(57)【要約】【課題】像担持体上の表面電位を均一化し，良好な画像が得られる画像形成装置を提供すること。【解決手段】画像形成装置は，トナー像を担持する感光体ドラムを有し，その感光体ドラムの周囲には，その回転方向に沿って，帯電装置，現像器，転写装置，荷電制御部材が順次配置されている。そして，帯電装置の印加バイアスは，帯電装置への印加バイアスの最大値ＶｃMAX と感光体ドラムの表面電位の最大値ＶｏMAX との電位差が帯電装置の放電開始電圧Ｖthよりも大きくなるように設定される。【選択図】            図３
2006259197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体と，前記像担持体の表面を所定の帯電させる帯電部材と，前記像担持体が担持するトナー像を被転写材に転写する転写部材とを有する画像形成装置において，
前記転写部材よりも下流でかつ前記帯電部材よりも上流に位置し，前記像担持体上のトナーに電荷を付与する荷電部材を有し，
前記帯電部材への印加バイアス値は，次の条件（１）を満たすことを特徴とする画像形成装置。
｜ＶｃMAX｜−｜ＶｏMAX｜＞｜Ｖth｜  （１）
ＶｃMAX ：前記帯電部材への印加バイアスの最大値
ＶｏMAX ：前記荷電部材の通過後であって前記帯電部材の通過前の，前記像担持体の表面電位の最大値
Ｖth：前記帯電部材の放電開始電圧
【請求項２】
請求項１に記載する画像形成装置において，
前記荷電部材は，前記転写部材よりも下流でかつ前記帯電部材よりも上流に，少なくとも２つ配置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する画像形成装置において，
前記帯電部材よりも下流でかつ前記転写部材よりも上流に位置し，前記像担持体上にトナーを付与する機能および前記像担持体上にあるトナーを回収する機能を備えた現像部材を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，電子写真方式にて画像を形成する画像形成装置に関する。さらに詳細には，転写後の像担持体上に残余する現像剤（以下，「残留トナー」とする）の帯電量を制御するための荷電部材を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から，電子写真方式の画像形成装置では，廃トナーの低減や装置のコンパクト化等を目的として，現像装置にて現像とクリーニングとを併せて行う方式（以下，「現像同時クリーニング方式」とする）のものが実用化されている（例えば，特許文献１）。この現像同時クリーニング方式の画像形成装置では，像担持体上の残留トナーを現像装置にて回収する。
【０００３】
この現像同時クリーニング方式の画像形成装置では，残留トナーの帯電量の調整が重要となる。すなわち，残留トナーには，転写の履歴を受けたものや，カブリトナー等の逆極性のトナーも多く含まれる。そして，逆極性の残留トナーや帯電量が低い残留トナーをそのまま帯電部に送ると，帯電装置が残留トナーを回収してしまう。そのため，帯電装置が汚染される。特に，ローラ型等の接触帯電装置の場合，帯電装置が汚染され易い。
【０００４】
そこで，現像同時クリーニング方式の画像形成装置では，残留トナーの付着量および荷電量の調整を行うために荷電制御部材が設けられている。この荷電制御部材は，画像形成プロセス中，転写部から帯電部までの間に位置し，所定のバイアスを印加することにより，転写部で転写されなかった残留トナーの電荷（極性）を均一にしている。すなわち，残留トナーに含まれる逆極性のトナーを正規極性にシフトさせ，帯電装置での回収を回避している。
【特許文献１】特許第３１１３８０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら，前記した従来の画像形成装置には，次のような問題があった。すなわち，荷電制御部材によるバイアス電圧により，像担持体上の残留トナーへの電荷付与とともに，像担持体の表面も所定の電位に帯電することになる。つまり，荷電制御部材は，残留トナーの帯電量制御機能とともに像担持体の予備帯電機能も兼ねている。この予備帯電の際，像担持体の表面電位には帯電ムラ（電位リップル）が生じる。そして，この帯電ムラに起因して帯電装置での帯電が不均一となり，濃度ムラ等の画像不良が発生する。
【０００６】
本発明は，前記した従来の画像形成装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，像担持体上の表面電位を均一化し，良好な画像が得られる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題の解決を目的としてなされた画像形成装置は，トナー像を担持する像担持体と，像担持体の表面を所定の帯電させる帯電部材と，像担持体が担持するトナー像を被転写材に転写する転写部材とを有する画像形成装置であって，転写部材よりも下流でかつ帯電部材よりも上流に位置し，像担持体上のトナーに電荷を付与する荷電部材を有し，帯電部材への印加バイアス値は，次の条件（１）を満たしていることを特徴としている。
｜ＶｃMAX｜−｜ＶｏMAX｜＞｜Ｖth｜  （１）
条件（１）中，ＶｃMAX は帯電部材への印加バイアスの最大値を，ＶｏMAX は荷電部材の通過後であって帯電部材の通過前の，像担持体の表面電位の最大値を，Ｖthは帯電部材の放電開始電圧を，それぞれ意味する。
【０００８】
本発明の画像形成装置は，帯電部材よりも上流の位置に，像担持体上のトナーに電荷を付与する荷電部材を設けている。この荷電部材により，転写後に像担持体上に残留する残留トナーの帯電量を制御することができ，帯電部材の汚染を回避することができる。また，帯電部材への印加バイアスを，上記条件（１）を満たす値とする。すなわち，帯電部材への印加バイアスの最大値ＶｃMAX と像担持体の表面電位の最大値ＶｏMAX との電位差を帯電部材の放電開始電圧Ｖthよりも大きくなるように設定する。これにより，荷電部材による帯電ムラに関係なく，帯電部材にて確実に放電を起こすことができる。従って，帯電部材にて帯電ムラが吸収され，像担持体の均一な帯電が可能となる。
【０００９】
なお，像担持体の表面電位の帯電ムラ△Ｖｏの大きさは，荷電部材への印加バイアスや，荷電部材の形態あるいは材質によって異なる。
【００１０】
また，本発明の画像形成装置の荷電部材は，転写部材よりも下流でかつ帯電部材よりも上流に，少なくとも２つ配置されていることとするとよりよい。すなわち，複数の荷電部材を配置することにより，残留トナーの帯電量の調整および付着量の調節を詳細に行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば，帯電部材への印加バイアスを上記条件（１）を満たすように設定することにより，像担持体の表面電位の電位リップルを帯電部材にて確実に吸収することができる。よって，像担持体上の表面電位を均一化し，良好な画像が得られる画像形成装置が実現している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下，本発明にかかる画像形成装置を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，タンデム型のカラープリンタに本発明を適用したものである。
【００１３】
本形態の画像形成装置は，タンデム方式のフルカラープリンタであり，図１に示すように並列に配置された４つの画像形成ユニットを有するものである。具体的に，本形態のカラープリンタ１００は，４色の画像形成ユニット１Ｋ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｙを有している。また，その他に中間転写ベルト８，２次転写ローラ９，クリーニングブレード１０等を有している。各画像形成ユニットは，中間転写ベルト８上に各色の画像を形成するものである。各画像形成ユニットは，画像形成ユニット１Ｋがブラック（Ｋ），画像形成ユニット１Ｃがシアン（Ｃ），画像形成ユニット１Ｍがマゼンタ（Ｍ），画像形成ユニット１Ｙがイエロー（Ｙ）の各色に対応している。なお，各画像形成ユニットの配置は上記の順序に限定されるものではない。
【００１４】
また，画像形成ユニット１Ｋは，図２に示すようにトナー像を担持する感光体ドラム２を有している。感光体ドラム２は，図２中の矢印方向に一定の速度で回転するようになっている。また，感光体ドラム２の周囲には，その回転方向に沿って，帯電装置３，現像器４，転写装置５，荷電制御部材６が順次配置されている。なお，帯電装置３と現像器４との間には，潜像が形成される露光部が設けられている。その他の画像形成ユニットについても同様の構成となっている。
【００１５】
帯電装置３は，感光体ドラム２の表面を均一に帯電させるものである。帯電装置３としては，コロナ放電により帯電させる非接触型のコロナ帯電装置の他，導電性の接触帯電部材を感光体ドラム２の表面に接触させて帯電させる接触型の帯電装置が適用可能である。接触型の帯電装置としては，ローラ型，ブレード型，ブラシ型，シート型など各種のものがある。
【００１６】
また，本形態では，帯電装置３に対して直流電圧をスイッチングした矩形波電圧が印加される。このとき，帯電装置３を通過した直後の感光体ドラム２の表面電位は−５００Ｖに設定される。なお，本形態では，帯電装置３に矩形波電圧が供給されるがこれに限るものではない。すなわち，印加バイアスは，感光体ドラム２の表面電位を所定の値に設定できるものであればどのようなものであってもよい。例えば，直流電圧や交流電圧であってもよいし，直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧であってもよい。また，パルス電圧，その他の波形の電圧でもよい。また，感光体ドラム２の表面電位は，マイナス側に限るものではなく，プラス側であってもよい。
【００１７】
現像器４は，潜像上にトナーを付与する機能に加え，トナーを回収する機能を有している。すなわち，静電潜像の白地部については感光体ドラム上の残留トナーを回収し，それ以外の部分についてはトナータンク内のトナーを付与する。現像器４としては，接触型であっても非接触型であってもよい。また，現像方式は，トナーとキャリアとからなる二成分現像方式であっても，キャリアを含まない一成分現像方式であってもよい。また，本形態では，マイナス帯電トナーを使用するが，トナー像の現像が可能であれば，プラス帯電トナーであってもよい。
【００１８】
荷電制御部材６は，残留トナーの帯電量の調整および付着量の調節を行うためのものである。荷電制御部材には，帯電装置と同様の部材が適用可能である。また，ローラ型，ブレード型，ブラシ型，シート型など各種のものが適用可能である。荷電制御部材６には，現像トナーと同極性のバイアス（本形態では負極性のＡＣバイアス）が印加される。なお，印加バイアスは，直流電圧であってもよい。また，パルス電圧，その他の波形の電圧でもよい。また，荷電制御部材６は，残留トナーに限らず感光体ドラム２の表面にも電荷を付与することから，帯電装置４による主帯電前の予備帯電としての機能も有する。
【００１９】
本形態のカラープリンタ１００では，帯電装置３への印加バイアスが，次の条件（Ａ）を満たすように設定されている。
｜ＶｃMAX ｜−｜ＶｏMAX ｜＞Ｖth    （Ａ）
上記条件（Ａ）中，ＶｃMAX は帯電部材３への印加バイアスの最大値を，ＶｏMAX は荷電制御部材６の通過直後の，感光体ドラム２の表面電位の最大値を，Ｖthは帯電装置３の放電開始電圧を，それぞれ意味する。
【００２０】
また，帯電装置３への印加バイアスは，荷電制御部材６に起因する帯電ムラの振れ幅を△Ｖｏとし，帯電装置３の印加バイアスの振れ幅△Ｖｃとすると，△Ｖｏ＞△Ｖｃとなるように設定する。
【００２１】
すなわち，感光体ドラムの表面電位Ｖｏおよび帯電装置の印加バイアスＶｃは，図３に示すような関係にあるとよい。荷電制御部材６の通過直後（図３中の（ａ））において，感光体ドラム２の表面電位Ｖｏ（ａ）は，見かけ上の電位Ｖｏ（ａ）に対し，実際には電位リップルが存在する。このとき，帯電部材３への印加バイアスＶｃ（ｂ）MAX と感光体ドラム２の表面電位Ｖｏ（ａ）MAX との電位差を，帯電装置３の放電開始電圧Ｖthよりも大きくする。これにより，荷電制御部材６による電位リップルの振れ幅△Ｖｏに関係なく，帯電装置３での放電を確実に起こすことができる。すなわち，帯電装置３への印加バイアスＶｃ（ｂ）により，荷電制御部材６による感光体ドラムの表面電位Ｖｏ（ａ）の電位リップルを吸収することができる。
【００２２】
なお，図４に示すように，感光体ドラム２の表面電位Ｖｏ（ａ）および帯電装置３の印加バイアスＶｃ（ｂ）が条件（Ａ）を満足していない場合には，帯電装置３での帯電が不均一となる。すなわち，帯電部材３への印加バイアスＶｃ（ｂ）MAX と感光体ドラム２の表面電位Ｖｏ（ａ）MAX との電位差が帯電装置３の放電開始電圧Ｖthよりも小さいと，帯電装置３での放電が不安定となる。そのため，感光体ドラムの表面電位Ｖｏ（ａ）の電位リップルを完全には吸収し得ない。
【００２３】
次に，感光体ドラムの表面電位Ｖｏと帯電装置の印加バイアスＶｃとの関係を図５に示す。放電を起こすためには，感光体ドラムの表面電位Ｖｏと帯電装置の印加バイアスＶｃとの電位差を放電開始電圧Ｖthよりも大きくする必要がある。図５に示すように，Ｖｃ値い対してある閾値（＝Ｖth）より放電を開始し，その放電開始電圧Ｖth以上の領域においてＶｃ−Ｖｏ特性は直線的な関係にある。
【００２４】
また，帯電ムラの振れ幅△Ｖｏは，荷電部材への印加バイアスや，荷電部材の形態あるいは材質によってその大きさが異なる。図６は，ブラシ型の荷電制御部材の帯電ムラ△Ｖｏ（電位リップル）の測定結果を示している。被検体である導電性ブラシは，ナイロンを４万〜５万本／ｃｍ2 の密度で植設したものである。また，繊維の太さは，０．６〜０．７テックスである。また，印加バイアスを−５００Ｖとしている。また，帯電ムラの測定は，環境条件（ＲＴ：室温，ＬＬ：低温低湿，ＨＨ：高温高湿）別に行っている。図６に示すように，ＶPPの値に応じて概ね１５０Ｖから３５０Ｖまでの振れ幅が生じることがわかる。この振れ幅を基に感光体ドラムの表面電位Ｖｏ（ａ）MAX を決定することができる。この振れ幅は，ブラシの材種（材料，密度，毛長など）によってそれぞれ固有の値を示す。
【００２５】
なお，荷電制御部材６は，図７に示すように転写装置５から帯電装置３までの間に，複数個設けてもよい。複数個設けることにより，残留トナーの帯電量の調整および付着量の調節をより確実に行うことができる。例えば，残留トナーを一旦正極性にシフトさせた後，２回目の荷電制御部材６によって全体を負極性にシフトさせることが可能となる。
【００２６】
続いて，本形態のカラープリンタ１００にて画像を形成する場合の動作について説明する。まず，帯電器３の負極性バイアスにより，感光体ドラム２の表面が所定の電位に帯電される。次に，露光部にて１ページ目の潜像が形成される。露光手段としては，静電潜像を形成可能なものであればよく，例えばレーザ露光が適用可能である。
【００２７】
次に，現像器４により，負極性のトナーによる現像が行われ，感光体ドラム２上に１ページ目のトナー像が形成される。次に，転写装置５により，１ページ目のトナー像が中間転写ベルト８上に転写される。すなわち，感光体ドラム２上のトナーは，転写装置５の正極性バイアスにより中間転写ベルト８に転写される。このとき，一部のトナーは，転写されずに感光体ドラム２上に残留し残留トナーとなる。さらに，残留トナーの一部は，正極性にシフトしている。
【００２８】
次に，荷電制御部材６により，正極性の残留トナーの帯電極性が負極性にシフトされる。また，感光体ドラム２の表面も負極性に帯電される。これにより，残留トナーの帯電量が高くなり，帯電装置３への残留トナーの付着が抑制される。その後，再び帯電装置３により感光体ドラム２の表面が帯電される。このとき，帯電装置３には，前述の条件（Ａ）を満たすバイアスが印加されている。そのため，感光体ドラム２の表面は，均一に帯電される。
【００２９】
次に，露光部で２ページ目の静電潜像が形成される。次に，現像器４にて，現像と残留トナーの回収とが同時に行われる。すなわち，残留トナーのうち，白地部に存在するものは現像器４に回収され，それ以外の部分に存在するものはトナー像となって再度転写される。
【００３０】
このような動作を画像形成ユニットごとに繰り返し，中間転写ベルト８上にそれぞれの色のトナー画像を重ねる。そして，４色のトナー像が重ね合わせられることにより，中間転写ベルト８上にカラー画像が形成される。このカラー画像が２次転写ローラ９にて記録紙に転写される。そして，その記録紙が定着装置を介して排出トレイに出力される。
【００３１】
以上詳細に説明したように本形態のカラープリンタ１００は，転写装置５と帯電装置３との間に荷電制御部材６を設けることとしている。この荷電制御部材６により，残留トナーの帯電量の制御を行うことができ，帯電装置３の汚染を回避することができる。さらに，帯電装置３の印加バイアスを前述した条件（Ａ）を満たす値としている。すなわち，帯電装置３への印加バイアスの最大値ＶｃMAX と感光体ドラム２の表面電位の最大値ＶｏMAX との電位差が帯電装置３の放電開始電圧Ｖthよりも大きくなるように帯電装置３の印加バイアスを設定する。これにより，帯電装置３にて確実に放電を起こすことができる。そのため，荷電制御部材６の印加バイアスに起因する感光体ドラム３の表面電位の電位リップルを帯電装置３の印加バイアスにて確実に吸収することができる。よって，感光体ドラム２の均一な帯電が可能となる。また，均一な帯電であることから，現像装置４での残留トナーの回収が確実となる。従って，像担持体上の表面電位を均一化し，良好な画像が得られる画像形成装置が実現している。
【００３２】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，実施の形態のカラープリンタでは，現像器にてトナーの付与および回収を行うことができる，いわゆる現像同時クリーニング方式のものであるがこれに限るものではない。すなわち，クリーナを有しているタイプのものでも適用可能である。
【００３３】
また，画像形成装置としては，プリンタ，複写機，スキャナ，ＦＡＸ等であって電子写真方式にて画像を形成するものであれば適用可能である。また，カラー画像を形成するものであってもモノクロ画像専用のものであってもよい。また，タンデム方式であっても４サイクル方式であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施の形態に係るカラープリンタの構成を示す概略図である。
【図２】実施の形態に係る画像形成ユニットの構成を示す概略図である。
【図３】感光体ドラムの表面電位Ｖｏおよび帯電装置の印加バイアスＶｃが条件（Ａ）を満足する場合の，感光体ドラムの表面電位の変化を示す図である。
【図４】感光体ドラムの表面電位Ｖｏおよび帯電装置の印加バイアスＶｃが条件（Ａ）を満足しない場合の，感光体ドラムの表面電位の変化を示す図である。
【図５】感光体ドラムの表面電位と帯電装置の印加バイアスとの関係を示す図である。
【図６】荷電制御部材通過後の帯電ムラを示すグラフである。
【図７】応用例に係る画像形成ユニットの構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３５】
１Ｋ    画像形成ユニット
２      感光体ドラム（像担持体）
３      帯電装置（帯電部材）
４      現像装置（現像部材）
５      転写装置
６      荷電制御部材（荷電部材）
８      中間転写ベルト
１００  カラープリンタ（画像形成装置）
【図１】
2006259197.tif 000003
【図２】
2006259197.tif 000004
【図３】
2006259197.tif 000005
【図４】
2006259197.tif 000006
【図５】
2006259197.tif 000007
【図６】
2006259197.tif 000008
【図７】
2006259197.tif 000009