JP2005004049A

JP2005004049A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2005004049A
Application number: JP2003169163A
Authority: JP
Inventors: Fumimitsu Gomi; 史光五味; Satoshi Tamura; 聡田村; Kouta Arimoto; 孝太有元
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-06-13
Filing date: 2003-06-13
Publication date: 2005-01-06

Abstract

【課題】プロセスパーツの再利用を促進し、再利用したプロセスパーツにより良好な画質の画像を形成する。
【解決手段】画像形成装置本体１２０に対して着脱自在なプロセスカートリッジ１００に、再利用可能なプロセスパーツである、磁気ブラシ帯電器３９用の帯電ローラについての再利用情報を記憶する、読み出し／書き込み可能な記憶手段６０を設ける。帯電ローラ３３の再利用時には、記憶手段６０から読み出した再利用情報（画像信号によって印字が行われた量に対応する印字量情報）に基づいて、プロセス手段の制御値としての、磁気ブラシ帯電器３９に印加する帯電バイアスを変更する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ，複写機，ファクシミリ等の画像形成装置に関し、詳しくは、再利用可能な部品の再利用を促進するようにした画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エコロジー（地球環境を酷使したり、汚染したりせず、地球環境に優しく共存していく考え）が全世界的に広がりを見せている。しかしながら、プリンタ，複写機，ファクシミリ等の画像形成装置に備えられる各種部品は、再利用が可能なものであっても、十分な再利用がされないまま廃棄されることが多く、資源の節約、環境保護という面においては好ましいことではなかった。
【０００３】
そこで、プリンタ，複写機，ファクシミリ等の画像形成装置に用いられている各種部材、例えば、一次帯電用の帯電ローラ（帯電スリーブ）、現像帯電用の現像ローラ（現像スリーブ）、転写帯電用の転写ローラなどについて、再利用するための回収方法や、再利用しやすいプロセスカートリッジの構成、再利用部品の再生方法等に関し、各種提案がなされてきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
再利用部品が例えば金属製である場合の再生方法については、この金属製の部材を例えば洗浄溶剤中に浸漬してブラシ等の洗浄部材で外周面の汚れを洗い落とす方法等が提案されている。
【０００５】
しかしながら、部品の再利用には、上述のような再生工程を経た上で利用する場合だけでなく、再生工程を経ずにそのまま再利用する場合も考えられる。また、再生工程を経た場合でも完全に新品同様に再生しきれない再生処置の場合もある。このような場合、形式上、単に再利用することは可能であるが、再生部品が新品部品と同様の機能を発揮できない場合は、装置の性能が低下するおそれがある。
【０００６】
許容できない場合、仮にほとんど新品部品の原型に近づいているとしても、そのごく一部の微妙な差異のため利用できず、完全に再生できる再生方法をコストをかけて実行又は考案するか、あるいは再生せずにやむなく廃棄せざるをえなくなる。特に画像の細目の質を重要視する電子写真方式の画像形成装置においては、部品のほとんどが問題なく機能するとしても、ごく一部の欠陥により利用できない、といった部品が存在する。例えば現像用の現像スリーブなどにおいては、内包されるマグネットや駆動部と勘合する軸等が十分に使用できるとしても、その表面が微妙に汚染されているという理由で現像剤への電荷付与能力や、現像剤搬送能力等が低下し、所定の画質が得られない、といった事態となる。
【０００７】
そこで、本発明は、使用された部品を完全なる再生処理を行わなくとも有効に再利用して良好な画質を得るとともに、資源を節約し、より低コストの画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、画像形成装置本体と、前記画像形成装置本体に対して装着される着脱自在なプロセスカートリッジとを備え、帯電・露光・現像・転写手段を含むプロセス手段によって感光体上に形成したトナー像を記録材上に転写する画像形成装置において、前記プロセスカートリッジにおける再利用可能なプロセスパーツについての再利用情報を記憶する、読み出し／書き込み可能な記憶手段と、前記プロセス手段の制御値又は制御方法を変更する制御手段とを備え、前記制御手段は、記憶手段から読み出した再利用情報に基づいて、前記プロセス手段の制御値又は制御方法を変更する、ことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記再利用情報が、再利用回数についての情報である、ことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記再利用可能なプロセスパーツが、現像用の現像ローラである、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記再利用可能なプロセスパーツが、帯電用の帯電ローラである、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記再利用可能なプロセスパーツが、磁気ブラシ帯電用の帯電スリーブである、ことを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記再利用可能なプロセスパーツが、二成分現像剤である、ことを特徴とする。
【００１４】
請求項７に係る発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記再利用可能なプロセスパーツが、磁気ブラシ帯電用の磁性粒子である、ことを特徴とする。
【００１５】
請求項８に係る発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記再利用可能なプロセスパーツが、前記感光体である、ことを特徴とする。
【００１６】
請求項９に係る発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記再利用可能なプロセスパーツが、現像剤収容容器である、ことを特徴とする。
【００１７】
請求項１０に係る発明は、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記再利用情報が、画像信号によって印字が行われた量に対応する印字量情報である、ことを特徴とする。
【００１８】
請求項１１に係る発明は、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記プロセスカートリッジは、前記帯電手段と、前記現像手段と、前記感光体とを一体的にプロセスカートリッジ化したものである、ことを特徴とする。
【００１９】
請求項１２に係る発明は、請求項１０又は請求項１１に記載の画像形成装置において、前記印字量情報が、前記露光手段により前記感光体を露光している時間又は露光していない時間のいずれか一方の時間をカウントしたカウント値情報である、ことを特徴とする。
【００２０】
請求項１３に係る発明は、請求項１０又は請求項１１に記載の画像形成装置において、印字量情報が、前記画像信号によって印字されるドット数をカウントしたカウント値情報である、ことを特徴とする。
【００２１】
請求項１４に係る発明は、画像形成装置本体と、前記画像形成装置本体に対して装着される着脱自在なプロセスカートリッジとを備え、帯電・露光・現像・転写手段を含むプロセス手段によって感光体上に形成したトナー像を記録材上に転写する画像形成装置において、前記プロセスカートリッジ側には、
前記プロセスカートリッジにおける再利用可能なプロセスパーツについての再利用情報を記憶する、読み出し／書き込み可能な記憶手段を設け、前記画像形成装置本体側には、画像信号によって印字が行なわれた量に対応する印字量情報を前記記憶手段に書き込み／読み出しを行う制御手段と、前記印字量情報をカウントして前記制御手段を介して前記記憶手段に記憶されている情報に加算するカウント手段と、前記プロセスカートリッジの耐久劣化に対応する印字量の設定値を記憶する設定値記憶手段と、前記印字量情報の積算値と前記設定値記憶手段の設定値を比較する比較手段とを設け、前記比較手段によって、前記記憶手段から前記制御手段を介して読み出された印字量情報の積算値を、前記設定値記憶手段に記憶された設定値と比較してその大小関係に応じて、前記帯電手段の帯電バイアス値を変更する、ことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において同一の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略した。
【００２３】
まず、本発明全体の概略について簡単に説明する。
【００２４】
本発明は、画像形成装置本体と、前記画像形成装置本体に対して装着される着脱自在なプロセスカートリッジとを備え、帯電・露光・現像・転写手段を含むプロセス手段によって感光体上に形成したトナー像を記録材上に転写する画像形成装置に関するものであり、前記プロセスカートリッジにおける再利用可能なプロセスパーツについての再利用情報を記憶する、読み出し／書き込み可能な記憶手段と、前記プロセス手段の制御値又は制御方法を変更する制御手段とを備え、前記制御手段は、記憶手段から読み出した再利用情報に基づいて、前記プロセス手段の制御値又は制御方法を変更することを特徴としている。
【００２５】
これにより、再利用されるプロセスパーツの機能低下を簡易な方法で十分に補い、現在の世界経済下におけるリサイクルのニーズに十分に対応でき、またコスト、資源の節約が可能となる。また、具体的な再利用状況に関する情報としては再利用回数であることで、再利用によるプロセスパーツの機能低下状況が予測できる。また再利用パーツとしては現像スリーブ、磁気ブラシ帯電用の帯電スリーブ、帯電ローラ、二成分現像剤、磁気ブラシ帯電用の磁性粒子、感光体、現像剤収容容器等が考えられるが、これら以外にも再利用できるプロセスパーツであれば、本発明が適用できることはもちろんである。帯電ローラや感光体については、実施の形態で取り上げていないが、例えば耐久による抵抗値上昇を補う帯電バイアス制御テーブルなどについて適用できる。
【００２６】
また、プロセスカートリッジに関する情報を記憶しかつ記憶された情報が電子写真画像形成装置本体より読み出し／書き込み可能な記憶手段と、を有し、前記記憶手段に記憶される情報の一つが前記画像信号によって印字が行なわれた量に対応する印字量情報であることを特徴とする画像形成装置で本発明を用いることにより、再利用情報を、印字量に対応して変化させるプロセス制御に容易に対応し得る。
【００２７】
＜実施の形態１＞
図１に、本発明に係る画像形成装置の一例として、実施の形態１に係る画像形成装置を示す。同図に示す画像形成装置は、プロセスカートリッジを装着可能な、電子写真方式のプリンタであり、同図はその概略構成を示す縦断面図である。
【００２８】
本実施の形態は、再利用可能なプロセスパーツが、帯電ローラ３３である場合について説明するものである。
【００２９】
まず、同図を参照して、プリンタ（以下「画像形成装置」という。）全体の概略を説明する。
【００３０】
同図に示す画像形成装置は、画像形成装置本体（以下単に「装置本体」という。）１２０の内部に、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）１を備えている。感光ドラム１は、矢印方向（図１中の時計回り）に所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動される。
【００３１】
感光ドラム１表面は、磁気ブラシ帯電ユニット（帯電手段）３１によって所定の極性・電位に均一（一様）に一次帯電される。なお、磁気ブラシ帯電ユニット３１については、後に詳述する。
【００３２】
帯電後の感光ドラム１表面は、露光装置（露光手段）によって静電潜像が形成される。露光装置としては、例えば、スキャナユニット１０１が使用される。スキャナユニット１０１は、レーザー発振器、ポリゴンミラー、補正系レンズ等を有している。スキャナユニット１０１は、画像信号に応じて変調されたレーザー光Ｌを出力する。そして、このレーザー光Ｌは折り返しミラー１０２で反射されて、上述の帯電後の感光ドラム１に照射される。感光ドラム１表面は、レーザー光Ｌの照射に応じて表面の電荷が除去される。これにより、感光ドラム１表面に静電潜像が形成される。
【００３３】
こうして感光ドラム１表面に形成された静電潜像は、現像ユニット５１によって現像される。現像ユニット５１は、現像容器（現像剤収容容器）５２、現像スリーブ（現像ローラ）５３、マグネットローラ５４、規制ブレード５５、搬送スクリューローラ５７，５８を有している。現像容器５２に貯蔵されている現像剤５６は、マグネットローラ５４の磁気によって現像スリーブ５３表面に担持され、現像スリーブ５３の矢印方向（同図中の反時計回り）に伴って、規制ブレード５５によって薄層に規制されて現像剤層５６ａとなる。この際、現像剤５６は、摩擦帯電されて電荷を帯びる。現像剤５６は、感光ドラム１表面に対向する現像位置Ｇに搬送され、現像スリーブ５３に印加される現像バイアスによって感光ドラム１上の静電潜像に付着される。これにより静電潜像は、トナー像（現像剤像）として現像される。なお、本実施の形態では、現像剤は、トナーとキャリアとを主成分とする二成分現像剤が使用されている。
【００３４】
上述の現像スリーブ５３は、少なくとも現像時においては、感光ドラム１に対し最近接領域が約５００μｍになるように配置され、現像剤が感光ドラム１に対して接触する状態で現像できるように設定されている。本実施の形態において用いた二成分現像剤は、トナー粒子は粉砕法によって製造された平均粒径６μｍのネガ帯電トナーに対して平均粒径２０ｎｍの酸化チタンを重量比１％外添したものを用いた。またキャリアとしては、飽和磁化が２０５ｅｍｕ／ｃｍ^３の、平均粒径３５μｍの磁性キャリアを用いた。現像剤として、これらトナーとキャリアとが重量比６：９４で混合されたものを使用した。
【００３５】
こうして感光ドラム１表面に形成されたトナー像は、感光ドラム１の矢印方向に回転に伴って転写位置（通紙部）Ｔに搬送され、ここで記録媒体としての記録材１０４に転写される。記録材１０４は、給紙カセット１０３に収納されていて、給紙ローラ１０５によって給紙され、搬送ガイド１０５に沿って搬送され、感光ドラム１上のトナー像にタイミングを合わせるようにして転写位置に供給されるようになっている。転写位置に供給された記録材１０４は、感光ドラム１と転写ローラ１０７とによって挟持搬送されながら、転写ローラ１０７に転写バイアスが印加されることにより、表面にトナー像が転写される。
【００３６】
トナー像転写後の記録材１０４は、搬送ガイド１０８に沿って定着装置（定着手段）１０９に搬送され、ここで、加熱・加圧されて表面にトナー像が定着された後、排紙トレイ１１０上に排出される。
【００３７】
一方、トナー像転写後に感光ドラム１表面に残ったトナー（転写残トナー）は、磁気ブラシ帯電ユニット３１により一旦回収され、再び感光ドラム１表面に均一に吐き出されて、現像時の反転バイアスにより現像ユニット５１によって回収される。
【００３８】
なお、装置本体１２０には、プロセスカートリッジ１００を着脱可能に支持する支持部材１１２が、２箇所に設けられている。
【００３９】
プロセスカートリッジ１００は、感光ドラム１、磁気ブラシ帯電ユニット３１、現像ユニット５１を、プラスッチク製枠体であるカバー１１１に一体的に組み込んでてユニット化することにより構成されている。プロセスカートリッジ１００の上述の各構成要素は、カバー１１１に対して所定の相互配置関係をもって組み付けられている。さらに、プロセスカートリッジ１００は、装置本体１２０内の所定部位（支持部材１１２によって位置決めされる位置）対して簡単に装着され、また反対に装置本体１２０内の所定部位から簡単に取り出せるようになっている。
【００４０】
上述のプロセスカートリッジ１００は、現像容器５２に貯蔵されているトナー５６が消費された場合や、感光ドラム１が寿命に達した場合などにおいて、ユーザーによって新規のものと交換されるようになっている。
【００４１】
本実施の形態の特徴は、プロセスカートリッジ１００に記憶手段６０を設け、この記憶手段６０に記憶される画像印字量の積算情報が所定の値を超えるとそれに応じて帯電バイアスを変化させ、帯電電位の安定と、帯電器内混入トナーの吐き出しを両立することにある。
【００４２】
本実施の形態に使用される記憶手段６０としては、信号情報を書き換え可能に記憶、保持するものであれば特に制限は受けない。例えばＲＡＭや、書き換え可能なＲＯＭ等の電気的な記憶手段、磁気記録媒体や磁気バブルメモリ、光磁気メモリ等の磁気的記憶手段などが使用可能である。本実施の形態においては、取扱い安さやコストの点から不揮発性の記憶手段であるＮＶ（ＮｏｎＶｏｌａｔｉｌｅ）ＲＡＭを使用した。
【００４３】
図２は、本実施の形態の画像形成装置におけるバイアス制御機構を説明するためのブロック図であり、プロセスカートリッジ１００、電子写真画像形成装置本体１２０及び印字データを印字可能な信号に変換するコントローラ１２１が示される。
【００４４】
同図に示すように、プロセスカートリッジ１００には、記憶手段６０が設けられている。本実施の形態では、画像形成開始時から、印字が行われた量に対応する情報として、スキャナユニット（図１参照）のレーザー発振器（以下単に「レーザー」という。）２１の点灯時間をカウントして、カウント値を時間情報としてプロセスカートリッジ１００内の記憶手段６０に記憶させている。
【００４５】
図２において、ホストコンピユータ（不図示）等から入力される印字データｆｖは、コントローラ１２１に入力され、画像展開部４１でドットデータに展開される。展開された印字データは、一度、画像メモリ４２に貯えられた後に、画像データ出力部４３にて、シリアル信号の画像信号として、装置本体１２０に送られる。なお、符合４４は画像クロックを発生させる画像クロック発生手段である。
【００４６】
装置本体１２０に送られた画像信号は、変調器２０により画像信号ｆｖに対応してレーザー２１をオン／オフさせるレーザー入力電圧に変調される。すなわち、レーザー２１は、変調器２０に接続され、その変調された信号に従って発光する。また、変調器２０にはカウンタ２２が接続されており、このカウンタ２２によって変調器２０からレーザー２１への出力時間、すなわちレーザー２１から出力されるレーザービームの感光ドラム１への露光時間に対応する時間情報が計測される。すなわち、カウンタ２２には水晶発振器のようなクロックパルス発生手段２３が接続されており、レーザー発光信号が存続している期間に受けたクロックパルス数をカウントした値を時間情報として用いている。ここで計測されたクロックパルス数は読み出し／書き込み手段２４によって、プロセスカートリッジ１００内に装着されている記憶手段６０に加算して順次書き込まれる。
【００４７】
本実施の形態においては、レーザーの露光時間をクロックパルス数により直接、カウントしているため、例えば、画像の高濃度部分に対してはレーザーの１ドットの画素に対応する発光時間を長くし、画像の中間濃度部分に対しては１ドットの画素に対応する発光時間を短くする多値信号も画像信号として利用することができる。
【００４８】
記憶手段６０に書き込まれた時間情報は、読み出し／書き込み手段２４によって再び装置本体１２０に読み込まれる。その値と設定値記憶手段２９内に予め設定されている所定の設定値とをＣＰＵ２６が比較して、その値が所定値より大きい場合は帯電バイアスをバイアス制御手段２８により切り替える。所定の値は複数設定することができ、例えばａ，ｂ，ｃの３つの値が設定された場合、記憶手段６０から読み出された時間情報Ｔが、ａ＞Ｔの場合、ａ≦Ｔ＜ｂの場合、ｂ≦Ｔ＜ｃの３通りの場合、それぞれに対応する３つの帯電バイアス値をとり、Ｔ≧ｃとなった場合にはユーザーにプロセスカートリッジ１００が寿命に達したことを警告する。
【００４９】
次に、図３のフローチャートによって本実施の形態の実際の動作の流れを説明する。
【００５０】
まず、画像形成（以下適宜「プリント」という。）がスタートされると、高圧１が設定される（ステップＳ１。以下「Ｓ１」のように記す。）、プリントが行われる（Ｓ２）。プリントによるレーザーの点灯時間に対応したクロックパルスのカウント値ｔが計測され（Ｓ３）、記憶手段６０に読み出し／書き込み手段２４によって加算書き込みされる（Ｓ４）。記憶手段６０内に書き込まれたクロックパルスのカウント値ｔの積算値である精算カウンタ値Ｔは再度、装置本体１２０に読み込まれる（Ｓ５）。この精算カウンタ値Ｔは、設定された値ａ，ｂ，ｃとの大小を順次比較し、高圧値が決定される。すなわち、Ｓ６において、Ｔ≧ａでない場合（ａ＜Ｔの場合）はＳ２に戻る。
【００５１】
Ｓ６において、Ｔ≧ａの場合はＳ７に進み、Ｓ７においてＴ≧ｂでない場合は高圧２を設定して（Ｓ８）、Ｓ２に戻る。Ｓ７においてＴ≧ｂの場合はＳ９に進む。このＳ９において、Ｔ≧ｃでない場合は、高圧３を設定して（Ｓ１０）、Ｓ２に戻る。Ｓ９においてＴ≧ｃの場合は、プロセスカートリッジ１００の寿命警告を行い（Ｓ１１）、リターン（Ｓ１２）に進む。
【００５２】
次に、磁気ブラシ帯電ユニット３１について説明する。
【００５３】
本実施の形態で用いた磁気ブラシ帯電ユニット３１は、帯電容器３２と、これに収納された磁気ブラシ帯電器（注入帯電器）３９と、転写残トナーの電荷を整えるブラシ部材３７とを備えている。このうち磁気ブラシ帯電器３９は、プロセスパーツとしての帯電スリーブ（帯電ローラ）、すなわち回転自在の外径１６ｍｍの非磁性の帯電スリーブ３３と、その内側に配置された固定マグネット３４とを備えている。帯電スリーブ３３の表面には、固定マグネット３４の磁界によって帯電部材としての磁性粒子（磁性キャリア）３５が担持されている。この磁性粒子３５は、帯電スリーブ３３の回転に伴って搬送され、規制ブレード３６によって層厚が規制されて磁気ブラシ３５ａを形成する。帯電スリーブ３３は、感光ドラム１に対してわずかなギャップを介して対向配置され、磁気ブラシ３５ａが感光ドラム１表面に接触して帯電ニップ部（接触部）Ｎを形成している。この状態で、帯電スリーブ３３は、感光ドラム１と同方向（図１中の時計回り）に回転する。したがって、帯電ニップ部Ｎにおいて、帯電スリーブ３３の表面は、感光ドラム１表面に対してカウンタ方向に移動することになる。本実施の形態に感光ドラム１の回転速度１００ｍｍ／ｓｅｃに対し、帯電スリーブ３３は１５０ｍｍ／ｓｅｃで回転している。この帯電スリーブ３３には、帯電バイアス印加電源（不図示）から帯電バイアスが印加される。これにより、電荷が磁性粒子３５を介して感光ドラム１表面に付与され、感光ドラム１表面は、帯電バイアスに対応した所定の極性・電位に一様に帯電される。なお、感光ドラム１に対する現像スリーブ３３の相対回転速度が速いほど、帯電均一性が良好になる傾向にある。
【００５４】
また帯電部材として用いる磁性粒子３５としては、平均粒径が１０〜１００μｍ、飽和磁化が２０〜２５０ｅｍｕ／ｃｍ^３、抵抗が１×１０^２〜１×１０^１０Ω・ｃｍのものが好ましい。さらに感光ドラム１にピンホールのような絶縁の欠陥が存在することを考慮すると１×１０^６Ω・ｃｍ以上のものを用いることが一層好ましい。帯電性能を良くするにはできるだけ抵抗の小さいものを用いる方がよいので、本実施の形態においては、平均粒径２５μｍ、飽和磁化２００ｅｍｕ／ｃｍ^３、抵抗が５×１０^６Ω・ｃｍの磁性粒子３５を用いた。
【００５５】
ここで、磁性粒子３５の抵抗値は、底面積が２２８（ｍｍ^２）の金属セルに磁性粒子３５を２ｇ入れた後、６．６ｋｇで加重し、１００Ｖの電圧を印加して測定している。
【００５６】
磁性粒子３５としては、樹脂中に磁性材料としてマグネタイトを分散させ、導電化、及び抵抗調整のためにカーボンブラックを分散して形成した樹脂キャリア、又はフェライト等のマグネタイト単体表面を酸化、還元処理して抵抗調整を行ったもの、又はフェライト等のマグネタイト単体表面樹脂でコーティングし抵抗調整を行ったもの等を用いることが可能である。
【００５７】
また、帯電ニップ部Ｎにおける、感光ドラム１に対する磁性粒子３５の接触幅（ニップ幅）は略６ｍｍになるように調整されている。
【００５８】
トナー像転写後の感光ドラム１表面には、転写残トナーが残留している。この転写残トナーは、そのまま磁気ブラシ帯電器３９を通過させるとゴーストが発生してしまう。感光ドラム１と接触した磁気ブラシ３５ａ下を転写残トナーが通過しても、ほとんどの場合、前画像の形状を留めたままであり、適正な帯電条件における磁気ブラシ３５ａの設定下では均一に分散しているようなことはなかった。
【００５９】
そこで、感光ドラム１の回転に伴い帯電領域に到達した転写残トナーを磁気ブラシ３５ａに取り込み、前画像の履歴を消してしまうことが必要となる。このとき、直流電圧を磁気ブラシ帯電器３９に印加するのみでは磁気ブラシ帯電器３９へのトナーの取り込みは十分に行われないが、交番電圧を磁気ブラシ帯電器３９に印加した場合には、感光ドラム１と磁気ブラシ帯電器３９との間の電界による振動効果によって、比較的、磁気ブラシ帯電器３９へのトナーの取り込みが容易に行われる。
【００６０】
しかしながら、帯電領域に到達した転写残トナーの帯電量によっては、磁気ブラシ帯電器３９への取り込みが非常に困難な場合が生じる。つまり転写残トナーが帯電している以上、磁気ブラシ帯電器３９と感光ドラム１との間の電位差や、トナーと感光ドラム１との間の鏡映力が、トナーの取り込み性に大きく影響するのである。
【００６１】
ここで、磁気ブラシ帯電器３９の印加電圧（帯電バイアス）に対し、通過する感光ドラム１の表面電位は等しく帯電されることが理想であるが、実際、磁気ブラシ帯電器３９の接触部にも前述のように接触幅があり、最終的にはほぼ等しい電位に帯電されるとしても、接触部の通過初期には十分な帯電が得られていないため、そこに磁気ブラシ帯電器３９と感光ドラム１との間の電位差が生じている。本実施の形態の場合、磁気ブラシ帯電器３９のＶｄｃ（直流電圧）を−７００Ｖと設定しているため、接触部の通過初期で感光ドラム１の表面電位がそれより低い領域では、正帯電トナーは、磁気ブラシ方向へ取り込まれ易いが、負帯電トナーは取り込まれない。また、転写残トナーの帯電量が極端に大きく、感光ドラム１との鏡映力が大きすぎても感光ドラム１上に残ってしまう。よって本来、負帯電性のトナーではあるが転写残トナーは正帯電されていることが望ましい。ただし、正帯電されていなくても、帯電量の絶対値が十分小さければ、磁気ブラシ３５ａによって強制的に掻き取られる効果は期待できる。
【００６２】
実際、転写残トナーは、転写時の剥離放電等により、帯電極性が反転してしまうことも多いが、等しい転写効率であっても、転写電流によって転写残トナーの帯電量分布は大きく異なる。また長期にわたり使用すると現像剤自体が劣化し、転写効率が低下してくるため、負帯電のまま感光ドラム１上に残るトナー比率も増えてくる。そこで転写電流を強めたり、転写残トナーを反対極性に帯電せしめる手段を持つことが好ましい。
【００６３】
本実施の形態では、転写ローラ１０７と磁気ブラシ帯電器３９との間において、毛足長さが６ｍｍ、導電性繊維のレイヨンのブラシ部材３７を感光ドラム１表面に当接させた。このときブラシ部材３７の、感光ドラム１との当接ニップは７ｍｍであった。さらにこのレイヨンのブブラシ部材３７に帯電極性とは逆のプラス５００Ｖの直流電圧を印加した。このブラシ部材３７は、プラスのバイアスを印加していることにより、負極性の転写残トナーは一時的にこのブラシ部材３７内に捕獲され、除電された後、再び感光ドラム１上へ送り出される。このため、磁気ブラシ帯電器３９と感光ドラム１との接触部に侵入していくトナーは、プラストナー又は除電された低帯電量のマイナストナーのみということになり、磁気ブラシ帯電器３９で回収されやすくなる。そして回収されたトナーは、規制ブレード３６との接触摩擦により再びマイナスの電荷を帯びて、感光ドラム１上へ均一に吐き出されていくのである。
【００６４】
以上、転写残トナーの、磁気ブラシ帯電器３９内への取り込みの必要性とそのための条件、方法について述べたが、取り込み性を向上させることはすなわち吐き出し性、あるいは帯電性を悪化させることになる。磁気ブラシ帯電器３９内にトナーが蓄積すると、磁性粒子３５を汚染して抵抗値を上げ、帯電能力を低下させる原因となるため、早く取り込んだトナーをできるだけ速く吐き出してしまう必要がある。
【００６５】
磁気ブラシ帯電器３９にＤＣ電界のみを印加した場合、吐き出し性は向上し、キャリアを劣化させず長時間維持するが、ＡＣ電界を印加した場合に比べわずかのキャリア劣化に対しても帯電性は落ちる。例えば帯電電位目標７００Ｖに対し、初期、７００Ｖ印加しても、６９０Ｖ程度にしか感光ドラム１表面を帯電しない。磁気ブラシ帯電器３９が耐久劣化してくるとさらに電位が低下し、ＡＣ電界を印加した場合との差が次第に広がってゆく。したがって、図４に示すように、非画像部において現像バイアスのＤＣ値に対して必要な逆電位が維持されず、かぶってしまうことになる。また、初期の設定電位に対し、電位低下がある値を超えると露光部電位（明部電位）の変動により出力画像の濃度が許容レベルを超えてしまうことになる。
【００６６】
そこで、記録材１０４が転写位置Ｔを通過する際には、ＡＣバイアスを適正な振幅で印加し続けることが望ましく、吐き出しは紙間及び前・後回転中に行うことが必要となる。紙間や後回転においてもかぶってしまうとそのまま転写残トナーの増加につながるため、最低、かぶりの発生しない帯電レベルを維持することは必要である。しかしながら、通常、かぶりが発生し始める電位低下レベルよりも、紙間、後回転時には無関係な濃度変化のレベルの方が条件としては厳しい。また特にべた画像のような画像比率の高い画像が連続で出力された場合、一時的に磁気ブラシ帯電器３９中のトナー濃度が上がって帯電能力が低下し、画像部ではゴーストが発生したり必要な逆電位が維持されなくなるような事態も考えられる。このため、画像部は少なくとも安定したＡＣ帯電を維持し、吐き出しバイアスは紙間や後回転で印加することが望まれる。
【００６７】
図５中ラインＡは、常にＡＣ電界を一定振幅８００Ｖのままで、画像比率６％の原稿により３万枚、画出し（画像形成）した場合の帯電電位の低下状況を示す。帯電電位と現像電位の差が１１０Ｖ以下になると非画像部はかぶってしまうが、帯電電位が初期設定電位（−７００Ｖ）よりも６０Ｖ低下して−６４０Ｖになると、画像濃度が著しく初期と異なるようになるためここで磁気ブラシ帯電器３９の寿命となった。初期において、現像電位−５００Ｖに対して帯電電位を−７００Ｖとしたのは、両電位の差が２００Ｖを超えると、現像剤中のキャリアが感光ドラム１に付着してしまうからである。したがって、画像部の可能な帯電電位の領域は−６４０Ｖ以上−７００Ｖ以下ということになる。ただし、紙間や後回転時は−６１０Ｖ以上−７００Ｖ以下で可能である。
【００６８】
図５中ラインＢ，Ｃ，ＤはそれぞれＡＣ電界が０Ｖ，３００Ｖ，６００Ｖの場合の同様の帯電電位低下状況を示している。ＡＣ電界が弱まるに連れて、電位の低下が大きくなる傾向にある。
【００６９】
図６は本実施の形態で制御した結果の帯電電位の様子を示している。同図中、Ａは通紙部のＡＣ８００Ｖにおける帯電電位、同図中、Ｂは後回転６秒間及び紙間での帯電電位を示しており、初期はＤＣ帯電に設定しておき、印字量（耐久枚数）がａ及びｂに達した時点で段階的にＡＣバイアスの振幅を高くしていった結果である。帯電印加ＤＣバイアス−７００Ｖに対し、帯電電位の未達分が吐き出しバイアスとして作用するため、初期からＡＣバイアスを印加した場合よりも磁気ブラシ帯電器３９内のトナーの蓄積を大幅に遅らせることができる。その結果、画像比率によって耐久寿命は異なるものの、それぞれの画像比率における最大の寿命を維持することができる。
【００７０】
なお、ａ，ｂ，ｃの値は画像比率６％原稿のそれぞれ耐久枚数１．５万枚、２．８万枚、４万枚に相当する印字量データとした。
【００７１】
上述のように、画像形成装置において、磁気ブラシ帯電器３９における帯電スリーブ３３は、感光ドラム１の寿命に対し、１２万枚相当までの使用については、ほぼ磁気ブラシ帯電器３９の機能を満たし、感光ドラム１に対して３回程度の利用に供することができる。しかしながら、帯電スリーブ３３の表面は、長期の使用に対し、磁性粒子３５を保持した回転状態を継続するため、トナーや磁性粒子３５との接触や、規制ブレード３６及び感光ドラム対向部における間接的な押圧力による磨耗による表面粗さの低下がある。このような表面粗さの低下があった場合、磁性粒子３５の搬送力が低下し、感光ドラム対向部における磁性粒子３５の周方向速度が低下する。注入帯電においては、この磁気ブラシ３５ａにより直接、感光ドラム１表面の電荷注入層に電荷を注入するものであり、磁性粒子３５と感光ドラム１との接触回数が、帯電均一性、帯電電位に影響を及ぼすものであり、磁性粒子３５の速度の低下は帯電均一性、帯電電位を低下させることになる。
【００７２】
ここで、４万枚終了後、帯電スリーブ３３を再利用する際にはトナーで汚染された磁性粒子３５は新しく交換されるため、再び帯電能力は回復をみせるが完全ではなく、再利用後の次の４万枚の後には１回目の５万枚時点よりも帯電能力は低下している。図７は、耐久枚数に対する帯電電位を示した図であり、４万枚、８万枚で磁性粒子３３及び感光ドラム１を交換し、本実施の形態で上述したようなＡＣバイアス制御を行っている。このため、最初の４万枚の途中で紙間、後回転のバイアス変更を行うポイントであるａ（１．５万枚），ｂ（２．８万枚），ｃ（４万枚）と同等の枚数を、帯電スリーブ３３の再利用に応じてスリーブ使用通算で４〜８万枚及び８〜１２万枚の区間でそれぞれａ２，ｂ２，ｃ２、及びａ３，ｂ３，ｃ３と定めた。つまり順に５．５万、６．８万、８万、９．５万、１０．８万、１２万である。この場合、スリーブ２回目、３回目の使用では、紙間はかぶり限界を、画像形成時は色味変動限界（濃度変動限界）を超えてしまうことがわかる。
【００７３】
そこで、磁性粒子３５の搬送性が低下した再利用スリーブがもたらす弊害を補うため、耐久推移に対する高圧の変更タイミングや出力値を、再利用の回数に応じて変更する必要がある。本実施の形態においては、帯電印加ＡＣバイアス値を、再利用回数毎に上げていくこととした。以下に変更タイミングａ，ｂ，ｃで変更する制御値を示す。
【００７４】
・再利用１回目

【００７５】
・再利用２回目

【００７６】
・再利用３回目

【００７７】
図８はこのような設定値において、帯電印加バイアスを制御した場合の帯電電位の推移を示す。スリーブ再利用を重ねるごとにＡＣバイアスを上げていかなければ同等の帯電電位を維持しないが、吐き出しトナー量は帯電電位とＤＣ印加バイアス値の差によりほぼ決定されるため、２回目、３回目で紙間、後回転のＡＣバイアスを高く設定しても吐き出しトナー量は同じであるため、磁性粒子３５の劣化はほぼ同じと考えられ、作像時のＡＣバイアスも５０Ｖ程度ずつ高めることでほぼ同様の帯電特性が得られる。
【００７８】
ここであらためて、図２を説明する。記憶手段６０には、帯電スリーブ３３の再利用回数が書き込まれており、読み出し／書き込み手段２４によりコントローラ１２１に入力され、利用回数に応じた帯電電位制御値テーブルが選択されて制御手段２８により制御される。
【００７９】
以上のように、プロセスパーツの再利用回数に応じてプロセス条件を変更することで使用された部品を完全なる再生処理を行わなくとも有効に再利用し、資源を節約し、より低コストの画像形成装置を提供することができた。
【００８０】
なお、本実施の形態においては、帯電スリーブ３３の再利用に関する事例を説明したが、磁性粒子３５を再利用する場合にも同様の手段が有効である。磁性粒子３５を再生する手段は、例えば、特開２０００−３４７４７７号公報等に開示されているが、完全に初期の状態に回復しない場合や、そのまま再利用する場合などは、磁性粒子３５の抵抗値は初期に対して上昇しており帯電電位が低下する弊害があるためである。
【００８１】
次に、実施の形態２〜５として、再利用するプロセスパーツ及びその再利用回数に対応して制御する条件を図９に示す。
【００８２】
＜実施の形態２＞
本実施の形態は、図９中の実施例２に示すように、二成分現像剤のキャリア（現像キャリア）の再利用に関するものである。
【００８３】
再利用キャリアは洗浄という再利用工程を経ていても、若干、粒度や表面形状が変化しており、初期剤に対し、トナーの帯電能力がわずかに低下する傾向がみられた。２回目の再利用についてはほぼ同等に用いることができるが、放置後の装置本体の立ち上げ時においてトナー帯電量の立ち上がりが若干遅く、規定濃度よりも若干濃い画像となってしまっていた。
【００８４】
そこで、装置本体の電源オン時に通常用いられる現像器攪拌時間（図１中の現像ユニット５１における現像剤の攪拌時間）を、初回は３０秒であったものを二回目再利用時には４５秒とすることで、上述の問題を解決した。
【００８５】
＜実施の形態３＞
本実施の形態は、図９中の実施例３に示すように、上述の実施の形態２と同様、現像キャリアの再利用の際の、トナー帯電量低下に関する制御についてのものである。
【００８６】
同図に示すインダクタンス検知センサーは、トナーとキャリアの比率を一定に保つためにトナー補給量を制御する手段である。このセンサーを利用して、現像剤の透磁率に対応した検出信号の出力値を一定に定めた基準値になるように補給制御している。これは例えば、特開２０００−２０６７７５号公報に開示されるように、画像形成枚数に応じて現像剤の状態変化に対応させて基準値を変化させることが長期のトナー／キャリア比の安定に有効であるが、キャリアの２回目の再利用時にはこの基準値を変更することが好ましい。これは、トナー帯電量が低下することで現像剤が沈み、透磁率が高く、出力信号値が高い、すなわちトナー濃度が低いと判断されてしまい、必要以上に補給されてしまうことになるからである。したがって、基準値の、画像形成枚数に対応するテーブル値を高めに設定しておくことで、信号値が高くても補給されない制御とすることができる。
【００８７】
＜実施の形態４＞
本実施の形態は、図９中の実施例４に示すように、現像剤搬送部材である現像スリーブ５３（図１参照）の再利用に関するものである。
【００８８】
現像スリーブ５３は、耐久（長期使用）によって、現像剤搬送性や外添剤融着等を考慮して適度に粗くした表面性が変化する。具体的にはトナーやキャリアとの接触や、規制ブレード５５、感光ドラムドラム対向部における間接的な押圧力による磨耗によって、表面粗さの低下や、外添剤の融着、トナー中に内添されるワックスの付着などがある。このため、耐久が進むと、現像剤のコート量が低下していく。
【００８９】
したがって再利用時には適度にトナー／キャリア比を高めに設定することが望ましい。本実施の形態では、上述の実施の形態３で説明した、インダクタンス検知出力の基準値テーブルを低めに設定することで対応し、これにより初回と同等の現像特性を維持させることができた。
【００９０】
＜実施の形態５＞
本実施の形態は、図９中の実施例５に示すように、現像ユニット５１（図１参照）の現像容器５２内の攪拌部材の再利用に関するものである。
【００９１】
攪拌部材としては各種のものが存在するが、その中には二成分現像剤を搬送し攪拌する搬送スクリュー５７，５８がある。これら搬送スクリュー５７，５８も長期使用により消耗し、攪拌性が低下する傾向にある。攪拌性が低下することの弊害としてはインダクタンス検知センサー部に現像剤が滞留してかさ密度が上昇する。かさ密度が上昇すると、透磁率が高くなり、出力信号値が高い、すなわちトナー濃度が低いと判断されてしまう。このため必要以上にトナーが補給されてしまうことになる。
【００９２】
したがって、基準値の、画像形成枚数に対応するテーブル値を高めに設定しておくことで、信号値が高くてもトナーが補給されないような制御を行うことができる。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、制御手段は、記憶手段から読み出した再利用情報に基づいて、プロセス手段の制御値又は制御方法を変更することにより、再利用されるプロセスパーツの機能低下を簡易な方法で十分に補い、現在の世界経済下におけるリサイクルのニーズに十分に対応でき、またコスト、資源の節約が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】実施の形態１におけるバイアス制御機構を説明するためのブロック図である。
【図３】実施の形態１における画像形成装置の動作の流れを説明するフローチャートである。
【図４】本発明に係る制御を行わない場合の、耐久枚数と感光ドラム上の帯電電位との関係を示す図である。
【図５】本発明に係る制御を行わない場合の、ＡＣバイアスを変化させたときの耐久枚数と感光ドラム上の帯電電位との関係を示す図である。
【図６】本発明に係る制御を行った場合の、耐久枚数と感光ドラム上の帯電電位との関係を示す図である。
【図７】２回目と３回目の再利用時に、１回目と同じ制御を行った場合の、耐久枚数と感光ドラム上の帯電電位との関係を示す図である。
【図８】２回目と３回目の再利用時に、１回目と異なる制御を行った場合の、耐久枚数と感光ドラム上の帯電電位との関係を示す図である。
【図９】実施の形態２〜５を説明する図である。
【符号の説明】
１プロセスパーツ（感光体，感光ドラム）
２２カウント手段（カウンタ）
２６制御手段（比較手段）
２９設定値記憶手段
３１帯電手段（磁気ブラシ帯電ユニット）
３３プロセスパーツ（帯電ローラ，帯電スリーブ）
３５プロセスパーツ（磁性粒子）
５１現像手段（現像ユニット）
５２プロセスパーツ（現像剤収容容器，現像容器）
５３プロセスパーツ（現像ローラ，現像スリーブ）
５６プロセスパーツ（二成分現像剤）
６０記憶手段
１００プロセスカートリッジ
１０１露光手段（スキャナユニット）
１０４記録材
１０７帯電手段（帯電ローラ）
１２０画像形成装置本体

Claims

画像形成装置本体と、前記画像形成装置本体に対して装着される着脱自在なプロセスカートリッジとを備え、帯電・露光・現像・転写手段を含むプロセス手段によって感光体上に形成したトナー像を記録材上に転写する画像形成装置において、
前記プロセスカートリッジにおける再利用可能なプロセスパーツについての再利用情報を記憶する、読み出し／書き込み可能な記憶手段と、
前記プロセス手段の制御値又は制御方法を変更する制御手段とを備え、
前記制御手段は、記憶手段から読み出した再利用情報に基づいて、前記プロセス手段の制御値又は制御方法を変更する、
ことを特徴とする画像形成装置。
前記再利用情報が、再利用回数についての情報である、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記再利用可能なプロセスパーツが、現像用の現像ローラである、
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。
前記再利用可能なプロセスパーツが、帯電用の帯電ローラである、
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。
前記再利用可能なプロセスパーツが、磁気ブラシ帯電用の帯電スリーブである、
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。
前記再利用可能なプロセスパーツが、二成分現像剤である、
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。
前記再利用可能なプロセスパーツが、磁気ブラシ帯電用の磁性粒子である、
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。
前記再利用可能なプロセスパーツが、前記感光体である、
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。
前記再利用可能なプロセスパーツが、現像剤収容容器である、
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。
前記再利用情報が、画像信号によって印字が行われた量に対応する印字量情報である、
ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記プロセスカートリッジは、前記帯電手段と、前記現像手段と、前記感光体とを一体的にプロセスカートリッジ化したものである、
ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記印字量情報が、前記露光手段により前記感光体を露光している時間又は露光していない時間のいずれか一方の時間をカウントしたカウント値情報である、
ことを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の画像形成装置。
印字量情報が、前記画像信号によって印字されるドット数をカウントしたカウント値情報である、
ことを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の画像形成装置。
画像形成装置本体と、前記画像形成装置本体に対して装着される着脱自在なプロセスカートリッジとを備え、帯電・露光・現像・転写手段を含むプロセス手段によって感光体上に形成したトナー像を記録材上に転写する画像形成装置において、
前記プロセスカートリッジ側には、
前記プロセスカートリッジにおける再利用可能なプロセスパーツについての再利用情報を記憶する、読み出し／書き込み可能な記憶手段を設け、
前記画像形成装置本体側には、
画像信号によって印字が行なわれた量に対応する印字量情報を前記記憶手段に書き込み／読み出しを行う制御手段と、
前記印字量情報をカウントして前記制御手段を介して前記記憶手段に記憶されている情報に加算するカウント手段と、
前記プロセスカートリッジの耐久劣化に対応する印字量の設定値を記憶する設定値記憶手段と、
前記印字量情報の積算値と前記設定値記憶手段の設定値を比較する比較手段とを設け、
前記比較手段によって、前記記憶手段から前記制御手段を介して読み出された印字量情報の積算値を、前記設定値記憶手段に記憶された設定値と比較してその大小関係に応じて、前記帯電手段の帯電バイアス値を変更する、
ことを特徴とする画像形成装置。