JP2007271871A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像器又は現像剤の交換時に廃棄されるトナーを、感光体ドラムのリフレッシュに利用することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体と、前記感光体上の潜像を現像剤により顕像化する現像器と、前記現像器及び／又は前記現像剤の劣化状態を判定する判定手段３０４と、前記感光体をクリーニングするリフレッシュ手段３０６と、前記判定手段３０４の判定結果に基づいて、前記リフレッシュ手段３０６を起動する制御手段３０５とを備える。判定手段３０４が現像器等が劣化していると判定すると、制御手段３０５が現像器等の交換時期であるとみなすとともに、リフレッシュ手段３０６を起動させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置に関し、詳しくは、現像器又は現像剤の交換を必要とする画像形成装置に関する。

一般に、複写機、プリンタ等の画像形成装置は、感光体ドラムを一様に帯電させる帯電工程と、帯電させた感光体ドラムに光を照射して潜像を形成する露光工程と、潜像にトナーを付着させて可視像を形成する現像工程と、感光体ドラムと転写体の間で可視像を用紙に転写する転写工程と、現像された可視像を用紙に溶融定着する定着工程の一連のプロセスを経ることで画像形成を行っている。

そして、次の画像形成に備えるため、感光体ドラムに摺擦するクリーニングブレード、クリーニングローラ等のクリーニング機構によって感光体ドラム上に残留したトナーを除去することが一般的に行われている。

ところが、上記クリーニング工程においても、帯電工程で発生したイオン生成物等までも取り除くことができない場合があり、それらが原因でしばしば像流れといわれる現象が起きることが知られている。高湿環境にて画像形成を行った場合、イオン生成物が湿気を吸収することで、感光体ドラム上においてイオン生成物が付着した部分の電気抵抗が低下し、この電気抵抗の低下が露光による潜像の形成に悪影響を与えるためである。

そこで、画像形成をしていないときに外添処理剤が含まれたトナーを感光体ドラムに付着し、クリーニングブレード等により感光体ドラム表面をクリーニングするいわゆるリフレッシュ処理が知られている。クリーニングブレード等を用いる場合、エッジ部を感光体ドラム表面に当接させることにより、感光体ドラムの回転に伴って、感光体ドラムの表面が摺擦されるとともにその表面に付着した残留トナー、イオン生成物、紙粉等は掻き取られる。このようなリフレッシュ処理は周知の技術であり、例えば特開平０６−６７５００号公報においては、定期的にリフレッシュ処理が行われる画像形成装置が公開されている。

一方、現像器内のトナーの帯電量（単位重量当りの電荷量）が環境によって変動したり経時的に変動したときに、感光体ドラム上に形成するトナー像のトナー付着量がばらついて、出力画像の画像濃度が安定しなかったり、地肌汚れが発生するという問題があった。そこで、このような現象を解決するため、現像器内の劣化トナーを新たなトナーと置換して現像剤をリフレッシュする方法がとられている。この場合、現像器内の所定量のトナーを感光体ドラムに付着させ、クリーニングブレードにより感光体ドラムから除去することで劣化トナーを強制的に消費するようになっている。感光体ドラムから除去されたトナーは、回収容器に回収され廃棄されることとなる。

また、劣化するのはトナーだけではなく、現像器自体にも劣化による寿命がある。現像器の劣化は、主として軸受部の劣化、現像ローラ表面の磨耗、あるいは現像剤の劣化等の原因により生ずるが、これらの原因は、現像器の駆動時間に大きく影響を受ける。劣化による現像器の寿命は、一般に画像形成装置本体の寿命よりは短いため、現像器を装置本体に着脱可能にすることで、交換可能な構成としていることが多い。また、現像器の交換時期としては、例えば現像器の積算駆動時間、あるいは積算印刷枚数等が所定の限界値に達したときに、現像器の寿命がきたとみなしてこれを交換する画像形成装置が知られている。なお、現像器の交換において、劣化した現像器内のトナーは、現像器とともに廃棄されることとなる。
特開平０６−６７５００号公報

ところが、感光体ドラムのリフレッシュ処理において、感光体ドラムに付着するトナーは、除去された後に回収容器に回収されることとなる。このため、トナーの無駄使いを極力抑える観点から、感光体ドラムには必要最小限のトナーを付着させるにとどまり、その結果、感光体ドラム表面の不要物等を完全に除去することができないことがあった。

一方、上述したように劣化に伴う現像器又は現像剤の交換時において廃棄されるトナーを有効に活用することができないかという要求があった。

本発明は、上記従来の問題を解決するために提案するものであって、廃棄される現像器内のトナーを利用することで、十分な量のトナーを用いて感光体ドラムをリフレッシュすることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係る第１の画像形成装置は、感光体と、前記感光体上の潜像を現像剤により顕像化する現像器とを備えるとともに、前記現像器及び／又は前記現像剤の劣化状態を判定する判定手段と、前記感光体をクリーニングするリフレッシュ手段と、前記判定手段の判定結果に基づいて、前記リフレッシュ手段を起動する制御手段とを備えている。

判定手段が現像器および現像剤の劣化状態を判定することができるため、これらを交換する時期を検知することができる。さらに、現像器や現像剤の交換時期が検知されると、制御手段がリフレッシュ手段を起動することにより、交換に伴い不要となる現像器内のトナー、あるいは劣化した現像剤を、感光体ドラムのリフレッシュ処理に利用することができる。このため、通常の画像形成時に使用するトナーをリフレッシュ処理のために使用する必要はなく、結果としてトナーの無駄な消費を抑えることができる。

本発明に係る第２の画像形成装置は、感光体と、前記感光体上の潜像を現像剤により顕像化する現像器とを備えるとともに、前記現像器及び／又は前記現像剤の劣化状態を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果を表示する表示手段と、前記感光体をクリーニングするリフレッシュ手段と、前記表示手段に表示された判定結果に基づくユーザの操作に基づいて、前記リフレッシュ手段を起動する制御手段とを備えている。

判定結果が表示される表示手段により、ユーザは、現像器等が劣化しているか否かを知ることができ、その結果これらの交換を行う必要があると判断した場合は、リフレッシュ処理を実行するよう操作することができる。すなわち、ユーザは現像器等の交換をするとき、交換に先駆けて任意のタイミングでリフレッシュ処理を開始することができる。このことにより、リフレッシュ処理中は画像形成処理を実行することができなくなることから、リフレッシュの開始時期をユーザの手動操作にて調整することができるという利点がある。

判定手段は、積算印刷枚数を算出する印刷枚数カウンタを有する構成にしてもよい。印刷枚数カウンタにより積算印刷枚数を計測することで、現像器や現像剤の劣化状態を把握することができ、その結果これらの交換時期を検知することができる。

また、判定手段は、現像器の積算駆動時間を算出する駆動時間カウンタを有する構成にしてもよい。駆動時間カウンタにより現像器の駆動時間を計測することで、現像器や現像剤の劣化状態を把握することができ、その結果現像器や現像剤の交換時期を検知することができる。

以上のような構成を採用することにより、本発明では、現像器又は現像剤の交換等に伴って廃棄するトナーを感光体ドラムのリフレッシュ処理に利用することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。この実施の形態では、デジタル複写機として本発明を具体化している。

図１は、本実施の形態における複写機１００の全体構成を示す概念図である。ユーザが複写機を利用して原稿の印刷を行う場合、原稿を例えば原稿台１０３に載置し、原稿台１０３近傍に供えられた操作ボタンに対して印刷の指示を行う。当該指示があると、以下に示す各部（駆動部）が作動することで、印刷が行われる。

画像読取部１０１において、光源１０４から照射された光は、原稿台１０３に置かれた原稿に反射し、ミラー１０５、１０６、１０７によって撮像素子１０８に導かれる。撮像素子１０８は受光した光を光電変換することで、原稿の画像データが生成される。

画像形成部１０２に備えられた感光体ドラム１０９は、一定速度で所定の方向に回転し、その周囲には、回転方向の上流側から順に、帯電器１１０、露光器１１１、現像器１１２、転写器１１３、クリーニングユニット１２２などが配置されている。帯電器１１０は、感光体ドラム１０９表面を一様に帯電させる。露光器１１１は、画像読取部１０１によって読み取られた画像データに応じて光を照射し、感光体ドラム１０９上に静電潜像を形成する。現像器１１２は、交換可能に設けられており、前記露光器１１１によって形成された静電潜像にトナーを付着させ、感光体ドラム１０９上にトナー像を形成する。転写器１１３は、感光体ドラム１０９上のトナー像を用紙に転写する。クリーニングユニット１２２は、感光体ドラム上に残留したトナーをクリーニングする。このようにして、感光体ドラム１０９が回転することによりこれらの一連のプロセスが行われる。

また画像形成部１０２は、印刷を行うときは、何れか１つの給紙カセット１１４から用紙１枚をピックアップローラ１１５を用いて搬送路へ引き出される。搬送路に引き出された用紙は、搬送ローラ１１６やレジストローラ１１７で感光体ドラム１０９と転写器１１３の間に送り込まれる。

定着装置１１８において、加熱ローラ１１９と加圧ローラ１２０の間を用紙が通過すると、熱と用紙への押圧力によって可視像が用紙に定着する。定着を適切に行うため、加熱ローラの熱量は紙種に応じて最適に設定されている。画像形成部１０２は、定着装置１１８を通過した用紙を排紙トレイ１２１へ排紙する。

図２は、本実施形態の感光体ドラム１０９周辺の概略構成を示す図である。本実施の感光体ドラム１０９は、アモルファスシリコンから構成されているが、特に限定されるわけではなく例えば有機感光体であってもよい。

本実施形態では、非磁性或いは磁性のトナーと磁性キャリヤ（例えば鉄粉やフェライト）とからなる二成分現像剤が使用されるが、特に限定はされず、非磁性或いは磁性のトナーからなる一成分現像剤を使用することもできる。また、本実施形態のように感光体ドラム１０９がアモルファスシリコンから構成される場合、トナーには、例えばシリカ、チタン等の研磨剤が外添されていることが好ましい。これに対して、感光体ドラム１０９が有機感光体から構成されている場合は、表面の削りすぎを防止するため、研磨剤は外添されないのが好ましい。

現像ユニット１１２は、感光体ドラム１０９に隣接して設けられており、感光体ドラム１０９上の潜像をトナーで顕像化する現像器２０５、および現像器２０５にトナーを供給するトナー補給機構２０６を備えている。トナー補給機構２０６は、ホッパー２０８下部の補給ローラー２０９が所定のタイミングで回転するのに伴って、ホッパー２０８内のトナーが現像器２０５内へ供給される機構となっている。このトナー補給機構２０６により、現像において消費されたトナーを絶えず現像器２０５内に補給することが可能となり、トナーとキャリアの混合比を常に一定に保つことができる。

現像器２０５内では撹拌ローラ２１０により、キャリアとトナーが攪拌されており、補給トナーが速やかに現像剤中に均一に混合されることとなる。現像器２０５内で帯電されたトナーは、その静電力によって現像ローラ２０７に一時的に拘束された後、感光体ドラム１０９上の潜像面へと移動して可視像化される。

現像ユニット１１２により感光体ドラム１０９に形成されたトナー像は、転写器１１３へ転写されるが、転写しきれずに残留した現像剤を除去するためクリーニングユニット１２２が設けられている。

クリーニングユニット１２２は感光体ドラム１０９に隣接して設けられており、感光体ドラム１０９表面をクリーニングするクリーニングブレード２０１及びクリーニングローラ２０２を備えている。クリーニングブレード２０１は、感光体ドラム１０９の表面を傷つけないよう、例えばポリウレタンなどの弾性材からなり、そのエッジ部２０１aは感光体ドラム１０９表面に当接している。エッジ部２０１aが感光体ドラム１０９表面を研磨摺擦することで、感光体ドラム１０９上に残留したトナーは除去される。

クリーニングローラ２０２は、例えばスポンジから構成されており、図示しないバネの付勢力で感光体ドラム１０９に押圧された状態で回転可能となっている。クリーニングローラ２０２の回転方向は感光体ドラム１０９の回転方向と逆方向になっていることで、感光体ドラム１０９の表面を効果的にクリーニングできるようになっている。なお、本実施形態では、クリーニングブレード２０１とクリーニングローラ２０２をクリーニング手段として用いているが、いずれか一方のみ、若しくは例えばクリーニングブラシ等の他のクリーニング手段を用いてもよい。

クリーニングユニット１２２にはトナー搬送管２０３を介して回収容器２０４が配設されている。したがって、感光体ドラム１０９から除去された現像剤は、トナー搬送管２０３を通って回収容器２０４へと回収される。

図３は、本実施形態の複写機における制御ブロック図である。
本複写機には全体の制御を司るコントローラ３０１が備えられている。コントローラ３０１には、入力データや制御プログラムを記憶するメモリ３０２が設けられている。このメモリ３０２は一時的にデータを保管するＲＡＭ、及び制御プログラムを記憶するＲＯＭ等の記憶手段で構成されている。したがって、コントローラ３０１はＲＯＭに記憶されているプログラムに従って各駆動部の制御を行う。さらに、コントローラ３０１には、所定の制御プログラムをインストールすることにより、後述する印刷枚数カウンタ３０３、および比較判定部３０４が構築されている。

メモリ３０２には、劣化により現像器１１２の交換をする時期の目安となる積算印刷枚数の設定値（第1限界印刷枚数３０２ａ）のデータが格納されている。この第1限界印刷枚数３０２ａの設定値は、現像器１１２の寿命に関連する現像器の駆動時間から逆算して求められる。これは、現像器１１２の駆動時間は、現像器１１２の劣化に影響を与えるからであり、限界となる駆動時間は例えば標準仕様等によって定められている。

印刷枚数カウンタ３０３は、本複写機により実際に印刷された積算印刷枚数３０３ａを算出する。積算印刷枚数３０３ａは、画像形成部によって現在までに印刷された枚数に、今回の印刷枚数を加えることで算出することができる。この印刷枚数カウンタ３０３により算出された積算印刷枚数３０３ａのデータは、印刷が行われるたびにメモリ３０２に一時的に記憶される。

比較判定部３０４は、印刷枚数カウンタ３０３により算出された積算印刷枚数３０３ａと、メモリ３０２に予め記憶されている第１限界印刷枚数３０２ａとを比較して、積算印刷枚数３０３ａが第１限界印刷枚数３０２ａを超えているか否かを判定する。この判定の結果、積算印刷枚数３０３ａが第１限界印刷枚数３０２ａを超えている場合、その旨の信号が比較判定部３０４からリフレッシュ制御部３０５へと出力される。信号を受信したリフレッシュ制御部３０５は、劣化により現像器１１２を交換すべきであるとみなすとともに、交換に先駆けて、リフレッシュ手段３０６に対して現像器１１２内のトナーを用いてリフレッシュ処理を行うよう制御する。リフレッシュ処理は、まず感光体ドラムを帯電器によって一様に帯電し、露光器によって全面露光することによって開始される。こうすることで、現像器１１２から感光体ドラム１０９表面にトナーを付着させることができ、その結果感光体ドラム１０９全面に顕像が形成される。このとき、ホッパー２０８から現像器１１２へのトナーの供給は停止されていることから、リフレッシュ処理に用いられるトナーは、現像器１１２内のトナーに限られることとなる。

感光体ドラム１０９に付着したトナーは、クリーニングブレード２０１及びクリーニングローラ２０２が感光体ドラム１０９の表面を摺擦することによって、掻き取られる。これにより、感光体ドラム１０９表面のイオン生成物や紙粉等の不要物をトナーとともに確実に除去し、画像流れ等の画像悪化を防止することができる。感光体ドラム１０９から除去されたトナーは、トナー搬送管を通って回収容器に回収される。

以上により、廃棄されるはずの現像器１１２内のトナーを、感光体ドラム１０９のリフレッシュに利用することができるため、廃棄トナーの有効活用と同時に、十分な量のトナーを用いて感光体ドラム１０９のリフレッシュ処理を行うことができる。

またメモリ３０２には、劣化により現像剤を交換する時期の目安となる積算印刷枚数の設定値（第２限界印刷枚数３０２ｂ）のデータも格納されている。この第２限界印刷枚数３０２ｂの設定値も、上記現像器１１２の劣化状態を示す第１限界印刷枚数３０２ａと同様、現像器１１２の駆動時間から逆算して求められる。現像器１１２の駆動時間すなわち撹拌ローラ２１０による現像剤の攪拌時間は、トナーの帯電量を変動させ、現像剤の劣化に影響を与えるからである。なお、当然のことながら、現像剤と現像器１１２の劣化の進行度合いは異なるため、この現像剤の劣化を示す第２限界印刷枚数３０２ｂの設定値は、前述の第１限界印刷枚数３０２ａの設定値とは異なった値となっている。

比較判定部３０４は、上述同様、積算印刷枚数３０３ａと、第２限界印刷枚数３０２ｂとを比較して、積算印刷枚数３０９が限界印刷枚数３０８を超えているか否かを判定する。その判定の結果、積算印刷枚数３０９が限界印刷枚数３０８を超えている場合、リフレッシュ制御部３０５は、現像剤の劣化により交換すべきであるとみなし、リフレッシュ手段３０６に対し、劣化した現像剤を用いて感光体ドラム１０９のリフレッシュ処理を行うよう制御する。リフレッシュ処理の手順については、上述と同様であるため省略する。

なお現像剤の交換は、主としてトナーと磁性キャリヤとからなる二成分現像剤が使用されている場合に行われることが多い。これは、現像器内において、トナーとキャリアとの摩擦や衝突が繰り返されると、トナーの一部がキャリアに付着してキャリア表面が汚染され、キャリアのトナーに対する帯電能力が徐々に低下するからである。

なお、上述した実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

図４は別の実施形態の複写機における制御ブロック図である。

本複写機では、現像剤又は現像器の劣化状態を判定する手段として、現像器の積算駆動時間４０３ａを算出する駆動時間カウンタ４０３が用いられている。現像器の駆動時間は、例えばトナーの帯電性能に影響を与える攪拌ローラの撹拌時間を累積することで算出することができる。ここで、現像器又は現像剤の劣化は駆動時間が長くなるほど進行するが、現像器の交換時期の目安となる積算駆動時間の設定値（第１限界駆動時間４０２ａ）、および現像剤の交換時期の目安となる積算駆動時間の設定値（第２限界駆動時間４０２ｂ）がメモリ４０２に格納されている。

したがって、比較判定部４０４は、駆動時間カウンタ４０３により算出された現像器の実際の積算駆動時間４０３ａと、メモリ４０３に予め記憶されている第１限界駆動時間４０２ａあるいは第２限界駆動時間４０２ｂとを比較して、積算駆動時間４０３ａが第１又は第２の限界駆動時間４０２ａ、４０２ｂを超えているか否かを判定する。その判定の結果、積算駆動時間４０３ａが前記限界駆動時間４０２ａ、４０２ｂを超えている場合、リフレッシュ制御部４０５は、現像剤又は現像器は劣化により交換すべきであるとみなすとともに、リフレッシュ手段４０６に対して感光体ドラムのリフレッシュ処理を実行するよう制御する。リフレッシュ処理の手順については、上述と同様であるため省略する。

図５はさらに別の実施形態の複写機における制御ブロック図である。
本複写機には、操作ボタン５０７及び表示パネル５０８が備えられている。操作ボタン５０７は、装置本体前面側の上面部に表示パネル５０８とともに並べて配置されており、複写を開始させるスタートボタン、コピー部数等を入力するテンキー、及びリフレッシュ処理を開始させるリフレッシュボタン５０７ａ等を備えている。表示パネル５０８は、種々のメッセージ等を表示させる機能を有しており、ユーザが各種メッセージの表示部分をタッチすることで、初期設定等の設定を行うことができる。

比較判定部５０４によって、積算印刷枚数５０３ａが限界印刷枚数５０２ａ、５０２ｂを超えていると判定された場合、その旨のメッセージが表示パネル５０３に表示される。この表示により、ユーザは現像器又は現像剤が劣化しており交換時期に至っていることを知ることができる。現像器又は現像剤を交換すべきであることを知ったユーザは、これらの交換に先駆けてリフレッシュ処理を実行することができる。

リフレッシュ処理は、ユーザがリフレッシュボタン５０７ａを押下することで開始される。リフレッシュボタン５０７ａはリフレッシュ制御部５０５に接続されており、ユーザに押下されると、リフレッシュ制御部５０５にリフレッシュ信号が送信される。リフレッシュ信号を受信したリフレッシュ制御部５０５は、リフレッシュ手段５０６に対して感光体ドラムのリフレッシュ処理を開始するよう制御する。リフレッシュ処理の手順については、上述と同様であるため省略する。

ユーザは、表示パネル５０３により現像剤又は現像器が交換時期に至っていることを通知された場合、自ら交換作業を行うか、あるいは保守要員に連絡して交換作業を依頼することになる。ここで、保守要員に交換作業を依頼する場合において、ユーザは保守要員が来るまで必ずしもリフレッシュボタン５０７ａを押下する必要はない。これは、リフレッシュ処理が一旦開始されると、リフレッシュ処理中は画像形成処理を行うことができなくなるからである。すなわち、保守要員が来るまでリフレッシュボタン５０７ａを押下しないことで、リフレッシュ処理直前まで画像形成処理を実行するためである。そして、保守要員が来た段階で、はじめてリフレッシュボタン５０７ａを押下し、リフレッシュ処理を開始させることとなる。このようにして、リフレッシュボタン５０７ａを設けてリフレッシュ処理の開始を手動操作にすることで、その開始時期を調整することができる。

なお、ここでは、積算印刷枚数５０３ａから現像器又は現像剤の劣化状態を判定しているが、上述同様、現像器の積算駆動時間を現像器等の劣化状態の判定条件として用いることもできる。

本発明にかかる画像形成装置は、現像器又は現像剤の交換時において、廃棄されるトナーを感光体のリフレッシュに利用することができ、複写機やプリンタ、ファクシミリ、複合機など様々な機器に有用である。

本実施の形態における複写機の概略構成を説明するための図。 本実施の形態における感光体ドラム周辺の概略構成を示す図。 本実施の形態における制御関連の構成を示す概略ブロック図。 別の実施の形態における制御関連の構成を示す概略ブロック図。 更に別の実施の形態における制御関連の構成を示す概略ブロック図。

符号の説明

１００ 複写機
３０１ コントローラ
３０２ メモリ
３０２ａ 第１限界印刷枚数
３０２ｂ 第２限界印刷枚数
３０３ 印刷枚数カウンタ
３０３ａ 積算印刷枚数
３０４ 比較判定部
３０５ リフレッシュ制御部
３０６ リフレッシュ手段

Claims (4)

1. 感光体と、
   前記感光体上の潜像を現像剤により顕像化する現像器と、
   前記現像器及び／又は前記現像剤の劣化状態を判定する判定手段と、
   前記感光体をクリーニングするリフレッシュ手段と、
   前記判定手段の判定結果に基づいて、前記リフレッシュ手段を起動する制御手段と、
   を備えている画像形成装置。
2. 感光体と、
   前記感光体上の潜像を現像剤により顕像化する現像器と、
   前記現像器及び／又は前記現像剤の劣化状態を判定する判定手段と、
   前記判定手段の判定結果を表示する表示手段と、
   前記感光体をクリーニングするリフレッシュ手段と、
   前記表示手段に表示された判定結果に基づくユーザの操作に基づいて、前記リフレッシュ手段を起動する制御手段と、
   を備えている画像形成装置。
3. 前記判定手段が、積算印刷枚数を算出する印刷枚数カウンタである
   請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記判定手段が、前記現像器の積算駆動時間を算出する駆動時間カウンタである
   請求項１又は２に記載の画像形成装置。
   
   
   

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