JP2007264477A

JP2007264477A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2007264477A
Application number: JP2006092053A
Authority: JP
Inventors: Asami Kodera; 麻美小寺; Koji Kuramasu; 浩二倉増
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2007-10-11

Abstract

【課題】現像剤のリフレッシュ時において、中間転写体への外添処理剤の付着による画質の変化を防止することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】外添処理剤及びトナーを有する現像剤を供給することで感光体に形成した可視像を、一次転写手段により中間転写体に一次転写し、二次転写手段により該一次転写像を記録部材に二次転写して画像を形成するとともに、中間転写体上の現像剤を中間転写体クリーニング手段にてクリーニングする画像形成装置において、現像剤をリフレッシュする現像剤リフレッシュ時に、前記一次転写手段による転写バイアスを印加する制御手段を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置に関し、詳しくは、中間転写体を備える画像形成装置に関する。

一般に、複写機、プリンタ等の画像形成装置は、感光体ドラムを一様に帯電させる帯電工程と、帯電させた感光体ドラムを照射して潜像を形成する露光工程と、潜像にトナーを付着させて可視像を形成する現像工程と、感光体ドラムと転写体の間で可視像を用紙に転写する転写工程と、現像された可視像を用紙に溶融定着する定着工程の一連のプロセスを経ることで画像形成を行っている。そして、次の画像形成に備えるため、感光体ドラムに摺擦するクリーニングブレード、クリーニングローラ等のクリーニング機構によって感光体ドラム上に残留したトナーを除去することが一般的に行われている。

このようにして、画像形成プロセスが繰り返されるのであるが、印字率が低い状態、すなわち、１枚の画像において印字ドットが少ない状態が続いた場合等の原因で現像器内のトナーが消費されずにトナーの帯電量（単位重量当りの電荷量）が変動する場合がある。このような場合、感光体ドラム上に形成するトナー像のトナー付着量がばらついて、出力画像の画像濃度が安定しなかったり、地肌汚れが発生するという問題があった。

そこで、このような現象を解決するため、現像器内の劣化トナーを新たなトナーと置換して現像剤をリフレッシュする方法がとられている。この場合、非画像形成時に現像器内の所定量のトナーを感光体ドラムに飛翔させて吐き出し、クリーニングブレードにより感光体ドラムから除去することで劣化トナーを強制的に消費するようになっている。このようなリフレッシュ処理は周知の技術であり、例えば特開２００５−１３４７７６号公報に開示されているように様々なクリーニング手段が提案されている。

一方、帯電工程で発生したイオン生成物等が原因でしばしば像流れといわれる現象が起きることが知られている。高湿環境にて画像形成を行った場合、イオン生成物が湿気を吸収することで、感光体ドラム上においてイオン生成物が付着した部分の電気抵抗が低下し、この電気抵抗の低下が露光による潜像の形成に悪影響を与えるためである。

そこで、非画像形成時に外添処理剤が含まれたトナーを感光体ドラムに付着し、クリーニングブレード等により感光体ドラム表面を研磨摺擦するいわゆるリフレッシュ処理が知られている。クリーニングブレード等を用いる場合、エッジ部を感光体ドラム表面に当接させることにより、感光体ドラムの回転に伴って、感光体ドラムの表面が削れるとともにその表面に付着した残留トナー、イオン生成物、紙粉等は掻き取られる。
２００５−１３４７７６号公報

ところが、感光体ドラムに形成された可視像を一端中間転写体に転写してから用紙に転写する画像形成装置においては、上記現像剤リフレッシュ工程において大量のトナーが吐き出される場合があり、このような大量のトナーを感光体クリーニングブレードで掻き取る前に、前記中間転写体にトナーの外添処理剤がある程度付着してしまう。このため、中間転写体のクリーニングにおいて、付着した外添処理剤を完全に除去することができず、画像形成時に除去できなかった外添処理剤が付着した部分でトナーを用紙へ転写する時の電界の強度が変化し画質に影響を与えることがあった。また、中間転写体の材質として弾性体が用いられた時には、その表面の平滑性が悪くなるため特に顕著になる。

本発明は、上記従来の問題を解決するために提案するものであって、中間転写体への外添処理剤の付着による画質の変化を防止する画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の画像形成装置は、外添処理剤及びトナーを有する現像剤を供給することで感光体に形成した可視像を、一次転写手段により中間転写体に一次転写し、二次転写手段により該一次転写像を記録部材に二次転写して画像を形成するとともに、中間転写体上の現像剤を中間転写体クリーニング手段にてクリーニングすることを前提とする。

そして、本発明にかかる画像形成装置は、現像剤をリフレッシュする現像剤リフレッシュ時には、前記一次転写手段による転写バイアスを印加する制御手段を備えている。これにより、トナーは感光体ドラムから中間転写体へ移動付着するため、トナーを感光体から中間転写体に移動付着させることで、残留外添処理剤はトナーに付着し、その状態でトナーとともに除去することができる。

また、本発明において中間転写体表面を弾性材料で構成することもできる。この場合、外添処理剤は中間転写体に付着しやすくなるが、トナーを感光体から中間転写体に移動付着させることで、残留外添処理剤はトナーに付着し、その状態でトナーとともに除去することができる。

さらに、本発明の画像形成装置は、感光体をクリーニングする感光体クリーニング手段にて除去されたトナーを回収する第1の回収手段と、前記中間転写体クリーニング手段にて除去されたトナーを回収する第２の回収手段とを別個に備えることができる。こうすることで、すぐに回収手段がトナーで満杯になるのを防止することができる。

以上のような構成を採用することにより、本発明では、現像剤のリフレッシュ時において中間転写体への外添処理剤の付着による画質の変化を防止することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。この実施の形態では、デジタル複写機として本発明を具体化している。

図１は、本実施の形態における複写機１０１の全体構成を示す概念図である。光源１０９から照射された光は、原稿台１０４に置かれた原稿に反射し、ミラー１１０、１１１、１１２によって撮像素子１１３に導かれる。撮像素子１１３は受光した光を光電変換することで、原稿の画像データを生成する。

ユーザは、原稿台１０４に原稿を載置するか、原稿トレイ１１６に原稿をセットする。原稿トレイ１１６にセットされた原稿は、１枚ずつピックアップローラ１１４で搬送路１１７へ送りだされる。搬送路１１７に送り出された原稿は、搬送路１１７の途中にある画像読取位置１１９を経由して、原稿排紙トレイ１１８へと搬送され、画像読取位置１１９を通過する時に画像読取部１０２にて読み取られる。また、画像読取部１０２は、原稿送り装置１１５で搬送される原稿だけでなく、原稿台１０４に載置された原稿も読み取ることが可能となっている。

画像形成部１０３における感光体ドラム１２０は、表面がアモルファスシリコンの薄膜から構成されており、一定速度で所定の方向に回転する。感光体ドラム１２０の周囲には、回転方向の上流側から順に、帯電器１２１、露光器１２２、現像ユニット１２３、中間転写ユニット１２４、感光体クリーニングユニット１２５などが配置されている。帯電器１２１は、感光体ドラム１２０表面を一様に帯電させる。露光器１２２は、画像データに応じて光を照射し、感光体ドラム１２０上に静電潜像を形成する。現像ユニット１２３は、前記露光器１２２によって形成された静電潜像にトナーを付着させ、感光体ドラム１２０上にトナー像を形成する。中間転写ユニット１２４は、感光体ドラム１２０上のトナー像を用紙に転写する。感光体クリーニングユニット１２５は感光体ドラム１２０表面をクリーニングする。感光体ドラム１２０が回転することによりこれらの一連のプロセスが行われる。

画像形成部１０３は、印刷を行うときは、給紙トレイ１２７から用紙１枚をピックアップローラ１２８を用いて搬送路１３０へ引き出す。搬送路１３０に引き出された用紙は、レジストローラ１３１により中間転写ユニット１２４へ送り込まれ、可視像が転写される。その後、可視像を定着させるために、搬送路を通って定着装置１３２に用紙を送る。定着装置１３２において、加熱ローラ１３３と加圧ローラ１３４の間を用紙が通過すると、熱と用紙への押圧力によって可視像が用紙に定着する。画像形成部１０３は、定着装置１３２を通過した用紙を排紙トレイ１３５へ排紙する。

図２は、本実施の形態における画像形成部１０３の要部拡大図である。現像ユニット１２３は４色の現像カートリッジ１２３Ｙ（イエロー）、１２３Ｃ（シアン）、１２３Ｍ（マゼンタ）、１２３Ｋ（ブラック）を備えており、現像ユニット１２３が回転することで各現像カートリッジ１２３Ｙ、１２３Ｃ、１２３Ｍ、１２３Ｋは感光体ドラム１２０に対向する位置に配置可能となっている。各現像カートリッジは一色ごとに順次感光体ドラム１２０上にトナー像を形成する。

感光体ドラム１２０に形成されたトナー像は、後述する中間転写ユニット１２４へ転写されるが、転写しきれず残留した現像剤を除去するため感光体クリーニングユニット１２５が設けられている。感光体クリーニングユニット１２５は感光体ドラム１２０に隣接しており、感光体ドラム１２０表面をクリーニングするブレード２０８を備えている。ブレード２０８は、例えばポリウレタンなどの弾性材からなり、そのエッジ部２０８aは感光体ドラム１２０表面に当接している。エッジ部２０８aが感光体ドラム１２０を研磨摺擦することで、感光体ドラム１２０上に残留した現像剤は除去される。

感光体クリーニングユニット１２５にはトナー搬送管２１０を介して回収容器２１１が配設されており、感光体ドラム１２０から除去されたトナーは、トナー搬送管２１０を通って回収容器２１１へと回収される。

中間転写ユニット１２４は、中間転写ベルト２０１と、感光体ドラム１２０のトナー像を中間転写ベルト２０１に一次転写する一次転写ローラ２０２と、中間転写ベルト２０１の一次転写画像を用紙に二次転写する二次転写ローラ２０３と、中間転写ベルト２０１をクリーニングする転写体クリーニングユニット２０４とを備えている。

中間転写ベルト２０１は支持ローラ２０5、２０６および一次転写ローラ２０２に掛け渡されており、これらのローラ２０２、２０５，２０６の張架、駆動により中間転写ベルト２０１は回転可能となっている。中間転写ベルト２０１は、例えばシリコンゴム、ウレタンゴム等の弾性材料で構成されており、クリーニング性の確保、後述するブレード２０９の摩耗量減少等を実現できる反面、微粒子である外添処理剤が残留しやすい構造となっている。

一次転写ローラ２０２と感光体ドラム１２０は、中間転写ベルト２０１を挟んで圧接されており、感光体ドラム１２０と中間転写ベルト２０１との間に一次転写位置となるニップ部２０２aが形成されている。また、一次転写ローラ２０２は、一次転写バイアスを印加する図示しない一次転写印加手段を備えている。この一次転写バイアスが印加されると、感光体ドラム１２０の表面に形成された色のトナー像は、前記ニップ部２０２aを通過した中間転写ベルト２０１上に一時的に一次転写される。この動作がイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の色ごとに4回繰り返されることで、中間転写ベルト２０１上に４色のトナー像が重ね合わせられる。

二次転写ローラ２０３は、間に中間転写ベルト２０１を挟んだ状態で支持ローラ２０６を押圧することで、中間転写ベルト２０１との間に二次転写位置となるニップ部２０３aを形成している。二次転写ローラ２０３にも図示しない二次転写印加手段により二次転写バイアスを印加することができる。この二次転写バイアスの印加により、中間転写ベルト２０１に一次転写された4色のトナー像は、中間転写ベルト２０１と二次転写ローラ２０３のニップ部２０３aを通過する際に、搬送路から搬送されてきた用紙に二次転写される。

二次転写において用紙に転写しきれずに中間転写ベルト２０１に残留した現像剤の一部を除去するために、転写体クリーニングユニット２０４が設けられている。転写体クリーニングユニット２０４は中間転写ベルト２０１に隣接して設けられており、中間転写ベルト２０１表面をクリーニングするブレード２０９を備えている。転写体用のブレード２０９も感光体用のブレード２０８と同様、弾性材から構成されており、そのエッジ部２０９aが中間転写ベルト２０１に当接することで、中間転写ベルト２０１上の残留トナーを除去することができる。

また、転写体クリーニングユニット２０４には、トナー搬送管２１２を介して回収容器２１３が配設されており、中間転写ベルト２０１から除去されたトナー等は、トナー搬送管２１２を通って回収容器２１３へと回収される。

図３は、本実施の形態における現像剤のリフレッシュを説明するための図である。現像剤のリフレッシュは、印字率が低い状態、すなわち１枚の画像において印字ドットが少ない状態が続き、現像剤が劣化した場合等に行われる。

本画像形成装置には、印字率を計測する印字率計測部３０３が設けられている。印字率計測部３０３は、感光体ドラム１２０に作像する画像の累積ドット数をカウントし、その累積ドット数および印字枚数に基づき平均印字率を計測することが可能となっている。印字率計測部３０３が平均印字率が低い状態が続いていると判断した場合は、リフレッシュ信号をリフレッシュ制御部３０４に送信する。

リフレッシュ制御部３０４は印字率計測部３０３からリフレッシュ信号を受けると、まず感光体ドラム１２０を帯電器１２１によって一様に帯電するとともに、露光器１２２によって全面露光し、現像ユニット１２３内の所定量の現像剤を感光体ドラム１２０に飛翔させて吐き出すことで、強制的に劣化現像剤を消費することができる。

また、前記リフレッシュ制御部３０４は、前記リフレッシュ信号を受けて一次転写ローラ２０２に所定の一次転写バイアス電圧を印加するよう制御する。一次転写バイアス電圧が印加されると、感光体ドラム１２０上の帯電したトナー３０１は中間転写ベルト２０１に移動付着するが、外添処理剤３０２の一部は感光体ドラム１２０に残ったままとなる。

感光体ドラム１２０に残った外添処理剤３０２は、感光体ドラム１２０に付着した状態で感光体ドラム１２０の回転に従ってブレード２０８の摺擦位置へと移動する。その後、ブレード２０８のエッジ部２０８aが感光体ドラム１２０の表面を摺擦するのに伴って、外添処理剤３０２も除去され、トナー搬送管２１０を通って回収容器２１１に回収される。

この場合、感光体ドラム１２０にはトナー３０１は付着しないことから、回収容器２１１がすぐに満杯になることを防止することができる。

他方、感光体ドラム１２０から中間転写ベルト２０１上へ移動付着したトナー３０１と外添処理剤３０２の一部は、ブレード２０９により除去され、その後トナー搬送管２１２を通って回収容器２１３に搬送される。ここで、上述の通り弾性材料からなる中間転写ベルト２０１上には外添処理剤３０２が残留しやくなるが、外添処理剤３０２は微粒子であることから除去しにくかった。本実施形態では、中間転写ベルト２０１上にトナー３０１が移動付着するために、外添処理剤３０２がトナー３０１に付着し、トナー３０１とともに外添処理剤３０２を掻き取ることで、確実に外添処理剤３０２を除去することができる。

また、図４は、感光体ドラム１２０のリフレッシュを説明するための図である。感光体ドラム１２０のリフレッシュは、例えば高温高湿の環境が続いている場合、感光体ドラム１２０の電位が下がっている場合等に行われる。高温高湿の環境の下ではイオン生成物等が感光体ドラム１２０に付着すると、イオン生成物が湿気を吸収することで、画像流れが生じやすいからである。また、イオン生成物が感光体ドラム１２０に大量に付着することで、感光体ドラム１２０表面の電荷分布の乱れが発生する。このことが原因となって感光体ドラム１２０の電位が下がることになる。

このことから、本画像形成装置には、高温高湿の環境下にあるかを検知する温湿センサ４０３および感光体ドラム１２０表面の電位を検知する電位センサ４０４が設けられている。温湿センサ４０３は、感光体ドラム１２０表面の温度および湿度を検知し、設定された所定の温度または湿度を超えたと検知した場合は、リフレッシュ信号を感光体リフレッシュ制御部４０５に送信する。電位センサ４０４は、感光体ドラム１２０の電位を検知し、設定された所定の電位に満たないと検知した場合は、リフレッシュ信号を感光体リフレッシュ制御部４０５に送信する。

感光体リフレッシュ制御部４０５は、温湿センサ４０３若しくは電位センサ４０４からリフレッシュ信号を受けると、まず感光体ドラム１２０を帯電器１２１によって一様に帯電し、露光器１２２によって全面露光する。これによって、現像ユニット１２３からシリカ、酸化チタン等の外添処理剤３０２を含んだトナー３０１を飛翔させて感光体ドラム１２０全面に顕像を形成する。

また、感光体リフレッシュ制御部３０５は、上記リフレッシュ信号を受けて、一次転写バイアス手段（図示せず）は一次転写ローラ２０２に所定のバイアス電圧を印加しないよう制御する。バイアス電圧が印加されないため、感光体ドラム１２０上の帯電したトナー３０１は中間転写ベルト２０１に移動付着せず、トナー３０１と外添処理剤３０２は感光体ドラム１２０に残った状態となる。

感光体ドラム１２０に残ったトナー３０１と外添処理剤３０２は、感光体ドラム１２０に付着した状態で感光体ドラム１２０の回転に従ってブレード２０８の摺擦位置へと移動する。その後、ブレード２０８が感光体ドラム１２０の表面を削るのに伴って、トナー３０１と外添処理剤３０２も掻き取られ、トナー搬送管２１０を通って回収容器２１１に回収される。

従って、感光体ドラム１２０表面のトナー３０１と外添処理剤３０２を回収する感光体ドラム１２０用の回収容器２１１と、中間転写ベルト２０１表面のトナー３０１を回収する中間転写ベルト２０１用の回収容器２１３とがそれぞれ別個に備えられているため、回収容器が一つしかない場合に比べてすぐにトナー３０１で満杯になるのを防ぐことができる。

尚、上述した実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

本発明にかかる画像形成装置によれば、現像剤のリフレッシュ時において、中間転写体への外添処理剤の付着による画質の変化を防止することができ、複写機やプリンタ、ファクシミリ、複合機など様々な機器に有用である。

本実施の形態における複写機の概略構成を説明するための図本実施の形態における画像形成部の要部拡大図本実施の形態の現像剤のリフレッシュを説明するための図本実施の形態の感光体ドラムのリフレッシュを説明するための図

符号の説明

１０１画像形成装置
１２０感光体ドラム
１２４中間転写ユニット
１２５感光体クリーニングユニット
２０１中間転写ベルト
２０２一次転写ローラ
２０３二次転写ローラ
２０４転写体クリーニングユニット

Claims

外添処理剤及びトナーを有する現像剤を供給することで感光体に形成した可視像を、一次転写手段により中間転写体に一次転写し、二次転写手段により該一次転写像を記録部材に二次転写して画像を形成するとともに、中間転写体上の現像剤を中間転写体クリーニング手段にてクリーニングする画像形成装置において、
現像手段の現像剤をリフレッシュする現像剤リフレッシュ時に、前記一次転写手段による転写バイアスを印加する制御手段
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
前記中間転写体が弾性材料により構成されている請求項１に記載の画像形成装置。
感光体をクリーニングする感光体クリーニング手段にて除去された現像剤を回収する第1の回収手段と、
前記中間転写体クリーニング手段にて除去された現像剤を回収する第２の回収手段と、
を備えている請求項1又は２に記載の画像形成装置。