JP2006017769A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 感光体ドラム上に残留したトナーを現像装置に回収するトナーリサイクルを行って、しかも現像装置内に存在する劣化トナーの割合を少なくして画像品質の低下が生じることのないようにする。
【解決手段】 現像装置１４は感光体ドラム１１を画像データに応じて露光して得られた静電潜像を現像してトナー像とし、クリーニングユニット１６は感光体ドラム上のトナーをクリーニングする。画像形成の際には、感光体ドラム上のトナー像を転写した後感光体ドラム上に残留するトナーは現像装置にリサイクルされ、非画像形成の際には、現像装置からトナーを感光体ドラムに吐き出して、例えば、クリーニングユニットを感光体ドラムに当接させて感光体ドラム上のトナーを回収する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真プロセスを用いた複写機、プリンター、又はファクシミリ装置等の画像形成装置に関し、特に、感光体ドラム等の潜像担持体上に形成されたトナー像を転写した後、潜像担持体に残留するトナーを回収してリサイクルする画像形成装置に関するものである。

一般に、画像形成装置において、感光体ドラム等の潜像担持体上に形成されたトナー像の転写を行った後、潜像担持体に残留するトナーを現像装置に回収してリサイクルするようにしたものが知られており、例えば、潜像担持体に残留するトナーをクリーニングするクリーニングユニットから現像装置へトナーを回収するトナー搬送経路を設けて、トナー搬送経路を介してクリーニングユニットからトナーを現像装置に回収するようにしたものがある。

さらには、トナー像転写後の感光体ドラム表面に残留するトナーをクリーニング装置によって回収して、この回収トナーを、搬送スパイラルを内蔵したトナー送り用搬送管を通して現像装置内にリサイクルする際、トナー送り用搬送管の途中に、トナー廃棄容器に通じる開閉可能な開口部を設けて、この開口部を、一定のタイミングで開放するようにして、開口部が開放されている際に、トナー送り用搬送管を通るトナーをトナー廃棄容器内に捕集するようにしたものがある（特許文献１参照）。

特開２００１−１３４１５８公報（段落（００１９）〜段落（００３３）、第１図〜第３図）

従来の画像形成装置においては、トナーをリサイクルする際、クリーニング装置によって回収されたトナーを、トナー送り用搬送管を通して現像装置内に搬送するようにして、この際、一定のタイミングで開口部を開閉して、トナー送り用搬送管を通るトナーをトナー廃棄容器内に捕集するようにしているものの、つまり、劣化したトナーが多くなると、開口部を開いて、トナー送り用搬送管を通るトナーをトナー廃棄容器内に捕集するようにしているものの、トナー送り用搬送管は現像装置内に連通しているから、開口部を開いたとしてもトナー送り用搬送管を通って劣化したトナーが現像装置に送り込まれてしまうことがある。

特に、上述のようにして、トナーを現像装置にリサイクルする際においては、印刷枚数が増加すると、劣化トナーの割合が増加する結果、開口部を開いても劣化トナーが全てトナー廃棄容器に捕集されず、現像装置内にもリサイクルされてしまうことになる。そして、現像装置中の劣化トナーが増加した状態で、再度現像に用いられると、劣化トナーによって良好な現像が行われないことがある。

この結果、転写後の画像に画像カブリが生じるばかりでなく、ドット再現性の低下等画質の劣化が発生してしまうことになる。つまり、回収したトナー中の劣化トナーによって画像品質が低下してしまうという課題がある。

従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、潜像担持体上に残留したトナーを現像装置に回収するトナーリサイクルを行って、しかも現像装置内に存在する劣化トナーの割合を少なくして画像品質の低下が生じることのない画像形成装置を提供することを目的とするものである。

そこで、本発明はかかる課題を解決するために、潜像担持体を画像データに応じて露光して得られた静電潜像を現像してトナー像とする現像手段と、前記潜像担持体上のトナーをクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置において、画像形成の際前記潜像担持体上のトナー像を転写した後前記潜像担持体上に残留するトナーを前記現像手段で回収し、非画像形成の際前記現像手段からトナーを前記潜像担持体に吐き出して前記クリーニング手段を動作させて前記クリーニング手段によって前記潜像像担体上のトナーを回収する回収制御手段を有することを特徴とするものである。

本発明では、例えば、前記画像形成の際前記現像手段に現像バイアスが印加され、前記回収制御手段は、該回収制御手段が動作される際に前記現像バイアスと逆極性の吐出バイアスを前記現像手段に印加して前記現像手段から前記潜像担持体にトナーを吐き出す。

本発明では、例えば、前記クリーニング手段は少なくともクリーニングブレードを有し、前記回収制御手段は該回収制御手段が動作される際に前記クリーニングブレードを前記潜像担持体に当接させる。

また、本発明では、前記クリーニング手段は少なくともクリーニングローラを有し、前記回収制御手段は該回収制御手段が動作される際に前記クリーニングローラを前記潜像担持体に当接させるとともに、該潜像担持体上のトナー電位と逆極性のクリーニングバイアスを前記クリーニングローラに印加するようにしてもよい。なお、前記クリーニング手段で回収されたトナーは廃棄トナーとして廃棄される。

以上のように、本発明の画像形成装置は、画像形成の際、感光体ドラム等の潜像担持体上のトナー像を転写した後潜像担持体上に残留するトナーを現像手段で回収し、回収制御手段が動作した際、現像手段からトナーを潜像担持体に吐き出して、クリーニング手段を駆動しクリーニング手段によって潜像像担体上のトナーを回収するようにしたので、トナーリサイクルが行えるばかりでなく、現像手段中の劣化トナーの割合が増加することがなくなって、画像品質の低下が生じることがないという効果がある。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１を参照して、図１は本発明の実施例１による画像形成装置の一例を示す図であり、図示の画像形成装置１０は潜像担持体である感光体ドラム１１を備えており、感光体ドラム１１の周囲には、帯電器１２、露光器１３、現像装置１４、転写ローラ１５、クリーニングユニット１６、及び除電器１７が配置されている。

画像形成を行う際には、帯電器１２によって感光体ドラム１１の表面が均一に帯電されて、画像データに応じて露光器１３によって、感光体ドラム１１の表面が露光されて、感光体ドラム１１上に静電潜像が形成される。そして、感光体ドラム１１上の静電潜像は現像装置１４中の現像ローラ１４ａによって現像されてトナー像とされる。

感光体ドラム１１と転写ローラ１５とのニップ部には記録用紙（図示せず）が搬送され、感光体ドラム１１上のトナー像が記録用紙に転写像として転写された後、記録用紙は定着装置（図示せず）に搬送され、ここで、記録用紙上のトナー像が定着されて排紙される。転写後、感光体ドラム１１上に残留する残留トナーは、後述するようにして、現像装置１４で回収される。つまり、残留トナーはリサイクルされることになる。

図１に示す画像形成装置１０においては、図示はしないが、現像装置１４内の現像ローラ１４ａにはバイアス電源から現像バイアス（ＤＣ＋ＡＣ）が印加され、これによって、現像ローラ１４ａによって感光体ドラム１１上の静電潜像が現像される。一方、クリーニングユニット１６にはクリーニングローラ１６ａ及びクリーニングブレード１６ｂが備えられ、クリーニングブレード１６ｂはクリーニングローラ１６ａよりも感光体ドラム１１の回転方向下流側に位置付けられており、後述するようにして、クリーニングローラ１６ａ及びクリーニングブレード１６ｂによって感光体ドラム１１上のトナーが除去されて、搬送スパイラル１６ｃによって廃棄トナー経路を通って廃棄トナー容器（図示せず）に送られる。

なお、図示はしないが、クリーニングブレード１６ｂを取り外して（無くして）、後述するようにしてクリーニングバイアス源からクリーニングローラ１６ａにクリーニングバイアスを印加して、感光体ドラム１１上のトナーを除去するようにしてもよい。

ここで、図１及び図２を参照して、いま、画像形成が開始すると（印字スタート：ステップＳ１）、制御装置（図示せず）は、内蔵タイマーを起動して現像装置１４の駆動時間を計測する（現像駆動時間計測：ステップＳ２）。なお、画像形成が開始される時点においては、クリーニングユニット１６は感光体ドラム１１から離間して、クリーニングローラ１６ａ及びクリーニングブレード１６ｂは感光体ドラム１１から離れた状態となっている。そして、画像形成の際には、帯電器１２がオンされ、感光体ドラム１１が帯電された後、露光器１３によって画像データに応じて露光が行われ、感光体ドラム１１上に静電潜像が形成される。

例えば、帯電の際には、感光体ドラム１１の表面は３００Ｖの電位となり、露光された部分（静電潜像）では電位が低下する。一方、現像バイアスとして現像シフトバイアス＝＋２００Ｖ、Ｖｐｐ＝１．４ｋＶ、周波数＝１．５ｋＨｚのバイアスが現像ローラ１４ａに与えられ、これによって静電潜像がトナーによって現像される。

感光体ドラム１１上のトナー像は転写ローラ１５によって記録紙に転写される。そして、感光体ドラム１１に残留したトナーはクリーニングユニット１６でクリーニングされることなく（クリーニングユニット１６は感光体ドラム１１から離間した状態である）、除電器１７で除電された後、帯電器１２で帯電されて、現像装置１４に至る（この際、露光器１３は動作させない）。この際には、感光体ドラム１１の表面は、３００Ｖに帯電しているので、現像ローラ１４ａに現像バイアス（シフトバイアス２００Ｖ、Ｖｐｐ＝１．４ｋＶ、周波数＝１．５ｋＨｚ）が印加された状態では、感光体ドラム１１上の残留トナーは現像装置１４に回収されて、トナーリサイクルが行われることになる（この回収トナーには劣化トナーが多く含まれている場合が多い。なお、劣化トナーとは、チャージアップ又は帯電不良等の画像形成の際に現像されにくいトナーをいう）。

現像駆動時間が予め設定された時間（所定の時間）となると（ステップＳ３）、制御装置は、現像装置１４内に回収されたトナーが増加したと判断して（つまり、劣化トナーの割合が増加したと判断して）、印字動作を一旦停止する（ステップＳ４）。つまり、非画像形成時とする。

図３も参照して、制御装置はバイアス電源を制御して、現像ローラ１４ａに吐出バイアスを与えて、現像装置１４からトナーを感光体ドラム１１上へ吐き出させる（トナー吐き出し開始：ステップＳ５）。この際には、感光体ドラム１１は回転駆動されているものの、帯電器１２及び露光器１３はオフ状態とされ、さらに、吐出バイアスは、その直流成分が現像バイアスと逆極性のバイアスである（例えば、−２００Ｖ）。この逆極性のバイアスによって主に劣化トナーが感光体ドラム１１上に吐き出されることになる。なお、図３ではＤＣ電圧の印加極性を正極性のバイアス印加はハイレベルで示し、負極性のバイアス印加はロウレベルで示す。

続いて、制御装置はクリーニングユニット１６を駆動して、クリーニングローラ１６ａ及びクリーニングブレード１６ｂを感光体ドラム１１に当接させる（クリーニング接触動作：ステップＳ６）。

図４（ａ）を参照すると、クリーニングユニット１６は、クリーニングユニット筐体１６ｄを有しており、このクリーニングユニット筐体１６ｄは支持部材２１の一端に支持されている。支持部材２１の他端側にはソレノイド２２が取り付けられており、この支持部材２１の略中央付近はバネ部材２３を介して画像形成装置筐体２４に連結されている。

制御装置によって、ソレノイド２２がオフされた状態では、支持部材２１の他端側がバネ部材２３によって上向きに引っ張られてソレノイド軸２２ａが伸び、図４（ａ）に実線矢印で示すように、クリーニングユニット筐体１６ｄが移動してクリーニングローラ１６ａ及びクリーニングブレード１６ｂが感光体ドラム１１から離間する。

一方、制御装置がソレノイド２２をオンすると、ソレノイド軸２２ａが退避してバネ部材２３に抗して支持部材２１の他端側が下方に引かれ、クリーニングユニット筐体１６ｄが図４（ｂ）に実線矢印で示す方向に移動して、クリーニングローラ１６ａ及びクリーニングブレード１６ｂが感光体ドラム１１に当接する。

制御装置は現像装置１４からトナー吐出しを開始した後、予め定められた時間（例えば、１０秒）経過すると、吐出バイアスをオフする（トナー吐出完了：ステップＳ７）。感光体ドラム１１上に吐き出されたトナー（以下吐出トナーと呼ぶ）は感光体ドラム１１の回転によってクリーニングユニット１６の位置に達し（この際、転写ローラ１５には通常の転写動作時とは逆極性のバイアス電圧が印加され転写ローラ１５に吐出トナーが付着するのを防止している）、クリーニングローラ１６ａ及びクリーニングブレード１６ｂによって感光体ドラム１１表面から除去されて（トナー回収完了：ステップＳ８）、搬送スパイラル１６ｃによって廃棄トナー経路を通って廃棄トナー容器に送られる。そして、トナー回収が完了すると、制御装置は、図４（ａ）で説明したようにして、クリーニングローラ１６ａ及びクリーニングブレード１６ｂを感光体ドラム１１から離間させ（クリーニング離間：ステップＳ９）、その後、制御装置はステップＳ１に戻って印字を開始する。

なお、上述の例では、ステップＳ３において、所定の駆動時間を検知するようにしたが、代わりに所定の印字枚数を検知して、印字枚数が所定の枚数を越えると、ステップＳ４に進むようにしてもよい。

このようにして、感光体ドラム１１に残留したトナーを現像装置１４で回収してトナーリサイクルを行うとともに、現像駆動時間が所定の駆動時間となるか又は印字枚数が所定の印字枚数となると、現像装置１４内に劣化トナーが増加したと判断して、一旦印字動作を停止して、現像装置１４から劣化トナーを感光体ドラム１１に吐き出すとともに、クリーニングユニット１６を感光体ドラム１１に当接して、感光体ドラム１１上の吐出トナーをクリーニングユニット１６で除去して廃棄トナー容器に送るようにしたので、トナーリサイクルが行えるばかりでなく、現像装置１４中の劣化トナーの割合が増加することがない。この結果、画像品質の低下が生じることがないという効果がある。

図５を参照すると、図５はクリーニングユニット１６がクリーニングブレードを備えていない際の吐出トナーの回収を説明するためのタイミングチャートであり、図５に示す例では、クリーニングローラ１６ａにクリーニングバイアス源が接続されている。図２で説明したようにして、現像装置１４から感光体ドラム１１上に劣化トナーが吐き出されると、クリーニングユニット１６が感光体ドラム１１に接触する。なお、図５ではＤＣ電圧の印加極性を正極性のバイアス印加はハイレベルで示し、負極性のバイアス印加はロウレベルで示す。

そして、制御装置はクリーニングバイアス源を制御して、クリーニングローラ１６ａにクリーニングバイアス（ＤＣ＋ＡＣ）を印加する。このクリーニングバイアスは、トナーと逆極性のバイアスであり、このため、感光体ドラム１１上の吐出トナーはクリーニングローラ１６ａによって良好に除去されて、搬送スパイラル１６ｃによって廃棄トナー経路を通って廃棄トナー容器に送られる。

ここで、図２で説明したようにして、トナー回収動作を行った際の画像カブリとドット再現性を評価してみた。そして、比較のため、残留トナーを全て現像装置１４に回収する場合（比較例）と比較してみた。その結果を図６に示す。

画像カブリの評価に当っては、普通紙（０．７ｇ／ｃｍ^２）の白紙画像を出力して、反射濃度計（東京電色社製のＴＣ−６Ｄ）を用いた。そして、図６において、Ａ＝０．００２未満、Ｂ＝０．００２以上０．００５未満、Ｃ＝０．００５以上０．００８未満、Ｄ＝０．００８以上とし、Ｂ以上を良とした。

また、ドット再現性（細線）の評価に当っては、潜像電界によって電界が閉じ易く、再現し難い小径（５０μｍ）の孤立ドットパターンの画像を出力して評価した。そして、図６において、Ａ＝欠損２個以下／１００個、Ｂ＝欠損３〜５個／１００個、Ｃ＝欠損６〜１０個／１００個、Ｄ＝欠損１１個以上／１００個とし、Ｂ以上を良とした。

図６に示すように、本発明による手法によれば、５００００枚印字後においても、画像カブリ及びドット再現性（細線）ともに良であるが、比較例においては、１００００枚となると、画像カブリ及びドット再現性ともに劣化することが分かる。

なお、上述の説明から明らかなように、バイアス電源、クリーニングバイアス源、クリーニングユニット離接機構、及び制御装置が集合的に回収制御手段として機能することになる。

画像形成の際、感光体ドラム上のトナー像を転写した後感光体ドラム上に残留するトナーを現像装置で回収して、非画像形成の際現像装置からトナーを感光体ドラムに吐き出して、クリーニングブレード等のクリーニング部材で感光体ドラム上のトナーを回収するようにしたから、トナーリサイクルが行えるばかりでなく、現像手段中の劣化トナーの割合が増加することがなくなって、画像品質の低下が生じることがない結果、複写機、プリンター、又はファクシミリ装置等の画像形成装置における画質の向上に適用できる。

本発明による画像形成装置の実施例１を概略的に示す図である。 図１に示す画像形成装置におけるトナー吐出し及び回収動作を説明するためのフローチャートである。 図１に示す画像形成装置におけるトナー吐出し及び回収動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。 クリーニングユニットを離間させる機構を説明するための図であり、（ａ）はクリーニングユニットが感光体ドラムから離間した状態を示す図、（ｂ）はクリーニングユニットが感光体ドラムに当接した状態を示す図である。 本発明による画像形成装置におけるトナー吐出し及び回収動作の他の例を説明するためのタイミングチャートである。 図１に示す画像形成装置によるトナーリサイクル及びトナー回収動作と従来のトナーリサイクルとを行った際の画質を比較するための図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１１ 感光体ドラム
１２ 帯電器
１３ 露光器
１４ 現像装置
１４ａ 現像ローラ
１５ 転写ローラ
１６ クリーニングユニット
１７ 除電器
１６ａ クリーニングローラ
１６ｂ クリーニングブレード

Claims (5)

1. 潜像担持体を画像データに応じて露光して得られた静電潜像を現像してトナー像とする現像手段と、前記潜像担持体上のトナーをクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置において、
   画像形成の際前記潜像担持体上のトナー像を転写した後前記潜像担持体上に残留するトナーを前記現像手段で回収し、非画像形成の際前記現像手段からトナーを前記潜像担持体に吐き出して前記クリーニング手段を動作させて前記クリーニング手段によって前記潜像像担体上のトナーを回収する回収制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像形成の際前記現像手段に現像バイアスが印加され、前記回収制御手段は、該回収制御手段が動作される際に前記現像バイアスと逆極性の吐出バイアスを前記現像手段に印加して前記現像手段から前記潜像担持体にトナーを吐き出すようにしたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記クリーニング手段は少なくともクリーニングブレードを有し、前記回収制御手段は該回収制御手段が動作される際に前記クリーニングブレードを前記潜像担持体に当接させるようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記クリーニング手段は少なくともクリーニングローラを有し、前記回収制御手段は該回収制御手段が動作される際に前記クリーニングローラを前記潜像担持体に当接させるとともに、該潜像担持体上のトナー電位と逆極性のクリーニングバイアスを前記クリーニングローラに印加するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
5. 前記クリーニング手段で回収されたトナーを廃棄トナーとして廃棄する廃棄手段を有することを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の画像形成装置。

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