JP3560304B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電転写プロセスに基づく画像形成を行なう複写機やプリンタなどの画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
感光体上に形成される原稿画像の静電潜像がトナー像に現像され、感光体と中間転写体との接触領域に設けられる転写ニップ部において、感光体上のトナー像が中間転写ベルトに転写され、中間転写ベルトに転写されたトナー像が転写材に転写されて、原稿画像の画像形成が行なわれる画像形成装置が知られている。
【０００３】
この方式の画像形成装置は、従前から使用されているコロナ放電方式のものに比して、転写バイアスが低圧で装置が小型化され、転写ニップ部で転写ずれが生じることも少なく、オゾンの発生もないという利点がある。
この種の画像形成装置では、中間転写ユニット内のチャージャやローラにバイアス電圧を印加し、中間転写ベルトをトナーとは逆極性の電位に保持して、感光体上のトナー像を中間転写ベルトに転写している。
【０００４】
ところが、特に有機系の感光体（ＯＰＣ；Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を使用する場合には、図２に示すように、中間転写ベルト１にトナーとは逆極性の電位を印加しない状態でも、感光体２上のトナー３が中間転写ベルト１のアース電位に引かれて、感光体２から中間転写ベルト１にトナーの転写が行なわれることが知られている。
【０００５】
このトナーの転写率は、中間転写ベルト１にトナーとは逆極性のバイアスを印加する場合に比しては低いが、感光体２の原稿画像領域外に存在する地汚れトナーやトナー濃度測定用トナー像のトナーが、転写ニップ部を通過する際に中間転写ベルト１に転写されてしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、中間転写ベルト１は、樹脂材やゴムで形成されるが、その表面を低摩擦状態に保つことが難しく、感光体２に比してクリーニング性が悪いという条件があり、感光体２のトナー濃度測定トナー像のトナーが中間転写ベルト１に転写される場合には、トナーが一箇所に集中して転写されるので、クリーニングの効率ず低下しクリーニング不良を発生し易い。
【０００７】
このために、中間転写ベルト１上にステアリン酸亜鉛を塗布したり、クリーニング時間を長くするなどの方法が取られているが、充分な効果は得られていないのが現状である。特に、中間転写ベルト１上に４色のトナーを重畳してカラー画像形成を行なう場合には、４色のトナー濃度測定用トナー像のトナーが、重なって中間転写ベルト１上に転写されるので、クリーニング効果はさらに低下する。
【０００８】
さらに、中間転写ベルト１から転写材への転写に、転写ローラを使用するローラ転写方式においては、トナー濃度測定用トナー像のトナーが転写ローラに付着するので、転写材の裏汚れが問題となる。
また、中間転写ベルト１や転写ローラから除去されるトナー量が増大すると、感光体クリーニング装置とは別の廃トナーが必要になり、メンテナンス操作が複雑になると共に、製造コストも増大する。
【０００９】
本発明は、前述したようなこの種の画像形成装置の現状に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で感光体の画像領域外に存在するトナーが、中間転写体に転写されることを防止し、高品質の画像形成が可能な画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、感光体上に形成される原稿画像の静電潜像がトナー像に現像され、該トナー像が、前記感光体と中間転写体との接触領域に設けられる転写ニップ部で、前記中間転写体に転写され、前記中間転写体に転写されたトナー像が転写材に転写されて、前記原稿画像の画像形成が行われる画像形成装置において、前記転写ニップ部での転写時以外の時間に設定されたクリーニング時間帯に、前記中間転写体に前記感光体上のトナー像と同極性のバイアス電圧を印加するクリーニング電圧印加手段と、前記感光体上に形成されている濃度検知用トナー像の濃度を検出する濃度検出手段と、その濃度検出手段の検出出力に基づいて前記濃度検知用トナー像が前記転写ニップ部を通過する時間帯を演算し、前記バイアス電圧を印加するタイミングを決定する決定手段とを有することを特徴とするものである。
【００１１】
同様に前記目的を達成するために、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記クリーニング電圧印加手段による電圧印加時に、前記転写ニップ部に流れる電流が一定になるように、前記クリーニング電圧印加手段の印加電圧を制御する制御手段が設けられていることを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を複写機に適用した一実施の形態を、ＯＰＣ感光層が表面に形成され、一次帯電によってマイナス帯電され、プラス帯電されたトナーによってトナー像が形成される感光体を組み込み使用した場合について、図１を参照して説明する。
図１は本実施の形態の要部の構成を示す説明図である。
【００１４】
本実施の形態では、図１に示すように、反時計回り方向に回転される感光体２に対して、駆動ローラ１０ａ、従動ローラ〜１０ｂ〜１０ｄ及び感光体２にバイアス電圧を印加するバイアスローラ１１に巻装され、駆動ローラ１０ａの回転によって、転写ニップ部１２で感光体２と対接して矢印Ｘ方向に移動自在な転写ベルト１が配設されており、転写ローラ１３が、駆動ローラ１０ａ部分に位置する中間転写ベルト１との間に、転写紙１４が通過する微小間隙を形成して、中間転写ベルト１に対向して配設されている。
【００１５】
ここで、バイアスローラ１１は、常時は中間転写ベルト１からは、僅かに離間した状態にあり、必要動作時に接離機構１１ａにより中間転写ベルト１に圧接されるように構成されている。
【００１６】
感光体２は前述のように、マイナス帯電する直径８０ｍｍの円筒状ＯＰＣ系の感光体であり、中間転写ベルト１は、材質がＥＴＦＥ（エチレンテトラフロロエチレン）で、体積抵抗値が１０^９ 〜１０^１０Ωｃｍの単層構造のベルトであり、転写ニップ部１２でのプロセススピードは１８０ｍｍ／ｓｅｃに設定されている。
【００１７】
また、本実施の形態では、感光体２に対して、転写ニップ部１２に流れる電流を検出する電流センサ１９と、感光体２に形成されている濃度検知用トナー像の濃度を検出する濃度検出センサ２０とが取り付けられ、電流センサ１９と濃度検出センサとの出力端子には、装置全体の動作を制御するＣＰＵ１５が接続されている。
さらに、バイアスローラ１１に対して、何れかが選択して印加される正極性電源１７ａと負極性電源１７ｂとが設けられ、これらの正極性電源１７ａと負極性電源１７ｂとは、これらの電源の切換動作と、電圧値の制御動作とを行なう切換制御ユニット１８に接続され、切換制御ユニット１８の出力端子がバイアスローラ１１に接続されている。
【００１８】
一方、本実施の形態では、転写ローラ１３には、転写ローラ１３に転写電圧を印加する転写電圧発生ユニット２１が接続され、転写電圧発生ユニット２１には、転写電圧発生ユニット２１を駆動するドライバ２２が接続され、また、転写紙１４を転写ローラ１３に送り込む給紙ローラ２３に、給紙ローラ２３を駆動するドライバ２４が接続され、ＣＰＵ１５がこれらのドライバ２２、２４に接続されている。さらに、ＣＰＵ１５には、各種動作の作動条件を設定する操作部１６が接続されている。
【００１９】
なお、本実施の形態では、感光体２の周面に対向して、感光体２を一様に帯電する帯電器、感光体２に原稿画像を露光する露光ユニット、感光体２に形成された静電潜像をトナー像に現像する現像ユニット、感光体２の残存トナーをクリーニングするクリーニングユニットが配設され、画像形成された転写紙１４を定着する定着ユニットが配設されているが、図１では全て省略されている。
【００２０】
このような構成の本実施の形態の動作を説明する。
先ず、検知用トナー像通過時間帯モードでの動作を説明する。
この場合は、画像形成動作のスタートに先立って、操作部１６を操作することにより、クリーニング時間帯として濃度検知用トナー像の転写ニップ部１２の通過時間帯を設定する検知用トナー像通過時間帯モードが設定され、その他用紙サイズ、複写枚数など画像形成に必要な動作条件が、操作部１６から入力され、その後にスタート釦が押されて画像形成動作がスタートする。
【００２１】
先ず、図示せぬスキャナによって、原稿画像が光学的に読み取られ、光電変換されて得られる画像信号に基づくレーザ光が、一様に帯電された感光体２に、画像位置に応じて走査照射され、感光体２の周面に原稿画像に対応する静電潜像が形成される。
【００２２】
このようにして、感光体２に形成された静電潜像は、現像ユニットによってトナー像に現像されるが、先ず、感光体２の画像域外に予め作像された基準濃度パターンが、濃度検知用トナー像に現像され、この濃度検知用トナー像が、濃度検出センサ２０で検出され、その検出信号に基づき、ＣＰＵ１５の指令によって現像ユニットのトナー濃度が制御され、最適のトナー濃度が設定された状態で、感光体２に形成された静電潜像が、現像ユニットによってトナー像に現像される。
【００２３】
一方、濃度検出センサ２０の検出の開始時点に基づいて、ＣＰＵ１５によって、濃度検知用トナー像の転写ニップ部１２での通過時間帯が演算され、濃度検知用トナー像が転写ニップ部１２を通過している間は、ＣＰＵ１５の指令によって、接離機構１１ａによりバイアスローラ１１は転写ベルト１に圧接され、同時に、ＣＰＵ１５の指令によって、切換制御ユニット１８によって、正極性電源１７ａが選択され、バイアスローラ１１によって、中間転写ベルト１に感光体２上のトナーと同極性の正電圧が印加される。
【００２４】
この場合、電流センサ１９によって、バイアスローラ１１による中間転写ローラ１への正電圧の印加時に、転写ニップ部１２を流れる電流が検出され、この電流が一定値（例えば５μＡ）になるように、ＣＰＵ１５の指令によって、切換制御ユニット１８により中間転写ベルト１に印加される電圧値が制御され、電圧値は例えば１ＫＶ程度に制御される。
【００２５】
発明者等の実測結果によると、転写ニップ部１２を流れる電流が５〜１５μＡになるように、中間転写ベルト１に印加される電圧値を１ＫＶ〜３ＫＶの範囲で制御すると、広範囲の湿度などの環境条件の変化に充分に対応して、検知用トナー像のトナーの中間転写ベルト１への転写を阻止することが可能であった。
【００２６】
そして、濃度検知用トナー像の転写ニップ部１２の通過時間帯が終了すると、ＣＰＵ１５の指令によって、切換制御ユニット１８によるバイアスローラ１１を介しての中間転写ベルト１へのバイアス電圧の印加は停止され、バイアスローラ１１は接離機構によって中間転写ベルト１から離間される。
【００２７】
次いで、感光体２上の原稿画像のトナー像領域の先端が、転写ニップ部１２に達すると、ＣＰＵ１５からの指令によって、バイアスローラ１１が中間転写ベルト１に圧接され、切換制御ユニット１８により負極性電源１７ｂが切換選択され、バイアスローラ１１によって、中間転写ベルト１に感光体２上のトナーと逆極性の負電圧（例えば−３．０ＫＶ）が印加され、感光体２の原稿画像のトナー像が中間転写ベルト１に転写される。
【００２８】
さらに、感光体２上の原稿画像のトナー像領域の後端が、転写ニップ部１２を通過すると、ＣＰＵ１５の指令によって、切換制御ユニット１８によるバイアス電圧の印加は停止され、バアイアスローラ１１は中間転写ベルト１から離間される。
【００２９】
このように、本実施の形態の検知用トナー像通過時間帯モードでの動作では、転写動作時には、中間転写ベルト１にバイアスローラ１１を介して、感光体２上のトナーと逆極性の電圧が印加されて、感光体２の原稿画像のトナー像が中間転写ベルト１に転写され、感光体２の濃度検知用トナー像が転写ニップ部１２を通過する時間帯には、中間転写ベルト１にバイアスローラ１１を介して、感光体２上のトナーと同極性の電圧が定電流制御されて印加され、感光体２の濃度検知用トナー像が、感光体２から中間転写ベルト１に転写されることが、湿度などの環境条件にも適確に対応して阻止され、中間転写ベルト１には、原稿画像の高品質の転写画像が形成される。
【００３０】
その後、中間転写ベルト１に転写形成される原稿画像が、転写ローラ１３位置に達するのに同期して、ＣＰＵ１５の指令により作動するドライバ２４により給紙ローラ２３によって、転写紙１４が駆動ローラ１０ａ部分において、中間転写ベルト１と転写ローラ１３間に送り込まれる。そして、ＣＰＵ１５の指令により作動するドライバ２２により、転写電圧発生ユニット２１から転写ローラ１３に転写電圧が印加され、転写紙１４に原稿画像が転写され、原稿画像が転写された転写紙１４は、図示せぬ定着ユニット位置まで搬送され、定着ユニットにより転写紙１４に原稿画像が定着され画像形成が終了する。
【００３１】
次に、本実施の形態の画像外領域通過時間帯モードでの動作を説明する。
この場合には、画像形成動作のスタートに先立って、操作部１６を操作することにより、クリーニング時間帯として画像外領域の転写ニップ部１２の通過時間帯を、クリーニング時間帯に設定する画像外領域通過時間帯モードの設定が行なわれる。
画像外領域通過時間帯モードが設定され、スタート釦が押されると、ＣＰＵ１５の指令によって、接離機構１１ａによりバイアスローラ１１は、転写ベルト１に圧接され、同時に、ＣＰＵ１５の指令によって、切換制御ユニット１８によって、正極性電源１７ａが選択され、バイアスローラ１１によって、中間転写ベルト１に感光体２上のトナーと同極性の正電圧が印加される。
【００３２】
この場合も、検知用トナー像通過時間帯モードでの動作の場合と同様に、電流センサ１９によって、バイアスローラ１１による中間転写ローラ１への正電圧の印加時に、転写ニップ部１２を流れる電流が検出され、この電流が一定値になるように、ＣＰＵ１５の指令によって、切換制御ユニット１８により中間転写ベルト１に印加される電圧値が制御される。
【００３３】
そして、感光体２上の原稿画像のトナー像領域の先端が、転写ニップ部１２に達すると、ＣＰＵ１５からの指令によって、切換制御ユニット１８が負極性電源１７ｂを切換選択し、バイアスローラ１１によって、中間転写ベルト１に感光体２上のトナーと逆極性の負電圧が印加され、感光体２の原稿画像のトナー像が中間転写ベルト１に転写される。
【００３４】
次いで、感光体２上の原稿画像のトナー像領域の後端が、転写ニップ部１２を通過すると、ＣＰＵ１５の指令によって、切換制御ユニット１８により正極性電源１７ａが切換選択され、バイアスローラ１１によって、中間転写ベルト１に感光体２上のトナーと同極性の正電圧が動作停止時まで印加される。
画像外領域通過時間帯モード設定時のその他の動作は、すでに説明した検知用トナー像通過時間帯モードでの動作と同一である。
【００３５】
このように、本実施の形態の画像外領域通過時間帯モードでの動作では、転写動作時には、中間転写ベルト１にバイアスローラ１１を介して、感光体２上のトナーと逆極性の電圧が印加されて、感光体２の原稿画像のトナー像が中間転写ベルト１に転写され、感光体２の画像外領域が転写ニップ部１２を通過する時間帯には、中間転写ベルト１にバイアスローラ１１を介して、感光体２上のトナーと同極性の電圧が定電流制御されて印加され、地汚れのトナーや濃度検知用トナー像が、感光体２から中間転写ベルト１に転写されることが、湿度などの環境条件にも適確に対応して阻止され、中間転写ベルト１には、原稿画像のより高品質の転写画像が形成される。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、感光体上に形成される原稿画像の静電潜像がトナー像に現像され、感光体と中間転写体との接触領域に設けられる転写ニップ部において、感光体上のトナー像が中間転写体に転写され、中間転写体に転写されたトナー像が転写材に転写されて、原稿画像の画像形成が行われるが、濃度検出手段により、感光体上に形成されている濃度検知用トナー像が検出され、決定手段により、濃度検知用トナー像が転写ニップ部を通過する時間帯が演算されバイアス電圧を印加するタイミングが決定されるので、濃度検知用トナー像が転写ニップ部を通過する時間帯を予測し、その時間帯に合わせてバイアス電圧を印加することができるため、濃度検知用トナー像が中間転写体に移動付着することが阻止され、クリーニング効果を高め汚れのない高品質の画像形成を行うことが可能になる。
【００３７】
請求項２記載の発明によると、請求項１記載の発明において、制御手段によって、クリーニング電圧印加手段による電圧印加時に、転写ニップ部に流れる電流が一定になるように印加電圧が制御されるので、感光体上の原稿画像の形成領域外に存在するトナーの中間転写体への移動付着を、湿度などの環境条件の変化に対応して適確に防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の要部の構成を示す説明図である。
【図２】感光体から中間転写体へのトナーの移動の説明図である。
【符号の説明】
１ 転写ベルト
２ 感光体
１１ バイアスローラ
１４ 転写紙
１５ ＣＰＵ
１７ａ 正極性電源
１７ｂ 負極性電源
１８ 切換ユニット
１９ 電流センサ
２０ 濃度検出センサ
２１ 転写電圧発生器

Claims (2)

1. 感光体上に形成される原稿画像の静電潜像がトナー像に現像され、該トナー像が、前記感光体と中間転写体との接触領域に設けられる転写ニップ部で、前記中間転写体に転写され、前記中間転写体に転写されたトナー像が転写材に転写されて、前記原稿画像の画像形成が行われる画像形成装置において、
   前記転写ニップ部での転写時以外の時間に設定されたクリーニング時間帯に、前記中間転写体に前記感光体上のトナー像と同極性のバイアス電圧を印加するクリーニング電圧印加手段と、前記感光体上に形成されている濃度検知用トナー像の濃度を検出する濃度検出手段と、その濃度検出手段の検出出力に基づいて前記濃度検知用トナー像が前記転写ニップ部を通過する時間帯を演算し、前記バイアス電圧を印加するタイミングを決定する決定手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置において、前記クリーニング電圧印加手段による電圧印加時に、前記転写ニップ部に流れる電流が一定になるように、前記クリーニング電圧印加手段の印加電圧を制御する制御手段が設けられていることを特徴とする画像形成装置。

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