JP2014126808A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】平滑度の低い紙が使用された場合でもクリーニング不良を防止しつつクリーニング機構を高寿命化せしめることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体１と、像担持体１上の回収トナーを回収するクリーニング機構６と、像担持体１の通常作像動作終了後、像担持体を通常作像時とは逆方向に回転させる逆転動作を行うように制御する制御部５０と、像担持体１に給紙される転写紙Ｐの平滑度を検出する平滑度検出装置２７と、を備え、制御部５０は、平滑度検出装置２７で検出された平滑度に応じて、逆転動作を変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリンタ、複写機及びファクシミリなどの画像形成装置に関するものである。

従来から電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、複合機などの画像形成装置は広く知られている。電子写真方式ではレーザ光で感光体に静電潜像を形成し、その潜像に沿って帯電させたトナーを付着させ、そのトナー像をPPC用紙などの記録媒体上に転写し、加熱などで記録媒体上に定着させる。

また、このような画像形成装置にて記録媒体の平滑性を検出し、画像形成の条件や補正値にフィードバックする構成が知られている。例えば、特許文献１に記載の画像形成装置では、紙の平滑度を検出して、色補正、精細度、階調、中間調、トナー量、帯電電位、露光電位、現像電位、搬送速度、転写電界、定着温度・圧力などの制御値を設定している。

一方で、紙の平滑度は紙粉量とも相関があることが分かっている。紙粉が画像形成に与える影響は大きく、例えば直接転写にて感光体のクリーニングニップ部に紙粉が滞留した場合、良好な感光体クリーニングが行えなくなるため、クリーニング不良による異常画像が発生したり、感光体フィルミングが発生したりする。またトナーリサイクルをする構成では、リサイクルトナーに含まれる紙粉の影響で、トナー落ちや地汚れといった異常画像が発生するなどの懸念がある。

また、特許文献２に記載の画像形成装置では、クリーニング性能を一定に保つために、印刷動作終了後に感光体を逆転させている。しかしながら、毎印刷動作後に一定量の感光体逆転を行うと、クリーニングブレードの先端が毎印刷動作後に変形するためクリーニングブレード先端がヘタリ易くなり、クリーニングブレードの寿命が短くなる。

そこで、本発明の目的は、平滑度の低い紙が使用された場合でもクリーニング不良を防止しつつクリーニング機構を高寿命化せしめることができる画像形成装置を提供することにある。

上述した課題を解決するため、請求項１に係る画像形成装置は、
像担持体と、
前記像担持体上の回収トナーを回収するクリーニング機構と、
前記像担持体の通常作像動作終了後、前記像担持体を通常作像時とは逆方向に回転させる逆転動作を行うように制御する制御部と、
前記像担持体に給紙される転写紙の平滑度を検出する平滑度検出装置と、を備え、
前記制御部は、前記平滑度検出装置で検出された平滑度に応じて、前記逆転動作を変更する
ことを特徴とする。

本発明によれば、平滑度検出装置で検出した平滑度によって像担持体の逆転動作を変更することができるため、紙粉がクリーニングニップ部に滞留することで発生するクリーニング不良を防止しつつクリーニング機構の長寿命化が可能となる。

本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。 本発明の画像形成装置の他の構成例を示す部分構成概略図である。 平滑度検出装置の構成例を示す説明図である。 作像ユニットの構成例を示す詳細図である。 転写紙の平滑度に対する紙粉量特性を示すグラフである。 転写紙の平滑度に対する像担持体の逆転時間特性を示すグラフ例である。 転写紙の平滑度に対する像担持体の逆転時間特性を示す他のグラフ例である。 転写紙の平滑度に対する像担持体の逆転時間特性を示すさらに他のグラフ例である。 転写紙の平滑度に対する像担持体の逆転動作を実施するスレッシュの枚数特性を示すグラフ例である。 転写紙の平滑度に対する像担持体の逆転動作を実施するスレッシュの枚数特性を示す他のグラフ例である。 転写紙の平滑度に対する像担持体の逆転動作を実施するスレッシュの枚数特性を示すさらに他のグラフ例である。 転写紙の平滑度に対する像担持体の逆転時間特性を示すさらに他のグラフ例である。

（第１の実施形態）以下、本発明の第１の実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態における画像形成装置の全体構成を示す概略図である。

作像手段１００は、反時計まわりに回転する像担持体であるドラム状の感光体１を設置し、感光体１のまわりには帯電ローラ２、現像装置３、さらにクリーニング機構６が配置してある。

また、作像手段１００の左には、書込み装置１１が設けられている。作像手段１００の上には、トナーボトル１３が設けられており、不図示の方法により回転駆動されられることにより、作像手段１００へトナーを供給している。

感光体１には、転写位置で転写ローラ５が、不図示の付勢部材によって感光体１に接するように押し当てられながら、感光体１のトナー像担持面に当接して転写ニップである圧接部を形成している。そして、図示しない電源によって転写バイアスが転写ローラ５に印加され、接地された感光体１との間に位置する転写ニップには、転写電界が形成されている。

転写ローラ５としては、金属性ローラか、あるいは芯金の周りに、体積抵抗率１×１０⁵Ω・ｃｍ〜１×１０¹²Ω・ｃｍ、厚さ２ｍｍ〜１０ｍｍ、ゴム硬度１０度〜１００度の導電性の弾性層が被覆されているものなどが挙げられる。なお、この弾性層は発泡性であってもよい。

なお、図１では、バイアス印加部として接触型の転写ローラを記載しているが、非接触型のコロナ放電器からなる転写チャージャであってもよい。また、バイアス印加部は転写ローラではなく、図２に示すような転写ベルト方式であってもよい。転写ベルト方式では、転写ベルト４を駆動ローラ１７、従動ローラ１８、転写ローラ５に掛けまわして、図中時計まわりに走行可能になっている。また、従動ローラ１８の対向には、転写ベルト４の表面をクリーニングするクリーニング部９がもうけられている。

転写ベルト４としては、体積抵抗率１０¹⁰〜１０¹⁵Ω・ｃｍ、表面抵抗率１０¹⁰〜１０¹⁵Ω／□の無端ベルトである。転写ベルト４として、例えば変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、ポリカーボネイト、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックが用いられる。さらにこれに導電性を付与する目的で、例えばアセチレンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック、酸化チタン、チタン酸カリウム、酸化錫、リチウム塩、四級アンモニウム塩等の各種導電剤を添加した、厚さ０．１〜１．０ｍｍの半導電性フィルム基体が用いられる。この半導体フィルム気体の外側に、好ましくはトナーフィルミング防止層として厚さ５〜５０μｍのフッ素コーティングを行った、２層構成のシームレスベルトが挙げられる。中間転写ベルト４および転写搬送ベルト１３の基体としては、この他に、シリコンゴム或いはウレタンゴム等に導電材料を分散した厚さ０．５〜２．０ｍｍの半導電性ゴムベルトを使用することもできる。

画像形成装置本体の下部には給紙トレイ２０が設けられている。給紙トレイ２０から給紙ローラ２１により給紙された転写紙Ｐは、レジストローラ対１９に達し、ここでスキューを修正された後、レジストローラ対１９により所定のタイミングで搬送される。

給紙トレイ２０の上には、本発明で用いる転写紙Ｐの表面の平滑度を検出する平滑度検出装置２７を備えられており、トレイ中にある転写紙表面の平滑度を測定することが可能となっている。

図３は、平滑度検出装置２７の拡大構成図である。平滑度検出装置２７は、光を転写紙Ｐの紙面に照射する発光素子２７ａと、転写紙Ｐの紙面で正反射した正反射光を受光する第１の受光素子２７ｂと、転写紙Ｐの紙面で拡散反射した拡散反射光を受光する第２の受光素子２７ｃと、を含んで構成される。平滑度の検出方法としては、まず、発光素子２７ａによって転写紙Ｐの紙面に向けて発光される。転写紙Ｐの紙面で正反射された反射光は、受光素子２７ｂによって検出される。平滑性がある表面上では、様々な反射光のうち、正反射光の光量が最も多くなり、正反射光の光量が、表面平滑性と最も良好な相関を示す。また、第２の受光素子２７ｃでは、発光素子２７ａから照射された拡散反射光を受光する。正反射光成分の検出レベルをＲａ、拡散反射成分の検出レベルをＲｂとした場合、その比Ｒａ／Ｒｂを算出し、算出した前記比を平滑度とすることで、正反射光だけを受光する場合に比べて表面平滑性をより高精度に検出することができる。 このような装置により紙の平滑度を検出することができる。他にも平滑度を検出する手段は一般的にあるため、本発明に用いるものはこれに限るものではない。

定着装置８は、加熱ローラ１４、加圧ローラ１６、加圧ローラクリーニングローラ１５により構成されており、加熱ローラ１４と加圧ローラ１６により定着ニップが形成されている。トナー像が転写された転写紙Ｐは、定着装置８によりトナー像が定着され画像が形成される。

図４は、作像ユニット１００の詳細図である。感光体１が図中半時計まわりに回転しており、感光体１の周りには、クリーニングブレード２２と帯電ローラ２と現像装置３が配置されている。現像装置３は、現像ローラ３０と現像装置３内の第一の搬送スクリュ３１と現像装置３内の第二の搬送スクリュ３２で構成されている。クリーニング機構６において、クリーニングブレード２２で回収された回収トナーは、トナー搬送スクリュ２４によりトナー搬送経路２５内を搬送される。

図５は、平滑度（Ｒａ／Ｒｂ）に対する転写紙Ｐの紙粉の量（ｍｇ）を示したグラフである。転写紙の紙粉の量は、転写紙Ｐの表面平滑度と相関があり、表面平滑度が高い紙は紙粉が少なく、表面平滑度が低い紙は紙粉が多い傾向がある。また、グラフにおける縦軸の転写紙の紙粉の量は、測定する紙を１０００枚連続通紙した後にレジストローラ対１９で回収された紙粉の重さ（ｍｇ）である。

図５で説明した通り、平滑度が高い紙は紙粉の量が少ないため、逆転量が少なくてよい。そこで、本発明では、平滑度検出装置２７で給紙トレイ２０から給紙される転写紙Ｐの平滑度（Ｒａ／Ｒｂ）を求めて、例えばマイコンからなる制御部５０へ入力する。制御部５０は、入力された平滑度の値に応じて、感光体１を通常の作像動作時の回転方向と逆方向に回転させる逆転動作を行うように駆動制御する。そして、図５に基づいて予め設定され、制御部５０に内蔵のメモリに記憶された図６の平滑度に対する像担持体の逆転時間特性から、平滑度検出装置２７から入力された平滑度に対応する逆転時間を求める。そして、平滑度が高い（紙粉が少ない）とその動作時間（逆転時間）が短く、平滑度が低い（紙粉が多い）と動作時間（逆転時間）が長くなるように、感光体１の逆転動作を変更する。それにより、感光体１の逆転量の最適化が可能となる。このことにより、転写紙Ｐの平滑度に応じた逆転時間の間だけ感光体１の逆転を行うので、クリーニング機構の長寿命化が可能となる。図６では平滑度に対する逆転時間を非線形で記載したが、画像形成装置の構成によってはこの限りではなく、線形でも構わない。また、平滑度の値は、例えば使用する転写紙Ｐ１００枚の平均値などが挙げられる。または、印刷ジョブごとに平均値を求めて、ジョブごとに変えても良い。逆転動作は、逆転時間でなく、逆転量（逆転した距離）で定めても良い。また、ここで言う逆転動作は、印刷動作終了後に行うか、プロセスコントロール終了後か、印刷動作開始前に実施することが望ましい。

以上説明したように、平滑度検出装置によって転写紙の平滑度を検出することが可能であり、平滑度が低い（表面が粗い）紙種は紙粉が多く、平滑度が高い（表面が細かい）紙種は紙粉が少ない。紙粉が多い紙が通紙されると、クリーニングニップ部（クリーニングブレード２２と感光体１と、の当接部）に突入する紙粉の量が増えるため、クリーニングニップ部に紙粉が滞留することによるクリーニング不良が発生する。また、クリーニング機構を頻繁に逆回転動作をさせると、クリーニング機構の寿命が短くなる。

そこで、本実施形態によれば、平滑度検出装置で検出した平滑度（紙粉量）によって感光体（像担持体）１の逆転動作の動作時間を変えることができるため、紙粉がクリーニングニップ部に滞留することで発生するクリーニング不良を防止しつつクリーニング機構の長寿命化が可能となる。

（第２の実施形態）次に、高温高湿環境下では、クリーニングニップ部（クリーニングブレードと感光体の当接部）におけるトナーの流動性が悪くなるため、クリーニング不良が発生しやすくなる。このため、高温高湿環境下では逆転量が多く、逆に低温低湿環境下では逆転量が少なくてよい。

そこで、本発明の第２の実施形態では、上述の第１の実施形態の構成に加えて、さらに、画像形成装置の使用環境の絶対湿度ＡＨを算出する絶対温度算出手段を備えている。絶対湿度算出手段は、画像形成装置の使用環境の温度及び相対湿度を検出する温湿度検出部６１と、該温湿度検出部６１で検出された温度及び相対湿度から絶対湿度ＡＨを算出する絶対温度算出部と、からなる。温湿度検出部６１は、例えば、使用環境の温度を検出する温度センサ及び使用環境の相対湿度を検出する湿度センサからなる。絶対湿度算出部は、例えば、制御部５０を構成するマイコンが兼用され、マイコンのメモリに、温湿度検出部で検出された温度及び相対湿度から絶対湿度を算出する絶対湿度算出テーブルが記憶されている。絶対湿度算出部は、温湿度検出部から入力される温度及び相対湿度と、絶対湿度算出テーブルと、に基づいて絶対湿度を算出する。

使用環境の絶対湿度の値をＡＨとすると、例えば、表１に示したように絶対湿度ＡＨに対して選択される逆転時間カーブを、ＡＨ＜５ではＡ、５≦ＡＨ＜１５ではＢ、１５≦ＡＨではＣに切り替えるように設定されている。また、逆転時間カーブＡ，Ｂ，Ｃは、図７に示されるように設定され、表１及び図７の逆転時間特性は、予めマイコンのメモリに記憶されている。図７に示されるように絶対湿度に対応して逆転時間カーブＡ，Ｂ，Ｃを選択することで、使用環境（外気）の温湿度、絶対湿度によって感光体１の逆転時間を変えることが可能となる。なお、前述した温湿度を検出するタイミングは、画像形成装置が省エネモードから復帰した時か、プロセスコントロールの時が望ましい。

本実施形態によれば、画像形成装置が使用される環境によって、クリーニングニップ部に滞留しているトナーおよび紙粉の流動性が変化するため、クリーニング不良の発生のしやすさが変わる。このため、平滑度感出装置で検出した平滑度に加えて絶対湿度の情報も加味して逆転時間を変えることにより、より精度の高い逆転時間の最適化が可能となる。

（第３の実施形態）次に、印字率が高いと、クリーニングニップ部におけるトナー流動性が良いため、逆転量は少なくてよい。そこで、本発明の第３の実施形態では、上述の第２の実施形態の構成に加えて、さらに、転写紙Ｐの印字率を検出する図示しない印字率検出手段を備えている。印字率検出手段で検出された印字率は、制御部５０に入力され、制御部５０は、入力された印字率に応じて、感光体１の逆転動作の動作時間（逆転時間）を変更する。

すなわち、印字率検出手段で検出された印字率をαとすると、表２に示したように印字率αに対して選択する逆転時間カーブを図８のＤ，Ｅ，Ｆと変えることで、印字率によって感光体１の逆転時間を変えることが可能となる。表２及び図８の逆転時間特性は予め設定され、マイコンのメモリに記憶されている。特に、高印字率の際に逆転時間を少なくすることにより、クリーニング機構の長寿命化が可能となる。前述した印字率は、例えば１００枚通紙の平均値などが挙げられる。または、印刷ジョブごとに平均値を求めて、ジョブごとに変えても良い。

本実施形態によれば、印字率によって、転写部で像担持体と転写紙表面が接触する面積が変わるため、クリーニングニップ部に突入してくる紙粉量が変わる。そこで、逆転の動作時間を判断する際に印字率の情報も加味することによって、より精度の高い逆転量の最適化が可能となる。

（第４の実施形態）次に、第４の実施形態では、図９に示すように、平滑度によって、逆転動作を実施するスレッシュの印刷枚数を変えている。図９の特性は、予め設定され、制御部５０のマイコンのメモリに記憶されている。制御部５０は、平滑度検出装置２７で検出された平滑度と、図９に示す特性と、から決定されるスレッシュの枚数毎の動作間隔で、逆転動作を行わせる。逆転動作は、一定の逆転時間（例えば、２００ｍｓ）の間行われる。このため、平滑度が高く紙粉が少ない転写紙Ｐでは逆転動作を実施するスレッシュの枚数が多いため、逆転動作が行われる回数が、平滑度の低い転写紙Ｐの場合よりも少なくなり（言い換えると、逆転動作の動作間隔が長くなり）、不要な逆転動作を防ぐことが可能である。

高温高湿環境下では、クリーニングニップ部におけるトナーの流動性が悪くなるため、クリーニング不良が発生しやすくなる。このため、高温高湿環境下では逆転動作が実施される間隔が狭く、逆に低温低湿環境下では逆転動作が実施される間隔が広くてよい。

そこで、絶対湿度の値をＡＨ′とすると、表３に示したように絶対湿度ＡＨ′に対して選択する逆転動作スレッシュカーブが図１０のＧ，Ｈ，Ｉと変わることで、動作環境（外気）の絶対湿度によって感光体１の逆転動作を実施する間隔を変えることが可能となる。表３及び図１０の特性は予め設定され、マイコンのメモリに記憶されている。

次に、印字率が高いと、クリーニングニップ部におけるトナーの流動性が良いため、逆転動作が実施される間隔が長くてよい。すなわち、印字率をα′とすると、表４に示したように印字率α′に対して選択する逆転動作スレッシュカーブを図１１のＪ，Ｋ，Ｌと変えることで、印字率によって感光体１の逆転動作の間隔（動作間隔）を変えることが可能となる。表４及び図１１の特性は予め設定され、マイコンのメモリに記憶されている。特に、高印字率の際に逆転動作の間隔を低印字率の場合より長くすることにより、クリーニング機構の長寿命化が可能となる。

（第５の実施形態）次に、第５の実施形態では、平滑度が低い転写紙Ｐに対して逆転時間が長くなるように制御するが、図１２に示すように、逆転時間に上限を設け、平滑度が低くなっても逆転時間を長くせず一定となるように制御する。それにより、逆転量過多による異常画像を抑制することが可能となる。図１２の特性は、予め設定され、マイコンのメモリに記憶される。

本実施形態によれば、平滑度の値によってクリーニング機構の逆転時間を変える制御にすると、平滑度が低い紙種では逆転時間が長くなりすぎてしまい逆転量が過多になってしまう。逆転量が過多になるとクリーニングニップ部の滞留トナーが転写部まで回ってきてしまうため、異常画像が発生する。すなわち、逆転時間に上限を設けることにより、逆転量過多による異常画像を抑制することが可能となる。

以上説明した種々の実施形態のように、平滑度(紙粉量)の値に応じて逆転時間や逆転動作のスレッシュを変更することにより、さらに良好な画像形成や、部品寿命の長期化につながる。このため、感光体の逆転時間は常に一定ではなく、最適な逆転時間になるように制御することにより、良好なクリーニング性の維持とクリーニング機構の長寿命化が可能となる。

以上の通り、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。かかる変形、応用によってもなお本考案の構成を具備する限り、勿論、本考案の範疇に含まれるものである。

例えば、上述の実施の形態では、平滑度、絶対湿度、印字率に応じて動作時間（逆転時間）を変更しているが、逆転量を変更してもよい。

１ 感光体（像担持体）
２ 帯電ローラ
３ 現像装置
４ 転写ベルト
５ 転写ローラ
６ クリーニング機構
８ 定着装置
９ 転写ベルトクリーニング機構
１１ 露光装置
１３ トナーボトル
１４ 加熱ローラ
１５ 加圧ローラクリーニングローラ
１６ 加圧ローラ
１７ 転写ベルト駆動ローラ
１８ 転写ベルト従動ローラ
１９ レジストローラ対
２０ 給紙カセット
２１ 給紙ローラ
２２ 感光体クリーニングブレード
２４ 回収トナー搬送スクリュ
２５ 回収トナー搬送経路
２７ 平滑度検出装置
３０ 排紙ローラ
５０ 制御部
６１ 温湿度検出部
１００ 作像手段

特開特開２００６−１２６２８１号公報 特開特開２００５−２６３３９５号公報

Claims (8)

1. 像担持体と、
   前記像担持体上の回収トナーを回収するクリーニング機構と、
   前記像担持体の通常作像動作終了後、前記像担持体を通常作像時とは逆方向に回転させる逆転動作を行うように制御する制御部と、
   前記像担持体に給紙される転写紙の平滑度を検出する平滑度検出装置と、を備え、
   前記制御部は、前記平滑度検出装置で検出された平滑度に応じて、前記逆転動作を変更する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記平滑度検出装置で検出された平滑度に応じて、前記逆転動作の動作時間または動作間隔を変えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記平滑度検出装置で検出された平滑度が低い時は、平滑度が高い時に比べて動作時間が長くなるまたは動作間隔が短くなるように制御する特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 環境の絶対湿度を検出する絶対湿度検出部をさらに備え、
   前記制御部は、前記平滑度検出装置で検出された平滑度と、前記絶対湿度検出部で検出された前記絶対湿度と、に応じて、前記逆転動作の動作時間を変更することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、前記絶対湿度検出部で検出された前記絶対湿度が高い時は、前記絶対湿度が低い時に比べて動作時間が長くなるまたは動作間隔が短くなるように制御することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 印刷後の転写紙の印字率を感出する印字率検出部をさらに備え、
   前記制御部は、前記平滑度検出装置で検出された平滑度と、前記印字率検出部で検出された印字率と、に応じて、前記逆転動作の動作時間を変更することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
7. 前記制御部は、前記印字率検出部で検出された印字率が高い時は、低い時に比べて前記動作時間が短くなるまたは動作間隔が長くなるように制御する
   ことを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
8. 前記動作時間の上限が設けられていることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の画像形成装置。

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