JP5420921B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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本発明は、このような問題を解決することを課題とし、感光ドラムフィルミングによる画像欠陥の発生を抑制しつつ感光ドラムの除電を行うことを目的とする。
図2において、11は電子写真方式を用いたプリンタ等の画像形成装置であり、12は画像を形成する現像装置である。
現像装置12は、その内部にトナーカートリッジ7から補給された現像剤としてのトナー8が収容され、回転可能な静電潜像担持体としての感光ドラム1、その感光ドラム1に対向して回転可能に配置され、その感光ドラム1にトナー8を供給して現像剤画像を形成する現像手段(現像剤担持体)としての現像ローラ2、その現像ローラ2にトナー8を供給する現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ3、感光ドラム1表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ4、帯電された感光ドラム1の表面を露光して静電潜像を形成する潜像形成手段としてのLEDヘッド等の印刷ヘッド30、現像ローラ2上に供給されたトナー8を薄層形成するトナー層厚規制ブレードとしての現像ブレード9、感光ドラム1の現像剤画像を披転写体としての記録媒体44に転写する転写手段としての転写ローラ27、感光ドラム1表面に残存するかぶりトナーや転写残トナーを回収するための除去手段としてのクリーニングブレード5、感光ドラム1上に残留した電位を除去するための除電手段としての除電装置100、クリーニングブレード5により掻き落とされたトナー(廃トナー)8を回収容器に搬送するためのスクリュー等の部材が収められるスペース6で構成されている。この感光ドラム1、現像ローラ2、トナー供給ローラ3、および帯電ローラ4は、それぞれ図中矢印が示す方向に回転する。
図3において、19はマイクロプロセッサ、ROMおよびRAM等の記憶部、入出力ポート、タイマ等によって構成される主制御部であり、図示しない上位装置からインターフェイス(I/F)制御部14を介して印刷データおよび制御コマンドデータを受信して画像形成装置11全体のシーケンスを制御して印刷動作を行う。
17は画像形成装置11の状態を表示するためのLEDおよび画像形成装置11に操作者からの指示を与えるためのスイッチや表示部を備えた操作部、18はセンサ群であり、そのセンサ群18は画像形成装置11の動作状態を監視するための各種センサ、例えば用紙位置検出センサ、温湿度センサ、濃度センサ等からなる。
24は静電潜像にトナー8を付着させるために現像ローラ2に所定の電圧を印加する現像ローラ用電源、25は現像ローラ2にトナー8を供給するためにトナー供給ローラ3に所定の電圧を印加する供給ローラ用電源、26は感光ドラム1に形成されたトナー像を記録媒体44に転写するために転写ローラ27に所定の電圧を印加する転写ローラ用電源である。
28は現像装置12が使用品か否かを判別する速断ヒューズとしての現像装置新旧判別ヒューズ43に電流を流すヒューズ用電源である。
29は画像データ編集メモリ16に記憶されたイメージデータを印刷ヘッド30に送り、その印刷ヘッド30を駆動するヘッド駆動制御部である。
31は転写されたトナー像を記録媒体に定着するために定着手段としての定着器32に電圧を印加する定着制御部である。定着器32は、記録媒体上のトナー像を構成するトナー8を融解させるための図示しないヒータ、および温度を検出する図示しない温度センサ等を備え、定着制御部31は、その温度センサのセンサ出力を読込み、センサ出力に基づいてヒータを通電させ、定着器32が一定の温度になるように制御を行う。
103は除電装置100の発光制御を行う光源制御部であり、感光ドラム1表面へ除電光を照射する。
20は感光ドラム1の回転数をカウントするドラムカウンタ、21は印刷ドット数をカウントするドットカウンタであり、主制御部19の記憶部に記憶されるものである。
図4において、除電装置100は、基板のX軸方向に沿って一直線上に略等間隔に複数個数配置されたLED素子101と、これらの複数のLED素子101を所定のタイミングおよび発光量で発光駆動する光源制御部103と、その光源制御部103とLED素子101とを電気的に接続する電圧供給ライン102とを備えている。
LED素子101の発光面は感光ドラム1の周面に対向し、かつその長手方向が感光ドラム1の軸方向の潜像が形成される所定の領域をカバーし、この所定の領域を除電できるように配置されている。
このように構成された除電装置100は、図2に示すようにクリーニングブレード5と帯電ローラ4との間に、すなわち感光ドラム1が回転する方向のクリーニングブレード5の下流に配置されている。これは、除電装置100の除電効果を高めるために、記録用紙44にトナー像を転写した感光ドラム1の表面に残留したトナーをクリーニングブレード5で清掃した後、除電装置100で感光ドラム1の除電を行うことが好ましいからである。
まず、画像形成装置11および現像装置12の動作を図2および図3に基づいて説明する。
主制御部19が、I/F制御部14および印刷データ編集メモリ16を介して上位装置から印刷データを受信し、画像形成装置11全体のシーケンスを制御して印刷動作を行う。
用紙搬送ローラ45bを通過した記録媒体44は、現像装置12の下を図2に示す矢印46bの方向に搬送され、感光ドラム1と転写ローラ27の圧接部で物理的な圧力と電気的な静電力とで記録媒体44にトナー8が転写される。
回転された感光ドラム1の表面上に、帯電ローラ4が連れ周り、主制御部19から制御データを受信した帯電用ローラ電源22が帯電ローラ4へ負電圧を印加することにより、感光ドラム1は負帯電される。
現像ローラ2は、供給ローラ3からトナー8が供給され、このとき、現像ローラ2バイアスと供給ローラ3バイアスは、主制御部19から指示された電圧で現像ローラ用電源24および供給ローラ用電源25により印加されている。
記録媒体44にトナー8が転写された後、感光ドラム1に残留したトナー8は、クリーニングブレード5により除去され、廃トナースペース6中のスパイラルによって図示しない廃トナーボックスへ廃棄される。
次に、除電装置100の動作を図1の第1の実施例における除電装置の動作シーケンスを示す説明図に基づいて説明する。
ここで、従来の除電装置の動作について説明する。
従来の除電装置は、現像装置12の感光ドラムギアが駆動され、バイアスが印加されるT1においてLED素子101を発光させる。その後、現像装置12の印刷動作中は発光を続け、印刷動作が終了するT12で発光を終了させる。したがって、従来の除電装置は印刷されるパターンに関係なく、また連続印刷中は被記録媒体間においてもLED素子101は常に発光している。
本実施例の除電装置100は、現像装置12が動作するT1では未だLED素子101は発光せず、静電潜像が形成されるto秒前のT2において発光し、静電潜像の形成が終了するto秒前のT3において発光を終了する。その後、静電潜像が形成されない静電潜像未形成部のto秒前のT3から静電潜像が形成されるto秒前のT4までの間はLED素子101を発光せず、静電潜像が形成されるto秒前のT4において発光し、静電潜像の形成が終了するto秒前のT5において発光を終了する。
以上のように、本実施例では、印刷データに基づき感光ドラム1上の静電潜像が形成される領域のみを予め除電する。
従来の除電装置の発光状態、すなわち静電潜像の有無に関わらず常にLED素子101を発光し、除電を行っている発光割合100%では、印刷枚数4K枚で感光ドラム1にフィルミングが発生し始め、印刷枚数6K枚では被記録媒体上にフィルミングパターンが確認された。
次に、感光ドラムフィルミングについて、図6のトナーモデルを示す説明図、図7の感光ドラムのフィルミングの説明図、および図8の感光ドラムにフィルミングが形成されるプロセスの説明図に基づいて説明する。
フレッシュな新品のトナー8であれば図6(a)が示すように上述した外添剤82、83は樹脂81の表面に均一に存在している。しかしながら、連続印刷を行っているうちにトナー8は劣化し、図6(b)が示すように外添剤82、83の多くは脱落して遊離した状態もしくは樹脂81に埋没してしまう。
図8において、感光ドラムフィルミング110が形成されるプロセスは、遊離したマイナス帯電の小さい外添剤82が感光ドラム1表面に付着して固着することから始まる(図8(a))。
このように凝集した外添剤は数十〜数百nm程度まで成長すると感光ドラム1にフィルミングが発生しているのが目視で確認することができる。さらに印刷を続けていくと今度は遊離したプラス帯電の大きい外添剤83が固着する(図8(c))。
感光ドラム1表面はマイナス帯電されている。除電装置100の発光をなくすと感光ドラム1表面の電位は除去されず、発光した場合と比較してマイナス帯電されていることになる。つまり、遊離したマイナス帯電の小さい外添剤82は、除電装置100の発光時より同極性電界が大きくなるため、感光ドラム1に付着しにくくなる。
そこで、本実施例では、静電潜像が形成される領域のみに除電装置100を発光させることとした。
本実施例においては、感光ドラム1上の静電潜像が形成される領域のみを予め除電したが、該領域よりもある程度オフセットした領域、例えば静電潜像が形成される領域よりも大きい領域を定めて予め除電するようにしてもよい。
以上説明したように、第1の実施例では、除電装置100が感光ドラム1上の静電潜像が形成される領域のみを予め除電するようにしたことにより、感光ドラムフィルミングの発生を抑制しつつ感光ドラム1の除電を行うことができるという効果が得られる。
図9において、除電装置100は、基板上をX軸方向に沿って一直線上にLED素子101が略等間隔に複数個(a〜n)配置されている。これらの複数個のLED素子101は、各々が独立した電圧供給ライン102によって光源制御部103に電気的に接続されており、光源制御部103により各々が独立した所定のタイミングおよび発光量で発光駆動する。
また、LED素子101の発光面は感光ドラム1の周面に対向し、かつその長手方向が感光ドラム1の軸方向の潜像が形成される所定の領域をカバーし、この所定の領域を除電できるように配置されている。
上述した構成の作用について説明する。
画像形成装置11および現像装置12の動作は第1の実施例と同様なのでその説明を省略するものとし、除電装置100の動作を図10の第2の実施例における除電装置の動作シーケンスを示す説明図に基づいて説明する。
第2の実施例で用いたテストパターンは、X軸方向には断続的あるいは局所的な静電潜像を形成するが、Y1軸方向には断続することなく連続した静電潜像を形成するパターンとした。
第2の実施例において、除電装置100は、LED素子101が各々独立して発光制御することができるように構成されており、静電潜像形成パターンが図10の210、211で示される場合の除電装置100の発光シーケンスをLED素子101のa〜nに対応した区分に分画化して説明する。
同様に、位置mでのLED素子101の発光シーケンスは、静電潜像が形成されるto秒前のT2において発光し、静電潜像が形成されなくなるto秒前のT3でその発光を終了する。その後、静電潜像が形成されるto秒前のT4において発光し、静電潜像が形成されなくなるto秒前のT5でその発光を終了し、またT8とT9の間で発光する。
このように第2の実施例では、LED素子101が各々独立して発光制御することができるように構成されているため、LED素子101a〜nの発光時間を減らすことができる。
その結果、静電潜像を形成しない領域での過剰な除電を防止することができ、感光ドラムフィルミングの発生をさらに抑制することができる。
以上説明したように、第2の実施例では、除電装置100が感光ドラム1上の静電潜像が形成される箇所を選択的に予め除電し、非静電潜像形成部での過剰な除電をなくすようにしたことにより、さらに感光ドラムフィルミングの発生を抑制しつつ感光ドラム1の除電を行うことができるという効果が得られる。
第3の実施例は、除電が必要とされる環境条件下で第1の実施例または第2の実施例の除電装置100で除電を行うものである。
第1の実施例および第2の実施例では、温度および湿度の環境条件に関係なく除電を行う、つまり除電動作が不要な環境においても除電光を発光するようにしていたが、第3の実施例では、除電動作が必要な低温環境でのみ除電光を発光するようにして過剰な除電をなくし、感光ドラムフィルミングの発生をさらに抑制する。
なお、画像形成装置11の感光ドラム1の近傍には図示しない温度測定手段としての温度センサが備えられ、主制御部19はその温度センサが測定した温度を入力し、入力された温度が20℃未満のとき、除電動作を行い、20℃以上のとき除電動作を行わないように制御するものとする。
なお、第1の実施例から第3の実施例において、画像形成装置をプリンタとして説明したが、それに限られることなく、画像形成装置を複合機(MFP)、ファクシミリ、複写装置等としてもよい。
2 現像ローラ
3 トナー供給ローラ
4 帯電ローラ
5 クリーニングブレード
7 トナーカートリッジ
8 トナー
9 現像ブレード
11 画像形成装置
12 現像装置
14 I/F制御部
15 受信メモリ
16 画像データ編集メモリ
17 操作部
18 センサ群
19 主制御部
20 ドラムカウンタ
21 ドットカウンタ
22 帯電ローラ用電源
24 現像ローラ用電源
25 供給ローラ用電源
26 転写ローラ用電源
27 転写ローラ
28 ヒューズ用電源
29 ヘッド駆動制御部
30 印刷ヘッド
31 定着制御部
32 定着器
33 搬送モータ制御部
34 用紙搬送モータ
35 駆動制御部
36 駆動モータ
100 除電装置
103 光源制御部
Claims (5)
- 回転可能な静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体の表面を帯電する帯電手段と、前記帯電手段で帯電された静電潜像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像に現像剤を供給して現像剤画像を形成する現像手段と、該現像剤画像を披転写体に転写する転写手段と、転写後の前記静電潜像担持体表面に残存する現像剤を除去する除去手段と、転写後の前記静電潜像担持体表面に残存する電位を除去する除電手段とからなる画像形成装置において、
前記除電手段は、受信した印刷データにより求められた1枚の用紙の実画像の印刷領域に対応する前記静電潜像担持体の露光領域となる領域を予め除電し、前記1枚の用紙の実画像が形成されない領域に対応する前記静電潜像担持体の非露光領域となる領域は予め除電しないことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1の画像形成装置において、
前記除電手段は、前記静電潜像担持体表面に形成される前記露光領域における前記潜像形成手段の副走査方向または/および主走査方向に対して除電することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1の画像形成装置において、
前記除電手段は、前記潜像形成手段の主走査方向に複数の区画に分画され、該区画毎に独立して前記静電潜像担持体表面を除電することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1、請求項2または請求項3の画像形成装置において、
前記静電潜像担持体の近傍に温度を測定する温度計測手段を設け、
前記除電手段は、前記温度計測手段で測定した温度に基づいて前記静電潜像担持体表面を除電することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項の画像形成装置において、
前記除電手段は、前記除去手段が現像剤を除去した前記静電潜像担持体表面を除電することを特徴とする画像形成装置。
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