(57)【要約】【課題】電源投入時等の直後に発生する画像流れだけではなく、その後時間をおいて印刷中に発生する画像流れも防止する。【解決手段】感光体ドラム１１の外側にはその周辺の温度と湿度とを検知する温湿度検知手段３１が、制御回路中には温湿度検知手段３１からの情報を受けて画像形成動作を制御する制御手段３２が備えられる。この制御手段３２が、温湿度検出手段３１が所定の温湿度を検知したことに基づいて、画像形成動作開始から所定枚数印刷する期間のみ、紙間期間に画像形成動作を実施させ、このとき形成された感光体ドラム１１表面のトナー像をクリーニングする。これにより、紙間で感光体ドラム１１表面の水分を吸着した放電生成物の除去を行うことができるので、電源投入時等の直後に発生する画像流れだけでなく、その後時間をおいて印刷中に発生する画像流れも防止することが可能である。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体表面に現像されたトナー像、またはトナー像の用紙への転写後、この像担持体表面に残留するトナーをクリーニングするクリーニング装置と、像担持体周辺の温度と湿度を検知する温湿度検知手段と、この温湿度検知手段からの情報を受けて画像形成動作を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、
前記制御手段が、前記温湿度検出手段が所定の温湿度を検知したことに基づいて、画像形成動作開始から所定枚数印刷する期間のみ、紙間期間に画像形成動作を実施させ、このとき形成された像担持体表面のトナー像を前記クリーニング装置がクリーニングすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段が、前記温湿度検知手段が検知した温湿度に基づいて、前記画像形成動作開始から印刷枚数、または前記紙間期間における画像形成時の現像トナー量を制御す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】
前記温湿度検知手段による温度と湿度の検知が、電源投入時または節電待機モードからの復帰時に実施されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持体が、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ないし請求項３のいずれか１項に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、トナー像を用紙に転写させた像担持体表面に残留するトナーをクリーニングするクリーニング装置を搭載した画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタ等に代表される電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体として感光体ドラムが広く用いられている。この感光体ドラムの表面が所定電位で一様に帯電せしめられ、その表面にレーザ光を照射することで部分的に電位が光減衰して静電潜像が形成され、この静電潜像を現像することによってトナー像が形成される。
【０００３】
このような感光体ドラムでは、画像形成中に小粒径のトナーやトナーの外添剤等の残留異物が感光体表面に付着し、クリーニングブレードによる除去が困難になり、そのまま残留してしまう場合がある。そして、画像形成が繰り返し行われることにより残留異物が蓄積して成長し、感光体表面に強固に付着することとなり、画像不良を引き起こす。特に、アモルファスシリコン感光体ドラムを用いた場合、使用環境が高湿度であると、感光体表面に形成された放電生成物が水分を吸着して、画像流れの発生が多いことが知られている。
【０００４】
このような画像不良や画像流れの発生を防ぐためには、感光体ドラム表面に形成され水分を吸着した放電生成物や残留異物を除去する必要がある。そこで、感光体ドラム表面に用紙に転写されることのないトナー像を形成して、このトナーに吸湿させたり、さらにその後、クリーニング装置に設けられたクリーニングローラに研磨材を混入したトナーを担持させ、この研磨材入りトナーで感光体ドラム表面を研磨するようにトナーをクリーニングしたりすることにより、感光体ドラム表面に形成され水分を吸着した放電生成物や残留異物を除去する方法が知られている。このような感光体ドラム表面の水分除去方法の例を、特許文献１及び２に見ることができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１８１３２１号公報
【特許文献２】
特開２００２−１４５８９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１記載の画像形成装置は、水分検知手段が周辺環境の水分量を特定水分量以上であることと検知した場合に、複数枚数の用紙への印刷の後に、像担持体表面にトナー像を形成し、トナーにより感光体表面を研磨してクリーニングするものである。また、特許文献２記載のクリーニング方法は、電子写真装置内の温度と湿度に基づいて、クリーニング時間を変化させるものである。
【０００７】
これらのアモルファスシリコン感光体を使用した方法では、電源投入時、或いは節電待機モードからの復帰時の直後においては画像流れが発生せず、良好な画像が形成される。しかしながら、使用状況によっては、それから数枚〜数十枚の印刷を行ううちに、次第に画像流れが発生し始め、さらに印刷を続けた後にその発生が収まるケースがある。これは、電源投入時等の直後のクリーニングにて、画像流れが発生しない程度に感光体ドラム表面の水分を吸着した放電生成物の除去を行うことができたものの若干放電生成物が残っており、印刷を行ううちに、周辺空気の水分や用紙に含まれる水分がこの放電生成物に徐々に吸着されて画像流れが発生するに至り、さらに印刷を続けた後は、印刷のための画像形成時のクリーニングにより水分を吸着した放電生成物が減少してその発生が収まったものと考えられる。
【０００８】
また、前記特許文献１及び２の方法では、電源投入時、或いは節電待機モードからの復帰時に、一度に大量のトナーを使用して、研磨のためのトナー像を形成する必要がある。これにより、クリーニングローラにてこの大量のトナーを処理することができず、クリーニング装置からトナーがこぼれてしまう問題が発生する可能性がある。また、必要以上にトナーを使用してしまう恐れがあり、トナーの浪費となるとともにクリーニングの効率が悪くなる。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、トナーを浪費することなく像担持体表面をクリーニング、研磨でき、電源投入時等の直後に発生する画像流れだけではなく、その後時間をおいて印刷中に発生する画像流れも防止することが可能な高性能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、像担持体表面に現像されたトナー像、またはトナー像の用紙への転写後、この像担持体表面に残留するトナーをクリーニングするクリーニング装置と、像担持体周辺の温度と湿度を検知する温湿度検知手段と、この温湿度検知手段からの情報を受けて画像形成動作を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、前記制御手段が、前記温湿度検出手段が所定の温湿度を検知したことに基づいて、画像形成動作開始から所定枚数印刷する期間のみ、紙間期間に画像形成動作を実施させ、このとき形成された像担持体表面のトナー像を前記クリーニング装置がクリーニングすることとした。
【００１１】
ここで、「紙間期間」とは、前の用紙に転写されるトナー像形成が終了してから、次の用紙に転写されるトナー像形成が開始されるまでの、用紙に印刷すべき画像形成動作が行われていない期間を意味する。上記の構成によれば、所定の温湿度に基づき、画像形成動作を開始してから所定枚数印刷する期間において、連続印刷時の紙間で像担持体表面の水分を吸着した放電生成物の除去を行うことができる。その結果、一度に大量のトナーを使用することがなく、少しずつトナーを使用してクリーニング、研磨することができるので、クリーニングローラがトナーを処理できなかったり、トナーを浪費したりすることがない。そして、電源投入時等の直後に発生する画像流れだけではなく、その後時間をおいて印刷中に発生する画像流れも防止することが可能である。したがって、安定した画像形成性能を得ることができる。
【００１２】
また、前記制御手段が、前記温湿度検知手段が検知した温湿度に基づいて、前記画像形成動作開始から印刷枚数、または前記紙間期間における画像形成時の現像トナー量を制御することとした。
【００１３】
この構成によれば、像担持体表面に形成され水分を吸着した放電生成物の量を予測して、そのクリーニング、研磨を行うために必要な、好適な紙間画像形成実施枚数、または現像トナー量を設定することできる。したがって、さらにトナーの浪費を少なくでき、クリーニング、研磨の効率を高めることが可能となる。
【００１４】
また、前記温湿度検知手段による温度と湿度の検知が、電源投入時または節電待機モードからの復帰時に実施されることとした。
【００１５】
画像形成装置が長時間使用されない間においては、像担持体表面に形成された放電生成物が多量の水分を吸着している可能性が高い。上記の構成によれば、その使用時の温湿度を検知してクリーニングの制御を行うので、頻繁に温湿度の検知を行う必要がなく、温湿度検知の高効率化を図ることができる。
【００１６】
また、前記像担持体が、アモルファスシリコン感光体であることとした。
【００１７】
アモルファスシリコンで構成される感光体は、高硬度であり耐磨耗性に優れているので、たいへん長寿命である。しかしながら一方では、感光体表面に形成された放電生成物が水分を吸着して画像流れが発生し易いという問題もあるが、本発明の画像形成装置に組み合わせることにより、感光体表面に残留するトナーを均一にクリーニングできるとともに、感光体表面を均一に研磨することが可能となるので、画像流れが発生しない、さらに長寿命な画像形成装置を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１〜図４に基づき説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置に備えられたクリーニング装置とその周辺の概略構造を示す模型的垂直断面図及び制御回路の概略図である。図２は、図１に示す感光体ドラムのクリーニング工程の動作フロー図である。図３は、絶対湿度に対する連続印刷時の紙間画像形成実施枚数を示す表である。図４は、画像形成装置を示す模型的垂直断面図である。
【００２０】
なお、図１に記載のクリーニング装置とその周辺の構造は、図４に記載のそれらを、用紙搬送方向が水平となるように書き直したものであって、説明が省略可能な部品については記載を省略している。
【００２１】
まず、本発明の画像形成装置について、その概略を説明する。図４において、画像形成装置１００には、給紙装置１０１と、用紙搬送装置１０２と、光学装置１０３と、作像装置１と、クリーニング装置２と、転写装置１０４と、定着装置１０５と、排出・反転装置１０６が備えられている。図中の実線矢印は用紙の搬送経路を示し、一点鎖線矢印Ｌはレーザ光を示す。
【００２２】
給紙装置１０１は、印刷前の用紙を積載・収容しており、ここから１枚ずつ用紙が送り出される。送り出された用紙は、用紙搬送装置１０２により画像形成装置１００本体の側面に沿って垂直に搬送される。
【００２３】
原稿に描かれた文字や図形、模様等の画像データは、光学装置１０３によって読み取られ、この画像データに基づいて制御されるレーザ光Ｌが照射されることにより、作像装置１にて原稿画像の静電潜像が像担持体である感光体ドラム１１表面に形成される。この静電潜像からトナー像が形成され、トナー像は、前記用紙搬送装置１０２によって同期をとって送られてきた用紙に、転写装置１０４にて転写される。感光体ドラム１１表面に残留したトナーは、クリーニング装置２にて回収される。
【００２４】
その後、未定着トナー像を担持した用紙は、定着装置１０５へと送られる。定着装置１０５にてトナー像が定着され、定着装置１０５から排出された用紙は、排出・反転装置１０６によって機外に排出される。また、両面印刷を行う場合には、排出・反転装置１０６によって用紙の送り方向が切り替えられて、再度転写装置１０４へと送られる。
【００２５】
次に、本発明の画像形成装置に備えられたクリーニング装置とその周辺の構成について、図１を用いて説明する。図１において、作像装置１には、像担持体である感光体ドラム１１が設けられ、この感光体ドラム１１の回転方向に沿って順に、主帯電装置１２と、現像装置１３とが配置されている。図中、Ｐは用紙を、ＰＩは紙間を示す。
【００２６】
感光体ドラム１１は、アルミニウム等により構成される導電性ローラ状基体の外側に、真空蒸着等によって無機光導電性材料であるアモルファスシリコンを設けている。感光体ドラム１１は、図示しない駆動装置によって、その周速度が用紙搬送速度と同じになるように回転せしめられている。
【００２７】
主帯電装置１２は、コロナ放電帯電器を用いたコロトロン帯電装置である。同じくコロナ放電帯電器を用いたスコロトロン帯電装置や、ローラまたはブラシ等を用いた接触帯電装置であっても構わない。この主帯電装置１２により、感光体ドラム１１の表面が所定の極性及び電位で一様に帯電せしめられる。
【００２８】
現像装置１３には、感光体ドラム１１に当接する現像ローラ１３ａが設けられている。現像ローラ１３ａには、感光体ドラム１１の帯電極性と同極性のバイアスが印加される。この現像ローラ１３ａにより、現像剤であるトナーＴが帯電せしめられるとともに感光体ドラム１１の表面に供給され、静電潜像が現像される。トナーＴとしては、磁性或いは非磁性の一成分系トナーや、磁性キャリアと絶縁性トナーとを混合してなる二成分系トナーを使用する。また、感光体ドラム１１表面を研磨するようにしてクリーニングするために、微量の酸化チタン、アルミナ等の粉末を研磨材としてトナーに混入することもある。
【００２９】
転写装置１０４には、転写部材である転写ローラ１０４ａが設けられている。転写ローラ１０４ａは、芯金と、その外側に設けられた導電性弾性層で構成される。導電性弾性層は、カーボン等の導電性材料を分散させたポリウレタンゴム等で構成される。この転写ローラ１０４ａが感光体ドラム１１と接触し、用紙Ｐを挿通させる転写ニップ部を形成する。転写ローラ２１は、図示しない駆動装置によって、その周速度が感光体ドラム１１の周速度と同じになるように回転せしめられている。また、転写ローラ１０４ａには、転写バイアスが必要に応じて印加される。
【００３０】
クリーニング装置２は、感光体ドラム１１の回転方向に沿って転写ニップ部のさらに下流側に配置されている。クリーニング装置２は、クリーニングローラ２１と、クリーニングブレード２２と、スクレーパ２３と、ハウジング２４とで構成される。
【００３１】
クリーニングローラ２１は、感光体ドラム１１に当接するように設けられている。クリーニングローラ２１は感光体ドラム１１とほぼ同じ軸線方向長さを有し、図示しないばね等の弾性部材により付勢され、感光体ドラム１１に押しつけられている。クリーニングローラ２１はその全体が、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）で構成されている。そして、クリーニングローラ２１は、効率良くクリーニングが実施できるように、図示しない駆動装置によって、その周速度が感光体ドラム１１の周速度に対して数１０％程度速くなるように回転せしめられている。
【００３２】
クリーニングブレード２２も、感光体ドラム１１に当接するように設けられ、感光体ドラム１１とほぼ同じ軸線方向長さを有する。これらのクリーニングローラ２１とクリーニングブレード２２によって、感光体ドラム１１表面に残留したトナーＴを除去してクリーニングする。
【００３３】
スクレーパ２３は、クリーニングローラ２１とほぼ同じ軸線方向長さを有し、クリーニングローラ２１に当接するように設けられている。このクリーニング用スクレーパ２３によって、クリーニングローラ２１に付着したトナーＴを除去する。
【００３４】
感光体ドラム１１の外側には、感光体ドラム１１周辺の温度と湿度とを検知する温湿度検知手段３１が備えられている。また、制御回路中には、この温湿度検知手段３１からの情報を受けて画像形成動作を制御する制御手段３２が備えられている。また、図示しない記憶手段に、絶対湿度に対する連続印刷時の紙間画像形成実施枚数を示すデータ（図３参照）が記憶されている。
【００３５】
ここで、作像装置１及びクリーニング装置２の一連の作用について説明する。まず、帯電装置１２により、感光体ドラム１１の表面が所定の極性及び電位で一様に帯電せしめられる。このときの帯電電位は、通常は２００〜１０００Ｖ程度である。
【００３６】
次に、光学装置１０３（図４参照）によって読み取られた画像データに基づいて制御されるレーザ光Ｌが感光体ドラム１１に照射され、照射部分の電位が光減衰して原稿画像の静電潜像が作られる。そして、現像装置１３にて帯電せしめられたトナーＴが、現像ローラ１３ａによって感光体ドラム１１の表面に供給され、静電潜像からトナー像が形成される。
【００３７】
一方、用紙Ｐは、用紙搬送装置１０２（図４参照）によって感光体ドラム１１表面のトナー像形成と同期がとられ、感光体ドラム１１と転写ローラ１０４ａが接触して形成される転写ニップ部に挿通される。このとき、転写ローラ１０４ａには、感光体ドラム１１やトナーＴとは逆極性である負極の転写バイアスが印加される。これにより、トナーＴが感光体ドラム１１から転写ローラ１０４ａへと移動し、トナー像が用紙Ｐに接触転写される。
【００３８】
トナー像転写後、感光体ドラム１１に残留したトナーＴは、クリーニング装置２に設けられたクリーニングローラ２１に直接移動したり、クリーニングブレード２２によってかき取られてクリーニングローラ２１に付着したりする。クリーニングローラ２１に付着したトナーＴは、スクレーパ２３によって除去され、トナーＴはハウジング２４内に回収される。このとき、一部のトナーＴはクリーニングローラ２１に付着したまま回収されず、このトナーによって感光体ドラム１１表面が研磨される。
【００３９】
ここで、電源投入時及び／又は節電待機モードからの復帰時におけるクリーニング工程について、図２及び図３を用いて説明する。まず、画像形成装置１００の電源投入後に使用者による印刷条件入力及び印刷の開始の操作が行われる、又は、節電待機モードにおいて使用者による印刷条件入力及び印刷の開始の操作が行われることによって復帰動作が開始される（ステップＳ１０１）。
【００４０】
その後、ステップＳ１０２にて、温湿度検知手段３１による感光体ドラム１１周辺の温湿度の検知が行われ、この温湿度をもとに絶対湿度が算出される。そして、ステップＳ１０３にて、この絶対湿度が所定値以下であるかどうかの判断がなされる。絶対湿度が所定値以下であれば、そのまま通常の印刷がなされる（ステップＳ１０４）。絶対湿度が所定値を超えていれば、ステップＳ１０５にて、その絶対湿度に基づいて、紙間期間に画像形成動作を実施する印刷枚数を決定する。
【００４１】
このとき用いられる、絶対湿度に対する連続印刷時の紙間画像形成実施枚数を示すデータの一例を、図３に示す。図３より、絶対湿度が１５ｇ／ｍ３以下である場合は、紙間期間に画像形成動作を実施して感光体ドラム１１表面の水分を除去する必要がなく、前記ステップＳ１０４のように通常の印刷がなされる。絶対湿度が１５ｇ／ｍ３を超えている場合は、紙間画像形成実施枚数が少なくとも１０枚であり、５ｇ／ｍ３増加する毎に１０枚ずつ増加する。絶対湿度が３５ｇ／ｍ３を超えている場合は、紙間画像形成実施枚数は５０枚で一定である。画像形成に使用されるトナー量は紙間毎に１００ｍｇであるが、絶対湿度に基づいて使用トナー量を制御することとしても良い。
【００４２】
次に、ステップＳ１０６にて用紙への印刷がなされた後、ステップＳ１０７にて紙間期間に画像形成動作が実施され、クリーニングローラ２１によって感光体ドラム１１表面のクリーニングが行われる。そして、ステップＳ１０８にて、図３に基づく所定の紙間画像形成実施枚数に到達したかどうかが判断される。所定枚数以下であればステップＳ１０６及びＳ１０７が繰り返され、所定枚数到達後は、紙間に画像形成・ドラムクリーニングを実施しない通常の印刷が実施される（ステップＳ１０９）。
【００４３】
このように、紙間期間に画像形成動作を実施させ、このとき形成された感光体ドラム１１表面のトナー像をクリーニングすることにより、連続印刷時の紙間で感光体ドラム１１表面の水分を吸着した放電生成物の除去を行うことができる。その結果、一度に大量のトナーを使用することがなく、少しずつトナーを使用してクリーニング、研磨することができるので、クリーニングローラがトナーを処理できなかったり、トナーを浪費したりすることがない。そして、電源投入時等の直後に発生する画像流れだけではなく、その後時間をおいて印刷中に発生する画像流れも防止することが可能である。したがって、安定した画像形成性能を得ることができる。
【００４４】
さらに、温湿度検知手段３１が検知した温湿度に基づいて、画像形成動作開始から印刷枚数、または紙間期間における画像形成時の現像トナー量を制御することより、感光体ドラム１１表面に形成され水分を吸着した放電生成物の量を予測して、そのクリーニング、研磨を行うために必要な、好適な紙間画像形成実施枚数、または現像トナー量を設定することできる。したがって、さらにトナーの浪費を少なくでき、クリーニング、研磨の効率を高めることが可能となる。
【００４５】
そして、温湿度検知手段３１による温度と湿度の検知が、電源投入時または節電待機モードからの復帰時に実施されることにより、画像形成装置１００の実際の使用時の温湿度を検知してクリーニングの制御を行うので、頻繁に温湿度の検知を行う必要がなく、温湿度検知の高効率化を図ることができる。
【００４６】
また、耐摩耗性に優れ長寿命であるアモルファスシリコン感光体を用いた場合においては、感光体表面に形成された放電生成物が水分を吸着して画像流れが発生し易いという問題があるが、本発明の画像形成装置１００に組み合わせることにより、感光体表面に残留するトナーを均一にクリーニングできるとともに、感光体表面を均一に研磨することが可能となるので、画像流れが発生しない、さらに長寿命な画像形成装置１００を得ることができる。
【００４７】
なお、前記感光体ドラム１１に設けられた無機光導電性材料として、セレンを用いても構わない。さらに、感光体ドラム１１は、バインダー樹脂中に電荷発生材と電荷輸送材とを分散させた有機感光層を単独で設けた単層有機感光体ドラムや、電荷発生材と電荷輸送材を各々別の層として設けた機能分離型の積層有機感光体ドラムであっても構わない。
【００４８】
上記のように本発明の実施形態を示したが、この他、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明の上記構成によれば、所定の温湿度に基づき、画像形成動作を開始してから所定枚数印刷する期間において、連続印刷時の紙間で像担持体表面の水分を吸着した放電生成物の除去を行うことができる。その結果、一度に大量のトナーを使用することがなく、少しずつトナーを使用してクリーニング、研磨することができるので、クリーニングローラがトナーを処理できなかったり、トナーを浪費したりすることがない。そして、電源投入時等の直後に発生する画像流れだけではなく、その後時間をおいて印刷中に発生する画像流れも防止することが可能である。したがって、安定した画像形成性能を得ることができる。
【００５０】
さらに、耐摩耗性に優れ長寿命であるアモルファスシリコン感光体を用いた場合においては、感光体表面に形成された放電生成物が水分を吸着して画像流れが発生し易いという問題があるが、本発明の画像形成装置に組み合わせることにより、感光体表面に残留するトナーを均一にクリーニングできるとともに、感光体表面を均一に研磨することが可能となるので、画像流れが発生しない、さらに長寿命な画像形成装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置に備えられたクリーニング装置とその周辺の概略構造を示す模型的垂直断面図及び制御回路の概略図
【図２】図１に示す感光体ドラムのクリーニング工程の動作フロー図
【図３】絶対湿度に対する連続印刷時の紙間画像形成実施枚数を示す表
【図４】本発明の実施形態に係る画像形成装置を示す模型的垂直断面図
【符号の説明】
１    作像装置
２    クリーニング装置
１１  感光体ドラム
２１  クリーニングローラ
２２  クリーニングブレード
２３  スクレーパ
３１  温湿度検知手段
３２  制御手段
１００  画像形成装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005003769.tif 000005
【図４】
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