JP2007148165A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成によって、高品位な画像を長期にわたって良好に得ることを可能とする。
【解決手段】帯電制御手段３０によって、転写電流測定手段１０で測定した情報に基づいて感光ドラム１に対する帯電手段２の帯電条件を制御し、ドラムゴースト対策用の帯電設定を必要なときにのみ実行して帯電バイアスの電流値が無用に過剰状態にされることをなくし、感光ドラム１の長寿命化を図るとともに、感光ドラム１上のドラムゴーストを効率的に除去して常に良好な画像が得られるように構成したもの。
【選択図】 図４

Description

本発明は、複写機やプリンタ等の電子写真方式あるいは静電記録方式を利用した画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式等を利用した画像形成装置においては、帯電装置によって感光体の表面を一様に帯電処理しているが、近年では、従来の非接触タイプのコロナ帯電器に比べて低オゾン・低電力等の利点から、感光体に電圧（帯電バイアス）を印加した帯電ローラ等の接触帯電部材を当接させて感光体の表面を所定の極性・電位に帯電させる接触方式の帯電装置の実用化が進められている。このような接触方式の帯電装置は、ＡＣ成分およびＤＣ成分を重畳した帯電バイアスを導電ローラ等の接触帯電部材を介して感光体に出力する構成になされており、接触帯電部材と感光体との微小間隙に生じるコロナ放電現象による放電生成物で感光体表面が帯電されるようになっている。

このような帯電装置により一様帯電された感光体の表面は、レーザー等の露光装置により露光されて静電潜像が形成され、その静電潜像が現像装置で現像されることによりトナー像になされ、さらにそのトナー像が、転写装置によって用紙などの被転写材上に転写された後に、定着装置の加熱・加圧作用によって被転写材上に永久固着画像として定着される。

また、次の画像形成動作に入る前に、感光体の表面をクリーニングする工程が行われるが、そのクリーニング工程を終了した感光体の表面には、以前の形成画像の履歴（以下、ドラムゴーストという）が残っている。そのため、帯電装置の帯電中にＡＣ／ＤＣ重畳バイアスのＡＣ成分の、いわゆる「ならし」作用を付与しておき、工程を１周した感光体の残電位を除去して目標電位となるように均一な帯電を行うことにより、上述したようなドラムゴーストをなくすようにしている。

一方、感光体上に形成された現像像を被転写材に転写を行うに際しては、どのような画像パターンに対しても転写装置から一定の電圧が印加されるため、そのときの転写電流は画像パターンが異なれば変動することとなる。すなわち、現像剤は絶縁性を有することから、現像剤量が多ければ負荷となって電流は流れにくくなり、現像剤量が少なければ用紙等の被転写材を介して多くの電流が感光体に流れる。そのため、感光体に流れる電流によって感光体の電位が部分的に異ることとなり、その感光体の電位差が帯電装置によって消去できなかった場合にドラムゴーストが発生する。例えば、被転写材の搬送方向に画像比率が異なった画像パターンの場合には、感光体に流れ込む電流量が変化して電位差を生じやすく、特に、搬送方向後方側の画像パターンがハーフトーンであった場合にドラムゴーストは顕著に表れる。

このようなドラムゴーストに対して、帯電バイアスにおけるＡＣ／ＤＣ重畳帯電のＡＣ成分Ｖｐｐ値およびＶｆ値（周波数値）を大きくする程、上述した、いわゆる「ならし」作用は大きくなる。また、帯電バイアスのＶｐｐ値およびＶｆ値が小さい程、ドラムゴーストに対する前記「ならし」作用は小さくなる。したがって、ドラムゴーストの問題を解決するために、帯電バイアスのＶｐｐ値とＶｆ値を予め充分に大きく設定しておくことも考えられるが、それらを過剰に設定すると、放電による感光体の削れを促進することとなり、特に感光体の長寿命化を達成する上での支障となる。

また、下記の特許文献１に開示された装置では、感光体の表面におけるゴースト電位を測定し、その測定したゴースト電位に応じて前露光量を変化させることによって感光体電位の除電を行うようにしている。しかしながら、例えばトナーがマイナス帯電で転写がプラスの出力をする場合において有機感光体を用いると、プラスの電荷が前露光では除電できなくなってしまい、ドラムゴーストが同様に発生してしまうという問題がある。

特開２０００−７５６７７号公報

そこで本発明は、感光体の長寿命化を図りつつドラムゴーストを良好になくして高画質な画像を容易に得ることができるようにした画像形成装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明にかかる画像形成装置では、電子写真感光体と、その電子写真感光体に当接する接触帯電部材に帯電バイアスを印加することで前記電子写真感光体の帯電を行なう帯電装置と、前記電子写真感光体の帯電処理面に形成された現像剤像を被転写材に移動させる転写装置と、を具備した画像形成装置において、前記転写装置に流れる電流値を検出する転写電流検出手段と、その転写電流検出手段により検出した転写電流に応じて前記帯電装置における帯電バイアスを切り換える帯電制御手段とを備え、前記帯電制御手段は、前記被転写材に画像を形成する画像形成モードおよび前記転写電流検出手段の検出結果に基づいて前記帯電バイアスを変更するように構成されている。

このような構成を有する現像装置によれば、帯電制御手段によって、そのときの画像形成モードおよび転写電流測定手段で測定した情報に基づいて電子写真感光体に対する帯電手段の帯電条件が制御され、ドラムゴースト対策用の帯電設定が必要なときにのみ実行されることから、帯電バイアスの電流値が無用に過剰状態にされることがなくなり、感光体の長寿命化が図られるとともに、電子写真感光体上のドラムゴーストが効率的に除去されて常に良好な画像が得られるようになっている。

以上説明したように本発明は、そのときの画像形成モードおよび転写電流測定手段で測定した情報に基づいて電子写真感光体に対する帯電手段の帯電条件を帯電制御手段によって制御し、帯電バイアスの電流値が無用に過剰状態にされることをなくして電子写真感光体の長寿命化を図るとともに、電子写真感光体上のドラムゴーストを効率的に除去して常に良好な画像が得られるように構成したものであるから、簡易な構成によって、高品位な画像を長期にわたって良好に得ることができ、画像形成装置の信頼性を低廉かつ大幅に向上させることができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
図１に示されているように、電子写真感光体としての感光ドラム１は、有機感光性の光導電層を備えたものであって、矢印Ｒ１方向（時計回り方向）に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動されるように構成されている。その感光ドラム１の周辺には、前記回転方向Ｒ１に沿って順に、帯電装置を構成する接触帯電ローラ２、露光装置３、現像装置４、転写ローラ（転写帯電器）５、静電分離帯電装置（分離帯電器）６、クリーニング装置７が配設されているとともに、被転写材Ｐの搬送方向において前記静電分離帯電装置７の下流側に定着装置８が配設されている。

このうち接触帯電ローラ２には、ＡＣ／ＤＣ重畳された帯電バイアス電源２ａが接続されており、その帯電バイアス電源２ａから前記接触帯電ローラ２に付与される帯電バイアスが前記感光ドラム１の外周表面に印加されることによって、当該接触帯電ローラ２と感光ドラム１との微小間隙に生じるコロナ放電現象に基づく放電生成物で感光ドラム１表面が均一に帯電されるようになっている。このようにして接触帯電ローラ２に付与される帯電バイアスは、後述する帯電制御装置３０によって適宜に切り換えられる構成になされている。

本実施形態では、前記接触帯電ローラ２を介して出力される帯電バイアス値が、以下の表１の通りに設定されている。

また、上述した露光装置３は、画像情報に応じた画像露光Ｌを、上述した接触帯電ローラ２により帯電処理された感光ドラム１表面に照射するものであって、レーザドライバー２０、レーザーダイオード２１、ポリゴンミラー２２、反射ミラー２３等を有している。すなわち、前記レーザドライバー２０に入力される画像情報の時系列電気デジタル画像信号に対応して（強度）変調されたレーザービームが、前記レーザーダイオード２１から出力され、ポリゴンミラー２２、反射ミラー２３を介して感光ドラム１の外周表面の光導電層に画像露光Ｌがなされ、入力された画像情報に対応した静電潜像が形成されるようになっている。

さらに、前記現像装置４は、現像剤担持体としての現像スリーブ４ａを備えており、現像装置４の現像容器内に収納されたトナー（１成分磁性現像剤）が前記現像スリーブ４ａの外周表面上に薄層状にコーティングされ、前記感光ドラム１上に形成された静電潜像に現像領域でトナーを付着させてトナー画像として顕像化する構成を備えている。

さらにまた、給紙カセット４０内には、記録紙等の被転写材Ｐが積層状に収納されており、給紙スタート信号に基づいて給紙ローラ４１が駆動されて、前記給紙カセット４０内の被転写材Ｐが１枚ずつ給紙され、搬送ローラ４２、紙パス４４、レジストローラ４３を通って、前記感光ドラム１と接触転写部材としての転写ローラ５との当接ニップ部である転写部位Ｔに所定のタイミングで導入される。すなわち、前記感光ドラム１上のトナー像の先端部が転写部位Ｔに到達するタイミングと転写材Ｐの先端部が転写部位Ｔに到達するタイミングとが同期するようにレジストローラ４３で転写材Ｐの搬送タイミングが制御されるようになっている。

転写部位Ｔに導入された被転写材Ｐは転写部位Ｔを狭持搬送されるが、その時、前記転写ローラ５には転写バイアス電源１１から所定の転写バイアスが印加される。転写ローラ５にはトナーと逆極性の転写バイアスが印加されることで転写部位Ｔにて感光ドラム１の外周表面上のトナー像が被転写材Ｐの表面に静電転写される。また、転写電流検出手段としての転写電流計１０によって、前記転写ローラ５と被転写材Ｐを介して感光ドラム１に流れる転写電流が検出される構成になされている。

本実施形態における前記転写ローラ５は、イオン導電系スポンジゴム（ＮＢＲゴム）の弾性層５ａと芯金５ｂから構成されており、抵抗値がＮ／Ｎ環境（２３℃、５０％ＲＨ）測定の２ｋｖ印加で９．０×１０^９のローラが用いられている。さらに、この転写ローラ５に付与される転写バイアスの電圧制御手段として、例えば特開平２−１２３３８５号公報に開示されているような、いわゆるＡＴＶＣ制御(Active Transfer Voltage Contorol)が採用されている。ＡＴＶＣ制御は、転写時に転写ローラ５に印加する電圧を最適化する手段であり、転写ローラ５の抵抗変動に起因する転写不良や紙跡などの発生を防止するために、前多回転工程中に転写ローラ５から感光ドラム１に所望の定電流電圧を印加し、その時の電圧値を保持することで転写ローラ５の抵抗値を測定し、その測定結果に応じて転写ローラ５に対して常時適正な転写電圧を印加するように制御する構成を備えたものである。

このようにして転写部位Ｔにおいてトナー像の転写を受けた被転写材Ｐは、感光ドラム１から分離搬送され、紙パス４５を通って定着装置８に搬送導入され、トナー像の加熱加圧定着工程を受ける。

一方、トナー像転写後の感光ドラム１の外周表面に残留している転写残トナーは、上述したクリーニング装置７によって除去される。また、感光ドラム１の外周表面上のドラムゴースト（残留電荷）は、上述した帯電装置としての接触帯電ローラ２から印加される交流成分により除去され、目標電位に均一に帯電されることとなる。

ここで、従来技術の欄でも述べたが、一回の画像形成工程ごとに感光ドラム１上に残留するドラムゴースト（残留電荷）は、前記接触帯電ローラ２から印加される帯電バイアスにおけるＡＣ／ＤＣ重畳帯電のＡＣ成分Ｖｐｐ値およびＶｆ値が大きい程、つまり帯電バイアスによる、いわゆる「ならし」による均一帯電の作用が大きい程、良好なレベルに抑えられ、帯電バイアスにおけるＡＣ／ＤＣ重畳帯電のＡＣ成分Ｖｐｐ値およびＶｆ値が小さい程、つまり帯電バイアスによる前記「ならし」による均一帯電の作用が小さい程、不良なレベルとなる傾向がある。これは、接触帯電ローラ２による除電作用の差によるものと考えられる。

ここで、転写電流とドラムゴーストとの関係を表した実験結果を図２（ａ）に示し、帯電設定とゴーストとの関係を表した実験結果を図２（ｂ）に示す。この図２を検討するにあたっての画像良否の判定には、図３（ａ）に示す原図パターンを用いた。すなわち、その図３（ａ）による原図パターンを用いて形成した画像モデルの一例が図３（ｂ）に示されているが、同図に表されているように、黒パッチの存在したところとしないところの濃度差がドラムゴーストとなり、その後のハーフトーン画像領域において濃度差となって現れている。

まず、図２（ａ）は、ドラムゴーストの転写電流値依存性を求めた実験結果であり、転写電流が高くなるほどドラムゴーストは悪化している。一方、図２（ｂ）に示されているように、接触帯電ローラ２から印加される帯電バイアスの帯電周波数を高くすることによってドラムゴーストが軽減される結果が得られた。帯電バイアスの周波数を高くすることで、電位の、いわゆる「ならし」作用が増大したものと考えられる。

したがって、ドラムゴーストの問題を解決するためには、帯電バイアスの帯電周波数を予め高めに設定しておくことが考えられるが、従来技術の欄でも説明したように、帯電バイアスの周波数を高くすると、感光ドラムの寿命に影響を与えることが解っており、感光ドラムの長寿命化とドラムゴーストの両立は困難となっている。そして、通常の画像形成装置においては、ランニングコストを考慮して帯電バイアスの周波数を低めに設定することが一般に行われている。

このような状況下において本実施形態では、前記転写ローラ５に接続された転写電流計１０で検出された転写電流値が帯電制御装置（ＣＰＵ）３０に出力されている。そして、その帯電制御装置３０において、前記転写電流計１０で検出された転写電流値を予め設定された基準電流値と比較し、転写電流値が基準電流値より大きい場合には、ゴースト対策帯電設定となるように前記接触帯電ローラ２に出力する帯電バイアスの周波数を大きくするように制御する構成が採用されている。

このような帯電制御装置３０を用いた帯電バイアス制御の一例を、図４に示すフローチャートを参照して説明する。

まず、これから開始するプリントモードが「文字モード」か、あるいはハーフトーンが多用される「グラフィックモード」かがユーザーによって選択される（ステップＳ１）。「グラフィックモード」が選択されない場合には、従来と同様な通常の帯電設定によって画像形成が行なわれる（ステップＳ２，Ｓ３）。これに対して「グラフィックモード」が選択された場合には（ステップＳ１のＹｅｓ）、一旦、従来と同様な通常の帯電設定で画像形成が開始され（ステップＳ４）、被転写紙Ｐが転写部Ｔに侵入してから転写電流の測定が開始される（ステップＳ５）。

転写電流の測定の結果、検出された転写電流値が６μＡ未満である場合には（ステップＳ６のＮｏ）、画像形成が終了しているか確認し（ステップＳ７）、終了していなければ（ステップＳ７のＮｏ）転写電流値の測定を続ける（ステップＳ５）。一方、検出された転写電流値が６μＡ以上であった場合には（ステップＳ６のＹｅｓ）、ドラムゴースト対策帯電設定へ移行して（ステップＳ８）、前記接触帯電ローラ２に印加する帯電バイアスの周波数を１４００Ｈｚに高めるように変更する。

このように本実施形態では、帯電制御手段３０によって、画像形成モードおよび転写電流測定手段としての転写電流計１０で測定された情報に基づいて感光ドラム１に対する接触帯電ローラ２の帯電条件が制御され、ドラムゴースト対策用の帯電設定が必要なときにのみ実行される。したがって、帯電バイアスの電流値が無用に過剰状態にされることがなくなり、感光ドラム１の長寿命化が図られるとともに、感光ドラム１上のドラムゴーストが効率的に除去され、常に良好な画像が得られる。

以上、本発明者によってなされた発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、帯電バイアスの周波数を変化させるように制御を行っているが、帯電バイアスの電流値またはそれらの両方を変化させるように制御することも可能である。

また、上述した実施形態は、１成分磁性現像剤を用いることを前提したものであるが、本発明は、１成分非磁性現像剤等を使用する場合にも適用することができ、安定した画像形成を行ない得ることが確かめられた。

さらに、上述した実施形態においては、画像形成モードがユーザーによって選択されているが、入力された画像データまたは読み取った画像データに基づいて装置本体部の制御装置が画像形成モードを判別するように制御させることも可能である。

以上述べた本発明にかかる画像形成装置は、複写機やプリンタなどを始めとして、多種多様な画像形成装置に対して広く適用することが可能である。

本発明を適用する画像形成装置の構造を模式的に表した概略構成図である。 ドラムゴーストの発生状態を表した表であって、（ａ）は転写電流とドラムゴースト画像との関係の実験結果を示し、（ｂ）は帯電周波数とドラムゴースト画像との関係の実験結果を示すものである。 ドラムゴースト画像サンプルのモデル図である。 本発明の一実施形態における帯電制御に基づく前露光量制御のフローチャートである。

符号の説明

１ 感光ドラム（電子写真感光体）
２ 接触帯電ローラ（帯電装置）
２ａ 帯電バイアス電源
３ 露光装置（露光手段）
４ 現像装置
５ 転写ローラ（転写装置）
１０ 転写電流計（転写電流測定手段）
３０ 帯電制御装置

Claims (3)

1. 電子写真感光体と、その電子写真感光体に当接する接触帯電部材に帯電バイアスを印加することで前記電子写真感光体の帯電を行なう帯電装置と、前記電子写真感光体の帯電処理面に形成された現像剤像を被転写材に移動させる転写装置と、を具備した画像形成装置において、
   前記転写装置に流れる電流値を検出する転写電流検出手段と、その転写電流検出手段により検出した転写電流に応じて前記帯電装置における帯電バイアスを切り換える帯電制御手段と、を備え、
   前記帯電制御手段は、前記被転写材に画像を形成する画像形成モードおよび前記転写電流検出手段の検出結果に基づいて前記帯電バイアスを変更するように構成されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記帯電制御手段は、前記帯電バイアスの周波数を変更するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記帯電制御手段は、前記帯電バイアスの電流値を変更するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
   

Images