JP2005189687A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 一連のコピーの開始指令に伴って、即時にコピーが開始でき、再スタート時に、転写材の裏汚れの発生を防止することができる電子写真式の画像形成装置を提供する。
【解決手段】 表面に静電像が形成される感光体１を有する像形成部Ａと、帯電したトナーＴで感光体１上の静電像を顕像化する現像部Ｂと、転写バイアスを印加して感光体１上のトナー像を転写ベルト６により転写材Ｐに転写する転写部Ｃと、転写後、転写ベルト６上の残留トナーＴ’を除去するクリーニング部Ｄとを設けた画像形成装置Ｘにおいて、転写ベルト６の表裏面間に亘るバイアス電圧を印加可能な電源装置１４を備え、画像形成動作完了に伴う転写ベルト６の停止後、電源装置１４によるバイアス電圧の印加状態を維持して転写ベルト６を除電する転写ベルト除電手段１４１ａを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、表面に静電像が形成される像担持体を有する像形成部と、帯電したトナーで前記像担持体上の静電像を顕像化する現像部と、転写バイアスを印加して前記像担持体上のトナー像を転写ベルトにより転写材に転写する転写部と、転写後、前記転写ベルト上の残留トナーを除去するクリーニング部とを設けた画像形成装置に関する。

静電式複写機、静電式印刷機、レーザープリンタ、ファクシミリ等の電子写真式の画像形成装置では、像担持体の周表面に形成された静電像を帯電したトナーで顕像化し、顕像化したトナー像を、転写部で転写材に転写する。

この種の転写ベルトを備えた画像形成装置では、コピーの１枚目等に発生する裏汚れが問題であり、この裏汚れは、以下のような状況で発生することが知られている。
コピー動作時、転写ベルトに付設した転写バイアスローラに転写バイアスが印加される。ここで、像担持体上のトナー像を転写材上へ転写するために行う転写ベルトへの印加バイアスは、通常、像担持体及びトナーの帯電極性とは逆極性である。
そして、一連のコピー動作の終了操作において、転写バイアスの印加が停止され、転写ベルトの駆動が停止されると、これと同期して、クリーニング部に加えられるクリーニング用のバイアス印加も停止される。

像担持体とトナーの帯電極性をプラスとした場合に、転写ベルトの駆動停止時には、転写バイアスの影響で、転写ベルト表面がプラス側（裏面はマイナス）となっており、ベルト上に逆帯電トナーが残っていたり、クリーニング部に設けられるブラシに、逆帯電トナーが残っていたりすると、コピー動作の再開時に、この種の逆帯電トナーが転写ベルトに付着して転写部まで搬送されてしまい、転写材に裏汚れを発生する。

この種の問題に対する対策として、転写ベルトに電荷を付与する電荷付与部材（転写プロセス）と、転写ベルトを除電する除電部材と、転写ベルトの表面を清掃するためのクリーニング装置を有する装置において、以下の操作を行うものがある（特許文献１）。

特許文献１に開示の技術では、そのクリーニング装置として、ブレードからなる主クリーニング機構と、電界によるクリーニング部材（特許文献１における部材１２）を副クリーニング機構として備え、コピー開始時および終了直前に、転写ベルトの回転駆動を実行しながら、前記電界によるクリーニング部材に電荷付与手段の印加電界と逆極性の電界を印加する（この操作を逆極性印加と称する）。この技術では、転写材への転写が順次行われる時期は、主クリーニング機構が働くため、逆極性の電界印加は行わない。

この先行技術における、転写ベルト駆動、及び逆極性印加のタイミングチャートを図３に示した。このチャートにおいて、ｔ２〜ｔ３が、実際に感光材に転写を行っている時間帯であり、ｔ１〜ｔ２が、コピー開始時の逆極性印加期間を、ｔ３〜ｔ４がコピー終了に伴う逆極性印加期間を示している。
この技術にあっては、ｔ１〜ｔ４の全期間に渡って転写ベルトの回動が実行されており、転写ベルトの停止後は、なんら操作はされていない。
従って、ｔ１〜ｔ４に渡る全期間が、一連としてコピー動作に必要となる。

一方、この種、図１に示すような、転写ベルトと、この転写ベルトに対するクリーニング部とを備えた装置にあって、コピー動作時にもクリーニング部、もしくは、このクリーニング部に対して転写ベルトを挟んで配置される駆動ローラを、所定の電荷付加状態とするものが知られている。
通常、この種の駆動ローラに対する印加極性は、転写バイアスとは逆極性とされる。
そして、これらクリーニング部及び駆動ローラに対するコピー動作時のバイアス印加は、先にも説明したように転写ベルトの動作と同期されており、コピー動作終了に伴って、転写ベルトの回転が停止されると同時に、バイアス印加も停止されていた。
この技術は、旧来行われてきた技術であり、先行文献を示すことができない。

特開平７−１６８４５４号公報（特許請求の範囲 段落０００６〜００１２、図４等参照）

上記従来技術にあっては、以下のような問題があった。
１ 特許文献１に開示の技術における問題点
この技術にあっては、一連のコピー動作を行うに、その開始時および終了時の両時点で、転写ベルトを回転しながら逆極性印加を行うため、その分の時間が、実際のコピーに使用できない。特に、開始時で、これを行うため、コピー開始が遅れる。
また、転写材への転写が行われない時に転写ベルトを回動させるため、転写ベルトの周りに配置された機器との干渉が発生する場合もあり好ましくない。

２ 転写ベルトの回動停止と同期して、クリーニング部もしくは駆動ローラの印加を停止する技術における問題点
この場合、これまで説明してきた裏汚れの問題がそのまま発生する。

本発明の目的は、一連のコピーの開始指令に伴って、即時にコピーが開始でき、再スタート時に、転写材の裏汚れの発生を防止することができる電子写真式の画像形成装置を提供することにある。

（構成１）
上記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の第１特徴構成は、表面に静電像が形成される像担持体を有する像形成部と、帯電したトナーで前記像担持体上の静電像を顕像化する現像部と、転写バイアスを印加して前記像担持体上のトナー像を転写ベルトにより転写材に転写する転写部と、転写後、前記転写ベルト上の残留トナーを除去するクリーニング部とを設けた画像形成装置において、
前記転写ベルトの表裏面間に亘るバイアス電圧を印加可能なバイアス印加機構を備え、
画像形成動作完了に伴う前記転写ベルトの停止後、前記バイアス印加機構によるバイアス電圧の印加状態を維持して前記転写ベルトを除電する転写ベルト除電手段を備えた点にある。

この構成の画像形成装置であれば、コピー動作の終了に伴って、転写ベルトがその回動を停止した後も、バイアス印加機構によりバイアス電圧の印加状態を維持することで転写ベルトの除電を行うことができる。
ここで、除電とは、転写ベルトの表面が帯電している状態から、その電荷を中和して転写ベルトの電荷を減少、又は、無くすことを意味する。
そのため、この状態で次の転写材へコピーを再開するために転写ベルトの駆動を開始しても、上述した逆帯電トナーが転写ベルトの回転に伴って搬送され、転写材の裏面に付着するのを予め防止することができる。

ここで、従来技術に示されるように、転写ベルトを除電するタイミングを、コピー動作開始直前に設定した場合であっても、裏汚れを防止できると考えられる。しかし、この場合、コピー開始の前に転写ベルトを除電する時間を要するため、転写材へ画像を転写するまでのタイミングが遅くなるため、好ましくない。
従って、本発明の画像形成装置は、コピー開始から転写材へ画像を転写するまでのタイミングを遅らせることなく、転写材の裏汚れの発生を防止することが可能となる。

（構成２）
本発明に係る画像形成装置の第２特徴構成は、前記転写ベルトの停止後、前記バイアス印加機構による前記バイアス電圧の印加状態を維持する維持時間が、１秒以上に設定されている点にある。

発明者らは、転写ベルトの停止後に、バイアス印加機構によるバイアス電圧の印加状態を維持する維持時間を種々変更した場合の転写材における裏汚れ発生状態を調べた（表１参照）。その結果、前記維持時間が１秒以上であれば、転写材への裏汚れが殆ど無くなることが認められた。そのため、前記維持時間が２秒以上であれば、転写材への裏汚れが無くなると考えられる。
さらに、前記維持時間が１２０秒以下であれば、転写ベルトの充分な除電を期待できると共に、このようなバイアス印加に伴う転写ベルトの劣化を抑制することができるため、好ましい。
そのため、前記維持時間の好ましい範囲は、例えば、２〜１２０秒とすることができる。
従って、本発明の第２特徴構成に記載の画像形成装置であれば、転写ベルトの全長に亘って除電するための十分な時間を確保できる。そのため、転写ベルトにクリーニング部から逆帯電トナーが付着するのを確実に防止できるようになり、より転写材の裏汚れの発生が起こり難い画像形成装置を提供することができる。

（構成３）
本発明に係る画像形成装置の第３特徴構成は、前記転写ベルトの回転と同期して回転する導電性部材が前記転写ベルトを介して前記クリーニング部に対向配置して構成され、
前記バイアス印加機構が、前記導電性部材と前記クリーニング部との間に前記バイアス電圧を印加する印加機構で、画像形成動作時に、クリーニング用のバイアス電圧を印加する点にある。

本発明の第３特徴構成に記載の画像形成装置であれば、例えば、転写ベルトの回転と同期して回転する既存の駆動ローラを導電性部材とすることで、導電性部材とクリーニング部との間にクリーニング用のバイアス電圧を印加することができる。即ち、実際のコピー時に、クリーニングバイアス付与用に働く導電性部材等を利用して、転写ベルトの停止後に所定のバイアスをかけることができる。
そのため、特に転写ベルト上のクリーニングのためにコロナ放電手段等の構成を付加する必要がないため、画像形成装置の構成を簡略化することができると共に、コロナ放電によるオゾン等の有害な物質の発生を抑制することができる。

（構成４）
本発明に係る画像形成装置の第４特徴構成は、前記バイアス印加機構が、前記クリーニング部に対して、前記転写バイアスと同極性のバイアス電圧を印加する点にある。

これまでも説明してきたように、転写バイアスの影響で、転写ベルトの停止時には、転写ベルトの表面側が転写バイアスとは逆極性に帯電しており、転写ベルトの表面側に位置するクリーニング部に対して、転写バイアスと同極性のバイアス電圧（転写ベルトに関して転写バイアスとは電圧の作用方向が逆となる）を印加することで、転写ベルトを除電することができる。結果、裏汚れを低減することができる。

（構成５）
本発明に係る画像形成装置の第５特徴構成は、前記バイアス印加機構が、前記導電性部材に対して、前記転写バイアスと逆極性のバイアス電圧を印加する点にある。

これまでも説明してきたように、転写バイアスの影響で、転写ベルトの停止時には、転写ベルトの表面側が転写バイアスとは逆極性に帯電しており、転写ベルトの裏面側に位置する導電性部材に対して、転写バイアスとは逆極性のバイアス電圧（転写ベルトに関して転写バイアスとは電圧の作用方向が逆となる）を印加することで、転写ベルトを除電することができる。結果、裏汚れを低減することができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明を実施する画像形成装置の主要部の一例を示す概要図である。
画像形成装置Ｘは、表面に静電像が形成される像担持体である感光体１を有する像形成部Ａと、帯電したトナーＴで感光体１上の静電像を顕像化する現像部Ｂと、転写バイアスを印加して感光体１上のトナー像を転写ベルト６により転写材Ｐに転写する転写部Ｃと、転写後、転写ベルト６上の残留トナーＴ’を除去するクリーニング部Ｄとを設けて構成してある。

像形成部Ａに設けてある感光体１は時計回りに方向に回転している。そして、この感光体１の回りに、帯電手段２、露光手段１８〜１９、現像部Ｂ、転写部Ｃ、及び、感光体１の表面に付着したトナーＴを除去するためのドラムクリーニング手段５が設けてある。
本願では、感光体１としてプラスに帯電可能なアモルファスシリコンドラム、現像方式として反転現像、トナーＴとしてプラスに帯電するものが適用可能であるがこれらに限られるものではない。

転写部Ｃは、転写ベルト６と、転写ベルト６を反時計回りの方向に周回させる駆動ローラ７と、転写ベルト６を張架する従動ローラ８と、転写ベルト６を感光体１に押し当てながら転写電圧を与える転写ローラ９と、転写ベルト６と感光体１の間のニップ１０を維持するコロＡ１１及びコロＢ１２とを有している。
ここで、駆動ローラ７は、クリーニングバイアス印加の用も果すため、導電性部材から構成されている。一方、転写ベルト６は、ウレタンゴム製、表面コートがＧＬＳ−２１３、体積抵抗率が１０の１１．５乗であるものを適用可能であるがこれに限られるものではない。

この構成において、感光体１と転写ローラ９との間で、転写ベルト６を挟んで転写バイアスを印加可能とされ、駆動ローラ７とクリーニング部Ｄに備えられるファーブラシ１３との間でクリーニングバイアスを印加可能に構成されている。

この目的から、転写部Ｃには電源装置１４が備えられている。
電源装置１４には、転写材Ｐに感光体１からトナーＴを転写する際、転写ローラ９に電圧（マイナス側）を与える電源１５と、駆動ローラ７にトナーＴと同極の電圧（プラス側）を与え、静電反発力を利用して転写ベルト６上のトナーをファーブラシ１３で清掃しやすくするための電源１６とが設けられており、切換機構１４０を介して、転写ローラ９及び駆動ローラ７を所定の電圧印加状態に設定する。
この電源装置１４の動きは、電源装置１４に設けられている制御器１４１によって制御されるものとされており、この制御器１４１内には、本願にいう転写ベルト除電手段１４１ａが備えられている。この転写ベルト除電手段１４１ａは、制御器１４１内に格納されるソフトウエアであり、その働きにより、画像形成動作完了に伴う転写ベルトの停止後、駆動ローラ７への電圧印加状態を維持して転写ベルト６を除電する。

この制御器１４１からの制御指令は、画像形成装置の複数の構成機器に対するものであるが、本願と関連する主要項目を、図２に示すタイミングチャートで示した。
図２は、上から主帯電、現像バイアス、転写ベルト駆動、転写バイアス、クリーニングバイアスの、コピー動作時前後を含むタイミングチャートである。
本願独特の動作を実行する転写ベルト除電手段１４１ａは、同図、Ｔ４で示す時間帯においてバイアス印加状態を維持する手段である。

クリーニング部Ｄは、転写ベルト６を清掃するファーブラシ１３と、ＳＵＳ板３と、トナー回収容器４とを有している。ファーブラシ１３により転写ベルト６上から除去された残留トナーＴ’は、ＳＵＳ板３でファーブラシ１３を叩くことにより、トナー回収容器４に収容される。

次に、図１を用いて、画像形成装置を例に各部の動作を説明する。
ａ コピー動作
画像形成が開始されると、まず感光体１、現像ローラ１７、及び、転写ベルト６が周回を始め、同時に現像ローラ１７に現像バイアス電圧が印加される。次に、帯電手段２が感光体１に一様な帯電（主帯電）を施し始め、やがて露光手段１８〜１９によって感光体１上に画像露光が開始される。画像露光を受けた感光体１の表面は非画像部の表面電位が低下した状態で周回し、現像ローラ１７上の現像剤２０との接触により感光体１の画像部にトナーＴが付着する形で現像された後、転写ベルト６とのニップ１０に向かう。

一方、転写材Ｐは給紙部（図示せず）から供給され、感光体１上のトナー像が転写部Ｃに向かうタイミングに合わせて、感光体１と転写ベルト６の間に（図１では右側から）挿入される。転写材Ｐが転写ベルト６上を搬送されながらニップ１０に挿入され、感光体１の周回によりトナーＴはニップ１０でシートの上面に接触しながら転写ローラ９上に到達する。この時点では、転写ローラ９にトナーＴと逆極の電圧を与えており、これによって感光体１のトナーＴは転写材Ｐの方に引き付けられ且つ、転写材ＰはトナーＴと共に転写ベルト６に引き寄せられながら転写ベルト６上を図面左方向に向かって搬送される。
転写部Ｃの図面左側には熱定着装置２１が配置されており、トナーＴを載せた転写材Ｐがその中を通過することでトナーＴは転写材Ｐに熱融着される。

他方、転写ベルト６にはファーブラシ１３が接触しながら反時計方向に回転している。装置内の飛散トナー等が転写ベルト６に付着するような場合には、転写ベルト６上の残留トナーＴ’と同極の電圧が印加してある駆動ローラ７による静電反発力によって転写ベルト６から残留トナーＴ’を浮かせながら、転写ベルト６の周回によりファーブラシ１３で繰り返しブラッシングすることで、残留トナーＴ’は転写ベルト６上から除去される。

ｂ コピー動作終了後
コピー動作終了時の転写ベルト６の表面状態は、特に、駆動ローラ７から転写ローラ９の間ではプラス側に帯電している。この状態で次の転写材Ｐへコピーを行うために転写ベルト６の駆動を開始し、トナー回収容器４に到達すると、プラス側に帯電している転写ベルト６には、その上にある逆帯電トナーの付着力が維持され、さらに、トナー回収容器４に回収されている逆帯電トナー（未帯電トナー）が付着し易くなる。その結果、この転写ベルト６の表面に逆帯電トナーが付着した状態となり、本願が問題とする転写材Ｐの裏汚れの原因となる。

そこで、先に説明したように、本願にあっては、転写ベルト除電手段１４１ａを備え、図２に示すように、転写ベルト６の回動が終わった後も、駆動ローラ（導電性部材）７への電圧印加が継続される。即ち、図２、最下欄に示されるＴ４の期間において、コピー動作時（クリーニングバイアス印加時）と同極の印加が継続される。この印加の効果は、後述するように、転写ベルト６の除電として現れる。

〔実証試験結果〕
転写ベルト６の停止後、バイアスの印加状態を維持する維持時間（図２：Ｔ４）を種々変更した場合の転写材Ｐにおける裏汚れ発生状態を調べた。その結果を表１に示した。
尚、バイアス電圧維持時間は、転写ベルト６の駆動が停止してからの時間を測定した。表中における「ＸＸ」は、転写材Ｐへのコピー再開後複数枚に裏汚れが認められたこと、「Ｘ」は、転写材Ｐへのコピー再開後１枚だけに裏汚れが認められたこと、「△」は、裏汚れが認められるものの殆ど目立たないこと、「○」は裏汚れが無いこと、をそれぞれ示している。
さらに、主帯電が＋４００Ｖ、現像バイアスの現像時が＋３００Ｖ、紙間が−２００Ｖ、転写バイアスが定電流制御で−５０μＡ、クリーニングバイアスが定電流制御で＋１０μＡの条件で行った（この状態において、駆動ローラ７は電圧印加状態を保つ）。

結果、転写ベルト６の停止後、バイアス電圧の印加状態を維持する維持時間が、１秒以上であれば、転写材Ｐへの裏汚れが殆ど無くなることが認められた。３秒以上であれば、転写材Ｐへの裏汚れが無いことが認められた。そのため、維持時間が２秒以上であれば、転写材への裏汚れが無くなると考えられる。これは、バイアス電圧の維持時間が１秒以上であればこの転写ベルト６が停止している状態にあっても、転写ベルト６の全長に亘って除電できるためであると考えられる。
さらに、バイアス電圧維持時間が１２０秒以下であれば、転写ベルト６の充分な除電を期待できると共に、このようなバイアス印加に伴う転写ベルト６の劣化を抑制することができる。

〔別実施形態〕
（１）上記の実施の形態では、クリーニングバイアス印加用の機構において、コピー時のクリーニングを終了した後も、駆動ローラ７への印加を維持して転写ベルト６の除電を行うようにしたが、この種、転写ベルト６を挟む構成で、別異のバイアス付与機構を備えてもかまわない。
（２）上記の実施の形態では、駆動ローラ７に転写バイアスと逆極性のバイアス電圧をかけ、この印加状態をベルトの停止後も維持してベルトの除電を行うものとしたが、クリーニング部側にある、例えば、ファーブラシに転写バイアスと同極性のバイアスをかけることで、ベルトの除電を行うようにしてもよい。

本発明の画像形成装置の概略図 本発明の画像形成装置のタイミングチャートを示した図 従来の画像形成装置の、ベルト駆動とクリーニングバイアス印加のタイミングチャートを示した図

符号の説明

Ｘ 画像形成装置
Ａ 像形成部
Ｂ 現像部
Ｃ 転写部
Ｄ クリーニング部
Ｐ 転写材
Ｔ トナー
Ｔ’ 残留トナー
１ 感光体
６ 転写ベルト
１４ 電源装置
１４１ａ 転写ベルト除電手段

Claims (5)

1. 表面に静電像が形成される像担持体を有する像形成部と、帯電したトナーで前記像担持体上の静電像を顕像化する現像部と、転写バイアスを印加して前記像担持体上のトナー像を転写ベルトにより転写材に転写する転写部と、転写後、前記転写ベルト上の残留トナーを除去するクリーニング部とを設けた画像形成装置において、
   前記転写ベルトの表裏面間に亘るバイアス電圧を印加可能なバイアス印加機構を備え、
   画像形成動作完了に伴う前記転写ベルトの停止後、前記バイアス印加機構によるバイアス電圧の印加状態を維持して前記転写ベルトを除電する転写ベルト除電手段を備えた画像形成装置。
2. 前記転写ベルトの停止後、前記バイアス印加機構による前記バイアス電圧の印加状態を維持する維持時間が、１秒以上に設定されている請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記転写ベルトの回転と同期して回転する導電性部材が前記転写ベルトを介して前記クリーニング部に対向配置して構成され、
   前記バイアス印加機構が、前記導電性部材と前記クリーニング部との間に前記バイアス電圧を印加する印加機構で、画像形成動作時に、クリーニング用のバイアス電圧を印加する請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記バイアス印加機構が、前記クリーニング部に対して、前記転写バイアスと同極性のバイアス電圧を印加する請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記バイアス印加機構が、前記導電性部材に対して、前記転写バイアスと逆極性のバイアス電圧を印加する請求項３記載の画像形成装置。
   

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