(57)【要約】【課題】像担持体に帯電疲労や劣化を発生させることなく、短時間で、転写部材に付着する正負両極性に帯電したトナーをクリーニングする。【解決手段】像担持体である感光体ドラム１１と、これに接触してトナー像を用紙Ｐに転写させる転写ニップ部を形成する転写部材である転写ローラ２１とを備える。転写ニップ部に用紙Ｐが挿入される前及び排出された後に、転写ローラ２１の表面をクリーニングするため、転写ローラ２１にクリーニングバイアスＶｃ１及びＶｃ２が印加される。クリーニングバイアスＶｃ１は感光体ドラム電位Ｖｏと同極性でＶｏより低い電位であり、Ｖｃ２は同極性でＶｏより高い電位である。転写ローラ２１を１回転させる間、これら２つの電位のクリーニングバイアスを、所定の周波数で交番させながら印加させる（期間Ａ）。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と転写部材とを接触させて転写ニップ部を形成し、この転写ニップ部に用紙を挿通するとともに転写部材に転写バイアスを印加することにより、前記像担持体表面に形成されたトナー像を用紙に接触転写させ、前記転写部材にクリーニングバイアスを印加することにより、転写部材表面に付着したトナーを像担持体に移動させる画像形成装置において、
前記クリーニングバイアスが、０Ｖを含む、前記像担持体の帯電極性と同極性の電位であり、像担持体の帯電電位より高い電位と低い電位を含む複数の電位を用いて、これら複数の電位を所定の周波数で交番させながら前記転写部材のクリーニングを実施することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記像担持体の帯電電位より高い電位と低い電位との電位を、所定の周波数で交番させながら実施するクリーニングを、前記転写部材の表面全域にわたって実施することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記転写部材を少なくとも１回転させる間に、前記像担持体の帯電電位より高い電位と低い電位のクリーニングバイアスを、所定の周波数で交番させながら印加することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記クリーニングバイアスの印加は、前記転写ニップ部に用紙が挿入される前と、転写ニップ部から用紙が排出された後のうち、いずれか単独で、或いはこれらの組み合わせで行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体と転写部材とを接触させて形成した転写ニップ部に用紙を挿通するとともに、転写バイアスを印加することによってトナー像を用紙に転写させる画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体である感光体ドラムと転写部材である転写ローラとを接触させて転写ニップ部を形成し、この転写ニップ部に用紙を挿通するとともに転写ローラに転写バイアスを印加することにより、感光体ドラム表面に形成されたトナー像を用紙に接触転写させる転写方法が広く用いられている。
【０００３】
このような転写方法では、トナー像を用紙に転写する時に、微量のトナーが用紙の縁から転写ローラ側へと回り込むなどして、汚れとして転写ローラ表面に付着することがある。この転写ローラ表面のトナー汚れは、次に転写ニップ部に挿通される用紙の裏面を汚してしまうので、そのクリーニングが必要となる。このような目的で用いられるクリーニング方法としては、転写ニップ部に用紙が存在しない時に、トナーの帯電極性と同極性のクリーニングバイアスを転写ローラに印加することにより、転写ローラ表面に付着したトナーを感光体ドラムに移動させるクリーニング方法が知られている。
【０００４】
ここで、転写ローラに付着したトナーには、感光体ドラムの帯電極性と同極性のトナーと、逆極性のトナーの双方が存在する場合がある。これに対して、一方の極性のクリーニングバイアスのみを印加しても、他方の極性に帯電したトナーが転写ローラに付着したまま残ってしまうという問題が生じる。この問題を解決すべく、極性が交番するクリーニングバイアスを印加して、これらのトナー双方のクリーニングを実施する手法が提案されている。特許文献１に、極性が交番するクリーニングバイアスを印加する手法を用いた画像形成装置の一例を見ることができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２０７３７３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１記載の画像形成装置は、確かに転写ローラ表面に付着したトナーをクリーニングするには適切な手法であると言える。しかしながら、好適な画像形成を実施するために重要な要素である感光体ドラムの特性に対して、格別な配慮がなされていない。
【０００７】
多くの場合、電子写真方式の画像形成装置においては、感光体ドラムの帯電極性と同極性のトナー像が、感光体ドラムの表面に形成される。次に、このトナー像を用紙に転写するときには、感光体ドラムやトナーとは逆極性の転写バイアスを転写ローラに印加する。ここで転写時には、感光体ドラムと転写ローラとを接触させて形成する転写ニップ部に用紙が存在するので、感光体ドラムの帯電極性とは逆極性である転写バイアスの影響が感光体ドラムにまで及ぶことはない。
【０００８】
しかしながら、転写ニップ部に用紙が存在しないときに、特許文献１記載の画像形成装置のように、感光体ドラムの帯電極性とは逆極性のバイアスが転写ローラに印加されると、このバイアスにより感光体ドラムが本来の帯電極性とは逆の極性に帯電してしまうことになる。
【０００９】
感光体ドラムは、逆極性に帯電することを考慮して設計されていないので、次に続く除電工程を過ぎた後も完全に除電しきれない状態となる。その結果、感光体ドラム本来の帯電作用が阻害され、画像不良が発生する。このように、感光体ドラムが本来の電位で帯電され難くなる現象を帯電疲労という。また、このような不具合が繰り返されると、最終的には絶縁破壊が発生して感光体ドラムが劣化する。
【００１０】
また、特許文献１記載の画像形成装置のように極性が交番するクリーニングバイアスを印加する時、転写ローラ表面に付着したトナーをクリーニングするためには、転写ローラを少なくとも１回転させる間に一方の極性のクリーニングバイアスを連続して印加して、さらに転写ローラを少なくとも１回転させる間に他方の極性のクリーニングバイアスを連続して印加する必要がある。したがって、正負両極性に帯電したトナーをクリーニングするためには、転写ローラを少なくとも２回転する必要があるので、クリーニングに時間を要する。
【００１１】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、像担持体に帯電疲労や劣化を発生させることなく、また、短時間で、転写部材に付着する正負両極性に帯電したトナーをクリーニングすることが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、像担持体と転写部材とを接触させて転写ニップ部を形成し、この転写ニップ部に用紙を挿通するとともに転写部材に転写バイアスを印加することにより、前記像担持体表面に形成されたトナー像を用紙に接触転写させ、前記転写部材にクリーニングバイアスを印加することにより、転写部材表面に付着したトナーを像担持体に移動させる画像形成装置において、前記クリーニングバイアスが、０Ｖを含む、前記像担持体の帯電極性と同極性の電位であり、像担持体の帯電電位より高い電位と低い電位を含む複数の電位を用いて、これら複数の電位を所定の周波数で交番させながら前記転写部材のクリーニングを実施することとした。
【００１３】
上記の構成によれば、像担持体の帯電電位と同極性の、高低複数の電位のクリーニングバイアスを用いるので、像担持体を、その本来の帯電極性とは逆の極性に帯電させることがない。したがって、逆極性に帯電することによる像担持体の帯電疲労や劣化などの問題を発生させることなく、転写部材に付着する正負両極性に帯電したトナーの汚れをクリーニングすることが可能となる。また、所定の周波数で交番させることによって、高低複数の電位のクリーニングバイアスを短時間に繰り返し印加することができる。したがって、クリーニングに要する時間を短縮することが可能となる。
【００１４】
また、前記像担持体の帯電電位より高い電位と低い電位との電位を、所定の周波数で交番させながら実施するクリーニングを、前記転写部材の表面全域にわたって実施することとした。
【００１５】
この構成によれば、転写部材の表面全域にわたって付着する、正負両極性に帯電するトナーをクリーニングすることが可能となる。その結果、転写部材の表面全域を確実に綺麗にでき、用紙の裏面を汚すこともない。
【００１６】
また、前記転写部材を少なくとも１回転させる間に、前記像担持体の帯電電位より高い電位と低い電位のクリーニングバイアスを、所定の周波数で交番させながら印加することとした。
【００１７】
この構成によれば、必要以上に転写部材を回転させる必要がなく、転写部材を１回転させるだけでクリーニングを終えることができる。その結果、クリーニングに要する時間をさらに短縮できるので、より早く次の画像形成処理に移行することが可能となる。また同時に、バイアス印加に要する電気エネルギと転写部材の駆動エネルギの浪費を抑えることができるので、より消費電力の少ない画像形成装置を提供することができる。
【００１８】
また、前記クリーニングバイアスの印加は、前記転写ニップ部に用紙が挿入される前と、転写ニップ部から用紙が排出された後のうち、いずれか単独で、或いはこれらの組み合わせで行うこととした。
【００１９】
この構成によれば、これから転写ニップ部に挿入される用紙に対する裏面のトナー汚れ防止と、転写ニップ部から用紙が排出された後、次に転写ニップ部に挿入される用紙に対する裏面のトナー汚れ防止との、二つのクリーニング処理を適宜自由に選択して実施することが可能となる。その結果、画像形成装置の使用環境や使用状況等に応じて、クリーニングの所望のタイミングを選択することができ、クリーニングの効率をより高めることが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。
【００２１】
本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、画像形成装置を示す模型的断面図である。図２は、画像形成装置に備えられた作像装置及び転写装置を示す模型的断面図である。なお図２は、図１に記載の作像装置及び転写装置を、用紙搬送方向が水平となるように書き直したものであって、説明が省略可能な部品については記載を省略している。
【００２２】
まず、本発明の画像形成装置について、その概略を説明する。図１において、画像形成装置１００には、給紙装置１０１と、用紙搬送装置１０２と、光学装置１０３と、作像装置１と、転写装置２と、定着装置１０４と、排出・反転装置１０５とが備えられている。図中の実線矢印は用紙の搬送経路を示し、一点鎖線矢印Ｌはレーザ光を示す。
【００２３】
給紙装置１０１には、印刷前の用紙が積載して収容され、ここから１枚ずつ用紙が送り出される。送り出された用紙は、用紙搬送装置１０２により画像形成装置１００本体の側面に沿って垂直に搬送される。
【００２４】
原稿に描かれた文字や図形、模様等の画像データは、光学装置１０３によって読み取られ、この画像データに基づいて制御されるレーザ光Ｌが照射されることにより、作像装置１にて原稿画像の静電潜像が作られる。この静電潜像からトナー像が形成され、トナー像は、前記用紙搬送装置１０２によって同期をとって送られてきた用紙に、転写装置２にて転写される。
【００２５】
その後、未定着トナー像を担持した用紙は、定着装置１０４へと送られる。定着装置１０４にてトナー像が定着され、定着装置１０４から排出された用紙は、排出・反転装置１０５によって機外に排出される。また、両面印刷を行う場合には、排出・反転装置１０５によって用紙の送り方向が切り替えられて、再度転写装置２へと送られる。
【００２６】
次に、本発明の画像形成装置に備えられた作像装置及び転写装置の詳細な構成について説明する。図２において、作像装置１には、像担持体である感光体ドラム１１が設けられ、この感光体ドラム１１の回転方向に沿って順に、主帯電装置１２と、現像装置１３と、除電装置１４と、クリーニング装置１５とが配置されている。
【００２７】
感光体ドラム１１は、アルミニウム等により構成される導電性ローラ状基体の外側に、バインダー樹脂中に電荷発生剤と電荷輸送剤とを分散させた有機感光層を単独で設けた単層有機感光体ドラムである。電荷発生剤と電荷輸送剤を各々別の層として設けた機能分離型の積層有機感光体ドラムや、真空蒸着等によってセレン、アモルファスシリコン等の無機光導電性材料を設けた無機感光体ドラムであっても構わない。感光体ドラム１１は、図示しない駆動装置によって、その周速度が用紙搬送速度と同じになるように回転せしめられている。
【００２８】
主帯電装置１２は、コロナ放電帯電器を用いたコロトロン帯電装置である。同じくコロナ放電帯電器を用いたスコロトロン帯電装置や、ローラまたはブラシ等を用いた接触帯電装置であっても構わない。この主帯電装置１２により、感光体ドラム１１の表面が所定の極性及び電位で一様に帯電せしめられる。
【００２９】
現像装置１３には、感光体ドラム１１に当接する現像ローラ１３ａが設けられている。現像ローラ１３ａには、感光体ドラム１１の帯電極性と同極性のバイアスが印加される。この現像ローラ１３ａにより、現像剤であるトナーＴが帯電せしめられるとともに感光体ドラム１１の表面に供給され、静電潜像が現像される。トナーＴとしては、磁性或いは非磁性の一成分系トナーや、磁性キャリアと絶縁性トナーとを混合してなる二成分系トナーを使用する。
【００３０】
除電装置１４は、光を照射することによって感光体ドラム１１表面の除電を行う。光を照射する光源としては、冷陰極蛍光ランプやフィラメントランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）等を使用する。
【００３１】
クリーニング装置１５には、感光体ドラム１１に当接するクリーニングブレード１５ａが設けられている。このクリーニングブレード１５ａにより、感光体ドラム１１表面に残留するトナーをかき取り回収する。
【００３２】
また、転写装置２には、転写部材である転写ローラ２１が設けられている。転写ローラ２１は、芯金と、その外側に設けられた導電性弾性層で構成される。導電性弾性層は、カーボン等の導電性材料を分散させたポリウレタンゴム等で構成される。この転写ローラ２１が前記感光体ドラム１１と接触し、用紙Ｐを挿通させる転写ニップ部を形成する。転写ローラ２１は、図示しない駆動装置によって、その周速度が感光体ドラム１１の周速度と同じになるように回転せしめられている。また、転写ローラ２１には、転写バイアス及びクリーニングバイアスが必要に応じて印加される。
【００３３】
ここで、作像装置１及び転写装置２の一連の作用について説明する。まず、帯電装置１２により、感光体ドラム１１の表面が所定の極性及び電位で一様に帯電せしめられる。この時の帯電電位は、通常は２００〜１０００Ｖ程度であるが、ここでは４００Ｖであるとする。
【００３４】
次に、光学装置１０３（図１参照）によって読み取られた画像データに基づいて制御されるレーザ光Ｌが感光体ドラム１１に照射され、照射部分の電位が光減衰して原稿画像の静電潜像が作られる。そして、現像装置１３によって帯電せしめられたトナーＴが、感光体ドラム１１の表面に供給され、静電潜像からトナー像が形成される。
【００３５】
一方、用紙Ｐは、用紙搬送装置１０２（図１参照）によって感光体ドラム１１表面のトナー像形成と同期がとられ、感光体ドラム１１と転写ローラ２１が接触して形成される転写ニップ部に挿通される。この時、転写ローラ２１には、感光体ドラム１１やトナーＴとは逆極性である負極の転写バイアスが印加される。これにより、トナーＴが感光体ドラム１１から転写ローラ２１へと移動し、トナー像が用紙Ｐに接触転写される。
【００３６】
トナー像転写後、感光体ドラム１１は、除電装置１４によってその表面の除電がなされ、クリーニング装置１５によって表面の残留トナーが回収される。その後、次の画像形成処理に移行することになる。
【００３７】
そして、転写ローラ２１には、トナー像を用紙Ｐに転写する時に、微量のトナーＴが用紙Ｐの縁から転写ローラ２１側へと回り込むなどして、汚れとしてその表面に付着することがある。この転写ローラ２１表面のトナー汚れは、次に転写ニップ部に挿通される用紙Ｐの裏面を汚してしまうので、クリーニングが必要となる。
【００３８】
次に、転写部材である転写ローラのクリーニング方法について、図３を用いて説明する。図３は、感光体ドラム及び転写ローラの帯電電位の変遷を示すタイミングチャート図である。図中のグラフは、横軸が時間を示し、縦軸の上段が感光体ドラム表面の帯電電位、下段が転写ローラ表面の帯電電位を示す。なお、このグラフは２枚の用紙を連続通紙した場合を示している。
【００３９】
まず、これから始まる画像形成に備え、感光体ドラム１１の表面がＶｏ（４００Ｖ）にて帯電されたとする。この時、転写ニップ部に用紙Ｐが挿入される前に転写ローラ２１の表面をクリーニングするため、転写ローラ２１にはクリーニングバイアスＶｃ１及びＶｃ２が印加される。
【００４０】
クリーニングバイアスＶｃ１は、感光体ドラム電位Ｖｏと同極性であるとともに、Ｖｏより低い電位（１００Ｖ）である。また、クリーニングバイアスＶｃ２は、感光体ドラム電位Ｖｏと同極性であるとともに、Ｖｏより高い電位（６００Ｖ）である。そして、転写ローラ２１を１回転させる間、これら２つの電位のクリーニングバイアスを、所定の周波数である５００Ｈｚで交番させながら印加させる（図中期間Ａ）。
【００４１】
そして、１枚目の用紙Ｐが転写ニップ部に挿入されて、トナー画像の転写が開始される時には、転写ローラ２１には転写バイアスＶｔが印加される（転写期間Ｂ）。転写バイアスＶｔは、感光体ドラム１１及びトナー画像の帯電電位とは逆極性の負極の電位である。
【００４２】
１枚目の用紙Ｐへのトナー画像の転写が終了すると、転写バイアスＶｔの印加も終了し、２枚目の用紙Ｐが転写ニップ部に挿入されるまで紙間期間Ｃとなる。この紙間期間Ｃは、前の用紙Ｐが転写ニップ部から排出された後であって、次の用紙Ｐが挿入される前でもあるので、転写ローラ２１を１回転させる間に、クリーニングバイアスＶｃ１及びＶｃ２を５００Ｈｚで交番させながら印加させる。
【００４３】
そして、２枚目の用紙Ｐが転写ニップ部に挿入されて、トナー画像の転写が開始される時には、転写ローラ２１には転写バイアスＶｔが印加される（転写期間Ｄ）。
【００４４】
２枚目の用紙Ｐへのトナー画像の転写が終了すると、転写バイアスＶｔの印加も終了する。そして、２枚目である最後の用紙Ｐが転写ニップ部から排出された後であるので、転写ローラ２１を１回転させる間に、クリーニングバイアスＶｃ１及びＶｃ２を５００Ｈｚで交番させながら印加させる（期間Ｅ）。
【００４５】
なお、期間Ａ及びＣ、Ｅにおけるクリーニングバイアス印加による転写ローラ２１のクリーニングは、転写ニップ部に用紙Ｐが挿入される前のクリーニングと、転写ニップ部から用紙Ｐが排出された後のクリーニングを組み合わせて行っているが、これらをいずれか単独のみ行っても構わない。
【００４６】
このようにして、感光体ドラム１１の帯電電位と同極性の、高低複数の電位のクリーニングバイアスＶｃ１及びＶｃ２を用いるので、感光体ドラム１１を、その本来の帯電極性とは逆の極性に帯電させることがない。したがって、逆極性に帯電することによる感光体ドラム１１の帯電疲労や劣化などの問題を発生させることなく、転写ローラ２１に付着する正負両極性に帯電したトナーの汚れをクリーニングすることが可能となる。
【００４７】
そして、クリーニングバイアスＶｃ１及びＶｃ２を所定の周波数である５００Ｈｚで交番させることによって、これらのクリーニングバイアスを短時間に繰り返し印加することができる。したがって、クリーニングに要する時間を短縮することが可能となる。
【００４８】
また、転写ローラ２１を１回転させる間に、クリーニングバイアスＶｃ１及びＶｃ２を５００Ｈｚで交番させながら印加させるので、転写ローラ２１の表面全域にわたって付着する、正負両極性に帯電するトナーをクリーニングすることが可能となる。その結果、転写ローラ２１の表面全域を確実に綺麗にでき、用紙Ｐの裏面を汚すこともない。また、必要以上に転写ローラ２１を回転させる必要がなく、１回転させるだけでクリーニングを終えることができる。その結果、クリーニングに要する時間をさらに短縮できるので、より早く次の画像形成処理に移行することが可能となる。また同時に、バイアス印加に要する電気エネルギと転写ローラ２１の駆動エネルギの浪費を抑えることができるので、より消費電力の少ない画像形成装置１００を提供することができる。
【００４９】
さらに、上記のようにクリーニングバイアスの印加のタイミングを設定することで、これから転写ニップ部に挿入される用紙Ｐに対する裏面のトナー汚れ防止と、転写ニップ部から用紙Ｐが排出された後、次に挿入される用紙Ｐに対する裏面のトナー汚れ防止との、二つのクリーニング処理を適宜自由に選択して実施することが可能となる。その結果、画像形成装置１００の使用環境や使用状況等に応じて、クリーニングの所望のタイミングを選択することができ、クリーニングの効率をより高めることが可能となる。
【００５０】
上記のように本発明の実施形態を示したが、この他、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【００５１】
例えば、転写ローラ２１で構成される転写部材は、ローラに替えてベルトを用いても構わない。また、感光体ドラム１１の帯電電位や、転写ローラ２１に印加する各バイアスの値、クリーニングバイアスを交番させる周波数は、好適例の例示であり、発明の範囲を限定するものではない。
【００５２】
【発明の効果】
本発明の上記構成によれば、像担持体の帯電電位と同極性の、高低複数の電位のクリーニングバイアスを用いるので、像担持体を、その本来の帯電極性とは逆の極性に帯電させることがない。したがって、逆極性に帯電することによる像担持体の帯電疲労や劣化などの問題を発生させることなく、転写部材に付着する正負両極性に帯電したトナーの汚れをクリーニングすることが可能となる。
【００５３】
また、所定の周波数で交番させることによって、高低複数の電位のクリーニングバイアスを短時間に繰り返し印加することができる。したがって、クリーニングに要する時間を短縮することが可能となる。
【００５４】
さらに、転写部材の表面全域にわたって付着する、正負両極性に帯電するトナーをクリーニングすることが可能となる。その結果、転写部材の表面全域を確実に綺麗にでき、用紙の裏面を汚すこともない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置を示す模型的断面図
【図２】画像形成装置に備えられた作像装置及び転写装置の模型的断面図
【図３】感光体ドラム及び転写ローラの帯電電位の変遷を示すタイミングチャート図
【符号の説明】
１    作像装置
２    転写装置
１１  感光体ドラム
１２  主帯電装置
１３  現像装置
１４  除電装置
１５  クリーニング装置
２１  転写ローラ
１００  画像形成装置
【図１】
2004341166.tif 000003
【図２】
2004341166.tif 000004
【図３】
2004341166.tif 000005