JP2014139631A - 画像形成装置及び画像形成装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤を研磨剤として転写手段から感光体に移行した粘着性物質をクリーニングすることができる画像形成装置及び画像形成装置の制御方法を提供する。
【解決手段】画像形成装置１は、回転する感光体２と、感光体２を帯電する帯電ロール３と、感光体２に当接する転写ロール９と、感光体２上に現像剤を供給する現像ロール７と、転写ロール９と当接する、停止していた感光体２上の当接部分上に現像ロール７が現像剤のバンドを作成するように、上記当接部分が帯電ロール３と対向する位置に達したときに帯電電圧を感光体２に印加するタイミングに比べて、帯電電圧を感光体２に印加するタイミングを上記当接部分の幅に相当する時間だけ早くする又は遅くするコントローラ２０と、上記当接部分上に作成された現像剤のバンドを除去するクリーニング装置１１とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置及び画像形成装置の制御方法に関する。

従来より、感光体、帯電装置、露光装置、現像装置、転写装置及びクリーニング装置を備える画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。転写ロールは、半導電性発泡ゴム等の弾性体で構成されており、感光体に当接し、感光体とともに回転する。転写ロールは、感光体と転写ロールとの間の当接部に送られた用紙にトナー像を静電転写する。転写ロールは、画像形成装置の停止時においても感光体と当接するため、転写ロールからの粘着性物質が感光体に付着することがある。

特開平６−８３１７６号公報

本発明の目的は、現像剤を研磨剤として転写手段から感光体に移行した粘着性物質をクリーニングすることができる画像形成装置及び画像形成装置の制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の画像形成装置は、回転する感光体と、前記感光体を帯電する帯電手段と、前記感光体に当接する転写手段と、前記感光体上に現像剤を供給する現像手段と、前記転写手段と当接する、停止していた感光体上の当接部分上に前記現像手段が前記現像剤のバンドを作成するように、前記当接部分が前記帯電手段と対向する位置に達したときに帯電電圧を前記感光体に印加するタイミングに比べて、帯電電圧を前記感光体に印加するタイミングを前記当接部分の幅に相当する時間だけ早くする又は遅くする制御手段と、前記当接部分上に作成された前記現像剤のバンドを除去する除去手段とを備えることを特徴とする。

請求項２の画像形成装置は、請求項１記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前記現像剤のバンドが前記転写手段と対向するタイミングで、前記現像剤のバンドの極性と逆極性の転写電圧を前記転写手段に印加することを特徴とする。

請求項３の画像形成装置は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、画像形成動作の停止時間を計測する計測手段を備え、前記計測手段によって計測された画像形成動作の停止時間が所定時間を超える場合に、前記現像手段が前記現像剤のバンドを前記当接部分上に作成することを特徴とする。

請求項４の画像形成装置は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記画像形成装置の内部の温度及び湿度を計測する温湿度計を備え、前記温湿度計で計測された前記画像形成装置の内部の温度及び湿度の少なくとも一方が、所定の温度及び所定の湿度を超える場合に、前記現像手段が前記現像剤のバンドを前記当接部分上に作成することを特徴とする。

請求項５の画像形成装置は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記制御手段が、前記当接部分が前記帯電手段と対向する位置に達したときに帯電電圧を前記感光体に印加するタイミングに比べて、帯電電圧を前記感光体に印加するタイミングを前記当接部分の幅に相当する時間だけ早くする場合には、前記現像剤のバンドに含まれるトナーに対するキャリアの割合は、通常の画像形成時の現像剤に含まれるトナーに対するキャリアの割合よりも多いことを特徴とする。

請求項６の画像形成装置は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記制御手段が、前記当接部分が前記帯電手段と対向する位置に達したときに帯電電圧を前記感光体に印加するタイミングに比べて、帯電電圧を前記感光体に印加するタイミングを前記当接部分の幅に相当する時間だけ遅くする場合には、前記現像剤のバンドに含まれるキャリアに対するトナーの割合は、通常の画像形成時の現像剤に含まれるキャリアに対するトナーの割合よりも多いことを特徴とする。

請求項７の画像形成装置の制御方法は、回転する感光体と、前記感光体を帯電する帯電手段と、前記感光体に当接する転写手段と、前記感光体に現像剤を供給する現像手段とを有する画像形成装置の制御方法であって、前記転写手段と当接する、停止していた感光体上の当接部分上に前記現像手段が前記現像剤のバンドを作成するように、前記当接部分が前記帯電手段と対向する位置に達したときに帯電電圧を前記感光体に印加するタイミングに比べて、帯電電圧を前記感光体に印加するタイミングを前記当接部分の幅に相当する時間だけ早くし又は遅くし、前記当接部分上に作成された前記現像剤のバンドを除去することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、現像剤を研磨剤として転写手段から感光体に移行した粘着性物質をクリーニングすることができる。

請求項２の発明によれば、転写手段に現像剤のバンドによる汚れが発生することを防止できる。

請求項３の発明によれば、粘着性物質が転写手段から感光体に移行しやすい画像形成動作の停止時間が長い場合に、粘着性物質をクリーニングすることができる。

請求項４の発明によれば、粘着性物質が転写手段から感光体に移行しやすい温度又は湿度の場合に、粘着性物質をクリーニングすることができる。

請求項５の発明によれば、現像剤に含まれるキャリアを研磨剤として転写手段から感光体に移行した粘着性物質をクリーニングすることができる。

請求項６の発明によれば、現像剤に含まれるトナーを研磨剤として転写手段から感光体に移行した粘着性物質をクリーニングすることができる。

請求項７の発明によれば、現像剤を研磨剤として転写手段から感光体に移行した粘着性物質をクリーニングすることができる。

画像形成装置の概略構成を示すブロック図である。 画像形成装置の画像形成処理を示すフローチャートである。 画像形成装置のクリーニング処理を示すフローチャートである。 （Ａ）〜（Ｃ）は、帯電電圧と現像電圧との関係を説明する図である。 画像形成装置が現像剤バンド（キャリアバンド及びトナーバンド）を作成した場合及び作成しない場合の、感光体の回転数と、異常画像の有無と、感光体の傷の有無との関係を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。

図１は、画像形成装置の概略構成を示すブロック図である。

図１の画像形成装置１は、例えば、モノクロプリンターであるが、モノクロ複写機やモノクロ複合機でもよい。また、画像形成装置１は、カラープリンター、カラー複写機、又はカラー複合機でもよい。

画像形成装置１は、像担持体としての感光体２、帯電手段としての帯電ロール３、露光装置４、現像手段としての現像装置５、転写手段としての転写ロール９、除去手段としてのクリーニング装置１１及び定着装置１４を有する。現像装置５は、現像ハウジング６及び現像ロール７を備えている。帯電ロール３は、帯電バイアス電源１６に接続されている。現像ロール７は現像バイアス電源８に接続されている。転写ロール９は、転写バイアス電源１０に接続されている。定着装置１４は、加熱ロール１２及び加圧ロール１３で構成されている。さらに、画像形成装置１は、画像形成装置１の全体動作を制御する制御手段としてのコントローラ２０、画像形成動作の停止時間（例えば、画像形成装置１の電源オフ時間、又は転写ロール９若しくは感光体２の停止時間）を計測する計測手段としてのタイマ２１、及び画像形成装置１の内部の温度及び湿度を計測する温湿度計２２を備えている。コントローラ２０は、タイマ２１及び温湿度計２２に接続されている。

図１において、画像形成装置１の画像形成スピードは１００ｍｍ／ｓである。感光体２は外径３０ｍｍの有機感光体で構成され、矢印Ａ方向に回転する。帯電ロール３は交流（ＡＣ）に直流（ＤＣ）を重畳したバイアスを感光体２に付与するロール帯電器である。露光装置４は、レーザー光を回転多面鏡で回転走査し結像レンズによりライン走査するレーザ走査光学系である。現像装置５は、粒子径６．５μｍの負に帯電するトナーと粒子径４５μｍの正に帯電するキャリアで構成される現像剤を収容する現像ハウジング６と、現像バイアス電源８から印加された現像バイアスによって、感光体２上の静電潜像に帯電されたトナーを供給する現像ロール７とを有する。

転写ロール９は、感光体２に１２００ｇｆで当接する。転写ロール９と感光体２の当接幅は、２〜３ｍｍ程度である。転写ロール９は、感光体２上のトナー像が引き付けられる方向の転写バイアスが転写バイアス電源１０から印加されることで、感光体２上のトナー像を記録媒体１５に転写する。クリーニング装置１１はブレードを有し、感光体２上に残留したトナーをブレードにより除去する。除去されたトナーは現像装置５に戻され、再利用される。定着装置１４は、加熱ロール１２と加圧ロール１３との間で記録媒体１５をニップすることにより、トナー像を記録媒体１５に定着する。トナー像が定着された記録媒体１５は矢印Ｂ方向に排出される。

コントローラ２０は、帯電バイアス電源１６、現像バイアス電源８及び転写バイアス電源１０のオン・オフのタイミングを制御する、即ち、帯電、現像及び転写のタイミングを制御する。

図２は、画像形成装置１の画像形成処理を示すフローチャートである。

画像形成装置１にプリント指示が入力されると（ステップＳ１）、感光体２、帯電ロール３、現像ロール７、転写ロール９及び加熱ロール１２と加圧ロール１３等が回転を開始する（ステップＳ２）。次に、感光体２は帯電ロール３によって所定電位に帯電されるとともに、回転している現像ロール７に現像バイアスが印加される（ステップＳ３）。感光体２の電位が安定した時点で、露光装置４が画像データに相当する露光を行い、静電潜像が形成される（ステップＳ４）。現像ロール７は現像剤を感光体２に供給し、トナー像が感光体２上に形成される（ステップＳ５）。

記録媒体１５が転写ロール９に送られ、転写バイアスが印加された転写ロール９はトナー像を記録媒体１５上に転写する（ステップＳ６）。定着装置１４はトナー像を記録媒体１５上に定着し（ステップＳ７）、トナー像が定着された記録媒体１５をプリントとして排出する。一方、転写後、クリーニング装置１１が感光体２の表面をクリーニングして（ステップＳ８）、画像形成処理は終了する。尚、連続的に画像形成が実行される場合には、帯電からクリーニングまでの処理（ステップＳ３〜ステップＳ８）が繰り返される。

ところで、画像形成装置１では、装置停止時（非使用時）でも、転写ロール９は感光体２に当接している。一般的に、転写ロールは、半導電性発泡ゴム等の弾性体を金属シャフトに被覆することによって、円筒状に形成されている。転写ロールは、感光体２と当接し、転写ロールから微量に物質が移行することで、感光体２の表面を汚染する。本実施の形態では、転写ロール９は、外径１８．７ｍｍのウレタンロールであり、４級アンモニウム塩からなるイオン導電剤により抵抗を７．５ＬｏｇΩに制御し、発泡させることで、硬度が３５°に制御されている。

この画像形成装置１を１週間高温高湿環境下（温度２５℃、湿度７５％）に停止した状態で放置し、その後プリントを行った。

記録媒体１５の一部にかぶりと呼ばれる異常画像が生じた。この異常画像は、感光体２に当接していた転写ロール９の一部分に対応する記録媒体１５の位置に生じていた。この異常画像は、９４ｍｍ間隔（即ち、感光体２の外周長）でプリントされ、感光体２の回転が繰り返されると異常画像は徐々に軽減し、消滅した。

調査の結果、この現象は、長時間の停止により転写ロール９の微量の粘着性物質が感光体表面に移行し、現像工程で現像剤がその移行部分に付着することにより発生することが判った。高温高湿下でこの現象が発生する理由は、高温高湿下ではトナー電荷量が低く、キャリアとトナーの付着力が小さいため、現像剤が感光体２に移行した粘着性物質に付着しやすいためである。

本実施の形態では、画像形成時に、コントローラ２０は、転写ロール９が当接していた感光体２の一部分が帯電ロール３と対向するタイミングで、帯電バイアスを帯電ロール３に印加するように帯電バイアス電源１６を制御する。さらに、コントローラ２０は、当該感光体２の一部分が現像ロール７と対向するタイミングで、現像バイアスを現像ロール７に印加するように、現像バイアス電源８を制御する。

このとき、コントローラ２０が帯電動作開始のタイミングと現像動作開始のタイミングを感光体２と転写ロール９との当接幅だけ差（即ちタイミングずれ）をつけることで、感光体２上の当該当接幅に対応する位置に現像剤バンドを作成する。これにより、現像剤を研磨剤として感光体２の表面をクリーニングする。その結果、異常画像の発生が抑えられ、短時間で良好なプリントが得られる。

図３は、画像形成装置１のクリーニング処理を示すフローチャートである。

画像形成装置１の電源がオンにされると（ステップＳ１１）、コントローラ２０は、タイマ２１によって計測された画像形成動作の停止時間が所定時間（例えば、２４時間）を超えているか否かを判別する（ステップＳ１２）。

ステップＳ１２でＮＯの場合には、本クリーニング処理を終了し、図２の画像形成処理が実行される。一方、ステップＳ１２でＹＥＳの場合には、コントローラ２０は、温湿度計２２で計測された画像形成装置１の内部の温度及び湿度の少なくとも一方が、所定の温度（例えば２４℃）及び所定の湿度（例えば６０％）を超えるか否かを判別する（ステップＳ１３）。

ステップＳ１３でＮＯの場合には、本クリーニング処理を終了し、図２の画像形成処理が実行される。一方、ステップＳ１３でＹＥＳの場合には、コントローラ２０は、感光体２と転写ロール９との当接部分が帯電ロール３と対向する位置に達したときに帯電電圧を感光体２に印加するタイミングに比べて、帯電電圧を感光体２に印加するタイミングを感光体２と転写ロール９の当接部分の幅に相当する時間だけ早くする又は遅くする（ステップＳ１４）。

帯電電圧を感光体２に印加するタイミングを感光体２と転写ロール９の当接部分の幅に相当する時間だけ早くした場合には、現像ロール７が感光体２上の当接部分にキャリアバンドを作成する。一方、帯電電圧を感光体２に印加するタイミングを感光体２と転写ロール９の当接部分の幅に相当する時間だけ遅くした場合には、現像ロール７が感光体２上の当接部分にトナーバンドを作成する。

キャリアバンドは、キャリア及びトナーを含む現像剤のバンドであるが、キャリアリッチな現像剤バンドである。つまり、キャリアバンドに含まれるトナーに対するキャリアの割合は、通常の画像形成時のトナーに対するキャリアの割合よりも多い。トナーバンドは、キャリア及びトナーを含む現像剤のバンドであるが、トナーリッチな現像剤バンドである。つまり、トナーバンドに含まれるキャリアに対するトナーの割合は、通常の画像形成時のキャリアに対するトナーの割合よりも多い。

ここで、帯電電圧と現像電圧との関係を説明する。本実施の形態では、図４（Ａ）に示すように、通常の画像形成時には、コントローラ２０は、帯電電圧と現像電圧との立ち上げタイミングを同期させている。つまり、コントローラ２０は、感光体２のある部分が帯電ロール３と対向するタイミングで、帯電電圧を帯電ロール３に印加し、当該部分が現像ロール７と対向するタイミングで、現像電圧を現像ロール７に印加する。

これに対し、キャリアバンドを感光体２上の当接部分に作成する場合には、図４（Ｂ）に示すように、コントローラ２０は、当接部分が帯電ロール３と対向する位置に達したときに帯電電圧を印加するタイミングに比べて、帯電電圧を印加するタイミングを当接部分の幅に相当する時間だけ早くする。これにより、現像電圧が帯電電圧に対して正側で大きい間、これらの電位差に相当するキャリアが感光体２に移行する、即ちこれらの電位差に相当するキャリアバンドが感光体２上に発生する。

トナーバンドを感光体２上の当接部分に作成する場合には、図４（Ｃ）に示すように、コントローラ２０は、当接部分が帯電ロール３と対向する位置に達したときに帯電電圧を印加するタイミングに比べて、帯電電圧を印加するタイミングを当接部分の幅に相当する時間だけ遅くする。これにより、現像電圧が帯電電圧に対して負側で大きい間、これらの電位差に相当するトナーが感光体２に移行する、即ちこれらの電位差に相当するトナーバンドが感光体２上に発生する。

図３に戻り、コントローラ２０は、キャリアバンド及びトナーバンドのいずれか一方が転写ロール９と対向するタイミングで、キャリアバンド及びトナーバンドのいずれか一方の極性と逆極性の転写バイアスを転写ロール９に印加するように転写バイアス電源１０を制御する（ステップＳ１５）。これにより、キャリアバンド及びトナーバンドのいずれか一方が記録媒体１５に転写されずに、クリーニング装置１１が感光体２上に形成されたキャリアバンド及びトナーバンドのいずれか一方をクリーニングする。よって、キャリアバンド及びトナーバンドのいずれか一方による研磨効果が維持され、転写ロール９にキャリアバンド及びトナーバンドのいずれか一方による汚れが発生することが防止される。

ついで、コントローラ２０は、感光体２の回転数が所定数を超えたか否かを判別する（ステップＳ１６）。例えば、コントローラ２０は、感光体２の回転数を感光体２の駆動部（不図示）に取り付けられたセンサから検出する。キャリアバンドが感光体２上に形成された場合には、上記所定数は、例えば１であり、トナーバンドが感光体２上に形成された場合には、上記所定数は、例えば３である。

ステップＳ１６でＮＯの場合には、手順はステップＳ１５に戻る。ステップＳ１６でＹＥＳの場合には、本クリーニング処理を終了し、図２の画像形成処理が実行される。

図３では、ステップＳ１２及びＳ１３の工程は、オプションであり、必ずしも実行しなくてもよい。例えば、ステップＳ１１の工程直後に、ステップＳ１４の工程を実行してもよい。

図５は、画像形成装置１が現像剤バンド（キャリアバンド及びトナーバンド）を作成した場合及び作成しない場合の、感光体２の回転数と、異常画像の有無と、感光体２の傷の有無との関係を示す図である。

現像剤バンドを作成しない場合には、感光体２の表面に傷が発生することはなく、感光体２が４回転しても異常画像が残った。トナーバンドを作成した場合には、感光体２の表面に傷が発生することはなく、感光体２が３回転すると異常画像が消滅した。従って、トナーバンドを作成した場合には、現像剤バンドを作成しない場合に比べて、早期に異常画像が除去される。

また、キャリアバンドを作成した場合には、感光体２の表面に傷が発生したが、感光体２が１回転すると異常画像が消滅した。従って、キャリアバンドを作成した場合には、現像剤バンドを作成しない場合及びトナーバンドを作成した場合に比べて、早期に異常画像が除去される。一方、トナーバンドを作成した場合には、キャリアバンドを作成した場合に比べて、感光体２の表面に傷が発生しないというメリットがある。

以上説明したように、本実施の形態によれば、コントローラ２０は、転写ロール９と当接する、停止していた感光体２上の当接部分上に現像ロール７が現像剤のバンドを作成するように、上記当接部分が帯電ロール３と対向する位置に達したときに帯電電圧を感光体２に印加するタイミングに比べて、帯電電圧を感光体２に印加するタイミングを上記当接部分の幅に相当する時間だけ早くする又は遅くする。そして、クリーニング装置１１は、上記当接部分上に作成された現像剤のバンドを除去する。よって、現像剤を研磨剤として転写ロール９から感光体２に移行した粘着性物質をクリーニングすることができる。

１ 画像形成装置
２ 感光体
３ 帯電ロール
４ 露光装置
５ 現像装置
７ 現像ロール
９ 転写ロール
１１ クリーニング装置
２０ コントローラ
２１ タイマ
２２ 温湿度計

Claims (7)

1. 回転する感光体と、
   前記感光体を帯電する帯電手段と、
   前記感光体に当接する転写手段と、
   前記感光体上に現像剤を供給する現像手段と、
   前記転写手段と当接する、停止していた感光体上の当接部分上に前記現像手段が前記現像剤のバンドを作成するように、前記当接部分が前記帯電手段と対向する位置に達したときに帯電電圧を前記感光体に印加するタイミングに比べて、帯電電圧を前記感光体に印加するタイミングを前記当接部分の幅に相当する時間だけ早くする又は遅くする制御手段と、
   前記当接部分上に作成された前記現像剤のバンドを除去する除去手段と
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記現像剤のバンドが前記転写手段と対向するタイミングで、前記現像剤のバンドの極性と逆極性の転写電圧を前記転写手段に印加することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 画像形成動作の停止時間を計測する計測手段を備え、
   前記計測手段によって計測された画像形成動作の停止時間が所定時間を超える場合に、前記現像手段が前記現像剤のバンドを前記当接部分上に作成することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記画像形成装置の内部の温度及び湿度を計測する温湿度計を備え、
   前記温湿度計で計測された前記画像形成装置の内部の温度及び湿度の少なくとも一方が、所定の温度及び所定の湿度を超える場合に、前記現像手段が前記現像剤のバンドを前記当接部分上に作成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段が、前記当接部分が前記帯電手段と対向する位置に達したときに帯電電圧を前記感光体に印加するタイミングに比べて、帯電電圧を前記感光体に印加するタイミングを前記当接部分の幅に相当する時間だけ早くする場合には、前記現像剤のバンドに含まれるトナーに対するキャリアの割合は、通常の画像形成時の現像剤に含まれるトナーに対するキャリアの割合よりも多いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段が、前記当接部分が前記帯電手段と対向する位置に達したときに帯電電圧を前記感光体に印加するタイミングに比べて、帯電電圧を前記感光体に印加するタイミングを前記当接部分の幅に相当する時間だけ遅くする場合には、前記現像剤のバンドに含まれるキャリアに対するトナーの割合は、通常の画像形成時の現像剤に含まれるキャリアに対するトナーの割合よりも多いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 回転する感光体と、前記感光体を帯電する帯電手段と、前記感光体に当接する転写手段と、前記感光体に現像剤を供給する現像手段とを有する画像形成装置の制御方法であって、
   前記転写手段と当接する、停止していた感光体上の当接部分上に前記現像手段が前記現像剤のバンドを作成するように、前記当接部分が前記帯電手段と対向する位置に達したときに帯電電圧を前記感光体に印加するタイミングに比べて、帯電電圧を前記感光体に印加するタイミングを前記当接部分の幅に相当する時間だけ早くし又は遅くし、
   前記当接部分上に作成された前記現像剤のバンドを除去する
   ことを特徴とする画像形成装置の制御方法。

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