(57)【要約】【課題】  帯電ローラによって感光体ドラムを帯電する画像形成装置において、帯電ローラの汚染を精度よく検知して、帯電ローラの帯電不良に起因する画像不良に適切に対処する。【解決手段】  帯電ローラ１２は感光体ドラム１１に接触しており、直流電圧のみの第２の帯電バイアスを帯電ローラに印加して露光を行わない状態で現像を行うとともに記録用紙への転写を行って、記録用紙上の画像カブリに応じて帯電ローラの汚れを判定する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧に交流電圧が重畳された第１の帯電バイアスが印加され像担持体に接触して前記像担持体を帯電する帯電部材と、前記像担持体を露光する露光手段と、前記露光により該像担持体上に形成された静電潜像を現像してトナー像とする現像手段と、転写バイアスが印加され該トナー像を直接的又は間接的に記録用紙に転写する転写手段とを有する画像形成装置において、
直流電圧のみの第２の帯電バイアスを前記帯電部材に印加して前記露光を行わない状態で現像を行うとともに前記記録用紙への転写を行う制御手段を備えることを特徴とする画像成形装置。
【請求項２】
前記第１の帯電バイアスの直流電圧は前記第２の帯電バイアスの直流電圧より小さいことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記第１の帯電バイアス又は前記第２の帯電バイアスの像担持体への印加によって生じる帯電電位は略等しいことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセスを用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に関し、特に、帯電ローラを用いて感光体ドラム等の像担持体を帯電する画像形成装置において、帯電ローラの汚染に起因するカブリを防止する手法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、帯電ローラを用いて感光体ドラムを帯電する画像形成装置においては、帯電ローラに直流電圧（Ｖｄｃ）に交流電圧（Ｖａｃ）を重畳して印加することで、感光体ドラム表面を均一に帯電して、その後、画像データに応じて感光体ドラムを露光し、感光体ドラム上に静電潜像を形成している。そして、静電潜像を現像して感光体ドラム上にトナー像を形成し、このトナー像を、例えば、記録用紙に転写している。転写後、感光体ドラム上に残留する残留トナーはクリーニングユニットによって清掃されることになる。なお、この場合、一般的には帯電ローラを用いて均一に帯電させた後に、画像に該当する部分を露光し、露光により帯電電位が低下した部分にトナーを付与する反転現像が用いられる。
【０００３】
ところで、感光体ドラム上の残留トナーはクリーニングユニットによって清掃する機構が採用されているものの、全ての残留トナー、特にトナーに添加されている酸化チタン等の添加剤をクリーニングユニットで除去することは困難であり、クリーニングユニットで除去されなかった残留トナーが帯電ローラまで達することがあり、帯電ローラは感光体ドラム表面に接触している関係上、残留トナーによって帯電ローラが汚染されてしまう。
【０００４】
一方、感光体ドラムには記録用紙から紙粉が付着することがあり、このような紙粉もクリーニングユニットで除去されないと、帯電ローラに付着することになってしまい、さらには、感光体ドラムに付着した放電生成物によって帯電ローラが汚染されることもある。そして、帯電ローラが汚染されると、感光体ドラムを帯電する際、均一に感光体ドラムを帯電することができず、部分的に帯電不良が生じてしまう。この場合、反転現像を行った際に帯電不良が生じていると、その部分にトナーが現像されて、画像カブリが生じてしまう。
【０００５】
このような不具合を防止するため、つまり、帯電ローラの汚染を防止して、画像不良が発生しないようにするため、帯電ローラに接触する導電性粒子供給部材を備えて、この導電性粒子供給部材を導電性粒子からなる固形物とし、導電性粒子供給部材が自ら削れることによって導電性粒子を帯電ローラの表面に供給して、帯電ローラの汚染を防止するようにしたものがある（特許文献１参照）。
【０００６】
さらに、帯電ローラの汚れに起因する帯電不良を防止するため、感光体ドラムに接触する帯電ローラに対して清掃ローラを接離可能に接して帯電ローラ表面の付着汚染物を除去し、清掃ローラの帯電ローラに対する接触面を更新するようにしたものがある（特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３８０７８公報
【特許文献２】特開平７−２１９３１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、帯電ローラの汚染の大部分はトナーに添加されている酸化チタン等の添加剤及び記録用紙中に含まれる炭酸カルシウム及びタルク等の添加剤によるものであり、これら添加剤によって帯電ローラ表面の抵抗値が不均一となって、帯電不良が生じる。つまり、添加剤が付着した部位のみ他の部分と抵抗値が異なるものの、帯電ローラ表面全体でみると、その抵抗値変化は極めて僅かであるが、部分的に抵抗値が不均一となって帯電不良が生じてしまう。そして、帯電ローラの汚れに起因するカブリは低温となるほど顕著となり、常温ではカブリが目立たなくても、低温となるほどカブリが問題となってしまうこともある。
【０００９】
特許文献１に記載の画像形成装置においては、導電性粒子を帯電ローラ表面に供給して、帯電ローラの汚染を防止しているものの、新たに導電性供給部材を備えなければならず、しかも、導電性粒子を帯電ローラの表面に供給しても、記録用紙の添加剤に起因する帯電ローラ表面の抵抗値の不均一を解消することは難しく、特許文献１に記載の画像形成装置では、帯電ローラの汚染を精度よく検知して、帯電ローラの帯電不良に起因する画像不良に対処できないという課題がある。
【００１０】
同様にして、特許文献２に記載の画像形成装置では、帯電ローラに対して清掃ローラを接離可能に接し、清掃ローラの帯電ローラに対する接触面を更新するようにしているものの、新たに清掃ローラ及び接触面を更新するための機構が必要となるばかりでなく、清掃ローラによっては、帯電ローラに付着した記録用紙の添加剤を良好に除去することが難しく、その結果、帯電ローラ表面の抵抗値の不均一を解消することは難しいという課題がある。つまり、特許文献２に記載の画像形成装置では、帯電ローラの汚染を精度よく検知して、帯電ローラの帯電不良に起因する画像不良に対処できないという課題がある。
【００１１】
従って、本発明は帯電ローラの汚染を精度よく検知して、帯電ローラの帯電不良に起因する画像不良に適切に対処することのできる画像形成装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明は、直流電圧に交流電圧が重畳された第１の帯電バイアスが印加され像担持体に接触して前記像担持体を帯電する帯電部材と、前記像担持体を露光する露光手段と、前記露光により該像担持体上に形成された静電潜像を現像してトナー像とする現像手段と、転写バイアスが印加され該トナー像を直接的又は間接的に記録用紙に転写する転写手段とを有する画像形成装置において、直流電圧のみの第２の帯電バイアスを前記帯電部材に印加して前記露光を行わない状態で現像を行うとともに前記記録用紙への転写を行う制御手段を備えることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明では、前記第１の帯電バイアスの直流電圧は前記第２の帯電バイアスの直流電圧より小さく、前記第１の帯電バイアス又は前記第２の帯電バイアスの像担持体への印加によって生じる帯電電位は略等しい。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明では、直流電圧のみの第２の帯電バイアスを帯電部材に印加して露光を行わない状態で現像を行うとともに記録用紙への転写を行って記録用紙上に生じるカブリに応じて帯電部材の汚れを判定するようにしたので、帯電ローラ等の帯電部材の汚染を精度よく検知して、帯電部材の帯電不良に起因する画像不良に適切に対処することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。但し、この実施の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特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１６】
図１は本発明による画像形成装置の一例を概略的に示す図であり、図示の画像形成装置１０は、像担持体である感光体ドラム（例えば、アモルファスシリコン感光体ドラム）１１を有しており、感光体ドラム１１の周囲には、帯電部材としての帯電ローラ１２、現像手段としての現像装置１３、転写ローラ１４、クリーニングローラ１５、クリーニングブレード１６、及びイレース光源１７が配置されている。そして、帯電ローラ（帯電部材）１２、転写ローラ１４、クリーニングローラ１５、及びクリーニングブレード１６は感光体ドラム１１の表面に当接している。現像装置１３は現像容器１３ａを有しており、現像容器１３ａには現像ローラ１３ｂが配置され、現像ローラ１３ｂの現像位置上流側に層厚規制ブレード１３ｃが配置され、この層厚規制ブレード１３ｃによって現像ローラ１３ｂ上に形成されるトナー層の層厚規制が行われる。
【００１７】
図示のように、現像ローラ１３ｂは感光体ドラム１１に対面しており、帯電ローラ１２は導電性の帯電シャフト１２ａとこの帯電シャフト１２ａに支持された円柱形状の帯電ゴムローラ部１２ｂとを有している。そして、帯電シャフト１２ａは帯電軸受け１２ｃに回転可能に支持されて、帯電軸受け１２ｃには太線矢印で示すようにバネ荷重が加えられて、帯電ゴムローラ部１２ｂが感光体ドラム１１に押圧されている。
【００１８】
帯電シャフト１２ａには帯電用高圧電源２１が接続され、さらに、転写ローラ１４には転写バイアス電源２２が接続されている。そして、現像ローラ１３ｂには現像バイアス電源２３が接続されて、帯電用高圧電源２１、転写バイアス電源２２、及び現像バイアス電源２３は制御装置２４によって制御される。
【００１９】
図１に示す画像形成装置において画像形成を行う際には、現像容器１３ａ内のトナーは層厚規制ブレード１３ｃによって層厚規制されて正帯電されつつ、現像ローラ１３ｂ上にトナーの薄層が形成される。画像形成に当たっては、制御装置２４は、帯電用高圧電源２１から帯電ローラ１２に高圧を供給して、実線矢印の方向に回転する感光体ドラム１１をその帯電電位Ｖｏが＋２５０Ｖとなるよう均一に帯電する。そして、画像データに応じて露光手段としての露光レーザ２５によって感光体ドラム１１の表面を露光して、感光体ドラム１１上に静電潜像を形成する（なお、感光体ドラム１１の線速は、例えば、２１０ｍｍ／ｓｅｃで、感光体の膜厚は２０μｍである）。
【００２０】
現像バイアス電源２３によって現像ローラ１３ｂと感光体ドラム１１の間に、例えば、振幅１．１ｋＶ、周波数３．０ｋＨｚ、及びデューティー比４５％の矩形波を現像バイアスとして印加し、現像ローラ１３ｂ上のトナーを感光体ドラム１１との間に飛翔させて、感光体ドラム１１上の静電潜像を現像してトナー像とする。転写ローラ１４には転写バイアス電源２２によって、例えば、−２．５ｋＶの転写バイアスが印加され、感光体ドラム１１上のトナー像は、転写ローラ１４と感光体ドラム１１とのニップ部に搬送される記録用紙に転写され、記録用紙上のトナー像は定着装置（図示せず）で定着されて排出される。そして、感光体ドラム１１上に残った残留トナーは、クリーニングローラ１５及びクリーニングブレード１６で除去され、その後、イレース光源１７によって感光体ドラム１１が除電される。
【００２１】
ここで、帯電ローラ１２の構造の一例について具体的に説明すると、帯電シャフト１２ａは直径φ＝６ｍｍであり、この帯電シャフト１２ａにローラ径φ＝１２ｍｍとなるように、エピクロルヒドリンゴム弾性層（厚さ３ｍｍ）を成形して、この弾性層上に薄い（厚さ約５μｍ）ポリアミド樹脂の塗膜を形成する。つまり、帯電ゴムローラ部１２ｂは弾性層及び塗膜で構成されている。弾性層の電気抵抗値は３×１０８Ωｍであり、また、ゴム硬度は４０（ＪＩＳＡ）であり、ローラ自体の表面硬度は４１（ＪＩＳＡ）である。そして、画像形成の際には（つまり、印字の際には）、帯電用高圧電源２１によって、直流Ｖｄｃ＝４００Ｖ、交流Ｖａｃ＝１．２ｋＶ、周波数ｆ＝１．５ｋＨｚの帯電電圧が帯電ローラ１２に印加される。
【００２２】
ところで、前述したように、帯電ローラ１２の汚染の大部分はトナーに添加されている酸化チタン等の添加剤及び記録用紙中に含まれる炭酸カルシウム及びタルク等の添加剤によるものであって、これら添加剤によって帯電ローラ表面の抵抗値が不均一となって帯電不良が生じる。ここでは、一例として１０℃といった低温時にカブリが発生し、常温ではカブリが発生しない場合の、カブリの要因が帯電ローラ１２の汚染によるかどうかの判定手順を以下に示す。
【００２３】
１０℃といった低温環境では、帯電ローラ１２の抵抗値が常温環境より高くなることによって、帯電ローラ１２と感光体の間に充分な帯電電流が流れにくくなる。この時、帯電ローラ１２に酸化チタン等が付着しているとその影響が無視できなくなり、帯電バイアスに交流を重畳しているにもかかわらず帯電不良が生じて、カブリが発生する場合がある。
【００２４】
一方、帯電ローラ１２に直流のみを印加して感光体を帯電させると、印加電流が帯電ローラ１２から感光体への一方向にしか流れず、帯電ローラ１２に酸化チタン等による汚れが付着していると、帯電電流が汚れの周囲で不均一になって、カブリの発生の要因となる。そして、上述のことを用いれば、帯電ローラの汚れによってカブリが発生したかどうかを判断することができる。
【００２５】
また、帯電ローラ１２に、直流に交流電圧を重畳して印加して感光体を帯電させると、交番電界の作用で印加電流が帯電ローラ１２から感光体への方向とその逆方向に流れ、帯電ローラ１２と感光体の双方が回転していることによって、帯電ローラ１２に酸化チタン等による汚れが付着しているとしても、その影響が緩和されて略均一な帯電が行われて、カブリが発生しがたくなる。
【００２６】
本発明では、カブリが発生する原因を調査する際には、図示しない操作パネルによって帯電ローラ汚染検知ボタンが押されると、制御装置２４は汚染検知モードとなって、制御装置２４は帯電用高圧電源２１を制御して帯電ローラ１２に帯電バイアスとして直流のみのＶｄｃ２を印加して、感光体ドラム１１を帯電する。そして、露光を行わずに、現像バイアスを現像ローラ１３ｂに印加し、さらに転写ローラ１４に転写バイアスを印加して感光体ドラム１１と転写ローラ１４とのニップ部に記録用紙を送って、この記録用紙を定着装置を経て排紙する。
【００２７】
いま、一例として感光体ドラム１１の帯電電位である暗電位を２５０Ｖとすると、帯電バイアスとして、Ｖｄｃ１＋Ｖａｃを印加した際には、Ｖｄｃ１＝４００Ｖ、Ｖａｃ＝１．２ｋＶ、周波数ｆ＝１．５ｋＨｚであり、一方、帯電バイアスとしてＶｄｃ２のみを与えた際に、暗電位を２５０Ｖとするには、Ｖｄｃ２＝８００Ｖとする必要がある。
【００２８】
このようにして排紙された用紙を、例えば、保守サービスマンが目視して、カブリが存在するか否かを調べる。なお、カブリの程度の判断は基準画像と比較することによって行う。そして、カブリが基準値以下と判断すると、調査対象のカブリの原因は低温環境下等で顕在化するトナーの劣化等が原因であり、帯電ローラが原因ではないと判断することができる。
【００２９】
カブリが基準値を超えていると判断すると、調査対象のカブリの原因は帯電ローラ１２の汚れに起因している可能性があると判断できる。そして、帯電ローラ１２を略未使用とみなせる帯電ローラと交換し、図示しない操作パネルによって帯電ローラ汚染検知ボタンを押す。すると前述のように制御装置２４は汚染検知モードとなって、制御装置２４は帯電用高圧電源２１を制御して帯電ローラ１２に帯電バイアスとして直流のみのＶｄｃ２を印加して、感光体ドラム１１を帯電する。そして、露光を行わずに、現像バイアスを現像ローラ１３ｂに印加し、さらに転写ローラ１４に転写バイアスを印加して感光体ドラム１１と転写ローラ１４とのニップ部に記録用紙を送って、この記録用紙を、定着装置を経て排紙する。
【００３０】
上記の記録用紙のカブリが基準値以下の場合は、カブリは交換前の帯電ローラ１２に起因していると判断し、帯電ローラは交換したままとするか、交換前の帯電ローラ１２を清掃して再度画像形成装置１０に戻し、上記の帯電ローラ汚染検知ボタンを押す工程を行って、排出された記録用紙のカブリが基準値以下であれば、帯電ローラをリフレッシュできたとしてカブリの原因を調査する作業を終了する。
【００３１】
カブリが基準値以上の場合は帯電ローラ１２を交換前のものに戻し、カブリが帯電ローラ以外の要因によると判断して調査を行えば良い。なお、帯電ローラに起因しないカブリの要因としては感光体の特性劣化や感光体の表面にトナーの成分が付着するフィルミング現象が発生していること等が考えられる。
【００３２】
ここで、上述の実施例の手法による帯電ローラの汚れ判定を検証するため、帯電ローラの汚れをその抵抗値で調べる手法（以下比較例１と呼ぶ）及び濃度センサ（ＩＤセンサ）を用いて帯電ローラの汚れに起因するカブリ濃度を検知して帯電ローラの汚れ判定を行う手法（以下比較例２と呼ぶ）と実施例を比較してみた。
【００３３】
いま、温度２３℃及び１０℃の両環境においてカブリの生じない良好な（汚れのない）帯電ローラを”Ａ”とし、温度２３℃ではカブリが生じないものの、温度１０℃ではカブリが生じる帯電ローラを”Ｂ”として、実施例と比較例１及び２とによる手法で帯電ローラＡ及びＢの汚れ判定を行った。その結果を図２に示す。なお、ここでは、実験環境は温度２３℃で行い、比較例１においては、ｌｏｇＲ（抵抗値）＝８．０以上でＮＧ（汚れありと判定）とし、比較例２では、濃度（ＩＤ）＝０．０１以上でＮＧとした。
【００３４】
図２において、○印は良好（帯電ローラに汚れがないと判定）を表し、×印はＮＧ（帯電ローラに汚れがありと判定）を表しており、比較例１及び２では帯電ローラＡ及びＢともに汚れがないと判定したのに対して、実施例では、帯電ローラＢに汚れがありと判定しており、実施例の手法を用いれば精度よく帯電ローラの汚れを判定することができることになる。
【００３５】
つまり、比較例１においては、帯電ローラの抵抗値を測定しても、用紙の添加剤による汚染が帯電ローラの抵抗値変化によく現れず、その結果、帯電ローラが汚れているか否かを精度よく判定することができない。また、カブリ濃度は画像濃度として極めて薄いため検出自体が困難であるためと、たとえ検出可能な程度のひどいかぶりが発生したとしても局所的な汚れは位置固定のＩＤセンサでは検出しきれないため、比較例２では帯電ローラの汚れを精度よく判定することが難しい。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
直流電圧のみの第２の帯電バイアスを帯電部材に印加して露光を行わない状態で現像を行うとともに記録用紙への転写を行って記録用紙上に生じるカブリに応じて帯電部材の汚れを判定するようにしたから、帯電ローラ等の帯電部材の汚染を精度よく検知して、帯電部材の帯電不良に起因する画像不良に適切に対処することができる結果、感光体ドラムに接触して帯電を行うようにした画像形成装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施例による画像形成装置の一例を概略的に示す図である。
【図２】帯電ローラの汚れ判定結果を実施例と比較例とを比較して示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  画像形成装置
１１  感光体ドラム
１２  帯電ローラ
１３  現像装置
１４  転写ローラ
１５  クリーニングローラ
１６  クリーニングブレード
１７  イレース光源
２１  帯電用高圧電源
２２  転写バイアス電源
２３  現像バイアス電源
２４  制御装置
【図１】
2006267302.tif 000003
【図２】
2006267302.tif 000004