JPH10171263A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像形成装置における転写部材を、そのクリ
ーニング専用の高圧電源を使用することなく、良好にク
リーニングできるようにすること。 【解決手段】 移動可能な像担持体１と、像担持体を帯
電する接触帯電部材２と、接触帯電部材にバイアスを印
加するバイアス電源１１と、像担持体を露光し潜像を形
成する露光手段と、潜像を現像剤により現像して顕像化
する現像装置４と、像担持体上の現像像を記録材に転写
する接触転写部材５を具備する画像形成装置において、
接触転写部材を大地に対してフロート状態とする断続手
段３２と、画像形成時のバイアス値よりも絶対値におい
て大なるバイアス値の少なくとも直流のバイアスと略０
Ｖのバイアスとをある一定時間で交互に発生するバイア
ス電源１１とを有し、接触転写部材をフロート状態とし
て前記バイアスで像担持体を帯電することにより接触転
写部材のクリーニングを行うようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やプリンタ
ー等の電子写真法を利用した画像形成装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】接触帯電・転写方式おける帯電ローラ及
び転写ローラを用いた従来の反転現像系画像形成装置の
一例について、図８を参照して説明する。接地された金
属等の導電性基材１ｂ上に感光体層１ａを有する感光ド
ラム１は、矢印Ａ方向に駆動回転して、帯電バイアス電
源１１より交流（ＡＣ）バイアス＋直流（ＤＣ）バイア
ス電圧を印加した芯金２ｂ上に弾性層２ａを有する接触
帯電手段である帯電ローラ２により所定の電位（暗電
位）に一様均一に帯電され、レーザ光等の露光光３によ
り露光されて所定の電位（明電位）となり、感光ドラム
１上に静電潜像が形成される。像担持体としての感光ド
ラム１上の静電潜像は、現像バイアス電源１２より電圧
を印加された現像スリーブ４ａより構成される現像装置
４の現像剤であるトナーによって顕像化される。

【０００３】ここで、記録材（不図示）は、カセット
（不図示）より取り出され、レジストローラ対（不図
示）により所定のタイミングをとり、転写入口ガイド６
により導かれて、ニップ部に導かれる。即ち、転写バイ
アス電源１３よりトナーと逆極性の電圧を印加された芯
金５ｂ上に弾性層５ａを有する転写ローラ５（矢印Ｂ方
向に駆動回転）と、感光ドラム１のニップ部Ｎに導入さ
れ、感光ドラム１上のトナー像は記録材上に転写され
る。トナー像を担持した記録材は、感光ドラム１と分離
された後、搬送ガイド８により導かれて定着装置９に導
入され、定着ローラ９ａと加圧ローラ９ｂにより加熱・
加圧されてトナー像は記録材上に定着される。転写工程
を終えた感光ドラム１上の転写残りトナーは、クリーニ
ングブレード７ａにより感光ドラム１上から取り除かれ
てクリーニング装置７の廃トナー容器に回収される。ク
リーニングされた感光ドラム１は、再び画像形成プロセ
ス（帯電→露光→現像→転写→定着）を繰り返して、画
像が形成される。

【０００４】帯電ローラや転写ローラ等の接触帯電法を
使用することにより、コロナ帯電等の非接触帯電法に比
較して電源の低電圧化や、オゾンやコロナ生成物の低減
化を実現できる安全で、かつオゾンフィルター不要の安
価な画像形成装置を提供することができる利点を持つ。

【０００５】転写ローラ５は、一例として、直径２０ｍ
ｍ（芯金８ｍｍ、弾性層肉厚６ｍｍ）、ローラ弾性体長
２２０ｍｍ、ローラ硬度約３０度（アスカーＣ硬度計）
とし、直径３０ｍｍの感光ドラム１への転写ローラ総加
圧１．５Ｋｇｆとすると、転写ローラ５と感光ドラム１
で形成されるニップ部Ｎの幅は約３ｍｍ程度となる。こ
の時、転写ローラ芯金５ｂとニップ部Ｎとの間の抵抗
は、２ｋＶ印加時に１Ｅ６Ω〜１Ｅ１０Ω程度（約１Ｅ
７〜１Ｅ１１Ω・ｃｍ程度）の中抵抗の転写ローラを用
いることで、良好な画像を記録材上に転写することがで
きる。弾性体層は、導電カーボン粒子を分散したＥＰＤ
Ｍ（発泡ゴム）やソリッドゴム（ＮＢＲ、ウレタンゴム
等）を使用する。

【０００６】ところで従来技術においては、転写ローラ
への印加バイアスは、反転現像系では、記録材上に感光
ドラム上のトナー像を転写する場合（転写工程）には、
転写ローラバイアス電源１３によりトナー（マイナス）
と逆極性の＋２〜＋３ｋＶ程度の転写バイアスが印加さ
れ、転写工程前・後（転写ローラクリーニング工程）に
は、転写ローラクリーニングバイアス電源１４よりトナ
ーと同極性の−５００〜−１ｋＶ程度のクリーニングバ
イアスが印加され、転写ローラに付着したトナーを感光
ドラムに転移させて転写ローラをクリーニングする。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来例で
は、転写手段のクリーニングには通常の転写時のバイア
スと逆極性のバイアスを印加する必要があり、クリーニ
ングバイアス用の高圧トランスを必要とするので画像形
成装置のコストダウン及び小型化の障害となっていた。

【０００８】本出願に係る第１の発明の目的は、転写部
材のクリーニング方式としてクリーニングバイアス用の
高圧トランスを省き、かつ、クリーニングバイアスを印
加したものと同じクリーニング効果を得られる画像形成
装置を提供することにある。本出願に係る第２の発明の
目的は、上記第１の目的を達成するとともに、感光ドラ
ムのピンホールの発生を低減することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本出願に係る第１の発明は、移動可能な像担持体
と、該像担持体に接して該像担持体を帯電する接触帯電
部材と、該接触帯電部材にバイアスを印加するためのバ
イアス電源と、前記像担持体を露光し潜像を形成する露
光手段と、該潜像を現像剤により現像して顕像化する現
像装置と、前記像担持体上の現像像を記録材に転写する
接触転写部材を具備する画像形成装置において、前記接
触転写部材を大地に対してフロート状態とする断続手段
と、画像形成時のバイアス値よりも絶対値において大な
るバイアス値の少なくとも直流のバイアスと略０Ｖのバ
イアスとをある一定時間で交互に発生するバイアス電源
とを有し、前記接触転写部材をフロート状態として前記
バイアスで前記像担持体を帯電することにより前記接触
転写部材のクリーニングを行うことを特徴とし、前記直
流バイアスに交流バイアスを重畳することができる。

【００１０】本出願に係る第２の発明は、移動可能な像
担持体と、該像担持体に接して該像担持体を帯電する接
触帯電部材と、該接触帯電部材にバイアスを印加するた
めのバイアス電源と、前記像担持体を露光し潜像を形成
する露光手段と、該潜像を現像剤により現像して顕像化
する現像装置と、前記像担持体上の現像像を記録材に転
写する接触転写部材を具備する画像形成装置において、
前記接触転写部材を大地に対してフロート状態とする断
続手段と、画像形成時のバイアス値よりも絶対値におい
て大なるバイアス値の少なくとも直流のバイアスを発生
するバイアス電源と、あるパターンをもって像担持体に
レーザ露光を行う露光手段とを有し、前記接触転写部材
をフロート状態として前記バイアスで前記像担持体を帯
電するとともに前記パターンのレーザ露光を行うことに
より前記接触転写部材のクリーニングを行うことを特徴
とし、前記直流バイアスに交流バイアスを重畳すること
ができる。

【００１１】本出願に係る第３の発明は、第１又は第２
の発明における前記直流バイアス値は、画像形成時に印
加する値よりも絶対値で３０〜３００Ｖ大きいことを特
徴とする。

【００１２】本出願に係る第４の発明は、第１又は第２
の発明における前記直流バイアス値は、画像形成時の濃
度調整時に使用する可変巾の最大値よりも更に３０〜３
００Ｖ大きいことを特徴とする。

【００１３】本出願に係る第５の発明は、第１乃至第４
のいずかの発明における前記直流バイアス値は、可変で
あり、かつ、ある一定の時間で増加してゆくことを特徴
とする。

【００１４】上記において画像出力時のＤＣ（直流）成
分より像担持体を帯電するようなＤＣ成分を転写クリー
ニング工程時に印加することで、転写部材がドラムより
誘起されて帯電する電位は画像出力時のＤＣ成分を用い
た時にくらべ、高くなり、レーザ露光やＤＣ成分略０Ｖ
にしたときのコントラスト電位が大きくとることができ
るため、クリーニング効率が上がる。

【００１５】また、このＤＣ成分を段階的に変化させる
ことで、クリーニング効率は同じであり初めから高いＤ
Ｃ成分を与えていたときよりもドラムに与えるピンホー
ルの発生等のダメージが軽減できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）本発明の１実施形態に係る画像形成
装置の全体は図１に示され、前述した図８の従来技術の
構成とクリーニングバイアス用電源１４以外の構成は略
同様であるので、重複する説明は省略する。図２に本発
明による転写部材周辺部が模式的に示される。

【００１７】図２において、高圧の転写電源３１は、転
写部材である転写ローラ８との間に断続装置３２を介し
て接続されており、断続装置はマイクロコンピュータを
有する制御回路３３からの次に述べるフロート信号を受
けて、電気的または機械的に転写ローラ５と転写高圧３
１を切り離し、転写ローラ５が大地又は接地電位に対し
てフロート状態になるように制御する。また、帯電ロー
ラ２はＤＣ成分にＡＣ成分が重畳されるように高圧の帯
電電源回路１１と接続されており、制御回路３３により
次にのべる信号をうけてＤＣ成分の値を変えることがで
きる。

【００１８】図３に、本実施形態による画像形成装置の
シーケンスを示す。制御回路からプリント信号が送られ
るとそれと同時に感光ドラムが回転を始め、帯電ローラ
に帯電バイアス（ＤＣ＋ＡＣ）が印加される。ホストコ
ンピュータから送られる画像データにより変調されたレ
ーザ露光により感光ドラム上に潜像が形成され、該潜像
は現像装置により現像され、定着装置により定着され
る。記録材が１枚プリントされた後、後回転で制御回路
からのフロート信号がｏｎになり、断続装置が働き転写
ローラが接地に対しフロートになる。この状態で感光ド
ラムは回転しており帯電バイアスのＤＣ成分が、制御回
路３３の信号に基づいてプリント時は−６００Ｖであっ
たものが−７００Ｖになる。その後ある一定のタイミン
グで帯電ＤＣバイアスのｏｎ／ｏｆｆをくり返す。この
とき、レーザの露光は行なわない。このとき、後回転で
転写ローラ５に付着したトナーがドラム１に再転写され
クリーニングされる。そのメカニズムについて、図４を
用いて説明する。

【００１９】転写ローラクリーニング時には、転写ロー
ラをフロートとして、帯電ローラ直流（ＤＣ）バイアス
値を転写ローラ１周分に対して、「−７００Ｖ→±０Ｖ
→−７００Ｖ」と交互に変動させることで、感光ドラム
表面電位を「−７００Ｖ→±０Ｖ→−７００Ｖ」と変動
させ、転写ローラ表面電位が感光ドラムの表面電位に追
従するときの転写ローラの時定数による感光ドラム表面
電位と転写ローラ表面電位の差（クリーニング電位差）
により、転写ローラ上に付着したトナーを感光ドラム上
に転移させて転写ローラのクリーニングを行うことが可
能となる。

【００２０】帯電ローラに印加する直流（ＤＣ）バイア
ス値変化の周期は、転写ローラ材質の時定数、すなわち
ドラム表面電位に転写ローラ表面電位が追従する速度に
よって決定する。図４は、転写ローラが発泡ゴムの場合
であり、この場合には、転写ローラ周長の約１／３（約
２０ｍｍ）が、感光ドラムと転写ローラのニップ部Ｎを
通過する時間で転写ローラ表面電位が感光ドラム電位に
収束するために、図３のように感光ドラム表面電位が変
化するように、帯電印加直流（ＤＣ）バイアス値を変動
させている。この時には、転写ローラの約１／３（約２
０ｍｍ）以下で、感光ドラム電位を変動させるように、
帯電ローラ印加直流（ＤＣ）バイアス値の変動周期を任
意に設定して良く、この条件下で、転写ローラクリーニ
ングを行うのが好適である。

【００２１】また、例えば、転写ローラ材質にソリッド
ゴムを使用した場合には、転写ローラの時定数が短く、
転写ローラ表面電位が感光ドラム表面電位に収束する時
間は、転写ローラ周長の約１／６（約１０ｍｍ）が感光
ドラムと転写ローラのニップ部Ｎを通過する時間なの
で、帯電ローラに印加する直流（ＤＣ）バイアス値変動
は、転写ローラ周長の約１／６以下となるように設定す
るのが好適である。

【００２２】実際、トナーで汚した転写ローラをフロー
トにして、ＤＣ成分を画像出力時のバイアス値−６００
Ｖ、それよりも小さい−５５０Ｖ、それよりも大きい−
６５０Ｖ、−７００Ｖ、−７５０Ｖとして同じタイミン
グで０Ｖとの切り換えを行ったところ、ほぼ全てのトナ
ーをドラム上に転移させるには、

【００２３】

【表１】

【００２４】表１に示すようになり、−７００Ｖよりも
絶対値が大きいＤＣ成分では通常、画像出力に使ってい
る−６００ＶよりもＴｒローラの回転数にして２回速く
クリーニングすることができる。これは、先にのべたク
リーニングするためコントラストが−６００Ｖよりも−
７００Ｖの方が大きくとれることを意味するが、画像出
力時より３０〜３００Ｖ大きくすればよいと考えられ、
感光ドラムへのピンホールリークを考えると１００〜１
５０Ｖｕｐが適当であると考えられる。また、画像出力
時の濃度調整時に使用する可変幅の最大値よりも更に３
０〜３００Ｖ大きくしてクリーニング効果を高めてもよ
い。

【００２５】また、転写ローラのフロート方式は、機械
的な断続装置によりフロート状態としても、またバリス
タ／ダイオード／サイリスタ等を組み合わせて転写ロー
ラと転写ローラバイアス電源間に付加して、転写バイア
スのプラス電圧は通常に印加でき、転写バイアスｏｆｆ
時には電気的にフロート状態となるような構成としても
良い。

【００２６】転写ローラ材質は、発泡ゴム（ＥＰＤ
Ｍ）、ソリッドゴムでも同様の効果があり、さらに本実
施形態は帯電ローラ／転写ローラに関して述べたが、本
発明では帯電部材として帯電ブラシ・磁気ブラシ・帯電
ブレード等の接触帯電部材とし、転写部材として転写ベ
ルト・転写ブラシ・転写ブレード等の転写部材を用いる
ことができ、このような部材を使用しても、本実施形態
と同様の効果を得ることが可能である。

【００２７】転写部材クリーニング工程中は、感光ドラ
ム表面電位が変動するため、非接触現像系（ジャンピン
グ現像）や、特に接触現像系では、現像装置よりトナー
が感光ドラムに飛翔または付着しないように、現像バイ
アスｏｆｆ（現像スリーブ電位０Ｖ）、またはトナーと
逆極性で感光ドラム表面電位より大きい電位を現像スリ
ーブに印加する等の、現像防止対策を取ることが好まし
い。

【００２８】前記クリーニングバイアスは、少なくとも
直流成分でありこれに交流成分を付加してもよく、また
そのバイアス設定は、バイアス値の異なる複数のバイア
ス電源を制御回路により切換選択するか、同一バイアス
電源の発生バイアスを制御回路により可変制御しても良
い。

【００２９】また、クリーニングするタイミングとし
て、プリント後の後回転時を例にして述べたが、本発明
は、紙間でも、通紙前の前回転中でも、メインＳＷ ｏ
ｎ後の前多回転中のクリーニング工程にも同様に実施す
ることができる。

【００３０】（実施形態２）実施形態１では、転写ロー
ラクリーニング工程のクリーニングコントラストを得る
ための方法として帯電バイアスのＤＣ成分をｏｎ／ｏｆ
ｆしたが本実施形態では、図５に示すように後回転にお
いて、画像データをドラムに書きこむ露光手段のレーザ
によりクリーニングパターンとしてドラムに露光を行な
いクリーニングするためのコントラストを得るものであ
る。

【００３１】クリーニングパターンとしては、図６、図
７に示すものがあげられる。

【００３２】図６は、実施形態１と同様にドラム電位を
「−７００Ｖ→−１４０Ｖ→−７００Ｖ」とくり返すこ
とで、クリーニングコントラストを形成するものであ
る。

【００３３】また、図７のような千鳥又は市松模様のク
リーニングパターンを用いると、転写ローラ長手方向で
潜像の明電位部と暗電位部の比率が１：１になってお
り、転写ローラフロート電位は、ある時定数をもって明
電位と暗電位の平均付近に収束する。その後は一定であ
る。この時、明電位部では、転写ローラ電位＜感光ドラ
ム電位となっており相対的なクリーニングバイアスが生
じる。この明電位部が繰り返し転写ローラ長手にわたっ
てくるので、全面が均一にクリーニングされる。このと
きも、帯電バイアスのＤＣ成分は高い方が転写ローラの
電位は高くなり、クリーニングコントラストは大きくな
るため、画像出力時に印加するＤＣ成分よりも更に、ド
ラムを帯電するようなドラムにピンホールがあかない１
０００Ｖ以下のＤＣ成分を印加する方が良い。

【００３４】（実施形態３）実施形態１、２では、転写
ローラクリーニング工程に用いる帯電バイアスのＤＣ成
分は一定にしていたが、本実施形態ではこれを段階的に
上げていくものである。これは、クリーニングコントラ
ストをとるためには、帯電バイアスのＤＣ成分は高い方
がよいが高くすればドラムにピンホールがあくという問
題がある。

【００３５】このピンホールの発生は、時間のファクタ
ーも大きく左右するものである。そこで、本実施形態で
は転写ローラの２周毎にＤＣ成分を−６５０Ｖ→−７０
０Ｖ→−７５０Ｖと３段階に分けて転写クリーニング工
程が実行される。この行程を図３又は図５に示すいずれ
のシーケンスにおいて実施しても、転写ローラに残って
いたトナーは全てクリーニングされた。

【００３６】これは、転写ローラに付着しているトナー
も、そのトリボの関係でクリーニングされやすいトナー
とそうでないものがある。その中で、クリーニングされ
にくいものは最後のＤＣ−７５０Ｖクリーニングをロー
ラ２周分の時間実行することにより、充分転写ローラの
クリーニングができることを意味する。

【００３７】また、−７５０ＶのみのＤＣ成分で転写ロ
ーラ６周分のクリーニングを行なうと２００回以上の繰
り返しのクリーニングでドラムにピンホールが発生した
が、本実施形態のように段階的に帯電バイアスのＤＣ成
分を変化させたものでは３０００回のくり返しクリーニ
ングでもドラムのピンホールの発生はない。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
転写部材のクリーニング工程において、クリーニングバ
イアスを印加するための専用の高圧電源を省略して、該
高圧電源によるクリーニングと同等のクリーニング効果
を得ることができ、装置の小型化、簡略化を達成するこ
とができるとともに大巾なコストダウンも達成できる。
またクリーニング時の帯電バイアスを画像形成時のバイ
アスより所定の範囲で大きくすることにより、像担持体
のピンホールの発生を押えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施形態の縦断
面図

【図２】本発明に係る画像記録装置の転写装置の一実施
形態の模式図

【図３】本発明に係る画像記録装置のシーケンスの一例
を説明する図

【図４】本発明に係る転写ローラのクリーニングメカニ
ズムを説明する図

【図５】本発明に係る第２の実施形態のクリーニングシ
ーケンスを説明する図

【図６】本発明に係る第２の実施形態に用いるクリーニ
ングパターンを説明する図

【図７】本発明に係る第２の実施形態に用いるクリーニ
ングパターンを説明する図

【図８】従来の反転現像系画像形成装置の一例の縦断面
図

【符号の説明】

１…感光ドラム ２…帯電ローラ ３…露光光 ４…現像装置 ５…転写ローラ １１…転写ロー
ラバイアス電源 １２…現像バイアス電源 １３…転写ロー
ラバイアス電源 １４…転写ローラクリーニングバイアス電源 ３１…高圧電源 ３２…断続装置 ３３…制御回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動可能な像担持体と、該像担持体に接
   して該像担持体を帯電する接触帯電部材と、該接触帯電
   部材にバイアスを印加するためのバイアス電源と、前記
   像担持体を露光し潜像を形成する露光手段と、該潜像を
   現像剤により現像して顕像化する現像装置と、前記像担
   持体上の現像像を記録材に転写する接触転写部材を具備
   する画像形成装置において、 前記接触転写部材を大地に対してフロート状態とする断
   続手段と、画像形成時のバイアス値よりも絶対値におい
   て大なるバイアス値の少なくとも直流のバイアスと略０
   Ｖのバイアスとをある一定時間で交互に発生するバイア
   ス電源とを有し、前記接触転写部材をフロート状態とし
   て前記バイアスで前記像担持体を帯電することにより前
   記接触転写部材のクリーニングを行うことを特徴とする
   画像形成装置。
2. 【請求項２】 移動可能な像担持体と、該像担持体に接
   して該像担持体を帯電する接触帯電部材と、該接触帯電
   部材にバイアスを印加するためのバイアス電源と、前記
   像担持体を露光し潜像を形成する露光手段と、該潜像を
   現像剤により現像して顕像化する現像装置と、前記像担
   持体上の現像像を記録材に転写する接触転写部材を具備
   する画像形成装置において、 前記接触転写部材を大地に対してフロート状態とする断
   続手段と、画像形成時のバイアス値よりも絶対値におい
   て大なるバイアス値の少なくとも直流のバイアスを発生
   するバイアス電源と、あるパターンをもって像担持体に
   レーザ露光を行う露光手段とを有し、前記接触転写部材
   をフロート状態として前記バイアスで前記像担持体を帯
   電するとともに前記パターンのレーザ露光を行うことに
   より前記接触転写部材のクリーニングを行うことを特徴
   とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記直流バイアス値は、画像形成時に印
   加する値よりも絶対値で３０〜３００Ｖ大きいことを特
   徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記直流バイアス値は、画像形成時の濃
   度調整時に使用する可変巾の最大値よりも更に３０〜３
   ００Ｖ大きいことを特徴とする請求項１又は２記載の画
   像形成装置。
5. 【請求項５】 前記直流バイアス値は、可変であり、か
   つ、ある一定の時間で増加してゆくことを特徴とする請
   求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。