| 【発明の名称】 |
画像形成装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】遠藤 修一
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| 【要約】 |
【課題】未使用の新しいトナーと使用済みトナーとの混合時に発生する感光体表面のトナー汚れを防止する画像形成装置を実現する。
【解決手段】帯電させた感光体１００の表面に光を照射し像を書き込み、光書き込みされた像に応じて、感光体１００にトナー担持体２１０を接触させてトナーを移行させて現像する現像装置２００を有する電子写真方式の画像形成装置において、画像形成装置の本体制御装置の記憶手段に記憶された現像装置２００の現像使用回数があらかじめ定められた所定数より多く、かつ、現像装置２００に装着された着脱可能なトナーカートリッジ２５０内に備えられたデータ記憶手段２６０に、使用履歴無しと記録された新しいトナーカートリッジが、現像装置２００に装着されていることが検出された場合、感光体１００の表面の汚れ防止手段として、通常の画像出力動作を行なう前に、現像装置２００を回転駆動させる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 感光体と、該感光体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した該感光体の表面に光を照射し像を書き込む光書き込み手段と、光書き込みされた像に応じて前記感光体にトナー担持体を接触させてトナーを移行させ現像する現像装置とを少なくとも有する電子写真方式の画像形成装置において、当該画像形成装置の本体制御装置の記憶手段に、前記現像装置の現像使用回数および現像画素数に関するデータを記憶し、更に、前記現像装置に対して着脱交換可能なトナーカートリッジを有し、また、該トナーカートリッジの使用履歴に関するデータを記憶するデータ記憶手段を該トナーカートリッジに有し、該データ記憶手段に記憶させたデータに基づいて、使用履歴無しのデータを有する新しいトナーカートリッジが、前記現像装置に装着されていることを画像形成装置の前記本体制御装置が検出し、かつ、前記本体制御装置の前記記憶手段に記憶されている前記現像装置の現像使用回数があらかじめ定められた所定数よりも多い場合には、前記感光体表面の汚れ防止手段として、通常の画像出力動作を行なう前に、前記現像装置を回転駆動させる回転駆動制御を行なうことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】 請求項１に記載の画像形成装置において、前記感光体表面の前記汚れ防止手段として、前記現像装置を回転駆動させる前記回転駆動制御を行なう代わりに、前記感光体の回転速度をあらかじめ定められた通常の回転速度よりも遅くすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】 請求項１に記載の画像形成装置において、前記感光体表面の前記汚れ防止手段として、前記現像装置を回転駆動させる前記回転駆動制御を行なう代わりに、前記感光体の表面に帯電させる帯電電位と前記現像装置の前記トナー担持体にかけるバイアス電圧との電位差をあらかじめ定められた通常の電位差よりも小さくすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】 請求項１に記載の画像形成装置において、更に前記感光体に固体潤滑剤を塗布する塗布手段を有し、前記感光体表面の前記汚れ防止手段として、前記現像装置を回転駆動させる前記回転駆動制御を行なう代わりに、前記感光体の表面に塗布する固体潤滑剤の量をあらかじめ定められた通常量よりも多くすることを特徴とする画像形成装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置に関し、特に、電子写真方式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】画像形成装置において、現像装置のトナー残量が少なくなってきた時に、新しくトナーを補充するために、トナーカートリッジを交換するが、該トナーカートリッジから送られてくる新しいトナーと、前記現像装置内にまだ残っている使用されてきた古いトナーとが混ざり合った状態が発生している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】交換されたトナーカートリッジから送られてくる新しいトナーと、まだ残っている古いトナーとが混ざり合った時に、帯電性が不安定なトナーが発生し、感光体の地肌部に付着してしまうという問題が発生している。
【０００４】この問題は、磁性キャリアとトナーの現像剤とを磁気ブラシで感光体に当接させる二成分現像方式や、トナー担持体（以降、現像ローラと記す）表面にトナー層を形成して、感光体に接触して現像させる一成分現像方式の両方で見られる現象であるが、とりわけ、一成分現像方式の方が発生しやすい。それは以下の理由による。
【０００５】現像装置内のトナーは、現像装置を使用していくに従って、攪拌や摩擦を繰り返し、その表面状態の変化や粒径の選択的消費（小粒径トナーが先に消費されやすい）によって、帯電特性の低下、残されたトナーの大粒径化により、未使用状態の新しいトナーの場合とは特性が変化してくる。トナー残量の少なくなった現像装置に、トナーカートリッジから未使用状態の新しいトナーが入って来ると、未使用状態の新しいトナーの方が帯電性も高く、移動しやすい（流れやすい）ので、現像ローラ表面に未使用状態の新しいトナーが付き易くなる。
【０００６】接触型の一成分現像方式では、現像ローラ上に形成するトナー層は、一般的に、１〜１.５層程度であり、トナー層がはっきり上層と下層とに分かれるわけではないが、現像ローラ表面に近い下層に未使用トナーの層、その上にそれまで現像装置内に残っていたトナー（残存トナー）の層が形成される。未使用トナーの層の上に載った残存トナーは、先に述べたように、帯電性が低下している上に、現像ローラとの接触摩擦が不足して、その帯電性が更に不安定となりやすい。
【０００７】また、現像時には現像ローラと感光体とに挟まれて電圧（現像させるための現像バイアス電圧）がかかるので、帯電性が不安定なトナーは、その帯電極性が逆転しやすく、それが感光体に付着して、先に述べた感光体地肌部のトナー付着となる。
【０００８】この問題は、未使用トナーと使用済みトナーとの混合が不充分なときに発生するために、現像装置内で十分に両方のトナーを攪拌・混合すれば、感光体地肌部のトナー汚れを防ぐことができる。
【０００９】（発明の目的）本発明に係る画像形成装置の目的は、次の点にある。即ち、光により書き込みされた像に応じて感光体にトナー担持体（即ち、現像ローラ）を接触させることにより、トナーを移行させて現像する現像装置を有する電子写真方式の画像形成装置において、画像形成装置の本体制御装置の記憶手段に現像装置の現像使用回数および現像画素数のデータを記憶させる。更に、現像装置に交換可能なトナーカートリッジを有し、また、該トナーカートリッジにデータを記憶するデータ記憶手段を有する。更に、該データ記憶手段に使用履歴無しとするデータを有する新しいトナーカートリッジが現像装置に装着されていることを画像形成装置の本体制御装置が検出し、かつ、該本体制御装置の記憶手段に記憶されている現像装置の現像使用回数が所定数より多い時に、通常の画像出力動作を行なう前に、現像装置を回転駆動させる制御を行なわせる。而して、新しいトナーカートリッジに交換した直後の感光体地肌汚れを速やかに解消し、実際の画像出力時には、地肌汚れの無い画像を得ることができるようにすることに、本発明の目的がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明は、感光体と、該感光体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した該感光体の表面に光を照射し像を書き込む光書き込み手段と、光書き込みされた像に応じて前記感光体にトナー担持体を接触させてトナーを移行させ現像する現像装置とを少なくとも有する電子写真方式の画像形成装置において、当該画像形成装置の本体制御装置の記憶手段に、前記現像装置の現像使用回数および現像画素数に関するデータを記憶し、更に、前記現像装置に対して着脱交換可能なトナーカートリッジを有し、また、該トナーカートリッジの使用履歴に関するデータを記憶するデータ記憶手段を該トナーカートリッジに有し、該データ記憶手段に記憶させたデータに基づいて、使用履歴無しのデータを有する新しいトナーカートリッジが、前記現像装置に装着されていることを画像形成装置の前記本体制御装置が検出し、かつ、前記本体制御装置の前記記憶手段に記憶されている前記現像装置の現像使用回数があらかじめ定められた所定数よりも多い場合には、前記感光体表面の汚れ防止手段として、通常の画像出力動作を行なう前に、前記現像装置を回転駆動させる回転駆動制御を行なうことを特徴とするものである。
【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記感光体表面の前記汚れ防止手段として、前記現像装置を回転駆動させる前記回転駆動制御を行なう代わりに、前記感光体の回転速度をあらかじめ定められた通常の回転速度よりも遅くする画像形成装置とすることを特徴とするものである。
【００１２】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記感光体表面の前記汚れ防止手段として、前記現像装置を回転駆動させる前記回転駆動制御を行なう代わりに、前記感光体の表面に帯電させる帯電電位と前記現像装置の前記トナー担持体にかけるバイアス電圧との電位差をあらかじめ定められた通常の電位差よりも小さくする画像形成装置とすることを特徴とするものである。
【００１３】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、更に前記感光体に固体潤滑剤を塗布する塗布手段を有し、前記感光体表面の前記汚れ防止手段として、前記現像装置を回転駆動させる前記回転駆動制御を行なう代わりに、前記感光体の表面に塗布する固体潤滑剤の量をあらかじめ定められた通常量よりも多くする画像形成装置とすることを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１に、本発明に係る画像形成装置の一例としてカラー画像形成装置の場合における一実施例を示す。図１において、画像形成装置の中央部にベルト状の感光体１００を配置し、時計回りの方向に回転させる。クリーニングブレード１６０により感光体１００上のトナーなどを掻き落として、表面を清浄にし、帯電手段１１０（図１においては、帯電ローラを示す）に高圧電圧をかけて、感光体１００表面を帯電させる。光書き込み手段１２０により、感光体１００に画像に応じた光（たとえば、レーザ光等）を照射し、静電潜像を形成させる。
【００１５】一方、現像装置２００としては、トナーの色ごとに、黒Ｋ，イエローＹ，シアンＣ，マゼンタＭの４台の現像装置が配置されている。まず、マゼンダＭの現像装置を感光体１００に当接させて現像を行ない、その像を転写ベルト３００に転写させる。この際、他の黒Ｋ，イエローＹ，シアンＣの現像装置２００は、マゼンダＭの像に他の色のトナーが混じらない様に、感光体１００との間に隙間を空けて、当接しないようにする。この現像装置２００の接触と離隔を行なわせる方法としては、現像装置２００をカムで動かす方法（即ち、方法Ａ）や、現像装置２００を駆動力を利用して接触させ、一方、駆動力が働かない時にスプリングで現像装置２００を引き戻すようにして離隔させる方法（即ち、方法Ｂ）等がある。
【００１６】現像装置２００では、感光体１００に順次、色ごとに（たとえば、ここでは、マゼンダＭ→シアンＣ→イエローＹ→黒Ｋの順に）現像動作を行なわせ、転写ベルト３００に重ね合わせていき、最終的に４色のトナーを重ね合わせた像を、転写紙に転写させて、定着装置４００により、トナーを溶融・定着させて、排出させる。一方、感光体１００は、転写ベルト３００への転写部を通過した後、固体潤滑剤の塗布手段１５０により、感光体１００表面に固体潤滑剤を適正量塗布させて、クリーニングブレード１６０に達する。
【００１７】感光体１００に固体潤滑剤を塗布する目的は、感光体１００のクリーニング性の向上、感光体１００へのフィルミング（表面付着）の防止、現像からの感光体１００の地肌部へのトナー付着防止、転写ベルト３００のフィルミング防止などがある。固体潤滑剤の塗布手段１５０は、たとえば、回転ロールブラシと固体潤滑剤のブロックから構成されていて、固体潤滑剤の種類として、ＰＴＦＥやＰＶＤＦ、金属石鹸（ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸ナトリウム等）などが用いられる。
【００１８】次に、図１に示す画像形成装置に用いている現像装置の実施例について更に詳しく図２を用いて説明する。図２は、図１に示す画像形成装置内にある４つの現像装置２００のうち、いずれか１つの現像装置２００の構成を示すブロック構成図である。図２において、現像装置２００は、感光体１００にトナーを現像する現像ローラ（トナー担持体）２１０，該現像ローラ２１０のトナー付着量を規制し、かつ、トナーを本帯電させるローラ状のトナー層規制部材２３０，該トナー層規制部材２３０の表面のトナーを掻き落とすための掻き落とし部材２３２，現像ローラ２１０にトナーを予備帯電させながら供給するトナー供給ローラ２２０，トナーが現像装置２００の外部に漏れ出ないようにトナーが収納されているトナーホッパ２０１（即ち、符号２０１で示した空間），該トナーホッパ２０１からトナー供給ローラ２２０へトナーを搬送するトナー搬送部材２４１，現像トナーホッパ２０１内のトナーの残量が少なくなってきた時に、新しくトナーを補充でき、かつ、現像装置２００に対して着脱可能なトナーカートリッジ２５０，トナーカートリッジ２５０の内部から現像トナーホッパ２０１内へトナーを送り出す二つのアジテータ２４２及び２４３，トナーカートリッジ２５０に取り付けられ、該トナーカートリッジ２５０の使用履歴に関するデータを記憶するデータ記憶手段２６０から構成されている。
【００１９】なお、ここでは、図１に示すごとく、ベルト状の感光体１００を図示しているが、現像ローラ２１０の硬度を低く抑えることにより、ドラム状の感光体を用いることも可能である。現像ローラ２１０は、感光体１００の進行方向（図２においては、下→上の方向）と同一方向、即ち、図２に示す反時計回りの方向に、感光体１００に対して、線速比１.１〜２.０倍速程度で回転している。トナー搬送部材２４１は、回転方向が、時計回り（ＣＷ）方向であっても、反時計回り（ＣＣＷ）方向であっても、ともに機能を満たすことが可能であるが、回転することによって、トナーを供給ローラ２２０に送り出す。供給ローラ２２０は、金属芯金とポリウレタン，シリコン，ＥＰＤＭ，ポリカーボネートなどの発泡材とから構成されている。供給ローラ２２０は現像ローラ２１０に所定のニップをもって接触させ、相対線速差を保つように、ＣＷ方向もしくはＣＣＷ方向に回転し、供給ローラ２２０上のトナーを、該ニップ内で現像ローラ２１０表面に擦りつけることにより、トナーを予備摩擦帯電させながら供給する。
【００２０】ローラ状のトナー層規制部材２３０は、現像ローラ２１０に対して所定の荷重で当接していて、そのニップに供給ローラ２２０より供給されてきたトナーを通過させることで、トナー通過量を一定に整えて、また、現像ローラ２１０表面のスラスト方向位置によらず、均一なトナー層を形成させる。また、通過したトナーは、トナー層規制部材２３０と現像ローラ２１０の双方の表面と摩擦帯電されるので、感光体１００への現像に供されるトナーは安定した帯電量を持つことができる。
【００２１】ここで、現像トナーホッパ２０１と装着されたトナーカートリッジ２５０の一連のトナー補給経路において、トナーが新しい状態、もしくはトナーが同じトナーカートリッジ２５０から補給されて、現像トナーホッパ２０１内で同じストレスを受けて一様に特性変化をしている場合には、現像ローラ２１０上のトナー層にはトナー特性のばらつきがないため、トナー帯電量の絶対値は異なる（たとえば、新しいトナーでは 単位重量あたりのトナー帯電量は、−２５μＣ／ｇに対して、古くなったトナー帯電量は、−１５μＣ／ｇ）が、前述したように、トナー層の帯電量は比較的安定しているので、感光体の地肌部へのトナー付着は起こりにくい。
【００２２】しかしながら、前述の［発明が解決しようとする課題］の項で述べたように、未だ現像トナーホッパ２０１内にトナーが残っている状態で、特性の異なるトナー（新しく帯電性が高いトナー）が現像トナーホッパ２０１内に入ってきたときに、ストレスを受けた古いトナーが、現像ローラ２１０表面との摩擦帯電を阻害されるために、更に帯電量が低下しているものと考えられる。そこで、新しいトナーカートリッジ２５０に交換されたことを検知し、そのような状況下では、現像トナーホッパ２０１にトナーカートリッジ２５０から新しいトナーを補充しつつ、現像トナーホッパ２０１内に残っていたトナーとの混合を効率的に行なって、感光体１００の地肌汚れを防ぐことが、本発明の目的である。
【００２３】その実施例として、本発明に係る画像形成装置の本体制御装置の記憶手段（図示していない）には、現像装置の現像使用回数および現像画素数のデータを記憶する記憶手段（図示していない）を有している。更に、現像装置２００の交換可能なトナーカートリッジ２５０に、データを記憶する手段（図２に示すデータ記憶手段２６０）を有し、そのデータ記憶手段２６０には、たとえば、以下のデータを記憶させる。当該トナーカートリッジ２５０の使用履歴の有無、使用現像回数（たとえばＡ４サイズを基準として、現像動作を行った回数）、現像画素数（現像すべき光書き込み手段で光照射した画素数の総合計、もしくは、その総画素数のままでは、多大なデータ数となるので、本体制御装置で総画素数をカウントし、それを丸めた数値）をカートッリッジ２５０のデータ記憶手段２６０に記憶させる。トナーカートリッジ２５０のデータ記憶手段２６０は、現像装置２００を画像形成装置本体にセットした際に、本体制御装置と接続され、データの読み取り・書換えが可能となる。
【００２４】そこで、データ記憶手段２６０に使用履歴無しのデータを有する新しいトナーカートリッジ２５０が現像装置２００に装着されていることを、画像形成装置の本体制御装置が検出した時、更に、本体制御装置の前記記憶手段に記憶されている現像装置の現像使用回数が所定数より多い時に、即ち、現像装置２００自体が既に使用されているものであって、まったくの新品ではない時、かかる上記２条件が同時に成立した場合は、前述した新しいトナーが、古いトナーに混合して補充される場合に相当し、問題となる感光体１００の地肌部へのトナー付着（地肌汚れ）を防止するために、通常の画像出力動作を行なう前に、現像装置２００を回転駆動させる制御を行なって、現像装置２００の現像トナーホッパ２０１内のトナーの攪拌・混合を行なう。
【００２５】ここで、現像装置２００の現像ローラ２１０を駆動回転させるとき、前述したように、現像ローラ２１０と感光体１００を当接しないで行なうことができる場合（前記方法Ａの場合）は、そのまま回転駆動を行なえば良いが、現像ローラ２１０を回転駆動させると、現像ローラ２１０が感光体１００に当接してしまう場合（前記方法Ｂの場合）、もしくは、図３に示すように、常に感光体１００と現像ローラ２１０とが当接しているモノクロの画像形成装置のような場合には、上記トナーカートリッジ２５０を新しく交換した後に現像ローラ２１０を駆動すると、今まで説明した感光体の地肌トナー付着汚れが発生し、無駄なトナー消費を行なってしまう。なお、図３においては、図１及び図２における場合と同じ機能を有するブロックに対しては、同一の符号を付している。
【００２６】このようなトナー消費を極力防ぐための方法として、現像ローラ２１０のみを回転させ、感光体１００を停止させてしまうと、感光体１００の現像ローラ２１０への当接面のみが磨耗して、不具合を発生してしまうので、上記現像ローラ２１０の回転時間（たとえば、２〜３分）の間だけ、感光体１００を遅く駆動させる。即ち、感光体１００と現像ローラ２１０の線速差を大きくする。これにより、感光体１００への地肌トナー付着を低減させることができると共に、トナーの消費量を抑えることができる。また、別の方法として、感光体１００の表面に固体潤滑材を塗布する手段（図１、図３に示す塗布手段１５０）が搭載されている場合には、固体潤滑材の塗布による地肌トナー付着の抑制効果を利用して、通常の塗布量よりも多い量の固体潤滑剤を、この制御時に塗布させて、トナー消費を防ぐ。固体潤滑剤の塗布量は、塗布手段１５０の回転数や固体潤滑剤のブロックへのブラシロールの圧力を上げるなどにより可変にできる。
【００２７】また、上記感光体１００へのトナー付着汚れは、主原因として、トナーの帯電極性の反転で発生し、かつ、現像バイアス（即ち、トナー担持体である現像ローラ２１０のバイアス電圧）と感光体１００の地肌の帯電電位との電位差が大きい時ほど、極性反転が起こりやすい傾向がある。現像時においては、階調性を出すため等の理由から、通常の例として、地肌の帯電電位が−５００Ｖで、現像バイアスが−２５０Ｖというように、ある程度電位差（ここでは、２５０Ｖ差）を設けている。そこで、新旧のトナーの混在による感光体１００の地肌汚れを防止する手段として、この電位差を、ある一定の時間だけ、１００Ｖのように少なくすることにより、上記地肌トナー付着を低減して、トナーの消費量を抑えることができる。
【００２８】
【発明の効果】（請求項１に記載の発明の効果）トナーカートリッジが着脱交換されたことを検知して、現像装置を回転駆動させることにより、トナーの攪拌混合が行なわれ、感光体地肌部へのトナー付着汚れを防ぐことができると共に、トナーの無駄な消費量を低減させることができる。
（請求項２乃至４のいずれかに記載の発明の効果）構成を簡略化するために、感光体と現像ローラ（即ち、トナー担持体）とが、現像ローラの駆動時に接触する構成となっている画像形成装置においては、感光体の回転速度を通常よりも遅くしたり、感光体の表面の帯電電位と現像ローラ（即ち、トナー担持体）のバイアス電圧との電位差を通常よりも小さくしたり、あるいは、感光体の表面に塗布する固体潤滑剤の量を通常よりも多くしたりすることにより、感光体地肌部へのトナー付着汚れを最小限にとどめることができ、トナーの無駄な消費も低減することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６７４７
【氏名又は名称】株式会社リコー
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| 【出願日】 |
平成１３年３月１３日（２００１．３．１３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７９８４３
【弁理士】
【氏名又は名称】高野 明近 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−２６８５０１（Ｐ２００２−２６８５０１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年９月２０日（２００２．９．２０） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−６９５５９（Ｐ２００１−６９５５９） |
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