JP6395499B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真プロセス等を利用したカラー画像形成装置に関する。

従来から、複写機やレーザビームプリンタなどの画像形成装置として、中間転写体を使用する構成を有する画像形成装置が知られている。この画像形成装置では、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、感光ドラムに対向して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。複数色からなるカラー画像を形成するフルカラープリンタなどでは、この一次転写工程を各色ごとに実行して各色のトナー像を互いに重ね合せることにより、中間転写体表面に複数色からなるトナー像を形成する。そして、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転写する。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、中間転写体としてベルト状の部材（以下、中間転写ベルト）を使用し、一次転写部から離れた位置で中間転写ベルトの外周面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。本構成では、電流供給部材として二次転写部材を使用し、該電流供給部材から中間転写ベルトに対してベルト周方向に電流を流すことで、各画像形成ステーションにおいてトナー像を感光ドラム表面から中間転写ベルトへ一次転写させている。本構成によれば、装置構成から一次転写専用の高圧電源を減らすことができ、画像形成装置の低コスト化、小型化を図ることができる。

特開２０１２−９８７０９号公報

しかしながら、上記構成では、ブラックステーションのみを使用するモノカラープリント時において、使用しないカラーステーションの感光ドラムにも一次転写電流が流れてしまうため、ブラックステーションの一次転写電流が不足してしまう懸念がある。具体的には、モノカラープリントは単色のみの画像形成であり、フルカラープリントの場合に比べ画像に使用されるトナー量が少なるため、電流供給部材として使用される二次転写部材の必要電流の値が低くなる。また、感光ドラムに対して中間転写ベルト上をベルト周方向に二次転写電流を流すことで一次転写を行う構成となるため、画像ステーション毎に個別に電圧を切り替えることができない。このように、中間転写ベルトに流される電流値が低くかつ、使用しないカラーステーションにも電流が流れてしまうモノカラープリント時において、ブラックステーションに適正な一次転写電流を流すことは困難となる。

本発明の目的は、中間転写ベルトに対してベルト周方向に電流を流して一次転写を行う画像形成装置において、良好な一次転写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。

上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
トナー像を担持する複数の像担持体と、
前記複数の像担持体とそれぞれ接触しつつ回転する無端状のベルトと、
前記ベルトの回転方向において前記複数の像担持体とは異なる位置で前記ベルトに接触し、前記ベルトに電流を供給する電流供給部材と、
を備え、
前記電流供給部材から前記ベルトに供給した電流が、前記複数の像担持体と前記ベルトとが当接して形成されるそれぞれの転写部に流れ前記複数の像担持体に担持されたトナー像を前記ベルトに転写することが可能な画像形成装置において、
前記複数の像担持体と前記ベルトとが当接した状態で前記複数の像担持体のうちの一の像担持体に形成されたトナー像を前記ベルトに転写する単一転写を行う場合に前記電流供給部材から前記ベルトに供給する電流が、前記複数の像担持体に形成された複数のトナー像を前記ベルトに転写する多重転写を行う場合に前記電流供給部材から前記ベルトに供給する電流よりも少ない量となるように前記電流供給部材に電圧を印加する電源と、
前記複数の像担持体と前記ベルトとが当接した状態で前記一の像担持体に形成されたトナー像を前記ベルトに転写する前記単一転写を行う場合において、前記一の像担持体とは異なる他の像担持体の帯電電位が、前記一の像担持体の帯電電位よりも絶対値で小さくなるように、前記複数の像担持体の帯電電位を制御する電位制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、中間転写ベルトに対してベルト周方向に電流を流して一次転写を行う画像形成装置において、良好な一次転写性を確保することができる。

本発明の実施例１の画像形成装置の説明図 本発明の実施例１における一次転写部の構成の説明図 本発明の実施例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 本発明の実施例１における二次転写電流と二次転写効率の関係図 本発明の実施例１における一次転写電流と一次転写効率の関係図 本発明の実施例１における電流経路の説明図 本発明の実施例２の画像形成装置の説明図 本発明の実施例２における一次転写部の構成の説明図 本発明の実施例２における電流供給部材の電流と金属ローラ電位の関係図 本発明の実施例２における他の構成例の説明図 本発明の実施例２における他の構成例の説明図

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。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
［画像形成装置の概略構成］
図１を参照して、本実施例の画像形成装置の構成及び動作を説明する。図１は、本実施例に係る画像形成装置の一例（レーザカラープリンタ）を示す概略図である。尚、本実施例の画像形成装置は、４つの画像形成ステーションａ〜ｄ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。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装置である。本実施例では、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。

コントローラ等を含む画像形成装置の制御ＩＣであるＣＰＵ（制御部）９は、画像信号を受信することによって画像形成動作を開始し、感光ドラム１ａを回転駆動させる。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、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。この実施例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、張架部材（支持部材）としての複数のローラ１１、１２、１３とで張架（支持）され、感光ドラム１ａと当接した当接部で感光ドラム１ａと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駆動される。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）。本実施例では、一次転写時には中間転写ベルト１０に接触する電流供給部材としての二次転写ローラ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の各一次転写部で一次転写電位が形成される。本実施例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。

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上に順次重ねて転写される。これにより、目的のカラー画像に対応した合成カラー画像が中間転写ベルト１０上に得られる。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と二次転写部材としての二次転写ローラ２０が形成する二次転写部を通過する過程で、給紙手段５０により給紙された紙等の記録材Ｐの表面に一括転写される（二次転写）。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、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。

［一次転写部の構成］
図２を参照して、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、張架部材としての各ローラ１１、１２、１３、金属ローラ１４について説明する。図２は、本発明の実施例１における一次転写部の構成を説明する模式図であり、（ａ）は金属ローラ１４の配置について説明する図、（ｂ）は一次転写部の構成の全体を示す図である。

図２（ｂ）に示すように、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と当接した当接部で同方向に移動する向き（順方向）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、中間転写ベルト１０の外周面であって、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。

図２（ａ）に示すように、中間転写ベルト１０の移動方向（回転方向）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との中間位置で、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装置本体の不図示のフレームに保持されている。すなわち、水平に延びる中間転写ベルト１０に対し、金属ローラ１４は、中間転写ベルト１０との接触部の位置が、感光ドラム１ｂ、１ｃの中間転写ベルト１０との接触部よりも上方となるように配置される。これにより、中間転写ベルト１０における感光ドラム１ｂ、１ｃとの接触部の間に張力が発生し、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。

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。第２画像形成ステーションｂの感光ドラム１ｂと第３画像形成ステーションｃの感光ドラム１ｃとの間の距離をＷ、感光ドラム１ｂ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。距離は、中間転写ベルト１０の移動方向における、隣接する軸中心と軸中心の間の距離である。本実施例では、Ｗ＝５０ｍｍ、Ｔ＝２５ｍｍ、Ｈ１＝２ｍｍとする。

また、図２（ｂ）に示すように、本実施例では感光ドラム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、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。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、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、駆動ローラ１１の持ち上げ高さをＨ３と定義する。本実施例では、Ｄ１＝Ｄ２＝５０ｍｍ、Ｈ２＝Ｈ３＝２ｍｍとした。なお、上述した二次転写対向ローラ１３と駆動ローラ１１及び金属ローラ１４は、アースに接地しておらず、電気的に浮いた状態となっている。

本実施例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。本実施例では、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。

本実施例の中間転写ベルト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１００Ｖ、測定時間１０ｓｅｃの条件である。本実施例では、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１０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。

図３は、本発明の実施例１における中間転写ベルト１０の周方向の抵抗の測定系を示す模式図である。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。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Ｉ_Ｌ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ことができる。そうすると、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Ｒ_Ｌは、Ｒ_Ｌ＝２Ｖ_Ｌ／Ｉ_Ｌによって算出することが出来る。このＲ_Ｌ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。

本実施例の構成では、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。本実施例の中間転写ベルト１０は、Ｉ_Ｌ＝５μＡの定電流で測定を行い、その時のモニター電圧Ｖ_Ｌは３．２５Ｖであった。モニター電圧Ｖ_Ｌ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、Ｒ_Ｌに関しては、Ｒ_Ｌ＝２Ｖ_Ｌ／Ｉ_Ｌであるため、Ｒ_Ｌ＝２×３．２５／（５×１０^−６）＝１．５×１０^６Ωとなり、これを１００ｍｍ相当に換算すると、周方向の抵抗値は、０．５×１０^６Ω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。

［一次転写電位の形成方法］
本実施例の構成では、転写電源として二次転写部材に電圧を印加する二次転写電源２１が、一次転写を行うための電源としても使用される。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、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り、二次転写ローラ２０が本実施例における電流供給部材となる。

上述したように、二次転写電源２１から二次転写ローラ２０を介して中間転写ベルト１０をベルト周方向に伝わり、感光ドラム１ａ〜１ｄへ電流を流すことで、一次転写を行う構成となっている。この時、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が形成され、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
〜１ｄ上のトナーが中間転写ベルト１０上に移動することで、一次転写が行われる。

ここで、本実施例における二次転写部の構成について説明する。二次転写部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から定電流が供給されるように構成されている。

また、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。画像形成装置の制御ＩＣであるＣＰＵ９は、二次転写電流が略一定となるように、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、転写電源２１が供給する二次転写電圧を制御している。転写電源２１は、１００Ｖ〜４０００Ｖの範囲の出力が可能である。

図４は、画像パターンの違いによる二次転写効率の違いを示すグラフである。グラフの縦軸は転写効率を表し、横軸は二次転写電流を示している。縦軸の転写効率の値は、二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）で測定した結果を元に換算しており、値が小さいほど転写効率が悪化することとなる。グラフ中の実線は単色で印字した場合の転写効率を示し、破線はレッド、グリーン、ブルー等の２色を重ねた場合（２次色）の転写効率を示している。

本実施例における二次転写電流の設定値は、フルカラープリントの場合は２次色の転写効率に合わせて２０μＡに設定し、モノカラープリントの場合は、単色のみの画像形成となるため、単色の転写効率に合わせて１４μＡに設定した。また、本実施例の構成では、低コスト化、小型化の観点より、モノカラープリント時には、中間転写ベルト１０とカラーステーションの感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃが離間しない構成となっている。つまり、モノカラープリント時には、ブラックステーションｄの感光ドラム１ｄとともに、カラーステーションの感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃも中間転写ベルト１０に接触している。

［本実施例における電位制御方法の特徴］
本実施例では、モノカラープリント時（単一転写時）において、使用しないカラー画像形成ステーションａ、ｂ、ｃの感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃの帯電電圧を、使用するブラックステーションｄの感光ドラム１ｄよりも絶対値で下げることを特徴とする。これにより、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ（一の像担持体以外の他の像担持体）の帯電電位を感光ドラム１ｄ（一の像担持体）の帯電電位よりも絶対値で小さくする。以降、負極性の大小関係に関して、絶対値の大きさで比較した場合について説明する。

本実施例では、帯電ローラ２ａ〜２ｄとして、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たものを使用した。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に対して従動回転する。帯電ローラ２ａ〜２ｄには、帯電高圧電源２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄによって直流電圧が印加される。これら、感光ドラムの帯電に関わる構成が、本発明における帯電手段に対応する。

フルカラープリント時（多重転写時）は、全ての帯電ローラ２ａ〜２ｄの帯電電圧が−１０００Ｖになるように、帯電高圧電源２２ａ〜２２ｄが帯電ローラ２ａ〜２ｄに印加する帯電電圧（帯電バイアス）を制御する。これにより、感光ドラム１ａ〜１ｄ表面に形成される帯電電位（表面電位）がそれぞれ−５００Ｖになる。

モノカラープリント時は、ブラックステーションｄと、ブラックステーションｄ以外の画像形成ステーションであるカラー画像形成ステーションａ、ｂ、ｃとの間で感光ドラムの帯電電位の制御方法を異ならせる。具体的には、ブラックステーションｄでは、帯電ローラ２ｄの帯電電圧をフルカラープリント時と同様の−１０００ｖに制御する。一方、カラー画像形成ステーションａ、ｂ、ｃでは、帯電ローラ２ａ、２ｂ、２ｃの帯電電圧を−８００ｖに制御する。その結果、カラー画像形成ステーションａ、ｂ、ｃの感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃの帯電電位は、−３００ｖとなり、ブラックステーションｄの感光ドラム１ｄの帯電電位は、−５００ｖとなる。すなわち、ブラック画像形成ステーションｄの感光ドラム１ｄに対し、カラー画像形成ステーションａ、ｂ、ｃの感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃの帯電電位が下がる（絶対値で小さくなる）。

［本実施例における電位制御方法による作用］
本実施例の構成では、モノカラープリント時にカラー画像形成ステーションａ、ｂ、ｃの帯電電圧を下げることで感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃの帯電電位を下げ、ブラックステーションｄの一次転写電流が少なくなってしまうことを抑制している。

表１は、本実施例と比較例の比較評価の結果であり、本実施例及び比較例におけるプリントモード毎の電流供給部材の電流値と、各画像形成ステーションａ〜ｄに流れる一次転写電流値及び一次転写効率を示している。比較例の構成は、本実施例の構成に対し、モノカラープリント時の帯電電圧制御として、フルカラープリント時と同様に各画像形成ステーションａ〜ｄの帯電電圧が−１０００Ｖになるように制御している。これにより、感光ドラム１ａ〜１ｄ表面の帯電電位がそれぞれ−５００Ｖになる。その他の構成は実施例１と同様である。

図５は、本実施例及び比較例の構成における一次転写効率を表したグラフである。グラフの縦軸は転写効率を表し、横軸は一次転写電流を示している。一次転写効率については、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）で測定した結果を元に換算しており、値が小さいほど転写効率が悪化することとなる。本実施例及び比較例のいずれの構成においても、良好な一次転写効率を達成する（９５％以上の転写効率を達成する）には、一次転写電流を４μＡ〜６μＡの範囲に収めることが必要である。

（表１）

評価結果について説明する。フルカラープリント時は、本実施例、比較例とも電流供給部材から２０μＡで制御されている。この時の一次転写を行う際の電流経路を図６に示す。図６に示すように、本実施例及び比較例のいずれの構成においても、二次転写ローラ２
０と共通である電流供給部材から２０μＡの定電流で制御された電流が中間転写ベルト１０上を周方向に伝わり、各画像形成ステーションａ〜ｄに流れる。このとき、中間転写ベルト１０の周方向の抵抗値は小さく、ほとんど電圧降下を生じないため、各画像形成ステーションａ〜ｄの一次転写部にはそれぞれ５μＡの一次転写電流が流れる。これにより、各画像形成ステーションａ〜ｄとも良好な一次転写性を確保できる。

次に、本実施例の構成のモノカラープリント時の評価結果について説明する。モノカラープリント時は、電流供給部材の電流値は、二次転写性の観点よりフルカラープリント時の２０μＡから１４μＡに下げている。また、上述したように、本実施例の構成では、モノカラープリント時に中間転写ベルト１０と感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃが離間しない構成となっているため、各画像形成ステーションに流れる電流の総量も少なくなってしまう。しかしながら、本実施の構成では、カラー画像形成ステーションａ、ｂ、ｃの感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃの帯電電位を、ブラックステーションｄの感光ドラム１ｄの帯電電位−５００ｖに比べて、−３００ｖに下げている。これにより、カラー画像形成ステーションａ、ｂ、ｃへ流れる一次転写電流を３μＡに減らすことができるため、ブラックステーションｄに流れる一次転写電流量は、フルカラープリント時と同様に５μＡを維持することができる。よって、ブラックステーションｄの良好な一次転写性を確保できる。

比較例の構成についても、モノカラープリント時の電流供給部材の電流値は、実施例と同様に１４μＡに下げている。このとき、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの帯電電位は、それぞれ−５００Ｖとなっているため、各画像形成ステーションａ、ｂ、ｃ、ｄは同一の一次転写電流値３．５μＡとなってしまう。その結果、ブラックステーションｄの一次転写電流値が３．５μＡとなることで、一次転写効率が低くなってしまい、転写不良が発生してしまった。

以上説明したように、本実施例の構成によると、モノカラープリント時にカラー画像形成ステーションａ、ｂ、ｃの帯電電圧を下げることで感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃの帯電電位を下げている。これにより、ブラックステーションｄの一次転写電流の低下を抑制することができるため、良好な一次転写性を確保できる。

本実施例の構成では、モノカラープリント時の感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃの帯電電位を下げる方法として、帯電ローラ２ａ、２ｂ、２ｃの電圧を下げる方法について記載した。すなわち、帯電手段を電位制御手段として機能させる構成である。しかし、感光ドラムの帯電電位の制御方法はこの方法に限定されるものではない。例えば、モノカラープリント時において、露光手段３ａ、３ｂ、３ｃが感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃに対して一定量の露光をすることで、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃの帯電電位（の絶対値）を下げるように制御することができる。すなわち、露光手段を電位制御手段として機能させる構成である。露光によって形成される感光ドラムの帯電電位は、露光（レーザパワー）の強弱によって制御することができ、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃの帯電電位が上述した電位となるような強さのレーザ光により露光を行うように露光手段３ａ、３ｂ、３ｃを制御する。この方法によっても、本実施例と同様の効果を得ることができる。また、上述した帯電電圧制御と露光制御とを組み合わせて、感光ドラムの帯電電位を制御するようにしてもよい。

（実施例２）
図７及び図８を参照して、本発明の実施例２に係る画像形成装置について説明する。ここでは、主に実施例１と異なる点について説明し、実施例１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

図７は、本実施例に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。図７に示すように、本実施例の構成では、中間転写ベルト１０を介して各感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ
と対向する位置からそれぞれ所定量オフセットされた位置に、金属ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが配置されている。また、中間転写ベルト１０を張架する３本の張架ローラ１１，１２，１３と、上記金属ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、電圧安定化素子１５を介して接地されている。

図８は、上記金属ローラの構成を詳細に示す図であり、図７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８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。すなわち、水平に延びる中間転写ベルト１０に対し、金属ローラ１４ａは、中間転写ベルト１０との接触部の位置が、感光ドラム１ａ、１ｂの中間転写ベルト１０との接触部よりも上方となるように配置される。

金属ローラ１４ａ〜１４ｄのオフセット量は、金属ローラ１４ａ〜１４ｄが中間転写ベルト１０を介して感光ドラム１ａ〜１ｄと接触することによる損傷を避けつつ、中間転写ベルト電位を安定化させるため、なるべく近い位置となるように設定される。感光体ドラム１ａと感光体ドラム１ｂとの間の距離をＷ、金属ローラ２３ａ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２３ａの持ち上げ高さをＨ４とした時、本実施例では、Ｗ＝６０ｍｍ、Ｋ＝８ｍｍ、Ｈ４＝１ｍｍとなる。

なお、金属ローラ１４ａは、実施例１と同様に、外径６ｍｍのストレート形状のニッケルメッキＳＵＳ棒で構成され、中間転写ベルト１０の回転（移動）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。

本実施例では、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は、電圧安定化素子１５を介して接地されている。電圧安定化素子１５は、電流供給部材から中間転写ベルト１０を介して電圧安定化素子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）を所定電位に維持する素子である。具体的には、電流供給部材が中間転写ベルト１０との接触部に流した電流の一部が電圧安定化素子１５によって接地側に流れることで、二次転写対向ローラ１３が所定電位に維持され、その結果、一次転写部の電位が所定電位に維持される。電圧安定化素子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。本実施例では電圧安定化素子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）。本実施例では、所望の一次転写効率を得るためにツェナー電圧を３００［Ｖ］としている。

［一次転写電位の形成方法］
本実施例の構成では、実施例１と同様に、転写電源として二次転写部材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ため、二次転写ローラ２０が本実施例における電流供給部材となる。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にはツェナーダイオード１５を接続しているため、一次転写は、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行う。このとき、ツェナーダイオード１５に電流が流れることで、二次転写対向ローラ１３はツェナーダイオード１５に応じた電位となる。そして、この電位が起点となって、各金属ローラ１４ａ〜１４ｄに電流が流れ、各画像形成ステーションａ〜ｄにおいて一次転写電位が形成される。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〜１ｄ上のトナーが中間転写ベルト１０上に移動することで、一次転写が行われる。

図９（ａ）は、電流供給部材の電流値と金属ローラの電位との関係を示す図である。グラフの縦軸は金属ローラ１４ａ〜１４ｄの電位、横軸は電流供給部材の電流値を示している。電流供給部材の電流値が大きくなるにつれて、金属ローラ電位が上昇し、２０μＡを超えると金属ローラ電位が３００ｖに一定になる。これは、ツェナーダイオード１５側に電流が流れることによって、金属ローラ１４ａ〜１４ｄの電位がツェナー電圧となったためである。つまり、このツェナーダイオード１５により、金属ローラ１４ａ〜１４ｄの電位の上昇を抑えることができ、一次転写電流も２０μＡ以上流れないような構成となる。本グラフは、実施例１と同様に感光ドラム１ａ〜１ｄの電位がそれぞれ−５００ｖの場合の結果であり、各画像形成ステーションにそれぞれ５μＡずつ流れるため、４ステーション合計で２０μＡ流れることになる。

しかしながら、比較例の構成では、二次転写性の観点より、モノカラープリント時の電流供給部材の電流値をフルカラープリント時の２０μＡに対し、１４μＡに減らしている。また、各画像形成ステーションの感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの電位がそれぞれ−５００ｖとなっているため、各画像形成ステーションａ、ｂ、ｃ、ｄには共通の３．５μＡの電流が流れる。このとき、金属ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの電位は、ツェナーダイオード１５側に電流が流れないため、ツェナー電圧まで上がらず、２４０ｖとなってしまう。これにより、ブラックステーションｄの一次転写電流値が３．５μＡとなることで、一次転写効率が低くなってしまい、転写不良が発生してしまう。

そこで本実施例では、モノカラープリント時にカラー画像形成ステーションａ、ｂ、ｃの帯電電圧をＯＦＦすることで感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃの電位を下げることを特徴としている。具体的には、モノカラープリント時において、ブラックステーションｄの帯電ローラ２ｄの帯電電圧は、フルカラープリント時と同様の−１０００ｖに制御する。一方、カラー画像形成ステーションａ、ｂ、ｃの帯電ローラ２ａ、２ｂ、２ｃの帯電電圧は、ＯＦＦにする（帯電バイアスを印加しない）。その結果、ブラックステーションｄの感光ドラム１ｄの帯電電位は−５００ｖとなるのに対し、カラー画像形成ステーションの感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃの帯電電位は略０ｖとなり、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃの帯電電位が下げられる。

［本実施例における電位制御方法による作用］
本実施例の構成では、モノカラープリント時にカラー画像形成ステーションａ、ｂ、ｃの帯電電圧をＯＦＦにすることで感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃの帯電電位を下げ、ブラックステーションｄの一次転写電流の低下を抑制している。

表２は、本実施例と比較例の比較評価の結果であり、本実施例及び比較例におけるプリントモード毎の電流供給部材の電流値と、各画像形成ステーションａ〜ｄに流れる一次転写電流値及び一次転写効率を示している。一次転写効率については、実施例１の図５と同様である。比較例の構成は、本実施例の構成に対し、モノカラープリント時の帯電電圧制御として、フルカラープリント時と同様に各画像形成ステーションａ〜ｄの帯電電圧が−１０００Vになるように制御している。これにより、感光ドラム１ａ〜１ｄ表面の帯電電
位がそれぞれ−５００Ｖになる。その他の構成は実施例２と同様である。

（表２）

図９（ｂ）を参照して、評価結果について説明する。図９（ｂ）は、本実施例及び比較例における電流供給部材の電流値と金属ローラ１４ａ〜１４ｄの電位との関係を示す図である。
比較例の構成は、モノカラープリント時も各画像形成ステーションの感光ドラム１ａ〜１ｄの電位が−５００ｖとなっているため、各画像形成ステーションａ〜ｄには共通の３．５μＡの電流が流れることになる。このとき、金属ローラ１４ａ〜１４ｄの電位は、ツェナーダイオード１５側に電流が流れないため、ツェナー電圧まで上がらず、２４０ｖとなってしまう。これにより、ブラックステーションｄの一次転写電流値が３．５μＡとなることで、一次転写効率が低くなってしまい、転写不良が発生してしまった。

これに対し、本実施例の構成では、モノカラープリント時のカラー画像形成ステーションａ、ｂ、ｃの感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃの電位が略０ｖとなるため、カラー画像形成ステーションａ、ｂ、ｃには電流が流れない。これにより、ツェナーダイオード１５に電流が流れ、金属ローラ１４ａ〜１４ｄの電位がツェナー電圧である３００ｖまで立ち上がるため、ブラックステーションｄには５μＡの電流が流れる。この時、ツェナーダイオード１５には、電流供給部材から供給された１４μＡの電流の内、ブラックステーションｄに流れなかった分の９μＡの電流が流れる。以上より、ブラックステーションｄに流れる一次転写電流量は、フルカラープリント時と同様に５μＡを維持することができ、ブラックステーションｄの良好な一次転写性を確保できる。

以上説明したように、本実施例の構成によると、モノカラープリント時にカラー画像形成ステーションａ、ｂ、ｃの帯電電圧をＯＦＦにすることで感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃの帯電電位を略０ｖにしている。これにより、ブラックステーションｄの一次転写電流の低下を抑制することができるため、良好な一次転写性を確保できる。

本実施例の構成では、モノカラープリント時の感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃの帯電電位下げる方法として、帯電ローラ２ａ、２ｂ、２ｃの帯電電圧をＯＦＦする方法について記載したが、感光ドラムの帯電電位の制御方法はこの方法に限定されるものではない。例えば、モノカラープリント時において、帯電ローラ２ａ、２ｂ、２ｃを離間させることで、帯電ローラ２ａ、２ｂ、２ｃと感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃとの電気的な接続を解除し、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃへの帯電電圧の印加をＯＦＦにする構成でもよい。少なくとも帯電ローラ２ａ、２ｂ、２ｃを感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃに対して接触位置と離間位置とを移動可能に機構的に構成することで実現することができる。また、露光手段３ａ、３ｂ、３ｃが感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃに対して一定量の露光をすることで、感光ドラム１ｄに対し感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃの帯電電位を変化させることで、帯電電位差を作るように制御することもできる。これらの方法によっても、本実施例と同様の効果を得ることができる。また、上述した帯電電圧制御と露光制御とを組み合わせて、感光ドラムの帯電電位を制御するようにしてもよい。

本実施例では、電流供給部材として二次転写ローラ１３を使用する構成を示したが、電
流供給部材の構成は、上記構成に限定されるものではない。図１０に示すように、二次転写ローラ１３（第１の電流供給部材）に加え、中間転写ベルト１０上のトナーをクリーニングする機能を有する導電性ブラシ１８ａに電源１８ｂを接続して、導電性ブラシ１８ａを第２の電流供給部材として使用する構成でもよい。また、図１１に示すように、二次転写ローラ１３（第１の電流供給部材）に加え、実施例１で示したクリーニング装置１６に、クリーニング電源１６ａを接続することで、クリーニング装置１６を第２の電流供給部材として使用する構成でもよい。これらの構成においては、二次転写ローラ１３が中間転写ベルト１０に流す電流と、第２の電流供給部材が中間転写ベルト１０に流す電流とを重畳した電流が、各一次転写部に流れることになる。これらの構成においても本実施例と同様の効果を得ることができる。また、これら導電性ブラシ１８ａ、クリーニング装置１６を、二次転写ローラ１３に代えて、電流供給部材として使用する構成としてもよい。

上記各実施例は、可能な限り互いに組み合わせた構成を採用することができる。

１ａ〜１ｄ…感光ドラム（像担持体）、２ａ〜２ｄ…帯電ローラ（帯電手段、電位制御手段）、１０…中間転写ベルト、１１…駆動ローラ、１２…テンションローラ、１３…二次転写対向ローラ（支持部材）、１５…電圧維持素子、ツェナーダイオード（電圧安定化素子）、２０…二次転写ローラ（電流供給部材）、２１…二次転写電源

Claims (13)

1. トナー像を担持する複数の像担持体と、
   前記複数の像担持体とそれぞれ接触しつつ回転する無端状のベルトと、
   前記ベルトの回転方向において前記複数の像担持体とは異なる位置で前記ベルトに接触し、前記ベルトに電流を供給する電流供給部材と、
   を備え、
   前記電流供給部材から前記ベルトに供給した電流が、前記複数の像担持体と前記ベルトとが当接して形成されるそれぞれの転写部に流れ前記複数の像担持体に担持されたトナー像を前記ベルトに転写することが可能な画像形成装置において、
   前記複数の像担持体と前記ベルトとが当接した状態で前記複数の像担持体のうちの一の像担持体に形成されたトナー像を前記ベルトに転写する単一転写を行う場合に前記電流供給部材から前記ベルトに供給する電流が、前記複数の像担持体に形成された複数のトナー像を前記ベルトに転写する多重転写を行う場合に前記電流供給部材から前記ベルトに供給する電流よりも少ない量となるように前記電流供給部材に電圧を印加する電源と、
   前記複数の像担持体と前記ベルトとが当接した状態で前記一の像担持体に形成されたトナー像を前記ベルトに転写する前記単一転写を行う場合において、前記一の像担持体とは異なる他の像担持体の帯電電位が、前記一の像担持体の帯電電位よりも絶対値で小さくなるように、前記複数の像担持体の帯電電位を制御する電位制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記電位制御手段は、前記単一転写を行う場合において、少なくとも前記多重転写を行う場合に前記一の像担持体に流れる電流と同じ量の電流が前記一の像担持体に流れるように、前記他の像担持体の帯電電位を前記一の像担持体の帯電電位に対して絶対値で小さく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. 前記電位制御手段は、前記一の像担持体を帯電する一の帯電部材と、前記一の帯電部材に帯電電圧を印加する一の帯電電源と、前記他の像担持体を帯電する他の帯電部材と、前記他の帯電部材に帯電電圧を印加する他の帯電電源と、を備え、
   前記一の帯電電源が前記一の帯電部材に印加する帯電電圧の値と、前記他の帯電電源が前記他の帯電部材に印加する帯電電圧の値と、を異ならせることで、前記他の像担持体の
   帯電電位を前記一の像担持体の帯電電位に対して絶対値で小さくすることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記単一転写を行う場合において、前記一の帯電電源から前記一の帯電部材に帯電電圧を印加し、前記他の帯電電源から前記他の帯電部材に帯電電圧を印加しないことで、前記他の像担持体の帯電電位を前記一の像担持体の帯電電位に対して絶対値で小さくすることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記単一転写を行う場合において、前記一の帯電部材を前記一の像担持体に当接させた状態で前記一の帯電電源から前記一の帯電部材に帯電電圧を印加し、前記他の帯電部材を前記他の像担持体から離間させて前記他の帯電部材と前記他の像担持体との電気的な接続を解除させることで、前記他の像担持体の帯電電位を前記一の像担持体の帯電電位に対して絶対値で小さくすることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
6. 前記他の像担持体を帯電する他の帯電部材と、前記他の帯電部材によって帯電された前記他の像担持体の表面を露光することにより前記他の像担持体の帯電電位を変化させる他の露光手段と、を備え、
   前記単一転写を行う場合において、前記他の露光手段は、前記電位制御手段として、前記他の像担持体の表面を露光することで、前記他の像担持体の帯電電位を前記一の像担持体の帯電電位に対して絶対値で小さくすることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
7. 前記ベルトを支持する支持部材と、
   前記支持部材に接続される電圧安定化素子と、
   を備え、
   前記電流供給部材が前記ベルトとの接触部に流した電流の一部が、前記電圧安定化素子によって接地側に流れることにより、前記転写部に形成される転写電位が、所定の電位を超えないように構成されてい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. 前記電圧安定化素子は、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. 前記電流供給部材は、前記ベルトを介して前記支持部材と対向する位置において前記ベルトに接触することを特徴とする請求項７または８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記ベルトは、記録材にトナー像を転写するために前記複数の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であ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. 前記電流供給部材は、前記ベルトとの接触部に流す電流によりトナー像を前記ベルトから記録材に二次転写させる二次転写部材であ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. 前記電流供給部材とは異なる位置で前記ベルトに接触する第２の電流供給部材をさらに備え、
    前記電流供給部材が前記ベルトに流す電流と、前記第２の電流供給部材が前記ベルトに流す電流とを重畳した電流が、前記転写部に流れることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記第２の電流供給部材は、前記ベルトの表面をクリーニングするクリーニング部材であることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。

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