JP2005070585A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 クリーニング部材との摩擦摺動による像担持体の速度ムラに起因する画像ムラ、特に現像ローラが離当接する現像切り換え動作を行う画像形成装置の静電潜像の形成時に生じる画像ムラをなくすようにする。
【解決手段】 感光体３と、露光装置５と、現像ローラを有し感光体３に当接して形成された潜像の現像を行う現像手段８と、感光体３に当接して転写バイアスを印加し現像された感光体３上のトナー像を中間転写ベルト１２上に転写する１次転写ローラ１３と、感光体クリーナ７と、転写ベルトクリーナ１４とを備え、現像手段８により現像ローラが感光体３から離間して現像切り換え動作を行い、画像形成に先立って現像切り換え動作により現像ローラが離間する感光体３上と対向する中間転写ベルト１２上に対策画像のトナー像を形成し、出力画像の形成時に対向する感光体３上の領域を露光する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、潜像が形成される像担持体と、該像担持体に潜像形成を行う潜像形成手段と、現像ローラを有し前記像担持体に当接して前記形成された潜像の現像を行う現像手段と、前記像担持体に当接して転写バイアスを印加し前記現像された前記像担持体上のトナー像を中間転写媒体上に転写する転写手段と、前記像担持体上に定常的に当接して転写後の残留トナーを除去する第１のクリーニング手段と、離当接切り換え機構によりブレードの離当接を制御して前記中間転写媒体上のトナーを選択除去する第２のクリーニング手段とを備え、前記現像手段により現像ローラが前記像担持体から離間して現像切り換え動作を行うようになった画像形成装置に関する。

画像形成装置では、像担持体である感光体の外周に、回転方向に沿って感光体を一様に帯電するための帯電装置、感光体上に静電潜像を形成するための露光装置、静電潜像を現像するための現像装置、感光体上のトナー像を転写体に転写する転写装置、転写後の感光体の表面をクリーニングするクリーナなどが配設される。そして、感光体上に露光装置により形成された静電潜像を現像装置により現像してトナー像を形成し、形成されたトナー像を転写体に転写して、クリーナにより感光体上から転写後の残留トナーを取り除くようにしている。

フルカラー画像を形成するロータリー式のフルカラー画像形成装置の場合には、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫのそれぞれの現像装置により感光体上に形成されたカラートナー像を中間転写媒体上に順次転写して色重ねする。そのため、各トナーの現像カートリッジが現像ロータリーユニットに着脱可能に搭載され、各カラー用の静電潜像を感光体上に形成する毎に現像色切り換え動作により現像ロータリーユニットを駆動してそのトナーの現像カートリッジを現像位置まで回転移動させ現像動作を行うようになっている（例えば、特許文献１、２参照）。
特開２００２−８２５３２号公報 特開２００３−６６８０１号公報

画像形成装置において、感光体上の静電潜像は、画像形成信号により変調された露光ビームを露光装置より感光体の回転軸方向（主走査方向）に繰り返し露光することにより形成される。感光体が回転している状態において露光ビームを走査して露光し潜像を形成するため、感光体の回転が不安定で震動やムラがあると、副走査方向にスジが現れるなどバンディングにより画質が劣化するという問題が生じる。

感光体の回転を不安定にし震動やムラを生じさせる要因としては、その駆動系の輪列の構成によるものもあるが、感光体の外周に沿って当接する部材、クリーニング部材、さらに、ロータリー式のカラー画像形成装置においては、現像色切り換え動作を行う現像ロータリーユニットなどの存在がある。

クリーニング部材は、感光体上に形成されたトナー像を転写体に転写すると、その転写後の感光体上の残留トナーをクリーニングするものであり、そのクリーニング効果を高めるためには、適切な部材を用いると共に、バネなどにより一定の圧力で感光体の外周面に当接させて残留トナーを感光体上から取り除くようにしている。この当接圧が弱ければ当然クリーニング効果は低下するが、当接圧を強くすると、感光体の外周面とクリーニング部材との間の摩擦摺動に伴う不規則な震動が発生する要因となる。また、ブレードが感光体の外周面に当接する角度やその当接面の接線に対してクリーニング部材を支持する支点の位置なども影響してくる。

さらに、現像ローラが常時感光体に当接している画像形成装置に比べ、現像ローラが感光体の現像位置から離間して退避、又は現像切り換えを行うような画像形成装置において、感光体の速度ムラが生じやすいことが観察される。例えば現像ロータリーユニットを備えたロータリー式のカラー画像形成装置では、現像ロータリーユニットが現像色切り換え動作により回転移動し、その都度搭載された現像カートリッジが感光体に対して接触、離間を繰り返すことにより、接触状態のときと、離間状態のときで感光体の外周面の状態が一様に保持されなくなり、クリーニング部材の摩擦摺動が円滑に行われず、感光体の速度が不安定になるという問題がある。

本発明は、上記課題を解決するものであって、クリーニング部材との摩擦摺動による像担持体の速度ムラに起因する画像ムラ、特に現像ローラが離当接する現像切り換え動作を行う画像形成装置の静電潜像の形成時に生じる画像ムラをなくすようにするものである。

そのために本発明は、潜像が形成される像担持体と、該像担持体に潜像形成を行う潜像形成手段と、現像ローラを有し前記像担持体に当接して前記形成された潜像の現像を行う現像手段と、前記像担持体に当接して転写バイアスを印加し前記現像された前記像担持体上のトナー像を中間転写媒体上に転写する転写手段と、前記像担持体上に定常的に当接して転写後の残留トナーを除去する第１のクリーニング手段と、離当接切り換え機構によりブレードの離当接を制御して前記中間転写媒体上のトナーを選択除去する第２のクリーニング手段とを備え、前記現像手段により現像ローラが前記像担持体から離間して現像切り換え動作を行うようになった画像形成装置であって、出力画像の形成に先立って前記現像切り換え動作により前記現像ローラが離間する前記像担持体上と対向する前記中間転写媒体上に対策画像のトナー像を形成し、前記出力画像の形成時に前記対向する前記像担持体上の領域を露光することを特徴とする。

前記第２のクリーニング手段は、前記対策画像のトナー像の位置で前記ブレードを離間させ、所定回数の前記出力画像の形成が実行される毎に前記対策画像のトナー像の位置で前記ブレードを当接させ、前記ブレードを当接させた直後に前記対策画像のトナー像を再度前記中間転写媒体上に形成することを特徴とし、前記転写手段は、前記出力画像の形成を行う際に印加する通常転写バイアス以下（ゼロ、前記通常転写バイアスと逆極性、前記中間転写媒体上に対策画像のトナー量に応じた前記通常転写バイアス以下）の転写バイアスにより前記対策画像のトナー像を前記像担持体上に逆転写させることを特徴とし、前記潜像形成手段は、前記対策画像のトナー像を形成した前記中間転写媒体上と対向する前記像担持体上を露光することを特徴とする。

前記対策画像のトナー像は、少なくとも前記現像ローラが離間する前記像担持体上と対向する前記中間転写媒体上であってかつ潜像手段による潜像形成時に前記第１のクリーニング手段を通過する前記像担持体上と対向する前記中間転写媒体上の領域に形成し、前記対策画像のトナー像を形成する前記中間転写媒体上の領域は、２枚取りの色切り換え領域とすることを特徴とする。

前記現像手段は、ロータリー回転フレームに現像カートリッジを搭載して回転移動し現像切り換え動作を行う現像ロータリーユニットからなり、前記現像ロータリーユニットは、トナー色の異なる複数の現像カートリッジを搭載したものであることを特徴とする。

本発明によれば、潜像が形成される像担持体と、該像担持体に潜像形成を行う潜像形成手段と、現像ローラを有し像担持体に当接して形成された潜像の現像を行う現像手段と、像担持体に当接して転写バイアスを印加し現像された像担持体上のトナー像を中間転写媒体上に転写する転写手段と、像担持体上に定常的に当接して転写後の残留トナーを除去する第１のクリーニング手段と、離当接切り換え機構によりブレードの離当接を制御して中間転写媒体上のトナーを選択除去する第２のクリーニング手段とを備え、現像手段により現像ローラが像担持体から離間して現像切り換え動作を行うようになった画像形成装置であって、出力画像の形成に先立って現像切り換え動作により現像ローラが離間する像担持体上と対向する中間転写媒体上に対策画像のトナー像を形成し、出力画像の形成時に対向する像担持体上の領域を露光するので、対策画像のトナー像より像担持体上にトナーが供給され、潜像形成開始時にクリーニング手段のブレードに対向する像担持体上にトナーが供給されていない状態をなくし、像担持体上に当接するクリーニング手段を円滑に摩擦摺動させることができ、像担持体の速度ムラを低減することができる。したがって、クリーニング部材との摩擦摺動による像担持体の速度ムラをなくし、特に現像ロータリーユニットを搭載し現像切り換え動作を行う画像形成装置の静電潜像の形成時における像担持体の速度ムラをなくすことができる。

第２のクリーニング手段は、対策画像のトナー像の位置でブレードを離間させ、所定回数の出力画像の形成が実行される毎に対策画像のトナー像の位置でブレードを当接させ、ブレードを当接させた直後に対策画像のトナー像を再度中間転写媒体上に形成するので、トナーの消費量を押さえ最少限のトナー量を使って像担持体の速度ムラの低減を実現することができ、転写手段は、出力画像の形成を行う際に印加する通常転写バイアス以下（ゼロ、通常転写バイアスと逆極性、中間転写媒体上に対策画像のトナー量に応じた通常転写バイアス以下）の転写バイアスにより対策画像のトナー像を像担持体上に逆転写させるので、２次転写部において対策画像のトナー像の像担持体上への逆転写に必要な適度な電位差を与えることができ、対策画像のトナー量に応じて必要にして適度なトナー量を像担持体上に逆転写させることができる。

対策画像のトナー像は、少なくとも現像ローラが離間する像担持体上と対向する中間転写媒体上であってかつ潜像手段による潜像形成時に第１のクリーニング手段を通過する像担持体上と対向する中間転写媒体上の領域に形成し、対策画像のトナー像を形成する中間転写媒体上の領域は、２枚取りの色切り換え領域とするので、有効な領域に限定して無駄な領域まで対策画像のトナー像を形成したり、それを逆転写させる無駄をなくすことができる。

本発明によれば、潜像形成開始時のクリーニング手段のブレードに対向する像担持体上に潤滑剤としてのトナーが切れることなく供給されている状態で露光することができ、簡単な構成で像担持体上に潤滑剤としてのトナーが供給されない状態で画像形成が行われるのをなくし、常に像担持体上に当接するクリーニング手段を円滑に摩擦摺動させ、像担持体の速度ムラを低減した状態での画像形成を行うことができる。

現像手段は、ロータリー回転フレームに現像カートリッジを搭載して回転移動し現像切り換え動作を行う現像ロータリーユニットからなり、現像ロータリーユニットは、トナー色の異なる複数の現像カートリッジを搭載したものであり、現像ロータリーユニット特有の現像切り換え動作に伴い像担持体上に潤滑剤が供給されない状態での画像形成をなくすことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る画像形成装置の実施の形態を示す図であり、図中、１は画像形成装置、２は本体ケース、３は感光体、４は帯電装置、５は露光装置、６は現像カートリッジ、７は感光体クリーナ、８は現像ロータリーユニット、９はロータリーフレーム、１２は中間転写ベルト、１３は１次転写ローラ、１４は転写ベルトクリーナ、１５は２次転写ローラ、１６は電源装置、１７は給紙トレイ、２０は定着ユニット、２１は排紙トレイ、２２は紙搬送ユニットを示す。

本実施形態の画像形成装置１は、図１に示すように本体ケース２の上部に形成された排紙トレイ２１と、前面に開閉自在に挿着された前面カバー２ａを有する。本体ケース２内には、複数の現像カートリッジを搭載した現像ロータリーユニット８、静電潜像が形成され現像されてトナー像が形成される感光体３、感光体３上のトナー像が転写される中間転写ユニット、各駆動モータやバイアスを制御する制御ユニット、電源装置１６、記録媒体を収容する給紙トレイ１７、記録媒体上のトナー像を定着する定着ユニット２０などが配設されている。また、前面カバー２ａ内には給紙トレイ１７から記録媒体を２次転写ローラ１５を通して定着ユニット２０に搬送する紙搬送ユニット２２が配設されている。そして、各ユニットは、本体に対して着脱可能な構成であり、メンテナンス時等には一体的に取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。

像担持体である感光体３は、薄肉円筒状の導電性基材と、その表面に形成された感光層とを有する。その感光体３の外周には、回転方向に沿って感光体３を一様に帯電するための帯電装置４、感光体３上に静電潜像を形成するための露光装置（又は書込装置）５、静電潜像を現像するための現像ロータリーユニット８、感光体３上のトナー像が転写される中間転写ベルト１２、及び中間転写ベルト１２にトナー像を１次転写する中間転写ユニット、１次転写後の感光体３の表面をクリーニングする感光体クリーナ７などが配設されている。

中間転写ユニットは、駆動ローラ１０および従動ローラ１１と、無端状のベルトからなり両ローラ１０、１１に巻架され図示矢印方向に駆動されて感光体３上のトナー像が転写される中間転写ベルト１２と、中間転写ベルト１２の裏面で感光体３に対向して配設され感光体３上のトナー像を中間転写ベルト１２に１次転写するための一次転写ローラ１３と、中間転写ベルト１２上の残留トナーを除去する転写ベルトクリーナ１４と、駆動ローラ１０に対向して配設され、中間転写ベルト１２上に形成された４色フルカラーのトナー像を記録媒体（紙等）上に２次転写するための二次転写ローラ１５とからなっている。

露光装置５の下方には電源機器１６が配設され、また本体ケース２の底部には給紙カセット１７が配設され、給紙カセット１７内の記録媒体は、ピックアップローラ１８、シート材搬送路１９、二次転写ローラ１５、定着装置２０を経て排紙トレイ２１に搬送されるように構成されている。なお、給紙カセット１７は把手１７ｂにより装置前方に引き出し可能に装着されているとともに、用紙サイズが大きい場合に対応できるように、装置後方に突出するように引き出し可能に補助カセット１７ａが装着されている。

上記構成の画像形成装置１では、露光装置５に画像形成信号が入力されると、制御ユニットによる駆動モータやバイアスの制御にしたがい、感光体３、現像ロータリーユニット８の現像ローラ６ａ、中間転写ベルト１２が回転駆動され、まず、感光体３の外周面が帯電装置４によって一様に帯電される。しかる後、露光装置５によって感光体３の表面に画像情報に応じた選択的な露光がなされ、静電潜像が形成される。このとき、現像ロータリーユニット８は、現像カートリッジ６の現像ローラ６ａが感光体３に当接するように回転移動する。このことにより、静電潜像のトナー像が感光体３上に形成される。感光体３上に形成されたトナー像は、トナーの帯電極性と逆極性の１次転写電圧が印加された１次転写ローラ１３により中間転写ベルト１２上に転写され、感光体３上に残留しているトナーは感光体クリーナ７によって除去される。

フルカラー画像形成装置では、現像ロータリーユニット８にイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫのそれぞれの現像カートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋが着脱可能に搭載される。そして、画像形成動作では、露光装置５によって感光体３の表面に第１色、例えばイエローＹの画像情報に応じた選択的な露光がなされ、イエローＹの静電潜像が形成される。このとき、現像ロータリーユニット８は、イエローＹの現像カートリッジ６Ｙの現像ローラ６ａが感光体３に当接するように回転移動し、イエローＹの静電潜像のトナー像が感光体３上に形成され、続けてそのトナー像がトナーの帯電極性と逆極性の１次転写電圧が印加された１次転写ローラ１３により中間転写ベルト１２上に転写される。

この間、転写ベルトクリーナ１４、２次転写ローラ１５は、中間転写ベルト１２から離間されている。４色フルカラー画像は、この一連の処理が画像形成信号の第２色目、第３色目、第４色目に対応して繰り返して実行されることにより、各画像形成信号の内容に応じたイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫのトナー像が感光体３から順次中間転写ベルト１２上において重ね合わされて転写され形成される。

そして、各色トナー像の重畳された画像が２次転写ローラ１５に達するタイミングで、給紙トレイ１７の記録媒体がピックアップローラ１８から、レジローラ、シート材搬送路１９を通して２次転写ローラ１５に搬送され、２次転写ローラ１５が中間転写ベルト１２に押圧されるとともに２次転写電圧が印加されて、中間転写ベルト１２上のトナー像が２次転写ローラ１５で記録媒体上に転写される。このようにしてトナー像が転写された記録媒体は紙搬送ユニット２２により定着ユニット２０まで搬送されると、定着ユニット２０により記録媒体上のトナー像が加熱加圧されて定着される。中間転写ベルト１２上に残留しているトナーは転写ベルトクリーナ１４によって除去される。

なお、記録媒体の両面に印刷する両面プリントの場合には、定着ユニット２０を出た記録媒体は、その後端が先端となるようにスイッチバックされ、紙搬送ユニット２２の両面印刷用搬送路を経て、再び二次転写ローラ１５に供給される。ここで、中間転写ベルト１２上のフルカラートナー像が記録媒体上に転写されると、再び定着ユニット２０により加熱加圧され定着され、排紙トレイ２１に排紙される。

本実施形態の現像ロータリーユニット８では、上記のように４つの現像カートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋが着脱可能に搭載され、４色のフルカラーの画像形成装置となっているが、モノクロの画像形成装置として、トナーがブラックＫの現像カートリッジ６Ｋのみを装着し搭載して、現像カートリッジ６Ｋが待機位置（ホームポジション）で待機し、画像形成時にブラックＫの現像カートリッジ６Ｋが待機位置から回転移動して現像位置で、感光体３上の静電潜像をトナー像に現像してもよい。このことにより、フルカラーとモノカラーに同じ設計仕様の現像ロータリーユニット８を用いることができ、フルカラーとモノカラーの共用によりフルカラー専用、モノカラー専用の画像形成装置を設計するのに比べて保守管理、設計、製造のコストを大幅に削減することができる。

次に感光体の速度ムラに関するメカニズムとその対処について説明する。図２は感光体の速度ムラが観察される測定データを示す図、図３は動作シーケンスにより感光体の速度ムラ発生領域を説明するための図である。

本実施形態のカラー画像形成装置において、現像ロータリーユニット８がホームポジションにある待機状態では、現像カートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋのいずれも感光体３と対向する現像位置にない。つまり、現像ローラ６ａが感光体３に当接していない。通常、現像ローラ６ａが感光体３に当接していると、露光装置５からの画像書き込みがなくても、若干のかぶりトナーが感光体３上に載り、そのかぶりトナーが感光体クリーナ７との当接面で一種の潤滑剤として作用することにより、感光体クリーナ７に対して感光体３が円滑に摩擦摺動するので、感光体３の速度ムラは僅かである。

しかし、現像ローラ６ａが感光体３から離間している間に、感光体クリーナ７によりクリーニングされた感光体３面が回転移動して再び感光体クリーナ７と当接して摩擦摺動すると、上記かぶりトナーが全くなくない状態であるため、いわゆる潤滑剤がなく感光体クリーナ７との当接面で感光体３の摩擦抵抗が大きくなって、感光体３の回転速度が不安定になる。つまり、感光体３の表面の摩擦抵抗が大きくなることにより、感光体クリーナ７に対して感光体３が微小のロック、滑り現象を繰り返し、感光体３の速度ムラ、震動が現れると考えられる。

このことは、図２によって認識できる。図２において、縦軸に速度ムラ、横軸に時間を表しているが、まず、ここで周期的に大きな速度ムラが現れているのは、回転検出を行うエンコーダのつなぎ目に当たり信号の乱れであり、直接回転の乱れを示しているのではないので無視される。この測定データは、各色Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋにおいて、画像信号により露光を行うタイミングに合わせて現像カートリッジ６を切り換えて感光体３に現像ローラ６ａを当接させる現像色切り換え動作を行っているものであり、その露光開始直後に速度ムラの大きい時間帯ｔ（０〜６の間）が観察されている。そして、この速度ムラは、現像ローラ６ａが感光体３に当接してからその当接面が感光体クリーナ７に到達するまでの時間続いてから、その後解消している。

さらに、動作シーケンスにより感光体の速度ムラ発生領域について説明する。本実施形態に係るカラー画像形成装置の動作シーケンスの概要を示したのが図３であり、ｖｓｙｎｃ信号、転写ベルトモータ、スキャナモータ、画像信号、ロータリ動作、現像動作、１次転写バイアス、感光体クリーナ位置、２次転写バイアス、転写ベルトクリーナの位置を示し、斜め点線ｍは現像動作開始ポイント、つまり現像色切り換え動作が終了して現像ローラ６ａが当接した感光体３上の位置が感光体クリーナ位置に回転移動する対応位置を示し、同じく斜め点線ｎは現像動作終了ポイント、つまり現像色切り換え動作の開始により現像ローラ６ａが離れた感光体３上の位置について示している。

図３に示すように感光体３、現像ロータリーユニット８の現像ローラ６ａ、中媒駆動モータや露光装置５のスキャナモータの駆動を開始して中間転写ベルト１２、スキャナ、感光体３の回転駆動を開始してから、現像ロータリーユニット８による現像色切り換え動作を開始し、感光体３の外周面が帯電装置４によって一様に帯電され、ｖｓｙｎｃ信号に基づき同期をとって画像信号をオンにして露光を行い、順次画像形成が行われる。そして、画像形成の開始に同期して１次転写バイアスをオンにすることにより、感光体上のトナー像が中間転写ベルト１２上に１次転写される。

図１に示すように感光体３上で露光ポイントは、現像位置より回転上流側にあり、図３に示すように露光を開始して画像信号オンすると、その露光位置が現像位置に回転移動するまでに現像ローラ６ａが感光体３に当接すればよいので、現像ローラ６ａが感光体３に当接して現像開始する時点は、画像信号オンの時点より若干遅れる。この現像ローラ６ａが当接した感光体３上の位置が感光体クリーナ位置に回転移動するのは図示点線ｍが感光体クリーナ位置に交差する時点になる。

したがって、画像信号オンの時点から図示点線ｍが感光体クリーナ位置に交差する時点までの時間ｔ′は、現像ローラ６ａが当接せず、つまり潤滑剤となるトナーが感光体３上に存在しない。この状態で感光体３の周面が感光体クリーナ７と摩擦摺動する間、感光体３の速度ムラの発生領域となる。第２色〜第４色においても現像動作終了ポイント（ｎ）から現像動作の開始ポイント（ｍ）に対応して同様の感光体３の速度ムラの発生領域が同様に現れる。

本実施形態のカラー画像形成装置は、切り換え動作により現像器が離間する感光体３上にトナーの補給を行う。トナーの補給は、少なくとも潜像形成の開始時より以後、感光体クリーナ７のブレードに対向する感光体３上にトナーが存在するように、中間転写ベルト１２上に対策画像のトナー像を形成して、その残留トナーにより及びその対策画像のトナー像を中間転写ベルト１２上から感光体３上に逆転写することにより行う。中間転写ベルト１２上の対策画像のトナー像は、中間転写ベルト１２と感光体３が当接しているので機械的な剥がし作用により、またトナー量（トナー像の濃度）や当接圧等に応じて転写バイアスを制御することにより感光体３上に逆転写される。

画像信号オンとなり露光が開始する前は、直接画像に影響がなく速度ムラによる画像ムラも生じない。少なくとも画像信号オンの時点、つまり感光体３上に潜像形成を開始する露光開始時に、感光体クリーナ７のブレードに対向する感光体３上にトナーが補給されていればよい。したがって、感光体クリーナ７のブレードに対向する感光体３上に現像ローラ６ａが当接していた場合、つまり、現像ローラ６ａが感光体３上に早めに当接していた場合にも、感光体３上に現像ローラ６ａからかぶりトナーが載っているので上記条件は満足される。

図４は対策画像を形成する実施の形態の動作シーケンスを示す図である。中間転写ベルト１２から感光体３上にトナー像を逆転写するためには、中間転写ベルト１２上にあるトナーを除去しないで１次転写ポイントまで搬送するように転写ベルトクリーナ１４を離間させることであり、その中間転写ベルト１２上のトナー像は、感光体３上からトナー像やかぶりトナーが１次転写ポイントで転写されたものである。

中間転写ベルト１２上に対策画像のトナー像を形成して保持し感光体３上に逆転写する実施形態の動作シーケンスを示したのが図４である。この実施形態では、出力画像の形成に先立ってまず、現像ロータリーユニット８の現像切り換え動作により第１色目の現像カートリッジ６を現像位置に回転移動させると、その第１色目のトナー色により現像切り換え動作中に現像ローラ６ａが離間していた感光体３上に画像信号をオンにして対策画像の潜像を形成し現像し、その対策画像のトナー像を１次転写ポイントで１次転写バイアスを印加して中間転写ベルト１２上に転写する（１）。

図４の動作シーケンスから明らかなように第１色目による対策画像を中間転写ベルト１２上に転写し形成するのと前後して、感光体３の感光体クリーナ位置には対策画像の先端部が到達するので、直ちに第１色目の出力画像の潜像を形成しても、感光体３上に対策画像のトナー像の残留トナーが存在するため、感光体３の周面を感光体クリーナ７が円滑に摩擦摺動する状態が保持され、速度ムラは生じない。しかも、第１色目で出力画像の形成に先立って対策画像を形成し、連続して出力画像の形成を実行すると、バンディング防止をしつつ出力画像の形成の開始タイミング（印字スタート時間）を短縮することができる。

そして、第２色目〜第４色目では、現像ローラ６ａが感光体３に当接しない現像色切り換え動作中の感光体３上に露光して電位を制御することにより、中間転写ベルト１２上から対策画像のトナー像を逆転写させトナーを補給する（２）〜（４）。このことにより、少なくとも露光ビームＢによる潜像形成中に感光体３と感光体クリーナ７との当接部で潤滑剤の存在しない時間がなく、感光体３の周面を感光体クリーナ７が円滑に摩擦摺動する状態が保持され、速度ムラは生じない。

現像ローラ６ａが現像位置で感光体３に当接している状態を考えると、感光体３上にトナー像が形成されないとき、現像ローラ６ａから感光体３へのかぶりトナーがあり、このかぶりトナーが感光体クリーナ７との当接部での潤滑剤の役目を果たしている。また、感光体３上にトナー像が形成されたとき、そのトナー像が１次転写ポイントで中間転写ベルト１２に１次転写された後の残留トナーも感光体クリーナ７との当接部での潤滑剤として充分に役目を果たしている。

このように感光体３上に潤滑剤として逆転写する中間転写ベルト１２からのトナー量は僅かでよいので、１次転写ポイントで逆転写するトナー量を制御することにより、中間転写ベルト１２から複数回繰り返してトナーの一部を少しずつ逆転写させるようにすることができる。この繰り返し回数は、例えば画像形成回数により、また、対策画像のトナー量（トナー像の濃度）、逆転写の際のバイアスにより制御することができる。

感光体３上から予め中間転写ベルト１２に転写するトナー像（対策画像）は、例えば露光装置５からの露光ビームＢによる露光を１ラインオン、１０ラインオフとするような周期的なオン・オフパターン、一定間隔の斜め線パターン、格子パターンなどの線画像、規則的なドットパターン、ハーフトーンパターンなどによる画像を使うことができる。中間転写ベルト１２上においては、画像領域と非画像領域が割り当てられており、そのポイントと、露光装置５が画像信号にしたがって露光ビームＢによる露光を開始するとき、感光体３と感光体クリーナ７が当接するポイントより、予め対策画像としてのトナー像を転写すべき領域が計算され決定される。

出力画像の形成が終了すると、図４に示す転写ベルトクリーナ位置〔ロ〕まで転写ベルトクリーナを中間転写ベルト１２に当接させることにより、出力画像を２次転写した後の残留トナーに引続き中間転写ベルト１２上に形成されている対策画像のトナー像はクリーニングされる。なお、連続して出力画像を形成する場合には、図４に示す転写ベルトクリーナ位置〔イ〕まで転写ベルトクリーナを中間転写ベルト１２に当接させることにより、出力画像を２次転写した後の残留トナーのみクリーニングされ、所定回数（例えば１０枚、２０枚）の出力画像を形成するまで、中間転写ベルト１２上から感光体３上に繰り返しトナーが逆転写される。また、所定回数になる前に出力画像の形成が終了した場合には、図４に示すように直ちに中間転写ベルト１２上に形成されている対策画像のトナー像をクリーニングしてもよいが、その終了後、タイマを動作させて所定時間経過後に転写ベルトクリーナを中間転写ベルト１２に当接させて対策画像のトナー像をクリーニングするように制御してもよい。

次に、感光体３上に中間転写ベルト１２からトナーを補給する制御について具体的に説明する。図５は対策画像を感光体上に形成している様子を説明するための図、図６は対策画像を感光体上から中間転写ベルトに転写し、引き続き印字画像を感光体上に形成している様子を説明するための図、図７は印字画像の形成が終了し中間転写ベルトに転写している様子を説明するための図、図８は現像ロータリーユニットが現像色切り換え動作を開始すると同時に中間転写ベルト上から感光体上にトナーを逆転写している様子を説明するための図、図９は次のトナー色の画像形成を開始している様子を説明するための図、図１０は最終色の画像形成中の様子を説明するための図、図１１は全色色重ねした画像を２次転写している様子を説明するための図、図１２は転写ベルトクリーナのクリーニング開始タイミング時の様子を説明するための図である。

本実施形態の画像形成装置１では、画像形成動作に先立ってまず、感光体３、現像ロータリーユニット８の現像ローラ６ａ、中間転写ベルト１２がそれぞれＲｏ、Ｒｄ、Ｒｂの方向に回転駆動され、感光体３の外周面が帯電装置４によって一様に帯電される。しかる後、図５に示すように露光装置５によって感光体３の表面に対策画像の露光がなされ、静電潜像が形成される。このとき、現像ロータリーユニット８は、現像カートリッジ６の現像ローラ６ａが感光体３に当接するように回転移動する。このことにより、対策画像のトナー像３５が感光体３上に形成される。

感光体３上に対策画像のトナー像３５が形成されると、図６に示すようにトナーの帯電極性と逆極性の１次転写電圧が印加された１次転写ローラ１３により感光体３上から中間転写ベルト１２上にトナー像３５′として転写される。そして、引き続き印字画像の露光、現像が開始されてトナー像３６が形成され、１次転写が開始される。

先に説明したように転写ベルトクリーナ１４、２次転写ローラ１５は、中間転写ベルト１２から離間されているので、感光体３上での第１色の印刷画像の形成が終了すると、図７に示すように中間転写ベルト１２上の対策画像のトナー像３５′は、１次転写ポイント近くまで移動する。そして、第２色の画像形成を行うために現像ロータリーユニット８が現像色切り換え動作を開始し、図８に示すように現像ロータリーユニット８がＲｒの方向に回転移動して現像ローラ６ａが感光体３から離間すると、先に中間転写ベルト１２上に転写されている対策画像のトナー像３５′が１次転写ポイントに到達して感光体３上にトナー像３５″として逆転写される。この逆転写により、現像ローラ６ａが感光体３から離間しても１次転写ポイントで感光体３上にトナーが補給され、感光体クリーナ７との当接部に潤滑剤として供給される。

同様に、第２色の画像形成が開始されると、図９に示すように露光装置５から露光ビームＢにより感光体３上に露光が行われる時点において、感光体クリーナ７との当接部には、潤滑剤として中間転写ベルト１２から逆転写されて感光体３上に補給されたトナー３５″が供給されるので、感光体３の安定した回転が維持できる。以下同様に第３色の画像形成動作も実行される。

そして、第４色目の画像形成が開始されると、図１０に示すように中間転写ベルト１２上に全色の画像が色重ねされると共に、図１１に示すように２次転写ローラ１５が中間転写ベルト１２に当接してフルカラーのトナー像３７′が中間転写ベルト１２から記録媒体に２次転写が開始され転写画像３７″が形成される。この間、転写ベルトクリーナ１４は、図５〜図１１に示すように中間転写ベルト１２から離間しているが、図１２に示すように中間転写ベルト１２上の対策画像のトナー像３５′が通過すると、中間転写ベルト１２に当接して中間転写ベルトの印刷画像領域に対応する残留トナーのクリーニングを開始し、中間転写ベルト１２上の印刷画像を２次転写した後の残留トナーを除去する。

図１３は対策画像のトナー像を逆転写する領域で転写バイアスを通常転写バイアスより低く制御する他の実施の形態を示す図、図１４は対策画像のトナー像を逆転写する領域で転写バイアスをオフに制御する他の実施の形態を示す図、図１５は対策画像のトナー像を逆転写する領域で転写バイアスを通常転写バイアス逆極性に制御する他の実施の形態を示す図である。

図４に示す実施形態では、出力画像の形成を行う際に印加する通常転写バイアスを印加した状態で感光体３上の領域を露光して、対策画像のトナー像を中間転写ベルト１２上から感光体３上に逆転写させるようにした。１次転写部では、例えば感光体３が一様に−６００Ｖに帯電され、通常転写バイアスとして２００〜３００Ｖが印加されているとすると、８００〜９００Ｖの電位差を持っていることになるが、露光することにより感光体３のその露光された領域は約−５０Ｖになり、電位差は２５０〜３５０Ｖまで小さくなり、１次転写部での電位差を小さくすると、逆転写を促進することができる。そこで、対策画像のトナー量（トナー像の濃度）、パターン、中間転写ベルト１２と感光体３との押圧力などに応じ、対策画像のトナー像を逆転写する領域で転写バイアスを通常転写バイアスより下げ、さらには逆極性にして印加してもよい。

図１３に示す実施形態では、第１色目の画像整形に先立って感光体３に対策画像を形成してそのトナー像を１次転写部で１次転写バイアスを印加して中間転写ベルト１２上に転写し、２色目〜４色目では対策画像のトナー像の中間転写ベルト１２上から感光体３上への逆転写タイミングに合わせて１次転写部の１次転写バイアスを低下させている。このことにより対策画像のトナー像を適度なトナー量（濃度）で感光体３上へ逆転写させるようにしている。さらに１次転写部の１次転写バイアスを低下させるものとして、１次転写バイアスをオフ（ゼロ）にする実施の形態を示したのが図１４であり、逆極性のバイアスを印加する実施の形態を示したのが図１５である。

感光体３の帯電、１次転写部での通常転写バイアスが上記数値の例によれば、図１３に示す実施の形態では転写バイアスを１００Ｖ落とすことにより電位差を７００〜８００Ｖまで、図１４に示す実施の形態では６００Ｖまで、図１５に示す実施の形態では転写バイアスを逆極性の−２００Ｖにすることにより電位差を電位差を４００Ｖまで圧縮することができるので、より逆転写を促進させることができる。

上記各実施の形態に示すように対策画像のトナー像の中間転写ベルト１２上から感光体３上への逆転写タイミングに合わせて１次転写部の１次転写バイアスを通常の値以下に制御することは、結果として１次転写部での感光体３との間の電位差を変えて逆転写するトナー量を制御し、促進させることである。したがって、実施の形態に示すように感光体３上の電位を露光して変える代わりに、１次転写部の１次転写バイアスを変えるようにしてもよいし、それらを併用して逆転写の促進効果を調整してもよい。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、ロータリー式の４色フルカラー画像形成装置の現像色切り換え動作中の問題を解決するものとして説明したが、待機時には現像ローラを感光体から離間した状態で保持し、画像形成を行うジョブ実行に応じて現像ローラを感光体に当接させるものであれば、現像ロータリーユニットを搭載したロータリー式の画像形成装置でなくても、また、現像ロータリーユニットを搭載しているかいないかにかかわらず単色の画像形成装置にも、同様に適用でき同様の課題を解決することができることは言うまでもない。さらに、中間転写ベルトから感光体上に対策画像を逆転写する際には、逆方向のバイアスを印加したり、１次転写バイアスを低くして電位差を小さくしたりオフにするように１次転写バイアスを制御するだけでなく、１次転写の速度を変えたり、１次転写ローラの圧力を変えてもよい。また、対策画像は、第１色目やブラックＫのトナー像で形成するのではなく、例えば視認性の低いイエローＹのトナー像で形成してもよいし、第１色の画像形成の直前に限らず、カートリッジやユニット交換時の待機状態への位置設定動作時や、待機時から画像形成動作を開始する時に行い、その後は、ジョブの実行回数に応じて一定の基準で中間転写ベルトに形成しておくようにしてもよい。

本発明に係る画像形成装置の実施の形態を示す図である。 感光体の速度ムラが観察される測定データを示す図である。 動作シーケンスにより感光体の速度ムラ発生領域を説明するための図である。 対策画像を形成する実施の形態の動作シーケンスを示す図である。 対策画像を感光体上に形成している様子を説明するための図である。 対策画像を感光体上から中間転写ベルトに転写し、引き続き印字画像を感光体上に形成している様子を説明するための図である。 印字画像の形成が終了し中間転写ベルトに転写している様子を説明するための図である。 現像ロータリーユニットが現像色切り換え動作を開始すると同時に中間転写ベルト上から感光体上にトナーを逆転写している様子を説明するための図である。 次のトナー色の画像形成を開始している様子を説明するための図である。 最終色の画像形成中の様子を説明するための図である。 全色色重ねした画像を２次転写している様子を説明するための図である。 転写ベルトクリーナのクリーニング開始タイミング時の様子を説明するための図である。 対策画像のトナー像を逆転写する領域で転写バイアスを通常転写バイアスより低く制御する他の実施の形態を示す図である。 対策画像のトナー像を逆転写する領域で転写バイアスをオフに制御する他の実施の形態を示す図である。 対策画像のトナー像を逆転写する領域で転写バイアスを通常転写バイアス逆極性に制御する他の実施の形態を示す図である。

符号の説明

１…画像形成装置、２…本体ケース、３…感光体、４…帯電装置、５…露光装置、６…現像カートリッジ、７…感光体クリーナ、８…現像ロータリーユニット、９…ロータリーフレーム、１２…中間転写ベルト、１３…１次転写ローラ、１４…転写ベルトクリーナ、１５…２次転写ローラ、１６…電源装置、１７…給紙トレイ、２０…定着ユニット、２１…排紙トレイ、２２…紙搬送ユニット

Claims (12)

1. 潜像が形成される像担持体と、
   該像担持体に潜像形成を行う潜像形成手段と、
   現像ローラを有し前記像担持体に当接して前記形成された潜像の現像を行う現像手段と、
   前記像担持体に当接して転写バイアスを印加し前記現像された前記像担持体上のトナー像を中間転写媒体上に転写する転写手段と、
   前記像担持体上に定常的に当接して転写後の残留トナーを除去する第１のクリーニング手段と、
   離当接切り換え機構によりブレードの離当接を制御して前記中間転写媒体上のトナーを選択除去する第２のクリーニング手段と
   を備え、前記現像手段により現像ローラが前記像担持体から離間して現像切り換え動作を行うようになった画像形成装置であって、
   出力画像の形成に先立って前記現像切り換え動作により前記現像ローラが離間する前記像担持体上と対向する前記中間転写媒体上に対策画像のトナー像を形成し、前記出力画像の形成時に前記対向する前記像担持体上の領域を露光することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２のクリーニング手段は、前記対策画像のトナー像の位置で前記ブレードを離間させ、所定回数の前記出力画像の形成が実行される毎に前記対策画像のトナー像の位置で前記ブレードを当接させ、前記ブレードを当接させた直後に前記対策画像のトナー像を再度前記中間転写媒体上に形成することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記転写手段は、前記出力画像の形成を行う際に印加する通常転写バイアス以下の転写バイアスにより前記対策画像のトナー像を前記像担持体上に逆転写させることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の画像形成装置。
4. 前記転写手段は、転写バイアスをゼロにして前記対策画像のトナー像を前記像担持体上に逆転写させることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記転写手段は、前記通常転写バイアスと逆極性の転写バイアスにして前記対策画像のトナー像を前記像担持体上に逆転写させることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
6. 前記転写手段は、前記中間転写媒体上に対策画像のトナー量に応じた前記通常転写バイアス以下の転写バイアスにより前記対策画像のトナー像を前記像担持体上に逆転写させることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
7. 前記対策画像の形成パターンにより前記対策画像のトナー量の判断を行うことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記現像切り換え動作の回数により前記対策画像のトナー量の判断を行うことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
9. 前記対策画像のトナー像は、少なくとも前記現像ローラが離間する前記像担持体上と対向する前記中間転写媒体上であってかつ潜像手段による潜像形成時に前記第１のクリーニング手段を通過する前記像担持体上と対向する前記中間転写媒体上の領域に形成することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記対策画像のトナー像を形成する前記中間転写媒体上の領域は、２枚取りの色切り換え領域であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の画像形成装置。
11. 前記現像手段は、ロータリー回転フレームに現像カートリッジを搭載して回転移動し現像切り換え動作を行う現像ロータリーユニットからなることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の画像形成装置。
12. 前記現像ロータリーユニットは、トナー色の異なる複数の現像カートリッジを搭載したものであることを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置。

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