JP5219049B2

JP5219049B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP5219049B2
Application number: JP2009249593A
Authority: JP
Inventors: 浩二宇野
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2029-10-30
Also published as: JP2011095511A

Description

本発明は、中間転写体上の残存トナーを電気的に清掃する清掃部材と、さらに残存トナーを回収する感光体ドラムを備え、中間転写体の表面の残存トナーを除去する画像形成装置に関する。

近年高画質なカラー画像形成を求めるというニーズから、転写紙にトナー像を転写する像担持体として中間転写体を用いる画像形成装置が広く採用されている。中間転写体の移動方向に沿って複数配置された１次転写体である感光体ドラムの表面に形成された各色のトナー像は、二次転写体である中間転写体に転写して重畳した後、さらに中間転写体から転写紙に二次転写される。

一方、転写紙にトナー像を転写した中間転写体には、残存トナーが付着しているため、その残存トナーをクリーニング装置によって除去した後、新たな画像形成処理を行っている。クリーニング装置としては、中間転写体上のトナーを電気的に清掃するクリーニング部材を備えたものが多く用いられている。
特許文献１に開示されているクリーニング装置は、残存トナーと逆極性のバイアスをクリーニング部材に印加し、像担持体面から残存トナーを電気的にクリーニング部材に吸着して取り除いている。クリーニング部材としては、中間転写体表面のキズを防ぐためにファーブラシなどが一般的に用いられている。

また、キャリブレーションでは、中間転写体上にテスト画像を形成して濃度などを検知した後、用紙に転写することなく回収することがある。このような場合には、画像形成終了後、1次転写装置にトナーと同極性のバイアスを印加して、中間転写体上のトナーを１次転写装置の感光体ドラム表面に戻して回収させる。また、現像機内の劣化トナーの除去、及び感光体ドラムの研磨に必要なトナーを供給するために、現像機から感光体ドラム表面にトナーを吸着させ、一次転写させずに感光体ドラムの清掃装置内にトナーを供給することがある。この場合も1次転写装置にトナーと同極性のバイアスを印加する。

このような構成の装置においては、中間転写体上の残存トナーを回収するために、画像形成時にクリーニング部材で残存トナーを回収するとともに、画像形成が終了した際に１次転写装置の感光体ドラムにトナーと同極性のバイアスを印加して、クリーニング部材の清掃領域外などの中間転写体上の残存トナーを１次転写体の感光体ドラム側に回収させている。しかしながら、１次転写装置に同極性のバイアスを印加したにも関わらず、クリーニング部材の清掃領域外において中間転写体の残存トナーを感光体ドラム側で完全に回収することができないという問題が発生した。

その原因として、クリーニング部材と１次転写装置が近接している場合、クリーニング部材への逆極性バイアスの印加が１次転写装置の同極性バイアスの印加に影響を与えることが判明した。従って、１次転写装置に同極性のバイアスを印加しているにもかかわらず、クリーニング装置と近接している最上流の１次転写装置では、必要なクリーニング効果が得られないことが予想される。このような場合の対策として、クリーニング装置と最上流の１次転写装置との間の裏面に、アースローラ等のガード電極を配置して電極的な干渉を回避することが考えられるが、装置の小型化及び低コスト化が困難となる。

さらに、タンデム型の画像形成装置は、通常１次転写装置が中間転写体の回転方向に４個並んでいる。中間転写体は、弾性体で形成され、裏面側から１次転写装置により押圧されている。従って、中間転写体の１次転写ローラの幅より外側に位置する部分においては、中間転写体を支えるものがなく、クリーニング装置から離れるに従って中間転写体の反りが大きくなり、最上流の感光体ドラム以外の感光体ドラムと接さなくなる（図４参照）。これにより、クリーニング装置で清掃されず、さらにいずれの感光体ドラムにも回収されない残存トナーが中間転写体の端部近傍の周方向に筋状に転写されるといった問題があることが分かった。

特開２００８−２９２７００号公報

従って、本発明は上記問題を解決するために、ガード電極を設けなくとも、同極性バイアスを印加した１次転写装置が、クリーニング装置のバイアス印加に影響を受けることなく中間転写体上の残存トナーを完全に回収することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明は以下の構成からなる。
請求項１に係る発明は、中間転写体と、前記中間転写体表面にトナー像を転写する１次転写装置と、前記トナー像を転写紙に転写した後に前記中間転写体上に残存するトナーを電気的に除去するクリーニング装置を備えた画像形成装置において、前記１次転写装置に、トナーと逆極性及び同極性のバイアスを印加する第１電源と、前記クリーニング装置に、前記中間転写体表面の残存トナーを電気的に除去するための逆極性のバイアスを第１の出力で印加する第２電源を備え、前記第１電源がトナーと同極性のバイアスを印加するとき、前記第２電源の出力を前記第１の出力より低い第２の出力又はオフにし、前記中間転写体表面の残存トナーを除去することを特徴とする画像形成装置に関する。

請求項２に係る発明は、前記第２電源の印加バイアスを第２の出力又はオフとした後に中間転写体を少なくとも１回転させることにより前記中間転写体の表面の残存トナーを除去することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置に関する。

請求項３に係る発明は、前記第２の電源の印加バイアスを前記第２の出力又はオフとすることにより前記１次転写装置が清掃した前記中間転写体の部分を、中間転写体が１回転後に第２の電源の印加バイアスを前記第１の出力に戻し、前記印加バイアスを前記第２の出力又はオフとした際に前記中間転写体が回転した回転距離だけ中間転写体を少なくとも回転させることにより前記中間転写体の表面の残存トナーを除去することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置に関する。

請求項１に係る発明によれば、１次転写装置に、トナーと逆極性及び同極性のバイアスを印加する第１電源と、前記クリーニング装置に、前記中間転写体表面の残存トナーを電気的に除去するための逆極性のバイアスを第１の出力で印加する第２電源を備え、前記第１電源がトナーと同極性のバイアスを印加するとき、前記第２電源の出力を前記第１の出力より低い第２の出力又はオフにすることから、クリーニング装置の印加バイアスの影響を受けることなく中間転写体表面の残存トナーを除去することができる。しかも、ガード電極を必要としないことから画像形成装置を小型化することができる。

請求項２に係る発明によれば、前記第２電源の印加バイアスを第２の出力又はオフとした後に中間転写体を少なくとも１回転させることにより前記中間転写体の表面の残存トナーを除去することから、クリーニング装置の印加バイアスの影響を受けることなく、１次転写装置が中間転写体上の残存トナーを完全に回収することができる。

請求項３に係る発明によれば、前記第２の電源の印加バイアスを前記第２の出力又はオフとすることにより前記１次転写装置が清掃した前記中間転写体の部分を、中間転写体が１回転後に第２の電源の印加バイアスを前記第１の出力に戻し、印加バイアスを前記第２の出力又はオフとした際に前記中間転写体が回転した回転距離だけ中間転写体を少なくとも回転させることにより前記中間転写体の表面の残存トナーを除去することから、クリーニング装置の印加電圧の影響を排除した後に、再度電源の印加を第１の出力の電圧に戻すことによりクリーニング装置が中間転写体表面の残存トナーを完全に除去することができる。

本発明に係る画像形成装置の概略断面図である。本発明に係る画像形成装置のクリーニング装置、１次転写装置及び中間転写装置の概略断面説明図である。本発明に係る画像形成装置の帯電装置、現像装置、１次転写装置、クリーニング装置の有効幅を示す説明図である。タンデム型画像形成装置の１次転写装置と中間転写体の状態を示す概略断面図である。本実施形態に係る連続印字後の清掃方法を示すタイミングチャートの一例である。本実施形態に係る印字途中での清掃方法を示すタイミングチャートの一例である。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る画像形成装置の説明図、図２は、本発明の一実施形態に係るクリーニング装置、１次転写装置及び中間転写装置の説明図である。

図１に示す本発明の一実施形態に係る画像形成装置は転写紙を搬送する給紙装置（１）と、２次転写ローラ（２）と協働して転写紙の表面にトナー像を形成する中間転写装置（３）と、中間転写装置（３）が備える中間転写体（４）の表面に各色（マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂｋ））のトナーをトナー像として転写する感光体ドラムを有する１次転写装置（５）と、転写紙に転写されず中間転写体（４）表面に残存する残存トナーを除去するクリーニング装置（６）を備えている。

中間転写装置（３）は、中間転写体（４）と、駆動ローラ（７）と、従動ローラ（８）を備えている。中間転写体（４）は、像担持体としての機能を備えており、駆動ローラ（７）と従動ローラ（８）の間に掛け渡されて回転移動する。
２次転写ローラ（２）は中間転写体（４）を挟んで駆動ローラ（７）と対向配置されており、２次転写ローラ（２）に転写バイアスを印加することによって給紙装置から搬送されてきた転写紙の表面にトナー像を転写してトナー像を形成する。

駆動ローラ（７）は、表面にゴムなどの高摩擦材を表面に備え、モータにより回転可能に駆動する（図示せず）。従動ローラ（８）は、バネ材（図示せず）により２０〜６０Ｎの力で付勢される。中間転写体（４）は、ＰＶＤＦなどの樹脂体上にＣＲゴムなどの弾性材を貼り付け、表層はフッ素系粒子を塗布した３層構成の無端状に形成されたものが用いられる。例えば樹脂体の厚みは、８０〜１５０μｍ、弾性体の厚みは３００〜６００μｍであり、ベルトの初期内周長は７６０ｍｍに設定される。

１次転写装置（５）は、中間転写体（４）の回転移動方向に沿って、４か所に配置されており、基本的には同一構成のものが配置される。１次転写装置（５）は、各色のトナーが供給される感光体ドラム（９）と、中間転写体（４）を挟んで感光体ドラム（９）に対向配置された１次転写ローラ（１０）を備えている。１次転写ローラ（１０）のそれぞれには、トナーと逆極性の電圧が出力できる定電流電源と、トナーと同極性の電圧が出力できる定電圧電源とが組み合わされた第１電源（図示せず）が接続されている。
尚、感光体ドラム（９）、１次転写装置（５）、１次転写ローラ（１０）は、本実施形態では、図示左側の端部からマゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂｋ）用として順に配置され、特に限定する必要がある場合には、符号に「Ｍ」「Ｃ」「Ｙ」「Ｂｋ」を付記するものとする（図１及び図２参照）。

１次転写ローラ（１０）は、金属製の芯金にＥＰＤＭなどのゴム材に導電材を付与した発泡剤から形成され、自重と荷重により感光体ドラムに対して付勢される。それぞれの１次転写ローラ（１０）の芯金には、トナーと逆極性の電圧が出力できる定電流電源と、トナーと同極性の電圧が出力できる定電圧電源とが組み合わされた第１電源が接続されている。

２次転写ローラ（２）によって中間転写体（４）上のトナー像を転写紙に転写した後、図１に示すように二次転写ローラ（２）よりも回転方向下流側に配置されたクリーニング装置（６）が、中間転写体（４）表面の残存トナー等を除去する。

図２に示すクリーニング装置（６）は、中間転写体（４）の表面と接触するように多数の導電性ブラシ繊維を芯金に巻きつけた円筒状のファーブラシ（１１）と、ファーブラシに所定量食込ませてファーブラシで掻き取った残存トナーを回収する回収ローラ（１２）と、回収ローラ（１２）の表面と接触して回収ローラで回収した残存トナーを掻き取るクリーニングブレード（１３）と、プレブラシ（１４）を備えている。プレブラシ（１４）は、ファーブラシ（１１）の上流側において従動ローラ（８）と対向して、中間転写体（４）に当接されている。クリーニング装置（６）の回収ローラ（１２）には、通常の逆極性のバイアスを印加する第１の出力と第１の出力より低い第２の出力で逆極性のバイアスを印加することができる第２電源（図示せず）が接続されている。前記第２の出力は、第１の出力よりも低い逆極性のバイアスであればよいが、好ましくは第２の出力時にクリーニング装置に印加される電流量が、トナーの極性と逆符号の１μＡ以下となるように設定される。

各構成要素の具体例を説明すると、ファーブラシ（１１）は直径６ｍｍのシャフトに毛足４ｍｍの３２０Ｔ／４８Ｆ１５０ＫＦ／ｉｎｃｈ^２のナイロン導電性を付与したブラシを用いている。回収ローラ（１２）は直径１２ｍｍであり、ファーブラシ（１１）には１．５ｍｍの食込みをもって当接させている。プレブラシ（１４）は、２８０Ｔ／４８Ｆ８０ＫＦ／ｉｎｃｈ^２の毛高さ４ｍｍのＰＥＴ絶縁ブラシを用いており、板金に両面テープで保持し、中間転写体装置（３）に固定し、中間転写体へ食込み１．５ｍｍで当接させている。回収ローラ（１２）には、トナーと逆極性の電圧を出力するために定電流電源が接続されている。

中間転写体表面の残存トナーの清掃タイミングを制御するために、第１電源、第２電源、及び中間転写体の回転を制御する制御部をさらに設けることができる。さらに中間転写体表面の汚れを感知するセンサーを取り付け、中間転写体表面の残存トナーによる汚れをセンサーが感知した場合に、制御部が中間転写体表面の汚れを最適な清掃タイミングにより自動的に清掃するように第１電源、第２電源、及び中間転写体の回転を制御することができる。

ここで、中間転写体（４）の表面の残存トナーが、クリーニング装置（６）および１次転写装置（５）によっても完全に回収できない要因について図３及び図４を用いて説明する。
１次転写装置（５）に設けられている帯電装置、現像装置、およびクリーニング装置（６）の幅は、画像形成装置の小型化のため可能な限り小さく設計されている。そのため、これら装置が装置の長手方向（用紙の幅方向）に位置ズレを生じると、用紙の搬送領域外において、中間転写体（４）上にトナーによる汚れが発生する場合がある。図３に示すように、現像装置の位置がずれていた場合、帯電が印加されない領域が現像装置で現像されて感光体ドラムにトナーが付着する。

また、タンデム型の画像形成装置においては、１次転写装置（５）が中間転写体（４）の進行方向に４個並んでいる。図４に示すように、中間転写体（４）は弾性体で形成されており、裏面側から１次転写ローラ（１０）が押圧されているが、１次転写ローラ幅の外側は支えるものが無いため、中間転写体（４）が反って感光体ドラム（９）から離れる。ところが、最上流の１次転写ローラ（１０Ｍ）は、クリーニング装置に近接しているので、従動ローラ（８）により端部の反りが、他の１次転写装置と比べて抑制される。その結果、最上流の１次転写装置（５Ｍ）だけ感光体ドラムに対する１次転写有効幅が広くなる。
上記の条件が組み合わさった場合、最上流の１次転写装置（５Ｍ）において中間転写体（４）の端部近傍に周方向のスジ状にトナー像が転写される。そして、用紙外であるため用紙には転写されず、さらにクリーニング装置（６）の清掃領域の外側であるため回収さないまま残存し続ける。

図５は、１次転写装置へのバイアス出力とクリーニング装置へのバイアス出力のタイミングを示したタイミングチャートである。
画像形成装置を駆動させると、中間転写装置及び１次転写装置が回転を始め、クリーニング装置にバイアスが印加される。次いで、１次転写装置に逆極性のバイアスが印加され、作像ユニットである帯電、現像、露光装置が動作し、感光体ドラム上にトナー像を作像する。感光体ドラム上のトナー像は、１次転写装置により中間転写体に転写される。中間転写体に転写されたトナー像は、さらに転写紙に２次転写され、中間転写体に残存したトナーはクリーニング装置へ運ばれる。クリーニング装置には、逆極性のバイアスが印加されているので、残存トナーはクリーニング装置に回収される。図５では、３枚連続で作像した場合を示している。
３枚分のトナー像を中間転写体に作像した後、クリーニング装置に印加するバイアス出力を第２の出力或いはオフにする。その直後に１次転写に印加するバイアスを逆極性から同極性に切り替え、中間転写体を１回転させる。クリーニング装置に印加するバイアスの出力を第２の出力或いはオフにすることで、感光体ドラムは、クリーニング装置の印加バイアスに影響を受けることなく、クリーニング部材で回収されなかった中間転写体上の残存トナーを回収することができる。残存トナーの感光体ドラムへの回収後、クリーニング装置に印加するバイアス出力を第１の出力にし、印加電圧を弱めた際に中間転写体が回転した回転距離だけ中間転写体を回転させ、クリーニング装置で清掃を行い中間転写体全面に残存するトナーを完全に清掃する。

図６は、トナー像の転写紙への転写と転写の間に中間転写体上の残存トナーを回収するタイミングを示した他のタイミングチャートである。この場合における残存トナーは、例えば、現像機からの劣化トナーの吐き出しや、キャリブレーションのためのパターン画像形成によるものである。
画像形成装置を駆動させ、クリーニング装置にバイアスを印加する第２電源をオンにし、１次転写装置に逆極性バイアスを印加し、作像する。１枚目の作像と１次転写が終了した後、感光体ドラムで残存トナーを回収する。残存トナーを回収するために、感光体ドラムに同極性バイアスを印加する。感光体ドラムに残存トナーを回収させると同時に、クリーニング装置に印加するバイアス出力を第２の出力或いはオフとする。残存トナーを回収した部分が１次転写装置を通過した後、１次転写バイアスを逆極性に、クリーニング装置に印加するバイアス出力を第１の出力に切り替える。次いで、２枚目の作像を行う。２枚目の作像の終了後、３枚目を作像する前に、感光体ドラムにトナーを回収させた中間転写体の部分をクリーニング装置で清掃させた後、３枚目の作像を行う。
上記転写方法においてもクリーニング装置に印加するバイアス出力を第２の出力あるいはオフにすることで、中間転写体上の残存トナーを感光体ドラムに回収させることができる。

図５に示したタイミングチャートを用いて行った実施例を以下に示す。
クリーニング装置へのバイアスの印加の影響を検討するため、クリーニング装置に印加される電流量を変えて、感光体ドラムへの中間転写体上の残存トナーの回収性に対する影響を試験した。結果は下記表に示す。クリーニング装置に印加する電流量は、−１５μＡ（第一の出力）、−１μＡ（第二の出力）、及び電源をオフの３種類に設定した。
クリーニング装置に印加する電流量が、第一の出力である−１５μＡである場合、クリーニング装置と最も近接するマゼンダ用の１次転写装置では、同極性のバイアスを印加しているにもかかわらず、感光体ドラムへの回収性が不良となった。これに対して、クリーニング装置へのバイアスの印加を−１μＡ或いはオフにした場合、クリーニング装置と最も近接するマゼンダ用の１次転写装置にも中間転写体上の残存トナーを回収することができた。

（Ｍ：マゼンダ、Ｃ：シアン、Ｙ：イエロー、Ｂｋ：ブラック）

本発明に係る画像形成装置は、様々なコピー機、プリンター、ＦＡＸに好適に利用することができる。

１・・・給紙装置
２・・・２次転写ローラ
３・・・中間転写装置
４・・・中間転写体
５・・・１次転写装置
６・・・クリーニング装置
７・・・駆動ローラ
８・・・従動ローラ
９・・・感光体ドラム
１０・・１次転写ローラ
１１・・ファーブラシ
１２・・回収ローラ
１３・・クリーニングブレード
１４・・プレブラシ

Claims

中間転写体と、
前記中間転写体表面にトナー像を転写する１次転写装置と、
前記トナー像を転写紙に転写した後に前記中間転写体上に残存するトナーを電気的に除去するクリーニング装置を備えた画像形成装置において、
前記１次転写装置に、トナーと逆極性及び同極性のバイアスを印加する第１電源と、
前記クリーニング装置に、前記中間転写体表面の残存トナーを電気的に除去するための逆極性のバイアスを第１の出力で印加する第２電源を備え、
前記第１電源がトナーと同極性のバイアスを印加するとき、前記第２電源の出力を前記第１の出力より低い第２の出力又はオフにし、前記中間転写体表面の残存トナーを除去することを特徴とする画像形成装置。
前記第２電源の印加バイアスを第２の出力又はオフとした後に中間転写体を少なくとも１回転させることにより前記中間転写体の表面の残存トナーを除去することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記第２の電源の印加バイアスを前記第２の出力又はオフとすることにより前記１次転写装置が清掃した前記中間転写体の部分を、中間転写体が１回転後に第２の電源の印加バイアスを前記第１の出力に戻し、前記印加バイアスを前記第２の出力又はオフとした際に前記中間転写体が回転した回転距離だけ中間転写体を少なくとも回転させることにより前記中間転写体の表面の残存トナーを除去することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。