JP2013140293A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中間転写ベルト等の像担持体に二次転写ローラ等の転写手段が常時圧接し、クリーニングブレードにカブリトナー画像を供給してクリーニングブレードの捲れやビビリを抑制する画像形成装置において、得られる画像に濃度ムラが生じないようにする。
【解決手段】中間転写ベルト３３と二次転写ローラ３４と間に定電流を流す定電流発生手段と、定電流を流した時の電圧を検出する検出手段と、この検出手段によって検出された二次転写ローラ３４の周方向の電圧分布を記憶する記憶部１３とを設ける。そして、カブリトナー画像を中間転写ベルト３３上に形成しクリーニングブレードに供給する際は、二次転写ローラ３４の、記憶部１３に記憶された電圧分布の平均電圧未満の電圧部分と接触するように、カブリトナー画像を中間転写ベルト３３上に形成する。
【選択図】図８

Description

本発明は、複写機やプリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関し、より詳細には像担持体表面の未転写トナーをクリーニングブレードで除去する画像形成装置に関するものである。

感光体ドラムや中間転写ベルトなどの像担持体上にトナー画像を形成した後、用紙等に転写する画像形成装置では、トナー画像を用紙等に転写した後にも像担持体上に未転写トナーが残留する。このため、転写領域よりも像担持体の回転方向下流側にクリーニング手段を設けて、像担持体上から未転写トナーを除去し回収している。

クリーニング方法としては、ウレタンゴムなどの弾性素材からなるクリーニングブレードを像担持体に圧接させてトナーを掻き落とす方法が広く用いられている。

ところが、このクリーニングブレードを用いたクリーニング方法では、クリーニングブレードと像担持体との摩擦抵抗が所定以上に大きくなると、クリーニングブレードの捲れやビビリなどの不具合が生じる。

そこで、所定濃度のカブリトナー画像を形成し、このカブリトナー画像をクリーニングブレードに供給して潤滑剤とし、クリーニングブレードと感光体との摩擦抵抗を低くして、クリーニングブレードの捲れやビビリを抑制する技術が提案されている。

一方、中間転写ベルト上に重ね合わされたカラートナー像を用紙に転写させる二次転写ローラは、これまでは中間転写ベルトに対して離接自在に設けられていたが、装置の小型・軽量化を図るために複雑な離接機構をなくして、中間転写ベルトに常時圧接させる構成が採用されつつある。

このような、中間転写ベルトに二次転写ローラを常時圧接させる構成では、潤滑剤としてのカブリトナー画像をクリーニングブレードに供給する際に、二次転写ローラがトナーで汚れるおそれがある。二次転写ローラにトナーが付着すると、その部分の抵抗が高くなり、二次転写ローラに所定の転写電圧を印加してトナー画像を転写させるとき、トナーが付着している部分では転写に必要な電圧が不足して、トナーの転写（移動）が不十分となって濃度ムラが生じる。

このため、例えば特許文献１では、非画像形成領域に形成されたトナー画像の帯電極性を二次転写に入る前に反転させて、トナー画像が転写ローラに転写するのを抑制する技術が提案されている。

特開2010-152197号公報

しかしながら、前記提案技術では、非画像形成領域に形成されたトナー画像の帯電極性を反転させるための大がかりな手段が必要となり、装置の大型化・重量化するおそれがある。

本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、中間転写ベルト等の像担持体に二次転写ローラ等の転写手段が常時圧接した画像形成装置であって、クリーニングブレードにカブリトナー画像を供給してクリーニングブレードの捲れやビビリを抑制する画像形成装置において、装置の大型化・重量化を招くことなく、得られる画像に濃度ムラが生じないようにすることにある。

前記目的を達成する本発明に係る画像形成装置は、回転自在の像担持体と、トナーを含む現像剤を有し、前記像担持体上に直接又は間接的にトナー画像を形成する現像手段と、前記像担持体に常時圧接し、トナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加することによって、前記像担持体上に形成されたトナー画像を被転写部材に転写させる回転自在の転写手段と、前記転写手段に所定電圧を印加する電圧印加手段と、前記像担持体に接触し、前記像担持体に形成されたトナー画像を被転写部材に転写させた後の、転写されずに前記像担持体表面に残留した残留トナーを除去・回収するクリーニングブレードとを備え、非画像形成時にカブリトナー画像を前記像担持体上に形成して前記クリーニングブレードに供給する画像形成装置であって、前記像担持体と前記転写手段と間に定電流を流す定電流発生手段と、定電流を流した時の電圧を検出する検出手段と、この検出手段によって検出された前記転写手段の周方向の電圧分布を記憶する記憶手段とをさらに備え、前記像担持体上に形成されたトナー画像を被転写部材に転写させる際の、前記転写手段に印加する一定電圧を、前記記憶手段に記憶された電圧分布に基づいて定めると共に、カブリトナー画像を前記像担持体上に形成し前記クリーニングブレードに供給する際は、前記転写手段の、前記記憶手段に記憶された電圧分布の平均電圧未満の電圧部分と接触するように、カブリトナー画像を前記像担持体上に形成することを特徴とする。

ここで、前記転写手段の周方向の電圧分布において、平均電圧と最低電圧との差が所定値以下の場合は、前記カブリトナー画像の搬送方向の長さを前記転写手段の周長の整数倍とするようにしてもよい。

また、印字率の低い画像が連続して形成された場合に、非画像形成時にカブリトナー画像を前記クリーニングブレードに供給するのが好ましい。

本発明の画像形成装置では、カブリトナー画像を像担持体上に形成してクリーニングブレードに供給する際は、転写手段の、記憶手段に記憶された電圧分布の平均電圧未満の電圧部分と接触するように、カブリトナー画像を像担持体上に形成するので、転写手段の外周にトナーが均一に付着するようなる。これにより、転写手段の表面抵抗が均一化し、装置の大型化・重量化を招くことなく、被転写部材に転写された画像の濃度ムラを防止できる。

本発明に係る画像形成装置の一例を示す概説図である。 ベルトクリーニング装置の断面構成図である。 二次転写ローラの斜視図である。 中間転写ベルトと二次転写ローラとの間に定電流電源から定電流を流して、その時の電圧を電圧検出器で検出する説明図である。 所定濃度のカブリトナー画像をクリーニングブレードに供給するときの状態図である。 カブリトナー画像の一部が二次転写ローラに付着する説明図である。 二次転写ローラの一部にトナーが付着した場合の電圧検出器による検出電圧分布図である。 中間転写ベルト上に形成されたカブリトナー画像の一例を説明する図である。 二次転写ローラの外周全体にトナーが付着した場合の電圧検出器による検出電圧分布図である。

以下、本発明に係る画像形成装置について図に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。

図１に、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概説図を示す。図１の画像形成装置Ｄは所謂タンデム方式のカラープリンタである。もちろん、プリンタのほか、さらにスキャナを有する複写機、ファクシミリ又はそれらの機能を複合的に備えた複合機等にも本発明を適用することができる。また、画像形成方式としてはタンデム方式に限定されるものではなく、他の方式、例えば、回転軸の周囲に４つの現像装置を配置し、これらを順次静電潜像担持体に対向させてフルカラー画像を作成する所謂４サイクル方式、あるいは一つの現像装置でモノクロ画像を作成するモノクロ方式であっても構わない。

画像形成装置Ｄは、導電性を有する無端状の中間転写ベルト（像担持体）３３を有する。中間転写ベルト３３は、図の左右両側にそれぞれ配置された一対のローラ３１，３２に掛架されている。ローラ３２は不図示のモータに連結されており、モータの駆動によってローラ３２は反時計回りに回転し、これによって中間転写ベルト３３とこれに接するローラ３１は従動回転する。ローラ３２に支持されているベルト部分の外側には、二次転写ローラ（転写手段）３４が不図示の付勢手段によって常時圧接している。二次転写ローラ３４には電圧印加装置（電圧印加手段）３５が接続されている。この二次転写ローラ３４と中間転写ベルト３３とのニップ部（二次転写領域）において中間転写ベルト３３上に形成されたトナー画像が、搬送されてきた用紙（被転写部材）Ｐに転写される。

また、ローラ３１に支持されているベルト部分の外側には、中間転写ベルト３３の表面をクリーニングするベルトクリーニング装置９が設けられている。ベルトクリーニング装置９は、中間転写ベルト３３を介してローラ３１に圧接するクリーニングブレード９２を備え、クリーニングブレード９２の中間転写ベルト３３との圧接部で、未転写の残留トナーを除去・回収する。

ローラ３１とローラ３２とに掛架された中間転写ベルト３３の下側には、中間転写ベルト３３の回転方向上流側から順に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４つの作像ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ（以下、「作像ユニット２」と総称することがある）が、装置本体１０に対して着脱自在に配置されている。これらの作像ユニット２では、各色の現像剤をそれぞれ用いて対応する色のトナー画像が作成される。

作像ユニット２は、静電潜像担持体として円筒状の感光体２０を有する。そして、感光体２０の周囲には、その回転方向（時計回り方向）に沿って順に、帯電装置２１、現像装置２３、一次転写ローラ２４、および感光体クリーニング装置６が配置されている。感光体クリーニング装置６はクリーニングブレードを備え、その一端側を感光体２０の外周面に当接させて、感光体２０の表面に残留するトナーを除去・回収している。一次転写ローラ２４は中間転写ベルト３３を挟んで感光体２０に圧接し、ニップ部（一次転写領域）を形成している。また、作像ユニット２の下方には露光装置２２が配置されている。

この図に示す実施形態では、帯電装置２１としてローラ帯電方式のものを用いているが、帯電装置２１の種類は特に限定されるものでなく、コロナ放電方式の帯電チャージャ、ブレード状の帯電部材、ブラシ状の帯電部材等を用いてももちろん構わない。ただし、本発明は、放電生成物が感光体に多く付着する、ローラ帯電装置などの接触帯電方式に好適に適用される。

中間転写ベルト３３の上方には、各色の現像装置２３に補給するトナーを収容したホッパー４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ（以下、「ホッパー４」と総称することがある）がそれぞれ配置されている。また、露光装置２２の下部には、給紙装置として給紙カセット５０が着脱可能に配置されている。給紙カセット５０内に積載収容された用紙Ｐは、給紙カセット５０の近傍に配置された給紙ローラ５１の回転によって最上紙から順に１枚ずつ搬送路に送り出される。給紙カセット５０から送り出された用紙Ｐは、レジストローラ対５２に搬送され、ここで所定のタイミングで二次転写領域に送り出される。

画像形成装置Ｄは、１色のトナー（例えばブラック）を用いてモノクロ画像を形成するモノクロモードと、４色のトナーを用いてカラー画像を形成するカラーモードとに切り替え可能となっている。

カラーモードにおける画像形成動作例について簡単に説明すると、まず、各作像ユニット２において、所定の周速度で回転駆動される感光体２０の外周面が帯電装置２１により帯電される。次に、帯電された感光体２０の表面に、画像情報に応じた光が露光装置２２から投射されて静電潜像が形成される。続いて、この静電潜像は、現像装置２３から供給される現像剤としてのトナーにより顕在化される。このようにして感光体２０の表面に形成された各色のトナー画像は、感光体２０の回転によって一次転写領域に達すると、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で、感光体２０から中間転写ベルト３３上へ転写（一次転写）されて重ねられる。

中間転写ベルト３３に転写されることなく感光体２０上に残った残留トナーは、感光体クリーニング装置６で掻き取られ、感光体２０の外周面から除去される。

重ね合わされた４色のトナー画像は、中間転写ベルト３３によって二次転写領域に搬送される。一方、そのタイミングに合わせて、レジストローラ対５２から二次転写領域に用紙Ｐが搬送される。そして、二次転写ローラ３４に電圧印加装置３５から、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加され、４色のトナー画像が、二次転写領域において中間転写ベルト３３から用紙Ｐに転写（二次転写）される。４色のトナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置１へ搬送される。定着装置１において用紙Ｐは、定着ローラ１１と加圧ローラ１２とのニップ部を通過する。この間に用紙Ｐは加熱・加圧され、用紙Ｐ上のトナー画像は用紙Ｐに溶融定着する。トナー画像が定着した用紙Ｐは排出ローラ対５３によって排紙トレイ５４に排出される。

一方、用紙Ｐに転写されることなく中間転写ベルト３３上に残った残留トナーは、ベルトクリーニング装置９のクリーニングブレード９２で掻き取られ、中間転写ベルト３３の外周面から除去される。その後、各感光体２０及び中間転写ベルト３３の回転駆動が停止される。

図２に、ベルトクリーニング装置９の断面構成図を示す。この図のベルトクリーニング装置９は、ハウジング９１と、クリーニングブレード９２と、クリーニングブレード９２を支持するブレードホルダー９３と、クリーニングブレード９２によって掻き取られた残留トナーを、不図示の廃トナーボックスに搬送するスクリュ部材９５とを有する。より詳細には、長尺状のクリーニングブレード９２の短手方向の一方端側が、断面Ｌ字状のブレードホルダー９３に接着剤等で固着され、ブレードホルダー９３はネジ９４によってハウジング９１に取り付けられている。そして、クリーニングブレード９２の自由端側先端は、反時計回りに回転する中間転写ベルト３３の回転方向に対してカウンター方向に当接している。なお、クリーニングブレード９２の中間転写ベルト３３に対する当接方向は、トレール方向であっても構わないが、中間転写ベルト３３からの残留トナーの除去を効率的に行う観点からはカウンター方向に当接させるのが好ましい。

本発明で使用するクリーニングブレード９２としては従来公知のものが使用でき、例えば、ウレタンゴムからなるものが好適に使用される。またクリーニングブレード９２の厚みとしては一般に１ｍｍ〜５ｍｍの範囲が好適である。

本発明で使用する二次転写ローラ３４としては、金属からなるローラや芯金の外周にゴム層を形成したローラ、芯金の外周に発泡弾性層を形成したローラなど従来公知のものが使用できるが、図３に示すような、芯金３４１の外周に発泡ゴム（発泡弾性層）３４２を形成したものが好適に使用される。

電圧印加装置３５から二次転写ローラ３４に印加する転写電圧は可変とする。例えば図４に示すような回路によって、用紙Ｐがニップ部を通過する前に、ローラ３２と二次転写ローラ３４との間に定電流電源から定電流を流して、その時の二次転写ローラ３４の周方向の電圧分布を電圧検出器（検出手段）で検出し記憶部１３（記憶手段，図１に図示）に記憶する。そして、この記憶された電圧分布に基づき、トナー画像を用紙Ｐに転写させる際の、二次転写ローラ３４に印加する転写電圧を定める。例えば、記憶された電圧分布の平均電圧を転写電圧とする。これにより、二次転写ローラ３４に常に適切な転写電圧を印加でき高画質な画像が得られるようになる。

このような構成の画像形成装置Ｄにおいて、例えば、印字率の低い画像が連続して形成された場合、用紙Ｐに転写せず中間転写ベルト３３上に残留する残留トナー量が少なくなる。すると、クリーニングブレード９２において潤滑剤として働くトナー量も少なくなり、クリーニングブレード９２と中間転写ベルト３３との摩擦抵抗が高くなり、クリーニングブレード９２の捲れやビビリが生じるおそれがある。そこで、図５に示すように、所定濃度のカブリトナー画像７１を形成し、このカブリトナー画像７１をクリーニングブレード９２に供給して、クリーニングブレード９２と中間転写ベルト３３との摩擦抵抗を低くする。

従来の画像形成装置では、カブリトナー画像７１をクリーニングブレード９２に供給する場合には、二次転写ローラ３４にトナーが付着しないように、二次転写ローラ３４を中間転写ベルト３３から離間させていたが、本発明の画像形成装置では、中間転写ベルト３３と二次転写ローラ３４とは常時圧接しているので、二次転写ローラ３４に電圧を印加していなくても、図６に示すように、中間転写ベルト３３上のカブリトナー画像７１の一部が二次転写ローラ３４に付着する。

二次転写ローラ３４の一部にトナーが付着すると、トナー付着部分の抵抗が高くなる。このため、図４に示した回路によって、ローラ３２と二次転写ローラ３４との間に定電流を流した時の検出電圧はトナー付着部分で高くなり、図７に示すような、二次転写ローラ３４の周長で周期的に変化する波形となる。そして、例えば、トナーが付着していない部分の検出電圧に基づいて二次転写ローラ３４に印加する電圧を定めた場合には、トナーが付着していない部分では正常な転写電圧が印加される一方、トナーが付着している部分では転写電圧が不足する。これにより、用紙Ｐに転写された画像には、二次転写ローラ３４の周長の周期で画像濃度の薄い部分が現れる画像ムラが生じる。

そこで本発明では、例えば図８に示すような、搬送方向の長さＬ１×幅Ｗの帯状のカブリトナー画像７を中間転写ベルト３３に形成し、記憶部１３に記憶された電圧分布の平均電圧未満の電圧部分（図７の長さＬ１の部分）に接触するようにする。すると、二次転写ローラ３４の、トナーが付着していなかった部分にもトナーが付着し、結果的に二次転写ローラ３４の外周全体にトナーが均一に付着することとなる。これにより、二次転写ローラ３４の周方向における抵抗差が小さくなり、ローラ３２と二次転写ローラ３４との間に定電流を流した時の周方向の電圧分布は、例えば図９に示すように、二次転写ローラ４の周方向位置にかかわらず全体に高くなり、どの部分の検出電圧に基づいて二次転写ローラ３４に印加する電圧を定めても、用紙Ｐに転写された画像に濃度ムラは生じなくなる。

カブリトナー画像を形成してクリーニングブレード９２にトナーを供給する場合としては、中間転写ベルト３３上に転写されなかった残留トナー量が少なくなった場合であり、例えば、印字率の低い画像が連続して形成された場合などが挙げられる。一例を挙げると、中間転写ベルトの回転距離が２００ｍで、その間の印字率が通常の３％で、二次転写効率が９５％であった場合、クリーニングブレードに供給される残留トナーは、中間転写ベルトの回転距離に換算して３００ｍｍになる。これに対して、実際の印字率が通常よりも低い０．５％であった場合、クリーニングブレードに供給される残留トナーは、中間転写ベルトの回転距離に換算して５０ｍｍとなり、通常の場合よりも２５０ｍｍ少ないことになる。そこで、この場合には、中間転写ベルトの回転距離に換算して２５０ｍｍ分のトナーをカブリトナー画像としてクリーニングブレードに供給する必要がある。ここで、図８に示した、長さＬ１×幅Ｗのカブリトナー画像７を形成しなければならないときには、カブリトナー画像７をローラ周長の間隔で繰り返し形成し、長さＬ１の積算値が２５０ｍｍとなるようにすればよい。あるいは、カブリトナー画像７の濃度等を調整して、カブリトナー画像の搬送方向の長さがＬとなるようにしてもよい。なお、カブリトナー画像は画像形成処理中には形成できないので、一連の画像形成処理が終了した後、あるいは用紙と用紙の通紙間などに形成する。

また、ローラ３２と二次転写ローラ３４との間に定電流を流した時の周方向の電圧分布において、平均電圧と最低電圧との差が所定値以下の場合は、二次転写ローラ３４の外周に均一にトナーが付着していると判断し、二次転写ローラ３４の外周全体に均一にさらにトナーが付着するように、カブリトナー画像の搬送方向の長さを二次転写ローラ３４の周長の整数倍とするのがよい。

さらには、カブリトナー画像７の形状は四角形状が好ましく、搬送方向に対して垂直方向の長さＷはクリーニングブレード９２の長手方向の長さＷｂと略同じとするのが好ましい。

以上、像担持体が中間転写ベルト３３の場合について説明したが、もう一つの像担持体である感光体ドラム２０についても中間転写ベルト３３と同様の問題が生じ、これに対しても中間転写ベルト３３の場合と同様の構成を用いることにより同様の効果が得られる。

本発明の画像形成装置では、カブリトナー画像７を中間転写ベルト３３上に形成してクリーニングブレード９２に供給する際は、二次転写ローラ３４の、記憶部１３に記憶された電圧分布の平均電圧未満の電圧部分と接触するように、カブリトナー画像７を中間転写ベルト３３上に形成するので、二次転写ローラ３４の外周にトナーが均一に付着するようなり、二次転写ローラ３４の表面抵抗が均一化し、装置の大型化・重量化を招くことなく、用紙Ｐに転写された画像の濃度ムラを防止できる。

７ カブリトナー画像
Ｄ 画像形成装置
Ｌ カブリトナー画像の搬送方向の長さ
Ｐ 用紙（被転写部材）
Ｗ カブリトナー画像の搬送方向に対して垂直方向の長さ
１３ 記憶部（記憶手段）
２３ 現像装置（現像手段）
３３ 中間転写ベルト（像担持体）
３４ 二次転写ローラ（転写手段）
３５ 電圧印加装置（電圧印加手段）
９２ クリーニングブレード

Claims (3)

1. 回転自在の像担持体と、
   トナーを含む現像剤を有し、前記像担持体上に直接又は間接的にトナー画像を形成する現像手段と、
   前記像担持体に常時圧接し、トナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加することによって、前記像担持体上に形成されたトナー画像を被転写部材に転写させる回転自在の転写手段と、
   前記転写手段に所定電圧を印加する電圧印加手段と、
   前記像担持体に接触し、前記像担持体に形成されたトナー画像を被転写部材に転写させた後の、転写されずに前記像担持体表面に残留した残留トナーを除去・回収するクリーニングブレードとを備え、
   非画像形成時にカブリトナー画像を前記像担持体上に形成して前記クリーニングブレードに供給する画像形成装置であって、
   前記像担持体と前記転写手段と間に定電流を流す定電流発生手段と、定電流を流した時の電圧を検出する検出手段と、この検出手段によって検出された前記転写手段の周方向の電圧分布を記憶する記憶手段とをさらに備え、
   前記像担持体上に形成されたトナー画像を被転写部材に転写させる際の、前記転写手段に印加する一定電圧を、前記記憶手段に記憶された電圧分布に基づいて定めると共に、カブリトナー画像を前記像担持体上に形成し前記クリーニングブレードに供給する際は、前記転写手段の、前記記憶手段に記憶された電圧分布の平均電圧未満の電圧部分と接触するように、カブリトナー画像を前記像担持体上に形成することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記転写手段の周方向の電圧分布において、平均電圧と最低電圧との差が所定値以下の場合は、前記カブリトナー画像の搬送方向の長さを前記転写手段の周長の整数倍とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 印字率の低い画像が連続して形成された場合に、非画像形成時にカブリトナー画像を前記クリーニングブレードに供給する請求項１又は２記載の画像形成装置。