JP2020204732A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】感光体と他の構成要素を1つのモーターで駆動制御する画像形成装置において、画像形成以外の目的で駆動する際も、感光体の劣化を低減する画像形成装置を提供する。【解決手段】感光体を転写部、定着部および搬送部の少なくとも1つ以上と同時に駆動するモーターと、制御部とを備え、前記制御部は、画像形成目的で前記モーターを駆動させる場合、画像形成用に設定された第1の帯電電圧および第1の現像電圧を帯電電圧印加部および現像電圧印加部にそれぞれ印加させ、一方、画像形成以外の目的で前記モーターを駆動させる場合、画像形成用以外に設定された第2の帯電電圧および第2の現像電圧を前記帯電電圧印加部および前記現像電圧印加部にそれぞれ印加させることを特徴とする画像形成装置。【選択図】図7

Description

この発明は、画像形成装置に関する。
従来、SOHOなどの小規模オフィスなどに用いられる廉価な複写機等において、部品点数を極力減らすようなモデルが存在している。
そういった廉価モデルの中には、複写機やプリンタ等の画像形成装置において、感光体・帯電部・転写部・定着部・搬送部等の各構成要素のいくつかを1つのモーターで駆動制御する画像形成装置が開発されている。
このような1つのモーターで各構成要素のいくつかを駆動制御する画像形成装置は、駆動に必要なモーターの個数が減るため、上述のような廉価モデルとしてコストの削減につながる。
一方、1つのモーターで各構成要素のいくつかを駆動制御する場合には、複数の構成要素が同一駆動されるため、本来、駆動される必要のない構成要素(感光体)も同時に連動して駆動されることとなる。
その際、複数のモーターによる駆動制御(別駆動によるモーター駆動制御)では、起こりえない様々な不具合が生じるおそれがある。
ここで、感光体と、他の構成要素では、別駆動で行うことが一般的であるが、廉価なモデルで必要とされる単一モーターによる同一駆動の場合には、感光体が不必要に駆動(回転)することにより、感光体の表面劣化を引き起こす場合がある。
このような感光体の劣化防止に関連した発明として、従来、新品検知手段によりプロセスカートリッジBが新品であると検知された場合、帯電部材2に放電開始電圧未満の電圧を印加した状態で感光体1の駆動を開始する制御を行うことにより、帯電部材が感光体に摺擦されることを抑制することのできる画像形成装置の発明が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。
特開2017−076066号公報
しかしながら、従来の感光体の劣化防止方法は、画像形成時の感光体の駆動による劣化に関するものであり、感光体と他の構成要素のいくつかを1つのモーターで駆動制御する画像形成装置の場合、画像形成以外の目的で駆動する際も、感光体の劣化を低減する新たな方法が求められていた。
この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであって、その目的は、感光体と他の構成要素を1つのモーターで駆動制御する画像形成装置において、画像形成以外の目的で駆動する際も、感光体の劣化を低減する画像形成装置を提供することにある。
(1)この発明は、感光体と、前記感光体に接触して帯電する帯電部と、前記帯電部に予め定められた第1および第2の帯電電圧を印加する帯電電圧印加部と、前記感光体に静電潜像を形成する露光部と、前記感光体にトナーを供給して前記静電潜像に対応するトナー像を形成する現像部と、前記現像部に予め定められた第1および第2の現像電圧を印加する現像電圧印加部と、転写ベルトを介して前記トナー像を記録媒体に転写する転写部と、定着ローラにより前記トナー像を前記記録媒体に加熱定着する定着部と、前記記録媒体を搬送する搬送部と、前記感光体を前記転写部、前記定着部および前記搬送部の少なくとも1つ以上と同時に駆動するモーターと、前記感光体、前記帯電部、前記帯電電圧印加部、前記露光部、前記現像部、前記現像電圧印加部、前記転写部、前記定着部、前記搬送部、前記モーターを制御して画像形成を行う制御部とを備え、前記制御部は、画像形成目的で前記モーターを駆動させる場合、画像形成用に設定された前記第1の帯電電圧および前記第1の現像電圧を前記帯電電圧印加部および前記現像電圧印加部にそれぞれ印加させ、一方、画像形成以外の目的で前記モーターを駆動させる場合、画像形成用以外に設定された前記第2の帯電電圧および前記第2の現像電圧を前記帯電電圧印加部および前記現像電圧印加部にそれぞれ印加させることを特徴とする画像形成装置を提供するものである。
この発明において、「画像形成装置」は、トナーによる像形成に電子写真方式を用いるプリンタなどの複写(コピー機能)機能を有する複写機や複合機、または複写以外の機能をも含むMFP(Multifunctional Peripheral:多機能周辺装置)など、画像を形成して出力する装置である。
「画像形成目的」は、画像形成の他に画質調整の目的を含むものであってもよい。
「画像形成以外の目的」は、例えば、記録媒体の搬送や温調のための空転などの目的である。
実施形態1において、この発明の「感光体」は、感光体ドラム59によって実現する。また、この発明の「帯電部」は、帯電ローラ60によって実現する。また、この発明の「露光部」は、光学系ユニット50によって実現する。また、この発明の「現像部」は、現像ユニット61によって実現する。また、この発明の「転写部」は、1次転写ユニット62によって実現する。また、この発明の「搬送部」は、給送ローラ73,74および排出ローラERによって実現する。
この発明によれば、感光体と、転写部、定着部、用紙搬送部の少なくとも1つを同一のモーターで同時に駆動する画像形成装置において、画像形成以外の目的で駆動する際も、感光体の劣化を低減する画像形成装置を実現する。
さらに、この発明の好ましい態様について説明する。
(2)この発明による画像形成装置において、前記第2の帯電電圧は、前記感光体の電位が0Vとなる放電開始電圧未満の予め定められた電圧であり、前記第2の現像電圧は、前記第1の現像電圧とは逆極性の予め定められた電圧であってもよい。
このようにすれば、感光体と、転写部、定着部、用紙搬送部の少なくとも1つを1つのモーターで駆動制御する画像形成装置において、画像形成以外の目的で駆動する際、感光体の劣化を低減しつつ、基板への逆電流の発生を防止する画像形成装置を実現することができる。
(3)この発明による画像形成装置において、前記制御部は、前記感光体の駆動量を算出し、前記第1および第2の帯電電圧に応じて予め定められた係数を前記駆動量に積算して得られた値に基づき、前記帯電電圧を前記帯電電圧印加部に補正させるものであってもよい。
このようにすれば、感光体と、転写部、定着部、用紙搬送部の少なくとも1つを1つのモーターで駆動制御する画像形成装置において、感光体の駆動量に応じて感光体の削れ量を予測し、帯電部に印加すべき帯電電圧を補正することで、感光体の劣化度に応じた適切な帯電電圧を印加する画像形成装置を実現することができる。
(4)この発明による画像形成装置において、前記感光体を除電する感光体除電部と、前記転写部に予め定められた第1および第2の転写電圧を印加する転写印加部とをさらに備え、前記制御部は、画像形成目的で前記モーターを駆動させる場合、画像形成用に設定された前記第1の転写電圧を前記転写印加部に印加させ、かつ、前記感光体を前記感光体除電部に除電させ、一方、画像形成以外の目的で前記モーターを駆動させる場合、画像形成用以外に設定された前記第2の転写電圧を前記転写印加部に印加させ、かつ、前記感光体を前記感光体除電部に除電させ、前記第2の転写電圧は、前記第1の転写電圧とは逆極性の予め定められた電圧であってもよい。
このようにすれば、感光体と、転写部、定着部、用紙搬送部の少なくとも1つを1つのモーターで駆動制御する画像形成装置において、現像剤のトナーの中に帯電が少ないものが存在する場合であっても、当該帯電が少ないトナーが感光体に付着して転写部に移行するのを防止し、かつ、転写部に印加した電圧による感光体の帯電を感光体除電部により防止する画像形成装置を実現することができる。
(5)この発明による画像形成装置において、前記感光体は、黒およびカラートナーの各色に対応した複数の感光体を備え、前記転写部は、前記複数の感光体との当接状態を黒色の感光体との当接状態、全色の感光体との当接状態および離間状態の3種類の当接状態に切り替え可能な中間転写体を備え、前記制御部は、前記中間転写体の3種類の当接状態を予め定められた順序で切り替えるものであってもよい。
このようにすれば、感光体と、転写部、定着部、用紙搬送部の少なくとも1つを1つのモーターで駆動制御する画像形成装置において、放電開始電圧未満で感光体を駆動させることで、感光体上の電位の立ち上がりを待つ時間が不要になるため、時間を短縮することが可能となり、また、放電を行わないため、感光体の通電疲労も減少し、摩耗を抑えることも可能になる画像形成装置を実現することができる。
この発明の実施形態1に係るデジタル複合機の外観を示す斜視図である。 図1のデジタル複合機の内部構成を示す断面図である。 図1のデジタル複合機の概略構成を示すブロック図である。 図1のデジタル複合機の第1可視像形成ユニットの概略構成を示す説明図である。 図4に示す帯電ローラおよび現像ローラに画像形成時に印加すべき印加電圧の時間変化の一例を示すタイムチャートである。 図4に示す帯電ローラおよび現像ローラに画像形成時以外の場合に印加すべき印加電圧の時間変化の一例を示すタイムチャートである。 図4に示す感光体ドラムの駆動要求を受け付けた際のデジタル複合機の動作の一例を示すフローチャートである。 帯電ローラの印加電圧と感光体ドラムの表面電位との関係の一例を示すグラフである。 この発明の実施形態2に係るデジタル複合機において、感光体ドラムの駆動要求を受け付けた際の動作の一例を示すフローチャートである。 この発明の実施形態2に係るデジタル複合機において、帯電ローラへの印加電圧に応じて予め定められた係数の一例である。 この発明の実施形態3に係るデジタル複合機において、感光体ドラムの駆動要求を受け付けた際の動作の一例を示すフローチャートである。 この発明の実施形態4に係るデジタル複合機において、中間転写ベルトと4組の感光体ドラムとの当接状態の切替動作を示す説明図である。 図12(A)は、中間転写ベルトと4組の感光体ドラムとの離間状態を示し、図12(B)は、中間転写ベルトと黒色の感光体ドラムとの当接状態を示し、図12(C)は、中間転写ベルトと4組の感光体ドラムとのの当接状態を示す。
以下、図面を用いてこの発明をさらに詳述する。なお、以下の説明は、すべての点で例示であって、この発明を限定するものと解されるべきではない。
〔実施形態1〕
<デジタル複合機1の構成>
以下、図1および図2に基づき、この発明の実施形態1に係る画像形成装置の一例としてのデジタル複合機1の概要について説明する。
図1は、この発明の実施形態1に係るデジタル複合機1の外観を示す斜視図である。また、図2は、図1のデジタル複合機1の内部構成を示す断面図である。
デジタル複合機1は、複写機能やスキャナ機能、ファクシミリ機能を有し、原稿から読み取った画像データをデジタル処理して出力する装置である。
デジタル複合機1は、印刷モードとしてコピー(複写)機能、プリント機能、FAX機能を有しており、パネルユニット18(図3)からの操作入力や、パーソナルコンピュータ等の外部装置からの印刷ジョブの受信に応じた印刷機能が、制御部10(図3)によって選択される。
<デジタル複合機1の内部構成>
図2において、デジタル複合機1はカラー複合機であり、光学系ユニット50、第1〜第4可視像形成ユニット51〜54、中間転写ベルト55、2次転写ユニット56、定着部2、内部用紙給送ユニット57および手差し用紙給送ユニット58ならびに排紙トレイ75を備える。
デジタル複合機1は、これら第1〜第4可視像形成ユニット51〜54、中間転写ベルト55および2次転写ユニット56を用いてトナー像を形成する。
光学系ユニット50では、4つのレーザー光源64からのビームが4組の感光体ドラム59,65,66,67に届くように配置される。
第1可視像形成ユニット51は、感光体ドラム59と、帯電ローラ60と、光学系ユニット50と、現像ユニット61aと、1次転写ユニット62aとを有する。
像担持体となる感光体ドラム59の周囲に、帯電ローラ60、現像ユニット61aおよびクリーニングユニット63が配置されている。
これらのユニットにより、感光体ドラム59にトナー像が形成され、トナー像が中間転写ベルト55に転写される。
感光体ドラム59は、トナー像が表面に形成される像担持体であり、軸線回りに回転駆動可能に支持され、図示しない円筒状、円柱状または薄膜シート状(好ましくは円筒状)の導電性基体と、導電性基体の表面に形成される感光層とを含む。
感光体ドラム59は、モーターギヤに係合された感光体ドラム59に取り付けられた図示しない感光体ドラム駆動ギヤによって、図2の紙面に向って反時計周りの方向に、例えば、周速度163mm/sで回転する。
1次転写ユニット62aは、中間転写ベルト55を介して感光体ドラム59に圧接するように配置される。
他の第2〜第4可視像形成ユニット52〜54についても、第1可視像形成ユニット51と同様の構成であるため、説明を省略する。
各ユニット51〜54の現像ユニット61a,61b,61c,61dには、黒色(B)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色のトナーがそれぞれ収容される。
以下、各色の現像ユニット61a,61b,61c,61dを代表して、現像ユニット61と記載することもある。
また、各色の1次転写ユニット62a,62b,62c,62dを代表して、1次転写ユニット62と記載することもある。
中間転写ベルト55は、各色のトナー像が転写され、表面に各色のカラートナー像が重畳される。
中間転写ベルト55は、テンションローラ68,69によって駆動され回動する。
中間転写ベルト55のテンションローラ68側に当接して2次転写ユニット56が配置される。
2次転写ユニット56は、ワイヤコロナチャージャでトナーの帯電極性とは逆極性の高電圧を転写領域に印加することにより、中間転写ベルト55上に形成されたカラートナー像を内部用紙給送ユニット57および手差し用紙給送ユニット58から、それぞれ給送ローラ73および74によって送られてきた記録媒体31に転写する。
その後、カラートナー像が転写された記録媒体31は定着部2の位置まで搬送される。
また、中間転写ベルト55に当接してテンションローラ69側に配置される廃トナーボックス70には、2次転写後、中間転写ベルト55の表面に残ったトナーが回収される。
定着部2は、2次転写ユニット56の下流側に配置される。
定着部2は、定着ベルト71および加圧ローラ72から構成される。
加圧ローラ72は、図示しない加圧機構により定着ベルト71に所定の圧力で圧接される。
また、定着部2の下流には、排紙トレイ75が設けられている。
次に、図3に基づき、デジタル複合機1の概略構成を説明する。
図3は、図1のデジタル複合機1の概略構成を示すブロック図である。
図3に示すように、デジタル複合機1は、制御部10、画像読取部11、画像形成部12、記憶部13、画像処理部14、通信部15、搬送部16、モーター17、パネルユニット18、電源19および電圧印加部20を備える。
以下、デジタル複合機1の各構成要素を説明する。
制御部10は、デジタル複合機1を統合的に制御するものであって、CPU、RAM、ROM、各種のインターフェース回路等からなる。
制御部10は、デジタル複合機1全体の動作をコントロールするために、各センサの検知、モーター、クラッチ、パネルユニット18等、あらゆる負荷の監視・制御を行う。
画像読取部11は、原稿セット台に置かれた原稿または用紙トレイから搬送されてきた原稿を検知して読み取り、画像データを生成する部分である。
画像形成部12は、画像処理部14によって生成された画像データを用紙上に印刷出力する部分であり、LSU121を備える。
LSU121は、画像読取部11によって取得されたデジタル信号からなる画像情報に対応するレーザー光を帯電状態にある感光体ドラム59,65,66,67の表面に照射して、静電潜像を形成する装置である。
記憶部13は、デジタル複合機1の各種機能を実現するために必要な情報や、制御プログラムなどを記憶する素子や記憶媒体である。例えば、RAMやROM等の半導体素子、ハードディスク、フラッシュ記憶部、SSD等の記憶媒体が用いられる。
なお、データを保持する領域がハードディスクドライブで、プログラムを保持する領域がフラッシュ記憶部で構成するといったように、プログラムとデータが異なる装置に保持されてもよい。
画像処理部14は、画像読取部11によって読み取られた原稿の画像を適正な電気信号に変換して画像データを生成する部分である。
通信部15は、ネットワーク等を介して、コンピュータや携帯情報端末、外部の情報処理装置やファクシミリ装置等との通信をおこない、メールやFAXなどの種々の情報をこれら外部の通信装置と送受信する部分である。
搬送部16は、手差トレイ、給紙カセットおよび原稿セット台に格納された用紙を画像形成部12まで搬送する部分である。
モーター17は、感光体ドラム59,65,66,67、帯電ローラ60、1次転写ユニット62、定着部2などの構成要素を駆動するモーターである。
実施形態1において、感光体ドラム59,65,66,67およびその他の構成要素を1つのモーター17で駆動する。
パネルユニット18は、液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display)を備えたユニットであり、表示操作部181および物理操作部182を備える。
表示操作部181は、各種情報の表示を行い、タッチパネル機能によりユーザーからの指令を受け付ける部分である。
表示操作部181は、例えば、CRTディスプレイ、液晶ディスプレイ、ELディスプレイなどで構成され、オペレーティングシステムやアプリケーションソフトウェアが処理状態など電子的なデータを表示するためのモニタやラインディスプレイなどの表示装置である。
制御部10は、表示操作部181を通じて、デジタル複合機1の動作および状態の表示を行う。
電源19は、デジタル複合機1の各部に電力を供給し、例えば、AT電源、ATX電源、SFX電源などが用いられる。
電源19は、帯電用電源191および現像用電源192を備える。
電圧印加部20は、電圧を印加する部分であり、帯電電圧印加部201および現像電圧印加部202を備える。
帯電電圧印加部201は、予め定められた電圧を帯電ローラ60に印加する。
現像電圧印加部202は、予め定められた電圧を現像ローラ611aに印加する。
<デジタル複合機1の画像形成動作>
次に、図4に基づき、デジタル複合機1における画像形成動作を説明する。
図4は、図1のデジタル複合機1の第1可視像形成ユニット51の概略構成を示す説明図である。
なお、以下の説明において、第1可視像形成ユニット51を例として説明するが、他の第2〜第4可視像形成ユニット52〜54についても同様である。
図4において、感光体ドラム59は、回転方向R1(紙面に向かって反時計回りの方向)に回転する。
帯電ローラ60は、感光体ドラム59の回転を受けて回転方向R2(紙面に向かって時計回りの方向)に回転する。
実施形態1において、帯電ローラ60は、感光体ドラム59に従動するが、従動でなくてもよい。
画像形成時において、感光体ドラム59の表面は、帯電ローラ60により一様に帯電される。
実施形態1において、感光体ドラム59表面を一様に、またオゾンを極力発生させることなく帯電するために、帯電ローラ方式が採用されている。
また、帯電ローラ方式においては、感光体ドラム59と帯電ローラ60が接触する接触帯電方式と、接触しない非接触帯電方式とが存在し、特に接触帯電方式の場合には、感光体ドラム59と帯電ローラ60との間で、感光体ドラム59から帯電ローラ60への逆電流の流れ込みが発生する場合があり、これは、高電圧基板の故障の原因となるおそれがある。
ここで、従来のスコロトロン帯電方式は、非接触帯電方式であり、上述した感光体ドラム59からの帯電ローラ60への逆電流の流れこみが発生する可能が低いため、この点を考慮する必要性は低い。
しかしながら、本発明の帯電ローラ方式である接触帯電方式の場合には、感光体ドラム59と帯電ローラ60が接触状態にあるため、帯電ローラ60への逆電流の流れ込みを防止する必要がある。
そこで、帯電ローラ60への逆電流の流れ込みを防止するために、放電開始電圧未満とする制御を行う実施形態1の構成に至った。
図4に示すように、帯電ローラ60は、バネ等の図示しない付勢力により感光体ドラム59の表面に帯電に適した所定の圧力で圧接し、感光体ドラム59の回転に追従的に回転する。
帯電電圧印加部201は、帯電ローラ60の芯金601の部分に帯電用電源191(高圧電源回路)から所定の帯電電圧を印加することにより、感光体ドラム59の表面を所定の電圧(例えば、−600V)で帯電させる。
実施形態1において、帯電された感光体ドラム59の表面電位Vdは−600Vである。
光学系ユニット50は、帯電された感光体ドラム59の表面をレーザー光源64からのビームで露光することによって、感光体ドラム59の露光後の表面電位VLを例えば、−100V以下にして、静電潜像を形成する。
実施形態1において、感光体ドラム59の露光後の表面電位VLは−100Vである。
なお、この発明は、正規現像方式および反転現像方式のいずれの方式にも適用可能であるが、実施形態1では、反転現象方式で説明する。
光学系ユニット50からのレーザー光は、不図示のポリゴンミラーや各種レンズを通して、感光体ドラム59へ照射される。
レーザー光源64は画像情報に基づいて制御され、感光体ドラム59の表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。
現像ユニット61aは、感光体ドラム59上の静電潜像を現像し、トナー像を形成する。
感光体ドラム59上に形成された静電潜像は、現像ユニット61aによってトナーとキャリアを含む現像剤612aにより顕像化され、トナー像が形成される。
図4に示すように、現像ユニット61aは、感光体ドラム59に対向して設けられる現像用のユニットであり、現像剤担持体としての現像ローラ611aは、感光体ドラム59の回転軸に平行な回転軸に回転自在に設けられる。
現像ユニット61aは、例えば硬質の合成樹脂などからなる中空の容器状部材である。現像ユニット61aの中には、前述のようにトナーとキャリアとを含む2成分現像剤が収容されるが、トナーだけを含む1成分現像剤であってもよい。
現像ローラ611aは、極性が異なる磁石部材を略交互に周方向に配置して形成されたマグローラである。
現像ローラ611aは、その磁力によって現像ユニット61a内に収容された現像剤612aを吸着する。
吸着された現像剤612aは、図示しない現像剤規制部材によって所定量の厚さに規制され、現像ローラ611aと感光体ドラム59とが近接する現像ニップ部に運ばれる。
現像電圧印加部202は、現像ローラ611aの芯金613aの部分に現像用電源192(高圧電源回路)から所定の現像電圧を印加することにより、所定の電圧で帯電させる。
実施形態1において、現像ローラ611aの電位Vbは−450Vである。
現像電圧は、感光体ドラム59の非露光部の表面電位Vd(−600V)よりも低い値に設定され、かつ、露光部の表面電位VL(−100V)よりも高い値に設定される。
その結果、感光体ドラム59の帯電極性と同極性(実施形態1では負極性)に帯電したトナーが感光体ドラム59の露光部の表面電位VLに吸着してトナー像を形成する(反転現像)。
一方、感光体ドラム59の非露光部の表面電位Vdは、現像ローラ611aの電位Vbよりも低いため、トナーの付着は防止される。
1次転写ユニット62aの転写ローラ621aには、トナーと逆極性の電圧が印加されており、感光体ドラム59に現像されたトナー像を、1次転写ユニット62aと感光体ドラム59が近接する転写領域で、中間転写ベルト55上に転写する。
実施形態1において、1次転写ユニット62aは、転写ベルト55を用いた構成となっているが、ワイヤーであってもよい。
その他の第2〜第4可視像形成ユニット52〜54も同様に動作し、順次、中間転写ベルト55上にトナー像を転写する。
中間転写ベルト55上のトナー像は2次転写ユニット56まで搬送される。
図2に示すように、内部用紙給送ユニット57の給送ローラ73または手差し用紙給送ユニット58の給送ローラ74から、記録媒体31がそれぞれ搬送経路RT1またはRT2を経由して供給される。
そして、トナーとは逆極性の電圧が2次転写ユニット56によって印加され、トナー像が記録媒体31に転写される。
トナー像を担持した記録媒体31は、定着部2に搬送され、定着ベルト71および加圧ローラ72によって十分に加熱され、未定着のトナー像が記録媒体31に溶融・固着し、搬送経路RT4を経由して排出ローラERから排紙トレイ75に排出される。
両面印刷の場合は、定着部2を通過して記録媒体31の表面の画像形成が終了した後、搬送経路RT3を経由して記録媒体31を反転させて裏面の画像形成を行う。
転写後の感光体ドラム59には、中間転写ベルト55に転写されなかった転写残トナーが付着する。
この転写残トナーは、クリーニングユニット63に取り付けられたクリーニングブレード63aによって掻きとられ、クリーニングユニット63内部に、廃トナーとして回収される。
除電ユニット76は、感光体ドラム59の表面の電荷を除去する。
なお、除電ユニット76の位置は、転写後から帯電前であれば、どこでも構わない。
クリーニングローラ77は、帯電ローラ60に対向する位置に設けられ、帯電ローラ60の表面をクリーニングする。
(従来技術の問題点)
次に、図5に基づき、従来技術の問題点について説明する。
図5は、図4に示す帯電ローラ60および現像ローラ611aに画像形成時に印加すべき印加電圧の時間変化の一例を示すタイムチャートである。
現像ローラ611aには、現像電圧印加部202により電圧が印加されており、画像形成時は、使用状況により変化するが、例えば、−450Vで印加される。
前述のように、感光体ドラム59の表面に形成される静電潜像を現像ニップ部において、トナーにより顕像化(現像)する。
ただし、顕像化される過程の前後の回転中においては、感光体ドラム59上の表面電位と現像ローラ611aに印加する現像電圧との電位差が、具体的な構成や使用状況によっても変化するが、100〜150Vになることが好ましい。
これは、感光体ドラム59の帯電ローラ60に帯電されていない部位が、前述の現像ニップ部と重なった場合、顕像化と同じ電圧を印加すると、不要なトナーが感光体ドラム59に付着してしまい、無駄なトナーの消費が起こるのを防ぐためである。
図5(A)に示すように、画像形成時において、帯電ローラ60に−1300Vの電圧を印加する。
一方、図5(B)に示すように、現像ローラ611aには、−450Vの電圧を印加する。
また、画像形成の前後の期間に、逆極性の電圧として、+100Vの電圧を現像ローラ611aに印加する。
これは、感光体の表面電位を立ち上げる前後で、感光体表面に残る表面電位の影響により−100V〜−150V未満となり、逆極性の電圧を印可することにより、それら現像ローラと感光体表面との電位差を一定に保つ必要があるためである。
ところで、本願発明のデジタル複合機1においては、感光体ドラム59,65,66,67、帯電ローラ60、現像ユニット61a,61b,61c,61d、テンションローラ68,69、定着ベルト71、加圧ローラ72、給送ローラ73,74、排出ローラER等の各構成要素をすべて1つのモーター17で駆動する。
このように、感光体ドラム59,65,66,67とその他の各構成要素を1つのモーター17で駆動する構成において、画像形成以外の目的でモーター17を駆動させることもある。
画像形成以外の目的でモーター17を駆動させる場合としては、例えば、記録媒体31の搬送や排出、定着部2における記録媒体2の定着のための温調(ウォームアップ)、トナーの補給動作、現像のためのウォームアップ(トナーの帯電立ち上げのための空転)、カラー機の転写ポジションの切替等の動作を行う場合などがあげられる。
その場合、モーター17は、感光体ドラム59,65,66,67も連動して駆動しなければならないため、必要以上に感光体ドラム59,65,66,67が摩耗するおそれがある。
このとき、図4に示すように、感光体ドラム59が回転すると、クリーニングブレード63aによって感光体ドラム59の表面も掻きとられるため、感光体ドラム59の表面の膜が削れて、膜減りが増加する。
また、感光体ドラム59を駆動する際は、不要なトナーが現像されないよう、感光体ドラム59の表面電位Vdをトナーが付着しない電位に帯電させた状態を保ちつつ駆動する必要がある。
一般に、感光体ドラム59の電圧が大きくなるほど、感光体ドラム59の摩耗量が指数関数的に増加する傾向にあり、放電開始電圧未満印加時の感光体ドラム59の摩耗量は通常の2割程度であることが知られている。
例えば、感光体ドラム59の表面電位を−600Vで100K枚印字相当駆動させた場合、感光体は約12μm摩耗し、放電開始電圧未満を印加させて同一量駆動させた場合、感光体ドラム59の摩耗量は約2μm摩耗する。
これは、帯電電圧が大きいほど、感光体ドラム59への電流の流れ込みによる通電疲労の影響が大きくなり、感光体ドラム59の膜減りが増加するものと考えられるためである。
なお、感光体ドラム59の摩耗量は、感光体ドラム59に印可する電圧の大きさやクリーニングブレード63aの組成などの感光体ドラムプロセスのシステム条件や、感光体ドラム59の組成(材料など)等により変動するため、上記の数値に限定されない。
一方、帯電電圧の印加や放電による感光体ドラム59の摩耗の影響を避けるため、帯電電圧の印加を行わない方法も考えられるが、この場合、現像剤612aが感光体ドラム59に移行するのを防止することができず、現像剤612aの不要な消費が生じてしまう。
また、帯電ローラ60などの接触帯電で構成されるデジタル複合機1の場合、デジタル複合機1の異常停止などの際に、帯電ローラ60を通して逆電流が発生し、高電圧基板の故障が発生するおそれもある。
(実施形態1のデジタル複合機1による従来の問題の改善点)
次に、図6〜図8に基づき、実施形態1のデジタル複合機1による従来の問題の改善点について説明する。
上述した問題を解決するため、実施形態1のデジタル複合機1において、画像形成以外の目的でモーター17を駆動させる場合、図6に示すように、画像形成時とは異なる電圧の帯電電圧および現像電圧を印加する。
図6は、図4に示す帯電ローラ60および現像ローラ611aに画像形成時以外の場合に印加すべき印加電圧の時間変化の一例を示すタイムチャートである。
図6(A)に示すように、画像形成以外の目的でモーター17を駆動させる場合、放電開始電圧未満(0を除く)の予め定められた帯電電圧を帯電ローラ60に印加する。
このようにすることで、感光体ドラム59の摩耗が低減されるため、感光体ドラム59の寿命を延ばすことが可能となる。
また、放電開始電圧未満の帯電電圧を印加することで、保護回路を追加することなく、基板への逆電流の流れ込みを防止することも可能となる。
また、図6(B)に示すように、現像電圧として、画像形成時とは逆極性の電圧を印加することで不要な現像剤612aの消費や汚れを防止することが可能となる。
次に、図7に基づき、感光体ドラム59の駆動要求を受け付けた際のデジタル複合機1の動作の一例を説明する。
図7は、図4に示す感光体ドラム59の駆動要求を受け付けた際のデジタル複合機1の動作の一例を示すフローチャートである。
図7のステップS1において、制御部10は、モーター17の駆動要求を受け付けたか否かを判定する(ステップS1)。
例えば、画像形成や画質調整、用紙の搬送や温調のための空転などの実行指令を受け付けた場合、制御部10は、モーター17の駆動要求を受け付けたものと判定する。
モーター17の駆動要求を受け付けた場合(ステップS1の判定がYesの場合)、制御部10は、ステップS2において、当該モーター17の駆動要求が画像形成または画質調整要求に係る要求であるか否かを判定する(ステップS2)。
一方、モーター17の駆動要求を受け付けていない場合(ステップS1の判定がNoの場合)、制御部10は、処理をステップS1に戻す(ステップS1)。
次に、ステップS2において、当該モーター17の駆動要求が画像形成または画質調整要求に係る要求である場合(ステップS2の判定がYesの場合)、ステップS3において、制御部10は、画像形成用の予め定められた電圧で帯電電圧の印加を開始する(ステップS3)。
次に、ステップS4において、制御部10は、モーター17の駆動を開始する(ステップS4)。
続いて、ステップS5において、制御部10は、画像形成または画質調整動作を実行する(ステップS5)。
所定の動作が終了後、ステップS9において、制御部10は、モーター17の駆動を停止し(ステップS9)、処理を終了する。
一方、ステップS2において、当該モーター17の駆動要求が画像形成または画質調整要求に係る要求でない場合(ステップS2の判定がNoの場合)、ステップS6において、制御部10は、放電開始電圧未満の予め定められた電圧で帯電電圧を印加し、かつ、画像形成時とは逆極性の予め定められた電圧で現像電圧の印加を開始する(ステップS6)。
次に、ステップS7において、制御部10は、モーター17の駆動を開始する(ステップS7)。
続いて、ステップS8において、制御部10は、実行指令を受け付けた画像形成を必要としない動作を実行する(ステップS8)。
所定の動作が終了後、ステップS9において、制御部10は、モーター17の駆動を停止し(ステップS9)、処理を終了する。
ここで、帯電ローラ60から感光体ドラム59への放電開始電圧は、例えば、次のように算出する。
図8は、帯電ローラ60の印加電圧と感光体ドラム59の表面電位Vdとの関係の一例を示すグラフである。
図8において、横軸は、帯電ローラ60の印加電圧(−V)を示し、縦軸は、感光体ドラム59の表面電位Vd(−V)を示す。
図8のグラフにおいて、印加電圧と表面電位の関係を近似し、感光体ドラム59の表面電位y(−V)が0Vとなる帯電ローラ60の印加電圧x(V)が求めるべき放電開始電圧となる。
なお、放電開始電圧は、帯電ローラ60および感光体ドラム59の組成により変化する。
その結果、従来技術と比較して感光体ドラム59の摩耗が3割程度低減した。
また、基板の故障等の問題も生じなかった。
このようにして、デジタル複合機1の駆動系すべてを1つのモーター17で駆動する構成において、画像形成または画質調整に関係のない駆動を行う場合であっても、感光体ドラム59の膜減り等の劣化を低減し、かつ、基板への逆流を防ぐことが可能なデジタル複合機1を実現することができる。
〔実施形態2〕
次に、図9に基づき、この発明の実施形態2に係るデジタル複合機1において、感光体ドラム59の駆動要求を受け付けた際の動作について説明する。
実施形態2に係るデジタル複合機1の構成は、実施形態1と同一であるため、説明を省略する。
なお、以下の説明において、第1可視像形成ユニット51の感光体ドラム59および帯電ローラ60を例として説明するが、他の第2〜第4可視像形成ユニット52〜54についても同様である。
実施形態1のデジタル複合機1において、帯電ローラ60に印加する電圧に対する感光体ドラム59の表面電位Vdは、感光体ドラム59の厚みに依存する。
そのため、膜減り等により感光体ドラム59が摩耗すると、摩耗度に応じて帯電ローラ60に印加すべき電圧も変化する。
感光体ドラム59の摩耗を反映せずに、帯電ローラ60に不適切な電圧を印加し続けると、出力した記録媒体31の下地にトナーが付着してしまうおそれがある。
このような問題を解決すべく、実施形態2においては、感光体ドラム59の駆動量に応じて、感光体ドラム59の膜減り量を予測し、帯電ローラ60に印加すべき電圧を補正する。
図9は、この発明の実施形態2に係るデジタル複合機1において、感光体ドラム59の駆動要求を受け付けた際の動作の一例を示すフローチャートである。
なお、図9のステップS11〜S19の処理はそれぞれ、図7のステップS1〜S9の処理に対応するため、説明を省略する。
ここでは、図7とは異なるステップS20の処理について説明する。
図9のステップS19において、モーター17の駆動を停止した後(ステップS19)、ステップS20において、制御部10は、感光体ドラム59の駆動量を算出し、帯電ローラ60への印加電圧に応じて予め定められた係数を当該駆動量に積算する(ステップS20)。
そして、このようにして得られた値に基づき、帯電電圧を補正する。
図10は、この発明の実施形態2に係るデジタル複合機1において、帯電ローラ60への印加電圧に応じて予め定められた係数の一例である。
図10において、帯電電圧が放電開始電圧未満の場合は係数0.6を、放電開始電圧以上の場合は係数1.0を感光体ドラム59の駆動量に積算する。
このようにして、デジタル複合機1の駆動系すべてを1つのモーター17で駆動する構成において、帯電ローラ60の印加電圧に応じて重みを付け、感光体ドラム59の駆動量と積算することによって得られた値に基づいて帯電電圧を補正する。
その結果、感光体ドラム59の正確な膜減り量を予測し、膜減り量に応じた帯電ローラ60への適切な帯電電圧の制御を行うことができ、不要なトナー消費や汚れ等を防止可能なデジタル複合機1を実現することができる。
〔実施形態3〕
次に、図11に基づき、この発明の実施形態3に係るデジタル複合機1において、感光体ドラム59の駆動要求を受け付けた際の動作について説明する。
実施形態3に係るデジタル複合機1の構成は、実施形態1と同一であるため、説明を省略する。
なお、以下の説明において、第1可視像形成ユニット51の感光体ドラム59および帯電ローラ60を例として説明するが、他の第2〜第4可視像形成ユニット52〜54についても同様である。
実施形態1のデジタル複合機1において、画像形成以外の目的で帯電ローラ60に放電開始電圧未満の電圧を印加して駆動する場合、転写ベルト55を介して感光体ドラム59と接する転写ローラ621aには電圧を印加しない。
一方、現像剤612a中のトナーの中には、帯電が少ないものも存在するため、帯電が少ないトナーが感光体ドラム59に付着してしまうことがある。
その結果、感光体ドラム59上に付着した微量のトナーが転写ベルト55に蓄積して汚れがつき、出力する記録媒体31に不要なトナーが付着してしまうおそれがある。
このような問題を解決すべく、実施形態3においては、転写ベルト55を介して感光体ドラム59に接する転写ローラ621aに、画像形成時とは逆極性の電圧を印加することで、感光体ドラム59に付着した微量のトナーが転写ベルト55に移行することを防止する。
図11は、この発明の実施形態3に係るデジタル複合機1において、感光体ドラム59の駆動要求を受け付けた際の動作の一例を示すフローチャートである。
なお、図11のステップS21〜S25およびS27〜S29の処理はそれぞれ、図7のステップS1〜S5およびS7〜S9の処理に対応するため、説明を省略する。
ここでは、図7に説明のないステップS26の処理について説明する。
ステップS22において、モーター17の駆動要求が画像形成または画質調整要求に係る要求でない場合(ステップS22の判定がNoの場合)、ステップS26において、制御部10は、放電開始電圧未満の予め定められた電圧で帯電電圧を印加し、画像形成時とは逆極性の予め定められた電圧で現像電圧・転写電圧の印加を開始する(ステップS26)。
また、転写ローラ621aに印加される電圧によって感光体ドラム59が帯電した場合、感光体ドラム59に不要なトナーが付着するのを防止するために印加する現像電圧と、感光体ドラム59の表面電位Vdとの電位差が狙った値からずれて、不要なトナーが感光体ドラム59に付着してしまうおそれもある。
それゆえ、除電ユニット76により、感光体ドラム59の除電も併せて実行する(ステップS26)。
このようにして、デジタル複合機1の駆動系すべてを1つのモーター17で駆動する構成において、画像形成または画質調整に関係のない駆動を行う場合であっても、感光体ドラム59の膜減り等の劣化を低減することが可能なデジタル複合機1を実現することができる。
〔実施形態4〕
次に、図12に基づき、この発明の実施形態4に係るデジタル複合機1において、中間転写ベルト55と4組の感光体ドラム59,65,66,67との当接状態の切替動作について説明する。
図12は、この発明の実施形態4に係るデジタル複合機1において、中間転写ベルト55と4組の感光体ドラム59,65,66,67との当接状態の切替動作を示す説明図である。
図12(A)は、中間転写ベルト55と4組の感光体ドラム59,65,66,67との離間状態を示し、図12(B)は、中間転写ベルト55と黒色の感光体ドラム67との当接状態を示し、図12(C)は、中間転写ベルト55と4組の感光体ドラム59,65,66,67との当接状態を示す。
実施形態4において、中間転写ベルト55が4組の感光体ドラム59,65,66,67と当接および離間可能に構成されている。
図12に示すように、制御部10は、中間転写ベルト55と4組の感光体ドラム59,65,66,67との当接状態を離間(図12(A))、黒色(図12(B))、全色(図12(C))と、予め定められた順序で切替可能に制御する。
具体的には、制御部10は、図示しないカムの回転により、中間転写ベルト55の状態を図12(A)、(B)、(C)の順に遷移させるものとする。
なお、遷移させる順番は、図12(A)、(B)、(C)の順に限られず、例えば、図12(A)、(C)、(B)の順に遷移させてもよいが、構成上のコスト等に起因して単一方向にのみカムを回転させるものとする。
遷移の例としては、以下の例があげられる。
(遷移例1)
遷移例1として、制御部10は、中間転写ベルト55の状態を離間(基準位置)(図12(A))から黒色(図12(B))、全色(図12(C))の順に遷移させる。
すなわち、黒色で印刷した後(図12(B))、全当接状態(図12(C))を経由して、停止状態の基準位置(図12(A))まで中間転写ベルト55の状態を遷移させる。
(遷移例2)
遷移例2として、制御部10は、中間転写ベルト55の状態を黒色(図12(B))から全色(図12(C))、離間(基準位置)(図12(A))、黒色(図12(B))の順に遷移させる。
すなわち、黒色での印刷中(図12(B))に紙詰まりや画像濃度調整などが発生し、全当接状態(図12(C))を経由して、離間状態(図12(A))でクリーニングを実行した後で、再度黒色での印刷(図12(B))を実行する。
(遷移例3)
遷移例3として、制御部10は、中間転写ベルト55の状態を黒色(図12(B))から離間(基準位置)(図12(A))、全色(図12(C))、黒色(図12(B))の順に遷移させる。
すなわち、黒色での印刷中(図12(B))に紙詰まりや画像濃度調整などが発生し、離間状態(図12(A))でクリーニングを実行した後で、全当接状態(図12(C))を経由して、再度黒色での印刷(図12(B))を実行する。
上記遷移例1,2の黒色(図12(B))から全色(図12(C))への遷移の際、および上記遷移例3の離間(図12(A))から全色(図12(C))への遷移の際に感光体ドラム65,66,67に傷が付くことを防止するため、感光体ドラム65,66,67も駆動させる必要がある。
その際、不要なトナー消費を抑えるために、対応する現像ユニット61b,61c,61dと感光体ドラム65,66,67との間で所定の電位差をつくる必要がある。
感光体ドラム59,65,66,67上の電位を立ち上げる際に、印字中と同等の出力で立ち上げるためには、印加電圧を徐々に増加させる必要があり、感光体ドラム59,65,66,67上の電位の立ち上がりを待つ時間を要する。
しかしながら、放電開始電圧未満で感光体ドラム59,65,66,67を駆動させることで、上記待ち時間が不要になるため、時間を短縮することが可能となる。
また、放電を行わないため、感光体ドラム59,65,66,67の通電疲労も減少し、摩耗を抑えることも可能になる。
この発明の好ましい態様は、上述した複数の態様のうちの何れかを組み合わせたものも含む。
前述した実施形態の他にも、この発明について種々の変形例があり得る。それらの変形例は、この発明の範囲に属さないと解されるべきものではない。この発明には、請求の範囲と均等の意味および前記範囲内でのすべての変形とが含まれるべきである。
1:デジタル複合機、 2:定着部、 10:制御部、 11:画像読取部、 12:画像形成部、 13:記憶部、 14:画像処理部、 15:通信部、 16:搬送部、 17:モーター、 18:パネルユニット、 19:電源、 20:電圧印加部、 31:記録媒体、 50:光学系ユニット、 51:第1可視像形成ユニット、 52:第2可視像形成ユニット、 53:第3可視像形成ユニット、 54:第4可視像形成ユニット、 55:中間転写ベルト、 56:2次転写ユニット、 57:内部用紙給送ユニット、 58:手差し用紙給送ユニット、 59,65,66,67:感光体ドラム、 60:帯電ローラ、 61,61a,61b,61c,61d:現像ユニット、 62,62a,62b,62c,62d:1次転写ユニット、 63:クリーニングユニット、 63a:クリーニングブレード、 64:レーザー光源、 68,69:テンションローラ、 70:廃トナーボックス、 71:定着ベルト、 72:加圧ローラ、 73,74:給送ローラ、 75:排紙トレイ、 76:除電ユニット、 77:クリーニングローラ、 121:LSU、 181:表示操作部、 182:物理操作部、 191:帯電用電源、 192:現像用電源、 201:帯電電圧印加部、 202:現像電圧印加部、 601:芯金、 611a:現像ローラ、 612a:現像剤、 613a:芯金、 621a:転写ローラ、 ER:排出ローラ、 R1,R2:回転方向、 RT1,RT2,RT3,RT4:搬送経路、 Vb:電位、 Vd,VL:表面電位

Claims (5)

  1. 感光体と、
    前記感光体に接触して帯電する帯電部と、
    前記帯電部に予め定められた第1および第2の帯電電圧を印加する帯電電圧印加部と、
    前記感光体に静電潜像を形成する露光部と、
    前記感光体にトナーを供給して前記静電潜像に対応するトナー像を形成する現像部と、
    前記現像部に予め定められた第1および第2の現像電圧を印加する現像電圧印加部と、
    転写ベルトを介して前記トナー像を記録媒体に転写する転写部と、
    定着ローラにより前記トナー像を前記記録媒体に加熱定着する定着部と、
    前記記録媒体を搬送する搬送部と、
    前記感光体を前記転写部、前記定着部および前記搬送部の少なくとも1つ以上と同時に駆動するモーターと、
    前記感光体、前記帯電部、前記帯電電圧印加部、前記露光部、前記現像部、前記現像電圧印加部、前記転写部、前記定着部、前記搬送部、前記モーターを制御して画像形成を行う制御部とを備え、
    前記制御部は、画像形成目的で前記モーターを駆動させる場合、画像形成用に設定された前記第1の帯電電圧および前記第1の現像電圧を前記帯電電圧印加部および前記現像電圧印加部にそれぞれ印加させ、
    一方、画像形成以外の目的で前記モーターを駆動させる場合、画像形成用以外に設定された前記第2の帯電電圧および前記第2の現像電圧を前記帯電電圧印加部および前記現像電圧印加部にそれぞれ印加させることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記第2の帯電電圧は、前記感光体の電位が0Vとなる放電開始電圧未満の予め定められた電圧であり、前記第2の現像電圧は、前記第1の現像電圧とは逆極性の予め定められた電圧である請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記制御部は、前記感光体の駆動量を算出し、前記第1および第2の帯電電圧に応じて予め定められた係数を前記駆動量に積算して得られた値に基づき、前記帯電電圧を前記帯電電圧印加部に補正させる請求項1または2に記載の画像形成装置。
  4. 前記感光体を除電する感光体除電部と、
    前記転写部に予め定められた第1および第2の転写電圧を印加する転写印加部とをさらに備え、
    前記制御部は、画像形成目的で前記モーターを駆動させる場合、画像形成用に設定された前記第1の転写電圧を前記転写印加部に印加させ、かつ、前記感光体を前記感光体除電部に除電させ、
    一方、画像形成以外の目的で前記モーターを駆動させる場合、画像形成用以外に設定された前記第2の転写電圧を前記転写印加部に印加させ、かつ、前記感光体を前記感光体除電部に除電させ、
    前記第2の転写電圧は、前記第1の転写電圧とは逆極性の予め定められた電圧である請求項1〜3のいずれか1つに記載の画像形成装置。
  5. 前記感光体は、黒およびカラートナーの各色に対応した複数の感光体を備え、
    前記転写部は、前記複数の感光体との当接状態を黒色の感光体との当接状態、全色の感光体との当接状態および全色の感光体との離間状態の3種類の当接状態に切り替え可能な中間転写体を備え、
    前記制御部は、前記中間転写体の3種類の当接状態を予め定められた順序で切り替える請求項1〜4のいずれか1つに記載の画像形成装置。
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