JP3869929B2

JP3869929B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP3869929B2
Application number: JP04700598A
Authority: JP
Inventors: 達也小林; 健彦鈴木; 鶴谷　　貴明
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-03-04
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2018-02-27
Also published as: US5991567A; JPH10307489A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関するものであり、特に、複写機、レーザービームプリンタ等に好適に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
図７に、従来の画像形成装置の概略構成を示す。なお、同図に示す画像形成装置は、切替え式の４個の現像器、及び中間転写体として中間転写ベルトを使用したレーザービームプリンタである。
【０００３】
同図に示す画像形成装置は、矢印Ｒ１方向に回転駆動される感光ドラム１の表面を帯電ローラ（帯電器）２により一様に帯電し、光源やミラーを有する露光装置３のレーザー光の照射によってイエローに対応する静電潜像を形成する。現像装置４のロータリ４ａの矢印Ｒ４方向の回転によりイエローの現像器４Ｙを感光ドラム１に対向する現像位置Ｄに配置し、上述の感光ドラム１上の静電潜像にイエローのトナーを付着させてイエローのトナー像として現像する。このイエローのトナー像は、中間転写体としての中間転写ベルト５ａに１次転写される。中間転写ベルト５ａは、ローラ５ｂ、５ｃ、５ｄに掛け渡されており、矢印Ｒ５方向に回転駆動されるとともに、１次転写ローラ５ｅに所定の１次転写バイアスを印加することで、感光ドラム１上のイエローのトナー像が１次転写ニップ部Ｔ₁ を介して中間転写ベルト５ａ上に１次転写される。トナー像の１次転写後の感光ドラム１は、表面に残った１次転写残トナーがクリーナ６によって除去され、次のマゼンタの画像形成に供される。
【０００４】
上述のイエローのトナーについて行った一連の画像形成プロセス、すなわち帯電、露光、現像、１次転写、クリーニングをイエロー以外のマゼンタ、シアン、ブラックについても行い、中間転写ベルト５ａで４色のトナー像を重ねる。この４色のトナー像は、給紙カセット（不図示）から給紙ローラ（不図示）等を介して矢印Ｋ_P 方向に搬送されてきた紙等の転写材Ｐを矢印Ｋｆ方向に移動可能な２次転写ローラ５ｆと中間転写ベルト５ａとの間にて挟持搬送しつつ、２次転写ローラ５ｆに２次転写バイアスを印加することで、２次転写ニップ部Ｔ₂ を介して転写材Ｐ上に一括して２次転写される。２次転写後の転写材Ｐは、搬送ベルト（不図示）によって転写装置７に搬送され、ここで加熱加圧されてトナー像が表面に定着されて画像形成が終了する。一方、トナー像の２次転写後の中間転写ベルト５ａは、クリーナ５ｇによって表面の２次転写残トナーが除去され次の１次転写に備える。
【０００５】
次に、中間転写ベルト５ａのクリーニングについて説明する。クリーニングローラ５ｇは、芯金上に、抵抗１０⁴ 〜１０⁶ Ω・cmのゴムから成る基層を２〜６mmの厚さに設け、この上に抵抗１０⁶ 〜１０¹²Ω・cmのゴム又は樹脂からなる表層を５０〜３００μｍの厚さに設けたものである。クリーニングローラ５ｇは、駆動手段（不図示）によって中間転写ベルト５ａに対して矢印Ｋｇ方向に接離される。クリーニングローラ５ｇは、感光ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト５ａ上に順次に１次転写されているときは、中間転写ベルト５ａから離間され、一方、中間転写ベルト５ａ上のトナー像が転写紙Ｐ上に２次転写された後、中間転写ベルト５ａに当接され、バイアス電源５ｉからバイアスが印加される。ここで用いられるクリーニング方法を簡単に説明すると、中間転写ベルト５ａ上の２次転写残トナーは、直流バイアスが印加されたクリーニングローラ５ｇにより、現像器４内におけるトナーの正規の帯電極性とは逆極性に帯電され、１次転写ニップ部Ｔ₁ を介して反対に中間転写ベルト５ａから感光ドラム１へ再転写され、中間転写ベルト５ａ表面がクリーニングされる。なお、感光ドラム１に転写された２次転写残トナーは、感光ドラム１上に残留する１次転写残トナーを除去するのと同じ感光ドラム１用のクリーナ６によって除去される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来例においては、特に４色フルカラーの画像形成を行った場合に、中間転写ベルト５ａ上の２次転写残トナーが多くなるため、クリーニングローラ５ｇによってこれら２次転写残トナーを十分に逆極性に帯電することができず、クリーニング性能が低下するという問題があった。さらに、連続して画像を形成する場合、クリーニング不良により次の画像に影響を及ぼしてしまうという問題があった。一方、クリーニングローラ５ｇに印加するバイアス値を高く設定すれば、２次転写残トナーを十分に逆極性に帯電することができるが、この場合、中間転写ベルト５ａが過剰に帯電されてしまい、複数の転写材Ｐに連続して画像を形成する場合、２枚目以降の中間転写ベルト５ａに対する１次転写性が低下するという問題が発生する。
【０００７】
なお、以上では、中間転写体が中間転写ベルト５ａの場合について説明したが、これが中間転写ドラムの場合についても同様の問題がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、中間転写体上に残留するトナーを均一に帯電することができる画像形成装置を提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、中間転写体上に残留するトナーを良好にクリーニングすると共に、連続して画像形成する場合のスループットを向上させることができる画像形成装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明により達成される。本発明によれば、現像手段によりトナー像が形成され、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上のトナー像が第１の転写位置で静電的に転写される中間転写体と、前記中間転写体上のトナー像が転写材に第２の転写位置で静電的に転写された後、交番電圧が印加されて、前記中間転写体上に残留する残留トナーを所定の極性に帯電する帯電手段と、を有し、前記残留トナーは前記第１の転写位置で前記中間転写体から前記像担持体へ静電的に転写される画像形成装置において、前記交番電圧のデューティー比は５０％よりも大きいことを特徴とする。
【００１１】
さらに、別の実施態様によれば、現像手段によりトナー像が形成され、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上のトナー像が第１の転写位置で静電的に転写される中間転写体と、前記中間転写体上のトナー像が転写材に第２の転写位置で静電的に転写された後、交番電圧が印加されて、前記中間転写体上に残留する残留トナーを前記現像手段におけるトナーの正規の極性とは逆極性に帯電する帯電手段と、を有し、前記残留トナーは前記中間転写体から前記像担持体へ前記第１の転写位置で静電的に転写手段により転写されるのと同時に、前記像担持体上の次のトナー像は前記第１の転写位置で静電的に前記中間転写体へ前記転写手段により転写される画像形成装置において、前記交番電圧のデューティー比は５０％よりも大きいことを特徴とする。
【００１２】
【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。
【００１３】
図１に本発明に係る画像形成装置の一例を示す。なお、同図は、電子写真方式の４色フルカラーの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。
【００１４】
まず、同図を参照して画像形成装置の構成及び画像形成プロセスの概略について説明する。なお、以下の説明では、現像装置４内における本来の極性が負極性のトナーを使用してイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各色のトナー像をこの順に順次に形成して最終的に４色フルカラーのカラー画像を形成するものとする場合を例に説明する。この画像形成装置は、単色画像も形成することができるのはもちろんであり、形成されるトナーの色数は原稿に応じて適宜選択すればよい。
【００１５】
同図に示す画像形成装置は、像担持体としての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、アルミニウムを円筒状に形成した導電性のドラム基体と、その外周面に形成された感光体（感光層）を備えている。感光体としては、例えば、ＯＰＣ（有機光半導体）、Ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）、ＣｄＳ（硫化カドミウム）、Ｓｅ（セレン）等の光導電体を使用することができる。
【００１６】
感光ドラム１は、画像形成装置本体（不図示）によって回転自在に支持されており、駆動手段（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。
【００１７】
感光ドラム１は、その表面に接触配置された帯電ローラ（帯電器）２に帯電電源（不図示）によって帯電バイアスを印加することにより所定の極性、所定の電位に均一に帯電処理される。
【００１８】
帯電後の感光ドラム１表面は、露光装置３によって静電潜像が形成される。露光装置３は、光源、ポリゴンミラー、レンズ、反射ミラー（いずれも不図示）等を有し、イエローの画像信号に応じて発生されたレーザー光によって感光ドラム１表面を走査して、第１色目のイエローの静電潜像を形成する。
【００１９】
この静電潜像は、現像手段としての現像装置４によって現像される。現像装置４は、回転自在なロータリ４ａと、これに搭載された４個の現像器、すなわちそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーを収納した現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂを備えており、ロータリ４ａ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（同図では、イエローの現像器４Ｙ）が感光ドラム１に対向する現像位置Ｄに配置される。現像位置Ｄに配置された現像器４Ｙは、感光ドラム１上の静電潜像にイエローのトナーを付着させてイエローのトナー像として現像する。
【００２０】
イエローのトナー像は、転写装置５の中間転写体としての中間転写ベルト５ａ上に１次転写される。中間転写ベルト５ａは、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレンゴム）、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、ウレタン、シリコーンゴム等のゴムシート、又は、ＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の可撓性の樹脂シートによって構成されており、駆動ローラ５ｂ、従動ローラ５ｃ、テンションローラ５ｄに掛け渡されていて、駆動手段（不図示）によって駆動ローラ５ｂを矢印方向（時計回り）に回転させることで、矢印Ｒ５方向に回転駆動（移動）される。中間転写ベルト５ａの内側には、１次転写ローラ５ｅが配置されており、この１次転写ローラ５ｅは、感光ドラム１との間に中間転写ベルト５ａを挟持することにより、中間転写ベルト５ａとの間に第１の転写位置としての１次転写ニップ部Ｔ₁ を形成している。電圧印加手段は、１次転写ローラ５ｅと、高圧電源５ｊとを備えており、１次転写ローラ５ｅには、高圧電源５ｊからトナーの正規の極性とは逆極性の所定の１次転写バイアス（本実施例では正極性バイアス）が印加され、これにより感光ドラム１上のイエローのトナー像が中間転写ベルト５ａ上に１次転写される。トナー像転写後、感光ドラム１表面に残留する１次転写残トナーをクリーニング手段としてのクリーナ６によって除去し、次のマゼンタの画像形成に供される。
【００２１】
イエローのトナーについての上述の一連の画像形成プロセス（帯電、露光、現像、１次転写、クリーニング）を、他の３色（マゼンタ、シアン、ブラック）についても同様に行い、中間転写ベルト５ａ上に順次、４色のトナー像を重ねる。なお、４色のトナー像の１次転写を行うにあたり、１次転写ローラ５ｅに印加する１次転写バイアスは、各色毎に順次に数十〜数百Ｖ上昇させる。
【００２２】
つづいて、中間転写ベルト５ａ上の４色のトナー像は、紙等の転写材Ｐに転写される。中間転写ベルト５ａの外側には、２次転写ローラ５ｆが配置されており、この２次転写ローラ５ｆは、従動ローラ５ｃとの間に中間転写ベルト５ａを挟持するとともに、中間転写ベルト５ａとの間に第２の転写位置としての２次転写ニップ部Ｔ₂ を形成している。転写材Ｐは、給紙カセット（不図示）に収納されており、給紙ローラ（不図示）によって矢印Ｋ_P 方向に給送され、中間転写ベルト５ａの回転に同期するようにして２次転写ニップ部Ｔ₂ に供給される。２次転写ニップ部Ｔ₂ に供給された転写材Ｐは、高圧電源（不図示）から２次転写ローラ５ｆにトナーの正規の極性とは逆極性の所定の２次転写バイアス（本実施例では正極性バイアス）を印加することで、中間転写ベルト５ａ上の４色のトナー像が一括して２次転写される。
【００２３】
中間転写ベルト５ａ上のトナー像の２次転写後、転写材Ｐは、搬送ベルト（不図示）によって定着器７に搬送され、ここで加熱加圧されて転写材Ｐ表面にトナー像が定着され、画像形成装置本体外部に排出され、フルカラーの画像形成が終了する。
【００２４】
一方、２次転写後電源５ｈによってバイアスが印加された、矢印Ｋ_g 方向に接離可能な帯電手段としてのクリーニングローラ５ｇによって中間転写体５ａ表面の２次転写残トナーが帯電され、１次転写ニップ部Ｔ₁において感光ドラム１へ転写される。この時、１次転写ローラ５ｅには、トナーの正規の極性とは逆極性の所定のバイアスが印加される。クリーニングローラ５ｇは、２次転写残トナーを帯電する際、中間転写体５ｇに当接し、それ以外の時は離間している。そして、中間転写ベルト５ａは、次画像のトナー像の１次転写に供される。
【００２５】
次に上述の中間転写ベルト５ａについて詳述する。中間転写ベルト５ａは、厚さ５０〜２００μｍ、体積抵抗率１０⁸ Ω・cm〜１０¹⁴Ω・cmに調整されたＰＶｄＦ、ＰＥＴ、ポリカーボネイト、ポリエチレン、シリコン等の樹脂によって構成することができる。この他には、厚さ０．３〜２mm、体積抵抗率１０⁴ 〜１０⁸ Ω・cmに調整されたウレタンゴム、ヒドリンゴム、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ等の基層上に、厚さ２〜１００μｍ、体積抵抗１０⁸ Ω・cm〜１０¹⁴Ω・cmに調整されたゴム又はＰＶｄＦ、ＰＥＴ、ポリカーボネイト、ポリエチレン、シリコン等の樹脂を表層として設けて構成することもできる。導電体としての基層の体積抵抗率は１０⁴ Ω・cm〜１０⁸ Ω・cmと低く設定されているので、中間転写ベルト５ａの基層全体は１次転写電位となる。ゴム基層と表層によって構成する場合、ゴム基層の体積抵抗率が上述のように、１０⁴ 〜１０⁸ Ω・cmと低く抑えられているので、中間転写ベルト５ａの基層全体は、１次転写電位となる。
【００２６】
次に、中間転写ベルト５ａのクリーニングについて詳述する。
【００２７】
クリーニングローラ５ｇは、芯金上に、抵抗１０⁴ 〜１０⁶ Ω・cmのゴムからなる基層を２〜６mmの厚さに設け、この上に体積抵抗が１０⁶ 〜１０¹²Ω・cmのゴム又は樹脂かならる表層を５０〜３００μｍの厚さに設けたものである。このクリーニングローラ５ｇは、駆動手段（不図示）によって矢印Ｋ_g 方向に移動可能であり、中間転写ベルト５ａに対して接離可能に構成されている。クリーニングローラ５ｇは、感光ドラム１上から中間転写ベルト５ａに対してトナー像が順次に１次転写されるとき、中間転写ベルト５ａから離間されている。また、クリーニングローラ５ｇは、中間転写ベルト５ａにおける２次転写が終了した部分に当接し、さらにバイアス電源５ｈによって２次転写バイアスが印加される。クリーニングローラ５ｇは、２次転写残トナーを帯電する際、中間転写ベルト５ａに当接しなくてもよい。しかしながら、中間転写ベルト５ａに当接した方が、印加バイアスをより小さくできるので一層好ましい。これにより、中間転写ベルト５ａ上の２次転写残トナーは、現像装置４内におけるトナーの正規の極性とは逆極性に帯電され、１次転写ニップ部Ｔ₁ に搬送される。１次転写ニップ部Ｔ₁に搬送された２次転写残トナーは、１次転写ローラ５ｅに所定のバイアスが印加されて、感光ドラム１上へ転写される。また、１次転写ニップ部Ｔ₁で１次転写ローラ５ｅにより、感光ドラム１上の次の画像の第１色目のイエローのトナー像を中間転写ベルト５ａ上に１次転写するのと同時に、中間転写ベルト５ａ上の２次転写残トナーを感光ドラム１に転写することにより、連続して画像を形成する際のスループットを向上することができる。感光ドラム１に転写された２次転写残トナーは、１次転写残トナーと同様に、クリーナ６によって除去される。
【００２８】
次に本発明における特徴部分について詳述する。
【００２９】
図１において、５ｈは、クリーニングローラ５ｇにバイアスを印加する高圧電源である。本発明の特徴は、バイアスとして、非対称の交番電界を用いることにある。ここで、非対称の交番電界とは、図２（ａ）に示すような、矩形波のデューティ比を変えた波形、（ｂ）に示すように電圧のプラス側とマイナス側とで周波数が異なる２つの正弦波を組み合わせた波形、（ｃ）に示すような三角波のパルス波形、（ｄ）に示すような台形波のパルス波形等の非対称の交番電圧を印加したときに発生する電界をいう。これらの図中、Ｖ_max は電圧の最大値、Ｖ_min は最小値、Ｖ_centerは最大値Ｖ_max と最小値Ｖ_min との平均値、Ｖ_rms は実効値を示し、非対称の交番電圧を印加することによって、実効値Ｖ_rms が平均値Ｖ_centerからずれる（これらの図ではプラス側にずれる）ようになっている。また、（ａ）〜（ｄ）のいずれの波形においても、１周期Ｔに対して、電圧がプラスである時間Ｔ＋が５０％を超えるように設定されている。
【００３０】
図３に、比較例として、クリーニングローラ５ｇに直流バイアスのみ印加した場合と、実施例として、最大値Ｖ_max が＋１５００Ｖ、最小値Ｖ_min が−１５００Ｖ、ピーク間電圧である振幅電位Ｖ_PP（Ｖ_max とＶ_min の電位差）が３０００Ｖ、デューティ比７０％、周波数３ｋＨｚ、図２（ａ）のような矩形波のバイアスを印加した場合とにおけるクリーニング性及び連続して画像を形成する時の転写安定性を比較した結果を示す。なお、デューティ比は、図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、周期Ｔに対する、それぞれの波形（以下適宜「バイアス波形」という）が実効値Ｖ_rmsに対してＶ_max側にある時間Ｔ＋（即ち、Ｖ_max側かＶ_min側のうち、印加時間が長い方の時間）の比率で表わしている。
【００３１】
図３を見ると明らかなように、比較例においては、バイアス値＋５００Ｖでは、２次転写残トナーの表層部は感光ドラム１に戻りクリーニングされたが、中間転写ベルト５ａに近い深層部の２次転写残トナーは感光ドラム１に戻らず、次の画像上にクリーニング不良として発生した（図中×で示す）。一方、連続印字時の２枚目の画像は良好に１次転写された（図中○で示す）。次に、バイアス値＋１０００Ｖにおいては、クリーニング性に関しては、２色重ね部（Ｙ＋Ｍ、Ｍ＋Ｃ、Ｙ＋Ｃ）は良好にクリーニングされたが、３色重ね部（Ｙ＋Ｍ＋Ｃ）においてクリーニング不良が発生した（図中△で示す）。一方、連続印字時の２枚目以降の画像は良好に１次転写された。次に、バイアス値＋１５００Ｖにおいては、３色重ね部においても良好にクリーニングされた（図中○で示す）。一方、連続印字時の２枚目以降の画像は、特に１色目Ｙの１次転写効率が悪く、色味が変化してしまった。これは、クリーニングローラ５ｇに印加されたバイアスが＋１５００Ｖと高いため、中間転写ベルト５ａが帯電してしまい、次画像の１色目Ｙの最適な転写条件から外れたためである。
【００３２】
上述の各比較例に対し、実施例においては、クリーニング性に関しては、３色重ね部においても良好にクリーニングされ、一方、連続印字時の２枚目以降の画像も良好に１次転写された。
【００３３】
このように本発明がクリーニング性及び連続印字時の転写安定性（１次転写）に優れているのは、高圧電源５ｈがクリーニングローラ５ｇに印加するバイアスを交番電圧とし、これによってクリーニングローラ５ｇと中間転写ベルト５ａとの間に交番電界を発生させ、この交番電界で中間転写ベルト５ａ上の２次転写残トナーの帯電を行うことにより、中間転写ベルト５ａ上の２次転写残トナーを攪拌して深層部にある２次転写残トナーまで均一に帯電させることができることができ、また、中間転写ベルト５ａを過剰に帯電させることなく、２次転写残トナーを現像装置４内のトナーの正規の極性とは逆極性に帯電させることができるからである。
【００３４】
次に、クリーニングローラ５ｇへの印加バイアスのデューティを変化させながら、クリーニングローラ５ｇによる帯電後の中間転写ベルト５ａの表面電位、クリーニングローラ５ｇ通過後の２次転写残トナーの帯電量を調べた。図４は、デューティ比と中間転写ベルト５ａの表面電位との関係を示す。図を見れば明らかなように、対称バイアスであるデューティ比５０％では、中間転写ベルト５ａの表面電位は０Ｖであり、中間転写ベルト５ａ表面は完全に除電されている。さらに、表面電位は、デューティ比が上昇するのに伴って徐々に上昇し、デューティ比９０％では＋３００Ｖになった。一方、比較例で示した直流バイアスのみを印加した場合の表面電位は、それぞれ、＋５００Ｖで０Ｖ、＋１０００Ｖで＋５００Ｖ、＋１５００Ｖで＋１０００Ｖとなった。
【００３５】
図５は、１次転写ローラ５ｅへの１次転写バイアスを変化させた場合の、感光ドラム１から中間転写ベルト５ａへのトナー像の１次転写効率を示した図である。１次転写バイアスが１０００Ｖを超えると急激に１次転写効率が低下する。これは、１次転写バイアスが高すぎるために、感光ドラム１上のトナー像が１次転写される前に、感光ドラム１と中間転写ベルト５ａ間で放電が発生し、トナーが逆極性に帯電してしまうためと考えられる。実際の１次転写時には、クリーニングローラ５ｇによって中間転写ベルト５ａに生じる帯電電位と、次の画像の１色目の１次転写バイアス値を加算した値が、１次転写時の１次転写バイアスとなる。１次転写バイアス値を１転写効率が８０％を超える最低の電圧＋１００Ｖとしても、比較例のように直流バイアス＋１５００Ｖを１次転写ローラ５ｅに印加した場合、クリーニングローラ５ｇ通過後の中間転写ベルト５ａの表面電位が＋１０００Ｖであるから、実際の１次転写バイアスは＋１１００Ｖとなり、転写効率は５５％と転写不良が発生する。これに対し、本実施例ではデューティ比９０％の場合でも、中間転写ベルト５ａの表面電位は＋３００Ｖ（図４参照）であり、１次転写バイアスの＋１００Ｖを加えた場合でも＋４００Ｖであり、転写効率は９０％と良好な１次転写性とを両立させることが可能となる。
【００３６】
次に図６に、クリーニングローラ５ｇ通過後の２次転写残トナーの帯電量を示す。
【００３７】
図３の比較例で示した直流バイアスのみの場合、バイアスが＋５００Ｖのときは−１０μＣ／ｇ、＋１０００Ｖのときは＋５μＣ／ｇ、＋１５００Ｖのときは＋２５μＣ／ｇであった。一方、本実施例のように交番電圧を印加した場合は、デューティ比５０％では、クリーニングローラ５ｇの通過後のトナー帯電量は、−１０μＣ／ｇであり、これはクリーニングローラ５ｇ通過前のトナー帯電量と同じであった。デューティ比６０％では＋１０μＣ／ｇ、デューティ比７０％においては＋１５μＣ／ｇ、デューティ比８０％においては＋２０μＣ／ｇ、デューティ比９０％においては＋２５μＣ／ｇとなり、２次転写残トナーがプラス極性に反転するデューティ比６０％以上において、２次転写残トナーは良好に感光ドラム１に転写された。ところがデューティ比９０％を超えるとトナーの帯電量は＋５μＣ／ｇと逆に減少してしまい、クリーニング性（感光ドラム１への転写性）が悪化した。これは交番電界にトナーが追従できず擾乱効果によってトナー深層部まで帯電できなくなったためである。したがって、デューティ比は６０〜９０％が好ましいといえる。さらに、高圧電源の特性上、デューティ比の安定性と周波数特性（デューティ比が大きくなる程、周波数特性をよくしなければならない）を考慮した場合、デューティ比を７０〜８５％にすることで、コストのかからない高圧電源を用いることができるため、一層よい。
【００３８】
以上説明したように、クリーニングローラ５ｇにデューティ比を６０〜９０％とした非対称バイアスを印加することにより、中間転写ベルト５ａを過剰に帯電することなく、２次転写残トナーを逆極性に均一に帯電でき、その結果、良好なクリーニング性（感光ドラム１への転写性）と連続印字時の１次転写性の安定とを両立させることができる。この理由は、以下のように考えられている。
【００３９】
すなわち、クリーニングローラ５ｇから中間転写ベルト５ａ及び２次転写残トナーに移動する電荷は、空間放電によるものと、クリーニングローラ５ｇと中間転写ベルト５ａとの間のニップ部で充電されるものと２つがある。中間転写ベルト５ａに関しては、デューティ比を変化させても帯電電位の変化が少ないことから、主に空間放電で帯電される場合、バイアスの極性が変化する際速やかに帯電されるのであり、Ｖ_max 及びＶ_min が印加されている時間全体にわたって帯電されるのではないため、デューティ比が変化しても帯電電位は変化せず、ほぼＶ_center値となる。これに対し、２次転写残トナーはデューティ比が変化すると帯電量が変化するため、主にニップ部での充電により、電荷を受けているものと考えられる。充電による場合、Ｖ_max 及びＶ_min が印加されている時間全体にわたって充電されるため、Ｖ_max 及びＶ_min の印加時間の差が帯電量に関係する。
【００４０】
次に、Ｖ_PP（｜Ｖ_max−Ｖ_min｜）を変化させ、クリーニング性能をみたところ、Ｖ_PPが１０００Ｖ以上の場合に上述した効果が見られたが、高すぎると中間転写ベルト５ａ、クリーニングローラ５ｇの表層の耐電圧を超えてリークしてしまうため、用いる中間転写ベルト５ａ、クリーニングローラ５ｇにもよるが、Ｖ_PPとしては８ｋＶ以内を使用するのが好ましく、このときのＡＣ電流は、０．５〜５ｍＡがよく、さらにクリーニングローラ５ｇ、中間転写ベルト５ａの抵抗変動を考慮すると、１〜３ｍＡがよい。なお、ＡＣ電流の測定は、既知の抵抗（１ｋΩ）をグランドと高圧電源との間に接続し、クリーニングローラ５ｇに電圧を印加した時の前記既知の抵抗の端子間電圧値を測定することで得られる。このとき高圧出力側で測定すると測定が不安定になるため、高圧電源のグランド側で測定するとよい。
【００４１】
次に、クリーニングローラ５ｇへの印加バイアスの周波数を変化させたところ、５００Ｈｚ以下では、帯電サイクル模様が画像上に現れてしまった。また５ｋＨｚ以上になると、トナー帯電量が低減し、クリーニング性（２次転写残トナーの感光ドラム１への転写性）が低下した、これは交番電界にトナーが追従できず擾乱効果によってトナー深層部まで帯電できなくなったためである。したがって、周波数は５００〜５０００Ｈｚ（５ｋＨｚ）の範囲が好ましい。さらに、高圧電源の周波数公差及び周波数特性の点から、１０００〜３０００Ｈｚが、コストのかからない高圧電源が使用できてよい。
【００４２】
次に、図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示した他の非対称バイアスを用いたところ、デューティ比及び周波数に関しては、上述の図２（ａ）の場合と同様な結果となった。また、Ｖ_PPに関しては、（ｄ）で示した台形波は、同様に１０００Ｖ以上で効果が見られたが、（ｂ）の正弦波、（ｃ）の三角波に関しては、Ｖ_PPが１５００Ｖ以上で効果が見られた。これは、Ｖ_max 及びＶ_min 、特にＶ_min の印加時間が短いためである。
【００４３】
以上の説明では、負極性のトナーを用いる場合について述べたが、正極性のトナーを用いる場合は、Ｖ_min側の印加時間をＶ_max側の印加時間より長く設定して本実施例と同様にすればよい。
【００４４】
また中間転写体として、導電体としての基層上に表層を設けた場合について述べたが、基層のない樹脂シートを用いて、クリーニングローラに対して中間転写体を介して対向する対向電極部材を設け、クリーニングローラと対向電極部材との間に本発明のような交番電界を形成するようにしてもよい。
【００４５】
また、中間転写体として、ベルト状の中間転写ベルト５ａを用いる場合につい述べたが、これに代えてドラム状の中間転写ドラムを用いてもよいのはもちろんである。
【００４６】
さらに、ローラ状のクリーニングローラ５ｇを用いる場合について述べたが、これに代えて、ブレード状の帯電ブレード、ブラシ状の帯電ブラシ等の他の帯電部材を用いることもできる。
【００４７】
さらにまた、クリーニングローラ５ｇに印加するバイアスも非対称バイアスであれば他の波形を用いてもよいのはいうまでもない。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、帯電手段に印加される交番電圧のデューティ比は５０％ではないので、２次転写残トナーを中間転写体から像担持体へ良好に転写することができる。
【００４９】
さらに、連続して画像を形成する場合、画像形成のスループットを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。
【図２】（ａ）はデューティの異なる非対称な交番電圧としての矩形波を示す図。
（ｂ）はデューティの異なる非対称な交番電圧としての２つの正弦波を合成した波を示す図。
（ｃ）はデューティの異なる非対称な交番電圧としての三角波のパルス波を示す図。
（ｄ）はデューティの異なる非対称な交番電圧としての台形波のパルス波を示す図。
【図３】クリーニング性と転写性とについての比較を示す図。
【図４】デューティと中間転写ベルト表面電位との関係を示す図。
【図５】１次転写電圧（１次転写バイアス）と転写効率との関係を示す図。
【図６】バイアスと２次転写残トナーの帯電量との関係を示す図。
【図７】従来の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。
【符号の説明】
１第１の像担持体（感光ドラム）
２帯電器（帯電ローラ）
３露光装置
４現像装置
４Ｂブラックの現像器
４Ｃシアンの現像器
４Ｍマゼンタの現像器
４Ｙイエローの現像器
５転写装置
５ａ中間転写体（中間転写ベルト）
５ｇ帯電手段（クリーニングローラ）
５ｈ電源
５ｊ電源
６クリーニング手段（クリーナ）
７定着器
Ｐ転写材

Claims

トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上のトナー像が第１の転写位置で静電的に転写される中間転写体と、前記中間転写体上のトナー像が転写材に第２の転写位置で静電的に転写された後、交番電圧が印加されて、前記中間転写体上に残留する残留トナーを所定の極性に帯電する帯電手段と、を有し、前記残留トナーは前記第１の転写位置で前記中間転写体から前記像担持体へ静電的に転写される画像形成装置において、
前記交番電圧のデューティー比は５０％よりも大きいことを特徴とする画像形成装置。
前記帯電手段は、前記中間転写体に接離可能であり、前記残留トナーを帯電するときは前記中間転写体に当接することを特徴とする請求項１の画像形成装置。
前記装置は、前記中間転写体に電圧を印加する電圧印加手段を備え、前記残留トナーは、前記電圧印加手段により前記第１の転写位置で前記中間転写体から前記像担持体へ静電的に転写されることを特徴とする請求項１又は２の画像形成装置。
前記電圧印加手段は、ローラを備えることを特徴とする請求項３の画像形成装置。
前記交番電圧のデューティー比は、６０〜９０％であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの画像形成装置。
前記交番電圧のデューティー比は、７０〜８５％であることを特徴とする請求項５の画像形成装置。
前記交番電圧の周波数は、５００〜５０００Ｈｚであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかの画像形成装置。
前記交番電圧の周波数は、１０００〜３０００Ｈｚであることを特徴とする請求項７の画像形成装置。
前記交番電圧のピーク間電圧は、１０００〜８０００Ｖであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかの画像形成装置。
前記交番電圧のピーク間電圧は、１５００〜８０００Ｖであることを特徴とする請求項９の画像形成装置。
前記帯電手段を流れる電流は、０．５〜５ｍＡであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかの画像形成装置。
前記帯電手段を流れる電流は、１〜３ｍＡであることを特徴とする請求項１１の画像形成装置。
前記交番電圧の波形は、矩形波であることを特徴とする請求項１乃至１２の画像形成装置。
前記像担持体は複数色のトナー像を担持可能であり、前記像担持体上の前記複数色のトナー像は前記中間転写体へ順次重ねて前記第１の転写位置で静電的に転写され、前記中間転写体上の前記複数色のトナー像は前記第２の転写位置で静電的に転写材に転写されることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかの画像形成装置。
現像手段によりトナー像が形成され、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上のトナー像が第１の転写位置で静電的に転写される中間転写体と、前記中間転写体上のトナー像が転写材に第２の転写位置で静電的に転写された後、交番電圧が印加されて、前記中間転写体上に残留する残留トナーを前記現像手段におけるトナーの正規の極性とは逆極性に帯電する帯電手段と、を有し、前記残留トナーは前記中間転写体から前記像担持体へ前記第１の転写位置で静電的に転写手段により転写されるのと同時に、前記像担持体上の次のトナー像は前記第１の転写位置で静電的に前記中間転写体へ前記転写手段により転写される画像形成装置において、
前記交番電圧のデューティー比は５０％よりも大きいことを特徴とする画像形成装置。
前記帯電手段は、前記中間転写体に接離可能であり、前記残留トナーを帯電するときは前記中間転写体に当接することを特徴とする請求項１５の画像形成装置。
前記装置は、前記中間転写体に電圧を印加する電圧印加手段を備え、前記電圧印加手段により、前記残留トナーが前記第１の転写位置で前記中間転写体から前記像担持体へ静電的に転写されると同時に、前記像担持体上の次のトナー像は前記第１の転写位置で前記中間転写体へ静電的に転写されることを特徴とする請求項１５又は１６の画像形成装置。
前記電圧印加手段は、ローラを備えることを特徴とする請求項１７の画像形成装置。
前記交番電圧のデューティー比は、６０〜９０％であることを特徴とする請求項１５乃至１８のいずれかの画像形成装置。
前記交番電圧のデューティー比は、７０〜８５％であることを特徴とする請求項１９の画像形成装置。
前記交番電圧の周波数は、５００〜５０００Ｈｚであることを特徴とする請求項１５乃至２０のいずれかの画像形成装置。
前記交番電圧の周波数は、１０００〜３０００Ｈｚであることを特徴とする請求項２１の画像形成装置。
前記交番電圧のピーク間電圧は、１０００〜８０００Ｖであることを特徴とする請求項１乃至２２のいずれかの画像形成装置。
前記交番電圧のピーク間電圧は、１５００〜８０００Ｖであることを特徴とする請求項２３の画像形成装置。
前記帯電手段を流れる電流は、０．５〜５ｍＡであることを特徴とする請求項１５乃至２４のいずれかの画像形成装置。
前記帯電手段を流れる電流は、１〜３ｍＡであることを特徴とする請求項２５の画像形成装置。
前記交番電圧の波形は、矩形波であることを特徴とする請求項１５乃至２６の画像形成装置。
前記像担持体は複数色のトナー像を担持可能であり、前記像担持体上の前記複数色のトナー像は前記中間転写体へ順次重ねて前記第１の転写位置で静電的に転写され、前記中間転写体上の前記複数色のトナー像は前記第２の転写位置で静電的に転写材に転写されることを特徴とする請求項１５乃至２７のいずれかの画像形成装置。