(57)【要約】【課題】中間転写体の周方向に電流を流すことで１次転写を行う構成において、上流放電に起因する帯電部材へのトナーの付着を抑制することのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】感光体１と、帯電部材２と、露光手段３と、現像手段４と、中間転写体７と、中間転写体７に電流を供給する電流供給部材８と、電流供給部材８に電圧を印加する電源Ｅ３と、を有し、電源Ｅ３から電流供給部材８に電圧を印加して中間転写体７の周方向に電流を流すことで感光体１から中間転写体７にトナー像を転写させる画像形成装置１００は、感光体１の回転方向において転写部Ｎ１より下流側、かつ、帯電部材２が感光体１を帯電させる帯電部ｃより上流側において感光体１に光を照射して感光体１上の電荷の少なくとも一部を除去する前露光手段６を有する構成とする。【選択図】図１
2018045058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な感光体と、
前記感光体に接触して配置され前記感光体を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材により帯電させられた前記感光体を露光して静電像を形成する露光手段と、
前記感光体に形成された静電像をトナーで現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記感光体に接触して転写部を形成し前記感光体に形成されたトナー像が前記転写部で転写される回転可能な中間転写体と、
前記中間転写体に電流を供給する電流供給部材と、
前記電流供給部材に電圧を印加する電源と、
を有し、
前記電源から前記電流供給部材に電圧を印加して前記中間転写体の周方向に電流を流すことで前記感光体から前記中間転写体にトナー像を転写させる画像形成装置において、
前記感光体の回転方向において前記転写部より下流側、かつ、前記帯電部材が前記感光体を帯電させる帯電部より上流側において前記感光体に光を照射して前記感光体上の電荷の少なくとも一部を除去する前露光手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記前露光手段は、少なくとも直前に前記感光体に形成された静電像における非画像部の前記帯電部に到達する直前の電位の絶対値を、該静電像における画像部の前記帯電部に到達する直前の電位の絶対値以下にするように、前記感光体に光を照射することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記前露光手段は、少なくとも直前に前記感光体に形成された静電像における非画像部に光を照射す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。
【請求項４】
前記前露光手段は、前記感光体の画像形成幅の略全域に光を照射す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。
【請求項５】
前記転写の後に前記感光体に残留したトナーは、前記現像手段によって回収されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記感光体の帯電極性及びトナーの正規の帯電極性と、前記転写のために前記電源が前記電流供給部材に印加する電圧の極性と、は逆極性であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記帯電部材は、回転可能なローラ状の部材であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、感光体に形成されたトナー像を中間転写体に１次転写し、その後そのトナー像を中間転写体から紙などの転写材に２次転写する構成が知られている。感光体としては、ドラム型の感光ドラムが多く用いられる。また、中間転写体としては、無端状のベルトで構成された中間転写ベルトが多く用いられる。
【０００３】
このような画像形成装置において、感光ドラムから中間転写ベルトへのトナー像の１次転写は、感光ドラムと中間転写ベルトとの接触部である１次転写部に形成される１次転写電界によって行われる。１次転写電界は、中間転写ベルトを介して感光ドラムに対向して配置された１次転写ローラなどの１次転写部材に電圧が印加されることで形成されることが多い。また、中間転写ベルトから転写材へのトナー像の２次転写は、中間転写ベルトと２次転写ローラなどの２次転写部材との接触部である２次転写部に形成される２次転写電界によって行われる。
【０００４】
一方、中間転写ベルトに導電性を持たせ、中間転写ベルトに接触する電流供給部材に電圧を印加して中間転写ベルトの周方向に電流を流すことで、感光ドラムから中間転写ベルトにトナー像を１次転写させる方法がある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１３７７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のような導電性を有する中間転写ベルトを用いる画像形成装置では、次のような課題があることがわかった。
【０００７】
１次転写部において１次転写部材に１次転写電圧を印加して１次転写を行う構成で用いられる電気抵抗が比較的高い中間転写ベルトでは、中間転写ベルトの電位は１次転写部から中間転写ベルトの移動方向の上流側に遠ざかると急激に低下する。
【０００８】
これに対し、上述のように周方向に電流を流して１次転写を行うのに十分な導電性を有する中間転写ベルトでは、中間転写ベルトの電位は１次転写部と１次転写部から中間転写ベルトの移動方向の上流側に離れた位置とでほぼ等しくなる。そのため、導電性を有する中間転写ベルトを用いる構成では、１次転写部の上流側における感光ドラムと中間転写ベルトとの間での放電（ここでは、「上流放電」ともいう。）が発生しやすい。
【０００９】
そして、上流放電が発生すると、次のような問題が生じることがある。負帯電性の感光ドラムと、正規の帯電極性が負極性のトナーと、を用いた反転現像系の構成を例に説明する。つまり、上流放電が発生すると、感光ドラム上の非画像部に付着しているかぶりトナーが有する正極性の電荷を更に大きくしてしまうことがある（かぶりトナーのポジ化促進）。また、感光ドラム上のハーフトーン画像における画像部に付着しているトナーの帯電極性を、負極性から正極性に反転させてしまうことがある（ハーフトーン画像のトナーのポジ化）。
【００１０】
ここで、感光ドラムに接触して配置された帯電ローラなどの帯電部材に帯電電圧を印加して感光ドラムを帯電処理する構成がある。この構成において、上記かぶりトナーのポジ化促進やハーフトーン画像のトナーのポジ化が生じると、中間転写ベルトに１次転写されなかった正極性に帯電したトナーが帯電部材に付着することで、帯電部材を汚してしまうことがある。
【００１１】
特に、感光ドラムの回転方向における1次転写部と帯電部との間に、１次転写後に感光ドラムの表面に残留した残トナーを除去するクリーニング装置が設けられていないクリーナレス系の構成では、この帯電部材の汚れの問題が顕著となる。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、中間転写体の周方向に電流を流すことで１次転写を行う構成において、上流放電に起因する帯電部材へのトナーの付着を抑制することのできる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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、回転可能な感光体と、前記感光体に接触して配置され前記感光体を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材により帯電させられた前記感光体を露光して静電像を形成する露光手段と、前記感光体に形成された静電像をトナーで現像してトナー像を形成する現像手段と、前記感光体に接触して転写部を形成し前記感光体に形成されたトナー像が前記転写部で転写される回転可能な中間転写体と、前記中間転写体に電流を供給する電流供給部材と、前記電流供給部材に電圧を印加する電源と、を有し、前記電源から前記電流供給部材に電圧を印加して前記中間転写体の周方向に電流を流すことで前記感光体から前記中間転写体にトナー像を転写させる画像形成装置において、前記感光体の回転方向において前記転写部より下流側、かつ、前記帯電部材が前記感光体を帯電させる帯電部より上流側において前記感光体に光を照射して前記感光体上の電荷の少なくとも一部を除去する前露光手段を有することを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、中間転写体の周方向に電流を流すことで１次転写を行う構成において、上流放電に起因する帯電部材へのトナーの付着を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】画像形成装置の概略断面図である。
【図２】画像形成部の模式的な断面図である。
【図３】画像形成時の感光ドラム上の電位の推移の説明図である。
【図４】比較例の画像形成装置の概略断面図である。
【図５】比較例の画像形成装置の画像形成部の模式的な断面図である。
【図６】帯電ローラに対する印加電圧と放電電流量との関係を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
［実施例１］
図１は、本実施例の画像形成装置１００の概略断面図である。本実施例の画像形成装置１００は、電子写真方式を用いてフルカラー画像を形成することのできる、インライン方式（４ドラム系）のレーザプリンタである。
【００１８】
画像形成装置１００は、複数の画像形成部（ステーション）として、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナー像を形成する第１、第２、第３、第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを有する。各画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫに設けられた同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、いずれかの色用の要素であることを表す符号の末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略して総括的に説明することがある。本実施例では、画像形成部Ｓは、後述する感光ドラム１、帯電ローラ２、露光装置３、現像装置４、バックアップローラ５、及び前露光装置６などを有して構成される。図２は、後述する感光ドラム１上のトナーの帯電状態を併せて示す画像形成部Ｓの模式的な断面図である。
【００１９】
画像形成装置１００は、回転可能なドラム型の感光体（電子写真感光体）である感光ドラム１を有する。本実施例では、感光ドラム１は、負帯電性の有機感光体であり、アルミニウムなどの導電性基体上に感光層が形成されて構成されている。本実施例では、４つの感光ドラム１が後述する中間転写ベルト７の表面の移動方向に沿って一定の間隔をおいて一列に配置されている。感光ドラム１は、駆動手段としての駆動モータ（図示せず）によって図中矢印Ｒ１方向（時計回り）に２５０ｍｍ／ｓｅｃの周速度（プロセススピード）で回転駆動される。
【００２０】
回転する感光ドラム１の表面は、帯電手段としてのローラ型の帯電部材である帯電ローラ２によって、所定の極性（本実施例では負極性）の所定の電位に一様に帯電処理される。帯電ローラ２は、感光ドラム１の表面に所定の圧力で接触させられており、感光ドラム１の回転に従動して回転する。帯電工程時に、帯電ローラ２には、帯電電源（高圧電源回路）Ｅ１から所定の帯電電圧（帯電バイアス）が印加される。帯電電圧としては、直流電圧、又は直流電圧と交流電圧とが重畳された振動電圧を用いることができるが、本実施例では帯電電圧は負極性の直流電圧とされる。本実施例では、帯電ローラ２によって帯電処理された感光ドラム１の帯電電位（非画像部の電位）が−５００Ｖになるように帯電電圧が制御される（本実施例では−１１００Ｖ）。
【００２１】
帯電処理された感光ドラム１の表面は、露光手段としての露光装置（レーザスキャナ）３が画像情報に応じて照射するレーザ光によって走査露光され、感光ドラム１上に静電潜像（静電像）が形成される。本実施例では、露光装置３により露光された感光ドラム１の表面電位（画像部の電位）が−１００Ｖとなるように露光量が調整される。
【００２２】
感光ドラム１上に形成された静電潜像は、現像手段としての現像装置４によって、現像剤としてのトナーを用いて現像（可視化）される。現像装置４は、トナーを担持して感光ドラム１との対向部へと搬送する現像ローラ４１と、現像ローラ４１を支持すると共にトナーを収容する現像容器４２と、を有する。現像工程時に、現像ローラ４１には、現像電源（高圧電源回路）Ｅ２から所定の現像電圧（現像バイアス）が印加される。現像電圧としては、直流電圧、又は直流電圧と交流電圧とが重畳された振動電圧を用いることができるが、本実施例では現像電圧は負極性の直流電圧とされる（本実施例では−３００Ｖ）。本実施例では、一様に帯電処理された後に露光されることで電位の絶対値が低下した感光ドラム１上の露光部に、感光ドラム１の帯電極性と同極性（本実施例では負極性）に帯電したトナーが付着する（反転現像）。本実施例では、現像時のトナーの帯電極性であるトナーの正規の帯電極性は負極性である。
【００２３】
なお、本実施例では、感光ドラム１上の画像形成幅（感光ドラム１の表面の移動方向と略直交する方向におけるトナー像を形成することのできる領域の長さ）は２１５ｍｍである。また、本実施例では、現像時のトナーの帯電量は−４０μＣ／ｇ、感光ドラム１上のベタ部（最大濃度レベル）のトナー載り量は０．４ｍｇ／ｃｍ２に設定されている。また、本実施例では、公知のＰＷＭ変調などによる面積階調により、画像濃度レベルの制御が行われる。
【００２４】
各画像形成部Ｓの各感光ドラム１と対向するように、無端状のベルトで構成された中間転写ベルト７が配置されている。中間転写ベルト７は、感光体に接触して転写部を形成し感光体に形成されたトナー像が転写部で転写される回転可能な中間転写体の一例である。中間転写ベルト７は、複数の張架ローラ（支持部材）としての駆動ローラ１１、２次転写対向ローラ１２、及びテンションローラ１３にかけ渡されて所定の張力で張架されている。中間転写ベルト７は、駆動手段としての駆動モータ（図示せず）によって駆動ローラ１１が回転駆動されることによって、図中矢印Ｒ２方向（反時計回り）に回転（周回移動）する。中間転写ベルト７の内周面側において、各感光ドラム１と対向する位置に、１次転写対向部材としてのバックアップローラ５が配置されている。バックアップローラ５は、中間転写ベルト７を介して感光ドラム１に向けて押圧され、感光ドラム１と中間転写ベルト７とが接触する１次転写部（１次転写ニップ）Ｎ１を形成する。また、中間転写ベルト７の外周面側において２次転写対向ローラ１２と対向する位置には、２次転写手段としてのローラ型の２次転写部材である２次転写ローラ１０が配置されている。２次転写ローラ１０は、中間転写ベルト７を介して２次転写対向ローラ１２に向けて押圧され、中間転写ベルト７と２次転写ローラ１０とが接触する２次転写部（２次転写ニップ）Ｎ２を形成する。
【００２５】
感光ドラム１上に形成されたトナー像は、１次転写部Ｎ１において、回転する中間転写ベルト７上に転写（１次転写）される。例えば、フルカラー画像の形成時には、各感光ドラム１に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像が中間転写ベルト７上に重ね合わせるようにして順次転写される。その後、中間転写ベルト７上のトナー像は、２次転写部Ｎ２において、中間転写ベルト７と２次転写ローラ１０とに挟持されて搬送される紙などの転写材（記録媒体、シート）Ｐに転写（２次転写）される。なお、１次転写及び２次転写のための給電態様については後述する。
【００２６】
転写材Ｐは、収納部としてのカセット（図示せず）に収納されており、給送ローラ（図示せず）などによってカセットから１枚ずつ送り出されて、レジストローラ１５まで搬送される。そして、その記録材Ｐが、レジストローラ１５によって、中間転写ベルト７上のトナー像とタイミングが合わされて２次転写部Ｎ２に供給される。
【００２７】
トナー像が転写された転写材Ｐは、定着手段としての定着装置１６へと搬送され、定着装置１６によって加熱及び加圧されることでトナー像が定着（溶融固着）された後に、画像形成装置１００の装置本体の外部に排出（出力）される。
【００２８】
一方、１次転写工程後に感光ドラム１の表面に残留した残トナーは、帯電ローラ２によってトナーの正規の帯電極性（本実施例では負極性）に帯電させられた後、現像装置４によって回収される。この残トナーの回収は、感光ドラム１上の静電潜像の現像と同時に行うことができる。つまり、感光ドラム１上の画像部には、該画像部と現像ローラ４１との間の電位差によって現像ローラ４１から該画像部へとトナーが移動する。また、感光ドラム１上の非画像部に付着した残トナーは、該非画像部と現像ローラ４１との間の電位差によって該非画像部から現像ローラ４１へと移動し、現像容器４２内に収容される。
【００２９】
このように、本実施例では、感光ドラム１の回転方向における１次転写部Ｎ１から帯電ローラ２と感光ドラム１との接触部までの間に残トナーを回収するクリーニング装置が設けられていないクリーナレス系の構成が採用されている。なお、本実施例では、１次転写部を通過した感光ドラム１の表面は、帯電ローラ２との接触部に到達する前に、前露光手段としての前露光装置６によって露光される。これにより、感光ドラム１上の電荷の少なくとも一部が除去される。この前露光装置６の役割については後述する。
【００３０】
また、２次転写工程後に中間転写ベルト７の表面に残留した残トナーは、中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーニング装置１４によって中間転写ベルト７の表面から除去されて回収される。ベルトクリーニング装置１４は、中間転写ベルト７に当接して配置されたクリーニング部材としてのクリーニングブレード１４ａによって、回転する中間転写ベルト７の表面から残トナーを掻き取る。本実施例では、ベルトクリーニング装置１４は、中間転写ベルト７を介して２次転写対向ローラ１２と対向する位置に配置されており、クリーニングブレード１４ａは、中間転写ベルト７を介して２次転写対向ローラ１２に向けて押圧される。
【００３１】
ここで、感光ドラム１の回転方向における、帯電ローラ２によって帯電させられる感光ドラム１上の位置を帯電部ｃとする。帯電ローラ２は、感光ドラム１の回転方向における帯電ローラ２と感光ドラム１との接触部の上流側及び下流側に形成される帯電ローラ２と感光ドラム１との微小な間隙のうち少なくとも一方における放電により感光ドラム１を帯電させる。また、感光ドラム１の回転方向における、露光装置３によって露光される感光ドラム１上の位置を露光部ｅとする。また、感光ドラム１の回転方向における、現像ローラ４１と感光ドラム１との間でのトナーの移動が行われる感光ドラム１上の位置を現像部ｄとする。また、感光ドラム１の回転方向における、感光ドラム１から中間転写ベルト７へのトナー像の転写が行われる位置が１次転写部であり、本実施例では感光ドラム１と中間転写ベルト７との接触部を１次転写部Ｎ１とする。さらに、感光ドラム１の回転方向における、前露光装置６によって露光される感光ドラム１上の位置を前露光部ｂとする。
【００３２】
２．転写構成
次に、本実施例における１次転写、２次転写に関する構成について更に詳しく説明する。
【００３３】
本実施例では、中間転写ベルト７は、多層構成とされている。中間転写ベルト７は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂にカーボンが分散されて電気抵抗が調整された材料で形成された、厚さ１００μｍの基層を有する。なお、中間転写ベルト７の基層を構成する樹脂としては、ポリイミド（ＰＩ）、ＰＶｄＦ、ナイロン、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ポリカーボネート、ＰＥＥＫ、ＰＥＮなどを用いることもできる。また、中間転写ベルト７は、上記基層の表面（外周面）に、厚さ０．５〜３μｍのアクリル樹脂の表層（コート層）を有する。この表層は、２次転写部Ｎ２の長手方向における転写材Ｐが通過する領域と通過しない領域との間での電流差を少なくして、同方向のサイズが比較的小さい転写材Ｐに対する良好な２次転写性を得るためのものである。この表層の電気抵抗は、上記基層の電気抵抗よりも高い。
【００３４】
本実施例では、インフレーション成形法により中間転写ベルト７を製造した。つまり、基材となるＰＰＳと、導電体粉（導電材）であるカーボンブラックなどの配合成分とを、二軸混練機により溶融混練する。得られた混練物を環状ダイスによって押出し成形することによりエンドレスベルトを製造する。表層は、成形したエンドレスベルトの表面に紫外線硬化樹脂をスプレーコーティングし、乾燥後に紫外線照射により硬化させることで形成する。表層は、厚すぎると割れやすくなるため、厚さが０．５〜３μｍの範囲となるよう塗布量を調整する。
【００３５】
なお、本実施例では、導電体粉としてカーボンブラックを用いる。ただし、中間転写ベルト７の電気抵抗を調整するために混合する添加剤は特に制限されるものではない。電気抵抗を調整するための導電性フィラーとしては、カーボンブラックや各種の導電性金属酸化物などが挙げられる。非フィラー系の電気抵抗調整剤としては、各種金属塩やグリコール類などの低分子量のイオン導電材、エーテル結合や水酸基などを分子内に含んだ帯電防止樹脂、又は電子導電性を示す有機高分子化合物などが挙げられる。
【００３６】
また、導電体粉として添加するカーボン量を増やすことで中間転写ベルト７の電気抵抗を低抵抗化することができるが、増やしすぎると中間転写ベルト７の強度が不足して割れやすくなる。本実施例では、中間転写ベルト７が画像形成装置１００における使用に耐える十分な強度を有する範囲内で、中間転写ベルト７の電気抵抗を低抵抗化した。本実施例の中間転写ベルト７のヤング率は３０００ＭＰａ程度である。ヤング率の測定は、ＪＩＳ−Ｋ７１２７の引張弾性率測定方法に準拠して行い、測定試料の厚みは１００μｍとした。
【００３７】
中間転写ベルト７の電気抵抗は、次のように定義される周方向抵抗で表すことができる。つまり、中間転写体に測定用電源から測定用電圧が印加された第１の金属ローラを接触させる。また、中間転写体に電流検知手段が接続された第２の金属ローラを第１の金属ローラから中間転写体の周方向において離れた位置で接触させる。そして、測定用電圧を、電流検知手段が検知した電流値で割った値を中間転写体の周方向抵抗と定義する。第１の金属ローラとしては、後述する給電ローラ８を用いることができる。第２の金属ローラとしては、いずれかの画像形成部Ｓの感光ドラム１の代わりに配置した金属ローラを用いることができる。測定用電源としては後述する１次転写電源Ｅ３を用いることができる。電流検知手段としては、上記感光ドラム１の代わりに配置した第２の金属ローラに繋いだ電流計を用いることができる。このとき、中間転写ベルト７の周方向抵抗は、１０４Ω以上、且つ、１０８Ω以下であることが好ましい。これにより、中間転写ベルト７の周方向に電流が流れやすくなり、良好な１次転写性を得ることができる。
【００３８】
駆動ローラ１１は、芯金の外周に表層が設けられた弾性ローラである。この表層は、中間転写ベルト７を駆動するために高摩擦抵抗のゴム層とされている。駆動ローラ１１のゴム層は、体積抵抗率が１０５Ωｃｍ以下に調整され、導電性を有する。２次転写対向ローラ１２は、芯金の外周に表層が設けられた弾性ローラである。この表層は、ゴム層とされている。２次転写対向ローラ１２は、中間転写ベルト７の回転に従動して回転する。２次転写対向ローラ１２のゴム層は、体積抵抗率が１０５Ωｃｍ以下に調整され、導電性を有する。テンションローラ１３は、金属製の表面を有する金属ローラとされている。テンションローラ１３は、総圧約６０Ｎの張力を中間転写ベルト７に付与し、中間転写ベルト７の回転に従動して回転する。
【００３９】
駆動ローラ１１と、２次転写対向ローラ１２と、テンションローラ１３とは、それぞれ同じ電気抵抗値の抵抗部材（抵抗素子）を介して電気的に接地（グランドに接続）されている。本実施例では、この抵抗部材の電気抵抗値は、１ＧΩ、１００ＭΩ、あるいは１０ＭΩとされる。駆動ローラ１１、２次転写対向ローラ１２のそれぞれゴム層の電気抵抗値は、上記１ＧΩ、１００ＭΩ、あるいは１０ＭΩに比べて十分小さいため、電気的影響を無視することができる。
【００４０】
２次転写ローラ１０は、芯金の外周に表層が設けられた弾性ローラである。この表層は、ゴム層とされている。２次転写ローラ１０のゴム層は、体積抵抗率が１０７〜１０９Ωｃｍに調整され、導電性を有する。また、２次転写ローラ１０のゴム層は、ゴム硬度が３０°（アスカーＣ硬度計）である。２次転写ローラ１０は、中間転写ベルト７を介して２次転写対向ローラ１２に対し、総圧約３９．２Ｎで押圧される。また、２次転写ローラ１０は、中間転写ベルト７の回転に従動して回転する。
【００４１】
本実施例では、中間転写ベルト７の外周面に接触する給電ローラ８に電圧を印加して、給電ローラ３８から中間転写ベルト７の周方向に電流を流すことによって１次転写を行う。給電ローラ８は、中間転写体に電流を供給する電流供給部材の一例である。給電ローラ８は、中間転写ベルト７の回転方向においてベルトクリーニング装置１４と中間転写ベルト７との接触部ｆより下流側、かつ、１次転写部Ｎ１（最上流の１次転写部Ｎ１Ｙ）より上流側の給電部ｇで中間転写ベルト７に接触するように配置されている。本実施例では、給電ローラ８は、金属製の表面を有する金属ローラとされている。そして、給電ローラ８には、１次転写電源（高圧電源回路）Ｅ３が接続されている。１次転写電源Ｅ３は、１次転写工程時に、給電ローラ８に正極性の直流電圧である１次転写電圧（１次転写バイアス）を印加する。また、中間転写ベルト７を介して給電ローラ８と対向する位置には、給電対向部材としての給電対向ローラ９が配置されている。本実施例では、給電対向ローラ９は、芯金の外周に２次転写ローラ１０のものと同様の材料で形成された表層を有する弾性ローラとされている。給電対向ローラ９は、中間転写ベルト７を介して給電ローラ８に向けて押圧されている。そして、給電対向ローラ９は、電気的にフロートになるように構成されている。
【００４２】
また、本実施例では、中間転写ベルト７を介して各感光ドラム１と対向する位置にバックアップローラ５が配置されている。バックアップローラ５を設けることで、１次転写部Ｎ１の感光ドラム１と中間転写ベルト７とのニップ幅を広くし、また安定させることが可能である。本実施例では、バックアップローラ５は、芯金の外周に２次転写ローラ１０のものと同様の材料で形成された表層を有する弾性ローラとされている。そして、バックアップローラ５は、電気的にフロートになるように構成されている。
【００４３】
本実施例では、導電性を有する中間転写ベルト（低抵抗中間転写ベルト）７を用いることで、給電ローラ８から電流が供給された中間転写ベルト７の電位は、中間転写ベルト７の周方向で略等電位になる。複数の張架ローラ１１、１２、１３が抵抗部材を介して電気的に接地されているため、中間転写ベルト７の電位は、周方向の全域で、給電ローラ８に印加される電圧と抵抗部材の抵抗値とに応じた電位に略一定に維持される。そして、１次転写部Ｎ１において、感光ドラム１上の負極性のトナーが正極性に帯電した中間転写ベルト７上に１次転写される。
【００４４】
なお、本実施例では、複数の張架ローラ１１、１２、１３を、抵抗部材（抵抗素子）を介して電気的に接地したが、定電圧素子としてのバリスタやツェナーダイオードを介して電気的に接地してもよい。この場合、給電ローラ８に所定値以上の電圧が印加されることで、中間転写ベルト７の電位は、周方向の全域で、バリスタあるいはツェナーダイオードの特性（バリスタ電位あるいはツェナー電位）に応じた電位に略一定に維持される。また、抵抗部材や定電圧素子は、複数の張架ローラ１１、１２、１３のそれぞれに個別に接続される態様に限定されず、いくつか又は全ての張架ローラに対して共通の抵抗部材や定電圧素子を接続するようにしてもよい。また、本実施例では、中間転写ベルト７の外周面側に給電ローラ８、内周面側に給電対向ローラ９を設けたが、内周面側に給電ローラ８、外周面側に給電対向ローラ９を設けてもよい。さらに、給電ローラ８を中間転写ベルト７の外周面又は内周面に十分に接触させられるのであれば、給電対向ローラ９は設けなくてもよい。
【００４５】
一方、本実施例では、２次転写ローラ１０に電圧を印加することによって２次転写を行う。２次転写ローラ１０には、２次転写電源（高圧電源回路）Ｅ４が接続されている。２次転写電源Ｅ４は、２次転写ローラ１０に−２．０〜７．０ｋＶの直流電圧を印加できる。２次転写電源Ｅ４は、２次転写工程時に、２次転写ローラ１０に正極性の直流電圧である２次転写電圧（２次転写バイアス）を印加する。これにより、２次転写部Ｎ２において、中間転写ベルト７上の負極性のトナーが、２次転写部Ｎ２を通過する転写材Ｐに転写される。
【００４６】
３．１次転写後の露光動作の役割
次に、前露光装置６による１次転写後の露光動作の役割について説明する。図２には、感光ドラム１上のトナーの帯電状態が模式的に示されている。また、図３は、画像形成過程における感光ドラム１の電位（特に非画像部の電位）の変化を示す。図３には、後述する比較例における電位も併せて示している。
【００４７】
ここで、感光ドラム１、中間転写ベルト７の電位（表面電位）は、例えば測定器としてトレック・ジャパン株式会社製表面電位計ＭＯＤＥＬ３４４を使用して測定することができる。また、簡単のため、感光ドラム１の電位の暗減衰は無視できるものとして説明するが、暗減衰がある場合も感光ドラム１の回転方向の各位置における電位の値が変わるものの以下の説明は同様に適用できる。
【００４８】
本実施例では、給電ローラ８によって電圧が印加されている時の中間転写ベルト７の表面電位は、中間転写ベルト７の周方向の測定箇所（内周面側、外周面側のいずれも含む。）による差がほとんど無く、ほぼ同電位である。つまり、本実施例では、中間転写ベルト７は、ある程度の電気抵抗を有するものの、導電性を有するものと考えられる。
【００４９】
前述のように、１次転写部において１次転写部材に１次転写電圧を印加して１次転写を行う構成で用いられる電気抵抗が比較的高い中間転写ベルトでは、中間転写ベルトの電位は１次転写部から中間転写ベルトの移動方向の上流側に遠ざかると急激に低下する。そのため、上流放電は発生しにくい。
【００５０】
これに対し、本実施例のような周方向に電流を流して１次転写を行うのに十分な導電性を有する中間転写ベルト７では、中間転写ベルト７の電位は１次転写部Ｎ１と１次転写部Ｎ１から中間転写ベルト７の移動方向の上流側に離れた位置とでほぼ等しくなる。そのため、１次転写部Ｎ１の上流側における感光ドラム１と中間転写ベルト７との間の電位差が、上記電気抵抗が比較的高い中間転写ベルトの場合よりも大きくなり、上流放電３１が発生しやすくなる。
【００５１】
ここで、電子写真方式の画像形成装置１００では、感光ドラム１上の非画像部に意図せずトナーが付着する「かぶり」現象が生じることがある。これは、現像に用いられるトナーの中に、正規の帯電極性である負極性ではなく極性が反転した正極性の電荷を有するトナーや、稀に強い付着力を有するトナーがあるために発生するものである。
【００５２】
給電ローラ８により電圧が印加されている時の中間転写ベルト７の表面電位を「Ｖｂｌ」とする。上述のように、本実施例では、中間転写ベルト７の表面電位Ｖｂｌは、中間転写ベルト７の周方向の位置によらずほぼ等しい。本実施例では、Ｖｂｌ＝＋３００Ｖとなるように給電ローラ８に電圧を印加する。一方、感光ドラム１上の非画像部の電位を「Ｖｄ」とする。本実施例では、Ｖｄ＝−５００Ｖになっている。そして、１次転写部Ｎ１の上流側において、中間転写ベルト７と感光ドラム１上の非画像部との間の電位差によって上流放電３１が発生する。なお、本実施例では、中間転写ベルト７と感光ドラム１との間の放電閾値は約６００Ｖである。上流放電３１が発生すると、感光ドラム１上の非画像部に付着している正極性に帯電したかぶりトナー２１は、更に正極性の電荷が大きくなったトナー２２になる（かぶりトナーのポジ化促進）。中間転写ベルト７の電位の方が感光ドラム１の電位よりも正極性側に高電位になっているためである。なお、かぶりトナー２１が負極性に帯電している場合には、上流放電によってその帯電極性が正極性に反転させられたトナー２２になる。
【００５３】
また、感光ドラム１上のハーフトーン画像においては、画像部である露光部位と、非画像部である非露光部位とが近接している。そのため、上述のように非画像部に向かって発生した上流放電３１によって正電荷を帯びたイオンが、画像部のトナーに付着してしまうことがある。その結果、感光ドラム１上のハーフトーン画像における画像部に付着している負極性に帯電したトナー２１は、その帯電極性が正極性に反転させられたトナー２２になることがある（ハーフトーン画像のトナーのポジ化）。
【００５４】
このように、上流放電によって正極性に帯電したトナーは、１次転写部Ｎ１では静電的な反発力によって中間転写ベルト７に転写されず、感光ドラム１上に残留してしまう。
【００５５】
１次転写部Ｎ１を通過した後、かつ、帯電部ｃに到達する前の感光ドラム１上の非画像部の電位を「Ｖｐ」とする。本実施例では、１次転写部Ｎ１を通過することで、感光ドラム１上の非画像部の電位は、上述のような放電によりＶｄ＝−５００ＶからＶｐ＝−３００Ｖに変化する（図３におけるＡ→Ｂ）。
【００５６】
そして、本実施例では、１次転写部Ｎ１を通過した後の感光ドラム１の表面は、前露光装置６によって露光される。これにより、上記１次転写部Ｎ１を通過した後の感光ドラム１上の非画像部の電位は、Ｖｐ＝−３００ＶからＶｐ＝−１００Ｖに変化する（図３におけるＢ→Ｃ）。なお、本実施例では、感光ドラム１上の画像部の電位を「Ｖｌ」とすると、前露光部ｂを通過した後の非画像部の電位Ｖｐは、この画像部の電位Ｖｌと同じになる（Ｖｐ＝Ｖｌ）。
【００５７】
また、帯電ローラ２の電位を「Ｖｃ」とする。本実施例では、帯電電圧が印加されることでＶｃ＝−１１００Ｖになっている。そして、前露光部ｂを通過した後の感光ドラム１の表面と帯電ローラ２との間で放電３２が生じる。より詳細には、本実施例では、感光ドラム１の回転方向における帯電ローラ２と感光ドラム１との接触部の上流側で放電３２が生じる。なお、本実施例では、帯電ローラ２と感光ドラム１との間の放電閾値は約６００Ｖである。その結果、帯電部ｃへと搬送される感光ドラム１上の正極性に帯電したトナー２３は、負の電荷が付着して、帯電極性が負極性に反転したトナー２４になる。帯電部ｃにおいて、感光ドラム１の電位の方が帯電ローラ２の電位よりも正極性側に高電位になっているためである。また、帯電部ｃを通過することにより、感光ドラム１の電位は、Ｖｐ（＝Ｖｌ）＝−１００ＶからＶｄ＝−５００Ｖに変化する（図３におけるＣ→Ｄ）。
【００５８】
上述のようにして負極性に帯電したトナー２４は、帯電部ｃを通過する際に帯電ローラ２に付着することが抑制され、これにより帯電ローラ２の汚れが抑制される。また、上述のようにして負極性に帯電したトナー２４は、現像部ｄにおいて良好に現像装置４に回収される。
【００５９】
本実施例では、前露光装置６は、感光ドラム１上の画像形成幅の全域を略均一に露光することで、感光ドラム１上の電荷の少なくとも一部を除去するものである。本実施例では、前露光装置６は光源としてのＬＥＤと、ＬＥＤからの光を感光ドラム１の表面へと導く導光部（ライトガイド）と、を有して構成されている。導光部は、感光ドラム１と対向して感光ドラム１の回転軸線方向と略平行に配置されており、該方向に沿って設けられた複数の反射部によって、感光ドラム１の回転軸線方向の一方の端部側に設けられたＬＥＤからの光を感光ドラム１に向けて偏向する。前露光装置６の露光量（感光ドラム１の周速度が一定であるものとして、感光ドラム１の表面の単位面積あたりに照射される光量）は、ＬＥＤの光量を変更することで可変制御できるようになっていてよい。ＬＥＤの光量は、ＬＥＤに入力する電圧（電流）を制御することで変更することができる。上述のように、本実施例では、１次転写部Ｎ１を通過した後、かつ、帯電部ｃに到達する前における、感光ドラム１上の非画像部の電位の絶対値を画像部の電位の絶対値まで低下させられるように、前露光装置６の露光量が制御される。
【００６０】
ただし、前露光装置６は、感光ドラム１上の画像形成幅の全域を略均一に露光するものに限定されるものではなく、感光ドラム１上を選択的に露光するものであってもよい。例えば、露光装置３と同様に、感光ドラム１の表面をレーザ光により走査露光するレーザスキャナを用いてもよい。レーザスキャナの代わりに、感光ドラム１の回転軸線方向に複数のＬＥＤを有するＬＥＤアレイを用いることもできる。この場合、直前に露光装置３によって形成された静電潜像の反転画像を描くようにして、該直前に形成された静電潜像における非画像部を選択的に露光することができる。これによって、１次転写部Ｎ１を通過した後、かつ、帯電部ｃに到達する前における、感光ドラム１上の非画像部の電位の絶対値を画像部の電位の絶対値まで低下させることができる。
【００６１】
また、前露光装置６は、非画像部の電位の絶対値を画像部の電位の絶対値まで（又はそれより低く）低下させるものに限定されるものではない。前露光装置６は、画像部の電位の絶対値をも低下させるものであってよく、感光ドラム１上の画像形成幅の全域を実質的に完全に除電してもよい。これにより、ハーフトーン画像における画像部に付着したトナーを帯電部ｃで負極性に帯電させることを促進させることができる。
【００６２】
このように、本実施例では、画像形成装置１００は、感光体１の回転方向において転写部Ｎ１より下流側、かつ、帯電部ｃより上流側において感光体１に光を照射して感光体上の電荷の少なくとも一部を除去する前露光手段６を有する。本実施例では、前露光手段６は、少なくとも直前に感光体１に形成された静電像における非画像部の帯電部ｃに到達する直前の電位の絶対値を、該静電像における画像部の帯電部ｃに到達する直前の電位の絶対値以下にするように、感光体１に光を照射する。前露光手段６は、少なくとも直前に感光体１に形成された静電像における非画像部に光を照射するものであってよい。また、前露光手段６は、感光体１の画像形成幅の略全域に光を照射するものであってよい。また、本実施例では、転写の後に感光体１に残留したトナーは、現像手段４によって回収される。本実施例では、感光体１の帯電極性及びトナーの正規の帯電極性と、転写のために電源Ｅ３が電流供給部材８に印加する電圧の極性と、は逆極性である。
【００６３】
４．比較例
次に、本実施例と対比するための比較例の画像形成装置について説明する。図４は、比較例の画像形成装置の概略断面図である。また、図５は、比較例の画像形成装置における感光ドラム上のトナーの帯電状態を併せて示す画像形成部の模式的な断面図である。なお、比較例の画像形成装置についても、本実施例の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については同一符号を付している。
【００６４】
図４に示すように、比較例の画像形成装置１００の構成及び動作は、前露光装置６が設けられていないことを除いて本実施例の画像形成装置１００と同じである。
【００６５】
比較例においても、上流放電が生じる結果、感光ドラム１上の非画像部のかぶりトナー２１や感光ドラム１上のハーフトーン画像における画像部のトナー２１は正極性の電荷を帯びることがある（トナー２２）。そして、この正極性の電荷を帯びたトナー２２は、１次転写部Ｎ１を通過して、感光ドラム１上に残留する（トナー２３）。
【００６６】
比較例では、本実施例とは異なり、１次転写部Ｎ１と帯電部ｃとの間で感光ドラム１は露光されない。そのため、１次転写部Ｎ１を通過した後の感光ドラム１上の非画像部は、電位がＶｐ＝−３００Ｖのまま帯電部ｃに至ることになる（図３におけるＢ→Ｃ）。
【００６７】
そして、比較例においても、帯電ローラ２の電位はＶｃ＝−１１００Ｖになっている。したがって、帯電部ｃにおいて、感光ドラム１上の画像部と帯電ローラ２との間で放電３２が発生すると共に、感光ドラム１上の非画像部と帯電ローラ２との間でもある程度の放電３２が発生する。これにより、感光ドラム１上の正極性に帯電したトナー２３はある程度負極性に帯電する。
【００６８】
ここで、図６は、帯電ローラ２に印加する電圧と、帯電ローラ２と感光ドラム１との間に流れる放電電流量との関係の一例を示すグラフ図である。図６からわかるように、帯電ローラ２に対する印加電圧の絶対値が大きく、放電電位差が大きいほど、放電電流量が指数関数的に増大する。そのため、放電を受けたトナーの電荷は、放電電位差が大きいほどその電荷の変化量が大きい。
【００６９】
比較例では、帯電部ｃに到達する直前の感光ドラム１上の非画像部と帯電ローラ２との間の電位差は、Ｖｐ−Ｖｃ＝８００Ｖである。これに対し、本実施例では、帯電部ｃに到達する直前の感光ドラム１と帯電ローラ２との間の電位差は、Ｖｐ−Ｖｃ＝１０００Ｖである。このように、本実施例における放電電位差の方が比較例における放電電位差よりも大きくなっているため、本実施例におけるトナーの電荷の変化量の方が比較例におけるトナーの電荷の変化量よりも大きい。つまり、本実施例の方が比較例よりも、帯電部ｃを通過する際にトナーが負極性になりやすく、トナーが帯電ローラ２に付着しにくい。比較例では、図５に示すように負極性に帯電しきれなかったトナー２４が帯電ローラ２に付着してしまうことがある。このように帯電ローラ２にトナーが付着し、帯電ローラ２がトナーで汚れると、感光ドラム１の帯電不良が発生し、画像不良の原因となる。
【００７０】
表１は、本実施例と比較例とで画像出力を繰り返す耐久試験を行った結果を示す。出力する画像は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の所定のパターンとした。画像出力枚数は１０万枚とし、該枚数の画像出力を行った後に各画像形成部Ｓの帯電ローラ２の表面を観察し、トナーによる汚れの有無を確認した。
【００７１】
【表１】
2018045058.tif 000003
【００７２】
比較例では、耐久試験後の帯電ローラ２の表面にトナーによる汚れが顕著に付着していることがわかった。また、耐久試験後にサンプル画像を出力すると、帯電不良に起因すると考えられる画像不良が発生することがあった。これに対し、本実施例では、耐久試験後の帯電ローラ２の表面を観察しても、問題となるようなトナーによる汚れは無かった。また、耐久試験後にサンプル画像を出力しても、帯電不良に起因すると考えられる画像不良は発生しなかった。
【００７３】
以上のように、導電性を有する中間転写ベルト７の周方向に電流を流して1次転写を行う構成では、上流放電を抑制することは難しく、かぶりトナーのポジ化促進やハーフトーン画像のトナーのポジ化が発生することがある。しかし、本実施例では、このような場合でも、前露光装置６によって帯電処理前の感光ドラム１の電位の絶対値を低下させることで、帯電処理時の放電量を上昇させ、正極性に帯電したトナーを負極性に帯電させることを促進させることができる。これにより、帯電ローラ２にトナーが付着することを抑制し、帯電ローラ２のトナーによる汚れを抑制することができる。
【００７４】
特に、本実施例のようなクリーナレス系の構成では、帯電ローラ２の汚れが顕著となる傾向があるので、本実施例により得られる効果は、クリーニング装置を有する構成よりも高い。なお、クリーニング装置を有する構成においても、正極性に帯電したトナーは感光ドラム１との付着力が大きくなる傾向があるため、クリーニング部材をすり抜けて帯電ローラへと到達して、帯電ローラのトナーによる汚れを引き起こすことがある。そのため、本実施例と同様に前露光手段による露光を行うことで、帯電ローラへのトナーの付着を抑制して、帯電ローラのトナーによる汚れを抑制する効果が得られる。この場合、前露光手段が感光体を露光する位置は、クリーニング部材によるクリーニング部に対して感光体の回転方向の上流側又は下流側のいずれであってもよい。
【００７５】
［その他］
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。
【００７６】
上述の実施例では、感光体に接触して配置され感光体を帯電させる帯電部材は回転可能なローラ状の部材であるものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、無端状のベルト、ブラシ、シートなどの他の形態の帯電部材を用いる場合にも本発明を適用することができ、上述の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００７７】
また、上述の実施例では、感光体が負帯電性のものである場合を例にして説明したが、感光体が正帯電性のものである場合にも本発明を適用することができ、上述の実施例と同様の効果を得ることができる。感光体が正帯電性である場合には、例えば、帯電部材には正極性の電圧を印加し、１次転写時に中間転写体は負極性に帯電させることになるが、感光体の帯電極性に応じたこのような変更は、上述の実施例の説明に基づいて当業者には容易である。
【００７８】
また、上述の実施例では、中間転写体の周方向に電流を流すための電流供給部材を特別に設けたが、例えば２次転写部材を電流供給部材として兼用することもできる。つまり、上述の実施例に即して言えば、２次転写対向ローラ１２と対向する位置で中間転写ベルト７に接触して配置された２次転写ローラ１０には、正極性の電圧が印加される。この２次転写ローラ１０への電圧の印加によって、中間転写ベルト７の周方向に電流を流して、１次転写と２次転写とを行わせるようにすることができる。また、１次転写部と２次転写部とが十分に離れている場合、所望により、２次転写ローラ１０に印加する電圧を、１次転写時は１次転写に適した電圧とし、１次転写が終了し２次転写のタイミングに合わせて２次転写に適した電圧に切り替えることもできる。さらに、２次転写対向ローラ１２を電流供給部材として兼用することもできる。この場合、１次転写を行った後、２次転写を行うタイミングに合わせて、２次転写対向ローラ１２に印加する電圧の極性を正極性から負極性（トナーの正規の帯電極性と同極性）に切り替えれば、２次転写を行うことができる。なお、電流供給部材に印加する電圧は、１次転写、さらには２次転写を適切に行えるのであれば、定電圧制御、定電流制御、又はこれらの併用のいずれであってもよい。
【００７９】
また、上述の実施例では、中間転写体は、樹脂に導電剤を添加した材料で形成することで導電性を持たせたが、これに限定されるものではない。中間転写体は、上述の実施例と同様の導電性を有するものであれば、樹脂、金属などの任意の材料で形成されたものでよく、また単層構造であっても多層構造であってもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１          感光ドラム
２          帯電ローラ
４          現像装置
６          前露光装置
７          中間転写ベルト
８          給電ローラ
【図１】
2018045058.tif 000004
【図２】
2018045058.tif 000005
【図３】
2018045058.tif 000006
【図４】
2018045058.tif 000007
【図５】
2018045058.tif 000008
【図６】
2018045058.tif 000009