JPH1145039A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】マグネットローラを備えたクリーナを有する画
像形成装置であって、磁性トナーと共に非磁性トナーに
対しても、無駄なく、長期にわたって安定したクリーニ
ング機能を保つことができる画像形成装置を提供するこ
と。 【解決手段】画像形成ごとの非磁性トナーの画像量を積
算した値から、マグネットローラ１６の磁気ブラシ１６
ａに捕捉され、磁気ブラシを構成する磁性トナーに混在
している、捕捉非磁性トナーの量を推定し、捕捉非磁性
トナー量に対応した所定のタイミングで、クリーナに所
定量の磁性トナーを補充すべく、像担持体上にトナー画
像を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式によ
る画像形成装置、特に磁性トナー及び非磁性トナーを現
像剤として用い、更に像担持体上の残留トナーを除去す
るクリーナを備えた画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電子写真方式の画像形成
装置としては、像担持体としての感光体表面に静電的に
形成されたトナー像を、紙を主とする転写材にやはり静
電的に転写する画像形成装置が一般的である。このよう
な画像形成装置においては、転写時に転写材側に転写さ
れず、そのまま感光体上に残留した残留トナーを、その
都度十分にクリーニングすることが必要であり、そのた
めのクリーナとして、ウレタンゴムなどの弾性材料から
なるクリーニングブレードを、感光体表面に圧接し、残
留トナーを除去するようなものがすでに広く実用化され
ている。

【０００３】ところが、例えば、長寿命化という観点か
らａ−Ｓｉ感光体を用いた画像形成装置においては、残
留トナーばかりではなく、析出される有機物質や装置内
の高圧部材などの存在に起因するコロナ生成物など、感
光体に付着して画質の劣化原因となりうる各種の異物を
も除去する必要があるが、このような異物はクリーニン
グブレードのみによっては完全に除去し切れない。

【０００４】このため、特に、ａ−Ｓｉ感光体と１成分
系磁性トナーを用いる画像形成装置の場合、クリーニン
グブレードとともに、除去補助手段としてその近傍にマ
グネットローラを配設する場合がある。すなわち、トナ
ーの磁性を利用し、一旦回収したトナーでマグネットロ
ーラに形成した磁気ブラシによって、前述のような各種
の異物を摺擦除去する方法を用いている。

【０００５】このような方法は異物の除去作用以外に
も、この磁気ブラシがトナーを少量ずつブレードエッジ
に供給することにより、感光体表面にトナーがまったく
存在しないような場合に発生し易いいわゆる「ブレード
めくれ」を防止したり、感光体表面に静電的に付着して
くるトナーに機械的な力を加えることにより、トナーの
感光体への付着力を減らし、ブレードによって除去しや
すくするなど、種々の利点があり、白黒画像を得るため
に１成分系磁性トナーのみを使用する画像形成装置にお
いては一定の効果をあげている。

【０００６】これに対し、２色以上の多色画像形成装置
においても、１成分磁性トナーはトナー濃度の制御が必
要なく、現像器が２成分に比べ簡易構成で済むことから
黒トナーとして用いられている。一方、カラートナー
は、コピー画像の色彩を鮮明にするために、透明な樹脂
に染料、顔料を混入して構成してあるのが普通であっ
て、非磁性トナーである。

【０００７】従って、マグネットローラを有するクリー
ニング装置を多色画像形成装置に適用すると、カラート
ナーはマグネットローラに吸着されず、クリーニング機
能に問題が生ずることを避けることができない。

【０００８】クリーニング作用を非磁性トナーに合わせ
るべく、マグネットローラを排除してクリーニングブレ
ードのみに依存するように構成することは、前述のよう
な、マグネットローラの有する利点からいって、また、
黒色画像を得ることが頻度としては最も大きいことが十
分考えられることからいって得策でない。

【０００９】すなわち、マグネットローラが磁性トナー
のクリーニングにおいて発揮する効果を損なわず、非磁
性トナーのクリーニングを行なうことが望まれる。

【００１０】そこで、実際に、マグネットローラを備え
たクリーニング装置において、非磁性トナーの回収を行
うと、初めは、マグネットローラ上の磁性トナーに非磁
性トナーが静電的吸着力、あるいはファンデルワールス
力のような作用によって付着して感光体上から除去され
るが、ある程度の非磁性トナーが供給されるとそれ以上
は捕捉されることなく遊離して、外部に溢れ飛散した
り、マグネットローラ間の間隙部分につまってクリーニ
ング機能を損じたり、ブレードでこすりつけられて感光
体上に融着するなどの状態が発生してしまう。

【００１１】つまり、マグネットローラ周辺に形成され
ているトナーブラシはある一定量以下の非磁性トナーに
対しては捕捉機能があるが、非磁性トナーをその後も供
給していくと急激に、この捕捉機能が減退してゆく。

【００１２】このため、対処法として、カラー画像の形
成頻度に応じてある間隔で磁性トナーをクリーナに供給
し、非磁性トナーの割合を減らすことで、クリーニング
機能の低下を防ぐという対策が採られてきた。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、磁性トナーの供給間隔は単にカラー
画像の枚数などの使用頻度に応じて設定されていた。そ
のため、画像量の少ないカラー画像の形成が続いた場合
や、画像量の多い黒画像形成のすぐ後などはマグネット
ローラに付着した非磁性トナーの割合が小さく、磁性ト
ナーの供給が必要ないにもかかわらず供給が行われ、磁
性トナーを無駄に消費する結果となっていた。

【００１４】本発明は上記の従来技術の課題を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、マグ
ネットローラを備えたクリーナを有する画像形成装置で
あって、磁性トナーと共に非磁性トナーに対しても、無
駄なく長期にわたって安定したクリーニング機能を保つ
ことができる画像形成装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、磁性トナー及び非磁性トナーを現
像剤として使用し、像担持体上のトナー画像を転写材に
転写した後の残留トナーを、マグネットローラ上に形成
される磁気ブラシによって、除去するクリーナを備え、
磁気ブラシに捕捉され、磁気ブラシを構成する磁性トナ
ーに混在している、捕捉非磁性トナーの量を推定し、捕
捉非磁性トナー量に対応した所定のタイミングで、クリ
ーナに所定量の磁性トナーを補充すべく、像担持体上に
トナー画像を形成する画像形成装置において、画像形成
ごとの非磁性トナーの画像量を積算した値から、前記捕
捉非磁性トナー量を推定することを特徴とする。

【００１６】また、画像形成ごとの磁性トナーと非磁性
トナーのそれぞれの画像量を積算することでクリーナに
回収される回収磁性トナー量及び回収非磁性トナー量を
推定し、前記タイミングは回収磁性トナー量と回収非磁
性トナー量との関係によって決定することを特徴とす
る。

【００１７】また、画像量は、像担持体上に磁性・非磁
性トナー画像を形成するデジタル信号の画像信号レベル
であることを特徴とする。

【００１８】また、画像量は、感光体の軸方向に分割し
た領域ごとに積算可能であることは好適である。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を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、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ないかぎりは、この発明の範囲をそれらのみに限定する
趣旨のものではない。

【００２０】本発明の実施の形態に係る画像形成装置と
して、フルカラーの画像を読み込んで２色の混色させた
（ツインカラー）画像を形成する高速２色一括転写の複
写機についての説明を、図１及び図２を用いて示す。

【００２１】まず図１を用いて装置全体の概略構成につ
いて説明する。

【００２２】図で１は操作パネル、２はＣＰＵ、３は画
像入力装置、４はイメージプロセッサ、５はカラー用メ
モリ、６は黒用メモリ、７は感光体ドラム（ａ−Ｓ
ｉ）、８は一次帯電器、９はカラー画像露光ＬＥＤ、１
０はカラー現像器、１１は再帯電器、１２は黒画像露光
ＬＥＤ、１３は黒現像器、１４は転写分離帯電器、１５
は定着器、１６はマグネットローラ、１７はクリーニン
グブレードである。

【００２３】次にこれらの動作について説明する。操作
パネル１でコピーをスタートさせると、原稿は画像入力
装置３から読み込まれ、イメージプロセッサ４において
画像処理が行われて２色に分解される。カラーのデータ
はカラー用メモリ５、黒のデータは黒用メモリ６に蓄積
される。この時、感光体ドラム７は矢印の方向に回転し
ており、一次帯電器８によって帯電された後、カラー用
メモリ５からの画像情報に従ってカラー画像露光ＬＥＤ
９により露光され、カラーの潜像が形成される。

【００２４】カラー現像器１０では２成分の接触磁気ブ
ラシ現像方式によってカラーの現像が行われるが、トナ
ー像は記録紙には転写されず、感光体ドラム７は再帯電
器１１によって再帯電される。ここで黒用メモリ６から
の情報に従い黒画像露光ＬＥＤ１２により露光されてで
きた黒の潜像を黒現像器１３で現像し、カラートナー像
に重ねて黒トナー像を作る。２色のトナー像は転写分離
帯電器１４で記録紙に転写され、感光体ドラム７から分
離した後、定着器１５で定着され、画像が完成する。

【００２５】図２にクリーナの拡大説明図を示す。

【００２６】１８は規制ローラ、１９は搬送スクリュー
である。

【００２７】枠体に取り付けられたクリーニングブレー
ド１７の一方の端縁の一つのエッジが感光体７の表面に
圧接して、転写後の残留トナーをかき落とす。クリーニ
ングブレード１７の感光体７の走行方向にみて上流側に
はマグネットローラ１６が配設してあり、矢印で示すよ
うに感光体と同方向に駆動している。現像器６，１３に
よって磁性トナー、非磁性トナーが供給されてゆくと、
回収された回収磁性トナーの一部はマグネットローラ１
６の表面に、規制ローラ１８によって定まる、一定厚の
トナー層である磁気ブラシ１６ａを形成する。

【００２８】形成されたトナー層の厚みが感光体７とマ
グネットローラ１６の最小間隔よりも適宜大きくなるよ
うに規制ローラ１８は配置され、トナー層はマグネット
ローラ１６の回転に伴って、感光体７に対向する位置に
到達して、感光体７表面の摺擦を確実に行う。

【００２９】また磁気ブラシ１６ａを形成しない回収ト
ナーはクリーニング装置内部に落下して貯溜され、さら
に必要に応じて搬送スクリュー１９によって外部に排出
される。

【００３０】感光体上に残留し、クリーナに送られた回
収非磁性トナーによるクリーニング不良、トナー融着
は、クリーナに供給される回収非磁性トナー量と回収磁
性トナー量との関係によって起こる。これを防止するた
めに、回収非磁性トナーの割合が所定値に達する前に、
それがクリーニング性を妨げるのを阻止できる量の磁性
トナーを供給する。この手段を、黒帯シーケンスと呼ん
でいる。

【００３１】この黒帯シーケンスとは、以下のような磁
性トナーのクリーナへの供給方法を言う。

【００３２】通常、反転現像においては、画像形成のた
めに順次供給される転写材と転写材の間の部分には露光
を施さず、現像が行われないようにしてあるが、回収非
磁性トナー量が所定レベルを越えたとき、露光を施して
隣接転写材間部分に現像を行うことによって、磁性トナ
ーを感光体を介してクリーナのマグネットローラに供給
している。このとき、感光体上には黒のベタ画像が帯上
に形成されるため、前述のごとく称される。

【００３３】次に黒帯シーケンスを行なうタイミング及
び、その磁性トナー量について説明する。

【００３４】マグネットローラが非磁性トナーを捕捉で
きる最大量は磁気ブラシの量、つまり、マグネットロー
ラにおいてトナー層を形成する磁性トナーの量に比例す
る。

【００３５】ここで、磁性トナー量１に対し付着し得る
最大捕捉非磁性トナー量をａとし、マグネットローラ１
６が付着させる磁性トナー量をｎとする。一回の画像形
成（転写材一枚分）で、残留したトナーのうち、磁性ト
ナー量をｘ、非磁性トナー量をｙとした時、磁性トナー
量ａ・ｙが、非磁性トナーを付着させるのに必要であ
る。この量がｘよりも小さい時は、問題なく、残留した
非磁性トナーすべてが残留した磁性トナーに付着し、磁
気ブラシ１６ａによって掻き取られるが、ｘよりも多い
時は、残留したトナーに付着しきれない非磁性トナーが
磁気ブラシの磁性トナーに捕捉される。

【００３６】すなわち、磁気ブラシ１６ａを形成する磁
性トナー量ｎのうち ａ・ｙ−ｘ だけの量の磁性トナーが非磁性トナーの捕捉に用いら
れ、磁気ブラシに捕捉非磁性トナーが蓄積されていく。

【００３７】そして、非磁性トナーの捕捉に用いられる
磁気ブラシ１６ａ上の磁性トナー量がｎを越えると、非
磁性トナーは捕捉不可能となる。

【００３８】そこで、毎回、ｘ及びｙの量を推定し、 Σ（ａ・ｙ−ｘ）＞ｓ・ｎ（ただし、ｓは安全率）・・・（１） の時、磁気ブラシ上に捕捉された非磁性トナーを、すべ
て掻きおとす量ｍの磁性トナーを黒帯として補充する。

【００３９】次に、残留したトナーにおける磁性トナー
量ｘと、非磁性トナー量ｙの導出方法について説明す
る。

【００４０】画像形成時に感光体上に形成するトナー像
に用いられたトナー量のうち、どれだけ残留するかは、
転写効率によって推定可能であるため、感光体上のトナ
ー像の画像量から求める。

【００４１】ここで、画像量とは、各画素ごとの濃度を
画像領域全域にわたって積算した値とする。

【００４２】原稿がスキャナ３で読み込まれると、ＣＣ
Ｄ（不図示）によって２色に分解され、各画素の濃度に
応じた電気信号がイメージプロセッサ４に送られデジタ
ル化される。

【００４３】デジタル化された画像情報（デジタル信
号）はイメージプロセッサ４により、様々な画像処理が
行われ、更にユーザが操作パネル１から入力した各種の
設定値（プリント濃度、カラーバランス、等）に基づい
ても、補正される。

【００４４】そして、ディザ・マトリクス等の閾値によ
るスライス後の最終的な画像情報がメモリ５，６及びＣ
ＰＵ２に送られ、メモリ５，６の情報によりＬＥＤ９，
１２を駆動させると共に、ＣＰＵ２において各画素ごと
の最終的な濃度を積算した値である画像信号レベルか
ら、各色ごとに画像量を求める。

【００４５】更に、磁性トナーの画像量に転写効率をか
け、推定される残留磁性トナー量をｘ、同様にして求め
た残留非磁性トナー量をｙとして前記（１）式に代入
し、黒帯シーケンスを行なうタイミングを判断する。

【００４６】画像形成を繰り返し、非磁性トナーが蓄積
して（１）式が成立したら、ＣＰＵ２より黒画像露光Ｌ
ＥＤ１２点灯の命令を下し、磁性トナーをクリーナ部へ
供給する。

【００４７】（１）式におけるａ，ｎ，ｍ，ｓの値は、
トナーの種類、装置の構成によって固有の値であり、実
験により求めることができる。

【００４８】これにより、クリーニング不良が起こるタ
イミングを正確に予測することができ、最低限の磁性ト
ナーの補給で、効率的に安定したクリーニング機能を保
つことができる。

【００４９】尚、ここでは、画像量は画像部全域に平均
化した値を用いたが、感光体の軸方向に画像領域を分割
し、各領域毎に画像量の算出を行なってもよい。

【００５０】これによると、画像領域の片寄りによって
局所的に多量の非磁性トナーがクリーナへ供給されるこ
とを検知できる。そして、そのような場合に、黒画像露
光ＬＥＤの点灯を局所的に行うことによって、クリーニ
ング性に問題が生じると予測される箇所にのみ黒帯を作
成し、磁性トナーをクリーナに供給すれば、更に無駄が
なく効率の良いクリーナの機能維持が可能となる。

【００５１】例えば、スタンプなど、カラー画像が一定
の箇所のみに多数形成される場合など、とくに有効な方
法である。

【００５２】また、トナー融着は非磁性トナーがクリー
ニングブレードと感光体間で摺擦され、溶融して感光体
表面の特に突起部に付着してしまう現象であるが、この
現象発生の予測を確実に行なう手段として、クリーナ近
傍に温度検知手段である温度センサを設け、マグネット
ローラ回転等に伴う昇温により、ある一定温度を越えた
場合には、融着が起こる危険性があると判断して、コピ
ーしないように表示画面で指示を出すか、コピー速度の
低速モードにするなどの方法がある。

【００５３】尚、本実施の形態では残留磁性トナー量と
残留非磁性トナー量を（１）式に代入することによって
黒帯シーケンスを行なうタイミングを監視したが、他の
計算式を利用してもよく、残留非磁性トナー量のみを積
算することによって、制御してもよい（例えば、Σ（ａ
・ｙ）＞ｓ・ｎを条件とする）。

【００５４】また、イメージプロセッサ４からメモリ
５，６に送る画像量をＣＰＵ２に入力したが、他の方法
によって画像量を判断してもよく、ＬＥＤ９，１２の出
力値をＣＰＵ２に送り、画像量を判断することも可能で
ある。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、画像量から、捕捉非磁
性トナー量を推定することによって、無駄なくクリーナ
にクリーニング機能維持のための所定量の磁性トナーを
補充でき、ドラム上の非磁性トナー融着、クリーニング
不良を防ぐことができる。

【００５６】ひいては、磁性トナーと共に非磁性トナー
に対しても、無駄なく長期にわたって安定したクリーニ
ング機能を保つことが可能な画像形成装置を提供でき
る。

【００５７】磁性トナー補充のタイミングは回収磁性ト
ナー量と回収非磁性トナー量との関係によって決定され
るので、より正確に捕捉非磁性トナーを推定することが
でき、無駄なくクリーナに磁性トナーを補充できる。

【００５８】画像量は、像担持体上に磁性・非磁性トナ
ー画像を形成するデジタル信号の画像信号レベルであれ
ば、正確に回収磁性トナー量及び、回収非磁性トナー量
を求めることができる。

【００５９】画像量は、像担持体上の分割した領域ごと
に積算可能であれば、局所的に非磁性トナー画像が形成
され、回収非磁性トナーが偏って捕捉された場合に、部
分的に磁性トナーの補充をすることができ、更に、無駄
なく、クリーニング機能の維持を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置として
の高速２色一括転写方式の複写機の概略構成図である。

【図２】図１の複写機内のクリーナの拡大説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 操作パネル ２ ＣＰＵ ３ スキャナ ４ イメージプロセッサ、 １２ 黒画像露光ＬＥＤ １６ マグネットローラ １７ クリーニングブレード １８ 規制ローラ １９ 搬送スクリュー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁性トナー及び非磁性トナーを現像剤とし
   て使用し、 像担持体上のトナー画像を転写材に転写した後の残留ト
   ナーを、マグネットローラ上に形成される磁気ブラシに
   よって、除去するクリーナを備え、 磁気ブラシに捕捉され、磁気ブラシを構成する磁性トナ
   ーに混在している、捕捉非磁性トナーの量を推定し、捕
   捉非磁性トナー量に対応した所定のタイミングで、クリ
   ーナに所定量の磁性トナーを補充すべく、像担持体上に
   トナー画像を形成する画像形成装置において、 画像形成ごとの非磁性トナーの画像量を積算した値か
   ら、前記捕捉非磁性トナー量を推定することを特徴とす
   る画像形成装置。
2. 【請求項２】画像形成ごとの磁性トナーと非磁性トナー
   のそれぞれの画像量を積算することでクリーナに回収さ
   れる回収磁性トナー量及び回収非磁性トナー量を推定
   し、 前記タイミングは回収磁性トナー量と回収非磁性トナー
   量との関係によって決定することを特徴とする請求項１
   に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】前記画像量は、像担持体上に磁性・非磁性
   トナー画像を形成するデジタル信号の画像信号レベルで
   あることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形
   成装置。
4. 【請求項４】前記画像量は、像担持体上の分割した領域
   ごとに積算可能であることを特徴とする請求項１，２ま
   たは３に記載の画像形成装置。