JP2005031384A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドラムヒータを使用せず、アモルファスシリコン感光体表面を摺擦研磨するリフレッシュモードを備えた画像形成装置において、トナー消費量を抑えた経済的な画像形成装置を提供する。
【解決手段】供給される用紙の幅を検知する用紙幅検知手段と、画像形成されて出力された用紙の枚数を用紙幅毎にカウントする用紙枚数計測手段とを備えていて、画像形成工程中に転写された用紙幅毎の用紙枚数を計測して、最大転写枚数用紙幅が最大用紙幅より小さい場合、前記最大転写枚数の用紙幅の外部領域に前記リフレッシュモード用のトナーを現像することを特徴とする画像形成装置。
【選択図】 図２

Description

【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特にアモルファスシリコン（以下「ａ−Ｓｉ」と略記する場合がある）感光体を用いた、画像流れを抑制することが可能な画像形成装置に関するものである。
【従来の技術】
画像形成装置においては、帯電器で帯電を行う際の放電でオゾンが発生し、このオゾンによって空気中の水分が分解されて窒素酸化物やアンモニウム塩等のイオン生成物が生成される。このイオン生成物は水溶性のため、感光体ドラム表面に付着し、特に高温高湿度の環境下において大気中の水分を取り込み、感光体ドラム表面の抵抗が低下する。これにより、感光体ドラム表面に形成された静電潜像のエッジ部で電位の横流れが起こり、その結果、画像流れ現象が生じる。
また、感光体ドラムにおける耐久性の向上とフリーメンテナンス化を図るため、ａ−Ｓｉ感光体を有する感光体ドラムが使われているが、ａ−Ｓｉは有機感光体に比較して吸湿性が高く、前記画像流れはａ−Ｓｉ感光体を使用した画像形成装置に多く発生しやすい。
こういった横流れ現象を防ぐには、感光体ドラムの表面抵抗を低下せしめている水分を除去する必要があり、そのため従来では、感光体ドラムの内面にドラムヒーターを入れて温め、イオン生成物が取り込んだ水分を蒸発させて高湿環境下における感光体ドラムの表面の抵抗低下を押さえることが行われている。
しかしながら、このようなヒーターを用いたシステムは、熱制御手段などが必要になり、その分、構成が複雑になると共に、ヒーターに電源を供給する摺導接点の摩耗に関する耐久性などが問題になり、また電源容量が大きくなりコストアップにつながる。更には、感光体ドラム表面が一定温度まで上昇するのに時間がかかり、プリントするまでの時間が長くなると共に消費電力が増大する。
そのため特開平１１−３０１４号公報に示されているように、通常の印字モードとは別に感光体ドラムに現像動作を行って多量の研磨剤入りトナーを付着させ、そのトナーで感光体ドラム表面を摺擦研磨してリフレッシュするモードを設け、ヒーターを使用しない画像形成装置が提案されている。
具体的には、例えば図１に示すように、クリーニングブレード６ａの前に、感光体ドラム１の表面を現像されたトナーの研磨剤で摺擦研磨する弾性ローラ（クリーニングローラ６ｂ）を設置し、感光体ドラム１の表面の抵抗低下を発生させる成分そのものを除去する。
【特許文献１】
特開平１１−３０１４号
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般の画像形成装置は、数種の大きさの用紙に適用し得る仕様となっているが、実際の使用においては、ある特定の大きさの用紙が選択されて画像形成される一方、これとは異なる大きさの用紙はほとんど選択されない場合がある。具体的には、例えば、許容の最大幅の用紙（以下「大サイズ用紙」と略記する場合がある）がＡ２サイズである複写機において、この大サイズ用紙の選択回数が少なく、大サイズ用紙よりも幅の狭い用紙（以下「小サイズ用紙」と略記する場合がある）がＡ４サイズであって、この小サイズ用紙の方が多く選択される場合である。
このような場合、小サイズ用紙が多く選択され画像形成が繰返し行われた場合、ａ−Ｓｉ感光体の表面には、その小サイズ用紙に対応した静電潜像、トナー像が形成されることになる。そして、ａ−Ｓｉ感光体の表面のおける少なくともその小サイズ用紙の外部領域、すなわちａ−Ｓｉ感光体の表面の両端部においては、現像器からのトナーの付着がほとんど無い。
すると、クリーニングローラ６ｂの両端部へのトナー供給が不足する状況となり、クリーニングローラ６ｂによるａ−Ｓｉ感光体表面の研磨が均一に行われず、クリーニングローラ６ｂ両端部に対応するａ−Ｓｉ感光体表面の両端部の研磨が著しく不十分となり、放電生成物が残留したままの状態となる。この際に大サイズ用紙に対する画像形成が行われると画像流れが発生してしまう。
特開平１１−３０１４号公報に示された方法では、リフレッシュモードにおいて、最悪条件に合わせて常に一定量のトナーを、感光体ドラム軸方向に、感光体ドラム両端部も含めて現像し摺擦研磨動作を行っているために、上記のような不具合は発生しないが、不必要にトナーが消費され非経済的であるという問題があった。
本発明の目的は、上記課題を解決し、ドラムヒータを使用せず、アモルファスシリコン感光体表面を摺擦研磨するリフレッシュモードを備えた画像形成装置において、トナー消費量を抑えた経済的な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】
上記課題を解決するために本発明の画像形成装置は、感光体表面に形成した静電潜像に、現像手段によりトナーを現像して形成されたトナー像を用紙に転写する画像形成工程を有し、前記画像形成工程を実施していない時に、現像手段により感光体表面にトナーを現像しクリーニングすることにより、トナーに含まれる研磨剤で前記感光体表面を摺擦研磨するリフレッシュモードを備えた画像形成装置において、供給される用紙の幅を検知する用紙幅検知手段と、画像形成されて出力された用紙の枚数を用紙幅毎にカウントする用紙枚数計測手段とを備えていて、画像形成工程中に転写された用紙幅毎の用紙枚数を計測して、最大転写枚数用紙幅が最大用紙幅より小さい場合、前記最大転写枚数の用紙幅の外部領域に前記リフレッシュモード用のトナーを現像することを特徴とする。
好適には、前記感光体はアモルファスシリコン系感光体であることを特徴とする。
【本発明の作用】
請求項１記載の発明によれば、画像形成工程を実施していない時に、現像手段により感光体表面にトナーを現像しクリーニングすることにより、トナーに含まれる研磨剤で前記感光体表面を摺擦研磨するリフレッシュモードを備えた画像形成装置において、供給される用紙の幅を検知する用紙幅検知手段と、画像形成されて出力された用紙の枚数を用紙幅毎にカウントする用紙枚数計測手段とを備えていて、画像形成工程中に転写された用紙幅毎の用紙枚数を計測して、最大転写枚数用紙幅が最大用紙幅より小さい場合、前記最大転写枚数の用紙幅の外部領域に前記リフレッシュモード用のトナーを現像しているために、従来のように常時一定量のトナーを使用するのではなく、不必要なトナー消費を抑えることが可能である。
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の構成で感光体としてａ−Ｓｉ系感光体を使用した場合に、多数の小サイズ用紙の画像形成を行った後に大サイズ用紙の画像形成を行っても、小ザイス用紙幅の外部領域に画像流れが発生することが無い。
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示して説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、本発明の範囲を限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の画像形成装置要部の一例を示す概略断面図である。本発明の画像形成装置は、軸回転駆動されるａ−Ｓｉ感光体ドラム１と、この感光体ドラム１の表面を一様に所定電位に帯電させる帯電器２と、この帯電器２により帯電された感光体ドラム１の表面を露光して画像情報に基づく静電潜像を形成する露光器３と、この露光器３により形成された静電潜像にトナーを現像させてトナー像を形成するための現像器４と、この現像器４により形成されたトナー像を用紙Ｐに転写させる転写ローラよりなる転写器５と、転写後の感光体ドラム１の表面に残存するトナーを除去するとともに、感光体ドラム１の表面を研磨するためのクリーニング器６と、用紙Ｐ上に転写されたトナー像を加熱・加圧して定着させる一対のローラよりなる定着器７とを備えている。
感光体ドラム１は、表面層を元素比率組成式（ａ−Ｓｉ_１−ｘＣ_ｘ：Ｈ）として表した場合、ｘが０．９５≦ｘ＜１であって、且つ最表面の動的押込み硬さが２．９４×１０^９Ｎ／ｍ^２以下であり、最表面側より光導電層側の奥側の硬度が大きく、好ましくは奥側に進むに連れて徐々に硬度が大きくなるように構成すると、イオン生成物のみでなく最表面層も削られ、徐々にその削れ量が少なくなり、高寿命及び高耐久性を維持する事が可能となる。
露光器３は、帯電されたａ−Ｓｉ感光体ドラム１の表面を露光して、主として、用紙への画像形成の対象である画像情報に基づく静電潜像を形成するものである。ａ−Ｓｉ感光体ドラム１表面の電位は、露光前が均一に約２４０Ｖで、露光後が約１０Ｖである。
本発明において、露光器３は、用紙への画像形成の対象である画像情報に基づく静電潜像の他に、補助潜像を形成する役割も備えている。この補助潜像とは、リフレッシュモードを実施するためだけに、ａ−Ｓｉ感光体表面の所定領域を露光して、補助的に形成された静電潜像のことを指す。すなわち補助潜像は通常の画像形成を実施していない時にリフレッシュモード用に形成された補助的な静電潜像である。
現像器４は、現像剤であるトナーを貯留しており、このトナーの表面には少なくとも研磨剤が付着している。現像トナーは粒径が５〜１５μｍ程度であって、研磨剤は粒径が０．１〜２．０μｍ、電気的抵抗値が１×１０^５〜１×１０^１０Ωｃｍの酸化チタンであり、トナー重量に対して１〜３ｗｔ％添加されている。研磨剤としては他にアルミナ、シリカ、ジルコニア等を使用することができる。また、現像器４は、このような研磨剤含有のトナーを攪拌するための攪拌ローラ（不図示）や、ａ−Ｓｉ感光体１に対向配置されこれにトナーを直接的に供給する現像スリーブ４ａや、現像スリーブ４ａ上のトナーの厚さを均一に調整するための穂切板４ｂ等を備えている。
現像に際しては、現像スリーブ４ａにバイアスが印加され、これによりａ−Ｓｉ感光体１上の、露光器３により形成された前記の静電潜像または補助潜像にトナーが付着し、それぞれトナー像または補助トナー像が現像される。すなわち、補助トナー像とは、通常の画像形成を実施していない時にリフレッシュモード用に形成された補助的なトナー像である。
転写器５は、転写に際し負極性のバイアスが印加され、これによりａ−Ｓｉ感光体１との間に供給された用紙Ｐ上にトナー像を転写させるものである。
クリーニング器６は、少なくとも、ブレード６ａと、クリーニングローラ６ｂとよりなる。具体的には、ブレード６ａは、ａ−Ｓｉ感光体１に対し幅方向に延在しつつ接触状態で固定されており、転写後の感光体ドラム１の表面に残存するトナーを掻き取って除去するものである。なお、ブレード６ａとしては、例えばＪＩＳ Ａによるゴム硬度が６０〜８０°のウレタンゴムが好適に使用される。クリーニングローラ６ｂは、アスカーＣ硬度が２０〜６０°の発砲ウレタンゴム等の多孔質弾性材であって、転写器５とブレード６ａとの間で、且つブレード６ａの下方でａ−Ｓｉ感光体１に対し接触状態で対向配置されている。
従って、通常の画像形成中にａ−Ｓｉ感光体１上に形成されたトナー像が転写器５により用紙に転写された後の転写残トナー、またはリフレッシュモード用に形成された補助トナー像が、ブレード６ａで掻き取られてそのままクリーニングローラ６ｂ上に落とされ、その結果、クリーニングローラ６ｂに捕捉（供給）されていく。そして、このクリーニングローラ６ｂでａ−Ｓｉ感光体の表面が研磨されるようになっている。なお、ａ−Ｓｉ感光体１の表面を効果的に研磨できるように、クリーニングローラ６ｂの回転方向はａ−Ｓｉ感光体１の回転方向と逆方向であり、その回転速度は、ａ−Ｓｉ感光体１の１．２倍程度とすることが好ましい。
次に、このような画像形成装置における画像形成の動作について説明する。図２は本発明の画像形成装置における画像形成動作の一例を説明するフローチャートである。図２に示すように、使用者の入力操作によって画像形成が開始されると、制御部は、ステップ＃１でこれから画像形成される画像に対応して供給される用紙Ｐの幅（以下「用紙幅ＷＰ」と記すことがある）の情報を受け取る。これと同時に、ステップ＃２で用紙幅ＷＰ毎の出力枚数Ｎの情報を受け取る。
続いて、ステップ♯３で画像形成動作が終了し、省エネルギーモードに入った場合、ステップ＃４で用紙幅毎の出力枚数Ｎの合計枚数（すなわち全出力枚数ＮＡ）が規定枚数ＮＢ（例えば５０枚）に達しているか否かを判別する。全出力枚数ＮＡが規定枚数ＮＢに達していないと判定された場合はそのまま省エネルギーモードが継続され、全出力枚数ＮＡが規定枚数ＮＢに達していると判定された場合には、ステップ＃５に進み、出力枚数Ｎが最大であった用紙幅ＷＰ１が、画像形成装置の最大複写サイズ（以下「最大用紙幅ＷＰｍａｘ」と記する場合がある）よりも狭いか否かを判別する。
出力枚数Ｎが最大であった用紙幅ＷＰ１が最大用紙幅ＷＰｍａｘより狭くないと判定された場合には、そのまま省エネルギーモードが継続され、出力枚数Ｎが最大であった用紙幅ＷＰが最大用紙幅ＷＰｍａｘより狭いと判定された場合には、ステップ＃６で出力枚数Ｎをリセットして０（ゼロ）にした後、＃７〜＃９のリフレッシュモードに進む。
図３は、本発明の画像形成装置における、リフレッシュモード用に形成された補助潜像または補助トナー像の領域を示す感光体ドラムの展開図である。
＃７で形成される補助トナー潜像は、図３に示すように、出力枚数Ｎが最大であった用紙幅ＷＰ１の外部領域、すなわち、ＷＰ１における両側Ａの延長線の各外方と、最大用紙幅ＷＰｍａｘにおける両側Ｂの延長線の各内方とで形成される所定領域を露光器３により露光して補助潜像Ｙを形成する。なお、補助潜像の領域面積については適宣設定される。
ステップ＃８に進み、現像器４により補助潜像Ｙに研磨剤含有のトナーを付着させて補助トナー像Ｙ’を形成する。
その後、ステップ＃９で、ブレード６ａ、クリーニングローラ６ｂにより掻き取られつつ、一部のトナーはクリーニングローラ６ｂに捕捉され、そのままこのクリーニングローラ６ｂでａ−Ｓｉ感光体１の表面が研磨される。その際、クリーニングローラ６ｂには、ａ−Ｓｉ感光体表面の小サイズ用紙の外部領域、すなわちａ−Ｓｉ感光体表面両端部のトナーの付着がほとんど無い領域に研磨剤含有のトナーが供給される。
以上のように、本発明によれば、リフレッシュモードにおいて研磨剤含有トナーをクリーニング器６に対して必要最低限度の供給を行っているためにトナーを不必要に消費することが無く経済的である。
そして、小サイズ用紙に比べて大サイズ用紙の使用頻度が著しく少ない場合においても、本発明により、リフレッシュモードにおいて小サイズ用紙の外部領域に研磨剤含有のトナーを供給してａ−Ｓｉ感光体表面の研磨を行うことで、大サイズ用紙に対する画像形成を行っても小サイズ用紙の外部領域部分において画像流れが発生することが無い。
以上の実施例では、感光体としてａ−Ｓｉ感光体を使用した場合について述べたが、本発明は有機感光体（以下「ＯＰＣ」と略記する場合がある）にも適用可能である。ＯＰＣはａ−Ｓｉ感光体に比べて摩耗し易いため、ＯＰＣを用いた画像形成装置のクリーニング器６はクリーニングローラ６ｂを備えずブレード６ａのみを備えている場合が多い。ＯＰＣの場合、小サイズ用紙の外部領域におけるトナー供給が少ない場合、その部分の感光層の摩耗量が著しく減少し、小粒径トナーやトナー表面から離脱した研磨剤がブレード６ａをすり抜けてＯＰＣ表面に強固に付着、堆積して残留異物となるために、大サイズ用紙の画像形成を行った場合、残留異物が付着した部分は露光されずに電位減衰が行われない。このため出力画像に異常が発生する。
以上の実施例では、本発明のリフレッシュモードが開始されるタイミングが、省エネルギーモードに入った時について述べたが、これに限定されず省エネルギーモードから復帰した時であっても良いし、他にも、画像形成装置の電源をＯＮした時やＯＦＦした時、または何らかの理由で画像流れ等の画像異常が発生してそれが判明した時に随時実施することもできる。
以上の実施例では、用紙幅ＷＰ毎の出力枚数Ｎの合計枚数（すなわち全出力枚数ＮＡ）が規定枚数ＮＢ（例えば５０枚）に達しているか否かを判別するステップを設けたが、このステップは無くても良い。また、前回のリフレッシュモードからの画像出力枚数または経過時間のみを管理して、次のリフレッシュモードを行うようにしても良い。
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の画像形成装置によれば、リフレッシュモードにおいて小サイズ用紙の外部領域に研磨剤含有のトナーが供給されて感光体表面の研磨を行うことで、小サイズ用紙に比べて大サイズ用紙の使用頻度が著しく少ない場合であっても、大サイズ用紙に対する画像形成を行った際、小サイズ用紙の外部領域部分において画像流れ等の画像異常が発生せず、且つ、研磨剤含有のトナーを不必要に消費することが無く経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置要部の一例示す概略断面図である。
【図２】本発明の画像形成装置における画像形成動作の一例を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の画像形成装置における、リフレッシュモード用に形成された補助潜像または補助トナー像の領域を示す感光体ドラムの展開図である。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム
２ 帯電器
３ 露光器
４ 現像器
４ａ 現像スリーブ
４ｂ 穂切板
５ 転写器
６ クリーニング器
６ａ ブレード
６ｂ クリーニングローラ
７ 定着器
Ｐ 用紙
Ｙ 補助潜像
Ｙ’ 補助トナー像

Claims (2)

1. 感光体表面に形成した静電潜像に、現像手段によりトナーを現像して形成されたトナー像を用紙に転写する画像形成工程を有し、
   前記画像形成工程を実施していない時に、現像手段により感光体表面にトナーを現像しクリーニングすることにより、トナーに含まれる研磨剤で前記感光体表面を摺擦研磨するリフレッシュモードを備えた画像形成装置において、
   供給される用紙の幅を検知する用紙幅検知手段と、画像形成されて出力された用紙の枚数を用紙幅毎にカウントする用紙枚数計測手段とを備えていて、
   画像形成工程中に転写された用紙幅毎の用紙枚数を計測して、最大転写枚数用紙幅が最大用紙幅より小さい場合、前記最大転写枚数の用紙幅の外部領域に前記リフレッシュモード用のトナーを現像することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記感光体はアモルファスシリコン系感光体であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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