(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記1次転写バイアス制御部は、前記連続通電制御が終了すると前記トナー像の1次転写及び2次転写並びに前記転写残留トナーのクリーニングにおいて前記中間転写ベルトに印加された電流総量を算出し、該算出した電流総量に応じて、後駆動時に前記1次転写ローラーに通電する1次転写電流の大きさを制御する請求項1に記載の画像形成装置。
前記1次転写バイアス制御部は、前記後駆動時に前記1次転写ローラーに通電する1次転写電流の大きさを、予め定められた単位時間における前記1次転写、前記2次転写、前記ファーブラシローラー、及び前記プレブラシを含む転写システムの電荷密度が等しくなる値に設定する請求項2に記載の画像形成装置。
【背景技術】
【0002】
中間転写ベルト等のベルト状の像担持体を有する画像形成装置では、感光体ドラムに1次転写されたトナー像がベルト状の像担持体の表面に転写され、さらに2次転写ローラーにより記録紙に転写される。その後、記録紙に転写されたトナー像は定着部において熱圧着により記録紙に定着される。このような画像形成装置では2次転写処理後に像担持体表面にトナーや紙粉などの異物が残留することがあるため、クリーニングユニットにより当該異物が除去される。
【0003】
一般に、クリーニングユニットは、像担持体に摺接するファーブラシローラーと、ファーブラシローラーに摺接する回収ローラーと、回収ローラーに摺接するスクレーパーとを備えている。像担持体表面の転写残留トナーは正又は負の電荷を帯びており、それとは逆極性のバイアスが印加されたファーブラシローラーに電気的に吸着されて像担持体表面から除去される。ファーブラシローラーにより像担持体表面から除去されたトナーは、回収ローラーにより静電気力及び圧接力で回収される。回収ローラーにより回収された転写残留トナーはスクレーパーにより掻き取られる。
【0004】
しかしながら、この2次転写後の転写残留トナーは、帯電極性がブロードになる場合があり、転写時のトナー極性とは逆の極性が発生する場合もある。この問題に対し、転写残留トナーのトナー帯電極性の同一化を目的として、ファーブラシローラーの上流においてプレブラシを中間転写ベルトに摺接させ、定電流制御にてトナーと同極性の電圧を印加する構成がある(例えば、特許文献1を参照)。これにより、帯電極性が異なる2次転写後の転写残留トナーを除去することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
近年、再生紙や、コート紙、又は低コスト紙といった用紙種が拡大する中、2次転写後の転写残留トナーの帯電極性幅も広がっており、プレブラシのみでは対応困難となっている。当該対応を可能にするためにプレブラシに印加する電流量を過剰に設定すると、帯電量の高いトナーは、より高くなることで、中間転写ベルトとの静電吸着力が強まり、ファーブラシローラーのクリーニング性が低下する。逆に、電流量を下げると逆極性のトナーを正極化できず、やはりクリーニング性が低下する。
【0007】
一方、少量の逆極性トナーの場合は、感光体ドラムに転写するといった制御もある。この場合、逆チャージトナーを中間転写ベルトから感光体ドラムに回収させることが可能である。しかしながら、この制御の場合、トナー像形成領域とそれ以外の例えば紙間等の領域も1次転写電流を印加する必要がある。そのため、イオン系の導電剤を用いた中間転写ベルトでは1次転写電流の印加方向に抵抗率が上昇するといった別の問題が発生する。中間転写ベルトの抵抗率が上昇すると、転写システム全体の印加電圧が上がり、高電圧が必要となる。この高電圧印加時は、各部材からの放電現象も発生しやすくなるため、用紙残トナーの逆帯電性がさらに加速される場合もあり、負のスパイラルとなっている。その他、高電圧対応は、基板のコストアップにもつながっており、望ましくはない。
【0008】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、2次転写後の転写残留トナーの帯電極性にかかわらずファーブラシローラーによる転写残留トナーのクリーニング性能を向上させ、長期使用による中間転写ベルトの抵抗率の上昇を抑制して長寿命化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の一局面に係る画像形成装置は、表面にトナー像が形成される感光体ドラムと、
駆動ローラー及び従動ローラーに張架されてこれらローラー間を無端走行する中間転写ベルトと、
前記中間転写ベルトに内接し、前記感光体ドラムの表面のトナーと逆極性のバイアスが印加され、前記感光体ドラムから前記中間転写ベルトの表面へ前記トナー像を1次転写させる1次転写ローラーと、
前記1次転写ローラーにより1次転写された前記中間転写ベルト上のトナーを記録紙に2次転写させる2次転写ローラーと、
前記中間転写ベルトに摺接し、前記中間転写ベルトから記録紙へ前記トナー像が前記2次転写されて前記中間転写ベルトの表面に残留する転写残留トナーと逆極性のバイアスが印加され、前記転写残留トナーを電気的に吸着して除去するファーブラシローラーと、
前記ファーブラシローラーよりも前記中間転写ベルトの上流側に配置され、前記中間転写ベルトに摺接し、前記転写残留トナーと同極性のバイアスが印加されるプレブラシと、
前記プレブラシの電圧を測定するプレブラシ電圧測定部と、
前記1次転写ローラーに定電流制御によって前記バイアスを印加し、前記プレブラシの電圧に応じて、通紙時及び紙間時のいずれにおいても前記バイアスを印加する連続通電制御、及び通紙時にのみ前記バイアスを印加する間欠通電制御を切り替える1次転写バイアス制御部と、を備えたものである。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、2次転写後の転写残留トナーの帯電極性にかかわらずファーブラシローラーによる転写残留トナーのクリーニング性を向上することができ、さらに、長期使用による中間転写ベルトの抵抗率の上昇を抑制して長寿命化することができる。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の一実施形態に係る画像形成装置について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構造を示す正面断面図である。
【0013】
本発明の一実施形態に係る画像形成装置1は、例えば、コピー機能、プリンター機能、スキャナー機能、及びファクシミリ機能のような複数の機能を兼ね備えた複合機である。画像形成装置1は、装置本体11Aに、操作部47、画像形成部12、定着部13、給紙部14、原稿給送部6、及び画像読取装置5等を備えて構成されている。
【0014】
操作部47は、画像形成装置1が実行可能な各種動作及び処理について操作者から画像形成動作実行指示や原稿読取動作実行指示等の指示を受け付ける。操作部47は、操作者への操作案内等を表示する表示部473を備えている。
【0015】
画像形成装置1が原稿読取動作を行う場合、原稿給送部6により給送されてくる原稿、又はコンタクトガラス(原稿載置ガラス)161に載置された原稿の画像を画像読取装置5が光学的に読み取り、画像データを生成する。画像読取装置5により生成された画像データは内蔵HDD又はネットワーク接続されたコンピューター等に保存される。
【0016】
画像形成装置1が画像形成動作を行う場合は、上記原稿読取動作により生成された画像データ、又はネットワーク接続されたコンピューターやスマートフォン等のユーザー端末装置から受信した画像データ、又は内蔵HDDに記憶されている画像データ等に基づいて、画像形成部12が、給紙部14から給紙される記録媒体としての記録紙Pにトナー像を形成する。画像形成部12の画像形成ユニット12M、12C、12Y、及び12Bkは、感光体ドラム121と、感光体ドラム121へトナーを供給する現像装置と、トナーを収容するトナーカートリッジ(不図示)と、帯電装置と、露光装置と、1次転写ローラー126とをそれぞれ備えている。
【0017】
カラー印刷を行う場合、画像形成部12のマゼンタ用の画像形成ユニット12M、シアン用の画像形成ユニット12C、イエロー用の画像形成ユニット12Y及びブラック用の画像形成ユニット12Bkは、それぞれに、画像データを構成するそれぞれの色成分からなる画像に基づいて、帯電、露光及び現像の工程により感光体ドラム121の表面にトナー像を形成する。駆動ローラー122及び従動ローラー123に張架されている中間転写ベルト125に1次転写ローラー126が内接している。1次転写ローラー126には、1次転写バイアス制御部(
図3)から、感光体ドラム121の表面のトナーと逆極性のバイアスが印加される。そして、1次転写ローラー126により、感光体ドラム121から中間転写ベルト125の表面へトナー像が1次転写される。
【0018】
中間転写ベルト125は、その外周面にトナー像が転写される像担持面が設定され、感光体ドラム121の周面に当接した状態で駆動ローラー122によって駆動される。中間転写ベルト125は、各感光体ドラム121と同期しながら、駆動ローラー122と従動ローラー123との間を無端走行する。
【0019】
中間転写ベルト125上に転写される各色のトナー画像は、転写タイミングを調整して中間転写ベルト125上で重ね合わされ、カラーのトナー像となる。2次転写ローラー210は、中間転写ベルト125の表面に形成されたカラーのトナー像を、中間転写ベルト125を挟んで駆動ローラー122とのニップ部Nにおいて、給紙部14から搬送路190を搬送されてきた記録紙Pに転写させる。この後、定着部13が、記録紙P上のトナー像を熱圧着により記録紙Pに定着させる。定着処理の完了したカラー画像形成済みの記録紙Pは、排出トレイ151に排出される。
【0020】
従動ローラー123の側にはクリーニングユニット20が配置されている。クリーニングユニット20は、ニップ部Nにおける2次転写処理後に中間転写ベルト125に残留するトナーや紙粉を除去する。クリーニングユニット20の詳細については後述する。
【0021】
給紙部14は、複数の給紙カセットを備える。制御部(
図3)は、操作者による指示で指定されたサイズの記録紙が収容された給紙カセットのピックアップローラー145を回転駆動させて、各給紙カセットに収容されている記録紙Pを上記ニップ部Nに向けて搬送させる。
【0022】
次に、クリーニングユニット20の構成を説明する。
図2は、クリーニングユニット20の概略構成を示す内部側面図である。
【0023】
クリーニングユニット20は、中間転写ベルト125の幅方向に延在されている。クリーニングユニット20は、クリーニングケース200と、従動ローラー123と対向して配置され中間転写ベルト125に摺接するファーブラシローラー201と、ファーブラシローラー201に摺接する回収ローラー202と、回収ローラー202に摺接するスクレーパー203と、スパイラル204と、ファーブラシローラー201よりも中間転写ベルト125の上流側に配置され、中間転写ベルト125に摺接するプレブラシ205を備えている。
【0024】
ファーブラシローラー201はローラー状のファーブラシであり、図示しない駆動源に駆動されて中間転写ベルト125の回動移動方向と逆方向に回転する。また、ファーブラシローラー201は、従動ローラー123の回転軸と並行に配置され、中間転写ベルト125表面の転写残留トナーの帯電極性とは逆極性のバイアス、例えば負電位のバイアスが印加される。これにより、ファーブラシローラー201は、中間転写ベルト22の表面上に残存した転写後の残留トナーや紙粉等の異物を静電的に吸着して除去することができる。
【0025】
回収ローラー202は、上記の駆動源と同一又は別の図示しない駆動源により駆動されて、ファーブラシローラー201の回転方向と逆方向に回転する。また、回収ローラー202は、ファーブラシローラー201に印加されるバイアスとは逆極性のバイアスが印加される。これにより、回収ローラー202は、ファーブラシローラー201に吸着された転写残留トナーや紙粉等の異物を静電的に吸着して回収する。
【0026】
スクレーパー203は回収ローラー202の表面に当接しており、回収ローラー202がファーブラシローラー201から回収した転写残留トナーや紙粉等の異物を掻き取ってクリーニングケース200内に落とす。スパイラル204は、上記の駆動源と同一又は別の図示しない駆動源により駆動されて回転することで、クリーニングケース200内に落とされた転写残留トナーや紙粉等の異物を最終的にクリーニングケース200外へ搬送する。
【0027】
プレブラシ205には、プレブラシバイアス制御部(
図3)から、2次転写後に中間転写ベルト125の表面に残留する転写残留トナーと同極性のバイアス、例えば正電位のバイアスが印加される。
【0028】
次に、画像形成装置1の構成を説明する。
図3は画像形成装置1の主要内部構成を示す機能ブロック図である。
【0029】
画像形成装置1は、制御ユニット10を備える。制御ユニット10は、CPU(Central Processing Unit)、RAM、ROM及び専用のハードウェア回路等から構成され、画像形成装置1の全体的な動作制御を司る。
【0030】
画像読取部5は、制御ユニット10による制御の下、図略のCCDセンサー及び露光ランプ等を有するスキャナー部を備える。画像読取部5は、露光ランプにより原稿を照射し、その反射光をCCDセンサーで受光することにより、原稿から画像を読み取る。
【0031】
画像処理部31は、画像読取部5で読み取られた画像の画像データを必要に応じて画像処理する。例えば、画像処理部31は、画像読取部5により読み取られた画像が画像形成部12により画像形成された後の品質を向上させるために、シェーディング補正等の予め定められた画像処理を行う。
【0032】
画像メモリー32は、画像読取部5による読取で得られた原稿画像のデータを一時的に記憶したり、画像形成部12のプリント対象となるデータを一時的に保存する領域である。
【0033】
画像形成部12は、画像読取部5で読み取られた印刷データ、ネットワーク接続されたコンピューター200から受信した印刷データ等の画像形成を行う。
【0034】
操作部47は、画像形成装置1が実行可能な各種動作及び処理について操作者からの指示を受け付ける。操作部47は、表示部473を備える。
【0035】
ファクシミリ通信部71は、図略の符号化/復号化部、変復調部及びNCU(Network Control Unit)を備え、公衆電話回線網を用いてのファクシミリの送信を行うものである。
【0036】
ネットワークインターフェイス部91は、LANボード等の通信モジュールから構成され、当該ネットワークインターフェイス部91に接続されたLAN等を介して、ローカルエリア内のコンピューター200等と種々のデータの送受信を行う。
【0037】
HDD92は、画像読取部5によって読み取られた原稿画像等を記憶する大容量の記憶装置である。
【0038】
駆動モーター300は、画像形成部12や定着部13の各回転部材等に回転駆動力を付与する駆動源である。
【0039】
プレブラシ電圧測定部80は、プレブラシ205の電圧を測定する。
【0040】
制御ユニット10は、制御部100と、1次転写バイアス制御部101と、プレブラシバイアス制御部102と、2次転写バイアス制御部103とを備えている。
【0041】
制御部100は、画像読取部5、原稿給送部6、画像処理部31、画像メモリー32、画像形成部12、操作部47、ファクシミリ通信部71、1次転写バイアス電源80、プレブラシバイアス電源82、ネットワークインターフェイス部91、HDD(ハードディスクドライブ)92等と接続され、これら各部の駆動制御を行う。
【0042】
1次転写バイアス制御部101は、定電流制御により1次転写ローラー126に負電位のバイアスを与える。
【0043】
プレブラシバイアス制御部102は、定電流制御によりプレブラシ205に正電位のバイアスを与える。
【0044】
2次転写バイアス制御部103は、定電流制御により2次転写ローラー210に負電位のバイアスを与える。
【0045】
図4は、プレブラシ205の電圧測定を示す模式図である。プレブラシ205は、プレブラシバイアス制御部102による定電流制御でバイアス印加が行われるとともに、プレブラシ電圧測定部80によって電圧が常時監視される。このとき、中間転写ベルト125の表面に残留するトナーTがプレブラシ205を通過すると、トナーTの帯電状態に応じて、プレブラシ電圧測定部80の電圧出力値が変化する。残留トナーTのプレブラシ205の通過時には、トナーTが、転写時のトナー極性とは逆の極性に帯電している場合、プレブラシ電圧測定部80の電圧出力値は、トナーTが転写時のトナー極性に帯電している場合よりも低下する。1次転写バイアス制御部101は、プレブラシ電圧測定部80の電圧出力値に応じて、1次転写ローラー126に対する定電流制御として、間欠通電制御及び連続通電制御を切り替える。
【0046】
図5は、1次転写ローラー126に対する間欠通電制御及び連続通電制御を示すグラフである。間欠通電制御では、1次転写バイアス制御部101により、通紙時にのみ1次転写ローラー126に負電位のバイアスが印加される。一方、連続通電制御では、1次転写バイアス制御部101により、通紙時及び紙間時のいずれにおいても1次転写ローラー126に負電位のバイアスが印加される。
【0047】
次に、1次転写バイアス制御部101の動作について説明する。
図6は、1次転写バイアス制御部161の動作を示すフローチャートである。
【0048】
まず、1次転写バイアス制御部101は、プレブラシ電圧測定部80からプレブラシ205の電圧を取得する(S1)。プレブラシ205の電圧が、予め定められた設定値以上であれば(S2でYES)、1次転写バイアス制御部101は、1次転写ローラー126に対して間欠通電制御を行う(S3)。
【0049】
一方、プレブラシ205の電圧が設定値未満であれば(S2でNO)、1次転写バイアス制御部101は、1次転写ローラー126に対して連続通電制御を行う(S4)。上述したように、残留トナーTのプレブラシ205の通過時には、トナーTが、転写時のトナー極性とは逆の極性に帯電している場合、プレブラシ電圧測定部80の電圧出力値は、トナーTが転写時のトナー極性に帯電している場合よりも低下するため、プレブラシ205の電圧が任意の設定値を下回ると、1次転写バイアス制御部101は、中間転写ベルト125に逆チャージトナーの量が多いと判断する。これにより、1次転写ローラー126に対して連続通電制御を行い、中間転写ベルト125に残留する逆チャージトナーを感光体ドラム121に回収させる。
【0050】
従って、転写残留トナーの逆チャージ発生量が多いときのみ感光体ドラム121で転写残留トナーを回収させることが可能になるため、常に連続通電制御を行う場合よりも、中間転写ベルト125の抵抗率の上昇を抑制することができる。
【0051】
さらに、1次転写バイアス制御部101は、連続通電制御が終了すると、予め定められた単位時間におけるトナー像の1次転写及び2次転写並びに、ファーブラシローラー201及びプレブラシ205による転写残留トナーのクリーニングを含む転写システムにおいて中間転写ベルト125に印加された電流総量を算出し、該算出した電流総量に応じて、後駆動時に1次転写ローラー126に通電する1次転写電流の大きさを制御してもよい。すなわち、1次転写バイアス制御部101は、後駆動時に1次転写ローラー126に通電する1次転写電流の大きさを、予め定められた単位時間における上記転写システムの電荷密度が等しくなる値に設定する。
【0052】
例えば、
図7に制御例を示すように、後駆動時に、電流総量に応じた600〜1200Vまでの正電位のバイアスが所定時間、1次転写ローラー126に印加される。これにより、長期使用による中間転写ベルト125の抵抗率の上昇を抑制することができる。
【0053】
図8は、1次転写ローラー126に間欠通電制御のみを行った場合(表中の「間欠制御」)、連続通電制御のみを行った場合(表中の「連続制御」)、及び、間欠通電制御及び連続通電制御を適宜切り替えて後駆動時に1次転写電流の大きさを制御した場合(表中の「本実施形態」)のそれぞれにおける、通紙枚数と中間転写ベルト125の抵抗率との関係を表により示す図である。連続通電制御のみの場合、通紙枚数が増えると中間転写ベルト125の抵抗率が最も上昇する。一方、本実施形態によると、通紙枚数が増えても中間転写ベルト125の抵抗率の上昇を間欠通電制御の場合と同等に抑制することができる。
【0054】
以上のように、本実施形態によると、2次転写後の転写残留トナーの帯電極性にかかわらずファーブラシローラー201でのクリーニング性を向上することができ、さらに、長期使用による中間転写ベルト125の抵抗率の上昇を抑制して長寿命化することができる。
【0055】
なお、本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、本発明に係る画像形成装置の一実施形態として複合機を用いて説明しているが、これは一例に過ぎず、他の電子機器、例えば、プリンター、コピー機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置でもよい。
【0056】
また、
図1乃至
図8を用いて上記実施形態に示した構成及び処理は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明の構成及び処理はこれに限定されるものではない。