(57)【要約】【課題】簡単な手段で、像担持体に形成されたトナー像を転写材に転写する際の転写回転体へのトナー付着を防止可能な画像形成装置を提供することにある。【解決手段】像担持体に形成されたトナー像を転写材へ転移させるために、前記像担持体と転写回転体との間転写材が存在する区間では第１の電界を形成し、前記像担持体と前記転写回転体との間に前記転写材の存在しない区間は、トナーの帯電極性と逆極性の上記第１の電界を形成する第１の期間と、トナーの帯電極性と同極性の第２の電界を形成する第２の期間を有し、上記第１の期間は前記転写回転体の１周分に相当する時間より短くし、かつ異なる転写材について異なるタイミングとした。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体と、該像担持体から転写材に上記トナー像を転写する転写回転体と、上記像担持体と上記転写回転体との間に電界を形成する電界形成手段とを備えた画像形成装置において、上記像担持体と上記転写回転体との間に転写材がある第１の区間と、上記像担持体と上記転写回転体との間に転写材がない第２の区間とを有し、上記第２の区間は、上記トナーの帯電極性と逆極性の第１の電界を発生する第１の期間と、上記トナーの帯電極性と同極性の第２の電界を発生する第２の期間からなり、上記第１の期間は、上記回転体の１周に相当する時間より短く設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１において、上記第１の区間には上記トナーの帯電極性と逆極性の第１の電界を発生し、上記第２の区間の第１の期間は上記第１の区間の直後に該第１区間と連続した領域に設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
トナー像を担持する像担持体と、該像担持体から転写材に上記トナー像を転写する転写回転体と、上記像担持体と上記転写回転体との間に電界を形成する電界形成手段とを備えた画像形成装置において、上記像担持体と上記転写回転体との間に転写材がある第１及び第３の区間と、上記像担持体と上記転写回転体との間に転写材がない第２及び第４の区間とを有し、上記第２及び第４の区間はそれぞれ、上記トナーの帯電極性と逆極性の第１の電界を発生する第１の期間と、上記トナーの帯電極性と同極性の第２の電界を発生する第２の期間からなり、上記第２区間及び第４区間の第１の期間は、上記回転体の１周に相当する時間より短く設定され、且つ、第２区間の第１期間と、第４区間の第１期間とは上記転写回転体の周の異なる位置に設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３において、上記第１及び第３の区間には上記トナーの帯電極性と逆極性の第１の電界を発生し、上記第２及び第４の区間の第１の期間はそれぞれ上記第１及び第３の区間の直後に該第１区間及び第３区間と連続した領域に設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４において、上記第２の区間の第１の期間と、上記第４の区間の第１の期間とは時間の長さが異なるように設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１又は４において、第２及び第４の区間において上記トナーの帯電極性と逆極性の第１の電界を発生する第１の期間は、上記区間の中の複数の時間領域に分散して設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１又は４において、上記第２及び第４の区間は、上記転写回転体の１周に相当する時間より短く設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電複写機、プリンタ、ファクシミリ等の静電転写方式を利用した画像形成装置に係り、特に転写回転体へのトナーの付着を防止できる画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
静電転写方式を用いた記録装置は一般に、レーザービームを使用して像担持体表面に潜像を形成し、現像ロールよりトナーを供給して現像を行う。その際、像担持体表面の帯電極性とトナーの帯電極性とにより、正規現像方式と反転現像方式とに大別される。現像によって像担持体表面に静電吸着されたトナーは、例えばコロナ転写方式や像担持体に当接する転写回転体を用いたローラ転写方式により用紙等の転写材へ転写され、トナー像を形成する。
【０００３】
このような画像形成装置において、ローラ転写方式はコロナ転写方式と比較して現像によって形成されたトナー像が転写される際、像担持体と転写ローラとの間に転写材が介在してトナーが飛び散るというトナー像の乱れの傾向が少なく、良好な画像が得られるという利点があり、また、転写電圧印加時に発生するオゾン量が少なく、多様な用紙に対応することが可能である等の特徴があることが知られている。
【０００４】
しかしながら上記ローラ転写方式を採用している画像形成装置のほとんどは、先に示した通り像担持体と転写ローラが常時接触しているために、転写ローラへのトナー付着の可能性があり、転写ローラを汚す結果となる。また、転写材の種類が変わった際、例えばＢ５版等の幅の狭い用紙を印刷した後にＡ４版等の幅の広い用紙を印刷すると、幅の狭い用紙に印刷した時の像担持体に静電吸着した背景部のトナーが印刷されずに転写ローラへ付着してしまうことがあり、これも転写ローラを汚す結果となる。
【０００５】
トナーが転写ローラへ付着しているだけであれば問題ないが、転写時に介在する転写材によって像担持体へ流れ込む電圧が変化し、低帯電や逆極性、等の異常帯電したトナーが転写材へ転写されてしまい、転写材を汚すことになる。
【０００６】
そこで転写ローラをトナーの汚れから防ぐために、例えば特開昭５１−９８４０号公報や特許第２５５７７１０号公報、特開昭５４−６３８３８号公報に記載された方法が従来から知られている。
【０００７】
特開５１−９８４０号公報には、転写ローラに正負電圧を選択的に印加する手段を制御して、画像担持体と転写ローラの間に記録シートが介在するときのみ転写ローラにトナーと逆極性のバイアス電圧を印加し、記録シートが介在しないときにはトナーと同極性の電圧を印加するように構成したトナー像転写装置が開示されている。
【０００８】
また、特許２５５７７１０号公報には、前回転、後回転時及び紙間において転写ローラの１回転に要する時間以上の時間、トナーと同極性のバイアスを、さらに転写ローラの１回転時間以上の時間、磁極を反転したバイアスを印加することによって、転写ローラに付着した正規帯電トナーと反転トナーの両方を除去するようにした方式が開示されている。
【０００９】
さらに特開昭５４−６３８３８号公報には、転写ローラに圧接または近接して設けたクリーニング装置によりクリーニングを行なうと共に、転写終了後より転写ローラのバイアス電圧を無バイアスとする期間をもうけ、その後、転写ローラのバイアス電圧を転写時と逆極性にする転写ローラのクリーニング方法が開示されている。
【本発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の特開５４−６３８３８号公報記載のように、転写ローラの清掃を行なうクリーニング装置を設ける方法は当然、画像形成装置の大型化、高価格化を招来するという問題がある。
【００１０】
また、特許第２５５７７１０号公報記載のように、印刷起動時や終了時、さらには印刷中の転写材の存在しない期間、すなわち用紙と用紙との間の時間に、帯電したトナーと同極性の電界および逆極性の電界をそれぞれ少なくとも転写ローラ全周に印加する方式では、用紙間の間隔を、転写ローラ全周の２倍以上に相当する距離とする必要がある。しかし、最近は、用紙間隙（間隔）をできるだけ短くして高速化に対応しようとしているのが実情であり、用紙間隙（間隔）をかなり長くせざるを得ない高速化対応の障害になる。またこの方式の場合は、像担持体へ連続した高電圧を用紙間隙（間隔）に相当する期間印加するため、高感度の像担持体への負荷を考えると短寿命化を招きかねない。
【００１１】
本発明の目的は、像担持体に形成されたトナー像を転写材に転写する際、転写回転体にトナーが付着するのを簡単な手段で防止可能な画像形成装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、回転体に付着するトナーを低減して良好な画像を得ると共に、ローラ転写方式を用いた中・高速の画像形成装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明はトナー像を担持する像担持体と、該像担持体から転写材に上記トナー像を転写する転写回転体と、上記像担持体と上記転写回転体との間に電界を形成する電界形成手段とを備えた画像形成装置において、上記像担持体と上記転写回転体との間に転写材がある第１の区間と、上記像担持体と上記転写回転体との間に転写材がない第２の区間とを有し、上記第２の区間は、上記トナーの帯電極性と逆極性の第１の電界を発生する第１の期間と、上記トナーの帯電極性と同極性の第２の電界を発生する第２の期間からなり、上記第１の期間を、上記回転体の１周に相当する時間より短く設定したことに一つの特徴がある。このように構成することにより、画像形成装置の高速化に支障をきたさないようにして像担持体と転写回転体の接触による転写材の汚れを防止することが可能になる。
【００１４】
本発明の他の特徴は、上記第１の区間には上記トナーの帯電極性と逆極性の第１の電界を発生し、上記第２の区間の第１の期間は上記第１の区間の直後に該第１区間と連続した領域に設定したことにある。このように構成することにより第１の電界と第２の電界の切り替え回数が減りスイッチング動作を簡単にすることができる。
【００１５】
本発明の他の特徴は、転写材の存在しない複数の区間において、それぞれトナーと逆極性の第１の電界を発生する第１の期間を、転写回転体の円周のずらした位置に発生させるようにしたことにある。このように構成することにより、何回かの用紙間隔を経る間に転写回転体の全周にわたり第１の電界が印加され、効果的に汚れを防止することが可能になる。
【００１６】
本発明の他の特徴は、転写材の存在しない複数の区間において、それぞれトナーと逆極性の第１の電界を発生する第１の期間の長さを、区間ごとに変えるようにしたことにある。このように構成することにより、転写材の幅が転写回転体の周長の整数倍であっても上記の第１の電界が印加される位置が徐々にずれて転写回転体の全周にわたり電界が印加されるようになる。
【００１７】
本発明の他の特徴は、第２の区間において上記トナーの帯電極性と逆極性の第１の電界を発生する第１の期間を、上記区間の中の複数の時間領域に分散して設定したことにある。このように構成することにより印刷速度を犠牲にすることなく転写回転体の全周にわたり電界を印加することが可能になる。
その他の特徴及び利点は、以下の実施例の説明からさらに明瞭に理解される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の画像形成装置の一実施例の構成を示す概略側面図である。
【００１９】
図の中央にある像担持体１としてこの実施例では有機光導電体を用いた。以下、この像担持体を感光ドラム１という。感光ドラム１は時計方向に回転し、まず帯電装置２によって表面を一様に帯電される。この実施例ではマイナスに帯電される。マイナスに帯電した感光ドラム１は露光装置３によってその表面に静電潜像が形成される。現像器４は、静電潜像を有する感光ドラム１にトナー画像を形成する。本実施例においてはマイナス帯電のトナーおよびプラス帯電のキャリアによって構成された２成分反転現像方式を採用している。
【００２０】
トナー像は、感光ドラム１へ静電吸着して転写回転体（ここでは転写ローラ５を用いた）へ送られる。転写材は搬送ローラ７より感光ドラム１のタイミングに合わせて供給され、転写ニップ部へ搬送される。転写材としては用紙６を、転写ローラ５は発泡性ゴムを使用している。転写ローラ５は感光ドラム１の回転に従って駆動され、バイアス電源８よりバイアス電圧が印加され、感光ドラム１と転写ローラ５の間に電界が形成される。この時の具体的な作動は後述する。
【００２１】
用紙６が転写ニップ部へ搬送された時点で感光ドラム１に付着していたトナーが用紙６へ転移される。用紙６上に付着したトナーは最終的に定着されて印刷品となる。なお、用紙６に転写されずに感光ドラム１に残留したトナーは、最終的に清掃装置９によって回収される。清掃装置９によって清掃された感光ドラム１は再び帯電装置２へ向かう。
【００２２】
次に上述の画像形成装置の作動について図２に示すタイミングチャートを参照して説明する。図２において、用紙６が感光ドラム１と転写ローラ５との間に存在する期間を斜線部分で示し、これを第１区間と称する。また、斜線部分と次の斜線部分との間、つまり２枚の用紙の間隙（間隔）を第２の区間と称する。
【００２３】
時点Ａより感光ドラム１を回転開始する。若干のタイムラグを経て現像バイアスが印加される。起動時、転写バイアスは感光ドラム１の表面に付着した残留トナーが転写ローラ５へ転移しないように、トナーと同極性でかつ感光ドラム１の表面電位よりもさらにマイナス側の電圧を印加する。
【００２４】
次に、転写ローラ５へ付着した異常帯電しているトナーを除去するために、一旦トナーと逆極性の電圧Ｂが転写ローラ５に印加される。本発明においては、この電圧Ｂの印加時間は後述のように、転写ローラ５が１周回転する時間より短く設定される。
【００２５】
さらにその後、再びトナーと同極性でかつ感光ドラム１の表面電位よりもさらにマイナス側の電圧を印加し、電圧Ｂで転写ローラ５へ転移した可能性のあるトナーを排出させる。
【００２６】
用紙６への印刷時は、用紙６の先端が感光ドラム１と転写ローラ５の間に突入した瞬間から用紙６の先端１ｍｍ以内のタイミングでトナーと逆極性の電圧を転写ローラ５へ印加する。用紙先端の突入直後よりも若干ずらしたのは、用紙先端の通過時による感光ドラム１と転写ローラ５の間に形成された電界の乱れが生じることになり、これが転写画像に影響することを避けるためである。
【００２７】
図２に示すように、用紙と用紙との間（用紙間隙）の第２区間はトナーと逆極性の電圧Ｄが印加される期間と、同極性のバイアス電圧が印加される期間に分けられる。この明細書では前者を第１の期間、後者を第２の期間と称している。用紙の印刷が終了した直後の期間は、そのままトナーと逆極性の転写バイアス電圧Ｄが転写ローラ５へ印加し続けられる。本発明においては、この電圧Ｄの印加時間は後述のように、転写ローラ５の１周分の回転時間より短く設定されている。この電圧Ｄは、起動時の電圧Ｂと同様な作用を有する。また、この電圧Ｄの印加タイミングを用紙間隙の期間の中で、印刷終了直後にしたのは、バイアス電圧の切換動作を簡単にするためである。
【００２８】
その後転写バイアス電圧は、第２の期間で、感光ドラム１の表面に付着した残留トナーが転写ローラ５へ転移しないように、トナーと同極性でかつ感光ドラム１の表面電位よりもさらにマイナス側の電圧とされる。本実施例においては、画像形成装置の用紙間隙、つまり第２の区間は転写ローラ５の１周の回転時間より短く設定した。また、電圧Ｄの印加時間は転写ローラ５の２／５周分の回転時間に相当する時間にした。
【００２９】
具体的な例をあげて説明すると、転写ローラ５の回転速度は１８ｍｍ／秒、１周の回転に要する時間は４．３秒、電圧Ｂの印加時間は０．１秒、電圧Ｄの印加時間は０．０６秒、用紙と用紙との間隙（間隔）は０．１２秒とした。
【００３０】
２枚目の印刷終了時は印刷起動時と同様、感光ドラム１の表面に付着した残留トナーが転写ローラ５へ転移しないように、トナーと同極性でかつ感光ドラム１の表面電位よりもさらにマイナス側の電圧を印加する。そしてその後、転写ローラ５へ付着したプラス帯電しているトナーを除去するために、一旦トナーと逆極性の電圧Ｂを転写ローラ５へ印加する。ただし、電圧Ｂの印加時間は前述のように転写ローラ５の１周分の回転時間よりも短く設定されている。そして再びトナーと同極性でかつ感光ドラム１の表面電位よりもさらにマイナス側の電圧を印加し、電圧Ｂで転写ローラ５へ転移した可能性のあるトナーを排出させる。若干のタイムラグを経て現像バイアスの印加が終了し、停止する。
【００３１】
以上説明した一連の動作において転写ローラ５に印加するトナーと逆極性の電圧の印加時間、すなわち図２の電圧Ｂ、Ｄの印加時間について図３を参照して説明する。
【００３２】
転写バイアス電圧Ｂ，Ｄの印加時間は、いずれも転写ローラ５の１周分に相当する時間よりも少ないので、感光ドラム１と接触している位置にムラができる可能性があり、それは転写ローラ５へ転移したトナーの排出にも影響することになる。そこで本発明では、転写ローラ５に電圧Ｂ、Ｄを印加する区間を図３のようなタイミングで行った。すなわち、バイアス電圧Ｄについて見れば、転写ローラ５の１周分の数分の１に相当する時間だけ印加し、連続印刷の場合にはその電圧の印加位置が転写ローラ５の周長の上で徐々にずれるように印加する。つまり、一つの第２区間（転写ローラと感光ドラムとの間に用紙が存在しない期間）では転写ローラ５に１周分にわたって電圧を印加することはできないものの、複数の第２区間を経ると、転写ドラムの全周以上に電圧Ｄを印加するようにしている。同様に電圧Ｂについても、転写ローラ５の１周分の時間より短いが、起動時と終了時の２つの電圧Ｂはずれた位置で発生しているためその印加時間は転写ローラ５の全周以上をカバーする。
【００３３】
このようにして電圧Ｂ，Ｄの複数の印加期間で、転写ローラの全周をカバーするようにしても、転写ローラ５に付着したトナーの量は極めて少なく、用紙の汚れを効果的に防止できることが確認された。
【００３４】
次に本発明の別の実施例について図４を参照して説明する。
【００３５】
図２の実施例では、用紙６の幅（斜線部分に相当する）が転写ローラ５の周長の整数倍となる時があった。このまま連続で印刷すると、図２で示した電圧Ｄは転写ローラ５と感光ドラム１との接触が常に同じ位置で印加することになる。すなわち図３では電圧Ｄの印加期間が重なった状態となり、この位置でのプラストナーは排出され、その他の位置のプラストナーは排出されずに残ってしまう。この結果、残った位置からトナーが転移されて用紙６が汚れるという問題を生じる。
【００３６】
そこで図４の実施例では、用紙間隙（間隔）を変化させ点に特徴がある。すなわち、例えば１枚目の用紙と２枚目の用紙の間で、トナーと逆極性の電圧Ｄを印加した場合、２枚目の用紙と３枚目の用紙の間では電圧Ｄの期間よりは若干長い時間の電圧Ｅを印加するようにした。この場合、帯電したトナーと同極性の電圧Ｆの印加時間は二つの間隙で同じにした。この結果、図４のように用紙間隙が変化する。これにより、用紙６の幅が転写ローラ５の周長の整数倍となっても図３で示すＤの区間が徐々にずれて転写ローラ５へのトナー排出の差を改善することができた。なお、電圧Ｅの印加時間を逆に短くしても同様な結果が得られる。
【００３７】
上記実施例では用紙間隙を変化させたので、結果的に印刷速度が遅くなる個所が現れてしまう。そこで用紙間隙を変化させることなく、一定の用紙間隙の中で図２に示した電圧Ｄの印加時間を短くしたり、さらに印加時間を短くした電圧Ｄを一つの期間で複数回印加したり、電圧Ｄを印加する前にトナーと同極性の電圧を印加するようにすれば、転写ローラ５と感光ドラム１との接触が常に同じ位置で電圧Ｄが印加されるという問題を回避し、且つ印刷速度が遅くなるという問題も回避することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば新たな清掃装置を設ける必要がないので、装置を大型、高価格にすることなく良質の画像を得ることができる。また複数の期間を利用して転写ローラ全周へ電界を形成するので、転写ローラ表面を通過する転写材を汚すことなく良質な画像を得ることが可能である。
【００３９】
また、用紙間隙に帯電したトナーと同極性および逆極性のバイアス電圧をそれぞれ転写ローラ全周に印加する必要がないので、転写ローラを清掃するための電界形成の時間を短縮することが可能となり、その結果高速の画像形成装置を提供することが可能となる。特に本発明を適用すれば１７５ｍｍ／ｓｅｃ以上の中・高速の画像形成装置を容易に実現可能である。また、上記手段は像担持体への負荷を軽減することが可能となり、像担持体の長寿命化にも役立つ。
【００４０】
なお、本実施例では反転現像方式を有する画像形成装置に適用したが、正規現像方式においても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略側面図である。
【図２】本発明画像形成装置の動作タイミングの一実施例をしめす説明図である。
【図３】本発明の転写ローラと、転写バイアス電圧の関係を示す説明図である。
【図４】本発明の画像形成装置の動作タイミングの別の実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
１…感光ドラム、２…帯電装置、３…露光装置、４…現像器、５…転写ローラ、６…用紙、７…搬送ローラ、８…バイアス電源、９…清掃装置、１０…搬送ガイド。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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