JP3193796B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法を応用した
複写機やプリンタ等の画像形成装置に係り、詳しくは、
感光ドラム上に形成した画像を、中間転写体に転写した
後、中間転写体から転写材に転写する画像形成装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、中間転写体を用いる画像形成装置
として、図２に示すようなカラー画像形成装置が知られ
ている。この画像形成装置は第１の画像担持体として感
光ドラム１を有し、感光ドラム１は、矢印Ｒ１方向に回
転し、１次帯電ローラ２により一様に帯電され、露光３
により静電潜像が形成された後、現像装置５の第１現像
器５Ｍにより第１色（マゼンタ）のトナーが静電潜像に
応じて感光ドラム１に付与される。この際、第２、第
３、第４現像器５Ｃ、５Ｙ、５Ｂは、作動しており、第
１色の顕像（トナー像）は第２、第３、第４現像器５
Ｃ、５Ｙ、５Ｂの影響を受けることなく、中間転写体で
ある中間転写ローラ６と感光ドラム１とのなす転写ニッ
プに到達し、中間転写ローラ６のパイプ状芯金６ａに印
加された、第１色のトナーと逆極性の電圧７ａによっ
て、転写ニップ域に形成された電界により第１色のトナ
ー像は、中間転写ローラ６上に中間転写される。第１色
のトナー像の転写を終えた感光ドラム１の表面は、クリ
ーニング装置９により表面が清掃された後、第２色（シ
アン）の画像形成工程に入る。第２色目の工程において
は、第２現像器５Ｃのみが作動し、他の現像器５Ｍ、５
Ｙ、５Ｂは作動オフしており、以下、上述した手順によ
って第２色のトナー像が中間転写ローラ６上に中間転写
される。以下、第３色（イエロー）、第４色（ブラッ
ク）が中間転写ローラ６上に順次中間転写され、中間転
写ローラ６上に４色の重ね合わせカラー画像が形成され
る。

【０００３】次に、カセット１０より転写材Ｐが１枚給
紙ローラ１１により取り出され、転写ガイド１２を経
て、感光ドラム１と中間転写ローラ６との転写ニップ域
に挿通される。この時、中間転写ローラ６の芯金６ａに
トナーと同極性の電圧７ｂが印加され、転写材Ｐ上に中
間転写ローラ６上の第１色〜第４色のトナー像が転写さ
れる。図３には、中間転写ローラ６に中間転写されたト
ナー像が転写材Ｐに転写されるようすを示す。

【０００４】転写ニップ域を出た未定着カラー像を載せ
た転写材Ｐは、搬送ガイド１３を経て定着器１５に到達
し、加熱加圧されて永久定着画像が得られる。

【０００５】転写材Ｐへのトナー像転写終了後に、中間
転写ローラ６の芯金６ａにはトナーと同極性の直流バイ
アスであるクリーニングバイアス電圧７ｃが印加され、
中間転写ローラ６上の転写残り（残存）トナーは感光ド
ラム１に戻され、クリーニング装置９によって回収され
る。

【０００６】中間転写体である中間転写ローラ６は、パ
イプ上の芯金６ａの上に、シリコンゴム、テフロンゴ
ム、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、ＥＰＤＭ等より
なる弾性材をソリッド、あるいは発泡状に形成し、この
弾性材にカーボンまたは金属粉等を分散させて抵抗調整
した中抵抗弾性層６ｂを被覆したものであり、この弾性
層６ｂは１０⁵ 〜１０¹⁰Ω・cmの体積抵抗率をもつ。

【０００７】中抵抗の弾性ローラを中間転写体に用いる
ことで、中間転写体への転写時の画像乱れを防止し、か
つ、クリーニングバイアスを印加することで中間転写体
をクリーニングをすることが可能となるので、別途の特
別な中間転写体クリーニング装置が不用である。また、
このことにより、クリーニングブレード等で中間転写体
の表面を削ってしまったり、傷を付けてしまったりする
ことによる中間転写体の転写性の悪化、すなわち画像の
劣化を防止することができ、中間転写体の表面性が変化
することなく、一定に保つことができるので、耐久性が
向上する等の利点を持つ。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の技術によると、中間転写体のクリーニングバイア
スとして直流電界を印加する方式では、単色の場合には
クリーニング機能を果た巣ことができるものの、カラー
画像を得るために中間転写体に多重転写するような場合
にはクリーニング機能が十分でなく、中間転写体上にト
ナーが残存してしまうという問題があった。

【０００９】さらに、体積平均粒径８μｍ以上の通常粒
径トナーに比較して、８μｍ以下の微粒子トナーでは、
単色の場合においても直流電界のみによるクリーニング
では中間転写体上の転写残りトナーをクリーニングする
には不十分であった。

【００１０】そこで、本発明は、中間転写体と第１の画
像担持体との間に、中間転写材のトナーを第１の画像担
持体に移動させる直流成分を含んだ交番電界を印加する
ことにより、中間転写体上のトナーを有効に除去するよ
うにした画像形成装置を提供することを目的とするもの
である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る本発明
は、第１の画像担持体上に形成されたトナー像を中間転
写体に転写した後、前記中間転写体上のトナー像を第２
の画像担持体に転写する画像形成装置において、前記中
間転写体上のトナーを前記第１の画像担持体に転写する
とき前記第１の画像担持体と前記中間転写体との間に直
流成分を含む交番電界が形成され、前記中間転写体上の
トナーを前記第１の画像担持体に転写させる方向の電界
が形成されているとき前記交番電界を遮断する、ことを
特徴とする。

【００１２】請求項２に係る本発明は、請求項１記載の
画像形成装置において、前記交番電界によって前記第１
の画像担持体と前記中間転写体との間に流れるプラスと
マイナスの電流値の差を制御する、ことを特徴とする。

【００１３】

【作用】以上構成に基づき、中間転写体にクリーニング
バイアスとして直流成分を含む交番電界を印加する方式
では、交番電界によって中間転写体上の残存トナーを振
動させて中間転写体への付着力やトナー同士のクーロン
力を弱めた上、中間転写体上の残存トナーを第１の画像
担持体（感光ドラム）上へ転移させるので、中間転写体
のクリーニング性能が従来の直流電界のみによるクリー
ニングの場合に比較して向上する。

【００１４】また、中間転写体表面が非常に滑らかな場
合には、交番電界がトナーと中間転写体の鏡像力を弱め
る働きをし、反対に、表面に凹凸がある場合でも、図４
のように交番電界を印加することによって凹部に入り込
んだトナーＴをもクリーニングすることができる。特
に、トナー粒径が小さい微粒子トナーの場合には、直流
成分を含む交番電界を印加することによるクリーニング
効果は大きくなる。

【００１５】

【実施例】以下、図面に沿って、本発明の実施例につい
て説明する。なお、以下の説明において、図２、図３等
を参照して説明した従来のものと同様の構成、作用もの
については、同様の符号を付してその説明を省略する。 〈実施例１〉図１は、本発明の実施例１の画像形成装置
の概略を示す断面図である。

【００１６】感光ドラム（第１の画像担持体）１上に形
成されたトナー像を、中間転写ローラ（中間転写体）６
のパイプ状芯金６ａに印加された、トナーと逆極性の電
圧７ａによって、順次中間転写ローラ６に転写し、４色
の重ね合わせトナー画像を形成する。つづいて、転写材
Ｐが感光ドラム１と中間転写ローラ６とのニップ域に挿
通され、この時、中間転写ローラ６の芯金６ａにトナー
と同極性の電圧７ｂが印加され、転写材Ｐ上に中間転写
ローラ６上の４色のカラートナー像が転写される。

【００１７】転写材Ｐへのトナー像転写終了後に、中間
転写ローラ６の芯金６ａにはトナーと同極性の直流バイ
アスに交流バイアスを重畳したクリーニングバイアスが
バイアス電源２０によって印加され、感光ドラム１によ
って中間転写ローラ６を従動回転させることで中間転写
ローラ６上の残存トナーを感光ドラム１に転移させ、感
光ドラム１上に転移したトナーをクリーニング装置９に
よって回収する。

【００１８】上記のように中間転写ローラ６のクリーニ
ングバイアスとして直流バイアスに交流バイアスを重畳
したものを印加することによって、中間転写ローラ６上
の残存トナーを振動させて、中間転写ローラ６と残存ト
ナーとの付着力を弱めることで、直流バイアスのみでク
リーニングする場合に比較してクリーニング性能を向上
させることができる。

【００１９】実際に、中間転写体である中間転写ローラ
６はパイプ状の芯金６ａ上に、ＥＰＤＭ等よりなる弾性
体に微細カーボンまたは金属粉体を均一に分散させて、
体積抵抗率１０⁶ 〜１０⁹ Ω・cmに調整した弾性層６ｂ
で被覆したものを使用した。中間転写ローラ６の周長は
転写材Ｐの長さより若干大きくとってあり、本実施例に
おいては転写材ＰはＡ４サイズを縦送りして用いるの
で、中間転写ローラ６は外径１００ｍｍ、周長３１４ｍ
ｍとし、弾性層６ｂは肉厚を８ｍｍとし、アスカーＣ硬
度で３０度〜５０度の範囲に設定した。具体的に、プロ
セススピード９０ｍｍ／ｓｅｃ、感光ドラム１の直径を
３０ｍｍとした場合には、直流バイアス−２ｋＶ、に重
畳した正弦波の交流バイアスＶ_pp＝５００Ｖ、周波数６
００Ｈｚをクリーニングバイアスとして印加すると、残
存トナーをほとんどすべて取り除くことができた。

【００２０】また、上記の方法によると、中間転写ロー
ラ６の表面が発泡ゴムなどのように粗い場合において
も、残存トナーをほとんどクリーニングすることがで
き、さらに、８μｍ以下の微粒子トナーであっても十分
クリーニングすることができた。

【００２１】また、中間転写ローラ６に、直流バイアス
に交流バイアスを重畳してクリーニングバイアスを印加
してクリーニングする際に、一次帯電器（一次帯電装
置）２により、交流バイアスを印加して感光ドラム１上
の電荷を取り除き、表面電位を０Ｖ（接地）にすると、
クリーニングバイアスと感光ドラム１上の電位差が大き
くなりクリーニングをより効果的に行うことができる。

【００２２】さらに、クリーニングのための交流バイア
スを矩形波とし、振動するトナーが感光ドラム１側に転
移する方向のバイアスが印加された時に、クリーニング
バイアスの印加を停止すると、クリーニングバイアス停
止時にトナーが中間転写ローラ６上に筋状に残留するの
を防止することができる。 〈実施例２〉実施例１では、中間転写体である中間転写
ローラ６はパイプ状の芯金６ａ上に、ＥＰＤＭ等よりな
る弾性体に微細カーボンまたは金属粉体を均一に分散さ
せて、体積抵抗率１０⁶ 〜１０⁹ Ω・cmに調整した弾性
層６ｂで被覆したものを使用したが、このような中間転
写ローラ６の抵抗値は低温低湿下で上昇し、高温高湿下
で低下する傾向がある、また製造時に若干抵抗値が振れ
たり、耐久によって抵抗値が低下するなど中抵抗の中間
転写ローラ６の抵抗値は非常に不安定なものである。

【００２３】したがって、実施例１のように中間転写ロ
ーラ６に一定電圧を印加する場合には、トナーのクリー
ニング性能は、中間転写ローラ６の弾性層の抵抗値によ
って変化してしまう。

【００２４】例えば、弾性層６ｂの抵抗値が高い場合に
は、パイプ状芯金６ａにある程度の大きさの電圧を印加
しても弾性層６ｂによる電圧低下が大きく、中間転写ロ
ーラ表面電位の絶対値が小さくなるので、中間転写ロー
ラ表面電位と感光ドラム表面電位との差の絶対値がクリ
ーニングに必要な電位差よりも小さくなり、クリーニン
グ不良が発生してしまうことがあった。逆に、中間転写
ローラ弾性層６ｂの抵抗値が低い場合には、中間転写ロ
ーラ表面電位と感光ドラム表面電位の差の絶対値がクリ
ーニングに必要かつ十分な電位差に比べて大きくなり過
ぎてしまい、感光ドラム１上に中間転写ローラ６に印加
したバイアスの電荷が注入され、再転移が発生して、一
旦感光ドラム１に転移した残存トナーが再び中間転写ロ
ーラ６上に転移してしまいクリーニング性能を低下させ
るという問題が発生した。

【００２５】そこで、実施例２では、中間転写ローラ６
の抵抗値変動が生じても、その抵抗値に適したクリーニ
ングバイアスを印加するようにして上記の問題を解決し
た。図５のように、非通紙時に中間転写ローラ６に定電
流バイアス電源２１より直流バイアスを印加して定電流
制御を行い、感光ドラム１に一定電流（Ｉ₀ ）が流れる
ような電圧Ｖ_T （ｋＶ）を検出し、その電圧Ｖ_T （ｋ
Ｖ）をもとにして Ｖ_DC＝ａ・Ｖ_T ＋ｂ （１）（ａ，ｂは定数） なる（１）式により、クリーニングバイアスの直流成分
である直流バイアス値Ｖ_DCを決定する。そして、この直
流バイアス値Ｖ_DCに交流バイアスを重畳したクリーニン
グバイアスをバイアス電源２０により中間転写ローラ６
に印加するような制御によって、中間転写ローラ６の抵
抗値に応じて最適なクリーニングバイアスを印加するこ
とができるので、常に安定したクリーニング性能を維持
することができる。

【００２６】実際に、実施例１の画像形成装置におい
て、定電流制御の一定電流としてＩ₀＝４μＡとしたと
きの電圧Ｖ_T から、上記（１）式の定数をａ＝１．０、
ｂ＝０．５（ｋＶ）として決定した直流バイアスＶ_DCに
重畳した交流バイアスＶ_PP＝５００Ｖ、周波数６００Ｈ
_Z としたクリーニングバイアスを中間転写ローラ６の芯
金６ａに印加すると、中間転写ローラ６の弾性層６ｂの
抵抗が１０⁵ 〜１０¹⁰Ω・cmの全ての範囲で、良好なク
リーニング性能を得ることができた。

【００２７】また、クリーニング時に、図６のように直
流バイアス値を可変とした定電流制御可能なバイアス電
源２２によって、中間転写ローラ６に直流バイアスに重
畳した交流バイアスを印加して、さらに中間転写ローラ
６から感光ドラム１に流れるプラスとマイナスの電流値
の差が一定値となるように、直流バイアス値Ｖ_DC、また
は交流バイアス値をも調整して差電流の定電流制御を行
うことによっても、中間転写ローラ６の弾性層６ｂの抵
抗値が変動した場合における、クリーニングに最適なク
リーニングバイアスを印加することが可能となる。

【００２８】実際に、交流バイアスＶ_PP＝５００Ｖ、周
波数６００Ｈ_Z 、直流バイアスを可変として定電流差５
μＡの定電流制御したクリーニングバイアスを中間転写
ローラ６の芯金６ａに印加すると、中間転写ローラ６の
弾性層６ｂの抵抗が１０⁵ 〜１０¹⁰Ω・cmの全ての範囲
で、良好なクリーニング性能を得ることができた。

【００２９】以上のように、定電流制御方式を利用して
中間転写ローラ６の抵抗値に応じて、最適なクリーニン
グバイアスを印加することによって、中間転写ローラ６
の抵抗値変動や中抵抗中間転写ローラ６の広範囲な抵抗
値に対しても、安定したクリーニング性能を確保するこ
とが可能となる。 〈実施例３〉上述の実施例１、実施例２においては、ク
リーニング時において、感光ドラム１に対し中間転写ロ
ーラ６は、従動回転であり、かつ、その回転スピード
は、プロセススピード（プリント時の回転スピード）と
等速であった。

【００３０】本実施例では、クリーニング時に、直流バ
イアスに重畳した交流バイアスを印加して、感光ドラム
１と中間転写ローラ６とをプロセススピードよりも速く
回転させることによって、クリーニングに要する時間を
短縮するとともに、一定時間内のクリーニング性能を向
上させることが可能となった。 〈実施例４〉さらに、実施例１ないし実施例３において
は、クリーニング時に、感光ドラム１に対し、中間転写
ローラ６は等速である従動回転であったが、クリーニン
グ時に、直流バイアスに重畳した交流バイアスを印加し
て、感光ドラム１と中間転写ローラ６とを当接部におい
て、非等速となるように互いに駆動することで一定時間
内のクリーニング性能を向上するとともに、クリーニン
グに要する時間を短縮することも可能である。

【００３１】一例として、中間転写ローラ６はプロセス
スピードで回転させ、感光ドラム１の回転速度を早め、
その周速を、中間転写ローラ６との当接部において中間
転写ローラ周速よりもさらに５％早めて回転させること
によって、感光ドラム１と中間転写ローラ６とを従動回
転させたときに比較して、クリーニング性能を向上させ
ることができた。

【００３２】逆に、感光ドラム１はプロセススピードで
回転させ、中間転写ローラ１５の回転速度を感光ドラム
１よりも速く回転させることによっても、クリーニング
性能を向上させることができる。

【００３３】以上の実施例１ないし実施例４において
は、中間転写ローラ６と感光ドラム１とのニップ部にお
いて、中間転写ローラ６上のトナー像を転写材Ｐに転写
する装置を例にとって説明したが、本発明は、中間転写
ローラ６と感光ドラム１とのニップ部以外の、別途の転
写装置によって中間転写ローラ６上のトナー像を転写材
Ｐに転写する装置においても適用できることはいうまで
もない。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
交番電界を遮断したとき中間転写体にトナーが残留する
のを防止することができる。

【００３５】

【００３６】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の画像形成装置の概略を示す縦断面
図。

【図２】従来の画像形成装置の概略を示す縦断面図。

【図３】中間転写ローラ上のトナー像が転写材に転写さ
れるようすを示す動作説明図。

【図４】中間転写ローラ表面の凹部に入り込んだトナー
が、交流バイアスによる振動によって、クリーニングさ
れる様子を示す図。

【図５】実施例２の画像形成装置の概略を示す縦断面
図。

【図６】実施例３の画像形成装置の概略を示す縦断面
図。

【符号の説明】 １ 第１の画像担持体（感光ドラム） ６ 中間転写体（中間転写ローラ） ２０ バイアス電圧 Ｐ 第２の画像担持体（転写材）

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の画像担持体上に形成されたトナー
   像を中間転写体に転写した後、前記中間転写体上のトナ
   ー像を第２の画像担持体に転写する画像形成装置におい
   て、 前記中間転写体上のトナーを前記第１の画像担持体に転
   写するとき前記第１の画像担持体と前記中間転写体との
   間に直流成分を含む交番電界が形成され、 前記中間転写体上のトナーを前記第１の画像担持体に転
   写させる方向の電界が形成されているとき前記交番電界
   を遮断する、 ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記交番電界によって前記第１の画像担
   持体と前記中間転写体との間に流れるプラスとマイナス
   の電流値の差を制御する、 ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。