JP2004361978A

JP2004361978A - 画像形成装置

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Publication number: JP2004361978A
Application number: JP2004247747A
Authority: JP
Inventors: Takashi Bisaiji; 隆美才治
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-08-27
Filing date: 2004-08-27
Publication date: 2004-12-24

Abstract

【課題】感光体上に色の異なるトナー像を順次形成し、そのトナー像を中間転写ベルト上に順次一次転写し、その中間転写ベルト上のトナー像を一括して転写紙に転写する画像形成装置において、中間転写ベルト上のトナー像に色ずれが発生することを防止する。
【解決手段】感光体９上にトナー像以外のドットトナー像を形成し、これらを中間転写ベルト１９上に一次転写し、これを転写紙上に二次転写する。
【選択図】図１

Description

本発明は、像担持体表面にトナー像を形成し、このトナー像を中間転写体表面に一次転写すると共に、中間転写体表面のトナー像を最終転写材である記録媒体表面に二次転写して最終画像を得る画像形成装置に関するものである。

上記形式の画像形成装置は従来より周知である。かかる画像形成装置によって得られる最終画像の画質をさらに向上させるべく、本発明者がこの形式の画像形成装置に関し各種検討を重ねたところ、像担持体表面に形成されたトナー像を中間転写体表面に一次転写するとき、像担持体表面と中間転写体表面の線速度が急激に変動し、これによって中間転写体表面に転写されたトナー像に画像ずれが発生することが明らかとなった。

特に、像担持体表面に異なった色のトナー像を順次形成し、その各トナー像を中間転写体表面に順次重ねて一次転写する形式の画像形成装置においては、上述の画像ずれによって、中間転写体表面に転写された重ね合わせトナー像の各位置が互いにずれ、最終画像に色ずれが発生し、その画質が著しく劣化するおそれがある。

本発明は、上述した従来の欠点を除去すべくなされたものであり、その目的とするところは、上記画像ずれの発生を抑え、高品質な最終画像の得られる画像形成装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、表面にトナー像が形成される像担持体と、該トナー像が一次転写される中間転写体と、像担持体表面のトナー像を中間転写体表面に一次転写するための静電界を像担持体と中間転写体との間に形成する電界形成手段と、前記中間転写体表面のトナー像を記録媒体に二次転写するための静電界を中間転写体と記録媒体との間に形成する電界形成手段とを具備する画像形成装置において、前記トナー像が一次転写される中間転写体表面の画像領域に転写される微小なドット状の多数のドットトナー像を前記像担持体表面に分散して形成するドット像形成手段を設けたことを特徴とする画像形成装置を提案する（請求項１）。

また本発明は、同じ目的を達成するため、表面に異なる色のトナー像が順次形成される像担持体と、そのトナー像が順次重ねて一次転写される中間転写体と、像担持体表面の各トナー像を中間転写体に一次転写するための静電界を像担持体と中間転写体との間に形成する電界形成手段と、前記中間転写体表面に一次転写されたトナー像を一括して記録媒体に二次転写するための静電界を中間転写体と記録媒体との間に形成する電界形成手段を具備する画像形成装置において、中間転写体表面に最初のトナー像が一次転写される前に、そのトナー像が一次転写される中間転写体の画像領域に転写される微小なドット状の多数のドットトナー像を前記像担持体表面に分散して形成するドット像形成手段を設けたことを特徴とする画像形成装置を提案する（請求項２）。

さらに、本発明は、上記目的を達成するため、表面に異なる色のトナー像が順次形成される像担持体と、そのトナー像が順次重ねて一次転写される中間転写体と、像担持体表面の各トナー像を中間転写体に一次転写するための静電界を像担持体と中間転写体との間に形成する電界形成手段と、前記中間転写体表面に一次転写されたトナー像を一括して記録媒体に二次転写するための静電界を中間転写体と記録媒体との間に形成する電界形成手段を具備する画像形成装置において、像担持体表面に最初に形成されるトナー像に重ねた状態で、当該像担持体表面に、微小なドット状の多数のドットトナー像を分散して形成するドット像形成手段を設けたことを特徴とする画像形成装置を提案する（請求項３）。

また、上記請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置において、ドットトナー像がイエロートナーによって形成されると有利である（請求項４）。

さらに、上記請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置において、ドットトナー像が、画像形成装置情報を表わすパターンをなして配列されていると有利である（請求項５）。

請求項１に記載の画像形成装置によれば、像担持体表面のトナー像を中間転写体表面に一次転写するとき、両表面の間に多量のトナーが存在し、両表面が互いに滑りやすくなり、これによって画像ずれが発生することを抑えることができる。しかも、付加されるトナーは、微小ドットトナー像であるため、これが記録媒体に転写されたとき、その存在が目立たず、最終画像の画質が劣化することはない。

請求項２に記載の画像形成装置によれば、像担持体表面の最初に形成される１色目のトナー像を中間転写体表面に一次転写するとき、両表面の間に多量のトナーが存在し、両表面が互いに滑りやすくなり、これによって画像ずれが発生することを抑えることができ、色ずれによる画質劣化を防止できる。しかも、付加されるトナーは、微小ドットトナー像であるため、これが記録媒体に転写されたとき、その存在が目立たず、最終画像の画質が劣化することはない。

請求項３に記載の画像形成装置によれば、像担持体表面に最初に形成される１色目のトナー像に重畳してドットトナー像を像担持体表面に形成し、これらを中間転写体表面に一次転写するので、像担持体表面の最初のトナー像を中間転写体表面に一次転写するときに、両表面の間に多量のトナーが存在し、両表面が互いに滑りやすくなり、これによって画像ずれが発生することを抑えることができ、色ずれによる画質劣化を防止できる。しかも、付加されるトナーは、微小ドットトナー像であるため、これが記録媒体に転写されたとき、その存在が目立たず、最終画像の画質が劣化することはない。しかも、全画像形成時間が長くなる不具合を阻止できる。

請求項４に記載の画像形成装置によれば、記録媒体上に形成されたドットトナー像を特に目立たなくすることができ、最終画像の画質劣化の発生をより確実に防止できる。

請求項５に記載の画像形成装置によれば、ドットトナー像を画像形成装置情報として利用することができる。

以下、本発明の実施形態例を図面に従って説明し、併せて前述の従来の欠点の発生原因を明らかにする。

図１は本発明に係る画像形成装置の一例としてカラー画像形成装置を示す概略断面図であり、先ずその全体の構成と作用を説明する。

図１に示した画像形成装置１００は、カラー画像読取り装置、すなわちカラースキャナー１と、その下方に配置されたカラープリンター２とを有している。カラースキャナー１は、その筐体の上部にコンタクトガラス２４を有し、その上に圧板２５によって押えられて原稿３が載置される。この原稿３は、筐体内に配置されて矢印方向に走査移動する照明ランプ４によって照明され、その反射光像は同じく走査移動するミラー５Ａ，５Ｂ，５Ｃにて反射し、レンズ６を介してカラーセンサー７に結像される。そして、ここで原稿３のカラー情報を、例えばブルー、グリーン及びレッドの色分解光毎に読み取り、電気的な画像信号に変換する。カラーセンサー７は、ブルー、レッド及びグリーンの色分解手段と、例えばＣＣＤより成る光電変換素子を有し、通常は、上述した原稿の照明走査を３回行うことによって、ブルー、グリーン及びレッドの画像データを得るが、１回の照明走査でこれらのデータを得るように構成することもできる。

図２及び図３にも示すように、カラースキャナー１で得たブルー、グリーン、レッドの画像データの色分解画像信号強度レベルを基にして、画像処理部としての画像処理ユニット３０で色変換処理を行い、ブラック、シアン、マゼンタ、及びイエローの画像データを得、これが階調処理などを行う書き込み制御ユニット３４に入力される。ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの画像データを得るためのカラースキャナー１の動作方式は、カラープランター２の動作とタイミングをとったスキャナースタート信号にて、先に説明したように、照明ランプやミラーから成る走査光学系が図１の矢印方向に移動して原稿３を照明走査し、その１回の走査毎に１色の画像データを得る。

カラースキャナー１によってレッド、グリーン及びブルーの画像データを得る代りに、例えば、図２及び図３に示すようにパーソナルコンピュータ３７からのブルー、グリーン及びレッドの画像データを利用することもできる。

次にカラープリンター２の概要を説明する。

カラープリンター２の図示していない機枠に回転自在に支持されたドラム状の感光体９は、像担持体の一例を構成するものであり、かかる感光体９は、その中心軸線のまわりに図１における反時計方向に回転駆動され、このとき、そのまわりに配置された除電ランプ１１より成る除電器によって除電され、次いで帯電装置１２によって表面を一様に所定の極性、本例ではマイナスに帯電される。この帯電面が、露光装置の一例である書き込み光学ユニット８によって像露光され、感光体上に静電潜像が形成される。

書き込み光学ユニット８は、レーザ８Ａとその発光駆動制御部を有し、図２及び図３にその発光駆動制御部の一例としてのＬＤ駆動ユニット１８を示す。前述のように、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの画像データは、図２及び図３に示した書き込み制御ユニット３４にて、レーザ８Ａの点灯オン・オフの書き込みデータとして処理され、これに基づいてレーザ光が感光体９上に照射され、ここに静電潜像が形成される。

すなわち、レーザ８Ａから出射したレーザ光は、モータ８Ｃにより回転駆動されるポリゴンミラー８Ｂで反射し、ｆ／θレンズ８Ｃを通り、ミラー８Ｄで反射して、既に均一に帯電された感光体９の表面に入射する。レーザ光の照射された感光体表面部分の電位は低下し、ここが画像部、すなわち静電潜像となり、レーザ光の照射されない感光体表面部分の表面電位は実質的に低下せず、ここが地肌部となる。このようにして、画像データに対応した静電潜像が感光体９上に形成される。書き込み光学ユニット８は、カラースキャナー１又はパーソナルコンピュータ３７からのカラー画像データを光信号に変換し、感光体９に対して原稿画像に対応した光書き込みを行い、その感光体９に静電潜像を形成する。

上述の静電潜像は、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの画像データ毎に順次形成され、その各静電潜像が、感光体９のまわりに配置された現像装置３８の各現像器１４，１５，１６及び１７によって、それぞれの色のトナー像として順次可視像化される。

図１に示した各現像器１４，１５，１６及び１７は、そのブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色のトナーとキャリアを有する粉体状の二成分系現像剤をそれぞれ収容した現像容器と、回転駆動されながら周面に上記現像剤を担持して搬送する現像スリーブ１４Ａ，１５Ａ，１６Ａ及び１７Ａを有している。トナーとキャリアは、その両者の摩擦によって互いに逆極性に帯電し、本例ではトナーがマイナスに帯電される。

感光体９上には、各色のトナー像が順次形成されるが、その形成順序は適宜選択できる。ここでブラック、シアン、マゼンタ、イエローの順で各トナー像が形成される場合を一例として説明する。

４個の現像器１４，１５，１６及び１７が待機状態にあるときは、その各現像スリーブ１４Ａ，１５Ａ，１６Ａ及び１７Ａには現像剤が担持されておらず、現像不能な穂切り状態にある。

画像形成動作が開始されると、前述のように、カラースキャナー１で所定のタイミングからブラックの画像の読み取りがスタートしてブラック画像データが得られ、この画像データに基づき既に帯電装置１２によって帯電されている感光体１に対する光書き込みが行われ、最初のブラックトナー像用の静電潜像が形成される。ブラック画像データによる静電潜像をブラック潜像と記すことにする。シアン、マゼンタ、イエローの各画像データによる静電潜像についても、それぞれシアン潜像、マゼンタ潜像、イエロー潜像と記す。

上記ブラック潜像の先端から現像できるように、ブラック現像器１４の現像位置に潜像先端部が到達する前に、ブラック現像器１４の現像スリーブ１４Ａが回転を開始してその周面へのブラック現像剤の穂立ちを行い、その穂を感光体表面に接触させ、ブラック潜像をブラックトナーによってブラックトナー像として可視像化する。すなわち、レーザ光が照射されて表面電位が低下した画像部に、現像スリーブ１４Ａ上のマイナスに帯電したトナーが静電的に移行し、トナー像が形成される。かかる動作が行われるように、現像スリーブ１４Ａにはマイナスのバイアス電圧が印加されている。このようにして本例では、反転現像が行われる。

以降、ブラック潜像に対する現像動作を続けるが、ブラック潜像の後端部がブラック現像器１４の現像位置を通過した時点で、速やかにブラック現像器１４の現像スリーブ１４Ａ上のブラック現像剤の穂切りを行い、そのブラック現像器１４を現像不能状態にする。これは少なくとも、次のシアン画像データによるシアン潜像の先端部がブラック現像器１４に到達する前に完了させる。現像剤の穂切りは、現像スリーブ１４Ａの回転方向を現像動作時と逆方向に切り替えることによって行う。

上述のように感光体表面に形成されたブラックトナー像は、中間転写体の一例である中間転写ベルト１９に静電力によって転写される。中間転写ベルト１９は、中抵抗体より成り、駆動ローラ２１、バイアスローラ２０、従動ローラ３５及びその他の従動ローラ群に巻き掛けられた無端ベルトとして構成され、これらの要素が１つの中間転写ベルトユニットを構成している。バイアスローラ２０には、図示していない電源によって、感光体９上のトナーと逆極性、本例ではプラス極性のバイアス電圧が印加され、このバイアスローラ２０に巻き掛けられた中間転写ベルト部分が感光体９の表面に接触し、この状態で中間転写ベルト１９は、図示していないモータにより駆動される駆動ローラ２１の回転によって、図１に矢印で示した方向に回転する。感光体９と中間転写ベルト１９は、その両者の接触部において、同じ方向に移動し、しかも等速で移動するように制御される。

上述のようにバイアスローラ２０には、トナーと逆極性の電圧が印加されているので、感光体上のブラックトナー像が、その感光体９と中間転写ベルト１９との接触部である一次転写領域３９に至ったとき、当該ブラックトナー像は中間転写ベルト１９の表面に静電的に引かれ、中間転写ベルト１９の表面に一次転写される。所定のバイアス電圧が印加されるバイアスローラ２０は、感光体表面のトナー像を中間転写ベルト１９の表面に一次転写するための静電界を感光体と中間転写ベルトとの間に形成する電界形成手段の一例を構成している。

ブラックトナー像を転写した後の感光体表面に残留付着する転写残トナーは、クリーニング前除電器を有するクリーニング装置１０のブラシローラ及びクリーニングブレードより成るクリーニング部材１０Ａによって表面から除去され、感光体表面がクリーニングされる。

上述したブラックトナー像の一次転写に続いて、シアントナー像の形成行程に移行する。すなわち、感光体表面が除電ランプ１１による除電作用を受け、帯電装置１２によって再びマイナス極性に一様に帯電される一方、所定のタイミングで前述のようにカラースキャナー１による読み取りが行われ、シアン画像データが得られ、その画像データによるレーザ光の書き込みが帯電された感光体表面に対して行われ、シアン潜像が形成される。

シアン現像器１５は、その現像位置に対して、先のブラック潜像が通過した後で、かつシアン潜像の先端が到達する前に、現像スリーブ１５Ａが回転を開始してその周面にシアン現像剤の穂立てを行う。そして、ブラック現像器１４の場合と全く同様にして、シアン潜像がシアントナーによってシアントナー像として可視像化される。以降、シアン潜像の現像を続けるが、このシアン潜像の後端部がシアン現像器１５の現像位置を通過した時点で、ブラック現像器１４の場合と同様に、シアン現像器１５の現像スリーブ１５Ａ上の現像剤の穂切りを行う。これも、やはり次のマゼンタ潜像の先端部がシアン現像器１５に到達する前に完了させる。

上記シアントナー像も、ブラックトナー像の場合と全く同様にして、中間転写ベルト１９の表面に、先に転写されたブラックトナー像の上から重ねて一次転写される。シアントナー像転写後に感光体表面に付着する転写残トナーはクリーニング装置１０によって除去され、感光体表面が清掃される。

引き続き、上述したところと全く同様にして、マゼンタ及びイエローに対する画像データの読み取り、潜像形成、現像動作がそれぞれ実行され、感光体表面にマゼンタトナー像とイエロートナー像が順次形成され、これらのトナー像が順次中間転写ベルト１９の表面に、既に転写されたトナー像の上から重ねて一次転写される。

このようにして、中間転写ベルト１９の表面には、感光体９上に順次形成されたブラック、シアン、マゼンタ及びイエローのトナー像が当該中間転写ベルト１９上の同一の画像領域に重ね合わされ、位置合わせされて形成される。そして、このフルカラートナー像は転写装置の一例である転写ローラ２３によって記録媒体表面に一括して二次転写される。

記録媒体の一例である各種サイズの転写紙Ｐは給紙装置３１，３２，３３にそれぞれ収容され、選択された給紙装置から、これに収容された転写紙が送り出され、その転写紙はその先端がレジストローラ対２６に至ったところで一旦止められ、中間転写ベルト１９上のトナー像をその転写紙に転写できる所定のタイミングでレジストローラ対２６が回転を開始し、当該転写紙が中間転写ベルト１９と転写ローラ２３との間の二次転写領域４０へ搬送される。

転写ローラ２３は、中間転写ベルト表面にトナー像を一次転写している間は、図示していない接離装置によって、中間転写ベルト表面から離間しているが、中間転写ベルト１９上のトナー像を転写紙に二次転写するときは、接離装置の作動によって中間転写ベルト１９の表面に当接し、その両者の間に転写紙が通紙される。このとき転写ローラ２３は、中間転写ベルト１９との当接部において、両者の表面が同じ方向に移動する向きに回転し、かつその転写ローラ２３には、中間転写ベルト１９上のトナーと逆極性、本例ではプラス極性のバイアス電圧が印加される。このため、二次転写領域４０を通過する転写紙上に、中間転写ベルト１９上の４色のトナー像、すなわちフルカラートナー像が、一括して静電的に移行して二次転写される。

上述のように、所定のバイアス電圧を印加される転写ローラ２３は、中間転写ベルト１９の表面のトナー像を転写紙に二次転写するための静電界を形成する電界形成手段の一例を構成する。

二次転写領域４０を通過した転写紙は、搬送ユニット２７によって定着装置２８へ搬送され、その定着ローラ２８Ａと加圧ローラ２８Ｂの間を通るとき、熱と圧力の作用で、転写されたトナー像が転写紙上に定着される。このようにして、転写紙上に最終画像が得られ、次いで、この転写紙は排紙トレイ２９上に排出される。

転写紙にトナー像を転写した後に中間転写ベルト表面に付着する転写残トナーは、クリーニング装置２２のクリーニングブレード２２Ａより成るクリーニング部材によって中間転写ベルト表面が除去され、中間転写ベルト１９の表面がクリーニングされる。このクリーニングブレード２２Ａは、図示していない接離装置によって、中間転写ベルト１９上にトナー像を一次転写しているときは、中間転写ベルト表面から離間し、そのトナー像を転写紙に転写した後に中間転写ベルト表面に付着する転写残トナーを除去するときだけ、中間転写ベルト表面に圧接する。

以上の動作を繰返して行うリピートコピー時には、カラースキャナー１の動作及び感光体９へのトナー像の形成は、前述の最後のイエロートナー像形成行程に引き続いて、所定のタイミングで２枚目の転写紙に転写する第１色目のトナー像、すなわちブラックトナー像の形成行程に進む。すなわち、中間転写ベルト１９上のフルカラートナー像の１枚目の転写紙への二次転写に続き、クリーニング装置２２によってクリーニングされた中間転写ベルト表面の画像領域へ次の転写紙に二次転写すべきトナー像が、先に説明した通りに、順次一次転写され、前述の動作が繰返される。

以上は、４色のフルカラー画像を得る作像モードであるが、３色の重ね合わせトナー像、又は２色の重ね合わせトナー像を得る作像モードのときは、指定された色とその色数の分について前述の動作が行われる。

また単色作像モードの場合には、所定枚数のコピーが終了するまで、その指定された色の現像器だけで感光体上のトナー像を形成し、中間転写ベルト１９は感光体９の表面に接触したまま、矢印方向に一定速で回転する。クリーニング装置２２のクリーニングブレード２２Ａも中間転写ベルト表面へ接触したままである。

また、各作像モード時に、中間転写ベルトを常に矢印方向に回転させて、その表面にトナー像を一次転写するようにしてもよいが、中間転写ベルト１９を次のように制御することもできる。

（１）一定速往動方式
これは、ブラックトナー像などの単一色のみの作像モード時に実施される動作である。図１に矢印で示した方向における中間転写ベルト１９の回転を往動と称することにすると、単色トナー像を複数形成する場合、その第１のトナー像の中間転写ベルト１９への転写後も、中間転写ベルト１９はそのまま一定速度で往動を続ける。転写ローラ２３は第１のトナー像の先端部にタイミングを合わせて給紙される転写紙にタイミングを合わせて接離装置により中間転写ベルト１９に当接され、トナー像を転写紙へ転写する。このようにして、リピート枚数に従って形成され中間転写ベルト１９上に転写されるトナー像をそれぞれ転写紙へ転写する。

（２）往復動（クイックリターン）方式
この方式は、２色以上のトナー像により画像を形成する作像モード時に実行される動作である。ブラックトナー像の中間転写ベルト１９への転写が終了したら、感光体９の表面から中間転写ベルト１９を離間させ、往復運動を終了させると同時に、中間転写ベルト１９を逆方向へ高速リターンさせる。リターンは、中間転写ベルト１９上のトナー像先端位置が一次転写領域３９を逆方向に通過し、さらに、予め設定された距離分を移動した後に停止させて待機状態にする。

次に、感光体９上のシアントナー像の先端部が一次転写領域３９より手前の所定位置に到達した時点に、中間転写ベルト１９を再び往動方向にスタートさせる。また、中間転写ベルト１９を再び感光体９の表面に接触させる。この場合もシアントナー像が中間転写ベルト１９面上でブラックトナー像に正確に重なるような条件に制御されて一次転写される。

その後も同様の動作によりマゼンタ、イエローの各トナー像行程に進み、中間転写ベルト１９上に４色重ねのトナー像を得る。４色目のイエロートナー像の一次転写行程に行き続き、中間転写ベルト１９はリターンせずにそのままの速度で往動し、中間転写ベルト１９面上のトナー像を転写紙へ一括転写するべく、転写ローラ２３は、トナー像の先端部にタイミングを合わせて給紙される転写紙にタイミングを合わせて接離装置により中間転写ベルト１９に当接され、トナー像を転写紙へ転写する。

以上が図１に示した画像形成装置１００の基本構成とその作用である。この画像形成装置１００は、表面にトナー像が形成される感光体９より成る像担持体と、該トナー像が一次転写される中間転写ベルト１９として構成された中間転写体と、像担持体表面のトナー像を中間転写体表面に一次転写するための静電界を像担持体と中間転写体との間に形成するバイアスローラ２０として構成された電界形成手段と、前記中間転写体表面のトナー像を、例えば転写紙より成る記録媒体に二次転写するための静電界を中間転写体と記録媒体との間に形成する転写ローラ２３として構成された電界形成手段とを具備している。

また、図１に示した画像形成装置１００は、多色画像を形成できるように構成され、表面に異なる色のトナー像が順次形成される像担持体の一例である感光体９と、そのトナー像が順次重ねて一次転写される中間転写ベルト１９より成る中間転写体と、像担持体表面の各トナー像を中間転写体に一次転写するための静電界を像担持体と中間転写体との間に形成するバイアスローラ２０として構成された電界形成手段と、中間転写体表面に一次転写されたトナー像を一括して、例えば転写紙より成る記録媒体に二次転写するための静電界を中間転写体と記録媒体との間に形成する転写ローラ２３として構成された電界形成手段を具備する。

上述のように感光体９と中間転写ベルト１９を用いる画像形成装置１００に対し、本発明者は、各種の実験を通して、当該画像形成装置により得られる画像の評価を行った。その結果、先にも説明したように、中間転写ベルト１９の表面に一次転写されたトナー像に画像ずれが発生し、これが最終画像の画質を劣化させる原因となっていることを明らかにすることができた。特に図１に示した画像形成装置のように、中間転写ベルト１９上に色の異なった複数のトナー像を重ねて転写すると、その各色のトナー像が互いにずれ、これが色ずれとして現われ、画質が著しく劣化するおそれがある。

本発明者がさらに検討を進めたところ、上述した画像ずれは以下の原因で発生することを明らかにすることができた。

図１に示した画像形成装置１００において、感光体９上のトナー像を中間転写ベルト１９の表面に一次転写するとき、バイアスローラ２０にトナーと逆極性のバイアス電圧を印加するが、これによって中間転写ベルト１９にも、その極性のバイアス電圧が印加される。このようにして感光体９と中間転写ベルト１９との間に静電界が形成されるが、この電界によって両者の間に静電吸着力が発生する。特に図１に示した画像形成装置１００のように反転現像方式を採用すると、感光体９と中間転写ベルト１９には互いに逆極性の電荷が存在することになるので、その静電吸着力は大きくなる。

図４は感光体９と中間転写ベルト１９を模式的に示す説明図であり、一次転写領域３９において、これらには、それそれ図４に「−」と「＋」で示すマイナスとプラスの電荷が存在し、これによって中間転写ベルト１９は、感光体９の側からＦで示す静電吸着力を受ける。

ここで、先に説明したように、一次転写領域３９において、感光体９と中間転写ベルト１９は同方向に移動し、しかもその表面の線速度が互いに等しくなるように制御される。ところが、実際には、中間転写ベルト１９を巻き掛けたバイアスローラ２０のわずかな偏心や、感光体９と中間転写ベルト１９のカラープリンタ本体への組付誤差などによって、感光体９と中間転写ベルト１９の表面の線速度にわずかな差が生じることは一般に避けられない。このような線速度の相違は周期的に現われるのが普通である。

図４に示すように、感光体表面が線速度をＶ_１で移動しようとし、中間転写ベルト１９の表面がＶ_２の線速度で移動しようとするものとする。このとき何らかの原因でＶ_１＞Ｖ_２となったとすると、一次転写領域３９においては、前述のように感光体９と中間転写ベルト１９間には静電吸着力が作用しているので、中間転写ベルト１９は感光体９から力Ｑを受け、当該中間転写ベルト１９の表面は感光体９の表面と等しい線速度で移動する。感光体表面と中間転写ベルト表面が互いに異なった線速度Ｖ_１，Ｖ_２で移動しようとするが、両者間に作用する静電吸着力によって、一次転写領域３９では、両者は等しい速さで移動するのである。

このとき、感光体９と中間転写ベルト１９には上述した力Ｑによる応力が発生する。そして、その応力が或る限度まで大きくなったところで、感光体９と中間転写ベルト１９は、急激に大きくずれ動く。かかる動作が繰り返し行われる。

上述のように感光体９と中間転写ベルト１９が相対的に大きなストロークで急激にずれ動くことにより、中間転写ベルト１９の副走査方向、すなわちその表面の移動方向に画像ずれが発生する。感光体９と中間転写ベルト１９が、一次転写領域３９において、静電吸着力により一体となって等しい速度で移動している間は画像ずれは発生しないが、引き続き起こる副走査方向への両者の大きなずれ動きによって画像ずれ、すなわち色ずれが生じるのである。

上述したところから理解できるように、一次転写領域３９において、感光体９と中間転写ベルト１９の間の静電吸着力を弱め、或いは両者の表面を滑りやすくできれば、両者の表面線速度に差ができても、このとき、これらは即座にその副走査方向に極く微小なストロークでずれ動き、両者が常に滑っている状態となるので、或る時期に両者が大きなストロークで急激にずれ動くことを阻止でき、画像品質を低下させるような画像ずれ、すなわち色ずれが発生することを防止できる。

事実、本発明者の実験結果によると、感光体９上の最初の１色目のトナー像（先の例ではブラックトナー像）を中間転写ベルト１９に一次転写するときに、画像ずれの発生が一番著しくなり、それ以降の色のトナー像を中間転写ベルト１９に順次一次転写するに従って画像ずれの発生が低減することが確められている。これは、感光体９上の１色目のトナー像を中間転写ベルト１９に一次転写するときは、両者の間に介在するトナーの量が少なく、両者の表面が滑り難い状態となっているのに対し、一次転写を繰り返すうちに、両者の間に存在するトナーの量が増大し、感光体９と中間転写ベルト１９とが直に接触する面積が小さくなり、静電吸着力の影響を受け難くなると共に、トナーが潤滑剤の働きをなし、感光体９と中間転写ベルト１９の表面を滑りやすくするためであると考えられる。

本発明者は、さらに、感光体９表面に形成される１色目のトナー像の画像面積を各種変え、これらをそれぞれ中間転写ベルト１９に一次転写すると共に、２色目のトナー像が中間転写ベルト１９の表面に転写された後の両トナー像の画像ずれを評価した。その結果、１色目のトナー像の画像面積を大きくするに従い、画像ずれの発生は減少した。このことから、１色目のトナー像を一次転写するときも、感光体９と中間転写ベルト１９の間に多量のトナーが存在すれば、画像ずれの発生を抑えることができることを理解することができる。

図５は中間転写ベルト１９の速度変動を説明する図であり、Ｐ_１は、感光体９上のトナー像を中間転写ベルト１９に一次転写するとき、両者の間に少量のトナーしか存在しない場合の中間転写ベルト１９の速度変動を示し、またＰ_２は、両者間に多量のトナーが存在するときの中間転写ベルト１９の速度変動を示している。

本例の画像形成装置は、上述した新規な認識に基づき、感光体９上のトナー像を中間転写ベルト１９に転写する一次転写領域３９に、そのトナー像以外のトナーを介在させ、感光体９の表面と中間転写ベルト１９の表面を滑りやすくし、画像ずれの発生を抑えるように構成されている。ユーザが最終画像として得ようとする画像情報、すなわち図２及び図３に示した画像処理ユニット３０から出力されるシアン，イエロー，マゼンタ，ブラックの画像データに対応する画像情報とは別の付加情報による付加トナー像を一次転写領域３９に存在させるのである。これにより、感光体９と中間転写ベルト１９が滑りやすくなり、両者が急激に大きくずれ動くことを防止できる。

ところが、上述の付加情報に基づく付加トナー像を一次転写領域３９に存在させることになると、その付加トナー像も最終的に転写紙に転写されることになるので、最終画像が付加トナー像によって乱され、その画質が著しく劣化することになる。

そこで、本例の画像形成装置では、後述するドット像形成手段によって、感光体９の表面に、例えば１５０乃至３００μｍ、特に２００μｍ前後の径の微小ドット状の多数のドットトナー像を一様に分散して形成し、感光体９上の各トナー像を前述のように中間転写ベルト１９に一次転写するとき、そのドットトナー像が一次転写領域３９に存在するようにする。ドットトナー像の密度は、例えば１ｃｍ^２当り３個乃至１０個程度とする。

このように所定の画像情報とは無関係な多数のドットトナー像を一次転写領域３９に介在させることにより、中間転写ベルト１９の表面に一次転写されたトナー像に、前述のような著しい画像ずれが発生することを効果的に抑制できる。またドットトナー像も、中間転写ベルト１９におけるトナー像の一次転写される画像領域に転写され、これが最終転写材である転写紙上に転写されて定着されるが、その各ドットトナー像のサイズは極く微小であるため、これが目立つことはなく、一般のユーザの目では、これを視認できないようにすることができる。このようにして、所定のトナー像の画質が劣化することを阻止できるのである。

上述のように、図示した画像形成装置には、トナー像が一次転写される中間転写体表面の画像領域に転写される微小なドット状の多数のドットトナー像を像担持体表面に分散して形成するドット像形成手段が設けられている。これが請求項１に対応する構成である。

上述したドットトナー像は各種の態様で感光体表面に形成し、これを中間転写ベルト１９の表面に転写することができる。

図１に示した画像形成装置のように、感光体表面に形成した色の異なる各トナー像を中間転写ベルト１９に転写するカラー画像形成装置１００においては、感光体９に形成された１色目のトナー像を中間転写ベルト１９に一次転写するときにも、その一次転写領域に多量のトナーを存在させ、その画像ずれを防止する必要がある。

そこで、この形式の画像形成装置１００においては、中間転写ベルト１９上に感光体９から最初の１色目のトナー像を一次転写する前に、中間転写ベルト１９上の当該トナー像の転写される画像領域に、その画像情報とは無関係な前述のドットトナー像を、バイアスローラ２０の作用で感光体表面から転写しておくとよい。中間転写ベルト１９の画像領域に、１色目の最初のトナー像を転写するときに、一次転写領域３９に既に多量のトナーが存在するようにし、そのトナー像の画像ずれを防止するのである。２色目以降のトナー像を中間転写ベルト１９に一次転写するときは、既に感光体９と中間転写ベルト１９の間に多量のトナーが存在するので、その各トナー像の画像ずれが発生することを阻止できる。

図２に示すように、１色目の画像データを書き込み制御ユニット３４に入力する前に、付加情報発生ユニット１３からのドットトナー像に対応する付加情報を書き込み制御ユニット３４に入力し、その付加情報に基づいて、ＬＤ駆動ユニット１８によりレーザ８Ａ（図１）を制御し、帯電装置１２によって帯電された感光体９の表面にレーザ光を照射してドットトナー像用の静電潜像を形成し、これをいずれかの現像器１４，１５，１６又は１７によってその現像器の色のトナーによってドットトナー像として可視像化する。そして、そのドットトナー像を、バイアス電圧の印加されたバイアスローラ２０によって、各トナー像が重ね転写される中間転写ベルト１９の画像領域に転写する。以降は付加情報発生ユニット１３をオフし、前述のようなカラースキャナー１又はパーソナルコンピュータ３７からカラープリンター２に入力された画像データに基づいて、その各色のトナー像を感光体９上に順次形成し、これらを中間転写ベルト１９上の上記画像領域に順次一次転写する。

上記構成をより一般的に示すと、先に説明したように像担持体と中間転写体を有する画像形成装置において、中間転写体表面に最初のトナー像が一次転写される前に、そのトナー像が一次転写される中間転写体の画像領域に転写される微小なドット状の多数のドットトナー像を像担持体表面に分散して形成するドット像形成手段を設けるのである。これが請求項２に対応する構成であり、図１及び図２に示した例では、付加情報発生ユニット１３と、書き込み制御ユニット３４と、ＬＤ駆動ユニット１８を含む書き込み光学ユニット８と、現像装置３８が、請求項１又は２に対応する構成のドット像形成手段を構成する。

請求項２に対応する上記構成においては、最初の１色目のトナー像を中間転写ベルト１９に一次転写する前に、ドットトナー像を感光体上に形成し、これを中間転写ベルト１９に転写するので、この動作に要する時間だけ、全画像形成動作の時間が長くなる。

そこで、最初の１色目のトナー像を感光体９上に形成するとき、そのトナー像の画像情報とは無関係な前述のドットトナー像を同時に感光体９上に形成し、１色目のトナー像とドットトナー像を共に、バイアス電圧の印加されたバイアスローラ２０の作用によって中間転写ベルト１９の画像領域に一次転写すると、画像形成に要する時間を短縮することができる。

この場合には、例えば図３に示すように、画像処理ユニット３０で処理された１色目の画像データに、付加情報発生ユニット１３にて生成されたドットトナー像用のデータを加え、これらを書き込み制御ユニット３４に入力する。そして、これらのデータは、ＬＤ駆動ユニット１８にて、レーザ８Ａの点灯オン・オフの書き込みデータとされ、これに対応したレーザ光が書き込み光学ユニット８から出射し、これによって感光体上に１色目のトナー像用の静電潜像とドットトナー像用の静電潜像が共に形成され、これらが所定の現像器によって、その色のトナーによりトナー像として可視像化される。これらの混合トナー像が中間転写ベルト１９の画像領域に、バイアスローラ２０の作用によって一次転写される。

この構成をより一般的に示すと、先に説明したように像担持体と中間転写体を有する画像形成装置において、像担持体表面に最初に形成されるトナー像に重ねた状態で、当該像担持体表面に、微小なドット状の多数のドットトナー像を分散して形成するドット像形成手段を設ける。これが請求項３に対応する構成であり、図１及び図３に示した例においても、付加情報発生ユニット１３と、書き込み制御ユニット３４と、ＬＤ駆動ユニット１８を含む書き込み光学ユニット８と、現像装置３８が、請求項１又は３に対応する構成のドット像形成手段を構成する。

ところで、上述した各構成において、画像情報とは無関係な付加情報に基づいて形成されるドットトナー像は、いかなる色のトナーによって形成してもよいが、これをイエロートナーによって形成すると、これが特に目立たなくなり、転写紙上に形成されたドットトナー像を全く認識できなくなるようにすることができ、最終画像の画質を一段と向上させることができる。これが請求項４に対応する構成であるが、この構成を前述の請求項３に対応する構成に採用するときは、感光体９上に形成する最初の１色目のトナー像を、イエロー現像器１７によって形成する必要がある。

またドットトナー像は、感光体表面又は中間転写ベルト表面に規則的又は不規則状態に分散して形成することができるが、そのドットトナー像を、画像形成装置の情報、例えばその画像形成装置の製造番号や製造者名、又は製造年月日などを表わすパターンをなして配列すると有利である。これが請求項５に対応する構成であるが、かかる構成によれば画像形成装置を用いて紙幣などを偽造されたとき、その紙幣に形成されたドットトナー像を調べることによって、その画像形成装置を特定できる。このようにして、紙幣などの偽造を未然に防止することが可能となる。

最後に、図１に示した画像形成装置を用いて、本発明者が上述した各構成に関連する実験を行った際の当該画像形成装置の作像条件を示す。

感光体ＯＰＣ
中間転写ベルトカーボン分散のフッ素系樹脂ＥＴＦＥ（エチレン・テトラフロロ・エチレン）
体積抵抗率１０^１０Ωcm
表面抵抗率１０^９Ω
転写ローラヒドリンゴムローラにＰＦＥチューブを被膜
体積抵抗率１０^９Ωcm
トナーポリオールをメイン樹脂に、ブラックはカーボン、シアン・マゼンタ・イエローは各顔料にて着色。流動性付与材としてシリカを外添。
現像剤特性トナー濃度各色１〜６（ｗｔ％）
トナー帯電量各色−１５〜−２５（Ｃ／ｇ）
感光体電位画像部 −８０〜−１３０（Ｖ）
地肌部 −５００〜−７００（Ｖ）
プロセススピード１８０mm／sec
一次転写バイアス電圧１色目：１２００（ｖ）２色目：１３００（ｖ）３色目：１４００（ｖ）４色目：１５００（ｖ）二次転写バイアス電圧１３００（ｖ）

画像形成装置の一例を示す概略断面図である。その画像形成装置の制御ブロック図である。他の例の制御ブロック図である。感光体と中間転写体を模式的に示した説明図である。画像ずれが発生する原因を説明する図である。

符号の説明

１００画像形成装置

Claims

表面にトナー像が形成される像担持体と、該トナー像が一次転写される中間転写体と、像担持体表面のトナー像を中間転写体表面に一次転写するための静電界を像担持体と中間転写体との間に形成する電界形成手段と、前記中間転写体表面のトナー像を記録媒体に二次転写するための静電界を中間転写体と記録媒体との間に形成する電界形成手段とを具備する画像形成装置において、
前記トナー像が一次転写される中間転写体表面の画像領域に転写される微小なドット状の多数のドットトナー像を前記像担持体表面に分散して形成するドット像形成手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
表面に異なる色のトナー像が順次形成される像担持体と、そのトナー像が順次重ねて一次転写される中間転写体と、像担持体表面の各トナー像を中間転写体に一次転写するための静電界を像担持体と中間転写体との間に形成する電界形成手段と、前記中間転写体表面に一次転写されたトナー像を一括して記録媒体に二次転写するための静電界を中間転写体と記録媒体との間に形成する電界形成手段を具備する画像形成装置において、
中間転写体表面に最初のトナー像が一次転写される前に、そのトナー像が一次転写される中間転写体の画像領域に転写される微小なドット状の多数のドットトナー像を前記像担持体表面に分散して形成するドット像形成手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
表面に異なる色のトナー像が順次形成される像担持体と、そのトナー像が順次重ねて一次転写される中間転写体と、像担持体表面の各トナー像を中間転写体に一次転写するための静電界を像担持体と中間転写体との間に形成する電界形成手段と、前記中間転写体表面に一次転写されたトナー像を一括して記録媒体に二次転写するための静電界を中間転写体と記録媒体との間に形成する電界形成手段を具備する画像形成装置において、
像担持体表面に最初に形成されるトナー像に重ねた状態で、当該像担持体表面に、微小なドット状の多数のドットトナー像を分散して形成するドット像形成手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
前記ドットトナー像がイエロートナーによって形成される請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。
前記ドットトナー像が、画像形成装置情報を表わすパターンをなして配列されている請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。