画像形成装置
【課題】剛度の低い薄記録材などの記録材であっても、トナーが持つ電荷をなくすことによる画像不良を発生させることなく、剥離放電を減ずる方向に搬送ベルトから分離できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナーが保持する電荷量を検知する検知手段と、搬送ベルトから記録材を分離させる際に剥離放電を減ずる方向に前記検知手段が検知する電荷量に応じて転写ニップ部よりもベルト搬送方向上流側の吸着手段で供給する電荷量を制御する。
【解決手段】トナーが保持する電荷量を検知する検知手段と、搬送ベルトから記録材を分離させる際に剥離放電を減ずる方向に前記検知手段が検知する電荷量に応じて転写ニップ部よりもベルト搬送方向上流側の吸着手段で供給する電荷量を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体に潜像を形成し潜像をトナー（現像剤）を用いて顕像化する画像形成装置であって、記録材（例えば、記録材、ＯＨＰシート）として剛度の低い薄記録材などの記録材であっても安定して高画質な画像を提供することのできる画像形成装置に関する。特に、電子写真方式を採用し、記録材上に画像を形成する複写機やプリンタ（例えばレーザプリンタ、ＬＥＤプリンタ）等の画像形成装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置で、各色毎に設けられた像担持体上に形成された各色トナー像を中間搬送ベルト等の中間転写体に順次１次転写して重ね合わせた多色トナー像を形成し、記録材に一括して２次転写するカラー画像形成装置が実用化されている。中間転写体を用いることにより、状態が変わりやすい記録材に転写を行う工程が１回で済むことから安定した画像形成を行うことが可能となっている。多色トナー像が２次転写された記録材は、その後中間転写体から分離される。
【０００３】
ここで、記録材に関して、近年、画像形成装置の用途拡大に伴って、薄い記録材等、剛性の低い記録材への対応が求められている。剛度の低い薄記録材などは２次転写工程までに、記録材先端のカール条件やガイドとの摺擦により記録材先端が変形・遅れたりなどして安定して転写できないということがあった。そこで、記録材を搬送する無端状の搬送ベルトに記録材を静電的に吸着させて２次転写部を通過させている。
【０００４】
中間転写体から分離された記録材は、２次転写部を過ぎて記録材の搬送手段である搬送ベルトから分離される。記録材の剛度が極端に低くなってくると、搬送ベルトから分離することが困難になってくるため、記録材を搬送ベルトから分離する分離部に位置するローラ径を小さくすることが考えられる。この場合、分離性には有利になるけれども、曲率が大きくなることで、分離部での剥離放電が大きくなるため、記録材上のトナー像の配置を乱して画像不良を起こしてしまうという問題が生ずる。
【０００５】
剥離放電は記録材の帯電している状態が、正もしくは負のどちらかに大きく片寄った状態にあるときに発生する。そこで、この剥離電荷を抑えるために、分離部にコロナ帯電器を配置して、剥離放電の原因となる電荷を除去することが知られる（特許文献１）。
【０００６】
これとは別に、トナーの帯電量としてトナーの単位質量当たりの電荷量によってトナー層電位が変化することを考慮し、検知したトナー帯電量に応じて転写前帯電手段の放電電極への印加電圧を制御することが知られる（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３７３１号公報
【特許文献２】特開２００６−２５１２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、特許文献１に係る装置の更なる改善に関する。その目的は、剛度の低い薄記録材などの記録材であっても、トナーが持つ電荷をなくすことによる画像不良を発生させることなく、剥離放電を減ずる方向に搬送ベルトから分離できる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係わる画像形成装置の代表的な構成は、像担持体と、前記像担持体に電荷を保持したトナーを用いて画像を形成する作像手段と、複数の張架部材に張架されて循環移動される可撓性を有する無端状のベルトであって、記録材を担持して搬送するベルトと、前記ベルトを介して前記像担持体と転写ニップ部を形成する転写部材と、前記転写ニップ部よりもベルト搬送方向上流側において記録材に電荷を供給して記録材を前記ベルトに吸着させる吸着手段と、を有し、前記転写ニップ部よりもベルト搬送方向下流側において前記ベルトから前記記録材を分離させる画像形成装置において、前記トナーが保持する電荷量を検知する検知手段と、前記分離の際に剥離放電を減ずる方向に前記検知手段が検知する電荷量に応じて前記吸着手段で前記記録材に供給する電荷量を制御する制御手段と、を有する。
【００１０】
また、像担持体と、前記像担持体に電荷を保持したトナーを用いて画像を形成する作像手段と、複数の張架部材に張架されて循環移動される可撓性を有する無端状のベルトであって、記録材を担持して搬送するベルトと、前記ベルトを介して前記像担持体と転写ニップ部を形成する転写部材と、前記転写ニップ部よりもベルト搬送方向上流側において記録材に電荷を供給して記録材を前記ベルトに吸着させる吸着手段と、を有し、前記転写ニップ部よりもベルト搬送方向下流側において前記ベルトから前記記録材を分離させる画像形成装置において、前記トナーが保持する電荷量を検知する検知手段と、前記転写ニップ部よりもベルト搬送方向上流側にあって前記吸着手段とは別に設けられる第２手段と、前記分離の際に剥離放電を減ずる方向に前記検知手段が検知する電荷量に応じて前記第２手段で前記記録材に供給する電荷量を制御する制御手段と、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、剛度の低い薄記録材などの記録材であってもトナーが持つ電荷をなくすことによる画像不良を発生させることなく、剥離放電を減ずる方向に搬送ベルトから分離できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す図である。
【図２】（ａ）は記録材が厚記録材である場合のベルトからの分離ができることを示す図、（ｂ）は記録材が薄記録材である場合のベルトからの分離ができないことを示す図である。
【図３】現像時のトナーの挙動を示す図である。
【図４】トナーの保持量が大きい場合であって、（ａ）は比較例における電荷分布の説明図、（ｂ）は第１の実施形態の電荷分布の説明図である。
【図５】トナーの保持量が小さい場合であって、（ａ）は比較例における電荷分布の説明図、（ｂ）は第１の実施形態の電荷分布の説明図である。
【図６】第１の実施形態のブロック図である。
【図７】第１の実施形態のフローチャートを示す図である。
【図８】第１の実施形態に関する、トナーの単位質量あたりの電荷量と吸着バイアスによる剥離放電の発生状態を示す図である。
【図９】第２の実施形態を示す図である。
【図１０】トナーの保持量が大きい場合であって、（ａ）は比較例における電荷分布の説明図、（ｂ）は第２の実施形態の電荷分布の説明図である。
【図１１】トナーの保持量が小さい場合であって、（ａ）は比較例における電荷分布の説明図、（ｂ）は第２の実施形態の電荷分布の説明図である。
【図１２】第２の実施形態のフローチャートを示す図である。
【図１３】第２の実施形態に関する、トナーの単位質量あたりの電荷量と吸着バイアスによる剥離放電の発生状態を示す図である。
【図１４】第３の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一又は対応する部分には同一の符号を付す。
【００１４】
《第１の実施形態》
（画像形成装置）
（感光ドラムにおける像形成）
図１は第１の実施形態に係る画像形成装置の説明図である。有彩色トナーのイエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）とブラック（ｋ）トナーに対応し、感光ドラム（潜像担持体）として１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ｋが設けられる。
【００１５】
感光ドラム１は、矢印Ａの方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動される。帯電手段２により感光ドラム１の周面が所定の極性、電位に帯電される（一次帯電）。画像露光手段３としてのレーザビームスキャナーは、不図示のイメージスキャナー、コンピュータ等の外部機器から入力される画像情報に対応してオン／オフ変調したレーザ光を出力して、ドラム１上の帯電処理面を走査露光する。この走査露光により感光ドラム１面上に目的の画像情報に応じた静電潜像が形成される。
【００１６】
Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの各色成分のトナーを内包する現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４ｋがドラム１の近傍に配置され、画像情報に基づいて使用する現像器４を選択し感光ドラム１面上に現像剤（トナー）が現像され、静電潜像がトナー像として可視化される。静電潜像の露光部にトナーを付着させて現像する反転現像方式が用いられる。各現像器４内の単位質量あたりの電荷量は、−３０ｕＣ／ｇを目標とし、現像器内の攪拌条件や、補給量を制御しているけれども、環境、トナーの補給タイミング等によって、−１０〜−４０ｕＣ／ｇの間で変動する。また、各色の単位面積当たりのトナー載り量は０．５０〜０．６５ｍｇ／ｃｍ２の間で制御されている。
【００１７】
（感光ドラムから中間転写ベルトへの１次転写）
ドラム１に対し無端ベルト状の中間転写ベルト６を対向配置し、中間転写ベルト６の１回転毎にドラム１上の各色未定着トナー像を形成する。１次転写手段５により中間転写ベルト６上に順次静電的に一次転写することにより中間転写ベルト上に４色の未定着トナー像が重ね合わされたフルカラー画像を得る。一方、１次転写後の感光ドラム１の一回転毎に感光ドラム１表面はクリーニング装置１１で転写残トナーのクリーニングを受け、繰り返し作像工程に入る。
【００１８】
中間転写ベルト６は、複数の張架ローラ２０、２１、２２に張架されて矢印Ｇの方向へ２５０〜３００ｍｍ／ｓｅｃで回動するようになっている。本実施形態では、張架ローラ２０は中間転写ベルト６の張力を一定に制御するようにしたテンションローラ、張カローラ２１は上流側２次転写ローラ用の対向ローラ、張架ローラ２２は中間転写ベルト６の駆動ローラである。
【００１９】
中間転写ベルト６としては、ポリイミド、ポリカーボネートなどの樹脂または各種ゴム等に帯電防止剤としてカーボンブラックを適当量含有させ、その体積抵抗率を１Ｅ＋９〜１Ｅ＋１４［Ω・ｃｍ］、厚みを０．０７〜０．１［ｍｍ］としたものを用いている。
【００２０】
（中間転写ベルトから記録材への２次転写）
転写ニップＮでの転写部材としての２次転写ローラ９には、所定の値に制御された定電圧バイアス（転写バイアス）が電源部１３より印加される。２次転写ローラ９にはトナーと逆極性の転写バイアスが印加されることで、２次転写部位にて中間転写ベルト６上に重ね合わされた４色のフルカラー画像を記録材Ｐへ一括転写して、記録材Ｐ上にフルカラーの未定着トナー像が形成される。２次転写電流としては、＋３０〜６０ｕＡであり、２次転写電流が変化するのは、記録材である記録材の乾燥状態、環境、転写するトナーの電荷量や載り量等の要因によって、必要な電流量が変化するためである。
【００２１】
２次転写ローラ９は張架ローラ２１の対向に配置され、中間転写ベルト６と接離可能になっている。中間転写ベルト６上に未定着トナー像が重ねられている間は接触させず、重ね終わり記録材Ｐに２次転写する際に接触させて当接ニップを形成して２次転写部位を形成する。
【００２２】
供給バイアスが可変な２次転写用高圧の電源１３が取り付けられている２次転写ローラ９は、イオン導電系発泡ゴム（ＮＢＲゴム）の弾性層と芯金からなる。そして、２次転写ローラ９は外径が１６ｍｍ，ローラ表面粗さＲｚ＝６．０〜１２．０（μｍ）、長手方向の幅が３４０ｍｍ、抵抗値がＮ／Ｎ（２３℃、５０％ＲＨ）測定で、２ｋＶ印加の条件で１Ｅ＋５〜１Ｅ＋７Ωである。
【００２３】
２次転写ローラ９で転写された後に、記録材Ｐと分離した中間転写ベルト６は、クリーニング装置１２により転写残トナーや記録材粉等がクリーニングされ、繰り返し作像工程に入る。
【００２４】
（記録材の搬送ベルトへの吸着）
不図示の給紙カセットには、記録材Ｐとして記録紙が収納されており、給紙スタート信号に基づいて不図示の給紙ローラが駆動され、給紙カセット内の記録材Ｐが１枚ずつ給紙され、レジストローラ８により矢印Ｂの向きに搬送される。レジストローラ８で搬送された記録材Ｐは、先ず搬送ベルト２４の張架ローラ２５とバイアスが印加された吸着ローラ２８で狭持されることで搬送ベルト２４に吸着される。
【００２５】
吸着後、中間転写ベルト６上のトナー像の先端部が２次転写部位に到達するタイミングと同期するようにしてレジストローラ８で記録材Ｐの搬送を制御して記録紙を送っていく。
【００２６】
吸着に関しては、吸着バイアス印加手段３０により、定電流制御された吸着バイアスは−１５〜−３０μＡの電流を流す。吸着バイアス印加手段３０で印加する吸着バイアスは、吸着バイアス制御手段５０によって制御されていて、その関係を示しているのが図６に示すブロック図である。すなわち、ユーザー操作部４０で指定された記録材サイズ情報、印刷モード、現像器４の電流計４Ａで検知された現像電流、パッチ検用のパッチセンサー１７で検知された濃度情報に基づいて、吸着バイアス印加手段３０に印加する吸着バイアスが決定されている。
【００２７】
吸着ローラ２８は、搬送ベルト２４の内側に配置されたローラ２５と外側に配置されたローラの一対で構成される。搬送ベルト２４の内側に配置されたローラは、イオン導電系ソリッドゴム（ＮＢＲゴム）の弾性層と芯金からなる。そして、外径が１８ｍｍ，抵抗値がＮ／Ｎ（２３℃、５０％ＲＨ）測定で、５０Ｖ印加の条件で１Ｅ＋５〜１Ｅ＋６Ωとなるゴムローラである。搬送ベルト２４の外側に配置されたローラは、ファーブラシローラで、搬送ベルト２４に１．５〜２ｍｍ侵入している。そして、毛長５ｍｍ芯金径８ｍｍで外径１８ｍｍ、抵抗値がＮ／Ｎ（２３℃、５０％ＲＨ）測定の１００Ｖ印加で１Ｅ＋５〜１Ｅ＋６Ωのものを使用した。
【００２８】
搬送ベルト２４は、複数の張架部材に張架されて循環移動される可撓性を有する無端状のベルトであって、記録材Ｐを担持して搬送する。即ち、搬送ベルト２４は、複数の張架ローラ２５、２６、２７に張架されて矢印Ｂの方向へ２５０〜３００ｍｍ／ｓｅｃで回動するようになっている。本実施形態では、張架ローラ２６が搬送ベルト２４から記録材Ｐを分離する分離部に位置する分離張架ローラとなっている。また、搬送ベルト２４として、引っ張り試験法（ＪＩＳ Ｋ ６３０１）で測定したヤング率の値が１０ＭＰａ以下となるような弾性体のものを用いている。
【００２９】
（記録材の搬送ベルトからの分離）
転写ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐは、転写ニップ部Ｎよりもベルト搬送方向下流側の張架ローラ２６まで搬送される。そして、更に下流側の分離爪２９で搬送ベルト２４から記録材Ｐは分離されて、不図示の定着装置に搬送導入され、トナー像の加熱加圧定着工程を受け、その後に装置外へ排出される。
【００３０】
記録材が厚い記録材の場合、図２（ａ）に示すように分離爪２９により記録材Ｐは搬送ベルト２４から分離され易い。しかし、記録材Ｐが薄い記録材の場合、図２（ｂ）に示すように、分離爪２９によっては記録材Ｐは搬送ベルト２４から分離され難い。この場合、分離張架ローラ２６の径を小さくし曲率を大きく採ることで分離し易くする。分離張架ローラ２６は、ＳＵＳ製で、外径が１６ｍｍのローラとなっている。
【００３１】
ここで、分離を補助するための手段として、分離張架ローラ２６の下流に設けられる分離爪２９の他に、分離張架ローラ２６の上流で搬送ベルト２４の裏面に、分離補助コロを設けても良い。
【００３２】
（トナーの保持する電荷量の検知）
検知の手法としては特許文献２に知られるが、図３に現像時のトナーの挙動を示す。像担持体ＺＴ（感光ドラム１）上の静電潜像を現像して像担持体ＺＴ上にトナー像を形成する現像においては、現像器４の現像スリーブＧＳに電源Ｅにより現像バイアス電圧が印加される。そして現像工程においては、電荷（図３では負電荷）を担持するトナーＴが現像スリーブＧＳから像担持体ＺＴに移動することにより、バイアス電圧印加回路に現像電流が流れる。
【００３３】
即ち、各色現像器４Y〜４Ｋ内にはトナーを感光ドラム１Y〜１Ｋへ現像する際の現像電流を検知する現像電流計が備えられており、現像スリーブＧＳから像担持体ＺＴへはトナーＴの移動によってのみ電流が流れるので、電流計により現像電流を測定する。
【００３４】
また、像担持体ＺＴに付着したトナーの量（質量）を計測することにより、単位質量のトナーが有する電荷量（いわゆるトリボ）である帯電量ｑを検知する。
【００３５】
即ち、単位質量のトナーが有する電荷量ｑは、所定面積Ｓ、単位面積当たりのトナー付着量Ｍのトナー像を形成したときの現像電流Ｉを時間積分して検知することにより、次の式から算出される。
【００３６】
Ｉ＝ｄＱ／ｄｔ、Ｑ＝ｑ×Ｍ×Ｓ
具体的には、画像露光手段３を駆動して、感光ドラム１上にある決められた面積を持つベタ画像からなるパッチ画像の静電潜像を形成する。ここで静電潜像を現像器４で現像するときの現像電流値を検知することにより、単位面積あたりのトナー電荷量（ｑ×Ｍ）を算出できる。
【００３７】
ここで、濃度センサの検知結果を現像器４の現像バイアス電流にフィードバックして、濃度センサの出力が一定になるように、現像バイアス電流を制御し、所定濃度のトナー像が形成されたときの現像電流Ｉを電流計で計測していくものとする。
【００３８】
また、現像したトナー像を中間転写体６に転写したときの、中間転写体６上のトナー像の濃度を濃度センサで検知し、単位面積あたりのトナー載り量を算出する。
【００３９】
単位面積あたりのトナー電荷量を、単位面積あたりのトナー載り量で除算すれば、トナーの保持電荷量として単位質量あたりの電荷量であるトリボが求められる。
表１は、平均的な現像電流Ｉと単位質量のトナーが有する電荷量であるトナー帯電量ｑとの関係を示す。
【００４０】
【表１】
【００４１】
トナー帯電量ｑは、温度や湿度等の環境、現像剤及びトナーの使用履歴、画像形成条件等により変化するが、表１に示す単位質量のトナーが有する電荷量であるトナー帯電量ｑは、次の現像条件でトナー像を形成することにより検知されたものである。
トナー・・・・・６．５μｍ、シアントナー（比重１．１）
トナー像・・・・・幅５０ｍｍ×長さ１０ｍｍ（形成時間０．２ｓｅｃ）
トナー付着量・・・・・６ｇ／平方ｍ
感光ドラム速度・・・・・２２０ｍｍ／ｓｅｃ
（トナーの保持する電荷量と吸着バイアス）
トナーの保持する電荷量が変化すると、記録材上の電荷バランスが変化して、時には搬送ベルト２４での分離部で剥離放電が起きて記録材上のトナー画像が乱れてしまう。そこで、トナーの電荷量が大きくなる場合、電荷のバランスが負の方向へいくため、トナーと逆極性のバイアスが増える方向へ吸着バイアス印加して記録材上の電荷バランスを保つことが考えられる。ここで、トナーのトリボ（トナーの単位質量あたりの電荷量）が大きいほど、ユーザーが指定する印刷モードとしてトナーの最大載り量が大きくなる場合は、吸着バイアスの値を大きくする。
【００４２】
吸着電流テーブルを表２に示す。図４（ａ）で示されるように、トナーの保持電荷量が大きくなればなるほど、２次転写後、トナーも含めた記録材上の電荷量が負になりやすくなる。それによって、搬送ベルト分離時に、負に帯電した記録材の極性を緩和するような剥離放電が生じて画像不良を発生させてしまう。そこで、所定基準値に対してトナーの保持する電荷量が大きくなるときは、あらかじめトナーと逆極性のバイアスが増える方向へ吸着バイアス印加手段３０で記録材へ供給する電荷を制御しておく。これにより、搬送ベルト２４から記録材が分離するとき、トナーが載った状態でも、記録材は図４（ｂ）で示されるように、電荷的にバランスの取れた状態になる。そのため、分離時の剥離放電が緩和され、剥離放電によって生じていた画像不良が抑制される。
【００４３】
逆にトナーの保持電荷量が小さいときは、図５（ａ）で示されるように、トナーを含めても２次転写後の記録材上の電荷量が正になりやすく、正に帯電した記録材の極性を緩和するような剥離放電が生じて画像不良を発生させてしまう。そこで、所定基準値に対してトナーの保持する電荷量が小さくなるときは、図５（ｂ）で示されるように、あらかじめトナーと逆極性のバイアスが減る方向へ吸着バイアス印加手段３０で記録材へ供給する電荷を制御しておく。これにより、搬送ベルト２４から記録材が分離するとき、トナーが載った状態でも、記録材は電荷的にバランスの取れた状態になるため、分離時の剥離放電が緩和され、剥離放電によって生じていた画像不良が抑制される。
【００４４】
【表２】
上述のような、単位質量あたりの電荷量と吸着バイアスによる剥離放電の発生状態を示しているのが図８である。すなわち、図８の白地部で示される領域に入っていれば、記録材Ｐが搬送ベルト２４から分離するときの放電が抑えられるため、トナーの単位質量あたりの電荷量に応じて必要な吸着バイアスを印加する。図８で示した関係は、記録材Ｐの記録材幅が２３６〜２６７ｍｍのときの関係である。記録材幅が大きくなれば、吸着ローラ対でインピーダンスの小さい部分にもれる電流が小さくて済むため、同じ単位質量あたりの電荷量を持っていても、吸着電流は小さくなる。このため、トナーの単位質量あたりの電荷量と、記録材幅によって、決まる吸着バイアスの値は表１で示されるマトリクスになる。
【００４５】
ここで、吸着バイアス制御回路５０が吸着バイアスを決定するフローの詳細を図７に示す。先ずユーザーがユーザー操作部４０で紙サイズを選択する。次に現像器４の現像電流計で現像電流を計測してトナーの電荷量を算出する。そして、パッチセンサー１７を用いたトナーのパッチ濃度計測からトナー載り量を算出する。ここで、トナーの電荷量とトナー載り量から、トナーのトリボ（単位質量あたりの電荷量）を算出する。次に、ユーザーがユーザー操作部４０でフルカラー画像形成、あるいは単色画像形成かという印刷モードを選択すると、トナー像の最大載り量が２００％の場合（フルカラー画像形成）には吸着電流テーブルから吸着電流を導出する。２００％以外の場合（例えば単色画像形成）はトナー像の載り量に応じて単位質量あたりの電荷量情報を変換し吸着電流テーブルから吸着電流を導出する。即ち、フルカラー画像形成以外のモードでは、記録材上に載せられるトナー載り量によって、トナー像の単位面積あたりの電荷量がフルカラー画像形成時にどの程度変化をしているかを求め、それに応じて吸着電荷量を制御している。
【００４６】
本実施形態で、トナーの電荷量情報として、トリボ（トナーの単位質量あたりの電荷量）を求めているのは以下の理由による。トナー像の濃度諧調は、ある濃度のドットの密度を変えることで行っている。そのため、トナー像が密集した画像のときも、まばらにトナー像が配置されたハーフトーン画像のときも個々のドット領域の単位面積当たりの電荷はほとんど変わらない。
【００４７】
ここで、トナーがある一定の電荷量を持つと仮定し、画像比率から画像域全体の電荷量を計算して、それに応じて吸着電荷量を制御する方式を考える。この方式では、ハーフトーン画像のように画像域全体の電荷量としては小さいが、個々のドット画像では十分な電荷を持っている場合に、画像が載っている領域で電荷量のバランスが崩れ剥離放電が起きてしまうことがある。そのため、ドット画像が載っている領域の単位面積あたりの電荷量を求め、それに対してバランスが取れる電荷量を画像比率に関わらず全面に供給するようにしている。
【００４８】
本実施形態では、トナーの保持電荷量として、単位質量あたりの電荷量を求めている。これは画像作成モードによって、記録材上のトナーの最大載り量が変化し、それに応じて記録材上のトナー像の単位面積あたりの電荷量も変化してしまうことを考慮しているからである。すなわち、本実施形態では、フルカラー画像形成時に記録材へ転写するトナー像の最大の載り量は、最大２次色画像で２００％のトナー載り量に相当する１．２ｍｇ／ｃｍ２のトナー載り量が転写されることを想定している。
【００４９】
しかし、単色画像形成時やトナー量低消費モードが存在して、トナー像の最大載り量はそれより少なくなり、これによって単位面積あたりの電荷量も変わってくる。このため、電荷のバランスを取るため吸着バイアス供給手段３０で供給する電荷量も変化する必要が生じる。
【００５０】
表２で示したマトリクスは、フルカラー画像形成時に最大トナー載り量が２００％となることを想定している。他の画像形成モードでは、記録材上に載せられるトナー載り量によって、トナー像の単位面積あたりの電荷量がフルカラー画像形成時にどの程度変化をしているかを求め、それに応じて吸着電荷量を制御している。例えば単色画像形成時には、トナー像の単位面積あたりの電荷量はフルカラー画像形成時に比べて半分になるため、検知された単位質量あたりの電荷量を半分にした値を表１のマトリクスに当てはめて、吸着バイアスを決定する。
【００５１】
《第２の実施形態》
第１の実施形態において、吸着バイアス印加手段３０で記録材に供給する電荷量は、トナーが保持する電荷量のみに応じて切り替えていた。本実施形態においては、２次転写後の記録材上の電荷量は、２次転写時に印加される２次転写バイアスによっても変化することを踏まえ、トナーが保持する電荷量と２次転写電流に応じて、吸着電流量を制御する。
【００５２】
図９は第２実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。本実施形態でもトナーの保持電荷量として、単位質量あたりの電荷量を検知している。そして、吸着バイアス電荷量制御回路５０は図１２で示されるフローに従って、吸着バイアス印加手段３０を制御する。図７に示されたフローに対し、以下の点が異なる。即ち、先ずユーザーがユーザー操作部４０で紙坪量を選択し、次に環境センサー４１で湿度情報を取得した後に、２次転写電流テーブルから２次転写電流値を導出する。その後のフローは図７に示されたものと同様である。
【００５３】
すなわち、検知されたトナーの単位質量あたりの電荷量と２次転写バイアスで印加する２次転写電流値から、表３で示される吸着電流テーブルを参照して、吸着バイアス印加手段３０に印加する吸着バイアスを決定している。トナーと逆極性の２次転写電流値が大きいほど、吸着バイアス印加手段によって印加する電流量は小さく、検知されたトナーの単位質量あたりの電荷量が大きいほど吸着バイアスの値は大きくなっている。そして、第１の実施形態に比べ、本実施形態では吸着バイアスの値は概して小さくなっている。
【００５４】
ここで、２次転写電流値に関しては、表４で示されるように、環境センサー４１によって検知される湿度など環境情報、及びユーザー操作部４０でユーザーが指定する記録材坪量情報によって、２次転写電流テーブルに従って電流値が印加されるようになっている。
【００５５】
【表３】
【００５６】
【表４】
ここで、表３に示す吸着電流テーブルのように、トナーの単位質量あたりの電荷量に応じて吸着バイアスを制御する意味を詳述する。２次転写電流によって記録材に供給された正の電荷より、トナーが保持する負の電荷量が大きくなればなるほど、２次転写後、図１０（ａ）で示されるようにトナーも含めた記録材上の電荷量が負になりやすい。そして、搬送ベルトからの分離時に、負に帯電した記録材の極性を緩和するような剥離放電が生じて画像不良を発生させてしまう。そこで、２次転写電流量に関連して、所定基準値に対してトナーの保持する電荷量が大きくなるときは、あらかじめトナーと逆極性のバイアスが増える方向へ吸着バイアス印加手段３０で記録材へ供給する電荷を制御しておく。これにより、搬送ベルト２４から記録材が分離するとき、トナーが載った状態でも、記録材は図１０（ｂ）で示されるように、電荷的にバランスの取れた状態になるため、分離時の剥離放電が緩和され、剥離放電によって生じていた画像不良が抑制される。逆に２次転写電流によって記録材に供給された正の電荷よりトナーの保持電荷量が小さいときは、図１１（ａ）で示されるように、トナーを含めても２次転写後の記録材上の電荷量が正になりやすい。そして、正に帯電した記録材の極性を緩和するような剥離放電が生じて画像不良を発生させてしまう。そこで、所定基準値に対してトナーの保持電荷量が小さくなるときは、図１１（ｂ）で示されるように、あらかじめトナーと逆極性のバイアスが減る方向へ吸着バイアス印加手段３０で記録材へ供給する電荷を制御しておく。これにより、搬送ベルト２４から記録材が分離するとき、トナーが載った状態でも、記録材は電荷的にバランスの取れた状態になるため、分離時の剥離放電が緩和され、剥離放電によって生じていた画像不良が抑制される。
【００５７】
上述のようなトナーのトリボ（単位質量あたりの電荷量）と吸着バイアスによる剥離放電の発生状態を示しているのが図１３である。すなわち、図１３の白地部で示される領域に入っていれば、記録材Ｐが搬送ベルト２４から分離するときの放電が抑えられる。このため、トナーの単位質量あたりの電荷量に応じて必要な吸着バイアスを印加する。図１３で示した関係は、２次転写電流が４０〜５０μＡのときの関係である。２次転写電流が大きくなれば、記録材Ｐに供給される正の電荷量が増えるため、同じ単位質量あたりの電荷量を持っていても、吸着電流は小さくて済む。このため、トナーの単位質量あたりの電荷量と、２次転写電流量で決まる吸着バイアスの値は表３で示されるマトリクスになる。
【００５８】
《第３の実施形態》
本実施形態は、第１の実施形態あるいは第２の実施形態と比べ、吸着ローラとは別に設けられる第２手段で記録材に供給する電荷量を制御する点が異なる。即ち、図１４に示すように、吸着ローラ２８の他に搬送ローラ１００が転写ニップ部よりもベルト搬送方向上流側に設けられる。記録材は、吸着ローラ２８で搬送ベルトに吸着されるが、記録材への電荷量制御は吸着ローラで行われず、搬送ローラ１００で行われる。
【００５９】
（変形例）
上記実施形態では、感光ドラム１に形成されるトナー画像を中間転写ベルト６に１次転写し、中間転写ベルトに形成されるトナー画像を記録材Ｐに２次転写することを述べたが、感光ドラム１に形成されるトナー画像を直接記録材Ｐに転写しても良い。
【００６０】
また、トナーが保持する電荷量に関し、第１の像担持体としての感光ドラム１に関連した現像器４内で検知するとしたが、第２の像担持体としての中間転写ベルト６に関連して検知するようにしても良い。
【００６１】
また、トナーが保持する電荷量を検知することに関し、モノクロ画像形成装置で単色画像形成時のみの場合には、トナーの単位質量あたりの電荷量を検知する他に、単位面積あたりの電荷量を検知するようにすることも可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１・・感光ドラム、２・・１次帯電器、３・・露光装置、４・・現像器、５・・１次転写ローラ、６・・中間搬送ベルト、８・・レジストローラ、９・・２次転写ローラ、
１１・・ドラムクリーニング装置、１２・・ベルトクリーニング装置、１３・・２次転写高圧電源、１７・・パッチセンサー、２０・・テンションローラ、２１・・２次転写ローラの対向ローラ、２２・・駆動ローラ、２４・・搬送ベルト、２８・・吸着ローラ、２９・・分離爪、３０・・吸着バイアス印加手段、４０・・ユーザー操作部、
５０・・吸着バイアス制御回路、Ｐ・・記録材、Ｎ・・転写ニップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体に潜像を形成し潜像をトナー（現像剤）を用いて顕像化する画像形成装置であって、記録材（例えば、記録材、ＯＨＰシート）として剛度の低い薄記録材などの記録材であっても安定して高画質な画像を提供することのできる画像形成装置に関する。特に、電子写真方式を採用し、記録材上に画像を形成する複写機やプリンタ（例えばレーザプリンタ、ＬＥＤプリンタ）等の画像形成装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置で、各色毎に設けられた像担持体上に形成された各色トナー像を中間搬送ベルト等の中間転写体に順次１次転写して重ね合わせた多色トナー像を形成し、記録材に一括して２次転写するカラー画像形成装置が実用化されている。中間転写体を用いることにより、状態が変わりやすい記録材に転写を行う工程が１回で済むことから安定した画像形成を行うことが可能となっている。多色トナー像が２次転写された記録材は、その後中間転写体から分離される。
【０００３】
ここで、記録材に関して、近年、画像形成装置の用途拡大に伴って、薄い記録材等、剛性の低い記録材への対応が求められている。剛度の低い薄記録材などは２次転写工程までに、記録材先端のカール条件やガイドとの摺擦により記録材先端が変形・遅れたりなどして安定して転写できないということがあった。そこで、記録材を搬送する無端状の搬送ベルトに記録材を静電的に吸着させて２次転写部を通過させている。
【０００４】
中間転写体から分離された記録材は、２次転写部を過ぎて記録材の搬送手段である搬送ベルトから分離される。記録材の剛度が極端に低くなってくると、搬送ベルトから分離することが困難になってくるため、記録材を搬送ベルトから分離する分離部に位置するローラ径を小さくすることが考えられる。この場合、分離性には有利になるけれども、曲率が大きくなることで、分離部での剥離放電が大きくなるため、記録材上のトナー像の配置を乱して画像不良を起こしてしまうという問題が生ずる。
【０００５】
剥離放電は記録材の帯電している状態が、正もしくは負のどちらかに大きく片寄った状態にあるときに発生する。そこで、この剥離電荷を抑えるために、分離部にコロナ帯電器を配置して、剥離放電の原因となる電荷を除去することが知られる（特許文献１）。
【０００６】
これとは別に、トナーの帯電量としてトナーの単位質量当たりの電荷量によってトナー層電位が変化することを考慮し、検知したトナー帯電量に応じて転写前帯電手段の放電電極への印加電圧を制御することが知られる（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３７３１号公報
【特許文献２】特開２００６−２５１２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、特許文献１に係る装置の更なる改善に関する。その目的は、剛度の低い薄記録材などの記録材であっても、トナーが持つ電荷をなくすことによる画像不良を発生させることなく、剥離放電を減ずる方向に搬送ベルトから分離できる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係わる画像形成装置の代表的な構成は、像担持体と、前記像担持体に電荷を保持したトナーを用いて画像を形成する作像手段と、複数の張架部材に張架されて循環移動される可撓性を有する無端状のベルトであって、記録材を担持して搬送するベルトと、前記ベルトを介して前記像担持体と転写ニップ部を形成する転写部材と、前記転写ニップ部よりもベルト搬送方向上流側において記録材に電荷を供給して記録材を前記ベルトに吸着させる吸着手段と、を有し、前記転写ニップ部よりもベルト搬送方向下流側において前記ベルトから前記記録材を分離させる画像形成装置において、前記トナーが保持する電荷量を検知する検知手段と、前記分離の際に剥離放電を減ずる方向に前記検知手段が検知する電荷量に応じて前記吸着手段で前記記録材に供給する電荷量を制御する制御手段と、を有する。
【００１０】
また、像担持体と、前記像担持体に電荷を保持したトナーを用いて画像を形成する作像手段と、複数の張架部材に張架されて循環移動される可撓性を有する無端状のベルトであって、記録材を担持して搬送するベルトと、前記ベルトを介して前記像担持体と転写ニップ部を形成する転写部材と、前記転写ニップ部よりもベルト搬送方向上流側において記録材に電荷を供給して記録材を前記ベルトに吸着させる吸着手段と、を有し、前記転写ニップ部よりもベルト搬送方向下流側において前記ベルトから前記記録材を分離させる画像形成装置において、前記トナーが保持する電荷量を検知する検知手段と、前記転写ニップ部よりもベルト搬送方向上流側にあって前記吸着手段とは別に設けられる第２手段と、前記分離の際に剥離放電を減ずる方向に前記検知手段が検知する電荷量に応じて前記第２手段で前記記録材に供給する電荷量を制御する制御手段と、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、剛度の低い薄記録材などの記録材であってもトナーが持つ電荷をなくすことによる画像不良を発生させることなく、剥離放電を減ずる方向に搬送ベルトから分離できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す図である。
【図２】（ａ）は記録材が厚記録材である場合のベルトからの分離ができることを示す図、（ｂ）は記録材が薄記録材である場合のベルトからの分離ができないことを示す図である。
【図３】現像時のトナーの挙動を示す図である。
【図４】トナーの保持量が大きい場合であって、（ａ）は比較例における電荷分布の説明図、（ｂ）は第１の実施形態の電荷分布の説明図である。
【図５】トナーの保持量が小さい場合であって、（ａ）は比較例における電荷分布の説明図、（ｂ）は第１の実施形態の電荷分布の説明図である。
【図６】第１の実施形態のブロック図である。
【図７】第１の実施形態のフローチャートを示す図である。
【図８】第１の実施形態に関する、トナーの単位質量あたりの電荷量と吸着バイアスによる剥離放電の発生状態を示す図である。
【図９】第２の実施形態を示す図である。
【図１０】トナーの保持量が大きい場合であって、（ａ）は比較例における電荷分布の説明図、（ｂ）は第２の実施形態の電荷分布の説明図である。
【図１１】トナーの保持量が小さい場合であって、（ａ）は比較例における電荷分布の説明図、（ｂ）は第２の実施形態の電荷分布の説明図である。
【図１２】第２の実施形態のフローチャートを示す図である。
【図１３】第２の実施形態に関する、トナーの単位質量あたりの電荷量と吸着バイアスによる剥離放電の発生状態を示す図である。
【図１４】第３の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一又は対応する部分には同一の符号を付す。
【００１４】
《第１の実施形態》
（画像形成装置）
（感光ドラムにおける像形成）
図１は第１の実施形態に係る画像形成装置の説明図である。有彩色トナーのイエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）とブラック（ｋ）トナーに対応し、感光ドラム（潜像担持体）として１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ｋが設けられる。
【００１５】
感光ドラム１は、矢印Ａの方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動される。帯電手段２により感光ドラム１の周面が所定の極性、電位に帯電される（一次帯電）。画像露光手段３としてのレーザビームスキャナーは、不図示のイメージスキャナー、コンピュータ等の外部機器から入力される画像情報に対応してオン／オフ変調したレーザ光を出力して、ドラム１上の帯電処理面を走査露光する。この走査露光により感光ドラム１面上に目的の画像情報に応じた静電潜像が形成される。
【００１６】
Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの各色成分のトナーを内包する現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４ｋがドラム１の近傍に配置され、画像情報に基づいて使用する現像器４を選択し感光ドラム１面上に現像剤（トナー）が現像され、静電潜像がトナー像として可視化される。静電潜像の露光部にトナーを付着させて現像する反転現像方式が用いられる。各現像器４内の単位質量あたりの電荷量は、−３０ｕＣ／ｇを目標とし、現像器内の攪拌条件や、補給量を制御しているけれども、環境、トナーの補給タイミング等によって、−１０〜−４０ｕＣ／ｇの間で変動する。また、各色の単位面積当たりのトナー載り量は０．５０〜０．６５ｍｇ／ｃｍ２の間で制御されている。
【００１７】
（感光ドラムから中間転写ベルトへの１次転写）
ドラム１に対し無端ベルト状の中間転写ベルト６を対向配置し、中間転写ベルト６の１回転毎にドラム１上の各色未定着トナー像を形成する。１次転写手段５により中間転写ベルト６上に順次静電的に一次転写することにより中間転写ベルト上に４色の未定着トナー像が重ね合わされたフルカラー画像を得る。一方、１次転写後の感光ドラム１の一回転毎に感光ドラム１表面はクリーニング装置１１で転写残トナーのクリーニングを受け、繰り返し作像工程に入る。
【００１８】
中間転写ベルト６は、複数の張架ローラ２０、２１、２２に張架されて矢印Ｇの方向へ２５０〜３００ｍｍ／ｓｅｃで回動するようになっている。本実施形態では、張架ローラ２０は中間転写ベルト６の張力を一定に制御するようにしたテンションローラ、張カローラ２１は上流側２次転写ローラ用の対向ローラ、張架ローラ２２は中間転写ベルト６の駆動ローラである。
【００１９】
中間転写ベルト６としては、ポリイミド、ポリカーボネートなどの樹脂または各種ゴム等に帯電防止剤としてカーボンブラックを適当量含有させ、その体積抵抗率を１Ｅ＋９〜１Ｅ＋１４［Ω・ｃｍ］、厚みを０．０７〜０．１［ｍｍ］としたものを用いている。
【００２０】
（中間転写ベルトから記録材への２次転写）
転写ニップＮでの転写部材としての２次転写ローラ９には、所定の値に制御された定電圧バイアス（転写バイアス）が電源部１３より印加される。２次転写ローラ９にはトナーと逆極性の転写バイアスが印加されることで、２次転写部位にて中間転写ベルト６上に重ね合わされた４色のフルカラー画像を記録材Ｐへ一括転写して、記録材Ｐ上にフルカラーの未定着トナー像が形成される。２次転写電流としては、＋３０〜６０ｕＡであり、２次転写電流が変化するのは、記録材である記録材の乾燥状態、環境、転写するトナーの電荷量や載り量等の要因によって、必要な電流量が変化するためである。
【００２１】
２次転写ローラ９は張架ローラ２１の対向に配置され、中間転写ベルト６と接離可能になっている。中間転写ベルト６上に未定着トナー像が重ねられている間は接触させず、重ね終わり記録材Ｐに２次転写する際に接触させて当接ニップを形成して２次転写部位を形成する。
【００２２】
供給バイアスが可変な２次転写用高圧の電源１３が取り付けられている２次転写ローラ９は、イオン導電系発泡ゴム（ＮＢＲゴム）の弾性層と芯金からなる。そして、２次転写ローラ９は外径が１６ｍｍ，ローラ表面粗さＲｚ＝６．０〜１２．０（μｍ）、長手方向の幅が３４０ｍｍ、抵抗値がＮ／Ｎ（２３℃、５０％ＲＨ）測定で、２ｋＶ印加の条件で１Ｅ＋５〜１Ｅ＋７Ωである。
【００２３】
２次転写ローラ９で転写された後に、記録材Ｐと分離した中間転写ベルト６は、クリーニング装置１２により転写残トナーや記録材粉等がクリーニングされ、繰り返し作像工程に入る。
【００２４】
（記録材の搬送ベルトへの吸着）
不図示の給紙カセットには、記録材Ｐとして記録紙が収納されており、給紙スタート信号に基づいて不図示の給紙ローラが駆動され、給紙カセット内の記録材Ｐが１枚ずつ給紙され、レジストローラ８により矢印Ｂの向きに搬送される。レジストローラ８で搬送された記録材Ｐは、先ず搬送ベルト２４の張架ローラ２５とバイアスが印加された吸着ローラ２８で狭持されることで搬送ベルト２４に吸着される。
【００２５】
吸着後、中間転写ベルト６上のトナー像の先端部が２次転写部位に到達するタイミングと同期するようにしてレジストローラ８で記録材Ｐの搬送を制御して記録紙を送っていく。
【００２６】
吸着に関しては、吸着バイアス印加手段３０により、定電流制御された吸着バイアスは−１５〜−３０μＡの電流を流す。吸着バイアス印加手段３０で印加する吸着バイアスは、吸着バイアス制御手段５０によって制御されていて、その関係を示しているのが図６に示すブロック図である。すなわち、ユーザー操作部４０で指定された記録材サイズ情報、印刷モード、現像器４の電流計４Ａで検知された現像電流、パッチ検用のパッチセンサー１７で検知された濃度情報に基づいて、吸着バイアス印加手段３０に印加する吸着バイアスが決定されている。
【００２７】
吸着ローラ２８は、搬送ベルト２４の内側に配置されたローラ２５と外側に配置されたローラの一対で構成される。搬送ベルト２４の内側に配置されたローラは、イオン導電系ソリッドゴム（ＮＢＲゴム）の弾性層と芯金からなる。そして、外径が１８ｍｍ，抵抗値がＮ／Ｎ（２３℃、５０％ＲＨ）測定で、５０Ｖ印加の条件で１Ｅ＋５〜１Ｅ＋６Ωとなるゴムローラである。搬送ベルト２４の外側に配置されたローラは、ファーブラシローラで、搬送ベルト２４に１．５〜２ｍｍ侵入している。そして、毛長５ｍｍ芯金径８ｍｍで外径１８ｍｍ、抵抗値がＮ／Ｎ（２３℃、５０％ＲＨ）測定の１００Ｖ印加で１Ｅ＋５〜１Ｅ＋６Ωのものを使用した。
【００２８】
搬送ベルト２４は、複数の張架部材に張架されて循環移動される可撓性を有する無端状のベルトであって、記録材Ｐを担持して搬送する。即ち、搬送ベルト２４は、複数の張架ローラ２５、２６、２７に張架されて矢印Ｂの方向へ２５０〜３００ｍｍ／ｓｅｃで回動するようになっている。本実施形態では、張架ローラ２６が搬送ベルト２４から記録材Ｐを分離する分離部に位置する分離張架ローラとなっている。また、搬送ベルト２４として、引っ張り試験法（ＪＩＳ Ｋ ６３０１）で測定したヤング率の値が１０ＭＰａ以下となるような弾性体のものを用いている。
【００２９】
（記録材の搬送ベルトからの分離）
転写ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐは、転写ニップ部Ｎよりもベルト搬送方向下流側の張架ローラ２６まで搬送される。そして、更に下流側の分離爪２９で搬送ベルト２４から記録材Ｐは分離されて、不図示の定着装置に搬送導入され、トナー像の加熱加圧定着工程を受け、その後に装置外へ排出される。
【００３０】
記録材が厚い記録材の場合、図２（ａ）に示すように分離爪２９により記録材Ｐは搬送ベルト２４から分離され易い。しかし、記録材Ｐが薄い記録材の場合、図２（ｂ）に示すように、分離爪２９によっては記録材Ｐは搬送ベルト２４から分離され難い。この場合、分離張架ローラ２６の径を小さくし曲率を大きく採ることで分離し易くする。分離張架ローラ２６は、ＳＵＳ製で、外径が１６ｍｍのローラとなっている。
【００３１】
ここで、分離を補助するための手段として、分離張架ローラ２６の下流に設けられる分離爪２９の他に、分離張架ローラ２６の上流で搬送ベルト２４の裏面に、分離補助コロを設けても良い。
【００３２】
（トナーの保持する電荷量の検知）
検知の手法としては特許文献２に知られるが、図３に現像時のトナーの挙動を示す。像担持体ＺＴ（感光ドラム１）上の静電潜像を現像して像担持体ＺＴ上にトナー像を形成する現像においては、現像器４の現像スリーブＧＳに電源Ｅにより現像バイアス電圧が印加される。そして現像工程においては、電荷（図３では負電荷）を担持するトナーＴが現像スリーブＧＳから像担持体ＺＴに移動することにより、バイアス電圧印加回路に現像電流が流れる。
【００３３】
即ち、各色現像器４Y〜４Ｋ内にはトナーを感光ドラム１Y〜１Ｋへ現像する際の現像電流を検知する現像電流計が備えられており、現像スリーブＧＳから像担持体ＺＴへはトナーＴの移動によってのみ電流が流れるので、電流計により現像電流を測定する。
【００３４】
また、像担持体ＺＴに付着したトナーの量（質量）を計測することにより、単位質量のトナーが有する電荷量（いわゆるトリボ）である帯電量ｑを検知する。
【００３５】
即ち、単位質量のトナーが有する電荷量ｑは、所定面積Ｓ、単位面積当たりのトナー付着量Ｍのトナー像を形成したときの現像電流Ｉを時間積分して検知することにより、次の式から算出される。
【００３６】
Ｉ＝ｄＱ／ｄｔ、Ｑ＝ｑ×Ｍ×Ｓ
具体的には、画像露光手段３を駆動して、感光ドラム１上にある決められた面積を持つベタ画像からなるパッチ画像の静電潜像を形成する。ここで静電潜像を現像器４で現像するときの現像電流値を検知することにより、単位面積あたりのトナー電荷量（ｑ×Ｍ）を算出できる。
【００３７】
ここで、濃度センサの検知結果を現像器４の現像バイアス電流にフィードバックして、濃度センサの出力が一定になるように、現像バイアス電流を制御し、所定濃度のトナー像が形成されたときの現像電流Ｉを電流計で計測していくものとする。
【００３８】
また、現像したトナー像を中間転写体６に転写したときの、中間転写体６上のトナー像の濃度を濃度センサで検知し、単位面積あたりのトナー載り量を算出する。
【００３９】
単位面積あたりのトナー電荷量を、単位面積あたりのトナー載り量で除算すれば、トナーの保持電荷量として単位質量あたりの電荷量であるトリボが求められる。
表１は、平均的な現像電流Ｉと単位質量のトナーが有する電荷量であるトナー帯電量ｑとの関係を示す。
【００４０】
【表１】
【００４１】
トナー帯電量ｑは、温度や湿度等の環境、現像剤及びトナーの使用履歴、画像形成条件等により変化するが、表１に示す単位質量のトナーが有する電荷量であるトナー帯電量ｑは、次の現像条件でトナー像を形成することにより検知されたものである。
トナー・・・・・６．５μｍ、シアントナー（比重１．１）
トナー像・・・・・幅５０ｍｍ×長さ１０ｍｍ（形成時間０．２ｓｅｃ）
トナー付着量・・・・・６ｇ／平方ｍ
感光ドラム速度・・・・・２２０ｍｍ／ｓｅｃ
（トナーの保持する電荷量と吸着バイアス）
トナーの保持する電荷量が変化すると、記録材上の電荷バランスが変化して、時には搬送ベルト２４での分離部で剥離放電が起きて記録材上のトナー画像が乱れてしまう。そこで、トナーの電荷量が大きくなる場合、電荷のバランスが負の方向へいくため、トナーと逆極性のバイアスが増える方向へ吸着バイアス印加して記録材上の電荷バランスを保つことが考えられる。ここで、トナーのトリボ（トナーの単位質量あたりの電荷量）が大きいほど、ユーザーが指定する印刷モードとしてトナーの最大載り量が大きくなる場合は、吸着バイアスの値を大きくする。
【００４２】
吸着電流テーブルを表２に示す。図４（ａ）で示されるように、トナーの保持電荷量が大きくなればなるほど、２次転写後、トナーも含めた記録材上の電荷量が負になりやすくなる。それによって、搬送ベルト分離時に、負に帯電した記録材の極性を緩和するような剥離放電が生じて画像不良を発生させてしまう。そこで、所定基準値に対してトナーの保持する電荷量が大きくなるときは、あらかじめトナーと逆極性のバイアスが増える方向へ吸着バイアス印加手段３０で記録材へ供給する電荷を制御しておく。これにより、搬送ベルト２４から記録材が分離するとき、トナーが載った状態でも、記録材は図４（ｂ）で示されるように、電荷的にバランスの取れた状態になる。そのため、分離時の剥離放電が緩和され、剥離放電によって生じていた画像不良が抑制される。
【００４３】
逆にトナーの保持電荷量が小さいときは、図５（ａ）で示されるように、トナーを含めても２次転写後の記録材上の電荷量が正になりやすく、正に帯電した記録材の極性を緩和するような剥離放電が生じて画像不良を発生させてしまう。そこで、所定基準値に対してトナーの保持する電荷量が小さくなるときは、図５（ｂ）で示されるように、あらかじめトナーと逆極性のバイアスが減る方向へ吸着バイアス印加手段３０で記録材へ供給する電荷を制御しておく。これにより、搬送ベルト２４から記録材が分離するとき、トナーが載った状態でも、記録材は電荷的にバランスの取れた状態になるため、分離時の剥離放電が緩和され、剥離放電によって生じていた画像不良が抑制される。
【００４４】
【表２】
上述のような、単位質量あたりの電荷量と吸着バイアスによる剥離放電の発生状態を示しているのが図８である。すなわち、図８の白地部で示される領域に入っていれば、記録材Ｐが搬送ベルト２４から分離するときの放電が抑えられるため、トナーの単位質量あたりの電荷量に応じて必要な吸着バイアスを印加する。図８で示した関係は、記録材Ｐの記録材幅が２３６〜２６７ｍｍのときの関係である。記録材幅が大きくなれば、吸着ローラ対でインピーダンスの小さい部分にもれる電流が小さくて済むため、同じ単位質量あたりの電荷量を持っていても、吸着電流は小さくなる。このため、トナーの単位質量あたりの電荷量と、記録材幅によって、決まる吸着バイアスの値は表１で示されるマトリクスになる。
【００４５】
ここで、吸着バイアス制御回路５０が吸着バイアスを決定するフローの詳細を図７に示す。先ずユーザーがユーザー操作部４０で紙サイズを選択する。次に現像器４の現像電流計で現像電流を計測してトナーの電荷量を算出する。そして、パッチセンサー１７を用いたトナーのパッチ濃度計測からトナー載り量を算出する。ここで、トナーの電荷量とトナー載り量から、トナーのトリボ（単位質量あたりの電荷量）を算出する。次に、ユーザーがユーザー操作部４０でフルカラー画像形成、あるいは単色画像形成かという印刷モードを選択すると、トナー像の最大載り量が２００％の場合（フルカラー画像形成）には吸着電流テーブルから吸着電流を導出する。２００％以外の場合（例えば単色画像形成）はトナー像の載り量に応じて単位質量あたりの電荷量情報を変換し吸着電流テーブルから吸着電流を導出する。即ち、フルカラー画像形成以外のモードでは、記録材上に載せられるトナー載り量によって、トナー像の単位面積あたりの電荷量がフルカラー画像形成時にどの程度変化をしているかを求め、それに応じて吸着電荷量を制御している。
【００４６】
本実施形態で、トナーの電荷量情報として、トリボ（トナーの単位質量あたりの電荷量）を求めているのは以下の理由による。トナー像の濃度諧調は、ある濃度のドットの密度を変えることで行っている。そのため、トナー像が密集した画像のときも、まばらにトナー像が配置されたハーフトーン画像のときも個々のドット領域の単位面積当たりの電荷はほとんど変わらない。
【００４７】
ここで、トナーがある一定の電荷量を持つと仮定し、画像比率から画像域全体の電荷量を計算して、それに応じて吸着電荷量を制御する方式を考える。この方式では、ハーフトーン画像のように画像域全体の電荷量としては小さいが、個々のドット画像では十分な電荷を持っている場合に、画像が載っている領域で電荷量のバランスが崩れ剥離放電が起きてしまうことがある。そのため、ドット画像が載っている領域の単位面積あたりの電荷量を求め、それに対してバランスが取れる電荷量を画像比率に関わらず全面に供給するようにしている。
【００４８】
本実施形態では、トナーの保持電荷量として、単位質量あたりの電荷量を求めている。これは画像作成モードによって、記録材上のトナーの最大載り量が変化し、それに応じて記録材上のトナー像の単位面積あたりの電荷量も変化してしまうことを考慮しているからである。すなわち、本実施形態では、フルカラー画像形成時に記録材へ転写するトナー像の最大の載り量は、最大２次色画像で２００％のトナー載り量に相当する１．２ｍｇ／ｃｍ２のトナー載り量が転写されることを想定している。
【００４９】
しかし、単色画像形成時やトナー量低消費モードが存在して、トナー像の最大載り量はそれより少なくなり、これによって単位面積あたりの電荷量も変わってくる。このため、電荷のバランスを取るため吸着バイアス供給手段３０で供給する電荷量も変化する必要が生じる。
【００５０】
表２で示したマトリクスは、フルカラー画像形成時に最大トナー載り量が２００％となることを想定している。他の画像形成モードでは、記録材上に載せられるトナー載り量によって、トナー像の単位面積あたりの電荷量がフルカラー画像形成時にどの程度変化をしているかを求め、それに応じて吸着電荷量を制御している。例えば単色画像形成時には、トナー像の単位面積あたりの電荷量はフルカラー画像形成時に比べて半分になるため、検知された単位質量あたりの電荷量を半分にした値を表１のマトリクスに当てはめて、吸着バイアスを決定する。
【００５１】
《第２の実施形態》
第１の実施形態において、吸着バイアス印加手段３０で記録材に供給する電荷量は、トナーが保持する電荷量のみに応じて切り替えていた。本実施形態においては、２次転写後の記録材上の電荷量は、２次転写時に印加される２次転写バイアスによっても変化することを踏まえ、トナーが保持する電荷量と２次転写電流に応じて、吸着電流量を制御する。
【００５２】
図９は第２実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。本実施形態でもトナーの保持電荷量として、単位質量あたりの電荷量を検知している。そして、吸着バイアス電荷量制御回路５０は図１２で示されるフローに従って、吸着バイアス印加手段３０を制御する。図７に示されたフローに対し、以下の点が異なる。即ち、先ずユーザーがユーザー操作部４０で紙坪量を選択し、次に環境センサー４１で湿度情報を取得した後に、２次転写電流テーブルから２次転写電流値を導出する。その後のフローは図７に示されたものと同様である。
【００５３】
すなわち、検知されたトナーの単位質量あたりの電荷量と２次転写バイアスで印加する２次転写電流値から、表３で示される吸着電流テーブルを参照して、吸着バイアス印加手段３０に印加する吸着バイアスを決定している。トナーと逆極性の２次転写電流値が大きいほど、吸着バイアス印加手段によって印加する電流量は小さく、検知されたトナーの単位質量あたりの電荷量が大きいほど吸着バイアスの値は大きくなっている。そして、第１の実施形態に比べ、本実施形態では吸着バイアスの値は概して小さくなっている。
【００５４】
ここで、２次転写電流値に関しては、表４で示されるように、環境センサー４１によって検知される湿度など環境情報、及びユーザー操作部４０でユーザーが指定する記録材坪量情報によって、２次転写電流テーブルに従って電流値が印加されるようになっている。
【００５５】
【表３】
【００５６】
【表４】
ここで、表３に示す吸着電流テーブルのように、トナーの単位質量あたりの電荷量に応じて吸着バイアスを制御する意味を詳述する。２次転写電流によって記録材に供給された正の電荷より、トナーが保持する負の電荷量が大きくなればなるほど、２次転写後、図１０（ａ）で示されるようにトナーも含めた記録材上の電荷量が負になりやすい。そして、搬送ベルトからの分離時に、負に帯電した記録材の極性を緩和するような剥離放電が生じて画像不良を発生させてしまう。そこで、２次転写電流量に関連して、所定基準値に対してトナーの保持する電荷量が大きくなるときは、あらかじめトナーと逆極性のバイアスが増える方向へ吸着バイアス印加手段３０で記録材へ供給する電荷を制御しておく。これにより、搬送ベルト２４から記録材が分離するとき、トナーが載った状態でも、記録材は図１０（ｂ）で示されるように、電荷的にバランスの取れた状態になるため、分離時の剥離放電が緩和され、剥離放電によって生じていた画像不良が抑制される。逆に２次転写電流によって記録材に供給された正の電荷よりトナーの保持電荷量が小さいときは、図１１（ａ）で示されるように、トナーを含めても２次転写後の記録材上の電荷量が正になりやすい。そして、正に帯電した記録材の極性を緩和するような剥離放電が生じて画像不良を発生させてしまう。そこで、所定基準値に対してトナーの保持電荷量が小さくなるときは、図１１（ｂ）で示されるように、あらかじめトナーと逆極性のバイアスが減る方向へ吸着バイアス印加手段３０で記録材へ供給する電荷を制御しておく。これにより、搬送ベルト２４から記録材が分離するとき、トナーが載った状態でも、記録材は電荷的にバランスの取れた状態になるため、分離時の剥離放電が緩和され、剥離放電によって生じていた画像不良が抑制される。
【００５７】
上述のようなトナーのトリボ（単位質量あたりの電荷量）と吸着バイアスによる剥離放電の発生状態を示しているのが図１３である。すなわち、図１３の白地部で示される領域に入っていれば、記録材Ｐが搬送ベルト２４から分離するときの放電が抑えられる。このため、トナーの単位質量あたりの電荷量に応じて必要な吸着バイアスを印加する。図１３で示した関係は、２次転写電流が４０〜５０μＡのときの関係である。２次転写電流が大きくなれば、記録材Ｐに供給される正の電荷量が増えるため、同じ単位質量あたりの電荷量を持っていても、吸着電流は小さくて済む。このため、トナーの単位質量あたりの電荷量と、２次転写電流量で決まる吸着バイアスの値は表３で示されるマトリクスになる。
【００５８】
《第３の実施形態》
本実施形態は、第１の実施形態あるいは第２の実施形態と比べ、吸着ローラとは別に設けられる第２手段で記録材に供給する電荷量を制御する点が異なる。即ち、図１４に示すように、吸着ローラ２８の他に搬送ローラ１００が転写ニップ部よりもベルト搬送方向上流側に設けられる。記録材は、吸着ローラ２８で搬送ベルトに吸着されるが、記録材への電荷量制御は吸着ローラで行われず、搬送ローラ１００で行われる。
【００５９】
（変形例）
上記実施形態では、感光ドラム１に形成されるトナー画像を中間転写ベルト６に１次転写し、中間転写ベルトに形成されるトナー画像を記録材Ｐに２次転写することを述べたが、感光ドラム１に形成されるトナー画像を直接記録材Ｐに転写しても良い。
【００６０】
また、トナーが保持する電荷量に関し、第１の像担持体としての感光ドラム１に関連した現像器４内で検知するとしたが、第２の像担持体としての中間転写ベルト６に関連して検知するようにしても良い。
【００６１】
また、トナーが保持する電荷量を検知することに関し、モノクロ画像形成装置で単色画像形成時のみの場合には、トナーの単位質量あたりの電荷量を検知する他に、単位面積あたりの電荷量を検知するようにすることも可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１・・感光ドラム、２・・１次帯電器、３・・露光装置、４・・現像器、５・・１次転写ローラ、６・・中間搬送ベルト、８・・レジストローラ、９・・２次転写ローラ、
１１・・ドラムクリーニング装置、１２・・ベルトクリーニング装置、１３・・２次転写高圧電源、１７・・パッチセンサー、２０・・テンションローラ、２１・・２次転写ローラの対向ローラ、２２・・駆動ローラ、２４・・搬送ベルト、２８・・吸着ローラ、２９・・分離爪、３０・・吸着バイアス印加手段、４０・・ユーザー操作部、
５０・・吸着バイアス制御回路、Ｐ・・記録材、Ｎ・・転写ニップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体に電荷を保持したトナーを用いて画像を形成する作像手段と、
複数の張架部材に張架されて循環移動される可撓性を有する無端状のベルトであって、記録材を担持して搬送するベルトと、
前記ベルトを介して前記像担持体と転写ニップ部を形成する転写部材と、
前記転写ニップ部よりもベルト搬送方向上流側において記録材に電荷を供給して記録材を前記ベルトに吸着させる吸着手段と、
を有し、前記転写ニップ部よりもベルト搬送方向下流側において前記ベルトから前記記録材を分離させる画像形成装置において、
前記トナーが保持する電荷量を検知する検知手段と、前記分離の際に剥離放電を減ずる方向に前記検知手段が検知する電荷量に応じて前記吸着手段で前記記録材に供給する電荷量を制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記ベルトに担持されて搬送される記録材が前記転写ニップ部を通過している際に前記転写部材に転写バイアスを印加する電源部を有し、前記制御手段は、前記分離の際に剥離放電を減ずる方向に前記検知手段が検知する電荷量と、前記転写バイアスで印加する転写電流量と、に応じて前記吸着手段で前記記録材に供給する電荷量を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記制御手段は、前記分離の際に剥離放電を減ずる方向に前記トナーの単位質量あたりの電荷量に応じて前記吸着手段で前記記録材に供給する電荷量を制御する請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持体は中間転写ベルトである請求項１乃至請求項３のいずれか1項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
像担持体と、
前記像担持体に電荷を保持したトナーを用いて画像を形成する作像手段と、
複数の張架部材に張架されて循環移動される可撓性を有する無端状のベルトであって、記録材を担持して搬送するベルトと、
前記ベルトを介して前記像担持体と転写ニップ部を形成する転写部材と、
前記転写ニップ部よりもベルト搬送方向上流側において記録材に電荷を供給して記録材を前記ベルトに吸着させる吸着手段と、
を有し、前記転写ニップ部よりもベルト搬送方向下流側において前記ベルトから前記記録材を分離させる画像形成装置において、
前記トナーが保持する電荷量を検知する検知手段と、前記転写ニップ部よりもベルト搬送方向上流側にあって前記吸着手段とは別に設けられる第２手段と、前記分離の際に剥離放電を減ずる方向に前記検知手段が検知する電荷量に応じて前記第２手段で前記記録材に供給する電荷量を制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記ベルトに担持されて搬送される記録材が前記転写ニップ部を通過している際に前記転写部材に転写バイアスを印加する電源部を有し、前記制御手段は、前記制御手段は、前記分離の際に剥離放電を減ずる方向に前記検知手段が検知する電荷量と、前記転写バイアスで印加する転写電流量と、に応じて前記第２手段で前記記録材に供給する電荷量を制御することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記制御手段は、前記分離の際に剥離放電を減ずる方向に前記トナーの単位質量あたりの電荷量に応じて前記第２手段で前記記録材に供給する電荷量を制御する請求項５または請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記像担持体は中間転写ベルトである請求項５乃至請求項７のいずれか1項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体に電荷を保持したトナーを用いて画像を形成する作像手段と、
複数の張架部材に張架されて循環移動される可撓性を有する無端状のベルトであって、記録材を担持して搬送するベルトと、
前記ベルトを介して前記像担持体と転写ニップ部を形成する転写部材と、
前記転写ニップ部よりもベルト搬送方向上流側において記録材に電荷を供給して記録材を前記ベルトに吸着させる吸着手段と、
を有し、前記転写ニップ部よりもベルト搬送方向下流側において前記ベルトから前記記録材を分離させる画像形成装置において、
前記トナーが保持する電荷量を検知する検知手段と、前記分離の際に剥離放電を減ずる方向に前記検知手段が検知する電荷量に応じて前記吸着手段で前記記録材に供給する電荷量を制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記ベルトに担持されて搬送される記録材が前記転写ニップ部を通過している際に前記転写部材に転写バイアスを印加する電源部を有し、前記制御手段は、前記分離の際に剥離放電を減ずる方向に前記検知手段が検知する電荷量と、前記転写バイアスで印加する転写電流量と、に応じて前記吸着手段で前記記録材に供給する電荷量を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記制御手段は、前記分離の際に剥離放電を減ずる方向に前記トナーの単位質量あたりの電荷量に応じて前記吸着手段で前記記録材に供給する電荷量を制御する請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持体は中間転写ベルトである請求項１乃至請求項３のいずれか1項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
像担持体と、
前記像担持体に電荷を保持したトナーを用いて画像を形成する作像手段と、
複数の張架部材に張架されて循環移動される可撓性を有する無端状のベルトであって、記録材を担持して搬送するベルトと、
前記ベルトを介して前記像担持体と転写ニップ部を形成する転写部材と、
前記転写ニップ部よりもベルト搬送方向上流側において記録材に電荷を供給して記録材を前記ベルトに吸着させる吸着手段と、
を有し、前記転写ニップ部よりもベルト搬送方向下流側において前記ベルトから前記記録材を分離させる画像形成装置において、
前記トナーが保持する電荷量を検知する検知手段と、前記転写ニップ部よりもベルト搬送方向上流側にあって前記吸着手段とは別に設けられる第２手段と、前記分離の際に剥離放電を減ずる方向に前記検知手段が検知する電荷量に応じて前記第２手段で前記記録材に供給する電荷量を制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記ベルトに担持されて搬送される記録材が前記転写ニップ部を通過している際に前記転写部材に転写バイアスを印加する電源部を有し、前記制御手段は、前記制御手段は、前記分離の際に剥離放電を減ずる方向に前記検知手段が検知する電荷量と、前記転写バイアスで印加する転写電流量と、に応じて前記第２手段で前記記録材に供給する電荷量を制御することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記制御手段は、前記分離の際に剥離放電を減ずる方向に前記トナーの単位質量あたりの電荷量に応じて前記第２手段で前記記録材に供給する電荷量を制御する請求項５または請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記像担持体は中間転写ベルトである請求項５乃至請求項７のいずれか1項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−４２６４２（Ｐ２０１２−４２６４２Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８２８６０（Ｐ２０１０−１８２８６０）
【出願日】平成２２年８月１８日（２０１０．８．１８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１８日（２０１０．８．１８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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