JP2012088455A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】塗布剤を使用することなくクリーニング部材のめくれの発生を低減する画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、像担持体１と、前記像担持体にトナー像を形成する現像手段４と、前記像担持体の残留トナーを除去するクリーニング部材２と、前記像担持体の回転方向を、画像形成時の回転方向である第１の方向と、第１の方向とは逆方向の第２の方向に制御する制御手段とを備えており、前記制御手段は、前記像担持体を前記第２の方向に回転させて前記現像手段により前記像担持体にトナー像を形成することで、前記クリーニング部材にトナーを供給する様に制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置の像担持体上に残留するトナーの除去に関する。

電子写真方式の画像形成装置には、装置本体に着脱可能なカートリッジを使用するものがある。カートリッジとは、像担持体や現像剤であるトナーを１つにまとめたものであり、内部の部品の寿命が到来した時には、カートリッジの交換を行う。

画像形成装置においては、紙などの記録媒体に転移せず像担持体に残った残留トナーを除去する必要がある。このため、特許文献１は、ゴムなどの弾性部材で形成されるクリーニング部材のエッジを像担持体表面に対して、カウンタ方向に圧接して残留トナーをかきとる構成を提案している。なお、カウンタ方向とは、図１１に示す様に、クリーニング部材２のエッジが、矢印で示す像担持体１の回転方向とは、ほぼ反対を向いている状態を意味する。

したがって、像担持体１が画像形成のため矢印の方向に回転している間、クリーニング部材２は、像担持体１に食い込むような力を受けることになる。これにより、クリーニング部材２が像担持体１に引っ張られて、図１１の点線で示す様に、像担持体の回転方向に湾曲、つまり、めくれる可能性がある。クリーニング部材２が図１１の点線で示す様にめくれると、クリーニング機能が低下したり、摩擦熱が発生してトナー融着が生じたりする。

上記問題を回避するため、クリーニング部材２のエッジ部に残るトナーを、像担持体１とクリーニング部材２の潤滑剤として作用させる方法が利用されている。

上記トナーを潤滑剤として利用する構成において、新品のカートリッジのクリーニング部材２にはトナーが供給されていない。そのため、新品のカートリッジの、像担持体１又はクリーニング部材２には、トナーの代わりとなる潤滑用の塗布剤をあらかじめ付着させて出荷している。これにより、トナーがクリーニング部材２に行き渡るまでの間、塗布剤によってクリーニング部材２のめくれを回避するようにしている。

特開平０３−１５８８８３号公報

しかしながら、塗布剤をあらかじめ付着させて出荷させる場合、塗布剤の材料費、付着工程の設備費、作業時間の増加などの理由により、カートリッジの製造コストが増加するという問題がある。また、画像形成中に像担持体１上の残留トナーが少なくなることも生じ得る。この場合にもめくれが発生する可能性が高くなる。

したがって、本発明は、クリーニング部材のめくれの発生を低減する画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の画像形成装置は、
像担持体と、前記像担持体にトナー像を形成する現像手段と、前記像担持体の残留トナーを除去するクリーニング部材と、前記像担持体の回転方向を、画像形成時の回転方向である第１の方向と、第１の方向とは逆方向の第２の方向に制御する制御手段とを備えており、前記制御手段は、前記像担持体を前記第２の方向に回転させて前記現像手段により前記像担持体にトナー像を形成することで、前記クリーニング部材にトナーを供給する様に制御することを特徴とする。

像担持体を画像形成時とは逆の方向に回転させてクリーニング部材にトナーを供給することでめくれの発生を抑え、クリーニング部材に潤滑剤として作用するトナーを供給することができる。本発明においては、塗布剤を必要としない、若しくは、大幅に削減できるので、画像形成装置は、安価なカートリッジを利用することができる。

本発明の第一実施形態の画像形成装置の構成図である。 本発明の第一実施形態におけるタイミングチャートである。 本発明の第一実施形態におけるフローチャートである。 本発明の第二実施形態の画像形成装置の構成図である。 本発明の第三実施形態の画像形成装置の構成図である。 回転方向保持部の構成図である。 本発明の第四実施形態の画像形成装置の構成図である。 本発明の第四実施形態におけるフローチャートである。 本発明の第五実施形態におけるフローチャートである。 本発明の第五実施形態におけるタイミングチャートである。 クリーニング部材のめくれを説明する図である。

本発明を実施するための形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。

(第一実施形態)図１に示す様に、円筒状の像担持体１は、モータ８によって駆動される。より詳しくは、制御部１０がモータドライバ９に回転駆動信号を送り、モータドライバ９が、モータ８を駆動する。なお、図１の矢印Ａで示す画像形成時の像担持体１の回転方向を正転方向（第１の方向）と、その逆方向、つまり、図１の矢印Ｂの方向を逆転方向（第２の方向）と呼ぶものとする。像担持体１は、正転方向と逆転方向の両方向に回転可能な様に構成されており、制御部１０は、像担持体１の回転方向を制御する。

画像形成時、正転方向に回転する像担持体１に対して、帯電部３は、帯電高圧電源部１４から印加される帯電バイアスにより、像担持体１の表面を一様な電位に帯電する。露光部１５は、像担持体１の表面に静電潜像を形成する。なお、露光部１５の発光タイミングは、制御部１０が制御する。現像部４の現像ローラ５には、現像高圧電源部１２から現像バイアスが印加されており、現像ローラ５は、像担持体１の静電潜像にトナーを供給して像担持体１上にトナー像の形成を行う。また、現像部４は、現像ローラ５が像担持体１に供給するトナーの量を制御するための、現像ブレードとも呼ばれる調整部材１１を有している。転写部６は、転写高圧電源部１３からの転写バイアスにより、像担持体１上のトナー像を図示しない記録媒体に転写する。その後、記録媒体は、図示しない定着部に搬送され、定着部は、記録媒体にトナー像を定着する。

像担持体１から記録媒体に転写しきれず残留した残留トナーは、像担持体１の回転に伴いクリーニング部材２の位置に移動し、クリーニング部材２によって像担持体１上から除去される。なお、クリーニング部材２は、図１に示す様に、像担持体１の正転方向に対してカウンタ方向に向けられており、像担持体１と接触している。なお、制御部１０は、帯電高圧電源部１４、現像高圧電源部１２、転写高圧電源部１３の出力電圧値をそれぞれ制御する。また、像担持体１、クリーニング部材２、帯電部３及び現像部４は、カートリッジ７として一体化されており、画像形成装置に対して着脱可能な構成になっている。なお、ここでは一例として、増担持体１、クリーニング部材２、帯電部３及び現像部４が、カートリッジ７として一体化されている構成により説明したが、本発明はこれに限定されない。カートリッジ７は、少なくとも像担持体１又は現像部４を有する構成でも良い。

続いて、図２を用いて本実施形態における画像形成装置の動作を説明する。制御部１０は、カートリッジ７が新たに装着されたものであることを検出した場合、時刻ｔ１で像担持体１を逆転方向に駆動する。その後、時間ｔ２で現像バイアスとして−４００Ｖを出力する。この時点において、像担持体１の表面は０Ｖであるため、マイナスに帯電されているトナーが像担持体１の表面に付着する。

制御部１０は、時刻ｔ３で現像バイアスをオフにする。これにより時刻ｔ２からｔ３までの期間だけ、像担持体１上にトナー像が形成される。このトナー像を形成する時間は、トナーがクリーニング部材２の潤滑剤として十分に機能するために必要な量を考慮して決定する。形成したトナー像は像担持体１の逆転方向の回転に伴い、クリーニング部材２を通過して、クリーニング部材２と転写部６の間の位置まで進んでいく。

像担持体１が逆転方向に回転中、クリーニング部材２のエッジは、像担持体１の回転方向に対して非カウンタ方向となる。したがって、塗布剤やトナーなどの潤滑剤がクリーニング部材２や、像担持体１の表面に存在しなくても、クリーニング部材２のめくれの発生を抑えることができる。制御部１０は、トナー像が転写部６に到達する前のタイミングである時刻ｔ４において像担持体１の回転方向を正転方向に切り替える。これは、トナー像が転写部６を汚さない様にするためである。また、時刻ｔ４において、クリーニング部材２には、トナーが供給されている。このトナーは、潤滑剤として作用するので、像担持体１を正転方向に回転させたとしても、クリーニング部材２のめくれが生じる可能性は大変低くなる。なお、トナー像が転写部６に到達する前のタイミングにて像担持体１の回転方向を正転方向に切り替える形態にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、トナー像が転写部６まで移動したとしても、転写部６に適切なバイアスを印加することで転写部６の汚れを抑えることができる。この様な場合にも、クリーニング部材２にはトナーが供給されているため、像担持体１を正転方向に回転させたとしても、クリーニング部材２のめくれが生じる可能性は大変低くなる。

トナー付着処理は、時刻ｔ５において終了し、続いて、制御部１０は、クリーニング処理を開始する。クリーニング処理とは、帯電部３に付着したトナーを像担持体１側に戻し、クリーニング部材２や現像部４で回収する処理である。まず、時刻ｔ５において、制御部１０は、帯電部３に−１０００Ｖの帯電バイアスを印加する。これにより像担持体１の表面電位は−４００Ｖとなる。像担持体１の表面全体の帯電後、帯電部３は、像担持体１の表面に対しては正極性となる−２００Ｖと、負極性となる−６００Ｖの帯電バイアスを交互に印加する。帯電部３に汚れとして付着するトナーは、負極性のものがほとんどであるが、一部、正極性に反転したトナーが存在する。したがって、像担持体１の表面電位に対して正負両極性バイアスを帯電部３に印加することで、両極性のトナーを帯電部３から電気的に除去することができる。その間、現像部４は、−１００Ｖの現像バイアスを出力する。現像バイアスは、像担持体１の表面電位よりも高い電圧であり、画像不良が発生しない程度の電圧値を選択する。また、転写部６は、像担持体１の表面電位よりも低い、−８００Ｖを出力する。これにより、像担持体１上のトナーが転写部６に付着することを防ぐ。

続いて、本実施形態における処理を説明する。図３に示す様に、制御部１０は、トナー付着処理が必要であると判定した場合、Ｓ１において、像担持体１を逆転方向に回転させる。その後、Ｓ２及びＳ３において、像担持体１の回転が安定するまでの時間だけ待機した後、現像部４が現像バイアスを出力する。Ｓ４において、クリーニング部材２の潤滑性を確保するに十分なトナー像を形成する時間だけ待機し、現像部４は、Ｓ５において、現像バイアスの印加を停止する。Ｓ６において、形成したトナー像がクリーニング部材２と転写部６の間の位置に移動後、制御部１０は、Ｓ７において、ドラムの回転方向を正転方向に切り替える。その後、Ｓ８において、クリーニング部材２にトナーが十分に行き渡たる時間だけ待機して、トナー付着処理は終了する。トナー付着処理の実行後、帯電部３のクリーニング処理を行う。

以上、像担持体１を逆方向に回転させてトナーを供給することにより、めくれの発生を防止しつつ、あらかじめ付着させる塗布剤の量を減少、或いは、零にすることができる。なお、上述した実施形態における電圧値は、一例であって、他の電圧値を使用することもできる。

（第二実施形態）続いて、第二実施形態の説明を行う。なお、以後に説明する実施形態において、第一実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を使用して詳細な説明は省略する。また、図１に示す構成要素のうち、以下の実施形態の説明に必要でないものについては図示しない。図４において、像担持体１及び現像ローラ５は同じモータ８で駆動され、画像形成時、像担持体１は矢印Ａで示す正転方向に、現像ローラ５は、矢印Ｃで示方向に回転する。逆に、トナー付着処理時、像担持体１は矢印Ｂで示す逆転方向に、現像ローラ５は、矢印Ｄで示す方向に回転する。

調整部材１１は、画像形成時、つまり、矢印Ｃで示す方向に回転する現像ローラ５が供給するトナー量を調整するための部材である。しかしながら、トナー付着処理時において、現像ローラ５は、矢印Ｄで示す方向に回転しているため、調整部材１１は機能せず、必要以上のトナーを供給する可能性がある。本実施形態は、逆転方向用調整部材２１を設け、現像ローラ５が矢印Ｄで示す方向に回転した時にも、トナー供給量の制御を行うものである。

（第三実施形態）続いて、図５を用いて第三実施形態の説明を行う。第二実施形態は、逆転方向用調整部材２１を設けるものであった。本実施形態においては、モータ８と現像ローラ５を駆動するギヤの間に回転方向保持部３１を配置する。図６に示す様に、モータ８の回転は、１つ以上の第一中間ギヤ３３−１及び３３−２を介して像担持体１を駆動する像担持体駆動ギヤ３７及び回転方向保持部３１の振り子ギヤ３４と噛み合っている。振り子ギヤ３４は、支点３２を軸としてピボット運動をする様に構成されており、図１０の実線又は点線の２つの状態に設定することができる。現像ローラ５を駆動する現像ローラ駆動ギヤ３８と回転方向保持部３１との間の第二中間ギヤ３９−１〜４の数は、振り子ギヤ３４を実線の状態とすると奇数であり、点線の状態とすると偶数になる。したがって、モータ８の回転方向により振り子ギヤ３４の位置を切り替えることで、現像ローラ駆動ギヤ３８は常に一定の方向、つまり、図５の矢印Ｃで示す方向とすることができる。よって、画像形成時及びトナー付着処理時の両方において、調整部材１１により、トナー量を制御することが可能になる。なお、本実施形態において、像担持体１と現像ローラ５は非接触の構成になっている。本実施形態は、サイズの制限等により、カートリッジ７の内部に逆転方向用調整部材２１を設けることが困難な場合に有効である。

（第四実施形態）続いて、図７を用いて本発明の第四実施形態について説明する。本実施形態においては、カートリッジ７に、新品識別部４０を設けている。新品識別部４０としては、例えば、不揮発性メモリを使用する。カートリッジ７の出荷時、不揮発性メモリには新品であることを示す情報を記憶しておく。制御部１０は、不揮発性メモリの情報の読み取り及び書き込みを行うことができる。

続いて、本実施形態における処理を説明する。図８に示す様に。制御部１０は、Ｓ４１において、ドアが閉じられた直後又は電源投入直後か否かを判断する。ドアが閉じられたことや、電源投入が行われたことは、カートリッジ７の交換が行われた可能性が高いからである。ドアが閉じられた直後又は電源投入直後である場合、制御部１０は、Ｓ４２において、不揮発性メモリの情報を読み取り、カートリッジ７が新品であるか否かを判定する。カートリッジ７が新品でない場合は、そのまま何もせずに終了する。カートリッジ７が新品である場合には、既に説明した様に、Ｓ４３及びＳ４４において、トナー付着処理及びクリーニング処理を実行する。その後、制御部１０は、Ｓ４５において、不揮発性メモリ４の情報を「新品」から「使用済み」に更新する。なお、新品識別部４０として、ヒューズを用いることもできる。具体的には、ヒューズをカートリッジ７内に設け、ヒューズが溶断されていない状態を新品とし、ヒューズが溶断された状態を使用済みとする。制御部１０は、ヒューズが溶断されているか否かを、ヒューズに電流が流れるか否かにより判定する。また、制御部１０は、規定値以上の電流を流してヒューズを溶断することで、「新品」から「使用済み」に変更する。以上、カートリッジ７が新品の場合にのみ、トナー付着処理を実施することで、無駄なトナー消費量を抑えることができる。

（第五実施形態）クリーニング部材２の潤滑剤となるトナーは、像担持体１上の残留トナーを利用する。しかしながら、画像形成に必要なトナー量が少ない場合には、残留トナーも少なくなる。したがって、記録材に転写するトナー量が少ない、つまり、低印刷率の画像の形成を長期に渡って連続して行うと、クリーニング部材２の潤滑剤となるトナーが減少し、めくれが発生する可能性が高くなる。本実施形態では、画像形成装置に、計数部を設け、低印刷率の画像形成が、閾値、つまり、所定枚数以上継続した場合に、トナー付着処理を実行する。

まず、図９に示す様に、制御部１０は、第１の閾値以下の印刷率である画像形成が、第２の閾値枚数だけ継続したか否かを判断する。ここで、印刷率は、１頁の全画素数に対する印刷画素数の割合である。図示しない計数部は、露光部１５がオンした回数すなわち印刷画素数を計数することにより印刷率を求める。さらに、計数部は、印刷率が第１の閾値以上である画像形成が発生するまで、画像形成枚数をカウントする。なお、印刷率が第１の閾値以上の画像形成が発生するとカウントを零にリセットする。制御部１０は、計数部のカウント値が第２の閾値に達した場合、Ｓ５２において、画像形成処理を中断する。その後、制御部１０は、Ｓ５３において、像担持体１の除電処理を行う。これは、トナー付着処理の前に、ドラム電位を安定化させるためである。その後、制御部１０は、既に説明した様に、Ｓ５４及びＳ５５において、トナー付着処理及びクリーニング処理を行う。その後、Ｓ５６において、画像形成処理を再開する。以上の処理を総ての画像を処理するまで継続する。

図１０を用いて、像担持体１の除電処理の詳細を説明する。制御部１０は、画像形成中にトナー付着処理が必要と判断した場合、時刻ｔ１１において露光部１５をオフにする。続いて、時刻ｔ１２において、現像バイアス出力をオフにする。さらに、時間ｔ１３において、帯電バイアス出力及び転写バイアス出力をオフとし、ドラムの回転方向を正転方向から逆転方向に切り替える。時刻ｔ１３から像担持体１の除電処理を行う。まず、時刻ｔ１４において露光部１５をオンにし、時刻ｔ１５まで像担持体１全体を露光する。これにより像担持体１上の電位が除去され表面電位が安定する。その後、時刻ｔ１５からｔ１９までトナー付着処理を、時刻ｔ１９からｔ２０までクリーニング処理を実行する。その後、画像形成を再開するため、時刻ｔ２１において帯電バイアスを出力し、時刻ｔ２２で露光部１５をオンとし、時刻ｔ２３で現像バイアス及び転写バイアスを出力する。

以上、本実施形態では、低印刷率の画像形成が長期間継続された場合に、トナー付着処理を画像形成途中に入れることで、クリーニング部材２のめくれを防止する。また、本発明において、トナー付着処理は、像担持体１を逆転方向に回転させて行うため、トナー付着処理実行中にめくれが発生することはない。したがって、画像形成途中における、トナー付着処理の実行判断は、印刷率の画像形成枚数だけを考慮すればよい。つまり、トナー付着処理開始から、トナーがクリーニング部材２に達するまでの時間等を考慮する必要はない。したがって、トナー付着処理の発生頻度を低下させることが可能となり、トナー付着処理で使用されるトナー量を減らすことが可能となる。また、画像形成処理の途中で発生するトナー付着処理による待ち時間（ダウンタイム）を減少させることができる。

Claims (9)

1. 像担持体と、
   前記像担持体にトナー像を形成する現像手段と、
   前記像担持体の残留トナーを除去するクリーニング部材と、
   前記像担持体の回転方向を、画像形成時の回転方向である第１の方向と、第１の方向とは逆方向の第２の方向に制御する制御手段と、
   を備えており、
   前記制御手段は、前記像担持体を前記第２の方向に回転させて前記現像手段により前記像担持体にトナー像を形成することで、前記クリーニング部材にトナーを供給する様に制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記像担持体、又は、前記現像手段の少なくとも１つを有するカートリッジが着脱可能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。
3. 前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段を、さらに備えており、
   前記制御手段は、前記トナー像が前記クリーニング部材と前記転写手段の間の位置まで移動した後、前記像担持体の回転方向を前記第１の方向に切り替える、
   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。
4. 前記現像手段は、前記像担持体にトナーを供給する現像ローラと、前記現像ローラが供給するトナー量を調整する調整部材を備えており、
   前記現像ローラは、前記像担持体が第１の方向に回転しているときと、第２の方向に回転しているときでは異なる方向に回転し、
   前記調整部材は、前記現像ローラの各回転方向に対して設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記現像手段は、前記像担持体にトナーを供給する現像ローラを備えており、
   前記像担持体の回転方向に関わらず、前記現像ローラの回転方向を一定にする回転方向保持手段を、さらに備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記カートリッジは、新品であるか否かを示す情報を保持する新品識別手段を備えており、
   前記制御手段は、前記カートリッジの新品識別手段が新品であることを示している場合に前記クリーニング部材にトナーを供給する様に制御することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
7. 前記制御手段は、全画素数に対する印刷画素数の割合が第１の閾値より低い画像形成が、第２の閾値で示す枚数だけ連続した場合に、前記クリーニング部材にトナーを供給する様に制御することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記制御手段は、全画素数に対する印刷画素数の割合が第１の閾値より低い画像形成が、第２の閾値で示す枚数だけ連続した場合、前記像担持体の表面全体を露光した後に、前記クリーニング部材にトナーを供給する様に制御することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記像担持体の表面を帯電させる帯電手段を、さらに備えており、
   前記制御手段は、前記クリーニング部材にトナーを供給した後、前記像担持体の電位に対して正極性となる電位と、負極性となる電位を交互に前記帯電手段に印加させることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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