JPH11352793A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像形成装置の設置された環境にかかわら
ず、トナー像の良好な転写を行なう。 【解決手段】 中間転写体５の回転方向についての一次
転写ニップ部Ｔ₁ の下流側で二次転写ニップ部Ｔ₂ の上
流側において、中間転写体５表面に対向するようにポス
ト帯電器１７を配設する。画像形成装置本体が設置され
ている環境を検知して、環境毎に帯電バイアス印加電源
１８がポスト帯電器１７に印加する帯電バイアスを変化
させ、中間転写体上のトナー像に与えるポスト帯電量を
変化させる。これにより、トナー載り量に依存しない良
好な二次転写が行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中間転写方式を用
いたカラーの画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】中間転写体を使用した画像形成装置は、
像担持体に対するトナー像形成工程、及びそのトナー像
の中間転写体への一次転写工程の繰り返しにより、中間
転写体に複数色のトナー像からなるカラー画像を形成し
た後、このカラー画像を転写材上に一括して二次転写さ
せることにより、各色のトナー像の重ね合わせズレ（色
ズレ）のない良好なカラー画像を得ることができる。

【０００３】カラー画像には、非常にトナーの載り量の
少ないハイライトハーフトーン部分や、二次色等のトナ
ーを何層にも重ねて色を表現する部分が混在する。

【０００４】また、トナーは使用される環境によってト
リボが変化し、トナーの抵抗が上昇するＬ／Ｌ（低温低
湿）環境やＮ／Ｌ（常温低湿）環境等の低湿条件下では
トリボが上昇し、一方トナーの抵抗が低下して電荷が逃
げやすいＨ／Ｈ（高温高湿）環境ではトリボが低下す
る。

【０００５】二次転写においてトナーを転写するために
必要な転写電流はトナーのトリボと量（以下「載り量」
という。）の積に比例し、載り量が少ない場合には低い
転写電流、多い場合には高い転写電流が必要となる。

【０００６】トナートリボが低い場合に過大な転写電流
を流した場合には、二次転写部で強抜けと呼ばれるボソ
ボソした転写不良が発生する。一方、トナートリボが高
いにもかかわらず低い転写電流しか流さなかった場合は
転写不良が発生する。

【０００７】実際には、１ページのカラー画像中にはさ
まざまなパターンが形成されるため、トナー載り量に応
じた転写電流制御を行うことは不可能である。言い換え
ると、どのようなトナー載り量においても適正な転写が
行えるようにトナートリボを設定することが必要とな
る。

【０００８】トナートリボが低すぎると転写が良好に行
えず、逆に高すぎるとトナー載り量によって必要な転写
電流の差が大きくなってしまうので、トナートリボは適
度に高いことが要求される。

【０００９】一方、転写効率は使用される転写材の状態
にも大きく左右される。

【００１０】一度、定着器を通過して乾燥された紙は、
抵抗値が非常に高くなる。この定着後の紙が再給紙され
る第２面目のプリント時には良好な転写を行うために高
い転写電圧が必要となる。

【００１１】これは、トナーに印加される転写電圧（分
圧）という考え方で説明することができる。転写電圧は
中間転写体、転写部材、転写材、トナーに分割される。

【００１２】このうちのトナーへ分割される転写電圧を
適正に保てば良好な転写が行われる。トナートリボや載
り量をあらかじめ知ることができれば適正な転写電圧を
決定することは可能である。

【００１３】しかしながら、カラーの画像形成装置にお
いてはトナーの載り量が単色のハーフトーンから二次色
のベタまで、出力画像によって非常に変化するため、ト
ナー載り量に関して画像毎に適正な転写電圧を決定する
ことは不可能である。

【００１４】したがって、実際には一定の転写電圧で様
々な載り量のトナーを適正に転写するために、トナート
リボを適正な範囲に制御することが必要となる。

【００１５】また、両面プリント時には転写材の抵抗値
が高くなるため、紙に分割される転写電圧を確保するた
めに転写電圧を高くしなければならない。

【００１６】このように高い転写電界を形成した場合、
転写ニップ前で、像担持体と転写材との間で絶縁破壊が
生じてしまい、転写突き抜けと呼ばれる画像不良が発生
する場合がある。

【００１７】これは、転写ニップ前の微小エアーギャッ
プでの絶縁破壊によって像担持体上のトナーのトリボが
局所的に逆転してしまい、絶縁破壊近傍の直径１mm程度
の転写抜けが発生する現象である。以下「転写突き抜
け」という。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電子写
真装置に使用されるトナーの保持するトリボは、環境依
存性があり、低湿環境では現像装置のトナーへの帯電付
与性が上昇し、かつトナーの抵抗値が上昇するためにト
リボが非常に高くなる。一方、高湿環境下においては、
トナーの抵抗が低下することによってトリボが非常に低
くなるという現象が発生する。

【００１９】トナーのトリボが上昇した状態では、トナ
ーを転写するための転写電流が通常より多く必要にな
り、これはトナー載り量が多い二次色で非常に顕著とな
る。

【００２０】一方、トナーのトリボが低い状態で転写電
流を流しすぎると、トナーが再転写をおこしてしまい、
特にトナー載り量の少ない単色ハーフトーン画像を形成
するようなときに転写効率が低下してしまうという問題
点が生じる。

【００２１】さらに、両面プリント時等の転写材の抵抗
値が高い状態では、紙に分割される転写電圧が高くなる
ため、トナーに分割される転写電圧が相対的に低くな
り、トナーに対する最適な転写条件を得ることが難しい
という問題点が生じていた。このため、第２面目の転写
時に転写不良や転写突き抜け等の画像不良が起きやすい
という問題点があった。

【００２２】本発明は、上述事情に鑑みてなされたもの
であり、どのような環境下においても像担持体上のトナ
ートリボを適正に制御して、安定した転写が行なえるよ
うにした画像形成装置を提供することを目的とするもの
である。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの請求項１の発明は、像担持体上にトナー像を形成
し、該像担持体上のトナー像を一次転写部にて中間転写
体上に一次転写する工程を複数色のトナー像について繰
り返し、前記中間転写体上で複数色のトナー像を重ね合
わせた後、これら中間転写体上の複数色のトナー像を二
次転写部にて転写材上に一括して二次転写することで転
写材上にカラー画像を形成する画像形成装置において、
前記中間転写体表面の移動方向に沿っての、前記一次転
写部の下流側で前記二次転写部の上流側において前記中
間転写体表面に対向配置され、前記中間転写体上のトナ
ー像を帯電させる帯電器と、該帯電器に帯電バイアスを
印加する帯電バイアス印加電源と、画像形成装置本体が
使用される環境を検知する環境センサと、を備え、該環
境センサが検知する環境に基づいて、前記帯電バイアス
を変化させて前記中間転写体上のトナー像の帯電量を変
化させる、ことを特徴とする。

【００２４】請求項２の発明は、請求項１の画像形成装
置において、前記帯電バイアス印加電源は、ＡＣ電圧と
ＤＣ電圧とを重畳させた帯電バイアスを出力するととも
に、前記ＤＣ電圧を変化させることで、前記帯電器の出
力を変化させる、ことを特徴とする。

【００２５】請求項３の発明は、請求項２の画像形成装
置において、前記帯電バイアス印加電源は、前記環境セ
ンサが検知する雰囲気湿度が所定値よりも低い場合に、
前記帯電器の出力を減少させる、ことを特徴とする。

【００２６】請求項４の発明は、請求項２の画像形成装
置において、前記帯電バイアス印加電源は、一度、定着
器を通過した転写材を再給紙して画像形成を行う両面プ
リント時に、前記帯電器の出力を減少させる、ことを特
徴とする。

【００２７】請求項５の発明は、像担持体上にトナー像
を形成し、該像担持体上のトナー像を一次転写部にて中
間転写体上に一次転写する工程を複数色のトナー像につ
いて繰り返し、前記中間転写体上で複数色のトナー像を
重ね合わせた後、これら中間転写体上の複数色のトナー
像を二次転写部にて転写材上に一括して二次転写するこ
とで転写材上にカラー画像を形成する画像形成装置にお
いて、前記中間転写体表面の移動方向に沿っての、前記
一次転写部の下流側で前記二次転写部の上流側において
前記中間転写体表面に対向配置され、前記中間転写体上
のトナー像を帯電させる帯電器と、該帯電器に帯電バイ
アスを印加する帯電バイアス印加電源と、前記中間転写
体上に転写されたトナー像のトナー量を検知するトナー
量検知手段と、を備え、該トナー量検知センサが検知す
るトナー量の画像形成中の変化量に基づいて、前記帯電
バイアスを変化させて前記中間転写体上のトナー像の帯
電量を変化させる、ことを特徴とする。

【００２８】請求項６の発明は、請求項５の画像形成装
置において、前記トナー量検知センサは、光学的にトナ
ー像の反射光量を検知し、前記帯電バイアス印加電源
は、前記トナー量検知センサが検知する、画像形成中に
中間転写体上のトナー像のトナーが前記像担持体に戻る
ことによるトナー量の減少量が多いときに、前記帯電バ
イアスを変化させて前記帯電器の出力を増加させる、こ
とを特徴とする。

【００２９】〔作用〕上述の構成によると、環境が変化
した場合においても、中間転写体上のトナートリボを適
正に制御して、安定した転写が行える。例えば、トナー
トリボが上昇する低湿環境下では中間転写体上のトナー
に対する帯電量を低く、トナートリボが低下する高湿環
境下では帯電量を大きくする。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。

【００３１】〈実施の形態１〉図１に、本発明に係る画
像形成装置の一例を示す。同図は、電子写真方式の４色
フルカラーの画像形成装置（例えば、複写機、レーザー
ビームプリンタ）の概略構成を示す縦断面図である。な
お、同図の画像形成装置では、中間転写体として中抵抗
の弾性ローラ８を、また、二次接触転写手段として転写
ベルト１２を使用している。

【００３２】同図に示す画像形成装置は、第１の画像担
持体（像担持体）として、繰り返し使用される回転ドラ
ム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）
を備えている。感光ドラム１は、矢印Ｒ１方向に所定の
周速度（プロセススピード）をもって回転駆動させる。

【００３３】感光ドラム１は回転過程で、一次帯電ロー
ラ２により所定の極性・電位に一様に帯電処理され、次
いで画像露光手段４（カラー原稿画像の色分解・結像露
光光学系、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対
応して変調されたレーザービームを出力するレーザース
キャナによる走査露光系等）による画像露光を受けるこ
とにより目的のカラー画像の第１色目の色成分像（例え
ばイエロー成分像）に対応した静電潜像が形成される。

【００３４】次いで、その静電潜像が第１現像器７Ｙ
（イエロー現像器）により第１色であるイエロートナー
Ｙにより現像される。イエロー（Ｙ）、マゼンタ
（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各現像器７
Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、６は、ロータリ７ａの回転によって図
中の時計回りに回転し、各々の現像器が現像過程で感光
ドラム１と対向する現像位置に配置されるようになって
いる。

【００３５】Ｙ、Ｍ、Ｃのトナーは磁性体を含まないい
わゆるノンマグトナーであり、本実施の形態ではＢｋの
トナーは磁性トナー（いわゆるマグトナー）を用いてい
る。どちらも非接触ジャンピング現像方式によって現像
される。

【００３６】ブラックにマグトナーを用いたのは、製造
方法が簡単でトナー製造コストの安いため、ランニング
コストを抑制できるからである。

【００３７】中間転写体８は、矢印Ｒ８方向に、感光ド
ラム１と同じ周速度をもって回転駆動されている。

【００３８】感光ドラム１上に形成担持された第１色目
のイエローのトナー像は、感光ドラム１と中間転写体８
とのニップ部を通過する過程で、中間転写体８に一次転
写バイアス電源１６によって印加される一次転写バイア
スにより形成される電界と圧力とにより、中間転写体８
の外周面に一次転写（中間転写）されていく。

【００３９】以下、同様に第２色目のマゼンタのトナー
像が、さらに、第３色目のシアンのトナー像、第４色目
のブラックのトナー像が順次に中間転写体８上に重畳転
写され、目的のカラー画像に対応した合成カラートナー
像（以下「カラー画像」という。）が形成される。

【００４０】次に、中間転写体８上のトナーのトリボの
制御をコロナ帯電器（帯電器）１７によって行なう。本
実施の形態では、コロトロンタイプのコロナ帯電器１７
を使用し、中間転写体８の回転方向に沿っての、一次転
写ニップ部（一次転写部）Ｔ₁ の下流側で、かつ二次転
写ニップ部（二次転写部）の上流側において、中間転写
体８表面に対向するように配置している。この帯電器に
よる帯電を、以下「ポスト帯電」という。

【００４１】コロナ帯電器１７は、直径６０μｍのタン
グステンワイヤに０．３μｍの金メッキを施したワイヤ
と、アースに接続したシールドケースによって構成さ
れ、ワイヤには帯電バイアス印加電源（高圧電源）１８
により後述する可変のマイナスＤＣ電圧に、９．５ｋＶ
_PP、５００Hzの正弦波のＡＣ電圧を重畳した帯電バイア
スを印加可能である。

【００４２】フルカラーのプリント（画像形成）時に
は、中間転写体８は４回転してフルカラー画像を形成す
るが、ポスト帯電は二次転写直前の４回転目に行われ
る。つまり、どの色のトナー層も一回の帯電しか受けな
いため、ポスト帯電による色毎のトリボ差は存在しな
い。

【００４３】１２は転写ベルトで、中間転写体８に対応
し平行に軸受けさせて下面部に接触させて配設してあ
る。転写ベルト１２はバイアスローラ１１とテンション
ローラ１０とによって支持され、バイアスローラ１１に
は、二次転写バイアス印加電源１３によって所望の二次
転写バイアスが印加され、テンションローラ１２にもバ
イアスローラ１１と同じバイアスが印加されている。

【００４４】感光ドラム１から中間転写体８への第１〜
第４色のトナー像の順次重畳転写のための一次転写バイ
アスは、トナーとは逆極性（＋）であり、一次転写バイ
アス印加電源１６から印加される。

【００４５】感光ドラム１から中間転写体８への第１〜
第４色のトナー像の順次転写実行工程において、転写ベ
ルト１２及び中間転写体クリーニングローラ１５は中間
転写体８から接離可能としている。また、中間転写体ク
リーニングローラ１５には、クリーニングバイアス印加
電源１４が接続されている。

【００４６】中間転写体８上に重畳転写されたカラー画
像の転写材Ｐへの転写は、転写ベルト１２が中間転写体
８に当接されるとともに、給紙カセット（不図示）から
レジストローラ、転写前ガイドを通過して中間転写体８
と転写ベルト１２との間に構成される二次転写ニップ部
Ｔ₂ に所定のタイミングで転写材Ｐが給送され、同時に
二次転写バイアスが二次転写バイアス印加電源１３から
バイアスローラ１１に印加される。この二次転写バイア
スにより中間転写体８から転写材Ｐへカラー画像が一括
して二次転写される。

【００４７】トナー像の転写を受けた転写材Ｐは、定着
器（不図示）へ導入され加熱定着される。

【００４８】転写材Ｐへの画像転写終了後、中間転写体
８上の二次転写残トナーは中間転写体クリーニングロー
ラ１５が当接されてクリーニングされる。

【００４９】中間転写体クリーニング手段について、以
下に説明する。

【００５０】中間転写体クリーニング手段は、感光ドラ
ム１から中間転写体８への一次転写と同時に、中間転写
体８上の二次転写残トナーを、感光ドラム１に再転写し
て戻すことが可能なのが特徴である。

【００５１】そのメカニズムを説明する。二次転写残ト
ナーは、中間転写体８からトナー像が転写ベルト１２に
よって転写材Ｐに二次転写される際に、トナーとは逆極
性の強力な電界を受けて、正規の帯電極性（本実施の形
態では負極性）とは逆極性（正）に帯電されて中間転写
体８上に残っているトナーが多い。しかし、すべてのト
ナーが正極性に反転しているわけではなく、部分的には
中和され電荷を持たないトナーや、負極性を維持してい
るトナーも存在している。

【００５２】そこで本出願人らは、部分的には中和され
電荷を持たないトナーや、負極性を維持しているトナー
をも、逆極性に反転させる帯電手段を、二次転写後に設
けることにした。

【００５３】その結果、二次転写残トナーのすべてを感
光ドラム１に戻すことが可能となることを確認した。

【００５４】中間転写体８上で逆帯電されたトナーと、
一次転写される正規帯電トナーは、感光ドラム１と中間
転写体８との間の一次転写ニップ部Ｔ₁ で、逆帯電され
たトナーは中間転写体８から感光ドラム１へ、正規帯電
しているトナーは感光ドラム１から中間転写体８へそれ
ぞれ転写することがわかった。

【００５５】上述の理由としては、一次転写バイアスを
低くすることによって、一次転写ニップ部Ｔ₁ での感光
ドラム１と中間転写体８との間にかかる電界を弱くし、
一次転写ニップ部Ｔ₁ での放電によってトナーが帯電す
ることを抑えてやると、正負双方の極性に帯電したトナ
ーは、各々独立した挙動を執るからである。

【００５６】本実施の形態においては、中間転写体８上
の二次転写残トナーの帯電手段として、接触型の帯電手
段、具体的には複数層を有する弾性ローラを中間転写体
クリーニングローラ１５として用いた。

【００５７】本実施の形態で使用した中間転写体クリー
ニングローラ１５の構成は、外径１２mmのステンレス製
芯金上に、弾性体として厚さｔ＝３mmのウレタンスポン
ジ、体積抵抗率１０⁷ Ω・cm（１ｋＶ印加時）を構成
し、被覆層として、フッ素樹脂を用いた。その厚さは２
００μｍ、表面抵抗値は１０¹⁴Ω／□である。外径は約
１８mmである。

【００５８】次に本実施の形態に用いた中間転写体８の
説明を行う。

【００５９】本実施の形態に用いる中間転写体８は、図
１に示すように、例えば円筒状の導電性支持体８ａ上に
少なくともゴム、エラストマー、樹脂からなる弾性層８
ｂを有するローラ形状、さらにはその弾性層の上層に一
層以上の被覆層８ｃを有するローラ形状のものである。

【００６０】円筒状の導電性支持体８ａとして、厚さ３
mmのアルミニウムの円筒をもちいた。中間転写体８に用
いる弾性層８ｂは抵抗値のみを重視しアクリロニトリル
−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）に導電材としてケッチェン
ブラックを分散させて体積抵抗率を制御したものを用い
た。その肉厚は、転写ニップ部の形成、回転による色ズ
レ、材料コスト等の面で０．５〜７mmが望ましく、本実
施の形態では５mmの肉厚としている。また、表層８ｃの
膜厚は、下層の弾性層８ｂの柔軟性を、さらにその上層
あるいは感光ドラム１表面に伝えるために、薄層にする
ことが好ましく、具体的には５〜２０μｍが望ましく、
本実施の形態では１５μｍとしている。中間転写体８の
トータルの外径は１８０mmである。

【００６１】中間転写体８の表層８ｃは二次転写残トナ
ーのクリーニング性に大きく影響するために重要であ
る。表層８ｃにはウレタン樹脂をバインダーに、抵抗制
御の導電材としてホウ酸アルミニウムウイスカー、離型
性向上を目的としてＰＴＦＥパウダー、を分散させたも
のを用いた。

【００６２】体積抵抗率の測定は、上述の弾性層８ｂを
１００×１００mm、厚さ適宜のシート状に切り出し、Ａ
ｄｖａｔｅｓｔ社製 Ｒ８３４０Ａ及びＲ１２７０４を
用い、印加電圧１ｋＶ、ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ５sec 、
ｃｈａｒｇｅ ３０sec 及びｍｅａｓｕｒｅ ３０sec
の条件で測定した。

【００６３】転写ベルト１２について以下に述べる。

【００６４】転写ベルト１２を支持しているバイアスロ
ーラ１１とテンションローラ１２は、同じ材質で構成し
ても、他の材質で構成していてもよい。本実施の形態で
は体積抵抗率５×１０⁴ （１００Ｖ印加時）のＥＰＤＭ
を用いた。硬度はＪＩＳ Ａ６０度である。両ローラ１
１、１２は直径１４mmのＳＵＳ芯金上に外径２０mmにな
るように構成した。

【００６５】次に転写ベルト１２であるが、その外径寸
法は直径６５mm×幅３０mmのチューブ形状で、厚さは３
００μｍ、体積抵抗率は先述の測定方法と同様で、１０
⁸ 〜１０¹²Ω・cmである。

【００６６】本実施の形態では、表層にフッ素樹脂、基
層にウレタンエラストマの２層構成の転写ベルト１２を
用い、体積抵抗率１０¹¹Ω・cm、表面抵抗１０¹²〜１０
¹³Ω／□に制御している。

【００６７】中間転写体８の感光ドラム１に対する当接
圧は２kgｆ。中間転写体クリーニングローラ１５の中間
転写体８に対する当接圧は１kgｆ。転写ベルト１２の中
間転写体８に対する当接圧は５kgｆである。

【００６８】感光ドラム１上の、 暗電位（一次帯電による非画像部電位） ：Ｖｄ＝−５
５０Ｖ 明電位（レーザー露光による画像部電位）：Ｖｌ＝−１
５０Ｖ 現像方法： ＹＭＣトナー：非磁性一成分ジャンピング現像 現像バイアス：Ｖｄｃ＝−４００Ｖ、Ｖａｃ＝１８００Ｖ_PP 周波数＝２３００Hz Ｂｋトナー：磁性１成分ジャンピング現像 現像バイアス：Ｖｄｃ＝−４００Ｖ Ｖ_max 固定＝−１４００Ｖ Ｄｕｔｙ５５：５４ 周波数＝２３００Hz プロセススピード：１２０mm／sec 一次転写バイアス：＋１００Ｖ である。

【００６９】本実施の形態においては中間転写体８とし
ては固体ドラムを使用した画像形成装置に本発明を適用
し、画像形成を行った例を示す。先に示したように、感
光ドラム１上に形成された各色のトナー像は、順次一次
転写が行われ、中間転写体８上に重ねられる。中間転写
体８上にＹＭＣＢｋの順に重ねられたトナー像は、最後
のＢｋトナーを一次転写された後に前述のコロナ帯電器
１７によりポスト帯電を受ける。各色毎にポスト帯電を
行うと、先に転写されたトナーほどポスト帯電を受ける
回数が多くなりトリボが高くなってしまうため、本実施
の形態では二次転写直前にポスト帯電を行うこととす
る。

【００７０】コロナ帯電器１７のワイヤに印加するバイ
アスは、先に述べたようにＤＣ電圧にＡＣ定電圧を重畳
したものであるが、本実施の形態ではＤＣ電圧を環境に
応じて可変な構成とする。具体的にはＤＣ電圧は連続的
に出力可能とする。

【００７１】ＤＣ電圧を高くするとトナーへのトリボ付
与能力が高くなって、中間転写体８上のトナートリボは
上昇する。

【００７２】高湿環境で抵抗値の低いマグトナーである
Ｂｋトナーはトリボが特に低くなるため、通常環境と同
じ転写電流を流すと転写が強すぎて、再転写による転写
不良が発生する。

【００７３】一方、低湿環境でノンマグトナーは抵抗値
が高くなるためトリボが極端に上昇し、特にトナー載り
量の多い二次色では高い転写電流が必要となる。

【００７４】以下に具体的な例を示す。

【００７５】本実施の形態で用いた画像形成装置では、
通常環境（温度２３℃、湿度５５％）の中間転写体８上
に転写されたトナートリボは、ＹＭＣのノンマグトナー
では−２５μＣ／ｇ、Ｂｋのマグトナーでは−１０μＣ
／ｇである。

【００７６】これに、ＤＣ電圧−１０００Ｖに、ＡＣ電
圧を重畳したバイアスでポスト帯電を行ったところ、ノ
ンマグトナーのトリボは−４０μＣ／ｇ、マグトナーの
トリボは−３０μＣ／ｇにまで上昇した。

【００７７】この状態では、最も単位面積当たりのトナ
ー電荷量が最小になるマグトナーのハーフトーンから、
最大電荷量であるノンマグトナーの二次色ベタまで２０
μＡの定電流制御で適正な転写を行うことができる。

【００７８】ここで、仮にトナートリボとトナー載り量
との積を「電荷量」と定義することにして検討を行っ
た。

【００７９】本実施の形態では、電荷量を便宜的に最大
載り量に対する割合（ｄｕｔｙ）×トナートリボで定義
し、単位はＤという無名数（実際には単位はμＣになる
が、簡単の便宜上、相対値で扱う）とする。極性はすべ
て正の値で定義する。

【００８０】ｄｕｔｙは、一次色のベタ画像を１００
％、ベタ白画像を０％で定義し、単位面積上に形成され
るトナー量の比率である。例として、二次色であるレッ
ドのベタ画像は、マゼンタとイエローの一次色ベタを重
ねて形成するため２００％と定義される。

【００８１】つまり、トナートリボ−４０μＣ／ｇで、
ｄｕｔｙ１００％の場合の中間転写体８上トナー電荷量
を４０Ｄと定義する。

【００８２】２０μＡの定電流制御において、トナー載
り量を変化させて二次転写効率を測定したグラフを図２
に示すが、このグラフから電荷量が７．５〜１００Ｄま
での範囲で転写効率が８５％以上となることがわかっ
た。

【００８３】転写効率が８５％を切ると、二次色の色味
が不自然になり顕著な画像不良となってしまう。また、
本実施の形態で用いた画像形成装置はＩＣＬ方式を用い
ているため二次転写不良が発生すると転写残トナーが感
光ドラム１に戻らずに次画像へのクリーニング不良とな
って現れてしまうため大きな問題となる。したがって、
二次転写効率は８５％以上を確保することが必要とな
る。

【００８４】このグラフから計算すると、電荷量下限の
７．５Ｄに相当する黒マグトナーの２５％ハーフトーン
（−３０μＣ／ｇ×０．２５＝７．５Ｄ）から電荷量上
限の１００Ｄであるノンマグトナーの２５０％重ね（−
４０μＣ／ｇ×ｄｕｔｙ２５０％＝１００Ｄ）まで、通
常環境では２０μＡの定電流制御で８５％以上の二次転
写効率が得られることがわかる。

【００８５】これらの装置を高温高湿環境（３０℃、８
０％ＲＨ。以下「Ｈ／Ｈ」という。）で評価を行った。
Ｈ／Ｈ環境で一次転写後のトナートリボを測定したとこ
ろ、黒マグトナーで−８μＣ／ｇ、色ノンマグトナーで
１５μＣ／ｇにまで低下していた。これに通常環境と同
等の−１０００Ｖのポスト帯電を行ったところトリボは
黒マグトナーで１５μＣ／ｇ、色ノンマグトナーで−２
５μＣ／ｇにまでしか上昇させることができなかった。

【００８６】通常環境の検討で、２０μＡ定電流制御で
良好な転写が行える電荷量Ｄは７．５〜１００Ｄである
ことがわかっているため、これから換算すると７．５Ｄ
＝−１５μＣ／ｇ×０．５であるため、黒マグトナーは
５０％のハーフトーン以下では転写電流が多過ぎて、転
写されるべきトナーが中間転写体８に戻ってしまう、い
わゆる強抜けと呼ばれる転写不良が発生してしまうこと
になる。

【００８７】通常環境並みの転写効率を確保するために
はポスト帯電のＤＣ電圧を高くして中間転写体８上のト
ナートリボを上昇させることが必要となる。

【００８８】実際にはポスト電圧を増やして検討を行っ
たところ、−１２００Ｖにすることによって黒トナーの
トリボを−３０μＣ／ｇ、色トナーのトリボを−４０μ
Ｃ／ｇと通常環境と同じなまでに増やすことができるよ
うになり、２０μＡの定電流制御でも良好な転写が可能
になった。

【００８９】一方、低温低湿環境（１５℃、１０％Ｒ
Ｈ。以下「Ｌ／Ｌ」という。）で同様の試験を行ったと
ころ、一次転写後の中間転写体８上のトリボは黒マグト
ナーで１５μＣ／ｇ、色ノンマグトナーで４０μＣ／ｇ
であった。

【００９０】これに通常環境下と同じ−１０００Ｖのポ
スト帯電を行ったところ、黒マグトナー４０μＣ／ｇ、
色ノンマグトナーで−７５μＣ／ｇまでに上昇した。こ
れはＬ／Ｌでトナーの抵抗値が上昇し、トナートリボが
逃げにくくなったことに起因する。

【００９１】この状態で２０μＡ定電流制御でプリント
を行ったところ、マグトナーの二次色で顕著な転写不良
が発生した。

【００９２】２０μＡ定電流制御で８５％以上の転写効
率が得られる電荷量Ｄの領域である７．５〜１００Ｄを
前提にすると、１００Ｄ＝−７５μＣ／ｇ×１．３３で
あることからノンマグトナーにおいては１３３％のｄｕ
ｔｙしか良好な転写が行えないことがわかる。

【００９３】このため本実施の形態ではＬ／Ｌにおいて
はポスト帯電のＤＣ電圧を−８００Ｖに制御した。この
ときのポスト帯電後のトリボを測定したところマグトナ
ーで−３０μＣ／ｇ、ノンマグトナーで４０μＣ／ｇと
なり、通常環境と同様の転写効率を満足することができ
るようになった。

【００９４】なお、本実施の形態において環境制御は、
画像形成装置本体内に設けられた温度センサ、湿度セン
サ値を画像形成装置本体のコントローラが検知し、図３
に示すような環境テーブルに当てはめて画像形成装置本
体がおかれている環境を決定する構成とした。コントロ
ーラは検知された環境に応じたポスト帯電のＤＣ電圧値
の信号を高圧基板に転送し出力する。

【００９５】以上述べたように、本実施の形態では環境
に応じてポスト帯電量を切り替えることによって、どの
ような状態においても良好な二次転写が行えるようにな
った。

【００９６】〈実施の形態２〉本実施の形態では、上述
の実施の形態１で使用した電子写真方式の画像形成装置
を使用し、両面プリント時にも最適な転写条件を与える
ことを目的とする。

【００９７】実施の形態１において画像形成装置本体は
使用される環境に応じてポスト帯電量を切り替える構成
としたが、本実施の形態においては、両面プリント時に
もポスト帯電量を変化させることを特徴とする。

【００９８】両面プリントにおいては、転写材は一度、
定着器を通過して水分が蒸発してしまうため、抵抗値が
非常に高くなる。このような転写材を定電流制御で二次
転写を行うと、転写電圧は非常に大きな値を取る。これ
は、転写材のインピーダンスが上昇してこの部分に分割
される転写電圧が高くなることによる。

【００９９】この場合でもトナー像の転写に必要な電圧
は変わらないため、転写電圧に占めるトナー像の分圧の
割合は相対的に小さくなり、転写材の抵抗が局部的に少
し変わっただけでトナー像にかかる電圧が不足して転写
不良が発生しやすくなる。

【０１００】また、転写電圧が高いと、転写材と中間転
写体８が形成する二次転写ニップ部Ｔ₂ 前でも高い電界
によってトナーのニップ前飛翔が起こって飛び散りが発
生しやすくなる。また、ニップ前のエアーギャップで放
電が発生すると中間転写体８上のトナートリボが逆転し
て突き抜けと呼ばれる部分的な転写不良が発生しやすく
なるため、必然的に転写電流を低めに制御しなければな
らず転写不良が発生しやすくなる。

【０１０１】このように、トナー像に分割される転写電
圧が不足気味の場合にトナー載り量、もしくはトリボが
高いトナーがくると転写不良はさらに顕著になる。

【０１０２】画像品質を片面、両面問わず一定に保つた
めには、両面プリント時にトナー載り量を減らすわけに
はいかないため、トナートリボを適正に制御することで
転写不良を防止する必要がある。

【０１０３】このことから、本実施の形態では、２面目
プリント時にポスト帯電量を減少させることによって、
良好な転写を行うことを特徴とする。また、本構成は２
面目プリント時にかかわらず、転写材として抵抗が高い
ＯＨＴフィルムでのプリント時、その他のグロスを高め
るために用いられるフィルム状の特種紙等のプリント時
にも適用することが可能であり、これらの場合に画像不
良を防止することができる。

【０１０４】具体的な例を示す。

【０１０５】画像形成装置は実施の形態１で用いたもの
に自動両面ユニットを装着したものである。１面目のプ
リントが行われた転写材は、定着装置２０直後の排紙フ
ラッパ２１で両面反転ユニット２３に送られ、再給紙ロ
ーラ２２、再搬送ローラ２４、レジストローラ２５によ
って再び二次転写ニップ部Ｔ₂ に送られ、２面目のプリ
ントが行われる。

【０１０６】両面プリント時には転写材は画像形成をさ
れて、一度、定着器を通過した後、自動両面ユニットを
通って再び給紙される。１面目のプリント時は、ポスト
帯電器に印加される電圧はＡＣ電圧にＤＣ−１０００Ｖ
を重畳したものであり、二次転写ニップ部Ｔ₂ では２０
μＡの定電流制御を行っている。

【０１０７】通常環境下で２０μＡの定電流制御を行っ
たとき転写電圧は１．２ｋＶであり、突き抜けや転写不
良等の画像不良は発生しなかった。

【０１０８】しかし、同じ条件下で自動両面プリントを
行うと、転写電圧は２．２ｋＶにまで上昇し、転写突き
抜けと２００％ｄｕｔｙの二次色ベタで転写不良が発生
した。

【０１０９】突き抜けは、先に述べたように高すぎる転
写電界によって二次転写ニップ部Ｔ₂ 前での局所的放電
が原因であったため、２面目に関しては転写電流を１７
μＡに減少させた。これによって転写電圧は１２．０ｋ
Ｖにまで低下して突き抜けを改善することは可能になっ
たが、逆に転写不良が更に悪化してしまった。

【０１１０】転写不良は、転写材の局部的な抵抗振れ、
言い換えれば厚みムラ等によっても変化し、ラフ紙等で
紙が厚い部分でトナー像にかかる転写電界が減少する
と、その部分の転写が悪くなるという問題も存在する。

【０１１１】したがって、本実施の形態では転写電界の
変化に対する転写性依存性を極力少なくするために、両
面プリント時はポスト帯電量を小さくして、中間転写体
８上のトナートリボを低めに制御することとする。

【０１１２】そこで本実施の形態では、まず通常環境の
両面プリント時のポストＤＣ電圧を−１０００Ｖ→−８
００Ｖに減少させる実験を行った。トナートリボが高い
場合は、載り量が多い画像が来たときに高い転写電界が
必要になるが、トナートリボを抑えることによって、転
写電界が小さくても転写効率を上昇させることができ
る。実際にポストＤＣ電圧を−８００Ｖに低下させるこ
とによって、両面時の二次色転写不良を防止することが
できるようになった。

【０１１３】このような実験を行い、各環境でノンマグ
トナー２００％ｄｕｔｙの二次色の転写性を確認したと
ころ、通常環境、Ｌ／Ｌ環境では両面時のポスト電圧を
表１に示すような値に選択することによって良好な転写
が行えることがわかった。

【０１１４】

【表１】 Ｌ／Ｌ 通常環境 Ｈ／Ｈ １面目 −８００Ｖ −１０００Ｖ −１２００Ｖ ２面目 −６００Ｖ −８００Ｖ −１２００Ｖ これらの関係はトナーと転写電圧に依存している。

【０１１５】Ｈ／Ｈ環境では１面目の定着後から再給紙
までの間に転写材が若干吸湿して抵抗が低下するため、
他環境よりも低い転写電圧で十分に転写できることと、
高湿環境でトナートリボが低下することからＬ／Ｌ環境
とは異なり、２面目プリント時も１面目と同じポスト電
圧を選択する。

【０１１６】また、本実施の形態では両面プリント時に
このような制御を行うこととしたが、同様に転写電圧が
高くなるＯＨＴフィルム通紙時等に、これを検知して同
様の制御を行うことも可能である。

【０１１７】以上述べたように、本実施の形態では両面
プリント時に、ポスト帯電量を変化させることによって
中間転写体８上のトナートリボ量を制御し、どのような
環境においても１面目と２面目の画像に差が無い、良好
な転写が行えるようになった。

【０１１８】〈実施の形態３〉本実施の形態では、実施
の形態１で用いた画像形成装置を用いて、画像形成装置
本体が使用される環境に応じてポスト帯電量を変化させ
る構成とするが、画像形成装置本体の環境を検知する際
に温度センサや湿度センサを用いることなく、画像形成
装置本体が濃度検知のために有している機構を用いてト
ナートリボを間接的に検知し、より精度の高いトナート
リボ制御を行うことを特徴とする。

【０１１９】実施の形態１の画像形成装置では、プリン
トされる状況にかかわらず各色の濃度を一定に保つため
に一定プリント枚数毎に中間転写体８上のトナー像の濃
度検知を行っている。

【０１２０】濃度検知手段は赤外発光ユニットと、受光
ユニットによって構成されており、一定光量を中間転写
体８に照射して、トナー像から反射される光の量を検出
することでトナー量を測定し、この情報をコントローラ
が演算して現像バイアスにフィードッバクして濃度調整
を行っている。

【０１２１】濃度検知手段は一次転写部と二次転写部の
間に設けられている。濃度検知はプリント１００枚毎に
行っており、所定の各色のパッチを形成してこの濃度を
測定する。

【０１２２】濃度検知はＹＭＣＢｋのトナーを通常の画
像形成時と同じ要領で中間転写体８を４回転させて形成
し、４回転目に測定を行う。

【０１２３】ところが、実際には中間転写体８が回転す
るに従って、始めに形成されたトナーは何度も一次転写
ニップ部Ｔ₁ を通過することで徐々に感光ドラム１に戻
ってしまうという、いわゆる再転写が生じる。

【０１２４】再転写量はトナートリボと密接な関係があ
り、トナートリボが低いと極端に再転写が発生する。

【０１２５】濃度検知は、中間転写体８の４回転目の二
次転写直前の画像濃度を測定しているため、再転写があ
ってもこれを補正するように現像される濃度を増やして
対応している。

【０１２６】しかし、例えば１色目のトナーの中間転写
体８の１回転目の濃度と、４回転目の濃度をそれぞれ測
定して濃度の変化を検知すれば再転写の程度を知ること
ができる。

【０１２７】そこで、本実施の形態では中間転写体８上
のトナー濃度をそれぞれの回転時に測定し、再転写の程
度を知ることによって相対的にトナートリボを検出し、
ポスト帯電量に反映させることを特徴とする。

【０１２８】図４に本実施の形態の構成の画像形成装置
の概略図を示し、以下に具体的な例を示す。

【０１２９】まず、各環境において一次転写されたイエ
ロートナーに注目し、これのトリボと、中間転写体８の
１回転目、４回転目の濃度センサ（トナー量検知手段）
１９によって検知された濃度を測定した。

【０１３０】濃度は画像形成装置本体のＤＣコントロー
ラによって演算されて０〜５ＶまでのＤＣ電圧値で出力
される。電圧が高いほうがトナーによって反射される光
量が多いことを示し、色トナーの濃度が高いことを表
す。

【０１３１】各環境毎の測定値を表２に示す。

【０１３２】デルタは１回転目と４回転目の濃度差を表
し、以後、再転写量と定義する。

【０１３３】

【表２】 トナートリボ １回転目濃度 ４回転目濃度 Δ Ｈ／Ｈ １５μＣ／ｇ ４．２Ｖ ３．５Ｖ ０．７Ｖ 通常環境 ３０μＣ／ｇ ４．２Ｖ ３．９Ｖ ０．３Ｖ Ｌ／Ｌ ７０μＣ／ｇ ４．２Ｖ ４．１Ｖ ０．１Ｖ このように、トナートリボと再転写量には相関があるこ
とがわかった。逆に再転写量が測定できれば精度良くト
ナートリボを検知することができる。

【０１３４】トナートリボは環境だけでなく、耐久通
紙、トナー製造時のふれ等によっても変化するため、実
施の形態１のように環境のみを検知する手法では、誤差
が生じる可能性があった。

【０１３５】本実施の形態では、表２に基づき、再転写
量０．５以上を低トリボ状態、０．２〜０．５を通常状
態、０．２以下を高トリボ状態と判断し、これに応じて
表３のようにポスト電圧を制御することとした。

【０１３６】

【表３】 １面目ポストＤＣ電圧 ２面目ポストＤＣ電圧 低トリボ状態 −１２００Ｖ −１２００Ｖ 通常状態 −１０００Ｖ −８００Ｖ 高トリボ状態 −８００Ｖ −６００Ｖ 表３に基づく制御を行うことで、環境、現像器の使用状
態、トナーの製造時の振れ等にかかわらず、１面目、２
面目プリントとも、単色ハーフトーンから、二次色ベタ
にいたるまで良好な二次転写が行えるようになった。

【０１３７】なお、本実施の形態ではＹトナーに限定し
て測定を行い、かつ中間転写体８の１回転目、４回転目
の濃度差を検知することで制御を行ったが、他の色のト
ナーで検知を行うことも可能であり、また、任意の２回
転、もしくは前回転のデータを演算することでトナート
リボを予測することも可能であることは言うまでもな
い。

【０１３８】なお、本発明は、モノカラー／フルカラー
のどの色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）においても、また、どの
環境やプリントモード（両面／片面）においても、ポス
ト帯電器で二次転写に最適なトリボを均一に与えること
を目的としており、色毎のトナートリボを制御すること
を目的とするものではない。

【０１３９】類似の構成として、特開平４−１３８４８
２号公報、特開平４−１３８４８３号公報にトナー毎の
トリボを均一にするためにポスト帯電量を画像形成中に
変化させることが開示されている。

【０１４０】これはフルカラープリント時に中間転写体
と感光ドラムとの間で放電によってトナートリボ付与が
行われて、トナー毎のトリボが異なってしまうため、ポ
スト帯電器によってトリボ付与性を異ならせて（除電し
て）これを矯正するための手段である。

【０１４１】本発明では、本体装置が使用される環境や
プリントモード毎に最適な二次転写条件を与えるため
に、ポスト帯電量を変化させてトナートリボを上昇させ
ることが目的であり、特開平４−１３８４８２号公報、
特開平４−１３８４８３号公報とは目的や構成が異な
る。

【０１４２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によると、 (1) 画像形成装置本体が設置されている環境を検知し
て、環境毎に中間転写体上のトナー像に与えるポスト帯
電量を変化させることによって、トナー載り量に依存し
ない良好な転写が行えるようになった。 (2) 二次転写に高い転写電界が必要であり、転写材によ
って転写効率が大きく左右される両面プリント時におい
て、ポスト帯電量を減少させることによって２面目の転
写不良を防止することができるようになった。 (3) 画像形成装置本体内で、中間転写体上で光学的にト
ナー濃度検知を行い、中間転写体から像担持体への再転
写量を検知し、これによってトナートリボを間接的に測
定してポスト帯電量を制御することによって、環境状
態、片面／両面、現像器の状態によらず良好な二次転写
が行うことができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の画像形成装置の概略構成を示す
縦断面図。

【図２】トナー電荷量と二次転写効率との関係を示す
図。

【図３】実施の形態１で使用した環境ゾーンを示す図。

【図４】実施の形態３の画像形成装置の概略構成を示す
縦断面図。

【符号の説明】

１ 像担持体（感光ドラム） ２ 帯電ローラ ３ 高圧電源 ４ 露光手段 ５ ミラー ６ 黒現像器 ７ 色現像器 ８ 中間転写体 ９ クリーニングユニット １０ テンションローラ １１ 転写ローラ １２ 転写ベルト １３ 二次転写バイアス印加電源 １４ クリーニングバイアス印加電源 １５ 中間転写体クリーニングローラ １６ 一次転写バイアス印加電源 １７ 帯電器（コロナ帯電器、ポスト帯電器） １８ 帯電バイアス印加電源 １９ トナー量検知手段（濃度センサ） ２０ 定着装置 ２１ 排紙フラッパ ２２ 再給紙ローラ ２３ 両面反転ユニット ２４ 再搬送ローラ ２５ レジストローラ Ｔ₁ 一次転写部（一次転写ニップ部） Ｔ₂ 二次転写部（二次転写ニップ部）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体上にトナー像を形成し、該像担
   持体上のトナー像を一次転写部にて中間転写体上に一次
   転写する工程を複数色のトナー像について繰り返し、前
   記中間転写体上で複数色のトナー像を重ね合わせた後、
   これら中間転写体上の複数色のトナー像を二次転写部に
   て転写材上に一括して二次転写することで転写材上にカ
   ラー画像を形成する画像形成装置において、 前記中間転写体表面の移動方向に沿っての、前記一次転
   写部の下流側で前記二次転写部の上流側において前記中
   間転写体表面に対向配置され、前記中間転写体上のトナ
   ー像を帯電させる帯電器と、 該帯電器に帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加電
   源と、 画像形成装置本体が使用される環境を検知する環境セン
   サと、を備え、 該環境センサが検知する環境に基づいて、前記帯電バイ
   アスを変化させて前記中間転写体上のトナー像の帯電量
   を変化させる、 ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記帯電バイアス印加電源は、ＡＣ電圧
   とＤＣ電圧とを重畳させた帯電バイアスを出力するとと
   もに、前記ＤＣ電圧を変化させることで、前記帯電器の
   出力を変化させる、 ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記帯電バイアス印加電源は、前記環境
   センサが検知する雰囲気湿度が所定値よりも低い場合
   に、前記帯電器の出力を減少させる、 ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記帯電バイアス印加電源は、一度、定
   着器を通過した転写材を再給紙して画像形成を行う両面
   プリント時に、前記帯電器の出力を減少させる、 ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 像担持体上にトナー像を形成し、該像担
   持体上のトナー像を一次転写部にて中間転写体上に一次
   転写する工程を複数色のトナー像について繰り返し、前
   記中間転写体上で複数色のトナー像を重ね合わせた後、
   これら中間転写体上の複数色のトナー像を二次転写部に
   て転写材上に一括して二次転写することで転写材上にカ
   ラー画像を形成する画像形成装置において、 前記中間転写体表面の移動方向に沿っての、前記一次転
   写部の下流側で前記二次転写部の上流側において前記中
   間転写体表面に対向配置され、前記中間転写体上のトナ
   ー像を帯電させる帯電器と、 該帯電器に帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加電
   源と、 前記中間転写体上に転写されたトナー像のトナー量を検
   知するトナー量検知手段と、を備え、 該トナー量検知センサが検知するトナー量の画像形成中
   の変化量に基づいて、前記帯電バイアスを変化させて前
   記中間転写体上のトナー像の帯電量を変化させる、 ことを特徴とする画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記トナー量検知センサは、光学的にト
   ナー像の反射光量を検知し、 前記帯電バイアス印加電源は、前記トナー量検知センサ
   が検知する、画像形成中に中間転写体上のトナー像のト
   ナーが前記像担持体に戻ることによるトナー量の減少量
   が多いときに、前記帯電バイアスを変化させて前記帯電
   器の出力を増加させる、 ことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。