JP5223356B2

JP5223356B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5223356B2
Application number: JP2008014356A
Authority: JP
Inventors: 次人吉山
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2008-01-25
Filing date: 2008-01-25
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2028-01-25
Also published as: JP2009175462A

Description

本発明は、複写機，プリンタ，ファクシミリ及びこれらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に係り、特に、接触式帯電装置にバイアス電源からバイアス電圧を印加させ、この接触式帯電装置を像担持体の表面に接触させて像担持体を帯電させると共に、トナー像を転写させた後の像担持体の表面に除電装置から光を照射させて像担持体を除電させるようにした画像形成装置において、環境条件や画像形成速度が変化した場合にも、像担持体の表面が劣化することなく、像担持体が均一に適切に帯電されるようにした点に特徴を有するものである。

複写機，プリンタ，ファクシミリ及びこれらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、一般に、像担持体を帯電装置によって帯電させた後、このように帯電された像担持体に露光装置により画像データに従った露光を行って、像担持体の表面に静電潜像を形成し、このように静電潜像が形成された像担持体に現像装置からトナーを供給して、像担持体の表面に静電潜像に対応したトナー像を形成し、このトナー像を像担持体から転写媒体に転写させた後、この像担持体の表面に除電装置から光を照射させて像担持体を除電させ、再度、この像担持体を帯電装置によって帯電させるようにしている。

ここで、上記のように像担持体を帯電装置によって帯電させるにあたり、コロナ放電を利用した帯電装置を用いた場合にはオゾンの発生量が多くなるため、近年においては、帯電ローラ等の接触式帯電装置を像担持体の表面に接触させて、像担持体を帯電させることが行われるようになった。

そして、このように接触式帯電装置を像担持体の表面に接触させて像担持体を帯電させるにあたっては、バイアス電源から接触式帯電装置にバイアス電圧を印加させるようにしており、このバイアス電圧として、直流電圧だけを印加させるようにしたものや、直流電圧に交流電圧が重畳された交流重畳電圧を印加させるようにしたものが用いられている。

ここで、バイアス電源から接触式帯電装置にバイアス電圧として直流電圧だけを印加させるようにした場合、直流電圧に交流電圧が重畳された交流重畳電圧を印加させる場合に比べて、接触式帯電装置と像担持体との接触部分における放電量が少ないため、帯電ローラ等の接触式帯電装置の表面における微小な抵抗ムラ等によって像担持体に帯電ムラが発生しやすくなる。特に、接触式帯電装置の抵抗が上昇する低湿度の環境下で像担持体を帯電させる場合や、画像形成速度を速くした場合においては、像担持体における帯電ムラが大きくなり、形成される画像に点状や筋状の画像ムラが生じるという問題があった。

さらに、上記のようにトナー像を転写させた後の像担持体の表面に除電装置から光を照射させて像担持体を除電させるようにした場合、像担持体にフリーキャリアが残り、このフリーキャリアによって接触式帯電装置による像担持体の帯電が抑制されて、像担持体における帯電ムラがさらに発生しやすくなるという問題があった。

一方、バイアス電源から接触式帯電装置に直流電圧に交流電圧が重畳された交流重畳電圧を印加させるようにした場合には、像担持体が均一に帯電されるようになるが、直流電圧だけのバイアス電圧を印加させる場合に比べて、像担持体の表面が劣化して削れ易くなり、像担持体の寿命が大きく低下して、長期にわたって安定した画像形成が行えなくなるという問題があった。

また、従来においては、特許文献１〜３に示されるように、接触式帯電装置を像担持体の表面に接触させて像担持体を帯電させるにあたり、バイアス電源から接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を、形成する画像の条件に基づいて変更させ、直流電圧と、直流電圧に交流電圧が重畳された交流重畳電圧とを切り換えるようにすることが提案されている。

しかし、このようにした場合においても、接触式帯電装置の抵抗が上昇する低湿度の環境下で像担持体を帯電させる場合や、画像形成速度を速くした場合に、依然として像担持体に帯電ムラが発生して、形成される画像に点状や筋状の画像ムラが生じるという問題があった。また、直流電圧に交流電圧が重畳された交流重畳電圧を印加させるため、像担持体の寿命が低下して、長期にわたって安定した画像形成が行えなくなるという問題も依然として存在した。
特開平９−６２０６０号公報特開平１１−１７４７８５号公報特開２００１−１０９３３２号公報

本発明は、接触式帯電装置にバイアス電源からバイアス電圧を印加させ、この接触式帯電装置を像担持体の表面に接触させて像担持体を帯電させると共に、トナー像を転写させた後の像担持体の表面に除電装置から光を照射させて像担持体を除電させるようにした画像形成装置における上記のような問題を解決することを課題とするものである。

すなわち、本発明においては、上記のような画像形成装置において、環境条件や画像形成速度が変化した場合においても、接触式帯電装置によって像担持体が均一に適切に帯電されるようにすると共に、像担持体の表面が劣化するのが防止され、長期にわたって安定した画像形成が行えるようにすることを課題とするものである。

本発明の第１の画像形成装置においては、上記のような課題を解決するため、像担持体の表面に接触させて像担持体を帯電させる接触式帯電装置と、この接触式帯電装置にバイアス電圧を印加させるバイアス電源と、トナー像を転写させた後の像担持体の表面に光を照射させて像担持体を除電させる除電装置とが設けられた画像形成装置において、この画像形成装置における画像形成速度を変更させる速度切換手段を設けると共に、この速度切換手段によって設定される画像形成速度に基づいて、上記の除電装置による除電のオン，オフを制御する除電制御手段を設け、上記の速度切換手段によって設定される画像形成速度が所定速度より速くなった場合に、上記の除電制御手段により、上記の除電装置による除電をオフさせるようにした。

また、本発明の第２の画像形成装置においては、上記のような課題を解決するため、像担持体の表面に接触させて像担持体を帯電させる接触式帯電装置と、この接触式帯電装置にバイアス電圧を印加させるバイアス電源と、トナー像を転写させた後の像担持体の表面に光を照射させて像担持体を除電させる除電装置とが設けられた画像形成装置において、この画像形成装置内の環境条件を検出する環境検出手段と、画像形成装置における画像形成速度を変更させる速度切換手段とを設け、上記の環境検出手段によって検出された環境条件と上記の速度切換手段によって設定される画像形成速度とに基づいて、上記の除電装置による除電のオン，オフを制御する除電制御手段を設け、上記の速度切換手段によって設定される画像形成速度が所定速度より速くなった場合に、上記の除電制御手段により、上記の除電装置による除電をオフさせるようにした。

そして、この第２の画像形成装置においては、上記の環境検出手段によって検出された環境条件や画像形成速度に基づいて、除電制御手段により、除電装置による除電のオン，オフを制御するにあたり、上記の速度切換手段によって設定される画像形成速度が所定速度よりも速く、上記の環境検出手段によって検出された環境条件における湿度が所定範囲外になった場合、特に、上記の環境検出手段によって検出された環境条件における湿度が所定値よりも低くなった場合に、上記の除電装置による除電をオフさせるようにする。

また、上記の第１〜第２の各画像形成装置において、上記のバイアス電源から接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧は特に限定されないが、像担持体の表面が劣化するのを防止するためには、接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を直流電圧だけにすることが好ましい。

本発明の第１の画像形成装置においては、画像形成装置における画像形成速度を変更させる速度切換手段によって設定される画像形成速度に基づいて、除電制御手段により、除電装置による除電のオン，オフを制御するようにし、上記の速度切換手段によって設定される画像形成速度が所定値以上になるまでは、上記の除電装置から像担持体の表面に光を照射させて像担持体を除電させる一方、速度切換手段によって設定される画像形成速度が所定値以上になった場合には、除電装置から像担持体の表面に光を照射させて像担持体を除電させる操作をオフさせるようにした。

この第１の画像形成装置のように、画像形成速度を所定速度より速くして像担持体を帯電させる場合に、除電装置から像担持体の表面に光を照射させて像担持体を除電させる操作をオフさせると、像担持体にフリーキャリアが発生して残るということがなく、バイアス電源から接触式帯電装置に直流電圧だけを印加させて像担持体を帯電させるようにした場合においても、像担持体に帯電ムラが発生するのが抑制されて、形成される画像に点状や筋状の画像ムラが生じるのが防止されると共に、像担持体の表面が劣化して削れ易くなるのも防止され、長期にわたって良好な画像形成が安定して行えるようになる。

また、本発明の第２の画像形成装置においては、画像形成装置内の環境条件を検出する環境検出手段によって検出された環境条件及び画像形成装置における画像形成速度を変更させる速度切換手段によって設定される画像形成速度に基づいて、除電制御手段により、除電装置による除電のオン，オフを制御するようにし、環境検出手段によって検出された環境条件における湿度と、速度切換手段によって設定される画像形成速度とが所定範囲内においては、上記の除電装置から像担持体の表面に光を照射させて像担持体を除電させる一方、速度切換手段によって設定される画像形成速度が所定速度よりも速く、環境検出手段によって検出された環境条件における湿度が所定範囲外である場合、特に環境検出手段によって検出された環境条件における湿度が所定値よりも低い場合には、除電装置から像担持体の表面に光を照射させて像担持体を除電させる操作をオフさせるようにした。

この第２の画像形成装置のように、速度切換手段によって設定される画像形成速度が所定速度よりも速く、環境検出手段によって検出された環境条件における湿度が所定範囲外である場合、特に、接触式帯電装置の抵抗が上昇する低湿度の環境下で像担持体を帯電させる場合に、除電装置から像担持体の表面に光を照射させて像担持体を除電させる操作をオフさせると、像担持体にフリーキャリアが発生して残るということがなく、フリーキャリアによって像担持体の帯電が抑制されるのが一層防止され、像担持体に帯電ムラが発生して、形成される画像に点状や筋状の画像ムラが生じたり、像担持体の表面が劣化して削れ易くなったりするのがより適切に防止されるようになり、より長期にわたって良好な画像形成が安定して行えるようになる。また、低湿度の環境下においては、像担持体からトナー像を転写させる場合の転写出力を低くすることができるため、上記のように除電させる操作をオフさせた場合においても、形成される画像にゴーストと呼ばれるメモリー画像が生じるのも防止され、良好な画像が得られるようになる。

次に、この発明の実施形態に係る画像形成装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る画像形成装置は、下記の実施形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。

この実施形態の画像形成装置においては、図１に示すように、その装置本体１内に、４つのイメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄを装着させるようにしている。

ここで、上記の各イメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄにおいては、像担持体であるドラム状の感光体１１を回転可能に設けると共に、この感光体１１の表面に接触して感光体１１を帯電させる接触式帯電装置である帯電ローラ１２と、帯電された感光体１１の表面に画像情報に応じた露光を行って感光体１１の表面に静電潜像を形成する露光装置１３と、上記の感光体１１の表面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置１４と、上記の感光体１１の表面に形成されたトナー像を中間転写ベルト２１に転写させた後における感光体１１の表面に光を照射させて除電させる除電装置１５と、除電後の感光体１１の表面に残留するトナー等の残留物を除去する第１クリーニング装置１６とを設けている。

そして、この実施形態に係る画像形成装置において、フルカラーの画像形成を行うにあたっては、上記の各イメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄにおける各現像装置１４に、黒色，黄色，マゼンダ色，シアン色の異なった色彩のトナーを収容させ、各イメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄにおいて、各感光体１１の表面にそれぞれの色彩のトナー像を形成するようにしている。

次いで、このように各イメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄにおける各感光体１１の表面に形成された各色彩のトナー像を、回転ローラ２２に架け渡されて回転移動される中間転写ベルト２１の表面に、各感光体１１と対向するようにしてこの中間転写ベルト２１の背面側に設けられた各一次転写ローラ２３により順々に転写させて、この中間転写ベルト２１の表面にフルカラーのトナー像を形成するようにしている。

そして、このように中間転写ベルト２１の表面に形成されたフルカラーのトナー像を、上記の回転ローラ２２と転写ローラ２とが対向する転写部に導くと共に、記録媒体Ｓを給紙ローラ３により給紙し、この記録媒体Ｓをタイミングローラ４によって適当なタイミングで上記の回転ローラ２２と転写ローラ２とが対向する転写部に導き、中間転写ベルト２１の表面における上記のトナー像を記録媒体Ｓに転写させるようにしている。

次いで、このようにフルカラーのトナー像が転写された記録媒体Ｓを一対の定着ローラ６，６が設けられた定着部に導き、この一対の定着ローラ６，６間において、上記のフルカラーのトナー像を記録媒体Ｓに定着させた後、この記録媒体Ｓを排紙ローラ７により排紙させるようにしている。

また、上記のように中間転写ベルト２１の表面に形成されたフルカラーのトナー像を記録媒体Ｓに転写させた後、この中間転写ベルト２１の表面に第２クリーニング装置８に設けられたクリーニングブレード８ａを圧接させて、記録媒体Ｓに転写されずに中間転写ベルト２１の表面に残ったトナー等の残留物を中間転写ベルト２１から除去するようにしている。

また、この実施形態の画像形成装置においては、通常の画像と光沢のある画像との切り換えや、単色画像とフルカラー画像との切り換えを行う場合等において画像形成速度を変更させるために、図２に示すように、装置本体１のＣＰＵ３０に速度切換手段３１を設けており、またこの装置本体１内の環境条件を検出する環境検出手段として、感光体１１の近傍に環境測定センサ１７を設けている。

また、この実施形態の画像形成装置においては、上記の各イメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄにおける感光体１１を帯電ローラ１２によって帯電させるにあたり、図２に示すように、上記の帯電ローラ１２にバイアス電源１８を接続させ、このバイアス電源１８から帯電ローラ１２にバイアス電圧として直流電圧を印加させるようにし、さらに上記のＣＰＵ３０に設けられた除電制御手段３２により、上記の除電装置１５から感光体１１の表面に光を照射させて除電させる操作のオン，オフを制御するようにしている。

ここで、上記の除電制御手段３２により、除電装置１５から感光体１１の表面に光を照射させて除電させる操作のオン，オフを制御するにあたっては、上記の環境測定センサ１７によって測定された湿度や、上記の速度切換手段３１によって設定された画像形成速度を、ＣＰＵ３０内に設けられた記憶手段３３に予め設定された基準値と比較して、除電させる操作のオン，オフを制御する。

すなわち、感光体１１に帯電ムラが発生しやすい条件、例えば、上記の環境測定センサ１７によって測定された湿度が記憶手段３３に予め設定された基準値より低くなった場合や、速度切換手段３１によって設定された画像形成速度が記憶手段３３に予め設定された基準値よりも速くなった場合等には、上記の除電制御手段３２により、除電装置１５から感光体１１の表面に光を照射させる除電操作をオフさせて、感光体１１を除電させないようにする。このようにすると、感光体１１にフリーキャリアが発生して残るということがなく、上記のような条件下においても、感光体１１に帯電ムラが発生するのが抑制されて、形成される画像に点状や筋状の画像ムラが生じるのが防止されるようになる。

一方、感光体１１に帯電ムラが発生しやすい条件以外の場合には、上記の除電制御手段３２により、除電装置１５から感光体１１の表面に光を照射させて、感光体１１を除電させるようにする。

また、この実施形態の画像形成装置においては、上記のようにバイアス電源１８から帯電ローラ１２にバイアス電圧を印加させて感光体１１を帯電させるにあたり、バイアス電源１８から帯電ローラ１２に直流電圧だけを印加させるようにしたため、感光体１１の表面が劣化するのが抑制され、感光体１１の寿命が大きく低下するのが防止されて、長期にわたって安定した画像形成が行えるようになる。なお、この実施形態においては、バイアス電源１８から帯電ローラ１２にバイアス電圧として直流電圧だけを印加させるようにしたが、感光体１１の表面を劣化させない範囲で直流電圧に交流電圧を重畳させた交流重畳電圧を印加させるようにすることも可能である。

次に、市販の画像形成装置（コニカミノルタ社製：ｍａｇｉｃｏｌｏｒ５５７０）を改造し、画像形成速度を９０ｍｍ／ｓ，１８０ｍｍ／ｓ，２１０ｍｍ／ｓの３段階に切り換えることができるようにすると共に、バイアス電源から帯電ローラに印加させるバイアス電圧として、−１．１ｋＶの直流電圧だけを印加させるようにした。

また、除電制御手段を設け、除電装置から感光体の表面に光を照射させて除電させる操作のオン，オフを制御できるようにした。

そして、このように改造した画像形成装置を用い、下記の表１に示すように、画像形成速度を９０ｍｍ／ｓ，１８０ｍｍ／ｓ，２１０ｍｍ／ｓの３段階で切り換えると共に、画像形成装置内の環境条件を変更させて、ハーフトーンの画像形成を行うようにし、除電装置から感光体の表面に光を照射させて、感光体の除電操作をオンさせた場合と、除電装置から感光体の表面に光を照射させずに、除電操作をオフさせた場合とにおいて、それぞれ形成された画像におけるムラの発生の有無を調べ、ムラの発生がない場合を○、ムラが発生した場合を×で示した。

この結果、除電装置から感光体の表面に光を照射させて、感光体を除電させた場合、画像形成速度が速くなるに連れて、また絶対湿度が低くなるに連れて、形成された画像にムラが発生しやすくなっていた。

これに対して、除電装置から感光体の表面に光を照射させないで感光体を除電させないようにした場合、上記のように画像形成速度が速くなった場合や、絶対湿度が低くなった場合においても、形成された画像にムラが発生するのが防止された。しかし、除電装置から感光体の表面に光を照射させないで感光体を除電させないようにした場合、高湿度の環境下においては、形成される画像にゴーストと呼ばれるメモリー画像が生じるという問題が生じる。

このため、画像形成装置内の環境条件が所定の湿度以下になった場合や、画像形成速度が所定速度よりも速くなった場合や、画像形成装置内の環境条件と画像形成速度とから所定の基準値を算出して、その基準値を越えた場合にだけ、除電装置から感光体の表面に光を照射させないで感光体を除電させないようにし、それ以外は、除電装置から感光体の表面に光を照射させて感光体を除電させるようにすると、画像にムラが発生するのを有効に防止できると共に、形成される画像にゴーストと呼ばれるメモリー画像が生じるのも防止されるようになる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置を示した概略説明図である。同実施形態の画像形成装置において、除電制御手段により除電装置による除電のオン，オフを制御しながら、感光体を帯電ローラによって帯電させる構成を示した概略説明図である。

符号の説明

１装置本体
２転写ローラ
３給紙ローラ
４タイミングローラ
６定着ローラ
７排紙ローラ
８第２クリーニング装置
８ａクリーニングブレード
１０Ａ〜１０Ｄイメージングカートリッジ
１１感光体（像担持体）
１２帯電ローラ（接触式帯電装置）
１３露光装置
１４現像装置
１５除電装置
１６第１クリーニング装置
１７環境測定センサ（環境検出手段）
１８バイアス電源
２１中間転写ベルト
２２回転ローラ
２３一次転写ローラ
３０ＣＰＵ
３１速度切換手段
３２除電制御手段
３３記憶手段
Ｓ記録媒体

Claims

像担持体の表面に接触させて像担持体を帯電させる接触式帯電装置と、この接触式帯電装置にバイアス電圧を印加させるバイアス電源と、トナー像を転写させた後の像担持体の表面に光を照射させて像担持体を除電させる除電装置とが設けられた画像形成装置において、この画像形成装置における画像形成速度を変更させる速度切換手段が設けられると共に、この速度切換手段によって設定される画像形成速度に基づいて、上記の除電装置による除電のオン，オフを制御する除電制御手段が設けられ、上記の速度切換手段によって設定される画像形成速度が所定速度より速くなった場合に、上記の除電制御手段により、上記の除電装置による除電をオフさせることを特徴とする画像形成装置。
像担持体の表面に接触させて像担持体を帯電させる接触式帯電装置と、この接触式帯電装置にバイアス電圧を印加させるバイアス電源と、トナー像を転写させた後の像担持体の表面に光を照射させて像担持体を除電させる除電装置とが設けられた画像形成装置において、この画像形成装置内の環境条件を検出する環境検出手段と、画像形成装置における画像形成速度を変更させる速度切換手段とが設けられ、上記の環境検出手段によって検出された環境条件と上記の速度切換手段によって設定される画像形成速度とに基づいて、上記の除電装置による除電のオン，オフを制御する除電制御手段が設けられ、上記の速度切換手段によって設定される画像形成速度が所定速度より速くなった場合に、上記の除電制御手段により、上記の除電装置による除電をオフさせることを特徴とする画像形成装置。
請求項２に記載の画像形成装置において、上記の速度切換手段によって設定される画像形成速度が前記所定速度よりも速く、上記の環境検出手段によって検出された環境条件における湿度が所定範囲外である場合に、上記の除電制御手段により、上記の除電装置による除電をオフさせることを特徴とする画像形成装置。
請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置において、上記の速度切換手段によって設定される画像形成速度が前記所定速度よりも速く、上記の環境検出手段によって検出された環境条件における湿度が所定値よりも低い場合に、上記の除電制御手段により、上記の除電装置による除電をオフさせることを特徴とする画像形成装置。
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の画像形成装置において、上記のバイアス電源から接触式帯電装置に直流電圧だけからなるバイアス電圧を印加させることを特徴とする画像形成装置。