JP2003091169A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中間転写体クリーニング工程において、二次
転写残トナーを感光ドラムへ逆転写する工程を確実に行
い、クリーニング不良をなくすこと。 【解決手段】 中間転写体、二次転写残トナーを帯電す
る帯電部材を有し、また、感光ドラム上でトナー像形成
手段の下流、一次転写部の上流の位置に感光ドラム電位
制御手段を備えた画像形成装置において、二次転写残ト
ナーを感光ドラムへ逆転写する際に、感光ドラム電位を
該電位制御手段により制御して、一次転写部の電位差を
二次転写残トナーの感光ドラムへの逆転写に対して最適
な値に保つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、第一の像担持体上
のトナー像を第二の像担持体上に転写し、その第二の像
担持体上のトナー像を転写材に転写する画像形成装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】中間転写体を使用した４色フルカラーの
画像形成装置は、像担持体（例えば、感光ドラム）上に
形成したトナー像をこれに対向配置した中間転写体（例
えば、中間転写ドラム、中間転写ベルト）に転写する一
次転写工程を４色のトナーについて繰り返して中間転写
体上に４色のトナー像を順次に重ねた後、これら中間転
写体上の４色のトナー像を紙などの転写材上に一括して
転写する二次転写工程を行うことで、４色フルカラー画
像を得るようにしている。

【０００３】上述の二次転写工程後の中間転写体の表面
には、転写材上に二次転写されないトナー（以下「二次
転写残トナー」という）が数パーセント残る。この二次
転写残トナーをそのままにしておくと次の画像形成時に
次の転写材に二次転写されて、画像不良を引き起こした
り、画像形成装置内に飛散して転写材を汚してしまうお
それがある。このため、中間転写体を用いた画像形成装
置においては、中間転写体上の二次転写残トナーをいか
にしてクリーニング除去するかが課題となる。

【０００４】この課題を解決するための手段として、例
えば、ＵＳＰ５７３２３１０の公報に開示されるよう
に、帯電ローラを用いて中間転写体上の二次転写残トナ
ーを感光ドラム上のトナー像の正規の極性（マイナス）
とは逆極性（プラス）に帯電し、一次転写位置におい
て、中間転写体表面電位（一次転写バイアス）と感光ド
ラム表面電位との電位差（電界）によって、二次転写残
トナーを中間転写体から感光ドラムに逆転写して回収す
るものが知られている。この場合、さらに、上述の二次
転写残トナーの中間転写体から感光ドラムへの逆転写工
程を、トナー像を感光ドラムから中間転写体へ一次転写
する工程と同時に行うことで、画像形成のスループット
を高めている。

【０００５】

【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、以下のような問題があった。

【０００６】中間転写体上の二次転写残トナーの感光ド
ラムへの逆転写工程は、中間転写体の表面電位（一次転
写バイアス）と感光ドラムの表面電位との電位差（電
界）によって二次転写残トナーが移動するものである。

【０００７】例えば、感光ドラムの表面が−５５０Ｖに
帯電され、中間転写体に印加される一次転写バイアスが
＋２００Ｖと設定されている場合、両者の７５０Ｖの電
位差（電界）によって逆極性（プラス）のトナーは感光
ドラムに回収される。

【０００８】ところで、高度な濃度安定性が要求される
フルカラーの画像形成においては、感光ドラムの経時的
な劣化等に対応するために感光ドラム上のトナー像の濃
度を検知する濃度検知手段を有し、この検知結果をフィ
ードバックしてトナー像の濃度が適正になるように自動
制御するものがある。このときの濃度制御方法として
は、感光ドラムの帯電電位を変化させてトナーのカブリ
状態を制御する方法や、現像バイアスを変化させて最適
濃度を制御する方法などがある。

【０００９】ここで、感光ドラムに対する電位制御が働
いて、その表面電位が例えば−６５０Ｖに設定された場
合は一次転写バイアスとの電位差が８５０Ｖとなる。と
ころで、電位差が８００Ｖ以上となると感光ドラムと中
間転写体との間の一次転写ニップ部において、Ｐａｓｃ
ｈｅｎ放電が起こり、帯電ローラにより正に帯電された
二次転写残トナーが再び負（マイナス）に帯電されてし
まい感光ドラムに回収されない、いわゆるクリーニング
不良が発生し、一次転写不良が発生してしまう。このク
リーニング不良が発生すると、二次転写残トナーが中間
転写体上に蓄積し、後続（次）の転写材に付着したり、
画像形成装置内に飛散したりして、画像不良の原因とな
るといった問題があった。

【００１０】この問題を解決する一つの方法として、特
開平１１―７２９７９に開示された方法がある。これは
像担持体（第一の像担持体）と中間転写体の間（第一の
転写部）の電位差を８００Ｖ以下に抑えるため、像担持
体を帯電する帯電部材に印加する電圧に応じて、転写手
段（第一の像担持体から中間転写体へのトナー像転写手
段）に印加する電圧を制御するものである。ところが、
例えば像担持体としての感光ドラムの暗部電位が‐６５
０Ｖであり、明部電位が‐１３０Ｖであった場合、像担
持体（第一の像担持体）と中間転写体の間（第一の転写
部）の電位差を８００Ｖ以下に抑えるため、一次転写バ
イアスが＋１５０Ｖに設定されると、感光ドラムの表面
電位と一次転写バイアスとの電位差は感光ドラムの明部
において、２８０Ｖであり、電位差が小さいために、ト
ナー種やトナートリボ、中間転写体の抵抗値等が変わる
とクリーニング不良を引き起こす場合がある。

【００１１】本発明は、第一の像担持体と中間転写体
（第二の像担持体）の間（第一の転写部）の電位差を適
正な値に保つことにより、中間転写体上の残留トナーの
像担持体への転写不良を防止すると共に、像担持体から
中間転写体への次のトナー像の転写不良を防止すること
ができる画像形成装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は達成される。即ち、本発明は、第一の像担持体と、
前記第一の像担持体上にトナー像を形成する像形成手段
と、第二の像担持体と、前記像形成手段により前記第一
の像担持体上に形成されたトナー像を第一の転写位置で
静電的に前記第二の像担持体に転写する転写手段と、前
記第一の像担持体上のトナー像形成手段より下流側、か
つ前記第一の転写位置より上流側の位置に前記第一の像
担持体上の電位を制御する電位制御手段を持ち、前記第
二の像担持体上のトナー像が第二の転写位置で転写材に
転写された後、前記第二の像担持体上に残留する残留ト
ナーを前記第一の像担持体上の正規のトナーの帯電極性
と逆極性に帯電する帯電部材と、を有し、前記第１の転
写位置において、前記帯電部材により帯電された前記第
二の像担持体上の前記残留トナーが前記第一の像担持体
に転写されるのと同時に、前記第一の像担持体上の次の
トナー像が前記第二の像担持体に転写される電界が形成
される画像形成装置において、前記第二の像担持体上の
前記残留トナーが前記第一の像担持体に転写される際
に、前記電位制御手段により前記第一の像担持体上の電
位を制御する、ことを特徴とする。

【００１３】

【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。

【００１４】〈実施の形態１〉図１は、本発明に係る画
像形成装置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であり、中間転写体を利用
している。以下、画像形成装置全体の構成を簡単に説明
する。

【００１５】同図に示す画像形成装置は、第１の像担持
体としてドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラ
ム」という）１を備えている。感光ドラム１は、不図示
の画像形成装置本体（以下単に「装置本体」という）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方向に回転駆動される。感光ドラム１
の周囲には、その回転方向に沿って順に、感光ドラム１
表面の均一に帯電する接触方式の帯電ローラ２、画像情
報に応じて感光ドラム１表面にレーザー光Ｌを照射して
静電潜像を形成する露光装置３、静電潜像にトナーを付
着させてトナー像として現像する現像装置４、感光ドラ
ム１上の電位を制御する電位制御手段としての露光装置
１１、感光ドラム１上のトナー像が一次転写される第２
の像担持体としての中間転写ベルト（中間転写体）５、
感光ドラム１表面の一次転写残トナーを除去するクリー
ニング装置８が配置されている。

【００１６】中間転写ベルト５の内側には、転写手段と
して、一次転写ローラ６が配置されており、中間転写ベ
ルト５を感光ドラム１表面に押圧して、感光ドラム１と
中間転写ベルト５との間に一次転写ニップ部Ｎ１ を形
成している。一次転写ローラ６には電源（不図示）によ
って一次転写バイアスが印加される。また、中間転写ベ
ルト５の外側には、二次転写ローラ７が配置されてお
り、中間転写ベルト５との間に二次転写ニップ部Ｎ２
を形成している。二次転写ローラ７には、電源（不図
示）によって二次転写バイアスが印加される。さらに、
中間転写ベルト５上の残留トナー帯電部材として、中間
転写ベルト５に対向するようにして、中間転写ベルトク
リーニング装置９のクリーニングローラ（ローラ帯電
器）９ａが配設されている。

【００１７】そして、転写材Ｐの搬送方向（矢印Ｋ方
向）についての二次転写ニップ部Ｎ２の下流側には、転
写材Ｐ上に転写されたトナー像を加熱加圧して定着させ
る定着器１０が配設されている。

【００１８】上述構成の画像形成装置について、以下、
順に詳述する。

【００１９】上述の感光ドラム１は、アルミニウムシリ
ンダの外周面に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）、Ｓ
ｅ（セレン）等の光導電層を設けて構成したものであ
る。

【００２０】転写ローラ６は、芯金とその周囲を囲繞す
る導電性の弾性部材によって構成されており、感光ドラ
ム１表面に接触配置されて従動回転するとともに、電源
（不図示）によって帯電バイアスが印加される。

【００２１】露光装置３は、画像情報に応じてレーザー
光Ｌを発光するレーザー発振器３ａと、ポリゴンミラー
（不図示）と、ミラー３ｂ等を有し、画像情報に応じ
て、帯電済の感光ドラム１表面を露光して静電潜像を形
成する。現像装置４は、回転体４Ａと、これに搭載され
た４色の現像器、すなわちイエロー現像器４ａ、マゼン
タ現像器４ｂ、シアン現像器４ｃ、ブラック現像器４ｄ
を有し、回転体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（図１では、イエロー
現像器４ａ）が感光ドラム１表面に対向する現像位置に
配置される。４色フルカラーの画像形成に際しては、各
現像器が順次に現像位置に配置されることになる。

【００２２】露光装置１１は感光ドラム１上で現像装置
４の下流側、かつ一次転写ニップ部Ｎ１の上流側に配置
された赤色ＬＥＤである。

【００２３】中間転写ベルト５は、無端状に形成されて
おり、相互に平行に配置された３本の支持ローラ５ａ、
５ｂ、５ｃに掛け渡されている。３本の支持ローラのう
ち１本が駆動ローラであり、残りの２本は従動ローラと
なる。中間転写ベルト５は、駆動ローラが駆動手段（不
図示）によって回転することにより、矢印Ｒ５方向に駆
動（走行）される。中間転写ベルト５の具体的な材質と
しては、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、
スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレンプ
ロピレンゴム、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポ
リエチレン、塩素化ポリエチレン、アクリルゴム、フッ
素ゴム、ウレタンゴム等が上げられる。中間転写ベルト
５の内側の、感光ドラム１とほぼ対向する位置には、上
述の一次転写ローラ６が配置され、中間転写ベルト５を
感光ドラム１表面に押圧して一次転写ニップ部Ｎ２ を
形成している。また、中間転写ベルト５の外側の、支持
ローラ５ｂにほぼ対向する位置には、上述の二次転写ロ
ーラ７が配置されており、この二次転写ローラ７表面と
中間転写ベルト５との間に二次転写ニップ部Ｎ２を形成
している。さらに、二次転写ニップ部Ｎ２の下流側で、
かつ一次転写ニップ部Ｎ１の上流側においては、中間転
写ベルト５表面に対向するようにして、上述の中間転写
ベルトクリーニング装置９が配設されている。中間転写
ベルトクリーニング装置９は、中間転写ベルト５表面に
接触自在に配置されたクリーニングローラ（ローラ帯電
器）９ａと、これに接続された交流電源９ｂ及び直流電
源９ｃとを有する。

【００２４】次に、上述構成の画像形成装置の動作につ
いて説明する。

【００２５】矢印Ｒ１方向に回転駆動された感光ドラム
１は、帯電ローラ２に直流電圧と交流電圧とが重畳され
た帯電バイアスが印加されることにより、表面が均一に
帯電される。レーザー発振器３ａにイエローの画像信号
が入力されると、レーザー光Ｌが発光され、帯電済の感
光ドラム１表面を照射し、静電潜像が形成される。感光
ドラム１がさらに矢印Ｒ１方向に回転すると、感光ドラ
ム１上の静電潜像は、イエロー現像器４ａによってイエ
ローのトナーが付着され、トナー像として現像される。
感光ドラム１上のイエローのトナー像は、一次転写ロー
ラ６に印加された一次転写バイアスによって一次転写ニ
ップ部Ｎ１ を介して中間転写ベルト５上に一次転写さ
れる。トナー像転写後の感光ドラム１は、表面の一次転
写残トナーがクリーニング装置８によって除去され次の
画像形成に供される。

【００２６】以上の、帯電、露光、現像、一次転写、ク
リーニングの一連の各画像形成プロセスを、他の３色、
すなわちマゼンタ、シアン、ブラックについても繰り返
すことにより、中間転写ベルト５上に４色のトナー像が
形成される。

【００２７】この中間転写ベルト５上の４色のトナー像
は、電源によって二次転写ローラ７に印加された二次転
写バイアスにより、二次転写ニップ部Ｎ２を介して、矢
印Ｋ方向に搬送されてきた転写材Ｐに二次転写される。

【００２８】トナー像転写後の転写材Ｐは、定着器１０
に搬送され、ここで加熱加圧を受けて溶融固着（定着）
され、これによりフルカラーの画像が得られる。

【００２９】一方、トナー像転写後の中間転写ベルト５
は、転写材Ｐに転写されないで表面に残った二次転写残
トナーが、中間転写ベルト５に当接された中間転写ベル
トクリーニングローラ９ａによって現像時のトナー極性
と逆極性の電荷が付与されることにより、一次転写ニッ
プ部Ｎ１を介して、感光ドラム１上に逆転写され清掃さ
れる。なお、逆転写された二次転写残トナーは、感光ド
ラム１上の一次転写残トナーとともにクリーニング装置
８によって除去される。中間転写ベルト５上の二次転写
残トナーが感光ドラム１に逆転写される様子について、
図３に概略を示した。

【００３０】本実施の形態においては、現像時のトナー
極性がマイナスであり、中間転写ベルトクリーニングロ
ーラ９ａにプラスの直流電圧および交流電圧とが重畳さ
れたバイアスを印加し、二次転写残トナーをプラスに帯
電している。

【００３１】ここで、本実施の形態においては、濃度安
定性を確保するため感光ドラム１の暗部電位は‐５５０
Ｖ、明部電位は‐１３０Ｖであり、良好な一次転写性を
得るため、また、一次転写部における電位差不足によ
る、中間転写ベルトのクリーニング不良を防ぐために、
一次転写ローラ６に印加する一次転写バイアスは＋３０
０Ｖとしている。なお、現像バイアスは‐３５０Ｖであ
る。このとき、一次転写ニップにおける一次転写コント
ラストは４３０〜８５０Ｖとなるが、一次転写コントラ
ストが８００Ｖ以上になると感光ドラム１と中間転写ベ
ルト５との間の一次転写ニップ部において、Ｐａｓｃｈ
ｅｎ放電が起こり、中間転写クリーニングローラ９ａに
よりプラスに帯電された二次転写残トナーが再びマイナ
スに帯電されてしまい感光ドラム１に回収されない、い
わゆるクリーニング不良が発生し、一次転写不良が発生
してしまう。このクリーニング不良が発生すると、二次
転写残トナーが中間転写ベルト５上に蓄積し、後続
（次）の転写材に付着したり、画像形成装置内に飛散し
たりして、画像不良の原因となるといった問題があっ
た。また、一次転写コントラストを８００Ｖ以下に抑え
るために一次転写バイアスを＋２５０Ｖとすると一次転
写コントラストは３８０〜８００Ｖとなり、一次転写コ
ントラストが３８０Ｖの個所において、トナー種やトナ
ートリボによって、二次転写残トナーが感光ドラム１に
逆転写されないクリーニング不良が見られた。

【００３２】本実施の形態の特徴は上記問題を解決する
ため、中間転写ベルト５上の二次転写残トナーを感光ド
ラム１に逆転写する際、露光装置１１により感光ドラム
１上の電位を制御して、一次転写コントラストを８００
Ｖ以下にし、また、一次転写部の電位差不足によって、
クリーニング不良が発生することがないように、一次転
写部の電位差を確保できるようにすることを特徴とす
る。

【００３３】図２に感光ドラム１の表面電位と露光装置
１１による光量の関係を示した。

【００３４】本実施の形態においては、光量を０．０５
μＪ／ｃｍ^２として、中間転写ベルト５上の二次転写残
トナーを感光ドラム１に逆転写する際の感光ドラム１上
の暗部電位を‐４５０Ｖに制御したところ、クリーニン
グ不良は見られなかった。この時、一次転写コントラス
トは４３０〜７５０Ｖである。なお、一次転写部の電位
差が少ないことによる、中間転写ベルトのクリーニング
不良が起こらないように一次転写バイアスを＋３００Ｖ
として、一次転写コントラストの最低値を４３０Ｖとし
た。

【００３５】ここで、露光量を０．０５μＪ／ｃｍ^２よ
り強くして、中間転写ベルト５上の二次転写残トナーを
感光ドラム１に逆転写する際の感光ドラム１上の電位
を、例えばマイナス側２００Ｖ以下に制御したところ、
前記二次転写残トナーが感光ドラム１に逆転写されるの
と同時に、感光ドラム１から中間転写ベルト５に転写さ
れるべきトナー像が感光ドラム１上にて飛び散っている
のが観察された。

【００３６】さらに詳細に調べて見たところ、感光ドラ
ム上暗部電位がマイナス側３５０Ｖ以下でトナー飛び散
りが観察された。本構成においては、感光ドラム上暗部
電位‐３５０〜‐５００Ｖ程度でトナー飛び散りが観察
されず、かつ、クリーニング不良も観察されなかった。

【００３７】上述の実施の形態においては、現像時のト
ナーの極性がマイナスの場合について説明したが、本発
明はこれがプラスの場合においても適用できるのはいう
までもない。

【００３８】また、第二の像担持体として中間転写ベル
トを使用しているが、これに代えて、ドラム状の中間転
写ドラムを使用することも可能である。

【００３９】また、第一の像担持体上の電位を制御する
電位制御手段は、上記実施の形態においては赤色ＬＥＤ
を用いたが、他の露光手段でよいのはもちろんであり、
また、コロナ帯電器等の非接触帯電部材でも可能であ
る。

【００４０】〈実施の形態２〉実施の形態１において
は、一次転写バイアスを＋３００Ｖに設定していたが、
環境（温度、湿度等）変動により、トナー像の転写性確
保のため一次転写バイアスを可変にした場合、例えばあ
る環境において一次転写バイアスを＋４００Ｖに設定し
た場合、実施の形態１と同じ感光ドラム電位では、一次
転写部の電位差が大きくなって（この場合８５０Ｖ）Ｐ
ａｓｃｈｅｎ放電が起こり、中間転写ベルトのクリーニ
ング不良が見られる場合がある。そこで本実施の形態２
においては、一次転写バイアスに応じて感光ドラム１の
電位を変化させた。ここで、感光ドラム電位制御手段と
してコロナ帯電器を用いており、その概略図を図４に示
した。コロナ帯電器にはＡＣにＤＣを重畳した。また、
コロナ帯電器に印加するＤＣ電流と感光ドラム電位の関
係を図５に示した。コロナ帯電器を用いると、印加する
ＤＣ電流によって感光ドラム電位を制御するので、電位
制御が容易である。ところで、一次転写バイアスが＋４
００Ｖの場合には感光ドラム表面電位を‐３５０Ｖとし
たが、この時、一次転写部での電位差（一次転写コント
ラスト）は４８０〜７５０Ｖであり、感光ドラム上での
トナー飛び散りが観察されず、かつ、中間転写ベルトの
クリーニング不良も観察されなかった。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
濃度安定性の確保等の理由により、第一の像担持体上の
電位を変化させた場合においても、第一の像担持体と中
間転写体（第二の像担持体）の間（第一の転写部）の電
位差を適正な値に保つことにより、第二の像担持体上の
残留トナーの第一の像担持体への転写不良を防止すると
ともに、第一の像担持体から第二の像担持体への次のト
ナー像の転写不良を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１にかかる画像形成装置の概略図。

【図２】実施の形態１における感光ドラム１の電位と露
光量の関係を示す図。

【図３】実施の形態１、２における二次転写残トナーの
感光ドラム１への逆転写工程の説明図。

【図４】実施の形態２にかかる画像形成装置の概略図。

【図５】実施の形態２における感光ドラム１の電位とコ
ロナ帯電器ＤＣ電流の関係を示す図。

【符号の説明】 １ 感光ドラム ２ 帯電ローラ ３ 露光装置 ４ 現像器 ５ 中間転写ベルト ６ 一次転写ローラ ７ 二次転写ローラ ８ 感光ドラムクリーニング装置 ８ａ 感光ドラムクリーニングブレード ９ 中間転写ベルトクリーニング装置 ９ａ 中間転写ベルトクリーニングローラ １０ 定着装置

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H027 DA02 DE05 EA01 EA02 EA03 ED24 EE02 EF09 2H200 FA08 GA23 GA30 GA34 GA47 GB12 HA02 HA12 HB12 HB22 JA02 JA29 JC03 JC12 JC19 LB02 LB03 LB08 LB18 LB39 PA02 PA05 PA10 PB04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第一の像担持体と、前記第一の像担持体
   上にトナー像を形成する像形成手段と、第二の像担持体
   と、前記像形成手段により前記第一の像担持体上に形成
   されたトナー像を第一の転写位置で静電的に前記第二の
   像担持体に転写する転写手段と、前記第一の像担持体上
   のトナー像形成手段より下流側、かつ前記第一の転写位
   置より上流側の位置に前記第一の像担持体上の電位を制
   御する電位制御手段を持ち、前記第二の像担持体上のト
   ナー像が第二の転写位置で転写材に転写された後、前記
   第二の像担持体上に残留する残留トナーを前記第一の像
   担持体上の正規のトナーの帯電極性と逆極性に帯電する
   帯電部材と、を有し、前記第１の転写位置において、前
   記帯電部材により帯電された前記第二の像担持体上の前
   記残留トナーが前記第一の像担持体に転写されるのと同
   時に、前記第一の像担持体上の次のトナー像が前記第二
   の像担持体に転写される電界が形成される画像形成装置
   において、 前記第二の像担持体上の前記残留トナーが前記第一の像
   担持体に転写される際に、前記電位制御手段により前記
   第一の像担持体上の電位を制御することを特徴とする画
   像形成装置。
2. 【請求項２】 前記転写手段に印加する電圧に応じて、
   前記電位制御手段により前記第一の像担持体上の電位を
   制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装
   置。
3. 【請求項３】 前記電位制御手段がコロナ帯電器である
   ことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装
   置。
4. 【請求項４】 前記第一の像担持体が感光体であり、前
   記電位制御手段が露光装置であることを特徴とする請求
   項１または２記載の画像形成装置。