(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
像担持体と、前記像担持体を帯電させる帯電部材と、前記像担持体上に静電潜像を形成させる露光部材と、キャリア及びトナーを含む二成分現像剤にて前記静電潜像を現像し前記像担持体上にトナー像を形成する現像部材と、画像形成終了処理時に前記現像部材から前記像担持体に移動するカブリトナーを検出するカブリトナー検出部材と、画像形成終了処理時に前記カブリトナー検出部材の検出値に応じて現像電位が像担持体電位よりも絶対値で大きくなるように調整する制御部とを備えており、
前記制御部は、
前記カブリトナー検出部材の検出値が、予め設定された設定値を下回り、かつ、連続的に得られたものであるときは、前記露光部材の露光量を増加させて、前記像担持体電位を変更することにより、現像電位が像担持体電位よりも絶対値で大きくなるように調整し、
前記カブリトナー検出部材の検出値が、予め設定された設定値を下回り、かつ、断続的に得られたものであるときは、前記現像部材にトナー極性と同極性の現像バイアス電圧を印加して、前記現像電位を変更することにより、現像電位が像担持体電位よりも絶対値で大きくなるように調整する、
画像形成装置。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下に、本願発明を具現化した実施形態を、画像形成装置の一例であるタンデム方式のカラーデジタルプリンター(以下、プリンターと称する)に適用した場合の図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において必要に応じて特定の方向や位置を示す用語(例えば「左右」「上下」等)を用いる場合は、
図1において紙面に直交した方向を正面視とし、これを基準にしている。これらの用語は説明の便宜のために用いたものであり、本願発明の技術的範囲を限定するものではない。
【0016】
(1).プリンターの概要
まず、
図1及び
図2を参照しながら、プリンター1の概要について説明する。
図1に示すように、プリンター1は、その筐体2内に、画像プロセス装置3、給紙装置4、及び定着装置5等を備えている。詳細は図示していないが、プリンター1は、例えばLANといったネットワークに接続されていて、外部端末(図示省略)からの印刷指令を受け付けると、当該指令に基づいて印刷を実行するように構成されている。
【0017】
筐体2内の下部に位置する給紙装置4は、記録材Pを収容する給紙カセット21、給紙カセット21内の記録材Pを最上層から繰り出すピックアップローラ22、繰り出された記録材Pを1枚ずつに分離する一対の分離ローラー23、及び、1枚に分離された記録材Pを所定のタイミングにて画像プロセス装置3に搬送する一対のタイミングローラー24等を備えている。各給紙カセット21内の記録材Pは、ピックアップローラ22及び分離ローラー23の回転にて、最上層のものから1枚ずつ搬送経路30に送り出される。搬送経路30は、給紙装置4の給紙カセット21から、タイミングローラー対24のニップ部、画像プロセス装置3の二次転写ニップ部、及び定着装置5の定着ニップ部を経て、筐体2上部にある排出ローラー対26に至る。
【0018】
給紙カセット21内の記録材Pは、通紙幅(矢印S方向と直交する幅寸法)の中央を基準にして、搬送経路30に向けて矢印S方向に搬送するセンター基準にセットされる。図示は省略するが、給紙カセット21内には、給紙前の記録材Pをセンター基準に幅寄せするための一対の側部規制板を備えている。一対の側部規制板は通紙幅方向に互いに連動して遠近移動するように構成されている。給紙カセット21内の記録材Pを一対の側部規制板にて通紙幅方向両側から挟持することによって、給紙カセット21内の記録材Pがその規格に拘らずセンター基準にセットされる。従って、画像プロセス装置3での転写処理や、定着装置5での定着処理もセンター基準で実行される。
【0019】
給紙装置4の上方に位置する画像プロセス装置3は、像担持体の一例である感光体13上に形成されたトナー像を記録材Pに転写する役割を担うものであり、中間転写体としての中間転写ベルト6、並びに、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の各色に対応する計4つの作像部7等を備えている。
【0020】
中間転写ベルト6は導電性を有する素材からなる無端状のものであり、像担持体の一例でもある。中間転写ベルト6は、筐体2内の中央部右側に位置する駆動ローラー8と、同じく中央部左側に位置する従動ローラー9とに巻き掛けられている。中間転写ベルト6のうち駆動ローラー8に巻き掛けられた部分の外側に二次転写ローラー10が配置されている。主モーター57(
図3参照)の動力伝達にて駆動ローラー8を
図1の反時計方向に回転させることにより、中間転写ベルト6は
図1の反時計方向に周回する。
【0021】
中間転写ベルト6のうち駆動ローラー8に巻き掛けられた部分の外周側には、二次転写ローラー10が配置されている。二次転写ローラー10は中間転写ベルト6に当接していて、中間転写ベルト6と二次転写ローラー10との間(当接部分)が、二次転写領域である二次転写ニップ部になっている。二次転写ローラー10は、中間転写ベルト6の回転に伴って、又は二次転写ニップ部に挟持搬送される記録材Pの移動に伴って、
図1の時計方向に回転する。中間転写ベルト6のうち従動ローラー9に巻き掛けられた部分の外周側には、中間転写ベルト6上の未転写トナーを除去する転写ベルトクリーナー12が配置されている。転写ベルトクリーナー12は中間転写ベルト6に当接している。
【0022】
4つの作像部7は、中間転写ベルト6の下方において、
図1の左からイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の順に、中間転写ベルト6に沿って並べて配置されている。
図1では説明の便宜上、各作像部7に、再現色に応じて符号Y,M,C,Kを添えている。各作像部7は
図1の時計方向に回転する像担持体の一例としての感光体13を備えている。感光体13の周囲には、
図1における時計回りの回転方向に沿って順に、帯電部材14、露光部材19、現像部材15、一次転写ローラー16及び感光体クリーナー17が配置されている。
【0023】
感光体13は負帯電性のものであり、主モーター57からの動力伝達によって
図1の時計方向に回転するように構成されている。帯電部材14には、帯電用電源59(
図3参照)から所定のタイミングにて出力される帯電バイアス電圧が印加される。
【0024】
現像部材15は、負の極性を呈するトナーを利用して、感光体13上に形成された静電潜像を反転現像にて顕在化させるものである。
図2に詳細に示すように、現像部材15は、円筒状の現像スリーブ42内に複数の永久磁石を有する現像剤担持体としての現像ローラー41と、スクリュー羽根を有する複数の撹拌部材43とを備えている。現像ローラー41及び撹拌部材43も、駆動ローラー8並びに感光体13と同様に、主モーター57からの動力伝達によって回転するように構成されている。つまり、中間転写ベルト6の駆動ローラー8、感光体13、現像ローラー41及び撹拌部材43の駆動源は、いずれも主モーター57であり共通している。現像部材15内には、トナー及びキャリアを含む二成分現像剤が収容されている。現像スリーブ42には、現像用電源60(
図3参照)から出力される現像バイアス電圧が印加される。実施形態の現像バイアス電圧は、直流成分に交流成分を重畳させたものである。なお、直流成分のみからなる現像バイアス電圧を採用しても差し支えないことは言うまでもない。
【0025】
一次転写ローラー16は中間転写ベルト6の内周側に位置していて、中間転写ベルト6を挟んで、対応する作像部7の感光体13に対峙している。一次転写ローラー16も、中間転写ベルト6の回転に伴って
図1の反時計方向に回転する。中間転写ベルト6と一次転写ローラー16との間(当接部分)は一次転写領域である一次転写ニップ部になっている。感光体クリーナー17は、感光体13上に残留する未転写トナーを除去するためのものであり、感光体13に当接している。4つの作像部7の下方には露光部材19が配置されている。露光部材19は、外部端末等からの画像情報に基づき、レーザー光によって各感光体13に静電潜像を形成するものである。
【0026】
中間転写ベルト6の周回方向の最下流側、すなわち二次転写ローラー10に最も近い作像部7Kと二次転写ニップ部との間には、中間転写ベルト6上のトナー像の濃度を検出するIDCセンサー20が配置されている。IDCセンサー20は基本的に、色ずれ、階調、及び画像濃度の再現補正といった画像安定化処理の際に、中間転写ベルト6上に形成された各色の基準パターン(テストトナー像と言ってもよい)を検出するものである。
【0027】
実施形態のIDCセンサー20は、例えば発光部と受光部とを有する反射型の光学センサーであり、発光部からの光を中間転写ベルト6に照射し、その反射光を受光部で受光して電気信号に変換し、当該電気信号を制御部28のコントローラー50に伝送する。また、実施形態のIDCセンサー20は、画像形成終了処理(詳細は後述する)時に現像部材15から像担持体(実施形態では中間転写ベルト6)に移動するカブリトナーを検出するカブリトナー検出部材としても機能する。なお、中間転写ベルト6の上方には、各現像部材15に供給されるトナーを収容するホッパー(図示省略)が配置されている。
【0028】
各作像部7において、帯電部材14にて帯電される感光体13に、露光部材19から画像信号に対応したレーザー光が投射されると、静電潜像が形成される。静電潜像は、現像部材15から供給されるトナーにて反転現像されて各色のトナー像となる。この場合、現像部材15内のトナーは、複数の撹拌部材43にて撹拌及び移送され、現像スリーブ42の外周面に搬送される。そして、帯電部材14にて帯電した感光体13表面の電位(以下、感光体電位という)と、現像バイアス電圧を印加された現像スリーブ42表面の電位(以下、現像電位という)との電位差によって、磁力で現像スリーブ42に穂立ちした状態のキャリアを介して、現像スリーブ42上のトナーが感光体13の表面に運ばれる。その結果、感光体13上の静電潜像がトナー像として現像化(可視像化)される。現像によって現像剤からトナーのみが消費され、キャリアは消費されない。そこで、キャリアは予め現像部材15内に収容され、消費されたトナーは別途補給される。
【0029】
各感光体13上のトナー像は、それぞれ対応した一次転写ニップ部において、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で、感光体13から中間転写ベルト6の外周面に一次転写されて重ねられる。感光体13に残った未転写トナーは感光体クリーナー17にて掻き取られ、感光体13上から取り除かれる。そして、記録材Pが二次転写ニップ部を通過する際に、重ね合わせられた4色のトナー像が記録材Pに一括して二次転写される。中間転写ベルト6に残った未転写トナーは転写ベルトクリーナー12にて掻き取られ、中間転写ベルト6上から取り除かれる。
【0030】
画像プロセス装置3における二次転写ローラー10の上方に位置する定着装置5は、ハロゲンランプヒータ等の熱源を内蔵した定着ローラー31と、定着ローラー31に対峙する加圧ローラー32とを備えている。定着ローラー31と加圧ローラー32との当接部分が定着領域である定着ニップ部になっている。二次転写ニップ部を通過して未定着トナー像を載せた記録材Pは、定着ローラー31と加圧ローラー32との間の定着ニップ部を通過する際に加熱・加圧され、記録材P上に未定着トナー像を定着される。その後、記録材Pは、排出ローラー対26の回転にて排紙トレイ27上に排出される。
【0031】
筐体2内部のうち画像プロセス装置3と給紙装置4との間には、プリンター1の制御全般を司る制御部28が配置されている。制御部28には、各種演算処理、記憶及び制御を実行するコントローラー50(詳細は後述する)が内蔵されている。
【0032】
(2).電位差調整制御に関連する構造
次に、
図3等を参照しながら、電位差調整制御に関連する構造について説明する。筐体2内の制御部28に内蔵されたコントローラー50は、画像形成終了処理(時に、後述する条件に基づき、現像電位Vdが露光後の感光体電位Voよりも絶対値で大きくなるように調整する(|Vd|>|Vo|)。ここで、画像形成終了処理とは、作像部7での画像形成動作の終了処理(エンドシーケンス)のことを言う。コントローラー50は、各種演算処理や制御を実行するCPU51のほか、外部端末との接続用の通信インターフェイス(I/F)部52、EEPROMやフラッシュメモリといった記憶手段53、制御プログラムやデータを一時的に記憶させるRAM54、記録材Pの搬送枚数等を計測するカウンター55、時間を計測するタイマー56、並びに、入出力インターフェイス等を備えている。
【0033】
コントローラー50には、前述のIDCセンサー20、感光体13や現像ローラー41等の駆動源である主モーター57の起動、停止及び増減速等の速度制御を司る主モーター制御部58、帯電部材14に帯電バイアス電圧を印加する帯電用電源59、並びに、現像部材15に現像バイアス電圧を印加する現像用電源60等が電気的に接続されている。主モーター57による感光体13及び現像ローラー41等の駆動(回転)速度は、いわゆるプロセス速度(プリンター1の画像形成速度)に設定されている。
【0034】
コントローラー50は、画像形成終了処理時に、IDCセンサー20の検出結果に基づき、現像電位Vdが露光後の感光体電位Voよりも絶対値で大きくなるように調整する電位差調整制御を実行可能に構成されている。この場合、IDCセンサー20の検出結果から得られる中間転写ベルト6上のカブリトナー量によって、感光体13の経年劣化や環境条件等の悪影響に起因した感光体13へのキャリア飛びの有無を推定する。そして、カブリトナー量の減少傾向を確認したら、露光部材19の露光量を増加させるか、トナー極性と同極性の現像バイアス電圧を現像部材15に印加させるかして、現像電位Vdが露光後の感光体電位Voよりも絶対値で大きくなるように調整する(|Vd|>|Vo|)。
【0035】
図4(a)〜(c)のグラフは、IDCセンサー20の検出値Mと計測時間Tとの関係を示したものである。これらのグラフでは、計測時間Tを横軸に、検出値Mを縦軸に採っている。
図4(a)〜(c)に示すように、予め設定された設定値Msを超える検出値Mの曲線と、設定値Msを超えていた時間Tとの関係から、上向き凸のハッチング領域が求められる。そして、当該ハッチング領域の大小に基づき、中間転写ベルト6上のトナー量の多寡が算出される。トナー(カブリトナーを含む)は中間転写ベルト6上に一様に付着するため、IDCセンサー20の検出値Mは通常、設定値Msを連続して超える(
図4(a)(b)参照)。キャリアが中間転写ベルト6上に付着する場合は、トナーの場合と異なり、不連続に中間転写ベルト6上に付着するため、IDCセンサー20から、設定値Msを超える検出値Mが断続的に得られる(
図4(c)参照)。
【0036】
画像形成終了処理時におけるカブリトナー量の減少傾向は、キャリア飛びの可能性を示唆するものであり、IDCセンサー20の検出値Mが断続的に設定値Msを超えるのは、キャリア飛びの発生自体を意味している。従って、画像形成終了処理時に中間転写ベルト6上のカブリトナー量をIDCセンサー20で検出することによって、感光体13の経年劣化や環境条件等の悪影響に起因した感光体13へのキャリア飛びの有無を間接的に把握できることになる。
【0037】
(3).電位差調整制御の態様
次に、
図5及び
図6を参照しながら、電位差調整制御の態様について説明する。ここで、
図5のフローチャートに示すアルゴリズムは、コントローラー50の記憶手段53にプログラムとして予め記憶されていて、RAM54に読み出されてからCPU51にて実行される。
図5に示す電位差調整制御は、画像形成終了処理中に実行されるものである。IDCセンサー20の検出値Mを取得して(S01)、当該検出値Mをもとに中間転写ベルト6上のカブリトナー量K(
図4のハッチング領域)を算出し(S02)。当該算出結果からカブリトナー量Kが予め設定されたカブリ基準量Ksを下回るか否かを判別する(S03)。カブリ基準量Ks自体は下回る側に含めてもよいし、上回る側に含めてもよい。
【0038】
カブリトナー量Kがカブリ基準量Ksを上回る場合というのは(S03:NO)、例えばプリンター1の使用初期のように経年劣化があまり進行していない段階である。
図6(a)は電位差調整制御が不要な場合の遷移図を示している。
図6(a)に示す段階において、感光体13の表面電位は、露光部材19の露光によって、帯電中の感光体電位Vo(0)から露光後の感光体電位Vo(1)に変化している。現像スリーブ42の表面電位は、現像用電源60の出力調整によって、印刷処理時の現像電位Vd(0)から現像電位Vd(1)に変化している。そして、現像電位Vd(1)の方が露光後の感光体電位Vo(1)よりも絶対値で大きい(|Vd(1)|>|Vo(1)|)。従って、この場合は、現像部材15から感光体13を経て中間転写ベルト6に、少量のカブリトナーが付着していることになるから、そのまま電位差調整制御を終了する。
【0039】
カブリトナー量Kがカブリ基準量Ksを下回る場合は(S03:YES)、次いで、IDCセンサー20の検出値Mが連続的に得られたものであったか否か(複数のハッチング領域がないか否か)を判別する(S04)。IDCセンサー20の検出値Mが連続的であれば(S04:YES)、キャリア飛びの可能性を示唆するカブリトナー量Kの減少傾向が現れていることになり、経年劣化が若干進行したり環境条件があまりよくなかったりした段階といえる。
図6(b)はカブリトナー量が減少傾向にある場合の遷移図を示している。
図6(b)に示す段階において、感光体13の表面電位は、露光部材19の露光によって、帯電中の感光体電位Vo(0)から露光後の感光体電位Vo(2)に変化している。現像スリーブ42の表面電位は、現像用電源60の出力調整によって、印刷処理時の現像電位Vd(0)から現像電位Vd(1)に変化している。そして、現像電位Vd(1)の方が露光後の感光体電位Vo(2)よりも絶対値で小さいものの(|Vd(1)|<|Vo(2)|)、露光後の感光体電位Vo(2)と現像電位Vd(1)との電位差の絶対値(|Vo(2)−Vd(1)|)が比較的小さい。従って、この場合は、露光部材19の露光量を増加させて、露光後の感光体電位をVo(2)からVo(3)に変更する(S05、
図6(d)参照)。
【0040】
そうすると、現像電位Vd(1)の方が露光後の感光体電位Vo(3)よりも絶対値で大きくなる(|Vd(1)|>|Vo(3)|)。その結果、現像部材15から感光体13を経て中間転写ベルト6に、少量のカブリトナーが付着することになる。
【0041】
ステップS04において、IDCセンサー20の検出値Mが断続的であれば(S04:NO)、キャリア飛びの発生自体を意味しており、経年劣化がかなり進行したり環境条件がかなり悪かったりした段階といえる。
図6(c)はキャリア飛びが発生した場合の遷移図を示している。
図6(c)に示す段階において、感光体13の表面電位は、露光部材19の露光によって、帯電中の感光体電位Vo(0)から露光後の感光体電位Vo(4)に変化している。現像スリーブ42の表面電位は、現像用電源60の出力調整によって、印刷処理時の現像電位Vd(0)から現像電位Vd(1)に変化している。そして、現像電位Vd(1)の方が露光後の感光体電位Vo(4)よりも絶対値で小さく(|Vd(1)|<|Vo(4)|)、露光後の感光体電位Vo(4)と現像電位Vd(1)との電位差の絶対値(|Vo(4)−Vd(1)|)が比較的大きい。従って、この場合は、トナー極性と同極性の現像バイアス電圧を現像部材15に印加させて、現像電位をVd(1)からVd(2)に変更する(S06、
図6(e)参照)。
【0042】
そうすると、この場合も、現像電位Vd(2)の方が露光後の感光体電位Vo(4)よりも絶対値で大きくなる(|Vd(2)|>|Vo(4)|)。その結果、現像部材15から感光体13を経て中間転写ベルト6に、少量のカブリトナーが付着することになる。
【0043】
以上のことから、実施形態によると、感光体13の経年劣化や環境条件等まで想定した上で、キャリア付着を防止できる。その結果、キャリア付着に起因した感光体13等の損傷や画像不良の問題を防止できる。無駄なトナー消費をも抑制できる。また、別処理としてではなく画像形成終了処理中に電位差調整を実行するので、画像形成動作時間の増加を招来したり画像形成動作への悪影響を及ぼしたりすることがなく、効率のよい画像形成動作を実行できる。その上、露光部材19の露光量を予め高く設定する必要もないから、感光体13及び露光部材19の寿命延長の一助にもなる。
【0044】
(4).その他
本願発明は、前述の実施形態に限らず、様々な態様に具体化できる。例えば、画像形成装置としてプリンターを例に説明したが、これに限らず、複写機、ファクシミリ又はこれらの機能を複合的に備えた複合機等でもよい。また、現像電位Vdが像担持体電位Voよりも絶対値で大きくなるように調整するに際しては、実施形態のように露光量増加と現像バイアス電圧印加とを選択的に実行するに限らず、露光部材19の露光量を増加させるだけや、トナー極性と同極性の現像バイアス電圧を現像部材15に印加させるだけでもよい。両方を組み合わせても構わない。更に、中間転写体のない画像形成装置にも適用可能であることは言うまでもない。しかも、IDCセンサー20(カブリトナー検出部材)は各作像部に対して1個ずつ設けてもよい。その他、各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。