JP5006116B2 - 転写装置、画像形成装置及び転写制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、転写装置、画像形成装置及び転写制御方法に関し、特にトナー飛散を防止する転写装置、画像形成装置及び転写制御方法に関する。

従来の転写ベルト方式の転写装置の転写出口ガイド板の構造について以下説明する。感光体と転写ベルトにより形成される転写ニップ部でトナー像を転写された転写紙は、トナーを静電的に吸着した状態で転写ベルト上を搬送され、ベルトから分離した後に転写出口ガイド板を介して定着装置に案内される。この経路上では転写紙上のトナーは未定着で不安定であるため、転写ベルトを分離した時や転写出口ガイド板に接触したときなどの急激な電位変動の影響で、画像を形成しているトナーが飛散し、転写出口ガイド板の搬送面に堆積することで次紙のコバ面（転写紙の裁断面）を汚す、という不具合が生じることがある。

上記のような不具合を回避するためには転写紙上の画像を形成しているトナーの飛散を防ぐ必要が有るが、トナー像が転写紙に静電吸着している以上、ベルトから分離後も転写紙は少なからず電荷を帯びている状態で搬送されている。そのため、転写出口ガイド板や定着ローラに接触した瞬間に転写紙からの電荷の移動が発生するため、発生した電界の電気力線に沿ってトナー層上部の吸着力が弱いトナーは容易に飛散してしまうので、完全にこのトナー飛散を防ぐことは難しい。

飛散したトナーを防ぐ技術としては、中間転写体上にバイアス印加部材を設け、同極性同士の反発によるトナー像の飛散を防ぐ技術が提案されている（例えば特許文献１、２参照）。

また、転写ベルトユニットと定着間で、転写ベルトからの記録紙剥離時のトナー飛散防止手段として、接地されたガイド部材を配置した技術（例えば特許文献３参照）や、中間転写ベルト上からの飛散トナーを、トナー像が有する電荷とは逆極性の帯電したトナー捕集部材を備えた画像形成装置や（例えば特許文献４参照）、転写出口ガイド板の裏側に、接地した金属電極板を備えるもの（例えば特許文献５参照）が提案されている。
特開２００３−２８０３３１号公報 特開２００４−２１９８９４号公報 特許第３２３４８３９号公報 特開２００３−２８０４００号公報 特開２００２−１５６８３４号公報

しかしながら、上記のような技術では、中間転写体上にバイアス印加部材を設け、同極性同士の反発によってトナー像の飛散を防ぐため、装置が大掛かりであり、また高電圧をバイアス印加部材に掛け続けるため、高コスト・高消費電力であった。また、転写紙上に転写されたトナー像が転写ベルトとの剥離放電によってトナー飛散すると、転写紙搬送面上に前記飛散トナーが堆積し、次走紙のコバ面が汚れるという問題があった。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、飛散トナー回収部材の清掃手段としてバイアス印加方式のクリーニングバイアスローラを設け、省電力・低コストでトナー飛散を防止することを目的としている。

請求項１記載の発明は、像担持体上の潜像に現像されたトナー像を転写紙に転写する転写手段を備える転写装置であって、前記転写手段の搬送面上方にかけて、接地された導電性の高い金属部材を前記搬送面に非接触で設置し、前記金属部材により飛散したトナーを静電的に吸着・回収するクリーニング手段と、前記金属部材を清掃するクリーニングバイアスローラと、を備え、前記転写手段は、前記クリーニング手段が回収したトナー量を、前記バイアスクリーニングローラに流れる電流の値で検知し、検知した飛散トナーの量に応じて転写条件を変更することを特徴とする転写装置である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の転写装置において、前記クリーニングバイアスローラは、導電金属の表面に合成樹脂を被覆したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の転写装置において、前記回収したトナーは、現像ユニットの分級装置に送り込み、リサイクル可能とすることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項記載の転写装置において、前記クリーニング手段の設置位置は、通紙条件によって自由に変更できることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の転写装置を備える画像形成装置である。

請求項６記載の発明は、像担持体上の潜像に現像されたトナー像を転写紙に転写する転写手段を備える転写装置の転写制御方法であって、前記転写手段の搬送面上方にかけて、接地された導電性の高い金属部材を前記搬送面に非接触で設置し、前記金属部材により飛散したトナーをクリーニング手段により静電的に吸着・回収するステップと、前記金属部材をバイアスクリーニングローラにより清掃するステップと、前記クリーニング手段が回収したトナー量を、前記バイアスクリーニングローラに流れる電流の値で検知し、検知した飛散トナーの量に応じて、前記転写手段の転写条件を変更するステップと、を備えることを特徴とする転写制御方法である。

本発明によれば、飛散トナー回収部材の清掃手段としてバイアス印加方式のクリーニングバイアスローラを設け、省電力・低コストでトナー飛散を防止することが可能となる。

以下に、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

本発明の実施形態に係る画像形成装置は、具体的には電子写真プロセスにて画像形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ等が考え得る。画像形成を行う転写装置は、像担持体上に形成されたトナー像をベルト上の転写紙およびベルト状の中間転写体に転写する転写装置が考え得る。

本発明の実施形態に係る転写装置周辺の構成を図１に示す。本実施形態に係る画像形成装置は、像担持体としての感光体ドラム１と、駆動ローラ８および従動ローラ２に伸張された転写ベルト３の裏面より、トナーと逆極性のバイアスをバイアスローラ４より印加し、感光体ドラム１の潜像に吸着されたトナー像を転写紙５上に転写する転写装置により構成される。

転写紙５の裏面に帯電した電荷は、下流にある接地された駆動ローラ８に近づくに連れて徐々に除電されるが、除電しきれなかった転写紙５の残留電荷は転写ベルト３から剥離する際に曲率の微小ギャップにおいて放電を起こし、転写紙３上の不安定な未定着トナーは電気力線に沿って空中に飛散し、出口ガイド板７の通紙面上に飛散トナーが堆積する事で次走紙のコバ面汚れを引き起こす。

本実施形態は転写紙３が剥離放電を引き起こす駆動ローラ８から出口ガイド板7の搬送面上方にかけて、接地された導電性の高い金属ローラ６をベルトに非接触で設置し、電荷を保持した飛散トナーと接地された金属ローラ６との電位差によって電界を生じさせることで、飛散トナーは金属ローラ６に静電的に吸着・回収され、次走紙の汚れに繋がる出口ガイド板７への飛散トナーの堆積を防ぐものである。

なお上記金属部材の形状は問わないが、付着したトナーのクリーニング容易性を考慮すると、導電性の高い金属ローラを用いるのが望ましい。

更に、図２に示すように前記金属ローラ６には、回収した飛散トナーを除去するクリーニング手段としてクリーニングバイアスローラ１６が常接している。このクリーニングバイアスローラ１６にはSUS等の導電性金属棒の表面にPA系あるいはフッ素樹脂等の合成樹脂が被覆され、トナーと逆極性の＋バイアスを印加する事によって金属ローラ６に付着した回収トナーを静電的にクリーニングし、経時での金属ローラ６のトナー回収性能の低下を防いでいる。

また、定電位に帯電したクリーニングバイアスローラ１６には回路上にエレクトロメータ２２が取り付けられ、クリーニングバイアスローラ１６に流れる電流値を測定している。通常、クリーニングバイアスローラ１６には定電圧が印加されるため、エレクトロメータ２２で検知する電流値は一定である。ここに、金属ローラ６で回収した飛散トナーが付着するか、あるいは金属ローラ６に飛散トナーが付着するなど、帯電したトナーの移動が起きた場合、クリーニングバイアスローラ１６には移動したトナーの量に応じて電流が流れる。

なお、このときの電流の変化量を測定することで回収した飛散トナーの量を検知し、飛散トナーの量が多い場合は転写ベルト３へ印加する転写バイアスを高め、トナー１５と転写紙５の吸着力を上げるようなフィードバック制御を行うことでトナー飛散の発生を起こりにくくし、よりコバ面汚れが発生しない様な構成とすることも考え得る。

クリーニングバイアスローラ１６には、図６のようにPUR等の樹脂製ブレード１０が当接し、クリーニングバイアスローラ１６に付着した回収トナーを掻き落とすことで、経時でも常に安定したクリーニング性能を維持できるような構成となっている。

なお、クリーニングバイアスローラ１６において、トナーの擦り抜け性を考えた場合、チューブの表面性が高いものを使用することで、クリーニングバイアスローラ１６表面とクリーニングブレード１０が均一に当接するため、ブレードでのトナー擦り抜けが抑えられ、常に安定したクリーニング性能の維持が期待できる。そのためには、チューブ表面の表面粗さはRz-MAX1.0μmとするのが望ましい。

また、クリーニングバイアスローラ１６の代わりとして、図４に示すような植毛のクリーニングブラシ１３を用いても構わない。この場合、金属ローラ６の回収トナーはブラシ１３の起毛で物理的に掻き落とされ、電圧を印加する事なくクリーニング可能であるため、より省電力・低コストな装置の提供が可能である。

前記クリーニングブラシ１３の最適条件としては、原糸はナイロン系もしくは炭素含有系アクリル繊維とし、太さは300〜400 D/24F、密度は400〜500ループ/inch、植毛ピッチは縦横0.5〜2.0mmとするのが望ましい。

なお、クリーニングブラシ１３には恒久的に高いクリーニング性能を維持するために、フリッカ１４を常接し、表面に付着したトナーを掻き落としている（図５参照）。フリッカ１４の材質は金属板かもしくは樹脂製フィルムを用いるのが望ましい。

金属ローラ６の設置高さと飛散トナーの堆積量の関係を図３に示す。実験結果によると金属ローラ６の設置高さは転写ベルト３から10mm以下とする事で、十分な飛散トナーの回収効果が得られ、尚且つ画像への影響も見られない事から、金属ローラ６を設置する際は、転写ベルト３とのギャップを10mm以下とするのが望ましい。

また前記金属ローラ６は本体メインモータを動力源としており、通紙方向と逆行する形で常に反時計周りに回転している。当然、金属ローラ６の回転方向は時計回りでも性能上は変わり無い。

本発明の実施形態に係る転写装置について図７を用いて説明する。本実施形態では、樹脂性ブレード１０でクリーニングバイアスローラ１６から掻き落とされたトナーはケーシング１２の下部に集積され、搬送スクリュー１１にて装置奥に設置された搬送パイプ１７へ送り込まれる構成となっている。

上記搬送パイプ１７内部の搬送コイル２１にてトナーはＰＣＵ排トナー搬送パイプ１８およびPCU排トナー搬送コイル１９によってＰＣＵから送られてくるリサイクルトナーと共に現像ユニットの分級部２０に集められる（図８参照）。そこで内部のフィルターにて選別され、リサイクル可能なトナーのみ現像ホッパーに送られ再利用される。

次に、本発明の他の実施形態について図９及び図１０を用いて説明する。装置取り付け部２９に取り付けられた該クリーニング装置は、水平方向移動用のスライダＡ２６と鉛直方向移動用のスライダＢ２７によって、上下左右に移動できる。駆動はボールネジモータ２８によって行い、ボールネジの伸縮に伴ってスライダＢ２７に沿って上下に動くと共に、ボールネジモータ２８自身が図１０に示すリンク機構の動きによって左右に揺動するため、装置取り付け部２９はスライダＡ２６を移動する仕組みとなっている。この２つの動きを組み合わせることで、該クリーニング装置はフレキシブルに通紙する紙種や環境に応じて位置を自由に変更できるため、効率的に飛散トナーを回収することを可能にしている。

上記各実施形態により、非バイアス印加の接地金属ローラを用いるため、従来技術で用いられているバイアス印加方式の装置に比べて省電力・低コストで飛散トナーを回収し、次走紙の汚れを防ぐことが可能である。

また、前記金属ローラ６に常接するクリーニングバイアスローラ１６を設けることで、金属ローラ６に吸着された飛散トナーを静電的にクリーニングするため、恒久的に高い集塵能力の維持することができる。

さらに、装置内で回収トナーの付着による電流の変化量を検知し、飛散するトナー量をすることで転写条件を変更するようなフィードバック制御を行う。すなわち、前記金属部材に飛散トナーが付着した際もしくは前記バイアスクリーニングローラに金属部材で回収したトナーが転写される際に流れる電流の量に応じて、感光体上のトナー像を搬送紙に転写する転写条件を変更し、転写紙上の未定着トナーが飛散し難くする飛散トナー量の検知機能を備える。これにより、飛散したトナーを回収するだけでなくトナーが飛散しにくい転写条件での通紙を提供可能とし、よりコバ面汚れの発生を低減させることが可能となる。

また、前記クリーニングバイアスローラ１６の表面に合成樹脂を被覆することで、バイアス印加時のローラの静電容量が上がるためさらに高い静電クリーニング効果を得ることができると共に、清掃時のローラとトナーの離形性を上げることが可能である。

上記飛散トナー回収装置にて回収されたトナーを現像ユニットの分級装置に送り込む事でトナーを再利用し、高いトナーイールドの確保が可能となる。

また、転写出口ガイド板上でのトナーの飛散は、転写紙の抵抗や剛性等の紙の状態や、通紙する環境、トナーの帯電状態などで飛散する量や位置がその都度変化するため、回収部材が定位置で稼動しているだけでは飛散したトナー全てを回収する事は難しい。そこで、上述したように、前記クリーニング装置が通紙する紙種や環境に応じて位置を自由に変更することで、効率的に飛散トナーを回収することが可能となる。

以上、本発明を好適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

本発明の実施形態に係る転写装置周辺の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るクリーニングバイアスローラ１６にエレクトロメータ２２が取り付けられていることを説明するための断面図である。 本発明の実施形態に係る金属ローラ６の設置高さと飛散トナーの堆積量の関係を示す図である。 本発明の実施形態に係る植毛のクリーニングブラシ１３を示す図である。 本発明の実施形態に係るクリーニングブラシ１３にフリッカ１４を常接されていることを説明するための図である。 本発明の実施形態に係るクリーニングバイアスローラ１６に樹脂製ブレード１０が当接されていることを説明するための図である。 本発明の実施形態に係る樹脂性ブレード１０でクリーニングバイアスローラ１６から掻き落とされたトナーがケーシング１２の下部に集積されることを説明するための図である。 本発明の実施形態に係る転写装置において収集したトナーをリサイクルトナーと共に現像ユニットの分級部２０に集めることを説明するための図である。 本発明の実施形態に係るクリーニング装置が装置取り付け部２９に取り付けられたことを説明するための図である。 本発明の実施形態に係るボールネジモータ２８自身がリンク機構の動きによって左右に揺動することを説明するための図である。

符号の説明

１ 感光体ドラム
２ 従動ローラ
３ 転写ベルト
４ バイアスローラ
５ 転写紙
６ 金属ローラ
７ 出口ガイド板
８ 駆動ローラ
９ ＧＮＤ
１０ クリーニングブレード
１１ 搬送スクリュー
１２ ケーシング
１３ クリーニングブラシ
１４ 金属製フリッカ
１５ トナー
１６ クリーニングバイアスローラ
１７ 搬送パイプ
１８ ＰＣＵ排トナー搬送パイプ
１９ ＰＣＵ排トナー搬送コイル
２０ 分級ユニット
２１ 搬送コイル
２２ エレクトロメータ
２３ 定着入口ガイド板
２４ 定着ローラ
２５ 加圧ローラ
２６ スライダＡ
２７ スライダＢ
２８ ボールネジモータ
２９ 装置取り付け部
３０ リンク
３１ ボールネジモータ取り付け軸

Claims (6)

1. 像担持体上の潜像に現像されたトナー像を転写紙に転写する転写手段を備える転写装置であって、
   前記転写手段の搬送面上方にかけて、接地された導電性の高い金属部材を前記搬送面に非接触で設置し、前記金属部材により飛散したトナーを静電的に吸着・回収するクリーニング手段と、
   前記金属部材を清掃するクリーニングバイアスローラと、を備え、
   前記転写手段は、前記クリーニング手段が回収したトナー量を、前記バイアスクリーニングローラに流れる電流の値で検知し、検知した飛散トナーの量に応じて転写条件を変更することを特徴とする転写装置。
2. 前記クリーニングバイアスローラは、導電金属の表面に合成樹脂を被覆したことを特徴とする請求項１記載の転写装置。
3. 前記回収したトナーは、現像ユニットの分級装置に送り込み、リサイクル可能とすることを特徴とする請求項１又は２記載の転写装置。
4. 前記クリーニング手段の設置位置は、通紙条件によって自由に変更できることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の転写装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の転写装置を備える画像形成装置。
6. 像担持体上の潜像に現像されたトナー像を転写紙に転写する転写手段を備える転写装置の転写制御方法であって、
   前記転写手段の搬送面上方にかけて、接地された導電性の高い金属部材を前記搬送面に非接触で設置し、前記金属部材により飛散したトナーをクリーニング手段により静電的に吸着・回収するステップと、
   前記金属部材をバイアスクリーニングローラにより清掃するステップと、
   前記クリーニング手段が回収したトナー量を、前記バイアスクリーニングローラに流れる電流の値で検知し、検知した飛散トナーの量に応じて、前記転写手段の転写条件を変更するステップと、を備えることを特徴とする転写制御方法。

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