(57)【要約】【課題】画像流れの発生を効率的に防止し、画像不良のない安定した画像を供給することができる画像形成装置を提供すること。【解決手段】回転し画像が形成される感光体11の直前ＪＯＢの回転時間及び直前ＪＯＢが終了して感光体11が停止してからの経過時間が測定され、感光体11の直前ＪＯＢの回転時間及び直前ＪＯＢが終了して感光体11が停止してからの経過時間に基づいて、感光体11をＪＯＢ前に追加回転させる。【選択図】図１６
2010204462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転し画像が形成される感光体の直前ＪＯＢの回転時間及び直前ＪＯＢが終了して前記感光体が停止してからの経過時間が測定される画像形成装置において、
前記感光体の直前ＪＯＢの回転時間及び直前ＪＯＢが終了して前記感光体が停止してからの経過時間に基づいて、前記感光体を次のＪＯＢの前に追加回転させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記感光体は、前回に通紙した記録媒体サイズに基づき回転させ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】
前記感光体は、前回に通紙した面が片面か両面かに基づき回転させることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記感光体の直前ＪＯＢの回転時間及び直前ＪＯＢが終了して前記感光体が停止してからの経過時間を記録する保存手段を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記感光体の前回の回転が停止してから一定時間を継続した場合、前記感光体のみを回転させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記感光体の近傍の雰囲気中における絶対水分量を検知することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
記録媒体に画像を定着させる定着器を備え、前記感光体の回転時には、前記定着器を同時に回転させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記定着器の回転中は、その温度を50℃から250℃の範囲の一定値に維持することを特徴とする請求項１〜４、７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記感光体の回転は、前記感光体の前回の回転時間及び前回の回転が停止してからの経過時間を元に計算した前記感光体の表面温度に基づくことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記感光体が回転しない状態から回転する状態へ移行するときの表面温度は、前回の回転終了した時と今回の回転を開始した時における雰囲気温度を用いて計算することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記感光体の削れ量が0.001μm/10ｋ回転以上、0.5μm／10ｋ回転以下であることを特徴とする請求項１〜10のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記感光体は、25℃湿度50％の環境下で、最大荷重６ｍＮで押し込んだ時のユニバーサル硬さ値が、150 Ｎ/ｍｍ2以上220 Ｎ/ｍｍ2以下であり、弾性変形率Ｗｅが、40％以上65％以下であることを特徴とする請求項11に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真システムを用いて画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、詳しくは高温高湿環境下で発生しやすい画像不良の発生を防止する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複写機、プリンタ、ファクシミリのような紙等の記録媒体に画像を記録する画像形成装置では、画像を記録媒体に記録するシステムとして電子写真システムが採用されている。
【０００３】
電子写真システムは画像情報を感光体の表面に静電潜像を形成することで得られ、まず初めに感光体表面を一様に帯電させ、その後にレーザー光を感光体表面上に照射することによって、スキャンした画像情報に応じた電位差を与える。
【０００４】
次に、帯電した現像剤が感光体表面に付着し、このトナー像を記録媒体に転写することで画像が形成される。
【０００５】
しかしながら、感光体表面を一様に帯電させる際に、周囲に存在している酸素がイオン化されることでオゾンが生成され、このオゾンが空気中の窒素と化合して放電生成物が生成される。
【０００６】
この放電生成物が感光体表面に付着することで表面抵抗の低下を招き、静電潜像を形成している電荷が感光体表面に移動してしまう。この結果、静電潜像が歪んで出力されるために画像が滲んだりかすれたような画像不良が発生する。この現象は画像流れと呼ばれ、特に高温高湿環境下で放置された場合に、放電生成物が雰囲気中の水分と反応するために顕著に発生する。
【０００７】
近年では、これら画像形成装置の省スペース化及び低コストが盛んになっており、ランニングコストも重要視されるようになってきた。そこで、従来の感光体における表層材料は削れやすく、寿命としては30〜70ｋ枚程度しかもたなかったが、最近では従来よりも削れ量の少ない高寿命感光体が使用されるようになってきており、感光体寿命も120〜300ｋ枚と飛躍的に上昇している。
【０００８】
しかし、このような削れ量の少ない高耐久感光体においては、上記で説明したように帯電の際に発生し感光体上に付着した放電生成物もまた削れにくくなってしまい、放電生成物が感光体上に残存したままになってしまう。
【０００９】
この結果、特に高温高湿環境下では画像流れが発生しやすくなる。この画像流れを解決するためには、感光体近傍の相対湿度を下げればよく、従来では感光体ヒータを制御して対応されることが多かった(特許文献１参照)。
【００１０】
しかしながら、近年では環境対応として不必要なエネルギーを使用することは好まれておらず、画像流れが発生する場合のみ加熱するなど画像流れの検知が必要不可欠となってきている。
【００１１】
この画像流れを未然に検知する方法としては、感光体上にトナー像を形成してその濃度を検知し、その検知結果に応じて回復動作を行うなどの提案がなされている(特許文献２参照)。
【００１２】
また、感光体の表面状態(滑りやすさ=摩擦係数)を検知する方法も提案されている(特許文献３参照)。さらに、画像流れの潜像形状を捉えるために、表面電位形状を検知する高精度の表面電位計の提案もされている(特許文献４参照)。
【００１３】
また、各現像色の画像濃度を画像形成装置の設置環境によらずに一定に保つため、環境センサで検知した湿度情報によって各現像色ごとに最適な画像形成条件を設定し、環境が変化しても画像濃度を一定に保っている方法も提案されている(特許文献５参照)。この際、画像濃度はある時点での雰囲気湿度ではなく、トナーの吸湿量に依存しているため、この吸湿、脱湿を計算するために湿度の変化履歴を考慮している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特許登録第35577452号公報
【特許文献２】特開2003−131581号公報
【特許文献３】特許登録第3705400号公報
【特許文献４】特許登録第3706725号公報
【特許文献５】特開平１−180567号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、従来例では、感光体のトナー像濃度、表面状態または湿度情報に基づいて画像流れを制御する際、画像流れが発生していない場合にも行われており、エネルギーロスを生じるとともに、画像流れの発生を効率的に防止できないという事情がある。
【００１６】
本発明の技術的課題は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、画像流れの発生を効率的に防止し、画像不良のない安定した画像を供給する画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記目的を達成するため、本発明に係る代表的な構成は、回転し画像が形成される感光体の直前ＪＯＢの回転時間及び直前ＪＯＢが終了して前記感光体が停止してからの経過時間が測定される画像形成装置において、前記感光体の直前ＪＯＢの回転時間及び直前ＪＯＢが終了して前記感光体が停止してからの経過時間に基づいて、前記感光体を次のＪＯＢの前に追加回転させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ＪＯＢの実行時間及び非画像形成動作時の継続時間の検知結果に基づいて、非画像形成動作時に画像流れ防止工程が実行される。これにより、画像流れの発生が効率的に防止され、高温高湿環境下でも画像不良のない安定した画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略断面図である。
【図２】画像形成装置のブロック図である。
【図３】画像形成装置の操作部である。
【図４】クリーニングブレードの設定角θ及び侵入量δを説明する図である。
【図５】オンデマンド定着器の断面図である。
【図６】スチリル化合物の構造図である。
【図７】ポリカーボネート樹脂の構造図である。
【図８】正孔輸送性化合物の構造図である。
【図９】実施形態１における通紙時間と通紙後の経過時間による画像状態の変化を示す図である。
【図１０】実施形態１における画像状態の通紙時間による変化を示す図である。
【図１１】実施形態１における画像状態の通紙後における経過時間による変化を示す図である。
【図１２】感光体の駆動と各バイアス印加のタイミングチャートを示す図である。
【図１３】実施形態１における画像状態の絶対水分量による変化を示す図である。
【図１４】実施形態１における絶対水分量による画像流れが発生しなくなるまでの通紙時間及び次回の画像形成動作中に前回転追加の必要がない待機時間を示す図である。
【図１５】実施形態１における各絶対水分量下の通紙時間と待機時間によるＪＯＢ前回転時間を示す図である。
【図１６】実施形態１におけるシーケンスのフローチャートである。
【図１７】実施形態１におけるＪＯＢ前回転追加の効果を示す図である。
【図１８】本発明に関わる通紙による実験データと理論曲線の関係を示す図である。
【図１９】本発明に関わる昇温速度定数と記録媒体幅の関係を示す図である。
【図２０】本発明に関わる緩和速度定数と雰囲気温度との関係を示す図である。
【図２１】実施形態２で用いた必要回転時間の環境テーブルを示す図である。
【図２２】実施形態２で用いた感光体の画像を示す図である。
【図２３】実施形態２で用いた各感光体における実験条件を示す図である。
【図２４】実施形態２で用いた片面で通紙サイズを変えたときの平衡温度の関係を示す図である。
【図２５】実施形態２で用いた式中の指数係数の理論値と実験値の関係を示す図である。
【図２６】実施形態２における感光体の画像を示す図である。
【図２７】実施形態２で用いたシーケンスのフローチャートである。
【図２８】実施形態３において、片面と両面で通紙した場合の感光体温度推移を示す図である。
【図２９】実施形態３において、片面と両面で通紙した場合の平衡温度の記録媒体サイズとの関係を示す図である。
【図３０】実施形態４で用いた必要空回転時間の環境テーブルを示す図である。
【図３１】実施形態４で用いたシーケンスにおける次の感光体のみの回転までの待機時間の一例を示す図である。
【図３２】実施形態４で用いたシーケンスを説明する図である。
【図３３】実施形態４で用いたシーケンスのフローチャートである。
【図３４】実施形態４における実験条件を示す図である。
【図３５】実施形態４における感光体の温度推移を示す図である。
【図３６】実施形態４における感光体の画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、電子写真方式の画像形成装置の帯電、現像、転写、クリーニング部分を示す概略断面図である。
【００２１】
図１に示す画像形成装置において、11は感光体であり、この感光体11はシリンダ状の導電性基体外周面に有機光半導体や非結晶性シリコン等の感光材料が塗布されている。
【００２２】
感光体11は回転ドラム型の電子写真感光体であり、一定の周速度で回転駆動しつつ、接触帯電手段としての帯電ローラ12により一様帯電される。この感光体11表面にスキャナで読み取った画像情報に応じたレーザービーム(ここでは波長λ=780ｎｍのレーザー走査露光を使用)で像露光することによって、画像情報に応じた静電潜像が形成される。
【００２３】
このようにして形成された静電潜像は、現像器13の現像剤担持体に保持された現像剤であるトナーにより、感光体11上の電位差に応じて現像されて可視化される。
【００２４】
14は転写ローラであり、転写ローラ14は感光体11上に可視化されたトナー像が接触するように回転自在に配置されている。トナー像には逆極性の電圧が印加される。トナー像は給送カセットから給送ローラにより搬送されてくる紙等の記録媒体Ｐに順次転写される。この場合、記録媒体Ｐは搬送装置から感光体11の回転と適正なタイミングをもって感光体11と転写ローラ14との間の転写部に搬送される。
【００２５】
この工程において転写されずに感光体11上残った現像剤や紙粉等はクリーニング部のクリーニング装置15へと運ばれ、感光体11とクリーニングブレード16によって掻き取られた後、回収トナー搬送スクリュー18で回収トナーボックスへと運ばれる。この際、クリーニング装置15で回収した回収トナーが飛散するのを防止するために、回収トナー飛散防止シート17が設けられている。
【００２６】
トナー像が転写された記録媒体Ｐは定着器19により熱や圧力が加えられることで、トナー像が定着され、装置本体外部に排出される。
【００２７】
画像形成装置は、その周囲環境を検知するため、感光体11近傍の相対湿度をモニターする電子式湿度センサを有している。この湿度センサは感湿膜中の水分量によりセンサ素子のインピーダンスが変化することを利用して相対湿度を検出する電気抵抗式の湿度センサである。
【００２８】
感湿膜が高分子の場合、高分子中のマイナスイオンが周囲の水分（湿度）によってイオン伝導を起こし、可動イオンとして存在する。湿度の増減による感湿膜の含有水分量の変化によって可動イオン濃度が変化し、それがインピーダンスの変化として計測されて相対湿度を検出することができる。
【００２９】
その電気抵抗値は指数関数的に変化し、相対湿度の低い０〜20％ＲＨの範囲においては高抵抗になるため、相対湿度の検出が困難となるものが多い。なお、電子式湿度センサとしては、画像流れの発生が顕著になるのは高湿環境下であり、センサから電気信号を取り出す変換回路が簡単で小型化及びコストダウンが容易であることから電気抵抗式湿度センサを用いる。そして、温度センサと電子式湿度センサが検知した結果を絶対水分量に換算し環境テーブルを作成する。
【００３０】
図２に画像形成装置のブロック図を示す。環境テーブルはＤＣコントローラ２５に搭載してあるメモリ２７に格納されている。画像形成装置では不変の値をもつ情報を格納しておくことはできるものの、逐次更新されていく可変な値、例えば温度センサと電子式湿度センサから成る環境センサ２８からの温湿度情報やコントローラ２０のＣＰＵ２１での計算値等の情報はＤＣコントローラ２５のメモリ２７には保存することができない。
【００３１】
そこで、逐次更新されていく情報のうち本体電源のＯＦＦ後も記憶しておきたい情報は、ＤＣコントローラ２５だけでは保持しておくことができない。そこで、記憶しておきたい情報はコントローラ２０に搭載してある不揮発メモリ２２に保存する。
【００３２】
即ち、ＤＣコントローラ２５のＣＰＵ２６で計算した情報をコントローラ２０に送信し、コントローラ２０に搭載した不揮発性のメモリ２２に逐次格納して保存する。これにより、ＤＣコントローラ２５のメモリ２７だけでは保持していくことができない情報を記憶しておくことができる。なお、２３はコントローラ２０の操作部、２４は感光体１１の回転時間や停止時間を計測するためのタイマー、２９は感光体１１を駆動させるための感光体駆動装置、３０は定着器１９を駆動させるための定着器駆動装置、３１は定着器１９の定着ヒータを示す。
【００３３】
図３は操作部２３について説明した図である。３２はタッチ式の液晶パネルである操作パネルを示しており、コピーする際の濃度や図示していない記録媒体Ｐの給紙トレイの選択などの設定を行うことができる。このとき、コピー枚数などを設定するときのテンキーや設定をリセットするキーが３３の操作キーである。そして、コピーを開始するためのキーが３４のスタートキーであり、途中でコピーを停止させるためのキーが３５のストップキーである。また、画像形成装置本体を省電力モードに移行させるためのキーが３６のＯＮ／ＯＦＦキーである。
【００３４】
帯電に関しては、一般的に非接触系、接触系、注入系の帯電方式に大別できる。ここでは近年、一般的に使用される帯電ローラによる接触系の帯電方式について説明する。この接触帯電方式は非接触帯電方式よりも印加電圧が低いため、電源をコストダウンすることができる。
【００３５】
さらに、放電電流が非接触式よりも少なくて済むため、オゾンの発生量も少なく環境対策にも優れており、最近では低、中速機を中心に採用されている。なお、本実施形態では接触帯電方式を用いたが、接触系以外の帯電方式を用いてもよい。
【００３６】
図１に示す帯電ローラ12については、一般的に導電性支持体(鉄、銅、ステンレス、アルミニウム及びニッケル等の金属材料の丸棒を用いる)上に弾性層を設け、その弾性層の中に導電性を持たせている。弾性層の厚みは１〜500mmの範囲であれば十分使用可能である。
【００３７】
弾性層の導電性を持たす方法としては、電子伝導機構を有する導電剤及びイオン伝導機構を有する導電剤を適宜添加し、分散あるいは発砲することにより1010 Ω・ｃｍ未満に調整するのがよい。なお、電子伝導機構はゴム等の弾性材料中にカーボンブラック、グラファイト及び導電性金属酸化物であり、イオン伝導機構はアルカリ金属塩や四級アンモニウム塩等である。
【００３８】
弾性層の具体的弾性材料としては、合成ゴム、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂及びシリコーン樹脂等がある。合成ゴムは、例えば天然ゴム、エチレンプロピレンゴム(ＥＰＤＭ)、スチレンブタジエンゴム(ＳＢＲ)、シリコンーンゴム及びウレタンゴムである。さらに、エピクロルヒドリンゴム、イソプレンゴム(ＩＲ)、ブタジエンゴム(ＢＲ)、ニトリルブタジエンゴム(ＮＢＲ)及びクロロプレンゴム(ＣＲ)である。
【００３９】
このような一般的な帯電ローラ12(本実施形態では外径14mm)は、感光体11表面に圧接され、感光体11の回転に従って従動回転する。
【００４０】
この帯電ローラ12に高圧電源から所定の電圧が印加されると、この帯電ローラ12によって感光体11表面は所定の電位に帯電される。なお、帯電ローラ12に印加する電圧としては、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧が好ましい。
【００４１】
ここで言う振動電圧とは、電圧値が時間と共に周期的に変化する電圧であって、交流電圧は直流電圧のみ印加時における感光体11表面の帯電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有することが望ましい。また、その波形としては正弦波に限らず、矩形波、三角波、パルス波でもよいが、帯電音の低減という観点からは、高調波成分を含まない正弦波が好ましい。
【００４２】
これらのように、例えば帯電用高圧電源から周波数1.8ｋＨｚ、総電流2000μＡの定電流制御させ、重畳されるＤＣバイアスによって感光体11電位が決定されることで帯電を可能にする。
【００４３】
感光体11上に形成された静電潜像の現像方法は以下の４種類に大別される。
【００４４】
(１) １成分非接触現像
非磁性トナーについては、ブレード等で現像器１３の現像剤担持体上にコーティングし、磁性トナーは磁気力によってコーティングして搬送し、感光体11に対して非接触状態で現像する方法。
【００４５】
(２) １成分接触現像
コーティングしたトナーを感光体11に対して接触状態で現像する方法。
【００４６】
(３) ２成分接触現像
トナー粒子に対して磁性のキャリアを混合したものを現像剤として用いて磁気力によって搬送し、感光体11に対して接触状態で現像する方法。
【００４７】
(４) ２成分非接触現像
２成分現像剤を非接触状態にして現像する方法。
【００４８】
現在では、高画質化や現像安定性の面から(３)の２成分接触現像法が多く用いられている。本実施形態の現像方法は(１)の１成分非接触現像であるジャンピング現像法を用いたが、上記いずれの現像方法を用いても同様の効果が得られる。
【００４９】
現像剤担持体上のトナーは感光体11上へ全て現像される事はなく、現像直後においても現像剤担持体上にはトナーは存在することになる。特に磁性トナーを用いたジャンピング現像法においてはその傾向が強く、現像効率はさほど高くはない。
【００５０】
本実施形態に用いられる現像剤は、従来から知られている種々の方法を採用することができるが、本実施形態においては粉砕法により製造された磁性黒色トナーを用いた。具体的には、結着樹脂、着色剤及び／または磁性体、荷電制御剤またはその他の添加剤をヘンシェルミキサー、ボールミルのような混合機により充分混合する。そして、ニーダー、エクストルーダーのような熱混練機を用いて溶融、捏和及び練肉して樹脂類を互いに相溶し、溶融混練物を冷却固化後に固化物を粉砕し、その後に粉砕物を分級して得ることができる。
【００５１】
トナー粒子には環境変動に対する被帯電性能安定化や流動性の向上のためにシリカ等を外添している。そして、現像剤にはトナー粒子100重量部に対して、シリカ母体の表面をシランカップリング剤及びシリコーンオイルで疎水化処理した疎水性シリカ(体積平均粒径10 ｎｍ)を1.0重量部と酸化チタン(体積平均粒径50 ｎｍ)を0.8重量部外添している。
【００５２】
さらに、本実施形態において研摩剤として使用される研摩粒子はチタン酸ストロンチウムを使用したが、同様な研摩粒子として酸化物、炭化物、窒化物及び他の一般的な有機物粒子等も用いられる。
【００５３】
なお、酸化物は酸化セリウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニア及び酸化クロムがある。さらに、酸化タングステン、酸化アンチモン、酸化銅、酸化錫、酸化テルル、酸化マンガン、酸化ホウ素、チタン酸バリウム、チタン酸アルミニウム、チタン酸マグネシウム及びチタン酸カルシウム等がある。
【００５４】
炭化物は炭化ケイ素、炭化タングステン、炭化ホウ素及び炭化チタン等がある。窒化物は窒化ケイ素、窒化チタン及び窒化ホウ素等がある。
【００５５】
本発明では、研摩粒子としてチタン酸ストロンチウムを１質量部外添したが、現像剤中に一定量の研摩粒子を混合する方法では、帯電した研摩粒子の電荷極性によって感光体11上に付着する研摩粒子の量が変化する。研摩粒子が現像剤と同極性に帯電した場合には、現像剤と一緒に感光体11に付着することによって記録媒体Ｐに転写される。そして、逆極性に帯電した場合には現像剤とは別離して転写には寄与しない白地部に多く現像されるため、転写残トナーとしてクリーニング装置１５に到達しやすくなる。
【００５６】
次に、クリーニング装置15について詳細を説明する。クリーニング装置15は、板金に支持されたクリーニング部材としてのクリーニングブレード16、回収トナー飛散防止シート17及び回収トナー搬送スクリュー18で構成されている。
【００５７】
転写工程を終えた感光体11上には転写残トナー等が介在しているが、これらは転写に寄与できなかったトナーであり、概して粒径の小さなトナーや外添剤等が多い。これらの介在物はクリーニング装置15を構成するクリーニングブレード16によって感光体11から除去され、クリーニングブレード16から除去された転写残トナーは回収トナー搬送スクリュー18によって回収トナーボックスへと送られる。
【００５８】
このような電子写真システムのおけるクリーニングとしては、感光体11の表面がトナー像形成用に何度も繰り返し使用されるため、記録媒体Ｐへのトナー像転写後に記録媒体に転写されずに感光体11上に残る残留トナーを十分に除去することが必要となる。
【００５９】
残留トナーを除去する方法としては、弾性材料から成るクリーニングブレード16を感光体11の表面に当接させ、残留トナーを掻き取る方法が低コストで電子写真システム全体を簡単でコンパクトな構成にできる。そして、トナー除去効率も優れているため広く実用化されている。
【００６０】
クリーニングブレード16の材質としては、高硬度で弾性に富み、耐磨耗性や機械的強度、耐油性、対オゾン性等に優れ、感光体11を傷つけないポリウレタンゴムが好ましいが、エラストマー等の適度な弾性と硬度を有する材料であればいずれでも良い。なお、エラストマーはスチレン−ブタジエン共重合体、クロロプレン、ブタジエンゴム及びエチレン−プロピレン−ジエン系ゴムがある。さらに、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム、二トリルゴム及びクロロプレンゴム等がある。
【００６１】
さらに、永久歪が小さいことを考えて２液性熱硬化型ポリウレタン材料を用いることもある。硬化剤としては、１、４−ブタンジオール、１、６−ヘキサンジオール、ハイドロキノンジエチロールエーテル、ビスフェノールＡ、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン等の一般的なウレタン硬化剤を用いることができる。
【００６２】
クリーニングブレード16は、ブレード支持体３７の先端部に一体的に保持されたポリウレタンゴムから成る。そして、感光体11に対して所定の設定角θ、侵入量δの条件で当接されており、設定角θは23°、侵入量δは1.30mmに設定する（図４参照）。
【００６３】
定着器19は省エネルギー推進の観点から熱伝達効率が高く起ち上がりが早い、即ちウェイトタイムの短縮化（オンデマンドで作動）や省電力化が可能となるフィルム加熱方式を用いる。定着器19は、被加熱材が耐熱性の薄肉フィルム材を介して加熱体に密着され、フィルム材を加熱体に摺動移動させて加熱体の熱をフィルム材を介して被加熱材に与えるものである。トナー画像を記録媒体Ｐに永久固着像として熱定着処理する。
【００６４】
フィルム加熱方式の定着器19は、加熱体として昇温の速い低熱容量のもの、例えば耐熱性、絶縁性、良熱伝導性等の特性を有するセラミック基板と、基板面に具備され通電により発熱する抵抗体（発熱体）を基本構成とするセラミックヒータが用いられる。
【００６５】
定着器19ではフィルム材として薄膜で低熱容量のものを用いることができるため、短時間に加熱体の温度が上昇し、スタンバイ時に加熱体に電力を供給する必要がない。そして、記録媒体Ｐをすぐに通紙しても記録媒体Ｐが定着部位に到達するまでに加熱体を所定温度まで十分に昇温させることができ、ウェイトタイムの短縮化や省電力化が可能となる。また、画像形成装置内部の昇温を低くすることができる等の利点を有し効果的なものである。
【００６６】
図５に定着器19の断面図を示す。３１は加熱体（以下、ヒータと記す）、３８はヒータ３１を下面側の溝部に入れて固定支持させた剛性、耐熱性を有する加熱支持部材（加熱体ホルダ（ステー）、以下、ヒータホルダと記す）である。また、３９は耐熱性、薄肉のフィルム材（以下、定着フィルムと記す）である。４０は加圧ローラであり、この加圧ローラ４０は芯金とシリコンゴムなどの弾性層と離型性層で構成されている。
【００６７】
ヒータホルダ43の下面側に固定支持させたヒータ３１と加圧ローラ４０とを定着フィルム３９を挟ませて加圧ローラ４０に抗して所定の押圧力をもって圧接させて所定幅の加熱ニップ部（以下、定着ニップ部と記す）Ｎを形成している。
【００６８】
ヒータ３１にはセラミックヒータが使用され、通電により所定の温度に加熱、温調される。定着フィルム３９は、定着ニップ部Ｎにおいてヒータ42の熱を効率よく記録媒体Ｐに与えるため、厚みは20〜70μmと薄くしている。
【００６９】
この定着フィルム３９はフィルム基層、プライマー層、離型性層の３層構成で構成されており、フィルム基層側がヒータ側であり、離型性層側が加圧ローラ側である。
【００７０】
フィルム基層はヒータ３１のガラス保護層より絶縁性の高いポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等であり、耐熱性を有している。また、フィルム基層により定着フィルム３９全体の引裂強度等の機械的強度を保っている。
【００７１】
プライマー層は厚み２〜６μm程度の薄い層で形成されている。離型性層は定着フィルム３９に対するトナーオフセット防止層であり、ＰＦＡ（パーフロロアルコキシ）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（フッ化エチレンプロピレン）等のフッ素樹脂を厚み10μm程度に被覆して形成してある。
【００７２】
この定着ニップ部Ｎにおいて、記録媒体Ｐ、トナー画像がヒータ３１により定着フィルム３９を介して加熱されてトナー画像が記録媒体Ｐ面に加熱定着される。また、回転駆動は加圧ローラ４０に与えられる。
【００７３】
記録媒体Ｐが定着器19から受ける熱エネルギや圧力エネルギーは、定着温度、加圧ローラ４０の間に形成されるニップ幅、定着器19を通過する速度（加圧ローラ４０における搬送速度）などにより変動する。
【００７４】
また、記録媒体Ｐ上に形成された画像の質は、定着器19から受ける熱エネルギや圧力エネルギーにより変化することが知られている。特に記録媒体Ｐ上に大量のトナ−を付着させて形成されるカラ−画像では、トナ−付着量の少ない白黒画像に比較して画質、特に光沢ばかりでなく、記録媒体Ｐの搬送速度にも影響を受けやすい。
【００７５】
また、記録媒体Ｐの熱容量の違い、即ち記録媒体Ｐが薄手の紙か厚手の紙か、ＯＨＰフィルムか等によっても画質や記録媒体Ｐの搬送速度が変化する。
【００７６】
感光体11としては主に、コストが安く寿命も短い有機光半導体系と、コストが高く高硬度で長寿命のアモルファスシリコン系のものがある。
【００７７】
有機光半導体系の感光体11はアルミニウム等の金属製の導電性シリンダ上に厚さ20〜50μm程度の光導電層が塗布されている。この光導電層は光を照射すると正及び負の電荷を発生させる機能を有する電荷発生層と、電荷発生層で発生した正電荷を輸送する機能を有した電荷輸送層から成っている。
【００７８】
帯電プロセスにおいて感光体11を負に帯電させると、基板には正電荷が誘起される。その状態で露光を行うと、光が照射された部分の電荷発生層に正及び負の電荷が発生する。発生した正電荷は電荷輸送層を通って感光体11表面上の負電荷と中和し、発生した負電荷の方は基板中の正電荷と中和する。
【００７９】
露光後には感光体11上の光が照射された部分の負電荷は除去され、光が照射されていない部分の負電荷が残ることによって、スキャナで読み取った原稿と同じ静電潜像を形成することができる。
【００８０】
また、アモルファスシリコンを使用した感光体11は、アルミニウム等の金属製基板上にアモルファスシリコン層と表面層から成る光導電層を有しており、アモルファスシリコン層は主に電荷発生層と電荷輸送層に分類することができる。なお、アモルファスシリコン系の感光体11における静電潜像形成メカニズムは、有機光半導体系の場合とほぼ同じである。
【００８１】
電子写真システムで最近用いられる感光体11としては、出力画像の高画質化、低ランニングコスト化等の要求が高まり、高分解能の必要性からより感光層膜厚の薄いものが使用される。さらに、低ランニングコスト化のために感光体11自身の寿命を長くする必要性から感光体11表面の電気的、機械的強度や耐磨耗性向上が図られている。
【００８２】
これらに対して近年では、硬化性の樹脂を電荷輸送層用の樹脂として用いる試みや電荷移動層に炭素−炭素二重結合を有するモノマーが含有される。そして、電荷移動材の炭素−炭素二重結合と熱あるいは光のエネルギーによって反応させて電荷移動層硬化膜を形成する試みがされ、高感度を保持したままより硬く、より削れにくくする検討がなされている。
【００８３】
感光体11は、表面層が重合あるいは架橋し、硬化させた化合物を含有している電子写真感光体であり、その硬化手段としては熱や可視光、紫外線等の光、放射能を用いることができる。
【００８４】
そのため、感光体11の表面層が熱や可視光、紫外線等の光、さらに放射線により重合あるいは架橋し硬化させることができる化合物を含有していればよい。ただし、感光体11としての特性、特に残留電位等の電気的特性及び耐久性の点より電荷発生層／電荷輸送層をこの順に積層した機能分離型の感光体構成、またはこの構成で積層された感光層上に表面保護層を形成した構成が好ましい。
【００８５】
本発明において、表面層の重合あるいは架橋させる化合物の硬化法は、感光体11の特性が劣化せず残留電位の上昇が起こらない十分な硬度を示すことができる点で、電子線及びガンマ線等の放射線を用いることが好適である。
【００８６】
重合あるいは架橋し硬化させることのできる表面層用化合物としては、反応性の高さ、反応速度の速さ、硬化後に達成される硬度の高さの点から分子内に不飽和重合性官能基を持つものが好ましい。さらに、その中でもアクリル基、メタクリル基及びスチレン基を持つ化合物が特に好ましい。
【００８７】
不飽和重合性官能基を有する化合物とは、その構成単位の繰り返しによりモノマーとオリゴマーに大別される。モノマーとは不飽和重合性官能基を有する構造単位の繰り返しがなく比較的分子量の小さいものを示し、オリゴマーとは不飽和重合性官能基を有する構造単位の繰り返し数が２〜20程度の重合体である。さらに、ポリマーまたはオリゴマーの末端のみに不飽和重合性官能基を有するマクロノマーも本発明の表層用の硬化性化合物として使用可能である。
【００８８】
また、不飽和重合性官能基を有する化合物は、表面層として必要な電荷輸送機能を満足するために前記化合物が電荷輸送化合物であるとさらに好ましい。その中でも正孔輸送機能を持った不飽和重合性化合物であることがさらに好ましい。
【００８９】
感光体表面保護層の膜厚は0.2〜10μmの範囲が好ましく、より好ましくは0.5〜６μmの範囲である。ＨＵ(ユニバーサル硬さ値)及び弾性変形率は、圧子に連続的に荷重をかけ荷重下での押し込み深さを直読し、連続的硬さを求められる微小硬さ測定装置フィシャースコープＨ100Ｖ (Ｆｉｓｃｈｅｒ社製)を用いて測定した。
【００９０】
圧子は対面角136°のビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を使用した。荷重の条件は最終荷重６ ｍＮまで段階的に(各点0.1ｓの保持時間で273点）測定した。ＨＵ(ユニバーサル硬さ値：以下、ＨＵと呼ぶ）は、最大荷重６ｍＮで押し込んだ時の同荷重下での押し込み深さから下記式(１)によって規定される。
【００９１】
ＨＵ＝試験荷重(Ｎ)／試験荷重でのビッカース圧子の表面積（ｍｍ2）
＝0.006／26.43ｈ2（Ｎ／ｍｍ2）   (１)
ｈ：試験荷重下での押し込み深さ(ｍｍ)
弾性変形率は圧子が膜に対して行った仕事量、即ち圧子の膜に対する荷重の増減によるエネルギーの変化より求めたものであり、下記式(２)からその値は求まる。
【００９２】
弾性変形率＝Ｗｅ／Ｗｔ×100（％）   (２)
ここで、Ｗｅは弾性変形の仕事量、Ｗｔは全仕事量である。
【００９３】
前述のように、有機電子写真感光体に求められる性能として機械的劣化に対する耐久性の向上が挙げられる。一般的に、膜の硬度は外部応力に対する変形量が小さいほど高く、電子写真感光体も当然の如く鉛筆硬度やビッカース硬度が高いものが機械的劣化に対する耐久性が向上すると考えられている。
【００９４】
ＨＵと弾性変形率の値がある範囲の場合に感光体表面層の機械的劣化が起こり難くなる。即ち、ビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行い、最大荷重６ ｍＮで押し込んだ時のＨＵが150 Ｎ/ｍｍ2以上220 Ｎ/ｍｍ2以下であり、かつ弾性変形率Ｗｅが40％以上65％以下である電子写真感光体を用いることが好ましい。また、さらなる特性の向上にはＨＵ値が160 Ｎ/ｍｍ2以上200 Ｎ/ｍｍ2以下であることがより好ましい。
【００９５】
ＨＵと弾性変形率を切り離して捕らえることはできないが、例えばＨＵが220 Ｎ/ｍｍ2を超えるものであるとき、弾性変形率が50％未満であるとクリーニングブレード16や帯電ローラ12に挟まれた紙粉やトナーが感光体11の弾性力が不足している。このため、弾性変形率が65％より大きいと弾性変形率は高くても弾性変形量は小さくなってしまうので、結果として局部的に大きな圧力がかかり深い傷が発生する。
【００９６】
よって、ＨＵの高いものが必ずしも感光体11として最適ではないと考えられる。また、ＨＵが150 Ｎ/ｍｍ2未満で弾性変形率が65％を超えるものの場合、たとえ弾性変形率が高くても塑性変形量も大きくなってしまう。よって、クリーニングブレード16や帯電ローラ12に挟まれた紙粉やトナーが擦られることで削れたり細かい傷が発生したりしてしまう。
【００９７】
本実施形態で用いた感光体11は、以下のようにして作成した。φ30mmのアルミニウムシリンダ(スラスト長360mm）を硬度試験用と実機テスト用とを用意する。導電層用の塗料を以下の手順で調整した。
【００９８】
導電性酸化チタン粉体50重量部、フェノール樹脂25重量部、メチルセロソルブ20重量部、メタノール５重量部及びシリコーンオイル0.002重量部をφ１mmガラスビーズを用いたサンドミル装置で２時間分散して調整した。なお、導電性酸化チタン粉体50重量部は10%の酸化アンチモンを含有する酸化スズで被覆した。シリコーンオイルはポリジメチルシロキサンポリオキシアルキレン共重合体、平均分子量3000である。この塗料をシリンダ上に浸漬塗布方法で塗布し、140℃で30分乾燥して膜厚20μmの導電層を形成した。
【００９９】
次に、Ｎ-メトキシメチル化ナイロン５重量部をメタノール95重量部中に溶解し、中間層用塗料を調整した。この塗料を前記の導電層上に浸漬コーティング法によって塗布し、100℃で20分間乾燥して0.6μmの中間層を形成した。
【０１００】
次に、オキシチタニウムフタロシアニン３重量部、ポリビニルブチラ−ル３重量部及びシクロヘキサノン35重量部をφ１mmガラスビ−ズを用いたサンドミル装置で２時間分散して、その後に酢酸エチル60重量部を加えて電荷発生層用塗料を調製した。
【０１０１】
なお、オキシチタニウムフタロシアニン３重量部はＣｕＫαのＸ線回折におけるブラック角２θ±0.2°が9.0°、14.2°、23.9°及び27.1°に強いピ−クを有する。ポリビニルブチラ−ルは商品名エスレックＢＭ２、積水化学(株)製である。
【０１０２】
この塗料を前記の中間層の上に浸漬塗布方法で塗布して50℃で10分間乾燥し、膜厚0.2μmの電荷発生層を形成した。電荷発生層を形成した後、図６に示すスチリル化合物を10重量部及び図７に示す構造式の繰り返し単位を有するポリカーボネート樹脂10重量部をモノクロロベンゼン50重量部及びジクロロメタン30重量部の混合溶媒中に溶解し、電荷輸送層用塗布液を調整した。この塗布液を電荷発生層上に浸漬コーティングし、120℃で１時間乾燥することによって、膜厚が20μmの電荷輸送層を形成した。
【０１０３】
次いで、図８に示す構造式の正孔輸送性化合物60重量部をモノクロロベンゼン50重量部及びジクロロメタン50重量部の混合溶媒中に溶解し保護層用塗料を調整した。この保護層用塗料にはフッ素原子含有樹脂粒子として、４フッ化エチレン樹脂を保護層の全重量に対して30重量％を含有させた。
【０１０４】
この塗布液を電荷輸送層上にコーティングした後、酸素濃度10ｐｐｍの雰囲気下で加速電圧150ｋＶ、照射線量50ｋＧｙの条件で電子線を照射した。その後、引き続いて同雰囲気下で感光体の温度が100℃になる条件で10分加熱処理を行い、膜厚５μmの保護層を形成して感光体11を得た。
【０１０５】
ここで、硬度試験用の感光体11を25℃湿度50％の環境下に24時間放置する。その後、微小硬さ測定装置フィシャースコープＨ100Ｖ(Ｆｉｓｃｈｅｒ社製)を用いてＨＵ及び弾性変形率を求めると、ＨＵ(ユニバーサル硬さ値)が190Ｎ/ｍｍ2、Ｗｅ(弾性変形率)が46％であった。また、感光体11の削れ量は0.001μm/10ｋ回転以上、0.5μm／10ｋ回転以下である。
【０１０６】
［実施形態１］
【０１０７】
本実施形態では、Ａ４サイズの記録媒体を通紙した場合について説明する。画像流れは、例えば画像流れが発生している状態の感光体を起動直後の通紙前と１、000枚連続通紙した後の状態で比較してみると、起動直後よりも通紙後の方が画像流れの状態は良くなる。
【０１０８】
また、１、000枚通紙後に１時間待機した後の画像は画像流れが発生し、通紙直後よりも画像状態は悪化してしまう。これらの各状態における画像を図９に示す。また、通紙枚数に着目すると、ある一定時間経過した後の画像状態は一般的に通紙枚数が多くなるほど良好な画像となる。
【０１０９】
図１０に100枚、１、000枚、10、000枚を通紙した後に１時間放置した後の画像を載せたが、通紙後に待機させた場合は同じ時間だけ待機させると、確かに通紙時間が長いほど画像状態が回復していることが確認できる。
【０１１０】
ここで、通紙枚数についてであるが、通紙速度が一定であれば通紙時間で考えるのと同義であり、本実施形態で用いた画像形成装置はＡ４横サイズで45ｐｐｍの同一のものを常に使用したため、今後は通紙枚数ではなく通紙時間を指標として用いる。
【０１１１】
次に、待機時間に着目して、通紙時間を一定にして待機時間を変化させていくと、図１１に示したように画像状態は時間経過につれて悪化していくことがわかる。このように、通紙時間を長くしていくとそれだけ画像状態は良好になっていき、逆に待機時間を長くすると画像状態は劣悪になっていく。
【０１１２】
そこで、通紙時間ｔ１と待機時間ｔ２によってＪＯＢ時に画像流れが発生しないよう、画像形成信号が入力された時点で記録媒体Ｐと定着器19を所定時間通紙せずに回転させる。ここで、画像形成信号とはコピーを開始するためにスタートボタン３４を押したり、ネットワーク接続されたコンピュータなどからコントローラ２０のＣＰＵ２１に指定の画像形成を行うための信号のことである。また、ＣＰＵ２１に画像形成信号が入力されるとＤＣコントローラ２５のＣＰＵ２６に感光体駆動装置２９を作動させる指令を出し感光体１１が回転を始めるが、回転し始めて数秒は定着器１９の作動準備などにより感光体１１には帯電バイアスが印加されない。この回転状態を前回転と定義する。そして、感光体１１が回転している最中に帯電バイアスが印加され、順次現像バイアス、転写バイアスが印加される。そして、所定の画像形成信号に伴った指令を遂行すると、帯電バイアス、現像バイアス、転写バイアスが順次ＯＦＦとなる。この帯電バイアスがＯＮになってから転写バイアスがＯＦＦになるまでの感光体１１が回転中をＪＯＢと定義する。転写バイアスがＯＦＦになったあとも数秒は感光体１１が回転し続ける。この回転状態を後回転と定義し、画像形成信号が入力されて前回転が開始されてから後回転が終了するまでの動作を画像形成動作と定義する。これらの定義とタイミングチャートを図１２に示す。これにより、擬似的な通紙時間を追加することで画像流れの発生防止に必要な通紙時間を補填する。
【０１１３】
このとき、回転させる時間は以下のように決定する。ちなみに、本実施形態ではオンデマンド形式の定着器19を用い、定着温調温度はＡ４横サイズの場合、220℃に設定してある。また、各ＪＯＢ前に感光体11と同時に回転させる定着器19の温調温度は定着フィルム３８の寿命を考慮して100℃に統一した。
【０１１４】
まず、画像流れは一般的に高温高湿環境になるほど悪化する傾向があるため、画像形成信号が入力されたときに雰囲気温湿度を環境センサ２８から受信する。これらを絶対水分量に変換し、この絶対水分量が多い環境ほど起動後の最初の画像状態は悪化するため、画像流れが回復する通紙時間も長くなると考えられる。
【０１１５】
そこで、同じ条件下で帯電バイアスを印加しながら感光体１１のみを回転させてほぼ同じ画像流れ状態となる感光体を作成し、それぞれの感光体を用いて実際に各絶対水分量下の環境で通紙枚数による画像状態の変化を確認したのが図１２である。
【０１１６】
これらの結果から、確かに絶対水分量の多い環境ほど画像流れが良化するまでの通紙時間が長くなる。このため、これらの環境では通紙をする前から予めある程度の時間だけ通紙をせずに感光体11及び定着器19を回転させておけば、通紙時間が同じでも画像流れの発生を防止できる。
【０１１７】
そこで、まずは各絶対水分量下の環境で通紙時間を変化させて、画像流れが発生しなくなる通紙時間を求めたので、それらの結果を図１３に示す。ここで、ａは画像流れが発生しなくなるまでの通紙時間、ｂはａ秒だけ通紙して次の画像形成動作で前回転時間の追加を省略できる待機時間である。
【０１１８】
例えば図１２の絶対水分量が20.2ｇ／ｋｇの場合について考えてみると、図１１の本体起動直後の画像から134秒以上通紙すると画像流れが発生していない画像となることから、ａは134秒となる。次に、待機時間が600秒以内だと次のＪＯＢ前に感光体11及び定着器19を回転させる必要がないので、ｂは600秒となる。
【０１１９】
ここで、前述したように画像流れは通紙を終了してからの待機時間にも依存するため、各絶対水分量下における通紙時間ｔ１によって待機時間ｔ２を場合分けし、図１４に示すＪＯＢ前に実行する感光体11及び定着器19の回転時間を定めた。本実施形態におけるシーケンスは、図１５に示すフローチャートに基づいて実行される。
【０１２０】
即ち、本体電源をＯＮにした（ステップＳ１）後、環境センサ２８から温湿度を受信し、絶対水分量を算出する（ステップＳ２）。次に、絶対水分量と図１４から必要回転時間を判断し（ステップＳ３）、感光体11と定着器19を所定時間回転した後、停止する（ステップＳ４）。
【０１２１】
その後、画像形成信号が入力されるまで待機し（ステップＳ５）、画像形成信号が入力される（ステップＳ６）と、環境センサ２８から画像形成信号入力時の温湿度を受信して絶対水分量を算出する。そして、コントローラ２０から前ＪＯＢの実行時間及び前画像形成動作終了時の経過時間を受信する（ステップＳ７）。
【０１２２】
前ＪＯＢの通紙時間及び前ＪＯＢ終了からの経過時間によって図１４から必要回転時間を判断し（ステップＳ８）、感光体11及び定着器19の回転を実行する（ステップＳ９）。そして、そのまま継続してＪＯＢシーケンスを実行し（ステップＳ１０）、コントローラ２０に雰囲気温度及び通紙時間を送信し、不揮発メモリ２２に格納する（ステップＳ１１）。
【０１２３】
画像形成信号が入力されるまで待機した（ステップＳ１２）後、本体電源をＯＦＦする（ステップＳ１３）。本体電源をＯＦＦにしない場合は、ステップＳ５に戻る。また、ステップＳ６において、画像形成信号が入力されない場合は、ステップＳ１２に進む。
【０１２４】
ここで、ＪＯＢ前回転追加の効果を確認するため、未使用の感光体Ａと通紙させずに同じ条件で帯電のみを施した感光体Ｂ、Ｃを用意する。感光体Ａ〜Ｃについて本体起動時に29.6℃／76.4％の環境で起動直後にＡ４横サイズを100枚連続通紙する画像形成信号を入力したときの１枚目の画像を用意する。図１６に、当該１枚目の画像と、その後に１時間待機させた後に再び同じ画像形成信号を入力した場合の１枚目の画像を示す。
【０１２５】
このとき、１回目のＪＯＢ実行前に必要な感光体11及び定着器19の回転時間は、画像形成信号入力時の絶対水分量がおよそ20.1ｇ／ｋｇであることから、ＪＯＢ実行前に必要な回転時間は図１４から120秒と求まる。
【０１２６】
そこで、本体起動直後に画像形成信号を入力した場合、ＪＯＢ実行前に120秒間感光体11及び定着器19を回転させ、回転終了後にＪＯＢを実行する。その後、１時間画像形成信号を入力せずに待機させる。
【０１２７】
待機後に２回目の画像形成信号を入力した時点では、雰囲気温湿度が29.4℃／76.6％であったため、絶対水分量はおよそ19.9ｇ／ｋｇとなる。よって、同様にして２回目の画像形成信号を入力したときのＪＯＢ前の追加回転時間は、前回の通紙時間ｔ１が133.3秒、前回から今回ＪＯＢまでの待機時間ｔ２が3600秒であることから、図１４より今回のＪＯＢ前に追加回転時間は120秒となる。
【０１２８】
図１６には、ＪＯＢ前回転の追加を実行しなかった場合と実行した場合において、各ＪＯＢの１枚目の画像を示したが、ＪＯＢ前回転の追加を実行しない場合では画像流れが発生しているのに対して、実行した場合は画像流れが確認できず、本発明の目的を達成することができた。
【０１２９】
本実施形態では、記録媒体を通紙したＪＯＢの実行時間と画像形成動作が終了してから次の画像形成信号が入力されるまでの経過時間によって、ＪＯＢ前に実行する感光体11及び定着器19の回転時間を決定した。以下にそのシーケンスについて説明する。
【０１３０】
まず、電源をＯＮにした起動直後であるが、高温高湿環境下で起動直後は非常に画像流れが発生しやすい状況となっていることが多い。そこで、起動したら画像形成装置の設置環境を検知する環境センサ２８から雰囲気中の温度及び湿度を受信し、これらを元にＤＣコントローラ２５のＣＰＵ２６で絶対水分量を計算する。
【０１３１】
この絶対水分量は本体起動直後のみならず、画像形成信号が入力された時点でも毎回計算する。そして、この絶対水分量の値によってコントローラ２５のメモリ２７に保存されている図１４の環境テーブルを元に起動直後の感光体11及び定着器19（定着温調温度は100℃）の回転時間を判断する。
【０１３２】
例えば、絶対水分量が18ｇ／ｋｇ以下であった場合においては、起動直後に感光体11及び定着器19（温調温度100℃）を60秒間回転させ、この時間を画像形成信号が入力不能なＷａｒｍ  Ｕｐ  Ｔｉｍｅ（以下、ＷＵＴ）とする。このＷＵＴ経過後は感光体11及び定着器19の回転を停止し、画像形成信号が入力されれば画像形成動作を実行し、画像形成信号が入力されなければ、画像形成信号が入力されるまで待機することになる。
【０１３３】
ここで、後にＪＯＢ前に感光体11及び定着器19の回転時間をＤＣコントローラ２５のメモリ２７に保存してある環境テーブルから判断する。このため、コントローラ２０に搭載したタイマー２４によって感光体11が回転し始めてから回転が停止するまでの時間を常に把握しておく。
【０１３４】
感光体11が回転している時間についてであるが、画像形成信号が入力されたらその画像形成信号が入力された時点でＣＰＵ２１がコントローラ２０に搭載したタイマー２４をリセットし、リセットする直前までの計測時間をＤＣコントローラ２５に送信する。
【０１３５】
ＤＣコントローラ２５のＣＰＵ２６では、この直前ＪＯＢの実行時間ｔ１と直前の画像形成動作終了時からの経過時間ｔ２及び画像形成信号入力時の絶対水分量によって、図１４の環境テーブルからＪＯＢ前に追加する感光体11及び定着器19の回転時間を決定する。
【０１３６】
このＪＯＢ前回転終了後は継続してＪＯＢ実行シーケンスへと移行する。また、この計算結果は電源をＯＦＦにしても保存されるように、ＪＯＢの実行時間と共にコントローラ２０の不揮発メモリ２２へと格納され、更新、保存される。
【０１３７】
このように、直前ＪＯＢの実行時間及び直前画像形成動作修了後からの経過時間によってＪＯＢ前に感光体11及び定着器19の回転を画像形成信号入力時の絶対水分量に応じて所定時間実行する。これにより、記録媒体Ｐの通紙条件や待機時間に対応必要な時間だけ感光体11を回転させることで、画像流れの発生が効率的に防止され、高温高湿環境下でも画像不良のない安定した画像が出力される。
【０１３８】
［実施形態２］
【０１３９】
実施形態１では、絶対水分量と通紙時間ｔ１及び通紙後の待機時間ｔ２によって画像形成信号入力時の感光体11及び定着器19の回転時間を決定した。実施形態２ではＪＯＢ終了後及び画像形成信号入力時における感光体温度を計算することにより回転時間を決定する。さらに、通紙させる記録媒体サイズによって感光体温度の昇温は異なるので、これも考慮する。
【０１４０】
感光体温度は、後に述べるように実施形態１で用いた通紙時間ｔ１及び通紙後の待機時間ｔ２を変数とした関数として表すことができる。ここで、感光体温度という物理量に着目したのは、感光体温度が画像流れに対して非常に大きな感度のあるパラメータだからである。
【０１４１】
これは、前述したように画像流れは感光体11の表面状態が同じでも、感光体表面近傍に存在する水分量、即ち表面近傍の相対湿度にも大きく依存する。そのため、感光体表面の近傍温度が高ければ高いほど相対湿度は小さくなり、近傍の水分量が減少する。
【０１４２】
この結果、感光体表面に付着した放電生成物が吸収する水分量も少なくなり、感光体11の表面抵抗の低下が抑制されるからである。このように、感光体11の温度が高いほど画像流れが発生しにくくなるので、画出しを行う際に画像流れの発生を防止するためには、感光体温度をある温度以上まで昇温させればよい。
【０１４３】
そこで、画像形成信号が入力されたときにその時点での感光体温度を計算し、この値と雰囲気温度との差分を求めることによって毎ＪＯＢ前に感光体11及び定着器19の回転を差分に応じて所定時間追加して行う。この場合、画像流れが発生しない温度まで感光体11を昇温させるために必要最小限の回転を行う。
【０１４４】
また、この毎ＪＯＢ前の回転時間追加は感光体11の温度上昇を主目的としているが、同時に感光体11の表面に付着している放電生成物をクリーニングブレード16で掻き取り、感光体11の表面クリーニングも同時に行っている。
【０１４５】
上述したように、画像形成信号入力時に感光体11の表面温度を計算するためには、通紙条件による感光体11の昇温や画像形成動作を実行していない待機時間中の感光体11の温度推移を把握しておかなければならない。そこで、以下に感光体11の表面温度を計算する方法について述べる。
【０１４６】
まず、通紙させるためにスタートボタン３４を押したり、プリンタとして画像形成信号が入力されることで定着器19の温調制御が働き、定着器19に搭載されている定着ヒータ３１が加熱される。これによって定着器19自体が熱源となって画像形成装置を構成する部材及び空気を媒介として感光体11の表面が非接触的に温められる。
【０１４７】
また、感光体11の表面に接触している帯電ローラ12、転写ローラ１４、通紙時の記録媒体及びクリーニングブレード16との摩擦力による発熱などの接触作用によっても昇温する。この状態における感光体の表面温度Ｔ１（ｔ１）は図１７に示すように、次式(１)のようにほぼ従うことが実験的にも確認できている。
【０１４８】
Ｔ１（ｔ１）＝Ｔ（∞）−｛Ｔ（∞）−Ｔ(０)｝×ｅｘｐ（−ｋ１ｔ１）    (１)
ここで、ｔ１は通紙時間（秒）を示しており、使用する画像形成装置におけるそれぞれの記録媒体サイズに伴う通紙速度ｖ（枚／分）、通紙する際に設定した通紙枚数a（枚）によって以下のように示すことができる。
【０１４９】
ｔ１＝（a／ｖ）×60（秒）    (２)
本実施形態の場合は、連続画像形成速度が45ｐｐｍの画像形成装置を用いているので、ｖ＝45となる。
【０１５０】
また、(１)式におけるＴ（ｔ１）は通紙時間ｔ１における感光体の表面温度を示しており、Ｔ（∞）はｔ１→∞の間、同じ通紙条件にて通紙した場合における感光体表面の平衡温度、Ｔ(０)は通紙を始める直前の感光体表面温度を表している。さらに、ｋ１は感光体表面温度が上昇する速さを表す。
【０１５１】
これは物理的には次のように理解することができる。通紙させることで上記の原因により感光体表面温度は上昇していくが、通紙し始めたときの感光体温度はＴ(０)である。この状態から通紙を始めるとある温度で平衡状態になり、それ以上温度は上昇しなくなる。
【０１５２】
この温度はｔ１→∞の場合の温度であるため、Ｔ（∞）である。ここで、感光体の表面温度が通紙前温度Ｔ(０)から平衡温度Ｔ（∞）に到達するまでの温度推移である。これは、開始温度Ｔ(０)から到達温度Ｔ（∞）の差分の領域で自然指数関数的に上昇していくため、指数関数の係数としてＴ（∞）とＴ(０)の差分が係ることになる。
【０１５３】
また、指数関数の中の時間には定数が係っており、この係数により昇温速度が変化することからｋ１を昇温速度定数と呼ぶ。これは前述した感光体に接している系の状態や定着器との位置関係及びその間の熱伝導率κなどに依存する。
【０１５４】
よって、この昇温速度定数ｋ１の値は同じ系で比較する場合でも定着器の温度等によっても若干異なり、記録媒体サイズによって定着器の端部昇温が変わってくるため、記録媒体幅ｘと昇温速度定数ｋ１との関係を図１８に示す。これらの関係から、昇温速度定数ｋ１は記録媒体幅ｘを用いて以下のように表せる。
【０１５５】
ｋ１＝2.957×10−６ｘ−0.0012365      (３)
次に、通紙直後から何もせずに待機しておいた場合は感光体表面温度Ｔ１（ｔ１）が低下していくが、この様子は理想的に以下のような(４)式で示すことができる。
【０１５６】
Ｔ２（ｔ２）＝Ｔ０＋｛Ｔ１（ｔ１）−Ｔ０｝×ｅｘｐ（−ｋ２ｔ２）  (４)
ここで、ｔ２は通紙が終了してからの経過時間（秒）、ｋ２は感光体表面温度が緩和していく速さを表している。そして、Ｔ１（ｔ１）は通紙が終了した直後の感光体表面温度、Ｔ０はｔ２→∞における感光体表面の平衡温度である。これは理想的には画像形成装置が設置されている雰囲気温度と同じになる。
【０１５７】
また、一連の画像形成動作における場合においては、式(１)のＴ１（ｔ１）が通紙直後の感光体表面温度、式(４)のＴ１（ｔ１）は通紙が終わって待機を開始し始めたときの感光体表面温度に一致するため、これらは同じ値となる。
【０１５８】
これも物理的には、感光体表面温度Ｔ２（ｔ２）が雰囲気温度Ｔ０まで収束するのに緩和開始温度Ｔ１（ｔ１）と雰囲気温度Ｔ０の差分だけ自然指数関数的に温度が緩和するので、指数関数の係数としてＴ１（ｔ１）とＴ０の差が係ることになる。
【０１５９】
また、指数関数の時間に係る定数は温度の緩和速度を示すｋ２、即ち緩和速度定数が係る。ｋ２の物理的意味は上述のｋ１の場合と同様であるが、緩和開始温度Ｔ１（ｔ１）が同じでも、雰囲気温度の低い方が緩和速度は速くなるため、図１９に示すように雰囲気温度に依存した関係となる。これらの関係を表したのが、次式(５)である。
【０１６０】
ｋ２＝2.667×10−６ｘ−0.00017      (５)
これらＴ１（ｔ１）及びＴ２（ｔ２）を用いて、画像形成信号が入力された時点でＴ２（ｔ２）を計算して、これと環境センサ２８で検知した雰囲気温度Ｔ０との差を求める。また、同時に画像形成信号入力時に環境センサ２８から雰囲気温度及び湿度の情報も受け取って現在の絶対水分量を計算して、この絶対水分量と感光体の表面温度と雰囲気温度との差分によってＪＯＢ前に追加する回転時間を図２０のように決定する。
【０１６１】
このとき、絶対水分量も回転時間に影響させるのは、画像流れが高温高湿環境のような雰囲気中の水分量が多い環境で発生しやすいためである。例えば低温低湿環境のような雰囲気中に水分がほとんど含まれていない場合には、感光体11の表面温度と雰囲気温度との温度差が小さくても画像流れが発生しない。このため、回転させる必要がない。
【０１６２】
本実施形態では、連続複写速度が45ｐｐｍ（枚／分）の画像形成装置で図２１のような画像流れの全くない感光体（感光体）Ａと画像流れ発生状態の感光体（感光体）Ｂ、Ｃの計３本を用意する。そして、本体起動後の５分後にＡ４横サイズをおよそ30℃／80％の環境において200枚連続通紙する。通紙後から１時間経過した後に再びＡ４横サイズを200枚連続通紙する画像形成信号を入力した場合について、感光体Ａ〜Ｃの３本の感光体11を用いた場合の画像流れを以下の条件で比較した。
【０１６３】
まず、感光体Ａは画像流れが発生していないので、ＪＯＢ前の追加回転を入れずに通常通りの画像形成動作を行う。感光体Ｂは画像流れの発生している状態であり、感光体Ａとの比較のため、感光体Ａと同様にＪＯＢ前の追加回転を入れずに通常通りの画像形成動作を行う。
【０１６４】
最後に感光体Ｃは、本発明の効果を感光体Ｂと比較するために、上述したように感光体温度を計算して、環境に応じてＪＯＢ前に必要な時間だけ回転を追加するというモードを実行することにした。これらの条件をまとめたものを図２２に示す。
【０１６５】
また、本実施形態で用いた画像形成装置にはＤＣコントローラ２５に不揮発性のメモリを搭載していないため、本体の電源をＯＦＦにすると情報が消失してしまう。そこで、ＤＣコントローラ２５で計算した結果や環境センサ２８から得られた温湿度情報は計算後に常にコントローラ２０に送信し、コントローラ２０に搭載した不揮発性のメモリ２２に更新、保存しておく。
【０１６６】
また、画像形成動作間の待機時間を測定するためにコントローラ２０にタイマー２４を搭載し、ＤＣコントローラ２５で感光体11の表面温度を計算する際には諸々の情報と同時にコントローラ２０からタイマー２４で計測した時間ｔ２を送信する。
【０１６７】
なお、このときの帯電、現像、転写、定着条件は画像不良が発生しないよう適正化しており、３種類の感光体を用いた場合では全く同じ条件に設定して比較を行った。
【０１６８】
まず、通紙した後の感光体温度Ｔ１（ｔ１）を求めるために、200枚通紙するのに要する時間ｔ１は上式(２)からｔ１＝（200／45）×60〜 266.7（秒）と求まる。
【０１６９】
次に、Ａ４横サイズで連続通紙してｔ１→∞のときの温度Ｔ（∞）は図２３のように記録媒体サイズの幅ｘ(ｍｍ)を横軸、平衡温度Ｔ（∞）を縦軸に取ると、
Ｔ（∞）＝−0.0577ｘ＋58.979    (６)
という関係が実験的に導かれたので、Ａ４サイズだとｘ＝297mmであることから、Ｔ（∞）はおよそ41.8℃と求まる。
【０１７０】
また、Ｔ(０)は通紙前の感光体温度であるが、本実施形態では本体の電源を入れた直後を想定している。このため、画像形成装置本体に搭載した環境センサ２８により検知できる周囲の雰囲気温度とほぼ等しく29.6℃であったが、図２４に示すようにＴ（∞）−Ｔ(０)の理論値と実験値には以下のような関係がある。
【０１７１】
Ｔ（∞）−Ｔ(０)＝1.0871ｙ＋0.1093    ・・・(７)
ここで、ｙはＴ（∞）−Ｔ(０)の計算値を示している。この(７)式からＴ（∞）−Ｔ(０)を計算すると、本実施形態の場合ではＴ（∞）＝41.8℃、Ｔ(０)＝29.6℃であることから、Ｔ（∞）−Ｔ(０)の計算値は12.2となる。よって、(７)式よりＴ（∞）−Ｔ(０)の値はおよそ13.4と求まる。また、昇温速度定数ｋ１は(３)式から、およそ0.00036となる。
【０１７２】
よって、連続画像形成速度45ｐｐｍの複写機でＡ４横サイズを30℃／80％環境で200枚通紙したときの感光体表面温度Ｔ１（ｔ１）は、パラメータ値Ｔ（∞）、Ｔ(０)、ｋ１、ｔ１をそれぞれ(１)式に代入する。そして、Ｔ１（ｔ１）＝41.8−13.4×ｅｘｐ（−0.00036×266.7）＝41.8−13.4×ｅｘｐ（−0.096012）＝41.8−13.4×0.879839＝41.8−11.6〜 30.2℃と求まる。
【０１７３】
これは本実施形態では雰囲気温度が29.6℃であるので、通紙により感光体の表面温度が0.6℃昇温したことを意味している。通紙による感光体の表面温度Ｔ１（ｔ１）を計算した後はコントローラ２０の不揮発性メモリ２２に通紙後の感光体温度、雰囲気温度を送信して、更新・保存する。
【０１７４】
次に、通紙直後から１時間経過した後に画像形成信号を入力した場合の感光体の表面温度Ｔ２（ｔ２）を求める。
【０１７５】
まず、１時間経過した後の感光体表面温度なので、待機時間ｔ２は3600秒である。そして、このとき環境センサ２８から得られた雰囲気温度は29.4℃であったため、ｔ２→∞のときの感光体温度Ｔ０は雰囲気温度とほぼ等しいと考えると、Ｔ０は29.4℃となる。
【０１７６】
さらに、緩和速度定数ｋ２は(５)式から、29.4℃環境ではおよそ0.00010となる。最後にＴ１（ｔ１）であるが、これは通紙直後の感光体表面温度を示しているため、(１)式で求めた値をそのまま用いればよい。
【０１７７】
よって、これらの関係から１時間経過後の感光体表面温度Ｔ２（ｔ２）は、それぞれのパラメータ値を(４)式に代入して
Ｔ２（ｔ２）＝29.4＋（30.2−29.4）×ｅｘｐ（−0.00010×3600）＝29.4＋0.8×0.649209＝29.4＋0.5193672〜 29.9℃と求まる。よって、30℃環境において連続画像形成速度45ｐｐｍの画像形成装置でＡ４横サイズを200枚通紙し、それから１時間経過後の感光体表面温度と雰囲気温度の温度差ΔＴはΔＴ＝Ｔ２（3600）−Ｔ０＝29.9−29.4＝0.5℃となる。
【０１７８】
また、１時間経過後の画像形成装置設置環境は環境センサ２８から温度が29.4℃、湿度が78.7％であったため、絶対水分量は20.5ｇ／ｋｇとなる。これらの計算結果をＤＣコントローラ２５からコントローラ２０へと送信する。コントローラ２０側ではこれらの情報を不揮発メモリ２２に更新、保存した後に不揮発メモリ２２に保存してある図２０の環境テーブルから画像流れを発生させないためにＪＯＢ実行前に必要な回転追加時間を求めると60秒となる。
【０１７９】
この必要回転追加時間を不揮発メモリ２２に保存し、コントローラ２０からＤＣコントローラ２５側へ感光体と定着器19（温調100℃）を60秒間だけ空回転させて画像形成信号に応じたシーケンスへと移行するように指令を出す。
【０１８０】
感光体（感光体）Ａ〜Ｃにおいて、各回転後の最初にプリントされた画像は図２５のようになる。そして、それぞれを比較すると通常では画像流れの発生する感光体でも毎ＪＯＢ前に感光体の状態に応じて必要な時間だけ回転を追加することにより、常に画像流れの発生を防止することができる。本実施形態におけるシーケンスは、図２６に示すフローチャートに基づいて実行される。
【０１８１】
即ち、本体電源をＯＮした（ステップＳ１）後、画像形成信号が入力されるまで待機する（ステップＳ２）。そして、画像形成信号が入力される（ステップＳ３）と、環境センサ２８から温湿度を受信し、コントローラ２０から前回画像形成動作後の感光体温度、経過時間を受信し、現在の絶対水分量と感光体温度を算出する（ステップＳ４）。その後、環境テーブルから回転追加時間を決定する（ステップＳ５）。コントローラ２０にこれらの情報を送信し、不揮発メモリ２２に格納する（ステップＳ６）。
【０１８２】
次に、感光体11及び定着器19の回転を実行する（ステップＳ７）。そして、そのまま継続してＪＯＢを実行する（ステップＳ８）。画像形成信号が入力されるまで待機した（ステップＳ９）後、本体電源をＯＦＦする（ステップＳ１０）。本体電源をＯＦＦしない場合は、ステップＳ２に戻る。また、ステップＳ３において、画像形成信号が入力されない場合は、ステップＳ９に進む。
【０１８３】
［実施形態３］
【０１８４】
本実施形態では、通紙条件及び待機条件による感光体温度の温度補正を行った。実施形態２では通紙モードに関して記録媒体サイズのみしか考慮していなかった。実際には片面通紙よりも両面通紙になると定着器19を通過して温められた記録媒体Ｐが感光体11上に現像された現像剤を裏面に転写する場合、同じ通紙枚数でも両面通紙の方が感光体表面の昇温が大きくなる。
【０１８５】
また、通紙後の待機状態のときに関してであるが、実施形態２では雰囲気温度がほぼ一定で変化しないという環境を想定しており、実際には待機時間によっては雰囲気温度が大きく変化していくケースもある。
【０１８６】
この場合、例えば前の画像形成動作時の雰囲気温度がおよそ30℃の状態から画像形成信号入力時の雰囲気温度が25℃であった場合では、感光体11の温度緩和が30℃ではなく25℃に向かっていくことになる。従って、30℃で一定と考えていた場合よりも早く温度が緩和していくと考えられる。
【０１８７】
このような場合にも対応できるよう、実施形態３では通紙モードによる感光体温度の昇温と待機時の雰囲気温度変化による温度緩和の補正を行った。
【０１８８】
まず、通紙モードによる感光体11の昇温差であるが、上述したように片面よりも両面で通紙した方が加熱された記録媒体Ｐが裏面で感光体11に接触する分、感光体11の昇温が大きくなる。
【０１８９】
そこで、実際にＡ４横サイズの記録媒体をそれぞれ片面と両面で連続通紙した結果を図２７に示す。確かに同じ通紙時間で比較すると、両面の方が感光体温度は高くなる。そこで、通紙サイズを変えて片面と両面の通紙による平衡温度Ｔ（∞）の実験値をプロットしたのが図２８である。
【０１９０】
これらの結果から片面時と両面時におけるＴ（∞）は、
Ｔ（∞）＝−0.0577ｘ＋58.979      (８)
Ｔ（∞）＝  0.0314ｘ＋37.751      (９)
となる。よって、これらの式のどちらを使用するかは画像形成信号の入力信号によって使い分ければよい。即ち、ユーザが片面を選択すれば式(８)を使用し、両面を指定すれば式(９)を使用する。
【０１９１】
また、ある一定時間待機後に雰囲気温度が変化した場合の感光体温度の緩和に関しては、前画像形成動作終了時の雰囲気温度Ｔ０と画像形成信号入力時の雰囲気温度Ｔ’０を用いて以下のように計算する。
【０１９２】
Ｔ２（ｔ２）＝｛（Ｔ０＋Ｔ’０）／２｝＋［Ｔ１（ｔ１）−｛（Ｔ０＋Ｔ’０）／２｝］×ｅｘｐ（−ｋ’２ｔ２）    （10）
ここで、ｋ’２は雰囲気温度が｛（Ｔ０＋Ｔ’０）／２｝のときの緩和速度を表しており、(５)式から計算することができる。例えば、前画像形成動作終了時の雰囲気温度Ｔ０が30℃環境で通紙によって感光体温度を33℃まで昇温させた後に、前画像形成動作終了後に５時間待機している間に雰囲気温度が20℃まで低下した場合の感光体温度は(５)及び（10）式から次のように計算できる。
【０１９３】
ｋ’２＝2.667×10−６×25−0.00017〜0.00010Ｔ２（18000）
＝｛（30＋20）／２｝＋［33−｛（30＋20）／２｝］×ｅｘｐ（−0.00010×18000）
＝25＋８×ｅｘｐ（−1.8）＝25＋0.165299〜25.2℃と求まる。
【０１９４】
このように、通紙時の記録媒体サイズ及び片面か両面かのモードによって通紙後の感光体温度を補正する。さらに、通紙後の待機時における雰囲気温度の変化を考慮して画像形成動作前の感光体温度を補正する。これにより、実施形態２よりも精度よく感光体11の表面温度を計算することができる。
【０１９５】
［実施形態４］
【０１９６】
実施形態１〜３では毎ＪＯＢ前に画像形成装置の設置環境に応じて感光体11と定着器19の回転を追加で行うことにより画像流れの発生を防止することができる。しかし、設置環境と画像形成動作前の感光体11と雰囲気温度との差ΔＴの値によっては回転時間が長くなってしまい、ＦＣＯＴが悪化して生産性が低下してしまう。そこで、実施形態４ではＦＣＯＴの悪化回避による感光体温度の昇温補正を行った。
【０１９７】
まず、実施形態２、３では、図２０に示す通り、長い場合だと画像形成信号を入力してから通紙するまでに２分ほど時間を要する場合もあり、ＦＣＯＴが極端に悪化してしまう。
【０１９８】
これを回避し、画像流れのない良好な画像を出力するためには画像形成信号が入力された時点で感光体11の表面温度が一定値以上、あるいは感光体表面に付着している画像流れ発生原因物質である放電生成物が十分クリーニングされていなければならない。そこで、画像状態が最も悪化している場合が多い本体起動時について考える。
【０１９９】
本体起動時は例えば一晩放置してから起動させるケースが多く、多くの場合、感光体11の表面温度は雰囲気温度とほぼ等しくなっている。そのため、感光体11の表面温度と雰囲気温度との差ΔＴはほぼゼロであり、画像流れが最も悪化する条件となる。
【０２００】
最初に、本体起動時に画像形成装置の設置してある環境を把握するために、実施形態２、３と同様に環境センサ２８から雰囲気温度及び湿度を受け取って絶対水分量を計算する。この絶対水分量に応じて図２９から感光体11及び定着器19の回転時間を判断するが、本実施形態ではこの回転時間と同時に画像流れ発生温度もコントローラ２０から受信する。
【０２０１】
この画像流れ発生温度は、各絶対水分量の環境下において、画像流れが発生するかどうかの境界温度であり、各環境においてこの温度以上に感光体温度を保っていれば画像流れは発生しない。
【０２０２】
まず、本体起動時時に各環境条件に応じた最低限必要な感光体11及び定着器19の回転時間をＷａｒｍ  Ｕｐ  Ｔｉｍｅ（以下、ＷＵＴ）とする。このＷＵＴの間に感光体11及び定着器19を回転させることで、周囲の雰囲気温度から画像流れ発生しなくなる温度まで感光体表面を昇温させる。
【０２０３】
そのため、ＷＵＴ中に画像形成信号が入力されても感光体11の表面温度が画像流れの発生しない温度領域に達していないので、画像形成動作はまだ実行しない。この画像形成動作を実行するのは感光体温度が画像流れ発生温度に到達した時点、即ちＷＵＴ終了後となる。
【０２０４】
また、ＷＵＴ後は常に感光体温度を画像流れの発生しない温度領域で維持しておく必要があるため、ＷＵＴ後にさらに30秒間だけ感光体11及び定着器19の回転を継続させる。
【０２０５】
そして、30秒間の回転延長が終了したら感光体11及び定着器19を停止させて、感光体11の表面温度を計算し、環境センサ２８から現在の温湿度を受信後に絶対水分量を計算して画像流れ発生温度を更新する。
【０２０６】
その後、画像流れの発生を防止できる温度領域から画像流れが発生し始める温度領域に到達する時間を計算し、これらの計算結果及び雰囲気温度をコントローラ２０側へと送信して更新、保存する。ただし、このＷＵＴ後の30秒間継続している回転中はすでに感光体温度が画像流れ発生温度を上回っているため、画出しを行っても画像流れは発生しない。
【０２０７】
そこで、この間は画像形成信号を受け付けることができ、画像形成信号が入力されたら直ちに感光体11及び定着器19の回転を停止し、入力された画像形成動作へと移行する。画像形成動作前の感光体温度は、この回転が停止してから計算を行い、この計算結果と絶対水分量、雰囲気温度をコントローラ２０側へと送信して更新、保存しておく。
【０２０８】
実施形態２と同様に画像流れが発生しないようそれぞれの環境条件に応じて一定時間感光体11と定着器19を回転させる必要があるが、それ以降は感光体11が回転及びＪＯＢ終了後の後回転が止まったら感光体温度を式(１)から計算する。それから感光体温度が周囲温度へ向かって緩和する途中で画像流れが発生する温度に到達する温度を式(３)から計算する。
【０２０９】
そして、所定時間が経過したら再び感光体１１のみ30秒間回転を行い、30秒が経過したら感光体11を止めて感光体温度を計算する。画像流れが発生する温度に到達するまでの時間を見積もり、所定時間が経過したらまた感光体11の回転を行う動作を繰り返す。
【０２１０】
このような動作を行うことで、感光体11の表面温度が常に画像流れが発生し始める温度領域よりも高く保つことができる。
【０２１１】
ここで、回転中に画像形成信号が入力された場合は画像形成動作を優先させるために速やかに回転を中止し、画像形成信号に応じた動作へと移行する。そして、ＪＯＢ後の後回転が終了した時点で感光体温度を計算し、画像流れが発生する温度まで低下する時間を見積もって所定時間が経過したら感光体11のみ回転動作を行う。
【０２１２】
また、ＪＯＢの後回転及び感光体11の回転が終了してから画像流れ発生温度に達するまでの待機中に画像形成信号が入力された場合も、画像形成動作を優先させるために速やかに画像形成動作へと移行する。
【０２１３】
そして、ＪＯＢ後の後回転が終了した時点で感光体温度を計算し、画像流れが発生する温度まで低下する時間を見積もって所定時間が経過したら感光体のみ回転を行う動作を繰り返す。例えば30℃環境でこの動作を行った場合、画像形成動作後及び回転後に画像流れ発生温度まで到達するのに要する時間は図３０のようになる。
【０２１４】
また、本体起動後の回転によって感光体温度を画像流れ発生温度より上げておいても、画像形成装置がそのまま長時間待機状態だと感光体温度が低下していき、いずれは画像流れ発生温度を下回ってしまう。
【０２１５】
この状態で画像形成動作を行うと画像流れが発生してしまう。そこで、待機状態がある程度の時間継続したら自動的に感光体11のみが30秒間回転を行うようにした。このある時間というのは、画像形成動作後または起動時の回転後の感光体温度を計算し、その温度から画像流れ発生温度まで緩和する時間である。
【０２１６】
この緩和時間は(３)式から容易に計算することができる。また、回転させるのを感光体のみに限定したのは、通紙しない状態で定着ヒータ３１をつけながら定着器駆動装置３０を駆動させると、定着フィルム３９が劣化してしまうためである。
【０２１７】
また、待機中の感光体温度は常に画像流れ発生温度を上回っているため、画出しを行っても画像流れが発生することはなく、急いで感光体11を昇温させる必要はない。前述したように、本体起動時は感光体11の温度がほぼ雰囲気温度と等しくなっていることが多く、画像流れ発生温度を下回っているケースが多い。
【０２１８】
そのため、ＷＵＴ時間を短縮するためにもなるべく早く感光体11を画像流れ発生温度以上の温度にする必要がある。そのため、定着器19を感光体11と同時に空回転させるのは本体起動時のみに限定した。これらのシーケンスを模式的に表した図及びフローチャートが図３１、３２である。本実施形態におけるシーケンスは、図３２に示すフローチャートに基づいて実行される。
【０２１９】
即ち、本体電源をＯＮした（ステップＳ１）後、コントローラ２０から前回の感光体温度、雰囲気温度、計測時間を受信し、これらの情報と環境センサ２８で検知した温湿度とで感光体温度を算出して、絶対水分量を計算する（ステップＳ２）。その後、検知した雰囲気温度と絶対水分量から画像流れ発生温度とＷＵＴを決定する（ステップＳ３）。
【０２２０】
次に、感光体11及び定着器19の追加回転を所定時間実行し（ステップＳ４）、ＷＵＴ後も３０秒間継続して追加回転を行なう（ステップＳ５）。ＷＵＴ後の３０秒以内に画像形成信号が入力される（ステップＳ６）と、感光体11及び定着器19の追加回転を停止する（ステップＳ７）。次に、追加回転終了後の感光体温度を算出し、感光体温度、雰囲気温度及び時刻をコントローラ２０に送り、不揮発メモリ２２に格納し（ステップＳ８）、画像形成動作を実行する（ステップＳ９）。なお、定着器19の回転中は、その温度を50℃から250℃の範囲の一定値に維持する。
【０２２１】
コントローラ２０から追加回転終了後の感光体温度、雰囲気温度、計測時間を受け取り、これから画像形成動作終了時の感光体温度を算出する（ステップＳ１０）。ＷＵＴ後の３０秒以内に画像形成信号が入力されない場合（ステップＳ６）は、ＷＵＴ終了後から３０秒経過したら感光体11と定着器19を止め（ステップＳ１１）、追加回転終了後の感光体温度を算出する（ステップＳ１２）。
【０２２２】
感光体温度が画像流れ発生温度に達する時間を計算する（ステップＳ１３）。その後、感光体温度、雰囲気温度、経過時間及び画像流れ発生温度に達する時間をコントローラ２０に送り、更新、保存する（ステップＳ１４）。
【０２２３】
待機中に画像形成信号が入力される（ステップＳ１５）と、コントローラ２０から前回保存した感光体温度、雰囲気温度及び計測時間を受け取り、感光体温度を計算してコントローラ２０に送り、不揮発メモリ２２に更新、保存して（ステップＳ１６）画像形成動作を実行する（ステップＳ１７）。
【０２２４】
次に、画像形成動作終了後に感光体温度を計算し、感光体温度、雰囲気温度及び計測時間をコントローラ２０に送り、不揮発メモリ２２に保存する（ステップＳ１８）。感光体温度が画像流れ発生温度に達する時間が経過したら、感光体11のみ３０秒間追加回転を実行する（ステップＳ１９）。
【０２２５】
回転中に画像形成信号が入力される（ステップＳ２０）と、追加回転を止めて（ステップＳ２１）、コントローラ２０から前回保存した感光体温度、雰囲気温度及び計測時間を受け取り、感光体温度を算出し（ステップＳ２２）、画像形成動作を実行する（ステップＳ２３）。
【０２２６】
画像形成動作終了時にコントローラ２０側から前回保存した感光体温度、雰囲気温度及び計測時間を受け取り、感光体温度、雰囲気温度及び計測時間をコントローラ２０に送り、不揮発メモリ２２に保存する（ステップＳ２６）。
【０２２７】
追加回転中に画像形成信号が入力されない場合（ステップＳ２４）は、３０秒間感光体11を回転させたら止める（ステップＳ２５）。回転を止めて、コントローラ２０側から前回保存した感光体温度、雰囲気温度及び計測時間を受け取り、感光体温度を算出する。
【０２２８】
追加回転終了後に感光体温度を計算し、感光体温度、雰囲気温度及び計測時間をコントローラ２０に送り、不揮発メモリ２２に保存する（ステップＳ２６）。そして、感光体温度が画像流れ発生温度に達する時間を算出し（ステップＳ２７）、本体電源をＯＦＦにし（ステップＳ２８）、そうでない場合は、ステップＳ１４に戻る。
【０２２９】
本実施形態では、実施形態２の条件とほぼ同じであるが、１回目の画像形成動作から２回目の画像形成動作までの待機時間を３時間に延ばした。さらに、感光体（感光体）Ｄとして感光体Ｂ、Ｃとほぼ同等の画像流れが発生している感光体を追加した。
【０２３０】
感光体Ｃ、ＤはＷＵＴ中及びその後30秒間は感光体11と定着器19を回転させる。さらに、画像形成動作時以外の待機時には画像流れ発生温度を下回らないように定期的に感光体11のみ回転させる。
【０２３１】
また、感光体Ｄでは通紙モードを片面ではなく、両面とした。図３３にこれらの条件をまとめたものを示す。これらのそれぞれについて各状況に応じて感光体温度を計算し、その温度推移を表したのが図３４であり、最初の感光体状態を示す画像とそれぞれのＪＯＢにおける１枚目の画像を載せたのが図３５である。
【０２３２】
回転を導入していない感光体Ａ、Ｂは画像流れが発生しており、実際の温度推移を図３４から抽出するといずれもＪＯＢの１枚目の時点では画像流れ発生温度を下回っていることがわかる。
【０２３３】
また、感光体Ｃ、Ｄでは最初は画像流れが発生している状態が本体起動時及び待機時間中に回転を行って感光体11を予め昇温させておくことで、ＦＣＯＴを悪化させることなく画像流れを防止することに成功した。
【０２３４】
また、感光体Ｃよりも感光体Ｄの両面の方が感光体11は昇温しやすいため、画像流れに対してはより有利な条件となる。以上の結果より、通紙モードによって感光体11の温度を精度良く計算し、その計算結果をＪＯＢ前及び待機中の回転にフィードバックさせることでＦＣＯＴを悪化させずに画像流れの発生を防止することができる。
【符号の説明】
【０２３５】
１１  感光体
１２  帯電ローラ
１３  現像装置
１４  転写ローラ
１５  クリーニング装置
１６  クリーニングブレード
１７  回収トナー飛散防止シート
１８  回収トナー搬送スクリュー
１９  定着器
２０  コントローラ
２１  ＣＰＵ
２２  不揮発メモリ
２３  操作部
２４  タイマー
２５  ＤＣコントローラ
２６  ＣＰＵ
２７  メモリ
２８  環境センサ
２９  感光体駆動装置
３０  定着器駆動装置
３１  定着ヒータ
３２  操作パネル
３３  操作キー
３４  スタートボタン
３５  ストップボタン
３６  ＯＮ／ＯＦＦキー
３７  クリーニングブレード支持体
３８  ヒータホルダ
３９  定着フィルム
４０  加圧ローラ
Ｐ    記録媒体
【図３３】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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