JP2006119279A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像形成装置において、短時間に像担持体のエージングを十分に行って放電生成物等の付着物を除去する。
【解決手段】 像担持体である感光体ドラムの表面は摺擦研磨ローラによって摺擦研磨される。温度センサ１８ａ及び湿度センサ１８ｂによってそれぞれ環境温度及び環境湿度が検知され、ＣＰＵ２２はリフレッシュモードとなると、感光体ドラム及び摺擦研磨ローラを回転駆動して、感光体ドラムと被転写体の間にトナー像を転写する場合とは逆極性の電界を印加した状態で感光体ドラム上に画像を形成するとともに、感光体ドラムに対する摺擦研磨ローラの回転速度を環境温度及び環境湿度に基づいて変更する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電子写真プロセスを用いた複写機、プリンター、又はファクシミリ装置等の画像形成装置に関し、特に、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）感光体を用いた画像形成装置に関するものである。

一般に、電子写真プロセスを用いた画像形成装置においては、コロナ帯電器で帯電を行う際の放電に起因して放電生成物が生じ、この放電生成物が感光体ドラム等の像担持体に付着する。特に、高湿度環境においては、放電生成物が大気中の水分を取り込む結果、像担持体表面の抵抗が低下する。これによって、像担持体表面に形成された静電潜像のエッジ部で電位の横流れが起こって、所謂像流れ現象が生じる。そして、ａ−Ｓｉ感光体はＯＰＣその他の有機半導体に比較して吸湿性が高く、そのため上記の画像流れはａ−Ｓｉ感光体を用いた像担持体で発生しやすい。

このような像流れ現象を防止するため、トナーに研磨剤を混入するとともに、像担持体の表面を研磨剤で摺擦研磨する摺擦ローラを設けて、像担持体表面の抵抗低下を生じさせる成分（つまり、放電生成物）を除去することが行われており、例えば、電源ＯＮ時又は省エネルギーモードから復帰した際等画像形成工程を実施していない場合に、像担持体に表面電位を印加せずに、現像動作を行って多量のトナーを像担持体に付着させる所謂ソリッド（ＳＯＬＩＤ）画像形成動作を行い、像担持体表面を摺擦研磨するリフレッシュモードを設けるようにしたものがある（特許文献１参照）。

ところで、前述したように、放電生成物の吸湿による像担持体表面の抵抗低下は、温度及び湿度等の環境条件で大きく異なり、常にソリッド画像形成を行うリフレッシュモードでは、環境条件に関係なく摺擦研磨動作を行うため、不必要にトナーが消費されてしまうことになる。

このような不具合を防止するため、画像形成装置内に設けられた温湿度センサによって計測された温湿度に基づいて、ソリッド画像形成時間、つまり現像時間を変化させて、摺擦研磨ローラに供給するトナー量を変化させ像担持体のクリーニングを行うようにしたものがある（特許文献２参照）。

特開平１１−３０１４号公報 特開２００２−１４５８９公報

ところで、特許文献１及び２ともに、電源ＯＮ時又は省エネルギーモードから復帰した際にリフレッシュモードを行っている関係上、画像形成可能となるまでに時間が掛かってしまい、ユーザにとって煩わしいという課題がある。さらに、特許文献２に記載された画像形成装置においては、温湿度に応じてソリッド画像形成時間を変化させて、トナーを不必要に消費しないようにしているものの、十分な研磨が行われないことがあり、その結果、像流れ現象が生じてしまうことがある。

このように、特許文献１及び２に記載された画像形成装置においては、短時間で像担持体のエージングを行って、像担持体をリフレッシュさせることが難しく、さらに、特許文献２に記載された画像形成装置では像担持体のエージングを十分に行うことができないという課題がある。

従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、短時間に像担持体のエージングを十分に行うことのできる画像形成装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明はかかる課題を解決するために、像担持体と、該像担持体を帯電させる帯電器と、前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光装置と、前記像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって現像してトナー像とする現像装置とを有し、該トナー像を像担持体と被転写体との間に印加した転写電界によって被転写体に転写する転写工程を行う画像形成装置において、前記像担持体の表面を摺擦研磨する摺擦研磨ローラと、環境中の温湿度を検出して温湿度検知信号を出力する温湿度検知手段と、転写工程を経ずに前記トナーを前記摺擦研磨ローラに付与し像担持体を摺擦研磨するリフレッシュモードとなると、前記像担持体及び前記摺擦研磨ローラを回転駆動して、像担持体と被転写体の間にトナー像を転写する場合とは逆極性の電界を印加した状態で前記現像装置を制御して前記像担持体上に画像を形成するとともに、前記像担持体に対する前記摺擦研磨ローラの回転速度を前記温湿度検知信号に基づいて変更する制御手段とを有することを特徴とするものである。

本発明では、前記制御手段は、前記温湿度検知信号で示される温湿度が高くなるにつれて前記像担持体に対する前記摺擦研磨ローラの回転速度を高くする。また、前記制御手段は、前記リフレッシュモードにおける前記摺擦研磨ローラの回転速度を前記画像形成工程における前記摺擦研磨ローラの回転速度よりも高くする。なお、前記像担持体は、例えば、アモルファスシリコン感光体であり、前記帯電器は、例えば、コロナ帯電器である。

以上のように、本発明による画像形成装置は、リフレッシュモードとなると、像担持体及び摺擦研磨ローラを回転駆動して、像担持体と被転写体の間にトナー像を転写する場合とは逆極性の電界を印加した状態で像担持体上に画像を形成するとともに、像担持体に対する摺擦研磨ローラの回転速度を温湿度検知信号に基づいて変更するようにしたので、環境温湿度に応じて像担持体表面に付着して吸湿した放電生成物を除去することができ、その結果、高温高湿環境下においても短時間に像担持体を十分にエージングして放電生成物等の付着物を像担持体表面から除去できて、像流れ現象が生じることがない。

本発明では、温湿度検知信号で示される温湿度が高くなるにつれて像担持体に対する摺擦研磨ローラの回転速度を高くするようにしたので、摺擦研磨ローラの摺擦性が向上し、高温高湿環境下で吸湿して像担持体に付着した放電生成物等の付着物を良好に除去できるという効果がある。

本発明では、リフレッシュモードにおける摺擦研磨ローラの回転速度を画像形成工程における摺擦研磨ローラの回転速度よりも高くするようにしたので、つまり、画像形成工程における摺擦研磨ローラの回転速度をリフレッシュモードにおける摺擦研磨ローラの回転速度よりも低くしたので、画像形成工程においては摺擦研磨ローラの駆動負荷が大きくなることがなく、画像ジッタ等の画像不良が生じることがない。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１を参照して、図１は本発明による画像形成装置の一例であるカラー画像形成装置を示す図であり、ここでは、カラー画像形成装置について説明するが、本発明はカラー画像形成装置ばかりでなく、モノクロの画像形成装置にも適用できる。図１において、図示の画像形成装置は、像担持体であるａ−Ｓｉ感光体ドラム１、光走査ユニット２、コロナ帯電器３、各色現像装置４〜７（例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の現像装置）、無端ベルトを用いた用紙搬送装置９、及び感光体ドラム１をクリーニングするためのクリーニングユニット１０を有しており、クリーニングユニット１０は摺擦研磨ローラ１５及びブレード１７を有している。

感光体ドラム１には被転写体である中間転写ドラム１２が当接しており、中間転写ドラム１２上の残トナーはクリーニングユニット１１によってクリーニングされる。さらに、中間転写ドラム１２に当接して２次転写ローラ１３が配置され、２次転写ローラ１３と中間転写ドラム１２とのニップ部の下流側には定着器１４が配置されている。また、画像形成装置内には機内温湿度を計測する温度センサ１８ａ及び湿度センサ１８ｂが配置されている。

上述の画像形成装置においては、まず、図示していない待避装置で、クリーニングユニット１１及び２次転写ローラ１３を待避位置に退避させ、感光体ドラム１に、例えば、＋３００Ｖの高電圧を供給して、中間転写ドラム１２を接地する。そして、ドラム駆動モータ（図１には示さず）によって感光体ドラム１を実線矢印で示す方向に回転駆動し、ドラム駆動モータ（図１には示さず）によって感光体ドラム１を実線矢印で示す方向に回転駆動し、帯電器３によって感光体ドラム１の表面を、例えば、＋８００Ｖ程度に帯電させ、光走査ユニット２によって各色に対応した画像で感光体ドラム１を露光すると、光が当たった部分（露光部）は＋３００Ｖに、光の当たらなかった部分（未露光部）は＋８００Ｖのままとなる。

そして、各現像装置４〜７の現像ローラ４ａ〜７ａをそれぞれ現像ローラ駆動モータ（図１には示さず）によって回転駆動し、現像装置４〜７のうち対応する色の現像装置の現像ローラ（図示せず）に現像バイアス印加部（図１には示さず）によって、現像バイアスを印加して現像を行うと、トナーが露光部に付着して感光体ドラム１上にトナー像が形成される。このトナー像は、感光体ドラム１と中間転写ドラム１２とが接するニップ部において、感光体ドラム１からアース電位になっている中間転写ドラム１２側に移動して、１次転写が行われる。

全ての色のトナー像が中間転写ドラム１２に１次転写されると、前述の待避装置によってクリーニングユニット１１及び２次転写ローラ１３を中間転写ドラム１２に接触させて、２次転写ローラ１３に転写用電圧を印加し、給紙カセット（図示せず）から記録媒体８を、２次転写ローラ１３と中間転写ドラム１２とのニップ部に搬送して、中間転写ドラム１２上のトナー像を記録媒体８に２次転写する。その後、定着器１４で加熱・加圧されて記録媒体８は排紙される。

この間、クリーニングユニット１０は、感光体ドラム１から中間転写ドラム１２へ転写されずに残った残トナーを用いて、まず、摺擦ローラ駆動モータ（図１には示さず）によって摺擦研磨ローラ１５を回転駆動し、摺擦研磨ローラ１５によって感光体ドラム１の表面を摺擦研磨し、さらに、ブレード１７で感光体ドラム１の表面から残トナーを掻き落として感光体ドラム１をクリーニングする。一方、中間転写ドラム１２上から記録媒体８に転写されずに残った残トナーは、クリーニングユニット１１でクリーニングされる。

ところで、前述したように、ａ−Ｓｉ感光体ドラム１は、高温高湿環境では、放電生成物の吸湿及びａ−Ｓｉ感光体ドラム自体の吸湿性の高さ等に起因して、大気中の水分が放電生成物等に取り込まれて、感光体ドラム１の表面抵抗が低下する。このような表面抵抗低下が起こると、像流れが発生し易くなる。

ここで、図２を参照すると、前述のドラム駆動モータ２３、現像ローラ駆動モータ２４、現像バイアス印加部２５、及び摺擦ローラ駆動モータ２６は、制御部（ＣＰＵ）２２によって制御されており、このＣＰＵ２２にはＡ／Ｄ変換部２１を介して温度センサ１８ａ及び湿度センサ１８ｂが接続されて、後述するように、温度センサ１８ａから出力される温度検知信号及び湿度センサ１８ｂから出力される湿度検知信号に基づいてドラム駆動モータ２３及び摺擦ローラ駆動モータ２６を駆動制御する。

図示はしないが、ＣＰＵ２２はメモリが備えられており、このメモリには予め摺擦ローラ駆動モータ回転数補正テーブル（以下単に補正テーブルと呼ぶ）が格納されており、ＣＰＵ２２は補正テーブルを参照して摺擦ローラ駆動モータ２６とドラム駆動モータ２３との回転比（つまり、感光体ドラム１と摺擦研磨ローラ１５との周速（線速）比を制御する。

図３も参照して、感光体ドラムリフレッシュモード（以下単にリフレッシュモードと呼ぶ）となると（このリフレッシュモードは、例えば、メインスイッチがオンされ且つ定着温度が所定の温度（例えば、１２０℃）以下の場合に実行される。なお、図２には示されていないが、定着温度はＣＰＵ２２に入力されている。また、ユーザが操作パネルを操作してリフレッシュモードを行うようにしてもよく、この際には、例えば、画像形成を行った時像流れが発生している場合に、ユーザが操作パネルを操作して、リフレッシュモードとすることになる）、ドラムリフレッシュ動作トリガーが発生して、これによって、ＣＰＵ２２は温度センサ１８ａ及び湿度センサ１８ｂからそれぞれ温度検知信号及び湿度検知信号を読み込む（ステップＳ１）。

そして、ＣＰＵ２２は補正テーブルを参照して、温度検知信号及び湿度検知信号に基づいて摺擦ローラ駆動モータ１５の回転数を決定する（ステップＳ２）。図４は、補正テーブルの一例を示す図であり、この補正テーブルは横軸に温度、縦軸に湿度が設定されている。そして、Ｓ１で示す温湿度領域においては、摺擦研磨ローラ１５の対感光体ドラム線速比は１．２とされ、Ｓ２で示す温湿度領域においては、摺擦研磨ローラ１５の対感光体ドラム線速比は１．６とされる。また、Ｓ３で示す温湿度領域においては、摺擦研磨ローラ１５の対感光体ドラム線速比は２．０とされる。このように、温湿度が高くなるにつれて、摺擦研磨ローラ１５の対感光体ドラム線速比は大きくされることになる。

そして、ＣＰＵ２２では、温湿度領域Ｓ１においては、摺擦研磨ローラ１５の回転数を、１．２×感光体ドラム回転数×減速比（ｒｐｍ）となるように、摺擦ローラ駆動モータ２６の回転数を決定することになる（なお、ＣＰＵ２２はドラム駆動モータ２３を制御しているのであるから、感光体ドラム１の回転数はドラム駆動モータ２３の回転数によって知ることができる）。同様にして、ＣＰＵ２２では、温湿度領域Ｓ２においては、摺擦研磨ローラ１５の回転数を、１．６×感光体ドラム回転数×減速比（ｒｐｍ）となるように、摺擦ローラ駆動モータ２６の回転数を決定し、温湿度領域Ｓ３においては、摺擦研磨ローラ１５の回転数を、２．０×感光体ドラム回転数×減速比（ｒｐｍ）となるように、摺擦ローラ駆動モータ２６の回転数を決定する（ステップＳ２）。

上述のようにして、摺擦ローラ駆動モータ２６の回転数を決定した後、ＣＰＵ２２はドラムリフレッシュ動作を開始する（ステップＳ３）。ドラムリフレッシュ動作が開始されると、ＣＰＵ２２は感光体ドラム１に高電圧を印加することなく、つまり、高電圧をオフとした状態で、現像バイアス印加部２５を制御して、例えば、感光体ドラム１の回転方向最下流側の現像装置、つまり、黒（ＢＫ）の現像装置７のみに予め規定された時間、現像バイアスを印加する。この際、中間転写ドラム１２には感光体ドラム１の電位（３００Ｖ）を基準にしてトナーと同極性の電圧（＋３００Ｖ、接地に対してでは＋６００Ｖ）が印加される。

カラー画像形成装置においては、黒（ＢＫ）トナーの消費量が最も多く、このため、図示しない黒用のトナー容器に収容可能なトナー量は他の色に比べて多く収容できるようにしてある。また、黒を先に現像すると他の色が濁ってしまうため、通常、黒の現像装置７は感光体ドラム１の回転方向の最下流側に配置されている。従って、最下流に配置された現像装置７で用いられる黒トナーに研磨効果を有する研磨剤を添加して、後述するように、放電生成物のクリーニングを行えば、他の色を使う際に生じるトナーの消費量の不均衡を起こすことがない。

なお、黒トナーのみに限らず、他の色のトナーにも研磨剤を添加するようにし、研磨剤が添加されたトナーで放電生成物のクリーニングを行うようにしてもよい。さらには、全ての色のトナーに研磨剤を添加して、感光体ドラム１をクリーニングする際、同量のトナーが消費されるように、適宜現像装置４〜７を選択するようにしてもよい。

このようにして、感光体ドラム１１上にソリッド画像を形成するが、中間転写ドラム１２に感光体ドラム１を基準として転写時とは逆極性のトナーと同極性の電圧が印加されているため、ソリッド画像は中間転写ドラム１側に転写されることなく、クリーニングユニット１０の摺擦研磨ローラ１５に達する。そして、摺擦研磨ローラ１５は、トナーに含まれる研磨剤で感光体ドラム１の表面を摺擦研磨して、感光体ドラム１の表面に付着した放電生成物及びその他の付着物をクリーニングして除去する。

この際、環境温湿度に応じて前述したように、摺擦研磨ローラ１５の回転数が設定され、この摺擦研磨ローラ１５の回転数は感光体ドラム１の回転数よりも大であるから、摺擦研磨ローラ１５による感光体ドラム表面の摺擦性が向上し、良好に放電生成物等の付着物を摺擦研磨して除去することができる。そして、温湿度が高くなるにつれて、摺擦研磨ローラ１５の回転数が感光体ドラム１の回転数よりも大きくなるようにしたから、高温高湿の際には、摺擦研磨ローラ１５による摺擦性がさらに向上し、短時間で感光体ドラム表面をエージングして放電生成物等付着物を除去することができる。

いずれにしても、上述のようにして、環境温湿度に応じて摺擦研磨ローラ１５の回転数を変更する際においては、つまり、リフレッシュモードにおいては、摺擦研磨ローラ１５の回転数は、画像形成時における摺擦研磨ローラ１５の回転数よりも大きくされる（リフレッシュモードにおいては、摺擦研磨ローラ１５と感光体ドラム１との周速比を画像形成時よりも大きくする）。なお、ＣＰＵ２２、ドラム駆動モータ２３、現像ローラ駆動モータ２４、現像バイアス印加部２５、及び摺擦ローラ駆動モータ２６が制御手段として機能することになる。

このようにして、リフレッシュ動作が終了すると、ＣＰＵ２２は感光体ドラム１に高電圧を印加すべく制御を行うとともに、中間転写ドラム１２に対する感光体ドラム１を基準とするトナーと同じ極性の電位印加を停止して接地電位とし、通常の画像形成工程に復帰する。通常の画像形成工程に戻った際には、前述のようにして、放電生成物等の付着物が除去されている結果、環境温湿度が上昇しても、感光体ドラム１の表面に水分が付着することがなく、像流れ現象が生じることがない。

ところで、画像形成装置を２４時間放置した後、上述のようなリフレッシュ動作を行った際、摺擦研磨ローラ１５と感光体ドラム１との周速比を変化させて周速比とリフレッシュ動作時間（このリフレッシュ動作時間は像流れ現象が生じない程度まで感光体ドラム１上の放電生成物等の付着物を除去するのに要する時間を表している）との関係を調べたところ、図５に示す結果が得られた。図５において、直線Ａは、温度３０℃湿度８０％の際の周速比とリフレッシュ時間との関係を示す直線、直線Ｂは、温度３０℃湿度７０％の際の周速比とリフレッシュ時間との関係を示す直線、直線Ｃは、温度３０℃湿度６０％の際の周速比とリフレッシュ時間との関係を示す直線である。なお、ここでは、メインスイッチをオンした後、定着器が暖まって画像形成可能となるまでの時間、つまり、リフレッシュ動作を実施可能な時間をリフレッシュ動作時間閾値Ｔｈとした。このリフレッシュ動作時間閾値Ｔｈは、例えば、８０秒である。

図５から明らかなように、直線Ａにおいては、周速比が２．０となると、リフレッシュ動作時間が８０秒以下となり、直線Ｂにおいては、周速比が１．６となるとリフレッシュ動作時間が８０秒以下となる。また、直線Ｃにおいては、周速比が１．２となるとリフレッシュ動作時間が８０秒以下となることが分かる。このように、高温高湿となるにつれて周速比を大きくすると、短時間で感光体ドラム１のエージングが行え、短時間で放電生成物等の付着物を良好に除去できることが分かる。なお、周速比を大きくすると、必然的に摺擦研磨ローラ１５の駆動負荷が大きくなるため、画像形成時に周速比を大きくすると、画像ジッタ等の画像不良の原因ともなるので、リフレッシュモードの際にのみ周速比を大きくすることが望ましい。なお、図５は一例であり、リフレッシュ動作を実施可能なリフレッシュ動作時間閾値Ｔｈの長さによって、摺擦研磨ローラ１５と感光体ドラム１との周速比を異なった設定にする必要がある。

上述の実施例１では、カラー画像形成装置について説明したが、モノクロ画像形成装置においても同様にしてリフレッシュモードの際、摺擦研磨ローラと感光体ドラムとの周速比を大きくして感光体ドラム１の表面を摺擦研磨するようにすれば、像流れ現象が生じることはない。なお、モノクロ画像形成装置の場合には、記録用紙が被転写体となる。

リフレッシュモードとなると、感光体ドラム及び摺擦研磨ローラを回転駆動して、感光体ドラムと被転写体（例えば、中間転写ドラム）の間にトナー像を転写する場合とは逆極性の電界を印加した状態で感光体ドラム上に画像を形成するとともに、感光体ドラムに対する摺擦研磨ローラの回転速度を温湿度検知信号に基づいて変更するようにしたから、環境温湿度に応じて感光体ドラム表面に付着して吸湿した放電生成物を除去することができる結果、例えば、帯電器としてコロナ帯電器を用いる画像形成装置に適用できる。

本発明の実施例１による画像形成装置の一例を示す図である。 図１に示す画像形成装置で用いられる制御駆動系の一例を示すブロック図である。 図１に示す画像形成装置におけるリフレッシュモードの際の制御動作を説明するためのフローチャートである。 図２に示すＣＰＵに記憶される補正テーブルの一例を示す図である。 温湿度環境の相違によって、感光体ドラムと摺擦研磨ローラの周速比を変化させた際のリフレッシュ動作時間と周速比との関係を示す図である。

符号の説明

１ ａ−Ｓｉ感光体ドラム
２ 光走査ユニット
３ コロナ帯電器
４〜７ 現像装置
９ 用紙搬送装置
１０，１１ クリーニングユニット
１２ 中間転写ドラム
１４ 定着器
１５ 摺擦研磨ローラ
１７ ブレード
１８ａ 温度センサ
１８ｂ 湿度センサ
２１ Ａ／Ｄ変換部
２２ 制御部（ＣＰＵ）
２３ ドラム駆動モータ
２４ 現像ローラ駆動モータ
２５ 現像バイアス印加部
２６ 摺擦ローラ駆動モータ

Claims (5)

1. 像担持体と、該像担持体を帯電させる帯電器と、前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光装置と、前記像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって現像してトナー像とする現像装置とを有し、該トナー像を像担持体と被転写体との間に印加した転写電界によって被転写体に転写する転写工程を行う画像形成装置において、
   前記像担持体の表面を摺擦研磨する摺擦研磨ローラと、
   環境中の温湿度を検出して温湿度検知信号を出力する温湿度検知手段と、
   転写工程を経ずに前記トナーを前記摺擦研磨ローラに付与し像担持体を摺擦研磨するリフレッシュモードとなると、前記像担持体及び前記摺擦研磨ローラを回転駆動して、像担持体と被転写体の間にトナー像を転写する場合とは逆極性の電界を印加した状態で前記現像装置を制御して前記像担持体上に画像を形成するとともに、前記像担持体に対する前記摺擦研磨ローラの回転速度を前記温湿度検知信号に基づいて変更する制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記温湿度検知信号で示される温湿度が高くなるにつれて前記像担持体に対する前記摺擦研磨ローラの回転速度を高くするようにしたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記リフレッシュモードにおける前記摺擦研磨ローラの回転速度を前記画像形成工程における前記摺擦研磨ローラの回転速度よりも高くするようにしたことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体はアモルファスシリコン感光体であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記帯電器はコロナ帯電器であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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