JP2007298773A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電ローラからの汚染物質の染み出しによる画質低下の問題を、画像形成装置側の対応で解決し、しかもコスト増大が避けられない大掛かりな装置を設けることなく既存の部材を利用して対処可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】温湿度を検出する温湿度検出センサ３３を用いて、環境モニター部３５が装置内の環境をモニターし、停止時間モニター部３４が、感光体の回転が停止されている時間をモニターし、回転回数算出部３２が、これら両モニター部３４・３５のモニター結果に基づいて、帯電ローラ２より染み出して感光体に付着した物質を、感光体を回転させて除去するのに必要な回転回数を算出する。感光体駆動制御部３１は感光体を画像形成前に、算出された回数分回転させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関するものであり、詳細には、静電潜像が形成される像担持体を、該像担持体に接触して配された帯電ローラを用いて帯電させる接触ローラ帯電方式を用いた画像形成装置に関するものである。

電子写真方式による画像形成においては、画像に応じた静電潜像を感光体（像担持体）表面に形成する。このとき、静電潜像の形成に先立って、感光体の表面を均一に帯電させる帯電処理が必要となる。感光体の帯電方法としては、主に、非接触帯電方式と接触帯電方式とがある。

非接触帯電方式では、コロトロン帯電器やスコロトロン帯電器などのコロナ放電器が用いられ、コロナ放電を生じさせて、空気を媒介して感光体に電荷を供給する。非接触帯電方式は、帯電器と感光体とが接触しないため、感光体の汚染や磨耗を低減できるという利点がある反面、コロナ放電に伴ってオゾンなどの副生成物が発生するといった環境汚染の問題がある。

一方、接触帯電方式では、帯電ブラシや帯電ローラ等の帯電部材を感光体表面に接触させることで、電荷を感光体へ供給する。または、微小ギャップ部でコロナ放電を生じさせる方法のいずれかで感光体への電荷付与を行うが、この場合、放電電流が極わずかであるため、低電圧化が図れると共にオゾンなどの副生成物の発生量も減少する。しかしながら、その一方で、帯電部材と感光体とが接触しているため、感光体が汚染されたり磨耗されたりしやすいといった問題がある。

中でも、帯電部材として、芯金にゴム材を被覆してなる帯電ローラを用いた帯電装置においては、帯電ローラのゴム材に添加された軟化剤やイオン導電剤等の材料が染み出てきて、当接する感光体表面に付着して画質を低下させるといった問題がある。

軟化剤はゴム材の硬さを調整するためのもので、イオン導電剤はゴム材の導電性を調整するためのものである。イオン導電剤は、カーボンブラック等の電子導電剤に比して電気抵抗のムラが比較的に生じにくいといった利点がある。

このような帯電ローラより染み出した物質（以下、汚染物質）が感光体に付着すると、付着部分の帯電特性が変化するため、画像に白筋（或いは黒筋）が発生し、立ち上げ直後の画像形成において画質低下が発生する。

そのため、従来、このような帯電ローラからの汚染物質の染み出しによる画質低下を回避するために、汚染物質となる軟化剤やイオン導電剤の添加量を調整したり、染み出しにくいように改良を加えたり、或いは帯電ローラの表面コート層を厚くするなどの手段が講じられている。

このような対策例として、特許文献１には、帯電ローラのゴム層の外側にナイロン系樹脂などの離型性被覆膜を形成して、軟化剤の染み出しを防止することが記載されている。また、特許文献２には、エピクロルヒドリンゴムにイオン導電剤を含有させた導電性弾性体基層に対して、ラクトン変性アクリルポリオールを、少なくともイソホロンジイソシアネートを含む２種類以上のイソシアネートで架橋したウレタン樹脂を主成分とする表面層を形成し、イオン導電剤の染み出しを防止することが記載されている。

このように、帯電ローラからの汚染物質の染み出しによる画質低下を回避するための従来の対策は、もっぱら帯電ローラ側で改善を図るものである。
特開平１−２０４０８１号公報（平成１年８月１６日公開） 特開２００３−１０７８５０号公報（平成１５年４月９日公開）

しかしながら、帯電ローラ側での対策では、帯電ローラの本来の機能である感光体を安定して帯電させるといった機能を低下させたり、帯電ローラの製造コストが必要以上に高くなったりするといった問題がある。

つまり、染み出して付着することで、感光体１を汚染する汚染物質とはなるが、軟化剤もイオン導電材も、帯電ローラの帯電機能を高めるために添加されたものであり、その添加量は、帯電性能に基づいて設定されるべきものである。そのため、染み出しを抑えるために、ゴム材に添加される軟化剤やイオン導電剤の量が削減されると、本来必要な柔らかさや導電性を十分に付与することができなくなり、帯電性能が低下する。

また、染み出しを防止するために表面コート層を厚くすると、特許文献２にも記載されているように、たとえイオン導電剤を用いて電気抵抗のムラの小さいゴム材であっても、電気抵抗の均一性が損なわれてしまう。そのため、感光体を安定して帯電させることができなくなり、帯電安定性に問題を有することとなる。

また、帯電性付与と感光体汚染を両立させるためには、特許文献２にあるように、帯電ローラに使用するゴム材やイオン導電剤、表面層材料等、選択できる条件が制限されるので、製造コストの上昇は避けられない。

一方、帯電装置に離接手段を設けて、帯電付与時以外は帯電ローラを感光体から離間させる構成も考えられるが、帯電装置が大掛りになることはもちろん、帯電ローラ側での対策を請えたコストの増大は避けられない。

本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、その目的は、帯電ローラからの汚染物質の染み出しによる画質低下の問題を、画像形成装置側の対応で解決するものであって、しかもコスト増大が避けられない大掛かりな装置を設けることなく既存の部材を利用して対処可能な画像形成装置を提供することにある。

本願出願人は、上記課題に鑑み鋭意検討を行った結果、帯電部のローラ部材のゴム層から染み出した軟化剤やイオン導電材などの汚染物質は、像担持体表面に付着するものの、表面より浸透したりするものではなく、既存のクリーニング部を使って除去可能なものであることを見出し、本願発明を行うに至った。

即ち、本発明に係る画像形成装置は、上記課題を解決するために、静電潜像を表面に担持し回転駆動される像担持体と、該像担持体にローラ部材を接触させて表面を帯電させる帯電部と、前記像担持体に担持された静電潜像を現像剤にて現像する現像部と、前記像担持体の表面をクリーニングするクリーニング部とを有する画像形成装置において、当該画像形成装置内部の温度及び湿度を検出するセンサを用いて環境をモニターする環境モニター手段と、前記像担持体の回転が停止されている時間をモニターする停止時間モニター手段と、前記環境モニター手段及び前記停止時間モニター手段それぞれのモニター結果に基づいて、前記ローラ部材より染み出して前記像担持体表面に付着した物質を、前記像担持体を回転させて除去するのに必要な回転回数を算出する回転回数算出手段とを備え、前記像担持体の回転駆動を制御する駆動制御手段は、画像形成前に前記像担持体を前記回転回数算出手段にて算出された回数分回転させることを特徴としている。

これによれば、駆動制御手段が像担持体を画像形成前に回転させるので、ローラ部材より染み出して像担持体表面に付着した物質（以下、汚染物質）は、既存のクリーニング部によって除去されることとなり、画像形成装置側の対応で、大掛かりな装置を設けることなく、汚染物質による画質低下の問題に対処できる。

しかしながら、クリーニング部を利用して汚染物質を除去する場合、像担持体が磨耗され、像担持体の寿命を短くするといった問題があり、汚染物質を除去するために回転させる回数を適切に設定する必要がある。

そこで、上記構成では、環境モニター手段にて装置内の環境をモニターする一方、停止時間モニター手段にて像担持体の回転が停止されている時間をモニターする。そして、回転回数算出手段が、これらモニター手段のモニター結果に基づいて、画像形成前に像担持体を回転させる回数を算出するようになっている。

汚染物質の染み出し量は、像担持体近傍の環境条件、具体的には温度と湿度とに依存するところが大きく、高温高湿であるほど多くなり、低温低湿であるほど少なくなる。除去に必要な回転回数は、汚染物質の染み出し量、つまり付着量に応じて決まるので、装置内環境のモニター結果と停止時間のモニター結果とに基づいて、精度よく必要回転回数を算出できる。

本発明の画像形成装置においては、さらに、前記駆動制御手段が、回転回数算出手段にて算出され回転回数とウォームアップ処理時の前記像担持体の回転回数とを比較し、算出された回転回数が多い場合にその差分だけ前記像担持体を回転させる構成とすることが好ましい。

画像形成装置においては、画質安定化のためのプロセスコントロールを実施するものがあり、ウォームアップ処理時に、像担持体が回転駆動される。汚染物質の除去を目的にしたものではないが、該ウォームアップ処理時の回転によっても、汚染物質は像担持体表面より掻き取られる。

上記構成によれば、駆動制御手段は、算出され回転回数とウォームアップ処理時の回転回数とを比較して、算出された回転回数が多い場合にその差分だけ像担持体を回転させるので、像担持体の磨耗をより一層抑制することができる。

本発明の画像形成装置においては、さらに、前記クリーニング部が、前記像担持体の表面に潤滑剤を塗布する機構を有する構成とすることが好ましい。

像担持体の表面に潤滑剤が塗布されることで、像担持体を磨耗に強い構成とできるだけでなく、像担持体の表面への付着力を弱めることができるので、除去するための回転回数を減らして、像担持体の磨耗をより一層低減できる。

本発明の画像形成装置は、さらに、前記現像部が、前記現像剤を表面に担持して搬送するマグネットローラを備える構成とすることが好ましい。

マグネットローラの表面には、現像剤の穂立ちが形成され、これが像担持体の表面を摺擦するので、像担持体に付着した汚染物質がこの穂立ちに摺擦されることでも除去されるようになり、除去するために必要な回転回数を減らすことができる。

本発明の画像形成装置においては、さらに、前記回転回数算出手段が、画像形成装置の電源スイッチがオフされてから次にオンされるまでの停止期間に応じた回転回数を算出し、前記駆動制御手段は、画像形成装置の電源スイッチがオンされたときのウォームアップ処理時に、算出された回転回数に応じて前記像担持体を回転させることを特徴とすることもできる。

帯電部のローラ部材より染み出した汚染物質の付着は、比較的長い期間、ローラ部材と像担持体とが接触した状態で放置された場合に生じる問題である。したがって、上記構成のように、画像形成装置の電源スイッチがオフされてから次にオンされるまでの停止期間に応じた回転回数を算出して、電源オン時のウォームアップ処理時に汚染物質を除去するための回転駆動を行うことで、汚染物質の除去のタイミングが適切なものとなる。

本発明の画像形成装置においては、さらに、前記回転回数算出手段が、画像形成装置の電源スイッチがオフされた後、所定期間が経過すると該所定期間に応じた回転回数を算出し、前記駆動制御手段は、所定期間に応じた回転回数が算出されると、前記像担持体を回転させることを特徴とすることもできる。

これによれば、たとえ画像形成装置の電源スイッチがオフされた状態であっても、画像形成装置の電源スイッチがオフされた後、所定期間が経過すると、放置された期間である所定期間に応じた回転回数が算出されて、駆動制御手段が像担持体を回転駆動する。

したがって、長期間使用されないような状況であっても、画像形成装置のコンセントが外部電源と接続されていれば、汚染物質は定期的に除去されるので、長期間放置後の使用時に、多量の汚染物質の除去のために、画像開始までの所要時間が長くなるといった不具合を回避することができる。

本発明の画像形成装置は、さらに、前記センサ、前記環境モニター手段、及び前記停止時間モニター手段を稼動できるバッテリーが設けられている構成とすることもできる。

画像形成装置は、輸送中、外部電源より電力供給を受けることができないが、このように、センサと環境モニター手段と停止時間モニター手段とを少なくとも稼動できるバッテリーを備えることで、輸送中に染み出した汚染物質の除去においても、像担持体の回数回転を適切なものとできる。

本発明に係る画像形成装置は、以上のように、画像形成装置内部の温度及び湿度を検出するセンサを用いて環境をモニターする環境モニター手段と、前記像担持体の回転が停止されている時間をモニターする停止時間モニター手段と、前記環境モニター手段及び前記停止時間モニター手段それぞれのモニター結果に基づいて、前記ローラ部材より染み出して前記像担持体表面に付着した物質を、前記像担持体を回転させて除去するのに必要な回転回数を算出する回転回数算出手段とを備え、前記像担持体の回転駆動を制御する駆動制御手段は、画像形成前に前記像担持体を前記回転回数算出手段にて算出された回数分回転させることを特徴としている。

これにより、帯電部のローラ部材からの汚染物質の染み出しによる画質低下の問題を、画像形成装置側の対応で解決するものであって、しかもコスト増大が避けられない大掛かりな装置を設けることなく既存の部材を利用して対処可能な画像形成装置を提供することが可能となるという効果を奏する。

本発明の一実施形態について、図１〜図１０に基づいて説明すると以下の通りである。

まず、図２に基づいて、本実施形態の画像形成装置の要部構成を説明する。なお、図２は、画像形成装置を正面側から見た縦断面図である。

図２に示すように、画像形成装置は、用紙上に画像データに応じた画像を電子写真方式によって形成するものである。画像形成装置は、感光体（像担持体）１を備え、その周囲に、周知のカールソンプロセスを実施するための構成である、帯電ローラ（帯電部）２、露光ユニット３、現像ユニット（現像部）４、転写ユニット５、定着ユニット６、及びクリーニングユニット（クリーニング部）７を備えている。

感光体１はドラム形状をなし、図示しない筐体に回転可能に軸支されている。感光体１は、ステンレス鋼などの支持体の表面に、ＯＰＣ（Organic Photoconductor：有機光導電体）等からなる感光層を形成したものである。ただし、感光体１として、このドラム形状の感光体の代わりに、ベルト状の感光体を用いることもできる。

帯電ローラ２は、感光体１の表面に接触して、感光体１の表面を所望の電位に均一に帯電させるものであり、ローラ形状になっている。そして、この帯電ローラ２は、図示しない筐体に回転可能に軸支され、かつ、その近傍には、温度と湿度を検出するための後述する温湿度検出センサ３３が配設されている。なお、帯電ローラ２の詳細な構成については後述する。

露光ユニット３は、発光素子をアレイ状に並べたＥＬＤ（electro luminescent display）やＬＥＤ（light emitting diode）などの書込みヘッド、あるいは、レーザ照射部と反射ミラーとを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）である。露光ユニット３は、外部から入力される画像データに応じて感光体１を露光することにより、感光体１上に、画像データに応じた静電潜像を形成する機能を有している。

現像ユニット４は、感光体１の表面に形成された静電潜像をトナーによって顕像化（現像）し、トナー像を形成するものである。現像ユニット４は、現像ローラ４ａを備えており、現像ローラ４ａの表面に現像剤を担持して感光体１へと供給する。本実施形態では、マグネットローラを現像ローラ４ａとして備えており、現像ローラ４ａに形成された現像剤の穂立ちが感光体１に常に当接するようになっている。

転写ユニット５は、複数のローラに張架された回転する無端ベルトを有している。転写ユニット５では、この無端ベルトに感光体１からトナー像が転写され、転写されたトナー像を無端ベルトがさらに用紙に転写することにより、用紙にトナー像が形成される。

定着ユニット６は、トナー像が転写された用紙を紙面の両側から加熱されたローラによって圧接することにより、用紙にトナー像を定着させるものである。

クリーニングユニット７は、トナー像を転写した後の感光体１の表面を清掃するものである。クリーニングユニット７には、潤滑剤７ａ、ブラシローラ７ｂ、およびブレード７ｃが備わっており、これらの部材がケース７ｄにより覆われている。

ブレード７ｃは、感光体１の表面に残留するトナーを回収するためのものであり、感光体１の軸方向を長手方向とする長尺状のゴム部材によって形成されている。ブレード７ｃは、一方の長辺がケース７ｄに設けられた開口部における感光体１の回転方向下流側に取り付けられ、他方の長辺のエッジ（角）が感光体１の表面に接触するよう配置されている。

潤滑剤７ａは、ブラシローラ７ｂによって感光体１の表面に塗布されるものであり、感光体１の長さと同じ長さ（幅）を長手方向に有した直方体の固形形状となっている。この潤滑剤７ａは、潤滑剤保持部材によって保持されており、摩滅して残量が少なくなった場合は交換可能になっている。

潤滑剤７ａには、例えば、金属石鹸として知られている脂肪酸金属塩またはフッ素樹脂などを用いることができる。脂肪酸金属塩としては、ステアリン酸亜鉛（ジンクステアレート）、ステアリン酸銅、ステアリン酸鉄、パルチミン酸マグネシウム、オレイン酸亜鉛、パルチミン酸カルシウム、オレイン酸マンガン、またはオレイン酸鉛等の、比較的長鎖の脂肪酸の金属塩を挙げることができる。

ブラシローラ７ｂは、感光体１と略同じ長さ（幅）を有した筒型形状のブラシであるとともに、感光体１の表面にブラシの毛の先が当たるように、感光体１と互いの軸が平行になるように配置されている。そして、ブラシローラ７ｂは、感光体１の回転方向と逆方向に回転駆動され、これにより、両者は当接部において同方向に摺動するようになっている。

感光体１のブラシローラ７ｂとの当接部位は、転写部位よりも感光体１の回転方向下流側となっており、トナー像を転写した後の感光体１の表面とブラシローラ７ｂとが当接するようになっている。ブラシローラ７ｂは、感光体１との当接部位よりもブラシの回転方向上流側に配された潤滑剤７ａを掻き取るとともに、掻き取った潤滑剤を感光体１の表面に塗布する。

このように、ブラシローラ７ｂは、感光体１の表面に潤滑剤７ａの微粒子を塗布することにより、ブレード７ｃと感光体１の表面との間の摩擦力が低減し、また、感光体１の表面へのトナーの付着力が弱くなる。その結果、ブレード７ｃによる除去が効率よく行われるようになると同時に、感光体１の磨耗が抑制される。

次に、図３を用いて、帯電ローラ２の構成について説明する。帯電ローラ２は、図３に示すようにローラ形状であり、円柱状の芯金２１と、その周面上に形成されたゴム層２２とからなっている。

上記の芯金２１としては、例えば、ＳＵＳやアルミニウムなどの導電性金属を棒状に成形したものを用いることができる。この芯金２１には、感光体１を帯電させるための直流電圧が印加される。

ゴム層２２は、エピクロルヒドリン単独重合体、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体、エピクロルヒドリン−アリルグリシジルエーテル共重合体、およびエピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合体から選択される１種または２種以上のブレンドからなるエピクロルヒドリン系ゴムを基材とする組成物によって形成されている。

そして、ゴム層２２を構成するゴム基材には、軟化剤及びイオン導電剤が添加されている。軟化剤は、ゴム層２２の硬さを調整するためのものであり、パラフィンオイル、ステアリン酸、ラウリン酸、バルミチン酸などを用いることができる。

イオン導電剤は、ゴム層２２の導電性を調整するためのものであり、添加することで、ゴム層２２の抵抗値を所望の値に調節することができる。ゴム基材に添加するイオン導電剤としては、例えば、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，ＣａもしくはＭｇなどの金属のアンモニア錯塩または過塩素酸塩、あるいは、三フッ化酢酸ナトリウムまたは４級アンモニウム塩などを用いることができる。

なお、イオン導電剤に加えて、ゴム材の電気抵抗にムラを生じさせない範囲で、電子導電剤を添加することもできる。電子導電剤は、電子導電剤の担う導電性が、イオン導電剤の担う導電性よりも小さい範囲で使用することができる。すなわち、電子導電剤は、高分子弾性体にイオン導電剤のみを添加した場合の体積抵抗率に対して、電子導電剤を加えて添加した場合の体積抵抗率が１／２以上であるような配合割合で使用することができる。

電子導電剤としては、例えば、アルミニウム、パラジウム、鉄、銅、銀等の金属系の粉体や繊維、カーボンブラック、金属粉や酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等の金属酸化物、硫化銅、硫化亜鉛等の金属化合物粉、又は適当な粒子の表面を酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化モリブデン、亜鉛、アルミニウム、金、銀、銅、クロム、コバルト、鉄、鉛、白金、ロジウムを電解処理、スプレー塗工、混合振とうにより付着させた粉体、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）系カーボン、ピッチ系カーボン等のカーボン粉がある。これらを単独で又は２種以上組み合わせて用いることができる。

また、ゴム層２２の表面は、表面処理が施されており、ゴム層２２に添加されている上記イオン導電材や軟化材のローラ表面からの染み出しを抑制している。表面処理は、上記の各種添加剤を含有するゴム基材に対して表面処理液を塗布して含浸させ、その後加熱することでなされる。表面処理液の塗布方法としては、スプレー塗装やディッピング塗装など、一般的な塗布方法が適用可能である。

上記表面処理液としては、イソシアネート化合物、アクリルフッ素系ポリマー、およびアクリルシリコーン系ポリマーを含有するものを用いることができ、さらに、必要に応じてカーボンブラックなどの導電剤を添加してもよい。上記のイソシアネート化合物としては、例えば、２，６−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）及び３，３−ジメチルジフェニル−４，４′−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）および前記記載の多量体および変性体などが挙げられる。

また、アクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーには、所定の溶剤に可溶でイソシアネート化合物と反応して化学的に結合可能なものを用いることができる。具体的には、アクリルフッ素系ポリマーは、水酸基、アルキル基、又はカルボキシル基を有する溶剤可溶性のフッ素系ポリマーであり、例えば、アクリル酸エステルとアクリル酸フッ化アルキルのブロックコポリマーやその誘導体等が挙げられる。また、アクリルシリコーン系ポリマーは、溶剤可溶性のシリコーン系ポリマーであり、例えば、アクリル酸エステルとアクリル酸シロキサンエステルのブロックコポリマーやその誘導体等が挙げられる。

なお、ここでは、軟化剤やイオン導電剤等の汚染物質の染み出しを抑制するために、ゴム層２２に表面処理を施したが、ゴム層２２の外側に、表面コート層を別途形成してもよい。表面コート層の材質としては、ナイロン、ウレタン、フッ素などがある。

但し、上述したように、ゴム層２２からの軟化剤やイオン導電剤などの汚染物質の染み出しを、ゴム層２２に表面処理を施すことや、ゴム層２２の外側に表面コート層を設けることなどで完全に防止することは困難である。また、たとえ可能であったとしても、帯電ローラ２の本来の機能である感光体１を安定して帯電させるといった機能が損なわれかねず、かつ、帯電ローラの作成に要する費用も高くなる。

このような課題について鋭意検討を行った結果、本願出願人は、ゴム層から染み出した軟化剤やイオン導電材などの汚染物質は、感光体表面に付着するものの、感光体表面より浸透したりするものではなく、既存のクリーニングユニット７を使って除去可能なものであることを見出し、本願発明を行うに至った。

つまり、本実施形態の画像形成装置は、ゴム層２２からの軟化剤やイオン導電剤などの汚染物質の染み出しを防止するのではなく、染み出して感光体１に付着した汚染物質を、画像形成前に既存のクリーニングユニット７を用いて取り除くことで、汚染物質による問題を解決するようになっている。

具体的には、図１に示すように、感光体１の駆動を制御する感光体駆動制御部（駆動制御手段）３１が、感光体１の停止状態からの復帰に際して、画像形成動作を実施するよりも前に感光体１を回転させるようになっている。感光体１に付着した汚染物質は、感光体１が回転駆動されることで、クリーニングユニット７にて除去されることとなる。

そして、ここでは、付着した汚染物質を確実に除去すると共に、必要以上に感光体１を回転させることがないように、回転回数算出部３２にて除去するための適切な回転回数が算出されるようになっている。これは、ブレード７ｃにて感光体１表面が磨耗されるといった問題があるためである。回転回数算出部３２が設けられることで、感光体駆動制御部３１による感光体１の回転回数は、適切なものとなり、感光体１の磨耗を低減できる。

回転回数算出部３２による必要な回転回数の算出は、感光体１への汚染物質の付着量を左右する、感光体１近傍の環境である温度／湿度と、感光体１が回転を停止していた停止時間（帯電ローラ２と感光体１とが接触し続けた時間）とを基に行われる。

汚染物質の染み出し量は、感光体１近傍の環境条件、具体的には温度と湿度とに依存するところが大きく、高温高湿であるほど多くなり、低温低湿であるほど少なくなる。したがって、環境条件毎に染み出し量に応じた、汚染物質除去のための感光体１の回転回数を実験的に求めておくことで、停止期間中の環境条件を基に、汚染物質の除去に必要な感光体１の回転回数を割り出すことが可能となる。

そこで、回転回数算出部３２には、装置内の環境をモニターする環境モニター部（環境モニター手段）３５と、感光体１が回転を停止していた停止時間をモニターする停止時間モニター部（停止時間モニター手段）３４とから、モニター結果が入力されるようになっている。

環境モニター部３５は、感光体１近傍の環境である温度／湿度を検出する温湿度検出センサ（センサ）３３を用いて、装置内部の環境条件をモニターするものである。なお、温湿度検出センサ３２の位置は、感光体１の近傍であることが、帯電ローラ２からの汚染物質の染み出し量に応じた感光体１の回転回数を正確に算出する上で好ましいが、他の部材との関係で配置できない場合は、この限りではない。また、温湿度検出センサ（センサ）３３は、プロセスコントロールによる画質安定化のために以前より搭載されている部材である。

図４に、環境条件と放置期間（停止時間）とを種々変更して汚染物質を付着させ、それを除去するのに必要であった感光体の回転回数を調べた結果を示す。ここで、帯電ローラは、外径Φ８ｍｍのＳＵＳよりなる芯金上に、ゴム基材としてエピクロルヒドリンを用い、イオン導電材として過塩素酸リチウム、電子性導電剤としてカーボンブラック、性軟化としてパラフィンオイルが添加された、ゴム硬度３５°（ＪＩＳ−Ａ規格）のゴム層２２が形成され、外径Φ１４ｍｍ、自重１５０ｇである。一方、感光体１は、マイナス帯電型ＯＰＣを有し、表面層はポリカーボネート樹脂に電荷輸送物質が含有され、外径Φ３０ｍｍである。そして、帯電ローラ２は感光体１に対して５００ｇで荷重されている。

図４に示すように、１５℃／３０％にて５０日間放置して付着した汚染物質の除去は、感光体１を５回転させることで可能であった。これに対し、３５℃／８５％にて７日間放置して付着した汚染物質の除去には、感光体１を３５回転させる必要があった。

また、１７℃／８５％、２２℃／５５％、２５℃／４０％、３０℃／３０％にて３０日間放置して付着した汚染物質の除去には、１０回転させる必要があり、２２℃／８５％、２３℃／７０％、２５℃／６０％、３０℃／４５％、３５℃／３５％にて１９日間放置して付着した汚染物質の除去には、１３回転必要であった。このように、除去に要する回転回数は、放置した日数がたとえ短くとも、高温高湿となるほど増加する傾向にあることがわかる。

このような実験結果に基づいて、上記回転回数算出部３２には、環境条件毎に、必要な回転回数を連続放置時間（１ｈ）で除した値である単位停止時間（１ｈ）あたりの必要回転回数が予め格納されており、回転回数算出部３２は、環境モニター部３５から入力される温湿度情報よりなるモニター結果と、停止時間モニター部３４から入力される停止時間のモニター結果とを基に、必要回転回数を算出するようになっている。

特に本実施形態では、算出処理を簡単化するために、図４に示すように、単位停止時間（１ｈ）あたりの必要回転回数を基に６種類の環境領域Ａ〜Ｆに分離し、環境領域Ａ〜Ｆそれぞれに、単位停止時間（１ｈ）あたりの必要回転回数を設定している。以下、この単位停止時間（１ｈ）あたりの必要回転回数を補正係数と称することがある。

図５に、温度及び湿度と環境領域Ａ〜Ｆとの関係を示す。図４では横軸が温度、縦軸が湿度を表している。境界線Ｌ１よりも低温度側が環境領域Ｆ、境界線Ｌ１と境界線Ｌ２との間の領域が環境領域Ｅ、境界線Ｌ２と境界線Ｌ３との間の領域が環境領域Ｄ、境界線Ｌ３と境界線Ｌ４との間の領域が環境領域Ｃ、境界線Ｌ４と境界線Ｌ５との間の領域が環境領域Ｂ、境界線Ｌ５以上の高温度側が環境領域Ａである。なお、各境界線Ｌ上の環境は、境界線Ｌよりも高温側の環境領域に属するものとする。

また、図６に、本画像形成装置における動作保障スペックを示す。参照符号１００にて囲む範囲内が動作保障スペックであり、温度は１４℃〜３６℃、湿度は２９°〜８６°の範囲である。

上記回転回数算出部３２は、停止時間モニター部３４にて計測される単位時間（１ｈ）ごとに、環境モニター部３５より入力される温湿度情報に基づいて、当該１時間の環境領域がＡ〜Ｆの何れであるかを判定する。そして、判定のたびに、環境領域Ａ〜Ｆそれぞれに対応して設けられた図示しない停止時間計測用カウンタの何れかを判定結果を基に１ＵＰし、必要な回転回数の算出に当たっては、環境領域Ａ〜Ｆそれぞれの停止時間計測用カウンタの値を読み出す。

ここで、図７を用いて、回転回数算出部３２による回転回数の算出方法を説明する。図７は、回転回数を算出するための情報が格納されている格納部の内容を示すものである。上述したように、環境領域Ａ〜Ｆごとに、単位停止時間（１ｈ）あたりの必要回転回数である補正係数が定められると共に、上記した停止時間計測用カウンタのカウンタ値が格納されている。なお、このカウンタ値は、停止時間モニター部３４にて今回の停止期間の停止時間が計測され始めてからの値であり、停止期間が終了して回転回数が算出されるとクリアされる。

図７に示す内容において、例えば環境領域Ａにおける必要な回転回数は、補正係数０．２０８とカウンタ値ａとを積算した０．２０８ａとなる。同様にして、環境領域Ｂにおける必要な回転回数は、補正係数０．０５６とカウンタ値ｂとを積算した０．０５６ｂとなる。そして、全環境領域の必要な回転回数は、環境領域Ａ〜Ｆの必要な回転回数を合算した、０．２０８ａ＋０．０５６ｂ＋０．０３９ｃ＋０．０２９ｄ＋０．０１４ｅ＋０．００４ｆとなる。

このように、環境領域を、単位停止時間（１ｈ）あたりの必要回転回数に応じて分離して管理することで、簡単な処理にて、停止状態からの復帰に際して必要な感光体１の回転回数を算出することができる。

また、回転回数算出部３２には、画像形成装置の電源のＯＮ／ＯＦＦを示すＯＮ／ＯＦＦ信号が入力されている。回転回数算出部３２は、画像形成装置の電源がオンされたときに、回転回数を算出し、算出値を感光体駆動制御部３１へと送る。

また、画像形成装置においては、画質安定化のためのプロセスコントロールをウォームアップ処理時に実施するものがある。プロセスコントロールでは、現像ユニット４における現像バイアス等が調整されるが、その際にトナーパッチ等のテスト用パターンが形成され、感光体１が回転駆動される。感光体１の汚染物質を除去する目的ではないが、プロセスコントロールによる感光体１の回転によっても、汚染物質は感光体１表面より掻き取られる。

そこで、本画像形成装置においては、感光体駆動制御部３１が、回転回数算出部３２にて算出された回転回数とウォームアップ処理時に感光体１が回転される回数とを比較し、算出された回転回数が多い場合に、その差分だけ感光体１を回転させるようになっている。これにより、感光体１の磨耗をより一層抑制することができる。

また、図１に示すように、温湿度検出センサ３３と、環境モニター部３５と、停止時間モニター部３４には、画像形成装置のコンセントが外部電源より抜かれている状態でも、これらを稼動できるバッテリー３６が設けられている。これは、輸送等、画像形成装置のコンセントが外部電源と接続されていない状況を鑑みたものである。

特に、輸送工程では、長時間、高温の環境に放置されることが十分に考えられ、感光体１への汚染物質の付着量は多い。そこで、汚染物質を確実に除去するために、最も多い汚染物質量を想定して、感光体１の回転回数を設定しておくことも可能であるが、感光体１の磨耗は避けられない。

本実施形態の画像形成装置では、温湿度検出センサ３３と環境モニター部３５と停止時間モニター部３４とを少なくとも稼動できるバッテリー３６を備えることで、輸送時などの停止期間において染み出た汚染物質を除去するにおいても、必要な回転回数を算出して、感光体１を適切な回数回転させて除去することができる。

図８のフローチャートを用いて、本画像形成装置において実施される、感光体１の汚染物質を、感光体１を回転駆動することで除去する処理の手順の一例を説明する。

画像形成装置の電源スイッチがオフされると、停止時間モニター部３４における図示しないタイマーが作動され（Ｓ１）、１時間経過すると、回転回数算出部３２が環境モニター部３５のモニター結果に基づいて、当該１時間の属する環境領域を判定する（Ｓ２）。

次に、回転回数算出部３２は、判定結果に基づいて、所定の停止時間計測用カウンタのカウンタ値をＵＰする（Ｓ３）。上記Ｓ１〜Ｓ３の処理を、Ｓ４にて電源スイッチがオンされたと判断するまで繰り返す。

Ｓ４にて電源スイッチがオンされたと判断すると、回転回数算出部３２は、先に図７で説明した方法で、全環境領域Ａ〜Ｆの必要な回転回数を合算して、必要な回転回数を算出する（Ｓ５）。回転回数算出部３２は、算出した回転回数を、感光体駆動制御部３１に伝達する。

感光体駆動制御部３１は、回転回数算出部３２より伝達された回転回数とウォームアップ処理時の回転回数とを比較し（Ｓ６）、算出された回転回数が多い場合には、その差分の回数、感光体１を回転駆動する（Ｓ７）。これにて、感光体１の表面に付着している汚染物質は、ウォームアップによる回転駆動と、Ｓ７にて行われる回転駆動にて、確実に除去される。

その後は、Ｓ１〜Ｓ３の処理にて累積した領域別累積値をクリアし、電源スイッチがオフされるのを待ち（Ｓ９）、電源スイッチがオフされると、再びＳ１に戻り、タイマーを作動させる。また、Ｓ６にて、算出された回転回数がウォームアップ処理時の回転回数と同じ或いはすくないと判断した場合も、Ｓ８に移行し、領域別累積値をクリアして、電源スイッチがオフされるのを待つ。

帯電ローラ２のゴム層２２より染み出した汚染物質の付着は、比較的長い期間、帯電ローラ２と感光体１とが接触した状態で放置された場合に生じる問題である。したがって、このように、画像形成装置の電源スイッチがオフされてから次にオンされるまでの停止期間に応じた回転回数を算出して、電源オン時のウォームアップ処理時に汚染物質を除去するための回転駆動を行うことで、適切なタイミングにて汚染物質を除去できる。

なお、本実施形態では、回転回数算出部３２は、単位停止時間（１ｈ）あたりの必要回転回数を補正係数としていたので、単位停止時間である１時間経過ごとに、環境領域を判定し、カウンタをＵＰさせる簡単な構成としていたが、例えば、１時間よりももっと小さい単位で、環境領域を判定し、補正計数を用いて演算にて回転回数を算出するような構成であってもよく、適宜定めればよい。

図９（ａ）〜（ｆ）に、画像形成装置の休止にて感光体１の表面に汚染物質１１が付着し、感光体１の回転駆動にて、除去されるまでの様子を示す。なお、図９（ａ）〜（ｆ）では、１回転で除去される場合を示している。

前述したように、本実施形態の画像形成装置では、現像ローラ４ａとしてマグネットローラを備えており、現像ローラ４ａに形成された現像剤の穂立ちが感光体１に常に当接するようになっている。したがって、図９（ｃ）に示すように、現像剤の穂立ちが感光体１の表面を摺擦することとなり、この穂立ちにて汚染物質１１が効果的に掻き取られることとなり、除去に必要な回転回数を、ブレード７ｃのみにて除去する構成に比して減らすことができる。

また、本実施形態の画像形成装置では、前記クリーニングユニット７を、ブラシローラ７ｂにて潤滑剤７ａを感光体１の表面に塗布する構成としているので、感光体１を磨耗に強い構成とできるだけでなく、感光体１表面への汚染物質の付着力を弱めることができる。したがって、現像剤の穂立ちと同様に、これによっても除去するための回転回数を減らして、像担持体の磨耗をさらに低減することができる。

ここで、算出された回転回数の端数処理について説明しておく。図１０は、各環境領域Ａ〜Ｆで、連続一週間、画像形成装置を放置した際に算出される感光体１の必要回転回数を示している。これからもわかるように、上記した補正係数を用いて回転回数を算出した場合、端数が発生する。

このような端数の扱いは、繰り上げ処理して１回転とすることで、汚染物質除去の確実性が向上する一方、感光体１の磨耗は促進されるので、潤滑剤７ａを塗布する構成であるかどうかなど、感光体１の磨耗しやすさを考慮して決定すればよい。

また、回転回数算出部３２が、画像形成装置の電源スイッチがオフされた後、所定期間が経過すると該所定期間に応じた回転回数を算出し、感光体駆動制御部３１が、所定期間に応じた回転回数が算出されると、電源スイッチのオンオフに係らず、感光体１を回転させる構成としてもよい。

これによれば、画像形成装置が、長期間使用されないような状況であっても、画像形成装置のコンセントが外部電源と接続されてさえいれば、汚染物質は定期的に除去されるので、長期間放置後の使用時に、多量に付着した汚染物質の除去のために、画像開始までの所要時間が長くなるといった不具合を回避することができる。

また、本実施形態では、回転回数算出部３２は、電源スイッチがオフされてから次にオンされるまでの停止時間に基づいて、除去のための回転回数を算出するようになっていたが、例えば、比較的高温高湿の環境下で、電源スイッチがオンされた状態で長く放置されることが想定される場合は、印字命令と印字命令との間を停止期間として回転回数を算出する構成としてもよい。

本発明は、電子写真方式の画像形成装置であって、帯電部材に帯電ローラを用い、そのゴム層にイオン導電材や軟化材が添加されている構成の画像形成装置に好適に用いることができる。

本発明の実施形態を示すものであり、画像形成装置における要部の構成を示すブロック図である。 上記画像形成装置の全体構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態を示すものであり、帯電ローラの構造を示す斜視図である。 環境条件と放置期間とを種々変更して汚染物質を付着させ、それを除去するのに必要であった感光体の回転回数を調べた結果を示す図である。 上記画像形成装置の回転回数算出部に設定されている、温度及び湿度と環境領域Ａ〜Ｆとの関係を示す図面である。 上記画像形成装置における動作保障スペックを示す図面である。 上記画像形成装置の回転回数算出部による回転回数の算出方法を説明するための図である。 上記画像形成装置において実施される、感光体の汚染物質を感光体を回転駆動することで除去する処理の手順の一例を説明するフローチャートである。 （ａ）〜（ｆ）は共に、画像形成装置の休止にて感光体の表面に汚染物質が付着し、感光体の回転駆動にて除去されるまでの様子を示す図である。 上記画像形成装置の回転回数算出部において算出される、環境領域Ａ〜Ｆで、連続一週間、画像形成装置を放置した際の必要回転回数を示す図である。

符号の説明

１ 感光体（像担持体）
２ 帯電ローラ（帯電部のローラ部材）
４ 現像ユニット（現像部）
４ａ 現像ローラ
７ クリーニングユニット（クリーニング部）
７ａ 潤滑剤
７ｃ ブレード
３１ 感光体駆動制御部（駆動制御手段）
３２ 回転回数算出部（回転回数算出手段）
３３ 温湿度検出センサ（センサ）
３４ 停止時間モニター部（停止時間モニター手段）
３５ 環境モニター部（環境モニター手段）
３６ バッテリー

Claims (7)

1. 静電潜像を表面に担持し回転駆動される像担持体と、該像担持体にローラ部材を接触させて表面を帯電させる帯電部と、前記像担持体に担持された静電潜像を現像剤にて現像する現像部と、前記像担持体の表面をクリーニングするクリーニング部とを有する画像形成装置において、
   画像形成装置内部の温度及び湿度を検出するセンサを用いて環境をモニターする環境モニター手段と、
   前記像担持体の回転が停止されている時間をモニターする停止時間モニター手段と、
   前記環境モニター手段及び前記停止時間モニター手段それぞれのモニター結果に基づいて、前記ローラ部材より染み出して前記像担持体表面に付着した物質を、前記像担持体を回転させて除去するのに必要な回転回数を算出する回転回数算出手段とを備え、
   前記像担持体の回転駆動を制御する駆動制御手段は、画像形成前に前記像担持体を前記回転回数算出手段にて算出された回数分回転させることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記駆動制御手段は、回転回数算出手段にて算出され回転回数とウォームアップ処理時の前記像担持体の回転回数とを比較し、算出された回転回数が多い場合にその差分だけ前記像担持体を回転させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記クリーニング部が、前記像担持体の表面に潤滑剤を塗布する機構を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記現像部が、前記現像剤を表面に担持して搬送するマグネットローラを備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記回転回数算出手段は、画像形成装置の電源スイッチがオフされてから次にオンされるまでの停止期間に応じた回転回数を算出し、
   前記駆動制御手段は、画像形成装置の電源スイッチがオンされたときのウォームアップ処理時に、算出された回転回数に応じて前記像担持体を回転させることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
6. 前記回転回数算出手段は、画像形成装置の電源スイッチがオフされた後、所定期間が経過すると該所定期間に応じた回転回数を算出し、
   前記駆動制御手段は、所定期間に応じた回転回数が算出されると、前記像担持体を回転させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
7. 前記センサ、環境モニター手段、及び前記停止時間モニター手段を稼動できるバッテリーが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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