JP2012073319A

JP2012073319A - 画像形成装置

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Publication number: JP2012073319A
Application number: JP2010216616A
Authority: JP
Inventors: Takuya Ameike; 拓也雨池; Toshiro Furukawa; 利郎古川
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2012-04-12
Anticipated expiration: 2030-09-28
Also published as: US20120076522A1; JP5093320B2; US8965228B2

Abstract

【課題】通電劣化の発生を抑えることで、画像品質を向上させることを目的とする。
【解決手段】画像形成装置は、像担持体と転写手段との間に転写電流を流すことで像担持体上の現像剤像を記録シートに転写させる印字制御を実行可能であり、かつ、像担持体と転写手段との間に転写電流を流すとともにクリーニングローラと像担持体との間の電界を切り替えることで、クリーニングローラで回収した現像剤を像担持体および転写手段を介してクリーニング装置に移動させる清掃制御を実行可能な制御装置を備える。制御装置は、清掃制御時に、転写電流の絶対値の平均値を印字制御時よりも小さくする。
【選択図】図３

Description

本発明は、クリーニングローラで回収したトナー（現像剤）を感光体ドラム（像担持体）およびベルト（転写手段）を介してクリーニング装置に移動させる清掃制御を実行可能な画像形成装置に関する。

従来、複数の感光体ドラムと、各感光体ドラムに隣接して各感光体ドラム上に付着するトナーを回収する複数のクリーニングローラと、各感光体ドラムに対向して回転する無端状のベルトと、ベルトを挟んで各感光体ドラムに対向する複数の転写ローラと、ベルト上に付着したトナーを回収するクリーニング装置とを備えた画像形成装置が知られている（特許文献１参照）。そして、この画像形成装置では、印字制御と清掃制御が実行可能となっている。

具体的に、印字制御では、感光体ドラムとベルト（転写ローラ）との間に転写電流を流すことで感光体ドラム上のトナー像をベルト上の用紙に転写させている。また、清掃制御では、感光体ドラムとベルトとの間に印字制御時と同程度の転写電流を流すとともにクリーニングローラと感光体ドラムとの間に電流を流すことで、クリーニングローラで回収したトナーを感光体ドラムおよびベルトを介してクリーニング装置に移動させている。

特開２００９−３３７７号公報

しかしながら、従来技術では、清掃制御時に印字制御時と同程度の転写電流を転写ローラと感光体ドラムとの間に流すので、転写ローラに流れる転写電流の総量が過大となって転写ローラの抵抗値が変化（上昇または下降）するといった、いわゆる通電劣化（通電上昇または通電降下）が発生して、画像品質が悪くなるおそれがあった。

そこで、本発明は、通電劣化の発生を抑えることで、画像品質を向上させることを目的とする。

前記課題を解決する本発明は、現像剤像を担持する複数の像担持体と、各像担持体に対向する対向面を有し、当該対向面が各像担持体の配列方向に沿って移動するように回転するとともに、前記像担持体から前記対向面に現像剤を転写させることが可能な転写手段と、各像担持体に隣接して設けられ、当該像担持体上に付着する現像剤の少なくとも一部を一時的に回収する複数のクリーニングローラと、前記対向面上に付着する現像剤を回収するクリーニング装置と、前記像担持体と前記転写手段との間に転写電流を流すことで前記像担持体上の現像剤像を前記対向面または記録シートに転写させる印字制御を実行可能であり、かつ、前記像担持体と前記転写手段との間に転写電流を流すとともに前記クリーニングローラと前記像担持体との間の電界を切り替えることで、前記クリーニングローラで回収した現像剤を前記像担持体および前記転写手段を介して前記クリーニング装置に移動させる清掃制御を実行可能な制御装置と、を備えた画像形成装置であって、前記制御装置は、前記清掃制御時に、前記転写電流の絶対値の平均値を前記印字制御時よりも小さくすることを特徴とする。

ここで、「クリーニングローラと像担持体との間の電界を切り替える」とは、電界の向きを逆にする若しくは強度を変更させるように電圧または電流を制御することをいう。より詳しくは、電圧または電流を制御して、現像剤がクリーニングローラから像担持体に移動する電界と現像剤が像担持体からクリーニングローラに移動する電界とに切り替えることをいう。

本発明によれば、清掃制御時に転写電流の絶対値の平均値が印字制御時よりも小さくなるので、転写手段の抵抗値の変化を抑えることができる。具体的には、転写手段が、例えばベルトと複数の転写ローラで構成される場合には、転写ローラの抵抗値の変化が抑えられ、また、例えば各像担持体に接触する大型の転写ローラである場合には大型の転写ローラの抵抗値の変化が抑えられる。

本発明によれば、転写手段の抵抗値の変化を抑えることができるので、通電劣化の発生を抑えて、画像品質を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例としてのカラープリンタを示す側断面図である。感光体ドラムと現像ローラの離間を説明する図である。印字制御や清掃制御における転写電流を示す図である。クリーニングローラに印加する電圧と転写電流の関係を示す図（ａ）と、クリーニングローラから感光体ドラムに吐き出されたトナーが移動する様子を示す図（ｂ）である。第１電流値から徐々に第２電流値に変化させる形態を示す図である。第１電流値の絶対値を印字制御時の転写電流の平均値よりも大きくした形態を示す図である。清掃制御時において転写電流を一定の値にした形態を示す図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明において、方向は、カラープリンタ使用時のユーザを基準にした方向で説明する。すなわち、図１において、紙面に向かって左側を「前側」、紙面に向かって右側を「後側」とし、紙面に向かって奥側を「左側」、紙面に向かって手前側を「右側」とする。また、紙面に向かって上下方向を「上下方向」とする。

＜カラープリンタの全体構成＞
図１に示すように、カラープリンタ１は、装置本体２内に、記録シートの一例としての用紙Ｐを供給する給紙部２０と、給紙された用紙Ｐに画像を形成する画像形成部３０と、画像が形成された用紙Ｐを排出する排紙部９０と、制御装置１００とを備えている。

装置本体２の上部には、開口部２Ａが形成されており、この開口部２Ａは、装置本体２に回動可能に支持されるアッパーカバー３で開閉される。アッパーカバー３の上面は、装置本体２から排出された用紙Ｐを蓄積する排紙トレイ４となっており、下面にはＬＥＤユニット４０を保持する複数のＬＥＤ取付部材５が設けられている。

給紙部２０は、装置本体２内の下部に設けられ、装置本体２に着脱自在に装着される給紙トレイ２１と、給紙トレイ２１から用紙Ｐを画像形成部３０へ搬送する用紙供給機構２２とを備えている。用紙供給機構２２は、給紙トレイ２１の前側に設けられ、給紙ローラ２３、分離ローラ２４および分離パッド２５を備えている。

給紙部２０では、給紙トレイ２１内の用紙Ｐが、一枚ずつ分離されて上方へ送られ、紙粉取りローラ２６とピンチローラ２７の間を通過する過程で紙粉が除去された後、搬送経路２８を通って後ろ向きに方向転換され、画像形成部３０に供給される。

画像形成部３０は、４つのＬＥＤユニット４０と、４つのプロセスカートリッジ５０と、転写ユニット７０と、クリーニング装置１０と、定着ユニット８０とを備えている。

ＬＥＤユニット４０は、ＬＥＤ取付部材５に対して揺動可能に連結されており、装置本体２に設けられる位置決め部材によって適宜位置決めされて支持されている。

プロセスカートリッジ５０は、アッパーカバー３と給紙部２０との間で前後方向に並んで配置され、像担持体の一例としての感光体ドラム５１、帯電器５２、現像ローラ５３、現像剤の一例としてのトナーを収容するトナー収容室５４、クリーニングローラ５５などを備えて構成されている。

プロセスカートリッジ５０は、ブラック用、イエロー用、マゼンタ用およびシアン用の各色のトナーが入った５０Ｋ，５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃの符号で示すものが用紙Ｐの搬送方向（ベルト面の移動方向）上流からこの順で並んで配置されている。なお、本明細書および図面において、トナーの色に対応した感光体ドラム５１、現像ローラ５３、クリーニングローラ５５などを特定する場合には、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンのそれぞれに対応させて、Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃの記号を付することとする。

感光体ドラム５１は、複数のプロセスカートリッジ５０のそれぞれに設けられ、複数のプロセスカートリッジ５０が前述したように配置されることで、前後方向に沿って一列に配列されている。

現像ローラ５３は、感光体ドラム５１に接触して感光体ドラム５１上の静電潜像にトナーを供給するものである。なお、本実施形態では、トナーを現像ローラ５３から感光体ドラム５１に供給する際には、現像ローラ５３と符号を省略して示す供給ローラとの間でトナーが摺接されることなどによって、トナーがプラスに帯電されるようになっている。

図２に示すように、現像ローラ５３は、公知の接離機構１１０（特許文献１に記載の切替機構と同様である。）を制御装置１００により制御することで、感光体ドラム５１に対して近接・離間可能となっている。具体的に、カラー印刷モードにおいては、すべての現像ローラ５３Ｋ，５３Ｙ，５３Ｍ，５３Ｃが、それぞれ対応する感光体ドラム５１Ｋ，５１Ｙ，５１Ｍ，５１Ｃに接触して各感光体ドラム５１Ｋ，５１Ｙ，５１Ｍ，５１Ｃにトナーを供給するようになっている。また、モノクロ印刷モードにおいては、ブラック用（モノクロ用）の現像ローラ５３Ｋのみが感光体ドラム５１Ｋに接触し、その他の３色の現像ローラ５３Ｙ，５３Ｍ，５３Ｃは、対応する感光体ドラム５１Ｙ，５１Ｍ，５１Ｃから離間するようになっている。さらに、清掃制御においては、すべての現像ローラ５３Ｋ，５３Ｙ，５３Ｍ，５３Ｃは、それぞれ対応する感光体ドラム５１Ｋ，５１Ｙ，５１Ｍ，５１Ｃから離間するようになっている。

図１に示すように、クリーニングローラ５５は、各感光体ドラム５１に対応するように各感光体ドラム５１に隣接して複数設けられている。クリーニングローラ５５には、クリーニングバイアスが印加されるようになっており、これにより、感光体ドラム５１上に付着するトナーの少なくとも一部をクリーニングローラ５５で一時的に保持（回収）することが可能となっている。

転写ユニット７０は、給紙部２０と各プロセスカートリッジ５０との間に設けられ、駆動ローラ７１と、従動ローラ７２と、転写手段の一例としての搬送ベルト７３および転写ローラ７４とを備えている。

駆動ローラ７１および従動ローラ７２は、前後方向に離間して平行に配置され、その間に無端状のベルトからなる搬送ベルト７３が張設されている。搬送ベルト７３は、その外側の面として、各感光体ドラム５１に対向して接するベルト面７３Ａ（対向面）を有し、当該ベルト面７３Ａが各感光体ドラム５１の配列方向に沿って移動するように、駆動ローラ７１によって回転するようになっている。また、搬送ベルト７３の内側には、各感光体ドラム５１との間で搬送ベルト７３を挟持する転写ローラ７４が、各感光体ドラム５１に対向して４つ配置されている。この転写ローラ７４には、転写時に定電流制御によって転写バイアスが掛けられる。

クリーニング装置１０は、搬送ベルト７３に摺接して、搬送ベルト７３上に付着したトナー等を回収する装置であり、搬送ベルト７３の下方に配置されている。具体的に、クリーニング装置１０は、摺接ローラ１１と、回収ローラ１２と、ブレード１３と、廃トナー収容器１４とを備えている。

摺接ローラ１１は、搬送ベルト７３の外周面に接触するように配置され、搬送ベルト７３の内周面に配置されたバックアップローラ１５との間に回収バイアスが印加されることで搬送ベルト７３上の付着物を回収している。

回収ローラ１２は、摺接ローラ１１に摺接するローラであり、摺接ローラ１１上に付着した付着物を回収している。そして、回収ローラ１２上の付着物は、当該回収ローラ１２に摺接するように配置されたブレード１３によって削り取られて、廃トナー収容器１４内に入り込むようになっている。

定着ユニット８０は、各プロセスカートリッジ５０および転写ユニット７０の後側に配置され、加熱ローラ８１と、加熱ローラ８１と対向配置され加熱ローラ８１を押圧する加圧ローラ８２とを備えている。

このように構成される画像形成部３０では、カラーモードの場合、まず、各感光体ドラム５１の表面が、帯電器５２により一様にプラスに帯電された後、各ＬＥＤユニット４０で露光される。これにより、露光された部分の電位が下がって、各感光体ドラム５１上に画像データに基づく静電潜像が形成される。その後、静電潜像に現像ローラ５３よりプラスのトナーが供給されることで、感光体ドラム５１上にトナー像が担持される。

搬送ベルト７３上に供給された用紙Ｐが各感光体ドラム５１と搬送ベルト７３の内側に配置される各転写ローラ７４との間を通過することで、各感光体ドラム５１上に形成されたトナー像が用紙Ｐ上に転写される。そして、用紙Ｐが加熱ローラ８１と加圧ローラ８２との間を通過することで、用紙Ｐ上に転写されたトナー像が熱定着される。

排紙部９０は、定着ユニット８０の出口から上方に向かって延び、前方に反転するように形成された排紙側搬送経路９１と、用紙Ｐを搬送する複数対の搬送ローラ９２とを備えている。トナー像が転写され、熱定着された用紙Ｐは、搬送ローラ９２によって排紙側搬送経路９１を搬送され、装置本体２の外部に排出されて排紙トレイ４に蓄積される。

＜制御装置＞
以下に、制御装置１００について詳細に説明する。
制御装置１００は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどを有し、予め用意されたプログラムに従い、印字指令（印刷データ）の受信、給紙部２０、画像形成部３０、排紙部９０および接離機構１１０の制御を行うように構成されている。

具体的に、制御装置１００は、感光体ドラム５１と転写ローラ７４との間に転写電流を流すことで感光体ドラム５１上のトナー像を用紙Ｐに転写させる印字制御を実行可能となっている。また、制御装置１００は、感光体ドラム５１と転写ローラ７４との間に転写電流を流すとともにクリーニングローラ５５と感光体ドラム５１との間の電界を切り替えることで、クリーニングローラ５５で一時的に回収したトナーを感光体ドラム５１および搬送ベルト７３を介してクリーニング装置１０に移動させる清掃制御を実行可能となっている。

そして、制御装置１００は、図３に示すように、清掃制御時における転写電流の絶対値の平均値が印字制御時よりも小さくなるように、各転写ローラ７４に印加する転写バイアス（電圧または電流）を制御している。ここで、「転写電流の絶対値の平均値」とは、各制御時における転写電流の総量を各制御にかかる時間で割った単位時間当たりの電流値をいう。

このように、清掃制御時における転写電流の絶対値の平均値を印字制御時よりも小さくすることで、転写電流の総量を小さくすることができ、転写電流の総量が過大になることによる各転写ローラ７４の抵抗値の変化を抑えることが可能となっている。

また、本実施形態では、制御装置１００は、清掃制御における転写電流を、第１の電流値Ａ１で開始した後、第１の電流値Ａ１と同極性であり、かつ、第１の電流値Ａ１よりも絶対値の小さい第２の電流値Ａ２に変化させている。ここで、清掃制御においては、クリーニングローラ５５から感光体ドラム５１に移動するトナーの量は、クリーニングローラ５５が１周するたびに、徐々に少なくなっていく。そのため、清掃制御の開始時において転写電流を高めの電流値Ａ１とすることで多量のトナーを効率良く搬送ベルト７３に転写することができ、その後、徐々に少なくなるトナーを低めの電流値Ａ２で搬送ベルト７３に転写することができる。

また、制御装置１００は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、清掃制御における転写電流を、クリーニングローラ５５の１周に対応した時間Ｔ１（１回転するのにかかる時間）だけ第１の電流値Ａ１にしている。これによれば、清掃制御開始時におけるクリーニングローラ５５の周面全体に付着した多量のトナーのうち、クリーニングローラ５５の最初の１回転によって感光体ドラム５１に多量に移動したトナー（長さＬ１で示す範囲のトナー）を、高い電流値Ａ１によって搬送ベルト７３に確実に転写することができる。

なお、クリーニングローラ５５から感光体ドラム５１にトナーを吐き出す（移動させる）ための吐出電圧と、転写電流との関係は図４（ａ）に示すようになっている。つまり、制御装置１００は、クリーニングローラ５５や転写ローラ７４に印加するバイアスを適宜制御することで、クリーニングローラ５５に印加する電圧を、感光ドラム５１の表面電位より低い一時回収電圧から感光ドラム５１の表面電位より高い吐出電圧に切り替えてから（時刻ｔ１）、所定時間Ｔ２後に感光体ドラム５１と転写ローラ７４との間に転写電流を流す。

ここで、所定時間Ｔ２は、クリーニングローラ５５から感光体ドラム５１上に吐き出したトナーが転写位置ＣＰに到達するまでにかかる時間（距離Ｌ２と感光体ドラム５１の回転速度に基づいて算出される時間）である。これによれば、清掃制御時において、クリーニングローラ５５から吐き出されたトナーが転写位置ＣＰに到達する前に転写電流を流し始める、すなわち転写電流を無駄に早く流し始めることを防止することができるので、転写ローラ７４の抵抗値の変化をより抑えることが可能となっている。

また、制御装置１００は、吐出電圧を一時回収電圧に切り替えた後（時刻ｔ２）、所定時間Ｔ２後に転写電流を止める。これによれば、清掃制御時において、クリーニングローラ５５から最後に吐き出されたトナーが転写位置ＣＰに到達して搬送ベルト７３に転写された直後に、転写電流が止められるので、転写電流を無駄に多く流すことを防止することができ、転写ローラ７４の抵抗値の変化をより抑えることが可能となっている。

なお、前述した転写電流や吐出電圧の制御以外は、公知の清掃制御が実行される。すなわち、清掃制御時においては、制御装置１００は、すべての現像ローラ５３を感光体ドラム５１から離間した状態にする。これにより、すべてのクリーニングローラ５５上のトナーがクリーニング装置１０に回収される。

なお、本実施形態では、清掃制御時において、すべての現像ローラ５３を感光体ドラム５１から離間することとしたが、本発明はこれに限定されず、清掃制御時においてブラック以外の現像ローラを感光体ドラムから離間させ、ブラックの現像ローラを感光体ドラムに圧接してもよい。この場合、ブラックのクリーニングローラ上のトナーは、混色していないので、感光体ドラムを介して現像ローラ（現像器内）に回収することができる。

以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
清掃制御時に転写電流の絶対値の平均値を印字制御時よりも小さくすることで、転写ローラ７４の抵抗値の変化を抑えることができるので、通電劣化の発生を抑えて、画像品質を向上させることができる。

清掃制御における転写電流を、第１の電流値Ａ１で開始した後、第１の電流値Ａ１と同極性であり、かつ、第１の電流値Ａ１よりも絶対値の小さい第２の電流値Ａ２に変化させるので、トナーを効率良く搬送ベルト７３に転写することができる。

第１の電流値Ａ１にしておく時間を、クリーニングローラ５５の１周に対応した時間としたので、より効率良くトナーを搬送ベルト７３に転写することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。
前記実施形態では、清掃制御における転写電流を第１の電流値Ａ１から一気に第２の電流値Ａ２に変化させたが、本発明はこれに限定されず、第１の電流値から、第１の電流値と同極性で、かつ、第１の電流値よりも絶対値の小さい第２の電流値に徐々に変化させてもよい。

ここで、「同極性で、かつ、絶対値の小さい値」には、ゼロも含まれている。すなわち、第１の電流値がプラスの値の場合には、第２の電流値は、プラスで、かつ、絶対値の小さい値であってもよいし、ゼロであってもよい。また、第１の電流値がマイナスの値の場合には、第２の電流値は、マイナスで、かつ、絶対値の小さい値であってもよいし、ゼロであってもよい。

なお、第１の電流値から第２の電流値に徐々に変化させる例としては、例えば図５に示すように、第１の電流値Ａ１からゼロ（第２の電流値）に向けて所定の勾配で徐々に変化させる例が挙げられる。この場合であっても、トナーを効率良く搬送ベルトに転写させることができる。

前記実施形態では、第１の電流値Ａ１を印字制御時の転写電流の平均値と同じ値としたが、本発明はこれに限定されず、例えば図６に示すように、第１の電流値Ａ３の絶対値を印字制御時の転写電流の平均値（Ａ１）よりも大きくしてもよい。

前記実施形態では、清掃制御時において転写電流の値を第１の電流値Ａ１から第２の電流値Ａ２に変化させたが、本発明はこれに限定されず、例えば図７に示すように、清掃制御時において転写電流を一定の電流値（Ａ２）としてもよい。

前記実施形態では、定電流制御で転写電流を制御したが、本発明はこれに限定されず、転写電流が前記各実施形態（図３，図５〜図７）などのように変化するのであれば、定電圧制御で転写電圧を制御してもよい。
前記実施形態では、像担持体の一例として感光体ドラム５１を採用したが、本発明はこれに限定されず、例えばベルト状の感光体を採用してもよい。

前記実施形態では、転写手段を搬送ベルト７３と複数の転写ローラ７４で構成したが、本発明はこれに限定されず、例えば中間転写ベルト（印字制御時に感光体ドラム上のトナーが直接転写されるベルト）と複数の転写ローラで構成してもよいし、複数の感光体ドラムに接する大型の転写ローラで構成してもよい。

前記実施形態では、クリーニング装置の一例として、摺接ローラ１１、回収ローラ１２、ブレード１３および廃トナー収容器１４を備えたクリーニング装置１０を採用したが、本発明はこれに限定されず、例えば前記実施形態のクリーニング装置１０から回収ローラ１２を取り除いて、摺接ローラ１１に直接ブレード１３を接触させた構造を採用してもよい。

前記実施形態では、カラープリンタ１に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されず、その他の画像形成装置、例えば複写機や複合機などに本発明を適用してもよい。

前記実施形態では、記録シートの一例として、厚紙、はがき、薄紙などの用紙Ｐを採用したが、本発明はこれに限定されず、例えばＯＨＰシートを採用してもよい。

１カラープリンタ
１０クリーニング装置
５１感光体ドラム
５５クリーニングローラ
７３搬送ベルト
７３Ａベルト面
７４転写ローラ
１００制御装置
Ｐ用紙

Claims

現像剤像を担持する複数の像担持体と、
各像担持体に対向する対向面を有し、当該対向面が各像担持体の配列方向に沿って移動するように回転するとともに、前記像担持体から前記対向面に現像剤を転写させることが可能な転写手段と、
各像担持体に隣接して設けられ、当該像担持体上に付着する現像剤の少なくとも一部を一時的に回収する複数のクリーニングローラと、
前記対向面上に付着する現像剤を回収するクリーニング装置と、
前記像担持体と前記転写手段との間に転写電流を流すことで前記像担持体上の現像剤像を前記対向面または記録シートに転写させる印字制御を実行可能であり、かつ、前記像担持体と前記転写手段との間に転写電流を流すとともに前記クリーニングローラと前記像担持体との間の電界を切り替えることで、前記クリーニングローラで回収した現像剤を前記像担持体および前記転写手段を介して前記クリーニング装置に移動させる清掃制御を実行可能な制御装置と、を備えた画像形成装置であって、
前記制御装置は、
前記清掃制御時に、前記転写電流の絶対値の平均値を前記印字制御時よりも小さくすることを特徴とする画像形成装置。
前記制御装置は、
前記清掃制御における転写電流を、第１の電流値で開始した後、前記第１の電流値と同極性であり、かつ、当該第１の電流値よりも絶対値の小さい第２の電流値に変化させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記制御装置は、
前記清掃制御における転写電流を、前記第１の電流値から前記第２の電流値に徐々に変化させることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記制御装置は、
前記清掃制御における転写電流を、前記クリーニングローラの１周に対応した時間だけ前記第１の電流値にすることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の画像形成装置。