JP2007232748A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像形成動作開始後、転写ローラ１６が回転する際に、ファーブラシ上に残留したトナーが再び転写ローラ側に付着した場合においても、転写材の裏汚れを発生させない画像形成装置を提供する。
【解決手段】 転写ローラが回転する際に少なくともファーブラシにバイアスが印加されていない間に転写ローラに接触する転写ローラ表面が転写ニップ部を通過後、金属ローラにファーブラシが接触していた位置が転写ローラに移動して接触した表面が、転写ニップを通過した後に、転写ニップ部に転写材を通過させる制御を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置のクリーニング装置に関するものである。

近年、静電プロセスを用いている画像形成装置では、写真画質にも迫る高画質化や印刷機にも迫るような高速化に対応した技術が求められている。高速化かつ高画質化の達成のために、色味安定性、濃度均一性などの維持が課題となるが、そのために、非画像部に制御画像を形成し、その画像の反射濃度等を検知し、フィードバックを行うことによって、安定した画像を維持する技術が広く用いられている。

上記の制御画像は、ダウンタイムを防止するためにも、連続画像形成中の紙間に形成することが望ましい。

通常、ダウンタイムを防止しつつ、紙間に形成される制御画像を転写ローラ上に付着させないためには、転写材が転写ローラと像坦持体とのニップ間を通過時には、転写バイアスを印加し、紙間に形成された制御画像がニップ間を通過時には、転写バイアスとは逆極性のバイアスを印加し、制御画像がニップを通過後は再び転写バイアスを印加するという切り替えシーケンスを用いる必要がある。

しかしながら、高速化が進む中、紙間時のみに逆極性のバイアスを印加するというシーケンスをとることは、電気的な切り替え時間が不足し、非常に困難となってくる。

そこで、紙間で逆極性のバイアスを印加するシーケンスをとらない場合、紙間の制御画像は転写バイアスを受けて、直接転写ローラに転写されてしまうので、この転写された制御画像を直接クリーニングする部材が必要になってくる。
弾性転写ローラに対するクリーニング手段としては、
ブレードカウンター当接方式
静電ファーブラシクリーニング方式
という、クリーニング手段が有力と考えられている。

まず、ブレードカウンター当接方式は、一般的にはクリーニング能力が高いが、転写ローラは転写材の搬送を兼ねた働きをすることが多く、上記の弾性転写ローラに対して、完全にクリーニングする程度までクリーニングブレードを当接させると、クリーニングブレードと転写ローラとの間に摩擦が生じるため、画像形成中においては、クリーニングブレードと転写ローラ間の摩擦力による負荷変動により、転写ローラと像坦持体で速度差が生じてしまい、紙搬送速度の変化による画像伸縮や、色ずれ等の画像不良の原因となる。

これに対して、転写ローラに対するクリーニングブレードの侵入量を小さくする、転写ローラ表面粗さを大きくすると、クリーニング能力の低下を招き、これによって次に来る転写材の裏面汚れを発生させてしまう。さらに、高温多湿環境下においては、転写バイアスを印加すると転写ローラ表面に放電生成物が付着し、転写ローラ表面の摩擦力が極端に大きくなってしまうために、ブレード侵入量を小さくしすぎると、クリーニングブレードがクリーニングブレードと転写ローラ間の摩擦力により、食い込み側にブレード先端が引っ張られ、ブレード自体がめくれてしまう現象が発生してしまう。

そこで、弾性転写ローラに対しては、（２）の静電ファーブラシクリーニング方式をとる方が有効的である。

このクリーニング手法は、図２に示すように転写ローラ１６に当接して回転するファー状の導電性ブラシ５０を用いている。この導電性ブラシ５０には、当接回転し、ブラシ上の回収トナーをクリーニングするための金属ローラ５１を有している。さらに金属ローラには、回収されたトナーを掻き落とすためのクリーニングブレード５２を当接している。金属ローラ５１には電源からバイアス電圧が印加され、転写ローラ表面に付着した制御画像は、転写ローラからファーブラシによって静電的にクリーニングされ、さらにファーブラシ５０から金属ローラ５１へも静電的に移動し、最後にクリーニングブレード５２で金属ローラ５１から完全に除去される仕組みとなっている。

従来例としては、例えば特許文献１と特許文献２をあげることが出来る。
特開２００５−２１５２３８号公報 特開２００５−３１５９８７号公報

しかし、静電ファーブラシを用いたクリーニング装置においては、被清掃部材から回収されたトナーが金属ローラ側に完全に移動することはなく、一部、特に電荷量の小さいトナーは静電的な拘束力は小さいため、ファーブラシ繊維上、またはファーブラシ内部に移動し留まり続けてしまう。

そして次に転写ローラ１６が回転する際に、金属ローラ５１にバイアス電圧が印加されていない間に、ファーブラシ５０上の金属ローラに接触するよりも先に転写ローラに接触する箇所（図１における回転方向ＢからＡに向かう間の箇所）上の残留トナーは、機械的な付着力によって、確率的に転写ローラ１６表面に付着してしまう。転写ローラ１６表面に再付着した残留トナーは、次に来る転写材の裏面に転写されてしまい、転写材の裏汚れを発生させる。

さらに、静電クリーニング動作を行うことなく長期間放置された場合においては、この残留トナーは徐々に電荷を失っていき、トリボは０近傍に収束する。そのため、長期放置後に画像形成動作を行うと、転写ローラ１６が回転する際、静電ファーブラシ５０が転写ローラ表面上に接触しているファーブラシニップ部のトナーが、静電ファーブラシから２次転写ローラへ再付着してしまい、このトナー汚れが次に来る転写材への裏汚れを発生させる。さらには、転写ローラに付着してまったトナーは電荷量が小さいために、再び静電的にクリーニングすることが困難であり、転写材が通過中に、転写材に圧転写されてしまい、転写材の裏汚れを発生させてしまっていた。

本発明は、以上の背景に鑑みなされたもので、画像形成動作開始後、転写ローラ１６が回転する際に、ファーブラシ上に残留したトナーが再び転写ローラ側に付着した場合においても、転写材の裏汚れを発生させない画像形成装置を提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明にかかる転写ローラクリーニング装置は、転写ローラが回転する際に少なくともファーブラシにバイアスが印加されていない間に転写ローラに接触する転写ローラ表面が転写ニップ部を通過後、金属ローラにファーブラシが接触していた位置が転写ローラに移動して接触した表面が、転写ニップを通過した後に、転写ニップ部に転写材を通過させる制御を行う。

以上、説明したように、転写ローラが回転する際に少なくともファーブラシにバイアスが印加されていない間に転写ローラに接触する転写ローラ表面が転写ニップ部を通過後、金属ローラにファーブラシが接触していた位置が転写ローラに移動して接触した表面が、転写ニップを通過した後に、転写ニップ部に転写材を通過させる制御を行うことでファーブラシ上に残留したトナーが再び転写ローラ側に付着した場合においても、転写材の裏汚れを発生させない画像形成装置を提供することができる。

（実施例１）
以下、本発明に係る画像形成装置の実施例を図面に基づいて詳しく説明する。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。

図２は、本発明を適用したカラー画像形成装置の概略構成を示す。同図において、符号１は感光体ドラム（潜像担持体）であり、矢線Ａ方向への回転に伴いその表面には帯電装置２、画像情報に基づいて露光する露光装置３等の周知の電子写真プロセスによって画像情報に応じた静電潜像が形成される。また、この感光体ドラム１の周囲にはイエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｂｋ）の各色に対応した現像器４〜７を含む現像器ユニット８が配設されており、感光体ドラム１上に形成された静電潜像を現像器のいずれかで現像してトナー像を形成するようになっている。本実施の形態では、感光体ドラム１が負極性に帯電するもので構成され、また、現像は反転現像方式にて行われる。従って、使用されるトナーはすべて負極性に帯電するタイプのものである。

また、感光体ドラム１の表面に当接されるよう配設された中間転写ベルト９は、複数の張架ローラ１０〜１４に張架されて矢印Ｂの方向へ回動するようになっている。本実施の形態では、張架ローラ１０，１１は１次転写位置の近傍に配置され中間転写ベルト９の平坦な一次転写面の形成に用いられる金属製の従動ローラ、張架ローラ１２は中間転写ベルト９の張力を一定に制御するようにしたテンションローラ、張架ローラ１４は中間転写ベルト９の駆動ローラ、張架ローラ１３はトナーと同極性バイアスHV2が印加され中間転写ベルト9上のトナー像を転写材４０に2次転写する2次転写内ローラ、１６も2次転写するための接地された2次転写外ローラである。本実施の形態では、図２に示すように、張架ローラ１０〜１２と１４は接地されている。

そして、本実施の形態では、中間転写ベルト９として、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、アクリル、塩化ビニル等の樹脂または各種ゴム等に帯電防止剤としてカーボンブラックを適当量含有させ、その体積抵抗率を1Ｅ+8〜1Ｅ+13［Ω・ｃｍ］、厚みを0.07〜0.5［ｍｍ］としたものを用いている。

更に、中間転写ベルト９の感光体ドラム１に対向する一次転写位置において、中間転写ベルト９の裏面側には、一次転写ローラ１５が配設されており、この一次転写ローラ１５に、トナーの帯電極性と逆極性の正極性の一次転写バイアスHV1を印加することで、感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト９上に１次転写されるようになっている。転写後、感光ドラム上に残留したトナーは感光ドラムクリーニング装置４９によってクリーニングされる。

一方、中間転写ベルト上に転写されたトナー画像は、レジストローラからタイミングよく送り出された転写材４０に中間転写ベルト９と２次転写ローラ１６の間に形成された２次転写ニップ部で転写され、不図示の搬送部材により不図示の定着器へ搬送し、転写材４０にトナー像を溶融固着するようになっている。

２次転写ローラ１６は、弾性ゴム層とコーティング層からなる、２層以上の構成からなり、弾性ゴム層は、セル径０.０５〜１.０ｍｍ のカーボンブラック分散の発泡層からなり、表面層が、イオン導電性ポリマーを分散してなる厚み０．１〜１．０ｍｍのフッ素樹脂系材料からなっており、表面硬度は、ＡＳＫＥＲ―Ｃ硬度値で、３５°である。

２次転写後、ベルト上に残留した転写残トナーは、ベルトクリーナ４１によって、クリーニングされ、次の画像形成に備える。

尚、前記２次転写外ローラ１６及びベルトクリーナ４１は、中間転写ベルト９に対して接離可能に配設されており、複数色のカラー画像が形成される場合には、最終色前のトナー像が２次転写外ローラ１６及びベルトクリーナ４１を通過するまで中間転写ベルト９から離間するようになっており、中間転写ベルト９上に形成されたトナー画像が転写材へ２次転写されるタイミングに合わせて未図示の駆動カムにより、中間転写ベルト９に当接する。

ところで、この画像形成装置は、連続画像動作形成中に、図９に示すように、N枚目の画像とN+１枚目の画像の間で、階調制御用の画像形成を行っている。その構成を図４に示す階調画像再現過程のブロック図を用いて説明する。

画像の輝度信号がＣＣＤ入力１９で得られ、その輝度信号をＡ／Ｄ変換回路２０によってデジタルの輝度信号に変換する。上記輝度信号は個々のＣＣＤ素子の感度バラツキを修正するシェーディング回路２１を通り、修正された輝度信号を濃度信号に変換するために、ＬＯＧ変換器２２に通す。

ＬＯＧ変換器２２によって得られた濃度信号は、初期設定時のプリンタのγ特性が原画像濃度と出力画像濃度が一致するように補正するためにＬＵＴ２３で変換する。このＬＵＴ２３は後述する演算結果で形成されるＬＵＴ補正テーブル２４によって補正されるようになっている。

上記ＬＵＴ２３で変換された信号を、パルス幅変換回路２５によって信号をドット幅に対応した信号に変換し、レーザードライバ２６に送る。このようなデジタル信号処理をもって、レーザー走査によりそれぞれの感光体ドラム上にドットの面積変化による階調特性を有した潜像を形成し、現像、転写、定着という過程を経て階調画像を得るようにしている。

本実施例の上記濃度信号レベルは８ビット、即ち ２５６階調もっており、テストパターンジェネレータにより４０Ｈ 、８０Ｈ 、ＣＯＨ 、ＦＦＨ の４つのレベルについて、図９に示すように、階調パターン像２７を感光ドラム１上に25ｍｍ×25ｍｍの正方形のパターン画像を形成するようにしている。尚、この画像形成装置は感光ドラム１上に濃度信号レベルを数段変えて出力するテストパターンジェネレータを内蔵している。感光ドラム上に形成された制御画像は、1次転写部よりも前に、タイミングを同期させて図９に示す発光素子２８及び受光素子２９により、階調制御パターンの各トナー光学濃度に対応した出力を検出する。図５は本実施例の各色の出力画像濃度と、受光素子２９の出力の関係を示すグラフである。

次に上記受光素子２９によって読み取られた検出信号を処理し、ＬＵＴ補正テーブル２４を作成する構成を、図６のブロック図を参照して説明する。受光素子２９で読み取った信号を、Ａ／Ｄ変換器３０によってデジタル信号に変換し、濃度換算回路３１により濃度信号に変換する。

階調制御パターン像２７の各濃度レベルに対する濃度は、初期設定時では図７に示す曲線ＣとなるようにＬＵＴ２３によって設定している。しかしながら、トナーの補給態様の変化や環境の変化、或いは経時変化等により感光体ドラム１の感度や現像特性等が変化してしまい、上記濃度レベルに対する濃度が初期に設定された図７の曲線Ｃから曲線Ａや曲線Ｂのように変動する。

そこで、仮に受光素子２９から得られた濃度の検出結果が、図７の曲線Ａのように設定値よりも高かった場合には、図８の曲線Ａ′に示すように、高くなった分だけ設定から下げるように補正演算する。また逆に上記検出結果が図７の曲線Ｂのように設定値よりも低かった場合には、図８の曲線Ｂ′に示すように、低くなった分だけ設定から上げるように補正演算する。

そのため図６に示す濃度換算回路３１によって算出された濃度から上記のように補正値演算を行う補正値演算回路３２を介してＬＵＴ２３を補正するＬＵＴ補正テーブル２４を作成する。

上記のようにして得たＬＵＴ補正テーブル２４により、ＬＵＴ２３を補正することにより、変動したプリンタ階調特性を補正し、常時一定のプリンタ階調特性を得ることが出来る。上記補正を各色について行うことで、フルカラーのカラーバランスが良好な画像を得ることが出来る。

尚、上記補正値は図示しない制御部のＲＡＭに格納しておき、階調特性が異常と判断したときに、再度上記補正が行われるまで使用される。

本実施例では、ダウンタイムを発生させないために、紙間で2次転写ローラを中間転写ベルトから離間させる動作を行っていない。そのため、上記のようにして形成された階調パターンは、1次転写部で順次中間転写ベルト上に転写されていく。そして、２次転写部で転写バイアスを受け、２次転写ローラ上に転写されてしまう。

そのため、図３に示すように、２次転写ローラに、クリーニング部材を当接させて、この制御画像をクリーニングする構成をとっている。この構成を説明する。２次転写ニップ部の回転下流側には、クリーニング部材のファーブラシ５０が配置されている。ファーブラシ５０は、φ２０ｍｍからなり、毛の長さは５ｍｍ、２次転写ローラ１６に対する侵入量を１.０ｍｍ、毛の密度は５０ｋＦ/ｉｎｃｈ＾２、ファーブラシの抵抗値は１Ｅ+０６（Ω）とした。なお、抵抗値は金属ローラに侵入量１ｍｍで侵入させて１００ｒｐｍで回転させた状態で１００Ｖ印加したときの値である。ファーブラシの回転方向は２次転写ローラ１６の回転方向に対してカウンター方向に２次転写ローラ周速の２０％とした。ファーブラシ５１には、２次転写ローラが回転中は、トナーと逆極性のバイアス電圧が印加されており、＋５００Ｖのバイアス電圧がファーブラシと２次転写ローラ間に印加されている。また、金属ローラには、金属ローラに移動してきた回収トナーを掻き落とすためのウレタンゴム製のクリーニングブレード５２が当接している。

２次転写ローラ上に転写されてきた制御画像は、ファーブラシ５１と２次転写ローラとファーブラシのニップ部にきたところで、静電的にファーブラシ側に転写され、ファーブラシ上の回収トナーは、ファーブラシと金属ローラの間の電界によって金属ローラ側に移動し、最後はクリーニングブレード５２によって掻き落とされて、クリーニングを完了する。

上述のように紙間ごとに来る制御画像に対してクリーニング動作を行い続けると、ファーブラシ５１上には、完全に金属ローラ５２に移動しきらずにファーブラシに残った残留トナーが徐々に溜め込まれてくる。これが次の画像形成や長期間放置後の画像形成時に、転写ローラに再付着しないための本実施例における、画像形成動作開始時の２次転写、２次転写クリーニングシーケンスを、図１を用いて詳しく説明する。

２次転写動作開始前、まず、２次転写ローラ着脱カムが作動する。次に２次転写ローラ、ファーブラシも回転駆動動作を開始する。このとき、２次転写ローラが中間転写ベルトに当接した際の中間転写ベルトに対する負荷を軽減するためには、中間転写ベルトと２次転写ローラの周速差をなくした方が好ましく、２次転写ローラが中間転写ベルトに当接する前に、２次転写ローラは中間転写ベルトと回転速度を近づけることが好ましい。

次に、２次転写ローラ、ファーブラシが回転を開始することに同期して、クリーニング高圧を印加する。２次転写ローラが停止中にクリーニングバイアスを印加すると、一部分だけ抵抗に傾きを生じさせる可能性があるので、クリーニング高圧を印加するタイミングとしては、少なくとも２次転写ローラが回転するのと同時かそれ以降が望ましい。

クリーニング高圧を印加した後、２次転写ローラが中間転写ベルトに当接した後で、２次転写バイアスを印加する。

２次転写ローラが回転を開始すると、図３に示している、２次転写ローラ停止時の２次転写ローラとファーブラシ５０の間に形成されたニップ部Ａと、ファーブラシ５０と金属ローラ５１の間で形成されたニップ部Ｂの間で、金属ローラ５１よりもファーブラシ回転方向下流に位置するファーブラシ表面が、２次転写ローラ１６に順次接触する。

そこで、本実施例では、ファーブラシA-B間が接触した2次転写ローラ表面が、2次転写ニップを通過後に転写材を通過させる制御を行った。

これらのファーブラシ表面に付着していた残留トナーは、トナー自身の付着力、転写ローラ、ファーブラシ間の摺擦力によって、ある程度、２次転写ローラ表面に再付着してしまう。このとき、2次転写部で、転写バイアスを受けて、ポジ側に帯電したトナーは中間転写ベルトへ移動する。しかし、中間転写ベルト上に移動したトナーは、中間転写ベルトクリーニングによってクリーニングされるので問題がない。また、ネガ側に帯電したトナーは、2次転写ローラ表面に残るが、次にファーブラシと接触した際に再びクリーニングされた。これにより、ファーブラシ表面残留した残留トナーやファーブラシ内部に溜め込まれたトナーが、次の画像形成や長期間放置後の画像形成時における、転写材の裏汚れという画像不良を防ぐことを可能にした。

（実施例２）
本実施例では、紙間ごとに来るパッチ画像が２次転写ローラ上に転写されてきた場合だけでなく、２次転写ローラが回転している間中、ファーブラシ５０に印加するクリーニング高圧を印加し続けるシーケンスとした。

これにより、パッチ画像がこない間は、ファーブラシに残留したトナーを金属ローラ側へ移動させる効果が増し、より残留トナーを減らすことができた。これにより、長期放置後などに転写ローラへ移動するトナー量を減少させることができ、より２次転写時の転写材の裏汚れ発生を防ぐことができた。

本発明の実施例に関わる画像形成装置の簡略断面図ある。 本発明の実施例における中間転写ベルトクリーニング装置付近の拡大図である。 本実施例における、画像形成動作開始時の２次転写、２次転写クリーニング動作シーケンスを示す図である。 調制御のブロック図である。 各色の出力画像濃度と受光素子の出力関係を示すグラフである。 ＬＵＴ補正テーブルを作成する構成ブロック図である。 階調パターン像の濃度レベルに対する濃度の関係を示すグラフである。 入力濃度レベルに対する出力濃度レベルの関係を示すグラフである。 感光ドラム上の画像制御を説明する図である。

Claims (3)

1. トナー像を担持する像担持体と、
   該像担持体が回転する毎に複数色の画像の各色を順次該像担持体上に重ね合わせることで該像担持体上に転写画像を形成し得る画像形成手段と、
   該像担持体表面に当接して回転する転写ローラと、
   該像担持体と転写ローラとの間に転写材を通過させたときに該転写ローラに転写バイアスを印加して像担持体表面に形成したトナ−像を転写材に転写するバイアス印加装置と、
   該転写ローラ表面に導電性部材からなるファーブラシを当接し、ファーブラシには金属ローラを当接させ、金属ローラにバイアスを印加することで静電的に転写ローラ表面のクリーニングを行うクリーニング装置と、を有する画像形成装置において、
   該転写ローラが回転する際、少なくとも金属ローラにバイアスが印加されていない状態中に、金属ローラと接触していたファーブラシニップ部が移動して、転写ローラに接触したときの転写ローラ表面位置が、像坦持体と転写ローラの接触している転写ニップ部を通過した後に、転写ニップ部に転写材を通過させる制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 転写材が転写ニップ部を通過する間は、金属ローラにバイアスを印加しつづける制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 少なくとも金属ローラにバイアスが印加された後に転写バイアスを印加することを特徴とする請求項１〜２に記載の画像形成装置。

Images