(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する円筒状の第１の像担持体と、前記第１の像担持体から転写された前記トナー像を担持する第２の像担持体と、前記第１の像担持体を画像形成のために帯電する帯電部材と、を有し、前記第１の像担持体上のトナー像を前記第２の像担持体上に一次転写する工程を複数色のトナーについて繰り返し、前記第２の像担持体上に重ねて転写した複数色のトナー像を転写材に一括して二次転写する画像形成装置において、
前記帯電部材は前記第１の像担持体に接触しており、連続して複数の画像形成をする場合において、前記帯電部材が前記第１の像担持体を帯電する電圧を、交流電圧を重畳した電圧と、交流電圧を重畳していない直流電圧とを切り換えるとともに、前記二次転写が完了してから次の前記二次転写が完了するまでの画像形成の周期が、前記第１の像担持体の回転周期の整数倍と一致しないように、前記画像形成の周期を設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第２の像担持体が、複数のトナー像を担持することができることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中間転写体を使用した、複写機、レーザービームプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やレーザービームプリンタ等の画像形成装置において、中間転写ドラムや中間転写ベルト等の中間転写体を使用したカラーの画像形成装置が知られている。
【０００３】
この画像形成装置は、第１の像担持体上に形成したトナー像を中間転写体（第２の像担持体）上に一次転写する工程を、複数色のトナー像について繰り返すことで中間転写体上に複数色のトナー像を重ね、その後、これらトナー像を紙等の転写材上に一括して二次転写するものである。特に、第１の像担持体としての感光ドラムと、中間転写体としてのドラムタイプの中間転写ドラムとを組み合わせ、これら感光ドラムと中間転写ドラムとの外径比及びギヤ比を等しくすることにより、各色のトナー像の重ね合わせズレ（色ズレ）のない画像を得ることができる。
【０００４】
ところで、感光ドラム表面を帯電する手段として、帯電ローラ等の接触帯電部材を使用する場合、感光ドラム表面を均一に帯電するために、帯電バイアスとしてＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳したものが使用されている。
【０００５】
このようにＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳して印加した場合（以下「ＡＣ帯電」という）は、ＤＣバイアスのみを印加した場合（以下「ＤＣ帯電」という）に比して、放電回数が増加して感光ドラム表層であるＣＴＬ（Carrier Transfer Layer：電荷輸送層）の削れ量を増加させ、感光ドラムの寿命を短縮する原因となる。
【０００６】
そこで、従来から、放電回数を減らすために、一次帯電時に、通常の画像印字領域においてはＡＣ帯電を行い、それ以外の領域においてはＤＣ帯電を行う方法が実施されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の画像形成装置においては、以下のような問題点がある。すなわち、上述のように、外径比及びギヤ比が等しい感光ドラムと中間転写体との組み合わせにおいては、感光ドラム上の一次帯電を接触帯電とする場合、ＡＣ帯電からＤＣ帯電に、又はＤＣ帯電からＡＣ帯電に切り替わるときに、高圧のオーバーシュートが発生し、そのオーバーシュートに対応する感光ドラム上の位置が、常に同じ位置となる。この結果、連続通紙（連続画像形成）を行った場合、感光ドラム上に帯電メモリが残り、ハーフトーン画像で横帯状の濃度ムラとなって表れる。
【０００８】
このような問題点を回避する手段の一つとして、ＡＣ帯電とＤＣ帯電との切替えをなくしＡＣ帯電のみとする方法が考えられるが、この場合は前述のように感光ドラム表層のＣＴＬを削ってしまい、感光ドラム寿命が短くなってしまう。これに対し、ＤＣ帯電のみでは、帯電ローラ等の接触帯電部材の表面性や抵抗ムラが、感光ドラム上の帯電ムラとなり、画質が劣化してしまう、といった問題を生じる。
【０００９】
そこで、本発明は、ＡＣ帯電とＤＣ帯電との切替えを行うことで、第１の像担持体（例えば、感光ドラム）の寿命の短縮及び画像の劣化を防止するものでありながら、オーバーシュートによる帯電メモリに起因する濃度ムラを防止するようにした画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述目的を達成するための、請求項１に係る画像形成装置は、トナー像を担持する円筒状の第１の像担持体と、前記第１の像担持体から転写された前記トナー像を担持する第２の像担持体と、前記第１の像担持体を画像形成のために帯電する帯電部材と、を有し、前記第１の像担持体上のトナー像を前記第２の像担持体上に一次転写する工程を複数色のトナーについて繰り返し、前記第２の像担持体上に重ねて転写した複数色のトナー像を転写材に一括して二次転写する画像形成装置において、前記帯電部材は前記第１の像担持体に接触しており、連続して複数の画像形成をする場合において、前記帯電部材が前記第１の像担持体を帯電する電圧を、交流電圧を重畳した電圧と、交流電圧を重畳していない直流電圧とを切り換えるとともに、前記二次転写が完了してから次の前記二次転写が完了するまでの画像形成の周期が、前記第１の像担持体の回転周期の整数倍と一致しないように、前記画像形成の周期を設定することを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る画像形成装置は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記第２の像担持体が、複数のトナー像を担持することができることを特徴とする。
【００１４】
上述の請求項１〜請求項３に係る画像形成装置において、画像形成装置としては、例えば、複写機、プリンタ、ファックス等の画像形成装置である。
【００１５】
また、第１の像担持体は、例えば、電子写真感光体、静電記録誘電体、磁気記録磁性体等である。そして、第１の像担持体に対するトナー像の形成プロセスは、例えば電子写真プロセス、静電記録プロセス、磁気記録プロセスなどである。
【００１６】
また、第２の像担持体としての中間転写体としては、ドラム状、ベルト状のものを使用することができる。
【００１７】
また、転写材は、転写紙、記録紙、印刷紙、カード、封筒、葉書などであり、材質としては紙に限定されるものではない。
【００１８】
〔作用〕
以上構成に基づく主な作用（請求項１に対応する作用）は次のとおりである。
【００１９】
画像形成時間を、円筒状の像担持体の周期の整数倍としないことによって、例えば、像担持体上を接触帯電する場合において、ＡＣ帯電からＤＣ帯電、又はＤＣ帯電からＡＣ帯電に切り替わるときに発生する高圧のオーバーシュートに対応する位置を、第１の像担持体上において移動させることができ、オーバーシュートによる帯電メモリを防止することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。
【００２１】
〈実施の形態１〉
図１は、本発明に係る画像形成装置の一例としての、電子写真プロセスを利用したカラーの画像形成装置（例えば、複写機、レーザービームプリンタ）の概略構成を示す縦断面図である。なお、同図に示す画像形成装置では、中間転写体として中間転写ドラムを、また、二次転写手段として二次転写ベルトを使用している。
【００２２】
同図に示す画像形成装置は、第１の像担持体として、電子写真方式のドラム型の感光体（以下「感光ドラム」という）１を備えている。感光ドラム１は、感光ドラムモータ（不図示）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る。
【００２３】
感光ドラム１は回転過程で、帯電手段としての一次帯電ローラ（接触帯電部材）２によって、所定の極性、所定の電位に一様に帯電処理され、その後、露光手段３（ただし同図では、露光手段から発せられる画像露光を示している）よる露光を受けることにより、目的のカラー画像の第１の色成分像（例えばイエロー成分像）に対応した静電潜像が形成される。ここで、露光手段３としては、例えば、カラー原稿画像の色分解・結像露光光学系や、画像情報の時系列デジタル画素信号に対応して変調されたレーザービームを出力するレーザースキャナによる走査露光系が使用される。
【００２４】
次いで、上述の静電潜像は、現像手段４の第１（イエロー）の現像器４Ｙによって第１色であるイエロートナーにより現像される。現像手段４は、矢印Ｒ４方向に回転自在なロータリー４Ａと、これに搭載された４個の現像器、すなわちイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の各色のトナーを収納した現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４ＢＫとを備えており、ロータリー４Ａの矢印Ｒ４方向の回転によって、感光ドラム１上の静電潜像の現像に供される現像器が感光ドラム１表面に対向する現像位置に配置されるように構成されている。また、各現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４ＢＫは、それぞれ現像スリーブ４ａを有しており、この現像スリーブ４ａ表面に現像剤を薄層担持させ、さらにこの現像スリーブ４ａにＤＣバイアス及びＡＣバイアスを印加することで、現像剤中のトナーを感光ドラム１上の静電潜像に付着させてトナー像として現像するものである。
【００２５】
中間転写体５としては、例えば、表面に中抵抗の弾性層を有する弾性ローラ（弾性ドラム）が使用され、矢印Ｒ５方向に感光ドラム１と同じプロセススピードで回転駆動される。
【００２６】
感光ドラム１上に形成され担持された上述の第１色のイエロートナー像は、感光ドラム１と中間転写体５との間の一次転写ニップ部Ｔ1 を通過する過程で、一次転写バイアス電源６により中間転写体５に印加される一次転写バイアスによって形成される電界と圧力により、中間転写体５表面に一次転写されていく。
【００２７】
この一次転写時に、中間転写体５に転写されないで感光ドラム１表面に残ったトナー（一次転写トナー）は、感光ドラムクリーナ７によって除去される。
【００２８】
以下同様に、第２色のマゼンタトナー像、第３色のシアントナー像、第４色のブラックトナー像が順次中間転写体５上に一次転写され、中間転写体５上に目的のカラー画像に対応した合成カラートナー像（以下単に「カラートナー像」という）が形成される。
【００２９】
なお、感光ドラム１から中間転写体５への第１色〜第４色のトナー像の順次の一次転写のための一次転写バイアスは、トナーとは逆極性（＋）であり、上述の一次転写バイアス電源６から印加される。
【００３０】
中間転写体５上のカラートナー像は、二次転写装置８によって紙等の転写材Ｐ上に二次転写される。二次転写装置８は、中間転写体５に平行に配置されたバイアスローラ８ａ及び駆動ローラ８ｂと、これに掛け渡された無端状の二次転写ベルト８ｃとを備えており、二次転写ベルト８ｃは、駆動ローラ８ｂの回転によって矢印Ｒ８方向に回転駆動される。テンションローラ８ａは、駆動ローラ８ｂを中心として矢印Ｋ８方向に移動可能であり、これにより、二次転写ベルト８ａは、中間転写体５に対して接離することができ、接触時には、中間転写体５との間に二次転写ニップ部Ｔ2 を形成する。上述のバイアスローラ８ａには、二次転写バイアス電源９によって所望の二次転写バイアスが印加され、また、駆動ローラ８ｂにもバイアスローラ８ａと同じバイアスが印加されている。なお、中間転写体５に対する二次転写ベルト８ｃの接離動作は、所定のタイミングでのクラッチのｏｎ／ｏｆｆ（図２参照）によって行われる。
【００３１】
中間転写体５上のカラートナー像の転写材Ｐへの二次転写は、転写ベルト８ｃが中間転写体５に当接されるとともに、転写材Ｐが給紙カセット（不図示）からレジストローラ１０、転写前ガイド１１を通過して二次転写ニップ部Ｔ2 に所定のタイミングで給送され、これと並行して二次転写バイアス電源９により二次転写バイアスがバイアスローラ８ａに印加されることによって行われる。
【００３２】
カラートナー像の二次転写を受けた転写材Ｐは、その後、定着装置１２に搬送され、ここで加熱加圧されて表面にカラートナー像が定着される。
【００３３】
二次転写後に、転写材Ｐに転写されないで中間転写体５表面に残ったトナー（二次転写残トナー）は、ＤＣバイアス及びＡＣバイアスが印加された中間転写体クリーニングローラ８を中間転写体５に当接されることにより、感光ドラム１上の電位とは逆極性に帯電し、これにより一次転写ニップ部Ｔ1 において、感光ドラム１上に逆転写し、上述の感光ドラムクリーナ７によって除去する。なお、中間転写体５に対する中間転写体クリーニングローラ１３の接離動作は、所定のタイミングでのクラッチのｏｎ／ｏｆｆ（図２参照）によって行われる。
【００３４】
なお、図１中の１４は、中間転写体５上のトナー像の濃度を検出するための濃度検知センサである。
【００３５】
以下に、具体的な数値をあげて、上述の画像形成装置の詳細を述べる。
【００３６】
本実施の形態１で用いた、カラー画像形成装置は、Ａ３対応のレーザープリンタであり、Ａ３サイズのカラープリントは３枚／min 、また、Ａ４サイズのカラープリントは、６枚／min のスループットで行うことができる。このときのプロセススピードは、３６πmm／sec である。
【００３７】
感光ドラム１の外径は６０mm、中間転写体５の外径は１８０mmであり、ギヤ比は外径比と同じにしている。
【００３８】
中間転写体５はＡ４サイズで２枚分のトナー像を保持できるので、プリントスピードを変えることなく、上述のスループットを確保することができる。以下、このモードを「２ページ形成モード」という。
【００３９】
図２は、フルカラープリント、Ａ４サイズ、２ページ形成モードにおける概略高圧シーケンスを示すものである。
【００４０】
同図に示すように、レーザープリンタは、プリント信号が入ってくると、画像形成装置本体内のＤＣコントローラ（不図示）からメインモータ、及び中間転写体、感光ドラムモータの起動信号が出され、それぞれのモータが回転を開始する。このときＤＣコントローラは、給紙を制御するＲＳ信号と高圧タイミングを制御するＨＰ信号を、駆動部の制御を行う制御装置（不図示）に入力する。制御装置は、このＲＳ／ＨＰ信号を元に画像形成装置本体の制御を開始する（制御時間０ms）を制御する。
【００４１】
図２中の停止位置／開始位置（２０００ms）は常に一定である。この位置（位置に相当する時間）から中間転写体５は回転開始し、後のプリントシーケンスに入っていく。
【００４２】
一次帯電、レーザー露光、現像、一次・二次転写、及びクリーニングに関しては前述したので詳述は省略するが、図２に示すタイミングでそれぞれ実施されている。
【００４３】
プリント作動終了後（２５０００ms）、画像形成装置本体は後回転に入るが、通常は上述の停止位置／開始位置と同じ位置（ＲＳ信号からの時間で２０００msの位置）に停止する。この場合、プリントジョブは中間転写体５の１周周期の整数倍の時間で終了する。
【００４４】
図３に、ＲＳ／ＨＰ信号と中間転写体５との関係の概念図を示す。
【００４５】
前述したように、本実施の形態１で用いたレーザープリンタは２ページ形成モードを有しているので、転写材ＰがＡ４サイズの場合、中間転写体５の１周で２ページの画像形成が行われる。このため１ページ目、２ページ目のそれぞれにＲＳ／ＨＰ信号が必要となる。ここではそれを、ＲＳ１／ＨＰ１及びＲＳ２／ＨＰ２という。
【００４６】
ＲＳ／ＨＰ信号の周期は、ＲＳ１から次のＲＳ１までで、中間転写体５が１周する周期に等しく、本実施の形態１では５０００msである。
【００４７】
上述構成にすると、中間転写体５上には、常に同じ位置にトナー像を形成することになる。
【００４８】
ところで、中間転写体５と感光ドラム１との外径比及びギヤ比が同じ場合、感光ドラム１においても常に同じ位置から画像（静電潜像）の書出しを開始することになる。
【００４９】
本実施の形態１においては、画像印字領域はＡＣ帯電、非画像印字領域はＤＣ帯電と分けているため、フルカラーの画像情報に基づくレーザー露光によってＹ、Ｍ、Ｃ、ＢＫそれぞれの静電潜像が形成されるとき、同じタイミングで４回も、感光ドラム１上に一次帯電のオーバーシュートによる、異常帯電がなされることになる。
【００５０】
本出願人らは、フルカラーの２ページ形成モード等で、２枚間欠プリントを連続的に１００枚続けた。その結果、ハーフトーン画像に横帯状の濃度ムラが現れた。この濃度ムラは、一次帯電のオーバーシュートで、感光ドラム１上に過剰帯電される部分が形成され、帯電ローラ２で均一に均することができない状況が蓄積されて帯電メモリとなり、他の部分との電位差が生じて、その差が現像され濃度ムラとなって現れるのである。
【００５１】
これは、プリントジョブが中間転写体５の１周期（ＲＳ／ＨＰ周期）の整数倍で終了するため、一次帯電のＡＣ／ＤＣ帯電の切替えタイミングが、感光ドラム１上の同じ位置にくることによる。フルカラーは４イメージなので、４００回この異常帯電によるメモリが感光ドラム１上の同じ位置に形成されたことになる。
【００５２】
そこで、本出願人らは、一次帯電のＡＣ／ＤＣ帯電の切替えタイミングが、感光ドラム１上の同じ位置にくることがないように、プリントジョブの周期を中間転写体５の１周期（ＲＳ／ＨＰ周期）の整数倍でないように制御とした。
【００５３】
具体的には、図２に示すように、プリントジョブ終了の直前の後回転と呼ばれる１回転を、５０００msからずらすことによって実現した。
【００５４】
従来の中間転写体５の停止時間は、ＲＳ１からの時間でいうと２０００msであったのを、本実施の形態１では１９３０msとし、時間でいうと７０ms短くなるほうにずらした。結果的には、停止位置が７．９mm上流側にずれたことになる。なお、これとは逆に、時間が長くなるようにずらしても何ら問題はない。ジョブ終了に時間がその分わずかに延びるだけである。また、ずらす時間も、この時間の整数倍が中間転写体５の１周周期と一致しない時間が望ましい。また、ずらし量も任意に設定可能である。
【００５５】
次のプリント開始は、今度はずれた位置、すなわち前のジョブ開始位置から７．９mm上流から始まる。このときも、図２に示すタイミングで高圧が制御されるので、中間転写体５上に印字されるトナー像は、前のジョブの画像よりも７．９mm上流から書かれることとなる。
【００５６】
中間転写体５と感光ドラム１とはギヤ駆動されているので、感光ドラム１上でも画像の書き込みタイミングが７．９mm上流にシフトすることとなり、前のジョブでの一次帯電のＡＣ／ＤＣ帯電の切替え位置も７．９mmずれることになり、感光ドラム１上の同位置が異常帯電されることを防止することができるようになる。
【００５７】
上述のように切替え位置を７．９mmずらして、前述と同様、フルカラーの２ページ形成モードで、１０００枚の間欠プリントを実施したところ、帯電メモリであるハーフトーン上での横帯状の濃度ムラの発生はなく、画像劣化を防止することができた。
【００５８】
また、モノカラーモードは、１枚の転写材に対する画像形成回数が、フルカラーモードに比して１／４となりその分、画像劣化については有利ではあるが、同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００５９】
なお、Ａ４サイズに限らず、他のサイズの転写材Ｐにプリントを行う場合においても、上述と同様の効果を上げることができる。
【００６０】
〈実施の形態２〉
本発明の実施の形態２は、同サイズの記録材Ｐを連続プリントする場合は、一次帯電のＤＣ／ＡＣ帯電の切替えをなくし、すべてＡＣと帯電することによって、切替え時のオーバーシュートをなくして異常帯電を防止するというものである。
【００６１】
図４にその場合の高圧タイミングチャートを示す。
【００６２】
１ｓｔプリントは最初の２ページ形成モードで、２ｎｄプリントは次の２ページ形成モードである。これらのプリントの間は、一次帯電はＡＣ帯電のみである。
【００６３】
本プリントシーケンスにおいては、前回転時、後回転時（不図示）にのみＤＣ帯電を実施している。本体のＤＣコントローラは、ホストコンピュータのプリンタドライバから送られるコマンドからプリント枚数を判別し、複数プリントと判断した場合は、画像イメージ間のＤＣ帯電を行わず、すべてＡＣ帯電にする。
【００６４】
その結果、連続プリントでイメージ間で実施された一次帯電のＡＣ／ＤＣ帯電の切替えがないので、オーバーシュートによる異常帯電が無くなり、実施の形態１で述べたような、ハーフトーン上での横帯状の濃度ムラの発生を抑えることができ、画像劣化を防止することができた。
【００６５】
本作用効果は、モノカラー連続、フルカラー連続プリントにかかわらす効果があることはもちろんである。
【００６６】
また、本実施の形態２と、前述の実施の形態２とを組み合わせた場合においても、ほぼ同様の効果をあげることができる。
【００６７】
〈実施の形態３〉
本実施の形態３は、複数の画像を担持できる中間転写体５を用いる場合において、プリントする画像が単数の場合と複数の場合とで、一次帯電のＡＣ帯電時間の印加方法を分け、帯電メモリの発生を抑制しつつ、感光ドラム１の削れを軽減することを特徴とする。
【００６８】
本実施の形態において、より具体的には、単数の場合とは１枚間欠プリントのことであり、複数の場合とは２ページ形成モードが実施されるときのことをいう。
【００６９】
図５に、フルカラー１枚間欠プリント、図６にフルカラー２ページ形成モードの場合の高圧タイミングチャートを示す。図５において、複数の画像を担持できる中間転写体５で１枚のプリントする場合は、帯電切替え時のオーバーシュートの発生回数が少ないので、帯電メモリは発生しないが、１ページ形成モードで連続プリントすると、帯電メモリが発生してしまう。
【００７０】
そこで、１ページ形成モードで１枚プリントのときは、感光ドラム１の削れ軽減による長寿命化のために、連続帯電を実施しないようにしている。
【００７１】
また、図６において、２ページ形成モードの場合は、中間転写体５のほぼ全周を画像が覆うため、ＡＣ連続帯電としても、無駄な部分がない。また２ページ形成モードは連続プリントに用いられる場合がほとんどであるので、ＡＣ連続帯電することによって帯電メモリの発生を抑えることができる。
【００７２】
以上述べたように、複数枚の画像を担持できる中間転写体５を用いたときに、２ページ形成モードが可能な転写材サイズで、１枚プリントする場合は、画像イメージ毎に帯電のＡＣ／ＤＣの切替えを行い、感光ドラム１のＣＴＬ削れを抑制し、連続プリントで用いられる２ページ形成モードでは、ＡＣ連続帯電を行って、帯電メモリの発生を抑制することで、長く高品位な画像を得られるようになった。
【００７３】
本実施の形態３と、前述の実施の形態１とを組み合わせた場合においても、同様の効果が得られる。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、第１の像担持体上の帯電メモリを抑止することができ、帯電メモリに起因する濃度ムラの発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。
【図２】実施の形態１の高圧タイミングチャート。
【図３】ＲＳ／ＨＰ信号と中間転写体の１周周期との関係を示すタイミングチャート。
【図４】実施の形態２の連続帯電の高圧タイミングチャート。
【図５】実施の形態３の１枚プリント時の高圧タイミングチャート。
【図６】実施の形態３の２ページ形成モード時の高圧タイミングチャート。
【符号の説明】
１          第１の像担持体（感光ドラム）
２          接触帯電部材（接触帯電手段）
５          第２の像担持体（中間転写体）
Ｐ          転写材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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