JP2007206344A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転写クリーニングユニットにおいても画素を使用することによって補正を掛け、転写装置をクリーニングするクリーニングブレードへのトナー入力量を制御する画像形成装置を提供する。
【解決手段】クリーニングブレード１４を有する転写装置５の転写クリーニングユニット１３を備え、感光体１を主走査方向に幾つかのエリアに区分けしてそれぞれの区分ごとに前記感光体１上に書き込んだ画素数をカウントし、カウントされた画素数に応じて、非作像時に書き込みを行うような制御を行う制御部１０を有する画像形成装置において、前記制御部１０は、前記転写装置である転写ベルト５上に転写紙８がある時に相当する部分の画素を０と計算し、転写紙８の存在しない部分の画素に応じて前記転写クリーニングユニット１３へのトナー入力量を決める。
【選択図】図１

Description

本発明は、クリーニングブレードを有する転写装置の転写クリーニングユニットを備えている電子写真方式の画像形成装置に関するものである。

画像形成装置に用いるブレード方式のクリーニング装置において、クリーニングブレードに対してトナーは感光体との滑りを良くする潤滑剤として機能するとともに、クリーニングブレードを削る研磨剤としても機能している。
そのため、トナーがまったく入力されないと、感光体とクリーニングブレードの滑り性が悪くなって、クリーニングブレードのエッジが欠け易くなったり、このクリーニングブレードが捲れたりする。逆に、トナーの入力量が多いと、クリーニングブレードが磨耗して、少ない画像形成回数でトナーのすり抜けが発生する。
そのため、一定の場所にだけ偏ってトナーが入力されると、その場所のみクリーニングブレードの磨耗が促進されて、トナーのすり抜けが発生し易くなったり、クリーニングブレードが欠けたり、捲れたりするという問題がある。
例えば、カラー用画像形成装置でカラーとして赤文字ばかり使用するようなユーザでは、マゼンタとイエローのトナーは消費されるが、シアンのトナーは地肌汚れ分しか供給されないため、シアンのＰＣＵのクリーニングブレードはエッジ欠けが発生し易くなったり、ブレード捲れが発生し易くなったりする。

また、使用されている色でも、中央にばかりパターンがあるような場合などはクリーニングブレードの中央が磨耗しやすくなり、両端部は捲れ易くなったりする。とくに、画像の濃度などを調整するための調整用のパターンは、一定枚数ごとにセンサの位置のみに作像される。
そのため、その部分のクリーニングブレードの磨耗が早くなる傾向にあり、その部分が磨耗してクリーニング性が落ちると、本来、ユーザには見えてはいけないはずのパターンがクリーニングブレードをすり抜けて、感光体１周後の転写紙上に地肌汚れとして転写されてしまう。

上述した問題を解決するために、従来から幾つかの技術が提案され、また、主に転写紙に転写された後の転写残トナーの入力量偏差を緩和するために、主走査方向に分割した画素をカウントしてその画素数に応じてパターンを入力する方法も知られている（例えば、特許文献１乃至３参照）。
特許文献１には、クリーニングブレードのクリーニング不良を防止するためにトナーを供給する技術が開示されており、さらに、画像検出用のパターンなどがあると入力量が偏ることなども開示されている。
また、特許文献２には、主走査方向に像担持体を複数に分割して形成される領域毎での書き込みで書き込んだ画素数をカウントし、その画素カウントに応じて、非作像時にトナーをクリーニングブレードに供給する画像形成装置が開示されている。さらに、特許文献３には、転写ベルト上にパターンを作成する技術が開示されている。
特開平１０−１８６９８９号公報 特開平９−８０９９７号公報 特開２００４−２７２２８８公報

しかしながら、タンデム型の画像形成装置の場合、画像調整用のパターンは転写ベルト上に転写されることが多い。例えば、特許文献３に記載されているような色合わせのパターンなどは、各感光体上に書いていても意味がなく、転写ベルト上に転写されたものを読み込むことで補正が可能になる。
また、濃度調整用のパターンは感光体上で読み取られることもあれば、転写ベルト上に転写して転写ベルト上で読み取られる場合もあるが、いずれの場合も転写紙の無い場所で作られる。

転写にとっては、通常の印刷中は転写紙と転写紙の地肌汚れ分だけしか入力されないのに対して、これらのパターンは直接転写クリーニング装置に入力されることになり、クリーニングの負荷となり易い。
しかも画像と違ってセンサのある位置にのみ作成されるため、感光体クリーニング装置よりも転写クリーニング装置の方が、入力量偏差が発生し易い。しかもその入力量はその時の転写電流などの大きさにより影響される。
そこで、本発明の目的は、転写クリーニングユニットにおいても画素を使用することによって補正を掛け、転写装置をクリーニングするクリーニングブレードへのトナー入力量を制御する画像形成装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、感光体と、感光体上に静電潜像を書き込む書き込みユニットと、該静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、該感光体上のトナー像を転写紙上に転写する転写装置と、該転写装置をクリーニングするクリーニングブレードを有した転写クリーニングユニットと、を備え、前記感光体を主走査方向に複数のエリアに区分けしてそれぞれのエリアごとに前記書き込みユニットから感光体上に書き込んだ画素数をカウントし、カウントされた画素数に応じて、非作像時に書き込みを行う制御部を有する画像形成装置において、前記制御部は、前記転写装置を構成する転写ベルト上の転写紙がある部分の画素を０と計算し、転写紙の存在しない部分の画素に応じて前記転写クリーニングユニットへのトナー入力量を決めることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、タンデム式として前記転写ベルトに沿って複数の感光体が配置されており、前記転写クリーニングユニットへのトナー入力量は各感光体上の転写紙間相当の位置に作像される画素の総和で決める請求項１記載の画像形成装置を特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、前記転写クリーニングユニットへの入力パターンが、最後に書き込みを行う感光体上で形成する請求項２記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、１分間での生産性がｎ［枚］、プロセス線速ｖ［ｍｍ／秒］、最初に書き込みを始める感光体の転写位置から最後に書き込みを行う感光体の転写位置までの間の距離Ｌ［ｍｍ］、Ｌ／（６０／ｎ×ｖ）を計算し、その小数点以下の数値を繰り上げた数をｍとする時、最大紙間×書き込み幅×ｍに相当する面積の画素カウント数を記憶できる大きさのメモリを備える請求項２または３記載の画像形成装置を特徴とする。

本発明によれば、転写紙と転写電流の条件によって変わる転写クリーニング装置への入力量の差を補正することにより、転写クリーニング装置のクリーニングブレードに入力されるトナー量を正しく求めることができるので、転写クリーニング装置のクリーニングブレードへのトナー入力量の偏差をより均等にすることができ、ブレードの磨耗、欠け、捲れによるクリーニング不良を抑制することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態の主要部を示す概略図である。本画像形成装置Ａにおいて、画像形成は次のように行われる。
感光体１の上方には、感光体１表面を均一に帯電する帯電部材２、及び書き込みユニット３が配置されている。帯電部材２によって均一に帯電された感光体１表面はＣＰＵ１０からの信号に応じてレーザ光が照射されて感光体１表面に書き込みを行い、静電潜像が形成される。
書き込まれた静電潜像は現像装置４からのトナーによって現像されてトナー像となり、転写装置５によってタイミングを合わせてレジストローラ対１１から搬送されてきた転写紙８にトナー像が転写される。
転写後に感光体１上に残ったトナーはクリーニング装置６についているクリーニングブレード７によって掻き取られる。転写紙８は定着装置９によってトナー像が定着されて、機外に排出される。図１において、符号１２は濃度センサ、１３はクリーニングブレード１４を備えた転写クリーニングユニットを示している。

本発明は、感光体１と、感光体上に静電潜像を書き込む書き込みユニット３と、該静電潜像をトナーにより現像する現像装置４と、該感光体上のトナー像を転写紙上に転写する転写装置５と、該転写装置をクリーニングするクリーニングブレード１４を有した転写クリーニングユニット１３と、を備え、感光体１を主走査方向に複数のエリアに区分けしてそれぞれのエリアごとに書き込みユニットから感光体上に書き込んだ画素数をカウントし、カウントされた画素数に応じて、非作像時に書き込みを行う制御部を有する画像形成装置において、制御部は、転写装置を構成する転写ベルト上の転写紙がある部分の画素を０と計算し、転写紙の存在しない部分の画素に応じて転写クリーニングユニットへのトナー入力量を決めるようにした構成が特徴的である。

図２は書き込みユニットで書き込まれた画像の第１の状態を示す図である。図３は書き込みユニットで書き込まれた画像の第２の状態を示す図である。図４は書き込みユニットで書き込まれた画像の分割の状態を示す図である。
図２に示すような画像を本画像形成装置で作像する場合、図３のような形で感光体１上に潜像が書き込まれていく。すると、図２のＡの部分に相当する感光体１のクリーニングブレード７のエッジには多くの転写残トナーが入力されるのに対して、Ｂの部分に入力されるトナーはほとんどない。
このように感光体１のクリーニンブブレード７のエッジへのトナーの入力量に偏差がある場合に、画像を連続で通紙すると、Ａの部分に相当する感光体１のクリーニングブレード７のエッジは磨耗し易くなり、Ｂの部分に相当するエッジは欠けたり、捲れたりし易くなる。このことは従来技術の特許文献２などでも説明されている。

そこで、感光体１のクリーニングブレード７のエッジへの入力量を算出するために、図４にあるように感光体１のクリーニングブレード７に対して垂直な方向で画像を分割し、それぞれのエリアで書き込んだ画素数を算出するような処理を行う。
具体的には、６００ｄｐｉの画像に対してクリーニングブレード７を３００ドットずつ分割するような形でエリアを区切り、その３００ドット幅の縦帯内に書き込まれた画素をＲＡＭ１６内に和を算出していく。

次に、ＣＰＵ１０が算出した各エリアの画素をＲＯＭ１７内に予め持っているテーブルと比較する。このテーブルの数値との比較で画素が少ないと判断されたエリアについては、その画素に応じたパターンを生成し、非作像時にクリーニングブレード７へのトナー入力量を補正するようなパターンを作像する。
すると作像中にトナー入力の少なかったエリアには多めのトナーが、作像中にトナー入力の多かったエリアには少ないトナーが供給されるので（又は作像中にトナー入力の多かったエリアにはまったくトナーが入力されないので）、クリーニングブレード７への入力トナー量の偏差を均すことができる。

直接転写式の場合は転写紙８がある時は作像したトナーは転写されて転写紙８上にあるか、転写残として感光体クリーニング装置７に入力されるため、転写クリーニングユニット１３のところには入力されない。
また、幅の小さい転写紙などでは転写紙の存在しない部分でも転写電流が印加されるので転写紙の存在しない領域に作成された隠しパターンなどは転写されて高い割合で転写クリーニングユニット１３に入力される。転写紙間では転写電流を下げることが多いのでパターンを作ってもそれは低い割合でしか転写クリーニングユニット１３に入力されない。

これに対して、転写クリーニングユニット１３の場合について考えると、転写紙８に転写されるような画像として作成されたパターンはほとんどが転写紙８に、そして転写残は感光体クリーニング装置６に移動する。そのため、転写クリーニング装置１３への入力トナーは、
１．順次搬送される転写紙８と転写紙８との間に地肌汚れ（かぶり）として付着しているトナー
２．直接転写ベルト５に書き込まれる画像調整用のパターン
が主なものとなり、実際の画像形成（転写紙に転写される画像）のための画素は転写の入力量には寄与しない。
そのため、書き込みの画素から計算するためには、感光体１のクリーニング装置６のクリーニングブレード７への入力とは別の計算をする必要がある。ここで、求めたいのは転写クリーニングブレード１４への入力トナー量の偏差であり、地肌汚れのトナーは全幅均一であるため、転写紙間のパターンの偏差のみを計算すればよい。

本実施の形態では転写ベルト５上で濃度調整用のパターンを読み込むようにしているため、転写紙８と転写紙８の間で１５ｍｍ（３５４ドット）×１２ｍｍ（２８３ドット）のベタパターンを作成した。この時の書き込みの画素は各エリアに（２４ドット＋３００＋３０ドット）のように配分された。
従って、各エリアの画素は、
区分０．パターンのいない部分
転写紙間：地肌汚れ分のみ：０
区分１．パターンの一部がある部分
転写紙間：２４×２８３＝６７４２
区分２．パターンがある部分
転写紙間：３００×２８３＝８４９００
区分３．パターンの一部がある部分
転写紙間：３０×２８３＝８４９０
となる。

上述した値を、ＣＰＵ１０中に内蔵されている画素テーブルと、それぞれ比較する。この画素テーブルは、２００００ごとに次の表１のような換算係数を持っている。
表１

区分１及び３に関しては画素換算値０、区分２については画素換算値４と計算し、それぞれの端数（区分１なら６７４２、区分２では８４９００−８００００＝４９００、区分３では８４９０）は別途メモリに格納される（この端数は１回横スジパターンを作成するとそのエリアに対してはクリアされる）。

この画素換算値２０ごとにそのエリア以外のエリアに対して、１ｍｍ（２３ドット）の横ラインを発生させるようにした。よって、区分２の偏差についてはパターン５回に１回そのエリアを除く全エリアに横スジを書き込み、転写し、転写ベルトクリーニング装置１３にトナー入力した。
この時の横スジは他の各エリアに対して、１３８００（２３×６００）の画素を発生させる。そのため、区分３のエリアについてはパターン５回ごとに８４９０×５＋１３８００＝５６２５０の画素が生じるため、パターン３６回ごとに１回、区分３のエリアを除くエリアに対して、１ｍｍの横スジを発生させる。
このように転写紙の部分の画素を除いて転写ベルトクリーニングユニット１３に直接入力される画素から計算することにより、転写クリーニングユニット１３への入力トナー量偏差を抑制することができる。

図５は本発明による画像形成装置の第２の実施の形態の主要部を示す概略図である。この画像形成装置Ａでは転写搬送ベルト５上に並んだ複数の感光体１上でそれぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエローのトナーに対応した画像が形成される。
各感光体１上でのトナー像の形成は、給紙装置１５から搬送された転写紙８の転写搬送ベルト５上の動きに合わせて転写できるようにタイミングをずらして行われる。なお、図中、符号ＴＣはトナーカートリッジを示している。
最初にイエローの転写位置でイエローのトナー像が転写紙に転写され、その上にマゼンタのトナー像、シアンのトナー像が順に重ねられ、最後にブラックのトナー像が転写紙上に転写されて定着ユニット９で定着される。また、転写搬送ベルト５上のトナーは転写搬送ベルトクリーニングユニット１３のクリーニングブレード１４によって清掃される。

この画像形成装置Ａでは各感光体クリーニング装置（ここでは詳述せず）に入力されるトナー量は各感光体１に対して書き込まれた画素を計算すれば求められるが、転写に対してはすべての感光体１上に、転写紙間に作成されたパターンが入力されることになる。
そのため、タンデム式の画像形成装置の場合は、各感光体１上の転写紙間相当の位置に作像される画素を区分ごとにすべて加算して、その区分ごとの総画素数を基に転写クリーニングユニット１３へのトナー入力量を決めなければならない。

タンデム式の画像形成装置の場合は、感光体クリーニングブレード７への入力量はそれぞれの感光体１上に書き込まれた画素数で決まるが、転写装置は共有しているので、転写装置に面している全感光体１上に書かれた画素数が転写クリーニングユニット１３への入力量に影響する。
そこで、転写クリーニングユニット１３への入力量を計算する時に転写に面した全感光体１に書き込まれた画素数のそれぞれの区分での和を算出することによって転写クリーニングブレード１４に入力されるトナー量を正しく求めることができるので、転写クリーニングブレード１４へのトナー入力量の偏差をより均等にすることができ、ブレードの磨耗、欠け、捲れによるクリーニング不良を抑制することができる。

また、最終紙の印刷後にちょうど転写クリーニングユニット１３への入力用のパターンを作成する画素数になった場合、イエローステーションで転写クリーニングユニット１３への入力用パターンを作成するとイエロー感光体から転写クリーニングユニット１３までの移動距離が長いため、空回転が増えてしまう。
これに対して最後の黒で転写クリーニングユニット１３の入力用のパターンを作成すれば、転写クリーニングユニット１３までの距離が短いため空回転数が抑えられる。空回転数が増えると磨耗による部品劣化が徐々に進むため、空回転数はできるだけ短いほうがよく、最終ステーションにて画像を形成することで空回転を抑制できる。

タンデム式の画像形成装置において、転写クリーニングユニット１３へのトナー入力量偏差を修正するためのパターンを最下流のステーションで行うことにより、最上流のステーションから最下流のステーションまでの距離分の移動時間を短縮することができるのでダウンタイムの低減に繋がり、生産性を上げたり、ユーザの待ち時間を減らすことができる。

この画像形成装置Ａは線速１２５ｍｍ／秒で生産性が１分間に最大２８．５枚であるため、約２．１秒間隔、つまり距離にして２６３ｍｍ間隔で転写紙はレジストローラ１１から搬送される。
この時の感光体間距離が９８ｍｍであるため、イエローのステーションから黒のステーションまでの距離は２９４ｍｍとなり、転写紙の搬送間隔２６３ｍｍより長くなる。
よって、レジストローラ１１に最も近い、搬送経路上の最上流のイエローの画像が最初に作像され、その後転写紙８上で画像が重なるようにタイミングを空けて、マゼンタ、シアン、ブラックの画像が形成される。

しかし、２枚以上の連続通紙を行う場合、最下流のブラックの画像を形成するより前に最上流のイエローの作像が始まってしまう。このように、１枚分の処理を完了する前に２枚目の処理が始まってしまうので、２枚分のメモリが必要となる。
つまり、１分間での生産性がｎ［枚］、プロセス線速ｖ［ｍｍ／秒］、最初に書き込みを始める感光体の転写位置から最後に書き込みを行う感光体の転写位置までの間の距離Ｌ［ｍｍ］である画像形成装置において、Ｌ／（６０／ｎ×ｖ）を計算し、その小数点以下の数値を繰り上げた数をｍとすると、メモリの大きさは、最大転写紙間×書き込み幅×ｍに相当する面積の画素カウント数を記憶できるように確保されている必要がある。
本実施の形態の計算をすると、２９４／（６０／２８．５×１２５）＝１．１１７２であり、これを小数点以下繰り上げて２となるので、最大転写紙間×書き込み幅×２に相当する画素の記憶領域が確保されていれば、第１の実施の形態と同じような計算が可能となる。

タンデム型の画像形成装置の場合、最後のステーションで書き込み画素を算出している最中に、最初のステーションでは次の印刷のための書き込みが始まっている場合がある。そのような時にも対応できるように、最初のステーションの書き込み位置から最後のステーションの書き込み位置までの距離を考慮したメモリ領域の確保を行う。
これによって、最後のステーションでのカウント中に、最初のステーションで次の印刷のカウントが始まっても、どちらもメモリ（ＲＡＭ）１６に記憶していくことができるから、クリーニングブレード１４に入力されるトナー量を正しく求めることができるので、クリーニングブレード１４へのトナー入力量の偏差をより均等にすることができ、ブレードの磨耗、欠け、捲れによるクリーニング不良を抑制することができる。

本発明の第１の実施の形態の主要部を示す概略図である。 書き込みユニットで書き込まれた画像の第１の状態を示す図である。 書き込みユニットで書き込まれた画像の第２の状態を示す図である。 書き込みユニットで書き込まれた画像の分割の状態を示す図である。 本発明による画像形成装置の第２の実施の形態の主要部を示す概略図である。

符号の説明

Ａ 画像形成装置、１ 感光体、５ 転写装置（転写ベルト）、６ 感光体のクリーニング装置、７ 感光体のクリーニング装置のクリーニングブレード、１０ 制御部、１３ 転写クリーニングユニット、１４ 転写クリーニングユニットのクリーニングブレード、１６ ＲＡＭ（メモリ）、１７ ＲＯＭ

Claims (4)

1. 感光体と、感光体上に静電潜像を書き込む書き込みユニットと、該静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、該感光体上のトナー像を転写紙上に転写する転写装置と、該転写装置をクリーニングするクリーニングブレードを有した転写クリーニングユニットと、を備え、前記感光体を主走査方向に複数のエリアに区分けしてそれぞれのエリアごとに前記書き込みユニットから感光体上に書き込んだ画素数をカウントし、カウントされた画素数に応じて、非作像時に書き込みを行う制御部を有する画像形成装置において、前記制御部は、前記転写装置を構成する転写ベルト上の転写紙がある部分の画素を０と計算し、転写紙の存在しない部分の画素に応じて前記転写クリーニングユニットへのトナー入力量を決めることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記転写ベルトに沿って複数の前記感光体が配置されており、前記転写クリーニングユニットへのトナー入力量は各感光体上の転写紙間相当の位置に作像される画素の総和で決めることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記転写クリーニングユニットへの入力パターンは、最後に書き込みを行う感光体上で形成することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. １分間での生産性がｎ［枚］、プロセス線速ｖ［ｍｍ／秒］、最初に書き込みを始める感光体の転写位置から最後に書き込みを行う感光体の転写位置までの間の距離Ｌ［ｍｍ］、
   Ｌ／（６０／ｎ×ｖ）
   を計算し、その小数点以下の数値を繰り上げた数をｍとする時、最大紙間×書き込み幅×ｍに相当する面積の画素カウント数を記憶できる大きさのメモリを備えることを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。

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