(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
通電によって発熱して前記像担持体の表面を加熱する加熱手段と、
前記像担持体を帯電する帯電手段と、
帯電された前記像担持体表面に画像情報に応じた静電潜像を形成する露光手段と、
前記静電潜像を現像してこれを現像剤像として可視化する現像手段と、
前記現像剤像を転写材に転写する転写手段と、
前記転写材に転写された前記現像剤像を該転写材上に定着させる定着手段と、
前記像担持体の温度を検知する温度検知手段と、
前記像担持体に当接して該像担持体表面に残った現像剤を除去するクリーニングブレードと、
環境温度及び環境湿度を検知する環境検知手段と、
前記定着手段により加熱定着を受けた転写材を前記像担持体に向けて再給紙可能な再給紙手段と、
前記環境検知手段により環境湿度が設定湿度以上と検知された場合、前記像担持体の温度が第１の設定温度となるように前記加熱手段への通電量を制御する第一モードと、環境湿度が設定湿度以下かつ環境温度が設定温度以下の場合、前記像担持体の温度が前記第１の設定温度よりも低い第２の設定温度となるように前記加熱手段への通電量を制御する第二モードと、を実行可能な制御装置と、を有する画像形成装置において、
前記制御装置は、第１のモードは前記温度検知手段の検知結果に基いて、前記像担持体の温度が第１の設定温度となるように前記加熱手段への通電量を制御し、前記第２モードは非画像形成時に前記加熱手段への通電時間と非通電時間の比率が設定比率となるように通電時間を制御することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を利用して画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真技術を応用した画像形成装置においては、帯電→現像→転写→クリーニング等の各工程を経て画像を形成するため、像担持体である電子写真感光体を繰り返し使用することになる。従って、各画像形成工程において電子写真感光体の表面は常に清浄な状態が維持されなければならない。
【０００３】
ところが、使用に連れてクリーニング性能が劣化した場合、電子写真感光体のクリーニング状態が不完全となり、所謂クリーニング不良が生じて画像の品位が著しく悪化してしまう。
【０００４】
そこで、残留トナー除去手投として従来から種々の提案がなされて実用に供されているが、ウレタンゴム等の弾性材料から成る板状のクリーニングブレードのエッジを電子写真感光体に圧接して残留トナーを掻き落とすようにした残留トナー除去手段は、構成が簡単で小型・コンパクトであり、トナー除去機能も優れているために広範に実用されている。
【０００５】
しかしながら、このようなクリーニング手段においても、長期の使用によってクリーニングブレードのエッジ部分に溜まったトナーが落下しないで固化し、クリーニングブレードを持ち上げるためにクリーニング機能の低下を招いたり、固化したトナーが電子写真感光体に付着して融着するために画質劣化の原因となったりするという不具合が発生する。
【０００６】
又、電子写真感光体は、繰り返しの画像形成によって表面に微細な傷が付き、更にオゾン生成物やフィルミング物質が固着するために表面状態が徐々に劣化し、表面の摩擦係数も増大する傾向にある。そして、電子写真感光体とこれに当接するクリーニングブレードとの間の摩擦力も必要以上に作用し、クリーニングブレードが捲れ気味になってクリーニング不良が発生する場合がある。
【０００７】
一方、従来から電子写真感光体は一定の温度に保たれるように制御されている。例えば、図４に示す画像形成装置のように、ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと称する）１の内側には、該感光ドラム１を加熱するための発熱ヒーター２が埋め込まれており、感光ドラム１は一般に室温よりも高い４０〜５０℃付近の温度に加熱制御される。ここで、発熱ヒーター２の加熱制御は、該発熱ヒーター２で加熱される感光ドラム１の温度をサーミスター３で検知し、該サーミスター３で検知した温度情報に基づいて電源４から発熱ヒーター２への通電量を制御装置（ＣＰＵ）５で制御することによって行われる。
【０００８】
又、斯かる画像形成装置では、画像形成時には帯電器６で帯電された感光ドラム１の表面に不図示の露光装置から露光Ｌを行って感光ドラム１上に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像器７でトナー像として現像する。そして、感光ドラム１上に形成されたトナー像は、転写器８で転写材カセット９から給送される転写材Ｐに転写され、トナー像が転写された転写材Ｐは搬送装置１０によって定着装置１１に搬送される。定着装置１１においては、転写材Ｐは、定着ローラ１１ａと加圧ローラ１１ｂ間に挟持搬送されることによってトナー像の定着を受け、その後、機外に排出される。
【０００９】
尚、トナー像の転写材Ｐへの転写後に感光ドラム１上に付着している転写残トナーは、クリーニングブレード１２によって除去され、表面がクリーニングされた感光ドラム１は繰り返し次の画像形成に供される。
【００１０】
ところで、前述のように発熱ヒーター２で感光ドラム１を加熱するのは以下の目的のためである。
（１）流れ画像防止：高温・高湿環境下においては感光ドラム１表面に水分子が吸着して感光ドラム１の表面抵抗が低下し、これによって静電潜像がだれるために発生する。本現象は水分を適度に加熱蒸発させることによって防止することができる。
（２）クリーニング特性の安定化：クリーニングブレード１２は一般的にはウレタンゴム等で構成されているため、その粘弾性特性は温度に依存する。このため、感光ドラム１を加熱してクリーニングブレード１２を一定温度に保つことが望ましい。
【００１１】
上記目的のために感光ドラム１を加熱する発熱ヒーター２を備えている。
【００１２】
更に、前記項目（１）、（２）に関しては大きく環境条件に依存している。特に前記（１）の流れ画像現象は一般的に高温・高湿環境でより発生し易い。又、前記（２）のクリーニング特性に関しては、概して低湿環境で悪化し易い場合が多々ある。これは、転写残トナーの静電凝集傾向が低湿環境で厳しく、転写残トナーからクリーニングブレード１２ヘ負荷が強く働くためである。更に、温度の観点からすると、温度が高い方が転写残トナーがクリーニングブレード１２のエッジでケーキング気味になるため、クリーニング性は更に厳しくなる。
【００１３】
一方、近年、画像形成装置の技術の進化に伴い、単位時間当たりに形成可能な画像枚数は著しく増大し、装置自身もプロセススピードの高速化が進んでいる。例えば、転写材両面の画像形成においても、片面の画像形成と遜色ない画像形成枚数を実現している。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の画像形成装置においては、更に満足するクリーニング性能を実現すことが困難になっている。これは、片面の画像形成と両面の画像形成によって感光ドラム１の温度が大きく異なることに起因してする。
【００１５】
即ち、片面の画像形成プロセスにおいては、転写材Ｐが感光ドラム１から少なからず熱を吸収するために感光ドラム１の温度が低下する。
【００１６】
一方、両面の画像形成プロセス、特にスルーパス両面方式においては、片面の画像形成で転写材Ｐが定着装置１１を通過した後、再度連続して２面目の画像形成プロセスに入るため、定着装置１１から転写材Ｐに付与された熱が転写器８による転写工程において感光ドラム１に付与されることによって感光ドラム１が昇温する。この場合、クリーニングブレード１２の感光ドラム１に接するエッジ面に付着する転写残トナーが圧力及び熱の影響により擬集固化し、クリーニング機能の低下に少なからず影響するためにクリーニング機能に障害を来すことになる。
【００１７】
上記問題に対しては、感光ドラム１の温度を一律に下げる方法が考えられるが、前述のように流れ画像現象やクリーニング特性は環境依存性が非常に強く、環境条件により一律の設定をすることは困難であった。具体的には、高温・高湿状態においては流れ画像現象が発生し易いため、感光ドラム１の温度をなるべく高く設定することが望ましく、一方、低湿環境においては感光ドラム１の温度できるだけ低く設定することが望ましい。
【００１８】
又、画像形成装置のプロセススピードが速くなるに連れて感光ドラム１表面の磨耗は激しくなる。このため、感光ドラム１表面の平滑度が徐々に上昇し、平滑度の上昇に伴って感光ドラム１表面の摩擦係数が高くなる。このように感光ドラム１表面の摩擦係数が高くなると、クリーニングブレード１２が感光ドラム１に対してびびり易くなり、このクリーニングブレード１２のびびりが原因のクリーニング不良が発生してしまっていた。この現象は、特にクリーニングブレード１２の反発弾性率が高くなり易い極低温環境下で起こり易い。
【００１９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、低温・低湿環境下でのクリーニング性能の低下を防いで安定した良好な像担持体のクリーニングが可能であるとともに、高温・高湿環境下での画像流れ現象の発生を防ぐことができる画像形成装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、像担持体と、
通電によって発熱して前記像担持体の表面を加熱する加熱手段と、
前記像担持体を帯電する帯電手段と、
帯電された前記像担持体表面に画像情報に応じた静電潜像を形成する露光手段と、
前記静電潜像を現像してこれを現像剤像として可視化する現像手段と、
前記現像剤像を転写材に転写する転写手段と、
前記転写材に転写された前記現像剤像を該転写材上に定着させる定着手段と、
前記像担持体の温度を検知する温度検知手段と、
前記像担持体に当接して該像担持体表面に残った現像剤を除去するクリーニングブレードと、
環境温度及び環境湿度を検知する環境検知手段と、
前記定着手段により加熱定着を受けた転写材を前記像担持体に向けて再給紙可能な再給紙手段と、
前記環境検知手段により環境湿度が設定湿度以上と検知された場合、前記像担持体の温度が第１の設定温度となるように前記加熱手段への通電量を制御する第一モードと、環境湿度が設定湿度以下かつ環境温度が設定温度以下の場合、前記像担持体の温度が前記第１の設定温度よりも低い第２の設定温度となるように前記加熱手段への通電量を制御する第二モードと、を実行可能な制御装置と、を有する画像形成装置において、
前記制御装置は、第１のモードは前記温度検知手段の検知結果に基いて、前記像担持体の温度が第１の設定温度となるように前記加熱手段への通電量を制御し、前記第２モードは非画像形成時に前記加熱手段への通電時間と非通電時間の比率が設定比率となるように通電時間を制御することを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３０】
＜実施の形態１＞
図１は本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【００３１】
図示の画像形成装置は、スルーパス両面方式によって両面画像形成可能であって、これは像担持体として図示矢印方向（時計方向）に回転駆動される感光ドラム１を備えている。そして、感光ドラム１の周囲には、帯電器６、露光装置、現像装置７、転写器８、クリーニングブレード１２等が配設されている。
【００３２】
又、転写器８と感光ドラム１との間の転写部位を挟んで転写材Ｐの搬送方向上流側から順に、転写材Ｐを収納した転写材カセット９、搬送装置１０、定着装置１１、反転ローラ１３、再給紙ベルト１４等が配設されている。
【００３３】
ところで、感光ドラム１は、金属（例えばアルミニウム）製の円筒状の基体上に感光層を設けて構成されており、不図示の駆動手段によって図示矢印方向（時計方向）に所定のスピードで回転駆動され、その表面は帯電器６による放電によって一様に帯電される。
【００３４】
又、感光ドラム１の内部には、面状の発熱ヒーター２が１周分配置されており、この発熱ヒーター２による感光ドラム１の温調制御は、該発熱ヒーター２で加熱される感光ドラム１の温度をサーミスター３で検知し、該サーミスター３で検知した温度情報に基づいて電源４から発熱ヒーター２への通電量を制御装置（ＣＰＵ）５で制御することによって行われる。ここで、制御装置（ＣＰＵ）５は、不図示の温度・湿度検知センサーによって検知した感光ドラム１の周囲の環境温度・湿度情報や画像形成モード情報に基づいて電源４から発熱ヒーター２への通電を制御し、これによって感光ドラム１を所望の温度に設定する。尚、これについての詳細は後述する。
【００３５】
前記露光装置は、入力される画像情報に応じた画像露光Ｌを帯電器６により帯電された感光ドラム１上に行うことによって該感光ドラム１上に静電潜像を形成する。そして、この感光ドラム１上に形成された静電潜像には前記現像装置７によってトナーが付着され、これによって静電潜像はトナー像として現像される。
【００３６】
本実施の形態では、前記転写器８はコロナ帯電器であり、感光ドラム１上に形成されたトナー像を転写器８と感光ドラム１との間で転写材Ｐに転写する。
【００３７】
前記定着装置１１は、互いに当接して回転する定着ローラ１１ａと加圧ローラ１１ｂを有しており、定着ローラ１１ａ内には不図示のヒーターが設けられている。
【００３８】
前記クリーニングブレード１２は、感光ドラム１に当接して転写後に感光ドラム１表面に残った転写残トナーを除去する。
【００３９】
次に、以上の構成を有する画像形成装置による画像形成動作について説明する。
【００４０】
両面画像形成時には、感光ドラム１は不図示の駆動手段によって図示矢印方向（時計方向）に所定の速度で回転駆動され、帯電器６によってその表面が一様に帯電される。そして、感光ドラム１の表面に露光装置から入力される画像情報に応じて画像露光Ｌを行い、該感光ドラム１の露光部分の電荷を除去して静電潜像を形成する。この静電潜像は、前述のように現像装置７によってトナーが付着されて現像され、トナー像として顕画化される。
【００４１】
そして、感光ドラム１上のトナー像が感光ドラム１と転写器８との間に到達すると、転写材カセット９内から給紙された転写材Ｐが不図示のレジストローラによってタイミングを合わせて給送され、転写器８により転写材Ｐの表面（片面）に感光ドラム１上のトナー像が転写される。
【００４２】
而して、片面にトナー像が転写された転写材Ｐは、搬送装置１０によって定着装置１１の定着ローラ１１ａと加圧ローラ１１ｂの間に搬送され、トナー像が転写された転写材Ｐは、定着ローラ１１ａと加圧ローラ１１ｂ間で加熱及び加圧されてトナー像の定着を受けた後、反転ローラ１３によって再給紙ベルト１４上に搬送される。そして、再給紙ベルト１４上に搬送された転写材Ｐは、再び感光ドラム１と転写器８との間の転写部位に搬送され、トナー像が転写されていない他方の片面に以上と同様にして画像形成が行われた後、機外に排出される。尚、感光ドラム１上に残留している転写残トナーはクリーニングブレード１２によって除去される。
【００４３】
以上の両面画像形成時には、図１に示すように、一方の面に画像Ａが形成された転写材Ｐ１は反転ローラ１３によって再給紙ベルト１４上に搬送され、再給紙ベルト１４から再び感光ドラム１と転写器８との間の転写部位に搬送され、前記と同様にして他方の面に画像Ｂが形成された両面画像の転写材Ｐ２は外部に排出される。このように両面画像形成時においては、転写材Ｐが再給紙ベルト１４上で一旦停止することなく再搬送されるため、時間当たりの画像形成速度が飛躍的に向上する。
【００４４】
尚、片面画像形成時には、上記と同様にして定着装置１１の定着ローラ１１ａと加圧ローラ１１ｂ間で加熱及び加圧されて片面にトナー像の定着を受けた転写材Ｐは、反転ローラ１３によって再給紙ベルト１４上に搬送されることなく、そのまま機外に排出される。
【００４５】
次に、非画像形成時、両面及び片面画像形成モード時における発熱ヒーター２による感光ドラム１の温度制御について説明する。
【００４６】
画像形成時には、もう１つの制御パラメーターである感光ドラム１の周辺の環境温度と湿度を検知する温度・湿度検知センサーからの出力値に応じて設定温度を変更するようにしている。
【００４７】
即ち、制御装置（ＣＰＵ）５は、温度・湿度検知センサーから入力される温度・湿度情報に基づいて感光ドラム１の温度の制御方法を変更する。具体的には、環境中の水分量が１０ｇ／ｋｇDryAir以上のときには、非画像形成時、両面及び片面画像形成モード時に拘らず、常時、感光ドラム１の表面温度を４３℃に設定する。
【００４８】
又、環境中の水分量が１０ｇ／ｋｇDryAir以下では、片面画像形成モード時にのみ感光ドラム１の表面温度を４３℃に設定し、非画像形成時と両面画像形成モード時には発熱ヒーター２への通電を行わない設定とした。
【００４９】
更に、本実施の形態では、装置の周囲の温度が２０℃以下のときには、装置の非画像形成モード時に一定時間間隔で発熱ヒーター２への通電と非通電を繰り返す制御を行っている。
【００５０】
図２は或る温度から発熱ヒーターに通電を行ったときの感光ドラム表面の温度上昇カーブと一定温度から発熱ヒーターの通電を停止した後の感光ドラム表面の温度下降カーブを示す図である。
【００５１】
図２から、温度上昇カーブは温度が上昇するに連れて徐々にその傾きが小さくなっていき、逆に温度下降カーブは温度が下降するに連れて徐々にその傾きが小さくなっていくことが分かる。このため、或る一定の比率時間で発熱ヒーターへの通電と非通電を繰り返せば、所望の温度以上になると、同じ通電時間でも、温度上昇は小さくなり、温度下降が大きくなる。逆に、所望温度以下になると、同じ非通電時間でも、温度上昇は大きくなり、温度下降は小さくなるため、非画像形成時には、感光ドラム表面温度は一定の所望する温度に落ち着くことが分かる。
【００５２】
本実施の形態では、感光ドラム１として直径φ１０８ｍｍのａ−Ｓｉドラムを使用し、クリーニングブレード１２としてゴム硬度７６°の３ｍｍ厚のウレタンゴムを使用した。又、発熱ヒーター２は８０Ｗのものを使用した。
【００５３】
本発明者等の検討によると、耐久が進んで平滑度の高くなった感光ドラムに対して、その感光ドラムの表面温度が３３℃以上であれば、本実施の形態で用いたクリーニングブレードは極低温下でもクリーニング不良の発生を抑えることができることが分かった。
【００５４】
そこで、本実施の形態では、感光ドラム１の表面温度を３３℃以上に維持するために、非画像形成時の温度制御として、通電時間：非通電時間の比率を１分：３分に設定した。
【００５５】
図３は実際に通電時間を制御したときの感光ドラム表面温度の推移を測定した結果を示す図である。
【００５６】
図３に示すように、通電時間：非通電時間を1 分：３分とすると、感光ドラム表面温度は約３５℃付近を中心に上下約１℃のリップルで安定した。このため、従来に対して構成を大きく変更することなく、片面及び両面画像形成モード時においても、低温・低湿環境下でのトナーの凝集塊によるクリーニング不良の発生を防ぐことができるとともに、高温・高湿環境下での画像流れ現象の発生も防ぐことができた。
【００５７】
又、低温環境下で非画像形成状態のまま装置を長期放置しても、感光ドラム表面温度を一定温度以上に保つことが可能になり、低温環境下で感光ドラム表面の平滑度が高くなることに起因するクリーニング不良の発生も防ぐことができた。
【００５８】
（本発明の参考例）
次に、本発明の参考例について説明する。
【００５９】
本発明の参考例としての画像形成装置の構成は図１に示した実施の形態１に係る画像形成装置のそれと同じであるため、これについての図示および説明は省略する。
【００６０】
本参考例では、低温環境下での非画像形成時の発熱ヒーターの通電・非通電制御において、非画像形成時に入ったときの最初の制御を非通電状態から入るように制御を設定した。
【００６１】
因に、通電状態から制御を開始すると、例えば低温・低湿環境下でも通紙直後は感光ドラム表面温度が或る程度高くなっているため、通電状態から制御を始めると、温度が高過ぎる状態が続き易く、トナーの静電凝集塊によるクリーニング不良が発生し易い。そのため、通紙直後の最初の制御は非通電状態から入るのが望ましい。
【００６２】
実際に本参考例のように一定温度以下においての通電時間による制御が非通電状態から入るようにすると、低温・低湿環境下におけるクリーニング不良の発生を防ぐことができた。
【００６３】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、像担持体と、
通電によって発熱して前記像担持体の表面を加熱する加熱手段と、
前記像担持体を帯電する帯電手段と、
帯電された前記像担持体表面に画像情報に応じた静電潜像を形成する露光手段と、
前記静電潜像を現像してこれを現像剤像として可視化する現像手段と、
前記現像剤像を転写材に転写する転写手段と、
前記転写材に転写された前記現像剤像を該転写材上に定着させる定着手段と、
前記像担持体の温度を検知する温度検知手段と、
前記像担持体に当接して該像担持体表面に残った現像剤を除去するクリーニングブレードと、
環境温度及び環境湿度を検知する環境検知手段と、
前記定着手段により加熱定着を受けた転写材を前記像担持体に向けて再給紙可能な再給紙手段と、
前記環境検知手段により環境湿度が設定湿度以上と検知された場合、前記像担持体の温度が第１の設定温度となるように前記加熱手段への通電量を制御する第一モードと、環境湿度が設定湿度以下かつ環境温度が設定温度以下の場合、前記像担持体の温度が前記第１の設定温度よりも低い第２の設定温度となるように前記加熱手段への通電量を制御する第二モードと、を実行可能な制御装置と、を有する画像形成装置において、
前記制御装置は、第１のモードは前記温度検知手段の検知結果に基いて、前記像担持体の温度が第１の設定温度となるように前記加熱手段への通電量を制御し、前記第２モードは非画像形成時に前記加熱手段への通電時間と非通電時間の比率が設定比率となるように通電時間を制御するようにしたため、低温・低湿環境下でのクリーニング性能の低下を防いで安定した良好な像担持体のクリーニングが可能となるとともに、高温・高湿環境下での画像流れ現象の発生を防ぐことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】或る温度から発熱ヒーターに通電を行ったときの感光ドラム表面の温度上昇カーブと一定温度から発熱ヒーターの通電を停止した後の感光ドラム表面の温度下降カーブを示す図である。
【図３】通電時間を制御したときの感光ドラム表面温度の推移を測定した結果を示す図である。
【図４】従来の画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１        感光ドラム（像担持体）
２        発熱ヒーター（加熱手段）
３        サーミスター
４        電源
５        制御装置（制御手段）
６        帯電器（帯電手段）
７        現像装置（現像手段）
８        転写器（転写手段）
９        転写材カセット
１０      搬送装置
１１      定着装置（定着手段）
１２      クリーニングブレード（クリーニング手段）
１３      反転ローラ（再給紙手段）
１４      再給紙ベルト（再給紙手段）
Ｌ        露光（露光手段）
Ｐ        転写材
【図１】
0003950639.tif 000002
【図２】
0003950639.tif 000003
【図３】
0003950639.tif 000004
【図４】
0003950639.tif 000005