JP2007171752A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】間接転写方式における感光体への帯電時間を短縮し、２次転写ローラにトナー帯付着による転写材の裏面汚れを回避する画像形成装置を提供すること。
【解決手段】像担持体の表面を一様に帯電させる帯電手段と、当該像担持体に静電潜像を形成する露光書込み手段と、当該静電潜像をトナー像に顕像化する現像手段と、当該トナー像を中間転写体に転写する１次転写手段と、当該中間転写体のトナー像を用紙に転写する２次転写手段とを有し、少なくとも画像形成動作終了後に、前記現像手段の現像スリーブが停止した状態で前記帯電手段をＯＮ／ＯＦＦする画像形成装置において、画像形成動作終了時に前記現像スリーブの回転動作および前記帯電手段の帯電動作を停止した状態で、現像バイアスを一定時間出力させ、その際に前記中間転写体に発生するトナー帯が前記１次転写手段を通過してから前記像担持体の回転を停止させることを特徴とする画像形成装置。
【選択図】図１

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、像担持体上に形成されたトナー像を、電圧が印加された転写手段で中間転写体に転写する画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置においては、従来、図２に示すように、像担持体である感光体の回転駆動が開始され、ほぼ同時に感光体への帯電がなされ、さらにやや遅れて現像バイアス印加され、次に現像スリーブの回転駆動が開始され、次に画像書き込みが行われ、その後感光体上の転写材該当領域にトナー像が形成される。当該トナー像は転写材に直接転写される方式と、中間転写体を介する間接転写方式等がある。

まず、感光体に画像形成を開始するに当たって、感光体の表面を一様に帯電させるが感光体だけ帯電させて現像バイアスを印加させていないと正電荷を持つキャリアが感光体側に付着し、感光体を損傷したり、やがてはキャリア不足の問題を起こす場合がある。この問題を極力回避するために、感光体上で用紙先端側の帯電領域が到来する前に現像バイアスをＯＮするように、また用紙後端側の帯電領域が通り過ぎた直後に現像バイアスをＯＦＦするようなタイミングが配慮されて感光体に現像処理がなされるのであるが、帯電電圧が立ち上がらない過渡領域があるためにトナー帯が感光体上に発生する。

図２は、従来の画像形成プロセスに係わるタイムチャート図である。

図３は、帯電電圧および現像バイアスが定常電圧へ達する迄の過渡現象を示す図である。

カラー画像形成に用いられる間接転写方式の場合、図５に示すように、２次転写領域（転写材領域）が到来する前に前記トナー帯が中間転写体に１次転写され、２次転写手段である２次転写ローラと中間転写体とが直接圧着していると、前記２次転写ローラに付着し、その後到来する転写材にトナー像を２次転写する際に、汚れた２次転写ローラが転写材の裏面を圧着して裏面汚れの問題を引き起こす。

図５は、中間転写体に１次転写されたトナー帯の発生状態を示す図である。

この問題を回避するために、従来は前記トナー帯が２次転写領域を通過するときには２次転写ローラの圧着が解除され、通過後に２次転写ローラを圧着するようなタイミングをとっていた。

直接転写方式の場合の一例として、感光体上のトナー像を転写材に直接転写する機種のトナー帯（黒帯）による転写材の裏面汚れ防止対策として、帯電電圧と現像バイアスの立ち上がり特性が両者で異なる場合で、帯電電圧が立ち上がりきらないうちに現像バイアスが立ち上がった場合、前回転（転写材先端側に対応）時にトナー帯が発生する。感光体（ドラム）の後回転（転写材後端側に対応）時、現像クラッチを切って現像スリーブを停止させ、現像バイアスを所定時間印加することにより、現像スリーブに担持されたトナーのうち感光体に対向する部分（現像ニップ部）のトナー（黒帯発生原因に相当）を感光体に転移させる。この黒帯を次の前回転時に転写ローラに転移させて清掃することによって転写ローラ汚れによる転写材の裏面汚れを防止する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−６８９０７号公報

しかしながら、２次転写方式の場合、前述したトナー帯が２次転写ローラの圧着解除状態にある２次転写領域を通過後に、２次転写ローラを中間転写体に圧着する方法では、帯電時間が長くなり、感光体の耐久性の面から好ましくない。また、前記２次転写ローラを各色のトナー帯毎に圧着、解除を繰り返すと、中間転写体への振動（中間転写ベルトの場合はベルト張力の変動）が、書き込み（露光部）領域や各色重ね合わせ現像領域での画像形成へ影響を与え、画像ずれ等の画質問題が発生する。

そこで帯電時間を短縮するためには、画像形成開始直前および画像形成終了直後にトナー帯を形成するタイミングをとらざる得ない。ところが当該トナー帯が中間転写体の２次転写領域に達する時点では２次転写ローラが中間転写体に圧着しているので、２次転写ローラへ前記トナー帯のトナーが付着し転写材裏面汚れの問題が残ることになる。

本発明は、間接転写方式における感光体への帯電時間を短縮し、２次転写ローラにトナー帯付着による転写材の裏面汚れを回避す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、下記の手段によって達成される。

像担持体の表面を一様に帯電させる帯電手段と、当該像担持体に静電潜像を形成する露光書込み手段と、当該静電潜像をトナー像に顕像化する現像手段と、当該トナー像を中間転写体に転写する１次転写手段と、当該中間転写体のトナー像を用紙に転写する２次転写手段とを有し、少なくとも画像形成動作終了後に、前記現像手段の現像スリーブが停止した状態で前記帯電手段をＯＮ／ＯＦＦする画像形成装置において、画像形成動作終了時に前記現像スリーブの回転動作および前記帯電手段の帯電動作を停止した状態で、現像バイアスを一定時間出力させ、その際に前記中間転写体に発生するトナー帯が前記１次転写手段を通過してから前記像担持体の回転を停止させることを特徴とする画像形成装置。

感光体への帯電時間を短縮により、感光体の耐久性を向上でき、かつ転写材の裏面汚れを防止することができる。

はじめに、本発明の画像形成装置について図１を基に説明する。

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はデジタル式の露光書込み手段である書込装置、１３は現像手段である現像器、１４は感光体１０の表面を清掃するためのクリーニング装置、１５は感光体１０のクリーニング用のブレード、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（以下、単にベルトともいう。）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、現像器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の順になっている。転写時には、１次転写ローラ２５が中間転写ベルト２０を感光体１０に圧着させる。なお、圧着領域では感光体１０は中間転写ベルト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、除電ローラ２７、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、クリーニング手段であるクリーニング装置２８等でベルトユニット２を構成する。なお、前記アースローラ（バックアップローラ）２２は、アルミ地肌のままの導電性アルミローラで、接地されている。

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、書込装置１２によって感光体１０上に投光される。

現像器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。当該中間転写ベルト２０の材質は、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の半導電性フィルム基体の外側に、好ましくはトナーフィルミング防止層として厚さ５〜５０μｍのフッ素コーティングを行った、２層構成のシームレスベルトである。ベルトの基体としては、この他に、シリコンゴム或いはウレタンゴム等に導電材料を分散した厚さ０．５〜２．０ｍｍの半導電性ゴムベルトを使用することもできる。

１次転写ローラ２５は、トナーと逆極性の直流電圧が印加され、不図示の圧着および圧着解除機構によってベルト内側から中間転写ベルト２０を感光体１０に押し当て、アースローラ２２とで形成されたニップ部Ｓで、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（２次転写）する。

２６は、２次転写手段である２次転写ローラで、不図示の圧着および圧着解除機構によって転写材Ｐを介してアースローラ２２を押圧し、中間転写ベルト２０上のトナー像を転写材Ｐに転写する機能を有する。なお、２次転写ローラ２６は、表面がコート層で覆われた導電性のソリッドゴムからなり、転写時にはトナーと逆極性バイアス電圧が印加されいる（または、アースローラ２２にトナーと同極性の電圧印加し、転写ローラ２６をアースしてもよい。）。

除電ローラ２７には、トナーと同極性または逆極性の直流電圧を重畳した交流電圧が印加され、トナー像を転写材Ｐに転写後、中間転写ベルト２０に残留するトナーの電荷を弱めている。

４は定着部である定着装置で、加熱ローラ４１と圧着ローラ４２を有している。

前記加熱ローラ４１は薄手のアルミから形成された円筒状のもので、内側から所定の温度まで加熱するハロゲンヒータ４７等を有し、その温度は、前記加熱ローラ４１に設置された不図示の接触温度センサにより検出され、制御される。

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。８１は排紙ローラで、定着された転写材を排紙皿８２へ排出する。

制御部Ｂ１は、画像形成プロセス制御、定着温度制御、転写材搬送制御、トナー濃度制御等を行う。

次に、図１に基づいて画像形成プロセスを説明する。

画像記録のスタートと同時に不図示の感光体駆動モータの始動により色信号Ｙの感光体１０は矢印で示す反時計方向に回転され、同時にスコロトロン帯電器１１の帯電作用により感光体１０に電位の付与が開始される。

感光体１０は電位を付与されたあと、書込装置１２によってＹの画像データに対応する画像の書込みが開始され、感光体１０の表面に原稿画像のＹの画像に対応する静電潜像が形成される。

前記静電潜像はＹの現像器１３により非接触の状態で反転現像され、感光体１０の回転に応じＹのトナー像が感光体１０上に形成される。

当該感光体１０上に形成されたＹのトナー像は、Ｙの１次転写ローラ２５の作用により、中間転写ベルト２０上に一次転写される。

その後、前記感光体１０はクリーニングのブレード１５によって残留トナーが清掃され、次の画像形成サイクルにはいる（以下、Ｍ、Ｃ、Ｋのクリーニングプロセスにても同様故、説明を省略する）。

次いで、書込装置１２によってＭ（マゼンタ）の色信号すなわちＭの画像データに対応する画像書き込みが行われ、感光体１０の表面に原稿画像のＭの画像に対応する静電潜像が形成される。当該静電潜像は、Ｍの現像器１３により感光体１０上にＭのトナー像となり、Ｍの１次転写ローラ２５において、中間転写ベルト２０上の前記Ｙのトナー像と同期が取られ、前記Ｙのトナー像の上に重ね合わされる。

同様のプロセスにより、Ｙ、Ｍの重ね合わせトナー像と同期が取られ、Ｃ（シアン）のトナー像が、Ｃの１次転写ローラ２５において、前記のＹ、Ｍの重ね合わせトナー像上へ重ね合わされる。次に、すでに形成されているＹ、Ｍ、Ｃの重ね合わせトナー像と同期が取られ、Ｋのトナー像が、Ｋの１次転写ローラ２５において、前記のＹ、Ｍ、Ｃの重ね合わせトナー像上へ重ね合わされ、Ｙ、Ｍ、ＣおよびＫの重ね合わせトナー像が形成される。

重ね合わせトナー像が担持されている中間転写ベルト２０は矢印のように時計方向に送られ、転写材Ｐが紙カセット７２より、紙送り出しローラ７０によって送り出され、搬送ローラ７３を経て、タイミングローラ７１へ搬送され一時停止し、その後前記タイミングローラ７１の駆動によって、中間転写ベルト２０上の重ね合わせトナー像と同期がとられて、トナーと逆極性の直流電圧が印加されている２次転写ローラ２６（中間転写ベルト２０に圧着状態にある）のニップ部Ｓに給送され、中間転写ベルト２０上の重ね合わせトナー像が一括して転写材Ｐに２次転写される。

その後、中間転写ベルト２０は走行し、除電ローラ２７によって残留トナーの電荷が弱められ、クリーニング装置２８でベルト上の残存トナーがクリーニング装置２８のブレード２９によって清掃され、次の画像形成サイクルに入る。

掻き落とされたトナーは、クリーニング装置２８内に溜められ、不図示の搬送スクリューの回転によって軸方向（図において紙表面から紙裏面方向）に搬送し、不図示の廃棄管を介して貯留箱に溜められる。

前記重ね合わせトナー像が転写された転写材Ｐは、定着装置４へと送られ、加熱ローラ４１と加圧ローラ４２とのニップ部Ｔで挟持、加圧され定着される。トナー像が定着された転写材Ｐは、排紙ローラ８１によって排紙皿８２へ搬送される。

以下、本発明に係わる帯電電圧、現像バイアスの印加および現像スリーブの回転駆動等のタイミングについて説明する。

前述したが、帯電時間を短縮するためには、画像形成直前、直後にトナー帯を形成するタイミングをとると、トナー帯が中間転写ベルトに１次転写され、２次転写領域で２次転写ローラに付着し、転写材裏面汚れが生じる。

本発明は、帯電電圧、現像バイアスの印加タイミング、現像スリーブ回転のタイミングとを考慮することによって、帯電時間を短縮でき、かる転写材裏面汚れを防止できることを特徴としている。

図４は、本発明の画像形成プロセスに係わるタイムチャート図である。

図４において、帯電時間は従来（図２参照）に比較して短縮され、それに伴い現像バイアス印加時間も短縮されている。すなわち、転写材領域に相当する画像形成動作が終了時、現像スリーブの回転駆動を停止させて、帯電動作も停止した状態で現像バイアスを一定時間出力させと、現像スリーブと感光体とが対向する現像領域にあるトナーが感光体に移動してトナー帯を形成し、回転し続ける感光体はトナー帯を担持して１次転写領域に達するが、既に画像形成動作は終了して１次転写ローラは解除（中間転写ベルトと感光体との圧着はＯＦＦ）されているので、トナー帯は１次転写領域を通過できる。その後、感光体の回転駆動を停止させる。なお、当該トナー帯は感光体のブレードによってクリーニングされる。

引き続き、後続の画像形成に際しては、帯電電圧、現像バイアス印加の立ち上り時、現像領域では現像スリーブはトナーを保持していない（キャリアのみ）の状態にあるので現像バイアスの立ち上り時、電位差が生じてもトナー帯は発生することがない。

すなわち、後続の画像形成動作開始時のタイミングは感光体回転ＯＮ、帯電ＯＮ、現像バイアスＯＮ、現像スリーブＯＮの順番とすることにより、現像バイアス立ち上り時のトナー帯発生を防ぐことができる。

なお、カラー画像形成の場合、各色で上記の画像形成プロセス（シーケンス）が実行されることになる。

以上の画像形成プロセス（シーケンス）により帯電時間を短縮でき、感光体の耐久性を向上させることが可能となった。

上記条件を本実施の形態に適応し、転写材Ａ４サイズ、６枚連続プリント、２０万プリントを実施した結果、従来型と比較すると、比較例（従来型）で１００時間の帯電時間に対し、本実施の形態では７５時間となり、２５％の帯電時間削減が可能となり、更に転写材の裏面汚れが解消できた。

画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。 従来の画像形成プロセスに係わるタイムチャート図である。 帯電電圧および現像バイアスが定常電圧へ達する迄の過渡現象を示す図である。 本発明の画像形成プロセスに係わるタイムチャート図である。 中間転写体に１次転写されたトナー帯の発生状態を示す図である。

符号の説明

１ 画像形成手段
１３ 現像器
１５ ブレード
１６ 現像スリーブ
２ ベルトユニット
２０ 中間転写ベルト
２５ １次転写ローラ
２６ ２次転写ローラ
２２ アースローラ
４ 定着装置
Ｂ１ 制御部

Claims (3)

1. 像担持体の表面を一様に帯電させる帯電手段と、当該像担持体に静電潜像を形成する露光書込み手段と、当該静電潜像をトナー像に顕像化する現像手段と、当該トナー像を中間転写体に転写する１次転写手段と、当該中間転写体のトナー像を用紙に転写する２次転写手段とを有し、少なくとも画像形成動作終了後に、前記現像手段の現像スリーブが停止した状態で前記帯電手段をＯＮ／ＯＦＦする画像形成装置において、画像形成動作終了時に前記現像スリーブの回転動作および前記帯電手段の帯電動作を停止した状態で、現像バイアスを一定時間出力させ、その際に前記中間転写体に発生するトナー帯が前記１次転写手段を通過してから前記像担持体の回転を停止させることを特徴とする画像形成装置。
2. 画像形成動作開始は、像担持体回転ＯＮ、帯電動作ＯＮ、現像バイアスＯＮ、現像スリーブ回転ＯＮの順番のタイミングで行われることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記中間転写体と前記像担持体とが圧着されていない状態で実施されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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