JP3800307B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法等を用いる複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、とくに、転写ベルト、感光体ベルトなどの像担持体ベルト上に複数色のトナー像を重ねて形成する方式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画像形成装置として、図２に示すように、回転駆動される感光体からなる像担持体３と、この像担持体３上に複数色の静電潜像を順次形成する潜像形成手段と、形成された静電潜像を順次複数色のトナー像に現像する現像手段と、前記像担持体に当接して回転する中間転写ベルト７と、前記像担持体３上の複数色のトナー像を前記中間転写ベルト７上に重ね合わせて転写してカラー画像を形成する一次転写部Ｔ１と、前記中間転写ベルト７上のカラー画像を転写材上に転写する二次転写部Ｔ２と、前記中間転写ベルト７に残留するトナーを除去するクリーニング手段１４とを備える方式が知られている。
【０００３】
上記画像形成装置において、二次転写部Ｔ２における二次転写ローラ１３およびクリーニング手段１４のクリーナ１４ｂは、各色トナー像の重ね合わせを行っているいる間は、トナー像を乱さないように中間転写ベルト７から離間させており、搬送されてくる転写材への転写タイミングに合わせて当接を行うようにしている。中間転写ベルト７としては、継ぎ目のないシームレスベルトを採用する方式があるがコストが高いという問題を有し、そこで、シート状のベルトの両端を接合してエンドレスベルト形状に形成する方式が広く採用されている。この方式においては、ベルト上にトナー像を重ね合わせる際、継ぎ目にトナー像がこないように、非画像領域に継ぎ目がくるように制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図７〜図９は、本発明の課題を説明するための図であり、これを図２をも参照しつつ説明する。図７は、中間転写ベルト７上にベルト１周分よりやや短い画像領域が形成されている状態を示し、図８は、中間転写体Ｎ周目とＮ＋１周目における非画像領域Ｈにおける二次転写ローラ１３の離当接位置を示している。ここで、非画像領域Ｈで継ぎ目Ｓが二次転写部Ｔ２を通過した位置Ｘ１で二次転写ローラ１３の当接を行い、継ぎ目Ｓが二次転写部Ｔ２を通過する前の位置Ｘ２で二次転写ローラ１３の離間を行うように設定した場合を考える。
【０００５】
前ページ３色面後端が二次転写部Ｔ２を通過し、継ぎ目Ｓが転写部Ｔ２を通過した位置Ｘ１で二次転写ローラ１３が中間転写ベルト７に当接し、その後、前ページ４色面の転写材への転写を行い、前ページ４色面後端が通り過ぎ、継ぎ目Ｓが転写部Ｔ２を通過する前の位置Ｘ２で二次転写ローラ１３は離間する。これにより、二次転写ローラ１３が継ぎ目Ｓに当接しないようにしている。
【０００６】
図９に示すように、中間転写ベルト７の継ぎ目Ｓは、ベルトの両端を直接固着する方式（図Ａ）、ベルトの裏面を接続部材７ｂにより固着する方式（図Ｂ）、ベルトの表面を接続部材７ｂにより固着する方式（図Ｃ）があるが、いずれの場合にも段差を有している。そのため、この段差をクリーナ１４ｂが通過するときにトナー（黒色部）が付着しやすい。前述の如く、二次転写ローラ１３は継ぎ目Ｓに当接しないので、二次転写ローラ１３が汚染されることはないが、継ぎ目Ｓに残留したトナーは、クリーニングすることができないため、トナー量が増加すると周辺へのトナー飛散を起こすという問題を有している。この問題は、感光体ベルト上にトナー像を重ねて形成する方式においても同様であり、また転写ローラに限らず転写ベルトでも同様である。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題を解決するものであって、像担持体ベルトの継ぎ目に残留するトナーを回収することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そのために本発明の請求項１記載の画像形成装置は、継ぎ目を有する像担持体ベルトと、前記像担持体ベルト上に複数色のトナー像を重ねて形成する手段と、前記像担持体ベルトに離当接可能に配設される転写手段と、前記転写手段に付着するトナーを除去するクリーニング手段とを備え、前記継ぎ目が前記転写手段を通過する前の位置で転写バイアスをオンし、前記像担持体ベルトの前記継ぎ目が前記転写手段とは非接触の状態で前記転写手段を通過するときに前記継ぎ目に付着したトナーを前記転写手段に引き寄せて回収し、前記継ぎ目が前記転写手段を通過した後の位置で前記転写手段を前記像担持体ベルトに当接させ、次に前記継ぎ目が前記転写手段を通過する前の位置で前記転写手段を前記像担持体ベルトから離間させて、再び前記像担持体ベルトの前記継ぎ目が前記転写手段とは非接触の状態で前記転写手段を通過するときに前記継ぎ目に付着したトナーを前記転写手段に引き寄せて回収し、この後に、前記継ぎ目が前記転写手段を通過した後の位置で転写バイアスをオフすることを特徴とし、請求項２記載の発明は、請求項１において、前記転写バイアスを定電流制御によりオンオフすることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明が適用される画像形成装置の例を示す構成図である。この画像形成装置は、４色のトナーによりフルカラー画像を形成することができるカラー電子写真プリンタであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置の全てに適用可能である。
【００１０】
画像形成装置１はハウジング本体２を備え、ハウジング本体２内に感光体３が配設され、図示しない駆動手段によって図示矢印方向に回転駆動される。この感光体３の周囲には、その回転方向に沿って、帯電手段としての帯電ローラ４、感光体３上に静電潜像を形成するための露光ユニット５、静電潜像を現像するための現像器ユニット６、感光体３上に形成されたトナー像を中間転写ベルト７上に転写するための中間転写装置９、感光体３上に残留するトナーを除去するためのクリーニング装置１０が配置されている。
【００１１】
現像器ユニット６は、イエロー用現像器６Ｙ、シアン用現像器６Ｃ、マゼンタ用現像器６Ｍおよびブラック用現像器６Ｋからなり、各現像器は、現像ハウジング６ａ内に配設された現像ローラ６ｂを備えている。そして、これらの現像器６Ｙ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｋはそれぞれ感光体３に対して揺動可能に配設され、感光体３の１回転毎に選択的に一つの現像器の現像ローラ６ｂのみが感光体３に当接可能にされている。
【００１２】
中間転写装置９は、中間転写ベルト７、中間転写ベルト７を一様帯電させるための一次転写電極ローラ８、中間転写ベルト７を回動させるための駆動ローラ１１、感光体３上のトナー像を中間転写ベルト７に転写するための一次転写バックアップローラ１２、中間転写ベルト７上のトナー像を転写材に転写するための二次転写ローラ１３、中間転写ベルト７上の残留トナーを除去するためのクリーニング手段１４等から構成されている。二次転写ローラ１３およびクリーニング手段１４は、中間転写ベルト７から離接可能にされている。
【００１３】
ケース本体２内には転写材の束が収納される給紙カセット１５が配設され、また、ケース本体２の上部には画像が転写された転写材を収容する排紙トレイ１６が設けられ、給紙カセット１５および排紙トレイ１６との間に転写材搬送路１７が形成されている。転写材搬送路１７には、二次転写ローラ１３の上流側に転写材の搬送タイミングを制御するゲートローラ１９が配設され、二次転写ローラ１３の下流側に定着装置２０が配設されている。
【００１４】
上記構成からなる画像形成装置の作用について説明する。図示しないコンピュータからの画像形成信号が入力されると、感光体３が回転駆動され、先ず、感光体３の表面が帯電ローラ４によって一様に帯電され、一様に帯電された感光体３の表面に、露光ユニット５によって第１色目（例えばイエロー）の画像情報に応じた選択的な露光Ｌがなされ、イエローの静電潜像が形成される。
【００１５】
次いで感光体３には、イエロー用現像器６Ｙの現像ローラ６ｂのみが接触し、これによってイエローの静電潜像のトナー像が感光体３上に形成される。中間転写ベルト７の側端部には一次転写電極ローラ８により上記トナー像の帯電極性と逆極性の一次転写電圧が印加され、感光体３上に形成されたトナー像が、一次転写バックアップローラ１２において中間転写ベルト７上に転写される。このとき、二次転写ローラ１３およびクリーニング手段１４は、中間転写ベルト７から離間、退避されている。感光体３上の残留トナーはその都度クリーニング装置１０によって除去された後、感光体３の表面は除電手段（図示せず）により除電される。
【００１６】
上記の動作が画像形成信号の第２色目、第３色目、第４色目に対応して、感光体３と中間転写ベルト７の１回転による潜像形成、現像、転写が繰り返され、前記画像形成信号の内容に応じた４色のトナー像が中間転写ベルト７上において重ね会わされて転写される。そして、このフルカラー画像が二次転写ローラ１３に達するタイミングで、ゲートローラ１９が駆動し転写材が転写材搬送路１７を経て二次転写ローラ１３に供給され、このとき、二次転写ローラ１３およびクリーニング手段１４が中間転写ベルト７に当接されるとともに二次転写ローラ１３に二次転写電圧が印加され、中間転写ベルト７上のフルカラートナー像が転写材上に転写される。中間転写ベルト７上の残留トナーはクリーニング手段１４により除去される。転写材上に転写された転写像は定着装置２０により定着され排紙トレイ１６に排出される。
【００１７】
図２は、図１の中間転写装置９の拡大図であり、３０はテンションローラ、３１は二次転写バックアップローラ、３２はクリーナバックアップローラ、３３は一次転写サポートローラである。
【００１８】
中間転写ベルト７は、厚み０．１ｍｍのＰＥＴフィルムの表面にアルミ蒸着層を設け、さらにその表層に半導電塗料を０．０２の厚みで塗布されている。また、ベルトの片端には半導電塗料が塗布されていない領域を設け、アルミ蒸着層の表面にカーボン電極層を幅６．３ｍｍで設けている。このカーボン電極層の表面には、駆動ローラ１１と対向する位置に一次転写電極ローラ８を配設し、中間転写ベルト７の回動に伴って連れ回りする構成となっている。一次転写電極ローラ８には、図示しない高圧電源からのバイアスが印加されており、このバイアスは一次転写電極ローラ６、中間転写ベルト７のカーボン電極層を介してアルミ蒸着層に印加され、中間転写ベルト７は均一に帯電される構成になっている。
【００１９】
一次転写部Ｔ１に達した感光体３上のトナー像は、一次転写バックアップローラにより感光体３と中間転写ベルト７がニップし、且つアルミ蒸着層に印加された一次転写バイアスにより中間転写ベルト７上に一次転写される。これを感光体３上に順次形成されるトナー像に対し行われ、中間転写ベルト７上に色合わせされる。このとき、二次転写ローラ１３およびクリーニング手段１４は、中間転写ベルト７上のトナー像を乱さないように離間状態にされている。中間転写体ベルト上に最終色（例えば４色目）のトナー像の一次転写が開始され、重ね合わされた画像は中間転写ベルト７の回転に伴い二次転写部Ｔ２へと到達し、このタイミングに合わせて二次転写部Ｔ２に転写材が案内されるとともに、二次転写ローラ１３は中間転写ベルト７に当接される。二次転写ローラ１３には図示しない高圧電源によりその軸部に二次転写バイアスが印加され、その電界の作用により中間転写ベルト７上のトナー像は転写材に一括転写される。
【００２０】
二次転写ローラ１３は、離当接フレーム１３ａにより支持され、離当接フレーム１３ａは中間転写体ユニットのフレームに対し、支点軸を中心に回動自在に支持されている。二次転写離当接フレーム１３ａには前後にカムフォロアが設けられ、このカムフォロアを二次転写離当接カム１３ｂが案内することで、離当接フレーム１３ａの回動を規制するようにしている。離当接カム１３ｂの軸には図示しないモータにクラッチを介して連結されており、このクラッチをオンオフすることにより、二次転写離当接カム１３ｂの回転を規制し二次転写ローラ１３の離当接動作を行うようにしている。
【００２１】
クリーニング手段１４は、クリーナケース１４ａと、クリーナ（クリーニングブレード）１４ｂと、クリーナ１４ｂを中間転写ベルト７に離当接させるためのクリーナ離当接カム１４ｃを備え、離当接カム１４ｃの軸には図示しないモータにクラッチを介して連結されており、このクラッチをオンオフすることにより、クリーナ離当接カム１４ｃの回転を規制しクリーナ１４ｂの離当接動作を行うようにしている。
【００２２】
図３は、本発明の１実施形態を示し、二次転写ローラの離当接の位置と二次転写バイアスのタイミングを説明するための図である。図には、中間転写ベルト７上にベルト１周分よりやや短いトナー像を転写する場合で、中間転写体Ｎ周目とＮ＋１周目における非画像領域Ｈにおける二次転写ローラ１３の離当接の位置と二次転写バイアスのタイミングを示している（Ｒは回転方向）。
【００２３】
本実施形態においては、継ぎ目Ｓが二次転写部Ｔ２を通過する前の位置Ｙ１で二次転写バイアスをオンし、継ぎ目Ｓが二次転写部Ｔ２を通過した位置Ｙ２で二次転写バイアスをオフするように設定している。なお、二次転写ローラ１３は、図８と同様に継ぎ目Ｓが二次転写部Ｔ２を通過した位置Ｘ１で二次転写ローラ１３の当接を行い、継ぎ目Ｓが二次転写部Ｔ２を通過する前の位置Ｘ２で二次転写ローラ１３の離間を行うようにしている。
【００２４】
前ページ３色面後端が二次転写部Ｔ２を通過し、継ぎ目Ｓが二次転写部Ｔ２を通過する前の位置Ｙ１で二次転写バイアスをオンする。継ぎ目Ｓが転写部Ｔ２を通過するとき、二次転写ローラ１３と中間転写ベルト７間には１mm程度のギャプが存在するが、継ぎ目Ｓに残留するトナーを二次転写ローラ１３に引き寄せて回収することができる。その後、二次転写ローラ１３は継ぎ目Ｓが転写部Ｔ２を通過した位置Ｘ１で中間転写ベルト７に当接する。その後、前ページ４色面の転写材への転写を行い、前ページ４色面後端が通り過ぎ、継ぎ目Ｓが転写部Ｔ２を通過する前の位置Ｘ２で二次転写ローラ１３は離間する。そして、継ぎ目Ｓが転写部Ｔ２を通過する際に継ぎ目Ｓに残留するトナーを二次転写ローラ１３に回収することができ、その後、位置Ｙ２で二次転写バイアスをオフする。なお、二次転写ローラ１３に付着したトナーは図示しないローラクリーナ等のクリーニング手段により除去される。
【００２５】
図４は、図３のタイミングチャートを示す図である。ここで、基準信号とは、中間転写体７に設けた開口穴７ａ（図７）を透過型センサにて検知することにより発生する信号であり、中間転写ベルト７の１回転につき１回の信号が出力され、以下のタイミングはこの信号に基づいて作成される。１次転写タイミングは、一次転写部Ｔ１に感光体３上のトナー像がくるタイミングであり、本例では４色を２ページ分転写している。ゲートローラは、ゲートローラ１９により転写材がくるタイミングであり、４色の重ね合わされた画像が二次転写部Ｔ２に到達するタイミングに合わせて二次転写部Ｔ２に転写材が案内される。二次転写ローラ離当接クラッチは、二次転写ローラ離当接クラッチがオンオフするタイミングであり、このタイミングから少し遅れて二次転写ローラ１３が中間転写体７に離当接される。二次転写タイミングは、二次転写部Ｔ２に中間転写ベルト７上の重ね合わされた画像がくるタイミングである。二次転写バイアスタイミングは、二次転写ローラ１３の当接前にバイアスをオンし、二次転写ローラ１３が離間した後にバイアスをオフするタイミングである。クリーナ離当接クラッチは、クリーナ離当接クラッチがオンオフするタイミングであり、クリーナ離当接は、クリーナ離当接クラッチがオンオフした後、クリーナが中間転写ベルト７に接触または非接触するタイミングである。
【００２６】
図５は、本発明の参考例を示し、図３と同様の図である。なお、以下の説明において図３と同一の構成については同一番号を付して説明を省略する。この参考例においては、二次転写バイアスのタイミングは前記実施形態と同様であるが、二次転写バイアスオンの位置Ｙ１の前の位置Ｘ１で二次転写ローラ１３を当接し、継ぎ目Ｓが二次転写部Ｔ２を通過した位置Ｙ２で二次転写ローラ１３を離間させるようにしている。従って、継ぎ目Ｓが二次転写ローラ１３に当接するので、継ぎ目Ｓに残留するトナーを二次転写ローラ１３に効率よく回収することができる。
【００２７】
また、この参考例では、二次転写バイアスを定電流制御によってオンオフしている。定電流制御の場合、二次転写ローラ１３が離間している状態で二次転写バイアスを印加すると電流が流れず、電圧はトランス性能の最大値が印加されることになる。この状態で二次転写ローラ１３が当接すると、二次転写ローラ１３と中間転写ベルト７のギャップが小さな所でリークが発生するだけではなく、当接した瞬間に一気に電流が流れ、ノイズ発生の原因となる。また、二次転写バイアスが印加された状態で二次転写ローラ１３が離間すると、二次転写ローラ１３と中間転写ベルト７のギャップが小さな所でリークが生じてしまう。これらの現象を回避するため、二次転写ローラ１３を当接してから二次転写バイアスをオンし、二次転写バイアスをオフしてから二次転写ローラ１３を離間させるようにしている。
【００２８】
図６は、本発明の参考例を説明するための図である。前記各実施形態においては、各ページの転写が終わるごとに継ぎ目Ｓのトナーを回収するようにしているが、本実施形態においては、連続プリント中は二次転写ローラ１３の汚れを許容範囲とみなし、ジョブの最後（１ページのみの印字を含む）に継ぎ目Ｓのトナーを回収するようにしている。
【００２９】
最終ページ３色面後端が二次転写部Ｔ２を通過し、継ぎ目Ｓが二次転写部Ｔ２を通過する前の位置Ｙ１で二次転写バイアスをオンし、最終ページ４色面後端が通り過ぎ、継ぎ目Ｓが転写部Ｔ２を通過した位置Ｙ３で二次転写ローラ１３に二次転写に必要な極性とは逆の極性の逆バイアスを印加し、継ぎ目Ｓから二次転写ローラ１３に移動したトナーを再び中間転写ベルト７に移動させる。中間転写ベルト７に戻ったトナーはクリーナ１４ｂにより除去される。
【００３０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、像担持体として中間転写ベルトに適用した例について説明しているが、感光体ベルト上にトナー像を重ねる方式にも適用可能である。また、転写手段としては転写ローラに限定されるのではなく転写ベルトにも適用可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、像担持体ベルトの継ぎ目が転写手段を通過するときは転写バイアスはオンとなっているため、継ぎ目に残留するトナーを引き寄せ回収することができる。また、請求項５記載の発明によれば、転写手段と像担持体ベルトのギャップが小さな所でのリークの発生を防止し、ノイズ発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される画像形成装置の例を示す全体構成図である。
【図２】図１の中間転写装置の拡大図である。
【図３】本発明の１実施形態を説明するための図である。
【図４】図３のタイミングチャートを示す図である。
【図５】本発明の参考例を示し、図３と同様の図である。
【図６】本発明の参考例を説明するための図である。
【図７】本発明の課題を説明するための図である。
【図８】本発明の課題を説明するための図である。
【図９】本発明の課題を説明するための図である。
【符号の説明】
７…中間転写ベルト（像担持体ベルト）
１３…二次転写ローラ（転写手段）
Ｈ…非画像領域
Ｓ…継ぎ目

Claims (2)

1. 継ぎ目を有する像担持体ベルトと、前記像担持体ベルト上に複数色のトナー像を重ねて形成する手段と、前記像担持体ベルトに離当接可能に配設される転写手段と、前記転写手段に付着するトナーを除去するクリーニング手段とを備え、前記継ぎ目が前記転写手段を通過する前の位置で転写バイアスをオンし、前記像担持体ベルトの前記継ぎ目が前記転写手段とは非接触の状態で前記転写手段を通過するときに前記継ぎ目に付着したトナーを前記転写手段に引き寄せて回収し、前記継ぎ目が前記転写手段を通過した後の位置で前記転写手段を前記像担持体ベルトに当接させ、次に前記継ぎ目が前記転写手段を通過する前の位置で前記転写手段を前記像担持体ベルトから離間させて、再び前記像担持体ベルトの前記継ぎ目が前記転写手段とは非接触の状態で前記転写手段を通過するときに前記継ぎ目に付着したトナーを前記転写手段に引き寄せて回収し、この後に、前記継ぎ目が前記転写手段を通過した後の位置で転写バイアスをオフすることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記転写バイアスを定電流制御によりオンオフすることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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