JP4708924B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
回転可能な像担持体と、像担持体上に形成された静電像をトナーで現像する現像手段を備える複数の画像形成部と、
前記複数の画像形成部の像担持体に形成されたトナー像が転写される回転可能な中間転写体と、
前記中間転写体に転写されたトナー像を被転写体へ転写する転写手段と、
前記転写手段によって被転写体へ転写されずに前記中間転写体に残留するトナーを除去する第一除去手段と、
を備える画像形成装置であって、
前記複数の画像形成部は、前記中間転写体に転写されずに像担持体に残留したトナーが現像手段によって回収されるように電荷を調整する調整手段を備える画像形成部と、前記中間転写体に転写されずに像担持体に残留したトナーを除去する第二除去手段を備える画像形成部と、から成り、
前記複数の画像形成部のうち前記中間転写体の回転方向に沿って最下流に配置された前記調整手段を備える画像形成部よりも下流側に前記第二除去手段を備える画像形成部が存在し、
画像形成時に、前記複数の画像形成部の像担持体から前記中間転写体にトナー像を転写し、前記転写手段によって前記トナー像を前記被転写体に転写し、前記被転写体に転写されずに前記中間転写体に残留したトナーを前記第一除去手段で除去する画像形成動作を実行すると共に、非画像形成時に、前記調整手段を備える画像形成部において前記調整手段に付着したトナーを像担持体に吐き出し更に前記中間転写体へ吐き出すと共に、前記中間転写体に吐き出されたトナーが前記第二除去手段を備える画像形成部が備える像担持体に転写されるように電界を形成することにより前記像担持体に転写された前記吐き出されたトナーが前記第二除去手段で除去されるように制御する制御手段を有することを特徴とする。
図1は本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成図である。本実施例の画像形成装置100は、転写方式電子写真プロセスを用いた、4連ドラム方式(インライン)、最大通紙サイズがA3サイズ、のカラーレーザ−プリンタである。この画像形成装置100には画像読み取り装置・パーソナルコンピュータ等の外部ホスト装置150(図2)が通信可能に接続されている。そして、画像形成装置100は外部ホスト装置150から入力する画像情報に応じて、記録材(被転写体)、例えば、用紙、OHPシート、布などにフルカラーの画像を形成し、出力することができる。
第1〜第3の画像形成部PY、PM、PCは互いに使用する現像剤(トナー)の色が、イエロー、マセンタ、シアン、と異なる他は同一の機構構成である。図2はこの画像形成部を構成している電子写真機構の拡大図である。
感光ドラム1は、本実施例では、有機光導電体(OPC)ドラムである。より具体的に、この感光ドラム1は、アルミニウム製シリンダ(導電性ドラム基体)の表面に、光の干渉を抑えて上層の接着性を向上させる下引き層と、光電荷発生層と、電荷輸送層(厚さ20μm)との3層を下から順に塗り重ねた構成をしている。そして、この感光ドラム1は、外径30mmであり、中心支軸を中心に204mm/secのプロセススピード(周速度)をもって図中矢示の反時計方向に回転駆動される。
帯電手段2は、本実施例では、接触帯電器である帯電ローラである。この帯電ローラ2に所定の条件の電圧を印加することで、感光ドラム1を一様に負極性に帯電させる。
画像露光手段3は、カラー原稿画像の色分解・結像露光光学系、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザ−ビームを出力するレーザ−スキャンによる走査露光系などである。
本実施例においては現像手段4は、2成分接触現像器(2成分磁気ブラシ現像器)である。
本実施では、トナーとして、平均粒径5.5μmのネガ帯電トナーを用い、キャリアとしては、飽和磁化が205emu/cm3、平均粒径35μmの磁性キャリアを用いた。又、トナーとキャリアを重量比6:94で混合したものを現像剤として用いた。そして、感光ドラム1上で現像に供されたトナーの帯電量は、−25μC/gである。
帯電補助手段7・6は、1次転写部dよりも感光ドラム回転方向の下流側且つ帯電部aよりも上流側に位置させて、上流側から順にそれぞれ感光ドラム1に当接させて配置した、残留トナー均一化手段と、トナー帯電量制御手段であり、中間転写体であるベルト91に転写されずに像担持体である感光ドラム1に残留したトナーの電荷を調整する調整手段である。
図1を参照して、第4の画像形成部PBkは、クリーニング装置109(第二除去手段)を具備させた電子写真機構である。この第4の画像形成部PBkに使用するトナーの帯電極性は負であり、1次転写電圧は正である。
この第4の画像形成部PBkに搭載されている感光ドラム1は、電子写真感光体用の導電性基体の上に、光受容層が設けられているものを使用した。光受容層は、導電性基体側から順に、a−Si系下部電荷注入阻止層と、a−Si:H(水素化a−Si)から成り、光導電性を有する光導電層とa−SiC系表面層とから構成されている。表面層は自由表面を有している。又、光導電層は導電性基体側から順に、第1の層領域と第2の層領域とから成り、機能分離がなされている。又、光導電層と表面層の界面を連続的に変化させて、界面反射を抑制するように界面制御を行うのが好ましい。更に、必要に応じて光導電層にハロゲン原子を添加したa−Si:(H,X)により形成しても良い。又、表面層は、a−SiN系、a−C系等、他の材料により形成しても良い。
図3は現像手段部分の拡大模式図である。本実施例において、現像手段4は磁性一成分現像器である。すなわち、現像剤であるトナーは、磁性体を含む一成分現像トナー(磁性トナー)である。トナーの帯電極性は負である。
図4はクリーニング装置部分の拡大模式図である。本実施例において、クリーニング装置109はカウンターブレード方式のクリーニング装置である。
クリーナレスシステムの第1〜第3の画像形成部PY・PM・PCにおいては、画像形成時にベルト91に対して転写されずに感光ドラム表面に残った転写残トナーを、感光ドラム1に接触させた帯電補助手段としての残留トナー均一化手段7に回収させている。そのため、残留トナー均一化手段7にはトナーがトラップする。トラップトナーがそのまま蓄積していけば、残留トナー均一化手段7のトナー回収能力・帯電能力が阻害される。また、残留トナー均一化手段7の下流側において感光ドラム1に接触させた帯電補助手段としてのトナー帯電量制御手段6も、残留トナー均一化手段7を通過する転写残トナーが少なからずトラップする。そしてトラップトナーがそのまま蓄積していけば、トナー帯電量制御手段6のトナー帯電能力が阻害される。
なお、中間転写体上にトナーを吐き出す場合、吐き出されたトナーの大部分が負極性となるように調整しても微量ながら正極性(もしくは±0)のトナーも存在する。そのような微量なトナーについても感光体と中間転写体が圧接されているため、一部は圧力転写されて感光体へと転写される。
本実施例では、残留トナー均一化制御手段7及びトナー帯電量制御手段6のトナーを中間転写体に吐き出す構成であった。それ以外に、現像手段中に含まれる正規帯電とは反対に極性に帯電している反転トナーや電荷量の低いトナー等の不要なトナーを吐き出す場合でも同様の効果を得ることができる。
このように、本発明により、吐き出されたトナーは中間転写体のクリーニング部で回収する必要がないため、吐出しモードの時間を短縮することができる。
また、長寿命化を目指す上で、重要視されているアモルファスシリコンドラムなどの磨耗量の極端に少ない像担持体を使いこなすためには、前記像担持体上を安定的にクリーニングするシステムの構築が必要である。本発明においてはクリーニング装置を具備した画像形成部の像担持体にアモルファスシリコンドラムなど低磨耗量のものを用いた場合でも、クリーニングブレードの捲れやビビリ等の不具合を発生させない効果を同時に有している。
上記画像形成装置を用いて、クリーナレスシステムの画像形成部PY・PM・PCのそれぞれにおいて、次のような画像を用いて、常温・常湿環境下で、5万枚の印字テストを行った。使用画像は、A4:100枚通紙時での実際の平均画像印字率α2が40%であり、クリーニングブレードを有する画像形成部PBkの実際の平均画像印字率β2が5%である。
上記の実施例1において、実際の平均画像印字率α2を40%から30%に変更し、リミット値α1を30%から10%に変更した。その他は実施例1と同じ条件において、5万枚の印字テストを行った。
上記の実施例1において、実際の平均画像印字率α2を40%から30%に変更し、リミット値α1を30%から5%に変更した。その他は実施例1と同じ条件において、5万枚の印字テストを行った。
上記の実施例1において、実際の平均画像印字率α2を40%から10%に変更し、リミット値α1を30%から5%に変更し、実際の平均画像印字率β2を5%から0.5%に変更し、リミット値β1を10%から5%に変更した。その他は実施例1と同じ条件において、5万枚の印字テストを行った。
上記の実施例1において、クリーナレスシステムの画像形成部からベルト91に吐き出されたトナーをクリーニングブレードを有す画像形成部PBkに回収しない状態で、印字テストを行った。
上記の実施例1において、クリーナレスシステムの画像形成部の帯電補助手段7・6からトナーを定期的に吐き出す制御をしなかった。
上記の実施例1において、実際の平均画像印字率α2を40%から10%に変更した。その他は実施例1と同じ条件において、5万枚の印字テストを行った。
上記画像形成装置を用いて、クリーナレスシステムの画像形成部PY・PM・PCのそれぞれにおいて、次のような画像を用いて黒単色モードで画像形成を行う。使用画像は、A4:100枚通紙時での実際の平均画像印字率α2が0%であり、クリーニングブレードを有す画像形成部PBkの実際の平均画像印字率β2が5%である画像である。そして、5000枚に100枚ずつ実際の平均画像印字率α2が10%であり、β2が5%である画像を織り交ぜながら、常温・常湿環境下で、5万枚の印字テストを行った。常温・常湿環境下で、5万枚の印字テストを行った。
上記画像形成装置を用いて、クリーナレスシステムの画像形成部PY・PM・PCのそれぞれにおいて、次のような画像を用いて黒単色モードで画像形成を行う。使用画像は、A4:100枚通紙時での実際の平均画像印字率α2が0%であり、クリーニングブレードを有す画像形成部PBkの実際の平均画像印字率β2が5%である画像である。そして、5000枚に100枚ずつ実際の平均画像印字率α2が10%であり、β2が5%である画像を織り交ぜながら、常温・常湿環境下で、5万枚の印字テストを行った。常温・常湿環境下で、5万枚の印字テストを行った。
上記の実施例5において、実際の印字比率β2を5%から7.5%に変更した。本実施例の場合も、実際の平均印字率α2は、リミット値α1に達しなかったため、通常ではトナーの吐き出しは行われない。しかし、実際の印字比率β2がβ1に達しなかった際に、強制的にトナーの吐き出しが行われ、且つクリーニングブレードを有する画像形成部でトナーの回収が行われるようにした。
上記画像形成装置を用いて、クリーナレスシステムの画像形成部PY・PM・PCのそれぞれにおいて、つぎの画像を用いて黒単色モードで画像形成を行う。使用画像はA4:100枚通紙時での実際の平均画像印字率α2が0%であり、また、クリーニングブレードを有す画像形成部PBkの実際の平均画像印字率β2が5%である画像である。そして、5000枚に100枚ずつ実際の平均画像印字率α2が30%であり、β2が5%である画像を織り交ぜながら、常温・常湿環境下で、5万枚の印字テストを行った。常温・常湿環境下で、5万枚の印字テストを行った。
ta=N×[t1×(1−β2/β1)]
である。
Claims (11)
- 回転可能な像担持体と、像担持体上に形成された静電像をトナーで現像する現像手段を備える複数の画像形成部と、
前記複数の画像形成部の像担持体に形成されたトナー像が転写される回転可能な中間転写体と、
前記中間転写体に転写されたトナー像を被転写体へ転写する転写手段と、
前記転写手段によって被転写体へ転写されずに前記中間転写体に残留するトナーを除去する第一除去手段と、
を備える画像形成装置であって、
前記複数の画像形成部は、前記中間転写体に転写されずに像担持体に残留したトナーが現像手段によって回収されるように電荷を調整する調整手段を備える画像形成部と、前記中間転写体に転写されずに像担持体に残留したトナーを除去する第二除去手段を備える画像形成部と、から成り、
前記複数の画像形成部のうち前記中間転写体の回転方向に沿って最下流に配置された前記調整手段を備える画像形成部よりも下流側に前記第二除去手段を備える画像形成部が存在し、
画像形成時に、前記複数の画像形成部の像担持体から前記中間転写体にトナー像を転写し、前記転写手段によって前記トナー像を前記被転写体に転写し、前記被転写体に転写されずに前記中間転写体に残留したトナーを前記第一除去手段で除去する画像形成動作を実行すると共に、非画像形成時に、前記調整手段を備える画像形成部において前記調整手段に付着したトナーを像担持体に吐き出して更に前記中間転写体へ吐き出すと共に、前記中間転写体に吐き出されたトナーが前記第二除去手段を備える画像形成部が備える像担持体に転写されるように電界を形成することにより前記像担持体に転写された前記吐き出されたトナーが前記第二除去手段で除去されるように制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記第二除去手段を備える画像形成部は黒色のトナー像を形成することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記第二除去手段を備える画像形成部において前記中間転写体から像担持体へのトナーの転写は、前記像担持体から前記中間転写体にトナー像を転写する1次転写手段に対して画像形成時に印加する電圧とは逆極性の電圧を印加することによりされることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記第二除去手段を備える画像形成部において前記中間転写体から像担持体へのトナーの転写は、前記像担持体から前記中間転写体にトナー像を転写する1次転写手段に対して画像形成時に印加する電圧と同極性にして、かつトナーの帯電極性を反転させる程度である電圧を印加することでなされることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記調整手段を備える画像形成部において前記調整手段から像担持体へのトナーの吐き出しは、前記中間転写体の画像形成領域以外の非画像領域が前記像担持体から前記中間転写体にトナー像を転写する1次転写手段に到達した際に、前記像担持体の非画像域に吐き出したトナーを前記中間転写体に転写できるタイミングで行なわれることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記第二除去手段を備える画像形成部に搭載されている像担持体は、非晶質のシリコンを有する表面層からなることを特徴とすることを特徴とした請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記第二除去手段を備える画像形成部で使用されるトナーは、磁性体を含む一成分現像トナーであることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記調整手段を備える画像形成部の前記調整手段から像担持体へのトナーの吐き出しは、黒色単色画像形成モード時で、かつ、前記第二除去手段を備える画像形成部において前記中間転写体に転写され画像形成される予定の領域以外の非画像領域が像担持体から前記中間転写体にトナー像を転写する1次転写手段に到達した際に、前記像担持体の非画像域に吐き出したトナーを前記中間転写体に転写できるタイミングで行なわれることを特徴とした請求項2から請求項7のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 出力画像の画像濃度を検出して、画像濃度を積算し、所定枚数毎の平均画像印字率を算出する画像濃度算出手段を有し、前記調整手段を備える画像形成部の前記調整手段から像担持体へのトナーの吐き出しは、前記画像濃度算出手段で算出される平均画像印字率α2が所定枚数で所定の値α1以上に達した際に行われ、一方、前記第二除去手段を備える画像形成部での、前記画像濃度算出手段で算出される平均画像印字率β2が所定枚数で所定の値β1以下である際に、前記第二除去手段を備える画像形成部で前記の吐き出されたトナーの回収を行い、また、所定枚数でα2<α1、β2<β1の場合には、強制的に前記調整手段からのトナーの吐き出しを行わせ、吐き出したトナーを前記第二除去手段を備える画像形成部の像担持体に転写することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記調整手段からのトナーの吐き出しを強制的に行わせる吐き出し時間tは、前記第二除去手段を備える画像形成部でのトナー回収を行うリミットとする所定の平均画像印字率をβ1、所定の枚数での実際の平均画像印字率をβ2とすると、α2>α1であるときの吐き出し時間をt1とすると、t=t1×(1−β2/β1)であることを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
- 前記調整手段からのトナーの強制的な吐き出しは、前記調整手段を備える複数の画像形成部のうち画像印字率の最も高い画像形成部を選択し、選択した画像形成部での吐き出し時間ta、前記第二除去手段を備える画像形成部での回収を行うリミットとする所定の平均画像印字率をβ1、所定の枚数での実際の平均画像印字率をβ2、前記調整手段を備える画像形成部の数をNとすると、α2>α1であるときの吐き出し時間をt1とすると、
ta=N×[t1×(1−β2/β1)]
であることを特徴とした請求項9に記載の画像形成装置。
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