JP2005107054A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像形成装置において、転写メモリ現象を防止してしかも転写部（転写ローラ）を良好にクリーニングする。
【解決手段】 バイアス電圧印加部２１は転写ローラ１４に転写バイアス電圧及び転写バイアス電圧と逆極性のバイアス電圧を選択的に印加する。バイアス電圧制御部２２では、転写ローラをクリーニングする転写ローラクリーニング工程の際、バイアス電圧印加部を制御して、少なくとも感光体ドラム１１が一周する時間を単位として交互に転写バイアス電圧及び逆極性のバイアス電圧を転写ローラに印加する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機、プリンター、又はファクシミリ装置等の画像形成装置に関し、特に、感光体ドラム等の像担持体に当接して像担持体上に形成されたトナー像を転写材（記録用紙）に転写するための転写部（例えば、転写ローラ）のクリーニングを行う際の制御に関するものである。

一般に、画像形成装置においては、像担持体である感光体ドラムの表面を均一に帯電した後（例えば、正帯電）、画像データに応じて感光体ドラムを露光し、感光体ドラム上に静電潜像を形成する。その後、静電潜像をトナーによって現像してトナー像とし、感光体ドラムに形成されたトナー像を転写部である転写ローラによって記録用紙に転写する（この際には、転写ローラに転写バイアス電圧が印加されて、感光体ドラム上のトナー像が記録用紙に転写される）。そして、記録用紙は定着ユニットに搬送されてトナー像が記録用紙に定着される。

このような画像形成装置において、画像形成装置の起動の際、記録用紙が転写ローラに搬送される以前の期間に転写ローラに対して一方極性の電圧及びそれに続く他方極性の電圧を１回以上印加して、感光体ドラム上に存在するトナーが転写ローラに付着することを阻止した状態で、転写ローラのクリーニングを行うようにしたものがある（特許文献１参照）。

さらに、転写バイアス電圧と逆極性のクリーニングバイアス電圧を転写ローラに印加して、転写ローラに付着したトナーを感光体ドラム側に転移させて、転写ローラのクリーニングを行うようにしたものがある（特許文献２参照）。

特開平６−３１４０３５号公報（段落（００２１）〜段落（００３８）、第２図〜第３図） 特開２００２−２０７３７３公報（段落（００３６）〜段落（００５１）、第１図〜第４図）

ところで、特許文献１に記載のように、記録用紙が存在しない状態で、つまり、転写ローラと感光体ドラムとが直接接触した状態で、転写ローラに対して一方極性の電圧及びそれに続く他方極性の電圧を１回以上印加すると、感光体ドラムの表面が均一に帯電せず、感光体ドラムが不均一に帯電されてしまうことがある。つまり、感光体ドラムの表面に正帯電側に多くチャージされる部分と負帯電側に多くチャージされる部分とが生じて感光体ドラムの表面が不均一に帯電されてしまうことになる。

そして、このような不均一な帯電が生じた後、除電を行って、画像形成プロセスに移行すると、負帯電側にチャージされた部分において除電が十分に行われず、結果的に所謂転写メモリ現象が生じて濃淡むら及び画像かぶり等の画像欠陥が生じ、画像かぶり濃度が高い場合には、画像かぶりを目視でき、同様に、画像濃度（濃淡むら）の変化が大きい場合にも、その変化を目視できるため実用に耐えないものとなる。

一方、特許文献２に記載された画像形成装置においては、転写バイアス電圧と逆極性のクリーニングバイアス電圧を印加して転写ローラに付着したトナーを感光体ドラム側に転移させて転写ローラをクリーニングしているものの、正規の帯電と逆極性に帯電されたトナーが存在すると、これらトナーは転写ローラに吸着してしまうことになって、転写ローラのクリーニングを十分に行えないという課題がある。また、転写ローラの１周分程度をクリーニングしているため、その部分に対応した感光ドラムに転写メモリ現象が発生し、記録用紙上に形成された画像の一部に、転写メモリ現象によって画像かぶりや濃度むらが増大し、記録用紙全体に亘って均一な画像特性が得られず、実用に耐えない画像が出力される場合がある。

従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、像担持体の全周にわたって画像形成時に電位の変化が発生することを抑制して均一な画像特性を有した画像を得ることができるとともに、しかも転写部を良好にクリーニング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。

そこで、本発明はかかる課題を解決するために、トナー像が形成される像担持体と、転写バイアス電圧が印加され前記トナー像を転写材に転写像として転写する転写部とを有する画像形成装置において、前記転写部に前記転写バイアス電圧及び該転写バイアス電圧と逆極性のバイアス電圧を選択的に印加するバイアス電圧印加手段と、前記転写部をクリーニングする転写部クリーニング工程の際前記バイアス電圧印加手段を制御して、少なくとも前記像担持体が一周する時間を単位として交互に前記転写バイアス電圧及び前記逆極性のバイアス電圧を前記転写部に印加するバイアス電圧制御手段とを有することを特徴とする。

本発明では、前記バイアス電圧制御手段は前記像担持体が一周する時間の正の整数倍の時間毎に前記バイアス電圧印加手段を制御して、交互に前記転写バイアス電圧及び前記逆極性のバイアス電圧を前記転写部に印加するようにすることが望ましく、例えば、前記像担持体の周長をＬ、線速をｖとした際、前記転写バイアス電圧を印加する時間Ｔ１＝ｎ×Ｌ／ｖ（ｎは１以上の整数）、前記逆極性のバイアス電圧を印加する時間Ｔ２＝ｍ×Ｌ／ｖ（ｍは１以上の整数）とする。

本発明では、前記転写部クリーニング工程では最後に前記逆極性のバイアス電圧を前記転写部に印加することが望ましい。

さらに、本発明によれば、トナー像が形成される像担持体と、転写バイアス電圧が印加され前記トナー像を転写材に転写像として転写する転写部とを有する画像形成装置において、前記転写部に前記転写バイアス電圧及び該転写バイアス電圧と逆極性のバイアス電圧を選択的に印加するバイアス電圧印加手段と、前記転写部をクリーニングする転写部クリーニング工程の際前記バイアス電圧印加手段を制御して交互に前記転写バイアス電圧及び前記逆極性のバイアス電圧を前記転写部に印加して最後に前記逆極性のバイアス電圧を印加するバイアス電圧制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置が得られる。

なお、前記転写部クリーニング工程は、少なくとも前記転写材がジャムしてジャム処理が終了した後行われる。

以上のように、本発明の画像形成装置は、転写部クリーニング工程の際、少なくとも像担持体が一周する時間を単位として交互に転写バイアス電圧及び逆極性のバイアス電圧を転写部に印加するようにしたので、像担持体の全周にわたって画像形成時に電位の変化が発生することを抑制して均一な画像特性を有した画像を得ることができるとともに、さらに転写部に付着したトナーを良好にクリーニングすることができる。

また、本発明では、転写部クリーニング工程の際最後に必ず逆極性のバイアス電圧を転写部に印加するようにしたので、像担持体の除電を良好に行え、転写メモリ現象を良好に防止することができるという効果がある。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

まず、図１を参照して、本発明による画像形成装置の一例について説明する。図示の画像形成装置は、感光体ドラム１１の周囲に、帯電器１２、現像装置１３、転写ローラ（転写部）１４、クリーニングブレード１５、除電器１８が感光体ドラム１１の回転方向に沿って配置されている。画像形成プロセスを行う際には、帯電器１２によって感光体ドラム１１の表面を均一に帯電した後（帯電プロセス）、感光体ドラム１１の表面に、画像データに応じてレーザ光１６が照射されて感光体ドラム１１が露光され、感光体ドラム１１上に静電潜像が形成される（露光プロセス）。

その後、現像装置１３によって感光体ドラム１１上の静電潜像が現像されてトナー像とされ（現像プロセス）、感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、転写ローラ１４によって転写材（例えば、記録用紙（以下単に用紙と呼ぶ））Ｐに転写される（転写プロセス）。この際、転写ローラ１４に転写バイアス電圧（例えば、負バイアス電圧）が印加され、帯電したトナーの移動によって感光体ドラム１１と転写ローラ１４との間に電流が流れるが、この電流を一定の値に制御（定電流制御）して用紙Ｐに対するトナーの付着量を安定させる。

転写の後、感光体ドラム１１上に残留したトナーは、クリーニングブレード１５によって回収された後（クリーニングプロセス）、感光体ドラム１１上の残留電位が除電器１８によって消去され（除電プロセス）、再び帯電器１２によって感光体ドラム１１の表面を均一に帯電する工程が繰り返される。一方、用紙Ｐは定着ユニット１７に送られて、ここで用紙Ｐ上のトナー像が定着ユニット１７によって定着された後、排紙経路を通って排紙トレイ（図示せず）に排紙される。

ところで、反転現像による画像形成プロセスにおいて、正帯電トナーを用いて現像を行う際には、帯電プロセスにおいて感光体ドラム１１に正電荷が与えられ、転写プロセスにおいては用紙Ｐを挟んだ状態で感光体ドラム１１に負電荷が与えられることになる。

一方、転写ローラ１４に付着したトナーをクリーニングするため（以下この工程を転写ローラクリーニング工程と呼ぶ）、非画像形成時に転写ローラ１４に転写バイアス電圧と逆極性のバイアス電圧（正バイアス電圧）を印加して、転写ローラ１４に付着したトナーを感光体ドラム１１側に転移させることが行われている。加えて、転写ローラ１４に付着したトナーには、正規の帯電と逆極性に帯電されたトナー（負帯電トナー）及び非帯電のトナーが存在することがある。このため、前述のように、転写ローラクリーニング工程において、転写ローラ１４に逆極性のバイアス電圧を印加しても、これら負帯電トナー及び非帯電トナーを感光体ドラム１１側に転移させることができず、転写ローラ１４を十分にクリーニングすることができない。

従って、転写ローラクリーニング工程において、転写ローラ１４に転写バイアス電圧と同極性のバイアス電圧を印加して負帯電トナー及び非帯電トナーを感光体ドラム１１側に転移させるとともに感光体ドラム１１と転写ローラ１４との間で生じる放電現象によって負帯電トナー及び非帯電トナーを正帯電トナーに再帯電している。

上述のように、転写ローラクリーニング工程において、正バイアス電圧を転写ローラ１４に印加して、転写ローラ１４に付着した正帯電トナーを電気的に感光体ドラム１１側にテンスさせて（正バイアス印加ステップ）、さらに負バイアス電圧を転写ローラ１４に印加して、転写ローラ１４に付着した負帯電トナー及び非帯電トナーを電気的に感光体ドラム１１に転移させるとともに負帯電トナー及び非帯電トナーを正帯電に再帯電させる（負バイアス印加ステップ）。このような正バイアス印加ステップ及び負バイアス印加ステップを繰り返すと、転写ローラ１４に付着したトナーを十分にクリーニングすることができる。

ところが、正バイアス印加ステップ及び負バイアス印加ステップを行う際には、転写ローラ１４と感光体ドラム１１とが直接的に接触した状態であるため、画像形成プロセスとは異なる電荷が感光体ドラム１１に与えられてしまう結果となって、前述のように感光体ドラム１１の表面に不均一な帯電が形成されてしまい、画像形成プロセスに移行した際、転写メモリ現象が顕在化して、不均一な画像特性を有した画像が出力されてしまうことになる。

そこで、本実施例においては、転写ローラクリーニング工程において次のようにしてバイアス電圧制御を行う。図１に示すように、転写ローラ１４にはバイアス電圧印加部２１からバイアス電圧が印加される。このバイアス電圧印加部２１はバイアス電圧制御部２２の制御下で動作し、転写ローラ１４に転写バイアス電圧（負バイアス電圧）及び転写バイアス電圧と逆極性のバイアス電圧（正バイアス電圧又はグランド電位）を印加する。

いま、感光体ドラム１１の周長をＬｍｍ、感光体ドラム１１の線速をｖｍｍ／ｓとすると、転写ローラクリーニング工程において、転写バイアス電圧（順バイアス）印加時間をＴ１（ｓｅｃ）、逆極性のバイアス電圧（逆バイアス）印加時間をＴ２（ｓｅｃ）とすると、バイアス電圧制御部２２では、Ｔ１＝ｎ×Ｌ／ｖ（ｎは１以上の整数）の間バイアス電圧印加部２１から転写バイアス電圧を転写ローラ１４に印加し、Ｔ２＝ｍ×Ｌ／ｖ（ｍは１以上の整数）の間バイアス電圧印加部２１から転写バイアス電圧を転写ローラ１４に印加する。

なお、転写ローラクリーニング工程においては、感光体ドラム１１は回転駆動された状態であり、帯電器１２、及び現像装置１３は停止した状態である。そして、転写ローラクリーニング工程によって帯電させられた感光体ドラム１１の表面は除電器１８によって除電され、画像形成プロセスに移行する。

このようにして、転写ローラクリーニング工程を行えば、つまり、感光体ドラム１１が一周する時間の整数倍の時間、転写バイアス電圧を転写ローラ１４に印加し、続いて感光体ドラム１１が一周する時間の整数倍の時間、逆極性のバイアス電圧を転写ローラ１４に印加しているから、転写ローラ１４のクリーニングの際、感光体ドラム１１の表面が全周にわたって不均一に帯電することがなく、均一な画像特性を有した画像を得ることができ、しかも良好に転写ローラ１４のクリーニングを行うことができる。

ここで、図２も参照して、いま感光体ドラム１１の外径をφ３０ｍｍ、転写ローラ１４の外径をφ１５．７ｍｍとし、感光体ドラム１１の線速ｖ＝１００ｍｍ／ｓとすると、感光体ドラム１１の周長は約９４．２ｍｍである。前述のｎ＝１、ｍ＝２とすると、Ｔ１＝０．９４秒、Ｔ２＝１．８８秒となり、転写ローラクリーニング工程においては、転写ローラ１４に図２に示すタイミングで転写バイアス電圧及び逆極性のバイアス電圧が印加される（転写ローラクリーニング工程で転写ローラ１４に印加されるバイアス電圧をクリーニングバイアス電圧と呼ぶ）。

図２に示す例では、まず、Ｔ２＝１．８８秒の間、逆極性のバイアス電圧（正バイアス電圧）が転写ローラ１４に印加される。これによって、転写ローラ１４に付着した正帯電トナーが感光体ドラム１１側に転移する。そして、感光体ドラム１１側に転移した正帯電トナーはクリーニングブレード１５で除去される。

続いて、Ｔ１＝０．９４秒の間転写バイアス電圧（負バイアス電圧）が転写ローラ１４に印加される。これによって、転写ローラ１４に付着した負帯電トナー及び非帯電トナーが感光体ドラム１１側に転移するとともに、感光体ドラム１１と転写ローラ１４との間で生じる放電によって負帯電トナー及び非帯電トナーが正にチャージされることになる。

その後、再度、Ｔ２＝１．８８秒の間正バイアス電圧を転写ローラ１４に印加すると、負バイアス電圧の印加で正にチャージされたトナーが転写ローラ１４から感光体ドラム１１側に転移する。このようにして、転写ローラ１４のクリーニングを行うと、つまり、感光体ドラム１１が一周する時間交互に正負のバイアス電圧を印加するようにすると、転写ローラ１４を良好にクリーニングできるばかりでなく、感光体ドラム１１の表面が局部的に正帯電又は負帯電することがないから、感光体ドラム１１の表面に不均一な帯電が生じることがなく、均一な画像特性を有した画像を得ることができる。

なお、転写ローラクリーニング工程においては、転写ローラ１４のクリーニング終了直前において正バイアス電圧を転写ローラ１４に印加することが望ましい。つまり、転写ローラクリーニング工程の後画像形成プロセスに移行することになるが、その前に正バイアス電圧を転写ローラ１４に印加すれば、感光体ドラム１１が正帯電することになって、除電の際良好に感光体ドラム１１の除電が行える結果、転写メモリ現象を良好に防止することができる。

また、上述の例においては、感光体ドラム１１が一周する都度バイアス電圧を正又は負に切り替えるようにしたが、感光体ドラム１１が一周する時間の整数倍の時間、正又は負のバイアス電圧を印加するようにすれば、良好に転写ローラ１４のクリーニングが行え、転写メモリ現象が生じることがないことがわかった。さらに、正又は負のバイアス電圧を印加する時間は感光体ドラム１１が一周する時間以上印加すればよく、この際においても、良好に転写ローラ１４のクリーニングが行え、転写メモリ現象が生じることがないことがわかった。なお、上述の例では、ｎ＝１、ｍ＝２として転写ローラ１４に印加するクリーニングバイアス電圧の制御を行ったが、ｎ及びｍは１以上の整数であればよい。

ここで、転写バイアス電圧と逆極性のバイアス電圧（逆バイアス）の値を種々変化させて転写ローラ１４のクリーニングを行った結果を図３に示す（なお、転写バイアス電圧（順バイアス）の絶対値は逆バイアスとほぼ同一である）。なお、図３において○は良好、△はほぼ良好、×は不良を表す。

図３を参照すると、図３は転写ローラ１４の一周に相当する時間（約０．４２秒、転写ローラ１４の線速は感光体ドラム１１の線速の１．１倍（１１０ｍｍ／ｓｅｃ）として計算した）逆バイアスを印加した場合（つまり、感光体ドラム１１が一周するのに要する時間に亘って逆バイアスを印加しない場合）及び感光体ドラム１１が一周するのに要する時間（整数倍）逆バイアスを印加した場合（例えば、０．９４秒）の結果を示している。印加時間０．４２秒においては、逆バイアスの電圧値を大きくしていくと、＋８００Ｖにおいて記録用紙に裏汚れか発生しなくなり、また、逆バイアスが＋８００ボルトとなると、画像が不均一となるが実用的には問題ないレベルであり、＋１４００Ｖとなると、画像の不均一さがひどくなって実用に耐えないものとなった。そして、逆バイアスの印加時間が０．４２秒の場合には、画像形成の際、感光体ドラム１１の表面帯電電位が不均一となって、均一な画像が得られないことが分かった。一方、前述のように逆バイアス及び順バイアスの印加を感光体ドラムが一周する時間の正の整数倍とすると（印加時間０．９４秒）、＋８００Ｖにおいて記録用紙に裏汚れか発生しなくなり、逆バイアスを＋１０００Ｖとしても画像が不均一になることはなく、逆バイアスが＋１２００Ｖとなると僅かにかぶりがひどくなるが実用上問題がない程度である（Δ１は全体に僅かに画像かぶりを示す状態を表す）。つまり、前述したようにして、クリーニングバイアス電圧を制御すれば、記録用紙の裏汚れを確実に防止できるばかりでなく、画像形成の際、感光体ドラム１１の表面帯電電位が均一となって、均一な画像が得られることが分かった。

図１及び図４を参照して、前述の転写ローラクリーニング工程を行うタイミングについて説明する。いま、画像形成装置の電源が投入されて印刷開始状態となると（ステップＳ１）、画像形成装置に備えられた制御装置３１は、前述のようにして、感光体ドラム１１を回転駆動するとともに、バイアス電圧制御部２２に転写ローラクリーニング指令を送出する（ステップＳ２）。バイアス電圧制御部２２では転写ローラクリーニング指令に応答して、転写ローラクリーニング工程を実行して（ステップＳ３）、前述のようにして、バイアス電圧印加部２１を制御して転写ローラ１４にクリーニングバイアス電圧を印加する。

転写ローラクリーニング工程が終了すると、バイアス電圧制御部２２から制御装置３１にクリーニング終了応答が返却されて、制御装置３１は画像形成プロセスに移行する（ステップＳ４）。画像形成プロセスにおいて印字枚数（連続印字枚数）が予め設定された枚数（規定枚数）を超えると（ステップＳ５）、制御装置３１は画像形成プロセスを一旦停止して（ステップＳ６）、前述のステップＳ２を実行する。さらに、制御装置３１は画像形成装置で印刷された印刷枚数を積算して積算枚数を得ており、積算枚数が所定の閾値に達すると（ステップＳ７）、ステップＳ６に移行する（この際には、積算枚数はリセットされることになる）。

また、制御装置３１は画像形成装置で用紙詰まり（用紙ジャム）が発生してジャム処理が終了すると（ジャム処理が終了すると図示しないセンサからその旨が制御装置３１に与えられる：ステップ８）、ステップＳ６に移行する。そして、印刷が終了した旨の通知を受けると（ステップＳ９）、制御装置３１は、バイアス電圧制御部２２に転写ローラクリーニング指令を送出する（ステップＳ１０）。バイアス電圧制御部２２では転写ローラクリーニング指令に応答して、転写ローラクリーニング工程を実行することになる（ステップＳ１１）。なお、ステップＳ１０において印刷が終了した旨の通知を受けないと（印刷が終了しないと）、ステップＳ５に戻る。

このようにして、転写ローラクリーニング工程を行うようにすれば、常に転写ローラを良好にクリーニングされた状態に保つことができ、用紙の裏面側にトナーが付着して用紙が汚れることはない。

転写ローラ１４をクリーニングするクリーニング工程の際、少なくとも感光体ドラム１１が一周する時間毎に交互に転写バイアス電圧及び逆極性のバイアス電圧を転写ローラ１４に印加するようにしたから、転写ローラ１４のクリーニングを良好に行え、しかも転写メモリ現象を防止でき、複写機、プリンター、又はファクシミリ装置等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置において画像欠陥の防止に適用できる。

本発明による画像形成装置の実施例１を概略的に示す図である。 図１に示す画像形成装置において転写ローラに印加されるクリーニングバイアス電圧のタイミングを示す図である。 本発明による画像形成装置において転写ローラのクリーニングを行った際の用紙裏汚れ及び転写メモリ現象の発生状態を説明するための図である。 図１に示す画像形成装置において転写ローラクリーニング工程を行うタイミングを説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１１ 感光体ドラム
１２ 帯電器
１３ 現像装置
１４ 転写ローラ
１５ クリーニングブレード
１７ 定着ユニット
１８ 除電器
２１ バイアス電圧印加部
２２ バイアス電圧制御部

Claims (5)

1. トナー像が形成される像担持体と、転写バイアス電圧が印加され前記トナー像を転写材に転写像として転写する転写部とを有する画像形成装置において、
   前記転写部に前記転写バイアス電圧及び該転写バイアス電圧と逆極性のバイアス電圧を選択的に印加するバイアス電圧印加手段と、
   前記転写部をクリーニングする転写部クリーニング工程の際前記バイアス電圧印加手段を制御して、少なくとも前記像担持体が一周する時間を単位として前記転写バイアス電圧及び前記逆極性のバイアス電圧を交互に前記転写部に印加するバイアス電圧制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記バイアス電圧制御手段は前記像担持体が一周する時間の正の整数倍の時間毎に前記バイアス電圧印加手段を制御して、交互に前記転写バイアス電圧及び前記逆極性のバイアス電圧を前記転写部に印加するようにしたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記転写部クリーニング工程では最後に前記逆極性のバイアス電圧を前記転写部に印加するようにし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。
4. トナー像が形成される像担持体と、転写バイアス電圧が印加され前記トナー像を転写材に転写像として転写する転写部とを有する画像形成装置において、
   前記転写部に前記転写バイアス電圧及び該転写バイアス電圧と逆極性のバイアス電圧を選択的に印加するバイアス電圧印加手段と、
   前記転写部をクリーニングする転写部クリーニング工程の際前記バイアス電圧印加手段を制御して交互に前記転写バイアス電圧及び前記逆極性のバイアス電圧を前記転写部に印加して最後に前記逆極性のバイアス電圧を印加するバイアス電圧制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
5. 前記転写部クリーニング工程は、少なくとも前記転写材がジャムしてジャム処理が終了した後行われるようにしたことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の画像形成装置。

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