JP2007052211A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コロナ放電方式で感光ドラムを帯電させる画像形成装置において、前回のプリントジョブ完了からの経過時間によらず、プリントジョブの開始時に行われる前回転処理中に、放電生成ガスで汚染された感光ドラムを確実にリフレッシュする手段を提供する。
【解決手段】 本画像形成装置１は、感光ドラム６の周囲に、該感光ドラム６をコロナ放電方式で帯電させる帯電器７、及び感光ドラム６が回転している間その表面を研磨するクリーニングブレード１２がそれぞれ設けられ、プリントジョブが開始された直後に前回転処理が所定時間に渡って実行されるものであって、プリントジョブが終了する時刻から次のプリントジョブが開始するまでのジョブ間隔ｔが計測され、該ジョブ間隔ｔに応じて次のプリントジョブについて前回転処理の実行時間Ｆ（ｔ）が決定されるものである。
【選択図】 図２

Description

コロナ放電方式で感光ドラムを帯電させる画像形成装置に関し、特に、プリントジョブの開始時に感光ドラムやその周辺のシステムを最適化する、いわゆる前回転処理を行う画像形成装置に関する。

多くのコピー機やファクシミリ機等は、原稿から読み取った画像データやファクシミリ受信した画像データに基づいて記録紙に画像を形成する画像形成装置として機能する。この画像形成装置は、一様に帯電された感光ドラムに対し、記録すべき画像データに応じた光を照射して静電潜像を形成し、該静電潜像にトナーを供給することでトナー像化した後に、該トナー像を記録紙に転写する。ここで、感光ドラムの帯電方式の１つとして、非接触帯電方式であるコロナ放電方式が従来用いられている。このコロナ放電方式は、タングステン等からなるコロナワイヤに高電圧を印加して感光ドラムとの間にコロナ放電を発生させ、該コロナ放電時に周囲の空気が電離して発生したイオンを感光ドラムへ導くことによりその表面を帯電させるものである。

このコロナ放電方式を採用する画像形成装置では、コロナ放電時に発生するＮＯ_ｘやＯ_３といった放電生成ガスによって正常な画像形成が阻害されるという問題がある。例えば、ＮＯ_ｘは、空気中の水分と結合してＨＮＯ２となって、感光ドラムに付着するとその表面を溶かして凹凸とすることにより帯電を阻害する。また、Ｏ_３は、感光ドラム上における電荷の移動を妨げることにより静電潜像の形成を阻害する。従って、ファン等を設けて放電生成ガスを装置本体の外部へ排出しているが、排出し切れずに装置本体内に残留した放電生成ガスによって感光ドラムの表面が汚染されるため、プリントジョブの開始時に行われる前回転処理中に、汚染された感光ドラムの表面がリフレッシュされる必要がある。この前回転処理とは、正常な画像形成を可能とすべく、プリントジョブの開始時に一定時間を確保して、感光ドラムやその周辺のシステムを最適な状態に調整する処理のことである。この前回転処理中に、例えばクリーニングブレードを感光ドラムに当接させることにより、汚染された感光ドラムの表面を研磨して新たな表面を露出させるものとしている。

また、前回転処理に必要な時間は周囲の環境条件に応じて変化するため、例えば、外気温を測定する温度センサを設け、その測定結果に応じて前回転時間を最適化する方法が従来提唱されている（特許文献１参照）。

特開２００１−１９４９８０号公報

しかし、従来の画像形成装置では、あるプリントジョブの完了から次のプリントジョブの開始までの時間に応じて、感光ドラムの汚染度合いが変化する点が考慮されていない。すなわち、例えば週末から週明けまでプリントジョブが行われることなく長時間放置された場合は、感光ドラムの表面が放電生成ガスで汚染される度合いが大きいのに対し、あるプリントジョブの完了後すぐに次のプリントジョブが開始される場合は、感光ドラムの表面が汚染される度合いが小さい。しかし、ジョブ間隔によらず前回転処理の実行時間が一定であるため、長時間放置されて感光ドラムの汚染度合いが大きい場合には、クリーニングが不十分で正常な画像形成を行うことができなかったり、逆に放置時間が短く感光ドラムの汚染度合いが小さい場合には、不必要に長時間の前回転処理を行うことでプリントジョブの開始が遅れるという問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、コロナ放電方式で感光ドラムを帯電させる画像形成装置において、前回のプリントジョブ完了からの経過時間によらず、プリントジョブの開始時に行われる前回転処理中に、放電生成ガスで汚染された感光ドラムを確実にリフレッシュして、プリントジョブの１枚目から良好な画像品質を実現する手段を提供する。

上記目的を達成するための請求項１記載の画像形成装置は、モータによって回転駆動され表面に感光層が形成されてなる感光ドラムの周囲に、該感光ドラムをコロナ放電方式で帯電させる帯電器、及び前記感光ドラムが回転している間その表面を研磨する研磨具がそれぞれ設けられ、前記モータが駆動されてプリントジョブが開始された後に、前記感光ドラムやその周辺のシステムを最適な状態に調整する前回転処理が所定時間に渡って実行される画像形成装置において、前記モータが停止されてプリントジョブが終了する時刻から前記モータが駆動されて次のプリントジョブが開始するまでのジョブ間隔が計測され、該ジョブ間隔に応じて前記次のプリントジョブについて前回転処理の実行時間が決定されるものである。

請求項２記載の画像形成装置は、前記前回転処理の終了に同期して１枚目の記録紙が給紙されるものである。

請求項３記載の画像形成装置は、前記感光ドラムから記録紙に転写されたトナー像を加熱して定着させる定着器が更に設けられ、前記次のプリントジョブについての前回転処理の実行時間が、前記ジョブ間隔に基づいて算出した実行時間の理論値と、前記次のプリントジョブの開始から前記定着器が所定の給紙開始温度に達するまでに要する時間のうち、いずれか長いほうとされたものである。

請求項４記載の画像形成装置は、前記感光ドラム近傍の環境条件を検出する環境条件センサが設けられ、該環境条件センサの検出結果に応じて、前記次のプリントジョブについての前回転処理の実行時間が補正されるものである。

本発明の請求項１に係る画像形成装置によれば、ジョブ間隔に基づいて前回転処理の実行時間が決定されるので、感光ドラムの汚染度合いに応じた最適な実行時間とすることができる。これにより、汚染度合いが大きい場合に感光ドラムのリフレッシュが不十分となるのを防止し、且つ、汚染度合いが小さい場合に不必要に前回転処理を長く行うことによってプリントジョブの開始が遅れるのを防止することができる。

本発明の請求項２に係る画像形成装置によれば、前回転処理の終了と同時に１枚目の記録紙が給紙されるので、プリントジョブの実行指令が発せられてからプリントジョブが完了するまでに要する時間を短くすることができる。

本発明の請求項３に係る画像形成装置によれば、前回転処理の実行時間の理論値が小さい場合でも、記録紙が定着器を通過する時に定着器温度が定着に必要な温度に達するように最低限必要な実行時間が確保されるので、定着器での定着が不十分となるのを防止することができる。

本発明の請求項４に係る画像形成装置によれば、環境条件に応じて前回転処理の実行時間が補正されるので、前回転処理の実行時間を、感光ドラムの汚染度合いに応じたより最適な値とすることができる。

以下、本発明の実施例に係る画像形成装置について図面に基づいて説明する。本画像形成装置は、原稿の複写機能、ファクシミリ通信機能、インターネットファクシミリ通信機能等を備えるコピー・ファクシミリ複合機であって、原稿から読み取った画像データやファクシミリ受信した画像データに基づいて記録紙に画像を形成するものである。もちろん、コピー・ファクシミリ複合機に限られず、例えば、複写機能のみを備えるコピー専用機や、ファクシミリ通信機能のみを備えるファクシミリ専用機として本画像形成装置を構成することも可能である。

図１は、本実施例に係る画像形成装置の構成を示す模式図である。本画像形成装置１は、記録紙Ｐを格納するための給紙カセット２と、該給紙カセット２内の記録紙Ｐを搬送路３に繰り出すピックアップローラ４と、表面に感光層が形成されモータ５によって回転駆動される感光ドラム６と、該感光ドラム６の表面を帯電させる帯電器７と、感光ドラム６の表面に光を照射する露光器８と、感光ドラム６の表面にトナーを供給する現像器９と、感光ドラム６に圧接されて搬送路３を搬送される記録紙Ｐを感光ドラム６との間にニップする転写ローラ１０と、感光ドラム６の表面に光を照射して除電する除電ランプ１１と、感光ドラム６の表面からトナーや紙粉等の異物を除去するクリーニングブレード（研磨具）１２と、記録紙Ｐを加熱・加圧する定着器１３と、時間計測が可能なタイマ１４と、感光ドラム６近傍の環境条件を検出する環境条件センサ１５と、を具備してなるものである。

帯電器７は、図１に示すように、タングステン等の細線からなるコロナワイヤ１６がケーシング１７で包囲されたいわゆるスコロトロン帯電器であって、コロナワイヤ１６が帯電バイアス用電源１８に接続されるとともに、該帯電バイアス用電源１８の動作がプリンタコントローラ１９によって制御されている。これにより、帯電バイアス用電源１８から帯電器７に所定の帯電バイアスが印加されると、コロナワイヤ１６と感光ドラム６の間にコロナ放電が発生し、コロナワイヤ１６の周辺の空気が電離してイオンが発生する。このイオンを感光ドラム６へ導くことによりその表面を帯電させるものとなっている。

クリーニングブレード１２は、図１に示すように、先端部を感光ドラム６に当接させて配置され、感光ドラム６が回転している間、その表面に付着したトナーや紙粉等の異物を掻き取る役割と、帯電器７で発生したＮＯ_ｘやＯ_３等の放電生成ガスによって汚染されて凹凸等が生じた感光ドラム６の表面を研磨して新たな面を露出させる役割とを果たすものである。

定着器１３は、図１に示すように、搬送路３に沿って感光ドラム６の下流側に設けられ、トナー像が転写された記録紙Ｐを加熱・加圧することにより、トナー像を定着化させるものである。この定着器１３は、アルミ等からなりヒータ２０を内蔵したヒートローラ２１と、ゴム等からなりヒートローラ２１に圧接されたプレスローラ２２と、ヒートローラ２１の表面温度を検知するための温度センサ２３と、を備えてなるものである。ここで、温度センサ２３による検出結果はプリンタコントローラ１９に入力され、これに基づいてプリンタコントローラ１９がヒータ２０のＯＮ／ＯＦＦ、すなわちヒータ２０に対する電力供給の開始／停止を切り替えることにより、ヒートローラ２１の温度制御を行うものとなっている。

ピックアップローラ４は、図１に示すように、感光ドラム６を駆動するモータ５によって回転駆動され、その間に介在された給紙クラッチ２４のＯＮ／ＯＦＦがプリンタコントローラ１９によって制御されることにより、モータ５の駆動力が伝達又は遮断されるものとなっている。また、環境条件センサ１５は、図に詳細は示さないが、感光ドラム６近傍の外気温を測定する温度センサや湿度を測定する湿度センサ等から構成され、環境条件によって影響を受けやすい事項を適宜補正することにより、プリンタコントローラ１９の制御をより正確にするためのものである。この環境条件センサ１５及び前記タイマ１４は、その動作がプリンタコントローラ１９によって制御され、それぞれの検出結果がプリンタコントローラ１９に入力されている。

このように構成される画像形成装置１では、ユーザからプリントジョブの実行指令が発せられると、プリントジョブの開始後にまず前回転処理が行われて感光ドラム６やその周辺のシステムが最適な状態に調整され、この前回転処理の完了と同時に、給紙カセット２内の記録紙Ｐが搬送路３に供給されて画像形成が行われるものとなっている。記録紙Ｐ１枚の画像形成について説明すると、前回転処理の完了後、まず、感光ドラム６の表面が帯電器７によって一様に帯電され、記録すべき画像データに応じた光を露光器８から照射して感光ドラム６上の電荷を部分的に除去することで静電潜像を形成し、該静電潜像に現像器９からトナーを供給することでトナー像を形成する。その一方、前回転処理の完了に同期して、給紙カセット２に格納された記録紙Ｐがピックアップローラ４によって最上紙から１枚ずつ取り出されて搬送路３へ繰り込まれる。この記録紙Ｐは、転写ニップ位置２５において転写ローラ１０によって感光ドラム６に圧接され、感光ドラム６上のトナー像が転写される。更に、記録紙Ｐは搬送路３を下流側へ搬送され、定着器１３によって加熱・加圧されることにより、記録紙Ｐ上のトナー像が定着する。その後、記録紙Ｐは、図示しない排紙トレイへと排出されるものとなっている。一方、トナー像転写後の感光ドラム６は、除電ランプ１１によってその表面が除電された後、表面に残留したトナーや紙粉等がクリーニングブレード１２によって除去される。そして、帯電器７によって再度その表面が帯電されるものとなっている。

以下、前記前回転処理について詳細に説明する。図２は、あるプリントジョブの完了時から次のプリントジョブの開始時にかけての定着器１３、モータ５、及び給紙クラッチ２４の動作制御を示すタイムチャートである。図に示すように、プリンタコントローラ１９は、あるプリントジョブが終了する時刻Ｔ０に、モータ５の動作を制御するモータ信号をＯＦＦすることにより、プリントジョブの間回転していたモータ５を停止させる。これにより、感光ドラム６や転写ローラ１０等の回転が停止する。また、プリンタコントローラ１９は、タイマ１４をスタートさせて、プリントジョブ終了時刻Ｔ０からの経過時間計測を開始する。

その後、時刻Ｔ０から所定時間経過後の時刻Ｔ１にユーザからプリントジョブの実行指令が発せられると、プリンタコントローラ１９は定着器１３のヒータ２０をＯＮする。これにより、図２に示すように、定着器温度が所定の温度勾配で上昇を開始する。この温度勾配は、ヒートローラ２１の材質や形状によって決まるヒートローラ２１に固有の値である。そして、定着器温度が所定の回転開始温度Ｔｅｍｐ１に達する時刻Ｔ２に、プリンタコントローラ１９は、タイマ１４をストップさせて時刻Ｔ０からの経過時間計測を終了する。これにより、ジョブ間隔ｔすなわち前回のプリントジョブ終了から新たなプリントジョブ開始までの時間が計測される。そして、プリンタコントローラ１９は、このジョブ間隔ｔに基づいて前回転処理の実行時間（以下、「前回転時間」という）Ｆ（ｔ）を決定した後、時刻Ｔ２にモータ信号をＯＮして新たなプリントジョブを開始する。これにより、感光ドラム６や転写ローラ１０等が回転を開始し、時刻Ｔ２から前回転時間Ｆ（ｔ）経過後の時刻Ｔ３まで前回転処理が行われる。尚、ジョブ間隔ｔを、前回のプリントジョブの終了時刻Ｔ０から新たなプリントジョブの実行指令が発せられる時刻Ｔ１までの時間と定義し、これに基づいて前回転時間Ｆ（ｔ）を決定することも可能である。

前回転時間Ｆ（ｔ）の決定方法、すなわち前回転処理の終了時刻Ｔ３の決定方法について説明する。まず、プリンタコントローラ１９は、前記ジョブ間隔ｔに基づいて所定の算出式を用いて前回転時間Ｆ（ｔ）の理論値を算出し、時刻Ｔ２に前回転時間Ｆ（ｔ）の理論値を加えることによって終了時刻Ｔ３の理論値を算出する。このように、ジョブ間隔ｔに応じて前回転時間Ｆ（ｔ）を変化させることで、感光ドラム６の放電生成ガスによる汚染の度合いに応じて、クリーニングブレード１２による感光ドラム６の研磨時間を最適な長さとしている。すなわち、例えば週末から週明けまでプリントジョブが行われることなく長時間放置された場合は、感光ドラム６が放電生成ガスによって汚染されている度合いが大きいため、前回転時間Ｆ（ｔ）をその分長くしてクリーニングブレード１２による研磨時間を長くすることにより、感光ドラム６の表面をより確実にリフレッシュする。一方、あるプリントジョブの完了後すぐに次のプリントジョブが開始される場合は、感光ドラム６が放電生成ガスによって汚染されている度合いが小さいため、前回転時間Ｆ（ｔ）をその分短くしてクリーニングブレード１２による研磨時間を短くすることにより、プリントジョブの開始を遅らせることなく感光ドラム６の表面を確実にリフレッシュすることができる。尚、ジョブ間隔ｔから前回転時間Ｆ（ｔ）を算出する算出式としては、例えば、図３に示す１次関数や、図４に示すガウス関数や、図５に示す高次関数を用いることが可能である。

次に、プリンタコントローラ１９は、時刻Ｔ２にＴｅｍｐ１であった定着器温度が、所定の給紙開始温度Ｔｅｍｐ２に到達する時刻を前記温度勾配に基づいて算出し、この定着器温度が給紙開始温度Ｔｅｍｐ２に到達する時刻と、前述のようにして算出した終了時刻Ｔ３の理論値とを比較して、いずれか遅い方の時刻を選択する。このように、前回転時間Ｆ（ｔ）の理論値に定着器温度の条件を加重的に課したのは、前回転時間Ｆ（ｔ）の理論値が小さい場合、定着器温度が十分に上昇する前に給紙が開始され、記録紙Ｐが定着器１３を通過する時に定着器温度が定着に必要な温度に達しておらず、定着が不十分となる場合があるからである。このような問題を防止するため、記録紙Ｐが定着器１３を通過する時に定着器温度が定着に必要な温度に達しているように、時刻Ｔ２において最低限必要な定着器温度を条件として課している。

最後に、プリンタコントローラ１９は、環境条件センサ１５から環境条件を検出し、この検出結果に基づいて前述のようにして選択した遅い方の時刻を補正した上で、これを前回転処理の終了時刻Ｔ３として決定する。このように、環境条件センサ１５の検出結果に基づいて補正を行うことにより、環境条件の違いによって感光ドラム６の汚染の度合いが変化することをも考慮に入れて、より最適な終了時刻Ｔ３の決定が可能となる。図６は、環境条件センサ１５の検出結果に応じた前回転時間Ｆ（ｔ）の補正例を示す図である。例えば、高温多湿の条件下では、帯電器７で発生する放電生成ガスが空気中の水分と反応しやすく、感光ドラム６の汚染度合いが大きくなる。従って、このような条件下では、前回転時間Ｆ（ｔ）が長くなるよう補正して、感光ドラム６の研磨時間を長くすることにより、感光ドラム６のより確実なリフレッシュが可能となる。一方、低温少湿の条件下では、放電生成ガスが空気中の水分と反応しにくく感光ドラム６の汚染度合いが小さくなる。従って、このような条件下では、前回転時間Ｆ（ｔ）が短くなるよう補正して、感光ドラム６の研磨時間を短くすることにより、前回転時間Ｆ（ｔ）が不必要に長くなってプリントジョブの開始が遅れるのを防止することができる。

尚、本実施例では、前回転時間Ｆ（ｔ）の理論値に定着器１３の温度条件を加重的に課して前回転時間Ｆ（ｔ）を決定しているが、例えば記録紙Ｐが定着器１３を通過する時に定着器１３が定着に必要な温度に達するように、時刻Ｔ２における回転開始温度Ｔｅｍｐ１を決定すれば、定着器温度の条件を加重的に課すことなく、前回転時間Ｆ（ｔ）の理論値をそのまま前回転時間Ｆ（ｔ）とすることも可能である。

そして、図２に示すように、プリンタコントローラ１９は、前回転処理の終了時刻Ｔ３に同期して、給紙クラッチ２４をＯＮしてピックアップローラ４の回転を開始させる。これにより、給紙カセット２にセットされた記録紙Ｐのうち最上紙がピックアップローラ４によって取り出されて搬送路３へ供給される。給紙が完了すると、プリンタコントローラ１９は、給紙クラッチ２４をＯＦＦしてピックアップローラ４の回転を停止させる。その後、図２に示すように、時刻Ｔ３に給紙された記録紙Ｐは時刻Ｔ４に転写ニップ位置２５に到達するが、感光ドラム６は、時刻Ｔ２に回転を開始してから時刻Ｔ４に記録紙Ｐが転写ニップ位置２５に到達するまでの間、その表面がクリーニングブレード１２によって研磨される。ここで、前回転時間Ｆ（ｔ）を短くして給紙開始時刻Ｔ３を図２より早くした場合、記録紙Ｐが転写ニップ位置２５に到達する時刻Ｔ４もその分早くなるので、時刻Ｔ２から時刻Ｔ４までに渡る感光ドラム６の研磨時間は短くなる。逆に、前回転時間Ｆ（ｔ）を長くして給紙開始時刻Ｔ３を図２より遅くした場合、記録紙Ｐが転写ニップ位置２５に到達する時刻Ｔ４もその分遅くなるので、時刻Ｔ２から時刻Ｔ４までに渡る感光ドラム６の研磨時間は長くなる。

尚、本発明では、汚染された感光ドラム６を研磨してリフレッシュするための研磨具としてクリーニングブレード１２を用いているが、これに代えて、クリーニングブレード１２のないシステムにおいては、例えば１成分現像方式を採用する画像形成装置１ならトナーで感光ドラム６を擦って研磨したり、２成分現像方式を採用する画像形成装置１なら２成分現像剤を構成するキャリアで擦って研磨することも可能である。

本発明は、コロナ放電方式で感光ドラムを帯電させる画像形成装置であって、特に、プリントジョブの開始時にいわゆる前回転処理を行う画像形成装置に適用可能である。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置１の構成を示す模式図。 あるプリントジョブの完了時から次のプリントジョブの開始時にかけての定着器１３、モータ５、及び給紙クラッチ２４の動作制御を示すタイムチャート。 ジョブ間隔ｔと前回転時間Ｆ（ｔ）の関係の一例を示すグラフ。 ジョブ間隔ｔと前回転時間Ｆ（ｔ）の関係の一例を示すグラフ。 ジョブ間隔ｔと前回転時間Ｆ（ｔ）の関係の一例を示すグラフ。 環境条件センサ１５の検出結果に応じた前回転時間Ｆ（ｔ）の補正例を示す図。

符号の説明

１ 画像形成装置
５ モータ
６ 感光ドラム
７ 帯電器
１２ クリーニングブレード
１３ 定着器
１５ 環境条件センサ
Ｆ（ｔ） 前回転時間
ｔ ジョブ間隔
Ｔｅｍｐ２ 給紙開始温度

Claims (4)

1. モータによって回転駆動され表面に感光層が形成されてなる感光ドラムの周囲に、該感光ドラムをコロナ放電方式で帯電させる帯電器、及び前記感光ドラムが回転している間その表面を研磨する研磨具がそれぞれ設けられ、前記モータが駆動されてプリントジョブが開始された後に、前記感光ドラムやその周辺のシステムを最適な状態に調整する前回転処理が所定時間に渡って実行される画像形成装置において、
   前記モータが停止されてプリントジョブが終了する時刻から前記モータが駆動されて次のプリントジョブが開始するまでのジョブ間隔が計測され、該ジョブ間隔に応じて前記次のプリントジョブについて前回転処理の実行時間が決定されることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記前回転処理の終了に同期して１枚目の記録紙が給紙されることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記感光ドラムから記録紙に転写されたトナー像を加熱して定着させる定着器が更に設けられ、前記次のプリントジョブについての前回転処理の実行時間が、前記ジョブ間隔に基づいて算出した実行時間の理論値と、前記次のプリントジョブの開始から前記定着器が所定の給紙開始温度に達するまでに要する時間のうち、いずれか長いほうとされたことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記感光ドラム近傍の環境条件を検出する環境条件センサが設けられ、該環境条件センサの検出結果に応じて、前記次のプリントジョブについての前回転処理の実行時間が補正されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。

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