JP2006330110A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 用紙等の記録材から転写部材に転移・付着した紙粉等の異物を取り除く。
【解決手段】 中間転写ベルト２０において、１ジョブにおける最後の用紙に対応する画像領域より下流側の非画像領域に、トナーバンドＴＢを形成する。そして、中間転写ベルト２０上のトナーバンドＴＢが二次転写ニップＮを通過する間、二次転写ロール３１とバックアップロール２５との間に、交流バイアスに逆転写バイアスを重畳したクリーニングバイアスを印加する。このクリーニングバイアスの印加により、二次転写ロール３１に付着した紙粉ＰＤ(炭酸カルシウムＣＣ、ファイバＦ)がトナーＴに伴われて中間転写ベルト２０側に転移する。この手法は、二次転写ロール３１が発泡体で構成されるために、その表面に無数の孔３１ａが形成されているような場合に有効である。
【選択図】 図６

Description

本発明は、電子写真複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置に係り、特に、像担持体上のトナー像を、接触転写方式を用いて記録材に転写する画像形成装置に関する。

従来における画像形成装置として、現像器によって感光体ドラム上に現像された各色成分トナー像を順次中間転写ベルト上に一次転写し、この中間転写ベルト上に重ね合わされた重ねトナー像を用紙に二次転写するものが知られている。ここで、二次転写を行う二次転写装置としては、例えば中間転写ベルトのトナー像担持面に接触配置される二次転写ロールと、中間転写ベルトを挟んで二次転写ロールに対向配置されるバックアップロールとを備えたものが知られている。この二次転写装置では、二次転写ロールとバックアップロールとの間に所定の二次転写バイアスを印加することで、中間転写ベルト上のトナー像を用紙に静電的に転移させている。

このような二次転写装置では、用紙が二次転写装置を通過していない間、中間転写ベルトと二次転写ロールとが直接接触する。すると、この間に、中間転写ベルトに付着していたトナーが二次転写ロール側に転移してしまうことがある。このようにして二次転写ロールにトナーが付着すると、次の用紙が二次転写装置を通過する際に、このトナーが今度は二次転写ロールから用紙の画像担持面の裏面側に転移し、用紙の裏面汚れを生じさせてしまう。

そこで、例えば二次転写ロールの表面に離型性のよいフッ素コート層を形成すると共に、二次転写ロールの表面を清掃するためのクリーニングブレードを配設し、二次転写ロール表面に付着したトナーを掻き取るようにした技術が存在する(特許文献１参照。)。
ただし、画像形成装置のレイアウトの都合などによって、クリーニングブレードを取り付けることができない場合もある。そこで、用紙が二次転写装置内を通過している間は中間転写ベルト上のトナーを用紙側に転移させる転写バイアスを印加し、用紙が二次転写装置を通過していない間は上記転写バイアスおよびこの転写バイアスとは極性が反対の逆転写バイアスを交互に印加する技術が存在する(特許文献２参照。)。

特開２０００−１８１２５１号公報(第５−８頁、図２、図８) 特開平３−６９９７８号公報(第３頁、第２図)

一方で、この種の画像形成装置では、用紙が二次転写装置を通過する間、用紙と二次転写ロールとが直接接触する。すると、用紙の表面に付着していた紙粉が、二次転写ロール側に転移・付着する。このようにして二次転写ロールに紙粉が付着すると、二次転写ロールの抵抗値が徐々に増加していき、その結果二次転写不良を招いてしまう。

かかる問題に対し、上記特許文献１に記載のクリーニングブレードを配設すれば、確かに、二次転写ロールから紙粉を除去することは可能かもしれない。しかしながら、上述したようにクリーニングブレードを取り付けることができない場合には対処することができない。
また、上記特許文献２記載の手法を用いた場合には、確かに、二次転写ロールに付着したトナーを除去することは可能であるものの、二次転写ロールに付着した紙粉を取り除くことは非常に困難であった。
さらに、二次転写ロールが発泡体で構成される場合、二次転写ロール表面には発泡による多数の孔が形成されるため、この孔に紙粉が詰まりやすい。そして、このような孔に紙粉が詰まった場合には、上記特許文献１記載のクリーニングブレードを用いたとしても、その除去は非常に難しいものとなる。

本発明は、かかる技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、用紙等の記録材から転写部材に転移・付着した紙粉等の異物を取り除くことにある。
また、他の目的は、長期にわたって安定した転写性能を維持することができる画像形成装置を提供することにある。

かかる目的のもと、本発明が適用される画像形成装置は、トナーを担持搬送する像担持体と、像担持体との間に形成される転写ニップに記録材を挟み、像担持体上のトナーを記録材に転写する転写部材と、転写ニップに記録材が存在しないときに、像担持体によって転写ニップにトナーを供給し、且つ、像担持体と転写部材との間に交流バイアスを印加するクリーニング動作を実行させる制御部とを含んでいる。

この画像形成装置において、制御部は、クリーニング動作を実行させる際に、転写部材に付着したトナーを像担持体側に転移させるための逆転写バイアスを、交流バイアスに重畳して印加させることができる。また、制御部は、クリーニング動作を実行させた後、像担持体に付着したトナーを転写部材に転移させるための転写バイアスおよび転写部材に付着したトナーを像担持体に転移させるための逆転写バイアスを交互に印加させることができる。さらに、制御部は、転写ニップに１ジョブにおける最初の記録材が突入する前あるいは転写ニップを１ジョブにおける最後の記録材が通過した後に、クリーニング動作を実行させることができる。

また、他の観点から捉えると、本発明が適用される画像形成装置は、像担持体にトナー像を形成するトナー像形成部と、トナー像形成部によって像担持体に形成されたトナー像を記録材に転写する転写部とを備え、転写部は、像担持体に圧接配置され、像担持体との間に記録材を通過させるための転写ニップを形成するニップ形成部材と、転写ニップを記録材が通過するときに、像担持体とニップ形成部材との間に像担持体上のトナーを記録材に転移させるための転写バイアスを供給する転写電源と、転写ニップを記録材が通過しないときであって、トナー像形成部によって像担持体に形成されたトナーバンドが転写ニップを通過する際に、像担持体とニップ形成部材との間に交流バイアスを供給する交流電源とを含んでいる。

この画像形成装置では、トナーバンドが転写ニップを通過する際に、像担持体とニップ形成部材との間にニップ形成部材上のトナーを像担持体に転移させるための逆転写バイアスを供給する逆転写電源をさらに含むことができる。この場合に、転写電源および逆転写電源は像担持体側に接続され、交流電源はニップ形成部材側に接続されることを特徴とすることができる。また、転写ニップに搬送される記録材を一枚ずつに捌く捌き部材をさらに含み、トナー像形成部は、記録材のうち捌き部材と接触する部位に対応する像担持体の所定領域にトナーバンドを形成することができる。さらに、ニップ形成部材を、発泡体で構成することができる。さらにまた、ニップ形成部材には、導電性を有し且つ接地された接地部材を当接配置することができる。

なお、本発明において、「転写ニップに記録材が存在しないとき」とは、「転写ニップに記録材が存在しない期間から選択される所定の期間」という主旨であり、「転写ニップに記録材が存在しない場合は常に」という主旨ではない。

本発明によれば、転写ニップに記録材が存在しないときに転写ニップにトナーを供給し且つ交流バイアスを印加するようにしたので、記録材から転写部材あるいはニップ形成部材に転移・付着した紙粉等の異物を取り除くことができる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施の形態という)について詳細に説明する。
＜実施の形態１＞
図１は、本実施の形態が適用される画像形成装置の概要を示す図である。この画像形成装置は、本体１内に、例えば電子写真方式にて各色成分トナー像が形成される複数(本実施の形態では四つ)の画像形成ユニット１０(具体的には１０Ｋ,１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ)、各画像形成ユニット１０で形成された各色成分トナー像を順次転写(一次転写)保持させる中間転写ベルト２０を備えている。また、画像形成装置は、中間転写ベルト２０に転写された重ね画像を用紙Ｐに一括転写(二次転写)させる二次転写装置３０、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置５０を備えている。さらに、本体１は、図示しない画像読取装置(ＩＩＴ)や図示しないパーソナルコンピュータ(ＰＣ)等から入力される画像データに対し、所定の画像処理を施すＩＰＳ(Image Processing System)８０を具備している。そして、本体１には、画像形成動作全体を制御する制御部１００が設けられている。

ここで、トナー像形成部として機能する各色成分の画像形成ユニット１０は、感光体ドラム１１、この感光体ドラム１１を所定の電位に帯電する帯電装置１２を備えている。また画像形成ユニット１０は、帯電された感光体ドラム１１に静電潜像を書き込むレーザ露光装置１３、各色成分トナーが収容されて感光体ドラム１１上の静電潜像を現像する現像装置１４を有している。さらに、画像形成ユニット１０は、感光体ドラム１１上に担持されたトナー像を中間転写ベルト２０に転写する一次転写ロール１５、一次転写後の感光体ドラム１１上の残留物を除去するドラムクリーナ１６を具備している。

本実施の形態において、感光体ドラム１１は、金属製の薄肉の円筒形ドラムの表面に有機感光層を形成したものからなり、有機感光層は負の帯電極性を有する材料で構成されている。また、帯電装置１２は、帯電ロールに負極性のバイアスを印加することで、感光体ドラム１１の有機感光層を負極性に帯電させている。さらに、レーザ露光装置１３は、帯電された感光体ドラム１１のうち、トナー像を形成すべき位置に光照射を行い、静電潜像を形成している。そして、現像装置１４による現像は反転現像方式にて行われる。したがって、現像装置１４で使用されるトナーは負極性帯電タイプのものであり、トナーは負極性に帯電していることになる。なお、本実施の形態では、現像装置１４においてトナーおよびキャリアを含む現像剤を用いた二成分現像方式が採用されている。また、一次転写ロール１５には、トナーの帯電極性とは逆極性(正極性)の一次転写バイアスが印加されるようになっており、感光体ドラム１１上のトナー像を中間転写ベルト２０に転移させている。さらに、ドラムクリーナ１６は、感光体ドラム１１の回転方向に対してカウンタ方向に圧接配置されるクリーニングブレードを有しており、感光体ドラム１１に付着する残留トナーを掻き取っている。

像担持体としての中間転写ベルト２０は、複数(本実施の形態では六つ)のロールに掛け渡されている。これらロールとしては、中間転写ベルト２０を駆動する駆動ロール２１、中間転写ベルト２０を張架する従動ロール２２、２３、２６、中間転写ベルト２０の搬送方向に略直交する方向の蛇行を規制する補正ロール２４、後述する二次転写装置３０のバックアップロール２５がある。そして、駆動ロール２１を挟んだ中間転写ベルト２０には、二次転写後の中間転写ベルト２０上の残留物を除去するベルトクリーナ２７が配設されている。ベルトクリーナ２７は、中間転写ベルト２０の回転方向に対してカウンタ方向に圧接配置されるクリーニングブレードを有しており、中間転写ベルト２０に付着する残留トナーを掻き取っている。
そして、二次転写装置３０は、中間転写ベルト２０のトナー像担持面側に圧接配置される転写部材としての二次転写ロール３１と、中間転写ベルト２０の裏面側に配置されて二次転写ロール３１の対向電極をなすバックアップロール２５とを備えている。

また、用紙搬送系は、記録材としての用紙Ｐを収容する用紙トレイ４０、この用紙トレイ４０に集積された用紙Ｐを所定のタイミングで取り出して搬送経路４４に搬送するピックアップロール４１、ピックアップロール４１にて繰り出された用紙Ｐを一枚ずつに捌く捌き部４２、捌き部４２で一枚ずつに捌かれた用紙Ｐを搬送する搬送ロール４３を備えている。また、搬送ロール４３の用紙搬送方向下流側には、所定のタイミングで二次転写装置３０に用紙Ｐを送り込むためのレジストレーションロール(レジロール)４４が配設されている。ここで、捌き部４２は、用紙Ｐの搬送方向に回転する捌き部材としてのフィードロール４２ａと、停止または用紙Ｐの搬送方向とは逆方向に回転する同じく捌き部材としてのリタードロール４２ｂとを備えている。また、二次転写装置３０よりも用紙搬送方向下流側の搬送経路４５には、二次転写後の用紙Ｐを定着装置５０まで搬送するためのベルト搬送装置７０が設けられている。

さらに、定着装置５０は、内部に加熱源を有し、回転可能に配設される加熱ロール５１を備えている。また、定着装置５０は、加熱ロール５１に圧接配置され、加熱ロール５１に従動回転する加圧ロール５２を備えている。ここで、加熱ロール５１は図示しない温度調整部によって所定の温度範囲となるように制御されている。
そして、定着装置５０よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐを上部側に向けて搬送する排出経路４６が設けられている。この排出経路４６には、複数の搬送ロール４７が配設されている。そして、この排出経路４６よりも下流側であって本体１の上部には、画像形成済みの用紙Ｐが排出される排紙トレイ２が形成されている。

また、本実施の形態では、両面モード選択時に、定着装置５０で片面定着済みの用紙Ｐを反転させて再度二次転写装置３０へと戻す用紙反転搬送機構６０が設けられている。この用紙反転搬送機構６０は、定着装置５０からの排出経路４６に対して下方に分岐する分岐経路６１を設け、この分岐経路６１にはさらに下方に向かって反転経路６２を延設すると共に、この反転経路６２からレジロール４４手前の搬送経路４５へと戻る戻し経路６３を連通接続したものである。そして、これらの経路には必要に応じて適宜数の搬送ロール６４が設けられている。また、定着装置５０の出口側には、定着後の用紙Ｐの搬送方向を排出経路４６または分岐経路６１に切り替えるゲート６５が設けられ、分岐経路６１と戻し経路６３との分岐点には反転前後の用紙Ｐの搬送方向を切り替えるゲート６６が設けられている。さらに、反転経路６２には、正逆回転可能に配設されるスイッチバックロール６７が取り付けられている。

次に、本実施の形態に係る画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。図示しない画像読取装置(ＩＩＴ)や図示しないパーソナルコンピュータ(ＰＣ)等から出力される画像データは、図１に示すような画像形成装置に入力される。画像形成装置では、ＩＰＳ８０にて所定の画像処理が施された後、画像形成ユニット１０等によって作像作業が実行される。ＩＰＳ８０では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度/色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、黒(Ｋ)、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)の４色の色材階調データに変換され、レーザ露光装置１３に出力される。

レーザ露光装置１３では、入力された色材階調データに応じて、例えば半導体レーザから出射された露光ビームを画像形成ユニット１０Ｋ,１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃの各々の感光体ドラム１１に照射している。画像形成ユニット１０Ｋ,１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃの感光体ドラム１１では、帯電装置１２によってその表面が例えば−５５０Ｖに帯電された後、レーザ露光装置１３によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。この静電潜像は、レーザ露光装置１３にて光書き込みが行われた潜像形成領域(例えば−５０Ｖの帯電電位を有する)、および、光書き込みが行われなかった非潜像形成領域(例えば−５５０Ｖの帯電電位を有する)からなる。

現像装置１４では、図示しない現像スリーブに対し、直流−３５０Ｖにピークトゥピークが１ｋＶの交流を重畳した現像バイアスが印加されている。このため、感光体ドラム１１上に形成される潜像形成領域(−５０Ｖ)は、現像スリーブに対して相対的に正の電位(３００Ｖ)となる。一方、感光体ドラム１１に形成される非画像形成領域(−５５０Ｖ)は、現像スリーブ(−３５０Ｖ)に対して相対的に負の電位(−２００Ｖ)となる。したがって、負極性に帯電する現像スリーブ上のトナーは、感光体ドラム１１上の潜像形成領域に静電的に転移する。これにより、感光体ドラム１１上に形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット１０Ｋ,１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃの現像装置１４にて、黒(Ｋ)、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)の各色のトナー像として現像される。

画像形成ユニット１０Ｋ,１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃの感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム１１と中間転写ベルト２０とが当接する一次転写部にて、中間転写ベルト２０上に転写される。より具体的には、一次転写部において、一次転写ロール１５にて中間転写ベルト２０の基材に対しトナーの帯電極性と逆極性(本実施の形態では正極性)の一次転写バイアスが印加され、未定着トナー像が中間転写ベルト２０の表面に順次重ね合わせられて一次転写が行われる。このようにして一次転写された未定着トナー像は、中間転写ベルト２０の回転に伴って二次転写装置３０に搬送される。

一方、用紙搬送系では、画像形成のタイミングに合わせてピックアップロール４１が回転し、用紙トレイ４０から用紙Ｐが供給される。ピックアップロール４１により供給された用紙Ｐは捌き部４２によって捌かれ、一枚の用紙Ｐだけを下流側に搬送する。そして、用紙Ｐは、搬送ロール４３により搬送経路４５を搬送され、二次転写装置３０に到達する。二次転写装置３０に到達する前に、用紙Ｐはレジロール４４によって一旦停止され、前述のようにしてトナー像が担持された中間転写ベルト２０の移動タイミングに合わせてレジロール４４が回転することで、用紙Ｐの位置とトナー像の位置との位置合わせがなされる。

二次転写装置３０では、中間転写ベルト２０を介して、二次転写ロール３１がバックアップロール２５に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された用紙Ｐは、中間転写ベルト２０と二次転写ロール３１との間に挟み込まれる。このとき、バックアップロール２５にトナーの帯電極性と同極性の電圧(本実施の形態では負極性)が印加されると、接地された二次転写ロール３１を対向電極とする転写電界が形成される。そして、中間転写ベルト２０上に担持された未定着トナー像は、二次転写ロール３１とバックアップロール２５とによって押圧される二次転写位置にて、用紙Ｐに静電転写される。

その後、トナー像が静電転写された用紙Ｐは、中間転写ベルト２０から剥離された後、ベルト搬送装置７０によって定着装置５０まで搬送される。定着装置５０に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着装置５０によって熱および圧力で定着処理を受けることで用紙Ｐ上に定着される。その後、定着画像が形成された用紙Ｐがゲート６５によって排出経路４６側へ向けられ、用紙Ｐは排紙トレイ２に排出される。一方、用紙Ｐへの転写が終了した後、中間転写ベルト２０上に残った残留トナーは、中間転写ベルト２０の回動に伴ってベルトクリーナ２７との対向部まで搬送され、ベルトクリーナ２７によって中間転写ベルト２０上から除去される。

また、用紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着装置５０を通過した用紙Ｐの先端がゲート６５によって分岐経路６１に進入し、分岐経路６１を搬送された後にゲート６６によって反転経路６２に進入する。反転経路６２において、用紙Ｐはスイッチバックロール６７によって一旦奥側に向けて搬送された後、用紙Ｐの後端がゲート６６を抜けた直後のタイミングで一旦停止し、その後所定のタイミングでスイッチバックロール６７を逆回転させることにより今度は逆方向に向けて搬送される。その際、用紙Ｐはゲート６６によって戻し経路６３に進入する。戻し経路６３を搬送される用紙Ｐは、搬送ロール６４によって搬送経路４４へと戻される。このとき、用紙Ｐは最初に搬送経路４５にあったときとは異なり、表裏が反転された状態となっている。そして、今度は用紙Ｐの裏面に未定着トナー像が静電転写され、定着装置５０によって定着された後、排出経路４５を介して排紙トレイ２に排出される。

次に、転写部としての二次転写装置３０およびその動作について詳細に説明する。図２は、本実施の形態における二次転写装置３０の構成を説明するための図である。
二次転写装置３０において、転写部材あるいはニップ形成部材として機能する二次転写ロール３１は発泡体としての発泡ポリウレタンで構成されており、例えば金属面に１ｋｇ重の荷重で押し付けて１ｋＶの電圧を印加したときの抵抗が７.２logΩである。一方、バックアップロール２５は、エピクロルヒドリンゴムで形成された導電性ゴムロールからなり、例えば金属面に１ｋｇ重の荷重で押し付けて１ｋＶの電圧を印加したときの抵抗が７.５logΩである。
なお、中間転写ベルト２０は、ポリイミド樹脂にカーボンブラック等の導電剤を適当量含有させたものから構成され、その厚さは８０μｍで体積抵抗率は１０logΩｃｍである。そして、中間転写ベルト２０としては、ポリイミド樹脂の他にも、例えばポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂または各種ゴム等を使用することができる。

また、二次転写装置３０は、バックアップロール２５に二次転写バイアス(転写バイアス)および逆転写バイアスを供給する電源ユニット９０を具備している。この電源ユニット９０は、負極性の電圧を供給する負の直流電源(転写電源)９１と、正極性の電圧を供給する正の直流電源(逆転写電源)９２とを有している。さらに、二次転写装置３０は、負の直流電源９１と正の直流電源９２とを切り替え、また、負の直流電源９１あるいは正の直流電源９２からの給電を停止する第１の切り替えスイッチ９３を備えている。さらにまた、二次転写装置３０は、二次転写ロール３１に交流バイアスを供給するための交流電源９４を有している。そして、二次転写装置３０は、交流電源９４と接地とを切り替え、また、交流電源９４あるいは接地との接続を切断する第２の切り替えスイッチ９５を備えている。

図３は、制御部１００の機能ブロックを説明する図である。なお、制御部１００は、上述したように画像形成装置全体の制御を行っているが、図３には、二次転写装置３０(図２参照)に関連する機能ブロックのみを示している。
制御部１００のＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に記憶されたプログラムに従い、ＲＡＭ１０３との間で適宜データのやりとりを行いながら処理を実行する。また、この制御部１００には、入出力インタフェース１０４を介して、ＩＰＳ８０からの画像形成情報(具体的には画像形成タイミングの情報)が入力される。また、制御部１００は、入出力インタフェース１０４を介して、ＩＰＳ８０、第１の切り替えスイッチ９３および第２の切り替えスイッチ９５を制御している。

では、図４に示すタイミングチャートを参照しながら、二次転写装置３０における二次転写バイアスおよび帯電バイアスの供給および切り替え動作について説明する。なお、以下の説明では、中間転写ベルト２０のうち、用紙Ｐに転写するためのトナー像が形成され得る領域を画像領域(イメージ領域)と呼ぶ。また、中間転写ベルト２０の移動方向に対し、画像領域と画像領域との間に設けられる領域および１ジョブにおける最後の用紙Ｐに対する最後の画像領域よりも後ろ側の領域を非画像領域(インターイメージ領域)と呼ぶ。
制御部１００では、ＩＰＳ８０から入力されてくる画像形成タイミング情報に基づいて中間転写ベルト２０上の画像領域が二次転写装置３０に到達する時期を演算する。そして、制御部１００は、中間転写ベルト２０上の画像領域が二次転写装置３０に到達する前すなわち非画像領域が二次転写装置３０を通過している間、第１の切り替えスイッチ９３をオフに設定する。これにより、バックアップロール２５には、正負いずれのバイアスも供給されないことになる。なお、このとき制御部１００は、第２の切り替えスイッチ９５を接地側に設定しており、二次転写ロール３１に印加される交流バイアスはＯＦＦ(０)となっている。

次に、制御部１００は、中間転写ベルト２０上の画像領域の移動方向先端が二次転写装置３０に突入するタイミングに合わせて、第１の切り替えスイッチ９３を負の直流電源９１側と接続させる。また、制御部１００は、中間転写ベルト２０上の画像領域の移動方向先端が二次転写装置３０に存在する間も、第２の切り替えスイッチ９５を接地側に設定した状態を維持させる。これにより、バックアップロール２５には、負の直流電源９１から負極性の二次転写バイアス(−２７００Ｖ)が供給されることになり、二次転写バイアスが供給されるバックアップロール２５と接地される二次転写ロール３１との間には、二次転写電界が形成される。このようにして形成される二次転写電界により、中間転写ベルト２０上のトナー(負極性に帯電)は、中間転写ベルト２０から用紙Ｐに二次転写される。

そして、制御部１００は、ＩＰＳ８０から入力されてくる画像形成タイミング情報に基づいて、１ジョブにおける最後の用紙Ｐに対応する画像領域の下流側に存在する非画像領域に、トナーバンドを形成するようにＩＰＳ８０に信号を出力する。そして、ＩＰＳ８０では、１ジョブにおける最後の用紙Ｐに対応する画像領域の直後に、中間転写ベルト２０の幅方向(移動方向に直交する方向)全域にわたって濃度２０％程度のトナーバンド(トナー像)が形成されるような書き込み信号をレーザ露光装置１３に出力する。次いで、レーザ露光装置１３によって感光体ドラム１１上に形成されたトナーバンド用の静電潜像は、現像装置１４で現像された後、一次転写ロール１５によって中間転写ベルト２０上に一次転写され、二次転写装置３０まで搬送される。なお、この例では、ＩＰＳ８０がイエローの画像形成ユニット１０Ｙのレーザ露光装置１３のみに書き込み信号を出力しており、中間転写ベルト２０上には、イエローの２０％濃度のトナーバンドが形成されている。

次に、制御部１００は、中間転写ベルト２０上の、１ジョブの最後の用紙Ｐに対応する画像領域の移動方向後端が二次転写装置３０を通過するタイミングに合わせて、第１の切り替えスイッチ９３を正の直流電源９２側に設定する。これにより、バックアップロール２５には、正の直流電源９２から正極性の逆転写バイアス(＋８００Ｖ)が供給されることになる。また、制御部１００は、同時に、第２の切り替えスイッチ９５を交流電源９４と接続する側に切り替える。これにより、二次転写ロール３１には、周波数２ｋＨｚ、ピークトゥピーク電圧Ｖppが１.５ｋＶの交流バイアスが供給される。すると、バックアップロール２５と二次転写ロール３１との間には、交流バイアスに直流の逆転写バイアスが重畳されたクリーニングバイアスが供給されることになり、バックアップロール２５と二次転写ロール３１との間にはクリーニングバイアスによるクリーニング電界が形成される。そして、中間転写ベルト２０上に形成されたトナーバンドは、クリーニング電界の中を通過していく。このようにして形成されるクリーニング電界および中間転写ベルト２０上に形成されるトナーバンドにより、用紙Ｐから二次転写ロール３１に転移・付着した紙粉は、二次転写ロール３１から中間転写ベルト２０へと転移する。なお、二次転写装置３０へのトナーバンドの供給および交流バイアスの印加を、クリーニング動作と呼ぶ。また、このクリーニング動作によって二次転写ロール３１に付着した紙粉が中間転写ベルト２０へと転移する理由については後述する。

さらに、制御部１００は、中間転写ベルト２０上のトナーバンドが二次転写装置３０を通過した後に、第１の切り替えスイッチ９３を負の直流電源９１側、正の直流電源９２側、さらに負の直流電源９１側に順次切り替える。一方、制御部１００は、中間転写ベルト２０上のトナーバンドが二次転写装置３０を通過した直後に、第２の切り替えスイッチ９５をオフに設定する。これにより、何らかの理由によって二次転写ロール３１に付着したトナーや紙粉等は、より確実に中間転写ベルト２０に転移することになる。そして、制御部１００は、中間転写ベルト２０上の非画像領域が二次転写装置３０を通過している間に、第１の切り替えスイッチ９３をオフに設定し、一連の動作を終了する。

図５は、一般的な用紙Ｐの紙粉とされる炭酸カルシウムおよびファイバについて、これらを帯電させるために印加される放電電流値と帯電電荷との関係を調査した結果を示している。なお、炭酸カルシウムは、用紙Ｐの平滑度、白色度、坪量等を上げるために使用される填料(フィラー)としてよく用いられる材料であり、特に、中性紙では広く使用されている。同図より、炭酸カルシウムおよびファイバが、正の帯電極性を有していることが理解される。

図６は、中間転写ベルト２０上のトナーバンドＴＢが二次転写ロール３１とバックアップロール２５との間を通過する際のトナーバンドＴＢ(トナーＴ)および紙粉ＰＤの挙動を模式的に示した図である。本実施の形態では、上述したように、二次転写ロール３１が発泡ポリウレタンで構成されており、二次転写ロール３１の表面には発泡による無数の孔３１ａが形成されている。そして、この孔３１ａには紙粉ＰＤが詰まっている。この紙粉ＰＤは、搬送されてくる用紙Ｐから転移したものである。なお、紙粉ＰＤは、上述した炭酸カルシウムＣＣおよびファイバＦを主成分としている。

では、クリーニング動作について具体的に説明する。まず、中間転写ベルト２０上の非画像領域に形成されたトナーバンドＴＢを構成するトナーＴが、中間転写ベルト２０の移動に伴って中間転写ベルト２０と二次転写ロール３１とが接する二次転写ニップ(転写ニップ)Ｎに搬送されてくる。このとき、二次転写ロール３１とバックアップロール２５との間には、上述したように交流バイアスに直流の逆転写バイアスが重畳されたクリーニングバイアスが供給されており、二次転写ニップＮにはクリーニング電界が形成されている。供給されるクリーニングバイアスのうち、交流バイアスは、二次転写ニップＮに存在するトナーＴおよび紙粉ＰＤを振動させる機能を有している。したがって、交流バイアスの印加により、負極性に帯電するトナーＴの一部は二次転写ロール３１の孔３１ａに入り込み、孔３１ａ内に存在し正極性に帯電する紙粉ＰＤ(炭酸カルシウムＣＣ、ファイバＦ)に対し、静電的に吸着する。また、交流バイアスの印加により、二次転写ロール３１の孔３１ａに対する紙粉ＰＤの付着力も低下せしめられる。他方、供給されるクリーニングバイアスのうち、逆転写バイアスは、二次転写ニップＮに存在するトナー(負極性に帯電)および二次転写ロール３１の孔３１ａ内に入り込んだトナーＴを中間転写ベルト２０側に引き込む機能を有している。したがって、二次転写ニップＮにおいて中間転写ベルト２０上に存在するトナーＴは、中間転写ベルト２０側に引きつけられた状態となり、二次転写ロール３１の孔３１ａに入り込んだトナーＴは、逆転写バイアスの印加によって再び中間転写ベルト２０側に移動しようとする。このとき、二次転写ロール３１の孔３１ａに入り込んだトナーＴは、吸着していた紙粉ＰＤを伴って中間転写ベルト２０へと転移していく。この結果、二次転写ニップＮを通過した二次転写ロール３１(孔３１ａ)からは、紙粉ＰＤが取り除かれることになる。そして、二次転写ニップＮを通過した中間転写ベルト２０上のトナーＴおよび紙粉ＰＤは、ベルトクリーナ２７(図１参照)に設けられたクリーニングブレードによって掻き取られ、除去される。このとき、トナーバンドＴＢを形成するトナーＴの濃度はたかだか２０％程度であるので、クリーニングブレードに負担をかけることなく、トナーＴよび紙粉ＰＤの除去が行われる。なお、トナーバンドＴＢの長さおよびクリーニングバイアスの印加時間については適宜設定することが可能であるが、少なくとも二次転写ロール３１が一回転する間、さらには二次転写ロール３１が数回転する間行われることが好ましい。

なお、図４に示したように、その後交流バイアスが切られ、二次転写バイアスおよび逆転写バイアスが交互に印加される。これにより、例えば通常の帯電極性と逆極性(この例では正極性)に帯電することで二次転写ロール３１側に転移してしまったトナーＴや紙粉ＰＤ等を中間転写ベルト２０側に移動させることができる。そして、これらも、ベルトクリーナ２７(図１参照)で除去されることになる。

このように、本実施の形態では、中間転写ベルト２０上の非画像領域に所定濃度(この例では２０％)のトナーで構成されたトナーバンドＴＢを形成し、二次転写装置３０に供給するようにした。そして、トナーバンドＴＢが二次転写装置３０の二次転写ニップＮを通過する間、交流バイアスに逆転写バイアスを重畳したクリーニングバイアスを印加するようにした。これにより、二次転写ロール３１に付着していた紙粉ＰＤを二次転写ロール３１側に転移させることができる。そして、中間転写ベルト２０に転移・付着したトナーＴおよび紙粉ＰＤは、ベルトクリーナ２７(図１参照)によって取り除くことができる。特に、本実施の形態では、二次転写ロール３１が発泡ポリウレタンで構成されているために、その表面には無数の孔３１ａが形成されており、孔３１ａ内に紙粉ＰＤが詰まりやすい。本実施の形態では、このような手法を採用することにより、二次転写ロール３１の孔３１ａに詰まった紙粉ＰＤも取り出して除去することが可能になる。また、紙粉ＰＤに限らず、正極性に帯電し二次転写ロール３１に付着するその他の異物についても、紙粉ＰＤと同様に、二次転写ロール３１から中間転写ベルト２０側に転移させることができる。
このようにして二次転写ロール３１から紙粉ＰＤやその他の異物を取り除くことにより、二次転写ロール３１の経時的な抵抗変化を抑制することができる。そして、二次転写ロール３１の経時的な抵抗変化を抑制できることにより、長期にわたって安定した二次転写性能の維持を図ることが可能になる。

また、本実施の形態では、二次転写ニップＮに対する交流バイアスの印加を停止した後に、二次転写ニップＮに二次転写バイアスおよび逆転写バイアスを交互に切り替えて供給するようにした。これにより、二次転写ロール３１に付着したトナーＴおよび二次転写ロール３１に残存する紙粉ＰＤを、より確実に中間転写ベルト２０側に転移させることができる。したがって、二次転写ロール３１に付着したトナーが、二次転写バイアスの印加時に二次転写ロール３１から用紙Ｐの裏面に逆転移して付着するといった現象の発生を抑制することができ、用紙Ｐの裏面汚れを防ぐことが可能になる。
さらに、本実施の形態では、バックアップロール２５に二次転写バイアスおよび逆転写バイアスを供給するための電源ユニット９０を接続できる構成とし、また、二次転写ロール３１に交流バイアスを供給するための交流電源９４を接続できる構成とした。これにより、配線の取り回しが容易になり、各部材のレイアウトおよび配線の取り回し等を簡易にすることができる。

なお、本実施の形態では、１ジョブの終了時にトナーバンドＴＢの形成およびクリーニングバイアスの印加を行うようにしていたが、これに限られるものではなく、例えば１ジョブの開始前に行うようにしてもよい。また、二次転写装置３０から出力されるプリント枚数をカウントし、プリント枚数が所定の枚数となる毎にトナーバンドＴＢの形成およびクリーニングバイアスの印加を行ってもよい。

＜実施の形態２＞
本実施の形態は、実施の形態１と略同様であるが、トナーバンドＴＢを中間転写ベルト２０の移動方向に直交する方向(幅方向)全域にわたって形成するのではなく、二次転写ロール３１の中で紙粉ＰＤが付着しやすい部位と対応する領域に集中的に形成するようにしたものである。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同様のものについては、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

図７は、図１に示す画像形成装置における捌き部４２と二次転写ロール３１との位置関係を説明するための図である。捌き部４２において、フィードロール４２ａ(図１参照)は、回転可能に配設されるシャフト４２１と、このシャフト４２１に取り付けられるロール部材４２２および４２３とを有している。一方、リタードロール４２ｂ(図１参照)は、固定配設されるシャフト４２４と、このシャフト４２４に取り付けられるロール部材４２５および４２６とを有している。なお、フィードロール４２ａのロール部材４２２はリタードロール４２ｂのロール部材４２５に当接し、フィードロール４２ａのロール部材４２３はリタードロール４２ｂのロール部材４２６に当接している。捌き部４２では、上述したように、用紙Ｐの搬送方向に回転するフィードロール４２ａと、停止または用紙Ｐの搬送方向とは逆方向に回転するリタードロール４２ｂとによって、用紙Ｐを一枚ずつに捌いている。このため、捌き部４２を通過した用紙Ｐでは、ロール部材４２２とロール部材４２５との対向部、およびロール部材４２３とロール部材４２６との対向部において、最も擦れられることになり、その結果用紙Ｐの該当部位に多数の紙粉ＰＤが付着することになる。これらの部位に付着した紙粉ＰＤは、二次転写ロール３１の所定の部位Ｂに集中的に付着し、この所定の部位Ｂにおける抵抗値だけが著しく上がってしまう。すると、二次転写ロール３１に供給される二次転写バイアスは一定であるため、紙粉ＰＤが付着しやすい部位Ｂとそれ以外の部位Ａとで、二次転写条件が変わってしまい、筋状の転写不良が発生してしまうことになる。

このような不具合を抑制するためには、上述した実施の形態１のように、中間転写ベルト２０の幅方向全域にわたってトナーバンドＴＢを形成することも有効ではあるが、ある程度は無駄なトナーＴが生じてしまう。そこで、本実施の形態では、図８に示すように、紙粉ＰＤが付着しやすい部位Ｂに対応する領域だけにトナーバンドＴＢ(具体的には第１のトナーバンドＴＢ１および第２のトナーバンドＴＢ２)を形成するようにした。なお、これら第１のトナーバンドＴＢ１および第２のトナーバンドＴＢ２の形成タイミングおよび二次転写ニップＮに対するクリーニングバイアスの印加タイミング等については、図８に示しているように、実施の形態１と同様である。

ここで、図９は、クリーニング動作の有無をパラメータとしたときの、プリント枚数と二次転写ロール３１における抵抗変化ΔＲとの関係を示したものである。ここで、抵抗変化ΔＲは、図７に示す二次転写ロール３１の部位Ｂにおける抵抗値と部位Ａにおける抵抗値との差をとったものである。なお、抵抗は、各部位Ａ、Ｂを幅５ｍｍの電極に対して１５ｇの荷重で当接させ、１ｋＶの電圧を印加したときの電流値から求められている。
図９から明らかなように、クリーニングすなわち第１のトナーバンドＴＢ１、第２のトナーバンドＴＢ２の形成およびクリーニングバイアスの印加を行うことにより、二次転写ロール３１における抵抗変化ΔＲが小さくなること、すなわち、二次転写ロール３１の軸方向に対する抵抗値が略一定に維持されることが理解される。また逆にクリーニングを行わない場合には、プリント枚数の増加とともに抵抗変化ΔＲが指数関数的に増加することも理解される。以上の結果により、クリーニング動作を行わせることの有効性が確認できる。

本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、二次転写ロール３１に付着した紙粉ＰＤを除去することができる。特に、本実施の形態では、捌き部４２の捌き動作によって紙粉ＰＤが付着しやすい部位Ｂに対応する部位(中間転写ベルト２０)に集中的にトナーバンドＴＢ(第１のトナーバンドＴＢ１、第２のトナーバンドＴＢ２)を形成するようにしたので、トナーバンドＴＢの作成に必要なトナーＴの量を減少させることができる。したがって、無駄に消費されるトナーＴを減らすことができ、トナーＴを有効に利用することが可能となる。

なお、例えば図１０に示すように、二次転写装置３０において、二次転写ロール３１に接地された接地部材としての導電ロール９６を当接配置することもできる。ここで、導電ロール９６は例えばステンレスにて構成され、二次転写ロール３１の回転に伴って従動回転するように配置される。そして、実施の形態１や２と同様に、中間転写ベルト２０上にトナーバンドＴＢが形成され、中間転写ベルト２０上に形成されたトナーバンドＴＢが二次転写装置３０を通過する際に、二次転写装置３０には、交流バイアスに逆転写バイアスが重畳されたクリーニングバイアスが供給される。
その際、導電ロール９６には、供給されるクリーニングバイアスの一部が流れ込むため、二次転写ロール３１と導電ロール９６との間でも、紙粉ＰＤが振動せしめられる。その結果、二次転写ニップＮにおいて紙粉ＰＤが二次転写ロール３１から取り出されやすくなる。つまり、導電ロール９６を取り付けることにより、紙粉ＰＤの取り出しが補助され、二次転写ロール３１から紙粉ＰＤをより除去しやすくすることができる。

また、実施の形態１,２では、中間転写型の画像形成装置における二次転写装置３０を例に説明を行ったが、これに限られるものではなく、例えば感光体ドラムとこの感光体ドラムに圧接配置される転写ロールとを備えた画像形成装置に対しても、同様に適用することができる。

本実施の形態が適用される画像形成装置の全体構成を示す図である。 二次転写装置の構成を説明するための図である。 制御部の機能ブロック図である。 実施の形態１において、二次転写バイアスおよび交流バイアスの切り替えを説明するためのタイミングチャートである。 紙粉の主成分である炭酸カルシウムおよびファイバの帯電極性を説明するためのグラフ図である。 クリーニングバイアスを印加した際の紙粉の挙動を説明するための模式図である。 捌き部におけるフィードロールの構成と二次転写ロールにおいて紙粉が付着しやすい部位との関係を説明する図である。 実施の形態２において、二次転写バイアスおよび交流バイアスの切り替えを説明するためのタイミングチャートである。 トナーバンド形成およびクリーニングバイアスの印加の有無をパラメータとしたときの、プリント枚数と二次転写ロールにおける抵抗変化との関係を示したグラフ図である。 さらに他の二次転写装置の構成を説明するための図である。

符号の説明

１…本体、１０(１０Ｋ,１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ)…画像形成ユニット、１１…感光体ドラム、１２…帯電装置、１３…レーザ露光装置、１４…現像装置、１５…一次転写ロール、１６…ドラムクリーナ、２０…中間転写ベルト、２５…バックアップロール、２７…ベルトクリーナ、３０…二次転写装置、３１…二次転写ロール、３１ａ…孔、４２…捌き部、８０…ＩＰＳ、９０…電源ユニット、９１…負の直流電源、９２…正の直流電源、９３…第１の切り替えスイッチ、９４…交流電源、９５…第２の切り替えスイッチ、９６…導電ロール、１００…制御部、Ｔ…トナー、ＴＢ…トナーバンド、ＰＤ…紙粉、Ｎ…二次転写ニップ

Claims (10)

1. トナーを担持搬送する像担持体と、
   前記像担持体との間に形成される転写ニップに記録材を挟み、当該像担持体上のトナーを当該記録材に転写する転写部材と、
   前記転写ニップに前記記録材が存在しないときに、前記像担持体によって当該転写ニップにトナーを供給し、且つ、前記像担持体と前記転写部材との間に交流バイアスを印加するクリーニング動作を実行させる制御部と
   を含む画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記クリーニング動作を実行させる際に、前記転写部材に付着したトナーを前記像担持体側に転移させるための逆転写バイアスを、前記交流バイアスに重畳して印加させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記クリーニング動作を実行させた後、前記像担持体に付着したトナーを前記転写部材に転移させるための転写バイアスおよび当該転写部材に付着したトナーを当該像担持体に転移させるための逆転写バイアスを交互に印加させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記転写ニップに１ジョブにおける最初の記録材が突入する前あるいは当該転写ニップを１ジョブにおける最後の記録材が通過した後に、前記クリーニング動作を実行させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 像担持体にトナー像を形成するトナー像形成部と、
   前記トナー像形成部によって前記像担持体に形成された前記トナー像を記録材に転写する転写部とを備え、
   前記転写部は、
   前記像担持体に圧接配置され、当該像担持体との間に記録材を通過させるための転写ニップを形成するニップ形成部材と、
   前記転写ニップを前記記録材が通過するときに、前記像担持体と前記ニップ形成部材との間に当該像担持体上のトナーを当該記録材に転移させるための転写バイアスを供給する転写電源と、
   前記転写ニップを前記記録材が通過しないときであって、前記トナー像形成部によって前記像担持体に形成されたトナーバンドが当該転写ニップを通過する際に、前記像担持体と前記ニップ形成部材との間に交流バイアスを供給する交流電源と
   を含む画像形成装置。
6. 前記トナーバンドが前記転写ニップを通過する際に、前記像担持体と前記ニップ形成部材との間に当該ニップ形成部材上のトナーを当該像担持体に転移させるための逆転写バイアスを供給する逆転写電源をさらに含むことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
7. 前記転写電源および前記逆転写電源は前記像担持体側に接続され、前記交流電源は前記ニップ形成部材側に接続されることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
8. 前記転写ニップに搬送される前記記録材を一枚ずつに捌く捌き部材をさらに含み、
   前記トナー像形成部は、前記記録材のうち前記捌き部材と接触する部位に対応する像担持体の所定領域に前記トナーバンドを形成することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
9. 前記ニップ形成部材が、発泡体からなることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
10. 前記ニップ形成部材には、導電性を有し且つ接地された接地部材が当接配置されることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。

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