画像形成装置
【課題】トナーを過剰に消費してしまうことなく、かつ短時間で高画質画像を得ることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】非画像形成時において、現像器３３により感光体ドラム３１のドラム面３１ａに、研磨剤を含んだトナーを供給するリフレッシュモードを有している。該リフレッシュモードは、帯電ローラ３６が感光体ドラム３１に印加する電圧を、通常の印字の際の電圧より一時的に高くする動作を含んでいる。前記リフレッシュモードはピーク交流電圧もしくはピーク交流電流を上げることにより帯電ローラ３６の電圧を一時的に高くする。クリーニング装置はクリーニングブレード３７とクリーニングローラ３６とを備えている。
【解決手段】非画像形成時において、現像器３３により感光体ドラム３１のドラム面３１ａに、研磨剤を含んだトナーを供給するリフレッシュモードを有している。該リフレッシュモードは、帯電ローラ３６が感光体ドラム３１に印加する電圧を、通常の印字の際の電圧より一時的に高くする動作を含んでいる。前記リフレッシュモードはピーク交流電圧もしくはピーク交流電流を上げることにより帯電ローラ３６の電圧を一時的に高くする。クリーニング装置はクリーニングブレード３７とクリーニングローラ３６とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
感光体を一様に帯電するための帯電手段として、放電を利用したものが知られている。放電を利用した場合には、放電に伴ってオゾンや窒素酸化物などの放電生成物が発生する。帯電ローラ方式は帯電ローラと感光体との間でのみ放電が起こるため、帯電チャージャ方式に比べて放電生成物の発生量は少ない。
【０００３】
しかしながら、帯電ローラと感光体との間の狭い空間に放電が集中するため、感光体ドラム表面に付着する放電生成物の量は多くなる。特に、交流電圧を印加する帯電ローラの場合は放電回数が増えるため、この傾向はより顕著である。この放電生成物は親水性物質であるため、放電生成物が感光体ドラム表面に付着すると、高湿環境下では感光体ドラム表面の電気抵抗を低下させ、画像流れを引き起こさせることがある。特にアモルファスシリコン感光体ドラムのように、感光層の削れにくい感光体ドラムを用いた場合、放電生成物が除去されず、画像流れが顕著となる。
【０００４】
このため例えば、感光体ドラム内にヒータを配設して感光体ドラム表面の水分を熱により蒸発させ、高湿環境における感光体ドラム表面の電気抵抗の低下を抑える技術が提案されている。しかし、画像形成装置内の温度上昇や現像器内のトナーの溶融、及び、電力消費量が多いという問題もあった。
【０００５】
あるいは、クリーニングローラによって研磨剤を含有したトナーを介して感光体ドラム表面を研磨し、感光体ドラム表面に付着した放電生成物や水分を除去する方法が提案されている（特許文献１参照）。この方法は、研磨剤としてトナー中に抵抗値をコントロールした酸化チタンを添加し、転写時にトナーのみを転写させる一方、研磨剤は感光体ドラム上に残し、クリーニングブレードエッジまで供給させる。クリーニングローラは発泡ウレタンローラなどが用いられ、供給されてきた研磨剤を介して感光体ドラム表面を研磨する。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３３３３５０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、高画質画像を得るためには、感光体ドラム表面にシャープな静電潜像を形成しなければならず、そのためには感光体の薄膜化が必須であった。しかし、感光体を薄膜化すると帯電性能が低下するため、感光体ドラム表面に供給する電荷量を増加させる必要がある。電荷供給量を増やすためには、帯電ローラに印加する電流または電圧を上げなければならず、結果として放電生成物の大量発生を生じさせていた。
【０００８】
そして、感光体ドラム表面に大量に付着した放電生成物を研磨により素早く除去するには、例えばクリーニングローラの押圧力を上げたり、感光体ドラムとクリーニングローラの線速差をつけて研磨力を上げることが必要である。しかしながら、それはジッタ画像等の機械的な不具合を併発する恐れがある。ジッタ画像を解決するにはヒータシステムが有効であるが、これは前述したとおり、消費電力が多くなったり、画像形成装置内の温度が上昇したりするなどの問題がある。
【０００９】
また、クリーニングローラにスクレーパやフィルムなどのレベリング部材を当接し、クリーニングローラと感光体ドラムとのニップ部に多量のトナーを滞留させることで、感光体ドラム表面に付着した放電生成物を素早く除去することも可能であるが、回収トナーの搬送や、トナー飛散等のマージンが減るという問題もある。
【００１０】
それゆえに、本発明の主たる目的は、トナーを多量に消費してしまうことなく、かつ短時間で高画質画像を得ることができる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る発明は、感光体と、感光体の表面を一様に帯電する帯電装置と、感光体の表面を露光することにより感光体の表面に静電潜像を形成する露光手段と、感光体の表面に形成された静電潜像をトナーで顕像化する現像装置と、感光体表面に当接して感光体表面をクリーニングするクリーニング装置と、を備えた画像形成装置であって、非画像形成時において、現像装置により感光体に研磨剤を含有したトナーを供給するリフレッシュモードを有しており、該リフレッシュモードは、帯電装置が感光体の表面に印加する電圧もしくは電流を、画像形成時の電圧もしくは電流より一時的に高くする動作を含んでいることを特徴とする、画像形成装置である。
【００１２】
請求項１の発明では、帯電装置が感光体の表面に印加する電圧もしくは電流を、画像形成時の電圧もしくは電流より一時的に高くすることにより、感光体の表面摩擦係数μが一時的に高くなる。感光体の表面摩擦係数μを上げることで、粒径の大きいトナーはクリーニング装置で回収されるが、粒径の小さい研磨剤はクリーニング装置をすり抜けて回収されない。これを繰り返すことで研磨剤を多量に抱き込んだクリーニングローラが得られる。そして、この研磨剤リッチのクリーニングローラを用いて感光体表面を研磨することで、必要最小限の量のトナーにより感光体表面に付着した放電生成物や水分が効率良く除去される。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明に従属する発明であって、帯電装置が接触帯電タイプであることを特徴とする、画像形成装置である。
【００１４】
請求項３の発明では、感光体ドラム表面に付着する放電生成物の量が多い接触帯電タイプの帯電装置を用いた画像形成装置であっても、感光体表面に付着した放電生成物や水分を確実に除去することができる。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に係る発明に従属する発明であって、帯電装置が感光体の表面に印加する電圧もしくは電流は、ピーク交流電圧もしくはピーク交流電流を高くすることにより一時的に高くされることを特徴とする、画像形成装置である。
【００１６】
請求項３の発明では、帯電装置が感光体表面に印加する電圧もしくは電流の上昇・下降を、ピーク交流電圧もしくはピーク交流電流で制御しているため、帯電装置が小型かつ安価な装置となる。
【００１７】
請求項４に係る発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに係る発明に従属する発明であって、クリーニング装置がクリーニングブレードとクリーニングローラとを備えていることを特徴とする、画像形成装置である。
【００１８】
請求項４の発明では、クリーニング装置がクリーニングブレードとクリーニングローラとを備えているため、感光体の表面摩擦係数μを急激に上げることで、粒径の大きいトナーはクリーニングブレードによって掻き落されて回収される。一方、粒径の小さい研磨剤はクリーニングブレードのエッジをすり抜けて回収されない。感光体が周回することによってこれが繰り返されることで研磨剤を多量に抱き込んだクリーニングローラが得られる。この研磨剤を多量に抱き込んだクリーニングローラで感光体表面を研磨することにより、感光体表面に付着した水分や放電生成物が確実に除去される。
【００１９】
請求項５に係る発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに係る発明に従属する発明であって、感光体がアモルファスシリコンからなることを特徴とする、画像形成装置である。
【００２０】
請求項５の発明では、画像流れを生じやすいアモルファスシリコン感光体を用いた画像形成装置であっても、長期的に良好な画像を提供することができる。
【００２１】
請求項６に係る発明は、請求項１〜請求項５のいずれかに係る発明に従属する発明であって、研磨剤が導電性であることを特徴とする、画像形成装置である。
【００２２】
請求項６の発明では、研磨剤が導電性であるため、感光体表面に研磨剤が付着し易くなり、研磨剤リッチのトナーが容易に得られる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る画像形成装置によれば、感光体の表面摩擦係数μを急激に上げることで、粒径の大きいトナーはクリーニング装置で回収されるが、粒径の小さい研磨剤はクリーニング装置をすり抜けて回収されない。感光体が周回することにより、これが繰り返され、クリーニングローラを研磨剤リッチにすることができる。この研磨剤リッチのトナーを用いて感光体表面を研磨することで、必要最小限の量のトナーにより感光体表面に付着した放電生成物や水分を効率良く除去することができる。この結果、トナーを多量に消費してしまうことなく、かつ短時間で画像流れの発生を抑制することができる画像形成装置が得られる。
【００２４】
本発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための最良の形態の説明から一層明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。画像形成装置１の中央部に配設された感光体ドラム３１は、駆動手段によって図示矢印の時計回り方向に所定速度で駆動される。感光体ドラム３１の外周近傍には、帯電ローラ３２、現像器３３、転写ローラ３４、クリーニング装置３５、除電ランプ３８が設けられている。感光体ドラム３１は帯電ローラ３２にてドラム面３１ａが一様に帯電される。感光体ドラム３１の回転方向における帯電ローラ３２の下流側には、レーザースキャニングユニット（光走査装置）８が配置されている。画像データに基づいてレーザースキャニングユニット８から放射されたレーザ光Ｌは、ドラム面３１ａに照射され、静電潜像が形成される。
【００２６】
レーザースキャニングユニット８の下流側には、現像器３３が配置されている。現像器３３は、トナーを静電潜像が形成されたドラム面３１ａに付与することにより、ドラム面３１ａにトナー像を形成する。
【００２７】
現像器３３の下流側には、転写ローラ３４が配置されている。さらに、転写ローラ３４の下流側には、ドラム面３１ａに残ったトナーを除去するためのクリーニング装置３５およびクリーニング後のドラム面３１ａの表面に残留する電位を除電するための除電ランプ３８が配置されている。
【００２８】
一方、ピックアップローラ２２はトナー像と同期して給紙カセット２１から記録媒体としての用紙を取り出し、その用紙を給紙ローラ２３，２４，２５，２６によって搬送路Ｒ１の水平部に送り出す。さらに、レジストローラ２７によって用紙を一時待機させた後、所定のタイミングで感光体ドラム３１に送り込む。なお、ピックアップローラ２９は手差しトレイ２８に載置された用紙を取り出し、その用紙を給紙ローラ２４，２６によって搬送路Ｒ１の水平部に送り出す。
【００２９】
感光体ドラム３１に送り込まれた用紙は、転写ローラ３４によって感光体ドラム３１のドラム面３１ａ上に形成されたトナー像が転写され、定着ローラ４１，４２に送り込まれる。トナー画像を転写された用紙は、定着ローラ４１，４２によって熱と圧力とでトナー像を定着された後、搬送路Ｒ１の垂直部に送り出され、印刷物として排出ローラ５１で機外に排出されて排出トレイ５上に積載される。
【００３０】
また、搬送路Ｒ１の水平部と給紙カセット２１との間には反転搬送路Ｒ２が設けられており、用紙の両面に画像を形成できるようになっている。さらに、定着ローラ４１，４２と排出ローラ５１との間、および、反転搬送路Ｒ２には、搬送ローラ７が適所に配設されている。
【００３１】
次に、この画像形成装置１のリフレッシュモードの一例について、図２を参照して説明する。図２は感光体ドラム３１周辺部の拡大概略構成図である。なお、図示しない制御装置が、リフレッシュモードと印字モード間の切り替え、リフレッシュモードにおける印加バイアス制御、感光体ドラム３１の回転制御などを行う。
【００３２】
感光体ドラム３１は、アルミニウム素管などからなる円筒状の金属基体と、金属基体の表面に配設されたアモルファスシリコン（厚みの代表値は２０μｍ）からなる感光層とを有している。金属基体は駆動軸に一体的に支持され、駆動軸はギヤなどの動力伝達装置を介して駆動源である電動モータに駆動連結されている（いずれも図示せず）。外径は２８〜３２ｍｍであり、線速度３４０ｍｍ/秒で回転駆動されている。
【００３３】
接触帯電タイプの帯電装置である帯電ローラ３２は、外径１２ｍｍの軸芯と、軸芯の上に配設された弾性体とを有している。弾性体は合成ゴムなどの半導電性弾性部材から形成され、本実施形態においてはエピクロロヒドリンゴムからからなる。帯電ローラ３２の表面（弾性体の表面）は感光体ドラム３１のドラム面３１ａに接触している。帯電ローラ３２の軸芯は、放電に必要な電圧を供給することができる電圧供給手段に接続している。
【００３４】
現像器３３内に収容されたトナーは、感光体ドラム３１のドラム面３１ａを研磨するための導電性研磨剤を含んでいる。本実施形態では、導電性研磨剤として酸化チタンが用いられる。
【００３５】
クリーニング装置３５は、感光体ドラム３１のドラム面３１ａに接触してドラム面３１ａを研磨するクリーニングローラ３６と、ドラム面３１ａに残留するトナーを除去するクリーニングブレード３７とを有している。クリーニングローラ３６は、外径１０ｍｍの軸芯と、軸芯の上に形成した外径１４ｍｍの弾性体とを有している。クリーニングローラ３６の弾性体やクリーニングブレード３７には、弾性を有する軟質ゴムまたは軟質プラスチックが好ましく、例えばブタジエンゴム、発泡ウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）等の合成ゴム、熱可塑性エラストマー等の材料が用いられる。
【００３６】
まず、画像形成装置１の電源がＯＮされると、機外温湿度センサによって環境温湿度を検出し、高温高湿環境であるか否かを判断する。すなわち、温度２６℃以上湿度７０％以上の条件（感光体ドラム３１のドラム面３１ａに水分が付着しやすい条件）を満たす場合には、外環境が高温高湿であると判断して、ドラム面３１ａの水分および放電生成物の除去を行うために、画像形成装置１はリフレッシュ動作を行う。
【００３７】
一方、前記条件を満たさない場合には、外環境が高温高湿でない（感光体ドラム３１のドラム面３１ａに水分が付着しにくいため、放電生成物による画像流れは起きにくい）と判断して、リフレッシュ動作を行わないで、そのまま印字可能状態となり、適宜印字が行われる。これにより、帯電ローラ３２に印加する電圧もしくは電流を一時的に上げる後述のリフレッシュ動作の回数を抑え、クリーニングローラ３６の表面汚染やクリーニングブレードエッジの破損の発生を回避する。
【００３８】
リフレッシュ動作は、図示しない電動モータにより、感光体ドラム３１を時計回り方向に回転駆動させた状態で行われる。帯電ローラ３２は感光体ドラム３１の回転に従動回転させられる。現像器３３の現像ローラ３３ａは、図示しない電動モータにより、反時計回り方向に回転駆動される。帯電ローラ３２には、電圧供給手段によって直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が印加される。本実施形態では、表１に示すように、直流電圧Ｖｄｃ＝４００Ｖ、ピーク交流電圧Ｖｐｐ＝１３５０Ｖ、周波数ｆ＝２０００Ｈｚと、一時的にピーク交流電圧Ｖｐｐを通常の印字の際の電圧値より高く設定されている。これにより、感光体ドラム３１のドラム面３１ａは帯電ローラ３２によって正極性に一様に帯電するとともに、感光体ドラム３１のドラム面３１ａの表面摩擦係数μが急激に上昇する。ピーク交流電圧Ｖｐｐは１３５０Ｖ〜１６００Ｖ程度が好ましい。なお、ピーク交流電圧Ｖｐｐを通常の印字の際の電圧値より高くすると、放電生成物が通常より多く発生するが、後述するようにクリーニングローラが研磨剤リッチの状態となるため、通常より多く発生した放電生成物は素早く除去されるので問題はない。
【００３９】
【表１】
【００４０】
この後、バイアス現像を行うことによって現像器３３から感光体ドラム３１にトナーを供給し、ドラム面３１ａに一様にトナーを付着させる。転写バイアスを逆バイアスとすることにより、殆んどのトナーは転写されないでクリーニングローラ３６へ送られる。クリーニングローラ３６はトナーを介して感光体ドラム３１のドラム面３１ａを摺擦する。トナーには研磨剤が含まれているので、ドラム面３１ａはクリーニングローラ３６によって研磨される。従って、トナーとともにドラム面３１ａ上の水分および放電生成物も除去される。
【００４１】
ところが、クリーニングブレード３７は、ドラム面３１ａの表面摩擦係数μが上昇しているので、クリーニングブレード３７のエッジがドラム面３１ａに引っ掛かってスリップする現象を起こす。これによって、クリーニングブレード３７のエッジのめくれ（バウンド）が大きくなり、小径（例えば０．０８μｍ程度）の研磨剤がクリーニングブレード３７からすり抜けていく。一方、大径（例えば６μｍ程度）のトナーはクリーニングブレード３７から殆んどすり抜けることはできないで、クリーニング装置３５のハウジング内に掻き落とされて、トナー回収部材によってトナー回収容器に排出されて回収される（いずれも図示せず）。クリーニング後のドラム面３１ａに残留する電位は除電ランプ３８によって除電される。
【００４２】
研磨剤がドラム面３１ａ上に付着した感光体ドラム３１は、再び、ピーク交流電圧Ｖｐｐを通常の印字の際の電圧値より高く設定されている帯電ローラ３２によって一様に帯電されるとともに、表面摩擦係数μの上昇がもたらされる。この後、現像器３３から感光体ドラム３１にトナーが供給される。このとき、ドラム面３１ａ上には研磨剤が付着しているので、相対的にトナーに対して研磨剤の割合が多くなる。
【００４３】
この後、殆んどのトナーは転写されないでクリーニングローラ３６へ送られる。クリーニングローラ３６は相対的に研磨剤リッチのトナーを介して感光体ドラム３１のドラム面３１ａを摺擦する。さらに、クリーニングブレード３７に入ってくる研磨剤の割合は前回のときよりも多いので、クリーニングブレード３７からすり抜ける研磨剤も前回と比べて多くなる。こうして、感光体ドラム３１が周回する毎に、トナー中に占める研磨剤の割合が多くなる。本実施形態では、この動作を３０秒間（感光体ドラム３１の周回数で１０周程度）行った（以下、この時間を「高Ｖｐｐ印加時間」と称する）。
【００４４】
この後、表１に示すように、帯電ローラ３２のピーク交流電圧Ｖｐｐを通常の印字の際の電圧値の１２００Ｖに設定する。研磨剤が多量にドラム面３１ａ上に付着した感光体ドラム３１は、帯電ローラ３２によって一様に帯電される。しかし、帯電ローラ３２の電圧値が通常の印字の際の電圧値であるため、ドラム面３１ａの表面摩擦係数μの上昇は生じない。現像器３３からトナーが供給された感光体ドラム３１は、クリーニングローラ３６、クリーニングブレード３７へ順に周回する。
【００４５】
クリーニングブレード３７では、ドラム面３１ａの表面摩擦係数μが上昇していないので、クリーニングブレード３７のエッジがドラム面３１ａに引っ掛かり難く、エッジのめくれ（バウンド）が小さくなる。このため、小径の研磨剤がクリーニングブレード３７によって堰き止められる量が増して滞留し、あるいは、クリーニングローラ３６上に掻き落とされる。これにより、クリーニングローラ３６が研磨剤を抱きかかえる量が急激に増える状態となる。これを３０秒間、感光体ドラム３１の周回数で１０周程度周回させた（以下、この時間を「研磨時間」と称する）。つまり、研磨剤を多量に抱きかかえて研磨力の上昇したクリーニングローラ３６ができあがった状態で、感光体ドラム３１のドラム面３１ａを研磨するのである。そうすることで、通常印字時条件のリフレッシュモードと比較して、ドラム面３１ａの表面摩擦係数μは下がり、画像流れを抑えることができる。こうして、印字可能状態となり、適宜印字が行われる。
【００４６】
具体的には、ドラム面３１ａの表面摩擦係数μをアップする「高Ｖｐｐ印加時間」を３０秒間行った後、「研磨時間」を３０秒間行う動作を１回のリフレッシュモードとしたとき、１回のリフレッシュモードを行った結果、感光体ドラム３１のドラム面３１ａの表面摩擦係数μは０．３２まで下がり、画像流れは発生しなかった。
【００４７】
一方、帯電ローラ３２のピーク交流電圧Ｖｐｐを高くしないで通常の印字の際の電圧値に設定したリフレッシュモードでは、１回の実行で表面摩擦係数μは０．５１までしか低下せず、画像流れも解消しなかった。そして、リフレッシュモードを４回実行して、ようやく表面摩擦係数μは０．３０まで低下し、画像流れは解消した。
【００４８】
以上のリフレッシュモードにより、必要最小限の量のトナーによりドラム面３１ａに付着した放電生成物や水分を効率良く除去することができる。この結果、トナーを多量に消費してしまうことなく、かつ短時間で画像流れの発生を抑制することができる。また、ドラム面３１ａに付着する放電生成物の量が多い接触帯電タイプの帯電ローラ３２や、画像流れを生じやすいアモルファスシリコンからなる感光体ドラム３１を用いた画像形成装置１であっても、長期的に良好な画像を提供することができる。
【００４９】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変形される。前記実施形態では、感光体ドラムのドラム面の表面摩擦係数μをアップさせる方法として、電圧制御を採用しているが、電流制御を採用してもよい。また、このリフレッシュモードは、画像形成装置の起動時にだけ行うものではなく、連続稼動中であっても、予め設定した印字枚数毎に自動的にリフレッシュモードを行うように設計してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】感光体ドラム周辺部の拡大概略構成図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 画像形成装置
３１ 感光体ドラム
３２ 帯電ローラ
３３ 現像器
３５ クリーニング装置
３６ クリーニングローラ
３７ クリーニングブレード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
感光体を一様に帯電するための帯電手段として、放電を利用したものが知られている。放電を利用した場合には、放電に伴ってオゾンや窒素酸化物などの放電生成物が発生する。帯電ローラ方式は帯電ローラと感光体との間でのみ放電が起こるため、帯電チャージャ方式に比べて放電生成物の発生量は少ない。
【０００３】
しかしながら、帯電ローラと感光体との間の狭い空間に放電が集中するため、感光体ドラム表面に付着する放電生成物の量は多くなる。特に、交流電圧を印加する帯電ローラの場合は放電回数が増えるため、この傾向はより顕著である。この放電生成物は親水性物質であるため、放電生成物が感光体ドラム表面に付着すると、高湿環境下では感光体ドラム表面の電気抵抗を低下させ、画像流れを引き起こさせることがある。特にアモルファスシリコン感光体ドラムのように、感光層の削れにくい感光体ドラムを用いた場合、放電生成物が除去されず、画像流れが顕著となる。
【０００４】
このため例えば、感光体ドラム内にヒータを配設して感光体ドラム表面の水分を熱により蒸発させ、高湿環境における感光体ドラム表面の電気抵抗の低下を抑える技術が提案されている。しかし、画像形成装置内の温度上昇や現像器内のトナーの溶融、及び、電力消費量が多いという問題もあった。
【０００５】
あるいは、クリーニングローラによって研磨剤を含有したトナーを介して感光体ドラム表面を研磨し、感光体ドラム表面に付着した放電生成物や水分を除去する方法が提案されている（特許文献１参照）。この方法は、研磨剤としてトナー中に抵抗値をコントロールした酸化チタンを添加し、転写時にトナーのみを転写させる一方、研磨剤は感光体ドラム上に残し、クリーニングブレードエッジまで供給させる。クリーニングローラは発泡ウレタンローラなどが用いられ、供給されてきた研磨剤を介して感光体ドラム表面を研磨する。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３３３３５０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、高画質画像を得るためには、感光体ドラム表面にシャープな静電潜像を形成しなければならず、そのためには感光体の薄膜化が必須であった。しかし、感光体を薄膜化すると帯電性能が低下するため、感光体ドラム表面に供給する電荷量を増加させる必要がある。電荷供給量を増やすためには、帯電ローラに印加する電流または電圧を上げなければならず、結果として放電生成物の大量発生を生じさせていた。
【０００８】
そして、感光体ドラム表面に大量に付着した放電生成物を研磨により素早く除去するには、例えばクリーニングローラの押圧力を上げたり、感光体ドラムとクリーニングローラの線速差をつけて研磨力を上げることが必要である。しかしながら、それはジッタ画像等の機械的な不具合を併発する恐れがある。ジッタ画像を解決するにはヒータシステムが有効であるが、これは前述したとおり、消費電力が多くなったり、画像形成装置内の温度が上昇したりするなどの問題がある。
【０００９】
また、クリーニングローラにスクレーパやフィルムなどのレベリング部材を当接し、クリーニングローラと感光体ドラムとのニップ部に多量のトナーを滞留させることで、感光体ドラム表面に付着した放電生成物を素早く除去することも可能であるが、回収トナーの搬送や、トナー飛散等のマージンが減るという問題もある。
【００１０】
それゆえに、本発明の主たる目的は、トナーを多量に消費してしまうことなく、かつ短時間で高画質画像を得ることができる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る発明は、感光体と、感光体の表面を一様に帯電する帯電装置と、感光体の表面を露光することにより感光体の表面に静電潜像を形成する露光手段と、感光体の表面に形成された静電潜像をトナーで顕像化する現像装置と、感光体表面に当接して感光体表面をクリーニングするクリーニング装置と、を備えた画像形成装置であって、非画像形成時において、現像装置により感光体に研磨剤を含有したトナーを供給するリフレッシュモードを有しており、該リフレッシュモードは、帯電装置が感光体の表面に印加する電圧もしくは電流を、画像形成時の電圧もしくは電流より一時的に高くする動作を含んでいることを特徴とする、画像形成装置である。
【００１２】
請求項１の発明では、帯電装置が感光体の表面に印加する電圧もしくは電流を、画像形成時の電圧もしくは電流より一時的に高くすることにより、感光体の表面摩擦係数μが一時的に高くなる。感光体の表面摩擦係数μを上げることで、粒径の大きいトナーはクリーニング装置で回収されるが、粒径の小さい研磨剤はクリーニング装置をすり抜けて回収されない。これを繰り返すことで研磨剤を多量に抱き込んだクリーニングローラが得られる。そして、この研磨剤リッチのクリーニングローラを用いて感光体表面を研磨することで、必要最小限の量のトナーにより感光体表面に付着した放電生成物や水分が効率良く除去される。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明に従属する発明であって、帯電装置が接触帯電タイプであることを特徴とする、画像形成装置である。
【００１４】
請求項３の発明では、感光体ドラム表面に付着する放電生成物の量が多い接触帯電タイプの帯電装置を用いた画像形成装置であっても、感光体表面に付着した放電生成物や水分を確実に除去することができる。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に係る発明に従属する発明であって、帯電装置が感光体の表面に印加する電圧もしくは電流は、ピーク交流電圧もしくはピーク交流電流を高くすることにより一時的に高くされることを特徴とする、画像形成装置である。
【００１６】
請求項３の発明では、帯電装置が感光体表面に印加する電圧もしくは電流の上昇・下降を、ピーク交流電圧もしくはピーク交流電流で制御しているため、帯電装置が小型かつ安価な装置となる。
【００１７】
請求項４に係る発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに係る発明に従属する発明であって、クリーニング装置がクリーニングブレードとクリーニングローラとを備えていることを特徴とする、画像形成装置である。
【００１８】
請求項４の発明では、クリーニング装置がクリーニングブレードとクリーニングローラとを備えているため、感光体の表面摩擦係数μを急激に上げることで、粒径の大きいトナーはクリーニングブレードによって掻き落されて回収される。一方、粒径の小さい研磨剤はクリーニングブレードのエッジをすり抜けて回収されない。感光体が周回することによってこれが繰り返されることで研磨剤を多量に抱き込んだクリーニングローラが得られる。この研磨剤を多量に抱き込んだクリーニングローラで感光体表面を研磨することにより、感光体表面に付着した水分や放電生成物が確実に除去される。
【００１９】
請求項５に係る発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに係る発明に従属する発明であって、感光体がアモルファスシリコンからなることを特徴とする、画像形成装置である。
【００２０】
請求項５の発明では、画像流れを生じやすいアモルファスシリコン感光体を用いた画像形成装置であっても、長期的に良好な画像を提供することができる。
【００２１】
請求項６に係る発明は、請求項１〜請求項５のいずれかに係る発明に従属する発明であって、研磨剤が導電性であることを特徴とする、画像形成装置である。
【００２２】
請求項６の発明では、研磨剤が導電性であるため、感光体表面に研磨剤が付着し易くなり、研磨剤リッチのトナーが容易に得られる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る画像形成装置によれば、感光体の表面摩擦係数μを急激に上げることで、粒径の大きいトナーはクリーニング装置で回収されるが、粒径の小さい研磨剤はクリーニング装置をすり抜けて回収されない。感光体が周回することにより、これが繰り返され、クリーニングローラを研磨剤リッチにすることができる。この研磨剤リッチのトナーを用いて感光体表面を研磨することで、必要最小限の量のトナーにより感光体表面に付着した放電生成物や水分を効率良く除去することができる。この結果、トナーを多量に消費してしまうことなく、かつ短時間で画像流れの発生を抑制することができる画像形成装置が得られる。
【００２４】
本発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための最良の形態の説明から一層明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。画像形成装置１の中央部に配設された感光体ドラム３１は、駆動手段によって図示矢印の時計回り方向に所定速度で駆動される。感光体ドラム３１の外周近傍には、帯電ローラ３２、現像器３３、転写ローラ３４、クリーニング装置３５、除電ランプ３８が設けられている。感光体ドラム３１は帯電ローラ３２にてドラム面３１ａが一様に帯電される。感光体ドラム３１の回転方向における帯電ローラ３２の下流側には、レーザースキャニングユニット（光走査装置）８が配置されている。画像データに基づいてレーザースキャニングユニット８から放射されたレーザ光Ｌは、ドラム面３１ａに照射され、静電潜像が形成される。
【００２６】
レーザースキャニングユニット８の下流側には、現像器３３が配置されている。現像器３３は、トナーを静電潜像が形成されたドラム面３１ａに付与することにより、ドラム面３１ａにトナー像を形成する。
【００２７】
現像器３３の下流側には、転写ローラ３４が配置されている。さらに、転写ローラ３４の下流側には、ドラム面３１ａに残ったトナーを除去するためのクリーニング装置３５およびクリーニング後のドラム面３１ａの表面に残留する電位を除電するための除電ランプ３８が配置されている。
【００２８】
一方、ピックアップローラ２２はトナー像と同期して給紙カセット２１から記録媒体としての用紙を取り出し、その用紙を給紙ローラ２３，２４，２５，２６によって搬送路Ｒ１の水平部に送り出す。さらに、レジストローラ２７によって用紙を一時待機させた後、所定のタイミングで感光体ドラム３１に送り込む。なお、ピックアップローラ２９は手差しトレイ２８に載置された用紙を取り出し、その用紙を給紙ローラ２４，２６によって搬送路Ｒ１の水平部に送り出す。
【００２９】
感光体ドラム３１に送り込まれた用紙は、転写ローラ３４によって感光体ドラム３１のドラム面３１ａ上に形成されたトナー像が転写され、定着ローラ４１，４２に送り込まれる。トナー画像を転写された用紙は、定着ローラ４１，４２によって熱と圧力とでトナー像を定着された後、搬送路Ｒ１の垂直部に送り出され、印刷物として排出ローラ５１で機外に排出されて排出トレイ５上に積載される。
【００３０】
また、搬送路Ｒ１の水平部と給紙カセット２１との間には反転搬送路Ｒ２が設けられており、用紙の両面に画像を形成できるようになっている。さらに、定着ローラ４１，４２と排出ローラ５１との間、および、反転搬送路Ｒ２には、搬送ローラ７が適所に配設されている。
【００３１】
次に、この画像形成装置１のリフレッシュモードの一例について、図２を参照して説明する。図２は感光体ドラム３１周辺部の拡大概略構成図である。なお、図示しない制御装置が、リフレッシュモードと印字モード間の切り替え、リフレッシュモードにおける印加バイアス制御、感光体ドラム３１の回転制御などを行う。
【００３２】
感光体ドラム３１は、アルミニウム素管などからなる円筒状の金属基体と、金属基体の表面に配設されたアモルファスシリコン（厚みの代表値は２０μｍ）からなる感光層とを有している。金属基体は駆動軸に一体的に支持され、駆動軸はギヤなどの動力伝達装置を介して駆動源である電動モータに駆動連結されている（いずれも図示せず）。外径は２８〜３２ｍｍであり、線速度３４０ｍｍ/秒で回転駆動されている。
【００３３】
接触帯電タイプの帯電装置である帯電ローラ３２は、外径１２ｍｍの軸芯と、軸芯の上に配設された弾性体とを有している。弾性体は合成ゴムなどの半導電性弾性部材から形成され、本実施形態においてはエピクロロヒドリンゴムからからなる。帯電ローラ３２の表面（弾性体の表面）は感光体ドラム３１のドラム面３１ａに接触している。帯電ローラ３２の軸芯は、放電に必要な電圧を供給することができる電圧供給手段に接続している。
【００３４】
現像器３３内に収容されたトナーは、感光体ドラム３１のドラム面３１ａを研磨するための導電性研磨剤を含んでいる。本実施形態では、導電性研磨剤として酸化チタンが用いられる。
【００３５】
クリーニング装置３５は、感光体ドラム３１のドラム面３１ａに接触してドラム面３１ａを研磨するクリーニングローラ３６と、ドラム面３１ａに残留するトナーを除去するクリーニングブレード３７とを有している。クリーニングローラ３６は、外径１０ｍｍの軸芯と、軸芯の上に形成した外径１４ｍｍの弾性体とを有している。クリーニングローラ３６の弾性体やクリーニングブレード３７には、弾性を有する軟質ゴムまたは軟質プラスチックが好ましく、例えばブタジエンゴム、発泡ウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）等の合成ゴム、熱可塑性エラストマー等の材料が用いられる。
【００３６】
まず、画像形成装置１の電源がＯＮされると、機外温湿度センサによって環境温湿度を検出し、高温高湿環境であるか否かを判断する。すなわち、温度２６℃以上湿度７０％以上の条件（感光体ドラム３１のドラム面３１ａに水分が付着しやすい条件）を満たす場合には、外環境が高温高湿であると判断して、ドラム面３１ａの水分および放電生成物の除去を行うために、画像形成装置１はリフレッシュ動作を行う。
【００３７】
一方、前記条件を満たさない場合には、外環境が高温高湿でない（感光体ドラム３１のドラム面３１ａに水分が付着しにくいため、放電生成物による画像流れは起きにくい）と判断して、リフレッシュ動作を行わないで、そのまま印字可能状態となり、適宜印字が行われる。これにより、帯電ローラ３２に印加する電圧もしくは電流を一時的に上げる後述のリフレッシュ動作の回数を抑え、クリーニングローラ３６の表面汚染やクリーニングブレードエッジの破損の発生を回避する。
【００３８】
リフレッシュ動作は、図示しない電動モータにより、感光体ドラム３１を時計回り方向に回転駆動させた状態で行われる。帯電ローラ３２は感光体ドラム３１の回転に従動回転させられる。現像器３３の現像ローラ３３ａは、図示しない電動モータにより、反時計回り方向に回転駆動される。帯電ローラ３２には、電圧供給手段によって直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が印加される。本実施形態では、表１に示すように、直流電圧Ｖｄｃ＝４００Ｖ、ピーク交流電圧Ｖｐｐ＝１３５０Ｖ、周波数ｆ＝２０００Ｈｚと、一時的にピーク交流電圧Ｖｐｐを通常の印字の際の電圧値より高く設定されている。これにより、感光体ドラム３１のドラム面３１ａは帯電ローラ３２によって正極性に一様に帯電するとともに、感光体ドラム３１のドラム面３１ａの表面摩擦係数μが急激に上昇する。ピーク交流電圧Ｖｐｐは１３５０Ｖ〜１６００Ｖ程度が好ましい。なお、ピーク交流電圧Ｖｐｐを通常の印字の際の電圧値より高くすると、放電生成物が通常より多く発生するが、後述するようにクリーニングローラが研磨剤リッチの状態となるため、通常より多く発生した放電生成物は素早く除去されるので問題はない。
【００３９】
【表１】
【００４０】
この後、バイアス現像を行うことによって現像器３３から感光体ドラム３１にトナーを供給し、ドラム面３１ａに一様にトナーを付着させる。転写バイアスを逆バイアスとすることにより、殆んどのトナーは転写されないでクリーニングローラ３６へ送られる。クリーニングローラ３６はトナーを介して感光体ドラム３１のドラム面３１ａを摺擦する。トナーには研磨剤が含まれているので、ドラム面３１ａはクリーニングローラ３６によって研磨される。従って、トナーとともにドラム面３１ａ上の水分および放電生成物も除去される。
【００４１】
ところが、クリーニングブレード３７は、ドラム面３１ａの表面摩擦係数μが上昇しているので、クリーニングブレード３７のエッジがドラム面３１ａに引っ掛かってスリップする現象を起こす。これによって、クリーニングブレード３７のエッジのめくれ（バウンド）が大きくなり、小径（例えば０．０８μｍ程度）の研磨剤がクリーニングブレード３７からすり抜けていく。一方、大径（例えば６μｍ程度）のトナーはクリーニングブレード３７から殆んどすり抜けることはできないで、クリーニング装置３５のハウジング内に掻き落とされて、トナー回収部材によってトナー回収容器に排出されて回収される（いずれも図示せず）。クリーニング後のドラム面３１ａに残留する電位は除電ランプ３８によって除電される。
【００４２】
研磨剤がドラム面３１ａ上に付着した感光体ドラム３１は、再び、ピーク交流電圧Ｖｐｐを通常の印字の際の電圧値より高く設定されている帯電ローラ３２によって一様に帯電されるとともに、表面摩擦係数μの上昇がもたらされる。この後、現像器３３から感光体ドラム３１にトナーが供給される。このとき、ドラム面３１ａ上には研磨剤が付着しているので、相対的にトナーに対して研磨剤の割合が多くなる。
【００４３】
この後、殆んどのトナーは転写されないでクリーニングローラ３６へ送られる。クリーニングローラ３６は相対的に研磨剤リッチのトナーを介して感光体ドラム３１のドラム面３１ａを摺擦する。さらに、クリーニングブレード３７に入ってくる研磨剤の割合は前回のときよりも多いので、クリーニングブレード３７からすり抜ける研磨剤も前回と比べて多くなる。こうして、感光体ドラム３１が周回する毎に、トナー中に占める研磨剤の割合が多くなる。本実施形態では、この動作を３０秒間（感光体ドラム３１の周回数で１０周程度）行った（以下、この時間を「高Ｖｐｐ印加時間」と称する）。
【００４４】
この後、表１に示すように、帯電ローラ３２のピーク交流電圧Ｖｐｐを通常の印字の際の電圧値の１２００Ｖに設定する。研磨剤が多量にドラム面３１ａ上に付着した感光体ドラム３１は、帯電ローラ３２によって一様に帯電される。しかし、帯電ローラ３２の電圧値が通常の印字の際の電圧値であるため、ドラム面３１ａの表面摩擦係数μの上昇は生じない。現像器３３からトナーが供給された感光体ドラム３１は、クリーニングローラ３６、クリーニングブレード３７へ順に周回する。
【００４５】
クリーニングブレード３７では、ドラム面３１ａの表面摩擦係数μが上昇していないので、クリーニングブレード３７のエッジがドラム面３１ａに引っ掛かり難く、エッジのめくれ（バウンド）が小さくなる。このため、小径の研磨剤がクリーニングブレード３７によって堰き止められる量が増して滞留し、あるいは、クリーニングローラ３６上に掻き落とされる。これにより、クリーニングローラ３６が研磨剤を抱きかかえる量が急激に増える状態となる。これを３０秒間、感光体ドラム３１の周回数で１０周程度周回させた（以下、この時間を「研磨時間」と称する）。つまり、研磨剤を多量に抱きかかえて研磨力の上昇したクリーニングローラ３６ができあがった状態で、感光体ドラム３１のドラム面３１ａを研磨するのである。そうすることで、通常印字時条件のリフレッシュモードと比較して、ドラム面３１ａの表面摩擦係数μは下がり、画像流れを抑えることができる。こうして、印字可能状態となり、適宜印字が行われる。
【００４６】
具体的には、ドラム面３１ａの表面摩擦係数μをアップする「高Ｖｐｐ印加時間」を３０秒間行った後、「研磨時間」を３０秒間行う動作を１回のリフレッシュモードとしたとき、１回のリフレッシュモードを行った結果、感光体ドラム３１のドラム面３１ａの表面摩擦係数μは０．３２まで下がり、画像流れは発生しなかった。
【００４７】
一方、帯電ローラ３２のピーク交流電圧Ｖｐｐを高くしないで通常の印字の際の電圧値に設定したリフレッシュモードでは、１回の実行で表面摩擦係数μは０．５１までしか低下せず、画像流れも解消しなかった。そして、リフレッシュモードを４回実行して、ようやく表面摩擦係数μは０．３０まで低下し、画像流れは解消した。
【００４８】
以上のリフレッシュモードにより、必要最小限の量のトナーによりドラム面３１ａに付着した放電生成物や水分を効率良く除去することができる。この結果、トナーを多量に消費してしまうことなく、かつ短時間で画像流れの発生を抑制することができる。また、ドラム面３１ａに付着する放電生成物の量が多い接触帯電タイプの帯電ローラ３２や、画像流れを生じやすいアモルファスシリコンからなる感光体ドラム３１を用いた画像形成装置１であっても、長期的に良好な画像を提供することができる。
【００４９】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変形される。前記実施形態では、感光体ドラムのドラム面の表面摩擦係数μをアップさせる方法として、電圧制御を採用しているが、電流制御を採用してもよい。また、このリフレッシュモードは、画像形成装置の起動時にだけ行うものではなく、連続稼動中であっても、予め設定した印字枚数毎に自動的にリフレッシュモードを行うように設計してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】感光体ドラム周辺部の拡大概略構成図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 画像形成装置
３１ 感光体ドラム
３２ 帯電ローラ
３３ 現像器
３５ クリーニング装置
３６ クリーニングローラ
３７ クリーニングブレード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、前記感光体の表面を一様に帯電する帯電装置と、前記感光体の表面を露光することにより感光体の表面に静電潜像を形成する露光手段と、前記感光体の表面に形成された静電潜像をトナーで顕像化する現像装置と、前記感光体表面に当接して感光体表面をクリーニングするクリーニング装置と、を備えた画像形成装置であって、
非画像形成時において、前記現像装置により前記感光体に研磨剤を含有したトナーを供給するリフレッシュモードを有しており、該リフレッシュモードは前記帯電装置が前記感光体の表面に印加する電圧もしくは電流を、画像形成時の電圧もしくは電流より一時的に高くする動作を含んでいることを特徴とする、画像形成装置。
【請求項２】
前記帯電装置が接触帯電タイプであることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記帯電装置が前記感光体の表面に印加する電圧もしくは電流は、ピーク交流電圧もしくはピーク交流電流を高くすることにより一時的に高くされることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記クリーニング装置がクリーニングブレードとクリーニングローラとを備えていることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記感光体がアモルファスシリコンからなることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記研磨剤が導電性であることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１】
感光体と、前記感光体の表面を一様に帯電する帯電装置と、前記感光体の表面を露光することにより感光体の表面に静電潜像を形成する露光手段と、前記感光体の表面に形成された静電潜像をトナーで顕像化する現像装置と、前記感光体表面に当接して感光体表面をクリーニングするクリーニング装置と、を備えた画像形成装置であって、
非画像形成時において、前記現像装置により前記感光体に研磨剤を含有したトナーを供給するリフレッシュモードを有しており、該リフレッシュモードは前記帯電装置が前記感光体の表面に印加する電圧もしくは電流を、画像形成時の電圧もしくは電流より一時的に高くする動作を含んでいることを特徴とする、画像形成装置。
【請求項２】
前記帯電装置が接触帯電タイプであることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記帯電装置が前記感光体の表面に印加する電圧もしくは電流は、ピーク交流電圧もしくはピーク交流電流を高くすることにより一時的に高くされることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記クリーニング装置がクリーニングブレードとクリーニングローラとを備えていることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記感光体がアモルファスシリコンからなることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記研磨剤が導電性であることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−１２２２４９（Ｐ２０１０−１２２２４９Ａ）
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９２９５７（Ｐ２００８−２９２９５７）
【出願日】平成２０年１１月１７日（２００８．１１．１７）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１７日（２００８．１１．１７）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
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