JP4557379B2

JP4557379B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4557379B2
Application number: JP2000190023A
Authority: JP
Inventors: 明彦内山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-06-23
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2020-06-23
Also published as: JP2002006577A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばプリンタや複写機などとされる電子写真方式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真方式によるカラー画像形成装置の普及に伴い、カラー画像の高品質化に対する要求に加え、カラー出力の高速化に対する要求が高まってきている。この要求に応えるために、画像形成方式にいくつかの提案がなされているが、その中でタンデム型と称される、イエロー（以下、「Ｙ」と記す）トナー、マゼンタ（以下、「Ｍ」と記す）トナー、シアン（以下、「Ｃ」と記す）トナー、およびブラック（以下、「Ｂｋ」と記す）トナーの画像をそれぞれドラム状の像担持体上に形成し、転写材担持体である転写ベルトによって搬送される転写材に対し、それぞれの転写手段によって順次転写を行い、最後に定着を行うカラー画像形成方式がある。
【０００３】
図５に、従来のタンデム型カラー画像形成装置の一例を示す。
【０００４】
像形成動作がスタートすると、像担持体である感光ドラム１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｂｋや転写材担持体である転写ベルト１１４などが所定のプロセス速度で矢印方向に回転を始める。Ｙの画像形成ステーションＰａにおいて、感光ドラム１０１Ｙは帯電ローラ１０２Ｙによって一様に負極性に帯電され、露光装置１１１Ｙからの走査ビーム１１２Ｙによって画像情報に従った静電潜像が形成される。
【０００５】
静電潜像は、現像手段である現像ユニット１０８Ｙで、負極性に帯電された現像剤（トナー）によって現像され、Ｙのトナー像すなわち現像剤像が形成される。
【０００６】
一方、転写材カセット１１５に積載されている転写材Ｐは、レジストローラ１１９まで搬送されて、ここで感光ドラム１０１Ｙ上のトナー像に同期をとられて更に転写ベルト１１４上に搬送される。
【０００７】
転写材Ｐが転写ベルト１１４によって第１色目の転写部に搬送されると、感光ドラム１０１Ｙ上のトナー像が転写バイアス電源１２２Ｙから正極性の転写バイアスが印加された転写手段としての転写ローラ１０４Ｙによって転写材Ｐ上に転写される。
【０００８】
転写材Ｐが転写ベルト１１４によって搬送されていくのに同期して、下流側の画像形成ステーションＰｂ〜Ｐｄによって、Ｍ、Ｃ、Ｂｋのトナー像が形成され、各色のトナー像は、更に、転写バイアス電源１２２Ｍ、１２２Ｃ、１２２Ｂｋから正極性のバイアスが印加された転写ローラ１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｂｋによって転写材Ｐにそれぞれ重ねて転写される。なお、画像形成ステーションＰｂ、Ｐｃ、Ｐｄは上記上述した画像形成ステーションＰａと同一構成を備えており、トナーの色のみが相違している。
【０００９】
Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋのトナー像が転写された転写材Ｐは転写ベルト１１４から分離されて定着装置１２１へと搬送され、ここで、トナー像が溶融固着されてカラー画像が得られる。
【００１０】
感光ドラム１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｂｋ上に残留したトナーはファーブラシ、ブレードなどのクリーニング装置１０９Ｙ、１０９Ｍ、１０９Ｃ、１０９Ｂｋによって除去され、廃トナー容器１１０Ｙ、１１０Ｍ、１１０Ｃ、１１０Ｂｋに収容される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようなカラー画像形成装置においては、トナー像形成は常に転写材上に行われるため、転写ベルトがトナーで汚れることはない。ところが、かぶりトナーがある場合や給紙ジャムによって転写材が搬送されていないのに画像形成を行ってしまった場合、あるいは指定された転写材と画像の大きさが異なっていた場合には転写ベルト上に画像がそのまま形成されてしまう。
【００１２】
また、カラー画像形成装置本体が画像濃度制御を行うために試験的に転写ベルト上にトナー像を形成することもあり、このような場合には転写ベルトのクリーニングを行わないと次の画像が転写される転写材に裏汚れを引き起こしてしまう。
【００１３】
そこで、ブレードやブラシなどを使って転写ベルト上のトナーをクリーニングする方法が考えられるが、これは転写ベルトに摺擦傷を付けてしまい正常な転写ができなくなって画像不良を発生させる原因になる。また、ブレードやブラシなどによって回収された廃トナーを貯めておく廃トナー容器が新たに必要になり、カラー画像形成装置本体のスペースを圧迫する上にコストアップを招いてしまう。
【００１４】
このような問題は、感光ドラム上に形成したトナー画像を中間転写体に一次転写し、更に、転写材に二次転写する方式の画像形成装置においても同様である。
【００１５】
従って、本発明の主な目的は、新たな部材を追加することなく、効果的に転写材担持体上の現像剤をクリーニングでき、かつクリーニング中に転写材担持体へ与えるダメージを最小限に抑えることのできる画像形成装置を提供することである。
【００１６】
本発明の他の目的は、新たな部材を追加することなく、効果的に中間転写体上の現像剤をクリーニングでき、かつクリーニング中に中間転写体へ与えるダメージを最小限に抑えることのできる画像形成装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、現像剤像が形成される像担持体と、転写材を搬送する移動可能な無端状の転写材担持ベルトと、前記像担持体上の現像剤像を前記転写材担持ベルト上に担持された転写材に転写する転写手段と、前記転写手段にバイアスを印加する転写バイアス電源と、を有し、前記転写手段に前記転写バイアス電源がクリーニングバイアスを印加することで前記転写材担持ベルト上に付着した現像剤を前記転写材担持ベルトから前記像担持体に逆転写させてクリーニングするクリーニングモードを実行可能な画像形成装置において、
前記クリーニングモードは、所定の転写ベルトクリーニングタイミングで実行されるものであり、前記クリーニングモードは、前記転写材担持ベルトの表面移動速度と前記像担持体の表面移動速度とが略等速である第１のクリーニングモードと、前記転写材担持ベルトの表面移動速度と前記像担持体の表面移動速度とが異なっている第２のクリーニングモードと、を有し、前記第２のクリーニングモードは、前記転写材担持ベルト上に付着した現像剤の量が多いと予想される場合の前記転写ベルトクリーニングタイミングのみで実行され、前記第１のクリーニングモードは、前記転写材担持ベルト上に付着した現像剤の量が少ないと予想される場合の前記転写ベルトクリーニングタイミングで実行されることを特徴とする画像形成装置である。
【００１８】
本発明による一実施態様によると、前記第２のクリーニングモードは、前記転写材担持ベルトの表面移動速度と前記像担持体の表面移動速度との速度差が３％を超える。
【００１９】
本発明による他の実施態様によると、前記転写材担持ベルト上に付着した現像剤の量が多いと予想される場合の前記転写ベルトクリーニングタイミングとは、転写材の搬送異常が発生した場合の前記転写ベルトクリーニングタイミング、又は、前記転写材担持ベルト上にトナー像の濃度や位置を検知するためのテスト用のトナー像を形成した場合の前記転写ベルトクリーニングタイミングである。
【００２０】
本発明による他の実施態様によると、前記転写材担持ベルト上に付着した現像剤の量が少ないと予想される場合の前記転写ベルトクリーニングタイミングとは、プリントジョブが正常に終了した場合の前記転写ベルトクリーニングタイミング、又は、前記装置本体の電源を遮断した後に再び装置本体の電源を投入した場合の前記転写ベルトクリーニングタイミングである。
本発明による他の実施態様によると、前記像担持体は複数の像担持体であり、前記転写手段は複数の転写手段であり、前記クリーニングモードを実行する場合、前記複数の転写手段には、前記転写バイアス電源によってトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加される転写手段と、前記転写バイアス電源によってトナーの帯電極性と同極性の電圧が印加される転写手段がある。
【００２１】
本発明による他の態様によると、現像剤像が形成される像担持体と、移動可能な無端状の中間転写ベルトと、前記像担持体上の現像剤像を前記中間転写ベルトに転写する転写手段と、前記転写手段にバイアスを印加する転写バイアス電源と、を有し、前記転写手段に前記転写バイアス電源がクリーニングバイアスを印加することで前記中間転写ベルト上に付着した現像剤を前記中間転写ベルト上から前記像担持体に逆転写させてクリーニングするクリーニングモードを実行可能な画像形成装置において、
前記クリーニングモードは、所定の転写ベルトクリーニングタイミングで実行されるものであり、前記クリーニングモードは、前記中間転写ベルトの表面移動速度と前記像担持体の表面移動速度とが略等速である第１のクリーニングモードと、前記中間転写ベルトの表面移動速度と前記像担持体の表面移動速度とが異なっている第２のクリーニングモードと、を有し、前記第２のクリーニングモードは、前記中間転写ベルト上に付着した現像剤の量が多いと予想される場合の前記転写ベルトクリーニングタイミングのみで実行され、前記第１のクリーニングモードは、前記中間転写ベルト上に付着した現像剤の量が少ないと予想される場合の前記転写ベルトクリーニングタイミングで実行されることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００２２】
本発明による一実施態様によると、前記第２のクリーニングモードは、前記中間転写ベルトの表面移動速度と前記像担持体の表面移動速度との速度差が３％を超える。
【００２３】
本発明による他の実施態様によると、前記中間転写ベルト上に付着した現像剤の量が多いと予想される場合の前記転写ベルトクリーニングタイミングとは、転写材の搬送異常が発生した場合の前記転写ベルトクリーニングタイミング、又は、前記前記中間転写ベルト上にトナー像の濃度や位置を検知するためのテスト用のトナー像を形成した場合の前記転写ベルトクリーニングタイミングである。
【００２４】
本発明による他の実施態様によると、前記中間転写ベルト上に付着した現像剤の量が少ないと予想される場合の前記転写ベルトクリーニングタイミングとは、プリントジョブが正常に終了した場合の前記転写ベルトクリーニングタイミング、又は、装置本体の電源を遮断した後に再び装置本体の電源を投入した場合の前記転写ベルトクリーニングタイミングである。
【００２５】
本発明による他の実施態様によると、前記像担持体は複数の像担持体であり、前記転写手段は複数の転写手段であり、前記クリーニングモードを実行する場合、前記複数の転写手段には、前記転写バイアス電源によってトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加される転写手段と、前記転写バイアス電源によってトナーの帯電極性と同極性の電圧が印加される転写手段がある。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２７】
実施例１
本発明の第１実施例について図１〜図３により説明する。まず、本実施例のカラー画像形成装置について図１により説明する。
【００２８】
同図において、本実施例のカラー画像形成装置は、４つの画像形成手段としての第１、第２、第３、第４の画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが転写材担持体である転写ベルト１４の移動方向に沿って並置されている。
【００２９】
転写ベルト１４は４個のローラ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄに張架され、矢印方向に回転し、転写材Ｐの搬送を行う。転写ベルト１４としては、厚さ５０〜３００μｍ、体積抵抗率１０⁹〜１０¹⁶Ω・ｃｍ程度のＰＶｄＰ（ポリフッ化ビニリデン）、ポリアミド、ポリイミド、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリカーボネートなどの樹脂材料や厚さ０．５〜２ｍｍ、体積抵抗率１０⁹〜１０¹⁶Ω・ｃｍ程度のクロロプレーンゴム、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体）、ＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）、ウレタンゴムなどのゴム材料が用いられる。
【００３０】
また、場合によっては、これらの材料にカーボン、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂、ＴｉＯ₂などの導電性充填材料を分散させて、体積抵抗率を１０⁷〜１０¹¹Ω・ｃｍ程度に調整することもある。
【００３１】
第１〜第４の画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄは、同一構造を備えているが、異なる色、すなわち、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、およびブラックＢｋのトナー（現像剤）による画像を形成する点で相違している。
【００３２】
第１〜第４の画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄは、それぞれ、像担持体である感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ、帯電ローラ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋ、クリーナ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋ、廃トナー容器１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋを含むドラムユニットと、現像スリーブ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｂｋ、現像剤塗布ローラ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋ、および現像剤塗布ブレード７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｂｋを含み、イエローの現像剤（トナー）３Ｙ、マゼンタのトナー３Ｍ、シアンのトナー３Ｃ、ブラックのトナー３Ｂｋを収容した現像ユニット８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８Ｂｋと、露光装置１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｂｋとから構成され、ドラムユニットおよび現像ユニット８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８Ｂｋは一体型のプロセスカートリッジとして構成されている。
【００３３】
露光装置１１Ｙは、レーザー光を多面鏡によって走査させるスキャナユニットあるいはＬＥＤアレイから構成され、画像信号に基づいて変調された走査ビーム１２Ｙを感光ドラム１Ｙ上に照射する。
【００３４】
転写ベルト１４を挟んで感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋに対向するように転写手段としての転写ローラ４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋが設けられており、それぞれ転写バイアス電源２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｂｋに接続されている。
【００３５】
転写ローラ４Ｙ〜４Ｂｋは、例えば金属の芯金を体積抵抗率１０⁵〜１０⁸Ω・ｃｍに調整したＥＰＤＭ、ウレタンゴム、ＮＢＲなどの弾性体で覆った構成を用いることができる。
【００３６】
なお、図１において、各画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄの構成部材を示す符号の添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは上記トナーの色を表している。
【００３７】
画像形成動作がスタートすると、感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋや転写ベルト１４などは所定のプロセス速度で矢印方向に回転を始める。感光ドラム１Ｙは帯電ローラ２Ｙによって一様に負極性に帯電され、露光装置１１Ｙからの走査ビーム１２Ｙによって画像情報に従った静電潜像が形成される。
【００３８】
現像ユニット８Ｙ内のトナー３Ｙは現像剤塗布ブレード７Ｙによって負極性に帯電されて現像スリーブ５Ｙに塗布される。そして、感光ドラム１Ｙが回転して感光ドラム１Ｙ上に形成された静電潜像が現像スリーブ５Ｙに到達すると、反転現像法により負極性のトナーによって可視化され感光ドラム１Ｙ上にはＹのトナー像（現像剤像）が形成される。
【００３９】
一方、転写材カセット１５に積載されている転写材Ｐは、半月給紙ローラ１６によってピックアップされ、シート材分離ローラ１７によって１枚ごとに分離されて、搬送ローラ１８によってレジストローラ１９にまで搬送される。転写材Ｐは、感光ドラム１Ｙ上のトナー像に同期してレジストローラ１９によって転写ベルト１４上に搬送される。
【００４０】
転写材Ｐは、吸着ローラ２０とローラ１３ａとの間の電圧印加によって転写ベルト１４に静電吸着され、続いて感光ドラム１Ｙ上のトナー像が正極性の転写バイアスが印加された転写ローラ４Ｙによって転写材Ｐ上に転写される。転写材Ｐが転写ベルト１４によって搬送されていくのに同期して、第２〜第４の画像形成ステーションＰｂ〜Ｐｄによって、Ｍ、Ｃ、Ｂｋのトナー像が形成され、更に、転写ローラ４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋによって転写材Ｐに転写される。
【００４１】
Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋのトナー像が転写された転写材Ｐは転写ベルト１４から分離されて定着装置２１へと搬送され、ここで、トナー像が溶融固着されてカラー画像が得られる。
【００４２】
感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ上に残留したトナーはファーブラシ、ブレードなどのクリーング装置９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋによって除去され、廃トナー容器１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋに収容される。
【００４３】
図１に示すように、本実施例の転写バイアス電源２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｂｋは、転写材Ｐの搬送方向における最上流側と最下流側、つまり第１色（Ｙ）用と、第４色（Ｂｋ）用の転写バイアス電源２３Ｙ、２３Ｂｋが通常の画像形成用である正極性のバイアスを発生し、これら第１、第４転写バイアス電源２３Ｙ、２３Ｂｋに挟まれた第２色（Ｍ）用、第３色（Ｃ）用の転写バイアス電源２３Ｍ、２３Ｃは正負両極性のバイアスを発生可能とされている。
【００４４】
この構成において、プリントジョブ終了後や画像濃度制御終了後、ジャム処理後、電源投入時など、所定の転写ベルトクリーニングタイミングになると、第１、第４色目の転写ローラ４Ｙ、４Ｂｋには転写バイアス電源２３Ｙ、２３Ｂｋから正極用のバイアス＋１．５ｋＶが印加され、一方、第２色目、第３色目の転写ローラ４Ｍ、４Ｃには転写バイアス電源２３Ｍ、２３Ｃから負極性のバイアス−１．５ｋＶが印加される。
【００４５】
転写ベルト１４上のトナーは、主に正規の帯電極性である負極性のトナーが多いが、中には反対の帯電極性の正極性に反転してしまったトナーや無極性のトナーも存在する。そこでまず、第１色目の転写ローラ４Ｙに転写時の極性である正極性のバイアスを印加し、正極性になってしまっているトナーを感光ドラム１Ｙに逆転写させてクリーナ９Ｙにより回収するとともに、転写ベルト１４上のトナーを正規の帯電極性である負極性に帯電させる。この負極性への帯電のメカニズムは以下のように考えられる。図２は転写ベルトクリーニング中の第１色目の転写ニップの拡大説明図を表す。転写ベルトクリーニング中は感光ドラム１Ｙには潜像は形成されることなく転写ニップにおける感光ドラム１Ｙの表面電位は負極性に帯電された時のままである。すると感光ドラム１Ｙの負極性の表面電位と正極性のバイアスが印加された転写ローラ４Ｙとの間の電位差が放電閾値を超えてしまい、転写ニップ内で放電が発生する。この時、発生した正電荷と負電荷はそれぞれ感光ドラム１Ｙ表面の負電位と転写ベルト１４に印加される正電位にひかれて移動していき、正電荷は感光ドラム１Ｙ表面へ、負電荷は転写ベルト１４および転写ベルト１４上のトナーへと到達する。そして、トナーへと到達した負電荷は正極性に反転していたトナーや無極性のトナーを負極性に帯電することになる。
【００４６】
つぎに、第２色目の転写位置において、転写ローラ４Ｍから負極性のバイアスを印加することにより、第１色目を通過した負極性のトナーを第２色目の感光ドラム１Ｍに逆転写させてクリーナ９Ｍにより回収する。ここで回収しきれなかったトナーは、正極性、または無極性、または負極性のいずれかになっている。
【００４７】
そこで、第３色目の転写位置では、転写ローラ４Ｃから負極性のバイアスを印加することにより、第２色目で回収されなかったトナーのうち負極性のトナーを感光ドラム１Ｃに逆転写させてクリーナ９Ｃにより回収する。このとき、正極性、または無極性、または負極性であるが帯電量が少なかったために感光ドラム１Ｃに逆転写されなかったトナーは正極性に帯電される。この正極性への帯電のメカニズムも上述の負極性の帯電へのメカニズムと同様にして説明することができる。
【００４８】
そこで、第４色目で転写ローラ４Ｂｋに正極性のバイアスを印加することにより、転写ベルト１４上に残っている正極性のトナーを感光ドラム１Ｂｋに逆転写してクリーナ９Ｂｋによって回収する。これにより、転写ベルト１４上のトナークリーニングを完了する。
【００４９】
本実施例では更に、転写ベルト１４上のトナークリーニングを行う時に転写ベルト１４の各転写部での周速と各感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋの各転写部での周速とがほぼ等速である第１の転写ベルトクリーニングモード（以下、「クリーニングモード」という）と、転写ベルト１４上のトナークリーニングを行う時に転写ベルト１４の周速が各感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋの周速よりも約１０％速くなる第２のクリーニングモードと、に制御手段としてのＣＰＵにより切替え制御を行う。
ただし、第１のクリーニングモードでは転写ベルト１４の周速と感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋの周速は構成部品の機械的精度のばらつきために完全に一致しない。また、転写性、搬送性の安定を高めるために若干の周速差を設けることもあるため実際には０〜±３％程度の周速差があるがここでは実質的には等速とみなす。また、上記に限らず、各感光ドラムの周速を転写ベルトの周速よりも１０％速くしても良い。
【００５０】
一般に感光ドラムと転写ベルトとの間に周速差をつけると、転写ベルト上のトナーがその周速差によって発生する摩擦力によって強制的に移動させられることになり、転写ベルトとトナーとのファンデルワールス力の影響が弱められ、トナーが電界の影響をより強く受けるようになるために、クリーニング能力が飛躍的に向上する。従って、第２のクリーニングモード２は、第１のクリーニングモード１に比べてより強力なクリーニング性能を発揮する。
【００５１】
ここで、図３に、感光ドラムの周速に対する転写ベルトの周速差と、転写ベルト上にＭのベタ画像を形成した後、上記トナークリーニングを行なった後の転写ベルト上に残留するトナー濃度との関係を示す。図３における転写ベルト上に残留するトナー濃度のボーダー（ＢＯＲＤＥＲ）ラインは、実用に耐えうるしきい値を表し、ボーダーライン以下であるならば、クリーニングは良好に行われていることになる。
【００５２】
このことから、転写ベルト上のトナーのクリーニングを効率よく行うには感光ドラムと転写ベルトとの周速差を少なくとも＋６％以上（転写ベルトの周速が感光ドラムの周速よりも速い）、または−３％以下（転写ベルトの周速が感光ドラムの周速よりも遅い）以下にすることが好ましい。
【００５３】
そこで、クリーニング時間が短縮できる利点と、より良好なクリーニング性能を得るために本実施例では＋１０％に設定した。なお、感光ドラムと転写ベルトに周速差があれば、つまり、周速差が３％を超えれば、周速差によるトナークリーニング性は改善される。また、Ｍ以外の色のトナーについても同様なことが成り立つ。
【００５４】
このように良好なクリーニング性能が得られる一方、周速差をつけると転写ベルトと感光ドラムとが互いに摺擦し合うことになるため、互いの表面を削ってダメージを与え合ってしまうおそれがある。
【００５５】
そこで、プリントジョブが正常に終了した時やプリントジョブ正常終了後に電源を遮断したのち再び電源を投入する時のような転写ベルト上のトナーがかぶりトナー程度の極微量と予想される時には第１のクリーニングモードを実行する。
一方、感光ドラム上に形成するトナー像の濃度を制御するための濃度制御モードや色ずれ制御モードにおいて、転写ベルト１４の上側近傍に配設されたセンサで、感光ドラムから転写ベルト１４上に転写されたテスト用のトナー像の濃度や位置（検知タイミング）を検知した後や、感光ドラム上にトナー像の形成を行った後に転写材がジャムで搬送されなかった時などのように転写ベルト１４上に多量のトナーが転写されていると予想される時には第２のクリーニングモードを実行するようにして、必要とされるクリーニング能力に応じてクリーニングモードが切り替えられるようにした。
【００５６】
上記のように本実施例によれば、転写ベルト上のトナーを感光ドラムに逆転写させてクリーニングする時に、転写ベルトの表面移動速度と感光ドラムの表面移動速度とが略等速である第１のクリーニングモードと、表面移動速度の異なる第２のクリーニングモードとのいずれかを、所定の条件、すなわち、転写ベルト上の予測トナー量によって選択して実行することにより、転写ベルト上のトナーを効果的にクリーニングできるとともに、転写ベルト更には感光ドラムへのダメージを最小限に抑えることができる。
【００５７】
実施例２
つぎに、本発明の第２実施例について図４により説明する。なお、前出の部材と同一部材には同一符号を付し説明を省略する。
【００５８】
図４に示すように、本実施例のカラー画像形成装置は、第１実施例の転写ベルトに対応する部材として中間転写体２５を備えており、第１実施例における第１〜第４画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄ、転写ローラ４Ｙ〜４Ｂｋ、および転写バイアス電源２３Ｙ〜２３Ｂｋは同様の構成を有している。
【００５９】
本実施例の中間転写体２５は、無端回動するベルト体であり、厚さ５０〜３００μｍ、体積抵抗率１０⁹〜１０¹⁶Ω・ｃｍ程度のＰＶｄＦ、ポリアミド、ポリイミド、ＰＥＴ、ポリカーボネートなどの樹脂材料や厚さ０．５〜２ｍｍ、体積抵抗率１０⁹〜１０¹⁶Ω・ｃｍ程度のクロロプレーンゴム、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）、ウレタンゴムなどのゴム材料が用いられる。
【００６０】
また、場合によっては、これらの材料にカーボン、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂、ＴｉＯ₂などの導電性充填材料を分散させて、体積抵抗率を１０⁷〜１０¹¹Ω・ｃｍ程度の調整することもある。そして、このベルト体が駆動ローラ１３ａ、従動ローラ１３ｂ、および転写対向ローラ１３ｃに張架されている。
【００６１】
第１〜第４画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄにて各感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋに形成された各色のトナー像は中間転写体２５の移動に伴い中間転写体２５上に重ね転写される。
【００６２】
一方、転写材Ｐが、中間転写体２５へのカラー画像形成と同期して給紙カセット１５から給送ローラ１７、搬送ローラ対１８およびレジストローラ対１９を介して転写部Ｔ２へと搬送される。
【００６３】
転写部Ｔ２では、転写ローラ２６が中間転写体２５に圧接しており、転写材Ｐが中間転写体２５と転写ローラ２６間を通過する際に転写バイアスを印加することで、中間転写体２５に一次転写されたトナー像が転写材Ｐへ二次転写する。
【００６４】
転写材Ｐは、定着装置２１に搬送されてトナー像が溶融固着され、カラー画像が得られる。
【００６５】
一般に中間転写体方式のカラー画像形成装置では二次転写効率が１００％となることはなく、どうしてもプリントジョブ終了時には中間転写体上にはわずかにトナーが残ってしまう。更に、中間転写体上には画像濃度制御のためのトナー像を形成したり、ジャムが発生した場合には、トナー像がそのまま残ってしまう。
【００６６】
そのため、二次転写位置の下流側に中間転写体クリーニングローラと呼ばれる転写ローラと同様のローラを配置し、それにバイアスを印加することで中間転写体上に残ったトナーを特定の極性（例えば正極性）に帯電させて感光ドラムに回収する方法が採られたりするが、第１実施例にて説明した本発明を適用することによっても中間転写体上の残トナーをクリーニングすることが可能である。
【００６７】
すなわち、上記構成において、第１実施例と同様に、プリントジョブ終了後や画像濃度制御終了後、ジャム処理後、電源投入時など、所定の中間転写ベルトクリーニングタイミングになると、第１、第４色目の転写ローラ４Ｙ、４Ｂｋには転写バイアス電源２３Ｙ、２３Ｂｋから正極用のバイアス＋１．５ｋＶが印加され、一方、第２色目、第３色目の転写ローラ４Ｍ、４Ｃには転写バイアス電源２３Ｍ、２３Ｃから負極性のバイアス−１．５ｋＶが印加される。
【００６８】
このクリーニング時に、中間転写体２５の周速と感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋの周速とが等速である第１の中間転写体クリーニングモード（以下、「クリーニングモード」という）と、中間転写体２５上のトナークリーニングを行う時に中間転写体２５の周速が感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋの周速よりも＋１０％速くなる第２のクリーニングモード２を設定する。ただし、第１のクリーニングモードでは中間転写体２５の周速と感光ドラム１Ｙ〜１Ｂｋの周速は構成部品の機械的精度のばらつきのため完全には一致しない。また、転写性、走行性の安定を高めるため若干の周速差を設けることもあるため実際には０〜±３％程度の周速差がここでは実質的に等速とみなす。
【００６９】
そして、プリントジョブが正常に終了した時やプリントジョブ正常終了後に電源を遮断したのち再び電源を投入する時のような中間転写体２５上のトナーが極微量と予想される時には第１のクリーニングモードを実行する。一方、中間転写体２５上に画像濃度制御などのためにトナー像を形成した時や、中間転写体上２５上にトナー像を転写後に転写材がジャムで搬送されなかった時などのように中間転写体２５上に多量のトナーが転写されていると予想される時には第２のクリーニングモードを実行するようにした。
【００７０】
一般に中間転写体方式のカラー画像形成装置では中間転写体２５上にトナー像を形成するため中間転写体表面が摺擦によって削れてトナー融着が発生したり摺擦傷が増えると中間転写体上に適切な画像が形成されなくなり、画像品位が大きく損なわれるおそれがある。
【００７１】
そのため、本実施例のように、必要とされるクリーニング能力に応じてクリーニングモードが切り替えられるようにすることにより中間転写体上のトナーを効果的にクリーニングできるとともに中間転写体、更には感光ドラムへ与えるダメージを最小限に抑えることができる。
【００７２】
なお、本発明に係る画像形成装置は上記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲で種々に変更可能である。すなわち、転写手段は、転写ローラではなく、転写ブレードや転写ブラシ、コロナ帯電器などの他のものでもよく、色の順番も任意でかまわない。また、転写バイアスや感光ドラムの帯電電位も変えてもよく、４色ともそれぞれ異なる値にしてもかまわない。上記各実施例では周速差１０％としたがプロセス速度や感光ドラム径、バイアス設定などにより周速差の最適値は変わる。上記各実施例の周速差はクリーニング時間が短縮されることから転写ベルトや中間転写体の周速を感光ドラムの周速よりも速くしたが、転写ベルトや中間転写体の周速を感光ドラムの周速よりも遅くすることで周速差をもたせてもよい。更に、画像データを基に転写ベルトや中間転写体上に残っているトナー量を予測し、それに応じて第１のクリーニングモードと第２のクリーニングモードとの切り替えを行うような抑制をしてもよい。
【００７３】
なお、上記実施例では、クリーニングモードが２つの場合について説明したが、更に周速差の異なるクリーニングモードを設け、予想される残留トナー量に応じてクリーニングモードを細かく切り替える構成としてもよい。
【００７４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の画像形成装置によれば、クリーニングモードは、所定の転写ベルトクリーニングタイミングで実行されるものであり、前記クリーニングモードは、転写材担持ベルトの表面移動速度と像担持体の表面移動速度とが略等速である第１のクリーニングモードと、前記転写材担持ベルトの表面移動速度と前記像担持体の表面移動速度とが異なっている第２のクリーニングモードと、を有し、第２のクリーニングモードは、前記転写材担持ベルト上に付着した現像剤の量が多いと予想される場合の前記転写ベルトクリーニングタイミングのみで実行され、前記第１のクリーニングモードは、前記転写材担持ベルト上に付着した現像剤の量が少ないと予想される場合の前記転写ベルトクリーニングタイミングで実行されることにより、新たな部材を追加することなく、効果的に転写材担持ベルト上の現像剤をクリーニングでき、かつクリーニング中に転写材担持ベルトへ与えるダメージを最小限に抑えることができる。
【００７５】
また、クリーニングモードは、所定の転写ベルトクリーニングタイミングで実行されるものであり、前記クリーニングモードは、中間転写ベルトの表面移動速度と像担持体の表面移動速度とが略等速である第１のクリーニングモードと、前記中間転写ベルトの表面移動速度と前記像担持体の表面移動速度とが異なっている第２のクリーニングモードと、を有し、前記第２のクリーニングモードは、前記中間転写ベルト上に付着した現像剤の量が多いと予想される場合の前記転写ベルトクリーニングタイミングのみで実行され、前記第１のクリーニングモードは、前記中間転写ベルト上に付着した現像剤の量が少ないと予想される場合の前記転写ベルトクリーニングタイミングで実行されることにより、新たな部材を追加することなく、効果的に中間転写ベルト上の現像剤をクリーニングでき、かつクリーニング中に中間転写ベルトへ与えるダメージを最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】転写ベルトクリーニング時の転写ニップの拡大説明図である。
【図３】感光ドラムに対する転写ベルトの周速差と残留トナー濃度との関係を示すグラフである。
【図４】本発明に係る画像形成装置の他の実施例を示す概略構成図である。
【図５】従来の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ感光ドラム（像担持体）
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋ転写ローラ（転写手段）
１４転写ベルト（転写材担持体）
２５中間転写体

Claims

現像剤像が形成される像担持体と、転写材を搬送する移動可能な無端状の転写材担持ベルトと、前記像担持体上の現像剤像を前記転写材担持ベルト上に担持された転写材に転写する転写手段と、前記転写手段にバイアスを印加する転写バイアス電源と、を有し、前記転写手段に前記転写バイアス電源がクリーニングバイアスを印加することで前記転写材担持ベルト上に付着した現像剤を前記転写材担持ベルトから前記像担持体に逆転写させてクリーニングするクリーニングモードを実行可能な画像形成装置において、
前記クリーニングモードは、所定の転写ベルトクリーニングタイミングで実行されるものであり、前記クリーニングモードは、前記転写材担持ベルトの表面移動速度と前記像担持体の表面移動速度とが略等速である第１のクリーニングモードと、前記転写材担持ベルトの表面移動速度と前記像担持体の表面移動速度とが異なっている第２のクリーニングモードと、を有し、前記第２のクリーニングモードは、前記転写材担持ベルト上に付着した現像剤の量が多いと予想される場合の前記転写ベルトクリーニングタイミングのみで実行され、前記第１のクリーニングモードは、前記転写材担持ベルト上に付着した現像剤の量が少ないと予想される場合の前記転写ベルトクリーニングタイミングで実行されることを特徴とする画像形成装置。
前記第２のクリーニングモードは、前記転写材担持ベルトの表面移動速度と前記像担持体の表面移動速度との速度差が３％を超えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記転写材担持ベルト上に付着した現像剤の量が多いと予想される場合の前記転写ベルトクリーニングタイミングとは、転写材の搬送異常が発生した場合の前記転写ベルトクリーニングタイミング、又は、前記転写材担持ベルト上にトナー像の濃度や位置を検知するためのテスト用のトナー像を形成した場合の前記転写ベルトクリーニングタイミングであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
前記転写材担持ベルト上に付着した現像剤の量が少ないと予想される場合の前記転写ベルトクリーニングタイミングとは、プリントジョブが正常に終了した場合の前記転写ベルトクリーニングタイミング、又は、前記装置本体の電源を遮断した後に再び装置本体の電源を投入した場合の前記転写ベルトクリーニングタイミングであることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
前記像担持体は複数の像担持体であり、前記転写手段は複数の転写手段であり、前記クリーニングモードを実行する場合、前記複数の転写手段には、前記転写バイアス電源によってトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加される転写手段と、前記転写バイアス電源によってトナーの帯電極性と同極性の電圧が印加される転写手段があることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
現像剤像が形成される像担持体と、移動可能な無端状の中間転写ベルトと、前記像担持体上の現像剤像を前記中間転写ベルトに転写する転写手段と、前記転写手段にバイアスを印加する転写バイアス電源と、を有し、前記転写手段に前記転写バイアス電源がクリーニングバイアスを印加することで前記中間転写ベルト上に付着した現像剤を前記中間転写ベルト上から前記像担持体に逆転写させてクリーニングするクリーニングモードを実行可能な画像形成装置において、
前記クリーニングモードは、所定の転写ベルトクリーニングタイミングで実行されるものであり、前記クリーニングモードは、前記中間転写ベルトの表面移動速度と前記像担持体の表面移動速度とが略等速である第１のクリーニングモードと、前記中間転写ベルトの表面移動速度と前記像担持体の表面移動速度とが異なっている第２のクリーニングモードと、を有し、前記第２のクリーニングモードは、前記中間転写ベルト上に付着した現像剤の量が多いと予想される場合の前記転写ベルトクリーニングタイミングのみで実行され、前記第１のクリーニングモードは、前記中間転写ベルト上に付着した現像剤の量が少ないと予想される場合の前記転写ベルトクリーニングタイミングで実行されることを特徴とする画像形成装置。
前記第２のクリーニングモードは、前記中間転写ベルトの表面移動速度と前記像担持体の表面移動速度との速度差が３％を超えることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
前記中間転写ベルト上に付着した現像剤の量が多いと予想される場合の前記転写ベルトクリーニングタイミングとは、転写材の搬送異常が発生した場合の前記転写ベルトクリーニングタイミング、又は、前記前記中間転写ベルト上にトナー像の濃度や位置を検知するためのテスト用のトナー像を形成した場合の前記転写ベルトクリーニングタイミングであることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の画像形成装置。
前記中間転写ベルト上に付着した現像剤の量が少ないと予想される場合の前記転写ベルトクリーニングタイミングとは、プリントジョブが正常に終了した場合の前記転写ベルトクリーニングタイミング、又は、装置本体の電源を遮断した後に再び装置本体の電源を投入した場合の前記転写ベルトクリーニングタイミングであることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
前記像担持体は複数の像担持体であり、前記転写手段は複数の転写手段であり、前記クリーニングモードを実行する場合、前記複数の転写手段には、前記転写バイアス電源によってトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加される転写手段と、前記転写バイアス電源によってトナーの帯電極性と同極性の電圧が印加される転写手段があることを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の画像形成装置。