(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、帯電装置と、露光装置と、現像装置と、転写部とを少なくとも有し、前記像担持体の表面にトナー画像を形成し、当該トナー画像を記録媒体に転写させる画像形成を行う画像形成ユニットと、
前記像担持体の表面に残留するトナーを除去する清掃機構と、
前記像担持体の表面に対して前記画像形成ユニットによる画像データに基づいた前記画像形成が行われない期間に、前記像担持体における少なくとも画像形成領域の表面を覆うトナー層を前記画像形成ユニットに形成させ、画像データに基づいた次回の画像形成実行前に、前記清掃機構又は前記転写部に当該トナー層を前記像担持体の表面から除去させる制御部と、
前記画像形成ユニットによる前記画像データに基づいた画像形成の頻度を算出する頻度算出部とを備え、
前記制御部は、前記頻度算出部によって算出された頻度が予め定められた値よりも低い場合には、前記画像形成終了直後に、前記画像形成ユニットに前記トナー層の形成を開始させる画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記帯電装置、前記露光装置、及び前記現像装置に、前記トナー層をトナー量1mg/cm2以下として形成させる請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記トナー層を前記像担持体から除去するときには、前記清掃機構による清掃速度を、前記画像形成ユニットによる前記画像形成により前記像担持体の表面に残留するトナーを除去するときの清掃速度よりも遅くする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記現像装置に代えて前記清掃機構から、当該清掃機構に貯留されている廃トナーを前記像担持体に供給させ、前記帯電装置、前記露光装置、及び当該清掃機構により前記トナー層を形成させる請求項１乃至請求項３のいずれか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、画像形成装置に関し、特に、像担持体を保護する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置を稼働させる際、当該装置内において、種々の揮発性有機化合物（VOC）やオゾンが発生し、また、コロナ帯電などの帯電装置が発生させる窒素酸化物（NOx）等により硝酸アンモニウムなどの硝酸化合物が生成されることが知られている。このような生成物が機内に残留すると、例えば有機感光体などの像担持体を劣化させ、画像不良を引き起すおそれがある。なお、上記生成物による不具合を防止するために、下記特許文献１に示すような技術が提案されている。この技術は、帯電装置の直下に位置する像担持体表面部分を、現像装置から供給したトナーにより覆うことで、帯電装置による帯電を要因として生成される放電生成物が当該部分に付着することを防ぐものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１７７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に示されている技術では、帯電装置の直下に位置する像担持体表面部分を、帯電装置の帯電を要因として発生する放電生成物から保護することしかできず、帯電装置以外から発生する他の機内生成物から像担持体を保護することは困難である。さらに、上記特許文献１に示されている技術では、像担持体の状態を劣化させ得る装置外部からの影響に対して像担持体の保護を行うことも困難である。特に、長時間に亘って画像形成が行われない状態では、上記機内の放電生成物や外部影響による像担持体の劣化度合いが大きくなる。
【０００５】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、多様な周囲環境下において、像担持体の劣化を低減し、安定した画像形成を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に記載の発明は、像担持体と、帯電装置と、露光装置と、現像装置と、転写部とを少なくとも有し、前記像担持体の表面にトナー画像を形成し、当該トナー画像を記録媒体に転写させる画像形成を行う画像形成ユニットと、
前記像担持体の表面に残留するトナーを除去する清掃機構と、
前記像担持体の表面に対して前記画像形成ユニットによる画像データに基づいた前記画像形成が行われない期間に、前記像担持体における少なくとも画像形成領域の表面を覆うトナー層を前記画像形成ユニットに形成させ、画像データに基づいた次回の画像形成実行前に、前記清掃機構又は前記転写部に当該トナー層を前記像担持体の表面から除去させる制御部と、
前記画像形成ユニットによる前記画像データに基づいた画像形成の頻度を算出する頻度算出部とを備え、
前記制御部は、前記頻度算出部によって算出された頻度が予め定められた値よりも低い場合には、前記画像形成終了直後に、前記画像形成ユニットに前記トナー層の形成を開始させる画像形成装置である。
【０００７】
この発明では、像担持体の表面に画像データに基づく画像形成が行われない期間には、画像形成ユニットにより像担持体の表面を覆うトナー層が形成され、画像データに基づく次回の画像形成実行前まで、像担持体表面が当該トナー層により覆われて周囲環境下から遮蔽されるため、像担持体表面は、装置内で発生する像担持体に有害な生成物や、装置外の悪影響から保護される。また、上記トナー層は、画像データに基づく画像形成終了から次回の画像形成実行前までの間に亘って像担持体表面を覆うため、画像形成が長時間行われない場合であっても、確実に像担持体表面を保護して像担持体の劣化を防止できる。これにより、多様な周囲環境下において、像担持体の劣化を低減し、安定した画像形成が可能となる。
【０００８】
また、像担持体表面を万全に保護するためには、画像形成が行われていないときは常に像担持体表面をトナー層で覆うことが好ましいが、画像形成が頻繁に行われる場合、画像形成が終了する度にトナー層を像担持体表面に形成すると、画像形成に支障が生じる。この発明では、画像形成の頻度が予め定められた値よりも低い場合に、画像形成終了直後にトナー層の形成を開始するので、可能な限りにおいて上記トナー層形成が次回の画像形成に支障を生じないようにしつつ、トナー層の形成による像担持体表面の万全な保護を確保することを可能にしている。
【０００９】
また、本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置であって、前記制御部は、前記帯電装置、前記露光装置、及び前記現像装置に、前記トナー層をトナー量1mg/cm2以下として形成させるものである。
【００１０】
この発明では、像担持体表面に形成されるトナー層がトナー量1mg/cm2以下とされるため、像担持体の劣化低減と、安定した画像形成の効果を更に確実に得ることができる。
【００１１】
また、本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置であって、前記制御部は、前記トナー層を前記像担持体から除去するときには、前記清掃機構による清掃速度を、前記画像形成ユニットによる前記画像形成により前記像担持体の表面に残留するトナーを除去するときの清掃速度よりも遅くするものである。
【００１２】
上記トナー層は像担持体表面における画像形成領域を覆うため、像担持体表面には、画像データに基づく画像形成時よりも広範囲かつ多量にトナーが存在することになるが、このトナー層の除去は、清掃機構により、画像データに基づく画像形成で像担持体表面に残留したトナーを除去するときの清掃速度よりも遅い清掃速度で行われるため、像担持体表面から当該トナー層を確実に除去することが可能になる。
【００１３】
また、本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置であって、前記制御部は、前記現像装置に代えて前記清掃機構から、当該清掃機構に貯留されている廃トナーを前記像担持体に供給させ、前記帯電装置、前記露光装置、及び当該清掃機構により前記トナー層を形成させるものである。
【００１４】
この発明では、画像形成後に像担持体表面から回収された廃トナーを用いて上記トナー層を形成するため、トナー層の形成に、画像データに基づく画像形成に用いるフレッシュなトナーを用いる必要がない。このため、トナー層形成のために、余分にトナーを使用する必要がないので、トナーの消費量を低減することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、画像データに基づく画像形成を行わない期間は、像担持体表面がトナー層により覆われて周囲環境下から遮蔽されるので、像担持体表面は、装置内で発生する像担持体に有害な生成物や、装置外の悪影響から保護される。このため、本発明によれば、多様な周囲環境下において、像担持体の劣化を低減して、安定した画像形成が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構造を示す正面断面図である。
【図２】画像形成ユニットの概略構成を示す図である。
【図３】画像形成装置の主要内部構成を概略的に示す機能ブロック図である。
【図４】画像形成装置において感光体ドラム表面に、感光体ドラム保護用のトナー層を形成する処理の第１実施形態を示すフローチャートである。
【図５】（Ａ）は感光体ドラム表面の周方向全域にトナー層が形成された状態を示す側面図、（Ｂ）は感光体ドラム表面の回転軸方向において画像形成領域全域にトナー層が形成された状態を示す平面図である。
【図６】トナー層形成による感光体ドラムの保護効果を表により示す図である。
【図７】画像形成装置において感光体ドラム表面に、感光体ドラム保護用のトナー層を形成する処理の第２実施形態を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態に係る画像形成装置について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構造を示す正面断面図である。図２は、画像形成ユニットの概略構成を示す図である。
【００１８】
本発明の一実施形態としての画像形成装置１は、例えば、コピー機能、プリンター機能、スキャナー機能、およびファクシミリ機能等の複数の機能を兼ね備えた複合機である。画像形成装置１は、装置本体１１に、画像形成部１２、定着部１３、給紙部１４、原稿給送部６、及び画像読取部５等を備えて構成されている。
【００１９】
装置本体１１は、下部本体１１１と、この下部本体１１１の上方に対向配置された上部本体１１２と、この上部本体１１２と下部本体１１１との間に設けられた連結部１１３とを備えている。上部本体１１２には、画像読取部５及び原稿給送部６が設けられている。
【００２０】
画像読取部５は、上部本体１１２の上面開口に装着された、原稿を載置するためのコンタクトガラス１６１と、このコンタクトガラス１６１に載置された原稿を押さえる開閉自在の原稿押さえカバー１６２と、コンタクトガラス１６１に載置された原稿の画像を読み取る読取機構１６３とを備えている。読取機構１６３は、原稿に向けて光を照射するＬＥＤ(Light Emitting Diode)を有する光源としての光照射部(光源)と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサーと、後述する複数のミラー及び集光レンズ等を有して原稿読取スリット５３の下方位置とコンタクトガラス１６１の下方位置である原稿読取位置との間で移動可能な光学系とを備え、これらを用いて原稿の画像を光学的に読み取り、画像データを生成する。生成された画像データは、画像形成部１２による画像形成、又は後述するＨＤＤ９２への保存に用いられる。
【００２１】
原稿給送部６は、給紙ローラー及び搬送ローラーの駆動により、原稿載置部６１に載置された原稿を１枚ずつ繰り出して、原稿読取スリット５３に対向する位置へ搬送し、原稿読取スリット５３を介して画像読取部５の読取機構１６３による読取を可能とした後、原稿排出部６６へと排出する。なお、このように原稿給送部６によって搬送される原稿を読み取る設定の場合、読取機構１６３は、原稿読取スリット５３の下方となる給送原稿読取位置において、原稿給送部６によって搬送されてくる原稿を読み取る。
【００２２】
下部本体１１１には、画像形成部１２、定着部１３および給紙部１４が内装されている。給紙部１４は、装置本体１１に対して挿脱可能の給紙カセット１４２，１４３，１４４を有している。
【００２３】
画像形成部１２は、給紙部１４から給紙された記録紙にトナー像を形成する画像形成動作を行う。画像形成部１２は、中間転写ベルト１２５の走行方向において上流側から下流側へ向けて順次配設された、マゼンタ色のトナーを用いるマゼンタ用の画像形成ユニット１２Ｍ、シアン色のトナーを用いるシアン用の画像形成ユニット１２Ｃ、イエロー色のトナーを用いるイエロー用の画像形成ユニット１２Ｙおよびブラック色のトナーを用いるブラック用の画像形成ユニット１２Ｂｋ（以下、各画像形成ユニットを区別することなく述べる場合には、それぞれを「画像形成ユニット１２０」と言う）と、駆動ローラー１２５ａ（二次転写対向ローラー）等の複数のローラー間に画像形成における副走査方向へ無端走行可能に張架された中間転写ベルト１２５と、中間転写ベルト１２５が駆動ローラー１２５ａに張架される部分で中間転写ベルト１２５の外周面に当接する二次転写ローラー２１０とを備えている。
【００２４】
各画像形成ユニット１２０は、感光体ドラム１２１と、感光体ドラム１２１へトナーを供給する現像装置１２２と、トナーを収容するトナーカートリッジ（不図示）と、帯電装置１２３と、露光装置１２４と、一次転写ローラー１２６と、ドラムクリーニング装置１２７とをそれぞれ一体的に備えている。
【００２５】
感光体ドラム（像担持体）１２１は、その周面に静電潜像およびこの静電潜像に沿ったトナー像を形成する。現像装置１２２は、感光体ドラム１２１へトナーを供給する。各現像装置１２２には、前記トナーカートリッジからトナーが適宜補給される。感光体ドラム１２１は、例えば、アモルファスシリコン等の素材により構成される。本実施形態では、感光体ドラム１２１をアモルファスシリコンからなるものとして説明する。
【００２６】
帯電装置１２３は、感光体ドラム１２１の直下位置に設けられている。帯電装置１２３は、各感光体ドラム１２１の周面を予め定められた帯電能力で一様に帯電させる。帯電装置１２３の上記予め定められた帯電能力は、例えば、未使用の感光体ドラム１２１の表面を所定電位とする能力に設定されている。帯電装置１２３は、例えば、コロトロン又はスコロトロン等のコロナ放電方式のものが採用される。本実施形態では、帯電装置１２３をコロトロン式として説明する。帯電装置１２３は、放電ワイヤ１２３１と、シールド１２３２とを有している。なお、帯電装置１２３は、コロナ放電方式に限られず、他の方式でも構わない。
【００２７】
露光装置１２４は、感光体ドラム１２１の下方位置であって、帯電装置１２３の更に下方位置に設けられている。露光装置１２４は、コンピューター等から入力された画像データや、画像読取部５が取得した画像データに基づく各色に対応したレーザ光を、帯電後の感光体ドラム１２１の周面に照射し、各感光体ドラム１２１の周面に静電潜像を形成する。露光装置１２４は、いわゆるレーザ露光装置であり、レーザビームを出力するレーザ光源と、当該レーザビームを感光体ドラム１２１表面に向けて反射させるポリゴンミラーと、ポリゴンミラーによって反射されたレーザ光を感光体ドラム１２１に導くためのレンズやミラー等の光学部品を備えている。
【００２８】
現像装置１２２は、矢印の方向へ回転する感光体ドラム１２１の周面の静電潜像にトナーを供給して当該トナーを積層させ、感光体ドラム１２１の周面に前記画像データに応じたトナー像を形成する。
【００２９】
中間転写ベルト１２５は、各感光体ドラム１２１の上方位置に配置されている。中間転写ベルト１２５は、図１における左側の駆動ローラー１２５ａと、同図の右側の従動ローラー１２５ｂとの間に無端走行可能に張架され、下方の外周面が各感光体ドラム１２１の周面に当接している。従動ローラー１２５ｂは、駆動ローラー１２５ａに対向する位置に設けられて、中間転写ベルト１２５の無端走行に伴って従動回転する。中間転写ベルト１２５は、その外周面にトナー像が転写される像担持面が設定され、感光体ドラム１２１の周面に当接した状態で駆動ローラー１２５ａによって駆動される。中間転写ベルト１２５は、各感光体ドラム１２１と同期しながら、駆動ローラー１２５ａと従動ローラー１２５ｂとの間を無端走行する。
【００３０】
中間転写ベルト１２５を挟んで各感光体ドラム１２１に対向する位置には、一次転写ローラー１２６が設けられている。この一次転写ローラー１２６には、図略の転写バイアス印加機構により転写バイアスが印加され、一次転写ローラー１２６は、各感光体ドラム１２１の外周周面に形成された上記トナー像を中間転写ベルト１２５の表面に転写させる。
【００３１】
制御部１０１（図３）は、各色の毎に一次転写ローラー１２６及び画像形成ユニット１２０を駆動制御して、中間転写ベルト１２５の表面に、マゼンタ用の画像形成ユニット１２Ｍにより形成されたマゼンタのトナー像の転写と、次いで中間転写ベルト１２５の同一位置にシアン用の画像形成ユニット１２Ｃにより形成されたシアンのトナー像の転写と、次いで中間転写ベルト１２５の同一位置にイエロー用の画像形成ユニット１２Ｙにより形成されたイエローのトナー像の転写と、最後のブラック用の画像形成ユニット１２Ｂｋにより形成されたブラックのトナー像の転写とを、各色のトナー像が重なり合うように行わせ、これによりカラーのトナー像を中間転写ベルト１２５の表面に形成させる（中間転写（一次転写））。
【００３２】
二次転写ローラー２１０は、図略の転写バイアス印加機構により転写バイアスが印加されている。二次転写ローラー２１０は、中間転写ベルト１２５の表面に形成されたカラーの上記トナー像を、給紙部１４から搬送されてきた記録紙に転写させる。二次転写ローラー２１０は、前記トナー像が記録紙に二次転写されるニップ部Ｎを、中間転写ベルト１２５を挟んで駆動ローラー１２５ａとの間に形成する。用紙搬送路１９０を搬送される記録紙は、ニップ部Ｎにおいて中間転写ベルト１２５と二次転写ローラー２１０とに押圧挟持され、ここにおいて中間転写ベルト１２５上のトナー像が記録紙に二次転写される。
【００３３】
ドラムクリーニング装置１２７は、各感光体ドラム１２１の図１で左方位置に設けられ、感光体ドラム１２１の周面の残留トナーを除去してクリーニングする。
【００３４】
画像形成部１２に対して図１での左方位置には、上下方向に延びる用紙搬送路１９０が形成されている。用紙搬送路１９０には、適所に搬送ローラー対１９２が設けられている。搬送ローラー対１９２は、給紙部１４から繰り出された記録紙を、ニップ部Ｎ及び定着部１３に向けて搬送する。すなわち、当該適所に配置された搬送ローラー対１９２からなる搬送機構により記録紙が搬送される。
【００３５】
定着部１３は、内部に加熱源である通電発熱体を備えた加熱ローラー１３２と、加熱ローラー１３２に対向配置された加圧ローラー１３４とを備えている。定着部１３は、画像形成部１２で転写された記録紙上のトナー像に対し、記録紙が加熱ローラー１３２と加圧ローラー１３４との間の定着ニップ部を通過する間に、加熱ローラー１３２から熱を与えて定着処理を施す。定着処理の完了したカラー画像形成済みの記録紙は、定着部１３の上部から延設された排紙搬送路１９４を通って、下部本体１１１の頂部に設けられた排出トレイ１５１へ向けて排出される。
【００３６】
給紙部１４は、装置本体１１の図１における右側壁に開閉自在に設けられた手差しトレイ１４１と、給紙カセット１４２，１４３，１４４とを備えている。給紙カセット１４２，１４３，１４４の上方に設けられたピックアップローラー１４５は、給紙カセット１４２，１４３，１４４に収容された用紙束の最上位の記録紙を用紙搬送路１９０へ向けて繰り出す。
【００３７】
用紙排出部１５は、下部本体１１１と上部本体１１２との間に形成されている。用紙排出部１５は、下部本体１１１の上面に形成された排出トレイ１５１を備える。排出トレイ１５１は、画像形成部１２でトナー像が形成された記録紙が、定着部１３で定着処理が施された後に排出されるトレイである。
【００３８】
上述したドラムクリーニング装置１２７について、更に詳細に説明する。
【００３９】
ドラムクリーニング装置１２７は、装置ケーシング２０内に、ファーブラシローラー２１と、回収ローラー２２と、ブレード２３と、搬送スパイラル２４とを備えている。
【００４０】
ファーブラシローラー２１は、感光体ドラム１２１の表面に対向する位置に配置されており、感光体ドラム１２１の表面にブラシ毛２１１部分が接触して、一次転写ローラー（転写部）１２６による転写後に感光体ドラム１２１の表面に残留するトナーを回収する。回収ローラー２２は、その表面がファーブラシローラー２１に当接する位置に配置され、ファーブラシローラー２１が回収したトナーを受け取る。
【００４１】
ブレード２３は、回収ローラー２２上のトナーを取り除くためのブレードであり、ゴム等の材質からなる。搬送スパイラル２４は、ブレード２３により回収ローラー２２から除去されたトナーを、図示しない廃トナーボトルに搬送する。
【００４２】
回収ローラー２２は、その回転軸部分が導電性とされ、図略の電圧印加部から当該回転軸に電圧が供給される。この電圧印加部から回収ローラー２２の軸受への電圧の供給は、後述する制御部１０１によって制御される。例えば、感光体ドラム１２１表面上のトナーがプラスに帯電している場合、ファーブラシローラー２１のブラシ毛２１１部分がマイナスに帯電するように、回収ローラー２２に電圧が印加される。
【００４３】
表面がマイナスに帯電したファーブラシローラー２１が、そのブラシ毛が感光体ドラム１２１表面に接触しながら回転することにより、感光体ドラム１２１表面上の残留トナーを物理的接触及び静電力により回収する。ファーブラシローラー２１によって取り除いたトナーは、回転する回収ローラー２２との接触部分で回収ローラー２２に回収され、その回収されたトナーがブレード２３によって掻き取られる。掻き落とされたトナーは、搬送スパイラル２４によって、装置ケーシング２０の下部に取り付けられている廃トナーボトル２５に向けて移動させられる。装置ケーシング２０には、当該廃トナーボトル２５の取付位置に開口部２０１が設けられており、廃トナーは当該開口部２０１から廃トナーボトル２５に向けて落下する。
【００４４】
また、ドラムクリーニング装置１２７は、上記のように感光体ドラム１２１表面から回収した廃トナーを再び感光体ドラム１２１表面に供給する機能を備えている。例えば、ドラムクリーニング装置１２７は、装置ケーシング２０の上部に、上記廃トナーボトル２５を取り付け可能とされている。装置ケーシング２０上部における廃トナーボトル２５の当該取付位置には開口部２０２が設けられており、廃トナーは当該開口部２０２を通過して廃トナーボトル２５から装置ケーシング２０内の回収ローラー２２に向けて落下する。なお、開口部２０２には、蓋部２０３が設けられている。当該蓋部２０３には、図略のモーターを駆動源として、図２に示す矢印方向に蓋部２０３をスライド移動させる機構が取り付けられ、当該スライド機構によるスライド移動により蓋部２０３が開閉する。蓋部２０３の開閉動作は、後述する制御部１０１による上記駆動源の駆動制御によって自在に制御される。これにより、廃トナーが充填された廃トナーボトル２５を、装置ケーシング２０上部における上記取付位置に取り付け、制御部１０１により蓋部２０３の開閉動作を制御することで、トナー層形成時等の任意のタイミングで、廃トナーボトル２５から装置ケーシング２０内の回収ローラー２２の位置に廃トナーを移動させることができる。
【００４５】
このようにドラムクリーニング装置１２７内の回収ローラー２２の位置に移動させた廃トナーは、後述する感光体ドラム１２１表面上におけるトナー層の形成に用いられる。回収ローラー２２の位置に移動した廃トナーは、制御部１０１の制御の下で回転する回収ローラー２２によりファーブラシローラー２１との接触位置に移動し、この位置でファーブラシローラー２１側に移動する。このように移動した廃トナーは、制御部１０１による制御でのファーブラシローラー２１の回転により、ファーブラシローラー２１と感光体ドラム１２１表面との接触部分において、感光体ドラム１２１表面に付着する。なお、回収ローラー２２及びファーブラシローラー２１は当該廃トナーを感光体ドラム１２１表面に側へ移動させるに適した回転方向で回転する。このとき、感光体ドラム１２１表面における画像形成領域の全域は、制御部１０１による制御の下、帯電装置１２３による帯電、及び露光装置１２４による露光が行われ、供給されたトナーが付着する状態とされている。当該廃トナーの感光体ドラム１２１表面への供給により、感光体ドラム１２１表面に、廃トナーによるトナー層が形成される。なお、これは廃トナーを感光体ドラム１２１表面に供給する構成の一例にすぎず、廃トナーを感光体ドラム１２１表面に供給する他の構成を用いることも可能である。
【００４６】
次に、画像形成装置１の構成を説明する。図３は画像形成装置１の主要内部構成を概略的に示す機能ブロック図である。
【００４７】
画像形成装置１は、制御ユニット１００を備える。制御ユニット１００は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び専用のハードウェア回路等から構成される。制御ユニット１００は、制御部１０１及び頻度算出部１０２として機能する。制御ユニット１００は、上記ＲＯＭ又はＨＤＤ９２に記憶されたプログラムにより上記制御部１０１及び頻度算出部１０２として機能してもよいし、ハード回路により制御ユニット１００に備えられていてもよい。
【００４８】
制御部１０１は、画像形成装置１の全体的な動作制御を司る。制御部１０１は、画像読取部５、原稿給送部６、画像処理部３１、画像メモリー３２、画像形成機構４０、操作部４７、ファクシミリ通信部７１、ネットワークインターフェイス部９１、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）９２等と接続されている。制御部１０１は、接続されている上記各機構の動作制御や、各機構との間での信号又はデータの送受信を行う。
【００４９】
制御部１０１は、操作者から操作部４７又はネッワーク接続されたパーソナルコンピューター等を通じて入力されるジョブの実行指示に従って、スキャナー機能、プリンター機能、コピー機能及びプリンター機能の各機能についての動作制御を実行するために必要な各機構部の駆動及び処理を制御する。
【００５０】
頻度算出部１０２は、画像形成機構４０により画像データに基づく画像形成が行われる頻度を算出する。すなわち、頻度算出部１０２は、コンピューター等から入力された画像データや、画像読取部５が取得した画像データに基づいて、画像形成機構４０により行われる画像形成の頻度を算出する。なお、頻度算出部１０２は、後述する第１実施形態の実施では必要ではなく、第２実施形態を実施する限りにおいて、本発明の実施形態に係る画像形成装置１における構成要素となる。
【００５１】
画像読取部５は、制御部１０１による制御の下、光照射部及びＣＣＤセンサー等を有する上記の読取機構１６３を備える。画像読取部５は、光照射部により原稿を照射し、その反射光をＣＣＤセンサーで受光することにより、原稿から画像を読み取る。
【００５２】
画像処理部３１は、画像読取部５で読み取られた画像の画像データを必要に応じて画像処理する。例えば、画像処理部３１は、画像読取部５により読み取られた画像が画像形成部１２により画像形成された後の品質を向上させるために、シェーディング補正等の予め定められた画像処理を行う。
【００５３】
画像メモリー３２は、画像読取部５による読取で得られた原稿画像のデータを一時的に記憶したり、画像形成部１２のプリント対象となるデータを一時的に保存する領域である。
【００５４】
画像形成機構４０は、上述した画像形成部１２、定着部１３、及び、搬送ローラー対１９２等により構成される用紙搬送機構４１１を備える。画像形成機構４０は、画像読取部５で読み取られた画像データ等の画像形成を行う。
【００５５】
制御部１０１は、当該画像形成機構４０に含まれる画像形成部１２をなす画像形成ユニット１２Ｂｋ，１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍのそれぞれについて、帯電装置１２３、露光装置１２４、現像装置１２２、一次転写ローラー１２６、及びドラムクリーニング装置１２７を動作制御すると共に、それぞれのユニットのドラムモーター１２８を駆動制御する。ドラムモーター１２８は、感光体ドラム１２１の回転軸に回転駆動力を付与する駆動源である。また、制御部１０１は、ドラムクリーニング装置１２７については、上述した蓋部２０３の開閉動作、更に、感光体ドラム１２１表面上のトナーを回収する動作、装置ケーシング２０内の廃トナーを感光体ドラム１２１表面に供給する動作を制御する。
【００５６】
操作部４７は、画像形成装置１が実行可能な各種動作及び処理について操作者からの指示を受け付けるタッチパネル部及び操作キー部を備える。タッチパネル部は、タッチパネルが設けられたＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示部（報知部）４７３を備えてなる。
【００５７】
ファクシミリ通信部７１は、図略の符号化／復号化部、変復調部及びＮＣＵ（Network Control Unit）を備え、公衆電話回線網を用いてのファクシミリの送信を行うものである。
【００５８】
ネットワークインターフェイス部９１は、ＬＡＮボード等の通信モジュールから構成され、当該ネットワークインターフェイス部９１に接続されたＬＡＮ等を介して、ローカルエリア内の装置(パーソナルコンピューター等)と種々のデータの送受信を行う。
【００５９】
ＨＤＤ９２は、画像読取部５によって読み取られた原稿画像等を記憶する大容量の記憶装置である。
【００６０】
次に、画像形成装置１において感光体ドラム１２１表面に、感光体ドラム１２１保護用のトナー層を形成する処理の第１実施形態について説明する。図４は、画像形成装置１において感光体ドラム１２１表面に、感光体ドラム１２１保護用のトナー層を形成する処理の第１実施形態を示すフローチャートである。図５（Ａ）は感光体ドラム１２１表面の周方向全域にトナー層が形成された状態を示す側面図、（Ｂ）は感光体ドラム１２１表面の回転軸方向において画像形成領域全域にトナー層が形成された状態を示す平面図である。
【００６１】
なお、画像形成装置１では、画像形成ユニット１２Ｂｋ，１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍのそれぞれについて、以下に示すトナー層形成処理が行われる。但し、画像形成ユニット１２Ｂｋ，１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍのいずれかについて当該トナー層形成処理を行うものでもよい。以下、第１及び第２実施形態について同様である。
【００６２】
制御部１０１は、操作者による指示に従って、画像形成機構４０を動作させて、画像データに基づく画像形成を実行させ（Ｓ１，Ｓ２でＮＯ）、当該画像形成が終了すると（Ｓ２でＹＥＳ）、操作者から画像形成指示の入力を待機する（Ｓ３）。ここで、予め定められた時間（例えば、20分）の間、操作者からの画像形成指示の入力を待機し（Ｓ３でＮＯ，Ｓ４）、この待機期間中に、制御部１０１が、操作部４７を介して、又はネットワーク接続された他のパーソナルコンピューター等から印刷ジョブを受信する等により、操作者から画像形成指示の入力を受け付けると（Ｓ４でＮＯ，Ｓ３でＹＥＳ）、制御部１０１は、画像形成機構４０に、当該画像形成指示が示す内容の画像形成を実行させる（Ｓ１）。
【００６３】
一方、画像形成の終了後（Ｓ２でＹＥＳ）、上記予め定められた時間での待機期間中に、操作者からの画像形成指示の入力がない場合は（Ｓ４でＹＥＳ）、制御部１０１は、画像形成機構４０に、感光体ドラム１２１表面保護用のトナー層を感光体ドラム１２１表面に形成させる（Ｓ５）。図５（Ａ）に示す感光体ドラム１２１表面に形成される当該トナー層の状態の例のように、トナー層は、感光体ドラム１２１表面において周方向全域に亘り、図５（Ｂ）に示すように、感光体ドラム１２１の回転軸方向（主走査方向）において画像形成領域の幅全域に亘って形成される。このように、当該トナー層の形成領域は、感光体ドラム１２１における画像形成領域の全体となる範囲であれば、感光体ドラム１２１の保護作用を効果的に得られるが、トナー層の形成領域はこれに限定されるものではない。
【００６４】
このトナー層の形成は、例えば以下のようにして行われる。制御部１０１は、帯電装置１２３により感光体ドラム１２１表面において画像形成領域とされている領域全体を一様に帯電させる。制御部１０１は、露光装置１２４に、上記帯電状態にある感光体ドラム１２１表面の領域全体を露光し、トナーが付着可能な状態とする。制御部１０１は、現像装置１２２に感光体ドラム１２１表面にトナーを供給させ、上記露光領域にトナーを付着させてトナー層を形成させる。これにより、感光体ドラム１２１表面における画像形成領域の全体にトナー層を形成して、感光体ドラム１２１の表面を当該トナー層により覆われた状態とする。制御部１０１は、このとき、ドラムクリーニング装置１２７を動作させず、当該感光体ドラム１２１表面上のトナー層を除去させない。
【００６５】
なお、上記トナー層の形成は、例えば以下のようにして行ってもよい。制御部１０１による帯電装置１２３及び露光装置１２４の動作制御は上記と同様であるが、制御部１０１は、上記帯電状態にある感光体ドラム１２１表面へのトナー供給を、現像装置１２２に代えて、ドラムクリーニング装置１２７に行わせるようにする。ドラムクリーニング装置１２７による当該トナー供給は、上述した通りに行われる。なお、制御部１０１は、このとき、現像装置１２２は動作しなくてよい。
【００６６】
このトナー層形成後、制御部１０１は、操作者から画像形成指示の入力を待機する（Ｓ６）。制御部１０１は、操作者から画像形成指示の入力があった場合には（Ｓ６でＹＥＳ）、ドラムクリーニング装置１２７を、例えば画像形成機構４０よる画像データに基づいた画像形成後に感光体ドラム１２１表面に残留するトナーを除去するときの清掃速度と同様の速度で駆動させて、上記トナー層を感光体ドラム１２１表面から除去する（Ｓ７）。制御部１０１は、例えば、ドラムクリーニング装置１２７のファーブラシローラー２１，回収ローラー２２，及び搬送スパイラル２４の周速度と、ドラムモーター１２８による感光体ドラム１２１の周速度とを、画像データに基づいた画像形成後における感光体ドラム表面清掃時と同速度とする。これにより、感光体ドラム１２１表面を帯電装置１２３により帯電可能な状態として、画像データに基づく次の画像形成が可能な状態とする。なお、Ｓ７におけるドラムクリーニング装置１２７による清掃速度を当該速度に限定する趣旨ではない。
【００６７】
但し、この感光体ドラム１２１表面からのトナー層の除去は、一次転写ローラー１２６を駆動して、感光体ドラム１２１表面から中間転写ベルト１２５にトナー層を転写させることによって行ってもよい。なお、中間転写ベルト１２５に転写されたトナー層は、更に二次転写ローラー２１０による転写バイアスの印加により、中間転写ベルト１２５から二次転写ローラー２１０側に移動し、当該二次写ローラー２１０表面をクリーニングするための図略のクリーニング機構により二次転写ローラー２１０表面上から除去される。すなわち、制御部１０１は、上記トナー層の形成後、操作者からの画像形成指示があるまで、トナー層を除去するための動作制御を行わない。また、感光体ドラム１２１表面から一次転写ローラー１２６により記録紙にトナー層を転写させることによって、感光体ドラム１２１表面上のトナー層を除去してもよい。
【００６８】
このため、上記トナー層の形成後、操作者からの画像形成指示があるまで、感光体ドラム１２１表面はトナー層で覆われた状態が保持されて周囲環境下から遮蔽されるため、感光体ドラム１２１表面は、画像形成装置１の装置本体１１内で発生する生成物、例えば、種々の揮発性有機化合物（VOC）、コロナ帯電による帯電装置１２３が発生させる窒素酸化物（NOx）等により硝酸アンモニウムなどの硝酸化合物や、装置外の悪影響に触れることなく保護される。また、上記トナー層は、次の画像形成実行前までの間は感光体ドラム１２１表面を覆うため、画像形成が長時間行われない場合であっても、それまでの間、確実に感光体ドラム１２１表面を保護して感光体ドラム１２１の劣化を防止できる。これにより、感光体ドラム１２１表面を上記生成物や装置外の悪影響が劣化させる環境下や、長時間画像形成が行われない状況（感光体ドラム１２１が使用されない状況）等の多様な周囲環境下において、感光体ドラム１２１の劣化を低減して、安定した画像形成が可能である。
【００６９】
なお、制御部１０１は、上記トナー層を、そのトナー量1mg/cm2以下として、帯電装置１２３と、露光装置１２４と、現像装置１２２とに形成させることが好ましい。当該トナー量により感光体ドラム１２１表面にトナー層を形成することが、上記周囲環境下からの感光体ドラム１２１表面の保護作用を効果的に得られることが実験により明らかになっている。
【００７０】
図６は、トナー層形成による感光体ドラム１２１の保護効果を表により示す図である。
【００７１】
〔条件〕
画像形成装置１の画像形成ユニット１２Ｂｋ，１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍに、未使用の有機感光体ドラムを、感光体ドラム１２１として用いる。(1)帯電装置１２３により未使用の感光体ドラム１２１表面を上述した予め定められた帯電能力で帯電させ、表面電位を+450(V)とする。(2)当該感光体ドラムを用いて、印字率5％の文字画像を、Ａ４サイズの用紙に画像形成する際の画像領域に、当該Ａ４サイズの用紙2枚分の画像形成を行う。(3)この画像形成終了後、感光体ドラム１２１表面全域に、上記のようにしてトナー層を形成する。(4)感光体ドラム１２１表面への当該トナー層形成後、画像形成装置１を約25(ppm)のNOxで暴露したチャンバーに24時間保管する。この(1)〜(4)からなる一連の行程を10サイクル行う。その後、帯電装置１２３により上記予め定められた帯電能力で帯電を行って感光体ドラム１２１の表面電位を測定し、初期表面電位からの電位低下値を測定した。なお、(1)〜(4)からなる一連の行程後は、感光体ドラム１２１表面上のトナー層は除去した上で、次のサイクルに移る。  
【００７２】
〔実験結果１〕
上記条件において、感光体ドラム表面における上記トナー層がトナー量1mg/cm2となるように現像装置１２２の現像バイアスを設定し、現像装置１２２により、上記トナー層を感光体ドラム表面上に形成する。この場合、(1)〜(4)からなる一連の行程を10サイクル行った後に、帯電装置１２３により上記予め定められた帯電能力で帯電を行った感光体ドラム１２１の表面電位は、+430(V)となった。
【００７３】
〔実験結果２〕
上記条件において、感光体ドラム１２１表面における上記トナー層がトナー量0.3mg/cm2となるように現像装置１２２の現像バイアスを設定し、現像装置１２２により、上記トナー層を感光体ドラム表面上に形成する。この場合、(1)〜(4)からなる一連の行程を10サイクル行った後に、帯電装置１２３により上記予め定められた帯電能力で帯電を行った感光体ドラム１２１の表面電位は、+390(V)となった。
【００７４】
〔実験結果３〕
上記条件において、感光体ドラム表面における上記トナー層が1mg/cm2となるようにドラムクリーニング装置１２７から廃トナーを感光体ドラム１２１表面に供給させ、上記トナー層を感光体ドラム表面上に形成する。この場合、(1)〜(4)からなる一連の行程を10サイクル行った後に、帯電装置１２３により上記予め定められた帯電能力で帯電を行ったおける感光体ドラム１２１の表面電位は、+400(V)となった。
【００７５】
〔比較結果〕
上記行程のうち、トナー層を形成する行程(3)を行わず、(1)、(2)、(4)のみの行程を10サイクル行った。この行程後、帯電装置１２３により上記予め定められた帯電能力で帯電を行った感光体ドラム１２１の表面電位は、+150(V)となった。
【００７６】
上記(1)〜(4)の行程10サイクル後に上記帯電を行った感光体ドラム１２１の表面電位は、上記のように+390(V)以上であれば、画像形成装置１では、画像形成機構４０により画像データに基づく画像形成を支障なく行えるため、上記トナー層形成による感光体ドラム１２１保護が有効であることがわかる。
【００７７】
次に、画像形成装置１において感光体ドラム１２１表面に、感光体ドラム１２１保護用のトナー層を形成する処理の第２実施形態について説明する。図７は、画像形成装置１において感光体ドラム１２１表面に、感光体ドラム１２１保護用のトナー層を形成する処理の第２実施形態を示すフローチャートである。なお、第１実施形態と同様の処理は説明を省略する。
【００７８】
上述した第１実施形態では、画像形成動作の終了後、予め定められた時間だけ画像形成指示の入力がない場合に、制御部１０１は、画像形成機構４０により感光体ドラム１２１表面にトナー層を形成させるが、本第２実施形態では、画像形成装置１において画像形成動作が行われる頻度が予め定められた値よりも低い場合には、上記予め定められた時間の経過を待つことなく、画像形成終了後、即座にトナー層の形成動作を開始させる。
【００７９】
図７に沿って説明すると、制御部１０１が画像形成終了と判断すると（Ｓ１２でＹＥＳ）、頻度算出部１０２は、例えばカウンター機能により、今回分の画像形成を、通算の画像形成回数に追加するカウントを行う（Ｓ１３）。
【００８０】
そして、頻度算出部１０２は、この時点における画像形成の頻度を算出する（Ｓ１４）。ここで、頻度算出部１０２により算出された頻度が予め定められた値よりも低い場合は（Ｓ１５でＹＥＳ）、制御部１０１は、画像形成機構４０に、感光体ドラム１２１表面上へのトナー層形成を即座に行わせる（Ｓ１８）。
【００８１】
例えば、頻度算出部１０２は、過去の通算画像形成回数と、当該画像形成回数のカウント開始時から当該頻度算出時点までの通算時間とに基づいて、60分間に行われる平均画像形成回数を画像形成頻度として算出する。例えば、当該画像形成回数のカウント開始時から当該頻度算出時点までの通算時間（単位：時(h)）が7200時間（300日）であり、画像形成通算回数が3,000回（1日10回で300日）であったとすると、頻度算出部１０２は、画像形成通算回数／通算時間(h)＝3,000/7200≒0.4166を画像形成頻度として算出する。この場合、予め定められた値を、0.4とすると、画像形成頻度0.4166≧予め定められた値0.4であるため、制御部１０１は、トナー層を形成させる動作制御は行わない。
【００８２】
一方、当該画像形成回数のカウント開始時から当該頻度算出時点までの通算時間（単位：時(h)）が7200時間であり、画像形成通算回数が1,000回であったとすると、頻度算出部１０２は、画像形成通算回数／通算時間(h)＝1,000/7200≒0.1389を画像形成頻度として算出する。この場合、予め定められた値を、0.4とすると、0.1389＜0.4であるため、トナー層を形成させる動作制御を行う。
【００８３】
また、頻度算出部１０２は、以下のようにして画像形成頻度を算出してもよい。頻度算出部１０２は、当該画像形成回数のカウント開始時から当該頻度算出時点までの通算時間について曜日情報及び時刻情報を有しており、画像形成回数の各カウント時には、各カウント時の曜日及び時刻を記憶しておく。頻度算出部１０２は、例えば、当該画像形成頻度時点から遡って、土日祝等の予め休業日として定められた日を除いた直近の5日間について、各日予め業務時間として定められた8時30分〜12時及び13時〜17時30分までの時間帯（8時間）についての画像形成回数を抽出する。そして、当該抽出した画像形成回数から、直近の5日間の上記時間帯における1時間（60分間）に行われる平均画像形成回数を画像形成頻度として算出する。画像形成頻度時点から上記直近の5日間の業務時間は計40時間であり、例えば、この期間における画像形成回数が70回であったとすると、頻度算出部１０２は、画像形成回数／上記業務時間(h)＝70/40＝1.75を画像形成頻度として算出する。この場合、予め定められた値を、0.4とすると、画像形成頻度1.75≧予め定められた値0.4であるため、制御部１０１は、トナー層を形成させる動作制御は行わない。
【００８４】
一方、画像形成頻度時点から上記直近の5日間の業務時間は計40時間であり、例えば、この期間における画像形成回数が8回であったとすると、頻度算出部１０２は、画像形成回数／上記業務時間(h)＝8/40＝0.2を画像形成頻度として算出する。この場合、予め定められた値を、0.4とすると、画像形成頻度0.2＜予め定められた値0.4であるため、トナー層を形成させる動作制御を行う。
【００８５】
制御部１０１は、頻度算出部１０２により算出された頻度が予め定められた値以上である場合は（Ｓ１５でＮＯ）、この画像形成動作の終了後、上記予め定められた時間だけ画像形成指示の入力があるか待機し（Ｓ１６，Ｓ１７）、当該予め定められた時間だけ画像形成指示が入力されなかった場合に（Ｓ１６でＮＯ，Ｓ１７でＹＥＳ）、画像形成機構４０により感光体ドラム１２１表面にトナー層を形成させる（Ｓ１８）。
【００８６】
感光体ドラム１２１表面を万全に保護するためには、画像形成が行われていないときは常に感光体ドラム１２１表面を上記トナー層で覆うことが好ましいが、画像形成が頻繁に行われる場合、画像形成が終了する度に上記トナー層を感光体ドラム１２１表面に形成すると、画像形成に支障が生じる。この第２実施形態によれば、画像形成の頻度が予め定められた値よりも低い場合に、画像形成終了直後にトナー層の形成が開始されるので、可能な限りにおいて上記トナー層形成が次回の画像形成に支障を生じないようにしつつ、トナー層の形成による感光体ドラム１２１表面の万全な保護を確保することが可能である。
【００８７】
なお、本発明は、上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、画像形成装置１は、画像形成部１２として、各色用の画像形成ユニット１２Ｂｋ，１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍを備え、各ユニットのそれぞれ又はいずれかに上記トナー層形成処理を行うものとしたが、画像形成装置１は、単色用に１つの画像形成ユニットのみを備え、当該画像形成ユニットに上記トナー層形成処理を行うものであってよい。
【００８８】
また、上記実施形態では、感光体ドラム１２１保護用の上記トナー層を感光体ドラム１２１表面から除去するときにおけるドラムクリーニング装置１２７による清掃速度は、画像形成機構４０による画像データに基づいた画像形成後に感光体ドラム１２１表面に残留するトナーを除去するときの清掃速度と同速度とされているが、これに代えて、制御部１０１が、上記トナー層を感光体ドラム１２１表面から除去するときのドラムクリーニング装置１２７による清掃速度を、上記画像データに基づいた画像形成後に感光体ドラム１２１表面に残留するトナーを除去するときの清掃速度よりも遅くする制御を行うものとしてもよい。制御部１０１は、例えば、ドラムクリーニング装置１２７のファーブラシローラー２１，回収ローラー２２，及び搬送スパイラル２４の回転速度と、ドラムモーター１２８による感光体ドラム１２１の回転速度とを、上記画像データに基づいた画像形成後における感光体ドラム表面清掃時よりも遅い回転速度とする。
【００８９】
上記トナー層は、感光体ドラム１２１表面における画像形成領域の全体を覆うため、感光体ドラム１２１表面には、広範囲かつ多量にトナーが存在することになるが、トナー層を除去するための清掃速度を遅くする当該制御によれば、感光体ドラム１２１表面から当該トナー層を確実に除去することが可能になる。
【符号の説明】
【００９０】
１        画像形成装置
１２Ｂｋ，１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ  画像形成ユニット
１００    制御ユニット
１０１    制御部
１０２    頻度算出部
１２１    感光体ドラム
１２２    現像装置
１２３    帯電装置
１２３１  放電ワイヤ
１２３２  シールド
１２４    露光装置
１２５    中間転写ベルト
１２６    一次転写ローラー
１２７    ドラムクリーニング装置
２０      装置ケーシング
２０１    開口部
２０２    開口部
２１      ファーブラシローラー
２１１    ブラシ毛
２２      回収ローラー
２３      ブレード
２４      搬送スパイラル
２５      廃トナーボトル
１２８    ドラムモーター
【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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