(57)【要約】【課題】ドラムヒータを使用せず、アモルファスシリコン感光体表面を摺擦研磨するリフレッシュモードを備えた画像形成装置において、温湿度のような環境条件等に応じてトナー消費量を抑えた経済的な画像形成装置を提供する。【解決手段】トナーに含まれる研磨剤でアモルファスシリコン感光体表面を摺擦研磨するリフレッシュモードを備えた画像形成装置において、感光体表面に形成するトナー像の形成パターンを変化させることにより摺擦研磨用のトナー量を設定してクリーニングを行うようにした画像形成装置、更には、前記画像形成装置は温湿度検出手段を有し、温湿度検出手段によって検出された温湿度の信号に基づいて、トナー像の形成パターンを変化させることにより摺擦研磨用のトナー量を設定してクリーニングを行うようにした画像形成装置。【選択図】図２
2004347662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アモルファスシリコン感光体に形成した静電潜像に、現像手段によりトナーを現像して形成されたトナー像を転写材に転写する画像形成工程を有し、
前記画像形成工程を実施していない時に、現像手段により感光体表面にトナー像を形成し、前記トナー像をクリーニングすることにより、トナーに含まれる研磨剤で前記感光体表面を摺擦研磨するリフレッシュモードを備えた画像形成装置において、
前記トナー像の形成パターンを変化させることにより摺擦研磨用のトナー量を設定してクリーニングを行うようにしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記画像形成装置は温湿度検出手段を有し、前記温湿度検出手段によって検出された温湿度の信号に基づいて、前記トナー像の形成パターンを変化させることにより摺擦研磨用のトナー量を設定してクリーニングを行う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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体を用いた画像形成装置に関するもので、より詳細には、画像流れを抑制することが可能なａ−Ｓｉ感光体を使用した画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成装置においては、帯電器で帯電を行う際の放電でオゾンが発生し、このオゾンによって空気中の水分が分解されて窒素酸化物やアンモニウム塩等のイオン生成物が生成される。このイオン生成物は水溶性のため、感光体ドラム等の像担持体に付着し、特に高温高湿度の環境下において大気中の水分を取り込み、像担持体表面の抵抗が低下する。これにより、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り、その結果、画像流れ現象が生じる。
【０００３】
また、像担持体における耐久性の向上とフリーメンテナンス化を図るため、ａ−Ｓｉ感光体を有する像担持体が使われているが、ａ−Ｓｉは有機感光体に比較して吸湿性が高く、前記画像流れはａ−Ｓｉ感光体を使用した画像形成装置に多く発生しやすい。
【０００４】
こういった横流れ現象を防ぐには、像担持体の表面抵抗を低下せしめている水分を除去する必要があり、そのため従来では、像担持体の内面にドラムヒーターを入れて温め、イオン生成物が取り込んだ水分を蒸発させて高湿環境下における像担持体の表面の抵抗低下を押さえることが行われている。
【０００５】
しかしながら、このようなヒーターを用いたシステムは、熱制御手段などが必要になり、その分、構成が複雑になると共に、ヒーターに電源を供給する摺導接点の摩耗に関する耐久性などが問題になり、また電源容量が大きくなりコストアップにつながる。更には、像担持体表面が一定温度まで上昇するのに時間がかかり、プリントするまでの時間が長くなると共に消費電力が増大する。
【０００６】
そのため本願発明者は特開平１１−３０１４号公報に示されているように、通常の印字モードとは別に像担持体に現像動作を行って多量の研磨剤入りトナーを付着させるソリッド画像形成動作を行なわせ、そのトナーで像担持体表面を摺擦研磨してリフレッシュするモードを設け、ヒーターを使用しない画像形成装置を提案した。
【０００７】
具体的には、例えば図２に示すように、クリーニングブレード１６の前に、像担持体１の表面をソリッド画像により供給されたトナーの研磨剤で摺擦研磨する弾性ローラ（クリーニングローラ１５）を設置し、像担持体１の表面の抵抗低下を発生させる成分そのものを除去する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記像担持体表面の抵抗低下発生の原因となるイオン生成物が吸湿する水分量は、温湿度などの環境条件でその量が大きく異なるが、この特開平１１−３０１４号公報に示された方法では、こういった環境条件に無関係に、最悪条件に合わせた常に一定量のトナーを現像し摺擦研磨動作を行うため、不必要にトナーが消費され非経済的であった。
【０００９】
本発明の目的は、上記課題を解決し、ドラムヒータを使用せず、アモルファスシリコン感光体表面を摺擦研磨するリフレッシュモードを備えた画像形成装置において、温湿度のような環境条件等に応じてトナー消費量を抑えた経済的な画像形成装置を提供することである。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１−３０１４号
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の画像形成装置は、アモルファスシリコン感光体に形成した静電潜像に、現像手段によりトナーを現像して形成されたトナー像を転写材に転写する画像形成工程を有し、前記画像形成工程を実施していない時に、現像手段により感光体表面にトナー像を形成し、前記トナー像をクリーニングすることにより、トナーに含まれる研磨剤で前記感光体表面を摺擦研磨するリフレッシュモードを備えた画像形成装置において、前記トナー像の形成パターンを変化させることにより摺擦研磨用のトナー量を設定してクリーニングを行うようにしたことを特徴とする。
【００１２】
好適には、前記画像形成装置は温湿度検出手段を有し、前記温湿度検出手段によって検出された温湿度の信号に基づいて、前記トナー像の形成パターンを変化させることにより摺擦研磨用のトナー量を設定してクリーニングを行うようにしたことを特徴とする。
【００１３】
【本発明の作用】
請求項１記載の発明によれば、アモルファスシリコン感光体を使用したリフレッシュモードを備えた画像形成装置において、リフレッシュモード時に現像されるトナー像の形成パターンを変化させることにより摺擦研磨用のトナー量を設定するために、従来のように常時一定量のトナーを使用するのではなく、不必要なトナー消費を抑えることが可能である。
【００１４】
請求項２記載の発明によれば、前記画像形成装置が備える温湿度検出手段によって検出された温湿度の信号に基づいて、前記トナー像の形成パターンを変化させることにより摺擦研磨用のトナー量を設定するために、不必要なトナー消費を抑えるとともに、温湿度により変化するイオン生成物が吸湿する水分量に適合した研磨を行わせることが可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示して説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００１６】
本発明の画像形成装置の構成及び画像形成工程について図１により説明する。図１は本発明のカラー画像形成装置の一実施例を示す概略断面図である。なお、本発明はカラー画像形成装置だけでなく、モノクロの画像形成装置にも適用可能である。
【００１７】
１はａ−Ｓｉ感光体ドラムで構成した像担持体、２は露光ユニット、３は像担持体１の帯電器、４〜７は、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の現像剤容器を含んだ現像装置、８は用紙等の転写材、９は無端ベルトを用いた搬送装置、１０は像担持体用クリーニング装置で、像担持体を摺擦研磨するクリーニングローラ１５、像担持体上のトナーを掻き落とすクリーニングブレード１６を有している。１２は中間転写体、１１は中間転写体用クリーニング装置、１３は２次転写ローラを含む２次転写装置、１４は定着装置である。
【００１８】
像担持体１は、表面層を元素比率組成式（ａ−Ｓｉ１−ｘＣｘ：Ｈ）として表した場合、ｘが０．９５≦ｘ＜１であって、且つ最表面の動的押込み硬さが２．９４×１０９Ｎ／ｍ２以下であり、最表面側より光導電層側の奥側の硬度が大きく、好ましくは奥側に進むに連れて徐々に硬度が大きくなるように構成すると、イオン生成物のみでなく最表面層も削られ、徐々にその削れ量が少なくなり、高寿命及び高耐久性を維持する事が可能となる。また、クリーニングローラ１５の回転方向は像担持体１の回転方向と逆方向であり、かつ回転速度は、像担持体１の速度を１とした時、１．２程度の速度とする。さらに現像剤は、粒径が０．１〜２．０μｍ、電気抵抗値が１×１０５〜１×１０１０Ωｃｍである研磨剤を、１〜３％重量部添加されているものが好ましい。
【００１９】
このように構成した画像形成装置における通常の画像形成工程は、まず図示していない待避装置で、中間転写体用クリーニング装置１１、２次転写装置１３を待避させ、像担持体１に図示していない像担持体用高圧電源から例えば＋３００Ｖの電圧を供給し、中間転写体１２を接地する。そして帯電器３で像担持体１の表面を例えば＋８００Ｖ程度に帯電させ、露光ユニット２から各色に対応した画像を露光すると、光照射された部分（露光部）は＋３００Ｖに、光未照射部分（未露光部）は＋８００Ｖのままとなる。
【００２０】
そのため現像装置４〜７のうち、対応する色の現像装置のトナー担持体に図示していない現像装置用バイアス電源から現像バイアスを印加して現像すると、トナーが露光部に付着してトナー像が形成される。そしてこのトナー像は、像担持体１と中間転写体１２が接するニップ部で像担持体１からアース電位になっている中間転写体１２側に移動し、１次転写がおこなわれる。そして、全色のトナー像が中間転写体１２に１次転写されたら、図示していない待避装置で中間転写体用クリーニング装置１１、２次転写装置１３を中間転写体に接触させ、２次転写装置１３に転写用電圧を印加し、図示していない給紙カセットから転写材８を搬送して中間転写体１２に接触させると、中間転写体１２上のトナー像は転写材８に２次転写され、その後定着装置１４で加熱定着されて排紙される。
【００２１】
この間、像担持体用クリーニング装置１０は、像担持体１から中間転写体１２へ転写されずに残ったトナーを用いてクリーニングローラ１５で像担持体１の表面を摺擦研磨し、さらにクリーニングブレード１６で像担持体１の表面からトナーを掻き落として像担持体１をクリーニングし、次の画像形成に備える。一方、中間転写体１２上から転写材８に転写されずに残ったトナーは、中間転写体用クリーニング装置１１でクリーニングされる。
【００２２】
以上が通常の画像形成工程であるが、次いで本発明の構成要件である像担持体リフレッシュモードについて図１、図２、図３により説明する。図２は、本発明の画像形成装置の一実施制御ブロックを示した図で、図３は、本発明のリフレッシュモード時における静電潜像（またはトナー像）の形成パターンの一例を模式的に示した図である。
【００２３】
前述のようにａ−Ｓｉ感光体を用いた像担持体は、高温、高湿環境では、イオン生成物の吸湿、ａ−Ｓｉ感光体自体の吸湿性の高さなどにより、大気中の水分が取り込まれて表面の抵抗が低下する。一定時間以上使われていない画像形成装置内の温度、湿度は、画像形成装置が設置される環境の温湿度と同等と考えられ、高温、高湿の環境においては画像流れが発生し易くなる。
【００２４】
そのために、像担持体のクリーニング動作を、前記の通常の画像形成工程以外、例えば、装置の電源がＯＮされた時、省エネルギーモードから復帰した時、または何らかの理由で画像流れが発生してそれが判明した時に随時実施するのが好ましい。
【００２５】
画像形成装置の電源がＯＮされた時を例に説明すると、画像形成装置の電源ＯＮにより各ユニットは準備動作に入り、像担持体１とクリーニングローラ１５の駆動、各現像装置４〜７のトナーの撹拌、定着装置１４のヒーターの加熱、中間転写体１２の駆動と像担持体リフレッシュ動作が行われる。またそれと同時に、画像形成装置に設置された温湿度センサ１７からの信号がＡ／Ｄ変換器２７（図２）でアナログ／デジタル交換され、制御部２６（図２）を通して露光制御部２５（図２）に送られる。するとこの露光制御部２５（図２）は、環境温湿度から算出した絶対湿度と数種類の静電潜像の形成パターン（露光パターン）との関係を予めテーブルとして記憶しているので、温度湿度センサ１７からの信号で静電潜像の最適な形成パターンを選択する。
【００２６】
上記静電潜像の形成パターン（露光パターン）は、例えば、図３に模式的に示すように、単位面積当りのドット面積率を変化させた６段階のパターンで形成されている。
【００２７】
そして一例として、環境温湿度から算出した絶対湿度が１ｇ／ｍ３以下の場合のドット面積率を０／６４とし、絶対湿度が１〜５ｇ／ｍ３の場合のドット面積率を４／６４、絶対湿度が５〜１０ｇ／ｍ３の場合のドット面積率を８／６４、絶対湿度が１０〜２０ｇ／ｍ３の場合のドット面積率を１６／６４、絶対湿度が２０〜３０ｇ／ｍ３の場合のドット面積率を３２／６４、絶対湿度が３０ｇ／ｍ３以上の場合のドット面積率を６４／６４に設定した。なお、図３において、黒ベタ部分が、露光により形成された１ドットの静電潜像で、現像によりトナー像が形成される部分を示す。
【００２８】
露光制御部２５に記憶された、環境温湿度から算出した絶対湿度と静電潜像の形成パターン（露光パターン）との関係については、絶対湿度が低いほど像担持体表面に形成されたイオン生成物が吸湿する水分量が少ないために、上記のように、単位面積当りの静電潜像のドット数を減らすことにより現像トナー量を減少させ、摺擦研磨ローラ１５に供給するトナー量を減少させるようにする。
【００２９】
反対に、絶対湿度が高いほどイオン生成物が吸湿する水分量が多いために、上記のように、単位面積当りの静電潜像のドット数を増やすことにより現像トナー量を増大させ、摺擦研磨ローラ１５に供給するトナー量を増大させるようにする。
【００３０】
また、このような静電潜像が形成される部分については、感光体ドラムの全部分であっても良いし、一部分であっても良い。また、ドット形成される面積の大きさについても適宣設定することが可能である。
【００３１】
そして像担持体のリフレッシュモードが開始される。像担持体のリフレッシュモードは、まず像担持体１に像担持体用高圧電源から−３００Ｖの電圧を供給する。これは像担持体１に形成したトナーが中間転写体１２に転写され難くするためである。次に帯電器３に帯電バイアスが印加される。その後、露光ユニット２により、像担持体１上の静電潜像が上記のように最適に選択されたドットパタンとなるようにパターン露光される。最後にブラック現像装置７に現像バイアスが印加され、像担持体１上に上記静電潜像に相当するトナーのドットパターン像が形成される。
【００３２】
以上により、必要量のトナーが摺擦研磨ローラ１５に供給され、このトナーに含まれる研磨剤で像担持体１の表面を摺擦研磨し、像担持体１の全周表面に付着したイオン生成物やその他の付着物を除去しリフレッシュ動作は終了する。
【００３３】
上記実施例においては、環境温湿度によりトナー像の形成パターンを変化させ不要なトナー消費を抑えるように制御したが、この他にも例えば、最後の画像形成からの経過時間を計測しておいて、この経過時間が長いほど単位面積当りの静電潜像のドット数を増やし、トナー現像量を増加させるように制御しても良いし、更には、環境温湿度とこの経過時間を組み合せてトナー像の形成パターンを変化させることも可能である。
【００３４】
また、最下流に置かれた現像装置７の黒トナーに研磨効果を持つ研磨剤を添加してイオン生成物の除去を行うことについて説明したが、黒トナーのみに限らず、どの色のトナーに研磨剤を入れても良く、また、全ての色に研磨剤を入れても良い。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、アモルファスシリコン感光体を使用したリフレッシュモードを備えた画像形成装置において、リフレッシュモード時に現像されるトナー像の形成パターンを変化させることにより摺擦研磨用のトナー量を設定するために、従来のように常時一定量のトナーを使用するのではなく、例えば、温湿度のような環境条件等に応じて、トナー消費量を抑えた経済的な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラー画像形成装置の一実施例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の画像形成装置の一実施制御ブロックを示した図である。
【図３】本発明のリフレッシュモード時における静電潜像（またはトナー像）の形成パターンの一例を模式的に示した図である。
【符号の説明】
１  ａ−Ｓｉ  像担持体
２  露光ユニット
３  帯電器
４  イエロー現像器
５  マゼンタ現像器
６  シアン現像器
７  ブラック現像器
８  転写材
９  搬送装置
１０  像担持体用クリーニング装置
１１  中間転写体用クリーニング装置
１２  中間転写体
１３  二次転写装置
１４  定着器
１５  摺擦研磨ローラ
１６  クリーニングブレード
１７  温湿度センサ
【図１】
2004347662.tif 000003
【図２】
2004347662.tif 000004
【図３】
2004347662.tif 000005