JP3402980B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に画像形成装
置に関し、例えばカラー複写機あるいはカラープリンタ
ー等とされる、感光ドラム等の像担持体に静電潜像を形
成し、その静電潜像を現像することによってカラー画像
を形成するカラー画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のカラー画像形成装置では電子写
真方式が知られており、その画像形成過程は、まず帯電
装置によって感光ドラムを均一に帯電し、レーザ又はＬ
ＥＤによって静電潜像を形成する。次にこの静電潜像を
トナーによって現像し、このトナー像を用紙等の記録材
に転写する。これをマゼンタ、シアン、イエロー、ブラ
ックの色毎に行ない、記録材に重ねたトナー像を熱によ
って記録材に定着させるという方法でカラー画像を形成
している。この過程の中で、転写後に感光ドラム上に残
留したトナーは、クリーニング装置によって除去してい
る。

【０００３】ところで、近年、装置の低コスト化、小型
化が要求されており、感光ドラム等の像担持体の周辺に
クリーニング装置を持たない、所謂クリーナレスの装置
が提案されている。

【０００４】このようなクリーナレスの装置では感光ド
ラム上の残留トナーを除去する方法として、例えば、感
光ドラムの周辺に配置した接触方式帯電装置により、転
写後に感光ドラム上に残留した少量のトナーを一旦取り
込みその静電的特性を変化させ、再び感光体上に戻し、
その後現像装置がこのトナーを回収して再利用するとい
う方法がある。そして、電源投入時や、ジャム紙回収後
等の前多回転時には、上記方法により感光ドラム表面上
の残留トナーを回収するという制御が行なわれている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、濃度の
高い画像の現像中にジャム、停電、ユーザの不注意等に
より画像形成動作が停止し、次の電源投入が行なわれる
場合には、記録材へ転写できなかったトナーが大量に感
光ドラム上に残り、帯電装置に残留トナーを取り込む処
理に対して一旦取り込んだトナーを感光ドラム上へ戻す
処理が追い付かない。この場合、帯電装置内でトナーと
誘電ブラシを形成するフェライトキャリアが混合し、ト
ナーの量が多くなると感光ドラムの表面を所定の電位に
均一に帯電することができず、目的とする画像濃度が得
られないという問題がある。

【０００６】また、接触方式帯電装置を用いた感光ドラ
ムのクリーニングは、感光ドラム劣化の原因にもなるた
め、できる限り不要なクリーニング動作はさせないほう
がよい。

【０００７】従って、本発明の主な目的は、像担持体の
クリーニング専用装置を有しない画像形成装置におい
て、高濃度画像の現像中に画像形成動作が異常停止した
場合においても、像担持体の表面電位を所定の電位に均
一に帯電できる画像形成装置を提供することである。

【０００８】本発明の他の目的は、像担持体のクリーニ
ング専用装置を有しない画像形成装置において、不要な
クリーニング動作のない画像形成装置を提供することで
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
像担持体を帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体
上に形成された静電像を現像する現像手段と、現像動作
が異常停止されて前記像担持体上にトナー画像が残留し
ていることを検知する検知手段と、前記像担持体上に残
留したトナー画像の濃度を検出する検出手段と、を有す
る画像形成装置において、 現像動作が異常停止された状
態から復帰する際、前記像担持体上の残留トナーを前記
帯電手段により帯電しこれを前記現像手段にて回収する
通常の工程を実行後、前記帯電手段から付着トナーを吐
き出させる工程を追加して実行するか否かを前記検出手
段の出力に応じて決定することを特徴とする画像形成装
置である。

【００１０】本発明の一実施態様によると、前記帯電手
段は、磁界発生手段を内蔵し回転可能なスリーブを備
え、前記スリーブ上に形成されたキャリアによるブラシ
によって前記像担持体を帯電する。

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
を図面に則して更に詳しく説明する。 実施例１ 図１に本発明の実施例１のカラー画像形成装置の構成図
が示される。本カラー画像形成装置はカラーリーダ部と
カラープリンタ部によって構成されている。

【００１４】［カラーリーダー部の構成］図１におい
て、カラーリーダー部の上部には原稿台ガラス（プラテ
ン）３０１が横設され、その上には原稿給紙装置（Ｄ
Ｆ）３０２が配置されている。なお、原稿給紙装置３０
２の代わりに未図示の鏡面圧板を装着する構成もある。
第１キャリッジ３１４内にはハロゲンランプである光源
３０３、３０４、これら光源３０３、３０４の光を原稿
に集光する反射傘３０５、３０６、及び原稿からの反射
光又は投影光を反射するミラー３０７が装着されてい
る。又、第２キャリッジ３１５にはミラー３０７からの
反射光を更にＣＣＤ１０１に集光するためのミラー３０
８、３０９が装着されている。

【００１５】又、ＣＣＤ１０１が実装された基板３１
１、図２に示すＣＣＤ１０１以外の要素及び図３に示す
２値変換部２０１、遅延部２０２、２０３、２０４、２
０５を含む画像処理部３１２、及び、他のＩＰＵ等のイ
ンターフェイス（Ｉ／Ｆ）部３１３を備えている。

【００１６】なお、第１キャリッジ３１４は速度Ｖで、
第２キャリッジ３１５は速度Ｖ／２で、ＣＣＤ１０１の
電気的走査（主走査）方向に対して垂直方向に、駆動手
段３１６により機械的に移動することによって、原稿の
全面を走査（副走査）する。

【００１７】図２はディジタル画像処理部３１２の詳細
な構成を示すブロック図である。

【００１８】同図において、原稿台ガラス上の原稿は光
源３０３、３０４からの光を反射し、その反射光はＣＣ
Ｄ１０１に導かれて電気信号に変換される。尚、ＣＣＤ
１０１はカラーセンサーの場合、ＲＧＢのカラーフィル
ターが１ラインＣＣＤ上にＲＧＢ順にインラインに乗っ
たものでも、３ラインＣＣＤで、それぞれＲフィルタ、
Ｇフィルタ、ＢフィルタをそれぞれのＣＣＤごとに並べ
たものでも構わないし、フィルタがオンチップ化又は、
フィルタがＣＣＤと別構成になったものでも構わない。

【００１９】そして、その電気信号（アナログ信号）は
画像処理部３１２に入力され、クランプ＆Ａｍｐ．＆Ｓ
／Ｈ＆Ａ／Ｄ部１０２でサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）さ
れ、アナログ画像信号のダークレベルを基準電位にクラ
ンプし、所定量に増幅され（上記処理順番は表記順とは
限らない）、Ａ／Ｄ変換されて、例えばＲＧＢ各８ビッ
トのディジタル信号に変換される。

【００２０】そして、ＲＧＢ信号はシェーディング部１
０３で、シェーディング補正及び黒補正が施された後、
つなぎ＆ＭＴＦ補正＆原稿検知部１０４で、ＣＣＤ１０
１が３ラインＣＣＤの場合、つなぎ処理はライン間の読
取位置が異なるため、読取速度に応じてライン毎の遅延
量を調整し、３ラインの読取位置が同じになるように信
号タイミングを補正し、ＭＴＦ補正は読取速度や変倍率
によって読取のＭＴＦが変わるため、その変化を補正
し、原稿検知は原稿台ガラス上の原稿サイズを認識す
る。

【００２１】読取位置タイミングが補正されたデジタル
信号は入力マスキング部１０５によって、ＣＣＤ１０１
の分光特性及び光源３０３、３０４及び反射傘３０５、
３０６の分光特性を補正する。入力マスキング部１０５
の出力は外部Ｉ／Ｆ信号との切換え可能なセレクタ１０
６に入力される。

【００２２】セレクタ１０６から出力された信号は色空
間圧縮＆下地除去＆ＬＯＧ変換部１０７と下地除去部１
１５に入力される。下地除去部１１５に入力された信号
は下地除去された後、原稿中の原稿の黒い文字かどうか
を判定する黒文字判定部１１６に入力され、原稿から黒
文字信号を生成する。また、もう一つのセレクタ１０６
の出力が入力された色空間圧縮＆下地除去＆ＬＯＧ変換
部１０７では、色空間圧縮は読取った画像信号がプリン
タで再現できる範囲に入っているかどうか判断し、入っ
ている場合はそのまま、入っていない場合は画像信号を
プリンタで再現できるように補正する。そして、下地除
去処理を行ない、ＬＯＧ変換でＲＧＢ信号からＣＭＹ信
号に変換する。

【００２３】黒文字判定部１１６で生成された信号とタ
イミングを補正するため色空間圧縮＆下地除去＆ＬＯＧ
変換部１０７の出力信号は遅延１０８でタイミングを調
整される。この２種類の信号はモワレ除去部１０９でモ
ワレが除去され、次いで、変倍処理部１１０で、主走査
方向に変倍処理される。

【００２４】ＵＣＲ＆マスキング＆黒文字反映部１１１
で、変倍処理部１１０で処理された信号は、ＣＭＹ信号
がＵＣＲ処理でＣＭＹＫ信号が生成され、マスキング処
理部でプリンタの出力にあった信号に補正されると共に
黒文字判定部１１６で生成された判定信号がＣＭＹＫ信
号にフィードバックされる。

【００２５】ＵＣＲ＆マスキング＆黒文字反映部１１１
で処理された信号はγ補正部１１２で濃度調整された
後、フィルタ部１１３でスムージング又はエッジ処理さ
れる。

【００２６】以上、処理された信号は、図３に示す２値
変換部２０１で８ビットの多値信号に変換される。尚、
この変換方法は、ディザ法、誤差拡散法、誤差拡散の改
良したものいずれかでもかまわない。

【００２７】［カラープリンタ部の構成］図１におい
て、Ｍ画像形成部３１７、Ｃ画像形成部３１８、Ｙ画像
形成部３１９、Ｋ画像形成部３２０は、それぞれ、感光
ドラム３４２、３４３、３４４、３４５、帯電器３２
１、３２４、３２７、３３０、ＬＥＤ部２１０、２１
１、２１２、２１３、現像器３２２、３２５、３２８、
３３１を具備している。又、現像器３２２、３２５、３
２８、３３１は、それぞれ現像スリーブ３４５、３４
６、３４７、３４８を備えている。

【００２８】尚、それぞれの構成が同一なのでＭ画像形
成部３１７を詳細に説明し、他の画像形成部の説明は省
略する。

【００２９】Ｍ画像形成部３１７には、１５０ｍｍ／ｓ
ｅｃの速度で回転する感光ドラム３４２が設けられ、そ
の回りに帯電器３２１、ＬＥＤ部２１０、現像器３２２
などが配置されている。

【００３０】帯電器３２１は、図４に示すようにスリー
ブ５０１を２５５ｍｍ／ｓｅｃの速度で矢印の方向に回
転させることにより、低抵抗のフェライトキャリア５０
２で誘電ブラシを形成することにより、感光ドラム３４
２の表面を一様に帯電し、潜像形成の準備を行なう。

【００３１】次いで、現像器３２２により、感光ドラム
３４２上の潜像を現像して、トナー画像を形成する。

【００３２】なお、現像器３２２には、現像バイアスを
印加して現像するためのスリーブ３４５が含まれてい
る。現像器３２２の図中下方には転写帯電器３２３が転
写ベルト３３３を挟んで配置され、転写ベルト３３３の
背面からの放電を行ない、感光ドラム３４２上のトナー
画像を、転写ベルト３３３上の記録紙などへ転写する。

【００３３】この転写後、感光ドラム３４２上に残留し
たトナー５０３は帯電器３２１に一旦取り込み、静電的
特性を変化させて再び感光ドラム３４２上に戻し、現像
器３２２がこれを回収して再利用する。

【００３４】次に、記録紙などの上へ画像を形成する手
順について説明する。カセット３４０、３４１に格納さ
れた記録紙等はピックアップローラ３３８、３３９によ
り１枚毎給紙ローラ３３６、３３７で１５０ｍｍ／ｓｅ
ｃで移動する転写ベルト３３３上に供給される。転写ベ
ルト３３３は、Ｍ画像形成部３１７、Ｃ画像形成部３１
８、Ｙ画像形成部３１９、Ｋ画像形成部３２０の下方に
配置され、転写ベルトローラ３４８により駆動される。

【００３５】転写ベルト３３３に給紙された記録紙は、
転写ベルトローラ３４８と対の吸着帯電器３４６によっ
て帯電され、転写ベルト３３３に吸着保持される。吸着
帯電器３４６に隣接して紙先端センサ３４７が配置さ
れ、転写ベルト３３３上の記録紙等の先端が検知され
る。紙先端センサ３４７の検出信号はプリンタ部からカ
ラーリーダ部へ送られて、カラーリーダ部からプリンタ
部にビデオ信号を送る際の副走査同期信号として用いら
れる。

【００３６】この後、記録紙等は、転写ベルト３３３に
よって搬送され画像形成部３１７〜３２０においてＭＣ
ＹＫの順にその表面にトナー画像が形成される。

【００３７】Ｋ画像形成部３２０を通過した記録紙等
は、転写ベルト３３３からの分離を容易にするため、除
電帯電器３４９で除電された後、転写ベルト３３３から
分離される。除電帯電器３４９に隣接して剥離帯電器３
５０が設けられ、記録紙等が転写ベルト３３３から分離
する際の剥離放電による画像乱れが防止される。

【００３８】分離された記録紙等は、トナーの吸着力を
補って画像乱れを防止するために、定着前帯電器３５
１、３５２で帯電された後、定着器３３４でトナー画像
が熱定着された後、排紙トレイ３３５に排紙される。ま
た、転写ベルト３３３は内外除電器３５３によって除電
される。

【００３９】次に、図３によりＬＥＤ画像記録について
説明する。図３において、画像処理部からの信号は２値
変換部２０１で２値化され、ビデオ信号カウント部２２
０〜２２３に送られる。ビデオ信号カウント部２２０〜
２２３では各色画像毎に、ＬＥＤの発光素子総数をカウ
ントすることができる。

【００４０】その後２値化された画像信号は、遅延部２
０２、２０３、２０４、２０５において紙先端センサ３
４７とそれぞれの画像形成位置との距離に応じて遅延さ
れ、ＬＥＤ駆動２０６、２０７、２０８、２０９に送ら
れる。ＬＥＤ駆動２０６、２０７、２０８、２０９はＬ
ＥＤ部２１０、２１１、２１２、２１３を駆動するため
の信号を生成する。

【００４１】次に、本発明の特徴部分である、現像中に
画像形成動作が異常停止した場合において感光ドラム上
の残留トナーを除去する方法について詳細に説明する。

【００４２】１．現像中に画像形成動作が異常停止した
ことを検知する方法 図５において、画像形成時、感光ドラム３４２は１５０
ｍｍ／ｓｅｃの速度で矢印方向に回転し、画像先端に対
応する感光ドラム上の点Ａは位置ａで帯電器３２１によ
って所定の表面電位に帯電され、位置ｂでＬＥＤアレー
２１０によって潜像が形成され、位置ｃへ移動して現像
器３４５によって現像が開始される。

【００４３】ここで、画像先端に対応する点Ａの現像開
始と同時に制御ＣＰＵによってバックアップＲＡＭ上に
割り当てられた「現像中フラグ」をセットする。

【００４４】続いて、位置ｃで形成された現像画像は位
置ｄにおいて転写帯電器３２３により同じく１５０ｍｍ
／ｓｅｃの速度で移動する記録材に転写される。これら
一連の画像形成動作が画像先端から画像後端に至るまで
行なわれ、画像後端に対応する現像画像が位置ｄにおい
て転写された時点で、制御ＣＰＵにより「現像中フラ
グ」をリセットする。また、この「現像中フラグ」は感
光ドラム上の残留トナー除去動作終了時にもリセットす
る。

【００４５】以上の処理により感光ドラム上に現像画像
が存在する場合には「現像中フラグ」はセットされた状
態にあり、現像画像が存在しない場合には「現像中フラ
グ」はリセットされた状態にあるため、現像中にユーザ
の不注意で電源がＯＦＦされた場合等にも次の電源ＯＮ
時に制御ＣＰＵが「現像中フラグ」を調べることによっ
て異常停止したことが検知できる。

【００４６】２．画像濃度の検出方法 画像濃度として、各色画像毎に図３のビデオ信号カウン
ト部２２０〜２２３でカウントされたＬＥＤ発光素子総
数を記録材の面積で割った値を用いる。

【００４７】図６にビデオ信号部カウント部２２０の詳
細を示す。ビデオ信号カウント部２２１〜２２３につい
ても同様の構成である。

【００４８】７００は２値変換部２０１から送られて来
る画像信号であり、１画像分の画像信号を８ｂｉｔ毎に
パラレルにそれぞれ２９ｂｉｔカウンタ７０１〜７０８
によってカウントし、それらの結果を３２ｂｉｔ加算器
７０９によって加算してＬＥＤ発光素子総数を３２ｂｉ
ｔデータとして得る。

【００４９】この処理を各画像形成毎に行なってＬＥＤ
発光素子総数を求め、その時の記録材の面積で割った値
を画像濃度としてバックアップＲＡＭに格納する。

【００５０】３．感光ドラム上の残留トナーの除去方法 本カラー画像形成装置の電源投入後に行なわれる前多回
転時の感光ドラム上の残留トナー除去方法について説明
する。

【００５１】前多回転開始後、先ず、バックアップＲＡ
Ｍ上に割り当てられた「現像中フラグ」にアクセスし、
「現像中フラグ」がセットの状態すなわち前回の画像形
成動作が現像中に停止し、感光ドラム上にトナーが残留
している場合にクリーニング動作を開始する。

【００５２】感光ドラムのクリーニング動作は、感光ド
ラムを駆動し、帯電器に−７００ＶのＤＣバイアスと
１．１ｋＶｐｐ、１ｋＨｚ、５０％デューティ矩形波の
ＡＣバイアスを印加してスリーブを駆動し、現像器に−
５５０ＶのＤＣバイアスと１ｋＶｐｐ、２．２ｋＨｚ、
５０％デューティ矩形波のＡＣバイアスを印加して現像
スリーブを駆動する。帯電器は、感光ドラム上のトナー
を一旦取り込んで静電的特性を変化させ、再び感光体上
に戻し、その後現像器がこのトナーを回収する。

【００５３】以上のクリーニング動作が通常のクリーニ
ング動作であるが、次に、バックアップＲＡＭ上に割り
当てられた前回異常停止時の画像濃度にアクセスし、こ
の値が所定のしきい値よりも高い場合、すなわち感光ド
ラム上に残っていた多量のトナーを帯電器に取り込んだ
と考えられる場合には、さらに帯電器のＡＣバイアスの
みＯＦＦして帯電器内に取り込んだトナーを掃き出す処
理を行なう。

【００５４】これにより、帯電器内において、取り込ん
だフェライトキャリアと取り込んだトナーとが混合し、
感光ドラムを所定の電位に均一に帯電できず、目的とす
る画像濃度を得ることができないという不具合を防止で
きる。

【００５５】以上のように、本実施例においては、異常
停止時の画像濃度が所定のしきい値以上の場合に、通常
のクリーニング動作の後に、更に、取り込んだトナーを
吐き出す動作を付加することにより、高濃度画像の現像
中に画像形成動作が異常停止した場合においても、感光
ドラムの表面電位を所定の電位に均一に帯電でき、目的
とする画像濃度を得ることができる。

【００５６】又、不要のクリーニング動作を行なうこと
がないので、クリーニング動作に伴う感光ドラムの劣化
を防止することができる。

【００５７】実施例２ 実施例１では、感光ドラム上の残留トナーを除去する２
つのクリーニング動作内容を、異常停止時画像濃度を一
つのしきい値で判断することによって切換えたが、複数
のしきい値によって３つ以上のクリーニング動作内容か
ら選択することもできる。

【００５８】また、実施例１では、異常停止時の画像濃
度がしきい値以上の場合、帯電器からトナーを吐き出す
処理を追加したが、感光ドラムの回転スピードを変えて
トナーを帯電器へ取り込む効率自体を上げることもでき
る。

【００５９】また、実施例１ではＬＥＤ発光素子総数を
用いて画像濃度を求めているが、ＬＥＤではなくレーザ
で潜像を形成する装置では、感光ドラム回りに電位セン
サを設け、感光ドラムの電位を測定することによっても
画像濃度を求めることができる。

【００６０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、像担持体を帯電する帯電手段と、帯電後の前
記像担持体上に形成された静電像を現像する現像手段
と、現像動作が異常停止されて像担持体上にトナー画像
が残留していることを検知する検知手段と、像担持体上
に残留したトナー画像の濃度を検出する検出手段と、を
有する画像形成装置において、現像動作が異常停止され
た状態から復帰する際、像担持体上の残留トナーを帯電
手段により帯電しこれを現像手段にて回収する通常の工
程を実行後、帯電手段から付着トナーを吐き出させる工
程を追加して実行するか否かを検出手段の出力に応じて
決定する構成とされるので、帯電手段内に取り込まれた
残留トナーを吐き出し、よって像担持体上の表面電位を
所定の電位に均一に帯電できる。その結果、目的とする
画像濃度を得ることができ、高品質画像を得ることがで
きる。

【００６１】また、現像動作が異常停止された状態から
復帰する際、不要に吐き出し工程を実行することがない
ので吐き出し工程に伴う像担持体の劣化を防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１におけるカラー画像形成装置の構成図
である。

【図２】実施例１のディジタル画像処理部の構成を示す
ブロック図である。

【図３】実施例１のＬＥＤ駆動部の構成を示すブロック
図である。

【図４】図１のカラー画像形成装置の帯電器の構成を示
すブロック図である。

【図５】画像形成の一連の処理を示す説明図である。

【図６】ビデオ信号カウント部の構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

３４２、３４３、３４４、３４５ 感光体ドラム
（像担持体） ３２１、３２４、３２７、３３０ 帯電器 ５０１ スリーブ ５０２ 低抵抗キャリ
ア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−281508（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−266266（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−92781（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−137261（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−226169（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−157661（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−123966（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/01 - 15/01 117 G03G 15/02 - 15/02 103 G03G 21/10 G03G 15/08 507 G03G 21/00 500

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体を帯電する帯電手段と、帯電後
   の前記像担持体上に形成された静電像を現像する現像手
   段と、現像動作が異常停止されて前記像担持体上にトナ
   ー画像が残留していることを検知する検知手段と、前記
   像担持体上に残留したトナー画像の濃度を検出する検出
   手段と、を有する画像形成装置において、 現像動作が異常停止された状態から復帰する際、前記像
   担持体上の残留トナーを前記帯電手段により帯電しこれ
   を前記現像手段にて回収する通常の工程を実行後、前記
   帯電手段から付着トナーを吐き出させる工程を追加して
   実行するか否かを前記検出手段の出力に応じて決定する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記帯電手段は、磁界発生手段を内蔵し
   回転可能なスリーブを備え、前記スリーブ上に形成され
   たキャリアによるブラシによって前記像担持体を帯電す
   ることを特徴とする請求項１の画像形成装置。