JP5412874B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置あるいはそれらの複合機で、転写前除電工程を伴う画像形成装置の画質向上に関するものである。

電子写真方式による画像形成装置には、中間転写体を用いるようにしたものがある。例えば、従来の電子写真方式によるタンデム型画像形成装置では、各静電潜像担持体面上を一様帯電させた後、画像部を光除電することにより得られる各潜像上に、各色トナーを現像した後、これら各色トナー画像を中間転写体である中間転写ベルトと各静電潜像担持体とにより形成される一次転写ニップ近傍でトナーに圧力と電気力を作用させて、中間転写ベルト上にトナーを順次重畳して一次転写画像を形成する。その後、中間転写ベルト上に形成された一次転写画像を二次転写部で記録部材上に一括転写、定着して最終画像を得ている。

単色画像あるいは多色画像にかかわらず、高品位な最終画像を得るためには、静電潜像担持体上のトナー画像を忠実に中間転写ベルト上に移動させる必要がある。ところが、転写ニップ内では、静電潜像担持体と中間転写ベルト表面間の電位差により放電が発生することがある。この転写ニップ内放電は、トナーの帯電量分布に大きな影響を与える。特に、多色画像を形成する際、転写済みトナーが存在する中間転写ベルト面と、潜像が形成されていない、より下流側の別色トナー画像形成用の静電潜像担持体面で形成される転写ニップでは、両面間の電位差が大きくなり、転写ニップ内放電が起こり易い状態となる。

転写ニップ内放電は、転写済みトナーの一部の帯電極性を転写時とは反転させてしまうことがある。これらの、所謂、逆帯電トナーは、静電潜像担持体側へ転写ニップ内の電界により力を受け、中間転写ベルト上から静電潜像担持体上へトナーが移る逆転写現象を起す。この逆転写が発生すると、トナー不足に伴う画像抜けが起こり、画質が劣化する他、静電潜像担持体が画像形成を受け持つ色以外のトナーで汚染される現象も起き、好ましくない。

転写ニップ内放電を防ぐ手段として、一次転写工程の直前に、静電潜像担持体面を光除電し、静電潜像担持体上の電荷を取り除くことで、中間転写ベルト面と静電潜像担持体面間の電位差を下げる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

ところで一般に良く用いられる反転現像を用いる電子写真方式では、潜像形成時に残される非画像部部分の電荷と画像形成に使われるトナー電荷の極性は等しく、この非画像部部分の電荷とトナー電荷間の静電的な反発力により、静電潜像担持体上にトナー画像が保持されている。このため、一次転写工程前に静電潜像担持体上の電荷を除いてしまうと、静電潜像担持体上でトナー飛散が起こり、画像品質を大幅に劣化させてしまう。

このトナー飛散を防ぐために、特許文献２では、光透過性のある中間転写ベルトを用い、ニップ裏側から光を静電潜像担持体に照射し、転写ニップ内で静電潜像担持体上電荷の除電を行うことを提案しているが、この方法は、転写ニップに入ったところで除電するため、転写ニップ内放電を十分に防ぐことは出来ず、また、中間転写ベルトに光透過性を求めるため部材選定の制約が大きくなる不都合がある。

また、特許文献３では、転写前除電前にトナー像に電荷を付与して（つまり放電させて）トナー電荷量の絶対値を増加させ、除電後も静電潜像担持体とトナー間の鏡像力によりトナー飛散を防ぐ手法が提案されている。しかし、トナー帯電量が増すとトナー間静電反発力も増し、トナー飛散防止の観点からは不利である。仮に静電潜像担持体上でトナー飛散が防げても、中間転写ベルト上で多色トナーが重なった場合のトナー飛散を防ぐことは困難であり、タンデム型への展開適用は難しい。

転写前除電に伴い発生するトナー飛散抑制には、転写前除電に用いる光量を制御する方法も幾つか提案されている（例えば、特許文献４、特許文献５等参照特開昭）。然しながら、トナー色毎の光透過率の違いなどもあり、全ての色のトナーに対して均一のトナー飛散抑制効果が得られる方法はなかった。

このような状況に鑑み、本発明者らは、実験とシミュレーションを用いた解析を進め、その結果、転写前除電と静電潜像担持体上で発生するトナー飛散との相関関係を理解するに至った。

本発明は、上記新たな解析結果を踏まえてなされたものであり、転写前除電工程で発生する静電潜像担持体上のトナー飛散が抑制でき、また、逆転写による画像抜けが少ない良好な画像を得ることの出来る転写前除電工程を含む画像形成装置を提案するものである。特に、タンデム型電子写真方式の画像形成装置の場合には、どの色でも均等にトナー飛散の抑制ができ、今までに無い高画質化効果が得られる。

上記課題を解決するために、請求項１の発明の画像形成装置は、静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像装置により顕像化してトナー画像を得て、前記トナー画像を一次転写装置により中間転写体上に一次転写し転写画像を形成した後、該転写画像を記録部材上に転写して二次転写画像を得て、該二次転写画像を定着して最終画像を得る画像形成装置において、前記静電潜像担持体回転方向に現像装置の下流側に続いて順に互いに対向且つ離間して配設された、前記静電潜像担持体の表面を転写前に露光する転写前露光装置と、前記静電潜像担持体の表面に対向して配設された透明電極から成り、且つ、書き込み解像度に合わせてライン上に並設された小電極の集合体とした複数の電極より成り、且つ各々の電極に与える電圧が独立に制御された電界生成用電極とを備え、前記現像装置による現像工程に続き、前記転写前露光装置から前記静電潜像担持体上へ前記電界生成用電極を通して露光を行うと同時に、前記電界生成用電極によって、前記静電潜像担持体の被露光部近傍に、当該電界生成用電極と前記静電潜像担持体上のトナー像との間で放電を生じさせない範囲の電界を形成したことを特徴とする。

また、請求項２の発明の画像形成装置は、複数の静電潜像担持体上に個々に形成された静電潜像を夫々に現像装置により顕像化して各色トナー画像を得て、
前記各色トナー画像夫々を各一次転写装置により中間転写体上に順次重畳して一次転写しカラー転写画像を形成した後、該カラー転写画像を記録部材上に一括して転写して多色の二次転写画像を得て、該二次転写画像を定着して最終画像を得る画像形成装置において、前記各色トナー画像の画像形成過程で少なくとも一色以上の色トナー画像形成過程中で、前記現像装置による現像工程に続き、転写前露光装置から前記静電潜像担持体上へ透明電極から成り、且つ、書き込み解像度に合わせてライン上に並設された小電極の集合体とした複数の電極より成り、且つ各々の電極に与える電圧が独立に制御された電界生成用電極を通して露光を行うと同時に、当該電界生成用電極によって、前記静電潜像担持体の被露光部近傍に、当該電界生成用電極と前記静電潜像担持体上のトナー像との間で放電を生じさせない範囲の電界を形成し、前記一次転写装置によって、前記電界を通過した前記トナー像を前記中間転写体上に一次転写することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の画像形成装置において、前記電界生成用電極に与えるバイアス電圧の極性が使用するトナーと同極性であることを特徴とする。

本発明によれば、中間転写体上のトナー飛散を抑制するとともに、ＰＴＬ除電に伴う静電潜像担持体上のトナー飛散も抑制することができる。特に、中間転写体上で多色トナーが重なった場合にも有効に機能してトナー飛散を効果的に防止できる。

更に、複数の電極を独立に操作して、トナー画像のある部分の電極にのみバイアスを印加するようにした構成では、非潜像部に発生する“不要な正電荷”を極力除くことも可能となり、残像対応の面で有利となる。

本発明の第１実施形態に係る複写機全体の概略構成図である。 図１に示す複写機本体部分の要部構成を示す拡大図である。 第１実施形態に係る感光体表面近傍領域の、書き込み処理（露光）に応じた状態遷移を模式的に説明する断面図である。 既知方式による感光体表面近傍領域の、転写前露光プロセスに沿った状態遷移を模式的に説明する断面図である。 既知方式による感光体表面近傍領域の、転写前露光プロセスに沿った状態遷移を模式的に説明する断面図である。 既知方式による感光体表面近傍領域の、転写前露光プロセスに沿った状態遷移を模式的に説明する断面図である。 第１実施形態に係る感光体表面近傍領域の、転写前露光プロセスに沿った状態遷移を模式的に説明する断面図である。 第１実施形態に係る感光体表面近傍領域の、転写前露光プロセスに沿った状態遷移を模式的に説明する断面図である。 第１実施形態に係る電界生成用電極を示す上面図である。 第１実施形態に係る電界生成用電極を転写前露光装置とともに示す側面図である。 第１実施形態に係る電界生成用電極の駆動方法を説明する上面図である。 第１実施形態に係る画像形成装置の効果について実験結果を示す表図である。 第１実施形態に係る電界生成用電極を転写前露光装置とともに示す側面図である。 第２実施形態に係る画像形成装置の効果について実験結果を示す表図である。

本発明では、トナー像に電荷を付与しない（放電させない）で、あたかもトナー像の電荷量が増えたように静電潜像担持体（の電荷生成層）に思い込ませることにより、中間転写体上で多色トナーが重なった場合のトナー飛散を抑制するとともに、ＰＴＬ除電に伴う静電潜像担持体上のトナー飛散も抑制している。

図面を参照して本発明の実施形態について以下に詳しく説明する。但し、以下の実施形態に用いられている、構成部品の配置、種類等は本発明の範囲を限定しない。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明に係る画像形成装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。図２は同じ画像形成装置の画像形成処理に主として関わる要部（以下、画像形成部１２０と言う）の構成を模式的に示した拡大断面図である。図に示されている画像形成装置は、画像情報に対応した画像を像担持体としての感光体に光書き込みをして現像後に中間転写体を介して転写紙に転写および定着して画像形成を行うことが可能な複写機である。ちなみに、本発明は、画像形成装置として、上述した複写機のみでなくプリンタやファクシミリ装置や印刷機あるいは複合機（ＭＦＰ）を対象として実施することも可能である。

本実施形態に係る複写機全体の構成の概略について説明する。図１の概略構成図に示すように、この複写機は、複写機本体１００と、この複写機本体１００を載置する給紙テーブル２００と、その複写機本体１００上に取り付けるスキャナ３００と、このスキャナ３００の上部に取り付けられる原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００とから構成されている。

複写機の要部となる画像形成部１２０は、図２の拡大図に示すように、複写機本体１００内に、４つの異なるトナー色用に対応させて４つの画像形成手段：シアン（Ｃｙ）、イエロー（Ｙｅ）、マゼンタ（Ｍａ）、ブラック（Ｂｋ）が順に配列されたタンデム方式を採用している。夫々の画像形成手段には静電潜像担持体としての４つの感光体（感光体ドラム）２Ｃｙ、２Ｙｅ、２Ｍａ、２Ｂｋが備えられ、これらの感光体２に夫々に形成した一次転写画像（トナー画像）が順次重ね合わせて重畳転写される中間転写体として無端ベルト状の中間転写ベルト８が張設されている。

中間転写ベルト８は、３つの支持ローラ１４、１５、１６に張架された状態で、図２中で時計回り方向に回転駆動される。３つの支持ローラ１４、１５、１６のうちの第１支持ローラ１４と第２支持ローラ１５との間のベルト張架部分（展張部）に、シアン（Ｃｙ）、イエロー（Ｙｅ）、マゼンタ（Ｍａ）、ブラック（Ｂｋ）の４つの各色用画像形成手段（画像形成ユニット）１Ｃｙ、１Ｙｅ、１Ｍａ、１Ｂｋが並んで配置されている。トナー色の設置順番に制限はないが、本実施形態では、シアン（Ｃｙ）、イエロー（Ｙｅ）、マゼンタ（Ｍａ）、ブラック（Ｂｋ）の順とした。各画像形成手段において、電気的に接地された芯金上に有機感光体層を形成してなる感光体２（２Ｃｙ、２Ｙｅ、２Ｍａ、２Ｂｋ）は、矢印Ｒ１〜Ｒ４方向にそれぞれ回転可能に保持されている。なお、以下の説明中では、対応色を示すアルファベットの添字を略して総称的に感光体２と記すことにする。その他の構成部分についても総称的に言う場合はアルファベット添字は原則として省略することがある。

上記の各色画像形成ユニット１Ｃｙ、１Ｙｅ、１Ｍａ、１Ｂｋの上方には、図１に示すように、書き込み装置４が設けられている。この書き込み装置４としては、例えばレーザ光源、カップリングレンズ、光偏向器（回転多面鏡等）、走査結像レンズやミラー等の光学系などから構成されるレーザ走査方式のものや、あるいは、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイと結像光学系を組み合わせたＬＥＤ書込み方式のものなどが用いられ、スキャナ３００で読み取った原稿の画像情報に基づいて書き込み光を照射し、各画像形成ユニットに設けられる静電潜像担持体としての感光体２Ｃｙ、２Ｙｅ、２Ｍａ、２Ｂｋ上に静電潜像を形成するためのものである。また、支持ローラのうちの第３支持ローラ１６は二次転写対向部材（バックアップローラ）として機能し、この第３支持ローラ（バックアップローラ）１６に対向する位置には、二次転写ローラ２３が設けられ二次転写装置２２を形成している。そして、中間転写ベルト８上のトナー画像を記録部材（例えば記録紙）P上に二次転写する際には、二次転写ローラ２３を第３支持ローラ（バックアップローラ）１６に巻回された中間転写ベルト８部分に押し当てて二次転写を行う。また、二次転写装置の二次転写ローラ２３による記録紙搬送方向下流側には、ローラ２３′との間に無端ベルト状の搬送ベルト２４を張架してある。また、このさらに搬送方向下流側には、記録紙上に転写されたトナー画像を定着させるための定着装置２５が設けられている。１７は、中間転写ベルト８の残留トナー等を除去する周知のベルトクリーニング装置である。

図２の画像形成部は、各色感光体（ドラム）２に形成された単色トナー像を中間転写ベルト８上に重畳することで得たカラー画像を記録部材Ｐへと画像を転写する方式を採っている。各色夫々の感光体（ドラム）２の周囲には、反時計方向の回転過程において画像形成処理を実行するための各装置、すなわち、帯電装置としてのコロナ放電装置３に続いて、感光体２の回転方向に感光体２に対して中間転写ベルト８が接する位置（一次転写ニップ８ＮＣｙ、８ＮＹｅ、８ＮＭａ、８ＮＢｋ：以下では、単に一次転写ニップ８Ｎと記す場合あり）までの間に、レーザーダイオードを発光源とした書き込み装置（図２では光路Ｌのみが示されている）４、現像装置５、そして現像装置５の下流側に続いて転写前露光装置１２（１２Ｃｙ、１２Ｙｅ、１２Ｍａ、１２Ｂｋ）と電界生成用電極１３（１３Ｃｙ、１３Ｙｅ、１３Ｍａ、１３Ｂｋ）とがそれぞれ順に配置されている。また、一次転写ニップ８Ｎ位置では感光体２に対して中間転写ベルト８を介して対向して、一次転写装置である転写ローラ９（９Ｃｙ、９Ｙｅ、９Ｍａ、９Ｂｋ）が設けられている。一次転写ニップ８Ｎから感光体２の回転方向に、更に感光体クリーニング装置７、潤滑剤塗布装置６（実施形態では潤滑油供給を行う）が配置されて、前述帯電装置３へと続き一巡している。

次に、本実施形態における複写機としての動作について既知動作を含めて簡略に説明しておく。上述した構成をもつ複写機を用いて原稿のコピーをとる場合、まず、原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００の原稿台１３０に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。その後、ユーザーが図示しないスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときには、原稿がコンタクトガラス３２上に搬送される。そして、スキャナ３００が駆動して第１走行体３３および第２走行体３４が走行を開始する。これにより、第１走行体３３からの光がコンタクトガラス３２上の原稿で反射し、その反射光が第２走行体３４のミラーで反射されて、結像レンズ３５を通じてＣＣＤ等の読取センサ３６に案内される。このようにして原稿の画像情報を読み取る。

また、ユーザーによりスタートスイッチが押されると、図示しない駆動モータが駆動し、支持ローラ１４、１５、１６のうちの１つが回転駆動して中間転写ベルト８が回転駆動する。また、これと同時に、各画像形成ユニット１Ｃｙ、１Ｙｅ、１Ｍａ、１Ｂｋの感光体２Ｃｙ、２Ｙｅ、２Ｍａ、２Ｂｋも回転駆動する。

画像形成過程を詳述する。画像形成ユニット１（１Ｃｙ、１Ｙｅ、１Ｍａ、１Ｂｋ）では、感光体２（２Ｃｙ、２Ｙｅ、２Ｍａ、２Ｂｋ）の回転過程において、感光体２の回転とともに、まずコロナ放電装置３（３Ｃｙ、３Ｙｅ、３Ｍａ、３Ｂｋ）によって感光体２の表面を一様に帯電する。次いでスキャナ３００により読み取った画像情報に基づいて書き込み装置４（４Ｃｙ、４Ｙｅ、４Ｍａ、４Ｂｋ）からレーザやＬＥＤ等による書込み光を照射される。この光書き込みにより、各感光体２上には、それぞれ静電潜像が形成される。その後、静電潜像が現像装置５（５Ｃｙ、５Ｙｅ、５Ｍａ、５Ｂｋ）から供給されるトナーにより可視像処理されて各感光体２Ｃｙ、２Ｙｅ、２Ｍａ、２Ｂｋ上には、それぞれ、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの各色のトナー画像が形成される。

各色トナー画像は、各一次転写装置９により一次転写電流が印加され、順次中間転写ベルト（中間転写体）８上に重なり合うようにそれぞれ一次転写される。これにより、中間転写ベルト８上には、各色のトナー画像が重なり合った合成トナー画像が形成される。なお、この時印加される転写電流には、基準パターンを用いたプロセス制御値の決定過程で求められた電流値が設定されていて、これに従って各一次転写電流が印加される。

中間転写ベルト８に重畳して一次転写されたトナー画像は、給紙装置から繰り出された記録部材Ｐに対して二次転写装置２２にて静電転写（二次転写）され、定着装置２５（図１参照）に搬送されて定着されることにより画像出力物とされる。

合成トナー画像が形成されるのに合わせて、下部の給紙テーブル２００において、給紙ローラ１４２のうちの１つを選択的に回転させ、ペーパーバンク１４３に多段に備える給紙カセット（トレイ）から記録部材（シート）Ｐの給紙が開始される。給紙カセット１４４の１つから記録部材Ｐを繰り出し、分離ローラ１４５で１枚ずつ分離して給紙路１４６に送出す。そして、搬送ローラ１４７で搬送して画像形成装置本体１００内の給紙路に導き、搬送ローラ１４８を経由してレジストローラ１４９に突き当てて止める。

一方、レジストローラ１４９は、上述のようにして転写ベルト８上に形成された合成トナー画像が、転写ベルト８に対向する二次転写装置（二次転写ローラ２２、二次転写対向ローラ１６）のニップ部へと搬送されるタイミングに合わせて回転を開始する。なお、レジストローラ１４９は、一般には接地されて使用されるが、記録部材Ｐの紙粉除去のためにバイアスが印加された状態で使用されてもよい。

このようにして、給紙部から搬送された記録部材Ｐが、各感光体２への作像タイミングに合わせてレジストローラ１４９により二次転写ニップに給紙され、各感光体２上で現像されたトナー像は、二次転写ニップに挾まれた記録部材Ｐ上に転写される。

一次転写後に感光体２の表面に残留した転写残トナーは、感光体クリーニング装置７（７Ｙｅ、７Ｍａ）により除去され、その後、感光体２の表面は、帯電装置３により帯電（除電）されて、次の画像形成に供される。なお、二次転写後の中間転写ベルト８上に残留した転写残トナーは、ベルトクリーニング装置１７（図１参照）により除去される。

ここで暫く、反転現像を用いた画像形成方法を例に本発明での静電潜像担持体上のトナー飛散抑制方法の概要について比較用構成例（図４乃至図６）の場合も例示して、対比しながら説明する。図３乃至図８は、感光体２の表面近傍部分について、色々な条件下での転写前露光プロセスに沿った状態遷移を断面図で模式的に示した説明図であり、図３中で（ａ）は、書き込み装置４による露光処理時の状態を、（ｂ）と（ｃ）は、露光処理後の状態を夫々に示している。また、図４乃至図８の各図中で（ｄ）は、転写前露光装置１２による露光処理時の状態を、また（ｅ）と（ｆ）は、露光処理後の状態を夫々に示している。本実施形態においても採用している反転現像の場合、図示の各過程を経て、静電潜像が形成される。

特に、図７，図８は，実施形態に対応するもので、電界生成用電極１３を介在させた場合であり、（ｄ）は、転写前露光装置１２による露光処理時の状態を、（ｅ）は、（ｄ）で生成された電界の影響を受けた状態を、また、（ｆ）は転写に際しての状態を夫々に示している。

公知の反転現像過程では、図３に示すように、先ず一様に負帯電した静電潜像担持体１上の画像形成露光を行う。すなわち、現像装置５（５Ｃｙ、５Ｙｅ、５Ｍａ、５Ｂｋ）にはそれぞれ、異なる色のトナーがそれぞれ負帯電状態で、キャリアと保持されている。感光体２（２Ｃｙ、２Ｙｅ、２Ｍａ、２Ｂｋ）は、矢印Ｒ１〜Ｒ４方向にそれぞれ回転して、各色夫々に各コロナ放電装置３で表面を均一に負帯電（−600V）された後、各色の書き込み装置（発光手段）４により、画像対応部分に光照射が行われて、静電潜像が形成される（図３（ａ）〜（ｃ）を参照）。なお、本説明では、書き込み解像度は600dpiとしている。

これら感光体２（２Ｃｙ、２Ｙｅ、２Ｍａ、２Ｂｋ）に対して、前記現像装置５においてトナーにより現像処理された後、各転写前露光装置１２による感光体２（２Ｃｙ、２Ｙｅ、２Ｍａ、２Ｂｋ）への露光が夫々に行われる（図４〜図８夫々の（ｄ）を参照）。但し、図４の比較例では、比較的少ない光量で転写前除電を行ったものとする。この時、図４（ｅ）〜（ｆ）に示したように、光と電界の作用により、静電潜像担持体２の表面コート層１８の内部の電荷生成領域（層）１９で発生した正電荷が静電潜像担持体２上の負電荷に引き寄せられて画像部が除電される。転写前除電は、この原理を応用している。ところで実施形態においては、転写前露光装置１２（１２Ｃｙ、１２Ｙｅ、１２Ｍａ、１２Ｂｋ）の露光と同時に、後述する電界生成用電極１３（１３Ｃｙ、１３Ｙｅ、１３Ｍａ、１３Ｂｋ）に対してのバイアス印加が行われて電界が形成され、これによって電荷生成領域で生成される正電荷量を増やしているが、これについては後から詳述することとし、比較として電界生成用電極が無く電界をかけない従前構成の場合の条件が異なる場合の作用を先ず図４〜図６によって説明する。

図４に示しように比較的少ない光量で転写前除電を行った場合（図４（ｄ）参照）を考えてみると、トナー：Tによる光遮蔽効果によりトナー層下部の電荷生成領域１９には十分な光が到達せず、この領域では正電荷の発生が起こらない（図４（ｅ））。このため、図４（ｆ）に模式的に示すように、非潜像部の負電荷の除去が行われるのみであり、この時、顕像化トナー像の電荷量変化は略無く、トナー電荷間での反発力によりトナー飛散が発生してしまうことになる。

しかし、転写前除電用の光量が増し、十分な量の光がトナー層を通過するようにするのみで、図５に示すように、電荷生成領域１９のトナー層下部では、トナー：Tに含まれる電荷を概ね打ち消すだけの正電荷が発生し、トナー：Tはトナー層直下へ引き付けられる。このため、転写前除電用の光量が適切で充分な場合には、非潜像部分の電荷が除去されてもトナー電荷と正電荷間の静電引力によりトナー飛散が適切に抑制され得る。

然しながら、トナー像部のトナー層は各種の条件によって変わりその光透過率は一定で無い。特に、各色のトナーを用いるカラー画像方式の場合には原理的に、トナー層の光透過率は色によって異なる。特にブラックトナーでは（図６参照）、イエローやマゼンタトナーの1/10程度の光透過率しか示さないこともある。この場合は、単に光量を上げても、トナー層を光が十分に透過せず、十分な正電荷（トナー層の電荷量を打ち消すのに十分な量）がトナー層直下に集まらず、トナー飛散を十分に抑止することが出来ないことになる。この事態を避けるためだけであれば、光透過率の低いトナーを用いるようにして、転写前除電用の光量を増やすことが考えられるが、この場合には色毎に静電潜像担持体の光劣化の程度が異なり、寿命がアンバランスとなってしまい保守管理上は好ましいものではない。

先に記したように、転写前除電用の光がトナー層を十分に通過する場合（図５）には、トナー層の電荷を打ち消す分の正電荷が発生し、この正電荷とトナー間の静電引力によりトナー飛散が抑制される。トナー層中の電荷の効果は、この電荷が作る電界として電荷生成領域１９に作用している。同一光量が当たる場合にはトナー層電荷量が多い方が、電荷生成領域１９に働く電界が強くなり、生成される正電荷も多いものと考えられる。

そこでこれを活用すべく、本実施形態では、図７に示す如くに、トナー層の近傍にトナー電荷と同極性の電極を電界生成用電極１３として配置することで、電荷生成領域１９近傍の電界を強くすれば、あたかもトナー層電荷が増えた状況を作り出すことが可能となり、結果として少ない光透過量でもトナー飛散を抑えるのに十分な正電荷を発生させることが可能となる。

本実施形態では、上記知見を活かして、前述した転写前露光装置１２a〜１２dの露光と同時に、電界生成用電極１３へのバイアス印加が行われ、これによって電荷生成領域で生成される正電荷量を増やしている。

更に、本実施形態では、各色夫々の全ての電界生成用電極１３（１３Ｃｙ、１３Ｙｅ、１３Ｍａ、１３Ｂｋ）を互いに電気的に絶縁された複数の小電極を同一面に並べた構造とし、複数の電極を個々に駆動可能にした明示しない周知の駆動回路によって独立にバイアスのＯＮ／ＯＦＦを操作して、トナー画像のある部分の電極にのみバイアスを印加するようにした構成としている。このため、非潜像部に発生する“不要な正電荷”を極力除くことも可能となり、残像対応の面から高画質化に一段と有利となっている（図８参照）。

本実施形態の電界生成用電極について詳述する。各電界生成用電極１３は、図９の上面図および図１０の側面図に示すように書き込み解像度に合わせて小電極１３ｓの集合体として作成されており、画素数（7021個／297mm幅まで対応）分の独立に制御できる透明電極１３ｓ（ITO電極）が透明で絶縁性を有した透明基板上にライン上に並んでいる。なお、各透明電極１３ｓには、図示を省略した配線パターンが個別に設けられていて、図示しない駆動回路（ここでは、電子スイッチ）に個々に接続されていて、所定高電圧の単一電源部（各色毎に設定電圧可変なものとする）からの高電圧印加のＯＮ／ＯＦＦを制御可能になっている。

図１０に示すように電界生成用電極１３は感光体２表面から500μm離間させて設置した。また、転写前露光装置１２については電界生成用電極１３裏面から500μm離間させて設置した。電界生成用電極１３は前述の通り、透明電極を使用しているので、電極を通して感光体２上に光を照射している。この場合、転写前露光装置１２から放射される光量は、実際には、露光装置に与えられる電圧値で決められる。本実施形態では、稼働範囲の中央に電圧をセットした。

各感光体２（２Ｃｙ、２Ｙｅ、２Ｍａ、２Ｂｋ）上へ書き込まれる印画データ情報は、適宜コンディショニングされて対応電圧が電界生成用電極１３にも転送され、トナー転写部分が小電極の真下を通った時にのみバイアス（電圧）が与えられる（図１１参照）。すなわち、画像データに応じて、潜像形成部のみへのバイアス印加が可能になっている。

バイアス印加タイミングは、各感光体２（２Ｃｙ、２Ｙｅ、２Ｍａ、２Ｂｋ）の線速と電界生成用電極１３の位置関係から求めることが出来る。搬送系の微妙な線速変動に対応するために、感光体２（２Ｃｙ、２Ｙｅ、２Ｍａ、２Ｂｋ）の回転軸に付けたエンコーダ（不図示）からのデータ及び各静電潜像担持体上に標記されている位置合わせ用マーク検出時間の二つからフィードバック制御をかけて、バイアス印加タイミングの精度向上を図っている。

電界生成用電極１３（１３Ｃｙ、１３Ｙｅ、１３Ｍａ、１３Ｂｋ）に与えるバイアスは各色に夫々に適するものに設定値を変える（バイアスなしと設定することも含まれる）。本実施形態で用いた赤色光源の波長は660nmでトナーの光透過率（660nmでの値）は、イエロー67％、マゼンタ63％、シアン13％、ブラック5％だった。予備実験の結果、イエローとマゼンタについては、バイアスなしで良好な画像が得られたため、バイアス印加は行わなかった。シアン用の電界生成用電極１３Ｃｙには、−300V、ブラック用の電界生成用電極１３Ｂｋには、−645Vを印加した場合に良好な画像が得られたため、これらの値を設定値とした。

なお、本実施形態では、イエロー、マゼンタ用の電界生成電極１３についても設置した構成を示してあるが、画像形成装置の総合特性によっては、一部の色系統については、トナー飛散が少なく、必要な画質が確保できるのであれば電界生成用電極を設けないで良い場合もある。例えば、ある特定色の画像形成において、トナーの光透過性が良く、電界生成用の電極が不要であることが分かっている場合には、対応するトナーに作用する電界生成用電極は初めから設置しなくても良い。

これまで説明した転写前除電工程が終わるとトナー像は正電圧及び圧力を印加された一次転写ローラ９（９Ｃｙ、９Ｙｅ、９Ｍａ、９Ｂｋ）と感光体２（２Ｃｙ、２Ｙｅ、２Ｍａ、２Ｂｋ）の接触領域に形成される一次転写ニップ内及びその近傍で中間転写ベルト８上へ転写される。同様の過程が各色について行われ、全てのトナー像が順次に中間転写ベルト８上へ転写・重畳され所望のカラー画像が形成される。

四色目のトナー像を中間転写ベルト８上に形成後、中間転写ベルト８上に重畳的に形成された各トナーは、二次転写装置である接地された二次転写ローラ２２と負電圧を与えられた二次転写対向ローラ２３の作る二次転写ニップへ搬送され、記録部材Ｐに一括転写された後、定着装置２５により記録部材Ｐ上に固着される（定着処理）。

感光体（静電潜像担持体）２（２Ｃｙ、２Ｙｅ、２Ｍａ、２Ｂｋ）上に残ったトナー像（残留トナー）は感光体クリーニング装置７（７Ｃｙ、７Ｙｅ、７Ｍａ、７Ｂｋ）にて回収、再利用される。潤滑油供給装置６（６Ｃｙ、６Ｙｅ、６Ｍａ、６Ｂｋ）からは潤滑油としてステアリン酸亜鉛が感光体２上に一定量供給され、各感光体２表面の静止摩擦係数を一定に保つようになっている。

上述した実施形態に則した評価機を、IPSio CX400（商品型番）を母体として作製した。この評価機を用いて、評価画像の出力とトナー飛散に関する画質評価を行った。
評価実験は、評価用画像として、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色で記録部材搬送方向に垂直な幅３ドットのライン（長さは中間転写ベルト幅方向に最大）を各10本ずつ印画したものを用い、600dpi出力にて行った。

連続10000枚の画像形成を行い、定着終了後の最終画像を100枚おきにサンプリングして、計100枚について画像評価を、トナー飛散がなく良好な画像をランク５、トナー飛散が著しく画像として成立しない場合をランク１とする、限度見本による５段階の官能評価として行った。比較例１として、全ての電界生成用電極１３Ｃｙ、１３Ｙｅ、１３Ｍａ、１３Ｂｋのバイアスを０V（感光体２Ｃｙ、２Ｙｅ、２Ｍａ、２Ｂｋと同電位）とした設定を採用して第１実施形態の効果を実験で確認した。

図１２の表図に結果を示す。第１実施形態では、各色ともトナー飛散がない良好な画像を得ることが出来た。一方、比較例１では、光透過率の高い、イエロー、マゼンタ画像では、第１実施形態と同等な画質を示したが、シアン、ブラック画像では、トナー飛散の著しい画像となり、実用レベルには及ばなかった。

以上説明したように、上述実施形態によれば、中間転写体上で多色トナーが重なった場合のトナー飛散発生量と転写前除電工程によるトナー飛散発生量とが抑制された良好な画像を得ることが出来る。例示した実施形態では、電界生成用電極１３に与える電圧の極性が使用するトナーと同極性とした画像形成装置であるので、より多くの正電荷を荷電生成層で発生させることが可能となり、この正電荷によって、トナー飛散を抑え、良好な画像を得ることが出来ている。

特に、電界生成用電極１３は複数の電極より成り、且つ各々の電極に与える電圧を独立に制御することが可能であることに起因して、不要な正電荷を発生させることなく、トナー飛散を抑え、良好な画像を得ることが出来ている。

また、電界生成用電極１３は透明電極であるから、電極を通した転写前露光装置による露光が可能であり、より精度の高い転写前除電を行うことが出来、不要な正電荷を発生させることなく、トナー飛散を抑え、良好な画像を得ることが出来る。

＜第２実施形態＞
電界生成用電極は、必ずしも透明でなくとも良く、不透明電極を使用した場合でも次に示すような構成とすることで、充分に実用的な性能を得ることができる。図１３は、第２の実施形態の電界生成用電極を示す図である。基本構成は第１実施形態の場合と同じであるが、使用する電界生成用電極１３として、不透明電極を用いている（構造自体は図９と同じ。基板部および各小電極が不透明素材で構成されている）。不透明電極を用いたため、図１３に示すように転写前露光装置１２からの露光は斜め方向から行われる。この構成および配置方法では、一般的な電極（不透明電極）を使用することが出来、部材選択の自由度が拡がり、コスト的にも有利な設計が可能である。なお、基板部または各小電極のいずれかのみ不透明な場合でもここで言う不透明電極に含まれる。

比較例２として、第２実施形態で全ての電界生成用電極１３Ｃｙ、１３Ｙｅ、１３Ｍａ、１３Ｂｋのバイアスを０V（感光体２（２Ｃｙ、２Ｙｅ、２Ｍａ、２Ｂｋ）と同電位）とした場合を採用して第２実施形態の効果を確認した。第１実施形態と同様の画像評価を行った結果を図１３に示す。

本第２実施形態においても、トナー飛散のない、良好な画像を得られることが確認出来た。これに対して、比較例２では、比較例１と同様にシアン、ブラックでトナー飛散の著しい画像しか得ることが出来なかった。

１（１Ｃｙ、１Ｙｅ、１Ｍａ、１Ｂｋ） 画像形成手段（感光体ユニット）
２（２Ｃｙ、２Ｙｅ、２Ｍａ、２Ｂｋ） 感光体ドラム（静電潜像担持体）
３（３Ｃｙ、３Ｙｅ、３Ｍａ、３Ｂｋ） コロナ放電装置（帯電装置）
４ 書き込み装置（潜像形成用の露光装置）
５（５Ｃｙ、５Ｙｅ、５Ｍａ、５Ｂｋ） 現像装置
６（６Ｃｙ、６Ｙｅ、６Ｍａ、６Ｂｋ） 潤滑剤塗布装置（潤滑油供給装置）
７（７Ｃｙ、７Ｙｅ、７Ｍａ、７Ｂｋ） 感光体クリーニング装置
８ 中間転写体（中間転写ベルト）
８Ｎ（８ＮＣｙ、８ＮＹｅ、８ＮＭａ、８ＮＢｋ） 一次転写ニップ
９（９Ｃｙ、９Ｙｅ、９Ｍａ、９Ｂｋ） 一次転写装置（一次転写ローラ）
１２（１２Ｃｙ、１２Ｙｅ、１２Ｍａ、１２Ｂｋ） 転写前露光装置
１３（１３Ｃｙ、１３Ｙｅ、１３Ｍａ、１３Ｂｋ） 電界生成電極
１４、１５、１６ 支持ローラ
１７ ベルトクリーニング装置
１８ 表面コート層
１９ 電荷生成領域（層）
２２ 二次転写装置（二次転写ローラ）
２３ 二次転写対向ローラ
２５ 定着装置
１００ 複写機本体
１２０ 画像形成部
２００ 給紙テーブル
３００ スキャナ
４００ 原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）
Ｐ 記録部材

特開平０５−１６５３８３号公報 特開２００３−２６３００６号公報 特開２００２−０５５５４４号公報 特開昭６３−０８１３７８号公報 特開昭６３−１００４７８号公報

Claims (3)

1. 静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像装置により顕像化してトナー画像を得て、
   前記トナー画像を一次転写装置により中間転写体上に一次転写し転写画像を形成した後、該転写画像を記録部材上に転写して二次転写画像を得て、
   該二次転写画像を定着して最終画像を得る画像形成装置において、
   前記静電潜像担持体回転方向に現像装置の下流側に続いて順に互いに対向且つ離間して配設された、
   前記静電潜像担持体の表面を転写前に露光する転写前露光装置と、
   前記静電潜像担持体の表面に対向して配設された透明電極から成り、且つ、書き込み解像度に合わせてライン上に並設された小電極の集合体とした複数の電極より成り、且つ各々の電極に与える電圧が独立に制御される電界生成用電極とを備え、
   前記現像装置による現像工程に続き、
   前記転写前露光装置から前記静電潜像担持体上へ前記電界生成用電極を通して露光を行うと同時に、
   前記電界生成用電極によって、前記静電潜像担持体の被露光部近傍に、当該電界生成用電極と前記静電潜像担持体上のトナー像との間で放電を生じさせない範囲の電界を形成したことを特徴とする画像形成装置。
2. 複数の静電潜像担持体上に個々に形成された静電潜像を夫々に現像装置により顕像化して各色トナー画像を得て、
   前記各色トナー画像夫々を各一次転写装置により中間転写体上に順次重畳して一次転写しカラー転写画像を形成した後、該カラー転写画像を記録部材上に一括して転写して多色の二次転写画像を得て、
   該二次転写画像を定着して最終画像を得る画像形成装置において、
   前記各色トナー画像の画像形成過程で少なくとも一色以上の色トナー画像形成過程中で、前記現像装置による現像工程に続き、
   転写前露光装置から前記静電潜像担持体上へ透明電極から成り、且つ、書き込み解像度に合わせてライン上に並設された小電極の集合体とした複数の電極より成り、且つ各々の電極に与える電圧が独立に制御される電界生成用電極を通して露光を行うと同時に、
   当該電界生成用電極によって、前記静電潜像担持体の被露光部近傍に、当該電界生成用電極と前記静電潜像担持体上のトナー像との間で放電を生じさせない範囲の電界を形成し、
   前記一次転写装置によって、前記電界を通過した前記トナー像を前記中間転写体上に一次転写することを特徴とする画像形成装置。
3. 前記電界生成用電極に与えるバイアス電圧の極性が使用するトナーと同極性であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。

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