JP2016206241A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストアップすることなく感光体表面に発生した微小トナー固着を除去することが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】表面にトナー像が形成される回転自在な像担持体１と、像担持体１の表面に接触して転写材Ｐに対してトナー像を転写させる転写部材４とを備え、像担持体１の表面を清掃すべく非作像時に像担持体１を作像時とは逆方向に逆回転させ、該逆回転時における像担持体１と転写部材４との線速差を作像時における像担持体１と転写部材４との線速差よりも増加させる画像形成装置８。【選択図】図４

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

従来、一成分現像方式であって潤滑剤レスシステムを採用した作像システムの画像形成装置が知られている。一成分現像方式は、二成分現像方式に比して部品点数が少なくなるため、低コストでユニットを提供することができ、また潤滑剤レスシステムもコストダウンに寄与している。このような画像形成装置において、感光体等の像担持体に異物がフィルム状に付着するフィルミングという不具合の発生が知られている。これを解決する方法は各種知られているが、カラー画像形成装置における中間転写体上に発生するフィルミングの対策は知られていなかった。そこで、中間転写体を用いるカラー画像形成装置において、特別な部材を設けることなく中間転写体上のフィルミングを除去する技術が提案されている（例えば「特許文献１」参照）。

今までの一成分現像方式及び潤滑剤レスシステムを採用した画像形成装置では、感光体表面にシリカの凝集体である微小トナー固着が発生し易いという問題点がある。一成分現像方式ではトナーを感光体に押し付ける構成であるため、トナーから遊離したシリカが感光体に付着し易い。さらに潤滑剤レスシステムでは、潤滑剤が感光体保護部材の機能を果たさないため、感光体にシリカが付着し易い。

上述の問題点を解決すべく、「特許文献１」に記載された技術を応用しようとすると、上記技術では転写ローラに駆動源を設けているためにコストアップしてしまうという問題点がある。
本発明は、上述した問題点を解決し、コストアップすることなく感光体表面に発生した微小トナー固着を除去することが可能な画像形成装置の提供を目的とする。

本発明は、表面にトナー像が形成される回転自在な像担持体と、前記像担持体の表面に接触して転写材に対して前記トナー像を転写させる転写部材とを備え、前記像担持体の表面を清掃すべく非作像時に前記像担持体を作像時とは逆方向に逆回転させ、該逆回転時における前記像担持体と前記転写部材との線速差を作像時における前記像担持体と前記転写部材との線速差よりも増加させることを特徴とする。

本発明によれば、像担持体と転写部材との線速差を作像時よりも非作像時における像担持体の逆回転時において増加させるので、像担持体の表面を転写部材で摺擦することにより像担持体の表面から微小トナー固着を除去することができる。

本発明の一実施形態を適用可能な画像形成装置の概略図である。 本発明の一実施形態に用いられる正回転時の感光体ドラム及び転写ローラの概略図である。 本発明の一実施形態に用いられる逆回転時の感光体ドラム及び転写ローラの概略図である。 本発明の第１の実施形態に用いられる転写ローラ近傍の構成を説明する概略図である。 本発明の第２の実施形態を説明する概略図である。 本発明の第３の実施形態に用いられる感光体ドラム及び転写ローラの概略図である。 本発明の第３の実施形態に用いられる位置検知手段及びフィラを説明する概略図である。

図１は、本発明の一実施形態を適用した画像形成装置としての電子写真方式を採用したＬＥＤプリンタを示している。同図においてプリンタ８は、像担持体としての感光体ドラム１を備えている。感光体ドラム１の周囲には、帯電ローラ２、現像装置３、転写部材である転写ローラ４、クリーニングブレード５が配設されており、帯電ローラ２と現像装置３との間には露光装置６が配設されている。また、感光体ドラム１と転写ローラ４との間に形成される転写ニップ部Ｎの、転写材である記録紙Ｐの搬送方向下流側には、定着装置７が配設されている。

本実施形態で用いられる感光体ドラム１は、直径３０ｍｍの負帯電の有機感光体であり、アルミニウム製の図示しない基体上に図示しない感光体層を有している。感光体ドラム１は、図示しないメインモータの駆動によって所定の周速で作像時において時計回り方向に回転駆動される。感光体ドラム１は、その回転過程において、接触する帯電ローラ２によって負極性の一様な帯電を受ける。接触帯電手段である帯電ローラ２は、感光体ドラム１の表面に回転自在に接触して図示しない帯電バイアス電源から印加される帯電バイアス（直流成分に交流成分を重畳したバイアス）によって、感光体ドラム１を負極性の所定電位に均一に帯電させる。

現像装置３は、現像容器３ａの開口部に感光体ドラム１と対向配置された回転自在な現像ローラ３ｅを有しており、現像ローラ３ｅの表面に担持された現像剤（トナー）を感光体ドラム１の静電潜像に付着させてトナー像として現像（可視像化）する。現像容器３ａのトナーは攪拌部材３ｃによって攪拌され、供給ローラ３ｂにより現像ローラ３ｅ側に供給される。現像ローラ３ｅ表面のトナーは、規制ブレード３ｄによって層厚規制を受けて所定の層厚に形成される。また現像ローラ３ｅには、図示しない現像バイアス電源から直流成分に交流成分を重畳した所定の現像バイアスが印加される。

接触転写手段である転写ローラ４は、感光体ドラム１表面に所定の圧接力で圧接して転写ニップ部Ｎを形成し、図示しない転写バイアス電源から印加される転写バイアスにより転写ニップ部Ｎにて感光体ドラム１表面のトナー像を記録紙Ｐに転写する。作像時である画像転写時において、転写ローラ４は反時計回り方向に回転する。記録紙Ｐは、図示しない給紙トレイからレジストローラ対１２によって転写ニップ部Ｎに給送され、転写ニップ部Ｎに進入する際に転写入口ガイド１１によって保持される。

露光手段である露光装置６は、図示しないホストコンピュータから入力される画像情報の時系列デジタル画像信号に対応して変調されたＬＥＤ光がＬＥＤアレイから出力され、感光体ドラム１表面を露光することにより画像情報に応じた静電潜像が形成される。定着装置７は定着ローラ７ａと加圧ローラ７ｂとを有しており、各ローラ間の定着ニップにて記録紙Ｐを挟持搬送しつつ記録紙Ｐの表面に転写されたトナー像を加熱及び加圧して定着させる。

次に、プリンタ８の画像形成動作について説明する。
図示しないホストコンピュータから画像情報が入力されると、感光体ドラム１は図示しないメインモータの駆動により時計回り方向に所定の周速（本形態では１８０ｍｍ／ｓｅｃ）で回転駆動され、帯電ローラ２によりその表面が一様に所定電位に帯電される。次に、帯電された感光体ドラム１上に露光装置６から走査露光が与えられることにより、感光体ドラム１上の電位は走査露光された部分が低下し、入力される画像信号に応じた静電潜像が形成される。

感光体ドラム１上に形成された静電潜像に対し、感光体ドラム１の帯電極性（負極性）と同極性の現像バイアスが印加された現像ローラ３ｅにより同極性に帯電された現像剤（トナー）を付着させ、トナー像としての反転現像（可視像化）が行われる。その後、感光体ドラム１上のトナー像が転写ニップ部Ｎに到達すると、このタイミングに合わせて記録紙Ｐがレジストローラ対１２によって転写ニップ部Ｎに給送される。そして、トナーとは逆極性（正極性）の転写バイアスが印加された転写ローラ４により、転写ニップ部Ｎに給送された記録紙Ｐに対して、感光体ドラム１と転写ローラ４との間に発生する静電力によって感光体ドラム１上のトナー像が転写される。

トナー像が転写された記録紙Ｐは定着装置７に搬送され、定着ローラ７ａと加圧ローラ７ｂとの間の定着ニップにてトナー像を加熱及び加圧され、トナー像を熱定着された後に機外に排出される。この一連の動作により画像形成動作が完了する。また、トナー像転写後において感光体ドラム１の表面に残存している転写残トナーは、クリーニングブレード５によって除去された後に廃トナー容器１０内に回収される。

次に、本発明の特徴部について説明する。
図２及び図３は、感光体ドラム１近傍を用紙搬送方向の上流側から見た斜視図である。記録紙Ｐは図示しないレジストローラ対によって供給され、転写入口ガイド１１によって転写ニップ部Ｎに案内される。作像時において記録紙Ｐは、図２に矢印で示す方向、すなわち転写ニップ部方向に向けて搬送される。図２において、転写ローラ４は同軸上に設けられた転写ローラギヤ４ａが感光体ドラム１と同軸上に設けられたドラムギヤ１ａと噛合しており、感光体ドラム１から駆動力を得て作像時に感光体ドラム１に対して一定の線速差で回転する。本形態ではこの線速差を感光体ドラム１に対して転写ローラ４の方が３％速くなるように設定しており、この値はトナー像の転写性や搬送性が最適となるように設定されている。

図３は、感光体ドラム１の非作像時における逆回転動作を示している。本実施形態では、感光体ドラム１表面の残留トナーを除去するクリーニングブレード５を有し、クリーニングブレード５と感光体ドラム１の表面との間に入り込んだ紙粉等を除去するために感光体ドラム１を逆回転させる構成である。感光体ドラム１の逆回転時において、転写ローラギヤ４ａは転写ローラ４の支軸との間にワンウェイクラッチを介しているために空転する構成である。さらに、図４にて後述する構成では、転写ローラ４が回転しないために転写ローラ４と感光体ドラム１との間には大きな線速差が生じ、感光体ドラム１の表面を転写ローラ４で摺擦することにより感光体ドラム１の表面から微小トナー固着を除去することができる。

図４は、本発明の第１の実施形態における感光体ドラム１の逆回転時における転写ローラ４近傍の概略図である。転写ローラ４の近傍には、回転中心１４ａを中心に回動自在に設けられた回転止め部材１４が配設されている。回転止め部材１４の近傍には一端を図示しない装置本体に固着された圧縮ばね１３が配設されており、圧縮ばね１３の他端は回転止め部材１４に接触していて、回転止め部材１４をストッパ１４ｂに対して圧接させている。この状態から作像時に転写ローラ４が回転すると、転写ローラ４の外周上に配設された突起９が回転止め部材１４に接触し、図４（ａ）に示すように圧縮ばね１３が縮むことで回転止め部材１４が移動するために転写ローラ４の回転が阻害されることはない。一方、非作像時における感光体ドラム１の逆回転時において、感光体ドラム１からの駆動力が伝達されなくとも転写ローラ４は連れ回りで回転しようとする。しかし、突起９が回転止め部材１４に接触すると、作像時とは異なり回転止め部材１４はストッパ１４ｂに接触した状態を保つため、転写ローラ４の回転が防止される。

上述の構成により、感光体ドラム１と転写ローラ４との線速差を作像時よりも感光体ドラム１の逆回転時において増加させるので、感光体ドラム１の表面を転写ローラ４で摺擦することにより感光体ドラム１の表面から微小トナー固着を除去することができる。本実施形態では、感光体ドラム１の逆回転時において転写ローラ４を停止させる構成としたが、転写ローラ４を感光体ドラム１とは別駆動で回転させ、逆回転時における転写ローラ４の周速度を作像時よりも落とす構成としてもよい。ただし、本実施形態では転写ローラ４の駆動手段が不要となるため、コストダウンを図ることができる。

本実施形態では、感光体ドラム１の逆回転は、転写ローラ４が固定された状態で感光体ドラム１が１回転以上するように行っている。これにより感光体ドラム１の全周面を転写ローラ４で摺擦することができ、感光体ドラム１の全周面の微小トナー固着を除去することができる。図４に示した構成では、回転止め部材１４に対して突起９が接触するまでは転写ローラ４が感光体ドラム１に対して連れ回りするため、逆回転時において転写ローラ４によって摺擦されない部位が生じる。そこで本形態では、感光体ドラム１の外径を９０ｍｍ、転写ローラ４の外径を４５ｍｍとすると、感光体ドラム１の表面が１３５ｍｍ以上移動するように制御している。

図５（ａ）は、本発明の第２の実施形態における感光体ドラム１の表面に付着した微小トナー固着量と感光体ドラム１のトルクとの関係を示す線図であり、微小トナー固着量とトルクとは比例関係にあることが判っている。このため、図５（ｂ）に示すように、感光体ドラム１の逆回転時におけるトルクを検知し、微小トナー固着量が０となるトルクＴ０に達するまで逆回転を続けることにより、確実に微小トナー固着を除去することが可能となる。

ここで、トルクは感光体ドラム１の駆動モータの電流値から検知する。図５（ｃ）に示すようにトルクとモータ電流値とは比例関係にあるため、図５（ｄ）に示すようにモータ７５に流れる電流値を検知する電流検知回路７７を設け、検知した電流値からトルクを算出して逆回転時間を制御する。なお、モータ駆動回路７４によってモータ７５を駆動する通電回路中に、モータ７５と直列に抵抗７６を設けており、抵抗７６の両端に発生する電圧によって電流検知回路７７がモータ電流値を検知し、それをデジタル値に変換して制御部７０に入力させている。抵抗７６と電流検知回路７７とによって電流検知手段が構成されている。電流検知回路７７は、制御部７０が兼用する構成としてもよい。この構成により、微小トナー固着を確実に除去することが可能となる。

図６は、本発明の第３の実施形態を示している。この第３の実施形態では、感光体ドラム１の外周をＮ１〜Ｎ４の４区間に分割し、回転開始後の感光体ドラム１の位置を検知して４回の逆回転動作で感光体ドラム１の１周分を転写ローラ４によって摺擦する構成としている。これは、画像形成動作が複数回のジョブを有する場合に有効であり、ジョブ回数に応じて感光体ドラム１の分割数を決定する。

感光体ドラム１の位置検知は、例えば図７に示す構成により行われる。感光体ドラム１の端部には長さの異なる４個のフィラ８１，８２，８３，８４が設けられ、装置本体側には各フィラを検知する位置検知手段としてのフォトインタラプタ８０が設けられる。そして、各フィラがフォトインタラプタ８０を通過する際の通過時間の差によって感光体ドラム１の位置を検知する。この第３の実施形態では、逆回転動作は１個のフィラを検知する位置までしか実施せず、各フィラ検知履歴を記憶し、全てのフィラを検知した後に履歴をリセットさせる。以下に、詳細に説明する。

感光体ドラム１が逆回転開始後、最初にフィラ８１を検知した（逆回転開始時点でフォトインタラプタ８０はフィラ８４の途中またはフィラ８４−８１間にあった）。次にフィラ８２を検知するまで逆回転させる（区間Ｎ１の微小トナー固着除去）。次に作像再開後に作像終了。次に逆回転開始後、最初にフィラ８４を検知した。次にフィラ８１を検知するまで逆回転させる（区間Ｎ４の微小トナー固着除去）。次に作像再開後に作像終了。次に逆回転開始後、最初にフィラ８４を検知した。次にフィラ８３を検知するまで逆回転させる（区間Ｎ２の微小トナー固着除去）。

次に作像再開後に作像終了。次に逆回転開始後、最初にフィラ８４を検知した。次にフィラ８４を検知するまで逆回転させる（区間Ｎ３の微小トナー固着除去）。次に作像再開させ、全ての微小トナー固着の除去が完了する。そして履歴をリセットした後、以上の動作を繰り返す。なお、１番先に検知するフィラは、逆回転動作開始後に最初に検知するフィラとする。その後は、逆回転動作開始後に最初に検知するフィラから最も近いフィラとする（感光体ドラム１の停止位置によってはほぼ１回転の逆回転動作が必要な場合もある）。

この構成により、各逆回転動作時間を短くすることができ、ダウンタイムを短くすることができる。これにより、プリントスピードダウンを防止しつつ、何回かの逆転動作により感光体ドラム１周分の表面を摺擦することができ、全てのジョブを終了するまでに感光体ドラムの周面からの微小トナー固着の除去を完了することができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を例示したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

１ 像担持体（感光体ドラム）
４ 転写部材（転写ローラ）
８ 画像形成装置（ＬＥＤプリンタ）
８０ 位置検知手段（フォトインタラプタ）
Ｐ 転写材（記録紙）

特開２０００−２７５９８８号公報

Claims (5)

1. 表面にトナー像が形成される回転自在な像担持体と、前記像担持体の表面に接触して転写材に対して前記トナー像を転写させる転写部材とを備え、
   前記像担持体の表面を清掃すべく非作像時に前記像担持体を作像時とは逆方向に逆回転させ、該逆回転時における前記像担持体と前記転写部材との線速差を作像時における前記像担持体と前記転写部材との線速差よりも増加させる画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記逆回転時における前記像担持体と前記転写部材との線速差は前記像担持体の線速と等しいことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２記載の画像形成装置において、
   前記逆回転は前記像担持体の１回転以上行うことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１または２記載の画像形成装置において、
   前記逆回転時における前記像担持体のトルクを検出し、予め算出されているトルク値と微小トナー固着量との関係に基づき、前記微小トナー固着量がなくなるトルクとなるまで前記逆回転を行うことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１または２記載の画像形成装置において、
   前記像担持体の位置を検知する位置検知手段を有し、前記逆回転を前記像担持体の位置に応じて複数回に分割して行い、分割して行った前記逆回転が前記像担持体の１回転以上となったときに該逆回転を終了することを特徴とする画像形成装置。

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