JP6737240B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナー像を担持する像担持体に残存した廃トナーを除去するクリーニングブレードを備える画像形成装置に関する。

従来、プリンターや複写機等の電子写真方式の画像形成装置は、トナー像を表面に担持する感光体ドラム等の像担持体を備える。また、画像形成装置は、像担持体にトナー像を現像する現像装置や、像担持体のトナー像を用紙等の記録媒体に転写する転写部を備える。更に、画像形成装置は、転写後の像担持体の表面に残存した廃トナーをクリーニングブレードによって除去するクリーニング装置を備える。

クリーニングブレードは、そのブレードエッジが像担持体の回転方向に対してカウンター方向において像担持体の表面に当接するように配置される。像担持体が回転するとき、像担持体上の廃トナーの外添剤の潤滑性によって、クリーニングブレードの像担持体に対するスティックスリップ現象が抑制される。そのため、外添剤が枯渇すると、クリーニングブレードと像担持体の表面との摩擦力が上昇して、スティックスリップ現象の釣り合いが崩れ、クリーニングブレードがカウンター方向とは逆方向に捲れ上がるブレード捲れが生じることがある。ブレード捲れが生じることによって、画像不具合が生じるおそれもある。画像形成装置には、このようなブレード捲れを抑制するために、像担持体の表面にトナーを追加するトナー乗せ（捲れ抑制処理）を実行するものがある。この捲れ抑制処理では、現像装置から像担持体へトナーを乗せている（供給している）。

例えば、特許文献１に開示される画像形成装置は、像担持体と、像担持体を画像形成のために駆動する駆動手段と、像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、像担持体上の潜像を現像して顕像にする現像手段と、像担持体上の顕像を転写材に転写する転写手段と、像担持体上の顕像を転写した後の表面に残留する残留物を清掃する少なくともクリーニングブレードを持った清掃手段と、画像形成後、駆動手段が停止する前に、前記像担持体上にトナーパターンを形成するトナーパターン形成手段とを備えている。

また、特許文献２に開示される画像形成装置は、感光体を複数の回転速度に切り換えて回転駆動可能であり、各作像ユニットを用いてカラー画像を形成するカラー画像形成モードと、一の作像ユニットのみを用いて単色画像を形成する単色画像形成モードとを備え、単色画像形成モードにあっては、作像に用いられない作像ユニットの感光体は回転駆動されるとともに、該作像ユニットの現像器は回転駆動を停止され、単色画像形成モードで感光体の回転速度を切り換える際に、作像に用いられない作像ユニットの現像器を所定時間回転駆動する。

更に、現像装置は、トナー像を現像するためにトナーを収容しているが、比較的低い印字率の現像が行われている場合、収容しているトナーが入れ替わらずに劣化することがある。劣化したトナーを用いると、現像したトナー像に不具合が生じることがある。画像形成装置には、このように劣化したトナーの使用を抑制するために、収容しているトナーを強制的に入れ替えるトナー吐き（入れ替え処理）を実行するものがある。この入れ替え処理では、新たなトナーを現像装置へと供給するために、現像装置から像担持体へトナーを吐き出している（供給している）。この入れ替え処理でも、像担持体に十分な量のトナーが追加されれば、クリーニングブレードと像担持体の表面との摩擦力が抑制され、クリーニングブレードに掛かる負荷が軽減される。

特開平１０−３１９８０９号公報 特開２０１２−０７８６１４号公報

上記の入れ替え処理は、現像装置から像担持体へのトナー供給量（変動供給量）を印字率に応じて変更することがある。例えば、この変動供給量は、印字率が低い程、より多く設定され、印字率が０％の場合に最大量になり、印字率が比較的低い所定の閾値の場合に０になるように設定される。また、上記の捲れ抑制処理は、現像装置から像担持体へのトナー供給量（一定供給量）を、例えば、入れ替え処理の変動供給量の最大量よりも少ない最小限の一定値にしている。捲れ抑制処理及び入れ替え処理は、現像装置から像担持体へトナーを供給する点で共通しているため、同時に実行される必要はない。

そこで、画像形成装置には、印字率が所定の閾値以上の場合には、捲れ抑制処理を実行する一方、印字率が所定の閾値未満の場合には、入れ替え処理を実行するものがある。しかしながら、入れ替え処理の変動供給量は、印字率が所定の閾値に近くなる程、０に近づくので、即ち、現像装置から吐き出されるトナーが少なくなり、像担持体に乗せられるトナーが少なくなる。そのため、クリーニングブレードと像担持体の表面との摩擦力が上昇し、クリーニングブレードに掛かる負荷が増加するおそれがある。そのため、ブレード捲れが生じることによって、画像不具合が生じるおそれもある。

本発明では、適切なトナー供給量で、クリーニングブレードの捲れ抑制処理及びトナーの入れ替え処理を両立することを目的とする。

本発明の画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、画像形成時に前記像担持体へトナーを供給する現像処理を行う現像装置と、前記像担持体に当接して前記像担持体に残存した廃トナーを除去するクリーニングブレードと、を備え、前記クリーニングブレードの捲れを抑制するために、一定供給量で前記現像装置から前記像担持体へトナーを供給する捲れ抑制処理と、前記現像装置に収容されるトナーを入れ替えるために、平均印字率に応じた変動供給量で前記現像装置から前記像担持体へトナーを供給する入れ替え処理と、を実行可能であって、所定の累積印字枚数毎の非画像形成時において、前記累積印字枚数の前記現像処理における前記平均印字率に応じた変動供給量が前記一定供給量よりも多い場合には、前記入れ替え処理を実行し、それ以外の場合には、前記捲れ抑制処理を実行することを特徴とする。

前記変動供給量は、前記入れ替え処理を実行する上限として設定された上限印字率と前記平均印字率との差に相当する量として算出されてよい。

前記像担持体は、アモルファスシリコン感光体から構成されてよい。

本発明によれば、適切なトナー供給量で、クリーニングブレードの捲れ抑制処理及びトナーの入れ替え処理を両立することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るプリンターを示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るプリンターにおいて、クリーニングブレードの捲れ抑制処理及び現像装置のトナーの入れ替え処理に関して、累積印字枚数における平均印字率とトナー供給量との関係を示すグラフである。 図２に示すグラフの一部拡大図である。

先ず、本発明の実施形態に係るプリンター１（画像形成装置）の全体の構成について図１を参照しながら説明する。説明の便宜上、図１における紙面手前側をプリンター１の前側とする。各図に適宜付される矢印Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｌｏは、それぞれプリンター１の左側、右側、上側、下側を示している。

プリンター１は、箱型形状のプリンター本体２を備える。プリンター本体２の下部には、記録媒体として用紙を収容する複数の給紙カセット３が装着され、プリンター本体２の上面には排紙トレイが設けられる。また、プリンター本体２の上面には、プリンター本体２に対して下記のトナーコンテナ１３を着脱するために、排紙トレイの側方に上カバー４が開閉可能に取り付けられる。

プリンター本体２の内部には、レーザー・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）で構成される露光器が排紙トレイの下方に配置され、露光器の下方には、画像形成部５が設けられる。画像形成部５には、像担持体である感光体ドラム１０が回転可能に設けられる。感光体ドラム１０は、例えば、アモルファスシリコン感光体から構成される。感光体ドラム１０の周囲には、帯電器と、現像装置１１と、転写ローラーと、クリーニング装置１２とが、感光体ドラム１０の回転方向に沿って配置される。

現像装置１１には、現像装置１１へ補給するトナーを収容するトナーコンテナ１３が着脱可能（交換可能）に接続される。クリーニング装置１２には、クリーニング装置１２によって感光体ドラム１０から除去された廃トナーを回収する廃トナーボックス１４が着脱可能（交換可能）に接続される。

また、プリンター本体２の内部には、プリンター１による画像形成やクリーニング装置１２のクリーニングブレード２１の捲れ抑制処理、現像装置１１に収容するトナーの入れ替え処理等の動作を制御する制御装置１５が設けられる。制御装置１５は、例えば、ＣＰＵ等で構成される制御部と、ＲＯＭやＲＡＭ等からなる記憶部とから構成される。

更に、プリンター本体２の内部には、用紙の搬送経路１７が設けられる。搬送経路１７の上流端には給紙部が給紙カセット３の近傍に設けられ、搬送経路１７の中流部には、感光体ドラム１０と転写ローラーによって構成される転写部１８が設けられる。搬送経路１７の下流部には定着装置が設けられ、搬送経路１７の下流端には排紙部が排紙トレイの近傍に設けられる。

次に、このような構成を備えたプリンター１の画像形成動作について説明する。プリンター１は、外部のコンピューター等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、画像形成動作を開始する。先ず、画像形成部５の帯電器によって感光体ドラム１０の表面が帯電された後、露光器からのレーザー光により感光体ドラム１０に対して画像データに対応した露光が行われ、感光体ドラム１０の表面に静電潜像が形成される。次に、この静電潜像を、画像形成部５の現像装置１１がトナーを用いてトナー像に現像する。

一方、給紙カセット３に収納された用紙は、給紙部によって取り出されて搬送経路１７上を搬送される。搬送経路１７上の用紙は、所定のタイミングで転写部１８へ搬送され、転写部１８によって感光体ドラム１０上のトナー像が用紙に転写される。トナー像を転写された用紙は、定着装置へ搬送され、定着装置によって用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、排紙部から排紙トレイに排出される。なお、感光体ドラム１０上に残存したトナー（廃トナー）は、クリーニング装置１２によって除去される。

次に、現像装置１１について説明する。現像装置１１は、制御装置１５によって制御されて、画像形成時や、クリーニング装置１２のクリーニングブレード２１の捲れ抑制処理時、収容するトナーの入れ替え処理時に、感光体ドラム１０へトナーを供給する現像処理を行うものである。

現像装置１１は、例えば、トナーを感光体ドラム１０へ供給する現像ローラーと、トナーを攪拌・搬送する撹拌部材及び搬送部材とをハウジング内に備える。ハウジングは、トナーコンテナ１３からトナーの補給を受ける補給口を有していて、この補給口を介してトナーコンテナ１３に接続される。また、現像装置１１は、ハウジング内のトナー量を検出するトナー量検出部２５を備え、トナー量検出部２５は、例えば、トナー濃度を検出するトナー濃度センサーで構成される。現像装置１１は、ハウジング内のトナー量が所定値未満になると、トナーコンテナ１３からトナーの補給を受ける。

次に、クリーニング装置１２について説明する。クリーニング装置１２は、転写後の感光体ドラム１０に残存した廃トナーを感光体ドラム１０から除去するものである。クリーニング装置１２は、例えば、筐体２０と、クリーニングブレード２１と、回収部材２２とを備える。

筐体２０は、感光体ドラム１０の回転軸方向に長い略箱状に形成され、感光体ドラム１０から除去された廃トナーを一時的に収容する。筐体２０は、右側に開口を有し、クリーニング装置１２は、筐体２０の開口が感光体ドラム１０の表面の左側と対向するように配置される。また、筐体２０は、廃トナーを廃トナーボックス１４へ排出する排出口を有していて、この排出口を介して廃トナーボックス１４に接続される。なお、筐体２０は、廃トナーを廃トナーボックス１４へ搬送する搬送装置を介して廃トナーボックス１４と接続されてもよい。

クリーニングブレード２１は、ウレタンゴム等の弾性材料によって、感光体ドラム１０の回転軸方向に長い板状に形成される。クリーニングブレード２１は、その先端が筐体２０の開口側に位置して、感光体ドラム１０の回転方向に対してカウンター方向に感光体ドラム１０の表面に当接するように、筐体２０に取り付けられる。

回収部材２２は、例えば、感光体ドラム１０の回転軸方向に長いスパイラル部材で形成され、筐体２０の内部で排出口付近に回転可能に配置される。回収部材２２は、モーター等の駆動部（図示せず）に接続されていて、制御装置１５が駆動部を稼働すると、回収部材２２は、駆動部からの駆動力を受けて回転する。回収部材２２が回転することで、筐体２０の廃トナーは排出口を介して廃トナーボックス１４へ搬送される。

次に、クリーニング装置１２のクリーニングブレード２１の捲れ抑制処理及び現像装置１１のトナーの入れ替え処理の制御について説明する。捲れ抑制処理及び入れ替え処理は、上記したように制御装置１５によって制御されて、所定の処理条件を満たしたときに、捲れ抑制処理及び入れ替え処理の何れか一方が実行される。捲れ抑制処理及び入れ替え処理の何れを実行するかの判定処理は後述する。捲れ抑制処理及び入れ替え処理は、非画像形成時に、現像装置１１から感光体ドラム１０へトナーを供給し、現像装置１１にはトナーコンテナ１３から新たなトナーを補給するという点で共通している。この処理条件として、例えば、所定数や所定時間の画像形成動作（用紙の印字動作）の経過時が設定される。

具体的には、処理条件として所定の累積印字枚数（例えば、１００回）が設定される。そして、制御装置１５は、トナーコンテナ１３の使用開始から使用終了（交換）まで、画像形成動作の回数、即ち、用紙の印字枚数をカウントしていて、印字枚数が累積印字枚数に達したか否かを判定する。印字枚数が累積印字枚数に達すると、制御装置１５は、非画像形成時のタイミングで捲れ抑制処理及び入れ替え処理の何れか一方を行うように各部を制御し、印字枚数を０にリセットする。換言すれば、制御装置１５は、累積印字枚数毎に捲れ抑制処理又は入れ替え処理を行う。なお、制御装置１５は、トナーコンテナ１３の使用開始から使用終了までの総印字枚数をカウントしていてもよい。

捲れ抑制処理では、図２及び図３に示すように、現像装置１１から感光体ドラム１０へのトナー供給量（一定供給量、図２及び図３の一点鎖線）は、一定値、例えば、所定サイズ（例えば、Ａ４サイズ）の用紙１枚当たり０．１３〜０．１５ｍｇに設定される。そして、その一定供給量の累積印字枚数分のトナーが現像装置１１から感光体ドラム１０へと供給される。

入れ替え処理では、図２及び図３に示すように、現像装置１１から感光体ドラム１０へのトナー供給量（変動供給量、図２及び図３の実線）は、直前の累積印字枚数の画像形成動作の平均印字率ＲＩＡに応じて算出される。なお、印字率は、印字動作される用紙のサイズに拘らず、所定サイズ（例えば、Ａ４サイズ）に換算され、例えば、Ａ５サイズの印字動作で印字率が２％であれば、Ａ４サイズでは１％に換算される。

入れ替え処理の変動供給量は、平均印字率ＲＩＡが低い程、より多く設定され、例えば、平均印字率ＲＩＡが０％の場合に最大量（例えば、所定サイズ（例えば、Ａ４サイズ）の用紙１枚当たり７ｍｇ）に設定される。そして、変動供給量は、平均印字率ＲＩＡが多い程、より少なく設定され、例えば、数式７−７００×ＲＩＡ［ｍｇ］で算出される。この数式によれば、平均印字率ＲＩＡが０．００５（０．５％）の場合、変動供給量は、３．５［ｍｇ］になる。そして、その変動供給量の累積印字枚数分のトナーが現像装置１１から感光体ドラム１０へと供給される。あるいは、変動供給量は、入れ替え処理を実行する上限として上限印字率（例えば、１％）を予め設定し、上限印字率と平均印字率ＲＩＡとの差に相当する量として算出されてよい。

次に、捲れ抑制処理及び入れ替え処理の判定処理について説明する。この判定処理は、制御装置１５によって制御される。制御装置１５は、先ず、累積印字枚数の経過時に、その累積印字枚数に対応する平均印字率ＲＩＡに基づいて入れ替え処理の変動供給量を算出する。そして、制御装置１５は、変動供給量が一定供給量よりも多い場合には、入れ替え処理を実行し、変動供給量が一定供給量以下の場合には、捲れ抑制処理を実行するように制御する。

本実施形態によれば、上述のように、プリンター１（画像形成装置）は、トナー像を担持する感光体ドラム１０（像担持体）と、画像形成時に感光体ドラム１０へトナーを供給する現像処理を行う現像装置１１と、感光体ドラム１０に当接して感光体ドラム１０に残存した廃トナーを除去するクリーニングブレード２１とを備える。プリンター１は、クリーニングブレード２１の捲れを抑制するために、一定供給量で現像装置１１から感光体ドラム１０へトナーを供給する捲れ抑制処理と、現像装置１１に収容されるトナーを入れ替えるために、平均印字率ＲＩＡに応じた変動供給量で現像装置１１から感光体ドラム１０へトナーを供給する入れ替え処理とを実行可能に構成される。そして、プリンター１は、所定の累積印字枚数毎の非画像形成時において、累積印字枚数の現像処理における平均印字率ＲＩＡに応じた変動供給量が一定供給量よりも多い場合には、入れ替え処理を実行し、それ以外の場合には、捲れ抑制処理を実行する。

このような構成によれば、クリーニングブレード２１の捲れ抑制処理と現像装置１１のトナーの入れ替え処理とは同時に実行されることはない。そして、トナーの入れ替え処理において算出されるトナーの変動供給量が０に近くなる場合には、入れ替え処理に代えて、一定供給量でクリーニングブレード２１の捲れ抑制処理を実行する。そのため、トナーの入れ替え処理として、現像装置１１から吐き出されるトナーが少なくなることはなく、適切な量の新たなトナーが現像装置１１へ供給される。そのため、現像装置１１に収容しているトナーの劣化を抑制して、画像不具合を抑制することができる。また、クリーニングブレード２１の捲れ抑制処理として、感光体ドラム１０に十分な量のトナーを乗せることができ、クリーニングブレード２１と感光体ドラム１０の表面との摩擦力の上昇を抑制し、クリーニングブレード２１に掛かる負荷を軽減することができる。そのため、クリーニングブレード２１の捲れを抑制して、画像不具合を抑制することができる。

例えば、変動供給量は、入れ替え処理を実行する上限として設定された上限印字率と平均印字率ＲＩＡとの差に相当する量として算出されてよい。

このような構成によれば、現像装置１１のトナーの入れ替え処理のために必要なトナーの変動供給量をより適切に算出することが可能となる。

また、本実施形態によれば、感光体ドラム１０は、アモルファスシリコン感光体から構成されてもよい。感光体ドラム１０にアモルファスシリコン感光体を適用した場合、クリーニングブレード２１との摩擦力が上昇することがある。しかしながら、本実施形態では、上記したように、クリーニングブレード２１の捲れ抑制処理のために適切なトナー供給量を用いるため、感光体ドラム１０とクリーニングブレード２１との摩擦力の上昇を抑制することができる。また、感光体ドラム１０にアモルファスシリコン感光体を適用することで、感光体ドラム１０の耐久性を向上させることができる。

本実施形態では、モノクロのプリンター１に本発明の構成を適用する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、カラープリンター、複写機、ファクシミリ、複合機等の他の画像形成装置に本発明の構成を適用することも可能である。

１ プリンター（画像形成装置）
２ プリンター本体
３ 給紙カセット
４ 上カバー
５ 画像形成部
１０ 感光体ドラム（像担持体）
１１ 現像装置
１２ クリーニング装置
１３ トナーコンテナ
１４ 廃トナーボックス
１５ 制御装置
１７ 搬送経路
１８ 転写部
２０ 筐体
２１ クリーニングブレード
２２ 回収部材
２５ トナー量検出部

Claims (3)

1. トナー像を担持する像担持体と、
   画像形成時に前記像担持体へトナーを供給する現像処理を行う現像装置と、
   前記像担持体に当接して前記像担持体に残存した廃トナーを除去するクリーニングブレードと、
   を備え、
   前記クリーニングブレードの捲れを抑制するために、一定供給量で前記現像装置から前記像担持体へトナーを供給する捲れ抑制処理と、
   前記現像装置に収容されるトナーを入れ替えるために、平均印字率に応じた変動供給量で前記現像装置から前記像担持体へトナーを供給する入れ替え処理と、を実行可能であって、
   所定の累積印字枚数毎の非画像形成時において、前記累積印字枚数の前記現像処理における前記平均印字率に応じた変動供給量が前記一定供給量よりも多い場合には、前記入れ替え処理を実行し、それ以外の場合には、前記捲れ抑制処理を実行することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記変動供給量は、前記入れ替え処理を実行する上限として設定された上限印字率と前記平均印字率との差に相当する量として算出されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記像担持体は、アモルファスシリコン感光体から構成されることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。

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