JPH11125938A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クリーニング装置における酸化チタンのすり
抜けを防止するとともに、クリーニング部材近傍の転写
残トナーのチャージアップを防止する。 【解決手段】 画像信号処理回路１４によって、画像形
成を行う際の画像データから濃度データを検知する。こ
の濃度データに基づいて、クリーニングバイアス制御手
段８によって、クリーニングバイアス電源９を制御し、
クリーニングブレード７に印加するクリーニングバイア
スを調整する。これにより、クリーニング装置６を酸化
チタンがすり抜けてこれが帯電ローラ２に付着すること
に起因する帯電時の異常放電や帯電ムラを防止するとと
もに、クリーニングブレード７と感光ドラム１との境界
部に存在する転写残トナーの電荷がクリーニングバイア
スの電界によって徐々に蓄積され過剰に帯電した転写残
トナーと感光ドラム１との間で発生するリークを防止す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の複
写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】帯電、露光、現像、転写、定着、クリー
ニングを行って、転写材上にトナー像を形成する画像形
成装置においては、転写後の像担持体表面に、転写材に
転写されないで残ったトナー（転写残トナー）を除去す
る必要がある。このため、像担持体の回転方向について
の転写部位の下流側で、かつ帯電部位の上流側にクリー
ニング装置を配設して転写残トナーを除去するようにし
ている。

【０００３】クリーニング装置は、ウレタンゴム等の可
燒性部材をブレード状に成型したクリーニングブレード
を像担持体に当接させて転写残トナーを掻き落とすクリ
ーニングブレードタイプや、ロール状に形成したファー
ブラシを像担持体に当接させ、回転させると同時にエア
吸入を行うことで転写残トナーを回収するファーブラシ
タイプなどがある。またクリーニングブレードとファー
ブラシとを併用することによりクリーニング能力を高め
たクリーニング装置もある。

【０００４】クリーニング装置によって回収される転写
残トナー中には、トナー以外にも外添剤である酸化チタ
ンやシリカなどが含まれている。このうち、酸化チタン
は、現像剤の電荷付与性や像担持体の研磨性に大きく寄
与するため、複写機やプリンタの現像剤の外添剤として
一般的に使われているものである。

【０００５】しかし、この酸化チタンは、その粒径がサ
ブミクロンオーダーの大きさであるため、ミクロンオー
ダーの大きさのトナー等を回収するために配置されてい
るクリーニングブレードやファーブラシだけでは回収し
きれず、クリーニング装置をすり抜けて帯電装置に到達
してしまうことがあった。

【０００６】帯電装置に到達した酸化チタンは、コロナ
帯電器のような非接触型の帯電装置であれば大きな影響
を与えずに通り抜けてしまうが、ローラ帯電のような接
触型の帯電装置の場合、接触帯電部材である帯電ローラ
に付着し、異常放電や放電ムラなどの画像障害を引き起
こす原因となる。

【０００７】このクリーニング装置における酸化チタン
のすり抜けを防止するために有効な手段の一つとして、
導電性材料からなるクリーニング部材にクリーニングバ
イアスを印加することにより、像担持体とクリーニング
部材の間に電界を形成し、酸化チタンに対する電界反発
力を利用するという方法がある。この場合、酸化チタン
自体は基本的にポジ帯電化するため、印加するクリーニ
ングバイアスは正極性となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のよう
に、クリーニング部材に一定のクリーニングバイアスを
印加し続けると、クリーニング部材と像担持体との境界
部に存在する転写残トナーに、電界によって徐々に電荷
が蓄積され、過剰に帯電した転写残トナーと像担持体の
間でリークが発生するという問題が生じた。

【０００９】逆に、このような転写残トナーのチャージ
アップによるリーク発生を防ぐため、クリーニング部材
に印加するクリーニングバイアスの強度をリーク限界ま
で下げていくと、クリーニング装置における酸化チタン
のすり抜けを充分に防止することができないという問題
がある。

【００１０】このような現象は、像担持体によって搬送
されてくる転写残トナー及び酸化チタンの量が画像濃度
に依存しているため一定ではないのに対し、クリーニン
グ部材に印加するクリーニングバイアスの強度が一定で
あることが原因であると判明した。すなわち、出力画像
がベタ白画像である場合には、像担持体上に残留するト
ナーは極めて少なく、それに対して酸化チタンは相対的
に多いため、クリーニング部材に印加するバイアスの強
度は酸化チタンのすり抜けを防止できる程度に高い方が
よい。反対に、出力画像がベタ黒画像である場合には、
転写残トナーが酸化チタンを伴ってクリーニング装置に
排出されるため、クリーニング装置における酸化チタン
のすり抜けは生じにくく、また転写残トナーの過剰なチ
ャージアップが懸念されるため、クリーニング部材に印
加するクリーニングバイアスの強度は低い方がよい。

【００１１】さらに、出力画像がベタ白とベタ黒との中
間領域である場合には、同様にその転写残トナー量に応
じてクリーニング部材に印加するバイアス強度を調節す
るべきである。

【００１２】そこで、本発明は、クリーニング装置にお
ける酸化チタンのすり抜けを防止するとともに、クリー
ニング部材近傍の転写残トナーのチャージアップを防止
することのできる画像形成装置を提供することを目的と
するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの、請求項１に係る本発明は、像担持体表面に接触配
置された帯電部材を有し前記像担持体表面を一様に帯電
する帯電装置と、入力された画像データを多値化処理す
る画像処理装置と、該処理装置から出力された画像デー
タに基づいて前記像担持体表面を露光して静電潜像を形
成する露光装置と、前記静電潜像にトナーを付着させて
トナー像として現像する現像装置と、前記トナー像を転
写材に転写する転写装置と、トナー像転写後に前記像担
持体表面に残った転写残トナーを除去するクリーニング
装置とを備えた画像形成装置において、前記画像処理装
置は、前記転写材における所定範囲の濃度データを算出
する濃度データ検知手段を有し、前記クリーニング装置
は、前記像担持体表面に接触配置された導電性のクリー
ニング部材と、該クリーニング部材にクリーニングバイ
アスを印加するクリーニングバイアス電源と、前記濃度
データ検知手段によって検知された濃度データに基づい
て、前記クリーニングバイアス電源が前記クリーニング
部材に印加するクリーニングバイアスを制御するクリー
ニングバイアス制御手段と、を有する、ことを特徴とす
る。

【００１４】請求項２に係る本発明は、前記クリーニン
グ部材が板状のクリーニングブレードである、ことを特
徴とする。

【００１５】請求項３に係る本発明は、前記クリーニン
グ部材がファーブラシである、ことを特徴とする。

【００１６】請求項４に係る本発明は、前記クリーニン
グ部材が、導電性のローラ部材の外周面に磁気キャリヤ
を担持させて形成した磁気ブラシである、ことを特徴と
する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。

【００１８】〈実施の形態１〉図１は、本発明に係る画
像形成装置の一例を示す概略図である。なお、同図に示
す画像形成装置は、電子写真方式のデジタル複写機であ
る。

【００１９】同図に示す画像形成装置は、像担持体とし
てのドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」と
いう）１を備えている。感光ドラム１は、例えば、円筒
状のアルミニウム基体の外周面に、アモルファスシリコ
ン、セレン、ＯＰＣ（有機光半導体）等の感光層を設け
たものである。感光ドラム１は、駆動手段（不図示）に
よって矢印Ｒ１方向に所定にプロセススピード（周速）
で回転駆動される。

【００２０】感光ドラム１は、帯電装置２によって帯電
される。感光ドラム１は、帯電に先立ち、除電露光機１
０によってその表面が除電露光される。同図に示す帯電
装置２は、感光ドラム１表面に接触配置された帯電ロー
ラであり、帯電バイアス電源（不図示）によって帯電バ
イアスが印加される。これにより、除電後の感光ドラム
１表面は、所定の極性、所定の電位に均一に帯電され
る。

【００２１】帯電後の感光ドラム１表面は、露光装置３
によって静電潜像が形成される。複写される原稿１１の
画像は、レンズ１２によってＣＣＤ装置１３に投影され
る。ＣＣＤ装置１３は、原稿１１の画像を多数の画素に
分解し、各画素の濃度に対応した光電変換信号を発生す
る。そして、このＣＣＤ装置１３から出力されるアナロ
グ画像信号は、画像信号処理回路（画像処理装置）１４
に送られ、ここで各画素ごとにその画素の濃度に対応し
た出力レベルを有する画素画像信号に変換された後、露
光装置３のレーザードライバ基板１５に送られる。露光
装置３は、レーザードライバ基板１５、レーザー発光装
置１６、ポリゴンミラー１７、ｆ／θレンズ等のレンズ
１８、固定ミラー１９等を有する。レーザードライバ基
板１５は、入力される画素画像信号ごとに、そのレベル
に対応した幅（時間長）のレーザー駆動パルスを形成し
て出力する。このレーザー駆動パルスはレーザー発光装
置１６に供給され、レーザー発光装置１６をそのパルス
幅に対応する時間だけ発光させ、画素の濃度に対応して
ドットサイズの異なる静電潜像を感光ドラム１上に形成
する。すなわち、レーザー発光装置１６から放射された
レーザー光２０は、ポリゴンミラー１７によって掃引さ
れ、レンズ１８及びレーザー光２０を感光ドラム１方向
に指向させる固定ミラー１９によって、感光ドラム１表
面にスポット結像される。

【００２２】以上のように、レーザー光２０は、感光ド
ラム１の回転軸とほぼ平行な方向（主走査方向）にこの
感光ドラム１を走査し、また、感光ドラム１の矢印Ｒ１
方向の回転によって感光ドラム１をその周方向に副走査
する。これにより、感光ドラム１表面に原稿１１の画像
に対応した静電潜像が形成される。

【００２３】感光ドラム１表面に形成された静電潜像
は、現像装置４によって現像される。現像装置４は、矢
印Ｒ４方向に回転自在な現像ローラ４ａを有しており、
この現像ローラ４ａに現像バイアスを印加することによ
り、感光ドラム１表面の静電潜像にトナーを付着させて
トナー像として現像する。

【００２４】感光ドラム１上のトナー像は、転写ローラ
５によって紙等の転写材Ｐ表面に転写される。感光ドラ
ム１表面には、転写ローラ５が接触配置されて転写ニッ
プ部Ｔを形成している。転写材Ｐは、給紙カセット（不
図示）に収納されていたものが、給搬送手段（不図示）
によって上述の感光ドラム１上の静電潜像にタイミング
を合わせるようにして転写ニップ部Ｔに供給される。転
写ローラ５は、供給された転写材Ｐを転写ニップ部Ｔに
て挟持搬送するとともに、転写バイアス電源（不図示）
によって転写バイアスが印加され、これにより、感光ド
ラム１表面のトナー像が転写材Ｐ表面に転写される。

【００２５】トナー像転写後の転写材Ｐは、定着装置
（不図示）によって加熱加圧されて転写材表面に定着さ
れ、その後、画像形成装置本体外部に排出される。

【００２６】一方、トナー像定着後の感光ドラム１は、
転写材Ｐに転写されないで表面に残ったトナー（転写残
トナー）がクリーニング装置６によって除去される。図
１に示すクリーニング装置６は、クリーニング部材とし
て、例えば、導電性ウレタンゴムによって形成されたク
リーニングブレード７を有しており、このクリーニング
ブレード７を感光ドラム１表面に当接させることで、感
光ドラム１表面の転写残トナーを掻き取るようにしてい
る。なお、本発明においては、クリーニングブレード７
は、クリーニングバイアス制御手段８によって制御され
るクリーニングバイアス電源９が接続されている。な
お、クリーニングバイアス制御手段８については後に詳
述する。

【００２７】次に、図２に、上述構成の画像形成装置に
おける画像信号処理回路１４、及びその周辺の機器につ
いてのブロック図を示す。同図において、２１はデータ
処理回路であり、ＣＣＤ装置１３によって読みとられた
画像信号を多値デジタル画像データに変換する回路であ
る。また、２２は多値デジタル画像データを濃度データ
に変換する濃度処理回路、２３は濃度処理回路２２から
送られたデジタル画像信号を、レーザー発光させるため
にアナログ信号に変換するためのＤ／Ａ変換回路であ
る。また、上述の濃度処理回路２２からの濃度データ
は、Ｄ／Ａ変換回路２３の外に、濃度データ検知手段２
４にも出力され、この濃度データ検知手段２４の出力
は、前述のクリーニングバイアス制御手段８に出力され
るようになっている。

【００２８】上述の構成において、ＣＣＤ装置１３によ
って読みとられた後に、データ処理回路２１を経て作成
された多値デジタル画像データ（本実施の形態において
は８ビット２５６階調のデジタル画像データとする）
が、濃度処理回路２２に入力されると、濃度処理回路２
２においては、輝度データであったデータを濃度データ
に変換する輝度濃度（ＬＯＧ）変換を行い、そのデータ
を出力する際のモード（文字モードや、文字写真モード
等）によって、ここまでの処理によって得られた画像デ
ータを変換して、出カデー夕にする（例えば、５０Ｈデ
ータを６０Ｈデータに、８０Ｈデータを８５Ｈデータに
変換する）というγ変換を経て、出力データとして、Ｄ
／Ａ変換回路２３にデータを出力する。

【００２９】Ｄ／Ａ変換回路２３に送られたデジタル画
像データは、Ｄ／Ａ変換回路２３内で、それまでのデジ
タル画像データから、レーザー出力データ用のアナログ
データに変換（Ｄ／Ａ変換）され、露光手段３のレーザ
ードライバ基板１５に送られる。

【００３０】その後、上述したようにレーザードライバ
基板１５内でレーザ出力データとして作られたデータを
基にレーザー発光装置１６にてレーザーを発光させ、発
光されたレーザーの露光によって、感光ドラム１上に静
電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置４によ
ってトナーが付着されてトナー像として現像される。感
光ドラム１上のトナー像は、転写ローラ５によって転写
材Ｐに転写され、トナー像が転写された転写材Ｐは、定
着装置（不図示）によって表面にトナー像が定着され、
画像形成装置本体外部に排出され、これにより画像形成
が終了する。

【００３１】一方、トナー像転写後の感光ドラム１は、
転写材Ｐに転写されないで感光ドラム１表面に残った転
写残トナーが、クリーニング装置６によって回収され、
次の画像形成に供される。このとき、クリーニングバイ
アス電源９によってクリーニング装置６のクリーニング
ブレード７にクリーニングバイアスが印加され、このク
リーニングバイアスは、クリーニングバイアス制御手段
８によって制御される。上述の濃度処理回路２２を経由
した多値デジタル画像データは、画像形成のための画像
信号処理回路１４のＤ／Ａ変換回路２３に出力される外
に、濃度データ検知手段２４に出力され、この検知結果
に基づいてクリーニングバイアス制御手段８により、画
像濃度に応じたクリーニングバイアス制御が行われる。

【００３２】図３に、この濃度データ検知手段２４及び
クリーニングバイアス制御手段８におけるクリーニング
バイアス制御のフローチャートを示す。

【００３３】まず、濃度処理回路２４によって決定され
た多値デジタル画像データを入力し（Ｓ１）、この多値
デジタル画像データに基づいて、全体の画像データ中の
総トナー濃度を算出する（Ｓ２）。

【００３４】本実施の形態１においては、８ビット２５
６階調８の画像データとして１６進数を用いており、例
えば、００Ｈは濃度が最も薄く、ＦＦＨは最も濃く、８
０Ｈ程度で中間調濃度近傍を表している。したがって、
画像データ毎に、１画素ずつの濃度データを積算してゆ
き、その総カウント数をその画像データにおける総トナ
ー濃度として算出する（ステップＳ２）。

【００３５】例えば、４００ｄｐｉ２５６階調のＡ４サ
イズデータについて考えてみると、Ａ４サイズ１枚分
で、約１５４７万画素（１６進数で表すとＥＣ０５０Ｅ
Ｈとなる）のデータがあり、そのデータの１画素毎に０
０Ｈ〜ＦＦＨの２５６階調のデータを持つ。

【００３６】したがって、上述の画像データ中の画素の
濃度データがすべてＦＦＨであった場合の総トナー濃度
（総カウント数）は約３９億６０００万となり、これを
１６進数で表すとＥＣ０５０ＥＦ１Ｈとなる。また、上
述の画像データ中の画素の濃度データが００Ｈであった
場合の総トナー濃度は０であり、これを１６進数で表す
と００００００００Ｈとなる。なお、実際には、原稿画
像はベタ白であっても原稿や光学系の汚れから若干の濃
度を検知する場合が多いため、総トナー濃度が０になる
ことは少ない。

【００３７】そして、この総トナー濃度（総カウント
数）に対応して、所定の換算式（Ｓ４）を介して、クリ
ーニングブレード７に印加するクリーニングバイアスの
強度を決定し（Ｓ３）、換算表を作成する。この換算表
は、複写又はプリントされる原稿のサイズやその他の条
件によって変わるが、本実施の形態１では、一例とし
て、図４に示す換算表を使用した。

【００３８】図４は、Ａ４サイズ原稿における、総トナ
ー濃度（総カウント数）とクリーニングブレード７に印
加するクリーニングバイアスの印加電圧との関係を表し
たものである。ただし、同図においては、総トナー濃度
は、１６進数の数値が大き過ぎることによる煩雑さを避
けるため、１６進数表記の７、８桁目だけで表してい
る。

【００３９】この図４に従うことにより、例えば、ある
Ａ４サイズ原稿の総トナー濃度（総カウント数）が４０
００００００Ｈ（図４では４０Ｈに相当する）であった
場合、クリーニングブレード７に印加されるバイアスは
３８０Ｖであり、また、８０００００００Ｈ（図４では
８０Ｈに相当する）であった場合、クリーニングブレー
ド７に印加されるバイアスは１２０Ｖと決定される。

【００４０】総トナー濃度とクリーニングブレード７の
印加電圧がほぼ反比例の関係にあるのは、総トナー濃度
が高い場合、すなわち、クリーニング装置６に到達する
転写残トナー量が多くそれに対する酸化チタンの比率が
低い場合は、印加電圧を低くして転写残トナーの電荷蓄
積を極力抑えるように、一方、総トナー濃度が低い場
合、すなわち、転写残トナー量が少なくそれに対する酸
化チタンの比率が高い場合は、印加電圧を高くして酸化
チタンのすり抜けを防止するようにするためである。

【００４１】以上説明したように、画像の総トナー濃度
を検知し、その検知した総トナー濃度からクリーニング
バイアス７に印加する電圧を制御し、これによって、ク
リーニング装置６における酸化チタンのすり抜けを防止
するとともに、クリーニングバイアスの電界によって、
クリーニングブレード７と感光ドラム１との境界部に存
在する転写残トナーに徐々に電荷が蓄積して過剰に帯電
した転写残トナーと感光ドラム１との間でリークが発生
するという問題を防ぐことが可能となる。

【００４２】また、本実施の形態１においては、便宜的
に総トナー濃度に対応するクリーニングバイアスの印加
電圧を図４のように設定したが、総トナー濃度に対応す
るバイアスの強度を３段階、又は５段階等に段階的に設
定することにより、簡易化することができる。この場合
は、クリーニングバイアス電源９の構成を簡略化してコ
ストダウンを図ることができる。また、この逆に、画像
形成装置がおかれている湿度環境や設置地域別に複数の
換算式を設けてより細かく制御することもできる。この
場合は、さらに画質が向上される。

【００４３】〈実施の形態２〉上述の実施の形態１で
は、クリーニング部材として導電性のクリーニングブレ
ード７を使用していたが、本発明は、これに限定される
ものではない。例えば、図５（ａ）、（ｂ）に示すよう
な導電性のファーブラシ３０Ａ、３０Ｂを用いても、上
述の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
（ａ）に示すファーブラシ３０Ａは、棒状の導電性の基
体３１の一方の側に、同じく導電性の繊維状の毛３２を
植設したものであり、また、（ｂ）に示すファーブラシ
３０Ｂは、導電性の芯金３３の外周面に導電性の繊維状
の毛３２を植設したものである。このローラ形状のファ
ーブラシ３０Ｂは、感光ドラム１表面に対して周速差を
持って順方向又は逆方向に回転させるようにしてもよ
い。

【００４４】さらに、クリーニング部材を、（ｃ）に示
すように、スリーブ３４の外周面に磁性キャリヤ３５を
担持させて構成した磁気ブラシ３０Ｃによって構成する
こともできる。この場合も、実施の形態１と同様の効果
をあげることができる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
画像形成を行う際の画像データを検知し、その画像デー
タのトナー濃度に基づいて、クリーニング部材に印加す
るクリーニングバイアスを制御することにより、クリー
ニング装置を酸化チタンがすり抜けて帯電時の異常放電
や帯電ムラを防止するとともに、クリーニング部材と像
担持体との境界部に存在する転写残トナーの電荷が電界
によって徐々に蓄積され過剰に帯電した転写残トナーと
像担持体の間で発生するリークを防止することができ
る。

【００４６】なお、導電性のクリーニング部材として
は、板状のクリーニングブレード、ローラ状のファーブ
ラシ、ローラ部材の外周面に磁気キャリヤを担持させた
磁気ブラシ等を使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す
図。

【図２】画像信号処理回路及びその周辺のブロック図。

【図３】濃度データ検知手段及びクリーニングバイアス
制御手段におけるクリーニングバイアス制御のフローチ
ャート。

【図４】変換式によって求められた、総トナー濃度（総
カウント数）と印加電圧との関係を示す図。

【図５】（ａ）は棒状の基体を有するクリーニングブラ
シを示す図。（ｂ）はローラ状のクリーニングブラシを
示す図。（ｃ）は磁気ブラシを示す図。

【符号の説明】 １ 像担持体（感光ドラム） ２ 帯電装置（帯電部材） ３ 露光装置 ４ 現像装置 ５ 転写装置（転写ローラ） ６ クリーニング装置 ７ クリーニング部材（クリーニングブレー
ド） ８ クリーニングバイアス制御手段 ９ クリーニングバイアス電源 １３ ＣＣＤ装置 １４ 画像処理装置（画像信号処理回路） ２４ 濃度データ検知手段 ３０Ａ クリーニングブラシ ３０Ｂ クリーニングブラシ ３０Ｃ 磁気ブラシ Ｐ 転写材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体表面に接触配置された帯電部材
   を有し前記像担持体表面を一様に帯電する帯電装置と、
   入力された画像データを多値化処理する画像処理装置
   と、該処理装置から出力された画像データに基づいて前
   記像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光装置
   と、前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像として
   現像する現像装置と、前記トナー像を転写材に転写する
   転写装置と、トナー像転写後に前記像担持体表面に残っ
   た転写残トナーを除去するクリーニング装置とを備えた
   画像形成装置において、 前記画像処理装置は、 前記転写材における所定範囲の濃度データを算出する濃
   度データ検知手段を有し、 前記クリーニング装置は、 前記像担持体表面に接触配置された導電性のクリーニン
   グ部材と、 該クリーニング部材にクリーニングバイアスを印加する
   クリーニングバイアス電源と、 前記濃度データ検知手段によって検知された濃度データ
   に基づいて、前記クリーニングバイアス電源が前記クリ
   ーニング部材に印加するクリーニングバイアスを制御す
   るクリーニングバイアス制御手段と、を有する、 ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記クリーニング部材が板状のクリーニ
   ングブレードである、 ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記クリーニング部材がファーブラシで
   ある、 ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記クリーニング部材が、導電性のロー
   ラ部材の外周面に磁気キャリヤを担持させて形成した磁
   気ブラシである、 ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。