JP2004212623A

JP2004212623A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2004212623A
Application number: JP2002381759A
Authority: JP
Inventors: Takashi Suzuki; 崇鈴木
Original assignee: Canon Finetech Inc
Current assignee: Canon Finetech Nisca Inc
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】ユーザの複雑な操作や現像剤の浪費を必要とすることなく、高温高湿環境下で発生するトナー融着や画像流れを防止する。
【解決手段】電子写真方式の画像形成装置において、画像形成装置内の環境検知部材１５により環境状態（温湿度）を検知する。制御部２０はこの検出結果に応じて接触帯電ローラ２に印加する電圧のうち交流成分の出力を変化させる。交流成分の出力を変化させるために、当該電圧のピーク間電圧Ｖｐｐ、帯電電流値、帯電周波数のうち少なくとも一つを変化させる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯電部材を被帯電体である像担持体に接触させ、この帯電部材に電圧を印加して像担持体を帯電させる接触式帯電装置を用いる画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の画像形成装置では、走行（回転）する像担持体面に帯電部材からなる帯電手段によって一様帯電させ、像露光によって形成された静電潜像を現像プロセスにてトナーによる現像像に形成し、この像を、紙を主とする転写材に転写手段によって転移させた後、熱によりトナー像を転写材上に定着させる。像担持体表面に残っている残留トナーや、転写紙から発生して像担持体表面に付着する微細な紙片、転写紙から析出するロジン、タルク等あるいは像形成過程における高電圧発生部材によるコロナ生成物などの異物は、像担持体表面から除去して像担持体を繰り返し使用できるようにしている。
【０００３】
このような画像形成装置においては、上述の残留トナー、各種の異物を除去するためのクリーニング手段を備えることが良質のハードコピーを得るための必須要件である。
【０００４】
一方、像担持体としては、導電性材料上に蒸着等によらず単に塗布することによって得られるという製造上の利点もあって、有機光導電性感光体が多用されるようになってきている。しかし、有機光導電性感光体からなる像担持体では高温高湿下で、像担持体表面に付着したタルクやロジン等にトナーが付着するトナー融着や画像流れが生じ易く、コピー画質を著しく劣化させる傾向が大きい。そのため、このような像担持体ではなおさらクリーニング手段の必要性が高いとされている。
【０００５】
クリーニング手段として、従来からファーブラシ、クリーニングブレード、ウェッブなどを用いるものが幾多提案されているが、これら従来系のクリーニング手段にあっては、残留トナーは除去できても、転写紙片中に存在するタルク、ロジンなどあるいはコロナ生成物などを除去するには不充分であり、このようなものが像担持体表面に固着すると、とくに高温高湿の場合、これらの物質が水分を吸収して低抵抗となり、像担持体表面に形成される静電潜像を著しく乱して画像流れとなったり、トナー融着によってコピー画質を著しく劣化させるおそれがあった。
【０００６】
従来、前記のトナー融着や画像流れに対しては種々の対策がとられてきた。たとえば、帯電極により発生したオゾン等のコロナ生成物を低減する手段としてファン等によるオゾン吸引手段を設け、コロナ放電時に生じたオゾンを像担持体の近傍から吸い出すことがなされている。そして、像担持体上にロジン、タルク等の付着物が固着することを軽減するための手段として、像担持体に当接するクリーニングブレードの当接圧力を低減し、クリーニングブレードによってこれら付着物を像担持体表面に押し固めるよう作用することがないような配慮がなされている。
【０００７】
また像担持体上に固着するこれら付着物を除去する手段としては、トナーの外添剤として研摩性の高い粒子を用いるようにし、現像擦過時あるいはクリーニングブレードの当接時に像担持体表面で研摩作用が生じるような手段がとられている。また像担持体上の非画像部にトナー像を形成し、このトナー像を転写されることなく、クリーニング部に到達するようにして、このトナー像をクリーニングすることによって研摩作用を促進するような手段もとられている。
【０００８】
さらにまた像担持体表面への付着物が水分を吸収して静電潜像を乱すことへの対策としては、像担持体の近傍にヒータを設けて環境温度を上げ、吸湿を減らす方法もとられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したトナー融着や画像流れに対しての対策および方法は、いずれも一長一短があり、また単独の手段によっては完全な対策とはなり得ないもので、各対策は新たな問題点あるいは欠点が生じてくる面もある。たとえば、クリーニングブレードの当接圧力を低減させると、低温環境においてクリーニングブレードのゴム性が低下して残留トナーが通り抜け易くなり十分にクリーニングされない、いわゆるクリーニング不良が生じ易くなるという問題点がある。またトナーの外添剤として研摩性の高い粒子を用いると、トナーやキャリアが劣化し易く、現像剤の耐久性が悪いという問題点がある。そして、像担持体上の非画像部にトナー像を形成してフレッシュトナーをクリーナ部に供給して像担持体を削り易くする、いわゆる黒帯、等の方法は現像剤の無駄な消費を必要とすることとなる。
【００１０】
本発明はこのような背景においてなされたものであり、その目的は、ユーザの複雑な操作や現像剤の浪費を必要とすることなく、高温高湿環境下で発生するトナー融着や画像流れを防止することができる画像形成装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による画像形成装置は、電子写真方式の画像形成装置であって、像を担持する像担持体と、像担持体と接触して像担持体面を帯電させる接触帯電手段と、像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、この潜像形成手段により形成された前記静電潜像に現像剤を供給して現像する現像手段と、この現像手段により形成された前記像担持体上の現像剤像を被転写材に転写させる転写手段と、弾性ブレードを有し、前記像担持体に残留している転写残現像剤を弾性ブレードが像担持体と当接して除去するクリーニング手段と、前記被転写材に静電的に転写された現像材を被転写材に溶融させて定着させる定着装置と、画像形成装置内の環境状態を検知する環境検知手段と、この環境検知手段の検出結果に応じて前記接触帯電装置に印加する電圧のうち交流成分の出力を変化させる制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
この制御手段は、環境検知手段の検出結果に応じて、接触帯電装置に印加する電圧のうち交流成分の出力を動的に変化させる。これによって、高温高湿環境下のような環境状態に応じて必要なときのみ、像担持体の削れ量を大きくすることにより、当該環境状態で生じやすいトナー融着や画像流れを防止することができる。
【００１３】
前記環境検知手段は、例えば、像担持体に対向して設けられた、温湿度によって抵抗が変動する特性を有する部材により構成することができる。このような環境検知手段として、装置内に既存の部材を利用することも可能である。装置内に既存の部材とは、例えば転写ローラ、帯電ローラ等、当該装置に必要な機能を提供する部材である。これにより、必要な部品点数を削減し、装置コスト低減が図れる。
【００１４】
前記接触帯電装置に印加する電圧のうち交流成分の出力を変化させるためには、当該電圧のピーク間電圧Ｖｐｐ、帯電電流値、帯電周波数のうち少なくとも一つを変化させればよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施の形態の画像形成装置Ｍの内部構成を示す概略図である。図１において、像担持体を構成する感光体１は、矢印の方向に所定のプロセススピードをもって回転駆動される。感光体１はその回転過程で一次帯電装置２より所定の極性・電位に均一に帯電される。本実施の形態では、感光体１をマイナスに帯電処理する。本実施の形態における一次帯電装置は接触帯電ローラ（接触帯電装置）２により構成される。この接触帯電ローラ２は、感光体１の回転に伴い従動回転し、図示しない電源から所定のバイアス電圧（直流電圧および交流電圧）を印加することで回転する感光体１の周面が接触帯電方式で所定の極性・電位に帯電処理される。
【００１７】
次いで、その帯電処理面に対して、レーザスキャナ等の像露光部３により目的の画像情報の像露光処理がなされて感光体１の表面に画像情報の静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置４の現像スリーブ４ａに薄層状に担持されたトナーによって現像されて可視画像（トナー画像）となり、図示しない電源より所定のバイアス電圧（直流電圧および交流電圧）が印加されることで、感光体１の周面にトナーが供給される。なお、本実施の形態においては、マイナスに帯電したトナー（ネガトナー）を用い、反転現像を行う。
【００１８】
トナー画像が感光体１とこれに接触させた転写部材５との間の接触ニップ部である転写部において、この転写部に給紙部側から所定のタイミングで給送された転写材Ａに対して順次に転写されていく。なお、本実施の形態の転写部材は、接触帯電転写ローラ５で構成される。この接触帯電転写ローラは、感光体１に圧接させてあり、感光体１の回転から駆動を受け、感光体１に対し所定の周速差を持って回転駆動する。
【００１９】
一方、転写材Ａはこの転写部に給送されていく。転写部に転写材Ａの先端が突入すると、転写ローラ５に電源からの所定の転写用のバイアスが印加され、転写ローラ５が接触している転写材裏面がトナーと逆極性に接触帯電式で帯電されて感光体１のトナー画像が転写材表面に転写される。
【００２０】
転写部を通ってトナー画像の転写を受けた転写材Ａは、感光体１の面から分離されて定着装置１０に送られる。転写材Ａ上の転写トナー画像は、ハロゲンヒータ１３を内包する加熱ローラ１１と加圧ローラ１２で形成される定着ニップ部で加熱されて転写材Ａ上に溶融して永久固着画像として定着され、プリントあるいはコピーとして機外に排出される。
【００２１】
他方、転写部通過後の感光体１面はクリーナ部６によって残留現像剤や外添剤、紙粉等の付着物が除去されてクリーニングされて、一次帯電装置２あるいは像露光部３によって残留電荷が除電されて初期化され、繰り返して作像に供される。
【００２２】
環境検知部材１５（温湿度センサ）は温湿度によって抵抗が変動する特性を有し、一定電圧（本実施の形態では５．０Ｖを供給）を供給した時の抵抗値変動を検知し、この検出結果に応じて機内の雰囲気環境を検知することが可能である。つまり、環境検知部材１５は吸湿等により低抵抗化する特性を有する物質であれば足りるので転写ローラ５や帯電ローラ２を環境検知部材１５に用いても構わない。
【００２３】
制御部２０は、基板上に構成され、画像形成装置Ｍ全体の制御を行う。
【００２４】
なお、接触帯電式の帯電ローラ２および転写ローラ５は従動するものとしたが、それぞれギア等を取り付け、モータ等の駆動手段により強制駆動されるようにしてもよい。
【００２５】
図２は画像形成装置Ｍの制御を行う制御部２０の構成を示している。画像形成装置Ｍは、パーソナルコンピュータＰからのプリント信号を受信するビデオインターフェース（Ｖ＿Ｉ／Ｆ）２１と、画像形成装置Ｍ全体の処理動作の命令を行うＣＰＵ２２と、ＣＰＵ２２の動作プログラムや画像形成動作の制御データを記憶するＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）２３ａやＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）２３ｂを含んだメモリ２３と、ＣＰＵ２２からの命令に応じて画像形成動作を実行するレーザスキャナ部（画像形成部）２４と、高圧出力制御部２５および低圧出力制御部２６と、電源スイッチやカバースイッチ、紙の通過センサ等を含むセンサ／スイッチ２７とにより構成されている。
【００２６】
次に図３のフローチャートを用いて本実施の形態について説明を行う。
【００２７】
Ｖ＿Ｉ／Ｆ２１がパーソナルコンピュータＰからプリントコマンドを受信すると、ＣＰＵ２２は温湿度センサの検知データを所定時間周期で（例えば０．１秒毎に）所定時間（例えば２秒間）計測し、その計測データの平均値をＲＡＭ２３ａに格納する（Ｓ１１）。さらにこの平均値を、ＲＯＭ２３ｂ内に格納されている高温高湿に対応した基準値と比較する（Ｓ１２）。この基準値は実験的、経験的に予め定めることができる。計測データのほうが基準値より大きい値である場合、機内は高温高湿環境下にあると判断されるので、ＣＰＵ２２は高圧出力制御部２５に高温高湿モードでの出力を命令する（Ｓ１３）。すなわち、高圧出力制御部２５はＣＰＵ２２の命令を受けて、帯電ローラ２に印加する交流電圧を高温高湿モードに切り替えて通常の交流電圧よりも高くなるように変更して（ピーク間電圧２．５ＫＶ）、帯電高圧を印加する。ステップＳ１２において計測データの方が基準値より大きくなければ、高圧出力制御部２５はＣＰＵ２２の命令を受けて、帯電ローラ２に印加する交流電圧を通常モード（ピーク間電圧２．０ＫＶ）で印加する（Ｓ１４）。
【００２８】
なお、本実施の形態において帯電ローラ２への印加電圧は、図４に示すように、直流電圧に交流電圧を重畳したものである。通常モードでは直流電圧が−６００Ｖ、交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐ２．０ＫＶ、周波数８６０Ｈｚを帯電ローラ２に印加し、高温高湿モードでは直流電圧が−６００Ｖ、交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐ２．５ＫＶ、周波数８６０Ｈｚを帯電ローラ２に印加する。
【００２９】
このように帯電ローラ２に印加する交流電圧を増加させて感光体１への放電量を増加させると感光体１表面の放電破壊を生じるため、感光体１の削れ量が増加する。本発明は、この現象を利用して、高温高湿環境下での感光ドラムへのトナー融着、画像流れ等の不具合を防止するものである。これにより、高温高湿下において画質に悪影響を及ぼすトナー融着や画像流れに対して十分満足な効果が得られる。同時に、高温高湿環境以外では通常モードとなるので、像担持体の不必要な摩耗や傷等が生じさせることが防止される。
【００３０】
本実施の形態を利用した実験の結果、従来、高温高湿環境下（３０℃／８０％）において紙粉やタルク等の填料が多く含まれる種類の紙を連続で通紙すると、１０００枚程度の通紙で発生していたトナー融着が連続１００００枚通紙しても発生しないという結果が得られた。なお、このときの感光体１の削れ量は従来が８μｍ／１００００枚に対して本実施の形態では１４μｍ／１００００枚の削れ量であり、削れ量の面からもトナー融着に対して有利であることが分かる。
【００３１】
なお、本実施の形態では帯電ローラ２に印加する交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐを増加するようにしたが、交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐ、帯電電流値、帯電周波数のうち少なくとも一つもしくはいずれかの組み合わせで帯電交流出力を増加させるようにしても、同様の効果が得られることが分かった。
【００３２】
本実施の形態では環境検知部材１５として独立した温湿度センサを用いたが、環境の検知を感光体１に対向して設けられた、温湿度に応じて抵抗が変化する、装置内に既存の部材に対して定電流と定電圧いずれかの制御をして行うものであってもよい。以下、これについての一例を説明する。
【００３３】
例えば、感光体１に対向し吸湿により低抵抗化する転写ローラ５の構成としては、金属などの剛性材料からなる芯金の上に、ウレタン、ＥＰＤＭなどにカーボン等の導電性材料を分散させたものや、ＥＣＯ、ＮＢＲなどのイオン導電性を持つ材料で体積抵抗を１．０Ｅ＋０６〜１．０Ｅ＋１０Ωｃｍ程度に調整した弾性体が用いられている。この転写ローラ５の抵抗は環境依存性が大きく、低温低湿環境において乾燥した状態になり、その抵抗値は常温常湿よりも一桁程度上がる。
【００３４】
ある抵抗値の転写ローラ５へのバイアス電源を定電流制御している場合、常に数μＡの定電流を流すため、低温低湿のような環境下では転写ローラ５の電圧値は約４ＫＶより大きくなることが判明した。逆に高温多湿のような環境下では転写ローラ５は吸湿した状態になるため、その抵抗値は常温常湿の時よりも一桁程度下がってしまう。そのため転写ローラ５の電圧値は約１ＫＶより小さくなることも判明した。そこで、温湿度と転写ローラ５の電圧値の相関を取り、電圧値のしきい値を決めることで環境の状態を検知し、帯電ローラ２に印加する交流電圧の出力を制御することも可能である。
【００３５】
また、転写ローラ５と同様に帯電ローラ２も吸湿により低抵抗化する特性を有するので上記同様に帯電ローラ２を環境検知部材に用いることも可能である。
【００３６】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、上記で言及した以外にも種々の変形、変更を行うことが可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、環境状態を検出し、この検出結果に応じて、接触帯電装置に印加する電圧のうち交流成分の出力を変化させるようにしたので、ユーザの複雑な操作や現像剤の浪費を必要とすることなく、高温高湿環境下で発生するトナー融着や画像流れを防止することができる。また、この処理は常時行われるものではなく、環境状態に応じて必要なときにのみ実行されるので、不必要に像担持体の寿命を短縮することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の画像形成装置Ｍの内部構成を示す概略図である。
【図２】図１の画像形成装置Ｍの制御を行う制御部の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態における帯電ローラへの印加電圧の波形の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…感光体
２…接触帯電ローラ（一次帯電装置または接触帯電装置）
３…像露光部
４…現像装置
４ａ…現像スリーブ
５…転写ローラ（転写部材）
６…クリーナ部
１０…定着装置
１１…加熱ローラ
１２…加圧ローラ
１３…ハロゲンヒータ
１５…環境検知部材（温湿度センサ）
２０…制御部
２１…ビデオインターフェース（Ｖ＿Ｉ／Ｆ）
２２…ＣＰＵ
２３…メモリ
２３ａ…ＲＡＭ
２３ｂ…ＲＯＭ
２４…レーザスキャナ部（画像形成部）
２５…高圧出力制御部
２６…低圧出力制御部
２７…センサ／スイッチ
Ｍ…画像形成装置
Ｐ…パーソナルコンピュータ

Claims

電子写真方式の画像形成装置であって、
像を担持する像担持体と、
像担持体と接触して像担持体面を帯電させる接触帯電手段と、
像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
この潜像形成手段により形成された前記静電潜像に現像剤を供給して現像する現像手段と、
この現像手段により形成された前記像担持体上の現像剤像を被転写材に転写させる転写手段と、
弾性ブレードを有し、前記像担持体に残留している転写残現像剤を弾性ブレードが像担持体と当接して除去するクリーニング手段と、
前記被転写材に静電的に転写された現像材を被転写材に溶融させて定着させる定着装置と、
画像形成装置内の環境状態を検知する環境検知手段と、
この環境検知手段の検出結果に応じて前記接触帯電装置に印加する電圧のうち交流成分の出力を変化させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
前記環境検知手段は、像担持体に対向して設けられた、温湿度によって抵抗が変動する特性を有する部材により構成されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記環境検知手段として、装置内に既存の部材を利用することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
前記接触帯電装置に印加する電圧のうち交流成分の出力を変化させるために、当該電圧のピーク間電圧Ｖｐｐ、帯電電流値、帯電周波数のうち少なくとも一つを変化させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。