(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記動作制御部は、前記清掃動作モードにおいて、前記電源部に前記バイアスの印加を、前記1枚の記録紙を前記ニップ域で停止した状態で前記像担持体および前記転写ローラーを回動させる動作が終了するまで継続させる、請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の画像形成装置。
前記動作制御部は、前記電源部による前記バイアスの印加により、前記予め定められた量の全てのトナーが前記転写ローラーの周面に移動した後に、前記記録紙の先端が前記ニップ域に到達するように、前記搬送ローラーの搬送動作を制御する、請求項4に記載の画像形成装置。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【0013】
図1は、本発明の一実施形態にかかる画像形成装置の機械的な構成を示す断面図である。画像形成装置1は、所謂電子写真方式により記録紙に画像を形成するモノクロプリンターであり、画像形成部10、定着部20、および記録紙を搬送する搬送機構30などを備えている。
【0014】
画像形成部10は、感光体ドラム11、現像装置12、トナーを収容するトナーカートリッジ(不図示)、帯電ローラー13、露光装置14、転写ローラー15、クリーニング装置16、および除電装置17などを備えている。
【0015】
感光体ドラム11(像担持体)は、直径30mmの円筒状の有機感光体からなる部材であり、回動可能な状態で画像形成装置1の筐体内に支持されている。感光体ドラム11は、モーターやギヤなどから構成される感光体ドラム駆動部111(
図2参照)により
図1中の矢印方向に回動する。
【0016】
帯電ローラー13は、直径8mmの金属製のシャフトと、当該シャフトの周面を覆う直径12mmのゴム層(エピクロヒドリンゴム)とを含む。帯電ローラー13は、感光体ドラム11の周面に沿った予め定められた位置に配置され、感光体ドラム11の周面に接触して感光体ドラム11の周面を一様に帯電する。
【0017】
露光装置14は、所謂レーザ露光装置であり、レーザビームを出力するレーザ光源と、当該レーザビームを感光体ドラム11の周面に向けて反射させるポリゴンミラーと、ポリゴンミラーによって反射されたレーザ
ビームを感光体ドラム11に導くためのレンズやミラーなどの光学部品とを備えている。露光装置14は、感光体ドラム11の周面に沿った予め定められた位置に配置され、画像形成装置1に入力された画像データに基づくレーザ
ビームを、帯電後の感光体ドラム11の周面に照射して、感光体ドラム11の周面に静電潜像を形成する。
【0018】
現像装置12は、現像ローラー121と、第1フィーダー122と、第2フィーダー123とを備えている。現像ローラー121の周面には、第1フィーダー122および第2フィーダー123から移動されてきたトナーが担持される。現像ローラー121に現像バイアスが印加されることにより、現像ローラー121の周面上のトナーが感光体ドラム11に移動し、感光体ドラム11上の静電潜像はトナー像に現像される。
【0019】
転写ローラー15は、感光体ドラム11の周面に沿った予め定められた位置に配置された直径20mmのEPDM(エチレン・プロピレンジエンゴム)ローラーである。
図3は、転写ローラー15の詳細な構成を示す図である。本図に示すように、転写ローラー15は、直径8mmの金属製のシャフト151と、当該シャフト151を覆う導電性の厚み6mmのEPDM発泡体152とから構成されている。
【0020】
転写ローラー15は、上記のシャフト151がその両端部に設けられた導電性樹脂の軸受153により支持されている。当該軸受153は、それぞれ、感光体ドラム11に向けてバネ154により付勢されており、この付勢力により、転写ローラー15が感光体ドラム11に押圧されている。当該バネ154は、転写バイアス印加部156(
図2参照)と接続されている。転写ローラー15は、バネ154を介して転写バイアス印加部156からバイアスが印加される。転写バイアス印加部156から印加されるバイアスにより、転写ローラー15と感光体ドラム11との間に位置するニップ域において、感光体ドラム11の周面に形成されたトナー像が記録紙Pに転写される。
【0021】
感光体ドラム11の一端部にはフランジギヤ112が設けられている。また、転写ローラー15のシャフト151の一端部には駆動ギヤ155が設けられている。感光体ドラム11が感光体ドラム駆動部111による駆動により回動すると、当該フランジギヤ112により駆動ギヤ155に駆動力が伝達される。この結果、転写ローラー15は、感光体ドラム11の回動に従動して
図1中の矢印方向に回動する。本実施形態では、上記のフランジギヤ112および駆動ギヤ155により、感光体ドラム11の周面速度に対する転写ローラー15の周面速度の比が1.06となっている。
【0022】
クリーニング装置16は、感光体ドラム11の周面に接触して、転写後に感光体ドラム11の周面に残存するトナーを掻き取る板状のウレタンゴムからなるクリーニングブレード161、および当該クリーニングブレード161が掻き取ったトナーを回収する回収ローラー162を備えている。
【0023】
除電装置17は、LED(Light Emitting Diode)光源を有し、当該LED光源から感光体ドラム11の周面に光を照射することで、転写後に感光体ドラム11の周面に残存した電荷を除電する。
【0024】
定着部20は、加熱ローラー21および加圧ローラー22を備えている。加熱ローラー21は、その内部にハロゲンランプなどの熱源を備えている。加圧ローラー22は、その軸23がバネなどにより加熱ローラー21に接近する方向に付勢されて、加圧ローラー22が加熱ローラー21に圧接されている。トナー像が転写された記録紙Pは、加圧ローラー22と加熱ローラー21との間に位置するニップ域において加熱および加圧され、これにより記録紙P上のトナー像が定着される。その後、記録紙Pは、画像形成装置1の外部に排出される。
【0025】
搬送機構30は、記録紙Pを予め定められた位置に搬送するための構成であり、レジストローラー対31、給紙ローラー32、および画像形成装置1の筐体内に設けられたその他の搬送ローラーを含んで構成されている。
【0026】
レジストローラー対31は、レジストセンサー311から出力される出力信号に応じて、モーターやギヤなどから構成されるレジストローラー対駆動部312(
図2参照)により回動され、記録紙Pの搬送タイミングを調整するための搬送ローラーである。これにより、転写ローラー15と感光体ドラム11との間に位置するニップ域において、記録紙Pの所望の位置に所望のトナー像が形成される。
【0027】
また、給紙ローラー32は、モーターやギヤなどから構成される給紙ローラー駆動部
313(
図2参照)により回動され、手差しトレイ33に載置された記録紙Pを給紙するための搬送ローラーである。給紙ローラー32に対向する位置には、給紙パッド321が設けられている。給紙パッド321は、バネ322により、給紙ローラー32に接近する方向に向けて押圧されている。この給紙パッド321により、手差しトレイ33に載置された複数の記録紙Pが捌かれて1枚ずつ給紙される。
【0028】
図2は、本発明の一実施形態にかかる画像形成装置の内部構成を示すブロック図である。
図1で説明した構成については同符号を付して説明を略する。
【0029】
画像形成装置1は、
図1で説明した構成に加えて、更に、画像メモリー40、記憶部50、および制御ユニット60等を備えている。
【0030】
画像メモリー40は、画像形成装置1に接続されたPC(Personal Computer)などか
ら送信された画像データなどを一時的に保存するメモリーである。記憶部50は、HDD(Hard Disk Drive)などの大容量の記憶装置である。記憶部50には、画像形成装置1の動作に必要な制御プログラムやデータが記憶されている。
【0031】
制御ユニット60は、CPU(Central Processing Unit)やDSP(Digital Signal Processor)などのプロセッサ、およびRAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)などのメモリーを含んで構成される。制御ユニット60は、上記のメモリーまたは記憶部50などに記憶された制御プログラムが上記のプロセッサに実行されることにより、動作制御部100およびカウント部101として機能する。なお、制御ユニット60の上記の各構成は、前述の制御プログラムに基づく動作によらず、それぞれハード回路により構成されてもよい。
【0032】
カウント部101は、工場出荷時から画像形成装置1が印字した枚数(印字枚数)をカウントする機能を有する。カウント部101は、転写ローラー15を用いて印字した枚数をカウントするものであり、メンテナンスで転写ローラー15が新しいものに交換された場合、カウントする印字枚数が0となる。画像形成装置1が転写ローラー15の交換を検知する機構(センサー)などを備えている場合、カウント部101は、当該機構から出力された信号などに基づき、転写ローラー15の交換を検知する。また、ユーザーやサービスマンなどにより、転写ローラー15を交換したことを示す指示が画像形成装置1に入力された場合、カウント部101は、当該指示に基づき転写ローラー15の交換を検知する。
【0033】
動作制御部100は、画像形成装置1の全体的な動作制御を司る。具体的には、動作制御部100は、画像形成部10による画像形成動作、定着部20による定着動作、および搬送機構30による記録紙の搬送動作などを制御する。
【0034】
画像形成部10による画像形成動作の制御では、動作制御部100は、感光体ドラム駆動部111の駆動を調整して、感光体ドラム11の回動動作を制御する。また、動作制御部100は、現像装置12の現像動作を制御する。さらに、動作制御部100は、転写バイアス印加部156が印加するバイアスの強度や印加するタイミングを調整して、転写ローラー15の転写動作を制御する。
【0035】
搬送機構30による搬送動作の制御では、動作制御部100は、給紙ローラー駆動部
313の駆動を調整して、給紙ローラー32による記録紙の給紙動作を制御する。また、動作制御部100は、レジストローラー対駆動部312の駆動を調整して、レジストローラー対31による記録紙の搬送動作を制御する。
【0036】
ここで、クリーニング装置16により感光体ドラム11の周面に存在する異物を除去できない場合がある。例えば、クリーニングブレード161により感光体ドラム11の周面に残存するトナーを掻き取る際に、トナーに含まれる外添剤が感光体ドラム11の周面に固着する場合がある。また、記録紙に付着した異物が感光体ドラム11の周面に付着する場合がある。上記の異物はクリーニング装置16で除去するのが難しく、上記の異物が感光体ドラム11の周面に付着した状態で画像形成処理を行った場合、形成される画像の品質が低下してしまう。
【0037】
このような感光体ドラム11の周面に付着した異物を除去するために、動作制御部100は、記録紙に画像を形成する画像形成動作モードに加えて、清掃動作モードを有している。
【0038】
清掃動作モードにおいて、動作制御部100は、現像装置12に感光体ドラム11の周面に予め定められた量のトナーを供給させて、その後、レジストローラー対31に1枚の記録紙を搬送させ、当該1枚の記録紙を感光体ドラム11と転写ローラー15との間に位置するニップ域で停止させた状態で、感光体ドラム11と転写ローラーとを回動させる。以下では、この詳細な内容を説明する。
【0039】
図4は、画像形成装置1の動作の流れを示すフローチャートである。本図に示すように、ユーザーにより画像形成指示が入力され、動作制御部100が当該画像形成指示を受け付けると(ステップS10においてYES)、動作制御部100は、画像形成部10、定着部20、および搬送機構30などを制御して、記録紙に画像を形成させる画像形成処理を実行する(ステップS11)。
【0040】
そして、ステップS11の画像形成処理が完了すると(ステップS12においてYES)、動作制御部100は、清掃動作を行うタイミングであるか否かを判定する。動作制御部100は、例えば、予め定められた枚数の印字を行う毎に清掃動作を実行する。また、動作制御部100は、予め定められた時間が経過する毎に清掃動作を実行してもよい。
【0041】
清掃動作を行うタイミングでない場合(ステップS13においてNO)、動作制御部100は処理を終える。一方、清掃動作を行うタイミングである場合(ステップS13においてYES)、動作制御部100は、ステップS14以降の処理を実行する。
【0042】
ステップS14の処理では、動作制御部100は、清掃動作に用いる用紙を決定する処理を行う。具体的には、動作制御部100は、画像形成装置1に備えられた給紙カセットにセットされている用紙のうち、最もサイズの大きい用紙を清掃動作に用いる用紙として決定する。また、手差しトレイ33に用紙がセットされている場合、動作制御部100は、当該用紙を清掃動作に用いる用紙として決定するとともに、手差しトレイ33に設けられたセンサーからの出力信号に基づき、その用紙のサイズを特定する。
【0043】
ステップS14の処理後、ステップS15の処理で、動作制御部100は、給紙ローラー32やその他の搬送ローラーを回動させて、ステップS14の処理で決定した1枚の記録紙の搬送を開始させる。また、動作制御部100は、給紙ローラー32などを回動させるのと同時に、感光体ドラム11、転写ローラー15、および現像ローラー121を回動させる。
【0044】
レジストセンサー311が記録紙の先端を検知すると(ステップS16においてYES)、動作制御部100は、レジストローラー対31を回動させて、記録紙を感光体ドラム11と転写ローラー15との間に位置するニップ域へ搬送させる(ステップS17)。また、動作制御部100は、レジストローラー対31の回動のタイミングを基準として、現像ローラー121に高周波電圧を印加させて、感光体ドラム11の周面に予め定められたトナーを供給する(ステップS17)。このとき、感光体ドラム11の周面の電位は略0の状態であり、上記のトナーの供給により感光体ドラム11の周面にトナー像が形成される。当該トナー像の感光体ドラム11の軸方向の長さは、転写ローラー15の軸方向の長さ以上とされ、トナー像の感光体ドラム11の回転方向の長さは、転写ローラー15の回転方向の長さ以上とされる。
【0045】
また、上記のステップS17の処理において、動作制御部100は、感光体ドラム11の周面に形成されたトナー像が、感光体ドラム11と転写ローラー15との間に位置するニップ域に差し掛かる前に、転写バイアス印加部156に、トナーの正規帯電極性(本実施形態ではプラス)とは逆極性のバイアス(本実施形態ではマイナス)を印加させる。これにより、
図5に示すように、感光体ドラム11の周面に形成されたトナー像Tが、転写ローラー15の周面に移動する。
【0046】
動作制御部100は、転写ローラー15の周面へのトナー像の移動が終了した直後のタイミングで、記録紙がニップ域に到達するようにレジストローラー対31の回動を制御する。そして、動作制御部100は、レジストローラー対31の回動を制御して、記録紙をニップ域で停止させる(ステップS18)。このとき、動作制御部100は、記録紙の先端が定着部20に到達しない箇所で、記録紙を停止させる。本実施形態では、動作制御部100は、記録紙の先端がニップ域から定着部20側に約20mm進んだ位置で記録紙を停止させる。
【0047】
動作制御部100は、記録紙をニップ域で停止させた状態で、感光体ドラム11と転写ローラー15とを約30秒間回動させる(ステップS19)。動作制御部100は、転写バイアス印加部156による正規帯電極性とは逆極性のバイアスの印加を、感光体ドラム11と転写ローラー15との回動を終了させるまで継続させる。これにより、転写ローラー15の周面にトナーが保持された状態で、感光体ドラム11と転写ローラー15との回動が行われることになる。
【0048】
ここで、工場出荷時から印字された枚数(印字枚数)が少なく、転写ローラー15が新品に近い状態である場合、転写ローラー15の周面に付着しているトナーの外添剤の量が少なく、このため転写ローラー15の周面の摩擦係数が高くなるという事態が発生する。このように転写ローラー15の周面の摩擦係数が高いと、レジストローラー対31による記録紙停止力よりも、感光体ドラム11および転写ローラー15の回動による記録紙搬送力の方が大きくなり、記録紙を停止させておくことができないという事態が発生するおそれがある。
【0049】
この点、上記の画像形成装置1によれば、転写ローラー15の周面にトナーが保持された状態で、感光体ドラム11と転写ローラー15との回動が行われるため、感光体ドラム11と転写ローラー15との回動による記録紙搬送力が低下する。このため、転写ローラー15が新品に近い状態であり、転写ローラー15の周面の摩擦係数が高い場合であっても、ニップ域に記録紙を停止させた状態で、感光体ドラム11と転写ローラー15とを回動させて、感光体ドラム11の周面を清掃することが可能になる。
【0050】
ステップS19の処理を行ってから予め定められた時間(約30秒)が経過した場合(ステップS20においてYES)、動作制御部100は、レジストローラー対31およびその他の搬送ローラーを回動させて、記録紙を画像形成装置1の外部に排出させる(ステップS21)。
【0051】
また、動作制御部100は、記録紙の後端がニップ域を通過後、転写バイアス印加部156に正規帯電極性と同極性のバイアスを印加させるとともに、転写ローラー15を1周以上回動させる。これにより、転写ローラー15の周面上のトナーを感光体ドラム11に移動させることができる。感光体ドラム11に移動させたトナーは、クリーニング装置16によって除去される。
【0052】
なお、本発明は、上記の実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。
【0053】
図6は、変形例1にかかる画像形成装置の動作の流れを示す図である。なお、
図4に示した処理と同内容の処理については同符号を付して説明を略する。
【0054】
変形例1にかかる画像形成装置では、ステップS12の処理後、動作制御部100は、カウント部101がカウントした工場出荷時から画像形成装置1が印字した枚数(印字枚数)を参照する。そして、動作制御部100は、当該印字枚数が予め定められた枚数(20000枚)以上である場合(ステップS30においてNO)、ステップS13以降の清掃動作を行わずに処理を終える。一方、動作制御部100は、印字枚数が予め定められた枚数未満である場合(ステップS30においてYES)、ステップS13以降の清掃動作を実行する。
【0055】
ここで、既述のレジストローラー対31による記録紙停止力よりも、感光体ドラム11および転写ローラー15の回動による記録紙搬送力の方が大きくなり、記録紙を停止させておくことができないという事態は、転写ローラー15が新品の状態の時に最も発生する可能性がある。印字を行うにつれて、感光体ドラム11の周面の非トナー像部に、現像ローラー121から供給されたトナーが微量付着する。当該トナーは、記録紙の非通紙時に感光体ドラム11の周面から転写ローラー15の周面に付着する。この結果、転写ローラー15の周面の摩擦係数が低下する。転写ローラー15の周面に付着するトナーや外添剤の量は印字を行うにつれて増加するため、印字を行うにつれて、転写ローラー15の周面の摩擦係数が次第に低下する。そして、転写ローラー15の周面の摩擦係数が予め定められた値以下となった場合、上記の実施形態のように、転写ローラー15の周面にトナーを積極的に供給しなくても、記録紙を停止させておくことができる。
【0056】
変形例1にかかる画像形成装置では、印字枚数が予め定められた枚数(20000枚)以上である場合に、清掃動作を実行しないことにより、清掃動作によるトナーの消費量を低減することができる。
【0057】
また、変形例2にかかる画像形成装置では、動作制御部100は、印字枚数が予め定められた枚数未満である場合に、予め定められた量のトナーを現像装置12に供給させて清掃動作モードを実行し、印字枚数が予め定められた枚数以上である場合、上記の予め定められた量よりも少ない量のトナーを現像装置12に供給させて清掃動作モードを実行する。
【0058】
画像形成装置の構成によっては、印字を繰り返すことにより転写ローラー15の周面の摩擦係数が低下するが、既述の予め定められた値まで低下せず、記録紙を停止させておくことができないという事態が発生するおそれがある場合がある。しかしながら、このような場合であっても、記録紙を停止させておくために必要となるトナー量は、転写ローラー15が新品に近い状態のときと比較して少なくなっている。このため、変形例2にかかる画像形成装置では、印字枚数が予め定められた枚数以上である場合、上記の予め定められた量よりも少ない量のトナーを現像装置12に供給させて清掃動作モードを実行することにより、清掃動作によるトナーの消費量を低減することができる。
【0059】
また、上記の実施形態では、レジストローラー対31を用いて記録紙を停止させる場合を説明したが本発明は必ずしもこの場合に限定されない。給紙ローラー32やその他の搬送ローラーを用いて記録紙を停止させてもよい。
【0060】
また、上記の実施形態では、本発明にかかる画像形成装置としてモノクロプリンターを用いて説明しているが、これは一例に過ぎず、カラープリンターや他の電子機器、例えば、複合機、コピー機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置でもよい。