JP4455133B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザプリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真記録方式を利用するカラー画像形成装置に関するものである。特には、像担持体に表面を対向させて移動する転写材搬送ベルトや中間転写ベルト等のベルト体のクリーニングに関するものである。

従来、電子写真方式によるカラー画像形成装置の普及に伴い、カラー画像の記録品質に対する要求に加え、カラー出力の高速化に対する要求が高まってきている。この要求に応えるために、画像形成方式にいくつかの提案がなされている。

こうした高速化の要求に応える構成としては、所謂タンデム方式と呼ばれるカラー画像形成方式が考えられる。タンデム方式においては、複数色の現像剤、例えばイエロー（Ｙ）トナー、マゼンタ（Ｍ）トナー、シアン（Ｃ）トナー及びブラック（Ｂｋ）トナーを用い、それぞれの色の画像を色毎に設けられたドラム状の像担持体（感光体）上に形成し、各色の像担持体が移動方向に沿って配置されたベルト体、ここでは転写材搬送体である転写ベルト上に担持されて搬送される転写体としての転写材に対し、転写手段によってそれぞれの色が重ねて順次転写され、各色の複合現像剤像（トナー像）が転写材に最後に定着される画像形成方式が実行される。つまり、各色毎に像担持体を有し、転写工程までをそれぞれの色毎に行うことで、高速化を進めた画像形成方式である。

図３は、こうしたタンデム方式カラー画像形成装置の一例を側断面図で示したものであり、図３の断面図に則して、カラー画像形成装置の構成について説明する。

尚、タンデム方式では、複数の像担持体を備え、色毎に画像形成が実行されるが、この各色毎の画像形成部として、ここでは、上記の各色Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋのトナー像を形成する第１ステーションＹ、第２ステーションＭ、第３ステーションＣ、第４ステーションＢｋが設置されている。

各ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋでは、回転する像担持体としてのＯＰＣ感光ドラム１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）を有し、その回転周囲に画像形成工程を実行する画像形成手段として、帯電手段である帯電ローラ２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）、現像手段を構成する現像ユニット８（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）、ベルト体としての転写ベルト１３との対向位置の感光ドラム１回転方向下流側にクリーニング手段であるクリーニングユニット３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）が配置されている。

そして、現像ユニット８は、詳しくは図４に示すように、非磁性一成分現像剤（トナー）５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）を収容する現像剤収容部として構成され、感光ドラム１と対向する位置に開口部８１が設けられる。そして、開口部８１には、現像剤担持体として、回転体である現像スリーブ４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）が回転可能に周面の一部を露出して設置されている。現像スリーブ４は、現像ユニット８内部のトナー５を汲み上げ、その回転により、トナーを開口部８１まで担持搬送し、その開口部８１で現像スリーブ４回転方向上流側に設置された現像剤塗布ブレード７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）で、担持されたトナー量を規制し、現像位置まで搬送する。現像スリーブ４の回転方向に交差する方向の両端部には、現像ユニット開口部８１両側からのトナー漏れを防止するシール部材６が設けられている。

又、クリーニングユニット３は、感光ドラム１上に形成されたトナー像が転写材Ｐに転写された後に感光ドラム１上に残留した転写残トナーを除去回収（クリーニング）する。

感光ドラム１と現像ユニット８とクリーニングユニット３は一体化され、各色の画像形成部であるプロセスステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは、各々プロセスカートリッジ９（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）として画像形成装置から着脱自在に構成され、メンテナンス時にプロセスカートリッジ９を交換することで、その色のプロセスステーションにおける内部の感光ドラム１や画像形成手段が更新される。

そして、各プロセスカートリッジ９に対して、露光手段１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）は、レーザ光を多面鏡によって走査させるスキャナユニット又はＬＥＤアレイから構成され、各色に応じて画像信号に基づいて変調された走査ビーム１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）を、帯電ローラ２にて均一に帯電された感光ドラム１上に照射する。

転写材搬送体である転写ベルト１３は、転写ベルト１３を駆動させる駆動ローラ１４、転写ベルト１３にテンションをかけるテンションローラ１５によって張架され、矢印方向に回転し、転写ベルト１３表面に担持された転写材Ｐの搬送を行う。又、各ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋそれぞれにおいて、転写手段である転写ローラ１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）は、転写ベルト１３をはさんで、それぞれのステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋにおける感光ドラム１と対向する位置に配置されている。

又、帯電ローラ２、現像スリーブ４、転写ローラ１０のそれぞれは、帯電ローラ２への電圧供給手段である帯電バイアス電源２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ）、現像スリーブ４への電圧供給手段である現像バイアス電源２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ）、転写ローラ１０への電圧供給手段である転写バイアス電源２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）に接続されている。

ここでは、各ステーションはどれも同じ構成であり、第１〜第４ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは、転写ベルト１３に沿って並べられ、それぞれの感光ドラム１に対向する位置に転写ベルト１３を挟んで転写ローラ１０が配置される。

転写ベルト１３の構成としては、厚さ５０〜３００μｍ、体積抵抗率１０⁹〜１０¹⁶Ω・ｃｍ程度のＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ポリアミド、ポリイミド、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリカーボネート等の樹脂材料や、厚さ０．５〜２ｍｍ、体積抵抗率１０⁹〜１０¹⁶Ω・ｃｍ程度のクロロプレーンゴム、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体）、ＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）、ウレタンゴム等のゴム材料が用いられる。

又、場合によっては、これらの材料にカーボン、ＺｎＯ、ＳｎＯ²、ＴｉＯ²等の導電性充填材を分散させて、体積抵抗率を１０⁷〜１０¹³Ω・ｃｍ程度に調整することもある。

転写ローラ１０としては、例えばニッケルメッキ鋼棒の芯金を体積抵抗率１０⁶〜１０¹²Ω・ｃｍに調整したＥＰＤＭ、ウレタンゴム、ＮＢＲ等のソリッドゴムもしくは発泡スポンジ状の弾性体で覆った構成を用いることができる。

次に、画像形成動作について説明する。画像形成動作がスタートすると、感光ドラム１や転写ベルト１３等は所定のプロセススピードで矢印方向に回転を始める。感光ドラム１は帯電ローラ２に電源２０によって一様に負極性に帯電され（帯電工程）、続いて露光手段１１からの走査ビーム１２によって画像情報に従った静電潜像が形成される（露光工程）。

現像ユニット８内のトナー５は、現像剤塗布ブレード７によって負極性に帯電されて現像スリーブ４に塗布される。そして、現像スリーブ４には、現像バイアス電源２１より、バイアスが供給され、感光ドラム１が回転して、感光ドラム１上に形成されている静電潜像が現像スリーブ４に到達すると、静電潜像は負極性のトナーによって可視化され、感光ドラム１上には第それぞれの色目のトナー像が形成される（現像工程）。

一方、転写材カセット１６に積載されている転写材Ｐは、給紙ローラ１７によりピックアップされ、よってレジストローラ１８にまで搬送される。そして、各ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋのうちベルト移動方向で最上流に配置された第１ステーションＹの感光ドラム１ａ上のトナー像に同期してレジストローラ１８によって転写材Ｐは搬送される。

この転写材Ｐは、第１ステーションＹにおいて感光ドラム１ａと転写ローラ１０ａとの間の電圧印加によって転写ベルト１３に静電吸着され、続いて感光ドラム１ａ上のトナー像が正極性の転写バイアスを転写バイアス電源２２ａより供給された転写ローラ１０ａによって転写材Ｐ上に転写される。そして、転写材Ｐが転写ベルト１３によって搬送されていくのに同期して、第２〜第４ステーションのＭ、Ｃ、Ｂｋのトナー像の形成及び転写材Ｐへの転写が行われ（転写工程）、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋのトナー像が転写された転写材Ｐは転写ベルト１３から分離されて定着装置１９に送られ、転写材Ｐ上のトナー像が溶融固着されてカラー画像が得られる（定着工程）。又、感光ドラム１に残留したトナーはファーブラシ、ブレード手段等を有するクリーニングユニット３によって清掃される。

上記の構成の画像形成装置においては、感光ドラム１に残留したトナーは、その周囲に設けられたクリーニングユニット３によって除去されるが、転写ベルト１３に残留したトナーを除去するために、感光ドラム１周囲に備えられたクリーニングユニット３と同様のクリーニング装置を設ける等の方法があった。

一方、転写ベルト１３は、通常は表面にトナー像を直接形成することはないため、トナーにより汚染させることは少ない。しかしながら、転写材Ｐのジャム発生時や非画像部へのかぶりトナーの付着、レジスト検出、濃度検出用のパターンを用いた画像制御を行った場合においては、トナーが付着する場合がある。

このような場合に対応するための方法として、上記のクリーニング装置を設ける以外のベルトクリーニング手段として、従来のカラー画像形成装置では、転写ローラ１０にトナーと同極性、ここでは負極性の電圧を転写バイアス電源２２より印加し、転写ベルト１３上のトナーを感光ドラム１に戻し、感光ドラム１のクリーニングユニット３によりクリーニングしている（例えば、特許文献１参照。）。この方法は、転写ベルト１３にクリーニング装置を設ける必要がなく、画像形成装置全体の小型化に貢献できるので、好適に実行されている。

しかしながら、感光ドラム１上へ付着トナーを逆転写させるベルトクリーニング方法では、現像ユニット８において、開口部８１端部のトナーが感光ドラム１上にかぶり、そのかぶりトナーが転写ベルト１３上に転移した場合には、クリーニングすることが困難となる。従って、転写ベルト１３上にはトナーが堆積し、最終的には紙コバを汚す場合がある。

この紙コバを汚す場合について具体的に図６を用いて説明する。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、各ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋに備えられた現像ユニット８、現像スリーブ４、及び転写ローラ１０のそれぞれを転写ベルト１３移動方向に交差する方向から見た分解図である。そして、図６（ａ）は、現像ユニット８を開口部８１のある側から見た図であり、ここでは、便宜上現像スリーブ４を取り外した状態で示している。

現像ユニット８は、図６（ａ）に示されるように、不図示の現像スリーブ４、開口部８１で現像スリーブ４回転方向上流側に現像剤塗布ブレード７、開口部８１の両端にトナー漏れを防止するシール部材６が備えられている。

そして、上記にも説明したように、現像ユニット８は、感光ドラム１との対向部分に開口部８１がある。その開口部８１から現像スリーブ４の周面が露出している。現像スリーブ４周面に現像ユニット８から汲み出され、担持されたトナーは、現像スリーブ４の回転によって開口部８１に搬送され、現像剤塗布ブレード７により規制、又、負極性に帯電されコートされる。そして、開口部８１から露出した現像スリーブ４のトナーが担持された表面は、現像部に到達し、表面のトナーが感光ドラム１に移動して、現像動作が行われる。

このように現像スリーブ４のトナーが担持された表面が開口部８１に到達し、ブレード７によって規制されるとき、ブレード７は所定量のトナーを現像スリーブ４表面に残し、それ以上のトナーを除去するが、その除去された分のトナーが現像スリーブ４の長手方向端部において脇にはみ出し、それが画像部分からはみ出し、感光ドラム１に付着してかぶりトナーとなる。

こうして、転写ローラ１０の端部から現像スリーブ４のコート幅の端部までの部分Ｌｅ部に付着したトナーが、感光ドラム１上にかぶり、転写ベルト１３上に転移した場合には、転写ローラ１０にトナーと同極性の電圧を印加しても、転写ローラ１０に印加されるバイアスの効果が及ばないため、クリーニングしがたい。そして、転写ベルト１３上にはトナーが堆積し、最終的には紙コバを汚すようになる。

そこで、上記のように、ブレードやブラシ等を使って転写ベルト１３上のトナーをクリーニングする方法が考えられるが、これは転写ベルト１３に摺擦傷を付けてしまい正常な転写ができなくなって画像不良を発生させる原因になる。又、ブレードやブラシ等によって回収された廃トナーを貯めておく廃トナー容器が新たに必要になり、カラー画像形成装置本体のスペースを圧迫する上にコストアップを招いてしまう。
特開２００１−１４７５７２号公報

本発明の目的は、現像剤像が形成される像担持体に表面を対向させて移動するベルト体の電圧印加範囲外に転写されたかぶりトナーのクリーニング不良を防止し、新たな部材を追加することなく効果的にベルト体上の現像剤をクリーニングできる画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、第１の本発明は、周回移動するベルト体と、回転する感光体と、前記感光体の周面を所定の極性に帯電する帯電手段と、前記帯電手段によって帯電された前記感光体の帯電面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記感光体と対向する開口部から、前記所定の極性と同極性に帯電した現像剤を前記静電潜像に供給して現像剤像を形成する現像手段と、前記所定の極性とは逆極性のバイアスを印加して、前記ベルト体に担持された転写材、又は前記ベルト体上に転写位置において前記現像剤像を転写する転写手段と、前記感光体回転方向において前記転写位置より下流で且つ前記帯電手段より上流に位置して前記感光体上に担持される現像剤を除去するクリーニング手段と、を有し、非画像形成時の所定のベルトクリーニングタイミングにおいて、前記帯電手段で前記感光体を前記所定の極性に帯電し、前記所定の極性に帯電された前記感光体表面を前記露光手段でクリーニング露光し、前記所定の極性と同極性のバイアスを前記転写手段に印加することによって、前記ベルト体表面に付着した前記所定の極性と同極性の現像剤を前記ベルト体から前記クリーニング露光された前記感光体表面に逆転写させ、逆転写させた該現像剤を前記クリーニング手段により前記感光体上から除去するベルトクリーニング動作を実施する画像形成装置において、前記感光体の長手方向における寸法で、前記転写手段の有効転写長をＬｔｒ、前記ベルトクリーニング動作時の前記露光手段の露光幅をＬｃｌｎ、前記帯電手段の有効帯電幅をＬｐｒｉ、前記現像手段の前記開口部の幅をＬｄｅｖ、として、Ｌｐｒｉ＞Ｌｃｌｎ＞Ｌｔｒ＞Ｌｄｅｖの関係が成立することを特徴とする画像形成装置を提供する。

第２の本発明は、周回移動するベルト体と、前記ベルト体の移動経路に沿って配置された第１と第２の画像形成ステーションであって、夫々が、回転する感光体と、前記感光体の周面を所定の極性に帯電する帯電手段と、前記帯電手段によって帯電された前記感光体の帯電面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記感光体と対向する開口部から、前記所定の極性と同極性に帯電した現像剤を前記静電潜像に供給して現像剤像を形成する現像手段と、前記所定の極性とは逆極性のバイアスを印加して、前記ベルト体に担持された転写材、又は前記ベルト体上に転写位置において前記現像剤像を転写する転写手段と、前記感光体回転方向において前記転写手段より下流で且つ前記帯電手段より上流に位置して前記感光体上に担持される現像剤を除去するクリーニング手段と、を有する第１と第２の画像形成ステーションを備え、非画像形成時の所定のベルトクリーニングタイミングにおいて、前記第１の画像形成ステーションで、前記帯電手段で前記感光体を前記所定の極性に帯電し、帯電された前記感光体表面を前記露光手段でクリーニング露光し、前記所定の極性と同極性のバイアスを前記転写手段に印加することによって、前記ベルト体表面に付着した前記所定の極性と同極性の現像剤を前記ベルト体から前記クリーニング露光された前記感光体表面に逆転写させ、逆転写させた該現像剤を前記クリーニング手段により前記感光体上から除去する第１のベルトクリーニング動作を実施し、前記所定のベルトクリーニングタイミングにおいて、前記第２の画像形成ユニットで、前記帯電手段で前記感光体を前記所定の極性に帯電し、前記所定の極性と逆極性のバイアスを前記転写手段に印加することによって、前記ベルト体表面に付着した前記所定の極性と逆極性の現像剤を前記ベルト体から前記所定の極性に帯電された前記感光体表面に逆転写させ、逆転写させた該現像剤を前記クリーニング手段により前記感光体上から除去する第２のベルトクリーニング動作を実施する画像形成装置において、前記各感光体の長手方向における寸法で、前記各転写手段の有効転写長をＬｔｒ、前記第１の画像形成ステーションの露光手段のクリーニング露光時の露光幅をＬｃｌｎ、前記各帯電手段の有効帯電幅をＬｐｒｉ、及び前記各現像手段の前記開口部の幅をＬｄｅｖ、として、前記第１の画像形成ステーションに関し、Ｌｐｒｉ＞Ｌｃｌｎ＞Ｌｔｒ＞Ｌｄｅｖの関係が成立し、前記第２の画像形成ステーションに関し、Ｌｐｒｉ＞Ｌｔｒ＞Ｌｄｅｖの関係が成立することを特徴とする画像形成装置を提供する。

本発明によれば、ベルトクリーニング動作時の転写手段に印加される負極性のバイアスによる像担持体の帯電を抑制し、且つ、ベルト体のクリーニング効率の低下を低減し、新たな部材を追加することなく、かぶりトナー及びドラムメモリによる紙コバ汚れを抑制することができる。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

参考例
本参考例の画像形成装置の全体構成は、従来例にて用いた図３の概略構成図に示されるものと同様であり、従来例と同様な構成・作用をするものについては、同一の番号を付し、詳しい説明は略す。

本参考例では、従来例にて説明した画像形成動作を実行するが、本参考例における画像形成条件は、帯電工程にては、帯電手段である帯電ローラ２に、帯電バイアス電源２０から−１１００ＶのＤＣ電圧が印加され、感光ドラム１表面を、一様に−５００Ｖに帯電する。現像工程にては、非接触現像方式を用いており、現像手段である現像ユニット８を構成する現像スリーブ４は、感光ドラム１とは非接触である。

ところで、本参考例では、転写ベルト１３のクリーニングは、転写ローラ１０ａ、１０ｃにトナーと同極性のバイアスを、転写ローラ１０ｂ、１０ｄに逆極性のバイアスを印加し、感光ドラム１へと残留トナーを逆転写して、感光ドラム１ａ、１ｃのクリーニングユニット３ａ、３ｃに回収する方法をとる。

ここで、この転写ベルト１３のベルトクリーニング動作について詳しく説明する。

この構成において、プリントジョブ終了後や画像濃度制御終了後、ジャム処理後、電源投入時等の所定の転写ベルトクリーニングタイミングになると、不図示の制御手段は、第１、第３色目の転写手段である転写ローラ１０ａ、１０ｃには、転写バイアス電源２２ａ、２２ｃから負極性の主クリーニングバイアス−２．０ｋＶを印加し、一方、第２、第４色目の転写ローラ１０ｂ、１０ｄには、転写バイアス電源２２ｂ、２２ｄから、副クリーニングバイアスとして、正極性のバイアス＋１．５ｋＶを印加する。ここで、主クリーニングバイアスは、ここで使用されているトナーの正規極性である負極性に帯電したトナーを回収し、副クリーニングバイアスは、画像形成の過程や主クリーニングバイアス印加において正極性に帯電したトナーを回収する。このように、主と副のクリーニングバイアスを交互に印加することで全てのトナーを除去できる。尚、クリーニングバイアスを印加する位置は特に限定されず、例えば、第１、第３ステーションＹ、Ｃにおいて副クリーニングバイアスを印加し、第２、第４ステーションＭ、Ｂｋにおいて主クリーニングバイアスを印加してもよい。トナーの正規極性と同極性と逆極性両方のトナーを効率よくクリーニングするため、主クリーニングバイアスと副クリーニングバイアスは、交互に印加することが好ましい。

尚、転写ベルト１３のクリーニング時には、現像バイアス電源２１はオフとし、現像スリーブ４へのバイアス印加は行わない。よって、ベルトクリーニング動作時には、現像ユニット８から新たにトナーが付着することはない。

転写ベルト１３上に残留したトナーは、感光ドラム１に逆転写され、感光ドラム１のクリーニングユニット３に回収されるので、ここでは転写ベルト１３専用のクリーニング装置を設置する必要がなく、装置の小型化、メンテナンスの簡略化に貢献できる。

このように、転写ローラ１０にクリーニングバイアスを印加することによって、転写ベルト１３をクリーニングする画像形成装置においては、従来例にて説明したような、現像剤収容部の開口部８１端部に残留したトナーが感光ドラム１上にかぶり、そのかぶりトナーが転写ベルト１３上に転移した場合には、クリーニングすることが困難となるといった問題が生じた。

そこで、本参考例では、こうした問題を転写ローラ１０の有効転写長Ｌｔｒと帯電ローラ２の有効帯電幅Ｌｐｒｉ、現像ユニット８の開口部８１の幅Ｌｄｅｖの間に数式（１）の関係を成立させることで解決した。

Ｌｐｒｉ＞Ｌｔｒ＞Ｌｄｅｖ （１）

本参考例における、この構成を図１を用いて具体的に説明する。図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、各ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋにおける帯電ローラ２、現像ユニット８、現像スリーブ４、及び転写ローラ１０の転写ベルト１３移動方向に交差する方向である長手方向から見た分解図を示す。ここで、第１〜第４ステーションは全て同様の構成である。そして、図１（ｂ）は、図６（ａ）同様に、現像ユニット８を開口部８１のある側から見た図であり、ここでは、便宜上現像スリーブ４を取り外した状態で示している。

本参考例では、帯電手段である帯電ローラ２の幅Ｌｐｒｉは、２３０ｍｍであり、現像ユニット８の開口部８１の幅Ｌｄｅｖは２２６ｍｍ、転写ベルト１３の幅Ｌｂは、２４０ｍｍ、転写ローラ１０の幅Ｌｔｒは２２８ｍｍとなっている。

つまり、図１に示されるように、Ｌｐｒｉ（＝２３０ｍｍ）＞Ｌｔｒ（＝２２８ｍｍ）＞Ｌｄｅｖ（＝２２６ｍｍ）の関係を満たしている。

尚、本参考例のカラー画像形成装置において、通紙可能な転写材Ｐの最大幅はレターサイズであり、紙幅Ｌｍは、２１６ｍｍとなっている。当然に、現像ユニット開口部８１の幅Ｌｄｅｖ＞Ｌｍとなるように寸法は調整される。又、当然、転写ベルト１３の移動方向に交差する方向の幅Ｌｂは、その有効転写長Ｌｔｒより広くなければならず、有効転写長は、紙幅Ｌｍより広い。つまり、Ｌｂ＞Ｌｔｒ＞Ｌｍの関係が成り立っている。

上記の関係式（１）により、Ｌｔｒ＞Ｌｄｅｖとすることで、転写ローラ１０の有効転写幅が、現像ユニット開口部８１幅より大きくなり、従来、クリーニングが難しかった現像ユニット開口部８１近傍に発生するかぶりトナーを、転写ローラ１０に転写バイアス電源２２により印加するバイアスにより感光ドラム１に戻すことを可能とした。

具体的には、第１、第３ステーションＹ、Ｃには、負極性のバイアスを印加しているため、負極性のトナーを感光ドラム１ａ、１ｃに転移させ、クリーニング手段３ａ、３ｃにより感光ドラム１ａ、１ｃよりクリーニングできる。一方、第２、第４ステーションＭ、Ｂｋでは、正極性のバイアスを転写ローラ１０ｂ、１０ｄに印加しているため、正極性のトナーを感光ドラム１ｂ、１ｄに転移させ、クリーニング手段３ｂ、３ｄによりクリーニングできる。

つまり、現像ユニット開口部８１近傍のかぶりトナーによる紙コバ汚れを防止することができる。

又、上記の関係式により、Ｌｐｒｉ＞Ｌｔｒとすることで、帯電ローラ２によって感光ドラム１の均一に帯電される幅が、現像ユニット開口部８１幅より広くなる。ここで、第２、第４ステーションでは、感光ドラム１ｂ、１ｄには転写ローラ１０ｂ、１０ｄに正極性のバイアスが印加され、正極性のトナーが転写されるが、もしも、帯電バイアスからの帯電が不十分である場合、感光ドラム表面のうち、転写バイアスを受けた範囲の電位が正極側に偏るので、その後の帯電バイアスによって、転写バイアスを受けた範囲が十分に所望の帯電電位に収束しないという事態が発生する。このことによって、ドラム１にドラムメモリが発生することがある。そこで、感光ドラム１の均一帯電する領域を現像ユニット開口部８１の領域より広くすることで、即ち、転写ローラ１０ｂ、１０ｄの有効転写幅より広くすることで、トナーの正規極性と逆極性に帯電したトナーを感光ドラム１に逆転写する第２、第４ステーションＭ、Ｂｋでの感光ドラム１の正極性のドラムメモリを防止し、現像ユニット８ｂ、８ｄからのトナーの飛翔を防止することができる。

つまり、本参考例では、Ｌｐｒｉ＞Ｌｔｒ＞Ｌｄｅｖの関係を満たすことで、現像ユニット開口部８１近傍に発生するかぶりトナーを、転写ローラ１０に転写バイアス電源２２から印加されるバイアスにより感光ドラム１に戻し、現像ユニット開口部８１近傍のかぶりトナーによる紙コバ汚れを防止することができ、且つ、トナーの正規極性と逆極性に帯電したトナーを感光ドラム１に逆転写する画像形成部における感光ドラム１の正極性のドラムメモリを防止し、現像ユニット８からのトナーの飛翔を防止できた。

ここで、実験例１にて、比較例１、２を用いて、実際に本参考例の効果を確認する。

実験例１
本参考例の画像形成装置の効果を調べるため、プロセススピード１００ｍｍ／ｓｅｃのカラー画像形成装置を用いて、以下に示す比較例１、２と共にかぶりトナー、ドラムメモリによる紙コバ汚れの有無について評価した。

比較例１：参考例の画像形成装置において、現像ユニット開口部８１、転写ローラ１０有効転写長、帯電ローラ２有効帯電幅の長手寸法を調整し、Ｌｐｒｉ、Ｌｔｒ、Ｌｄｅｖの関係を変更したものである。

比較例１では、帯電ローラ２の幅Ｌｐｒｉは、２３０ｍｍであり、現像ユニット８の開口部８１の幅Ｌｄｅｖは２２６ｍ、転写ベルト１３の幅Ｌｂは、２４０ｍｍ、転写ローラ１０の幅Ｌｔｒは２２４ｍｍとなっている。

つまり、Ｌｐｒｉ（＝２３０ｍｍ）＞Ｌｔｒ（＝２２４ｍｍ）、且つＬｔｒ（＝２２４ｍｍ）＜Ｌｄｅｖ（＝２２６ｍｍ）であり、転写ローラ１０有効転写長を現像ユニット開口部８１より狭くした点が参考例と異なる点である。

比較例２：参考例の画像形成装置において、現像ユニット開口部８１、転写ローラ１０有効転写長、帯電ローラ２有効帯電幅の長手寸法を調整し、Ｌｐｒｉ、Ｌｔｒ、Ｌｄｅｖの関係を変更したものである。

帯電ローラ２の有効帯電はＬｐｒｉは、２３０ｍｍであり、現像ユニット８ａの開口部８１の幅Ｌｄｅｖは２２６ｍｍ、転写ベルト１３の幅Ｌｂは、２４０ｍｍ、転写ローラ１０ａ有効転写長Ｌｔｒは２３５ｍｍとなっている。

つまり、Ｌｐｒｉ（＝２３０ｍｍ）＜Ｌｔｒ（＝２３５ｍｍ）、且つＬｔｒ（＝２３５ｍｍ）＞Ｌｄｅｖ（＝２２６ｍｍ）であり、帯電ローラ２有効帯電幅を、転写ローラ１０有効転写長より狭くした点が参考例と異なる点である。

本参考例と比較例１、２との画像形成装置における評価結果を表１に示す。

評価は、転写材Ｐとして、レターサイズ（２１７ｍｍ×２７６ｍｍ）の紙を連続通紙し、転写ベルト１３のクリーニングは５００枚に１回の割合で行い、かぶりトナーによる紙コバ汚れ、ドラムメモリによる紙コバ汚れの有無を評価した。

本参考例のカラー画像形成装置では、紙コバ汚れ、ドラムメモリの発生はなかった。

比較例１では、転写ローラ１０の有効転写長が現像ユニット８の開口部８１より短いため、転写ローラ８と現像ユニット開口部８１の間で、かぶりトナーが転写ベルト１３に付着し、１０００枚連続プリント時に紙コバ汚れを軽微に発生させ、連続プリント枚数が増えるほど紙コバ汚れは悪化した。

比較例２では、転写ローラ１０の有効転写長が帯電ローラ２有効帯電幅より長いため、転写ローラ８と帯電ローラ２の間でドラムメモリが発生し、現像スリーブ４にコートされているトナーのうち、現像ユニット８の開口部８１端部付近のトナーがメモリ部に飛翔し、転写ベルト１３のトナー汚れを５００枚目で軽微に発生させ、その後１０００枚目以降では更に悪化していた。転写ベルト１３のクリーニングを実行しても、帯電幅Ｌｐｒｉの外は、正極性のバイアスを印加する転写ローラ１０ｂ、１０ｄでは、感光ドラム１ｂ、１ｄとのクリーニングに必要な電位差が確保できずに充分なクリーニング効率を得ることができなかった。

以上述べたように、本参考例では、転写ローラ１０の有効転写長Ｌｔｒと帯電ローラ２の有効帯電幅Ｌｐｒｉ、現像ユニット開口部８１の幅Ｌｄｅｖの間に、式（２）の関係が成立することを特徴とすることで、装置の大型化、コストアップすることなく転写ベルト１３のかぶりトナーによる紙コバ汚れ、感光ドラム１ａ〜１ｄのメモリを防止することができた。

Ｌｐｒｉ ＞ Ｌｔｒ ＞ Ｌｄｅｖ （２）

実施例１
本実施例の画像形成装置の全体構成は、図３の概略構成図に示されるものと同様であり、参考例と同様な構成・作用をするものについては、同一の番号を付し、詳しい説明は略す。

本実施例では、転写ベルト１３のかぶりトナーによる紙コバ汚れ、感光ドラム１ａ〜１ｄのメモリを防止する対策として、転写ベルト１３上のクリーニング時に、主クリーニングバイアスが印加される第１ステーションＹ、第３ステーションＣにおいて、露光手段１１ａ、１１ｃで感光ドラム１ａ、１ｃを露光（クリーニング露光）する動作が行われている。

ここで、本実施例における転写ベルト１３のクリーニング動作について詳しく説明する。

プリントジョブ終了後や画像濃度制御終了後、ジャム処理後、電源投入時等の所定の転写ベルトクリーニングタイミングになると、不図示の制御手段は、第１、第３色目の転写手段である転写ローラ１０ａ、１０ｃには、転写バイアス電源２２ａ、２２ｃから負極性の主クリーニングバイアスを参考例の場合より低くして−１．１ｋＶ印加し、一方、第２、第４色目の転写ローラ４ｂ、４ｄには転写バイアス電源２２ｂ、２２ｄから正極性の副クリーニングバイアス＋１．５ｋＶを印加する。尚、ここでも、クリーニングバイアスを印加する位置は特に限定されず、第１、第３ステーションＹ、Ｃにおいて副クリーニングバイアスを印加し、第２、第４ステーションＭ、Ｂｋにおいて主クリーニングバイアスを印加してもよい。

このとき、帯電手段である帯電ローラ２に、帯電バイアス電源２０により−１５００ＶのＤＣ電圧を印加され、感光ドラム１上は、−５００Ｖに帯電されている。

このうち、主クリーニングバイアスを印加する感光ドラム１ａ、１ｃは、露光手段１１ａ、１１ｃによりクリーニング露光され、−１００Ｖの電位となっている。

又、本実施例では、接触現像方式を用いており、現像手段である現像ユニット８を構成する現像スリーブ４は、感光ドラム１と画像形成時に接触している。しかし、転写ベルト１３のクリーニング時には、不図示の接離手段により、現像スリーブ４を感光ドラム１より離間し、現像バイアス電源２１はオフとし、現像スリーブ４へのバイアス印加は行っていない。

ここで、本実施例では、転写ベルト１３上のクリーニング時に露光手段１１ａ、１１ｃで感光ドラム１ａ、１ｃをクリーニング露光し、転写ローラ１０の有効転写長Ｌｔｒ、帯電ローラ２ａ〜２ｄの有効帯電幅Ｌｐｒｉ、現像ユニット８ａ〜８ｄの開口部８１の幅Ｌｄｅｖと、更にクリーニング時の露光幅Ｌｃｌｎを考慮し、それらが式（３）の関係が成立するようにする。

Ｌｐｒｉ＞Ｌｃｌｎ＞Ｌｔｒ＞Ｌｄｅｖ （３）

図２を用いて、本実施例のカラー画像形成装置の各ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋにおける現像ユニット８、現像スリーブ４、転写ローラ１０、帯電ローラ２の長手配置について説明する。

本実施例では、帯電ローラ２の有効帯電幅Ｌｐｒｉは２３０ｍｍであり、現像ユニット８の開口部８１の幅Ｌｄｅｖは２２６ｍｍ、転写ベルト１３の幅Ｌｂは、２４０ｍｍ、転写ローラ１０の有効転写長Ｌｔｒは２２８ｍｍであり、又、感光ドラム１のクリーニング時の露光幅Ｌｃｌｎは、２２９ｍｍとなっている。

つまり、図２に示されるように、Ｌｐｒｉ（＝２３０ｍｍ）＞Ｌｃｌｎ（＝２２９ｍｍ）＞Ｌｔｒ（＝２２８ｍｍ）＞Ｌｄｅｖ（＝２２６ｍｍ）の関係を満たしている。

上記の式（３）より、Ｌｃｌｎ＞Ｌｔｒ＞Ｌｄｅｖとすることで、露光手段１１ａ、１１ｃの露光幅が転写ローラ１０の有効転写長より大きく、且つ転写ローラ１０の有効転写長が現像ユニット８ａ、８ｃの開口幅より大きいため、現像ユニット開口部８１幅全域を含む、ベルトクリーニング動作時に転写ローラ１０によるバイアスが影響する領域を露光することが可能となり、感光ドラム１０ａ、１０ｃの電位の絶対値を帯電ローラ２による帯電時より小さくすることができる。そのため、転写ローラ１０ａ、１０ｃと感光ドラム１ａ、１ｃと電位差を大きくすることができ、従来、クリーニングが難しかった現像ユニット開口部８１近傍に発生するかぶりトナーのクリーニング効率を上げることが可能となる。

又、本実施例のように、帯電ローラ１ａ、１ｃがＤＣ帯電のみの場合には、転写ローラ１０ａ、１０ｃに印加する負極性のバイアスにより感光ドラム１ａ、１ｃを帯電し、感光ドラム１の表面電位の絶対値が次第に大きくなり、転写ローラ１０ａ、１０ｃと感光ドラ１ａ、１ｃとの電位差が小さくなることに起因するクリーニング効率の低下を防止することができる。そのため、転写ローラ１０ａ、１０ｃへの負極性バイアスの供給を行う転写バイアス電源２２ａ、２２ｃの電源容量を小さくすることが可能となる。

又、上記の式（３）に示す関係である、Ｌｐｒｉ＞Ｌｃｌｎを満たすことで、感光ドラム１の均一帯電されていない部分が露光されることがなくなるので、クリーニング時に露光手段１１ａ、１１ｃによって感光ドラム１ａ、１ｃをクリーニング露光する第１、第３ステーションでの感光ドラム１における露光メモリを防止し、現像ユニット８ｂ、８ｄからのトナーの飛翔を防止することができる。

以上述べたように、転写ベルト１３上のクリーニング時に露光手段１１ａ、１１ｃで感光ドラム１ａ、１ｃをクリーニング露光し、転写ローラ１０の有効転写長Ｌｔｒ、帯電ローラ２の有効帯電幅Ｌｐｒｉ、現像ユニット８の開口部８１の幅Ｌｄｅｖ、クリーニング時の露光幅Ｌｃｌｎの間に式（４）の関係が成立することで、転写ローラ１０ａ、１０ｃに印加される負極性のバイアスによる感光ドラム１ａ、１ｃの帯電を抑制し、転写ベルト１３のクリーニング効率の低下を防止し、装置の大型化、コストアップすることなくかぶりトナーによる紙コバ汚れ、感光ドラム１のメモリを防止することができた。

Ｌｐｒｉ ＞ Ｌｃｌｎ ＞ Ｌｔｒ ＞ Ｌｄｅｖ （４）

実施例２
本実施例の画像形成装置の全体構成は、図３の概略構成図に示されるものと同様であり、実施例１と同様な構成・作用をするものについては、同一の番号を付し、詳しい説明は略す。

本実施例では、実施例１の特徴に加え、更に、少なくとも転写ベルト１３のクリーニング時には、感光ドラム１の表面速度と転写ベルト１３の表面速度の間に周速差があることを特徴とする。

本実施例では、感光ドラム１の周速に対して、転写ベルト１３の周速の１０％速く設定した。転写ベルト１３と感光ドラム１は不図示のモータにより個別に駆動されているため、各々の周速を個別に設定できる構成となっている。又、本実施例における構成部品の長手配置、印加バイアスは、実施例１と同様にものとする。

一般に、感光ドラム１と転写ベルト１３との間に周速差を付けると、転写ベルト１３上のトナーがその周速差によって発生する摩擦力によって強制的に移動させられることになり、転写ベルト１３とトナーとのファンデルワールス力の影響が弱められ、トナーが電界の影響をより強く受けるようになるため、クリーニング能力が飛躍的に向上する。ただし、転写ベルト１３の周速と感光ドラム１のドラム周速は構成部品の機械的精度のばらつきのために完全には一致しない。

尚、本実施例では、転写ベルト１３の周速を、感光ドラム１の周速より速くしているが、転写ベルト１３の周速を感光ドラム１より遅くしても同様の効果が得られることは言うまでも無い。又、特定の感光ドラム１の周速のみを変化させ、転写ベルト１３との周速差を設ける構成においても同様の効果が得られる。

以上述べたように、少なくとも転写ベルト１３のクリーニング時には、感光ドラム１の表面速度と転写ベルト１３の表面速度の間に周速差があることで、装置の大型化、コストアップすることなく、かぶりトナーによる紙コバ汚れ、感光ドラム１ａ〜１ｄのメモリを防止することができた。

実施例３
本発明における画像形成装置の構成は図３に示すものと限定されず、他の様々な構成が考えられる。例えば、実施例１及び２に説明した、図３に示す構成においては、トナー像が感光ドラム１より、ベルト体である転写ベルトが搬送する転写体としての転写材に転写されたが、転写体とベルト体を兼ねて、例えば、図５に示すような構成をとり、転写ベルト１３の代わりに感光ドラム１に対向する中間転写ベルト１３０が設置され、中間転写ベルト１３０に各ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋからトナー像が重ねて転写された後に、中間転写ベルト１３０から二次転写手段１３１によって転写材Ｐに一括して転写される構成においても、中間転写ベルト１３０のクリーニングの際、本発明が適用できる。尚、図５においては、中間転写ベルト１３０は、ローラ１４、１５、１３２の３本に巻架され、ローラ１３２が二次転写対向ローラとなる。

ここでは、転写材Ｐは、二次転写手段１３１と中間転写ベルト１３０との間に搬送され、そのニップ部において、中間転写ベルト１３０上に転写された４色の複合トナー像が転写され、その後定着装置１９によって定着される。ここでは、中間転写ベルト１３０が転写体となり、通常画像形成工程において直接トナー像が形成されるので、ベルトクリーニングによって除去されるトナー量も多い。

又、必ずしもタンデム方式でなくともよく、１つの感光ドラムに複数の現像手段が設けられたものや、単色の画像形成装置においても、本発明は適用できる。

その他、以上に説明した画像形成装置の構成部品の寸法、材質、形状、及びその相対位置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

参考例の帯電手段（図１（ａ））、現像手段（図１（ｂ））、現像スリーブ（図１（ｃ））、及び転写手段（図１（ｄ））に関する長手方向の寸法を比較する図である。 本発明に係る帯電手段（図２（ａ））、現像手段（図２（ｂ））、現像スリーブ（図２（ｃ））、及び転写手段（図２（ｄ））に関する長手方向の寸法を比較する図である。 本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本発明に係る現像手段の一例を示す断面図である。 本発明に係る画像形成装置の他の例を示す概略構成図である。 従来の現像手段（図６（ａ））、現像スリーブ（図６（ｂ））、及び転写手段（図６（ｃ））に関する長手方向の寸法を比較する図である。

符号の説明

１ 感光ドラム（感光体）
２ 帯電ローラ（帯電手段）
３ クリーニングユニット（クリーニング手段）
４ 現像スリーブ
５ トナー（現像剤）
７ 現像剤塗布ブレード
８ 現像ユニット（現像手段）
１０ 転写ローラ（転写手段）
１１ 露光装置（露光手段）
１３ 転写ベルト（ベルト体）
８１ 現像ユニット開口部（現像手段開口部）
Ｐ 転写材

Claims (3)

1. 周回移動するベルト体と、回転する感光体と、前記感光体の周面を所定の極性に帯電する帯電手段と、前記帯電手段によって帯電された前記感光体の帯電面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記感光体と対向する開口部から、前記所定の極性と同極性に帯電した現像剤を前記静電潜像に供給して現像剤像を形成する現像手段と、前記所定の極性とは逆極性のバイアスを印加して、前記ベルト体に担持された転写材、又は前記ベルト体上に転写位置において前記現像剤像を転写する転写手段と、前記感光体回転方向において前記転写位置より下流で且つ前記帯電手段より上流に位置して前記感光体上に担持される現像剤を除去するクリーニング手段と、を有し、非画像形成時の所定のベルトクリーニングタイミングにおいて、前記帯電手段で前記感光体を前記所定の極性に帯電し、前記所定の極性に帯電された前記感光体表面を前記露光手段でクリーニング露光し、前記所定の極性と同極性のバイアスを前記転写手段に印加することによって、前記ベルト体表面に付着した前記所定の極性と同極性の現像剤を前記ベルト体から前記クリーニング露光された前記感光体表面に逆転写させ、逆転写させた該現像剤を前記クリーニング手段により前記感光体上から除去するベルトクリーニング動作を実施する画像形成装置において、
   前記感光体の長手方向における寸法で、前記転写手段の有効転写長をＬｔｒ、前記ベルトクリーニング動作時の前記露光手段の露光幅をＬｃｌｎ、前記帯電手段の有効帯電幅をＬｐｒｉ、前記現像手段の前記開口部の幅をＬｄｅｖ、として、
   Ｌｐｒｉ＞Ｌｃｌｎ＞Ｌｔｒ＞Ｌｄｅｖの関係が成立することを特徴とする画像形成装置。
2. 周回移動するベルト体と、前記ベルト体の移動経路に沿って配置された第１と第２の画像形成ステーションであって、夫々が、回転する感光体と、前記感光体の周面を所定の極性に帯電する帯電手段と、前記帯電手段によって帯電された前記感光体の帯電面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記感光体と対向する開口部から、前記所定の極性と同極性に帯電した現像剤を前記静電潜像に供給して現像剤像を形成する現像手段と、前記所定の極性とは逆極性のバイアスを印加して、前記ベルト体に担持された転写材、又は前記ベルト体上に転写位置において前記現像剤像を転写する転写手段と、前記感光体回転方向において前記転写手段より下流で且つ前記帯電手段より上流に位置して前記感光体上に担持される現像剤を除去するクリーニング手段と、を有する第１と第２の画像形成ステーションを備え、非画像形成時の所定のベルトクリーニングタイミングにおいて、前記第１の画像形成ステーションで、前記帯電手段で前記感光体を前記所定の極性に帯電し、帯電された前記感光体表面を前記露光手段でクリーニング露光し、前記所定の極性と同極性のバイアスを前記転写手段に印加することによって、前記ベルト体表面に付着した前記所定の極性と同極性の現像剤を前記ベルト体から前記クリーニング露光された前記感光体表面に逆転写させ、逆転写させた該現像剤を前記クリーニング手段により前記感光体上から除去する第１のベルトクリーニング動作を実施し、前記所定のベルトクリーニングタイミングにおいて、前記第２の画像形成ユニットで、前記帯電手段で前記感光体を前記所定の極性に帯電し、前記所定の極性と逆極性のバイアスを前記転写手段に印加することによって、前記ベルト体表面に付着した前記所定の極性と逆極性の現像剤を前記ベルト体から前記所定の極性に帯電された前記感光体表面に逆転写させ、逆転写させた該現像剤を前記クリーニング手段により前記感光体上から除去する第２のベルトクリーニング動作を実施する画像形成装置において、
   前記各感光体の長手方向における寸法で、前記各転写手段の有効転写長をＬｔｒ、前記第１の画像形成ステーションの露光手段のクリーニング露光時の露光幅をＬｃｌｎ、前記各帯電手段の有効帯電幅をＬｐｒｉ、及び前記各現像手段の前記開口部の幅をＬｄｅｖ、として、
   前記第１の画像形成ステーションに関し、Ｌｐｒｉ＞Ｌｃｌｎ＞Ｌｔｒ＞Ｌｄｅｖの関係が成立し、
   前記第２の画像形成ステーションに関し、Ｌｐｒｉ＞Ｌｔｒ＞Ｌｄｅｖの関係が成立することを特徴とする画像形成装置。
3. 前記帯電手段がＤＣ電圧のみを印加する接触帯電手段であることを特徴とした請求項１又は２に記載の画像形成装置。

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