(57)【要約】【課題】低コストで小型化と高耐久性を両立する画像形成装置を提供する。【解決手段】黒トナー像を作製する画像形成ユニット１Ｋを中間転写ベルト４の搬送最下流に、カラー３色のトナー像を作製する画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍを上流側に配置する。画像形成ユニット１Ｙは、２成分現像装置６０、潤滑剤塗布手段、非接触帯電手段を備える。画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍは、１成分現像装置７０、接触型帯電手段を備える。画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍの現像ローラ４９は、第１、第２傾斜溝４９ａ、４９ｂ及び凸部５２を備え、凸部５２に接触して１成分現像剤の前記現像剤担持体の表面への付着量を規制するクリーニングブレード４２を備える。画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍのうち１つの画像形成ユニットには、非接触型帯電手段の抵抗値を検出し、抵抗値が所定値を超えた場合に、異常画像を警告する異常画像警告装置を備える。【選択図】図１
2014102267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像が形成される像担持体を備えた複数の作像手段と、この複数の作像手段に対向して配置され、前記各像担持体に担持されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、を備えた画像形成装置であって、
前記複数の作像手段は、前記像担持体の表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段を備えるものと、前記潤滑剤塗布手段を備えないものと、から構成され、
前記複数の作像手段は、帯電手段として前記像担持体と接触して前記像担持体の表面を所定の電位に帯電する接触帯電手段を備えるものと、前記像担持体と接触せずに前記像担持体の表面を所定の電位に帯電する非接触帯電手段を備えるものと、から構成され、
前記複数の作像手段は、前記像担持体上の静電潜像にトナー粒子を付着させ顕像化する現像手段として、トナーを使用する１成分現像手段を備えるものと、トナーとキャリアからなる２成分現像剤を使用する２成分現像手段を備えるものと、から構成されており、
前記作像手段のうち選択した１つの作像手段に前記帯電手段の抵抗値を検出し、該抵抗値が所定値を超えた場合に、異常画像を警告する異常画像警告手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記複数の作像手段は、黒トナー像を作像する黒作像手段と、カラートナー像を作像するカラー作像手段と、から構成されており、
前記黒作像手段は、前記潤滑剤塗布手段と前記非接触帯電手段とを備え、
前記カラー作像手段は、前記潤滑剤塗布手段を備えず、前記接触帯電手段を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記転写手段は、無端状に走行しながら前記各作像手段の前記像担持体から順次トナー像を中間転写される中間転写部材を備え、
前記複数の作像手段は、黒トナー像を作像する黒作像手段と、カラートナー像を作像するカラー作像手段と、から構成されており、
前記黒作像手段は、前記カラー作像手段に対して前記中間転写部材のトナー像搬送方向下流側に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記異常画像警告手段は、前記中間転写部材のトナー像搬送方向最上流に位置する作像手段に設置されていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記異常画像警告手段は、前記接触帯電手段を備える作像手段のうち、前記中間転写部材のトナー像搬送方向最上流に位置する作像手段に設置されていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記異常画像警告手段は、前記カラー作像手段のうち、中央に位置する作像手段に設置されていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記黒作像手段は前記２成分現像手段を備え、前記カラー作像手段は前記１成分現像手段を備えていることを特徴とする請求項２乃至６の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記１成分現像手段は、
表面に規則的に形成された凹部及び凸部を備え、前記凹部内に前記トナーを担持して搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の前記凸部に接触して前記トナーの前記現像剤担持体の表面への付着量を規制するブレード部材と、
を備え、
前記現像剤担持体が担持する前記トナーを、前記像担持体とは非接触状態で前記像担持体上の静電潜像に付着させて顕像化することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー像が形成される像担持体を備えた複数の作像手段と、この複数の作像手段に対向して配置され前記各像担持体に担持されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用したフルカラーの画像形成装置として、タンデム型のものが知られている。タンデム型の画像形成装置は、静電潜像形成用の感光体、感光体表面を帯電する帯電手段、静電潜像に現像剤中のトナーを付着させ顕像化する現像手段、感光体表面を清掃するクリーニング手段を持つ画像形成ユニットを、複数備えたものである。また、近年は、高画質化、小型化、高耐久性化等多くの課題を解決し得る画像形成装置が求められてきている。
画像形成装置の画像形成ユニットに具備される帯電手段、現像手段、クリーニング手段等には多種のプロセスが存在している。上述した各種の要望を実現するためには、これらを機能的に組み合わせることが重要となる。中でも、小型化と高耐久性との両立は大きな課題となっている。
【０００３】
また、装置の小型化を図るため、帯電手段として帯電ローラ、帯電ブラシ等、近接帯電型の帯電装置が、かつて多くの装置で使用されていた帯電チャージャに変わって採用されている。近接帯電型の帯電手段を使用した場合、感光体表面近傍で放電することによる感光体表面へのハザードが増加し、感光体表面のいわゆる「膜削れ」が促進されたり、感光体表面が荒らされたりすることによるトナー構成物、紙粉等の付着物の増加が課題となる。このような感光体表面の劣化を低減するため、感光体表面に潤滑剤を塗布することがある。しかし、潤滑剤を塗布するには、潤滑剤塗布手段を配置する必要があり、装置が大型化し高価となってしまう。
また、潤滑剤は、感光体表面を保護するのに十分な量を塗布する必要があり、画像形成動作によって潤滑剤のうちある程度の量が感光体と接触する部材に転移するため、継続的に塗布が必要である。また、感光体に接触した部材には、所定量の潤滑剤が転移することから、例えば現像部で接触した現像剤に付着した潤滑剤が、現像器内に入り込み、現像剤の帯電不良を引き起こすことがある。更に、劣化した潤滑剤が帯電手段に付着して帯電不良を引き起こすこともある。
【０００４】
従って、感光体に潤滑剤を塗布する場合、当該感光体に接触する部材に潤滑剤が付着したとしても、時間がたった後でも当該感光体に接触する部材の機能に問題が発生しないようにする必要がある。特に、接触帯電装置における問題点の１つとして、被帯電体に接触させている接触帯電部材が被帯電体面側の汚れや異物が付着して、その蓄積で汚染状態となりやすく（接触帯電部材の劣化）、許容以上の汚染状態になると、被帯電体を所望の電位まで帯電できなくなったり、帯電むらが生じたりして、帯電能が低下してしまうことある。
【０００５】
一方、現像手段としては、現像剤としてトナーのみを持つ１成分現像装置と、現像剤としてトナーに帯電を与えるキャリア粒子とトナーとを持つ２成分現像装置とがある。小型化の要請に対しては、１成分現像装置は、２成分現像装置よりその構成が簡素なため有利であるが、装置の耐久性、画像品質の安定性に課題がある。
１成分現像装置では、通常現像ローラ表面上に着色粒子であるトナーを、供給部材規制部材等によりこすりつけ、表面の静電力により保持し、現像領域において静電潜像担持体上の静電潜像にトナーを付着させる。このとき、感光体の対向電極として現像ローラが作用する。現像ローラが多くの機能を兼ね備えることで装置が簡素化されている一方、現像ローラは表面の劣化に対して敏感であり、耐久性を向上させるためには、表面の劣化を抑制する必要がある。このような１成分現像装置における現像ローラ表面への潤滑剤の付着は、現像ローラ表面特性の劣化につながり、現像不良を引き起こす場合がある。
【０００６】
この対策として、帯電部材が汚れたことを検知する検知手段を有する画像形成装置が提案されている。
特許文献１には、ローラ状の帯電部材と、帯電部材に接触して帯電部材の汚れを検知する導電接触部材と、を備えた画像形成装置が開示されている。特許文献１において導電接触部材は、帯電部材の長手方向における接触位置、及び接触タイミングを任意に変更可能に構成されている。
特許文献２には、帯電部材を清掃する清掃手段を有し、清掃手段を汚れ検知手段の検知結果に基づいて制御する画像形成装置が開示されている。
特許文献３には、磁気ブラシ部を有する帯電部材のバイアス電圧に対する電流値を検知する手段と環境温湿度を検知する手段と、を備え、各手段がそれぞれ検知した電流値と環境温湿度の情報から接触帯電部材の劣化情報を得る手段を備えた画像形成装置が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の画像形成装置にあっては、小型化と高耐久性を両立させるため、さまざまな工夫がなされているが、いまだに十分ではないという問題があった。
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、低コストで小型化と高耐久性、画像品質の安定性を実現することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明に係る画像形成装置は、トナー像が形成される像担持体を備えた複数の作像手段と、この複数の作像手段に対向して配置され、前記各像担持体に担持されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、を備えた画像形成装置であって、前記複数の作像手段は、前記像担持体の表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段を備えるものと、前記潤滑剤塗布手段を備えないものと、から構成され、前記複数の作像手段は、帯電手段として前記像担持体と接触して前記像担持体の表面を所定の電位に帯電する接触帯電手段を備えるものと、前記像担持体と接触せずに前記像担持体の表面を所定の電位に帯電する非接触帯電手段を備えるものと、から構成され、前記複数の作像手段は、前記像担持体上の静電潜像にトナー粒子を付着させ顕像化する現像手段として、トナーを使用する１成分現像手段を備えるものと、トナーとキャリアからなる２成分現像剤を使用する２成分現像手段を備えるものと、から構成されており、前記作像手段のうち選択した１つの作像手段に前記帯電手段の抵抗値を検出し、該抵抗値が所定値を超えた場合に、異常画像を警告する異常画像警告手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、小型化、低コスト化が図れる１成分現像剤を使用する現像手段と、長寿命化が図れる２成分現像剤を使用する現像手段とをその目的に合わせて採用するので、装置の小型化と高耐久性とを両立することができる。また、選択した１つの作像手段に異常画像警告手段を設けるだけで画像の異常を防止できるので、少ないコストで画像品質の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態１に係る画像形成装置を示す図である。
【図２】同画像形成装置の黒トナー像を作成する画像形成ユニット１Ｋを示す図である。
【図３】同画像形成装置のカラートナー像を作成する画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍを示す図である。
【図４】同画像形成装置のカラー画像形成ユニットが備える現像ローラを示す図である。
【図５】同画像形成装置の帯電ローラに設けた抵抗検出手段の構成を示す図である。
【図６】帯電検知手段の検知部材を示す図である。
【図７】検知部材の導電プローブから得られる抵抗値を示す図である。
【図８】閾値を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態に係る画像形成装置を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態は以下述べるものに限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において変更が可能である。
【００１２】
実施形態に係る画像形成装置は、黒トナー像を作製する黒作像手段である画像形成ユニットと、イエロー、シアン、マゼンタのカラートナー像を作製するカラー作像手段である３台の画像形成ユニットと、を中間転写ベルトに沿って配置するものであり、以下の特徴を備える。
黒トナー像を作製する画像形成ユニットは中間転写ベルトのトナー像搬送方向（走行方向）の最も下流側に配置する。イエロー、シアン、マゼンタのトナー像（カラートナー像）を作製する画像形成ユニットは、黒トナー像を作製する画像形成ユニットより上流側に配置する。
黒トナー像を作成する画像形成ユニットは、２成分現像剤を使用し、潤滑剤塗布手段を備え、非接触帯電手段を備える。
イエロー、シアン、マゼンタのトナー像を作製する画像形成ユニットは、１成分現像剤を使用し、潤滑剤塗布手段を備えず、接触型帯電手段を備える。
イエロー、シアン、マゼンタのトナー像を作製する画像形成ユニットは、表面に規則的に凹部及び凸部が形成された現像剤担持体である現像ローラと、現像ローラの凸部に接触して１成分現像剤の現像剤担持体の表面への付着量を規制するブレード部材と、を備える。現像ローラは、凹部内に１成分現像剤を担持して搬送する。そして、現像ローラが担持する１成分現像剤を前記像担持体とは非接触状態で感光体ドラム上の静電潜像に付着させて顕像化する。
イエロー、シアン、マゼンタのトナー像を作製する画像形成ユニットのうち、選択した１つの画像形成ユニットの非接触型帯電手段の抵抗値を検出し、抵抗値が所定値を超えたとき異常画像の出力の警告をする異常画像警告手段を備える。
【００１３】
＜実施形態１＞
以下、実施形態１に係る画像形成装置について説明する。実施形態１に係る画像形成装置は、イエロー、シアン、マゼンタのトナー像を作製する画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍのうち、中間転写ベルトのトナー像搬送方向最上流に位置する画像形成ユニット１Ｙに異常画像警告手段を備えるものである。
【００１４】
まず、画像形成装置の概略について説明する。図１は本発明の実施形態１に係る画像形成装置を示す図である。画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像を形成する作像手段として４つの画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋを備える。画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍは、各色のトナー像を作成するカラー作像手段であり、画像形成ユニット１Ｋは、黒トナー像を作成する黒作像手段である。
【００１５】
また、画像形成装置は、画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの上側に、画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋで作成した各トナー像を中間転写する転写手段である一次転写ユニット５を備える。一次転写ユニット５は、無端状に走行する環状の部材である中間転写ベルト４（中間転写部材）と、中間転写ベルト４に上記各トナー像を中間転写する一次転写ローラ１７Ｙ、１７Ｃ、１７Ｍ、１７Ｋとを備える。
更に、画像形成装置は、画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの露光を行う光書込ユニット３と、中間転写ベルト４の表面をクリーニングするクリーニング装置６と、中間転写ベルト４が担持するトナー像を記録媒体９に転写する２次転写ユニット７と、トナー像を記録媒体９に定着する定着ユニット８とを備える。また、画像形成装置は、記録媒体９を格納した給紙カセット１０ａ、１０ｂと、手差し給紙を行う手差しトレイ１０ｃと、画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋにトナーを補給するトナー補給容器１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｋとを備える。
【００１６】
実施形態１では、画像形成ユニット１Ｋを中間転写ベルト４のトナー像搬送方向の最下流に配置し、画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍを画像形成ユニット１Ｋの上流側に配置する。なお、画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍの配置順は、中間転写ベルト４の上流側から、画像形成ユニット１Ｙ、画像形成ユニット１Ｃ、画像形成ユニット１Ｍの順としたが、これに限るものでなく、他の順とすることができる。
【００１７】
また、この画像形成装置では、潤滑剤塗布手段を画像形成ユニット１Ｋに配置して高耐久化を図る。画像形成ユニット１Ｋは、モノクロ画像及びカラー画像を形成する場合に使用されるため、使用頻度が高く、画像形成ユニット１Ｋを特に高耐久化することで交換頻度が減少し、使いやすさが向上する。他の画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍは潤滑剤塗布手段を配置しない。これは、画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍは、カラー画像形成時のみに使用されるため、画像形成ユニット１Ｋに比べて使用頻度が低く、潤滑剤を塗布しなくとも耐久性に問題は発生しないからである。
画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋは、それぞれ、像担持体としての感光体ドラム２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋと、各感光体ドラム２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋの表面を夫々一様に帯電させる帯電手段と、現像手段と、クリーニング手段とを備えている。画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの詳細な構成については後述する。また、各画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの配置は、各感光体ドラムの回転軸が平行になるようにかつ転写紙移動方向に所定のピッチで配列するように設定されている。
【００１８】
光書込ユニット３は、光源と、ポリゴンミラーと、ｆ−θレンズと、反射ミラー等とを備えている。光書込ユニット３は、画像データに基づいて各感光体ドラム２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋの表面にレーザー光を走査しながら照射する。
クリーニング装置６は、中間転写ベルト４の外周面に配置され、ブラシローラとクリーニングブレードとを備えている。クリーニング装置６により中間転写ベルト４上に付着したトナー等の異物が除去される。
２次転写ユニット７は、２次転写ローラ７ａを備え、一次転写ユニット５の側方（図中右側）に配置されている。定着ユニット８は、２次転写ユニット７の上方に配置されている。定着ユニット８は、ベルト定着方式を採用している。また、画像形成装置には、図示していない廃トナーボトル、電源ユニットが備えられている。
【００１９】
次に画像形成装置の概略動作について説明する。まず、帯電手段で帯電された各画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの感光体ドラム２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋに光書込ユニット３から画像データに基づくレーザー光が走査され、静電潜像が書き込まれる。次いで、静電潜像を担持した感光体ドラム２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋが現像され、感光体ドラム２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋの表面に各色のトナー像が形成される。
トナー像の形成動作は、画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ全てに同様にして所定のタイミングで行われる。感光体ドラム２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋ表面にはそれぞれ所定の色のトナー像が形成される。そして、画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの画像形成動作タイミングに合わせて、中間転写ベルト４上に、各感光体ドラム２上のトナー像を順次転写していく。このトナー像の転写は、中間転写ベルト４を挟んで各感光体ドラム２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋと対向配置されている一次転写ローラ１７Ｙ、１７Ｃ、１７Ｍ、１７Ｋに、図示しない電源から感光体ドラム２上のトナーと逆極性の電圧が印加されることで行われる。
【００２０】
記録媒体９は、給紙カセット１０ａ、１０ｂ、もしくは手差しトレイ１０ｃのいずれかから搬送され、レジストローラ１６に到達したところで一端停止する。前述の画像形成動作タイミングに合わせて搬送される。
中間転写ベルト４上に重ね合わされた４色のトナー像は、２次転写ローラ７ａと中間転写ベルト４とのニップで記録媒体９に転写される。このトナー像の転写は、２次転写ローラ７ａに図示しない電源より中間転写ベルト４上のトナーと逆極性の電圧が印加されることで行われる。トナー像が転写された記録媒体９は、定着ユニット８で熱と圧力を受けて画像が定着される。その後、記録媒体９は、各搬送ローラによって機外に搬送される。
【００２１】
次に画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋについて詳細に説明する。
まず、黒トナー像を作成する画像形成ユニット１Ｋについて説明する。図２は実施形態１に係る画像形成装置の黒トナー像を作成する画像形成ユニット１Ｋを示す図である。
画像形成ユニット１Ｋは、感光体ドラム２Ｋに潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段と、非接触帯電手段としてのローラ帯電器３６と、２成分現像装置６０とを備える。潤滑剤塗布手段は、潤滑剤塗布ブラシ３３と固形潤滑剤３４と潤滑剤塗布ブレード３５とを備えて構成される。固形潤滑剤３４を図示しない加圧スプリングで潤滑剤塗布ブラシ３３の方向に加圧することで、必要量の潤滑剤が潤滑剤塗布ブラシ３３でかきとられ、感光体ドラム２Ｋの表面に塗布される。潤滑剤塗布ブラシ３３で感光体ドラム２Ｋの表面に塗布された潤滑剤は、潤滑剤塗布ブレード３５により薄層化される。なお、図中符号３２はクリーニングブレードを示している。クリーニングブレード３２は、トナー像を中間転写ベルト４に転写した後の感光体ドラム２Ｋの表面に残留したトナーをクリーニングする。
【００２２】
また、非接触帯電手段としてのローラ帯電器３６は、感光体ドラム２Ｋと離間して配置される。このローラ帯電器３６は、ＡＣ電圧にＤＣを重畳したバイアスを印加することで、感光体ドラム２Ｋを所定の電位に帯電させる。
【００２３】
２成分現像装置６０は、コートしたフェライトからなるキャリア粒子と、着色粉体であるトナー（トナー粒子）とが混合された２成分現像剤を用いて現像を行う。２成分現像装置６０は、キャリア粒子とトナーとを混合し、攪拌しながら搬送する攪拌スクリュー３７と、攪拌スクリュー３７から供給された現像剤を担持する現像剤担持体としての現像ローラ３９と、現像ローラ３９の表面に供給されたトナーを薄層化する薄層ブレード３８と、を備えている。２成分現像剤は、攪拌スクリュー３７で軸方向（図中紙面に垂直な方向）に移動される。トナーは、キャリア粒子と接触することで帯電される。また、２成分現像装置６０の内部には、図示していないトナー濃度センサが備えられており、トナー濃度センサの出力に応じて、トナー補給容器１１Ｋからトナーが補給される。
２成分現像装置６０は、比較的耐久性が高く、経時の安定性や、潤滑剤の混入等に対し変動が小さい反面、複数の攪拌スクリューを持つ必要があるなど装置が大型化し、高価となる。実施形態１に係る画像形成装置では、最も使用頻度の高い黒画像を形成する画像形成ユニット１Ｋに２成分現像方式を採用し、更に感光体ドラム２Ｋに潤滑剤を塗布することで、感光体の劣化を低減し、装置の長寿命化を図ることができる。
【００２４】
ここで、感光体ドラム２Ｋの表面に塗布された潤滑剤は、感光体ドラム２Ｋから中間転写ベルト４にトナー像が一次転写される一次転写位置において、感光体ドラム２Ｋが中間転写ベルト４に接触することにより、中間転写ベルト４に転移する。このため、感光体ドラム２Ｋの潤滑剤が不足しないようにするため、潤滑剤は感光体ドラム２Ｋの回転にともなって常に塗布される。そして、この潤滑剤は中間転写ベルト４上に転移する。潤滑剤が塗布された感光体ドラム２Ｋの表面と接触した中間転写ベルト４は、回転にともなって、下流の感光体ドラム２Ｙ、２Ｃ、２Ｍの表面と接触する。このため、感光体ドラム２Ｋに塗布された潤滑剤は、画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ内に混入することになる。
【００２５】
次にカラートナー像を作成する画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍについて説明する。画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍは同一の構造を備える。このため、以下、画像形成ユニット１Ｙについて説明する。図３は実施形態１に係る画像形成装置のカラートナー像を作成する画像形成ユニット１Ｙを示す図である。
画像形成ユニット１Ｙは、感光体ドラム２Ｙと、トナー像を中間転写ベルト４に転写した後の感光体ドラム２Ｙの表面に残留したトナーをクリーニングするクリーニングブレード４２と、帯電手段である帯電ローラ４６と、を備える。感光体ドラム２Ｙには、クリーニングブレード４２と、帯電ローラ４６と、が接触している。帯電ローラ４６には、帯電時にＡＣにＤＣバイアスを重畳したバイアス電圧が印加される。このように接触帯電させるとき、感光体ドラム２Ｙへのハザードが非接触帯電に比べ小さいため、感光体ドラム２Ｙの長寿命化が図れる。また、画像形成ユニット１Ｙは、１成分の現像剤を使用する非接触式の１成分現像装置７０を備えている。
【００２６】
１成分現像装置７０は、トナーを循環させるパドル４７と、感光体ドラム２Ｙにトナーを付与する現像ローラ４９と、この現像ローラ４９に対して１成分現像剤であるトナーを供給する供給ローラ４８と、薄層ブレード５０（ブレード部材）とを備える。現像ローラ４９は、対向する感光体ドラム２Ｙの表面に対して順方向に２倍の線速で回転する。供給ローラ４８は、供給ローラ４８と現像ローラ４９とが接触する位置でカウンター方向となるように回転する。図３中では、感光体は時計回り、現像ローラ４９と供給ローラ４８とは反時計回りとなる。
薄層ブレード５０は、現像ローラ４９の表面に供給されたトナーを薄層化する。なお、感光体ドラム２Ｙ及び薄層ブレード５０の詳細な構成は後述する。１成分現像装置７０は、１成分現像剤であるトナーだけを使用するので、搬送スクリューは配置されない。
画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍは、このような簡易な構成であるため、画像形成ユニット１Ｋに比べて小型化、低コスト化を図ることができる。また、画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍで使用する１成分現像装置７０は、１成分の非接触式現像装置であるので、現像ローラ４９が感光体ドラム２Ｙ、２Ｃ、２Ｍに接触しない。このため、潤滑剤による保護がなくとも、感光体ドラム２Ｙ、２Ｃ、２Ｍの表面を傷つけることがない。よって、簡易な構成で感光体ドラム２Ｙ、２Ｃ、２Ｍの高耐久化を図ることができる。更に、中間転写ベルト４から転移し、感光体ドラム２Ｙ、２Ｃ、２Ｍの表面に付着する微量の潤滑剤が１成分現像装置７０内に進入することを防止できる。
【００２７】
１成分現像装置７０では、現像ローラ４９の表面が現像時の対向電極となるため、現像ローラ４９の表面の汚れは、画像の安定性を低下させる原因となる。また、現像ローラ４９及び薄層ブレード５０は共に金属製であり、且つ互いに接触しているため、使用するに連れて両者には削れが生じ、２成分現像方式の現像装置と比較して耐久性に劣るおそれがある。このような特徴を踏まえ、本画像形成装置では、カラープリント時のみの使用する画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍに１成分現像剤を使用し、ユーザーの利便性を損ねることなく、小型化及び低コスト化を実現している。
【００２８】
実施形態１に係る画像形成装置では、更に耐久性を備えるようにするため、画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍに以下の構造を採用する。すなわち、現像ローラ４９の外周面に、凹部及び凸部を規則的に配置した網目状のパターンを形成し、このパターンの凹部からはみ出ているトナーを薄層ブレード５０で除去して現像ローラ４９で搬送するトナーの量を規制する。図４は同画像形成装置のカラー画像形成ユニットが備える現像ローラを示す図である。図４（ａ）は現像ローラ４９を示す平面図、同図（ｂ）は（ａ）中のＡ部を拡大して示す平面図である。
【００２９】
現像ローラ４９には、図４（ａ）に示すように、網目パターン５１が、その外周面の軸方向所定位置に全周にわたって形成されている。網目パターン５１は、軸方向に対して所定角で傾斜したらせん状の第１傾斜溝４９ａと、軸方向に対して所定角で傾斜したらせん状の第２傾斜溝４９ｂと、によって形成されている。第１傾斜溝４９ａは、所定数が規則的に配置されている。第２傾斜溝４９ｂは、第１傾斜溝４９ａと傾斜が逆方向に傾斜している。即ち第２傾斜溝４９ｂは、第１傾斜溝４９ａとは軸方向に対して異なる角度で傾斜している。また第２傾斜溝４９ｂは、所定数が規則的に配置されている。なお、図中第１傾斜溝４９ａと第２傾斜溝４９ｂの中心線に一点鎖線を記載した。この第１傾斜溝４９ａ及び第２傾斜溝４９ｂを形成する角度は、この例では４５°としたが、この角度は４５°に限定されない。実施形態１では、第１傾斜溝４９ａと第２傾斜溝４９ｂとが凹部を形成し、凹部内にトナーが担持される。また、第１傾斜溝４９ａと第２傾斜溝４９ｂとで囲まれた領域が凸部５２を形成する。
これらの第１傾斜溝４９ａ及び第２傾斜溝４９ｂは、それぞれの傾斜方向に所定の周期幅Ｗに周期的に形成されている。なお、第１傾斜溝４９ａ及び第２傾斜溝４９ｂの各傾斜角及び周期幅Ｗは、いずれも第１傾斜溝４９ａ、第２傾斜溝４９ｂで異ならせることもできる。また、凸部５２の幅ＴはＷの１／２以上の大きさで形成する。
【００３０】
現像ローラ４９は、基材とこの基材の外周面に形成された表面層とからなる。基材とし、５０５６アルミニウム合金、６０６３アルミニウム合金等のアルミニウム系や、ＳＴＫＭ等の鉄系等の金属材料スリーブを使用することができる。また、現像ローラ４９の基材の外周面の網目パターンは、転造加工によって形成できる。このような基材の加工方法として従来公知の方法を採用することができる。
薄層ブレード５０は、金属製の薄板であり、現像ローラ４９には、エッジ部が接触するように配置する。更に、薄層ブレード５０は、自由端側を現像ローラ４９の表面に１０〜１００［Ｎ／ｍ］の圧力で押し付けられる。
【００３１】
供給ローラ４８により、現像ローラ４９の表面の凹部である第１傾斜溝４９ａ、第２傾斜溝４９ｂ及び凸部５２に供給されたトナーは、トナー供給位置から現像領域に向けて搬送され、途中に配置された薄層ブレード５０を通過する。このとき、凸部５２に付着した余分なトナーが薄層ブレード５０で除去される。薄層ブレード５０は、現像ローラ４９上のトナーに対してその押圧力下を通過させることで、トナー層を薄層化する他、摩擦帯電によってトナーに電荷を付与する。
【００３２】
現像電界には、トナーが像担持体の方向に向かう電圧と現像ローラに戻ってくる電圧が交互に繰り返されるようなＡＣバイアスを用いる。本実施形態では、ｆ＝５００〜１００００Ｈｚ、Ｖｐｐ＝５００〜３０００、Ｄｕｔｙ＝５０％の矩形波を用いた。
供給ローラ４８の表面には空孔(セル)を有した構造の発泡材料が被覆されており、トナーを効率よく付着させて取り込むと共に、現像ローラ４９との接触部での圧力集中によるトナーの劣化を防止している。なお、この発泡材料は１０３〜１０１４［Ω］の電気抵抗値に設定される。供給ローラ４８には、供給バイアスが印加され、現像ローラ４９との接触部で予備帯電されたトナーを現像ローラ４９に押し付ける作用を補助する。
この現像ローラ４９を使用することで薄層ブレード５０の通過部でのトナーへの圧力を低減できる。また現像ローラ４９表層の凹部にトナーが入り込み、薄層ブレード５０を通過するため、薄層ブレード５０を通過するトナーの量が安定し、画像濃度の安定化を図ることができる。
【００３３】
感光体ドラム２Ｙは、現像ローラ４９と接触せずに、図２中の反時計回りの方向に回転している。このため、現像ローラ４９と感光体ドラム２Ｙとが対向する現像領域においては、現像ローラ４９の表面移動方向と感光体ドラム２Ｙの表面移動方向とが同方向となる。現像ローラ４９上の薄層化されたトナー層は、現像ローラ４９の回転によって現像領域へ搬送される。薄層化されたトナーは、現像ローラ４９に印加されたバイアスと感光体ドラム２Ｙ上の静電潜像によって形成される潜像電界に応じて、感光体ドラム２Ｙの表面に移動して感光体ドラム２Ｙの表面上の静電潜像が現像される。
現像領域で現像に用いられず、現像ローラ４９上に残されたトナーが再び現像装置内へと戻る箇所には、現像剤除電部材である除電シール（図示していない）が配置されている。除電シールは、現像ローラ４９に当接しており、トナーが現像手段の外部に漏れ出ないように封止している。
【００３４】
実施形態１に係る画像形成装置では、画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍには、接触帯電手段を備えている。まず、帯電ローラとその帯電系の構成を説明する。帯電ローラは、芯金の周囲に導電ゴム層と、表面層とを形成したものである。芯金は例えば、ＳＵＳ（ステンレス鋼）材、鉄鋼にメッキ処理を施した部材、Ａ１（アルミニウム棒）材等の導電性の材質を用いる。
導電ゴム層は、肉厚１〜４ｍｍ程度のエピクロルヒドリンゴムのような中抵抗弾性体、あるいはシリコンゴム、エチエンプロピレンゴム、ニトリルゴム、ノルポーネンゴム等の合成ゴムを用い、これらの合成ゴムの中に導電性粉末（例えば、カーボンブラックや酸化亜鉛、酸化チタン、金属粉末等）を混入した組成物によって形成する。
また、これらの部材は、体積抵抗が１０２Ω・ｃｍ以上１０５Ω・ｃｍ以下、好ましくは１０２Ω・ｃｍ以上１０３Ω・ｃｍ以下、ゴム硬度（ＪＩＳ・Ａ）２０〜９０度、好ましくは３５〜５０度の特性を共通して有する。
【００３５】
表面層は、層厚３〜２５μ、好ましくは４．５〜１２μであり、ナイロン（例えば東レ製の商標名ＣＭ８０００、ＣＭ４０００、ダイセル製の商標名ダイアミドＴ１７１）が用いられる。
また、上記表面層の体積抵抗は、１０５〜１０１３Ω・ｃｍ、好ましくは１０６〜１０１２Ω・ｃｍとする。この電気抵抗の範囲に調整するにはカーボンブラック等の導電粒子を表面層に分散混入してもよい。更に、導電ゴム層〜表面層までの体積抵抗は、１０６〜１０１２Ω・ｃｍ程度の導電性を有することが望ましい。
そして、芯金の両端部分は、軸受で回転自在に支持されている。この軸受はスプリングで押し付けられ、帯電ローラが感光体ドラムに対し所定の圧力で押し付けられている。なお、この帯電ローラを感光体ドラムに押し付けるための機構は、これに限定されるものでなく、感光体ドラムに帯電ローラを接触させ、感光体ドラムの駆動力が帯電ローラとの摩擦によって帯電ローラを連れ回りさせる構成であれば他の機構であってもよい。
また、帯電ローラの一方の端面には、給電リセプタクルを接触するように設け、この給電リセプタクルには電圧を印加するための電源を接続する。また、帯電ローラに接触させてローラ清掃部材を配置し、ローラ表面の付着物を除去する。ローラ清掃部材としては、具体的には、パッド部材、エメリーペーパ等を用いる。
【００３６】
以上の構成において、帯電ローラは、図示していない制御手段によって印加タイミングを制御された電源から給電リセプタクルを介して芯金に電圧が給電される。この給電により芯金、導電ゴム、表面層、感光体ドラムの順に電流が流れ、感光体ドラム２Ｙが帯電される。なお、給電方式についても、上記のような電流経路が得られるものであれば、特に、この方法に限定されない。例えば、電源をスプリングに接続し、軸受を導電性部材としてもよい。
【００３７】
次に異常画像警告手段である異常画像警告装置について説明する。実施形態１に係る画像形成装置では、異常画像警告装置を、最も上流側の画像形成ユニット１Ｙに配置する。異常画像警告装置は、帯電ローラ４６の抵抗を検知してこの抵抗値が所定値を超えたとき異常画像の出力の警告をする。
まず、帯電ローラ４６の抵抗を検知する手段について説明する。図５は同画像形成装置の帯電ローラに設けた抵抗検出手段の構成を示す図である。帯電ローラ４６に接地した検知部材８１を接触させ、帯電電圧Ｖ、帯電部材に流れる電流Ｉを検知することにより、帯電ローラ４６の抵抗Ｒの変動を検知する。これの抵抗を基準値と比較することにより、帯電不良による異常画像の出力の警告を行う。
警告は帯電ローラ４６の温度Ｘ度における抵抗値Ｒ０＿ｘと初期の帯電ローラ４６の抵抗Ｒとの比（Ｒ／Ｒ０＿ｘ）があらかじめ定めた閾値を超えたときに行う。また、外部環境により抵抗値が異なるため、あらかじめ各温度での抵抗値Ｒ０＿ｘを測定もしくは算出しておき、外部環境に応じて該当する温度に対応するＲ０＿ｘを使用して補正する。警告を発する閾値は帯電ローラの種類やシステムによって設定できる。例えば、図８に示すように、異なる２種の値を警告１発生閾値、警告２発生閾値とすることができる。
帯電ローラ４６の抵抗検知は帯電ローラ４６を感光体ドラム２Ｙと離間した状態、すなわち、非作像時に行う。この抵抗検知は任意のタイミング、通紙枚数で行うことができる。帯電ローラ４６の芯金と検知部材８１の間の抵抗Ｒは「Ｒ＝Ｖ／Ｉ」で表され、本実施形態では一定の電圧Ｖをかけたときの電流Ｉの値から帯電ローラ４６の抵抗Ｒを算出する。一定の電圧Ｖをかけるため、電流Ｉの値が低下していれば、帯電ローラ４６の抵抗Ｒは増大していく。
【００３８】
図６は帯電検知手段の検知部材を示す図である。帯電ローラ４６に接触する検知部材８１には、導電プローブ８２が配置されている。検知部材８１の導電プローブ８２以外の表面は高抵抗の部材で覆われており通電しない。導電プローブ８２は、検知部材８１の表面に一周にわたりらせん状に設置される。このため、検知手段が帯電ローラと共に回転すると長手方向の各場所で導電プローブに流れる電流Iの値より、帯電ローラの各場所における抵抗値が検出できる。なお、検知手段にクリーニング手段を設けることができる。
【００３９】
図７は検知部材の導電プローブから得られる抵抗値を示すグラフである。この例では、警告１発生閾値と警告２発生閾値を定めている。そして、このグラフでは、場所Ａと場所Ｂで抵抗の変動が異なっている。すなわち、場所Ｂにおいて抵抗の比の値Ｒ／Ｒ０＿ｘ度が上昇していることから帯電ローラ４６に汚れが発生していることが分かる。
そして、抵抗の比の値Ｒ／Ｒ０＿ｘがあらかじめ設定した警告発生閾値（例えば警告１閾値）を超えたとき、ユーザー及びサービスに警告を通知するものとする。なお、あらかじめ設定される警告発生閾値はレベルに応じて、発生するものとし、例えば警告２閾値を超えたときに第２段階の警告を発生するなど、段階的に通知することができる。警告は図示しない操作パネルに表示することで行うことができる。
【００４０】
実施形態１に係る画像形成装置では、異常画像警告装置を最上流の画像形成ユニット１Ｙに設置する。最下流に配置した画像形成ユニット１Ｋの感光体ドラム２Ｋ表面に塗布された潤滑剤は、感光体ドラム２Ｋが一次転写位置で中間転写ベルト４に接触することによって、中間転写ベルトに転移する。このため、潤滑剤は、感光体ドラム２Ｋの回転にともなって常に塗布される。そして、中間転写ベルト４上に転移した潤滑剤は、動作中接触したものに転移していく。
【００４１】
１次転写位置において、潤滑剤が塗られた感光体ドラム２Ｋ表面と接触した中間転写ベルト４は、移動にともなって他色の感光体ドラム２Ｙ、２Ｃ、２Ｍの表面と接触する。そして、潤滑剤は他色の画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ内に混入する。特に、最上流に配置された画像形成ユニット１Ｙに最も多く混入し、経時で劣化した潤滑剤による帯電ローラ４６の汚染を引き起こし、帯電ローラ４６の抵抗の上昇を招き、異常画像が出力される。
従って、異常画像警告装置を、汚染が発生しやすい最上流の画像形成ユニット１Ｙだけに備えればよい。このため、少ないコストで作像品質の低下を防止できる。
【００４２】
＜実施形態２＞
次に本発明の実施形態２に対説明する。実施形態２に係る画像形成装置は、画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍのうち、最下流に配置した画像形成ユニット１Ｍだけに異常画像警告装置を備える。その他の構成は、実施形態１に係る画像形成装置と同じである。
中間転写ベルト４には上流から下流へと順次現像されたトナー像が転写されるため、最下流では最も大きな転写電荷を与えることがある。この場合、画像形成ユニット１Ｍで感光体ドラム２Ｍに逆転写されるトナーの量が他の画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃより大きくなる。すると、中間転写ベルト４から感光体ドラム２Ｍへ逆転写されたトナーは、接触帯電手段を構成する帯電ローラ４６を汚染する。この汚染の程度は、非接触帯電手段を備える画像形成ユニット１Ｋより大きい。
このため、最下流の画像形成ユニット１Ｍだけに異常画像警告装置を配置して、早期に異常画像の警告を出すことができる。本実施形態では、少ないコストで作像品質の低下を防止できる。
【００４３】
＜実施形態３＞
次に本発明の実施形態３について説明する。実施形態３に係る画像形成装置は、画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍのうち、中央に配置した画像形成ユニット１Ｃにだけ異常画像警告装置を備える。その他の構成は、実施形態１に係る画像形成装置と同じである。
画像形成ユニット１Ｋより上流に配置した画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍには最下流に配置した画像形成ユニット１Ｋから中間転写ベルト４を通じて、潤滑剤が移動し、劣化した潤滑剤によって、各画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍの帯電ローラ４６が汚染される。潤滑剤の付着量は最上流に配置された画像形成ユニット１Ｙが最も多く、画像形成ユニット１Ｃ、画像形成ユニット１Ｍの順に少なくなる。このため、画像形成ユニット１Ｙが潤滑剤によって最も汚染される。
【００４４】
一方、各画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍに配置された接触帯電手段の帯電ローラ４６はクリーニングブレード４２からすり抜けてくる残留トナーによっても汚染される。すり抜けるトナーの量はその画像形成ユニットでの転写残トナー量や、上流に配置された画像形成ユニットから中間転写ベルト４によって逆転写される逆転写残トナーの量に依存する。
最上流の画像形成ユニット１Ｙでの汚染は、当該画像形成ユニット１Ｙ内の転写残トナーによるものだけであるため、帯電ローラ４６の汚染は少ないと考えられる。そして、下流に配置された画像形成ユニット１Ｃ、画像形成ユニット１Ｍの順に上流に配置された他の画像形成ユニットからの逆転写残トナーの量が増加するため、帯電ローラ４６の汚染の程度が大きくなる。
潤滑剤による汚染と、すり抜けトナーによる汚染とを総合すると、画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍのうち、中央に配置された画像形成ユニット１Ｃの帯電ローラ４６の汚染の程度が最も大きくなる。このため、並設した画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍのうち、中央に配置した画像形成ユニット１Ｃだけに異常画像警告装置を配置して、早期に異常画像の警告を出すことができる。よって、少ないコストで作像品質の低下を防止できる。
【００４５】
以上のように、実施形態１、実施形態２、及び実施形態３に係る画像形成装置では、異常画像警告装置を配置する画像形成ユニットを異なるものとしている。画像形成装置の種類等により、汚染の原因、程度は異なるため、異常画像警告手段をどの画像形成ユニットに配置するかは、画像形成装置の特性により選択することできる。
実施形態に係る画像形成装置によれば、小型化、低コスト化が図れる１成分現像剤を使用する現像手段と、長寿命化が図れる２成分現像剤を使用する現像手段とをその目的に合わせて採用することができ、装置の小型化と高耐久性とを両立することができる。また、異常画像警告装置を選択した１つの作像手段に設けるだけで、画像の異常を防止でき、少ないコストで作像品質の低下を防止できる。
【符号の説明】
【００４６】
１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ…画像形成ユニット、２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋ…感光体ドラム、３…光書込ユニット、４…中間転写ベルト（中間転写部材）、５…一次転写ユニット、６…クリーニング装置、７…２次転写ユニット、７ａ…２次転写ローラ、８…定着ユニット、９…記録媒体、１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｋ…トナー補給容器、１６…レジストローラ、１７Ｙ、１７Ｃ、１７Ｍ、１７Ｋ…一次転写ローラ、３２…クリーニングブレード、３３…潤滑剤塗布ブラシ、３４…固形潤滑剤、３５…潤滑剤塗布ブレード、３６…ローラ帯電器、３７…攪拌スクリュー、３８…薄層ブレード、３９…現像ローラ、４２…クリーニングブレード、４６…帯電ローラ、４７…パドル、４８…供給ローラ、４９…現像ローラ、４９ａ…第１傾斜溝（凹部）、４９ｂ…第２傾斜溝（凹部）、５０…薄層ブレード（ブレード部材）、５１…網目パターン、５２…凸部、６０…２成分現像装置、７０…１成分現像装置、８１…検知部材、８２…導電プローブ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４７】
【特許文献１】特開２００６−３４９９３７公報
【特許文献２】特開平６−２５０５０４号公報
【特許文献３】特開平１１−１４９２０４号公報
【図１】
2014102267.tif 000003
【図２】
2014102267.tif 000004
【図３】
2014102267.tif 000005
【図４】
2014102267.tif 000006
【図５】
2014102267.tif 000007
【図６】
2014102267.tif 000008
【図７】
2014102267.tif 000009
【図８】
2014102267.tif 000010