JP3913133B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中間転写体を有する複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
中間転写体を用いた画像形成装置とされるカラー電子写真装置、つまり中間転写方式の画像形成装置は、転写材になんら加工、制御（例えばグリッパーに把持する、吸着する、曲率をもたせる等）を必要とせずに中間転写体から画像を転写することができるため、封筒、ハガキ、ラベル紙等、薄い紙（４０ｇ／ｍ²紙）から厚い紙（２００ｇ／ｍ²紙）まで、幅の広狭、長さの長短、あるいは厚さの厚薄によらず、転写材を多種多様に選択することができるという利点を有し、中間転写体をベルト形状とすることで、中間転写ドラムのような剛体のシリンダーを用いる場合と比較して、画像形成装置内部に配置する際の自由度が増して、スペースの有効利用による装置本体の小型化やコストダウンを行うことが出来るメリットもある。
【０００３】
図７は従来の、中間転写ベルト方式のカラー画像形成装置の一例である。
【０００４】
静電潜像担持体である第一の像担持体としての感光ドラム１は、アルミ等から作成される芯金の外周面に有機感光体（ＯＰＣ）、又は、Ａ−Ｓｉ、ＣｄＳ、Ｓｅ等から作成される光導電体を塗布して構成されており、プロセス速度である外周速度Ｖで、図７では反時計回りとして示される矢印Ｃ１方向へ回転する。
【０００５】
露光装置３は、感光ドラム１の表面上の露光位置３ａに光Ｌを照射し、感光ドラム１表面に静電潜像を形成する。
【０００６】
第二の像担持体としての中間転写ベルト６０は、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、ウレタン、シリコンゴム等のゴム、又はＰＩ、ＰＣ、ＰＶＤＦ、ＥＴＦＥ、ＰＥＴ、ＰＣ／ＰＡＴ、ＥＴＦＥ／ＰＣ、ＥＴＦＥ／ＰＡＴ、ＰＣ／ＰＡＴ等から選択される樹脂から構成されており、駆動ローラ６ｂ、張架ローラ６ｃ、二次転写対向ローラ６ｄの３本のローラ上に張架され、駆動ローラ６ｂが不図示のモーターにより回転することにより、図７では時計方向で、感光ドラム１の回転方向Ｃ１に対しては順方向である矢印Ｃ３方向にプロセス速度Ｖで駆動される。
【０００７】
又、中間転写ベルト６０は、周方向に１ヶ所、周方向に垂直な方向の端部に、光学センサ５によって中間転写ベルト６０の表面と識別できる位置検知部材５ａを設けてあり、回転時においては、位置検知部材５ａが検知部５ｂを通過するのを光学センサ５で検知（以下、「ＴＯＰ検知」と称す。）した後、それを基準に本体内部で時間をカウントすることによって、回転位相を認識することができる。
【０００８】
以下、図７に沿って画像形成動作について説明する。
【０００９】
感光ドラム１は、不図示の駆動手段によって矢印Ｃ１方向に駆動され、帯電ローラ２により所定の電位に均一に帯電される。中間転写ベルト６０のＴＯＰ検知をしたタイミングで、露光装置３により露光が開始され、イエローの画像模様に従った信号による光が、表面を均一に帯電された感光ドラム１に走査され、潜像が形成される。
【００１０】
潜像形成開始後、更に感光ドラム１が矢印Ｃ１方向に回転すると、支持体４は図７では反時計方向である矢印Ｃ２方向に回転して、支持体４に支持された現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのうち、ここでは最初に第１色目の現像剤としてイエロートナーが入った現像装置４ａが感光ドラム１に対向する。そして、選択された現像装置４ａ内に収容された負極性の現像剤（トナー）であるイエロートナーによって可視化される。
【００１１】
現像された現像剤像（トナー像）は、更に、感光ドラム１が矢印Ｃ１方向に回転し、一次転写位置Ｔ１に来た時、感光ドラム１の芯金を対向電極として、一次転写ローラ７ｂに高圧電源７ａから正極性のバイアスが印加されることによって、中間転写ベルト６０上に一次転写される。感光ドラム１上の転写残トナーは、クリーナ１３によりクリーニングされる。
【００１２】
感光ドラム１と中間転写ベルト６０との接触部Ｔ１は、即ち一次転写位置である。感光ドラム１の露光位置３ａから回転方向Ｃ１方向に一次転写位置Ｔ１までの距離をＬ１とし、中間転写ベルト６０上の一次転写位置Ｔ１から距離Ｌ１分上流側に沿った位置をＳとする。
【００１３】
軸上に導電性スポンジ層を設けた一次転写ローラ７ｂは、一次転写位置Ｔ１にて中間転写ベルト６０を介して感光ドラム１に接している。
【００１４】
前の画像形成の後に中間転写ベルト６０上に残留したトナーは、後に説明するように帯電手段１００に帯電されている。中間転写ベルト６０上の、この帯電手段１００を構成する帯電ローラ１００ｂから一次転写位置Ｔ１までの距離をＬ２とする。
【００１５】
尚、本画像形成装置の形成可能な最大画像の中間転写ベルト６０周方向長さ（画像最大周長）をＬｘ１とする。
【００１６】
中間転写ベルト１上を、点６Ｓが移動することとして説明する。露光開始から（Ｌ１／Ｖ）だけ経過した後には、感光ドラム１上の画像の書き始めの点と、中間転写ベルト６０上の露光開始時にＳを通過した点６Ｓは、Ｔ１の位置で一致する。即ち、中間転写ベルト６０に対して画像は６Ｓを先端に潜像形成中にＳを通過した領域に形成される。
【００１７】
イエロートナー像の現像が終了すると、現像器の切換え動作を行う。即ちイエローの潜像先端が現像部に達してから（Ｌｘ１／Ｖ）だけ時間が経過し、現像が完了したら、支持体４が図７においてはＣ２方向に回転し、次のマゼンタトナーが入った現像装置４ｂが感光ドラム１に対向する位置に位置決めされる。
【００１８】
更に次のＴＯＰ検知が行われたら同様の動作を繰り返し、マゼンタ色、シアン色、ブラック色について現像、転写が行われ、中間転写ベルト６０上には複数色の複合トナー像が形成される。
【００１９】
このとき、４色の複合トナー像は全て中間転写ベルト６０上の上記に説明した６Ｓを画像の先端として転写されるので、４色のトナー像のレジは取られている。
【００２０】
４色のトナー像が中間転写ベルト６０上に転写されると、中間転写ベルト６０の移動と同期を取って、レジストローラＲから転写材Ｐが搬送され、一次転写ローラ７ｂと同様な構成をとる二次転写ローラ９が転写材Ｐを介して中間転写ベルト６０に当接し、二次転写対向ローラ６ｄを対向電極として、不図示の高圧電源から正極性バイアスが印加され、中間転写ベルト６０上の４色の複合トナー像は、一括して転写材Ｐ上に二次転写される。
【００２１】
４色のトナー複合像が転写された転写材Ｐは、従来公知の加熱、加圧の定着装置１１によって溶融固着されカラー画像が得られる。
【００２２】
尚、モノカラー画像は、以上のプロセスに対して一色だけ現像、一次転写を行い、同様に二次転写、定着を行うことによって得られる。（以下、「モノカラー印字モード」と称す。）
この画像形成装置は、複数枚連続して印刷することができ、画像を形成するための一連の動作、即ち印字シーケンスは、以上に説明した感光ドラム１を帯電してから転写材Ｐ上に一画像が形成されるまでの一枚毎の画像形成行程を有し、こうした１枚毎の画像形成工程後には、中間転写ベルト６０に残留した二次転写残トナーを除去する二次転写残トナー除去行程を有す。
【００２３】
そして、この画像形成工程と二次転写残トナー除去工程との交互の繰り返しによって、連続して複数枚の画像形成を行う連続画像形成行程、及び連続画像形成行程にて形成される最後の画像形成後に、第二の像担持体即ち中間転写ベルト６０のクリーニングを行う後回転行程の２つの工程を含んで印字シーケンスとされる。
【００２４】
ここで、二次転写の際に転写されずに、中間転写ベルト６０上に残ったトナー、即ち二次転写残トナーのクリーニング行程を説明する。
【００２５】
連続画像形成工程における一枚毎の画像形成と画像形成との間の二次転写残トナー除去工程つまり通常のページ間における二次転写残トナーの除去行程を図８に示す。尚、図中では１色目から４色目の現像をＤｖ１、Ｄｖ２、Ｄｖ３、Ｄｖ４、一次転写をＴｒ１、Ｔｒ２、ｔｒ３、ｔｒ４、二次転写をＴｒ２０、二次転写残トナーの帯電をＣｈ２、その一次転写位置での回収をＲＥＴで示した。
【００２６】
通常のページ間においては、まず中間転写ベルト６０上に残留したトナーが、第二の像担持体帯電手段（帯電手段）１００に帯電される。
【００２７】
帯電手段１００は、中間転写ベルト６０回転方向で一次転写位置Ｔ１の上流且つ二次転写位置の下流に位置し、図７に示すように、中間転写ベルト６０に従動し同周速で回転する帯電部材としての帯電ローラ１００ｂと、帯電ローラ１００ｂに電圧を印加する交番電圧電源１００ａと、を有し、帯電ローラ１００ｂは、周長は１００Ｌであり、中間転写ベルト６０に対して不図示の当接離間の機構を有し、所望の時間に当接できる。
【００２８】
又、中間転写ベルト６０の帯電ローラ１００ｂが当接する部分の裏面には、帯電効率を上げるために接地の対向電極１００ｃが設けられている。
【００２９】
二次転写残トナーには、交番電圧電源１００ａより正極性の交番電圧の印加された帯電ローラ１００ｂにより、正極性の電荷が均一に付与される。図８に示すように二次転写バイアスが印加開始後に帯電ローラ１００ｂにバイアスが印加され、二次転写位置を通過した画像部分に残留したトナーが帯電される。
【００３０】
続いて二次転写残トナーは一次転写位置Ｔ１へ進み、図８に示す、次のページの１色目の一次転写工程と同時であるＲＥＴ工程にて、次のページの１色目の一次転写のために正極性バイアスの印加された一次転写ローラ７ｂによって感光ドラム１へ静電的に転写され、中間転写ベルト６０より除去される。そして、感光ドラム１へ転写された二次転写残トナーは感光ドラムクリーナー１３に回収され、中間転写ベルト６０上の二次転写残トナーの除去は完了する。
【００３１】
一方、帯電ローラ１００ｂに正極性バイアスを印加して二次転写残トナーを帯電する際、帯電しきれなかった負極性のトナーが付着するので、複数のページにわたって連続して画像を形成すると、帯電ローラ１００ｂに付着現像剤（付着トナー）は蓄積する。
【００３２】
付着トナーの蓄積が進むと、付着トナーが帯電ローラ１００ｂの帯電性能を徐々に低下させ、帯電不良による中間転写ベルト６０のクリーニング不良を引き起こしたり、トナーが落ちて装置内部や転写材を汚すため、帯電ローラ１００ｂの付着トナーの除去を行う必要がある。
【００３３】
そこで、本従来例においては、印字シーケンスの後回転行程にて、帯電ローラ１００ｂの付着トナーの除去を行う。
【００３４】
付着トナーは、帯電ローラ１００ｂに、電源１００ａを切り替えて、二次転写残トナーを帯電する時とは逆の極性である負極性バイアス（以下、「吐き出しバイアス」と称す。）を印加することによって中間転写ベルト６０上に転写された（吐き出された）後、一次転写位置Ｔ１に進入すると、一次転写ローラ７ｂに負極性バイアス（以下、「回収バイアス」と称す。）を印加することによって、静電反発力で感光ドラム１に転写される。その後感光ドラムクリーナ１３に回収されて、付着トナー除去行程は完了する。
【００３５】
図９に沿って吐き出しと回収のタイミングを説明する。尚、図中では付着トナーの吐き出しを「吐き出し」、その回収を「回収」で示した。それ以外の記号は図８と同様とする。
【００３６】
最後の画像の二次転写残トナーを正極性に帯電し、一次転写位置Ｔ１で回収するＲＥＴまでは通常の行程と同様の動作を行った後、任意のタイミングで一次転写ローラ７ｂに印加するバイアスを回収バイアスに切換え、帯電ローラ１００ｂから中間転写ベルト６０上に吐き出される負極性トナーの回収を可能な状態にする。
【００３７】
又、この回収可能な時間帯に、吐き出されたトナーが一次転写位置Ｔ１に進入するように、回収可能な時間帯に対して、Ｌ２（帯電ローラ１００ｂから一次転写位置Ｔ１までの距離）／Ｖ（プロセス速度）だけ前の時間帯に帯電ローラ１００ｂへの吐き出しバイアスの印加を行う。
【００３８】
このような動作によって、吐き出されたトナーは感光ドラム１へ静電的に転写され、中間転写ベルト６０より除去される。
【００３９】
そして、感光ドラム１へ転写された吐き出しトナーは感光ドラムクリーナ１３に回収され、帯電ローラ１００ｂに付着したトナーの除去は完了する。
【００４０】
尚、吐き出しは帯電ローラ１００ｂの周期より長い時間行い、ローラの周上全面についてクリーニングする。
【００４１】
具体的には、プロセス速度Ｖが１２０ｍｍ／ｓ、帯電ローラ周長１００Ｌが７５．０ｍｍ、帯電ローラ１００ｂから一次転写位置Ｔ１までの距離Ｌ２が９４．２ｍｍである場合の付着トナー除去行程において、一次転写位置Ｔ１においては、最後の一次転写の後に、最後の二次転写残トナーを回収し（ＲＥＴ）、その後に、帯電ローラ周期１００Ｌ／Ｖ＝０．６２５ｓより長い時間、一次転写ローラ７ｂに回収バイアスを印加し、又、その回収バイアス印加の時間帯に対してＬ２／Ｖ＝０．７８５ｓ前の時間帯で最後の二次転写残トナーの帯電の後に、帯電ローラ１００ｂに吐き出しバイアスを印加する。
【００４２】
尚、感光ドラム、中間転写ベルト、帯電ローラの周速が等しい例を示したが、そうでない場合はそれぞれの周速を用いて回転周期などを計算し、タイミングを調整する必要がある。
【００４３】
又、通常、一次転写のための正極性バイアスと回収のための負極性バイアスの間の切換にかかる時間等を考慮し、回収を行う時間を設定するため、吐き出し時間はそれに伴い短くする必要が生じる。
【００４４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、二次転写残トナー帯電用の部材に付着した負極性トナーの除去は、後回転工程においてのみ行われ、連続画像形成行程の途中においては行わない。
【００４５】
従って、一度の印字シーケンスにおいて多くの枚数の画像を形成した時、帯電手段に付着トナーが蓄積しすぎてトナーが落ち、装置内部や転写材を汚したり、又、付着トナーの除去行程において、中間転写ベルト上に転写した付着トナーの感光ドラムへの回収を十分に行うことができず、中間転写ベルトを汚し、画像不良を引き起こした。又、付着トナーが蓄積しすぎて二次転写残トナーの帯電性が低下し、中間転写ベルトのクリーニング不良、さらに画像不良を引き起こした。
【００４６】
特に、二次転写残トナーが多くなる、画像の印字率の高い場合や、二次転写性が低下する高温高湿、低温低湿環境下で、顕著であった。
【００４７】
従って、本発明の目的は、中間転写体を備えた画像形成装置であって、該中間転写体に残留したトナーを帯電し、一次転写位置にて像担持体に回収して除去する画像形成装置において、帯電部材によって二次転写残トナーを十分に帯電することで、中間転写体のクリーニング性を維持しつつ、又、帯電部材を連続画像形成行程の途中でも常に清潔に維持しつつ、良好な連続画像形成が実現できる画像形成装置を提供することである。
【００４８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、トナー像を担持する像担持体と、移動可能な中間転写体と、前記中間転写体に対向して前記中間転写体上のトナーを帯電可能な第１及び第２の帯電手段と、を有し、前記像担持体上のトナー像は一次転写位置で前記中間転写体上に転写し、前記中間転写体上のトナー像は前記二次転写位置で転写材に転写し、前記中間転写体の移動方向において、前記第１の帯電手段は前記二次転写位置の下流側でかつ前記一次転写位置の上流側に配置され、前記第２の帯電手段は前記二次転写位置の下流側でかつ前記第１の帯電手段の上流側に配置されている画像形成装置において、
連続して複数の転写材上にトナー像を形成する場合において、前記中間転写体上の転写材に対応したトナー像とトナー像の間に、前記第１の帯電手段と前記第２の帯電手段に付着したトナーを各々前記中間転写上へ転写することが可能であり、前記第２の帯電手段から前記中間転写体上に転写されたトナーが、前記中間転写体の移動によって前記第１の帯電手段に対向する時に、前記第１の帯電手段に付着したトナーを中間転写体上に重ねて転写することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００５０】
実施例１
図１は、本発明に係る画像形成装置の一例としての、電子写真プロセスを利用したカラー画像形成装置を示す図である。本実施例では、中間転写ベルト６１を用い、周長を６１Ｌとする。図７と同じ機能を有するものには、同じ参照番号にて示す。
【００５１】
本実施例の画像形成装置は、中間転写ベルト６１の二次転写残トナー除去に関する動作以外の、それぞれの部材による画像形成動作については図７に示す従来例とほぼ同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００５２】
そして、本実施例の画像形成装置においても、複数枚連続して画像形成することができ、画像を形成するための一連の動作、即ち印字シーケンスは、従来と同様の画像形成行程と二次転写残トナー除去行程を交互に繰り返し行う連続画像形成行程、及び連続画像形成行程にて形成される最後の画像形成後の後回転行程の２つの工程を含んでいる。
【００５３】
そして、二次転写残トナーを帯電する第二の像担持体帯電手段（帯電手段）１０１を有し、帯電手段１０１は、従来例の帯電ローラ１００ｂと同様の構成を有する周長１０１Ｌの帯電部材である帯電ローラ１０１ｂと、交番電圧電源１０１ａと、接地の対向電極１０１ｃを有する。
【００５４】
本発明においては、中間転写ベルト６１における非画像部にて帯電ローラ１０１ｂの付着現像剤（付着トナー）の吐き出しを実行するため、中間転写ベルト周長６１Ｌから、形成可能な最大画像の中間転写ベルト６１周方向長さ（画像最大周長）Ｌｘ２を引いた差の距離だけ中間転写ベルト６１が回転する非画像部回転時間が、帯電ローラ１０１ｂの回転周期１０１Ｌ／Ｖより長くなければならないので、画像形成装置の画像最大周長をＬｘ２と、中間転写ベルト周長６１Ｌと帯電ローラ１０１ｂ周長１０１Ｌの間には以下の式（１）の関係がある。
６１Ｌ−Ｌｘ２＞１０１Ｌ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
【００５５】
一方、図２は、本発明における連続画像形成行程の付着トナー除去を行う際のページ間における、各バイアスの印加タイミングを示す図であり、それぞれの記号や文字が示す意味は従来例と同様である。
【００５６】
以下、図２に沿って付着トナー除去行程について説明する。
【００５７】
本実施例においては、従来例と同様の画像形成行程と二次転写残トナー除去行程に、本発明特有の付着トナー除去行程を追加する。
【００５８】
図中破線内に示すように、本実施例における回収バイアスの印加は、１色目の一次転写終了から２色目の一次転写開始までの時間帯で行う。
【００５９】
従って、回収可能な時間Ｔａ２は以下の式（２）で表される。６１Ｌ：中間転写ベルト６０周長。Ｌｘ２：最大画像長さ。Ｖ：プロセス速度（中間転写ベルト６０周速）
Ｔａ２＝（６１Ｌ−Ｌｘ２）／Ｖ ・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
【００６０】
式（１）を考慮すると、Ｔａ２は帯電ローラ周期（１０１Ｌ／Ｖ）より長いため、付着トナーの吐き出しを帯電ローラ１周以上にわたって行うことができる。
【００６１】
又、この回収可能な時間帯Ｔａ２に、吐き出されたトナーが一次転写位置Ｔ１に進入するように、帯電ローラ１０１ｂへの吐き出しバイアスの印加を、回収可能な時間と同じＴａ２だけ、回収可能な時間帯Ｔａ２に対して中間転写ベルト６１の非画像部が帯電ローラ１０１ｂから一次転写位置Ｔ１に移動するのにかかる時間（Ｌ２／Ｖ）だけ前の時間帯に行う。
【００６２】
つまり、帯電ローラ１０１ｂの対向部を、中間転写ベルト６１上の非画像部の先端が通過してから後端が進入するまでの非画像部通過時間帯中に、帯電ローラ１０１ｂに吐き出しバイアスが印加され、帯電ローラ１０１ｂの付着トナーが中間転写ベルト６１に転写されることとなる。
【００６３】
つまり、本実施例の印字シーケンスでは、連続画像形成行程において、基本的に従来例同様の画像形成行程と二次転写残トナー除去行程を行うが、所定のページ数毎に上記の付着トナー除去行程を追加した行程が行われる。
【００６４】
具体的には、画像最大周長Ｌｘ２が２９７ｍｍ、中間転写ベルト長６１Ｌが４３２ｍｍ、プロセス速度Ｖが１２０ｍｍ／ｓ、帯電ローラ周長１０１Ｌが７５．０ｍｍ、Ｌ２が９４．２ｍｍである場合について説明する。
【００６５】
付着トナー除去行程において、１色目と２色目の一次転写の間の時間帯Ｔａ２は、式（２）より、Ｔａ２＝（４３２（ｍｍ）−２９７（ｍｍ））／１２０（ｍｍ／ｓ）＝１．１２５ｓであるので、Ｔａ２＝１．１２５ｓの時間帯で一次転写ローラ７ｂに回収バイアスを印加し、又、その時間帯Ｔａ２に対してＬ２／Ｖ＝０．７８５ｓ前の時間帯に、帯電ローラ１０１ｂに吐き出しバイアスを印加する。
【００６６】
以上のことより、帯電ローラ１０１ｂの周期は１０１Ｌ／Ｖ＝０．６２５ｓであるのに対し、吐き出し時間は１．１２５ｓであるので、１度の付着トナー除去行程で周上全面についてクリーニングを行える。
【００６７】
もちろん帯電ローラの付着トナーの除去は１色目と２色目のトナー像の一次転写の間に限らず、他の色の一次転写間でもよい。このように、本実施例では、トナー像と次のトナー像との一次転写の間に回収バイアスを印加し、中間転写ベルト上の非画像部に吐き出された帯電ローラの付着トナーを吐き出し回収するので、連続画像形成工程中に帯電ローラから付着トナーが除去でき、印字シーケンスにおける印刷枚数が多い場合でも、中間転写ベルトのクリーニング性能が維持できる。又、除去工程のために中間転写ベルトを余分に回転させ、画像形成のペースをダウンさせてしまうこともない。つまり、連続画像形成工程においては、中間転写ベルト２の一画像を形成するための回転数は、常に一定である。
【００６８】
尚、帯電ローラは径が大きいほど付着トナーが分散されるので望ましいが、上述のように中間転写ベルト、帯電ローラ、感光ドラムの周速が等しい場合は、それに伴って非画像部も長くする必要が生じ、中間転写ベルトも長くなるため、装置の大型化などにつながり不利である。
【００６９】
そこで帯電ローラ径が大きい時は、中間転写ベルトを長くせずに、非画像部通過時間内でローラ１周分以上吐き出しを行えるように、中間転写ベルトに対して周速が速くなるように、別途駆動手段を設ける等して駆動すると良い。
【００７０】
以上の付着トナー除去行程を、付着トナーが蓄積しないように、連続画像形成行程の毎ページまたは数ページ毎に行うことによって課題を解決できる。尚、本行程は、モノカラー印字モードにおいても同様に採用できる。
【００７１】
実施例２
図３は、本発明に係る画像形成装置の一例としての、電子写真プロセスを利用したカラー画像形成装置を示す図である。中間転写ベルト６２は、周長は６２Ｌであり、本実施例では中間転写ベルト６２を帯電するための第二の像担持体帯電手段１０２が、帯電ローラ１０２ｂと１０３ｂの２つの帯電部材を有することを特徴とする。
【００７２】
帯電ローラ１０２ｂ、１０３ｂは、実施例１に説明した帯電ローラ１０１ｂと同様の構成をとる、それぞれ周長１０２Ｌ、１０３Ｌの帯電ローラで、それぞれ直流電圧電源１０２ａ、１０３ａによって独立のタイミングで直流電圧を印加できる。又、接地の対向電極１０２ｃ、１０３ｃを有する。
【００７３】
尚、本実施例においては、中間転写ベルト６２における非画像部にて帯電ローラ１０２ｂ、１０３ｂ両方の付着トナーの吐き出しを実行するため、中間転写ベルト周長６２Ｌから、画像最大周長Ｌｘ３を引いた差の距離だけ中間転写ベルト６２が回転する非画像部回転時間が、帯電ローラ１０２ｂ、１０３ｂの回転周期１０２Ｌ／Ｖ、１０３Ｌ／Ｖより長くなければならないので、本画像形成装置の画像最大周長をＬｘ３と、中間転写ベルト周長６２Ｌと帯電ローラ周長１０２Ｌ、１０３Ｌの間には、以下の式（３）の関係がある。
６２Ｌ−Ｌｘ３＞１０３Ｌ、１０２Ｌ ・・・・・・・・・・・・・・（３）
【００７４】
それぞれ中間転写ベルト６２上における二次転写ローラ９、帯電ローラ１０２ｂ、１０３ｂ、一次転写ローラ７ｂの隣のローラとの間の距離をＬ３、Ｌ４、Ｌ５とする。その他の記号が示す部材は図１と同様である。
【００７５】
図４は、本発明における連続画像形成行程の付着トナー除去を行う際のページ間における、各バイアスの印加タイミングを示す図である。図中破線内に示すように、本実施例にても、回収バイアスの印加は、１色目の一次転写終了から２色目の一次転写開始までの時間帯で行う。従来例と同様の画像形成行程に、本発明特有の二次転写残トナー除去行程と付着トナー除去行程を追加した構成である。
【００７６】
以下、図４に沿って、二次転写残トナー除去行程について説明する。
【００７７】
二次転写残トナーは、帯電ローラ１０２ｂ、１０３ｂを通過する際、帯電ローラ１０２ｂ、１０３ｂに直流電圧電源１０２ａ、１０３ａより正極性の直流電圧を印加されることにより、正極性の電荷が２度付与される。こうすることによって二次転写残トナーはより均一に帯電される。
【００７８】
実施例１のように、二次転写残トナーの帯電を１回だけ行う装置では、環境などによっては十分に帯電されず、一次転写位置で十分に回収されず、画像不良などの不具合を起すことがあったが、上述のように帯電を２回行うことによって、均一な帯電が実現でき、このような不具合を改善できる。
【００７９】
二次転写残トナーは、図４の工程Ｃｈ２に示されるように、二次転写が行われる時間帯に対して、Ｌ３／Ｖだけ後の時間帯に帯電ローラ１０２ｂを通過し、更にＬ４／Ｖだけ後の時間帯に帯電ローラ１０３ｂを通過する。
【００８０】
従って、帯電ローラ１０２ｂ、１０３ｂのそれぞれに対する吐き出しバイアス印加は、二次転写が行われる時間帯に対して、それぞれＬ３／Ｖ、（Ｌ３＋Ｌ４）／Ｖだけ後の時間帯に行う。
【００８１】
次に、図４に沿って、帯電ローラ１０２ｂ、１０３ｂの付着トナー除去行程について説明する。
【００８２】
帯電ローラ１０２ｂ、１０３ｂのそれぞれに、負極性のバイアスを印加することにより、付着した負極性のトナーを中間転写ベルト６２上に吐き出して転写させる。ただしこの時、それぞれの帯電ローラ１０２ｂ、１０３ｂから転写されたトナーが中間転写ベルト６ａ上で重なり合うように、独立のタイミングでバイアスを印加する。
【００８３】
続いて、両方のローラ１０２ｂ、１０３ｂから吐き出され、重ね合わさった負極性のトナーが一次転写位置Ｔ１を通過するタイミングに、回収バイアスを印加し、感光ドラム１に回収することによって、トナーの除去を行う。
【００８４】
尚、本実施例では、回収可能な時間をＴａ３で示した。
【００８５】
実施例１と同様、回収バイアスの印加は、１色目の一次転写終了から２色目の一次転写開始までの時間帯で行う。従って、回収可能な時間Ｔａ３は以下の式（４）で表される。
Ｔａ３＝（６２Ｌ−Ｌｘ３）／Ｖ ・・・・・・・・・・・・・・・・（４）
【００８６】
又、その回収可能な時間帯に、吐き出しトナーが一次転写位置Ｔ１に進入するように、帯電ローラ１０２ｂ、１０３ｂのそれぞれに対する負極性バイアスの印加は、一次転写ローラ７ｂに負極性バイアスを印加する時間帯に対してそれぞれ（Ｌ４＋Ｌ５）／Ｖ、Ｌ５／Ｖだけ前の時間帯に、回収可能な時間と同じＴａ３だけ行う。
【００８７】
尚、式（３）、（４）を考慮すると、Ｔａ３は二つの帯電ローラの周期（１０２Ｌ／Ｖ）、（１０３Ｌ／Ｖ）より長いため、付着トナーの吐き出しを、帯電ローラ１０２ｂ、１０３ｂそれぞれについて１周以上にわたって行える。
【００８８】
印字シーケンスでは、連続画像形成行程において、基本的に従来例同様の画像形成行程と以上に示した二次転写残トナー除去行程を行い、所定のページ数毎に以上に示したように、付着トナー除去行程を追加した行程を行う。又、連続画像形成行程の終了後に後回転行程を行う。
【００８９】
具体的には、画像最大周長Ｌｘ３が２９７ｍｍ、中間転写ベルト長６２Ｌが４３２ｍｍ、プロセス速度Ｖが１２０ｍｍ／ｓ、帯電ローラ周長１０２Ｌ、１０３Ｌが７５．０ｍｍ、９０．０ｍｍであり、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５が１８．０ｍｍ、１８．０ｍｍ、８４．０ｍｍである場合の、二次転写残トナー除去行程において、二次転写を行う時間帯に対し、Ｌ３／Ｖ＝０．１５０ｓ後に帯電ローラ１０２ｂに正極性バイアスを、更にＬ４／Ｖ＝０．１５０ｓ後に帯電ローラ１０３ｂに正極性バイアスを、それぞれ印加する。
【００９０】
又、付着トナー除去行程において、１色目と２色目の一次転写の間のＴａ３＝（６２Ｌ−Ｌｘ３）／Ｖ＝（４３２（ｍｍ）−２９７（ｍｍ））／１２０（ｍｍ／ｓ）＝１．１２５ｓの時間帯で、一次転写ローラ７ｂに回収バイアスを印加し、又、その時間帯に対して、それぞれ（Ｌ４＋Ｌ５）／Ｖ＝０．８５０ｓ、Ｌ５／Ｖ＝０．７００ｓ前の時間帯に、帯電ローラ１０２ｂ、１０３ｂに、吐き出しバイアスを印加する。
【００９１】
帯電ローラ１０２ｂ、１０３ｂの周期はそれぞれ１０２Ｌ／Ｖ＝０．６２５ｓ、１０３Ｌ／Ｖ＝０．７５０ｓであるのに対し、吐き出し時間は１．１２５ｓであるので、二つの帯電ローラ１０２ｂ、１０３ｂのそれぞれについて、１度の付着トナー除去行程で周上全面についてクリーニングを行える。
【００９２】
実施例３
図５は、本発明に係る画像形成装置の一例としての、電子写真プロセスを利用したカラー画像形成装置を示す図である。中間転写ベルト６３は、その周長は６３Ｌである。
【００９３】
本実施例でも実施例２と同様に、中間転写ベルト６３を帯電するための第二の像担持体帯電手段１０４が、帯電ローラ１０４ｂと１０５ｂの２つの帯電部材を有する。帯電ローラ１０４ｂ、１０５ｂも、実施例１、２に説明した帯電ローラ１０１ｂ、１０２ｂ、１０３ｂと同様の構成をとる。
【００９４】
帯電ローラ１０４ｂ、１０５ｂはそれぞれ周長１０４Ｌ、１０５Ｌの帯電ローラであり、ここでは、１０５Ｌ＞１０４Ｌとする。中間転写ベルト６３に対して不図示の当接離間の機構を有し、所望の時間に当接できる。
【００９５】
実施例２と異なる点は、２つの帯電ローラ１０４ｂ、１０５ｂは１つの電源１０４ａから同時にバイアスが印加されることである。電源１０４ａは、帯電ローラ１０４ｂに直流電圧を、帯電ローラ１０５ｂに交番電圧を同時に印加することができる。又、接地の対向電極１０４ｃ、１０５ｃを有する。
【００９６】
尚、本実施例においては、中間転写ベルト６３における非画像部にて帯電ローラ１０４ｂ、１０５ｂ両方の付着トナーの吐き出しを実行するため、中間転写ベルト周長６３Ｌから、画像最大周長Ｌｘ４を引いた差の距離だけ中間転写ベルト６３が回転する非画像部回転時間が、帯電ローラ１０４ｂ、１０５ｂのうち大きい方の回転周期１０５Ｌ／Ｖより長くなければならない。又、本実施例のように、２つの帯電ローラ１０４ｂ、１０５ｂに対して吐き出しバイアスが同時に印加される場合は、更に、この２つのローラ間距離Ｌ７をベルト周長６３Ｌから、画像最大周長Ｌｘ４と共に差し引いた距離がローラ１０５ｂの周長１０５Ｌより長いこととするので、本画像形成装置の画像最大周長をＬｘ４と、６３Ｌと１０４Ｌ、１０５Ｌの間には、以下の式（５）の関係がある。
６３Ｌ−Ｌｘ４−Ｌ７＞１０５Ｌ＞１０４Ｌ ・・・・・・・・・・・（５）
【００９７】
それぞれ中間転写ベルト６３上における二次転写ローラ９、帯電ローラ１０４ｂ、１０５ｂ、一次転写ローラ７ｂの隣のローラとの間の距離をＬ６、Ｌ７、Ｌ８とする。その他の記号が示す部材は図３と同様である。
【００９８】
図６は、本発明における連続画像形成行程の付着トナー除去を行う際のページ間における、各バイアスの印加タイミングを示す図である。図中破線内に示すように、本実施例にても、回収バイアスの印加は、１色目の一次転写終了から２色目の一次転写開始までの時間帯で行う。従来例と同様の画像形成行程に、本発明特有の二次転写残トナー除去行程と付着トナー除去行程を追加した構成である。
【００９９】
以下、図５に沿って、二次転写残トナー除去行程について説明する。
【０１００】
二次転写残トナーは、帯電ローラ１０４ｂを通過する際、帯電ローラ１０４ｂに交番電圧電源１０４ａより正極性の直流成分の電圧を印加されることにより、正極性の電荷が付与される。尚、この帯電後に個々のトナー粒子が持つ電荷量は不均一であるが、トナー飛散を抑制しつつ帯電を行うことができる。
【０１０１】
続いて、二次転写残トナーは、帯電ローラ１０５ｂを通過する際、帯電ローラ１０５ｂに電源部１０４ａより正極性の交番電圧を印加されることにより、再び正極性の電荷が付与される。この帯電によって、トナー粒子の電気極性は正極性を保持しつつ、個々の粒子の持つ電荷量は均一化される。
【０１０２】
尚、この２度の帯電によると、実施例２のような二次転写残トナーの帯電を直流電圧で２回行う装置に対し、２度目の帯電を交番電圧によるものとすることで、十分なクリーニング性を実現するための、回収のためのバイアス値のマージンがさらに向上する。
【０１０３】
次に図６に沿ってタイミングについて説明する。
【０１０４】
二次転写残トナーは全て上記の帯電方法によって帯電される必要があり、また帯電ローラ１０４ｂ、１０５ｂへの電圧の印加は同時にしか行えない。
【０１０５】
従って、電圧印加が必要な時間帯は、二次転写残トナーの先端が、中間転写ベルト６３の回転方向上流側の帯電ローラ１０４ｂに進入した時から、後端が下流側の帯電ローラ１０５ｂを通過するまであり、二次転写開始後Ｌ６／Ｖから終了後（Ｌ６＋Ｌ７）／Ｖまでである。
【０１０６】
次に、図５に沿って、付着トナー除去行程について説明する。
【０１０７】
帯電ローラ１０４ｂ、１０５ｂに負極性のバイアスを印加することにより、付着した負極性のトナーを中間転写ベルト６３上に吐き出させ、続いて、両方のローラから吐き出された負極性のトナーが一次転写位置Ｔ１を通過するタイミングに、回収バイアスを印加し、感光ドラム１に回収することによって、トナーの除去を行う。図６に沿ってタイミングについて説明する。
【０１０８】
尚、回収可能な時間をＴａ４で示した。
【０１０９】
回収バイアスの印加は、１色目の一次転写終了から２色目の一次転写開始までの時間帯で行う。従って、回収可能な時間Ｔａ４は以下の式（６）で表される。
Ｔａ４＝（６３Ｌ−Ｌｘ４）／Ｖ ・・・・・・・・・・・・・・・・・（６）
【０１１０】
又、その回収可能な時間帯に、吐き出しトナー全てが一次転写位置を通過するように、中間転写ベルト６３上の、電源部１０４ａより電圧印加を開始した時に帯電ローラ１０５ｂを通過した部分が、回収開始時に一次転写位置Ｔ１に達し、且つ電源部１０４ａからの電圧印加を終了した時に帯電ローラ１０４ｂを通過した部分が、回収終了時に一次転写位置Ｔ１に達するようにする。
【０１１１】
即ち、回収開始前Ｌ８／Ｖから終了前（Ｌ７＋Ｌ８）／Ｖまで吐き出しバイアスを印加する。従って、吐き出し時間は、Ｔａ４＋Ｌ８／Ｖ−（Ｌ７＋Ｌ８）／Ｖ＝Ｔａ４−Ｌ７／Ｖであり、即ち（６３Ｌ−Ｌｘ４−Ｌ７）／Ｖである。
【０１１２】
式（５）を成り立たせれば、二つの帯電ローラの周期（１０４Ｌ／Ｖ）、（１０５Ｌ／Ｖ）より長いため、付着トナーの吐き出しを、帯電ローラ１０４ｂ、１０５ｂそれぞれについて１周以上にわたって行える。
【０１１３】
上記のことをまとめると、式（６）が成り立つ。
（６３Ｌ−Ｌｘ４−Ｌ７）／Ｖ＞１０５Ｌ／Ｖ＞１０４Ｌ／Ｖ・・・（６）
【０１１４】
この式より、式（７）が導かれる。
（６３Ｌ−Ｌｘ４）／Ｖ＞１０５Ｌ／Ｖ＋Ｌ７／Ｖ・・（７）
【０１１５】
つまり、連続画像形成工程中に、第二の像担持体帯電手段１００が、２つの帯電ローラ１０４ｂ、１０５ｂを有し、帯電ローラ１０４ｂ、１０５ｂに１つの電源１０４ａから同時に電圧を印加される場合は、中間転写ベルト６３が２つの帯電ローラ１０４ｂと１０５ｂ間の距離Ｌ７分だけ回転する時間と、２つの帯電ローラ１０４ｂ、１０５ｂのうち長い方の回転周期１０５Ｌ／Ｖと、の和が、中間転写ベルト６３の非画像部回転時間以下であれば、付着トナーの吐き出しを、帯電ローラ１０４ｂ、１０５ｂそれぞれについて１周以上にわたって行える。
【０１１６】
印字シーケンスでは、連続画像形成行程において、基本的に従来例同様の画像形成行程と以上に示した二次転写残トナー除去行程を行い、所定のページ数毎に以上に示したように、付着トナー除去行程を追加した行程を行う。また、連続画像形成行程の終了後に後回転行程を行う。
【０１１７】
具体的には、画像最大周長Ｌｘ４が２９７ｍｍ、中間転写ベルト長６３Ｌが４３２ｍｍ、プロセス速度Ｖが１２０ｍｍ／ｓ、帯電ローラ周長１０４Ｌ、１０５Ｌが７５．０ｍｍ、９０．０ｍｍであり、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８が１８．０ｍｍ、１８．０ｍｍ、８４．０ｍｍである場合の、二次転写残トナー除去行程において、二次転写開始後Ｌ６／Ｖ＝０．１５０ｓから、二次転写終了後（Ｌ６＋Ｌ７）／Ｖ＝０．３００ｓまで帯電ローラ１０４ｂ、１０５ｂに二次転写残トナーを帯電するための正極性バイアスを印加する。
【０１１８】
又、付着トナー除去行程において、１色目と２色目の一次転写の間のＴａ４＝１．１２５ｓの時間帯で、一次転写ローラ７ｂに回収バイアスを印加し、またその時間帯に対して、開始はＬ８／Ｖ＝０．７００ｓ、終了は（Ｌ７＋Ｌ８）／Ｖ＝０．８５０ｓ前とする時間帯に、帯電ローラ１０４ｂ、１０５ｂに吐き出しバイアスを印加する。
【０１１９】
帯電ローラ１０４ｂの周期は１０４Ｌ／Ｖ＝０．６２５ｓ、帯電ローラ１０５ｂの周期は１０５Ｌ／Ｖ＝０．７５０ｓであるのに対し、吐き出し時間は（６３Ｌ−Ｌｘ４−Ｌ７）／Ｖ＝０．９７５ｓであるので、二つの帯電ローラ１０４ｂ、１０５ｂのそれぞれについて、１度の付着トナー除去行程で周上全面についてクリーニングを行える。
【０１２０】
尚、帯電手段の径は下流側の方が大きい例を示したが、逆の場合も同様の計算による設計で、１度の付着トナー除去行程で周上全面についてクリーニングを行える。
【０１２１】
又、ここでは付着トナー除去行程において帯電部材１０４ｂ、１０５ｂの両方から付着トナーを吐き出したが、上流の帯電部材１０４ｂのみクリーニングしたい場合は、１０４ｂに負極性バイアスを、１０５ｂに正極性バイアスを印加しても良い。
【０１２２】
又、そうすれば、回収時のトナー極性は正極性となり、回収バイアスを画像の一次転写のためのバイアスと共通の正極性バイアスにすることができ、回収バイアスへの切換時間が必要なくなり、吐き出し時間に余裕ができるなどのメリットが期待される。
【０１２３】
尚、帯電ローラの数は２個以上でもよい。その場合、二次転写位置から最も近い帯電ローラに直流電圧を印加し、他の少なくとも１つの帯電ローラには交番電圧を印加すると好適である。
【０１２４】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の画像形成装置は、二つの帯電手段から、中間転写体へのトナーの転写（除去）を行う際に、上流の帯電手段から転写したトナーに重ねて下流の帯電手段からトナーを転写することができるので、帯電手段のクリーニング時間が短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】 本発明に係る帯電部材の付着トナー除去動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図３】 本発明に係る画像形成装置の他の例を示す概略構成図である。
【図４】 本発明に係る帯電部材の付着トナー除去動作の他の例を示すタイミングチャートである。
【図５】 本発明に係る画像形成装置の他の例を示す概略構成図である。
【図６】 本発明に係る帯電部材の付着トナー除去動作の他の例を示すタイミングチャートである。
【図７】 従来の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図８】 従来の第二の像担持体における二次転写残トナーの回収動作を示すタイミングチャートである。
【図９】 本発明に係る帯電部材の付着トナー除去動作の一例を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ 感光ドラム（第一の像担持体）
３ａ 露光位置
６０、６１、６２、６３ 中間転写ベルト（第二の像担持体）
１００〜１０２、１０４ 帯電手段（第二の像担持体帯電手段）
１００ａ〜１０５ａ 電源
１００ｂ〜１０５ｂ 帯電ローラ（帯電部材）
Ｔ１ 一次転写位置

Claims (3)

1. トナー像を担持する像担持体と、移動可能な中間転写体と、前記中間転写体に対向して前記中間転写体上のトナーを帯電可能な第１及び第２の帯電手段と、を有し、前記像担持体上のトナー像は一次転写位置で前記中間転写体上に転写し、前記中間転写体上のトナー像は前記二次転写位置で転写材に転写し、前記中間転写体の移動方向において、前記第１の帯電手段は前記二次転写位置の下流側でかつ前記一次転写位置の上流側に配置され、前記第２の帯電手段は前記二次転写位置の下流側でかつ前記第１の帯電手段の上流側に配置されている画像形成装置において、
   連続して複数の転写材上にトナー像を形成する場合において、前記中間転写体上の転写材に対応したトナー像とトナー像の間に、前記第１の帯電手段と前記第２の帯電手段に付着したトナーを各々前記中間転写上へ転写することが可能であり、前記第２の帯電手段から前記中間転写体上に転写されたトナーが、前記中間転写体の移動によって前記第１の帯電手段に対向する時に、前記第１の帯電手段に付着したトナーを中間転写体上に重ねて転写することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１の帯電手段と前記第２の帯電手段から前記中間転写体上に転写されたトナーが前記一次転写位置に移動したときに、前記一次転写位置に印加するバイアスの極性を、前記像担持体からのトナー像の転写時とは異なる極性に切り換えて、前記中間転写体上のトナーを前記像担持体へ転写す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１の帯電手段にバイアスを印加する第１の電源と、前記第２の帯電手段にバイアスを印加する第２の電源を有し、前記第１の電源の出力タイミングと、前記第２の電源の出力タイミングは相互に独立に制御可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。

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