JP2008292554A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】像担持体にトナーを供給して現像装置をリフレッシュするリフレッシュ工程時、クリーニング装置のトナー回収能力を超えないようにしながらトナーを送り込むことができ、高品質な画像形成を遂行することが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置１は、用紙Ｐへの非転写期間内に、感光体ドラム２１にトナーを供給して現像装置６０のリフレッシュ工程を実行するに際し、感光体ドラム２１の回転方向に対して傾斜をなす帯状にして感光体ドラム２１表面にトナーを供給する。これにより、クリーニング装置８０に単位時間あたりに送り込まれるトナーの量を低減でき、トナー量がクリーニング装置８０のトナー回収能力を超えてしまうことを防止することが可能である。したがって、回収しきれないトナーが感光体ドラム２１表面に付着して残留することを防止でき、白抜けと呼ばれる画像不良の発生を予防することが可能である。
【選択図】図４

Description

本発明は、複写機やプリンタに代表される電子写真方式の画像形成装置に関する。

複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体として感光体ドラムが広く用いられている。感光体ドラムを用いた一般的な画像形成動作は以下のようである。感光体ドラムの表面は帯電装置により所定電位で一様に帯電せしめられ、そこに露光装置のＬＥＤ光などを照射することにより部分的に電位が光減衰して原稿画像の静電潜像が形成される。そして、この静電潜像を現像装置で現像することにより、感光体ドラム表面にトナー像が形成される。トナー像は、感光体ドラムと転写部材とを接触、或いは近接させて構成した転写領域に用紙を挿通するときに、用紙に転写される。なお、画像形成装置には、感光体ドラムから直接用紙にトナー像を転写するタイプのほかに、トナー像を中間転写体に一旦担持させた後、中間転写体から用紙に転写するタイプもある。

ここで、画像形成装置において、連続して低濃度印刷を行ったり、長時間印刷を実行せずに放置したりすると、現像装置に収められたトナーの帯電量が異常に高くなることがある。これにより、トナーは、現像装置の現像ローラから離れ難くなり、感光体ドラムに移動する量が減少してしまう恐れがある。そして、そのまま印刷を行うと画像濃度が低下するといった画像不良の問題が発生する。

このような問題を解決し、現像装置の性能維持を図るべく、用紙への非転写期間に、現像装置から感光体ドラムにトナーを供給して現像装置をリフレッシュする手法が提案され、その例を特許文献１〜３に見ることができる。特許文献１〜３に記載された画像形成装置では、いずれも用紙表面に対するトナー占有率（印字率、印字密度）が低くなることなどを条件として、現像装置からトナーを強制的に排出し、現像装置のリフレッシュ工程を実行するようにしている。
特開２０００−３１０９０９号公報（第６−７頁、図１−３） 特開２００５−５５８４２号公報（第１２−１４頁、図５） 特開２００６−２９３１４１号公報（第６−８頁、図３−５）

現像装置のリフレッシュ工程を実行する画像形成装置は、通常リフレッシュ工程時に、トナーを、特許文献３に記載されたような、感光体ドラムの軸線方向に平行な帯状にして、現像装置から感光体ドラムに供給することにより、画像品質に悪影響を及ぼすトナーを強制的に排出し、現像装置の好適な性能を維持することができる。しかしながら、このような画像形成装置では、感光体ドラム軸線方向に関して、現像装置のほぼ全域においてトナーを排出できるものの、クリーニング装置に大量のトナーが一度に送り込まれることになってしまう。これにより、クリーニング装置のトナー回収能力を超え、トナーを回収しきれなくなり、一部のトナーが感光体ドラム表面に付着して残留するという問題が発生する。その結果、トナーが付着した箇所が、現像もできない、転写もできない領域となり、画像上に、白抜けと呼ばれる画像不良を発生させる。したがって、クリーニング装置に一度に大量のトナーを送り込むことは、好適な画像品質を維持する上で好ましくない。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、現像装置の性能維持を図るべく、用紙への非転写期間に、現像装置から像担持体にトナーを供給して現像装置をリフレッシュするリフレッシュ工程を実行する画像形成装置において、リフレッシュ時、クリーニング装置のトナー回収能力を超えないようにしながらトナーを送り込むことができ、良好な性能に維持された現像装置によって、高品質な画像形成を遂行することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、像担持体と、この像担持体表面にトナー像を形成する現像装置とを備えるとともに、像担持体表面から直接、或いは中間転写体を介してトナー像を用紙に転写するものであって、用紙への非転写期間内には、現像装置から像担持体にトナーを供給して現像装置をリフレッシュするリフレッシュ工程を実行する画像形成装置において、前記リフレッシュ工程では、前記像担持体の回転方向に対して傾斜をなす帯状にして像担持体表面にトナーを供給することとした。

本発明の構成によれば、像担持体と、この像担持体表面にトナー像を形成する現像装置とを備えるとともに、像担持体表面から直接、或いは中間転写体を介してトナー像を用紙に転写するものであって、用紙への非転写期間内には、現像装置から像担持体にトナーを供給して現像装置をリフレッシュするリフレッシュ工程を実行する画像形成装置において、リフレッシュ工程では、像担持体の回転方向に対して傾斜をなす帯状にして像担持体表面にトナーを供給することとしたので、クリーニング装置に、単位時間あたりに送り込まれるトナーの量を低減させることができる。これにより、トナー量がクリーニング装置のトナー回収能力を超えてしまうことを防止することができ、好適なトナー回収を実現することが可能である。したがって、回収しきれないトナーが像担持体表面に付着して残留することを防止することができ、白抜けと呼ばれる画像不良の発生を予防することが可能である。このようにして、現像装置のリフレッシュ時、クリーニング装置のトナー回収能力を超えないようにしながらトナーを送り込むことができ、良好な性能に維持された現像装置によって、高品質な画像形成を遂行することが可能な画像形成装置を得ることができる。

以下、本発明の実施形態を図１〜図４に基づき説明する。

最初に、本発明の実施形態に係る画像形成装置について、図１及び図２を用いてその構造の概略を説明しつつ、画像出力動作を説明する。図１は画像形成装置の模型的垂直断面正面図、図２は図１に示す中間転写ベルト周辺の垂直断面部分拡大図である。この画像形成装置は、中間転写ベルトを用いてトナー像を用紙に転写するカラー印刷タイプのものである。

図１に示すように、画像形成装置１の本体２の内部下方には、給紙カセット３が配置されている。給紙カセット３は、その内部に、印刷前のカットペーパー等の用紙Ｐを積載して収容している。そして、この用紙Ｐは、図１において給紙カセット３の左上方に向けて、１枚ずつ分離されて送り出される。給紙カセット３は、本体２の前面側から水平に引き出すことが可能である。

本体２の内部であって、給紙カセット３の左方には、第１用紙搬送部４が備えられている。第１用紙搬送部４は、本体２の左側面に沿って略垂直に形設されている。そして、第１用紙搬送部４は、給紙カセット３から送り出された用紙Ｐを受け取り、本体２の左側面に沿って垂直上方に二次転写部４０まで搬送する。

給紙カセット３の上方であって、第１用紙搬送部４が形設された本体２の左側面とは反対側の側面である右側面の箇所には、手差し給紙部５が備えられている。手差し給紙部５には、給紙カセット３に入っていないサイズの用紙Ｐや、厚紙、ＯＨＰシートのように１枚ずつ送り込みたいものが載置される。

手差し給紙部５の左方には、第２用紙搬送部６が備えられている。第２用紙搬送部６は、給紙カセット３のすぐ上方にあって、手差し給紙部５から第１用紙搬送部４まで略水平に延び、第１用紙搬送部４に合流している。そして、第２用紙搬送部６は、手差し給紙部５から送り出された用紙Ｐ等を受け取り、略水平に第１用紙搬送部４まで搬送する。

一方、画像形成装置１は、外部コンピュータ（図示せず）から原稿画像データを受信する。この画像データの情報は、第２用紙搬送部６の上方に配置された露光手段であるレーザ照射部７に送られる。レーザ照射部７により、画像データに基づいて制御されたレーザ光Ｌが、画像形成部２０に向かって照射される。

図１及び図２に示すように、レーザ照射部７の上方には計４台の画像形成部２０が、さらにそれら各画像形成部２０の上方には中間転写体を無端ベルトの形で用いた中間転写ベルト８が備えられている。中間転写ベルト８は、複数のローラに巻き掛けられて支持され、図示しない駆動装置により図２において時計方向に回転する。

４台の画像形成部２０は、図１及び図２に示すように、中間転写ベルト８の回転方向に沿って、回転方向上流側から下流側に向けて一列にして配置された所謂タンデム方式である。４台の画像形成部２０とは、上流側から順に、マゼンタ用の画像形成部２０Ｍ、シアン用の画像形成部２０Ｃ、イエロー用の画像形成部２０Ｙ、及びブラック用の画像形成部２０Ｂである。これらの画像形成部２０には、各色に対応する現像剤供給容器及び搬送手段（図示せず）により、現像剤（トナー）が補給される。なお、以下の説明において、特に限定する必要がある場合を除き、「Ｍ」「Ｃ」「Ｙ」「Ｂ」の識別記号は省略するものとする。

各画像形成部２０では、露光手段であるレーザ照射部７によって照射されたレーザ光Ｌにより原稿画像の静電潜像が形成され、この静電潜像からトナー像が現像される。トナー像は、各画像形成部２０の上方に備えられた一次転写部３０で、中間転写ベルト８表面に一次転写される。そして、中間転写ベルト８の回転とともに、所定のタイミングで各画像形成部２０のトナー像が中間転写ベルト８に転写されることにより、中間転写ベルト８表面にはマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの４色のトナー像が重ね合わされたカラートナー像が形成される。

中間転写ベルト８が用紙搬送路に懸かる箇所には、二次転写ローラ４１を備えた二次転写部４０が配置されている。中間転写ベルト８表面に一旦担持されたカラートナー像は、第１用紙搬送部４によって同期をとって送られてきた用紙Ｐに、中間転写ベルト８と二次転写ローラ４１とが圧接して形成される二次転写ニップ部にて転写される。

二次転写後、中間転写ベルト８表面に残留するトナーなどの付着物は、中間転写ベルト８に対してマゼンタ用の画像形成部２０Ｍの回転方向上流側に設けられた中間転写ベルト８用のクリーニング装置９によってクリーニング、回収される。

二次転写部４０の上方には、定着部１０が備えられている。二次転写部４０にて未定着トナー像を担持した用紙Ｐは、定着部１０へと送られ、熱ローラと加圧ローラとによりトナー像が加熱、加圧されて定着される。

定着部１０の上方には、分岐部１１が備えられている。定着部１０から排出された用紙Ｐは、両面印刷を行わない場合、分岐部１１から画像形成装置１の上部に設けられた用紙排出部１２に排出される。

分岐部１１から用紙排出部１２に向かって用紙Ｐが排出されるその排出口部分は、スイッチバック部１３としての機能を果たす。両面印刷を行う場合には、このスイッチバック部１３において、定着部１０から排出された用紙Ｐの搬送方向が切り替えられる。そして、用紙Ｐは、分岐部１１、定着部１０の左方、及び二次転写部４０の左方を通って下方に送られ、再度第１用紙搬送部４を経て二次転写部４０へと送られる。

続いて、画像形成装置１の画像形成部２０と中間転写ベルト８との周辺の詳細な構成について、図２に加えて、図３を用いて説明する。図３は、画像形成部周辺を示す垂直断面部分拡大図である。なお、４色の各画像形成部２０は構造が共通するので、前述のように「Ｍ」「Ｃ」「Ｙ」「Ｂ」の識別記号は省略するものとする。

図３に示すように、画像形成部２０には、その中心に像担持体である感光体ドラム２１が備えられている。そして、感光体ドラム２１の近傍には、その回転方向に沿って順に、帯電装置５０、現像装置６０、除電装置７０、及びドラム用のクリーニング装置８０が配置されている。一次転写部３０は、感光体ドラム２１の回転方向に沿って、現像装置６０と除電装置７０との間に設けられている。

感光体ドラム２１は、画像形成装置１内の用紙搬送方向と直角をなす用紙幅方向、すなわち図３の紙面奥行き方向に延び、その軸線方向を水平にして配置されている。感光体ドラム２１は、アルミニウム等により構成される導電性ローラ状基体の外側に、真空蒸着等によって無機光導電性材料であるアモルファスシリコンの感光層を設けた無機感光体のドラムで、直径が３０ｍｍである。感光体ドラム２１は、図示しない駆動装置によって、その周速度が用紙搬送速度（１５０ｍｍ／ｓ）とほぼ同じになるように回転せしめられている。なお、図２に示す４台の画像形成装置２０は、ＤＣモータとギアとを備えた、各々個別の駆動装置によって回転せしめられる。

帯電装置５０は、そのハウジング５１の内部に、感光体ドラム２１に接触する帯電ローラ５２を備えている。帯電ローラ５２は、所定の圧力で感光体ドラム２１に圧接し、感光体ドラム２１の回転に従って回転する。この帯電ローラ５２により、感光体ドラム２１の表面が所定の極性及び電位で一様に帯電せしめられる。このときの帯電電位は、通常はプラス３５０Ｖである。なお、ハウジング５１内には、感光体ドラム２１に対して帯電ローラ５２を隔てた位置にクリーニングブラシ５３が備えられ、このクリーニングブラシ５３により帯電ローラ５２表面がクリーニングされる。

現像装置６０は、そのハウジング６１の内部に、現像ローラ６２と、供給スクリュー６３とを備えている。現像ローラ６２は、現像方式が接触、或いは非接触であって、感光体ドラム２１の近傍に設けられている。現像ローラ６２には、感光体ドラム２１の帯電極性と同極性のバイアスが印加される。この現像ローラ６２により、現像剤であるトナーが帯電せしめられるとともに、感光体ドラム２１の表面の静電潜像に移動せしめられ、静電潜像が現像される。

現像装置６０は、現像剤として、磁性キャリアと非磁性トナーとを混合してなる二成分系トナーを使用するが、磁性或いは非磁性の一成分系トナーを使用するタイプのものであっても構わない。また、感光体ドラム２１表面を研磨するようにしてクリーニングするために、微量の酸化チタン、シリカなどの粉末を外添剤としてトナーに混入している。トナーは、現像剤供給容器（図示せず）に収容され、現像装置６０の箇所まで図示しない搬送手段により搬送されて、供給スクリュー６３によりハウジング６１の内部に補給される。

一次転写部３０には、中間転写ベルト８を挟んで感光体ドラム２１と対向する形で、一次転写部材である一次転写ローラ３１が配置されている。一次転写部３０は、中間転写ベルト８を介して感光体ドラム２１に接触する。一次転写ローラ３１は、直径８ｍｍの金属軸に、６ｍｍの厚さでＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）発泡体を設けた、直径２０ｍｍのローラである。一次転写ローラ３１は、駆動装置を有することなく、中間転写ベルト８に接触することによって、中間転写ベルト８の回転に従って回転する。また、一次転写ローラ３１には、必要に応じて、感光体ドラム２１やトナーの帯電極性とは異なる極性であって、マイナス１５μＡの一次転写バイアスが印加される。

なお、中間転写ベルト８は、図２に示すように、複数のローラに巻き掛けられ、支持されている。中間転写ベルト８は、基材表面に弾性層を積層して設けた弾性無端ベルトである。この中間転写ベルト８の基材には厚さ０．１ｍｍのＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）樹脂を使用し、その表面には弾性層として０．１ｍｍのＮＢＲゴム（二トリルゴム）を設けている。さらにその弾性層を、厚さ１０μｍのＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）でコーティングしている。

中間転写ベルト８を支持するローラのうち、図２に示すように、二次転写部４０の近傍において、中間転写ベルト８を挟んで二次転写ローラ４１に対向する箇所に設けられたローラが駆動ローラ８ａである。駆動ローラ８ａは、駆動モータであるステッピングモータ（図示せず）に連結され、中間転写ベルト８を１５０ｍｍ／ｓの速度で回転させる。駆動ローラ８ａは、直径２７ｍｍの金属軸に、１．５ｍｍの厚さでＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）を設けた、直径３０ｍｍのローラである。

一方の二次転写ローラ４１は、直径１０ｍｍの金属軸に、７ｍｍの厚さでＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）発泡体を設けた、直径２４ｍｍのローラである。二次転写ローラ４１は、中間転写ベルト８を回転させる駆動ローラ８ａに連結された駆動モータから、ギアを介して動力を得て回転する。また、二次転写ローラ４１には、必要に応じて、感光体ドラム２１やトナーの帯電極性とは異なる極性であって、マイナス３０μＡの二次転写バイアスが印加される。

そして、図３に示すように、画像形成部２０の除電装置７０は、感光体ドラム２１の回転方向に沿って、一次転写部３０の下流側に配置されている。除電装置７０は、ＬＥＤ（発光ダイオード）７１と、反射板７２とで構成されている。ＬＥＤ７１は、クリーニング装置８０のハウジング８１の上面に取り付けられている。ＬＥＤ７１の代わりに、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）光源、蛍光灯等を用いることもできる。反射板７２は、ＬＥＤ７１の上方に、ＬＥＤ７１をカバーするように設けられている。除電装置７０は、ＬＥＤ７１の除電光を感光体ドラム２１に照射することにより、その表面の帯電電荷を除去し、次回の画像形成動作時における帯電工程のための準備を整える。

クリーニング装置８０は、感光体ドラム２１の回転方向に沿って、一次転写部３０、除電装置７０のさらに下流側に配置されている。クリーニング装置８０は、そのハウジング８１の内部に、クリーニングローラ８２、クリーニングブレード８３、トナー受け部材８４、搬送パドル８５、及びトナー排出スクリュー８６を備えている。クリーニングローラ８２及びクリーニングブレード８３は、感光体ドラム２１に圧接し、感光体ドラム２１表面に残留したトナーなどの付着物を除去してクリーニングする。なお、クリーニングローラ８２は、感光体ドラム２１表面を研磨するようにしてクリーニングする。感光体ドラム２１表面から除去されたトナーは、トナー受け部材８４の内側に一旦貯留され、そこから溢れたものが搬送パドル８５を介してトナー排出スクリュー８６の方へと送られる。こうして、廃棄トナーは、トナー排出スクリュー８６により、クリーニング装置８０の外部の図示しない廃棄トナー回収容器に排出される。

そして、上記のような画像形成装置１は、連続して低濃度印刷を行ったり、長時間印刷を実行せずに放置したりした場合、現像装置６０の性能維持のため、用紙Ｐへの非転写期間内で、現像装置６０から感光体ドラム２１表面に適量のトナーを供給して現像装置６０をリフレッシュするリフレッシュ工程を実行する。このリフレッシュ工程では、現像装置６０から感光体ドラム２１表面に、感光体ドラム２１の回転方向に対して傾斜をなす所定幅の帯状に、例えば図４に示すようなドラム回転方向に３０ｍｍ幅の帯状にトナーを供給する。なお、図４は、現像装置のリフレッシュ工程時に、感光体ドラム表面に供給するトナーの状態を示す感光体ドラム周面の展開図である。

このようにして、像担持体である感光体ドラム２１と、この感光体ドラム２１表面にトナー像を形成する現像装置６０とを備えるとともに、感光体ドラム２１表面から、中間転写体である中間転写ベルト８を介してトナー像を用紙Ｐに転写するものであって、用紙Ｐへの非転写期間内には、現像装置６０から感光体ドラム２１にトナーを供給して現像装置６０をリフレッシュするリフレッシュ工程を実行する画像形成装置１において、リフレッシュ工程では、図４に示すように、感光体ドラム２１の回転方向に対して傾斜をなす帯状にして感光体ドラム２１表面にトナーを供給するので、クリーニング装置８０に、単位時間あたりに送り込まれるトナーの量を低減させることができる。これにより、トナー量がクリーニング装置８０のトナー回収能力を超えてしまうことを防止することができ、好適なトナー回収を実現することが可能である。したがって、回収しきれないトナーが感光体ドラム２１表面に付着して残留することを防止することができ、白抜けと呼ばれる画像不良の発生を予防することが可能である。このようにして、現像装置６０のリフレッシュ時、クリーニング装置８０のトナー回収能力を超えないようにしながらトナーを送り込むことができ、良好な性能に維持された現像装置６０によって、高品質な画像形成を遂行することが可能な画像形成装置１を得ることができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

例えば、本発明の実施形態においては、画像形成装置１を、中間転写ベルト８を用いてトナー像を用紙Ｐに転写するカラー印刷タイプのものとしたが、画像形成装置の種類はこれに限定されるものではなく、中間転写ベルトを用いることなく、感光体ドラム表面から直接トナー像を用紙に転写する機種や、モノクロ印刷用の機種であっても構わない。

本発明は、現像装置を備えた画像形成装置において利用可能である。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の模型的垂直断面正面図である。 図１に示す画像形成装置の中間転写ベルト周辺の垂直断面部分拡大図である。 図２に示す画像形成装置の画像形成部周辺の垂直断面部分拡大図である。 現像装置のリフレッシュ工程時に、感光体ドラム表面に供給するトナーの状態を示す感光体ドラム周面の展開図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 本体
８ 中間転写ベルト（中間転写体）
２０ 画像形成部
２１ 感光体ドラム（像担持体）
６０ 現像装置
８０ クリーニング装置（ドラム用）

Claims (1)

1. 像担持体と、この像担持体表面にトナー像を形成する現像装置とを備えるとともに、像担持体表面から直接、或いは中間転写体を介してトナー像を用紙に転写するものであって、用紙への非転写期間内には、現像装置から像担持体にトナーを供給して現像装置をリフレッシュするリフレッシュ工程を実行する画像形成装置において、
   前記リフレッシュ工程では、前記像担持体の回転方向に対して傾斜をなす帯状にして像担持体表面にトナーを供給することを特徴とする画像形成装置。

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