JP3800078B2 - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置、特にトナー担持体から背面電極へのトナー飛翔を制御することによって複写紙、転写紙、コピー用紙、記録紙、転写媒体などの受像体にトナーを付着させて画像形成を行う画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
トナーを用いた画像形成方法としては、従来よりジャンピング方式のものや、プロジェクション方式のものが最も広く用いられている。この種の画像形成方法は、感光体上に画像に対応する静電潜像を形成し、画像形成剤としてのトナーを現像ローラ等のトナー担持体から感光体上の静電潜像に付着させてトナー像を得た後、そのトナー像を複写紙、転写紙、コピー用紙、記録紙などに転写するものである。しかしながら、これらの画像形成方法では、感光体表面に静電潜像を形成する工程(感光プロセス)を必要としており、装置構成が複雑であり、かつ装置コストおよびランニングコストが高いという問題を含んでいる。そこで、近年、米国特許第3,689,935号、同第5,036,341号や特表2001−505146号公報に記載されたように、電界の作用によりトナーを複写紙、記録紙や中間転写ベルトなどの受像体上に飛翔させ、画像を形成するいわゆる「トナージェット(登録商標)」方式の画像形成装置が注目されてきている。
【0003】
この画像形成装置では、トナーを担持しながら所定の移動方向に搬送する現像ローラなどのトナー担持体が設けられるとともに、そのトナー担持体の表面に当接するようにトナー規制ブレードが設けられている。このため、トナー担持体上のトナーはトナー規制ブレードによって摩擦帯電されるとともに、所定厚みに規制された後、背面電極と対向するトナー飛翔開始位置まで搬送される。
【0004】
また、この画像形成装置には、トナー担持体と背面電極との間に、帯電トナーが通過するための複数のトナー通過孔を有するフレキシブルプリント回路基板(Flexible Printed Circuit)が配置されるとともに、さらにフレキシブルプリント回路基板と背面電極との間に記録紙や転写媒体などの受像体が配置されている。そして、トナー担持体と背面電極との間に電位差が印加されて帯電トナーをトナー担持体から背面電極に向かって飛翔させる移送静電界が形成されている。また、フレキシブルプリント回路基板では、各トナー通過孔の周囲に制御電極が配置されており、画像信号に応じて各制御電極に与える制御電圧を制御することによって各トナー通過孔を静電気的に開閉し、上記画像信号に対応して帯電トナーをトナー担持体からトナー通過孔を介して背面電極に飛翔させ、受像体に付着させる。このようにフレキシブルプリント回路基板によってトナー飛翔を制御する、つまり該基板をトナー飛翔制御手段として機能させることで画像信号に対応するトナー像が受像体上に形成される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように構成された画像形成装置を待機状態または電源オフ状態とするためにトナー担持体の移動を停止した場合、トナー担持体上にトナーが担持された状態のまま長時間保持されることとなる。しかし、時間の経過とともに帯電トナーの電荷が散逸したり、電源オフ操作によってトナー担持体へのバイアス電圧が供給されなくなることによって、トナーとトナー担持体との間の吸引力は失われ、トナー担持体に保持されていたトナーは次第にトナー担持体から遊離して、トナー通過孔の付近や装置内部に飛散することとなる。こうして飛散したトナーが受像体に付着すると受像体やトナー像を汚すこととなるばかりか、トナーが装置内部に付着することによって装置の動作異常を来すこともある。すなわち、画像信号に対応して制御電極に印加された制御電圧が付着したトナーの電荷によって遮蔽され、トナーの飛翔を正しく制御することができなくなったり、トナー通過孔が付着したトナーによって塞がれて、トナー像形成が行えなくなることがある。
【0006】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、トナー担持体を停止している間にトナー飛翔開始位置からトナーが遊離するのを確実に防止して、画質の良好な画像を安定して形成することができる画像形成装置および画像形成方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するため、背面電極と、帯電トナーを担持しながら所定の移動方向に移動して前記背面電極と対向するトナー飛翔開始位置に該トナーを搬送するトナー担持体と、前記背面電極と前記トナー担持体との間に配置され、前記トナー担持体の前記トナー飛翔開始位置から前記背面電極へトナーを飛翔させるための移送静電界を制御することによって前記背面電極との間に搬送されてくる受像体にトナーを着弾させてトナー像を形成するトナー飛翔制御手段と、前記トナー飛翔制御手段および前記背面電極にそれぞれ所定の電圧を印加することで前記移送静電界を発生させる電界発生手段と、前記トナー担持体の移動方向において前記トナー飛翔開始位置よりも上流側で前記トナー担持体表面に当接して前記トナー担持体表面に担持されるトナーの量を規制する規制ブレードと、前記トナー飛翔制御手段と前記背面電極との間に配置されて、その表面に前記トナー担持体から飛翔してくるトナーを付着させて回収するトナー回収体と
を備え、トナー像の形成終了後、移動している前記トナー担持体を停止させるのに際して、前記電界発生手段により前記トナー飛翔制御手段および前記背面電極にそれぞれ電圧を印加して前記トナー担持体から前記背面電極に向けてトナーを飛翔させる前記移送静電界を発生させながら前記トナー担持体を停止させ、前記トナー飛翔開始位置において前記トナー担持体表面に担持されたトナーを前記トナー回収体に移動させて回収する停止動作を実行することを特徴としている。
【0008】
このように構成された発明では、トナー担持体が停止状態にあるときには、トナー担持体の表面のうち少なくともトナー飛翔開始位置に対応する表面領域のトナーは除去されており、この表面領域は、トナー担持体が停止している間、トナーを担持しないトナーフリー状態となっている。そのため、この状態で長時間放置したとしても、前述した従来の装置のようにトナー担持体からトナーが遊離して飛散し、トナー飛翔制御手段に付着したり、受像体や装置内部を汚すという問題が発生せず、良好な画像を形成することができる。
【0009】
そして、トナー担持体が停止する前からトナー飛翔を開始させることで、トナー飛翔開始位置およびその前記移動方向において下流側の領域をトナーフリー状態とすることができる。
【0010】
なお、前記トナー飛翔開始位置において前記トナー担持体に担持されるトナーを前記背面電極に向けて飛翔させるために、例えば、前記トナー担持体と前記背面電極との間に電界を形成する電界発生手段を設けることができる。そして、この種の画像形成装置では、トナー像を形成するためにトナーを飛翔させる電界を発生させる電源部が必須的に設けられているので、この電源部を上記電界発生手段として用いてもよい。
【0011】
また、前記トナー回収体として、所定方向に回転移動する無端状ベルトおよびその表面を清掃する清掃手段をさらに設けてもよい。これによって、トナー担持体から飛翔させたトナーを確実に回収して、装置内部へのトナー飛散を効果的に防止することができる。
【0012】
また、前記無端状ベルトは、前記トナー像を形成するときには前記受像体としてその表面に前記トナー像が形成されるようにしてもよい。すなわち、画像形成時には受像体として機能する媒体、例えば、トナー像を一時的に担持する中間転写媒体をトナー回収体として用い、飛翔させたトナーを付着させて回収するようにしてもよい。こうすることで、トナー除去のための特別な構成を設けずとも、画像形成のための装置構成をそのまま用いてトナー除去を行うことが可能となる。
【0013】
また、この発明にかかる画像形成方法は、上記目的を達成するため、トナー担持体表面に当接する規制ブレードにより量規制された帯電トナーを担持させながら前記トナー担持体を所定の移動方向に移動することによって該トナーを背面電極と対向するトナー飛翔開始位置に搬送するとともに、前記トナー担持体と前記背面電極との間に配置されたトナー飛翔制御手段で前記トナー担持体から前記背面電極へトナーを飛翔させるための移送静電界を制御することによって前記背面電極と前記トナー飛翔制御手段との間に搬送される受像体にトナーを着弾させてトナー像を形成する画像形成工程と、前記画像形成工程の終了後、移動している前記トナー担持体を停止させるのに際して、前記トナー飛翔制御手段および前記背面電極にそれぞれ所定の電圧を印加して前記トナー担持体から前記背面電極に向けてトナーを飛翔させながら前記トナー担持体の移動を停止させ、前記トナー飛翔制御手段と前記背面電極との間に配置したトナー回収体により、前記背面電極に向けて飛翔してきたトナーを回収する停止工程とを備えていることを特徴としている。
【0014】
このように構成された画像形成方法を実施することによって、トナー担持体の移動を停止する際に、トナー飛翔開始位置に対応したトナー担持体の表面領域に担持されていたトナーが確実に除去されるので、停止状態にあるトナー担持体からトナーが遊離・飛散してトナー飛翔制御手段や装置内部を汚すのを未然に防止して良好な画像形成が可能となる。
また、トナー担持体が停止する前からトナーを飛翔させているので、トナー担持体表面のうちトナー飛翔開始位置に対応する表面領域ばかりでなくそれより下流側の隣接領域のトナーをも除去することにより、トナー担持体表面のトナーの担持されない領域をより広い範囲に形成することができて、停止状態におけるトナー担持体からのトナーの遊離・飛散をより効果的に抑制することが可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1はこの発明にかかる画像形成装置の第1の実施形態を示す図である。また、図2は図1の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この画像形成装置では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号が制御ユニット100のメインコントローラ101に与えられると、このメインコントローラ101からの信号に応じてエンジンコントローラ102が現像器1の各部を制御することで、2つのローラ21、22に掛け渡された中間転写ベルト23にトナーを飛翔し、付着させて画像信号に対応するトナー像を形成する。このように、この実施形態では中間転写ベルト23が受像体として機能している。
【0016】
この現像器1では、ハウジング11内に、現像剤としてのトナーTが貯留されるとともに、現像ローラ12、供給ローラ13および規制ブレード14が収容されている。現像ローラ12は、帯電したトナー(すなわち、画像形成用の帯電粒子)Tを担持し、同図の矢印方向Dに所定の周速度で回転することによって後述する背面電極3に対向する位置(トナー飛翔開始位置)Jに搬送するトナー担持体である。この現像ローラ12は、アルミニウム、鉄等の金属又は合金によって円筒状に形成されており、エンジンコントローラ102に設けられた現像ローラバイアス発生部103から直流電圧が印加されている。
【0017】
供給ローラ13は現像ローラ12の外周面に当接されて、該現像ローラ12とは逆方向に回転し、トナーTを現像ローラ12に供給するとともに、余分なトナーTを該現像ローラ12から落とすものである。この供給ローラ13は、例えば金属芯にウレタンスポンジ等の合成ゴムを巻き付けてなり、現像ローラ12と摩擦接触することによってトナーTを所定極性に帯電させる働きも有する。なお、本実施形態ではトナーTは負に帯電するものとして、以下説明する。
【0018】
規制ブレード14は、現像ローラ12の回転方向Dにおいて上記供給ローラ13よりも下流側で現像ローラ12の外周面に当てられ、現像ローラ12との摩擦によってトナーTを負に帯電させるとともに、現像ローラ12に担持されるトナーTの量を規制する。より具体的には、この規制ブレード14は、その一端をハウジング11に固定した板状金属片141の他端部に弾性部材142を取り付けたものによって構成され、弾性部材142が現像ローラ12の外周面に当接し、トナーTを規制している。
【0019】
この現像ローラ12に対向して背面電極3が配置されている。より詳しくは、背面電極3は、図1に示すように、中間転写ベルト23を挟んで現像ローラ12の反対側に配置されている。そして、エンジンコントローラ102に設けられた背面バイアス発生部104から、現像ローラ12に印加される電圧よりも高い直流電圧が印加されており、現像ローラ12と背面電極3との間に帯電トナーTを背面電極3に向かって移送させるための移送静電界が形成されている。このため、この移送静電界によってトナー飛翔開始位置Jで帯電トナーTが現像ローラ12から背面電極3に向けて飛翔し、受像体として機能する中間転写ベルト23の表面に着弾付着する。
【0020】
また、中間転写ベルト23が掛け渡されたローラ21に近接する位置には、クリーナ24が設けられている(図1)。より具体的には、クリーナ24は、クリーナハウジング241およびこれに取りつけられた例えばポリウレタン製のクリーナブレード242から構成されており、クリーナブレード242が、ローラ21との間で中間転写ベルト23を挟み込む形で中間転写ベルト23の表面に当接されて、該ベルト23表面に付着したトナーTを掻き落とすとともに、クリーナハウジング241が掻き落とされたトナーTを回収する。こうして残余トナーが除去された中間転写ベルト23上には、新たなトナー像形成が行われる。
【0021】
また、この実施形態では、中間転写ベルト23への帯電トナーTの飛翔を制御するトナー飛翔制御手段として、現像ローラ12と背面電極3との間にフレキシブルプリント回路基板(以下、FPCという)4が配置されている。以下、図3および図4を参照しつつFPC4の構成および作用について説明する。
【0022】
図3はフレキシブルプリント回路基板の部分拡大断面および帯電トナーの飛翔モデルを示す図である。また、図4はフレキシブルプリント回路基板に形成された制御電極および偏向電極を示す図である。このFPC4では、現像ローラ12から背面電極3に帯電トナーTを案内するためのトナー通過孔41がポリイミド等の電気絶縁性材料よりなる基体42に穿設されている。なお、図3においては、トナー通過孔41が1つだけ示されているが、この実施形態では、複数のトナー通過孔41が図3紙面の垂直方向に等間隔で一列に設けられており、各トナー通過孔41を介して帯電トナーTが背面電極3側に向けて通過可能となっている。なお、この実施形態ではトナー通過孔41を1列に並べているが、複数列に並べて設けてもよい。また、トナー通過孔41の形状については、この実施形態の如く円形に形成してもよいし、また楕円形あるいは多角形であってもよい。
【0023】
また、基体42の現像ローラ12側において、各トナー通過孔41を取り囲むように、リング状に制御電極43が形成されている。また、各制御電極43からリード線44がトナー通過孔41の配列方向と直交する方向に延びている。なお、制御電極43の形状は円形に限定されるものではなく任意であり、例えば楕円形あるいは多角形であってもよく、また、完全なリングではなく一部が欠けたものであってもよい。
【0024】
また、基体42の背面電極3側において、各トナー通過孔41ごとに、一対の偏向電極45L、45Rが図4に示すように中間転写ベルト23の搬送方向(トナー通過孔列と直交する方向)Yに対して斜めに対向するように設けられるとともに、偏向電極45L、45Rからリード線46L、46Rがそれぞれ延設されている。
【0025】
この基体42には、図3および図4への図示は省略されているものの、高圧ドライバICなどからなる制御バイアス発生部47(図2)、L偏向バイアス発生部48L(図2)およびR偏向バイアス発生部48R(図2)が設けられている。このうち、制御バイアス発生部47は各制御電極43に電気的に接続されており、エンジンコントローラ102のCPU105からの開閉制御信号に応じて適切な電圧が選択的に印加されることによって、上記トナー通過孔41を静電気的に開閉する。つまり、各制御電極43ごとに、帯電トナーTが現像ローラ12から飛び出し、トナー通過孔41を通過して背面電極3に向かって飛翔するように、現像ローラ12と背面電極3との間にトナー通過孔41を通る移送静電界を露出させ、また該露出を制限するものである。
【0026】
また、L偏向バイアス発生部48Lは偏向電極45Lと電気的に接続されるとともに、R偏向バイアス発生部48Rは偏向電極45Rと電気的に接続されており、エンジンコントローラ102からの偏向制御信号に応じて偏向電極45L、45Rのそれぞれに適切な電圧が選択的に印加されることによって、帯電トナーTの飛翔方向を以下の3方向に切り替えている。
【0027】
(1)偏向なし:図3の矢符P1
偏向電極45L、45Rの両者に同一電圧を印加した場合には、帯電トナーTは図3の矢符P1で示すようにトナー通過孔41をまっすぐ通過して中間転写ベルト23の上の当該トナー通過孔41に対応する位置に飛翔する。
【0028】
(2)左偏向:図3の矢符P2
両偏向電極45L、45Rのうち中間転写ベルト23の搬送方向Yを基準としてトナー通過孔41の左側に配置された偏向電極45Lに右側に配置された偏向電極45Rよりも相対的に高い電圧を印加した場合には、負極性に帯電している帯電トナーTは、図3の矢符P2に示すように、両電極45L、45Rの間に生ずる偏向用静電界によって左側に偏向する。
【0029】
(3)右偏向:図3の矢符P3
両偏向電極45L、45Rのうち中間転写ベルト23の搬送方向Yを基準としてトナー通過孔41の右側に配置された偏向電極45Rに左側に配置された偏向電極45Lよりも相対的に高い電圧を印加した場合には、負極性に帯電している帯電トナーTは、図3の矢符P3に示すように、両電極45L、45Rの間に生ずる偏向用静電界によって右側に偏向する。
【0030】
このように、この実施形態では、帯電トナーTの飛翔方向を3方向に切替えながら、その偏向範囲内を含む中間転写ベルト23の着弾位置PIで帯電トナーTを中間転写ベルト23に着弾させている。
【0031】
ただし、上述の如く偏向電極45L、45Rは中間転写ベルト23の搬送方向Yに対して斜め方向に対向配置されているから、上記(1)偏向なし、(2)左偏向及び(3)右偏向という3つの態様によって、中間転写ベルト23が停止しているときは該中間転写ベルト23の搬送方向Yに対して斜めに直線的に並ぶ3つのドットが中間転写ベルト23上に形成される。この場合、中間転写ベルト23がドットを打つ周期(時間)で相隣るドットのずれ量(距離)だけ搬送されるようにその搬送速度を定めることにより、当該3つのドットを中間転写ベルト23の搬送方向Yと直交する方向に直線的に並べることができる。従って、1つのトナー通過孔41で3つのドットを形成することができ、ドットの高密度化を図ることができる。
【0032】
FPC4の基体42では、現像ローラ12側の表面421上と、背面電極3側の表面422上とに、帯電防止用の半導電性層49が形成されるとともに、接地電位が与えられている。これらの半導電性層49は予め設定されている温度(初期設定温度)で最適抵抗値を示し、上記のようにして飛翔する帯電トナーTがFPC4と接触することで発生する摩擦電荷をFPC4から逃がしてFPC4の帯電を効果的に防止するとともに、移送静電界および偏向用電界への影響を抑えることができるように構成されている。すなわち、半導電性層49の温度が初期設定温度あるいは許容温度範囲内に保持される間、良好な印字品質を確保可能となっている。
【0033】
また、現像ローラ12の回転方向Dにおいてトナー飛翔開始位置Jよりも上流側において、上記のように構成されたFPC4と現像ローラ12との間に現像ローラ12の長手方向(図3紙面の垂直方向)の全長にわたって広がったスペーサ5がFPC4のトナー通過孔41よりも回転方向Dの手前側に差し込まれており、スペーサ5の一部が現像ローラ12上に担持されるトナー層TLと当接することで、現像ローラ12とFPC4のトナー通過孔41とのギャップGPが一定値に規定されている。
【0034】
上記のように構成された画像形成装置では、外部装置から画像信号が制御ユニット100のメインコントローラ101に与えられると、このメインコントローラ101からの信号に応じてエンジンコントローラ102のCPU105がその画像信号に応じた制御信号を制御バイアス発生部47、L偏向バイアス発生部48LおよびR偏向バイアス発生部48Rに与えてトナーTを中間転写ベルト23上に飛翔・付着させて画像信号に対応したトナー像を形成する。そして、そのトナー像については、所定の転写領域TRにおいて、カセット7から取り出された複写紙、転写紙、およびOHP用透明シートなどのシートS上に転写する。また、こうして画像が形成されたシートSは定着ユニット8を経由して図示を省略する排出トレイに搬送される。
【0035】
そして、上記した画像形成動作が終了してから所定の時間が経過しても次の画像信号が与えられない場合には、待機時における消費電力の低減を図るべく、装置は待機状態に移行する。具体的には、現像ローラ12の回転を停止するとともに、現像ローラ12、制御電極43、LおよびR偏向電極45L、45Rならびに背面電極3のそれぞれへの電圧供給を停止した状態を待機状態としている。
【0036】
上記した画像形成装置の動作について、待機状態にある図1の画像形成装置に対し、図5に示す時刻t1において外部装置から1ページ分の画像信号が入力された時の動作を例にとり、図5および図6を参照しつつさらに詳しく説明する。図5は図1の画像形成装置の動作を示すタイミングチャートであり、図6は後述する停止動作における現像ローラ12の表面状態の変化を示す図である。
【0037】
待機状態、すなわち時刻t1以前においては、図5に示すように、現像ローラ12および中間転写ベルト23は停止しており、また制御電極43、背面電極3に対して電圧は印加されていない。そして、時刻t1においてメインコントローラ101に対し外部装置から画像信号が入力されると、現像ローラ12および中間転写ベルト23の駆動が開始されるとともに、背面電極3にバイアス電圧が印加される。その後、制御電極43に対して、入力された画像信号に対応させてトナー飛翔をオン・オフさせるための制御電圧が出力される(時刻t2)。これにより、現像ローラ12から中間転写ベルト23へ向けたトナー飛翔が行われ、中間転写ベルト23上には画像信号に対応したトナー像が形成されてゆく。
【0038】
そして、1ページ分の画像形成が終了すると(時刻t3)、中間転写ベルト23に形成されたトナー像は転写領域TR(図1)においてカセット7から取り出されたシートSに転写されて、画像形成動作(時刻t2〜t3)が完了する。
【0039】
なお、図5への記載を省略しているが、上記した画像形成時には、LおよびR偏向電極45Lおよび45Rに対しても、LおよびR偏向バイアス発生部48Lおよび48Rから偏向用静電界を形成するための電圧が適宜印加されている。
【0040】
その後、続けて画像信号の入力があるときには、上記動作を繰り返すことによって連続的に画像形成が行われるが、予め設定された入力待ち時間が経過しても画像信号の入力がないときは、装置は以下の停止動作(時刻t4〜t10)を行って、再び待機状態に移行する。すなわち、まず制御電極43に対し、トナーTを連続的に飛翔させる、つまりベタ画像信号に相当するオン制御電圧が印加される(時刻t4)。これにより、図6(a)に示すように、トナー通過孔41の周辺にはトナーTを背面電極3に向けて飛翔させる電界Eが形成される。その結果、現像ローラ12の矢印方向Dへの回転によってトナー飛翔開始位置Jに搬送されてくるトナーTは背面電極3に向け次々に飛翔する(図6(b))。このように、この実施形態では、制御バイアス発生部47および背面バイアス発生部104がそれぞれ上記した各電圧を発生することで電界発生手段として機能している。なお、この場合のトナー飛翔においてはトナーの飛翔方向を偏向させる必要はないので、LおよびR偏向電極45Lおよび45Rへの電圧印加は行わなくてもよい。
【0041】
そして、制御電極43へのオン制御電圧を加えながら現像ローラ12の回転を停止させ(時刻t5)、その後、制御電極43への制御電圧および背面電極3へのバイアス電圧をオフにする(時刻t6およびt7)。このとき、現像ローラ12の表面のうち時刻t4から時刻t6までの間にトナー飛翔開始位置Jを通過した部分のトナーTは背面電極3に向けて飛翔したため、図6(c)に示すように、この部分にはトナーTが担持されないトナーフリー領域Zが形成されている。つまり、このとき、現像ローラ12の表面のうち、トナー飛翔開始位置Jに対応する表面領域だけでなく、これより下流側(図6(c)において右方)の隣接領域もトナーTを担持しないトナーフリー状態となっており、上記した領域Zはこの表面領域と隣接領域とを合わせたものである。
【0042】
その後、現像ローラ12を上記方向Dとは逆の方向Drに所定量だけ回転させた後(時刻t8)、完全に停止させる(時刻t9)。これにより、トナー通過孔41の直近には、図6(d)に示すように、現像ローラ12の表面のうちトナー飛翔開始位置Jを挟んでその上流側から下流側にわたってトナーフリー状態となった領域Zが対向することとなる。
【0043】
なお、トナー飛翔開始位置Jから飛翔したトナーTは、トナー通過孔41を通過して、背面電極3との間に配置された中間転写ベルト23の表面に付着するとともに、該ベルト23の移動に伴って図1に示すY方向へ搬送され、最終的にはクリーナ24によって中間転写ベルト23表面から除去・回収される。このように、この実施形態では、受像体たる中間転写ベルト23がトナー回収体としても機能するとともに、クリーナ24が清掃手段として機能している。
【0044】
そして、時刻t4〜t6において現像ローラ12から飛翔し、中間転写ベルト23に付着したトナーTがクリーナ24との当接位置まで搬送されて除去された後、中間転写ベルト23の駆動が停止されて(時刻t10)、こうして装置は時刻t1以前と同じ待機状態となる。
【0045】
このように、この画像形成装置は、現像ローラ12を停止する際に、トナー飛翔開始位置Jおよびその周辺における現像ローラ12上のトナーTを飛翔させて現像ローラ12の表面からトナーTを除去することでその一部をトナーフリー状態とし、そのトナーフリー領域Zをトナー通過孔41に対向させた状態を待機状態としている。そのため、待機状態が長時間継続されたとしても、現像ローラ12からトナーTが遊離してトナー通過孔41の周囲に堆積したり、装置内部に飛散したりすることがない。
【0046】
また、現像ローラ12を回転駆動中からその回転を停止させるまでにわたってトナー飛翔をさせているため、広い範囲にわたるトナーフリー領域Zが形成されており、これにより現像ローラ12からのトナー飛散が効果的に防止されている。特に、現像ローラ12が減速しつつ停止するまでの間にわたってトナー飛翔を行わせるのが効果的である。というのは、現像ローラ12の回転速度が低下すればその表面に担持されるトナーTに移送静電界Eが作用する時間が長くなり、トナーTをより確実に飛翔させることができるからである。
【0047】
また、この実施形態の画像形成装置では、装置の電源を切る際にも上記した停止動作を行っているので、例えば、ユーザが装置を移動させるなどして装置に機械的振動を与えたとしても、それによってトナーTが現像ローラ12から剥落して飛散するといった問題は発生しない。
【0048】
しかも、画像形成動作のために必須的に設けられた、制御バイアス発生部47、中間転写ベルト23およびクリーナ24等の装置構成をそのまま用いて本発明のトナー除去手段を構成するとともに、これを用いて本発明の画像形成方法を実施しているので、トナー除去のための特別な構成を追加する必要がなく、装置を小型、低コストに構成することが可能である。
【0049】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、本発明の停止動作としては、現像ローラ12の停止状態において少なくともトナー飛翔開始位置JのトナーTが除去されていればよく、この観点から図5に示した手順以外にも、例えば図7ないし図9に示すように種々の変形例が考えられる。
【0050】
このうち、図7(a)に示す停止動作では、時刻t11で背面電極3へのバイアス電圧供給を停止した後に現像ローラ12の逆回転駆動(図5における時刻t8〜t9)を行わない点で上記実施形態と相違している。この場合、待機状態における現像ローラ12は図7(b)に示す状態、すなわちトナー飛翔開始位置Jからその下流側(同図において右方)にトナーフリー領域Zが形成された状態で停止していることとなる。この場合でも、トナー飛翔開始位置Jから下流側の領域Zにおける現像ローラ12上のトナーTが除去されているので待機状態におけるトナー飛散が抑制されており、しかも、現像ローラ12を逆回転させるための機構を設ける必要がないので装置構成が簡単であり、特に装置の小型化、低コスト化が要求される場合に好適である。
【0051】
また、図8(a)に示す停止動作では、時刻t12において現像ローラ12の駆動を停止した後に、制御電極43にオン制御電圧を印加してトナー飛翔を開始させている(時刻t13)。このとき、トナー飛翔は現像ローラ12が停止した状態で行われるため、現像ローラ12の表面のうちトナー飛翔開始位置Jに対応する表面領域のトナーTが除去された、図8(b)に示す状態が待機状態となる。この場合、上記表面領域のみのトナーTを飛翔させればよいのでトナーのロスを最少限に抑えることができるとともに、制御電圧の印加期間(時刻t13〜t14)を短くできるので停止動作に要する時間を短縮して速やかに待機状態に移行することが可能である。
【0052】
なお、制御電極43への制御電圧印加は、現像ローラ12の停止とほぼ同時(時刻t12)に行ってもよい。このとき、現像ローラ12の駆動を停止してから実際にその回転が停止するまでには減速期間を要するので、この減速期間にトナー飛翔を行わせればより広いトナーフリー領域を出来させることができる。
【0053】
また、図9(a)に示す停止動作では、トナー飛翔の終了後に現像ローラ12を停止させており(時刻t15)、そのため、図9(b)に示すように、この時点でトナーフリー領域Zはトナー飛翔開始位置Jよりも下流側にある。そして、その後に現像ローラ12を逆方向に回転させることで(時刻t16〜t17)、図6(c)あるいは図6(d)に示すように、トナーフリー領域Zをトナー飛翔開始位置Jに位置させた状態で現像ローラ12を停止させて、この状態を待機状態とすることができる。
【0054】
また、例えば、上記した実施形態では、待機状態においては現像ローラ12への電圧供給をも停止することで消費電力のさらなる低減を図っているが、待機状態においても現像ローラ12へのバイアス電圧供給を継続させるようにしてもよい。というのは、現像ローラ12への電圧供給を継続することによる、待機状態における消費電力の増加はわずかであるのに対し、現像ローラ12に帯電トナーTを吸着させるための電圧を与えることでより効果的にトナー飛散を防止することが可能となるからである。
【0055】
また、これらの動作を組み合わせて、例えば、画像信号が入力されないときには図8に示す停止動作を行ってトナー飛翔開始位置Jに対応する表面領域についてのみトナー除去を行うことによって速やかに待機状態に移行するとともに、現像ローラ12への電圧供給を継続することで待機状態における現像ローラ12からのトナー飛散を防止し、一方、電源を切るときには図5に示す停止動作(時刻t4〜t10)を行ってより広い範囲のトナー除去を行うようにしてもよい。
【0056】
また、例えば、上記実施形態では、停止動作において飛翔させたトナーTを中間転写ベルト23に付着させ、クリーナブレード242を有するクリーナ24によって回収しているが、これに限定されるものではなく、例えば別途設けたトナー回収体によって回収する構成であってもよく、またクリーナ24を例えばブラシによってトナー回収体からトナーTを除去する構成としてもよい。
【0057】
また、例えば、上記実施形態では、トナー像を中間転写ベルト23などの転写媒体に形成した後、その転写媒体上のトナー像をシートSに転写する中間転写方式の画像形成装置に本発明を適用しており、中間転写ベルト23をトナー回収体として用いているが、現像器1から飛翔させた帯電トナーTを直接シートSに着弾させて画像を形成する画像形成装置に対して本発明を適用してもよい。この場合には、シートSや、シートSを搬送するための搬送部材等をトナー回収体として用いることができる。
【0058】
また、上記実施形態では、偏向電極45L、45Rによって帯電トナーTの飛翔方向を3方向P1、P2、P3に切替可能な画像形成装置に対して本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、帯電トナーTの飛翔方向が固定された画像形成装置に対しても本発明を適用することができる。
【0059】
さらに、上記実施形態では、1つの現像器1で画像を形成する、いわゆる単色印字を実行する画像形成装置に本発明を適用しているが、例えばフルカラーの画像を形成する場合には、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの4種類のトナーについて同様の現像器1を中間転写ベルト23やシートSの搬送方向Yに一列に並ぶように設けた、いわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置に対しても本発明を適用することができる。
【0060】
【発明の効果】
以上のように、この発明にかかる画像形成装置および画像形成方法によれば、トナー担持体の移動を停止する際にトナー担持体のトナー飛翔開始位置に対応した表面領域に担持されていたトナーが確実に除去されるので、停止状態にあるトナー担持体からトナーが遊離・飛散するのを確実に防止し、画質の良好な画像を安定して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明にかかる画像形成装置の第1の実施形態を示す図である。
【図2】 図1の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図3】 フレキシブルプリント回路基板の部分拡大断面および帯電トナーの飛翔モデルを示す図である。
【図4】 フレキシブルプリント回路基板に形成された制御電極および偏向電極を示す図である。
【図5】 図1の画像形成装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図6】 停止動作における現像ローラの表面状態の変化を示す図である。
【図7】 停止動作の第1の変形例を示す図である。
【図8】 停止動作の第2の変形例を示す図である。
【図9】 停止動作の第3の変形例を示す図である。
【符号の説明】
3…背面電極
4…FPC(トナー飛翔制御手段)
5…スペーサ
12…現像ローラ(トナー担持体)
23…中間転写ベルト(受像体、トナー回収体)
24…クリーナ(清掃手段)
41…トナー通過孔
43…制御電極
104…背面バイアス発生部(電界発生手段)
D…(現像ローラ12の)回転方向
Z…トナーフリー領域(表面領域、隣接領域)
Claims (4)
- 背面電極と、
帯電トナーを担持しながら所定の移動方向に移動して前記背面電極と対向するトナー飛翔開始位置に該トナーを搬送するトナー担持体と、
前記背面電極と前記トナー担持体との間に配置され、前記トナー担持体の前記トナー飛翔開始位置から前記背面電極へトナーを飛翔させるための移送静電界を制御することによって前記背面電極との間に搬送されてくる受像体にトナーを着弾させてトナー像を形成するトナー飛翔制御手段と、
前記トナー飛翔制御手段および前記背面電極にそれぞれ所定の電圧を印加することで前記移送静電界を発生させる電界発生手段と、
前記トナー担持体の移動方向において前記トナー飛翔開始位置よりも上流側で前記トナー担持体表面に当接して前記トナー担持体表面に担持されるトナーの量を規制する規制ブレードと、
前記トナー飛翔制御手段と前記背面電極との間に配置されて、その表面に前記トナー担持体から飛翔してくるトナーを付着させて回収するトナー回収体と
を備え、トナー像の形成終了後、移動している前記トナー担持体を停止させるのに際して、
前記電界発生手段により前記トナー飛翔制御手段および前記背面電極にそれぞれ電圧を印加して前記トナー担持体から前記背面電極に向けてトナーを飛翔させる前記移送静電界を発生させながら前記トナー担持体を停止させ、前記トナー飛翔開始位置において前記トナー担持体表面に担持されたトナーを前記トナー回収体に移動させて回収する停止動作を実行する
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記トナー回収体は、所定の方向に回転移動する無端状ベルトと、該ベルト表面からトナーを掻き落として回収する清掃部材とを備え、
前記停止動作では、前記無端状ベルトを回転させながらその表面に前記トナー担持体から飛翔してくるトナーを付着させ、該トナーを前記清掃部材により回収した後に前記無端状ベルトの回転を停止させる請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記無端状ベルトは、前記トナー像を形成する際には前記受像体として機能する請求項2に記載の画像形成装置。
- トナー担持体表面に当接する規制ブレードにより量規制された帯電トナーを担持させながら前記トナー担持体を所定の移動方向に移動することによって該トナーを背面電極と対向するトナー飛翔開始位置に搬送するとともに、前記トナー担持体と前記背面電極との間に配置されたトナー飛翔制御手段で前記トナー担持体から前記背面電極へトナーを飛翔させるための移送静電界を制御することによって前記背面電極と前記トナー飛翔制御手段との間に搬送される受像体にトナーを着弾させてトナー像を形成する画像形成工程と、
前記画像形成工程の終了後、移動している前記トナー担持体を停止させるのに際して、前記トナー飛翔制御手段および前記背面電極にそれぞれ所定の電圧を印加して前記トナー担持体から前記背面電極に向けてトナーを飛翔させながら前記トナー担持体の移動を停止させ、前記トナー飛翔制御手段と前記背面電極との間に配置したトナー回収体により、前記背面電極に向けて飛翔してきたトナーを回収する停止工程と
を備えていることを特徴とする画像形成方法。
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