JP2006259428A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 良好な転写率およびちりや中抜けといった異常画像の発生を防止すること。
【解決手段】 表面にトナー像を形成して回動する像担持体と、像担持体に接触しながら同方向に回動し、像担持体からトナー像を転写させるベルト状の一次転写体と、当該一次転写体に対して像担持体とは反対側にあり、上流位置と下流位置でトナーと同極性バイアスを与える複数のバイアス印加部材と、当該バイアス印加部材に挟まれた領域にあって、トナーと異極性のバイアスを与えるバイアス印加部材からなる転写ステーションとを有する画像形成装置である。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電子写真技術を利用した複写機、プリンター、ＦＡＸなどの画像形成装置に関し、特に、中間転写体を用いたカラー電子写真装置の一次転写におけるバイアス印加装置の技術に関する。

従来の画像形成装置、特にカラー画像形成装置にあっては、感光体ドラム上に順次形成する各色トナー像を中間転写体システムに重畳転写し、そのカラー画像を転写材に一括転写する構成を有するものが用いられてきた。このような中間転写体システムでは、順次中間転写体上に各色トナー像を転移させる。その中間転写システムへ２色目以降が転移する工程において、前工程のトナーが中間転写体より感光体に逆戻りする"逆転写"現象が発生する事がある。これは電子写真業界用語であり、"逆転写"または"再転写"の言葉で知られている。

この"逆転写"現象は、通常転写バイアスを下げると改善されるが、そうなると現在の色トナーの転移率が上がらなくなる不具合がある。本来、転写バイアスを十分に上げないと "転写"残が発生する。よって、"逆転写"と"転写残"はトレードオフとなり、担当者はこのトレードオフの関係を考慮しつつ、"転写残"低減化または"逆転写"低減化を調整していた。なお、このような調整は非常に細かいため、例えば転写ベルトや感光体の電位などの微少の変動にもばらつくため、機械の転写性能がばらつく一因となっていた。

ところで、"逆転写"の原因は、一次転写ニップ近傍での放電である。この放電により、正負イオンがばらまかれ、これをトナーが受容して帯電電荷量を変動させてしまう事が直接の原因となる。なお、この放電が生じると、画像品質も低下してしまう。
以上から十分に転写電界をかけて転写を行い、さらに余剰な放電を減らす事が重要である。転写残も逆転写も減らすためには、転写ニップの入り口や出口にバイアス印加装置を配置し、トナー極性とは同極性バイアスによる電界を与える事が重要である。

ここで、バイアス印加装置に関連する技術としては、各感光体ドラムに対して、転写材及び転写材搬送手段を間に介在させて対向する転写手段として、移動可能な移動式転写手段と転写材搬送手段に対して摺動可能に当接配置された固定式転写手段の異なる転写手段を有する画像形成装置（特許文献１参照）。機械的なニップの出入り口ローラに（−）バイアスを印加して転写電界を外に漏洩させない。機械的ニップと電気的ニップが同幅とした画像形成装置（特許文献２参照）。ニップ後端の下流に（−）電界を印加する画像形成装置（特許文献３参照）。転写入口にニップより離れてトナー同極性の（−）バイアスを印加する画像形成装置（特許文献４参照）。板状ホルダの一側辺に長手方向に沿ってブレード部材が設けられた転写ブレードであって、両端部が板状ホルダよりも内側寄りの部分に固着され、自由端側の長手方向両端部に固着部分よりも外側に向かって延長された延長部が設けられ、延長部と板状ホルダの間に隙間が設けられた転写ブレード（特許文献５参照）などが知られている。

特開２００１−０１３７５９号公報 特許第３３４６０６３号公報 特開２００３−０５７９６３号公報 特開平８−２０２１７７号公報 特開平１１−１６１０５８号公報

一方、トナー極性とは同極性バイアスによる電界を与える事が重要であるものの、一次転写ニップが小さい機械では、狭い場所に電極を密集して配置させることになり、レイアウト設計が困難となる。また、近接する電極間を確実に絶縁しないと、多量のリーク電流が流れてしまい、これは電源仕様上明らかに悪い。

また、現在の中間転写ベルトは、ほぼ全部がカーボンなどを高分子体に練りこんだ事で導通させるもので、電子導電性抵抗体であるため抵抗に電界依存性がある。このような中間転写ベルトを使ったとき、一次転写内では低抵抗だが、一次転写ニップを離れれば、抵抗が上昇する。ベルト内に残留した転写バイアスの電荷は、抵抗が少ない場合は移動するが、この場合は高抵抗化するため電荷は残るので、中間転写ベルト剥離時のギャップ拡大時に気中放電を発生させる事がある。この放電の発生により、異極性イオンが発生し、像トナーに吸い込まれて、極性がばらつくようになり、これが転写ニップ後でも、トナーを不規則に揺さぶるので、チリが悪化する。また、ベタに対しても、表面層のトナーQ/Mを変動させるため、転写率を低下させる。という問題が生じていた。

従って、電界印加状態が無い場合に高抵抗となるベルトを使用する時、一次転写の出口放電を低減する事が求められる。例えば、特許文献１では、ニップよりかなり離れた下流側に電極を置いている。しかし、この方法では、容量が大きく、電界依存性の高いベルトでは電荷が残留する事も多い。
これには、２つの理由が考えられる。第１は、特許文献２のように、出口剥離箇所にカウンタバイアスを印加しても、抵抗の電圧依存性が高いような中間転写ベルトでは、電界の印加が無くなると同時に高抵抗化が生じてしまい、除電した電位部への電流も少なくなり、ベルトの電位も下がらない電流を流せなくなる。この場合は、機械的なニップの出口で除電を行なっているため、除電が不足すると考えられる。
第２は、中抵抗部材内に残る残留電荷は、表面への除電が完了しても、内部にはまだ残ってしまいがちである。これを除電するには、ＡＣチャージ放電を使用するのが良いが、DCチャージなどによる除電は困難である。このような場合は除電時間が重要である。ここでは、機械的なニップの出口端部で除電を行っているため、除電時間が不足してしまう。

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、ニップ内でベルトが得た残留電荷を一次転写から出る前に除電を開始する事により、除電の不足が無く、これによる画像異常を生じさせないようにする技術を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための手段として、本発明は以下の特徴を有している。
請求項１に記載の画像形成装置では、表面にトナー像を形成して回動する像担持体と、像担持体に接触しながら同方向に回動し、像担持体からトナー像を転写させるベルト状の一次転写体と、当該一次転写体に対して像担持体とは反対側にあり、上流位置と下流位置でトナーと同極性バイアスを与える複数のバイアス印加部材と、当該バイアス印加部材に挟まれた領域にあって、前記トナーと異極性のバイアスを与えるバイアス印加部材からなる転写ステーションとを有する画像形成装置において、
前記転写ステーションには、トナーと同極性を与えるバイアス印加部材の少なくとも一部とトナーと異極性を与えるバイアス印加部材の汚れとを除去するクリーニング部材を備えたことを特徴とする。
請求項２に記載の画像形成装置では、請求項１の画像形成装置において、トナーと同極性を与えるバイアス印加部材の少なくとも一部とトナーと異極性を与えるバイアス印加部材とを一対として、その対を回転させることにより、前記クリーニング部材が各バイアス印加部材の汚れを除去することを特徴とする。
請求項３に記載の画像形成装置では、請求項２の画像形成装置において、トナーと同極性を与えるバイアス印加部材の少なくとも一部とトナーと異極性を与えるバイアス印加部材を一対として、その対を複数有しており、複数の対を回転させることによりバイアス印加させるバイアス印加部材対の切り換えを行うことを特徴とする。
請求項４に記載の画像形成装置では、請求項２または請求項３に記載の画像形成装置において、一対のバイアス印加部材の回転動作に連動してバイアス印加部材の一次転写部材との接触部分がクリーニング部材と接触するとともに、バイアス印加部材の一次転写部材との接触部分が滑剤塗布ローラと接触することを特徴とする。
請求項５に記載の画像形成装置では、請求項２から請求項４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記一対のバイアス印加部材は、一次転写部材に対してトレーリング方向に設けられているとともに、前記一次転写部材に対して当接されたバイアス印加部材の一次転写部材に対する当接圧力は、第一バイアス印加部材の当接圧力≦第二バイアス印加部材の当接圧力の関係にあることを特徴とする。
請求項６に記載の画像形成装置では、請求項２または請求項３に記載の画像形成装置において、一つのジョブが終了した直後に複数のバイアス印加部材の切り換え動作を行うことを特徴とする。
請求項７に記載の画像形成装置では、請求項２または請求項３に記載の画像形成装置において、複数のバイアス印加部材と一次転写部材の間に流れる電流および電圧を検知して、所定の抵抗値以上になった時点でバイアス印加部材の切り換え動作を行うとともに、所定の切り換え回数を終了した時点でサービスコールの状態になることを特徴とする。

以上説明したように、上記解決するための手段によって、本発明の画像形成装置では、以下のような効果を奏する。
請求項１記載の発明によれば、バイアス印加部材と一次転写体との接触部分に経時的に汚れが蓄積せず接触部分の抵抗値が安定し電界の変化が少なく、良好な転写率とちりや中抜けといった異常画像が防止できる。
請求項２記載の発明によれば、バイアス印加部材が回転することでバイアス印加部材の一次転写体との接触部分に経時的に汚れが蓄積しにくくなり接触部分の抵抗値が安定し、バイアス印加部材による電界の変化が少なく良好な転写率と、ちりや中抜けといった異常画像が防止できる。
請求項３記載の発明によれば、バイアス印加部材の一次転写体との接触部分が積極的にクリーニングされるため接触部分の抵抗値が安定し、バイアス印加部材による電界の変化が少なく良好な転写率と、ちりや中抜けといった異常画像が防止できるとともに、複数のバイアス印加部材の対を切り替えて使うことにより実質的に部品寿命を長くできる。
請求項４記載の発明によれば、バイアス印加部材の一次転写体との接触部分を積極的にクリーニングし、更にその後バイアス印加部材の一次転写体との接触部分に滑剤を塗布するため接触部分の抵抗値が安定し、バイアス印加部材による電界の変化が少なく良好な転写率と、ちりや中抜けといった異常画像が防止できるとともに、経時的にバイアス印加部材、及び一次転写体の摩耗を防止できる。
請求項５記載の発明によれば、複数のバイアス印加部材を設けた場合でも転写バイアスであるトナー異極性のバイアス印加部材の一次転写体との接触部分の抵抗値が安定するため良好な転写率と、ちりや中抜けといった異常画像が防止できるとともに、経時的にバイアス印加部材、及び一次転写体の摩耗を防止できる。
請求項６記載の発明によれば、一つのジョブが終了した直後に複数のバイアス印加部材を対で切り換え、同時に一次転写体との接触部分のクリーニングと低摩擦化処理を行うので抵抗値を良好に維持できるため良好な転写率と、ちりや中抜けといった異常画像が防止できる。
請求項７記載の発明によれば、複数のバイアス印加部材を設けた場合でも転写バイアスであるトナー異極性のバイアス印加部材の一次転写体に対する抵抗値を良好に維持できるため良好な転写率と、ちりや中抜けといった異常画像が防止できるとともに、経時でのバイアス印加部材のサービスメンテ時期を最適化できる。

以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態につき説明する。
図１に基づいて本実施形態における画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の構成及び動作概要を説明する。
カラー複写機1は、装置本体中央部に位置する画像形成部1Ａと、該画像形成部1Ａの下方に位置する給紙部1Ｂと、画像形成部1Ａの上方に位置する原稿搬送部１Cと、スキャナ部１Ｄとを有している。

画像形成部1Ａには、水平方向に延びる転写面を有する中間転写体としての中間転写ベルト２１が配置されており、該中間転写ベルト２１の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、補色関係にある色のトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）による像を担持可能な像担持体としての感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂが中間転写ベルト２１の転写面に沿って並置されている。

各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂは、それぞれ同じ方向（反時計回り方向）に回転可能なドラムで構成されており、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する帯電装置４、光書き込み手段としての書き込み装置５、現像装置８、一次転写装置７、及びクリーニング装置６が配置されている。各符号に付記しているアルファベットは、感光体３と同様、トナーの色別に対応している。

各現像装置８には、それぞれのカラートナーが収容されている。中間転写ベルト２１は、駆動ローラ２Bと、従動ローラ２Aに掛け回されて感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂとの対峙位置において同方向に移動可能な構成を有している。従動ローラ２Ａと対向する位置には、中間転写ベルト２１の表面をクリーニングするクリーニング装置１０が設けられている。

感光体３Ｙの表面が帯電装置４により一様に帯電され、スキャナ部１Ｄからの画像情報に基づいて感光体３Ｙ上に静電潜像が形成される。該静電潜像はイエローのトナーを収容した現像装置８Ｙによりトナー像として可視像化され、該トナー像は所定のバイアスが印加される一次転写装置７Ｙにより中間転写ベルト２１上に一次転写される。他の感光体３Ｍ、３Ｃ、３Ｂでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が中間転写ベルト２１上に順に転写されて重ね合わせられる。転写後、感光体３上に残留したトナーは、クリーニング装置６により除去され、また、転写後図示しない除電ランプにより感光体３の電位が初期化され、次の作像工程に備えられる。

給紙部１Ｂは、記録媒体としての用紙Ｐを積載収容する給紙トレイ１Ｂ１と、該給紙トレイ１Ｂ１内の用紙Ｐを最上のものから順に1枚ずつ分離して給紙する給紙コロと、給紙された用紙Ｐを搬送する搬送ローラ対１Ｂ２と、用紙Ｐが一旦停止され、斜めずれを修正された後、中間転写ベルト２１上の画像の先端と搬送方向の所定位置とが一致するタイミングでニップに向けて送り出されるレジストローラ対１Ｂ３を有している。レジストローラ対１Ｂ３の近傍には、紙表面の反射率を検知する図示しないセンサを持ち、前工程におけるセンサ出力と異なる値の場合は中間転写ベルト２１、或いは転写対向ローラ２０の切り換えを行う。

感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂから中間転写ベルト２１上に一次転写されたトナー像Ｔ（以下、単にトナーともいう）は、図示しない二次転写バイアス印加手段によりバイアス（ＡＣ、パルスなどの重畳を含む）が転写対向ローラ２０に印加され、中間転写ベルト２１を介して二次転写ローラ２２との間で電界の作用により用紙Ｐの上に二次転写される。その後、表面にトナー像Ｔを二次転写された用紙Ｐは、定着装置１１にて熱と圧力の作用に表面にトナー像を強固に定着され、排出ローラ１２を経て排出トレイ1３から排出される。

図２から図５に基づいて、本実施形態における画像形成装置の一次転写部の詳細な作用・動作を説明する。
本実施形態では、バイアス印加をブレードにより行っており、ブレード対を回転させることによってブレード先端をクリーニングしている。図２は、ブレード対が一対の場合の構成であり、ブレードを対で反時計方向に回転させる動作によりクリーニングブラシ７５との接触でブレード先端をクリーニングし、更に反時計方向に回転させる動作により滑剤塗布ローラ７６との接触でブレード先端の摩擦係数を低減させている。図３、４、５は複数のブレード対の構成における説明図であり、作用・動作は同一であるため詳細な作用・動作は図３、４、５により説明する。

図３は、本発明に係る実施形態の一次転写部（メインブレード対通常動作時）である。
感光体３上に作像された図示しないトナー像は、中間転写ベルト２１上に転写される。トナー像は中間転写ベルト２１に近接していくに従って、中間転写ベルト２１の電位に影響される。感光体３上のトナー像を中間転写ベルト２１上に忠実に転写するためには、中間転写ベルト２１の電位によって転写ニップより前の位置で転写されてしまう「プレ転写」を防止する必要がある。

そのため本実施形態では、中間転写ベルト２１の内面に設けた入口側(−)バイアスローラ７４により中間転写ベルト２１の表面電位をトナーと同極性(−)にすることで、転写工程に入る前にトナー像が移動して画像品質を劣化させることを防止している。転写ニップ中では(＋)転写バイアスブレード７１aにより感光体３と中間転写ベルト２１により構成される機械的な接触ニップ中で、(−)トナーが感光体３から中間転写ベルト２１へと転移される。その後、中間転写ベルト２１の裏面に出口側(−)バイアスブレード７２aにより中間転写ベルト２１の(＋)電位を0V近傍まで落とすことで、感光体３と中間転写ベルト２１の剥離時に電位差により発生する放電現象を防止している。

図４は、本発明に係る実施形態の一次転写部（メインブレード対解除時）である。
本発明の(＋)転写バイアスブレード７１a、及び出口側(−)バイアスブレード７２aは固定ブレードであるため、中間転写ベルト２１との摺動によりどうしても摩耗は避けられない大きな課題である。そこで本実施形態では、所定のタイミングで(＋)転写バイアスブレード７１a、及び出口側(−)バイアスブレード７２aを図３に示すように反時計方向に解除する構成になっている。

各々のブレードは、ブレードホルダ７３に固定支持されており、ブレードホルダ７３が回転することでブレードを中間転写ベルト２１から離間している。図２の通常動作時に対して反時計方向に９０度回転した位置にはクリーニングブラシ７５が設けられており、図３の位置で一端停止した状態でクリーニングブラシ７５が反時計方向に回転し、(＋)転写バイアスブレード７１a、及び出口側(−)バイアスブレード７２aの先端部分に付着した中間転写ベルト２１、及びブレード自身の摩耗粉を除去している。中間転写ベルト２１と(＋)転写バイアスブレード７１a、及び出口側(−)バイアスブレード７２aの接触部分がリフレッシュされ良好に維持できるため接触抵抗を安定化できる。

また、同時にブレードホルダ７３の(＋)転写バイアスブレード７１a、及び出口側(−)バイアスブレード７２aの対と反対の位置には(＋)転写バイアスブレード７１b、及び出口側(−)バイアスブレード７２bが固定支持されており、図３の解除状態で滑剤塗布ローラ７６が反時計方向に回転して(＋)転写バイアスブレード７１b、及び出口側(−)バイアスブレード７２bの先端部分に滑剤を塗布している。

図５は、本発明に係る実施形態の一次転写部（予備ブレード対当接時）である。
所定の時間だけブレード先端クリーニング、及び滑剤塗布が終了した時点で再びブレードホルダ７３が回転することにより、今度は(＋)転写バイアスブレード７１b、及び出口側(−)バイアスブレード７２bが一次転写部材として機能する。ここでの作用・動作は、上記図３における(＋)転写バイアスブレード７１a、及び出口側(−)バイアスブレード７２aの作用・動作と同一である。

本発明の具体的な実施形態の一つとしては、一つのジョブが終了した直後に上記で説明した一次転写ブレード対での解除からクリーニングへ、及び滑剤塗布から別の転写ブレード対の当接を繰り返すことである。これにより、一次転写部の抵抗と電界を安定させ、画像品質の劣化を防止する。

また、本発明の他の実施形態としては、(＋)転写バイアスブレード７１a、及び出口側(−)バイアスブレード７２aと中間転写ベルト２１の間の接触状態の劣化を検知しながら、 (＋)転写バイアスブレード７１a、及び出口側(−)バイアスブレード７２aと中間転写ベルト２の間に流れる電流、或いは電圧を検知して所定の閾値で判断しブレード対の切り替えタイミングを決める手段がある。

接触状態が劣化してきたと判断した時点で(＋)転写バイアスブレード７１a、及び出口側(−)バイアスブレード７２aの対と(＋)転写バイアスブレード７１b、及び出口側(−)バイアスブレード７２bをブレードホルダ７３が回転させる構成である。本方式により、ブレード対の切り替え動作の繰り返しを行っても所定の閾値を満足しなくなった時点で、サービスマンコールを表示させてサービス部品としてブレード対を交換するようにしている。劣化が進行して異常放電等により感光体３、或いは中間転写ベルト２１の表面が欠損するような不具合を未然に防止することができる。

本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。 一次転写部におけるバイアス印加の形態を示した概略図。 一次転写部（メインブレード対通常動作時）おけるバイアス印加の形態を示した概略図。 一次転写部（メインブレード対解除時）おけるバイアス印加の形態を示した概略図。 一次転写部（予備ブレード対当接時）おけるバイアス印加の形態を示した概略図。

符号の説明

１ カラー複写機（画像形成装置）
１Ａ 画像形成部
１Ｂ 給紙部
１Ｂ１ 給紙トレイ
１Ｂ２ 搬送ローラ対
１Ｂ３ レジストローラ対
１Ｃ 原稿搬送部
１Ｄ スキャナ部
２Ａ 従動ローラ
２Ｂ 駆動ローラ
３ 感光体
４ 帯電装置
５ 書き込み装置
６，１０ クリーニング装置
７ 一次転写装置
８ 現像装置
１１ 定着装置
１２ 排出ローラ
１３ 排出トレイ
１５ レジストローラ対
２０ 転写対向ローラ
２１ 中間転写ベルト
２２ 二次転写ローラ
７１a，７１b (＋)転写バイアスブレード
７２a，７２b 出口側(−)バイアスブレード
７３ ブレードホルダ
７４ 入口側(−)バイアスローラ
７５ クリーニングブラシ
７６ 滑剤塗布ローラ
Ｐ 用紙

Claims (7)

1. 表面にトナー像を形成して回動する像担持体と、像担持体に接触しながら同方向に回動し、像担持体からトナー像を転写させるベルト状の一次転写体と、当該一次転写体に対して像担持体とは反対側にあり、上流位置と下流位置でトナーと同極性バイアスを与える複数のバイアス印加部材と、当該バイアス印加部材に挟まれた領域にあって、前記トナーと異極性のバイアスを与えるバイアス印加部材からなる転写ステーションとを有する画像形成装置において、
   前記転写ステーションには、トナーと同極性を与えるバイアス印加部材の少なくとも一部とトナーと異極性を与えるバイアス印加部材の汚れとを除去するクリーニング部材を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. トナーと同極性を与えるバイアス印加部材の少なくとも一部とトナーと異極性を与えるバイアス印加部材とを一対として、その対を回転させることにより、前記クリーニング部材が各バイアス印加部材の汚れを除去することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. トナーと同極性を与えるバイアス印加部材の少なくとも一部とトナーと異極性を与えるバイアス印加部材を一対として、その対を複数有しており、複数の対を回転させることによりバイアス印加させるバイアス印加部材対の切り換えを行うことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 一対のバイアス印加部材の回転動作に連動してバイアス印加部材の一次転写部材との接触部分がクリーニング部材と接触するとともに、バイアス印加部材の一次転写部材との接触部分が滑剤塗布ローラと接触することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記一対のバイアス印加部材は、一次転写部材に対してトレーリング方向に設けられているとともに、前記一次転写部材に対して当接されたバイアス印加部材の一次転写部材に対する当接圧力は、第一バイアス印加部材の当接圧力≦第二バイアス印加部材の当接圧力の関係にあることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 一つのジョブが終了した直後に複数のバイアス印加部材の切り換え動作を行うことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の画像形成装置。
7. 複数のバイアス印加部材と一次転写部材の間に流れる電流および電圧を検知して、所定の抵抗値以上になった時点でバイアス印加部材の切り換え動作を行うとともに、所定の切り換え回数を終了した時点でサービスコールの状態になることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の画像形成装置。

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