JP2005266329A - 画像形成装置。 - Google Patents

Abstract

【課題】 環境変動や経時変化などによらず像担時体を所定の電位に安定して帯電する。【解決手段】 第２補助帯電器１２０に流れる電流とメイン帯電器１３０に流れる電流とを電流測定器１２８、１３８で測定し、この測定結果を基に、制御部１４０が第１補助帯電器１１０に印加する帯電バイアスと第２補助帯電器１２０に印加する帯電バイアスとを制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

公知の電子写真プロセスを適用した画像形成装置は、次のようなプロセスで記録媒体に画像を形成する。

電子写真感光体（以降、感光体と記す）を回転させながら、帯電手段で感光体を所定の電位に一様に帯電する。帯電した感光体に露光手段で露光し潜像を形成する。この潜像を現像手段で現像し、感光体上にトナー像を形成する。このトナー像は転写手段で記録媒体に転写し、そして、定着手段で記録媒体にトナー像を定着する。また、帯電手段で帯電を行う前に、クリーニング手段で転写後の残留トナーを除去し、除電手段で感光体を除電し電位を均一化する。

近年、画像形成装置の低コスト化や小型化等のため、様々な方式が考案されている。

例えば、帯電手段として、感光体に帯電部材を接触させ、この帯電部材に帯電バイアスを印加して帯電する接触帯電方式の帯電器が考案されている。また、除電手段、例えば、イレーズランプを設けないイレーズランプレス方式も考案されている。あるいは、転写後の残留トナーを除去するクリーニング手段として格別なクリーニング機構部を設けずに、現像手段において現像と残留トナーの回収とを同時に行う方式も考案されている。

さて、感光体の表面電位が感光体の１回転目と２回転目とで異なると、表面電位の違いが画像に表れる。特に、前述したイレーズランプを設けないイレーサーレス方式の場合、１回転目の履歴を除電し電位を均一化しないので、より顕著に表れやすい。また、前述した現像と残留トナーの回収とを同時に行う方式では、残留トナーには、転写前の画像の応じた履歴（パターン）が形成されており、この履歴箇所が帯電不良を起こし、２回転目の画像に影響を及ぼす。更に、残留トナーの履歴箇所が、静電潜像に影響を与え、やはり２回転目の画像に影響がでる。

このような原因で、感光体の２回転目以降に１回転目の履歴が画像に表れるゴースト現象が発生する。

よって、ゴースト現象の原因となる表面電位の変動を抑えるため、複数の前述した接触式の帯電器を備える方式が考案されている。具体的には、メイン帯電器の他に、感光体の回転方向に対して上流側に補助帯電器を設け、２段階で帯電を行う方法である。

また、前述した現像と残留トナーの回収とを同時に行う方式では、このような接触方式の補助帯電器は、転写後の残留トナーを一様に均し履歴を解消したり、残留トナーを一様に帯電し、現像での回収を効率的に行う役目も担っている。

更に、環境センサーによって、温湿度を測定し、測定結果に基づき補助帯電器の電圧を制御し、帯電部材の寿命や帯電性の向上を図り、上記ゴースト現象を防止する方法が提案されている。（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
特開２００１−３４３８６６ 特開２００２−０１４５６９

しかしながら、接触式の帯電方式では、環境変動以外にも経時的に帯電特性が変化していく。例えば、感光体上の残留トナー、特に、現像と残留トナーの回収とを同時に行う方式方式では、転写後の残留トナーがそのまま帯電部材に接触するため、残留トナーが徐々に帯電部材に付着していき、帯電特性に影響を与える。

しかし、上述した、特開２００１−３４３８６６、特開２００２−０１４５６９に記載の方法では、環境変動による対応はできても、このような残留トナーの付着等による経時的な帯電特性の変化には対応できなかった。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、環境変動や経時変化などによらず像担時体を所定の電位に安定して帯電することを目的とする。

請求項１に記載の画像形成装置は、回転する像担持体と、前記像担持体を所定の表面電位に帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体を露光し潜像を形成する露光手段と、前記潜像を現像し前記像担持体上にトナー像を形成する現像手段と、前記像担持体上の前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、を備える画像形成装置において、前記帯電手段は、前記像坦持体に接触して該像坦持体を所定の表面電位とする荷電装置と、前記像担持体の回転方向に対して、隣り合う前記荷電装置の下流側の前記荷電装置に流れる電流を測定する測定手段と、前記測定手段の測定結果に基づいて、上流側の前記荷電装置に印加する電圧を制御する制御手段と、を備えることを特徴としている。

請求項１に記載の画像形成装置は、像担持体を回転させながら、帯電手段で像担持体を所定の表面電位に帯電する。帯電後の像担持体を露光手段で露光し潜像を形成し、現像手段で潜像を現像し像担持体上にトナー像を形成する。像担持体上のトナー像は転写手段で記録媒体に転写される。

帯電手段は、像坦持体に接触して像坦持体を所定の表面電位とする複数の荷電装置で、像担時体を最終的に所定の表面電位に帯電している。

さて、例えば、像担持上の残留トナーの付着などの経時変化や環境変動などで、隣り合う荷電装置の上流側の荷電装置の性能が変動すると、上流側の荷電装置後の表面電位が変動する。このため、上流側の荷電装置後の像担持体の表面電位と下流側の荷電装置後の像担持体の表面電位との差が変化し、下流側の荷電装置に流れる電流が変化する。

したがって、下流側の荷電装置に流れる電流を測定手段によって測定することで、上流側の荷電装置後の像担持体の表面電位と下流側の荷電装置後の像担持体の表面電位との差、すなわち、上流側の荷電装置後の表面電位が判る。よって、この測定結果に基づいて、上流側の荷電装置に印加する電圧を制御手段で制御し、上流側の荷電装置後の像担持体の表面電位を一定に制御する。

このように、上流側の荷電装置後の像担持体の表面電位が一定となるため、下流側の荷電装置での帯電も安定して行え、下流側の荷電装置後の表面電位も安定する。

請求項２に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の構成において、前記上流側の荷電装置後の前記像担持体の表面電位の絶対値は、前記下流側の荷電装置後の該像担持体の表面電位の絶対値より高いことを特徴としている。

請求項２に記載の画像形成装置は、上流側の荷電装置後の像担持体の表面電位の絶対値は、下流側の荷電装置後の像担持体の表面電位の絶対値より高い。

このため、下流側の荷電装置への進入電位が表面電位より低い場合に比べて転写ゴーストが発生しにくい。特に、下流側の荷電装置がDC電圧のみを印加した、いわゆるDC接触帯電方式の場合は、下流側の荷電装置への進入電位のパターンが、そのまま表面電位の変動量となって画質欠陥を起こしやすいという問題があるが、安定した帯電を行うことができる。

また、下流側の荷電装置に、例えば、トナーなどの異物が付着し汚染されると、特に、低温低湿環境下において、異常放電による白点などの異常画像が発生しやすいという問題がある。しかし、上流側の荷電装置の表面電位の絶対値の方が高いので、下流側の荷電装置による放電量を微小にできる。このため下流側の荷電装置が汚染されても異常放電が起こりにくく、より長時間安定した電位を保つことができる。

なお、上流側の荷電装置後の像担持体の表面電位を高くしすぎると、上流側の荷電装置と感像担持体との間の放電が増え、放電生成物（放電時に発生するオゾンや窒素酸化物などの活性物質およびそれ等の反応生成物）が多く発生する。この放電生成物は像担持体の表面に付着し、特に高温高湿下において、像担持体の表面の電気抵抗を低下させる。このため、潜像が乱れ、画像ボケ（Ｄｅｌｅｔｉｏｎ）の原因となる。

しかし、下流側の荷電装置に流れる電流を測定手段で測定し、上流側の荷電装置に印加する電圧を制御するので、像担持体の表面電位を高くしすぎることがない。よって、放電生成物は増えない。

請求項３に記載の画像形成装置は、請求項１又は請求項２の構成において、前記荷電装置は、前記像担持体の所定の表面電位と逆極性の電圧を印加可能であることを特徴としている。

請求項３に記載の画像形成装置は、荷電装置は、像担持体の所定の表面電位と逆極性の電圧を印加可能である。

さて、逆極性の残留トナーが、上流側の荷電装置へ付着していくと、帯電特性が大きく影響を受ける。このため、上流側の荷電装置に印加する電圧を制御しても、下流側の荷電装置に流れる電流が所定の範囲に収まらなくなる。つまり、上流側の荷電装置後の表面電位を制御できなくなる。

このような状態となると、制御手段は、非画像形成時などの所定のタイミングで、逆極性の電圧を上流側の荷電装置に印加し、上流側の荷電装置に付着した逆極性の残留トナーを除去する。

請求項４に記載の画像形成装置は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の構成において、前記帯電手段の下流側に前記像担持体上の残留トナーをブレードで掻きとって回収するクリーニング機構を備えなていないことを特徴としている。

請求項４に記載の画像形成装置は、帯電手段の下流側に像担持体上の残留トナーをブレードで回収するブレードクリーニング機構を備えなていない。よって、残留トナーが除去されずに帯電手段に突入する。このため、残留トナーの影響により帯電性能が性能が変動する。このため、残留トナーにより帯電性能が影響を受け、帯電ムラが発生しやすい。

しかし、下流側の荷電装置に流れる電流を測定手段によって測定し、この測定結果に基づいて、上流側の荷電装置の電圧を制御手段で制御しているので、荷電装置の性能が変動しても、表面電位を一定に保つことができる。

また、ブレードクリーニング機構を備えていない場合、保持部材などに残留トナーを一時的に保持したのち所定のタイミングで像坦治体に吐き出し、中間転写体などに付着させ、中間転写体のクリーニング機構で回収する方式がある。

このような場合でも、帯電ムラが発生しにくい。更に、残留トナーを一時的に保持する保持部材として、帯電手段を使用することも可能である。

請求項５に記載の画像形成装置は、請求項４に記載の構成において、前記現像手段は、前記像担持体上の残留トナーを回収するクリーニング手段を兼用することを特徴としている。

請求項５に記載の画像形成装置は、現像手段は、像担持体上の残留トナーを回収するクリーニング手段を兼用している。

したがって、現像手段において現像と残留トナーの回収とが同時に行われるので、残留トナーを除去するクリーニング手段として格別なクリーニング機構部を設ける必要がない。よって、小型で低コストの画像形成装置である。また、残留トナーが廃トナーとなって廃棄されないので、環境的な面からも優れた画像形成装置である。

なお、このような、現像手段が像担持体上の残留トナーを回収するクリーニング手段を兼用する方式においては、残留トナーが除去されずに帯電手段に突入し、帯電性能が変動し、帯電ムラが発生しやすい。

しかし、下流側の荷電装置に流れる電流を測定手段によって測定し、この測定結果に基づいて、上流側の荷電装置の電圧を制御手段で制御しているので、荷電装置の性能が変動しても、表面電位を一定に保つことができる。よって、現像と残留トナーの回収とを同時に行う方式の画像形成装置であっても、表面電位を一定に保つことができる。

以上説明したように本発明によれば、環境変動や経時変化などによらず像担時体を所定の電位に一様に安定して帯電できる。

以下、本発明に係る画像形成装置を適用した一例として、公知の電子写真プロセスを適用したレーザープリンタについて図面を参照して説明する。なお、公知の電子写真プロセスとは、感光体に対する帯電、レーザ等の露光による潜像の形成、トナーによる潜像の現像を経て、感光体上に形成されたトナー像を記録紙などに転写し、そして、トナー像を記録紙に定着することで、画像を記録する一連のプロセスを言う。

図１は、本発明に係る一の実施形態のレーザープリンタ１１の概略構成を示している。レーザープリンタ１１は、公知の電子写真プロセスにより、外部装置から入力した画像情報に基づいてトナー像を形成し、この画像を記録紙Ｐに記録するものである。なお、以下の説明において、本発明の本質とは直接関係しないものについては、詳細な説明を省略する。

まず、レーザープリンタ１１の構成の概要と記録紙Ｐに画像の形成を行うプロセスの概要とを説明する。

図１に示すように、レーザープリンタ１１の内部の中央付近に、感光体ドラム２０が回転可能に配設されている。感光体ドラム２０は駆動手段（図示省略）により、矢印Ｋの方向に回転する。

感光体ドラム２０の表面は、感光体ドラム２０を４分割した左上部分に配設され、第１補助帯電器１１０、第２補助帯電器１２０、メイン帯電器１３０等からなる帯電機構３０によって、約−６００Ｖ（所望の最終表面電位Ｖ₀₃）に帯電される。帯電後、感光体ドラム２０の上方に配置された光走査装置５２から出射されたレーザービームＬＢによって露光が行われ、画像情報に応じた潜像が感光体ドラム２０の表面に形成される。現像器５４の現像ローラ５６には、所定の極性（本実施形態では−極性）に帯電したトナーが担持されている。感光体ドラム２０の表面に形成された潜像は、現像ローラ５６に現像バイアスをかけることで現像されトナー像となる。そして、感光体ドラム２０上に形成されたトナー像が転写ローラ５８と感光体ドラム２０とのニップ部に送られる。

一方、レーザープリンタ１１の下部には、記録紙Ｐが収容された給紙カセット６０が配置されている。記録紙Ｐは、ピックアップローラ６２により送り出され、搬送ローラ６４によって搬送される。そして、レジストローラ６８により所定のタイミングで転写ローラ５８と感光体ドラム２０とのニップ部に送られる。

転写ローラ５８には前述したトナーの所定の電位と逆極性（本実施形態では＋極性）の電圧が印加され、感光体ドラム２０のトナー像は記録紙Ｐに転写される。トナー像が転写した記録紙Ｐは定着器７０に送られる。定着器７０は熱と圧力とで記録紙Ｐにトナー像を定着する。トナー像が定着した記録紙Ｐは、レーザープリンタ１１の左部の排紙トレイ７２に排紙される。

さて、トナー像は転写ローラ５８で記録紙Ｐに全ては転写されずに、一部は感光体ドラム２０に残留トナーとして残る。しかし、本実施形態のレーザープリンタ１１では、残留トナーを除去する格別なクリーニング機構部を待たずに、現像器５４の現像ローラ５６の現像バイアスの設定条件を最適化することで、現像器５４で現像と残留トナーの回収とが同時に行われている。

したがって、残留トナーを除去するクリーニング手段として格別なクリーニング機構部を設けていないので、小型で低コストのレーザープリンタ１１となっている。また、残留トナーが廃トナーとなって廃棄されないので、環境的な面からも優れたレーザープリンタ１１となっている。

更に、帯電機構３０で帯電する前に、感光体ドラム２０の表面を除電し電位を均一化するイレーズランプ等の除電手段も設けられてない。よって、更に小型で低コストとなっている。

つぎに、帯電機構３０について説明する。

図１に示すように、感光体ドラム２０の回転方向に対して、上流側から順番に、第１補助帯電器１１０、第２補助帯電器１２０、メイン帯電器１３０と並んで配置されている。

第１補助帯電器１１０は、導電性の繊維をブラシ状に形成した、所謂ファーブラシ１１４を、感光体ドラム２０の回転軸方向に長い板金１１２に導電性を有する接着剤で貼り付けられた固定型ファーブラシとされている。そして、ファーブラシ１１４の先端部が感光体ドラム２０に接触するように板金１１２が、図示ない持具に固定されている。また、板金１１２は、第１補助帯電器電源１１６に繋がっており、第１補助帯電器１１０に帯電バイアスＶｃ₀₁として、ＤＣ−８００Ｖが印加される。

第２補助帯電器１２０は、感光体ドラム２０の回転軸方向に長い金属製のシャフト１２２の周面に、第１補助帯電器１１０と同様の導電性の繊維からなるファーブラシ１２４が、導電性を有する接着剤で貼り付けられた回転型ファーブラシとされている。そして、ファーブラシ１２４の先端部が感光体ドラム２０に接触するように、シャフト１２２が回転自在に、図示ない持具に取り付けられている。また、回転駆動手段（図示省略）によって、矢印Ｔ１方向に回転する。なお、ファーブラシ１２４の先端の周速は感光体ドラム２０の周速より速い。また、シャフト１２２は、第２補助帯電器電源１２６に電流測定器１２８を介して繋がっている。そして、第２補助帯電器電源１２６によって第２補助帯電器１２０に帯電バイアスＶｃ₀₂として、ＤＣ−１２００Ｖが印加されると共に、電流測定器１２８により第２補助帯電器１２０に流れる電流Ｉｃ₀₂が測定される。

メイン帯電器１３０は、感光体ドラム２０の回転軸方向に長い金属製のシャフト１３２に、カーボン、イオン導電性剤等により、その抵抗を約１×１０⁵〜１×１０¹²Ωの範囲で調節した半導電性の弾性層１３４を設けた半導電性ローラとされている。そして、弾性層１３４を感光体ドラム２０に押し当てニップが形成されるように、シャフト１３２が図示ない持具に回転自在に取り付けられている。なお、感光体ドラム２０の回転に伴い、メイン帯電器１３０も矢印Ｔ２方向に従動回転する。また、シャフト１３２は、メイン帯電器電源１３６に電流測定器１３８を介して繋がっている。そして、メイン帯電器電源１３６によってメイン帯電器１３０には、ＡＣ１８００Ｖ_pp（サイン波、Ｐｅａｃｋ ｔｏ Ｐｅａｋ１８００Ｖ、周波数１０００Ｈｚ）にＤＣ−６００Ｖを重畳した帯電バイアスＶｃ₀₃が印加されると共に、電流測定器１３８によってメイン帯電器１３０に流れるＤＣ成分の電流Ｉｃ₀₃が測定される。

なお、帯電バイアスＶｃ₀₁、Ｖｃ₀₂は可変である。また、帯電バイアスＶｃ₀₁、Ｖｃ₀₂、Ｖｃ₀₃、はいずれもＤＣ＋６００も印加可能となっている。

第１補助帯電器電源１１６、第２補助帯電器電源１２６、メイン帯電器電源１３６は、制御部１４０に繋がっている。制御部１４０は、第１補助帯電器１１０、第２補助帯電器１２０、メイン帯電器１３０に印加する帯電バイアスＶｃ₀₁，Ｖｃ₀₂，Ｖｃ₀₃の電圧を制御する。

更に、電流測定器１２８，１３８も制御部１４０に繋がっており、第２補助帯電器１２０及びメイン帯電器１３０に流れる電流Ｉｃ₀₂、Ｉｃ₀₃の測定結果が、制御部１４０に送られる。詳細は後述するが、この測定結果に基づいて、制御部１４０は、第１補助帯電器１１０、第２補助帯電器１２０に印加する帯電バイアスＶｃ₀₁，Ｖｃ₀₂の電圧を制御する。

つぎに、本実施の形態のレーザープリンタ１１の作用を説明する。

前述したように、帯電機構３０によって、感光体ドラム２０の表面を約−６００Ｖ（最終表面電位Ｖ₀₃）に帯電する。感光体ドラム２０の表面電位が変動すると、この表面電位の変動によって、かぶりが発生したり、潜像に影響がでたりする。

例えば、感光体ドラム２０の１回転目と２回転目とで表面電位が異なり、感光体ドラム２０の２回転目以降に１回転目の画像（露光部）の履歴が画像に表れるゴースト現象がある。特に、前述したようにイレーズランプを設けていない場合、１回転目の履歴を除電し電位を均一化しないので、ゴースト現象がより顕著に表れやすい。

よって、感光体ドラム２０の最終表面電位Ｖ₀₃を常に均一に一定とする必要がある。このため帯電機構３０は、以下のような方法で、感光体ドラム２０を最終表面電位Ｖ₀₃に、一様、かつ一定に帯電している。

図２に示すように、先ず、第１補助帯電器１１０に帯電バイアスＶｃ₀₁として、ＤＣ−８００Ｖを印加する。感光体ドラム２０の表面は、約−２５０Ｖに帯電する。なお、第１補助帯電器１１０後の表面電位を第１表面電位Ｖ₀₁とする。

つぎに、第２補助帯電器１２０に帯電バイアスＶｃ₀₂として、ＤＣ−１２００Ｖを印加する。感光体ドラム２０の表面は、約−６５０Ｖに帯電する。なお、第２補助帯電器１２０後の表面電位を第２表面電位Ｖ₀₂とする。

最後に、メイン帯電器１３０に、帯電バイアスＶｃ₀₃（ＡＣ１８００ＶｐｐにＤＣ−６００Ｖを重畳）を印加し、最終的に感光体ドラム２０の表面を−６００Ｖに一様に帯電する。なお、メイン帯電器１３０後の表面電位を最終表面電位Ｖ₀₃とする。

このように複数の帯電器で多段階で帯電するので、安定して一様に帯電することができる。

また、第２表面電位Ｖ₀₂の絶対値（６５０）は、最終表面電位Ｖ₀₃の絶対値（６００）より大きい。このような、電位関係とすると、下流側のメイン帯電器１３０への進入電位（第２表面電位Ｖ₀₂）が表面電位（最終表面電位Ｖ₀₃）より低い場合に比べて転写ゴーストが発生しにくい。

また、下流側のメイン帯電器１３０に、例えば、トナーなどの異物が付着し汚染されると、特に、低温低湿環境下において、異常放電による白点などの異常画像が発生しやすいという問題がある。しかし、上流側の第２補助帯電器１２０の表面電位の絶対値の方が高いので、下流側のメイン帯電器１３０による放電量を微小にできる。このため下流側のメイン帯電器１３０が汚染されても異常放電が起こりにくく、より長時間安定して、最終表面電位Ｖ₀₃（−６００Ｖ）に保つことができる。

さて、前述したように、トナー像は転写ローラ５８で記録紙Ｐに全ては転写されずに、一部は感光体ドラム２０に残留トナーとして残る。また、本実施形態のレーザープリンタ１１では、残留トナーを除去する格別なクリーニング機構を待たずに、現像器５４の現像ローラ５６の現像バイアスの設定条件を最適化することで、現像器５４で現像と残留トナーの回収とが同時に行われている。したがって、転写されずに感光体ドラム２０に残った残留トナーは、そのまま帯電機構３０に送られる。（図１参照）。

残留トナーは、転写前のトナー像に応じた履歴（パターン）を形成している。しかし、第１補助帯電器１１０を通過する際、ファーブラシ１１４で均され、均一化される。よって、履歴（パターン）が解消される。

第１補助帯電器１１０には、帯電バイアスＶｃ₀₁として、ＤＣ−８００Ｖが印加されている。したがって、残留トナーの内、正極性（本実施形態は−極性であり、帯電バイアスＶｃ₀₁と同極性）は、そのまま通過する。残留トナーの内、逆極性（本実施形態は＋極性）や帯電量の低い残留トナーは、第１補助帯電器１１０のファーブラシ１１４に付着し一時保持された後、正極性（−極性）に再帯電し、感光体ドラム２０に付着する。

第１補助帯電器１１０によって、正極性（本実施形態は−極性）に揃えられた残留トナーは、第２補助帯電器１２０に送られる。また、第２補助帯電器１２０には、帯電バイアスＶｃ₀₂、ＤＣ−６５０Ｖが印加されている。よって、正極性（−極性）の残留トナーは、第２補助帯電器１２０との間には斥力が働くので、正極性の残留トナーは、第２補助帯電器１２０を摺り抜ける。

しかし、第１補助帯電器１１０で捕獲されず、正極に帯電できなかった逆極性の残留トナーは、第２補助帯電器１２０のファーブラシ１１４に付着し一時保持された後、正極性（−極性）に再帯電し、感光体ドラム２０に付着する。このように、第１補助帯電器１１０と第２補助帯電器１２０とで、２段階で残留トナーを正極性に帯電するので、逆極性の残留トナーは、第２帯電器から下流には送られない。

また、転写前のトナー像に応じた履歴（パターン）も再度、第２補助帯電器１２０のファーブラシ１２４で均され均一化される。よって、履歴（パターン）も完全に解消される。

第１補助帯電器１１０、第２補助帯電器１２０によって、正極性（−極性）に揃えられた残留トナーは、メイン帯電器１３０に送られる。

メイン帯電器１３０には、帯電バイアスＶｃ₀₃（ＡＣ１８００Ｖｐｐ＋ＤＣ−６００Ｖ）が印加されている（正極性の残留トナーと同極性であるＤＣ−６００Ｖにオフセットされている。）よって、メイン帯電器１３０との間には斥力が働くので、正極性の残留トナーはメイン帯電器１３０を摺り抜ける。

なお、前述したように、転写前のトナー像に応じた履歴（パターン）も完全に解消されているので、履歴部分の電位が低下する帯電ムラは発生しない。よって、帯電ムラによる異常画像（ゴースト現象）は発生しない
その後、残留トナーは、光走査装置５２から出射されるレーザービームＬＢの露光箇所を通過する。

前述したように、残留トナーは、履歴が完全に解消されているので、履歴部分が露光を遮断することによる露光ムラも発生しない。よって露光ムラによる異常画像（ゴースト現象）も発生しない。

そして、正極性（−極性）の残留トナーは、現像部に送られ、現像器５４の現像ローラ５６の現像バイアスの設定条件を最適化することで、現像と同時に回収される。なお、前述したように、第１補助帯電器１１０と第２補助帯電器１２０とで、正極性の残留トナーのみが送られてくるので、現像器５４に安定して回収される。

さて、転写されずに残った残留トナーの内、第１補助帯電器１１０、第２補助帯電器１２０に一時保持されている逆極性（＋極性）の残留トナーの付着量は徐々に増加していく。このため、第１補助帯電器１１０、第２補助帯電器１２０の性能に影響を受ける。

残留トナーの付着量の増加などで第１補助帯電器１１０の帯電性能に影響を受けると第１表面電位Ｖ₀₁が変動する。

例えば、図３に示すように、第１表面電位Ｖ₀₁が−２５０Ｖから−１５０Ｖに変動すると第２補助帯電器１２０後の第２表面電位Ｖ₀₂、−６５０Ｖとの電位差が、４００Ｖから５００Ｖと大きくなる。

このように第１表面電位Ｖ₀₁と第２表面電位Ｖ₀₂との電位差が大きくなると、第２補助帯電器１２０は、第１表面電位Ｖ₀₁の変動分、つまり１００Ｖ分、多く帯電する必要がある。よって、その分、第２補助帯電器１２０に流れる電流Ｉｃ₀₂が増加する。したがって、電流Ｉｃ₀₂を電流測定器１２８で測定することで、第１表面電位Ｖ₀₁と第２表面電位Ｖ₀₂との電位差がわかる。つまり、電流Ｉｃ₀₂を測定することで、第１表面電位Ｖ₀₁を検知できる。

そこで、電流測定器１２８で測定した電流Ｉｃ₀₂の測定結果を制御部１４０に送り、この測定結果を基に、制御部１４０が帯電バイアスＶｃ₀₁を制御し、第２表面電位Ｖ₀₂を一定に制御する。

例えば、前述した第１表面電位Ｖ₀₁が−２５０Ｖから−１５０Ｖに変動すると、第１補助帯電器１１０に帯電バイアスＶｃ₀₁を、ＤＣ−８００ＶからＤＣ−９５０Ｖに変更し、所望の表面電位Ｖ₀₁、−２５０Ｖとなるように制御する。

このように、第１補助帯電器１１０の帯電性能に影響を受けても、第１補助帯電器１１０後の第１表面電位Ｖ₀₁が一定に制御されるため、所望の第２表面電位Ｖ₀₂も一定となり、更に、所望の最終表面電位Ｖ₀₃も一定に保つことができる。

同様に、残留トナーの付着量の増加などで第２補助帯電器１２０の帯電性能も影響を受け、第２表面電位Ｖ₀₂が変動し、第２表面電位Ｖ₀₂と最終表面電位Ｖ₀₃との電位差も変動する。よって、メイン帯電器１３０に流れるＤＣ成分の電流Ｉｃ₀₃を電流測定器１２８で測定し、その測定結果に基づいて制御部１４０が帯電バイアスＶｃ₀₂を制御し、第２表面電位Ｖ₀₂を制御する。

したがって、第２補助帯電器１２０の帯電性能に影響を受けても、第２補助帯電器１２０後の表面電位Ｖ₀₂は一定となるため、所望の最終表面電位Ｖ₀₃も一定に保つことができる。

さて、転写されずに残った逆極性（＋極性）の残留トナーが、第１補助帯電器１１０、第２補助帯電器１２０に増加しつづけると、帯電性能が大きく影響を受け、帯電バイアスＶｃ₀₁、Ｖｃ₀₂を制御しても、電流Ｉｃ₀₂、Ｉｃ₀₃の測定値が所定の範囲に収まらなくなる。つまり、第１表面電位Ｖ₀₁、第２表面電位Ｖ₀₂を制御できなくなる。

このような状態となると、制御部１４０は、非画像形成時などの所定のタイミングで、逆極性の帯電バイアス、本実施形態では、＋６００Ｖを、第１補助帯電器１１０、第２補助帯電器１２０に印加し、第１補助帯電器１１０、第２補助帯電器１２０と感光体ドラム２０との間の電界の向きを逆にして、逆極性（＋極性）の残留トナーを感光体ドラム２０に吐き出し、第１補助帯電器１１０、第２補助帯電器１２０に付着した逆極性（＋極性）の残留トナーを除去する。

なお、このとき、メイン帯電器１３０も逆極性の帯電バイアス、＋６００を印加し、逆極性（＋極性）の残留トナーの付着を防止する。

この逆極性（＋極性）の残留トナーは、現像部に送られ、現像器５４の現像ローラ５６の現像バイアスの設定条件を最適化し、現像器５４に回収される。

このように、第１表面電位Ｖ₀₂、第２表面電位Ｖ₀₂は、逆極性（＋極性）の残留トナーの付着量増加によらずに安定する。よって、所望の最終表面電位Ｖ₀₃も安定する。

さて、前述したように、第２表面電位Ｖ₀₂の絶対値（６５０）は、最終表面電位Ｖ₀₃の絶対値（６００）より大きい。しかし、第２表面電位Ｖ₀₂（の絶対値）を高くしすぎると、第２補助帯電器１２０のファーブラシ１２４と感光体ドラム２０との間の放電が増え、放電生成物（放電時に発生するオゾンや窒素酸化物などの活性物質およびそれ等の反応生成物）が多く発生する。この放電生成物は感光体ドラム２０の表面に付着し、特に高温高湿下において、感光体ドラム２０の表面の電気抵抗を低下させる。このため、潜像が乱れ、画像ボケ（Ｄｅｌｅｔｉｏｎ）の原因となる。特に、クリーニング手段としてクリーニングブレードを設けずに、現像器において現像と回収とを同時に行う方式では、このような感光体ドラム上の放電生成物をクリーニングブレードで除去できないので、影響が大きい。

また、例えば、環境変動を測定し、その測定結果に基づいてのみ、第２補助帯電器１２０の帯電バイアスＶｃ₀₂を制御すると、低温低湿時に第２表面電位Ｖ₀₂（の絶対値）が高くなり過ぎ、放電生成物が多く発生する。

しかし、上述したように、レーザープリンタ１１は、現像と残留トナーの回収とを同時に行う方式を採用しているが、電流Ｉｃ₀₃を電流測定器１２８で測定し、第２表面電位Ｖ₀₂の変動を検知しているので、帯電バイアスＶｃ₀₂を高くしすぎ、放電生成物が増えることはない。よって、画像ボケ（Ｄｅｌｅｔｉｏｎ）も発生しない。

以上説明したように、本実施形態のレーザープリンタ１１は、第２補助帯電器１２０に流れる電流Ｉｃ₀₂とメイン帯電器１３０に流れる電流Ｉｃ₀₃とを電流測定器１２８、１３８で測定し、この測定結果を基づき、制御部１４０が第１補助帯電器１１０に印加する帯電バイアスＶｃ₀₁と第２補助帯電器１２０に印加する帯電バイアスＶｃ₀₂とを制御し、残留トナーの付着量によらず、第１表面電位Ｖ₀₁、第２表面電位Ｖ₀₂を安定させているので、感光体ドラム２０を所定の最終表面電位Ｖ₀₃に安定して帯電できる。また、このため、１回転目の履歴が画像に表れるゴースト現象も防止されている。

なお、上記説明では、第１補助帯電器１１０後の第１表面電位Ｖ₀₁及び第２補助帯電器１２０後の第２表面電位Ｖ₀₂の変動は、残留トナーの付着量の増加による影響で説明しているが、その他の原因による第１表面電位Ｖ₀₁、第２表面電位Ｖ₀₂の変動に対しても本発明は有効である。例えば、環境変動、第１補助帯電器１１０のファーブラシ１１４及び第２補助帯電器１２０のファーブラシ１２４のへたり（永久変形）による劣化などに対しても本発明は有効である。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態では、帯電機構３０には、感光体ドラム２０の回転方向に対して、上流側から順番に、第１補助帯電器１１０、第２補助帯電器１２０、メイン帯電器１３０が並んで配置されていたが、これに限定されない。例えば、第１補助帯電器１１０又は第２補助帯電器１２０のどちらか一方とメイン帯電器１３０とで構成されていてもよい。又は、第３、第４、あるいは、それ以上の補助帯電器を備える構成であっても良い。

また、第１補助帯電器１１０、第２補助帯電器１２０、メイン帯電器１３０の構成もファーブラシや半導電性ローラに限定されない。帯電部材を感光体ドラム２０に接触させて帯電する接触方式の帯電器であれば良い。

また、例えば、上記実施の形態では、転写後の残留トナーを除去する格別なクリーニング機構を待たずに、現像器５４の現像ローラ５６の現像バイアスの設定条件を最適化することで、現像器５４で現像と残留トナーの回収とが同時に行われる方式のレーザープリンタ１１となっているが、これに限定されない。

例えば、クリーニングブレードを転写ローラ５８と帯電機構３０と間の感光体ドラム２０（図１参照）に当接させ、転写後の残留トナーを除去する構成であっても良い。なお、この場合、上記実施の形態のように転写されずに残った残留トナーが多量に帯電機構３０に送られることは無い。しかし、転写後の残留トナーをクリーニングブレードで完全に除去することはできず、やはり、一部の残留トナー（例えば、トナーに含まれる疎水性シリカなどの外添剤）はクリーニングブレードを摺りぬける。よって、現像と残留トナーの回収とを同時に行う方式以外の画像形成装置に対しても、本発明は有効である。

また、例えば、上記実施の形態では、帯電機構３０で帯電する前に、感光体ドラム２０を除電し電位を均一化するイレーズランプ等の除電手段を設けてないが、これに限定されない。例えば、転写ローラ５８と帯電機構３０と間の感光体ドラム２０にイレーズランプで露光して除電し、表面電位を均一化した後、帯電する構成であっても良い。このような構成の場合は、１回転目と２回転目との表面電位の差によるゴースト現象は起きにくいが、環境変動や転写後の残留トナーの影響等による帯電性能への影響は、イレーズランプの有無に関係なく発生する。よって、イレーズランプ等の除電手段を設けた画像形成装置に対しても、本発明は有効である。

また、像担持体は、電子写真感光体に限らず、静電記録誘電体であっても良い。なお、この場合は、静電記録誘電体の表面を所定の電位に帯電した後、潜像形成手段として除電針ヘッド、電子銃などを用いて、選択的に除電して潜像を形成する。

また、本発明が適用される画像形成装置は、プリンタに限らず、複写機、ファクシミリ、あるいは、複合機等であってもよい。

本発明の一の実施形態に係るレーザープリンタの内部を模式的に示した図である。 第１補助帯電器、第２補助帯電器、メイン帯電器に印加される電圧と感光体ドラムの表面電位との関係を説明する説明図である。 第１補助帯電器後の表面電位の変動と第１補助帯電器後の表面電位との関係を説明する説明図である。

符号の説明

１１ レーザープリンタ（画像形成装置）
２０ 感光体ドラム（像担持体）
３０ 帯電機構（帯電手段）
５２ 光走査装置（潜像形成手段）
５４ 現像器（現像手段）
５８ 転写ローラ（転写手段）
１１０ 第１補助帯電器（荷電装置）
１２０ 第２補助帯電器（荷電装置）
１２８ 電流測定器（測定手段）
１３０ メイン帯電器（荷電装置）
１３８ 電流測定器（測定手段）
１４０ 制御部（制御手段）

Claims (5)

1. 回転する像担持体と、
   前記像担持体を所定の表面電位に帯電する帯電手段と、
   帯電後の前記像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、
   前記潜像を現像し前記像担持体上にトナー像を形成する現像手段と、
   前記像担持体上の前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
   を備える画像形成装置において、
   前記帯電手段は、
   前記像坦持体に接触して該像坦持体を所定の表面電位とする複数の荷電装置と、
   前記像担持体の回転方向に対して、隣り合う前記荷電装置の下流側の荷電装置に流れる電流を測定する測定手段と、
   前記測定手段の測定結果に基づいて、上流側の荷電装置に印加する電圧を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記上流側の荷電装置後の前記像担持体の表面電位の絶対値は、前記下流側の荷電装置後の該像担持体の表面電位の絶対値より高いことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記荷電装置は、前記像担持体の所定の表面電位と逆極性の電圧を印加可能であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記帯電手段の下流側に前記像担持体上の残留トナーをブレードで掻きとって回収するブレードクリーニング機構を備えなていないことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記現像手段は、前記像担持体上の残留トナーを回収するクリーニング手段を兼用することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。

Images