JP4626678B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置に関する。
感光体や転写ベルトのような像担持体上にトナー画像を形成し、転写ローラのような転写部材の静電気力によって記録紙に転写する画像形成装置において、転写部材の表層は、僅かに変形して像担持体との圧接(ニップ)を確保するための弾性と、トナーを吸引するために帯電できる導電性とを備える発泡樹脂で形成される。そのような樹脂は、製造時に化学反応しなかった低分子材料や、加硫剤、軟化剤および可塑剤などの添加剤を含んでいる。転写部材を像担持体に圧接したまま長時間停止していると、転写部材からそれらの低分子材料や添加剤がオイル状にしみ出すブリード現象が発生する。しみ出した低分子材料や添加剤は、像担持体に付着して表面特性を悪化させ、形成した画像にノイズを生じさせる。このため、従来の画像形成装置では、停止時に転写部材を像担持体から離間させるための接離機構が設けられている。
モノクロの画像形成装置では、カーボンを分散したブリードの少ない電子導電性樹脂で形成した転写部材を用いて、転写部材の接離機構を省略したものもあるが、電子導電性樹脂は、導電特性が不均一であるという欠点を有する。カラーの画像形成装置では、正確な階調表現力が求められるので、導電特性に優れるイオン導電性樹脂の使用が望ましく、転写部材の接離機構を省略すると、ブリード現象の発生が避けられない。
このような現象が現像ローラにより発生する影響を避けるために、特許文献1には、画像形成を開始する前に、付着物を除去するために像担持体を回転させる発明が記載されている。また、特許文献2には、停止中にも、少しずつ像担持体を回転させて、表面特性のムラを軽減する発明が記載されている。また、特許文献3には、像担持体と清掃部材の停止時の位置関係を一定にし、像担持体の停止時に清掃部材が当接する部分を画像形成に使用しないことによって、清掃部材により生じる同様の現象の影響を避ける発明が記載されている。また、特許文献4には、転写部材のクリーニングを停止することで、付着トナーによりブリードの影響を低減する発明が記載されている。
特許文献3の発明では、像担持体の一部を画像形成に全く利用できないので、画像形成の間隔が大きくなり、画像形成の速度が低下するという問題がある。
特開2001−34115号公報 特開2000−321932号公報 特開2003−98934号公報 特開平5−27615号公報
前記問題点に鑑みて、本発明は、転写部材の接離機構を設けずとも、ブリード現象による画像ノイズが発生しない、高速な画像形成装置を提供することを課題とする。
前記課題を解決するために、本発明の一形態による画像形成装置は、トナー画像を形成する作像部と、前記作像部が形成したトナー画像を担持して回動可能な像担持体と、前記像担持体に圧接され、前記トナー画像を記録紙に転写する転写部材と、前記像担持体に残留するトナーを取り除くクリーナと、形成する画像のデータを受信して前記作像部、前記像担持体および前記転写部材の動作を制御する制御手段と、前記像担持体の回動位置を認識する位置認識手段とを有し、制御手段は、前記像担持体を停止してから再始動するまでの停止時間を計測し、前記像担持体の再始動時に前記停止時間に応じて、前記クリーナにより前記像担持体の表面に付着した付着物をクリーニングし終えるまでに要する回避枚数を求め、前記像担持体の再始動後に前記回避枚数だけ、前記像担持体の停止時に前記転写部材と圧接していなかった部分にのみ前記記録紙に転写するためのトナー画像を担持させるものとする。
この構成によれば、像担持体の停止時に転写部材と圧接していた部分、つまり、ブリード現象によって転写部材から染み出した物質が付着している部分を、回避枚数だけ使用せずに画像形成することで、付着物による画像品質の劣化を防止できる。付着物は画像形成動作によって除去されてゆくが、付着物の量は、画像形成装置の停止時間が長くなる程多くなるので、停止時間が長くなる程回避枚数を多くすることで、像担持体の使用部分が制限される時間を最低限度に留めることができる。回避枚数を超えたなら、像間を短くして画像形成速度を向上でき、像担持体を均一に使用して寿命を伸ばすこともできる。
また、上述の画像形成装置は、機内温度を検出する手段をさらに有するように構成し、制御手段は、前記像担持体を停止してから再始動するまでの温度に基づいて、前記回避枚数の算出基準を変更してもよい
機内温度、つまり、転写部材の雰囲気温度が高い程、添加剤などが多く転写部材から染み出すので、停止時の温度を考慮することで、付着物の除去に要する印字枚数をより正確に算出できる。
また、上述の画像形成装置は、転写部材の新品時からの画像形成の総数を積算する計数手段をさらに有するように構成し、制御手段は、転写部材の新品時からの画像形成の総数に基づいて、前記回避枚数の算出基準を変更してもよい
転写部材が新品のときは、添加物等が染み出しやすいので、転写部材の累積使用数を考慮することで、付着物の除去に要する印字枚数をさらに正確に算出できる。
前記画像形成装置によれば、画像形成装置の停止時間を基に、転写部材から染み出して像担持体に付着した物質が除去されるまでの印字枚数である回避枚数を算出し、この回避枚数だけ付着物のある部分に画像を形成しないようにすることで、画像品質の劣化を防ぎ、付着物が除去された後は像担持体全体を使用して画像形成の効率を高めることができる。
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1に、本発明による画像形成装置の一つの実施形態であるタンデム型カラーディジタル複写機1の概略構成を示す。複写機1は、原稿画像を読み取るイメージリーダ部2と、イメージリーダ部2が読み取った画像データ、または、ネットワーク接続された不図示のコンピュータなどから受信した画像データを基に、記録紙S上に画像をプリント(画像形成)するプリンタ部3とからなる。
イメージリーダ部2は、CCDセンサによって、原稿画像を、赤(R),緑(G),青(B)の三色に分解して読み取り、電気信号に変換する公知のスキャナ4と、ユーザインターフェイスであり、表示装置および操作釦を有するパネル部5とを備える。プリンタ部3は、複写機1の動作を制御する制御装置(制御手段)6を備える。
スキャナ4は、原稿を読み取ってR,G,Bの画像データを生成し、制御装置6に入力する。制御装置6は、画像信号を処理し、シアン(C),マゼンタ(M),イエロー(Y),ブラック(K)の4色の画像データに変換する。また、制御装置6には、スキャナ部2の他、不図示のコンピュータなどからネットワークを介して画像信号が入力される。
制御装置6は、Y,M,C,Kの画像データを、それぞれ、1走査ラインごとに読み出して、作像部7Y,7M,7C,7Kで各色のトナー画像を形成させ、1次転写ローラ8Y,8M,8C,8Kで中間転写ベルト(像担持体)9に1次転写する。中間転写ベルト9に転写されたトナー画像は、給紙部10から供給された記録紙Sに、2次転写ローラ(転写部材)11によって2次転写され、定着器12で加圧・加熱されて記録紙Sに定着される。
作像部7Y,7M,7C,7Kは、それぞれ、感光体13Y,13M,13C,13Kと、感光体13Y,13M,13C,13Kを帯電させる帯電器14Y,14M,14C,14Kと、レーザダイオードが発生するレーザ光線によって感光体13Y,13M,13C,13Kを露光して、選択的に除電することで静電潜像を形成する露光器15Y,15M,15C,15Kと、感光体13Y,13M,13C,13Kに形成した静電潜像にトナーを供給する現像器16Y,16M,16C,16Kと、1次転写後に感光体13Y,13M,13C,13Kに残留するトナーを取り除くクリーナ17Y,17M,17C,17Kとを有する。
中間転写ベルト9は、駆動ローラ18と従動ローラ19との間に掛け渡され、テンションばね20によって張力が与えられ、矢印X方向に回動させられる。また、駆動ローラ18と2次転写ローラ11との間には、トナー画像を転写する静電気力を与えるためのバイアス電圧が印加される。カラーディジタル複写機1は、中間転写ベルト9の回転位置を認識する認識手段を備える。この認識手段は、例えば、中間転写ベルト9のホームポジションを検出するセンサと、ホームポジションからの回転距離を駆動ローラ18の回転角度や回転時間によって算出する手段とで構成できる。
記録紙Sは、給紙部10から給紙ローラ21によって一枚ずつ取り出され、シート検出センサ22で先端位置を検出されて、中間転写ベルト9の回動にタイミングを合わせて、レジストローラ23によって、中間転写ベルト9と2次転写ローラ11との間に送り込まれる。
プリンタ部3は、さらに、2次転写ローラ11によって記録紙Sに転写できずに中間転写ベルト9に残留するトナーを掻き落とすベルトクリーナ24と、プリンタ部3の内部の空気の温度および湿度を測定する機内温湿度センサ25とを有する。
1次転写ローラ8Y,8M,8C,8Kには、バイアス電圧が印加され、感光体13Y,13M,13C,13Kに画像を形成しているトナーを吸引することで、トナー画像を中間転写ベルト9に転写させる。また、2次転写ローラ11も、同様に、バイアス電圧が印加されて、静電気力によって中間転写ベルト9上のトナー画像を吸引して記録紙Sに転写させる。
中間転写ベルト9は、表面抵抗率が10〜1012Ω/□であることが好ましく、例えば、ポリカーボネイト、ポリイミド、ポリエチレンサルファイド、ポリアミドイミド、ポリビニリデンフルオロライド、エトラフルオロエチレン−エチレン共重合体等の樹脂材料に、カーボンなどの導電性フィラーを分散させたり、イオン性の導電材料を含有させたりしたものを用い、その厚みは50〜200μm程度が好ましい。さらにその表面に、無機酸化物等のコーティング層を設けてもよい。
2次転写ローラ11は、表面抵抗率が10〜1012Ω/□であることが好ましく、例えば、金属製の芯金に、EPDM、シリコン、NBR、ウレタン等に、カーボンなどの導電性フィラーを分散させたり、イオン性の導電材料を含有させたりした樹脂材料からなる中抵抗弾性層を形成したものを用いる。
図2に、カラーディジタル複写機1の画像形成の制御の流れを示す。制御装置6は、ステップS1において、イメージリーダ部2或いは外部のコンピュータ等からJOB(画像形成データ)が入力されたなら、後述するように前回の画像形成の最後に起動しておいたタイマを停止し(ステップS2)、タイマのカウント、つまり、中間転写ベルト9や2次転写ローラ11を含むプリンタ部3の停止時間X(h)を算出する(ステップS3)。そして、制御装置6は、ステップS4において、停止時間Xを基に、圧接位置回避枚数Y(枚)を、所定の演算式、例えばY=0.034*X+0.3によって算出する。この回避枚数Yは、プリンタ部3が停止していた間に、2次転写ローラ11から染み出して中間転写ベルト9に付着した添加剤等の汚染物質が、ベルトクリーナ24によって除去されるまでに要する印字枚数である。
この回避枚数Yと停止時間Xとの関係は、2次転写ローラ11や中間転写ベルト9の材質、ベルトクリーナ24の方式などによって異なり、1次式で現される線形の関係にあるとは限らず、例えば、図3に重ねて示すように、Y=2.2*X^0.85のような関数で表現される場合もある。
図2に戻ると、制御装置6は、ステップS4で回避枚数Yを算出したなら、ステップS5において、作像部7Y,7M,7C,7Kに各色のトナー画像を形成させ、1次転写ローラ8Y,8M,8C,8Kによって、中間転写ベルト9の停止時に2次転写ローラ11と圧接していなかった部分に、各色のトナー画像を重ねて転写させ、2次転写ローラ11によって中間転写ベルト9から記録紙Sにトナー画像を転写させる。つまり、制御装置6は、中間転写ベルト9の、プリンタ部3の停止中に2次転写ローラ11と圧接していなかった部分にのみ、JOBにより順番に指定されるトナー画像の1枚を担持させる、圧接位置回避印字動作を実行させる。
圧接位置回避印字動作によって1枚の画像を形成したなら、そのJOBにおいて既に出力した画像の枚数(画像形成した画像の数)と先に算出した圧接位置回避枚数とを比較し(ステップS6)、出力枚数が圧接位置回避枚数に達するまで、圧接位置回避印字動作によって、そのJOB中に指定された画像を順次印字(画像形成)する。
出力枚数が圧接位置回避枚数に達すると、制御装置6は、ステップS7において、中間転写ベルト9の全面を使用可能とし、そして、ステップS8で、そのJOBにおいて既に印字した枚数がそのJOBにおいて入力された画像形成出力すべき枚数に達するまで、つまり、JOBを完了するまで、入力された画像を順番に印字する。JOBが終了したなら、ステップS9で、作像部7Y,7M,7C,7K、1次転写ローラ8Y,8M,8C,8K、中間転写ベルト9および次転写ローラ11を停止し、ステップS10において、タイマをリセットしてスタートさせる。タイマは、次のJOBの開始まで、画像形成動作の休止時間、つまり、中間転写ベルト9の停止時間をカウントする。
このように、カラーディジタル複写機1は、圧接位置回避枚数に満たないときは、中間転写ベルト9に添加剤等の汚染物質が付着しているので、汚染物質が付着している部分を避けて画像を形成し、画像品質の劣化を防止する。そして、カラーディジタル複写機1は、圧接位置回避枚数に達したなら、汚染物質が除去されていると判断して、中間転写ベルト9の全体を使用して画像形成動作を行うことで、像間の距離を最短にして、画像形成を高速にする。
また、圧接位置回避枚数は、関数によって算出する他、例えば、図4に示すような、制御装置6のメモリに記憶した参照テーブルによって求めてもよい。このテーブルでは、2次転写ローラ11の種類がローラAの場合、前回のJOBの終了からの中間転写ベルト9の停止時間Xが0.1時間以下であれば圧接位置回避枚数Yを0枚とし、停止時間Xが0.1時間を超え、15時間以下であれば、圧接位置回避枚数Yを1枚とし、停止時間Xが15時間を超え、72時間以下であれば、圧接位置回避枚数Yを3枚とし、停止時間Xが72時間を超え、144時間以下であれば、圧接位置回避枚数Yを5枚とし、停止時間Xが144時間を超えると、圧接位置回避枚数Yを8枚とする。
このような参照テーブルを使用して圧接位置回避枚数を決定すれば、処理装置6の演算負荷を軽減できる。
図5に、本発明の第2実施形態の画像形成装置の制御の流れを示す。本実施形態も第1実施形態と同じ構成のカラーディジタル複写機1(図1)において実現されるが、機内温湿度センサ25の測定値を考慮して回避枚数を算出することを特徴とする。なお、図5において、図2に示した第1実施形態の制御と同じ制御には同じステップ番号を付する。
本実施形態では、ステップS1でJOBの入力があると、先ず、ステップS11において、機内温湿度センサ25によるカラーディジタル複写機1内部の温度の測定を停止し、ステップS12において、前回のJOBから現在のJOBまでのカラーディジタル複写機1内の平均温度T(℃)を算出する。そして、第1実施形態と同様に、ステップS3で中間転写ベルト9の停止時間Xを算出して、ステップS4で圧接位置回避枚数Yを計算するが、停止中の平均温度Tの値に応じて使用する演算式が異なる。
例えば、停止中の平均温度Tが10℃以下であれば、Y=0.014*Xを演算式として使用し、停止中の平均温度Tが10℃超、30℃未満であれば、Y=0.034*X+0.3を演算式として使用し、停止中の平均温度Tが30℃以上であれば、Y=2.1*X^0.34を演算式として使用する。
本実施形態は、以上の圧接位置回避枚数の算出を除いては、第1実施形態と同様の制御がなされるが、プリント部4を停止し(ステップS9)、タイマをスタート(ステップS10)した後、ステップS13において、機内温湿度センサ25による機内温度の計測を開始する。
こうして、本実施形態では、回避枚数の算出基準となる演算式を変更することで、図6に示すように、停止中に高温であった場合は回避枚数を多くし、低温であった場合は回避枚数を少なくする。2次転写ローラ11から添加剤等が染み出すブリード現象は、高温であるほど多くなり、低温下では少なくなる。従って、本実施形態のように、演算式を変更することで、よりマージンの小さい圧接位置回避枚数を算出するようにできる。
さらに、本実施形態においても、演算式に変えて、図7に示すような参照テーブルを用いて圧接位置回避枚数を決定してもよい。
図8に、本発明の第3実施形態の画像形成装置の制御の流れを示す。本実施形態も第1実施形態と同じ構成のカラーディジタル複写機1(図1)において実現されるが、機内温湿度センサ25の測定した湿度の値も考慮して回避枚数を決定することを特徴とする。本実施形態も、圧接位置回避枚数Yの算出を除いては、第1実施形態と同様の制御がなされるので、第1実施形態と同じ処理には同じステップ番号を付する。
本実施形態では、機内温湿度センサ25による機内温湿度の測定を停止(ステップS14)したなら、ステップS15において、機内温湿度センサ25の測定値から、前回のJOBから現在のJOBまでのカラーディジタル複写機1内の平均温度T(℃)に加えて、平均湿度H(%)を算出する。そして平均温度Tと平均湿度Hを基に、中間転写ベルト9停止中の機内環境を、高温高湿(T≧30℃、または、H≧85%)のHH、通常範囲の温湿度(10℃<T<30℃、且つ、15%<H<85%)のNNおよび低温低湿(T≦10℃、または、H≦15%)のLLとの3つに場合分けし(ステップS16)、それぞれの場合に異なる演算式または図9に例示するような参照テーブルを用いて、停止時間Xに応じた圧接位置回避枚数Yを決定する(ステップS17)。そして、圧接位置回避枚数Y分の圧接位置回避印字動作と残りの印字枚数分の通常印字動作とを行い、JOBが終了したなら、ステップS18で機内温湿度センサ25による測定を開始する。
さらに、図10に、本発明の第4実施形態の画像形成装置の制御の流れを示す。本実施形態では、ステップS19において、次転写ローラ11の新品時からの画像形成枚数の積算値Z(枚)をカウントする。そして、第3実施形態と同様に、機内温湿度センサ25の測定値によって中間転写ベルト9停止中の機内環境を場合分けする。
さらに、本実施形態では、ステップS20において、積算画像形成枚数Zによって、圧接位置回避枚数Yの算出基準を変更し、圧接位置回避枚数Yを算出する。例えば、圧接位置回避枚数Yを停止時間Xと積算画像形成Zとの関数で表した演算式を用い、機内環境に応じて異なる演算式を使用してもよく、或いは、機内環境による区分をそれぞれ、積算画像形成Zの値によってさらに細かく区分して、それぞれにXのみに依存する演算式を割り当ててもよい。
また、本実施形態も、演算式に代えて(例えば3次元の)参照テーブルによって圧接位置回避枚数Yを決定するようにしてもよい。
本発明の第1実施形態の画像形成装置の概略構成図。 本発明の第1実施形態の画像形成装置の制御の流れ図。 図1の圧接位置回避枚数の演算式とその時間による変化を示すグラフ。 図3の演算式の代案の参照テーブル。 本発明の第2実施形態の画像形成装置の制御の流れ図。 図5の圧接位置回避枚数の演算式とその時間による変化を示すグラフ。 図6の演算式の代案の参照テーブル。 本発明の第3実施形態の画像形成装置の制御の流れ図。 図8の圧接位置回避枚数演算に用いる参照テーブル。 本発明の第4実施形態の画像形成装置の制御の流れ図。
符号の説明
1…カラーディジタル複写機(画像形成装置)
6…制御装置(制御手段)
7Y,7M,7C,7K…作像部
8Y,8M,8C,8K…1次転写ローラ
9…中間転写ベルト(像担持体)
11…2次転写ローラ(転写部材)
12…定着器
13Y,13M,13C,13K…感光体
24…ベルトクリーナ
25…機内温湿度センサ

Claims (3)

  1. トナー画像を形成する作像部と、
    前記作像部が形成したトナー画像を担持して回動可能な像担持体と、
    前記像担持体に圧接され、前記トナー画像を記録紙に転写する転写部材と、
    前記像担持体に残留するトナーを取り除くクリーナと、
    形成する画像のデータを受信して前記作像部、前記像担持体および前記転写部材の動作を制御する制御手段と、
    前記像担持体の回動位置を認識する位置認識手段とを有し、
    制御手段は、前記像担持体を停止してから再始動するまでの停止時間を計測し、前記像担持体の再始動時に前記停止時間に応じて、前記クリーナにより前記像担持体の表面に付着した付着物をクリーニングし終えるまでに要する回避枚数を求め、前記像担持体の再始動後に前記回避枚数だけ、前記像担持体の停止時に前記転写部材と圧接していなかった部分にのみ前記記録紙に転写するためのトナー画像を担持させることを特徴とする画像形成装置。
  2. 機内温度を検出する手段をさらに有し、
    制御手段は、前記像担持体を停止してから再始動するまでの温度に基づいて、前記回避枚数の算出基準を変更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. 転写部材の新品時からの画像形成の総数を積算する計数手段をさらに有し、
    制御手段は、転写部材の新品時からの画像形成の総数に基づいて、前記回避枚数の算出基準を変更することを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
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