JP4675076B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の感光体を有するタンデム型の画像形成装置において、良好な単色画像の出力を行う画像形成装置に関するものである。

従来では、高速なカラー画像出力を目的とし、感光体や現像器、転写ローラなどで構成される画像形成部を転写材の搬送方向に沿って複数配設するタンデム型の画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１乃至４参照）。
一般的なタンデム型の画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナー画像を印字する画像形成部から構成され、これらの全色のトナーを印字することによってフルカラー画像を作成することが可能となる。
その一方で、例えば、ブラックトナー１色を使ってブラック画像を、イエロートナーとシアントナー、イエロートナーとマゼンタトナー、マゼンタトナーとシアントナーのように、２色のトナーを使うことにより、グリーン、レッド、ブルー画像を作成するなど単色画像を作成することが可能である。
このように、単色画像を印字する場合においては、静電潜像の顕像化が行われる画像形成部（顕像部）と、静電潜像の顕像化が行われない画像形成部（非顕像部）が混在するが、顕像部で作成された転写材上のトナー画像が、その上流や下流に存在する非顕像部の影響を受けて劣化することが知られている。
画像劣化の代表的なものとしては、非顕像部における感光体上のかぶりトナーが転写されることによって生じる地汚れや、顕像部で転写材に転写されたトナー画像が下流の非顕像部で発生する放電やトナー自体が保持する電荷、及び周囲の電界の作用によって非顕像部の感光体に付着する、いわゆる逆転写現象による、画像濃度の低下や画像のぼそつき、さらに顕像部の転写ニップ部上流で発生するプレ転写に伴うトナーの飛び散りなどがある。
このように、顕像部と非顕像部が混在する条件下において非顕像部で発生する問題を低減する手法として、例えば、上記した従来技術が提案されている。特許文献１では、非顕像部の現像装置のみが作動を停止するため、非顕像部での感光体へのトナーかぶりは抑えられ、出力画像の地汚れを低減している。
また非顕像部の感光体ドラムや転写ローラは、顕像部と同様に駆動しているため、非顕像部の上流で形成されたトナー画像が摺擦されることによって劣化することをも防止している。
特許文献２の開示では、非顕像部の感光体に対して画像形成時と同様に帯電手段を付勢し、現像装置に現像バイアスを付勢することによって地汚れを防止している。
特許文献３の開示では、非顕像部における主帯電装置の印加電圧をフルカラー画像形成時より小さくするとともに、現像装置には逆極性のバイアスを付与することによって、非顕像部での感光体へのトナーかぶりを積極的に抑えるとともに、転写手段の電位を搬送方向上流側と同極性で絶対値を小さくすることを特徴としている。
なお、これら以外の手法としては、１色のトナーを用いて単色画像を印字するさいに、転写材搬送手段を顕像部の感光体のみに接触させて、非顕像部の感光体から離間させるような、駆動手段を画像形成装置に具備させるものが特許文献４などに開示されており、感光体やトナーの長寿命化に効果があることが示されている。
特開昭６３−２４９１６４号公報 特開平１−９６６７０号公報 特開２００２−２５８５６９公報 特開２００１−２９６７１９公報

しかしながら、特許文献１乃至３などに示される従来の技術では、非顕像部における感光体へのトナーかぶりが低減される結果、出力画像上の地汚れが少なくなるという利点がある一方で、このようなかぶりトナーがほとんど無いような状態で単色画像が連続印字されると、感光体に潤滑剤を塗布する機構などがない装置では、感光体クリーニングブレードがめくれてしまうという問題があった。また、特許文献１及び２の非顕像部では、顕像部と同様に感光体が帯電されるとともに、転写バイアスも顕像部と同様に付与されるため、顕像部の下流に非顕像部があるような場合においては、主に放電が原因で生じると考えられる逆転写現象が発生して画像濃度の低下や画像のぼそつき、先鋭性の低下を招いた。
また、顕像部の上流に非顕像部がある場合に関しては、非顕像部の転写ローラからの放電や電荷注入によって転写ベルトへ正電荷が付与され、付与された電荷の一部がベルトの駆動によって下流に搬送されるため、下流に存在する顕像部の感光体と転写ベルトとの転写ニップの上流で電位上昇を引き起こすことが知られている。
顕像部上流の電位の上昇は、顕像部での感光体と転写ベルトとの転写ニップ直前でプレ転写を引き起こしてトナーの散りを発生させたり、また放電を発生させて、顕像部での感光体上のトナーを逆極性にするため、転写効率を悪化させたりする要因となった。
このような転写効率の悪化、すなわち転写残トナーの増加は、とくに感光体クリーナレス方式の画像形成装置においては、露光障害や帯電ムラを引き起こし、画像の履歴となって現れるため、より大きな問題になっていた。
特許文献３では転写手段の電位を小さくするため、顕像部の下流に非顕像部がある場合については逆転写の抑制に対して効果があるが、顕像部の上流に非顕像部がある場合に関しては、特許文献１及び２の技術と同様の問題を抱えていた。
なお、特許文献４のように、転写材搬送手段の当接・離間機構を設けることは、装置の大型化や製造コストの上昇に繋がるばかりでなく、位置決め精度の悪化やファーストプリント時間の遅れと言った点で問題があった。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、感光体クリーニングベルトのめくれなどの問題を発生させることなく、実質的に画像形成を行わない画像形成部が、出力画像に悪影響を及ぼすことを抑え、高画質で高転写効率の単色画像を得ることが可能なタンデム型の画像形成装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、感光体と、該感光体を帯電する帯電手段と、該帯電手段による帯電後に前記感光体上に形成された静電潜像をトナーで現像する現像手段と、前記感光体に対向配置され、前記感光体上に現像されたトナー像を記録用紙に転写する転写手段と、前記感光体をクリーニングするクリーニングブレードと、前記転写手段に電圧を印加する定電圧電源とを備えた画像形成部を複数有し、１色もしくは２色のトナーを重ねることにより単色の画像を印字することができる画像形成装置であって、前記静電潜像の顕像化を行う前記画像形成部は、前記単色画像を印字する際に、静電潜像の顕像化を行う顕像部のうち、最も上流に位置する最上流顕像部のさらに上流に前記静電潜像の顕像化を行わない上流側非顕像部がある場合、前記最上流顕像部の帯電電位をＶｄ（ｃ）、前記最上流顕像部の転写バイアスをＶｔｒ（ｃ）、前記最上流顕像部のさらに上流にある前記上流側非顕像部の帯電電位をＶｄ（ｕｐ）、前記上流側非顕像部の転写バイアスをＶｔｒ（ｕｐ）とし、Ｖｔｒ（ｃ）とＶｔｒ（ｕｐ）が逆極性で、前記トナーが負帯電性の場合は、Ｖｄ（ｃ）−Ｖｔｒ（ｃ）＜Ｖｄ（ｕｐ）−Ｖｔｒ（ｕｐ）但し、Ｖｄ（ｕｐ）−Ｖｔｒ（ｕｐ）≧０となるように設定し、且つ、前記上流側非顕像部から前記転写手段への放電及び電荷注入を抑制することを特徴とする。
また請求項２に記載の発明は、前記静電潜像の顕像化を行う前記画像形成部は、前記単色画像を印字する際に、前記最上流顕像部の下流に下流側非顕像部が存在する場合、前記下流側非顕像部の帯電電位をＶｄ（ｄｏｗｎ）、前記下流側非顕像部の転写バイアスをＶｔｒ（ｄｏｗｎ）とすると、Ｖｄ（ｃ）−Ｖｔｒ（ｃ）＜Ｖｄ（ｄｏｗｎ）−Ｖｔｒ（ｄｏｗｎ）となるように設定し、且つ、前記下流側非顕像部における逆転写を抑制する請求項１記載の画像形成装置を特徴とする。
また請求項３に記載の発明は、前記静電潜像の顕像化を行う前記画像形成部は、前記単色画像を印字する際に、前記最上流顕像部の現像バイアスをＶｂ（ｃ）、前記最上流顕像部の上流に前記上流側非顕像部がある場合、前記上流側非顕像部の現像バイアスをＶｂ（ｕｐ）とすると、｜Ｖｄ（ｃ）−Ｖｂ（ｃ）｜＞｜Ｖｄ（ｕｐ）−Ｖｂ（ｕｐ）｜となるように設定し、且つ、前記クリーニングブレードのめくれを防止する請求項１または２記載の画像形成装置を特徴とする。
また請求項４に記載の発明は、前記静電潜像の顕像化を行う前記画像形成部は、前記単色画像を印字する際に、前記最上流顕像部の下流に前記下流側非顕像部が存在する場合、前記下流側非顕像部の現像バイアスをＶｂ（ｄｏｗｎ）とすると、|Ｖｄ（ｃ）−Ｖｂ（ｃ）|≦|Ｖｄ（ｄｏｗｎ）−Ｖｂ（ｄｏｗｎ）|となるように設定し、且つ、前記クリーニングブレードのめくれを防止する請求項１乃至３のいずれか１項記載の画像形成装置を特徴とする。
また請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項記載の画像形成装置は、中間転写ベルト方式であることを特徴とする。

また請求項６記載の発明は、感光体と、該感光体を帯電する帯電手段と、該帯電手段による帯電後に前記感光体上に形成された静電潜像をトナーで現像する現像手段と、前記感光体に対向配置され、前記感光体上に現像されたトナー像を記録用紙に転写する転写手段と、前記感光体をクリーニングするクリーニングブレードと、前記転写手段に電圧を印加する定電圧電源とを備えた画像形成部を複数有し、１色もしくは２色のトナーを重ねることにより単色の画像を印字することができる画像形成装置であって、前記静電潜像の顕像化を行う前記画像形成部は、前記単色画像を印字する際に、静電潜像の顕像化を行う顕像部のうち、最も上流に位置する最上流顕像部のさらに上流に前記静電潜像の顕像化を行わない上流側非顕像部がある場合、前記最上流顕像部の転写電流をＩｔｒ（ｃ）、前記最上流顕像部の上流にある前記上流側非顕像部の転写電流をＩｔｒ（ｕｐ）とし、前記トナーが負帯電性の場合は、Ｉｔｒ（ｃ）＞Ｉｔｒ（ｕｐ）但し、Ｉｔｒ（ｕｐ）≦０となるように設定し、且つ、前記上流側非顕像部から前記転写手段への放電及び電荷注入を抑制することを特徴とすることを特徴とする。
また請求項７に記載の発明は、前記静電潜像の顕像化を行う前記画像形成部は、前記単色画像を印字する際に、前記最上流顕像部の下流に下流側非顕像部が存在する場合、前記下流側非顕像部の転写電流をＩｔｒ（ｄｏｗｎ）とすると、Ｉｔｒ（ｃ）＞Ｉｔｒ（ｄｏｗｎ）となるように設定し、且つ、前記下流側非顕像部における逆転写を抑制する請求項６記載の画像形成装置を特徴とする。
また請求項８に記載の発明は、前記静電潜像の顕像化を行う前記画像形成部は、前記単色画像を印字する際に、前記最上流顕像部の現像バイアスをＶｂ（ｃ）とし、前記最上流顕像部の上流に前記上流側非顕像部がある場合、前記上流側非顕像部の現像バイアスをＶｂ（ｕｐ）とすると、|Ｖｄ（ｃ）−Ｖｂ（ｃ）｜＞｜Ｖｄ（ｕｐ）−Ｖｂ（ｕｐ）｜となるように設定し、且つ、前記クリーニングブレードのめくれを防止する請求項６または７記載の画像形成装置を特徴とする。
また請求項９に記載の発明は、前記静電潜像の顕像化を行う前記画像形成部は、前記単色画像を印字する際に、前記最上流顕像部の下流に前記下流側非顕像部が存在する場合、前記下流側非顕像部の現像バイアスをＶｂ（ｄｏｗｎ）とすると、|Ｖｄ（ｃ）−Ｖｂ（ｃ）|≦|Ｖｄ（ｄｏｗｎ）−Ｖｂ（ｄｏｗｎ）|となるように設定し、且つ、前記クリーニングブレードのめくれを防止する請求項６乃至８のいずれか１項記載の画像形成装置を特徴とする。
また請求項１０に記載の発明は、請求項６乃至９のいずれか１項記載の画像形成装置は中間転写ベルト方式であることを特徴とする。

本発明によれば、実質的に画像形成を行わない画像形成部での転写ローラから転写材（記録用紙）への電荷の付与を抑えることにより、出力画像に悪影響をすることなく、高画質で高転写効率の単色画像を得ることが可能なタンデム型の画像形成装置を提供することにある。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明が採用されるタンデム型の画像形成装置の実施の形態を示す概略図である。この画像形成装置は、感光体ドラム１ａ〜１ｄと、スコロトロン帯電器２ａ〜２ｄ、現像器４ａ〜４ｄ、感光体クリーナ３ａ〜３ｄ、１次転写ローラ５ａ〜５ｄ、及び図示されない露光手段によって中間転写ベルト６上に、イエロートナー、シアントナー、マゼンタトナー、ブラックトナーの１次転写画像を順番に形成する画像形成部Ａ１〜Ａ４を備えている。
加えて、この画像形成装置は、中間転写ベルト６上に形成された１次転写画像を記録用紙Ｐに転写する２次転写ローラ７と２次転写ベルト８、記録用紙Ｐを搬送する図示されない記録用紙搬送機構、及び記録用紙Ｐ上に転写されたトナー像を定着するための定着装置９から構成される。なお、符号１１は中間転写ベルト６のアースローラ、１０ａ〜１０ｄは定電圧電源を示している。
本実施の形態では、感光体ドラム１ａ〜１ｄとしてアルミニウムのドラム基体上に有機感光層を積層した、負帯電性有機感光体ドラムを使用し、トナーとして一般的な粉砕トナー、１次転写ローラ５ａ〜５ｄ、２次転写ローラ７として芯金の周囲に導電性の発泡ポリウレタンを有する弾性ローラ、中間転写ベルト６、２次転写ベルト８として、カーボン分散ポリイミドベルトを使用している。
フルカラー画像を印字する場合は、スキャナ等での画像データの発生に応じて、まず画像形成部Ａ１ではスコロトロン帯電器２ａが感光体ドラム１ａを均一にマイナス帯電する。
次いで、図示されない露光手段は感光体ドラム１ａ表面に静電潜像を形成し、現像器４ａがマイナスの電荷を有するトナーを反転現像することによって、感光体ドラム１ａ上にトナー像が形成される。
１次転写ローラ５ａには、トナーとは逆極性のプラスバイアスが印加されており、感光体ドラム１ａ上のトナーは１次転写ローラ５ａと感光体ドラム１ａとの間で形成される転写電界によって中間転写ベルト６上に転写される。
このとき、中間転写ベルト６に転写されずに感光体ドラム１ａに残留した転写残トナーは、感光体クリーナ３ａで除去される。これと同様に、１次転写画像形成部Ａ２〜Ａ４においても設定されたタイミングに応じて帯電〜１次転写が行われ、中間転写ベルト６上に４色のトナー画像が形成される。
続いて、１次転写画像が形成されるタイミングに合わせて、図示されない搬送機構により記録用紙Ｐが２次転写ベルト８上に搬送され、２次転写ローラ７とアースローラ１１との間に形成される電界によって記録用紙Ｐ上にトナー画像が２次転写される。記録用紙Ｐ上の未定着トナー画像は定着装置９で記録用紙Ｐに定着され、最終的にフルカラー画像が得られる。
フルカラー画像形成時は、通常、各画像形成部の帯電電位や現像バイアスはトナーの帯電量や環境に応じて制御されるものの、極性は同じであり、設定値の差も大きくない。
また、１次転写ローラ５ａ〜５ｄに印加される電圧は、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のトナーを中間転写ベルト６へ転写する必要があるため、ほぼ同じ値にするか、あるいはトナー層の厚さを考慮して下流ほど大きい値に設定する。

図２はブラックの単色画像を印字する場合の動作を説明する概略図である。図２に示されるように、ブラックの単色画像を印字する場合は、ブラックの画像形成部（顕像部）の上流に３つの非顕像部が存在するため、これらの１次転写ローラから中間転写ベルトへホールが付与されるのを防止することによって、非顕像部の感光体と中間転写ベルトとの転写ニップ上流でのプレ転写や放電を抑えることができる。
図３は、本実施の形態の電圧の関係を表として示す図である。本実施の形態では、図３に示すように、非顕像部の帯電電位（Ｖｄ（ｕｐ））と転写バイアス（Ｖｔｒ）の差（Ｖｄ（ｕｐ）−Ｖｔｒ）を顕像部での差（Ｖｄ（ｃ）−Ｖｔｒ（ｃ））より大きくなるように設定する。
そして、Ｖｄ（ｕｐ）−Ｖｔｒ（ｕｐ）の値を０以上に設定することによって放電や電荷注入を抑え、従来の画像形成装置よりも高い転写効率と高画質を実現している。
なお、顕像部の帯電電位（Ｖｄ（ｃ））と現像バイアス（Ｖｂ（ｃ））のコントラストの絶対値（｜Ｖｄ（ｃ）−Ｖｂ（ｃ）|）に対して、顕像部の上流の非顕像部におけるコントラストの絶対値（｜Ｖｄ（ｕｐ）−Ｖｂ（ｕｐ）|）を小さくすることで非顕像部の感光体上のトナーかぶりを多めに設定することにより、クリーニングブレードのめくれを防止ししている。
非顕像部における感光体上のかぶりトナーには転写電界が働かないため、出力画像に地汚れを起こすことがない。

図４はイエローの単色画像を印字する場合の動作を説明する概略図である。イエローの単色画像を印字する場合は、図４に示されるように、下流に３つの非顕像部が存在する。
このため、非顕像部の感光体と中間転写ベルトとの転写ニップ前後で放電が起きないように、非顕像部の帯電電位（Ｖｄ（ｄｏｗｎ））と転写バイアス（Ｖｔｒ（ｄｏｗｎ））の差（Ｖｄ（ｄｏｗｎ）−Ｖｔｒ（ｄｏｗｎ））を顕像部での差（Ｖｄ（ｃ）−Ｖｔｒ（ｃ））より小さくなるように設定し、逆転写を低減している。
一方、非顕像部における帯電電位（Ｖｄ（ｄｏｗｎ））と現像バイアス（Ｖｂ（ｄｏｗｎ））のコントラストの絶対値（｜Ｖｄ（ｄｏｗｎ）−Ｖｂ（ｄｏｗｎ）｜）については、顕像部のコントラストの絶対値（｜Ｖｄ（ｃ）−Ｖｂ（ｃ）｜）と同等以上にすることで感光体へのトナーかぶりを積極的に少なくし、地汚れが発生するのを抑えている。
非顕像部の感光体にはごく微量の逆転写トナーが存在するため、感光体クリーニングブレードがめくれることはない。
図５はマゼンタやシアンの単色画像を印字する場合の動作を説明する概略図である。さらに、マゼンタやシアンの単色画像を印字する場合は、図５に示されるように、上流と下流に非顕像部が存在する。
このため、下流の非顕像部の帯電電位（Ｖｄ（ｄｏｗｎ））と転写バイアス（Ｖｔｒ（ｄｏｗｎ））の差（Ｖｄ（ｄｏｗｎ）−Ｖｔｒ（ｄｏｗｎ））を顕像部での差（Ｖｄ（ｃ）−Ｖｔｒ（ｃ））より小さくなるように設定する。
そして、上流の非顕像部の帯電電位（Ｖｄ（ｕｐ））と転写バイアス（Ｖｔｒ（ｕｐ））の差（Ｖｄ（ｕｐ）−Ｖｔｒ（ｕｐ））を下流の非顕像部での差（Ｖｄ（ｄｏｗｎ）−Ｖｔｒ（ｄｏｗｎ））よりさらに小さくなるように設定する。
また、上流の非顕像部の帯電電位（Ｖｄ（ｕｐ））と現像バイアス（Ｖｂ（ｕｐ））の差の絶対値（｜Ｖｄ（ｕｐ）−Ｖｂ（ｕｐ）｜）を顕像部での差の絶対値（｜Ｖｄ（ｃ）−Ｖｂ（ｃ）｜）より小さくなるように設定する。
下流での差の絶対値（｜Ｖｄ（ｄｏｗｎ）−Ｖｂ（ｄｏｗｎ）｜）を顕像部より大きくすることによって、顕像部でのプレ転写と放電を抑え、かつ下流の非顕像部での逆転写や、非顕像部での地汚れの発生を抑えることによって良好な単色画像を得ることができる。

図６はイエロートナーとシアントナーの２色のトナーを使って印字する場合の電位関係を示す概略図である。図７はイエロートナーとマゼンタトナーの２色のトナーを使って印字する場合の電位関係を示す概略図である。図８はマゼンタトナーとシアントナーの２色のトナーを使って印字する場合の電位関係を示す概略図である。
図６乃至図８にはイエロートナーとシアントナー、イエロートナーとマゼンタトナー、マゼンタトナーとシアントナーのように、２色のトナーを使って、グリーンやレッド、ブルー画像を印字する場合の電位関係について示している。図６乃至図８のように、最上流の顕像部に対して、非顕像部の上流と下流を区別し、上述と全く同様に電位を設定することによって、高画質と高転写効率な単色画像を得ることが可能である。
また、本発明は中間転写ベルト方式の画像形成装置、直接転写方式の画像形成装置のいずれにおいても有効であるが、直接転写方式の場合は記録用紙Ｐを転写ニップまで搬送するための手段として記録用紙を転写ベルトに吸着させる。
このために帯電器でベルトと記録用紙に電荷が付与されるような場合においては効果が弱くなるため、中間転写ベルト方式の画像形成装置で用いることが望ましい。
なお、本実施の形態では負帯電性のトナーを用いて反転現像を行う画像形成装置について記述したものであるが、正帯電性のトナーで反転現像を行う画像形成装置は帯電電位と転写バイアスに関する不等号の関係が逆になる。

図９は本発明が採用される感光体クリーナレス方式のタンデム型画像形成装置の実施の形態を示す概略図である。この画像形成装置は、感光体ドラム２１ａ〜２１ｄと、スコロトロン帯電器２２ａ〜２２ｄ、現像器２４ａ〜２４ｄ、１次転写ローラ２５ａ〜２５ｄ、及び図示されない露光手段によって中間転写ベルト２６上に、イエロートナー、シアントナー、マゼンタトナー、ブラックトナーの１次転写画像を順番に形成する画像形成部Ｂ１〜Ｂ４から構成される。
加えて、この画像形成装置は、中間転写ベルト２６上に形成された１次転写画像を記録用紙Ｐに転写する２次転写ローラ２７と２次転写ベルト２８、記録用紙Ｐを搬送する図示されない記録用紙搬送機構、及び記録用紙上に転写されたトナー像を定着するための定着装置２９から構成される。
本実施の形態では、感光体ドラム２１ａ〜２１ｄとしてアルミニウムのドラム基体上に有機感光層を積層した、負帯電性有機感光体ドラムを使用し、トナーとして一般的な重合トナー、１次転写ローラ２５ａ〜２５ｄ、２次転写ローラ２７として芯金の周囲に導電性の発泡ポリウレタンを有する弾性ローラ、中間転写２６、２次転写ベルト２８として、カーボン分散ポリイミドベルトを使用している。
フルカラー画像を印字する場合は、スキャナ等での画像データの発生に応じて、まず画像形成部Ｂ１ではスコロトロン帯電器２２ａが感光体ドラム２１ａを均一にマイナス帯電する。
次いで、図示されない露光手段は感光体ドラム２１ａ表面に静電潜像を形成し、現像器２４ａがマイナスの電荷を有するトナーを反転現像することによって、感光体上ドラム２１ａにトナー像が形成される。
１次転写ローラ２５ａには、トナーとは逆極性のプラス電流が印加されており、感光体ドラム２１ａ上のトナーは１次転写ローラ２５ａと感光体ドラム２１ａとの間で形成される転写電界によって中間転写ベルト２６上に転写される。
このとき、中間転写ベルト１６に転写されずに感光体ドラム２１ａに残留した転写残トナーは、再びスコロトロン帯電器２２ａでマイナスに帯電され、次いで現像器２４ａの現像スリーブもしくは磁気ブラシと感光体ドラム２１ａ表面との接触部を通過するさいに、電界に沿って現像動作と同時に現像器２４ａ内に回収除去される。
これと同様に、１次転写画像形成部Ｂ２〜Ｂ４においても設定されたタイミングに応じて帯電〜１次転写が行われ、中間転写ベルト２６上に４色のトナー画像が形成される。なお、符号３１は中間転写ベルト６のアースローラ、２０ａ〜２０ｄは定電流電源を示している。
続いて、１次転写画像が形成されるタイミングに合わせて、図示されない搬送機構により記録用紙Ｐが２次転写ベルト２８上に搬送され、２次転写ローラ２７とアースローラ３１との間に形成される電界によって記録用紙Ｐ上にトナー画像が２次転写される。
記録用紙Ｐ上の未定着トナー画像は定着装置２９で記録用紙Ｐに定着され、最終的にフルカラー画像が得られる。フルカラー画像形成時は、通常、各画像形成部の帯電電位や現像バイアスはトナーの帯電量や環境に応じて制御されるものの、極性は同じであり、設定値の差も大きくない。
また、１次転写ローラ２５ａ〜２５ｄに印加される電流は、各感光体ドラム２１ａ〜２１ｄ上のトナーを中間転写ベルト２６へ転写する必要があるため、ほぼ同じ値にするか、あるいはトナー層の厚さを考慮して下流ほど大きい値に設定する。

図１０は、ブラックの単色画像を印字する場合の動作を説明する概略図である。図１０に示されるように、ブラックの単色画像を印字する場合は、ブラックの画像形成部の上流に３つの非顕像部が存在するため、これらの１次転写ローラから中間転写ベルトへホールが付与されるのを防止することによって、非顕像部の感光体ドラムと中間転写ベルトとの転写ニップ上流でのプレ転写や放電を抑えることができる。
図１１は本実施の形態の電圧の関係を表として示す図である。本実施の形態では図１１に示すように非顕像部の転写電流（Ｉｔｒ（ｕｐ））を顕像部の転写電流（Ｉｔｒ（ｃ））より小さくなるように設定し、かつＩｔｒ（ｕｐ）の値を０以下に設定することによって放電や電荷注入を抑えている。
これによって、従来の画像形成装置よりも高い転写効率と高画質を実現している。Ｉｔｒ（ｕｐ）を０とするときは、非顕像部の１次転写ローラと定電流電源間を開放しても良い。
図１２はイエローの単色画像を印字する場合の動作を説明する概略図である。イエローの単色画像を印字する場合は、図１２に示されるように、下流に３つの非顕像部が存在する。
このため、非顕像部の感光体ドラムと中間転写ベルトとの転写ニップ前後で放電が起きないように、非顕像部の転写電流（Ｉｔｒ（ｄｏｗｎ））を顕像部の転写電流（Ｉｔｒ（ｃ））より小さくなるように設定し、逆転写を低減している。
一方、非顕像部における帯電電位（Ｖｄ（ｄｏｗｎ））と現像バイアス（Ｖｂ（ｄｏｗｎ））のコントラストの絶対値（｜Ｖｄ（ｄｏｗｎ）−Ｖｂ（ｄｏｗｎ）｜）については、顕像部のコントラストの絶対値（｜Ｖｄ（ｃ）−Ｖｂ（ｃ）｜）と同等以上にすることで感光体ドラムへのトナーかぶりを積極的に少なくし、地汚れが発生するのを抑えている。

図１３はマゼンタやシアンの単色画像を印字する場合の動作を説明する概略図である。さらに、マゼンタやシアンの単色画像を印字する場合は、図１３に示されるように、上流と下流に非顕像部が存在する。
このため、下流の非顕像部の転写電流（Ｉｔｒ（ｄｏｗｎ））を顕像部の転写電流（Ｉｔｒ（ｃ））をより小さくなるように設定し、かつ、上流の非顕像部の転写電流（Ｉｔｒ（ｕｐ））を下流の非顕像部の転写電流（Ｉｔｒ（ｄｏｗｎ））より小さくなるように設定する。
また、下流の非顕像部の帯電電位（Ｖｄ（ｄｏｗｎ））と現像バイアス（Ｖｂ（ｄｏｗｎ））の差の絶対値（｜Ｖｄ（ｄｏｗｎ）−Ｖｂ（ｄｏｗｎ）｜）を顕像部での差の絶対値（｜Ｖｄ（ｃ）−Ｖｂ（ｃ）｜）より大きくなるように設定することによって、顕像部でのプレ転写と放電を抑え、かつ下流の非顕像部での逆転写や、非顕像部での地汚れの発生を抑えることによって良好な単色画像を得ることができる。
なお、イエロートナーとシアントナー、イエロートナーとマゼンタトナー、マゼンタトナーとシアントナーのように、２色のトナーを使って、グリーンやレッド、ブルー画像を印字する場合の電位関係については、最上流の顕像部に対して、非顕像部の上流と下流を区別し、上述と全く同様に電圧や電流を設定することによって、高画質と高転写効率な単色画像を得ることが可能である。

本実施の形態は、とくに顕像部での転写残トナーの発生量を抑えることができるため、感光体クリーナレス方式の特有の問題である、露光障害や帯電ムラによる画像の履歴の問題を抑えることが可能であり、また、逆転写トナーの発生も少ないので、現像器内のトナーの混色も少ない。
なお、本発明は中間転写ベルト方式の画像形成装置、直接転写方式の画像形成装置のいずれにおいても有効であるが、直接転写方式に場合は記録用紙Ｐを転写ニップまで搬送するための手段として記録用紙を転写ベルトに吸着させるために帯電器でベルトと記録用紙に電荷が付与されるような場合においては効果が弱くなるため、中間転写ベルト方式の画像形成装置で用いることが望ましい。
また、本実施の形態では負帯電性のトナーを用いて反転現像を行う画像形成装置について記述したものであるが、正帯電性のトナーで反転現像を行う画像形成装置は、帯電電位と転写バイアスに関する不等号の関係が逆になる。

本発明が採用されるタンデム型の画像形成装置の実施の形態を示す概略図である。 ブラックの単色画像を印字する場合の動作を説明する概略図である。 本実施の形態の電圧の関係を表として示す図である。 イエローの単色画像を印字する場合の動作を説明する概略図である。 マゼンタやシアンの単色画像を印字する場合の動作を説明する概略図である。 イエロートナーとシアントナーの２色のトナーを使って印字する場合の電位関係を示す概略図である。 イエロートナーとマゼンタトナーの２色のトナーを使って印字する場合の電位関係を示す概略図である。 マゼンタトナーとシアントナーの２色のトナーを使って印字する場合の電位関係を示す概略図である。 本発明が採用される感光体クリーナレス方式のタンデム型画像形成装置の実施の形態を示す概略図である。 ブラックの単色画像を印字する場合の動作を説明する概略図である。 本実施の形態の電圧の関係を表として示す図である。 イエローの単色画像を印字する場合の動作を説明する概略図である。 マゼンタやシアンの単色画像を印字する場合の動作を説明する概略図である。

符号の説明

１ａ〜１ｄ 感光体（感光体ドラム）、２ａ〜２ｄ 帯電手段（スコロトロン帯電器）、４ａ〜４ｄ 現像手段（現像器）、５ａ〜５ｄ 転写手段(１次転写ローラ)、６ 中間転写ベルト、７ 転写手段（２次転写ローラ）、８ ２次転写ベルト、１０ａ〜１０ｂ 定電圧電源、Ａ１〜Ａ４ 画像形成部、２０ａ〜２０ｂ 定電流電源、２１ａ〜２１ｄ 感光体（感光体ドラム）、２２ａ〜２２ｄ 帯電手段（スコロトロン帯電器）、２４ａ〜２４ｄ 現像手段（現像器）、２５ａ〜２５ｄ 転写手段（１次転写ローラ）、２６ 中間転写ベルト、２７ 転写手段（１次転写ローラ）、２８ ２次転写ベルト、Ｂ１〜Ｂ４ 画像形成部

Claims (10)

1. 感光体と、該感光体を帯電する帯電手段と、該帯電手段による帯電後に前記感光体上に形成された静電潜像をトナーで現像する現像手段と、前記感光体に対向配置され、前記感光体上に現像されたトナー像を記録用紙に転写する転写手段と、前記感光体をクリーニングするクリーニングブレードと、前記転写手段に電圧を印加する定電圧電源とを備えた画像形成部を複数有し、１色もしくは２色のトナーを重ねることにより単色の画像を印字することができる画像形成装置であって、
   前記静電潜像の顕像化を行う前記画像形成部は、前記単色画像を印字する際に、静電潜像の顕像化を行う顕像部のうち、最も上流に位置する最上流顕像部のさらに上流に前記静電潜像の顕像化を行わない上流側非顕像部がある場合、前記最上流顕像部の帯電電位をＶｄ（ｃ）、前記最上流顕像部の転写バイアスをＶｔｒ（ｃ）、前記最上流顕像部のさらに上流にある前記上流側非顕像部の帯電電位をＶｄ（ｕｐ）、前記上流側非顕像部の転写バイアスをＶｔｒ（ｕｐ）とし、Ｖｔｒ（ｃ）とＶｔｒ（ｕｐ）が逆極性で、前記トナーが負帯電性の場合は、
   Ｖｄ（ｃ）−Ｖｔｒ（ｃ）＜Ｖｄ（ｕｐ）−Ｖｔｒ（ｕｐ）
   但し、Ｖｄ（ｕｐ）−Ｖｔｒ（ｕｐ）≧０
   となるように設定し、且つ、前記上流側非顕像部から前記転写手段への放電及び電荷注入を抑制することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記静電潜像の顕像化を行う前記画像形成部は、前記単色画像を印字する際に、前記最上流顕像部の下流に下流側非顕像部が存在する場合、前記下流側非顕像部の帯電電位をＶｄ（ｄｏｗｎ）、前記下流側非顕像部の転写バイアスをＶｔｒ（ｄｏｗｎ）とすると、
   Ｖｄ（ｃ）−Ｖｔｒ（ｃ）＜Ｖｄ（ｄｏｗｎ）−Ｖｔｒ（ｄｏｗｎ）
   となるように設定し、且つ、前記下流側非顕像部における逆転写を抑制することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記静電潜像の顕像化を行う前記画像形成部は、前記単色画像を印字する際に、前記最上流顕像部の現像バイアスをＶｂ（ｃ）、前記最上流顕像部の上流に前記上流側非顕像部がある場合、前記上流側非顕像部の現像バイアスをＶｂ（ｕｐ）とすると、
   ｜Ｖｄ（ｃ）−Ｖｂ（ｃ）｜＞｜Ｖｄ（ｕｐ）−Ｖｂ（ｕｐ）｜
   となるように設定し、且つ、前記クリーニングブレードのめくれを防止することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 前記静電潜像の顕像化を行う前記画像形成部は、前記単色画像を印字する際に、前記最上流顕像部の下流に前記下流側非顕像部が存在する場合、前記下流側非顕像部の現像バイアスをＶｂ（ｄｏｗｎ）とすると、
   |Ｖｄ（ｃ）−Ｖｂ（ｃ）|≦|Ｖｄ（ｄｏｗｎ）−Ｖｂ（ｄｏｗｎ）|
   となるように設定し、且つ、前記クリーニングブレードのめくれを防止することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の画像形成装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項記載の画像形成装置は、中間転写ベルト方式であることを特徴とする画像形成装置。
6. 感光体と、該感光体を帯電する帯電手段と、該帯電手段による帯電後に前記感光体上に形成された静電潜像をトナーで現像する現像手段と、前記感光体に対向配置され、前記感光体上に現像されたトナー像を記録用紙に転写する転写手段と、前記感光体をクリーニングするクリーニングブレードと、前記転写手段に電圧を印加する定電圧電源とを備えた画像形成部を複数有し、１色もしくは２色のトナーを重ねることにより単色の画像を印字することができる画像形成装置であって、前記静電潜像の顕像化を行う前記画像形成部は、前記単色画像を印字する際に、静電潜像の顕像化を行う顕像部のうち、最も上流に位置する最上流顕像部のさらに上流に前記静電潜像の顕像化を行わない上流側非顕像部がある場合、前記最上流顕像部の転写電流をＩｔｒ（ｃ）、前記最上流顕像部の上流にある前記上流側非顕像部の転写電流をＩｔｒ（ｕｐ）とし、前記トナーが負帯電性の場合は、
   Ｉｔｒ（ｃ）＞Ｉｔｒ（ｕｐ）
   但し、Ｉｔｒ（ｕｐ）≦０
   となるように設定し、且つ、前記上流側非顕像部から前記転写手段への放電及び電荷注入を抑制することを特徴とする画像形成装置。
7. 前記静電潜像の顕像化を行う前記画像形成部は、前記単色画像を印字する際に、前記最上流顕像部の下流に下流側非顕像部が存在する場合、前記下流側非顕像部の転写電流をＩｔｒ（ｄｏｗｎ）とすると、
   Ｉｔｒ（ｃ）＞Ｉｔｒ（ｄｏｗｎ）
   となるように設定し、且つ、前記下流側非顕像部における逆転写を抑制することを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
8. 前記静電潜像の顕像化を行う前記画像形成部は、前記単色画像を印字する際に、前記最上流顕像部の現像バイアスをＶｂ（ｃ）とし、前記最上流顕像部の上流に前記上流側非顕像部がある場合、前記上流側非顕像部の現像バイアスをＶｂ（ｕｐ）とすると、
   |Ｖｄ（ｃ）−Ｖｂ（ｃ）｜＞｜Ｖｄ（ｕｐ）−Ｖｂ（ｕｐ）｜
   となるように設定し、且つ、前記クリーニングブレードのめくれを防止することを特徴とする請求項６または７記載の画像形成装置。
9. 前記静電潜像の顕像化を行う前記画像形成部は、前記単色画像を印字する際に、前記最上流顕像部の下流に前記下流側非顕像部が存在する場合、前記下流側非顕像部の現像バイアスをＶｂ（ｄｏｗｎ）とすると、
   |Ｖｄ（ｃ）−Ｖｂ（ｃ）|≦|Ｖｄ（ｄｏｗｎ）−Ｖｂ（ｄｏｗｎ）|
   となるように設定し、且つ、前記クリーニングブレードのめくれを防止することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項記載の画像形成装置。
10. 請求項６乃至９のいずれか１項記載の画像形成装置は中間転写ベルト方式であることを特徴とする画像形成装置。

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