JP4113658B2

JP4113658B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4113658B2
Application number: JP2000213736A
Authority: JP
Inventors: 昌彦赤藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-07-14
Filing date: 2000-07-14
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2020-07-14
Also published as: JP2002031998A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に係り、詳しくは、像担持体上に残留した転写残トナーをクリーニングするためのクリーニング部材を有さないクリーナーレスシステムを採用した画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画像形成装置としては、光導電性物質を有する像担持体を帯電手段により一様に帯電し、この表面を露光手段によって露光してその電位差で静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置でトナー像化し、紙などの転写材に転写した後に熱や圧力などを用いて定着することにより転写材上にトナー像を形成するものが種々知られている。像担持体の帯電や除電は、コロナ帯電器や帯電ローラに直流や交流で４５００〜６５００[Ｖ]程度の高圧となる電圧を印加することで行われている。
【０００３】
そして、この種の画像形成装置は、転写材上に転写されず像担持体上に残留した転写残トナーをクリーニングするために、クリーニング部材としてのクリーニングブレード、クリーニングブラシ、クリーニングローラ等を像担持体表面に当接させて像担持体表面の転写残トナーを掻き取るよう構成されていた。
【０００４】
しかし、クリーニング部材で像担持体表面を機械的に掻き取ると、像担持体表面が磨耗して耐久性が低下してしまう。
また、クリーニング部材で掻き取ったトナーを廃棄する場合は廃トナー処理機構を有する処理装置が新たに必要となり、トナーの有効利用のために回収トナーのリサイクルをする場合はリサイクル経路が新たに必要となる。どちらの場合も、上記クリーニング部材を含めたクリーニング装置が大型化してしまい、画像形成装置全体の小型化の妨げになってしまう。
【０００５】
そこで、このようなクリーニング装置を設けず、現像工程時に現像と像担持体上に残留した転写残トナーのクリーニングとを同時に行う、所謂クリーナーレスシステムという技術がある。クリーナーレスシステムでは、ブレードやブラシ、ローラ等のクリーニング部材で像担持体表面を削ってしまうこともないため、高画質化を維持しつつ像担持体の耐久性を向上させることができる。また、上記のような種々のクリーニング部材を省いた分だけ装置の小型化を図ることもできる。
更に、回収された転写残トナーは現像に再使用されるため経済的でもある。
従って、クリーナーレスシステムを採用した画像形成装置は近年重要視されつつある。
【０００６】
ところで、上記像担持体を一様に帯電する一様帯電手段として、コロナ帯電器等の放電を伴う帯電装置を用いるものがある。このような帯電装置による放電では、オゾンや窒素酸化物（以下、「ＮＯ_Ｘ」という。）更にはＮＯ_Ｘに基づいて発生する硝酸塩等、種々の放電生成物が発生する。そして、帯電装置による帯電を停止した後にも、これら放電生成物は消滅することはなく帯電装置近傍に存在しつづけている。
そして、画像形成動作の休止中など、像担持体表面の移動が停止されているときに、既に帯電装置近傍に発生している上記放電生成物が像担持体表面に付着し次第に蓄積してくる。
そして、蓄積した放電生成物の吸水作用で放電生成物に空気中等の水分が結合し、これによって像担持体表面が低抵抗化する。このようになった像担持体表面に、次の画像の潜像を形成すると、像担持体の帯電電荷に流れが生じて結果的に画像ボケが発生してしまう。この画像ボケは、特に高温多湿下で顕著となる。
【０００７】
図６は、画像ボケが発生した画像の説明図、図７は、画像ボケの発生メカニズムの説明図である。
図６は、高温多湿（温度３０℃、湿度９０％）下において、コロナ帯電器によって１時間帯電、露光を連続的に繰り返すランニングを行ない、ランニング終了後２４時間放置した後、６００[ｄｐｉ]のハーフトーン画像を出力した結果を示したものである。この画像において、現像されずに白く抜けた部分が像担持体上の放電生成物が付着している部分に対応した画像ボケ部Ｗである。この結果より、画像ボケ部Ｗに対応した像担持体の部分は、２４時間放置のときにコロナ帯電器のグリッド電極１１ｃのちょうど真下に位置している部分であった。
【０００８】
図７は、像担持体表面に放電生成物が付着していない場合（ａ）と付着している場合（ｂ）の像担持体表面電位を示したものである。図７（ａ）に示すように、放電生成物が付着していない場合、帯電手段によって一様帯電されてその電位が帯電電位ＶＤとなり、その後露光手段によってレーザー光が照射されると、電位が露光電位ＶＬとなる。
一方、図７（ｂ）に示すように、像担持体表面に放電生成物が付着している場合、図７（ａ）と等しい領域に露光を行った結果、露光した領域の像担持体表面は露光電位ＶＬにはならず、帯電電位に近いＶＬ′までしか変化しない。これは、像担持体表面に付着し水分を吸収した放電生成物によって像担持体表面の放電生成物付着部が低抵抗化し、露光によって発生した電荷が像担持体表面を露光領域を超えて周囲に広がってしまうためである。その結果、露光領域の電位は充分に下がらず、露光領域外の電位は多少下がってしまうため、シャープで深い潜像が形成されず、現像しても画像部にトナーが充分に付着しないのである。
【０００９】
このような画像ボケは、従来のようにグリッド電極の真下に来る像担持体表面移動方向上流側で像担持体表面をクリーニングするクリーニング装置を設けていれば防げたものである。しかしながら、前述のクリーナーレスシステムの場合、このクリーニング装置がないため、他の方法で防止することが求められる。
【００１０】
ここで、放電生成物の除去を像担持体表面から機械的に除去する以外の方法で行うものとして、以下のようなものが提案されている。
第１の提案は、像担持体表面を直接又は間接的に加熱する方法であり、現在一般に行われている方法である（例えば、特開昭５９−２２０７４２号公報、特開昭６０−９５４６７号公報、特開昭６２−６５０５２号公報、特開昭６２−２９６１８号公報等参照）。
この方法は、像担持体の温度を所定の温度にすることで像担持体に付着したＮＯ_Ｘ等を像担持体から再び脱離しやすくして、画像ボケなどを発生させるＮＯ_Ｘ等の像担持体表面への絶対付着量を減少させるようにしたものである。この場合、像担持体表面に付着したＮＯ_Ｘ等は付着力が強く、特に蓄積されるにつれて水分含量が多くなることもあって、像担持体から離脱しやすくするためには加熱温度をおよそ４０〜６０℃程度に上げる必要がある。
【００１１】
第２の提案は、像担持体と帯電手段との間にシャッターなどの遮蔽部材を設けたものである（例えば、特開平７−１０４５６４号、特開平７−１０４５６５号、特開平７−１０４５６６号等参照）。これらの提案は、帯電により発生した放電生成物が像担持体に移行するのを遮蔽部材で防止して、画像流れを防止するようにしたものである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記第１の提案において、像担持体の加熱温度を上げすぎると、像担持体表面に残留しているトナーが凝固しトナー凝集体となる恐れがある。そして、トナー像を転写材に転写する領域でこれらトナー凝集体が存在すると、トナー凝集体の周囲近傍では圧がかかりにくくなるため、全体の転写圧が不均一となってしまう。この結果、画像上に白く抜けた部分が発生してしまう。
また、放電生成物は、像担持体表面に付着して局所的な表面抵抗の低下を生じさせる。このため、放電生成物が付着してしまうと形成画像の均一性が損なわれ易くなり、特にハーフトーン画像等において、像担持体表面移動方向にスジ状のムラや局所的な濃淡ムラを起こし易くなる。これは、たとえ加熱しても、長時間使用し続けることによって、シャープ性や解像度、均一性といった画像品質に低下が見られる。
特に、クリーナーレスシステムにこの方法を適用した場合、放電生成物を一番効果的に除去するクリーニング手段がないため、上記のような画像品質の低下は顕著に現れてしまう。
【００１３】
また、上記第２の提案のようにシャッターなどの遮蔽部材を装備すると、遮蔽部材を必要に応じて移動させるための構成および制御が複雑化すると共にコストアップとなってしまう。
【００１４】
本発明は以上の背景に鑑みなされたものであり、その第１の目的とするところは、クリーナーレスシステムを用いた画像形成装置において、放電生成物に起因する画像ボケの防止を、像担持体の加熱を行わずに実現でき、初期画像品質を長期に渡って維持できる画像形成装置を提供することである。
また、第２の目的とするところは、放電生成物に起因する画像ボケの防止を、遮蔽部材などの新たな部材や装置を設けることなく簡易な構成で実現できる画像形成装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、請求項１の画像形成装置は、表面に潜像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電する帯電手段と、該像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像をトナー像化する現像手段と、該現像手段により形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段とを備え、該現像手段が、該像担持体上に残留した転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段としての機能を有する画像形成装置において、画像形成動作終了後の上記像担持体停止時間が所定時間となったときに、上記像担持体表面の所定の領域に上記現像手段でトナーを担持させてトナー担持領域Ｔを形成し、形成したトナー担持領域Ｔが、上記帯電手段に対向する位置で停止するよう制御することを基本構成とするものである。
【００１６】
請求項１の基本構成の画像形成装置においては、画像形成動作終了後で次の画像形成動作が行われるまでの間のような待機中に、現像手段によって像担持体表面の所定領域にトナーを担持させる。そして、トナー担持領域Ｔが帯電手段に対向するよう位置決めして、像担持体の表面移動を停止させる。
このようにして、像担持体の表面移動停止中に帯電手段に対向する位置にある像担持体表面に放電生成物が付着しようとするのをトナー層によって遮蔽し、クリーナーレスシステムを用いた画像形成装置において放電生成物が像担持体表面に直接付着することを防止する。
【００１７】
また、上記第１の目的を達成するために、請求項１の画像形成装置は、上記所定時間が、予め実験により求めた帯電手段に対向した位置に停止している像担持体表面部分に放電生成物が付着して画像ボケが発生するおそれがある時間であることを特徴とするものである。
【００１８】
ここで、上記画像形成動作休止時間とは、像担持体表面の駆動と、帯電手段による放電との両方が停止した状態となっている時間をいうものとする。
【００１９】
請求項２の画像形成装置においては、像担持体表面にトナーを担持させるのを、上記所定時間が、予め実験により求めた帯電手段に対向した位置に停止している像担持体表面部分に放電生成物が付着して画像ボケが発生するおそれがある時間となったときに行う。これにより、画像形成動作休止時間が短く、放電生成物の付着による画像ボケ発生の恐れが少ないときに無駄に現像手段によるトナー担持領域Ｔの形成を行うことがなくなる。
【００２０】
上記第１の目的を達成するために、請求項２の画像形成装置は、請求項１の画像形成装置において、上記画像ボケが発生するおそれがある時間を３０分としたことを特徴とするものである。
【００２１】
ここで、本発明者の鋭意研究により、画像形成動作休止時間[分]と、画像ボケ発生状況との間には、相関関係があり、画像形成動作休止時間が３０[分]以内であれば画像ボケは生じず、３０[分]を超えると画像ボケが生じて画像形成動作休止時間が長くなるにつれてその発生状況はひどくなっていくことが分かった（表２参照）。
【００２２】
請求項２の画像形成装置においては、画像ボケが発生するおそれがある時間を３０[分]とし、効率的に画像ボケを防止できるようにした。
【００２３】
上記第１の目的を達成するために、請求項３の画像形成装置は、請求項１又は２の画像形成装置において、上記トナー担持領域Ｔにおけるトナー層厚を、０．１[ｍｇ／ｃｍ^２]以上としたことを特徴とするものである。
【００２４】
ここで、本発明者の鋭意研究により、トナー担持領域Ｔのトナー層厚[ｍｇ／ｃｍ^２]と、画像ボケ発生状況との間には、相関関係があることが分かった(表１参照）。具体的には、トナー層厚が増すほど画像ボケの発生が抑制される。また、これは、放電時間が長いほど、薄いトナー層厚でも画像ボケが発生するようになってくる。そして、放電時間によらず、トナー層厚が０．０９９[ｍｇ／ｃｍ^２]で、画像ボケの発生をほぼ確実に抑えられることが分かった。
【００２５】
請求項３の画像形成装置においては、トナー担持領域Ｔのトナー層厚を画像ボケの発生をほぼ確実に抑えられる０．０９９[ｍｇ／ｃｍ^２]より厚い０．１[ｍｇ／ｃｍ^２]以上とし、像担持体表面への放電生成物の付着を確実に防止する。
【００２６】
上記第１の目的を達成するために、請求項４の画像形成装置は、請求項１、２又は３の画像形成装置において、上記帯電手段としてコロナ帯電器を用い、かつ、上記像担持体が停止状態であるとき、該コロナ帯電器のケーシング開口部が該像担持体表面の鉛直方向上方から該像担持体表面に対向するよう該コロナ帯電器が設けられているものであって、少なくとも該ケーシング開口部を該像担持体表面に垂直投影することにより形成される投影図をカバーする形状に、上記トナー担持領域Ｔを形成したことを特徴とするものである。
【００２７】
ここで、像担持体が停止状態であるとき、コロナ帯電器のケーシング開口部が像担持体表面の鉛直方向上方から像担持体表面に対向した状態であると、停止時間が長くなるにつれて、放電生成物が開口を経由してケーシングの下方に落下し、像担持体表面に堆積する。そして、本発明者が調べたところ、像担持体表面への放電生成物の付着領域は、コロナ帯電器のケーシング開口部を像担持体表面に垂直投影した投影図が担持される像担持体表面の領域である投影部Ｅにほぼ一致することが分かった。
【００２８】
請求項４の画像形成装置においては、ケーシング開口部を該像担持体表面に垂直投影することにより形成される投影図をカバーする形状にトナー担持領域Ｔを形成することによって、像担持体表面の上記投影部Ｅとなる領域と等しいか、もしくは投影部Ｅ全体をより広くトナー担持領域Ｔを形成する。そして、像担持体が停止しているときに像担持体のトナー担持領域Ｔに投影部Ｅ全域が含まれるよう、像担持体停止位置制御手段で像担持体の停止位置を制御する。
これによって、像担持体が停止しているときは、放電生成物の影響を受ける像担持体表面部分を確実にトナー層で遮蔽することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真複写機（以下、単に「複写機」という。）に適用した一実施形態（以下、本実施形態を「実施形態１」という。）について説明する。
まず、本実施形態に係る複写機全体の構成について説明する。
図１は、本実施形態に係る複写機の要部を示す概略構成図である。この複写機は、単一色の複写を行うものであり、図示しないプリンタ部で得られた画像データに基づいてモノクロ画像形成を行う。この複写機には、像担持体としての感光体ドラム１０が設けられている。この感光体ドラム１０は、図中矢印Ａ方向に回転することにより帯電手段としての帯電装置１１でその表面が負極性に均一に帯電され、その後、潜像形成手段としての光書込ユニット１２によって上記プリンタ部で得られた画像データに基づいて光書込が行われる。これにより、上記感光体ドラム１０上に形成された静電潜像は、現像手段としての現像装置１３によって、負極性に帯電されたトナーにより反転現像される。
【００３２】
このように現像されて上記感光体ドラム１０上に形成されたトナー像は、図示しない給紙部からレジストローラを経て、感光体ドラム１０と転写手段としての転写ローラ２０との間に形成される転写領域に給紙される転写材としての転写紙１００に転写される。そして、上記トナー像が転写された転写紙１００は、定着手段としての加熱ローラ２６ａと加圧ローラ２６ｂとからなる定着装置２６のニップ部に入り込み、転写紙１００上のトナー画像が定着されることによりモノクロ画像が得られる。
【００３３】
上記帯電装置１１は、放電対象に向けて開口部を有するケーシング１１ａと、ケーシング１１ａ内部の中央付近に配置された放電ワイヤ１１ｂと、放電ワイヤ１１ｂに所定の高電圧を印加する高圧電源（図示せず）と、開口部に設けられたグリッド電極１１ｃとから構成されている。感光体ドラム１０表面に所定の距離で非接触で配置され、放電ワイヤ１１ｂに電圧を印加しコロナ放電によって感光体ドラム１０を所定の極性、所定の電位に帯電するものである。本実施形態においては電極ワイヤ１１ｂとグリッド電極１１ｃからなるスコロトロン帯電器により、感光体ドラム１０をマイナス極性に一様に帯電させている。
【００３４】
上記光書込ユニット１２は、発光素子としてＬＤを用い、画像データに基づいて感光体ドラム１０に光りを照射し静電潜像を形成している。発光素子として本実施形態ではＬＤを用いているがＬＥＤなどを用いてもよい。
【００３５】
上記現像装置１３は、現像剤担持体としての現像スリーブ１４と、現像スリーブ内部に設けられた磁界発生手段としてのマグネットローラ１５とを有している。この現像スリーブには、図示しない電源から現像バイアスが印加されるようになっている。現像装置の内部に形成された現像剤溜りＢには、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を互いに逆方向に移動させながら撹拌する２本の撹拌部材１６が設けられている。また、上記現像スリーブに担持された現像剤を規制するためのドクターブレード１７も設けられている。
【００３６】
この現像装置において、２本の攪拌部材１６によって撹拌・搬送された現像剤が上記現像スリーブ近傍に到達したら、その現像剤はマグネットローラ１５の作用により該現像スリーブに汲み上げられる。この汲み上げられた現像剤は、上記ドクターブレード１７の下流側で対流して、そのトナーとキャリアとが混合し、トナーが十分かつ均一に帯電される。
【００３７】
上記ドクターブレード１７により規制された現像剤は、上記感光体ドラム１０と対向する現像領域でマグネットローラ１５の磁力により穂立ち状態となって磁気ブラシを形成する。
【００３８】
次に、上記構成のプリンタにおける画像形成動作を説明する。
画像形成時には、感光体ドラム１０は示していない駆動手段により図１の矢印Ａ方向に回転駆動され、帯電装置１１によって所定の電位に帯電される。そして、光書込ユニット１２からスキャナあるいはパソコンなどの画像信号に対応したレーザー光が感光体ドラム１０上に照射され、レーザー光が照射された部分の感光体ドラム１０上の電位が低下し、静電潜像が形成される。
そして、現像装置との対向部で現像スリーブ上に形成された現像剤の穂が感光体ドラム１０表面を摺擦する。このとき、上記現像スリーブ上の負極性のトナーは、現像スリーブと上記感光体ドラム１０上に形成された静電潜像との間の電界によって、静電潜像側に移動し、トナー像が形成される。このように、本実施形態では反転現像方式を用いている。
そして、転写紙１００が感光体ドラム１０と転写ローラ２０との間の転写ニップ部に給送され、感光体ドラム１０から転写紙１００上にトナー像が転写される。トナー像が転写された転写紙１００は、感光体ドラム１０から分離され定着装置２６へ搬送される。定着装置２６は加熱ローラ２６ａと加圧ローラ２６ｂとのニップを通過する事により熱と圧力の作用でトナー像が転写紙１００上に定着されて機外に排出される。
【００３９】
さらに、本実施形態のプリンタは、転写紙１００に転写されずに感光体ドラム１０上に残留した転写残トナー及びキャリアをクリーニングするためのクリーニングブレードを設けないクリーナーレスシステムを採用している。
通常、転写工程においては、転写ローラ２０にプラスの電圧を印加し、感光体ドラム１０上のトナーを転写紙１００に転写する。このとき、転写されずに感光体ドラム１０上に残留した転写残トナーは、マイナス極性からプラス極性に逆帯電してしまう。従来のように転写残トナー除去のためのクリーニング装置が設けられている装置においては、クリーニング部材としてのクリーニングブレードなどにより、そのまま感光体ドラム１０から除去されて回収されるように構成されていた。
【００４０】
本実施形態においては、上記のようなクリーニング装置を設けず、現像装置で残留トナーの回収を行うよう構成している。以下に本実施形態のクリーナレスシステムによる残留トナーの回収メカニズムについて説明する。
記録紙１００上に転写されずに感光体ドラム１０上に残留した残留トナーは、転写紙１００に付与された電荷の一部が注入されて極性が転換したものと正規の電荷を有するものとが混在した状態となっている。このような残留トナーは、感光体ドラム１０の回転に伴って搬送され、帯電装置１１との対向位置で感光体ドラム１０表面を均一な電位に揃えるための電荷が与えられる。これにより、正負の両極性を有していた転写残トナーの極性が正規極性である負極性に揃えられる。このようにして感光体ドラム１０上を１周して現像装置に達した転写残トナーは、感光体ドラム１０の表面電位と現像装置により与えられた現像バイアスとの差に従って、現像装置に回収されるか或いはそのまま感光体ドラム１０上に残留することとなる。感光体ドラム１０１０上に残留したトナーは、トナー像の一部となって次の画像形成工程の画像形成に寄与する。
【００４１】
以上のように、クリーナーレスシステムを採用することにより、感光体ドラム１０の寿命を長くすることができると共に、クリーニングブレードなどのクリーニング部材を省くことができるので装置の小型化にも有効である。また、回収したトナーを再び現像に使用するので、トナーの有効活用が可能となり経済的でもある。
【００４２】
ところで、本実施形態の帯電装置１１のようなコロナ放電等の放電を利用して感光体ドラム１０の帯電を行う場合、空気中のアンモニアと放電で発生したＮＯ_Ｘとが反応し硝酸アンモニウム等の放電生成物が発生する。このような放電生成物は、帯電装置１１の放電ワイヤ１１ｂやグリッド電極１１ｃ近傍に多く発生しており、画像形成動作の休止に伴い感光体ドラム１０の回転も停止すると、感光体ドラム１０表面の一部の領域が長時間帯電装置１１に対向した状態となる。そして、放電終了後の画像形成動作休止時においても、感光体ドラム１０表面の帯電装置１１に対向した領域に対して種々の放電生成物が付着してくる。感光体ドラム１０の回転停止時間が長引く程、帯電装置１１に対向している部分に上記放電生成物が蓄積してくるため、現像した画像に画像ボケが発生してしまう。
【００４３】
図６は、本実施形態同様のスコロトロン帯電器を用いて出力した画像を示したものである。この画像の形成は、帯電装置１１及び感光体ドラム１０を以下の設定で行ったものである。放電ワイヤ１１ｂに６[ＫＶ]、グリッド電極１１ｃに９００[Ｖ]の電圧を印加し、感光体ドラム１０を９００[Ｖ]に一様帯電させた後、露光によって表面電位を−１５０[Ｖ]にした。感光体ドラム１０には、アルミニウム製シリンダー上にＴｉＯ_２とポリアミド樹脂からなる下引き層、続いてトリスアゾ顔料とポリビニルブチラール樹脂からなる電荷発生層、ヒドラゾンとポリカーボネート樹脂からなる電荷輸送層を積層したＯＰＣ感光体ドラム１０を用いた。このとき、電荷発生層は０．２[μｍ]、電荷輸送層は３０[μｍ]とした。そして、上記の設定において、高温多湿（温度３０℃、湿度９０％）下で、１時間帯電、露光を連続的に繰り返すランニングを行ない、ランニング終了後２４時間放置した後に、６００[ｄｐｉ]のハーフトーン画像を出力した。
その結果、図６に示すような部分的に白抜けした画像ボケが発生した。この図で画像が白く抜けている部分は、帯電装置１１のグリッド電極１１ｃの丁度真下の部分であった。
これは、感光体ドラム１０表面に付着した放電生成物が吸水してその部分の感光体ドラム１０表面が低抵抗化し、帯電装置１１によるレーザー光が照射されても、電荷が露光領域以上に感光体ドラム表面に広がって、露光領域の表面電位が充分に下がらない所謂帯電電荷の流れが生じるためである。このため、図７の（ａ）に示すようなシャープで深い潜像が形成できず、図７（ｂ）のように不十分にしか電位が下がずに白抜けした画像ボケとなってしまうのである。
【００４４】
そこで、本実施形態においては、クリーニングブレード等のクリーニング装置を設けずに放電生成物に起因する画像ボケを防止できるようにしている。以下の参考例、実施例１、２に、画像ボケを防止できる構成について説明する。
【００４５】
(参考例）
参考例においては、現像動作以外の時にも現像装置によって感光体ドラム１０表面にトナー層を形成可能に構成している。図２は、実施例１にかかるプリンタの画像ボケ防止のための制御を示すフローチャートである。
先ず、画像形成動作が終了すると（Ｓ１）、転写ローラ２０を感光体ドラム１０から離間させ、感光体ドラム１０を再び１回転させて帯電装置１１、光書込みユニット１２、現像装置１３をそれぞれ作動させて感光体ドラム１０上に黒ベタ画像を形成する。これによって、感光体ドラム１０表面の所定の領域としての表面全域にトナー担持領域Ｔを形成する（Ｓ２）。このとき、感光体ドラム１０表面のトナー付着量は、現像バイアスによって制御した。
【００４６】
ここで、本発明者は、感光体ドラム１０表面に形成するトナー担持領域Ｔのトナー付着量と画像ボケの発生状況について実験によって調べた。
このため、実験は上記同様の装置構成において、トナー担持領域Ｔを感光体ドラム１０表面の全域として均一トナー層を現像装置によって形成した。トナー層のトナー付着量はバイアス制御によって種々に変化させ、それぞれの付着量のときに感光体ドラム１０を停止させた状態で放電のみを行ない、画像ボケの評価を行なった。また、放電時間も１、２、３時間の３種類に変化させた。また、画像ボケの評価は放電生成物の付着が生じやすいと考えられる高温高湿の環境として温度３０[℃]、湿度９０[％]の環境下で画像形成動作休止時間として２４時間放置した後、６００[ｄｐｉ]のハーフトーン画像を出力して行った。
以上のようにして形成した画像のうち現像されずに白く抜けた部分を放電生成物が付着した画像ボケ部Ｗとし、評価基準は、画像ボケが全く発生しない場合を○、画像ボケが少しだけ発生した場合を△、画像ボケが完全に発生した場合を×とした。その結果を以下の表１に示す。
【表１】

表１の結果から、感光体ドラム１０と帯電装置１１との間にあるトナー層のトナー付着量が少ない程画像ボケが発生しやすく、トナー付着量が多くなるに従い、画像ボケが少なくなってくることが分かった。また、放電時間が１時間であろうと３時間であろうと、トナー付着量が０．０９９[ｍｇ／ｃｍ^２]以上あれば、画像ボケが発生しなくなることがわかった。よって、トナー付着量が０．１[ｍｇ／ｃｍ^２]以上では、確実に放電による生成物が感光体ドラム１０表面に付着することを防止でき、画像ボケの発生を防止できるといえる。
【００４７】
よって、本参考例においても、感光体ドラム１０表面のトナー付着量は、現像バイアスによって０．１[ｍｇ／ｃｍ^２]以上に均一に付着させるよう制御した。
また、予めトナー担持領域Ｔを形成するための現像時間Ｔｔ、感光体ドラム１０回転速度ｍから、トナー担持領域Ｔが帯電装置１１のグリッド電極１１ｃに対向する位置に到達するまでにかかる時間（以下、所定回転時間という）を算出し、メモリ(図示せず）に記憶させておく。このメモリと、メモリに記憶させたタイミングで感光体ドラム１０の駆動制御を行う駆動手段とによって、像担持体停止位置制御手段としての感光体駆動制御手段を構成している。
そして、さらに感光体ドラム１０の回転駆動を行い（Ｓ３）、所定回転時間に至っていなければ（Ｓ４でＮ）感光体ドラム１０の回転駆動を続け、所定回転時間が経過したとき（Ｓ４でＹ）、感光体ドラム１０の回転駆動を停止して（Ｓ５）装置を停止させる。これによって、トナー担持領域Ｔが帯電装置１１のグリッド電極１１ｃとの対向位置に来た状態で感光体ドラム１０の回転を停止させることができる。
【００４８】
このようにして、作像動作以外のときに感光体ドラム１０表面にトナーを付着させてトナー担持領域Ｔを形成し、感光体ドラム１０の回転停止時に帯電装置１１と感光体ドラム１０との間にトナー層を介在させておくことによって、帯電装置１１と感光体ドラム１０表面との間に存在する放電生成物が感光体ドラム１０表面に直接付着することを確実に防止できる。従って感光体ドラム１０表面にクリーニングブレードを当接させたり、感光体ドラム１０表面を加熱したりすることなく、放電生成物付着に起因する画像ボケの発生を防止できる。
【００４９】
（実施例１）
実施例１においては、上記参考例のように、画像形成動作終了後に必ず感光体ドラム１０表面にトナー担持領域Ｔを形成するのではなく、画像形成動作終了後、次の画像形成動作が行われるまでにある時間が経過したときのみ感光体ドラム１０表面にトナー担持領域Ｔを形成するようにしている。以下の説明以外の部分については、実施例１と同様なので、説明を省略する。
【００５０】
図３は、実施例１の特徴部に係る制御を示すフローチャートである。この図で表されているＳ１及びＳ２は、参考例にかかる図２のフローチャートのＳ１とＳ２に一致するものである。
画像形成動作が終了すると（図２のＳ１）、感光体ドラム１０の回転駆動を停止する（Ｓ１−１）。これによって、帯電装置１１による放電と感光体ドラム１０の回転との両方が停止された画像形成動作休止状態となる。
【００５１】
ここで、本発明者は、画像形成動作休止状態の時間（以下、画像形成動作休止時間という）［分］と、その後再び画像形成を行った場合の形成画像上での画像ボケの発生状況との関係を調べた。
このため、温度３０[℃]、湿度９０[％]の環境下で、画像形成動作休止時間を０分から７０分まで１０分間隔で設定し、それぞれの画像形成動作休止時間経過後に画像を形成して、画像ボケの発生状況を表１と同様の評価基準で評価した。その結果を以下の表２に示す。
【表２】

表２の結果から、画像形成動作休止時間が３０[分]以内であれば画像ボケは生じず、画像形成動作休止時間が４０分乃至５０分では少し画像ボケが発生（△）し、６０分以上では画像ボケが発生（×）していた。これによって、画像形成動作休止時間[分]と画像ボケ発生状況との間には相関関係があり、画像形成動作休止時間が３０[分]未満であれば画像ボケは発生せず、３０[分]以上で帯電装置１１に対向した位置に停止している感光体ドラム１０表面部分に放電生成物が付着して上記不具合が発生することが判明した。よって本実施例では、画像形成動作休止時間の所定時間を、この時間を過ぎると画像ボケが生じる恐れが大きいと考えられる３０[分]とし、効率的に画像ボケを防止できるようにした。
【００５２】
以下に、その装置動作の手順を図３に従って説明する。実施例２においては、画像形成動作が終わり、感光体ドラム１０の回転駆動を停止する（Ｓ１−１）と同時にタイマーを作動させて停止時間ｈを計測する。そして、停止時間ｈが３０分以上となるまでは（Ｓ１−２でＮ）感光体ドラム１０の回転駆動を停止させ続け、停止時間ｈが３０分以上となった段階（Ｓ１−２でＹ）で、転写ローラ２０を感光体ドラム１０から離間させ、感光体ドラム１０を再び１回転させて帯電装置１１、光書込みユニット１２、現像装置１３をそれぞれ作動させて感光体ドラム１０上に黒ベタ画像を形成する。これによって、感光体ドラム１０表面の全域にトナー担持領域Ｔを形成する（Ｓ２）。それ以後の装置動作については、参考例と同じであるので説明を省略する。
【００５３】
実施例１の構成によれば、画像ボケ防止のための黒ベタ画像形成動作を、画像形成動作休止時間ｈが３０分以上となり画像ボケ発生の恐れがある場合にのみ行うので、効率的に画像ボケを防止でき、画像ボケ防止のために実用的である。
【００５４】
（実施例２）
次に、さらに効率よく放電生成物付着に起因する画像ボケの発生を防止する方法について、実施例２で説明する。
実施例２においては、上記実施例１及び２のように、感光体ドラム１０表面の全域にトナーを付着させるのに代えて、感光体ドラム１０表面の所定の領域に限ってトナーを付着させるものである。尚、以下の説明以外の部分については、参考例と同様なので、説明を省略する。
【００５５】
実施例２においては、感光体ドラム１０表面に形成するトナー担持領域Ｔを、ある形状をカバーするような形状に形成するものである。
図４及び図５は、実施例２の特徴部であるトナー担持領域Ｔを示した説明図である。図４において、帯電装置１１のグリッド電極１１ｃの部分を感光体ドラム１０表面に垂直投影した時の感光体ドラム表面の投影図が担持される領域を投影部Ｅとし、感光体ドラム１０表面のトナー担持領域Ｔを投影部Ｅの形状より一回り大きい形状に形成している。
ここで、帯電装置１１のグリッド電極１１ｃは、ケーシングの開口部一面に設けられているため、ケーシング開口部の形状とグリッド電極１１ｃの形状とは一致している。従って、トナー担持領域Ｔでケーシング開口部の感光体ドラム表面への垂直投影図が担持される領域である投影部と上記投影部Ｅとは等しくなっている。
更に、感光体駆動制御手段を、帯電装置１１のグリッド電極１１ｃを感光体ドラム１０表面に垂直投影したときに、トナー担持領域Ｔに投影部Ｅの全域が確実に重なる位置で感光体ドラム１０の回転駆動を停止するよう、タイミングを制御している。
【００５６】
図５は、画像形成動作休止中に、感光体駆動制御手段によって感光体ドラム１０の停止位置を位置決めして停止したときの、トナー担持領域Ｔと投影部Ｅとの位置を、感光体ドラム１０の鉛直上方からみた正面図である。
この図に示すように、本実施例においては、投影部Ｅに対して一回り大きく形成されているトナー担持領域Ｔが、投影部Ｅの周囲から少しずつはみ出すような位置にくるよう位置決めされて停止している。
【００５７】
このように、投影部Ｅに相当する感光体ドラム１０表面部分が前もってトナーでカバーされていれば、トナー担持領域を感光体ドラム１０の全面に形成しなくても、感光体ドラム１０表面のある領域のみをトナーで被覆することで、放電生成物の感光体ドラム１０への付着を確実に防止できる。
【００５８】
尚、本実施例は、帯電装置としてスコロトロン帯電器を用いているが、これに限るものではない。感光体ドラムが停止状態であるとき、帯電装置のケーシング開口部が感光体ドラム表面の鉛直方向上方から感光体表面に対向するよう設けられている帯電装置であれば、他の帯電装置にも適用できる。例えば、コロトロンも適用可能である。
【００５９】
更に、上記実施例１、２の構成においては、感光体ドラム１０表面へのトナー担持領域Ｔの形成のために、新たな装置を設けず、もともとこの複写機に装備されている現像装置１３を用いるようにしている。これによって、トナー担持領域Ｔの形成のための新たな装置を設ける必要がなく、装置の大型化や、コストアップを防止できるという効果もある。
【００６０】
以上は、本発明を適用可能な複写機の一例を用いて説明したが、この複写機以外にも適用可能である。
例えば、帯電装置１１としては、感光体ドラム１０に対して非接触ならば、帯電ローラを用いる構成でもよい。
また、感光体ドラム１０は、ＯＰＣ感光体ドラム１０以外でもよく、例えば無機感光体、アモルファスシリコン感光体などでもよい。
また、本実施例では現像に使用する現像剤として非磁性トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を用い、二成分磁気ブラシ現像法を用いている。この現像剤に代えて、磁性トナーを用いた磁性一成分現像を用いてもよい。また、非磁性トナーを用い、内部にマグネットローラ１５を具備しない現像剤担持体を用いて非磁性一成分現像を用いてもよい。
尚、本実施例では転写手段として転写ローラ２０による転写を行なっているが、転写ベルトなどの転写手段を用いる構成にも適用できる。
【００６１】
【発明の効果】
請求項１の画像形成装置によれば、クリーナーレスシステムを用いた画像形成装置において像担持体の表面移動停止中に放電生成物が像担持体表面に直接付着することを防止できるので、放電生成物に起因する画像ボケの防止を像担持体の加熱を行わずに実現でき、初期画像品質を長期に渡って維持できるという優れた効果がある。
【００６２】
また、画像ボケ発生の恐れが少ないときに無駄にトナー担持領域Ｔの形成を行うことがなくなり、必要なときのみトナー担持領域Ｔの形成を行うので、放電生成物付着に起因する画像ボケの防止が効率的にできるという優れた効果がある。
【００６３】
請求項２の画像形成装置によれば、画像ボケ発生の恐れがある場合にのみ画像ボケ防止のための装置動作を行うので、効率的に画像ボケを防止でき、画像ボケ防止のために実用的であるという優れた効果がある。
【００６４】
請求項３の画像形成装置によれば、像担持体表面への放電生成物の付着を確実に防止するので、画像ボケの発生を確実に防止できるという優れた効果がある。
また、画像ボケが防止できるトナー層厚の下限が明らかになるので、この層厚に近い厚みのトナー層厚を形成するようにすれば、不必要にトナーを消費することがなく経済的であるという優れた効果もある。
【００６５】
請求項４の画像形成装置によれば、像担持体が停止しているときは、放電生成物の影響を受ける像担持体表面部分を確実にトナー層で遮蔽できるので、画像ボケの発生を確実に防止できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】参考例にかかるプリンタの画像ボケ防止のための制御を示すフローチャート。
【図３】実施例１の特徴部に係る制御を示すフローチャート。
【図４】実施例２の特徴部であるトナー担持領域Ｔの感光体軸方向からみた説明図。
【図５】同、トナー担持領域Ｔの正面図。
【図６】画像ボケが発生した画像の説明図。
【図７】画像ボケの発生メカニズムの説明図。
【符号の説明】
１０感光体ドラム
１１帯電装置
１１ａケーシング
１１ｂ放電ワイヤ
１１ｃグリッド電極
１２光書込ユニット
１３現像装置
１４現像スリーブ
１５マグネットローラ
１６撹拌部材
１７ドクターブレード
２０転写ローラ
２６定着装置
１００転写紙
Ｅ投影部
Ｔトナー担持領域
Ｗ画像ボケ部

Claims

表面に潜像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電する帯電手段と、該像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像をトナー像化する現像手段と、該現像手段により形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段とを備え、該現像手段が、該像担持体上に残留した転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段としての機能を有する画像形成装置において、
画像形成動作終了後の上記像担持体停止時間が所定時間となったときに、上記像担持体表面の所定の領域に上記現像手段でトナーを担持させてトナー担持領域Ｔを形成し、形成したトナー担持領域Ｔが、上記帯電手段に対向する位置で停止するよう制御するものであって、
上記所定時間が、予め実験により求めた帯電手段に対向した位置に停止している像担持体表面部分に放電生成物が付着して画像ボケが発生するおそれがある時間であることを特徴とする画像形成装置。
請求項１の画像形成装置において、
上記画像ボケが発生するおそれがある時間を３０分としたことを特徴とする画像形成装置。
請求項１又は２の画像形成装置において、
上記トナー担持領域Ｔにおけるトナー層厚を、０．１［ｍｇ／ｃｍ^２］以上としたことを特徴とする画像形成装置。
請求項１、２又は３の画像形成装置において、
上記帯電手段としてコロナ帯電器を用い、かつ、上記像担持体が停止状態であるとき、該コロナ帯電器のケーシング開口部が該像担持体表面の鉛直方向上方から該像担持体表面に対向するよう該コロナ帯電器が設けられているものであって、
少なくとも該ケーシング開口部を該像担持体表面に垂直投影することにより形成される投影図をカバーする形状に、上記トナー担持領域Ｔを形成したことを特徴とする画像形成装置。