JP2005258323A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 像担持体上のトナーの帯電量の調整を的確に行うことで、帯電手段のトナー汚れを防止して、このトナー汚れに起因するプリントサンプル上のディフェクトを防止可能な画像形成装置を得る。
【解決手段】 感光体１３とトナー帯電量制御ローラ３４との間の上流側くさび部４６Ａ及び下流側くさび部４６Ｂの少なくとも一方に光照射部材４８が配置される。感光体１３に対して、トナー帯電量制御ローラ３４での放電による帯電と、その直後の光照射部材４８での光照射による除電が行われることになるので、より多くの放電電流が流れ、感光体１３上のトナーを十分にマイナス帯電させることができる。このため、帯電ローラ３６に感光体１３上のトナーが不用意に付着して汚染されることはなく、汚染に起因した画質ディフェクトを長期にわたって防止することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、像担持体から転写媒体へのトナー像の転写後に像担持体上のトナーの帯電量を制御して、現像手段等で回収可能とされた画像形成装置に関する。

従来から、クリーニングブレードを用いない所謂クリーナーレスシステムの画像形成装置が考案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなクリーナーレスシステムの画像形成装置としては、像担持体から転写媒体へのトナー像の転写後に像担持体上のトナーの帯電量を制御して、現像手段等で回収するように構成されたものがある。この構成では、像担持体上のトナーの帯電量制御を確実に行って所望の帯電状態とする必要がある。

しかしながら、トナーの帯電量の調整を十分に行えない場合があり、この場合には、帯電ローラ等の帯電手段にトナーの一部が付着するなどして、プリントサンプルに白抜け等の画質ディフェクトが発生することがある。
特開平０９−１９００７９号公報

本発明は上記事実を考慮し、像担持体上のトナーの帯電量の調整を的確に行うことで、帯電手段のトナー汚れを防止して、このトナー汚れに起因するプリントサンプル上のディフェクトを防止可能な画像形成装置を得ることを課題とする。

請求項１に記載の発明では、像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記帯電手段によって帯電された前記像担持体の帯電面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーで現像する現像手段と、前記像担持体に圧接されてトナーを転写される転写媒体と、前記転写媒体と前記帯電手段との間に配設され、前記像担持体に残留したトナーの帯電量を制御するトナー帯電量制御手段と、前記転写媒体から前記トナー帯電量制御手段の近傍までの間に配置され、光の照射により少なくとも像担持体表面を除電する光除電手段と、を有することを特徴とする。

この画像形成装置では、像担持体が、まず帯電手段によって帯電され、そして、帯電面が露光手段によって露光されて静電潜像が形成される。その後、現像手段によって静電潜像がトナーで現像され、このトナーが、像担持体に圧接された転写媒体に転写される。

ここで、像担持体上には、トナーが残留することがあるが、このトナーの帯電量は、転写媒体と帯電手段との間に配設されたトナー帯電量制御手段によって制御される。さらに、転写媒体からトナー帯電量制御手段の近傍までの間に配置された光除電手段によって、少なくとも像担持体表面が除電される。これにより、トナー帯電量制御手段による放電と光除電手段による除電とが行われるので、光除電を行わない構成と比較して、より多くの放電電流が流れるために、トナーを十分に帯電させることができる。したがって、帯電手段へのトナーの付着を防止することができ、帯電手段のトナー汚れに起因するプリントサンプル上のディフェクトを防止できる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記光除電手段が、前記トナー帯電量制御手段と前記像担持体とが接触する接触部近傍のくさび部を除電可能に配置されていることを特徴とする。

これにより、トナー帯電量制御手段による放電と、光除電手段による除電とが繰り返されるので、より多くの放電電流が流れ、トナーを十分に帯電させることができる。この構成は、たとえば、請求項３に記載のように、前記光除電手段が、前記像担持体の前記トナー帯電量制御手段に対する移動方向上流側の前記くさび部を除電可能に配置されてもよいし、請求項４に記載のように、前記光除電手段が、前記像担持体の前記トナー帯電量制御手段に対する移動方向下流側の前記くさび部を除電可能に配置されてもよい。

特に、請求項４に記載の構成では、トナー帯電量制御手段を通過した後の像担持体を除電できるので、続く帯電手段により均一に帯電させることができる。したがって、トナー帯電量制御手段のトナー汚れ等による電位むらを解消でき、この電位むらに起因するディフェクトを防止できる。

また、上流側と下流側の双方のくさび部をそれぞれの光除電手段で光除電することも可能であり、像担持体上トナーをさらに十分に帯電させて、帯電手段へのトナーの付着を防止することができる。

トナー帯電量制御手段としては、請求項５に記載の前記像担持体に接触して相対回転可能に配置された帯電制御ブラシ、や、請求項６に記載の前記像担持体に接触して相対回転可能に配置された帯電制御ローラ、を使用することができる。

請求項７に記載の発明では、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の発明において、前記帯電手段が、少なくとも画像形成時には直流に交流を重畳した電圧を印加可能とされていることを特徴とする。

このように、少なくとも画像形成時には直流に交流を重畳した電圧を帯電手段が印加する構成では、直流電圧のみを印加する構成と比較して、トナーが付着しづらいので、ディフェクトをさらに効果的に防止できる。

本発明は上記構成としたので、像担持体上のトナーの帯電量の調整を的確に行うことで、帯電手段のトナー汚れを防止して、このトナー汚れに起因するプリントサンプル上のディフェクトを防止することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の各実施形態について詳細に説明する。なお、以下では説明の便宜上、具体的数値を挙げることがあるが、本発明はこれらの数値に限定されないことはもちろんである。

図１には、本発明の第１実施形態の画像形成装置の一例であるカラーレーザプリンタ１０（以下、プリンタという）が示されている。プリンタ１０は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色の現像ユニット１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ、１２Ｋと感光体１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋが中間転写ベルト１４に面して並列して配置され、中間転写ベルト１４が１周する間に４色のトナー像を重ね合せる、いわゆるタンデム式のフルカラーレーザープリンタである。

このプリンタ１０は、底部に給紙トレイ１６を備える。この給紙トレイ１６にセットされた用紙Ｐの搬送方向の先端部には給紙ローラ１８が当接しており、この給紙ローラ１８と図示しない用紙捌き手段によって、用紙Ｐが１枚ずつ給紙トレイ１６から搬送方向下流側へ給紙される。そして、給紙ローラ１８の搬送方向下流側には、２組の搬送ローラ２０が配置されており、用紙Ｐは、この搬送ローラ２０からの搬送力で上方の転写部２２へ搬送される。

この転写部２２には、中間転写ベルト１４が巻き掛けられたベルト搬送ローラ２４Ａと、このベルト搬送ローラ２４Ａに圧接された転写ローラ２６が配設されている。ベルト搬送ローラ２４Ａと転写ローラ２６とのニップ部には、中間転写ベルト１４が挟み込まれており、用紙Ｐはこのニップ部を通過する際に中間転写ベルト１４からトナー像を転写される。

そして、転写部２２の上方且つ搬送方向下流側には定着ユニット２８が配設されている。この定着ユニット２８には、高温になるヒートローラ２８Ａと、このヒートローラ２８Ａに圧接されたバックアップローラ２８Ｂが配設されており、用紙Ｐが、ヒートローラ２８Ａとバックアップローラ２８Ｂとのニップ部を通過する際に、トナーが溶融、凝固して用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、定着ユニット２８の搬送方向下流側に配置された排紙ローラ２９によって排紙される。

ここで、感光体１３Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋが、中間転写ベルト１４にトナー像を重ね合せるプリント部３０について説明する。なお、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色を区別する際には、符号の後にＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋを付加して説明するが、各色を区別する必要がない場合は、符号の後のＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋは省略する。

図２に示すように、中間転写ベルト１４は、上述したベルト搬送ローラ２４Ａと、ベルト搬送ローラ２４Ａの下方に配設されたベルト搬送ローラ２４Ｂと、ベルト搬送ローラ２４Ｂの斜め上方且つ用紙搬送路の反対側に配設されたベルト搬送ローラ２４Ｃに巻き掛けられている。

中間転写ベルト１４のベルト搬送ローラ２４Ｂとベルト搬送ローラ２４Ｃとの間の斜め下方を向いた面が感光体１３Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋからトナー像を転写される転写面１４Ａとなっている。この転写面１４Ａに面して、現像ユニット１２Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋと、感光体１３Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋが並列して配置されており、感光体１３Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋが転写面１４Ａに当接している。また、転写ローラ３２Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋが、転写面１４Ａを介して感光体１３Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋに圧接されている。

図３（Ａ）に示すように、感光体１３の感光面１３Ａには、回転方向に順に、中間転写ベルト１４、トナー帯電量制御ローラ３４、帯電ローラ３６、現像ローラ３８が当接している。現像ローラ３８は、感光体１３の回転方向と同方向に回転している。即ち、現像ローラ３８は、ニップ部においては感光体１３に対して逆回転している。これによって、現像ローラ３８から感光体１３への現像効率が高められている。また、帯電ローラ３６と現像ローラ３８との間には、感光面１３Ａをライン露光するＬＥＤアレイヘッド４０が配置されている。

帯電ローラ３６には、交流電圧と直流電圧とを重畳した電圧を印加可能な重畳電源４２が接続されている。帯電ローラ３６はこの電圧により、感光体１３の表面を均一に帯電することができる。

トナー帯電量制御ローラ３４は、半導電性のローラで構成されており、このローラが感光体１３と平行な回転軸まわりに回転可能に保持されている。トナー帯電量制御ローラ３４には−１ｋＶの電圧を印加するマイナス電源４４が接続されており、感光体１３上のトナーを所定の帯電量に帯電させる。

感光体１３とトナー帯電量制御ローラ３４との間には、感光体１３の回転方向の上流側及び下流側にそれぞれ、上流側くさび部４６Ａ及び下流側くさび部４６Ｂが構成されている。そして本実施形態では、下流側くさび部４６Ｂを光除電するように、光照射部材４８が配置されている。

以下、トナー像を中間転写ベルト１４に転写するまでの流れを説明する。

感光体１３が図中反時計回りに回転すると、まず、感光面１３Ａが、帯電ローラ３６によって均一に所定の極性電位に帯電される。

そして、更に感光体１３が回転すると、感光面１３Ａの帯電面が、ＬＥＤアレイヘッド４０によって露光され、帯電面の露光された部分の電位が低下して（たとえば−２００Ｖ）静電潜像が形成される。その後、感光体１３の帯電極性と同極性に帯電している現像トナーを、現像ローラ３８によって、帯電面の電位低下部に電気的に付着させることで、静電潜像を現像（可視化）する。そして、このトナーと逆極性の転写電圧が印加された転写ローラ３２に、トナーが電気的に引き寄せられる。これによって、トナー像が、感光体１３から中間転写ベルト１４へ転写される。

ここで、感光体１３から中間転写ベルト１４へトナー像が転写される際に、中間転写ベルト１４に転写されずに感光体１３に残留する転写残トナーが発生する。また、中間転写ベルト１４に上流側で転写されたトナーが下流側の感光体１３にオフセットするリトランスファートナー（以下、リトラトナーと言う）が発生する。このため、この転写残トナー、リトラトナーを感光体１３から除去する必要がある。

ここで、上流側くさび部４６Ａでは特に除電されていないので、トナー像転写後の感光体１３の電位が、図３（Ｂ）に示すように、帯電ローラ印加電圧（−１ｋＶ）から放電開始電圧（約６００Ｖ）を引いた値（−４００Ｖ）になるまで放電が起こる。すなわち、上流側くさび部４６Ａのみを考えると、この条件が満たされれば放電が終了するので、十分な放電電流が流れず、感光体１３上のトナーが十分にマイナスに帯電されないおそれがある。たとえば、転写後の画像部の感光体電位は−３０Ｖ程度であり、ここにマイナス帯電の転写残トナーが存在しているが、転写後の非画像部の感光体電位は−２００Ｖ程度であり、ここには、プラス帯電のリトナトナーが存在している。このプラス帯電のリトラトナーは、放電終了後、すなわち感光体電位が−４００Ｖになった状態で２００Ｖ分の放電しか発生していないので、このリトナトナーがマイナスに極性変化されず、プラス帯電が維持されてしまうことがある。

しかしながら本実施形態では、感光体１３がさらに回転すると、下流側くさび部４６Ｂが光照射部材４８によって光除電され、図４（Ａ）に示すように、感光体１３の電位が、画像部及び非画像部共に０Ｖ程度となる。そして、この状態からトナー帯電量制御ローラ３４を通過すると、図４（Ｂ）に示すように、感光体１３の表面電位が−４００Ｖ程度になり放電が起こる。すなわち、感光体１３に対して、トナー帯電量制御ローラ３４での放電による帯電と、その直後の光照射部材４８での光照射による除電が行われることになる。このように、帯電と除電とがとが繰り返されるので、光除電を行わない構成と比較してより多くの放電電流が流れ、感光体１３上のトナーを十分にマイナス帯電させることができる。

このように、本実施形態では感光体１３上のトナーを十分にマイナス帯電させるので、帯電ローラ３６に感光体１３上のトナーが不用意に付着して汚染されることはなく、汚染に起因した画質ディフェクトを長期にわたって防止することができる。感光体１３上のトナーは、感光体１３に付着させたまま帯電ローラ３６による帯電領域、及びＬＥＤアレイヘッド４０による露光領域を通過させる。即ち、このトナーが感光体１３に付着したままの状態でＡＣ帯電、露光を行う。

そして、感光体１３上のトナーは、例えば−４００Ｖの電圧を印加された現像ローラ３８に電気的に回収され、現像ユニット１２内で現像ローラ３８に摺接するブレード３９によって現像ローラ３８からトナー収容部４１へ掻き落される。

図５には、本発明の第２実施形態の画像形成装置のプリント部が示されている。第２実施形態では、光照射部材４８が、下流側くさび部４６Ｂではなく上流側くさび部４６Ａを光除電するように配置されているが、これ以外は第１実施形態と同一の構成とされているので、同一の構成要素、部材等には同一符号を付して説明を省略する。

したがって、第２実施形態では、トナー帯電量制御ローラ３４での放電によって感光体１３が帯電されるが、直後に光の照射によって除電されるため、放電と除電とが繰り返される。したがって、第１実施形態と同様に、光除電を行わない構成と比較してより多くの放電電流が流れ、感光体１３上のトナーを十分にマイナス帯電させることができる。このため、帯電ローラ３６に感光体１３上のトナーが不用意に付着して汚染されることはなく、汚染に起因した画質ディフェクトを長期にわたって防止することができる。

図６には、本発明の第３実施形態の画像形成装置のプリント部が示されている。第３実施形態では、上流側くさび部４６Ａと下流側くさび部４６Ｂのそれぞれを光除電できるように２つの光照射部材４８が配置されているが、これ以外は第１実施形態と同一の構成とされているので、同一の構成要素、部材等には同一符号を付して説明を省略する。

したがって、第３実施形態では、まず、上流側くさび部４６Ａにおいて、トナー帯電量制御ローラ３４での放電によって感光体１３が帯電されるが、直後に光の照射によって除電されるため、放電と除電とが繰り返される。

さらに、続く下流側くさび部４６Ｂにおいても光照射部材４８からの光照射による除電が行われる。すなわち、感光体１３に対して、トナー帯電量制御ローラ３４での放電による帯電と、その直後の光照射部材４８での光照射による除電が行われることになる。このように、帯電と除電とがとが繰り返されるので、光除電を行わない構成と比較してより多くの放電電流が流れ、感光体１３上のトナーを十分にマイナス帯電させることができる。

したがって、本実施形態では、第１実施形態や第２実施形態と比較して、感光体１３上のトナーの放電量を多くして、十分に感光体１３上のトナーをマイナス帯電させることができる。このため、第１実施形態や第２実施形態よりもさらに効果的に、帯電ローラ３６への感光体１３上のトナー付着による汚染を防止でき、汚染に起因した画質ディフェクトを長期にわたって防止することができる。

図７には、本発明の第４実施形態の画像形成装置のプリント部が示されている。第４実施形態では、トナー帯電量制御手段として、第１〜第３実施形態のトナー帯電量制御ローラ３４に代えて、トナー帯電量制御ブラシ５０が用いられている。トナー帯電量制御ブラシ５０は、感光体１３と平行な回転軸まわりに回転可能とされ、周囲に多数のブラシが植毛されている。このトナー帯電量制御ブラシ５０も、第１〜第３実施形態のトナー帯電量制御ローラ３４と同様に、感光体１３上のトナーを所定の帯電量に帯電させることができる。

そして、第４実施形態では、第２実施形態と同様に、光照射部材４８が、上流側くさび部４６Ａを光除電するように配置されているが、これ以外は第１実施形態と同一の構成とされているので、同一の構成要素、部材等には同一符号を付して説明を省略する。

したがって、第４実施形態においても、トナー帯電量制御ブラシ５０での放電によって感光体１３が帯電されるが、直後に光の照射によって除電されるため、放電と除電とが繰り返される。光除電を行わない構成と比較してより多くの放電電流が流れ、感光体１３上のトナーを十分にマイナス帯電させることができるので、帯電ローラ３６のトナー汚染に起因した画質ディフェクトを長期にわたって防止することができる。

本発明において、光除電部材としては、上流側くさび部４６Ａ又は下流側くさび部４６Ｂにおいて少なくとも感光体１３上を除電できれば特に限定されない。除電に使用する光の波長は、感光体１３の感光特性等に応じて適宜選択でき、たとえば、各実施形態では、感光体１３は７００〜８００ｎｍの近赤外域に感度をもつので、波長がほぼ７８０ｎｍの光を出力するランプを選択できる。

本発明において光除電を行う部位は、上記説明から明らかなように、上流側くさび部４６Ａであっても下流側くさび部４６Ｂであってもよい。さらには、これらくさび部に限定されず、たとえば、中間転写ベルト１４（転写ローラ３２）から、トナー帯電量制御手段（トナー帯電量制御ローラ３４又はトナー帯電量制御ブラシ５０）までの間において、感光体１３に対して光を照射して光除電する構成でもよい。本実施形態のように、くさび部において光除電すると、トナー帯電量制御手段による放電と光除電手段による除電とを繰り返し発生させることができ、より多くの放電電流が流れるので、好ましい。

なお、第２実施形態や第４実施形態のように、上流側くさび部４６Ａのみで光除電する構成では、下流側くさび部４６Ｂにおいて、感光体１３の電位が−４００Ｖ程度になるまで放電が起こる。このとき、トナー帯電制御手段（トナー帯電量制御ローラ３４又はトナー帯電量制御ブラシ５０）の表面にはトナーが付着している。このため、トナー帯電制御手段の表面電位は−４００Ｖであっても、実際には電位ムラが生じることがある。これにより、帯電ローラ３６での電位のレベリング能力が十分でない場合には感光体１３上にも電位ムラが残り、プリントサンプル上にもムラが発生するおそれがある。これに対し、第１実施形態や第３実施形態のように、少なくとも下流側くさび部４６Ｂで除電する構成では、トナー帯電制御手段を通過した後に感光体１３の電位を０Ｖ程度に除電できる。上記した電位ムラが生せず、電位ムラに起因するプリントサンプル上のムラも発生しないので、より好ましい。

本発明の第１実施形態の画像形成装置の概略構成を示す図である。 本発明の第１実施形態の画像形成装置のプリント部の概略構成を示す図である。 （Ａ）は、本発明の第１実施形態の画像形成装置のプリント部の構成を拡大して示す図であり、（Ｂ）は一般的な画像形成装置の感光体の電位及びトナーの動きを示す説明図である。 本発明の第１実施形態の画像形成装置での感光体の電位及びトナーの動きを示し、（Ａ）は光除電後、（Ｂ）は放電後である。 本発明の第２実施形態の画像形成装置のプリント部の構成を拡大して示す図でる。 本発明の第３実施形態の画像形成装置のプリント部の構成を拡大して示す図でる。 本発明の第４実施形態の画像形成装置のプリント部の構成を拡大して示す図でる。

符号の説明

１０ カラーレーザプリンタ（画像形成装置
１２ 現像ユニット
１３ 感光体（像担持体）
１３Ａ 感光面
１４ 中間転写ベルト
１４Ａ 転写面
２２ 転写部
２６ 転写ローラ
２８ 定着ユニット
３０ プリント部
３２ 転写ローラ
３２Ｃ 転写ローラ
３４ トナー帯電量制御ローラ（トナー帯電量制御手段）
３６ 帯電ローラ（帯電手段）
３８ 現像ローラ（現像手段）
４０ アレイヘッド（露光手段）
４６Ａ 上流側くさび部
４６Ｂ 下流側くさび部
４８ 光照射部材（光除電手段）
５０ トナー帯電量制御ブラシ（トナー帯電量制御手段）
Ｐ 用紙

Claims (7)

1. 像担持体と、
   前記像担持体を帯電する帯電手段と、
   前記帯電手段によって帯電された前記像担持体の帯電面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
   前記静電潜像をトナーで現像する現像手段と、
   前記像担持体に圧接されてトナーを転写される転写媒体と、
   前記転写媒体と前記帯電手段との間に配設され、前記像担持体に残留したトナーの帯電量を制御するトナー帯電量制御手段と、
   前記転写媒体から前記トナー帯電量制御手段の近傍までの間に配置され、光の照射により少なくとも像担持体表面を除電する光除電手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記光除電手段が、前記トナー帯電量制御手段と前記像担持体とが接触する接触部近傍のくさび部を除電可能に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記光除電手段が、前記像担持体の前記トナー帯電量制御手段に対する移動方向上流側の前記くさび部を除電可能に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記光除電手段が、前記像担持体の前記トナー帯電量制御手段に対する移動方向下流側の前記くさび部を除電可能に配置されていることを特徴とする請求項１又〜請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記トナー帯電量制御手段が、前記像担持体に接触して相対回転可能に配置された帯電制御ブラシ、であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記トナー帯電量制御手段が、前記像担持体に接触して相対回転可能に配置された帯電制御ローラ、であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記帯電手段が、少なくとも画像形成時には直流に交流を重畳した電圧を印加可能とされていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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