JP5067016B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、中間転写体を有する画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリなどにおいて、中間転写体を有する中間転写手段を用いた画像形成方式が知られている。中間転写手段を用いた方式は、像担持体（感光体という）から記録媒体（記録紙という）にトナー像を転写する工程内に、もう１つの転写工程を入れ、感光体から中間転写体に１次転写した後、中間転写体の１次転写像を記録紙に２次転写することで最終画像を得る。この中間転写手段を用いた方式は、色分解された原稿画像をイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）等のトナーによる減色混合を用いて再現する、いわゆるフルカラー画像形成装置における各色トナー像の重ね転写方式として採用されることが多い。

しかし中間転写手段に関して言えば、印字途中で紙詰まり等の搬送不良（ジャムともいう）が発生した場合や、あるいは連続して印字している途中で給紙トレイの記録紙が無くなった場合等で、１次転写手段で現像されたトナー像が２次転写手段で記録紙に転写されずに中間転写体上に残ったままになることがある。

特に、連続して印字している途中に給紙トレイの記録紙が無くなった場合、給紙トレイの給紙ローラから２次転写位置までの紙パスは、中間転写体が最初に１次転写する位置から２次転写する位置までのパスより短いので、中間転写体では記録紙を搬送するスタート時点よりも先に画像形成動作をスタートさせている。従って、画像記録装置の制御部が紙なし検知信号を受信して停止させるまでに中間転写体上に未転写のトナー画像が大量に残留する。

このような問題に対して中間転写体上にトナーを残さないようにした対策が、従来より提案されている。

例えば特許文献１では、中間転写体上のトナーを転写ローラ（特許文献１では接触転写体と表現）に転写させ、その転写ローラをクリーニングするクリーニング手段を有することにより、中間転写体上の残留トナーを取り除くことが記載されている。またジャムが発生したときに中間転写体上に付着したトナーを除去するには、一旦電源をオフし、再度電源をオンして、ウオームアップ中に駆動系を空運転させ、転写ローラにトナーを転写させながら転写ローラをクリーニングすることが記載されている。
特許第３８０５７８２号公報

中間転写手段は、無端状で半導電性の樹脂部材からなる中間転写体と、その中間転写体内側にテンションローラを含む複数のローラ部材を有し中間転写体が巻回されるようになっている。さらに、機械装置を小型化するために図１に示すような中間転写体の外側表面に接触する折り返しローラを設け、中間転写体がテンションローラによってできるループの一部を変形させることによりムダなスペースをなくすようにした方式が考案されている。

この折り返しローラを設けた方式は、もし中間転写体上に転写後のトナーが残っている場合、折り返しローラにトナーが付着して機内を汚したり、あるいはそのトナーが中間転写体に接触して中間転写体の表面にダメージを与えたりする。さらにこのダメージ跡は記録紙に転写され印字品質を落とすという問題が発生する。

このような問題に対して、特許文献１に記載のクリーニング方法では完全に転写ローラもしくは記録紙に転写できないことが予想され、特に中間転写体表面に折り返しローラを接触させる方式においては、折り返しローラがトナーによって汚れてしまい良好な印字品質を得ることはできない。

本発明の目的は、中間転写体上にトナーが残留せず、中間転写体上の外側表面に接触する折り返しローラを用いても、折り返しローラをトナーで汚さない手段を有する画像形成装置を提供することにある。

上記目的は、以下の構成により達成できる。
１．像担持体上に形成された静電潜像をトナーを用いて現像し、可視化されたトナー像を中間転写体上に転写する１次転写手段と、
前記中間転写体上のトナー像を記録媒体に転写させる２次転写ローラと、前記中間転写体を挟んで前記２次転写ローラに対向する位置に配置した２次転写対向ローラと、を設けた２次転写手段と、
前記２次転写ローラまたは前記２次転写対向ローラに、トナー像を記録媒体に転写させるためのバイアスを印加する２次転写バイアス印加手段と、
前記２次転写ローラ上のトナーをクリーニングする転写ローラクリーニング手段と、
前記中間転写体の外側表面に接触する折り返しローラと、
前記２次転写手段と前記折り返しローラとの間に設けられ、前記中間転写体上のトナーをクリーニングする中間転写体クリーニング手段と、
前記記録媒体の搬送途中で記録紙詰まりを検知した後、または、記録紙を収納する給紙トレイの中に連続して画像を形成している途中に記録紙がないことを検知した後のリカバリーシーケンス時に、トナー像の転写時と同じ極性のバイアスを印加し、前記バイアスの絶対値は、前記２次転写手段が記録紙に転写させるときのバイアスの絶対値より大きくなるように前記２次転写バイアス印加手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、給紙トレイ紙なし停止時またはジャム発生時に多層のトナーが中間転写体上に残留しても、リカバリーシーケンス時にその多くは２次転写ローラ側に転写され、さらに２次転写手段と折り返しローラとの間にある中間転写体クリーニング装置によって確実にクリーニングされるので、中間転写体上の外側表面に接触する折り返しローラをトナーで汚すことがない。

本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限らない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。

以下に本発明の画像形成装置に関する実施の形態を図を参照して説明する。
（画像形成装置）
図１は本発明に係る画像形成装置の概念図である。本画像形成装置は画像形成装置本体ＧＨと画像読取装置ＹＳとから構成される。画像形成装置本体ＧＨは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、画像形成手段である複数組の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ、中間転写体６、１次転写手段７、２次転写手段７Ａ、給紙手段２０、定着装置９及び制御手段ＭＣ等からなる。

画像形成装置本体ＧＨの上部には、自動原稿送り装置５０１と原稿画像走査露光装置５０２からなる画像読取装置ＹＳが設置されている。自動原稿送り装置５０１の原稿台上に載置された原稿ｄは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置５０２の光学系により原稿の片面または両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれる。

ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されて形成された信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等が行われた後、露光手段３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋに送られる。

イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、像担持体である感光体ドラム１Ｙの周囲に帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像装置４Ｙ及びクリーニング手段８Ｙを配置している。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、感光体ドラム１Ｍの周囲に帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像装置４Ｍ及びクリーニング手段８Ｍを配置している。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、感光体ドラム１Ｃの周囲に帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像装置４Ｃ及びクリーニング手段８Ｃを配置している。黒（Ｂｋ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｋは、感光体ドラム１Ｋの周囲に帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像装置４Ｋ及びクリーニング手段８Ｋを配置している。そして、帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと露光手段３Ｃ、及び帯電手段２Ｋと露光手段３Ｋは、潜像形成手段を構成する。

なお、現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を内包する。

中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。定着装置９は、本発明の実施例では、熱ローラ定着装置としている。加熱手段を備えた定着ローラ９３と、定着ローラ９３を押圧する加圧ローラ９４を有し、定着ローラ９３と加圧ローラ９４との間に形成されたニップ部で記録紙Ｐ上のトナー像を加熱・加圧して定着する。

かくして、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に１次転写手段７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋにより逐次転写されて、カラー画像合成されたトナー像が形成される。

記録紙収納手段である給紙トレイ２１内に収容された記録紙Ｐは、給紙手段２０の給紙ローラ２２により１枚分離されて給紙され、給紙ローラ２３を経て、停止状態にあるレジストローラ２４へ給紙される。そこで一旦停止されて、その先端と中間転写体６上のトナー像との位置関係が正確に一致するタイミングで、そのレジストローラ２４が回転を開始することにより２次転写手段７Ａに給紙され、記録紙Ｐ上にカラー画像が転写される（２次転写）。カラー画像が転写された記録紙Ｐは定着装置９において加熱・加圧され、記録紙Ｐ上のカラートナー像が定着される。その後、排紙ローラ２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。

一方、２次転写手段７Ａにより記録紙Ｐにカラー画像を転写した後、記録紙Ｐを曲率分離した中間転写体６は、中間転写体クリーニング手段８Ａにより残留トナーが除去される。

なお、以上はカラー画像を形成する画像形成装置であったが、モノクロ画像を形成する画像形成装置であってもよい。

定着装置９は、本発明の実施の形態では熱ローラ定着装置を用いたが、ベルト定着装置を用いてもよい。
（転写手段）
次に、転写手段について図２を用いて詳述する。図２は無端状の中間転写体６を図示しない駆動手段によって巻回する駆動ローラ６１ａ、中間転写体６の回転に伴って従動回転する支持ローラ６１ｂ、中間転写体６を所定の力で引っ張るテンションローラ６１ｃで構成されている。さらに、中間転写体６の外側に接触して従動回転する折り返しローラ６１ｄ、及び２次転写手段７Ａを構成する２次転写ローラ６２ａと、中間転写体６を挟んで２次転写ローラ６２ａに対向する位置に、２次転写対向ローラ６２ｂを設けたところを示す図である。６４は２次転写対向ローラ６２ｂに電荷を与える２次転写バイアス印加手段としての電源である。なお本実施の形態では２次転写対向ローラ６２ｂ側に電源６４を設けているが、２次転写ローラ６２ａ側に電源６４を設けてもよい。

２次転写ローラ６２ａはアルミ等の金属基材に半導電性の弾性体を積層して構成してある。弾性体としてはシリコンやウレタンゴム等を使用し、ゴム自体に導電性の微粒子を分散させて半導電性を持たせており、電気抵抗値を１０⁶〜１０¹²Ωに調整されている。２次転写対向ローラ６２ｂはアルミなどの金属基材にポリエチレンテレフタレートなどの樹脂がコーティングされており、電気抵抗値は１０¹²Ω以下に設定してある。このような構成の２次転写ローラ６２ａと２次転写対向ローラ６２ｂは適度なニップ幅を有して中間転写体に圧接している。

また、２次転写ローラ６２ａの外周上に付着したトナーをクリーニングするために、ウレタンゴムなどの弾性部材６３１（クリーニングブレード６３１という）を用いた転写ローラクリーニング手段６３が設けられている。転写ローラクリーニング手段６３は、弾性部材長手方向のエッジ面が２次転写ローラ６２ａの回転方向に対してカウンタ方向に付勢するように回動可能に設けられている。

中間転写体クリーニング手段８Ａは、転写ローラクリーニング手段６３と同様に、弾性部材長手方向のエッジ面が中間転写体６の回転方向に対してカウンタ方向に付勢するように回動可能に設けられている。

中間転写体６に用いられる部材は、体積抵抗率が１Ｅ＋５〜１Ｅ＋１２Ω・ｃｍ程度で、表面抵抗率が１Ｅ＋５〜１Ｅ＋１２Ω／程度の半導電性の無端状（シームレス）の樹脂ベルト部材が用いられいる。ベルト部材としては例えば変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した厚さ０．０５〜０．５ｍｍの半導電性の樹脂フィルム基体である。この他に、シリコンゴムあるいはウレタンゴム等に導電材料を分散した厚さ０．５〜２．０ｍｍの半導電性ゴムベルトを使用することもできる。

２次転写対向ローラ６２ｂは２次転写バイアスを印加する電源６４と接続され、本実施の形態で使用するトナーがマイナスの場合、トナーと同極性のマイナスの電荷を印加する。一方２次転写ローラ６２ａは接地しておく。このようにすることで記録紙Ｐが２次転写手段７Ａを通過するときにマイナスのトナーはマイナスの電荷により反発し記録紙Ｐに転写される。なお、２次転写ローラ６２ａ側に電源６４を接続した場合トナーと逆極性の電荷（この場合プラス）を与えることにより、マイナスのトナーがプラス側に引きつけられ、その中間にある記録紙Ｐに転写される。

次に、記録紙Ｐを搬送中にジャムが発生したとき、あるいは連続して印字している途中に給紙トレイ２１内の記録紙Ｐが無くなったとき、装置に内蔵している制御手段ＭＣ（不図示）によって画像形成装置が停止する。停止状態の画像形成装置には、１次転写手段で現像されたトナー像が２次転写手段７Ａで転写されずに中間転写体６上に残留トナーが大量に残る。

一般に使用者は、上記紙ジャム発生時、または給紙トレイ２１内の記録紙Ｐが無くなったときは、リカバリー処理を行うために装置の前扉等を開けてジャム紙を取り除いたり、給紙トレイを引き出して記録紙Ｐを補充した後扉を閉める。このとき前扉等の開閉時には安全上ドアスイッチ等のサブスイッチを設けている。制御手段ＭＣはサブスイッチがオン（扉を閉じる）したときの信号により、リカバリー処理が終了したと判断して、装置の初期設定項目をチェックする。この初期設定項目の中には、感光体ドラムや中間転写体を回転させるために駆動系を稼働させる項目や、定着温度が所定の温度になるまで定着ヒータをオンさせる項目も含まれる。

ここで、リカバリーシーケンスとは、サブスイッチがオンしてから装置の初期設定チェック項目が終了するまでの一連の動作のことと定義する。この中には中間転写体を回転させてクリーニングする動作も含んでいる。

本実施の形態では、中間転写体６上の残留トナーを取り除くために、リカバリーシーケンス時に中間転写体を回転させ、さらに記録紙Ｐに転写する電荷と同じ極性にするように電源６４から２次転写対向ローラ６２ｂに２次転写バイアスを印加する。そして２次転写バイアスの絶対値は、記録紙Ｐに転写するときの絶対値より大きくする。すなわち２次転写ローラ６２ａ上のトナーの電荷量（Ｑ／Ｍ）を下げ、クリーニングブレード６３１にてクリーニングしやすくしている。

図３は２次転写バイアス（ここでは電流値で表記）の絶対値を増大させたときと、トナーＱ／Ｍとの関係を示す。図３において、２次転写電流を−２０μＡから−１２０μＡへと変化させると（絶対値で増やす）、トナーＱ／Ｍは−１５μＣ／ｇから−１０μＣ／ｇと変化する（絶対値で下がる）。トナーＱ／Ｍが０に近づくほど静電吸着力が弱くなりクリーニングしやすくなる。また図３では中間転写体６上のトナーＱ／Ｍは４層（４色）の方が、２層（２色）よりも絶対値で低い、すなわち、４色の方がクリーニングしやすいことを示している。

２次転写ローラ６２ａに付着したトナーはクリーニングブレード６３１により除去される。２次転写ローラ６２ａの周長は中間転写体６の周長より短いので、中間転写体６が１周する間に２次転写ローラ６２ａは複数回転する。もし２次転写ローラ６２ａ１周分でクリーニングできない場合でも複数回回転する間に全てのトナーをクリーニングすることができる。

一方中間転写体６上に残った残留トナーは、２次転写手段と折り返しローラの間にある中間転写体クリーニング手段８Ａにてクリーニングされ、その下流側に設けた折り返しローラ６１ｄのトナー汚れが抑止できる。

さらに中間転写体クリーニング手段８Ａとしては、クリーニングベルトの負荷を低減するために、クリーニングブラシ（不図示）と併用することが好ましい。

また、リカバリーシーケンス時は感光体ドラム１上に新たな画像を作成しないように露光手段３を停止させておき、１次転写手段７の転写ローラには１次転写時と逆極性のバイアスを印加して、中間転写体６への転写を行わないようにしている。
（制御手段）
図４は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の制御系のブロック図である。マイクロコンピュータで構成される制御手段ＭＣは全体を制御する。ＧＳは画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ、中間転写体６を統括して示す画像形成手段、７Ａは転写手段、９は定着装置、ＯＰは操作部、２０は給紙手段、２１は給紙カセットである。２１０は給紙カセット２０内の記録紙Ｐが１枚以下であるか、２枚以上であるかを検出する枚数センサである。

制御手段ＭＣは画像形成部ＧＳ、転写手段７Ａ、定着装置９、操作部ＯＰ、給紙手段２０、給紙カセット２１等の間で信号の授受を行って、それらの駆動を制御する。枚数センサ２１０が残りの記録紙Ｐが１枚であることを検出すると画像形成手段ＧＳでの画像形成が制御（停止）される。

次に、リカバリー処理した後、サブスイッチがオンした以降の制御手段ＭＣが行う本実施の形態に係る部分について、図５のフローチャートフローを用いて説明する。
ステップＳ１：画像形成装置の初期設定項目のチェックを行う。
ステップＳ２：１次転写ローラに１次転写時と逆極性のバイアスを印加する。
ステップＳ３：２次転写対向ローラ６２ｂに画像転写時のバイアスと同極性で、その絶対
値より大きい値を印加する。
ステップＳ４：中間転写体６を１回転させる。
ステップＳ５：終了
（実施例）
次に通常の画像転写時の２次転写電流値と、リカバリーシーケンス時の２次転写電流値と、そのときの中間転写体クリーニング手段が不良になるまで、及び、折り返しローラが汚れるまでのプリント数を表１に示す。

共通項目
プロセススピード：２２０ｍｍ／秒
中間転写体クリーニング条件
ブレード当接圧： １８Ｎ／ｍ
ブラシローラ ：ナイロン製 ２ｄ（デニール）２４０ｋ本
２次転写ローラクリーニング条件
ブレード当接圧：２０Ｎ／ｍ
ブラシローラ ：ポリエステル製 ６ｄ １２０ｋ本
潤滑剤押圧力 ：４９０ｍＮ
トナー ：平均粒径：６．５μｍ
テスト方法
５０００プリント毎に紙なし停止を入れて、フルカラーモードにて５００，０００プリント通し（中間転写体上のトナー付着量：１５ｇ／ｍ²）。

表１は、２次転写ローラに与える転写電流の極性は、画像転写時の極性とリカバリーシーケンス時の極性と同じにし、２次転写ローラに画像転写時の転写電流よりも絶対値で大きい２次転写電流を与えると実施例４の状態から実施例１〜３の状態のように、中間転写クリーニング及び折り返しローラへのトナー付着に対して良くなる（付着が防止できる）ことを示している。

以上述べたように、中間転写体クリーニング手段８Ａと、転写ローラクリーニング手段６３とを有し、記録媒体搬送ジャム検知後、または給紙トレイ紙なし検知後のリカバリーシーケンス時に２次転写時と同じ極性の２次転写バイアスを印加させる。さらにこのときの２次転写バイアスの絶対値は、画像転写するときのバイアスの絶対値より大きくすることで、中間転写体上にはわずかな残留トナーしか残らず、さらに中間転写クリーニング手段によりわずかな残留トナーもクリーニングすることができる。その結果、中間転写体の外側表面に接触する折り返しローラがあっても、ローラへのトナー付着や融着を抑止できる。

本発明に係る画像形成装置の概略図である。 本発明に係る転写手段の詳細図である。 ２次転写電流の絶対値を増大させたときと、トナーＱ／Ｍとの関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置の制御系のブロック図である。 制御手段ＭＣが行う本実施の形態に係る部分についてのフローチャートフローである。

符号の説明

ＧＨ 画像形成装置本体
ＹＳ 画像読み取り装置
ＭＣ 制御手段
ＧＳ 画像形成手段
Ｐ 記録紙
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ 画像形成部
６ 中間転写体
７Ａ ２次転写手段
８Ａ 中間転写体クリーニング手段
９ 定着装置
２０ 給紙手段
２１ 給紙トレイ
６１ｄ 折り返しローラ
６２ａ ２次転写ローラ
６２ｂ ２次転写対向ローラ
６３ 転写ローラクリーニング手段
６４ 電源

Claims (1)

1. 像担持体上に形成された静電潜像をトナーを用いて現像し、可視化されたトナー像を中間転写体上に転写する１次転写手段と、
   前記中間転写体上のトナー像を記録媒体に転写させる２次転写ローラと、前記中間転写体を挟んで前記２次転写ローラに対向する位置に配置した２次転写対向ローラと、を設けた２次転写手段と、
   前記２次転写ローラまたは前記２次転写対向ローラに、トナー像を記録媒体に転写させるためのバイアスを印加する２次転写バイアス印加手段と、
   前記２次転写ローラ上のトナーをクリーニングする転写ローラクリーニング手段と、
   前記中間転写体の外側表面に接触する折り返しローラと、
   前記２次転写手段と前記折り返しローラとの間に設けられ、前記中間転写体上のトナーをクリーニングする中間転写体クリーニング手段と、
   前記記録媒体の搬送途中で記録紙詰まりを検知した後、または、記録紙を収納する給紙トレイの中に連続して画像を形成している途中に記録紙がないことを検知した後のリカバリーシーケンス時に、トナー像の転写時と同じ極性のバイアスを印加し、前記バイアスの絶対値は、前記２次転写手段が記録紙に転写させるときのバイアスの絶対値より大きくなるように前記２次転写バイアス印加手段を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。

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