WO2015198705A1 - 画像形成装置 - Google Patents

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image forming
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forming apparatus
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雅樹 門田
愛 ▲高▼上
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京セラドキュメントソリューションズ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an image forming apparatus used for, for example, a copying machine, a printer, a facsimile machine or the like.
  • a laser scanning unit is used on the peripheral surfaces of a plurality of photosensitive drums corresponding to yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (BK), respectively. An electric latent image is formed, and each color toner image is generated by each color toner.
  • the toner images of the respective colors generated on the peripheral surfaces of the respective photoconductive drums are sequentially superimposed and transferred onto an endless running intermediate transfer belt, thereby synthesizing a color image on the intermediate transfer belt.
  • the color image synthesized on the intermediate transfer belt is transferred to a sheet material made of paper or the like using a transfer roller, and then pressed and heated by a fixing device to form a color image.
  • the toner remaining on the surface of the photoconductor without being transferred by the primary transfer portion is collected by a photoconductor cleaning device, and the photoconductor is polished by attaching the collected toner to the surface of the polishing roller.
  • silica for the purpose of imparting fluidity and metal particles that are abrasive particles for imparting abrasiveness are often used. Since the metal particles have a lower electrical resistance and a lower charge amount than silica or the like, they tend to be detached from the toner particles and easily remain on the surface of the photoreceptor without being transferred to the intermediate transfer belt in the primary transfer portion. Therefore, when the image printing rate increases, the ratio of the metal particles in the toner collected in the cleaning increases.
  • the metal particles Since the outer diameter of the metal particles is as small as about 1/100 of the toner particles, the metal particles pass through the cleaning blade and adhere to the downstream charging device, thereby promoting the contamination of the charging device.
  • a tandem type color machine has a plurality of photosensitive units such as yellow, cyan, magenta, and black.
  • the printing ratio of each color is greatly different. )
  • the difference in the ratio of metal particles in the toner collected in the cleaning device tends to occur, and the difference in the contamination level of the charging device tends to occur.
  • the dielectric breakdown of the photoreceptor tends to occur. That is, since the metal particles in the collected toner have an effect of releasing electric charge, if the ratio of the metal particles in the collected toner is low, the toner is excessively charged due to friction in the cleaning device, and the photosensitive member is removed by the cleaning blade. When peeled off from the photosensitive member, the photosensitive member is easily discharged to cause dielectric breakdown of the photosensitive member.
  • Patent Document 1 since the operation execution timing needs to be performed after the printing operation is completed or after the printing operation is interrupted, the toner that can be supplied to the drum unit remains on the intermediate transfer belt in the immediately preceding printing operation. There is a problem that the obtained toner is low and the effect obtained is low.
  • the present invention has been made in view of such points, and an object of the present invention is to maintain the ratio of metal particles in the collected toner within a predetermined range, thereby suppressing charging device contamination and photoconductor dielectric breakdown. Another object is to provide an image forming apparatus.
  • the present invention includes a plurality of photosensitive members, a charging device that contacts and charges each of the photosensitive members, a developing device that develops a latent image by attaching a toner containing metal particles that are abrasive particles, and the photosensitive member
  • a cleaning device that removes residual toner from the surface of the body, and forms a color image by sequentially superimposing the toner images of the respective colors formed on the photoreceptor on the intermediate transfer belt.
  • An image forming apparatus having a primary transfer bias controller that switches the primary transfer bias other than during image formation on the photosensitive member to the same polarity or opposite polarity as the charge of the toner in accordance with the average print rate of each predetermined number of colors Is the gist.
  • the ratio of the metal particles that are abrasive particles in the collected toner in the cleaning device can be maintained within a predetermined range. For this reason, it is possible to suppress contamination of the charging device of each station by metal particles and dielectric breakdown of the photosensitive drum.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a copying machine according to an embodiment of the present invention. It is sectional drawing which shows the structure of the drum unit which concerns on embodiment of this invention. 1 is a block diagram illustrating an example of a hardware configuration of a copier according to an embodiment of the present invention. 3 is a flowchart showing control processing of the copying machine according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a copying machine P according to an embodiment of the present invention.
  • the copying machine (image forming apparatus) P includes a paper discharge portion a, a toner cartridge storage portion b, an image forming portion c, and a paper cassette portion d. Further, the copying machine P is provided with a paper transporting part e from the paper cassette part d located at the lower part to the paper discharge part a located at the upper part. Further, the copying machine P is provided with a scanner unit f for reading a document at the upper part of the paper discharge unit a.
  • the paper discharge unit a is configured such that a sheet (sheet material) on which a predetermined image is formed is discharged through the paper transport unit e.
  • the bottom surface of the paper discharge unit a is inclined so that one end side can be aligned and stacked when a plurality of sheets are discharged.
  • the toner cartridge storage section b can store a black toner (BK) toner cartridge b1, a yellow toner (Y) toner cartridge b2, a cyan toner (C) toner cartridge b3, and a magenta toner (M) toner cartridge b4. It is configured.
  • the toner cartridges b1 to b4 are configured to be able to supply toner to the developing unit c2 of the image forming unit c.
  • the image forming unit c includes a laser scanning unit c1, a developing unit c2, a drum unit c3, a transfer unit c4, and a fixing unit c5.
  • the developing unit c2 and the drum unit c3 are provided on a one-to-one basis corresponding to the toner cartridges b1 to b4.
  • the laser scanning unit c1 includes a light beam generator that generates laser light, a polygon mirror that scans a light beam emitted from the light beam generator, and the polygon mirror. And an f ⁇ lens that forms an image on the photosensitive drum 1 to be described later.
  • the developing unit c ⁇ b> 2 develops an electrostatic latent image formed on the peripheral surface of the photosensitive drum 1 by supplying toner to the photosensitive drum 1. , They are arranged to face each other in the radial direction.
  • the drum unit c3 has a photosensitive member on which an electrostatic latent image is generated on the circumferential surface of the drum by using the laser scanning unit c1 and a toner image is formed by the toner supplied from the toner cartridge storage portion b to the developing unit c2. It has a drum 1.
  • a neutralizing lamp 2 that neutralizes the peripheral surface after the transfer
  • a cleaning device 3 that removes toner remaining on the peripheral surface after the transfer
  • a charge that charges the peripheral surface before the transfer The device 4 is arranged oppositely.
  • the neutralizing lamp 2, the cleaning device 3, and the charging device 4 of the present embodiment are unitized as a drum unit c3 together with the photosensitive drum 1 so as to be detachable integrally.
  • the transfer unit c4 includes an intermediate transfer belt 5 to which a toner image is transferred from the photosensitive drum 1, a primary transfer roller 6 disposed to face the photosensitive drum 1 with the intermediate transfer belt 5 interposed therebetween, and an intermediate transfer belt 5. Secondary transfer rollers 7 and 8 for secondary transfer of the toner image transferred to the toner image, and a cleaning brush 9 for cleaning the intermediate transfer belt 5.
  • a predetermined sheet material for example, a sheet is conveyed through the sheet conveying unit e, the secondary transfer rollers 7 and 8 are rotated with the sheet interposed between the intermediate transfer belts 5, Secondary transfer is performed on the sheet, and the sheet can be conveyed to the fixing unit c5 side.
  • the fixing unit c5 is provided in a part of the paper transport unit e on the downstream side of the position where the transfer unit c4 is provided, and a pair of fixing units c5 are arranged so as to sandwich the paper transported through the paper transport unit e. It is composed of rollers.
  • the fixing unit c5 is configured so that the toner image on the paper transferred by the transfer unit c4 by being pressed and heated by the pair of rollers can be fixed on the paper.
  • the paper cassette portion d is a paper feed cassette provided so as to be freely drawn out from the apparatus main body.
  • the paper cassette unit d is configured to be able to supply paper one by one from the paper feed cassette to the paper transport unit e.
  • the paper transport unit e is provided from the paper cassette unit d located at the lower part to the paper discharge part a located at the upper part, and includes a plurality of transport rollers and guide plates.
  • the paper transport unit e is configured to transport the paper supplied from the paper cassette unit d one by one toward the paper discharge unit a.
  • an electrostatic latent image is formed by irradiating the photosensitive drum 1 with laser light corresponding to image data from the laser scanning unit c1, and the toner image is developed with the supplied toner. .
  • the toner image carried on the photosensitive drum 1 is transferred onto a sheet by a transfer unit c4, and then subjected to a fixing process by being pressurized and heated by a fixing unit c5. Finally, the paper on which the image is printed is discharged to the paper discharge unit a.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the drum unit c3.
  • a static elimination lamp 2 In the drum unit c3, a static elimination lamp 2, a cleaning device 3, and a charging device 4 are disposed around the photosensitive drum 1 so as to face the photosensitive drum 1.
  • the static elimination lamp 2 is a light emitting diode (LED), for example.
  • the drum unit c3 has a unit frame main body 10 that holds the photosensitive drum 1.
  • the unit frame main body 10 is configured to integrally hold the photosensitive drum 1, the cleaning device 3, and the charging device 4.
  • the cleaning device 3 is disposed on the side of the photosensitive drum 1, and the charging device 4 is disposed below the photosensitive drum 1.
  • the cleaning device 3, the photosensitive drum 1, and the charging device 4 are integrally configured as a drum unit c3 (image carrier unit).
  • the drum unit c3 includes a pair of side plates (supports) (not shown) at both ends in the left-right direction (a direction orthogonal to the paper surface of FIG. 2).
  • the photosensitive drum 1 is rotatably supported by the pair of side plates. Further, the charging device 4 and the cleaning device 3 are supported to face the photosensitive drum 1 by the pair of side plates.
  • the cleaning device 3 includes a cleaning blade 31, a conveying screw 32, and a polishing roller 33.
  • the cleaning device 3 cleans the toner adhering to the peripheral surface of the photosensitive drum 1 after the toner image is transferred, and the recovery device (not shown) Transports toner.
  • the cleaning blade 31 is a plate-like member made of a rubber material (urethane rubber or the like).
  • the cleaning blade 31 is supported on the unit frame main body 10 by a blade holder 34.
  • the blade holder 34 is a sheet metal member having an L-shape in the cross-sectional view.
  • the cleaning blade 31 and the blade holder 34 are fixed with an adhesive. As a result, a fixed end of the cleaning blade 31 is formed.
  • the front end of the cleaning blade 31 is a free end and is brought into contact with the peripheral surface of the photosensitive drum 1.
  • the tip of the cleaning blade 31 is in contact with a cylindrical surface on the downstream side in the rotation direction of the photosensitive drum 1 with respect to a polishing roller 33 described later. As a result, the toner remaining (attached) on the peripheral surface of the photosensitive drum 1 is removed by the tip of the cleaning blade 31.
  • the conveying screw 32 is rotatably supported by the cleaner housing above the cleaning blade 31.
  • the conveying screw 32 includes a shaft portion and a spiral blade member disposed around the shaft portion.
  • the conveying screw 32 is scraped off by the cleaning blade 31 and conveys the collected toner deposited on the cleaning blade 31 in the axial direction of the rotating shaft of the photosensitive drum 1.
  • the polishing roller 33 is disposed behind the conveying screw 32.
  • the polishing roller 33 is a rubber roller whose surface is roughened.
  • the polishing roller 33 is rotated by being driven by the photosensitive drum 1 while being in contact with the surface of the photosensitive drum 1.
  • the polishing roller 33 collects the toner attached to the cylindrical surface of the photosensitive drum 1. Further, the polishing roller 33 polishes deposits such as discharge products that have adhered to the surface of the photosensitive drum 1. At this time, when a predetermined amount of toner adheres to the peripheral surface of the polishing roller 33, the discharge product removal performance (polishing performance) is improved.
  • the charging device 4 includes a charging roller 41 and a cleaning roller 42.
  • the charging roller 41 is a roll member whose surface is made of a rubber material.
  • a charging voltage is applied to the charging roller 41 from a bias applying unit (not shown).
  • the charging roller 41 is rotated while being driven by the photosensitive drum 1 by contacting the circumferential surface of the photosensitive drum 1.
  • the peripheral surface of the photosensitive drum 1 is uniformly charged by the charging roller 41 to which the charging voltage is applied.
  • the cleaning roller 42 contacts the charging roller 41 and rotates with the charging roller 41 with a linear velocity difference.
  • the cleaning roller 42 is a brush roller formed of conductive nylon fibers.
  • a charging voltage is applied to the charging roller 41 and a discharge is generated at the contact position with the photosensitive drum 1, whereby a discharge product is attached to the surface of the charging roller 41.
  • the cleaning roller 42 is rotated with a linear velocity difference while being in contact with the charging roller 41, so that toner, foreign matter, and the like attached to the surface of the charging roller 41 are suitably removed.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the copying machine P.
  • the copier P includes a control unit 90, an operation unit 80, an image input unit 70, a high-voltage power supply unit 50, an exposure device 11, a fixing device 12, an image forming unit c, and the like. .
  • the control unit 90 includes a CPU (Central Processing Unit) 91, a ROM (Read Only Memory) 92 that is a read-only storage unit, a RAM (Random Access Memory) 93 that is a readable / writable storage unit, and temporarily stores image data and the like.
  • the control unit 90 can be arranged at an arbitrary location inside the apparatus main body.
  • control unit 90 transmits a control signal from the CPU 91 to the respective parts and devices in the copying machine P through the I / F 96.
  • a signal indicating the state and an input signal are transmitted from each part or device to the CPU 91 through the I / F 96. Examples of each part controlled by the control unit 90 include the image forming unit c, the high-voltage power supply unit 50, the exposure device 11, the fixing device 12, and the operation unit 80.
  • the CPU 91 is a central processing unit, and controls and performs each part of the copier P based on a developed control program.
  • the ROM 92 stores a control program for the copying machine P, data necessary for control, and the like that are not changed during use of the copying machine P.
  • the RAM 93 stores necessary data generated during the control of the copying machine P, data temporarily required for controlling the copying machine P, and the like.
  • the RAM 93 (or ROM 92) stores the number of printed sheets that triggers a cleaning operation.
  • the counter 95 adds up the number of printed sheets and counts it.
  • the computing unit 97 calculates an image printing rate and an average printing rate of a predetermined number of images based on the image data stored in the temporary storage unit 94.
  • the calculation unit 97 calculates the average printing rate per sheet from the image data formed on the last 100 photosensitive drums.
  • the average printing rate is an index indicating the area of an area where an image is formed with respect to the area of the entire sheet.
  • the high-voltage power supply unit 50 includes a charging bias unit 51, a developing bias unit 52, a primary transfer bias control unit 53, a secondary transfer bias unit 54, and an I / F (interface) 56.
  • the charging bias unit 51 applies (outputs) a predetermined bias to the charging roller 41 (see FIG. 2) of the charging device 4 in accordance with an output signal from the control unit 90.
  • the developing bias unit 52 applies (outputs) a predetermined bias to the developing roller of the developing device 21 in accordance with an output signal from the control unit 90.
  • the primary transfer bias control unit 53 switches to the same polarity or reverse polarity as the charging of the toner according to an output signal from the control unit 90, and applies a predetermined bias to the primary transfer roller 6 (see FIG.
  • the secondary transfer bias unit 54 applies (outputs) a predetermined bias to the secondary transfer rollers 7 and 8 (see FIG. 1) of the secondary transfer device 23 in accordance with an output signal from the control unit 90.
  • the image input unit 70 is a receiving unit that receives image data transmitted to the copying machine P from a personal computer or the like.
  • the image signal input from the image input unit 70 is converted into a digital signal and then sent to the temporary storage unit 94.
  • the operation unit 80 is provided with a liquid crystal display unit 81, an input key 82, and an LED 83.
  • the liquid crystal display unit 81 and the LED 83 indicate the state of the copier P, and display the image forming status and the number of copies to be printed.
  • Various settings of the copying machine P are performed from a printer driver of a personal computer.
  • the operation unit 80 is provided with a stop / clear button used when image formation is stopped, a reset button used when various settings of the copying machine P are set to the default state, and the like.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a control process of the copying machine P according to the embodiment of the present invention.
  • the printing operation by the copier P is started by the printing command (step S1), and it is determined whether the printing rate flag for each color is “High” or “Low” (step S2). It should be noted that the initial shipment state of the product is “Low”, and after printing one sheet, whether it is “High” according to the condition “Is the average printing rate of the last 100 sheets 10% or more?” In step S7 described later. “Low” is determined and updated as needed.
  • the primary transfer bias controller 53 switches the primary transfer bias other than during image formation to a polarity opposite to the charging polarity of the toner (Step S2). S3).
  • the primary transfer bias other than during image formation refers to a primary transfer bias of a blank portion immediately before an image, a blank portion between images, and a blank portion after an image.
  • the ratio of the metal particles that are abrasive particles in the collected toner increases, so that the charging device 4 is easily contaminated.
  • the toner is stirred in the metal particle device in the cleaning device and charged to the same polarity as the toner. Therefore, by applying a primary transfer bias having a polarity opposite to the charging polarity of the toner to the primary transfer roller 6, contamination of the charging device 4 with metal particles can be suppressed.
  • the primary transfer bias control unit 53 sets the primary transfer bias other than during image formation to the toner. Is set to the same polarity as the charging polarity (step S4).
  • the ratio of metal particles that are abrasive particles in the collected toner is low.
  • the metal particles in the collected toner have an effect of releasing electric charge. If the ratio of the metal particles in the collected toner is low, the toner is excessively charged due to friction in the cleaning device 3, and the photosensitive drum is driven by the cleaning blade 31. When it is peeled off, the photosensitive drum 1 is discharged to cause dielectric breakdown of the photosensitive drum 1. Therefore, by applying a primary transfer bias having the same polarity as the charging polarity of the toner to the primary transfer roller 6, the ratio of the metal particles in the collected toner in the cleaning device 3 is increased. Therefore, dielectric breakdown of the photosensitive drum 1 can be suppressed.
  • step S5 the calculation unit 97 calculates the printing rate of each color in one page (step S6), and whether the average printing rate of 100 sheets immediately before each color is 10% or more. Is determined (step S7). Even in a situation where the cumulative number of printed sheets is less than 100, the average print rate is calculated from the number of printed sheets until immediately before.
  • step S7 If the average printing rate is 10% or more (YES in step S7), the printing rate flag for each color is set to “High” (step S8).
  • step S7 if the average printing rate is not 10% or more (No in step S7), the printing rate flag for each color is set to “Low” (step S9).
  • step S10 it is determined whether or not there is printing on the next page. If there is printing on the next page (YES in step S10), the process returns to step S2. On the other hand, if there is no printing after the next page (NO in step S10), the printing operation is terminated (step S11).
  • the ratio of metal particles in the cleaning device of each station can be maintained within a predetermined range. Therefore, it is possible to suppress the contamination by the external additive of the charging device of each station and the dielectric breakdown of the photosensitive drum.
  • step S7 it is determined in step S7 whether or not the average printing rate of the immediately preceding 100 sheets is 10% or more, but is not limited to this, and the average printing rate of the immediately preceding predetermined number of sheets is in descending order. It is also possible to rank the photoconductor drums and similarly perform the processing from step S8 on at least one (for example, one) photoconductor drum in descending order. In this case, the metal particle ratio in the cleaning device of each station can be controlled more accurately.
  • the photosensitive drum 1 may be made of either amorphous silicon or OPC, but is preferably made of amorphous silicon.
  • the image forming apparatus of the present invention can be applied to, for example, a copying machine, a printer, and a facsimile machine.

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Abstract

【課題】回収トナー中の金属粒子の比率を所定の範囲に維持することにより、帯電装置の汚染および感光体の絶縁破壊を抑制できる、画像形成装置を提供する。 【解決手段】複数の感光体ドラム(1)と、各々の感光体ドラム(1)に対して接触して帯電させる帯電装置(4)と、研磨粒子である金属粒子を含むトナーを付着させて潜像を現像する現像装置(21)と、感光体ドラム(1)の表面から残留トナーを除去するクリーニング装置(3)とを備え、感光体ドラム(1)上に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト(5)上に順次重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置であって、直前の所定枚数の各色の平均印字率に応じて、感光体ドラム(1)上の画像形成時以外の1次転写バイアスを、トナーの帯電と同極性または逆極性に切り替える1次転写バイアス制御部(53)を有する。

Description

画像形成装置
 本発明は、例えば複写機、プリンタ、ファクシミリ等に用いられる画像形成装置に関する。
 フルカラー式の画像形成装置においては、イエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)及びブラック(BK)の各色にそれぞれ対応した複数の感光体ドラムの周面に、レーザスキャニングユニットを用いて電気的潜像を形成し、各色のトナーによって各色のトナー像をそれぞれ生成するように構成されている。
 各感光体ドラムの周面に生成された各色のトナー像は、無端回走する中間転写ベルトに順次重畳転写され、これにより、中間転写ベルト上にカラー画像が合成される。次いで、この中間転写ベルト上に合成されたカラー画像を、転写ローラーを用いて用紙等からなるシート材に転写した後、定着装置で加圧・加熱することで、カラー画像を形成するように構成されている。1次転写部で転写されずに感光体表面に残留したトナーは、感光体のクリーニング装置で回収され、回収されたトナーを研磨ローラー表面に付着させることにより感光体を研磨している。
 トナーには流動性付与を目的としたシリカや研磨性を付与するための研磨粒子である金属粒子が使われることが多い。金属粒子はシリカなどに比べて電気抵抗が低く帯電量も低いため、トナー粒子から外れやすい特性があり、1次転写部において、中間転写ベルトに転写されずに感光体表面に残りやすい。そのため、画像の印字率が高くなると、クリーニング内に回収されるトナー中の金属粒子の比率が高くなる。
 この金属粒子の外径は、トナー粒子の1/100程度と非常に小さいため、クリーニングブレードをすり抜け、下流の帯電装置に付着し帯電装置の汚染が促進される。
 タンデム式のカラー機では、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックなど複数の感光体ユニットを有するが、各色の印字率が大きく異なる場合が多く、そのため、各画像形成ステーション(以下、単に「ステーション」と略す)のクリーニング装置内に回収されるトナー中の金属粒子の比率に差が発生し、帯電装置の汚染レベルに差が発生し易い。
 一方、回収トナー中の金属粒子の比率が低いと、感光体の絶縁破壊を起こしやすくなる。すなわち、回収トナー中の金属粒子は電荷を逃がす効果があるため、回収トナー中の金属粒子の比率が低いと、クリーニング装置内での摩擦でトナーが過剰に帯電してしまい、クリーニングブレードで感光体から剥ぎ取られる際に、感光体に放電して感光体の絶縁破壊を起こやすくなる。
 したがって、回収トナー中の金属粒子の比率は、所定の範囲に維持することが望ましい。従来は、例えば特許文献1に記載のように、中間転写ベルトのクリーニングブラシのバイアスをOFFすることにより、中間転写ベルトのクリーニングを見送り、中間転写ベルトを1回転させる間に中間転写ベルト上に残留したトナーを感光体ドラムに供給している。
特開2010-134320号公報
 しかしながら、特許文献1では、動作実施タイミングが、印字動作の終了後、あるいは印字動作を中断して実施する必要があるため、ドラムユニットに供給できるトナーは、直前の印字動作で中間転写ベルト上に残留したトナーのみであり、得られる効果が低いという問題がある。
 本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、回収トナー中の金属粒子の比率を所定の範囲に維持することにより、帯電装置の汚染および感光体の絶縁破壊を抑制できる、画像形成装置を提供することにある。
 本発明は、複数の感光体と、各々の感光体に対して接触して帯電させる帯電装置と、研磨粒子である金属粒子を含むトナーを付着させて潜像を現像する現像装置と、前記感光体の表面から残留トナーを除去するクリーニング装置とを備え、前記感光体上に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト上に順次重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置であって、直前の所定枚数の各色の平均印字率に応じて、感光体上の画像形成時以外の1次転写バイアスを、トナーの帯電と同極性または逆極性に切り替える1次転写バイアス制御部を有する画像形成装置を要旨とする。
 本発明によれば、クリーニング装置内の回収トナー中の研磨粒子である金属粒子の比率を所定の範囲に維持することができる。そのため、各ステーションの帯電装置の金属粒子による汚染、および感光体ドラムの絶縁破壊を抑制することが可能となる。
本発明の実施形態に係る複写機の概略構成図である。 本発明の実施形態に係るドラムユニットの構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る複写機のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る複写機の制御処理を示すフローチャートである。
 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下では、本発明に係る画像形成装置として複写機を例示して説明する。
 図1は、本発明の実施形態における複写機Pの概略構成図である。
 複写機(画像形成装置)Pは、用紙排出部a、トナーカートリッジ収納部b、画像形成部c、用紙カセット部dを備えている。また、複写機Pには、下部に位置する用紙カセット部dから上部に位置する用紙排出部aにかけて、用紙搬送部eが設けられている。また、複写機Pには、用紙排出部aの上部に、原稿を読み取るスキャナー部fが設けられている。
 用紙排出部aは、所定の画像が形成された用紙(シート材)が用紙搬送部eを介して排出されるように構成されている。この用紙排出部aの底面は傾斜が付されていて、排出される用紙が複数枚のときに一端側が揃えて積層できるように工夫されている。
 トナーカートリッジ収納部bは、ブラックトナー(BK)のトナーカートリッジb1、イエロートナー(Y)のトナーカートリッジb2、シアントナー(C)のトナーカートリッジb3及びマゼンダトナー(M)のトナーカートリッジb4を収納できるように構成されている。そして、各トナーカートリッジb1~b4からは、画像形成部cの現像ユニットc2にトナーを供給できるように構成されている。
 画像形成部cは、レーザースキャンニングユニットc1、現像ユニットc2、ドラムユニットc3、転写ユニットc4及び定着ユニットc5を含んで構成されている。現像ユニットc2及びドラムユニットc3は、トナーカートリッジb1~b4に対応して一対一で設けられている。
 レーザースキャンニングユニットc1は、周知のレーザースキャンニングユニットと同様に、レーザー光を発生する光ビーム発生器と、その光ビーム発生器から照射されてくる光ビームを走査するポリゴンミラーと、そのポリゴンミラーにより走査された光ビームを後述する感光体ドラム1上に結像させるfθレンズ等を含んで構成されている。
 現像ユニットc2は、感光体ドラム1に対してトナーを供給することによって感光体ドラム1の周面に形成された静電潜像を現像するものであり、感光体ドラム1の周面に対して、その半径方向において対向して配置されている。
 ドラムユニットc3は、そのドラム周面にレーザースキャンニングユニットc1を用いて静電潜像が生成されると共に、トナーカートリッジ収納部bから現像ユニットc2に供給されたトナーによりトナー像が形成される感光体ドラム1を有する。
 感光体ドラム1の周りには、転写後その周面を除電する除電ランプ2と、転写後その周面に残存したトナーを除去するクリーニング装置3及び転写前にその周面を帯電状態とさせる帯電装置4が対向配置されている。本実施形態の除電ランプ2、クリーニング装置3及び帯電装置4は、感光体ドラム1と共にドラムユニットc3として一体的に着脱自在にユニット化されている。
 転写ユニットc4は、感光体ドラム1からトナー像が転写される中間転写ベルト5と、中間転写ベルト5を挟んで感光体ドラム1と対向して配置される一次転写ローラー6と、中間転写ベルト5に転写されたトナー像を二次転写する二次転写ローラー7,8と、中間転写ベルト5をクリーニングするクリーニングブラシ9とを有している。用紙搬送部eを介して所定のシート材、例えば用紙が搬送されてきたときは、その用紙を中間転写ベルト5を間に介在させた状態で二次転写ローラー7,8が回転することで、用紙に対し二次転写が行われ、当該用紙を定着ユニットc5側に搬送することができる。
 定着ユニットc5は、転写ユニットc4が設けられている位置よりも下流側の用紙搬送部eの一部に設けられていて、その用紙搬送部eを搬送する用紙を挟持できるように配置された一対のローラーで構成されている。そして、定着ユニットc5は、その一対のローラーによって加圧・加熱して転写ユニットc4で転写された用紙上のトナー像を用紙に定着できるように構成されている。
 用紙カセット部dは、装置本体に対して引き出し自在に設けられている給紙カセットである。そして、用紙カセット部dは、給紙カセットから用紙搬送部eに1枚ずつ用紙を供給できるように構成されている。
 用紙搬送部eは、下部に位置する用紙カセット部dから上部に位置する用紙排出部aにかけて設けられていて、複数の搬送ローラー及びガイド板によって構成されている。そして、この用紙搬送部eは、用紙カセット部dから供給された用紙を1枚ずつ用紙排出部aに向けて搬送できるように構成されている。
 上記構成からなる複写機Pは、レーザースキャンニングユニットc1から感光体ドラム1に画像データに対応したレーザー光が照射されて静電潜像が形成され、供給されたトナーによってトナー像が現像される。そして、この感光体ドラム1上に担持されたトナー像は転写ユニットc4によって用紙に転写された後、定着ユニットc5で加圧・加熱されて定着処理される。最後に、画像の印刷された用紙が用紙排出部aに排出される。
 図2は、ドラムユニットc3の構成を示す断面図である。ドラムユニットc3においては、感光体ドラム1と対向するように、感光体ドラム1の周囲に、除電ランプ2、クリーニング装置3及び帯電装置4が配置されている。除電ランプ2は、例えば、発光ダイオード(LED)である。
 ドラムユニットc3は、感光体ドラム1を保持するユニットフレーム本体10を有する。ユニットフレーム本体10は、感光体ドラム1と、クリーニング装置3及び帯電装置4を一体的に保持する構成となっている。クリーニング装置3は、感光体ドラム1の側方に配置されており、帯電装置4は、感光体ドラム1の下方に配置されている。
 クリーニング装置3と、感光体ドラム1と、帯電装置4とは、ドラムユニットc3(像担持体ユニット)として一体的に構成されている。ドラムユニットc3は、左右方向(図2の紙面に直交する方向)の両端部に、不図示の一対の側板(支持体)を備える。該一対の側板によって、感光体ドラム1が回転可能に支持される。また、前記一対の側板によって、帯電装置4およびクリーニング装置3が、感光体ドラム1に対向して支持される。
 クリーニング装置3は、クリーニングブレード31と、搬送スクリュー32と、研磨ローラー33とを備え、トナー像転写後の感光体ドラム1の周面に付着したトナーを清掃するとともに、不図示の回収装置に該トナーを搬送する。
 クリーニングブレード31は、ゴム材料(ウレタンゴム等)から構成される板状部材である。クリーニングブレード31は、ブレードホルダ34によってユニットフレーム本体10に支持される。ブレードホルダ34は、前記断面視において、L字型形状を備えた板金部材である。クリーニングブレード31と、ブレードホルダ34とは、接着剤によって固定される。この結果、クリーニングブレード31の固定端が形成される。一方、クリーニングブレード31の先端は自由端とされ、感光体ドラム1の周面に当接される。クリーニングブレード31の前記先端は、後記の研磨ローラー33よりも、感光体ドラム1の回転方向下流側の円筒面に当接する。この結果、クリーニングブレード31の前記先端によって、感光体ドラム1の周面上に残留(付着)したトナーが除去される。
 搬送スクリュー32は、クリーニングブレード31の上方において、クリーナーハウジングに回転可能に支持される。搬送スクリュー32は、軸部と、該軸部周りに配設されたスパイラル状の羽根部材とを備える。搬送スクリュー32は、クリーニングブレード31によって掻き取られ、クリーニングブレード31上に堆積した回収トナーを感光体ドラム1の回転軸の軸方向に搬送する。
 研磨ローラー33は、搬送スクリュー32の後方に配設される。研磨ローラー33は、表面が粗面化処理されたゴムローラーである。研磨ローラー33は、感光体ドラム1の表面に当接しながら、感光体ドラム1に従動して回転される。研磨ローラー33は、感光体ドラム1の円筒面に付着したトナーを回収する。また、研磨ローラー33は、感光体ドラム1の表面に付着した放電生成物などの付着物を研磨する。この際、研磨ローラー33の周面に、所定量のトナーが付着することによって、前記放電生成物の除去性能(研磨性能)が向上される。
 帯電装置4は、帯電ローラー41と、クリーニングローラー42とを備える。帯電ローラー41は、表面がゴム材料から構成されるロール部材である。帯電ローラー41には、不図示のバイアス印加部から、帯電電圧が印加される。帯電ローラー41は、感光体ドラム1の周面に当接することで、感光体ドラム1に従動しながら回転される。帯電電圧が印加された帯電ローラー41によって、感光体ドラム1の周面が一様に帯電される。
 クリーニングローラー42は、帯電ローラー41に当接し、帯電ローラー41と線速差をもって回転する。クリーニングローラー42は導電性ナイロンの繊維で形成されたブラシローラーである。帯電ローラー41が、感光体ドラム1の表面に当接することによって、帯電ローラー41の表面にトナーや異物などが付着する。また、帯電ローラー41に帯電電圧が印加され、感光体ドラム1との当接位置において放電が生じることによって、帯電ローラー41の表面には、放電生成物が付着される。クリーニングローラー42が、帯電ローラー41に接触しながら、線速差をもって回転されることによって、帯電ローラー41の表面に付着したトナー、異物などが、好適に除去される。
(複写機Pのハードウェア構成)
 次に、図3に基づき本発明の実施形態に係る複写機Pのハードウェア構成を説明する。図3は複写機Pのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
 図3に示すように、本実施形態に係る複写機Pは、制御部90、操作部80、画像入力部70、高圧電源部50、露光装置11、定着装置12、画像形成部c等を有する。
 制御部90は、CPU(Central Processing Unit)91、読み出し専用の記憶部であるROM(Read Only Memory)92、読み書き自在の記憶部であるRAM(Random Access Memory)93、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部94、カウンター95、複写機P内の各装置に制御信号を送信したり、操作部80からの入力信号を受信したりする複数(ここでは2つ)のI/F(インターフェイス)96、制御に必要な数値の演算処理を行う演算部97を備えている。なお、制御部90は、装置本体内部の任意の場所に配置可能である。
 また、制御部90は、複写機Pにおける各部分、装置に対し、CPU91からI/F96を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がI/F96を通じてCPU91に送信される。制御部90が制御する各部分、例えば、画像形成部c、高圧電源部50、露光装置11、定着装置12、操作部80等が挙げられる。
 CPU91は中央演算処理装置であり、展開される制御プログラムに基づき複写機Pの各部の制御や演算を行う。ROM92には、複写機Pの制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、複写機Pの使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。RAM93には、複写機Pの制御途中で発生した必要なデータや、複写機Pの制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、RAM93(或いはROM92)には、クリーニング動作のトリガーとなる印字枚数等が格納されている。カウンター95は、印字枚数を積算してカウントする。
 演算部97は、一時記憶部94に記憶された画像データに基づいて画像の印字率、及び所定枚数の画像の平均印字率を算出する。本実施形態では、演算部97は、直前100枚分の感光体ドラム上に形成された画像データから、1枚あたりの平均印字率を算出する。なお、平均印字率とは、用紙全体の面積に対して画像が形成される領域の面積を示す指標である。
 高圧電源部50は、帯電バイアス部51、現像バイアス部52、1次転写バイアス制御部53、2次転写バイアス部54、I/F(インターフェイス)56を有する。帯電バイアス部51は、制御部90からの出力信号により、帯電装置4の帯電ローラー41(図2参照)に所定のバイアスを印加(出力)する。現像バイアス部52は、制御部90からの出力信号により、現像装置21の現像ローラーに所定のバイアスを印加(出力)する。1次転写バイアス制御部53は、制御部90からの出力信号により、トナーの帯電と同極性または逆極性に切り替えて、1次転写装置22の一次転写ローラー6(図1参照)に所定のバイアスを印加(出力)する。2次転写バイアス部54は、制御部90からの出力信号により、2次転写装置23の二次転写ローラー7,8(図1参照)に所定のバイアスを印加(出力)する。
 画像入力部70は、複写機Pにパーソナルコンピューター等から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部70より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部94に送出される。
 操作部80には、液晶表示部81、入力キー82、LED83が設けられている。液晶表示部81及びLED83は、複写機Pの状態を示したり、画像形成状況や印刷部数を表示したりするようになっている。複写機Pの各種設定はパーソナルコンピューターのプリンタードライバーから行われる。
 その他、操作部80には、画像形成を中止する際等に使用するストップ/クリアボタン、複写機Pの各種設定をデフォルト状態にする際に使用するリセットボタン等が設けられている。
 図4は、本発明の実施形態に係る複写機Pの制御処理を示すフローチャートである。
 印字命令により複写機Pによる印字動作が開始され(ステップS1)、各色毎の印字率フラッグが「High」か「Low」かが判断される(ステップS2)。なお、製品の出荷状態である初期は「Low」として、1枚印字以降は、後述するステップS7の「直前100枚の平均印字率が10%以上である?」という条件により、「High」か「Low」かが決定され、随時更新される。
 印字率フラッグが「High」である場合は(ステップS2でYES)、1次転写バイアス制御部53で、画像形成時以外の1次転写バイアスを、トナーの帯電極性と逆の極性に切り替える(ステップS3)。本実施形態において、画像形成時以外の1次転写バイアスとは、画像直前の空白部分、画像と画像の間の空白部分、および画像後の空白部分の1次転写バイアスをいう。
 印字率が高いと、回収トナー中の研磨粒子である金属粒子の比率が高くなるため、帯電装置4が汚染されやすくなる。クリーニング装置内の金属粒子装置内で攪拌されてトナーと同じ極性に帯電している。そこで、トナーの帯電極性と逆の極性の1次転写バイアスを一次転写ローラー6に印加することにより、金属粒子による帯電装置4の汚染を抑制することができる。
 一方、各色毎の印字率フラッグが「High」でない場合(「Low」の場合)は(ステップS2でNO)、1次転写バイアス制御部53で、画像形成時以外の1次転写バイアスを、トナーの帯電極性と同じ極性にする(ステップS4)。
 印字率が低いと、回収トナー中の研磨粒子である金属粒子の比率が低くなる。回収トナー中の金属粒子は電荷を逃がす効果があり、回収トナー中の金属粒子の比率が低いと、クリーニング装置3内での摩擦でトナーが過剰に帯電してしまい、クリーニングブレード31で感光体ドラム1から剥ぎ取られる際に、感光体ドラム1に放電して感光体ドラム1の絶縁破壊を起こしてしまう。そこで、トナーの帯電極性と同じ極性の1次転写バイアスを一次転写ローラー6に印加することにより、クリーニング装置3内の回収トナー中の金属粒子の比率が上昇する。そのため、感光体ドラム1の絶縁破壊を抑制することができる。
 そして、1ページ印字すると(ステップS5)、演算部97によって、1ページ中の各色の印字率が算出され(ステップS6)、各色毎の直前100枚の平均印字率が10%以上であるか否かが判断される(ステップS7)。なお、累計の印字枚数が100枚に満たない状況でも、直前までの印字枚数から平均印字率を算出する。
 平均印字率が10%以上である場合は(ステップS7でYES)、各色毎の印字率フラッグを「High」にする(ステップS8)。
 一方、平均印字率が10%以上でない場合は(ステップS7でNo)、各色毎の印字率フラッグを「Low」にする(ステップS9)。
 続いて、次ページ以降の印字があるか否かが判断され(ステップS10)、次ページ以降の印字がある場合は(ステップS10でYES)、ステップS2に戻る。一方、次ページ以降の印字がない場合は(ステップS10でNO)、印字動作を終了する(ステップS11)。
 以上の手順により、各ステーションのクリーニング装置内の金属粒子等比率を所定の範囲に維持することができる。そのため、各ステーションの帯電装置の外添剤による汚染、および感光体ドラムの絶縁破壊を抑制することが可能となる。
 本実施形態においては、ステップS7において、直前100枚の平均印字率が10%以上であるか否かを判断したが、これに限定されず、直前の所定枚数の平均印字率が高い方から順に感光体ドラムを順位づけし、高い順から少なくとも1つ(例えば、1つ)の感光体ドラムに対して、ステップS8以降の処理を同様に行うことも可能である。この場合、各ステーションのクリーニング装置内の金属粒子比率をより正確に制御することができるようになる。
 なお、本実施形態においては、感光体ドラム1はアモルファスシリコン製、OPC製のいずれでもよいが、アモルファスシリコン製が好ましい。
 今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
 本発明の画像形成装置は、例えば複写機、プリンタ、ファクシミリ等に適用可能である。

Claims (5)

  1.  複数の感光体と、
     各々の感光体に対して接触して帯電させる帯電装置と、
     研磨粒子である金属粒子を含むトナーを付着させて潜像を現像する現像装置と、
     前記感光体の表面から残留トナーを除去するクリーニング装置とを備え、
     前記感光体上に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト上に順次重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置であって、
     直前の所定枚数の各色の平均印字率に応じて、感光体上の画像形成時以外の1次転写バイアスを、トナーの帯電と同極性または逆極性に切り替える1次転写バイアス制御部を有することを特徴とする画像形成装置。
  2.  請求項1に記載の画像形成装置において、
     画像形成時以外の1次転写バイアスが、画像直前の空白部分、画像と画像の間の空白部分、および画像後の空白部分の1次転写バイアスであることを特徴とする画像形成装置。
  3.  請求項1に記載の画像形成装置において、
     直前の所定枚数の平均印字率が所定の印字率よりも高い感光体に対して、画像形成時以外の1次転写バイアスを、トナーの帯電極性と逆極性に切り替え、
     所定の印字率よりも低い感光体に対しては、トナーの帯電極性と同極性にすることを特徴とする画像形成装置。
  4.  請求項1に記載の画像形成装置において、
     直前の所定枚数の平均印字率が高い方から少なくとも1つの感光体に対して、画像形成時以外の1次転写バイアスを、トナーの帯電極性と逆極性に切り替え、
     他の感光体に対しては、トナーの帯電極性と同極性にすることを特徴とする画像形成装置。
  5.  請求項1に記載の画像形成装置において、
     前記感光体がアモルファスシリコン製であることを特徴とする画像形成装置。
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