JP5304224B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、画像形成装置に関するものである。

特開２００３−１９５６０７号公報

従来、上記画像形成装置においては、画像形成工程を繰り返し行う際に、潜像担持体上に形成された画像の履歴が、種々の要因によって、その後に潜像担持体上に形成される画像に影響し、様々な画質低下の原因となることが知られている。

そこで、上記画像形成装置では、画像形成工程を繰り返し行うことに伴う画質低下を防止する技術として、例えば、特開２００３−１９５６０７号公報に開示されたものが既に提案されている。

この特開２００３−１９５６０７号公報に係るカラー画像形成装置は、静電潜像担持体と対向してトナーを含む現像剤を現像領域に搬送する現像剤担持体を複数個設け、非画像形成時に、前記現像剤担持体上のトナーを前記静電潜像担持体側に搬送して前記現像剤担持体表面をリフレッシュするリフレッシュ工程を実施するカラー画像形成装置において、前記現像剤担持体に対応する画像上の平均印字密度が所定値を下回った現像剤担持体に対して前記リフレッシュ工程を実施するように制御し、かつ２以上の前記現像剤担持体に対するリフレッシュ工程の実施を同時に行うように制御するように構成したものである。

ところで、この発明が解決しようとする課題は、上記特開２００３−１９５６０７号公報に開示された技術では解決することができない、主に、低温環境下における連続した画像形成時に、図６に示すように、それ以前に形成された画像がゴーストとなって現れる所謂"連続プリントゴースト"と呼ばれる画質低下が発生するのを抑制乃至回避することが可能な画像形成装置を提供することにある。

すなわち、請求項１に記載された発明は、回転駆動されて表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される潜像担持体と、
前記潜像担持体の表面に形成された静電潜像をトナーよりも小粒径、且つ、帯電極性がトナーと同極性のシリカ又は酸化金属を含む外添剤を外添したトナーにより現像する現像手段と、
前記潜像担持体の表面に残留したトナー及びトナーの外添剤を清掃する清掃手段と、
前記画像情報に基づいて前記潜像担持体の同じ領域に同一の画像が繰り返し形成される回数を計数する計数手段と、
環境の温度及び湿度のうち少なくとも温度を検知する環境検知手段と、
前記潜像担持体の表面に繰り返し画像形成を行う際に、前記計数手段の計数値が予め定められた値を越え、且つ、前記環境検知手段の検知結果が予め定められた温度以下である場合には、前記潜像担持体の表面に画像を形成せずに、前記潜像担持体表面の同一領域が前記清掃手段と前記現像手段をそれぞれ少なくとも１回以上通過するように、前記潜像担持体の回転を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。

また、請求項２に記載された発明は、前記潜像担持体が画像を形成せずに回転するときに、前記潜像担持体に対する前記現像手段の現像剤担持体の周速比を通常の画像形成時よりも大きくすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。

さらに、請求項３に記載された発明は、前記計数手段の予め定められた計数値が、１０回であ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である。

又、請求項４に記載された発明は、前記環境検知手段の検出結果の予め定められた条件が、温度が２０℃以下、且つ相対湿度が３０％以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置である。

更に、請求項５に記載された発明は、前記制御手段は、前記潜像担持体の表面に画像を形成せずに、当該潜像担持体を１回転以上空回転させるように制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置である。

請求項１に記載された発明によれば、主に、低温環境下における連続した画像形成時に発生する所謂"連続プリントゴースト"の発生原因となる潜像担持体の表面に残留したトナー外添剤を効果的に除去することができ、所謂"連続プリントゴースト"の発生を抑制乃至回避することができる。

また、請求項２に記載された発明によれば、潜像担持体が画像を形成せずに回転するときに、現像剤担持体の表面に担持された現像剤による摺擦効果を高めることができる。

さらに、請求項３に記載された発明によれば、低温環境下における所謂"連続プリントゴースト"が発生する条件を明確化して、所謂"連続プリントゴースト"の発生を確実に抑制乃至回避することができる。

又、請求項４に記載された発明によれば、所謂“連続プリントゴースト”が発生する環境条件を明確化して、所謂“連続プリントゴースト”の発生を確実に抑制乃至回避することができる。

更に、請求項５に記載された発明によれば、潜像担持体の表面に画像を形成せずに回転する動作を、容易に実行することが可能となる。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

実施の形態１
図１はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型のデジタルカラープリンタを示す概略構成図である。また、このタンデム型のデジタルカラープリンタは、画像読取装置を備えており、フルカラー複写機やファクシミリとしても機能するようになっている。なお、上記画像形成装置としては、画像読取装置を備えずに、図示しないパーソナルコンピュータ等から出力される画像データに基づいて画像を形成するものであっても勿論よい。

図１において、１はタンデム型のデジタルカラープリンタの本体を示すものであり、このデジタルカラープリンタ本体１は、その一側（図示例では、右側）の上部に、自動原稿搬送装置２によって自動的に読取位置へと搬送される原稿３の画像を読み取る画像読取装置４を備えている。また、上記画像読取装置４の内部には、当該画像読取装置４や図示しないパーソナルコンピュータ等から出力される画像データ、あるいは電話回線やＬＡＮ等を介して送られてくる画像データに対して、所定の画像処理を施す画像処理装置５が配設されているとともに、デジタルカラープリンタ本体１の内部には、画像処理装置５で所定の画像処理が施された画像データに基づいて画像を出力する画像出力装置６が配設されている。

上記自動原稿搬送装置２は、図１に示すように、原稿載置トレイ７上に載置された原稿３を１枚ずつ分離した状態で搬送し、当該原稿３の画像を走査光学系が読取位置（図１に示す位置）に停止した画像読取装置４によって走査することで読み取った後、画像が読み取られた原稿３を原稿載置トレイ７の下方に設けられた原稿排出トレイ８上に排出するように構成されている。

また、上記画像読取装置４は、プラテンカバーを兼ねた自動原稿搬送装置２を開閉することにより、原稿３をプラテンガラス９上に載置し、当該プラテンガラス９上に載置された原稿３を光源１０によって照明するとともに、原稿３からの反射光像を、フルレートミラー１１及びハーフレートミラー１２、１３及び結像レンズ１４からなる縮小走査光学系を介してＣＣＤ等からなる画像読取素子１５上に走査露光して、この画像読取素子１５によって原稿３の画像を予め定められたドット密度（例えば、１６ドット／ｍｍ）で読み取るように構成されている。

上記画像読取装置４によって読み取られた原稿３の画像は、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）（各８ｂｉｔ）の３色の原稿反射率データとして画像処理装置５に送られ、この画像処理装置５では、原稿３の反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消し、色／移動編集等の予め定められた画像処理が施される。

そして、上記の如く画像処理装置５で予め定められた画像処理が施された画像データは、同じく画像処理装置５によりイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）（例えば、各８ｂｉｔ）の４色の画像データに変換されて、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像形成ユニット１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋの画像露光装置１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋに送られ、これらの画像露光装置１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋでは、対応する色の画像データに応じてレーザー光による画像露光が行われる。

ところで、上記タンデム型のデジタルカラープリンタ本体１の内部には、上述したように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４つの画像形成ユニット１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋが、水平方向に一定の間隔をおいて並列的に配置されている。なお、上記各画像形成ユニット１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋは、図１及び図２に示すように、デジタルカラープリンタ本体１に対してスライドレール１８によって個別に手前側に引き出し可能に装着されている。

これら４つの画像形成ユニット１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋは、図２に示すように、形成する画像の色以外はすべて同様に構成されており、大別して、矢印方向に沿って所定の速度で回転駆動される潜像担持体としての感光体ドラム２０と、この感光体ドラム２０の表面を一様に帯電する一次帯電用のスコロトロン２１と、当該感光体ドラム２０の表面に各色に対応した画像データに基づいて画像露光を施して静電潜像を形成する画像書込手段としての画像露光装置１７と、感光体ドラム２０上に形成された静電潜像をトナーによって現像する現像装置２２と、感光体ドラム２０の表面に残留したトナーや外添剤等を清掃するクリーニング装置２３とから構成されている。

上記画像露光装置１７は、図２に示すように、半導体レーザー２４を画像処理装置５から出力される対応する色の画像データに応じて変調し、この半導体レーザー２４からレーザー光ＬＢを画像データに応じて出射する。この半導体レーザー２４から出射されたレーザー光ＬＢは、回転多面鏡２５によって偏向走査された後、ｆ−θレンズ２６や反射ミラー２７等を介して感光体ドラム２０上にその回転軸方向に沿って走査露光される。

上記画像処理装置５からは、図１に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像形成ユニット１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋの画像露光装置１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋに対して対応する色の画像データが順次出力され、これらの画像露光装置１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋから画像データに応じて出射されるレーザー光ＬＢが、対応する感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋの表面に走査露光されて静電潜像が形成される。上記各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋの表面に形成された静電潜像は、現像装置２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋによって、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像として現像される。

上記現像装置２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋは、例えば、図３に示すように、上端面が全面開口した平面略矩形状の箱体として形成された下部ハウジング２８と、当該下部ハウジング２８の上端開口面を閉塞するように設けられた蓋体としての上部ハウジング２９とからなる現像装置ハウジング３０を備えている。この現像装置ハウジング３０には、感光体ドラム２０と対向する現像領域３１に面して開口部３２が長手方向（図面に垂直な方向）に沿って設けられているとともに、当該現像装置ハウジング３０の内部には、開口部３２に対向した位置に現像剤担持体としての現像ロール３３が配設されている。

上記現像ロール３３は、その内部に現像装置ハウジング３０に固定した状態で配設されたマグネットロール３４と、当該マグネットロール３４の外周に矢印方向に沿って回転可能に配設された現像スリーブ３５とから構成されている。この現像ロール３３には、後述するように、供給オーガー３８によって現像剤３７が供給されるとともに、当該現像ロール３３の表面に供給された現像剤３７は、層厚規制部材３６によって現像剤３７の層厚が規制された後、トナーとキャリアからなる現像剤３７の穂立ちとなって感光体ドラム２０と対向する現像領域３１へと搬送され、当該感光体ドラム２０の表面に形成された静電潜像とトナーとキャリアからなる現像剤３７の穂立ちが接触するとともに、現像スリーブ３５に現像バイアス電圧を印加することによって、感光体ドラム２０表面の静電潜像が現像される。その後、上記現像ロール３３の表面に残留した現像剤３７は、マグネットロール３４の図示しない反発磁極によって現像ロール３３の表面から一旦剥離された後、供給オーガー３８によって新たな現像剤３７が供給され、現像工程が行われる。

上記現像ロール３３によって現像領域３１へと搬送される現像剤３７の量は、層厚規制部材３６によって予め定められた量となるように設定されており、トナーとキャリアからなる現像剤３７の穂立ちは、現像領域３１において感光体ドラム２０の表面に摺擦される状態で、当該感光体ドラム２０表面の静電潜像を現像するようになっている。

また、上記現像装置ハウジング３０の内部には、図３に示すように、トナーとキャリアからなる二成分現像剤３７が収容されているとともに、この二成分現像剤３７を攪拌しつつ搬送する供給オーガー３８と搬送オーガー３９とが、現像ロール３３の背面側（感光体ドラム２０と反対側）の斜め下方に回転可能に配設されている。上記供給オーガー３８及び搬送オーガー３９は、図４に示すように、回転軸４０、４２と、当該回転軸４０、４２の外周に螺旋状に設けられた搬送用羽根４１、４３とから構成されており、これらの供給オーガー３８及び搬送オーガー３９は、その軸方向に沿って互いに反対方向に、供給オーガー３８は図４中右側の端部から左側の端部に向けて、搬送オーガー３９は図４中左側の端部から右側の端部に向けて、現像剤３７を攪拌しつつ搬送するとともに、両者の間に設けられた仕切り壁４４の現像剤搬送方向に沿った両端部に設けられた通路４５、４６を介して現像剤３７の受け渡しを行って循環させつつ、供給オーガー３８によって図３に示すように現像ロール３３表面にその軸方向に沿って略均一に現像剤３７を供給するように構成されている。

上記現像ロール３３及び供給オーガー３８、並びに搬送オーガー３９は、図４に示すように、その回転軸３３ａ、４０、４２の一端部に取り付けられたギア４７、４８、４９を介して、図示しない駆動モーターにより感光体ドラム２０の表面に対して予め定められた回転速度（周速比）で、現像領域３１において両者が同一方向に移動するように回転駆動される。なお、上記感光体ドラム２０と現像ロール３３の回転方向としては、図３中、感光体ドラム２０が時計周り方向であり、現像ロール３３が反時計周り方向である。

また、この実施の形態では、予め定められたタイミングで、図示しない現像装置用の駆動モーターの回転速度を変化させることにより、現像ロール３３の回転速度、つまり感光体ドラム２０の表面に対する周速比を増加するように変更することが可能となっている。

さらに、上記クリーニング装置２３は、図１及び図２に示すように、感光体ドラム２０の表面に残留した転写残トナーやトナーの外添剤等を除去して清掃するクリーニングブレード５１を備えており、このクリーニングブレード５１は、例えば、ポリウレタン等の合成樹脂によって平板状に形成されており、感光体ドラム２０の表面に対して、当該感光体ドラム２０の回転方向と反対方向から当接するように配設されている。

上記各画像形成ユニット１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋの感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ上に順次形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、図１に示すように、各画像形成ユニット１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋの下方に配置された無端ベルト状の中間転写体としての中間転写ベルト５２上に、一次転写ロール５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ、５３Ｋによって多重に転写される。この中間転写ベルト５２は、駆動ロール５４と、張架ロール５５と、蛇行制御用ロール５６と、従動ロール５７と、背面支持ロール５８と、従動ロール５９との間に一定の張力で掛け回されており、図示しない定速性に優れた専用の駆動モーターによって回転駆動される駆動ロール５４により、矢印方向に沿って予め定められた移動速度で循環駆動されるようになっている。上記中間転写ベルト５２としては、例えば、可撓性を有するポリイミドやポリアミドイミド等の合成樹脂フィルムを帯状に形成し、この帯状に形成された合成樹脂フィルムの両端を溶着等の手段によって接続することにより、無端ベルト状に形成したものが用いられる。

上記デジタルカラープリンタ本体１は、図１に示すように、中間転写ベルト５２を循環移動自在に張架した複数本のロール５４〜５９を含むベルトユニット６０を備えており、このベルトユニット６０の外形は、中間転写ベルト５２の移動経路と略等しい形状に形成されている。上記ベルトユニット６０は、中間転写ベルト５２がイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各画像形成ユニット１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋの感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋと接離自在となるように、プリンタ本体１のスライドフレーム６１に昇降自在に取り付けられているとともに、当該スライドフレーム６１は、その左右両端部に設けられたスライドレール６２を介してプリンタ本体１の手前側に引き出し自在に装着されている。

上記中間転写ベルト５２上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、バックアップロール５８の表面に接触する直径の小さな電圧印加用ロール６３によってトナーと逆極性（正極性）の転写電圧が印加されるとともに、バックアップロール５８に圧接する接地された二次転写ロール６４によって、圧接力及び静電気力で記録媒体としての記録用紙６５上に二次転写され、形成する画像の色に応じたトナー像が転写された記録用紙６５は、搬送ベルト６６によって定着装置６７へと搬送される。そして、上記各色のトナー像が転写された記録用紙６５は、定着装置６７の加熱ロール６８及び加圧ロール６９によって熱及び圧力で定着処理を受け、プリンタ本体１の外部に設けられた排出トレイ７０上に排出される。

なお、上記二次転写ロール６４と搬送ベルト６６を含む二次転写ユニット７１は、二次転写領域に記録用紙６５が詰まった際などに、紙詰まりした記録用紙６５を取り除く必要があるため、二次転写ロール６４が背面支持ロール５８によって張架された中間転写ベルト５２と接離可能に構成されているとともに、二次転写ユニット７１は、スライドレール７２を介してプリンタ本体１の手前側に引き出し自在に装着されている。

上記記録用紙６５は、図２に示すように、プリンタ本体１の底部に配設された給紙トレイ７３から所望のサイズ及び材質のものが、給紙ロール７４及び用紙分離用のロール対７５によって１枚ずつ分離された状態で給紙され、レジストロール７６まで一旦搬送される。上記給紙トレイ７３から供給された記録用紙６５は、予め定められたタイミングで回転駆動されるレジストロール７６によって中間転写ベルト５２の二次転写位置へと送出される。

それに先だって、上記イエロー色、マゼンタ色、シアン色及び黒色の４つの画像形成ユニット１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋでは、上述したように、それぞれイエロー色、マゼンタ色、シアン色、黒色のトナー像が予め定められたタイミングで順次形成されるようになっている。

なお、上記感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋは、トナー像の転写工程が終了した後、クリーニング装置１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋのクリーニングブレード５１によって残留トナーや外添剤等が除去されて、次の画像形成プロセスに備える。また、中間転写ベルト５２は、駆動ロール５４の近傍に配設されたベルト用クリーナー７７によって残留トナーや紙粉等が除去される。

図１中、７８Ｙ、７８Ｍ、７８Ｃ、７８Ｋは、対応する色の現像装置２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋにトナー又はトナーとキャリアとからなる現像剤を補給するイエロー、マゼンタ、シアン及び黒のトナーカートリッジをそれぞれ示している。

ところで、上記の如く構成されるデジタルカラープリンタでは、図１に示すように、イエロー色、マゼンタ色、シアン色及び黒色の各画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋにおいて、感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ上に画像情報に応じたトナー像が形成され、当該感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト５２上に多重に一次転写された後、記録用紙６５上に一括して二次転写され、フルカラーやモノクロの画像等が形成される。

その際、上記感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋの表面は、図２に示すように、一次帯電器としてのスコロトロン２１によって負極性の予め定められた電位に帯電された後、画像露光装置１７によって画像部に画像露光が施されて画像情報に応じた静電潜像が形成され、当該感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋの表面に形成された静電潜像が現像装置２２によって反転現像されてトナー像となる。

上記現像装置２２で使用されるトナーの表面には、帯電特性や粒状性等を制御するため、シリカや酸化金属粒子等からなる粒径が非常に小さい微粒子からなる外添剤が添加されている。この外添剤は、トナーの帯電特性や粒状性等を制御するものであるため、基本的に、トナーの本来の帯電極性と同極性である負極性に帯電する特性を有している。

そのため、上記現像装置２２では、図３に示すように、感光体ドラム２０の表面に形成された静電潜像を現像剤３７の穂立ちによって現像する際に、トナーと共に当該トナーの表面に添加された外添剤の一部が、トナー表面から剥離して感光体ドラム２０の表面に付着することとなる。この感光体ドラム２０の表面に付着した外添剤は、図２に示すように、その多くが中間転写ベルト５２の一次転写位置をそのまま通過してクリーニング装置２３に到達し、クリーニング装置２３のクリーニングブレード５１によって掻き取られて除去される。

ところが、上記デジタルカラープリンタでは、低温低湿の環境下乃至、低温低湿の環境下に近い常温常湿環境下、特に低温低湿の環境下において、クリーニング装置２３のクリーニングブレード５１の物性などに起因して、感光体ドラム２０の表面に付着した外添剤を確実に除去することができず、感光体ドラム２０の表面に付着した外添剤が、そのままクリーニング装置２３のクリーニングブレード５１をすり抜けて、感光体ドラム２０の表面に残留したまま、次の画像形成工程に移行することがあることが、本発明者等の実験によって確認された。

上記のごとく、感光体ドラム２０の表面に付着した外添剤が、クリーニング装置２３のクリーニングブレード５１をすり抜けて、感光体ドラム２０の表面に残留したまま、次の画像形成工程に移行した場合には、感光体ドラム表面２０の同一領域が複数回にわたって継続して画像領域となるように、画像形成工程が繰り返し実行されると、現像装置２２によって現像剤３７による現像を繰り返し受けて、トナーと共に感光体ドラム２０の表面に付着した外添剤が徐々に蓄積されていくこととなる。この感光体ドラム２０の表面に徐々に蓄積された外添剤は、元の現像位置に堆積することは勿論のこと、複数回の画像形成工程により元の現像位置から感光体ドラム２０の回転方向に沿った下流側にも徐々に移動する。

すると、上記感光体ドラム２０の表面には、図５（ａ）に示すように、クリーニング装置２３のクリーニングブレード５１をすり抜けた負帯電の外添剤８１が残留し、次の画像形成工程のために、感光体ドラム２０の表面をスコロトロン２１によって帯電する際に、負帯電の外添剤８１が付着した領域を含めて感光体ドラム２０の表面が負極性に帯電される。このとき、上記スコロトロン２１は、感光体ドラム２０の表面が予め定められた負極性の電位Ｖ_Hと等しい電位となるように感光体ドラム２０の表面を帯電するため、負帯電の外添剤８１が付着した感光体ドラム２０の領域は、図６（ｂ）に示すように、外添剤８１が有する負極性の電荷も含めた電位が、予め定められた電位Ｖ_Hと等しくなるように帯電される。その結果、負帯電の外添剤８１が付着した感光体ドラム２０の領域は、負極性に帯電した外添剤８１を除いた表面電位が、図６（ｂ）に破線で示すように、外添剤８１が付着していない感光体ドラム２０の領域よりも低い電位となっている。なお、図６中、マイナス符号が中に描かれた小さな丸８２は、スコロトロン２１によって感光体ドラム２０の表面を帯電させるための負極性の電荷を示している。

そして、上記感光体ドラム２０の表面は、図５（ｃ）に示すように、画像部に画像露光が施されて静電潜像が形成されるが、その後に現像装置２２の現像領域３１を通過する際に、感光体ドラム２０の表面に付着した負帯電の外添剤８１の量がある程度の量に達すると、図５（ｄ）に示すように、負帯電の外添剤８１が現像ニップ領域３１の磁気ブラシで掻き取られることによってその部分の電位がさらに低下する（負極性の帯電電位が低下する）。

なお、感光体ドラム２０の表面に付着した外添剤８１は、感光体ドラム２０が１回転する毎に、現像装置２２の現像ニップ領域３１を通過するが、当該外添剤８１の量がわずかな内は、現像ニップ領域３１をそのまま通過し、その蓄積量がある程度の量に達すると、負帯電の外添剤８１が現像ニップ領域３１の磁気ブラシによって掻き取られる。

その結果、現像装置２２を通過した後の感光体ドラム２０の表面は、図５（ｅ）に示すように、負帯電の外添剤８１がスキャベンジ（ｓｃａｖｅｎｇｅ：掻き取る）された部分８３に、その電位の低下分だけ周囲と比較して多くの負極性トナー８４が反転現像されてしまい、それ以前に連続して形成された画像が、図６に示すように、例えば、感光体ドラム２０の軸方向に沿って予め定められた幅Ｗを有し、且つ感光体ドラム２０の回転方向に沿って直線状に形成されたベタの画像８５に対して、当該ベタ画像８５の感光体ドラム２０の回転方向に沿った下流側に本来存在しない画像がゴースト画像８６となって現れる、所謂“連続プリントゴースト”が発生する。

かかる所謂“連続プリントゴースト”は、クリーニング装置２３のクリーニングブレード５１のクリーニング性能が低下し易い低温低湿環境下、乃至低温低湿環境下に近い常温常湿環境下、特に低温低湿環境下に発生し易いことが、本発明者等の研究によって判っている。

そこで、この実施の形態では、図１に示すように、プリンタ本体１の内部に、環境条件としての温度及び湿度を検知する環境センサー９０が配設されている。この環境センサー９０は、温度及び湿度の双方を検知するのが望ましいが、温度又は湿度の少なくとも一方を検知するものであれば良い。

図７はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型のデジタルカラープリンタの制御回路を示すブロック図である。

図７において、１００はデジタルカラープリンタの動作を制御するメインコントローラを示すものであり、このメインコントローラ１００には、図１にも示すように、環境センサー９０からの信号が入力されている。また、１０１はデジタルカラープリンタにおいて実行されるプリント動作の内容等をユーザーが指定するユーザーインターフェイスを示すものであり、このユーザーインターフェイス１０１は、例えば、デジタルカラープリンタの操作パネルから構成されるものであっても良いし、デジタルカラープリンタが接続されたホストコンピュータ等にインストールされたプリントドライバ等のソフトウエアによって構成されているものであっても良い。上記ユーザーインターフェイス１０１では、例えば、同一画像を複数枚プリントする際に、プリント枚数や記録用紙６５のサイズなどが設定される。

また、この実施の形態では、図７に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの画像露光装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋに画像データを出力する画像処理装置５において、各画像露光装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋに出力する画像データをモニターし、各感光体ドラム２０表面の同一領域が連続して画像領域となる回数を計数するように構成されている。

ところで、上記画像処理装置５は、図７に示すように、例えば、各画像露光装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋに対応して設けられたＲＡＭ等からなるページメモリ１０２を備えており、画像形成時に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの画像露光装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋに画像データを出力する際に、各ページメモリ１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋにおいて１ページ単位で画像データが展開される。

かかる画像処理装置５の各ページメモリ１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋにおけるページ単位の画像データの展開動作は、メインコントローラ１００の制御によって行われ、メインコントローラ１００は、感光体ドラム２０表面の同一領域が連続して画像領域となる回数を計数する機能を備えている。ただし、上記感光体ドラム２０表面の同一領域が連続して画像領域となる回数は、画素単位で計数する必要は必ずしもなく、１ページの画像を一定の大きさ（数ｍｍ²〜数ｃｍ²程度）を有する複数の面積に分割して、これらの分割された複数の面積毎に計数すれように構成しても良い。

また、感光体ドラム２０表面の同一領域が連続して画像領域となる回数を計数する処理は、メインコントローラ１００がユーザーインターフェイス１０１からの信号に基づいて、単に、同一の画像を連続してプリントする連続プリント枚数を計数するものであっても良い。つまり、同一の画像を連続して１０枚プリントする場合には、感光体ドラム２０表面の同一領域が連続して画像領域となる回数を１０とし、同一の画像を１枚しかプリントしない場合には、感光体ドラム２０表面の同一領域が連続して画像領域となる回数を１とするように構成しても良い。

上記画像処理装置５では、図８に示すように、例えば、各ページメモリ１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋにおいて１ページ単位で画像データを展開し、１ページの画像を露光するたびに出力されるページシンク（ＰＳ）信号に同期して、感光体ドラム２０が１回転するたびに１回出力される基準信号ＴＲ０に基づいて、感光体ドラム２０表面の同一位置から画像露光を開始するように構成されている。そのため、例えば、Ａ４サイズの原稿の画像を１０枚プリントする場合には、感光体ドラムの同一領域が１０回連続して同一の画像領域となる。

また、複数の異なった画像を複数枚の記録用紙６５に連続してプリントする場合であっても、各感光体ドラム２０表面の同一領域が連続して画像領域となることがあり、この場合にも、上述したように、メインコントローラ１００によって各感光体ドラム２０表面の同一領域が連続して画像領域となる回数が計数される。

そして、上記メインコントローラ１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋにおいて、各感光体ドラム２０表面の同一領域が連続して画像領域となる回数を計数し、当該計数値が予め定められた値（例えば、５回）に達したか否かが、当該メインコントローラ１００によって判別される。

上記メインコントローラ１００は、プリント動作を開始するにあたって、図示しないホストコンピュータ等から送られてくる画像データあるいは画像読取装置３で読み取られた原稿の画像データを画像処理装置５によって解析し、各画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋにおいて実行されるプリントジョブが、各感光体ドラム２０上への画像形成動作が複数回繰り返されるものであるか否かを判別する。

上記メインコントローラ１００は、上述したように、各画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋにおいて、各感光体ドラム２０表面の同一領域が連続して画像領域となる回数を計数し、当該計数値が予め定められた値（例えば、５回）に達したと判別すると、画像処理装置５を制御することにより、図７に示すように、感光体ドラム駆動回路１０３によって感光体ドラム２０上に画像を露光せずに（画像形成動作を行わずに）、感光体ドラム２０表面の同一領域が、クリーニング装置２３のクリーニングブレード５１と現像装置２２とを、少なくとも１回ずつ以上通過させる空回転動作を実行するように制御する。

この空回転動作は、例えば、感光体ドラム駆動回路１０３によって感光体ドラム２０上に画像を露光せずに（画像形成動作を行わずに）、感光体ドラム２０を１回転だけ空回転させることによって行われる。

その際、上記メインコントローラ１００は、感光体ドラム２０を１回転だけ空回転させる際に、現像装置用駆動回路１０４に信号を送り、対応する現像装置２２の現像ロール３３を感光体ドラム２０に対して増速させ、現像ロール３３表面の現像剤３７の穂立ちによる摺擦効果を高めるように構成するのが望ましい。

以上の構成において、この発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型のデジタルカラープリンタでは、次のようにして、主に、低温低湿環境下における連続した画像形成時に、図６に示すように、それ以前に形成された画像がゴーストとなって現れる所謂“連続プリントゴースト”と呼ばれる画質低下が発生するのを抑制乃至回避することが可能となっている。

すなわち、この実施の形態１に係るデジタルカラープリンタでは、図１に示すように、画像読取装置４で読み取れた原稿３の画像を複写したり、図示しないホストコンピュータ等から送られてくる画像データに基づいてプリント動作を実行するにあたり、メインコントローラ１００は、環境センサー９０から入力される信号をモニターし、デジタルカラープリンタが設置されている環境の温度及び湿度を判別し、低温低湿環境か否かを判別する。ここで、低温低湿環境か否かは、例えば、温度が２０℃以下で、且つ相対湿度が３０％ＲＨ以下か否かによって判別されるが、これに限定されるものではなく、所謂“連続プリントゴースト”と呼ばれる画質低下が発生する虞れがある環境条件であれば、温度が２０℃以下、又は相対湿度が３０％ＲＨ以下のいずれか一方の条件、あるいは温度及び湿度の境界値として他の値を用いても勿論良い。

そして、メインコントローラ１００は、低温低湿環境でなく、常温常湿環境または高温高湿環境であると判別した場合には、通常通り、画像形成動作を実行する。

一方、メインコントローラ１００は、低温低湿環境であると判別すると、各画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋにおいて、感光体ドラム２０表面の同一領域が連続して画像領域となる回数を計数し、当該計数値が予め定められた値に達したか否かを判別する。

そして、メインコントローラ１００は、いずれかの画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋにおいて、感光体ドラム２０表面の同一領域が連続して画像領域となる回数が予め定められた値に達したと判別した場合には、次の画像形成工程を実行せずに、感光体ドラム２０を１回転だけ空回転させる空回転動作を実行する。

その際、上記メインコントローラ１００は、現像装置用の駆動回路１０４を制御することにより、現像装置２２の現像ロール３３の回転速度を通常の画像形成時よりも増速し、感光体ドラム２０に対する現像ロール２２の周速比を増加させる。

その結果、上記感光体ドラム２０の表面は、通常であれば、図５に示すように、クリーニング装置２３を通過した後、スコロトロン２１によって帯電されて次の画像形成工程に移行するが、空回転時には、図９に示すように、感光体ドラム２０の表面は、クリーニング装置２３のクリーニングブレード５１によるクリーニング処理を受けた後、スコロトロン１２によって帯電されず、画像露光工程も行われず、現像装置２２の現像ニップ領域３１を通過する。

このとき、上記感光体ドラム２０の表面は、クリーニング装置２３のクリーニングブレード５１によって、残留した外添剤が除去されるとともに、残った外添剤は、現像装置２２の現像ニップ領域３１を通過する際に、現像剤３７の磁気ブラシによる摺擦を受けて擦り取られる。また、上記現像装置２２では、感光体ドラム２０表面に対する現像ロール３３の周速比が増速されているため、感光体ドラム２０の表面に残留した外添剤は、現像剤３７の磁気ブラシによる摺擦を受けて効果的に擦り取られる。

その後、上記感光体ドラム２０の表面は、クリーニング装置２３のクリーニングブレード５１によるクリーニング処理を再度受けた後に、スコロトロン２１によって帯電されて次の画像形成工程が実行される。

このように、上記実施の形態では、所謂“連続プリントゴースト”が発生し易い低温低湿環境下において、感光体ドラム２０表面の同一領域が連続して画像領域となる回数が予め定められた値に達したと判別されると、感光体ドラム２０を１回転だけ空回転させる空回転動作が実行され、感光体ドラム２０の表面に残留した外添剤は、クリーニング装置２３のクリーニングブレード５１によるクリーニング処理と、現像剤３７の磁気ブラシによる摺擦とを受けて、感光体ドラム２０の表面から効果的に除去される。そのため、上記感光体ドラム２０の表面にトナーの外添剤が蓄積することに起因した所謂“連続プリントゴースト”が発生するのを、効果的に抑制乃至防止することが可能となっている。

実験例１
次に、本発明者等は、本発明の効果を確認するため、図１に示すような画像形成装置を用いて画像を形成し、温度及び湿度からなる環境条件を種々変化させて、連続プリントゴーストの発生状況を確認する実験を行った。

感光体ドラム２０としては、感光体層の表面に保護層であるオーバーコート層を設けたものを用い、感光体ドラム用のクリーニング装置２３としては、クリーニングブレード５１のみからなるものを用い、画像パターンとしては、図１０に示すように、感光体ドラム２０の軸方向に沿って予め定められた幅Ｗを有し、且つ感光体ドラム２０の回転方向に沿って直線状に形成されたベタの画像８５を、感光体ドラム２０の軸方向に沿って予め定めらた間隔を隔てて複数本（図示例では３本）形成するとともに、図１１に示すように、当該３本の直線状ベタ画像８５の下流側に、比較例となるゴーストが生じた状態の低濃度の帯状パターン８７を、感光体ドラム２０の軸方向に沿って形成し、中央部の直線状ベタ画像８５の下流側における低濃度帯状パターン８７Ａの濃度と、中央部の直線状ベタ画像８５の下流側に隣接した、直線状ベタ画像８５の下流以外における領域の低濃度帯状パターン８７Ｂの濃度とを、明度計を用いてそれぞれ測定した。

また、上記低濃度帯状パターンの濃度測定は、初期状態、つまり感光体ドラム２０が未使用の状態と、経時状態、つまり感光体ドラム２０で４０Ｋ（４万枚）プリントした後とで実施した。

さらに、上記画像形成装置では、連続プリント枚数として、５枚、１０枚、３０枚、５０枚にそれぞれ設定し、当該連続プリント枚数だけプリントした後の低濃度帯状パターンの濃度を測定した。

又、連続プリントゴーストが発生したか否かは、上述したように、中央部の直線状ベタ画像８５の下流側における低濃度帯状パターンの濃度と、中央部の直線状ベタ画像８５の下流側に隣接した、直線状ベタ画像８５の下流以外における領域の低濃度帯状パターンの濃度とを、明度計によって１０点を測定して平均した明度差ΔＬ^*が予め定めれた規定値
以内か否かによって判定した。

図１２は上記実験例の結果を示すものである。

この図１２から明らかなように、環境条件として、温度が２１℃以上、且つ相対湿度が５６％ＲＨ以上の場合には、連続プリント枚数が５枚、１０枚、３０枚、５０枚のいずれの場合にも、連続プリントゴーストは発生しなかった。

また、図１２から明らかなように、環境条件として、温度が２０℃、且つ相対湿度が２８％ＲＨの低温低湿環境の場合には、初期状態で、感光体ドラムと現像ロールの周速比が規定値（通常の画像形成時の値）であり、且つ連続プリント枚数が３０枚及び５０枚のときに、連続プリントゴーストの発生が認められたが、それ以外では、初期状態で、感光体ドラムと現像ロールの周速比が規定値（通常の画像形成時の値）であり、且つ連続プリント枚数が５及、１０枚のときも含めて、連続プリントゴーストが発生しなかった。

さらに、図１２から明らかなように、環境条件として、温度が２０℃、且つ相対湿度が２８％ＲＨの低温低湿環境の場合であっても、連続プリントを実行する前に、感光体ドラムを１回転だけ空回転させた後に画像形成を行うことによって、いずれの場合にも、連続プリントゴーストが発生するのを抑制乃至防止できることがわかった。

又、図１２から明らかなように、環境条件として、温度が１１℃、且つ相対湿度が４８％ＲＨの低温中湿環境の場合には、初期状態で、感光体ドラムと現像ロールの周速比が規定値（通常の画像形成時の値）であり、且つ連続プリント枚数が１０枚、３０枚及び５０枚のとき、経時状態で、感光体ドラムと現像ロールの周速比が規定値（通常の画像形成時の値）であり、且つ連続プリント枚数が３０枚及び５０枚のときに、連続プリントゴーストの発生が認められたが、それ以外では、初期状態で、感光体ドラムと現像ロールの周速比が規定値（通常の画像形成時の値）であり、且つ連続プリント枚数が５及、１０枚のときも含めて、連続プリントゴーストが発生しなかった。

更に、図１２から明らかなように、環境条件として、温度が１０℃、且つ相対湿度が２５％ＲＨの低温低湿環境の場合には、初期状態で、感光体ドラムと現像ロールの周速比が規定値（通常の画像形成時の値）であり、且つ連続プリント枚数が１０枚、３０枚及び５０枚のとき、経時状態で、感光体ドラムと現像ロールの周速比が規定値（通常の画像形成時の値）であり、且つ連続プリント枚数が３０枚及び５０枚のときに、連続プリントゴーストの発生が認められたが、それ以外では、初期状態で、感光体ドラムと現像ロールの周速比が規定値（通常の画像形成時の値）であり、且つ連続プリント枚数が５及、１０枚のときも含めて、連続プリントゴーストが発生しなかった。

以上の通り、本発明を適用した場合には、低温低湿環境下においても、連続プリントゴーストの発生を効果的に抑制乃至防止することができることがわかる。

これに比較して、本発明を適用しない場合には、低温低湿環境下において、１０枚以上連続プリントした場合に、ゴーストが発生していることがわかる。

図１２の結果から、温湿度の環境条件の境界と連続プリント枚数の境界は、画像形成装置の条件（感光体ドラムの表面状態や現像ロールの表面粗さなど）によって、若干の変化があり得ると考えられる。

実験例２
また、本発明者等は、現像装置における現像剤の搬送量と、連続プリントゴーストの発生状況との関係、及び現像装置における現像ロールの周速比と、連続プリントゴーストの発生状況との関係をそれぞれ確認する実験を行った。

上記現像装置２２における現像剤の搬送量と、連続プリントゴーストの発生状況との関係は、図１３に示すように、現像ロール３３表面の単位面積あたりの現像剤量（ｇ／ｍ² ）が多くなるほど、中央部の直線状ベタ画像８５の下流側における低濃度帯状パターンの濃度と、中央部の直線状ベタ画像８５の下流側に隣接した、直線状ベタ画像８５の下流以外における領域の低濃度帯状パターンの濃度との明度差ΔＬ^*が小さくなる傾向、連続プリントゴーストの発生を抑制できる傾向にあることがわかった。

また、現像装置２２における現像ロール３３の周速比と、連続プリントゴーストの発生状況との関係は、図１４に示すように、現像ロール３３の周速比が大きくなるほど、中央部の直線状ベタ画像８５の下流側における低濃度帯状パターンの濃度と、中央部の直線状ベタ画像８５の下流側に隣接した、直線状ベタ画像８５の下流以外における領域の低濃度帯状パターンの濃度との明度差ΔＬ^*が小さくなる傾向、連続プリントゴーストの発生を抑制できる傾向にあることがわかった。

図１はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンタを示す概略構成図である。 図２はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンタの画像形成ユニットを示す構成図である。 図３は現像装置を示す断面構成図である。 図４は現像装置を示す構成図である。 図５は連続プリントゴーストの発生メカニズムを示す説明図である。 図６は連続プリントゴーストが発生した画像を示す説明図である。 図７はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンタの制御回路を示すブロック図である。 図８は感光体ドラム表面の画像領域を示す模式図である。 図９はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンタの連続プリントゴーストの発生を抑制するメカニズムを示す説明図である。 図１０は画像パターンを示す説明図である。 図１１は画像パターンを示す説明図である。示す外観斜視図である。 図１２は実験結果を示す図表である。 図１３は実験結果を示すグラフである。 図１４は実験結果を示すグラフである。

符号の説明

２０：感光体ドラム、２２：現像装置、２３：クリーニング装置、９０：環境センサー(環境検知手段)、１００：メインコントローラ(制御手段)。

Claims (5)

1. 回転駆動されて表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される潜像担持体と、
   前記潜像担持体の表面に形成された静電潜像をトナーよりも小粒径、且つ、帯電極性がトナーと同極性のシリカ又は酸化金属を含む外添剤を外添したトナーにより現像する現像手段と、
   前記潜像担持体の表面に残留したトナー及びトナーの外添剤を清掃する清掃手段と、
   前記画像情報に基づいて前記潜像担持体の同じ領域に同一の画像が繰り返し形成される回数を計数する計数手段と、
   環境の温度及び湿度のうち少なくとも温度を検知する環境検知手段と、
   前記潜像担持体の表面に繰り返し画像形成を行う際に、前記計数手段の計数値が予め定められた値を越え、且つ、前記環境検知手段の検知結果が予め定められた温度以下である場合には、前記潜像担持体の表面に画像を形成せずに、前記潜像担持体表面の同一領域が前記清掃手段と前記現像手段をそれぞれ少なくとも１回以上通過するように、前記潜像担持体の回転を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記潜像担持体が画像を形成せずに回転するときに、前記潜像担持体に対する前記現像手段の現像剤担持体の周速比を通常の画像形成時よりも大きく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. 前記計数手段の予め定められた計数値が、１０回であ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。
4. 前記環境検知手段の検出結果の予め定められた条件が、温度が２０℃以下、且つ相対湿度が３０％以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記潜像担持体の表面に画像を形成せずに、当該潜像担持体を１回転以上空回転させるように制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。

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