JP7071163B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
以下、本発明に係る、現像装置、カートリッジ及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
本実施例は特に、像担持体のクリーニング手段としての清掃部材を持たないクリーナーレスシステムを用いた画像形成装置に関するものである。図1は画像形成装置100の一例を表した図である。図中に4色の作像ステーションが示されており、図1の左から順にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を作像するステーションである。図中の符号に付記されたYMCKの文字は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像を像担持体上に作像するステーションの部品であることを示す。1は像担持体たる円筒状の感光ドラムであり、その軸を中心に回転する。感光ドラム1は接触帯電装置たる帯電ローラ2によりその表面を一様に帯電された後、露光手段たる露光装置3により潜像を形成される。帯電ローラ2は芯金と、芯金周りに同心一体に形成された導電性弾性体層とを有し、不図示の帯電バイアス印加手段によって芯金に帯電バイアスが印加される。現像装置4は一成分現像剤としてトナー90が収容され、所定の電荷極性を帯びたトナー90は、現像剤担持体たる現像ローラ42により感光ドラム1上の静電潜像に供給されてトナー像として可視化される。現像ローラ42は芯金と、芯金周りに同心一体に形成された導電性弾性体層とを有し、不図示の現像バイアス印加手段により芯金に現像バイアスが印加される。感光ドラム1上のトナー像は、不図示の転写バイアス印加手段によってバイアスを印加された転写部材たる一次転写ローラ51により静電的に中間転写体上に転写される。一次転写ローラ51は、軸上に導電性弾性層を設けたローラ状に構成され、軸にバイアスが印加される。中間転写体としての中間転写ベルト53上には各色のトナーが順次転写され、フルカラーのトナー像が形成される。その後に、フルカラーのトナー像は二次転写手段52により記録材たる紙Pに転写され、定着手段6によって紙P上に熱融解・混色して永久画像として定着されて画像形成物として排紙される。
本実施の形態でのクリーナーレスシステムを実施した時の、個別のプロセスカートリッジの動作において生じる現象を、図2を用いて説明する。図2(a)に示したように、感光ドラム1上に現像されたトナー像を中間転写ベルト53上に一次転写した後に、一部、一次転写されなかったトナーが感光ドラム1上に一次転写残トナーとして残る。クリーニング部材がある場合、この一次転写残トナーはクリーニング部材により回収されるが、クリーナーレスシステムの場合、一次転写残トナーを回収するクリーニング装置が無い。したがって、感光ドラム1上のトナーは、クリーニングされる事なく、そのまま帯電ローラ2に突入する。帯電ローラ2に突入する一次転写残トナーは、電荷量が少ない正規極性トナーや反転極性トナーである。これらの一次転写残トナーは、図2(b)のように、帯電ローラ2と感光ドラム1との当接部(帯電ニップ)前の空隙部で、帯電バイアスによる電界により放電を受けて、感光ドラム1と同極性の正規極性である負極性に帯電される。一次転写残トナーは電荷量が少ないため、放電の影響を受けやすく、放電により正規極性である負極性のトナーになりやすい。したがって、帯電ニップにおいては感光ドラム1の表面電位より帯電バイアスの方がマイナスで大きくなるため、図2(c)のように、負極性に帯電した一次転写残トナーは帯電ローラ2には付着せず、帯電ローラ2を通過する。一部、放電を受けずにそのまま帯電ローラ2に突入した反転極性のトナーは、帯電ローラ2に電気的に引き付けられる。この反転極性トナーに関しては、後述するクリーニング動作によってベルトクリーニング部材73で適宜回収される。
上記の画像弊害を抑制するためには、所定のタイミングで帯電ローラ2に付着したトナーを一旦クリーニングする必要がある。そこで、帯電ローラ2に回収したトナーを感光ドラム1に戻して帯電ローラ2をクリーニングするクリーニング動作を行う。クリーニング動作を実行する事によって、帯電ローラ2上の再転写トナーを感光ドラム1から中間転写ベルト53上に移動させて、ベルトクリーニング部材73で回収させる。それによって、混色を防ぎつつ、帯電不良を抑制することができる。クリーニングを実行するタイミングについては後述する。
そこで、本実施の形態では、連続印字中の放電を適切に促すために、帯電バイアスを連続印字枚数毎に制御する。具体的には、連続印字初期には、帯電ローラ2上のトナーの極性は反転極性が保たれ、かつ、帯電ローラ2上の反転極性のトナーが少ないため、それほど大きな放電を必要としない。一方、連続印字中盤から後半にかけては、帯電ローラ2上の反転極性トナーの電荷減衰が促進され、かつ、反転極性のトナー量が増えるために、放電を促す帯電バイアスに設定する。
実施例1では、連続印字中に帯電バイアスを変更し、混色と放電による画像弊害を抑制した。上記課題を解決するためには、帯電ローラ2と感光ドラム1の間での放電を調整すればよい。したがって、実施例1のように、帯電ローラ2に印加する帯電バイアスを変更すれば、放電量が変わる。実施例2では、帯電ローラ2側ではなく、感光ドラム1側の状態を変化させる。そこで、感光ドラム1の表面電位を変える手段として、露光装置3を用いる。露光装置3で通常の印字部の露光を行い、画像部には画像部の露光後電位としての明部電位(Vl)を形成するとともに、非画像部には弱露光を行い、非画像部の露光後電位としての暗部電位(Vd)を形成する構成とする。一旦、帯電バイアスを印加された帯電ローラ2により暗部電位(Vd)以上の帯電後露光前電位(Vd1)に帯電させる。感光ドラム1の回転方向に対して、帯電後かつ現像前の位置に配置した露光装置3(後露光装置)を弱発光させて感光ドラム1の表面を露光し、表面電位を減衰(降下)させる。この方法により、帯電プロセスだけでなく露光プロセスを用いる事によって、目標とする暗部電位(Vd)を得ることができる。この方法によって、予め感光ドラム1の表面電位を下げる事が出来る。また、実施例2では、帯電前露光装置7による露光は行わず、転写バイアスによって転写当接部通過後の感光ドラム1の電位を下げる。これによって、帯電バイアスで形成した一次転写後の感光ドラム1の表面電位と帯電ローラ2との電位差より、露光した分だけ電位差が大きくなるため、放電量を増加させる効果が期待出来る。
実施例3では、複数のプロセスカートリッジがある場合に、各々の帯電ローラ2に印加する帯電バイアスを供給する帯電バイアス電源出力を固定にした場合に、露光装置3を用いて各々の弱露光量を調整する。それによって、装置の小型化、低コスト化を行うことが可能になる。
実施例4は、図12に示したように、感光ドラム1の回転方向において、帯電前露光装置7よりも下流側で、且つ帯電ローラ2と感光ドラム1の当接部よりも上流側に、現像剤保持部材たる現像剤回収ローラ8を配置している。現像剤回収ローラ8は、帯電ローラ2より先に転写残トナーや再転写トナーと接触する事で、再転写トナーを回収し、帯電ローラ2を汚すことがない。したがって、画像印字とトナー回収の機能を帯電ローラ2と現像剤回収ローラ8に分離する事が出来るため、トナー付着による帯電ローラ2での帯電不良を引き起こすことなく画像印字を行う事が出来る。現像剤回収ローラ8には、不図示の現像剤回収バイアス印加手段により現像剤保持バイアスが印加可能に制御される。現像剤保持バイアス印加のタイミングや、クリーニング時の動作に関しては、実施例1に記載の帯電バイアスと同様である。クリーニング動作を実行する前に、第1の記録材とその後に印字する第2の記録材とを含む複数の記録材に連続して印字動作を実行する場合、第1の記録材の印字動作よりも第2の記録材の印字動作の方が絶対値が大きい保持バイアスを印加する。そして、クリーニング動作の実行後における最初の記録材の印字動作で印加される保持バイアスの絶対値は、クリーニング動作の実行直前の記録材の印字動作において印加される保持バイアスの絶対値よりも小さいようにする。また、印字動作時に印加される保持バイアスの絶対値を、クリーニング動作を実行するタイミングに近づくにつれて徐々に大きくすることで、放電を徐々に促す事が出来る。クリーニング動作時には、帯電ローラ2は、現像剤回収ローラ8から感光ドラム1に転移されたトナーを通過させる方向の帯電バイアスを印加する。それによって、帯電ローラ2はクリーニング動作に影響を及ぼさないように制御する事が出来る。現像剤回収ローラ8には、正バイアスも負バイアスも印加する事が可能になるため、トナーの極性に応じて、電位を選択する事が出来る。
2 帯電ローラ
3 露光装置
4 現像装置
51 一次転写ローラ
53 中間転写ベルト
Claims (19)
- 像担持体と、前記像担持体を接触帯電する帯電部材と、前記像担持体上にトナー像を形成するために正規極性のトナーを前記像担持体の表面に供給する現像剤担持体と、を各々が有する、第1の画像形成部と、前記第1の画像形成部とは異なる位置に配置された第2の画像形成部と、
前記帯電部材に帯電電圧をする帯電電圧印加部と、
前記帯電電圧印加部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記トナー像を記録材に印字する印字動作と、前記印字動作とは異なるタイミングで行う前記帯電部材をクリーニングするクリーニング動作と、を実行可能であって、前記印字動作では、前記正規極性のトナーとは逆極性のトナーが前記像担持体から前記帯電部材へ移動する方向の帯電電圧を印加するように制御し、
前記第1の画像形成部と前記第2の画像形成部は、前記印字動作において印字に使用されずに第1の像担持体上と第2の像担持体上に残った残トナーをそれぞれ第1の現像剤担持体と第2の現像剤担持体で回収するように構成されており、
前記制御部は、前記クリーニング動作を実行する前に、第1の記録材と前記第1の記録材の後に印字する第2の記録材とを含む複数の記録材に連続して前記印字動作を実行する場合、前記第1の記録材の前記印字動作よりも前記第2の記録材の前記印字動作の方が絶対値が大きい前記帯電電圧を印加するように制御し、前記クリーニング動作の実行後における最初の記録材の前記印字動作で印加される前記帯電電圧の絶対値を、前記クリーニング動作の実行直前の記録材の前記印字動作において印加される前記帯電電圧の絶対値よりも小さくなるように制御することを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御部は、前記クリーニング動作を実行する前に複数の記録材に連続して前記印字動作を実行する場合、前記印字動作時に印加される前記帯電電圧の絶対値を、前記クリーニング動作を実行するタイミングに近づくにつれて徐々に大きくなるように制御することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記印字動作において、前記帯電部材によって帯電された前記像担持体の表面の画像部を露光する露光ユニットと、
前記現像剤担持体に現像電圧を印加する現像電圧印加部と、を有し、
前記露光ユニットは、前記像担持体の表面の非画像部にも露光し、前記非画像部に対する露光量は、前記非画像部の露光後電位が前記現像電圧印加部によって印加される前記現像電圧の絶対値より小さくならない範囲の露光量であって、
前記制御部は、相対的に絶対値が大きい前記帯電電圧を印加する前記印字動作の方が相対的に絶対値が小さい前記帯電電圧を印加する前記印字動作よりも、前記非画像部に対する露光量が大きくなるように前記露光ユニットを制御することを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。 - 前記制御部は、前記非画像部に対して露光されて形成された前記像担持体の前記非画像部の露光後電位を、相対的に絶対値が大きい前記帯電電圧を印加して前記印字動作を行う場合と、相対的に絶対値が小さい前記帯電電圧を印加して前記印字動作を行う場合と、で同じになるように制御することを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、前記クリーニング動作の実行直後における最初の記録材の前記印字動作で前記非画像部に対して露光される前記露光量を、前記クリーニング動作の実行直前の記録材の前記印字動作において前記非画像部に対して露光される前記露光量よりも小さくなるように制御する事を特徴とする請求項3又は4に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、前記クリーニング動作を実行する前に複数の記録材に連続して前記印字動作を実行する場合、前記印字動作時に前記非画像部に対して露光される前記露光量を、前記クリーニング動作を実行するタイミングに近づくにつれて徐々に大きくなるように制御する事を特徴とする請求項3乃至5のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、前記クリーニング動作を、前記印字動作が終了した直後に実行するように制御する事を特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、複数の記録材に連続して前記印字動作を行う時の、前記印字動作中の印字枚数、もしくは、前記像担持体の回転数、もしくは、前記像担持体上に形成された前記トナー像の印字率の累積値のいずれかに応じて、前記印字動作中に前記帯電電圧印加部によって前帯電部材に印加する前記帯電電圧を絶対値で大きくなるように制御することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、複数の記録材に連続して前記印字動作を行う時の、前記印字動作中の印字枚数、もしくは、前記像担持体の回転数、もしくは、前記像担持体上に形成された前記トナー像の印字率の累積値のいずれかに応じて、前記印字動作中に前記帯電電圧印加部によって前記帯電部材に印加される前記帯電電圧の絶対値と前記像担持体を前記非画像部に対して露光する前記露光量のうち少なくとも一方が大きくなるように制御する事を特徴とする請求項3乃至6のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、複数の記録材に連続して前記印字動作を行う時の、前記印字動作中の印字枚数、もしくは、前記像担持体の回転数、もしくは、前記像担持体上に形成された前記トナー像の印字率の累積値のいずれかが所定量に達した時に、前記クリーニング動作を実行するように制御する事を特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 画像形成部の前記像担持体の表面に現像された前記トナー像を記録材に転写する転写部材と、
前記転写部材に転写電圧を印加する転写電圧印加部と、を有し、
前記制御部は、相対的に絶対値が大きい前記帯電電圧を印加する前記印字動作の方が、相対的に絶対値が小さい前記帯電電圧を印加する前記印字動作よりも、前記転写電圧を大きくするように制御することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の画像形成装置。 - 前記第1の画像形成部の前記第1の像担持体上に形成された第1のトナー像と前記第2の画像形成部の前記第2の像担持体上に形成された第2のトナー像が順次転写されて、表面上に複数色の前記トナー像を担持する中間転写体と、
前記中間転写体上に転写された前記トナー像を回収する清掃部材と、を有し、
前記制御部は、前記クリーニング動作によって前記像担持体上に移動させた前記トナーを前記中間転写体上に転写し、前記トナーを前記清掃部材に回収させるように制御する事を特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 像担持体と、前記像担持体を接触帯電する帯電部材と、前記像担持体上にトナー像を形成するために正規極性のトナーを前記像担持体の表面に供給する現像剤担持体と、を各々が有する、第1の画像形成部と、前記第1の画像形成部とは異なる位置に配置された第2の画像形成部と、
前記帯電部材に帯電電圧をする帯電電圧印加部と、
前記第1の画像形成部の第1の像担持体上に形成された第1のトナー像と前記第2の画像形成部の第2の像担持体上に形成された第2のトナー像が順次転写されて、表面上に複数色の前記トナー像を担持する中間転写体と、
前記中間転写体上に転写された前記トナー像を回収する清掃部材と、
前記帯電電圧印加部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記トナー像を記録材に印字する印字動作と、前記印字動作とは異なるタイミングで行う前記帯電部材をクリーニングするクリーニング動作と、を実行可能であって、前記印字動作では、前記正規極性のトナーとは逆極性のトナーが前記像担持体から前記帯電部材へ移動する方向の帯電電圧を印加するように制御し、
前記第1の画像形成部と前記第2の画像形成部は、前記印字動作において印字に使用されずに前記第1の像担持体上と前記第2の像担持体上に残った残トナーをそれぞれ第1の現像剤担持体と第2の現像剤担持体で回収するように構成されており、
前記制御部は、前記クリーニング動作を実行する前に、第1の記録材と前記第1の記録材の後に印字する第2の記録材とを含む複数の記録材に連続して前記印字動作を実行する場合、前記第1の記録材の前記印字動作よりも前記第2の記録材の前記印字動作の方が絶対値が大きい前記帯電電圧を印加するように制御し、前記クリーニング動作によって前記第1の像担持体上に移動させた前記トナーを前記中間転写体上に転写し、前記トナーを前記清掃部材に回収させるように制御することを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御部は、前記中間転写体の回転方向において、前記第1の画像形成部の下流に前記第2の画像形成部が配置され、前記第1の画像形成部が最上流に配置される場合、前記第1の画像形成部には、前記クリーニング動作を実行しないように制御する事を特徴とする請求項12または13に記載の画像形成装置。
- 第1の像担持体と第2の像担持体と、をそれぞれ露光する第二の露光ユニットであって、
前記第1の像担持体と前記第2の像担持体の回転方向において、前記中間転写体と前記第1の像担持体と前記第2の像担持体のそれぞれの当接部よりも下流側で、且つ前記第1の画像形成部の第1の帯電部材と前記第1の像担持体および前記第2の画像形成部の第2の帯電部材と前記第2の像担持体のそれぞれの当接部よりも上流側に配置される第二の露光ユニットを、前記第1の画像形成部と前記第2の画像形成部の各々が有し、
前記制御部によって前記印字動作が実行される間、前記トナー像が前記中間転写体に転写された後の前記第1の像担持体と前記第2の像担持体の表面の電位を均す露光を前記第二の露光ユニットにより実行し、
前記制御部は、相対的に絶対値が大きい前記帯電電圧を印加する前記印字動作の方が、相対的に絶対値が小さい前記帯電電圧を印加する前記印字動作よりも、前記第二の露光ユニットによって露光される露光量を大きくするように制御することを特徴とする請求項12乃至14のいずれか一項に記載の画像形成装置。 - 像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電部材と、前記像担持体上にトナー像を形成するために正規極性のトナーを前記像担持体の表面に供給する現像剤担持体と、印字に使用されずに前記像担持体上に残った残トナーを保持する保持部材と、を各々が有する、第1の画像形成部と、前記第1の画像形成部とは異なる位置に配置された第2の画像形成部と、
前記保持部材に保持電圧を印加する保持電圧印加部と、
前記保持電圧印加部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記トナー像を記録材に印字する印字動作と、前記印字動作とは異なるタイミングで行う前記保持部材をクリーニングするクリーニング動作と、を実行するように制御し、前記印字動作では、前記正規極性のトナーとは逆極性の前記トナーが前記像担持体から前記保持部材へ移動する方向の保持電圧を印加するように前記保持電圧印加部を制御し、
前記第1の画像形成部と前記第2の画像形成部は、前記印字動作において印字に使用されずに第1の像担持体上と第2の像担持体上に残った残トナーをそれぞれ第1現像剤担持体と第2の現像剤担持体で回収するように構成されており、
前記制御部は、前記クリーニング動作を実行する前に、第1の記録材と前記第1の記録材の後に印字する第2の記録材とを含む複数の記録材に連続して前記印字動作を実行する場合、前記第1の記録材の前記印字動作よりも前記第2の記録材の前記印字動作の方が絶対値が大きい前記保持電圧を印加するように前記保持電圧印加部を制御することを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御部は、前記クリーニング動作の実行後における最初の記録材の前記印字動作で印加される前記保持電圧の絶対値を、前記クリーニング動作の実行直前の記録材の前記印字動作において印加される前記保持電圧の絶対値よりも小さくなるように制御する事を特徴とする請求項16に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、前記クリーニング動作を実行する前に複数の記録材に連続して前記印字動作を実行する場合、前記印字動作時に印加される前記保持電圧の絶対値を、前記クリーニング動作を実行するタイミングに近づくにつれて徐々に大きくするように制御する事を特徴とする請求項16又は17に記載の画像形成装置。
- 前記トナーは一成分現像剤であることを特徴とする請求項1乃至18のいずれか一項に記載の画像形成装置。
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