JP2006323296A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 通常の帯電極性とは逆極性に帯電する逆帯電トナーが記録材の裏面に転移・付着するのを抑制する。
【解決手段】 二次転写装置３０は、中間転写ベルト２０の像担持面側に圧接配置される二次転写ロール３１と、中間転写ベルト２０を挟んで二次転写ロール３１に圧接配置されるバックアップロール２５と、二次転写ロール３１に圧接配置される帯電ロール３２とを有している。中間転写ベルト２０と二次転写ロール３１との間に用紙Ｐがニップされ、二次転写バイアスの印加によりトナーの二次転写が行われている間は、帯電ロール３２に帯電バイアスを印加することにより、二次転写ロール３１の表面に付着したトナーを通常の帯電極性に帯電する。これにより、二次転写バイアスによって、二次転写ロール３１の表面に付着したトナーが用紙Ｐの裏面に転移するのを抑制できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置に係り、特に、像担持体上のトナー像を、接触転写方式を用いて記録材に転写する画像形成装置に関する。

従来における画像形成装置として、現像器によって感光体ドラム上に現像された各色成分トナー像を順次中間転写ベルト上に一次転写し、この中間転写ベルト上に重ね合わされた重ねトナー像を用紙に二次転写するものが知られている。ここで、二次転写を行う二次転写装置としては、例えば中間転写ベルトのトナー像担持面に接触配置される二次転写ロールと、中間転写ベルトを挟んで二次転写ロールに対向配置されるバックアップロールとを備えたものが知られている。この二次転写装置では、二次転写ロールとバックアップロールとの間に所定の二次転写バイアスを印加することで、中間転写ベルト上のトナー像を用紙に静電的に転移させている。

このような二次転写装置では、用紙が二次転写装置を通過していない間、中間転写ベルトと二次転写ロールとが直接接触する。すると、この間に、中間転写ベルトに付着していたトナーが、二次転写ロール側に転移してしまうことがある。このようにして二次転写ロールにトナーが付着すると、次の用紙が二次転写装置を通過する際に、このトナーが今度は二次転写ロールから用紙の画像担持面の裏面側に転移し、用紙の裏面汚れを生じさせてしまう。

そこで、例えば二次転写ロールの表面に離型性のよいフッ素コート層を形成すると共に、二次転写ロールの表面を清掃するためのクリーニングブレードを配設し、二次転写ロール表面に付着したトナーを掻き取るようにした技術が存在する(特許文献１参照。)。
ただし、画像形成装置のレイアウトの都合などによって、クリーニングブレードを取り付けることができない場合もある。そこで、用紙が二次転写装置内に存在する場合には中間転写ベルト上のトナーを用紙側に転移させる転写バイアスを印加し、用紙が二次転写装置に存在していない場合には、上記転写バイアスおよびこの転写バイアスとは極性が反対の逆転写バイアスを交互に印加する技術が存在する(特許文献２参照。)。

特開２０００−１８１２５１号公報(第５−８頁、図２、図８) 特開平３−６９９７８号公報(第３頁、第２図)

ところで、この種の画像形成装置では、通常、現像器内でトナーが所定の極性(例えば負極性)に帯電されている。そして、このトナーの帯電極性を利用して静電的に現像、一次転写、および二次転写が行われる。ただし、トナーの中には、上記所定の極性とは逆極性(例えば所定の極性が負極性の場合には正極性)に帯電してしまうものも存在する。すると、逆極性に帯電したトナー(以下の説明では逆帯電トナーと呼ぶ)は、現像器から感光体ドラムを介して中間転写ベルトの非画像領域に転移する。このとき、逆帯電トナーが、非画像領域のうち画像と画像との間に存在するインターイメージ領域に転移すると、このインターイメージ領域は二次転写装置では、用紙が存在しない領域になることから、逆帯電トナーが中間転写ベルトから二次転写ロールに転移することになってしまう。そして、次の用紙に対する転写を行うために二次転写ロールとバックアップロールとの間に転写バイアスが印加されると、二次転写ロールに付着した逆帯電トナーは、今度は用紙の裏面に転移・付着することになってしまう。

かかる問題に対し、上記特許文献２では、用紙が二次転写装置を通過していないときに転写バイアスおよび逆転写バイアスを印加することで、二次転写ロールに付着したトナーを中間転写ベルトに転移させているだけである。したがって、用紙が二次転写装置を通過している間に生じるかぶりトナーの用紙への転移を抑制することはできない。

本発明は、かかる技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、通常の帯電極性とは逆極性に帯電する逆帯電トナーが記録材の裏面に転移・付着するのを抑制することにある。

かかる目的のもと、本発明が適用される画像形成装置は、所定の極性に帯電されたトナーが担持搬送される像担持体と、像担持体との間に記録材を挟み、像担持体との間に所定の転写電界を形成することで、記録材に像担持体上のトナーを静電転写する転写部材と、転写部材に付着したトナーを所定の極性に帯電する帯電部材とを含んでいる。

このような画像形成装置では、像担持体と転写部材との間に記録材が存在しないときに、像担持体と転写部材との間に所定の転写電界とは逆向きの電界を形成することができる。また、像担持体と転写部材との間に記録材が存在するときに像担持体と転写部材との間に形成される電界Ｅ１よりも、像担持体と転写部材との間に記録材が存在しないときに像担持体と転写部材との間に形成される電界Ｅ２が低く、且つ、電界Ｅ２よりも、像担持体と転写部材との間に記録材が存在するときに帯電部材と転写部材との間に形成される電界Ｅ３が高く設定されることができる。さらに、帯電部材は、転写部材に圧接配置されて転写部材上のトナーを摩擦帯電することができる。

また、他の観点から捉えると、本発明が適用される画像形成装置は、トナーが担持搬送される像担持体と、像担持体との間に記録材を挟み、像担持体上のトナーを記録材に転写する転写部材と、転写部材に当接配置される当接部材と、少なくとも像担持体と転写部材との間に記録材が挟まれている間、トナーの帯電極性と同極性の帯電バイアスを当接部材に供給する電源とを含んでいる。

このような画像形成装置において、電源は、像担持体と転写部材との間に転写電界を形成するための転写バイアスをさらに供給することができる。また、転写部材は、導電性発泡体にて構成され回転可能に配設されるロール部材で構成し、帯電部材は、導電性発泡体にて構成され回転可能に配設されるロール部材で構成することができる。さらに、電源は、像担持体と転写部材との間に記録材が挟まれていない間に、転写部材に転写バイアスとは逆極性のクリーニングバイアスをさらに供給することができる。この場合に、電源は、像担持体と転写部材との間に記録材が挟まれていない間に、転写部材に転写バイアスとクリーニングバイアスとを交互に供給することができる。

本発明によれば、転写部材に転移・付着したトナーを、通常のトナーの帯電極性と同極性に帯電するようにしたので、転写部材に付着したトナーが、転写電界あるいは転写バイアスにより記録材の裏面に転移するのを抑制することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施の形態という)について詳細に説明する。
＜実施の形態１＞
図１は、本実施の形態が適用される画像形成装置の概要を示す図である。この画像形成装置は、本体１内に、例えば電子写真方式にて各色成分トナー像が形成される複数(本実施の形態では四つ)の画像形成ユニット１０(具体的には１０Ｋ,１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ)、各画像形成ユニット１０で形成された各色成分トナー像を順次転写(一次転写)保持させる中間転写ベルト２０を備えている。また、画像形成装置は、中間転写ベルト２０に転写された重ね画像を用紙Ｐに一括転写(二次転写)させる二次転写装置３０、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置５０を備えている。さらに、本体１は、図示しない画像読取装置(ＩＩＴ)や図示しないパーソナルコンピュータ(ＰＣ)等から入力される画像データに対し、所定の画像処理を施すＩＰＳ(Image Processing System)８０を具備している。そして、本体１には、画像形成動作全体を制御する制御部１００が設けられている。

ここで、各色成分の画像形成ユニット１０は、感光体ドラム１１、この感光体ドラム１１を所定の電位に帯電する帯電装置１２を備えている。また画像形成ユニット１０は、帯電された感光体ドラム１１に静電潜像を書き込むレーザ露光装置１３、各色成分トナーが収容されて感光体ドラム１１上の静電潜像を現像する現像装置１４を有している。さらに、画像形成ユニット１０は、感光体ドラム１１上に担持されたトナー像を中間転写ベルト２０に転写する一次転写ロール１５、一次転写後の感光体ドラム１１上の残留物を除去するドラムクリーナ１６を具備している。

本実施の形態において、感光体ドラム１１は、金属製の薄肉の円筒形ドラムの表面に有機感光層を形成したものからなり、有機感光層は負の帯電極性を有する材料で構成されている。また、帯電装置１２は、帯電ロールに負極性のバイアスを印加することで、感光体ドラム１１の有機感光層を負極性に帯電させている。さらに、レーザ露光装置１３は、帯電された感光体ドラム１１のうち、トナー像を形成すべき位置に光照射を行い、静電潜像を形成している。そして、現像装置１４による現像は反転現像方式にて行われる。したがって、現像装置１４で使用されるトナーは負極性帯電タイプのものであり、トナーは所定の極性として負極性に帯電していることになる。なお、本実施の形態では、現像装置１４においてトナーおよびキャリアを含む現像剤を用いた二成分現像方式が採用されている。また、一次転写ロール１５には、トナーの帯電極性とは逆極性(正極性)の一次転写バイアスが印加されるようになっており、感光体ドラム１１上のトナー像を中間転写ベルト２０に転移させている。さらに、ドラムクリーナ１６は、感光体ドラム１１の回転方向に対してカウンタ方向に圧接配置されるクリーニングブレードを有しており、感光体ドラム１１に付着する残留トナーを掻き取っている。

像担持体としての中間転写ベルト２０は、複数(本実施の形態では六つ)のロールに掛け渡されている。これらロールとしては、中間転写ベルト２０を駆動する駆動ロール２１、中間転写ベルト２０を張架する従動ロール２２、２３、２６、中間転写ベルト２０の搬送方向に略直交する方向の蛇行を規制する補正ロール２４、後述する二次転写装置３０のバックアップロール２５がある。そして、駆動ロール２１を挟んだ中間転写ベルト２０には、二次転写後の中間転写ベルト２０上の残留物を除去するベルトクリーナ２７が配設されている。ベルトクリーナ２７は、中間転写ベルト２０の回転方向に対してカウンタ方向に圧接配置されるクリーニングブレードを有しており、中間転写ベルト２０に付着する残留トナーを掻き取っている。

二次転写装置３０は、中間転写ベルト２０のトナー像担持面側に圧接配置される転写部材としての二次転写ロール３１と、中間転写ベルト２０の裏面側に配置されて二次転写ロール３１の対向電極をなすバックアップロール２５とを備えている。さらに、二次転写装置３０は、二次転写ロール３１に回転可能に圧接配置される帯電部材あるいは当接部材としての帯電ロール３２を有している。

また、用紙搬送系は、記録材としての用紙Ｐを収容する用紙トレイ４０、この用紙トレイ４０に集積された用紙Ｐを所定のタイミングで取り出して搬送経路４４に搬送するピックアップロール４１、ピックアップロール４１にて繰り出された用紙Ｐを搬送する搬送ロール４２を備えている。また、搬送ロール４２の用紙搬送方向下流側には、所定のタイミングで二次転写装置３０に用紙Ｐを送り込むためのレジストレーションロール(レジロール)４３が配設されている。また、二次転写装置３０よりも用紙搬送方向下流側の搬送経路４４には、二次転写後の用紙Ｐを定着装置５０まで搬送するためのベルト搬送装置７０が設けられている。

さらに、定着装置５０は、内部に加熱源を有し、回転可能に配設される加熱ロール５１を備えている。また、定着装置５０は、加熱ロール５１に圧接配置され、加熱ロール５１に従動回転する加圧ロール５２を備えている。ここで、加熱ロール５１は図示しない温度調整部によって所定の温度範囲となるように制御されている。

定着装置５０よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐを上部側に向けて搬送する排出経路４５が設けられている。この排出経路４５には、複数の搬送ロール４６が配設されている。そして、この排出経路４５よりも下流側であって本体１の上部には、画像形成済みの用紙Ｐが排出される排紙トレイ２が設けられている。

また、本実施の形態では、両面モード選択時に、定着装置５０で片面定着済みの用紙Ｐを反転させて再度二次転写装置３０へと戻す用紙反転搬送機構６０が設けられている。この用紙反転搬送機構６０は、定着装置５０からの排出経路４５に対して下方に分岐する分岐経路６１を設け、この分岐経路６１にはさらに下方に向かって反転経路６２を延設すると共に、この反転経路６２からレジロール４３手前の搬送経路４４へと戻る戻し経路６３を連通接続したものである。そして、これらの経路には必要に応じて適宜数の搬送ロール６４が設けられている。また、定着装置５０の出口側には、定着後の用紙Ｐの搬送方向を排出経路４５または分岐経路６１に切り替えるゲート６５が設けられ、分岐経路６１と戻し経路６３との分岐点には反転前後の用紙Ｐの搬送方向を切り替えるゲート６６が設けられている。さらに、反転経路６２には、正逆回転可能に配設されるスイッチバックロール６７が取り付けられている。

次に、本実施の形態に係る画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。図示しない画像読取装置(ＩＩＴ)や図示しないパーソナルコンピュータ(ＰＣ)等から出力される画像データは、図１に示すような画像形成装置に入力される。画像形成装置では、ＩＰＳ８０にて所定の画像処理が施された後、画像形成ユニット１０等によって作像作業が実行される。ＩＰＳ８０では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度/色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、黒(Ｋ)、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)の４色の色材階調データに変換され、レーザ露光装置１３に出力される。

レーザ露光装置１３では、入力された色材階調データに応じて、例えば半導体レーザから出射された露光ビームを画像形成ユニット１０Ｋ,１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃの各々の感光体ドラム１１に照射している。画像形成ユニット１０Ｋ,１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃの感光体ドラム１１では、帯電装置１２によってその表面が例えば−５５０Ｖに帯電された後、レーザ露光装置１３によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。この静電潜像は、レーザ露光装置１３にて光書き込みが行われた潜像形成領域(例えば−５０Ｖの帯電電位を有する)、および、光書き込みが行われなかった非潜像形成領域(例えば−５５０Ｖの帯電電位を有する)からなる。

現像装置１４では、図示しない現像スリーブに対し、直流−３５０Ｖにピークトゥピークが１ｋＶの交流を重畳した現像バイアスが印加されている。このため、感光体ドラム１１上に形成される潜像形成領域(−５０Ｖ)は、現像スリーブに対して相対的に正の電位(３００Ｖ)となる。一方、感光体ドラム１１に形成される非画像形成領域(−５５０Ｖ)は、現像スリーブ(−３５０Ｖ)に対して相対的に負の電位(−２００Ｖ)となる。したがって、負極性に帯電する現像スリーブ上のトナーは、感光体ドラム１１上の潜像形成領域に静電的に転移する。これにより、感光体ドラム１１上に形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット１０Ｋ,１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃの現像装置１４にて、黒(Ｋ)、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)の各色のトナー像として現像される。

画像形成ユニット１０Ｋ,１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃの感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム１１と中間転写ベルト２０とが当接する一次転写部にて、中間転写ベルト２０上に転写される。より具体的には、一次転写部において、一次転写ロール１５にて中間転写ベルト２０の基材に対しトナーの帯電極性と逆極性(本実施の形態では正極性)の一次転写バイアスが印加され、未定着トナー像が中間転写ベルト２０の表面に順次重ね合わせられて一次転写が行われる。このようにして一次転写された未定着トナー像は、中間転写ベルト２０の回転に伴って二次転写装置３０に搬送される。

一方、用紙搬送系では、画像形成のタイミングに合わせてピックアップロール４１が回転し、用紙トレイ４０から用紙Ｐが供給される。ピックアップロール４１により供給された用紙Ｐは、搬送ロール４２により搬送経路４４を搬送され、二次転写装置３０に到達する。二次転写装置３０に到達する前に、用紙Ｐはレジロール４３によって一旦停止され、前述のようにしてトナー像が担持された中間転写ベルト２０の移動タイミングに合わせてレジロール４３が回転することで、用紙Ｐの位置とトナー像の位置との位置合わせがなされる。

二次転写装置３０では、中間転写ベルト２０を介して、二次転写ロール３１がバックアップロール２５に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された用紙Ｐは、中間転写ベルト２０と二次転写ロール３１との間に挟み込まれる。このとき、バックアップロール２５にトナーの帯電極性と同極性の電圧(本実施の形態では負極性)が印加されると、接地された二次転写ロール３１を対向電極とする転写電界が形成される。そして、中間転写ベルト２０上に担持された未定着トナー像は、二次転写ロール３１とバックアップロール２５とによって押圧される二次転写位置にて、用紙Ｐに静電転写される。

その後、トナー像が静電転写された用紙Ｐは、中間転写ベルト２０から剥離された後、ベルト搬送装置７０によって定着装置５０まで搬送される。定着装置５０に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着装置５０によって熱および圧力で定着処理を受けることで用紙Ｐ上に定着される。その後、定着画像が形成された用紙Ｐがゲート６５によって排出経路４５側へ向けられ、用紙Ｐは排紙トレイ２に排出される。一方、用紙Ｐへの転写が終了した後、中間転写ベルト２０上に残った残留トナーは、中間転写ベルト２０の回動に伴ってベルトクリーナ２７との対向部まで搬送され、ベルトクリーナ２７によって中間転写ベルト２０上から除去される。

また、用紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着装置５０を通過した用紙Ｐの先端がゲート６５によって分岐経路６１に進入し、分岐経路６１を搬送された後にゲート６６によって反転経路６２に進入する。反転経路６２において、用紙Ｐはスイッチバックロール６７によって一旦奥側に向けて搬送された後、用紙Ｐの後端がゲート６６を抜けた直後のタイミングで一旦停止し、その後所定のタイミングでスイッチバックロール６７を逆回転させることにより今度は逆方向に向けて搬送される。その際、用紙Ｐはゲート６６によって戻し経路６３に進入する。戻し経路６３を搬送される用紙Ｐは、搬送ロール６４によって搬送経路４４へと戻される。このとき、用紙Ｐは最初に搬送経路４４にあったときとは異なり、表裏が反転された状態となっている。そして、今度は用紙Ｐの裏面に未定着トナー像が静電転写され、定着装置５０によって定着された後、排出経路４５を介して排紙トレイ２に排出される。

次に、二次転写装置３０およびその動作について詳細に説明する。図２は、本実施の形態における二次転写装置３０の構成を説明するための図である。
二次転写装置３０において、二次転写ロール３１は発泡ポリウレタンで構成されており、例えば金属面に１ｋｇ重の荷重で押し付けて１ｋＶの電圧を印加したときの抵抗が７.２logΩである。一方、バックアップロール２５は、エピクロルヒドリンゴムで形成された導電性ゴムロールからなり、例えば金属面に１ｋｇ重の荷重で押し付けて１ｋＶの電圧を印加したときの抵抗が７.５logΩである。さらに、帯電ロール３２は発泡ポリウレタンで形成された導電ロールからなり、例えば金属面に１ｋｇ重の荷重で押し付けて１ｋＶの電圧を印加したときの抵抗が６.５logΩである。
なお、中間転写ベルト２０は、ポリイミド樹脂にカーボンブラック等の導電剤を適当量含有させたものから構成され、その厚さは８０μｍで体積抵抗率は１０logΩｃｍである。そして、中間転写ベルト２０としては、ポリイミド樹脂の他にも、例えばポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂または各種ゴム等を使用することができる。

また、二次転写装置３０は、バックアップロール２５には二次転写バイアス(転写バイアス)を、帯電ロール３２には帯電バイアスを供給する電源としての電源ユニット９０を具備している。この電源ユニット９０は、負極性の電圧を供給する負の直流電源９１と、正極性の電圧を供給する正の直流電源９２とを有している。さらに、二次転写装置３０は、負の直流電源９１と正の直流電源９２とを切り替え、また、負の直流電源９１あるいは正の直流電源９２からの給電を停止する切り替えスイッチ９３を備えている。さらにまた、二次転写装置３０は、電源ユニット９０から帯電ロール３２への給電をオン・オフするとともに、オフとなったときには帯電ロール３２を接地するスイッチ９４を有している。そして、切り替えスイッチ９３とバックアップロール２５との間には転写抵抗９５が、切り替えスイッチ９３と帯電ロール３２(スイッチ９４)との間には帯電抵抗９６が、それぞれ接続されている。これら転写抵抗９５および帯電抵抗９６は、電源ユニット９０から供給される電圧を所定の割合で分圧する機能を有している。一方、二次転写ロール３１は接地されている。

図３は、制御部１００の機能ブロックを説明する図である。なお、制御部１００は、上述したように画像形成装置全体の制御を行っているが、図３には、二次転写装置３０(図２参照)に関連する機能ブロックのみを示している。
制御部１００のＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に記憶されたプログラムに従い、ＲＡＭ１０３との間で適宜データのやりとりを行いながら処理を実行する。また、この制御部１００には、入出力インタフェース１０４を介して、ＩＰＳ８０からの画像形成情報(具体的には画像形成タイミングの情報)が入力される。また、制御部１００は、入出力インタフェース１０４を介して、切り替えスイッチ９３およびスイッチ９４を制御している。

では、図４に示すタイミングチャートを参照しながら、二次転写装置３０における二次転写バイアスおよび帯電バイアスの供給および切り替え動作について説明する。なお、以下の説明では、中間転写ベルト２０のうち、用紙Ｐに転写するためのトナー像が形成され得る領域を画像領域(イメージ領域)と呼ぶ。また、中間転写ベルト２０の移動方向に対し、画像領域と画像領域との間に設けられる領域を非画像領域(インターイメージ領域)と呼ぶ。
制御部１００では、ＩＰＳ８０から入力されてくる画像形成タイミング情報に基づいて中間転写ベルト２０上の画像領域が二次転写装置３０に到達する時期を演算する。そして、制御部１００は、中間転写ベルト２０上の画像領域が二次転写装置３０に到達する前すなわち非画像領域が二次転写装置３０を通過している間、切り替えスイッチ９３を負の直流電源９１側に設定する。これにより、バックアップロール２５には、負の直流電源９１から負極性の二次転写前バイアス(−４７５Ｖ)が供給されることになり、バックアップロール２５と二次転写ロール３１との間には二次転写前電界Ｅ２が形成される。なお、この二次転写前バイアスの印加により、二次転写ロール３１、中間転写ベルト２０、バックアップロール２５には、約１０μＡの電流が流れる。また、このとき制御部１００は、スイッチ９４を接地側に設定しており、帯電ロール３２に印加される帯電バイアスは０となっている。なお、二次転写ロール３１が中間転写ベルト２０と接触する長さは３４０ｍｍ、中間転写ベルト２０の移動速度は２２０ｍｍ/ｓｅｃである。

次に、制御部１００は、中間転写ベルト２０上の画像領域の移動方向先端が二次転写装置３０に突入するタイミングに合わせて、負の直流電源９１側から供給される電圧を上げる。これにより、バックアップロール２５には、負の直流電源９１から負極性の二次転写バイアス(−２７００Ｖ)が供給されることになり、バックアップロール２５と二次転写ロール３１との間には所定の二次転写電界(所定の転写電界)Ｅ１が形成される。なお、この二次転写バイアスの印加により、二次転写ロール３１、中間転写ベルト２０、バックアップロール２５には、約４０μＡの電流が流れる。このようにして形成される二次転写電界Ｅ１により、中間転写ベルト２０上のトナー(負極性に帯電)は、中間転写ベルト２０から用紙Ｐに二次転写される。また、制御部１００は、中間転写ベルト２０上の画像領域の移動方向先端が二次転写装置３０に突入するタイミングに合わせて、スイッチ９４をオンに設定する。これにより、帯電ロール３２には、負の直流電源９１から負極性の帯電バイアス(−５７０Ｖ)が供給されることになり、帯電ロール３２と二次転写ロール３１との間には所定の帯電電界Ｅ３が形成される。なお、この帯電バイアスの印加により、帯電ロール３２、二次転写ロール３１、バックアップロール２５には、約３０μＡの電流が流れる。このようにして形成される帯電電界Ｅ３により、何らかの理由で二次転写ロール３１に転移・付着したトナーは、強く負極性に帯電される。なお、二次転写ロール３１に付着するトナーとしては、中間転写ベルト２０から直接転移したもの、および、本体１内の各部位から飛散して本体１内を浮遊した後に転移したものなどがある。ここで、二次転写ロール３１に転移・付着するトナーの中には、通常の帯電極性である負極性ではなく、正極性に帯電した逆帯電トナーも存在するが、このような逆帯電トナーも負極性に帯電せしめられることになる。また、二次転写ロール３１に転移・付着するトナーの中には、もともと負極性に帯電しているものも存在するが、これらは、より強く負極性に帯電せしめられることになる。したがって、バックアップロール２５と二次転写ロール３１との間に負極性の二次転写バイアスが印加されている間、二次転写ロール３１に付着するトナーの用紙Ｐの裏面側への転移が抑制され、これに伴う用紙Ｐの裏面汚れも抑えられる。

そして、制御部１００は、中間転写ベルト２０上の画像領域の移動方向後端が二次転写装置３０を通過し、非画像領域が到達するタイミングに合わせて、切り替えスイッチ９３を正の直流電源９２側に設定する。これにより、バックアップロール２５には、正の直流電源９２から二次転写バイアスとして正極性のクリーニングバイアスが供給されることになり、バックアップロール２５と二次転写ロール３１との間には所定のクリーニング電界が形成される。このようにして形成されるクリーニング電界により、二次転写ロール３１に転移・付着し、帯電ロール３２によって強く負極性に帯電されたトナーは、二次転写ロール３１から中間転写ベルト２０に転移する。そして、中間転写ベルト２０に転移したトナーは、ベルトクリーナ２７によって除去されることになる。また、制御部１００は、中間転写ベルト２０上の画像領域の移動方向後端が二次転写装置３０を通過し、非画像領域が到達するタイミングに合わせて、スイッチ９４をオフに設定する。これにより、帯電ロール３２に印加される帯電バイアスは０になる。

さらに、制御部１００は、中間転写ベルト２０上の非画像領域が二次転写装置３０を通過している間に、切り替えスイッチ９３を負の直流電源９１側、正の直流電源９２側、さらに負の直流電源９１側に順次切り替える。これにより、二次転写ロール３１に付着したトナーは、より確実に中間転写ベルト２０に転移することになる。そして、制御部１００は、中間転写ベルト２０上の非画像領域が二次転写装置３０を通過している間に、負の直流電源９１から供給されるバイアスの大きさを再び二次転写前バイアス(−４７５Ｖ)に戻し、一連の動作を終了する。

なお、本実施の形態では、画像領域が二次転写領域に通過する間にバックアップロール２５(中間転写ベルト２０)と二次転写ロール３１との間に形成される二次転写電界Ｅ１が、画像領域が二次転写装置３０を通過する前にバックアップロール２５(中間転写ベルト２０)と二次転写ロール３１との間に形成される二次転写前電界Ｅ２よりも高くなるように、二次転写バイアスの大きさが設定される。さらに、本実施の形態では、上記二次転写前電界Ｅ２が、画像領域が二次転写領域に通過する間に帯電ロール３２と二次転写ロール３１との間に形成される帯電電界Ｅ３よりも小さくなるように、帯電バイアスの大きさが設定される。そして、このような関係を満たすために、転写抵抗９５および帯電抵抗９６の抵抗値が決められている。このようにすることで、中間転写ベルト２０から二次転写ロール３１に転移・付着した逆帯電トナーが、用紙Ｐの裏面に再度転移・付着して裏面汚れを生じさせるといった事態を抑制することができる。
なお、具体的な数値を挙げて説明すると、上述した例では、二次転写電界Ｅ１が６０.４(Ｖ/μｍ)、二次転写前電界Ｅ２が１５.１(Ｖ/μｍ)、帯電電界Ｅ３が４５.３(Ｖ/μｍ)に設定される。したがって、Ｅ１＞Ｅ２であり、Ｅ３＞Ｅ２であることが理解される。

このように、本実施の形態では、二次転写装置３０の二次転写ロール３１に帯電ロール３２を圧接配置し、この帯電ロール３２にトナーの帯電極性と同極性の帯電バイアスを印加するようにした。その結果、中間転写ベルト２０から二次転写ロール３１に転移・付着したトナーを、確実に通常の帯電極性である負極性に帯電させることが可能となった。したがって、通常のトナーとは逆極性(正極性)に帯電した逆帯電トナーについても、負極性に帯電させることができる。また、もともと負極性に帯電した状態で二次転写ロール３１に転移・付着したトナーについても、さらに強く負極性に帯電させることができる。このようにすることで、二次転写ロール３１に付着したトナーが、二次転写バイアスの印加時に二次転写ロール３１から用紙Ｐの裏面に逆転移して付着することいった現象の発生を抑制することができ、用紙Ｐの裏面汚れを防ぐことが可能になる。

また、本実施の形態では、二次転写装置３０に用紙Ｐが存在しない非画像領域において、二次転写ロール３１に通常とは逆極性の二次転写バイアス(クリーニングバイアス)を印加するようにした。その結果、二次転写ロール３１に付着したトナーを中間転写ベルト２０側に転移させることが可能となった。ここで、二次転写ロール３１に付着するトナーは、上述した帯電ロール３２によって強く負極性に帯電されているため、ほとんどすべてのトナーを二次転写ロール３１から中間転写ベルト２０に転移させることができる。そして、二次転写ロール３１から中間転写ベルト２０に転移したトナーは、ベルトクリーナ２７によって除去することが可能である。

さらに、本実施の形態では、二次転写ロール３１にクリーニングバイアスを印加した後、通常の二次転写バイアスとクリーニングバイアスとを交互に切り替えるようにした。これにより、二次転写ロール３１に付着するトナーを、さらに確実に中間転写ベルト２０に転移させることが可能となる。そして、二次転写ロール３１にクリーニングバイアスおよび二次転写バイアスを交互に印加する間、帯電ロール３２への給電を停止するようにした。これにより、二次転写ロール３１に付着したトナーが、帯電ロール３２側に転移するのを抑えることができる。
さらにまた、本実施の形態では、二次転写バイアス(クリーニングバイアス)および帯電バイアスを供給する電源ユニット９０を共用化した。これにより、装置構成の簡易化および小型化を図ることができる。

＜実施の形態２＞
本実施の形態は、実施の形態１と略同様であるが、二次転写バイアス(クリーニングバイアス)を供給する電源と帯電バイアスを供給する電源とを別に設けている点が異なっている。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同様のものについては、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

図５は、本実施の形態における二次転写装置３０の構成を説明するための図である。なお、二次転写ロール３１、バックアップロール２５、および帯電ロール３２の構成は、実施の形態１と同様である。
本実施の形態では、電源ユニット９０が、バックアップロール２５に二次転写バイアスを供給するためだけに使用される。一方、帯電ロール３２には、スイッチ９４を介して、負極性の帯電バイアスを供給するための帯電電源９７が接続されている。なお、本実施の形態では、実施の形態１とは異なり、二次転写バイアス、帯電バイアスの供給を異なる電源によって行っているために分圧を行う必要がなく、したがって転写抵抗９５および帯電抵抗９６は設けられていない。

では、図６に示すタイミングチャートを参照しながら、二次転写装置３０における二次転写バイアスおよび帯電バイアスの供給および切り替え動作について説明する。
制御部１００では、ＩＰＳ８０から入力されてくる画像形成タイミング情報に基づいて中間転写ベルト２０上の画像領域が二次転写装置３０に到達する時期を演算する。そして、制御部１００は、中間転写ベルト２０上の画像領域が二次転写装置３０に到達する前すなわち非画像領域が二次転写装置３０を通過している間、切り替えスイッチ９３を負の直流電源９１側に設定する。これにより、バックアップロール２５には、負の直流電源９１から負極性の二次転写前バイアス(−４７５Ｖ)が供給されることになり、バックアップロール２５と二次転写ロール３１との間には二次転写前電界Ｅ２が形成される。なお、この二次転写前バイアスの印加により、二次転写ロール３１、中間転写ベルト２０、バックアップロール２５には、約１０μＡの電流が流れる。また、制御部１００は、中間転写ベルト２０上の画像領域が二次転写装置３０に到達する前すなわち非画像領域が二次転写装置３０を通過している間、スイッチ９４を操作して帯電電源９７からの給電を停止する。これにより、帯電ロール３２に印加される帯電バイアスは０となる。

次に、制御部１００は、中間転写ベルト２０上の画像領域の移動方向先端が二次転写装置３０に突入するタイミングに合わせて、負の直流電源９１側から供給される電圧を上げる。これにより、バックアップロール２５には、負の直流電源９１から負極性の二次転写バイアス(−２７００Ｖ)が供給されることになり、バックアップロール２５と二次転写ロール３１との間には所定の二次転写電界(所定の転写電界)Ｅ１が形成される。なお、この二次転写バイアスの印加により、二次転写ロール３１、中間転写ベルト２０、バックアップロール２５には、約４０μＡの電流が流れる。このようにして形成される二次転写電界Ｅ１により、中間転写ベルト２０上のトナー(負極性に帯電)は、中間転写ベルト２０から用紙Ｐに二次転写される。また、制御部１００は、中間転写ベルト２０上の画像領域の移動方向先端が二次転写装置３０に突入するタイミングに合わせて、スイッチ９４をオンに設定する。これにより、帯電ロール３２には、帯電電源９７から負極性の帯電バイアス(−５７０Ｖ)が供給されることになり、帯電ロール３２と二次転写ロール３１との間には所定の帯電電界Ｅ３が形成される。このようにして形成される帯電電界Ｅ３により、二次転写ロール３１に転移・付着したトナーは、強く負極性に帯電される。ここで、二次転写ロール３１に転移・付着するトナーの中には、通常の帯電極性である負極性ではなく、正極性に帯電した逆帯電トナーも存在するが、このような逆帯電トナーも負極性に帯電せしめられることになる。また、二次転写ロール３１に転移・付着するトナーの中には、もともと負極性に帯電しているものも存在するが、これらは、より強く負極性に帯電せしめられることになる。したがって、バックアップロール２５と二次転写ロール３１との間に負極性の二次転写バイアスが印加されている間、二次転写ロール３１に付着するトナーの用紙Ｐの裏面側への転移が抑制され、これに伴う用紙Ｐの裏面汚れも抑えられる。

そして、制御部１００は、中間転写ベルト２０上の画像領域の移動方向後端が二次転写装置３０を通過し、非画像領域が到達するタイミングに合わせて、切り替えスイッチ９３を正の直流電源９２側に設定する。これにより、バックアップロール２５には、正の直流電源９２から二次転写バイアスとして正極性のクリーニングバイアスが供給されることになり、バックアップロール２５と二次転写ロール３１との間には所定のクリーニング電界が形成される。このようにして形成されるクリーニング電界により、二次転写ロール３１に転移・付着し、帯電ロール３２によって強く負極性に帯電されたトナーは、二次転写ロール３１から中間転写ベルト２０に転移する。そして、中間転写ベルト２０に転移したトナーは、ベルトクリーナ２７によって除去されることになる。また、制御部１００は、中間転写ベルト２０上の画像領域の移動方向後端が二次転写装置３０を通過し、非画像領域が到達するタイミングにおいても、スイッチ９４をオンの状態に維持する。これにより、二次転写ロール３１上のトナーはさらに帯電される。また、二次転写ロール３１に付着したトナーの帯電ロール３２への転移が抑えられる。

さらに、制御部１００は、中間転写ベルト２０上の非画像領域が二次転写装置３０を通過している間に、切り替えスイッチ９３を負の直流電源９１側、正の直流電源９２側、さらに負の直流電源９１側に順次切り替える。これにより、二次転写ロール３１に付着したトナーは、より確実に中間転写ベルト２０に転移せしめられる。そして、制御部１００は、中間転写ベルト２０上の非画像領域が二次転写装置３０を通過している間に、負の直流電源９１から供給されるバイアスの大きさを再び二次転写前バイアス(−４７５Ｖ)に戻し、一連の動作を終了する。

本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、二次転写ロール３１に付着したトナーの用紙Ｐ裏面側への転移が抑制され、その結果、用紙Ｐの裏面汚れが防止される。また、本実施の形態では、二次転写バイアスが正逆極性に順次切り替えられている間も、帯電ロール３２に負極性の帯電バイアスを印加することができるため、二次転写ロール３１上のトナーをより確実に負極性に帯電させることが可能になると共に、二次転写ロール３１から帯電ロール３２へのトナーの転移を抑制することも可能となる。

＜実施の形態３＞
本実施の形態は、実施の形態１と略同様であるが、帯電ロール３２に代えてブレード状の帯電部材を用いている点、および、帯電部材に対して給電を行わず、摩擦帯電によって二次転写ロール３１上のトナーを帯電している点が異なっている。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同様のものについては、実施の形態１と同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

図７は、本実施の形態における二次転写装置３０の構成を説明するための図である。なお、二次転写ロール３１、バックアップロール２５の構成は、実施の形態１と同様である。そして、本実施の形態では、二次転写ロール３１に帯電ブレード３３が圧接配置されている。この帯電ブレード３３は、例えばシリコンゴムにて構成されており、発泡ウレタンからなる二次転写ロール３１よりも帯電系列ではマイナス側にある。そして、この帯電ブレード３３は接地されている。

中間転写ベルト２０の回動に伴って二次転写ロール３１が回転すると、二次転写ロール３１と固定配設される帯電ブレード３３とが摩擦し、これによって二次転写ロール３１の表面は負極性に帯電される。このため、二次転写ロール３１の表面に転移・付着したトナーも負極性に帯電せしめられることになる。これにより、二次転写バイアスが印加された場合に、二次転写ロール３１に付着したトナーが用紙Ｐの裏面に転移・付着して裏面汚れを生じさせるといった事態を回避することができる。そして、実施の形態１や２と同様に、中間転写ベルト２０の非画像領域が二次転写装置３０を通過する際に、二次転写バイアスの極性を交互に切り替えることにより、二次転写ロール３１に付着し、帯電ブレード３３によって負極性に帯電せしめられたトナーを、中間転写ベルト２０に転移付着させることができる。

なお、実施の形態１から３では、中間転写型の画像形成装置における二次転写装置３０を例に説明を行ったが、これに限られるものではなく、例えば感光体ドラムとこの感光体ドラムに圧接配置される帯電ロールとを備えた画像形成装置に対しても、同様に適用することができる。また、複数の画像形成ユニットに対向して用紙搬送ベルトを配置し、この用紙搬送ベルト上に載置された用紙に各画像形成ユニットで形成されたトナー像を順次転写するタイプの画像形成装置に対しても、同様に適用することができる。ただし、この場合は、転写部材としての用紙搬送ベルトの用紙担持面に、帯電部材を接触配置することが必要になる。

本実施の形態が適用される画像形成装置の全体構成を示す図である。 二次転写装置の構成を説明するための図である。 制御部の機能ブロック図である。 二次転写装置における二次転写バイアスおよび帯電バイアスの切り替えを説明するためのタイミングチャートである。 他の二次転写装置の構成を説明するための図である。 他の二次転写装置における二次転写バイアスおよび帯電バイアスの切り替えを説明するためのタイミングチャートである。 さらに他の二次転写装置の構成を説明するための図である。

符号の説明

１…本体、１０(１０Ｋ,１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ)…画像形成ユニット、１１…感光体ドラム、１２…帯電装置、１３…レーザ露光装置、１４…現像装置、１５…一次転写ロール、１６…ドラムクリーナ、２０…中間転写ベルト、２５…バックアップロール、２７…ベルトクリーナ、３０…二次転写装置、３１…二次転写ロール、３２…帯電ロール、３３…帯電ブレード、４０…用紙トレイ、５０…定着装置、８０…ＩＰＳ、９０…電源ユニット、９１…負の直流電源、９２…正の直流電源、９３…切り替えスイッチ、９４…スイッチ、９５…転写抵抗、９６…帯電抵抗、９７…帯電電源、１００…制御部

Claims (9)

1. 所定の極性に帯電されたトナーが担持搬送される像担持体と、
   前記像担持体との間に記録材を挟み、当該像担持体との間に所定の転写電界を形成することで、当該記録材に当該像担持体上のトナーを静電転写する転写部材と、
   前記転写部材に付着したトナーを前記所定の極性に帯電する帯電部材と
   を含む画像形成装置。
2. 前記像担持体と前記転写部材との間に前記記録材が存在しないときに、当該像担持体と当該転写部材との間に前記所定の転写電界とは逆向きの電界を形成することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記像担持体と前記転写部材との間に前記記録材が存在するときに当該像担持体と当該転写部材との間に形成される電界Ｅ１よりも、当該像担持体と当該転写部材との間に当該記録材が存在しないときに当該像担持体と当該転写部材との間に形成される電界Ｅ２が低く、且つ、当該電界Ｅ２よりも、当該像担持体と当該転写部材との間に当該記録材が存在するときに前記帯電部材と当該転写部材との間に形成される電界Ｅ３が高く設定されることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記帯電部材は、前記転写部材に圧接配置されて当該転写部材上のトナーを摩擦帯電することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. トナーが担持搬送される像担持体と、
   前記像担持体との間に記録材を挟み、当該像担持体上のトナーを当該記録材に転写する転写部材と、
   前記転写部材に当接配置される当接部材と、
   少なくとも前記像担持体と前記転写部材との間に前記記録材が挟まれている間、トナーの帯電極性と同極性の帯電バイアスを前記当接部材に供給する電源と
   を含む画像形成装置。
6. 前記電源は、前記像担持体と前記転写部材との間に転写電界を形成するための転写バイアスをさらに供給することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
7. 前記転写部材は、導電性発泡体にて構成され回転可能に配設されるロール部材からなり、前記帯電部材は、導電性発泡体にて構成され回転可能に配設されるロール部材からなることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
8. 前記電源は、前記像担持体と前記転写部材との間に前記記録材が挟まれていない間に、前記転写部材に転写バイアスとは逆極性のクリーニングバイアスをさらに供給することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
9. 前記電源は、前記像担持体と前記転写部材との間に前記記録材が挟まれていない間に、前記転写部材に前記転写バイアスと前記クリーニングバイアスとを交互に供給することを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。

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