JP4164325B2

JP4164325B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4164325B2
Application number: JP2002281451A
Authority: JP
Inventors: 秀夫七瀧; 直樹榎本; 慶明佐藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2022-09-26
Also published as: JP2004117879A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式或いは静電記録方式を用いて形成した現像剤像を記録材上に転写して記録画像を得る画像形成装置に関し、より詳細には、電子写真感光体や中間転写体等の像担持体上の現像剤像に対する帯電動作を行う画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カラーの画像形成装置としては、電子写真方式、熱転写方式、インクジェット方式等の種々の方式が知られているが、これらのうち電子写真方式のものは、他の方式のものに比べ、画像形成速度、画質、静粛性等の点で優れている。
【０００３】
電子写真方式を採用する画像形成装置の中でも更に種々の方式がある。例えば、電子写真感光体（感光体）の表面にカラー像（複数色のトナー像）を重ねた後に記録材に一括転写して像形成を行う多重現像方式、現像−転写のサイクルを繰り返し行う多重転写方式、一旦、中間転写体上に各色のトナー像を順次一次転写した後、記録材上に一括転写する中間転写方式等がある。これらのうち、特に中間転写方式は、混色の恐れがないこと、質や厚さの異なる様々な記録材の使用が可能であること等の利点を有する。
【０００４】
以下、便宜上、例えば、複写機、プリンタ、ファックス等とされる電子写真画像形成装置を例にして説明する。
【０００５】
上記何れの電子写真方式画像形成装置においても、現像剤としてのトナーを帯電させ、これを静電的作用を利用して記録材上に転写し、画像を形成する。従って、トナーの帯電特性は画質を左右する最大の要因となり得る。一方、トナーは記録材に対する定着性も満足する必要があり、これを支配する熱的機械的特性はしばしば上記帯電特性を得るための障害となっている。
【０００６】
例えば、低温で軟化する樹脂をトナーに選んだ場合、現像器内でトナーの変形・変質が発生し易くなるため、初期とその後では帯電量が変化し易いという問題が発生する。
【０００７】
上記問題の改善のために、感光体上或いは中間転写体上のトナーに対してコロナ帯電器等を用いてトナーを再帯電し、帯電状態を一定に保つ方法が考案されている。
【０００８】
又、トナーを帯電させる構成は、転写残トナーをクリーナー等で取り除く前処理として、感光体や中間転写体等の像担持体上に残留する転写残トナーを再帯電させて、像担持体上の残留トナーを取り除き易くする工程で実用化されている。
【０００９】
例えば、特許文献１には、中間転写体上の２次転写残トナーを現像時の帯電極性（以下、「正規極性」という。）と逆の極性に帯電させて、１次転写工程と同時に２次転写残トナーを感光体に回収する発明が開示されている。
【００１０】
又、例えば、特許文献２には、中間転写体上の２次転写残トナーに対してＡＣバイアスを用いて帯電処理を行う発明が開示されている。
【００１１】
しかしながら、弾性に乏しい中間転写体を用いる場合や、環境や記録材の種類によっては２次転写残トナーの量が多くなり、これを上記従来の構成で再帯電させることが十分にできない場合がある。
【００１２】
更に、トナー量が多く、トナー帯電量の分布が広いような状況で、トナーに対して交流電圧による再帯電処理を行うと、トナーが飛散して機内の汚れが悪化するという問題がある。
【００１３】
そこで、このような２次転写残トナーが多い場合に備えて、該トナーを多段階で帯電させて、帯電能力を高める方法が考えられる。
【００１４】
例えば、像担持体表面の移動方向において、交流電圧の印加によりトナーを再帯電させるローラ（現像剤帯電手段）の上流に補助ローラ（現像剤補助帯電手段）を設け、この補助ローラに電圧を印加して、２次転写残トナーの静電的篩い分け、或いは予備帯電を行う。これにより、トナー飛散を抑制しつつ、トナーの再帯電能力を向上させることができる。
【００１５】
しかしながら、上記の再帯電方法では、上流側のローラ（現像剤補助帯電手段）がトナーで汚れ易く、トナー飛散の抑制効果と、再帯電能力の維持が困難になるという問題が生じた。
【００１６】
特許文献３には、トナーの再帯電処理を行う部材を汚染したトナーを画像域外に吐き出し、更にこの吐き出したトナー（以下、「吐き出しトナー」という。）を帯電してクリーニングすることが開示されている。
【００１７】
【特許文献１】
特開平９−４４００７号公報
【特許文献２】
特開平１１−１６１０４３号公報
【特許文献３】
特開平１０−１３３４８９号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方法では、トナー汚れを抑えつつ、帯電量が大きな吐き出しトナーの極性を反転させることは困難であった。
【００２０】
【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、現像剤像を担持する像担持体と、前記像担持体上の現像剤を帯電する現像剤帯電手段と、前記像担持体上の現像剤を帯電する現像剤補助帯電手段と、を有し、前記現像剤補助帯電手段は前記現像剤帯電手段に対して前記像担持体の表面移動方向の上流に配置され、前記現像剤帯電手段には交流電圧が印加され、前記現像剤帯電手段が現像剤に付与する電荷の極性が前記現像剤補助帯電手段に印加される電圧の極性と同極性となる第１の帯電動作と、前記現像剤帯電手段が現像剤に付与する電荷の極性が前記現像剤補助帯電手段に印加される電圧の極性と逆極性となる第２の帯電動作とを行う画像形成装置において、
前記第１の帯電動作において前記現像剤帯電手段に印加する交流電圧の現像剤への電荷付与極性側のピーク値をＶ１、前記第２の帯電動作において前記現像剤帯電手段に印加する交流電圧の現像剤への電荷付与極性側のピーク値をＶ２とするとき、
｜Ｖ１｜＜｜Ｖ２｜
が成り立つことを特徴とする画像形成装置である。
【００２１】
本発明の他の態様によると、現像剤像を担持する像担持体と、前記像担持体上の現像剤を帯電する現像剤帯電手段と、前記像担持体上の現像剤を帯電する現像剤補助帯電手段と、を有し、前記現像剤補助帯電手段は前記現像剤帯電手段に対して前記像担持体の表面移動方向の上流に配置され、前記現像剤帯電手段には交流電圧が印加され、前記現像剤帯電手段が現像剤に付与する電荷の極性が前記現像剤補助帯電手段に印加される電圧の極性と同極性となる第１の帯電動作と、前記現像剤帯電手段が現像剤に付与する電荷の極性が前記現像剤補助帯電手段に印加される電圧の極性と逆極性となる第２の帯電動作とを行う画像形成装置において、
前記第１の帯電動作において前記現像剤帯電手段に印加する矩形波電圧の立ち上がり傾きをα１、前記第２の帯電動作において前記現像剤帯電手段に印加する矩形波電圧の立ち上がり傾きをα２とするとき、
｜α１｜＜｜α２｜
が成り立つことを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００２２】
上記各本発明の一実施態様によると、画像形成装置は更に、前記像担持体と転写ニップを形成する第２の像担持体を有し、前記像担持体表面の移動に伴い前記現像剤帯電手段を通過した後の前記像担持体上の現像剤を、前記第２の像担持体に転写させ得る。一実施態様では、前記転写ニップにおいて、前記像担持体及び前記第２の像担持体が各々担持している現像剤を、互いに他方に転写させ得る。
【００２３】
上記各本発明において、一実施態様では、前記第１の帯電動作において前記現像剤補助帯電手段に印加される電圧の極性は、前記像担持体上の現像剤が該現像剤補助帯電手段を通過する前の現像剤の帯電極性と逆極性である。他の実施態様では、前記第１の帯電動作において前記現像剤補助帯電手段に印加される電圧の極性は、現像剤像形成時の現像剤の極性とは逆極性である。他の実施態様では、前記第２の帯電動作において前記現像剤補助帯電手段に印加される電圧の極性は、前記第１の帯電動作において該現像剤補助帯電手段に印加される帯電極性と逆極性である。
【００２４】
上記各本発明において、一実施態様では、前記現像剤補助帯電手段は、前記像担持体に接触して前記像担持体上の現像剤を帯電する。又、一実施態様では、前記現像剤帯電手段は、前記像担持体に接触して前記像担持体上の現像剤を帯電する。又、他の実施態様によると、前記像担持体上の現像剤像を記録材に転写し、前記現像剤帯電手段は、記録材上に転写した後に前記像担持体上に残る転写残現像剤を帯電する。
【００２５】
上記各本発明の一実施態様によると、前記像担持体上の現像剤像を記録材に転写して記録画像を得るものであって、前記第１の帯電動作は記録材上に転写する画像に対応する前記像担持体の部位に対して行い、前記第２の帯電動作は記録材上に転写する画像に対応する像担持体の部位以外で行う。
【００２６】
上記各本発明の他の実施態様によると、前記現像剤帯電手段に印加する交流電圧の積分平均値は、前記第１の帯電動作と前記第２の帯電動作とにおいて略等しい。
【００２７】
上記各本発明において、前記像担持体は中間転写体であってよい。
【００２８】
【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。
【００２９】
実施例１
図１〜５を参照して、本発明に係る画像形成装置の一実施例について説明する。本実施例において、本発明は、装置本体に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータなどの外部ホスト機器からの画像情報信号に応じて、電子写真方式を用いてマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）の４色フルカラー画像を記録材、例えば、用紙、ＯＨＰシート、布などの記録材に形成することのできるフルカラーレーザービームプリンタにて具現化される。
【００３０】
図１は、本実施例のフルカラーレーザービームプリンター（以下、単に「画像形成装置」という。）１００の概略構成を示す。
【００３１】
画像形成装置１００は、第１、第２の像担持体を有する。ここでは、第１の像担持体は、中間転写体としての中間転写ベルト１７であり、第２の像担持体は、ドラム型の電子写真感光体、即ち、感光ドラム１１である。第１、第２の像担持体は、各々担持している現像剤像（トナー像）を、互いに他方に転写させ得るように、一次転写部（一次転写ニップ）Ｎ１を形成する。
【００３２】
感光ドラム１１の周面には、その回転方向（矢印Ｒ１方向）に沿って順に、感光ドラム１１を帯電させる一次帯電手段としての一次帯電器１２、レーザー光を感光ドラム１１に照射する露光手段としての露光装置１３、感光ドラム１１に現像剤であるトナーを供給する現像手段としての現像装置１４、感光ドラム１１上を清掃するための感光ドラムクリーナー１６が配置されている。
【００３３】
中間転写ベルト１７としては、一例として、厚さ０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の無端状の樹脂ベルトを、カーボン、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂、ＴｉＯ₂、その他の導電性の充填材により、体積抵抗率１０⁷〜１０¹¹Ω・ｃｍ程度に抵抗調整したものを用いることができる。この場合、樹脂ベルトの材質としては、例えば、ＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ナイロン、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリカーボネート、ＰＩ（ポリイミド）等を用いることができる。
【００３４】
中間転写ベルト１７は、図示のように中間転写ベルト１７に内包される３本のローラに巻架されている。中抵抗（１ＫＶ印加時のニップ形成部での実抵抗（ニップ形成法）が１０⁶〜１０¹⁰Ω）の弾性材料を芯金に被覆した１次転写手段としての１次転写ローラ１５が、１次転写部Ｎ１において感光ドラム１１と共に中間転写ベルト１７を挟む形で配置してある。一方、２次転写手段としての２次転写ローラ１８は、中抵抗の抵抗値を有するＥＰＤＭ発泡層で芯金を被覆したものであり、２次転写部（２次転写ニップ）Ｎ２において、中間転写ベルト１７及び記録材Ｐを挟む形で配置してある。
【００３５】
又、２次転写部Ｎ２より記録材Ｐの搬送方向下流位置に、定着手段として周知の画像加熱定着装置（図示せず）が設置されている。
【００３６】
以下、本実施例の画像形成装置１００の画像形成過程と共に動作を説明する。
【００３７】
感光ドラム１１は、図示矢印Ｒ１方向に所定のプロセス速度（周速度＝１００ｍｍ／ｓｅｃ）で回転駆動され、一次帯電バイアス電源１２Ｅより電圧が印加される一次帯電器１２により一様に帯電される。次に、ホストコンピュータより送られた画像情報信号により変調された、本実施例ではレーザービームスキャナーとされる露光装置１３からのレーザー光で、帯電した感光ドラム１１は走査露光され、感光ドラム１１上に静電潜像が形成される。この時、レーザー光の強度及び照射スポット径は画像形成装置１００の解像度及び所望の画像濃度によって適正に設定されており、感光ドラム１１上の静電潜像は、レーザー光が照射された部分が明部電位Ｖ_L（約−１００Ｖ）に、レーザー光が照射されない部分が、一次帯電器１２で帯電された暗部電位Ｖ_D（約−７００Ｖ）に保持されることで形成される。
【００３８】
感光ドラム１１上に形成された静電潜像は、感光ドラム１１の回転により、現像装置１４との対向部に至る。現像装置１４は、回転可能な支持体１４Ａに、それぞれイエロー、ブラック、マゼンタ、シアン色の現像剤を収容する現像器１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを保持しており、所望時に所定の色用の現像器を感光ドラム１１と対向する位置（現像位置）に移動させるように回転駆動される。本実施例では、感光ドラム１１に形成された静電潜像は、先ず、現像位置に配置された第１色目（イエロー）の現像器１４ａとの対向部に達し、この現像器１４ａから感光ドラム１１の帯電極性と同一極性（本実施例ではマイナス極性）に帯電されたトナーが供給され、顕像化される。
【００３９】
感光ドラム１１上に形成されたトナー像は、１次転写部Ｎ１において中間転写ベルト１７上に順次１次転写される。この時、１次転写ローラ１５には、１次転写バイアス電源１５Ｅよりトナーと逆極性の電圧（本実施例では＋１００〜＋１０００Ｖ）である１次転写バイアスが印加され、感光ドラム１１上のトナー像は中間転写ベルト１７上に１次転写される。感光ドラム１１上に残った１次転写残トナーは、感光ドラム１１の回転に伴い、感光ドラムクリーナ１６が備えるブレードなどのクリーニング手段により除去され、感光ドラム１１は表面を清掃されて次の画像形成に備える。
【００４０】
フルカラー画像形成においては、本実施例では、第１色（イエロー）の現像後、第２色目現像器１４ｂ（マゼンタ）、第３色現像器１４ｃ（シアン）、第４色現像器１４ｄ（ブラック）の順に、同様に各色のトナー像が形成され中間転写ベルト１７上に先に転写されたトナー像に重ね合わせて一次転写され、中間転写ベルト１７上にフルカラー画像が形成される。
【００４１】
次に、記録材収容カセット、記録材送給ローラなどを備える給紙手段（図示せず）より記録材Ｐが１枚取り出され、２次転写部Ｎ２に挿通される。この時、２次転写ローラ１８には２次転写バイアス電源１８Ｅよりトナーと逆極性の電圧（本実施例では＋１Ｋ〜＋６ＫＶ）である２次転写バイアスが印加され、トナー像は中間転写ベルト１７から記録材Ｐに２次転写される。
【００４２】
２次転写部Ｎ２を通過した未定着カラー像を載せた記録材Ｐは、画像加熱定着装置に到達し、ここで加熱・加圧されて永久定着像が得られる。
【００４３】
トナー像を記録材Ｐに２次転写した後の中間転写ベルト１７上には、２次転写残トナーが存在する。本実施例では、２次転写残トナーを再帯電させて、感光ドラム１１に転写して中間転写ベルト１７をクリーニングする。感光ドラム１１に転写したトナーは、感光ドラムクリーナ１６で除去、回収する。
【００４４】
以下、本実施例における中間転写ベルト１７のクリーニング方法について説明する。
【００４５】
本実施例では、現像剤帯電手段であるところのトナー帯電ローラ１と、中間転写ベルト１７の移動方向においてトナー帯電ローラ１の上流に配された現像剤補助帯電手段であるところの補助ローラ２とが、それぞれ２次転写工程後の中間転写ベルト１７に当接し、中間転写ベルト１７上の２次転写残トナーに対して再帯電処理を行う。
【００４６】
トナー帯電ローラ１は、芯金の周囲に導電性を付与したウレタンゴム或いはスポンジを被覆し、その表面に抵抗層を施したφ１２ｍｍの導電ローラである。抵抗値としてはニップ形成法で１０⁵〜１０⁹Ωのものが好ましく、本実施例では１０⁷Ωのスポンジローラを用いた。トナー帯電ローラ１の芯金には、第１の電圧印加手段としてのトナー帯電電源１Ｅより電圧が供給される。
【００４７】
一方、補助ローラ２は、ＮＢＲゴムにカーボンブラックを分散し、体積抵抗率を１０⁸Ω・ｃｍ程度に調整した材料を、φ６ｍｍの芯金に対して厚さ３ｍｍにてローラ形状に成型した部材を用いた。補助ローラ２の芯金には、第２の電圧印加手段としての補助帯電電源２Ｅより電圧が供給される。
【００４８】
又、中間転写ベルト１７を介してトナー帯電ローラ１、補助ローラ２に当接する、接地された対向ローラ１７ｄ、１７ｅがそれぞれ設けられている。
【００４９】
これらトナー帯電ローラ１及び補助ローラ２により帯電された２次転写残トナーは、１次転写部Ｎ１において、１次転写バイアスによる作用を受けて感光ドラム１１に転移し、中間転写ベルト１７はクリーニングされる。一方、中間転写ベルト１７上のトナーの帯電動作を終えたトナー帯電ローラ１と補助ローラ２は、中間転写ベルト１７から離間し、次の作像プロセスに備える。
【００５０】
次に、トナー帯電ローラ１及び補助ローラ２の役割について詳しく説明する。
【００５１】
トナー帯電ローラ１及び補助ローラ２は、上記１回の作像プロセスに対して以下の２つの帯電動作を行う。図２は、画像形成行程を中間転写ベルト１７上の画像に対して行われる電圧印加状態を示す制御図である。
【００５２】
ａ）通常帯電動作
第１の帯電動作であるところの通常帯電動作は、中間転写ベルト１７上の２次転写残トナーに対して行われる動作である。
【００５３】
補助帯電電源２Ｅは、補助ローラ２に正極性のＤＣ電圧（本実施例におけるトナーの正規極性とは逆極性、即ち、中間転写ベルト１７上のトナーが補助ローラ２を通過する前のトナーの帯電極性と逆極性）を供給し、トナー帯電電源１Ｅは、トナー帯電ローラ１にＡＣ電圧を供給する。本実施例では、補助ローラ２に＋１ＫＶの直流電圧を供給し、トナー帯電ローラ１には、図３（Ｉ）に示すようなピーク間電圧Ｖｐｐ＝２ＫＶ、積分平均値Ｖｄｃ＝＋１．５ＫＶ、周波数ｆ＝５００Ｈｚ、Ｄｕｔｙ（デューティ比）＝８０％の矩形波の交流電圧を供給している。
【００５４】
２次転写残トナーの帯電状態は、図４の（Ｉ）に示すように、２次転写工程において２次転写電圧により正帯電を受けた一部のトナーを含むため、正負両極性に広く分布しているものの、主体となるのは負極性を帯びたトナーである。トナー帯電ローラ１及び補助ローラ２はこのような分布を持つトナーを正極性に帯電させる働きをする。
【００５５】
このように帯電量が広く分布したトナーを、ある程度均一に帯電するためには、ＡＣ電圧による帯電が好ましいことが知られている。しかしながら、このように多くの負極性トナーに対してＡＣ印加を行うと、トナーが飛散して機内を汚す場合がある。
【００５６】
そこで、本実施例では、先ず補助ローラ２によって２次転写残トナーに正電荷を供給し、正極性側に分布をシフトさせ、図４（ＩＩ）に示す帯電状態にする。このとき、補助ローラ２に印加する電圧が低いと、正電荷を与えることができず、次工程であるトナー帯電ローラ１の動作においてトナー飛散が悪化する。又、補助ローラ２に印加する電圧が高すぎると過剰放電が起き、高帯電量の２次転写残トナーが１次転写阻害を発生させるおそれがある。従って、補助ローラ２に供給する電圧は、＋６００Ｖ〜＋２ＫＶ程度であることが好ましい。
【００５７】
補助ローラ２を通過した中間転写ベルト１７上のトナーは、概ね正極性となっているものの、通過前の分布を保ったまま依然として負極性のものが含まれる場合がある。
【００５８】
次いで、トナー帯電ローラ１は、中間転写ベルト１７上のトナーをＡＣ電圧によって、図４（ＩＩＩ）に示すように、よりシャープな分布の帯電状態にすると共に、ＤＣ電圧（オフセット電圧）によってピークを正極性側に移動するように帯電量分布を調整する。
【００５９】
これによって、１次転写部Ｎ１における１次転写バイアスの作用による中間転写ベルト１７のクリーニング、及び１次転写が効率良く行われる。
【００６０】
トナー帯電ローラ１に印加する電圧のＤＣ成分が高く、電荷供給が過多になると、高帯電量のトナーが１次転写を阻害する虞があり、逆に電圧が低いと１次転写部Ｎ１でのクリーニングが不十分になる。又、トナー帯電ローラ１に印加する電圧のＡＣ成分を高くするとトナー帯電量の均一性は増すものの、帯電分布中心を正極性側にシフトさせるためには、より高いＤＣ成分が必要になる。従って、通常帯電においては、トナー帯電ローラ１に与えるＤＣバイアスとして積分平均値Ｖｄｃで＋５００Ｖ〜＋２ＫＶ、ＡＣバイアスとしてＶｐｐ＝Ｖｄｃ＋α（＋５００Ｖ≦α≦１．５ＫＶ）程度が好ましい。
【００６１】
ｂ）吐き出し帯電動作
一方、２次転写残トナー通過後の補助ローラ２は、トナーで汚れることがある。補助ローラ２を汚しているトナーを調べると、図４（ＩＶ）のような帯電量分布を持っており、強い負極性電荷を帯びていることが分かった。このようなトナーが蓄積すると、補助ローラ２からの電荷の供給が妨げられて、前述の通常帯電において、２次転写残トナーの帯電極性を調整できなくなる虞がある。
【００６２】
そこで、本実施例では、第２の帯電動作であるところの吐き出し帯電動作を行う。
【００６３】
具体的には、２次転写残トナーが補助ローラ２を通過した後に、補助ローラ２及びトナー帯電ローラ１の中間転写ベルト１７への当接状態を維持し、補助ローラ２からトナーを中間転写ベルト１７上に戻し、このトナー（吐き出しトナー）をトナー帯電ローラ１で帯電して、図４（Ｖ）に示すような、正極性の帯電状態に変化させる。そして、このトナーを１次転写工程外で感光ドラム１１に戻す。
【００６４】
吐き出し帯電動作においては、補助ローラ２に負極性（本実施例では、トナーの正規極性と同極性）のＤＣ電圧である−１ＫＶを供給し、補助ローラ２上の負極性トナーを中間転写ベルト１７上に吐き出す。
【００６５】
この吐き出しトナーは、量は少ないものの大きく負極性を帯びたトナーとなっており、後述するように、通常帯電動作においてトナー帯電ローラ１に印加した電圧では、トナー帯電ローラ１自身にトナーが付着してしまう。トナー帯電ローラ１にトナーが付着すると、トナー帯電能力が低下するだけでなく、付着したトナーが通常帯電動作中に中間転写ベルト１７上に転移して、画像汚れが発生する。
【００６６】
そこで、本実施例では、吐き出し帯電動作時に、トナー帯電ローラ１には図３（ＩＩ）に示すような、Ｖｐｐ＝４ＫＶ、Ｖｄｃ＝＋２ＫＶ、周波数ｆ＝５００Ｈｚ、Ｄｕｔｙ＝８０％の矩形波の交流電圧を供給して、トナー帯電ローラ１にトナーが付着するのを防止する。
【００６７】
図５は、トナー帯電ローラ１でトナーを正極性に帯電させる場合に、元々トナーが有する帯電量に対して、トナー帯電ローラ１自身が汚れないで帯電するために必要な電圧の最大値（電荷付与極性側ピーク電圧値）（Ｖｐｅａｋ）を示したものである。同図から、大きく負極性を帯びたトナーに対しては、高いＶｐｅａｋが必要であることが分かった。
【００６８】
通常帯電動作時においてトナー帯電ローラ１が帯電させる際に、元々トナーが有する帯電量は、補助ローラ２の作用によって図４（ＩＩ）中のＱ１まで正極性側にシフトしている。
【００６９】
一方、吐き出し帯電動作時には、図４（ＩＶ）中のＱ２の帯電量を有するトナーに対して帯電を行う必要がある。この帯電量Ｑ２は、図４（Ｉ）に示す２次転写残トナーの帯電分布の負極性側の裾野部分に相当する帯電量である。
【００７０】
従って、吐き出し帯電動作時には、通常帯電動作時に比べて高いＶｐｅａｋが必要であり、実際に、本実施例における通常帯電時のＶｐｅａｋ＝１９００Ｖに対し、吐き出し帯電時には２８００Ｖが必要であることが分かった。そこで、本実施例では、吐き出し帯電動作時にトナー帯電ローラ１に印加する電圧を上記のように設定する。
【００７１】
尚、上述のように、吐き出しトナーは、１次転写工程外に感光ドラム１１に転写させ、１次転写と同時にクリーニングする必要がない。このため、Ｖｐｅａｋはクリーニング性を確保する条件で決定することができる。従って、吐き出し帯電時のＶｐｅａｋを独自に高く設定することが可能である。
【００７２】
本実施例によれば、２次転写残トナーの帯電状態が変化した場合であっても、中間転写ベルト１７のクリーニング性と１次転写効率を安定して確保することができる。
【００７３】
上述のようなトナーの再帯電機構の制御は、本実施例では、画像形成装置１００の動作を統括制御する制御手段（制御回路）５０が行う。制御手段５０は、トナー帯電電源１Ｅ、印加電圧の極性切り替え手段を備える補助帯電電源２Ｅを、所定のタイミングで所定の電圧を印加するように制御する。又、トナー帯電ローラ１及び補助ローラ２は、中間転写ベルト１７に対して相対移動して当接／離間し得るように離接手段（図示せず）を備える。制御手段５０は、斯かる離接手段をも制御して、所定タイミングにてトナー帯電ローラ１及び補助ローラ２を中間転写ベルト１７に対して当接・離間させる。
【００７４】
本実施例のように、中間転写ベルト１７上のトナー像をカットシート状の記録材Ｐに転写する画像形成装置である場合、図２に示すように、通常帯電動作は記録材Ｐ上の画像に対応する中間転写ベルト１７の部位に対して行い、吐き出し帯電動作は記録材Ｐ上の画像に対応する中間転写ベルト１７の部位以外で行うことができる。通常帯電動作及び吐き出し帯電動作時に、トナー帯電ローラ１及び補助ローラ２は中間転写ベルト１７に当接される。
【００７５】
以上、本実施例によれば、通常帯電動作において、補助ローラ２に印加した電圧の極性と、トナー帯電ローラ１が付与する電荷の極性とを同極性にすることにより、段階的にトナー帯電分布を調整することができる。そして、吐き出し帯電動作において、トナー帯電ローラ１に印加するＡＣ電圧の電荷付与極性側ピーク値を、通常帯電動作より大きく設定することにより、トナー帯電能力を高め、均一なトナー帯電を可能にする。これにより、トナー帯電ローラ１の動作によるトナー飛散を軽減し、且つ、１次転写効率を阻害することなく、中間転写ベルト１７をクリーニングすることができる。
【００７６】
実施例２
次に、本発明に係る他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置は、吐き出し帯電動作時にトナー帯電ローラ１に供給される電圧波形を除いて、実施例１のものと同じである。従って、同一構成、作用を有する要素には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００７７】
本実施例では、通常帯電動作時には、図６（Ｉ）に示すように、上記実施例１と同じ交番電圧をトナー帯電ローラ１に印加する。
【００７８】
そして、本実施例では、図６（ＩＩ）に示すように、吐き出し帯電動作時にトナー帯電ローラ１に印加する電圧の電荷付与極性側ピーク値（Ｖｐｅａｋ）を、３．４ＫＶと高く設定する一方、Ｄｕｔｙを５％と小さくする。Ｖｐｐ＝２ＫＶ、Ｖｄｃ＝＋１．５ＫＶは、通常帯電動作時と同じである。
【００７９】
上記実施例１で説明したように、トナー帯電ローラ１を汚さずに吐き出しトナーを帯電させる条件としては、Ｖｐｅａｋの値の寄与が大きい。そこで、本実施例では、高いＶｐｅａｋを確保することによって、吐き出しトナーに対する帯電能力を実現している。
【００８０】
又、本実施例では通常帯電動作時と吐き出し帯電動作時とで、Ｖｐｐ及びＶｄｃを同じ値とすることによって、トナー帯電電源１Ｅの負荷を減らし、低コストの電源を用いることができる。又、Ｖｄｃを低く設定することは、耐圧の低い中間転写ベルト１７を用いることができる利点がある。
【００８１】
図７は、ＤＣ耐圧１ＫＶの中間転写ベルトに矩形波電圧を印加した場合における、絶縁破壊が発生したＶｐｅａｋの値と、Ｖｐｅａｋ時間との関係を示したものである。同図から、Ｖｐｅａｋが高い場合であっても、その印加時間が短ければ絶縁破壊が発生し難いことが分かる。本実施例ではこの性質を利用し、Ｖｄｃを保つ程度にＤｕｔｙを小さくすることによって、帯電に必要な電圧であっても絶縁破壊が発生しない中間転写ベルトを用いることができる。特に、中間転写ベルト１７の膜厚を薄くすると絶縁耐圧を確保することが難しくなる傾向があり、本実施例では、厚さ０．１ｍｍ、ＤＣ耐圧１ＫＶの中間転写ベルト１７を用いることを可能にしている。
【００８２】
以上、本実施例によれば、実施例１と同様の効果を得ることができ、更にトナー帯電ローラ１による吐き出しトナーに対する高い帯電能力を実現すると共に、トナー帯電電源１Ｅ、中間転写ベルト１７の低コスト化を図ることができる。
【００８３】
実施例３
次に、本発明に係る更に他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置は、トナー帯電ローラ１、及び吐き出し帯電時にトナー帯電ローラ１に供給される電圧波形を除いて、実施例１のものと同じである。従って、同一の構成、作用を有する要素には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００８４】
本実施例では、トナー帯電ローラ１として、ニップ形成法で１０⁹Ωの高抵ローラを用いた。これに矩形波のＡＣ電圧を印加すると、図８に示すような微分電流が観測される。
【００８５】
１ｍｇ／ｃｍ²の正・負極性トナー像を中間転写ベルト１７上に形成し、これを帯電した場合、１次転写部Ｎ１での中間転写ベルト１７のクリーニング性及びトナー飛散を調べると、表１に示す結果となった。この微分電流が大きいほど、トナーを帯電させた時の帯電分布がシャープになり、クリーニング性が向上する傾向が見られる一方、トナー飛散が悪化する傾向が確認された。試験結果を表１に示す。
【００８６】
【表１】

【００８７】
そこで、本実施例では、トナー量は多いものの、補助ローラ２の作用によりある程度帯電分布が正極性に調整されている通常帯電動作時は、上記電流を小さくする。一方、トナー量は少ないが、強く負極性を帯びている吐き出し帯電動作時には上記電流を大きくする。
【００８８】
具体的には、図９に示すように通常帯電時の、矩形波電圧の立ち上がり傾きα１（＝Ｖｐｐ／ｔ１）を１５Ｖ／μｓ、吐き出し帯電時の該立ち上がり傾きα２（＝Ｖｐｐ／ｔ２）を５０Ｖ／μｓとした。
【００８９】
このように設定することによって、トナー帯電ローラ１に印加する電圧を高くすることなく、通常帯電動作と吐き出し帯電動作を切り替えることができる。
【００９０】
以上、本実施例によれば、通常帯電動作において、補助ローラ２に印加した電圧の極性と、トナー帯電ローラ１が付与する電荷の極性とを同極性にすることにより、段階的にトナー帯電分布を調整することができる。そして、吐き出し帯電動作において、トナー帯電ローラ１に印加するＡＣ電圧の立ち上がり傾きを、通常帯電動作より大きく設定することにより、トナー帯電能力を高め、均一なトナー帯電を可能にする。これにより、トナー帯電ローラ１の動作によるトナー飛散を軽減し、且つ、１次転写効率を阻害することなく、中間転写ベルト１７をクリーニングすることができる。
【００９１】
尚、上記各実施例にて説明した吐き出し帯電動作は、補助ローラ２のトナー付着が軽微な場合には、記録画像１枚毎ではなく、所定間隔毎（例えば２０枚毎）に行うことができる。又、例えば、通常所定間隔毎に吐き出し帯電動作を行い、制御手段５０が、画像情報信号、画像形成動作状況を判断し、転写残トナーが多量に発生した可能性のある画像形成動作後に適宜吐き出し帯電動作を行わせてもよく、その態様は限定されるものではない。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、再帯電させる際のトナー飛散を抑え、現像剤を帯電させる再帯電能力を持続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成図である。
【図２】本発明に従う画像形成行程に伴うトナーへの印加電圧を示すチャート図である。
【図３】本発明に従って（Ｉ）通常帯電動作時、（ＩＩ）吐き出し帯電動作時にトナー帯電ローラに印加する電圧波形の一実施例を示す図である。
【図４】トナーの帯電分布の推移を説明するための説明図である。
【図５】トナーの帯電量と必要Ｖｐｅａｋとの関係を説明するためのグラフ図である。
【図６】本発明に従って（Ｉ）通常帯電動作時、（ＩＩ）吐き出し帯電動作時にトナー帯電ローラに印加する電圧波形の他の実施例を示す図である。
【図７】矩形波と絶縁耐圧との関係を説明するためのグラフ図である。
【図８】トナー帯電電流を説明するための説明図である。
【図９】本発明に従ってトナー帯電ローラに印加する電圧波形の更に他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
１トナー帯電ローラ（現像剤帯電手段）
１Ｅトナー帯電電源（第１の電圧印加手段）
２補助ローラ（現像剤補助帯電手段）
２Ｅ補助帯電電源（第２の電圧印加手段）
１１感光ドラム（電子写真感光体、第２の像担持体）
１５１次転写ローラ（１次転写手段）
１７中間転写ベルト（中間転写体、第１の像担持体）
１８２次転写ローラ（２次転写手段）

Claims

現像剤像を担持する像担持体と、前記像担持体上の現像剤を帯電する現像剤帯電手段と、前記像担持体上の現像剤を帯電する現像剤補助帯電手段と、を有し、前記現像剤補助帯電手段は前記現像剤帯電手段に対して前記像担持体の表面移動方向の上流に配置され、前記現像剤帯電手段には交流電圧が印加され、前記現像剤帯電手段が現像剤に付与する電荷の極性が前記現像剤補助帯電手段に印加される電圧の極性と同極性となる第１の帯電動作と、前記現像剤帯電手段が現像剤に付与する電荷の極性が前記現像剤補助帯電手段に印加される電圧の極性と逆極性となる第２の帯電動作とを行う画像形成装置において、
前記第１の帯電動作において前記現像剤帯電手段に印加する交流電圧の現像剤への電荷付与極性側のピーク値をＶ１、前記第２の帯電動作において前記現像剤帯電手段に印加する交流電圧の現像剤への電荷付与極性側のピーク値をＶ２とするとき、
｜Ｖ１｜＜｜Ｖ２｜
が成り立つことを特徴とする画像形成装置。
現像剤像を担持する像担持体と、前記像担持体上の現像剤を帯電する現像剤帯電手段と、前記像担持体上の現像剤を帯電する現像剤補助帯電手段と、を有し、前記現像剤補助帯電手段は前記現像剤帯電手段に対して前記像担持体の表面移動方向の上流に配置され、前記現像剤帯電手段には交流電圧が印加され、前記現像剤帯電手段が現像剤に付与する電荷の極性が前記現像剤補助帯電手段に印加される電圧の極性と同極性となる第１の帯電動作と、前記現像剤帯電手段が現像剤に付与する電荷の極性が前記現像剤補助帯電手段に印加される電圧の極性と逆極性となる第２の帯電動作とを行う画像形成装置において、
前記第１の帯電動作において前記現像剤帯電手段に印加する矩形波電圧の立ち上がり傾きをα１、前記第２の帯電動作において前記現像剤帯電手段に印加する矩形波電圧の立ち上がり傾きをα２とするとき、
｜α１｜＜｜α２｜
が成り立つことを特徴とする画像形成装置。
前記像担持体と転写ニップを形成する第２の像担持体を有し、前記像担持体表面の移動に伴い前記現像剤帯電手段を通過した後の前記像担持体上の現像剤を、前記第２の像担持体に転写させ得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。
前記転写ニップにおいて、前記像担持体及び前記第２の像担持体が各々担持している現像剤を、互いに他方に転写させ得ることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
前記第１の帯電動作において前記現像剤補助帯電手段に印加される電圧の極性は、前記像担持体上の現像剤が前記現像剤補助帯電手段を通過する前の現像剤の帯電極性と逆極性であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記第１の帯電動作において前記現像剤補助帯電手段に印加される電圧の極性は、現像剤像形成時の現像剤の極性とは逆極性であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記第２の帯電動作において前記現像剤補助帯電手段に印加される電圧の極性は、前記第１の帯電動作において前記現像剤補助帯電手段に印加される帯電極性と逆極性であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記現像剤補助帯電手段は、前記像担持体に接触して前記像担持体上の現像剤を帯電することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記現像剤帯電手段は、前記像担持体に接触して前記像担持体上の現像剤を帯電することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記像担持体上の現像剤像を記録材に転写し、前記現像剤帯電手段は、記録材上に転写した後に前記像担持体上に残る転写残現像剤を帯電することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記像担持体上の現像剤像を記録材に転写して記録画像を得るものであって、前記第１の帯電動作は記録材上に転写する画像に対応する前記像担持体の部位に対して行い、前記第２の帯電動作は記録材上に転写する画像に対応する像担持体の部位以外で行うことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記現像剤帯電手段に印加する交流電圧の積分平均値は、前記第１の帯電動作と前記第２の帯電動作とにおいて略等しいことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記像担持体は中間転写体であることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の画像形成装置。