JP2007199570A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価でコンパクトな構成でありながら、確実にブリード物による感光体表面の汚染を防止することのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】このプリンタ１は、感光体ドラム１０３の表面に接触した状態でブリード現象を生じうる接触部材としての帯電ローラ１０２、転写ローラ１０６及びクリーニングローラ１０７と、感光体ドラム１０３上の残留トナーを除去するクリーニングブレード１０８と、雰囲気温湿度を検出する温湿度センサ５０１等を備え、酸化チタンを含むトナーを用いてプリント処理を行う際に、プリント終了時から機械停止時までの一連の動作において、温湿度センサ５０１で検出された雰囲気温湿度等が所定の範囲にある場合に、感光体ドラム１０３上にトナー現像を行い、当該トナー層を、クリーニングブレード１０８を通過させた後に、帯電ローラ１０２等と感光体ドラム１０３との位置に合わせて感光体ドラム１０３の回転を停止させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機やファクシミリ装置、あるいはプリンタ等の画像形成装置に関するものである。

従来より、電子写真方式の画像形成装置では、被帯電体としての電子写真感光体を所定の極性、電位に帯電処理する帯電手段としてコロナ帯電器が用いられていた。これは、感光体にコロナ帯電器を非接触状態に配置して、コロナ帯電器から放出されるコロナに感光体表面をさらすことにより、所定の極性、電位に帯電させるものである。近年、このコロナ帯電器に比べて低オゾン発生等の利点を有することから、被帯電として感光体に帯電バイアスを印加した帯電部材を当接させて、感光体表面を所定の極性、電位に帯電させる接触帯電方式が提案されており、その帯電部材としては、ローラ型（帯電ローラ）、ファーブラシ型、磁気ブラシ型、ブレード型（帯電ブレード）など種々のものがある。

その中でも、均一帯電の観点から、導電性ローラを用いたローラ帯電方式が帯電の安定性という点から好ましく、そのため広く用いられている（例えば、特許文献１，２参照）。この導電性ローラとしての帯電ローラは、導電あるいは中抵抗のゴム材あるいは発泡体を用いて作成されるが、さらにこれを積層して所望の特性を得るようにしたものもある。この帯電ローラにより、感光体表面を所定極性に一様に帯電され、ついで所定の原稿情報に基づいての光照射による画像露光を行って静電荷像が形成され、この静電荷像を現像してトナー像が形成される。

引き続いて、トナー像の紙等の記録材への転写工程であるが、前記帯電方式と同様、低オゾン発生及び用紙搬送性の利点から、感光体と接触し、回転する弾性体、ゴム、発泡体等のローラを用いて、そのローラに所定の電圧を印加することにより、このトナー像を紙等の記録材に転写する方式が一般的である。最終的に、定着工程における定着ローラでの過熱及び加圧によって該トナー像を記録材に定着することにより、画像形成が行われる。

また、トナー像転写後において、感光体表面は、クリーニングブレードによりクリーニングされて残存するトナーが除去され、さらに必要により光照射等による除電が行われ、
次の画像形成工程が行われる。
特開平７−１６８４２１号公報 特開２００２−２２９３０４号公報

ところで、前記のような画像形成装置において用いられる、導電あるいは中抵抗のゴム材あるいは発泡体を用いて製作される帯電ローラに関しては、抵抗の調整に用いられるイオン導電剤、ゴムの製造時に用いられる加硫剤、加工助剤等が含まれており、特に高温高湿環境下における機械停止時に、ローラ表面に染み出し（ブリード）、感光体とのニップ部分において、感光体表面に移行し、帯電不良や、画像不良となることがあった。また、帯電ローラに限らず、感光体と接触して用いられる他のゴム、発泡体、弾性体ローラとして、転写ローラ、及び感光体表面の付着物を除去する目的で用いられるクリーニングローラにおいても前記ブリードが発生することがあった。

ちなみに、特許文献１の帯電ローラでは、機械を長時間使用しないときには、シート部材を感光体と帯電ローラとの間に介在させて、帯電ローラのゴム部分からの可塑剤等が染み出しても、それが感光体に付着しないようにしているものの、追加部材であるシート部材とその駆動装置等が必要となり、コストアップと装置の大型化とを招くこととなる。

本発明は、このような状況に鑑みなされたものであって、安価でコンパクトな構成でありながら、確実にブリード物による感光体表面の汚染を防止することのできる画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明は、装置本体内で回転可能な感光体と、前記感光体を帯電する帯電手段と、前記帯電された感光体を露光して所定の画像データに基づく静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を、金属酸化物を外添剤として含有させた現像剤により現像する現像手段と、前記現像された画像を記録紙に転写する転写手段と、前記転写後の感光体上に残留した現像剤を除去するクリーニング手段と、制御手段とを備えた画像形成装置であって、前記帯電手段、前記転写手段及び前記クリーニング手段の少なくとも１つを、前記感光体の表面に接触してブリード現象を生じうる接触部材で構成するとともに、前記制御手段は、非画像形成時に前記現像手段により現像剤を強制的に感光体上へ吐き出し、前記感光体上の所定位置に現像剤層を形成し、前記感光体の回転により前記現像剤層が、前記クリーニング手段を通過後、前記感光体と前記接触部材との接触位置に到達したとき、前記感光体の回転を停止させることにより、前記接触部材からのブリード物による感光体表面の汚染を防止するブリード汚染防止モードを実行するものであることを特徴とする。

ところで、ブリード現象は雰囲気温湿度の大きいほど発生しやすくなる。そこで、請求項２記載の発明のように、前記装置本体内の雰囲気温湿度を検出する温湿度検出手段を備え、前記制御手段は、前記温湿度検出手段で検出された雰囲気温湿度が所定の範囲にある場合に、前記ブリード汚染防止モードを実行するものであることが好ましい。

また、前記ブリード物による感光体表面の汚染を防止するために金属酸化物を外添剤として含有する現像剤を用いて感光体の現像を行う場合には、その感光体表面に付着した現像剤中の金属酸化物の状態により画像濃度が変化する。そこで、請求項３記載の発明のように、前記画像データより印字ジョブ当りの平均印字率を算出する印字率算出手段を備え、前記制御手段は、前記印字率算出手段により算出された平均印字率が所定の範囲にある場合に、前記ブリード汚染防止モードを実行するものであることが好ましい。

請求項４記載の発明のように、前記帯電手段は、前記接触部材としての帯電ローラで構成されていることが好ましい。

請求項５記載の発明のように、前記転写手段は、前記接触部材としての転写ローラで構成されていることが好ましい。

請求項６記載の発明のように、前記クリーニング手段は、前記接触部材としてのクリーニングローラと、このクリーニングローラを通過する現像剤をさらに除去する弾性ブレードとから構成されていることが好ましい。

請求項７記載の発明のように、前記制御手段は、前記ブリード汚染防止モードにおいて、前記感光体上に形成された現像剤層を、前記転写ローラに転写バイアスを印加することにより、前記現像剤層に含有された金属酸化物を分離し、前記感光体上に残留させたまま該転写ローラに転写した後、前記転写ローラに、前記転写バイアスと逆極性の非転写バイアスを印加することにより、該転写ローラ上の現像剤を前記感光体上に移動させ、前記感光体上に金属酸化物を分離した現像剤層を形成するような制御を行うものであることが好ましい。

請求項８記載の発明のように、前記感光体は、アモルファスシリコン製ドラムであることが好ましい。

本発明によれば、前記帯電手段、前記転写手段及び前記クリーニング手段の少なくとも１つが、前記感光体の表面に接触してブリード現象を生じうる接触部材で構成されるとともに、前記制御手段は、非画像形成時に前記現像手段により現像剤を強制的に感光体上へ吐き出し、前記感光体上の所定位置に現像剤層を形成し、前記感光体の回転により前記現像剤層が、前記クリーニング手段を通過後、前記感光体と前記接触部材との接触位置に到達したとき、前記感光体の回転を停止させることにより、前記接触部材からのブリード物による感光体表面の汚染を防止するブリード汚染防止モードを実行するので、ブリード汚染防止モードの実行により、現像剤層がクリーニング手段を通過する際に、現像剤の粒子は感光体表面から除去されるが、現像剤の粒子径の約１０分の１以下の外径である金属酸化物の粒子は感光体上に残留されやすい。したがって、感光体上に残留した現像剤層を接触部材と感光体との接触位置に合わせて感光体の回転を停止させることで、その接触位置に金属酸化物を介在させることができるようになる。これにより、ブリード物による感光体表面の汚染を確実に防止して、その後の画像形成処理を良好に行うことができるようになる。

請求項２記載の発明によれば、前記装置本体内の雰囲気温湿度を検出する温湿度検出手段が備えられ、前記制御手段は、前記温湿度検出手段で検出された雰囲気温湿度が所定の範囲にある場合に、前記ブリード汚染防止モードを実行するので、ブリード汚染防止モードの発動は、温湿度検出手段としての温湿度センサ等による装置本体内の雰囲気温湿度の検出により行われ、装置本体内の雰囲気温湿度が変動した場合であっても、ブリード物による感光体表面の汚染を確実に防止して、その後の画像形成処理を良好に行うことができるようになる。

請求項３記載の発明によれば、前記画像データより印字ジョブ当りの平均印字率を算出する印字率算出手段が備えられ、前記制御手段は、前記印字率算出手段により算出された平均印字率が所定の範囲にある場合に、前記ブリード汚染防止モードを実行するので、ブリード汚染防止モードの発動は、印字率算出手段としてのドットカウンタ等により行われるので、ブリード物による感光体表面の汚染を防止するために金属酸化物を外添剤として含有する現像剤を用いて感光体の現像を行う場合であっても、その感光体上の所定位置に形成された現像剤層中の金属酸化物の状態による画像濃度の変化を防止して、その後の画像形成処置を良好に行うことができるようになる。なお、金属酸化物としては、物理的、化学的に非常に安定しており、変質せず、導電性も安定しているため、感光体への付着、画像への影響等もないことから、酸化チタンを用いるのが好ましい。

請求項４記載の発明によれば、前記帯電手段は、前記接触部材としての帯電ローラで構成されているので、感光体と帯電ローラとの接触位置におけるブリード物による感光体表面の汚染を確実に防止して、その後の画像形成処理を良好に行うことができるようになる。

請求項５記載の発明によれば、前記転写手段は、前記接触部材としての転写ローラで構成されているので、感光体と転写ローラとの接触位置におけるブリード物による感光体表面の汚染を確実に防止して、その後の画像形成処理を良好に行うことができるようになる。

請求項６記載の発明によれば、前記クリーニング手段は、前記接触部材としてのクリーニングローラと、このクリーニングローラを通過する現像剤をさらに除去する弾性ブレードとから構成されているので、現像剤を回収しつつ、金属酸化物を感光体上ですり抜けさせて所定のローラ位置に配置させることができる。

請求項７記載の発明によれば、前記制御手段は、前記ブリード汚染防止モードにおいて、前記感光体上に形成された現像剤層を、前記転写ローラに転写バイアスを印加することにより、前記現像剤層に含有された金属酸化物を分離し、前記感光体上に残留させたまま該転写ローラに転写した後、前記転写ローラに、前記転写バイアスと逆極性の非転写バイアスを印加することにより、該転写ローラ上の現像剤を前記感光体上に移動させ、前記感光体上に金属酸化物を分離した現像剤層を形成するような制御を行うので、ブリード汚染防止モードで感光体上の現像剤層が転写ローラを通過する際に、現像剤の粒子径の約１０分の１以下の外径である金属酸化物の粒子が、現像剤の粒子本体から遊離して単体となって感光体上に付着し、その上に現像剤の粒子本体が付着する。したがって、現像剤の粒子本体のみをクリーニング手段で容易に除去できるようになる。

請求項８記載の発明によれば、前記感光体は、特にブリードによる性能低下を生じやすいアモルファスシリコン製ドラムであっても、その性能低下を確実に防止できる。

図１は本発明の一実施形態に係るプリンタ１の全体構成を示す断面図である。同図に示すように、このプリンタ（画像形成装置の一例）１は、箱状のプリンタ本体（装置本体）１０１内において、帯電ローラ（帯電手段、接触部材）１０２の接触により図中のＡ方向に回転する感光体ドラム（感光体）１０３の周面が一様に帯電され、外部から入力された所定の印字データ（画像データ）に基づくレーザ光ＢがＬＳＵ等の露光装置（露光手段）１０４によってその感光体ドラム１０３の周面に照射されて静電潜像が形成され、感光体ドラム１０３の周面に形成された静電潜像に現像装置（現像手段）１０５から例えば一成分系の現像剤としてのトナーが供給されることによってその感光体ドラム１０３の周面にトナー像が形成されるようになっている。

一方、用紙Ｐが給紙装置２００から感光体ドラム１０３に向けて搬送路３００で搬送され、転写ローラ（転写手段、接触部材）１０６の接触により感光体ドラム１０３表面のトナー像が用紙（記録紙）Ｐの表面に転写されるようになっている。転写後の感光体ドラム１０３に残留したトナーは、クリーニングローラ（クリーニング手段、接触部材）１０７及びクリーニングブレード（クリーニング手段、弾性ブレード）１０８によって除去され、図略の廃棄トナーボトルへと搬送される一方、感光体ドラム１０３の残留電荷は、ハロゲンランプ等からなる除電装置１０９によって除去されるようになっている。

ここで、帯電ローラ１０２は、感光体ドラム１０３に対して一定の接触状態を得るために弾性を有しており、金属製のシャフトと、そのシャフトの周囲を覆おうように形成された弾性ゴム層と、さらに弾性ゴム層の外周面を覆うように形成された塗膜とからなっている。弾性ゴム層は例えばエピクロルヒドリンゴム（ＣＯ，ＥＣＯ）製であり、塗膜は例えばポリアミド樹脂製のものである。弾性ゴム層及び塗膜は、その電気抵抗値（体積抵抗値）は３×１０^７Ωｃｍであり、いわゆる半導電特性を有するものである。

帯電ローラ１０２は、図略のバネ等によって加圧されて、感光体ドラム１０３に連れ回りするようになっており、この帯電ローラ１０２を加圧して当接させた場合には、ある一定以上の電圧を印加すれば、感光体ドラム１０３の表面電位が上昇し始め、それ以降は、印加電圧に対して線形に感光体ドラム１０３の表面電位が増加する。この閾値電圧を帯電開始電圧Ｖ_ｔｈとする（パッシェン則）。プリント処理に必要な感光体ドラム１０３の表面電位Ｖ_０を得るためには、帯電ローラ１０２には、Ｖ_０＋Ｖ_ｔｈの直流電圧の印加が必要となるが、さらに帯電均一性を得るためには、前記のＶ_０＋Ｖ_ｔｈの直流電圧に２×Ｖ_ｔｈ以上のピーク間電圧を持つ交流電圧を重畳させることが好ましい。これは、交流による、ならし効果を利用しており、感光体ドラム１０３の電位は交流電圧のピークの中央値であるＶ_０に収束し、帯電ローラ１０２の弾性ゴム層及び塗膜の環境等に起因する抵抗値変動の影響を抑えることができるからである。

図２は感光体ドラム１０３の構造を模式的に示す説明図である。

感光体ドラム１０３は、アモルファスシリコン系材料製であって、図２に示すように、アルミニウム素管からなる導電性基体１０３ａ上に、キャリア注入阻止層１０３ｂと、キャリア発生層１０３ｃ１とキャリア輸送層１０３ｃ２とからなる感光層１０３ｃと、さらにその上に形成された表面保護層１０３ｄとから構成された複数層のものが使用されている。導電性基体１０３ａは、図略のモータで駆動可能となっており、これにより、感光体ドラム１０３が回転するようになっている。

感光層１０３ｃの構成材料としては、アモルファスシリコン系材料であれば特に制限されるものではなく、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、アモルファスシリコンカーバイド（ａ−ＳｉＣ）、アモルファスシリコンオキサイド（ａ−ＳｉＯ）、アモルファスシリコンニトライド（ａ−ＳｉＮ）等の無機材料が例示される。これらの材料中のａ−ＳｉＣが特に高抵抗であり、より優れた帯電能力、耐摩耗性、耐環境性が得られるので、本実施形態における感光層材料として好適である。

また、ａ−ＳｉＣのうち、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。そのようなａ−ＳｉＣとしては、ａ−Ｓｉ_１−ｘＣ_ｘ（ｘの値が０．３〜１未満）がより好ましく、ａ−Ｓｉ_１−ｘＣ_ｘ（ｘの値が０．５〜０．９５以下）がさらに好ましい。このようなａ−ＳｉＣは、１０^１２〜１０^１３Ωｃｍという特に高い抵抗を有しており、感光体ドラム１０３の表面の潜像の流れが少なく、静電潜像の維持能力及び耐湿性にも優れているという理由によるものである。

現像装置１０５は、その現像方式として、いわゆる磁性一成分ジャンピング現象を利用するものであり、樹脂で構成され、外添剤としての酸化チタン（金属酸化物）を付与され、帯電制御されたトナーを使用する。このときに、トナーは、現像ローラ（マグネットローラ）１０５ａ上で帯電し、感光体ドラム１０３と一定のギャップを持った現像ローラ１０５ａ間で現像される。現像ローラ１０５ａ上の電位は、前記帯電ローラ１０２の帯電方式と同様に、直流に交流を重畳させた形態が好ましい。

転写ローラ１０６は、帯電ローラ１０２の構成と同様に、金属製のシャフトと、そのシャフトの周囲を覆おうように形成された半導電性の弾性ゴム層と、さらに弾性ゴム層の外周面を覆うように形成された半導電性の塗膜とからなっている。この転写ローラ１０６は、図略のバネ等によって感光体ドラム１０３の表面に弾性的に押圧され、感光体ドラム１０３に連れ回りするようになっている。転写ローラ１０６に印加される電圧は、これも帯電ローラ１０２の帯電方式と同様に、直流に交流を重畳させた形態が好ましい。

クリーニングローラ１０７は、帯電ローラ１０２の構成と同様に、金属製のシャフトと、そのシャフトの周囲を覆おうように形成された半導電性の弾性ゴム層と、さらに弾性ゴム層の外周面を覆うように形成された半導電性の塗膜とからなっている。このクリーニングローラ１０７は、図略のバネ等によって感光体ドラム１０３の表面に弾性的に押圧され、感光体ドラム１０３に連れ回りするようになっている。このクリーニングローラ１０７は、電圧が印加されて転写残留トナーを一定量保持し、常に感光体ドラム１０３の表面を効率よく、均一に研磨できる構成となっている。

クリーニングブレード１０８は、例えば弾性体で耐摩耗性のあるウレタン製のゴムブレードからなり、その弾性力により先端部分が感光体ドラム１０３の表面に摺接されている。このクリーニングブレード１０８は、クリーニングローラ１０７を通過した後の感光体ドラム１０３の表面に残留するトナーを掻き落して図略のスクリューフィーダで前記廃棄トナーボトルへ搬送し、該ボトル内に回収するようになっている。

そして、転写ローラ１０６で感光体ドラム１０３からの未定着トナー像が転写された用紙Ｐは定着ローラユニット１１０に搬送され、ここでトナー像が定着された用紙Ｐは、そのまま（或いは、図略のスイッチバック部で反転されて両面プリントされた後に）、搬送ローラ対１１１および排出ローラ対１１２を順に経由して排紙トレイ１１３に排出されるようになっている。前記帯電ローラ１０２、感光体ドラム１０３、露光装置１０４、現像装置１０５、転写ローラ１０６、クリーニングローラ１０７、クリーニングブレード１０８、除電装置１０９等により、通常の電子写真方式の技術を用いて用紙Ｐへのプリント処理（画像形成処理）を行う画像形成部１００が構成される。

給紙装置２００は、プリンタ本体１０１の下部に形成された上下二段のカセット収容部にそれぞれ着脱自在に収容される給紙カセット２１０，２２０を備えている。給紙カセット２１０，２２０は、それぞれ用紙Ｐの収納カセットとして、リフト板２１１，２２１上に複数の用紙Ｐを積層させた状態で収納できるものであり、この給紙カセット２１０，２２０から用紙Ｐを取り出すためのピックアップローラ２１２，２２２と、このピックアップローラ２１２，２２２で取り出された用紙Ｐを１枚ずつ搬送路３００に送り出す（捌く）ための給紙ローラ対２１３，２２３とを備えている。

搬送路３００は、第１搬送路３０１、第２搬送路３０２、第３搬送路３０３及び第４搬送路３０４からなり、第１搬送路３０１は、用紙Ｐへのプリント処理を行う時に、給紙カセット２１０からピックアップローラ２１２で取り出された用紙Ｐを、給紙ローラ対２１３、搬送ローラ対２１４及びレジストローラ対２１５を介して、感光体ドラム１０３に送り出すものである。第２搬送路３０２は、給紙カセット２２０からピックアップローラ２２２で取り出された用紙Ｐを、給紙ローラ対２２３及び搬送ローラ対２２４を介して前記第１搬送路３０１に送り出すものである。第３搬送路３０３は、前記第１搬送路３０１から送り出された用紙Ｐを、感光体ドラム１０３から定着ローラユニット１１０に向けて送り出すものである。第４搬送路３０４は、前記第３搬送路３０３から送り出された用紙Ｐを定着ローラユニット１１０から搬送ローラ対１１１を介して排出ローラ対１１２に向けて送り出すものである。

プリンタ本体１０１の上部には、マイクロコンピュータからなるコントローラ（制御手段）５００が設けられており、図４はコントローラ５００の機能ブロック図である。図４に示すように、コントローラ５００は、ＣＰＵ５１０と、このＣＰＵ５１０に付設されたＲＯＭ５０４及びＲＡＭ５０３とを備えた基本構成を有しており、このＣＰＵ５１０は、さらにプリンタ本体１０１内の適所に配置された温湿度センサ（温湿度検出手段）５０１及びドットカウンタ５０２にそれぞれ電気的に接続されている。ＲＯＭ５０４には、本制御を実行するためのプログラムが記憶されており、プリンタ１の電源が入れられる都度、プログラムがＣＰＵ５１０に読み込まれるようになっている。ＲＡＭ５０３は、制御に必要な一時的なデータを読み書きするために使用されるものである。ＣＰＵ５１０には、プログラムの読み込みにより、平均印字率計算部（印字率算出手段）５１１と、トナー吐き出しＯＮ／ＯＦＦ判断部５１２と、温湿度判断部５１３と、通常トナー消費動作制御部５１４と、ブリード防止トナー消費動作制御部５１５とが構築される。

ところで、本プリンタ１では、前記現像方式を用いるがゆえに、トナー表面の外添剤状態により画像濃度が変化するため、印字率等により一定のトナーを強制的に現像させる、いわゆる強制吐き出しモードと、非プリント時には、さらに、この強制的に吐き出されたトナーで、感光体ドラム１０３上の所定位置にトナー層を形成し、感光体ドラム１０３の回転により前記トナー層が、クリーニングブレード１０８を通過後、感光体ドラム１０３と帯電ローラ１０２等との接触位置に到達したとき、感光体ドラム１０３の回転を停止させることにより、帯電ローラ１０２等からのブリード物による感光体ドラム１０３の表面の汚染を防止するブリード汚染防止モードとが存在する。ここでは、印字率１〜４％相当分のトナーを吐き出させることとしている。このために、平均印字率計算部５１１は、ドットカウンタ５０２を用いてカウントされた前記印字データのドット数に基づく印字率を、所定のプリント枚数（通常は、７〜１４枚）毎に平均した平均印字率（印字ジョブ当りの平均印字率）を計算する。

トナー吐き出しＯＮ／ＯＦＦ判断部５１２は、平均印字率計算部５１１で計算された平均印字率が１％未満であるか否かを判断し、平均印字率が１％未満であるとき（所定の範囲にある場合）には、強制吐き出しモードであると判断し（トナー吐き出しＯＮ）、平均印字率が１％以上であるときには、強制吐き出しモードではないと判断する（トナー吐き出しＯＦＦ）。

温湿度判断部５１３は、温湿度センサ５０１で検出された雰囲気の温度が３０℃以上、かつ湿度が６０％以上となっている場合には、ブリード汚染防止モードであると判断し、温湿度センサ５０１で検出された雰囲気の温度が３０℃以上、かつ湿度が６０％以上となっていない場合には、ブリード汚染防止モードでないと判断する。

通常トナー消費動作制御部５１４は、トナー吐き出しＯＮ／ＯＦＦ判断部５１２でトナー吐き出しＯＮであると判断されたときに、現像装置１０５で現像ローラ１０５ａの一周分のトナーを消費させる動作を制御する。その軸方向単位長さ当りの消費量Ｔは、現像ローラ１０５ａの直径φＭ、現像ローラ１０５ａと感光体ドラム１０３との線速比Ｓを用いた次式（１）で表すことができる。

Ｔ＝Ｍ×３．１４×１／Ｓ ・・・（１）
この消費量Ｔ相当分の周方向長さ（幅）の帯を感光体ドラム１０３上に描くこととなる。

ブリード防止トナー消費動作制御部５１５は、温湿度センサ５０１で検出された雰囲気の温度が３０℃以上、かつ湿度が６０％以上となっているか否かを判断する。トナー吐き出しＯＮ／ＯＦＦ判断部５１２でトナー吐き出しＯＮと判断されたときはもちろんのこと、たとえトナー吐き出しＯＦＦであると判断されたときでも、温湿度判断部５１３で温湿度センサ５０１で検出された雰囲気の温度が３０℃以上、かつ湿度が６０％以上となっているとき（所定の範囲にある場合）には、前記ブリード汚染防止モードであると判断されて、クリーニングブレード１０８を超えた帯（酸化チタン帯）が、かかる高温、高湿下のジョブ終了時に、感光体ドラム１０３に当接されている、帯電ローラ１０２、転写ローラ１０６及びクリーニングローラ１０７の各ニップ上にくるようにした上で、感光体ドラム１０３の回転を停止するように制御する。

このときの酸化チタンの各ニップでの帯幅ＴｉＬと、その合計Σ（ＴｉＬ）とは、例えば帯電ローラ１０２と感光体ドラム１０３との接触面積Ａ、転写ローラ１０６と感光体ドラム１０３との接触面積Ｂ、クリーニングローラ１０７と感光体ドラム１０３との接触面積Ｃとを用いた次式（２ａ）（２ｂ）でそれぞれ表すことができる。

ＴｉＬ≧Ａ，Ｂ，Ｃ・・・（２ａ）
Σ（ＴｉＬ）＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ≦（感光体ドラム１０３の周長）・・・（２ｂ）
図４はプリンタ１の動作を示すフローチャートである。以下、同図を用いてプリンタ１の動作を説明する。図４に示すように、プリンタ１の電源投入後、ドットカウンタ５０２は、前記印字データのドット数をカウントし、平均印字率計算部５１１は、このカウント値に基づく印字率を、所定のプリント枚数毎に平均して平均印字率を演算する（ステップＳ１）。

いま、トナー吐き出しＯＮ／ＯＦＦ判断部５１２は、平均印字率＜１％であり、トナー吐き出しＯＮと判断されたとする（ステップＳ２でＹＥＳ）。すると、温湿度判断部５１３は、温湿度センサ５０１の検出信号に基づき、雰囲気温度が３０℃以上、かつ湿度が６０％以上であるか否かを判断する（ステップＳ３）。

また、温湿度判断部５１３により、雰囲気温度が３０℃以上、かつ湿度が６０％以上ではないと判断されたとすると（ステップＳ３でＮＯ）、通常トナー消費動作制御部５１４が作動して、強制吐き出しモードでの制御を行う（ステップＳ４）。ここでは、上述したように、消費量Ｔの長さの帯を感光体ドラム１０３上に描く。そして、ジョブを終了する。

一方、前記ステップＳ３で、温湿度判断部５１３により、雰囲気温度が３０℃以上、かつ湿度が６０％以上であると判断されたとすると（ステップＳ３でＹＥＳ）、通常トナー消費動作制御部５１４が作動した後、ブリード防止トナー消費動作制御部５１５が作動して、ブリード汚染防止モードでの制御を行う（ステップＳ５）。すなわち、プリント終了時からこの感光体ドラム１０３の回転が終了するまでの間に、帯電ローラ１０２、転写ローラ１０６及びクリーニングローラ１０７の各位置の対応する感光体ドラム１０３上に強制的にトナー現像を行い、それぞれ現像された感光体ドラム１０３上の所定位置のトナー層を、一旦、転写ローラ１０６、クリーニングローラ１０７及びクリーニングブレード１０８を順に通過させた後に、各トナー層を帯電ローラ１０２、転写ローラ１０６及びクリーニングローラ１０７の感光体ドラム１０３との各接触位置に合わせて感光体ドラム１０３の回転を停止させる。

図５は帯電ローラ１０２、転写ローラ１０６に対して、ブリード防止トナー消費動作時のタイミングチャートを示す。なお、クリーニングローラ１０７の感光体ドラム１０３とのニップにおいても、同様に処理することができ、同時に、複数個所への処理も可能である。図５に示すように、前記ブリード防止トナー消費動作においては、感光体ドラム１０３が駆動され、感光体ドラム１０３の帯電手段である帯電ローラ１０２がＯＦＦされた状態にて、所定のタイミングで通常の現像バイアスがＯＮとされる。このとき、感光体ドラム１０３の周長をＬ、現像装置１０５の現像ローラ１０５ａから転写ローラ１０６までの距離をＬａ、帯電ローラ１０２から前記現像ローラ１０５ａまでの距離をＬｂとすると、所定のタイミングは、（Ｌａ＋Ｌｂ）／Ｖである。現像バイアスがＯＮとされている時間は、帯電ローラ１０２と、感光体ドラム１０３との各ニップ幅以上に相当する時間として、その間、感光体ドラム１０３に上に強制消費トナーが現像される。

引き続いて、転写ローラ１０６に、強制消費トナー部が到達する。すなわち、前記現像バイアスがＯＮとされてから、Ｌａ／Ｖの時間だけ遅れて、転写ローラ１０６には、通常の転写バイアスが印加され、転写ローラ１０６にトナーが転写される。その際、トナー粒子から、酸化チタンが遊離して、感光体ドラム１０３上に残留する。また、転写ローラ１０６に転写されたトナーには、前記転写バイアスと逆極性の非転写バイアスが印加され、そのトナーが感光体ドラム１０３へと移動させられる。

これにより、前記ブリード防止トナー消費動作によるトナー層が転写ローラ１０６を通過する際に、トナーの粒子径の約１０分の１以下の外径である酸化チタンの粒子が、トナーの粒子本体から遊離して単体となって感光体ドラム１０３の表面に付着し、その上にトナーの粒子本体が付着するようになる。

引き続き、感光体ドラム１０３の表面には酸化チタンの上にトナーが付着したまま、電圧が印加されたクリーニングローラ１０７に到達し、ここで、トナーを一定量保持するとともに、常に感光体ドラム１０３の表面を効率よく、均一に研磨する。

クリーニングローラ１０７を通過したトナーはその下層をなす酸化チタンとともに、クリーニングブレード１０８に到達する。ここで、トナーはクリーニングブレード１０８で掻き落とされて、前記廃棄トナーボトルに回収されるが、酸化チタンはクリーニングブレード１０８をすり抜ける。この酸化チタンが帯電ローラ１０２に到達すると、感光体ドラム１０３の駆動が停止される。このタイミングは、図５中の（Ｌ＋Ｌａ）／Ｖで表されている。これにより、帯電ローラ１０２と感光体ドラム１０３との接触部において、酸化チタンが介在することとなる。

なお、本動作でのトナーの感光体ドラム１０３への現像は、本実施形態においては、感光体ドラム１０３の表面の電位を、０Ｖとして、現像バイアスの印加により、トナーの現像を行ったが、通常のプリント処理の動作のように、露光系により、静電潜像形成を行い、トナーの現像を行ってもよい。

また、ジョブ終了後の動作については、図示はしていないが、ドットカウンタ５０２をリセットし、前記プリント処理を行わずに感光体ドラム１０３だけを空回転させて、クリーニングローラ１０７で、その感光体ドラム１０３上の酸化チタンを削り取ってから、次のジョブを実行する。

そして、次のジョブで、ドットカウンタ５０２は、再び印字データのドット数をカウントし、平均印字率計算部５１１は、このカウント値に基づく平均印字率を演算する（ステップＳ１）。

このときには、平均印字率＜１％ではないとすると、トナー吐き出しＯＮ／ＯＦＦ判断部５１２は、トナー吐き出しＯＦＦであると判断する（ステップＳ２でＮＯ）。すると、温湿度判断部５１３は、温湿度センサ５０１の検出信号に基づき、雰囲気温度が３０℃以上、かつ湿度が６０％以上であるか否かを判断する（ステップＳ６）。

いま、温湿度判断部５１３により、雰囲気温度が３０℃以上、かつ湿度が６０％以上ではないと判断されたとすると（ステップＳ６でＮＯ）、トナー消費なしとして、ジョブを終了する。

一方、前記ステップＳ６で、温湿度判断部５１３により、雰囲気温度が３０℃以上、かつ湿度が６０％以上であると判断されたとすると（ステップＳ６でＹＥＳ）、ブリード防止トナー消費動作制御部５１５が作動する（ステップＳ８）。ここでは、ジョブ終了後に、感光体ドラム１０３上の各トナー層が、その感光体ドラム１０３に当接されている、帯電ローラ１０２、転写ローラ１０６及びクリーニングローラ１０７の各ニップ上にくるようにした上で、感光体ドラム１０３の回転を停止する。なお、ジョブ終了後の動作については、図示はしていないが、この場合もドットカウンタ５０２をリセットし、感光体ドラム１０３を空回転させて、クリーニングローラ１０７で、その感光体ドラム１０３上の酸化チタンを削り取り、次のジョブがあればそれを実行する。

以下、本プリンタ１における制御（本発明制御）と通常制御との比較例を示す。すなわち、１００００ページ印字後の８時間放置試験において、ブリード性能比較を行った。ここでは、帯電ローラ１０２にのみ本発明制御を適用した。条件１は、通常制御で、条件２は本発明制御である。試験環境は、温度が３２．５℃、湿度が８０％である。試験機械は、当社製モノクロレーザプリンタ（２４ｐｐｍ）である。

試験結果は以下とおりであった。すなわち、条件１にて画像を出力すると、上にブリード筋が発生し、そのブリード筋は１００ページの印字まで消滅しなかった。一方、条件２にて制御を行ったものは、ブリード筋はまったく発生しなかった。

以上説明したように、本実施形態によれば、プリント終了時から機械停止時までの一連の動作において、温湿度センサ５０１で検出された雰囲気温湿度等が所定の範囲にある場合に、感光体ドラム１０３上にトナー現像を行い、そのトナー層を、一旦クリーニングブレード１０８を通過させた後に、帯電ローラ１０２等の位置に合わせて感光体ドラム１０３の回転を停止させるので、外添剤として酸化チタンを含有したトナーを用いる場合に、該トナーが転写工程通過の際、トナー粒子径の約１０分の１以下の外径である酸化チタンの粒子がトナー粒子本体から遊離して単体となり、感光体ドラム１０３の表面に付着する。その酸化チタンの粒子が、クリーニングブレード１０８を通過してくる際、感光体ドラム１０３の表面の酸化チタン部分を帯電ローラ１０２と感光体ドラム１０３等のニップ部分にて停止させ、感光体ドラム１０３と帯電ローラ１０２等の接触部分に該酸化チタンを存在させることとなる。これにより、機械停止時におけるブリード現象を確実に防止して、その後のプリント処理を良好に行うことができるようになる。

なお、上記実施形態では、酸化チタンを含むトナーからなる一成分系の現像剤を使用する場合を説明したが、酸化チタンを含むトナーとキャリアとからなる二成分系の現像剤を使用する場合であってもよい。また、現像剤に外添剤として含有される金属酸化物としては、酸化チタン以外であってもよい。

また、上記実施形態では、ブリード防止トナー消費動作制御において、雰囲気温湿度と平均印字率との両方が使用される場合を例示したが、そのうちの一方だけが使用されることとしもよい。さらに平均印字率を使用することに代えて、その他印字ジョブ当りのトナー現像量に換算可能な因子のカウント、例えば現像頻度等を記憶して累積する機能等を備えてもよい。

また、上記実施形態では、接触部材として、帯電ローラ１０２、転写ローラ１０６及びクリーニングローラ１０７の全てを例にとって説明したが、本発明の適用範囲はこれに限らず、その一部に適用することとしてもよい。また、モノクロのプリンタ１を例にとって説明したが、カラープリントにも適用することができ、さらには複写機やファクシミリ装置、複合機等の他の画像形成装置にも適用することができる。

本発明の一実施形態に係るプリンタの全体構成を示す断面図である。 本プリンタの感光体ドラムの構造を模式的に示す説明図である。 本プリンタのコントローラの機能ブロック図である。 本プリンタの動作を示すフローチャートである。 本プリンタにおけるブリード防止トナー消費動作時のタイミングチャートである。

符号の説明

１ プリンタ（画像形成装置）
１００ 画像形成部
１０１ プリンタ本体（装置本体）
１０２ 帯電ローラ（帯電手段、接触部材）
１０３ 感光体ドラム（感光体）
１０４ 露光装置（露光手段）
１０５ 現像装置（現像手段）
１０６ 転写ローラ（転写手段、接触部材）
１０７ クリーニングローラ（クリーニング手段、接触部材）
１０８ クリーニングブレード（クリーニング手段、弾性ブレード）
１０９ 除電装置
５００ コントローラ（制御手段）
５０１ 温湿度センサ（温湿度検出手段）
５０２ ドットカウンタ
５０３ ＲＡＭ
５０４ ＲＯＭ
５１０ ＣＰＵ
５１１ 平均印字率計算部（印字率算出手段）
５１２ トナー吐き出しＯＮ／ＯＦＦ判断部
５１３ 温湿度判断部
５１４ 通常トナー消費動作制御部
５１５ ブリード防止トナー消費動作制御部
Ｐ 用紙（記録紙）

Claims (8)

1. 装置本体内で回転可能な感光体と、前記感光体を帯電する帯電手段と、前記帯電された感光体を露光して所定の画像データに基づく静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を、金属酸化物を外添剤として含有させた現像剤により現像する現像手段と、前記現像された画像を記録紙に転写する転写手段と、前記転写後の感光体上に残留した現像剤を除去するクリーニング手段と、制御手段とを備えた画像形成装置であって、
   前記帯電手段、前記転写手段及び前記クリーニング手段の少なくとも１つを、前記感光体の表面に接触してブリード現象を生じうる接触部材で構成するとともに、
   前記制御手段は、非画像形成時に前記現像手段により現像剤を強制的に感光体上へ吐き出し、前記感光体上の所定位置に現像剤層を形成し、前記感光体の回転により前記現像剤層が、前記クリーニング手段を通過後、前記感光体と前記接触部材との接触位置に到達したとき、前記感光体の回転を停止させることにより、前記接触部材からのブリード物による感光体表面の汚染を防止するブリード汚染防止モードを実行するものであることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記装置本体内の雰囲気温湿度を検出する温湿度検出手段を備え、前記制御手段は、前記温湿度検出手段で検出された雰囲気温湿度が所定の範囲にある場合に、前記ブリード汚染防止モードを実行するものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記画像データより印字ジョブ当りの平均印字率を算出する印字率算出手段を備え、前記制御手段は、前記印字率算出手段により算出された平均印字率が所定の範囲にある場合に、前記ブリード汚染防止モードを実行するものであることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記帯電手段は、前記接触部材としての帯電ローラで構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記転写手段は、前記接触部材としての転写ローラで構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記クリーニング手段は、前記接触部材としてのクリーニングローラと、このクリーニングローラを通過する現像剤をさらに除去する弾性ブレードとから構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記制御手段は、前記ブリード汚染防止モードにおいて、前記感光体上に形成された現像剤層を、前記転写ローラに転写バイアスを印加することにより、前記現像剤層に含有された金属酸化物を分離し、前記感光体上に残留させたまま該転写ローラに転写した後、前記転写ローラに、前記転写バイアスと逆極性の非転写バイアスを印加することにより、該転写ローラ上の現像剤を前記感光体上に移動させ、前記感光体上に金属酸化物を分離した現像剤層を形成するような制御を行うものであることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
8. 前記感光体は、アモルファスシリコン製ドラムであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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