JP4703266B2

JP4703266B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4703266B2
Application number: JP2005159422A
Authority: JP
Inventors: あかね徳重; 力石原; 剛史渡邉; 桂輔礒田; 謡次郎佐藤
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2005-01-31
Filing date: 2005-05-31
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2025-05-31
Also published as: JP2006235559A

Description

本発明は、複写機やプリンタに代表される電子写真方式の画像形成装置に関する。特に、像担持体の帯電電荷を除去する除電工程を、像担持体表面に残留するトナーをクリーニングする前に実行する画像形成装置に関する。

複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体として感光体ドラムが広く用いられている。感光体ドラムを用いた一般的な画像形成動作は以下のようである。感光体ドラムの表面は帯電手段により所定電位で一様に帯電せしめられ、そこに露光手段のＬＥＤ光等を照射することにより部分的に電位が光減衰して原稿画像の静電潜像が形成される。そして、この静電潜像を現像手段で現像することによってトナー像が形成される。用紙へのトナー像の転写後、感光体ドラムの表面においては、残留したトナーがクリーニング手段によりクリーニングされ、次回の画像形成動作に備えて除電手段により除電光が照射されて帯電電荷の除去が行われる。

ここで、感光体としてアモルファスシリコン感光体を用いた場合、今回の画像形成動作において形成された静電潜像のパターンが、次回の画像形成動作時に悪影響を及ぼすという露光メモリーの発生が懸念されている。露光メモリーは、主として除電工程から帯電工程までの時間が短いことに起因し、昨今の画像形成装置の高速化において大きな課題となっている。このような問題を解決すべく、除電工程をクリーニング工程の前に実行し、除電から帯電までの時間を好適に設定するという手法が提案され、その一例を特許文献１に見ることができる。

一方、画像形成装置において、連続して低濃度印刷を行ったり、長時間印刷を実行せずに放置したりすると、現像手段に収められたトナーの帯電量が高くなる。これにより、トナーは現像手段から離れ難くなって感光体ドラムに移動する量が減少してしまい、そのまま印刷を行うと画像濃度が低下するという問題が発生する。このような問題を解決すべく、画像上のトナー占有率が低くなること等を条件として、用紙への非転写時に、現像手段から感光体ドラムにトナーを供給して現像手段をリフレッシュする手法が提案され、その一例を特許文献２に見ることができる。
特開２００３−２９５５６３号公報（第２−４頁、図４）特開２０００−３１０９０９号公報（第３−７頁、図１−３）

しかしながら、特許文献１に記載の画像形成装置のように除電工程をクリーニング工程の前に実行し、且つ特許文献２に記載の画像形成装置のように現像手段のリフレッシュ工程を用紙への非転写期間内に実行する場合、除電工程において像担持体表面にトナーが載った状態で像担持体に除電光を照射することになるので、このトナーが除電光を遮蔽してしまうことになる。これにより、像担持体の感光体表面に除電光が到達せず、感光層内部の光キャリアの生成が不十分となり、次回の帯電工程において感光体の表面電位が所定の電位より上昇する。したがって、所定の表面電位を得るためには、さらに像担持体を１回転させて時間を稼ぐ等する必要がある。その結果、単位時間あたりの印刷枚数が低下し、画像形成装置の高速化を阻害することとなる。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、画像形成動作における像担持体表面の除電工程をクリーニング工程の前に実行する場合であっても、次回の帯電工程に悪影響を及ぼすことなく、高速な画像形成動作を実行することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、像担持体と、この像担持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電した像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、静電潜像にトナーを供給して像担持体表面にトナー像を形成する現像手段と、像担持体の残留電荷を除去する除電手段と、像担持体表面に残留するトナーをクリーニングするクリーニング手段と、前記各手段を制御する制御手段とを備えるとともに、前記像担持体の残留電荷を除去する除電工程を、像担持体表面に残留するトナーをクリーニングする前に実行する画像形成装置において、前記制御手段は、用紙への非転写期間内で、前記現像手段から前記像担持体にトナーを供給して現像手段をリフレッシュするリフレッシュ工程を実行し、このリフレッシュ工程に対しては前記除電手段による像担持体の除電動作を停止するとともに、除電動作を停止した期間に対応して、次回の画像形成動作時における前記帯電手段の帯電電圧を制御することとした。

また、像担持体と、この像担持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電した像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、静電潜像にトナーを供給して像担持体表面にトナー像を形成する現像手段と、像担持体の残留電荷を除去する除電手段と、像担持体表面に残留するトナーをクリーニングするクリーニング手段と、前記各手段を制御する制御手段とを備えるとともに、前記像担持体の残留電荷を除去する除電工程を、像担持体表面に残留するトナーをクリーニングする前に実行する画像形成装置において、前記制御手段は、用紙への非転写期間内で、前記現像手段から前記像担持体にトナーを供給して現像手段をリフレッシュするリフレッシュ工程を実行し、像担持体に供給されたトナーの濃度から量を導出するとともに、そのトナー量に基づいて、次回の画像形成動作時における前記帯電手段の帯電電圧を制御することとした。

また、上記構成の画像形成装置において、機内の温度を検知する温度検知手段と、機内の湿度を検知する湿度検知手段とを備え、前記制御手段は、前記温度検知手段、及び前記湿度検知手段から受けた情報に基づいて、像担持体に供給されたトナー量を補正することとした。

本発明の構成によれば、像担持体の残留電荷を除去する除電工程を、像担持体表面に残留するトナーをクリーニングする前に実行する画像形成装置において、制御手段は、用紙への非転写期間内で、前記現像手段から前記像担持体にトナーを供給して現像手段をリフレッシュするリフレッシュ工程を実行し、このリフレッシュ工程に対しては除電手段による像担持体の除電動作を停止することとしたので、像担持体の感光体表面における電位が一様に高められる。そして、除電動作を停止した期間に対応して、次回の画像形成動作時における帯電手段の帯電電圧を制御することとしたので、像担持体の表面電位が一様であれば、帯電手段の制御によって容易に像担持体表面を所定の電位に保持することができる。これにより、現像手段のリフレッシュ工程でトナーが載せられた像担持体表面の領域において、除電工程での光キャリアの生成が不十分である場合でも、所定の表面電位を得るためにさらに像担持体を１回転させて時間を稼ぐ等する必要はない。したがって、高速な画像形成動作を実行することが可能である。

また、像担持体の残留電荷を除去する除電工程を、像担持体表面に残留するトナーをクリーニングする前に実行する画像形成装置において、制御手段は、用紙への非転写期間内で、前記現像手段から前記像担持体にトナーを供給して現像手段をリフレッシュするリフレッシュ工程を実行し、像担持体に供給されたトナーの濃度から量を導出するとともに、そのトナー量に基づいて、次回の画像形成動作時における帯電手段の帯電電圧を制御することとしたので、像担持体に供給されたトナーの量に対応した正確な帯電電圧を設定することが可能となる。したがって、リフレッシュ工程に対してのみ像担持体の除電動作を停止させるといった特別な制御を行うことなく、次回の帯電工程において、容易に像担持体表面を所定の電位に保持することができる。

また、上記構成の画像形成装置において、機内の温度を検知する温度検知手段と、機内の湿度を検知する湿度検知手段とを備え、制御手段は、温度検知手段、及び湿度検知手段から受けた情報に基づいて、像担持体に供給されたトナー量を補正することとしたので、画像形成装置が設置されている環境の温度、湿度の影響を受けて変動し易いトナーについて、環境に対応した正確なトナー量を把握することができる。したがって、次回の帯電工程において、像担持体表面を所定の電位に保持するという効果を、さらに向上させることが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図１〜図７に基づき説明する。

最初に、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置について、図１を用いてその構造の概略を説明しつつ、画像出力動作を説明する。図１は、画像形成装置の模型的垂直断面正面図である。この画像形成装置は、中間転写ベルトを用いてトナー像を用紙に転写するカラー印刷タイプのものである。

図１に示すように、画像形成装置１の本体２の内部下方には、用紙カセット３が配置されている。用紙カセット３の内部には、印刷前のカットペーパー等の用紙Ｐが積まれて収容されている。そして、この用紙Ｐは、図１において用紙カセット３の左上方に向けて、１枚ずつ分離されて送り出される。用紙カセット３は、本体２の前面側から水平に引き出すことが可能である。

本体２の内部であって、用紙カセット３の左方には、用紙搬送部４が備えられている。用紙カセット３から送り出された用紙Ｐは、用紙搬送部４により本体２の側面に沿って垂直上方に搬送され、二次転写部４０に到達する。

一方、画像形成装置１の上面には原稿送り部５が、その下方には原稿画像読み取り部６が備えられている。使用者が原稿の複写を行う場合には、原稿送り部５に、文字や図形、模様等の画像が描かれた原稿を積載する。原稿送り部５では１枚ずつ分離して原稿が送り出され、原稿画像読み取り部６によってその画像データが読み取られる。この画像データの情報は、用紙カセット３の上方に配置された露光手段であるレーザ照射部７に送られる。レーザ照射部７により、画像データに基づいて制御されたレーザ光Ｌが、画像形成部２０に向かって照射される。

レーザ照射部７の上方には計４台の画像形成部２０が、さらにそれら各画像形成部２０の上方には中間転写体を無端ベルトの形で用いた中間転写ベルト８が備えられている。中間転写ベルト８は、複数のローラに巻き掛けられて支持され、図示しない駆動装置により図１において時計方向に回転する。

４台の画像形成部２０は、中間転写ベルト８の回転方向上流側から下流側に向けて直列に配置されている。４台の画像形成部２０とは、上流側から順に、マゼンタ用の画像形成部２０Ｍ、シアン用の画像形成部２０Ｃ、イエロー用の画像形成部２０Ｙ、及びブラック用の画像形成部２０Ｂである。これらの画像形成部２０にトナーを補うため、画像形成部２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙ、２０Ｂに対応するトナー供給容器２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｂが中間転写ベルト８の上方に設けられ、図示しない搬送手段によりトナーが各画像形成部２０に補給される。なお、以下の説明において、特に限定する必要がある場合を除き、「Ｍ」「Ｃ」「Ｙ」「Ｂ」の識別記号は省略するものとする。

各画像形成部２０では、露光手段であるレーザ照射部７によって照射されたレーザ光Ｌにより原稿画像の静電潜像が作られ、この静電潜像からトナー像が形成される。各画像形成部２０の上方には、中間転写ベルト８を隔てて、一次転写ローラ３１が設けられた一次転写部３０が備えられている。一次転写ローラ３１は、図１において上下方向に移動可能であって、必要に応じて中間転写ベルト８に圧接、離間する。この一次転写ローラ３１が中間転写ベルト８に圧接するに従って、中間転写ベルト８が上方から画像形成部２０に圧接し、画像形成部２０で形成されたトナー像が中間転写ベルト８表面に転写される。そして、中間転写ベルト８の回転とともに所定のタイミングで各画像形成部２０のトナー像が中間転写ベルト８に転写されることにより、中間転写ベルト８表面にはマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの４色のトナー像が重ね合わされたカラートナー像が形成される。

中間転写ベルト８が用紙搬送路に懸かる箇所には、二次転写部４０が配置されている。二次転写部４０は、二次転写ローラ４１を備えている。中間転写ベルト８表面のカラートナー像は、用紙搬送部４によって同期をとって送られてきた用紙Ｐに、中間転写ベルト８と二次転写ローラ４１とが圧接して形成されるニップ部にて転写される。二次転写後、中間転写ベルト８表面に残留するトナーは、中間転写ベルト８に対してマゼンタ用画像形成部２０Ｍの回転方向上流側に設けられた中間転写ベルト８用のクリーニング装置９によりクリーニングされる。

二次転写部４０の上方には、定着部１０が備えられている。二次転写部４０にて未定着トナー像を担持した用紙Ｐは、定着部１０へと送られ、定着ローラと加圧ローラとによりトナー像が加熱、加圧されて定着される。

定着部１０の上方には、分岐部１１が備えられている。定着部１０から排出された用紙Ｐは、両面印刷を行わない場合、分岐部１１から画像形成装置１の胴内に設けられた胴内用紙排出トレイ１２に排出される。

分岐部１１から胴内用紙排出トレイ１２に向かって用紙Ｐが排出されるその排出口部分は、スイッチバック部１３としての機能を果たす。両面印刷を行う場合には、このスイッチバック部１３において、定着部１０から排出された用紙Ｐの搬送方向が切り替えられる。そして、用紙Ｐは、分岐部１１、定着部１０の左方、及び二次転写部４０の左方を通って下方に送られ、再度用紙搬送部４を経て二次転写部４０へと送られる。

続いて、画像形成装置１の画像形成部２０周辺の詳細な構成について、図２を用いて説明する。図２は、画像形成部周辺を示す垂直断面部分拡大図及び制御回路の概略図である。なお、４色の各画像形成部２０は構造が共通するので、前述のように「Ｍ」「Ｃ」「Ｙ」「Ｂ」の識別記号は省略するものとする。

図２に示すように、画像形成部２０には、その中心に像担持体である感光体ドラム２２が備えられている。そして、感光体ドラム２２の近傍には、その回転方向に沿って順に、帯電手段５０、現像手段６０、除電手段７０、及びクリーニング手段８０が配置されている。一次転写部３０は、感光体ドラム２２の回転方向に沿って、現像手段６０と除電手段７０との間に設けられている。

感光体ドラム２２は、アルミニウム等により構成される導電性ローラ状基体の外側に、真空蒸着等によって無機光導電性材料であるアモルファスシリコンを設けた無機感光体で、直径が３０ｍｍである。感光体ドラム２２は、図示しない駆動装置によって、その周速度が用紙搬送速度（例えば１１６ｍｍ／ｓｅｃ）と同じになるように回転せしめられている。

帯電手段５０は、コロナ放電帯電器を用いたスコロトロン帯電装置である。帯電手段５０は、帯電器本体である金属製のシールドケース５１を備えている。シールドケース５１は、開口部が感光体ドラム２２の方を向く樋状をなしている。このシールドケース５１には、タングステンやステンレス等で構成される放電部材であるチャージワイヤ５２、及びグリッド５３が設けられている。チャージワイヤ５２はシールドケース５１の内部に、グリッド５３はシールドケース５１の開口した一面の箇所に、感光体ドラム２２の軸線方向に沿う形で架設されている。この帯電手段５０により、感光体ドラム２２の表面が所定の極性及び電位で一様に帯電せしめられる。

現像手段６０には、感光体ドラム２２の近傍に、感光体非接触型の現像ローラ６１が設けられている。現像ローラ６１には、感光体ドラム２２の帯電極性と同極性のバイアスが印加される。この現像ローラ６１により、現像剤であるトナーが帯電せしめられるとともに、感光体ドラム２２の表面の静電潜像に飛翔せしめられ、静電潜像が現像される。トナーとしては、磁性或いは非磁性の一成分系トナーや、磁性キャリアと非磁性トナーとを混合してなる二成分系トナーを使用する。トナーは、トナー供給容器２１（図１参照）に収容され、現像手段６０の箇所まで図示しない搬送手段により搬送されて、スクリュー６２により補給される。なお、現像ローラは感光体接触型のものであっても構わない。

一次転写部３０には、中間転写ベルト８を介して感光体ドラム２２に接触する一次転写ローラ３１が設けられている。一次転写ローラ３１は、芯金３２と、その外側に設けられた導電性弾性層３３とを備えている。導電性弾性層３３は、カーボン等の導電性材料を分散させたポリウレタンゴム等で形成されている。一次転写ローラ３１は、アーム３４を介して中間転写ベルト８の図示しないユニットフレームに支持されている。アーム３４はその軸部３４ａを中心として回転可能であって、この回転動作により一次転写ローラ３１が上下に移動する。一次転写ローラ３１は所定のタイミングで下方に移動して中間転写ベルト８に接触し、これに従って中間転写ベルト８が押し下げられて感光体ドラム２２に接触する。一次転写ローラ３１が上方に移動すると、中間転写ベルト８は感光体ドラム２２から離間する。一次転写ローラ３１は、駆動装置を有することなく、中間転写ベルト８に接触することによって、中間転写ベルト８の回転に従って回転する。また、一次転写ローラ３１には、必要に応じて転写バイアスが印加される。

除電手段７０は、感光体ドラム２２の回転方向に沿って、一次転写部３０のさらに下流側に配置されている。除電手段７０は、ＬＥＤ（発光ダイオード）７１で構成され、感光体ドラム２２に除電光を照射することによりその表面の帯電電荷を除去する。ＬＥＤ７１は、クリーニング手段８０のハウジング８４の上面に取り付けられている。ＬＥＤ７１の代わりに、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）光源、蛍光灯等を用いることもできる。

クリーニング手段８０は、クリーニング部材であるクリーニングローラ８１、クリーニングブレード８２、スクリュー８３、及びハウジング８４を備えている。クリーニングローラ８１、及びクリーニングブレード８２は、感光体ドラム２２とほぼ同じ軸線方向長さを有し、感光体ドラム２２に接触するように設けられている。感光体ドラム２２表面のトナー像が中間転写ベルト８に転写された後、クリーニングローラ８１とクリーニングブレード８２とが感光体ドラム２２表面に残留したトナーを除去してクリーニングする。感光体ドラム２２表面から除去されたトナーは、重力の作用や、クリーニングローラ８１の回転に従ってスクリュー８３の方へと送られ、スクリュー８３によりハウジング８４の外部へと搬送される。

また、画像形成装置１には、制御手段９０が設けられている。制御手段９０は、画像形成部２０に設けられた上記各手段や一次転写部３０等を制御して、トナー画像を形成させ、中間転写ベルト８にトナー画像を一次転写させる。

ここで、上記画像形成部２０、及び転写部３０の一連の動作について説明する。

まず、制御手段９０は、帯電手段５０において、チャージワイヤ５２に所定の電圧を印加させ、コロナ放電を発生させる。コロナ放電により生じた電子は空気中を浮遊して感光体ドラム２２に向かうが、この時グリッド５３に電圧を印加して電子の量をコントロールする。このようにして、帯電手段５０により、感光体ドラム２２の表面が所定の極性及び電位で一様に帯電せしめられる。このときの帯電電位は、通常は２００〜１０００Ｖ程度である。

次に、原稿画像読み取り部６（図１参照）で読み取られた画像データに基づいて、レーザ照射部７（図１参照）により制御されるレーザ光Ｌが感光体ドラム２２に照射され、照射部分の電位が光減衰して原稿画像の静電潜像が作られる。そして、制御手段９０は、現像手段６０にて帯電せしめられたトナーを、現像ローラ６１によって感光体ドラム２２の表面に供給し、静電潜像からトナー像を形成する。

一方、中間転写ベルト８は、制御手段９０により感光体ドラム２２表面のトナー像形成と同期がとられ、一次転写ローラ３１によって押し下げられることにより感光体ドラム２２に接触する。この時、一次転写ローラ３１には、感光体ドラム２２やトナーとは逆極性である負極の転写バイアスが印加される。これにより、トナーが感光体ドラム２２から一次転写ローラ３１に向かって移動しようとして、トナー像が中間転写ベルト８に接触転写される。

そして、中間転写ベルト８にトナー像が転写された後の感光体ドラム２２表面に対して、制御手段９０は、除電手段７０によりＬＥＤ７１の除電光を照射させる。この除電動作により、感光体ドラム２２表面の帯電電荷が除去され、次回の画像形成動作時における帯電工程のための準備が整えられる。

感光体ドラム２２の除電後、制御手段９０はクリーニング手段８０を制御して、感光体ドラム２２表面に残留したトナーをクリーニングローラ８１、及びクリーニングブレード８２により除去させる。そして、ハウジング８４内に回収されたトナーは、スクリュー８３によりクリーニング手段８０の外部へと搬送される。

続いて、上記のような、感光体ドラム２２の除電工程をクリーニング工程の前に実行する構成で、非転写期間内でリフレッシュ工程を実行した場合の、除電工程時に感光体ドラム２２表面に残留するトナー量が、次回の帯電工程時のドラム表面電位に及ぼす影響について、図３を用いて説明する。図３は、ブラックトナーを用いた場合において、除電工程時にドラム表面に残留するトナー量が次回の帯電工程時のドラム表面電位に及ぼす影響を示すグラフである。

図３の横軸は、除電工程時に感光体ドラム２２表面に残留するトナー量を示し、右に行くほどトナー量が増加する。縦軸は、次回の帯電工程時の感光体ドラム２２の表面電位に関して、除電工程時にトナーが残留していた箇所と残留していなかった箇所との表面電位の電位差を示し、上に行くほど差が大きくなる。

まず、除電工程において、通常のように除電手段７０による除電動作を実行して、除電光を照射するＬＥＤ７１をＯＮにした場合について説明する。図３に示すように、感光体ドラム２２表面の残留トナー量を約０．２〜０．９ｍｇ／ｃｍ²の間で変化させ、除電光をＯＮにした場合、除電工程時にトナーが残留していた箇所と残留していなかった箇所との、次回の帯電工程時における表面電位差は約１５〜４５Ｖの間で変化している。すなわち、残留トナー量が少ない時は表面電位差が小さく、残留トナー量が多い時は表面電位差が大きくなっている。これにより、感光体ドラム２２の周面全体において、残留トナー量が少ない箇所と多い箇所とが分散すると、所定の一様な表面電位を得るためにさらに感光体ドラム２２を１回転させて時間を稼ぐ等する必要がある。したがって、単位時間あたりの印刷枚数が低下し、画像形成装置１の高速化を阻害することとなる。

これに対し、除電手段７０による除電動作を停止して、除電光を照射するＬＥＤ７１をＯＦＦにした場合について次に説明する。上記同様、図３に示すように残留トナー量を変化させた時、除電工程時にトナーが残留していた箇所と残留していなかった箇所との、次回の帯電工程時における表面電位差は約５３Ｖで、ほぼ一定になっている。すなわち、残留トナー量に左右されることなく、表面電位差は一定になっている。したがって、制御手段９０は、除電工程で、除電手段７０による感光体ドラム２２の除電動作を停止するとともに、除電動作を停止した期間に対応して、次回の画像形成動作時における帯電手段５０の帯電電圧を制御することとした。すなわち具体的にいうと、制御手段９０は、除電動作を停止した期間と同じ期間、次回の帯電工程で帯電電圧を約５３Ｖ低く制御する。

このようにして、像担持体である感光体ドラム２２の残留電荷を除去する除電工程を、感光体ドラム２２表面に残留するトナーをクリーニングする前に実行する画像形成装置１において、制御手段９０は、用紙Ｐへの非転写期間内で、現像手段６０から感光体ドラム２２にトナーを供給して現像手段６０をリフレッシュするリフレッシュ工程を実行し、このリフレッシュ工程に対しては除電手段７０による感光体ドラム２２の除電動作を停止するので、残留トナー等の影響を受けることなく、感光体ドラム２２表面における電位が一様に高められる。そして、除電動作を停止した期間に対応して、次回の画像形成動作時における帯電手段５０の帯電電圧を制御するので、感光体ドラム２２の表面電位が一様であれば、帯電手段５０の制御によって容易に感光体ドラム２２表面を所定の電位に保持することができる。これにより、現像手段６０のリフレッシュ工程でトナーが載せられた感光体ドラム２２表面の領域において、除電工程での光キャリアの生成が不十分である場合でも、所定の表面電位を得るためにさらに感光体ドラム２２を１回転させて時間を稼ぐ等する必要はない。したがって、高速な画像形成動作を実行することが可能である。

また、用紙Ｐへの非転写期間内でリフレッシュ工程を実行する場合、非転写期間で常時除電光をＯＦＦにすると、現像手段６０から感光体ドラム２２へのトナー供給時間が非転写期間内で自由に設定できることにより、トナー供給時間に応じて帯電手段５０による帯電制御のタイミングを変更する必要がなくなるので、たいへん好都合である。

そして、除電光をＯＦＦにした場合の、次回の帯電工程時の帯電制御で用いる表面電位の補正値を、あらかじめ画像形成装置１に記憶させておくことにより、感光体ドラム２２表面を所定の電位に保持するための帯電手段５０の制御は、さらに容易に実行することができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置について、その画像形成部周辺の詳細な構成を、図４を用いて説明する。図４は、画像形成部周辺を示す垂直断面部分拡大図及び制御回路の概略図である。なお、この実施形態の基本的な構成は、図１〜図３を用いて説明した前記第１の実施形態と同じであるので、第１の実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、説明は省略するものとする。また、図４の画像形成部はブラック用の画像形成部２０Ｂを示しているが、個々の構成要素についてはブラック用であることを表す「Ｂ」の識別記号は省略するものとする。

第２の実施形態では、図４に示すように、ブラック用の画像形成部２０Ｂにおいて、感光体ドラム２２と中間転写ベルト８とが接触する箇所の、ベルト回転方向下流側に、トナー濃度検知手段１００が備えられている。トナー濃度検知手段１００は、中間転写ベルト８のトナー転写面側、すなわち図４において中間転写ベルト８の下方に、ベルト表面から所定の間隙を隔てて設けられている。このトナー濃度検知手段１００は、中間転写ベルト８に一次転写されたトナー像を読み取って、トナーの濃度を検知するとともに、二次転写のタイミング制御にも使用される。なお、トナー濃度検知手段１００は、４色の各画像形成部２０に対して、ブラック用画像形成部２０Ｂのベルト回転方向下流側にのみ設けられるものである。

トナー濃度検知手段１００の近傍には、機内の温度を検知する温度検知手段１０１と、同じく機内の湿度を検知する湿度検知手段１０２とが備えられている。そして、制御手段９０は、トナー濃度検知手段１００、温度検知手段１０１、及び湿度検知手段１０２からの情報を受けて、帯電手段５０等の各手段を制御する。

続いて、上記構成の画像形成装置１において、用紙Ｐへの非転写期間内で、現像手段６０をリフレッシュするリフレッシュ工程を実行した時の動作について、図４を参照しつつ、図５〜図７を用いて説明する。図５は中間転写ベルトに転写されたトナーの濃度と量との関係を示すグラフ、図６はトナー量に対する温度及び湿度の影響を考慮した補正値を示す表、図７は除電工程時にドラム表面に残留するトナー量が次回の帯電工程時のドラム表面電位に及ぼす影響を示すグラフである。

まず、画像形成装置１においてリフレッシュ工程が実行され、現像手段６０から感光体ドラム２２にトナーが供給される。このトナーは、中間転写ベルト８に転写され、トナー濃度検知手段１００によりその濃度が検知される。この時、制御手段９０は、トナー濃度検知手段１００から受けたトナー濃度の情報から、図５に示すグラフのような変換データに基づいてトナーの量を導出する。図５の縦軸は中間転写ベルト８に転写されたトナーの濃度を、横軸はこの濃度に対応するトナー量を示している。図５に示すように、トナーの濃度が濃くなるとともに、トナー量が増加していることが分かる。

ここで、トナーの濃度は、温度、及び湿度の影響を受けて変動し易いので、トナー量への変換の際に補正を行う必要がある。これに対し、制御手段９０は、図６に示すような、トナー量に対する温度及び湿度の影響を考慮した補正値を保持している。制御手段９０は、温度検知手段１０１、及び湿度検知手段１０２から受けた情報に基づいて、中間転写ベルト８に転写されたトナー量、すなわちリフレッシュ工程において感光体ドラム２２に供給されたトナー量に、図６に示す補正値を掛け合せる補正を行う。具体的にいうと、制御手段９０は、例えば温度８°Ｃ、湿度４０％であれば１．５を、温度２５°Ｃ、湿度８０％であれば２．５を、感光体ドラム２２に供給されたトナー量に掛け合せる補正を行う。

なお、上記のようにして導出されるトナー量のデータは、リフレッシュ工程において感光体ドラム２２に供給されたトナーに対し、画像形成装置１使用時の初期データとして、制御手段９０により予め記憶され、その次回以降のリフレッシュ工程で用いられることとなる。このようなトナー量の確認は、画像形成装置１の使用時間が所定の時間を経過したり、機内の温度や湿度に変化が表れたりした時に、その都度実行される。

そして、上記のようにしてリフレッシュ工程において感光体ドラム２２に供給されるトナーの量が確認された後のリフレッシュ工程では、現像手段６０から感光体ドラム２２に供給されたトナーは、中間転写ベルト８に転写されることなく除電工程へと送られる。除電工程では、通常のように除電手段７０による除電動作が実行され、除電光を照射するＬＥＤ７１がＯＮの状態になる。感光体ドラム２２表面の残留トナー量が、図７に示すような約０．２〜０．９ｍｇ／ｃｍ²の間の量であった場合、除電光をＯＮにした除電工程時にトナーが残留していた箇所と残留していなかった箇所との、次回の帯電工程時における表面電位差は約５〜４０Ｖの間で変化している。すなわち、残留トナー量が少ない時は表面電位差が小さく、残留トナー量が多い時は表面電位差が大きくなっている。

これに対し、制御手段９０は、前述のようにして感光体ドラム２２に供給されたトナーの濃度から導出されたトナー量に基づいて、次回の画像形成動作時における帯電手段５０の帯電電圧を制御することとした。すなわち具体的にいうと、制御手段９０は、例えばトナー量が約０．２〜０．９ｍｇ／ｃｍ²の範囲であれば、その都度トナー量に対応して帯電電圧を約５〜４０Ｖの間で変化させるような制御を行う。

このようにして、感光体ドラム２２の残留電荷を除去する除電工程を、感光体ドラム２２表面に残留するトナーをクリーニングする前に実行する画像形成装置１において、制御手段９０は、用紙Ｐへの非転写期間内で、現像手段６０から感光体ドラム２２にトナーを供給して現像手段６０をリフレッシュするリフレッシュ工程を実行し、感光体ドラム２２に供給されたトナーの濃度から量を導出するとともに、そのトナー量に基づいて、次回の画像形成動作時における帯電手段５０の帯電電圧を制御するので、感光体ドラム２２に供給されたトナーの量に対応した正確な帯電電圧を設定することが可能となる。したがって、リフレッシュ工程に対してのみ感光体ドラム２２の除電動作を停止させるといった特別な制御を行うことなく、次回の帯電工程において、容易に感光体ドラム２２表面を所定の電位に保持することができる。

また、上記構成の画像形成装置１において、機内の温度を検知する温度検知手段１０１と、機内の湿度を検知する湿度検知手段１０２とを備え、制御手段９０は、温度検知手段１０１、及び湿度検知手段１０２から受けた情報に基づいて、感光体ドラム２２に供給されたトナー量を補正するので、画像形成装置１が設置されている環境の温度、湿度の影響を受けて変動し易いトナーについて、環境に対応した正確なトナー量を把握することができる。したがって、次回の帯電工程において、感光体ドラム２２表面を所定の電位に保持するという効果を、さらに向上させることが可能となる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

例えば、本発明の実施形態においては、画像形成装置を、中間転写ベルトを用いてトナー像を用紙に転写するカラー印刷タイプのものとしたが、画像形成装置の種類はこれに限定されるものではなく、中間転写ベルトを用いない機種や、モノクロ印刷用の機種であっても構わない。

本発明は、画像形成装置全般において利用可能である。

本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の模型的垂直断面正面図である。図１の画像形成装置の画像形成部周辺を示す垂直断面部分拡大図及び制御回路の概略図である。除電工程時にドラム表面に残留するトナー量が次回の帯電工程時のドラム表面電位に及ぼす影響を示すグラフである。本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部周辺を示す垂直断面部分拡大図及び制御回路の概略図である。中間転写ベルトに転写されたトナーの濃度と量との関係を示すグラフである。トナー量に対する温度及び湿度の影響を考慮した補正値を示す表である。除電工程時にドラム表面に残留するトナー量が次回の帯電工程時のドラム表面電位に及ぼす影響を示すグラフである。

符号の説明

１画像形成装置
８中間転写ベルト
２０画像形成部
２２感光体ドラム（像担持体）
３０一次転写部
３１一次転写ローラ
５０帯電手段
６０現像手段
７０除電手段
７１ＬＥＤ
８０クリーニング手段
９０制御手段
１００トナー濃度検知手段
１０１温度検知手段
１０２湿度検知手段

Claims

像担持体と、この像担持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電した像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、静電潜像にトナーを供給して像担持体表面にトナー像を形成する現像手段と、像担持体の残留電荷を除去する除電手段と、像担持体表面に残留するトナーをクリーニングするクリーニング手段と、前記各手段を制御する制御手段とを備えるとともに、前記除電手段によって前記像担持体の残留電荷を除去する除電動作を、像担持体表面に残留するトナーをクリーニングする前に実行する画像形成装置において、
前記制御手段は、用紙への非転写期間内で、前記現像手段から前記像担持体にトナーを供給して現像手段をリフレッシュするリフレッシュ工程を実行し、このリフレッシュ工程に対しては前記除電手段による像担持体の除電動作を停止するとともに、除電動作を停止した期間に対応して、次回の画像形成動作時における前記帯電手段の帯電電圧をあらかじめ画像形成装置に記憶させた像担持体の表面電位の補正値だけ低く制御することを特徴とする画像形成装置。
像担持体と、この像担持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電した像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、静電潜像にトナーを供給して像担持体表面にトナー像を形成する現像手段と、像担持体の残留電荷を除去する除電手段と、像担持体表面に残留するトナーをクリーニングするクリーニング手段と、トナー像を読み取ってトナーの濃度を検知するトナー濃度検知手段と、前記各手段を制御する制御手段とを備えるとともに、前記除電手段によって前記像担持体の残留電荷を除去する除電動作を、像担持体表面に残留するトナーをクリーニングする前に実行する画像形成装置において、
前記制御手段は、前記トナー濃度検知手段が検知した現像手段から供給されたトナーの濃度の情報を用いてあらかじめ定められた変換データに基づいて現像手段から像担持体に供給されるトナー量を導出するとともに、用紙への非転写期間内で、前記現像手段から前記像担持体にトナーを供給して現像手段をリフレッシュするリフレッシュ工程を実行し、このリフレッシュ工程に対しては前記除電手段による像担持体の除電動作を実行し、リフレッシュ工程で像担持体に供給されたトナーについて導出した前記トナー量に対応して、次回の画像形成動作時における前記帯電手段の帯電電圧を変化させる制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
機内の温度を検知する温度検知手段と、機内の湿度を検知する湿度検知手段とを備え、前記制御手段は、前記温度検知手段、及び前記湿度検知手段から受けた情報に基づいて、像担持体に供給された前記トナー量を補正することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。