JP4149585B2 - 画像形成装置と転写装置のクリーニング方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は転写ベルトを用いた電子写真の転写装置において、特に転写ベルトに付着したベタ印字トナーを高速に回収する電子写真の転写装置及び転写方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真装置においてデジタル化が進み、デジタル複写機が普及してきた。デジタル複写機の現像方式としては、転写工程において感光体と転写部材との極性が逆になる反転現像方式が主流である。しかし、この方式を用いると、被転写体である紙と感光体ドラムが逆の極性を持つことになり、両者が引き合って吸着してしまうため、両者を分離する手段が必要になる。従来のレーザプリンタ等では、プロセス速度が遅く、また、感光体ドラムの径が小さいため、紙のこしによる分離が可能であった。しかし、プロセス速度の速いデジタル複写機等では、感度の比較的低い有機感光体を用いるため、ドラムの径が大きくなる。このため、紙のこしによる分離が難しい。そこで、感光体を無端上のベルトにし、転写部のみ感光体曲率を大きくして分離する方法や、転写部材にベルト（以下、転写ベルトという）を使用して、紙をベルト側に吸着させる方法等が実用化されている。転写部材として前述したベルトを用いた場合には、付着したトナーを取り除くためのクリーニング部材が必要となる。このクリーニング部材としてはブレードやバイアスを印加したローラやブラシ状部材等を用いる。ベルトクリーニングにブラシ状部材やローラを用いると、ブレードに比べ寿命が長くなるという利点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ブラシ状部材やローラを用いた場合、通常の印字動作時にベルト上に付着するトナーはクリーニングできても、紙詰まり等のトラブルが発生して、ベタ画像等の多くのトナーが付着すると、短時間ではクリーニングできない。そのため、転写ベルトに付着したトナーによって紙の裏面が汚れたり、転写ベルトへの紙の吸着力が低下して、感光体からの紙の分離不良が発生したりする。高速に大量のトナーによる汚れを取り除く場合、ローラやブラシ状部材に印加するバイアスを高めれば、クリーニング性能を向上させることができ、紙の吸着の問題に関しては解決する。しかし、印加バイアスを上げると、わずかではあるがローラやブラシ状部材から逆チャージされたトナーが筋状に吐き出されるといった現象が起こってしまう。この吐き出された逆チャージトナーはそのトナーと逆の極性を持つ紙に付着することになり、裏汚れが発生してしまう。これは特にブラシ状部材において顕著に表れる。
【０００４】
図１９にある実験の結果を示す。この実験はブラシへの印加バイアスを変えて、Ａ４サイズの５％印字チャートをそれぞれ５ｋ枚（ｋ＝１０００）ランニングしたものである。通常のブラシ印加バイアス０μＡにおいてはベルトのクリーニングがなされないが、用紙の裏汚れは発生していない。また、３〜５μＡにおいてはベルト上は十分クリーニングされており、裏汚れも発生していない。ところが、通常より高いバイアスである６〜７μＡにおいては、ベルト上に若干の筋状のトナーが付着し、紙の裏汚れが発生している。つまりブラシにバイアスを印加しないとベルト上の汚れは酷いが、紙の裏汚れはわずかで、ブラシ印加電流が高いと、ベルト上の汚れは目立たないが、紙の裏汚れが発生しやすくなることがわかる。続いて第２０図に、ベルト上に直接Ａ４長さ、及びＡ３長さのベタを印字して、それが、通常のＡ４サイズの５％チャートの連続印字を何枚行えば、ベルト上がきれいになるのか確認した結果を示す。これによれば、印加電流が大きければ大きいほどベルト上の回復は速い。しかし、回復しているように見えても、実は筋状の汚れがわずかではあるがベルト上に残っており、それが裏汚れになってしまう。また印加電流が小さいとベルト上は数十枚印字後もトナーでかなり汚れており、裏汚れも発生しているが、ベルトの汚れ具合からすれば裏汚れのレベルは良く、ベルト上が回復した後は、裏汚れも発生しなくなる。
【０００５】
要するに、ブラシ印加バイアスが高いと、ベルトにベタ等を付着させてしまった場合には短時間でベルトからトナーを回収できるが、バイアスが高いために逆チャージトナーをブラシからベルトに吐き出す傾向があり、それがわずかでも、逆チャージ故に紙の裏に静電的に転写されて、裏汚れが発生する。
【０００６】
本発明は上述した問題を鑑みてなされたものであり、転写ベルトへの紙の吸着力を維持しつつ、クリーニング部材のクリーニング性能を向上させ、また、逆チャージトナーの問題を解決することのできる電子写真の転写装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明における画像形成装置は、像担持体と、この像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、この潜像を現像剤により可視像化する現像手段と、この現像手段により可視像化された可視像が転写される転写材を担持し、所定方向に搬送する転写ベルトと、この転写ベルトに転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段と、前記転写ベルトと前記像担持体を、像形成時には接触させる第一の位置に移動させ、非像形成時には離間させる第二の位置に移動させる接離手段と、前記転写ベルトの回転方向における前記転写バイアス印加手段の下流側に配置され、前記転写ベルトに接触することにより、転写ベルトの表面をクリーニングするクリーニング手段と、複数の大きさのバイアスの中から選択的にひとつのバイアスを前記クリーニング手段に印加するクリーニングバイアス印加手段と、からなり、前記クリーニング手段に像形成時より高いバイアスが、前記クリーニングバイアス印加手段より印加されるとともに、前記接離手段によって前記転写ベルトと前記像担持体を接触させてクリーニング動作を行うことを特徴としている。
【０００８】
この発明における画像形成装置は、像担持体と、この像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、前記潜像を現像剤により可視像化する現像手段と、この現像手段により可視像化された可視像が転写される転写材を担持し、所定方向に搬送する転写ベルトと、この転写ベルトに転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段と、前記転写ベルトの回転方向における前記転写バイアス印加手段の下流側に配置され、前記転写ベルトの表面をクリーニングするクリーニング手段と、このクリーニング手段にバイアスを印加するバイアス印加手段と、前記クリーニング手段より、前記転写ベルトの回転方向下流側に接触して配置された接触帯電手段と、からなり、この接触帯電手段の帯電特性が前記現像剤の帯電特性よりも前記バイアス印加手段が印加するバイアスの極性と同極性に帯電しやすいことを特徴としている。
【００１０】
この発明における画像形成装置は、像担持体と、この像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、この潜像を現像剤により可視像化する現像手段と、この現像手段により可視像化された可視像が転写される転写材を担持し、所定方向に搬送する転写ベルトと、この転写ベルトに転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段と、前記転写ベルトと前記像担持体を、像形成時には接触させる第一の位置に移動させ、非像形成時には離間させる第二の位置に移動させる接離手段と、前記転写ベルトの回転方向における前記転写バイアス印加手段の下流側に配置され、前記転写ベルトに接触することにより、前記転写ベルトの表面をクリーニングするクリーニング手段と、複数の大きさのバイアスの中から選択的にひとつのバイアスを前記クリーニング手段に印加するクリーニングバイアス印加手段と、
前記クリーニング手段より、前記転写ベルトの回転方向下流側に接触して配置され、前記転写ベルト上の現像剤を再帯電させる再帯電手段と、この再帯電手段に前記クリーニングバイアス印加手段とは逆極性のバイアスを印加する逆バイアス印加手段と、からなり、
前記クリーニング手段に像形成時より高いバイアスが、前記クリーニングバイアス印加手段より印加されるとともに、前記接離手段によって前記転写ベルトと前記像担持体を接触させてクリーニングを行うことを特徴としている。
【００１１】
この発明における画像形成装置は、像担持体と、この像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、この潜像を現像剤により可視像化する現像手段と、この現像手段により可視像化された可視像が転写される転写材を担持し、所定方向に搬送する転写ベルトと、この転写ベルトに転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段と、前記転写ベルトと前記像担持体を、像形成時には接触させる第一の位置に移動させ、非像形成時には離間させる第二の位置に移動させる接離手段と、前記転写ベルトの回転方向における前記転写バイアス印加手段の下流側に配置され、前記転写ベルトに接触することにより、前記転写ベルトの表面をクリーニングするクリーニング手段と、複数の大きさのバイアスの中から選択的にひとつのバイアスを前記クリーニング手段に印加するクリーニングバイアス印加手段と、前記クリーニング手段より、前記転写ベルトの回転方向下流側に接触して配置され、前記転写ベルト上の現像剤を再帯電させる再帯電手段と、この再帯電手段に前記クリーニングバイアス印加手段の同極性と逆極性のバイアスを切り替えて印加する逆バイアス印加手段と、からなり、前記クリーニング手段に像形成時より高いバイアスが、前記クリーニングバイアス印加手段より印加され、かつ前記逆バイアス印加手段によって前記再帯電手段に前記クリーニングバイアス印加手段と同極性のバイアスが印加されるとともに、前記接離手段によって前記転写ベルトと前記像担持体を接触させてクリーニングを行うことを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明における転写装置を用いた画像形成装置の構成図である。尚、この説明ではマイナス帯電の感光体を例に説明するが、プラス帯電でも極性が逆になるだけで同様のものである。画像形成装置１内のほぼ中央部に回転自在に担支された像担持体としての感光体ドラム２を有している。この感光体ドラム２は、帯電チャージャ３によって一様に帯電される（表面電位は−５００〜−８００Ｖ）。その後、外部（例えば、スキャナ等。図示しない。）より送られた画像データをレーザ光等の露光装置４によって感光体ドラム２上に静電潜像として形成する。この静電潜像を現像装置５でマイナスに帯電したトナーにより潜像が顕在化する。ここで現像された感光体ドラム２上の像は、感光体ドラム２と転写ベルト６との間（以下、転写ニップ領域と呼ぶ）に被転写体である紙Ｐを介在させ、さらに高圧電源７により給電ローラ１１を介してベルトに印加されたバイアス(＋３００Ｖ〜５ｋＶ)によって感光体ドラム２上の像が紙に転写される。ベルトユニット８は体積抵抗が１０８〜１０１２Ω・ｃｍの弾性ベルトである転写ベルト６をローラ９、１０で支持した構成で、うち一本のローラ９を駆動することで、転写ベルト６は感光体ドラム２とほぼ等速度で回動する。また給電部材には、体積抵抗１０２〜１０８Ω・ｃｍの導電性の弾性ローラである給電ローラ１１を用い、転写ベルト６背面から給電を行なう。通常の印字では、転写ベルト６と感光体ドラム２が離間した状態でそれぞれが駆動され、両者がほぼ等速度になった後に図示しない当接ユニットによって図のa方向に当接され、転写バイアスが給電ローラ１１に印加されると同時に被転写体である紙が搬送され転写ニップ領域に至る。転写ニップを通過した紙はベルト上に静電吸着しているが、ベルトの駆動ローラ部の曲率が大きい（通常ではφ１２〜４０）ため、ベルトユニット８最下流側で、紙の先端がベルトから離れ、ガイド部材１２を通って定着器１３へと搬送される。
【００１３】
一方、像の紙Ｐへの転写後の感光体ドラム２上に残留したトナーはクリーニング前除電チャージャ１８によってあらかじめ除電された後、クリーナ１９により清掃され、除電ランプ２０により感光体ドラム２上の電位が一定のレベル以下にされ、次の複写を可能としている。
【００１４】
ベルトユニット８の駆動ローラ９側には、紙詰まり時や特殊な紙サイズを使用した際に転写ベルト６に付着したトナーや、また通常の印字の際にベルトに付着した紙粉やカブリトナーを除去するためのクリーニング装置１４があり、ブラシローラ１５にバイアスを高圧電源１７によって印加することで、転写ベルト６上のトナーを取ることができる構成となっている。また、このブラシローラ１５に付着したトナーは、はたき棒１６によって叩き落とされる。尚、これらの動作をＣＰＵ３０が制御する。
【００１５】
ブラシローラ１５は、抵抗が１０２〜１０９Ω、φ１０〜３０ｍｍ程度で、導電性繊維を密度２００００〜２０００００本／ｉｎｃｈで植毛したもので、ベルトに０．５〜数ｍｍ食い込ませて使用する。またブラシに当接させる叩き棒１６は、ブラシローラ１５に対して０．５〜数ｍｍ食い込ませ、ブラシローラ１５の転写ベルト６との周速比は、転写ベルト６と逆方向に１／４〜２倍程度で回転させる。
【００１６】
図２に、本発明の第一の実施例を示す。機器立ち上げ時やリセット動作時における各部の動作状況を示したものである。この動作は、転写ベルト６やブラシローラ１５に残存したトナーの極性が不安定な、長時間放置後の装置の立ち上げ時、準備動作時や、転写ベルト６にベタが印字されている可能性のある紙詰まり後のリセット動作時等に行われる。
【００１７】
上記の動作が始まると、まず、転写ベルト６及び感光体ドラム２が回転を始め、同時にブラシローラ１５に対して高圧電源１７よって通常より高いバイアスを印加する。これにより、転写ベルト６に付着したトナーが高速に除去される。この段階では、通常より高いバイアスが印加されているため、前述したように逆チャージトナーが発生し、転写ベルトに付着してしまう。次に、転写ベルト６と感光体ドラム２が当接ユニットによって当接される。続いて、給電ローラ１１によって転写バイアスが印加される。これにより、転写ベルト６上に付着した逆シャージトナーが静電的に感光体ドラム２に回収されるような電界がかかることになる。したがって、トナーが転写ベルト６と同じ極性となり、また、感光体ドラム２と逆極性となり、逆チャージトナーが感光体ドラム２によって回収されることになる。
【００１８】
次に、転写バイアスが印加されている段階で、ブラシローラ１５に印加しているバイアスを通常に戻す。これにより、ベルト上のトナーはほぼすべて取り除かれ、逆チャージトナーの発生もストップする。この段階でしばらく転写バイアスを印加し、全ての逆チャージトナーを感光体ドラム２に回収させる。最後に、転写バイアス印加を終了し、待機状態に入る。
【００１９】
ただし、感光体が通常通り帯電している場合は、逆チャージトナーが回収可能であるため、転写ベルト６に印加するバイアスはＧＮＤでもよい。
【００２０】
本発明を実施した場合としなかった場合とでの、転写ベルト６にベタを印字した直後の回復具合の差を図３に示す。 これによれば、ＪＡＭ復帰後動作２０ｓｅｃ間のうち、本発明をまったく適用しない場合では、Ａ４長さのベタをベルト上に印字したところ、リセット動作後１枚めに裏汚れが発生し、ベルト上も汚れていたが、ここで、５秒間だけ転写バイアスを５μＡから７μＡにあげて本発明を適用した場合では、Ａ４長さのベタをベルトに印字しても、リセット動作後の一枚めに裏汚れは見られず、ベルト上もきれいであった。また、転写バイアスを１０sec間７μＡにあげた場合では、Ａ３長さのベタをベルトに印字した後も良好に復帰することが可能になった。
【００２１】
次に、本発明の第二の実施例について説明する。図４は、この第二の実施例に係る転写装置の構成図である。この構成はほぼ第一の実施例と同じものであり、同一の構成のものに関しては同一の符号を付し、説明は省略する。前述したベルトユニット８の転写ベルトの回転時、ブラシローラ１５の下流で、かつ、転写ニップ領域の上流に接触帯電部材２１を設ける。これにより、前述した転写ベルト６やブラシローラ１５に残存したトナーの極性が不安定な、長時間放置後の装置の立ち上げ時、準備動作時や、転写ベルト６にベタが印字されている可能性のある紙詰まり後のリセット動作時等に、通常より高いバイアスをブラシローラ１５に印加した際に発生する逆チャージトナーを再びマイナスチャージに戻すことができる。したがって、紙の裏汚れを防ぐことができる。
【００２２】
接触帯電部材２１として固定式のブラシ状部材を用いた場合について説明する。このブラシ部材の摩擦帯電序列がよりプラスであるほど、清掃部材であるブラシローラから吐き出された逆チャージトナー（＋）が、ブラシとの摩擦によりマイナス帯電に戻りやすくなる。
【００２３】
実験では、ブラシクリーニング部で逆チャージトナーが発生するように、クリーニングブラシへの印加電流を７μＡにして、固定式のブラシ部材の材質を数種類変えて、５％チャートのランニング試験を行ったときの裏汚れの発生状況を比較した。結果を図５に示す。使用した現像剤に比べて摩擦帯電極性が＋側の材料としては、ナイロン、ポリエステル製のブラシを用い、現像剤よりも−側の材料としてはテフロンコートした繊維を使用した。これによれば、テフロンコートブラシでは、１ｋ枚終了時で、すでに裏汚れが多数発生していたのに対して、ポリエステルブラシでは裏汚れは非常にわずかであり、ナイロンブラシではほとんど発生していない。そしてナイロンブラシでは５ｋ枚のランニング後でも裏汚れは発生しなかったが、ベルト上の汚れをそれぞれ観察すると、どのブラシを用いた場合も筋状の汚れが若干見られており、大差が見られなかった。これは、ナイロンやポリエステルブラシでは、ブラシを通過する際に、トナーがマイナスに再帯電されたためで、転写部においてベルト上が汚れているのにも関わらず、裏汚れにはならなくなる。このように再帯電部材として、トナーよりも＋に帯電しやすい材料を用いることで、トナーのマイナス極性への再帯電が行われやすくなる。この再帯電部材は、固定式のブラシ状部材でなくてもよい。例えば、図６のようにブラシローラでも良く、また図７及び図８のように、シリコンチップを取り付けたブレード状部材等をベルトに押し付けることでも、逆チャージトナーがマイナスに再帯電され、裏汚れの発生を防止することができる。
【００２４】
次に本発明の第三の実施例について説明する。この第三の実施例に係る転写装置の構成図は第二の実施例と同じものであり、省略する。本実施例では、転写ベルト６表面の摩擦帯電極性がトナーよりも＋に帯電しやすい材料を用いることで、トナーの再帯電の効率を上げることができるようしたものである。実験ではベルトの表面層をトナーに対して＋側に帯電しやすい材料として、ナイロン系、フッソ系のものを使用し、トナーよりも−に帯電しやすい材料としてはテフロン系の材料を使用した。結果を図９に示す。接触帯電部材２１には、ポリエステル系の固定式ブラシを使用し、方法は第二の実施例と同様にして行ったが、これによれば、ベルト表面層がテフロンだと１ｋ枚後で既に裏汚れが発生したが、ナイロンの表面層では、３ｋ枚後でも裏汚れが発生せず、５ｋ枚後では発生したが、非常にわずかなレベルであった。また、ベルト上を観察すると、どの材料でも筋状の汚れに大差はなく、ベルト表面に、より＋に摩擦帯電しやすい材料を用いることで、逆チャージトナーをマイナス極性に再帯電させやすくなり、裏汚れが減少したことがわかる。このように、ベルト表面の摩擦帯電性をトナーよりも＋極性にすることでも効果があることがわかる。
【００２５】
次に本発明の第四の実施例について説明する。この実施例における転写装置の構成図を図１０及び図１１に示す。これらの構成は、ほぼ第一の実施例と同じものであり、同一の構成のものに関しては同一の符号を付し、説明は省略する。本実施例は、バイアスを印加したブラシローラ１５の下流側でかつ転写ニップ領域の上流側に、ブラシローラ１５に印加する極性とは逆極性のバイアスを印加した再帯電手段を設けたものである。この再帯電手段としては、コロナチャージャ、導電性ローラ、導電性ブラシ等があげられるが、図１０においては固定ブラシ状部材２２に＋バイアスを印加する構成を示し、また図１１のようにコロナチャージャ２３を用いる構成を示す。これによって、ベルト上の逆チャージトナーは再びマイナスに帯電され裏汚れが発生しなくなる。実験では、体積抵抗が１０１０Ω・ｃｍ程度のベルトを使用したため、再帯電手段の転写ベルト裏面に金属ローラを設けて接地し、対向電極を設けたが、ベルト抵抗が低ければ転写ベルト６のベルトゴム層が対向電極となるため、対向電極を設ける必要はない。
【００２６】
図１２に再帯電手段にポリエステル繊維の固定ブラシ状部材２２、及びコロナチャージャ２３を用いた場合の結果を示した。使用したポリエステルブラシは、抵抗が１０６Ω程度のもので、密度は１０００００本／ｉｎｃｈ、転写ベルト６への食い込み量は１ｍｍとした。実験は第一乃至第三の実施例のときと同様に、清掃部材であるブラシローラ５に印加する電流を通常よりも高く設定して、逆チャージトナーをわずかずつ発生させながらランニングを行った。これによればバイアスを印加した再帯電手段を設けることで、ブラシ、コロナとも１０ｋ枚のランニングを行っても裏汚れはまったく発生せず、問題が発生しなくなった。しかし固定式のブラシで定電圧制御を行った場合では、１５ｋ枚頃から徐々に裏汚れが発生し始め、電流値が初期では１０μＡ近かったものが２μＡ以下に低下してしまった。一方印加バイアスを定電流制御に設定すると、徐々に電圧が上昇するが、２５ｋ枚終了時でも裏汚れが発生しておらず、良好な結果になった。これは、ブラシに逆チャージトナーが詰まってきて、定電圧制御では飽和するため電流が流れにくくなり、ブラシの能力が低下したことによるものである。
【００２７】
次に第五の実施例について説明する。これは、前述した第四の実施例の最後で述べた問題を解決するためのものである。図１３は、第五の実施例にかかる転写装置の構成を示した図である。この構成は第四の実施例の転写装置の構成とほぼ同じものであり、同一の働きをするものに関しては、同一符号を付し、説明を省略する。図のように再帯電手段である固定ブラシ状部材２２に印加するバイアスの極性を切り替えるために２つの高圧電源２４及び２５が設置されている。
【００２８】
図１４に転写装置の動作を示す。感光体ドラム２と転写ベルト６を回転させ、同時にブラシローラ１５にバイアスが印加され、転写ベルト６上に付着したトナーが回収される。このあと、感光体ドラム２と転写ベルト６が当接され、固定ブラシ状部材２２に通常と逆のバイアスが印加され、固定ブラシ状部材２２に付着した逆チャージトナーが放出される。ここで、放出されたトナーは、転写ベルト６によって転写ニップ領域に運ばれ、逆チャージトナーと反対の極性を持つ感光体ドラム２に回収される。この時、転写バイアスをかけて静電的に感光体ドラム２に逆チャージトナーが付着するように電界をかける（ただし、感光体ドラム２が通常通り帯電している場合は、逆チャージトナーが回収可能な電界がかかっているため、転写ベルト６に印加する電圧はＧＮＤでもよい。）。感光体ドラム２によって回収されたトナーは、クリーナ１９によって清掃される。固定ブラシ状部材２２に付着した逆チャージトナーが取れたであろうと判断できる段階で、固定ブラシ状部材２２にかけるバイアスを通常（図の場合ではマイナス）に戻し、逆チャージトナーの放出をストップさせる。しばらくして、転写ベルト６上の逆シャージトナーが回収された段階で、転写バイアス印加をストップさせ、待機状態に入る。
【００２９】
このような動作を図１２の−１ｋＶ定電圧制御で２０ｋ枚後のブラシローラ１５に行ったところ、性能が回復し、さらにその後５ｋ枚印字しても（２５Ｋ枚印字）でも、裏汚れが発生しなくなった。図１４では印字動作開始時に本実施例を適用するようなタイミングチャートの例を示したが、これは、準備動作時やＪＡＭ復帰後リセット動作時等の非印字動作時にならば可能であり、効果がある。また、印字動作後でも効果がある。
【００３０】
また、ベルトにベタを印字した可能性のあるＪＡＭ復帰後リセット動作時等は、さらにブラシローラ１５への印加バイアスを通常の印字動作時よりも高くしてやると、多量に発生した逆チャージトナーは固定ブラシへは吸着せずに感光体側に転移するため、固定ブラシへの負担が軽減され、さらに第一の実施例と同様な原理で、ベルト上のクリーニングが加速され、短時間でベルトをクリーニングすることが可能になる。
【００３１】
以下に本発明の第六の実施例について説明する。タイミングチャートを図１５に示す。感光体ドラム２と転写ベルト６を回転させ、同時にブラシローラ１５に対し、通常より高いバイアスを印加し、転写ベルト６上にベタ印字されたトナーを高速に回収する。ただし、この段階では逆チャージトナーが発生し、転写ベルト６に付着する。次に、転写ベルト６と感光体ドラム２を当接し、固定ブラシ状部材２２に印加するバイアスを通常と逆に設定する。さらに、転写バイアスを転写ベルト６に印加する。これにより、ブラシローラ１５及び固定ブラシ状部材２２から放出される逆チャージトナーは感光体ドラム２によって回収されることになる。転写ベルト上のベタ印字トナーが回収されたと判断されると、ブラシローラ１５は通常のバイアスが印加され、逆チャージトナーは発生しない。また、この段階で固定ブラシ状部材２２のバイアスの極性も通常に戻し、逆チャージトナーの放出もストップさせる。その後、逆チャージトナーが感光体ドラム２により回収終了とされると、転写バイアス印加を止め、待機状態に入る。尚、この動作は印字終了時に行っても良い。
【００３２】
このように、紙が印字状態にない場合は、帯電部材をリフレッシュするという意味で、頻繁に印加バイアスを逆転させることで、ブラシやローラ等の再帯電部材の効果を延命させることができる。
【００３３】
また、手差しモード等で、設定した紙サイズとは異なる紙を印字すると、場合によっては、ベルト上にベタを印字してしまうことがある。ベルトにベタを印字した際は、ブラシクリーナへの印加バイアスを上げると効果があるのはわかっているが、特に複数枚コピーのときは、ベルトにベタを直接印字した直後に次の印字動作が行われるため、感光体側へ逆チャージトナーを戻す時間がなく、紙の裏汚れが発生しやすい。そこで、手差しモードのときは、ブラシクリーナーへの印加バイアスを通常よりも高く設定して、万が一ベルトにベタが打たれてもクリーニングが可能な状況にしておいて、それによって発生する逆チャージトナーは、再帯電部材により正常な帯電に戻したり、もしくはブラシのような部材では、再帯電させると同時に再帯電しそこなったトナーを吸着して保持するので都合が良い。以下に、第七の実施例を説明する。タイミングチャートを図１６に示す。印字前の動作は第六の実施例と同じものである。待機後、一枚目の印字動作が行われる段階では、ブラシローラ１５に印加するバイアスを通常よりも高く設定する。これは、１枚目の印字前に固定ブラシに印加されるバイアスが＋に逆転してブラシをリフレッシュした直後なので、ブラシの＋トナーの回収能力も高く、再帯電しそこなっても裏汚れになりにくい。これによって、手差しモードで設定の異なる紙を使用された場合でも裏汚れを発生させなくすることができる。図１７にはその確認結果を示す。手差しモードで１枚目に設定サイズの異なる紙を使用してベルト上にベタを印字して、１枚目、及び２枚めの裏汚れを確認したところ、本発明を適用すれば、裏汚れが発生しなくなることが確かめられた。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明によれば、用紙の剥離に影響を与える転写ベルト上にベタ印字されたトナーを高速に回収する際に発生する逆チャージトナーによる紙の裏汚れを防ぐことができ、安定した電子写真を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係る画像形成装置の構成図。
【図２】本発明の第一の実施の形態に係る転写装置の動作タイミングを示した図。
【図３】第一の実施例での回復の度合いを示した図。
【図４】本発明の第二の実施の形態に係る画像形成装置の構成図。
【図５】クリーニングブラシの材質毎の結果を示した図。
【図６】接触帯電部材をブラシ状にした図。
【図７】接触帯電部材をブレードにした図。
【図８】ブレードの拡大図。
【図９】転写ベルト表面層の材質毎の結果を示した図。
【図１０】本発明の第四の実施例に係る画像形成装置の構成図。
【図１１】本発明の第四の実施例に係る画像形成装置の構成図。
【図１２】再帯電手段毎の転写ベルトの状態を示した図。
【図１３】本発明の第五の実施例に係る画像形成装置の構成図。
【図１４】本発明の第五の実施の形態に係る転写装置の動作タイミングを示した図。
【図１５】本発明の第六の実施の形態に係る転写装置の動作タイミングを示した図。
【図１６】本発明の第七の実施の形態に係る転写装置の動作タイミングを示した図。
【図１７】第七の実施例を用いた結果を示した図。
【図１８】従来の画像形成装置内の転写装置の動作を示した図。
【図１９】クリーニングローラの印加バイアス毎の転写ベルトの状態を示した図。
【図２０】クリーニングブラシの印加バイアス毎の通常復帰に係る印字枚数を示した図。
【符号の説明】
１ 画像形成装置
２ 感光体ドラム
３ 帯電チャージャ
４ 露光装置
５ 現像装置
６ 転写ベルト
７ 高圧電源
８ ベルトユニット
９ ローラ
１１ 給電ローラ
１３ 定着器
１４ クリーニング装置
１５ ブラシローラ
１６ はたき棒
１７ 高圧電源
１８ クリーニング前除電チャージャ
１９ クリーナ
２０ 除電ランプ
２１ 接触帯電部材
２２ 固定ブラシ状部材
２３ コロナチャージャ
２４ 高圧電源
２５ 高圧電源
２６ 高圧電源
３０ ＣＰＵ
【発明の属する技術分野】
本発明は転写ベルトを用いた電子写真の転写装置において、特に転写ベルトに付着したベタ印字トナーを高速に回収する電子写真の転写装置及び転写方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真装置においてデジタル化が進み、デジタル複写機が普及してきた。デジタル複写機の現像方式としては、転写工程において感光体と転写部材との極性が逆になる反転現像方式が主流である。しかし、この方式を用いると、被転写体である紙と感光体ドラムが逆の極性を持つことになり、両者が引き合って吸着してしまうため、両者を分離する手段が必要になる。従来のレーザプリンタ等では、プロセス速度が遅く、また、感光体ドラムの径が小さいため、紙のこしによる分離が可能であった。しかし、プロセス速度の速いデジタル複写機等では、感度の比較的低い有機感光体を用いるため、ドラムの径が大きくなる。このため、紙のこしによる分離が難しい。そこで、感光体を無端上のベルトにし、転写部のみ感光体曲率を大きくして分離する方法や、転写部材にベルト（以下、転写ベルトという）を使用して、紙をベルト側に吸着させる方法等が実用化されている。転写部材として前述したベルトを用いた場合には、付着したトナーを取り除くためのクリーニング部材が必要となる。このクリーニング部材としてはブレードやバイアスを印加したローラやブラシ状部材等を用いる。ベルトクリーニングにブラシ状部材やローラを用いると、ブレードに比べ寿命が長くなるという利点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ブラシ状部材やローラを用いた場合、通常の印字動作時にベルト上に付着するトナーはクリーニングできても、紙詰まり等のトラブルが発生して、ベタ画像等の多くのトナーが付着すると、短時間ではクリーニングできない。そのため、転写ベルトに付着したトナーによって紙の裏面が汚れたり、転写ベルトへの紙の吸着力が低下して、感光体からの紙の分離不良が発生したりする。高速に大量のトナーによる汚れを取り除く場合、ローラやブラシ状部材に印加するバイアスを高めれば、クリーニング性能を向上させることができ、紙の吸着の問題に関しては解決する。しかし、印加バイアスを上げると、わずかではあるがローラやブラシ状部材から逆チャージされたトナーが筋状に吐き出されるといった現象が起こってしまう。この吐き出された逆チャージトナーはそのトナーと逆の極性を持つ紙に付着することになり、裏汚れが発生してしまう。これは特にブラシ状部材において顕著に表れる。
【０００４】
図１９にある実験の結果を示す。この実験はブラシへの印加バイアスを変えて、Ａ４サイズの５％印字チャートをそれぞれ５ｋ枚（ｋ＝１０００）ランニングしたものである。通常のブラシ印加バイアス０μＡにおいてはベルトのクリーニングがなされないが、用紙の裏汚れは発生していない。また、３〜５μＡにおいてはベルト上は十分クリーニングされており、裏汚れも発生していない。ところが、通常より高いバイアスである６〜７μＡにおいては、ベルト上に若干の筋状のトナーが付着し、紙の裏汚れが発生している。つまりブラシにバイアスを印加しないとベルト上の汚れは酷いが、紙の裏汚れはわずかで、ブラシ印加電流が高いと、ベルト上の汚れは目立たないが、紙の裏汚れが発生しやすくなることがわかる。続いて第２０図に、ベルト上に直接Ａ４長さ、及びＡ３長さのベタを印字して、それが、通常のＡ４サイズの５％チャートの連続印字を何枚行えば、ベルト上がきれいになるのか確認した結果を示す。これによれば、印加電流が大きければ大きいほどベルト上の回復は速い。しかし、回復しているように見えても、実は筋状の汚れがわずかではあるがベルト上に残っており、それが裏汚れになってしまう。また印加電流が小さいとベルト上は数十枚印字後もトナーでかなり汚れており、裏汚れも発生しているが、ベルトの汚れ具合からすれば裏汚れのレベルは良く、ベルト上が回復した後は、裏汚れも発生しなくなる。
【０００５】
要するに、ブラシ印加バイアスが高いと、ベルトにベタ等を付着させてしまった場合には短時間でベルトからトナーを回収できるが、バイアスが高いために逆チャージトナーをブラシからベルトに吐き出す傾向があり、それがわずかでも、逆チャージ故に紙の裏に静電的に転写されて、裏汚れが発生する。
【０００６】
本発明は上述した問題を鑑みてなされたものであり、転写ベルトへの紙の吸着力を維持しつつ、クリーニング部材のクリーニング性能を向上させ、また、逆チャージトナーの問題を解決することのできる電子写真の転写装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明における画像形成装置は、像担持体と、この像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、この潜像を現像剤により可視像化する現像手段と、この現像手段により可視像化された可視像が転写される転写材を担持し、所定方向に搬送する転写ベルトと、この転写ベルトに転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段と、前記転写ベルトと前記像担持体を、像形成時には接触させる第一の位置に移動させ、非像形成時には離間させる第二の位置に移動させる接離手段と、前記転写ベルトの回転方向における前記転写バイアス印加手段の下流側に配置され、前記転写ベルトに接触することにより、転写ベルトの表面をクリーニングするクリーニング手段と、複数の大きさのバイアスの中から選択的にひとつのバイアスを前記クリーニング手段に印加するクリーニングバイアス印加手段と、からなり、前記クリーニング手段に像形成時より高いバイアスが、前記クリーニングバイアス印加手段より印加されるとともに、前記接離手段によって前記転写ベルトと前記像担持体を接触させてクリーニング動作を行うことを特徴としている。
【０００８】
この発明における画像形成装置は、像担持体と、この像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、前記潜像を現像剤により可視像化する現像手段と、この現像手段により可視像化された可視像が転写される転写材を担持し、所定方向に搬送する転写ベルトと、この転写ベルトに転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段と、前記転写ベルトの回転方向における前記転写バイアス印加手段の下流側に配置され、前記転写ベルトの表面をクリーニングするクリーニング手段と、このクリーニング手段にバイアスを印加するバイアス印加手段と、前記クリーニング手段より、前記転写ベルトの回転方向下流側に接触して配置された接触帯電手段と、からなり、この接触帯電手段の帯電特性が前記現像剤の帯電特性よりも前記バイアス印加手段が印加するバイアスの極性と同極性に帯電しやすいことを特徴としている。
【００１０】
この発明における画像形成装置は、像担持体と、この像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、この潜像を現像剤により可視像化する現像手段と、この現像手段により可視像化された可視像が転写される転写材を担持し、所定方向に搬送する転写ベルトと、この転写ベルトに転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段と、前記転写ベルトと前記像担持体を、像形成時には接触させる第一の位置に移動させ、非像形成時には離間させる第二の位置に移動させる接離手段と、前記転写ベルトの回転方向における前記転写バイアス印加手段の下流側に配置され、前記転写ベルトに接触することにより、前記転写ベルトの表面をクリーニングするクリーニング手段と、複数の大きさのバイアスの中から選択的にひとつのバイアスを前記クリーニング手段に印加するクリーニングバイアス印加手段と、
前記クリーニング手段より、前記転写ベルトの回転方向下流側に接触して配置され、前記転写ベルト上の現像剤を再帯電させる再帯電手段と、この再帯電手段に前記クリーニングバイアス印加手段とは逆極性のバイアスを印加する逆バイアス印加手段と、からなり、
前記クリーニング手段に像形成時より高いバイアスが、前記クリーニングバイアス印加手段より印加されるとともに、前記接離手段によって前記転写ベルトと前記像担持体を接触させてクリーニングを行うことを特徴としている。
【００１１】
この発明における画像形成装置は、像担持体と、この像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、この潜像を現像剤により可視像化する現像手段と、この現像手段により可視像化された可視像が転写される転写材を担持し、所定方向に搬送する転写ベルトと、この転写ベルトに転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段と、前記転写ベルトと前記像担持体を、像形成時には接触させる第一の位置に移動させ、非像形成時には離間させる第二の位置に移動させる接離手段と、前記転写ベルトの回転方向における前記転写バイアス印加手段の下流側に配置され、前記転写ベルトに接触することにより、前記転写ベルトの表面をクリーニングするクリーニング手段と、複数の大きさのバイアスの中から選択的にひとつのバイアスを前記クリーニング手段に印加するクリーニングバイアス印加手段と、前記クリーニング手段より、前記転写ベルトの回転方向下流側に接触して配置され、前記転写ベルト上の現像剤を再帯電させる再帯電手段と、この再帯電手段に前記クリーニングバイアス印加手段の同極性と逆極性のバイアスを切り替えて印加する逆バイアス印加手段と、からなり、前記クリーニング手段に像形成時より高いバイアスが、前記クリーニングバイアス印加手段より印加され、かつ前記逆バイアス印加手段によって前記再帯電手段に前記クリーニングバイアス印加手段と同極性のバイアスが印加されるとともに、前記接離手段によって前記転写ベルトと前記像担持体を接触させてクリーニングを行うことを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明における転写装置を用いた画像形成装置の構成図である。尚、この説明ではマイナス帯電の感光体を例に説明するが、プラス帯電でも極性が逆になるだけで同様のものである。画像形成装置１内のほぼ中央部に回転自在に担支された像担持体としての感光体ドラム２を有している。この感光体ドラム２は、帯電チャージャ３によって一様に帯電される（表面電位は−５００〜−８００Ｖ）。その後、外部（例えば、スキャナ等。図示しない。）より送られた画像データをレーザ光等の露光装置４によって感光体ドラム２上に静電潜像として形成する。この静電潜像を現像装置５でマイナスに帯電したトナーにより潜像が顕在化する。ここで現像された感光体ドラム２上の像は、感光体ドラム２と転写ベルト６との間（以下、転写ニップ領域と呼ぶ）に被転写体である紙Ｐを介在させ、さらに高圧電源７により給電ローラ１１を介してベルトに印加されたバイアス(＋３００Ｖ〜５ｋＶ)によって感光体ドラム２上の像が紙に転写される。ベルトユニット８は体積抵抗が１０８〜１０１２Ω・ｃｍの弾性ベルトである転写ベルト６をローラ９、１０で支持した構成で、うち一本のローラ９を駆動することで、転写ベルト６は感光体ドラム２とほぼ等速度で回動する。また給電部材には、体積抵抗１０２〜１０８Ω・ｃｍの導電性の弾性ローラである給電ローラ１１を用い、転写ベルト６背面から給電を行なう。通常の印字では、転写ベルト６と感光体ドラム２が離間した状態でそれぞれが駆動され、両者がほぼ等速度になった後に図示しない当接ユニットによって図のa方向に当接され、転写バイアスが給電ローラ１１に印加されると同時に被転写体である紙が搬送され転写ニップ領域に至る。転写ニップを通過した紙はベルト上に静電吸着しているが、ベルトの駆動ローラ部の曲率が大きい（通常ではφ１２〜４０）ため、ベルトユニット８最下流側で、紙の先端がベルトから離れ、ガイド部材１２を通って定着器１３へと搬送される。
【００１３】
一方、像の紙Ｐへの転写後の感光体ドラム２上に残留したトナーはクリーニング前除電チャージャ１８によってあらかじめ除電された後、クリーナ１９により清掃され、除電ランプ２０により感光体ドラム２上の電位が一定のレベル以下にされ、次の複写を可能としている。
【００１４】
ベルトユニット８の駆動ローラ９側には、紙詰まり時や特殊な紙サイズを使用した際に転写ベルト６に付着したトナーや、また通常の印字の際にベルトに付着した紙粉やカブリトナーを除去するためのクリーニング装置１４があり、ブラシローラ１５にバイアスを高圧電源１７によって印加することで、転写ベルト６上のトナーを取ることができる構成となっている。また、このブラシローラ１５に付着したトナーは、はたき棒１６によって叩き落とされる。尚、これらの動作をＣＰＵ３０が制御する。
【００１５】
ブラシローラ１５は、抵抗が１０２〜１０９Ω、φ１０〜３０ｍｍ程度で、導電性繊維を密度２００００〜２０００００本／ｉｎｃｈで植毛したもので、ベルトに０．５〜数ｍｍ食い込ませて使用する。またブラシに当接させる叩き棒１６は、ブラシローラ１５に対して０．５〜数ｍｍ食い込ませ、ブラシローラ１５の転写ベルト６との周速比は、転写ベルト６と逆方向に１／４〜２倍程度で回転させる。
【００１６】
図２に、本発明の第一の実施例を示す。機器立ち上げ時やリセット動作時における各部の動作状況を示したものである。この動作は、転写ベルト６やブラシローラ１５に残存したトナーの極性が不安定な、長時間放置後の装置の立ち上げ時、準備動作時や、転写ベルト６にベタが印字されている可能性のある紙詰まり後のリセット動作時等に行われる。
【００１７】
上記の動作が始まると、まず、転写ベルト６及び感光体ドラム２が回転を始め、同時にブラシローラ１５に対して高圧電源１７よって通常より高いバイアスを印加する。これにより、転写ベルト６に付着したトナーが高速に除去される。この段階では、通常より高いバイアスが印加されているため、前述したように逆チャージトナーが発生し、転写ベルトに付着してしまう。次に、転写ベルト６と感光体ドラム２が当接ユニットによって当接される。続いて、給電ローラ１１によって転写バイアスが印加される。これにより、転写ベルト６上に付着した逆シャージトナーが静電的に感光体ドラム２に回収されるような電界がかかることになる。したがって、トナーが転写ベルト６と同じ極性となり、また、感光体ドラム２と逆極性となり、逆チャージトナーが感光体ドラム２によって回収されることになる。
【００１８】
次に、転写バイアスが印加されている段階で、ブラシローラ１５に印加しているバイアスを通常に戻す。これにより、ベルト上のトナーはほぼすべて取り除かれ、逆チャージトナーの発生もストップする。この段階でしばらく転写バイアスを印加し、全ての逆チャージトナーを感光体ドラム２に回収させる。最後に、転写バイアス印加を終了し、待機状態に入る。
【００１９】
ただし、感光体が通常通り帯電している場合は、逆チャージトナーが回収可能であるため、転写ベルト６に印加するバイアスはＧＮＤでもよい。
【００２０】
本発明を実施した場合としなかった場合とでの、転写ベルト６にベタを印字した直後の回復具合の差を図３に示す。 これによれば、ＪＡＭ復帰後動作２０ｓｅｃ間のうち、本発明をまったく適用しない場合では、Ａ４長さのベタをベルト上に印字したところ、リセット動作後１枚めに裏汚れが発生し、ベルト上も汚れていたが、ここで、５秒間だけ転写バイアスを５μＡから７μＡにあげて本発明を適用した場合では、Ａ４長さのベタをベルトに印字しても、リセット動作後の一枚めに裏汚れは見られず、ベルト上もきれいであった。また、転写バイアスを１０sec間７μＡにあげた場合では、Ａ３長さのベタをベルトに印字した後も良好に復帰することが可能になった。
【００２１】
次に、本発明の第二の実施例について説明する。図４は、この第二の実施例に係る転写装置の構成図である。この構成はほぼ第一の実施例と同じものであり、同一の構成のものに関しては同一の符号を付し、説明は省略する。前述したベルトユニット８の転写ベルトの回転時、ブラシローラ１５の下流で、かつ、転写ニップ領域の上流に接触帯電部材２１を設ける。これにより、前述した転写ベルト６やブラシローラ１５に残存したトナーの極性が不安定な、長時間放置後の装置の立ち上げ時、準備動作時や、転写ベルト６にベタが印字されている可能性のある紙詰まり後のリセット動作時等に、通常より高いバイアスをブラシローラ１５に印加した際に発生する逆チャージトナーを再びマイナスチャージに戻すことができる。したがって、紙の裏汚れを防ぐことができる。
【００２２】
接触帯電部材２１として固定式のブラシ状部材を用いた場合について説明する。このブラシ部材の摩擦帯電序列がよりプラスであるほど、清掃部材であるブラシローラから吐き出された逆チャージトナー（＋）が、ブラシとの摩擦によりマイナス帯電に戻りやすくなる。
【００２３】
実験では、ブラシクリーニング部で逆チャージトナーが発生するように、クリーニングブラシへの印加電流を７μＡにして、固定式のブラシ部材の材質を数種類変えて、５％チャートのランニング試験を行ったときの裏汚れの発生状況を比較した。結果を図５に示す。使用した現像剤に比べて摩擦帯電極性が＋側の材料としては、ナイロン、ポリエステル製のブラシを用い、現像剤よりも−側の材料としてはテフロンコートした繊維を使用した。これによれば、テフロンコートブラシでは、１ｋ枚終了時で、すでに裏汚れが多数発生していたのに対して、ポリエステルブラシでは裏汚れは非常にわずかであり、ナイロンブラシではほとんど発生していない。そしてナイロンブラシでは５ｋ枚のランニング後でも裏汚れは発生しなかったが、ベルト上の汚れをそれぞれ観察すると、どのブラシを用いた場合も筋状の汚れが若干見られており、大差が見られなかった。これは、ナイロンやポリエステルブラシでは、ブラシを通過する際に、トナーがマイナスに再帯電されたためで、転写部においてベルト上が汚れているのにも関わらず、裏汚れにはならなくなる。このように再帯電部材として、トナーよりも＋に帯電しやすい材料を用いることで、トナーのマイナス極性への再帯電が行われやすくなる。この再帯電部材は、固定式のブラシ状部材でなくてもよい。例えば、図６のようにブラシローラでも良く、また図７及び図８のように、シリコンチップを取り付けたブレード状部材等をベルトに押し付けることでも、逆チャージトナーがマイナスに再帯電され、裏汚れの発生を防止することができる。
【００２４】
次に本発明の第三の実施例について説明する。この第三の実施例に係る転写装置の構成図は第二の実施例と同じものであり、省略する。本実施例では、転写ベルト６表面の摩擦帯電極性がトナーよりも＋に帯電しやすい材料を用いることで、トナーの再帯電の効率を上げることができるようしたものである。実験ではベルトの表面層をトナーに対して＋側に帯電しやすい材料として、ナイロン系、フッソ系のものを使用し、トナーよりも−に帯電しやすい材料としてはテフロン系の材料を使用した。結果を図９に示す。接触帯電部材２１には、ポリエステル系の固定式ブラシを使用し、方法は第二の実施例と同様にして行ったが、これによれば、ベルト表面層がテフロンだと１ｋ枚後で既に裏汚れが発生したが、ナイロンの表面層では、３ｋ枚後でも裏汚れが発生せず、５ｋ枚後では発生したが、非常にわずかなレベルであった。また、ベルト上を観察すると、どの材料でも筋状の汚れに大差はなく、ベルト表面に、より＋に摩擦帯電しやすい材料を用いることで、逆チャージトナーをマイナス極性に再帯電させやすくなり、裏汚れが減少したことがわかる。このように、ベルト表面の摩擦帯電性をトナーよりも＋極性にすることでも効果があることがわかる。
【００２５】
次に本発明の第四の実施例について説明する。この実施例における転写装置の構成図を図１０及び図１１に示す。これらの構成は、ほぼ第一の実施例と同じものであり、同一の構成のものに関しては同一の符号を付し、説明は省略する。本実施例は、バイアスを印加したブラシローラ１５の下流側でかつ転写ニップ領域の上流側に、ブラシローラ１５に印加する極性とは逆極性のバイアスを印加した再帯電手段を設けたものである。この再帯電手段としては、コロナチャージャ、導電性ローラ、導電性ブラシ等があげられるが、図１０においては固定ブラシ状部材２２に＋バイアスを印加する構成を示し、また図１１のようにコロナチャージャ２３を用いる構成を示す。これによって、ベルト上の逆チャージトナーは再びマイナスに帯電され裏汚れが発生しなくなる。実験では、体積抵抗が１０１０Ω・ｃｍ程度のベルトを使用したため、再帯電手段の転写ベルト裏面に金属ローラを設けて接地し、対向電極を設けたが、ベルト抵抗が低ければ転写ベルト６のベルトゴム層が対向電極となるため、対向電極を設ける必要はない。
【００２６】
図１２に再帯電手段にポリエステル繊維の固定ブラシ状部材２２、及びコロナチャージャ２３を用いた場合の結果を示した。使用したポリエステルブラシは、抵抗が１０６Ω程度のもので、密度は１０００００本／ｉｎｃｈ、転写ベルト６への食い込み量は１ｍｍとした。実験は第一乃至第三の実施例のときと同様に、清掃部材であるブラシローラ５に印加する電流を通常よりも高く設定して、逆チャージトナーをわずかずつ発生させながらランニングを行った。これによればバイアスを印加した再帯電手段を設けることで、ブラシ、コロナとも１０ｋ枚のランニングを行っても裏汚れはまったく発生せず、問題が発生しなくなった。しかし固定式のブラシで定電圧制御を行った場合では、１５ｋ枚頃から徐々に裏汚れが発生し始め、電流値が初期では１０μＡ近かったものが２μＡ以下に低下してしまった。一方印加バイアスを定電流制御に設定すると、徐々に電圧が上昇するが、２５ｋ枚終了時でも裏汚れが発生しておらず、良好な結果になった。これは、ブラシに逆チャージトナーが詰まってきて、定電圧制御では飽和するため電流が流れにくくなり、ブラシの能力が低下したことによるものである。
【００２７】
次に第五の実施例について説明する。これは、前述した第四の実施例の最後で述べた問題を解決するためのものである。図１３は、第五の実施例にかかる転写装置の構成を示した図である。この構成は第四の実施例の転写装置の構成とほぼ同じものであり、同一の働きをするものに関しては、同一符号を付し、説明を省略する。図のように再帯電手段である固定ブラシ状部材２２に印加するバイアスの極性を切り替えるために２つの高圧電源２４及び２５が設置されている。
【００２８】
図１４に転写装置の動作を示す。感光体ドラム２と転写ベルト６を回転させ、同時にブラシローラ１５にバイアスが印加され、転写ベルト６上に付着したトナーが回収される。このあと、感光体ドラム２と転写ベルト６が当接され、固定ブラシ状部材２２に通常と逆のバイアスが印加され、固定ブラシ状部材２２に付着した逆チャージトナーが放出される。ここで、放出されたトナーは、転写ベルト６によって転写ニップ領域に運ばれ、逆チャージトナーと反対の極性を持つ感光体ドラム２に回収される。この時、転写バイアスをかけて静電的に感光体ドラム２に逆チャージトナーが付着するように電界をかける（ただし、感光体ドラム２が通常通り帯電している場合は、逆チャージトナーが回収可能な電界がかかっているため、転写ベルト６に印加する電圧はＧＮＤでもよい。）。感光体ドラム２によって回収されたトナーは、クリーナ１９によって清掃される。固定ブラシ状部材２２に付着した逆チャージトナーが取れたであろうと判断できる段階で、固定ブラシ状部材２２にかけるバイアスを通常（図の場合ではマイナス）に戻し、逆チャージトナーの放出をストップさせる。しばらくして、転写ベルト６上の逆シャージトナーが回収された段階で、転写バイアス印加をストップさせ、待機状態に入る。
【００２９】
このような動作を図１２の−１ｋＶ定電圧制御で２０ｋ枚後のブラシローラ１５に行ったところ、性能が回復し、さらにその後５ｋ枚印字しても（２５Ｋ枚印字）でも、裏汚れが発生しなくなった。図１４では印字動作開始時に本実施例を適用するようなタイミングチャートの例を示したが、これは、準備動作時やＪＡＭ復帰後リセット動作時等の非印字動作時にならば可能であり、効果がある。また、印字動作後でも効果がある。
【００３０】
また、ベルトにベタを印字した可能性のあるＪＡＭ復帰後リセット動作時等は、さらにブラシローラ１５への印加バイアスを通常の印字動作時よりも高くしてやると、多量に発生した逆チャージトナーは固定ブラシへは吸着せずに感光体側に転移するため、固定ブラシへの負担が軽減され、さらに第一の実施例と同様な原理で、ベルト上のクリーニングが加速され、短時間でベルトをクリーニングすることが可能になる。
【００３１】
以下に本発明の第六の実施例について説明する。タイミングチャートを図１５に示す。感光体ドラム２と転写ベルト６を回転させ、同時にブラシローラ１５に対し、通常より高いバイアスを印加し、転写ベルト６上にベタ印字されたトナーを高速に回収する。ただし、この段階では逆チャージトナーが発生し、転写ベルト６に付着する。次に、転写ベルト６と感光体ドラム２を当接し、固定ブラシ状部材２２に印加するバイアスを通常と逆に設定する。さらに、転写バイアスを転写ベルト６に印加する。これにより、ブラシローラ１５及び固定ブラシ状部材２２から放出される逆チャージトナーは感光体ドラム２によって回収されることになる。転写ベルト上のベタ印字トナーが回収されたと判断されると、ブラシローラ１５は通常のバイアスが印加され、逆チャージトナーは発生しない。また、この段階で固定ブラシ状部材２２のバイアスの極性も通常に戻し、逆チャージトナーの放出もストップさせる。その後、逆チャージトナーが感光体ドラム２により回収終了とされると、転写バイアス印加を止め、待機状態に入る。尚、この動作は印字終了時に行っても良い。
【００３２】
このように、紙が印字状態にない場合は、帯電部材をリフレッシュするという意味で、頻繁に印加バイアスを逆転させることで、ブラシやローラ等の再帯電部材の効果を延命させることができる。
【００３３】
また、手差しモード等で、設定した紙サイズとは異なる紙を印字すると、場合によっては、ベルト上にベタを印字してしまうことがある。ベルトにベタを印字した際は、ブラシクリーナへの印加バイアスを上げると効果があるのはわかっているが、特に複数枚コピーのときは、ベルトにベタを直接印字した直後に次の印字動作が行われるため、感光体側へ逆チャージトナーを戻す時間がなく、紙の裏汚れが発生しやすい。そこで、手差しモードのときは、ブラシクリーナーへの印加バイアスを通常よりも高く設定して、万が一ベルトにベタが打たれてもクリーニングが可能な状況にしておいて、それによって発生する逆チャージトナーは、再帯電部材により正常な帯電に戻したり、もしくはブラシのような部材では、再帯電させると同時に再帯電しそこなったトナーを吸着して保持するので都合が良い。以下に、第七の実施例を説明する。タイミングチャートを図１６に示す。印字前の動作は第六の実施例と同じものである。待機後、一枚目の印字動作が行われる段階では、ブラシローラ１５に印加するバイアスを通常よりも高く設定する。これは、１枚目の印字前に固定ブラシに印加されるバイアスが＋に逆転してブラシをリフレッシュした直後なので、ブラシの＋トナーの回収能力も高く、再帯電しそこなっても裏汚れになりにくい。これによって、手差しモードで設定の異なる紙を使用された場合でも裏汚れを発生させなくすることができる。図１７にはその確認結果を示す。手差しモードで１枚目に設定サイズの異なる紙を使用してベルト上にベタを印字して、１枚目、及び２枚めの裏汚れを確認したところ、本発明を適用すれば、裏汚れが発生しなくなることが確かめられた。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明によれば、用紙の剥離に影響を与える転写ベルト上にベタ印字されたトナーを高速に回収する際に発生する逆チャージトナーによる紙の裏汚れを防ぐことができ、安定した電子写真を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係る画像形成装置の構成図。
【図２】本発明の第一の実施の形態に係る転写装置の動作タイミングを示した図。
【図３】第一の実施例での回復の度合いを示した図。
【図４】本発明の第二の実施の形態に係る画像形成装置の構成図。
【図５】クリーニングブラシの材質毎の結果を示した図。
【図６】接触帯電部材をブラシ状にした図。
【図７】接触帯電部材をブレードにした図。
【図８】ブレードの拡大図。
【図９】転写ベルト表面層の材質毎の結果を示した図。
【図１０】本発明の第四の実施例に係る画像形成装置の構成図。
【図１１】本発明の第四の実施例に係る画像形成装置の構成図。
【図１２】再帯電手段毎の転写ベルトの状態を示した図。
【図１３】本発明の第五の実施例に係る画像形成装置の構成図。
【図１４】本発明の第五の実施の形態に係る転写装置の動作タイミングを示した図。
【図１５】本発明の第六の実施の形態に係る転写装置の動作タイミングを示した図。
【図１６】本発明の第七の実施の形態に係る転写装置の動作タイミングを示した図。
【図１７】第七の実施例を用いた結果を示した図。
【図１８】従来の画像形成装置内の転写装置の動作を示した図。
【図１９】クリーニングローラの印加バイアス毎の転写ベルトの状態を示した図。
【図２０】クリーニングブラシの印加バイアス毎の通常復帰に係る印字枚数を示した図。
【符号の説明】
１ 画像形成装置
２ 感光体ドラム
３ 帯電チャージャ
４ 露光装置
５ 現像装置
６ 転写ベルト
７ 高圧電源
８ ベルトユニット
９ ローラ
１１ 給電ローラ
１３ 定着器
１４ クリーニング装置
１５ ブラシローラ
１６ はたき棒
１７ 高圧電源
１８ クリーニング前除電チャージャ
１９ クリーナ
２０ 除電ランプ
２１ 接触帯電部材
２２ 固定ブラシ状部材
２３ コロナチャージャ
２４ 高圧電源
２５ 高圧電源
２６ 高圧電源
３０ ＣＰＵ
Claims (8)
- 像担持体と、
この像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、
この潜像を現像剤により可視像化する現像手段と、
この現像手段により可視像化された可視像が転写される転写材を担持し、所定方向に搬送する転写ベルトと、
この転写ベルトに転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段と、
前記転写ベルトと前記像担持体を、像形成時には接触させる第一の位置に移動させ、非像形成時には離間させる第二の位置に移動させる接離手段と、
前記転写ベルトの回転方向における前記転写バイアス印加手段の下流側に配置され、前記転写ベルトに接触することにより、転写ベルトの表面をクリーニングするクリーニング手段と、
複数の大きさのバイアスの中から選択的にひとつのバイアスを前記クリーニング手段に印加するクリーニングバイアス印加手段と、からなり、
前記クリーニング手段に像形成時より高いバイアスが、前記クリーニングバイアス印加手段より印加されるとともに、前記接離手段によって前記転写ベルトと前記像担持体を接触させて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。 - 前記クリーニング手段がブラシ状部材であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
- 像担持体と転写ベルトが離間した状態において、この 像担持体と転写ベルトを回転させるステップと、
前記転写ベルトをクリーニングするクリーニング手段に像形成時より高いバイアスを印加するとともに、前記像担持体と転写ベルトを接触させるステップと、
前記転写ベルトに転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段を作動させるステップと、
からなることを特徴とする転写装置のクリーニング方法。 - 像担持体と、
この像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、
前記潜像を現像剤により可視像化する現像手段と、
この現像手段により可視像化された可視像が転写される転写材を担持し、所定方向に搬送する転写ベルトと、
この転写ベルトに転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段と、
前記転写ベルトの回転方向における前記転写バイアス印加手段の下流側に配置され、前記転写ベルトの表面をクリーニングするクリーニング手段と、
このクリーニング手段にバイアスを印加するバイアス印加手段と、
前記クリーニング手段より、前記転写ベルトの回転方向下流側に接触して配置された接触帯電手段と、
からなり、この接触帯電手段の帯電特性が前記現像剤の帯電特性よりも前記バイアス印加手段が印加するバイアスの極性と同極性に帯電しやすいことを特徴とする画像形成装置。 - 像担持体と、
この像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、
この潜像を現像剤により可視像化する現像手段と、
この現像手段により可視像化された可視像が転写される転写材を担持し、所定方向に搬送する転写ベルトと、
この転写ベルトに転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段と、
前記転写ベルトと前記像担持体を、像形成時には接触させる第一の位置に移動させ、非像形成時には離間させる第二の位置に移動させる接離手段と、
前記転写ベルトの回転方向における前記転写バイアス印加手段の下流側に配置され、前記転写ベルトに接触することにより、前記転写ベルトの表面をクリーニングするクリー ニング手段と、
複数の大きさのバイアスの中から選択的にひとつのバイアスを前記クリーニング手段に印加するクリーニングバイアス印加手段と、
前記クリーニング手段より、前記転写ベルトの回転方向下流側に接触して配置され、前記転写ベルト上の現像剤を再帯電させる再帯電手段と、
この再帯電手段に前記クリーニングバイアス印加手段とは逆極性のバイアスを印加する逆バイアス印加手段と、からなり、
前記クリーニング手段に像形成時より高いバイアスが、前記クリーニングバイアス印加手段より印加されるとともに、前記接離手段によって前記転写ベルトと前記像担持体を接触させてクリーニングを行うことを特徴とする画像形成装置。 - 像担持体と、
この像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、
この潜像を現像剤により可視像化する現像手段と、
この現像手段により可視像化された可視像が転写される転写材を担持し、所定方向に搬送する転写ベルトと、
この転写ベルトに転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段と、
前記転写ベルトと前記像担持体を、像形成時には接触させる第一の位置に移動させ、非像形成時には離間させる第二の位置に移動させる接離手段と、
前記転写ベルトの回転方向における前記転写バイアス印加手段の下流側に配置され、前記転写ベルトに接触することにより、前記転写ベルトの表面をクリーニングするクリーニング手段と、
複数の大きさのバイアスの中から選択的にひとつのバイアスを前記クリーニング手段に印加するクリーニングバイアス印加手段と、
前記クリーニング手段より、前記転写ベルトの回転方向下流側に接触して配置され、前記転写ベルト上の現像剤を再帯電させる再帯電手段と、
この再帯電手段に前記クリーニングバイアス印加手段の同極性と逆極性のバイアスを切り替えて印加する逆バイアス印加手段と、からなり、
前記クリーニング手段に像形成時より高いバイアスが、前記クリーニングバイアス印加手段より印加され、かつ前記逆バイアス印加手段によって前記再帯電手段に前記クリーニングバイアス印加手段と同極性のバイアスが印加されるとともに、前記接離手段によって前記転写ベルトと前記像担持体を接触させてクリーニングを行うことを特徴とする画像形成装置。 - 前記再帯電手段に印加するバイアスが定電流制御であることを特徴とする請求項５乃至６記載の画像形成装置。
- 像担持体と転写ベルトを回転させるステップと、
この転写ベルトをクリーニングするクリーニング手段に像形成時より高いバイアスを印加し、かつ前記転写ベルト上の現像剤を再帯電させる再帯電手段に前記クリーニング手段に印加するバイアスと同極性のバイアスを印加するとともに、像担持体と転写ベルトを接触させるステップと、
前記転写ベルトに転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段を作動させるステップと、からなることを特徴とする転写装置のクリーニング方法。
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| JP30106698A JP4149585B2 (ja) | 1998-10-22 | 1998-10-22 | 画像形成装置と転写装置のクリーニング方法 |
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