(57)【要約】【課題】転写残トナーの回収部材に対するバイアス電圧を適切に設定して騒音の低減化、解消を図ることのできる画像形成装置を得る。【解決手段】感光体ドラム２１上に、帯電、露光、現像、転写の各プロセスを経て画像を形成する電子写真法による画像形成装置。感光体ドラム２１に接触するトナー回収ブラシ２５にバイアス電圧を印加することにより、感光体ドラム２１上から転写残トナーを回収し、回収したトナーを感光体ドラム２１上に放出して現像装置２３に戻すクリーナレスシステムを備えている。回収ブラシ２５に印加するバイアス電圧の振幅と周波数を、温度・湿度条件、印字枚数、駆動時間、トナー帯電量及び動作条件の少なくともいずれか一つに基づいて変更する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に、帯電、露光、現像、転写の各プロセスを経て画像を形成する電子写真法による画像形成装置において、
前記像担持体に接触するトナー回収部材にバイアス電圧を印加することにより、像担持体上から転写残トナーを回収し、回収したトナーを像担持体上に放出して現像部に戻すクリーナレスシステムを備え、
前記回収部材に印加するバイアス電圧の振幅と周波数を、環境条件、印字枚数、駆動時間、トナー帯電量及び動作条件の少なくともいずれか一つに基づいて変更すること、
を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
環境条件が高湿環境下においては、前記回収部材に周波数が６００Ｈｚ以上で振幅が８００Ｖ以上のＡＣ電圧を印加し、
高湿以外の環境下においては、前記回収部材にＤＣ電圧又は周波数が６００Ｈｚ未満で振幅が８００Ｖ未満のＡＣ電圧を印加すること、
を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
印字枚数又は駆動時間が少ない状況下においては、前記回収部材にＤＣ電圧又は周波数が６００Ｈｚ未満で振幅が８００Ｖ未満のＡＣ電圧を印加し、
印字枚数又は駆動時間が多い状況下においては、前記回収部材に周波数が６００Ｈｚ以上で振幅が８００Ｖ以上のＡＣ電圧を印加すること、
を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
ブラックトナーを回収するための回収部材に印加するバイアス電圧を、カラートナーの回収部材に印加するバイアス電圧よりも周波数で２００Ｈｚ以上又は振幅で２００Ｖ以上高く設定す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５】
前記回収部材に対して、画像形成中はＡＣ電圧を印加し、画像形成以外の動作中はＤＣ電圧を印加するか又はバイアス電圧を印加しないことを特徴とする請求項１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、画像形成装置、特に、像担持体上に、帯電、露光、現像、転写の各プロセスを経て画像を形成する複写機やプリンタなどの電子写真法による画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子写真法による画像形成装置において、クリーナレスシステムが採用されている。クリーナレスシステムとは、感光体に接触するトナー回収部材を、転写部下流側でかつ帯電部上流側に設け、感光体上の転写残トナーを一旦回収部材に回収し、回収したトナーを所定のタイミングで感光体上に放出して現像部に戻すシステムである。回収部材で一旦回収した転写残トナーを感光体へ放出し、現像部へ戻すのは、回収部材でのトナーの回収しすぎによるトナーこぼれの防止と、転写残トナーを現像に再利用することを目的としている。
【０００３】
回収部材に対して、作像時には感光体から転写残トナーを回収する電位のバイアス電圧を印加し、像間が回収部材を通過する際には回収部材から感光体へトナーを放出する電位のバイアス電圧を印加している。そして、回収部材の性能を向上させるために、バイアス電圧には一定の振幅と周波数を持ったＡＣ電圧を印加することが通常行われている。
【０００４】
しかしながら、回収部材に印加するＡＣバイアス電圧の振幅及び周波数を高く設定すると、回収部材のブラシが感光体に摺擦することによって比較的耳障りな騒音が発生するという問題点を有している。図６に示すように、回収部材に印加するＡＣバイアス電圧の振幅を高くすることで音圧が上昇する。また、周波数に関しては、５００Ｈｚ以上の高周波になると耳障りになる。
【０００５】
特許文献１，２には、接触帯電部材に印加する振動電圧の周波数を可変として帯電音や画像欠陥を抑えることが記載されている。また、特許文献３には、接触帯電部材に印加する振動電圧のピーク間電圧ないし電流値を変化させ、帯電音の軽減と感光体の削れを防止することが記載されている。但し、転写残トナーの回収部材に印加するバイアス電圧に関しての先行文献は見あたらない。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１１５７１号公報
【特許文献２】特開平５−１１５７２号公報
【特許文献３】特開平９−１２０１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の目的は、転写残トナーの回収部材に対するバイアス電圧を適切に設定して騒音の低減化、解消を図ることのできる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の目的を達成するため、本発明は、
像担持体上に、帯電、露光、現像、転写の各プロセスを経て画像を形成する電子写真法による画像形成装置において、
前記像担持体に接触するトナー回収部材にバイアス電圧を印加することにより、像担持体上から転写残トナーを回収し、回収したトナーを像担持体上に放出して現像部に戻すクリーナレスシステムを備え、
前記回収部材に印加するバイアス電圧の振幅と周波数を、環境条件、印字枚数、駆動時間、トナー帯電量及び動作条件の少なくともいずれか一つに基づいて変更すること、
を特徴とする。
【０００９】
本発明に係る画像形成装置においては、回収部材に印加するバイアス電圧の振幅と周波数を、環境条件、印字枚数、駆動時間、トナー帯電量及び動作条件の少なくともいずれか一つに基づいて変更するため、回収性能をそれほど低下させることなく転写残トナーの回収時の騒音を低減、解消することができる。
【００１０】
例えば、環境条件が高湿環境下においては、回収部材に周波数が６００Ｈｚ以上で振幅が８００Ｖ以上のＡＣ電圧を印加し、高湿以外の環境下においては、回収部材にＤＣ電圧又は周波数が６００Ｈｚ未満で振幅が８００Ｖ未満のＡＣ電圧を印加すればよい。また、印字枚数又は駆動時間が少ない状況下においては、回収部材にＤＣ電圧又は周波数が６００Ｈｚ未満で振幅が８００Ｖ未満のＡＣ電圧を印加し、印字枚数又は駆動時間が多い状況下においては、回収部材に周波数が６００Ｈｚ以上で振幅が８００Ｖ以上のＡＣ電圧を印加してもよい。
【００１１】
あるいは、ブラックトナーを回収するための回収部材に印加するバイアス電圧を、カラートナーの回収部材に印加するバイアス電圧よりも周波数で２００Ｈｚ以上又は振幅で２００Ｖ以上高く設定してもよい。また、回収部材に対して、画像形成中はＡＣ電圧を印加し、画像形成以外の動作中はＤＣ電圧を印加するか又はバイアス電圧を印加しないように制御してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。
【００１３】
（画像形成装置の概略構成、図１参照）
図１に本発明に係る画像形成装置の一実施例である電子写真方式によるカラープリンタ１０の要部を示す。このカラープリンタ１０は、感光体ドラム２１の周囲に、帯電ローラ２２、現像装置２３、１次転写ローラ２４、転写残トナーの回収ブラシ２５を配置して感光体ユニット２０を構成し、さらに、露光用のレーザ走査装置３１、中間転写ベルト３２が設置されている。
【００１４】
感光体ユニット２０はそれぞれ色の三原色（イエロー、マゼンタ、シアン）とブラックの画像を形成するために４組が並列に配置され、それぞれの感光体ドラム２１上に形成されたトナー画像を中間転写ベルト３２上に１次転写してカラーのトナー画像に合成し、合成トナー画像を図示しない用紙上に２次転写する。また、プリンタ１０内には温湿度センサ３３が配置されている。
【００１５】
ところで、このカラープリンタ１０において、感光体ドラム２１は矢印Ａ方向に回転駆動され、帯電ローラ２２には感光体ドラム２１が所定の表面電位（−５００Ｖ）になるように電圧が印加される。次に、レーザ走査装置３１により画像が露光され、感光体ドラム２１上に静電潜像が形成され、静電潜像は現像装置２３によりマイナス帯電のトナーを用いて、いわゆる反転現像される。このトナー画像は１次転写ローラ２４から付与される電界によって矢印Ｂ方向に移動する中間転写ベルト３２上に１次転写される。
【００１６】
一方、感光体ドラム２１上に残留したトナーは、回収ブラシ２５に静電的に一旦取り込まれ、その後像間部分が通過する際に感光体ドラム２１上に放出され、かつ、転写ローラ２２を通過して現像装置２３に回収される。なお、このような転写残トナーの回収方式をクリーナレスシステムと称することは前述した。
【００１７】
回収ブラシ２５は筒状の導電性基材の周囲に導電性繊維をブラシ状に設け、感光体ドラム２１の表面を回転しつつ摺擦するように配置したもので、以下に説明するようにバイアス電圧が印加される。
【００１８】
（回収ローラに対するバイアス電圧の印加、図２〜図５参照）
図２に、回収ブラシ２５にＤＣ電圧を印加したときの環境条件によるトナー回収性を示す。温度１５℃、湿度１０％の環境（以下、ＬＬ環境と記す）では回収性が高く、温度３０℃、湿度８０％の環境（以下、ＨＨ環境と記す）では回収性が低い。温度２３℃、湿度６５％の環境（以下、ＮＮ環境と記す）では比較的低い電圧で回収性が高く、高い電圧で回収性が低くなる。
【００１９】
回収性の低下は、環境が高湿になることで、トナーの帯電量が低くなり、帯電量分布はプラス側に近づくが、回収ブラシ２５には直流でプラスのバイアス電圧を印加しているため、トナーの静電的応答性が低くなるために生じる。回収されないトナーは帯電ローラ２２に付着して帯電不良を引き起こす。また、中間転写ベルト３２に転写されて画像欠損を引き起こす場合もある。
【００２０】
本実施例では、回収ブラシ２５にＡＣ電圧を印加することで、プラス、マイナスいずれの帯電トナーも回収可能としている。図３及び図４に、回収ブラシ２５にＡＣバイアス電圧を印加したときのトナー回収性を示す。ＡＣ電圧の振幅と周波数を上げていくことで回収性が向上し、トナー帯電量の低いＨＨ環境下においても、振幅を８００Ｖ以上、周波数を６００Ｈｚ以上とすることで、十分な回収性を得ることができる。
【００２１】
しかしながら、回収ブラシ２５に印加するＡＣ電圧の振幅及び周波数を高くすると、ブラシの繊維どうし、あるいは、ブラシと感光体ドラム２１とが摺擦することによる騒音が発生することになる。そこで、本実施例では、ＡＣ電圧を、各種条件に応じてトナー回収性を満足する、できるだけ低い振幅及び周波数に制御することとした。
【００２２】
（制御例１）
即ち、バイアス制御部５０（図５参照）は、温湿度センサ３３からの入力により、湿度７０％以上の環境条件においてＡＣバイアス電圧の振幅を８００Ｖ以上、周波数を６００Ｈｚ以上に設定し、湿度７０％未満の環境条件において振幅を８００Ｖ未満、周波数を６００Ｈｚ未満に設定、あるいは、１００〜３００Ｖ程度のＤＣ電圧を印加するように制御する。
【００２３】
この制御例１においては、トナー回収性がもともと良好である低湿環境下ではＡＣ電圧の振幅及び周波数をできるだけ低く設定することで、回収ブラシ２５の騒音を極力低減することができる。
【００２４】
なお、制御例１において、ＡＣ電圧を変更する境界条件を湿度７０％以上に設定しているが、必ずしもこの境界条件である必要はない。また、温度条件を加味してもよく、温度・湿度に応じて３段階以上でＡＣ電圧を変更するように制御してもよい。
【００２５】
（制御例２）
また、印字枚数が増加するに従ってこのクリーナレスシステムでは転写残トナーが現像装置２３内に回収されることもあり、現像装置２３内のトナーが劣化し、帯電量が低下して回収ブラシ２５による回収性が低下する傾向にある。そこで、本制御例２では、印字枚数カウンタ５１のカウント値を記憶するメモリ５２からの印字枚数情報に基づいて、または、現像装置２３の駆動時間情報に基づいて、バイアス制御部５０が回収ブラシ２５に印加するＡＣバイアス電圧を制御するようにした。
【００２６】
即ち、駆動時間が現像剤の耐久ライフの８０％以上であれば、ＡＣバイアス電圧の振幅を８００Ｖ以上、周波数を６００Ｈｚ以上に設定し、耐久ライフの８０％未満であれば、振幅を８００Ｖ未満、周波数を６００Ｈｚ未満に設定、あるいは、１００〜３００Ｖ程度のＤＣ電圧を印加するように制御する。
【００２７】
または、枚数カウンタ５１でカウントされる印字枚数が枚数ライフの８０％以上であれば、ＡＣバイアス電圧の振幅を８００Ｖ以上、周波数を６００Ｈｚ以上に設定し、枚数ライフの８０％未満であれば、振幅を８００Ｖ未満、周波数を６００Ｈｚ未満に設定、あるいは、１００〜３００Ｖ程度のＤＣ電圧を印加するように制御する。
【００２８】
この制御例２においては、トナー回収性がもともと良好である耐久ライフの終盤に至らない条件下、あるいは、印字枚数の多くない条件下ではＡＣ電圧の振幅及び周波数をできるだけ低く設定することで、回収ブラシ２５の騒音を極力低減することができる。
【００２９】
なお、制御例２において、ＡＣ電圧を変更する境界条件を現像剤の耐久ライフの８０％以上、または、枚数ライフの８０％以上に設定しているが、必ずしもこの境界条件である必要はない。また、境界条件を使用する感光体ユニット２０の種類、トナーの種類などに応じて変更するように制御してもよい。
【００３０】
（制御例３）
また、本カラープリンタ１０では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各種トナーを使用している。このうち、ブラックトナーは顔料にカーボンを添加していることもあり、電気抵抗と帯電量が他のカラートナーと比較して低いため、相対的に回収ブラシでの回収性が低くなる。そこで、本制御例３では、現像装置２３からのトナー種類情報に基づいて、バイアス制御部５０が回収ブラシ２５に印加するＡＣバイアス電圧を制御するようにした。
【００３１】
即ち、ブラックトナーを使用する感光体ユニット２０の回収ブラシ２５に対しては、他のカラートナーを使用する感光体ユニット２０の回収ブラシ２５よりも、印加するＡＣバイアス電圧の振幅を２００Ｖ又は周波数を２００Ｈｚ高くなるように設定する。
【００３２】
この制御例３においては、ブラックトナー以外のカラートナーの回収に際する回収ブラシ２５の騒音を極力低減する一方で、回収性の低いブラックトナーに関しては、ＡＣバイアス電圧の振幅及び周波数を若干高めることでブラックトナーの回収性を高めることができる。
【００３３】
（実験結果）
ここで、実際に、ＮＮ環境下でのランニング耐久動作前の印字実験結果と、ＨＨ環境下で６０時間のランニング耐久動作での印字実験結果を以下の表１に示す。表１では、実画像を評価した結果、画像ノイズが発生していないときを○印で示し、回収ブラシ２５の回収性に起因する画像ノイズ（トナーこぼれや画像メモリなど）が生じたときを×印で示している。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
表１から明らかなように、ＨＨ環境の耐久動作実験後では、回収ブラシ２５に振幅８００Ｖ、周波数６００ＨｚのＡＣ電圧を印加する制御を行った場合は、十分な回収性が維持されており、画像ノイズの発生は見られなかった。しかし、ＤＣ電圧のみを印加した場合は、低帯電トナーを十分には回収できずに画像にすじ模様や画像メモリが見られた。また、帯電量の低いブラックトナーであっても、ＡＣ電圧を印加すれば、十分な画像品質を維持できた。
【００３６】
ＮＮ環境下での耐久動作前では、回収ブラシ２５にＤＣ電圧のみを印加している場合であっても、十分な画像品質を維持できていることから、湿度が７０％未満で現像剤の寿命の８０％未満の条件下ではＡＣ電圧の振幅、周波数を低く設定することで、回収ブラシ２５による騒音の発生を最小限に抑えることができる。
【００３７】
（回収ブラシからのトナーの放出）
回収ブラシ２５に取り込まれたトナーは、回収時とは逆極性のバイアス電圧を回収ブラシ２５に印加することにより、画像部が回収ブラシ２５を通過しないタイミングで感光体ドラム２１上に放出され、現像装置２３に回収されて再利用されるか、中間転写ベルト３２に転写した後、図示しないブレードによって回収、破棄される。回収ブラシ２５からのトナーの放出は、回収に比べて低い電位差であっても十分可能であるため、ＡＣ電圧を印加してもよいが、騒音を低減する目的からＤＣ電圧を印加することが好ましい。
【００３８】
放出時にＤＣ電圧を印加する場合は、プラス帯電トナーとマイナス帯電トナーを効率よく放出するため、プラスとマイナスの電圧をそれぞれ設定することが好ましい。また、画像形成以外の動作中は、回収ブラシ２５に対して放出用のＤＣ電圧を印加するか、または、バイアス電圧を印加しない。
【００３９】
（他の実施例）
なお、本発明に係る画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。
【００４０】
例えば、本発明は前記実施例に示したタンデム式のカラープリンタに限らず、モノクロプリンタやカラー／モノクロ複写機、ファクシミリなど種々の画像形成装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例であるカラープリンタを示す概略構成図である。
【図２】回収ブラシに印加するＤＣバイアス電圧と回収性との関係を示すグラフである。
【図３】回収ブラシに印加するＡＣバイアス電圧の振幅と回収性との関係を示すグラフである。
【図４】回収ブラシに印加するＡＣバイアス電圧の周波数と回収性との関係を示すグラフである。
【図５】カラープリンタの制御部を示すブロック図である。
【図６】回収ブラシに印加するＡＣバイアス電圧と音圧との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４２】
１０…カラープリンタ
２０…感光体ユニット
２１…感光体ドラム
２３…現像装置
２５…回収ブラシ
３３…温湿度センサ
５０…バイアス制御部
５１…枚数カウンタ
５２…メモリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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