JP2008310006A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化、複雑化を伴わずに像担持体表面に付着した硝酸化合物などの放電生成物を除去することのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体１０と、像担持体表面を帯電させる帯電器２０とを含み、像担持体１０を回転させつつ静電複写プロセスを実行し、像担持体表面に形成した静電潜像をシート上に顕像化して画像形成する画像形成装置において、前記像担持体１０の周囲に、装置停止または休止状態から画像形成動作に移行する際に前記状態において前記帯電器２０と対向していた像担持体表面部位を加熱する加熱手段７０を配する。
【選択図】図８

Description

複写機、プリンタ、複合機等の画像形成装置に関する。特に、像担持体の表面に付着する放電生成物を除去する技術に関する。

静電複写方式で作像する画像形成装置では、主帯電、転写、除電といった処理を実行するにあたり帯電器が用いられる。帯電器は、像担持体との間でコロナ放電を起させて所望の処理を行うが、コロナ放電により窒素酸化物やオゾンなどが発生すると、このうちの窒素酸化物が空気中の水分と反応し硝酸化合物を生成する。
この硝酸化合物は画像形成ジョブを終了した後も消滅することなく帯電器の周辺に滞留するため、像担持体を長時間停止させていると、像担持体の表面における帯電器と対向する部位に硝酸化合物が徐々に付着し蓄積する。硝酸化合物は吸湿性が高く、高湿環境下で吸湿して前記部位の抵抗値を低下させるため、硝酸化合物を付着したままにしておくと像担持体の表面に形成される静電潜像が乱れていわゆる画像流れ現象が生じる。

このような画像流れ現象を防止するため、例えば特許文献１に記載の画像形成装置には、像担持体の内部に加熱手段が設けられている。当該画像形成装置では、像担持体を長時間停止させていた場合に、前記加熱手段によって像担持体が加熱され、表面に付着した硝酸化合物および水分が気化されて除去される。このような加熱による除去方法は、クリーナブレードで掻き取って除去する方法と比べて像担持体の表面に傷がつき難いといった利点がある。
特開平５−１８８７０６号公報

しかしながら、像担持体は回転する部材であるため、内部に加熱手段を設けようとすると像担持体の回転軸に電力供給のための接点を取り付けなくてはならず、装置が当該回転軸方向に大型化する。また、前記接点を取り付けることによって装置が複雑化する。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、装置の大型化および複雑化を伴わずに、像担持体の表面に付着した硝酸化合物などの放電生成物を除去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する。

上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、像担持体表面を帯電させる帯電器とを含み、像担持体を回転させつつ静電複写プロセスを実行し、像担持体表面に形成した静電潜像をシート上に顕像化して画像形成する画像形成装置であって、前記像担持体の周囲には、装置停止または休止状態から画像形成動作に移行する際に、前記状態において前記帯電器と対向していた像担持体表面部位を加熱する加熱手段が配されていることを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置および画像形成方法は、装置停止または休止状態において帯電器と対向していた像担持体表面部位を加熱する加熱手段が像担持体の周囲に配されているため、加熱手段へ電力供給のための接点を像担持体の回転軸に取り付ける必要がなく、装置が当該回転軸方向に大型化することがない。また、前記接点を取り付けることによって装置が複雑化することもない。一方、像担持体の表面に付着した硝酸化合物などの放電生成物の除去を、像担持体の表面を傷つけることなく行うことができる。

以下、本発明に係る画像形成装置および画像形成方法の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［画像形成装置の構成］
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の全体の構成を示す概略構成図である。図２は、ヒータおよび吸引ユニットの吸引口の配置を説明するための図である。

本実施の形態に係る画像形成装置１は、図１に示すように、電子写真方式のフルカラータンデム型のカラーデジタルプリンタであって、装置本体２の内部に収容された、中間転写体３、複数のプロセスユニット４、複数の現像剤カートリッジ５、給紙部６、二次転写ローラ７、定着器８および制御部９等を備える。
中間転写体３は、絶縁性樹脂製のシート材で形成された無端ベルトであって、複数のローラ（不図示）に張架されている。当該中間転写体３は、前記ローラの１つを駆動手段（不図示）で回転させることにより、図１に示す矢印の方向に回転駆動する。

プロセスユニット４は、イエロー用、マゼンタ用、シアン用、ブラック用の４つがあり、それぞれ中間転写体３と対向させるようにして当該中間転写体３に沿って所定間隔をあけて直列配置されている。各プロセスユニット４は、像担持体としての感光体ドラム１０、帯電器２０、露光器３０、現像器４０、一次転写ローラ５０およびクリーナ６０等を備えており、各色のトナー像を形成する。

感光体ドラム１０は、表面に感光体層が形成された外径約２０〜１００ｍｍの円筒形状であって、図１に示す矢印の方向に回転駆動される。帯電器２０、露光器３０、現像器４０、一次転写ローラ５０およびクリーナ６０は、感光体ドラム１０の周囲に当該感光体ドラム１０の回転方向に沿ってその順で配置されている。
帯電器２０は、像担持体との間で放電を起させて感光体ドラム１０の表面を所定の電位に帯電させる非接触方式の帯電器であって、図２に示すように、放電電極２１、ケーシング部材２２およびグリッドメッシュ２３等を備える。

放電電極２１は、コロナ放電電極であって、感光体ドラム１０の回転軸Ｐ方向に沿ってケーシング部材２２の内部に横架されている。放電電極２１には画像形成時に電源（不図示）から約−７〜−５ｋＶの電圧が印加され、その先端と感光体ドラム１０との間でコロナ放電を起こさせる。なお、放電電極２１としては、例えば、鋸歯電極、放電ワイヤ或いはピン電極などが考えられる。

ケーシング部材２２は、放電電極２１の気中放電を安定させるための箱形の部材であって、感光体ドラム１０側が開放している。
グリッドメッシュ２３は、厚さ約０．１〜０．２ｍｍの薄肉のステンレス製であって、ケーシング部材２２の開放部分を覆うようにして放電電極２１と感光体ドラム１０との間に配置されている。グリッドメッシュ２３には画像形成動作時に放電電極２１用とは別の電源（不図示）から約−１２００〜−４００Ｖの電圧が印加され、感光体ドラム１０の表面電位が制御される。

図１に戻って、露光器３０は、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応したレーザービームを感光体ドラム１０の表面に照射し、露光部分の帯電電位を変化させて静電潜像を形成する。
現像器４０は、電界等によって感光体ドラム１０の表面にトナーを付着させて静電潜像を顕像化する。なお、現像器４０は接触型でも非接触型でも良く、現像方式はトナーとキャリアとからなる２成分現像方式でもキャリアを含まない１成分現像方式でも良く、トナーはマイナス帯電トナーでもプラス帯電トナーでも良い。

一次転写ローラ５０は、中間転写体３を挟んで感光体ドラム１０と対向配置されており、感光体ドラム１０の表面のトナー像を電界と圧力によって中間転写体３へ転写する。
クリーナ６０は、図２に示すように、感光体ドラム１０の表面にブレード６１を接触させて、その表面から不要なトナーを掻き取る方式である。掻き取ったトナーはクリーナ６０の内部に回収される。なお、不要なトナーとは、転写不良等による転写残トナー、トナー粉塵などである。

図１に戻って、さらに感光体ドラム１０の周囲には、現像器４０と一次転写ローラ５０との間に、ヒータ７０と吸引ユニット８０の吸引口８１とが配置されている。
ヒータ７０は、ヒータ本体７１と支持部材７２とを備える。
ヒータ本体７１は、例えば約０．５〜２０Ｗのセメント抵抗であって、一の主面７１ａが感光体ドラム１０の表面と対向するようにして、感光体ドラム１０の回転軸Ｐ方向に沿って配置されている。ヒータ本体７１は、加熱時に前記主面７１ａの温度が約３０〜１００℃になり、感光体ドラム１０の表面における前記主面７１ａと対向する部位の温度が約３０〜５０℃に加熱される。前記主面７１ａは、感光体ドラム１０の回転軸Ｐ方向の幅が感光体ドラム１０の回転軸Ｐ方向の幅とほぼ同じであり、前記主面７１ａにおける回転軸Ｐと直交する方向の幅Ｌ１が約１〜１０ｍｍであり、主面７１ａと感光体ドラム１０の表面との隙間距離Ｌ２が約０．５〜５ｍｍである。

支持部材７２は、現像器４０のケース４１に固定されており、ヒータ本体７１を支持するとともに当該ヒータ本体７１に電力を供給する。
なお、ヒータ本体７１の構成は上記に限定されず、感光体ドラム１０や帯電器２０の構成に合わせて適宜変更することが考えられる。ただし、感光体ドラム１０を熱疲労させることなく、少なくとも放電生成物または水分のいずれか一方を気化させるためには、感光体ドラム１０の表面を約３０〜５０℃に加熱できる構成であることが好ましい。

吸引ユニット８０は、図１に示すように、吸引口８１、ダクト８２およびファン８３を備える。
吸引口８１は、感光体ドラム１０の回転軸Ｐ方向に沿ってヒータ本体７１の近傍に配置されている。
ダクト８２は、上流側が４つに分岐しており、各分岐の先端にそれぞれ吸引口８１が設けられている。

ファン８３は、ダクト８２の下流側端部に設けられている。また、ファン８３の上流側近傍には、放電生成物をトラップするためのフィルタ部（不図示）が設けられている。
ファン８３を回転させると空気流が生じて、ヒータ本体７１の周辺のエアが吸引口８１から吸引される。その際、ヒータ本体７１の熱で気化した放電生成物および水分が吸引口８１から吸引される。吸引されたエアおよび水分は、ダクト８２内を流れ、フィルタ部を通過して、画像形成装置１の外部へ排出される。一方、放電生成物はフィルタ部でトラップされる。

なお、吸引ユニット８０は、放電生成物および水分だけでなく、現像器４０で静電潜像を顕像化する際には飛散するトナーをも吸引する。
図１に戻って、現像剤カートリッジ５には、各プロセスユニット４に対応する色の現像剤が充填されており、それら現像剤が搬送路５１を介して各現像器４０に供給される。
給紙部６は、記録紙（不図示）を二次転写のタイミングに合わせて二次転写位置へ搬送する。

二次転写ローラ７は、二次転写位置へ搬送された記録紙に中間転写体３の表面のトナー像を転写する。
定着器８は、対向配置され接触回転する一対の定着ローラ８ａ，８ｂを備え、それら定着ローラ８ａ，８ｂ間を記録紙が通過すると、その記録紙を加熱、加圧しトナーを記録紙に定着させる。

図３は、感光体ドラムの清掃に関する制御ブロック図である。
制御部９は、図３に示すように、放電時間計測部９１、放置時間計測部９２、加熱条件決定手段としての加熱条件決定部９３および全体制御部９４を備える。また、制御部９は、入力部９５、環境センサ９６、感光体駆動モータ９７、ヒータ本体７１およびファン８３とそれぞれ接続されている。

各部９１〜９４は、実際には、コンピュータシステムの記憶媒体に確保された一定の領域にインストールされたプログラムがＣＰＵによってＲＡＭ上に読み出されて実行され各機能を奏するものである。
放電時間計測部９１は、画像形成ジョブ毎の放電時間を計測し、その結果を放電時間情報として前記ＲＡＭに記憶する。また、加熱条件決定部９３からの要求に応じて、実行済みの画像形成ジョブのうちの最後に実行された画像形成ジョブ（直前の画像形成ジョブ）についての放電時間情報を、加熱条件決定部９３へ送信する。

放置時間計測部９２は、一の画像形成ジョブの終了時からその次の画像形成ジョブの受付時までの時間を、画像形成ジョブを受け付ける毎に計測し、それら結果を放置時間情報として前記ＲＡＭに記憶させる。また、加熱条件決定部９３からの要求に応じて、直前の画像形成ジョブ実行終了時から新たに受け付けた画像形成ジョブの受付時までの時間についての放置時間情報を、加熱条件決定部９３へ送信する。

加熱条件決定部９３は、ヒータ７０で感光体ドラム１０の表面を加熱する際の加熱条件として加熱時間を決定する。加熱時間は、直前のジョブ実行終了時からの経過時間、その間の環境条件（温度および湿度）、および、前記ジョブ実行中の帯電器２０の放電時間に基づいて決定する。
本実施の形態では、直前のジョブ実行終了時からの経過時間として、直前の画像形成ジョブ実行終了時から新たに受け付けた画像形成ジョブの受付時までの時間についての放置時間情報に基づき加熱時間を決定する。

また、直前のジョブ実行終了時からの経過時間の間の環境条件として、直前の画像形成ジョブ実行終了時から新たに受け付けた画像形成ジョブの受付時までの温度および湿度についての温度情報および湿度情報に基づき加熱時間を決定する。温度としては、例えば平均温度或いは最高温度などが考えられる。また、湿度としては、例えば平均湿度或いは最高湿度などが考えられる。

また、直前のジョブ実行中の放電時間として、直前の画像形成ジョブについての放電時間情報に基づき加熱時間を決定する。
前記経過時間が長くなる程、前記温度が高くなる程、前記湿度が高くなる程、前記放電時間が長くなる程、放電生成物の付着範囲および付着量が増大する。したがって、加熱時間を長くして、より広範囲をより長時間加熱する必要が生じる。本実施の形態では、前記経過時間、環境条件および放電時間に基づいて加熱時間を決定するため、必要十分な時間だけ感光体ドラム１０を加熱することができ、無駄なエネルギーを使うことなく的確に放電生成物を除去することができる。

なお、加熱時間に影響を及ぼす要因は、前記経過時間、環境条件および放電時間だけではないが、それらは特に加熱時間に及ぼす影響が大きいため上記効果が見込める。
全体制御部９４は、画像形成装置１が全体として円滑に動作するように、各部を制御する。また、全体制御部９４は、駆動制御手段としての役割を果たし、エンコーダーを介して感光体駆動モータ９７から感光体回転量信号を受信すると共に感光体駆動モータ９７へ制御信号を送信して、感光体駆動モータ９７を制御する。さらに、全体制御部９４は、ヒータ本体７１およびファン８３へそれぞれ制御信号を送信して、それらヒータ本体７１およびファン８３を制御する。

入力部９５は、画像形成ジョブを受け付け、画像形成ジョブが入力されると画像形成ジョブ信号を制御部９へ送信する。
環境センサ９６は、装置本体２の内部の温度および湿度を測定し、その結果を温度情報および湿度情報として制御部９内のＲＡＭに記憶させると共に、それら情報を加熱条件決定部９３からの要求に応じて加熱条件決定部９３へ送信する。

感光体駆動モータ９７は、感光体ドラム１０を回転駆動させる動力源である。
［画像形成装置の動作］
次に、本実施形態に係る画像形成装置１の動作について説明する。本実施の形態に係る画像形成装置１は、加熱条件決定処理および加熱処理の実行により、帯電器２０と対向していた部位を、加熱手段と対向する位置まで回動させ、その位置で所定時間停止させ、その停止の間に前記部位を加熱して放電生成物および水分を除去することを特徴とする。したがって、その特徴に重点をおいて説明する。

＜加熱条件決定処理＞
図４は、加熱条件決定処理の内容を示すフローチャートである。図４に示すように、装置電源がＯＮされることによって装置停止状態から画像形成動作に移行する際に、或いは、入力部９５に画像形成ジョブが入力されることによって装置休止状態から画像形成動作に移行する際に（ステップＳ１で「ＹＥＳ」）、加熱条件決定処理が開始する。特に、装置電源がＯＮされたときは、感光体ドラム１０が長時間停止していた可能性が高く、感光体ドラム１０の表面に放電生成物および水分が広範囲かつ多量に付着しているおそれがある。したがって、装置電源がＯＮされた後の初期動作時は、画像流れを防止するために放電生成物および水分を除去する必要性が高い。

なお、省エネ復帰したことによって或いはスリープ復帰したことによって、装置休止状態から画像形成動作に移行する際にも加熱条件決定処理が開始する構成とすることも考えられる。
加熱条件決定部９３は、まず放電時間計測部９１から放電時間情報を取得する（ステップＳ２）。次に、環境センサ９６から温度情報を取得し（ステップＳ３）、さらに、環境センサ９６から湿度情報を取得する（ステップＳ４）。そして、取得した温度情報および湿度情報に基づいて環境条件を判定する（ステップＳ５）。

図５は、環境条件の判定方法を説明するための図である。加熱条件決定部９３は、図５に示すように、温度１５℃以下かつ湿度３０％以下の場合は、環境条件を「Ａ」と判定する。温度２５℃以下かつ湿度５０％以下かつ「Ａ」に該当しない場合は、環境条件を「Ｂ」と判定する。「Ａ」にも「Ｂ」にも該当しない場合は、環境条件を「Ｃ」と判定する。
次に、加熱条件決定部９３は、放置時間計測部９２から放置時間情報を取得する（ステップＳ６）。そして、放置時間情報および既に判定済みの環境条件に基づき加熱時間を決定する（ステップＳ７）。

図６は、条件決定テーブルを示す図である。加熱時間は、例えば図６に示すような条件テーブルを参照して決定する。例えば、放電時間が５０時間、環境条件の判定が「Ｃ」、放置時間が１５時間の場合、加熱時間は３０秒と決定する。
＜加熱処理＞
図７は、加熱処理の内容を示すフローチャートである。図８は、加熱処理における感光体ドラムの動作を説明するための図である。

図７に示すように、全体制御部９４は、加熱時間が決定すると（ステップＳ２１で「ＹＥＳ」）、加熱時間が０秒か否かを判定する（ステップＳ２２）。
０秒の場合（ステップＳ２２で「ＹＥＳ」）、すなわち感光体ドラム１０の加熱が不要な場合、加熱処理を終了する。このように、必要がない場合は加熱を行わないため、無駄な時間をロスすることがないと共に感光体ドラム１０に無駄な熱疲労を生じさせない。

一方、０秒でない場合（ステップＳ２２で「ＮＯ」）、すなわち加熱が必要な場合、以下のステップＳ２３〜ステップＳ２９を実行して感光体ドラム１０の表面を加熱する。
図８（ａ）に示すように、放電生成物１１は、画像形成装置１が停止または休止状態のときに帯電器２０と対向している感光体ドラム表面部位に付着する。そこで、全体制御部９４は、図８（ｂ）に示すように感光体ドラム１０を回転させて、帯電器２０と対向していた部位をヒータ７０と対向する位置まで回動させる（ステップＳ２３）。具体的には、感光体ドラム１０は約１２０度の回転角度で回転し、前記部位における感光体ドラム回転方向中央と前記主面７１ａにおける感光体ドラム回転方向中央とが対向した状態となる。

次に、タイマーをＯＮにし（ステップＳ２４）、ヒータ７０による加熱を開始する（ステップＳ２５）。これにより、放電生成物１１および水分が気化して感光体ドラム１０の表面から除去される。さらに、吸引ユニット８０による吸引を開始する（ステップＳ２６）。これにより、気化した放電生成物１１および水分が吸引ユニット８０に吸引され、感光体ドラム１０の周囲から除去される。

このように、帯電器２０と対向していた部位をヒータ７０と対向する位置まで移動させた後に加熱を開始するため、感光体ドラム１０の表面における加熱の必要のない部位を加熱せずに済み、感光体ドラム１０の熱疲労を最小限に抑えることができる。
その後、時間が経過し、タイマーがタイムアウトになると（ステップＳ２７で「ＹＥＳ」）、ヒータ７０による加熱を終了するとともに（ステップＳ２８）、吸引ユニット８０による吸引を終了する（ステップＳ２９）。

以上により、放電生成物１１および水分が感光体ドラム１０の表面から除去される。そして、その後に通常の画像形成ジョブが実行される。
以上のように、本実施の形態に係る画像形成装置１では、感光体ドラム１０の表面全体を加熱するわけではなく、放電生成物１１が付着している部位のみを集中的に加熱する構成であるため、省エネを実現できるとともに、感光体ドラム１０の熱疲労を軽減させることができる。

［変形例］
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は本実施の形態に限定されないことはいうまでもない。例えば、以下のような変形例が考えられる。
＜加熱について＞
加熱手段は、像担持体の表面を加熱することのできる場所であれば像担持体の周囲のどの場所に配されていても良い。また、加熱手段は、セメント抵抗に限定されず、例えば電熱線、液体加熱ヒータまたは空気加熱ヒータなど像担持体の表面を加熱することのできるものであれば良い。但し、設置スペースを考慮すると電熱線など小型にできるものが好ましい。

画像形成装置は、装置停止または休止状態において帯電器と対向していた像担持体表面部位だけでなく、それ以外の部位をも加熱する構成であっても良い。但し、像担持体の熱疲労を軽減させるためには、前記それ以外の部位はできるだけ加熱しないことが好ましい。
画像形成装置は、装置停止または休止状態において帯電器と対向していた像担持体表面部位を加熱手段と対向する位置まで回動させて加熱する構成に限定されない。例えば、帯電器を元の位置から動かし、加熱手段を帯電器のあった位置まで移動させて、前記部位を加熱する構成であっても良い。

加熱を開始するタイミングは、帯電器と対向していた像担持体表面部位が加熱手段と対向する位置で停止した後に限定されず、像担持体の回動前或いは回動中など前記停止の前であっても良い。例えば、前記部位が前記位置で停止した際には既に加熱手段の温度が十分に上がっている構成であっても良い。
加熱条件は、直前の画像形成ジョブ実行終了時からの経過時間、その間の環境条件、および、前記直前の画像形成ジョブ実行中の帯電器の放電時間の全てに基づき決定される構成に限定されず、それらの一部だけに基づいて決定される構成であっても良い。

また、加熱条件は、加熱時間に限定されず、加熱範囲や加熱温度等であっても良い。さらに、加熱時間、加熱範囲および加熱温度等を適宜組み合わせたものであっても良い。これら加熱条件は、加熱条件決定手段によって決定される構成に限定されず、制御部のＲＯＭ等に予め固定値として記憶されている構成であっても良い。
＜その他＞
吸引手段は、必ずしも設ける必要はない。但し、加熱により気化した放電生成物および水分を吸引して像担持体の周囲から除去しなければ、再度像担持体を停止させた際に像担持体表面に付着してしまうおそれがある。

本発明は、複写機、プリンタ、複合機等の画像形成装置に広く適用することができる。

本実施形態に係る画像形成装置の全体の構成を示す概略構成図である。 ヒータおよび吸引ユニットの吸引口の配置を説明するための図である。 感光体ドラムの清掃に関する制御ブロック図である。 加熱条件決定処理の内容を示すフローチャートである。 環境条件の判定方法を説明するための図である。 条件決定テーブルを示す図である。 加熱処理の内容を示すフローチャートである。 加熱処理における感光体ドラムの動作を説明するための図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
１０ 像担持体
２０ 帯電器
７０ 加熱手段
８０ 吸引手段
９３ 加熱条件決定手段
９４ 駆動制御手段

Claims (5)

1. 像担持体と、像担持体表面を帯電させる帯電器とを含み、像担持体を回転させつつ静電複写プロセスを実行し、像担持体表面に形成した静電潜像をシート上に顕像化して画像形成する画像形成装置であって、
   前記像担持体の周囲には、装置停止または休止状態から画像形成動作に移行する際に、前記状態において前記帯電器と対向していた像担持体表面部位を加熱する加熱手段が配されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記部位を、前記加熱手段と対向する位置まで回動させ、その位置で所定時間停止させる駆動制御手段を備え、
   前記加熱手段は、前記所定時間停止時に前記部位を加熱することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記所定時間を、直前のジョブ実行終了時からの経過時間、その間の環境条件、および、前記ジョブ実行中の前記帯電器の放電時間のうちの少なくとも１つに基づいて決定する加熱条件決定手段を備えることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記加熱手段は、セメント抵抗または電熱線であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記加熱手段による前記部位の加熱時に前記部位周辺のエアを吸引する吸引手段を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。

Images