JP4458909B2

JP4458909B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4458909B2
Application number: JP2004123820A
Authority: JP
Inventors: 昌規志田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-04-20
Filing date: 2004-04-20
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2024-04-20
Also published as: US7215920B2; CN1690883A; US20050232668A1; CN100487602C; JP2005308931A

Description

本発明は像担持体上に可視画像を形成し、このトナー像を記録材に転写するようにした画像形成装置に関するものであり、例えば電子写真方式あるいは静電記録方式の画像形成装置などに好適に応用し得る。

従来の電子写真方式の複数色またはフルカラーの画像形成装置として、近年では感光体ドラム上に形成された各色のトナー像を中間転写体（中間転写ベルト）上に順次重ね合わせてカラー画像を形成し、記録シートに一括で転写する、中間転写方式の画像形成装置が提案されている。

この中間転写方式では感光体ドラム周囲に配置された帯電手段、露光手段、現像手段により感光体ドラム上にトナー画像を形成し、一次転写部において転写手段により中間転写ベルトに静電的に転写する。カラー画像を形成する場合には中間転写ベルトにトナー像を順次転写していくことで中間転写ベルト上にフルカラー画像を形成することができる。

中間転写ベルトに転写されたトナー像は中間転写ベルトの回転により二次転写部に搬送され、記録媒体に静電的に転写される。このとき記録シートに転写されずに中間転写ベルト上に残ったトナーの除去方法としてはクリーニングブレードを中間転写ベルトに押し当てて、残トナーを除去する方法や、ファーブラシクリーニング手段にバイアス印加して残トナーを静電的に除去する方法等が提案されている。

前記ファーブラシクリーニングは、ブレードクリーニング手段で問題となる中間転写ベルトの寿命への影響、或いは摩擦抵抗変動による負荷変動等の問題に対して有利であるが、二次転写後の転写残トナーの帯電極性は二次転写バイアスによって（＋）に帯電したものと（−）に帯電したものが存在するため、１本のファーブラシで、且つ片極性のバイアス印加では全ての転写残トナーを回収しきれない問題が発生する。この問題に対し複数本のファーブラシにそれぞれ異極性の（＋）、（−）のバイアスを印加することで二次転写後の転写残トナーを回収する方法が提案されている（特許文献１）。

特開２００２−２０７４０３号公報

上述したような画像形成装置には、中間転写ベルト上に感光体ドラム上のトナー像を転写している途中、或いは中間転写ベルト上のトナーを記録シートに転写している途中に、記録材の搬送不良などによって画像形成動作が途中で中断されることがある。この場合、その原因を除去した後、感光体ドラム上に既に現像されていたトナー像、中間転写ベルト上に既に転写されていたトナー像をクリーニング手段により回収する復帰動作を行うことで、次回の画像形成に備える復帰シーケンスを持つ。

画像形成が中断された時点で中間転写ベルト上に転写されたトナー像はフルカラーの場合、感光体ドラム上の単色トナー像を重ね合わせた最大ｎ色分（ｎ＞１）のトナー像が存在する。このトナーを復帰シーケンスでクリーニングする必要があるが、静電ファーブラシクリーニングには、クリーニングブレードとは異なり、回収できるトナー量に限界がある。

静電ファーブラシクリーニングでは、例えばトナーの帯電極性が（−）の場合、ファーブラシに印加するバイアスをトナーと逆極性の（＋）極性で、且つバイアス強度を上げることでトナーの回収能力を上げることができるが、バイアス強度を上げすぎると回収時に（−）帯電したトナーに対して、電荷注入または放電により（＋）極性に帯電させてしまい、ファーブラシで回収することができずに中間転写ベルト上に吐き出してしまう問題が生じる。このため、静電ファーブラシクリーニング手段のバイアス設定の下限値は転写残トナーが回収できるバイアス強度に設定され、上限値は回収時にトナーが反転し難いバイアス強度に設定される。その結果バイアス強度の上限値により回収能力に上限ができてしまう。

よって上記バイアス設定値と特開2002−207403号公報に記載の方法で、中間転写ベルト上の残トナーを回収しようとすると、上流のファーブラシでは、トナーが（−）極性に帯電している場合、（−）のバイアスを印加しているため、ほとんどのトナーが反発してすり抜け、下流のファーブラシには（＋）のバイアスが印加されるためトナーを回収するが、トナー量の多さから、多くのトナーが回収しきれずにすり抜けてしまう。よって、全てのトナーを回収するには、ファーブラシクリーニングに中間転写ベルトの残トナー像を何度も通過させなければならなくなり、復帰に時間がかかってしまう。

本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的は、中間転写体を用いて画像形成するときに、緊急停止した後でも迅速に残トナーを除去し得る画像形成装置を提供するものである。

上記課題を解決するための本発明における代表的な手段は、帯電したトナー像を担持する像担持体と、回転可能であって、前記像担持体から一次転写部において転写されたトナー像を担持する中間転写体と、前記中間転写体が回転する方向において、前記中間転写体上のトナー像を転写材へ転写する二次転写部より下流側に配置され前記中間転写体上の転写残トナーを回収する第一のクリーニング部材と、前記中間転写体が回転する方向において前記第一のクリーニング部材より下流側で、前記一次転写部より上流側に配置され前記中間転写体上の転写残トナーを回収する第二のクリーニング部材と、画像形成時には、前記第一のクリーニング部材と前記第二のクリーニング部材のいずれか一方に前記トナー像の極性と同極性の電圧を印加し、他方のクリーニング部材に前記トナー像の極性と逆極性の電圧を印加する画像形成装置において、画像形成が緊急停止すると、緊急停止後の前記中間転写体の一回転目から、前記第一のクリーニング部材と前記第二のクリーニング部材の両方に前記逆極性の電圧を印加する第一のモードを実行して、前記第一のモードに連続して、前記中間転写体を回転させながら、前記第一のクリーニング部材と前記第二のクリーニング部材のいずれか一方に前記逆極性の電圧を印加するとともに、他方のクリーニング部材に前記同極性の電圧を印加する第二のモードを実行することを特徴とする。

本発明は緊急停止後の復帰動作時には第一及び第二のクリーニング部材それぞれにトナー像と逆極性の電圧を印加する第一のモードで中間転写体上の転写残トナーのクリーニングを行い、これに連続して第一と第二のクリーニング部材の一方に前記トナー像と逆極性の電圧を印加するとともに、他方に同極性の電圧を印加する第二のモードでクリーニングすることで、中間転写体上に多くのトナーが残っていても短い復帰時間内で効率よくトナー回収できる。

〔第１実施形態〕
次に本発明の一実施形態に係る画像形成装置について図１乃至図３を参照して説明する。なお、図１は画像形成装置の模式断面説明図、図２はファーブラシクリーニング部の構成説明図であり、図３は画像形成装置の二次転写部における転写電圧と転写効率の関係を示したグラフである。

｛画像形成装置の全体構成｝
まず、図１を参照して画像形成装置の全体構成について概略説明する。本実施形態の画像形成装置は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色の現像剤によるフルカラー画像形成装置であり、像担持体に形成した現像剤による像を中間転写体に一次転写し、その像を転写材としての記録シートに二次転写してカラー画像を得るプリンタである。

なお、本実施形態で用いている現像剤はトナーと磁性体であるキャリアとを主体としてなっており、トナーは負帯電性であり、キャリアは正帯電性を有する。

第１の像担持体としての感光体ドラム１の周りには、感光体ドラム１の表面を一様に帯電する帯電器２、帯電された感光体ドラムに画信号に応じた露光をして静電潜像を形成するための露光手段３、現像ロータリ４内に回転可能に設けられ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色トナー像を感光体ドラム１に形成する４個の現像器４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、感光体ドラム１に残留したトナーを除去する一次クリーニング手段としてのクリーニング部５が配置されている。

本実施形態の画像形成装置は各色ごとに現像ロータリ４を回転させて現像を行うものであり、感光体ドラム１上の露光を現像ロータリ４の回転により、現像器４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄをその都度切り替える行程を必要色の分繰り返すことで現像し、現像した各色トナー像をその都度第２の像担持体である中間転写体としての中間転写ベルト６の上に重畳するように一次転写してカラー画像を得る。

上記中間転写ベルト６は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム、ポリイミド、エチレン四フッ化エチレン共重合体等のような誘電体樹脂によって構成され、これが駆動ローラ７、張架ローラ８、テンションローラ９ａ，９ｂ、一次転写手段としての一次転写ローラ10、二次転写内ローラ11に張架されて図１の矢印Ｘ方向へ回転する。

なお、本実施形態の中間転写ベルト６は表層に弾性層を有している。このように弾性層を有ベルトは、該ベルトのクリーニング手段としてブレードを用いることができない場合、例えば本実施形態のようにファーブラシによるベルトクリーニングを採用する場合に最適である。

前記中間転写ベルト６への画像形成と同期するように、装置下部に装填されたシートカセット12に積載された転写材としての記録シートＳが給送ローラ13、搬送ローラ対14等からなるシート搬送手段によって二次転写部へ搬送される。

その後、二次転写部において二次転写外ローラ15にバイアス印加することで前記中間転写ベルト６に形成されたカラー画像が搬送された記録シートに二次転写される。そして、画像転写部を抜けた記録シートは、定着部16にてトナーが熱定着され、排出或いは両面画像形成行程に向かう。

一方、記録シートにトナー像を転写した後の中間転写ベルト６はクリーニング部Ｃによって残留したトナーが除去される。

｛中間転写ベルトのクリーニング部｝
次に中間転写ベルト６に残留したトナーを除去する二次クリーニング手段としてのクリーニング部Ｃについて説明する。

記録シートに転写されずに中間転写ベルト６に残った残トナーは、ベルトの回転によりクリーニング部Ｃに搬送される。クリーニング部Ｃには接地されたベルト張架ローラ８に対向して配置され、中間転写ベルト６の搬送方向で上流、下流に複数のクリーニング部材として本実施形態では２本のファーブラシ51ａ，51ｂが配置されている。

このクリーニング部Ｃも、二次転写外ローラ15と同様に中間転写ベルト６に対して着脱可能であり、中間転写ベルト上の残トナーがクリーニング部Ｃに搬送されてきたときに着状態となる。

本実施形態で使用するファーブラシ51ａ，51ｂはφ８の導電軸に、導電性で繊維状の毛を植毛したもので、外径：φ20、パイル長：６mm、材質：ナイロン、密度：100ｋＦ、抵抗：５×10⁶Ωのものを２本使用している。

図２は本実施形態で使用されるファーブラシクリーニング部Ｃを示した図である。ファーブラシ51ａ，51ｂのベルト張架ローラ８に接する点の下流側には金属のバイアスローラ52ａ，52ｂがファーブラシ51ａ，51ｂに進入するように配置されている。また、この金属のバイアスローラ52ａ，52ｂのファーブラシ51ａ，51ｂに接する点の下流側にはスクレーパー53ａ，53ｂが押し当てられ、ファーブラシ51ａ，51ｂで回収したトナーを金属のバイアスローラ52ａ，52ｂに転移させ、スクレーパー53ａ，53ｂで掻き取ることでトナーを廃トナーボックス（不図示）に落下させる。

それぞれ回転方向は、ファーブラシ51ａ，51ｂは中間転写ベルト６との対向位置で反対方向（矢印Ｒ1方向）に、バイアスローラ52ａ，52ｂはファーブラシ51ａ，51ｂとの対向位置で同じ方向（矢印Ｒ2方向に）に回転する。中間転写ベルト６からファーブラシ51ａ，51ｂへのトナーの受け渡しは、バイアスローラ52ａ，52ｂに＋700Ｖを印加するとファーブラシ51ａ，51ｂには＋600Ｖの電圧が誘起され、接地された張架ローラ８とに電位差が生じ、中間転写ベルト６上のトナーがファーブラシ51ａ，51ｂに転移する。さらにファーブラシ51ａ，51ｂに回収されたトナーはファーブラシ51ａ，51ｂとバイアスローラ52ａ，52ｂとの電位差によりバイアスローラ52ａ，52ｂに転移される。なお、図２に示すように、一方のバイアスローラ52ａには（＋）（−）両極性のバイアスを印加可能となっている。

本実施形態においては、通常の画像形成時には中間転写ベルト６の回転方向で上流側のバイアスローラ52ａに（−）のバイアスを、下流側のバイアスローラ52ｂに（＋）のバイアスを印加する。つまり、上流のバイアスローラ52ａには−700Ｖが印加される。

これは、二次転写終了後の中間転写ベルト６上の残トナーには（＋）極性、（−）極性の両極性のトナーが存在する可能性があるため、２本のファーブラシ51ａ，51ｂに異なる極性のバイアスを印加するようにしている。

図３は本実施形態における二次転写部での、二次転写ローラへの印加電圧と転写効率のグラフを示したものである。このグラフ中の点線(a)、(b)は転写効率90％時の転写電圧を示している。

転写効率は、（転写効率＝記録シートに転写されたトナー量／転写前の中間転写体上のトナー量×100（％））によって求めた。点線(a)、(b)に対応する電圧はそれぞれ1.5ｋＶと3.5ｋＶと電圧は異なるが、転写電圧1.5ｋＶに設定された時の中間転写体上の残トナーは、主に（−）極性のトナーが多く、3.5ｋＶの時には主に（＋）極性のトナーが多く残っている。これは1.5ｋＶ設定時には、転写されるトナーの電荷に対して転写電圧が足りないことにより起こり、3.5ｋＶ設定時には、転写電圧が高すぎることでトナーに電荷注入、或いは放電による電荷の飛び込みによりトナー電荷の極性が反転してしまうことにある。

上記理由により、ファーブラシ51ａ，51ｂを２本、且つ異なる極性のバイアスを印加するようにしている。

｛画像形成中断後の復帰シーケンス｝
上記画像形成装置は中間転写ベルト６上に感光体ドラム１上のトナー像を転写している途中、或いは中間転写ベルト６上のトナーを記録シートＰに転写している途中に、記録シートＰの搬送不良などによって画像形成動作が途中で中断されることがある。

その際に、中間転写ベルト６上に残ったトナー像で、二次転写部40を通過していないものに関しては、トナーは正規に帯電されたまま残っている。且つ、フルカラー画像の場合には、感光体ドラム１上の単色トナー像を重ね合わせた最大ｎ色分（ｎ＞１）のトナー像が存在する。

上記トナーを復帰シーケンスでクリーニングする必要があるが、静電ファーブラシクリーニングには、従来のような構成では一度に回収できるトナー量に限界がある。このとき、中間転写ベルト６上にのったトナーを全てクリーニングするには、中間転写ベルト６を何回転がクリーニング部Ｃを通過させなければならず、復帰に時間が掛かってしまうことは前述した通りである。

これに対し、本実施形態に係る画像形成装置では、画像形成が途中で中断された後の復帰動作時には、２本のバイアスローラ52ａ，52ｂの両方に（−）に帯電したトナーの逆極性である（＋）バイアスをかけて、中間転写ベルト６上のトナーを回収するものである。

つまりは、本実施形態では、下流側のバイアスローラ52ｂには（＋）のバイアス、上流側のバイアスローラ52ａには両極性のバイアスを持たせておき、

(1)通常の画像形成時には、
上流のバイアスローラ52ａ：（−）のバイアス、
下流のバイアスローラ52ｂ：（＋）のバイアス、
に設定する。一方、

(2)緊急停止後の復帰シーケンス時には、
上流のバイアスローラ52ａ：（＋）のバイアス、
下流のバイアスローラ52ｂ：（＋）のバイアス、
とバイアスを切り替える。

上記のように、緊急停止後の復帰シーケンスでは通常の画像形成時と異なり、２本のバイアスローラ52ａ，52ｂともに帯電したトナーと逆極性の（＋）バイアスをかけることで、まず上流のファーブラシ51ａでトナーを回収し、さらに上流のファーブラシ51ａで取りきれなかった中間転写ベルト６上の（−）極性のトナーを、更に（＋）バイアスが印加された下流のファーブラシ51ｂでも回収する。これにより、通常の画像形成時に比べて大幅なトナー回収効果を得ることができる。

また、２本のファーブラシをすり抜けたとしても、（−）極性のトナーは、一次転写ローラ10に通常の画像形成とは逆極性の（−）バイアスを印加することで感光体ドラム１に逆転写させることができ、感光体ドラム１の一次クリーニング部５に回収させることができる。

ここで、一次クリーニング部５は本実施形態ではクリーニング部材としてブレード部材を用い、これにより感光体ドラム１上のトナーを掻き取るものである。ブレード部材を用いることにより、一次クリーニング部５の構成が容易となる。

また、２本のファーブラシ51ａ，51ｂをすり抜けた（−）帯電したトナーに関しては２回転目にファーブラシクリーニング部Ｃによって回収することができる。

本実施形態においてはフルカラーを得る画像形成装置について説明をしてきたが、もちろんモノクロ画像を得る画像形成装置においても同様の効果を得ることができる。

前述したように緊急停止後の復帰動作時に中間転写ベルト６の１回転目で両バイアスローラ52ａ，52ｂに（＋）のバイアスを印加するが、本実施形態ではさらに復帰動作における中間転写ベルト６の２回転目では上流のバイアスローラ52ａに（−）バイアスを、下流側のバイアスローラ52ｂに（＋）バイアスを印加するものである。

トナーの最大のり量が増えた場合においては、２本のファーブラシクリーニング部Ｃを（−）極性のまますり抜けてくるトナーが出てくる。この（−）極性のトナーに対して一次転写ローラ10へのバイアス印加によってで感光体ドラム上に逆転写しようとしても、逆転写バイアスの値によっては（−）極性のまま残ってしまうトナー、或いは逆転写バイアスを受けることで（＋）極性に反転してしまうトナーが中間転写ベルト上に残ってしまう。

そこで、本実施形態では復帰動作における中間転写ベルト６の１回転目のファーブラシクリーニング時は両方のファーブラシ51ａ，51ｂに（＋）バイアスを印加してクリーニングするが、２回転目のファーブラシクリーニング時には上流のファーブラシに（−）バイアスを、下流側のファーブラシに（＋）バイアスを印加することで両極性に帯電した中間転写ベルト６上のトナーを回収するものである。つまり、

(3)緊急停止後の復帰シーケンス時の１回転目は、
上流のバイアスローラ52ａ：（＋）のバイアス、
下流のバイアスローラ52ｂ：（＋）のバイアス、

(4)緊急停止後の復帰シーケンス時の２回転目は、
上流のバイアスローラ52ａ：（−）のバイアス、
下流のバイアスローラ52ｂ：（＋）のバイアス、

と切り替える。これにより、緊急停止後の復帰動作を最短時間で回復することができる。

〔他の実施形態〕
前述した実施形態では一次クリーニング手段としてブレード部材を用いた例を示したが、一次クリーニング部５も二次クリーニング部Ｃと同様にファーブラシを用い、これにトナーと逆極性のバイアスを印加するようにしてもよい。このようにすると、感光体ドラム１上のトナーをより効率よく回収することができる。

また、前述した実施形態では中間転写体に接触して二次転写残トナーを除去するクリーニング部材としてファーブラシを用いた例を示したが、導電性ローラを用い、これに前述したようなバイアスを印加するように構成しても、前述した各実施形態と同様の効果を得ることができる。

画像形成装置の模式断面説明図である。ファーブラシクリーニング部の構成説明図である。画像形成装置の二次転写部における転写電圧と転写効率の関係を示したグラフである。

符号の説明

Ｃ …クリーニング部
Ｓ …シート
１ …感光体ドラム
２ …帯電器
３ …露光手段
４ …現像ロータリ
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ …現像器
５ …クリーニング部
６ …中間転写ベルト
７ …駆動ローラ
８ …張架ローラ
９ａ，９ｂ …テンションローラ
10 …一次転写ローラ
11 …二次転写内ローラ
12 …シートカセット
13 …給送ローラ
14 …搬送ローラ対
15 …二次転写外ローラ
16 …定着部
51ａ，51ｂ …ファーブラシ
52ａ，52ｂ …バイアスローラ
53ａ，53ｂ …スクレーパー

Claims

帯電したトナー像を担持する像担持体と、
回転可能であって、前記像担持体から一次転写部において転写されたトナー像を担持する中間転写体と、
前記中間転写体が回転する方向において、前記中間転写体上のトナー像を転写材へ転写する二次転写部より下流側に配置され前記中間転写体上の転写残トナーを回収する第一のクリーニング部材と、
前記中間転写体が回転する方向において前記第一のクリーニング部材より下流側で、前記一次転写部より上流側に配置され前記中間転写体上の転写残トナーを回収する第二のクリーニング部材と、
画像形成時には、前記第一のクリーニング部材と前記第二のクリーニング部材のいずれか一方に前記トナー像の極性と同極性の電圧を印加し、他方のクリーニング部材に前記トナー像の極性と逆極性の電圧を印加する画像形成装置において、
画像形成が緊急停止すると、緊急停止後の前記中間転写体の一回転目から、前記第一のクリーニング部材と前記第二のクリーニング部材の両方に前記逆極性の電圧を印加する第一のモードを実行して、前記第一のモードに連続して、前記中間転写体を回転させながら、前記第一のクリーニング部材と前記第二のクリーニング部材のいずれか一方に前記逆極性の電圧を印加するとともに、他方のクリーニング部材に前記同極性の電圧を印加する第二のモードを実行することを特徴とする画像形成装置。
前記クリーニング部材は、ファーブラシであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記クリーニング部材は、導電性ローラであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。