JP2016133652A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】制御部110は、電源16から二次転写外ローラ14に電圧Vtを出力させて記録材にトナー像を転写する。そして、トナー像が二次転写部N2を通過していないとき、電源16から二次転写外ローラ14に電圧Vtと逆極性の電圧−Vmcを出力させて二次転写外ローラ14をクリーニングする。一方、記録材に転写しないトナー像を中間転写ベルト7に形成したときは、電源16から二次転写外ローラ14に、電圧Vtと逆極性であって電圧−Vmcよりも絶対値が小さい電圧−Vmsを出力させて、中間転写ベルト7上のトナー像を二次転写部N2に通過させる。
【選択図】図3
Description
(画像形成装置)
図1は画像形成装置の構成の説明図である。図1に示すように、画像形成装置100は、中間転写ベルト7の下向き面に沿って画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdを配置したタンデム型中間転写方式の画像形成装置である。
図2は画像形成部の構成の説明図である。画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdは、現像装置4a、4b、4c、4dで使用されるトナーの色が異なる以外は同一に構成されるため、以下では画像形成部Paについて説明し、画像形成部Pb、Pc、Pdに関する重複した説明を省略する。
現像装置4aは、トナーと磁性キャリアを含む現像剤(二成分現像剤)を充填されている。現像室41内で、搬送スクリュー42、43により現像剤を攪拌しつつ循環させることにより、トナーをマイナスに、磁性キャリアをプラスに帯電させる。
中間転写ベルト7は、駆動ローラ11、二次転写内ローラ13、テンションローラ12に掛け渡して支持され、駆動ローラ11に駆動されて矢印R7方向に回転する。中間転写ベルト7は、PC(ポリカーボネート)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)、PI(ポリイミド)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)のような誘電体樹脂によって無端状に形成されている。
図3は二次転写部の構成の説明図である。画像形成装置100は、転写ローラを用いるローラ転写方式である。ローラ転写方式は、像担持体に当接させた転写ローラに転写電圧を印加して像担持体と転写ローラの間に転写電界を形成することにより、像担持体に担持されたトナー像を記録材等に転写する。ローラ転写方式は、像担持体と転写ローラの間に形成されたニップで、記録材を挟持搬送する。ローラ転写方式は、コロナ放電方式等に比較して、画像形成装置の小型化、簡素化、オゾンの発生の抑制の観点で有利である。
図5は画像のトナー像に対する電圧制御の説明図である。
図5に示すトナーの帯電極性と同極性のクリーニング電圧−Vmcは、以下の手順で決定されている。連続200枚の画像形成を行う画像形成ジョブの終了後、図5に示すように、二次転写外ローラ14の電気的なクリーニングを実行させ、クリーニング電圧−Vmcを0Vから−2000Vまで6段階に変化させた。そして、続けて画像形成を実行して、出力画像の記録材Sの裏汚れレベルを比較した。
図4は制御用のトナー像の説明図である。図4中、(a)は光学式センサの配置図、(b)は濃度制御用トナー像、(c)は色ずれ調整用トナー像、(d)はトナー劣化防止用帯トナー像、(e)はブレード供給用帯トナー像である。
図4の(b)に示すように、感光ドラム1aに濃度制御用トナー像Gnが光学式センサ30の検出位置を通過するように形成され、中間転写ベルト7へ転写される。濃度制御用トナー像Gnは、個々に8mm角の大きさを有し、1つの画像間隔において、10mm間隔で、濃度を8段階に変化させて8個が配列される。濃度は、面積率を変化させている。各濃度は、トナー全面付着画像(ベタ画像)を100%として、トナー付着面積の割合(面積率)が12.5%、25%、37.5%、50%、62.5%、75%、87.5%、100%となるように設定した。
図4の(c)に示すように、感光ドラム1aに色ずれ調整用トナー像Gmが光学式センサ30の検出位置を通過するように形成され、中間転写ベルト7へ転写される。色ずれ調整用トナー像Gmは、中間転写ベルト7の両側に配置され、1つの画像間隔において、中間転写ベルト7の回転方向にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順番で各2回、合計8個が配列している。
図2に示すように、現像装置4a内では現像剤が攪拌を受けつつ循環しているため、文字画像等でトナー消費量の少ない画像形成が連続すると、攪拌時間が過剰になってトナーが劣化してくる。そのため、画像形成装置100では、トナー消費量の少ない画像形成が連続すると、通常の画像形成を一時的に中断して、トナー劣化防止用帯トナー像Grを形成して、現像装置4a内のトナーの一部を感光ドラム1aへ強制的に消費させている。
ベルトクリーニング装置17においては、クリーニングブレード72と中間転写ベルト7の摺擦部に一定量トナーが滞在していることが望ましい。そのため、制御部110は、画像形成の累積枚数が100枚に達するごとに、回転方向の長さ1mm、幅290mmのブレード供給用帯トナー像Gkをブラックトナーにて現像して中間転写ベルト7へ二次転写している。ブレード供給用帯トナー像Gkは、帯電、露光を含む通常の画像形成プロセスにより形成される。
図6は制御用のトナー像に対する電圧制御の説明図である。
図1に示すように、制御用のトナー像は、記録材Sに転写されず、二次転写部N2を通過させた後、ベルトクリーニング装置17により回収される。
電圧−Vmpを0V〜1000Vに変化させて、上述したように、トナー劣化防止用帯トナー像を二次転写部N2に通過させる実験を行った。トナー劣化防止用帯トナー像の搬送方向の長さは210mmで、全面白地画像を50枚形成して記録材に転写した後にトナー劣化防止用帯トナー像を形成し、その直後に全面白地画像を1枚形成して裏汚れの発生状態を評価した。電圧−Vmpを0V〜−1000Vの範囲で6段階に変化させて、記録材Sの裏汚れレベルとコバ汚れのレベルとを評価した。
しかし、電圧−Vmsの絶対値を更に小さくすると、二次転写外ローラ14の汚れが顕著になって記録材Sの裏汚れレベルが許容範囲を超えてしまう。そこで、二次転写外ローラ14に転移したトナーは、制御用のトナー像が二次転写部N2を通過した後に実行される電気的なクリーニングによって、二次転写外ローラ14から中間転写ベルト7上へ排出して、記録材Sの裏汚れを防止する。
画像形成装置100は、図5に示すように、制御部110は、記録材に転写するトナー像を中間転写ベルト7に形成し、トナー像が二次転写部N2を通過しているときに第1のモードを実行する。第1のモードでは、電源16に第1の電圧の一例である電圧Vtを出力させて記録材にトナー像を転写する。また、図6に示すように、制御部110は、トナー像が前記転写部を通過していないときに第2のモードを実行する。第2のモードでは、電源16に第1の電圧と逆極性の電圧−Vmcを二次転写外ローラ14の一回転以上出力させて二次転写外ローラ14をクリーニングする。
実施の形態2では、トナー劣化防止用帯トナー像以外の制御用のトナー像が二次転写部N2を通過する際に、二次転写外ローラ14に印加する電圧−Vmsを設定する。そして、制御用のトナー像の種類に応じて、電圧−Vmsの絶対値を異ならせている。
実施の形態1の制御において説明した実験をトナー劣化防止用帯トナー像以外の制御用のトナー像で行ってそれぞれの制御用のトナー像に最適な電圧−Vmsを設定した。
図1に示すように、画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdは、制御用のトナー像を複数種類形成可能である。表5に示すように、制御部110は、複数種類の制御用のトナー像のうち、少なくとも1種類のトナー像のときに出力する電圧−Vmsの絶対値を、他の種類のトナー像のときに出力する電圧−Vmsの絶対値よりも小さくする。
ところで、コバ汚れの原因となるトナーは、記録材に転写するトナー像の1つの間隔(紙間)又は記録材に転写するトナー像の形成が終了した後の期間(後回転時)に形成された記録材に転写しないトナー像から発生している。このため、これらの期間に二次転写部N2を通過した「記録材に転写しないトナー像の長さの累積値」を比較することで、これらの期間におけるトナー飛散量を見積もることができる。また、制御が実行されて制御用のトナー像が二次転写部N2を通過している期間に二次転写部N2で飛散したトナーの総量が少なくても、幅方向の一部に集中して制御用のトナー像が形成されている場合、部分的なトナーの飛散量は多くなる。むしろ、記録材ガイド24の全体に分散してトナーが付着した場合よりも、幅方向の一部に集中してトナーが付着したときのほうが記録材Sのコバ汚れは目立ってしまう。
代表累積長さのように、トナー像の累積長さを評価するパラメータとしては、トナー占有率を用いてもよい。記録材Sに転写しないトナー像を、二次転写外ローラ14の回転方向に直交する幅方向に関して単位長さで分割した範囲の所定サイズの記録材S(A4サイズ横送り)の搬送方向の長さにおけるトナー像の占有比率をトナー占有率と定義する。そして、複数の範囲のうちでトナー占有率が最も大きくなる範囲のトナー占有率を、「代表トナー占有率」と定義する。表5に示すように、制御部110は、記録材Sに転写しないトナー像の代表トナー占有率が第1の比率のときは、代表トナー占有率が第1の比率よりも低い第2の比率のときよりも、電圧−Vmsの絶対値を小さくする。
層厚の小さいトナー像は、層厚の大きなトナー像よりも二次転写部N2を通過する際に飛散する単位面積当たりのトナー量が多くなる。すなわち、二次転写部N2で飛散する単位面積当たりのトナーの量は、記録材Sに転写しないトナー像の単位面積当たりトナー量(トナー載り量)が多いほど、多くなる。
実施の形態2では、必要なときのみ、あるいは上述した各パラメータに従って電圧−Vmsを下げる量を変化させることで、二次転写外ローラ14へのトナー付着の進行を遅らせつつ、記録材Sのコバ汚れの防止効果を出すことが可能となる。
本発明の画像形成装置は、実施の形態1、2で説明した具体的な構成のみには限定されない。実施の形態1、2で説明した構成の一部又は全部を代替的な構成で置き換えても発明を実施できる。像担持体は、感光ドラムであってもよい。すなわち、本発明は、感光ドラムから記録材Sへ直接トナー像を転写する画像形成装置においても実施可能である。電源が転写電圧を出力する部材は、二次転写外ローラ14には限らない。記録材搬送ベルト(転写ベルト)であってもよい。二次転写外ローラ14を接地電位に接続して、二次転写内ローラ13に転写電圧を出力してもよい。
2a、2b、2c、2d 帯電ローラ
3a、3b、3c、3d 露光装置
4a、4b、4c、4d 現像装置
5a、5b、5c、5d 転写ローラ
6a、6b、6c、6d ドラムクリーニング装置
7 中間転写ベルト、10 記録材カセット
11 駆動ローラ、12 テンションローラ
13 二次転写内ローラ、14 二次転写外ローラ
14b 弾性層、14c 離型層、15 レジストローラ
16 電源、17 ベルトクリーニング装置、24 記録材ガイド
30 光学式センサ、100 画像形成装置、110 制御部
Gn 濃度制御用トナー像、Gm、Gp 色ずれ調整用トナー像
Gr トナー劣化防止用帯トナー像、Gk ブレード供給用トナー像
Claims (9)
- 回転する像担持体と、
トナー像を前記像担持体に形成するトナー像形成手段と、
前記像担持体に当接して記録材に対するトナー像の転写部を形成する転写回転体と、
前記転写部に電界を形成する電圧を出力する電源と、
記録材に転写するトナー像が前記転写部を通過している期間に前記電源に第1の電圧を出力させて記録材にトナー像を転写する第1のモードと、記録材に転写するトナー像が前記転写部を通過している以外の期間に前記電源に第1の電圧と逆極性の第2の電圧を出力させる第2のモードと、記録材に転写しないトナー像が前記転写部を通過している期間に前記電源に第1の電圧と逆極性であって前記第2の電圧よりも絶対値が小さい第3の電圧を出力させる第3のモードと、を実行可能な制御部と、を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御部は、前記第3のモードを実行した後、前記第2のモードを実行することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、前記第2のモードでは、前記電源に前記第1の電圧と同極性の第4の電圧を出力させた後に前記第2の電圧を出力させ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。
- 回転する像担持体と、
トナー像を前記像担持体に形成するトナー像形成手段と、
前記像担持体に当接して記録材に対するトナー像の転写部を形成する転写回転体と、
前記転写部に電界を形成する電圧を出力する電源と、
記録材に転写するトナー像が前記転写部を通過する期間に、前記電源にトナー像を記録材に転写させる第1の電圧を出力させ、記録材に転写しないトナー像が前記転写部を通過する期間に、前記電源に前記第1の電圧と逆極性の第2の電圧を出力させる制御部と、を備え、
1の記録材が前記転写部を通過する期間と次の記録材が前記転写部を通過する期間との間の期間、又は画像形成ジョブにおける最後の記録材が前記転写部を通過してから画像形成ジョブが終了するまでの期間における記録材に転写しないトナー像を、前記像担持体の回転方向に直交する幅方向に関して単位長さで分割した複数の範囲のうち、トナー像が形成された回転方向の長さの累積値が最も大きな範囲の前記累積値を代表累積長さと定義するとき、
前記制御部は、前記代表累積長さが第1の値のときは、前記代表累積長さが前記第1の値よりも小さい第2の値のときよりも、前記第2の電圧の絶対値を小さくすることを特徴とする画像形成装置。 - 前記トナー像形成手段は、前記記録材に転写しないトナー像を複数種類形成可能で、
前記制御部は、前記複数種類の前記記録材に転写しないトナー像のうち、少なくとも1種類のトナー像のときに出力する前記第2の電圧の絶対値を、他の種類のトナー像のときに出力する前記第2の電圧の絶対値よりも小さく設定することを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。 - 前記複数種類のトナー像は、所定サイズの記録材の画像形成可能な領域の全面に対応する領域に形成される第1のトナー像と、前記領域の一部に対応する領域に形成される第2のトナー像とを含み、
前記制御部は、前記第1のトナー像が前記転写部を通過するときに出力する前記第2の電圧の絶対値を、前記第2のトナー像が前記転写部を通過するときに出力する前記第2の電圧の絶対値よりも小さくすることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。 - 前記制御部は、前記記録材に転写しないトナー像が前記転写部を通過後、前記第1の電圧と同極性の第3の電圧を前記転写回転体の一回転以上出力させ、続いて前記第2の電圧と同極性で絶対値が前記第2の電圧よりも大きい第4の電圧を前記転写回転体の一回転以上出力させることを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記転写部の記録材搬送方向下流に配置され、前記転写部を通過した記録材を案内するガイド部材を備えることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記像担持体の回転方向における前記転写部よりも下流で前記トナー像形成手段よりも上流に配置され、前記像担持体に付着したトナーを除去するクリーニング装置を備え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。
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