(57)【要約】【課題】  感光体表面に付着したトナー、紙粉、微量添加物、帯電生成物等の異物の効果的な除去を簡単な構成で安価に実現すると共に感光体の高寿命化が可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】  入力された画像信号を数値処理して、予め設定された主走査方向のブロック毎の画像面積率を検知する画像面積検知手段を設け、予め定められたブロック毎の画像面積検知結果に基づいて、各ブロック毎に感光体１の表面に所定量のトナーを付着させるよう制御する制御手段を設けた。【選択図】        図３
2006126753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、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手段と、前記トナー像を転写材表面に転写する転写手段と、転写後の前記像担持体の表面を清掃するクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、
入力された画像信号を数値処理して、予め設定された主走査方向のブロック毎の画像面積率を検知する画像面積率検知手段を設け、
該画像面積率検知手段により検知された画像面積検知結果に基づいて、各ブロック毎に前記像担持体の表面に所定量のトナーを付着させるよう制御する制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
像担持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、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手段と、前記トナー像を転写材表面に転写する転写手段と、転写後の前記像担持体の表面を清掃するクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、
入力された画像信号を数値処理して、予め設定された主走査方向のブロック毎の画像面積率を検知する画像面積率検知手段を設け、
画像形成動作開始から所定の時間経過したことを検知した場合は、ブロック毎に前記画像面積率検知手段により検知された画像面積の検知結果と予め定められる基準面積との比較結果に基づいて、各ブロック毎に前記像担持体の表面の転写紙間に相当する位置に所定量のトナーを付着させるよう制御する制御手段とを設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
像担持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、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手段と、前記トナー像を転写材表面に転写する転写手段と、転写後の前記像担持体の表面を清掃するクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、
入力された画像信号を数値処理して、予め設定された主走査方向のブロック毎の画像面積率を検知する画像面積率検知手段を設け、
画像形成動作開始から所定の画像枚数を経過した場合は、ブロック毎に前記画像面積率検知手段により検知された画像面積の検知結果と予め定められる基準面積との比較結果に基づいて、各ブロック毎に前記像担持体の表面の転写紙間に相当する位置に所定量のトナーを付着させるよう制御する制御手段とを設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
像担持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、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手段と、前記トナー像を転写材表面に転写する転写手段と、クリーニングブラシを前記像担持体に常時接触させて転写後の前記像担持体の表面を清掃するクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、
入力された画像信号を数値処理して画像面積率を検知する画像面積率検知手段を有し、前記画像面積率検知手段の検知結果に基づいて、前記クリーニングブラシの正転、逆転を制御することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関し、特に、簡単な構成でありながら感光体表面の異物を効果的に除去し、感光体の高寿命化を実現する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機等の画像形成装置はクリーニング装置を備えているのが一般的である。このクリーニング装置は転写後の像担持体（感光体）に残留するトナー、転写紙の紙粉、転写紙中の微量添加物、また、コロナ放電等で発生する帯電生成物を除去するために、クリーニングブラシ及びクリーニングブレードを接触または摺擦させることによって、感光体表面を傷つけることなく、付着物を除去している。
しかしながら、近年、感光体の高寿命化にともない感光体表面の摩耗量が減少し帯電生成物及び添加物は感光体に付着し、その除去が容易でない方向に向かいつつある。このような削れにくい高耐久感光体においても、クリーニングへの入力トナー（転写残トナー）は感光体の研磨剤として働く作用を持っており、トナー入力量が一定量以上であれば、上記付着物を除去することができる。このようなトナーの研磨能力を利用して強制トナー入力する方法が従来行われており、効率良く強制トナー入力（消費）する方法として、画像面積率に応じて強制トナー入力（消費）する方式なども提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
一方、強制トナー入力後のトナー掻き取り性能もクリーニング性能を左右する重要な要素である。クリーニングブラシは回転しながら感光体に当接して積極的にトナーを掻き取るための部材である。クリーニングブラシの回転方向は以下の２通りあり、それぞれに長所、短所がある。
（１）感光体に対してカウンタ方向で回転させる逆転方式
この場合、掻き取り能力が高く、入力トナー量、環境に関係なく感光体付着物の除去が可能である。しかし、掻き取り能力が高い分、感光体表面層の膜削れ量も多く感光体寿命が短くなる（感光体寿命は膜厚依存性有り）。
（２）感光体に対して連れ回り方向で回転させる正転方式
この場合は、ブラシの掻き取り能力が低く、入力トナーが少ない場合は、トナーや転写紙中の微量添加物、コロナ放電等で発生する帯電生成物の付着（フィルミング）により、環境によっては異常画像が発生する。逆に入力トナーが多い場合はトナー自体が感光体上に固着し異常画像となる。掻き取り能力が低い分、感光体表面層の膜削れ量も少なく感光体寿命が長い。
上記のように、クリーニングブラシの回転方向により長所、短所が相反しており、現状では機械の特性に合わせて、付着物除去性と感光体寿命の優先度により、正転、逆転を選択している。従来技術としては、上記回転方向の切り替えに関する技術が提案されている。例えば、特許文献２では、画像枚数や感光体上トナー濃度に応じて正転／逆転を切り替えるとする技術を提案している。また、特許文献３では、ブラシ逆転時、フリッカの食い込み量を大きくすることやブラシ逆転モードを設けることが示されている。
【特許文献１】特開２０００−３５６８７１公報
【特許文献２】特開２０００−０３９８２４公報
【特許文献３】特開平０５−２９７７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、画像面積率に応じて強制トナー入力（消費）する従来技術では、通常、感光体主走査方向で均一な画像面積率になることはなく、作像幅全体の平均で画像面積率（トナー入力量）を求めて、その結果に応じて強制トナー入力を行えるようになっていたとしても、効果的な強制トナー入力は行えない。つまり、平均の画像面積率が強制トナー入力を行う規定面積率を超えていたとしても、感光体主走査方向に何ブロックかに分割して考えた場合、画像面積率の高いところや、低いところが存在し、極端な場合は、長い期間全くトナーが入力されない場所が存在する可能性もある。
このように、平均的な画像面積率が規定値より高く、強制トナー入力がされない場合、感光体走査方向のある場所によっては、全くトナー入力がなく、帯電生成物および添加剤除去が困難となり、感光体表面への帯電生成物および添加剤の付着により異常画像が発生する。異常画像は感光体表面に帯電生成物および添加剤が付着することで、表面抵抗が低くなり高温高湿環境下で吸湿したときに、画像白抜けとなって顕在化する。
また、上記のようにクリーニングブラシの正転／逆転に関する先行技術も提案されているが、これらの正転／逆転の目的はブラシの毛倒れ防止や目詰まり防止のため、必ずしも感光体付着物除去と感光体寿命の両立に関して有効ではない。
そこで、本発明は、上述した実情を考慮してなされたもので、感光体表面に付着したトナー、紙粉、微量添加物、帯電生成物等の異物の効果的な除去を簡単な構成で安価に実現すると共に感光体の高寿命化が可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、像担持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、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手段と、前記トナー像を転写材表面に転写する転写手段と、転写後の前記像担持体の表面を清掃するクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、入力された画像信号を数値処理して、予め設定された主走査方向のブロック毎の画像面積率を検知する画像面積率検知手段を設け、該画像面積率検知手段により検知された画像面積検知結果に基づいて、各ブロック毎に前記像担持体の表面に所定量のトナーを付着させるよう制御する制御手段を設けたことを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明では、像担持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、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手段と、前記トナー像を転写材表面に転写する転写手段と、転写後の前記像担持体の表面を清掃するクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、入力された画像信号を数値処理して、予め設定された主走査方向のブロック毎の画像面積率を検知する画像面積率検知手段を設け、画像形成動作開始から所定の時間経過したことを検知した場合は、ブロック毎に前記画像面積率検知手段により検知された画像面積の検知結果と予め定められる基準面積との比較結果に基づいて、各ブロック毎に前記像担持体の表面の転写紙間に相当する位置に所定量のトナーを付着させるよう制御する制御手段とを設けたことを特徴とする。
【０００５】
また、請求項３に記載の発明では、像担持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、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手段と、前記トナー像を転写材表面に転写する転写手段と、転写後の前記像担持体の表面を清掃するクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、入力された画像信号を数値処理して、予め設定された主走査方向のブロック毎の画像面積率を検知する画像面積率検知手段を設け、画像形成動作開始から所定の画像枚数を経過した場合は、ブロック毎に前記画像面積率検知手段により検知された画像面積の検知結果と予め定められる基準面積との比較結果に基づいて、各ブロック毎に前記像担持体の表面の転写紙間に相当する位置に所定量のトナーを付着させるよう制御する制御手段とを設けたことを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明では、像担持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、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手段と、前記トナー像を転写材表面に転写する転写手段と、クリーニングブラシを前記像担持体に常時接触させて転写後の前記像担持体の表面を清掃するクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、入力された画像信号を数値処理して画像面積率を検知する画像面積率検知手段を有し、前記画像面積率検知手段の検知結果に基づいて、前記クリーニングブラシの正転、逆転を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、主走査方向の画像面積率の偏りに応じて、画像面積率が低い部分ではトナー消費パターンを入力し、主走査方向全域にわたり感光体表面に付着した帯電生成物や添加剤等の異物を簡単な構成で容易に除去出来ると共に感光体の高寿命化が可能になる。また、画像面積率が高くトナー消費パターンの入力が不要な部分ではトナー消費を行わないため、無駄なトナー消費をなくすことが出来る。さらに、連続コピー時であってもコピー生産性をほとんど落とさずにトナー消費パターンを入力し、感光体表面に付着した帯電生成物及び添加剤を容易に除去出来る。
また、感光体付着物に影響を与える画像面積率に応じて、クリーニングブラシの回転方向を任意に切り替えることで掻き取り能力を自在に制御できることができるため、感光体表面への異物付着による異常画像の発生防止と感光体高寿命化が両立可能となる。また、クリーニングブラシは両方向に回転するためクリーニングブラシの毛倒れ、目詰まりが抑制され、クリーニングブラシの寿命が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
図１は本発明の画像形成装置を実施するための最良の形態であるデジタル複写機の断面図である。このデジタル複写機は、周知の電子写真方式を用い、図１に示すように、内部に像担持体としての感光体１を備え、感光体１の周囲には、電子写真複写行程を実施する帯電手段９、露光手段、現像手段６、転写手段２、クリーニング手段３が配置されている。露光手段は、読み取り手段２０によって読み取られた画像信号を基に書込手段２１からのＬＤ光によって感光体１上に静電潜像を形成する。
書込み手段２１は図２のようにＬＤユニット３１、ポリゴンモータ３２、Ｆθレンズ３３、ＷＴＬ３４、第２ミラー３５、防塵ガラス３６を備えている。ポリゴンモータ３２の近傍にはシリンダレンズ３７、第１ミラー３８が配設されている。ＬＤユニット３１からのＬＤ光はシリンダレンズ３７〜防塵ガラス３６を経由して感光体１に当たる。
また、デジタル複写機の下側には、画像を形成するための用紙を供給するトレイ１１、トナー画像形成用のトナーを供給するトナーボトルや廃トナー回収用の廃トナーボトルを備えたトナーバンク１２を備え、本体上側には、原稿を読み取り位置へ自動搬送するＡＤＦ（自動原稿送り装置）１３、装置を操作するための操作パネル１４を備えている。
そして、このデジタル複写機には全体制御をつかさどるＣＰＵ（図示せず）が設けられている。ＣＰＵ内部には画素数カウンタが配されており、例えば図２のように主走査方向に６分割されたＡ〜Ｆブロック毎に感光体１上に書き込まれるドット数をカウントする。また、ＣＰＵ内部には感光体回転時間カウンタも配されており、感光体１の回転時間をカウントする。
このように画像面積検知手段が構成されたデジタル複写機では、コピー動作が開始すると、感光体回転時間カウンタが動作し感光体回転時間をカウントする。同時に、画素数カウントを開始し画素数をカウントする。感光体回転時間が所定時間に達した時点で画素カウント数を基にＡ〜Ｆのブロック毎の画像面積率を計算する。所定の画像面積率以下であったブロックでは、トナー消費パターンの静電潜像を感光体上に形成し、現像手段によりトナーを付着させ、クリーニング手段に強制的にトナーを入力させる。
【０００８】
ここで、トナー消費パターンの作成動作について説明する。基本動作としては、トナー消費パターンを書き込んだ時点で画素カウント数と感光体回転時間はクリアし、コピー動作中はこれを繰り返す。コピー動作終了時は、所定の画像面積率以下であったブロックでは、感光体回転時間を基に求められた本数のトナー消費パターンを感光体上に形成し、クリーニング手段に強制的にトナーを入力させる。
図３は本発明の第１の実施形態の動作のフローチャートである。なお、入力された画像信号を数値処理して、予め設定された主走査方向（感光体長手方向）のブロック毎の画像面積率を検知する画像面積率検知手段と、ブロック毎の画像面積検知結果に基づいて各ブロック毎に感光体１の表面に所定量のトナーを付着させるよう制御する制御手段の機能が図３のフローチャートの中で実現されている。
図３において、コピー動作がスタートすると、まず、ステップＳ１で作像終了シーケンスに入っているかを確認し、入っていなければステップＳ２へ進み、入っていればステップＳ６へ進む。ステップＳ２では、感光体回転時間ｔが６０秒を越えているかを確認してステップＳ３へ進んで画像面積率Ｘが１％より大きいかを確認する。Ｘが１％より大きければステップＳ４に移ってｔ及びＸをクリアする。ステップＳ３においてＸが１％以下と判断した場合はステップＳ５へ移って消費パターンを作成（２ｍｍ幅×６本）し、その後ステップＳ４へ進む。ステップＳ４の後は再びステップＳ１へ移る。
一方、ステップＳ６では、画像面積率Ｘが１％より大きいかを確認し、Ｘが１％より大きければステップＳ９へ移り、Ｘが１％以下であればステップＳ７へ進んで感光体回転時間ｔをチェックしてさらにステップＳ８へ進んで回転時間に応じた消費パターンを作成する。この場合、消費パターン本数は図４の表に示す数値に基づいて決定される。ステップＳ８又はステップＳ６の後はステップＳ９においてｔ及びＸをクリアする。
【０００９】
クリーニング手段に強制的にトナーを入力させる場合、トナー消費パターンは転写紙間に付着させるようにして、感光体１と接触する転写手段２では、トナー消費パターンを付着させるタイミングでは転写手段２を一時的に回避させるようにする。転写手段２の接離に要する時間によっては、トナー消費パターン作成時は転写紙間を広げることも必要になる。
なお、この例では、感光体１の回転時間を測定し、それを基に画像面積率を計算したり、トナー入力の制御を行っているが、装置の動作時間が分かるものを測定すれば、感光体１の回転時間だけに限定するものではない。例えば、現像モータの回転時間や除電ランプの点灯時間、定着装置の回転時間などを測定しても良い。また、装置の動作時間を測定しなくとも、画像枚数に応じて画像面積率を計算したり、トナー入力制御を行うことも可能である。したがって、作像回数やレジストモータ動作回数、搬送経路のセンサ通過回数などで画像枚数を求めても良い。
したがって、実施例１におけるデジタル複写機では、主走査方向の画像面積率の偏りに応じて、画像面積率が低い部分ではトナー消費パターンを入力し、主走査方向全域にわたり感光体表面に付着した帯電生成物や添加剤等の異物を簡単な構成で容易に除去出来ると共に感光体の高寿命化が可能になる。また、画像面積率が高くトナー消費パターンの入力が不要な部分ではトナー消費を行わないため、無駄なトナー消費をなくすことが出来る。さらに、連続コピー時であってもコピー生産性をほとんど落とさずにトナー消費パターンを入力し、感光体表面に付着した帯電生成物及び添加剤を容易に除去出来る。
【００１０】
続いて、実施例２のデジタル複写機について説明する。なお、実施例２のデジタル複写機の基本構成は図１、図２で示した構成と同様であるため、その説明は省略する。実施例２のデジタル複写機は、入力された画像信号を数値処理して画像面積率を検知する画像面積検知手段の検知結果に基づいてクリーニングブラシの正転、逆転を制御するようにした場合である。
図５は本発明の第２の実施形態におけるデジタル複写機のクリーニング手段（クリーニング装置）の断面図である。このクリーニング装置は、クリーニングブラシ４１及びクリーニングブレード４２を有し、かつ回収トナーをクリーニング装置外に搬送する回収コイル４３を有している。また、クリーニング装置は、感光体１に対向する側に開口が形成されたユニット状に構成され、その開口には感光体１の移動方向に沿って入口シール４４、クリーニングブラシ４１及び主クリーニング部材としてのウレタンゴムから成るクリーニングブレード４２が順次配置されている。
本例のデジタル複写機では、クリーニングブラシ４１を正転／逆転両方向で回転させるため、感光体１以外はクリーニングブラシ４１に当接しない構成としている。また、クリーニングブラシ４１は専用モータにより駆動されており、任意に正転／逆転切り替えが可能である。その他の回収コイル、アジテータ、ブレード揺動等の駆動は別モータで駆動されており感光体１と同期して回転方向固定で回転する。
また、本例のデジタル複写機には全体制御をつかさどるＣＰＵ（図示せず）が設けられている。ＣＰＵ内部には画素数カウンタが配されており、感光体上に書き込まれるドット数をカウントする。
【００１１】
ここで、クリーニングブラシ４１の駆動制御の一例について、図６のフローチャートを基に説明する。なお、入力された画像信号を数値処理して画像面積率を検知する画像面積検知手段の機能が図６のフローチャートの中で実現されている。
図６において、コピー動作が開始すると、ステップＳ１１で画素数カウントを開始し画素数をカウントする。同時にクリーニングブラシ４１は正転方向に回転を始める。画像形成動作が終了し、作像終了シーケンスに入った時点で画素カウント数を基にコピー１枚当たりの平均画像面積率を計算する（ステップＳ１２〜１３）。
計算の結果、画像面積率以外であった場合は、クリーニングブラシ４１の回転方向を正転→逆転に切り替えて、一定時間経過後終了する（ステップＳ１４〜１５）。また、画像面積率Ｘが１％＜Ｘ＜１０％の場合は、画素カウントをクリアしてコピーを終了する（ステップＳ１３、ステップＳ１５）。
なお、ここでは上記画像面積率の範囲を１％〜１０％としたが、この値はあくまでも一例であり、適正範囲はブラシ条件（線速比、食込量材質等）により異なり、機械毎にフィルミングやトナー固着が発生しない範囲にという設定にする必要がある。
本例では、作像終了シーケンス内でクリーニングブラシ４１の駆動切り替えを行っているが、例えば以下のような方法で作像時にブラシの駆動切り替えを行っても良い。こちらのほうが、一定間隔で回転制御するので効率がよい。
（１）装置本体の動作時間（例：ブラシの回転時間、感光体の回転時間等）を測定し、一定時間経過後に、画像面積率が規定範囲外の場合は所定時間逆転で駆動し、その後正転に戻る。
（２）画像枚数を測定し、一定画像枚数コピー後に、画像面積率が規定範囲外の場合は所定時間逆転で駆動し、その後正転に戻る。
【００１２】
このように、実施例２におけるデジタル複写機では、適正画像面積率（トナー入力）での使用時は感光体寿命を重視してクリーニングブラシ４１を正転駆動させ感光体膜削れ量を抑制している。一方、適正画像面積率（トナー入力）範囲外での使用時は一時的にクリーニングブラシ４１を逆転駆動させて掻き取り能力を向上させて、感光体１への付着物を除去している。
したがって、感光体付着物に影響を与える画像面積率に応じて、クリーニングブラシ４１の回転方向を任意に切り替えることで掻き取り能力を自在に制御できることができるため、感光体表面への異物付着による異常画像の発生防止と感光体高寿命化が両立可能となる。また、クリーニングブラシ４１は両方向に回転するためクリーニングブラシ４１の毛倒れ、目詰まりが抑制され、クリーニングブラシ４１の寿命が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明を実施するための最良の形態であるデジタル複写機の断面図。
【図２】書込手段２１の構成を示す斜視図。
【図３】実施例１のデジタル複写機の動作を示すフローチャート。
【図４】回転時間ｔと消費パターン本数の関係を表で示す図。
【図５】クリーニング装置の断面図。
【図６】実施例２のデジタル複写機の動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００１４】
１  感光体
２  転写手段
３  クリーニング手段
６  現像手段
９  帯電手段
１１  トレイ
１２  トナーバンク
１３  ＡＤＦ
１４  操作パネル
２０  読み取り手段
２１  書込手段
３１  ＬＤユニット
３２  ポリゴンモータ
３３  Ｆθレンズ
３４  ＷＴＬ
３５  第２ミラー
３６  防塵ガラス
３７  シリンダレンズ
３８  第１ミラー
４１  クリーニングブラシ
４２  クリーニングブレード
４３  回収コイル
４４  入口シール
【図１】
2006126753.tif 000003
【図２】
2006126753.tif 000004
【図３】
2006126753.tif 000005
【図４】
2006126753.tif 000006
【図５】
2006126753.tif 000007
【図６】
2006126753.tif 000008