JP4679069B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ、又はそれらの複合機等の画像形成装置に関し、特に、磁性キャリア及びトナーを含む二成分現像剤（以下単に現像剤と呼ぶ）を用いて画像形成を行う画像形成装置に関するものである。

一般に、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を用いた画像形成装置においては、現像剤担持体（現像ローラ）からトナーを感光体ドラム等の静電潜像担持体上に形成された静電潜像に供給して、静電潜像を現像しトナー像とし、このトナー像を記録用紙に転写して画像形成を行っている。そして、静電潜像担持体上に残留した残留トナーはクリーニングブレード等を有するクリーニングユニットによって除去している。

上述の画像形成装置において、例えば、低濃度印字を連続して行うと、現像剤担持体から静電潜像担持体に供給されるトナー量が少なくなる関係上、静電潜像担持体に残留する残留トナーも少なくなる。一方、クリーニングブレードは静電潜像担持体表面に当接して静電潜像担持体表面を摺擦しつつ残留トナーをクリーニングしているため、静電潜像担持体上の残留トナーが少なくなると、つまり、潤滑剤として機能する残留トナーが少なくなると、静電潜像担持体とクリーニングブレードとの摩擦抵抗が増大し、クリーニングブレードから異常音が発生するという不具合が生じる。

このような不具合を防止するため、クリーニングブレードの作動音を検知して、この検知した音を予め記憶した異常音の周波数及び音圧と比較して、クリーニングブレードの異常の有無を判定し、クリーニングブレードに異常があると判定すると、画像形成と画像形成の間にある非画像形成時にブレード幅と等しい幅でベタ黒のトナー画像を形成して、このトナー画像を記録用紙に転写することなくクリーニングブレードに送って、クリーニングブレードに供給されたトナーによって、静電潜像担持体とクリーニングブレードとの摩擦抵抗を低下させ、異常音（所謂ブレード鳴き）を防止するようにしたものがある（特許文献１参照）。

さらに、クリーニングブレードの振動を検出して、検出振動の振幅と予め設定された所定振幅とを比較して、その検出振動の振幅が所定振幅以上の際、静電潜像担持体にクリーニングブレードの振動抑制用の特定パターンを露光する振動抑制制御を行って、静電潜像担持体上に付着した特定パターンのトナーをクリーニングブレードに与えて、クリーニングブレードと静電潜像担持体表面との摩擦抵抗を低減するようにしたものがある（特許文献２参照）。

また、複写機のメインスイッチオンによって、帯電チャージャをオンとするとともに、静電潜像担持体を回転させて、静電潜像担持体表面に一定の幅を有する帯電領域を生成し、この帯電領域を現像して、静電潜像担持体とクリーニングブレードとが接触する際、クリーニングブレードと静電潜像担持体との接触部分にトナーを介在させて、摺接による異常音を低減するようにしたものがある（特許文献３参照）。

特開２００３−２９５７０７公報（段落（００２１）〜段落（００２３）、第４図） 特開平８−１７１３１５号公報（第２頁〜第４頁、第１図〜第５図） 特開平１０−９１０４９号公報（第２頁〜第３頁、第１図〜第３図）

ところで、トナーにはシリカ等の外添剤（微粒子）が外添されており、前述のようにトナーをクリーニングブレードに供給した際、この外添剤がクリーニングブレードと静電潜像担持体との摩擦抵抗を低下させる役目を担っている。一方、二成分現像剤を用いた画像形成装置においては、トナー（Ｔ）／キャリア（Ｃ）が所定の割合（例えば、５重量％〜８重量％）に維持されており、トナー供給容器から補給されたトナーは現像装置中の二成分現像剤と攪拌されつつ、現像剤担持体に供給される。この際、トナーはキャリアと摺擦されて帯電することになるが、摺擦の際外添剤がトナー中に埋まり込む現象が生じる。そして、低濃度印字が連続した状態では、トナー消費量が少ない関係上、現像装置内に長時間滞留するトナーが多くなって、外添剤が埋まり込んだトナーの割合が多くなる。

このようなトナーをクリーニングブレードに供給しても、外添剤が埋まり込んでいるため、クリーニングブレードと静電潜像担持体との摩擦抵抗を下げることが難しく、異常音が解消しないばかりかトナーを無駄に消費してしまうことになる。

前述の特許文献１〜３ともにクリーニングブレードにトナーを供給して、クリーニングブレードと静電潜像担持体との摩擦抵抗を低下することを企図しているものの、二成分現像剤を用いた画像形成装置において、低濃度印字が連続した際にクリーニングブレードと静電潜像担持体との摩擦抵抗を低下させて、クリーニングブレードの異常音を低下させることは難しいという課題がある。

上記の事情に鑑み本発明は、二成分現像剤を用いて、低濃度印字が連続した際のクリーニング部材（クリーニングブレード）の異常音を確実に解消することのできる画像形成装置を得ることを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明は、少なくとも磁性キャリア及びクリーニングブレードと静電潜像担持体との摩擦抵抗を低下させる外添剤が添加されたトナーを有する二成分現像剤を担持して、静電潜像担持体上に形成された静電潜像を前記トナーで現像してトナー像とする現像容器内に設けられた現像剤担持体と、前記二成分現像剤を攪拌しつつ前記現像剤担持体に搬送する搬送手段とを備える現像装置と、前記静電潜像担持体に当接して該静電潜像担持体上に残留した残留トナーを除去するクリーニングブレードとを有する画像形成装置において、
前記トナー像の直前の所定枚数の平均印字率が規定値以下か否かを判定する判定手段と、該判定手段によって前記平均印字率が規定値以下と判定されると、非画像形成の際に前記静電潜像担持体を駆動するとともに、前記現像剤担持体及び前記搬送手段を駆動し、トナーコンテナから前記外添剤が埋め込まれた状態にないトナーをリフレッシュトナーとして新たに前記現像容器に補給する駆動制御手段と、前記静電潜像担持体に予め規定されたパターンの静電潜像領域を形成して、前記現像装置によって前記現像容器中に滞留されることにより前記外添剤が埋め込まれた状態にあるトナーに比べて帯電量の少ない前記リフレッシュトナーで該静電潜像領域を現像してトナー領域とすることにより、前記クリーニングブレードと前記静電潜像担持体との摩擦抵抗を低下させる像形成手段とを有し、前記駆動制御手段によって前記リフレッシュトナーの補給を開始した後、予め定められた時間経過すると、前記像形成手段は前記静電潜像領域を形成し、前記現像剤担持体に現像バイアスを印加するようにし、前記静電潜像担持体の駆動に応じて該トナー領域が前記クリーニングブレードの位置に移動されるようにしたことを特徴とするものである。

本発明では、前記駆動制御手段によって前記リフレッシュトナーの補給を開始した後、予め定められた時間が経過すると、前記像形成手段は前記静電潜像領域を形成し、前記現像剤担持体に現像バイアスを印加する。なお、前記予め定められた時間は少なくとも前記リフレッシュトナーが補給された後該リフレッシュトナーが前記搬送手段によって攪拌搬送されて前記現像剤担持体に達するまでの時間であり、前記リフレッシュトナーの量は前記静電潜像領域を現像するためのトナー量と略等しくすることが好ましい。

以上のように、本発明の画像形成装置は、トナー像の直前の所定枚数の平均印字率が規定値以下か否かを判定して、平均印字率が規定値以下であると判定すると、非画像形成の際静電潜像担持体を駆動するとともに現像剤担持体及び搬送手段を駆動して、トナーコンテナから前記外添剤が埋め込まれた状態にないトナーをリフレッシュトナーとして新たに現像容器に補給し、静電潜像担持体に予め規定されたパターンの静電潜像領域を形成して現像装置によって現像容器中に滞留されることにより外添剤が埋め込まれた状態にあるトナーに比べて帯電量の少ないリフレッシュトナーで該静電潜像領域を現像してトナー領域とすることにより、前記クリーニングブレードと前記静電潜像担持体との摩擦抵抗を低下させ、リフレッシュトナーの補給を開始した後、予め定められた時間経過すると、静電潜像領域を形成し、現像剤担持体に現像バイアスを印加するようにし、静電潜像担持体の駆動に応じてトナー領域をクリーニングブレードの位置に移動するようにしたので、外添剤が埋まり込んでいないリフレッシュトナーを含むトナーがクリーニング部材に与えられることになって、潤滑剤としての役割を良好に発揮することができる結果、クリーニング部材における異常音を確実に解消できるという効果がある。

本発明では、リフレッシュトナーの補給を開始した後、少なくともリフレッシュトナーが補給された後リフレッシュトナーが前記搬送手段によって攪拌搬送されて現像剤担持体に達するまでの時間が経過すると、静電潜像領域を形成して現像剤担持体に現像バイアスを印加するようにしたので、確実にリフレッシュトナーを静電潜像領域に与えることができるという効果がある。さらに、リフレッシュトナーの量を、静電潜像領域を現像するためのトナー量と略等しくなるように予め規定されたパターンを規定すれば、クリーニング部材にトナーを供給した後、現像装置内におけるキャリア対トナー比が変化することもない。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１を参照して、図１は本発明の実施例１による画像形成装置の一例を部分的に示す図であり、この画像形成装置１０は、現像ユニット１１及びドラムユニット１２を有しており、ドラムユニット１２には静電潜像担持体である感光体ドラム（例えば、ａ−Ｓｉ感光体ドラム）１３、帯電器１４、及びクリーニングユニット１５が備えられている。感光体ドラム１３の周囲には、帯電器１４、露光器１６、及びクリーニングユニット１５が配置され、画像形成を行う際には、帯電器１４によって感光体ドラム１３の表面が一様に帯電された後、画像データに応じて露光器１６によって感光体ドラム１３が露光されて、感光体ドラム１３上に静電潜像が形成される。そして、この静電潜像は現像ユニット１１によって現像されて、感光体ドラム１３上にトナー像が形成される。

感光体ドラム１３上のトナー像は、例えば、記録用紙に転写され、その後、記録用紙は定着ユニット（図示せず）に送られて、ここで、記録用紙上のトナー像が定着された後、排紙トレイ（図示せず）に排紙される。転写後感光体ドラム１３上に残留する残留トナーはクリーニングユニット１５によって除去されることになる。

図１に示すように、クリーニングユニット１５は、ユニット筐体１５ａを有し、ユニット筐体１５ａにクリーニングローラ１５ｂが回転可能に配置され、さらに、感光体ドラム１３の回転方向下流側においてユニット筐体１５ａにはクリーニングブレード（クリーニング部材）１５ｃが取り付けられている。そして、クリーニングローラ１５ｂ及びクリーニングブレード１５ｃは感光体ドラム１３に当接している。

クリーニングローラ１５ｂによって感光体ドラム１２上の残留トナーを除去するとともに、クリーニングブレード１５ｃによってさらに残留トナーを除去して、これら残留トナーは、クリーニングスクリュー１５ｄによってトナー廃棄路（図示せず）側に搬送されて、トナー廃棄路を介して廃棄トナーコンテナ（図示せず）に廃棄される。

現像ユニット１１は、現像容器１１ａを有し、この現像容器１１ａ内には二成分現像剤（二成分現像剤中のトナーには外添剤が外添されている）が収納されている。現像容器１１ａ内には第１及び第２のスクリュー体（搬送手段）１１ｂ及び１１ｃが配置され、これらスクリュー体１１ｂ及び１１ｃによって二成分現像剤が攪拌されつつ帯電し、二成分現像剤は、感光体ドラム１３と所定のギャップ（隙間）をおいて対面する現像ローラ（現像剤担持体）１１ｄに供給される。現像ローラ１１ｄに対面して層厚規制ブレード１１ｅが設けられており、この層厚規制ブレード１１ｅによって現像ローラ１１ｄ上の現像剤層が規制される。

現像容器１１ａの上端にはトナーコンテナ１７が取り付けられおり、このトナーコンテナ１７からトナー補給口１７ａを介してトナーが現像容器１１ａに補給される。トナー補給口１７ａ近傍において、トナーコンテナ１７にはトナー補給ローラ１７ｂが配置されており、さらに、トナーコンテナ１７内には攪拌部材１７ｃが配設されている。そして、図示しないトナー濃度センサによって現像容器１１ａ内のトナー濃度が検出され、このトナー濃度検出値に応じてトナー補給ローラ１７ｂが駆動されて、トナー補給口１７ａを介して現像容器１１ａにトナーが補給され、Ｔ／Ｃを所定の範囲に維持する。

図２を参照すると、図２は現像ユニット１１及びドラムユニット１２を分離した状態で示す斜視図であり、現像ユニット１１に形成されたボス部１１１及びドラムユニット１２に形成されたボス受部１２１によって、現像ユニット１１とドラムユニット１２とが係合して、図１に示す状態となる。なお、第１及び第２のスクリュー体１１ｂ及び１１ｃ（図１）の駆動によって、現像容器１１ａ中の二成分現像剤は、図２に実線矢印で示す方向に搬送されつつ攪拌されることになる。

ところで、上述の画像形成装置において、低濃度印字が連続すると、トナー消費量が少ないため、現像容器１１ａ内に長時間滞留するトナーが多くなって、前述のように、外添剤が埋まり込んだトナーの割合が多くなる。そして、このようなトナーをクリーニングユニット１５側に供給しても、外添剤が埋まり込んでいるため、クリーニングブレード１５ｃと感光体ドラム１３との摩擦抵抗を下げることが難しく、クリーニングブレード１５ｃに異常音が発生してしまうことになる。このことは平均印字率０．８％の印字を断続して１３００枚行うと、クリーニングブレードから異常音が発生することで確認されているので、１０００枚の平均印字率が１．０％を閾値とした。

ここでは、二成分現像剤を用いた画像形成装置において、クリーニングブレード１５ｃで発生する異常音（ブレード鳴き）を防止するため、次のようにしてブレード摩擦低減制御を行った。

図３を参照して、いま、画像形成装置１０において印字が終了すると（つまり、非画像形成時となると：ステップＳ１）、制御装置（図示せず）は画像データに基づいて所定の枚数（例えば、直前１０００枚）の平均印字率ＰＴが予め規定された閾値（例えば、１％）以下であるか否かを判定する（ステップＳ２）。そして、ＰＴ＞１％であると、制御装置は画像形成装置１０を待機状態とする（ステップＳ３）。

一方、ＰＴ≦１％であると、制御装置は、感光体ドラム１３とクリーニングブレード１５ｃとの摩擦抵抗が高いと判定し、感光体ドラムモータ（図示せず）及び現像モータ（図示せず）をオン（ＯＮ）して（ステップＳ４）、感光体ドラム１３を回転駆動するとともに、現像ローラ１１ｄ及びスクリュー体１１ｂ及び１１ｃを回転駆動する。さらに、制御装置はトナー補給モータ（図示せず）を所定の時間（この所定の時間はクリーニングブレードから異常音が発生するのを防止するのに必要なリフレッシュトナーを現像容器１１に補給するのに必要な時間である）オンして（ステップＳ５）、トナー補給ローラ１７ｂを駆動し、トナーコンテナ１７から現像容器１１ａにトナーを補給する（以下補給されたトナーをリフレッシュトナーと呼ぶ）。

その後、予め定められた時間が経過すると、制御装置は帯電器１４をオンするとともに、現像バイアスを現像ローラ１１ｄに印加する（帯電及び現像バイアスオン：ステップＳ６）。この予め定められた時間は、トナー補給口１７ａから補給されたリフレッシュトナーが現像ローラ１１ｄに達するまでに要する時間であり、例えば、二成分現像剤がスクリュー体１１ｂ及び１１ｃによって、図２に示す方向に攪拌搬送される際、二成分現像剤が現像容器１１ａ内を一周するのに要する時間が約９０秒であるとすると、予め定められた時間は約９０秒とされる。なお、この予め定められた時間はリフレッシュトナーの補給を開始してからの時間とする。

制御装置は露光器１６を制御して、帯状の静電潜像を感光体ドラム１３上に形成して（帯状の潜像形成：ステップＳ７）する。これによって、感光体ドラム１３上には帯状のベタトナー像が形成されることになる。この際には、リフレッシュトナーがスクリュー体１１ｂ及び１１ｃによって現像ローラ１１ｄに到達している状態であるから、低濃度印字が連続して現像容器１１ａ中に長時間滞留したトナーが存在しても、このようなトナーは長時間の磁性キャリアとの攪拌によってその帯電量が高くなってキャリアに強く電気的にひきつけられているため現像されにくいので、攪拌時間が短く帯電量の少ないリフレッシュトナーが優先的に感光体ドラム１３に供給されることになる。そして、転写を行うことなく、帯状トナー像はクリーニングユニット１５側に供給されて、リフレッシュトナー（つまり、外添剤が埋め込まれた状態にないトナー）を含む帯状トナー像が潤滑剤として機能し、感光体ドラム１３とクリーニングブレード１５ｃとの摩擦抵抗が低減されることになって、異常音が発生することがない。

その後、制御装置は帯電器１４及び現像バイアスをオフして（ステップＳ８）、さらに、ドラムモータ及び現像モータをオフして（ステップＳ９）、画像形成装置１０を待機状態とする。なお、トナー補給モータが所定の時間オンされた際に、トナーコンテナ１７から現像容器１１ａに補給されるリフレッシュトナー量と帯状の静電潜像領域で消費されるトナー量（つまり、帯状の静電潜像を現像するのに要するトナー量）とを略同一とすれば、クリーニングブレード摩擦低減制御を行った後のＴ／Ｃはほとんど変化することがない。言い換えると、所定の時間で補給されるトナー量と帯状の静電潜像領域を現像するために要するトナー量が略同一となるように、帯状露光パターンが規定されることになる。

図４を参照して、図４において、図３で説明したステップと同一のステップについては同一の参照番号を付し説明を省略する。図４においては、ステップＳ１において、画像形成装置１０において印字が終了すると、制御装置は、ステップＳ２において所定の枚数（例えば、直前１０００枚）の平均印字率ＰＴが予め規定された閾値（例えば、１％）以下であるか否かを判定する。そして、ＰＴ≦１％であると、クリーニングブレード摩擦低減制御（ステップＳ４〜Ｓ９）を行う。

ところで、クリーニングブレード１５ｃと感光体ドラム１３との摩擦抵抗が増加すると、ドラムモータのトルクも増加する（つまり、摩擦抵抗とドラムモータトルクとは比例する関係にある）。そこで、ここでは、予め実験によって、クリーニングブレード１５ｃに異常音が発生した際のドラムモータトルクを測定しておき、この測定結果に応じてトルク閾値を設定して、制御装置はドラムモータのトルクを監視する（例えば、ドラムモータトルクはドラムモータに流れる電流値と比例する関係にあるので、この電流値を検知してドラムモータトルクを監視する）。ＰＴ＞１％であると、制御装置は、ステップＳ１０においてドラムモータトルクＴとトルク閾値Ｔｓとを比較して、ドラムモータのトルクが高いか否かを判定する。そして、ドラムトルクが高いと判定すると、制御装置はクリーニングブレード摩擦低減制御（ステップＳ４〜Ｓ９）を行う。

このようにすれば、印字率及びドラムトルクの両方に基づいて摩擦抵抗が大きいか否かを判定して、その内の一方が満足されないと、クリーニングブレード摩擦低減制御を行うようにしたので、確実にブレード鳴き等の異常音の発生を防止できることになる。

なお、上述の説明から明らかなように、制御装置が集合的に、判定手段、駆動制御手段、及び像形成手段として機能することになる。なお、前述のようにして、静電潜像を形成する代わりに、同一の帯電器１４による帯電をオフする制御を行うようにしてもよい。

トナー像の平均印字率が規定値以下か否かを判定して、平均印字率が規定値以下であると判定すると、非画像形成の際静電潜像担持体を駆動するとともに現像剤担持体及び搬送手段を駆動し、現像装置にトナーをリフレッシュトナーとして補給して、静電潜像担持体に予め規定されたパターンの静電潜像領域を形成して現像装置によって静電潜像領域を現像しトナー領域とするようにしたから、リフレッシュトナーを含むトナーがクリーニング部材に与えられることになって、潤滑剤としての役割を良好に発揮することができる結果、二成分現像剤を用いた画像形成装置におけるクリーニング部材の異常音の発生の防止に適用できる。

本発明による画像形成装置の実施例１を部分的に示す断面図である。 図１に示す画像形成装置においてドラムユニットと現像ユニットとを分離して示す斜視図である。 図１に示す画像形成装置においてクリーニングブレード摩擦低減制御の一例を示すフローチャートである。 図１に示す画像形成装置においてクリーニングブレード摩擦低減制御の他の例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１１ 現像ユニット
１１ａ 現像容器
１１ｂ，１１ｃ スクリュー体
１１ｄ 現像ローラ
１１ｅ 層厚規制ブレード
１２ ドラムユニット
１３ 感光体ドラム
１４ 帯電器
１５ クリーニングユニット
１５ｂ クリーニングローラ
１５ｃ クリーニングブレード
１５ｄ クリーニングスクリュー
１６ 露光器
１７ トナーコンテナ
１７ａ トナー補給口
１７ｂ トナー補給ローラ

Claims (3)

1. 少なくとも磁性キャリア及びクリーニングブレードと静電潜像担持体との摩擦抵抗を低下させる外添剤が添加されたトナーを有する二成分現像剤を担持して、静電潜像担持体上に形成された静電潜像を前記トナーで現像してトナー像とする現像容器内に設けられた現像剤担持体と、前記二成分現像剤を攪拌しつつ前記現像剤担持体に搬送する搬送手段とを備える現像装置と、前記静電潜像担持体に当接して該静電潜像担持体上に残留した残留トナーを除去するクリーニングブレードとを有する画像形成装置において、
   前記トナー像の直前の所定枚数の平均印字率が規定値以下か否かを判定する判定手段と、
   該判定手段によって前記平均印字率が規定値以下と判定されると、非画像形成の際に前記静電潜像担持体を駆動するとともに、前記現像剤担持体及び前記搬送手段を駆動し、トナーコンテナから前記外添剤が埋め込まれた状態にないトナーをリフレッシュトナーとして新たに前記現像容器に補給する駆動制御手段と、
   前記静電潜像担持体に予め規定されたパターンの静電潜像領域を形成して、前記現像装置によって前記現像容器中に滞留されることにより前記外添剤が埋め込まれた状態にあるトナーに比べて帯電量の少ない前記リフレッシュトナーで該静電潜像領域を現像してトナー領域とすることにより、前記クリーニングブレードと前記静電潜像担持体との摩擦抵抗を低下させる像形成手段とを有し、
   前記駆動制御手段によって前記リフレッシュトナーの補給を開始した後、予め定められた時間経過すると、前記像形成手段は前記静電潜像領域を形成し、前記現像剤担持体に現像バイアスを印加するようにし、
   前記静電潜像担持体の駆動に応じて該トナー領域が前記クリーニングブレードの位置に移動されるようにしたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記予め定められた時間は、少なくとも前記リフレッシュトナーが補給された後該リフレッシュトナーが前記搬送手段によって攪拌搬送されて前記現像剤担持体に達するまでの時間であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記リフレッシュトナーの量は、前記静電潜像領域を現像するためのトナー量と略等しいことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。

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