JP4033557B2

JP4033557B2 - 画像形成装置及びその制御方法

Info

Publication number: JP4033557B2
Application number: JP24817198A
Authority: JP
Inventors: 孝行武; 順一浜
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1998-09-02
Filing date: 1998-09-02
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2018-09-02
Also published as: JP2000075663A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気写真方式を用いる複写機、ファクシミリ、プリンタ、これらの複合機等の画像形成装置に関し、さらに詳しくは、二成分現像装置を適用した画像形成装置の緊急停止時における停止タイミング制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子写真方式を用いる画像形成装置、例えば複写機においては、感光体への帯電、感光体への原稿像の露光、露光により感光体表面に形成された静電潜像の現像、現像されたトナー像の転写シートへの転写、転写像の定着、感光体表面のクリーニング等のプロセスを繰り返すことにより転写シートへ連続的に原稿画像を複写している。また、現像剤の一例としては、非磁性トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤が知られている。
【０００３】
図１２は、二成分現像剤を用いる現像装置の一例を示すものである。この現像装置は、現像剤のトナー及びキャリアを装置ハウジングのトナー収容室内で攪拌部材により攪拌してトナーを摩擦帯電させた後、その攪拌後の現像剤を非磁性体からなる回転自在な円筒上のスリーブ内に磁石を配設した現像ロール上にブラシ状に保持し、対峙する感光体ドラム上に形成された静電潜像部分にトナーを選択的に付着させるものである。ここで、キャリアはその磁性により現像ロール内の磁石との磁力により現像ロール表面に保持されている。また、互いに帯電しているキャリアとトナーとはそれらの電荷による静電力により引きつけられている。
【０００４】
図１３は、感光体の表面電位及び現像バイアス電位を示すグラフである。キャリアとトナーとは摩擦帯電による静電力で吸着しているが、ここではトナーは−（マイナス）に、キャリアは＋（プラス）に帯電しているとする。現像バイアス電位Ｖ_Bは、感光体表面の潜像部分電位Ｖ_Iと背景部分電位Ｖ_Pとの間に位置し、Ｖ_B−Ｖ_I間の電界の作用による静電力は、トナーとキャリアとの静電力に勝り、トナーは感光体表面の潜像部分に付着する。
【０００５】
このような画像形成装置において、画像形成作業中のユーザの指示による停止時や、記録シートづまり等による緊急停止時には現像バイアス電圧の印加を直ちに停止又は弱め、無駄なトナーが感光体へ付着するのを防止する技術が提案されている（特開平４−６７１６０号公報参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように現像バイアス電圧の印加を直ちに停止又は弱めると、キャリア（及びトナー）が現像ロールと感光体との対峙部分上流に偏在したり、感光体へと移動してしまうおそれがある。図１４は、従来の緊急停止信号があった場合の感光体駆動、現像バイアス電圧印加、現像ロール駆動の停止タイミングを示したものである。時間ｔ_Sにおいて緊急停止信号があったとすると、感光体駆動は時間ｔ_P’で停止し、現像バイアス電圧印加は時間ｔ_B’で停止し、現像ロール駆動は時間ｔ_D’で停止した。なお、このように停止時間に差が生じるのは、通常、感光体には記録シート詰まり等の際の被害を少なくするため、ブレーキが設けられており、非常に迅速に停止することができるのに対し、現像ロールにはそのようなブレーキが設けられておらず、慣性により回転し続けてしまうからである。
【０００７】
ここで時間ｔ_S−ｔ_D’間に注目すると、現像ロールの回転は完全には停止していないので、現像剤は感光体と現像ロールとの対峙部分に供給され続けている。このキャリアは＋（プラス）に帯電しているが、現像バイアス電圧の印加が（弱まり又は）停止されているため、現像ロールと感光体との対峙部分には非常に大きな電位差｜Ｖ_P｜が生じ、その電界Ｅ_gap（Ｖ_P／ｌ_gap）の作用によりキャリア（及びトナー）が対峙部分上流側に偏在して現像剤だまりを形成したり、電界Ｅ_gapの作用による静電力がキャリアの磁性による磁力に勝った場合には、キャリア（及びトナー）が感光体へと移動してしまう。特に、感光体も回転を停止していない間（時間ｔ_S−ｔ_P’）では、キャリアの感光体への移動が盛んになってしまう。
【０００８】
そして、緊急停止が解除され、次の画像形成動作に入ると、現像剤だまりが一気に対峙部分に突入し、現像ロール表面や感光体表面に固着したり、これらを傷つけてしまうおそれがある。また、多量のキャリアが感光体へ移動した状態で画像形成動作に入ると、感光体クリーニング装置のブレードにキャリアが回収されて留まり、感光体を傷つける原因となったり、転写装置にキャリアが入り込み、リークの原因となる等、次の画像形成動作に支障をきたすおそれがある。
【０００９】
特に近年、二成分現像剤に使用されるキャリアは、画質向上の観点から小粒径化の傾向にあるが、一般に粒径が小さいキャリアはその磁性保持力が弱い。また、同様に画質向上の観点から対峙間長さｌ_gapは縮小化される傾向にあるが、それでは電界Ｅ_gap（Ｖ_P／ｌ_gap）が強くなってしまう。したがって、一層これらの弊害を招きやすい状況にあると言える。
【００１０】
本発明は、これらの問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、緊急停止時においても現像だまりやキャリアの感光体への移動が少ない二成分現像剤を用いた画像形成装置及びその制御方法を提供することにある。なお、緊急停止後の次の画像形成動作における画像形成装置の制御方法については、出願人は既にこれらの弊害を防止する提案について出願を行っている（特開平７−２８７４２６号公報）。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、静電潜像が形成されて回転すると共に、ブレーキを有する潜像担持体と、その潜像担持体に対向して設けられ、バイアス電圧が印加され、回転する現像ロールを備える二成分現像装置とを有する画像形成装置の制御方法において、緊急停止時には、現像ロールの回転が停止した後に潜像担持体の回転停止タイミングが来て、潜像担持体の回転が停止した後に現像バイアス電圧の印加停止タイミングが来るようにそれぞれの停止タイミングを制御するものである。このような制御を行うことによって、潜像担持体及び現像ロールが慣性回転を続けていても、その際の対峙間の電界Ｅ_gapの大きさ｜Ｅ_gap｜は、潜像担持体の表面電位（背景部分）をＶ_P、現像バイアス電位をＶ_B、潜像担持体と現像ロールとの対峙距離をｌ_gapとして、｜Ｅ _gap ｜＝（｜Ｖ _P −Ｖ _B ｜／ｌ _gap ）となり、キャリアに作用する静電力が弱まり、現像剤だまり及びキャリアの感光体への移動が一層生じにくくなる。また、現像ロールが回転している際に潜像担持体は停止しているため、キャリアの感光体への移動が一層生じにくくなる。
【００１７】
また、本発明は上述の制御方法を実現する制御手段を備える画像形成装置でもある。
【００１８】
上記の表現において、「Ｘの停止タイミング」とはＸの停止を開始するタイミングをいい、例えば「Ｘの停止タイミングよりもＹの停止タイミングを後にする」とは、図１のＸの停止を開始するタイミングをｔ_X、Ｙの停止を開始するタイミングをｔ_Yとして、ｔ_X＜ｔ_Yを満たすもの、すなわち図１（ａ）及び（ｂ）の態様をいう。一方、「Ｘが停止した後」とはＸの停止が完了した後をいい、例えば「Ｘが停止した後にＹの停止タイミングが来る」とは、図１のＸの停止が完了する時をｔ_X’として、ｔ_X’＜ｔ_Yを満たすもの、すなわち図１（ｂ）の態様をいう。
【００１９】
なお、本発明は、二成分現像剤を用いるあらゆる電子写真方式の画像形成装置に適用することができるが、キャリア粒径が小さい、潜像担持体と現像ロールとの対峙間隔が狭い等の理由により、キャリアと現像ロール内の磁石との磁力よりも、キャリアの電荷と対峙間の電界とによる静電力が勝っている、又は勝っている状況になりやすい画像形成装置において特に顕著にその作用効果を発揮するものである。
【００２０】
【発明の実施による形態】
次に、本発明の好適な実施の形態を説明する。
図２は、本実施態様にかかる画像形成用装置（複写機）の全体構成を示したものであり、大きく分けて画像形成部１、中間転写部２、搬送部５、定着装置６からなる。
【００２１】
画像形成部は感光体ドラム（潜像担持体）１０、帯電器１１、露光器１２、現像装置３、感光体クリーニング装置１４等からなる。なお、現像装置３の構成については後述する。中間転写部２は中間転写ベルト２０、駆動ロール２１、張架ロール２２ａ，ｂ，ｃ、一次転写装置（転写コロトロン）２３、二次転写装置（転写ロール）２４、ベルトクリーニング装置２５等からなり、二次転写装置は転写ロール、バックアップロール（張架ロール２２ｂ）等からなる。定着装置６は、内部に熱源を有する加熱ロール６０と加圧ロール６１とからなる。搬送部５は、記録シートＳトレイ５０ａ，ｂ、ピックアップロール５１ａ，ｂ、搬送ロール対５２ａ，ｂ，ｃ、レジロール対（図示せず）、搬送ベルト装置５３等からなる。なお、中間転写ベルト２０は、アクリル、塩化ビニル、ポリエステル、ポリカーボ、ポリアミド等の樹脂、又は各種のゴムにカーボンブラック等の帯電防止材を適当量含有させ、例えば厚さ０．１ｍｍに形成されており、その体積抵抗率は１０⁶〜１０¹⁴Ω・ｃｍに調整されている。
【００２２】
図３は、図２に示した画像形成装置の二成分現像装置の構成を示したものである。この現像装置は、感光体１０に対向する部分に開口部を有するハウジング３０、そのハウジング内には磁性を有するキャリア及び非磁性のトナーからなる現像剤（図示せず）、現像剤を攪拌するため回転する攪拌部材３１、現像剤を現像ールヘ供給する供給部材３２、ハウジング３０の開口部を介して感光体１０に所定の対峙間隔を確保して配設される現像ロール３３、感光体１０との対峙部を通過後の現像剤を回収する回収部材３４と、現像剤の穂先を切断する現像層規制部材３５等からなっている。
【００２３】
また、現像ロール３３はその内部に固定支持された略円筒状の磁石を、その磁石の外側に円筒形の現像スリーブを有しており、現像スリーブは図示しないモータにより回転駆動されるとともに、図示しない電源装置から現像バイアス電圧が供給されている。
【００２４】
このような画像形成装置によって画像を形成する動作について説明する。帯電器１１によって感光体ドラム１０の表面は一様な所定の電圧に帯電される。次に、例えば原稿画像に対応して露光器１２からレーザ光が感光体ドラム１０表面に照射され、感光体ドラム１０表面には電位差による静電潜像が形成される。その静電潜像は現像装置３によってトナーにより現像され、トナーの顕像となる。
【００２５】
この現像工程をより詳しく述べると、供給部材３２から現像ロール３３へと供給される現像剤は、現像ロール３３中の磁石の磁極の作用により現像スリーブ表面へと吸着される。この現像剤は現像スリーブの回転により搬送され、現像層規制部材３５が設けられた位置まで搬送された現像剤は、磁石のＳ極とＮ極との作用により、キャリアが鎖状に連なった穂立ちを形成する。このように穂立ちした現像剤は、現像層規制部材３５の先端によって一定の長さに切断され、現像スリーブの表面に磁気的に保持されつつその回転に伴って感光体ドラム１０との対峙部分周辺の現像領域へと搬送される。その現像領域において、トナーと感光体ドラム表面の潜像部分との静電力がトナーとキャリアとの静電力に勝り、トナーは感光体表面の潜像領域へと選択的に付着し、現像が終了する。
【００２６】
この感光体ドラム上に現像されたトナー像は感光体ドラム１０の回転に従って、中間転写ベルト２０と接する一次転写位置へと移動する。この際、一次転写装置２３によって電界の作用によりトナーは中間転写ベルト２０へと一次転写される。なお、一次転写されず感光体ドラム１０表面に僅かに残った残留トナーは下流の感光体クリーニング装置１４によりクリーニングされる。
【００２７】
一方、中間転写ベルト２０（以下、単に「ベルト２０」という）は駆動ロ−ル２１及び張架ロール２２によって所定の張力で引っ張られてた状態で回転駆動している。なお、駆動ロール２１や張架ロール２２の軸方向においてもベルト２０に偏りが生じないように所定の張力で引っ張られている。このベルト２０上に一次転写されたトナー像はベルト２０の回転に伴って移動する。
【００２８】
記録シートトレイ５０ａ，ｂに収容されている記録シートＳは、ピックアップロール５１ａ，ｂ、搬送ロール対５２ａ〜ｃによって二次転写位置近くまで搬送され、ベルト２０上のトナー像が二次転写位置に達するタイミングに合わせてレジロール対（図示せず）のニップが解除され、記録シートＳが二次転写位置へと搬送される。そこで、転写ロールから供給される電界の作用によってトナー像が記録シートＳへ二次転写され、記録シートＳは表面にトナー像を保持する。その記録シートＳは搬送ベルト５３により定着装置６まで搬送され、加熱ロール６０と加圧ロール６１とのニップ部を通過する際に熱と圧力との作用によりトナー像が記録シートＳに定着され、永久像となり画像形成が終了する。
【００２９】
このような画像形成装置において、本発明は、緊急停止時には、現像ロールの回転停止タイミング、潜像担持体の回転停止タイミング、現像バイアス電圧の印加停止タイミングを制御する制御手段４を備えるものである。図４は、本実施態様における画像形成装置の制御系をブロック図を用いて説明するものである。記録シート詰まりや、ユーザの操作等により緊急停止信号が画像形成装置の主制御装置（図示せず）等から制御手段４へと送信されると、この制御手段４は、感光体ドラム１０を回転駆動させている感光体モータ１０ｍ、現像ロール３３に現像バイアス電圧を供給している電源装置３３ｅ、現像ロール３３を回転駆動させている現像ロールモータ３３ｍにそれぞれ制御信号を送り、それらを停止するものである。
【００３０】
以下、種々の停止タイミングの組合せを実施例として示し、その作用効果に言及する。なお、現像ロールの回転停止タイミング、潜像担持体の回転停止タイミング、現像バイアス電圧の印加停止タイミングをそれぞれｔ_D，ｔ_P，ｔ_Bとし、現像ロールの回転停止、潜像担持体の回転停止、現像バイアス電圧の印加停止が完了する時間をそれぞれｔ_D’，ｔ_P’，ｔ_B’とする。
【００３１】
◎実施例１
本実施例は、ｔ_D’＜ｔ_P，ｔ_P’＜ｔ_Bの条件で停止タイミングを制御したものである。図５は、本実施例の各停止タイミングをタイミングチャートを用いて示したものである。このような制御を行えば、現像ロール３３が完全に停止するまで現像バイアス電圧を印加し続けているため、現像剤だまりは発生しえない。また、現像ロール３３及び感光体ドラム１０が完全に停止するまで現像バイアス電圧を印加しつづけるために、感光体ドラム１０へのキャリアの移動は極僅かである。
【００３２】
◎実施例２
本実施例は、ｔ_D’＜ｔ_B，ｔ_B’＜ｔ_Pの条件で停止タイミングを制御したものである。図６は、本実施例の各停止タイミングをタイミングチャートを用いて示したものである。このような制御を行えば、現像ロール３３が完全に停止するまで現像バイアス電圧を印加し続けているため、実施例１と同様に現像剤だまりは発生しえない。また、現像バイアス電圧の印加が停止しはじめる際及び完全に停止している際には、既に現像ロール３３が完全に停止しているため、実施例１程ではないが、感光体ドラム１０へのキャリアの移動は極僅かである。
【００３３】
◎実施例３
本実施例は、ｔ_B’＜ｔ_D，ｔ_D’＜ｔ_Bの条件で停止タイミングを制御したものである。図７は、本実施例の各停止タイミングをタイミングチャートを用いて示したものである。このように制御を行えば、現像ロール３３の回転が感光体ドラム１０の回転よりも先に停止している点はよいが、現像バイアス電圧の印加が現像ロール３３の回転停止よりも先に停止されているため、現像だまりを防止する効果はそれほど高くない。また、現像バイアス電圧印加の停止後に、感光体ドラム１０及び現像ロール３３が回転しているため、感光体ドラム１０へのキャリアの移動は多くなってしまう。
【００３４】
◎実施例４
本実施例は、ｔ_P’＜ｔ_D，ｔ_D’＜ｔ_Bの条件で停止タイミングを制御したものである。図８は、本実施例の各停止タイミングをタイミングチャートを用いて示したものである。このように制御を行えば、現像バイアス電圧の印加が最後まで行われている点はよいが、感光体ドラム１０の回転が停止してから現像ロール３３の回転が停止しているため、現像だまりを防止する効果はそれほど高くない。また、現像ロール３３及び感光体ドラム１０が完全に停止するまで現像バイアス電圧を印加しつづけるために、感光体ドラム１０へのキャリアの移動は極僅かである。
【００３５】
◎実施例５
本実施例は、ｔ_P’＜ｔ_B，ｔ_B’＜ｔ_Dの条件で停止タイミングを制御したものである。図９は、本実施例の各停止タイミングをタイミングチャートを用いて示したものである。このように制御を行えば、現像バイアス電圧の印加が現像ロール３３が回転している状態で停止されており、現像だまりを防止することは困難である。また、現像バイアス電圧の印加が停止している状態では感光体ドラム１０の回転が停止しているため、感光体ドラム１０表面の限られた領域にしかキャリアは移動しないが、現像バイアス電圧の印加が停止している状態では現像ロール３３が回転しているため、それほどキャリアの移動防止効果は高くない。
【００３６】
◎参考例
本参考例は、ｔ_B’＜ｔ_D，ｔ_D’＜ｔ_Pの条件で停止タイミングを制御したものである。図１０は、本実施例の各停止タイミングをタイミングチャートを用いて示したものである。このように制御を行えば、現像バイアス電圧の印加が感光体ドラム１０及び現像ロール３３が回転している状態で停止されており、しかも現像ロール３３よりも感光体１０の回転が先に停止しているため、現像だまりを防止することは非常に困難である。また、現像バイアス電圧の印加が感光体ドラム１０及び現像ロール３３が回転している状態で停止されており、感光体１０には多くのキャリアが移動してしまう。
【００３７】
図１１は、実施例１〜５と参考例の効果をまとめたものであり、現像ロール、感光体、現像バイアスの欄の数字は、それぞれ現像ロールの回転停止、感光体ドラムの回転停止、現像バイアス電圧の印加停止の順番を示している。また、○はその効果が顕著に発揮されることを、△はその効果がある程度発揮されることを、×はその効果が殆ど発揮されないことをそれぞれ示している。これから、実施例１の態様が最も好ましいことが分かる。
【００３８】
なお、本実施態様の他にも、例えば多色画像形成装置、フルカラー画像形成装置、感光体が無端ベルト状の画像形成装置、中間転写体がドラム状の画像形成装置、中間転写体を用いない画像形成装置、タンデム方式の画像形成装置等にも本願発明が適用可能であるのは勿論である。
【００３９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば緊急停止時においても現像だまりやキャリアの感光体への移動が少ない二成分現像剤を用いた画像形成装置及びその制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、停止タイミング及び停止が終了を説明するグラフである。
【図２】図２は、本発明の実施態様にかかる画像形成装置の全体の構成を示したものである。
【図３】図３は、本発明の実施態様にかかる画像形成装置の二成分現像装置の構成を示したものである。
【図４】図４は、本発明の実施態様にかかる画像形成装置の制御系をブロック図を用いて説明するものである。
【図５】図５は、本発明の実施例１にかかる各停止タイミング等を示したタイミングチャートである。
【図６】図６は、本発明の実施例２にかかる各停止タイミング等を示したタイミングチャートである。
【図７】図７は、本発明の実施例３にかかる各停止タイミング等を示したタイミングチャートである。
【図８】図８は、本発明の実施例４にかかる各停止タイミング等を示したタイミングチャートである。
【図９】図９は、本発明の実施例５にかかる各停止タイミング等を示したタイミングチャートである。
【図１０】図１０は、参考例にかかる各停止タイミング等を示したタイミングチャートである。
【図１１】図１１は、本発明の実施例１〜５及び参考例の効果についてまとめたものである。
【図１２】図１２は、感光体表面と現像バイアス電圧との電位関係を示すものである。
【図１３】図１３は、二成分現像装置の一例を示したものである。
【図１４】図１４は、従来の各停止タイミング等を示したタイミングチャートである。
【符号の説明】
１０…感光体ドラム、１０ｍ…感光体モータ、３…二成分現像装置、３３…現像ロール、３３ｍ…現像ロールモータ、４…制御手段

Claims

静電潜像が形成されて回転すると共に、ブレーキを有する潜像担持体と、その潜像担持体に対向して設けられ、バイアス電圧が印加され、回転する現像ロールを備える二成分現像装置とを有する画像形成装置の制御方法において、
緊急停止時には、現像ロールの回転が停止した後に潜像担持体の回転停止タイミングが来て、潜像担持体の回転が停止した後に現像バイアス電圧の印加停止タイミングが来るようにそれぞれの停止タイミングを制御することを特徴とする画像形成装置の制御方法。
静電潜像が形成されて回転すると共に、ブレーキを有する潜像担持体と、その潜像担持体に対向して設けられ、バイアス電圧が印加され、回転する現像ロールを備える二成分現像装置とを有する画像形成装置において、
緊急停止時には、現像ロールの回転停止、潜像担持体の回転停止、現像バイアス電圧の印加停止の順に停止するようにそれぞれの停止タイミングを制御する制御手段を備えることを特徴とする画像形成装置。