(57)【要約】      （修正有）【課題】劣化キャリアを簡単な構成で回収する。【解決手段】感光体と、露光部と、現像装置と、中間転写体５と、第１および第２転写装置７１ー７４、８と、クリーニング装置１０と、第１および第２モードを実行する制御装置３４とを備え、現像装置にトナーとキャリアを含む二成分現像剤が使用されるとき、制御装置は、第１モードにおいて、露光部により感光体上に静電潜像を形成させ、現像装置により静電潜像をトナー像に現像し、第１転写装置によりトナー像を中間転写体の第１領域に転写させ、転写したトナー像を第２転写装置により記録媒体に転写した後、中間転写体上の残余トナーをクリーニング装置で回収する工程を実行し、第２モードにおいて、現像装置の劣化キャリアを感光体上に静電的に付着させ、付着した劣化キャリアを第１転写装置により中間転写体の第２領域に移転させた後、劣化キャリアをクリーニング装置で回収する工程を実行する画像形成装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、露光部と、現像装置と、中間転写体と、第１および第２転写装置と、クリーニング装置と、第１および第２モードを実行する制御装置とを備え、現像装置にトナーとキャリアを含む二成分現像剤が使用されるとき、制御装置は、第１モードにおいて、露光部により感光体上に静電潜像を形成させ、現像装置により静電潜像をトナー像に現像し、第１転写装置によりトナー像を中間転写体の第１領域に転写させ、転写したトナー像を第２転写装置により記録媒体に転写した後、中間転写体上の残余トナーをクリーニング装置で回収する工程を実行し、第２モードにおいて、現像装置の劣化キャリアを感光体上に静電的に付着させ、付着した劣化キャリアを第１転写装置により中間転写体の第２領域に移転させた後、移転した劣化キャリアをクリーニング装置で回収する工程を実行する画像形成装置。
【請求項２】
中間転写体は、第２領域が第１領域よりも高い電気抵抗値を有する請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
感光体がｎ個（ｎ≧２）の感光体ドラムからなり、第１転写装置がｎ個の転写ローラからなり、制御装置は、ｎ個の感光ドラムおよびｎ個の転写ローラの動作を同期させ、劣化キャリアを中間転写体の第２領域に重ねて移転させる機能を備える請求項１又は２記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、二成分現像剤を用いる電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用した画像形成装置は、一般に帯電、露光、現像、転写、剥離、クリーニング、除電および定着の各工程を経ることにより、転写材に画像を形成する。
画像を形成する工程では、例えば、回転駆動される感光体の表面を帯電装置によって均一に帯電し、露光装置によって帯電した感光体表面にレーザ光が照射されて静電潜像が形成される。
【０００３】
続いて、現像装置によって感光体上の静電潜像が現像されて感光体表面上にトナー像が形成される。次いで、転写装置によって感光体上のトナー像は転写材上に転写され、その後、定着装置によって加熱されることによってトナー像は転写材上に固定される。また、感光体表面上に残った転写残留トナーは、クリーニング装置により除去されて所定の回収部に回収される。また、クリーニングされた後の感光体表面は、次の画像形成に備えるために、除電装置により残留電荷が除去される。
【０００４】
感光体上の静電潜像を現像する現像剤としては、トナーのみからなる一成分現像剤またはトナーとキャリアからなる二成分現像剤が一般に用いられる。
一成分現像剤はキャリアを使用しないことから、二成分現像剤のようにトナーとキャリアを均一に混合するための攪拌機構等を必要としない。そのため、現像装置がシンプルになるといった利点を有する。しかし、トナーの帯電量が安定しにくい等の欠点がある。
【０００５】
二成分現像剤は、トナーとキャリアを均一に混合するための攪拌機構等を必要とすることから、現像装置が複雑になるといった欠点を有する。しかし、帯電安定性や高速機への適合性に優れている。そのため、高速画像形成装置やカラー画像形成装置によく使用されている。
【０００６】
近年はメンテナンス性の向上と画質劣化防止のためにキャリアを含むトナーを補給するとともに、現像剤を排出することで、劣化した現像剤、特にキャリアを新しいものと徐々に入れ替えていくトリクル方式が採用されている。しかし、キャリアの劣化レベルによらずに現像剤の置換が行われることになるので無駄が多い。
【０００７】
これに対し、帯電バイアス及び現像バイアスを制御して感光体上に前記現像剤中のキャリアを移転させ感光体のクリーニング手段で回収する方法が知られている。
また、さらに中間転写体上に転写させてから中間転写体のクリーニング手段で回収すると共に、クリーニング手段を磁気ブラシクリーニング方式にすることで中間転写体の傷の防止を図るようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−７９４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
感光体や中間転写体上の劣化キャリアをクリーニング手段で回収すると摺擦により感光体や中間転写体に傷が付き、そのために画像上に筋が発生するという問題がある。傷を防止するために磁気ブラシクリーニングを用いる方法は、キャリアの回収には有効であるがトナーの回収には通常のブレードクリーニングの方が向いているので、二つのクリーニングが必要となるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、感光体と、露光部と、現像装置と、中間転写体と、第１および第２転写装置と、クリーニング装置と、第１および第２モードを実行する制御装置とを備え、現像装置にトナーとキャリアを含む二成分現像剤が使用されるとき、制御装置は、第１モードにおいて、露光部により感光体上に静電潜像を形成させ、現像装置により静電潜像をトナー像に現像し、第１転写装置によりトナー像を中間転写体の第１領域に転写させ、転写したトナー像を第２転写装置により記録媒体に転写した後、中間転写体上の残余トナーをクリーニング装置で回収する工程を実行し、第２モードにおいて、現像装置の劣化キャリアを感光体上に静電的に付着させ、付着した劣化キャリアを第１転写装置により中間転写体の第２領域に移転させた後、移転した劣化キャリアをクリーニング装置で回収する工程を実行する画像形成装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、劣化キャリアの採取は中間転写体の画像形成に用いない第２領域を使用して行われるので、中間転写体の画像形成に用いる第１領域に傷をつけることは無い。従って、キャリアとトナーを同一のブレードクリーニング装置で回収できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の一実施形態である画像形成装置を示す構成説明図である。
【図２】図１の画像形成装置の要部を示す構成説明図である。
【図３】図１の画像形成装置の制御系を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に示す実施形態を用いてこの発明を説明する。
図１は、この発明の一実施形態の画像形成装置を示す構成説明図である。図２は、図１の要部を示す構成説明図である。
【００１４】
図１に示すように、画像形成装置１００は、４つの画像形成ユニット１〜４を備えるタンデム方式のカラー画像形成装置である。画像形成ユニット１は黒トナー画像を形成するユニットであり、画像形成ユニット２はシアントナー画像を形成するユニットであり、画像形成ユニット３はマゼンタトナー画像を形成するユニットであり、画像形成ユニット４はイエロートナー画像を形成するユニットである。
【００１５】
これら４つの画像形成ユニット１〜４の上方には、中間転写体としての中間転写ベルト（無端ベルト）５が配設されている。中間転写ベルト５は、２つの支持ロール６，６ａに掛け渡され、矢印Ｒにて示す方向に回動するように構成されている。なお、支持ロール６ａは駆動ロール、支持ロール６は従動ロールである。
【００１６】
中間転写ベルト５の材料としては、ポリイミド（ＰＩ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ウレタンゴム、ナイロン、又はポリアミドイミド（ＰＡＩ）が用いられる。後述の中間転写ベルト５のキャリア回収領域では、抵抗を高めにするために含有する導伝性カーボンの量が減量されたり、材料が変更される。
【００１７】
そのために、中間転写ベルト５のキャリア回収領域と画像形成領域では色に違いが生じるので、光学的なセンサによって、其々の領域を識別できる。そこで、中間転写ベルト５の外側に領域検出センサ４１が設けられている。
４つの画像形成ユニット１〜４は、中間転写ベルト５の回動方向Ｒに沿って順に配置されている。
【００１８】
中間転写ベルト５の内側には、各画像形成ユニット１〜４で形成された単色トナー画像の各々を中間転写ベルト５上に転写する１次転写ローラ７１〜７４が、画像形成ユニット１〜４に対向するように各々設けられている。画像形成ユニット１〜４で形成された単色トナー画像は、中間転写ベルト５上に重ね合うように転写され、一つのカラートナー像を形成する。
中間転写ベルト５上に形成されたカラートナー像を用紙（記録媒体）に転写する２次転写ローラ８が支持ロール６ａに対向して配設されている。
【００１９】
また、２次転写ローラ８よりも中間転写ベルト５の回動方向Ｒの下流側には、転写後の中間転写ベルト５の表面をクリーニングするためのベルトクリーニングユニット１０が支持ロール６に対向して設けられている。ベルトクリーニングユニット１０は、中間転写ベルト５に接触配置されるベルトクリーニングブラシ１１と、ベルトクリーニングブレード１２とを有している。ベルトクリーニングブレード１２は、ベルトクリーニングブラシ１１より中間転写ベルト５の回動方向Ｒの下流側に配置される。
【００２０】
また、４つの画像形成ユニット１〜４の下方には、用紙を収容するトレー１４が配設されている。トレー１４内の用紙は、複数の給紙ローラ１３にて、２次転写ローラ８が中間転写ベルト５と対向する２次転写位置まで搬送される。矢印Ｐは、トレー１４から２次転写ローラ８への用紙の搬送方向を示す。
【００２１】
２次転写ローラ８の用紙搬送方向下流には、用紙に転写されたカラートナー像を用紙上に定着するための定着ユニット１５が設けられている。そして、定着ユニット１５のさらに搬送方向Ｐの下流には、定着ユニット１５でカラートナー像が定着された用紙を画像形成装置１００から排出する排紙ローラ１３ａが設けられている。また、これらの装置を制御する制御装置３４が画像形成装置１００の上部に設けられている。
【００２２】
図２は、図１に示した画像形成ユニット１のみの構成を示している。画像形成ユニット２、画像形成ユニット３、及び画像形成ユニット４の構成は、実質的に画像形成ユニット１と同じ構成であるので、それらの構成の説明は省略する。
【００２３】
図２に示すように、感光体ドラム１６の周囲には、感光体ドラム１６を帯電する帯電装置１７、感光体ドラム１６上に静電潜像を形成する露光装置１８、感光体ドラム１６上の静電潜像をトナー像に現像して可視化する現像装置１９、カブリ濃度センサ２６、感光体ドラム１６上に残留するトナーを含む残留物を除去するクリーニング装置２０、および感光体ドラム上の残留電荷を除去する除電ランプ２５が、この順序で感光体ドラム１６の回転方向Ｒｄに沿って配置される。
【００２４】
帯電装置１７は、スコロトロン帯電装置からなり、ノコ歯電極（放電電極）１７ａと、ノコ歯電極１７ａから感光体ドラム１６の表面に到達するコロナイオンの量を制御する制御グリッド１７ｂとを備えている。ノコ歯電極１７ａには−２ｋＶの高電圧を出力する高電圧電源（図示せず）が接続されている。
【００２５】
また、制御グリッド１７ｂには、切替えスイッチ３１を介して、高電圧用トランス（ＴＨ）を有する高電圧電源３２と、定電圧電源であり低電圧用トランス（ＴL ）を有する低電圧電源３３とが接続されている。この実施形態において、低電圧電源３３の出力電圧は約６００Ｖであり、高電圧電源３２の出力電圧は約７５０Ｖである。但し、電圧の極性は何れもマイナスである。切替えスイッチ３１の切換は、制御装置３４（図１，図３）によって行われる。
【００２６】
露光装置１８は、例えばレーザ露光器からなり、入力された画像信号に応じたレーザ走査による露光を行い、帯電装置１７によって帯電された感光体ドラム１６の表面電位を変化させることで、画像情報に応じた静電潜像を形成する。露光装置１８としては、ＬＥＤアレイ装置等も用いることができる。
【００２７】
現像装置１９は、内部にキャリアとトナー（この実施形態においては負帯電トナーを使用）からなる二成分現像剤を収容し、二成分現像剤を感光体ドラム１６の表面に供給する現像ローラ２４を備えている。前記二成分現像剤は、磁性キャリアとトナーを含み、二成分反転現像方式により、感光体ドラム１６に形成された静電潜像を現像する。
【００２８】
カブリ濃度センサ２６は、感光体ドラム１６表面の非画像部におけるトナー付着量を測定するセンサで、発光素子と受光素子からなるフォトセンサからなり、測定結果を制御装置３４に出力する。現像ローラ２４には現像バイアス電源３５が現像バイアス電圧を印加するようになっている。
【００２９】
図３は画像形成装置１００の制御周りを示すブロック図である。同図に示すように、制御装置３４は、操作部４０，領域検出センサ４１およびカブリ濃度センサ２６からの出力を受けて、画像形成ユニット１〜４の各々が備える露光装置１８，現像装置１９，現像バイアス電源３５，感光体ドラム１６，切替えスイッチ３１および除電ランプ２５と、１次転写ローラ７１〜７４のバイアス電源７１ａ〜７４ａ、２次転写ローラ８のバイアス電源８ａ、中間転写ベルト５の支持ロール６ａ、給紙ローラ１３、排紙ローラ１３ａおよび定着ユニット１５を駆動制御するようになっている。
【００３０】
なお、操作部４０は画像形成条件や劣化キャリア回収条件などを入力設定するためのキーボードやタッチパネルなどを備える。制御装置３４は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭからなるマイクロコンピュータを備える。
領域検出センサ４１は、前述のように中間転写ベルト５の上側近傍（図１）に設けられ、中間転写ベルト５の画像形成領域と劣化キャリア回収領域とを識別するセンサである。
【００３１】
このような構成において、制御装置３４は、第１モード（画像形成モード）にあると、通常の画像形成動作を、次のようにして行う。まず、図２に示すように、感光体ドラム１６が図示しないドラムモータにより回転駆動され、切替えスイッチ３１が低電圧電源３３側に切替えられてグリッド１７ｂに−６００Ｖが印加され、感光体ドラム１６の表面が帯電装置１７によって均一な−６００Ｖの電位に帯電される。
【００３２】
次に、感光体ドラム１６の表面に、露光装置１８からレーザ光が照射されて静電潜像が形成される。感光体ドラム１６での静電潜像の形成は、感光体ドラム１６の基体をなすアルミニウム素管（図示せず）がドラムフランジからドラムシャフトを介してグランドに接続されており、上記レーザ光による露光部の電位が未露光部分よりも低下することにより行われる。
【００３３】
形成された静電潜像は、現像装置１９から供給される帯電されたトナーによって現像され、トナー像となる。このとき、現像装置１９の現像ローラ２４には、トナーを感光体ドラム１６の表面に供給するために、現像バイアス電源３５から現像バイアス電圧が印加されている。
【００３４】
現像装置１９によって現像されたトナー像は、領域検出センサ４１によって検出された中間転写ベルト５上の第１領域（画像形成領域）に一次転写される。転写後に感光体ドラム１６の表面に残留したトナーはクリーニング装置２０によって回収される一方、感光体ドラム１６の表面に残留する電荷は、除電ランプ２５によって除去される。
【００３５】
そして、図１に示すように各画像形成ユニット１〜４で形成された各単色トナー画像は、中間転写ベルト５上へ順次重ねて転写されて、中間転写ベルト５上にカラートナー像が形成される。中間転写ベルト５上のカラートナー像は、２次転写位置において、給紙ローラ１３で搬送される用紙へ２次転写され、その後、定着ユニット１５にて用紙に定着される。
【００３６】
カラー画像が定着された用紙は、排紙ローラ１３ａにて画像形成装置１００から排出される。一方、２次転写後、用紙に転写さないまま中間転写ベルト５上に残ったトナーは、ベルトクリーニングユニット１０にて回収される。
【００３７】
次に、制御装置３４が第２モード（劣化キャリア回収モード）にあると、図２に示す切替えスイッチ３１が高電圧電源３２側に切替えられて制御グリッド１７ｂに−７５０Ｖが印加され、感光体ドラム１６は一様に−７５０Ｖの電位に帯電される。
【００３８】
そして、通常の画像形成時の現像動作で印加する現像バイアス電圧（−６００Ｖ）よりも高い現像バイアス電圧（−７５０Ｖ）が現像ローラ２４に印加され、感光体ドラム１６と現像ローラ２４が所定時間駆動される。それによって二成分現像剤中の劣化キャリアが現像ローラ２４から感光体ドラム１６上に移転して付着する。
【００３９】
そこで、支持ロール６ａを駆動して中間転写ベルト５を回動させ、領域検出センサ４１により中間転写ベルト５上の第２領域（劣化キャリア回収領域）を検出する。そして、制御装置３４が領域検出センサ４１の出力をうけて、１次転写ローラ７１〜７４に−３５００Ｖのバイアス電圧を中間転写ベルト５の回動に同期して順次印加すると、回動する中間転写ベルト５上の第２領域に画像形成ユニット１〜４の各感光体ドラム１６からキャリアが重なるように移転（転写）される。次に、中間転写ベルト５上の劣化キャリアがベルトクリーニングユニット１０によって回収される。
【００４０】
なお、制御装置３４は、通常画像形成モード（第１モード）と劣化キャリア回収モード（第２モード）において、各部のバイアス電位を表１のように切替えている。
【表１】
2012113109.tif 000003
【００４１】
また、制御装置３４は、第２モードを次のような条件を考慮して実行する。
（１）キャリアの劣化は現像装置１９内での攪拌時間に大きく依存するので、現像ローラ２４の積算回転時間が所定の時間に達した時点を、第２モードの実行条件とする。
（２）現像剤を現像装置１９に供給した初期には殆ど劣化キャリアの排出は不要であるが、積算回転時間がある程度に達してからは排出動作を多くすると効果的であるので、50×103回後に１回、50×103〜100×103回は25×103回毎に１回、100×103〜200×103回では20×103回毎に１回、200×103回以後は15×103回毎に１回という具合に徐々に実行間隔を狭くする。
（３）使用環境によりキャリア劣化が変化するので、かぶり濃度センサ２６の情報によって実行の間隔を調整する。
このような条件に基づいて、制御装置３４は、通常の画像形成動作期間（第１モード期間）以外において、第２モードを実行する。
【００４２】
また、第２モードにおいて、現像装置１９から劣化キャリアのみが感光体ドラム１６へ移動する理由は、次の通りである。
劣化キャリア回収時には、感光体ドラム１６と現像ローラ２４との間には、-750-(-450)＝-300Vの電位差が生じている。負帯電のトナーはプラス側の現像ローラ２４方向に力を受けるので感光体ローラ２４には移動しない。
【００４３】
キャリアは現像ローラ２４の磁力により現像ローラ２４上に保持されている。感光体ドラム１６側がマイナス300Vで電位が低いのでプラス帯電であるキャリアは感光体ドラム１６側に電気的に引っ張られる。磁気的に現像ローラに留め置かれる。しかし、劣化キャリアは抵抗が高くなっており、プラス側に高く帯電しているので、電気的な力が勝り感光体ドラム１６側に移動する。なお、この時、帯電装置１７はグリッド電位-750Vで感光体ドラム１６の表面を-750Vに帯電させる（露光装置１８は露光させない）。
【００４４】
また、中間転写ベルト５のキャリア回収領域の抵抗を他の領域より高くする理由は、次の通りである。
劣化キャリア回収時の１次転写ローラの電位は-3500Vである。
この電位設定では、感光体ドラム１６と１次転写ローラ７１〜７４間の電圧は-3500-（-750）＝-2750Vとなる。通常の画像形成時には+1500-(-600)＝2100Vであるので650Vだけ高い電圧がかかる。
【００４５】
従って、中間転写ベルト５の抵抗が低すぎると絶縁が不十分となり一次転写ローラ７１〜７４と感光体ドラム１６の間の電流により電圧維持ができずに劣化キャリアの移動が阻害される恐れがある。尚、劣化キャリア回収時の電圧を高く設定するのは、より確実に劣化キャリアを中間転写ベルト５に移動させるためであり、それが可能なのはトナーの転写時のように画質を考慮する必要が無いからである。
【符号の説明】
【００４６】
１〜４  画像形成ユニット
５  中間転写ベルト
６ａ，６ｂ  支持ロール
８  ２次転写ローラ
１０  ベルトクリーニングユニット
１１  ベルトクリーニングブラシ
１２  ベルトクリーニングブレード
１３  給紙ローラ
１３ａ  排紙ローラ
１４  トレー
１５  定着ユニット
１６  感光体ドラム
１７  帯電装置
１７ａ  ノコ歯電極
１７ｂ  制御グリッド
１８  露光装置
１９  現像装置
２０  クリーニング装置
２４  現像ローラ
２５  除電ランプ
２６  カブリ濃度センサ
３１  切替えスイッチ
３２  高電圧電源
３３  低電圧電源
３４  制御装置
３５  現像バイアス電源
４０  操作部
４１  領域検出センサ
７１〜７４  １次転写ローラ
１００  画像形成装置
Ｒ  回動方向
【図１】
2012113109.tif 000004
【図２】
2012113109.tif 000005
【図３】
2012113109.tif 000006