JP2014081493A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数のうち少なくとも一つの感光ドラム1を露光手段3により露光して、該感光ドラム1の表面電位が、1次転写部N1における中間転写体10の電位Vtより大きくなるように調整することで、中間転写体10上に残留した負極性の2次転写残トナーを中間転写体10から前記少なくとも一つの感光ドラム1に移動させてクリーニング装置5で回収するクリーニング動作を行うことを特徴とする。
【選択図】図1
Description
このような画像形成装置における画像形成動作では、まず、1次転写工程として、像担持体としての感光ドラム表面に形成されたトナー像が中間転写体に転写される。その後、この1次転写工程が、複数色のトナー像に関して繰り返し実行されることにより、中間転写体表面に複数色のトナー像が形成される。続けて、2次転写工程として、中間転写体表面に形成された複数色のトナー像が、紙などの記録材表面に一括して転写される。一括転写された記録材は、その後、定着手段により、永久定着されることにより、カラー画像が形成される。
トナー像が2次転写された後、中間転写体上に残存した微量のトナー(以下、2次転写残トナー)は、中間転写体上でクリーニングブレードによって掻き取られる。ここで、特許文献1では、中間転写体上の2次転写残トナーを、転写同時回収を用いて感光ドラム上のクリーニングブレードによって回収することについて開示されている。
転写同時回収を用いる技術として、特許文献2には、2次転写残トナーを正規の帯電極性とは逆極性に帯電させる帯電器を有するインライン方式の画像形成装置が提案されている。インライン方式の画像形成装置は、像担持体と該像担持体上から除去されたトナーを収容する廃トナー容器を有し、各々が異なる種類のトナーで画像を形成する画像形成部(ステーション)を複数有する。通常、インライン方式の画像形成装置で画像形成を行う際には、中間転写体の回転方向において、トナー帯電手段の下流側の第1ステーションにて2次転写残トナーを回収する。画像形成を行うモードとしては、次の2つのモードがある。1つは、全てのステーションで作像して多色画像(カラー画像)を形成する多色画像形成モード(以下、カラーモード)である。他の1つは、単一(例えば黒色用)のステーションのみで作像して、単色(モノクロ)画像を形成する単色画像形成モード(以下、モノクロモード)である。
特許文献2では、トナーを第1ステーションにのみ選択的に回収するのを防ぐ為に、カラーモードとモノクロモードでトナー回収を行うステーションを変え、トナー回収を均一に行う方法が提案されている。
また、特許文献3には、インライン方式の画像形成装置において、テスト画像形成時やジャム発生時のトナー、またはかぶりトナーとして移動体上に残留したトナーを、異なるステーションに振り分けて回収する方法が提案されている。上記移動体は、記録材担持体や中間転写体である。ここで、かぶりトナーとは、非画像部に現像されるトナーの事である。
に維持することで、装置の小型化やコストダウンを図ることができる。たとえば、各ステーションの1次転写部材に対して、共通の1つの電源を用いて電圧を印加する構成が考えられる。
そこで、上記従来の構成において、各ステーションの1次転写部材に対して、共通の1つの電源を用いて電圧を印加した場合について考えると、このような場合には、次のようなことが懸念される。すなわち、各ステーションの1次転写部材に対して共通の電源を用いて電圧を印加した場合、各ステーションの電位を制御する事が出来ない為、複数のステーションに回収するべきトナーを順次振り分ける事が出来ない。
以下に、特許文献2における2次転写残トナーの回収方法の一例として、2次転写残トナーは負極性トナーとし、中間転写体上の2次転写残トナーをクリーニングする場合について説明する。
特許文献2では、カラーモードとモノクロモードとで、2次転写残トナーの回収ステーションを変えて、廃トナーの回収を分散させる事により、カートリッジの高寿命化を達成させている。この時、1次転写電位を自由に変える事によって、トナー回収を行うステーションを分散させている。
特許文献2では、図13に示したように、各ステーションでの感光ドラムの表面電位に応じて、1次転写電位を調整し、トナーを回収する。図13に示した電位関係では、感光ドラムの表面電位に対して、中間転写体上の1次転写部の電位をより大きくしている。このことで、中間転写体の回転方向に対して最上流のステーション(以下、第1ステーション)ではトナーは回収されず、中間転写体上に残存する。そして、第1ステーションよりも下流側に配置されたステーション(以下、第2ステーション)では、感光ドラムの表面電位に対して、中間転写体上の1次転写部の電位をより小さくしている。このことで、第1ステーションの1次転写部を通過したトナーは、第2ステーションに回収される。
ここで、第1ステーションにおける感光ドラムの表面電位をV1、1次転写電位をVt1とし、トナーを回収する第2ステーションにおける感光ドラムの表面電位をV2、1次転写電位をVt2とする。この時、各感光ドラムの表面電位と1次転写電位とは以下に示す関係を満たす。
V1<Vt1、V2>Vt2
この電位を保つ事で、2次転写残トナーを、第1ステーションで回収せず、第2ステーションで選択的に回収する事が出来る。
中間転写体上にトナー像が1次転写された後、2次転写部まで搬送され、トナー像が完全に記録材上に2次転写されるまでのタイミングでジャムが発生した場合を考える。
ジャム発生(S21)後、一度メインモータは強制的にオフされる。その後、ジャム状態から復帰するために、メインモータをオンする(S22)。メインモータをオンした直後に、帯電高圧電源、1次転写高圧電源をオンする(S23)。
S23の後、第1ステーションの電位V1、Vt1と、トナーを回収する第2ステーションの電位V2、Vt2を、1次転写高圧電源と帯電高圧電源により調整する(S24)。このとき、第1ステーションではトナーが通過し、第2ステーションでトナーが回収されるように各電位が調整される。
S24により、負に帯電されたトナーは第2ステーションの感光ドラムの表面上に移動、回収される(S25)。この時の各電位の関係は、図13に示した状態となっている。
第2ステーションへの回収後、振り分け回収を行う為に、次に回収するステーションである、さらに下流のステーション(以下、第3ステーション)の感光ドラム表面電位V3、及び1次転写電位Vt3を変更する。このタイミングで、第2ステーションには、トナーが1次転写部を通過する電圧を、第3ステーションには、感光ドラム表面上にトナーを移動させる電圧を、それぞれ印加する(S26)。この切り替えにより、第2ステーションではトナーを回収せず、第3ステーションでトナー回収が行われる(S27)。この時
の各電位の関係は、図15に示した状態となる。中間転写体上のトナーに対してクリーニングを完了した時点で、動作を終了とする(S28)。
また、特許文献3に記載の発明によれば、中間転写体上の2次転写残トナーを異なるステーションに振り分けて回収する事が出来る。回収ステーションを選択する方法として、回収ステーションを第1、第2、第3、第4ステーションと、順番に変えていく方法などが例示されている。
しかしながら、特許文献3の方法において1次転写高圧電源を共通化した場合を考えると、特許文献2の場合同様、自由に1次転写電位をコントロールする事が出来なくなるため、異なるステーションに順次振り分ける事が出来なくなる。
トナー像を担持する複数の像担持体と、
それぞれが対応する前記像担持体上に残留したトナーを収容する複数の容器と、
前記複数の像担持体の表面を露光する露光手段と、
前記複数の像担持体それぞれと1次転写部を形成する中間転写体と、を有し、各1次転写部において前記像担持体と前記中間転写体に形成される電位差によって1次転写を行う画像形成装置において、
前記複数のうち少なくとも一つの前記像担持体を前記露光手段により露光して、該像担持体の表面電位が、前記1次転写部における前記中間転写体の電位Vtより大きくなるように調整することで、
前記中間転写体上に残留した負極性の残留トナーを前記中間転写体から前記少なくとも一つの前記像担持体に移動させて前記容器で回収するクリーニング動作を行うことを特徴とする。
それぞれが対応する前記像担持体上に残留したトナーを収容する複数の容器と、
前記複数の像担持体の表面を露光する露光手段と、
前記複数の像担持体それぞれと1次転写部を形成する中間転写体と、を有し、各1次転写部において前記像担持体と前記中間転写体に形成される電位差によって1次転写を行う画像形成装置において、
前記複数のうち少なくとも一つの前記像担持体を前記露光手段により露光して、該像担持体の表面電位が、前記1次転写部における前記中間転写体の電位Vtより小さくなるように調整することで、
前記中間転写体上に残留した正極性の残留トナーを前記中間転写体から前記少なくとも一つの前記像担持体に移動させて前記容器で回収するクリーニング動作を行うことを特徴とする。
本実施例の画像形成装置は、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色のトナー像を形成するための第1、第2、第3、第4ステーション(画像形成ステーション、画像形成部)a、b、c、dを有する。各ステーションの構成及び動作は、用いるトナーの色が異なることを除いて実質的に同じであるため、以下の説明では、第1ステーションaについて説明することとする。なお、以下の説明において特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために符号に与えた添字a、b、c、dを省略して、総括的に説明する場合もある。
本実施例の画像形成装置の第1ステーションaには、像担持体としてドラム状の電子写真感光体(以下、感光ドラム)1aが設けられ、この感光ドラム1aは図1に示す矢印方向に所定の周速度(プロセススピード)で回転駆動される。
感光ドラム1aはこの回転過程で、帯電手段としての帯電ローラ2aにより所定の極性・電位に一様に帯電処理され、次いで露光手段(露光装置)3aにより像露光を受ける。これにより、目的のカラー画像のイエロー色成分像に対応した静電潜像が感光ドラム1aの表面に形成される。次いで、その静電潜像は現像位置において第1現像器(イエロー現像器)4aによりトナーを用いて現像(顕像化)され、イエロートナー像として可視化される。
感光ドラム1a上(像担持体上)に形成されたイエロートナー像は、1次転写部N1aを通過する過程で、1次転写高圧電源15より1次転写ローラ14aに印加された1次転写電圧によって、中間転写体上に転写される(1次転写)。感光ドラム1a表面に残留したトナー(以下、1次転写残トナー)は、クリーニング装置(容器)5aにより清掃、除去(回収)される。ここで、1次転写ローラ14は、中間転写体10を介して各感光ドラムに対向するように複数設けられ、中間転写体10と各感光ドラムとの間に1次転写部をそれぞれ形成するための1次転写部材に相当する。また、1次転写高圧電源15は、1次転写部材全てに電圧を印加する共通の電源に相当する。
以下、同様にして、第2色のマゼンタトナー像、第3色のシアントナー像、第4色のブラックトナー像が形成され、各1次転写部で順次、中間転写体10上に1次転写されて、目的のカラー画像に対応した合成カラー画像が得られる。
2次転写後に中間転写体10表面に残留した2次転写残トナーは、2次転写残トナーを帯電するトナー帯電手段としての導電性ブラシ16により均一に散らされ、かつ帯電される。その後、2次転写残トナーは、導電性ローラ17により電荷が付与され、感光ドラム1a〜1dに移動する。この際、感光ドラム1a〜1dに付着した2次転写残トナーは1次転写残トナーと同様、クリーニング装置5a〜5dによって除去される。
中間転写体10は、樹脂材料に導電剤が添加されることで導電性を付与された回転可能な無端状のベルトであり、駆動ローラ11、テンションローラ12、2次転写対向ローラ13の3軸で張架され、テンションローラ12により総圧60Nの張力で張架されている。本実施例において、中間転写体10としては、厚さ100μmで、導電剤としてカーボンを混合することにより体積抵抗率を1×109Ω・cmに調整した無端状のポリイミド樹脂を用いている。
中間転写体10の電気的特性としては、電子導電性の特性を示し、雰囲気中の温湿度に対する抵抗値変動が小さいのが特徴である。体積抵抗率の範囲としては、転写性の観点から1×108〜1010Ω・cmの範囲が好ましい。体積抵抗率の測定は、三菱化学株式会社のHiresta−UP(MCP−HT450)を用い、測定プローブはURタイプを用い、測定時の室内温度は23℃、室内湿度は50%に設定し、印加電圧500V、測
定時間10secの条件で行っている。
1次転写ローラ14a〜14dは、中間転写体10を介して感光ドラム1a〜1dに対し、9.8Nの加圧力で当接しており、中間転写体10の回転に伴い、従動して回転する。また、感光ドラム1a〜1d上のトナーが1次転写されている時には、1次転写ローラ14a〜14dには、1500Vの電圧が印加されている。
本実施例では、上述したように、2次転写残トナーを帯電するためのトナー帯電手段として、導電性ブラシ16と導電性ローラ17を用いている。導電性ブラシ16と導電性ローラ17は、中間転写体10の回転方向において2次転写部N2よりも下流側、かつ、1次転写部N1aよりも上流側に配置されている。
導電性ブラシ16は、導電性を有する繊維で構成されている。導電性ブラシ16には、導電性ブラシ高圧電源60から、所定の電圧が印加され、2次転写残トナーを帯電する構成となっている。導電性ブラシ16を構成する導電性繊維16aはナイロンを主成分とし、導電剤としてカーボンを使用し、導電性繊維16aの1本の単位長さあたり抵抗値は1×108Ω/cmであり、単糸繊度300T/60F(5dtex)である。この場合の単糸繊度は、1本の糸が60フィラメントの繊維で構成され、その重さが300T(デシテックス:10000m分の長さの重さが300g)であることを示している。
導電性ローラ17としては、体積抵抗率109Ω・cmのウレタンゴムを主成分とする弾性ローラを用いた。導電性ローラ17は、中間転写体10を介して2次転写対向ローラ13に対し総圧9.8Nで不図示のバネにより加圧され、中間転写体10の回転に伴い、従動して回転する。また、導電性ローラ17には、導電性ローラ高圧電源70から、1500Vの電圧が印加され、2次転写残トナーを帯電する構成となっている。尚、本実施例では導電性ローラ17としてウレタンゴムを用いたが特に限定されるものではなく、NBR、EPDM、エピクロルヒドリンなどであっても良い。
以上説明した構成において、画像形成時(画像形成動作時)の中間転写体10のクリーニング方法について図2を用いて説明する。
本実施例では、現像器4a〜4dは、トナーの正規の帯電極性である負極性に帯電されたトナーを用いて、感光ドラム1a〜1d上の静電潜像を現像(顕像化)する。このようにして感光ドラム1a〜1d上に形成されたトナー像は、1次転写高圧電源15により正極性の電圧を印加された1次転写ローラ14a〜14dにより中間転写体10に1次転写
される。
中間転写体10に1次転写されたトナー像(トナー)は、その後、2次転写高圧電源21より正極性の電圧を印加された2次転写ローラ20により紙等の記録材Pに2次転写される。このようにして画像形成が行われる。
中間転写体10上に残留した2次転写残トナーに対して、中間転写体10の回転方向に対し、上流側に位置する導電性ブラシ16は、回転移動する中間転写体10に対して固定配置され、かつ中間転写体10に対して所定の侵入量で配置されている。そのため、導電性ブラシ16通過時には、中間転写体10上に複数層に堆積していた2次転写残トナーは、導電性ブラシ16との周速差により機械的に略一層の高さに散らされる(図2中B)。
その後、導電性ブラシ16を通過した2次転写残トナーは、中間転写体10の回転方向に移動し、導電性ローラ17に到達する。導電性ローラ17には、導電性ローラ高圧電源70により正極性の電圧(本実施例では1500V)が印加されている。導電性ブラシ16を通過し、正極性に帯電された2次転写残トナーは、導電性ローラ17通過時に更に帯電され、転写同時クリーニングを実現可能とするために最適な正電荷が付与される(図2中C)。
図3は、本実施例の画像形成装置100の動作、構成を説明する為のブロック図である。
ホストコンピュータ200は印刷指令を出し、印刷画像の画像データを画像形成装置100内に設置されたインターフェースボード151に転送する役割を担う。インターフェースボード151は、ホストコンピュータ200からの画像データを露光データに変換し、制御手段としてのDCコントローラ150に印刷指令を出す。DCコントローラ150は、低圧電源152から電力供給されて動作し、印刷指令を受け取ると、各種センサ15
3の状態を監視しながら画像形成シーケンスをスタートさせる。
すなわち、高圧電源160には、画像形成を司る各種の機能部品が接続される。例えば、各ステーションに設けられた帯電ローラ2a〜2dは、高圧電源160(帯電高圧電源)から、高圧電圧の給電を受けて、各ステーションの感光ドラム1a〜1dと当接して、感光ドラム1a〜1dの表面を均一な電位に帯電する役割を担う。この帯電電位の制御は、高圧電源160(帯電高圧電源)内で生成する高圧電圧を、DCコントローラ150が制御する事により行われる。同様に、各ステーションに設けられた現像ローラ41a〜41d及び1次転写ローラ14a〜14d、2次転写ローラ20、導電性ブラシ16、導電性ローラ17にも高圧電圧が高圧電源160から給電される。このときの印加電圧、印加電流はDCコントローラ150で制御される。
次に、図4を用いて帯電高圧電源53及び1次転写高圧電源15について説明する。図4(a)は帯電高圧電源53、1次転写高圧電源15の一例を示す図である。図4(a)では、図1に示す構成に対して要部のみを示しており、導電性ブラシ16、導電性ローラ17等の部材は不図示としている。図4(a)において、図1に示す構成と同様の構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
まず、帯電高圧電源53について説明を行う。帯電高圧電源53は、トランス及びトランス駆動・制御系より構成されている。
図4(a)の例では、複数色の夫々に対応した帯電ローラ2a〜2dが帯電高圧電源53に接続されており、帯電高圧電源53は、負のトランスから出力された帯電電圧Vcdc(電源電圧)を帯電ローラ2a〜2dに供給している。すなわち、帯電ローラ2a〜2dに電圧(電位)を供給する電源としては、共通の1つの帯電高圧電源53が適用されている。したがって、図4の電源回路においては、帯電高圧電源53から各ローラへ入力(印加)する電圧を所定の関係を維持させたまま一括して調整することはできる。しかしながら、色間で独立した個別調整(個別制御)を行うことができない。
挙げる事が出来る。また、コンバータには可変レギュレータ等も含まれる。また、電子素子により分圧、又は降圧するとは、分圧した電圧を更に降圧したり、また、その逆の場合なども含むものとする。
尚、トランスの出力制御について、オペアンプ55の出力をCPUへ入力し、CPUによる演算結果をトランスの制御・駆動系に反映するようにしても良い。本実施例では、帯電電圧Vcdcが−1100Vになるように制御が行われる。そして、この制御のもと、帯電ローラ2a〜2dは、感光ドラム1a〜1dの表面を、帯電電位Vdに帯電する。
1次転写高圧電源15は、複数色の夫々に対応した1次転写ローラ14a〜14dが1次転写高圧電源15に接続されている。すなわち、1次転写ローラ14a〜14dに電圧(電位)を供給する電源としては、共通の1つの1次転写高圧電源15が適用されている。
したがって、図4(a)の場合は、転写ローラ14a〜14dに同一の電圧が分配供給されており、またその比率を変更することはできない。1次転写高圧電源15は、トランス及びトランス駆動・制御系と転写電流検知回路122より構成されている。
ここで、1次転写ローラ14a〜14dに対しては、1次転写高圧電源15からの電源電圧、或いは該電源電圧をDC−DCコンバータで変換した変換電圧を入力しても良い。また、電源電圧又は変換電圧を固定の電圧降下特性を持った電子素子で分圧、又は降圧した電圧を入力しても良い。
図4(b)に示す例では、帯電高圧電源をYMC色共通の帯電高圧電源53aと、Bk色用の帯電高圧電源53bに分け、1次転写高圧電源15をYMCBkで共通化している。図4(b)の場合、フルカラーモードで画像形成を行っている場合は、帯電高圧電源53a及び53bをオンとする。一方、モノカラーモードで画像形成を行っている場合は、YMC色のステーション用の帯電高圧電源53aは動作せず(オフ)、一方、Bk色のステーション用の帯電高圧電源53bはオンとなる。図4(b)の場合、YMC色のステーション用の帯電・現像高圧電源について図4(a)と同様のことがいえる。尚、フルカラーモードの画像形成でも、モノカラーモードの画像形成でも1次転写高圧電源15はオンとなっている。
以下に、本実施例の特徴について説明する。
本実施例の画像形成装置100においては、上述のように1次転写高圧電源15が共通化されている。ここで、第1ステーションaの感光ドラム1aの表面電位をV1、第2ステーションbの感光ドラム1bの表面電位をV2、1次転写電位をVtと定義する。ここで本実施例では、第2ステーションbの感光ドラム1bは複数のうち少なくとも一つの像担持体に相当する。
本実施例では、このような構成において、画像形成時以外の期間(タイミング)で中間転写体10上の2次転写残トナーをクリーニングするクリーニングモード(クリーニング動作)を実行する場合に、
V1<Vt<V2
の関係を満たす事を特徴としている。
具体的には、1次転写電位Vtが各ステーションで一定の時、露光手段3によって感光ドラム1表面上を露光する事により、感光ドラム1の表面電位を調整することを特徴とするものである。これにより、1次転写部に電界が形成される。本実施例のクリーニングモードは、中間転写体10上の2次転写残トナーを、中間転写体10から複数のステーションのうち少なくともいずれかのステーションの感光ドラム1に移動させて、感光ドラム1に対応したクリーニング装置5に回収させるものである。
中間転写体10上に残留する負極性のトナーは、次のことにより、帯電極性を変える事なく導電性ブラシ16、導電性ローラ17を通過する。それは、中間転写体10上の導電性ブラシ16、導電性ローラ17に、導電性ブラシ高圧電源60、導電性ローラ高圧電源70により負の電圧を印加する事である。
以下、図5に示すフローチャートを用いて、ジャム発生から導電性ブラシ16、導電性ローラ17を通過したトナーを担持している中間転写体10のクリーニング動作について説明する。
ジャム発生(S1)後、一度メインモータは強制的にオフされる。その後、ジャム状態から復帰するために、メインモータをオンする(S2)。メインモータをオンした直後に、帯電高圧電源53、1次転写高圧電源15をそれぞれオンする(S3)。第2ステーションbの感光ドラム1b表面を露光手段3bによって露光し、感光ドラム1bの表面電位が1次転写電位よりも大きくなるようにする(S4)。このとき、感光ドラム1b表面は弱い負極性に帯電された状態にある。ここで、S4において露光手段3bによって感光ドラム1b表面を露光する場合には、全面露光がより好ましい。
このように、第2ステーションbにおいて、露光手段3bによって感光ドラム1b表面が露光されることで、負極性に帯電されたトナーは感光ドラム1b表面上に移動し、回収される(S5)。
V1<Vt<V2
となる。第2ステーションbで中間転写体10のトナーを全て回収した後、動作終了とす
る(S6)。
尚、本実施例では、第1ステーションaの感光ドラム1aの表面電位V1を−500V、第2ステーションbの感光ドラム1bの表面電位V2を−100V、1次転写電位Vtを−300Vとしている。
Vmin<Vt
が成り立つものとする。
また、1次転写電位Vtは、露光手段3により露光されることで設定可能な感光ドラム1の表面電位の値の範囲内で設定される。
尚、本実施例で説明するジャム発生時のトナーは回収するトナーの一例であり、2次転写されなかった中間転写体10上のトナーであれば実施する事が出来るため、ジャム発生時のトナーに限定されない。
更に、本実施例ではトナーが負極性の場合について説明しているが、本発明はトナーが正極性の場合でも適用する事が出来る。トナーが正極性の場合には、第1ステーションaの感光ドラム1aの表面電位V1、第2ステーションbの感光ドラム1bの表面電位V2、1次転写電位Vtを、
V1>Vt>V2
とする。
また、この回収ステーションは一例であり、この回収方法に限定されない。
以下に、本実施例の作用について説明する。
上記の電位に設定される事により、第1ステーションaの感光ドラム1aの表面電位V1は、1次転写電位Vtに対して、
V1<Vt
となる。この場合、Vt−V1>0であるため、中間転写体10上で負極性に帯電したトナーは、中間転写体10上に保持され、第1ステーションaの1次転写部N1aを通過する。
一方、第2ステーションbの感光ドラム1bの表面電位V2は、
V2>Vt
となるように、露光手段3によって調整される。Vt−V2<0となるため、中間転写体10上の負極性に帯電したトナーは、中間転写体10上から感光ドラム1bに移動し、トナーは第2ステーションbで回収される。
これに対して、正極性の2次転写残トナーを1次転写部N1で回収せずに通過させたいステーションでは、1次転写電位Vtに対して感光ドラム1の表面電位を大きくする。そして、正極性の2次転写残トナーを1次転写部N1で回収したいステーションでは、1次転写電位Vtに対して感光ドラム1の表面電位を小さくする。
このように、露光手段3により感光ドラム1a、1bの表面電位をコントロールする事によって、中間転写体10上に残留するトナーを通過させたり回収させたりする事が可能となる。
時に、次のような構成としている。
すなわち、1次転写電位Vtに対して、第1ステーションaの感光ドラム1aの表面電位V1、第2ステーションbの感光ドラム1bの表面電位V2が、V1<Vt<V2の関係を満たすように構成している。
これにより、トナーを第1ステーションaに回収する事なく、第1ステーションaの下流に設置された第2ステーションbで回収する事が出来る。
したがって、1次転写高圧電源15が共通化された画像形成装置100においても、中間転写体10上の2次転写残トナーを複数のステーションに対して振り分けて回収することが可能となる。このことで、このような画像形成装置においても、クリーニング装置5の廃トナー(2次転写残トナー)容器が満杯になることによる特定のステーションの寿命の低下(交換時期の早期化)を抑制することが可能となる。
ここで、本実施例では、第2ステーションbで回収するものであったが、これに限るものではない。すなわち、第1ステーションaの下流に設置されたステーションであれば、感光ドラム1の表面電位と1次転写電位Vtの関係を上記のように設定することで、トナーを回収することができる。
また、クリーニングモードの実行時としては、ジャム発生時に限るものではなく、2次転写残トナーが存在する後回転時、キャリブレーション時などであってもよい。このように状況に応じて電位関係を変え、さらに回収するステーションを変更する事で、さらに2次転写残トナーの偏りを抑制する事が出来る。
また、クリーニング装置5の廃トナー容器に収容された廃トナーの容量を検出手段により検出し、検出結果に基づいて、各容器内の廃トナーの容量が均一になるように回収ステーションを変更(選択)してもよい。このことで、より一層、クリーニング装置5を経済的に使用することが可能となる。
Vmin<Vt
を満たす。帯電し得る感光ドラム1の表面電位VminよりVtが小さくなると、トナーを振り分ける事が出来なくなってしまう。
本実施例中のいずれのトナー回収方法においても、1次転写高圧電源15が共通化されているが、帯電高圧電源53は共通化されていなくても適応される。
また、本実施例においては、図7に示したような、2次転写高圧電源21から各1次転写部に1次転写に必要な電流を供給する構成に対して好適に適用することができる。このような構成について以下に詳しく説明する。
図7に示す画像形成装置では、2次転写電源21から2次転写電圧が印加される2次転写部材(2次転写ローラ20)が、中間転写ベルト10に接触し中間転写ベルト10に電流を供給している。このように中間転写ベルト10に電流が流れることで、各感光ドラム1a、1b、1c、1dと対向する中間転写ベルト10が形成する各1次転写部に電流が供給され、各1次転写部が所望の電位に維持される。具体的には、2次転写ローラ20から中間転写ベルト10に流れた電流は、中間転写ベルト10の周方向に流れることで中間転写ベルト10を帯電し、各1次転写部で1次転写電位を形成する。この1次転写電位と感光ドラム電位との電位差によって、感光ドラム1a、1b、1c、1d上のトナーが中間転写ベルト10上に移動することで、1次転写が行われる。
また、帯電電源から電圧が印加されて2次転写残トナーを帯電する帯電部材(導電性ブラシ部材16、導電性ローラ17)は、中間転写ベルト10に接触し中間転写ベルトの周方向に電流を供給する電流供給部材としても使用される。このような画像形成装置においても、上記の関係性は成り立つので、トナーの選択回収を行うことが可能である。
本実施例は、感光ドラム1の表面を負に帯電する系について説明したが、表面を正に帯電する場合でも同様に上記の関係性は成り立つ。したがって、正極性の感光ドラム1を用いてもよく、これにより、トナーの選択回収を行う事が出来る。
(本実施例の特徴)
本実施例では、1次転写高圧電源15が共通化された画像形成装置100において、中間転写体10のクリーニングモード時に、まず、実施例1と同様に、第2ステーションbにトナーを回収している時の電位の関係を、
V1<Vt<V2
としている。
次に、トナーを第2ステーションbに対しては通過させ、第3ステーションcに回収する時には、第3ステーションcの感光ドラム1cの表面電位をV3とした時に、それぞれの電位を、
V1,V2<Vt<V3
に設定する事を特徴としている。具体的には、効率良く2次転写残トナーを回収するために、回収動作中に、第2ステーションbの感光ドラム1bの表面電位V2を露光手段3bにより切り替える(変更する)。そしてこの切り替え動作後は、トナーを第2ステーションbで回収させず、さらに下流の第3ステーションcで回収するようにする。ここで本実施例では、第2ステーションbの感光ドラム1b及び第3ステーションcの感光ドラム1cは複数のうち少なくとも一つの像担持体に相当する。
V1>Vt>V2
となっている。そして、トナーを第2ステーションbに対しては通過させ、第3ステーションcに回収する時には、それぞれの電位が、
V1,V2>Vt>V3
に設定される。
以下に、図8に示すフローチャートを用いて、上記の条件でのトナー回収の動作について説明する。
ジャム発生(S7)、メインモータオン(S8)、帯電高圧電源53、1次転写高圧電源15をオン(S9)、露光量調整(S10)、第2ステーションbにトナー移動、回収(S11)のプロセスまでは、実施例1と同様であるため説明を割愛する。
V2<Vt
とする。これにより、トナーは第2ステーションbの1次転写部N1bを通過することとなる。
一方、第3ステーションcでは、露光手段3cによって感光ドラム1c表面を露光して、感光ドラム1cの電位V3と1次転写ローラ14cの電位Vtを、
Vt<V3
として、トナーを感光ドラム1c上に移動させる(S12)。
この時の電位関係は、図9に示したように、
V1,V2<Vt<V3
となる。
例えば、中間転写体10のクリーニング動作が開始され、中間転写体10が回転駆動されてから、予め設定された時間が経過した後に、S12における電位が切り替わるように設定されるとよい。この予め設定された時間に関しては、ステーションの使用履歴(例えば、感光ドラム1の回転数)に応じて設定されてもよい。すなわち、回収したい複数のステーションに2次転写残トナーが振り分けて回収されるように、ステーションの使用時間が短い場合に回収される量が、使用時間が長い場合に回収される量よりも多くなるように設定されるとよい。
また、上述のように、廃トナー容器内の廃トナーの容量を検出手段により検出し、検出結果に基づいて、各容器内の廃トナーの容量が均一になるように予め設定されたタイミングでS12における電位が切り替わるように設定されてもよい。各ステーションで回収される量は、2次転写残トナーが存在すると推測される中間転写体10上の領域が、1次転写部N1を通過する通過時間から推測(導出)してもよい。
尚、本実施例では、第1、第2ステーションbの感光ドラム1a、1bの表面電位V1、V2を−500V、第3ステーションcの感光ドラム1cの表面電位V3を−100V、1次転写電位Vtを−300Vとしている。
以下に、本実施例の作用について説明する。
第2ステーションbへのトナー回収から、第3ステーションcへのトナー回収に切り替えるタイミングで、第2ステーションbの感光ドラム1bの表面電位V2を、
V2<Vt
とする。この場合、Vt−V2>0であるため、中間転写体10上で負極性に帯電したトナーは、中間転写体10上に保持され、第2ステーションbの1次転写部N1bを通過する。
続いて、第3ステーションcの感光ドラム1cの表面電位V3を、
Vt<V3
となるように、露光手段3によって調整する。すると、Vt−V3<0であるため、中間転写体10上で負極性に帯電したトナーは、中間転写体10上から第3ステーションcの感光ドラム1cに移動し、トナーが回収される。
例えばクリーニングモード時に、まず第1ステーションaでトナーを回収させてもよく、第1ステーションaでの回収動作中に、感光ドラム1aの表面電位を変え、トナーの回収ステーションを第1ステーションaから第2ステーションbに切り替えてもよい。この場合、さらに、上述したように、トナーの回収ステーションを第2ステーションbから第3ステーションcに切り替えてもよい。露光タイミングを切り替えることで、第1ステーションaを含めて3つのステーションにおいて振り分け回収を行う事が可能となる。
このように、トナーを回収する複数のステーションにおいて、上述したような切り替え動作を行ってもよく、全てのステーションで切り替え動作を行ってトナーを回収してもよい。
複数のステーションで回収させる場合、各ステーションにおいて、Vt<V1aからV1a<Vtに切り替える制御を、中間転写体10の回転方向の上流側のステーションから下流側のステーションへと順次それぞれ予め設定されたタイミングで行うとよい。ここで、表面電位V1aは、複数のステーションで回収させる場合の各ステーションの感光ドラム1の表面電位である。
そして、V1a<Vtの関係に切り替わるステーションよりも下流側のステーションにおいて、該ステーションの感光ドラム1の表面電位V2aが、Vt<V2aの関係が成立するように構成されるものであればよい。Vt<V2aの関係が成立する下流側のステーションは、V1a<Vtの関係に切り替わるステーションに隣り合う下流側のステーションであるとよい。
複数のステーションで2次転写残トナーを回収させたい場合には、このようにして中間転写体10上のトナーを複数のステーションに振り分けて回収することができる。
本実施例においても、上述したように図7に示したような、2次転写高圧電源21から各1次転写部に1次転写に必要な電流を供給する構成に対しても好適に適用することができる。
(本実施例の特徴)
以下に、本実施例の特徴について説明する。
本実施例では、1次転写高圧電源15が共通化された画像形成装置100が、第2ステーションbの下流側に複数のステーションを有している。すなわち、画像形成装置100は、第1〜第n(n≧3)ステーションを有している。そして、本実施例の画像形成装置100においては、中間転写体10のクリーニングモード時に、第1〜第nステーションの感光ドラム1の表面電位V1〜Vnを露光手段3により調整する事を特徴としている。
本実施例では、具体的には、各ステーションに回収するトナー量を調整するために、トナーを回収する複数のステーションの感光ドラム1の表面電位に勾配を付けている。そのために、感光ドラム1a〜1cの表面電位V1〜V3を露光手段3により変え、トナーを第1ステーションaで回収させず、回収量の割合を調整して第2、第3ステーションb、cで回収することとしている。この時の電位の関係は、
V1<Vt<V2<V3
となる。
ここで本実施例では、第2ステーションbの感光ドラム1b及び第3ステーションcの感光ドラム1cは複数のうち少なくとも一つの像担持体に相当する。
以下に、図10に示すフローチャートを用いて、上記の条件でのトナー回収動作について説明する。
ジャム発生(S15)、メインモータオン(S16)、帯電高圧電源53、1次転写高圧電源15をオン(S17)のプロセスまでは、実施例1と同様であるため説明を割愛する。S17の後は、第1、第2、第3ステーションa、b、cに対して、必要な露光量を露光手段3によって調整する(S18)。この時の電位関係は、図11に示したように、V1<Vt<V2<V3
となる。このことで、第2、第3ステーションb、cにトナーが移動して回収される(S19)。中間転写体10上のトナーに対するクリーニングが完了した時点で、動作終了とする(S20)。
本実施例では、第1ステーションaの感光ドラム1aの表面電位V1を−550V、第2ステーションbの感光ドラム1bの表面電位V2を−300V、第3ステーションcの感光ドラム1cの表面電位V3を−100Vとしている。また、1次転写電位Vtは−450Vとしている。
以下に、本実施例の作用について説明する。
実施例1、2で説明したように、感光ドラム1の表面電位Vnと1次転写電位Vtの関係性により、1次転写部N1をトナーが通過するか、感光ドラム1の表面上にトナーを移動させ、回収するかが決まる。ここで、感光ドラム1の表面電位Vnと1次転写電位Vtの差Vtr(Vtr=Vn−Vt)と、トナーの回収率との関係を図12に示す。
第1ステーションaの差Vtrの値は、−100Vに設定しているため、図12に示すように、第1ステーションaではトナーをほとんど回収しない。一方、第2ステーションbでは差Vtrの値は150Vに設定しているので、図12に示すように、第2ステーションbへのトナー回収率は、全体の50%となる。更に、第3ステーションcの差Vtrの値は350Vに設定している。このことで、第3ステーションcへのトナー回収率は第2ステーションbで回収しなかったトナー全体に対して、90%程度回収される事になるので、第3ステーションcでは系全体の約50%を回収する事になる。
すなわち、複数のステーションで回収させる場合、回収させたいステーションにおける感光ドラム1の表面電位の大きさが、中間転写体10の回転方向下流側に位置するステーションほど大きくなるように構成されるものであるとよい。これにより、各ステーション間で2次転写残トナーを均一に回収することができ、さらに、下流側のステーションで2次転写残トナーをより確実に回収することができる。
ここで、正極性の2次転写残トナーを複数のステーションで回収させる場合には、回収させたいステーションにおける感光ドラム1の表面電位の大きさが、中間転写体10の回転方向下流側に位置するステーションほど小さくなるように構成されるものであるとよい。
本実施例においても、上述したように図7に示したような、2次転写高圧電源21から各1次転写部に1次転写に必要な電流を供給する構成に対しても好適に適用することができる。
Claims (19)
- トナー像を担持する複数の像担持体と、
それぞれが対応する前記像担持体上に残留したトナーを収容する複数の容器と、
前記複数の像担持体の表面を露光する露光手段と、
前記複数の像担持体それぞれと1次転写部を形成する中間転写体と、を有し、各1次転写部において前記像担持体と前記中間転写体に形成される電位差によって1次転写を行う画像形成装置において、
前記複数のうち少なくとも一つの前記像担持体を前記露光手段により露光して、該像担持体の表面電位が、前記1次転写部における前記中間転写体の電位Vtより大きくなるように調整することで、
前記中間転写体上に残留した負極性の残留トナーを前記中間転写体から前記少なくとも一つの前記像担持体に移動させて前記容器で回収するクリーニング動作を行うことを特徴とする画像形成装置。 - 前記中間転写体を介して各像担持体にそれぞれ対向するように複数設けられた1次転写部材と、
前記複数の1次転写部材全てに電圧を印加する共通の電源と、を有し、
前記クリーニング動作を実行する場合、前記複数の1次転写部材は、前記電源より前記電位Vtが印加されることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記クリーニング動作は、画像形成時以外の期間に行われることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
- 画像形成時には、前記中間転写体上に残留したトナーは、トナーの正規の帯電極性とは逆極性に帯電され、前記中間転写体の移動方向の最上流に配置される前記像担持体において、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ための転写電圧によって該像担持体に移動され前記容器で回収されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記クリーニング動作では、
前記最上流の前記像担持体の表面電位が前記電位Vtより小さく、
前記最上流の前記像担持体よりも前記中間転写体の移動方向の下流側に配置される前記像担持体の表面電位が前記電位Vtより大きく設定されることで、
前記残留トナーは、前記最上流の前記像担持体を通過して、前記下流側の前記像担持体で回収される
ことを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。 - 前記クリーニング動作では、前記少なくとも一つの前記像担持体における前記残留トナーの回収動作中に、該像担持体の表面電位を前記電位Vtよりも小さくする切り替え動作を行うことで、該像担持体と前記中間転写体の1次転写部では前記残留トナーが通過するようにし、
該切り替え動作後は、該像担持体よりも前記中間転写体の移動方向の下流側で表面電位が前記電位Vtよりも大きい前記像担持体で前記残留トナーを回収することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記切り替え動作を、前記中間転写体の移動方向の上流側に配置される前記像担持体から下流側に配置される前記像担持体へと順次それぞれ予め設定されたタイミングで行うことを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
- 前記残留トナーを回収する前記像担持体の表面電位の大きさが、前記中間転写体の移動方向の下流側に配置される前記像担持体ほど大きいことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記中間転写体上のトナー像が記録材に転写される2次転写部よりも前記中間転写体の移動方向の下流側、かつ、前記複数の像担持体のうち前記中間転写体の移動方向の最上流の前記像担持体よりも上流側に、前記中間転写体上の残留トナーを負極性に帯電させることが可能なトナー帯電手段を有することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- トナー像を担持する複数の像担持体と、
それぞれが対応する前記像担持体上に残留したトナーを収容する複数の容器と、
前記複数の像担持体の表面を露光する露光手段と、
前記複数の像担持体それぞれと1次転写部を形成する中間転写体と、を有し、各1次転写部において前記像担持体と前記中間転写体に形成される電位差によって1次転写を行う画像形成装置において、
前記複数のうち少なくとも一つの前記像担持体を前記露光手段により露光して、該像担持体の表面電位が、前記1次転写部における前記中間転写体の電位Vtより小さくなるように調整することで、
前記中間転写体上に残留した正極性の残留トナーを前記中間転写体から前記少なくとも一つの前記像担持体に移動させて前記容器で回収するクリーニング動作を行うことを特徴とする画像形成装置。 - 前記中間転写体を介して各像担持体にそれぞれ対向するように複数設けられた1次転写部材と、
前記複数の1次転写部材全てに電圧を印加する共通の電源と、を有し、
前記クリーニング動作を実行する場合、前記複数の1次転写部材は、前記電源より前記電位Vtが印加されることを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。 - 前記クリーニング動作は、画像形成時以外の期間に行われることを特徴とする請求項10又は11に記載の画像形成装置。
- 画像形成時には、前記中間転写体上に残留したトナーは、トナーの正規の帯電極性とは逆極性に帯電され、前記中間転写体の移動方向の最上流に配置される前記像担持体において、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ための転写電圧によって該像担持体に移動され前記容器で回収されることを特徴とする請求項10乃至12のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記クリーニング動作では、
前記最上流の前記像担持体の表面電位が前記電位Vtより大きく、
前記最上流の前記像担持体よりも前記中間転写体の移動方向の下流側に配置される前記像担持体の表面電位が前記電位Vtより小さく設定されることで、
前記残留トナーは、前記最上流の前記像担持体を通過して、前記下流側の前記像担持体で回収される
ことを特徴とする請求項13に記載の画像形成装置。 - 前記クリーニング動作では、前記少なくとも一つの前記像担持体における前記残留トナーの回収動作中に、該像担持体の表面電位を前記電位Vtよりも大きくする切り替え動作を行うことで、該像担持体と前記中間転写体の1次転写部では前記残留トナーが通過するようにし、
該切り替え動作後は、該像担持体よりも前記中間転写体の移動方向の下流側で表面電位が前記電位Vtよりも小さい前記像担持体で前記残留トナーを回収することを特徴とする請求項10乃至14のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記切り替え動作を、前記中間転写体の移動方向の上流側に配置される前記像担持体から下流側に配置される前記像担持体へと順次それぞれ予め設定されたタイミングで行うことを特徴とする請求項15に記載の画像形成装置。
- 前記残留トナーを回収する前記像担持体の表面電位の大きさが、前記中間転写体の移動方向の下流側に配置される前記像担持体ほど小さいことを特徴とする請求項10乃至14のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記中間転写体上のトナー像が記録材に転写される2次転写部よりも前記中間転写体の移動方向の下流側、かつ、前記複数の像担持体のうち前記中間転写体の移動方向の最上流の前記像担持体よりも上流側に、前記中間転写体上の残留トナーを正極性に帯電させることが可能なトナー帯電手段を有することを特徴とする請求項10乃至17のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記電位Vtの値は、前記露光手段により露光されることで設定可能な前記像担持体の表面電位の値の範囲内で設定されることを特徴とする請求項1乃至18のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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