現像してトナー像を形成する第１の現像手段と、電圧が印加されることにより、トナー像を被転写媒体に転写する第１の転写帯電部材とを有する第１の画像形成部と、
   前記第１の像担持体と帯電特性が異なる第２の像担持体と、前記第２の像担持体表面をトナーの極性と反対極性に帯電する第２の帯電手段と、前記帯電した像担持体に露光をして静電像を形成する第２の露光手段と、前記静電像を帯電したトナーにより現像してトナー像を形成する第２の現像手段と、電圧が印加されることにより、トナー像を被転写媒体に転写する第２の転写帯電部材とを有して、被転写媒体の移動方向において前記第１の像担持体の隣りに配置される第２の画像形成部とを、具備する画像形成装置において、
   前記第２の転写帯電部材に印加される電圧の切り替え、若しくは、電圧のオンオフの切り替えを、前記第１の像担持体からトナー像を被転写媒体へ転写する転写時に行わず、前記第１の像担持体からトナー像を被転写媒体へ転写しない非転写時に行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 第１の像担持体と、前記第１の像担持体表面を帯電する第１の帯電手段と、前記帯電した像担持体の画像領域を露光して静電像を形成する第１の露光手段と、前記静電像を帯電したトナーにより現像してトナー像を形成する第１の現像手段と、電圧が印加されることにより、トナー像を被転写媒体に転写する第１の転写帯電部材とを有する第１の画像形成部と、
   前記第１の像担持体と帯電特性が異なる第２の像担持体と、前記第２の像担持体表面を帯電する第２の帯電手段と、前記帯電した像担持体の非画像領域を露光して静電像を形成する第２の露光手段と、前記静電像を帯電したトナーにより現像してトナー像を形成する第２の現像手段と、電圧が印加されることにより、トナー像を被転写媒体に転写する第２の転写帯電部材とを有して、被転写媒体の移動方向において前記第１の像担持体の隣りに配置される第２の画像形成部とを、具備する画像形成装置において、
   前記第２の転写帯電部材に印加される電圧の切り替え、若しくは、電圧のオンオフの切り替えを、前記第１の像担持体からトナー像を被転写媒体へ転写する転写時に行わず、前記第１の像担持体からトナー像を被転写媒体へ転写しない非転写時に行うことを特徴とする画像形成装置。
3. 前記第１の転写帯電部材にモニタ電圧もしくはモニタ電流を印加した際の電圧-電流の関係を検知する検知手段と、
   前記検知手段の検知結果から、前記第１の像担持体上の前記トナー像を被転写媒体へ転写するために前記第１の転写帯電部材に印加する電圧を決定する決定手段とを有し、前記第２の転写帯電部材に印加される電圧の切り替え、もしくは、電圧のオンオフの切り替えを、前記第１の転写帯電部材に印加される電圧もしくは流れる電流を前記検知手段が検知する検知時に行わず、前記第１の転写帯電部材に印加される電圧もしくは流れる電流を前記検知手段が検知しない非検知時に行う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. 前記被転写媒体が、前記第１の像担持体及び第２の像担持体からトナー像が転写される中間転写体であり、前記中間転写体からトナー像を記録材へ転写することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記中間転写体の表面抵抗率が、10¹³Ω／□以下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. 前記第１の像担持体はＯＰＣであり、前記第２の像担持体はアモルファスシリコンであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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