JP2009098498A

JP2009098498A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2009098498A
Application number: JP2007271269A
Authority: JP
Inventors: Hideo Yamaki; 秀郎山木
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2007-10-18
Filing date: 2007-10-18
Publication date: 2009-05-07

Abstract

【課題】クリーニングブレードの磨耗を抑制するとともに，外添剤による帯電ローラの汚染を抑制する画像形成装置を提供すること。
【解決手段】画像形成装置は，クリーニング動作として，帯電ローラ２に画像形成時とは逆極性のバイアスを印加して外添剤を帯電ローラ２から感光体ドラム１に吐き出し，１次転写ローラ５にも画像形成時とは逆極性のバイアスを印加してその吐き出された外添剤を感光体ドラム１から中間転写ベルト７に転移させる。その後，２次転写ローラ７２を中間転写ベルト７に圧接し，２次転写ローラ７２に画像形成時とは逆極性のバイアスを印加する。
【選択図】図４

Description

本発明は，複写機，ファクシミリ，プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置であって接触式の帯電装置を用いるものに関する。さらに詳細には，帯電装置に付着する外添剤のクリーニング技術に関するものである。

近年，低コスト，省スペース，オゾンレスといった観点から，電子写真方式の画像形成装置の帯電方式として帯電ローラ方式が採用されている。帯電ローラは，感光体と接触しながら感光体を帯電する故，転写残トナー等の感光体上の汚れが付着し易いという問題がある。そこで，従来から，非画像形成時に，帯電ローラに画像形成時とは逆極性のバイアスを印加し，帯電ローラに付着した汚れを感光体上に吐き出すといったクリーニング方法が採用されている。

また，例えば特許文献１には，中間転写体上の転写残トナーを除去するため，中間転写体のクリーニング動作時に，２次転写ローラに，中間転写体上の転写残トナーと逆極性の電圧を印加する画像形成装置が開示されている。この画像形成装置では，転写残トナーを２次転写ローラに電気的に転移させて中間転写体から除去する。
特開平８−３１４２３１号公報

しかしながら，前記した従来の画像形成装置には，次のような問題があった。すなわち，昨今の重合トナーの小径化や外添剤の機能向上，更なる低コスト化や省スペース化に応じ，現像装置として１成分現像方式のカートリッジが採用されている。この１成分現像方式のカートリッジでは，特に使用開始直後の段階において，トナーに加えて外添剤の飛翔性が高く，感光体上に多くの外添剤が付着する。これに伴って，１成分現像方式の画像形成装置では，転写先（中間転写体や用紙）に転写した後も，転写元（感光体や中間転写体）に多くの外添剤が残留する傾向にある。

上記の転写残外添剤は，感光体や中間転写体に接するクリーニングブレードの先端周辺に軟凝集気味に溜まり，クリーニングブレードの先端周辺に外添剤層を形成する。本来，この外添剤層は，感光体等とクリーニングブレードとの潤滑剤，あるいは感光体等の表面に付着した放電生成物等の付着物を研磨する研磨剤としての役割を担う。しかし，外添剤の量が多すぎると，クリーニングブレードが磨耗し，多くの外添剤がクリーニングブレードを通過してしまう。

そして，クリーニングブレードを通過した外添剤は，画像形成時の帯電バイアスによって帯電ローラに電気的に付着する。その後，帯電ローラ上の外添剤は，帯電ローラのクリーニング動作により，一旦，帯電ローラから吐き出される。しかし，吐き出された外添剤は，再びクリーニングブレードを通過し，画像形成時に再び帯電ローラに付着する。このように，結局は外添剤が帯電ローラに戻ることになり，帯電ローラが効果的に清掃されない。

また，特許文献１のように，２次転写ローラに，中間転写体上の転写残トナーと逆極性の電圧を印加したとしても，中間転写体上の転写残トナーは回収されるが，帯電ローラ内の外添剤は回収されない。

本発明は，前記した従来の画像形成装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，クリーニングブレードの磨耗を抑制するとともに，外添剤による帯電ローラの汚染を抑制する画像形成装置を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた画像形成装置は，トナー像を担持する像担持体と，像担持体と接触して像担持体の表面を一様に帯電する帯電部と，像担持体上のトナー像の転写を受ける中間転写体と，像担持体上のトナー像を中間転写体に転写する第１転写部と，中間転写体上のトナー像を被転写材に転写する第２転写部とを有し，非画像形成時にクリーニング動作を行う画像形成装置であって，そのクリーニング動作として，帯電部および第１転写部に画像形成時とは逆極性のバイアスを印加し，第２転写部を中間転写体に圧接し，第２転写部に画像形成時とは逆極性のバイアスを印加することを特徴としている。

本発明の画像形成装置は，クリーニング動作時に，帯電部および第１転写部に画像形成時とは逆極性のバイアスを印加する。すなわち，帯電部に画像形成時とは逆極性のバイアスを印加すると，帯電部に付着していた外添剤が吐き出される。これにより，帯電部が清掃され，帯電部の汚染が抑制される。そして，第１転写部に画像形成時とは逆極性のバイアスを印加することで，その吐き出された外添剤を中間転写体に転移させる。

さらに，本発明の画像形成装置は，クリーニング動作時に，第２転写部を中間転写体に圧接し，第２転写部に画像形成時とは逆極性のバイアスを印加する。これにより，中間転写体上の外添剤が第２転写部に転移する。すなわち，本発明の画像形成装置のクリーニング動作では，帯電部に蓄積した外添剤を最終的に第２転写部まで移動させる。これにより，像担持体上の外添剤量が減少し，像担持体上のクリーニングブレードの磨耗が抑制されるとともに，吐き出された外添剤が再度帯電部に付着することが抑制される。

また，本発明の画像形成装置は，中間転写体に当接および離間可能であり，中間転写体に当接することで中間転写体上に残留する残留物を除去するクリーニングブレードを有し，クリーニング動作として，クリーニングブレードを中間転写体に当接することとするとよりよい。すなわち，クリーニングブレードを中間転写体に当接することで，第２転写部に転移しきれなかった外添剤を回収することができる。

本発明によれば，クリーニングブレードの磨耗を抑制するとともに，外添剤による帯電ローラの汚染を抑制する画像形成装置が実現している。

以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお，本実施の形態は，４台の現像装置を収容するロータリ方式の現像ユニットを備えた電子写真方式のカラープリンタに本発明を適用したものである。

本形態の画像形成装置１００は，図１に示すように，像担持体である感光体ドラム１を有し，その感光体ドラム１の周囲に，感光体ドラム１の表面を一様に帯電するための帯電ローラ２と，感光体ドラム１の表面に静電潜像を形成するための露光装置３と，感光体ドラム１上の静電潜像を可視像（トナー像）とするための現像ユニット４と，感光体ドラム１上のトナー像を転写するための１次転写ローラ５と，転写残留物を感光体ドラム１から取り除くためのクリーニングブレード６とを，感光体ドラム１の回転方向（図１中の矢印Ａ）に沿って備えている。

また，画像形成装置１００は，感光体ドラム１上のトナー像が転写される中間転写ベルト７と，転写残留物を中間転写ベルト７から取り除くためのクリーニング装置６０とを備えている。さらに，用紙搬送路には，用紙Ｓを収容する給紙カセット８，中間転写ベルト７上のトナー像を転写するための２次転写ローラ７２，および転写されたトナー像を用紙に定着させるための定着装置９，印刷後の用紙Ｓを収容する排紙トレイ１０が設けられている。また，中間転写ベルト７は，２次転写ベルト７２と対向する駆動ローラ７１と，クリーニング装置６０と対向する従動ローラ７３と，テンションローラ７４と，巻き付けローラ７５とに張架されている。

現像ユニット４は，４台の現像装置を収容し，回転可能に配置された回転ラック４０を備えている。具体的に回転ラック４０には，イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の各色に対応する現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋが組み込まれている。そして，各現像装置が現像を行う際には，各現像装置を感光体ドラム１と対向する位置，すなわち現像位置まで回転ラック４０を図１中の矢印Ｃ方向に回転させる。本形態の現像ユニット４は，４台の現像装置で構成されることから，回転ラック４０を各色の現像ごとに９０度回転させ，１周（４サイクル）でフルカラー画像を形成する。

各現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは，キャリアを含まない非磁性１成分現像方式を採用し，感光体ドラム１に対して非接触で現像を行う。本形態では，トナーとして，平均粒径が８μｍ程度，帯電摩擦量が−３８μＣ／ｇであり，重合法によって形成された負帯電性トナーを適用する。また，本形態で使用するトナーには，２種類の外添剤が添加されており，トナーに対して，第１の外添剤の添加量が０．０５〜２．０重量％，第２の外添剤の添加量が０．１〜３．０重量％で処理されている。第１の外添剤としては，平均粒径が８ｎｍ程度，帯電摩擦量が−１１０μＣ／ｇの疎水性シリカを適用する。第１の外添剤により，良好なトナー帯電性が得られる。第２の外添剤としては，平均粒径が０．５μｍ程度，帯電摩擦量が＋４０μＣ／ｇのＰＭＭＡ粒子を適用する。第２の外添剤により，良好なトナー流動性が得られる。この第２の外添剤は，感光体ドラム１側に飛翔してクリーニングブレード６に達すると，クリーニングブレード６と感光体ドラム１との間に外添剤層を形成し，潤滑剤として機能する。以下の説明では，この第２の外添剤を「外添剤」として説明する。

続いて，画像形成装置１００によるカラー画像形成の動作について簡単に説明する。画像形成装置１００は，スタート信号や画像データ等を受信することにより動作を開始する。そして，画像形成装置１００では，各色に対応する画像データを作成する。感光体ドラム１は，図１中の矢印Ａ方向に回転駆動される。そして，帯電ローラ２と対向する位置で一様に帯電される。次に，露光装置３によって露光され，表面上に画像データに基づいた静電潜像が形成される。

次に，静電潜像が現像ユニット４の位置に達すると，現像ローラに印加された現像バイアスと感光体ドラム１の静電潜像との間で形成される電界により，帯電したトナーが感光体ドラム１に移動し，静電潜像がトナーによって現像される。そして，１次転写ローラ５によって感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト７に転写される。１次転写ローラ５によって中間転写ベルト７に転写されず，感光体ドラム１上に残った転写残トナーはクリーニングブレード６によって掻き取られる。これにより，１色分の画像形成が終了する。

その後，次の色の画像形成に備えて回転ラック４０を９０度回転させる。これらの動作をイエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの順に行い，４色のトナー像が中間転写ベルト７上に重ね合わせられてフルカラー画像となる。なお，画像形成時には，中間転写ベルト７上のクリーニング装置６０は，中間転写ベルト７から離間している。

一方，給紙カセット８を出発して用紙搬送路を搬送されてきた用紙Ｓは，中間転写ベルト７と２次転写ローラ７２との間に搬送される。そして，２次転写ローラ７２によって中間転写ベルト７上のカラー画像が用紙Ｓに転写される。さらに，トナー像の転写を受けた用紙Ｓには，定着装置９によって熱と圧力とが加えられ，トナー像が用紙Ｓに定着される。これにより，１枚分のカラー画像形成が終了する。定着後の用紙Ｓは，排紙トレイ１０に送られる。

また，画像形成装置１００内では，画像形成プロセスの一環として，用紙Ｓへの２次転写後に，クリーニング装置６０が中間転写ベルト７に圧接する。そして，２次転写ローラ７２によって用紙Ｓに転写されず，中間転写ベルト７上に残った転写残トナー等がクリーニング装置６０によって掻き取られる。

続いて，画像形成時の外添剤の移動概略を，図２を参照しつつ説明する。図２中，（＋）の丸印は正極側に荷電された外添剤を，（−）の丸印は負極側に荷電された外添剤をそれぞれ意味している。また，図３に，各プロセスでの制御手順を示す。各プロセスの時間は，画像形成装置における各プロセスの配置，規模によって異なる。

まず，画像形成時には，帯電ローラ２に−１２００Ｖの帯電バイアスが印加され，感光体ドラム１上が−５００Ｖに帯電される（ステップ２，３）。なお，帯電バイアスは，感光体ドラム１の表面電位を所定の値に設定できるものであればよい。例えば，直流電圧や交流電圧であってもよいし，直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧であってもよい。また，パルス電圧，その他の波形の電圧でもよい。その後，露光装置３によって露光が行われる（ステップ３，４）。

その後，現像ローラに感光体ドラム１上へトナーが飛翔する現像バイアスが印加され，トナーによる現像が行われる（ステップ４，５）。外添剤は，現像時のトナーの飛翔に伴って，現像ユニット４から感光体ドラム１上に飛翔する。現像バイアスとして本形態では，Ｖｄｃが−３００Ｖ，Ｖｐｐが１５００Ｖ，周波数が２ｋＨｚ，デューティが３０％（マイナス成分が３０％）の振動バイアス。なお，現像バイアスは，現像処理可能なものであればどのようなものであってもよい。例えば，直流電圧や交流電圧であってもよいし，直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧であってもよい。また，パルス電圧，その他の波形の電圧でもよい。

感光体ドラム１上の外添剤は，１０００Ｖの転写バイアスが印加された１次転写ローラ５によって中間転写ベルト７上に転写される（ステップ５，６）。このとき，多くの外添剤が正極側への荷電によって反転し，その多くは感光体ドラム１上に残る。その後，中間転写ベルト７上の外添剤は，１５００Ｖの転写バイアスが印加された２次転写ローラ７２によって用紙Ｓ上に転写される（ステップ９，１０）。このときも，トナーは用紙Ｓ上に転写されるが，外添剤の多くは正極側への荷電によって反転し，中間転写ベルト７上に残る。

１次転写および２次転写の際，外添剤の多くは転写されることはなく，転写残外添剤となる。転写残外添剤は，それぞれ１次転写ローラ５ないし２次転写ローラ７２によって正極側に荷電されている。

そして，感光体ドラム１上では，転写残外添剤がクリーニングブレード６に達する。このクリーニングブレード６では，微小なサイズである外添剤はクリーニングブレード６と感光体ドラム２との間に外添剤層を形成し，さらに一部の外添剤はクリーニングブレード６を通過する。クリーニング装置６を通過した転写残外添剤は，負極性バイアスが印加されている帯電ローラ２に付着する。

一方，中間転写ベルト７上の転写残外添剤も，クリーニング装置６０が中間転写ベルト７に圧接した後，クリーニング装置６０に達することにより（ステップ１２〜１４），クリーニングブレード６１の先端周辺にて外添剤層を形成する。このとき，クリーニングブレード６１に送られて来る転写残外添剤の量は，感光体ドラム１上のクリーニングブレード６と比較して少ない。そのため，クリーニングブレード６１では，通過する外添剤の量がクリーニングブレード６と比較して少ない。

次に，非画像形成時におけるクリーニング動作時の外添剤の移動概略を，図４を参照しつつ説明する。また，図５に，各プロセスでの制御手順を示す。各プロセスの時間は，画像形成装置における各プロセスの配置，規模によって異なる。また，クリーニング動作の実行条件は，使用状態（出力枚数，環境，現像ローラの駆動時間，感光体ドラム１の駆動時間，中間転写ベルト７の駆動時間，印字率等）の情報を基に，一定間隔をもって非画像形成時に動作する。

まず，クリーニング動作時には，帯電ローラ２に画像形成時とは逆極性になる５００Ｖのクリーニングバイアスが印加される（ステップ２，３）。これにより，帯電ローラ２に付着している外添剤が吐き出される。その後，感光体ドラム１上の外添剤は，画像形成時とは逆極性になる−１０００Ｖの転写バイアスが印加された１次転写ローラ５によって中間転写ベルト７上に転写される（ステップ５，６）。

次に，２次転写ローラ７２が中間転写ベルト７に圧接され，２次転写ローラ７２に画像形成時とは逆極性になる−１０００Ｖのクリーニングバイアスが印加される（ステップ１０，１１）。これにより，中間転写ベルト７上の外添剤は，２次転写ローラ５上に転移する。すなわち，帯電ローラ２に付着した外添剤は，感光体ドラム１から中間転写ベルト７に転移し，２次転写ローラ７２によって回収される。つまり，外添剤は帯電ローラ２側に戻らない。よって，本形態は，帯電ローラ２の汚染を確実に抑制できる。

２次転写ローラ７２に転移しなかった転写残外添剤は，クリーニング装置６０が中間転写ベルト７に圧接することにより，クリーニング装置６０によって中間転写ベルト７から掻き取られて回収される（ステップ１２〜１５）。

その後，２次転写ローラ７２上の外添剤は，次の画像形成時に，静電気ないし圧力によって用紙Ｓに付着され，画像形成装置１００外に回収される。すなわち，２次転写ローラ２上に蓄積されない。なお，外添剤は白色あるいは無色透明であるため，用紙の裏面に付着したとしても目立たない。

なお，２次転写ローラ７２は，画像形成プロセス中，２次転写プロセスになるまで中間転写ベルト７から離間しており，画像プロセス中に外添剤が中間転写ベルト７に戻ることはない。また，２次転写プロセスで用紙Ｓが送られて来る前に多少の外添剤が中間転写ベルト７に戻されることが考えられるが，中間転写ベルト７上のクリーニングブレード６１によって回収されるため，感光体ドラム１上に戻されることは殆どない。

以上詳細に説明したように本形態の画像形成装置１００は，非画像形成時に，クリーニング動作として，帯電ローラ２および１次転写ローラ５に画像形成時とは逆極性のバイアスを印加している。すなわち，帯電ローラ２に画像形成時とは逆極性のバイアスを印加することで，帯電ローラ２に付着した外添剤が吐き出される。これにより，帯電ローラ２が清掃され，汚染が抑制される。そして，１次転写ローラ５に画像形成時とは逆極性のバイアスを印加している。これにより，その吐き出された外添剤を中間転写ベルト７に転移させている。

さらに，本形態の画像形成装置１００は，クリーニング動作時に，２次転写ローラ７２を中間転写ベルト７に圧接し，２次転写ローラ７２に画像形成時とは逆極性のバイアスを印加している。これにより，中間転写ベルト７上の外添剤を２次転写ローラ７２に転移させている。すなわち，クリーニング動作では，帯電ローラ２に蓄積した外添剤を最終的に第２転写ローラ７２まで移動させている。これにより，帯電ローラ２に付着する外添剤量が減少するとともに，吐き出された外添剤が再度帯電ローラ２に付着することが抑制される。また，感光体ドラム１上の外添剤量が減少することで，感光体ドラム１上のクリーニングブレード６の磨耗が抑制される。よって，クリーニングブレードの磨耗を抑制するとともに，外添剤による帯電ローラの汚染を抑制する画像形成装置が実現している。

また，帯電ローラ２の外添剤の再回収が回避されることから，帯電ローラ２に付着する外添剤の量が少ない。よって，帯電ローラ２における外添剤の吐き出しに必要な時間を短縮することができ，結果としてクリーニング時間の短縮が図られる。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，実施の形態ではプリンタに本発明を適用しているがこれに限るものではない。すなわち，複写機，スキャナ，ＦＡＸあるいはワードプロセッサ等であっても中間転写体を備えるものであれば適用可能である。また，回転ラックに収容される現像装置数も４台に限るものではない。また，ロータリ方式のカラー画像形成装置に限らず，タンデム方式のものであってもよい。また，カラー画像形成装置に限らず，モノクロ画像形成装置であってもよい。

また，実施の形態では，中間転写体としてベルト材を適用しているがこれに限るものではない。例えば，ローラ材を適用してもよい。また，実施の形態では，接触型の帯電部として帯電ローラを適用しているが，ブレード型，ブラシ型，シート型など各種のものが適用可能である。

また，実施の形態では，第１外添剤と第２外添剤との２種類の外添剤を添加しているが，外添剤は２種類以上であってもよい。

実施の形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す図である。実施の形態の画像形成時におけるトナーおよび外添剤の流れを示す図である。実施の形態の画像形成時における各プロセスの制御手順を示す図である。実施の形態のクリーニング時におけるトナーおよび外添剤の流れを示す図である。実施の形態のクリーニング時における各プロセスの制御手順を示す図である。

符号の説明

１感光体ドラム
２帯電ローラ
４現像ユニット
５１次転写ローラ
６クリーニングブレード
７中間転写ベルト
７２２次転写ローラ
１００画像形成装置

Claims

トナー像を担持する像担持体と，前記像担持体と接触して前記像担持体の表面を一様に帯電する帯電部と，前記像担持体上のトナー像の転写を受ける中間転写体と，前記像担持体上のトナー像を前記中間転写体に転写する第１転写部と，中間転写体上のトナー像を被転写材に転写する第２転写部とを有し，非画像形成時にクリーニング動作を行う画像形成装置において，
前記クリーニング動作として，
前記帯電部および前記第１転写部に画像形成時とは逆極性のバイアスを印加し，
前記第２転写部を前記中間転写体に圧接し，前記第２転写部に画像形成時とは逆極性のバイアスを印加することを特徴とする画像形成装置。
請求項１に記載する画像形成装置において，
前記中間転写体に当接および離間可能であり，前記中間転写体に当接することで前記中間転写体上に残留する残留物を除去するクリーニングブレードを有し，
前記クリーニング動作として，前記クリーニングブレードを前記中間転写体に当接することを特徴とする画像形成装置。