JP2008175898A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１次転写ベルトをクリーニングする専用の手段を設けずに、１次転写ベルトの表面の付着物をクリーニングできるようにして、省スペース化、コスト削減を図ることができるカラー画像形成装置を提供する。
【解決手段】黒トナー及び複数の色トナーを用い、現像用坦持体１１ａ（＃１）〜１１ａ（＃４）の表面を露光して得た潜在画像を現像してトナー画像を形成し、トナー画像を1次転写体１５ａ、２次転写体１５ｃに順次転写し、２次転写体１５ｃに転写したトナー画像を記録媒体Ｐに転写し、最後に定着させるカラー画像形成装置１において、２次転写体１５ｃに対して、所定の直流電圧に、交流電圧を重畳したクリーニング電圧を印加する２次転写体用電源手段１７ｄを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、カラー画像形成装置の改良に関する。

黒トナーおよび複数の色トナーを用いてカラー画像の印刷を行う画像形成装置は、例えば、特許文献１に示す画像形成装置が知られている。

この種の画像形成装置は、黒（Ｂ）、黄（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）のそれぞれの単色プリント画像データから黒（Ｂ）トナー画像、黄（Ｙ）トナー画像、マゼンダ（Ｍ）トナー画像、シアン（Ｃ）トナー画像を形成し、それぞれのトナー画像を、１次転写体である中間転写ベルト（以下、１次転写ベルトという）に転写して、その後、１次転写ベルト上のＢ、Ｙ、Ｍ、Ｃトナー画像の全てを２次転写体によって、記録媒体に転写、定着させている。

また、画像形成装置は、１次転写ベルトの近辺には、１次転写ベルトの除電とクリーニングとを行うための導電性ブラシローラを備えており、この導電性ブラシローラには、１次転写ベルトの表面電位と逆極性の直流電圧が印加されており、トナー画像の転写が終了した１次転写ベルトの表面に接触して表面を除電するとともに、表面に付着した残存トナー、紙屑、塵、埃、その他の付着物をブラシで清掃して、１次転写ベルトへの次のトナー画像の転写をスムースに行えるようにしている。
特開２００４−２２７０１６号公報

ところで、上記した従来の画像形成装置では、１次転写ベルトの表面をクリーニングするために、導電性ブラシローラを設けるスペースを、１次転写ベルトの近辺に設ける必要があった。また、導電性ブラシローラを作動させるための専用の電源手段を設けるスペースも設ける必要があった。

したがって、導電性ブラシローラ、これを作動させる専用の電源手段を設けることで省スペース化が阻害されるとともに、コスト削減をも阻害していた。

本発明は、このような事情を考慮して提案されるものであり、１次転写ベルトをクリーニングする専用の手段を設けずに、１次転写ベルトの表面の付着物をクリーニングできるようにして、省スペース化、コスト削減を図ることができるカラー画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載のカラー画像形成装置では、黒トナー及び複数の色トナーを用い、現像用坦持体の表面を露光して得た潜在画像を現像してトナー画像を形成し、トナー画像を1次転写体、２次転写体に順次転写し、２次転写体に転写したトナー画像を記録媒体に転写し、最後に定着させるカラー画像形成装置において、２次転写体に対して、所定の直流電圧に、交流電圧を重畳したクリーニング電圧を印加する２次転写体用電源手段を備えていることを特徴とする。

ここに、１次転写体は１次転写ベルトで構成され、２次転写体は２次転写ベルトで構成されている。

この請求項１に記載のカラー画像形成装置では、２次転写体に対して、所定の直流電圧を印加することで、２次転写体に印加した直流電圧による２次転写体の電位と、１次転写体の電位との差によって、２次転写体側に付着物を吸着させる静電力を発生させて、１次転写体の付着物を２次転写体側に吸着させる。

また、直流電圧に交流電圧を重畳させることで、２次転写体の電位と、１次転写体の電位との差を、時間経過とともに変動させることにより、２次転写体に付着物を吸着させる静電力を強弱させて、１次転写体に付着した付着物を振動させながら吸着し、結果として、付着物吸着力を相乗的に増加させる。

請求項２に記載のカラー画像形成装置では、２次転写体に残存した付着物を除去するクリーナ手段を更に備えている。

請求項３に記載のカラー画像形成装置では、２次転写体は、２次転写ベルトと、この２次転写ベルトの表面を１次転写体に接触または隣接させるために、２次転写ベルトの背面を押圧する２次転写ローラとを少なくとも備えており、２次転写体用電源手段は、クリーニング電圧を２次転写ローラに対して印加することを特徴とする。

この請求項３に記載のカラー画像形成装置では、２次転写ベルトの表面を１次転写体に接触または隣接させるために、２次転写ベルトの背面を押圧する２次転写ローラに対して、クリーニング電圧を印加する。

請求項１に記載のカラー画像形成装置によれば、２次転写体に対して、所定の直流電圧に、交流電圧を重畳したクリーニング電圧を印加するので、交流電圧によって、１次転写体の付着物を振動させながら、２次転写体に吸着させることができる。また、交流電圧によっても、１次転写体の付着物を２次転写体に吸着させることができ、１次転写体の付着物の吸着力を相乗的に増加させることができる。

そのために、１次転写体の付着物をクリーニングするための専用の装置、機能が不要となり、省スペース化、コスト削減を図ることができる。

請求項２に記載のカラー画像形成装置によれば、２次転写体に残存した付着物を除去するクリーナ手段によって、２次転写体への次のトナー画像の転写前には、残存した付着物を除去することができ、２次転写体上のトナー画像を記録媒体に転写する際に、残存した付着物によって記録媒体が汚れることを防止できる。

請求項３に記載のカラー画像形成装置では、２次転写ベルトの表面を１次転写体に接触または隣接させるために、２次転写ベルトの背面を押圧する２次転写ローラに対して、クリーニング電圧を印加するので、２次転写ローラに印加されたクリーニング電圧による付着物吸着作用が、２次転写ローラに隣接する１次転写体に対して及び、１次転写体の付着物のクリーニング効果を最大限に発揮させることができる。

以下に、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の画像形成装置に設けられるトナー画像形成部１０の概略構成図である。このトナー画像形成部１０は、現像用担持体１１を構成する感光ドラム１１ａの回転方向に沿って、コロナチャージャ１２ａを有した帯電手段１２と、ＬＥＤプリンタヘッド１３ａを有した露光手段１３と、現像ローラ１４ａを有した現像手段１４と、１次転写ベルト１５ａや１次転写ローラ１５ｂを有した転写手段１５（部分）と、クリーナ１６ａを有した清掃手段１６とを順番に配置した基本構成を有している。なお、露光手段１３は、ＬＥＤプリンタヘッド１３ａに替えて、レーザープリンタヘッドを有していてもよい。

そして、感光ドラム１１ａをコロナチャージャ１２ａによって均一に帯電させる帯電工程と、その感光ドラム１１ａをＬＥＤプリンタヘッド１３ａによって部分的に露光して帯電電荷を除去した電気的潜在画像を形成する露光工程と、所定の電圧を与えた現像ローラ１４ａから、感光ドラム１１ａと同極性に帯電させたトナーを供給し、電気的潜在画像の領域に吸着させてトナー画像を形成現像する現像工程と、トナー画像を１次転写ベルト１５ａに転写する転写工程と、転写後、感光ドラム１１ａに残留したトナーを清掃する清掃工程を連続的に実行する。

以下、トナー画像形成部１０の各部をより詳細に説明する。

感光ドラム１１ａは、導電性を有した回転部材の周面に感光体膜を形成したもので、図示しない駆動手段によって回転駆動される。感光体膜の素材は、感光ドラム１１ａの帯電極性に応じて選択される。帯電極性がマイナスの場合には、感光体膜は例えばＯＰＣ（有機光導電体）で形成される。

帯電手段１２を構成するコロナチャージャ１２ａは、感光ドラム１１ａの周面を横断する方向に張られた、例えばタングステンを表面処理した放電ワイヤ１２ｂと、その放電ワイヤ１２ｂと感光ドラム１１ａとの間を遮るように配置したグリッド１２ｃとで構成され、帯電用電源手段１７ａに接続されている。放電ワイヤ１２ｂは、マイナス極性の高電圧が加えられるとコロナ放電を発生させ、電子や、放電ワイヤ１２ｂの周囲でマイナスイオン化した空気分子によって、感光ドラム１１ａをマイナス極性に一様に帯電させる。この帯電で生じる電位は、帯電バイアスと呼ばれる。なお、この帯電バイアスは、コロナチャージャ１２ａのグリッド１２ｃに与えた電圧によって制御される。

露光手段１３を構成するＬＥＤプリンタヘッド１３ａは、予め用意されたプリント用画像データに基づいて、プリント用画像処理回路１８によって駆動制御され、感光ドラム１１ａの回転に同期して、プリント用画像データのライン毎にパターンを感光ドラム１１ａに照射する。感光ドラム１１ａの感光体膜は露光している間は導電性になるため、露光した部分の帯電電荷が、感光ドラム１１ａの内部に逃げることにより、その部分にほぼ０電位の電気的潜在画像が形成される。なお、電気的潜在画像はプリント用画像の逆像になっている。

現像手段１４を構成する現像ローラ１４ａは、図示しない駆動手段によって回転駆動され、感光ドラム１１ａまでトナーを輸送する。現像は、現像ローラ１４ａによって輸送されてきたトナーを、静電力によって、電気的潜在画像に吸着させ、トナー画像を形成することでなされる。

ここで現像方式について簡単に説明すると、乾式現像法と湿式現像法に大別され、乾式現像法は、更に二成分現像方式と一成分現像方式とに分けられる。二成分現像方式では、トナーと、トナーを帯電させるためのキャリアと呼ばれる磁性粒子が混合された現像剤とを用い、それらの摩擦によってトナーを帯電させる。

一方、一成分方式では、キャリアを用いずに直接的にトナーを帯電させる。これらの方式は、例えば二成分方式は高速性に優れ、一成分方式は低コストというように一長一短があり、画像形成装置の用途によって使い分けられる。しかし、いずれの場合でも、トナーは、現像ローラ１４ａと同極性に帯電させることにより、ほぼ０電位の電気的潜在画像のみに吸着させる必要がある。

現像ローラ１４ａを収容した現像スリーブ１４ｂには、感光ドラム１１ａに形成された電気的潜在画像のみにトナーを吸着させるための現像バイアスとして、現像用電源手段１７ｂから所定の直流電圧が与えられる。

転写手段１５を構成する１次転写ベルト１５ａは、ゴム素材等で形成されており、その裏面側に配設された１次転写ローラ１５ｂには、１次転写用バイアスとして、１次転写用電源手段１７ｃから所定の直流電圧が加えられ、感光ドラム１１ａに形成されたトナー画像は、静電力によって１次転写ベルト１５ａに転写される。

清掃手段１６を構成するクリーナ１６ａは、弾性を有したヘラ状部材で構成され、その弾性力によって感光ドラム１１ａに当接している。転写後、感光ドラム１１ａに残留したトナーは、クリーナ１６ａによって剥ぎ落される。このクリーナ１６ａは、感光ドラム１１ａを除電するために導電性を有することが望ましいが、感光ドラム１１ａを全体的に照射して除電する除電ランプを付設してもよい。なお、１６ｂは、剥ぎ落としたトナーを廃トナーボトル（図示せず）に搬送するためのスクリューローラである。

制御手段１９は、図示した全ての部位を制御するために設けられ、帯電用電源手段１７ａ、現像用電源手段１７ｂ、１次転写用電源手段１７ｃを制御する機能を備えている。

図２は、黒（Ｂ）および色トナー（黄（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ））のそれぞれ毎に、図１に示した構成のトナー画像形成部１０（＃１）〜１０（＃４）を用意したカラー画像形成装置１の概略構成図である。

このカラー画像形成装置１は、いわゆるタンデム型のもので、転写手段１５として、トナー画像形成部１０（＃１）〜１０（＃４）のそれぞれが形成したトナー画像が１つの画像として重ね合わせて転写される共通の１次転写ベルト１５ａ、複数の１次転写ローラ１５ｂ（＃１）〜１５ｂ（＃４）、ゴム素材等で形成された２次転写ベルト１５ｃ、２次転写ベルト１５ｃの表面を１次転写ベルト１５ａに接触または隣接させるために、２次転写ベルト１５ｃの背面を押圧する２次転写ローラ１５ｄ、記録紙転写ローラ１５ｅと、２次転写ベルト１５ｃに残存した残存トナーなどの付着物を清掃するクリーナ１５ｆを備えている。また、ハロゲンランプ等のヒータ２１ｂを内蔵したヒートローラ２１ａやニップローラ２１ｃは、記録紙Ｐに転写されたカラートナー画像を加熱定着させる定着手段２１を構成している。

制御手段１９は、図１に示した帯電用電源手段１７ａ、現像用電源手段１７ｂ、１次転写用電源手段１７ｃの他、更に、２次転写ローラ１５ｄに２次転写バイアスを与える２次転写用電源手段１７ｄ、記録紙転写ローラ１５ｅに記録紙転写バイアスを与える記録紙転写用電源手段１７ｅを制御する。
２次転写用電源手段１７ｄは、２次転写ローラ１５ｄに２次転写バイアスを与えることによって、２次転写ベルト１５ｃに２次転写バイアスを与えて、２次転写ベルト１５ｃ側に吸着させる静電力を発生させて、１次転写ベルト１５ａに転写されているトナー画像を２次転写ベルト１５ｃに吸着させる。
記録紙転写用電源手段１７ｅは、記録紙転写ローラ１５ｅに記録紙転写バイアスを与えることによって、記録紙転写ローラ１５ｅに吸着させる静電力を発生させて、２次転写ベルト１５ｃに転写されているトナー画像を記憶紙Ｐに転写させる。

本発明では、制御手段１９は、１次転写ベルト１５ａに付着した付着物をクリーニングするために、２次転写用電源手段１７ｄから、所定の直流電圧に、交流電圧を重畳させたクリーニングバイアスを、２次転写ローラ１５ｄに印加することを特徴とする。

図３は、１次転写バイアスと、２次転写バイアスと、クリーニングバイアスとの関係を説明するための説明図である。

１次転写バイアスＶ１、２次転写バイアスＶ２のそれぞれは、感光ドラム１１ａの表面でマイナス極性に帯電されたトナーによって形成されたトナー画像を転写させるために、逆極性であるプラス極性の直流バイアスとなっており、２次転写バイアスＶ２は、１次転写ベルト１５ａに転写されたトナー画像を転写させる静電力を、２次転写ベルト１５ｃ側に発生させるために、１次転写バイアスＶ１よりも大きな電圧となっている。

クリーニングバイアスＶ３は、１次転写バイアスＶ１よりも大きな直流電圧Ｖ３ａに、所定振幅の交流電圧Ｖ３ｂを重畳させたものとしている。直流電圧Ｖ３ａは、１次転写バイアスＶ１よりも大きいので、直流電圧Ｖ３ａの電圧と、１次転写バイアスＶ１の電圧の差によって、１次転写ベルト１５ａの付着物を２次転写ベルト１５ｃに吸着させる静電力を、２次転写ベルト１５ｃに発生させる。

なお、クリーニング電圧Ｖ３のうち、直流電圧Ｖ３ａは、１次転写ベルト１５ａの付着物をより吸着しやすくするために、２次転写バイアスＶ２よりも大きな電圧としているが、この例には限られず、１次転写バイアスＶ１との電圧差により付着物を吸着させる静電力を発生させる電圧値であればよい。また、１次転写ベルト１５ａのクリーニング時に１次転写バイアスＶ１を除電する構成である場合には、１次転写ベルト１５ａの付着物を静電力により吸着できればよいので、１次転写バイアスＶ１と同じ値であってもよい。

一方、交流電圧Ｖ３ｂは、２次転写ベルト１５ｃの電圧と、１次転写バイアスＶ１との差を、時間経過とともに変動させることにより、２次転写ベルト１５ｃに付着物を吸着する静電力を強弱させて、１次転写ベルト１５ａの付着物を振動させながら吸着し、結果として、直流電圧Ｖ３ａによる付着物吸着作用の効力を大きくさせる。

なお、交流電圧Ｖ３ｂは、商用交流電源で生成することができる他、正弦波、矩形波それぞれの発生装置で生成することができ、矩形波を発生させて生成する場合には、そのデューティー比を変更することができる。

交流電圧Ｖ３ｂの振幅は、１次転写ベルト１５ａに付着している残存トナーが、１次転写バイアスＶ１によりプラス極性に帯電されている場合に、これを除去するため、一時的にマイナス極性となるようにするのが望ましい。こうすれば、プラス極性に帯電されて１次転写ベルト１５ａに付着している残留トナーとは逆極性のマイナス極性となったときに、２次転写ベルト１５ｃに吸着することができる。

これにより、１次転写ベルト１５ａに付着した付着物は、直流電圧Ｖ３ａと交流電圧Ｖ３ｂとによって、１次転写ベルト１５ａの表面を振動しながら２次転写ベルト１５ｃに吸着され、１次転写ベルト１５ａの付着物をクリーニングすることを効果的に行うことができる。

なお、このようなクリーニングバイアスＶ３による付着物吸着作用は、１次転写バイアスＶ１、２次転写バイアスＶ２、クリーニングバイアスＶ３が、プラス極性である場合について説明したが、電気的潜在画像に吸着され形成された、プラス極性に帯電されたトナー画像を転写するために、マイナス極性にしている場合にも同様の議論が成り立つ。

図３には、交流電圧Ｖ３ｂによる付着物吸着作用について説明するために、１次転写ベルト１５ａの付着物の一例として、残存トナー１４ｃを示しており、１４ｃ（＃１）は、１次転写バイアスＶ１によりプラス極性に帯電された残存トナーを示しており、１４ｃ（＃２）、１４ｃ（＃３）は、ほぼ０電位の電気的潜在画像に付着させるために、現像スリーブ１４ｂによる現像バイアスが印加されてマイナス極性に帯電された残存トナーを示している。

交流電圧Ｖ３ｂは、原則的には、マイナス極性に帯電されたまま１次転写ベルト１５ａに付着している残存トナー１４ｃ（＃２，＃３）を、交流電圧Ｖ３ｂと、１次転写バイアスＶ１との電圧差による静電力により、２次転写ベルト１５ｃに吸着するが、プラス極性に帯電されて１次転写ベルト１５ａに付着している残存トナー１４ｃ（＃１）、いわゆる逆チャージトナーについては、交流電圧Ｖ３ｂがマイナス極性となったときに２次転写ベルト１５ｃに吸着する作用をなす。

最後に、このカラー画像形成装置１の基本動作を説明すると、プリント画像データがプリント画像処理回路１８によって、黒（Ｂ）、黄（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）のそれぞれの単色プリント画像データに分解される。そして、トナー画像形成部１０（＃１）〜１０（＃４）のそれぞれが、対応した黒または色トナー画像を形成し、それらの黒または色トナー画像が、１次転写ベルト１５ａに転写される際に、１つのカラートナー画像として重ね合わせられる。このカラートナー画像は、１次転写ベルト１５ａへの転写と同様な仕組みで、２次転写ベルト１５ｃに転写され、更に、記録紙Ｐに転写される。このようにしてカラートナー画像が転写された記録紙Ｐは、定着手段２１に搬送され、そこでカラートナー画像が加熱定着される。

なお、このカラー画像形成装置１は、タンデム型であるが、本発明は、４サイクル型にも適用できる。

トナー画像形成部の概略構成図 タンデム型のカラー画像形成装置の概略構成図 １次転写バイアスと、２次転写バイアスと、クリーニングバイアスとの関係を説明するための説明図

符号の説明

１ カラー画像形成装置
１０，１０（＃１）〜１０（＃４） トナー画像形成部
１１，１１ａ，１１ａ（＃１）〜１１ａ（＃４） 現像用担持体
１５ａ １次転写ベルト
１５ｃ ２次転写ベルト
１５ｄ ２次転写ローラ
１５ｆ クリーナ
１７ｄ ２次転写用電源手段
Ｖ３ クリーニング電圧
Ｖ３ａ 直流電圧
Ｖ３ｂ 交流電圧
Ｐ 記録紙

Claims (3)

1. 黒トナー及び複数の色トナーを用い、現像用坦持体の表面を露光して得た潜在画像を現像してトナー画像を形成し、前記トナー画像を1次転写体、２次転写体に順次転写し、前記２次転写体に転写したトナー画像を記録媒体に転写し、最後に定着させるカラー画像形成装置において、
   前記２次転写体に対して、所定の直流電圧に、交流電圧を重畳したクリーニング電圧を印加する２次転写体用電源手段を備えていることを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 請求項１において、
   前記２次転写体に残存した付着物を除去するクリーナ手段を更に備えているカラー画像形成装置。
3. 請求項１または２において、
   前記２次転写体は、２次転写ベルトと、この２次転写ベルトの表面を前記１次転写体に接触または隣接させるために、前記２次転写ベルトの背面を押圧する２次転写ローラとを少なくとも備えており、
   前記２次転写体用電源手段は、前記クリーニング電圧を前記２次転写ローラに対して印加することを特徴とするカラー画像形成装置。

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