JP5142505B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体上にトナー像を形成し、そのトナー像を転写材に転写して転写材上に画像を形成する画像形成装置に関する。

４色フルカラーの画像形成装置として、それぞれ異なる色のトナー像を形成する４個（４色）の画像形成部を備えた画像形成装置が知られている。４個の画像形成部を、中間転写ベルトの移動方向に沿って上流側から下流側にかけて並べて配設し、各画像形成部で形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト上に順次に一次転写して、中間転写ベルト上で４色のトナー像を重ね合わせる。その後、中間転写ベルト上の４色のトナー像を転写材上に一括で二次転写する。そして、これら４色のトナー像を定着装置で加熱して、転写材上に４色フルカラーのトナー像を定着する。

ここで、記録動作（画像形成動作）終了時の現像バイアス電圧及び帯電バイアス電圧の、印加停止タイミングについて述べる。

各画像形成部において、記録動作終了時には、画像形成中に駆動していた帯電器による帯電を終了する。感光体ドラム表面と、現像器の現像スリーブに保持されている現像剤とが接触している領域を現像ニップ領域とすると、感光体ドラム表面のうち、画像形成により帯電された領域（以下「帯電部」という。）の後端が現像ニップ領域Ｎに到達した直後より、現像スリーブに近接する感光体ドラム表面は０［Ｖ］となる。

したがって、感光体ドラム上の帯電部の後端が現像ニップ領域を通過した後、現像スリーブの現像バイアス電圧（例えば、−550[Ｖ]）をオフした場合、以下のようになる。すなわち、現像ニップ領域を通過した感光体ドラム表面全域に大きなコントラスト電位Ｖcont（＝｜０−（−550）｜＝550［Ｖ］）が形成されて、現像終了前の非画像部に現像剤中のトナーが付着してしまう。この結果、記録動作終了時の帯電部の後端には帯状トナー像が形成されてしまうことになる。

一方、非画像部にトナーが付着することを防止するためには、表面電位Ｖｄ（例えば、−700［Ｖ］）に帯電した感光体ドラム表面の帯電部の後端が現像ニップ領域に到達する前に現像スリーブの現像バイアス電圧をオフすればよい。しかし、これでは現像バイアス電圧をオフした後（現像スリーブが０［Ｖ］のとき）にＶｄ（＝−700［Ｖ］）に帯電した感光体ドラム表面の一部が現像ニップ領域を通過する。このとき現像スリーブと感光体ドラム表面との間には大きなかぶりとり電位Ｖback（＝｜−700−０｜＝700［Ｖ］）が形成される。このため、現像剤としてトナーとキャリヤからなる二成分現像剤を用いた場合、現像剤中のキャリヤが感光体ドラム表面に付着するという問題が生じる。

トナーもキャリヤも付着させないためには、感光体ドラム上の帯電部の後端が現像ニップ領域に到達するタイミングで同時に現像バイアス電圧をオフすればよいが、現実的に各種のふれを考慮した場合、オフタイミングを毎回完全に一致させることは難しい。また現像ニップ領域もある一定の幅を持っているため、その観点からもタイミングを一致させることは難しい。

この結果、現像スリーブ上のキャリヤかトナーかのいずれかが感光体ドラムに付着してしまうことになる。特に現像スリーブのキャリヤが感光体ドラムへ飛び移ってしまうと、感光体ドラム表面を清掃するクリーニング装置のクリーニングブレードによってキャリヤが感光体ドラム表面を傷つけ、感光体ドラムの寿命を短くすることになる。

このため、従来は帯電器によりＶｄ（＝−700［Ｖ］）に帯電した感光体ドラム表面の後端が現像ニップ領域に到達した直後に現像スリーブのバイアス電圧をオフすることにより、キャリヤ付着を完全に防止している。この結果、記録動作終了時の帯電部の後端には帯状のトナー像が形成されていた。

トナーはキャリヤと異なり、クリーニングブレードで感光体ドラムを傷つけにくい。このような構成をとれば、トナーの消費量が増えるなどの問題があるものの、感光体ドラムへのキャリヤ付着が増大することがなく、良好な画像を長期的にわたって維持することができていた（特許文献１参照）。

一方、記録動作開始時にも、記録動作終了時と同様の問題が生じるので、帯電器によりＶｄ（＝−700［Ｖ］）に帯電した感光体ドラム表面の帯電部の先端が現像ニップ領域に到達する直前に現像スリーブへの現像バイアス電圧をオンしていた。しかし、記録動作開始時は、前述の記録動作終了時において現像ニップ領域のトナーがドラム上に排出され、現像ニップ領域には微量のトナーしか残存していないため、帯状のトナー像は記録動作終了時と比較して軽微である。

上述のように、記録動作終了時の、現像バイアス電圧及び帯電バイアス電圧の印加停止タイミングとして上述の構成を用いると、感光体ドラムにキャリヤが付着しない代わりに帯電部の後端には帯状のトナー像が形成されてしまう。

この帯状トナー像は、一次転写ローラによって一旦、中間転写ベルトに転写された後、二次転写ローラの下流に位置する中間転写ベルトクリーニング部材で除去、回収しなければ中間転写ベルト上に残存し、機内汚染の原因となる。そのため、形成された帯状トナー像を中間転写ベルトクリーニング部材まで搬送し、除去、回収するまで中間転写ベルトを回し続ける必要があるが、記録動作終了時の後回転時間が長くなるという問題がある。

また、帯状トナー像が中間転写ベルトクリーニング部材の上流に位置する二次転写ローラまで搬送された際、帯状トナー像には、転写される転写材がないため、その一部が二次転写ローラに転写されて二次転写ローラの汚染を引き起こすこととなる。これらの問題に対して、二次転写ローラの汚れを除去するための二次転写ローラクリーナを設けて、二次転写ローラの汚染を低減させる。そして、帯状トナー像を中間転写ベルトクリーニング部材まで搬送し、除去、回収するまで中間転写ベルトを回し続け、機内汚染を防止するのが一般的であった。

特開２００３−２８０４８３号公報

ところで、上述した４色フルカラーの画像形成装置において、記録動作終了時に、上述のバイアス停止タイミングの構成をとった場合、各色のバイアス停止タイミングに応じて帯状トナー像ができることとなる。これらの帯状トナー像は、各色のトナー像が一次転写ローラの電気的な作用及び押圧力によって中間転写ベルトに一次転写されるのと同様に、中間転写ベルトに転写される。

この結果、４色フルカラーの画像形成装置においては、４色分の帯状トナー像が二次転写ローラを汚してしまうだけでない。すなわち、各色のバイアス停止タイミングに応じてできた４色分の帯状トナー像のうち中間転写ベルト上で最上流に位置する帯状トナー像を、中間転写ベルトクリーニング部材まで搬送し、除去、回収するまで中間転写ベルトを回し続ける必要がある。その結果、記録動作終了時の後回転時間が長くなる問題が発生する。

しかも、この帯状トナー像は、先にも述べたように感光体ドラムの表面電位が０［Ｖ］のときに現像スリーブに現像バイアス電圧Ｖｄｃ（＝−550［Ｖ］）が印加されている。このため、非常に大きなコントラスト電位Ｖcont（＝550［Ｖ］）で現像工程が行われる。通常、ベタ画像部の感光体ドラムの表面電位Ｖｌは、安定性の観点から０[Ｖ]よりも小さな値を用いることが多い（例えば、−200[Ｖ]）。その結果、通常のベタ画像形成時のコントラスト電位Ｖcont（＝｜Ｖｌ−Ｖｄｃ｜＝｜−200＋550｜＝350［Ｖ］）と比較しても、記録動作終了時に形成される帯電部の後端の帯状トナーはトナー載り量が非常に多くなっている。

つまり、４色フルカラーの画像形成装置における、記録動作終了時の中間転写ベルト上には、それぞれがベタ画像相当以上の帯状トナー像が４色分形成される。

中間転写ベルト上の４色分の帯状トナー像は、機内汚染の防止のために、そのすべてを中間転写ベルトクリーニング部材まで搬送する必要がある。しかし、搬送途中に位置する二次転写部まで搬送された際、二次転写ローラに直接接触し、電気的な作用及び押圧力によって、その一部が二次転写ローラに転写されて二次転写ローラを汚してしまう。

このような汚れは、上述の二次転写ローラクリーナによって除去することは可能ではあるが、このクリーナは、トナー載り量が非常に多い４色分の帯状トナー像に対しては、１回のクリーニングでは除去しきれないことがある。そして、その汚れた部分に次の工程で転写材の裏面が接触すると、転写材の裏面が汚れてしまうという問題が生じる。特に二次転写ローラの材質によってはクリーニング除去がしにくい場合がある。例えば、二次転写ローラの表面形状が荒れている場合は除去し難く、上述の問題が起きやすい。

これに対して、画像を形成しない状態で二次転写ローラを複数回回転させて二次転写ローラのクリーニングを完全に行ってから、転写材の供給を行い、画像形成を再開するという方法がある。しかし、このようなクリーニング中は画像形成を行うことができないため、二次転写ローラが十分にクリーニングされるのを待つと、効率の低下を招くことになる。

本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的は、記録動作終了時に、転写材の裏面汚れを低減し、後回転時間の短縮を図った画像形成装置を提供するものである。

上記課題を解決するための本発明における代表的な手段は、感光体と、前記感光体を帯電する帯電手段と、前記感光体に露光して静電像を形成する露光手段と、前記感光体と対向して現像ニップを形成しトナーとキャリアを含む現像剤を担持して回転可能な現像スリーブを備え、前記静電像をトナーで現像する現像手段と、前記感光体を清掃する第一清掃手段と、前記感光体と接触する中間転写体と、前記中間転写体を清掃する第二清掃手段と、前記感光体上に形成されたトナー像を前記中間転写体上に転写する転写手段と、を有する画像形成部を複数有し、画像形成終了時に帯電領域後端が現像ニップを通過した後に現像バイアスを停止し、感光体上に形成されるトナー帯が前記転写手段の対向部を通過する際に画像形成時と逆極性のバイアスを前記転写手段に印加すると共に、画像形成開始時に感光体の帯電領域先端が現像ニップを通過する前に現像バイアスを印加する画像形成装置であって、前記転写手段に印加する前記逆極性のバイアスの絶対値は、各画像形成部に印加された現像バイアスの絶対値が小さい画像形成部よりも、現像バイアスの絶対値が大きい画像形成部の方が大きくなるように印加し、画像形成終了時に感光体の帯電領域後端が現像ニップを通過する前に現像スリーブの回転を停止すると共に、次の画像形成開始時に前記転写手段に逆極性のバイアスを前記転写手段に印加することなく、感光体の帯電領域先端が現像ニップを通過した後に現像スリーブを回転駆動するように制御する制御手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、記録動作終了時に、帯電手段による帯電動作の停止タイミングに応じて形成される帯状現像剤像による転写材の裏面汚れを低減するとともに、中間転写体等の後回転時間の短縮を図ることができる。

また、複数の画像形成部を有する場合に、各画像形成部ごとに濃度の異なる帯状現像剤像に対して、一次転写手段による逆転写バイアスを適切に設定することにより、一次転写手段と像担持体の間で発生する近接放電によるメモリ等の弊害をなくすことができる。

次に本発明の一実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して具体的に説明する。

［全体構成］
図１は本実施形態に係る画像形成装置の全体模式説明図である。同図に示す画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色画像を形成する４個の画像形成部を有する４色フルカラーの電子写真方式の画像形成装置である。

同図に示す画像形成装置は、中間転写体としての中間転写ベルト７の回転方向（矢印Ｒ７方向）に沿って上流側から下流側にかけて４個の画像形成部Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄが配設されている。

なお、図１に示した符号ａ，ｂ，ｃ，ｄはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各画像形成部に対応した部材を示すが、以下の説明では、特に色を区別する必要がない場合には、符号ａ，ｂ，ｃ，ｄは省略する。

各画像形成部Ｓは、この順に、イエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの各色のトナー像を形成する画像形成部であり、それぞれ像担持体として回転可能なドラム形の電子写真感光体（以下「感光体ドラム」という。）１を備えている。

各感光体ドラム１は、それぞれ矢印Ｒ１方向（図１中の反時計回り）に回転駆動されるようになっている。各感光体ドラム１の周囲には、その回転方向に沿ってほぼ順に、帯電器（帯電手段）２、露光装置（潜像形成手段）３、現像器（現像手段）４、一次転写ローラ（一次転写手段）５、ドラムクリーナ（クリーニング装置）６が配設されている。

上述の一次転写ローラ５及び二次転写対向ローラ８には、中間転写体としての無端状の中間転写ベルト７が掛け渡されている。中間転写ベルト７は、その裏面側から一次転写ローラ５によって押圧されていて、その表面を感光体ドラム１に当接させている。これにより、感光体ドラム１と、中間転写ベルト７との間には、一次転写ニップ（一次転写部）Ｔ１が形成されている。中間転写ベルト７は、駆動ローラも兼ねる二次転写対向ローラ８の矢印Ｒ８方向の回転に伴って、矢印Ｒ７方向に回転するようになっている。この中間転写ベルト７の回転速度は、上述の各感光体ドラム１の回転速度（プロセススピード）とほぼ同じに設定されている。

中間転写ベルト７表面における、二次転写対向ローラ８に対応する位置には、二次転写ローラ（二次転写手段）９が配設されている。二次転写ローラ９は、二次転写対向ローラ８との間に中間転写ベルト７を挟持しており、二次転写ローラ９と中間転写ベルト７との間には、二次転写ニップ（二次転写部）Ｔ２が形成されている。この二次転写ローラ９には、ローラクリーナ（二次転写部材クリーナ）11が当接されている。また、中間転写ベルト７表面における、一次転写ローラ５ａに対応する位置には、ベルトクリーナ（中間転写体クリーナ）12が当接されている。ベルトクリーナ12は、中間転写ベルトに当接して清掃を行うクリーニング部材12ａ，12ｂを備えている。

画像形成に供される転写材Ｐは、給送カセット10に積載された状態で収納されている。この転写材Ｐは、給送ローラ、搬送ローラ、レジストローラ等を有する給搬送装置（いずれも不図示）によって、上述の二次転写ニップ部Ｔ２に供給されるようになっている。転写材Ｐの搬送方向に沿っての二次転写ニップ部Ｔ２の下流側には、定着ローラ14とこれに加圧された加圧ローラ15とを有する定着装置13が配設されており、さらに定着装置13の下流側には、排出トレイ16が配設されている。

［画像形成動作］
上述構成の画像形成装置においては、以下のようにして、転写材Ｐ上に４色フルカラーのトナー像が形成される。

まず、感光体ドラム１は、感光体ドラム駆動モータ（不図示）によって矢印方向に所定のプロセススピードで回転駆動され、帯電器２によって所定の極性・電位に一様に帯電される。帯電後の感光体ドラム１は、露光装置３によって画像情報に基づく露光が行われ、露光部分の電荷が除去されて各色毎の静電潜像が形成される。

これら感光体ドラム１上の静電潜像は、現像器４によってイエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの各色のトナー像として現像される。これら４色のトナー像は、一次転写ニップＴ１において、一次転写ローラ５により転写バイアスを印加することで、中間転写ベルト７上に順次に一次転写される。こうして、４色のトナー像が中間転写ベルト７上で重ね合わされる。一次転写時に、中間転写ベルト７に転写されないで感光体ドラム１上に残ったトナー（残留トナー）は、ドラムクリーナ６によって除去される。残留トナーが除去された感光体ドラム１は、次の画像形成に供される。

上述のようにして中間転写ベルト７上で重ね合わされた４色のトナー像は、転写材Ｐに二次転写される。給送カセット10から給搬送装置によって搬送された転写材Ｐは、レジストローラによって中間転写ベルト７上のトナー像にタイミングを合わせるようにして二次転写ニップＴ２に供給される。供給された転写材Ｐには、二次転写ニップＴ２において、二次転写ローラ９により、中間転写ベルト７上の４色のトナー像が一括で二次転写される。二次転写時に、転写材Ｐに転写されないで中間転写ベルト７上に残ったトナー（残留トナー）は、ベルトクリーナ12によって除去される。

一方、４色のトナー像が二次転写された転写材Ｐは、定着装置13に搬送され、ここで加熱・加圧されて表面にトナー像が定着される。トナー像定着後の転写材Ｐは、排出トレイ16上に排出される。以上で、１枚の転写材Ｐの片面（表面）に対する４色フルカラーの画像形成が終了する。

［現像と現像バイアスの関係］
図２に、感光体ドラム１近傍の拡大図を示す。

画像形成に際し、感光体ドラム１は、感光体ドラム駆動モータによって矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピードで回転駆動され、帯電器２によって所定の極性・電位に一様に帯電される。本実施形態では感光体ドラム１は、表面電位（暗部電位）Ｖｄ＝−700［Ｖ］に帯電される。帯電後の感光体ドラム１の表面は、露光装置３によって画像情報に基づく露光Ｌを受け、露光部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。以下、露光によって静電潜像が形成される部分を「画像部（明部）」といい、露光を受けない部分を「非画像部（暗部）」という。この画像部は非画像部に比べて高電位（例えば明部電位Ｖｌ＝−200［Ｖ］）である。

現像器４は、帯電器２よりも感光体ドラム１の回転方向（矢印Ｒ１方向）に沿って下流側に配設されている。現像器４は、現像剤を収納する現像容器20と、現像剤担持体である現像スリーブ21と、この現像スリーブ21を回転駆動するモータ22と、現像スリーブ21に現像バイアス電圧を印加する現像バイアス印加電源23とを有している。

現像スリーブ21表面には、負に帯電したトナーが担持される。また、現像スリーブ21には、現像バイアス印加電源23によって現像バイアス電圧が印加される。この現像バイアス電圧の印加により、感光体ドラム１上の画像部が現像スリーブ21近傍を通過する際、現像スリーブ21表面に担持されていたトナーが感光体ドラム１上の画像部に付着してトナー像が形成される。

従来、電子写真方式によってフルカラー画像やマルチカラー画像を形成するカラーの画像形成装置では、発色性や混色性といった観点からほとんどの現像器４がトナーとキャリヤとを混合させた二成分現像剤を使用している。二成分現像プロセスにおいては、現像スリーブ21は表面に負に帯電しているトナーと正に帯電しているキャリヤからなる現像剤を保持している。このトナーを感光体ドラム１の表面の画像部に飛び移らせるために、画像部より低電位だが非画像部よりも高電位の現像バイアス電圧を現像スリーブ21に印加している。

特に、最近は現像能力を向上させるために、現像スリーブ21の現像バイアス電圧として、ＤＣ成分（例えば、Ｖｄｃ＝−550［Ｖ］）にＡＣ成分（例えば、2.0ｋ［Ｖ］）を重畳させる（ＤＣ＋ＡＣ）バイアス方式を採用するようになってきている。

非画像部の暗部電位Ｖｄと現像バイアスのＤＣ成分Ｖｄｃとの差は、かぶり取り電位Ｖback（＝｜Ｖｄ−Ｖｄｃ｜）と呼ばれ、通常100〜200［Ｖ］程度になるように設定されている。この値より小さくすれば非画像部がかぶりやすくなる。一方で、大きくすればキャリヤの付着量が増加する傾向にある。

また、画像部の明部電位Ｖｌと現像バイアスのＤＣ成分Ｖｄｃの差はコントラスト電位Ｖcont（＝｜Ｖｌ−Ｖｄｃ｜）電位と呼ばれ、このコントラスト電位Ｖcontを大きくするほど感光体ドラム上のトナーの載り量が増える。通常はこのコントラスト電位を調整することで、感光体ドラム上のトナー像の濃度が所望の濃度になるように調整を行うことができる。

現像器４及び現像剤についてさらに詳述する。

本実施形態では、現像器４は、二成分磁気ブラシ方式を採用している。図２に示す現像器４の現像容器20内には、磁性キャリヤ粒子（「キャリヤ」という。）とトナー粒子（「トナー」という。）とを主成分とする二成分現像剤が収納されている。現像スリーブ21の内側には、マグネットローラ24が配設されている。このマグネットローラ24は固定され、外側の現像スリーブ21がモータ22によって矢印Ｒ21方向に回転するようになっている。

現像スリーブ21の表面には、マグネットローラ24の磁力によって二成分現像剤の磁気ブラシが構成される。感光体ドラム１表面と現像スリーブ21との表面との間には、微小間隙が設けられている。現像スリーブは21は、モータ22によって矢印Ｒ21方向に回転されることにより、表面の磁気ブラシを感光体ドラム１表面に摺擦又は近接させる。さらに、現像スリーブ21には、現像バイアス印加電源23によって現像バイアス電圧が印加される。これにより、現像スリーブ21表面の磁気ブラシ内のトナーが、感光体ドラム１の画像部に付着され、これをトナー像として現像する。

本実施の形態においては、感光体ドラム１は直径が80mm、現像スリーブ21は直径が20mmであり、感光体ドラム１表面と現像スリーブ21表面との最近接領域（現像部）の距離を約400μmとした。以後、この現像部を、現像ニップ領域Ｎと呼ぶ。これにより、現像スリーブ21の矢印Ｒ21方向の回転によって現像ニップ領域Ｎに搬送された現像剤を感光体ドラム１に接触させた状態で現像が行えるようにしている。

このとき、本実施の形態においては、現像スリーブ21に対し、現像バイアス印加電源の直流バイアス電源23ａと交流バイアス電源23ｂとにより、直流成分（ＤＣ成分）に交流成分（ＡＣ成分）を重畳させた現像バイアス電圧を印加している。このような現像バイアス電圧を印加することによって、感光体ドラム１と現像スリーブ21との間には振動電界が形成される。この振動電界によってトナーをキャリヤから分離飛翔させる。なお、本実施の形態においては交流成分として周波数ｆ＝12ｋＨｚ、ピーク・トゥー・ピーク電圧Ｖｐｐ＝1.85ｋＶの交流バイアスを使用している。

［記録動作時のバイアス制御］
ここで、図２及び図３を参照して、記録動作（画像形成動作）開始時と記録動作（画像形成動作）終了時における、現像バイアス電圧の制御、感光体ドラム１の駆動制御、及び現像スリーブ21の駆動制御の内容について詳細に説明する。

なお、図３には１枚の転写材Ｐに対するコピー（画像形成）の場合の記録動作開始から記録動作終了までの、感光体ドラム駆動、帯電、現像、露光などのタイミングチャートを示した。なお、図３のタイミングチャートは現像ニップ領域Ｎ基準でタイミングチャートを書いている。

まず、時刻ｔ０において、画像形成装置本体の操作パネルのスタートキー（いずれも不図示）が押され、その後、時刻ｔ１で感光体ドラム駆動モータの駆動を開始する。

感光体ドラム駆動モータの回転駆動力が伝達された感光体ドラム１が安定回転になる時刻になると、帯電器２を制御して感光体ドラム１に対して帯電電圧（Ｖｄ＝−700［Ｖ］）の印加を開始する。これにより、帯電器２と感光体ドラム１との対向部を通過する感光体ドラム表面は−700［Ｖ］に帯電される。この帯電部は感光体ドラム１の回転により現像ニップ領域Ｎに到達する。

本実施形態では、帯電部のうちの感光体ドラム回転方向下流側の先端が現像ニップ領域Ｎに到達する直前の時刻ｔ２において、現像スリーブ21に現像バイアス電圧のＤＣ成分（Ｖｄｃ＝−550［Ｖ］）が印加されるように制御を行う。

時刻ｔ２において現像ニップ領域Ｎにある感光体ドラム表面の電位は未帯電領域のため０［Ｖ］となっている。一方、現像スリーブ21の電位は−550［Ｖ］のＤＣバイアスが印加されており、トナーは現像ニップ領域Ｎにある感光体ドラム表面にＶcont＝550［Ｖ］のコントラスト電位で付着することになる。その直後に−750［Ｖ］に帯電した感光体ドラム表面の帯電領域が現像ニップ領域Ｎに入るので、現像ニップ領域Ｎでは現像電位が−550［Ｖ］から＋200Ｖ（＝−550−（−750））に上昇する。このため、それ以降は感光体ドラム表面へのトナーの付着が止まる。この結果、現像ニップ領域Ｎにある感光体ドラム表面には帯状にトナーが付着する。

帯電部が現像ニップ領域Ｎを通過した後に現像バイアス電圧を印加すれば、トナーの付着は抑えられるが、そのかわりキャリヤが感光体ドラム表面に付着することとなるのは従来の技術のところで述べた通りである。本実施形態においても、キャリヤ付着による弊害が大きいとの観点から、キャリヤ付着防止を優先させているため、帯状のトナー像の付着を許容している。

このときの感光体ドラム表面へのトナー付着量は、現像ニップ領域Ｎにおける感光体ドラム表面と現像スリーブ表面との相対電位によって左右される。現像スリーブ21のバイアス電圧をＤＣ成分だけにすることにより、ＤＣ成分だけの印加よりも大幅に現像能力が高いＤＣ成分にＡＣ成分を重畳させた（ＤＣ＋ＡＣ）のバイアス電圧を印加する場合に比べ、トナー付着量を大幅に削減できる。

そこで、本実施形態においては、帯電部が現像ニップ領域Ｎに到着するまでは現像バイアスとしてＤＣ成分だけを印加している。これによって帯状トナーの付着量を軽減することができる。また、このことによってキャリヤ付着量が増えることもない（むしろキャリヤも付着しにくくなる）。

さらに、本実施形態では、図３に示すように、時刻ｔ１で感光体ドラム１の回転駆動を開始したとき、この感光体ドラム１とは別の駆動系で回転駆動する現像スリーブ21は未だ回転駆動していない。現像スリーブ21は、帯電部の先端が現像ニップ領域Ｎを通過した後であって画像部の先端がニップ領域Ｎに到達するまでの期間に属する時刻ｔ４において、回転駆動開始されるように制御する。

このような制御にしておけば、以下の利点がある。すなわち、帯電部が現像ニップ領域Ｎを通過中は、前述のように高いコントラスト電位によりトナーの現像が行われるが、このときに現像スリーブ21を駆動させると、この間、現像部にトナーが供給され続け、帯状トナー像の幅が広くなる可能性がある。特にプロセススピードの速い画像形成装置においては顕著である。

一方、この間、現像スリーブ21の駆動を止めておけば、現像スリーブ21から感光体ドラム１側へ飛び移るトナーは、感光体ドラム１と対向する位置に付着しているトナーがほとんどである。現像スリーブ21にＤＣ成分のバイアス電圧を印加した直後には、感光体ドラム１と対向する位置に付着しているトナーが感光体ドラム１側へ飛び移り、現像ニップ幅の帯が形成された時点で、それ以上はトナーが付くことはない。このため、トナーの帯の付着幅を現像ニップ幅程度に抑えることができる。

現像スリーブ21にバイアス電圧のＤＣ成分を印加してから所定時間経過すると、感光体ドラム１の回転により感光体ドラム表面上における転写材Ｐの先端位置に相当する部分が露光位置に到達する。さらに転写材先端から記録開始位置に相当する所定時間が経過して時刻ｔ５になると、画像サイズの先頭位置（画像部の先端と同じ。）に相当する部分が露光位置に到達する。

露光装置３は、時刻ｔ６までに露光による静電潜像形成の準備を完了し、画像が現れる画像サイズの先端から静電潜像の形成を開始する。感光体ドラム表面の露光部分は、トナーは付着するがキャリヤは付着しない程度の電位に帯電することになる。

一方、感光体ドラム表面における記録開始位置が現像ニップ領域Ｎに到達する時刻直前のｔ５になると、現像スリーブ21のバイアス電圧をそれまでのＤＣ成分だけから、さらにＡＣ成分を重畳させる。すなわち、感光体ドラム表面上の潜像開始点が、感光体ドラム１の回転により現像ニップ領域Ｎに到達する前に、バイアス電圧のＡＣ成分をＤＣ成分に重畳させる。

これにより、記録開始位置が現像ニップ領域Ｎを通過する際には、バイアス電圧のＤＣ成分だけに比べて高い現像能力となる、ＤＣ成分にＡＣ成分が重畳されたバイアス電圧により現像が行われることになる。

なお、上述の説明の記録開始位置は作像可能領域の先頭を指し、実際に作像可能領域の先端に画像が無くても作像可能領域が現像ニップ領域Ｎに到達したときに現像スリーブ21に対するバイアス電圧にＡＣ成分を重畳させるようにしている。しかし、作像可能領域の先頭から潜像形成しない場合には潜像開始点の直前まで待ってからバイアス電圧にＡＣ成分を重畳させるようにしてもよい。これにより、トナー及びキャリヤの不要な付着をより軽減させることができる。

また、本実施形態においては現像スリーブ21の駆動開始の後に現像スリーブ21へのＡＣバイアス重畳を開始した。これは逆でもよいが、本実施の形態の構成とすることで現像スリーブ駆動開始時の衝撃で不用意にトナーやキャリヤが感光体ドラム１に付着することを抑制できる。

以上、記録動作開始時のバイアス電圧制御をまとめると、コピー開始ボタン後、感光体ドラム１の駆動が開始し、感光体ドラム１の駆動が安定したところで帯電が開始される。その後、感光体ドラム１の帯電部先端が現像ニップ領域Ｎに到達する前に現像バイアス電源のＤＣ成分が印加される。その後、画像サイズ先端が現像ニップ部に到達するまでの間に現像スリーブ21の駆動を開始し、さらに現像バイアスのＤＣ成分にＡＣ成分を重畳し、その後、現像工程を行う。

［記録動作終了時のバイアス制御］
次に記録動作終了時のバイアス電圧制御について説明する。基本的には開始時の制御を逆にたどれば同様な効果が得られるため、ここでは先の説明の繰り返しとなる詳細な説明は省き、図３のタイミングチャートに従ってタイミングのみを簡単に説明する。

図３に示すタイミングチャートの時刻ｔ７において、感光体ドラム１に対する１ページ分の露光による潜像形成が終了する。潜像形成が終了した後、感光体ドラム１の回転により作像可能領域の後端が現像ニップ領域Ｎの後端を通過するが、本実施形態では記録終了位置が現像ニップ領域を通過後の時刻ｔ８においてバイアス電圧のＡＣ成分だけを先行してオフする。さらに、帯電部の後端が現像ニップ領域Ｎに到達する前の時刻ｔ９に現像スリーブ21の回転駆動を停止させる。その後、時刻ｔ10において帯電器２の帯電電圧をオフする。

帯電電圧をオフした以降に帯電器２による帯電部の後端が感光体ドラム１の回転により現像ニップ領域Ｎを通過した直後の時刻ｔ11に、現像バイアス電圧のＤＣ成分をオフさせる。その後、時刻ｔ14に感光体ドラム１の回転駆動を停止する。

なお、現像バイアスのＡＣ成分の印加タイミング及び停止タイミングや現像スリーブ21の駆動タイミングに関しては上述の構成に限定されない。現像バイアスのＡＣ成分に関してはＤＣ成分と同一タイミングで重畳して印加してもよく、それ以降から画像部の先端が現像ニップ領域Ｎに到達するまでのタイミングで印加すればよい。

停止タイミングに関してもＤＣ成分と同一タイミングでもよく、画像部が現像ニップ領域Ｎを通過後から現像バイアスのＤＣ成分をオフするまでのどこかのタイミングでオフすればよい。このような構成でも本発明の効果はまったく軽減されない。ただし、本実施形態で述べたタイミングにしておけば、あらかじめ帯状トナーの付着量を抑えることができ、問題が起こりにくくすることができる。

現像スリーブ21の駆動のタイミングに関しても本実施の形態の構成に限定されず、こちらは画像部の通過中に駆動されていれば特に限定はない。しかし、本実施の形態で述べたタイミングにしておけば、あらかじめ帯状トナーの付着量を抑えることができ、問題が起こりにくくすることができる。また、できる限り駆動時間を短くしたほうが、現像剤が劣化しにくいという利点もある。

以上述べたように、本実施の形態の構成においては、感光体ドラム１へのキャリヤ付着防止を優先したために、感光体ドラム１の画像部の前後に帯状トナー像が付着している。これら画像部前後の帯状トナー像のうち、特にバイアス停止タイミングに形成される帯状トナー像は、ベタ画像相当以上のトナーが付着しており、その幅は現像ニップ幅程度である。

一方、バイアス印加タイミングでは、バイアス停止タイミングにおいて現像ニップ領域Ｎ内のトナーが帯状トナー像となって感光体ドラム１へ吐き出されて、現像ニップ領域Ｎ内のトナーが枯渇した状態である。このため、バイアス停止タイミングに形成される帯状トナー像と比較してその付着量は無視できる程度であるのが普通である。

以上のように、バイアス停止タイミングに形成される帯状トナー像は、ベタ以上にトナーの載り量が多い帯状トナー像である。したがって、それを中間転写ベルト７上に残存させたまま中間転写ベルト７の回転を止め、機内に放置した場合、トナー飛散やベルト上融着などの機内汚染を引き起こす原因となる。よって、帯状トナー像をベルトクリーナ12まで搬送し、除去、回収するまで中間転写ベルト７を回し続ける必要があるが、それに伴い記録動作終了時の後回転時間が長くなる問題が発生する。

ところで、図１で説明したような、４色フルカラーの電子写真方式の画像形成装置において、特に上述の停止のタイミング構成をとると、記録動作終了時に、各色のバイアス停止タイミングに応じて帯状トナー像が各色毎にできることになる。これらの帯状トナー像は、各色のトナー像が一次転写ローラ５により中間転写ベルト７に転写される際、一緒に一次転写ローラ５の電気的な作用及び押圧力によって中間転写ベルト７上に順次一次転写される。これにより、各色のトナー像は、中間転写ベルト７上で重畳される。これと同様に、各色の帯状トナー像も、各色のバイアス停止タイミングに応じて、中間転写ベルト７上へ転写されることになる。この結果、本実施の形態のような４色フルカラーの画像形成装置の場合は、機内汚染の防止のために、４色分の帯状トナー像のすべてをベルトクリーナ12まで搬送する必要があり、その際、搬送途中に位置する二次転写ニップＴ２も通過させなければならない。

このように、中間転写ベルト７の回転に伴い記録動作終了時に、各色のバイアス停止タイミングに応じて形成された帯状トナー像は、二次転写ニップＴ２まで搬送される。帯状トナー像は、転写材Ｐに接触しないため、二次転写ローラ９に直接接触し、電気的な作用及び押圧力によって二次転写ローラ９に転写されてしまう。この結果、二次転写ローラ９が汚れることになる。

前述した発明が解決すべき課題のところでも述べたように、ベタ以上にトナーの載り量が多い帯状トナー像が４色分、二次転写ローラ９に転写されてしまった場合、ローラクリーナ11での１回のクリーニングでは除去されないものもある。そのため、転写材Ｐの裏面汚れ又は二次転写ローラ９のクリーニング終了を待つことによる効率の低下が起こりやすかった。

［二次転写ローラクリーニング］
ここで、二次転写ローラ９及びこのローラのクリーニングについて述べる。

二次転写ローラ９は、少なくとも弾性ゴム層とコーティング層（表層）とを有する２層以上の層構成となっている。弾性ゴム層は、セル径0.05〜1.0mmのカーボンブラックを分散させた発泡層からなる。コーティング層は、イオン導電性ポリマーを分散させてなる厚み0.1〜1.0mmのフッ素樹脂系材料からなり、転写材Ｐの搬送性も考慮して、表面粗さＲｚが、Ｒｚ＞1.5μmとなるようにしている。

本発明は、二次転写ローラ９の表層の形態によらず効果が得られるが、従来から、二次転写ローラは、転写材Ｐの搬送性の観点から表層を荒らしたものを使用することが多い。

本実施の形態においても、表層を荒らした二次転写ローラ９を使用している。表層の表面粗さはＲｚ＝2.5μmである。この程度の表面粗さの二次転写ローラ９を使用し、かつ二次転写ローラ９を清掃するためのローラクリーナとして、クリーニングブレードを使用したブレード方式の場合、現像器４によって非画像部に付着される現像かぶりトナーなどの低濃度トナーは除去できる。

これに対し、ベタ画像のような高濃度画像を十分にクリーニングするためには、クリーニングブレードの当接圧力を増加させたり、当接角度を大きくしたりして、クリーニングブレードのニップ部での線圧を大きくしなければならない。しかしながら、二次転写ローラとクリーニングブレードとは、いずれも弾性体で形成されているため、両者間の摩擦力が大きく、ニップ部での線圧を大きくした場合には、付着クリーニングブレードの捲れが生じやすくなるという問題がある。

一方、表層が荒れている二次転写ローラ９をクリーニングするために、ブレード方式の代わりに、静電ファーブラシを使用した静電クリーニング方式を採用することも可能である。静電ファーブラシ方式とは、導電性ファーブラシにトナーの極性と逆極性のバイアスを印加することで、二次転写ローラ９上のトナーをファーブラシに転写することでクリーニングを行う方式である。この方式によると、表層が荒れた二次転写ローラ９に対しても、ファーブラシの先端が表層の荒れた部分まで入り込むために、良好にクリーニングできる、という利点がある。

しかしながら、静電ファーブラシは、クリーニング対象となる二次転写ローラ９の表面形状についての制約が少ないものの、静電的にクリーニングを行うために、ブレード方式に比べて、クリーニング能力が劣り、高濃度トナーを十分に除去することが困難である。このため、ベタ画像のような高濃度画像のクリーニング後は、二次転写ローラ９の表層がトナーで汚れて、転写材Ｐに転写してしまい、裏汚れや両面コピー時の画像欠陥を引き起こしてしまうおそれがある。

以上のように、ローラクリーナ11としてブレード方式を用いた場合も、静電クリーニング方式を用いた場合も、特にベタ画像のようなような高濃度画像の場合は、裏汚れなどの問題を起こすおそれがあった。

［一次転写ローラへの逆転写バイアス印加による帯状トナーの回収］
そこで、本実施形態においては以下のような構成を採用している。要約すれば、各色のバイアス停止タイミングに応じて各感光体ドラム１上に形成された帯状トナー像が、一次転写ニップＴ１に到達する前に、一次転写ローラ５に画像部とは逆極性（マイナス）の逆転写バイアスを印加する。これにより、帯状トナー像を中間転写ベルト７上へ転写させずに、各感光体ドラム１上のドラムクリーナ６で除去、回収するものである。

４色のフルカラー画像を形成する際に、各色のバイアス停止タイミングに応じてできた４色分の帯状トナー像が、二次転写ローラ９を汚してしまうことがある。また、記録動作終了時の後回転時間が長くかかる。これは、機内に放置した場合に機内汚染を引き起こすほどトナーの載り量が多い帯状トナー像を、中間転写ベルト７上から除去、回収するために、二次転写ローラ９のさらに下流に位置するベルトクリーナ12まで、それら全てを搬送する必要があるからである。さらに、多色対応等での機械の大型化で、各色の一次転写ニップＴ１からベルトクリーナ12までの搬送距離（搬送時間）が長くなる場合、記録動作終了時の後回転時間の増加をさらに助長することになる。

そこで、前記帯状トナー像をベルトクリーナ12で回収するのではなく、ドラムクリーナ６によって回収する。そのために、本実施形態では前述したように、記録動作終了時の帯電部の後端に形成される帯状トナー像が、一次転写ニップＴ１に到達する前に、一次転写ローラ５に画像部とは逆極性の逆転写バイアスを印加する。これにより、帯状トナー像を中間転写ベルト７上へ転写させずに、各感光体ドラム１上のドラムクリーナ６で除去、回収することができる。

図４は記録動作終了時に関係する各色画像形成部における印加バイアスのうち、重要な部分のみをまとめて示したタイミングチャートである。イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の帯電部の後端が、各色の現像ニップ領域Ｎに到達した後、現像バイアスの停止時刻ｔ11Ｙ，ｔ11Ｍ，ｔ11Ｃ，ｔ11Ｋまで各感光体ドラム１上に帯状トナーが形成される。この帯状トナー像が、一次転写ニップＴ１を通過する時刻ｔ12Ｙ，ｔ12Ｍ，ｔ12Ｃ，ｔ12Ｋより前の時刻ｔ10Ｙ，ｔ10Ｍ，ｔ10Ｃ，ｔ10Ｋにおいて、一次転写ローラ５に画像形成部とは逆極性の逆転写バイアスを印加する。そして、各色の帯状トナー像が一次転写ニップＴ１を通過した後、時刻ｔ13Ｙ，ｔ13Ｍ，ｔ13Ｃ，ｔ13Ｋにおいて逆転写バイアスの印加を停止するのが特徴である。

記録動作終了時の帯電部の後端に形成される帯状トナー像は、帯電部の後端が現像ニップ領域Ｎを通過し、現像バイアスのＤＣ印加を停止するタイミングまで形成される。先にも述べたが、本実施形態のように帯電部後端が現像ニップ領域Ｎに到達する前に、現像スリーブ21の駆動を止める構成にすれば、帯電部の後端の帯状トナー像はほぼ現像ニップ領域Ｎと同じ幅で形成され、色ごとに大差はない。

一方、各色の帯状トナー像のトナー載り量は、感光体ドラム１の表面電位が０［Ｖ］の時に、表面電位と各色の現像スリーブに印加される現像バイアス電圧Ｖｄｃとのコントラスト電位Ｖcontの値で決定される。このため、画像形成中の現像バイアス電圧Ｖｄｃの設定値によっては、各色ごとにトナー載り量に大きな差がある可能性がある。

また、先にも述べたが、この帯状トナー像は、通常のベタ画像と比較してトナー載り量が非常に多い。そのため、通常のベタ画像よりも一次転写ローラ５の押圧力によって中間転写ベルトに一次転写される量も多く、帯状トナー像を感光体ドラム１上に残すためには、それを補うだけの逆転写バイアスを一次転写ローラ５に印加する必要がある。

しかし、感光体ドラム１に対して、過度に逆転写バイアスを印加することは、感光体ドラム１と一次転写ローラ５の間で発生する近接放電により、メモリ等の画像欠陥を引き起こす原因となるため好ましくない。

したがって、本実施形態においては、図５に示すように、各色の一次転写ローラ５に印加する逆転写バイアス絶対値を、トナー載り量を決定する現像バイアス電圧Ｖｄｃの絶対値に応じて個別に制御する。

具体的には、逆転写バイアスの絶対値は、各感光体ドラムに印加された現像バイアス電圧の絶対値が小さい感光体ドラムよりも、現像バイアス電圧の絶対値が大きい感光体ドラムの方が大きくなるように調整する。すなわち、現像バイアスの絶対値Ｖ１を印加したときの前記逆転写バイアスの絶対値Ｖａ、一方、現像バイアスの絶対値Ｖ２を印加したときの逆転写バイアスの絶対値Ｖｂとしたとき、Ｖ１＞Ｖ２のときは、Ｖａ＞Ｖｂとなるように逆転写バイアスを設定する。

これにより、メモリ等の画像欠陥が発生しない程度で、且つ感光体ドラム１上に帯状トナーを残すことができる。

以上の構成をとることで、記録動作終了時の帯電部の後端に形成される、機内に放置した場合に機内汚染を引き起こすほどトナーの載り量が多い帯状トナー像を、感光体ドラム１上のドラムクリーナ６で除去、回収できる。これにより、従来のように前記帯状トナー像を中間転写ベルト７を介して二次転写ローラ９のさらに下流に位置するベルトクリーナ12まで搬送して除去、回収する必要がなくなる。そのため、本実施形態の構成にあっては、従来発生していた二次転写ローラ９の汚れを防止し得る。さらに、記録動作終了時の後回転時間を、帯状トナーが一次転写ニップＴ１からベルトクリーナ12まで搬送される距離（搬送時間）分、大幅に低減させることが可能となる。

なお、前述した実施形態は４色のカラー画像を形成する画像形成装置について説明したが、カラー画像の色数はこれに限られず、２色以上の複数色の画像を形成する画像形成装置に適用可能である。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の模式断面説明図である。 画像形成部近傍の拡大縦断面図である。 感光体ドラムの駆動、帯電、現像、露光、一次転写のタイミングを説明するタイムチャートである。 各色画像形成部の帯電、現像バイアス電圧のＤＣ成分のオフタイミング及び一次転写バイアスのオン・オフタイミングを説明するタイムチャートである。 現像バイアス及び逆転写バイアスの設定値の例を示す表である。

符号の説明

Ｐ …転写材
１ …感光体ドラム
２ …帯電器
３ …露光装置
４ …現像器
５ …一次転写ローラ
６ …ドラムクリーナ
７ …中間転写ベルト
８ …二次転写対向ローラ
９ …二次転写ローラ
10 …給送カセット
11 …ローラクリーナ
12 …ベルトクリーナ
12ａ，12ｂ …クリーニング部材
13 …定着装置
14 …定着ローラ
15 …加圧ローラ
16 …排出トレイ
20 …現像容器
21 …現像スリーブ
22 …モータ
23 …現像バイアス印加電源
23ａ …直流バイアス電源
23ｂ …交流バイアス電源
24 …マグネットローラ

Claims (4)

1. 感光体と、
   前記感光体を帯電する帯電手段と、
   前記感光体に露光して静電像を形成する露光手段と、
   前記感光体と対向して現像ニップを形成しトナーとキャリアを含む現像剤を担持して回転可能な現像スリーブを備え、前記静電像をトナーで現像する現像手段と、
   前記感光体を清掃する第一清掃手段と、
   前記感光体と接触する中間転写体と、
   前記中間転写体を清掃する第二清掃手段と、
   前記感光体上に形成されたトナー像を前記中間転写体上に転写する転写手段と、
   を有する画像形成部を複数有し、
   画像形成終了時に帯電領域後端が現像ニップを通過した後に現像バイアスを停止し、感光体上に形成されるトナー帯が前記転写手段の対向部を通過する際に画像形成時と逆極性のバイアスを前記転写手段に印加すると共に、画像形成開始時に感光体の帯電領域先端が現像ニップを通過する前に現像バイアスを印加する画像形成装置であって、
   前記転写手段に印加する前記逆極性のバイアスの絶対値は、各画像形成部に印加された現像バイアスの絶対値が小さい画像形成部よりも、現像バイアスの絶対値が大きい画像形成部の方が大きくなるように印加し、
   画像形成終了時に感光体の帯電領域後端が現像ニップを通過する前に現像スリーブの回転を停止すると共に、次の画像形成開始時に前記転写手段に逆極性のバイアスを前記転写手段に印加することなく、感光体の帯電領域先端が現像ニップを通過した後に現像スリーブを回転駆動するように制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記中間転写体が中間転写ベルト、前記第１の清掃手段がクリーニングブレード、前記第２の清掃手段がファーブラシ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. 前記中間転写体と接触して記録材へトナー像を転写する転写ニップを形成する転写ローラと、前記転写ローラを清掃するローラクリーナと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、画像形成開始にあたり、現像バイアスを印加されつつも回転停止している前記現像スリーブと対向した感光体の領域が前記転写手段の対向部を通過する際に、前記転写手段に画像形成時と同極性のバイアスを前記転写手段に印加するように制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の画像形成装置。

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