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技術 画像形成装置

出願人 キヤノン株式会社
発明者 木原英夫平松隆伊藤元就
出願日 2016年7月13日 (4年5ヶ月経過) 出願番号 2016-138467
公開日 2017年3月23日 (3年9ヶ月経過) 公開番号 2017-058661
状態 特許登録済
技術分野 電子写真におけるクリーニング・その他 電子写真における帯電・転写・分離 電子写真における制御・管理・保安
主要キーワード 閾値到達 離間面 吐き出し速度 離間開始位置 接触離間 付着具合 離間領域 積算回転数
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (10)

課題

像担持体の表面に残った現像剤を現像と同時に現像剤担持体回収する画像形成装置において、使用環境使用状況に関わらず、像担持体と接触する帯電手段に付着した現像剤を効率的に回収する。

解決手段

帯電ローラ2のクリーニング動作を実行する制御手段を有し、制御手段は、接触離間ユニットにより現像剤担持体50を像担持体1から離間させた状態で、帯電ローラ2の表面に付着した反転極性の現像剤を正規極性にする第1工程と、第1工程実行後に、接触離間ユニットにより現像剤担持体50を像担持体1に当接させた状態で像担持体1と現像剤担持体50とを回転させ、像担持体1の表面に付着した正規極性の現像剤を現像剤担持体50に回収する第2工程と、を含む前記クリーニング動作を実行する。

概要

背景

特許文献1には、現像手段が、トナー感光ドラムに現像すると同時に、感光ドラムの表面に残る転写残トナークリーニングして(現像同時クリーニング)、転写残トナーを除去及び回収して再利用するクリーナレス方式画像形成装置が開示される。こうした構成によれば、転写後に感光ドラムの表面に残るトナーは、廃トナーとならずに済み、環境保全資源の有効利用、装置の小型化が実現される。

ところで、クリーナレス方式を採用した画像形成装置においては、一部で逆極性帯電したトナーが接触帯電部材に付着し、帯電能力劣化してしまう。そこで、特許文献2には、逆極性に帯電し接触帯電器に付着したトナーを静電的に感光体に付着させ、現像ローラの摺擦により正規極性反転させ、現像ローラにおいて回収している。

概要

像担持体の表面に残った現像剤を現像と同時に現像剤担持体に回収する画像形成装置において、使用環境使用状況に関わらず、像担持体と接触する帯電手段に付着した現像剤を効率的に回収する。帯電ローラ2のクリーニング動作を実行する制御手段を有し、制御手段は、接触離間ユニットにより現像剤担持体50を像担持体1から離間させた状態で、帯電ローラ2の表面に付着した反転極性の現像剤を正規極性にする第1工程と、第1工程実行後に、接触離間ユニットにより現像剤担持体50を像担持体1に当接させた状態で像担持体1と現像剤担持体50とを回転させ、像担持体1の表面に付着した正規極性の現像剤を現像剤担持体50に回収する第2工程と、を含む前記クリーニング動作を実行する。

目的

本発明は、像担持体の表面に残った現像剤を現像と同時に現像剤担持体に回収する画像形成装置において、像担持体と接触する帯電手段に付着した現像剤を回収可能な画像形成装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

回転可能な像担持体と、帯電位置で前記像担持体の表面に接触して前記表面を帯電させる帯電ローラと、現像剤を担持し、前記像担持体に接触している時に現像位置で前記像担持体の表面に正規極性の前記現像剤を供給して現像剤像を形成する現像剤担持体と、前記像担持体と前記現像剤担持体とが接触している状態及び離間している状態を切り換え接触離間ユニットと、転写位置で前記現像剤像を被転写体に転写する転写部材と、を備え、前記転写部材による転写後に前記像担持体の表面に残った前記現像剤を、前記現像剤担持体で回収可能な画像形成装置であって、前記帯電ローラのクリーニング動作を実行する制御手段を更に有し、前記制御手段は、前記接触離間ユニットにより前記現像剤担持体を前記像担持体から離間させた状態で、前記帯電ローラの表面に付着した反転極性の前記現像剤を正規極性にする第1工程と、前記第1工程実行後に、前記接触離間ユニットにより前記現像剤担持体を前記像担持体に当接させた状態で前記像担持体と前記現像剤担持体とを回転させ、前記像担持体の表面に付着した正規極性の前記現像剤を前記現像剤担持体に回収する第2工程と、を含む前記クリーニング動作を実行することを特徴とする画像形成装置。

請求項2

前記第1工程の実行中、前記帯電ローラには前記像担持体の電位よりも前記現像剤の正規極性側に大きい電圧印加されることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。

請求項3

前記第2工程の実行中、前記現像剤担持体には前記像担持体の電位よりも前記現像剤の反転極性側に大きい電圧が印加され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。

請求項4

前記第1工程では、前記像担持体と前記帯電ローラとを速度差をつけて回転させることで前記帯電ローラの表面に付着した反転極性の前記現像剤を正規極性にすることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の画像形成装置。

請求項5

回転可能な像担持体と、帯電位置で前記像担持体の表面に接触して前記表面を帯電させる帯電ローラと、現像剤を担持し、前記像担持体に接触している時に現像位置で前記像担持体の表面に正規極性の前記現像剤を供給して現像剤像を形成する現像剤担持体と、前記像担持体と前記現像剤担持体とが接触している状態及び離間している状態を切り換える接触離間ユニットと、転写位置で前記現像剤像を被転写体に転写する転写部材と、を備え、前記転写部材による転写後に前記像担持体の表面に残った前記現像剤を、前記現像剤担持体で回収可能な画像形成装置であって、前記接触離間ユニットにより前記現像剤担持体を前記像担持体から離間させ、前記帯電ローラの電位が前記像担持体の電位よりも前記現像剤の正規極性側の電位である状態で、前記像担持体と前記帯電ローラとを速度差をつけて回転させる第1工程と、前記接触離間ユニットにより前記現像剤担持体を前記像担持体に当接させ、前記像担持体の電位を前記現像剤担持体の電位よりも前記現像剤の正規極性側の電位にした状態で、前記像担持体と前記現像剤担持体とを回転させる第2工程と、を実行する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。

請求項6

前記第1工程を実行する際に接触離間ユニットは前記像担持体に当接していた前記現像剤担持体を前記像担持体から離間させ、前記第1工程の実行中に前記前記像担持体の表面のうち前記現像剤担持体と接触することなく前記現像剤担持体の対向位置を通過した領域を離間領域とすると、前記第1工程において、前記帯電ローラは前記離間領域と接触した状態で一回転以上回転することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の画像形成装置。

請求項7

前記第2工程において、前記現像剤担持体は回転中に前記離間領域と接触することを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。

請求項8

前記像担持体の表面の移動方向に関して、前記帯電位置よりもの上流で前記転写位置よりも下流に前記像担持体を露光する露光ユニットを備え、前記露光ユニットは、前記第1工程の実行中消灯していることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の画像形成装置。

請求項9

前記第2工程の実行中、前記帯電ローラには前記像担持体の電位よりも前記現像剤の正規極性側に大きい電圧が印加されることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の画像形成装置。

請求項10

前記第1工程の実行中、前記転写部材には前記像担持体の電位よりも前記現像剤の正規極性側に大きい電圧が印加されることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の画像形成装置。

請求項11

画像形成装置の使用環境または使用量の少なくとも一つに基づいて、前記第1工程及び前記第2工程が実行されることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の画像形成装置。

請求項12

前記帯電ローラに接触して前記帯電ローラ表面に付着した物体を除去する帯電クリーニング部材を備えることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の画像形成装置。

請求項13

前記帯電クリーニング部材はブラシであることを特徴とする請求項12に記載の画像形成装置。

請求項14

前記帯電クリーニング部材は導電性を有し、前記帯電ローラと前記帯電クリーニング部材とに同電位の電圧が印加されることを特徴とする請求項12又は請求項13に記載の画像形成装置。

請求項15

現像剤担持体に担持される現像剤により前記像担持体に現像剤像を形成し、前記現像剤像を前記被転写体に転写する画像形成時以外を非画像形成時とすると、前記非画像形成時に前記第1工程及び前記第2工程が実行されることを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載の画像形成装置。

請求項16

前記第2工程で前記帯電ローラに印加される電圧と前記現像剤担持体に印加される電圧との差分は、前記画像形成時に前記帯電ローラに印加される電圧と前記現像剤担持体に印加される電圧との差分よりも小さいことを特徴とする請求項15に記載の画像形成装置。

請求項17

前記第1工程の実行中、前記像担持体の回転方向と前記帯電ローラの回転方向は逆であることを特徴とする請求項4乃至請求項16のいずれか1項に記載の画像形成装置。

請求項18

前記第1工程の実行中、前記帯電ローラの回転速度が前記像担持体の回転速度よりも速いことを特徴とする請求項17に記載の画像形成装置。

請求項19

前記現像剤担持体に供給する前記現像剤を収容する交換可能な現像剤収容部を備え、前記制御手段は、前記現像剤収容部が交換されたことに基づいて、前記第1工程及び前記第2工程を実行す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。

請求項20

回転可能な像担持体と、帯電位置で前記像担持体の表面に接触して前記表面を帯電させる帯電ローラと、現像剤を担持し、前記像担持体に接触している時に現像位置で前記像担持体の表面に正規極性の前記現像剤を供給して現像剤像を形成する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に供給する前記現像剤を収容する交換可能な現像剤収容部と、転写位置で前記現像剤像を被転写体に転写する転写部材と、を備え、前記転写部材による転写後に前記像担持体の表面に残った前記現像剤を、前記現像剤担持体で回収可能な画像形成装置であって、前記帯電ローラのクリーニング動作を実行する制御手段を更に有し、前記制御手段は、前記現像剤収容部が交換されたことに基づいて、前記クリーニング動作を実行することを特徴とする画像形成装置。

技術分野

0001

本発明は、クリーナレス画像形成装置に関する。詳しくは、現像装置が、像担持体に対してトナー現像すると同時に、転写後の像担持体の表面に残留するトナーをクリーニングして再利用する(現像同時クリーニング)、所謂クリーナレス方式の画像形成装置に関する。

背景技術

0002

特許文献1には、現像手段が、トナーを感光ドラムに現像すると同時に、感光ドラムの表面に残る転写残トナーをクリーニングして(現像同時クリーニング)、転写残トナーを除去及び回収して再利用するクリーナレス方式の画像形成装置が開示される。こうした構成によれば、転写後に感光ドラムの表面に残るトナーは、廃トナーとならずに済み、環境保全資源の有効利用、装置の小型化が実現される。

0003

ところで、クリーナレス方式を採用した画像形成装置においては、一部で逆極性帯電したトナーが接触帯電部材に付着し、帯電能力劣化してしまう。そこで、特許文献2には、逆極性に帯電し接触帯電器に付着したトナーを静電的に感光体に付着させ、現像ローラの摺擦により正規極性反転させ、現像ローラにおいて回収している。

先行技術

0004

特開昭59−133573号公報
特許第3030188号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、画像形成装置の使用環境や現像手段としての現像器の状態によっては、現像ローラの摺擦で正規極性へ反転させることができないことがある。また、現像器と感光ドラムとが接触することで感光ドラムにトナーが転移する、所謂かぶりも少なからず発生する。特にかぶりが悪い状態では現像器が感光ドラムと接触しているだけで帯電ローラへのトナー付着が発生する。

0006

また、適切なタイミングで帯電ローラを清掃することも求められている。

0007

本発明は、像担持体の表面に残った現像剤を現像と同時に現像剤担持体に回収する画像形成装置において、像担持体と接触する帯電手段に付着した現像剤を回収可能な画像形成装置を提供することを目的とする。または、適切なタイミングで帯電ローラを清掃可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、回転可能な像担持体と、帯電位置で前記像担持体の表面に接触して前記表面を帯電させる帯電ローラと、現像剤を担持し、前記像担持体に接触している時に現像位置で前記像担持体の表面に正規極性の前記現像剤を供給して現像剤像を形成する現像剤担持体と、前記像担持体と前記現像剤担持体とが接触している状態及び離間している状態を切り換え接触離間ユニットと、転写位置で前記現像剤像を被転写体に転写する転写部材と、を備え、前記転写部材による転写後に前記像担持体の表面に残った前記現像剤を、前記現像剤担持体で回収可能な画像形成装置であって、前記帯電ローラのクリーニング動作を実行する制御手段を更に有し、前記制御手段は、前記接触離間ユニットにより前記現像剤担持体を前記像担持体から離間させた状態で、前記帯電ローラの表面に付着した反転極性の前記現像剤を正規極性にする第1工程と、前記第1工程実行後に、前記接触離間ユニットにより前記現像剤担持体を前記像担持体に当接させた状態で前記像担持体と前記現像剤担持体とを回転させ、前記像担持体の表面に付着した正規極性の前記現像剤を前記現像剤担持体に回収する第2工程と、を含む前記クリーニング動作を実行することを特徴とする。

発明の効果

0009

本発明によれば、像担持体の表面に残った現像剤を現像と同時に現像剤担持体に回収する画像形成装置において、使用環境や使用状況に関わらず、像担持体と接触する帯電手段に付着した現像剤を効率的に回収できる。または、適切なタイミングで帯電ローラを清掃することができる。

図面の簡単な説明

0010

画像形成装置の断面図である。
感光ドラム、帯電ローラ、転写ローラ前露光部、接触離間カム駆動状態のタイミングを示すタイミングチャートである。
画像形成装置の断面図である。
感光ドラム、帯電ローラ、帯電クリーニングブラシ、転写ローラ、前露光部、接触離間カムの駆動状態のタイミングを示すタイミングチャートである。
係る画像形成装置の断面図である。
現像装置が交換されたかの判断を行うフローチャートである。
係る画像形成装置の断面図である。
感光ドラム、帯電ローラ、転写ローラ、前露光部、の駆動状態のタイミングを示すタイミングチャートである。
帯電ローラの回転量と吐き出し率の関係を示すグラフである。

実施例

0011

以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態を実施形態に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、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から、特に特定的な記載が無い限りは、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。なお、後の実施形態の構成に関して、前の実施形態と同一の構成に関しては前の実施形態と同一の符号を付して、前の実施形態中の説明が援用されるものとする。

0012

<実施形態1>

0013

(画像形成装置の全体的な概略構成
図1(a)は、実施形態1に係る画像形成装置100の断面図である。画像形成装置100は装置本体100Aを有する。装置本体100Aの内部には、回転可能な『像担持体』としての感光ドラム1が配置される。感光ドラム1は、外径20mmの負極性OPC感光体であり、矢印の時計方向周速度166mm/secの一定速度で回転駆動される。感光ドラム1の周囲には、帯電ローラ2、レーザ露光ユニット3、現像器4、転写ローラ5が配置される。

0014

『帯電手段』としての帯電ローラ2は、ローラ形状で形成され、感光ドラム1に接触して感光ドラム1の表面を帯電する。帯電ローラ2は、導電性弾性ローラであり、芯金のまわりに導電性弾性層を設けた構成である。帯電ローラ2は感光ドラム1に所定の押圧力圧接している。帯電ローラ2は感光ドラム1の回転に対して駆動回転する。帯電ローラ2には、帯電バイアス印加する帯電電源52aがあり、本例では帯電電源52aから芯金に直流電圧を印加する。帯電バイアスとして、−1300Vの直流電圧を印加している。このとき、感光ドラム1を帯電電位暗部電位)−700Vに一様に帯電させている。このように、帯電ローラ2に帯電バイアスを印加することで、帯電ローラ2と感光ドラム1の間の間隙放電が発生し、これにより感光ドラム1の表面が帯電される。

0015

露光手段』としてのレーザ露光ユニット3は、感光ドラム1の表面を露光して静電像を形成する。レーザ露光ユニット3は、画像データに応じて、レーザビームを用いて感光ドラム1にその主走査方向(感光体回転軸方向)に露光を繰り返しつつ、副走査方向(感光体表面移動方向)にも露光を行うことで静電潜像を形成する。このレーザ露光ユニット3のレーザパワーは、全面露光した際に感光ドラム1の露光電位明部電位)が−100Vになるように調整されている。

0016

現像手段としての現像装置(現像器)4は現像容器4Aを有する。現像容器4Aには、現像ローラ50が回転可能に支持される。『現像剤担持体』としての現像ローラ50は、感光ドラム1の表面に形成された静電像を感光ドラム1に接触することで現像剤により現像する。現像装置(現像器)4は、現像容器4Aの内部に磁性トナーTを収容しており、磁性トナーは、現像スリーブ41に内包された磁界発生手段であるマグネットローラ43の磁力によって現像スリーブ41に引きつけられる。現像スリーブ41には、現像バイアスを印加する現像電源52bがあり、現像バイアスとして、−300Vの直流電圧を印加している。

0017

『転写手段』としての転写ローラ5(接触転写手投)は、現像ローラ50により現像された感光ドラム1上の『現像剤像』としてのトナー像記録材Rに転写する。転写ローラ5は感光ドラム1に所定圧力に圧接させられている。本例で使用の転写ローラ5は、芯金に中抵抗発泡層を形成した、ローラ抵抗値が5×108Ωのものであり、+1000Vの電圧を印加することで、搬送されてくる記録材Rにトナーを転写する。

0018

帯電前の除電手段としての前露光部6がある。前露光部6は、帯電ローラ2が感光ドラム1を帯電させる帯電位置よりも感光ドラム1の移動方向Lの上流に配置され、感光ドラム1を前露光する。前露光部6のパワーは感光ドラム1の電位が明部電位よりも小さくなるように設定している。定着手段としての定着装置7は、トナー画像の転写を受けた記録材Rが導入され、トナー画像を記録材Rに定着させ、その記録材Rが装置本体100Aの外へ排出される。

0019

制御部8は、画像形成装置100の動作を制御する手段であり、各種の電気的情報信号の授受や、駆動のタイミング等を制御しており、所定の作像シーケンス制御等を司る。『接触離間手段』としての接触離間カム9(現像器接触離間機構)は、回転することにより、現像器4を感光ドラム1に対して接触及び離間させることで、感光ドラム1と現像ローラ50とを接触及び離間させる。図1(b)は、現像器4が感光ドラム1から離間した状態を示す。

0020

(現像器の説明)
ここで、現像器4について説明する。現像器4は現像容器4Aを有する。現像容器4Aの開口4A1には、現像ローラ50が回転可能に配置される。現像ローラ50は、現像スリーブ41と、マグネットローラ43と、を有する。現像スリーブ41は、中空非磁性金属アルミなど)素管の周囲に所定の体積抵抗を持つ導電性弾性ゴム層を設けたものである。現像スリーブ41中には、マグネットローラ43が固定されて配置されている。

0021

現像器4中の現像剤としての磁性一成分ブラックトナー(負帯電特性)Tは、現像容器4A内で撹拌部材44によって撹拌されており、この撹拌により現像器4内でこのマグネットローラ43の磁力により現像スリーブ41の表面に供給される。現像スリーブ41の表面に供給されたトナーTは、現像ブレード42を通過することで均一薄層化、ならびに摩擦帯電により負極性に帯電させられる。その後、感光ドラム1と接触する現像位置まで搬送され、静電潜像を現像する。

0022

静電潜像への現像は感光ドラム1上に形成された潜像電位と現像バイアスとの電位関係により静電的に行われる。感光ドラム1の非画像部である暗部電位(−700V)と現像バイアス(−300V)との電位関係により、負帯電特性のトナーは感光ドラム1に付着しないが、トナーは帯電極性分布をもっているため、正極性(反転極性)トナーも一部存在する。そのため少量ではあるが非画像部にも所謂かぶりとしてトナーTが感光ドラム1に付着してしまう。

0023

トナーTの帯電極性分布や負極性への帯電性は、トナーTの劣化状況や、画像形成装置100の使用環境により異なる。トナーTが劣化すると負帯電性が弱くなるため反転極性トナー量が増える。また、高温高湿度においても帯電性が弱まるためトナーTの極性分布がゼロ側に近づくため反転極性トナーの割合が増える。反転極性トナーが多いとかぶりトナー量が増えることとなる。

0024

また、現像器4には、不揮発性メモリ45が取り付けられており、現像器4の使用履歴としてのトナー残量や現像スリーブ41の回転数などが記憶されている。不揮発性メモリ45は、画像形成装置100と通信することで適宜書き込みが行われ、装置本体100Aの電源が切られても現像器4のこれまでの使用履歴を知ることができる。

0025

クリーナレスシステム
以下に、本件の画像形成でのクリーナレスシステムについて詳細に説明する。本実施形態では、感光ドラム1の移動方向L(回転方向)に対して帯電ローラ2による帯電位置の上流側にクリーニング部材を設けない、いわゆるクリーナレスシステムを採用している。ここでいうクリーニング部材とは、感光ドラム1に当接し、感光ドラム1の表面上のトナーを掻き取るクリーニングブレード等である。

0026

転写工程である転写ローラ5を通過した後に感光ドラム1上に残った転写残トナーは、帯電ローラ2と感光ドラム1との接触部(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し、それによって感光ドラム1と同極性の負極性に帯電される。負極性に帯電した転写残トナーは、帯電ニップにおいては感光体電位と帯電バイアスとの電位関係(感光ドラム1の表面電位=−700V、帯電ローラ2の電位=−1300V)により帯電ローラ2には付着せず通過する。

0027

帯電ニップを通過した転写残トナーは感光ドラム1の回転に伴い、レーザ照射位置に到達する。転写残トナーはレーザ露光ユニット3のレーザ光遮蔽するほど多くないため、感光ドラム1上の静電潜像を作像する工程に影響しない。その後、転写残トナーは、現像スリーブ41と感光ドラム1の接触部(当接部)(現像ニップ)に至る。

0028

非露光部(レーザ照射を受けていない感光ドラム1の面)のトナーは、感光ドラム1の暗部電位(−700V)と現像バイアス(−300V)との電位関係によって静電気的に現像スリーブ31に付着(回収)する。このように記録材Rに転写されずに感光ドラム1上に残ったトナーは、非露光部では現像器4に回収される。現像器4に回収されたトナーは、現像器4内のトナーと混合されて使用される。

0029

露光部(レーザ照射を受けた感光ドラム1の面)のトナーは、感光ドラム1の明部の電位(−100V)と現像バイアス(−300V)との電位関係により現像スリーブ41に回収されずにそのまま感光ドラム1上に残留する。ただし、露光部には静電気的に現像ローラ50からトナーが供給される。

0030

これらのことから、画像形成装置100は、画像形成時に、転写ローラ5が転写した後に感光ドラム1の表面に残った現像剤を、現像と同時に現像ローラ50に回収する、現像同時クリーニングする。

0031

本実施形態では、転写残トナーを帯電ローラ2に付着させずに通過させるために、以下のふたつの構成を採用している。第一は、転写ローラ5と帯電ローラ2の間に光除電部材としての前露光部6を設けていることである。前露光部6は、帯電部で安定した放電を行なうために帯電ローラ2の前の感光ドラム1の表面電位を光除電している。前露光部6により光除電することで、帯電時に均一な放電が行なえ、それと同時に転写残トナーを均一に正規極性である負極性にすることが可能となる。

0032

第二は、帯電ローラ2は、感光ドラム1に対して所定の速度差周速差)が設定されて回転する。この帯電ローラ2と感光ドラム1との間に速度差が設定される点が、前述の現像同時クリーニングの特徴でもある。すなわち、帯電ローラ2は感光ドラム1に対し1.1倍の速度比を設けている。上述のように前露光部6の構成により帯電ニップを通過する際にはほとんどのトナーが負極性になるが、若干負極性になりきれなかったトナーが残っている。このトナーが帯電ローラ2を通過する際に電界の影響を受け付着することがある。

0033

付着した反転極性トナーも帯電ローラ2と感光ドラム1との周速差により摺擦されることで、正規極性である負極性に反転させている。負極性に帯電させることで感光ドラム1へ付着させることができる。このようにふたつの構成により帯電ローラ2へのトナーの付着を抑制している。

0034

帯電ローラクリーニング
前述のように感光ドラム1と帯電ローラ2との間に周速差を設け、その摺擦により負極性トナーへ反転させ感光ドラム1へ付着させるが、一部で反転せずに帯電ローラ2に付着し続けるトナーがある。帯電ローラ2にトナーTが付着した状態で画像形成を続けるとトナーによる帯電阻害により均一帯電ができなくなり、画像の品質が悪くなる。そこで、所定のタイミングで帯電ローラ2に付着したトナーTを現像器4内に戻す帯電ローラクリーニング(清掃動作)を行う必要がある。

0035

帯電ローラ2に付着するトナーTの量は、感光ドラム1上のトナー量による。現像ローラ50が感光ドラム1に接触していると、現像ローラ50から感光ドラム1に供給されるトナーTの中にかぶりトナーが混じり、感光ドラム1上に少なからずかぶりトナーが発生する。通常使用ではかぶりトナーが少ないため、そのようになった感光ドラム1から更に帯電ローラ2へ付着するかぶりトナーの付着量も少ない。しかし、トナーの劣化等によってかぶりトナーが多くなると、そのようになった感光ドラム1から更に帯電ローラ2へ付着するかぶりトナーの付着量も多くなる。

0036

このことから、現像ローラ50が感光ドラム1に接触していてかぶりトナー量が多い状態で、帯電ローラ2をクリーニングしても十分にクリーニングされない。

0037

そこで、本実施形態では、現像ローラ50から感光ドラム1に供給されるかぶりトナー量が多くなり易い状況でも、帯電ローラ2を十分にクリーニングする。そのために、クリーニング中は現像ローラ50を感光ドラム1から離間させ、現像ローラ50から感光ドラム1へとかぶりトナーが到達し難い状態を作り出す。感光ドラム1の表面のかぶりトナーをなくすことで帯電ローラ2を十分にクリーニングできる。

0038

図2(a)は、感光ドラム1、帯電ローラ2、転写ローラ5、前露光部6、接触離間カム9の駆動状態のタイミングを示すタイミングチャートである。図2(a)を用い、本実施形態での帯電ローラクリーニング動作(清掃動作)について説明する。本発明では制御部8により図2(a)に示すタイミングで各部を制御して帯電ローラクリーニングを実施する。

0039

帯電ローラクリーニングをする非画像形成時とは、図2(b)に示されるように前回転時t1、記録材間時t2、後回転時t3、さらには濃度を検知するキャリブレーション、トナーTの吐出し動作のことをいい、少なくとも感光ドラム1が回転している間をいう。したがって、非画像形成時には、画像形成時以外をいうが、画像形成装置100の電源をOFFにしてから電源をONする前までの期間は除外される。

0040

こうしたことから、現像ローラ50と感光ドラム1との間の状態を、接触状態から離間状態にさせた後に、接触状態にさせる一連の動作は、感光ドラム1が駆動状態(ON)のままで行われる(即ち、感光ドラム1を回転させながら行う)。また、画像形成時とは、現像容器4Aから排出されるトナーTにより感光ドラム1にトナー像が形成される間であり、図2(b)中の記録材印刷時t4である。

0041

まず、図2のタイミングT1に示されるように、制御部8は、接触離間カム9を回転させて現像器4を感光ドラム1から離間させる。このように、非画像形成時に接触離間カム9が回転することにより現像ローラ50と感光ドラム1とを接触状態から離間状態にさせる。これは、現像ローラ50から感光ドラム1に転移して帯電ニップに突入するトナーを少なくすることで、次に行われる帯電ローラ2のクリーニングを十分に行うためである。

0042

次に、図2のタイミングT2に示されるように、転写ローラ5のバイアス切り替え、前露光部6をOFFにする。転写バイアスの切り替えは画像形成中に印加する+1000V(HIGH)からクリーニング時の転写バイアスである−1100V(LOW)に切り替える。

0043

転写バイアスをLOWにし、感光ドラム1の表面電位(−700V)よりも転写バイアス(−1100V)を小さくすることで、転写ローラ5から感光ドラム1への電荷流入をなくしている。転写ローラ5からの電荷流入をなくすことで感光ドラム1上トナーへの電荷流入もなくなり、転写バイアスによる感光ドラム1上トナーの正極性化を抑制する。すなわち、転写バイアスを−1100Vにすることで、感光ドラム1の表面のトナーをプラストナーにしないようにする。また、感光ドラム1への放電では、感光ドラム1上のトナーは負極性になるが、一方で帯電ローラ2上に付着するトナーは正極性になる。

0044

転写ローラ5には、前述したように電圧を切り替える『電圧切替手段』としての電圧切替部51が接続されている。そして、前述のように、電圧切替部51は、接触離間カム9により接触して現像ローラ50が離間状態のときに少なくとも転写ローラ5に印加する電圧を感光ドラム1の電位よりも現像剤の極性側に大きくする。すなわち、転写バイアスを+1000V→−1100Vのように、感光ドラム1の暗部電位の−700Vよりも、現像剤の極性側(ここではマイナス)に大きく設定する。

0045

前述したように、帯電ローラ2のトナーが正極性になるので、前露光部6は、接触離間カム9により現像ローラ50が離間状態のときに少なくとも消灯(OFF)し、帯電ローラ2からの放電をなくす。このことで、帯電ローラ2上のトナーの正極性化を抑制する。どちらもトナーTの正極性化を抑制しており、続く帯電ローラ2のクリーニング(特に、現像ローラ50が、帯電ローラ2から感光ドラム1に転移したトナーを回収すること)を実行しやすくしている。図2のタイミングT2〜タイミングT3の間にて、制御部8は、帯電ローラ2をクリーニングする。帯電ローラ2のクリーニングは、感光ドラム1と帯電ローラ2の摺擦とによって行う。

0046

クリーニングは、感光ドラム1上で現像器4が離間した部分が帯電ローラ2の位置にきてから、帯電ローラ2を少なくとも1周以上回転させることで行う。すなわち、現像ローラ50と感光ドラム1とが接触状態から離間状態になった感光ドラム1の表面の離間面X(図2(d)参照)が帯電ローラ2との接触位置に到達してから、帯電ローラ2を少なくとも1周以上回転させる離間状態を設ける。この離間面Xは、現像ローラ50との離間状態が維持されて現像ローラ50を通過した感光ドラム1の領域ということもできる。

0047

例えば、図2(c)のように、感光ドラム1と現像ローラ50とが接触状態から離間状態になる離間開始位置X1が、図2(d)のように、帯電ローラ2と感光ドラム1との接触位置まで移動したとする。そうすると、感光ドラム1の表面には、離間開始位置X1から離間現在位置X2までの離間面Xが定まる。帯電ローラ2は、この離間面Xと対向した状態で、少なくとも1周、矢印M方向に回転するように設定されている。

0048

感光ドラム1と帯電ローラ2とが周速度差をもって回転しているため、帯電ローラ2上のトナーTは、摺擦されて負極性になり感光ドラム1へ電界的に転移する。このときも、帯電ローラ2には、画像形成時と同様の−1300Vの電圧が印加されている。つまり、帯電ローラ2の電位が感光ドラム1の電位よりもトナーの正規極性側(−)の電位になるように設定されている。

0049

上述したように、帯電ローラ2の表面の移動速度が感光ドラムの表面の移動速度の1.1倍となるように設定されている。つまり、帯電ローラ2の回転速度が感光ドラム1の回転速度よりも速い。なお、図2(d)に示すように、感光ドラム1と帯電ローラ2との接触部において、感光ドラム1の表面の移動方向と帯電ローラ2の移動方向が同じ方向となるように帯電ローラ2の回転方向が設定されている。即ち、感光ドラム1の回転方向と帯電ローラ2の回転方向は逆である。

0050

現像ローラ50と感光ドラム1との間の状態を、接触状態から離間状態にさせた後に、接触状態にさせる一連の清掃動作の実行中の動作は、帯電ローラ2が駆動状態(ON)のままで行われる(即ち、帯電ローラ2を帯電バイアスONで回転させながら行う)。またこの一連の動作中、帯電ローラ2の帯電バイアスをOFFにすると、感光ドラム1の電位に対して帯電ローラ2のバイアスが逆転し、正極性のトナーが感光ドラム1に転移する。

0051

正極性のトナーは感光ドラム1の暗部電位(−700V)と現像バイアス(−300V)との関係では現像器4では回収できないため、感光ドラム1に付着し続けクリーニングできない。そのため、上述した一連の動作中は、帯電ローラ2の電位(−1300V)と感光ドラム1の電位(−700V)との電位差は逆転しないようにしており、帯電ローラ2に電圧を印加している。このように、帯電ローラ2の電位が感光ドラム1の電位よりもトナーの正規極性側(−)の電位になるように設定されている。また、感光ドラム1の電位が現像ローラ50の電位よりもトナーの正規極性側(−)の電位になるように設定されている。本実施形態では、帯電ローラ2と感光ドラム1と摺擦時間(クリーニングの時間)は1secに設定している。

0052

この1secは帯電ローラ2の回転数で6周程度であるが、これも予め実験により求めてあり、帯電ローラ2が6周程度で摺擦されればトナーは十分に感光ドラム1に転移する。

0053

これについて説明する。図9は、現像ローラ50を感光ドラム1から離間した状態における帯電ローラ2の回転量と吐き出し率との関係を示すグラフである。帯電ローラ2の回転量は、タイミングT2を起点とした帯電ローラ2の積算回転数であり、タイミングT2を起点とした帯電ローラ2と感光ドラム1と帯電ローラ2と感光ドラム1との摺擦期間と比例する。吐き出し率とは、帯電ローラ2に付着していたトナーTがどの程度感ドラム1に吐き出された(転移した)か、を示すパラメータであり、吐き出し率H:(帯電ローラ2がn周で吐き出したトナーTの量)/(帯電ローラ2に付着していたトナーTの量)で定義される。具体的には、トナーTが付着していない帯電ローラ2の重量G1、タイミングT2時点のトナーTが付着した帯電ローラ2の重量G2、及び、n周回転後の帯電ローラ2の重量G3をそれぞれ測定し、以下の式1を用いて算出可能である。

0054

H=(G2−G3)/(G2−G1) ・・・(式1)
図9に示すように、帯電ローラの回転量が増える程、多くのトナーが摺擦されて負極性になり、感光ドラムに転移するので吐き出し率も上がっていく関係となっている。吐き出し率Hが約0.6以上であれば、画像不良が発生する恐れはかなり低減されることが実験的にわかったため、本実施形態では、帯電ローラ2の回転量を、吐き出し率Hが約0.6に到達する6回転に設定している。しかしながら、この帯電ローラ2と感光ドラム1と摺擦時間は帯電ローラ2や速度差、付着しているトナーの状態に依るため、それに応じて変えることができる。

0055

クリーニング後、接触離間カム9により再び現像器4を感光ドラム1に接触させ、現像ローラ50と感光ドラム1とを接触状態にさせる(図2のタイミングT3)。離間状態から接触状態に移行するときに、少なくとも感光ドラム1の表面の離間面Xに対して再び現像ローラ50を接触させる。

0056

現像器4を接触させることでクリーニング時に感光ドラム1に転移させた負極性トナーを現像スリーブ41に回収させる(図2(a)のタイミングT3〜タイミングT4間)。現像器4を接触させる時間は500msecに設定している。この時間は、感光ドラム1の1周以上の時間であり前の工程での帯電ローラクリーニングが感光ドラム1全周にわたっているためである。

0057

以上が帯電ローラクリーニングの動作である。この様に現像器4を離間させ帯電ローラ2のクリーニングを行うことで、かぶりが多いときでも帯電ローラ2のクリーニングを十分に行うことができる。

0058

制御部8は、帯電ローラ2へのトナーTの付着具合に基づいて、帯電ローラ2のクリーニングを実行するかを判断する。帯電ローラ2へのトナーTの付着具合は予め実験により求められており、現像器4の使用環境や使用状況により予測される。これは帯電ローラ2へのトナーTの付着の多くはかぶりトナー量に依存するためであり、かぶりトナー量は現像器4の使用環境や使用状況に依るためである。そのため、具体的には、制御部8は、使用環境、使用状況により、離間動作及び接触動作を実行する。

0059

すなわち、使用環境に関して言えば、帯電ローラ2のクリーニングを実行するまでの期間(印刷枚数)は、高温・高湿下の場合の方が通常環境下の場合よりも短くなる(少なくなる)。また、使用状況に関して言えば、帯電ローラ2のクリーニングを実行するまでの期間(印刷枚数)は、現像器4中のトナーTが劣化している場合(印字率が低くトナー残量が少ない場合)の方がトナーTが新品の場合よりも短くなる(少なくなる)。こうしたことから、制御部8は、使用環境や使用状況が悪い程に、離間動作及び接触動作を実行し、使用環境や使用状況が良い程に、離間動作及び接触動作を実行しない。このように、使用環境や使用状況に基づいて、清掃動作の実行が決定される。

0060

なお、本実施形態での帯電ローラ2のクリーニングは感光ドラム1との摺擦によって実施した(図2(a)のタイミングT2〜タイミングT3の間)が、帯電ローラ2のクリーニングについてはこれに限らない。例えば帯電バイアスと感光ドラム1の電位との関係を逆転させることで正極性トナーを感光ドラム1に転移させ、転移させた正極性トナーを帯電ローラ2からの放電等によって負極性に反転させることでクリーニングを行ってもよい。また、帯電ローラ2の表面に対向する箇所に放電部材(不図示)を設け、帯電ローラ2と放電部材との間に放電を発生させることで帯電ローラ2上に付着した正極性トナーを負極性に反転させ、これによりトナーを感光ドラム1に転移させてもよい。

0061

また、本実施形態での帯電ローラクリーニングに関するバイアスや時間は必ずしもこれに限定するものではない。例えば図2(a)のタイミングT2に示す転写ローラ5に印加する転写バイアスをHIGHからLOWへと切り替えるタイミングや前露光部6のONからOFFへと消灯するタイミングは、以下のようにしても良い。すなわち、そのタイミングは、図2(a)のタイミングT1に示す現像ローラ50を感光ドラム1から離間するタイミングよりも先でも良い。また、現像ローラ50が感光ドラム1から離間された後に、現像ローラ50が感光ドラム1の表面のトナーを再び回収する際に現像スリーブ41に印加される現像バイアス等は、トナーTの回収や、かぶりを鑑みて決めることができる。

0062

装置本体100Aの内部には、現像ローラ50や帯電ローラ2に電圧を印加する『電圧印加手段』としての電圧印加部52が設けられる。電圧印加部52は、前述の帯電電源52aと現像電源52bとを有する。離間状態後に再び接触状態に移行するときに、現像ローラ50に印加する現像印加電圧、帯電ローラ2に印加する帯電印加電圧の少なくともいずれか一方を変更する。

0063

すなわち、画像形成時には、帯電印加電圧と現像印加電圧との間のかぶり除去電位差を大きく取る必要があるが、非画像形成時のクリーニング時のトナーTの回収時には、そのかぶり除去電位差を大きく取る必要がない。そのために、かぶり除去電位差を小さくするために帯電印加電圧か現像印加電圧とのいずれか一方を変更しても良い。

0064

<実施形態2>

0065

図3は、本発明の実施形態2に係る画像形成装置200の断面図である。実施形態2の画像形成装置200が実施形態1の画像形成装置100と異なる点は、帯電ローラ2にブラシ21(帯電クリーニングブラシ)が接触している点である。すなわち、帯電ローラ2に接触してクリーニングする『帯電クリーニング部材』としてのブラシ21を備える点である。

0066

ブラシ21は、帯電ローラ2に対して所定の圧力がかかるように、装置本体100Aに取り付けられている。ブラシ21は、導電性を有し、帯電ローラ2と同電位のバイアスが印加される。

0067

(ブラシ21)
ブラシ21を設けることでクリーナレス方式の画像形成装置の課題である帯電ローラ2へのトナーTの付着を抑制している。帯電ローラクリーニング部材としてシート状部材の圧接も考えられる。しかし、帯電ローラクリーニングの目的で帯電ローラ2にシートを圧接させると、記録材Rと帯電ローラ2との間に紙粉等の異物が噛み込その部分だけ所望のクリーニング性能が発揮されずに帯電にムラができてしまう。

0068

そのため、本実施形態では帯電ローラ2をクリーニングする部材としてブラシ21を採用している。また、『印加手段』としての電圧印加部52が、帯電ローラ2とブラシ21とに同電位の電圧を印加する。すなわち、本実施形態では、ブラシ21に帯電ローラ2と同電位の電圧を印加し、摩擦帯電により帯電ローラ2上のトナーを正規極性にしている。なお、本実施形態の電圧印加部52は、更に、ブラシ21に印加するブラシ印加電源52cを有する。

0069

帯電ローラ2上での正規極性トナーは感光ドラム1との接触部に至ると静電的に感光ドラム1に転移するため帯電ローラ2のクリーニングが行える。帯電ローラ2のクリーニング性の観点からブラシ21と帯電ローラ2との間に電位差を設けてもよい。その際にブラシ21に印加する電圧はトナーの正規極性側に大きい電圧を印加すると良い。

0070

(ブラシクリーニング)
画像形成を続けるとブラシ21にトナーTが溜まる。トナーTが溜まると帯電ローラ2へのクリーニング性能が低下し、帯電ローラ2へのトナー付着量が増え帯電性能の低下による画像不良が発生する。そこでブラシ21のクリーニングを行いブラシ21にトナーTが溜まらないようにする必要がある。ブラシ21にトナーTが溜まってしまうのは、帯電ローラ2に付着したトナーTをブラシ21が一部掻き取ってしまうためである。

0071

掻き取られたトナーT(ブラシ21に溜まったトナー)は帯電ローラ2の回転により搬送されるとともに摩擦帯電され、帯電ローラ2に吐き出される。しかし、帯電ローラ2に付着するトナーが多いと、ブラシ21により掻き取られるトナーのほうが吐き出されるトナーよりも増えるため、ブラシ21に溜まるトナー量が増加する。帯電ローラ2へのトナー付着はかぶりトナー量が多いと増えるため、ブラシ21のクリーニングでは感光ドラム1から帯電ローラ2に付着するトナー量をなくすことで行う。

0072

帯電ローラ2に付着するトナーTがなくなれば、ブラシ21に溜まったトナーは帯電ローラ2に吐き出される。帯電ローラ2に吐き出されたトナーTは、負極性であるため感光ドラム1との接触部に至ると電界の作用により感光ドラム1に転移する。このようにしてかぶりトナー量が多いときでもブラシクリーニングが行える。

0073

実際のブラシクリーニングの動作を図4に示す。現像器4を離間(図4のタイミングT1)させることで感光ドラム1から帯電ローラ2に付着するトナーをなくしている。実施形態1の帯電ローラ2のクリーニング時間は1sec程度であった。これに対して、ブラシクリーニングではブラシ21に溜まったトナーの帯電ローラ2への吐き出し速度が遅いため8sec程度で感光ドラム1を駆動させている(図4のタイミングT2〜タイミングT3間)。

0074

これは帯電ローラ2の50周程度である。これだけ回転させることでブラシ21からトナーTが吐き出されクリーニングされる。その後再び現像器4を接触させ(図4のタイミングT3)、感光ドラム1上に転移した負極性トナーを回収する。

0075

ブラシクリーニングの実行判断はブラシ21へのトナー溜まり具合に応じる。トナーTの溜まり具合は予測によって行われ、使用環境、現像器4の使用履歴のみならず、連続印字枚数や、前回クリーニングからの積算印刷枚数に応じて実行判断される。ブラシクリーニングは特にかぶりが悪いときにブラシ21にトナーTが溜まりやすいため、かぶりの悪い高温・高湿での使用、現像器4内のトナーTが少量になった状況で実行される。

0076

また、実施形態1の帯電ローラクリーニングと同様に本実施形態でもクリーニング動作の順序や時間は必ずしもこれに限定するものではない。

0077

前述した実施形態1又は実施形態2の構成によれば、現像ローラ50を感光ドラム1から離間させ、かぶりによる帯電ローラ2へのトナーTの付着をなくして帯電ローラ2のクリーニングを実行する。そして、その後に現像ローラ50を感光ドラム1に接触させることによりクリーニングによって吐き出されたトナーを現像器4に回収できる。その結果、感光ドラム1の表面に残ったトナーTを現像と同時に現像ローラ50に回収する画像形成装置100において、使用環境や使用状況に関わらず、感光ドラム1と接触する帯電ローラ2に付着したトナーTを効率的に回収できる。

0078

<実施形態3>
図5は、本発明の実施形態3に係る画像形成装置300の断面図である。実施形態3の画像形成装置300が実施形態1の画像形成装置100と異なる点は、現像器4が交換可能な点である。

0079

(画像形成装置本体の説明)
基本的な構成は実施形態1で記載したものと同一であるが、本実施形態の構成においては現像器4がトナーTを収容するトナー収容部46を備え、現像器4が交換することで新しいトナーTを画像形成装置300に供給することが可能な構成になっている。画像形成装置300には開閉可能なドアが備えられており、ドアを開けることで使用者が現像器4を画像形成装置300から取り外し、新たな現像器4を取り付けることができる。画像形成装置300は現像器4に取り付けられた不揮発メモリ45に記憶された現像器4の使用履歴の情報を読み出し、トナー残量や現像スリーブ41の積算回転数が予め定められた閾値に達した場合はユーザに現像器4の交換を促す。この閾値は、所定以上の画像品質を満たせるような積算回転数の値の範囲内で設定されている。しかしながら、現像器4が新品の時と比べると、閾値に近づくにつれて現像器4内のトナーは比較的劣化してしまうので、その分かぶりも比較的悪くなっている。このため、閾値到達間近の状態では、帯電ローラ2へのトナーTの付着量が多くなりやすい。また、閾値到達間近の状態では、帯電ローラ2のクリーニング時に負極性トナーを現像スリーブ41に回収させる(図2(a)のタイミングT3〜タイミングT4間)時にもかぶりトナーが帯電ローラ2に付着しやすくなりやすい。そうすると、帯電ローラ2からトナーTを感光ドラム1に転移させたにも関わらず、その後の工程で帯電ローラ2にトナーTがまた付着することになるので、クリーニングの効果が弱くなってしまうことになる。このように帯電ローラ2にトナーが付着した状態で、帯電ローラ2を交換することなく現像器4を新品に交換しても、帯電ローラ2には依然としてトナーTが付着したままである。このため、このまま帯電ローラ2の清掃を行わずに画像形成を行うと、比較的少量の画像形成を行っただけで、画像不良が発生するおそれがある。そこで、本実施形態においては現像器4が交換された際に帯電ローラクリーニングを行うようにしている。

0080

(現像器交換時の帯電ローラクリーニングの動作)
図6のフローチャートを用いて、現像器4が交換された際に帯電ローラクリーニングについて説明する。現像器4の交換の判断は制御部8によって行われる。不揮発メモリ45には使用履歴だけでなくシリアル番号も記憶されている。シリアル番号は現像器4ごとに異なる番号になっており番号が重複しないようにされている。画像形成装置300のドアが閉められると制御部8は不揮発メモリ45に記憶された情報を読み出す(S101)。制御部8は、既に本体メモリに記憶されているシリアル番号に相当する情報と、不揮発メモリ45から読み出したシリアル番号に相当する情報を比較する(S102)。このステップS102は、画像形成装置300に備えられた本体メモリ(不図示)へ不揮発メモリ45から読み出した情報の記憶動作を行う前に実行される。この比較の結果、これらのシリアル番号が相違する場合、制御部8は、現像器4の交換がされたと判断し、帯電ローラクリーニングの動作を開始する(S103)。制御部8は、帯電ローラクリーニング動作が終了した後、本体メモリへ不揮発メモリ45に記憶された情報を記憶する。帯電ローラクリーニング動作の終了後、印刷可能な状態となる。

0081

ステップS102で、制御部8が、シリアル番号が同じであると判断した場合は、帯電ローラクリーニングを行わず、本体メモリへ不揮発メモリ45に記憶された情報を記憶し、その後に印刷可能な状態となる。帯電ローラクリーニングの動作は実施形態1のものと同様である。なお、本実施形態ではシリアル番号に相当する情報の変化で現像器4が交換されたかを判断したが、判断するための情報はこれに限る必要は無い。例えば、現像スリーブ41の回転数やトナー残量に相当する情報の変化で現像器4が交換されたと判断するようにしても良い。また、不揮発メモリ45を備えない構成においては、画像形成装置300のドアが開閉されたタイミングで必ず帯電ローラクリーニングの動作を行うようにしても良い。このように本実施形態によれば、適切なタイミングで帯電ローラを清掃することができる。

0082

<実施形態4>
次に実施形態4について説明する。本実施形態は帯電ローラクリーニングの動作を実行するタイミングは実施形態3と同じであるが、帯電ローラクリーニング動作自体が実施形態3と異なる。図7は、本発明の実施形態4に係る画像形成装置400の断面図である。実施形態4の画像形成装置400が実施形態3の画像形成装置300と異なる点は、現像器接触離間機構を持たない点である。現像器接触離間機構を持たないことで画像形成装置本体の構成を簡略化できのコストダウンができるが、実施形態3のものとは異なる動作の帯電ローラクリーニングを行う必要がある。以下に本実施形態における帯電ローラクリーニングシーケンスについて説明する。

0083

(現像器交換時の帯電ローラクリーニングの動作)
本実施形態では、帯電ローラ2に付着した正極性に帯電したトナーを、正極性に帯電したまま感光ドラム1に静電的(電界的)に付着させる。つまり、帯電ローラ2に印加する電圧を、感光ドラム1の表面電位に対し正極性側の電圧にすることで、正極性に帯電したままトナーを静電的に帯電ローラ2から感光ドラム1に付着させる。そして、感光ドラム1に付着した正極性に帯電したトナーを、電位差によって現像部cではほとんど現像装置4へは回収させずに現像部cを通過させる。その後、正極性に帯電したトナーを付着させた感光ドラム1の領域を帯電ローラ2からの放電により帯電処理すると共に、その正極性に帯電したトナーの帯電極性を負極性に反転させる。このとき、本実施形態では、正極性に帯電したトナーを付着させた感光ドラム1の領域は、前露光装置6により光除電した後に、帯電ローラ2により帯電処理する。そして、負極性に帯電させられたトナーは、帯電部aを通過した後に、現像部cにおいて現像スリーブ41に静電的に転移されて、現像装置4に回収される。この制御は制御部8によって実行される。

0084

図8は、本実施形態の帯電ローラクリーニング動作のタイミングチャート図である。帯電ローラクリーニングの動作は、現像器4が画像形成装置400に装着された際に行われる前多回転動作から続けて、図8に示すタイミングで各部の動作が制御されることで実行される。前多回転動作時は帯電バイアス、現像バイアス、転写バイアスを画像形成時と同じバイアス(HIGH)を印加し、前露光をONにしたままドラム駆動を行う。

0085

・タイミング1(T1):
前多回転が終了すると、転写バイアスを+1000V(HIGH)から−1100V(LOW)にする。転写バイアスをLOWにすることで、転写ローラ5からの電荷流入をなくし、転写部dを通過した後の感光ドラム1の表面電位の低下を抑制する。それとともに、前露光装置6をOFFにして、帯電部aに到達する前の光除電による感光ドラム1の表面電位の低下を抑制する。このように、転写バイアスをLOWにして、前露光装置6をOFFにすることで、感光ドラム1の帯電電位を保つようにする。なお、前多回転が終了した後も、帯電バイアス及び現像バイアスは、HIGHのままとされている。すなわち、帯電ローラ2に所定の帯電電圧を印加させて感光ドラム1を帯電処理させると共に、その帯電処理された感光ドラム1の領域が現像部cを通過する際に現像スリーブ41に所定の現像電圧を印加させる(T1工程)。

0086

・タイミング2(T2):
次に、転写バイアスがLOWの状態で転写部dを通過し、かつ、前露光装置6がOFFの状態で除電部eを通過した感光ドラム1の領域が帯電部aに到達すると、帯電バイアスを−1400V(HIGH)から0V(LOW)にする。これにより、帯電バイアスは、感光ドラム1の表面電位(−800V)よりも正極性側に高い電圧となる。このとき帯電ローラ2に印加するLOWの帯電バイアスは、帯電部aにおける感光ドラム1と帯電ローラ2との間の電位差が放電開始電圧Vth以上になる。そのため、感光ドラム1から帯電ローラ2への逆放電が生じて、感光ドラム1の表面電位が−600V程度になり絶対値が小さくなる。つまり、感光ドラム1の表面電位の絶対値は、帯電部aを通過することで、帯電部aに到達する直前よりも小さくなる。そして、帯電ローラ2に付着している正極性に帯電したトナーが、正極性に帯電したまま感光ドラム1に静電的に付着する。また、帯電ローラ2上の極性をもたない少量のトナーは、上記の感光ドラム1から帯電ローラ2への逆放電により負極性に帯電する。すなわち、帯電ローラ2に印加する電圧を、T1工程後に帯電処理された感光ドラム1の領域が帯電部aを通過する際に、その領域が帯電部aに到達する際の表面電位よりも正極性側に高い電圧に変更する(T2工程)。

0087

・タイミング3(T3):
次に、帯電バイアスがLOWの状態で帯電部aを通過した感光ドラム1の領域が現像部cに到達すると、現像バイアスを−500V(HIGH)から0V(LOW)にする。つまり、上記逆放電により感光ドラム1の表面電位の絶対値が小さくなっている。そのため、それに対応して、現像バイアスを、感光ドラム1の表面電位よりも正極性側に高い電圧(例えば、感光ドラム1の表面電位と同極性で絶対値が小さい電圧)とするように、現像バイアスをLOWにする。現像バイアスをLOWにすることで、感光ドラム1上の正極性に帯電したトナーの大部分は、現像スリーブ41から感光ドラム1に向けて静電的に付勢された状態で現像部cを通過する。なお、このとき感光ドラム1上の正極性に帯電したトナーの一部が現像装置4に回収されてもよい。すなわち、現像スリーブに印加する電圧を、T2工程後の電圧を帯電ローラに印加している際に帯電部aを通過した感光ドラムの領域が現像部cを通過する際に、上記所定の現像電圧よりも正極性側に高い電圧に変更する(T3工程)。

0088

・タイミング4(T4):
次に、帯電バイアスがLOWの状態で帯電ローラ2を1周分以上回転させた後に、帯電バイアスをHIGHに戻す。感光ドラム1の表面電位に対し帯電バイアスを負極性側に高い電圧にする(同極性で絶対値を大きくする)ことで、LOWの帯電バイアスの印加によって帯電ローラ2に残った少量の負極性に帯電したトナーを、静電的に感光ドラム1に付着させる。なお、帯電バイアスをLOWからHIGHに戻すタイミングは、帯電ローラ2の全周の清掃を可能とするために、少なくとも帯電ローラ2の1周後であることが好ましい。また、帯電ローラ2の清掃動作を必要以上に長くしないために、帯電バイアスがLOWの状態で帯電部aを通過した感光ドラム1の領域が感光ドラム1の1周後に帯電部aに到達するタイミングにおいて、帯電バイアスをLOWからHIGHに戻すことが好ましい。ただし、帯電バイアスをLOWからHIGHに戻すタイミングは、感光ドラム1が1周以上回転した後であってもよい。なお、ここで変更された後のHIGHの帯電バイアスは、LOWに変更される前の電圧に限定されるものではなく、帯電ローラ2に残った負極性に帯電したトナーを感光ドラム1に付着させるのに必要な電位差を作れる電圧であればよい。すなわち、帯電ローラ2に印加する電圧を、T2工程後の電圧を帯電ローラ2に印加している際に帯電部aを通過した感光ドラム1の領域が帯電部aを通過する際に、T2工程の変更後の電圧よりも正規極性側に高い電圧に変更する(T4工程)。

0089

・タイミング5(T5):
次に、帯電バイアスがLOWの状態で帯電部aを通過した感光ドラム1の領域が現像部cを通過し帯電バイアスをHIGHに戻した状態で再び帯電部aを通過した感光ドラム1の領域が現像部cに到達すると、現像バイアスをHIGHに戻す。帯電バイアスがLOWの状態で帯電aを通過した感光ドラム1の領域は、感光ドラム1の表面電位の絶対値が小さくなった領域である。また、帯電バイアスをHIGHに戻した状態で帯電部aを通過した感光ドラム1の領域は、本実施形態では通常の画像形成時の感光ドラム1の帯電電位の領域である。なお、この現像バイアスをLOWからHIGHに戻すタイミングは、上記帯電バイアスをLOWからHIGHに戻すタイミングに応じて変更することができる。すなわち、現像スリーブ41に印加する電圧を、T3工程後の電圧を帯電ローラ2に印加している際に帯電部aを通過した感光ドラム1の領域が現像部cを通過する際に、T3工程後の電圧よりも正規極性側に高い電圧に変更する(T5工程)。

0090

・タイミング6(T6):
次に、帯電バイアスがLOWの状態で帯電部aを通過した感光ドラム1の領域が除電部eに到達すると、前露光装置6をONにする。つまり、帯電バイアスがLOWの状態で帯電部aを通過した感光ドラム1の領域は、帯電ローラ2から正極性に帯電したトナーを付着させた領域であり、この領域が再び帯電部aに進入する前に、この領域を前露光装置6により光除電する。前露光装置6をONにして帯電部aに進入する感光ドラム1の表面電位の絶対値を小さくすることで、帯電ローラ2から感光ドラム1への放電を促進させる。これにより、感光ドラム1上に付着している正極性に帯電したトナーの帯電極性が十分に負極性へと反転する。この正規極性である負極性に帯電したトナーは、帯電ローラ2から感光ドラム1に向けて静電的に付勢された状態で帯電部aを通過し、その後、現像部cにおいて現像スリーブ41に静電的に転移し、現像装置4に回収される。すなわち、T4工程後の電圧を帯電ローラ2に印加している際に帯電部aを通過すべき感光ドラム1の領域が除電部eを通過する際には、前露光装置6による感光ドラム1の除電処理を行わせる。

0091

以上、本実施形態によれば、帯電ローラ2のクリーニング動作において、帯電ローラ2から感光ドラム1に付着させた正規極性とは逆極性に帯電したトナーを、十分に正規極性に帯電させ、現像スリーブ41に転移させて現像装置4に回収することができる。本実施形態によれば、帯電部aにおける安定した放電により、正規極性とは逆極性に帯電したトナーの帯電極性を正規極性に反転させるので、使用環境や現像装置の設定などの使用条件によらずに、十分にその帯電極性の反転を行うことができる。

0092

なお、本実施形態では、帯電バイアスがLOWの状態の期間を帯電ローラ2の1周以上(感光ドラム1の1周未満)の時間である300msecとしたが、これに限定されるものではない。帯電バイアスがLOWの状態のまま帯電ローラ2を複数周回転(感光ドラム1の1周以上でもよい。)させることも可能である。また、帯電バイアスがLOWの状態とHIGHの状態とを繰り返し行うことも可能である。その場合、現像バイアスもそれに対応してLOWの状態とHIGHの状態とを繰り返し行うようにすればよい。また、図8に示すタイミングT1からT6は、必ずしもこの順にする必要はない。例えば、転写バイアスをLOWにするタイミングと前露光をOFFにするタイミングとは同時でなくてよく、またいずれが先であってもよい。また、帯電バイアスをLOWにするタイミングと現像バイアスをLOWにするタイミングはいずれが先であってもよく、また同時であってもよい。

0093

上記の現像器交換時の帯電ローラクリーニング動作を行うタイミングは実施形態3と同様であり、図6のフローチャートに示すように現像器4が交換されたと判断されたときに行う。

0094

また、本実施形態では現像器接触離間機構を持たない画像形成装置400を用いて説明を行ったが、本実施形態の帯電ローラクリーニング動作は、実施形態1〜3で説明した現像器接触離間機構を持った画像形成装置100、300でも実行可能である。

0095

このように本実施形態によれば、適切なタイミングで帯電ローラを清掃することができる。

0096

1感光ドラム(像担持体)
2帯電ローラ(帯電手段)
3レーザ露光ユニット(露光手段)
5転写ローラ(転写手段)
8 制御部(制御手段)
9接触離間カム(接触離間手段)
50現像ローラ(現像剤担持体)
100、300、400 画像形成装置

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