JP3760835B2

JP3760835B2 - 画像形成装置および制御方法

Info

Publication number: JP3760835B2
Application number: JP2001326220A
Authority: JP
Inventors: 重隆黒須; 広晃三保; 聡西田; 浩史森本; 正志齊藤
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2001-10-24
Filing date: 2001-10-24
Publication date: 2006-03-29
Anticipated expiration: 2021-10-24
Also published as: JP2003131536A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ等に用いる画像形成装置とその制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、高速で高画質を要求される画像形成装置には、殆どの場合、電子写真方式を中心とする静電潜像方式の画像形成方法が採用されている。
【０００３】
その理由は、高画質画像が、高速かつ安定的に得られる他、カラー画像やデジタル画像形成へも適用可能であることが挙げられよう。従って、今後も静電潜像方式の画像形成方法は、大きな地歩を占めていくと考えられる。
【０００４】
しかしながら、市場からの画像形成技術に対する性能要求レベルは高く、しかも年々上昇している。このため静電潜像方式においても更なる性能向上が求められている。
【０００５】
その要求の中で、最も大きなものはいうまでもなく更なる画質の向上であり、その対応策としては、トナーを少粒径化し、また粒径分布や粒子形状を揃えることが有効である。
【０００６】
しかしながら、トナーの小粒径化や粒子分布、粒子形状を揃えることは、他の問題を引き起こすことも多く、これらの対策なしには実用化は困難である。
【０００７】
従来より、感光体上の転写残トナーのクリーニング方法としては、ブレード状の弾性体を感光体面に押圧して機械的にクリーニングする方法が知られている。
【０００８】
しかし、ブレードの先端部が摩耗してくると転写残トナーや紙詰まり時の如く、多量に未転写トナーが存在する場合等には、クリーニング出来きれずにすり抜けてしまいクリーニング不良が発生した。これは感光体面に当接させたブレードの先端が感光体面の移動により振動して、ブレード先端と感光体面との間の僅かな間隙を、すり抜けてしまうためと思われる。
【０００９】
上記の対応策としては、クリーニングブレードの前に補助手段として、回転駆動するブラシを当接させて機械的に感光体上のトナーをかきあらし、クリーニングし易くしたり、同じくクリーニングブレードの前に半導電性の弾性体ローラを当接させて回転駆動させると共に、現像時のトナーと逆極性のバイアスを印加してローラに感光体上のトナーを吸着させてクリーニングブレードに到達するトナー量を減らす方法が提案されている。
【００１０】
しかし、近年トナーについては小粒径化が進み、更にいわゆる重合法による製造により球形度が上がっているため、高画質が得られる反面、ブラシによるかきあらしに対しては、かきあらされたトナーが飛散し易く、機内を汚染したり、クリーニング手段の周辺にある帯電極を汚して帯電ムラを引き起こすといった問題が生じている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
その上、例えば転写部材がローラ等で、そのクリーニングを静電的に行う画像形成装置においては、通常転写ローラに付着したトナーは±両極性のものが混在しているため、これらを静電的に像担持体（感光体或いは中間転写体）に戻すのに＋と−のバイアスを交互に印加する方法を採っている。しかし、現像時とは逆極性に帯電してしまったトナーを像担持体に戻しても、該トナーの極性はクリーニング補助手段としてのローラに印加されたバイアスと同極となり、クリーニング補助手段に吸着出来ないばかりか、像担持体への静電吸着力が増加してクリーニングを一層困難なものにしてしまったり、その電荷が像担持体上に残留して次回の画像形成時にゴーストとして、画像上に出てしまうといった問題があった。
【００１２】
即ち、電子写真方式を採用した画像形成装置において、感光体のクリーニング手段として弾性ブレードを用いたクリーニング手段が広く使用されている。しかし、小粒径トナーや粒径分布、粒子形状の揃ったトナーを用い、しかも転写部材のクリーニングも行なおうとする場合、弾性ブレードでは充分にクリーニング出来なくなる。
【００１３】
これは、混色やポチ、ピンポール発生による画質低下の原因になる。また、長期間この状態を続けていると、感光体等に残留したトナーが凝集した強固な付着物となってとれなくなり、いわゆるフィルミング現象を起こして著しい画質の低下を招いていた。
【００１４】
従って、少粒径トナーや粒径分布、粒子形状の揃ったトナーを用い、且つ転写部材の静電的クリーニングを行っても、確実にクリーニング出来る技術を開発する必要がある。
【００１５】
更に、転写部材を静電的にクリーニングする方法では、画像形成時ではなく、画像形成の開始時と終了時に行われる他に、定期的に転写部材上に堆積したトナーのクリーニングを行い、像担持体（感光体或いは中間転写体）へ戻さなければならない。しかし、この頻度が多いと画像形成の妨げとなり、生産性を落とすことになるから、クリーニングが必要なタイミングを的確に判断し、必要なときだけ行うようにしなければならない。
【００１６】
本発明の目的は、小粒径トナーや球形度の高いトナーを使用し、転写部材のクリーニングを静電的に行っても、確実にクリーニング出来る、トナー飛散や画像メモリ等の問題を起こさない画像形成装置およびその制御方法を提供することにある。
【００１７】
本発明の目的は、さらにトナーフィルミング等による画像劣化や紙裏汚れの問題を起こさず、転写部材のクリーニングが必要なタイミングを的確に判断し、画像形成の生産性低下を極力抑えた画像形成装置およびその制御方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
発明者等は、鋭意検討した結果、本発明の目的は下記構成の何れかを採ることにより達成されることがわかった。
【００２８】
〔１〕電子写真感光体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、静電潜像を現像しトナー像を形成する現像手段とを有し、形成された感光体上のトナー像を中間転写体へ１次転写し、さらに画像支持体へ２次転写する転写手段を有する画像形成装置において、ベルト状の中間転写体を裏側から懸架するためのバックアップ部材とこれに対向して配置された２次転写部材と、該両部材間に電界を発生させる為のバイアス印加手段を具備する画像形成装置において、該２次転写部材に付着した残留トナーを静電的に中間転写体に戻し、該転写部材とトナーを機械的にクリーニングする部材の間に電極部材を設け、二次転写部材の幅方向で画像支持体の通紙幅より外側で、現像手段の現像スリーブ幅より内側の位置に２次転写部材のトナー付着量を検知するための検知手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【００２９】
〔２〕バックアップ部材とこれに対向して配置された２次転写部材との間に電界を発生させる為に、バックアップ部材にバイアス印加手段を接続し、且つ２次転写部材側を接地したことを特徴とする〔１〕記載の画像形成装置。
【００３０】
〔３〕前記２次転写部材が少なくとも半導電層を有するローラであることを特徴とする〔１〕記載の画像形成装置。
【００３１】
〔４〕前記２次転写部材のトナー付着量と画像支持体の通紙幅の情報を基に２次転写部材のクリーニング動作の制御を行うことを特徴とする〔１〕記載の画像形成装置。
【００３２】
〔５〕〔１〕記載の画像形成装置を制御する制御方法において、画像形成動作中に通紙される画像支持体の幅がそれまで通紙されていた画像支持体の幅から切り替わった時、切り替わった後の画像支持体幅がそれ以前に通紙されていた画像支持体の幅より狭い場合は、２次転写部材のクリーニング動作を行わずに画像形成動作を続行し、切り替わった後の通紙幅がそれまでの通紙幅より広く、且つ２次転写部材のトナー付着量検知手段が規定以上のトナー付着を検知した時には画像形成動作を中断し、２次転写部材のクリーニングを行った後に、画像形成動作を再スタートさせ、規定値に満たない場合は２次転写部材のクリーニングを行わず画像形成動作を続行することを特徴とする制御方法。
【００３４】
又、本発明において像担持体とは、トナー像を担持（保持）しているものという意味であり、代表的には電子写真感光体（単に感光体ということがある）及び中間転写体である。中間転写体とはトナー現像により形成されたトナー像を一旦担持させるものであり、画像支持体とは最終画像の担持体である。
【００３５】
通常、中間転写体はポリイミド、シリコーンゴム或いはこれを伸縮しない樹脂フィルムに塗布したもの等が用いられ、画像支持体は普通紙、加工紙等である。
【００３６】
転写部材とは、代表的には転写ローラであり、トナー像の転写工程において像担持体に中間転写体或いは画像支持体を接触させ、バイアス電界を付与して転写を行わせる部材である。本発明で、単に転写部材という場合は感光体から、中間転写体または画像支持体に転写するための部材（１次転写部材）であり、２次転写部材という場合は、中間転写体から画像支持体への転写を行わせる部材を指す。また、電極部材とは交番電界を印加することの出来る部材であり、通常は転写部材同様に、芯金に導電性の弾性ゴムを巻き付けた形状を有するが、これに限らずブラシ状のものでも、パット状のものでもよく、バイアス印加手段とは高圧電源であり、制御手段とはバイアス印加の電圧、周期等をコントロールするものである。
【００３８】
本発明について述べれば、２次転写部材のトナー汚れを静電的にクリーニングすることで、フイルミング等の問題がなく、構成も簡単に出来る。
【００３９】
２次転写部材のトナー付着量を検知するセンサーを適正な位置に設けることにより、トナーによる２次転写部材の汚れ具合がわかる。又、センサー近傍に高電圧源がくるのを避けることで、ノイズによる誤動作、電界によるセンサー汚れ、リーク電流によるセンサー破壊が防止できて、正確に２次転写部材の汚れを把握することができる。しかも、画像支持体幅と２次転写部材の汚れの情報に基づいてクリーニング動作を実施をさせるため、画像形成の生産性低下を抑えることが出来る。
【００４０】
ここにおいて、トナー付着量を検知するための検知手段とは、通常は反射濃度検知センサーであり、この値が規定値に満たない場合とは、予めその出力と転写部材への付着量の関係を求めておき、付着量が例え画像支持体に転写されても視覚的に画像支持体を汚す程ではない値である場合を指す。
【００４１】
【発明の実施の形態】
先ず、発明の構成及びそこで用いられる構成要素等の説明を行う。
【００５１】
図１は、２次転写部材のトナー付着状態を検知するセンサーを有する画像形成装置の構成断面図である。
【００５２】
図示していないが、感光体１の周辺に潜像形成手段と現像手段とがあり、５は現像手段中の現像スリーブである。これらにより反時計回りに回転する感光体１上に形成されたトナー像は、転写部材２（この場合は、１次転写部材）により、中間転写体１１に転写され、続いて２次転写部材１２により画像支持体６に転写される。なお、１５は中間転写体１１を２次転写部材に押圧するためのバックアップ部材（バックアップローラ）であり、１６は２次転写部材のトナー付着状態を検知する為のセンサーである。また、中間転写体に戻したトナーはクリーニング前の電極部材１３と機械的にクリーニングする部材１４によりクリーニングする。
【００５３】
図２は、センサーの設置方法を説明する為に、図１に示す画像形成装置の画像形成幅方向の長さと位置関係を示したものである。
【００５４】
本発明においては、センサーは、現像スリーブ５の幅方向長さの内側で、画像支持体幅の外側であり、かつ、２次転写部材の幅方向長さの内側に設置する。これにより、２次転写部材上の残留付着トナーの状態を的確に把握でき、次に通紙される画像支持体が、より幅の広いものになっても、クリーニングの必要があるか否か的確に決めることが出来る。
【００５５】
尚、２次転写部材のクリーニングを行う場合には、２次転写部材に付着したトナーをバイアスを印加して中間転写体１１側に引き戻さなければならないが、バイアス電圧を実際に印加するのは、２次転写部材１２でも、バックアップ部材１５の何れでもよい。図３には２次転写部材１２にバイアス印加用の高圧電源１７を取り付けた場合（図３（ａ））とバックアップ部材１５に取り付けた場合（図３（ｂ））を図示している。
【００５６】
本発明における潜像形成手段とは、通常感光体を一様に帯電させる帯電手段、一様帯電された感光体に像様に露光を与える露光手段より成っている。無論、これらを複数個持っていて、逐次トナー画像を形成して転写していく、いわゆるタンデム型カラー画像形成装置の如きものでも良い。
【００５７】
本発明の構成要件に係わる技術や要件、用いれられるトナー、画像形成装置等につき次に説明する。
【００５８】
１．感光体
本発明における感光体は、いわゆる電子写真感光体であれば、有機、無機何れの感光体でもよく、特に限定はない。しかしながら、近年最も広く用いられているのは有機感光体（ＯＰＣ）である。
【００５９】
有機感光体は、通常は、電荷発生物質として、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料等を用い、これら顔料の微粒子を樹脂中に分散後塗布して電荷発生層とし、トリメチルアミン系化合物等を電荷輸送物質として用い樹脂と共に塗布して電荷輸送層となした積層型のものが用いられる。
【００６０】
２．帯電手段、像露光手段、現像手段
電子写真方式の画像形成装置に通常用いられるものが本発明でも用いられる。
【００６１】
即ち、帯電手段としては、コロトロン、スコロトロン型のコロナ帯電器、ローラ帯電器、ブラシ帯電器等である。
【００６２】
像露光手段としては、半導体レーザー光源、ＬＥＤ光源等を用い、これらをビーム状やスポット状にして均一帯電された感光体面を像様に露光し潜像形成を行う。
【００６３】
現像手段は、一成分、二成分何れの現像方式によるものでもよく、これらは、後に述べる現像剤を用いることが出来る現像器であればよい。
【００６４】
３．本発明に用いられるトナー
本発明に用いるトナーは、小粒径で粒度分布が狭く、形状が均一なものが好ましい。
【００６５】
トナーの粒径は、具体的には体積平均粒径が３〜８μｍのものが好ましい。３μｍ未満では帯電が充分に行われずトナー飛散により、画質劣化や人体への悪影響が起こる可能性がある。また８μｍを超えると高画質でなくなってくる可能性がある。なお、体積平均粒径の測定はコールターカウンターＴＡ−II或いはコールターマルチサイザー（いずれもコールター社製）によることが出来る。
【００６６】
本発明のトナーの製造方法としては、特に限定はないが、いわゆる粉砕法の如く混練粉砕分級を行わず、トナー粒子を重合反応時に造るいわゆる重合法によるのが好ましい。小粒径で、粒度分布が狭く、粒子形状の揃ったものが造りやすいからである。
【００６７】
４．現像剤及び現像条件
次に本発明に用いられる現像剤及び現像条件について説明する。
【００６８】
本発明に用いられるトナーは、一成分現像剤でも二成分現像剤として用いてもよいが、好ましくは二成分現像剤としてである。
【００６９】
一成分現像剤として用いる場合は、非磁性一成分現像剤として前記トナーをそのまま用いる方法もあるが、通常はトナー粒子中に０．１〜５μｍ程度の磁性粒子を含有させ磁性一成分現像剤として用いる。
【００７０】
又、キャリアと混合して二成分現像剤として用いることができる。この場合は、キャリアの磁性粒子として、鉄、フェライト、マグネタイト等の金属、それらの金属とアルミニウム、鉛等の金属との合金等の従来から公知の材料を用いる。特にフェライト粒子が好ましい。上記磁性粒子は、その体積平均粒径としては１５〜１００μｍ、より好ましくは２５〜６０μｍのものがよい。
【００７１】
キャリアの体積平均粒径の測定は、代表的には湿式分散機を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置「ヘロス（ＨＥＬＯＳ）」（シンパティック（ＳＹＭＰＡＴＥＣ）社製）により測定することができる。
【００７２】
キャリアは、磁性粒子が更に樹脂により被覆されているもの、或いは樹脂中に磁性粒子を分散させたいわゆる樹脂分散型キャリアが好ましい。コーティング用の樹脂組成としては特に限定は無いが、例えばオレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エステル系樹脂或いはフッ素含有重合体系樹脂等が用いられる。又、樹脂分散型キャリアを構成するための樹脂としては、特に限定されず公知のものを使用することができ、例えば、スチレン−アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素系樹脂、フェノール樹脂等を使用することができる。
【００７３】
又、現像法は接触、非接触のどちらでも用いることができる。そのときの直流現像電界は絶対値で１×１０³〜１×１０⁵Ｖ／ｃｍ、好ましくは５×１０³〜１×１０⁴Ｖ／ｃｍとされ、１０³Ｖ／ｃｍ未満だと現像が不足し、十分な画像濃度が得られず、１０⁵Ｖ／ｃｍを越えると画質があれ、かぶりが発生する。
【００７４】
交流バイアスは０．５〜４ｋＶ（ｐ−ｐ）、好ましくは１〜３ｋＶ（ｐ−ｐ）とされ、又周波数は０．１〜１０ｋＨｚ、好ましくは２〜８ｋＨｚとされる。交流バイアスが０．５ｋＶ（ｐ−ｐ）未満の場合、キャリアに付着したトナーが離脱せず、非接触現像が不十分となり、画像濃度が不足する。又交流バイアスが４ｋＶ（ｐ−ｐ）を越えると現像剤中のキャリアが飛翔して感光体上にキャリア付着を生ずる。更に交流バイアスの周波数が０．１ｋＨｚ未満ではキャリアからのの周波数が１０ｋＨｚを越えるとトナーが電界の変動に追随できず、現像不良となり、画像濃度が低下する。
【００７５】
５．その他の構成
本発明に使用される好適な定着方法としては、いわゆる接触加熱方式をあげることができる。特に、接触加熱方式として、熱圧定着方式、さらには熱ローラー定着方式および固定配置された加熱体を内包した回動する加圧部材により定着する圧接加熱定着方式をあげることができる。
【００７６】
本発明の画像形成装置は、複写機、レーザープリンタ、ＬＥＤプリンタ、液晶シャッター式プリンタ等の電子写真装置一般に適用し得るものであるが、更には電子写真技術を応用したディスプレイ、記録、軽印刷、製版、ファクシミリ等の装置にも広く適用し得るものである。
【００７７】
【発明の効果】
本発明により、小粒径トナーや球形度の高いトナーを使用し、転写部材のクリーニングを静電的に行っても、確実にクリーニング出来る、トナー飛散や画像メモリ等の問題を起こさない画像形成装置およびその制御方法を提供することができる。
【００７８】
又、本発明により、さらにトナーフィルミング等による画像劣化や紙裏汚れの問題を起こさず、転写部材のクリーニングが必要なタイミングを的確に判断し、画像形成の生産性低下を極力抑えた画像形成装置およびその制御方法を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施態様を説明する為の構成断面図。
【図２】センサーの設置方法を説明するための図。
【図３】バイアス印加用の高圧電源を取り付けた場合の構成断面図。
【符号の説明】
１感光体（電子写真感光体）
２転写部材
３、１３電極部材
４、１４機械的にクリーニングする部材
６画像支持体
１１中間転写体
１２２次転写部材
１５バックアップ部材
１７バイアス印加用の高圧電源

Claims

電子写真感光体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、静電潜像を現像しトナー像を形成する現像手段とを有し、形成された感光体上のトナー像を中間転写体へ１次転写し、さらに画像支持体へ２次転写する転写手段を有する画像形成装置において、ベルト状の中間転写体を裏側から懸架するためのバックアップ部材とこれに対向して配置された２次転写部材と、該両部材間に電界を発生させる為のバイアス印加手段を具備する画像形成装置において、該２次転写部材に付着した残留トナーを静電的に中間転写体に戻し、該転写部材とトナーを機械的にクリーニングする部材の間に電極部材を設け、二次転写部材の幅方向で画像支持体の通紙幅より外側で、現像手段の現像スリーブ幅より内側の位置に２次転写部材のトナー付着量を検知するための検知手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
バックアップ部材とこれに対向して配置された２次転写部材との間に電界を発生させる為に、バックアップ部材にバイアス印加手段を接続し、且つ２次転写部材側を接地したことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記２次転写部材が少なくとも半導電層を有するローラであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記２次転写部材のトナー付着量と画像支持体の通紙幅の情報を基に２次転写部材のクリーニング動作の制御を行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
請求項１記載の画像形成装置を制御する制御方法において、画像形成動作中に通紙される画像支持体の幅がそれまで通紙されていた画像支持体の幅から切り替わった時、切り替わった後の画像支持体幅がそれ以前に通紙されていた画像支持体の幅より狭い場合は、２次転写部材のクリーニング動作を行わずに画像形成動作を続行し、切り替わった後の通紙幅がそれまでの通紙幅より広く、且つ２次転写部材のトナー付着量検知手段が規定以上のトナー付着を検知した時には画像形成動作を中断し、２次転写部材のクリーニングを行った後に、画像形成動作を再スタートさせ、規定値に満たない場合は２次転写部材のクリーニングを行わず画像形成動作を続行することを特徴とする制御方法。