JP6827887B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
前記像担持体の表面の移動方向に関して前記帯電部よりも上流で前記転写部よりも下流に設けられ、前記像担持体を露光する露光ユニットと、記録材に画像を形成する画像形成動作と、前記現像剤収容部が交換されたことに基づいて、前記帯電ローラに付着した前記現像剤を前記像担持体へ転移させて前記帯電ローラの表面をクリーニングするクリーニング動作を実行する制御部と、を有し、前記転写部材によって前記現像剤像が転写された後に前記像担持体の表面に残った前記現像剤を、前記現像部材によって回収する画像形成装置において、前記現像剤収容部は、前記画像形成装置に対して着脱可能であり、前記帯電ローラを交換することなく交換可能であって、前記制御部は、前記画像形成動作を実行する場合において、前記露光ユニットを点灯させた状態で前記現像部において前記像担持体の表面に残った前記現像剤を回収し、前記クリーニング動作を実行する場合において、前記露光ユニットを消灯した状態で前記帯電ローラから前記像担持体に前記現像剤を転移させた後に、前記現像部において前記像担持体の表面に転移された前記現像剤を回収するように制御することを特徴とする。
図1(a)は、参考例1に係る画像形成装置100の断面図である。画像形成装置100は装置本体100Aを有する。装置本体100Aの内部には、回転可能な『像担持体』としての感光ドラム1が配置される。感光ドラム1は、外径20mmの負極性OPC感光体であり、矢印の時計方向に周速度166mm/secの一定速度で回転駆動される。感光ドラム1の周囲には、帯電ローラ2、レーザ露光ユニット3、現像器4、転写ローラ5が配置される。
ここで、現像器4について説明する。現像器4は現像容器4Aを有する。現像容器4Aの開口4A1には、現像ローラ50が回転可能に配置される。現像ローラ50は、現像スリーブ41と、マグネットローラ43と、を有する。現像スリーブ41は、中空の非磁性金属(アルミなど)素管の周囲に所定の体積抵抗を持つ導電性弾性ゴム層を設けたものである。現像スリーブ41中には、マグネットローラ43が固定されて配置されている。
以下に、本件の画像形成でのクリーナレスシステムについて詳細に説明する。本参考例では、感光ドラム1の移動方向L(回転方向)に対して帯電ローラ2による帯電位置の上流側にクリーニング部材を設けない、いわゆるクリーナレスシステムを採用している。ここでいうクリーニング部材とは、感光ドラム1に当接し、感光ドラム1の表面上のトナーを掻き取るクリーニングブレード等である。
前述のように感光ドラム1と帯電ローラ2との間に周速差を設け、その摺擦により負極性トナーへ反転させ感光ドラム1へ付着させるが、一部で反転せずに帯電ローラ2に付着し続けるトナーがある。帯電ローラ2にトナーTが付着した状態で画像形成を続けるとトナーによる帯電阻害により均一帯電ができなくなり、画像の品質が悪くなる。そこで、所定のタイミングで帯電ローラ2に付着したトナーTを現像器4内に戻す帯電ローラクリーニング(清掃動作)を行う必要がある。
図9に示すように、帯電ローラの回転量が増える程、多くのトナーが摺擦されて負極性になり、感光ドラムに転移するので吐き出し率も上がっていく関係となっている。吐き出し率Hが約0.6以上であれば、画像不良が発生する恐れはかなり低減されることが実験的にわかったため、本参考例では、帯電ローラ2の回転量を、吐き出し率Hが約0.6に到達する6回転に設定している。しかしながら、この帯電ローラ2と感光ドラム1と摺擦時間は帯電ローラ2や速度差、付着しているトナーの状態に依るため、それに応じて変えることができる。
ブラシ21を設けることでクリーナレス方式の画像形成装置の課題である帯電ローラ2へのトナーTの付着を抑制している。帯電ローラクリーニング部材としてシート状部材の圧接も考えられる。しかし、帯電ローラクリーニングの目的で帯電ローラ2にシートを圧接させると、記録材Rと帯電ローラ2との間に紙粉等の異物が噛み込その部分だけ所望のクリーニング性能が発揮されずに帯電にムラができてしまう。
画像形成を続けるとブラシ21にトナーTが溜まる。トナーTが溜まると帯電ローラ2へのクリーニング性能が低下し、帯電ローラ2へのトナー付着量が増え帯電性能の低下による画像不良が発生する。そこでブラシ21のクリーニングを行いブラシ21にトナーTが溜まらないようにする必要がある。ブラシ21にトナーTが溜まってしまうのは、帯電ローラ2に付着したトナーTをブラシ21が一部掻き取ってしまうためである。
図5は、本発明の実施形態1に係る画像形成装置300の断面図である。実施形態1の画像形成装置300が参考例1の画像形成装置100と異なる点は、現像器4が交換可能な点である。
基本的な構成は参考例1で記載したものと同一であるが、本実施形態の構成においては現像器4がトナーTを収容するトナー収容部46を備え、現像器4が交換することで新しいトナーTを画像形成装置300に供給することが可能な構成になっている。画像形成装置300には開閉可能なドアが備えられており、ドアを開けることで使用者が現像器4を画像形成装置300から取り外し、新たな現像器4を取り付けることができる。画像形成装置300は現像器4に取り付けられた不揮発メモリ45に記憶された現像器4の使用履歴の情報を読み出し、トナー残量や現像スリーブ41の積算回転数が予め定められた閾値に達した場合はユーザに現像器4の交換を促す。この閾値は、所定以上の画像品質を満たせるような積算回転数の値の範囲内で設定されている。しかしながら、現像器4が新品の時と比べると、閾値に近づくにつれて現像器4内のトナーは比較的劣化してしまうので、その分かぶりも比較的悪くなっている。このため、閾値到達間近の状態では、帯電ローラ2へのトナーTの付着量が多くなりやすい。また、閾値到達間近の状態では、帯電ローラ2のクリーニング時に負極性トナーを現像スリーブ41に回収させる(図2(a)のタイミングT3〜タイミングT4間)時にもかぶりトナーが帯電ローラ2に付着しやすくなりやすい。そうすると、帯電ローラ2からトナーTを感光ドラム1に転移させたにも関わらず、その後の工程で帯電ローラ2にトナーTがまた付着することになるので、クリーニングの効果が弱くなってしまうことになる。このように帯電ローラ2にトナーが付着した状態で、帯電ローラ2を交換することなく現像器4を新品に交換しても、帯電ローラ2には依然としてトナーTが付着したままである。このため、このまま帯電ローラ2の清掃を行わずに画像形成を行うと、比較的少量の画像形成を行っただけで、画像不良が発生するおそれがある。そこで、本実施形態においては現像器4が交換された際に帯電ローラクリーニングを行うようにしている。
図6のフローチャートを用いて、現像器4が交換された際に帯電ローラクリーニングについて説明する。現像器4の交換の判断は制御部8によって行われる。不揮発メモリ45には使用履歴だけでなくシリアル番号も記憶されている。シリアル番号は現像器4ごとに異なる番号になっており番号が重複しないようにされている。画像形成装置300のドアが閉められると制御部8は不揮発メモリ45に記憶された情報を読み出す(S101)。制御部8は、既に本体メモリに記憶されているシリアル番号に相当する情報と、不揮発メモリ45から読み出したシリアル番号に相当する情報を比較する(S102)。このステップS102は、画像形成装置300に備えられた本体メモリ(不図示)へ不揮発メモリ45から読み出した情報の記憶動作を行う前に実行される。この比較の結果、これらのシリアル番号が相違する場合、制御部8は、現像器4の交換がされたと判断し、帯電ローラクリーニングの動作を開始する(S103)。制御部8は、帯電ローラクリーニング動作が終了した後、本体メモリへ不揮発メモリ45に記憶された情報を記憶する。帯電ローラクリーニング動作の終了後、印刷可能な状態となる。
次に実施形態2について説明する。本実施形態は帯電ローラクリーニングの動作を実行するタイミングは実施形態1と同じであるが、帯電ローラクリーニング動作自体が実施形態1と異なる。図7は、本発明の実施形態2に係る画像形成装置400の断面図である。実施形態2の画像形成装置400が実施形態1の画像形成装置300と異なる点は、現像器接触離間機構を持たない点である。現像器接触離間機構を持たないことで画像形成装置本体の構成を簡略化できのコストダウンができるが、実施形態1のものとは異なる動作の帯電ローラクリーニングを行う必要がある。以下に本実施形態における帯電ローラクリーニングシーケンスについて説明する。
本実施形態では、帯電ローラ2に付着した正極性に帯電したトナーを、正極性に帯電したまま感光ドラム1に静電的(電界的)に付着させる。つまり、帯電ローラ2に印加する電圧を、感光ドラム1の表面電位に対し正極性側の電圧にすることで、正極性に帯電したままトナーを静電的に帯電ローラ2から感光ドラム1に付着させる。そして、感光ドラム1に付着した正極性に帯電したトナーを、電位差によって現像部cではほとんど現像装置4へは回収させずに現像部cを通過させる。その後、正極性に帯電したトナーを付着させた感光ドラム1の領域を帯電ローラ2からの放電により帯電処理すると共に、その正極性に帯電したトナーの帯電極性を負極性に反転させる。このとき、本実施形態では、正極性に帯電したトナーを付着させた感光ドラム1の領域は、前露光装置6により光除電した後に、帯電ローラ2により帯電処理する。そして、負極性に帯電させられたトナーは、帯電部aを通過した後に、現像部cにおいて現像スリーブ41に静電的に転移されて、現像装置4に回収される。この制御は制御部8によって実行される。
前多回転が終了すると、転写バイアスを+1000V(HIGH)から−1100V(LOW)にする。転写バイアスをLOWにすることで、転写ローラ5からの電荷流入をなくし、転写部dを通過した後の感光ドラム1の表面電位の低下を抑制する。それとともに、前露光装置6をOFFにして、帯電部aに到達する前の光除電による感光ドラム1の表面電位の低下を抑制する。このように、転写バイアスをLOWにして、前露光装置6をOFFにすることで、感光ドラム1の帯電電位を保つようにする。なお、前多回転が終了した後も、帯電バイアス及び現像バイアスは、HIGHのままとされている。すなわち、帯電ローラ2に所定の帯電電圧を印加させて感光ドラム1を帯電処理させると共に、その帯電処理された感光ドラム1の領域が現像部cを通過する際に現像スリーブ41に所定の現像電圧を印加させる(T1工程)。
次に、転写バイアスがLOWの状態で転写部dを通過し、かつ、前露光装置6がOFFの状態で除電部eを通過した感光ドラム1の領域が帯電部aに到達すると、帯電バイアスを−1400V(HIGH)から0V(LOW)にする。これにより、帯電バイアスは、感光ドラム1の表面電位(−800V)よりも正極性側に高い電圧となる。このとき帯電ローラ2に印加するLOWの帯電バイアスは、帯電部aにおける感光ドラム1と帯電ローラ2との間の電位差が放電開始電圧Vth以上になる。そのため、感光ドラム1から帯電ローラ2への逆放電が生じて、感光ドラム1の表面電位が−600V程度になり絶対値が小さくなる。つまり、感光ドラム1の表面電位の絶対値は、帯電部aを通過することで、帯電部aに到達する直前よりも小さくなる。そして、帯電ローラ2に付着している正極性に帯電したトナーが、正極性に帯電したまま感光ドラム1に静電的に付着する。また、帯電ローラ2上の極性をもたない少量のトナーは、上記の感光ドラム1から帯電ローラ2への逆放電により負極性に帯電する。すなわち、帯電ローラ2に印加する電圧を、T1工程後に帯電処理された感光ドラム1の領域が帯電部aを通過する際に、その領域が帯電部aに到達する際の表面電位よりも正極性側に高い電圧に変更する(T2工程)。
次に、帯電バイアスがLOWの状態で帯電部aを通過した感光ドラム1の領域が現像部cに到達すると、現像バイアスを−500V(HIGH)から0V(LOW)にする。つまり、上記逆放電により感光ドラム1の表面電位の絶対値が小さくなっている。そのため、それに対応して、現像バイアスを、感光ドラム1の表面電位よりも正極性側に高い電圧(例えば、感光ドラム1の表面電位と同極性で絶対値が小さい電圧)とするように、現像バイアスをLOWにする。現像バイアスをLOWにすることで、感光ドラム1上の正極性に帯電したトナーの大部分は、現像スリーブ41から感光ドラム1に向けて静電的に付勢された状態で現像部cを通過する。なお、このとき感光ドラム1上の正極性に帯電したトナーの一部が現像装置4に回収されてもよい。すなわち、現像スリーブに印加する電圧を、T2工程後の電圧を帯電ローラに印加している際に帯電部aを通過した感光ドラムの領域が現像部cを通過する際に、上記所定の現像電圧よりも正極性側に高い電圧に変更する(T3工程)。
次に、帯電バイアスがLOWの状態で帯電ローラ2を1周分以上回転させた後に、帯電バイアスをHIGHに戻す。感光ドラム1の表面電位に対し帯電バイアスを負極性側に高い電圧にする(同極性で絶対値を大きくする)ことで、LOWの帯電バイアスの印加によって帯電ローラ2に残った少量の負極性に帯電したトナーを、静電的に感光ドラム1に付着させる。なお、帯電バイアスをLOWからHIGHに戻すタイミングは、帯電ローラ2の全周の清掃を可能とするために、少なくとも帯電ローラ2の1周後であることが好ましい。また、帯電ローラ2の清掃動作を必要以上に長くしないために、帯電バイアスがLOWの状態で帯電部aを通過した感光ドラム1の領域が感光ドラム1の1周後に帯電部aに到達するタイミングにおいて、帯電バイアスをLOWからHIGHに戻すことが好ましい。ただし、帯電バイアスをLOWからHIGHに戻すタイミングは、感光ドラム1が1周以上回転した後であってもよい。なお、ここで変更された後のHIGHの帯電バイアスは、LOWに変更される前の電圧に限定されるものではなく、帯電ローラ2に残った負極性に帯電したトナーを感光ドラム1に付着させるのに必要な電位差を作れる電圧であればよい。すなわち、帯電ローラ2に印加する電圧を、T2工程後の電圧を帯電ローラ2に印加している際に帯電部aを通過した感光ドラム1の領域が帯電部aを通過する際に、T2工程の変更後の電圧よりも正規極性側に高い電圧に変更する(T4工程)。
次に、帯電バイアスがLOWの状態で帯電部aを通過した感光ドラム1の領域が現像部cを通過し帯電バイアスをHIGHに戻した状態で再び帯電部aを通過した感光ドラム1の領域が現像部cに到達すると、現像バイアスをHIGHに戻す。帯電バイアスがLOWの状態で帯電aを通過した感光ドラム1の領域は、感光ドラム1の表面電位の絶対値が小さくなった領域である。また、帯電バイアスをHIGHに戻した状態で帯電部aを通過した感光ドラム1の領域は、本実施形態では通常の画像形成時の感光ドラム1の帯電電位の領域である。なお、この現像バイアスをLOWからHIGHに戻すタイミングは、上記帯電バイアスをLOWからHIGHに戻すタイミングに応じて変更することができる。すなわち、現像スリーブ41に印加する電圧を、T3工程後の電圧を帯電ローラ2に印加している際に帯電部aを通過した感光ドラム1の領域が現像部cを通過する際に、T3工程後の電圧よりも正規極性側に高い電圧に変更する(T5工程)。
次に、帯電バイアスがLOWの状態で帯電部aを通過した感光ドラム1の領域が除電部eに到達すると、前露光装置6をONにする。つまり、帯電バイアスがLOWの状態で帯電部aを通過した感光ドラム1の領域は、帯電ローラ2から正極性に帯電したトナーを付着させた領域であり、この領域が再び帯電部aに進入する前に、この領域を前露光装置6により光除電する。前露光装置6をONにして帯電部aに進入する感光ドラム1の表面電位の絶対値を小さくすることで、帯電ローラ2から感光ドラム1への放電を促進させる。これにより、感光ドラム1上に付着している正極性に帯電したトナーの帯電極性が十分に負極性へと反転する。この正規極性である負極性に帯電したトナーは、帯電ローラ2から感光ドラム1に向けて静電的に付勢された状態で帯電部aを通過し、その後、現像部cにおいて現像スリーブ41に静電的に転移し、現像装置4に回収される。すなわち、T4工程後の電圧を帯電ローラ2に印加している際に帯電部aを通過すべき感光ドラム1の領域が除電部eを通過する際には、前露光装置6による感光ドラム1の除電処理を行わせる。
2 帯電ローラ(帯電手段)
3 レーザ露光ユニット(露光手段)
5 転写ローラ(転写手段)
8 制御部(制御手段)
9 接触離間カム(接触離間手段)
50 現像ローラ(現像剤担持体)
100、300、400 画像形成装置
Claims (10)
- 回転可能な像担持体と、
前記像担持体と接触して帯電部を形成し、前記帯電部において前記像担持体の表面を帯電させる帯電ローラと、
前記像担持体と接触して現像部を形成し、前記現像部において前記像担持体の表面に現像剤像を形成するために前記像担持体の表面に現像剤を供給する現像部材と、前記現像剤を収容する現像剤収容部と、を備える現像ユニットと、
前記像担持体と接触して転写部を形成し、前記転写部において前記像担持体の表面に形成された前記現像剤像を記録材に転写する転写部材と、
前記像担持体の表面の移動方向に関して前記帯電部よりも上流で前記転写部よりも下流に設けられ、前記像担持体を露光する露光ユニットと、
記録材に画像を形成する画像形成動作と、前記現像剤収容部が交換されたことに基づいて、前記帯電ローラに付着した前記現像剤を前記像担持体へ転移させて前記帯電ローラの表面をクリーニングするクリーニング動作を実行する制御部と、を有し、
前記転写部材によって前記現像剤像が転写された後に前記像担持体の表面に残った前記現像剤を、前記現像部材によって回収する画像形成装置において、
前記現像剤収容部は、前記画像形成装置に対して着脱可能であり、前記帯電ローラを交換することなく交換可能であって、
前記制御部は、前記画像形成動作を実行する場合において、前記露光ユニットを点灯させた状態で前記現像部において前記像担持体の表面に残った前記現像剤を回収し、前記クリーニング動作を実行する場合において、前記露光ユニットを消灯した状態で前記帯電ローラから前記像担持体に前記現像剤を転移させた後に、前記現像部において前記像担持体の表面に転移された前記現像剤を回収するように制御することを特徴とする画像形成装置。 - 前記クリーニング動作において、前記像担持体の表面移動速度と前記帯電ローラの表面移動速度が異なる状態で前記像担持体と前記帯電ローラは回転し、前記像担持体の前記表面移動速度より前記帯電ローラの前記表面移動速度の方が大きいことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記現像剤は一成分現像剤であることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
- 前記現像剤は磁性トナーであることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、前記クリーニング動作を実行する場合において、前記現像部において前記現像部材と前記像担持体とが離間する離間状態で前記帯電ローラから前記像担持体に前記現像剤を転移させた後に、前記現像部において前記現像部材と前記像担持体とが当接する当接状態で前記現像部において前記像担持体の表面に転移された前記現像剤を回収するように制御することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記現像剤収容部を、前記画像形成装置に装着する内部位置と取り外す外部位置とを移動可能にする開口と、
前記開口を開閉する開閉部材と、を有し、
前記制御部は、前記開閉部材が開けられた状態で前記現像剤収容部が交換された後に前記開閉部材が閉じられたことに基づいて、前記クリーニング動作を実行することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記制御部は、前記クリーニング動作において、前記帯電ローラから前記像担持体に前記現像剤を転移させる場合に前記帯電ローラには前記像担持体の電位よりも前記現像剤の正規極性側に大きい電圧が印加されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、前記クリーニング動作において、前記現像部において前記像担持体の表面に転移された前記現像剤を回収する場合に前記現像部材には前記像担持体の電位よりも前記現像剤の反転極性側に大きい電圧が印加されることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記帯電ローラの表面と接触して前記帯電ローラの表面を清掃する清掃部材と、
前記帯電ローラに第1の電圧を印加する第1電圧印加部と、
前記清掃部材に第2の電圧を印加する第2電圧印加部と、を有し、
前記制御部は、前記クリーニング動作を実行する場合において、前記第1の電圧と前記第2の電圧とに前記現像剤の正規極性と同じ極性の電圧を印加するように制御することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記制御部は、前記クリーニング動作を実行する場合において、前記第1の電圧は前記第2の電圧と同じ大きさ、もしくは、前記第2の電圧よりも絶対値が小さい電圧を印加するように制御することを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
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