JP4511324B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、感光体の表面に静電潜像を形成して電子写真方式の画像形成を行う画像形成装置に関し、特に、感光体の表面に残留した現像剤を除去するクリーニングユニットのブレードの反転を防止する技術に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、画像データに基づいて感光体の表面に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像剤によって顕像化した後に、用紙等の記録媒体上に転写する。即ち、円筒状の感光体の表面に対して、帯電ユニットによって全面を一様の電位に帯電させる帯電工程、及び、画像データによって変調された画像光を露光ユニットから照射する露光工程が、この順に行われる。露光工程において感光体の表面は画像光の露光を選択的に受け、電位が減衰する黒画像部分と減衰しない白画像部分とに分けられた静電潜像が形成される。

感光体の表面において静電潜像が形成された部分は、回転によって現像領域に導かれる。現像領域には、現像ユニットの現像スリーブが現像剤を搬送する。現像剤の全部又は一部を構成するトナーが、現像スリーブに印加される現像バイアスと感光体表面の静電潜像との電位差に応じて、静電潜像における黒画像部分に静電吸着し、静電潜像はトナー像に顕像化される。

画像形成要求があると、装置の給紙部に収納されていた用紙が、感光体を含む画像形成部１枚ずつ搬送される。用紙は、画像形成部の直前に配置されたレジストレーションローラにより、その先端が感光体の表面に形成されたトナー像の先端に一致するタイミングで感光体の表面が転写ユニットに対向する転写位置に搬送される。転写位置において転写ユニットから印加されるトナーの帯電極性と逆極性の電界により、感光体の表面のトナー像が用紙の表面に転写される。

転写位置における転写工程では、感光体の表面でトナー像を構成するトナーの全てが用紙に転写することはなく、５〜１５％のトナーが感光体の表面に残留する。転写効率が１００％とならないのは、逆帯電トナーの存在や用紙が感光体から離間するときの逆転写現象等の原因による。

感光体の表面は回転によって繰り返し画像形成処理に使用されるが、感光体の表面にトナーが残留したままの状態で次の画像形成処理を行うと、帯電工程時に帯電ユニットによって感光体の表面を一様に帯電することができなくなり、画質の低下を招く。このため、転写位置を通過した感光体の表面は、クリーニングユニットによる残留トナーの除去を受ける。

クリーニングユニットは、一般に、感光体の表面に当接して残留トナーを掻き落とすブレードと感光体の表面から回収部に掻き落とされた残留トナーを回収するスクリュー等を含む。ブレードは、一般に硬質ゴムを素材とし、感光体の表面に対し所定圧力で圧接されつつ、感光体の回転による所謂スティックスリップ現象により、感光体の表面の残留トナーをクリーニングユニットの回収部に弾き飛ばして感光体の表面をクーニングする。ブレードは、感光体の表面に主走査方向（感光体表面の移動方向に直交する方向）の略全幅にわたって当接する。

このようなクリーニングユニットにおいて、搬送される用紙のサイズが感光体の主走査方向の幅よりも短い場合に、特に高湿環境下でブレードの先端側が感光体の表面移動方向に捲くれる反転現象を生じ易くなる。これは、感光体の表面において用紙が対向する画像領域にはトナー像が形成されて転写工程後にも残留トナーが存在するため、ブレードの先端部分に高湿環境下でも空気中の水分に対して粒子径の大きいトナーが付着し、トナーの流動性によってブレードの反転現象は発生しない。

ところが、感光体の表面において用紙が対向しない非画像領域にはトナー像が形成されないために残留トナーが存在しない。特に、連続画像形成時に感光体の表面にトナーが存在しない状況が継続されると、空気中の水分の影響でブレードの先端部分が滑り難い状態となる。このため、感光体の回転に起因してブレードに振動を生じると、この振動によってブレードの先端側が感光体の表面の移動方向に捲れて反転する。

そこで、従来の画像形成装置として、クリーニングユニットに備えられるブレードとして、ブレードの感光体の表面に対する圧接力（トルク）を適正化することにより、圧接部分でのブレードの反転を回避するようにした構成が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、感光体の表面に感光体表面の移動方向における所定の長さ範囲に全幅にわたって黒ベタ画像を形成し、この黒ベタ画像にブレードを当接させることにより、ブレードの先端にトナーを付着させ、ブレードの反転を回避するようにした構成が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平０５−１５０６９６号公報 特開平０１−２２９２８１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された構成では、ブレードの材質に応じたトルクを設定することでブレードの反転を回避しようとするものであるため、ブレードの材質の多様化に対応することができず、新規な材質によって構成されたブレードの反転を防止することができない問題がある。また、経時変化によってブレードに質的変化を生じた場合には、適正なトルクが変化する可能性があり、長期間にわたってブレードの反転を確実に防止することができない問題がある。

また、特許文献２に開示された構成では、感光体の表面に全幅にわたって黒ベタ画像を形成するために、トナーの消費量が増加してランニングコストが上昇する問題があるとともに、クリーニングユニットに回収されたトナーを廃棄する作業の頻度が高くなって装置の稼働効率が低下する問題がある。

この発明の目的は、記録媒体に転写すべきトナー像と異なる低濃度のトナー像を記録媒体に転写されない状態で感光体の表面に形成することにより、ブレードの表面に常にトナーを付着させておくことができ、ランニングコストの著しい上昇やメンテナンス作業の頻度の著しい増加を招くことなくブレードの反転を長期間にわたって確実に防止することができる画像形成装置を提供することにある。

この発明の画像形成装置は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えたものである。

（１）表面の画像領域に記録媒体が対向する感光体と、前記感光体の表面における前記画像領域及び前記画像領域外の非画像領域を含む範囲に当接するブレードを備えたクリーニングユニットと、前記感光体の表面を画像データに基づいて変調した画像光によって主走査方向に露光して静電潜像を形成する露光ユニットと、前記感光体の表面に現像剤を供給して前記静電潜像を顕像化する現像ユニットと、前記露光ユニットに画像データを供給する制御部であって、前記画像領域を露光する画像光を変調すべき主画像データに前記非画像領域を露光する画像光を変調すべき副画像データを付加する画像付加処理を実行する制御部と、装置内部の湿度状態を検出するセンサと、を備え、
前記副画像データは、複数の線によって構成された線画像の画像データであって、
前記制御部は、前記センサの検出結果に基づいて、前記複数の線の間隔を変更することを特徴とする。

この構成においては、画像付加処理が実施されると、感光体の表面において用紙等の記録媒体が対向する画像領域以外の非画像領域に、副画像データに基づくトナー像が形成される。この副画像データに基づくトナー像は、記録媒体に転写されることなく感光体の表面とブレードとの接触位置に達する。したがって、ブレードの表面と感光体の表面との間に常にトナーが介在し、ブレードの先端部が感光体の表面に直接接触することに起因するブレードの反転を生じることがない。
また、装置内部の湿度状態に応じて、画像付加処理時に感光体の非画像領域に形成される複数の線の本数が増減される。したがって、ブレードの反転現象を生じ易い程度に応じた量のトナーが感光体の非画像領域に付着し、不必要に大量のトナーが消費されることがない。

（２）前記制御部は前記センサが基準値を超える湿度を検出した時に前記画像付加処理を実行することを特徴とする。

この構成においては、高湿度時に、画像付加処理が実行される。したがって、ブレードの先端部と感光体の表面との間に比較的多量の水分が存在し、この間の摩擦抵抗が高くなってブレードの反転現象を生じ易い状況においてのみ画像付加処理が実行されて感光体の表面におけるトナーの付着量が増加される。

（３）前記制御部は、記録媒体の搬送方向に直交する方向について搬送可能な最大サイズよりも小さいサイズの記録媒体に対する画像形成時に、前記画像付加処理を実行することを特徴とする。

この構成においては、用紙に対向しないために画像が形成されない非画像領域が感光体の表面の比較的広い範囲に形成される場合に、画像付加処理が実行される。したがって、感光体の表面が比較的広い範囲においてトナーが介在することなくブレードと接触してブレードの反転現象を生じ易い状況においてのみ、感光体の表面におけるトナーの付着量が増加される。

（４）前記制御部は、複数枚の記録媒体に連続して画像形成を行う際に、前記画像付加処理を実行することを特徴とする。

この構成においては、連続画像形成時に、画像付加処理が実行される。したがって、感光体の表面において記録媒体に対向しないために画像が形成されることのない非画像領域にブレードが繰り返し接触してブレードの反転現象を生じ易い状況においてのみ、感光体の表面におけるトナーの付着量が増加される。

（５）前記制御部は、画像付加処理時に、前記センサの検出結果に基づいて、副画像データの濃度を増減することを特徴とする。

この構成においては、装置内部の環境状態に応じて、画像付加処理時に形成する副画像の濃度が増減される。したがって、ブレードの反転現象を生じ易い程度に応じた濃度のトナーが感光体の非画像領域に付着し、不必要に大量のトナーが消費されることがない。

この発明の画像形成装置は、以下の効果を奏するものである。

（１）感光体の表面において用紙等の記録媒体が対向しない非画像領域に、副画像データに基づくトナー像を形成することにより、ブレードの表面と感光体の表面との間に常にトナーを介在させ、ブレードの先端部が感光体の表面に直接接触することに起因するブレードの反転を防止することができる。これによって、ランニングコストの著しい上昇やメンテナンス作業の頻度の著しい増加を招くことなく、ブレードの反転を長期間にわたって確実に防止することができる。

（２）感光体の表面の全面について現像剤が付着し易い状態とするとともに、感光体の表面の移動速度と転写部材の表面の移動速度を略同一にすることにより、記録媒体の画像にカブリを生じることなく、感光体の表面において付着量が増加した分のトナーを感光体の表面とブレードとの間に常にトナーを介在させることができ、ブレードの先端部が感光体の表面に直接接触することに起因するブレードの反転を防止することができる。これによって、ランニングコストの著しい上昇やメンテナンス作業の頻度の著しい増加を招くことなく、ブレードの反転を長期間にわたって確実に防止することができる。

（３）高湿度時に画像付加処理を実行することにより、ブレードの反転現象を生じ易い状況においてのみ感光体の表面におけるトナーの付着量を増加するようにし、トナーの消費量の著しい増加を防止することができる。

（４）用紙に対向しないために画像が形成されない非画像領域が感光体の表面の比較的広い範囲に形成される場合に、画像付加処理を実行することにより、ブレードの反転現象を生じ易い状況においてのみ感光体の表面におけるトナーの付着量を増加するようにし、トナーの消費量の著しい増加を防止することができる。

（５）連続画像形成時に、画像付加処理を実行することにより、非画像領域にブレードが繰り返し接触してブレードの反転現象を生じ易い状況においてのみ感光体の表面におけるトナーの付着量を増加するようにし、トナーの消費量の著しい増加を防止することができる。

（６）装置内部の環境状態に応じて、画像付加処理時に形成する副画像の濃度を増減することにより、ブレードの反転現象を生じ易い程度に応じた濃度のトナーを感光体の非画像領域に付着させ、不必要に大量のトナーが消費されることを防止できる。

（７）装置内部の環境状態に応じて、画像付加処理時に感光体の非画像領域に形成される複数の線の本数を増減することにより、ブレードの反転現象を生じ易い程度に応じた量のトナーを感光体の非画像領域に付着させ、不必要に大量のトナーが消費されることを防止できる。

以下に、この発明の画像形成装置を図面を参照して詳細に説明する。図１は、この発明の実施形態に係る画像形成装置における画像形成部の構成を示す図である。画像形成装置の画像形成部１００には、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色相の画像を形成する４つの画像形成ステーション１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄが、記録媒体である用紙の搬送方向に沿って一列に配置されている。４つの画像形成ステーション１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは、画像形成に使用するトナーの色相が相違する点を除いて、互いに同一の構成にされている。

４つの画像形成ステーション１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの下方には、駆動ローラ９Ａ及び従動ローラ９Ｂに張架された転写搬送ベルト８が配置されている。転写搬送ベルト８は、無端状のベルトであり、ループ状の移動経路を構成している。転写搬送ベルト８は、図示しない給紙部から給紙された用紙を移動経路の上側部分の表面に静電吸着し、所定の用紙搬送方向に搬送する。

一例として、イエローの画像を形成する画像形成ステーション１０Ａには、この発明の感光体である感光体ドラム１Ａが矢印方向に回転自在に支持されている。この感光体ドラム１Ａの周囲には、この発明の帯電ユニットである帯電チャージャ２Ａ、露光ユニット３Ａ、現像ユニット４Ａ、この発明の転写部材である転写ローラ５Ａ、クリーニングユニット６Ａ及び除電器７Ａが、感光体ドラム１Ａの回転方向に沿ってこの順に配置されている。

帯電チャージャ２Ａは、感光体ドラム１Ａの表面に均一に電荷を付与する。帯電チャージャ２Ａは、一例として、主帯電部材としての針電極２１Ａに加え、針電極２１Ａと感光体ドラム１Ａとの間にステンレス等の金属を素材とするメッシュであるＭＣグリッド２２Ａを備えている。針電極２１Ａ及びＭＣグリッド２２Ａに電圧を印加することにより、感光体ドラム１Ａの表面電位の一定化を図っている。

露光ユニット３Ａは、図示しない制御部から供給されたイエローの色相の画像データに基づいて変調した画像光を感光体ドラム１Ａの表面に照射し、感光体ドラム１Ａの表面に静電潜像を形成する。現像ユニット４Ａは、イエローの現像剤を収納しており、この現像剤を現像ローラ４１Ａを介して感光体ドラム１Ａの表面に供給する。一例として現像剤はトナーとキャリアとからなり、理想的には感光体ドラム１Ａの表面にトナーのみが付着する。これによって、感光体ドラム１Ａの表面の静電潜像がイエローのトナー像に顕像化される。

転写ローラ５Ａは、転写搬送ベルト８と転写搬送ベルト８の表面に静電吸着して搬送される用紙とを挟んで感光体ドラム１Ａの表面に当接している。転写ローラ５Ａは、感光体ドラム１Ａの表面との間に転写電界を形成し、感光体ドラム１Ａの表面に担持されたトナー像を用紙の表面に転写する。

クリーニングユニット６Ａは、ブレード６１Ａを備えている。ブレード６１Ａは、先端部において転写ローラ１Ａに対向する転写位置を通過後の感光体ドラム１Ａの表面に当接する。転写工程時に用紙に転写することなく感光体ドラム１Ａの表面に残留した残留トナーは、ブレード６１Ａによって感光体ドラム６１Ａの表面から掻き取られ、少量がブレード６１Ａの先端部に付着する他は、クリーニングユニット６Ａのハウジング内に回収される。除電器７Ａは、転写工程後の感光体ドラム１Ａの表面の全面に光を照射し、感光体ドラム１Ａの表面に残留している電荷を除去する。

なお、画像形成ステーション１０Ｂの露光ユニット３Ｂには、マゼンタの画像データが供給される。画像形成ステーション１０Ｃの露光ユニット３Ｃには、シアンの画像データが供給される。画像形成ステーション１０Ｄの露光ユニット３Ｄには、ブラックの画像データが供給される。画像形成ステーション１０Ｂの現像ユニット４Ｂには、マゼンタのトナーが収納されている。画像形成ステーション１０Ｃの現像ユニット４Ｃには、シアンのトナーが収納されている。画像形成ステーション１０Ｄの現像ユニット４Ｄには、ブラックのトナーが収納されている。

転写搬送ベルト８は、感光体ドラム１Ａと転写ローラ５Ａとの間、感光体ドラム１Ｂと転写ローラ５Ｂとの間、感光体ドラム１Ｃと転写ローラ５Ｃとの間、及び感光体ドラム１Ｂと転写ローラ５Ｂとの間を用紙とともに順に通過する。これによって、用紙にはイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色相のトナーが順次転写され、フルカラー画像が形成される。

なお、モノクロ画像形成時には、画像形成ステーション１０Ｄのみにおいて画像形成動作が行われ、画像形成ステーション１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにおいて転写ローラ５Ａ，５Ｂ，５Ｃのそれぞれは転写搬送ベルト８とともに、感光体ドラム１Ａ，１Ｂ，１Ｃの表面から離間する。

図２は、上記画像形成装置の制御部の構成を示すブロック図である。画像形成装置の制御部２００は、ＲＯＭ２２及びＲＡＭ２３を備えたＣＰＵ２１に、画像入力部２４、画像処理部２５、帯電ユニット用電源２６、露光ユニット３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ、湿度センサ２７等の入出力機器を接続して構成されている。ＣＰＵ２１はＲＯＭ２２に予め格納されたプログラムに従って各入出力機器を統括して制御し、この間に入出力されるデータをＲＡＭ２３の所定のメモリエリアに格納する。

画像処理部２５は、外部装置から入力された画像データに所定の画像処理を施す。ＣＰＵ２１は、画像処理部２５における画像処理後の画像データを露光ユニット３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄに供給する。帯電ユニット用電源２６は、帯電チャージャ６Ａに備えられている針電極２１Ａ及びＭＣグリッド２２Ａ、帯電チャージャ６Ｂに備えられている針電極２１Ｂ及びＭＣグリッド２２Ｂ、帯電チャージャ６Ｃに備えられている針電極２１Ｃ及びＭＣグリッド２２Ｃ、並びに帯電チャージャ６Ｄに備えられている針電極２１Ｄ及びＭＣグリッド２２Ｄに電圧を印加する。湿度センサ２７は、画像形成部１００の近傍における湿度を検出する。

図３は、上記画像形成装置の感光体における画像領域及び非画像領域を示す図である。この実施形態に係る画像形成装置では、直径４０ｍｍ、用紙搬送方向（Ｙ方向）に直交する主走査方向（Ｘ方向）の長さＬ１が３３２ｍｍの感光体ドラム１を用いている。クリーニングユニット６のブレード６１は、主走査方向の長さＬ２が３２７ｍｍである。転写搬送ベルト８は、主走査方向の幅Ｌ３が３３０ｍｍである。

長手方向を主走査方向にして搬送されるＡ４サイズの用紙ＰＡは、長さＬ４＝２９８ｍｍにわたって感光体ドラム１に対向する。この場合、感光体ドラム１の主走査方向の両端部には、それぞれ長さ１７ｍｍの非画像領域ＱＡが形成される。非画像領域ＱＡには主走査方向について１４．５ｍｍの長さでブレード６１が当接する。

長手方向を用紙搬送方向にして搬送されるＡ４サイズの用紙ＰＢは、長さＬ５＝２１０にわたって感光体ドラム１に対向する。この場合、感光体ドラム１の主走査方向の両端部には、それぞれ長さ６１ｍｍの非画像領域ＱＢが形成される。非画像領域ＱＢには主走査方向について５８．５ｍｍの長さでブレード６１が当接する。

感光体ドラム１において用紙が対向する画像領域にはトナー像が形成されるため、用紙ＰＡに対する画像形成処理時のように、感光体ドラム１の主走査方向の長さに対して十分に長い画像領域が形成される場合には、ブレード６１の主走査方向の略全域にわたって感光体ドラム１との間に常に残留トナーが存在する。このため、ブレード６１と感光体ドラム１との間の摩擦が小さくなり、ブレード６１の反転は生じ難い。

これに対し、用紙ＰＢに対する画像形成処理時のように、感光体ドラム１の主走査方向の長さに対して画像領域が短い場合には、感光体ドラム１の表面においてトナー像が形成されない非画像領域にブレード６１が長い範囲で接触し、ブレード６１の主走査方向における比較的長い範囲で感光体ドラム１との間に残留トナーが存在しなくなる。このため、ブレード６１の表面と感光体ドラム１の表面との間の摩擦が大きくなり、ブレード６１の反転現象が生じ易くなる。特に、複数枚の用紙に対して連続して画像形成処理を行う場合には、感光体ドラム１の非画像領域にブレード６１が繰り返し接触し、感光体ドラム１とブレード６１との間に存在していた残留トナーも掻き取られ、ブレード６１の反転現象がより生じ易くなる。

また、画像形成装置内部の湿度が上昇すると、空気中の水分の影響でブレード６１の先端部分が滑り難い状態となる。さらに、一般的に高湿時には温度も高いが、ブレード６１の素材に用いられる硬質ゴムは、図４に示すように、環境温度の上昇に伴って軟化し、反発弾性が増加する。これらのことから、高湿時にはブレード６１の反転現象が発生し易くなる。

そこで、この画像形成装置では、装置内部の湿度が基準値よりも高い状況で、主走査方向について小サイズの用紙の連続画像形成処理時に、制御部２００におけるＣＰＵ２１により、感光体ドラム１における非画像領域にトナー像を形成する画像付加処理を実行する。

図５は、上記画像形成装置の制御部における処理手順を示すフローチャートである。画像形成装置の制御部２００のＣＰＵ２１は、装置への電源投入後にウォーミングアップを実行し、ウォーミングアップが完了すると画像形成要求の入力を待機している（Ｓ１）。図示しない外部装置から画像形成要求が入力されると、ＣＰＵ２１は、用紙サイズ、画像形成枚数及び画像濃度等の画像形成条件の設定入力を受け付け（Ｓ２）、設定された画像形成条件をＲＡＭ２３に格納する（Ｓ３）。なお、画像形成要求とともに入力された画像データは、画像メモリに格納される。

ついで、ＣＰＵ２１は、湿度センサ２７の検出信号を読み取り（Ｓ４）、湿度レベルの判別を行う（Ｓ５）。湿度レベルは、一例として図６に示すように予め定められており、この関係はＲＯＭ２２に格納されている。ＣＰＵ２１は、判別した湿度レベルがＬＥ５以上であるか否か、即ち、装置内部が高湿状態であるか否かの判別を行う（Ｓ６）。装置内部が高湿状態である場合には、ＣＰＵ２１は、画像形成処理に使用される用紙が、主走査方向について搬送可能な最大サイズの用紙よりも小さい小サイズ用紙であるか否かの判別を行う（Ｓ７）。小サイズ用紙が使用される場合には、ＣＰＵ２１は、複数枚の用紙に対する連続画像形成処理であるか否かの判別を行う（Ｓ８）。

高湿状況下で小サイズ用紙に対する連続画像形成処理を行う場合には、ＣＰＵ２１は、非画像領域に形成すべき副画像の濃度を湿度レベルに応じて決定する（Ｓ９）。このため、ＲＯＭ２２には、湿度レベルと副画像の濃度との関係が予め記憶されている。ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２に記憶されている関係を参照して副画像の濃度を決定する。さらに、ＣＰＵ２１は、決定した濃度の副画像の画像データを画像領域に形成すべき主画像の画像データに合成する（Ｓ１０）。この合成は、イエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの各色相の画像データについて行われる。なお、主画像の画像データは、画像メモリに格納されている。ＣＰＵ２１は、合成した各色相の画像データを露光ユニット３Ａ〜３Ｄのそれぞれに供給して画像形成処理を行う（Ｓ１１）。

ＣＰＵ２１は、Ｓ６〜Ｓ８の処理において、高湿状態でない場合、小サイズ用紙が使用されない場合、又は、連続画像形成処理でない場合には、副画像の画像データを合成することなく画像メモリに格納している画像領域に形成すべき主画像の画像データを露光ユニット３Ａ〜３Ｄのそれぞれに供給して画像形成処理を行う（Ｓ１１）。

１枚の用紙に対する画像形成処理が終了すると、ＣＰＵ２１は、次の用紙に形成すべき画像が存在するか否かの判別を行い（Ｓ１２）、次の画像が存在する場合にはＳ４に戻る。次の画像が存在しない場合には、ＣＰＵ２１は画像形成要求の入力を待機する状態に戻る。

上記のようにして、ＣＰＵ２１は、装置内部の湿度が基準値よりも高い状況で、主走査方向について小サイズの用紙の連続画像形成処理時に、感光体ドラム１の画像領域を露光する画像光を変調すべき主画像データに、感光体ドラム１の非画像領域を露光する画像光を変調すべき副画像データを付加する画像付加処理を実行する。これによって、感光体ドラム１における非画像領域に、湿度レベルに応じた濃度の副画像が形成され、感光体ドラム１とブレード６１との間に常にトナーを介在させることができ、ブレード６１の反転現象を回避することができる。

また、非画像領域にのみ副画像を形成してブレード６１の反転を防止するようにしているため、多量のトナーが消費されることがなく、ランニングコストの著しい上昇やメンテナンス作業の頻度の著しい増加を招くことなく、ブレード６１の反転を長期間にわたって確実に防止することができる。

また、上記の処理では、副画像の濃度を湿度に応じて変更するため、不必要に多量のトナーが感光体ドラム１の非画像領域に付着することがなく、トナーの消費量の著しい増加を防止することができる。さらに、感光体ドラム１の全域に対して帯電、現像、クリーニングの各工程が均一に実行されることになり、感光体の劣化が均一化し、長期間にわたって使用した後にも、感光体ドラム１に部分的な感度のバラツキを生じることがない。

副画像の濃度の変更は、中間調の諧調性を変化させることによって実現できる。また、副画像を複数の線によって構成し、湿度レベルに応じて複数の線の間隔を変化させることもできる。なお、副画像を構成する複数の線を主走査方向に平行にすると、ブレード６１の所定の長さ範囲にトナーが同時に接触し、ブレードの反転を助長する可能性がある。そこで、副画像を構成する複数の線を主走査方向に対して傾斜させておき、ブレード６１に同時に多量のトナーが当接しないようにすべきである。

次に、図５におけるＳ９及びＳ１０の処理に代えて、画像形成条件を変更することにより、感光体ドラム１の非画像領域にカブリと呼ばれる地肌汚れを発生させ、副画像を形成する構成について説明する。

一般に、用紙上のカブリは、帯電ユニットによって与えられる感光体の表面電位、露光後における感光体の表面の白／黒部分の電位差、現像バイアス、及びトナーの摩擦帯電電位等の要因によって生じる。例えば、帯電ユニットへの印加電圧が同じであっても、長期間の使用によって感光体の感度が低下していると帯電工程後の感光体の表面電位が低下し、現像バイアスとの電位差が小さくなり、トナーが感光体に付着し易くなってカブリが発生する。

そこで、制御部２００のＣＰＵ２１は、主走査方向について小サイズの用紙の連続画像形成処理時に、図６に示すように、湿度レベルに応じて帯電チャージャ２１のグリッド２２に印加するグリッドバイアスＧＲＢを変化させる。図６に示す例では、湿度レベルがＬＥ１〜４の範囲では通常のグリッドバイアスＧＲＢをグリッド２２に印加し、現像ローラ６１に印加する現像バイアスＤＶＢとの電位差ΔＶが例えば１５０Ｖとなるように制御する。

湿度レベルがＬＥ５〜７の高湿状態では、ＬＥ５の時に２５Ｖ、ＬＥ６以上の時に５０Ｖ、グリッドバイアスＧＲＢを低下し、現像バイアスＤＶＢとの電位差ΔＶを減少させてカブリを発生し易くする。これによって、感光体ドラム１の全面においてトナーの付着量が通常よりも増加し、通常はトナーが付着しない感光体ドラム１の非画像領域にもカブリによるトナーが付着する。

感光体ドラム１の非画像領域には用紙が対向しないため、非画像領域に付着したトナーは転写工程後においても残留トナーとして感光体ドラム１の表面に残留する。このため、感光体ドラム１の非画像領域においてもブレード６１との間にトナーが存在し、ブレード６１の反転現象の発生が防止される。

ここで、カブリは感光体ドラム１における画像領域を含む全面に生じる。このため、グリッドバイアスＧＲＢのみを変化させて画像形成処理を実行すると、カブリを生じた画像領域のトナー像がそのまま用紙に転写され、用紙においてカブリが発生し、用紙上に形成される画質が劣化する。

画像形成装置の感光体や現像剤を含む画像形成部１００が初期化された状態では、カブリの程度を示すハンター白度計による測定値ＢＧは概ね０．０２〜０．１である。しかし、感光体等のライフが終了する直前では、感光体や現像剤等の劣化によりカブリの程度が増加する。一般に、用紙上におけるカブリの程度が低いほど画質が高いとされ、上記測定値ＢＧは、片面に画像を形成した状態で１．５〜２．０、両面に画像を形成した状態で２．５〜３．０程度が許容範囲とされている。なお、両面画像形成時に測定値の許容範囲が高くされているのは、用紙の表裏両面の汚れが測定されるからである。

グリッドバイアスＧＲＢと現像バイアスＤＶＢとの電位差であるＣＬフィールドとカブリの測定値ＢＧとの関係は図７に示す通りであり、上述のように画像付加処理において湿度レベルＬＥが６以上でＣＬフィールドを１００Ｖとした場合には、測定値ＢＧの許容値を超えることになる。また、測定値ＢＧの許容値を満足するとしても、画質の向上のためには用紙上におけるカブリの程度をできるだけ低くすべきである。

そこで、図８に示す感光体ドラム１と転写ローラ５との周速差に対するカブリの測定値ＢＧの関係に基づいて、ＣＰＵ２１は、画像付加処理時にグリッドバイアスＧＲＢを減少させると同時に、感光体ドラム１の周速及び転写ローラ５の周速を制御する。具体的には、図８に明らかなように、感光体ドラム１と転写ローラ５との周速差が小さいほど用紙におけるカブリの程度が低下することから、ＣＰＵ２１は画像付加処理において感光体ドラム１の周速と転写ローラ５の周速とを一致させる。

これよって、画像付加処理時には、グリッドバイアスＧＲＢの減少によって感光体ドラム１の全面におけるトナーの付着量を増加させる一方、感光体ドラム１における画像領域から用紙に転写されるトナー量が増加しないようにし、用紙にカブリを生じることなく感光体ドラム１の非画像領域に付着したトナーによってブレード６１の反転現象の発生を確実に防止することができる。

また、感光体ドラム１の全面にカブリを生じさせることでブレード６１の反転を防止するようにしているため、多量のトナーが消費されることがない。これによって、ランニングコストの著しい上昇やメンテナンス作業の頻度の著しい増加を招くことなく、ブレード６１の反転を長期間にわたって確実に防止することができる。

この発明の実施形態に係る画像形成装置における画像形成部の構成を示す図である。 上記画像形成装置の制御部の構成を示すブロック図である。 上記画像形成装置の感光体における画像領域及び非画像領域を示す図である。 ブレードの素材に用いられる硬質ゴムの温度と反発弾性との関係を示す図である。 上記画像形成装置の制御部における処理手順を示すフローチャートである。 湿度レベルとグリッドバイアスＧＲＢ及び現像バイアスＤＶＢとの関係を示す図である。 グリッドバイアスＧＲＢと現像バイアスＤＶＢとの電位差であるＣＬフィールドとカブリの測定値ＢＧとの関係を示す図である。 感光体ドラムと転写ローラとの周速差に対するカブリの測定値ＢＧの関係を示す図である。

符号の説明

１（１Ａ〜１Ｄ） 感光体ドラム
２（２Ａ〜２Ｄ） 帯電チャージャ
３（３Ａ〜３Ｄ） 露光ユニット
４（４Ａ〜４Ｄ） 現像ユニット
５（５Ａ〜５Ｄ） 転写ローラ
６（６Ａ〜６Ｄ） クリーニングユニット
８ 転写搬送ベルト
１０（１０Ａ〜１０Ｄ） 画像形成ステーション
２２（２２Ａ〜２２Ｄ） グリッド
６１（６１Ａ〜６１Ｄ） ブレード
１００ 画像形成部
２００ 制御部

Claims (5)

1. 表面の画像領域に記録媒体が対向する感光体と、前記感光体の表面における前記画像領域及び前記画像領域外の非画像領域を含む範囲に当接するブレードを備えたクリーニングユニットと、前記感光体の表面を画像データに基づいて変調した画像光によって主走査方向に露光して静電潜像を形成する露光ユニットと、前記感光体の表面に現像剤を供給して前記静電潜像を顕像化する現像ユニットと、前記露光ユニットに画像データを供給する制御部であって、前記画像領域を露光する画像光を変調すべき主画像データに前記非画像領域を露光する画像光を変調すべき副画像データを付加する画像付加処理を実行する制御部と、装置内部の湿度状態を検出するセンサと、を備え、
   前記副画像データは、複数の線によって構成された線画像の画像データであって、
   前記制御部は、前記センサの検出結果に基づいて、前記複数の線の間隔を変更することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は前記センサが基準値を超える湿度を検出した時に前記画像付加処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、記録媒体の搬送方向に直交する方向について搬送可能な最大サイズよりも小さいサイズの記録媒体に対する画像形成時に、前記画像付加処理を実行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. 前記制御部は、複数枚の記録媒体に連続して画像形成を行う際に、前記画像付加処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、画像付加処理時に、前記センサの検出結果に基づいて、副画像データの濃度を増減す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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