JP3727100B2

JP3727100B2 - 画像形成装置と画像形成方法

Info

Publication number: JP3727100B2
Application number: JP06603696A
Authority: JP
Inventors: 良子渋谷
Original assignee: 株式会社沖データ
Priority date: 1996-03-22
Filing date: 1996-03-22
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2016-03-22
Also published as: JPH09258567A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真記録装置等に用いられる画像形成装置と画像形成方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真記録装置等には像担持体と中間転写体とが圧接する一次転写位置で像担持体から中間転写体上にトナ−像を転写させ、中間転写体と接触転写体とが圧接する二次転写位置で該トナ−像を転写材に転写する画像形成装置を用いたものがあり、例えば、特開昭５９−１２５７６５号公報に開示されたものもその一つである。その公報によれば、像担持体、即ち、感光体ドラムの周囲に複数のトナ−現像器を配設し、静電潜像が形成された感光体ドラムと中間転写体とをトナ−現像器の台数分回転させ、中間転写体上に各トナ−を重ねたトナ−像を転写した後、そのトナ−像を中間転写体に圧接する接触転写体により転写材、即ち、印刷用紙に転写することが記載されてある。
【０００３】
ところで、中間転写体には像担持体からトナ−を付着させるが、トナ−の中には逆極性に帯電したり、中間転写体への付着力が強かったりして転写材に転写されず、中間転写体に残る場合がある。また、転写材にジャムが発生した場合には中間転写体にトナ−像が残るので、転写材除去後、中間転写体をクリ−ニングする必要がある。中間転写体に付着した残留トナ−を除去する際には、クリ−ナを中間転写体に機械的に接離させている。クリ−ナを接離させる理由は、中間転写体上に各トナ−像を重ねたカラ−像を形成する際にはクリ−ナを中間転写体から離して置かなければならないからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の画像形成装置にあっては、画像形成時にはクリ−ナを中間転写体から離し、中間転写体をクリ−ニングする際にはクリ−ナを中間転写体に圧接させる必要があるので、機構が複雑化するという問題点があった。
【０００５】
本発明は、中間転写体をクリ−ニングする際に、クリ−ナを接離させる必要が無い画像形成装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の画像形成装置においては、接触転写体に圧接するクリーナと、中間転写体に電圧を印加する第１の電圧印加手段と、接触転写体に電圧を印加する第２の電圧印加手段と、中間転写体上のトナー像を転写材に転写するとき、第２の電圧印加手段により接触転写体にトナーと逆極性の第１の電圧を印加する転写電圧印加手段と、中間転写体上のトナー像を転写材に転写後、第１の電圧印加手段により中間転写体にトナーと逆極性の電圧を印加するとともに、第２の電圧印加手段により接触転写体にトナーと逆極性で第１の電圧より小さい第２の電圧を印加して、中間転写体の残留トナーを上記接触転写体に付着させるように制御するクリーニング手段とを設ける。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。尚、各図面に共通な要素には同一符号を付す。
第１の実施の形態
図１は第１の実施の形態による画像形成装置を示す模式図である。像担持体である感光体ドラム１はアルミニュウム材等からなる基材の表面に負帯電性有機光導電材を有し、矢印Ａ方向に回転する。感光体ドラム１の周囲には、帯電器２、露光器３、現像ロ−ラ４ａ〜４ｃ、中間転写体としての転写ドラム５、クリ−ナ６が配置されてある。
【０００８】
帯電器２は感光体ドラム１の表面に負電荷を一様に帯電させる。本実施の形態ではコロナ帯電器を用いているが、接触形の半導電性ゴム材からなる帯電ロ−ラでもよい。露光器３は負電荷を一様に帯電させ感光体ドラム１の表面に静電潜像を形成させ、発光ダイオ−ド（ＬＥＤ）やレ−ザを光源とする。本実施の形態ではＬＥＤアレイを用いる。現像ロ−ラ４ａ〜４ｃは、それぞれ、イエロ−、マゼンタ、シアンの非磁性一成分トナ−を収納したトナ−現像器に設けられており、矢印Ｂ〜Ｄ方向に回転する。本実施の形態では一成分トナ−現像器を用いたが、一成分ブラシ現像器、二成分磁気ブラシ現像器を用いてもよい。
【０００９】
転写ドラム５はアルミニュウム材等からなる基材にシリコ−ン、ウレタン等の半導電性ゴム材を積層して構成され、矢印Ｅ方向に回転し、一次転写位置、二次転写位置で、それぞれ感光体ドラム１、接触転写体としての金属ロ−ラ７に適度なニップ幅を有して圧接している。転写ドラム５の表面には感光体ドラム１から転写されたトナ−像が付着するので、半導電性ゴム材の表面をポリエチレンテレフタレ−ト等がコ−テイングしてある。また、転写ドラム５の外周の長さは画像の長さの２倍より小さくしてある。
【００１０】
金属ローラ７は矢印Ｆ方向に回転し、アルミニュウム材、ステンレス鋼材を用い、表面に離型層としてトナーが付着堆積しにくい弗素樹脂やポリエチレンテレフタレートがコーテイングしてある。金属ローラ７の表面には付着したトナーを除去するクリーナ８が圧接して設けてある。転写ドラム５には電源９からバイアス電圧ＶTR1 を印加し、金属ローラ７には電源１０からバイアス電圧ＶTR2 を印加する。
【００１１】
二次転写位置の給紙方向である矢印Ｇ方向の上流側には、転写材としての印刷用紙１１を収納した用紙カセット１２と用紙繰出しロ−ラ１３と一対のタイミングロ−ラ１４とが設けてある。また、二次転写位置の給紙方向下流側には印刷用紙１１に転写されたトナ−を加熱圧着する定着ロ−ラ１５、圧着ロ−ラ１６が設けてある。用紙繰出しロ−ラ１３、タイミングロ−ラ１４、定着ロ−ラ１５、圧着ロ−ラ１６はそれぞれ矢印方向に回転する。
【００１２】
電源９及び電源１０はクリ−ニング手段１７に接続されている。クリ−ニング手段１７はマイクロプロセッサを有し、カラ−画像を印刷用紙１１に転写させたのち、転写ドラム５に残っている残留トナ−を除去する際、電源９及び電源１０を制御する。
【００１３】
図２は第１の実施の形態による画像形成装置の動作を示すタイムチャートであり、（Ａ）は一次転写位置における転写ドラム５のバイアス電圧ＶTR1 を示し、（Ｂ）は二次転写位置における金属ローラ７のバイアス電圧ＶTR2 を示している。次に動作について図２に基づいて説明する。時刻ｔ1 で電源が投入されると、定着ローラ１５が所定の定着温度に達するまでウォーミングアップタイムに入る。ウォーミングアップタイム期間、転写ドラム５、金属ローラ７にはそれぞれバイアス電圧−ＶTR1 、＋ＶTR2 を印加して、転写ドラム５に残留しているトナーを金属ローラ７に移動させ、クリーナ８にて除去する。
【００１４】
ウォ−ミングアップタイムが終了し、時刻ｔ2 で図示せぬ上位装置からプリント信号が入力されると、感光体ドラム１、現像ロ−ラ４ａ〜４ｃ、転写ドラム５、金属ロ−ラ７はそれぞれ図１に示したように、矢印方向に回転し、帯電器２は感光体ドラム１の表面に負電荷を一様に帯電させる。感光体ドラム１の表面には露光器３によってイエロ−画像の静電潜像が形成され、その静電潜像に現像ロ−ラ４ａから負電荷を帯びたイエロ−のトナ−が供給され、反転現像方式によりイエロ−のトナ−現像が形成される。
【００１５】
時刻ｔ3 でイエロ−のトナ−現像が一次転写位置に達すると、転写ドラム５にプラスのバイアス電圧＋ＶTR1 が印加され、金属ロ−ラ７にマイナスのバイアス電圧−ＶTR2 が印加される。一次転写位置では転写ドラム５から感光体ドラム１に向かう電界が発生し、二次転写位置では転写ドラム５から金属ロ−ラ７に向かう電界が発生する。負電荷を帯びたイエロ−のトナ−現像は一次転写位置で電界に沿ってク−ロン力により転写ドラム５に移動し、転写ドラム５の回転に伴って二次転写位置に達するが、二次転写位置における電界の向きが一次転写位置における電界の向きと逆になっているので、転写ドラム５に付着したまま再び一次転写位置に搬送されていく。一次転写位置で転写ドラム５に転写されず、感光体ドラム１に残ったトナ−はクリ−ナ６により除去される。
【００１６】
続いてマゼンタ、シアンの各画像デ−タについても同様に行われ、イエロ−のトナ−現像に重ねて転写され、カラ−画像が形成される。カラ−画像は転写ドラム５の回転に伴って二次転写位置に搬送されていく。
【００１７】
時刻ｔ4 でカラ−画像が二次転写位置に達すると、金属ロ−ラ７にプラスのバイアス電圧＋ＶTR2 が印加される。このとき、用紙繰出しロ−ラ１３によって用紙カセット１２から繰り出され、タイミングロ−ラ１４を経た印刷用紙１１が二次転写位置に達しており、金属ロ−ラ７により正電荷を帯電させられる。負電荷を帯びたカラ−画像は転写ドラム５から印刷用紙１１に向かう電界に沿って移動し、印刷用紙１１に付着し、定着ロ−ラ１５へ搬送されていく。
【００１８】
時刻ｔ5 で転写ドラム５にマイナスのバイアス電圧−ＶTR1 が印加され、金属ロ−ラ７にプラスのバイアス電圧＋ＶTR2 が印加される。このときトナ−の層はカラ−画像転写時に比べてほとんど無いので、二次転写位置で放電を起こさないようにバイアス電圧をカラ−画像転写時以下とする。二次転写位置で放電を起こすと、トナ−を転写ロ−ラ２８に付着させるク−ロン力が弱くなり、残留トナ−を十分に除去できなくなる恐れがあるからである。二次転写位置では金属ロ−ラ７から転写ドラム５に向かう電界が発生し、転写ドラム５に残留した残留トナ−が二次転写位置に達すると、転写ドラム５から金属ロ−ラ７に移動する。金属ロ−ラ７に移動した残留トナ−は金属ロ−ラ７の回転に伴ってクリ−ナ８に搬送され、金属ロ−ラ７から除去される。
【００１９】
時刻ｔ6 で転写ドラム５、金属ロ−ラ７に印加していたバイアス電圧を０Ｖにして転写ドラム５のクリ−ニングを停止し、印刷待ちに入る。
【００２０】
尚、印刷時にジャムが発生した場合には、一旦、電源をオフにしてジャムを起こした印刷用紙を取り除き、再度電源をオンにすると、残留しているカラ−画像はウォ−ミングアップ期間に除去される。
【００２１】
本実施の形態によれば、クリ−ナを金属ロ−ラ側に圧接させておくように設けたので、中間転写体をクリ−ニングする際にクリ−ナを中間転写体に接離させる機構を必要とせず、機構全体が簡素になるとともに装置を小型化できる。
【００２２】
第２の実施の形態
図３は第２の実施の形態の画像形成装置を示す模式図である。第２の実施の形態の画像形成装置は第１の実施の形態の画像形成装置に対して中間転写体として転写ベルト２０を使用しており、矢印方向に回転する支持ロ−ラ２１、２２に巻き掛けらて矢印Ａ方向に移動する転写ベルト２０に沿ってイエロ−、マゼンタ、シアン、ブラックのトナ−を転写する同一構成の画像形成ユニット２３〜２６が配設してある。
【００２３】
一次転写位置には、それぞれ、像担持体として矢印方向に回転する感光体ドラム１ａ〜１ｄと、接触転写体として矢印方向に回転する転写ロ−ラ２７ａ〜２７ｄとが適度なニップ幅を有するように転写ベルト２０を圧接して設けてある。感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲には転写ロ−ラの他に帯電器としてのコロナ帯電器２ａ〜２ｄと、露光器としてのＬＥＤアレイ３ａ〜３ｄと、矢印方向に回転する現像ロ−ラ４ａ〜４ｄとが配設してある。
【００２４】
各ユニットは感光体ドラム上に形成されたトナ−像が転写ベルト２０上で合致するように、転写ベルト２０の速度に応じたタイミングで動作する。
【００２５】
また、二次転写位置には接触転写体として矢印方向に回転する転写ロ−ラ２８及び支持ロ−ラ２１が適度なニップ幅を有するように転写ベルト２０を圧接して設けてある。転写ベルト２０は基材にポリイミドなどの樹脂材を使用し、ポリエチレンテレフタレ−ト等がコ−テイングしてある。転写ロ−ラ２７ａ〜２７ｄ及び２８はアルミニュウム等の金属基材に半導電性の弾性体を積層して構成してある。弾性体としてはシリコ−ンやウレタンゴム等を使用し、ゴム自体に導電性の微粒子を分散させて半導電性を持たせており、電気抵抗値を１０⁶ 〜１０¹²Ωに調整されている。支持ロ−ラ２１はアルミニュウム等の金属基材にポリエチレンテレフタレ−ト等の樹脂がコ−テイングしてあり、電気抵抗値を１０¹²Ω以下に設定してある。
【００２６】
転写ローラ２８の表面には付着したトナーを除去するクリーナ８が圧接して設けてある。転写ローラ２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄには電源９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄからバイアス電圧ＶTR1 が印加され、転写ローラ２８には電源１０からバイアス電圧ＶTR2 が印加される。
【００２７】
二次転写位置の給紙方向である矢印Ｂ方向の上流側には、転写材としての印刷用紙１１を収納した用紙カセット１２と用紙繰出しロ−ラ１３と一対のタイミングロ−ラ１４ａ、１４ｂとが設けてある。また、二次転写位置の給紙方向下流側には印刷用紙１１に転写されたトナ−を加熱圧着する定着ロ−ラ１５、圧着ロ−ラ１６が設けてある。用紙繰出しロ−ラ１３、タイミングロ−ラ１４ａ、１４ｂ、定着ロ−ラ１５、圧着ロ−ラ１６はそれぞれ矢印方向に回転する。
【００２８】
電源９ａ〜９ｄ及び電源１０はクリ−ニング手段２９に接続されている。クリ−ニング手段２９はマイクロプロセッサを有し、カラ−画像を印刷用紙１１に転写させたのち、転写ベルト２０に残っている残留トナ−を除去する際、電源９ａ〜９ｄ及び電源１０を制御する。
【００２９】
図４は第２の実施の形態による画像形成装置の動作を示すタイムチャ−トであり、（Ａ）〜（Ｄ）はイエロ−、マゼンタ、シアン、ブラックの各ユニットの一次転写位置における出力タイミングを示し、（Ｅ）は二次転写位置におけるカラ−画像出力タイミングを示している。
【００３０】
次に動作について図４に基づいて説明する。時刻ｔ1 で電源が投入にされると、定着ローラ１５が所定の定着温度に達するまでウォーミングアップタイムに入る。ウォーミングアップ期間、転写ローラ２７ａ〜２７ｄ、２８にはプラスのバイアス電圧＋ＶTR1 、＋ＶTR2 を印加して、転写ベルト２０に残留しているトナーを転写ローラ２８に移動させ、クリーナ８にて除去する。
【００３１】
ウォ−ミングアップタイムが終了し、時刻ｔ2 で図示せぬ上位装置からプリント信号が入力されると、感光体ドラム１ａ〜１ｄ、現像ロ−ラ４ａ〜４ｃ、支持ロ−ラ２１、２２、転写ロ−ラ２７ａ〜２７ｄは、それぞれ図３に示したように矢印方向に回転し、上述したように、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナ−像が転写ベルト２０上で合致するように、転写ベルト２０の速度に応じたタイミングで帯電器２ａ〜２ｄは感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に負電荷を一様に帯電させ、露光器３ａ〜３ｄは静電潜像を形成し、現像ロ−ラ４ａ〜４ｃはその静電潜像に負電荷を帯びたトナ−を供給し、反転現像方式によりトナ−現像が形成される。
【００３２】
時刻ｔ2 から時間Ｔ1 経過した時刻ｔ3 で、イエロ−のトナ−現像が一次転写位置に達すると、転写ロ−ラ２７ａにプラスのバイアス電圧＋ＶTR1 が印加され、転写ベルト２０の表面には正電荷が発生し、一次転写位置では負電荷を帯びたイエロ−のトナ−現像が転写ベルト２０から感光体ドラム１ａに向かう電界に沿って転写ベルト２０に移動する。
【００３３】
時刻ｔ3 から時間Ｔ2 経過した時刻ｔ4 で、マゼンタのトナ−現像が一次転写位置に達すると、転写ロ−ラ２７ｂにプラスのバイアス電圧＋ＶTR1 が印加され、転写ベルト２０の表面には正電荷が発生し、一次転写位置では負電荷を帯びたマゼンタのトナ−現像が転写ベルト２０から感光体ドラム１ｂに向かう電界に沿って転写ベルト２０に移動し、イエロ−のトナ−現像に重なる。
【００３４】
時刻ｔ4 から時間Ｔ3 経過した時刻ｔ5 で、シアンのトナ−現像が一次転写位置に達すると、転写ロ−ラ２７ｃにプラスのバイアス電圧＋ＶTR1 が印加され、転写ベルト２０の表面には正電荷が発生し、一次転写位置では負電荷を帯びたシアンのトナ−現像が転写ベルト２０から感光体ドラム１ｃに向かう電界に沿って転写ベルト２０に移動し、マゼンタのトナ−現像に重なる。
【００３５】
時刻ｔ5 から時間Ｔ4 経過した時刻ｔ6 で、ブラックのトナ−現像が一次転写位置に達すると、転写ロ−ラ２７ｄにプラスのバイアス電圧＋ＶTR1 が印加され、転写ベルト２０の表面には正電荷が発生し、一次転写位置では負電荷を帯びたブラックのトナ−現像が転写ベルト２０から感光体ドラム１ｄに向かう電界に沿って転写ベルト２０に移動する。
【００３６】
時刻ｔ6 から時間Ｔ5 経過した時刻ｔ7 で、カラ−画像が二次転写位置に達すると、転写ロ−ラ２８にプラスのバイアス電圧＋ＶTR2 が印加される。このとき、用紙繰出しロ−ラ１３によって用紙カセット１２から繰り出され、タイミングロ−ラ１４を経た印刷用紙１１が二次転写位置に達しており、転写ロ−ラ２８により正電荷を帯電させられる。負電荷を帯びたカラ−画像は転写ベルト２０から印刷用紙１１に向かう電界に沿って移動し、印刷用紙１１に付着し、定着ロ−ラ１５へ搬送されていく。
【００３７】
時刻ｔ3 、ｔ4 、ｔ5 、ｔ6 、ｔ7 から時間Ｔ6 経過した時刻ｔ8 、ｔ9 、ｔ10、ｔ11、ｔ12でクリ−ニング手段２９は転写ロ−ラ２７ａにプラスのバイアス電圧＋ＶTR1 を印加し、転写ロ−ラ２８にプラスのバイアス電圧＋ＶTR2 を印加する。このときトナ−の層はカラ−画像転写時に比べてほとんど無いので、二次転写位置で放電を起こさないようにバイアス電圧をカラ−画像転写時以下とする。放電を起こすと、トナ−を転写ロ−ラ２８に付着させるク−ロン力が弱くなり、残留トナ−を十分に除去できなくなる恐れがある。
【００３８】
尚、印刷時にジャムが発生した場合には、一旦、電源をオフにしてジャムを起こした印刷用紙を取り除き、再度電源をオンにすると、残留しているカラ−画像はウォ−ミングアップ期間に除去される。
【００３９】
本実施の形態ではイエロ−からブラックまで全てのタイミングを述べたが、印刷するカラ−画像に応じて組み合わせが異なる。例えば、ブラックで印刷する場合にはイエロ−、マゼンタ、シアンのユニットの動作は不要である。
【００４０】
本実施の形態によれば、転写ベルトをクリ−ニングする際に、クリ−ナを転写ベルトには圧接させないでクリ−ニングしているので、トナ−現像を付着するベルト面をクリ−ナによる摩擦損傷から保護できる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので以下に記載される効果を奏する。
【００４２】
中間転写体上のトナー像を転写材に転写するときに接触転写体に印加する電圧より小さく、トナーと逆極性の電圧を、転写材に転写後に接触転写体に印加して中間転写体の残留トナーを接触転写体に付着させ、接触転写体に圧接するクリーナにより除去するようにした。よって、放電を起こすことなく残留トナーを接触転写体に付着させることができる。また、中間転写体をクリーニングする際にクリーナを中間転写体に接離させる機構を必要とせず、機構全体が簡素になるとともに装置を小型化できる。
【００４３】
また、クリ−ナを中間転写体に接離させる必要が無くなったことにより、トナ−現像が付着する面をクリ−ナによる摩擦損傷から保護でき、高品位の印刷を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態による画像形成装置を示す模式図である。
【図２】第１の実施の形態による画像形成装置の動作を示すタイムチャ−トである。
【図３】第２の実施の形態による画像形成装置を示す模式図である。
【図４】第２の実施の形態による画像形成装置の動作を示すタイムチャ−トである。
【符号の説明】
５転写ドラム
７金属ロ−ラ
８クリ−ナ
２０転写ベルト
２８転写ロ−ラ

Claims

像担持体と中間転写体とが圧接する一次転写位置で像担持体から中間転写体上にトナー像を転写させ、中間転写体と接触転写体とが圧接する二次転写位置で該トナー像を転写材に転写する画像形成装置において、
上記接触転写体に圧接するクリーナと、
上記中間転写体に電圧を印加する第１の電圧印加手段と、
上記接触転写体に電圧を印加する第２の電圧印加手段と、
上記中間転写体上のトナー像を上記転写材に転写するとき、上記第２の電圧印加手段により上記接触転写体にトナーと逆極性の第１の電圧を印加する転写電圧印加手段と、
上記中間転写体上のトナー像を上記転写材に転写後、上記第１の電圧印加手段により上記中間転写体にトナーと逆極性の電圧を印加するとともに、上記第２の電圧印加手段により上記接触転写体にトナーと逆極性で上記第１の電圧より小さい第２の電圧を印加して、上記中間転写体の残留トナーを上記接触転写体に付着させるように制御するクリーニング手段とを設けたことを特徴とする画像形成装置。
上記クリーニング手段で電圧を印加することにより発生した上記二次転写位置での電界の強さは、上記転写材に上記中間転写体上のトナー像を転写させる際の電界の強さ以下である請求項１の画像形成装置。
上記中間転写体は半導電性の転写ベルトとし、上記二次転写位置で該転写ベルトを挟持するように第１の接触転写体と第２の接触転写体を設け、第１の接触転写体の電気抵抗値を１０⁶ 〜１０¹²Ωに設定し、第２の接触転写体の電気抵抗値を１０¹²Ω以下に設定した請求項２記載の画像形成装置。
像担持体と中間転写体とが圧接する一次転写位置で像担持体から中間転写体上にトナー像を転写させ、中間転写体と接触転写体とが圧接する二次転写位置で該トナー像を転写材に転写する画像形成方法において、
電源を投入すると、画像を形成する前に、上記中間転写体と上記接触転写体のそれぞれにトナーと逆極性の電圧を印加して上記中間転写体の残留トナーを上記接触転写体に付着させ、上記接触転写体に圧接するクリーナで残留トナーを除去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方法。