JP2004070194A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】帯電ロールに代表される接触式帯電器の上流側で感光体の表面電位を可及的に一様化することにより、クリーニングモードにおいて帯電器の清浄化の機能を充分に発揮することが可能であり、もって通常の画像形成動作の際に感光体を意図する電位へ充分に帯電することができ、濃度むらのない高画質な記録画像を形成することが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成動作の合間に実行されるクリーニングモードの際に、接触式帯電器に付着した不要トナーを感光体上に吐き出させ、これをトナー排出部材が配置された最終転写ロール又は中間転写体に転移させ、上記トナー排出部材で除去するように構成された画像形成装置において、上記感光体上における帯電器の配設位置よりも上流側であって、トナー像の転写位置よりも下流側に、上記クリーニングモードの際に感光体表面を一様に露光する光除電手段を設けた。
【選択図】 図５
【解決手段】画像形成動作の合間に実行されるクリーニングモードの際に、接触式帯電器に付着した不要トナーを感光体上に吐き出させ、これをトナー排出部材が配置された最終転写ロール又は中間転写体に転移させ、上記トナー排出部材で除去するように構成された画像形成装置において、上記感光体上における帯電器の配設位置よりも上流側であって、トナー像の転写位置よりも下流側に、上記クリーニングモードの際に感光体表面を一様に露光する光除電手段を設けた。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば複写機やプリンタ等、電子写真方式を用いて記録画像を形成する画像形成装置、特に、感光体上で形成したトナー像を直接記録シートへ転写するのではなく、中間転写体を介して記録シートに最終転写する画像形成装置に係り、詳細には、感光体上で発生した転写残留トナー等の不要トナーを該感光体上ではなく、中間転写体又は最終転写手段上で除去するように構成した画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開２００１−７５４４８号公報には、中間転写体を介して記録シートに４色のトナー像を転写するように構成したフルカラーレーザビームプリンタが開示されている。このプリンタはイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色に対応した感光体ドラムを個別に備えた所謂タンデム型のフルカラープリンタであり、各色の感光体ドラムから記録シートへは、第１中間転写ドラム及び第２中間転写ドラムを介してトナー像の転写が行われるようになっている。また、第１中間転写ドラムは一対が設けられており、一方の第１中間転写ドラムにはイエロー及びマゼンタのトナー像が一次転写されて重ね合わされ、他方の第１中間転写ドラムにはシアン及びブラックのトナー像が転写されて重ね合わされるようになっている。また、これら一対の第１中間転写ドラム上に一次転写された各色トナー像は第２中間転写ドラムに二次転写され、かかる第２中間転写ドラム上で４色のトナー像が重ね合わされるようになっている。そして、このようにして第２中間転写ドラム上に形成された４色の多重トナー像は、第２中間転写ドラムに接する最終転写ロールによって記録シートに一括転写されるようになっている。
【０００３】
このプリンタにおいて特徴的なのは、各色の感光体ドラムに対して転写残留トナーを除去するクリーナが設けられていない点である。従来より、感光体ドラムに対してクリーニングブラシやクリーニングブレードを配置し、トナー像転写後の感光体ドラムの表面に付着している残留トナーを除去する技術は公知である。しかし、これらクリーニングブラシやクリーニングブレードは、残留トナーを効率よく除去するために、感光体ドラムの表面を機械的に強く摺擦しており、感光体の摩耗を助長する傾向にある。従って、感光体ドラムに対してクリーニングブラシやクリーニングブレードを接触させない、所謂クリーナレスの構成を採用すれば、感光体ドラムの寿命を延命化することができる。
【０００４】
もっとも、クリーナレス構成を可能とするためには、トナー像の転写効率を高め、転写後の感光体ドラムに殆ど残留トナーが発生しないようにすることが重要である。前述のような中間転写ドラムを用いた画像形成装置では、中間転写ドラムを被覆する半導電性弾性層の抵抗値を最適化すると共に、温度・湿度の変動に対して最適な転写バイアスを設定することにより、トナー像の転写効率を高めることが可能である。また、特開平９−２１２０１０号公報に開示されるように、感光体ドラムの表面にトナーより小粒径の粉状体のほぼ一様な微粒子層を形成し、この微粒子層の上に重ねてトナー像を形成れば、感光体ドラムとトナーとの非電気的な付着力が低減され、更なる高転写効率転写率を得ることが可能である。更に、近年では転写効率に優れた球形トナーが実用化されるに至り、クリーナレス構成が実現可能となっている。
【０００５】
一方、トナー像を形成するトナーは転写電界を通り抜ける際に、転写ニップ前後におけるパッシェン放電や転写ニップ内での電荷注入により、僅かづつではあるが逆極性に帯電してしまう。この極性反転したトナー（逆極性トナー）は転写部において本来の帯電極性のままのトナー（正極性トナー）とは逆方向、すなわち中間転写ドラムから感光体ドラムへと逆上る方向へ移動することから、記録シートへは転写されず、最終的には感光体ドラムを帯電している帯電ロールまで逆上って、そこに蓄積されてしまう。帯電ロールに代表される所謂接触型の帯電器の場合、その表面がトナーによって汚染されると、感光体ドラムの帯電むらの原因となり、例えばハーフトーン画像を形成した際に色むらが発生してしまう。本来、このような逆極性トナーは感光体ドラムに接するクリーニングブラシやクリーニングブレードによって機械的に除去されてしまうため、感光体ドラムに対してクリーナを設けている画像形成装置では問題になることはないが、クリーナレスの画像形成装置では画質に係わる極めて重大な問題となる。
【０００６】
また、トナー像を形成するトナーの中には帯電量の低いものも存在し、かかるトナーは正極性トナーではあるが、転写電界が有効に作用しないことから、中間転写ドラムへ転写されることなく感光体ドラム上に残留してしまう。従って、極僅かではあるが正極性トナーも転写残留トナーとして感光体ドラム上に残り、機械的な付着力によって感光体ドラムから帯電ロールへ転移してしまう。このような正極性トナーによっても帯電ロールの性能は低下してしまう。
【０００７】
このため、特開２００１−７５４４８号公報に開示されるプリンタでは、プリントジョブの合間に、あるいはプリントジョブを中断してクリーニングモードを実行し、プリントジョブの最中に帯電ロールに蓄積した正極性トナー及び逆極性トナーを該帯電ロールから吐き出させ、最終転写ロールに対して設けられたクリーニングブレードでこれらトナーを除去することにより、帯電ロールの清浄化を行うようになっている。具体的には、帯電ロール、感光体ドラム、中間転写ドラム、最終転写ロールの間に形成される電位勾配を制御し、最初は画像形成時と同様な電位勾配を与えることによって、帯電ロールに付着している正極性トナーを帯電ロールから最終転写ロールへ順次転移させていき、次に電位勾配を逆転させて逆極性トナーを帯電ロールから最終転写ロールへ順次転移させていき、両極性のトナーを上記クリーニングブレードで最終転写ロール上から除去し、廃トナー容器へ回収するように構成されている。
【０００８】
かかるクリーニングモード時における帯電ロールから感光体ドラムへのトナーの転移は、両者の間に形成される電位差に依存しており、感光体ドラムの軸芯部材に直接バイアス電圧を印加することによって感光体ドラムを所定の表面電位に帯電させ、両者の間に所定の電位差を形成している。しかし、感光体ドラムの表面電位に著しいむらが存在すると、帯電ロールと感光体ドラムとの間に意図する大きさの電位差を形成することができず、結果として、帯電ロールに付着しているトナーを完全には感光体ドラム上へ吐き出すことができなくなってしまう。このような表面電位むらは、プリントジョブ時における静電潜像が残留して生じる他、感光体ドラムの表面が中間転写ドラムと離間する際に剥離放電が生じ、かかる剥離放電によっても生じることになる。従って、クリーニングモードを実行したにも拘らず、帯電ロールの表面の清浄化が充分になされず、以降のプリントジョブで記録画像の画質低下が発生する懸念があった。
【０００９】
また、特開２００１−７５４４８号公報記載の技術を採用したフルカラーレーザビームプリンタとして、出願人はＤｏｃｕ Ｐｒｉｎｔ Ｃ１６１６を既に商品化してるが、このプリンタでは、帯電ロールに対するトナーの付着を軽減すると共に、感光体ドラム表面への放電生成物の蓄積を防止するため、感光体ドラム上における帯電ロールの上流側にブラシロールからなるトナーの仮保持ロールが設けられている。この仮保持ロールはトナー像転写後の感光体ドラムの表面を極軽く摺擦することにより、感光体ドラム表面に付着している正極性トナーや逆極性トナーを拭い取り、前述のクリーニングモードが実施されるまでの間、これらのトナーを一時的に保持しておくために設けられている。そして、仮保持ロールに蓄積されたトナーはクリーニングモードの際に感光体ドラム上に吐き出され、帯電ロールに蓄積されていたトナーと同様にして最終転写ロール上から除去されるようになっている。
【００１０】
しかし、プリントジョブの間は上記仮保持ロールがトナーを蓄積した状態で感光体ドラムを摺擦しており、特に、クリーニングモードが実行される直前のプリントジョブでは仮保持ロールが多量のトナーを蓄積していることから、トナー像を中間転写ドラムへ転写し終えた後の感光体ドラムの表面に静電潜像の電位が著しく残留していると、仮保持ロールがあたかも現像器の如く作用して残留する静電潜像をトナー現像してしまい、ゴースト像となって記録シート上にプリントされてしまうといった問題点があった。
【００１１】
更に、近年カラープリンタに要求される機能として「Ｔｒｕｓｔ Ｍａｒｋｉｎｇ」と呼ばれるものがある。これは、プリント画像の背景部に『コピー厳禁』、『配布Ｎｏ．ＸＸ 』等の隠し文字をプリント画像と同時に印字しておき、かかるプリント物が複写機によってコピーされると、先の『コピー厳禁』、『配布Ｎｏ．ＸＸ 』がコピー用紙の背景に浮かび上がって来るようにしたものである。このような例は、住民票等の公文書に見ることができる。このような隠し文字の印字は従来プリプリント紙により対応をしていたが、カラープリンタで本来のプリント画像と同時に印字可能となれば、低コスト化が可能となる。
【００１２】
このような「Ｔｒｕｓｔ Ｍａｒｋｉｎｇ」をプリンタで実現するためには、本来の画像データを印字する外に、先の隠し文字『コピー厳禁』、『配布Ｎｏ．ＸＸ 』を７５線程度の粗い線数のドットでプリントし、さらに、この文字を人間の目から見にくくする為に、背景部全面を６００ｓｐｉの誤差拡散により薄いハーフトーンでプリントする必要があり、このような処理を行うと、人間の目は隠し文字を認識することができず、多少色づいた背景部の上に本来の画像がプリントされているとしか判別することができない。従って、「Ｔｒｕｓｔ Ｍａｒｋｉｎｇ」の実施に当たっては、背景部全面を均一にしかも薄いハーフトーンで印字することが必須となり、感光体ドラムの帯電電位の一層の平滑化が要求されるところである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その第１目的とするところは、帯電ロールに代表される接触式帯電器の上流側で感光体の表面電位を可及的に一様化することにより、クリーニングモードにおいて帯電器の清浄化の機能を充分に発揮することが可能であり、もって通常の画像形成動作の際に感光体を意図する電位へ充分に帯電することができ、濃度むらのない高画質な記録画像を形成することが可能な画像形成装置を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の第２の目的は、感光体上における帯電器の上流側にトナーの仮保持部材を設けた場合に、かかる仮保持部材が感光体上の残留潜像を現像してしまうといったトラブルを防止し、ゴースト像の発生しない高画質の記録画像を形成することが可能な画像形成装置を提供することにある。
【００１５】
更に、本発明の第３の目的は、感光体の表面電位の均一性を確保し、「Ｔｒｕｓｔ Ｍａｒｋｉｎｇ」を実現可能な画像形成装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、所定のプロセススピードで回転する感光体と、この感光体を所定の表面電位に帯電させる接触式帯電器と、画情報に応じて上記感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、上記静電潜像をトナー現像する現像器と、現像されたトナー像を記録シートに対して転写する最終転写ロールと、これら感光体と最終転写ロールとの間に配置されると共に感光体から記録シートへのトナー像の転写を媒介する少なくとも一つの中間転写体と、上記最終転写ロール又は少なくとも一つの中間転写体に対して配置されたトナー排出部材とを備え、画像形成動作の合間に実行されるクリーニングモードの際に、上記接触式帯電器に付着した不要トナーを感光体上に吐き出させ、これをトナー排出部材が配置された最終転写ロール又は中間転写体に転移させ、上記トナー排出部材で除去するように構成された画像形成装置を前提とし、上記感光体上における帯電器の配設位置よりも上流側であって、トナー像の転写位置よりも下流側には、上記クリーニングモードの際に感光体表面を一様に露光する光除電手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１７】
このような技術的手段によれば、上記帯電器に付着した不要トナーを感光体上に吐き出させるクリーニングモードの際には、かかる光除電手段を用いて感光体表面を一様に露光することで、感光体上の残留電位は除電されて安定化し、この露光後に感光体を帯電させることで、接触式帯電器と感光体との間に所望の電位差を形成することが可能となる。これにより、画像形成動作の際に接触式帯電器に付着していた不要トナーを上記電位差に基づいて感光体上へ確実に吐き出すことが可能となり、クリーニングモードにおいて帯電器の清浄化を図ることが可能となる。
【００１８】
このような本発明において、上記光除電手段は少なくともクリーニングモードの実行中にのみ感光体を一様露光すれば良いが、画情報に応じたトナー像を形成する画像形成動作の最中にも感光体を一様露光するように構成することができる。そのように構成すれば、トナー像転写後の感光体の残留電位が除電されるので、その後に感光体を接触式帯電器で一様に帯電させた際に、感光体の表面電位が均一化し易く、特に、ＤＣ成分のバイアス電圧のみを接触式帯電器に印加している場合に均一化の効果が大きい。
【００１９】
また、上記第２の目的を達成するため、すなわち、上記感光体上における帯電器の上流側に設けたトナー仮保持部材が現像器として作用してしまうのを防止するためには、上記光除電手段を感光体上におけるトナー仮保持部材の配設位置よりも上流側であって、トナー像の転写位置よりも下流側に設け、画像形成動作の最中に感光体を一様露光するのが好ましい。このように構成すれば、トナー像転写後の感光体の表面がトナー仮保持部材を通過する前に。かかる感光体の残留電位を除電することができ、トナー仮保持部材が現像器として作用してしまうのを防止することができ、前述したようなゴースト像の発生を防止することが可能となる。
【００２０】
このような効果は、画像形成動作中に光除電手段で感光体を除電することにより得られ、クリーニングモードの際に光除電手段を点灯するか否かとは無関係であるが、クリーニングモードの際にも光除電手段を点灯すれば、感光体上の残留電位は除電されて安定化するので、トナー仮保持部材と感光体との間に所望の電位差を形成することが可能となる。従って、画像形成動作の際にトナー仮保持部材に捕獲された不要トナーを上記電位差に基づいて感光体上へ確実に吐き出すことが可能となり、クリーニングモードにおいてトナー仮保持部材の清浄化の確実を期すことができるといった効果も生じる。
【００２１】
更に、画像形成動作の最中に上記光除電手段を用いて感光体を露光し、トナー像転写後の感光体表面の残留電位を一様に除電するように構成すれば、接触式帯電器により与えた感光体の表面電位は安定したものとなり、特にＤＣ成分のバイアス電圧を帯電器に印加した場合の表面電位の安定性が良好なものとなり、ハーフトーン画像の再現性が向上するので、第３の目的である「Ｔｒｕｓｔ Ｍａｒｋｉｎｇ」を実現することが可能となる。
【００２２】
ここで、上記光除電手段としては、感光体の周囲に露光ランプを設ける等しても良いが、感光体の小径化や周辺部材に対する遮光を考慮した場合、露光ランプを感光体の周面との対向位置に配設するのは妥当ではない。従って、かかる観点からすれば、感光体の周面と対向しない位置に発光源を設け、この発光源の照射光を光ファイバー等の導光管を介して感光体表面へ導くのが好ましい。
【００２３】
一方、近年においては、感光体等の消耗品の交換時における簡便性を考慮して、感光体や帯電器等を一体の画像形成ユニットとして構成し、消耗品交換の際にはこの画像形成ユニットを装置フレームに対して着脱するように構成した画像形成装置が主流である。このため、上記光除電手段としての露光ランプを感光体の周面に対向配置した場合には、かかる露光ランプへ通電するための電極を装置フレームと画像形成ユニットに設けなければならず、周辺部材に対する絶縁を考慮すると、装置フレームと画像形成ユニットとの接続機構が複雑化してしまう。しかし、前述のように発光源の照射光を導光管で感光体の表面に導くように構成した場合には、発光源を装置フレーム側に設ける一方、導光管を画像形成ユニットに設け、かかる画像形成ユニットを装置フレームに装着した際に導光管の一端が発光源の照射光を受光するように構成しておけば良いので、装置フレームと画像形成ユニットとの接続機構を単純化できるといったメリットがある。
【００２４】
また、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応した感光体を備えている所謂タンデム型のフルカラー画像形成装置においては、一つの発光源から各色の感光体へ照射光を導くことができるので、装置の小型化にも資することが可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の画像形成装置を詳細に説明する。
図１は本発明を適用したフルカラーレーザビームプリンタの概略構成を示すものである。尚、図１中の矢印は、各回転部材の回転方向を示している。
【００２６】
このフルカラープリンタは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ （Ｍ）、ブラック （Ｋ）及びシアン（Ｃ）の各色毎に作像エンジン１を有する所謂タンデム型のプリンタであり、各作像エンジン１では色毎の画情報に応じたトナー像を所定のタイミングで感光体ドラム１０上に形成するようになっている。また、各感光体ドラム１０に形成されたトナー像は第１中間転写ドラム２に一次転写された後、この第１中間転写ドラム２から第２中間転写ドラム３へと二次転写され、最終的には第２中間転写ドラム３に接する最終転写ロール４によって、かかる第２中間転写ドラム３から記録シートＰへ最終転写されるようになっている。
【００２７】
上記第１中間転写ドラム２は２色の作像エンジンに対して１本づつ、計２本が設けられており、一方の第１中間転写ドラム２ａに対してはイエロー及びマゼンタの作像エンジン１Ｙ，１Ｍからトナー像が転写され、他方の第１中間転写ドラム２ａに対してはブラック及びシアンの作像エンジン１Ｋ，１Ｃからトナー像が転写され、各第１中間転写ドラム２ａ，２ｂ上では２色のトナー像が重ね合わされるようになっている。また、上記第２中間転写ドラム３は一対の第１中間転写ドラム２ａ，２ｂの双方に対して接しており、一方の第１中間転写ドラム２ａからイエロー及びマゼンタのトナー像が転写された後に、他方の第１中間転写ドラム２ｂからブラック及びシアンのトナー像が転写され、４色のトナー像が第２中間転写ドラム３上で重なり合うようになっている。また、トナー像が転写された記録シートＰは定着器５を経て図示外の排紙トレーへ排出されるようになっている。
【００２８】
従って、この実施例のプリンタでは、第１中間転写ドラム２ａ，２ｂ、第２中間転写ドラム３の回転方向からして、各色のトナー像が作像エンジンから記録シートＰへの最終転写位置に到達するまでのプロセス距離は、ブラック、シアン、イエロー、マゼンタの順番に遠くなっており、これら４色のトナー像を第２中間転写ドラム３上で重ね合わせるには、マゼンタの作像エンジン１Ｍにおけるトナー像の書き出しタイミングがもっとも早くなる。
【００２９】
各作像エンジン１は、感光体ドラム１０と、この感光体ドラム１０を所定の背景部電位に帯電させる帯電ロール１１と、画情報で変調された光ビームＢｍで感光体ドラム１０を露光するレーザ光学ユニット（図示せず）と、露光によって感光体ドラム１０上に形成された静電潜像をトナー現像する現像器１２と、トナー像を一次転写した後の感光体ドラム１０の表面から不要トナーを除去して一時的に保持しておくトナー仮保持部材１３とから構成されており、上記第１中間転写ドラム２ａ，２ｂは上記現像器１２の下流側において感光体ドラム１０に接している。従って、感光体ドラム１０の回転に伴い、かかる感光体ドラム１０の表面に対しては帯電、露光、現像、転写の各工程が連続して行われ、各色の画情報に応じたトナー像が第１中間転写ドラム２ａ，２ｂに一次転写される。
【００３０】
以上説明してきた各構成部材のうち、各色の感光体ドラム１０、帯電ロール１１及びトナー仮保持部材１３は単一のドラムユニット６として一体化されており、また、一対の第１中間転写ドラム２ａ，２ｂ及び第２中間転写ドラム３は単一の画像転写ユニット７として一体化されており、例えば感光体ドラム１０の劣化等によって画像品質が低下する場合等には、上記ドラムユニット６を帯電ロール１１と共にそのまま交換するようになっている。
【００３１】
上記帯電ロール１１は導電性金属からなる軸芯部材の周囲を導電性の発泡弾性体で被覆し形成されており、かかる発泡弾性体の空隙にトナーが目詰まりするのを防止するため、かかる弾性体の周囲は導電性を有する円筒状の回転フィルムで被覆されている。そして、上記軸芯部材には約−７５０ＶのＤＣ電圧が印加され、これによって回転フィルムの周面と感光体ドラム１０の周面とが形成する楔状の微少隙間において放電が発生し、感光体ドラム１０の表面は例えば約−３７０Ｖ程度に一様に帯電される。
【００３２】
帯電ロール１１に印加するバイアス電圧はこのようにＤＣ成分のみのものが好ましいが、ＡＣ成分にＤＣ成分を重畳したものであっても差し支えない。しかし、ＡＣ成分は感光体ドラム１０の表面の攻撃性がＤＣ成分に比べて強く、経時的な使用によって感光体ドラム表面の平滑性が失われ易い。このため、トナー像の転写効率を長期にわたって高いレベルで維持するためには、ＤＣ成分のみからなるバイアス電圧を帯電ロール１１に印加して、感光体ドラム１０を所定の背景部電位に帯電させるのが好ましい。
【００３３】
また、上記現像器１２は所謂磁気ブラシ現像方式を採用するものであり、各色作像エンジン１Ｙ，１Ｍ，１Ｋ，１Ｃの現像器には対応する色のトナー及びキャリアからなる現像剤が充填されている。各現像器１２は所定の間隙を保って感光体ドラム１０に対向する現像ロール１４を備えており、上記現像剤はこの現像ロール１４上に磁気ブラシを形成し、現像ロール１４の回転に伴って感光体ドラム１０を摺擦する。また、現像ロール１４にはＡＣ成分にＤＣ成分を重畳した現像バイアス電圧が印加されており、この現像バイアス電圧を印加しながら現像剤の磁気ブラシで感光体ドラム１０を摺擦することにより、光ビームＢｍによって露光された感光体ドラム１０上の画像部にのみトナーが付着し、トナー像が形成される。この実施例では、例えば、光ビームＢｍの露光後の画像部電位が−７５Ｖ以下程度、現像バイアス電圧はＡＣ成分が４ｋＨｚ、１．５ｋＶｐｐ、ＤＣ成分が−３００Ｖに設定されている。
【００３４】
上記トナーとしては、形状係数値ＭＬＳ２が１３０以下の球形トナーを使用するのが好ましい。このような球形トナーは感光体ドラム１０からの離型性が良好なので、感光体ドラム１０から第１中間転写ドラム２ａ，２ｂへのトナー像の一次転写においてその転写効率を高めることが可能であり、感光体ドラム１０に対してクリーナを設けない所謂クリーナレス構造を実現する上で最適である。
【００３５】
更に、上記トナー仮保持部材１３は金属製回転軸の周囲に導電性の摺擦毛が起立したブラシロールであり、帯電ロール１１に対するトナーの付着を防止するため、感光体ドラム１０の回転方向に関して帯電ロール１１の上流側に配置されている。このトナー仮保持部材１３は感光体ドラム１０の表面を摺擦することにより、トナー像を一次転写した後の感光体ドラム１０の表面に付着している正極性トナーや逆極性トナー、帯電ロール１１による帯電時に感光体ドラム１０に付着した放電生成物を除去し、これらの物質が下流側の帯電ロール１１の表面に付着するのを防止している。感光体ドラム１０から第１中間転写ドラム２ａ，２ｂへのトナー像の転写効率を高めた結果として、感光体ドラム１０上に残留する正極性トナーは殆ど発生しないので、このトナー仮保持部材１３には逆極性トナーを積極的に回収するためのバイアス電圧が印加されている。もっとも、このようなバイアス電圧を作用させていても、トナー仮保持部材１３が感光体ドラム１０の表面を機械的に摺擦することから、感光体ドラム１０表面に僅かに残留する正極性トナーも該トナー仮保持部材１３に付着することになる。
【００３６】
また、トナー像の転写効率を高めたことにより、トナー像転写後の感光体ドラム１０の表面に付着している正極性トナー及び逆極性トナーは極僅かなので、このトナー仮保持部材１３は感光体ドラム１０から除去したこれらの不要トナーや放電生成物をプロセス外に排出するための機構、すなわちデトーニング機構を具備していない。すなわち、上記トナー仮保持部材１３は不要トナー等をプリントジョブの実行中に一時的に蓄積しておくためにのみ用いられている。そして、一時的に保持された不要トナー等は、後述するクリーニングモードにおいて感光体ドラム１０上に吐き出され、第１中間転写体２ａ，２ｂに設けられたトナー除去部材２０，３０によってプロセス外へ排出されるようになっている。このように各作像エンジン１には不要トナーのデトーニング機構を具備する必要がないので、各作像エンジン１は極めてコンパクトなものとなり、プリンタ全体としての小型化に寄与している。
【００３７】
尚、図１中ではイエローの作像エンジン１Ｙにのみ符号を入れて説明したが、その他の色の作像エンジン１Ｍ，１Ｋ，１Ｃも全く同一の構成を具備している。
【００３８】
一方、上記第１及び第２中間転写ドラム２，３はＦｅやＡｌ等からなる金属パイプを０．１〜１０ｍｍ程度の導電性シリコーンゴム等の低抵抗弾性層（Ｒ＝１０２ 〜１０３ Ω）で被覆して形成され、更に、低抵抗弾性層の表面には高離型層として厚さ３〜１００μｍのフッ素ゴム層（抵抗値はＲ＝１０５ 〜１０９ Ω程 度）が設けられており、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。第２中間転写ドラム３の抵抗値は第１中間転写ドラム２のそれよりも高く設定する必要がある。そうしないと、第２中間転写ドラム３が第１中間転写ドラム２を帯電してしまい、第１中間転写ドラム２の表面電位の制御が難しくなる。この実施例では、第１中間転写ドラム２の抵抗値が１０８ Ω程度に、第２中間転写ドラム３の抵抗値は１０１１Ω程度に設定されている。
【００３９】
上記第１中間転写ドラム２上に感光体ドラム１０からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、＋２５０〜５００Ｖ程度である。最適な表面電位はトナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって変動するが、トナーの帯電量が−２０〜−３５μＣ／ｇ の範囲内にあり、常温常湿環境下にある場合には、第１中間転写ドラム２の表面電位は、＋４００Ｖ程度が望ましい。
【００４０】
また、第２中間転写ドラム３上へ第１中間転写ドラム２からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、＋６００〜１２００Ｖ程度である。最適な表面電位は一次転写の時と同様にトナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって変動する。また、転写に必要なのは、第１中間転写ドラム２と第２中間転写ドラム３との間の電位差であるので、第１中間転写ドラム２の表面電位に応じた値に設定することが必要である。上述のように、トナーの帯電量が−２０〜−３５μＣ／ｇの範囲内にあり、常温常湿環境下であって、第１中間転写ドラム２の表面電位が＋４００Ｖ程度の場合には、第２中間転写ドラム３の表面電位は、＋８１０Ｖ程度、つまり第１中間転写ドラム２と第２中間転写ドラム３との間の電位差は、＋４１０Ｖ程度に設定することが望ましい。
【００４１】
更に、上記第１中間転写ドラム２及び第２中間転写ドラム３に対しては、これらの中間転写ドラムに付着している不要トナーをプロセス外へ排出するためのトナー除去部材２０，３０が夫々設けられている。図３に示すように、かかるトナー除去部材２０，３０は、いずれも、中間転写ドラム２，３に接しながら回動すると共にバイアス電圧が印加された金属製の回収ロール２１，３１と、この回収ロール２１，３１の表面に接する金属製のクリーニングブレード２２，３２とを備えており、中間転写ドラム２，３上の不要トナーを静電誘引力で回収ロール２１，３１に付着させた後、上記クリーニングブレード２２，３２で回収ロール２１，３１の表面から掻き落とすように構成されている。そして、掻き落とされた不要トナーは図示外のオーガによって廃棄ボックスへ送り込まれるようになっている。また、上記回収ロール２１，３１は中間転写ドラム２，３の表面からトナーが効率よく転移してくるよう、中間転写ドラムの周速に対して２％程度の周速差を有して回転している。
【００４２】
プリントジョブの実行中において、第１中間転写ドラム２に対して設けられた第１トナー除去部材２０は逆極性トナーを該第１中間転写ドラム２の表面から除去している。これは、トナー像を記録シートＰへ最終転写する際に生じた逆極性トナー、及びトナー像を第２中間転写ドラム３へ二次転写する際に生じた逆極性トナーが電位勾配を逆上って感光体ドラム１０に付着するのを防止するためである。特に、マゼンタ及びシアンの現像器１２に対する他色トナーの混色を防止する上で重要である。
【００４３】
これに対し、第２中間転写ドラム３に対して設けられた第２トナー除去部材３０は、プリントジョブの実行中、正極性トナーを該第２中間転写ドラム３の表面から除去している。フルカラー画像の形成時は第２中間転写ドラム３上に４色のトナー像が重ねて形成されているので、最終転写後の第２中間転写ドラム３の表面には第１中間転写ドラム２に比較して多くの転写残留トナーが発生し易い。このため、記録シートＰへ転写されなかった正極性トナーを第２中間転写ドラム３上から確実に除去しないと、かかる正極性トナーが第２中間ドラム３の周囲を一周し、記録シートＰ上にゴースト像として転写されてしまうのである。
【００４４】
一方、上記第１中間転写ドラム２ａ，２ｂ及び第２中間転写ドラム３に対しては、上記感光体ドラム１０へ設けたものと同一のトナー仮保持部材２３，３３が夫々設けられている。第１中間転写ドラム２に対して設けられたトナー仮保持部材（以下、「第１クリーナ」と記す）２３は、トナー像の二次転写部と第１トナー除去部材２０との間で各第１中間転写ドラム２の表面を摺擦しており、プリントジョブの実行中はバイアス電圧の印加によって正極性トナーを捕まえている。本来、正極性トナーは第１中間転写ドラム２から第２中間転写ドラム３へ転写されていくので、この第１クリーナ２３が捕える正極性トナーは二次転写における転写残留トナーである。しかし、二次転写では２色のトナー像のみが第２中間転写ドラム３へ転写されるので、最終転写に比べて転写残留トナーは少ない。それ故、デトーニング機構を具備しない第１クリーナ２３によって第１中間転写ドラム２上の正極性トナーの除去を行うように構成されている。
【００４５】
また、第２中間転写ドラム３に対して設けられたトナー仮保持部材（以下、 「第２クリーナ」と記す）３３は、第２トナー除去部材３０と第１中間転写ドラム２ａとの間で第２中間転写ドラム３の表面を摺擦しており、プリントジョブの実行中はバイアス電圧の印加によって、第２トナー除去部材３０と同様、正極性トナーを捕まえている。すなわち、最終転写後に第２中間転写ドラム３上に残留した正極性トナーは、先ず第２トナー除去部材３０によって除去された後、更に第２クリーナ３３によっても除去され、ゴースト像の発生が入念に防止されている。
【００４６】
図２は、プリントジョブ中、すなわち感光体ドラム１０で形成されたトナー像が記録シートＰに転写されている最中におけるトナーの流れを簡略的に示したものである。画像形成ジョブ中、正極性（この実施例ではマイナス極性）に帯電しいるトナーは感光体ドラム１０から第１中間転写ドラム２へ一次転写され、更に第２中間転写ドラム３へ二次転写され、最終的には記録シートＰへ最終転写される。但し、一次転写の際に発生した逆極性トナーは帯電ロール１１へ逆流する途中でトナー仮保持部材１３によって捕獲される。一部の正極性トナーも感光体ドラム１０から第１中間転写ドラム２へ転写されることなく感光体ドラム上に残留するが、この残留した正極性トナーのうち、トナー仮保持部材１３や帯電ロール１１に捕獲されなかった極一部のものは、その電位設定からも現像器には回収されず、感光体ドラム１０の一周後に第１中間転写ドラム２へ転写される。しかし、このような正極性の残留トナーは極微量なため、ゴースト像としては認識されない程度である。また、第１中間転写ドラム２から第２中間転写ドラム３へ転写されなかった正極性の残留トナーは、感光体ドラム１０へ戻る途中で第１クリーナ２３に捕獲される。更に、第２中間転写ドラム３から記録シートＰへ転写されなかった正極性の残留トナーは、第１中間転写ドラム２へ戻る途中で第２トナー除去部材３０によってプロセス外へ排出され、この第２トナー除去部材３０を通り抜けた残留トナーは第２クリーナ３３によって捕獲される。一方、最終転写の際に極性反転してしまった逆極性トナーは、第２中間転写ドラム３から第１中間転写ドラム２へと逆方向へ転写され、第１トナー除去部材２０によってプロセス外へ排出される。尚、図中の数字は各部材に印加されているバイアス電圧である。
【００４７】
これに対し、図３及び図４はプリントジョブの合間に行われるクリーニングモードを示すものである。このクリーニングモードは２つのステップからなり、図３は第１ステップにおけるトナーの流れを、図４は第２ステップにおけるトナーの流れを示している。
【００４８】
先ず、クリーニングモードの第１ステップでは第１クリーナ２３及び第２クリーナ３３に捕獲されている正極性トナーのプロセス外への排出、及び最終転写ロール４に付着している正極性トナーのプロセス外への排出が行われる。既に説明した通り、プリントジョブの実行中は第１クリーナ２３及び第２クリーナ３３は共に正極性トナーを捕獲しているが、最終転写ロール４上にも第２中間転写ドラム３から正極性トナーが転移し、かかる最終転写ロール４の表面には徐々に正極性トナーが蓄積されている。このように最終転写ロール４に付着した正極性トナーは記録シートＰの裏面汚れを引き起こす他、記録シートＰに対するトナー像の転写不良をも引き起こす原因となる。従って、この第１ステップが開始されると、第１クリーナ２３、第２クリーナ３３及び最終転写ロール４に印加されているバイアス電圧の極性が反転され、第１クリーナ２３に捕獲されていた正極性トナーが第１中間転写ドラム２上に吐き出される一方、第２クリーナ３３及び最終転写ロール４に付着していた正極性トナーが第２中間転写ドラム３上に吐き出される。そして、第２中間転写ドラム３上に吐き出された正極性トナーは第２トナー除去部材３０によってプロセス外へ排出される。また、第１トナー除去部材２０に印加されているバイアス電圧は極性反転され、かかる第１トナー除去部材２０は第１クリーナ２３によって第１中間転写ドラム２上に吐き出された正極性トナーをプロセス外へ排出する。尚、図中の数字は各部材に印加されているバイアス電圧である。
【００４９】
次に、クリーニングモードの第２ステップでは、トナー仮保持部材１３に捕獲され、あるいは帯電ロール１１に付着してしまった逆極性トナーのプロセス外への排出が行われる。また、意図せずして第１クリーナ２３、第２クリーナ３３及び最終転写ロール４に付着していた逆極性トナーのプロセス外への排出も同時に行われる。この第２ステップが開始されると、感光体ドラム１０とトナー仮保持部材１３、帯電ロール１１との間に形成されていた電位勾配が逆転され、これら帯電ロール１１及びトナー仮保持部材１３から感光体ドラム１０上に逆極性トナーが吐き出される。吐き出された逆極性トナーは感光体ドラム１０から第１中間転写ドラム２へ転移し、第１トナー除去部材２０によってプロセス外へ排出される。また、第２中間転写ドラム３と第２クリーナ３３、最終転写ロール４との間にも第１ステップと逆の電位勾配が形成され、第２クリーナ３３及び最終転写ロール４に付着していた逆極性トナーは第２中間転写ドラム３上に吐き出される。第２クリーナ３３から吐き出された逆極性トナーは第２中間転写ドラム３から第１中間転写ドラム２へと転移し、第１トナー除去部材２０によってプロセス外へ排出される。一方、最終転写ロール４から第２中間転写ドラム３へ吐き出された逆極性トナーは、第２トナー除去部材３０によってプロセス外へ排出される。尚、図中の数字は各部材に印加されているバイアス電圧である。
【００５０】
これにより、プリントジョブ中に帯電ロール１１、トナー仮保持部材１３、第１クリーナ２３、第２クリーナ３３及び最終転写ロール４に付着していた正極性トナー、逆極性トナーをプロセス外へ排出することができ、このクリーニングモードに引き続いて行われる次のプリントジョブでは、リフレッシュされたこれらの部材を用いて画像形成を行うことができる。
【００５１】
図４に示したように、上記クリーニングモードの第２ステップにおいては、感光体ドラム１０の軸芯部材に対して直接に−５００Ｖのバイアス電圧を印加する一方、トナー仮保持部材１３及び帯電ロール１１は接地し、これによって形成される電位勾配を利用して、トナー仮保持部材１３及び帯電ロール１１に付着している逆極性トナー（プラス帯電トナー）を感光体ドラム１０上に吐き出させている。しかし、感光体ドラム１０の表面にプリントジョブ中の静電潜像が残存している場合には、感光体ドラム１０の軸芯部材に対して直接バイアス電圧を印加しても、感光体ドラム１０の表面、すなわち感光層の表面電位はバイアス電圧と等価にならない。このため、クリーニングモードが開始される際の感光体ドラム１０の表面電位にむらが存在すると、かかるクリーニングモードにおいて感光体ドラム１０とトナー仮保持部材１３、感光体ドラム１０と帯電ロール１１の間に所望の電位勾配を形成することができず、トナー仮保持部材１３及び帯電ロール１１に付着している逆極性トナーを感光体ドラム１０側へ充分に転移させることができないといった不具合を生じてしまう。
【００５２】
かかる不具合を解消するため、図５に示すように、この実施例のプリンタでは感光体ドラム１０の周囲に光除電手段１５を設け、上記トナー仮保持部材１３を通過する直前の感光体ドラム１０の表面をこの光除電手段１５で一様に露光し、感光体ドラム１０の表面電位を除電するように構成している。図６に示すように、この除電手段１５は、ＬＥＤランプ等からなる発光源１６と、この発光源１６の照射光を感光体ドラム１０の表面に導く導光管１７とで構成されており、かかる導光管１７としてはアクリル製の丸棒が用いられている。上記発光源１６は感光体ドラム１０の軸方向の一端側に設けられる一方、上記導光管１７は感光体ドラム１０の軸方向と平行に、しかも感光体ドラム１０の表面とは僅かな隙間を保って配設されており、かかる導光管１７の長手方向の一端が上記発光源１６と対向している。また、この導光管１７の感光体ドラム１０と反対側の周面には鋸歯状の凹凸１８が形成されており、発光源１６から導光管１７の長手方向へ入射した光を感光体ドラム１０の方向へ直角に偏光拡散するようになっている。
【００５３】
上記発光源１６はこのプリンタの装置フレーム８側に設けられる一方、導光管１７はドラムユニット６に搭載されており、かかるドラムユニット６を装置フレーム８に装着すると、導光管１７の端部が発光源１６と対向するように構成されている。このように構成することで、発光源１６を直接ドラムユニット６に搭載する場合と比較して、装置フレーム８とドラムユニット６との間の電気的接続を確保するコネクタの数を減らすことができ、ドラムユニット６をより安価に構成することが可能となる。上記導光管１７は各色の作像エンジン１Ｙ，１Ｍ，１Ｋ，１Ｃに備えられた感光体ドラム１０に対して夫々設けられているので、発光源１６も各色毎に設けることが可能であるが、図７に示すように、発光源１６は各色共通な単一のものとし、光ファイバー１９を用いることで、かかる発光源１６から各色の導光管１７に対して照射光を分岐させるように構成しても良い。
【００５４】
図５に示したように、上記導光管１７は感光体ドラム１０におけるトナー像の一次転写位置よりも下流側で、トナー仮保持部材１３よりも上流側に設けられており、トナー仮保持部材１３を通過する直前の感光体ドラム１０の表面を一様に露光する。従って、画像形成動作時、すなわちプリントジョブの実行中に上記発光源１６を点灯し、導光管１７によって感光体ドラム１０の表面を一様露光すれば、トナー像を第１中間転写ドラム２に一次転写した後の感光体ドラム１０の表面がトナー仮保持部材１３を通過する前に、かかる表面部位を除電して残存する静電潜像を消し去ることができる。このため、多量の不要トナーを保持した状態で感光体ドラム１０を摺擦しているトナー仮保持部材１３が現像器として作用してしまい、感光体ドラム１０上に残存する静電潜像を現像してしまうのを可及的に防止し、意図しないゴースト像が本来の記録画像に重ねて形成されてしまうのを未然に防ぐことができるものである。
【００５５】
また、プリントジョブの実行中に感光体ドラム１０の表面を一様露光すれば、本実施例の如くＤＣ成分のバイアス電圧を帯電ロール１１に印加して感光体ドラムを一様な背景部電位に帯電させる際、かかる背景部電位の安定性は優れたものとなるので、一様な表面電位に帯電した感光体ドラム１０を露光してハーフトーン画像を形成する場合に、このハーフトーン画像を画情報に応じて忠実に再現することが可能となる。このため、人間の目には認識し難い隠し文字を実際の記録画像と重ねて形成することも可能となり、前述したＴｒｕｓｔ Ｍａｒｋｉｎｇを実現することが可能となるものである。
【００５６】
更に、前述したクリーニングモードの実行中、特に感光体ドラム１０に対して直接バイアス電圧を印加する第２ステップにおいて上記発光源１６を点灯し、導光管１７によって感光体ドラム１０の表面を一様露光すれば、トナー仮保持部材１３を通過する前に感光体ドラム１０の表面電位は安定化し、印加したバイアス電圧と等価な表面電位を感光体ドラム１０上に得ることができる。このため、導光管１７によって感光体ドラム１０を露光しながらクリーニングモードを実行すれば、トナー仮保持部材１３と感光体ドラム１０との間、帯電ロール１１と感光体ドラム１０の間に意図した電位勾配を略的確に形成することができ、プリントジョブ中にトナー仮保持部材１３及び帯電ロール１１に付着した逆極性トナーを感光体ドラム１０上へ確実に吐き出させ、これら部材１１，１３の性能を充分に回復させることが可能となる。それ故、クリーニングモード終了後のプリントジョブでは、感光体ドラム１０の帯電むらを防止し、濃度むらのない高品位の記録画像を形成することができるものである。
【００５７】
尚、前述の実施例では本発明の光除電部材１５としての導光管１７をトナー仮保持部材１３よりも上流側に設け、一次転写部を通過した感光体ドラム１０の表面をトナー仮保持部材１３の通過前に除電するように構成したが、かかる導光管１７はトナー仮保持部材１３と帯電ロール１１との間に設けても良い。このように構成しても、クリーニングモードの第２ステップにおいては帯電ロールと感光体ドラムとの間に意図した電位差を確実に形成することができ、かかるクリーニングモードにおいて帯電ロールに付着する不要トナーを感光体ドラム上へ充分に吐き出すことが可能となり、このクリーニングモードに引き続いて実行されるプリントジョブでは濃度むらのない高品位の記録画像を形成することができる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の画像形成装置によれば、帯電器に付着した不要トナーを感光体上に吐き出させるクリーニングモードの際に、光除電手段を用いて感光体表面を一様に露光して該感光体上の残留電位を除電することで、接触式帯電器と感光体との間に所望の電位差を形成することができるので、画像形成動作の際に接触式帯電器に付着していた不要トナーを上記電位差に基づいて感光体上へ確実に吐き出すことが可能となり、もって通常の画像形成動作の際に感光体を意図する電位へ充分に帯電することができ、濃度むらのない高画質な記録画像を形成することが可能となる。
【００５９】
また、かかる光除電手段を感光体上におけるトナー仮保持部材よりも上流側に設けることで、トナー仮保持部材が感光体上の残留潜像を現像してしまうといったトラブルを防止し、ゴースト像の発生しない高画質の記録画像を形成することが可能となる。
【００６０】
更に、画像形成動作の最中に上記光除電手段を用いて感光体を露光し、トナー像転写後の感光体表面の残留電位を一様に除電するように構成すれば、接触式帯電器により与えた感光体の表面電位は安定したものとなり、ハーフトーン画像の再現性が向上するので、「Ｔｒｕｓｔ Ｍａｒｋｉｎｇ」を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したカラーレーザビームプリンタの概略構成を示す正面図である。
【図２】実施例に係るプリンタにおけるプリントジョブの際のトナーの流れを示す説明図である。
【図３】実施例に係るプリンタにおけるクリーニングモードの第１ステップの際のトナーの流れを示す説明図である。
【図４】実施例に係るプリンタにおけるクリーニングモードの第２ステップの際のトナーの流れを示す説明図である。
【図５】実施例に係るプリンタの感光体ドラムの周辺機器を示す拡大図である。
【図６】実施例に係るプリンタの感光体ドラムと光除電手段との関係を示す拡大図である。
【図７】ドラムユニットに対して発光源を一つ設けた場合の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１…作像エンジン、２…第１中間転写ドラム、３…第２中間転写ドラム、４…最終転写ロール、６…ドラムユニット、１０…感光体ドラム、１１…帯電ロール、１２…現像器、１３…トナー仮保持部材、１５…光除電手段、１６…発光源、１７…導光管
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば複写機やプリンタ等、電子写真方式を用いて記録画像を形成する画像形成装置、特に、感光体上で形成したトナー像を直接記録シートへ転写するのではなく、中間転写体を介して記録シートに最終転写する画像形成装置に係り、詳細には、感光体上で発生した転写残留トナー等の不要トナーを該感光体上ではなく、中間転写体又は最終転写手段上で除去するように構成した画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開２００１−７５４４８号公報には、中間転写体を介して記録シートに４色のトナー像を転写するように構成したフルカラーレーザビームプリンタが開示されている。このプリンタはイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色に対応した感光体ドラムを個別に備えた所謂タンデム型のフルカラープリンタであり、各色の感光体ドラムから記録シートへは、第１中間転写ドラム及び第２中間転写ドラムを介してトナー像の転写が行われるようになっている。また、第１中間転写ドラムは一対が設けられており、一方の第１中間転写ドラムにはイエロー及びマゼンタのトナー像が一次転写されて重ね合わされ、他方の第１中間転写ドラムにはシアン及びブラックのトナー像が転写されて重ね合わされるようになっている。また、これら一対の第１中間転写ドラム上に一次転写された各色トナー像は第２中間転写ドラムに二次転写され、かかる第２中間転写ドラム上で４色のトナー像が重ね合わされるようになっている。そして、このようにして第２中間転写ドラム上に形成された４色の多重トナー像は、第２中間転写ドラムに接する最終転写ロールによって記録シートに一括転写されるようになっている。
【０００３】
このプリンタにおいて特徴的なのは、各色の感光体ドラムに対して転写残留トナーを除去するクリーナが設けられていない点である。従来より、感光体ドラムに対してクリーニングブラシやクリーニングブレードを配置し、トナー像転写後の感光体ドラムの表面に付着している残留トナーを除去する技術は公知である。しかし、これらクリーニングブラシやクリーニングブレードは、残留トナーを効率よく除去するために、感光体ドラムの表面を機械的に強く摺擦しており、感光体の摩耗を助長する傾向にある。従って、感光体ドラムに対してクリーニングブラシやクリーニングブレードを接触させない、所謂クリーナレスの構成を採用すれば、感光体ドラムの寿命を延命化することができる。
【０００４】
もっとも、クリーナレス構成を可能とするためには、トナー像の転写効率を高め、転写後の感光体ドラムに殆ど残留トナーが発生しないようにすることが重要である。前述のような中間転写ドラムを用いた画像形成装置では、中間転写ドラムを被覆する半導電性弾性層の抵抗値を最適化すると共に、温度・湿度の変動に対して最適な転写バイアスを設定することにより、トナー像の転写効率を高めることが可能である。また、特開平９−２１２０１０号公報に開示されるように、感光体ドラムの表面にトナーより小粒径の粉状体のほぼ一様な微粒子層を形成し、この微粒子層の上に重ねてトナー像を形成れば、感光体ドラムとトナーとの非電気的な付着力が低減され、更なる高転写効率転写率を得ることが可能である。更に、近年では転写効率に優れた球形トナーが実用化されるに至り、クリーナレス構成が実現可能となっている。
【０００５】
一方、トナー像を形成するトナーは転写電界を通り抜ける際に、転写ニップ前後におけるパッシェン放電や転写ニップ内での電荷注入により、僅かづつではあるが逆極性に帯電してしまう。この極性反転したトナー（逆極性トナー）は転写部において本来の帯電極性のままのトナー（正極性トナー）とは逆方向、すなわち中間転写ドラムから感光体ドラムへと逆上る方向へ移動することから、記録シートへは転写されず、最終的には感光体ドラムを帯電している帯電ロールまで逆上って、そこに蓄積されてしまう。帯電ロールに代表される所謂接触型の帯電器の場合、その表面がトナーによって汚染されると、感光体ドラムの帯電むらの原因となり、例えばハーフトーン画像を形成した際に色むらが発生してしまう。本来、このような逆極性トナーは感光体ドラムに接するクリーニングブラシやクリーニングブレードによって機械的に除去されてしまうため、感光体ドラムに対してクリーナを設けている画像形成装置では問題になることはないが、クリーナレスの画像形成装置では画質に係わる極めて重大な問題となる。
【０００６】
また、トナー像を形成するトナーの中には帯電量の低いものも存在し、かかるトナーは正極性トナーではあるが、転写電界が有効に作用しないことから、中間転写ドラムへ転写されることなく感光体ドラム上に残留してしまう。従って、極僅かではあるが正極性トナーも転写残留トナーとして感光体ドラム上に残り、機械的な付着力によって感光体ドラムから帯電ロールへ転移してしまう。このような正極性トナーによっても帯電ロールの性能は低下してしまう。
【０００７】
このため、特開２００１−７５４４８号公報に開示されるプリンタでは、プリントジョブの合間に、あるいはプリントジョブを中断してクリーニングモードを実行し、プリントジョブの最中に帯電ロールに蓄積した正極性トナー及び逆極性トナーを該帯電ロールから吐き出させ、最終転写ロールに対して設けられたクリーニングブレードでこれらトナーを除去することにより、帯電ロールの清浄化を行うようになっている。具体的には、帯電ロール、感光体ドラム、中間転写ドラム、最終転写ロールの間に形成される電位勾配を制御し、最初は画像形成時と同様な電位勾配を与えることによって、帯電ロールに付着している正極性トナーを帯電ロールから最終転写ロールへ順次転移させていき、次に電位勾配を逆転させて逆極性トナーを帯電ロールから最終転写ロールへ順次転移させていき、両極性のトナーを上記クリーニングブレードで最終転写ロール上から除去し、廃トナー容器へ回収するように構成されている。
【０００８】
かかるクリーニングモード時における帯電ロールから感光体ドラムへのトナーの転移は、両者の間に形成される電位差に依存しており、感光体ドラムの軸芯部材に直接バイアス電圧を印加することによって感光体ドラムを所定の表面電位に帯電させ、両者の間に所定の電位差を形成している。しかし、感光体ドラムの表面電位に著しいむらが存在すると、帯電ロールと感光体ドラムとの間に意図する大きさの電位差を形成することができず、結果として、帯電ロールに付着しているトナーを完全には感光体ドラム上へ吐き出すことができなくなってしまう。このような表面電位むらは、プリントジョブ時における静電潜像が残留して生じる他、感光体ドラムの表面が中間転写ドラムと離間する際に剥離放電が生じ、かかる剥離放電によっても生じることになる。従って、クリーニングモードを実行したにも拘らず、帯電ロールの表面の清浄化が充分になされず、以降のプリントジョブで記録画像の画質低下が発生する懸念があった。
【０００９】
また、特開２００１−７５４４８号公報記載の技術を採用したフルカラーレーザビームプリンタとして、出願人はＤｏｃｕ Ｐｒｉｎｔ Ｃ１６１６を既に商品化してるが、このプリンタでは、帯電ロールに対するトナーの付着を軽減すると共に、感光体ドラム表面への放電生成物の蓄積を防止するため、感光体ドラム上における帯電ロールの上流側にブラシロールからなるトナーの仮保持ロールが設けられている。この仮保持ロールはトナー像転写後の感光体ドラムの表面を極軽く摺擦することにより、感光体ドラム表面に付着している正極性トナーや逆極性トナーを拭い取り、前述のクリーニングモードが実施されるまでの間、これらのトナーを一時的に保持しておくために設けられている。そして、仮保持ロールに蓄積されたトナーはクリーニングモードの際に感光体ドラム上に吐き出され、帯電ロールに蓄積されていたトナーと同様にして最終転写ロール上から除去されるようになっている。
【００１０】
しかし、プリントジョブの間は上記仮保持ロールがトナーを蓄積した状態で感光体ドラムを摺擦しており、特に、クリーニングモードが実行される直前のプリントジョブでは仮保持ロールが多量のトナーを蓄積していることから、トナー像を中間転写ドラムへ転写し終えた後の感光体ドラムの表面に静電潜像の電位が著しく残留していると、仮保持ロールがあたかも現像器の如く作用して残留する静電潜像をトナー現像してしまい、ゴースト像となって記録シート上にプリントされてしまうといった問題点があった。
【００１１】
更に、近年カラープリンタに要求される機能として「Ｔｒｕｓｔ Ｍａｒｋｉｎｇ」と呼ばれるものがある。これは、プリント画像の背景部に『コピー厳禁』、『配布Ｎｏ．ＸＸ 』等の隠し文字をプリント画像と同時に印字しておき、かかるプリント物が複写機によってコピーされると、先の『コピー厳禁』、『配布Ｎｏ．ＸＸ 』がコピー用紙の背景に浮かび上がって来るようにしたものである。このような例は、住民票等の公文書に見ることができる。このような隠し文字の印字は従来プリプリント紙により対応をしていたが、カラープリンタで本来のプリント画像と同時に印字可能となれば、低コスト化が可能となる。
【００１２】
このような「Ｔｒｕｓｔ Ｍａｒｋｉｎｇ」をプリンタで実現するためには、本来の画像データを印字する外に、先の隠し文字『コピー厳禁』、『配布Ｎｏ．ＸＸ 』を７５線程度の粗い線数のドットでプリントし、さらに、この文字を人間の目から見にくくする為に、背景部全面を６００ｓｐｉの誤差拡散により薄いハーフトーンでプリントする必要があり、このような処理を行うと、人間の目は隠し文字を認識することができず、多少色づいた背景部の上に本来の画像がプリントされているとしか判別することができない。従って、「Ｔｒｕｓｔ Ｍａｒｋｉｎｇ」の実施に当たっては、背景部全面を均一にしかも薄いハーフトーンで印字することが必須となり、感光体ドラムの帯電電位の一層の平滑化が要求されるところである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その第１目的とするところは、帯電ロールに代表される接触式帯電器の上流側で感光体の表面電位を可及的に一様化することにより、クリーニングモードにおいて帯電器の清浄化の機能を充分に発揮することが可能であり、もって通常の画像形成動作の際に感光体を意図する電位へ充分に帯電することができ、濃度むらのない高画質な記録画像を形成することが可能な画像形成装置を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の第２の目的は、感光体上における帯電器の上流側にトナーの仮保持部材を設けた場合に、かかる仮保持部材が感光体上の残留潜像を現像してしまうといったトラブルを防止し、ゴースト像の発生しない高画質の記録画像を形成することが可能な画像形成装置を提供することにある。
【００１５】
更に、本発明の第３の目的は、感光体の表面電位の均一性を確保し、「Ｔｒｕｓｔ Ｍａｒｋｉｎｇ」を実現可能な画像形成装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、所定のプロセススピードで回転する感光体と、この感光体を所定の表面電位に帯電させる接触式帯電器と、画情報に応じて上記感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、上記静電潜像をトナー現像する現像器と、現像されたトナー像を記録シートに対して転写する最終転写ロールと、これら感光体と最終転写ロールとの間に配置されると共に感光体から記録シートへのトナー像の転写を媒介する少なくとも一つの中間転写体と、上記最終転写ロール又は少なくとも一つの中間転写体に対して配置されたトナー排出部材とを備え、画像形成動作の合間に実行されるクリーニングモードの際に、上記接触式帯電器に付着した不要トナーを感光体上に吐き出させ、これをトナー排出部材が配置された最終転写ロール又は中間転写体に転移させ、上記トナー排出部材で除去するように構成された画像形成装置を前提とし、上記感光体上における帯電器の配設位置よりも上流側であって、トナー像の転写位置よりも下流側には、上記クリーニングモードの際に感光体表面を一様に露光する光除電手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１７】
このような技術的手段によれば、上記帯電器に付着した不要トナーを感光体上に吐き出させるクリーニングモードの際には、かかる光除電手段を用いて感光体表面を一様に露光することで、感光体上の残留電位は除電されて安定化し、この露光後に感光体を帯電させることで、接触式帯電器と感光体との間に所望の電位差を形成することが可能となる。これにより、画像形成動作の際に接触式帯電器に付着していた不要トナーを上記電位差に基づいて感光体上へ確実に吐き出すことが可能となり、クリーニングモードにおいて帯電器の清浄化を図ることが可能となる。
【００１８】
このような本発明において、上記光除電手段は少なくともクリーニングモードの実行中にのみ感光体を一様露光すれば良いが、画情報に応じたトナー像を形成する画像形成動作の最中にも感光体を一様露光するように構成することができる。そのように構成すれば、トナー像転写後の感光体の残留電位が除電されるので、その後に感光体を接触式帯電器で一様に帯電させた際に、感光体の表面電位が均一化し易く、特に、ＤＣ成分のバイアス電圧のみを接触式帯電器に印加している場合に均一化の効果が大きい。
【００１９】
また、上記第２の目的を達成するため、すなわち、上記感光体上における帯電器の上流側に設けたトナー仮保持部材が現像器として作用してしまうのを防止するためには、上記光除電手段を感光体上におけるトナー仮保持部材の配設位置よりも上流側であって、トナー像の転写位置よりも下流側に設け、画像形成動作の最中に感光体を一様露光するのが好ましい。このように構成すれば、トナー像転写後の感光体の表面がトナー仮保持部材を通過する前に。かかる感光体の残留電位を除電することができ、トナー仮保持部材が現像器として作用してしまうのを防止することができ、前述したようなゴースト像の発生を防止することが可能となる。
【００２０】
このような効果は、画像形成動作中に光除電手段で感光体を除電することにより得られ、クリーニングモードの際に光除電手段を点灯するか否かとは無関係であるが、クリーニングモードの際にも光除電手段を点灯すれば、感光体上の残留電位は除電されて安定化するので、トナー仮保持部材と感光体との間に所望の電位差を形成することが可能となる。従って、画像形成動作の際にトナー仮保持部材に捕獲された不要トナーを上記電位差に基づいて感光体上へ確実に吐き出すことが可能となり、クリーニングモードにおいてトナー仮保持部材の清浄化の確実を期すことができるといった効果も生じる。
【００２１】
更に、画像形成動作の最中に上記光除電手段を用いて感光体を露光し、トナー像転写後の感光体表面の残留電位を一様に除電するように構成すれば、接触式帯電器により与えた感光体の表面電位は安定したものとなり、特にＤＣ成分のバイアス電圧を帯電器に印加した場合の表面電位の安定性が良好なものとなり、ハーフトーン画像の再現性が向上するので、第３の目的である「Ｔｒｕｓｔ Ｍａｒｋｉｎｇ」を実現することが可能となる。
【００２２】
ここで、上記光除電手段としては、感光体の周囲に露光ランプを設ける等しても良いが、感光体の小径化や周辺部材に対する遮光を考慮した場合、露光ランプを感光体の周面との対向位置に配設するのは妥当ではない。従って、かかる観点からすれば、感光体の周面と対向しない位置に発光源を設け、この発光源の照射光を光ファイバー等の導光管を介して感光体表面へ導くのが好ましい。
【００２３】
一方、近年においては、感光体等の消耗品の交換時における簡便性を考慮して、感光体や帯電器等を一体の画像形成ユニットとして構成し、消耗品交換の際にはこの画像形成ユニットを装置フレームに対して着脱するように構成した画像形成装置が主流である。このため、上記光除電手段としての露光ランプを感光体の周面に対向配置した場合には、かかる露光ランプへ通電するための電極を装置フレームと画像形成ユニットに設けなければならず、周辺部材に対する絶縁を考慮すると、装置フレームと画像形成ユニットとの接続機構が複雑化してしまう。しかし、前述のように発光源の照射光を導光管で感光体の表面に導くように構成した場合には、発光源を装置フレーム側に設ける一方、導光管を画像形成ユニットに設け、かかる画像形成ユニットを装置フレームに装着した際に導光管の一端が発光源の照射光を受光するように構成しておけば良いので、装置フレームと画像形成ユニットとの接続機構を単純化できるといったメリットがある。
【００２４】
また、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応した感光体を備えている所謂タンデム型のフルカラー画像形成装置においては、一つの発光源から各色の感光体へ照射光を導くことができるので、装置の小型化にも資することが可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の画像形成装置を詳細に説明する。
図１は本発明を適用したフルカラーレーザビームプリンタの概略構成を示すものである。尚、図１中の矢印は、各回転部材の回転方向を示している。
【００２６】
このフルカラープリンタは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ （Ｍ）、ブラック （Ｋ）及びシアン（Ｃ）の各色毎に作像エンジン１を有する所謂タンデム型のプリンタであり、各作像エンジン１では色毎の画情報に応じたトナー像を所定のタイミングで感光体ドラム１０上に形成するようになっている。また、各感光体ドラム１０に形成されたトナー像は第１中間転写ドラム２に一次転写された後、この第１中間転写ドラム２から第２中間転写ドラム３へと二次転写され、最終的には第２中間転写ドラム３に接する最終転写ロール４によって、かかる第２中間転写ドラム３から記録シートＰへ最終転写されるようになっている。
【００２７】
上記第１中間転写ドラム２は２色の作像エンジンに対して１本づつ、計２本が設けられており、一方の第１中間転写ドラム２ａに対してはイエロー及びマゼンタの作像エンジン１Ｙ，１Ｍからトナー像が転写され、他方の第１中間転写ドラム２ａに対してはブラック及びシアンの作像エンジン１Ｋ，１Ｃからトナー像が転写され、各第１中間転写ドラム２ａ，２ｂ上では２色のトナー像が重ね合わされるようになっている。また、上記第２中間転写ドラム３は一対の第１中間転写ドラム２ａ，２ｂの双方に対して接しており、一方の第１中間転写ドラム２ａからイエロー及びマゼンタのトナー像が転写された後に、他方の第１中間転写ドラム２ｂからブラック及びシアンのトナー像が転写され、４色のトナー像が第２中間転写ドラム３上で重なり合うようになっている。また、トナー像が転写された記録シートＰは定着器５を経て図示外の排紙トレーへ排出されるようになっている。
【００２８】
従って、この実施例のプリンタでは、第１中間転写ドラム２ａ，２ｂ、第２中間転写ドラム３の回転方向からして、各色のトナー像が作像エンジンから記録シートＰへの最終転写位置に到達するまでのプロセス距離は、ブラック、シアン、イエロー、マゼンタの順番に遠くなっており、これら４色のトナー像を第２中間転写ドラム３上で重ね合わせるには、マゼンタの作像エンジン１Ｍにおけるトナー像の書き出しタイミングがもっとも早くなる。
【００２９】
各作像エンジン１は、感光体ドラム１０と、この感光体ドラム１０を所定の背景部電位に帯電させる帯電ロール１１と、画情報で変調された光ビームＢｍで感光体ドラム１０を露光するレーザ光学ユニット（図示せず）と、露光によって感光体ドラム１０上に形成された静電潜像をトナー現像する現像器１２と、トナー像を一次転写した後の感光体ドラム１０の表面から不要トナーを除去して一時的に保持しておくトナー仮保持部材１３とから構成されており、上記第１中間転写ドラム２ａ，２ｂは上記現像器１２の下流側において感光体ドラム１０に接している。従って、感光体ドラム１０の回転に伴い、かかる感光体ドラム１０の表面に対しては帯電、露光、現像、転写の各工程が連続して行われ、各色の画情報に応じたトナー像が第１中間転写ドラム２ａ，２ｂに一次転写される。
【００３０】
以上説明してきた各構成部材のうち、各色の感光体ドラム１０、帯電ロール１１及びトナー仮保持部材１３は単一のドラムユニット６として一体化されており、また、一対の第１中間転写ドラム２ａ，２ｂ及び第２中間転写ドラム３は単一の画像転写ユニット７として一体化されており、例えば感光体ドラム１０の劣化等によって画像品質が低下する場合等には、上記ドラムユニット６を帯電ロール１１と共にそのまま交換するようになっている。
【００３１】
上記帯電ロール１１は導電性金属からなる軸芯部材の周囲を導電性の発泡弾性体で被覆し形成されており、かかる発泡弾性体の空隙にトナーが目詰まりするのを防止するため、かかる弾性体の周囲は導電性を有する円筒状の回転フィルムで被覆されている。そして、上記軸芯部材には約−７５０ＶのＤＣ電圧が印加され、これによって回転フィルムの周面と感光体ドラム１０の周面とが形成する楔状の微少隙間において放電が発生し、感光体ドラム１０の表面は例えば約−３７０Ｖ程度に一様に帯電される。
【００３２】
帯電ロール１１に印加するバイアス電圧はこのようにＤＣ成分のみのものが好ましいが、ＡＣ成分にＤＣ成分を重畳したものであっても差し支えない。しかし、ＡＣ成分は感光体ドラム１０の表面の攻撃性がＤＣ成分に比べて強く、経時的な使用によって感光体ドラム表面の平滑性が失われ易い。このため、トナー像の転写効率を長期にわたって高いレベルで維持するためには、ＤＣ成分のみからなるバイアス電圧を帯電ロール１１に印加して、感光体ドラム１０を所定の背景部電位に帯電させるのが好ましい。
【００３３】
また、上記現像器１２は所謂磁気ブラシ現像方式を採用するものであり、各色作像エンジン１Ｙ，１Ｍ，１Ｋ，１Ｃの現像器には対応する色のトナー及びキャリアからなる現像剤が充填されている。各現像器１２は所定の間隙を保って感光体ドラム１０に対向する現像ロール１４を備えており、上記現像剤はこの現像ロール１４上に磁気ブラシを形成し、現像ロール１４の回転に伴って感光体ドラム１０を摺擦する。また、現像ロール１４にはＡＣ成分にＤＣ成分を重畳した現像バイアス電圧が印加されており、この現像バイアス電圧を印加しながら現像剤の磁気ブラシで感光体ドラム１０を摺擦することにより、光ビームＢｍによって露光された感光体ドラム１０上の画像部にのみトナーが付着し、トナー像が形成される。この実施例では、例えば、光ビームＢｍの露光後の画像部電位が−７５Ｖ以下程度、現像バイアス電圧はＡＣ成分が４ｋＨｚ、１．５ｋＶｐｐ、ＤＣ成分が−３００Ｖに設定されている。
【００３４】
上記トナーとしては、形状係数値ＭＬＳ２が１３０以下の球形トナーを使用するのが好ましい。このような球形トナーは感光体ドラム１０からの離型性が良好なので、感光体ドラム１０から第１中間転写ドラム２ａ，２ｂへのトナー像の一次転写においてその転写効率を高めることが可能であり、感光体ドラム１０に対してクリーナを設けない所謂クリーナレス構造を実現する上で最適である。
【００３５】
更に、上記トナー仮保持部材１３は金属製回転軸の周囲に導電性の摺擦毛が起立したブラシロールであり、帯電ロール１１に対するトナーの付着を防止するため、感光体ドラム１０の回転方向に関して帯電ロール１１の上流側に配置されている。このトナー仮保持部材１３は感光体ドラム１０の表面を摺擦することにより、トナー像を一次転写した後の感光体ドラム１０の表面に付着している正極性トナーや逆極性トナー、帯電ロール１１による帯電時に感光体ドラム１０に付着した放電生成物を除去し、これらの物質が下流側の帯電ロール１１の表面に付着するのを防止している。感光体ドラム１０から第１中間転写ドラム２ａ，２ｂへのトナー像の転写効率を高めた結果として、感光体ドラム１０上に残留する正極性トナーは殆ど発生しないので、このトナー仮保持部材１３には逆極性トナーを積極的に回収するためのバイアス電圧が印加されている。もっとも、このようなバイアス電圧を作用させていても、トナー仮保持部材１３が感光体ドラム１０の表面を機械的に摺擦することから、感光体ドラム１０表面に僅かに残留する正極性トナーも該トナー仮保持部材１３に付着することになる。
【００３６】
また、トナー像の転写効率を高めたことにより、トナー像転写後の感光体ドラム１０の表面に付着している正極性トナー及び逆極性トナーは極僅かなので、このトナー仮保持部材１３は感光体ドラム１０から除去したこれらの不要トナーや放電生成物をプロセス外に排出するための機構、すなわちデトーニング機構を具備していない。すなわち、上記トナー仮保持部材１３は不要トナー等をプリントジョブの実行中に一時的に蓄積しておくためにのみ用いられている。そして、一時的に保持された不要トナー等は、後述するクリーニングモードにおいて感光体ドラム１０上に吐き出され、第１中間転写体２ａ，２ｂに設けられたトナー除去部材２０，３０によってプロセス外へ排出されるようになっている。このように各作像エンジン１には不要トナーのデトーニング機構を具備する必要がないので、各作像エンジン１は極めてコンパクトなものとなり、プリンタ全体としての小型化に寄与している。
【００３７】
尚、図１中ではイエローの作像エンジン１Ｙにのみ符号を入れて説明したが、その他の色の作像エンジン１Ｍ，１Ｋ，１Ｃも全く同一の構成を具備している。
【００３８】
一方、上記第１及び第２中間転写ドラム２，３はＦｅやＡｌ等からなる金属パイプを０．１〜１０ｍｍ程度の導電性シリコーンゴム等の低抵抗弾性層（Ｒ＝１０２ 〜１０３ Ω）で被覆して形成され、更に、低抵抗弾性層の表面には高離型層として厚さ３〜１００μｍのフッ素ゴム層（抵抗値はＲ＝１０５ 〜１０９ Ω程 度）が設けられており、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。第２中間転写ドラム３の抵抗値は第１中間転写ドラム２のそれよりも高く設定する必要がある。そうしないと、第２中間転写ドラム３が第１中間転写ドラム２を帯電してしまい、第１中間転写ドラム２の表面電位の制御が難しくなる。この実施例では、第１中間転写ドラム２の抵抗値が１０８ Ω程度に、第２中間転写ドラム３の抵抗値は１０１１Ω程度に設定されている。
【００３９】
上記第１中間転写ドラム２上に感光体ドラム１０からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、＋２５０〜５００Ｖ程度である。最適な表面電位はトナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって変動するが、トナーの帯電量が−２０〜−３５μＣ／ｇ の範囲内にあり、常温常湿環境下にある場合には、第１中間転写ドラム２の表面電位は、＋４００Ｖ程度が望ましい。
【００４０】
また、第２中間転写ドラム３上へ第１中間転写ドラム２からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、＋６００〜１２００Ｖ程度である。最適な表面電位は一次転写の時と同様にトナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって変動する。また、転写に必要なのは、第１中間転写ドラム２と第２中間転写ドラム３との間の電位差であるので、第１中間転写ドラム２の表面電位に応じた値に設定することが必要である。上述のように、トナーの帯電量が−２０〜−３５μＣ／ｇの範囲内にあり、常温常湿環境下であって、第１中間転写ドラム２の表面電位が＋４００Ｖ程度の場合には、第２中間転写ドラム３の表面電位は、＋８１０Ｖ程度、つまり第１中間転写ドラム２と第２中間転写ドラム３との間の電位差は、＋４１０Ｖ程度に設定することが望ましい。
【００４１】
更に、上記第１中間転写ドラム２及び第２中間転写ドラム３に対しては、これらの中間転写ドラムに付着している不要トナーをプロセス外へ排出するためのトナー除去部材２０，３０が夫々設けられている。図３に示すように、かかるトナー除去部材２０，３０は、いずれも、中間転写ドラム２，３に接しながら回動すると共にバイアス電圧が印加された金属製の回収ロール２１，３１と、この回収ロール２１，３１の表面に接する金属製のクリーニングブレード２２，３２とを備えており、中間転写ドラム２，３上の不要トナーを静電誘引力で回収ロール２１，３１に付着させた後、上記クリーニングブレード２２，３２で回収ロール２１，３１の表面から掻き落とすように構成されている。そして、掻き落とされた不要トナーは図示外のオーガによって廃棄ボックスへ送り込まれるようになっている。また、上記回収ロール２１，３１は中間転写ドラム２，３の表面からトナーが効率よく転移してくるよう、中間転写ドラムの周速に対して２％程度の周速差を有して回転している。
【００４２】
プリントジョブの実行中において、第１中間転写ドラム２に対して設けられた第１トナー除去部材２０は逆極性トナーを該第１中間転写ドラム２の表面から除去している。これは、トナー像を記録シートＰへ最終転写する際に生じた逆極性トナー、及びトナー像を第２中間転写ドラム３へ二次転写する際に生じた逆極性トナーが電位勾配を逆上って感光体ドラム１０に付着するのを防止するためである。特に、マゼンタ及びシアンの現像器１２に対する他色トナーの混色を防止する上で重要である。
【００４３】
これに対し、第２中間転写ドラム３に対して設けられた第２トナー除去部材３０は、プリントジョブの実行中、正極性トナーを該第２中間転写ドラム３の表面から除去している。フルカラー画像の形成時は第２中間転写ドラム３上に４色のトナー像が重ねて形成されているので、最終転写後の第２中間転写ドラム３の表面には第１中間転写ドラム２に比較して多くの転写残留トナーが発生し易い。このため、記録シートＰへ転写されなかった正極性トナーを第２中間転写ドラム３上から確実に除去しないと、かかる正極性トナーが第２中間ドラム３の周囲を一周し、記録シートＰ上にゴースト像として転写されてしまうのである。
【００４４】
一方、上記第１中間転写ドラム２ａ，２ｂ及び第２中間転写ドラム３に対しては、上記感光体ドラム１０へ設けたものと同一のトナー仮保持部材２３，３３が夫々設けられている。第１中間転写ドラム２に対して設けられたトナー仮保持部材（以下、「第１クリーナ」と記す）２３は、トナー像の二次転写部と第１トナー除去部材２０との間で各第１中間転写ドラム２の表面を摺擦しており、プリントジョブの実行中はバイアス電圧の印加によって正極性トナーを捕まえている。本来、正極性トナーは第１中間転写ドラム２から第２中間転写ドラム３へ転写されていくので、この第１クリーナ２３が捕える正極性トナーは二次転写における転写残留トナーである。しかし、二次転写では２色のトナー像のみが第２中間転写ドラム３へ転写されるので、最終転写に比べて転写残留トナーは少ない。それ故、デトーニング機構を具備しない第１クリーナ２３によって第１中間転写ドラム２上の正極性トナーの除去を行うように構成されている。
【００４５】
また、第２中間転写ドラム３に対して設けられたトナー仮保持部材（以下、 「第２クリーナ」と記す）３３は、第２トナー除去部材３０と第１中間転写ドラム２ａとの間で第２中間転写ドラム３の表面を摺擦しており、プリントジョブの実行中はバイアス電圧の印加によって、第２トナー除去部材３０と同様、正極性トナーを捕まえている。すなわち、最終転写後に第２中間転写ドラム３上に残留した正極性トナーは、先ず第２トナー除去部材３０によって除去された後、更に第２クリーナ３３によっても除去され、ゴースト像の発生が入念に防止されている。
【００４６】
図２は、プリントジョブ中、すなわち感光体ドラム１０で形成されたトナー像が記録シートＰに転写されている最中におけるトナーの流れを簡略的に示したものである。画像形成ジョブ中、正極性（この実施例ではマイナス極性）に帯電しいるトナーは感光体ドラム１０から第１中間転写ドラム２へ一次転写され、更に第２中間転写ドラム３へ二次転写され、最終的には記録シートＰへ最終転写される。但し、一次転写の際に発生した逆極性トナーは帯電ロール１１へ逆流する途中でトナー仮保持部材１３によって捕獲される。一部の正極性トナーも感光体ドラム１０から第１中間転写ドラム２へ転写されることなく感光体ドラム上に残留するが、この残留した正極性トナーのうち、トナー仮保持部材１３や帯電ロール１１に捕獲されなかった極一部のものは、その電位設定からも現像器には回収されず、感光体ドラム１０の一周後に第１中間転写ドラム２へ転写される。しかし、このような正極性の残留トナーは極微量なため、ゴースト像としては認識されない程度である。また、第１中間転写ドラム２から第２中間転写ドラム３へ転写されなかった正極性の残留トナーは、感光体ドラム１０へ戻る途中で第１クリーナ２３に捕獲される。更に、第２中間転写ドラム３から記録シートＰへ転写されなかった正極性の残留トナーは、第１中間転写ドラム２へ戻る途中で第２トナー除去部材３０によってプロセス外へ排出され、この第２トナー除去部材３０を通り抜けた残留トナーは第２クリーナ３３によって捕獲される。一方、最終転写の際に極性反転してしまった逆極性トナーは、第２中間転写ドラム３から第１中間転写ドラム２へと逆方向へ転写され、第１トナー除去部材２０によってプロセス外へ排出される。尚、図中の数字は各部材に印加されているバイアス電圧である。
【００４７】
これに対し、図３及び図４はプリントジョブの合間に行われるクリーニングモードを示すものである。このクリーニングモードは２つのステップからなり、図３は第１ステップにおけるトナーの流れを、図４は第２ステップにおけるトナーの流れを示している。
【００４８】
先ず、クリーニングモードの第１ステップでは第１クリーナ２３及び第２クリーナ３３に捕獲されている正極性トナーのプロセス外への排出、及び最終転写ロール４に付着している正極性トナーのプロセス外への排出が行われる。既に説明した通り、プリントジョブの実行中は第１クリーナ２３及び第２クリーナ３３は共に正極性トナーを捕獲しているが、最終転写ロール４上にも第２中間転写ドラム３から正極性トナーが転移し、かかる最終転写ロール４の表面には徐々に正極性トナーが蓄積されている。このように最終転写ロール４に付着した正極性トナーは記録シートＰの裏面汚れを引き起こす他、記録シートＰに対するトナー像の転写不良をも引き起こす原因となる。従って、この第１ステップが開始されると、第１クリーナ２３、第２クリーナ３３及び最終転写ロール４に印加されているバイアス電圧の極性が反転され、第１クリーナ２３に捕獲されていた正極性トナーが第１中間転写ドラム２上に吐き出される一方、第２クリーナ３３及び最終転写ロール４に付着していた正極性トナーが第２中間転写ドラム３上に吐き出される。そして、第２中間転写ドラム３上に吐き出された正極性トナーは第２トナー除去部材３０によってプロセス外へ排出される。また、第１トナー除去部材２０に印加されているバイアス電圧は極性反転され、かかる第１トナー除去部材２０は第１クリーナ２３によって第１中間転写ドラム２上に吐き出された正極性トナーをプロセス外へ排出する。尚、図中の数字は各部材に印加されているバイアス電圧である。
【００４９】
次に、クリーニングモードの第２ステップでは、トナー仮保持部材１３に捕獲され、あるいは帯電ロール１１に付着してしまった逆極性トナーのプロセス外への排出が行われる。また、意図せずして第１クリーナ２３、第２クリーナ３３及び最終転写ロール４に付着していた逆極性トナーのプロセス外への排出も同時に行われる。この第２ステップが開始されると、感光体ドラム１０とトナー仮保持部材１３、帯電ロール１１との間に形成されていた電位勾配が逆転され、これら帯電ロール１１及びトナー仮保持部材１３から感光体ドラム１０上に逆極性トナーが吐き出される。吐き出された逆極性トナーは感光体ドラム１０から第１中間転写ドラム２へ転移し、第１トナー除去部材２０によってプロセス外へ排出される。また、第２中間転写ドラム３と第２クリーナ３３、最終転写ロール４との間にも第１ステップと逆の電位勾配が形成され、第２クリーナ３３及び最終転写ロール４に付着していた逆極性トナーは第２中間転写ドラム３上に吐き出される。第２クリーナ３３から吐き出された逆極性トナーは第２中間転写ドラム３から第１中間転写ドラム２へと転移し、第１トナー除去部材２０によってプロセス外へ排出される。一方、最終転写ロール４から第２中間転写ドラム３へ吐き出された逆極性トナーは、第２トナー除去部材３０によってプロセス外へ排出される。尚、図中の数字は各部材に印加されているバイアス電圧である。
【００５０】
これにより、プリントジョブ中に帯電ロール１１、トナー仮保持部材１３、第１クリーナ２３、第２クリーナ３３及び最終転写ロール４に付着していた正極性トナー、逆極性トナーをプロセス外へ排出することができ、このクリーニングモードに引き続いて行われる次のプリントジョブでは、リフレッシュされたこれらの部材を用いて画像形成を行うことができる。
【００５１】
図４に示したように、上記クリーニングモードの第２ステップにおいては、感光体ドラム１０の軸芯部材に対して直接に−５００Ｖのバイアス電圧を印加する一方、トナー仮保持部材１３及び帯電ロール１１は接地し、これによって形成される電位勾配を利用して、トナー仮保持部材１３及び帯電ロール１１に付着している逆極性トナー（プラス帯電トナー）を感光体ドラム１０上に吐き出させている。しかし、感光体ドラム１０の表面にプリントジョブ中の静電潜像が残存している場合には、感光体ドラム１０の軸芯部材に対して直接バイアス電圧を印加しても、感光体ドラム１０の表面、すなわち感光層の表面電位はバイアス電圧と等価にならない。このため、クリーニングモードが開始される際の感光体ドラム１０の表面電位にむらが存在すると、かかるクリーニングモードにおいて感光体ドラム１０とトナー仮保持部材１３、感光体ドラム１０と帯電ロール１１の間に所望の電位勾配を形成することができず、トナー仮保持部材１３及び帯電ロール１１に付着している逆極性トナーを感光体ドラム１０側へ充分に転移させることができないといった不具合を生じてしまう。
【００５２】
かかる不具合を解消するため、図５に示すように、この実施例のプリンタでは感光体ドラム１０の周囲に光除電手段１５を設け、上記トナー仮保持部材１３を通過する直前の感光体ドラム１０の表面をこの光除電手段１５で一様に露光し、感光体ドラム１０の表面電位を除電するように構成している。図６に示すように、この除電手段１５は、ＬＥＤランプ等からなる発光源１６と、この発光源１６の照射光を感光体ドラム１０の表面に導く導光管１７とで構成されており、かかる導光管１７としてはアクリル製の丸棒が用いられている。上記発光源１６は感光体ドラム１０の軸方向の一端側に設けられる一方、上記導光管１７は感光体ドラム１０の軸方向と平行に、しかも感光体ドラム１０の表面とは僅かな隙間を保って配設されており、かかる導光管１７の長手方向の一端が上記発光源１６と対向している。また、この導光管１７の感光体ドラム１０と反対側の周面には鋸歯状の凹凸１８が形成されており、発光源１６から導光管１７の長手方向へ入射した光を感光体ドラム１０の方向へ直角に偏光拡散するようになっている。
【００５３】
上記発光源１６はこのプリンタの装置フレーム８側に設けられる一方、導光管１７はドラムユニット６に搭載されており、かかるドラムユニット６を装置フレーム８に装着すると、導光管１７の端部が発光源１６と対向するように構成されている。このように構成することで、発光源１６を直接ドラムユニット６に搭載する場合と比較して、装置フレーム８とドラムユニット６との間の電気的接続を確保するコネクタの数を減らすことができ、ドラムユニット６をより安価に構成することが可能となる。上記導光管１７は各色の作像エンジン１Ｙ，１Ｍ，１Ｋ，１Ｃに備えられた感光体ドラム１０に対して夫々設けられているので、発光源１６も各色毎に設けることが可能であるが、図７に示すように、発光源１６は各色共通な単一のものとし、光ファイバー１９を用いることで、かかる発光源１６から各色の導光管１７に対して照射光を分岐させるように構成しても良い。
【００５４】
図５に示したように、上記導光管１７は感光体ドラム１０におけるトナー像の一次転写位置よりも下流側で、トナー仮保持部材１３よりも上流側に設けられており、トナー仮保持部材１３を通過する直前の感光体ドラム１０の表面を一様に露光する。従って、画像形成動作時、すなわちプリントジョブの実行中に上記発光源１６を点灯し、導光管１７によって感光体ドラム１０の表面を一様露光すれば、トナー像を第１中間転写ドラム２に一次転写した後の感光体ドラム１０の表面がトナー仮保持部材１３を通過する前に、かかる表面部位を除電して残存する静電潜像を消し去ることができる。このため、多量の不要トナーを保持した状態で感光体ドラム１０を摺擦しているトナー仮保持部材１３が現像器として作用してしまい、感光体ドラム１０上に残存する静電潜像を現像してしまうのを可及的に防止し、意図しないゴースト像が本来の記録画像に重ねて形成されてしまうのを未然に防ぐことができるものである。
【００５５】
また、プリントジョブの実行中に感光体ドラム１０の表面を一様露光すれば、本実施例の如くＤＣ成分のバイアス電圧を帯電ロール１１に印加して感光体ドラムを一様な背景部電位に帯電させる際、かかる背景部電位の安定性は優れたものとなるので、一様な表面電位に帯電した感光体ドラム１０を露光してハーフトーン画像を形成する場合に、このハーフトーン画像を画情報に応じて忠実に再現することが可能となる。このため、人間の目には認識し難い隠し文字を実際の記録画像と重ねて形成することも可能となり、前述したＴｒｕｓｔ Ｍａｒｋｉｎｇを実現することが可能となるものである。
【００５６】
更に、前述したクリーニングモードの実行中、特に感光体ドラム１０に対して直接バイアス電圧を印加する第２ステップにおいて上記発光源１６を点灯し、導光管１７によって感光体ドラム１０の表面を一様露光すれば、トナー仮保持部材１３を通過する前に感光体ドラム１０の表面電位は安定化し、印加したバイアス電圧と等価な表面電位を感光体ドラム１０上に得ることができる。このため、導光管１７によって感光体ドラム１０を露光しながらクリーニングモードを実行すれば、トナー仮保持部材１３と感光体ドラム１０との間、帯電ロール１１と感光体ドラム１０の間に意図した電位勾配を略的確に形成することができ、プリントジョブ中にトナー仮保持部材１３及び帯電ロール１１に付着した逆極性トナーを感光体ドラム１０上へ確実に吐き出させ、これら部材１１，１３の性能を充分に回復させることが可能となる。それ故、クリーニングモード終了後のプリントジョブでは、感光体ドラム１０の帯電むらを防止し、濃度むらのない高品位の記録画像を形成することができるものである。
【００５７】
尚、前述の実施例では本発明の光除電部材１５としての導光管１７をトナー仮保持部材１３よりも上流側に設け、一次転写部を通過した感光体ドラム１０の表面をトナー仮保持部材１３の通過前に除電するように構成したが、かかる導光管１７はトナー仮保持部材１３と帯電ロール１１との間に設けても良い。このように構成しても、クリーニングモードの第２ステップにおいては帯電ロールと感光体ドラムとの間に意図した電位差を確実に形成することができ、かかるクリーニングモードにおいて帯電ロールに付着する不要トナーを感光体ドラム上へ充分に吐き出すことが可能となり、このクリーニングモードに引き続いて実行されるプリントジョブでは濃度むらのない高品位の記録画像を形成することができる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の画像形成装置によれば、帯電器に付着した不要トナーを感光体上に吐き出させるクリーニングモードの際に、光除電手段を用いて感光体表面を一様に露光して該感光体上の残留電位を除電することで、接触式帯電器と感光体との間に所望の電位差を形成することができるので、画像形成動作の際に接触式帯電器に付着していた不要トナーを上記電位差に基づいて感光体上へ確実に吐き出すことが可能となり、もって通常の画像形成動作の際に感光体を意図する電位へ充分に帯電することができ、濃度むらのない高画質な記録画像を形成することが可能となる。
【００５９】
また、かかる光除電手段を感光体上におけるトナー仮保持部材よりも上流側に設けることで、トナー仮保持部材が感光体上の残留潜像を現像してしまうといったトラブルを防止し、ゴースト像の発生しない高画質の記録画像を形成することが可能となる。
【００６０】
更に、画像形成動作の最中に上記光除電手段を用いて感光体を露光し、トナー像転写後の感光体表面の残留電位を一様に除電するように構成すれば、接触式帯電器により与えた感光体の表面電位は安定したものとなり、ハーフトーン画像の再現性が向上するので、「Ｔｒｕｓｔ Ｍａｒｋｉｎｇ」を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したカラーレーザビームプリンタの概略構成を示す正面図である。
【図２】実施例に係るプリンタにおけるプリントジョブの際のトナーの流れを示す説明図である。
【図３】実施例に係るプリンタにおけるクリーニングモードの第１ステップの際のトナーの流れを示す説明図である。
【図４】実施例に係るプリンタにおけるクリーニングモードの第２ステップの際のトナーの流れを示す説明図である。
【図５】実施例に係るプリンタの感光体ドラムの周辺機器を示す拡大図である。
【図６】実施例に係るプリンタの感光体ドラムと光除電手段との関係を示す拡大図である。
【図７】ドラムユニットに対して発光源を一つ設けた場合の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１…作像エンジン、２…第１中間転写ドラム、３…第２中間転写ドラム、４…最終転写ロール、６…ドラムユニット、１０…感光体ドラム、１１…帯電ロール、１２…現像器、１３…トナー仮保持部材、１５…光除電手段、１６…発光源、１７…導光管
Claims (6)
- 所定のプロセススピードで回転する感光体と、この感光体を所定の表面電位に帯電させる接触式帯電器と、画情報に応じて上記感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、上記静電潜像をトナー現像する現像器と、現像されたトナー像を記録シートに対して転写する最終転写ロールと、これら感光体と最終転写ロールとの間に配置されると共に感光体から記録シートへのトナー像の転写を媒介する少なくとも一つの中間転写体と、上記最終転写ロール又は少なくとも一つの中間転写体に対して配置されたトナー排出部材とを備え、
画像形成動作の合間に実行されるクリーニングモードの際に、上記接触式帯電器に付着した不要トナーを、トナー排出部材が配置された最終転写ロール又は中間転写体に転移させ、上記トナー排出部材で除去するように構成された画像形成装置において、
上記感光体上における帯電器の配設位置よりも上流側であって、トナー像の転写位置よりも下流側には、上記クリーニングモードの際に感光体の表面を一様に露光する光除電手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。 - 所定のプロセススピードで回転する感光体と、この感光体を所定の表面電位に帯電させる接触式帯電器と、画情報に応じて上記感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、上記静電潜像をトナー現像する現像器と、現像されたトナー像を記録シートに対して転写する最終転写ロールと、これら感光体と最終転写ロールとの間に配置されると共に感光体から記録シートへのトナー像の転写を媒介する少なくとも一つの中間転写体と、上記最終転写ロール又は少なくとも一つの中間転写体に対して配置されたトナー排出部材と、上記感光体上における帯電器の配設位置よりも上流側であって、トナー像の転写位置よりも下流側に設けられ、上記感光体の表面に接触すると共に該感光体表面に付着しているトナーを一時的に保持するトナー仮保持部材とを備え、
画像形成動作の合間に実行されるクリーニングモードの際に、上記接触式帯電器及びトナー仮保持部材に付着した不要トナーを、トナー排出部材が配置された最終転写ロール又は中間転写体に転移させ、上記トナー排出部材で除去するように構成された画像形成装置において、
上記感光体上におけるトナー仮保持部材の配設位置よりも上流側であって、トナー像の転写位置よりも下流側には、上記感光体の表面を一様に露光する光除電手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。 - 上記帯電器には直流電圧が印加されていることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
- 上記光除電手段は、感光体の周面と対向しない位置に設けられた発光源と、上記感光体の軸方向と平行に設けられると共に上記発光源から照射された光を導いて感光体表面に照射する導光管とを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
- 上記感光体ドラム及び導光管は装置フレームに対して着脱自在な画像形成ユニットに搭載される一方、上記発光源は装置フレームに搭載され、画像形成ユニットを装置フレームに装着することによって、導光管の一部が発光源と対向することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
- 上記画像形成ユニットには複数の感光体及び複数の導光管が搭載されると共に、単一の発光源からの受光を各導光管に分岐させる光分岐手段を備えていることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
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