JP2006138891A

JP2006138891A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2006138891A
Application number: JP2004326011A
Authority: JP
Inventors: Yotaro Sato; 洋太郎佐藤; Takenobu Kimura; 丈信木村; 州太 ▲浜▼田; Shuta Hamada
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2004-11-10
Filing date: 2004-11-10
Publication date: 2006-06-01

Abstract

【課題】環境やトナー濃度の変化によりトナーの帯電量が変化しても、２次転写時で安定した画像を形成できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】像担持体上のトナー像を中間転写体に１次転写した後、当該トナー像を前記中間転写体から２次転写手段にて転写材に転写し、当該２次転写手段の下流側で残留トナーを清掃する清掃手段を有する画像形成装置において、最下流側の１次転写位置と２次転写位置との間で前記中間転写体上のトナー像に対して電荷を付与する２次転写前除電手段を設け、所定の画像パターンを前記中間転写体上に形成後、当該画像パターンを清掃時、クリーニング部材に流れる電流値の変化量を検出し、検出された電流値の変化量によって、前記２次転写前除電手段の電荷付与条件を決定するように制御することを特徴とする画像形成装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、中間転写ベルトを用いた画像形成装置に関する。

従来、中間転写ベルトを用いた電子写真方式の画像形成装置としては、感光体に形成したトナー像を中間転写ベルトに転写し、その中間転写ベルト上のトナー像を用紙（記録紙）等の転写材に転写するものが知られている。すなわち、感光体上に形成された所定の極性に帯電しているトナー像を静電気力を利用して中間転写ベルトに転写した後、その中間転写ベルトのトナー像を静電気力を利用して転写材上に転写する。

このような中間転写ベルトを用いた画像形成装置は、静電気力を利用して、各感光体上に形成したトナー像を順次中間転写ベルト上に重ね合わせ、さらに、重ね合わせトナー像を転写材に一括転写することができるので、カラー画像形成装置としてに広く用いられている。

トナー像を構成しているトナーの帯電量については、トナー１粒子当たりの帯電量はほぼ均一であることから、中間転写ベルト上の電位は所定面積内でのトナー付着量によって決まり、カラー画像形成装置では中間転写ベルト上のトナー像のうち複数色のトナーが重ね合わされた部分の帯電電位は、１色のトナーのみが付着している部分の帯電電位よりも大きくなる。

一次転写後の中間転写ベルト上の電位のバラツキが大きいと、二次転写時に様々な画像不良が生じ易くなる。この画像不良を回避するために、二次転写前に中間転写ベルト上のトナー像を除電することにより、中間転写ベルト上のトナーの帯電量を均一化して二次転写を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
特開平１０−２７４８９２号公報特開平１１−１４３２５５号公報

しかしながら、上記提案の方法でも、トナー像の帯電量を均一化することで、ある程度の２次転写時の転写性能を改善させることはできるが、装置の稼働環境や２成分現像剤中のトナー濃度、画像出力数の履歴等により、トナーの帯電量が様々に異なるため、２次転写前のコロナ帯電条件をトナーの帯電量に応じて制御する必要がある。また、２次転写前で、コロナ帯電条件を変更させるとトナー帯電量も変化し、それに応じて２次転写の適正条件も変化することになる。

本発明は、稼働環境や現像剤中のトナー濃度の変化によりトナーの帯電量が変化しても２次転写に対して適正なトナー帯電量を保持し、安定した画像を形成できる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的は、下記の構成によって達成できる。

（１）像担持体上に担持されたトナー像を中間転写体に１次転写手段にて転写した後、当該トナー像を前記中間転写体から転写材に２次転写手段にて転写し、当該２次転写手段の下流側で前記中間転写体上の残留トナーを清掃する清掃手段を有する画像形成装置において、最下流側の１次転写位置と２次転写位置との間で前記中間転写体上のトナー像に対して電荷を付与する２次転写前除電手段を設け、所定の画像パターンを前記中間転写体上に形成後、当該画像パターンを清掃時、クリーニング部材に流れる電流値の変化量を検出し、検出された電流値の変化量によって、前記２次転写前除電手段の電荷付与条件を決定するように制御することを特徴とする画像形成装置（第１の発明）。

（２）像担持体上に担持されたトナー像を中間転写体に１次転写手段にて転写した後、当該トナー像を前記中間転写体から転写材に２次転写手段にて転写し、当該２次転写手段の下流側で前記中間転写体上の残留トナーを清掃する清掃手段を有する画像形成装置において、最下流側の１次転写位置と２次転写位置との間で前記中間転写体上のトナー像に対して電荷を付与する２次転写前除電手段を設け、所定の画像パターンを前記中間転写体上に形成後、当該画像パターンに対して前記２次転写前除電手段によって電荷を付与し、当該画像パターンの清掃時、クリーニング部材に流れる電流値の変化量を検出し、検出された電流値の変化量によって、前記２次転写手段の電位付与条件を決定するように制御することを特徴とする画像形成装置（第２の発明）。

クリーニング部材に流れる電流値変化量を検知し、それに応じて２次転写前除電電位付与条件または２次転写電位付与条件を制御することによって安定した画像を得ることができる。

はじめに、本発明に係わる定着装置を装着する画像形成装置について説明する。

本発明の実施の形態における説明では、本明細書に用いる用語により本発明の技術範囲が限定されることはない。

図１は画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。

図１において、１０は像担持体である感光体、１１は帯電手段であるスコロトロン帯電器、１２は画像書き込み手段である書き込み装置、１３は現像手段である現像装置、１４は感光体１０の表面を清掃するためのクリーニング手段であるクリーニング装置、１５はクリーニングブレード、１６は現像スリーブ、２０は中間転写体である中間転写ベルトを示す。画像形成手段１は感光体１０、スコロトロン帯電器１１、現像装置１３、およびクリーニング装置１４等からなっており、各色毎の画像形成手段１の機械的な構成は同じであるので、図１ではＹ（イエロー）系列のみの構成について参照符号を付けており、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）およびＫ（黒）の構成要素については参照符号を省略した。

各色毎の画像形成手段１の配置は中間転写ベルト２０の走行方向に対して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順になっており、各感光体１０は中間転写ベルト２０の張設面に接触し、接触点で中間転写ベルト２０の走行方向と同方向、かつ、同線速度で回転する。

中間転写ベルト２０は駆動ローラ２１、アースローラ２２、テンションローラ２３、従動ローラ２４に張架され、これらのローラと中間転写ベルト２０、１次転写ローラ２５、クリーニング装置２８等でベルトユニット３を構成する。

中間転写ベルト２０の走行は不図示の駆動モータによる駆動ローラ２１の回転によって行われる。

一般に、転写率向上のため感光体１０と中間転写ベルト２０に速度差（感光体＞中間転写ベルト）を設けた場合、１次転写と２次転写の間にあるローラでベルトを駆動するのが、ベルトのたわみが発生しにくく、ベルトの速度変動を低減させるのに有利である。

感光体１０は、例えばアルミ材によって形成される円筒状の金属基体の外周に導電層、ａ−Ｓｉ層あるいは有機感光体（ＯＰＣ）等の感光層を形成したものであり、導電層を接地した状態で図１の矢印で示す反時計方向に回転する。

読み取り装置８０からの画像データに対応する電気信号は画像形成レーザで光信号に変換され、書き込み装置１２によって感光体１０上に投光される。

現像装置１３は、感光体１０の周面に対し所定の間隔を保ち、感光体１０の回転方向と最接近位置において逆方向に回転する円筒状の非磁性ステンレスあるいはアルミ材で形成された現像スリーブ１６を有している。

中間転写ベルト２０は、体積抵抗率１０⁶〜１０¹²Ω・ｃｍの無端ベルトであり、例えば変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した、厚さ０．０４〜０．１０ｍｍの半導電性シームレスベルトである。

１次転写ローラ２５には、トナー（本実施の形態では負極性）と反対極性（本実施の形態では正極性）の直流電圧が印加され、感光体１０上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２０上に転写させる機能を有する。

２６はアースローラ２２から当接および当接解除可能な２次転写ローラで、トナーと逆極性の電圧が印加され、中間転写ベルト２０上に形成されたトナー像を転写材Ｐに再転写する。

２８は清掃手段であるクリーニング装置で、中間転写ベルト２０を挟んで従動ローラ２４に対向して設けられている。トナー像を転写材Ｐに転写後、中間転写ベルト２０は、前記クリーニング装置２８のクリーニング部材であるファーブラシ２８１によって清掃される。さらに、クリーニングブレード２９によってベルト周面上に残ったトナーが掻き落される。なお、クリーニング装置２８に関しての詳細については後述する。

３０は、２次転写前除電手段である、グリッド電極３０１を有する２次転写前除電器で、電源Ｓ１によりトナーと逆極性の電圧印加により電極ワイヤ３０１でコロナ放電を発し、中間転写ベルト２０を挟んで前記駆動ローラ２１に対向した位置に設けられている。

７０は紙送り出しローラ、７１はタイミングローラ、７２は紙カセット、７３は搬送ローラである。

４は定着装置で、ハロゲンランプ４６によって熱せられる加熱ローラ４１と不図示の加圧機構によって加圧される加圧ローラ４２とで構成され、ニップＴでトナー像を担持した転写材を挟持、加圧して定着する。

定着を終えた転写材Ｐは、そのまま直進して排紙ローラ８１から排紙トレイ８２上に排出される。

Ｂ１は、各駆動部、画像形成プロセス、定着温度、および本発明に関する２次転写前および２次転写時の中間転写ベルト２０上の重ね合わせトナー像への印加電圧（電荷付与条件）を制御する制御手段であるコントロール部である。

以上、本実施の形態における画像形成装置の構成の概略についてのべたが、重ね合わせトナー像を転写材に転写する前、トナー像電荷の均一化するために、２次転写前除電器によってトナー像の除電を行う方法は、画質改善にはまだ不十分であることについては前述した。

次に、本発明である、２次転写前電荷および２次転写電荷の付与条件に関する制御方法について説明する。

図２は、図１における中間転写ベルトのクリーニング装置近傍を拡大した図である。

図２において、クリーニング装置２８における２８１は、導電性のアクリル、レーヨン、ナイロン等の合成高分子系の繊維材料のファーブラシで、不図示の動力源から動力を得て反時計方向に回転する。２８２は中間転写ベルト２０上の残留トナーを掻き落とすブレードである。２８３はファーブラシ２８１に付着したトナー、紙粉等を付着するステンレス製の棒状のフリッカで、不図示の動力源から動力を得て時計方向に回転する。２８４はフリッカ２８３に付着したトナーを掻き落とすスクレーパである。２８５はリサイクルスクリューで、掻き落とされた残留トナーを回収して再利用するトナーリサイクルシステム２８６を経由して現像装置１３（図１参照）に搬送する。

なお、前記ブレード２８２でトナーを掻き落とす前に、回転するファーブラシ２８１によってもトナーが回収され、ブラシの毛によってかき乱されるためトナーと中間転写ベルト２０との付着力も弱まり、ブレード２８２への負荷が減る。さらに、ファーブラシ２８１には、電源Ｓ２からトナーと逆極性のバイアス（０．１〜１ｋＶ）に印加されており、２次転写前のトナーの帯電量の変化に応じて、前記ファーブラシ２８１に流れる電流の変化を電流計Ａにて検知することができる。

すなわち、第１に発明は、中間転写ベルト２０に検知用の所定の画像パターンを形成後、そのトナー像のクリーニング時に前記ファーブラシ２８１に流れる電流変化を検知し、検知された電流値の変化量によって前記２次転写前除電器３０に印加する電圧を決定するように制御することを特徴としている。これにより、稼働環境の変化や現像剤のトナー濃度の変化によりトナー帯電量が様々に変化しても、２次転写前除電器３０に対して適正な印加電圧（電荷付与条件）を決定することができ、良好な画像を得ることができる。なお、クリーニング装置２８に達する前記画像パターンは、２次転写ローラ（中間転写ベルトに当接解除状態にある。）で２次転写は行われないように制御される。

第２の発明は、中間転写ベルト２０に検知用の所定の画像パターンを形成後、
そのトナー像に対して前記２次転写前除電気３０によって電荷を付与し、前記画像パターンのクリーニング時に前記ファーブラシ２８１に流れる電流変化を検知し、検知された電流値の変化量によって前記２次転写ローラ２６への印加電圧（電荷付与条件）を決定するように制御することを特徴としている。これにより、２次転写前除電器３０によってトナー帯電量が様々に変化しても、電荷付与後のトナー電位に応じて、適正な２次転写ローラ２６への印加電圧（電荷付与条件）を決定することができるため、良好な２次転写性能が得られることになる。

また、トナー帯電量が変化すると画像パターンを作成したときの単位面積あたりのトナー付着質量も変化するため、クリーニング時の電流値の変化を測定しただけでは、トナーの単位質量あたりの電荷量まではわからない。これに対して、画像パターンの画像濃度とクリーニング時の電流値変化の両方を検出し、両者の関係から２次転写前除電器３０への印加電圧を設定するように制御するとさらに好ましい。

以上から、稼働環境や現像剤のトナー濃度などが変動しても安定して良好な画像を得ることができる。

以下、中間転写ベルトを備えたタンデム型複写機を使用し、上記発明の確認実験を行った。

実験条件
中間転写ベルト材質：ポリイミド製、体積抵抗１０⁹Ωｃｍ
転写ベルト・グリッド間距離：１ｍｍ
放電電極：６０μｍタングステン線にＤＣ５ｋＶ印加
電極サイドプレート：グリッドと同電位
電極対向ローラ（駆動ローラ）：ＧＮＤに接地
クリーニング部材：導電性ローラブラシ
上記条件の基で、第１の発明（対策１）と第２の発明（対策２）、対策無しの比較例について、実験を行った。

・対策１
高湿度環境（湿度８０％）において、２次転写を行わない２色重ね合わせベタ画像パターンを中間転写ベルト上に形成し、当該画像パターンをクリーニングする際、ファーブラシに流れる電流値の変化量を測定した。その結果、非画像部（画像パターンが無い部分）では電流値９０μＡであったのに対し、画像パターンのクリーニング時には、７６μＡに変化した。この非画像部と画像パターン部との電流値変化量１４μＡに対し、２次転写前除電器のグリッド電位を−８０Ｖに設定するすることにより、適正なトナー電荷量となり良好な画像が得られた。また、低湿度環境（湿度２０％）において、同様に２次転写を行わない画像パターンにおけるクリーニング時の電流値の変化量を測定したところ、２２μＡであった。これに対し、２次転写前除電器にのグリッド電位を−１１０Ｖに設定するすることにより、適正なトナー電荷量となり、表１に示すように良好な画像が得られた。

・比較例１−１
上記対策１の実験条件におけるクリーニング時の電流値の変化量にかかわらず、２次転写前除電器のグリッド電位を−８０Ｖ一定に決定すると、低湿度環境（湿度２０％）の電流値変化量２２μＡの際に除電過多となり、表１に示すように画像荒れが発生した。

・比較例２−２
上記対策１の実験条件におけるクリーニング時の電流値の変化量にかかわらず、２次転写前除電器のグリッド電位を−１１０Ｖ一定に決定すると、低湿度環境（湿度２０％）の電流値変化量１４μＡの際に除電不足となり、表１に示すように転写ムラが発生した。

・対策２
２次転写を行わない２色重ね合わせベタ画像パターンを中間転写ベルト上に形成し、この画像パターンに対し、グリッド電位−８０Ｖの条件で２次転写前除電器によりトナー電荷量を低減させた後、当該画像パターンをクリーニングする際、ファーブラシに流れる電流値の変化量を測定した。非画像部（画像パターンが無い部分）と画像パターン部との電流値変化量は９μＡであり、これに対し２次転写電圧を３ｋＶに設定することにより、良好な２次転写画像が得られた。また、同様にグリッド電位−１３０Ｖの条件で２次転写前除電によりトナー電荷量を低減させた後、画像パターン部をクリーニングした。その際、ファーブラシに流れる電流値の変化量を測定したところ非画像部と画像パターン部との電流値の変化量は１５μＡであり、これに対し２次転写電圧を４ｋＶに設定することにより、良好な２次転写画像が得られた。

・比較例２−１
上記対策２の実験条件におけるクリーニング時の電流値の変化量にかかわらず、２次転写電圧を３ｋＶ一定に設定すると、グリッド電位−１３０Ｖで２次転写前除電を行った場合に転写電圧不足となり、表２に示すように転写ムラが発生した。

・比較例２−２
上記対策２の実験条件におけるクリーニング時の電流値の変化量にかかわらず、２次転写電圧を４ｋＶ一定に設定すると、グリッド電位−８０Ｖで２次転写前除電を行った場合に転写電圧過多となり、表２に示すように画像荒れが発生した。

以上、対策１、２の効果が確認された。

なお、本発明の実施の形態として中間転写体として、中間転写ベルトを構成要素として説明したが、他タイプの中間転写体、たとえば、ドラム状の中間転写体の場合でも対策の効果が得られるのは言うまでもない。

画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。図１における中間転写ベルトのクリーニング装置近傍を拡大した図である。

符号の説明

１画像形成手段
１０感光体
１６現像スリーブ
２０中間転写ベルト
２２バックアップローラ
２５１次転写ローラ
２６２次転写ローラ
２８クリーニング装置
２８１ファーブラシ
２８３フリッカ
２８４スクレーパ
３０２次転写前除電器

Claims

像担持体上に担持されたトナー像を中間転写体に１次転写手段にて転写した後、当該トナー像を前記中間転写体から転写材に２次転写手段にて転写し、当該２次転写手段の下流側で前記中間転写体上の残留トナーを清掃する清掃手段を有する画像形成装置において、最下流側の１次転写位置と２次転写位置との間で前記中間転写体上のトナー像に対して電荷を付与する２次転写前除電手段を設け、所定の画像パターンを前記中間転写体上に形成後、当該画像パターンを清掃時、クリーニング部材に流れる電流値の変化量を検出し、検出された電流値の変化量によって、前記２次転写前除電手段の電荷付与条件を決定するように制御することを特徴とする画像形成装置。
像担持体上に担持されたトナー像を中間転写体に１次転写手段にて転写した後、当該トナー像を前記中間転写体から転写材に２次転写手段にて転写し、当該２次転写手段の下流側で前記中間転写体上の残留トナーを清掃する清掃手段を有する画像形成装置において、最下流側の１次転写位置と２次転写位置との間で前記中間転写体上のトナー像に対して電荷を付与する２次転写前除電手段を設け、所定の画像パターンを前記中間転写体上に形成後、当該画像パターンに対して前記２次転写前除電手段によって電荷を付与し、当該画像パターンの清掃時、クリーニング部材に流れる電流値の変化量を検出し、検出された電流値の変化量によって、前記２次転写手段の電位付与条件を決定するように制御することを特徴とする画像形成装置。
前記２次転写前除電手段として、グリッド電極をもつスコロトロン除電手段を設け、前記クリーニング部材に流れる電流値の変化量に応じてグリッド電位を決定するように制御することを特徴とする請求項１ないし２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記中間転写体上または前記像担持体上の画像濃度を検知する手段を設け、前記画像パターンの清掃時にクリーニング部材に流れる電流値の変化量と画像濃度の両方を検出し、前記２次転写前帯電手段の電位付与条件または前記２次転写手段の電位付与条件を決定するように制御することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置。