JP2017107075A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】停止状態にある現像スリーブにかぶり取り電位がかかることに起因する現像スリーブのトナー付着を低減可能な画像形成装置の提供。【解決手段】紙間において現像スリーブを停止する際に、帯電電圧を制御しかぶり取り電位(Vback)を画像形成時よりも小さくして、紙間で現像スリーブを停止させている間、Vbackは画像形成時よりも小さい状態が維持されるようにする。これにより、トナー劣化を抑制するために紙間において現像スリーブを停止したいような場合に、現像スリーブのトナー付着を低減でき、もって現像スリーブのトナー付着に起因する画像不良を抑制することができる。【選択図】図7
Description
本発明は、電子写真技術を用いたプリンタ、複写機、ファクシミリあるいは複合機などの画像形成装置に関する。
電子写真技術を用いた画像形成装置では、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤が用いられるが、現像スリーブが長い時間に亘って空回転された場合に、トナーが劣化しやすい。劣化したトナーは画像不良を生じさせるので、劣化したトナーを強制的に排出する一方で新しいトナーを補給してトナーをリフレッシュする装置が知られている(特許文献1)。
しかしながら、トナーのリフレッシュ時にはトナーが消費されることから、上記のトナーのリフレッシュはできる限り実行しない方がよく、そのためにはトナーの劣化を抑制するのがよい。トナーの劣化を抑制するにはできる限り現像スリーブを空回転させなければよいことから、画像形成の紙間などで現像スリーブを極力停止するようにした装置が従来から提案されている(特許文献2)。
ただし、現像スリーブの停止中に、感光ドラムと現像スリーブとの間にかぶり取り電位(単にVbackとも記す)が生じていると、感光ドラムに対向した現像スリーブの一部箇所にだけかぶり取り電位がかかる。この場合、当該箇所の現像スリーブの表面に現像剤中のトナーがライン状に付着しやすくなる。こうした現像スリーブのトナー付着は、次の画像形成時に横スジ画像などと呼ばれる帯状の画像不良を生じさせる要因となる。そこで、上記の特許文献2に記載の装置では、現像電圧を制御して紙間でのかぶり取り電位を画像形成時よりも小さくしたうえで、現像スリーブを停止させている。
また、最近ではコストダウンのために、例えば記録材や中間転写ベルトの移動方向に順に並べられたイエロー、マゼンタ、シアンなどの各色の画像形成部に対し、共通の現像電源により現像電圧を同時に印加する現像電源共通タイプの画像形成装置が知られている。
現像電源共通タイプの画像形成装置の場合、現像スリーブは各色の画像形成部毎に独立して制御可能とされ、トナー劣化を抑制するためにできる限り空回転させない。画像形成開始時にはイエローの画像形成部から順に現像スリーブの回転を開始し、画像形成終了時にはイエローの画像形成部から順に現像スリーブを停止している。この場合、画像形成開始時にイエローの画像形成部で現像電圧の印加が開始されるので、マゼンタやシアンの画像形成部では現像スリーブの回転前(停止中)に現像電圧が印加され得る。他方、画像形成終了時にシアンの画像形成部で現像電圧の印加が停止されるので、イエローやマゼンタの画像形成部では現像スリーブの停止後も現像電圧が印加された状態が続く。つまり、現像電源共通タイプの画像形成装置では画像形成開始時や画像形成終了時に、現像スリーブが停止状態であるにも関わらず画像形成時と同じかぶり取り電位がかかるが故に、現像スリーブのトナー付着が生じやすかった。
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、停止状態である現像スリーブに画像形成時と同じかぶり取り電位がかかることにより生じ得る現像スリーブのトナー付着を低減可能な、現像電源共通タイプの画像形成装置の提供を目的とする。
本発明に係る画像形成装置は、回転する像担持体と、前記像担持体の表面を表面電位に帯電する帯電手段と、トナーとキャリアとを有する現像剤を担持して回転し、現像電圧が印加されることで前記像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体を回転駆動する駆動手段とを有し、前記像担持体に形成されたトナー像を別の像担持体に転写するために前記別の像担持体の移動方向に並べて配置された複数の画像形成部と、前記複数の画像形成部それぞれの前記現像剤担持体に現像電圧を印加する共通の現像電圧印加手段と、画像形成開始時に、前記現像電圧印加手段による現像電圧の印加を開始して、前記移動方向上流側の前記画像形成部から順に前記現像剤担持体の回転を開始する場合に、前記移動方向の最上流以外の前記画像形成部毎に、前記現像電圧印加手段による現像電圧の印加開始から前記現像剤担持体の回転開始までの間、前記像担持体の表面電位と前記現像電圧との電位差が画像形成時よりも小さくなるように、前記像担持体の表面電位を調整する制御手段と、を備える、ことを特徴とする。
本発明に係る画像形成装置は、回転する像担持体と、前記像担持体の表面を表面電位に帯電する帯電手段と、トナーとキャリアとを有する現像剤を担持して回転し、現像電圧が印加されることで前記像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体を回転駆動する駆動手段とを有し、前記像担持体に形成されたトナー像を別の像担持体に転写するために前記別の像担持体の移動方向に並べて配置された複数の画像形成部と、前記複数の画像形成部それぞれの前記現像剤担持体に現像電圧を印加する共通の現像電圧印加手段と、画像形成終了時に、前記移動方向の最下流の前記画像形成部の画像形成終了に伴い前記現像電圧印加手段による現像電圧の印加を停止するまでに、前記移動方向上流側の前記画像形成部から順に前記現像剤担持体を停止する場合に、前記移動方向の最下流以外の前記画像形成部毎に、前記現像剤担持体の停止から前記現像電圧印加手段による現像電圧の印加停止までの間、前記像担持体の表面電位と前記現像電圧との電位差が画像形成時よりも小さくなるように、前記像担持体の表面電位を調整する制御手段と、を備える、ことを特徴とする。
本発明によれば、現像電源共通タイプの画像形成装置に関し、停止状態である現像スリーブに画像形成時と同じかぶり取り電位がかかることに起因する現像スリーブのトナー付着が低減され、現像スリーブのトナー付着による画像不良を抑制することができる。
本実施形態について、図1乃至図10を用いて説明する。まず、画像形成装置の概略構成について、図1乃至図4を用いて説明する。
[画像形成装置]
本実施形態の画像形成装置100は、転写方式電子写真プロセス、接触帯電方式、反転現像方式を用いたカラーレーザープリンタである。画像形成装置100は、装置本体と通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ、画像読み取り装置などの外部ホスト装置からの画像情報に応じて、記録材(例えば、用紙、OHPシートなどのシート材)にカラー画像を形成して出力する。
本実施形態の画像形成装置100は、転写方式電子写真プロセス、接触帯電方式、反転現像方式を用いたカラーレーザープリンタである。画像形成装置100は、装置本体と通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ、画像読み取り装置などの外部ホスト装置からの画像情報に応じて、記録材(例えば、用紙、OHPシートなどのシート材)にカラー画像を形成して出力する。
このような画像形成装置100は、図1に示すように、中間転写ベルト(中間転写体)91の移動方向に複数の画像形成部を並べて配置した、所謂、タンデム型の画像形成装置である。即ち、画像形成装置100は、複数個のプロセスカートリッジ8Y〜8Bkを有し、各プロセスカートリッジ8Y〜8Bkにより、一旦、所定方向に移動可能な中間転写ベルト91に連続的にトナー像を多重転写する。その後、中間転写ベルト91から記録材Sにトナー像を一括して転写することによりカラー画像を形成する。本実施形態では、プロセスカートリッジ8Y〜8Bkは、中間転写ベルト91の移動方向(図中Z方向)において直列に上流側からイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に4個配置されている。
画像形成装置100は、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の各色の画像を形成するための画像形成部PY、PM、PC、PBkを有する。4個の画像形成部PY、PM、PC、PBkは、現像装置4Y、4M、4C、4Bkで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外はほぼ同様に構成される。そこで、以下、特に区別を要しない場合は、各画像形成部の要素であることを示す符号の添え字Y、M、C、Bkは省略して説明する。
例えば、4色カラー画像を形成する場合の全体動作を説明すると、画像形成装置100と通信可能に接続された外部ホスト装置からの信号に従って、色分解された画像信号が生成される。この画像信号に応じて、各画像形成部PY、PM、PC、PBkの各プロセスカートリッジ8Y、8M、8C、8Bkにおいて各色のトナー像の形成が行われる。
各プロセスカートリッジ8Y、8M、8C、8Bkは、導電性支持体上に有機物質の感光層を持つ回転可能なドラム型の電子写真感光体(感光体)、即ち、感光ドラム1を有する。像担持体としての感光ドラム1は、帯電ローラ2に所定の帯電電圧が印加されることによって、その表面を帯電電位に帯電される。その一様帯電面を、露光手段としての露光装置(レーザービームスキャナ)3によって走査露光することで、感光ドラム1上に静電潜像を形成する。そして、この静電潜像に現像手段としての現像装置4によって現像剤であるトナーを供給することにより、感光ドラム1上にトナー像を形成する。
各感光ドラム1に形成された各色のトナー像は、各一次転写部d(図2参照)において、無端ベルト状の中間転写ベルト91上に順次重ね合わせて一次転写される。像担持体としての中間転写ベルト91の内周面側には、各感光ドラム1に対向するように、一次転写ローラ92が設けられている。この一次転写ローラ92の作用により感光ドラム1から中間転写ベルト91へのトナー像の一次転写が行われる。そして、中間転写ベルト91上に形成されたカラーのトナー像は、中間転写ベルト91と二次転写ローラ10とが対向する二次転写部Nに搬送されてきた記録材S上に一括して二次転写される。次いで、トナー像が転写された記録材Sは、定着手段としての定着器13に搬送され、ここでトナー像の定着を受けた後、機外に排出される。本実施形態では、定着器13は定着ローラ対によって記録材Sに熱及び圧力を付与して、トナー像を記録材Sに溶融定着させる。
[画像形成部]
次に、図2を参照して画像形成部Pの各要素についてより詳細に説明する。図2に示すように、画像形成部Pには感光ドラム1を囲んで、帯電ローラ2、露光装置3、現像装置4、一次転写ローラ92、クリーニング装置7が配置されている。
次に、図2を参照して画像形成部Pの各要素についてより詳細に説明する。図2に示すように、画像形成部Pには感光ドラム1を囲んで、帯電ローラ2、露光装置3、現像装置4、一次転写ローラ92、クリーニング装置7が配置されている。
本実施形態の場合、感光ドラム1は、有機光導電体(OPC)ドラムであり、その外径は30mmである。また、感光ドラム1は、中心支軸を中心に240mm/secのプロセススピード(周速度)で図示矢印R1方向(反時計方向)に回転駆動される。
帯電ローラ2は、ローラ状に形成された帯電部材である。帯電手段としての帯電ローラ2に所定の条件の帯電電圧を印加することで、感光ドラム1を一様に負極性の帯電電位に帯電させる。本実施形態では、帯電ローラ2の長手方向(回転軸線方向)の長さは320mmであり、芯金(支持部材)の外回りに、基層の上に表面層を塗工して構成されている。更に説明すると、帯電ローラ2は、芯金として直径6mmのステンレス軸を用い、表層としてフッ素樹脂にカーボンを分散させたものを用いており、外径は14mm、電気抵抗は104Ω〜107Ωである。帯電ローラ2は、芯金の両端部がそれぞれ軸受け部材により回転自在に保持されると共に、押圧ばねによって感光ドラム1の方向に付勢されて、感光ドラム1の表面に対して所定の押圧力をもって圧接されている。また、帯電ローラ2は、感光ドラム1の回転に従動して回転する。
そして、帯電ローラ2には、帯電手段としての帯電電源V1(帯電電圧印加手段)から直流電圧が芯金を介して印加される。これにより、回転する感光ドラム1の周面が所定の表面電位(帯電電位)に帯電処理される。帯電ローラ2と感光ドラム1との接触部が帯電位置aである。本実施形態では、画像形成時に帯電ローラ2に印加する電圧(帯電バイアス)は−1000Vの直流電圧である。斯かる直流の帯電電圧により、感光ドラム1の周面は−750V(帯電電位、暗部電位Vd)に一様に接触帯電処理される。
感光ドラム1は、帯電ローラ2により所定の極性・電位に一様に帯電処理された後、露光装置3による画像露光(レーザー光L)を受ける。本実施形態では、露光装置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ービームを出力するレーザースキャンによる走査露光系などを有する。露光装置3によって、目的のカラー画像の各画像形成部PY、PM、PC、PBkに対応した色成分の静電潜像が、各感光ドラム1Y、1M、1C、1Bk上に形成される(図1参照)。露光装置3は、帯電ローラ2よりも感光ドラム1の回転方向下流側に設けられている。
本実施形態では、露光装置3として半導体レーザーを用いたレーザービームスキャナを用いた。レーザービームスキャナは、外部ホスト装置から画像形成装置100側に送られた画像信号に対応して変調されたレーザー光を出力して、回転する感光ドラム1の一様帯電処理面をレーザー走査露光(イメージ露光)する。このレーザー走査露光により、感光ドラム1上のレーザー光Lで照射された部分の電位が低下することで、回転する感光ドラム1上には、走査露光した画像情報に対応した静電潜像が形成される。本実施形態では、露光部電位は−390Vである。感光ドラム1における画像露光(レーザー光L)の照射位置が露光位置bである。
感光ドラム1に形成された静電潜像は、現像装置4でトナーにより現像される。本実施形態では、現像装置4は二成分接触現像装置(二成分磁気ブラシ現像装置)である。現像装置4は、現像容器40、内部に固定配置されたマグネットローラを有する現像剤担持体としての現像スリーブ41、規制ブレード42、現像容器40内の底部側に配設した現像剤撹拌部材としてのスクリュー43、44などを有する。現像容器40内には、主に樹脂トナー粒子(トナー)と磁性キャリア粒子(キャリア)との混合物である二成分現像剤(現像剤)46が収容されている。
現像スリーブ41は、その外周面の一部を現像容器40の外部に露呈させて、現像容器40内に回転可能に配設されている。そして、スクリュー43、44により撹拌しつつ搬送される現像剤を担持して回転する。現像剤46は、スクリュー43、44により撹拌されることで、トナーが負極性に、キャリアが正極性にそれぞれ帯電される。
現像スリーブ41には、所定間隙を有して規制ブレード42が対向されており、現像スリーブ41の図示矢印R2方向(時計方向)の回転に伴い、現像スリーブ41上に現像剤薄層を形成する。本実施形態では、現像スリーブ41は、感光ドラム1との最近接距離(SDギャップ)を310μmに保たせて、感光ドラム1に近接させて対向配設されている。感光ドラム1と現像スリーブ41とが対向する位置が現像位置cである。現像スリーブ41は、現像位置cにおいてその表面が感光ドラム1の表面の進行方向(図中R1方向)と同一方向に移動するように、駆動手段としてのモータ60によって回転駆動される。
現像スリーブ41上の現像剤薄層は、現像位置cにおいて感光ドラム1の表面に対して接触し、感光ドラム1を適度に摺擦する。現像スリーブ41には、現像電圧印加手段としての現像電源V2から所定の現像電圧(現像バイアス)が印加される。現像スリーブ41に印加する現像電圧は、直流電圧(Vdc、現像DCと記す)と交流電圧(Vac、現像ACと記す)とを重畳した電圧である。つまり、現像電源V2は直流電源と交流電源とを有している。なお、後述するように、本実施形態の画像形成装置100では、画像形成部PY、PM、PCの3つの現像スリーブ41に対し、共通の現像電源を用いて同時に且つ同値の現像電源を印加する(図3参照)。
回転する現像スリーブ41によって現像位置cに搬送された現像剤中のトナーが、現像電圧による電界によって感光ドラム1に形成された静電潜像に対応して選択的に付着する。これにより、感光ドラム1上の静電潜像がトナー像として現像される。本実施形態では、感光ドラム1上の露光明部にトナーが付着して静電潜像が反転現像される。
現像位置cを通過した現像スリーブ41上の現像剤薄層は、引き続き現像スリーブ41の回転に伴い現像容器40内に戻される。現像装置4内には、スクリュー43、44が設けられている。スクリュー43、44は、現像スリーブ41の回転と同期して回転し、トナーをキャリアと撹拌・混合して、トナーに所定の帯電電荷を与える機能を有する。また、スクリュー43、44は、それぞれ長手方向において反対向きに現像剤を搬送し、現像剤を現像スリーブ41に供給する。
現像装置4のスクリュー44の上流側壁面には、現像剤の透磁率変化を検出して現像剤中のトナー濃度を検知する濃度センサ45が設けられている。現像剤の循環方向において濃度センサ45のやや下流側には、トナー補給開口47が設けられている。現像動作を行った後に、現像剤は濃度センサ45の検知部に運ばれ、ここでトナー濃度が検知される。その検知結果に応じて、適宜、現像装置4に接続された現像剤補給容器(トナー補給ユニット)5が備える補給スクリュー51の回転により、トナー補給ユニット5から、現像装置4のトナー補給開口47を通してトナー補給が行われる。これにより、現像剤中のトナー濃度は一定に維持される。
補給されたトナーは、スクリュー44により搬送され、キャリアと混ざり合い、適度な帯電電荷を付与された後に、現像スリーブ41の近傍に運ばれ、現像スリーブ41上で薄層形成され現像に供される。本実施形態では、トナーとして、平均粒径5.5μmの負帯電性のトナーを用い、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。また、本実施形態では、トナーとキャリアを重量比10:90で混合したものを現像剤として用いた。
一次転写部dで中間転写ベルト91に転写されずに感光ドラム1上に残留したトナー(転写残トナー)は、クリーニング装置7によって感光ドラム1上から除去される。クリーニング装置7は、感光ドラム1に当接して設けられたクリーニングブレード7aによって感光ドラム1上の転写残トナーを除去する。表面が清掃された感光ドラム1は、次の作像工程に供される。クリーニングブレード7aの材料としては、ウレタンゴム系の材料が広く用いられている。
なお、本実施形態では、感光ドラム1と、帯電ローラ2及び露光装置3、現像装置4、クリーニング装置7は一体的にカートリッジ化されて、装置本体に対し着脱可能なプロセスカートリッジを構成する。
図3に示すように、画像形成装置100は現像電圧印加手段として現像電源V2A及び現像電源V2Bを備える。現像電源V2Aは、イエロー、マゼンタ、シアンの画像形成部PY〜PC(図1参照)の3つの現像スリーブ41Y〜41Mに対し現像電圧を印加する。現像電源V2Bは、ブラックの画像形成部PBkの現像スリーブ41Bkのみに対し現像電圧を印加する。ブラックの現像スリーブ41Bkにのみ他とは別の現像電源V2Bで単独に現像電圧を印加可能としたのは、ブラックの画像形成部PBkのみを駆動してブラックのトナーだけを使って画像形成できるようにするためである(所謂、黒単色モード)。この構成によれば、各色毎に現像電源V2を備える画像形成装置に比べ、現像電源の数が減りまた装置本体内の電源設置用のスペースが少なくて済むので、装置本体が小型化され、もって装置のコストが下げられる。
現像電源V2A及び現像電源V2Bは、各現像スリーブ41Y〜41Bkに対し、画像形成時には−590Vの直流電圧と、ピーク間電圧Vpp=1800V、周波数=11kHzの交流電圧と、を重畳した振動電圧を印加する。各色の感光ドラム1Y〜1Bkの表面電位(帯電電位)が−750Vに帯電されている場合、画像形成時のVbackは160V(750−590)となる。
各色の現像スリーブ41Y〜41Bkは、それぞれ別のモータ60によって個別に回転開始/停止のタイミングが制御される。装置のコストダウンの観点からすると、現像スリーブ41Y〜41Bkを駆動するモータ60についても共通化し、例えば画像形成部PY〜PCの各現像スリーブ41Y〜41Cに対して1つのモータ60を用いて同時に駆動力を付与するようにするのがよい。しかしながら、例えば現像スリーブ41Y〜41Cに関しモータ60を共通化した場合、イエローの画像形成開始からシアンの画像形成終了まで各現像スリーブ41Y〜41Cは回転し続けることから、空回転時間が増える。その結果、トナーの劣化が顕著になる。これを避けるため、モータ60については共通化せずに現像スリーブ41Y〜41Bk毎にモータ60を設け、現像スリーブ41Y〜41Bkの各々を独立に駆動可能としている。
[制御部]
かかる構成の画像形成装置100は、図4に示すように、画像形成装置100を制御する制御手段としての制御部101を有する。制御部101は、CPU102と、記憶部103とを備え、画像情報や各種センサの入力などに基づいて各種モータや電源を制御する。制御部101は、例えば感光ドラム1や現像スリーブ41あるいは中間転写ベルト91の回転開始・停止の制御、帯電電源V1や現像電源V2A,V2Bの電圧印加開始・停止や電圧値の調整、さらに露光装置3の照射開始・停止や光量の調整などの各種制御を行う。本実施形態において、制御部101は画像形成ジョブ時に後述するかぶり取り電位制御を実行可能である。
かかる構成の画像形成装置100は、図4に示すように、画像形成装置100を制御する制御手段としての制御部101を有する。制御部101は、CPU102と、記憶部103とを備え、画像情報や各種センサの入力などに基づいて各種モータや電源を制御する。制御部101は、例えば感光ドラム1や現像スリーブ41あるいは中間転写ベルト91の回転開始・停止の制御、帯電電源V1や現像電源V2A,V2Bの電圧印加開始・停止や電圧値の調整、さらに露光装置3の照射開始・停止や光量の調整などの各種制御を行う。本実施形態において、制御部101は画像形成ジョブ時に後述するかぶり取り電位制御を実行可能である。
画像形成ジョブとは、記録材に画像形成するプリント信号に基づいて、画像形成開始してから画像形成動作が完了するまでの期間である。具体的には、プリント信号を受けた後の前回転時(画像形成前の準備動作)から、後回転(画像形成後の動作)までのことを指し、画像形成期間、紙間(非画像形成時)を含む期間である。
現像電源共通タイプの画像形成装置の場合、現像電源V2Aによる画像形成部のいずれかに対する現像電圧制御の影響が他の画像形成部にも及ぶ。そのため、従来において、イエローの画像形成部PYでは画像形成終了時(後回転時)に、シアンの画像形成部PCでは画像形成開始時(前回転時)に、マゼンタの画像形成部PMでは画像形成開始時と画像形成終了時に、現像スリーブのトナー付着が生じやすい。言い換えれば、画像形成終了時には中間転写ベルト91の移動方向の最下流以外の画像形成部PY、PMで、画像形成開始時には中間転写ベルト91の移動方向の最上流以外の画像形成部PM、PCで、それぞれ現像スリーブのトナー付着が生じやすい。これは、画像形成開始時や終了時に、現像スリーブが停止状態で画像形成時と同じVbackがかかるからである。
[現像スリーブのトナー付着]
図5(a)に、現像スリーブが停止状態で且つVbackが大きい場合のトナーの様子を示す。現像スリーブのトナー付着は、現像スリーブ41が停止状態にある時の現像スリーブ41の現像電圧と感光ドラム1の表面電位との電位差(Vback)によって生じるが、その発生状態はVbackの大きさと、その時のトナー帯電量とによって大きく変わる。トナー48を現像スリーブ41側に引きつける電界つまりVbackがかかっていると、トナー48を現像スリーブ41へ付着させる現象が発生し易い。このときにVbackが大きいほど、トナー48とキャリア49とが引き付けあう静電気力よりも、トナー48を現像スリーブ41側に押し付ける電気的な力の方が強くなるので、トナー48はキャリア49の表面から離れ現像スリーブ41側に移動し易くなる。また、トナー48は帯電量が高いほど、電界によってキャリア49の表面から引き離され易いので、トナー帯電量が高い場合には現像スリーブ41側に移動するトナー48の量が増える。即ち、トナー帯電量が高い状態では現像スリーブのトナー付着が発生し易く、トナー帯電量が低い状態では現像スリーブのトナー付着が発生し難い。
図5(a)に、現像スリーブが停止状態で且つVbackが大きい場合のトナーの様子を示す。現像スリーブのトナー付着は、現像スリーブ41が停止状態にある時の現像スリーブ41の現像電圧と感光ドラム1の表面電位との電位差(Vback)によって生じるが、その発生状態はVbackの大きさと、その時のトナー帯電量とによって大きく変わる。トナー48を現像スリーブ41側に引きつける電界つまりVbackがかかっていると、トナー48を現像スリーブ41へ付着させる現象が発生し易い。このときにVbackが大きいほど、トナー48とキャリア49とが引き付けあう静電気力よりも、トナー48を現像スリーブ41側に押し付ける電気的な力の方が強くなるので、トナー48はキャリア49の表面から離れ現像スリーブ41側に移動し易くなる。また、トナー48は帯電量が高いほど、電界によってキャリア49の表面から引き離され易いので、トナー帯電量が高い場合には現像スリーブ41側に移動するトナー48の量が増える。即ち、トナー帯電量が高い状態では現像スリーブのトナー付着が発生し易く、トナー帯電量が低い状態では現像スリーブのトナー付着が発生し難い。
従来の画像形成装置に関し、イエローの画像形成部PYにおける現像スリーブのトナー付着について図13を用いて説明する。図13では、上から順に現像位置c(図2参照)における感光ドラム1の帯電電位、現像DC、現像AC、Vback、現像スリーブ41の回転駆動を示す。図13に示すように、画像形成時には、感光ドラム1の表面電位(帯電電位)が−750Vで、現像スリーブ41に−590Vの現像電圧が印加されている。つまり、画像形成時のVbackは160Vである。
現像電源共通タイプの画像形成装置では、画像形成部PYの画像形成が終了しても他の画像形成部PM、PCの画像形成が終了していない場合があるため、図13に示すように、現像電圧が印加された状態が維持される(図中の区間b)。この場合に、画像形成部PYでは画像形成時のVback(160V)が生じている状態で現像スリーブ41が停止される。すると、既に述べたように、感光ドラム1に対向した現像スリーブ41の一部箇所にだけVbackがかかってしまい(図5(a)参照)、現像スリーブ41の表面にトナーがライン状に付着する。このように、画像形成部PYでは画像形成終了時に現像スリーブ41を停止させた場合、感光ドラム1に画像形成時と同じ帯電電位が、また現像スリーブ41に画像形成時と同じ現像電圧が印加されたままであるので、画像形成時と同じVbackがかかる。そのため、感光ドラム1に対向する現像スリーブ41の表面にトナー付着が生じやすい。特に現像ACが印加されている区間(図中の区間c)では、トナーが現像スリーブ41に付着しやすい。
また、図示を省略したが、現像電源共通タイプの画像形成装置では、画像形成部9Cの画像形成開始時に関し、他の画像形成部PY、PMでの画像形成に伴い現像電源V2Aによる現像電圧が印加済みで、現像電圧印加時に帯電電位が略同時に立ち上げられる。しかし、その際に画像形成部9Cの現像スリーブ41は停止したままである。つまり、画像形成時のVbackが生じている状態で現像スリーブ41が停止している。そのため、感光ドラム1に対向する現像スリーブ41の表面にトナー付着が生じやすい。
そこで、本実施形態では上記点に鑑み、画像形成開始時や終了時に現像スリーブ41が停止状態である画像形成部に関し、Vbackを画像形成時のVbackよりも低い電位差とする制御(かぶり取り電位制御)を行う。こうすると、図5(b)に示すように、キャリア49にトナー48が付着した状態を保つことができるので、現像スリーブ41にトナー48が付着し難くなる。つまり、現像スリーブ41に付着するトナーが低減され得る。
本実施形態のかぶり取り電位制御について、図6乃至図10を用いて説明する。上述したように、本実施形態の場合、画像形成部PY、PM、PC毎にトナー付着の生じ得るタイミングが異なるので、画像形成部PY、PM、PC毎に分けて説明する。本実施形態のかぶり取り電位制御は、画像形成ジョブの前回転時や後回転時に実行される。なお、本実施形態の場合、制御部101は、中間転写ベルト91の移動方向上流側の画像形成部PYから順に、画像形成開始時に現像スリーブ41の回転を開始させ、画像形成終了時に現像スリーブ41を停止させる。
[イエローのかぶり取り電位制御]
まず、イエローの画像形成部PYのかぶり取り電位制御(モード)について、図2及び図3を参照しながら図6及び図7を用いて説明する。図6に示すように、制御部101(図1参照)は不図示のモータ等を制御して感光ドラム1Yの回転を開始すると共に(S11)、帯電電源V1を制御して感光ドラム1Yの帯電電位を例えば−750Vにすべく帯電電圧の印加を開始する(S12)。制御部101は、現像電源V2Aを制御して現像DC(−590V)の印加を開始する(S13)。また、制御部101は、現像DCの印加開始にあわせてモータ60を制御して現像スリーブ41Yの回転を開始する(S14)。そして、制御部101は現像電源V2Aを制御して現像ACの印加を開始する(S15)。これにより、画像形成時のVbackは160V(750−590)となる。その後、制御部101は、画像信号に基づきイエローの画像形成を開始する(S16)。なお、既に述べたように、画像形成部PYにおいて現像電源V2Aの制御に従って現像DCや現像ACの印加が開始された場合には、画像形成部PM、PCにおいても現像DCや現像ACの印加が開始される。
まず、イエローの画像形成部PYのかぶり取り電位制御(モード)について、図2及び図3を参照しながら図6及び図7を用いて説明する。図6に示すように、制御部101(図1参照)は不図示のモータ等を制御して感光ドラム1Yの回転を開始すると共に(S11)、帯電電源V1を制御して感光ドラム1Yの帯電電位を例えば−750Vにすべく帯電電圧の印加を開始する(S12)。制御部101は、現像電源V2Aを制御して現像DC(−590V)の印加を開始する(S13)。また、制御部101は、現像DCの印加開始にあわせてモータ60を制御して現像スリーブ41Yの回転を開始する(S14)。そして、制御部101は現像電源V2Aを制御して現像ACの印加を開始する(S15)。これにより、画像形成時のVbackは160V(750−590)となる。その後、制御部101は、画像信号に基づきイエローの画像形成を開始する(S16)。なお、既に述べたように、画像形成部PYにおいて現像電源V2Aの制御に従って現像DCや現像ACの印加が開始された場合には、画像形成部PM、PCにおいても現像DCや現像ACの印加が開始される。
制御部101はイエローの画像形成が終了した場合に(S21)、以下の後回転制御を実行する。制御部101は、感光ドラム1Yの帯電電位を例えば画像形成時の−750Vから−660Vに変更すべく、帯電電源V1を制御して帯電電圧を画像形成時よりも低い電圧(絶対値)に切り替える(S22)。これと略同時に、制御部101は現像スリーブ41を停止する(S23)。画像形成部PYでは現像電源V2Aが共通である故に、制御部101によって画像形成部PCで現像DCの印加が停止されることによって(S28)、現像AC及び現像DCの印加が停止される(S24及びS26)。その際に、制御部101は帯電電源V1を制御して帯電電圧の印加を停止する(S25)。そして、制御部101は不図示のモータ等を制御して感光ドラム1Yを停止する(S27)。
図7に示すように、上述した画像形成部PYのかぶり取り電位制御では、イエローの画像形成終了時(後回転時)に、現像スリーブ41の回転が停止される。この現像スリーブ41の回転停止のタイミング(OFF)と略同時に、現像位置c(図2参照)の感光ドラム1Yの帯電電位が画像形成時の−750Vから−680Vに変更される。感光ドラム1Yの帯電電位が下げられることに伴い、Vbackは画像形成時の160Vから90V(680−590)に下がる。このようにして、画像形成部PYにおいて現像スリーブ41の停止から現像DCの印加停止までの間、画像形成時よりも小さいVbackがかけられた状態が維持される。これによれば、他の画像形成部PM、PCの画像形成が終了しておらず、画像形成部PYにおいて現像スリーブ41の停止後も現像電圧が印加された状態が続くとしても、現像スリーブ41にトナーが付着するのを抑制できる。
なお、上述したように帯電電源V1を制御してVbackを変更する場合、帯電電源V1を制御するタイミングは、帯電位置aが現像位置cに到達するまでにかかる時間だけ、現像スリーブ41の回転停止のタイミングよりも早い。具体的に説明すると、例えば図2に示した帯電位置aから現像位置cまでは距離が48mmで、感光ドラム1の回転速度が240mm/secであるとした場合、帯電位置aが現像位置cに到達するまでにかかる時間は200msecである。この場合、現像スリーブ41の回転停止のタイミングと略同時に、現像位置cの感光ドラム1の帯電電位を−750Vから−680Vに変更するために、現像スリーブ41の回転停止のタイミングよりも200msec早く帯電電圧が下げられる。
[シアンのかぶり取り電位制御]
次に、シアンの画像形成部PCのかぶり取り電位制御(モード)について、図2及び図3を参照しながら図8及び図9を用いて説明する。制御部101(図1参照)は、以下の前回転制御を実行する。図8に示すように、制御部101は不図示のモータ等を制御して感光ドラム1Cの回転を開始する(S31)。制御部101は、帯電電源V1を制御して感光ドラム1Cの帯電電位を画像形成時の−750Vでなく−680Vにすべく帯電電圧の印加を開始する(S32)。画像形成部PCでは現像電源V2Aが共通である故に、制御部101によって画像形成部PYで現像DCの印加が開始されることによって(S38)、現像DC及び現像ACの印加が開始される(S33及びS34)。そして、画像形成部PYで画像形成が開始されると(図6のS16参照)、制御部101は、感光ドラム1Cの帯電電位を−680Vから画像形成時の−750Vに変更すべく、帯電電源V1を制御して帯電電圧を高い電圧(絶対値)に切り替える(S35)。その後、制御部101はモータ60を制御して現像スリーブ41の回転を開始する(S36)。その後、制御部101は、画像信号に基づきシアンの画像形成を開始する(S37)。
次に、シアンの画像形成部PCのかぶり取り電位制御(モード)について、図2及び図3を参照しながら図8及び図9を用いて説明する。制御部101(図1参照)は、以下の前回転制御を実行する。図8に示すように、制御部101は不図示のモータ等を制御して感光ドラム1Cの回転を開始する(S31)。制御部101は、帯電電源V1を制御して感光ドラム1Cの帯電電位を画像形成時の−750Vでなく−680Vにすべく帯電電圧の印加を開始する(S32)。画像形成部PCでは現像電源V2Aが共通である故に、制御部101によって画像形成部PYで現像DCの印加が開始されることによって(S38)、現像DC及び現像ACの印加が開始される(S33及びS34)。そして、画像形成部PYで画像形成が開始されると(図6のS16参照)、制御部101は、感光ドラム1Cの帯電電位を−680Vから画像形成時の−750Vに変更すべく、帯電電源V1を制御して帯電電圧を高い電圧(絶対値)に切り替える(S35)。その後、制御部101はモータ60を制御して現像スリーブ41の回転を開始する(S36)。その後、制御部101は、画像信号に基づきシアンの画像形成を開始する(S37)。
制御部101はシアンの画像形成が終了した場合に(S41)、以下の後回転制御を実行する。制御部101は、現像電源V2Aを制御して現像ACの印加を停止する(S42)。これと略同時に、制御部101はモータ60を制御して現像スリーブ41を停止し(S43)、また帯電電源V1を制御して帯電電圧の印加を停止する(S44)。制御部101は、現像電源V2Aを制御して現像DCの印加を停止する(S45)。そして、制御部101は不図示のモータ等を制御して感光ドラム1Cを停止する(S46)。なお、既に述べたように、画像形成部PCにおいて現像電源V2Aの制御に従って現像DCや現像ACの印加が停止された場合には、画像形成部PY、PMにおいても現像DCや現像ACの印加が停止される。
図9に示すように、上述した画像形成部PCのかぶり取り電位制御では、シアンの画像形成開始時(前回転時)に、現像位置c(図2参照)の感光ドラム1Cの帯電電位を画像形成時の−750Vよりも低い−680Vとする。他方、現像DCは画像形成部PYでの現像DCの印加開始時に−590Vが印加済みである。そして、現像スリーブ41の回転開始のタイミング(ON)と略同時に、感光ドラム1Cの帯電電位が−680Vから−750Vに変わる。即ち、Vbackが画像形成時の160Vよりも低い90V(680−590)に下げられた状態は、現像DCの印加開始から現像スリーブ41の回転開始までの間つまりは現像スリーブ41が停止している間、維持される。これによれば、画像形成部PCにおいて画像形成開始時に現像スリーブ41を回転開始する前に、他の画像形成部PY、PMの画像形成の開始に伴い現像電圧が印加された状態でも、現像スリーブ41にトナーが付着するのを抑制できる。
[マゼンタのかぶり取り電位制御]
続いて、マゼンタの画像形成部PMのかぶり取り電位制御(モード)について、図10を用いて説明する。画像形成部PMのかぶり取り電位制御は、画像形成部PMにおいて上述した画像形成部PCのかぶり取り電位制御の前回転制御(図8のS31〜S38)と、上述した画像形成部PYのかぶり取り電位制御の後回転制御(図6のS21〜S28)とを適用する。これは、マゼンタの画像形成開始前はシアンと同様にイエローの画像形成時に現像電圧の印加が開始され、画像形成終了後はイエローと同様にシアンの画像形成終了時に現像電圧の印加が停止されるからである。そこで、画像形成部PMの場合、画像形成開始時において現像スリーブ41が停止している間、画像形成時よりも低いVbackがかけられた状態とする。また、画像形成終了時において現像スリーブ41が停止されてから所定時間が経過するまでの間、画像形成時よりも低いVbackがかけられた状態とする。これにより、現像スリーブ41にトナー付着が発生するのを抑制できる。
続いて、マゼンタの画像形成部PMのかぶり取り電位制御(モード)について、図10を用いて説明する。画像形成部PMのかぶり取り電位制御は、画像形成部PMにおいて上述した画像形成部PCのかぶり取り電位制御の前回転制御(図8のS31〜S38)と、上述した画像形成部PYのかぶり取り電位制御の後回転制御(図6のS21〜S28)とを適用する。これは、マゼンタの画像形成開始前はシアンと同様にイエローの画像形成時に現像電圧の印加が開始され、画像形成終了後はイエローと同様にシアンの画像形成終了時に現像電圧の印加が停止されるからである。そこで、画像形成部PMの場合、画像形成開始時において現像スリーブ41が停止している間、画像形成時よりも低いVbackがかけられた状態とする。また、画像形成終了時において現像スリーブ41が停止されてから所定時間が経過するまでの間、画像形成時よりも低いVbackがかけられた状態とする。これにより、現像スリーブ41にトナー付着が発生するのを抑制できる。
なお、現像電源が共通化されていないブラックの画像形成部PBkに関しては、従来と同様の前回転制御及び後回転制御を行えばよい。
以上説明したように、本実施形態の画像形成装置100では、画像形成開始時(前回転時)や画像形成終了時(後回転時)に上述したかぶり取り電位制御を行うことによって、現像スリーブ41のトナー付着を低減することができる。即ち、帯電電圧を制御してかぶり取り電位(Vback)を画像形成時よりも小さくすることで、現像スリーブ41が停止状態である画像形成部において、Vbackは画像形成時よりも小さい状態が維持される。これにより、現像スリーブ41のトナー付着を低減でき、もって現像スリーブ41のトナー付着に起因する画像不良を抑制することができる。また、現像スリーブ41は無駄に回転されないので、トナー劣化に起因する画像不良が抑制され得る。
ところで、本願発明者らは、Vbackの大きさを変えて画像形成を行った場合の、横スジ画像及び記録材上のトナーかぶりの発生状態を調べた。結果を表1に示す。表1において、丸印は結果が非常に良いことを示し、バツ印は結果が良くないことを示す。また、トナーかぶりに関し、三角印は結果が非常に良いとまでは言えないが比較的に良いことを示す。
表1から理解できるように、Vbackが100V以下であれば、非画像形成時に上述したかぶり取り電位制御を行わなくても、横スジ画像を抑制することは可能である。しかしながら、Vbackが100V以下で画像形成を行った場合、トナーかぶりが目立つようになる(かぶり量が増える)。画像形成時にトナーかぶりを生じさせるよりは非画像形成時に横スジ画像を発生させた方が小さな影響で済むので、画像形成時のVbackをトナーかぶりが生じ難い160Vに設定するのが一般的である。そうすると、既に述べたように、非画像形成時に現像スリーブ41を停止した際に、横スジ画像を生じさせる原因となるトナー付着が生じやすくなる。
そこで、本実施形態では上述したかぶり取り電位制御を行うことによって、横スジ画像の発生を抑制可能な電位までVbackを下げる(切り替える)ようにした。ただし、Vbackを70V以下に下げると、中間転写ベルト上の本来トナーが付着しない箇所へのトナー付着が目立つようになり、それに伴って二次転写ローラ10の汚れ量が増加してしまう。これを避けるためにも、かぶり取り電位制御時のVbackは100V〜80Vとするとよく、90V程度とするのがより好ましい。
また、既に述べたように、現像スリーブのトナー付着はトナー帯電量が高い場合に発生し易いが、そのトナー帯電量は環境の相対湿度(もしくは絶対水分量)に応じて変化することが知られている。トナー帯電量は、画像形成装置の使用環境が低湿度環境であるほど高くなり、高湿度環境であるほど低くなり得る。これは、高湿度環境ほどトナーの電荷が放電されてしまいやすいためである。また、トナー帯電量は現像剤の耐久状況に応じて変化し得る。即ち、二成分現像システムの現像剤はトナーとキャリアから構成されており、その摩擦帯電によりトナーとキャリアが帯電量を得る。ここで、現像剤が初期状態つまり現像装置内の現像剤の使用が開始されてから所定枚数(例えば、五万枚以上)の画像形成を終えるまでは、トナー帯電量は高い。しかしながら、現像剤が繰り返し使用されると、トナーの外添剤や粒径の小さいトナーがキャリア表面に付着しやすくなる。そして、耐久が進みキャリア表面がそれらで覆われてしまうと、キャリアのトナーに対する電荷付与能力が低下するので、トナー帯電量は次第に低くなる。従って、低湿度環境でかつ現像剤が初期状態である場合にトナー帯電量は高く、高湿度環境でかつ現像剤が耐久状態である場合にトナーの帯電量は低い。それ故、上述した現像スリーブのトナー付着は、低湿度環境でかつ現像剤が初期状態である場合に生じやすく、高湿度環境でかつ現像剤が耐久状態である場合に生じ難いと言える。
これに対し、かぶり取り電位を小さくしたときに生じやすくなるかぶりの量は、トナー帯電量が高いほど少なく、トナー帯電量が低いほど多くなりやすい。つまり、現像スリーブのトナー付着とは異なり、低湿度環境でかつ現像剤が初期状態である場合にかぶり量は少なく、高湿度環境でかつ現像剤が耐久状態である場合にかぶり量は多くなりやすい。上記点について表2にまとめて記す。
上述したかぶり取り電位制御(図6、図8、図10参照)では、トナー帯電量に関わらずVbackを同じ電位差(例えば90V)に下げている。しかしながら、トナーの帯電量に関する情報つまりは環境の湿度(若しくは水分量)及び現像剤の状態に応じて、かぶり取り電位制御時のVbackの大きさを異ならせるとよい。つまり、かぶり取り電位制御時のVbackは一定の電位差に制御されることに限らない。例えば、以下の表3に示した大きさ(電位差)のVbackとするように制御してもよい。そのために、図1に示すように、湿度検知手段としての温湿度センサ50が画像形成装置100の装置本体内に設けられ、温湿度センサ50が画像形成部の周辺の温度や湿度を検知できるようにしている。また、図4に示すように、画像を形成した記録材Sの枚数を積算して記憶する記憶部103が設けられている。これら温湿度センサ50及び記憶部103は、トナーの帯電量に関する情報を検出する帯電量検出手段として機能する。そして、制御部101は、温湿度センサ50により検知された湿度及び記憶部103に記憶された枚数(耐久枚数)に応じ、表3に従ってVbackを設定する。
例えば、相対湿度15%以下で耐久枚数10000枚以下(トナー帯電量が高い)の場合、かぶり取り電位制御時のVbackは表3に従って80Vに設定される。この場合、帯電電位を−750Vから−670Vに変えることで、Vbackを画像形成時(160V)よりも低い80V(670−590)にする。かぶり取り電位制御時にVbackを80Vにまで下げることにより、トナー帯電量が高い場合であってもトナー付着を低減することが可能となる。
例えば、相対湿度71%以上で耐久枚数50001枚以上(トナー帯電量が低い)の場合、かぶり取り電位制御時のVbackは表3に従って140Vに設定される。この場合、帯電電位を−750Vから−730Vに変えることで、Vbackを画像形成時(160V)よりも低い140V(730−590)にする。かぶり取り電位制御時にVbackを140Vまで下げれば、トナー帯電量が低い場合にはトナー付着を十分に低減することが可能である。ただし、この場合に例えばVbackを140V以下に下げると、中間転写ベルト上に付着するトナーが増え、それに伴い二次転写ローラ10の汚れ量が増加してしまう。これを避けるために、ここではかぶり取り電位制御時のVbackを140Vに設定した。
以上のように、画像形成装置の使用環境及び現像剤の耐久状態に応じて、かぶり取り電位制御時のVbackを適切な値に設定し得る。これにより、どのような環境下であっても、現像スリーブのトナー付着を抑制することが可能となる。
また、トナーの帯電量に関する情報が所定の帯電量に相当する値よりも低い場合には上述したかぶり取り電位制御を行わず、トナーの帯電量に関する情報が所定の帯電量に相当する値以上の場合に上述したかぶり取り電位制御を行うようにするのが好ましい。これによれば、装置の運用上、効率的に現像スリーブのトナー付着を抑制し得る。
ところで、上述した画像形成装置100においても、トナーの劣化を抑制するために紙間で現像スリーブ41を極力停止するのが好ましい。特に、両面印刷時の紙待ちや定着装置の温度調整待ちなどの比較的に紙間が長い場合、現像スリーブ41の空回転時間が増えトナーの劣化を生じさせ易いがため、現像スリーブ41を停止するのが好ましい。また、紙間が比較的に長ければ、現像スリーブ41を停止する時間的な余裕もある。しかしながら、従来では紙間で現像スリーブ41を停止すると、現像スリーブのトナー付着が生じていた。この点について図14を用いて説明する。図14に、画像形成ジョブの非画像形成時(紙間)に現像スリーブ41を区間aにわたって停止した場合における、従来例の帯電電位及び現像電圧を示す。
図14に示すように、例えば感光ドラム1の表面電位(帯電電位)が−750Vで、現像スリーブ41に−590Vの現像電圧が印加されていた場合、トナーが160VのVbackにより現像スリーブ41の表面に引き寄せられる。これが、現像スリーブのトナー付着となる。即ち、画像形成ジョブの非画像形成時に現像スリーブ41を停止させた場合、感光ドラム1に画像形成時と同じ帯電電圧が、また現像スリーブ41に画像形成時と同じ現像電圧が印加されたままであることから、画像形成時と同じVbackがかかる。そのため、感光ドラム1に対向する現像スリーブ41の表面にトナー付着が発生しやすくなる。
その後に、次の画像形成時に現像スリーブ41が回転されると、現像スリーブ41の表面にトナー付着が生じている箇所は、付着したトナーの電荷により現像スリーブ41と感光ドラム1の間の電界が異なり、その領域だけ画像濃度が濃くなる現象が生じる。例えば、感光ドラム1の露光部電位が−390Vで現像スリーブ41に−590Vが印加されている場合、その電位差200Vによりネガ帯電したトナーが現像される。ただし、トナー付着が生じた現像スリーブ41の箇所は、トナーの電荷によりその電位差が200Vよりもやや高い状態となるため、その箇所に相当する領域だけ濃度が濃くなってしまう。
本実施形態では上記点に鑑み、連続画像形成ジョブの非画像形成時(紙間)に現像スリーブ41を停止する際に、現像スリーブ停止中のVbackを画像形成時のVbackよりも低い電位差とする制御(かぶり取り電位制御)を行うのが好ましい。こうすると、キャリア49にトナー48が付着した状態を保つことができるので(図5(b)参照)、現像スリーブ41にトナー48が付着し難くなる。つまり、現像スリーブ41に付着するトナーが低減され得る。
<参考例>
紙間時のかぶり取り電位制御(モード)の参考例について、図2を参照しながら図11及び図12を用いて説明する。本実施形態では、画像形成ジョブの紙間における現像スリーブ41の停止にあわせて帯電電圧を切り替えることにより、現像スリーブ停止中のVbackを画像形成時よりも低い電位にする。なお、図11に示すかぶり取り電位制御は制御部101によって画像形成部PY〜PBk毎(画像形成部毎)に実行される。
紙間時のかぶり取り電位制御(モード)の参考例について、図2を参照しながら図11及び図12を用いて説明する。本実施形態では、画像形成ジョブの紙間における現像スリーブ41の停止にあわせて帯電電圧を切り替えることにより、現像スリーブ停止中のVbackを画像形成時よりも低い電位にする。なお、図11に示すかぶり取り電位制御は制御部101によって画像形成部PY〜PBk毎(画像形成部毎)に実行される。
図11に示すように、制御部101は連続画像形成ジョブの実行中に所定時間よりも長い紙間を検知した場合に(S1)、帯電電源V1を制御して帯電電圧を画像形成時よりも低い電圧(絶対値)に切り替える(S2)。これにより、感光ドラム1の帯電電位は例えば画像形成時の−750Vから−680Vに変わる。これと略同時に、制御部101はモータ60を制御して現像スリーブ41を停止する(S3)。この帯電電圧の印加状態及び現像スリーブ41の停止状態は、次の記録材Sが一次転写部dに到達して紙間が終了するタイミングまで維持される。また、制御部101は現像スリーブ41の停止中も、現像DCを画像形成時と同じ(例えば−590V)に維持すべく、現像電源V2A(図3参照)を制御し続けている。
なお、ここでの所定時間よりも長い紙間は、一次転写部d(図2参照)において前の記録材Sが通過してから次の記録材Sが到達するまでの時間が比較的に長い紙間のことを言い、具体的には両面印刷時の紙待ちや定着装置の温度調整待ちのための紙間である。
制御部101は、紙間が終了するタイミングでモータ60を制御して現像スリーブ41の回転を再開する(S4)。これと略同時に、制御部101は、帯電電源V1を制御して帯電電圧を画像形成時の電圧に切り替える(S5)。これにより、感光ドラム1の帯電電位は例えば−680Vから−750Vに戻される。その後、制御部101は画像形成を再開する(S6)。
図12は上述したかぶり取り電位制御を説明するタイミングチャートであり、上から順に現像位置c(図2参照)における感光ドラム1の帯電電位、現像DC、現像AC、現像スリーブ41の回転駆動を示す。
図12に示すように、上述したかぶり取り電位制御では、紙間において、現像スリーブ41の停止タイミング(OFF)と略同時に、帯電電位が画像形成時の−750Vよりも低い−680Vに切り替えられる。帯電電位が低くなることに伴い、Vbackは画像形成時の160V(750−590)から、90V(680−590)に下がる。そして、紙間が終了して現像スリーブ41の回転を再開する時に、現像スリーブ41の開始タイミング(ON)と略同時に、帯電電位が画像形成時の−750Vに切り替えられる。これに伴い、Vbackは90Vから画像形成時の160Vに戻る。Vbackが160Vに戻った状態で、画像形成が再開される。このようにして、紙間において現像スリーブ41が停止している間、Vbackは画像形成時よりも小さい状態が維持される。この場合、図5(b)に示すように、キャリア49にトナー48が付着した状態を保つことができることから、現像スリーブ41にトナーが付着するのを抑制できる。
以上のように、紙間において現像スリーブを停止する際に、帯電電圧を制御してかぶり取り電位(Vback)を画像形成時よりも小さくすることで、紙間で現像スリーブを停止させている間、Vbackは画像形成時よりも小さい状態が維持されるようにした。これにより、トナー劣化を抑制するために紙間において現像スリーブを停止したいような場合に、現像スリーブのトナー付着を低減でき、もって現像スリーブのトナー付着に起因する画像不良を抑制することができる。また、現像スリーブを停止させることで空回転時間が減るので、トナー劣化に起因する画像不良を抑制し得る。
<他の実施形態>
なお、かぶり取り電位制御時(モード実行時)に帯電電源V1を制御することによらず、帯電電源V1に一定の帯電電圧(−750V)を印加させておき、露光装置3を制御して感光ドラム1の表面電位の絶対値を低下させてもよい。この場合、露光装置3(図2参照)は帯電電圧で帯電された感光ドラム1の表面を除電露光する除電手段として機能する。除電露光時の露光部電位は、画像形成時と異なる。即ち、露光装置3は画像形成時と除電露光時とで異なる光量のレーザー光を照射でき、帯電された感光ドラム1Yの表面を露光して帯電電位の絶対値を各々の所定電位まで低下させる。
なお、かぶり取り電位制御時(モード実行時)に帯電電源V1を制御することによらず、帯電電源V1に一定の帯電電圧(−750V)を印加させておき、露光装置3を制御して感光ドラム1の表面電位の絶対値を低下させてもよい。この場合、露光装置3(図2参照)は帯電電圧で帯電された感光ドラム1の表面を除電露光する除電手段として機能する。除電露光時の露光部電位は、画像形成時と異なる。即ち、露光装置3は画像形成時と除電露光時とで異なる光量のレーザー光を照射でき、帯電された感光ドラム1Yの表面を露光して帯電電位の絶対値を各々の所定電位まで低下させる。
ただし、図2に示す露光位置bから現像位置cまでの距離が例えば24mmである場合、感光ドラム1の回転速度が240mm/secならば、感光ドラム1上の露光位置b(除電位置)から現像位置cまで移動するのにかかる時間は100msecである。この場合、現像スリーブ41の回転停止のタイミングと略同時に、現像位置cの感光ドラム1の帯電電位を−750Vから−660Vに変更するために、現像スリーブ41の回転停止のタイミングよりも100msec早く帯電電圧が下げられる。
なお、上述した実施形態ではイエロー、マゼンタ、シアンのVbackを全て同じ値(90V)に下げるようにしたが、例えば湿度及び耐久枚数に応じて(表3参照)、各色毎に異なるVbackを設定できるようにしてもよい。
1(1Y〜1Bk)…像担持体(感光ドラム)、2(2Y〜2Bk)…帯電手段(帯電部材、帯電ローラ)、3…除電手段(露光手段、露光装置)、4(4Y、4M、4C、4Bk)…現像装置、41…現像剤担持体(現像スリーブ)、50…帯電量検出手段(湿度検知手段、温湿度センサ)、60…駆動手段(モータ)、100(100A)…画像形成装置、101…制御手段(制御部)、103…帯電量検出手段(記憶手段、記憶部)、V1…帯電手段(帯電電圧印加手段、帯電電源)、V2(V2A)…現像電圧印加手段(現像電源)、PY〜PBk…画像形成部
Claims (8)
- 回転する像担持体と、前記像担持体の表面を表面電位に帯電する帯電手段と、トナーとキャリアとを有する現像剤を担持して回転し、現像電圧が印加されることで前記像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体を回転駆動する駆動手段とを有し、前記像担持体に形成されたトナー像を別の像担持体に転写するために前記別の像担持体の移動方向に並べて配置された複数の画像形成部と、
前記複数の画像形成部それぞれの前記現像剤担持体に現像電圧を印加する共通の現像電圧印加手段と、
画像形成開始時に、前記現像電圧印加手段による現像電圧の印加を開始して、前記移動方向上流側の前記画像形成部から順に前記現像剤担持体の回転を開始する場合に、前記移動方向の最上流以外の前記画像形成部毎に、前記現像電圧印加手段による現像電圧の印加開始から前記現像剤担持体の回転開始までの間、前記像担持体の表面電位と前記現像電圧との電位差が画像形成時よりも小さくなるように、前記像担持体の表面電位を調整する制御手段と、を備える、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 回転する像担持体と、前記像担持体の表面を表面電位に帯電する帯電手段と、トナーとキャリアとを有する現像剤を担持して回転し、現像電圧が印加されることで前記像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体を回転駆動する駆動手段とを有し、前記像担持体に形成されたトナー像を別の像担持体に転写するために前記別の像担持体の移動方向に並べて配置された複数の画像形成部と、
前記複数の画像形成部それぞれの前記現像剤担持体に現像電圧を印加する共通の現像電圧印加手段と、
画像形成終了時に、前記移動方向の最下流の前記画像形成部の画像形成終了に伴い前記現像電圧印加手段による現像電圧の印加を停止するまでに、前記移動方向上流側の前記画像形成部から順に前記現像剤担持体を停止する場合に、前記移動方向の最下流以外の前記画像形成部毎に、前記現像剤担持体の停止から前記現像電圧印加手段による現像電圧の印加停止までの間、前記像担持体の表面電位と前記現像電圧との電位差が画像形成時よりも小さくなるように、前記像担持体の表面電位を調整する制御手段と、を備える、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記トナーの帯電量に関する情報を検出する帯電量検出手段を備え、
前記制御手段は、前記帯電量検出手段により検出されたトナーの帯電量に関する情報が所定の帯電量に相当する値以上の場合に、前記像担持体の表面電位を調整する、
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。 - 前記帯電量検出手段は、前記画像形成部の周辺の湿度を検知する湿度検知手段と、画像形成時に画像を形成した記録材の枚数を積算して記憶する記憶手段と、を有し、
前記制御手段は、前記湿度検知手段により検知された湿度及び前記記憶手段に記憶された枚数に応じて前記電位差を設定する、
ことを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。 - 前記帯電手段は、帯電電圧が印加されることにより前記像担持体を帯電する帯電部材と、前記帯電部材に前記帯電電圧を印加する帯電電圧印加手段とを有し、
前記制御手段は、前記帯電電圧印加手段を制御して前記像担持体の表面電位を調整する、
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。 - 前記帯電手段よりも前記像担持体の回転方向下流側に設けられ、前記帯電された像担持体の表面を除電して前記表面電位の絶対値を低下させる除電手段を備え、
前記制御手段は、前記除電手段を制御して前記像担持体の表面電位を調整する、
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。 - 前記除電手段は、画像形成時に前記帯電された前記像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光手段である、
ことを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。 - 前記別の像担持体は、前記像担持体から転写されたトナー像を担持して回転する中間転写体である、
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。
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