JP2011090276A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 複数色のトナーのうちの一部のトナーを使用する画像形成時において中間転写ベルトの残留電荷に起因する画像履歴の発生が抑制された画像形成装置を提供する。
【解決手段】 複数の像保持体それぞれの表面に、各色トナー像を形成する複数の像形成部;各色トナー像が表面に静電的に転写される被転写体;被転写体を複数の像保持体それぞれと挟んで対向した、各トナー像を被転写体に転写する複数の転写部材;複数の転写部材の全部に該電荷を付与する第1のモードと、一部の転写部材に該電荷を付与する第2のモードとを指示に応じて切り替える第1の電荷付与部;および、第2のモードで電荷が付与されている場合に、被転写体に対するトナー像の転写が行われる箇所よりも該被転写体の移動方向上流側に存在する付与箇所で、帯電トナーの極性と同じ極性の電荷を該被転写体の表面に付与する第2の電荷付与部;を備えた。
【選択図】 図6

Description

本発明は、画像形成装置に関する。
従来より、複数の画像形成部に互いに異なる色のトナーによるトナー像の形成を分担させ、形成されたそれら複数のトナー像を順次中間転写体上に転写し積み重ねた上で用紙上に一括転写したのちに定着を行なってフルカラーの画像形成を行う画像形成装置が知られている。この様な画像形成装置には、これら複数の画像形成部のうちの一部の画像形成部で形成したトナー像による画像形成を行うモードを有するものがある(例えば、特許文献1参照。)。
特開平10−073999号公報
本発明は、複数色のトナーのうちの一部のトナーを使用する画像形成時において被転写体の残留電荷に起因する画像履歴の発生が抑制された画像形成装置を提供することを目的とする。
請求項1に係る画像形成装置は、
各々が回転しながら表面に各色の像が形成され、その形成された像を各々が保持する複数の像保持体;
上記複数の像保持体それぞれの表面に、上記各色の帯電トナーでトナー像を形成する複数の像形成部;
上記複数の像保持体を順次に経る経路上を循環移動し、各像保持体上のトナー像が表面に静電的に転写される被転写体;
上記被転写体を上記複数の像保持体それぞれと挟んで対向した、上記帯電トナーの極性とは逆極の電位差をこの像保持体に対して生じる電荷が付与される、上記複数の像保持体に形成された各トナー像を上記被転写体に転写する複数の転写部材;
上記転写部材に上記電荷を付与する第1の電荷付与部であって、上記複数の転写部材の全部にこの電荷を付与する第1のモードと、この複数の転写部材のうちの一部の転写部材にこの電荷を付与する第2のモードとを指示に応じて切り替える第1の電荷付与部;および
上記第2のモードで上記電荷が付与されている場合に、上記被転写体に対する上記トナー像の転写が行われる箇所よりもこの被転写体の移動方向上流側に存在する付与箇所で、上記帯電トナーの極性と同じ極性の電荷をこの被転写体の表面に付与する第2の電荷付与部;を備えたことを特徴とする。
請求項2に係る画像形成装置は、
上記被転写体が、上記付与箇所に設けられた導電性の回転体を含む複数の回転体に架け渡されたものであり、
上記第2の電荷付与部が、上記被転写体を上記導電性の回転体と挟んだものであることを特徴とする。
請求項3に係る画像形成装置は、
上記被転写体が、上記付与箇所に設けられた導電性の回転体を含む複数の回転体に架け渡されたものであり、
上記第2の電荷付与部が、上記導電性の回転体に電圧を印加することで上記帯電トナーの極性と同じ極性の電荷を上記被転写体の表面に付与するものであることを特徴とする。
請求項4に係る画像形成装置は、
上記被転写体が、導電性の回転体を含む複数の回転体に架け渡されたものであり、
上記被転写体を上記導電性の回転体と挟んで対向してこの被転写体の表面に接触した、この表面を清掃する導電性の清掃部材と、
上記第2の電荷付与部が、上記清掃部材に電圧を印加することで上記帯電トナーの極性と同じ極性の電荷をこの表面に付与するものであることを特徴とする。
請求項5に係る画像形成装置は、
上記第1の電荷付与部が、上記第2のモードで、上記複数の転写部材のうちの1つの転写部材に電荷を付与するものであることを特徴とする。
請求項6に係る画像形成装置は、
上記被転写体に対する上記トナー像の転写が行われる箇所よりもこの被転写体の移動方向下流側に存在する計測箇所で、この被転写体の表面電位を計測する電位計測部;および
上記被転写体が上記帯電トナーの極性と同極の電荷として付与され得る限界を表した飽和電位が記憶されている記憶部;を備え、
上記第2の電荷付与部は、上記第1の電荷付与部により上記第2のモードで電荷が付与されている場合であって、かつ、上記電位計測部で計測された表面電位が上記飽和電位に未達である場合に、上記付与箇所で上記帯電トナーの極性と同じ極性の電荷を上記被転写体の表面へ付与するものであることを特徴とする。
請求項7に係る画像形成装置は、
上記第2の電荷付与部は、上記表面電位が上記飽和電位に未達の場合にこの飽和電位を上記被転写体の表面へ付与するものであることを特徴とする。
請求項8に係る画像形成装置は、
上記第2の電荷付与部は、上記表面電位が上記飽和電位に未達の場合であっても、この飽和電位が予め定められた閾値よりもアース側の電位である場合には電荷を付与しないものであることを特徴とする。
請求項9に係る画像形成装置は、
上記第1の電荷付与部は、上記第2のモードにおいて、上記一部の転写部材のうちの少なくとも1つの転写部材を除く残りの転写部材に上記電荷を付与するものであり、
上記第2の電荷付与部が、上記少なくとも1つの上記転写部材に、上記帯電トナーの極性とは逆極の電位差をこの像保持体に対して生じる電荷を付与するものであり、この少なくとも1つの転写部材が、上記残りの転写部材のいずれにとっても上記被転写体の移動方向上流側に位置する転写部材であることを特徴とする。
請求項1に係る画像形成装置によれば、本構成を有さない場合と比べ、複数色のトナーのうちの一部のトナーを使用する画像形成時において被転写体の残留電荷に起因する画像履歴の発生が抑制される。
請求項2に係る画像形成装置によれば、本構成を有さない場合と比べ、複数色のトナーのうちの一部のトナーを使用する画像形成時において被転写体の残留電荷に起因する画像履歴の発生が一層抑制される。
請求項3に係る画像形成装置によれば、被転写体が架け渡された回転体を新たに設置することなく、残留電荷による画像履歴を抑制することができる。
請求項4に係る画像形成装置によれば、清掃部材に電圧を印加することで、残留電荷による画像履歴を抑制することができる。
請求項5に係る画像形成装置によれば、本構成を有さない場合と比べ、複数色のトナーのうちの一つのトナーを使用する画像形成時において被転写体の残留電荷に起因する画像履歴の発生が抑制される。
請求項6に係る画像形成装置によれば、本構成を有さない場合と比べ、被転写体の徒な疲弊が抑制される。
請求項7に係る画像形成装置によれば、本構成を有さない場合と比べ、被転写体のミクロな残留電荷に起因する画像履歴の発生が抑制される。
請求項8に係る画像形成装置によれば、本構成を有さない場合と比べ、被転写体の徒な疲弊が一層抑制される。
請求項9に係る画像形成装置によれば、本構成を有さない場合と比べ、部品点数の削減に寄与できる。
画像形成装置の概略構成図である。 オペレータによりモノクロモードが選択されている場合の画像形成部の様子を示す図である。 中間転写ベルトの表面電位の減衰曲線を示すグラフ図である。 フルカラーモードにおける一次転写電流と中間転写ベルト表面の電位との関係を示す図である。 モノクロモードにおける一次転写電流と中間転写ベルト表面の電位との関係を示す図である。 クリーニング装置の拡大構成図である。 第2実施形態の画像形成装置のクリーニング装置の概略構成図である。 第3実施形態の画像形成装置の帯電ロール周辺の概略構成図である。 第3実施形態の画像形成装置においてモノクロモードが選択されて行われた画像形成について帯電ロールに付与された電流値と残留電荷による画像履歴の発生との関係を示す図である。 第4実施形態の画像形成装置のコロトロン周辺の概略構成図である。 第4実施形態の画像形成装置におけるモノクロモード時にコロトロンに付与された電流値と残留電荷による画像履歴の発生との関係を示す図である。 第5実施形態の画像形成装置の概略構成図である。 図12に示される画像形成装置に備えられた電位測定部の概略構成図である。 オペレータによりモノクロモードが選択されている場合の一次転写ロールの状態を示す図である。 飽和電位とゴーストの関係を示すグラフ図である。 制御部で実行されるプログラムのフローチャートである。
以下、本発明の画像形成装置の実施形態について説明する。
図1は、画像形成装置の概略構成図である。
この画像形成装置1は、イエロ(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色に対応した4つの画像形成部8Y、8M、8C、8K、中間転写ベルト90、クリーニング装置10、および制御部100を備えている。この画像形成装置1は、これら4つの画像形成部8Y、8M、8C、8Kを動作させてフルカラー画像を形成するフルカラーモードと、黒(K)の画像形成部8Kのみを動作させてモノクロ画像を形成するモノクロモードとを有している。これらモードの切替えは、オペレータによって、画像形成装置1に備えられている不図示の操作パネルが操作されて行われる。この画像形成装置1が、本発明の画像形成装置の第1実施形態である。また、このフルカラーモードが、本発明にいう第1のモードの一例に相当し、モノクロモードが、本発明にいう第2のモードの一例に相当する。
中間転写ベルト90は、駆動ロール5、支持ロール2、4、テンションロール3、補助ロール6、およびバックアップロール7に架け渡されている。
駆動ロール5は、回転駆動することで、中間転写ベルト90を矢印P方向に循環移動させる。テンションロール3は、中間転写ベルト90にある程度以上の張力を持たせるためのものである。バックアップロール7は、中間転写ベルト90に転写されているトナー像と二次転写ロール9との間の距離を一定にするためのものである。
4つの画像形成部8Y、8M、8C、8Kは、中間転写ベルト90の移動経路上の、駆動ロール5よりも下流側かつ支持ロール2よりも上流側に中間転写ベルト90に沿って並べられている。この中間転写ベルト90が、本発明にいう被転写体の一例に相当する。
画像形成部8Y、8M、8C、8Kそれぞれは、矢印Dの方向に回転する感光体ロール81Y、81M、81C、81Kと、帯電器83Y、83M、83C、83Kと、露光器84Y、84M、84C、84Kと、現像器85Y、85M、85C、85Kと、一次転写ロール82Y、82M、82C、82Kとを有している。これら4つの画像形成部8Y、8M、8C、8Kが、本発明にいう複数の像形成部の一例に相当し、これら4つの感光体ロール81Y、81M、81C、81Kが、本発明にいう複数の像保持体の一例に相当する。また、これら4つの一次転写ロール82Y、82M、82C、82Kが、本発明にいう複数の転写部材の一例に相当する。
制御部100は、オペレータによる上述のモード切換の指示に応じて、この画像形成装置1の4つの画像形成部8Y、8M、8C、8Kそれぞれの動作を制御している。
また、この画像形成装置1は、用紙700が収容された給紙カセット70と、給紙カセット70の用紙繰出側に設けられたピックアップロール71と、複数の搬送ロール72と、二次転写ロール9と、搬送ベルト73と、定着器74とを備えている。
次に、この画像形成装置1におけるフルカラー画像の形成動作について説明しながら各部の機能について併せて説明する。
オペレータによりフルカラーモードが選択されている場合には、この画像形成装置1では、イエロ用の画像形成部8Yによるトナー像形成がまず開始され、矢印D方向に回転する感光体ロール81Yの表面に、帯電器83Yにより電荷が付与される。その後、露光器84Yにより感光体ロール81Yの表面にイエロ画像に対応する露光光が照射されて静電潜像が形成される。その静電潜像は現像装置85Yによりイエロのトナーで現像されて、感光体ロール81Yの表面にはイエロのトナー像が形成される。このイエロのトナー像は、循環移動中の中間転写ベルト90の表面に一次転写ロール82Yによって転写される。
マゼンタ用の画像形成部8Mでは、感光体ロール81Mの表面に形成したマゼンタのトナー像が一次転写ロール82Mに到達するタイミングで、中間転写ベルト90上に転写されているイエロのトナー像がマゼンタ用の一次転写ロール82Mに到達するように像形成のタイミングが図られている。マゼンタのトナー像は、一次転写ロール82Mによって中間転写ベルト90上のイエロのトナー像の上に重ねて転写される。
続いて、シアン用およびブラック用の画像形成部8C、8Kそれぞれによる、シアンおよびブラックのトナー像の形成が上述したのと同様のタイミングで行われる。形成されたシアンおよびブラックのトナー像は、一次転写ロール82C、82Kそれぞれによって中間転写ベルト90のイエロおよびマゼンタのトナー像の上に順次重ねて転写される。中間転写ベルト90の表面に転写された4色の積層トナー像は、ピックアップロール71によって給紙カセット70から引き出され搬送ロール72によって搬送経路Sを搬送されて二次転写位置T2に到達した用紙上に二次転写ロール9により転写される。表面に積層トナー像が転写された用紙700は、搬送ベルト73によって定着器74に送られ、定着器74において加熱および加圧されてこの記録用紙上に定着される。
この画像形成装置1では、感光体ロール81Y、81M、81C、81Kの表面は、帯電器83Y、83M、83C、83Kによりマイナス極性に帯電される。マイナス極性に帯電された表面のうち、露光器84Y、84M、84C、84Kからの露光光が照射された部分からはマイナス極性の電荷が除去されて静電潜像が形成される。
また、現像器85Y、85M、85C、85Kには、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤が収容されている。磁性キャリアは、このトナーとの摩擦によりトナーを摩擦帯電させる電荷付与粒子であり磁性粒子でもある。この現像器85Y、85M、85C、85Kでは、この現像剤を攪拌し、この攪拌によりトナーと磁性キャリアとを摩擦させている。この摩擦により、トナーはマイナス極性に帯電し、磁性キャリアはプラスに帯電する。このため、現像器85Y、85M、85C、85Kでは、トナーと磁性キャリアとは電気的に吸着しあって渾然一体になっている。
また、現像器85Y、85M、85C、85Kは、図示は省略するが、マイナス極性のバイアスが印加された、円柱状のマグネットロールとその外周を回転可能に覆う円筒状のスリーブとからなる現像ロールを有している。現像ロールは、マグネットロールの磁力によりスリーブ表面に磁性キャリアを吸着することで現像剤を保持しながら回転し、感光体ロール81Y、81M、81C、81Kとの間に形成された現像領域に現像剤を運ぶ。現像領域に運ばれた現像剤中のトナーは、感光体ロール81Y、81M、81C、81Kの表面に形成された静電潜像と現像ロールとの間に発生した電界により磁性キャリアから離れて静電潜像に付着する。これにより、感光体ロール81Y、81M、81C、81Kの表面に形成された静電潜像はトナーによって現像される。
静電潜像に付着したマイナス極性の各色トナー像は、プラス極性の電荷が付与された一次転写ロール82Y、82M、82C、82Kにより中間転写ベルト側に静電的に引き付けられる。これにより、中間転写ベルト90の表面にはトナー像が転写される。
中間転写ベルト90に転写されたトナー像は、プラス極性の電荷が付与された二次転写ロール9により記録用紙側に静電的に引き付けられる。これにより、中間転写ベルト90に転写されていたトナー像は記録用紙上に転写される。
次に、この画像形成装置1におけるモノクロ画像の形成動作について説明する。
図2は、オペレータによりモノクロモードが選択されている場合の画像形成部の様子を示す図である。
図2には、4つの画像形成部8Y、8M、8C、8Kの一次転写ロール82Y、82M、82C、82Kのうちのイエロ(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)用の画像形成部8Y、8M、8Cの一次転写ロール82Y、82M、82Cが下方に退避した様子が示されている。
これは、モノクロモードでは黒(K)用の画像形成部8Kでのみ形成されたトナー像が中間転写ベルト90へ転写される間、画像形成とは無関係の感光体ロールが中間転写ベルト90に強く接触して回転することで画像形成とは無関係の感光体ロールが徒に摩耗しないようにするためである。
黒(K)用の画像形成部8Kにおいてのみ形成された黒色のトナー像は、中間転写ベルト90の表面に黒(K)用の画像形成部8Kの一次転写ロール82Kによって転写される。中間転写ベルト90の表面に転写された黒色トナー像は、用紙上に二次転写された後、加熱および加圧されて用紙上に定着される。オペレータによるモード切換指示に応じた、以上の動作の切換えは、制御部100によって指示される。この制御部100が、本発明にいう第1の電荷付与部の一例に相当する。
次に、本実施形態の画像形成装置1に備えられている中間転写ベルト90の特性について説明する。
中間転写ベルト90は、高抵抗化されている。これは、中間転写ベルト90上に転写されたトナー像を二次転写部で記録用紙に転写する時に発生する、記録用紙、トナー像、および中間転写ベルト90との間での異常放電による白抜けを防ぐためである。
図3は、中間転写ベルトの表面電位の減衰曲線を示すグラフ図である。
図3には、1×1013Ωcmの体積抵抗率を有する、この画像形成装置1に備えられている中間転写ベルト90の表面に−950Vの電位を付与した後の表面電位の推移が示されている。なお、体積抵抗(ρv)の測定条件は以下の通りである。
体積抵抗(ρv)の測定条件
測定器:デジタル超高抵抗/微少電流計 R8340A(ADVANTEST製)
プローブ:URプローブ MCP−HTP12(三菱化学アナリテック製)
印加バイアス:500V
測定時間:10秒
図3に示されるグラフ図には、体積抵抗が高い中間転写ベルトでは、ある程度以上のマイナス電荷が付与されると、その電位は時間経過と共に次第にアース側に向かって低下して行き、マイナス側のある電位に収束する(以下、この電位を収束電位と称す。)様子が示されている。一方、図示は省略したが、収束電位よりもアース側の電荷が付与された場合には、この様な電位の収束は見られず、付与された電位は維持される。
ところで、マイナス極性に帯電されたトナーで形成された各色トナー像の中間転写ベルト90への一次転写は、プラス極性の電圧が印加された各一次転写ロール82Y、82M、82C、82Kと各感光体ロール81Y、81M、81C、81Kとの間に生じる電界によりなされる。一次転写電流は、定電流制御をしている。また、この一次転写電流による剥離放電の発生に伴い、中間転写ベルト90の表面にはマイナス電位が付与される。
図4は、フルカラーモードにおける一次転写電流と中間転写ベルト表面の電位との関係を示す図である。
図4には、4つの画像形成部を有する一般的なタンデム方式の画像形成装置の各一次転写ロールを中間転写ベルトに接触させ、二次転写ロールに+1800Vを印加した状態で中間転写ベルトを3周させた後の、本実施形態にいう支持ロール2と同じ位置での中間転写ベルトの表面電位の測定を、各一次転写ロールと各感光体との間にそれぞれ流れる一次転写電流を統一的に変化させながら行った結果が示されている。ここで測定は、プロセススピードが220mm/sec、一次転写ロールの帯電幅が320mm、二次転写ロールとバックアップロール7間の抵抗値が4×10Ω、中間転写ベルトは厚み100μmで体積抵抗率が1×1013Ωcmの条件でおこなった。
図4に示されるグラフからは、フルカラー画像形成時に実際に各一次転写ロールと各感光体との間に流れる一次転写電流である約28μAよりも少ない電流が流れた場合には、二次転写ロールとの接触により中間転写ベルトの表面電位がプラス側に振られることも手伝って表面電位は収束電位よりもアース側のマイナス電位となり、収束電位に落ちつくことはないことが読みとれる。一方、フルカラー画像形成時に実際に各一次転写ロールと各感光体との間に流れる一次転写電流である約28μA、あるいは、それ以上の電流が流れた場合には、二次転写ロールとの接触により中間転写ベルトの表面電位がプラス側に振られたにも拘わらず収束電位よりもさらにマイナス側の電位に達し、その後、収束電位に落ちつくことが読みとれる。
図5は、モノクロモードにおける一次転写電流と中間転写ベルト表面の電位との関係を示す図である。
図5には、4つの画像形成部を動作させてフルカラー画像を形成するフルカラーモードと、黒(K)の画像形成部のみを動作させてモノクロ画像を形成するモノクロモードとを有し、モノクロモードでは、K色用の一次転写ロールのみを中間転写ベルトに接触させる一般的なタンデム方式の画像形成装置において、二次転写ロールに+1800Vを印加した状態で中間転写ベルトを3周させた後の、本実施形態にいう支持ロール2と同じ位置での中間転写ベルトの表面電位の測定を、K色用の一次転写ロールとK色用の感光体ロールとの間に流れる一次転写電流を変化させながら行った結果が示されている。ここで測定は、プロセススピードが220mm/sec、一次転写ロールの帯電幅が320mm、二次転写ロールとバックアップロール間の抵抗値が4×10Ω、中間転写ベルトは厚み100μmで体積抵抗率が1×1013Ωcmの条件でおこなった。
図5に示されるグラフからは、一次転写電流値にかかわらず収束電位よりもさらにマイナス側の電位に達することはないことが読みとれる。したがって、モノクロモードでは、電位の収束が生じないので、付与された電位がそのまま長く維持されることとなる。
このように、フルカラーモードとモノクロモードとでは、一次転写に伴って中間転写ベルトに付与される電位に大きな差があることが解る。
ところで、トナー像を構成しているトナーが極性を有しているので、中間転写ベルト上の部位のうち、1枚の画像の背景部分に相当する部位と画像部分に相当する部位とでは、一次転写で付与される電位が局所的に異なっている。しかし、フルカラーモードでは、4回に渡って発生する剥離放電により、いずれの部位も収束電位よりもマイナス側の電位となる。このため、次の画像形成までにはいずれの部位も収束電位に落ちついており、部位間には電位差はない。
一方、モノクロモードでは、上述したように、一次転写で付与される電位が長く維持されるので画像部分に相当する部位と背景部分に相当する部位とで局所的に異なる電位が付与されると、それらの部位相互の電位差が保たれたまま次の一次転写が行われる場合がある。その結果、これら部位間の表面電位の違いが像に写り込む、すなわち残留電荷による画像履歴(ゴースト)が発生することとなる。このゴーストが発生している時の一次転写前での中間転写ベルトの表面電位測定したところ、画像履歴発生部と発生していないところとの表面電位差はわずか20V程度で、この電位差による電界ではゴースト発生の説明はできないことが検討の結果わかった。上述のようにモノクロモードでは一次転写でベルトに収束電位までの帯電がされていない領域が発生している。一次転写通過後には画像構造の画像ドットに沿った帯電ムラが発生していると考えられる。この画像構造に起因する電位ムラは表面電位計では、画像構造よりもマクロな測定となるために電位としては計測されないと考えられる。この画像構造に沿った帯電ムラ発生によって、次の画像形成サイクルで一次転写部でのトナーの飛び散りを発生させ、ゴーストとなっていると考えられた。また詳細な検討の結果、一次転写通過後の中間転写ベルトの観察から前サイクルの画像構造に沿ったトナーの飛び散り、移動が発生していることが観察された。このようにモノクロモードでは、ベルトの電位が収束電位まで帯電されていない状態で転写されているために一次転写後に画像構造に沿った電界ムラ発生していることがゴースト発生原因となっていることがわかった。
そこで、本実施形態の画像形成装置1では、モノクロモードの画像形成時において中間転写ベルト90の残留電荷に起因する画像履歴の発生を抑制するために、以下に説明するクリーニング装置10が備えられている。
図6は、クリーニング装置の拡大構成図である。
図6に示されるクリーニング装置10は、補助ローラ6、電源部11、クリーニングブラシ12、クリーニングブレード13、および対向ロール14を備えている。また、クリーニング装置10は、この中間転写ベルト90の移動方向について、一次転写位置よりも上流側、かつ、二次転写位置よりも下流側に配備されている。
補助ローラ6は、地絡された金属ロールである。
クリーニングブラシ12は、ブラシ密度が12万本/inchの導電性ナイロンブラシであり、中間転写ベルト90を挟んで補助ロール6と対向している。また、このクリーニングブラシ12の表面は、中間転写ベルト90の移動速度の2倍の速さで矢印Eの向きに移動する。尚、このクリーニング装置10には、クリーニングブラシ12に付着したトナーなどを矢印Fの向きに回転しながら叩き落とすリムーバ121も備えられている。
電源部11は、クリーニングブラシ12に対し、画像形成装置1で使用されているトナーの極性と同じ極性である−90μAの電流の付与が可能である。電源部11における、このクリーニングブラシ12への電流の付与の開始と停止は、制御部100からの指示に応じて行われる。制御部100では、オペレータによりモノクローモードが選択された際に電源部11に対しクリーニングブラシ12への電流の付与開始を指示し、オペレータによりフルカラーモードが選択された際に電源部11に対し電流の付与停止を指示する。このクリーニング装置10と制御部100とを併せたものが、本発明にいう第2の電荷付与部の一例に相当する。
クリーニングブレード13は、中間転写ベルト90を挟み対向ロール14と対向している。
クリーニングブラシ12と補助ロール6との間を通過する、中間転写ベルト90の表面からは、トナーなどの付着物が除去される。中間転写ベルト90の表面から除去されてクリーニングブラシ12に回収された付着物は、リムーバ121でクリーニングブラシ12から叩き落とされて収容箱101に収容される。また、クリーニングブラシ12によって回収しきれなかった付着物は、中間転写ベルト90の移動方向Pの下流側に備えられている、クリーニングブレード13と対向ロール14との間を通過する際にクリーニングブレード13によって中間転写ベルト90から掻き落とされる。
ここで、電源部11から−90μAの電流が付与された導電性のブラシであるクリーニングブラシ12と、地絡された金属ロールである補助ロール6との間を通過した中間転写ベルト90の表面電位は、この中間転写ベルト90の収束電位よりもマイナス側の電位を有することとなる。このため、この画像形成装置1では、モノクロモードにおいても、中間転写ベルト90の表面電位は画像形成前には収束電位に落ちついていることとなる。この導電性のクリーニングブラシ12を用いたベルトへの電荷付与は、トナーを介在して帯電する。このため、これを均一に帯電するには、ベルトに対する相対速度を持つことと電流値を一次転写電流値の約3倍以上に上げることが必要で、この条件で十分なゴーストの改善効果が得られた。また、この画像形成装置1では、残留電荷による画像履歴の発生が、一次転写位置よりも上流側、かつ、二次転写位置よりも下流側に配備されている既存のクリーニングブラシ12を利用して抑制されている。
次に、本発明の画像形成装置の第2実施形態について説明する。
第2実施形態の画像形成装置と第1実施形態の画像形成装置1との間の相違点は、第1実施形態の画像形成装置1では、このクリーニング装置10のクリーニングブラシ側にマイナス電流が付与され、補助ロール6が地絡されていることで、中間転写ベルト90の表面にマイナス極性の電荷が付与されているのに対し、第2実施形態の画像形成装置のクリーニング装置20では、補助ロール6にプラス電流を付与して中間転写ベルト90の表面にマイナス電位を誘電させると共に、クリーニングブラシ12が地絡されている点にある。
図7は、第2実施形態の画像形成装置のクリーニング装置の概略構成図である。
図7には、第2実施形態の画像形成装置のクリーニング装置20において、補助ロール6にプラス電流を付与して中間転写ベルト90の表面にマイナス電荷を付与するための電源21が備えられていると共に、クリーニングブラシ12が地絡されている様子が示されている。
電源21からプラス極性の電流が付与された補助ロール6と、導電性のブラシであるクリーニングブラシ12との間を通過した中間転写ベルト90の部位は、この中間転写ベルト90の収束電位よりもマイナス側の電位を有する。このため、この画像形成装置では、モノクロモードにおいても、中間転写ベルト90の表面電位は画像形成前には収束電位に落ちついていることとなる。また、この画像形成装置では、制御部21を加えただけという少ない部品点数で残留電荷による画像履歴の発生が抑制されている。
次に、本発明の画像形成装置の第3実施形態について説明する。
第3実施形態の画像形成装置と第1実施形態の画像形成装置1との間の相違点は、第1実施形態の画像形成装置1では、クリーニング装置10のクリーニングブラシ側にマイナス電流が付与され、補助ロール6が地絡されていることで、中間転写ベルト90の表面にマイナス極性の電荷が付与されているのに対し、第3実施形態の画像形成装置では、クリーニング機能を有しない、帯電ロール31と電源部11と駆動ロール5とで中間転写ベルト90の表面に収束電位を超えた高いマイナス電位を付与している点にある。
図8は、第3実施形態の画像形成装置の帯電ロール周辺の概略構成図である。
図8には、対向ロール14と、対向ロール14と対向して中間転写ベルト90を挟み込むクリーニングブレード13と、収容箱101とで構成されているクリーニング装置40が示されている。
また、図8には、中間転写ベルト90を挟み駆動ロール5と対向する位置に、中間転写ベルト90の表面に接触するように配備された帯電ロール31が示されている。図8に示される電源部11は、この帯電ロール31にマイナス電流を付与し、また、駆動ロール5は地絡されている。このため、制御部100からの指示を受けて電源部11が帯電ロール31にマイナス電流を付与することで、中間転写ベルト90の表面電位が収束電位よりもマイナス側の電位となる。
図9は、第3実施形態の画像形成装置においてモノクロモードが選択されて行われた画像形成について帯電ロールに付与された電流値と残留電荷による画像履歴の発生との関係を示す図である。
図9では、帯電ロール31に付与される電流値を横軸とし、残留電荷による画像履歴(ゴースト)の濃度を縦軸としている。また、グレード(G)が‘0’であれば、残留電荷による画像履歴は発生しておらず、プラス側のグレード(G)が大きくなるほど発生したポジゴーストの濃度が高く、マイナス側のグレード(G)が大きくなるほど発生したネガゴーストの濃度が高いことを意味している。ここで、プロセススピードは220mm/sec、帯電ロールの軸方向の帯電幅は320mm、中間転写ベルトは厚み100μmで体積抵抗率は1×1013Ωcmの条件で評価をおこなった。
図9からは、帯電ロール31に−10μAよりもマイナス側の電流を付与することで、画像形成前には中間転写ベルト90の表面電位は収束電位に落ちつき、残留電荷による画像履歴の発生が防止されることが読みとれる。このことから、この帯電ロール31によるベルトの帯電では一次転写に必要な転写電流値の約1/3の電流値を付与すれば効果があることがわかる。
次に、本発明の画像形成装置の第4実施形態について説明する。
第4実施形態の画像形成装置と第3実施形態の画像形成装置との間の相違点は、第3実施形態の画像形成装置では、帯電ロール31を中間転写ベルト90の表面に接触させてマイナス電荷が付与されているのに対し、第4実施形態の画像形成装置では、コロトロン51を中間転写ベルト90の表面とは離間した状態で対向させてマイナス電荷が付与されている点である。
図10は、第4実施形態の画像形成装置のコロトロン周辺の概略構成図である。
図10には、中間転写ベルト90を挟み駆動ロール5と対向する位置に、中間転写ベルト90の表面から離間した状態で配備されたコロトロン51が示されている。図10に示される電源部11は、このコロトロン51にマイナス電流を付与し、また、駆動ロール5は地絡されている。このため、制御部100からの指示を受けて電源部11がコロトロン51にマイナス電流を付与することで、中間転写ベルト90の表面電位は収束電位よりもマイナス側の電位となる。
図11は、第4実施形態の画像形成装置におけるモノクロモード時にコロトロンに付与された電流値と残留電荷による画像履歴の発生との関係を示す図である。
図11では、コロトロン51に付与される電流値を横軸とし、残留電荷による画像履歴の濃度を縦軸としている。
図11からは、コロトロン51に−100μAよりもマイナス側の電流を付与することで、画像形成前には中間転写ベルト90の表面電位は収束電位に落ちつき、残留電荷による画像履歴の発生が防止されることが読みとれる。
尚、以上の実施形態では、本発明にいう第2のモードとして、黒(K)色のみの画像形成を行うモノクロモードを例に挙げて説明したが、本発明の第2モードは、第1モードで像形成が行われるトナーの種類よりも少ない種類のトナーで像形成を行うものであれば良く、これら4種類のトナーのうちの、3種類あるいは2種類、さらには、黒以外の1種類のトナーで像形成を行うものであっても良い。
次に、本発明の画像形成装置の第5実施形態について説明する。
本発明の画像形成装置の第5実施形態と上述の第1〜第4実施形態との間の相違点は、第5実施形態である画像形成装置200には、K色用の一次転写ロール82Kよりも中間転写ベルト90の移動方向下流側に中間転写ベルト90の表面の電位を測定する電位測定部300が配備されている点と、第1〜第4実施形態では、モノクロモードが選択されている場合には無条件で、二次転写位置よりも中間転写ベルト90の移動方向下流側、かつ一次転写位置よりも中間転写ベルト90の移動方向上流側で中間転写ベルト90の表面への電荷の付与が行われているのに対し、第5実施形態では、例えモノクロモードが選択されている場合でも、特定条件を満たす時だけ、Y色用の一次転写ロール82Yによって中間転写ベルト90の表面への電荷の付与が行われている点とにある。
図12は、画像形成装置の概略構成図である。
図12には、第5実施形態である画像形成装置200の概略構成が示されており、図12に示される部材で図1に示されている部材と同じ種類の部材には、図1において付されている符号と同じ符号が付されている。
図12に示される画像形成装置200は、詳しくは後述するが、中間転写ベルト90の移動方向について一次転写位置よりも下流側、かつ二次転写位置よりも上流側に中間転写ベルト90の表面の電位を測定する電位測定部300、中間転写ベルト90が帯電できるマイナス極側の最大電位値(以下、この最大電位値を飽和電位値と称す。)を記憶するメモリ110、および、中間転写ベルトが交換された場合に、保守作業員が、交換後の中間転写ベルトの飽和電位値にメモリの内容を書き換えるための操作部400を備えている。
また、図12に示される画像形成装置200は、中間転写ベルト90の移動方向について二次転写位置よりも下流側、かつ一次転写位置よりも上流側に中間転写ベルト90の表面をクリーニングするクリーナ10を備えている。このクリーナ10は、駆動ロール5と対向して中間転写ベルト90を挟み込むクリーニングブレード13と収容箱101とで構成されており、二次転写終了後に中間転写ベルト90の表面に残留する残留物をクリーニングする。
図13は、図12に示される画像形成装置に備えられた電位測定部の概略構成図である。
図13に示される電位測定部300は、プローブ301と導電板302と表面電位計303とで構成されている。この電位測定部300では、測定原理は公知の技術であるので詳細な説明は省略するが、電位が0Vの導電板302に接触しながら図13における手前側から奥側に移動する中間転写ベルト90の表面電位を、表面電位計303に接続された測定プローブ301により測定する。
ここで、この画像形成装置200も、4つの画像形成部8Y、8M、8C、8Kを動作させてフルカラー画像を形成するフルカラーモードと、黒(K)の画像形成部8Kのみを動作させてモノクロ画像を形成するモノクロモードとを有している。これらモードの切替えは、オペレータによって、画像形成装置200に備えられている操作部400が操作されて行われる。
図14は、オペレータによりモノクロモードが選択されている場合の一次転写ロールの状態を示す図である。
図14には、4つの画像形成部8Y、8M、8C、8Kの一次転写ロール82Y、82M、82C、82Kのうちのイエロ(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)用の一次転写ロール82Y、82M、82Cが下方に退避した様子が示されている。
また、図14には、制御部100からの指示を受けて、Y色用の一次転写ロール82Yに、中間転写ベルト90の表面電位をその中間転写ベルトが有する飽和電位値と同じ電位に到達させる電荷と、トナー像の転写用の電荷とのいずれかを付与する電源21が示されている。
これは、モノクロモードでは、黒(K)用の画像形成部8Kのみが動作していれば良く、黒(K)用の画像形成部8Kが動作している間、黒(K)用以外の感光体ロールが中間転写ベルト90に接触して回転することで画像形成とは無関係の感光体ロールが徒に摩耗しないようにするためである。
ここで、上述の第1実施形態〜第4実施形態までの画像形成装置では、モノクロモードにおいて、イエロ(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)用の一次転写ロール82Y、82M、82Cが下方に移動することで、中間転写ベルト90と、これらイエロ(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)用の感光体ロール81Y、81M、81Cとの接触が回避されると共に、中間転写ベルト90と、イエロ(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)用の一次転写ロール82Y、82M、82Cとの接触も回避されている。
これに対し、第5実施形態の画像形成装置200では、モノクロモードにおいて、イエロ(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)用の一次転写ロール82Y、82M、82Cが下方に移動することで、中間転写ベルト90と、これらイエロ(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)用の感光体ロール81Y、81M、81Cとの接触は回避されるものの、中間転写ベルト90と、イエロ(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)用の一次転写ロール82Y、82M、82Cとの接触については、中間転写ベルト90と、マゼンタ(M)、シアン(C)用の一次転写ロール82M、82Cとの接触は回避されるが、イエロ(Y)用の一次転写ロール82Yの移動量が、マゼンタ(M)、シアン(C)用の一次転写ロール82M、82Cの移動量と比べて移動量が少ないことで、中間転写ベルト90とイエロ(Y)用の一次転写ロール82Yとは接触したままとなっている。
また、上述の第1実施形態〜第4実施形態までの画像形成装置では、二次転写位置よりも中間転写ベルト90の移動方向下流側、かつイエロ(Y)用の一次転写ロール82Yよりも中間転写ベルト90の移動方向上流側に位置する電荷付与箇所で、中間転写ベルト90に対する電荷の付与が行われているが、第5実施形態の画像形成装置200では、イエロ(Y)用の一次転写ロール82Yによって、中間転写ベルト90への電荷の付与が行われている。
また、上述の第1実施形態〜第4実施形態までの画像形成装置の上記電荷付与箇所では、モノクロモードにおいて、中間転写ベルト90に対して中間転写ベルト90の表面電位を収束電位よりもマイナス側の電位にする電荷が付与されるのに対し、第5実施形態の画像形成装置200では、モノクロモードにおいて、イエロ(Y)用の一次転写ロール82Yによって、中間転写ベルト90に対して中間転写ベルト90の表面電位を飽和電位と同じ電位にする電荷が付与される。つまり、この画像形成装置200ではイエロ(Y)の一次転写ロール82Yが兼用で使用される。
制御部100は、フルカラーモードにおいては電源21に指示を出して、他の一次転写ロールに付与される電位と同じ電位をイエロ(Y)用の一次転写ロール82Yへ付与させる。
一方、制御部100は、モノクロモードにおいては、まずメモリに記憶されている、この中間転写ベルト90の飽和電位値が−100Vよりもマイナス側の電位であるか否かを判定する。そして、飽和電位値が−100Vよりもマイナス側であって、この飽和電位値と、上述の電位測定部300で測定された中間転写ベルト90の表面電位値とが相違するか否かを判定する。これらが相違する場合には、制御部100は、この電源21に指示を出して、中間転写ベルト90の表面電位を飽和電位に到達させる電荷をイエロ(Y)用の一次転写ロール82Yに付与させる。
ここで、この画像形成装置200では、モノクロモードであっても、メモリ110に記憶されている飽和電位値が−100Vよりもアース側の電位である場合には、電源21からイエロ(Y)用の一次転写ロール82Yには電荷は付与されない。
図15は、飽和電位とゴーストの関係を示すグラフ図である。
図15には、中間転写ベルトの飽和電位値(横軸)と、そのような飽和電位値を有する中間転写ベルトに発生し得る最大ゴーストレベル(縦軸)との関係がグラフ化されて示されている。
このグラフからは、発生したゴーストに対する目視上の許容の境目であるゴーストレベル1(G1)を最大ゴーストレベルとする飽和電位が−100Vよりもアース側の電位であることが読みとれる。したがって、−100Vよりもアース側の飽和電位を有する中間転写ベルトを使用している画像形成装置では、例え電位測定部で測定された表面電位が飽和電位よりもアース側の電位であったとしても、これを飽和電位に到達させる必要性が低いことから、イエロ(Y)用の一次転写ロール82Yには電荷は付与されない。
図16は、制御部で実行されるプログラムのフローチャートである。
このプログラムは、画像形成装置200の電源オンと共に実行が開始される。ステップS1では、この画像形成装置200において選択されている画像形成モードがモノクロモードであるか否かが判定され、モノクロモードが選択されていると判定した場合にステップS2に進む。ステップS2では、電位測定部300による中間転写ベルト90の表面電位の測定を指示する。ステップS3では、メモリ110に現在記憶されている中間転写ベルト90の飽和電位値を読み出す。ステップS4では、飽和電位値(M)が−100Vよりもアース側か否かを判定する。ステップS4において、飽和電位値(M)が−100Vよりもアース側でないと判定すると、ステップS5に進み、測定した表面電位(R)が飽和電位(M)よりもアース側か否かを判定する。ステップS5において、測定した表面電位(R)が飽和電位(M)よりもアース側であると判定すると、Y(イエロ)色用の一次転写ロール82Yへの、中間転写ベルト90の表面電位を飽和電位に到達させる電荷の付与を指示し、その後、ステップS1に戻る。
一方、ステップS4において、飽和電位値(M)が−100Vよりもアース側であると判定した場合と、ステップS5において、測定した表面電位(R)が飽和電位(M)よりもアース側ではない、すなわち測定した表面電位(R)が飽和電位(M)と同じであると判定した場合とでは、中間転写ベルト90への電荷の付与の停止を指示する。その後、ステップS1に戻る。
本発明の画像形成装置の第5実施形態では、モノクロモードにおいて、使用する中間転写ベルトの飽和電位値が−100Vよりもアース側である場合には、電位測定部で測定した表面電位値が飽和電位値よりもアース側の値であったとしても、イエロ(Y)用の一次転写ロール82Yによる中間転写ベルトへの電荷の付与は行わない例を挙げたが、本発明の画像形成装置では、モノクロモードにおいて、電位測定部で測定した表面電位値が飽和電位値よりもアース側の値であれば無条件に、イエロ(Y)用の一次転写ロール82Yによる中間転写ベルトへの電荷の付与を行うようにしてもよい。また、本発明の画像形成装置の第5実施形態では、本願発明にいう第2の電荷付与部の一例として、イエロ(Y)用の一次転写ロール82Yを例に挙げたが、本発明にいう第2の電荷付与部は、イエロ(Y)用の一次転写ロール82Yよりも中間転写ベルト90の循環移動方向上流側に、別機構で設けられていても良い。
1、200 画像形成装置
6 補助ロール
8Y、8M、8C、8K 画像形成部
10、20、40 クリーニング装置
100 制御部
101 収容箱
11、21 電源部
12 クリーニングブラシ
13 クリーニングブレード
14 対向ロール
31 帯電ロール
51 コロトロン
90 中間転写ベルト
110 メモリ
300 電位測定部
400 操作部

Claims (9)

  1. 各々が回転しながら表面に各色の像が形成され、その形成された像を各々が保持する複数の像保持体;
    前記複数の像保持体それぞれの表面に、前記各色の帯電トナーでトナー像を形成する複数の像形成部;
    前記複数の像保持体を順次に経る経路上を循環移動し、各像保持体上のトナー像が表面に静電的に転写される被転写体;
    前記被転写体を前記複数の像保持体それぞれと挟んで対向した、前記帯電トナーの極性とは逆極の電位差を該像保持体に対して生じる電荷が付与される、前記複数の像保持体に形成された各トナー像を前記被転写体に転写する複数の転写部材;
    前記転写部材に前記電荷を付与する第1の電荷付与部であって、前記複数の転写部材の全部に該電荷を付与する第1のモードと、該複数の転写部材のうちの一部の転写部材に該電荷を付与する第2のモードとを指示に応じて切り替える第1の電荷付与部;および
    前記第2のモードで前記電荷が付与されている場合に、前記被転写体に対する前記トナー像の転写が行われる箇所よりも該被転写体の移動方向上流側に存在する付与箇所で、前記帯電トナーの極性と同じ極性の電荷を該被転写体の表面に付与する第2の電荷付与部;
    を備えたことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記被転写体が、前記付与箇所に設けられた導電性の回転体を含む複数の回転体に架け渡されたものであり、
    前記第2の電荷付与部が、前記被転写体を前記導電性の回転体と挟んだものであることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  3. 前記被転写体が、前記付与箇所に設けられた導電性の回転体を含む複数の回転体に架け渡されたものであり、
    前記第2の電荷付与部が、前記導電性の回転体に電圧を印加することで前記帯電トナーの極性と同じ極性の電荷を前記被転写体の表面に付与するものであることを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装置。
  4. 前記被転写体が、導電性の回転体を含む複数の回転体に架け渡されたものであり、
    前記被転写体を前記導電性の回転体と挟んで対向して該被転写体の表面に接触した、該表面を清掃する導電性の清掃部材;を備え、
    前記第2の電荷付与部が、前記清掃部材に電圧を印加することで前記帯電トナーの極性と同じ極性の電荷を該表面に付与するものであることを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装置。
  5. 前記第1の電荷付与部が、前記第2のモードで、前記複数の転写部材のうちの1つの転写部材に電荷を付与するものであることを特徴とする請求項1から4のうちのいずれか1項記載の画像形成装置。
  6. 前記被転写体に対する前記トナー像の転写が行われる箇所よりも該被転写体の移動方向下流側に存在する計測箇所で、該被転写体の表面電位を計測する電位計測部;および
    前記被転写体が前記帯電トナーの極性と同極の電荷として付与され得る限界を表した飽和電位が記憶されている記憶部;を備え、
    前記第2の電荷付与部は、前記第1の電荷付与部により前記第2のモードで電荷が付与されている場合であって、かつ、前記電位計測部で計測された表面電位が前記飽和電位に未達である場合に、前記付与箇所で前記帯電トナーの極性と同じ極性の電荷を前記被転写体の表面へ付与するものであることを特徴とする請求項1から5のうちのいずれか1項記載の画像形成装置。
  7. 前記第2の電荷付与部は、前記表面電位が前記飽和電位に未達の場合に該飽和電位を前記被転写体の表面へ付与するものであることを特徴とする請求項6記載の画像形成装置。
  8. 前記第2の電荷付与部は、前記表面電位が前記飽和電位に未達の場合であっても、該飽和電位が予め定められた閾値よりもアース側の電位である場合には電荷を付与しないものであることを特徴とする請求項6記載の画像形成装置。
  9. 前記第1の電荷付与部は、前記第2のモードにおいて、前記一部の転写部材のうちの少なくとも1つの転写部材を除く残りの転写部材に前記電荷を付与するものであり、
    前記第2の電荷付与部が、前記少なくとも1つの前記転写部材に、前記帯電トナーの極性とは逆極の電位差を該像保持体に対して生じる電荷を付与するものであり、該少なくとも1つの転写部材が、前記残りの転写部材のいずれにとっても前記被転写体の移動方向上流側に位置する転写部材であることを特徴とする請求項1から4、6から8のうちのいずれか1項記載の画像形成装置。
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