JP5631199B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真画像形成方式を用いた画像形成装置に関する。

電子写真画像形成方式を用いて記録シートに画像を形成する画像形成装置が知られている。このような画像形成装置には、例えば、電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えばレーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）、ファクシミリ装置及びワードプロセッサ等が含まれる。
従来の画像形成装置は、現像器内の現像剤（以下トナーと呼ぶ）は像形成のためのトナー消費量が少ない場合において、現像器内で滞留する時間が長くなり電気的特性の変動等の劣化した状態になることがある。トナーが劣化した状態になると、その後に形成される画像の品質が低下する。この様な画像品質の低下を防ぐために、現像器内のトナーがしばらく使用されない場合や使用されても消費が少ない場合等には、非画像形成時に現像器内のトナーをある程度吐出すことが行われる。この吐出しは、吐出しパターンを像担持体上に形成することで行われ、このパターンに応じたトナーが現像容器内から吐出される。この像担持体上に吐出されたトナーはクリーニング装置や中間転写体に転写されることで像担持体から回収除去され廃トナー回収容器内や中間転写体廃トナー回収容器に回収される。特許文献１では、画像形成領域分布の検出により適正な吐出しパターンを作成し、適量の吐出しを達成する方法が提案されている。
また、クリーニング装置においては、像担持体に当接して転写残トナーを回収除去することにより像担持体をクリーニングするブレードクリーニングが用いられる。しかし、ブレードクリーニングはその使用条件により像担持体との摩擦抵抗が増大し、異音の発生ならびにブレードめくれやエッジ部の欠けといったことに起因する画像不良が発生することがある。この現象に対しては、特許文献２では非画像形成時にクリーニングブレードに潤滑剤としてのトナーを供給することで、めくれやエッジ部の欠けを防止する方法が提案されている。
以上のように、現像器内の劣化トナー吐出しの際に、そのトナーをクリーニングブレードへ供給することでクリーニング装置による画像不良の発生を防止している。つまり、現像器から吐出されたトナーは、クリーニング装置で回収される。

特開２００８−２６８３５６号公報 特開平１０−１６１４２６号公報

しかしながら、特許文献１による吐出し動作によると主走査方向に対し吐出す量が異なるため、クリーニング装置で回収されるトナー量が主走査方向で異なり、そのトナーを収容する廃トナー回収容器内（クリーニング容器内）で、回収トナーに偏りができてしまう。そのためクリーニング容器が容量的に満杯ではなくても部分的に満杯になり、転写後の残留したトナーの回収不良等による画像不良が発生する可能性がある等の課題があった。

本発明の目的は、クリーニング容器内における回収トナーの偏りを抑制することができる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために本発明に係る画像形成装置は、
潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体を走査露光する露光手段と、
前記像担持体に形成された前記潜像を現像する現像手段と、
中間転写体と、
前記像担持体に形成された現像剤像を中間転写体に転写する１次転写手段と、
前記１次転写手段により現像剤像が転写された後の前記像担持体上に残留する現像剤を回収除去するクリーニング手段と、
前記クリーニング手段により回収された現像剤を収容するクリーニング容器と、
前記中間転写体上の現像剤を回収除去する中間転写体クリーニング手段と、
を有し、
非画像形成時に前記現像手段に収容された現像剤を前記像担持体へ供給する現像剤吐出し動作が可能な画像形成装置であって、
前記現像剤吐出し動作において、現像剤を吐出し可能な領域を主走査方向に複数の領域に分割し、該複数の領域毎に副走査方向における現像剤の吐出し範囲を現像剤の消費率に基づいて決定し、
前記副走査方向における現像剤の吐出し範囲のうち、前記主走査方向に分割された全ての領域で現像剤の吐出しが行われる範囲については、前記クリーニング手段により現像剤の回収除去が行なわれ、それ以外の範囲では、前記中間転写体クリーニング手段により現像剤の回収除去が行われることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、クリーニング容器内の回収トナーの偏りを抑制することができる。

現像剤吐出し振り分けのタイミングチャート図。 画像形成装置の概略構成図。 画像形成装置の制御回路の構成を示したブロック図。 現像剤吐出し処理判断のフローチャート図。 現像剤吐出し処理のフローチャート図。 現像剤吐出しパターン形成図。 現像器内トナー消費率と吐出しトナー量の関係図。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

＜実施例＞
（画像形成装置の全体構成）
図２は、本発明の実施例にかかる画像形成装置としてのプリンタ１００の概略構成を示す模式図であり、フルカラープリンタである。プリンタ１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のそれぞれ独立の４個の画像形成ステーションであるプロセスステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを有している。各ステーションは、プロセスカートリッジ８が着脱可能に構成されている。

各プロセスカートリッジ８は、像担持体としての感光体１、感光体１表面を帯電する帯
電器としての帯電ローラ４、感光体１に現像作用を行う現像手段としての現像器５及び現像剤としてのトナーの回収除去を行うクリーニング装置７が一体的に構成されている。

感光体１は、図示省略の感光体駆動モータにて図中反時計方向（図中矢印方向）に回転駆動される。帯電ローラ４には、図示省略の帯電用電源から所定のタイミングで感光体帯電のための電圧が印加される。露光装置９は、画像データに応じて、レーザービームを用いて感光体１にその主走査方向（感光体幅方向）に露光を繰り返しつつ、副走査方向（感光体表面移動方向）にも露光を行うことで静電潜像を形成する。現像器５は、トナーが収容されており、感光体１上に形成される静電潜像を、図示省略の現像バイアス電源から現像バイアス電圧が印加される現像ローラ２で現像することができる。各プロセスカートリッジ８におけるクリーニング装置７は、感光体１上の１次転写残トナー等をクリーニグブレード３で除去清掃し、廃トナー容器６に回収トナーを収容させる。

尚、本実施例でのクリーニング装置７は、容器の大型化やコストアップを避けるために廃トナー容器６内に攪拌手段等の均し部材は備えていない。

プリンタ１００は無端中間転写ベルト１０を有している。中間転写ベルト１０は、駆動ローラ１１およびこれに対向するローラ１２に巻きつけられており、図示省略のベルト駆動部で駆動される駆動ローラ１１により図中時計方向（図中矢印方向）に回転させることができる。

ローラ１１上の転写ベルト部分には転写ベルト１０上の２次転写残トナー等を除去するクリーニング装置であるクリーニングブレード１３が臨んでいる。このクリーニング装置は、トナー等を廃トナー容器１５へと搬送する回転搬送部材１４が設けられており、これにより除去されたトナー等は廃トナー容器１５に送られ回収される。

駆動ローラ１２上の転写ベルト部分には、２次転写ローラ１６が臨んでいる。転写ローラ１６の上方には定着装置１７が配置されている。定着装置１７は加熱される定着ローラ１８とこれに圧接される加圧ローラ１９とを含むものである。

図２に示すように、各ステーションの１次転写ローラ２０は、転写ベルト１０を間にして感光体１に対向しており、ベルトの走行に従動回転する。１次転写ローラ２０には、感光体１上（像担持体上）に形成されるトナー像（現像剤像）をベルト１０へ１次転写するための１次転写バイアスを図示省略の１次転写バイアス電源から印加できる。

以下に、画像形成動作について説明する。
感光体１が図中矢印方向に回転駆動され、従動回転しバイアス印加された帯電ローラ４にて表面が一様な所定電位に帯電され、その帯電域に露光装置９から画像露光が施され、感光体１上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器５の現像バイアスが印加された現像ローラ２にて現像されて可視現トナー像となり、該トナー像が１次転写ローラ（１次転写手段）２０にて転写ベルト１０上に１次転写される。このとき、１次転写ローラ２０には図示省略の電源から１次転写バイアス電圧が印加される。

各ステーションでトナー像が転写ベルト１０上に重ねて転写されることでフルカラーのトナー像を形成することができる。転写ベルト１０上に形成された多重トナー像は転写ベルト１０の回動により２次転写ローラ１６へ向け移動する。

記録媒体Ｐは、中間転写ベルト１０にて送られてくる多重トナー像に合わせて転写ベルト１０とこれに圧接された２次転写ローラ１６に向け供給開始される。そして、図示省略の電源から２次転写バイアスが印加された２次転写ローラ１６にて多重トナー像が記録媒
体Ｐ上に２次転写される。その後、記録媒体Ｐは定着装置１７に通され、そこでトナー像が加熱加圧により記録媒体Ｐに定着され、排紙トレイ２１に排出される。

各プロセスカートリッジにおいて、トナー像の１次転写後の感光体１上に残留するトナー等は、クリーニング装置７のクリーニングブレード３より除去清掃され、廃トナー容器（クリーニング容器）６内に回収収容される。中間転写ベルト１０上（中間転写体上）の２次転写残トナー等は、クリーニングブレード１３にて除去清掃される。中間転写クリーニングブレード１３で除去されたトナー等は、回転搬送部材１４により廃トナー回収容器（中間転写体クリーニング容器）１５に回収される。このようにクリーニング装置７および中間転写体クリーニングブレード１３で転写残トナー等を除去することで、次の画像形成に備える。

図３は、プリンタ１００の制御回路の概略を示すブロック図である。制御回路は、プリンタの動作を全体的に制御する制御部２２を含んでいる。プリンタ１００の各部は、制御部２２の指示に基づいて所定のタイミングで動作する。制御部２２はプリント処理、駆動の起動・停止等のプリント前・後処理に加え、トナーの吐出し処理等の制御を行う。

（トナー吐出し処理の判断）
図４のフローチャートを用いて本実施の形態のプリンタにおけるトナー吐出し（現像剤吐出し）処理について説明する。トナー吐出し処理は、現像器内で保持している電気的特性等が変動して劣化したトナーを、感光体１上に吐出しトナーパターンを形成することで、現像器内から吐出す処理である。トナー吐出し処理は、各プロセスカートリッジについて行われるが、図４には一つのプロセスカートリッジについての吐出し処理を示す。

画像形成要求（Ｓ１）があると、画像形成動作が開始（Ｓ２）される。画像形成動作が終了（Ｓ３）すると、画像形成動作によりカウントされた吐出し用通紙枚数および吐出し用現像ローラ回転数それぞれが、プリンタ側に設けた不揮発性メモリ媒体に記憶されているカウンターに積算される（Ｓ４）。また、露光装置９による露光ドットもメモリ媒体に記憶された吐出し用露光ドット数に積算される（Ｓ４）。これらの吐出し用通紙枚数と吐出し用現像ローラ回転数ならびに吐出し用露光ドット数については後述する。

制御部２２は、吐出し用通紙枚数と予め定められた基準通紙枚数を比較し（Ｓ５）、吐出し用通紙枚数が基準枚数より小さいときは現像器内のトナー劣化はないものとみなす。この場合、制御部２２は、吐出し処理を実行せず、引き続いて吐出し用現像ローラの回転数と予め定められた基準現像ローラの回転数の比較をする（Ｓ６）。

この吐出し用現像ローラの回転数と基準現像ローラの回転数の比較でも同様に、吐出し用現像ローラの回転数が基準現像ローラの回転数よりも小さいときは現像器内のトナー劣化はないものとみなし、吐出し処理を実行しない。吐出し用通紙枚数ならびに吐出し用現像ローラの回転数は、前回吐出し実行時からの通紙枚数ならびに現像ローラの回転数である。つまり上記判断はどちらも現像器内でのトナーの滞留状況を判断するものであり、トナーが現像器内で長く滞留していなければ、吐出し処理を実行しない。上記判断に用いる基準枚数と基準現像ローラの回転数は予め実験等により求めている。

吐出し用通紙枚数が予め定めた基準枚数より大きいときや、吐出し用現像ローラの回転数が予め定めた基準現像ローラの回転数より大きいと吐出し処理が実行（Ｓ７）される。

図５に吐出し処理のフローチャートを示す。
図４で現像器内のトナーが劣化していると判断されると吐出し処理が実行される（Ｓ７）が、吐出し処理の実行では、まず主走査方向を分割し、分割した領域それぞれでのトナ
ー消費率を以下に説明する方法で算出する（Ｓ８）。
ここで、トナー消費率とは、（トナー消費率）＝［（前回吐出し実行時からの現像器使用量におけるトナー消費量）／（前回吐出し実行時からの現像器使用量）］により制御部２２で算出されるものである。
前回吐出し実行時からの現像器の使用量とは、本実施例では吐出し用現像ローラの回転数を用いメモリ媒体に積算記憶されている。また、前回吐出し実行時からの現像器の使用量として、吐出し用通紙枚数を用いることも可能である。
トナー消費率はトナー消費量に比例し、トナー消費量が多いときは現像器内で滞留するトナーが少なくなるため、劣化するトナーが減少し、消費量が少ないときは現像器内で長く滞留するトナーが増え、劣化するトナーが増える。

プリンタ１００での静電潜像は、感光体１への露光装置９による走査露光によって行われ、その走査露光はレーザービームによるドット露光で行われる。そして、現像器５は露後部にトナーを付着させてトナーを消費することから、露光ドット数がトナー消費量を表わすこととなる。
これより本実施例では、上記（トナー消費率）＝［（前回吐出し実行時からの現像器使用量における積算露光ドット数）／（前回吐出し実行時からの現像器使用量）］でトナー消費率を算出している。
積算露光ドット数は、上述の図４のＳ４によりカウント積算されメモリ媒体に記憶されている。

制御部２２は、記憶された前回吐出し実行時からの現像器使用量および積算露光ドット数を読み出してトナー消費率を算出できる。本実施例では、主走査方向を分割した領域で露光ドットをカウントし積算することで、それぞれの領域におけるトナー消費率を算出できる。具体的には主走査方向を領域Ｚ、ＸおよびＹに均等に３分割し、それぞれの領域でのトナー消費率を算出する。

トナー消費率に応じた吐出しパターンの形成を制御部２２が行い（Ｓ９）、この吐出しパターンに基づき吐出し動作が実行される（Ｓ１０）。
トナー消費率に応じた吐出しパターンの形成のついては後述する。
吐出し動作が実行されると、劣化トナーが現像器内から排出されたものとし、吐出し用通紙枚数と吐出し用現像ローラ回転数ならびに吐出し用露光ドット数をリセットし（Ｓ１１）、処理を終了する。

本実施例のプリンタでは、トナーをクリーニング装置へ供給するまでの感光ドラムの回転数が劣化トナーの吐出しまでよりも大きいために吐出し処理における判断に入っていないが、感光ドラムの回転数による吐出し動作の実行の判断があっても良い。また、Ｓ４での積算を画像形成終了後に行っているが、画像形成中にカウントし積算しても良い。

（吐出しパターンの形成）
吐出しパターンは画像形成領域を主走査方向で分割した複数の領域でのトナー消費率（露光ドットカウント）に基づいて作成されるパターンであり、トナー消費率が少ない領域で多くトナーが吐出されるパターンである。すなわち、複数の領域毎にトナーの吐出し範囲をトナー消費率に基づいて決定する。本実施例に係る画像形成装置は、このトナー吐出しパターンに従って各領域毎に吐出し量を可変にトナーを供給可能に構成されている。

例えば、図６（ａ）に示すように、画像形成領域（トナーを吐出し可能な領域）を副走査方向に延びる帯状の領域にＺ、ＸおよびＹに３分割し、各領域の積算露光ドット数を制御部２２で算出する。図６（ａ）の例では、領域Ｘの積算露光ドット数＞領域Ｙの積算露光ドット数＞領域Ｚの積算露光ドット数となっている。その積算ドット数を基に各領域の
トナー消費率を求めると、ヒストグラムに表すと図６（ｂ）に示すようなトナー消費率の分布となる。

このようにして求められる画像形成領域分布に基づく廃棄トナーパターンは、図６（ｃ）に示すようになる。すなわち、トナー消費率がもっとも大きい領域Ｘに対応するパターン部分Ｘ’の副走査方向の長さを一番短くする。次いで領域Ｙに対応するパターン部分Ｙ’の副走査方向の長さをより長くし、トナー消費率がもっとも小さい領域Ｚに対応するパターン部分Ｚ’の副走査方向の長さを最も長くする。すなわち、各領域毎に副走査方向におけるトナーの吐出し範囲をトナー消費率に反比例して増減させたパターンとなる。

図７にトナー消費率と現像器内の劣化トナーを吐出す吐出し量の関係を示す。現像器内のトナー消費率の小さい領域ほど劣化トナー量が多くなるので、多くトナーを吐出すことが好ましい。つまり、吐出しトナーパターンの副走査方向長さをより長くすることが好ましい。図６（ｃ）に示す吐出しパターンは、このことに基づいている。

このような吐出しパターンにより劣化トナーを吐出すことで、トナーの無駄な消費が抑えられる。なお、このトナー消費率は現像特性等に応じて補正されてもよい。また、本例では画像形成領域分布を３分割にしているが、分割数はそれ以上でもよい。

（吐出しトナーの振り分け）
吐出しトナーの分割は、プロセスカートリッジに回収されるトナーの主走査方向に対する偏りをなくすために行うものであり、吐出しトナーが主走査方向に対し副走査方向で長さが違うために行われるものである。また、吐出しトナーの振り分けによりプロセスカートリッジのクリーニングブレード３へ潤滑剤としてのトナーを主走査方向に対し一様に供給することができる。

図１を用い吐出しトナーの中間転写体への転写ならびにクリーニング装置への振り分けについて説明する。図１は、上述の吐出しパターン時の各領域での吐出し動作ならびにそのときの転写バイアスのタイミングチャートである。この動作は、非画像形成時に実行される。

図１に示すように、主走査方向に対する各領域で吐出し量が異なっていることがわかる。主走査方向でトナーが吐出されていない部分があるときは転写バイアスを印加することで中間転写ベルト１０にトナーを転写させる。主走査方向で一様な吐出しになっている部分は、転写バイアスの印加を止めることでカートリッジのクリーニング装置７へトナーを回収させる。すなわち、副走査方向におけるトナー吐出し範囲のうち、分割された全ての領域でトナーの吐出しが行われる範囲については、クリーニング装置７によりトナーの回収除去が行なわれる。そして、それ以外の範囲では、クリーニングブレード１３によりトナーの回収除去が行われる。

中間転写ベルト１０に送られたトナーは、そのクリーニングブレード１３により除去され、回転搬送部材１４により主走査方向に対し搬送され、搬送部材終着端部にある廃トナー容器設置口から廃トナー容器１５に回収される。この様に、本実施例に係る画像形成装置は、少なくとも主走査方向で一様な吐出しになっている部分をプロセスカートリッジのクリーニング装置７へ供給する。これにより、均し手段のない廃トナー容器６内での回収トナーの偏差を抑え、かつ、少なくとも正常なクリーニングができるトナー量以上をクリーニングブレード３へ供給できる。

本実施例に係る画像形成装置は、吐出されたトナーが主走査方向に対し偏りがある場合には、その部分の現像剤の少なくとも一部を中間転写体等に転写させる。したがって、ク
リーニング装置で回収されるトナーは、少なくとも主走査方向に対し偏りが抑制され、廃トナー回収容器の部分的な満杯が抑制される。こうすることで、どのような吐出しパターンにおいても廃トナー回収容器内の回収トナーの偏りをなくすことができ、トナー回収不良等による不良画像の発生を防止しつつ、クリーニング装置へのトナー供給も同時に行うことが可能となる。

なお、本実施例での廃トナー容器６は、トナーが主走査方向において均一に回収されることにより、容器内に偏りなく均一に溜まっていくように構成されている。

以上、カラープリンタについて説明したが、本発明は他のタイプのカラー画像形成装置にも適用でき、モノクロ画像形成装置にも適用できる。

１…感光ドラム、２…現像ローラ、３…クリーニングブレード、４…帯電ローラ、５…現像器、６…廃トナー容器、１０…中間転写ベルト、１３…クリーニングブレード、１４…搬送部材、１５…廃トナー容器、２２…制御部

Claims (1)

1. 潜像が形成される像担持体と、
   前記像担持体を走査露光する露光手段と、
   前記像担持体に形成された前記潜像を現像する現像手段と、
   中間転写体と、
   前記像担持体に形成された現像剤像を中間転写体に転写する１次転写手段と、
   前記１次転写手段により現像剤像が転写された後の前記像担持体上に残留する現像剤を回収除去するクリーニング手段と、
   前記クリーニング手段により回収された現像剤を収容するクリーニング容器と、
   前記中間転写体上の現像剤を回収除去する中間転写体クリーニング手段と、
   を有し、
   非画像形成時に前記現像手段に収容された現像剤を前記像担持体へ供給する現像剤吐出し動作が可能な画像形成装置であって、
   前記現像剤吐出し動作において、現像剤を吐出し可能な領域を主走査方向に複数の領域に分割し、該複数の領域毎に副走査方向における現像剤の吐出し範囲を現像剤の消費率に基づいて決定し、
   前記副走査方向における現像剤の吐出し範囲のうち、前記主走査方向に分割された全ての領域で現像剤の吐出しが行われる範囲については、前記クリーニング手段により現像剤の回収除去が行なわれ、それ以外の範囲では、前記中間転写体クリーニング手段により現像剤の回収除去が行われることを特徴とする画像形成装置。

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