JP2008089657A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】パッチ画像の再転写による転写材裏面汚れ等の画質不良を有効的に押さえ、クリーニング性能を改善したクリーニング装置を用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー画像を担持する像担持体と像担持体に圧接して搬送される転写材にトナー画像を転写する転写部材と、転写部材に圧接して転写部材から転写材に転移した残留トナーを除去するクリーニング手段と、を有する画像形成装置において、像担持体上の転写材間に相当する非画像領域にパッチ画像を形成する画像濃度検知手段と、クリーニング手段にバイアス電圧を印加する直流電源と、直流電源の極性を切り替える制御手段と、を有し、制御手段は、転写部材により転写部材に転移したトナー画像のクリーニング時と、パッチ画像のクリーニング時とでバイアス電圧の極性を切り替えるように制御する画像形成装置。
【選択図】図3
【解決手段】トナー画像を担持する像担持体と像担持体に圧接して搬送される転写材にトナー画像を転写する転写部材と、転写部材に圧接して転写部材から転写材に転移した残留トナーを除去するクリーニング手段と、を有する画像形成装置において、像担持体上の転写材間に相当する非画像領域にパッチ画像を形成する画像濃度検知手段と、クリーニング手段にバイアス電圧を印加する直流電源と、直流電源の極性を切り替える制御手段と、を有し、制御手段は、転写部材により転写部材に転移したトナー画像のクリーニング時と、パッチ画像のクリーニング時とでバイアス電圧の極性を切り替えるように制御する画像形成装置。
【選択図】図3
Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの機能を併せ持つ電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特に、トナー像担持体等の表面に担持されたトナー画像を転写ローラにより転写材に転写する画像形成装置、または中間転写体上に形成した複数のカラートナー画像を重ね合わせて転写材に転写するカラー画像形成装置に関する。
従来の画像形成装置として、例えば、中間転写型のカラー画像形成装置を例に挙げると、感光体ドラム等の像担持体の周囲にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色成分の現像装置を備えると共に、像担持体に対し中間転写ベルトを対向配置し、像担持体の各色成分作像サイクル毎に像担持体上に形成された各色成分の未定着トナー画像を中間転写ベルトに順次一次転写した後、中間転写ベルト上に重ね合わされた各色トナー画像を用紙等の転写材へ二次転写して所望のカラー画像を転写材上に形成するようにしたものがある。
この種のカラー画像形成装置において、各色のトナー画像の転写位置にずれが生じたり、トナー画像の濃度が規定濃度からずれてしまうと、色ずれや色むら等の弊害を招く。そこで、特にカラー画像を形成する場合においては、例えば中間転写ベルト上の画像領域間の非画像領域に、トナー画像の位置合わせや濃度制御などのプロセスコントロール用のパッチ画像を形成し、このパッチ画像の読み取り結果に基づいて各色の制御パラメータを適宜設定、変更することにより、色ずれや色むらのないカラー画像を形成するようにしている。
また、中間転写ベルト上の各色トナー画像を転写材に転写する二次転写装置としては、例えばバックアップローラにて支持された中間転写ベルト表面側(トナー画像が転写される面側)に転写ローラを圧接配置し、中間転写ベルトと転写ローラとで転写材を挟持搬送するとともに、バックアップローラ及び転写ローラの何れか一方もしくは両方に転写バイアス電圧を印加することで、中間転写ベルト上のトナー画像を転写材に一括転写するようにしたものが採用されている。
像担持体等の表面に担持されたトナー画像を転写ローラにより転写材に転写する転写部材に付設されるクリーニング装置としては、特許文献1及び特許文献2などに記載のものが知られている。
特許文献1のクリーニング装置は、二次転写ローラの表面に当接し且つ転移したトナー画像を掻き乱す回転ブラシと、転写ローラの移動方向下流側に配設されて二次転写ローラ表面を押圧する掻き取り部材(ブレード)を備えたものである。
特許文献2のクリーニング装置は、中間転写ベルトに担持されたトナー画像を転写材に転写する転写ローラと、中間転写ベルトとの圧接によって転写ローラに付着したトナーを掻き乱すトナー拡散手段とを備えたものである。
特開2002−229341号公報
特開2000−187405号公報
近年、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの機能を併せ持つ複合機等の画像形成装置においてカラー画像形成化が進み、また重合トナー、小粒径トナーの採用により、転写プロセスにおいても高画質化への要求が大きくなってきている。また、画像形成装置の高速化も進んでいる。これらのことに対し、良好な画像を得るためには、中間転写体に圧接する転写材全面に均一な圧力をかけて、転写材上のトナー画像を良好に転写させることが必要である。
中間転写ベルト上の非画像領域に形成されたパッチ画像は、転写材を介在させずに直ちに転写ローラに接触することから、パッチ画像を構成するトナーが中間転写ベルトから転写ローラに付着(転移)するおそれがある。
このような状況では、中間転写ベルトと転写ローラとの間で転写材が挟持搬送されると、転写材の裏面側に転写ローラが圧接することから、転写ローラに付着したトナーが転写材の裏面に再転写され、これによって転写材の裏面汚れを引き起こすという課題がある。
特に、パッチ画像の場合は、そのシャープエッジが強調されることから、これがそのまま、転写材の裏面に再転写されると汚れが顕著である。
特許文献1に記載のクリーニング装置は、二次転写ローラの表面に回転ブラシとブレードとを当接させたものであるが、二次転写ローラに大量に付着した紙粉等がブレードへ回り込み、クリーニング不良を発生するおそれがある。
特許文献2に記載のクリーニング装置は、二次転写ローラに付着したトナーをブラシローラにより掻き乱す方式であり、且つ、ブラシローラにトナーの帯電極性と逆極性のバイアス電圧を印加し、転写材間は二次転写ローラに逆バイアス電圧を印加するものであるが、逆極性トナー及び弱帯電トナーはクリーニングできないという課題がある。
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、パッチ画像の再転写による転写材裏面汚れ等の画質不良を有効的に押さえ、クリーニング性能を改善したクリーニング装置を用いた画像形成装置を提供するものである。
また、カラー画像形成時の二次転写において、中間転写体上に形成された多色トナー像を転写材上に良好に転写させる二次転写部材を備えた画像形成装置を提供することを目的とするものである。
上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、トナー画像を担持する像担持体と、前記像担持体に圧接して搬送される転写材に前記トナー画像を転写する転写部材と、前記転写部材に圧接して前記転写部材から前記転写材に転移した残留トナーを除去するクリーニング手段と、を有する画像形成装置において、前記像担持体上の前記転写材間に相当する非画像領域にパッチ画像を形成する画像検知手段と、前記クリーニング手段にバイアス電圧を印加する直流電源と、前記直流電源の極性を切り替える制御手段と、を有し、前記制御手段は、画像領域と非画像領域とで前記バイアス電圧の極性を切り替えるように制御することを特徴とするものである。
本発明によれば、転写時にトナーと逆極性に帯電したトナーや紙粉を、クリーニングブレードに到達する前に効果的に除去することができるから、ブレードクリーニングの安定性が向上するとともに、クリーニングブレードや転写ローラの長寿命化が達成される。
また、画像間の非画像領域に形成したパッチ画像は、二次転写ローラへの移行が抑制されるとともに、少量の付着トナーもブラシローラによって除去され、転写材の裏面汚れの発生がなく、且つ、プリント出力の生産性が低下する事のない画像形成装置を提供することができる。
本発明を実施の形態を用いて説明するが、本発明は以下に説明する実施の形態に限られるものではない。
図1は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置Aの要部を示す断面図である。
この画像形成装置Aは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成手段20Y、20M、20C、20Kと、ベルト状の像担持体(中間転写体)1、一次転写ローラ25Y、25M、25C、25K、転写部材(二次転写ローラ)3から成る中間転写ユニットと、定着装置16、及び給紙装置を有する。
原稿台上に載置された原稿は画像読取装置の原稿画像走査露光装置の光学系により画像が走査露光され、ラインイメージセンサに読み込まれる。ラインイメージセンサにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部において、アナログ処理、A/D変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、露光手段23Y、23M、23C、23Kに入力される。
イエロー(Y)色の画像を形成する画像形成手段20Yは、像担持体21Yの周囲に配置された帯電手段22Y、露光手段23Y、現像手段24Y及びクリーニング手段26Yを有する。
マゼンタ(M)色の画像を形成する画像形成手段20Mは、像担持体21M、帯電手段22M、露光手段23M、現像手段24M及びクリーニング手段26Mを有する。
シアン(C)色の画像を形成する画像形成手段20Cは、像担持体21C、帯電手段22C、露光手段23C、現像手段24C及びクリーニング手段26Cを有する。
黒(K)色の画像を形成する画像形成手段20Kは、像担持体21K、帯電手段22K、露光手段23K、現像手段24K及びクリーニング手段26Kを有する。
帯電手段22Yと露光手段23Y、帯電手段22Mと露光手段23M、帯電手段22Cと露光手段23C及び帯電手段22Kと露光手段23Kとは、潜像形成手段を構成する。
像担持体21Y、21M、21C、21Kとしては、OPC感光体やaSi感光体等の周知のものが用いられるが、OPC感光体が好ましく、特に、負帯電性のOPC感光体が好ましく本実施の形態では、負帯電性のOPCが用いられる。
帯電手段22Y、22M、22C、22Kとしては、スコロトロン、コロトロン等のコロナ放電手段が用いられるが、スコロトロン放電手段が好ましく用いられる。
露光手段23Y、23M、23C、23Kとしては、レーザ、LEDアレイ等、画像データに従って発光する発光素子が用いられる。
ベルト状の中間転写体1は、半導電性であり、転写対向ローラ2A、支持ローラ2B、駆動ローラ2C、従動ローラ2D、テンションローラ2E、クリーニングローラ2F、センサPSに対向するローラ2Gにより巻回され、循環移動可能に支持される。本実施の形態では、中間転写体1は、駆動ローラ2Cと従動ローラ2Dとの間が平面状に支持されている。
画像形成手段20Y、20M、20C、20Kより形成された各色のトナー像tは、回動する中間転写体1上に一次転写ローラ25Y、25M、25C、25Kにより逐次転写されて(一次転写)、合成されたカラー画像のトナー像tが形成される。
給紙装置の給紙カセット内に収容された転写材Pは、図示しない給紙手段(第1給紙部)により給紙され、給紙ローラ12、レジストローラ(第2給紙部)13を通過して、二次転写手段の転写ローラ3と転写対向ローラ2Aとが中間転写体1を介して当接する転写ニップ部Nに搬送され、転写材P上にトナー像tが転写される(二次転写)。
あるいは、手差し給紙手段から送り出される転写材Pは、給紙ローラ11、レジストローラ13を経て転写ニップ部Nに搬送される。
転写ニップ部Nの転写ローラ3に対して、クリーニングブレード4、ブラシローラ5が当接する。ブラシローラ5、固形潤滑剤6A等から成る潤滑剤塗布手段は、像担持体1に潤滑剤を供給する。
カラー画像が転写された転写材Pは、搬送ベルト15によって搬送され、定着装置16において熱と圧力とを加えられ、転写材Pを曲率分離及び分離爪14により分離した中間転写体1は、クリーニングローラ2Fにより残留トナーが除去される。
図2は、画像形成装置Aの他の実施の形態の画像形成部40を示す断面図である。
像担持体(感光体)41の周囲には、画像形成プロセス順に、帯電手段42、露光手段43、現像手段44、転写ローラ45、分離爪46、クリーニング手段47が配設されている。
転写ローラ45は、回転軸の表面に形成された導電性の弾性層により形成されている。転写ローラ45に接続する直流電源48は、像担持体41に当接する転写ローラ45に付着した残留トナーを逆バイアス印加により像担持体41に転移させる。残留トナーを担持した像担持体41はクリーニング手段47によりクリーニングされる。
転写ローラ45の外周面には、クリーニングブレード4と、ブラシローラ5、固形潤滑剤6等から成る潤滑剤塗布手段と、が配置されている。
図3は、像担持体(感光体、中間転写体)1と転写部材(以下、転写ローラと称す)3とが当接する本発明に係る転写手段の断面図である。図4は転写手段の斜視図である。
ベルト状の像担持体1は、ポリイミド、ポリカーボネイト、ポリエステル等の樹脂、又は、各種ゴムに導電剤が含有されたもので、体積抵抗率が10E+5乃至10E+12Ω・cmとなるように調整されている。
ベルト状の感光体又は中間転写体の像担持体1は、転写対向ローラ2及び後述の複数のローラ群(図1参照)を巻回して回転される。
転写対向ローラ2は、ベルト状の像担持体1の内面側で、転写ローラ3に対向して配置されている。
転写ローラ3は像担持体1を介して転写対向ローラ2を押圧し、像担持体1上に形成されたトナー画像Tを転写材Pに転写する。
転写ローラ3は、アクリロニトリル・ブタジエンゴム(NBR)やウレタンゴム等の弾性部材の表面にフッソ樹脂をコーティングしたもの、または、フッソ系やナイロン系のチューブを弾性部材の表面に被覆したもの等が用いられる。転写ローラ3は、導電剤の導入により体積抵抗が10E+3乃至10E+12Ωに制御されている。転写ローラ3は図示しない駆動手段によって回転される。
転写ローラ3の外周面には、クリーニングブレード4とトナー回収手段が接触配置されている。クリーニングブレード4はウレタンゴムから成り、転写ローラ3にカウンタ方向に当接している。
トナー回収手段は、転写ローラ3の外周面に当接するブラシローラ5、ブラシローラ5に潤滑剤を塗布する潤滑剤付与手段6、ブラシローラ5からトナーを回収するトナー回収ローラ7、トナー回収ローラ7に当接するスクレーパ8A等を有する。
ブラシローラ5は、例えば基布上にアクリルやナイロン、ポリエステル等の絶縁性の繊維を植毛して、ポリカーボネートから成る円筒状芯体の外周部に接着した構造をなすもので、そのブラシ先端部が転写ローラ3に接触する。
ブラシローラ5は、図示しない駆動手段によって反時計方向に回転して転写ローラ3からトナーを除去しながら固形潤滑剤6を転写ローラ3に塗布する。
潤滑剤付与手段6は、ブラシローラ5に当接する固形潤滑剤6A、固形潤滑剤6Aを収容する枠体6B、固形潤滑剤6Aをブラシローラ5に付勢する付勢部材6C等から構成されている。
固形潤滑剤6Aは、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の脂肪酸金属塩を主成分とし、固形の棒形状をなす。固形潤滑剤6Aはブラシローラ5を介して転写ローラ3の表面に供給される。
転写対向ローラ2に接続する切換スイッチSW1は、正の転写電圧を印加する直流電源9E1と、負の転写電圧を印加する直流電源9E2とを切り換える。
この実施例では、トナーには負極帯電用のトナーを使用している。転写ローラ3は接地されている。
トナー回収ローラ7に接続する切換スイッチSW2は、正の転写電圧を印加する直流電源9E3と、負の転写電圧を印加する直流電源9E4とを切り換える。
図5は、本発明に係る転写手段の他の実施の形態を示す断面図である。なお、この図面に使用されている符号について、図3と同じ機能を有する部分には同符号を付している。また、前述の実施の形態と異なる点を説明する。
トナー回収手段は、転写ローラ3の外周面に当接するブラシローラ5、ブラシローラ5に潤滑剤を塗布する潤滑剤付与手段6、ブラシローラ5に当接するフリッカ8B等を有する。
ブラシローラ5に接続する切換スイッチSW3は、正の転写電圧を印加する直流電源9E5と、負の転写電圧を印加する直流電源9E6とを切り換える。
図6は制御手段30による転写手段の制御を示すブロック図である。
図6に示すように、像担持体1の面上には、トナー画像Tを有する転写材間(先行の転写材Pの後端部と後続の転写材Pの先端部との間隔)に相当する非画像領域に、トナー画像Tの位置合わせや濃度制御などのプロセスコントロール用のパッチ画像Kが形成される。画像濃度検知手段は、このパッチ画像の読み取り結果に基づいて、トナー画像Tの濃度制御や、各色の制御パラメータを適宜設定して変更する。
制御手段30は、トナーの極性、トナー画像Tの濃度、パッチ画像Kの濃度、転写材Pのサイズと紙間等の入力により、切換スイッチSW1〜SW3の何れかを選択して、直流電源9E1〜9E6を起動させる。これにより転写対向ローラ2、トナー回収ローラ7、ブラシローラ5の何れかの電圧極性が切り換えられる。
図7はトナー極性マイナスの時の転写手段の制御のタイミングチャートである。
時間t1において、図3に示すトナー回収ローラ7またはブラシローラ5に直流電源9E4に負の印加電圧が印加されて、トナーを転写材Pに転写させる。又は図5に示すブラシローラ5に直流電源9E6より負の印加電圧が印加される。
時間t2において、直流電源9E2により転写対向ローラ2に負の印加電圧が印加される。時間t2と時間t3の間に、転写対向ローラ2は負電荷を帯電したトナーを転写する。また、時間t1と時間t3の間に、トナー回収ローラ7は正帯電した紙粉を除去する。
時間t3において、切換スイッチSW1により電圧極性が切り換えられて、転写対向ローラ2に正の印加電圧が印加され、転写材間のパッチ画像が転写ローラ3に転移しないようにする。
時間t3において、切換スイッチSW2により電圧極性が切り換えられて、トナー回収ローラ7またはブラシローラ5に正の印加電圧が印加される。あるいは、切換スイッチSW3により電圧極性が切り換えられて、ブラシローラ5に逆極性の正の電圧が印加される。時間t2と時間t3の経過中に転写材Pが搬送される。
逆バイアス電圧が印加されている時間t3から時間t4までの時間内にパッチ画像Kが転写手段を通過する。従って、パッチ画像Kに逆の正の印加電圧が印加される。この時間t3から時間t4までの時間内に、転写対向ローラ2は負帯電したトナーを転写させない。ほぼ同時に、この時間t3から時間t4までの時間内に、トナー回収ローラ7は、負帯電のトナーを除去する。
時間t4において、切換スイッチSW1により電圧極性が切り換えられて、転写対向ローラ2に再び負の印加電圧が印加される。トナー回収ローラ7またはブラシローラ5の極性切り換えによる時間t4と時間t5の経過中に転写材Pが搬送される。時間t5において転写対向ローラ2への電圧印加が解除される。
時間t5から所定時間経過後の時間t6において、切換スイッチSW2により電圧極性が切り換えられて、トナー回収ローラ7に負の印加電圧が解除される。あるいは、図5に示す切換スイッチSW3により電圧極性が切り換えられて、ブラシローラ5の負の印加電圧が解除される。
表1は、上述の転写対向ローラ2とトナー回収ローラ7、又はブラシローラ5の印加電圧極性を画像領域とパッチ画像を含む非画像領域とで電圧印加の極性を切り換える制御を纏めて表としたものである。
画像転写時に、転写対向ローラ2及びトナー回収ローラ7、ブラシローラ5をトナーと同極性に設定し、画像間のパッチ画像Kが転写部を通過する時、転写対向ローラ2及びトナー回収ローラ7、ブラシローラ5をトナーと逆極性に設定することにより、逆極性に帯電したトナーや紙粉を、クリーニングブレードに到達する前に効果的に除去することができる。
なお、以上の実施の形態では、潤滑剤塗布手段に固形潤滑剤6Aを使用したが、本発明は、これに限定されるものではなく、液状の潤滑剤を使用する事も可能である。また、ブラシローラ5に代えて発泡性の弾性ローラを使用する事も可能である。
1 像担持体(感光体、中間転写体)
2、2A 転写対向ローラ
3 転写部材(転写ローラ)
4 クリーニングブレード
5 ブラシローラ
6 潤滑剤付与手段
6A 固形潤滑剤
7 トナー回収ローラ
8A スクレーパ
8B フリッカ
9E1、9E2、9E3、9E4、9E5、9E6 直流電源
30 制御手段
40 画像形成部
41 像担持体(感光体)
45 転写ローラ
47 クリーニング手段
48 直流電源
A 画像形成装置
K パッチ画像
N 転写ニップ部
P 転写材
SW1、SW2、SW3 切換スイッチ
T トナー画像
2、2A 転写対向ローラ
3 転写部材(転写ローラ)
4 クリーニングブレード
5 ブラシローラ
6 潤滑剤付与手段
6A 固形潤滑剤
7 トナー回収ローラ
8A スクレーパ
8B フリッカ
9E1、9E2、9E3、9E4、9E5、9E6 直流電源
30 制御手段
40 画像形成部
41 像担持体(感光体)
45 転写ローラ
47 クリーニング手段
48 直流電源
A 画像形成装置
K パッチ画像
N 転写ニップ部
P 転写材
SW1、SW2、SW3 切換スイッチ
T トナー画像
Claims (10)
- トナー画像を担持する像担持体と、前記像担持体に圧接して搬送される転写材に前記トナー画像を転写する転写部材と、前記転写部材に圧接して前記転写部材から前記転写材に転移した残留トナーを除去するクリーニング手段と、を有する画像形成装置において、
前記像担持体上の前記転写材間に相当する非画像領域にパッチ画像を形成する画像検知手段と、
前記クリーニング手段にバイアス電圧を印加する直流電源と、
前記直流電源の極性を切り替える制御手段と、を有し、
前記制御手段は、画像領域と非画像領域とで前記バイアス電圧の極性を切り替えるように制御することを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御手段は、前記クリーニング手段に印加する前記直流電源の前記バイアス電圧の極性が、トナー画像の転写時はトナーと同極性、画像間の非画像領域ではトナーと逆極性に切り替えるように制御することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記クリーニング手段は、前記バイアス電圧が印加されるブラシローラと、該ブラシローラに当接するクリーニングブレードを有することを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
- 前記クリーニング手段は、ブラシローラと、該ブラシローラに当接するクリーニングブレードを有し、前記ブラシローラに当接する回収ローラに前記バイアス電圧が印加されることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
- 前記バイアス電圧は、前記転写部材の転写対向部材に印加されていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の画像形成装置。
- 前記ブラシローラに潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段を有することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の画像形成装置。
- 前記像担持体は、静電潜像及び前記トナー画像を担持する感光体であり、前記制御手段は、前記感光体から前記転写部材に転移したトナー画像のクリーニング時と、パッチ画像のクリーニング時とで極性を切り替えるように制御することを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の画像形成装置。
- 前記像担持体は、前記画像形成装置の画像形成部により形成された前記トナー画像を一次転写して担持する中間転写体であり、前記中間転写体に担持された前記トナー画像は前記転写部材により前記転写材に二次転写され、
前記制御手段は、前記中間転写体から前記転写部材に転移したトナー画像のクリーニング時と、パッチ画像のクリーニング時とで極性を切り替えるように制御することを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の画像形成装置。 - 前記転写部材は、前記像担持体に形成された前記トナー画像を用紙に転写する転写ローラであることを特徴とする請求項1乃至6及び請求項8の何れか1項に記載の画像形成装置。
- 前記中間転写体は、前記中間転写体に形成されたカラー画像を用紙に転写する無端状の転写ベルトであることを特徴とする請求項1、請求項7、請求項8の何れか1項に記載の画像形成装置。
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