(57)【要約】【課題】像流れ現象の防止を、消費電力を抑制しつつかつ効率よく図ることのできる、電子写真方式による画像形成用の画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１０を、感光ドラム１２と、感光ドラムの表面を帯電させる帯電器１４と、感光ドラムの表面を露光して潜像パターンを形成する露光手段１６と、潜像パターンをトナー像化する現像手段２０と、感光ドラム１２の内部に配置されたヒータ３２と、を備えるものとする。ヒータ３２は、帯電手段１４と対向する位置で感光ドラム１２の温度が最も高くなるように、感光ドラム１２の内周面を加熱するものとする。【効果】消費電力を抑制しつつかつ効率よく像流れ現象の発生を防止することができる。【選択図】  図１
2005049540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光ドラムと、
当該感光ドラムの表面を帯電させる帯電手段と、
当該感光ドラムの表面を露光して潜像パターンを形成する露光手段と、
当該潜像パターンをトナー像化する現像手段と、
上記感光ドラムの内部に配置されたヒータと、を備え、
当該ヒータが、上記帯電手段と対向する位置で感光ドラムの温度が最も高くなるように、当該感光ドラムの内周面を加熱するものである画像形成装置。
【請求項２】
画像形成装置に電源を投入した時、または電源の投入もしくは画像形成処理の実行から所定の時間が経過した時に、上記感光ドラムが回転を停止した状態で上記ヒータによって感光ドラムの内周面を加熱する制御手段を備える請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
感光ドラム近傍の湿度が許容値を超える時に、上記感光ドラムが回転を停止した状態で上記ヒータによって感光ドラムの内周面を加熱する制御手段を備える請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
上記感光ドラムの表面がアモルファスシリコンである請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、電子写真方式による画像形成に用いられる画像形成装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
電子写真プロセスによる画像形成装置においては、感光ドラムの表面を帯電させる目的で、コロトロンやスコロトロンと呼ばれる帯電器が用いられている。しかしながら、これらの帯電器は５〜１０ｋＶもの高い電圧を印加してコロナ放電を行うものであることから放電時にオゾンを発生させ易く、そのオゾンが空気中の成分を分解してＮＯｘやＳＯｘを生成することにより、硝酸アンモニウム等の水溶性のイオン性物質が生成するという問題がある。このイオン性物質は、感光ドラムの表面に付着して大気中の水分を取り込み、感光ドラムの表面抵抗を低下させ易いことから、静電潜像のエッジ部にて電位を横流れさせる、いわゆる「像流れ」現象を発生させる原因となる。特に、上記イオン性物質は帯電器のシールドケーシング内に堆積して、その近傍の感光ドラムに移行し易いことから、感光ドラムが回転を停止したときに帯電器の直下となる領域では、像流れの問題が顕著に発生することになる。
【０００３】
像流れ現象が生じると、形成画像が不鮮明になって画像品質が低下するという問題が生じることから、像流れ現象の発生は十分に防止しなければならない。そこで従来、像流れ現象を防止する手段として、
（１）熱ローラ等の加熱手段を用いて感光ドラムを加熱することにより、イオン性物質を除去したり、イオン性物質が取り込んだ水分を蒸散させたりする方法（特許文献１）、
（２）帯電器の近傍に排気ファン等を設けて、画像形成装置の主電源のＯＮ／ＯＦＦにかかわらず画像形成処理後に排気ファン等を作動させて、オゾン等を除去する方法（特許文献２）、
（３）画像形成装置に電源が投入されている間または電源投入後の一定時間、感光ドラムを回転させつつ、その表面にクリーニング手段を当接させることにより、当該表面を研磨する方法（特許文献３〜５）、
等が提案されている。
【０００４】
しかしながら、近年、環境面やエネルギー面に配慮して画像形成装置にも省エネルギー化の要求が高まっており、上記（１）〜（３）のように消費電力が大きくなる方法は好ましくない。
【０００５】
【特許文献１】
特公平４−５０５９１号公報（請求項１、第４欄３７〜４１行）
【特許文献２】
特許第２５３７２１８号（請求項１）
【特許文献３】
特開昭６３−２３５９７４号公報（請求項１、〔発明が解決しようとする問題点〕欄、〔作用〕欄）
【特許文献４】
特開昭６３−２６１３８０号公報（請求項１、〔課題を解決する技術手段、その作用〕欄）
【特許文献５】
特開平７−２３４６１９号公報（請求項１，３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、像流れ現象の防止を、消費電力を抑制しつつかつ効率よく達成することのできる、電子写真方式による画像形成用の画像形成装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の画像形成装置は、
感光ドラムと、
当該感光ドラムの表面を帯電させる帯電手段と、
当該感光ドラムの表面を露光して潜像パターンを形成する露光手段と、
当該潜像パターンをトナー像化する現像手段と、
上記感光ドラムの内部に配置されたヒータと、を備え、
当該ヒータが、上記帯電手段と対向する位置で感光ドラムの温度が最も高くなるように、当該感光ドラムの内周面を加熱するものであることを特徴とする。
【０００８】
前述のように、感光体表面へのコロナ放電により生成して帯電器のシールドケーシング内に堆積するイオン性物質はその近傍の感光ドラムに移行し易く、それゆえ感光ドラムが回転を停止したときに帯電器の直下となる部分では、像流れ現象の問題が顕著に発生する。一方、かかる課題を解決するための本発明に係る画像形成装置では、感光ドラムの内部に、感光ドラムの内周面を加熱するヒータが配置されており、当該ヒータによって帯電手段と対向する位置を加熱して、当該位置（帯電器の直下）での感光ドラムの温度が最も高くなるように調整することができる。それゆえ、上記ヒータによって帯電器の直下の感光体表面に付着した水分を効率よく除去することができ、消費電力を抑制しつつ、像流れ現象の発生を防止することができる。
【０００９】
本発明の画像形成装置は、（ｉ）画像形成装置に電源を投入した時、または（ｉｉ）電源の投入もしくは画像形成処理の実行から所定の時間が経過した時に、感光ドラムが回転を停止した状態で上記ヒータによって感光ドラムの内周面を加熱する制御手段を備えるのが好ましい。（ｉ）電源投入時や（ｉｉ）所定時間経過時には感光ドラムが長時間にわたってその回転を停止していた状態にあることから、帯電器のシールドケーシング内に堆積しているイオン性物質が感光ドラム表面のうち帯電手段の直下となる部分へと移行することによって、像流れ現象を発生する蓋然性が高くなっている。上記（ｉ）および（ｉｉ）の好適態様では、像流れ現象を生じるおそれが高い電源投入時や所定時間経過時において、感光ドラムが回転を開始（再開）する前に上記ヒータで感光ドラムの内周面を加熱することから、像流れ現象の発生を未然にかつ効率よく防止することができる。かかる好適態様において、上記（ｉｉ）の所定時間が経過した時については、画像形成装置の感光ドラムが回転を停止していた時（例えば、いわゆる節電モードに入っていた時）とすることができる。
【００１０】
本発明の画像形成装置は、（ｉｉｉ）感光ドラム近傍の湿度が許容値を超える時に、感光ドラムが回転を停止した状態で上記ヒータによって感光ドラムの内周面を加熱する制御手段を備えるのが好ましい。帯電器のシールドケーシング内から感光ドラムの表面へと移行したイオン性物質は空気中の水分を吸着し易く、それゆえ湿度が高い場合には、その水分によって像流れ現象を発生する蓋然性が高くなっている。上記（ｉｉｉ）の好適態様では、像流れ現象を生じるおそれが高い高湿時において、感光ドラムが回転を開始（再開）する前に上記ヒータで感光ドラムの内周面を加熱することから、像流れ現象の発生をより未然にかつ効率よく防止することができる。かかる好適態様において、感光ドラム近傍の湿度は、例えば感光ドラムの近傍に配置した湿度センサによって測定すればよい。
【００１１】
本発明の画像形成装置において、感光ドラムの表面を形成する材料については特に限定されるものではない。しかしながら、表面がアモルファスシリコンである感光ドラムは像流れ現象を生じ易いことから、本発明の適用対象としては、感光ドラムの表面がアモルファスシリコンであるものが好適である。
【００１２】
【発明を実施するための最良の形態】
次に、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
本願発明に係る画像形成方法の使用に用いられる画像形成装置１０としては、例えば図１（ａ）に示すように、感光ドラム１２と、感光ドラム１２の表面を帯電させるスコロトロン帯電器（帯電手段）１４と、感光ドラム１２の表面を露光して静電潜像を形成する露光器（露光手段）１６と、トナー１８を供給して静電潜像を顕像化する現像器（現像手段）２０と、上記トナー像を転写材上に転写する転写ローラ（転写手段）２２と、感光ドラム１２の内部に配置されたヒータ３２と、を含むものが挙げられる。
【００１３】
かかる画像形成装置１０を用いた画像形成処理は、通常の電子写真方式による画像形成処理と同様にして行われる。すなわち、まず、感光ドラム１２をスコロトロン帯電器１４により帯電した後、画像データを変換した光信号によって感光ドラム１２の表面を露光して、当該表面に静電潜像を形成する。次いで、現像器２０から上記静電潜像上に現像剤１８を供給して静電潜像を顕像化（現像）し、こうして得られたトナー像を転写ローラ２２によって転写材２４上に転写する。転写処理後、トナー像は、定着ローラ等の定着手段によって転写材２４上に固着される。一方、転写処理後の感光ドラム１２の表面に残留した現像剤はクリーニングローラ２６およびクリーニングブレード２８によって除去されて、除電ランプ（除電手段）３０によって感光ドラム１２の表面に除電が施される。
【００１４】
ヒータ３２によって感光ドラム１２を加熱する処理は、例えば、
（ｉ）画像形成装置に電源を投入した時、
（ｉｉ）電源の投入もしくは画像形成処理の実行から所定の時間が経過した時、または
（ｉｉｉ）感光ドラム近傍の湿度が許容値を超える時であって、かつ感光ドラムが回転を停止している時に施される。
【００１５】
本発明の画像形成装置では、上記（ｉ）〜（ｉｉｉ）のいずれかに規定する要件を満たすときに、自動的に加熱処理を実行すればよい。なお、ヒータによる感光ドラムの加熱処理は、上記（ｉ）〜（ｉｉｉ）に示す時以外にも、例えば画像形成装置のユーザが希望する時に、手動で実行してもよい。
図２は、感光ドラム近傍の湿度環境が６０％ＲＨ、７０％ＲＨおよび８０％ＲＨである場合のそれぞれにおいて、感光ドラムを放置した時間と、放置後に画像形成処理を行ったときに得られる画像濃度との関係を示している。このグラフは、３０℃の雰囲気下でかつ上記のいずれかの湿度環境下で、画像形成装置を所定時間放置し、その後に、２５％パターン（６００ｄｐｉ）による画像形成処理を行って画像濃度を測定したときの結果を示している。図２より明らかなように、例えば放置時間が５０分程度までであれば、いずれの湿度環境下であっても、画像濃度が０．６０の画像を形成することができる。これに対し、湿度が８０％ＲＨの場合には放置時間がおおむね６０分を超えることによって、湿度が７０％ＲＨの場合には放置時間がおおむね１５０分を超えることによって、画像濃度の低下（すなわち、像流れ現象の発生）が観察される。なお、本発明において、画像濃度の測定には反射濃度計（マクゼス社製、品番「ＲＤ９１８」）を用いた。
【００１６】
上述のとおり、感光ドラム近傍の湿度が高いほど、短い放置時間で画像濃度の低下が観察されている。画像濃度が大幅に低下している場合は像流れ現象が発生している蓋然性が高いと判断できることから、ヒータによる感光ドラムの加熱処理を上記（ｉｉ）のタイミングで実行する場合には、温度および湿度環境ごとでの画像濃度の低下を生じるまでの放置時間に基づいて、加熱処理を実行する間隔を調節すればよい。また、ヒータによる感光ドラムの加熱処理を上記（ｉｉｉ）のタイミングで実行する場合には、画像濃度の低下を生じ得る湿度に応じて、感光ドラム近傍での湿度の許容値を設定すればよい。
【００１７】
図３は、感光ドラム近傍の湿度環境が８０％ＲＨである場合において、感光ドラムに対して加熱処理を行わなかった場合（加熱処理なし）と、６０分おきに上記加熱処理を３分間施した場合（加熱処理あり）とでの、画像濃度の経時変化を示している。試験条件は、後述する実施例の場合と同様であって、室温３０℃、帯電器には開口幅１３ｍｍのスコロトロン帯電器を使用し、感光ドラム（直径３０ｍｍ）の周速度を１１５ｍｍ／秒に、ヒータの幅を１０ｍｍに、ヒータの出力を１０Ｗに、それぞれ設定した。
【００１８】
図３より明らかなように、像流れ現象に伴う（と考えられる）画像濃度の低下が生じている高湿環境下（図３の場合８０％ＲＨ）であっても、適切な間隔で加熱処理を施すことによって、画像濃度の低下を防止することができる。
（ヒータ）
本発明の画像形成装置に用いられるヒータには、感光ドラムの内部に設置することができる大きさのものであることが求められる。
【００１９】
図４は、感光ドラムの回転を長時間停止させた後、その感光ドラムを用いて２５％パターン（６００ｄｐｉ）を形成して、当該感光ドラム上でのトナー像の画像濃度をその周方向に測定したものである。
図４に示すように、感光ドラムが回転を停止していた時に帯電手段（帯電器）の直下となっている部分で画像濃度の低下が観察されており、画像濃度の低下が顕著な部分（図４中にＷ１で示す。）では像流れ現象が生じていた。画像品質上問題となり得る画像濃度の低下は、像流れ発生幅Ｗ１の３倍程度（図４中に幅Ｗ２で示す。）にわたって観察されている。
【００２０】
図５は、感光ドラムが停止した状態で、当該感光ドラム（直径３０ｍｍ）の内部に帯電手段（帯電器）の方を向いて配置されたヒータ（加熱面の幅１０ｍｍ）を作動させた時の、当該感光ドラムの表面温度（℃）を示している。
図５に示すように、上記ヒータを作動させることによって、帯電器と対向する位置で感光ドラムの温度が最も高くなっている。ヒータによる加熱の効果は、像流れ現象が生じていた部分（Ｗ１）だけでなく、画像品質上問題となり得る画像濃度の低下が観察された領域（Ｗ２）にも現れている。
【００２１】
従って、感光ドラム内部に、帯電器の方に向いてヒータを配置して、これを作動させることにより、帯電器と対向する位置で感光ドラムの温度が最も高くすることができ、しかも、画像濃度の低下が生じ得る感光ドラムの表面に対して、十分な加熱を施すことができる。
ヒータを内蔵する感光ドラムとしては、例えば図６に示すものが挙げられる。図６に示す感光ドラム１２では、画像形成装置（例えば、レーザプリンタ）に固定された軸４０にステイ４２が取り付けられており、このステイ４２に感光体表面を加熱するためのヒータ３２が取り付けられている。感光体ドラム１２の両端部にはフランジ４４が取り付けられており、感光体ドラム１２はフランジ４４に当接された駆動用ギア４６によって駆動される。各フランジ４４の中央部にはベアリング（図示せず）が配設され、このベアリングに前述の固定された軸４０が通されていることにより、感光体ドラム１２が軸４０の周りで回転可能となっている。ヒータ３２への給電線は図示していないが、軸４０に設けられた溝か、軸４０が中空の場合にはその中空部を通して接続することができる。
【００２２】
（感光ドラム）
本発明の画像形成装置に用いられる感光ドラム（静電潜像担持体）としては、像流れ現象を生じ得るものであるほかは特に限定されるものではなく、感光層がアモルファスシリコン等からなる無機感光体や、感光層が有機導電性物質を含有する樹脂層からなる有機感光体などの、従来公知の種々の感光ドラムを採用することができる。
【００２３】
感光層がアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）からなる感光ドラムは、例えば導電性基体上にキャリア阻止層、感光層および表面保護層をこの順で備えるような、積層型のものであるのが好ましい。ａ−Ｓｉ感光ドラムの感光層を形成する材料（感光層材料）としては、ａ−Ｓｉ、ａ−ＳｉＣ、ａ−ＳｉＯ、ａ−ＳｉＯＮ等が好適材料として挙げられる。なかでも、ａ−ＳｉＣはその抵抗率が極めて高く、帯電能力や耐磨耗性に優れており、環境による帯電性能の変動が少ないという特徴を備えることから、本発明において好適に用いられる。ａ−ＳｉＣは、シリコン（Ｓｉ）と炭素（Ｃ）との比率が特定のものを使用するのが好ましい。具体的には、一般式ａ−Ｓｉ１−ｘ Ｃｘ において、０．３≦ｘ＜１であるのが好ましく、０．５≦ｘ≦０．９５であるのがより好ましい。ＳｉとＣとの組成比が上記範囲にあるａ−ＳｉＣは１０１２〜１０１３Ω・ｃｍという極めて高い抵抗率を示し、感光ドラムの表面方向での潜像の流れが少なく、静電潜像の維持能力および耐湿性にも優れている。
【００２４】
【実施例】
以下、実施例を挙げて、本発明をより詳細に説明する。
（実施例１）
画像形成装置には、図１（ａ）に示すように、感光ドラム１２と、感光ドラム１２の表面を帯電させるスコロトロン帯電器（帯電手段）１４と、感光ドラム１２の表面を露光して静電潜像を形成する露光器（露光手段）１６と、トナー１８を供給して静電潜像を顕像化する現像器（現像手段）２０と、上記トナー像を転写材上に転写する転写ローラ（転写手段）２２と、感光ドラム１２の内部に配置された板状のヒータ３２と、を備えるものを使用した。
【００２５】
感光ドラム１２の周方向における帯電器１４の開口幅Ｗｃは１３ｍｍ、感光ドラム１２の周速度は１１５ｍｍ／秒、試験時の環境は３０℃、８０％ＲＨであった。ヒータ３２は、出力が１０Ｗ、加熱面の幅Ｗｈが１０ｍｍであった。ヒータ３２の表面と感光ドラム１２の内表面との距離Ｌ１は最大４ｍｍとした。
感光ドラム１２の放置時間が６０分を経過する毎にヒータ３２の電源を３分間入れることとしたところ、図３の“加熱処理あり”で示したように、感光ドラムの放置時間が長時間にわたっても、画像濃度が低下するという現象は観察されなかった。すなわち、像流れ現象の発生が確実に防止された。
【００２６】
本発明は、以上の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲において、種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は画像形成装置の一例を示す模式的断面図であって、（ｂ）は感光ドラム１２とヒータ３２のみを表した説明図である。
【図２】感光ドラムに対して加熱処理を施さない場合の放置時間と像流れ現象との関係を示すグラフである。
【図３】感光ドラムに対して加熱処理を施さない場合と、６０分間隔で３分間の加熱処理を施した場合とでの放置時間と像流れ現象との関係を示すグラフである。
【図４】感光ドラムに像流れ現象が生じている時の画像濃度を当該ドラムの周方向に測定した結果を示すグラフである。
【図５】ヒータを作動させた時の感光ドラムの表面温度を示すグラフである。
【図６】（ａ）はヒータを内蔵する感光ドラムの一例を示す斜視図、（ｂ）はその側断面図である
【符号の説明】
１０  画像形成装置
１２  感光ドラム
１４  スコロトロン帯電器（帯電手段）
３２  ヒータ
【図１】
2005049540.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005049540.tif 000006
【図５】
2005049540.tif 000007
【図６】
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