JP2004045481A

JP2004045481A - 画像形成装置におけるクリーニング方法

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Publication number: JP2004045481A
Application number: JP2002199611A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Yamane; 山根　勉
Original assignee: Oki Data Corp
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2002-07-09
Filing date: 2002-07-09
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2022-07-09
Also published as: JP4414635B2

Abstract

【解決手段】現像装置内の劣化トナー感光体に排出するとともに、転写装置でトナーが転写しない電圧を維持してトナーが感光体上に付着した状態を維持し、クリーニング装置により上記劣化トナーを回収し、このクリーニング装置を経由してトナーが収納されるカートリッジと一体に形成された排トナー容器に排トナーを収納する。
【効果】定期的に現像装置内の劣化トナーを排出して印刷上の画像濃度の不均一やドット再現性の低下を押さえることができるとともに、トナーが収納されるカートリッジと一体に形成された排トナー容器に排トナーを収納するので、トナー交換に伴い劣化トナーが除去される。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置におけるクリーニング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタや複写装置等の画像形成装置においては印刷速度が速いこと及び印刷した画像の保存性の良いことから、電子写真方式が用いられることが多くなってきている。
【０００３】
電子写真方式による画像形成装置は、現像剤として粉末の樹脂からなるトナーが用いられ、これが現像装置の現像ローラ上に均一に均され、この均一に均されたトナーがこの現像ローラ上から選択的に感光ドラム等の感光体に付着され、しかる後に紙などの印刷媒体上に転写されて画像となる。尚、この画像は熱定着器により印刷媒体上に定着される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような電子写真方式の画像形成装置で使用されるトナーは、上述のように現像装置上で均一に均される際に物理的圧力及びこの物理的圧力に伴う摩擦熱、印刷媒体に感光体から転写されなかったトナーと各ローラとの摩擦の際の物理的圧力あるいはこれに伴う摩擦熱によりにより破壊されたり、他のトナーに押し付けられて一体化し大きな固まりに団粒化したりして印刷が進むに従って劣化する。このような劣化トナーは現像装置内に蓄積していき、印刷画像に画像濃度の不均一、ドット再現性の低下あるいはいわゆるかぶり等の不具合を発生させる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、感光体、帯電装置、静電潜像書き込み装置、現像装置、転写装置及びクリーニング装置を有する画像形成装置において、
前記帯電装置により前記感光体を帯電し、前記静電潜像書き込み装置により前記帯電した感光体に所定のパターンの静電潜像を書き込み、前記現像装置からトナーを前記感光体に供給して現像し、前記転写装置に前記トナーが転写されないバイアスの電圧を維持し、前記クリーニング装置を経由してトナーが収納されるカートリッジと一体に形成された排トナー容器に排トナーを収納することを特徴とするクリーニング方法である。
【０００６】
本発明はまた、　　　感光体、帯電装置、静電潜像書き込み装置、現像装置、転写装置及びクリーニング装置を有する画像形成装置において、
前記帯電装置により前記感光体を帯電し、前記静電潜像書き込み装置により前記帯電した感光体に、所定の印刷量における設定デューティと所定の該所定の印刷量における印刷デューティの差分量の所定のパターンの静電潜像を書き込み、前記現像装置からトナーを前記感光体に供給して現像するクリーニング方法である。
【０００７】
本発明はまた、上記のクリーニング方法において、前記静電潜像パターンは印刷エリア中央より印刷エリア端部の印刷ヂューティが大きいことを特徴とするクリーニング方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
（画像形成装置の説明）
図１は第１の実施の形態を示すための画像形成装置の主要部を示す図である。画像形成装置１００は、ドラム型の像坦持体（以下、感光体ドラムと記す。）１０１、感光体ドラム１０１に接して回転する導電性ゴムローラ（以下、帯電ローラと記す。）１０２、感光体ドラム１０１を選択的に露光する静電潜像書き込み装置１０３、現像ローラ上のトナー量を一定に保つトナー規制部材１０４、感光体ドラムにトナーを供給するトナー坦持体（以下、現像ローラと記す。）１０５、現像ローラにトナーを供給する供給ローラ１０６、感光体ドラム１０１上の残留トナーをかきとるクリーニングブレード１０７、記録紙１１１にトナーを転写する転写ローラ１０８、記録紙１１１を搬送する転写ベルト１１０、及び帯電ローラ１０２、現像ローラ１０５、供給ローラ１０６、転写ローラ１０８に電圧を供給する図示せぬ電源と各部を制御する図示せぬ制御部で構成されている。
【０００９】
感光体ドラム１０１は例えば有機感光体ドラムを用いる。帯電ローラ１０２は、シリコーン樹脂又はウレタン樹脂ローラを用いることができる。静電潜像書き込み装置はレーザあるいは発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイヘッドを用ることができる。現像ローラ１０５はシリコーン樹脂あるいはウレタン樹脂を用いることができる。供給ローラ１０６はウレタン等の発泡樹脂を用いることができる。
【００１０】
トナー規制部材１０４、現像ローラ１０５、及び供給ローラを含む現像装置１０９には、この現像装置１０９には、現像装置１０９にトナーを供給するトナーカートリッジ１１３が取り外し自在に接続されている。トナーカートリッジ１１３はその中に排トナー容器１１４を有し、回収した排トナーをトナーカートリッジの交換と同時に画像形成装置１００から取り出すことができる。
【００１１】
トナーカートリッジから供給されるトナーは例えば粒径５〜７μｍのカプセルトナーを用いることができる。カプセルトナーは例えば内側の低ガラス転移温度の樹脂を外側の高ガラス転移温度の樹脂で薄く包囲することにより、定着時の高温では融けやすいが、保存時には周囲のトナーと融着しにくいように構成されている。
【００１２】
尚、上記画像形成装置１００の図示しない制御部には、印刷枚数をカウントするカウンタが設けられている。
【００１３】
次に、動作を説明する。なお、感光体体ドラム１０１や各ローラ１０２、１０５、１０８及び転写ベルト１１０は、図示せぬモータにより回転駆動され、記録紙１１１は図示せぬ用紙給送機構により給送される。また、感光体ドラム１０１は矢印Ａ方向に回転し、帯電ローラ１０２は矢印Ｂ方向に回転し、現像ローラ１０５は矢印Ｃ方向に回転し、転写ベルト１１０は矢印Ｄ方向に回転し、記録紙１１１は矢印Ｅ方向に進行するものとする。
【００１４】
（印刷動作）
まず、感光体ドラム１０１は、帯電ローラ１０２が図示せぬ電源装置から例えば−１３５０Ｖの負電圧の電圧供給を受け、帯電ローラ１０２との接触によって、所定の表面電位、例えば−８５０Ｖに均一帯電される。この均一帯電した感光体ドラム１０１の表面は、矢印Ａ方向への回転により、静電潜像書き込み装置１０３の下に達する。形成すべき画像に応じて静電潜像書き込み装置１０３によって選択的に露光され、静電潜像の書き込みを行われた部分の感光体ドラム１０１の表面電位は−５０Ｖ程度となり、非露光部分よりも０Ｖ側に近い値となる。
【００１５】
この静電潜像の書き込みを終えた感光体ドラム１０１の表面は、引き続き矢印Ａ方向の回転によって、現像ローラ１０５に接触する。現像ローラ１０５は所定の圧力を持って感光体ドラム１０１に接触し、矢印Ｃ方向に回転する。現像ローラ１０５上のトナーは、トナー規制部材１０４によって薄層化され、現像ローラ１０５の回転により感光体ドラム１０１との接触によって感光体ドラム１０１上に移動し、現像を行う。ここで、現像方式は、トナーが感光体ドラム１０１の均一帯電極性と同極性の電荷を持つ反転現像とし、現像ローラ１０５に図示せぬ電源から、負電圧が印加されて、現像ローラ１０５上のトナーは感光体ドラム１０１に現像される。
【００１６】
現像を終えた感光体ドラム１０１の表面は、矢印Ａ方向への回転によって、転写ベルト１１０と接触する。転写ベルト１１０は所定の圧力で感光体１０１に接触しこれと同じ速度で矢印Ｄ方向に動く構造になっている。転写ベルト１１０には図示せぬ電源により例えば＋１５００Ｖの正電圧が供給され、感光体ドラム１０１上のトナーは矢印Ｅ方向に進行する記録紙１１１に移動することにより転写される。転写終了後の記録紙１１１は感光体ドラム１０１から分離さる。
【００１７】
図２に示すようにタンデム型カラープリンタの場合、図１の画像形成装置ａ，ｂ，ｃ，ｄと４つ並び、画像形成装置ｄの転写終了後、図示せぬ定着装置へ挿入され、定着終了後、印刷物としてこの画像形成装置から外に排出される。
【００１８】
図１の画像形成装置で転写終了後、感光体ドラム１０１の表面にはトナーの一部が未転写トナーとして残るが、この感光体ドラム１０１の表面は、引き続き矢印Ａ方向の回転によって、未転写トナーと共にクリーニングブレード１０７と接触する。感光体ドラム１０１上の未転写トナーはクリーニングブレード１０７によってかきとられる。すなわち、感光体ドラム１０１上から未転写トナーは除去される。未転写トナーの除去が終わった感光体ドラム１０１は、引き続き矢印Ａ方向に回転し、再び帯電工程に入る。
【００１９】
（トナー排出動作）
図３はトナー排出動作を説明するためのタイムチャートである。図において、ａ１０３〜ｄ１０３はそれぞれ画像形成装置ａ〜ｄの静電潜像書き込み装置１０３の現像タイミングを示し、ａ，ｂ，ｃ，ｄ１０２、ａ，ｂ，ｃ，ｄ１０５、ａ，ｂ，ｃ，ｄ１０６はそれぞれ帯電ローラ１０２、現像ローラ１０５、供給ローラ１０６の電圧を示し、ａ，ｂ，ｃ，ｄ１０８はそれぞれ画像形成装置ａ〜ｄの転写ローラ１０８の電圧を示す。ここで、例えば所定の枚数Ｎ枚目の印刷データを露光した後トナーの排出動作を行う。
【００２０】
図２における画像形成装置ｄのＮ枚目の露光が終了した直後、画像形成装置ａの露光部１０３が露光を開始する。露光時間Ｌ１は任意のトナー排出量によって決定される。
【００２１】
ａ１０３に示す露光開始時刻ｔ１の感光体ドラム１０３の表面が転写ベルト１１０に接触する直前の時間Ｌ５が経過した時刻ｔ２にａ１０８に示す画像形成装置ａの転写ローラ１０８に印加される電圧は０Ｖとなる。この為、感光体ドラム１０１に付着しているトナーの大半は転写ベルト通過後も感光体ドラム１０２に付着し続ける。感光体ドラムに付着しているトナーはクリーニングブレード１０７によりかきとられ、このクリーニングブレード１０７を収納するクリーニング装置内に収容される。この収容された排トナーは図示しない排トナー搬送経路を経由して廃トナ容器１１４に回収される。
【００２２】
一方、転写ローラ１０８に印加される電圧は時刻ｔ２から時間Ｌ１の間−４００Ｖのマイナス電圧となる。マイナス電圧が印加オフしている時間は、確実に感光体ドラム１０１上のトナーが転写ベルトに接触している間マイナスに印加させる為、マイナス印加時間を正規のＬ１よりも前後で長くするのが好ましい。尚、０Ｖであってもわずかの転写は発生するがトナーは概ね感光体ドラム１０１に付着したままの状態を維持することができる。従って、吐出電圧は０Ｖ〜−４００Ｖの間から選択することができる。
【００２３】
また、転写ベルトに一部付着したトナーが、画像形成装置ｂ，ｃ，ｄを通過する場合、各々の画像形成装置の転写ローラ１０８には、待機電圧が供給される。待機電圧とは、０Ｖと転写電圧の間の値をとり、転写電圧を印加することにより感光体ドラムへの影響を極力抑え，かつ、転写ベルト上に付着しているトナーを保持して、画像形成装置ｂ、ｃ、ｄの感光体ドラム１０１への再付着を抑える。
【００２４】
ｂ１０３に示す様に画像形成装置ａの露光が終了する時刻ｔ３から、転写ベルトが画像形成装置ａから画像形成装置ｂに移動する時間Ｌ６が経過した時刻ｔ４に画像形成装置ｂの露光部１０３が露光を開始する。以下、画像形成装置ａと同様の動作が行われる。
【００２５】
画像形成装置ｂの露光が終了する時刻ｔ６から、転写ベルトが画像形成装置ｂから画像形成装置ｃに移動する時間Ｌ７が経過する時刻ｔ７に画像形成装置ｃの露光部１０３が露光を開始する。以下、画像形成装置ａと同様の動作が行われる。
【００２６】
画像形成装置ｃの露光が終了する時刻ｔ９から、転写ベルトが画像形成装置ｃから画像形成装置ｄに移動する時間Ｌ８が経過する時刻ｔ１０に画像形成装置ｄの露光部１０３が露光を開始する。以下、画像形成装置ａと同様の動作が行われる。
【００２７】
以上のような動作により、トナーカートリッジ１１３の排トナー容器１１４排トナーを回収することが可能となる。
【００２８】
（第１の実施の形態の効果）
以上のように、第１の実施例の動作により、現像装置内の劣化トナーを感光体ドラム１０１上に排出することにより、感光体側の廃トナーボックス特にトナーカートリッジ内の排トナー容器に吐出トナーを回収することが可能となり、現像装置内特にトナー規制部材周辺にかたまった劣化トナーによる画像の劣化を防ぐことができる。
【００２９】
本実施の形態においては、特に劣化トナーをトナーカートリッジ内の排トナー容器中に回収するので、排出された劣化トナーはトナー補給と同時に交換されるので、このような劣化トナーの強制排出によりトナーを大量に排出しても排トナーが排トナー容器からあふれるおそれはない。
【００３０】
また、これにより転写ベルト側の廃トナーボックスの容量を極端に大きくする必用がなくなる。
【００３１】
（第２の実施の形態）
第１の実の形態では、画像形成装置ａ〜ｄの全てでトナーを無条件に吐出する場合を説明した。しかし、実際には、印刷デューティが高い場合はトナーが劣化する前に現像されて排出されたり、劣化していても他の正常トナーとともに現像されて排出されるので、トナー排出が必用ない。
【００３２】
本実施の形態におけるトナー排出は、図３のタイムチャートでトナーを排出するが、トナー排出は以下の動作のように調整する。尚、図１の画像形成装置の図示しない制御部には、上記印刷枚数をカウントするカウンタに加え、感光体ドラムの回転数をカウントするカウンタと、印刷ドットをカウントするカウンタとを有する。
【００３３】
（トナー排出動作）
図４は、トナー吐出を行う場合のフローチャートを示す。
【００３４】
図４において、画像形成装置ａ〜ｄの感光体ドラムの回転数をカウントしたカウンタ値をｐ、印刷ドット数をカウントしたカウンタ値をｄ、任意の感光体ドラムの回転数規定値をＣｐ、任意の印刷ドット数規定値をＣｄ、規定ドット数とドット数カウンタ値の差分をｄｉｆとする。
【００３５】
ｓ１において、感光体ドラムが回転するのを検知する。感光体ドラムが回転を始めると次のステップに進む。
【００３６】
ｓ２において、感光体ドラム回転数をカウンタｐにカウントする。
【００３７】
ｓ３において、印刷ドット数をカウンタｄにカウントする。
【００３８】
ｓ４において、感光体ドラム回転数カウンタの値が、任意に定めた感光体ドラムの回転数カウント値Ｃｐに達しているかどうか判断する。達していない場合は、ｓ１に戻る。達している場合は、ｓ５に進む。
【００３９】
ｓ５では印刷ドット数カウンタ値ｃが任意の規定ドット数Ｃｄに達しているか判断する。Ｃｄの値は必要としている印刷デューティで感光体ドラム回転数ｐ回転した場合のドット数カウント値である。達している場合は、ｓ８に進む。　ｓ５で印刷ドット数カウンタ値ｃが任意の規定ドット数Ｃｄに達していない場合は、ｓ６に進む。
【００４０】
ｓ６では、規定ドット数Ｃｄと印刷ドット数カウンタ値ｃの差分ｄｉｆを求める。
【００４１】
ｓ７では、印刷の切れ目において、トナー吐出シーケンス（実施例１）に入り、ｄｉｆ分のトナー吐出を行う。トナー吐出が終了するとｓ８に進む。
【００４２】
ｓ８では、感光体ドラム回転数カウンタのカウント値ｐと印刷ドット数カウンタのカウント値ｄをクリアして、ｓ１に進む。
【００４３】
上記のフローを画像形成装置ａ〜ｄについて各々行う。
【００４４】
（第２の実施の形態の効果）
以上のように、第２の実施の形態によれば、予め決めておいた感光体ドラムの規定回転数に対する平均デューティに達していない画像形成装置に対し、達していない差分だけトナーの吐出を行う事が可能となる。そのため、劣化したトナーを効果的に排出するが劣化していないトナーの排出を減らすことができる。
【００４５】
（実施の形態の変形例）
第１の実施の形態では、トナー吐出のシーケンスについて、第２の実施の形態では、トナー吐出のアルゴリズムについて記述した。しかしながら、単純にトナーを吐出した場合、トナー消費量が多くなり、不経済となる。第３の実施の形態では、トナー消費量を抑えるトナー吐出のパターンについて述べる。
【００４６】
第３の実施の形態において、画像形成装置の制御部は所定の印刷パターンを格納した記憶部を有する。図５は、トナー吐出パターンの一例である。
【００４７】
図５に示すように、トナー吐出を行う場合、全面１００％の吐出パターンを行うと、劣化トナーを効果的に排出することができる。しかし、トナーの使用部分、現像器内のトナーの還流状況により、トナーが劣化し易い位置がある。トナー劣化が少ない位置に対しても１００％の吐出を行った場合、余分なトナーの吐出となる。また、トナー劣化が激しい部分のために、より多くのトナー吐出を行うと、更にトナー劣化があまりない部分は更に余分なトナー消費となってしまう。
【００４８】
各部分におけるトナー劣化状況を更に具体的に説明する。図６は経時で使用した構成でハーフパターンを印刷した場合の印刷結果の一例である。印刷端部６０１において、画像濃度の不均一やドット再現性の低下が発生し易い。
【００４９】
図６の現象を軽減する為に、図７に示すように吐き出し部分を７０１ａ，７０１ｂ，７０１ｃに区切り、トナー劣化の多い部分に対してトナー吐出量を変える。一例として、図７では印刷可能領域の端部である７０１ａ，７０１ｃの部分に対しては１００％のトナー吐出を行い、中央部の７０１ｂの部分に対しては５０％のトナー吐出を行っている。
【００５０】
このように、印刷可能領域の端部はデューティを高く、中央部はデューティを低くすることにより劣化トナーの多い端部のトナーをより多く排出することにより、劣化トナーを効率的に排出することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、トナー劣化したトナーを効果的に排出することができるので印刷上の画像濃度の不均一やドット再現性の低下を抑える事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に用いる画像形成装置を説明するための要部断面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態をカラープリンタに構成した場合の要部断面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態の動作を説明するためのタイミングチャート。
【図４】本発明の第２の実施の形態を説明するためのフローチャート。
【図５】本発明におけるトナは移出パターンの一例。
【図６】印刷状態の一例。
【図７】本発明に用いる印刷パターンの変形例。
【符号の説明】
１００：画像形成装置
１０１：感光体ドラム
１０２：帯電ローラ
１０３：静電潜像書き込み装置
１０４：トナー規制部材
１０５：現像ローラ
１０６：供給ローラ
１０７：クリーニングブレード
１０８：転写ローラ
１０９：現像装置、
１１３：トナーカートリッジ
１１４：排トナー容器

Claims

感光体、帯電装置、静電潜像書き込み装置、現像装置、転写装置及びクリーニング装置を有する画像形成装置において、
前記帯電装置により前記感光体を帯電し、
前記静電潜像書き込み装置により前記帯電した感光体に所定のパターンの静電潜像を書き込み、
前記現像装置からトナーを前記感光体に供給して現像し、
前記転写装置に前記トナーが転写されないバイアスの電圧を維持し、
前記クリーニング装置を経由してトナーが収納されるカートリッジと一体に形成された排トナー容器に排トナーを収納することを特徴とするクリーニング方法。
感光体、帯電装置、静電潜像書き込み装置、現像装置、転写装置及びクリーニング装置を有する画像形成装置において、
前記帯電装置により前記感光体を帯電し、
前記静電潜像書き込み装置により前記帯電した感光体に、所定の印刷量における設定デューティと該所定の印刷量における印刷デューティの差分量に対応した所定のパターンの静電潜像を書き込み、
前記現像装置からトナーを前記感光体に供給して現像するクリーニング方法。
請求項１又は２記載のクリーニング方法において、前記静電潜像パターンは印刷エリア中央より印刷エリア端部の印刷ヂューティが大きいことを特徴とするクリーニング方法。