JP2009169318A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子写真プロセスを用いた画像形成装置において、長時間放置しても現像ローラのほか転写ローラや帯電ローラ、クリーニングローラ等からも低分子成分が染み出すことがないようにする。
【解決手段】
静電潜像が形成される感光ドラム１と、現像剤を担持し静電潜像を現像剤像に現像する現像ローラ４と、感光ドラム１に接触する転写ローラ９、帯電ローラ２およびクリーニングローラ１０とを有する画像形成装置において、画像形成終了後に、感光ドラム１上に現像剤像を担持させ、感光ドラム１と現像ローラ４、転写ローラ９、帯電ローラ２、クリーニングローラ１０との間に現像剤像を形成するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式のプリンタや複写機などの画像形成装置に関するものである。

従来より、画像形成装置を長時間放置すると現像ローラと感光体ドラムが当接するニップ部にて現像ローラから感光ドラム表面に出る低分子成分（オリゴマー）が染み出す現象が知られている。これを防止する方法として、印刷完了後に感光体ドラムに対する現像ローラの周速を遅くして回転させることにより、現像ローラと感光体ドラム表面との間に通常より多くのトナーを付着させ、現像ローラ上の低分子成分が感光ドラムへ移ることを防いでいた（例えば、特許文献１）。
特開平７−２４４４２３号公報

しかしながら、現像ローラのほか転写ローラや帯電ローラ、クリーニングローラ等の材質は、一般に、同種の材質で構成されることが多く、これらのローラからも、画像形成装置の長時間の放置により、低分子成分が染み出すという問題があった。

例えば、図１０に示したように、現像ローラ、転写ローラおよびクリーニングローラはシリコーンを基材としたソリッド形状や発泡形状とし、帯電ローラはエピクロルヒドリン（以下、「エピクロ」という）を基材としたソリッド形状とするのが一般的であるので、現像ローラの基材と同種の基材からなる帯電ローラ、転写ローラ、クリーニングローラからも低分子成分が染み出すという問題があった。

本発明は、前述の課題を解決するために次の手段を採用する。すなわち、潜像が形成される像担持体と、現像剤を担持し、潜像を現像剤像に現像する現像剤担持体と、像担持体に接触する接触部材とを有する画像形成装置において、画像形成動作後に、像担持体上に現像剤像を担持させ、像担持体と接触部材との間に現像剤像が形成される状態にするようにした。

本発明の画像処理装置によれば、潜像が形成される像担持体と、現像剤を担持し、潜像を現像剤像に現像する現像剤担持体と、像担持体に接触する接触部材とを有する画像形成装置において、画像形成動作後に、像担持体上に現像剤像を担持させ、像担持体と接触部材との間に現像剤像が形成される状態となるようにしたので、接触部材と像担持体間に現像剤像を形成することができ、接触部材から出る低分子成分の感光体ドラム表面への染み出しを確実に防止することができる。

以下、本発明に係る実施の形態例を、図面に共通する要素には同一の符号を付し、図面を用いて説明する。なお、画像処理装置として印刷装置を例として説明するが、これには限られない。

（構成）
図２に実施例１の画像形成装置の全体の構成を、図１に画像形成装置内に設けられる現像ユニットとその周辺の拡大図を、図３に画像形成装置の制御系ブロック図を示す。

まず、図１に示したように、画像形成装置内に設けられる現像ユニット７とその周辺の構成として、現像ユニット７に対向して配置された像担持体である感光体ドラム１と、感光体ドラム１の表面を一様に帯電させるための帯電ローラ２と、感光体ドラム１の表面に静電潜像を形成するための露光装置３が備えられている。

さらに、感光体ドラム１の表面に現像された現像剤像であるトナー像を印刷用紙８上に転写するための転写ローラ９と、転写後の感光体ドラム１表面に残留した転写残トナーをクリーニングして保持するためのクリーニングローラ１０とを備える。

そして、現像ユニット７には、現像剤であるトナーを感光体ドラム１表面に現像させるための現像剤担持体としての現像ローラ４と、現像ローラ４にトナーを供給させるための供給ローラ５と、現像ローラ４上にトナー薄層を形成する現像ブレード６とが備えられている。

画像形成装置１１は、図２に示したように、前記印刷用紙８の繰り出しをガイドする用紙ガイド１３と、印刷用紙８を繰り出すホッピングローラ１６と、印刷用紙８をさらに現像ユニット７まで搬送するレジストローラ１７および１８を備える。

そして、ヒートローラ２０とバックアップローラ１９からなり印刷用紙８上に転写されたトナーを定着するための定着装置と、印刷用紙８を画像形成装置１の外部に排出するための排出ローラ２１〜２４とを備える。

次に、画像形成装置の制御系の構成を、図３を用いて説明する。同図に示したように、画像形成装置の制御系は、上位装置から送られる画像データや印刷状況に基づいて、露光装置３、電圧制御部２７、モータ制御部２８を制御する印刷制御部２６を設け、同図のように接続されている。

そして、電圧制御部２７は、図示していないバイアス電源により、画像形成ユニット２９の供給ローラ５、現像ローラ４、クリーニングローラ１０、帯電ローラ２、および転写ローラ９に印加する電圧を制御する。

モータ制御部２８は、媒体搬送用のモータや現像ユニット２９内のローラ類や感光体ドラム１を回転駆動するためのモータを制御するものである。

（動作）
以上の構成により実施例１の画像形成装置は以下のように動作する。この画像形成装置による画像形成の動作を図４および図５の各ローラに印加するバイアス電圧のタイムチャートを用いて説明する。

ここで、図４、図５において、タイミングＴ１からタイミングＴ２は印刷動作中から印刷終了までに各ローラに印加するバイアス電圧を示し、タイミングＴ２からタイミングＴ３は印刷終了から各部の駆動を停止するまでに各ローラに印加するバイアス電圧を示し、タイミングＴ４からＴ９は印刷開始準備から印刷開始までに各ローラに印加するバイアス電圧を示している。なお、以下説明する各電圧値は、あくまでも一例を示すものであり、本発明の範囲を特定するものではない。

（印刷中の動作）
印刷動作が始まると、感光体ドラム１、帯電ローラ２、現像ローラ４、供給ローラ５、転写ローラ９、クリーニングローラ１０はモータ制御部２８により回転され、図４のタイミングＴ１、Ｔ２に示したように、回転開始と同時に電圧制御部２７により帯電ローラ２に−１１００Ｖ程度のバイアスを印加し、感光体ドラム１表面を−６００Ｖ程度に一様に帯電させる。

帯電させられた感光体ドラム１は、印刷される画像データに応じて露光装置３により露光されて、感光体ドラム１表面上に約−５０Ｖ程度の電位の静電潜像を形成する。また、トナーが供給ローラ５と現像ローラ４とによって、マイナス電位に摩擦帯電されて現像ローラ４表面に付着し、現像ローラ４の図示する回転方向に従って現像ブレード６をトナーが通過する際、所定の層厚になるように薄層化されるが、この際にも摩擦や電荷注入によって帯電する。

そして、薄層化された現像ローラ４上のトナーは、静電潜像の形成された感光体ドラム１表面に現像される。現像されたトナー像は、転写ローラ９に＋１０００Ｖ程度のバイアスを印加することによって印刷用紙８上に転写され、定着装置により定着される。そして、定着された印刷用紙８は、画像形成装置１１外へ搬送される。

また、印刷用紙８上に転写されずに、感光体ドラム１上に残留した転写残トナーは、印刷動作中はトナーの帯電極性と逆極性、すなわち＋４００Ｖ程度のバイアスが印加されたクリーニングローラ１０によって掻き取られて保持され、感光体ドラム１表面から除去される。

（印刷終了後の動作）
次に、印刷ジョブが終了すると、図４のタイミングＴ２で示したように、露光装置を点灯させ、感光体ドラム上に１００％密度の画像であるベタ画像に対応する潜像を形成させ、感光体ドラム１表面に露光されたベタ画像の潜像に対して、現像ローラ４上のトナーがなるべく多く現像されるように電圧制御部２７により現像ローラ４に印加する電圧を画像形成時の電圧よりも絶対値で高い電圧、すなわち−２００Ｖ程度から−３００Ｖ程度に変更し、印刷動作中より高い現像バイアスが現像ローラ５に印加される。

また、クリーニングローラ１０は＋４００Ｖ程度から−１２００Ｖ程度に切換え、転写ローラ９はそれぞれ＋１０００Ｖ程度から−１０００Ｖ程度に切換え、トナーが帯電する極性と同じ極性の電圧に変更する。なお、帯電ローラ２は印刷動作と同様に−１１００Ｖ程度を印加したままとする。

また、感光体ドラム１は−１１００Ｖ程度の電圧が印加される帯電ローラ２によって、約−７００Ｖ程度の電位とされ、露光装置３により表面が露光されるので約−５０Ｖ程度の電位となる。そのため、現像ローラ４から感光体ドラム１に移動したトナーは感光体ドラム１に保持され、転写ローラ９、クリーニングローラ１０、帯電ローラ２に移動することはない。

そして、タイミングＴ２において現像ローラ４と対向する感光体ドラム１の位置が、回転して再び現像ローラ４と対向する位置に到達し、ベタ画像の画像形成が完了したタイミングＴ３にて、モータ駆動を停止させる。

以上のように動作させることにより、感光体ドラム１に現像されたベタ画像は、感光体ドラム１の回転に従って転写ローラ９、クリーニングローラ１０、帯電ローラ２を順次通過する。

このとき、電圧制御部２７により転写ローラ９、クリーニングローラ１０、帯電ローラ２には、トナーと同極性のバイアスを印加するので、感光ドラム１表面のベタ画像は各ローラにほとんど付くことなく、感光ドラム１上に残留して回転し続ける。

そして、タイミングＴ３にて、現像ローラ４と感光体ドラム１のニップ部に到達したところで、モータ制御部２８により装置各部のモータ３０が停止すると同時に、電圧制御部２７により現像ユニット２９の印加電圧をオフすることにより、図６に示したように、感光体ドラム１の周りにトナー１ｘを一様に塗布することができる。

なお、以上の説明では感光体ドラム１が１周したときにモータ３０を停止させるように説明したが、感光体ドラム１に接触する接触部材である転写ローラ９、クリーニングローラ１０、帯電ローラ２との接触部分にトナー像が形成されればよいので、タイミングＴ２にて現像ローラ６と対向する感光体ドラム１の位置が帯電ローラ２と接触する位置に到達したときに停止するようにしてもよい。

或いは、逆に、感光体ドラム１が１周した後、さらに所定の回転をした後に、停止させるようにしても勿論よい。

（次ぎの印刷開始時の動作）
次の印刷開始前の動作としては、まずタイミングＴ４で、モータ制御部２８により装置各部のモータ３０が回転を開始し、同時に電圧制御部２７によりクリーニングローラ１０に＋４００Ｖ程度のバイアスを印加し、タイミングＴ５まで、クリーニングローラ１０と現像ローラ４により、感光体ドラム１表面に塗布されたトナーを回収する。このとき転写ローラ９には−１０００Ｖが印加されるので、転写ローラ９にトナーが移動することはない。

そして、タイミングＴ５〜タイミングＴ９のクリーニングシーケンスで、クリーニングローラ１０に−１２００Ｖ程度のバイアスを印加して、クリーニングローラ１０がタイミングＴ４からタイミングＴ５で回収したトナーを感光体ドラム１表面に放出し、現像ローラ４で回収し、リサイクルされる。そして、その後、図４のタイミングＴ１からタイミングＴ２の印刷動作を開始する。

（実施例１の効果）
以上説明したように、実施例１の画像形成装置によれば、印刷終了後に、感光体ドラム上に現像剤像を担持させ、感光体ドラムと現像ローラ、転写ローラ、クリーニングローラ、帯電ローラ等の接触部材との間に現像剤像が形成された状態となるようにしたので、接触部材と像担持体間に現像剤像を形成することができ、接触部材から出る低分子成分の感光体ドラム表面への染み出しを確実に防止することができる。

（構成）
実施例２の画像形成装置の構成は実施例１の画像形成装置の構成と同様であるので、簡略化のために、その詳細な説明は省略する。

（動作）
以上の構成により実施例２の画像形成装置は、以下のように動作する。この動作を図７に示した印刷動作中の各ローラに印加するバイアス電圧のタイムチャートを用いて説明する。

（印刷中の動作）
タイミングＴ１０〜タイミングＴ１１の印刷動作は、実施例１にて説明した動作と同様に行う。すなわち、タイミングＴ１０〜Ｔ１１では、帯電ローラ２に−１１００Ｖ程度のバイアスを印加し、感光体ドラム１表面を−６００Ｖ程度に一様に帯電させ、露光により感光体ドラム１表面上に約−５０Ｖ程度の電位の静電潜像を形成し、薄層化された現像ローラ４上トナーが、静電潜像の形成された感光体ドラム１表面に現像される。

そして、現像されたトナー像は、転写ローラ９に＋１０００Ｖ程度のバイアスを印加することによって印刷用紙８上に転写され、定着装置により定着される。そして、定着された印刷用紙８は、画像形成装置１１外へ搬送される。

そして、印刷用紙上に転写されずに、感光体ドラム１上に残留した転写残トナーは、印刷動作中はトナーの帯電極性と逆極性、すなわち＋４００Ｖ程度のバイアスが印加されたクリーニングローラ１０に掻き取られることで保持され、感光体ドラム１表面から除去される。

（印刷終了後の動作）
次に、タイミングＴ１１で印刷ジョブが終了すると、感光体ドラム１の表面に、露光装置３のオンオフの切り替えによって生成される幅、すなわち、用紙搬送方向の長さが１〜２ｍｍの後述する断続的ベタ画像Ｎ１〜Ｎ４を、現像ローラ４上にトナーがなるべく多く現像されるように、印刷動作中より高い現像バイアスである−３００Ｖ程度を印加し、現像する。

感光体ドラム１に現像された断続的ベタ画像Ｎ１〜Ｎ４は、感光体ドラム１の回転に従って転写ローラ９、クリーニングローラ１０、帯電ローラ２を順次通過するが、この際、転写ローラ９、クリーニングローラ１０、帯電ローラ２には、トナーと同極性のバイアスが印加されるため、感光ドラム１表面の断続的ベタ画像は各ローラにほとんど付くことはない。

感光ドラム１上に残留して回転し続け、タイミングＴ１２にて、断続的ベタ画像Ｎ１、すなわちトナー１ａが現像ローラ４と感光体ドラム１のニップ部に到達したところで、モータ制御部２８により装置各部のモータ３０を停止すると同時に、電圧制御部２７により現像ユニット２９の印加電圧をオフにする。

その結果、図８に示したように断続的ベタ画像Ｎ１〜Ｎ４、すなわちトナー１ａ〜１ｄが感光体ドラム１と各ローラのニップ部にのみ塗布される。

なお、感光体ドラム１と各ローラのニップ部に断続的ベタ画像Ｎ１〜Ｎ４、すなわちトナー１ａ〜１ｄが塗布されるためには、図７に示した露光装置３のオンオフのタイミングを各ローラの感光体ドラム１上のニップ部の位置と、感光ドラム１の回転速度から計算して設定すればよい。

例えば、現像ローラ４のニップ位置のトナー１ａは図７の断続的ベタ画像Ｎ１にて露光された位置に塗布されるもので、帯電ローラ２のニップ位置のトナー１ｂは図７の断続的ベタ画像Ｎ２にて露光された位置に塗布されるものとなる。したがって、現像ローラ４と帯電ローラ２のニップ位置間の距離をＬ１とし、感光ドラム１の回転速度をＶｋとすると、断続的ベタ画像Ｎ１からＮ２の露光開始までの時間は、Ｌ１／Ｖｋで求めることができる。

同様に、断続的ベタ画像Ｎ２からクリーニングローラ１０に対応した断続的ベタ画像Ｎ３の露光開始までの時間は、帯電ローラ２とクリーニングローラ１０のニップ位置間の距離をＬ２とすると、Ｌ２／Ｖｋで求めることができる。転写ローラ９周辺のトナー１ｄを生成する断続的ベタ画像Ｎ４についても、同様にＬ３／Ｖｋで求めることができる。

次の印刷開始前のクリーニング動作、すなわち、感光ドラム１に塗布された断続的ベタ画像Ｎ１〜Ｎ４のクリーニングを行う動作は、実施例１の説明と同様、図５のタイムチャートのタイミングＴ５〜Ｔ８に示したように各ローラへの印加電圧を制御して行われる。

なお、以上の実施例の説明では、断続的ベタ画像Ｎ１〜Ｎ４の露光装置３の光量について説明しなかったが、各ローラの材質や、ローラの軸方向位置により変化するニップ幅に応じて、断続的ベタ画像Ｎ１〜Ｎ４の濃度を変化させて調整するようにするとなおよい。この光量の調整例を図９に示す。同図（ａ）に、ローラの材質、ローラの中央部Ｘｃと端部Ｘｔに応じて設定した光量値の例を示した。

同図に示したように、例えば、シリコーン製ローラの場合ではエピクロ製ローラより低分子成分が染み出しやすいので、ソリッド形状で中央部Ｘｃにおいて、エピクロ製ローラでは光量を６０％とするのに対しシリコーン製ローラの場合では８０％とし、トナー量が多くなるようにしている。

また、ソリッド形状ローラの方が発泡形状ローラに比べて、低分子成分が染み出しやすいので、ソリッド形状ローラの方の光量を発泡形状ローラの方の光量より多くしている。例えば、シリコーン製ローラで中央部Ｘｃにおいて、発泡形状ローラでは６０％とするのに対しソリッド形状ローラでは光量８０％としている。

また、ローラの中央部Ｘｃよりも端部Ｘｔの方が、ニップ量が多く低分子成分が染み出しやすいので、端部Ｘｔの光量の方を中央部Ｘｃより大きく設定し、端部Ｘｔのトナー量を中央部Ｘｃよりも多くしている。例えば、シリコーン製ローラでソリッド形状ローラにおいて、中央部Ｘｃでは光量８０％とするのに対し端部Ｘｔでは１００％としている。

なお、以上説明した光量の調整値は、あくまでも一例を示すものであり、本願発明の範囲を特定するものではない。

（実施例２の効果）
以上説明したように、実施例２の画像形成装置によれば、印刷終了後に、現像ローラ、転写ローラ、クリーニングローラおよび帯電ローラ等の接触部材位置周辺にのみ現像剤像を担持させるようにしたので、少ないトナー量により実施例１と同様の効果を得ることができる。

また、ローラ材質や形状、ローラ中央部および端部位置に応じて断続的ベタ画像の濃度を変化させるようにしたので、さらに少ないトナー量にて各ローラの低分子成分の染み出しを確実に防止することができる。

本発明は、電子写真方式のプリンタのみならず、印刷複合機やファクシミリ、複写機などの画像形成装置に広く用いることができる。

実施例１の画像形成装置の現像ユニットとその周辺の構成図である。 実施例１の画像形成装置全体の構成図である。 実施例１の画像形成装置の制御系ブロック図である。 実施例１の画像形成装置のタイムチャートである。 実施例１の画像形成装置のタイムチャートである。 実施例１の画像形成装置の動作説明図である。 実施例２の画像形成装置のタイムチャートである。 実施例２の画像形成装置の動作説明図である。 実施例２の画像形成装置の光量制御を説明する図である。 画像形成装置のローラ部材の構成例を示す図である。

符号の説明

１：感光ドラム
１ａ〜１ｄ：トナー
Ｎ１〜Ｎ４：断続的ベタ画像
２：帯電ローラ
３：露光装置
４：現像ローラ
５：供給ローラ
６：現像ブレード
７：現像ユニット
８：印刷用紙
９：転写ローラ
１０：クリーニングローラ
１１：画像形成装置
２６：印刷制御部
２７：電圧制御部
２８：モータ制御部

Claims (3)

1. 潜像が形成される像担持体と、
   現像剤を担持し、潜像を現像剤像に現像する現像剤担持体と、
   前記像担持体に接触する接触部材と、
   画像形成動作後に、前記像担持体上に現像剤像を担持させ、前記像担持体と接触部材との間に現像剤像が形成される状態にする制御部とを有する画像形成装置。
2. 前記画像形成動作後の現像剤像は、像担持体全面に担持させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記画像形成動作後の現像剤像は、前記現像剤担持体および前記接触部材が像担持体と当接する位置周辺に担持させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
   

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