JP2012042802A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 クリーニングブレードを通過した再転写トナーが帯電ローラによって帯電され、再度中間転写体に転写される事により、雨降りといった画像弊害が発生する。
【解決手段】 再転写したトナーが帯電位置を通過する際に帯電バイアスを調整する事によって画像弊害を抑制する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の現像装置を用いるカラー電子写真画像形成装置に関するものである。

従来の複写機、プリンターなどの画像形成装置においては、静電記録方式や電子写真記録方式等が多く用いられている。その一つに、感光体ドラム上にトナー像を形成し、そのトナー像を一旦中間転写体上に順次重ね合わせるように一次転写してから、一括して転写材に二次転写する中間転写方式が知られている。中間転写方式は、各色のトナー像を感光体ドラムから転写材に順次転写する多重転写方式に対して、種々の転写材において、安定した画像転写が可能であるという利点を有している。

中間転写方式の画像形成装置において、感光体ドラム上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナー像を、それぞれベルト状あるいはドラム状の中間転写体上に順次一次転写する。中間転写体上で重ね合わせた４色のトナー像を最後に一括して転写材に二次転写する。しかし、トナー像を中間転写体から転写材に二次転写する際の転写効率を１００％にする事が出来ないため、トナー像を二次転写した後は、中間転写体上に微量のトナーが残る事になる。この二次転写残トナーは、中間転写体上でクリーニングブレードによって掻き取る、もしくは、転写同時クリーニングを用いて、感光体ドラム上のクリーニングブレードによって回収するといった手段を用いる（特許文献１参照）。

４色のトナー像を中間転写体に転写した後に二次転写を行う装置において、転写材に厚紙等の特殊紙を使用する場合には、効率良く転写を行うために、普通紙に対して、中間転写体と二次転写の速度を遅くするといった、二次転写条件を変えて動作を行う必要がある。このような場合、スループットを低下させないようにするために、一次転写までは通常速度で動作を行い、中間転写体に形成したトナー像の先端が二次転写部に到達する前に中間転写体の速度を下げるようにする。

最近では、画像形成装置の小型化のために、一次転写部と二次転写部の距離が画像の送り方向の長さよりも短い構成のものもある。この場合に、４色目のトナー像が中間転写体に一次転写し終えた時には、トナー像の先端は二次転写部を通過している事となる。したがって、速度を変更した後二次転写を行うために、形成したトナー像は、一次転写部で転写を行わない状態で一次転写部を通過させる。この時に、中間転写体に形成したトナー像が一次転写部を通過する際に、一次転写部の電界により地汚れや逆転写を発生することがある。これを防止するために、中間転写体上のトナー像が一次転写部を通過する際に、画像作像時よりも電界が低くなるようにすることが知られている（特許文献２参照）

特開２００９−１１６１３０公報 特開平７−２２５５２０公報

しかしながら、トナー像が形成された中間転写体が、一次転写部を通過する際に、中間転写体の上のトナーが感光体ドラムに再転写することがある。そして再転写したトナーが、感光体ドラムのクリーニング手段により回収できなかった場合に、感光体ドラムの帯電手段に到達する。ここで、帯電手段による放電を受けたトナーは、再び中間転写体に転写され、雨降りや感光体ドラムピッチドットのような画像不良を引き起こすことが解かった。従来技術では、再転写を起こさないようにすることの開示はあるが、再転写したトナーが引き起こす画像不良を抑えることまでは考慮していなかった。

本出願に係る発明の目的は、トナー像が形成された中間転写体が、一次転写部を通過するような画像形成装置において、帯電手段に印加される電圧を調整し、画像弊害を抑制する画像形成装置を提供する事である。

上記目的を達成するため、本出願に係る第１の発明は、像担持体と、帯電バイアスを印加することで前記像担持体表面を一様に帯電する帯電装置と、前記像担持体上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像装置と、前記像担持体と当接することで一次転写部を形成する中間転写体と、前記一次転写部に一次転写バイアスを印加して前記像担持体上のトナー像を前記中間転写体上に一次転写する一次転写手段と、前記像担持体に当接し、一次転写部で一次転写されず像担持体に残った転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段と、前記中間転写体と当接し、前記中間転写体と当接することで二次転写部を形成し、前記中間転写体上のトナー像を転写材上に二次転写する二次転写手段と、一次転写と二次転写を行うプロセススピードを変更する切り替え手段とを有する画像形成装置において、前記中間転写体上の一次転写部から二次転写部間の距離が画像副走査距離より短く、画像形成時に一次転写と二次転写でのプロセススピードを変える場合、二次転写部を通過済みの前記中間転写体上のトナー像が一次転写部を再度通過する際に、前記帯電装置に印加する帯電バイアスを放電開始電圧以下とする事を特徴とする。

なお、かかる本発明に従う前記帯電装置に印加する望ましい態様の帯電バイアスの一つは、前記像担持体上の一次転写後表面電位以下とする事を特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、トナー像が形成された中間転写体が、一次転写部を通過するような画像形成装置において、帯電手段に印加される電圧を調整し、画像弊害を抑制する事ができる。

実施例１の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 実施例１における画像形成装置の一次転写部の概略構成図である。 従来の中間転写ベルト５周目におけるメカニズム図である。 従来の中間転写ベルト５周目のバイアス印加タイミングチャートである。 実施例１における中間転写ベルト５周目のバイアス印加タイミングチャートである。 実施例１、２における中間転写ベルト５周目のメカニズム図である。 実施例４の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 実施例４における中間転写ベルト５周目のバイアス印加タイミングチャートである。

［実施例１］
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を例示する。但し、この実施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り、この発明の範囲を以下の実施形態に限定する趣旨のものではない。

図１を参照して、本発明の該１の実施の形態にかかる画像形成装置、現像装置について説明する。
図１は本発明を適用した画像形成装置１００の概略断面図である。
本実施の形態では、画像形成装置として、ロータリー方式のカラーレーザープリンターを用いている。

まず、画像形成手段による画像形成動作について説明する。
カラーレーザープリンターは、回転可能な感光体ドラム２（像担持体）を備えている。
図１において、感光体ドラム２は、図中の矢印αの方向に回転しながら、帯電装置である帯電ローラ３によって一様に帯電される。その後、露光手段であるレーザー光学装置４からのレーザー光により露光され、その表面に静電潜像が形成される。

また、感光体ドラム２の表面に形成された静電潜像に現像剤を供給して現像する手段として、各現像剤の色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）ごとに現像装置２０ａ〜２０ｄが設けられている。
各々の現像装置２０ａ〜２０ｄは、感光体ドラム２の回転方向に対して順方向に回転可能な略円形のロータリー１０２（現像装置支持体）に一体に支持されている。なお、各々の現像装置２０ａ〜２０ｄをロータリー１０２に対して着脱可能な構成としても良い。そのような構成とする事で、現像装置ごとに現像器の補給、メンテナンスを行う事が出来る。

そして、静電潜像を、例えばイエローの現像装置２０ａによって現像し、トナー像として可視化する。
また、静電潜像を形成する前に、ロータリー１０２を不図示の駆動伝達機構により駆動し、イエローの現像装置２０ａを感光体ドラム２と対向する位置（現像位置）まで回転移動させておく。可視化された感光体ドラム２上のトナー像は、一次転写ローラ５によって中間転写体たる中間転写ベルト１６に転写される。一次転写されずに感光体ドラム２上に残存した転写残トナーは、クリーニング部材であるクリーニングブレード７１により掻き取られ、廃トナー容器７０に収納される。クリーニングされた感光体ドラム２は上述作用を繰り返し、画像形成を行う。そして、各々の現像装置２０が感光体ドラム２に対向する現像位置に位置決めされた後、イエローの場合と同様にして、マゼンタ、シアン、ブラックの各色について、現像、１次転写が順次行われる。その結果、中間転写ベルト１６上には４色の現像剤像が重ね合わされて転写される事となる。
上述のように、トナー像を転写された中間転写ベルト１６は、二次転写動作に移る。

二次転写部では、搬送されて来た転写材Ｓ上に画像を転写する。転写後の転写材Ｓは定着器９２に送られる。
定着器９２においては、上記転写材Ｓが熱圧され、そのトナー像が転写材Ｓ上に定着される。これにより、転写材Ｓ上には画像が形成される事になり、この転写材Ｓは、定着器９２から装置外部の上カバーの排紙部９３へ排出される。

一方、二次転写ニップにて転写材Ｓに二次転写しきれずに中間転写ベルト１６上に残った二次転写残トナーも存在する。大半は中間転写ベルト１６上の転写クリーニング装置６１にて回収を行うが、クリーニングしきれず一次転写部まで到達する転写残トナーは、感光体ドラム２下流のクリーニングブレード７１にて回収される。

次に、本実施例における画像形成動作について、図１を用いて説明する。感光体ドラム２を、中間転写ベルト１６の回転と同期させて、図１の矢印α方向に回転させる。この時、二次転写ローラ９０と中間転写ベルト１６は離隔状態にある。そして、帯電ローラ３に高圧電源３１により−１１００Ｖのバイアスを印加することで、感光体ドラム２表面を均一に−５７０Ｖに帯電すると共に、レーザー光学装置４によって光照射を行い、感光体ドラム２上に静電潜像を形成する。本実施例では、感光体ドラム２の外径はΦ３０とし、中間転写ベルト１６長を３７７ｃｍとした。

この静電潜像形成前に、現像装置２０を不図示の駆動伝達機構により駆動して、感光体ドラム２上にトナー像として可視化する。現像中は、現像装置２０内のマイナスに帯電したトナー（ネガトナー）に対し、不図示の高圧電源により現像ローラ２２にトナーと同極性となる−３００Ｖのバイアスが印加される。現像ローラ２２と感光体ドラム２との電位差によりトナーにとって現像ローラ２２から感光体ドラム２へ移動する電界が生じ、感光体ドラム２上の静電潜像にトナーを付着させて現像する。その後、中間転写ベルト１６の内側に配置された一次転写ローラ５に、高圧電源５１により８００Ｖの一次転写バイアスを印加して、感光体ドラム２上のトナー像を中間転写ベルト１６上に一次転写する。
上述のようにして静電潜像の形成、現像、一次転写が順次行われ、中間転写ベルト１６上にトナー像形成させる。
この時、中間転写ベルト１６上にはモノクロトナーのみ転写しても、フルカラー４色を重ねても良い。

以下、中間転写ベルト１６の構成ならびに二次転写手段について詳細に説明する。
図２に、中間転写ベルト１６近傍の詳細図を示した。なお、図の簡略化のため、現像装置２０、ロータリー１０２は省略し、感光体ドラム２に対向する現像ローラ２２だけ図示して説明する。感光体ドラム２の下部には、中間転写ベルト１６が複数のローラ（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）に架張されて、図２のβ方向に回動するように配置されている。感光体ドラム２と中間転写ベルト１６が押圧・接触する一次転写部には、中間転写ベルト１６を感光体ドラム２と挟むように、一次転写ローラ５が配置されている。中間転写ベルト１６を架張しているローラの１つ１６ｂには、中間転写ベルト１６を挟むように二次転写ローラ９０が配置されている。二次転写ローラ９０は中間転写ベルト１６に対し、当接／離隔出来るように構成されている。１６ｂは二次転写ローラ９０に対して二次転写対向ローラと呼ばれる。二次転写ローラ９０が当接／離隔される位置は、二次転写部と呼ばれる。

転写材Ｓが二次転写部へ到達するタイミングで、二次転写ローラ９０が当接離隔機構により中間転写ベルト１６との当接状態に移行する。当接状態への移行と共に、二次転写ローラ９０には高圧電源９１により二次転写バイアスとして１５００Ｖが印加され、前述の中間転写ベルト１６上のトナー像は、搬送されてきた転写材Ｓの表面に一括して二次転写する。

転写材Ｓは、給紙ローラ８１によって一枚ずつ分離給送され、レジストローラ対８２に給紙する。レジストローラ対８２は、給紙された転写材Ｓを、二次転写ローラ９０が中間転写ベルト１６を介して対向ローラ１６ｂと形成する二次転写ニップに送り出す。

二次転写部に対し、中間転写ベルト１６の移動方向下流には転写クリーニング装置６１が設置され、クリーニング装置６１に付属のブレード６２が、中間転写ベルト１６上のトナーが掻き落とせるように、中間転写ベルト１６に接触配置されている。感光体ドラム２に対しても同様に、一次転写部に対して感光体ドラム２の移動方向下流には感光体クリーニング装置７が設置され、付属のブレード７１が感光体ドラム２上のトナーを掻き落とせるように接触配置されている。
制御手段であるＣＰＵは、１次転写ローラ５に印加される１次転写バイアス、２次転写ローラ９０に印加される２次転写バイアス、帯電ローラ３に印加される帯電バイアスを制御する。

４色のトナー像を中間転写ベルト１６に転写した後、二次転写を行う際に、転写材Ｓとして特殊紙を使用する場合について説明する。特殊紙とは、普通紙より厚さのあるはがき等の厚紙やＯＨＰシート、あるいは封筒などの特殊形状の紙を指す。特殊紙を使用する場合は、効率良く二次転写、熱定着を行うために、中間転写ベルト１６ならびに二次転写ローラ９０、定着ローラ９２の速度を、普通紙に転写する速度に対して遅くする必要がある。

また、特殊紙を使用する場合には、ユーザーが印字モードを選択し、その用紙に合ったスピードを選択する事が出来る。例えば、印字モードをユーザーに選択可能にするための、モード選択手段（操作パネル）を備えるようにする。操作パネルにより特殊紙を用いるモードが選択された場合には、制御手段により後述するような５周中間転写ベルト１６を回転させる。それにより、紙によって転写、定着を最適な条件に設定する事が出来る。また、このように、ユーザーが選択する以外にも、被転写体の種類を判断するメディアセンサー（被転写体検知手段）を設け、メディアセンサの検知結果に応じて制御手段がモードを自動的に選択するようにしても良い。例えば、メディアセンサで厚紙と判断された場合は、中間転写ベルトを５周まわすようにしてもよい。

特殊紙を使用する本実施例では、普通紙上に転写する中間転写ベルト１６のスピードに対して、一次転写を行う時は普通紙と同様のスピード（１／１速）、二次転写を行う時は普通紙の２／５速に切り変えて二次転写の転写性を上げている。
なお、普通紙を使用する際の中間転写体のスピードは約１０２ｍｍ／ｓｅｃとした。
このような場合、一次転写までは普通紙を用いる時と同様の動作を行うため、中間転写ベルト１６上にはトナー像を形成している状態のまま、二次転写するタイミングで速度を切り替える事になる。

この時に、一次転写部から二次転写部の距離よりトナー像の送り方向長さが長いと、４色目のブラックを中間転写ベルト１６に一次転写し終える時には、画像先端は二次転写部を通過していることになる。
したがって、速度変更後、二次転写を行うために、改めて中間転写ベルト１６上のトナー像が一次転写部を通過しなければならない。
なお、４色のトナー像を中間転写体に転写した状態で、中間転写体は４周要している。そして、二次転写以降の速度を遅くするために、中間転写体がトナー像を形成した状態で、改めて一次転写部を通過する時には中間転写体が５周目の時である。そこで、トナー像を載せた中間転写体が、感光体ドラムからトナー像を転写されずに、一次転写部を通過する時を、「５周目」として説明する。

中間転写ベルト１６が５周目に突入した時に、帯電バイアスならびに一次転写バイアスともに、画像形成時と同様のバイアスが印加されていると、一次転写部における中間転写ベルト１６と、感光体ドラム２との間の電位差が大きくなる。そのため、中間転写ベルト１６の５周目に中間転写ベルト１６上のトナーの中で、帯電の極性が逆転してしまったプラスに帯電したトナー（ポジトナー）が、電界により感光体ドラム２に再転写する。このようなポジトナーは、１次転写により放電を受けて逆極性に帯電した場合に発生する。また、中間転写ベルト１６上に居る弱ネガ成分のトナーも電位差が大きくなると、感光体ドラム２表面に戻る可能性がある。

通常では、再転写されたトナーは、感光体ドラム２のクリーニングブレード７１で回収されるが、クリーニングしきれないトナーが存在する事もある。その結果、クリーニングブレード７１を通過したトナーは、感光体ドラム２の回転により帯電ローラ３に到達する。帯電ローラに到達した再転写トナー（ポジトナー）は、帯電ローラ３により放電を受け、再帯電されネガ化する。ネガ化されたトナーは、感光体ドラム２の回転により１次転写部に到達し、ポジに帯電されている中間転写ベルト１６に再度一次転写される。再度一次転写されると、クリーニングブレードをすり抜けたトナーがそのまま画像上に印字される雨降り画像が発生する。
特に、トナーのすり抜けは、感光体ドラム表面上の凹凸に沿って発生することが多い。感光体ドラム表面上の凹凸は、感光体ドラム表面上に傷が存在した場合や、トナーの遊離外添剤が感光体ドラム表面上に融着核として付着した場合に発生し得る。

この時の推定メカニズムを図３に示した。図３のように、再転写されたトナーはポジの電荷を持ったまま、クリーニングブレード７１に突入してくる（Ａ）。しかし、感光体ドラム２上に融着核のような凹凸がある場合、クリーニングブレード７１が感光体ドラム２面上を追従する事が出来ず、すり抜けてしまう事がある（Ｂ）。クリーニングブレード７１をすり抜けたトナーは、帯電ローラ３まで達し、放電によりポジからネガに再帯電され（Ｃ、Ｄ）、一次転写部で再度転写される（Ｅ）と考えられる。

以上のような現象が発生するのは、二次転写通過後の中間転写ベルト１６上のトナー像が一次転写に突入する際に、感光体ドラム２に画像形成と同等の帯電バイアスが印加されている事が原因であると考えられる。この時、一次転写バイアスと感光体ドラム２の表面間の電位差（一次転写コントラストとする）が広がると、再転写に不利な方向になる。

従来例として、中間転写ベルト１６が５周目の動作を行う時のタイミングチャートを図４に示す。従来では、Ｓ１で示したタイミングで４色目のブラックの印字動作が終了、一次転写した後、中間転写ベルト１６の５周目に特殊紙（２／５速）用の一次転写バイアスを印加し、二次転写を行うために、二次転写ローラ９０を当接させる。中間転写ベルト１６上から、トナー像を二次転写するタイミングＳ２で、二次転写バイアスを印加する。この一連の流れ中、感光体ドラム２には、画像形成時と同一の帯電バイアスが印加されている。さらに、感光体ドラム２表面電位を下げるための前露光装置が無い、本実施例のような系では、感光体ドラム２表面上に電荷が残り、一次転写コントラストが下がりにくいという不利な面もある。

そこで、本実施例では、クリーニングブレードをすり抜けたトナーを再放電させない事を目的として、中間転写ベルト１６の５周目に印加する帯電バイアスを、感光体ドラム２に対して放電が起こらないような放電開始電圧より弱くした。つまり、すり抜けたトナーを放電により帯電させない帯電バイアスを選択したという事である。本実施例の感光体ドラム２の放電開始電圧は約−５５０Ｖである。放電開始電圧より弱くするという事は、放電させない事により、感光体ドラム２表面電位の絶対値を下げる事も目的としている。なお、先述した−５５０Ｖの放電開始電圧は、感光体ドラム２の電位が０Ｖの時の放電開始電圧である。帯電ローラ３と感光体ドラム２との間で放電が起こるか否かは、もともとの感光体ドラム２の電位によって変わるものである。例えば、感光体ドラム２の帯電前電位が−２００Ｖである場合には、−２００Ｖ＋（−５５０Ｖ）＝−７５０Ｖから、−７５０Ｖよりも絶対値で大きいマイナスの電圧を帯電ローラ３に印加しなければ放電は発生しない。

ここで、中間転写ベルト１６の５周目の帯電バイアスを変更した時の、一次転写コントラストと画像評価の結果を表１に示した。ここで、中間転写ベルト１６の５周目の一次転写バイアスは３６０Ｖ、感光体ドラム２へ印加する帯電バイアスは、従来法で−１１００Ｖとした。そのため、５周目にトナー像が一次転写部に来た時の感光体ドラム２の非露光部電位（白部電位）は−５７０Ｖであり、転写コントラストは９３０Ｖとなっていた。実施例１−１では放電開始電圧より弱いバイアスを選択している。具体的には、−３００Ｖを選択した。そのため、５周目にトナー像が一次転写部に来た時の感光体ドラム２の非露光部電位（白部電位）は０Ｖであり、転写コントラストは３６０Ｖとなっていた。
評価方法としては、画像上に雨降り画像が見受けられ、特にレベルが悪い場合を××、雨降り画像が見受けられた場合は×、画像上に雨降り画像の発生が無い場合を○とした。

この結果から、画像形成時と同じような放電が起こる帯電バイアスを印加した場合は、画像上すり抜けトナーが見受けられた。これに対して、帯電バイアスを放電開始電圧より弱いバイアスとした時には、画像上のすり抜けトナーの発生を抑制する事が出来た。この事から、帯電バイアスを放電させないバイアスとした時には、一次転写コントラストが狭くなり再転写するトナーが少なくなったためだと思われる。また、再転写したトナーがあったとしても、帯電ローラ３により再転写したトナーが放電により帯電され、再び一次転写されて画像に出てしまうという現象が発生しなかったためだと思われる。その結果、画像上の雨降りを抑制する事が出来た。

次に、帯電ローラの放電によるトナーの帯電の影響をみるために次のような実験を行った。
第一に、トナー像が形成された中間転写ベルト１６の５周目の領域が１次転写部を通過した時の感光体ドラム２の領域を第一の領域とする。第一の領域が１次転写部にいる時の転写コントラストを従来例と比較例とでほぼ同じ条件とする。即ち、再転写されるトナーの量をほぼ同じようにする。具体的には、転写コントラストを９３０Ｖとした。そして、第一の領域が帯電ローラ３の位置に来た時に帯電ローラ３へ印加する帯電バイアスをそれぞれ変更する。この時の比較例を比較例１とする。従来例と比較例１を比較する事により、再転写量の影響を見る事が出来る。

実施例１−１と実施例１−２では、帯電ローラに印加するバイアスを−３００Ｖとして、感光体ドラム２と帯電ローラ３との間に放電が発生しないようにした。

一方、続いての比較例では、従来例と同じように帯電ローラに印加するバイアスを−１１００Ｖとして、感光体ドラム２と帯電ローラ３との間に放電が発生するようにした。
上述の比較を行う事により、トナーの帯電の影響を見る事が出来る。
そして、帯電ローラ３を通過した第一の領域が再び一次転写部に来た時に、転写コントラストを実施例１−１、実施例１−２、比較例をそれぞれ３６０Ｖ、９３０Ｖ、１５００Ｖとして、雨降り画像の発生が起こるかどうかを見た。
結果を以下に示す。

実施例１−１と実施例１−２の結果を見ると、両者とも画像上の雨降りの発生は抑制されている事が分かる。これは、トナーを再放電させなかったために起こった現象である。しかし、一次転写バイアスが高い実施例１−２では、５周目の再転写量が多くなり、印字画像自体のレベルが悪くなってしまうという問題がある。
したがって、画像上雨降りを効果的に抑制するためには、放電させない帯電バイアスを選択し、かつ、一次転写コントラストを出来るだけ狭める事が重要となる。

以上の結果から、一次転写コントラストを狭めることにより、再転写するトナーを少なくすることができる。また、一次転写コントラストを狭めたとしても、トナーが再転写してしまい、さらにクリーニングブレードをすり抜けてしまう場合もある。そのような場合であっても、再転写したトナーがある領域（第一の領域）が帯電ローラ３の位置に来ているときに、帯電ローラ３と感光体ドラム２との間で放電を起こさないようなバイアスを帯電ローラ３に印加する。このようにすることで、再転写したトナーは、ポジ化したままであるので、１次転写部で中間転写部に転写され雨降り画像を発生させてしまうという問題はない。なお、１次転写されなかった再転写トナーは再びクリーニング手段との摺擦によりクリーニングされることとなり、弊害を及ぼさない。

続いて、実施例１における帯電バイアスの印加タイミングについて記述する。
本実施例において、再転写トナーを放電により帯電させないためには、帯電ローラ３に印加する帯電バイアスを放電開始電圧より小さいバイアスに設定する事が有効であると述べた。その時のタイミングチャートを図５に示す。図５に示した通り、帯電バイアスを放電開始電圧より小さいバイアスに設定するタイミングは、Ｓ１で示した４色目のブラックが一次転写を終えた時である。具体的には、Ｓ１のタイミングで−１１００Ｖから、−３００Ｖに変更した。そのタイミングで帯電バイアスを変える事により、二次転写部を通過したトナーが一次転写により再転写され、クリーニングブレード７１によりクリーニングされなかったとしても、再転写トナーは、帯電ローラにより帯電されることはない。その上、再度一次転写部に到達するまでに感光体ドラム２表面上の表面電位は減衰を始めるために、一次転写コントラストが狭くなる。この時、帯電ローラから一次転写部の距離より、二次転写を通過したトナー像の先頭から一次転写部の距離の方が長い事が望ましい。このようにすることで、二次転写を通過したトナー像の先頭が一次転写部に到達する前に、放電開始電圧以下の帯電バイアスが印加されている時に、帯電ローラの位置を通過した感光体ドラム２の領域が１次転写部に到達することになる。

表１の結果から、帯電バイアスを放電しないバイアスとした場合には、一次転写部を通過した後、感光体ドラム２の回転により再び１次転写部に到達する時には、感光体ドラム２の表面電位はほぼ０Ｖに落ちる事が分かっている。したがって、５周目のトナー像が１次転写部に到達した時の一次転写コントラストは狭くなり、画像先端から再転写の発生を抑制する事が可能となる。

また、Ｓ１のタイミングで、転写バイアスを中間転写ベルト１６の５周目の特殊紙（２／５速）用の一次転写バイアスに変更する。具体的には、３６０Ｖとした。
そして、５周目の中間転写ベルト１６上のトナー像の後端が二次転写部を通過した後、且つトナー像の先端が一次転写部を通過し、二次転写部に到達する前に二次転写ローラ９０が当接し、二次転写バイアスを印加する（Ｓ２）。

以上の方法を用いる事により、再転写トナーの放電による再帯電を抑える事が出来、その上、中間転写ベルト１６の５周目の再転写トナーの発生を抑制する事が出来るため、ドラム融着起因の画像弊害を抑制する事が出来る。

［実施例２］
実施例２では、画像形成装置及びこの画像形成装置を構成する部材に関し、実施例１と同じ部材・部分には同一の符号を付して再度の説明を省略する。この実施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り、この発明の範囲を以下の実施形態に限定する趣旨のものではない。

実施例１において、帯電ローラ３に印加する帯電バイアスを、放電開始電圧より弱い、放電させないバイアスとする事により、すり抜けたトナーを再放電させず、中間転写ベルト１６から再転写されるトナーを再度一次転写させずに回収させる手段を記述した。

しかし、実施例１の方法で、すり抜けトナーを再放電させず、クリーニングブレード７１で回収しようとしても、１回の通過で掻き取れるとは限らず、やはりすり抜けるトナーが存在する可能性がある。すると、感光体ドラム２上の表面電位によっては、すり抜けたトナーが帯電ローラ３に電気的に引き寄せられ、帯電ローラ３を汚すという現象が生じる事が考えられる。それを抑制するためには、追加で帯電ローラ３を清掃する部材を付けなくてはならない。帯電ローラ３が汚れると、汚れた部分で帯電バイアスが変わり、画像上に縦スジなどの弊害をもたらす事がある。電気的にトナーが帯電ローラ３に引き寄せられる現象を説明した図を図６に示す。図６の（Ａ）、（Ｂ）に示したように、クリーニングブレード７１をすり抜けたトナーは、帯電ローラ３まで達する。実施例１のように、帯電バイアスを放電させないバイアスにする事ですり抜けトナーの再放電は抑制する事が出来る。しかし、（Ｃ）に示したように、感光体ドラム２表面上の電位が、帯電ローラ３が印加しているバイアスに比べてプラス側に帯電されていると、放電を受けないトナーは帯電ローラ側に引き寄せられる（Ｃ）。（ｅｘ．帯電ローラ３印加バイアス：−４００Ｖ、感光体ドラム２表面電位：−３００Ｖ）。

実施例１に記述した通り、画像形成時の感光体ドラム２上の白部には−５７０Ｖ、黒部にはレーザー露光する事により−１００Ｖの電位を均一に乗せている。なお、白部は非画像部であり非露光部である。黒部は、画像部であり露光部である。現像装置２０によって現像された後、一次転写に突入する前には、多少の減衰があるものの、前述の表面電位を保っていると考えられる。しかし、一次転写後には、転写バイアスにより正の放電を受けて、多少表面電位が低下する（正の方向に電位が動く）と考えられる。これは、一次転写バイアスの強さによっても変わる。一方、中間転写ベルト１６から再転写されたトナーは、中間転写ベルト１６上でポジトナーとなっている。そのため、一次転写を受けた感光体ドラム２の表面電位（以下転写後電位と記す）によっては、前述のように帯電バイアスを放電させないバイアスとした帯電ローラ３側に引き付けられる事が示唆される。そこで、帯電ローラ３に印加するバイアスを転写後電位の絶対値以下とする事により、帯電ローラ３側にトナーが移動しないようにする事が出来ると考えられる（図６の（Ｃ’））。したがって、帯電バイアスを調整する事によって、中間転写ベルト１６上からの再転写トナーを再放電させず、且つ、追加部材を必要とせず、帯電ローラ３を汚さないようにする事が可能であると考えられる。

そこで、実際に白部と黒部の転写後電位を測定した。
転写後電位は、表面電位計（トレックジャパン株式会社 製）にプローブを接続して測定した。感光体ドラム２下流に表面電位測定用のプローブを、感光体ドラム２に対して垂直方向に設置した。感光体ドラム２とプローブの距離を５ｍｍとし、検知部開口直径は０．５ｍｍとした。感光体ドラム２の表面電位は、白部を−５７０Ｖ、黒部を−１００Ｖに設定し、一次転写バイアスを変化させながら、転写後電位を測定した。その結果を表３に示す。表３（Ａ）が白部、表３（Ｂ）が黒部の転写後電位である。

実施例２では、実際に画像形成を行う時に印加する一次転写バイアスの範囲は、環境にも依るが５００Ｖから１２００Ｖの間とした。それを踏まえると、実施例２における転写後電位の範囲は、白部ではおよそ−４５０Ｖから−１５０Ｖ、黒部では−１００Ｖからー６０Ｖの間である。

以上から、実施例２においては、中間転写ベルト１６の５周目には、帯電ローラ３に印加するバイアスを表３の転写後電位以下、特に黒部の電位以下に設定する事が望ましい。実際には、転写後電位のテーブルを予め本体内に記憶させておき、環境と一次転写バイアスによって、帯電ローラ３に印加させるバイアスを決定すれば良い。また、感光体ドラム２と帯電ローラ３の間に、直接転写後電位を測定する手段を設けても良い。

［実施例３］
実施例２では、中間転写ベルト１６が５周目の動作を必要とする時に、感光体ドラム２の転写後電位より、帯電バイアスを低くして放電を発生させないようにすることで、画像弊害を抑制する事が出来ると記した。

したがって、この関係性を満たせば、帯電ローラ３にバイアスを印加させなくても良い。実施例１のように、帯電バイアスを印加させない場合に画像上にトナーのすり抜けが発生するかどうかを確認したところ、画像弊害が発生しない事が確認されている。また、放電を起こさない程度に、帯電ローラ３にプラスのバイアスを印加してもよい。

［実施例４］
実施例１においては、転写クリーニング装置６１はブレードを用いていた。これに変えて、転写同時クリーニング方式を採用しても良い。図７を用いて簡単に説明をする。

転写同時クリーニング方式とは、二次転写残トナーを中間転写ベルト上に設けられた帯電ローラによってトナーの帯電極性とは逆極性のプラスに帯電させておくものである。これにより、一次転写部においてプラスに帯電した転写残トナーは感光体ドラム２に回収し、同時に感光体ドラム２上のトナー像の一次転写も行うというものである。

一次転写部では、感光体ドラム２上に存在するトナーはマイナスに帯電されているため、このトナーには中間転写ベルト１６に向かう力が作用する。一方、二次転写残トナーはプラスに帯電されているため感光体ドラム２に戻る力が作用する。したがって、転写同時クリーニングプロセスが可能になる。このように、二次転写残トナーは感光体ドラム２を経て、感光体ドラム２のクリーニングブレード７１に回収されるため、中間転写ベルト１６上に廃トナー回収容器を設ける必要が無い。以上のように、比較的簡単な構成で転写残トナーを回収出来て、廃トナー回収容器が余分に必要無いため、小型化にも有利となる。

以下においては、このような方式を「転写同時クリーニング方式」と称する。また、二次転写残トナーのトナー帯電手段６０をベルト帯電手段と、ベルト帯電手段に帯電ローラを用いた場合にはこれをベルト帯電ローラ６３と称する。ベルト帯電ローラ６３は、中間転写ベルトの回転方向において二次転写部よりも下流側で、且つ一次転写部より上流側に設けられる。実施例４のベルト帯電手段６０は、中間転写ベルト１６上の二次転写残トナーをトナーの帯電極性とは逆極性に帯電させるためのベルト帯電ローラ６３と、ベルト帯電ローラ６３にバイアスを印加する高圧電源とで構成される。ここで、より効果的に転写同時クリーニングを行うために、中間転写ベルト１６と摺擦することで中間転写ベルト１６上の付着物を塞き止めるための摺動部材をベルト帯電ローラ６３よりも、中間転写ベルト１６の移動方向の上流側に設けても良い。摺動部材には、耐磨耗性に優れた繊維をブラシ状にしたものが適している。

二次転写ローラ９０とベルト帯電手段６０はそれぞれ不図示の当接離間機構を有しており、任意のタイミングで二次転写ローラ９０とベルト帯電手段６０をそれぞれ中間転写ベルト１６と当接・離間状態にすることが可能である。

次に本実施例における画像形成動作について説明する。まず、感光体ドラム２を、中間転写ベルト１６の回転と同期させて、図６の矢印β方向（反時計回り）に回転させる。この時、２次転写ローラ９０と中間転写ベルト１６、ベルト帯電手段６０と中間転写ベルト１６とはそれぞれ離間状態にある。そして、実施例１と同様に画像形成プロセス、一次転写に移る。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で画像形成プロセスならびに一次転写が終了した後、二次転写が開始される前に、中間転写ベルト１６の５周目の動作が行われる。転写同時クリーニング方式を用いた時の画像形成からのタイミングチャートを図８に示す。実施例１と同様に、第４ステーションのブラックが一次転写し終えたタイミングをＳ１とする。

転写同時クリーニング方式を採用した場合、Ｓ１以降では、実施例１と同じように５周目に所望の帯電、一次転写バイアスを印加する。二次転写が開始される前に、二次転写ローラ９０ならびにベルト帯電ローラ６３を当接させる（Ｓ２）。このタイミングは、５周目での中間転写ベルト１６上の画像の先端が、二次転写部に到達する直前である。

その後、二次転写を行うために二次転写バイアスを印加し、二次転写を行う（Ｓ３）。二次転写を行った後に、中間転写ベルト１６上に残存した二次転写残トナーは、ベルト帯電ローラ６３で正帯電させられる（Ｓ４）。正帯電された二次転写残トナーは、中間転写ベルト１６に移動により感光体ドラム２（一次転写部）に到達する。ここで、一次転写部と接触する感光体ドラム２表面は帯電ローラ３によって帯電された面が到達している必要がある。この時の帯電バイアスは、画像形成時と同じであり、感光体ドラム２表面を負極性に帯電させるものである。これは、一次転写部で正極性に帯電した二次転写残トナーを感光ドラム１に移動するような電界を形成するためである。先に説明したように、５周目のベルト上のトナーが帯電部に到達した時には、帯電ローラ３は放電しないようなバイアスとなっている。そのため、所定のタイミングで、転写同時クリーニングを実行するためのバイアスが帯電ローラ３に印加される（Ｓ５）。

実施例４においては、感光体ドラム２上の帯電ローラ３から一次転写部までの距離が５７ｍｍとした。したがって、負極性の帯電バイアスを印加開始した後、少なくとも、５７ｍｍ分は負極性に帯電されていない感光体ドラム２表面が一次転写部を通過する。この５７ｍｍの領域が１次転写部に存在する時に、二次転写残トナーが一次転写部に到達していると、一次転写コントラストが狭い。そのために、効率良く二次転写残トナーを感光体ドラム２上に回収する事が出来ない。よって、二次転写残を回収するために、帯電バイアスを印加するタイミングＳ５は、二次転写された後にベルト上に残ったトナー像の先端位置が１次転写部に到達する前である。

図７において、ベルト帯電手段６０から一次転写部までのγ方向の距離は１３２ｍｍである（矢印βの方向とは逆向きをγ方向とする）。
したがって、ベルト帯電手段６０によって、正に帯電された二次転写残トナーが、一次転写部に到達するまでの距離が１３２ｍｍという事になる。時間にして約１．２秒である。二次転写残トナーが一次転写部に到達した時には、感光体ドラム２表面は負に帯電されている必要がある。帯電ローラ３に印加されるバイアスを変更するタイミングは、帯電ローラ３から一次転写部までの距離である５７ｍｍ、時間にして約０．５秒を考慮する必要がある。したがって、ベルト帯電ローラ６３により正帯電したトナーが、ベルト帯電ローラ６３の位置を通過してから、約０．７秒を経過する前に帯電バイアスは感光体ドラム２を負に帯電するようなバイアスに変更する事が望ましい。

また、帯電バイアスを印加し、負に帯電された感光体ドラム１表面が一次転写に到達した時に、中間転写ベルト１６上のトナー像の後端は既に一次転写部を通過している状態とする。

二次転写を終了した時点で、中間転写ベルトの速度を、メインモータにより特殊紙用（２／５速）から普通紙と同様のスピード（１／１速）に切り替え、一次転写バイアスを画像形成中のバイアスに戻し、二次転写バイアスをＯＦＦにする（Ｓ６）。

二次転写終了後、二次転写残トナーを正帯電させていたベルト帯電ローラ６３には負帯電のトナーが二次転写残トナーが回収されている。そのトナーを吐き出すために、ベルト帯電ローラに印加するバイアスを、正バイアスから負バイアスに切り替える（Ｓ７）。Ｓ７後、負に帯電された二次転写残トナーを効率良く回収するためには、負に帯電された二次転写残トナーが一次転写部に到達した時、感光ドラム１表面電位は、０に近い事が望ましい。そのために、帯電バイアスを印加からＯＦＦに切り替える。このタイミングＳ８は、ベルト帯電ローラ６３から吐き出されたトナーが一次転写に到達するまでの時間（約１．２秒）と、帯電ローラ３のバイアスを切り替えてから、その感光ドラム１表面が一次転写部に到達するまでの時間、約０．５秒を考慮する。即ち、ベルト帯電ローラ６３からトナーが吐き出されてから約０．７秒（約１．２秒−約０．５秒）を経過するまでの間に帯電バイアスはＯＦＦにしておく必要がある。負バイアスによって二次転写残トナーを吐き出した後、感光ドラム１に移動しなかったトナーも一部存在する。そこで、回収されなかったトナーをベルト帯電ローラ６３で再び正に帯電させるようにする。そのため、ベルト帯電ローラ６３に印加されるバイアスは、負バイアスから正バイアスに切り替えられる（Ｓ９）。ここで、効率良く二次転写残トナーを回収させるために、帯電ローラに再度負のバイアスを印加して、感光体ドラム２を負極性に帯電する。Ｓ５のタイミングと同様の思想で、ベルト帯電ローラ６３に負バイアスから正バイアスに切り替えたタイミングから、約０．７秒後までに再度帯電バイアスを印加する。この動作によって、転写同時クリーニングに伴う、ＩＣＬクリーニング動作が完了する。

〔その他〕
なお、上記実施例では、ロータリー１０２を用いて複数の現像装置を順次感光体ドラム２に対向させて現像を行う、所謂ロータリー型の画像形成装置で説明を行った。それ以外にも、複数の感光体ドラム２にトナー像を形成し、中間転写ベルト１６に順次画像を転写する所謂タンデム型の画像形成装置であっても適用可能である。タンデム型の場合、中間転写ベルト１６の最下流側の感光体ドラム２との１次転写部と二次転写部との距離よりも、トナー像の送り方向長さが長い場合に、トナー像がのった状態で２次転写を行わず、中間転写ベルトをもう一周回す動作を行なうことになる。

２ 感光体ドラム
３ 帯電ローラ
４ レーザー光学装置
５ 一次転写ローラ
７ クリーニング装置
１６ 中間転写ベルト
２０ 現像装置
６１ 転写クリーニング装置
７１ クリーニングブレード
９０ 二次転写ローラ
Ｓ 転写材

Claims (7)

1. トナー像を担持する回転可能な像担持体と、
   前記像担持体を帯電する帯電手段と、
   前記像担持体に形成されたトナー像を転写される中間転写体と、
   前記像担持体に担持されたトナー像を一次転写部において前記中間転写体に一次転写する一次転写手段と、
   前記中間転写体に転写されたトナー像を二次転写部において被転写体に二次転写する二次転写手段と、を備え、
   前記一次転写部において前記像担持体から前記中間転写体にトナー像が転写されることなく、前記中間転写体に形成されたトナー像が一次転写部を通過するモードを備える画像形成装置であって、
   前記モードにおいて、前記トナー像が前記一次転写部を通過している時に、前記一次転写部を通過した前記像担持体の領域を第一の領域として、
   前記第一の領域が前記帯電手段の位置に到達した時に、前記像担持体と前記帯電手段との間で放電を起こさないように前記帯電手段に印加する電圧を制御する制御手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第一の領域が前記帯電手段の位置に到達した時に、前記帯電手段に印加される電圧は、前記像担持体の電位よりも絶対値で低い電圧であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第一の領域が前記帯電手段の位置に到達した時に、前記帯電手段には電圧を印加しないことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記モードをユーザーにより選択可能にする、モード選択手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 被転写体の種類を検知する被転写体検知手段を備え、
   前記被転写体検知手段の検知結果に応じて前記モードが選択されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記被転写体検知手段の検知結果により、被転写体が厚紙であると判断された時に、前記モードが選択されることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記モードにおいて、一次転写部を通過したトナー像は二次転写手段により被転写体に転写され、
   前記中間転写体の回転方向において二次転写部よりも下流側で、且つ一次転写部より上流側に、中間転写体の上のトナーを帯電するためのトナー帯電手段を備え、
   前記トナー帯電手段は、トナーの帯電極性とは逆極性の電圧を印加されて、二次転写された後のトナーを帯電し、
   前記トナー帯電手段により帯電されたトナーは、前記一次転写部において前記像担持体に移動して前記像担持体のクリーニング手段により回収され、
   前記制御手段は、トナー帯電手段により帯電された後のトナーの先端が一次転写部に到達するよりも前に、前記帯電手段によりトナーの帯電極性と同極性に帯電した前記像担持体の領域が一次転写部に到達するように、前記帯電手段に印加する電圧を、放電しないような電圧から前記トナーの帯電極性と同極性に帯電させる電圧に変更させることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の画像形成装置。