JPH11219071A

JPH11219071A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH11219071A
Application number: JP10036739A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Sanpei; 敦史三瓶
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-02-02
Filing date: 1998-02-02
Publication date: 1999-08-10

Abstract

(57)【要約】【課題】トナーリサイクルを行う画像形成装置におい
て、初期、経時、環境を通じ、ブレードクリーニングの
動作を安定させる。【解決手段】クリーニングユニット１６により感光体
ドラム１１上から回収されるトナー量に応じて感光体ド
ラム１１上の紙間にトナーを付着させるタイミングを変
え、適量のトナーをクリーニングブレード１６Ａのエッ
ジに供給できるようにして、初期的にはブレード動作を
安定させ、経時的にはトナー飛散を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
ー、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装
置に関し、特にクリーニングブレード及びトナーリサイ
クル方式を用いた画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
環境問題からクリーニングで回収されたトナーを再利用
する方式を採用した電子写真装置が増えている。このト
ナーリサイクルを行う電子写真装置では、現像の濃度を
測定し、その結果にもとづいて新トナーと回収トナー量
の制御を行う特公平５−５８１９５号公報等に開示され
ている技術が知られている。また、特開平７−２１９３
４８号公報に開示されている技術のように、画像品質の
低下を防止するため、新トナーと回収トナーの比率を一
定に保つという提案もなされている。しかしながら、こ
れらの技術は画像上の地汚れ等の不具合を防止するため
のものであり、クリーニングブレードを用いた作像シス
テムにおけるブレードの動作性能を初期、経時を通して
最適に維持することを意図するものではなかった。

【０００３】また従来、トナーリサイクルを採用した画
像形成装置においては、経時で回収トナーの比率が増加
すると転写残トナー（転写部材に転写されずに残留した
感光体上のトナー）の比率が増加し、これらのトナーが
クリーニングブレードに入力し、それがブレード端部に
回り込み、ブレード端部からのトナー飛散が増加してい
た。そのため、この経時のトナー飛散を見込んでクリー
ニングブレードの長手方向幅を、帯電、現像可能領域よ
りもマージンを見込んで大きくしていた。しかしなが
ら、初期着荷状態の機械では、回収トナーが現像装置に
回り込んで現像されるまでの間は全て新トナーであり、
この初期状態で、経時性能に最適化されたブレード幅で
あると、外乱（気温、湿度、紙サイズ）の影響を受けや
すく、特にマージンとして長くした非画像領域のブレー
ドエッジと感光体の摺動が不安定となり、ビビリや巻き
込みがトナーの直接入力の無い非画像領域から発生する
ことがあるという問題があった。

【０００４】逆に、クリーニングブレードの長手幅を現
像領域と同じ程度まで短くしてマージンを無くすと、初
期的には問題ないが、経時で回収トナーの割合が増加し
たとき、転写残トナー、地汚れトナーが増加し、ブレー
ドに入力するトナーの総量は大幅に増加していた。この
場合、ブレード端部に回り込むトナーの量が増加し、端
部とシール材の隙間からこれらが飛散し、結果として感
光体ドラムの回転方向下流にある帯電装置（帯電チャー
ジャワイヤー、帯電ローラ）を汚して画像不良を招いた
り、シール部材を常時通過し、感光体ドラム上に残留し
たまま帯状になり、転写装置（転写チャージャ、転写ベ
ルト、転写ローラ）の汚染、機内汚染を引き起こしてい
た。

【０００５】本発明は上記従来の不具合に鑑み、トナー
リサイクルを用いた装置において、初期、経時、環境を
通じ、ブレードクリーニングの動作を安定させることが
できる画像形成装置を提供することを目的とする。また
本発明は、初期のブレード巻き込みと経時のトナー飛散
を未然に防止することができる画像形成装置を提供する
ことを目的とする。

【０００６】また接触式転写方式は、低オゾンのために
近年では多くの機械で採用されつつあるが、その方式の
場合、紙間でも常に感光体と転写部材が接触しているた
め、この間に作像パターンを作ってしまうとそれが転写
部材の汚染を招いてしまう。そこで本発明は、接触式転
写方式を用いた場合でも、回収トナー量に応じて初期の
ブレード巻き込みと経時のトナー飛散を未然に防止する
ことができる画像形成装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】さらに本発明は、使用条件（デューティ、
Ｃ／Ｏ（ｃｏｐｙ／ｏｒｉｇｉｎａｌ）、紙サイズ）に
よらず、クリーニングブレードエッジへのトナー入力を
ある程度維持することができる画像形成装置を提供する
ことを目的とする。これは従来、コピーのＣ／Ｏによっ
てパターンが作れる時期が決まってしまい、連続コピー
ではその間にパターンを作成することが困難であった点
を解決するためである。

【０００８】またさらに本発明は、回収トナー量に応じ
て、像担持体の紙間におけるトナー付着量と転写ベルト
バイアスを制御し、Ｃ／Ｏが高かったりするような場合
でも、初期のブレード巻き込みと経時のトナー飛散を未
然に防止することができる画像形成装置を提供すること
を目的とする。

【０００９】また本発明は、小サイズのコピーが主体の
ユーザーにおいてトナー付着量制御を十分に行えるよう
にするために、回収トナー量に応じて、紙サイズに対応
した感光体の紙間にパターンを作成し、初期のブレード
巻き込みと経時のトナー飛散を未然に防止することがで
きる画像形成装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置の
うち請求項１に係るものは、上記目的を達成するため
に、像担持体と、該像担持体に当接するクリーニングブ
レードと、現像像を現像する現像手段と、該現像像を転
写紙に転写する転写手段を有し、上記クリーニングブレ
ードで回収した残留トナーを上記現像手段に戻して再利
用する画像形成装置において、上記回収トナー量を検知
する手段と、該検知手段の検知信号によって、上記像担
持体へのトナー付着量を制御する手段とを有することを
特徴とする。

【００１１】同請求項２に係るものは、上記トナー付着
量制御手段が、転写紙間に作成するパターンの作成タイ
ミングを切り替えるものであることを特徴とする。

【００１２】同請求項３に係るものは、上記トナー付着
量制御手段が、転写紙間に作成するパターンの形状を切
り替えるものであることを特徴とする。

【００１３】同請求項４に係るものは、上記トナー付着
量制御手段が、上記像担持体上の転写紙間に相当する転
写手段への印加バイアスを切り替えるものであることを
特徴とする。

【００１４】同請求項５に係るものは、転写紙のサイズ
検知手段を有し、上記トナー付着量制御手段が、上記サ
イズ検知手段が検知した転写紙のサイズに応じてパター
ン形状を切り替えることを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態及び実施例】以下本発明の実施の形
態及び実施例を図面を参照して説明する。図１は本発明
の実施対象となる画像形成装置の一例の概略構成図、図
２は図１の画像形成装置の回収トナーの搬送部の詳細を
示す断面図である。この画像形成装置は、像担持体であ
る感光体ドラム１１の表面に接触回転する接触帯電回転
体である帯電ローラ１２と、感光体ドラム１１に摺擦し
て感光体ドラム１１の表面を清掃するクリーニングユニ
ット１６を備えている。さらに転写ベルト１５Ａを備
え、転写紙Ｔを搬送すると同時に感光体ドラム１１上の
現像像を転写紙Ｔに転写するようになっている。

【００１６】感光体ドラム１１はＯＰＣ等の光導電層を
有する像担持体であり、作像動作時は時計方向に回転す
る。帯電ローラ１２は作像時高圧電圧が印加され、感光
体ドラム１１表面に一様に電荷を付与して帯電する。ハ
ロゲンランプにより照射された原稿は図示しない第１ミ
ラー〜第６ミラーにより感光体ドラム１１上に投影され
る。その光の強弱により、感光体ドラム１１上のマイナ
ス電荷が消えて静電潜像が形成される。

【００１７】図中１４は現像器であり、その内部にはト
ナーが収容されており、現像スリーブ１４Ａの回転によ
って、収容したトナーを感光体ドラム１１上の像担持体
面に付着させ、そこに形成されている静電潜像を可視化
する。そして、感光体ドラム１１上に形成された画像
が、感光体ドラム１１の回転により転写ベルト１５Ａに
搬送される。感光体ドラム１１は転写効率を向上するた
めにＰＴＬ１７によって光除電される。

【００１８】そしてレジストローラ２０まで搬送されて
待機していた転写紙Ｔは、感光体ドラム１１上の画像と
タイミングをあわせて、レジストローラ２０により送り
出される。転写ベルト１５Ａは転写紙Ｔの先端がニップ
部に進入すると同時に転写バイアスがバイアスローラ１
５Ｂに印加され、転写ベルト１５Ａ上には感光体ドラム
１１上のトナーと逆極性の電荷が付与されて転写が行わ
れる。

【００１９】転写ベルト１５Ａの駆動ローラ１５Ｆ側に
はクリーニングブレード１５Ｄが当接している。これは
クリーニングユニット１６のクリーニングブレード１６
Ａと同じポリウレタンゴムからなる。転写ベルト１５Ａ
の表面にはフッ素（ポリフッ化ビニリデン）コーティン
グが施されており、摩擦係数μ（対クリーニングブレー
ド）は十分低くしてある。そして、転写ベルト１５Ａ上
に残留した異物（トナー、紙粉等）を除去し、下方に位
置する受け部に貯める。

【００２０】転写紙Ｔに転写されずに感光体ドラム１１
に残留したトナー等は、ブレード１６Ａで剥離され搬送
パイプ２１内のスプリングコイル２２で搬送され、現像
器１４内に戻されて再利用される。最後に感光体ドラム
１１はＱＬ（除電ランプ）１８により全面露光され、ド
ラム上残留電荷を消去され、次のコピーに備える。

【００２１】感光体ドラム１１上の残留トナーをクリー
ニングするクリーニングブレード１６Ａは既述のように
ポリウレタンゴムからなり、例えば厚さ２ｍｍ、突き出
し量１０ｍｍ、幅３２６ｍｍ、ゴム硬度７０度である。
回収トナーの搬送部は図２に示すように、内径φ１２ｍ
ｍのＰＰからなる搬送パイプ２１中をφ１１ｍｍ、ピッ
チ８ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのスプリングコイル２２が回
転して回収トナーを現像器１４のホッパ部２５に戻して
いる。搬送パイプ２１の水平方向に対する勾配は２３〜
２４°であり、その端部には濃度センサ２３が図２
（Ｂ）に示すように底部に上向きに配置されている。そ
して、図示しない回転駆動を本体から受け、スプリング
コイル２２が回転し、回収トナーは現像ホッパ部２５に
搬送される。

【００２２】現像ホッパ部２５には、図示しないトナー
ボトルから新トナーが供給され、コイル２４で回収トナ
ーと一緒にホッパ内に搬送される。現像ホッパ部２５の
所定の高さ位置にはセンサ２６が配設されており、回収
トナーと新トナーの割合を一定に保っている。

【００２３】センサ２３からの信号とコピー枚数の関係
を図８（Ａ）に示す。回収トナーの量をセンサ２３にて
測定し、その量が所定のレベルに達するまでの間、紙間
に図７のパターンＰを作成する。パターンの大きさ（Ｗ
ｘＬ）は３００×１０ｍｍとする。なお最大幅Ｗは現像
可能幅ｗで決まる（図示の例では同一にしてある）。こ
のとき、パターンＰの作成タイミングは回収トナー量の
信号に応じて可変する。本実施形態では、図８（Ａ）に
示すように、Ａの時期には５枚に１回、Ｂの時期は１０
枚に１回、Ｃの時期には作成しないようにした。

【００２４】なお上記実施形態は、転写手段が図３に示
すようなコロトロンを用いた非接触式の転写チャージャ
１５’であると、コピー枚数によらずパターンＰを作成
可能であるが、図１に示すような感光体接触タイプの転
写ベルト１５Ａを用いる場合では、転写ベルト１５Ａが
紙間でも感光体ドラム１１に接触しているためトナーパ
ターンで転写ベルト１５Ａが汚染されてしまう。そこ
で、こういったシステムの場合には、接触転写部材の接
離手段を設け、さらに離間した時にパターンを作成す
る。この場合、連続コピーの場合にはジョブ終了後のパ
ターン作成となり、パターン形状によってトナー付着量
の大小を制御する。図中１５”は分離チャージャであ
る。

【００２５】すなわち、図８（Ａ）に示す回収トナー量
レベルによってパターンＰの長さＬを変化させる。例え
ばＡの時期のパターンを３００×６０ｍｍとすると、Ｂ
の時期は３００×３０ｍｍ、Ｃの時期は作成しないこと
にする。

【００２６】なお、現像可能幅ｗおよびクリーニングブ
レードの幅ｗ’の関係は図４のようになっている。これ
らの関係は、各プロセスユニットのメンテナンス時期と
関係がある。本実施形態では、現像有効幅ｗ＝３００ｍ
ｍに対して３２６ｍｍのブレード幅ｗ’とする。これ
は、リサイクルトナーが入力し続け、１００Ｋ枚以上の
寿命を見込むとブレード端部からの飛散防止に必要な長
さであるが、初期的には図４の領域はトナー入力がな
く、感光体ドラム１１との摩擦抵抗が高いので摺動が不
安定で外乱（環境等）の影響を受けやすいからである。
クリーニングブレード１６Ａの幅ｗ’の現像可能幅ｗに
対するマージンとなるブレード長さをＭとすると、その
領域にはコピー枚数の増加とともに徐々にトナーが回り
込んでいく。その関係を図６に示す。なお図４中のＳは
シールである。

【００２７】ところで従来Ｃ／Ｏ（Ｃｏｐｙ／Ｏｒｉｇ
ｉｎａｌ）によってクリーニングブレード端部へのトナ
ー回り込みの速度は異なっていた。これは、接触転写ベ
ルトを用いた図１のようなシステムの場合、上記のよう
に連続コピー時のパターンＰの作成がジョブ終了後にな
ってしまうため、トナーの回り込み速度はどうしてもＣ
／Ｏの影響を受けてしまうためである。そこで本実施形
態では、紙間でのパターン作成時のみ、転写ベルト１５
Ａに印可するバイアスを転写時と逆極性または感光体ド
ラム１１と同電位（本実施形態の場合０Ｖ）にし、パタ
ーンＰを転写ベルト１５Ａに転写させ難くし、所定のタ
イミングでパターンＰを紙間に作成するようにした。こ
の場合も上記実施形態と同じように、リサイクルトナー
が入力する量に応じて、パターンＰの作成タイミングを
切り替え、新トナーを積極的に紙間で入力することで、
初期のブレード動作性の安定化と、経時の回収トナーに
よるトナー飛散を効果的に防止することが可能となる。

【００２８】また図９に、転写紙ＴのサイズＴｓとクリ
ーニングブレード１６Ａ端部のトナー回り込み量の関係
を示す。従来、転写紙サイズＴｓによってブレード端部
へのトナー回り込み速度に差が出ている。本実施形態で
は、紙サイズ検知信号に応じてパターンＰの形状を図１
０のように切り換える。これによって、パターンＰをク
リーニングすることによるクリーニングブレード１６Ａ
のダメージを最小限にとどめ、余分なトナーの消費が抑
えられる。パターンＰの形状は、図示のように転写紙サ
イズＴｓに対する非画像領域と紙の両端部をカバーする
形状とするのが望ましい。

【００２９】図５に、現像トナーに占める回収トナーの
比率を示す。コピー枚数が増加するにつれて回収トナー
の割合は増加する。これは、転写部でトナーの選別が行
われるためである。何度も再使用されるトナーは、次第
に転写されにくくなって飛散するか凝集するようにな
る。さらに、新トナーと使用済み回収トナーが混合され
ると双方の粒径や帯電性能の違いによって帯電の不安定
なトナーが発生し飛散しやすい。その結果として、クリ
ーニングブレード１６Ａに入力するトナーの総量は増加
するため、感光体ドラム１１とクリーニングブレード１
６Ａの摺動負荷は低減する。したがって、リサイクルト
ナーの入力状態または回収状態を検知する手段を設け、
そこからくる信号を元に、クリーニングに意図的に入力
する制御手段、たとえば紙間トナー入力パターンを切り
換える手段があれば、クリーニングブレード１６Ａのエ
ッジに入力する残トナー量をある程度一定に維持でき
る。これは、初期ブレードの安定動作に有効であり、経
時の飛散防止にもなるが一方では、別のメリットもあ
る。たとえば、環境条件等で、転写条件が変化したり、
現像能力が低下したような場合、クリーニングに入力す
る回収トナーが微量となって、その中にしめる不純物の
割合が増加し、これが現像装置に入力したり、あるいは
凝集核になってトナーの粗粉をつくったりする不具合が
未然に防止でき、回収トナーの品質が著しく低下するの
を防止できる。

【００３０】

【発明の効果】請求項１及び２の画像形成装置において
は、以上説明してきたように、回収トナー量に応じて像
担持体上の紙間にトナーを付着させるタイミングを変
え、適量ブレードエッジにトナーを供給できるので、初
期でブレード動作が安定し、さらに経時でトナー飛散が
防止できるという効果がある。

【００３１】請求項３の画像形成装置においては、紙間
のパターンを切り換えるので、上記共通の効果に加え、
紙間の制約がある接触式転写方式でも、初期、経時を通
してクリーニングブレード動作安定とトナー飛散を防止
できるという効果がある。

【００３２】請求項４の画像形成装置においては、連続
コピーにおいてもトナー供給を行うことが出来るので、
上記共通の効果に加え、Ｃ／Ｏの大小によってクリーニ
ングブレードの動作性が低下したり、端部からトナー飛
散することがないという効果がある。

【００３３】請求項５の画像形成装置においては、紙サ
イズ信号によってトナー供給パターンを変化させ、長手
方向にムラなく供給するので、上記共通の効果に加え、
転写紙のサイズによってクリーニングブレードの動作性
が低下して巻き込みが発生したり、ブレード端部からト
ナー飛散が発生したりすることがないという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施対象となる画像形成装置の一例の
概略構成図である。

【図２】図１の装置の回収トナー搬送部を示す断面図で
ある。

【図３】本発明の実施対象となる画像形成装置の他の例
の概略構成図である。

【図４】現像可能幅とクリーニングブレードの幅の関係
を示す図である。

【図５】回収トナーの比率を示すグラフ図である。

【図６】ブレード端部トナー未入力域の推移（Ｃ／Ｏ）
を示すグラフ図である。

【図７】感光体ドラム上に形成するパターン形状を示す
斜視図である。

【図８】回収トナー量レベルとコピー枚数の関係を示す
グラフ図（ａ）、この関係によるパターン形状の変化を
示す斜視図（ｂ）、（ｃ）である。

【図９】他のブレード端部トナー未入力域の推移（Ｃ／
Ｏ）を示すグラフ図である。

【図１０】転写紙サイズとパターン形状の関係を示す斜
視図である。

【符号の説明】

１１感光体ドラム１２帯電ローラ１４現像器１４Ａ現像スリーブ１５Ａ転写ベルト１５Ｂバイアスローラ１５Ｄクリーニングブレード１５Ｆ駆動ローラ１５’ 転写チャージャ１５” 分離チャージャ１６クリーニングユニット１６Ａクリーニングブレード１７ＰＴＬ１８ＱＬ（除電ランプ）２０レジストローラ２１搬送パイプ２２スプリングコイル２３濃度センサ２４コイル２５ホッパ部２６センサＰパターンＷパターンの幅Ｌ同長さｗ現像可能幅ｗ’ クリーニングユニットのブレードの幅ＳシールＴ転写紙Ｔｓ転写紙のサイズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、該像担持体に当接するクリ
ーニングブレードと、現像像を現像する現像手段と、該
現像像を転写紙に転写する転写手段を有し、上記クリー
ニングブレードで回収した残留トナーを上記現像手段に
戻して再利用する画像形成装置において、上記回収トナ
ー量を検知する手段と、該検知手段の検知信号によっ
て、上記像担持体へのトナー付着量を制御する手段とを
有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】上記トナー付着量制御手段は、転写紙間
に作成するパターンの作成タイミングを切り替えるもの
であることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項３】上記トナー付着量制御手段は、転写紙間
に作成するパターンの形状を切り替えるものであること
を特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項４】上記トナー付着量制御手段は、上記像担
持体上の転写紙間に相当する転写手段への印加バイアス
を切り替えるものであることを特徴とする請求項１の画
像形成装置。
【請求項５】転写紙のサイズ検知手段を有し、上記ト
ナー付着量制御手段が、上記サイズ検知手段が検知した
転写紙のサイズに応じてパターン形状を切り替えること
を特徴とする請求項３の画像形成装置。