JP2005234358A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 非画像部に付着したトナー濃度を感光体ドラム上の両端部、中央部に設置した反射形フォトセンサから検知し、転写紙サイズに応じてクリーニングブレード捲れ防止用トナー像を分割する画像形成装置を提供する。
【解決手段】 潜像形成手段１７および現像装置２により感光体ドラム４の非画像部にトナー像を作像し、このトナー像を転写ベルトに転写してクリーニングブレード１２の摺接部に供給する画像形成装置において、前記感光体ドラム４の主走査方向に複数の捲れ防止用トナー像を作成し、転写紙サイズに応じて捲れ防止用トナー像の作像面積を制御する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に係り、詳しくは、転写ベルトで転写材を保持・搬送して感光体上のトナー像を転写材に転写させ、転写材分離後の転写ベルトに付着したトナーをクリーニングブレードで清掃する構成の転写装置を備えた画像形成装置に関するものである。

複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置においては、感光体上に作成されたトナー像を転写材に転写させ、かつ転写後の転写材を感光体から分離し、定着装置に搬送する装置として、転写ベルトを用いた転写装置が知られている。（例えば特許文献１、２参照）。
転写装置の転写ベルトはゴム系材料等の弾性部材からなり、駆動ローラ、従動ローラ等、複数のローラに支張されて感光体に対向配置され、転写時には転写材を保持した転写ベルトが感光体に当接され、感光体とのニップ部で転写材を挾持搬送する。
これとともに転写ベルトの裏面側に配置されたバイアス印加手段への高電圧印加により感光体上のトナー像を転写材へ転写させ、転写後の転写材を感光体から分離して定着部に向けて搬送するようになっている。また、転写装置には、転写材分離後の転写ベルト表面に付着したトナーや紙粉を除去するために、クリーニングブレードが設けられている。
上記転写装置を備えた複写機等においては、画像面積の少ないコピーを多数作成したり、あるいは誤って白紙コピーを多数枚とると、転写ベルト上に残留トナーがない状態となり、転写ベルトに接触しているクリーニングブレードのエッジ部のトナーもなくなる。
このため、転写ベルトとクリーニングブレードとの摩擦係数μが上がり摺擦抵抗が増大し、転写ベルトの搬送スピードが変化して同期ずれが生じたり、さらにはクリーニングブレードのエッジがベルト表面に引っ掛かり、クリーニングブレードのエッジ部に捲れ（めくれ）が発生することがある。
そしてブレード捲れが発生すると、クリーニング不良の発生やそれによる転写材の裏汚れ、トナー飛散の原因となり、また、転写ベルトを損傷する原因ともなる。
そこで例えば特許文献１では、上記クリーニングブレードの捲れ防止用に、感光体の紙間で線上や横帯上等のトナー像を作像し、このトナー像を転写ベルトに転写してクリーニングブレードのエッジ部（転写ベルトへの摺接部）に供給し、転写ベルトとクリーニングブレードとの間でトナーを保持する。
そのようにすることによってトナーを潤滑剤として作用させ、転写ベルトとクリーニングブレードとの摩擦係数μを下げて転写ベルトの搬送スピードを一定に保ち、かつクリーニングブレードの捲れの発生を防止している。
また、特許文献１では、捲れ等を防止するためのトナー像を作像するさいのトナー特性や現像条件の影響を考慮して、クリーニングブレードの転写ベルトへの巻き込みによる捲れ防止と、転写材裏汚れの防止の両立を図ることができる画像形成装置が開示されている。
特公平７−７４９２９号公報 特開平１１−４５０３５号公報

しかしながら、感光体上の潜像部をトナーによって現像するさいに、二成分現像方式で弱帯電トナーが現像ローラ上に存在する場合、キャリアとの結合力が弱いため非画像部へ少なからずトナーが付着する。
また、一成分現像方式の場合、正帯電トナーが現像ローラ上に存在するときに非画像部へ少なからず正帯電トナーと共に負帯電トナーが付着してしまう。さらに例えば感光体の最大画像幅と同サイズの転写材を用いた場合、転写材に感光体上のトナー像と非画像部に付着したトナーが同時に転写される。
転写ベルト上には非画像部のトナーは付着しないが、転写材のサイズが非画像部よりも小さい場合、転写材のサイズを差し引いた分の非画像部のトナーが転写ベルトに転写され、クリーニングブレード捲れ防止用のトナー像と同じ作用をする。
特許文献１ではクリーニングブレード捲れ防止用に感光体の紙間に線上や横帯上等のトナー像を作像しているが、これでは転写材のサイズが小さく非画像部に付着したトナー量が多い場合、クリーニング不良等の発生や転写材の裏汚れが発生してしまう。
また、特許文献２では捲れ等防止用のトナー像を作像するさいのトナー特性や現像条件の影響を考慮しているが、非画像部に付着するトナー量を考慮しておらず、同じくクリーニング不良や転写材裏汚れが発生する可能性がある。
本発明の目的は、上述した実情を考慮して、非画像部に付着したトナー濃度を感光体ドラム上の両端部、中央部に設置した反射形フォトセンサ（以下Ｐセンサという）から検知し、転写紙サイズに応じてクリーニングブレード捲れ防止用トナー像を分割する画像形成装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、潜像形成手段および現像装置により感光体ドラムの非画像部にトナー像を作像し、このトナー像を転写ベルトに転写してクリーニングブレードの摺接部に供給する画像形成装置において、前記感光体ドラムの主走査方向に複数の捲れ防止用トナー像を作成し、転写紙サイズに応じて捲れ防止用トナー像の作像面積を制御する画像形成装置を特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記感光体ドラム上における非画像部の画像濃度を検出する画像濃度検出手段を主走査方向に複数備え、前記画像濃度検出手段からのトナー濃度出力値に応じて捲れ防止用トナー像の作像面積を制御する請求項１記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記画像濃度検出手段からのトナー濃度出力値に応じて、捲れ防止用トナー像転写時の転写電界を制御する請求項２記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、トナー補給直後、高温高湿環境および低デューティー時の使用において捲れ防止用トナー像の作像面積を小さくする制御を行う請求項１記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、低温低湿環境および高デューティー時の使用において捲れ防止用トナー像の作像面積を大きくする制御を行う請求項１記載の画像形成装置を特徴とする。

本発明によれば、感光体ドラムの主走査方向に複数の捲れ防止用トナー像を作成し、転写紙サイズに応じて捲れ防止用トナー像の作像面積を制御することによって、感光体ドラム上の非画像部に付着したトナー量を考慮した転写クリーニングブレード捲れ防止用トナー像を作像できる。
それによって、それぞれのトナー像の作像面積を変化させることによりクリーニングブレードエッジへの入力トナー量を適正に保つことができ、転写ベルトに付着したトナーをクリーニングブレードにより確実に除去でき、クリーニング不良、ブレード捲れを防止することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の画像形成装置の１つの実施の形態を示す概略要部構成図である。この実施の形態はデジタル複写機の画像形成装置やプリンタとして用いられる二色同時作像システムの画像形成装置の例である。
図１において、画像形成装置は感光体ドラム４と、その周囲に配設された第１帯電装置５、第１光書き込み装置１７からの書き込み光Ｌ１が照射される第１光書き込み部を備えている。
また、画像形成装置は第１現像装置１、第２帯電装置６、第２光書き込み装置１８からの書き込み光Ｌ２が照射される第二書き込み部、第２現像装置２、転写ベルトを用いた接触転写方式の転写装置３、クリーニング装置７、除電装置８等を備えている。
なお、図１においては、転写部に転写紙Ｓを給紙する給紙部とレジストローラ等の給紙機構、転写装置３の下流側に設けられる定着装置等の図示は省略している。
第１帯電装置５、第１光書き込み装置１７、第１現像装置１は、例えば黒画像形成用であり、第１光書き込み装置はレーザダイオード（ＬＤ）、光偏向器、結像レンズ系およびミラー等からなり、図示しない画像処置部からの黒画像信号に対応してレーザダイオードが発光する。
第１帯電装置５によって帯電されている感光体ドラム４上に書き込み光Ｌ１を走査して黒画像の静電潜像を書き込み、その黒画像の潜像が、例えば二成分現像剤を用いた第１現像装置１の黒トナーで現像される。
また、第２帯電装置６、第２光書き込み装置１８、第２現像装置２は赤や青等の一色のカラー画像形成用であり、第２帯電装置６は黒画像形成後の感光体ドラム４を帯電し、第２光書き込み装置１８は第１光書き込み装置１７と同様のレーサー光による書き込み装置（あるいはＬＥＤアレイ等からなる書き込み装置）である。
図示しない画像処理部からの赤や青等のカラー画像信号に対応してレーザダイオードが発光し、感光体ドラム４上に書き込み光Ｌ２を走査して赤や青等のカラー画像に対応する静電潜像を書き込み、そのカラー画像の潜像が例えば一成分現像剤を用いた第２現像装置２のカラートナーで現像される。
感光体ドラム４上に形成された黒およびカラートナーのトナー像は、図示しない給紙部から給紙されレジストローラを介して転写装置３の転写ベルト１１と感光体ドラム４との間の転写ニップ部に搬送された転写紙Ｓに転写される。そして、トナー像転写後の感光体ドラム４はクリーニング装置７で残留トナーを除去され、除電装置８で除電される。

転写装置３は、感光体ドラム４と対向して配置された中抵抗の転写ベルト１１と、この転写ベルト１１を支張する駆動ローラ１３および従動ローラ１４と、転写ベルト１１の裏面側に配設され転写バイアスを印加するためのバイアス印加ローラ１５を有している。
また、転写装置３は転写ベルト１１の表面を清掃するためのクリーニングブレード１２、および転写ベルト１１を感光体ドラム４に対して接離する接離機構１６（接離レバーと、その接離レバーを駆動するソレノイドあるいはカム等の駆動手段）等を備えた構成になっている。
そして図示しないレジストローラから転写紙Ｓが繰り出されるのに合わせて転写ベルト１１が図中の矢印方向に回動されると共に、図示しない制御部からの信号で上記接離機構１６により転写ベルト１１が押し上げられ感光体ドラム４に当接し、感光体ドラム４との対向位置で転写紙Ｓを感光体ドラム４に接触させながら搬送することができる幅の転写ニップ部が形成される。
そして転写紙Ｓが転写ニップ部に進入すると、転写バイアスローラ１５により転写バイアスが印加され、転写ベルト１１上には感光体ドラム４上のトナーの極性と逆極性の電荷が付与されてトナー像の転写が行われる。
転写ニップ部を通過した転写紙Ｓは、転写ベルト１１の移動に合わせて静電吸着搬送され、駆動ローラ１３での曲率分離が行われる。また、駆動ローラ１３で転写ベルト１１から分離された転写紙Ｓは、図示しない定着装置に搬送され、転写紙Ｓ上のトナーが加熱・加圧等によりこの転写紙Ｓ上に定着される。
一方、転写紙Ｓへの画像転写および分離が完了した転写ベルト１１はポリウレタンゴム等からなるクリーニングブレード１２により表面を摺接され、転写ベルト１１表面に付着する残存トナーや紙粉が除去される。
上記転写ベルト１１は、中抵抗のゴム部材よりなっているため、同じくゴム部材（ポリウレタンゴム）よりなるクリーニングブレード１２との摩擦係数が大きくなるとクリーニングブレード１２のエッジ部が転写ベルト１１に引っ掛かり、エッジ部捲れが発生する（以下、ブレード捲れ、という）。
このブレード捲れが発生すると、クリーニング不良が発生すると同時に転写ベルト１１を傷つけてしまい、転写不良となってしまう。このようなブレード捲れを防止するためにトナー画像を作成してトナーを潤滑剤として利用する。
転写ベルト１１にこのトナー画像を転写することにより、クリーニングブレード１２の先端に適量なトナーを与え、トナーを潤滑剤として摩擦係数を下げる方法を用いている。そして転写ベルト１１の搬送スピードを一定に保ち、かつクリーニングブレード１２の捲れ発生を防止している。
クリーニングブレード１２の捲れ防止と、転写紙Ｓの裏汚れの防止とを両立させるには、捲れ等防止用のトナー像によるブレードエッジの入力トナー量を適正に保つ必要がある。
そのため感光体ドラム４上の潜像部を現像するさいに非画像部へトナーを付着させる。しかし、この付着したトナーが転写紙サイズに応じて転写ベルト１１に転写されるため、この付着トナーにより転写クリーニングブレードエッジへの入力トナー量が変化するという問題がある。

図２はクリーニングブレード捲れ防止用に作像されるトナー像の概略図である。通常クリーニングブレード捲れ防止用に作像されるトナー像２１は、複数枚のコピー行程に１回の割合で形成され、感光体ドラム４の最大画像幅いっぱいに紙間時に形成される。
そのため、転写紙Ｓが通過する通紙部であるＢ領域は非画像部への付着トナーによる転写ベルト１１上のトナー量が転写紙サイズ分Ａ、Ｃ領域に比べて少ない。
図１のトレイに設置された転写紙サイズ検知部２０でサイズを検知し、コントローラ１９からの信号により第１書き込み装置１７、第２書き込み装置１８を制御する。
それにより書き込み光Ｌ１、Ｌ２の照射時間を変えて捲れ防止用トナー像の作像面積を制御し、Ｂ領域の捲れ防止用トナー像の作像面積を転写紙サイズに応じて転写クリーニングブレード捲れが防止できるレベルまで大きくする。
もしくはＡ、Ｃ領域の捲れ防止用トナー像の作像面積を転写紙サイズに応じてクリーニング不良が発生しないレベルまで小さくする制御をとる。それにより転写ベルト１１上の端部、通紙部における転写クリーニングブレード１２への入力トナー量を一定に保つことができ、転写クリーニングブレード捲れ発生やクリーニング不良を防止することができる。
画像形成装置において、感光体ドラム４上に設けられた複数のＰセンサにより非画像部に付着したトナー濃度を検知し、検知した濃度によって転写クリーニングブレード捲れ防止用トナー像の作像面積を制御するようにする。
感光体ドラム４上の潜像部を現像するさいに、非画像部にトナーが少なからず付着する。そのため転写紙Ｓに転写するさいに、転写紙Ｓが感光体ドラム４の最大画像幅と同等である場合には転写紙Ｓ上にこの非画像部のトナーが転写されるが、転写紙が感光体ドラムの最大画像幅より小さいサイズの場合、転写紙Ｓの面積を差し引いた分の非画像部のトナーが転写ベルト１１上に転写される。
本発明では、転写紙サイズに応じて転写紙Ｓの通過する中央部、転写紙の通過しない両端部とにクリーニングブレード捲れ防止用トナー像を分割して配置し、非画像部のトナー濃度をＰセンサから検知し、この濃度検出値に応じてブレード捲れ防止用トナー像の作像面積を変化させる。
非画像部のトナー量が少ない場合はブレード捲れ防止用トナー像の作像面積を大きくし、非画像部のトナー量が多い場合はブレード捲れ防止用トナー像の作像面積を小さくする、もしくはブレード捲れ防止用トナー像の転写時に転写電流を変化させて転写効率を下げる。

図３は第２現像装置の下流に設けられた反射型フォトセンサ（画像濃度検出手段）の概略図である。この反射型フォトセンサ（Ｐセンサ）２３は感光体ドラム４上に形成されたトナー像を光学的に検出するセンサである。発光素子２３ａと受光素子２３ｂからなるＰセンサ２３は感光体ドラム４の表面に対向配置されており、感光体ドラム４表面上の反射濃度を検出する。
具体的には、Ｐセンサ２３の発光素子２３ａに一定の電圧を印加して検知光を感光体表面に出射せしめ、受光素子２３ｂにて反射光を受光してから光電変換された電圧値により感光体表面上のトナー量を検知する。
図４は感光体ドラム主走査方向に複数配置されたＰセンサ（画像濃度検出手段）を示す概略図である。図４のようにＰセンサ２３を感光体ドラム４の主走査方向に沿って所定の配置にて複数配置し、それぞれのＰセンサ２３から感光体ドラム４上のトナー量を検知する。
コントローラ２４からの信号により非画像部へのトナー付着量が多いときは転写クリーニングブレード捲れ防止用トナー像の作像面積を小さくし、非画像部へのトナー付着が少ないときは作像面積を大きく制御する。
非画像部のトナー量が少ない場合はブレード捲れ防止用トナー像の作像面積を大きくし、非画像部のトナー量が多い場合はブレード捲れ防止用トナー像の作像面積を小さくする。もしくはブレード捲れ防止用トナー像の転写時に転写電流を変化させて転写効率を下げる。
もしくはブレード捲れ防止用トナー像の転写時に転写電流を変化させて転写効率を下げる。これによって、転写クリーニングブレード１２のエッジへの入力トナー量を一定に保つことができ、クリーニング不良、ブレード捲れを防止することができる。
画像形成装置において、図４のように感光体ドラム４上に設けられた複数のＰセンサ２３により非画像部に付着したトナー濃度を検知し、検知した濃度によってクリーニングブレード捲れ防止用トナー像を転写するさいに転写電流を制御するようにする。

図５は転写電流と転写効率の関係を説明する図である。通常は転写効率が大きくなるように転写電流値が設定されている。そのため、Ｐセンサ２３で検知した非画像部へ付着したトナー量が多い場合、コントローラ２５からの信号で転写電源２６を制御し、転写効率を下げるよう転写電流を制御する。
転写効率を下げることにより、ブレード捲れ防止用トナー像の濃度を下げることができる。ただし、転写電流を過度に上げると放電が発生し、転写チリやムラ等の発生、また、転写電流を下げ過ぎると転写されないなどの問題があるためこのような問題の発生しない範囲での制御が必要である。
本発明によれば、画像形成装置は感光体ドラム４上に静電潜像を形成する潜像形成手段（第１書き込み装置）１７と、感光体ドラム４上の潜像をトナーで現像して顕像化する現像手段（第１現像装置）２とを有し、転写ベルト１１に転写紙Ｓを保持し、感光体ドラム４上にトナー像を作像する。
前記感光体ドラム４と転写ベルト１１上にニップ部を形成し、このニップ部に電界を掛け感光体ドラム４上のトナー像を転写紙Ｓへ転写させ転写後の前記転写紙Ｓを前記転写ベルト１１で定着部に向けて搬送し、前記転写紙分離後の前記転写ベルト１１に付着したトナーをクリーニングブレード１２で清掃する転写装置３を有する。
前記クリーニングブレード１の捲れ防止用に、潜像形成手段１７および現像手段２により感光体ドラム４の非画像部にトナー像を作像し、このトナー像を転写ベルト１１に転写してクリーニングブレード１２の摺接部に供給する。
このような画像形成装置において、感光体ドラム４の主走査方向に複数の捲れ防止用トナー像を作成し、転写紙サイズに応じて捲れ防止用トナー像の作像面積を制御するようにいている。
これによって転写クリーニングブレード１２のエッジへの入力トナー量を一定に保つことができ、クリーニング不良を防止することができる。

トナーの帯電量は、攪拌時の環境や、使用頻度（攪拌時間）により大きく異なる。そのためトナーの帯電量が低下する条件として、環境では高温高湿の環境であり、使用頻度ではトナー補給直後、低デューティーのときである。
そのため、帯電量が低下し、弱帯電量トナーが増加すると二成分現像方式でキャリアとの結合力が弱いため非画像部へ少なからずトナーが付着する。また、一成分現像方式の場合、弱帯電量トナーが増加するようなさいにはトナーの攪拌が一様にされておらず逆帯電トナーも多く存在する。
その正帯電（逆帯電）トナーが現像ローラ上に存在するときに非画像部へ少なからず正帯電トナーとともに負帯電トナーが付着してしまう。
高温高湿環境下、トナー補給動作が行われた直後は、摩擦帯電が十分行われる所定の時間またはプリント枚数分だけ、高温高湿、低デューティー時には通常の条件よりもブレード捲れ防止用トナー像の作像面積を転写紙サイズに応じて大きくする制御を行う。
これにより転写クリーニングブレードエッジへの入力トナー量を一定に保つことができ、ブレード捲れを防止することができる。
低温低湿環境、高デューティー時において、トナー帯電量が増大し、二成分現像方式でキャリアとの結合力が強いため非画像部へのトナー付着量が減少する。また、一成分現像方式の場合、逆帯電トナーも減少するため非画像部へのトナー付着量が減少する。
低温低湿環境、高デューティー時には通常の条件よりもブレード捲れ防止用トナー像の作像面積を転写紙サイズに応じて小さくする制御を行う。これにより転写クリーニングブレードエッジへの入力トナー量を一定に保つことができ、クリーニング不良を防止することができる。
上記したように、Ｐセンサ２３を設けることにより経時における感光体ドラム４上の非画像部へのトナー付着量変化に対して、常にブレード捲れ防止用トナー像の面積を制御でき、安定してブレードエッジへの入力トナー量を一定に保つことによりクリーニング不良やブレード捲れを防止できる。
本発明においては、主にブレード捲れ防止用トナー像濃度が高く、クリーニング不良の発生するようなブレードエッジへの入力トナー量が過度の場合に有効である。
通常転写効率は高く設定されており、転写電流を制御することで転写効率を下げトナー像の濃度を低下させ、ブレードエッジへの入力トナー量を一定に保つことによりクリーニング不良やブレード捲れを防止できる。
また、本発明においては、高温高湿、トナー補給直後、低デューティー時の帯電量低下に伴い感光体ドラム４上の非画像部のトナー付着が多くなるため、転写紙サイズに応じたブレード捲れ防止用トナー像の作像面積を全体的に小さくすることにより、ブレードエッジへの入力トナー量を一定に保つことができクリーニング不良やブレード捲れを防止できる。
さらに、本発明においては、低温低湿環境、高デューティー時の帯電量増加に伴い、感光体上非画像部のトナー付着量が小さくなるため、転写紙サイズに応じたブレード捲れ防止用トナー像の作像面積を全体的に大きくすることにより、ブレードエッジへの入力トナー量を一定に保つことができクリーニング不良やブレード捲れを防止できる。

本発明の画像形成装置の１つの実施の形態を示す概略要部構成図である。 クリーニングブレード捲れ防止用に作像されるトナー像の概略図である。 第２現像装置の下流に設けられた反射型フォトセンサの概略図である。 感光体ドラム主走査方向に複数配置されたＰセンサを示す概略図である。 転写電流と転写効率の関係を説明する図である。

符号の説明

１ 第１現像装置（捲れ等防止用トナー像作像手段）
２ 第２現像装置（捲れ等防止用トナー像作像手段）
３ 転写装置
４ 感光体ドラム
１１ 転写ベルト
１２ 転写ベルト用のクリーニングブレード
１５ 転写バイアス印加ローラ
２３ Ｐセンサ（反射型フォトセンサ）
２３ａ 発光素子
２３ｂ 受光素子

Claims (5)

1. 潜像形成手段および現像装置により感光体ドラムの非画像部にトナー像を作像し、このトナー像を転写ベルトに転写してクリーニングブレードの摺接部に供給する画像形成装置において、前記感光体ドラムの主走査方向に沿って複数の捲れ防止用トナー像を作成し、転写紙サイズに応じて捲れ防止用トナー像の作像面積を制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記感光体ドラム上における非画像部の画像濃度を検出する画像濃度検出手段を主走査方向に複数備え、前記画像濃度検出手段からのトナー濃度出力値に応じて捲れ防止用トナー像の作像面積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. 前記画像濃度検出手段からのトナー濃度出力値に応じて、捲れ防止用トナー像転写時の転写電界を制御することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. トナー補給直後、高温高湿環境および低デューティー時の使用において捲れ防止用トナー像の作像面積を小さくする制御を行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 低温低湿環境および高デューティー時の使用において捲れ防止用トナー像の作像面積を大きくする制御を行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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