JP5582888B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真技術もしくは静電記録技術を用いた中間転写方式の複写機・プリンター等の画像形成装置に関する。
特許文献1には中間転写方式の4色フルカラーの電子写真画像形成装置が開示されている。この画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナー像(現像剤像)を形成するための4つの電子写真画像形成部を有する。そして、その4つの画像形成部で形成される各色トナー像を回転される中間転写ベルト(中間転写体)に対して順次に重ね合わせて1次転写することにより中間転写ベルト上にフルカラーの未定着トナー像を合成形成する。また、中間転写ベルトと共に記録材を挟持搬送する2次転写ニップ部を形成する回転される2次転写ベルト(2次転写体)を有する。そして、2次転写ニップ部に記録材が導入されて挟持搬送されている間において2次転写電圧印加手段から2次転写電圧を印加して中間転写ベルトから記録材に対してフルカラーの未定着トナー像を一括2次転写する。2次転写ニップ部を通過した記録材は2次転写ベルトから分離されて定着部に搬送導入されてトナー像の加熱加圧定着工程を受ける。中間転写ベルトはクリーニング装置により2次転写残トナー等の残留付着物が除去されて清掃され、繰り返して画像形成に供される。2次転写ベルトもクリーニング装置により付着したトナー等の付着物が除去されて清掃される。クリーニング装置としては、弾性ブレード(クリーニングブレード)を用いたクリーニング装置が用いられている。これは、板状のゴムブレードをベルトに対してベルト回転方向にカウンターに当接させて摺擦することでトナーや紙粉等の残留付着物を掻き落して除去するものである。
また、特許文献2にあるように、現像剤により紙間に画像濃度制御用のパッチ画像を形成しクリーニング装置で回収する画像形成装置が知られている。
特開2007−003634号公報 特開2007−127963号公報
中間転写ベルトと二次転写ベルトにそれぞれクリーニングブレードが取り付けられている構成においては、それぞれのクリーニングブレードに適宜トナーを供給する必要がある。
特許文献2のように連続して画像を記録材上に形成する画像形成ジョブの実行中に、記録材間に画像パッチが形成される構成においては、この画像パッチの回収先を以下のように設定することが好ましい。
即ち、中間転写ベルトには、転写残トナーが供給されるため、中間転写ベルトをクリーニングするクリーニングブレードにおいてトナーが不足しすぎることは少ないが、二次転写ベルトをクリーニングするクリーニングブレードにはトナーが転写残トナーが来ない。そのため、転写ベルトのクリーニングブレードにおいてトナーが不足する。
そのため、記録材間のパッチ画像を二次転写ベルトに転写して、クリーニングブレードによりクリーニングすることで、上記問題を解消することができる。
しかし、パッチ画像は、トナー載り量が多いため、記録材間のパッチ画像の形成する頻度が高くなると、二次転写ベルトをクリーニングするクリーニングブレードのエッジ近傍に蓄積するトナー量が多くなりすぎて、クリーニング能力が低下する問題が生ずる。
よって、本発明の目的は、二次転写ベルトをクリーニングするクリーニングブレードのクリーニング能力の低下を抑制することを目的とする。
上記の目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、
像担持体と、
前記像担持体にトナー像を形成する画像形成手段と、
前記像担持体をクリーニングする第一クリーニング部材と、
記録材を担持する転写ベルトと、
前記転写ベルトをクリーニングする第二クリーニング部材と、
前記像担持体に形成されたトナー像を前記転写ベルトに担持された記録材に転写する転写手段と、
連続して記録材にトナー像を形成するジョブを実行する際に、前記像担持体における記録材に転写される画像と次の記録材に転写される画像との間である画像間の領域で検知用トナー像を形成する検知用トナー像形成部と、
前記検知用トナー像を検知する検知部材と、
前記検知部材の出力に応じて画像形成条件を調整する調整手段と、
を有する画像形成装置において、
所定の前記画像間の数毎において、前記転写手段にトナーの正規の帯電極性と逆極性の電圧が印加されることにより前記第二クリーニング部材に供給される検知用トナー像が形成される画像間の数が、前記転写手段にトナーの正規の帯電極性と同極性の電圧が印加されることにより前記第一クリーニング部材に供給される検知用トナー像が形成される画像間の数よりも多くなるように設定する設定部と、
を有することを特徴とする。
本発明によれば、記録材間に形成されるトナー載り量の多いパッチ画像が形成される頻度を高くしても、二次転写ベルトをクリーニングするクリーニングブレードのクリーニング能力の低下を抑制することができる。
実施例1における画像形成装置の構成図である。 制御系統のブロック図である。 中間転写ベルトに形成された画像部及びシステム制御用の現像剤像と、パッチ画像検知手段と、を説明するためのベルト展開図である。 制御フロー図である。 (a)は紙間電圧制御のタイムチャート、(b)はベタとパッチに対する2次転写電流と転写効率の相関グラフである。 中間転写ベルト及び転写ベルトのそれぞれのクリーニング装置に対するパッチトナーの回収頻度とクリーニング不良発生に関する実験結果データ 実施例2における画像形成装置の制御フロー図である。 (a)は実施例2における紙間電圧制御のタイムチャート、(b)は実施例3における画像形成装置のROMに記億させた、センサーが出力する信号とかぶりの関係テーブル、(c)は実施例3における画像形成装置の制御フロー図である。 課題を説明する図である。
[実施例1]
(1)画像形成装置例の構成説明
図1は本実施例における画像形成装置100の構成図である。図2は装置100の制御系統のブロック図である。装置100は4つの画像形成部が並設されているタンデム式の4色フルカラーの中間転写電子写真画像形成装置である。即ち、ホスト装置400から制御回路部(制御手段)200に入力する電気的画像情報(画像信号)に基づいて記録材Pにカラー画像を形成することができる。ホスト装置400は画像読み取り装置(イメージリーダー)、パソコン(PC)、ネットワーク上の端末、相手方ファクシミリ、ワードプロセッサ等であり、インターフェイス部を介して制御回路部200に接続されている。記録材Pはトナー像を形成することができる記録媒体であり、用紙・OHTシート・ラベル・布等のシート状の部材である。制御回路部200はCPU(演算部)を含み、表示部を含む操作部300やホスト装置400との間で各種の電気的な情報の授受をする。そして、制御回路部200は装置100内の各機器の動作を監視及び制御し、装置100のプリント動作(画像形成動作)を所定の制御プログラムや参照テーブルに従って統括的に制御する。
装置100には、図面上、左側から右側にかけて順に第1乃至第4の4つの画像形成部U(UY・UM・UC・UK)が水平方向(横方向)並べられて配設されている(タンデム型)。各画像形成部Uは現像装置に収容させた現像剤(以下、トナーと記す)の色が異なるだけで互いに同様の構成の電子写真画像形成機構である。本例の各画像形成部Uは、それぞれ、静電潜像が形成される回転可能な回転ドラム型の電子写真感光体1(1Y・1M・1C・1K)を有する。各電子写真感光体(以下、ドラムと記す)1は装置100の駆動手段(メインモーターM:図2)により矢印Aの反時計方向に所定の速度で回転駆動される。また、ドラム1に作用するプロセス手段としての帯電装置2(2Y・2M・2C・2K)、画像露光装置3(3Y・3M・3C・3K)を有する。更に、現像装置4(4Y・4M・4C・4K)、1次転写装置5(5Y・5M・5C・5K)、クリーニング装置6(6Y・6M・6C・6K)を有する。
帯電装置2はドラム1の表面を所定の極性・電位に一様に帯電する帯電手段である。画像露光装置3は帯電処理されたドラム1の表面を画像情報に応じて変調された光で走査露光する画像露光手段であり、例えばレーザースキャナユニットである。この帯電と露光によりドラム1の表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。帯電手段2と画像露光手段3がドラム1に静電潜像を形成する静電潜像形成手段である。現像装置4はドラム1の表面に形成された静電潜像をトナー像(現像剤像)として可視化する現像手段である。静電潜像の露光部にトナーを付着させて現像する反転現像方式が用いられる。第1の画像形成部UYの現像装置4Yにはイエロー色(Y色)のトナーが収容されている。第2の画像形成部UMの現像装置4Mにはマゼンタ色(M色)のトナーが収容されている。第3の画像形成部UCの現像装置4Cにはシアン色(C色)のトナーが収容されている。第4の画像形成部UKの現像装置4Kにはブラック色(K色)のトナーが収容されている。クリーニング装置6はドラム1の表面の1次転写残トナーを除去するクリーニング手段である。
画像形成部U(UY・UM・UC・UK)の下方部には中間転写ベルトユニット7が配設されている。ユニット7は、回転可能な像担持体である中間転写体としての可撓性を有するエンドレスベルト(ITB)8を有する。画像形成部U(UY・UM・UC・UK)がベルト8にトナー像を形成する画像形成手段である。ベルト8は複数の張架ローラとしての、駆動ローラ9、2次転写用の対向ローラ10、テンションローラ11に懸回張設されている。ベルト8はローラ9により矢印Gの時計方向にドラム1と同じ周速度をもって回転駆動される。各画像形成部Uの1次転写装置5は本例においては転写ローラ(導電性の帯電ローラ)であり、ベルト8の内側に配設されている。そして、各転写ローラ5は、ローラ9とローラ11との間の上行側のベルト部分を介して対応するドラム1の下面に圧接している。各ドラム1とベルト8との当接部(ニップ部)がそれぞれ1次転写部T1(T1Y・T1M・T1C・T1K)である。
ベルト回転方向に関して、第4の画像形成部UKよりも下流側で、テンションロ−ラ11よりも上流側のベルト部分のベルト表面側にはパッチ画像検知センサー(パッチ画像検知手段)12がベルト表面に対して所定の間隔を空けて対向させて配設されている。センサー(検知部材)12はベルト表面に形成されたシステム制御用のトナーパッチ画像(検知用トナー像)の濃度を検知(光電読み取り)するものである。このセンサー12については後述する。センサー12の位置に対応するベルト裏面側にはベルト8を裏側から支持するベルトバックアップローラ13が配設されている。このローラ13はセンサー12とベルト表面との間隔距離を安定に保つためのものである。
また、駆動ローラ9のベルト巻回部に対向させて、2次転写後のベルト表面を清掃するためのクリーニング装置14が配設されている。装置14はブレードクリーニング装置であり、クリーニング部材として弾性クリーニンブレード(板状の弾性部材:第一クリーニング部材)14aを用い、該ブレード14aの先端エッジ部をベルト表面にベルト回転方向に対してカウンターに当接させてある。ベルト表面の2次転写後の残留付着物はブレード14aとベルト8との摺擦によりベルト表面から掻き落されて、ベルト8の表面が清掃される。
ユニット7の下方部には2次転写ユニット18が配設されている。ユニット18は、ベルト8に対して記録材Pを適用する2次転写部T2を形成する回転可能な2次転写体としてのエンドレスの転写ベルト(記録材を担持する転写ベルト:ETB)19を有する。ベルト19は複数の張架ローラとしての2次転写ローラ(ベルト8に形成されたトナー像をベルト19に担持された記録材に転写する転写手段)20とテンションローラ21との間に懸回張設されている。ローラ20はベルト19とベルト8とを挟んでローラ10の下面に対して所定の押圧力で当接されている。ベルト19とベルト8との当接部(ニップ部)が2次転写部T2である。なお、2次転写部T2は、ベルト8とベルト19とが僅少な隙間を存して対向している非接触部であってもよい。ベルト19はローラ20を駆動ローラとして矢印Bの反時計方向にベルト8と同じ速度で回転駆動される。ローラ21はローラ20よりも記録材搬送方向下流側に位置している。また、ローラ21のベルト巻回部に対向させて、ベルト19の表面を清掃するためのクリーニング装置22が配設されている。装置22はブレードクリーニング装置であり、クリーニング部材として弾性クリーニンブレード(板状の弾性部材:第二クリーニング部材)22aを用い、該ブレード22aの先端エッジ部をベルト表面にベルト回転方向に対してカウンターに当接させてある。ベルト表面の付着物はブレード22aとベルト19との摺擦によりベルト表面から掻き落されて、ベルト19の表面が清掃される。
フルカラー画像を形成するための動作は次のとおりである。各画像形成部Uのドラム1が回転駆動される。ベルト8、ベルト19も回転駆動される。ユニット3も駆動される。この駆動に同期して、各画像形成部Uにおいてそれぞれ所定の制御タイミングで帯電装置2がドラム1の表面を所定の極性・電位に一様に帯電する。ユニット3は各ドラム1の表面を各色の画像情報に応じて変調されたレーザー光で走査露光する。これにより、各ドラム1の表面に対応色の画像情報に応じた静電潜像が所定の制御タイミングをもって形成される。そして、その静電潜像が現像装置4によりトナー像として現像される。
上記のような電子写真画像形成プロセス動作により、第1の画像形成部UYのドラム1にはフルカラー画像のY色成分に対応するY色トナー像が形成される。そして、そのトナー像が1次転写部T1Yにおいてベルト8上に1次転写される。第2の画像形成部UMのドラム1にはフルカラー画像のM色成分に対応するM色トナー像が形成される。そのトナー像が1次転写部T1Mにおいて、ベルト8上にすでに転写されているY色トナー像に重畳されて1次転写される。第3の画像形成部UCのドラム1にはフルカラー画像のC色成分に対応するC色トナー像が形成され、そのトナー像が1次転写部T1Cにおいて、ベルト8上にすでに転写されているY色+M色のトナー像に重畳されて1次転写される。第4の画像形成部UKのドラム1にはフルカラー画像のK色成分に対応するK色トナー像が形成される。そして、そのトナー像が1次転写部T1Kにおいて、ベルト8上にすでに転写されているY色+M色+C色のトナー像に重畳されて1次転写される。
各画像形成部Uにおいて、ドラム1からベルト8へのトナー像の1次転写はローラ5に対して1次転写電圧が印加されることでなされる。即ち、ローラ5に対して1次転写電圧印加手段(電源部:不図示)からトナーの正規帯電極性(本実施例においては負極性)とは逆極性(正極性)で所定電位の1次転写電圧が印加される。この印加電圧による電界と1次転写部T1のニップ圧力によりなされる。かくして、ベルト8上にY色+M色+C色+K色の4色フルカラーの未定着トナー像が合成形成される。各画像形成部Uにおいて、ベルト8に対するトナー像の1次転写後のドラム1面に残留したトナーはクリーニング装置6により除去される。
一方、給紙部15(不図示)側から所定の制御タイミングで記録材Pが給紙されて搬送路16によりレジストローラ17へ搬送され、該ローラ17によりレジスト調整された後、ベルト8の画像部と同期取りされて2次転写部T2へと搬送される。ベルト8とベルト19が回転していることで2次転写部T2へ導入された記録材Pは2次転写部T2のニップで挟持搬送されていく。その際、2次転写用の対向ローラ10には制御回路部200で制御される2次転写電圧印加手段E10からトナーの正規帯電極性(負極性)と同極性(負極性)の定電流制御された2次転写電圧(順バイアス)が印加される。例えば−30〜−40μAの電流を流す。これにより、2次転写部T2を記録材Pが挟持搬送される過程においてベルト8の画像部のトナー像が記録材Pに対して電界と2次転写部T2のニップ圧力により順次に2次転写される。
2次転写電圧印加手段E10は、ベルト8に1次転写されたトナー像を2次転写部T2においてベルト19の側に転移させる方向の電界を生じさせる極性の順バイアスとそれとは逆極性の逆バイアスとを印加可能な電源部である。そのバイアスの切り替えは制御回路部(電圧制御手段)200によりなされる。これについては後述する。
2次転写部T2を出た記録材Pはベルト19の面に保持されてベルト8から分離され、引き続くベルト19の回転でローラ21のベルト巻回部に搬送される。そして、ベルト19の表面から分離爪等の分離手段(不図示)により分離され、搬送路23を通って定着装置24(不図示)に導入される。記録材Pは定着装置24により未定着状態のトナー像が記録材Pに対して固着画像として定着されて画像形成物として排出トレイ(不図示)へと排出される。
一方、2次転写部T2において、記録材Pに対するトナー像の2次転写工程後にベルト8の画像形成部に残留したトナーはクリーニング装置14により除去される。即ち、クリーニング装置14によりベルト8の清掃がなされる。また、記録材分離後のベルト19上の付着トナーはクリーニング装置22により除去される。即ち、クリーニング装置22によりベルト19の清掃がなされる。
上記において、1次転写ローラ5には、芯金の外周に、イオン導電系発泡ゴム(NBRゴム)の弾性層をローラ状に同心一体に形成した、外径が16〜20mmの導電性ローラを使用した。このローラ5は、抵抗値がN/N(23℃、50%RH)測定、2kV印加で1E+5〜1E+8Ωである。
ベルト8には次のような弾性ベルト(弾性層を有するベルト)を用いている。即ち、ポリイミド、ポリカーボネートなどの樹脂または各種ゴム等に帯電防止剤としてカーボンブラックを適当量含有させ、その体積抵抗率を1E+9〜1E+14[Ω・cm]、厚みを0.07〜0.1[mm]とした弾性ベルトである。ウォレス硬度で55〜100°のものを用いた。外周面の静止摩擦係数が0.2〜0.6のものを用いた。
2次転写用の対向ローラ10には、芯金の外周に、電子導電性のゴム(EPDM)の弾性層をローラ状に同心一体に形成した、外径が20mm、抵抗値がN/N(23℃、50%RH)測定、50V印加で1E+5〜1E+8Ωの導電性ローラを使用した。
クリーニング装置14に用いたクリーニングブレード14aは、ポリウレタンゴム材質のものを用い、ベルト8に対して23〜50gf/cmの線圧で当接させた。
ベルト19には、次のような弾性ベルト(弾性層を有するベルト)を用いている。即ち、ポリイミド、ポリカーボネートなどの樹脂または各種ゴム等に帯電防止剤としてカーボンブラックを適当量含有させ、その体積抵抗率を1E+9〜1E+13[Ω・cm]、厚みを0.07〜0.1[mm]とした弾性ベルトを用いている。ウォレス硬度で55〜100°のものを用いた。外周面の静止摩擦係数が0.2〜0.6のものを用いた。
2次転写ローラ20としては、芯金の外周に、イオン導電系発泡ゴム(NBRゴム)の弾性層をローラ畳に同心一体に形成した、外径が24mm、抵抗値がN/N(23℃、50%RH)測定、2kV印加で1E+5〜5E+8Ωの転写ローラを使用した。
また、クリーニング装置22に用いたクリーニングブレード22aは、ポリウレタンゴム材質のものを用い、ベルト19に対して23〜50gf/cmの線圧で当接させた。
(2)システム制御用現像剤像の形成とシステム制御
各現像装置4にはそれぞれの現像剤補給部41(図2)からトナー(現像剤)が適時適量補給されて現像装置内のトナーの濃度が所定の許容範囲内に維持される。本実施例においては、制御回路部200は、各現像装置4に対してそれぞれトナーを補給する量を判定するために画像濃度補正パッチ画像(システム制御用現像剤像)をベルト8の非画像部(紙間)に作像する。また、制御回路部200は、帯電・露光の補正量を判定するために画像データの階調性を保証するための中間調の階調補正パッチ画像(システム制御用現像剤像)を非画像部(紙間)に作像する。そして、それらのパッチ画像の濃度が、ベルト8の回転に伴いパッチ画像がパッチ画像検知センサー(パッチ画像検知手段)12の位置を通過していく過程において光電読み取りされて検知される。その検知されたパッチ画像濃度に関する電気的検知情報が制御回路部200に入力する。制御回路部200の画像制御機能部201(図2)は、その入力情報に基づいて、各現像装置4にするトナー補給量を演算をして現像剤補給部41を制御する。また、帯電・露光の補正量を演算して画像形成時における帯電装置2の帯電条件と露光装置3の露光量を制御する。これにより、現像剤の補給精度と中間調補正の帯電条件・露光量の補正精度を確保している。
制御回路部(制御部)200は、連続して記録材にトナー像を形成するジョブ(連続画像形成モード)を実行する際に、記録材に形成するための画像間に検知用トナー像をベルト8に形成するように画像形成部U(UY・UM・UC・UK)を制御する。そして、センサー12の出力に応じて画像形成条件を調整する。
本実施例における上記の制御をより具体的に説明する。図3は連続画像形成モードにおいてベルト8に形成された画像部及びシステム制御用現像剤像と、パッチ画像検知手段と、を説明するためのベルト8の展開図である。W8はベルト8の幅寸法(ベルト8の回転方向(副走査方向)Gに直交する方向(主走査方向)の寸法)であり、本例においてはベルト幅W8は約350mmである。回転するベルト8の表面に対する連続画像形成における個々の画像形成はベルト8の回転方向(副走査)Gに沿って所定の紙間を開けて順次になされる。
紙間は、連続画像形成モードにおいて、一の記録材Pの後端と次の記録剤Pの先端との間隔部であり、ベルト8上においては非画像部となる。紙間は2次転写部T2では非通紙部となる。1枚だけの画像形成の場合は、ベルト8に形成された画像形成部の前後のベルト部分が非画像部となり、2次転写部T2では非通紙部となる。
図3において、aが画像部(原稿画像部、転写画像部)、bが紙間である。紙間bが非画像部である。図3においては、画像部aはA4サイズに対応している。紙間bは副走査方向Gにおいて70〜80mmの設定とされる。
パッチ画像検知センサー12は、ベルト幅に関して、中央部位置の中央センサー12Cと、一端部側位置の一端センサー12Fと、他端部側位置の他端センサー12Rと、の都合3個のセンサーを有している。一端センサー12Fはベルト8の一端部Fからベルト幅内側に約70mmの位置に、他端センサー12Rはベルト8の他端部Rからベルト幅内側に約70mmの位置に、中央センサー12Cはベルト幅中央部位置にベルト8に対面して配置されている。
31(31Y・31M・31C・31K)はベルト8の紙間領域に作像された階調補正パッチ画像(以下、階調パッチと記す)である。即ち、第1乃至第4の画像形成部U(UY・UM・UC・UK)によりそれぞれ一端センサー12Fと他端センサー12Rに対応する位置かつ紙間に作像されたパッチ画像である。一端センサー12Fは、画像形成部UYでベルト8に作像されたY色トナーの階調パッチ31Yの濃度と画像形成部UKでベルト8に作像されたK色トナーの階調パッチ31Kの濃度を、パッチがセンサー位置を通過していく過程で紙間毎交互に検知する。他端センサー12Rは、画像形成部UMでベルト8に作像されたM色トナーの階調パッチ31Mの濃度と画像形成部UCでベルト8に作像されたC色トナーの階調パッチ31Cの濃度を、パッチがセンサー位置を通過していく過程で紙間毎交互に検知する。
32(32Y・32M・32C・32K)はベルト8の紙間領域に第1乃至第4の画像形成部U(UY・UM・UC・UK)によりそれぞれ中央センサー12Cに対応する位置かつ紙間に作像された画像濃度補正パッチ(以下、濃度パッチと記す)である。濃度パッチ32Yは画像形成部UYで形成されたY色トナーのパッチ、濃度パッチ32Mは画像形成部UMで形成されたM色トナーのパッチである。濃度パッチ32Cは画像形成部UCで形成されたC色トナーのパッチ、濃度パッチ32Kは画像形成部UKで形成されたK色トナーのパッチである。本実施例においては、濃度パッチ32は上記の色パッチ順32Y・32M・32C・32Kで紙間毎に作像される。中央センサー12Cは、その順番で各濃度パッチの濃度を、パッチがセンサー位置を通過していく過程で紙間毎に光電読み取りして検知する。各階調パッチ31と各濃度パッチ32のサイズは主走査方向に約40〜60mm、副走査方向に約20〜30mmである。
上記のセンサー12L・12C・12Rにより光電読み取りされたパッチ画像濃度に関する電気的検知情報が制御回路部200に入力する。制御回路部200は、各階調パッチ31の検知結果に応じて対応する画像形成部Uにおける帯電条件または/および露光量を補正し、また、各濃度パッチの検知結果に応じて対応する画像形成部における現像剤の補給量を補正する。
(3)パッチトナーのクリーニング装置14と同22に対する振り分け制御
図4は、制御回路部200が行う、パッチトナーのクリーニング装置14と同22に対する振り分け制御のフロー図である。パッチトナーとは、ベルト8の非画像部に形成された濃度パッチ・階調パッチ等のシステム制御用現像剤像の現像剤である。図4のフローチャートの実行主体は制御手段としての制御回路部200のCPUがROMに保存されているプログラムに基づき各部を制御する。CPUはプログラムによって、順序決定手段として機能する。制御回路部200は、画像形成開始信号を受けると、メインモーターMを駆動すると共に、原稿画像出力設定、諧調パッチ像設定、濃度パッチ像設定を行う(ステップS1〜S7)。そして、帯電装置2、露光装置3によりドラム1上に静電潜像を形成し(S8)、その静電潜像を現像装置4でトナーで現像してドラム1上にトナー像を形成する(S9)。次いで、1次転写手段5にトナーと逆極性のバイアスを印加してベルト8に対して原稿画像とパッチ像(諧調パッチと濃度パッチ)を1次転写する(S10)。そして、ベルト8上のパッチ像の濃度をセンサー12(12L・12C・12R)で検知する(S11)。ベルト8に形成されている原稿画像(画像部)は、2次転写部T2において、この転写部T2に対してレジストローラ17により所定の制御タイミングにて搬送されてきた記録材Pに順次に2次転写される。この2次転写は、2次転写用の対向ローラ10に対して制御回路部200で制御される2次転写電圧印加手段E10からトナーの正規帯電極性(負極性)と同極性(負極性)の所定電位の順バイアス(画像部用の転写電圧)が印加されることでなされる。
一方、ベルト8の紙間領域に作像されたパッチ画像のトナーは、図4、図5の(a)に示すように、以下に説明する紙間電圧Vの制御により、ベルト8のクリーニング装置14とベルト19のクリーニング装置22とに振り分けられて回収される。紙間電圧Vは、2次転写部T2をベルト8の紙間領域が通過している間に2次転写電圧印加手段E10からローラ10に印加する電圧である。
即ち、制御回路部200はイメージカウンタnを持ち、本実施例においては、nが3の倍数ではないときは、紙間電圧Vを順バイアスV1にする(S13・S14・S18)。この順バイアスV1はトナーの正規帯電極性(負極性)と同極性(負極性)のバイアスであり、本実施例においては、順バイアスV1の印加(S16)により、2次転写部T2に流れる電流は−15〜20μAに制御される。これにより、ベルト8の紙間の階調パッチ31と濃度パッチ32のトナーが2次転写部T2を通過する過程において順次にベルト8側からベルト19側に転写される。その転写トナーがベルト19の引き続く回転によりクリーニング装置22に至りベルト19上から除去されて回収される。
一方、イメージカウンタnが3の倍数の場合は、紙間電圧Vを逆バイアスV2にする(S13・S14・S15)。この逆バイアスV2はトナーの正規帯電極性(負極性)と逆極性(正極性)のバイアスであり、本実施例においては、逆バイアスV2の印加(S16)により、2次転写部T2に流れる電流は+3〜+7μAに制御される。これにより、ベルト8の紙間の階調パッチ31と濃度パッチ32のトナーが2次転写部T2を通過する過程においてベルト19側に転写されずにベルト8に担持されたまま、ベルト8の引き続く回転によりクリーニング装置14に至る。そして、クリーニング装置14によりベルト8上から除去されて回収される。
つまり、本実施例においては、図5の(a)に示すように、ベルト19のクリーニング装置22に2回パッチトナーを回収したら、ベルト8のクリーニング装置14に1回パッチトナーを回収する振り分け制御となる。そして、出力枚数mが設定出力枚数Mになるまで(S17)、前述の頻度(振り分け比率)で、紙間のパッチトナーをクリーニング装置14とクリーニング装置22に振り分けて回収する。イメージカウンタnは次回の画像形成開始にそのまま使われる。ただし、3の倍数になったら、イメージカウンタnをクリアしてゼロにしても良い。
ここで、ベタ(画像部)とパッチに対する、2次転写電流と転写効率を図5の(b)に示す。測定方法は次のとおりである。主走査方向約40〜60mm、副走査方向約20〜30mmのサイズのパッチをベルト8に作像する。そのパッチを、CLC用紙(坪量80、キャノンマーケティングジャパン販売)に2次転写する。その転写されたパッチの上にPETのテープ(リンテック社製)を貼り付け、濃度計(Xrite)で測定する。その濃度をD1とする。一方、ベルト8上に残った2次転写残トナーを前述PETのテープで剥がしとり、そのPETのテープを前述のCLC用紙に貼り付け、濃度計(Xrite)で測定する。その濃度をD2とする。またテープのみをCLC用紙に貼り付け、濃度計(Xrite)で測定する。その濃度をD3とする。転写効率は(D1−D3)/{(D1−D3)+(D2−D3)}x100で算出する。
1)ところで、図6に示すように毎紙間にパッチを形成し、紙間電圧Vを常時逆バイアスV2にしてベルト8のクリーニング装置14に回収する(頻度=100%)ようにする。そうすると、ブレード14aに対するトナー量が多過ぎて(図9の(c))、通紙21〜27枚でブレード14aからトナーが擦り抜けてクリーニング不良(CLN不良)が発生した。このとき、濃度(X−Rite社製濃度計)0.3のハーフトーン原稿画像、主走査方向の紙幅が約10mm、副走査方向の紙幅が約150mmの記録材と、主走査方向の紙幅が約330mm、副走査方向の紙幅が約483mmの記録材を用いて実験を行った。
2)同様の実験で、紙間4回に対し3紙間にパッチを3回形成、1紙間にパッチを形成しないで紙間電圧Vを常時逆バイアスV2にしてベルト8のクリーニング装置14に回収する(頻度=75%)ようにする。この場合も、ブレード14aに対するトナー量が多過ぎて(図9の(c))、通紙24〜30枚で同様にブレード14aからトナーが擦り抜けてCLN不良が発生した。
3)また、紙間にパッチを形成しない(頻度=0%)ようにすると、ブレード14aに対するトナー量が少な過ぎて(図9の(a))、通紙9〜18枚でブレード14aがびびり始めトナーがやはり擦り抜けてCLN不良が発生した。
4)また、紙間4回に対し2紙間にパッチを2回形成、2紙間にパッチを形成しないで紙間電圧Vを常時逆バイアスV2にしてクリーニング装置14に回収する(頻度=50%)ようにすると、CLN不良が発生しなかった(図9の(b))。
5)同様に、紙間4回に対し1紙間にパッチを1回形成、3紙間にパッチを形成しないで紙間電圧Vを常時逆バイアスV2にしてクリーニング装置14に回収する(頻度=25%)ようにすると、CLN不良が発生しなかった(図9の(b))。
6)一方、毎紙間にパッチを形成し、紙間電圧Vを常時順バイアスV1にしてクリーニング装置22に回収する(頻度=100%)ようにする。そうすると、ブレード22aのトナー量が多過ぎて図9の(c))、通紙27枚でブレード22aからトナーが擦り抜けてCLN不良が発生した。このとき、前述同様、濃度0.3のハーフトーン原稿画像、主走査方向の紙幅が約10mm、副走査方向の紙幅が約150mmの記録材と、主走査方向の紙幅が約330mm、副走査方向の紙幅が約483mmの記録材を用いて実験を行った。
7)同様の実験で、紙間4回に対し1紙間にパッチを1回形成、3紙間にパッチを形成しないで紙間電圧Vを常時順バイアスV1にしてベルト19のクリーニング装置24に回収する(頻度=25%)ようにする。そうすると、ベルト19のブレード22aのトナー量が少な過ぎて図9の(a))、12〜18枚でブレード22aがびびり始めトナーがやはり擦り抜けてCLN不良が発生した。
8)また、紙間にパッチを形成しない(頻度=0%)ようにすると、ベルト19のクリーニングブレード22aのトナー量が少な過ぎて(図9の(a))、6〜9枚でクリーニングブレード22aがびびり始めトナーがやはり擦り抜けてCLN不良が発生した。
9)また、紙間4回に対し3紙間にパッチを3回形成、1紙間にパッチを形成しないで紙間電圧Vを常時順バイアスV1にしてベルト19のクリーニング装置22に回収する(頻度=75%)ようにすると、CLN不良が発生しなかった(図9の(b))。
10)同様に、紙間4回に対し2紙間にパッチを2回形成、2紙間にパッチを形成しないで紙間電圧Vを常時順バイアスV1にして転写ベルト15のクリーニング装置24に回収する(頻度=50%)ようにすると、CLN不良が発生しなかった(図9の(b))。
なお、図6でベルト8とベルト19でパッチ頻度に対するCLN不良が発生する領域が異なるのは、2次転写による転写残トナーの影響でベルト8側のクリーニング装置14へくるトナー量が多くなるからである。
本実施例では、ベルト8のクリーニング装置14は、3紙間の各パッチを1回回収し、紙間2回分のパッチは回収していないので、頻度は約33%になる。一方、ベルト19のクリーニング装置22は、3紙間の各パッチを2回回収し、紙間1回分のパッチは回収していないので、頻度は約66%になる。これにより、本実施例では、クリーニング装置14・22の両方について、クリーニング不良が発生することを防止できた。
このように、2次転写部T2の紙間電圧Vを通紙枚数、または、パッチの形成頻度に応じて所定の振り分け比率で順バイアスV1と逆バイアスV2とに切り替える制御する。これにより、パッチトナーやかぶりトナーを第2像担持体8と2次転写体19のクリーニング部に適切に振り分けて、第2像担持体8と2次転写体19のクリーニング部材当接部に滞留する現像剤量を適量に保つことができる。したがって、第2像担持体8と2次転写体19の各々の清掃手段14と22の負荷を最適化でき、両者において安定したクリーニング性能を維持できる。
本実施例においては、中間転写ベルト8と2次転写ベルト19の両方を弾性層を有する弾性ベルトにしているが、中間転写ベルト8と2次転写ベルト19のどちらか一方を弾性ベルトとし、他方を樹脂材質ベルトにした装置構成にすることもできる。
ジャム(Jam)発生時は、装置100は制御回路部200により緊急停止される。このときクリーニング装置14・22のブレード14a・22aは、それぞれ、シフト機構(不図示)によりベルト8・18から離間した状態に保持される。使用者によりジャム処理がなされてリセットスイッチ(不図示)にされると、制御回路部200はメインモーターMを再起動してリカバリー動作を実行する。このとき、クリーニング装置14・22のブレード14a・22aは、それぞれ、ベルト8・18から離間した状態に保持されている。各画像形成部Uにおけるドラム1の回転、ベルト8・18の回転がなされる。そして、2次転写用の対向ローラ10に対して2次転写バイアス印加手段E10から逆バイアスを印加して+15〜+40μAの電流が流される。これにより、ベルト19上に残されているパッチトナーはベルト19の回転に伴いクリーニング装置22を素通りして2次転写部T2に至りベルト8に転写される。また、ベルト8上に残されているパッチトナーはベルト8に保持されたまま2次転写部T2を素通りする。また、1次転写ローラ5にはトナーと同極性のバイアスを印加して−15〜−40μAの電流が流される。ベルト8上のトナーはベルト8の回転に伴いクリーニング装置14を素通りして1次転写部T1に搬送されて、画像形成部のドラム1に対して逆転写されてクリーニング装置6により回収される。即ち、ジャム発生時のベルト8・18上のトナーは画像形成部Uのドラム1のクリーニング装置6で回収される。ベルト8・18から離間した状態に保持されるブレード14a・22aは、所定のリカバリー動作の終了後に、それぞれ、ベルト8・18に対して所定に当接した状態に戻される。
上記の実施例の画像形成装置100をまとめると次のとおりである。装置100は、像担持体8と、像担持体8にトナー像を形成する画像形成手段Uと、像担持体8をクリーニングする第一クリーニング部材14と、記録材Pを担持する転写ベルト19と、転写ベルト19をクリーニングする第二クリーニング部材22aを有する。また、像担持体8に形成されたトナー像を転写ベルト19に担持された記録材Pに転写する転写手段20を有する。また、連続して記録材にトナー像を形成するジョブを実行する際に、像担持体8における記録材Pに転写される画像と次の記録材に転写される画像との間である画像間の領域で検知用トナー像を形成する検知用トナー像形成部Uを有する。また、検知用トナー像を検知する検知部材12と、検知部材12の出力に応じて画像形成条件を調整する調整手段200を有する。また、所定の画像間の数毎において、転写ベルト19にトナーの正規の帯電極性と逆極性の電圧が印加されることによ第二クリーニング部材22aに供給される検知用トナー像が形成される画像間の数が、転写手段20にトナーの正規の帯電極性と同極性の電圧が印加されることにより第一クリーニング部材14に供給される検知用トナー像が形成される画像間の数よりも多くなるように設定する設定部200を有する。
[実施例2]
本実施例は、連続画像形成モードにおける記録材と記録材との紙間長さと記録材の通紙枚数に応じて2次転写電圧印加手段E10を制御することを特徴とする。図7は本実施例におけるパッチトナーのクリーニング装置14と同22に対する振り分け制御のフロー図である。ステップS1〜S7は実施例1の図4のステップS1〜S7と同様である。本実施例では、次に、紙間長さ(ここでは150mm)が単位紙間長さ(ここでは75mm)より大きく、ダミーパッチが副走査方向に20〜30mm形成可能な場合でかつ通紙枚数mが偶数のとき、長くなった紙間にダミーパッチを形成する作像設定を行う。これがステップS8〜S11である。次のステップS12〜S16は実施例1の図4のステップS8〜S12と同様である。ベルト8上の紙間に作像されたパッチ像のトナーは、図8、図9に示すように、紙間電圧の制御を行って、ベルト8のクリーニング装置14とベルト19のクリーニング装置22に振り分けられて回収される(ステップS17以降)。
本実施例の画像形成装置は、次の条件のときに、紙間で通常パッチと同サイズのダミーパッチを形成する。即ち、パッチを打っている領域である紙間長さ(ここでは150mm)をあらかじめ設定した単位紙間長さ(ここでは75mm)で除した値Sが単位紙間長さ(ここでは75mm)より大きい(S8、S9)。そして、ダミーパッチを副走査方向に20〜30mm形成可能な場合でかつ通紙枚数mが偶数のときである(S8〜S11)。通紙枚数mが奇数の場合(S10のYes)は、ダミーパッチは形成しない。
通紙枚数mが奇数の時は、図7、図8の(a)に示すように、紙間電圧Vを逆バイアスV2にする(S24・S21)。逆バイアスV2により、2次転写部T2に流れる電流は+3〜+7μAに制御される。これにより、紙間の階調パッチと濃度パッチをベルト19に転写せずにベルト8に担持させたままクリーニング装置14で回収する。通紙枚数mが偶数の時は、紙間電圧Vを順バイアスV1にする(S24・S25)。順バイアスV1により、2次転写部に流れる電流は−15〜20μAに制御される。これにより、紙間の階調パッチと濃度パッチをベルト19に直接転写し、クリーニング装置22で回収する。
本実施例における画像形成装置100のクリーニン装置14と同22についての頻度(振り分け比率)とCLN不良までの枚数に関する実験結果は実施例1の図6の結果と同様である。本実施例では、上記のようにダミーパッチを作像する。そして、ベルト8のクリーニング装置14は、4単位紙間に対し、パッチを1回回収しているので、頻度は約25%になる。一方、ベルト19のクリーニング装置22は、4単位紙間に対し、パッチを2回回収しているので、頻度は約50%になる。よって、クリーニング装置14・22の両方について、クリーニング不良が発生することを防止できた。ジャム(Jam)発生時の装置動作は、実施例1の装置動作と同様であるので再度の説明を省略する。
上記のように、紙間の長さと通紙枚数で紙間のパッチを中間転写体8の清掃手段14と2次転写体19の清掃手段22に回収する頻度を制御することで、各々の清掃手段の負荷をより最適化できる。
[実施例3]
本実施例は、ベルト8の非画像部の現像剤を検知する検知手段12を有し、その検知結果に応じて、2次転写電圧印加手段E10を制御することを特徴とする。第2像担持体8の非画像部の現像剤を検知する検知手段12を有し、その検知結果に応じて、2次転写電圧印加手段E10の出力電圧を制御することを特徴とする。本実施例も実施例2と同様にダミーパッチを作像する制御をしている。ただし、本実施例では、パッチ画像検知センサー12によりベルト8上のかぶりを検知し、その結果に基づいて、紙間電圧V2(逆バイアス)、紙間電圧V1(順バイアス)を補正する。具体的には、図8の(b)のようにあらかじめセンサー12が出力する信号とかぶりの関係を制御回路部200のROMに記億させておき、かぶりが1.5%より大きくなるとき、逆バイアスV2をV2−に補正する(図8の(c))。これにより、2次転写部に流れる電流を0〜+2μAにする。また、順バイアスV1をV1−に補正することで、2次転写部T2に流れる電流を−10〜−15μAにする。かぶりが大きいときはトナー帯電量が落ちているので、紙間電圧Vを下げることで、トナーへの電荷の注入を可能な限り軽減し、紙間のパッチ、または、かぶりをベルト8・19に可能な限り転写し、クリーニング装置14・22のトナー量を安定化させる。
本実施例における画像形成装置100のクリーニン装置14と同22についての頻度(振り分け比率)とCLN不良までの枚数に関する実験結果は実施例1の図6の結果と同様である。本実施例では、上記のようにダミーパッチを作像する。このダミーパッチは、画像形成条件に反映されるものではなく、クリーニング装置へのトナー供給を調整するためのものである。このダミーパッチは、通常のパッチ画像と総トナー載り量が同じとなるように形成されたクリーニング装置への供給調整トナーである。そして、本実施例も実施例2と同様に、ベルト8のクリーニング装置14は、4単位紙間に対し、パッチを1回回収しているので、頻度は約25%になる。一方、ベルト19のクリーニング装置22は、4単位紙間に対し、パッチを2回回収しているので、頻度は約50%になる。よって、画像形成間に形成されたトナー像のクリーニング装置14・22の両方に供給する頻度を予め設定された頻度することができ、クリーニング不良が発生することを防止できた。ジャム(Jam)発生時の装置動作は、実施例1の装置動作と同様であるので再度の説明を省略する。
上記のように、紙間に印加する紙間電圧を最適化することで中間転写体8の清掃手段14と2次転写体19の清掃手段22の負荷を最適化、安定化させることができる。
[その他の事項]
1)電子写真感光体ドラムは静電記録誘電体であってもよい。この場合は、静電記録誘電体を一様に帯電し、その帯電面を除電針アレイや電子銃ユニットで選択的に除電することで静電潜像が形成される。あるいは、電子銃ユニットなどで静電記録誘電体の面に選択的に電荷を付与することで静電潜像が形成される。
2)画像形成装置はフルカラー或いは多色画像形成装置に限られず、モノカラーの画像形成装置あるいはモノカラーモードを有する画像形成装置であってよい。
3)ベルト8はドラム型の形態にすることもできる。
4)実施例の画像形成装置において、2次転写ローラ20に対して2次転写電圧印加手段E10を接続する。そして、2次転写ローラ20に対してベルト8に1次転写された現像剤像をニップ部T2においてベルト19の側に転移させる方向の電界を生じさせる極性の2次転写電圧とそれとは逆極性の電圧とを印加する構成にすることもできる。
100・・画像形成装置、1・・電子写真感光体ドラム、2・3・・静電潜像形成手段、4・・現像手段、5・・1次転写手段、8・・像担持体(中間転写体)、P・・記録材、19・・2次転写体、T2・・ニップ部(2次転写部)、E10・・2次転写電圧印加手段、14・・像担持体清掃手段、14a・・第一クリーニング部材、22・・転写ベルト清掃手段、22a・・第二クリーニング部材、200・・制御手段、31・32・・システム制御用現像剤像

Claims (3)

  1. 像担持体と、
    前記像担持体にトナー像を形成する画像形成手段と、
    前記像担持体をクリーニングする第一クリーニング部材と、
    記録材を担持する転写ベルトと、
    前記転写ベルトをクリーニングする第二クリーニング部材と、
    前記像担持体に形成されたトナー像を前記転写ベルトに担持された記録材に転写する転写手段と、
    連続して記録材にトナー像を形成するジョブを実行する際に、前記像担持体における記録材に転写される画像と次の記録材に転写される画像との間である画像間の領域で検知用トナー像を形成する検知用トナー像形成部と、
    前記検知用トナー像を検知する検知部材と、
    前記検知部材の出力に応じて画像形成条件を調整する調整手段と、
    を有する画像形成装置において、
    所定の前記画像間の数毎において、前記転写手段にトナーの正規の帯電極性と逆極性の電圧が印加されることにより前記第二クリーニング部材に供給される検知用トナー像が形成される画像間の数が、前記転写手段にトナーの正規の帯電極性と同極性の電圧が印加されることにより前記第一クリーニング部材に供給される検知用トナー像が形成される画像間の数よりも多くなるように設定する設定部と、
    を有することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記ジョブにおける前記画像間の長さと記録材の通紙枚数に応じて前記転写手段に印加する電圧を制御することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記像担持体の非画像部のトナーを検知する検知手段を有し、その検知結果に応じて、前記転写手段に印加する電圧を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
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