JP4622262B2

JP4622262B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4622262B2
Application number: JP2004042528A
Authority: JP
Inventors: 康夫高山; 勉杉本; 靖晃渡辺; 琢福原; 康友石井; 豊金井
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2004-02-19
Filing date: 2004-02-19
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2024-02-19
Also published as: JP2005234173A

Description

本発明は、回転部材が、転写媒体と帯電手段との間で像担持体に付着したトナーを回収して一時的に保持し、非画像形成時に該トナーを像担持体に放出することで、感光体から不要なトナーを除去する画像形成装置に関する。

従来から、クリーニングブレードを用いない所謂クリーナーレスシステムの画像形成装置が考案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなクリーナーレスシステムの画像形成装置におけるクリーニングシステムが種々考案されている。その中で、転写媒体としての転写ベルトと帯電手段としての帯電ローラとの間に配設された回転部材としてのブラシローラ（クリーニングローラ）に、転写ベルトに転写されずに残留した残留トナー、転写ベルトから感光体にオフセットされたリトランスファートナー（リトラトナー）を一時的に蓄積させ、そして、非画像形成時にブラシローラに逆バイアスの電圧を印加してブラシローラから感光体へトナーを放出させて現像器、又は転写ベルト上のトナーを回収するクリーニング装置へトナーを回収させる、というシステムが考案されている。

ここで、多数枚の連続プリントを行った時等、クリーニングサイクルが長い場合やジャムによりトナー像が転写ベルトに転写されずに感光体に残った場合等、ブラシローラに蓄積するトナーの量が多くなり、ブラシローラから感光体に放出されるトナーの密度が高くなる。

そして、ブラシローラから感光体へ放出されるトナーの密度が高くなると、ブラシローラの下流側に配設された帯電ローラにトナーが付着してしまう。これによって、帯電不良が発生したり、本来は感光体に従動して回転する帯電ローラが感光体に従動しなくなりスリップを起す等の問題があった。
特開平０９−１９００７９号公報

本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、回転部材から像担持体へ放出されるトナーが帯電手段へ付着する量を低減することを目的とする。

請求項１に記載の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体に接触して前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記帯電手段によって帯電された前記像担持体の帯電面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーで現像する現像手段と、前記像担持体に圧接されてトナーを転写される転写媒体と、前記転写媒体と前記帯電手段との間に配設され、前記像担持体に付着したトナーを回収して一時的に保持し、非画像形成時に該トナーを前記像担持体へ放出する回転部材と、を備える画像形成装置であって、非画像形成時に、前記回転部材に該トナーを前記像担持体へ放出させると共に、前記回転部材が前記像担持体から前記トナーを回収するときよりも、前記像担持体の前記回転部材に対する相対周速度比を大きくする制御手段を有し、前記現像手段は、前記回転部材から前記像担持体へ放出されたトナーを回収し、前記回転部材は、前記トナーを前記像担持体から回収するとき及び前記トナーを前記像担持体へ放出するときにおいて、前記像担持体に対して順方向に回転することを特徴とする。

請求項１に記載の画像形成装置では、像担持体が、まず帯電手段によって帯電され、そして、帯電面が露光手段によって露光されて静電潜像を形成される。その後、現像手段によって静電潜像がトナーで現像され、このトナーが、像担持体に圧接された転写媒体に転写される。

また、転写媒体と帯電手段との間では、未転写残留トナー等、像担持体に付着したトナーが、回転部材に回収されて一時的に保持される。この回収されたトナーは、非画像形成時に像担持体へ放出され、現像手段等に回収される。

ここで、制御手段が、非画像形成時に、回転部材に該トナーを像担持体へ放出させると共に、像担持体の回転部材に対する相対周速度比を大きくする。これによって、像担持体と回転部材とを同速で回転させる場合と比して、回転部材から像担持体へ放出されるトナーの単位面積当りの質量、即ちトナー密度が低くなり、帯電手段に付着するトナーの量が低減される。従って、帯電不良の発生や、帯電手段が像担持体に従動して回転せずにスリップすること等を防止できる。

請求項２に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の画像形成装置であって、前記制御手段は、前記回転部材の印加電圧の極性を変えて前記回転部材にトナーを保持させ、または放出させる電圧制御手段と、非画像形成時に、前記像担持体の周速度を、前記回転部材が前記像担持体から前記トナーを回収するときにおける該周速度に対して増速する像担持体周速度制御手段と、を有することを特徴とする。

請求項２に記載の画像形成装置では、電圧制御手段によって回転部材の印加電圧の極性が変えられ、画像形成時に回転部材にトナーが保持され、非画像形成時に回転部材から像担持体へトナーが放出される。

また、非画像形成時には、像担持体周速度制御手段によって像担持体の周速度が増速される。これによって、回転部材から像担持体へ放出されるトナーの密度を低くすることができ、帯電手段へのトナーの付着量を低減できる。

請求項３に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の画像形成装置であって、前記制御手段は、前記回転部材の印加電圧の極性を変えて前記回転部材にトナーを保持させ、または放出させる電圧制御手段と、非画像形成時に、前記回転部材の周速度を、前記回転部材が前記像担持体から前記トナーを回収するときにおける該周速度に対して減速する回転部材周速度制御手段と、を有することを特徴とする。

請求項３に記載の画像形成装置では、非画像形成時に、電圧制御手段によって回転部材の印加電圧の極性が変えられて回転部材から像担持体へトナーが放出され、回転部材周速度制御手段によって回転部材の周速度が減速される。これによって、像担持体の回転部材に対する相対周速度が増速し、回転部材から像担持体へ放出されるトナーの密度を低減でき、帯電手段へのトナーの付着量を低減できる。

請求項４に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の画像形成装置であって、前記制御手段は、前記回転部材の印加電圧の極性を変えて前記回転部材にトナーを保持させ、または放出させる電圧制御手段と、非画像形成時に、前記像担持体の周速度を、前記回転部材が前記像担持体から前記トナーを回収するときにおける該周速度に対して増速する像担持体周速度制御手段と、非画像形成時に、前記回転部材の周速度を、前記回転部材が前記像担持体から前記トナーを回収するときにおける該周速度に対して減速する回転部材周速度制御手段と、を有することを特徴とする。

請求項４に記載の画像形成装置では、非画像形成時、電圧制御手段による回転部材の印加電圧の極性の変更によって回転部材から像担持体へトナーが放出され、像担持体周速度制御手段によって像担持体の周速度が増速され、また、回転部材周速度制御手段によって回転部材の周速度が減速される。

このため、像担持体と回転部材の何れか一方の速度を変化する場合と比して、像担持体と回転部材との周速度比を大きくすることが可能となり、回転部材から像担持体へ放出されるトナーの密度をより一層低減でき、層帯電手段へのトナーの付着量をより一層低減できる。

本発明は上記構成にしたので、回転部材から像担持体へ放出されるトナーが帯電手段へ付着する量を低減できる。

以下に図面を参照しながら本発明の第１実施形態について説明する。

図１に示すように、画像形成装置としてのカラーレーザープリンタ（以下、プリンタという）１０は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色の現像ユニット１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ、１２Ｋと感光体１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋが中間転写ベルト１４に面して並列して配置され、中間転写ベルト１４が１周する間に４色のトナー像を重ね合せる、所謂タンデム式のフルカラーレーザープリンタである。

このプリンタ１０は、底部に給紙トレイ１６を備える。この給紙トレイ１６にセットされた用紙Ｐの搬送方向の先端部には給紙ローラ１８が当接しており、この給紙ローラ１８と図示しない用紙捌き手段によって、用紙Ｐが１枚ずつ給紙トレイ１６から搬送方向下流側へ給紙される。そして、給紙ローラ１８の搬送方向下流側には、２組の搬送ローラ２０が配置されており、用紙Ｐは、この搬送ローラ２０からの搬送力で上方の転写部２２へ搬送される。

この転写部２２には、中間転写ベルト１４が巻き掛けられたベルト搬送ローラ２４Ａと、このベルト搬送ローラ２４Ａに圧接された転写ローラ２６が配設されている。ベルト搬送ローラ２４Ａと転写ローラ２６とのニップ部には、中間転写ベルト１４が挟み込まれており、用紙Ｐはこのニップ部を通過する際に中間転写ベルト１４からトナー像を転写される。

そして、転写部２２の上方且つ搬送方向下流側には定着ユニット２８が配設されている。この定着ユニット２８には、高温になるヒートローラ２８Ａと、このヒートローラ２８Ａに圧接されたバックアップローラ２８Ｂが配設されており、用紙Ｐが、ヒートローラ２８Ａとバックアップローラ２８Ｂとのニップ部を通過する際に、トナーが溶融、凝固して用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、定着ユニット２８の搬送方向下流側に配置された排紙ローラ２９によって排紙される。

ここで、感光体１３Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋが、中間転写ベルト１４にトナー像を重ね合せるプリント部３０について説明する。なお、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色を区別する際には、符号の後にＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋを付加して説明するが、各色を区別する必要がない場合は、符号の後のＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋは省略する。

図２に示すように、中間転写ベルト１４は、上述したベルト搬送ローラ２４Ａと、ベルト搬送ローラ２４Ａの下方に配設されたベルト搬送ローラ２４Ｂと、ベルト搬送ローラ２４Ｂの斜め上方且つ用紙搬送路の反対側に配設されたベルト搬送ローラ２４Ｃに巻き掛けられている。

中間転写ベルト１４のベルト搬送ローラ２４Ｂとベルト搬送ローラ２４Ｃとの間の斜め下方を向いた面が感光体１３Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋからトナー像を転写される転写面１４Ａとなっている。この転写面１４Ａに面して、現像ユニット１２Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋと、感光体１３Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋが並列して配置されており、感光体１３Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋが転写面１４Ａに当接している。また、転写ローラ３２Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋが、転写面１４Ａを介して感光体１３Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋに圧接されている。

なお、転写面１４Ａの感光体１３Ｋより下流側には、中間転写ベルト１４に転写されたトナーの濃度検出等を行うセンサ１５が配設されている。

図３に示すように、感光体１３の感光面１３Ａには、回転方向に順に、中間転写ベルト１４、ブラシローラ３４、帯電ローラ３６、現像ローラ３８が当接している。現像ローラ３８は、感光体１３の回転方向と同じ方向に回転している。即ち、現像ローラ３８は、ニップ部においては感光体１３に対して逆回転している。これによって、現像ローラ３８から感光体１３への転写効率が高められている。また、帯電ローラ３６と現像ローラ３８との間には、感光面１３Ａをライン露光するＬＥＤアレイヘッド４０が配置されている。

以下、トナー像を中間転写ベルト１４に転写するまでの流れを説明する。

感光体１３が図中反時計回りに回転すると、まず、感光面１３Ａが、帯電ローラ３８によって均一に所定の極性電位にＡＣ帯電される。そして、更に感光体１３が回転すると、感光面１３Ａの帯電面が、ＬＥＤアレイヘッド４０によって露光され、帯電面の露光された部分の電位が低下して静電潜像が形成される。その後、感光体１３の帯電極性と同極性に帯電している現像トナーＴ１を、現像ローラ３８によって、帯電面の電位低下部に電気的に付着させることで、静電潜像を現像する。そして、このトナーと逆極性の転写電圧が印加された転写ローラ３２に、トナーが電気的に引き寄せられる。これによって、トナー像が、感光体１３から中間転写ベルト１４へ転写される。

ここで、感光体１３から中間転写ベルト１４へトナー像が転写される際に、中間転写ベルト１４に転写されずに感光体１３に残留する転写残トナーＴ２が発生する。また、中間転写ベルト１４に上流側で転写されたトナーが下流側の感光体１３にオフセットするリトランスファートナー（以下、リトラトナーと言う）Ｔ３が発生する。

このため、この転写残トナーＴ２、リトラトナーＴ３を感光体１３から除去する必要がある。以下、転写残トナーＴ２、リトラトナーＴ３のクリーニングについて説明する。

はじめに、プリント時について説明する。図４（Ａ）に示すように、まず、現像ローラ３８から感光体１３へ現像トナーＴ１が移動する。その後、転写部で転写残トナーＴ２が感光体１３に残留し、リトラトナーＴ３が中間転写ベルト１４から感光体１３にオフセットする。

そして、図４（Ｂ）に示すように、ブラシローラ３４にリトラトナーＴ３の極性（例えば＋）と逆極性の電圧（例えば−５００Ｖ）を印加して、リトラトナーＴ３をブラシローラ３４に電気的に吸着させる。また、転写残トナーＴ２は、感光体１３に付着させたまま帯電ローラ３６による帯電領域、及びＬＥＤアレイヘッド４０による露光領域を通過させる。即ち、転写残トナーＴ２が感光体１３に付着したままの状態でＡＣ帯電、露光を行う。

そして、図５（Ａ）に示すように、露光されていない非画像部（例えば−５００Ｖ）に付着した転写残トナーＴ２は、例えば−２００Ｖの電圧を印加された現像ローラ３８に電気的に回収され、現像ユニット１２内で現像ローラ３８に摺接するブレード３９によって現像ローラ３８からトナー収容部４１へ掻き落される。また、これと同時に現像ローラ３８は現像トナーＴ１を感光面１３Ａの電位低下部へ移動させる。これによって、転写残トナーＴ２を感光体１３から除去しながら、トナー像の形成を行うことができる。

次に、ブラシローラ３４に一時的に保持されているリトラトナーＴ３を、クリーニングモード時やジョブエンドにクリーニングする流れについて説明する。

図５（Ｂ）に示すように、まず、ブラシローラ３４の印加電圧の極性をマイナス（−）からプラス（＋）へ反転させ、ブラシローラ３４から感光体１３へ＋に帯電されたリトラトナーＴ３を放出させる。そして、現像ローラ３８に印加したマイナス（−）の電圧をオフにすることで、リトラトナーＴ３を現像ローラ３８を通過させる。そして転写ローラ３２の電圧極性をマイナス（−）からプラス（＋）へ反転させ、中間転写ベルト１４へ転写させる。その後、リトラトナーＴ３は、中間転写ベルト１４でクリーナ４２（図２参照）によって回収される。

ここで、図６（Ａ）に示すように、ブラシローラ３４の下流側には帯電ローラ３６が配設され、更に、この帯電ローラ３６は、感光体１３の下側に当接している。このため、ブラシローラ３４から感光体１３へ放出されたリトラトナーＴ３（転写残留トナーＴ２を含む場合もある。）は、帯電ローラ３６に付着し易い。

そこで、本発明では、ブラシローラ３４からリトナトナーＴ３等を感光体１３へ放出させる際、感光体１３のブラシローラ３４に対する相対周速度を増速させる。以下、この相対周速度を増速させる方法について説明する。

図７に示すように、感光体１３は、感光体駆動モータ４４からの駆動力で回転し、ブラシローラ３４は、ブラシローラ駆動モータ４６からの駆動力で回転する。感光体駆動モータ４４は、周速度を微調整可能なステッピングモータで、モータドライバ４８によって周速度を制御されている。また、ブラシローラ駆動モータ４６は、同じく周速度を微調整なステッピングモータで、モータドライバ５０によって周速度を制御されている。

また、ブラシローラ３４に印加する電圧値を可変する電圧制御回路５２が設けられており、この電圧制御回路５２は、プリント時には、ブラシローラ３４に例えば−５００Ｖの電圧を印加する。なお、電圧制御回路５２、モータドライバ４８、５０で、請求項１乃至４に記載された制御手段としての制御回路５４を構成している。

また、電圧制御回路５２は、クリーニングモード時、又はジョブエンドに、ブラシローラ３４に例えば＋５００Ｖの電圧を印加するが、これと同時に、モータドライバ４８は、感光体駆動モータ４４の周速度を通常の１００ｍｍ／ｓｅｃから２００ｍｍ／ｓｅｃへ増速し、感光体１３のブラシローラ３４に対する相対速度を増速させる。

これによって、図６（Ｂ）に示すように、ブラシローラ３４から感光体１３へ放出されるトナーＴの単位面積当りの質量、即ちトナー密度が、感光体１３とブラシローラ３４を同速で回転させる場合（図６（Ａ）参照）と比して低下し、詳細には同速時に約２ｇ／ｍ²であったものが１ｇ／ｍ²以下へと低下する（図８のグラフ参照）。そして、帯電ローラ３６へのトナーＴの付着密度は、感光体１３とブラシローラ３４を同速で回転させる場合の約１．５ｇ／ｍ²から約０．３ｇ／ｍ²へと約１／５程度に減少する（図９のグラフ参照）。

なお、本実施形態では、感光体１３の周速度を増速させることによって、感光体１３のブラシローラ３４に対する相対周速度を増速させたが、これに限らず、逆にモータドライバ５０によってブラシローラ駆動モータ４６の周速度を減速させることによって、感光体１３のブラシローラ３４に対する相対周速度を増速させても良い。

さらには、モータドライバ４８によって感光体駆動モータ４４の周速度を増速させると共に、モータドライバ５０によってブラシローラ駆動モータ４６の周速度を減速させることによって、感光体１３のブラシローラ３４に対する相対周速度を増速させても良い。この場合、感光体１３とブラシローラ３４との周速度比を大きくすることができるので、ブラシローラ３４から放出されるトナー密度をより一層低くでき、帯電ローラ３６へのトナーＴの付着量をより一層低減できる。

本実施形態のカラーレーザープリンタの概略構成を示す図である。本実施形態のカラーレーザープリンタのプリント部の概略構成を示す断面図である。本実施形態のカラーレーザープリンタのプリント部の構成を拡大して示す断面面図である。（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態のカラーレーザープリンタのプリント時における転写残トナーのクリーニング方法を説明するための図である。（Ａ）は、本実施形態のカラーレーザープリンタのプリント時における転写残トナーのクリーニング方法、（Ｂ）は、クリーニングモード時等におけるリトラトナーのクリーニング方法を説明するための図である。（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態のカラーレーザープリンタにおいて、ブラシローラから感光体へトナーが放出されている状態を示す図である。本実施形態のカラーレーザープリンタの感光体、ブラシローラを回転させるための回路構成、及びブラシローラに電圧を印加するための回路構成を示すブロック図である。本実施形態のカラーレーザープリンタにおけるブラシローラの感光体に対する周速度比と放出トナー密度との関係を示すグラフである。本実施形態のカラーレーザープリンタにおける放出トナー密度と帯電ローラへのトナー付着量との関係を示すグラフである。

符号の説明

１０カラーレーザープリンタ（画像形成装置）
１３感光体（像担持体）
１４中間転写ベルト（転写媒体）
３４ブラシローラ（回転部材）
３６帯電ローラ（帯電手段）
３８現像ローラ（現像手段）
４０ＬＥＤアレイヘッド（露光手段）
４８モータドライバ（像担持体周速度制御手段）
５０モータドライバ（回転部材周速度制御手段）
５２電圧制御回路（電圧制御手段）
５４制御回路（制御手段）

Claims

像担持体と、
前記像担持体に接触して前記像担持体を帯電する帯電手段と、
前記帯電手段によって帯電された前記像担持体の帯電面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
前記静電潜像をトナーで現像する現像手段と、
前記像担持体に圧接されてトナーを転写される転写媒体と、
前記転写媒体と前記帯電手段との間に配設され、前記像担持体に付着したトナーを回収して一時的に保持し、非画像形成時に該トナーを前記像担持体へ放出する回転部材と、
を備える画像形成装置であって、
非画像形成時に、前記回転部材に該トナーを前記像担持体へ放出させると共に、前記回転部材が前記像担持体から前記トナーを回収するときよりも、前記像担持体の前記回転部材に対する相対周速度比を大きくする制御手段を有し、
前記現像手段は、前記回転部材から前記像担持体へ放出されたトナーを回収し、
前記回転部材は、前記トナーを前記像担持体から回収するとき及び前記トナーを前記像担持体へ放出するときにおいて、前記像担持体に対して順方向に回転することを特徴とする画像形成装置。
前記制御手段は、
前記回転部材の印加電圧の極性を変えて前記回転部材にトナーを保持させ、または放出させる電圧制御手段と、
非画像形成時に、前記像担持体の周速度を、前記回転部材が前記像担持体から前記トナーを回収するときにおける該周速度に対して増速する像担持体周速度制御手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、
前記回転部材の印加電圧の極性を変えて前記回転部材にトナーを保持させ、または放出させる電圧制御手段と、
非画像形成時に、前記回転部材の周速度を、前記回転部材が前記像担持体から前記トナーを回収するときにおける該周速度に対して減速する回転部材周速度制御手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、
前記回転部材の印加電圧の極性を変えて前記回転部材にトナーを保持させ、または放出させる電圧制御手段と、
非画像形成時に、前記像担持体の周速度を、前記回転部材が前記像担持体から前記トナーを回収するときにおける該周速度に対して増速する像担持体周速度制御手段と、
非画像形成時に、前記回転部材の周速度を、前記回転部材が前記像担持体から前記トナーを回収するときにおける該周速度に対して減速する回転部材周速度制御手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。