JP5732479B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

この明細書に記載の実施形態は、トナーのリフレッシュ技術に関する。

一般に、シートに画像を形成するＭＦＰ(Multi Function Peripheral)等の画像形成装置が用いられる（例えば、特許文献１）。画像形成装置において、色材として２成分現像剤が用いられる場合、現像器内のトナーは画像形成処理時に攪拌されて帯電し、感光体上の静電潜像の現像に利用される。このように現像器内のトナーは画像形成処理毎に消費され、現像器内のトナー濃度が一定以下になると、現像器内に新たなトナーが補給される。

画像形成毎に現像器から排出されずに現像器内に留まったトナーは、画像形成毎に攪拌されることにより次第に帯電性能が劣化して劣化トナーとなり、非画像部への付着等、形成画像の劣化を引き起こす。例えば消費トナー量の少ない低印字率の画像形成処理が続くと、劣化トナーが現像器内に蓄積されやすく、形成画像の劣化等の不具合が生じやすくなる。

このような問題を解決するため、従来、画像形成装置において、リフレッシュ処理、すなわち強制的に現像器により感光体に画像を形成して現像器内の劣化トナーを消費する処理、を画像形成処理の合間に定期的に行うものが知られる。

ところで、画像形成装置において、消去可能トナーによる画像形成処理と、消去可能トナーによるシート上の画像の消去処理とを共に実行可能なものが開発されている。このような装置においても、劣化トナーの蓄積解消のためには、定期的に画像形成処理の合間にリフレッシュ処理を行うことが考えられる。しかしながら、リフレッシュ処理を行っている期間は他の処理を行うことができないため、リフレッシュ処理を行う期間はなるべく短い方が好ましい。

この明細書は、リフレッシュ処理を行う期間を低減できるトナーのリフレッシュ技術を提供することを目的とする。

一般に、実施形態によれば、画像形成装置は、像担持手段、現像器、消去手段、クリーニング手段、制御手段を備える。像担持手段は、トナー像を担持する。現像器は、トナーを収容し、像担持手段上にトナー像を形成する。消去手段は、消去処理対象のシート上の画像を消去する。クリーニング手段は、像担持手段上のトナー像を除去する。制御手段は、消去手段による消去処理と重なる時期に、現像手段により像担持手段上にトナー像を形成してクリーニング手段に像担持手段上の前記トナー像を除去させるトナーリフレッシュ処理を行う。

画像形成装置の構成を示す図である。 画像形成処理およびトナーリフレッシュ処理を示すフローチャートである。 トナーリフレッシュ処理を示すフローチャートである。 消色処理およびトナーリフレッシュ処理の同時処理を示すフローチャートである。 変形例の画像形成装置を示す図である。

以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、画像形成装置１の構成を示す図である。
画像形成装置１は、加熱により消色する消色トナーを用いた画像形成処理と、消色トナーにより形成されたシート上の画像の消色処理とを共に実行可能である。画像形成装置１は、これらの処理の他、スキャナ処理やＦＡＸ処理等を実行可能なＭＦＰとして構成されてもよい。画像形成装置１は、不図示の第１、第２カセット、レーザユニット１１、感光体ドラム１２（像担持手段）、現像器１３（現像手段）、クリーニングブレード１４、１７、転写ベルト１５（像担持手段）、１次転写ローラ１６、駆動ローラ１８、２次転写対向ローラ１９、２次転写ローラ２０（電界形成手段）、定着器２１（消去手段）、および制御手段２２を備える。

不図示の第１カセットは、画像形成処理対象面が白紙であるシート（画像形成処理対象のシート）を収容する。
不図示の第２カセットは、消色処理対象面に消色トナーによる画像が形成されたシート（消色処理対象のシート）を収容する。
レーザユニット１１は、感光体ドラム１２を走査し、感光体ドラム１２上に静電潜像を形成する。
感光体ドラム１２は、外周面がＯＰＣ(Organic Photo Conductor)等の感光面となっており、図１中時計回りに回転する。感光体ドラム１２は、レーザユニット１１および後述する現像器１３により感光面上にトナー像が形成され、該トナー像を担持する。

現像器１３は、消色トナーを収容し、感光体ドラム１２上にトナー像を形成する。現像器１３は、現像容器１３１、攪拌部材１３２、現像ローラ１３３を備える。現像容器１３１は、消色トナー及びキャリアからなる２成分現像剤を収容する。消色トナーは、呈色性化合物、顕色剤、消色剤を含む。呈色性化合物としては、例えば青に発色するロイコ染料が用いられる。顕色剤としては、例えばフェノール類が用いられる。消色剤としては、例えば加熱されると呈色性化合物と相溶し、顕色剤と親和性を有さない物質が用いられる。消色トナーは、呈色性化合物と顕色剤との相互作用により発色し、消色温度以上の加熱により呈色性化合物と顕色剤との相互作用が絶たれて消色する。

攪拌部材１３２は、現像容器１３１内の現像剤を攪拌し、消色トナーを負に摩擦帯電させる。
現像ローラ１３３は、内部にマグネットローラを備えており、マグネットローラの磁力によりトナーを吸着し、外周面にマグネットローラの磁力線に沿って穂立ちした磁気ブラシを形成する。現像ローラ１３３は、回転しながら磁気ブラシを感光体ドラム１２に摺擦させることにより、感光体ドラム１２上の静電潜像にトナーを供給して該静電潜像を現像し、感光体ドラム１２上にトナー像を形成する。

クリーニングブレード１４は、バネで感光体ドラム１２に一定圧で押し当てられており、転写ベルト１５に転写されなかった感光体ドラム１２上の残留トナーを除去する。
転写ベルト１５は、無端環状であり図２中反時計回りに回転する。転写ベルト１５は、感光体ドラム１２から転写されるトナー像を担持し、画像形成処理対象の白紙のシートに画像を転写する。

１次転写ローラ１６は、導電性を有する金属のローラであり、転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１２に対向する。１次転写ローラ１６は、正の転写バイアス電圧が印加されると、１次転写ローラ１６から感光体ドラム１２へ向かう転写電界を形成し、この転写電界により、感光体ドラム１２上の負に帯電するトナー像を転写ベルト１５上に転写する。

クリーニングブレード１７は、バネで転写ベルト１５に一定圧で押し当てられており、シートに転写されなかった転写ベルト１５上の残留トナーを除去する。
駆動ローラ１８は、転写ベルト１５を回転駆動する。
２次転写対向ローラ１９は、導電性を有する金属のローラであり、２次転写ローラ２０と転写ベルト１５を介してシートをニップする。

２次転写ローラ２０は、導電性を有する金属のローラである。２次転写ローラ２０は、不図示の当接離間機構により、転写ベルト１５に接触および離間可能に構成されている。２次転写ローラ２０は、画像形成処理の際には、当接離間機構により転写ベルト１５に接触する位置に位置づけられる。２次転写ローラ２０が転写ベルト１５に接触する位置にある際における２次転写ローラ２０と転写ベルト１５との間を２次転写位置Ｕとする。画像形成処理時には、画像形成処理対象の白紙のシートが第１カセットから２次転写位置Ｕへ搬送される。この際、２次転写ローラ２０には、正の転写バイアス電圧が印加される。これにより、２次転写ローラ２０は、２次転写ローラ２０から転写ベルト１５側（２次転写対向ローラ１９）へ向かう転写電界を形成し、転写ベルト１５上の負に帯電するトナー像をシートに転写する。

定着器２１は、定着ローラ２１１と、加圧ローラ２１２とを備える。定着ローラ２１１は、内部にヒータを有し温度制御可能に構成されている。加圧ローラ２１２は、定着ローラ２１１とシートをニップすることにより、定着ローラ２１１からシートへの熱伝導を良好にし、シート上の消色トナーの溶融およびシートへの消色トナーの定着を良好にする。

定着器２１は、画像形成処理時には、消色トナーによる画像が転写ベルト１５から転写されたシートを定着温度（例えば８０℃）で加熱押圧することにより、該画像をシートに定着させる。定着器２１は、消色処理時には、消色トナーによる画像が形成済みのシートを、定着温度より高い消色温度（例えば９０℃）で加熱押圧することにより該画像を消色する。

制御手段２２は、画像形成装置１全体を制御する。制御手段２２は、プロセッサ、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、メモリ、およびＨＤＤ(Hard Disk Drive)を備える。プロセッサは、メモリやＨＤＤが格納するプログラムを実行することにより各種の機能を実現する。ＡＳＩＣは、特定の機能を実現するための専用の回路である。ＡＳＩＣは、プロセッサが実現する適宜の機能を担ってもよい。

以下、図２のフローチャートを参照して、画像形成装置１による画像形成処理およびトナーリフレッシュ処理を簡略に説明する。
画像形成装置１の制御手段２２は、画像形成処理の指示を受け付けると（Ａｃｔ１：ＹＥＳ）、不図示の第１カセットから白紙のシートを取り出すとともに、画像形成に係る要素を駆動し、該シートに消色トナーにより画像を形成する（Ａｃｔ２）。具体的に、制御手段２２は、レーザユニット１１により感光体ドラム１２上に静電潜像を形成し、現像器１３により静電潜像を現像して感光体ドラム１２上に消色トナーによるトナー像を形成する。トナー像は負に帯電する。また、制御手段２２は、２次転写ローラ２０を転写ベルト１５と当接する位置に位置づける。

制御手段２２は、感光体ドラム１２から転写ベルト１５へトナー像を転写させた後、第１カセットから白紙のシートを取り出すとともに、シートを２次転写位置Ｕへ搬送する。続いて、制御手段２２は、２次転写ローラ２０に正の転写バイアス電圧を印加することにより、２次転写ローラ２０から転写ベルト１５側（２次転写対向ローラ１９）へ向かう転写電界を形成し、この転写電界により転写ベルト１５上の負のトナー像をシートに転写する。そして、制御手段２２は、定着温度（例えば８０℃）に温度制御した定着器２１によりシートを加熱押圧し、消色トナーによる画像をシートに定着させる。

制御手段２２は、画像形成処理後、初期状態からの累積画像形成枚数であるカウント値を１上げる（Ａｃｔ３）。
制御手段２２は、５００枚画像を形成する毎にトナーリフレッシュ処理を行う、すなわち画像形成枚数のカウント値が所定の実行値（例えば５００（枚））に至ると（Ａｃｔ４：ＹＥＳ）、トナーリフレッシュ処理を行う（Ａｃｔ５）。

図３は、トナーリフレッシュ処理を示すフローチャートである。
トナーリフレッシュ処理時に制御手段２２は、不図示の当接離間機構により、２次転写ローラ２０を転写ベルト１５から離間した位置に位置づける（Ａｃｔ５１）。制御手段２２は、現像器１３により消色トナーによって感光体ドラム１２上にＡ４サイズの領域を塗りつぶしたベタ画像を形成する（Ａｃｔ５２）。続いて制御手段２２は、該ベタ画像を感光体ドラム１２から転写ベルト１５に転写した後（Ａｃｔ５３）、転写ベルト１５を回動させ続けることにより、転写ベルト１５上のベタ画像をクリーニングブレード１７にて除去する（Ａｃｔ５４）。このようにして、制御手段２２は、現像器１３内の劣化トナーを消費する。

なお、上記処理中、２次転写ローラ２０は転写ベルト１５から離間した位置にあるので、転写ベルト１５から２次転写ローラ２０へのベタ画像の付着を防止できる。また、Ａｃｔ５２〜Ａｃｔ５４において、制御手段２２は、現像器１３内の劣化トナーを十分に消費できる枚数、連続的にベタ画像を形成し、該ベタ画像を転写ベルト１５上から除去する処理を行う。

制御手段２２は、上記のようにしてトナーリフレッシュ処理を行った後、カウント値を初期化し０に戻す（Ａｃｔ６）。
制御手段２２は、画像の消色処理の指示を受け付けると（Ａｃｔ１：ＮＯ）、消色処理とリフレッシュ処理とを同時に行う（Ａｃｔ７）。

図４は、消色処理およびトナーリフレッシュ処理の同時処理を示すフローチャートである。
制御手段２２は、不図示の当接離間機構により、２次転写ローラ２０を転写ベルト１５に当接する位置に位置づける（Ａｃｔ７１）。続いて制御手段２２は、現像器１３により消色トナーによって感光体ドラム１２上にＡ４サイズのベタ画像を形成し（Ａｃｔ７２）、該ベタ画像を転写ベルト１５に転写する（Ａｃｔ７３）。

続いて制御手段２２は、２次転写ローラ２０に負の転写バイアス電圧を印加し、転写ベルト１５側（２次転写対向ローラ１９）から２次転写ローラ２０に向かう非転写電界を形成するとともに（Ａｃｔ７４）、不図示の第２カセットから消色トナーによる画像が形成されたシートを取り出し、２次転写位置Ｕを通過させる（Ａｃｔ７５）。この際、非転写電界は、転写ベルト１５側から２次転写ローラ２０に向かう電界であるので、転写ベルト１５上の負のベタ画像がシートに転写されることを阻害し、該ベタ画像がシートと接触する状態においても転写ベルト１５上に位置し続けさせる。

制御手段２２は、シートを定着器２１まで搬送し、定着温度（例えば８０℃）より高い消色温度（例えば９０℃）に温度制御した定着器２１によりシートを加熱押圧し、シートに形成された画像を消色する（Ａｃｔ７６）。なお、シートが２次転写位置Ｕを通過する際に、転写ベルト１５からシートにベタ画像の全部あるいは一部がたとえ転写されても、ベタ画像は消色トナーにより形成されているので、定着器２１にて消色されることとなる。

制御手段２２は、転写ベルト１５を回動させ続けることにより、転写ベルト１５上のベタ画像をクリーニングブレード１７にて除去する（Ａｃｔ７７）。なお、制御手段２２は、シート１枚の消色処理中に例えば１枚ベタ画像を形成し、除去するものとする。しかしながら、制御手段２２は、連続して行うシートの消色処理枚数によっては、消色処理枚数よりも多くのベタ画像を形成してもよい。

制御手段２２は、消色処理に伴うトナーリフレッシュ処理を行った後、トナーリフレッシュ処理を行うこととなる累積印刷枚数である実行値を、形成したベタ画像の枚数（例えば１枚）に基づいて補正する（Ａｃｔ８）。制御手段２２は、実行値を例えば５００（枚）から７００（枚）に増加させ、次回のトナーリフレッシュ処理の時期を、消色処理時に同時に形成したベタ画像の枚数に基づいて先に延ばす。

ここで、画像形成処理および消色処理を共に実行可能な画像形成装置では、消色処理中は、シートが転写ベルト１５部分を通過するので、画像を形成しないにもかかわらずシートを送るために転写ベルト１５を駆動させることが考えられる。この場合、消色処理を頻繁に行うと、トナーが乗っていない状態で転写ベルト１５を回転させる期間が長くなるので、クリーニングブレード１７が転写ベルト１５との摩擦により劣化してしまう。

このような問題に対し、本実施形態では、消色処理中にベタ画像を転写ベルト１５上に形成するので、該ベタ画像が潤滑剤としてのトナー膜として機能する。そのため、本実施形態では、転写ベルト１５との摩擦によるクリーニングブレード１７の劣化を抑制できる。また、本実施形態では、消色処理中にトナーリフレッシュ処理を行うので、その分、累積印刷枚数に応じて行うトナーリフレッシュ処理の時期を先送りでき、リフレッシュ処理のみを行う期間を全体として低減できる。

（変形例）
本実施形態では、制御手段２２は、消色処理に伴ってトナーリフレッシュ処理を行った場合、その分、次回のトナーリフレッシュ処理の時期を先送りした。しかしながら、制御手段２２は、累積印刷枚数に応じて定期的に行う次回のトナーリフレッシュ処理までの期間前に、消色処理に伴うトナーリフレッシュ処理を１度でも行った場合、次回のトナーリフレッシュ処理を１回飛ばしてもよい。また、制御手段２２は、次回のトナーリフレッシュ処理までの期間前に消色処理を行った場合、累積印刷枚数に応じて行うトナーリフレッシュ処理時には、消色処理時に形成したベタ画像の枚数に応じて、形成するベタ画像の枚数を減らしてもよい。

消色処理に伴うトナーリフレッシュ処理は、消色処理と重なる時期に行えばよい。
転写電界を形成する電界形成手段は、転写ローラに限定されず、導電性で転写ベルト１５に接触する部材であればよく、例えば導電性ゴムブレード、導電性ブラシ、および導電性シートであってもよい。

本実施形態では、画像形成処理時において、２次転写ローラ２０側に正の転写バイアス電圧を印加することにより転写ベルト１５上のトナー像をシートに転写したが、２次転写対向ローラ１９に負の転写バイアス電圧を印加することにより、転写ベルト１５上のトナー像をシートに転写してもよい。この場合、２次転写対向ローラ１９が電界形成手段となる。

本実施形態では、定着器が、シート上の画像を消去する消去手段を兼ねたが、消去手段は、定着器と別体とされていてもよい。
本実施形態では、現像剤として２成分現像剤を用いたが、現像剤として、消去可能トナーのみで構成される１成分現像剤を用いてもよい。

本実施形態では、トナーとして熱により消色する消色トナーを用い、消去手段を、シートに熱を与えることによりトナー像を消色する構成とした。しかしながら、トナーとして、近赤外線等の光が照射されることにより分解する光分解性トナーを用い、消去手段を、近赤外線等の光をシートに照射することによりトナー像を分解する構成としてもよい。また、トナーとして、処理液に浸漬されることによりシートから剥離するものを用い、消去手段を、シートに処理液を浸漬させることにより、シート上からトナー像を剥離する構成としてもよい。

図５は、変形例の画像形成装置１００を示す図である。
変形例の画像形成装置１００は、消色不可なトナーを用いる感光体ドラム１２０Ｙ〜１２０Ｋおよび現像器１３０Ｙ〜１３０Ｋが、転写ベルト１５の回転方向において、消色トナーを用いる感光体ドラム１２Ｙ〜１２Ｋと２次転写位置Ｕとの間にある。なお、感光体ドラム１２０Ｙ〜１２０Ｋおよび現像器１３０Ｙ〜１３０Ｋと、感光体ドラム１２Ｙ〜１２Ｋおよび現像器１３Ｙ〜１３Ｋとの位置は逆であってもよい。また、図５においては、レーザユニット、１次転写ローラ１６、および各感光体ドラム１２Ｙ〜１２Ｋ、１２０Ｙ〜１２０Ｋのクリーニングブレード１４は不図示としてある。

各現像器１３Ｙ〜１３Ｋ、１３０Ｙ〜１３０Ｋは、それぞれ異なる色Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）のトナーを収容する。 消色処理中には、感光体ドラム１２０Ｙ〜１２０Ｋおよび現像器１３０Ｙ〜１３０Ｋにより、消色不可トナーからなるベタ画像を転写ベルト１５上に形成し、消色不可トナーを収容する現像器１３０Ｙ〜１３０Ｋ側のトナーリフレッシュを行ってもよい。また、消色処理中には、消色トナーからなるベタ画像および消色不可トナーからなるベタ画像を共に形成することにより、消色トナーを収容する側および消色不可トナーを収容する側両方の現像器１３Ｙ〜１３Ｋ、１３０Ｙ〜１３０Ｋのトナーリフレッシュ処理を行ってもよい。現像器は、使用したい色の種類に応じて適宜の数組み入れることができる。例えば黒１色のみを使用したい場合、黒色の消色トナーを収容する現像器１３Ｋおよび黒色の消色不可トナーを収容する現像器１３０Ｋの組み合わせのみを画像形成装置は備えていてもよい。

転写ベルト１５は無くてもよく、感光体ドラム１２から直接シートへトナー像を転写する構成であってもよい。この場合、感光体ドラム１２が像担持手段となり、１次転写ローラ１６が電界形成手段となり、クリーニングブレード１４が像担持手段上のトナー像を除去するクリーニングブレードとなる。

前記各実施形態における各処理の順序は、前記実施形態で例示した順序と異なっていてもよい。
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、前述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、すべて本発明の範囲内のものである。

１，１００…画像形成装置、１２、１２Ｙ〜１２Ｋ、１２０Ｙ〜１２０Ｋ…感光体ドラム（像担持手段）、１３、１３Ｙ〜１３Ｋ、１３０Ｙ〜１３０Ｋ…現像器（現像手段）、１５…転写ベルト（像担持手段）、１７…クリーニングブレード、２０…電界形成手段、２１…消去手段（定着器）、２２…制御手段。

特開２００９−３０１０４５号公報

Claims (5)

1. トナー像を担持し、画像形成処理対象のシートに画像を転写する像担持手段と、
   トナーを収容し、前記像担持手段上にトナー像を形成する現像手段と、
   消去処理対象のシート上の画像を消去する消去手段と、
   前記像担持手段上のトナー像を除去するクリーニング手段と、
   前記消去手段による消去処理と重なる時期に、前記現像手段により前記像担持手段上にトナー像を形成して前記クリーニング手段に前記像担持手段上の前記トナー像を除去させるトナーリフレッシュ処理を行う制御手段と
   を備える画像形成装置。
2. 請求項１に記載の装置において、
   転写バイアス電圧が印加されることにより、前記像担持手段が担持するトナー像を画像形成処理対象のシートに転写する電界形成手段とを備え、
   前記クリーニング手段は、前記像担持手段に当接し、前記像担持手段上のトナー像を除去するクリーニングブレードであり、
   前記制御手段は、前記消去処理と重なる時期に、前記現像手段により前記像担持手段上にトナー像を形成するとともに、前記像担持手段が前記消去処理対象のシートと接する際に前記転写バイアス電圧と逆極性の逆転写バイアス電圧を前記電界形成手段に印加する画像形成装置。
3. 請求項２に記載の装置において、
   前記像担持手段は、前記現像手段によりトナー像が形成される感光体と、前記感光体からトナー像が転写される転写ベルトとを備え、
   前記クリーニングブレードは、前記転写ベルトに当接して前記転写ベルト上のトナーを除去する画像形成装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の装置において、
   前記制御手段は、印刷枚数のカウント値が所定の実行値に至る毎に、前記トナーリフレッシュ処理を行い、前記実行値に至る前に、前記消去処理に伴って前記トナーリフレッシュ処理を行う場合、前記実行値を補正する画像形成装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の装置において、
   前記現像手段は、加熱により消色する消色トナーを収容し、
   前記消去手段は定着器であり、前記定着器は、画像形成処理時には、前記消色トナーによる画像が前記像担持手段から転写されたシートを定着温度で加熱押圧することによりシートへ画像を定着させ、前記消去処理時には、前記消色トナーによる画像が形成済みのシートを前記定着温度より高い消色温度で加熱押圧することにより画像を消色する画像形成装置。

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