JP5532404B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
例えば、本発明者らの研究によると、初期の二次転写部材と経時の二次転写部材とを比較すると、これらが同じ量のトナーで汚れている場合、同じバイアスクリーニング条件でバイアスクリーニング処理しても、二次転写部材上のトナーの取れ方(クリーニング性能)が異なることが判明している。具体的には、経時の二次転写部材の方が初期の場合よりもクリーニングが困難であり、二次転写部材上から中間転写体表面へ転移するトナーの量が少ない。よって、二次転写部材上から中間転写体表面へ転移するトナーの量が同じであったとしても、二次転写部材上に残るトナー量は、初期の二次転写部材よりも経時の二次転写部材の方が多いという状況を引き起こす。上記特許文献2の画像形成装置では、二次転写部材上から中間転写体表面へ転移するトナーの量が同じであれば、参照テーブルから同じバイアスクリーニング条件(電圧切替時間及びサイクル回数)が設定されることになる。よって、例えば初期の二次転写部材を用いて実験を行った参照テーブルを用いた場合には、経時の二次転写部材に対してクリーニングが不足してしまう事態が起きる。逆に、例えば経時の二次転写部材を用いて実験を行った参照テーブルを用いた場合には、初期の二次転写部材に対してクリーニング過剰となり、クリーニング処理時間が無駄に長くなって画像形成の待ち時間を増やす結果となってしまう。
また、請求項2の発明は、請求項1の画像形成装置において、上記クリーニングバイアスは、正と負のバイアスを含むことを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項2の画像形成装置において、上記検出結果記憶手段は、上記複数回のクリーニングバイアス印加時それぞれについて正と負のバイアスそれぞれの上記トナー量検出手段による検出結果を記憶しており、上記クリーニング条件決定手段が決定するバイアスクリーニング条件は、上記クリーニングバイアスの正と負それぞれのバイアスの大きさ、及び、上記クリーニング開始条件が満たされたときに印加する該正と負それぞれのバイアスの印加回数の少なくとも一方を含むことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1の画像形成装置において、上記クリーニング条件決定手段が決定するバイアスクリーニング条件は、上記クリーニングバイアスの大きさ、及び、上記クリーニング開始条件が満たされたときに印加する該クリーニングバイアスの印加回数の少なくとも一方を含むことを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項3又は4の画像形成装置において、上記バイアスクリーニング条件に含まれるバイアスの大きさは、予め決められた上限値を超えない範囲で決定されることを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項3乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置において、上記バイアスクリーニング条件に含まれるバイアスの印加回数は、予め決められた上限値を超えない範囲で決定されることを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像形成装置において、上記バイアスクリーニング制御手段は、上記所定のクリーニング条件変更時期が到来して上記トナー量検出手段が検出したトナー量が規定値以下になるまで、上記クリーニングバイアス印加手段に所定回数のクリーニングバイアスを印加させる制御を追加で行うことを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像形成装置において、所定のプロセスコントロール開始条件が満たされると、画像形成条件を調整するためのプロセスコントロールを実行するプロセスコントロール手段を有し、上記クリーニング条件変更時期は、上記プロセスコントロールの実行終了後の時期であることを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の画像形成装置において、上記クリーニング条件変更時期は、初期時から所定期間が経過した後であることを特徴とするものである。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置の主要部の概略構成を示す説明図である。
同図において、符号1は画像形成ユニット、符号2は感光体、符号3は帯電ローラ、符号4は現像器、符号5は一次転写ローラ、符号6はクリーニング器、符号7は中間転写ベルト、符号Y、M、C、Kは各現像色をそれぞれ示す。
帯電ローラ3Y,3C,3M,3Kは、それぞれ、所定の電位に保持されたトナーと同極性の帯電によって感光体2Y,2C,2M,2Kに対して帯電(本実施形態においてはマイナス帯電)を行い、感光体2Y,2C,2M,2Kに一様な電位を与える。なお、帯電手段としては帯電ローラに限るものではなく、帯電ブラシ、帯電チャージャ等の種々の帯電手段を適宜使用することができる。
なお、本実施形態では、二次転写バックアップローラ8側に電源を接続した斥力転写方式を採用しているが、二次転写ローラ14側に電源を接続した通常の転写方式を採用してもよい。
一方、二次転写ローラ14の汚れ量(トナー付着量)に応じてバイアスクリーニング条件を変更する場合であっても、初期時から経時にかけて安定かつ適切なバイアスクリーニングを実現することはできない。なぜなら、二次転写ローラ14についてのバイアスクリーニングによるクリーニング性能は、経時使用による二次転写ローラ14の抵抗変動、二次転写ローラ14の表面劣化状態の違い、使用環境の違い、二次転写部材に入力されるトナー量の違いなどの種々の要因によって刻々と変化するため、その時期のクリーニング性能が把握できていなければ、その時期の適切なバイアスクリーニング条件を決定できないからである。
図2は、クリーニングバイアスと、二次転写ローラから中間転写ベルトへの吐き出しトナー量との関係を示すグラフである。
このグラフの縦軸に示す画像濃度IDは、故意に地肌汚れトナーで汚した二次転写ローラ14へ正と負のクリーニングバイアスをローラ一周分それぞれ印加したときに中転転写ベルト7上に転移したトナーを分光光度計X−riteにて測定した値であり、二次転写ローラから中間転写ベルトへの吐き出しトナー量の指標値となる。このグラフにおいて、縦軸の値が低いほどクリーニング性能(ローラ一周分のクリーニングバイアス印加によって二次転写ローラ14から中間転写ベルト7へ転移するトナーの量)が高いことを示す。このグラフからわかるように、クリーニングバイアスを上げるほど、クリーニング性能が上がる。
ここでいうクリーニング回数とは、所定の繰り返し単位のクリーニングバイアス印加の繰り返し(サイクル)回数であり、本実施形態ではクリーニングバイアスを正負1回ずつ切り替えるサイクルを1サイクルとしたサイクル回数を意味する。クリーニング回数が多いほど、1回のバイアスクリーニングで二次転写ローラ14からの吐き出しトナー量の累積回数が増える。よって、二次転写ローラ14から除去されるトナーの量は増え、全クリーニング回数トータルでのクリーニング性能が上がる。また、クリーニング回数が増えるほど、1回のバイアスクリーニングでの吐き出しトナー量は少なくなり、この例では3回目以降のバイアスクリーニングでは吐き出しトナー量がほぼ一定となる。
初期時点においては、二次転写ローラ14の汚れが少ないことを考慮して、画像形成の生産性を優先し、バイアスクリーニング条件としては、画像形成ジョブ開始前に一回のバイアスクリーニングを行うという条件としている。具体的には、画像形成ジョブ開始前に−500Vのクリーニングバイアスをローラ一周分印加し、続けて+500Vのクリーニングバイアスをローラ一周分印加するサイクルを1回だけ行う。その後、画像形成ジョブを実行して画像を形成するが、その画像形成ジョブが連続画像形成ジョブの場合、紙間においてクリーニングバイアスは印加しないし、ジョブエンド時にもクリーニングバイアスは印加しない。
このグラフの縦軸は、二次転写ローラ14上のトナーを分光光度計X−riteにて測定した値である。1回のバイアスクリーニングでは、絶対値が500Vである負バイアスと正バイアスを交互に1回ずつ印加した。なお、クリーニング前における初期及び経時の二次転写ローラ14には、1回目のバイアスクリーニング後のトナー残量がほぼ同じとなるように、予めトナーを付着させた。
正バイアスの場合も負バイアスの場合も、クリーニング回数が増えると、徐々に吐き出しトナー量が減っていくことがわかる。
このグラフに示す直線近似結果からすれば、単純にクリーニングを5回行えばバイアスクリーニングによるトナー吐き出しがゼロとなり、二次転写ローラ14は十分にクリーニングが行われた状態になることが推測できる。よって、この使用状況下では、クリーニング回数を例えば5回に設定する。
図9は、正バイアスと負バイアスごとに、図8に示した3点を最小二乗法で直線近似したグラフである。
この使用状況下においては、図9に示した直線近似結果から上記と同様の推測を行うと、負バイアスについては6〜7回、正バイアスについては7回以上のバイアスクリーニングが必要となる。
図10は、本実施形態におけるバイアスクリーニング条件の変更フローを示すフローチャートである。
本実施形態では、変更対象となるバイアスクリーニング条件を、クリーニング回数とクリーニングバイアスの絶対値(正負共通)とし、初期値では、クリーニング回数を3回とし、クリーニングバイアスの絶対値を500Vとする。ただし、クリーニング回数の上限値は5回とする。また、クリーニングバイアスの絶対値の上限値は3000Vとする。クリーニングバイアスの絶対値の上限値をこのように規定した理由は、これ以上の値にすると中間転写ベルト7にクリーニングバイアスによる電荷が残ることによる不具合、トナーに電荷が注入されることによる不具合、高電圧印加による部品の寿命低下などが懸念されるためである。
また、本実施形態においては、クリーニングバイアスが正と負のバイアスを含むので、二次転写ローラ14に正負両方の極性のトナーが付着している場合でも、両極性のトナーもクリーニングすることができる。
本実施形態において、最初3回のクリーニングバイアス印加時それぞれについて正と負のバイアスそれぞれの検知センサ16による検出結果をIDメモリに記憶しておき、クリーニングバイアスの正と負それぞれのバイアスの大きさ(絶対値)及びバイアス印加回数の少なくとも一方を個別に変更するようにしてもよい。この場合、図10に示したフローチャートを、正と負それぞれのバイアスごとに実施すればよい。バイアス印加回数を個別に変更する場合、正バイアスと負バイアスでバイアス印加回数が異なる事態が生じ得るが、クリーニングバイアスとしては正と負のバイアスを交互に印加することが望ましいため、必要クリーニング回数が多い方のバイアスから印加を開始するようにする。この場合、正と負のバイアスを交互に印加しつつも、必要クリーニング回数が多い方のバイアスの印加回数を少ない方よりも1回多くすることができる。なお、必要クリーニング回数が少ない方のバイアスの印加回数を、必要クリーニング回数が多い方のバイアスと同じ回数とし、常に正と負のバイアス印加回数が同じになるようにしてもよい。このようにクリーニングバイアスの正と負それぞれのバイアスの大きさ(絶対値)及びバイアス印加回数の少なくとも一方を個別に変更できるようにすることで、二次転写ローラ14に付着しているトナー量の極性がいずれかに偏っている場合に、トナー量の少ない極性のトナーに対する過剰なバイアスクリーニングを行わずに済み、クリーニングバイアスが強すぎることで起こる不具合や、バイアス印加回数の増大による生産性の低下を防ぐことができる。
また、本実施形態においては、バイアスクリーニング条件に含まれるバイアスの絶対値が、予め決められた上限値(3000V)を超えない範囲で決定されるので、クリーニングバイアスによる電流を上げ過ぎた場合の不具合、すなわち二次転写ローラ14の劣化や残像や裏汚れを防止することが可能となる。
また、本実施形態においては、バイアスクリーニング条件に含まれるバイアスの印加回数(クリーニング回数)が、予め決められた上限値(5回)を超えない範囲で決定されるので、画像形成の生産性が著しく低下することを防止することができる。
また、本実施形態において、所定のクリーニング条件変更時期が到来して検知センサ16が検出するトナー量(画像濃度ID)が規定値(0.1)以下になるまで、直流電源17に所定回数のクリーニングバイアスを印加させる制御を追加で行うようにしてもよい。この場合、二次転写ローラ14のクリーニング残しをより確実に防止することができる。
また、本実施形態においては、所定のプロセスコントロール開始条件が満たされると、画像形成条件を調整するためのプロセスコントロールを実行するプロセスコントロール手段としての制御部を有しており、クリーニング条件変更時期は、上記プロセスコントロールの実行終了後の時期であるので、プロセスコントロールの実行に合わせてバイアスクリーニングを行うことができ、ソフトの負荷やメモリの使用量を抑えることが可能となる。
また、本実施形態においては、クリーニング条件変更時期は、初期時から所定期間が経過した後であるので、バイアスクリーニング条件の変更があまり必要でない初期時からの一定期間については、画像形成の生産性を優先することができる。
2Y,2C,2M,2K 感光体
3Y,3C,3M,3K 帯電ローラ
4Y,4C,4M,4K 現像器
5Y,5C,5M,5K 一次転写ローラ
6Y,6C,6M,6K クリーニング器
7 中間転写ベルト
8 二次転写バックアップローラ
12 ベルトクリーニング器
13 レジストローラ対
14 二次転写ローラ
15 定着器
16 検知センサ
17 直流電源
Claims (9)
- 像担持体と、
該像担持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
該像担持体の表面に接触又は近接するように配置された回転体からなる転写部材と、
該像担持体の表面と転写部材の表面との間の転写領域を通過するように記録材を搬送する搬送手段と、
該像担持体と該転写部材との間に転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段と、
所定のバイアスクリーニング条件に従って該像担持体と該転写部材との間にクリーニングバイアスを印加するクリーニングバイアス印加手段と、
上記像担持体の表面に付着する不要物をクリーニングするクリーニング手段とを有し、
画像形成時に上記像担持体の表面上のトナー像を上記転写バイアスの作用によって上記転写領域で記録材上に転写させるとともに、上記転写部材の表面上のトナーを上記クリーニングバイアスの作用によって該転写領域で該像担持体の表面に転移させる画像形成装置において、
上記クリーニングバイアスの作用によって上記転写部材の表面から上記像担持体の表面に転移したトナーの量を検出するトナー量検出手段と、
所定のクリーニング開始条件が満たされたとき、転写部材が1回転する時間以上の時間に設定されたバイアス印加期間を有するクリーニングバイアスを、所定のバイアスクリーニング条件で上記クリーニングバイアス印加手段に印加させるバイアスクリーニング制御手段と、
上記トナー量検出手段による検出結果を記憶する検出結果記憶手段と、
所定のクリーニング条件変更時期が到来したときに、上記クリーニングバイアスを上記クリーニングバイアス印加手段に複数回印加させるとともに、該複数回のクリーニングバイアス印加時それぞれの該トナー量検出手段による検出結果を検出結果記憶手段に記憶させ、該検出結果記憶手段に記憶されている当該複数回分の検出結果に基づいて上記所定のバイアスクリーニング条件を決定するクリーニング条件決定手段とを有することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1の画像形成装置において、
上記クリーニングバイアスは、正と負のバイアスを含むことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項2の画像形成装置において、
上記検出結果記憶手段は、上記複数回のクリーニングバイアス印加時それぞれについて正と負のバイアスそれぞれの上記トナー量検出手段による検出結果を記憶しており、
上記クリーニング条件決定手段が決定するバイアスクリーニング条件は、上記クリーニングバイアスの正と負それぞれのバイアスの大きさ、及び、上記クリーニング開始条件が満たされたときに印加する該正と負それぞれのバイアスの印加回数の少なくとも一方を含むことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1の画像形成装置において、
上記クリーニング条件決定手段が決定するバイアスクリーニング条件は、上記クリーニングバイアスの大きさ、及び、上記クリーニング開始条件が満たされたときに印加する該クリーニングバイアスの印加回数の少なくとも一方を含むことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項3又は4の画像形成装置において、
上記バイアスクリーニング条件に含まれるバイアスの大きさは、予め決められた上限値を超えない範囲で決定されることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項3乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
上記バイアスクリーニング条件に含まれるバイアスの印加回数は、予め決められた上限値を超えない範囲で決定されることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
上記バイアスクリーニング制御手段は、上記所定のクリーニング条件変更時期が到来して上記トナー量検出手段が検出したトナー量が規定値以下になるまで、上記クリーニングバイアス印加手段に所定回数のクリーニングバイアスを印加させる制御を追加で行うことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
所定のプロセスコントロール開始条件が満たされると、画像形成条件を調整するためのプロセスコントロールを実行するプロセスコントロール手段を有し、
上記クリーニング条件変更時期は、上記プロセスコントロールの実行終了後の時期であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
上記クリーニング条件変更時期は、初期時から所定期間が経過した後であることを特徴とする画像形成装置。
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