(57)【要約】【課題】  環境条件（環境温度）が変動しても安定したクリーニング性能が維持できるクリーニング装置を備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】  電源の投入により画像形成動作が開始され、矢印ａ方向に移動する中間転写ベルト１７の上に各色のトナー像が重畳転写されてフルカラーのトナー像が形成され、記録媒体Ｐに転写される。中間転写ベルト１７の上の転写残トナーはクリーニング装置１８のクリーニングブレード１８ａにより除去されてブレード１８ａの上流側に滞留し、中間転写ベルトとブレードとの間の摩擦を低減する。滞留トナーは搬送スクリュー１８ｂにより廃トナーボックスに搬送される。滞留トナーの搬送速度、即ち搬送スクリュー１８ｂの回転数は、画像の画素数から推定した滞留トナーの量と環境温度（機内温度）に応じて調整され、安定したクリーニング性能が維持される。【選択図】        図１
2007183440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に残留した転写残トナーを清掃するクリーニング装置を備えた画像形成装置において、
像担持体に圧接するクリーニングブレードと、
前記クリーニングブレードの像担持体移動方向の上流側に配置され、クリーニングブレード近傍に滞留したトナーを外部に搬送する搬送装置と、
画像形成装置内部の環境条件を検出する環境条件検出装置と、
クリーニング装置を含む画像形成装置を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、形成される画像の性質を示す情報から推定された転写残トナーの量と検出された環境条件とに基づいて前記搬送装置による滞留トナーの搬送速度を制御すること
を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記環境条件検出装置は、画像形成装置内部の環境温度を検出する温度センサであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記搬送装置は、搬送スクリューであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記転写残トナーの量を推定する画像の性質を示す情報は、形成される画像の画素数又は画像形成装置の外部から入力された画像信号から推定された転写残トナーの量であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記像担持体は、感光体又は中間転写体であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御装置により設定される滞留トナーの搬送速度は、１枚の画像を形成するシングルモードの搬送速度を、複数枚の画像を形成するマルチモードの搬送速度よりも低く設定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。
【請求項７】
前記制御装置により搬送装置に設定される滞留トナーの搬送速度は、画像形成装置内部の環境温度が高いときは搬送速度を低く、環境温度が低いときは搬送速度を高く設定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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子複写機、プリンタ、ファクシミリ装置やその複合機などの画像形成装置の像担持体上に残留した転写残トナーを清掃するクリーニングブレードを備えた電子写真方式の画像形成装置に関し、特にそのクリーニング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、像担持体（感光体）上に形成された画像潜像をトナーで現像し、像担持体上に形成されたトナー像を一旦中間転写体に転写した後、記録媒体に転写し、或いは直接記録媒体に転写し、トナー像が転写された記録媒体を定着処理して画像を形成する工程をとる。
【０００３】
像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体、或いは記録媒体に転写したとき、像担持体上には転写されなかったトナーが残留するが、残留トナーは次の画像形成に支障をきたすから、クリーニング装置により清掃するように構成されている。
【０００４】
このようなクリーニング装置には、像担持体の表面に圧接する弾性を備えた合成ゴム製のクリーニングブレードを使用するものが広く使用されている。合成ゴム製のクリーニングブレードが像担持体の表面に直接接触すると、両者間に作用する摩擦力が大きく、ブレードめくれが発生してしまう。
【０００５】
この対策として、トナーに添加する外添剤を潤滑剤とし、ブレードエッジにトナーを滞留させて潤滑層を形成することにより、像担持体とブレードエッジとの間に作用する摩擦力を低下させることが行なわれている。
【０００６】
ブレードエッジの潤滑層を安定させる手段としては、クリーニングブレードを像担持体の移動方向に対して上流側に配置してブレードエッジ近傍にトナーを滞留させる構成が採用されている（特許文献１）。
【０００７】
また、資源の有効利用や環境対策として、クリーニング装置に回収されたトナーを現像装置に戻して再利用することも行われている（特許文献２）。
【特許文献１】特開平７−１４０８６９号公報。
【特許文献２】特開２００２−２８７５８８号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、クリーニングブレードを像担持体の移動方向に対して上流側に配置し、ブレードエッジ近傍にトナーを滞留させて潤滑層を形成する構成のクリーニング装置では、クリーニングブレードを構成する弾性ゴムの反撥弾性が高く、クリーニング性能も高い高温環境下ではブレードエッジ近傍にトナーを滞留させることができ、効果的に潤滑層を形成することができるが、これと反対にクリーニングブレードを構成する弾性ゴムの反撥弾性が低く、クリーニング性能も低下する低温環境下では、ブレードエッジ近傍にトナー滞留量が多い場合には、粉圧によりトナーがブレードエッジをすり抜けてクリーニング不良が発生してしまうという不都合がある。
【０００９】
また、高温環境下においてカバレッジの低い画像、即ちトナー付着量の少ない画像形成が連続する場合は、ブレードエッジ近傍に滞留するトナーが少なくなり、形成される潤滑層が不安定になってしまうという不都合がある。この発明は、上記した不都合の解決を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は上記課題を解決するもので、請求項１の発明は、像担持体上に残留した転写残トナーを清掃するクリーニング装置を備えた画像形成装置において、像担持体に圧接するクリーニングブレードと、前記クリーニングブレードの像担持体移動方向の上流側に配置され、クリーニングブレード近傍に滞留したトナーを外部に搬送する搬送装置と、画像形成装置内部の環境条件を検出する環境条件検出装置と、クリーニング装置を含む画像形成装置を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、形成される画像の性質を示す情報から推定された転写残トナーの量と検出された環境条件とに基づいて前記搬送装置による滞留トナーの搬送速度を制御することを特徴とする画像形成装置である。
【００１１】
そして、前記環境条件検出装置は、画像形成装置内部の環境温度を検出する温度センサであってもよい。
【００１２】
そして、前記搬送装置は、搬送スクリューその他の搬送装置である。
【００１３】
そして、前記転写残トナーの量を推定する画像の性質を示す情報は、形成される画像の画素数又は画像形成装置の外部から入力された画像信号から推定された転写残トナーの量である。
【００１４】
また、前記像担持体は、感光体又は中間転写体である。
【００１５】
そして、前記制御装置により設定される滞留トナーの搬送速度は、１枚の画像を形成するシングルモードの搬送速度を、複数枚の画像を形成するマルチモードの搬送速度よりも低く設定することができる。
【００１６】
そして、前記制御装置により搬送装置に設定される滞留トナーの搬送速度は、画像形成装置内部の環境温度が高いときは搬送速度を低く、環境温度が低いときは搬送速度を高く設定されるものとする。
【発明の効果】
【００１７】
この発明は、ブレードエッジ近傍にトナーを滞留させてブレードエッジと像担持体との間に潤滑層を形成し、両者間の摩擦力を軽減するようにしたクリーニング装置であるが、形成する画像の画素数などから推定したブレードエッジ近傍の滞留トナー量と環境条件、例えば環境温度に応じて、滞留トナーを廃トナーボックスなどに搬送する搬送装置の搬送量、例えば搬送スクリューの回転数を調整して滞留トナーを適切な量に維持するから、環境条件に関係なく常に安定したクリーニング性能を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明をタンデム方式のフルカラー画像形成装置に適用した実施の形態について説明する。
【００１９】
図１は、この発明を適用したタンデム方式のフルカラー画像形成装置１０の構成を説明する図で、タンデム方式のフルカラー画像形成装置自体は公知の構成であるから、構成の概要だけを簡単に説明する。
【００２０】
図１において、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、および黒（Ｋ）の各色の画像を形成する作像ユニット１１、１２、１３、１４が、駆動ローラ１５および従動ローラ１６の間に架設された中間転写ベルト１７の下に直列に配置され、中間転写ベルト１７は、主モータ１０Ａから図示しない駆動装置を経て駆動される駆動ローラ１５により矢印ａ方向に一定の速度で移動するように構成されている。
【００２１】
各作像ユニット１１〜１４は、それぞれ感光体、帯電装置、露光装置、現像装置、クリーニング装置が配置されている。作像ユニット１１〜１４は共通の構成を備えており、現像装置に装填されるトナーの色が異なるだけであるから、以下、作像ユニット１１について説明する。
【００２２】
図２は、作像ユニット１１の構成の一例を説明する図で、感光体１１１の周囲に、帯電装置１１２、露光装置１１３、現像装置１１４、クリーニング装置１１５が配置されている。電源が投入されると感光体１１１が矢印ｂ方向に一定の速度で回転を開始する。作像動作が開始されると、帯電装置１１２により感光体１１１の表面が均一に帯電され、図示しない原稿台上の原稿がスキャナで走査されて出力された画像信号、或いは図示しないパソコンなどから出力された画像信号が露光装置１１３に入力される。露光装置１１３はレーザ装置を備え、入力された画像信号で変調されたレーザ光が感光体１１１の表面に投射され、画像潜像が形成される。
【００２３】
感光体１１１上の画像潜像は現像装置１１４に装填されているトナー（作像ユニット１１の場合はイエロー（Ｙ）トナー）で現像され、形成されたトナー像は、後述する一次転写ローラ１１Ｔにより中間転写ベルト１７上に転写される。トナー像が中間転写ベルト１７上に転写された後、感光体１１１の表面の転写残トナーはクリーニング装置１１５により除去される。
【００２４】
図１に戻り、タンデム方式のフルカラー画像形成装置１０について説明する。各作像ユニット１１〜１４には転写装置は備えられておらず、これに代えて中間転写ベルト１７を挟んで作像ユニット１１〜１４と反対側に、一次転写ローラ１１Ｔ、１２Ｔ、１３Ｔ、１４Ｔが配置されている。
【００２５】
また、駆動ローラ１５と対向する位置には中間転写ベルト１７を挟んで二次転写ローラ１５Ｔが配置され、中間転写ベルト１７上の従動ローラ１６と対向する位置には中間転写ベルト１７を挟んでクリーニング装置１８が配置され、そのクリーニングブレード１８ａは中間転写ベルト１７の表面に圧接配置されている。
【００２６】
クリーニングブレード１８ａの中間転写ベルト移動方向の上流側には滞留したトナーを廃トナーボックスに搬送する搬送装置である搬送スクリュー１８ｂが配置されている。また、クリーニングブレード１８ａの近傍には環境条件（機内温度）を検出する環境条件検出装置である環境温度センサ１９が配置されている。
【００２７】
画像形成装置１０は、ＣＰＵで構成される制御装置２０で制御されるが、制御装置２０には、クリーニング装置１８で回収されるトナー量を推定するため、形成される画像の画素数を計数するドットカウンタ２０ａがＣＰＵの内部に設けられている。また、環境温度センサ１９で検出された環境温度（機内温度）が制御装置２０に入力されるように構成されている。
【００２８】
搬送スクリュー１８ｂは図示しないモータにより駆動されるが、搬送スクリュー１８ｂの回転数は、制御装置２０により、回収されるトナー量（即ち、ドットカウンタの計数値）と環境温度（機内温度）に応じて決定される。モータ駆動回路２１は制御装置２０から指令された回転数に基づいて搬送スクリュー用の図示しないモータを駆動する。
【００２９】
画像形成装置１０の動作を簡単に説明する。電源の投入により中間転写ベルト１７が矢印ａ方向に一定の速度で移動を開始する。画像形成動作が開始され、作像ユニット１１〜１４の感光体上には、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、および黒（Ｋ）の各色のトナー像が形成される。まず、イエロー（Ｙ）のトナー像が一次転写ローラ１１Ｔの作動により中間転写ベルト１７の上に転写され、その上にマゼンタ（Ｍ）のトナー像が一次転写ローラ１２Ｔの作動により重畳転写され、以下、同様にしてシアン（Ｃ）、および黒（Ｋ）の各色のトナー像が順次重畳転写され、フルカラーのトナー像が形成される。
【００３０】
中間転写ベルト１７上に形成されたフルカラーのトナー像が二次転写ローラ１５Ｔの位置に到達するタイミングに合わせて、図示しない給紙部から記録媒体Ｐが給紙され、二次転写ローラ１５Ｔの作動により中間転写ベルト１７上フルカラーのトナー像が記録媒体Ｐに転写される。この後、記録媒体Ｐは定着装置２４に搬送され、記録媒体Ｐ上のトナー像は定着処理され、排出される。
【００３１】
中間転写ベルト１７の上には転写残トナーが残るが、次回の画像形成に支障をきたすので、中間転写ベルト１７の表面はクリーニング装置１８のクリーニングブレード１８ａにより清掃され、転写残トナーが取り除かれる。
【００３２】
クリーニング装置１８の構成について説明する。先に説明したとおり、従動ローラ１６と対向する位置に中間転写ベルト１７を挟んでクリーニング装置１８が配置され、クリーニングブレード１８ａが中間転写ベルト１７の表面に圧接配置され、クリーニングブレード１８ａの中間転写ベルトの移動方向上流側にはブレードにより回収されてトナーが滞留するが、この滞留トナーを廃トナーボックスに搬送する搬送スクリュー１８ｂが配置されている。
【００３３】
クリーニングブレード１８ａは、耐摩耗性に優れたポリウレタンなどの合成ゴム製であり、エッジ部分は高精度に仕上げられている。
【００３４】
クリーニング装置で回収されるトナー量は、形成される画像の画素数に略比例するから、画素数を計数するドットカウンタの計数値に基づいて決定することができ、この計数値に基づいて搬送スクリューの回転数を決定する。
【００３５】
さらに、クリーニング装置で回収するトナー量は、形成される画像のカバレッジ、即ち、トナーの付着する画像部分が多いか少ないか、或いは白紙部分が多いか少ないかにより変わるため、ドットカウンタの計数値に基づいて回収トナー量を推定し、推定された回収トナー量が多い場合は搬送スクリューの回転数を一時的に高める制御を行なって滞留トナーのトナーボックスへの回収量を高める。
【００３６】
また、通常の画像形成動作では、クリーニングブレードで回収されるトナーは、二次転写後の転写残トナーであるためベタ画像であって、転写残トナーの付着量はおよそ０．５ｇ／ｍ2 である。しかし、画像形成装置にジャムが発生した場合は、転写ベルト上に形成されたトナー像が転写されずにクリーニングブレードに到達する場合がある。この場合の転写残トナーの付着量は最大１０ｇ／ｍ2 となり、通常の２０倍の転写残トナーを回収が必要となる。このため、ジャム発生後の復帰動作中は搬送スクリューの回転数を一時的に高める制御を行なうものとする。クリーニングブレード近傍に滞留したトナー重量が３ｇを越える場合は、例えば、搬送スクリューの回転数を一時的に１２０ｒｐｍ程度まで高める。
【００３７】
また、クリーニングブレード近傍に滞留トナーを廃トナーボックスに搬送する搬送スクリューの回転数は、検出された環境温度（機内温度）に応じて調整される。即ち、環境温度が高い場合には、クリーニングブレードの材料である合成ゴムの弾性が高くなるため転写ベルト表面との摩擦力が増大する。そのため転写ベルト表面との間で潤滑剤として機能するトナーをクリーニングブレード近傍に多く滞留させるため、搬送スクリューの回転数を下げるように制御するものとする。
【００３８】
また、環境温度が低い場合には、クリーニングブレードの材料である合成ゴムの弾性が低くなるため転写ベルト表面との摩擦力が減少する。そのため、転写ベルト表面との間の潤滑の必要性は小さくなる。また、クリーニングブレード近傍に多くのトナーが滞留すると、トナーの粉圧が高まるためトナーがクリーニングブレードをすり抜け、クリーニング不良が発生する。このため、環境温度が低い場合にはクリーニングブレード近傍にできるだけトナーが滞留しないよう、搬送スクリューの回転数を高くするように制御する。
【００３９】
図３は、この実施の形態における検出された環境温度（機内温度）と、設定される搬送スクリュー回転数の関係の一例を示す図である。環境温度１０℃未満の場合は２００ｒｐｍに設定してトナーがクリーニングブレード近傍に大量トナーが滞留しないようにし、環境温度３０℃以上の場合は８０ｒｐｍに設定してトナーがクリーニングブレード近傍に十分に滞留し、潤滑剤として機能するようにする。通常の環境温度１０℃以上３０℃未満の場合は搬送スクリューの回転数を１６０ｒｐｍに設定し、適量のトナーがクリーニングブレード近傍に滞留するようにする。
【００４０】
図４は、この実施の形態における検出された環境温度（機内温度）と、設定される搬送スクリュー回転数の関係の他の例を示す図で、環境温度１０℃未満の場合は２００ｒｐｍに設定してトナーがクリーニングブレード近傍に大量トナーが滞留しないようにするが、環境温度１０℃以上では、環境温度の上昇に応じて連続的に搬送スクリュー回転数を減少させるものである。
【００４１】
このほか、高温の環境温度では、搬送スクリューの回転数を下げる代わりに、間欠的に回転させるようにしてもよい。
【００４２】
また、シングルモード、即ち１枚印字の場合は、マルチモード、即ち複数枚印字の場合よりも搬送スクリューの回転数を低く設定してもよい。
【００４３】
なお、上記実施の形態では、クリーニングブレード近傍に滞留トナーを廃トナーボックスに搬送するために搬送スクリューを使用した例で説明したが、搬送手段は搬送スクリューに限られるものではなく、コイルスプリング、搬送ベルト等を使用してもよい。
【００４４】
また、上記実施の形態では、この発明に係るクリーニング装置を中間転写ベルトに適用した例で説明したが、この発明に係るクリーニング装置を適応する対象は、中間転写ベルトに限られるものではなく、感光体であってもよい。
【００４５】
さらに、上記実施の形態では、クリーニング装置に回収されるトナー量を予測するために、形成される画像の画素数を計数するドットカウンタを使用しているが、画像信号（ビデオ信号）からトナー量を予測するようにしてもよい。
【００４６】
また、この発明に係るクリーニング装置は、タンデム方式のフルカラー画像形成装置に適用した例で説明したが、この発明に係るクリーニング装置は、その他のモノクロ画像形成装置やカラー画像形成装置にも適用できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
画像形成装置のクリーニング装置であって、ブレードエッジ近傍にトナーを滞留させて潤滑層を形成するが、クリーニングブレードを構成する弾性ゴムの反撥弾性が環境条件（環境温度）により変動してクリーニング性能に影響するので、ブレードエッジ近傍に滞留するトナーを廃トナーボックスに搬送する搬送速度を、推定した滞留トナーと環境条件に応じて調整し、安定したクリーニング性能が維持できるクリーニング装置である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】この発明を適用したタンデム方式のフルカラー画像形成装置の構成を説明する図。
【図２】図１に示す画像形成装置の作像ユニットの構成の一例を説明する図。
【図３】この実施の形態における検出された環境温度（機内温度）と、設定される搬送スクリュー回転数の関係の一例を示す図。
【図４】この実施の形態における検出された環境温度（機内温度）と、設定される搬送スクリュー回転数の関係の他の例を示す図。
【符号の説明】
【００４９】
１０  画像形成装置（フルカラー画像形成装置）
１０Ａ  主モータ
１１、１２、１３、１４  作像ユニット
１１Ｔ、１２Ｔ、１３Ｔ、１４Ｔ  一次転写ローラ
１５Ｔ  二次転写ローラ
１５  駆動ローラ
１６  従動ローラ
１７  中間転写ベルト
１８  クリーニング装置
１８ａ  クリーニングブレード
１８ｂ  搬送スクリュー
１９  環境温度センサ
２０  制御装置
２０ａ  ドットカウンタ
２１  モータ駆動回路
２４  定着装置
１１１  感光体
１１２  帯電装置
１１３  露光装置
１１４  現像装置
１１５  クリーニング装置
【図１】
2007183440.tif 000003
【図２】
2007183440.tif 000004
【図３】
2007183440.tif 000005
【図４】
2007183440.tif 000006