(57)【要約】【課題】清掃手段から帯電手段に転移する物質によって起こる、像保持体の帯電不良を低減する。【解決手段】帯電ロール１６２ａの表面に局所的に付着したシリコーン整泡剤の度合い（白筋発生強度）は、温度と、湿度と、連続接触時間によって変動し、電圧を印加されることによって減衰する。また、記憶部１２には、温度と、湿度と、連続接触時間とから、白筋発生強度を減衰させるために電圧を印加する時間（リフレッシュ時間）を特定するためのリフレッシュ情報１２１が記憶されている。そこで、制御部１１は、環境センサ部１７を制御して温度・湿度・連続接触時間を特定し、リフレッシュ情報１２１からリフレッシュ時間を特定する。次に、制御部１１は、電圧印加部１６７を制御して、リフレッシュ時間に応じた時間だけ、帯電部１６２に電圧を印加させることで、白筋発生強度を減衰させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像を保持する像保持体を帯電させる帯電手段と、
前記帯電手段に付着した異物を除去して当該帯電手段を清掃する清掃手段と、
前記帯電手段と前記清掃手段とが接触している領域が変化しない時間である連続接触時間を特定する連続接触時間特定手段と、
温度または湿度を計測する計測手段と、
前記連続接触時間特定手段によって特定された前記連続接触時間と、前記計測手段によって計測された温度または湿度とに応じた期間にわたって、前記帯電手段と前記清掃手段とが接触している領域を変化させつつ、前記帯電手段と前記像保持体との間に電圧を印加する電圧印加手段と
を備えることを特徴とした帯電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の帯電装置と、
前記帯電装置によって帯電させられた像保持体に画像を形成して記録媒体に転写する画像転写手段と
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
自装置に対する電力の供給を開始する操作がなされた場合に、前記電圧印加手段は、前記連続接触時間と前記温度または前記湿度とに応じた期間にわたって、前記帯電手段と前記清掃手段とが接触している領域を変化させつつ、前記帯電手段と前記像保持体との間に電圧を印加する
ことを特徴とする請求項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、帯電装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
帯電装置は、筒状の清掃手段であるクリーニングロールを、回転する帯電手段である帯電ロールの表面に接触させることで、感光体において帯電不良の原因となる異物を帯電ロールの外周面から除去する。例えば、特許文献１には、シリコーン整泡剤を用いて成形した多孔性のスポンジ層をクリーニングロールの外周に用いる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−０６２９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このようなシリコーン整泡剤などの物質は、ブリードアウトと呼ばれる成形品の内部に分散している添加剤が表面に浮き出てくる現象によって、クリーニングロールから帯電ロールに転移することがある。
本発明は、清掃手段から帯電手段に転移する物質によって起こる像保持体の帯電不良を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る発明は、像を保持する像保持体を帯電させる帯電手段と、前記帯電手段に付着した異物を除去して当該帯電手段を清掃する清掃手段と、前記帯電手段と前記清掃手段とが接触している領域が変化しない時間である連続接触時間を特定する連続接触時間特定手段と、温度または湿度を計測する計測手段と、前記連続接触時間特定手段によって特定された前記連続接触時間と、前記計測手段によって計測された温度または湿度とに応じた期間にわたって、前記帯電手段と前記清掃手段とが接触している領域を変化させつつ、前記帯電手段と前記像保持体との間に電圧を印加する電圧印加手段とを備えることを特徴とした帯電装置である。
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の帯電装置と、前記帯電装置によって帯電させられた像保持体に画像を形成して記録媒体に転写する画像転写手段とを備えることを特徴とする画像形成装置である。
請求項３に係る発明は、請求項２記載に記載の構成において、自装置に対する電力の供給を開始する操作がなされた場合に、前記電圧印加手段は、前記連続接触時間と前記温度または前記湿度とに応じた期間にわたって、前記帯電手段と前記清掃手段とが接触している領域を変化させつつ、前記帯電手段と前記像保持体との間に電圧を印加することを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１に係る発明によれば、清掃手段から帯電手段に転移する物質によって起こる像保持体の帯電不良を低減することができる。
請求項２に係る発明によれば、清掃手段から帯電手段に転移する物質によって起こる像保持体の帯電不良を低減することができる。
請求項３に係る発明によれば、清掃手段から帯電手段に転移する物質によって起こる像保持体の帯電不良を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態に係る感光体ドラム１６１と帯電部１６２の構造を示す図である。
【図３】同実施形態に係る連続接触時間と白筋発生強度とを比較する図である。
【図４】同実施形態に係る連続接触時間とリフレッシュ時間とを比較する図である。
【図５】同実施形態に係るリフレッシュ動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
（１）構成
図１は、画像形成装置１の構成を示すブロック図である。
画像形成装置１は、記録媒体の一例である記録用紙に色材の一例であるトナーを用いて画像を形成したり、記録用紙に形成された画像を読み込んだりするために、例えばプリントやスキャンなどの機能が集約された機器である。この画像形成装置１は、制御部１１、記憶部１２、操作部１３、表示部１４、画像読取部１５、画像形成部１６、及び環境センサ部１７を備えている。
【０００９】
制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）とを備えており、ＣＰＵがＲＯＭや記憶部１２に記憶されているプログラムを実行することによって画像形成装置１の各部を制御する。記憶部１２は、ＨＤ（Hard Disk）などの不揮発性の補助記憶装置であり、各種のプログラムやデータを記憶している。操作部１３は、電源スイッチや複数のキーを備えており、利用者の操作を受け付けてその操作に応じた信号を制御部１１に供給する。また、操作部１３の電源スイッチのＯＮとＯＦＦとが切替えられた時刻が、記憶部１２の電源切替ログ１２２に記憶されている。表示部１４は、ＶＲＡＭ（Video RAM）、液晶ディスプレイ及び液晶駆動回路を備えており、制御部１１から供給される情報に基づいて、処理の進行状況や利用者に操作を案内する情報などを表示する。画像読取部１５は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）により構成される光学系部材を備えており、記録用紙に形成されている画像を光学系部材によって読み取り、読み取った画像を表す画像データを生成する。
【００１０】
環境センサ部１７は、計測手段の一例であり、温度計測センサ１７２、湿度計測センサ１７３を備えている。温度計測センサ１７２は、サーミスタなどの部材であり、画像形成装置１内における温度を計測する。また、湿度計測センサ１７３は、大気中に含まれる水蒸気の量を計測し、その計測量を温度計測センサ１７２が計測した温度に対応する飽和水蒸気量で割ることによって相対湿度（％）を算出する。
【００１１】
画像形成部１６は、感光体ドラム１６１と、帯電部１６２と、露光部１６３と、現像部１６４と、転写部１６５と、定着部１６６と、電圧印加部１６７とを備えており、画像読取部１５によって生成された画像データや、図示せぬ通信部がホスト装置などの外部システムから受け取った画像データに基づいた画像を記録用紙に形成する。感光体ドラム１６１は、像を保持する像保持体の一例である。帯電部１６２は、感光体ドラム１６１を帯電させる。このとき、電圧印加部１６７は、直流成分と交流成分とを重畳した電圧を帯電部１６２に印加する。露光部１６３は、レーザやＬＥＤを備えており、光を感光体ドラム１６１に照射して静電潜像を形成する。現像部１６４は、トナーとキャリアとを混合した現像剤を貯槽しており、現像剤で静電潜像を現像する。転写部１６５は、現像された画像に逆極性の電圧を印加してこの画像を記録用紙に転写する画像転写手段の一例である。定着部１６６は、加熱ロールと加圧ロールとを備えており、転写された画像を加圧及び加熱することにより記録用紙に定着する。
【００１２】
図２は、感光体ドラム１６１と帯電部１６２の構造を示す図である。
感光体ドラム１６１は、導電性のドラム基体と、このドラム基体の表面にＯＰＣ（Organic Photo Conductor：有機電子写真用感光体）を形成した光導電膜とを備えた筒状の部材である。この感光体ドラム１６１は、中間転写ベルトと接触した状態を保ちながら、ドラム基体の中心を回転軸として、図中の矢印Ａの方向に予め決められた周速度で回転する。
帯電部１６２は、感光体ドラム１６１を帯電させる帯電手段の一例である帯電ロール１６２ａと、帯電ロール１６２ａの周面を清掃する清掃手段の一例であるクリーニングロール１６２ｂとを備えている。帯電ロール１６２ａは、電圧印加手段の一例である電圧印加部１６７から電圧を印加された状態で、感光体ドラム１６１の外周面に接触したまま図中矢印Ｂに回転することにより、感光体ドラム１６１の周面を或る電位に一様に帯電させる。クリーニングロール１６２ｂは、外周が多孔性のスポンジ層で形成された筒状の回転体であり、周面を帯電ロール１６２ａの周面に接触させたまま帯電ロール１６２ａの回転に伴って回転することで、クリーニングロール１６２ｂの周面の微少な凹凸によって、帯電ロール１６２ａの周面に付着している異物が掻き取られる。また、クリーニングロール１６２ｂのスポンジ層に形成される多数の孔は、その製造時にシリコーン整泡剤を用いることで、その大きさや密度ができるだけ均一になるように揃えられている。
【００１３】
ところで、前述したブリードアウトなどの現象により、クリーニングロール１６２ｂのスポンジ層から帯電ロール１６２ａの表面へとシリコーン整泡剤が転移して付着してしまうことがある。帯電ロール１６２ａの表面において、シリコーン整泡剤が付着している付着領域と付着していない非付着領域とでは、感光体ドラム１６１に対する帯電電位が異なってしまう。ここで、帯電ロール１６２ａの付着領域が、記録用紙に画像を形成するのにどのような影響を与えるのかについて詳述する。
【００１４】
感光体ドラム１６１においては、付着領域と非付着領域とが生じている帯電ロール１６２ａによって帯電されると、帯電電位に差が生じる。つまり、帯電ロール１６２ａの付着領域により帯電した感光体ドラム１６１の表面は、帯電ロール１６２ａの非付着領域により帯電した感光体ドラム１６１の表面よりも帯電電位が高くなる。以降、この帯電電位が高い感光体ドラム１６１の表面を、感光体ドラム１６１の高電位領域と称する。
【００１５】
露光部１６３は、感光体ドラム１６１の周面上を走査しながら、形成する画像の原稿となる画像データに応じて変調したレーザ光を照射する。感光体ドラム１６１の表面においてレーザ光を照射された部分の電位が低下し、これにより静電潜像が形成される。このとき、感光体ドラム１６１の高電位領域においてレーザ光を照射された部分の電位は、感光体ドラム１６１の高電位領域以外の領域においてレーザ光を照射された部分の電位よりも高いままとなる。
【００１６】
現像部１６４は、トナーを感光体ドラム１６１に転移させて、感光体ドラム１６１に形成された静電潜像を現像する。しかし、感光体ドラム１６１の高電位領域に形成された静電潜像は、帯電電位が高いためにトナーが転移し難い。したがって、記録用紙に形成された画像において、感光体ドラム１６１の高電位領域に対応する領域においては、十分な量のトナーが供給されずに、画像の濃度が薄くなってしまう。以降、この画像の濃度が薄い部分を白筋と称する。
【００１７】
次に、クリーニングロール１６２ｂのスポンジ層から転移したシリコーン整泡剤が、帯電ロール１６２ａの表面に付着するに際して、どのような特性を有しているのかについて詳述する。
【００１８】
まず、画像形成の処理中などのように、帯電ロール１６２ａとクリーニングロール１６２ｂとの接触面が連続的に変化する状況においては、クリーニングロール１６２ｂから転移したシリコーン整泡剤が帯電ロール１６２ａの表面に均一に広がるから、白筋は発生しづらい。一方、電源がＯＦＦの時などのように、帯電ロール１６２ａとクリーニングロール１６２ｂとの接触面が変化せず、同一箇所で接触したままの状況においては、クリーニングロール１６２ｂから転移したシリコーン整泡剤が帯電ロール１６２ａの表面において局所的に付着するから、白筋が目立ちやすい。
【００１９】
図３は、帯電ロール１６２ａとクリーニングロール１６２ｂとの接触面が変化しない場合において、白筋発生強度を、温度，湿度，経時（連続接触時間）によって示している。ここで、白筋発生強度とは、シリコーン整泡剤が、帯電ロール１６２ａの表面に局所的に付着した度合いを意味している。また、連続接触時間とは、帯電ロール１６２ａとクリーニングロール１６２ｂとが接触している面が変化しない時間のことを示す。また、連続接触時間は、連続接触時間特定手段の一例である制御部１１が電源切替ログ１２２から読み出した画像形成装置１の電源をＯＮからＯＦＦに切り替えられた最後の時刻と、電源をＯＦＦからＯＮに切り替えられた最後の時刻との差の時間から特定される。なお、以下において、常温とは、日本工業規格で定められた５℃以上３５℃以下の温度として用いる。同様に常湿とは、日本工業規格で定められた相対湿度４５％以上８５％以下の湿度として用いる。
【００２０】
図３の系列３１は、常温かつ常湿の環境下における測定結果である。また、系列３２は、系列３１を測定した環境に比べて湿度が予め決められた分だけ低い環境で測定した結果である。ここで、系列３２は、系列３１よりも同じ連続接触時間における白筋発生強度が高いことが分かる。また、図中矢印Ｃの先端に位置する系列の方が、より低い湿度の環境で測定されており、より白筋発生強度が高くなっていることが示されている。つまり、シリコーン整泡剤は、湿度の低い環境において帯電ロール１６２ａの表面に局所的に付着する度合い（白筋発生強度）が高くなる。
また、系列３３は、系列３２を測定した環境に比べて温度が予め決められた分だけ低い環境で測定した結果である。ここで、系列３３は、系列３２よりも立ち上がり時における単位時間あたりの白筋発生強度の増加率が小さいことが分かる。また、図中矢印Ｄの先端に位置する系列の方が、より低い温度の環境で測定されており、立ち上がり時における単位時間あたりの白筋発生強度の増加率が小さくなっていることが示されている。つまり、シリコーン整泡剤は、温度の低い環境において、帯電ロール１６２ａの表面に局所的に付着する速度が遅くなる。
また、系列３４は、系列３１を測定した環境に比べて温度と湿度が予め決められた分だけ高い環境で測定した結果である。ここで、系列３４は、系列３１よりも立ち上がり時における単位時間あたりの白筋発生強度の増加率が大きく、更に、予め決められた連続接触時間を過ぎると白筋発生強度が減衰することが分かる。つまり、温度と湿度が高い環境においてシリコーン整泡剤は、帯電ロール１６２ａの表面に局所的に付着する速度が早く、そして、帯電ロール１６２ａの表面に拡散するから、時間の経過と共に白筋発生強度が減衰する。
【００２１】
白筋発生強度は、記録用紙に対して画像を繰り返し形成することによっても徐々に減衰する。また、白筋発生強度は、電圧印加部１６７から画像形成時に印加される交流電圧よりも大きな交流電圧を印加されると、画像形成時に印加される交流電圧や、直流電圧を印加された場合よりも短い時間で減衰する。ただし、帯電ロール１６２ａは、イオンを伝導するイオン導電剤を含んでおり、高い電圧が印加されるとイオン導電剤を消費してしまう。さらに、帯電ロール１６２ａは、イオン導電剤の消費によって半導電性が低下すると、電気抵抗が上昇して帯電性が低下し、形成される画像に画像ムラや画像欠陥等の種々の不具合が発生し易くなる。したがって、電圧印加部１６７は、白筋発生強度を減衰させるために印加する交流電圧を、画像形成時に印加する交流電圧の１．３倍程度とすれば良い。以降、電圧印加部１６７が、白筋発生強度を減衰させる為に、交流電圧を帯電ロール１６２ａに印加する動作をリフレッシュ動作と称する。また、リフレッシュ動作にかかる時間をリフレッシュ時間と称する。また、リフレッシュ動作は、画像形成装置１の電源がＯＦＦからＯＮに切替られたタイミング、スタンバイモードから復旧したタイミングなど、帯電ロール１６２ａとクリーニングロール１６２ｂとの接触面が変化しない状況から帯電ロール１６２ａとクリーニングロール１６２ｂとの接触面が変化する状況に変化したタイミングで実施される。
【００２２】
図４は、連続接触時間とリフレッシュ時間とを比較する図である。
リフレッシュ時間は、白筋発生強度に比例する。したがって、図４の連続接触時間とリフレッシュ時間とを比較する図は、図３の連続接触時間と白筋発生強度とを比較する図と相似することになる。図４の各系列の符号は、図３において対応する系列の符号にａを加えたものとする。また、図４の各系列の特性は、図３の各系列の特性と同じである。例えば、連続接触時間が図４におけるＳ１だとすると、リフレッシュ時間は、残りの変数である温度と湿度のうち、特に温度に依存して変化する。一方、連続接触時間が図４におけるＳ２だとすると、リフレッシュ時間は、残りの変数である温度と湿度のうち、特に湿度に依存して変化する。これらリフレッシュ時間を特定するための情報が、リフレッシュ情報１２１として記憶部１２に記述されている。
【００２３】
（２）動作
次に、図５は、リフレッシュ動作を説明するフローチャートである。
利用者は、画像形成装置１の操作部１３の電源スイッチを操作することによって、画像形成装置１の電源をＯＦＦからＯＮに切り替える。すると制御部１１は、図示せぬ電力供給源から電力を供給されたことをトリガーとして、リフレッシュ動作を開始するタイミングであることを検知する（ステップＳ５１；ＹＥＳ）。
【００２４】
次に、制御部１１は、温度・湿度・連続接触時間を特定する（ステップＳ５２）。まず、制御部１１は、温度計測センサ１７２を制御して画像形成装置１の内部の温度を計測する。以後、温度計測センサ１７２によって計測された温度を機内温度と称する。また、制御部１１は、湿度センサ１７３を制御して画像形成装置１の内部の相対湿度を算出する。以後、湿度センサ１７３によって計測された湿度を機内湿度と称する。また、制御部１１は、画像形成装置１の電源をＯＮからＯＦＦに切り替えられた最後の時刻と、電源をＯＦＦからＯＮに切り替えられた最後の時刻とを電源切替ログ１２２から読み出して、その差の時間を特定する。この差の時間が、帯電ロール１６２ａとクリーニングロール１６２ｂの接触面が変化しない時間を示す連続接触時間となる。
【００２５】
次に、制御部１１は、記憶部１２に記憶されているリフレッシュ情報１２１から、ステップＳ５２で特定した機内温度，機内湿度，連続接触時間に対応するリフレッシュ時間を特定する（ステップＳ５３）。例えば、ステップＳ５３で特定した機内温度，機内湿度が、常温かつ常湿の環境下における測定結果である図４の系列３１ａに該当し、また、連続接触時間が、Ｓ２に該当したとする。すると、リフレッシュ時間は、連続接触時間をＳ２とした時の系列３１ａの値から、Ｓ３と特定することができる。
【００２６】
制御部１１は、ステップＳ５３で特定したリフレッシュ時間だけ、電圧印加部１６７が帯電ロール１６２ａに交流電圧を印加させるように制御して、リフレッシュ動作を実施する（ステップＳ５４）。この際に電圧印加部１６７は、画像形成時に印加する交流電圧の１．３倍の大きさの交流電圧を帯電ロール１６２ａに印加する。すると、帯電ロール１６２ａの白筋発生強度は、電圧印加部１６７から印加される交流電圧の電気的な振動によって減衰する。
【００２７】
画像形成装置１は、リフレッシュ動作が完了すると、利用者からの操作に従った処理を実施可能な状態となり、記録用紙に画像を形成する処理などを行う。
【００２８】
（３）変形例
（３−１）変形例１
上記実施形態において、現像部１６４は、リフレッシュ動作時においても、感光体ドラム１６１にトナーを供給してもよい。帯電ロール１６２ａと感光体ドラム１６１とは、リフレッシュ動作時に回転をしている。感光体ドラム１６１の周面には、感光体ドラム１６１の周面に付着したトナーを清掃するためクリーニングブレード（図示せず）が接触している。クリーニングブレードは、感光体ドラム１６１の軸方向と概ね同じ奥行き幅を持つ板状の部材である。リフレッシュ動作時に、感光体ドラム１６１においてトナーの付着していない周面は、クリーニングブレードによって清掃され続けることになるから、摩擦による傷が付く恐れがある。したがって、現像部１６４は、トナーを供給することによって、感光体ドラム１６１に摩擦による傷が付くのを軽減する。
【００２９】
（３−２）変形例２
上記実施形態において、リフレッシュ動作を実施するタイミングは、画像形成装置１の電源がＯＦＦからＯＮに切替られたタイミング、スタンバイモードから復旧したタイミングなど、帯電ロール１６２ａとクリーニングロール１６２ｂとの接触面が変化しない状況から帯電ロール１６２ａとクリーニングロール１６２ｂとの接触面が変化する状況に変化したタイミングとしたが、これに限らない。
例えば、利用者は、画像形成装置１が形成した画像に白筋が発生していると判断した場合に、操作部１３を操作して画像形成装置１にリフレッシュ動作を指示してもよい。つまり、リフレッシュ動作は、利用者の指示による任意のタイミングで開始され、任意の時間だけ実行されてもよい。
（３−３）変形例３
上記実施形態において、シリコーン整泡剤が帯電ロール１６２ａの表面に付着することによって、感光体ドラム１６１の帯電不良が発生するとした。しかし、クリーニングロール１６２ｂから帯電ロール１６２ａに転移する物質であり、帯電ロール１６２ａの表面に付着することで、感光体ドラム１６１に対する帯電電位に影響を与えるような物質であれば、シリコーン整泡剤に限らない。
（３−４）変形例４
上記実施形態において、リフレッシュ時間は、機内温度，機内湿度，連続接触時間の値を基にしてリフレッシュ情報１２１から特定された。しかし、リフレッシュ時間は、必ずしも機内温度，機内湿度，連続接触時間の３つの値から特定されるとは限らない。例えば、リフレッシュ時間は、機内温度と機内湿度の何れかと、連続接触時間の２つの値から特定されればよい。
【符号の説明】
【００３０】
１…画像形成装置、１１…制御部、１２…記憶部、１２１…リフレッシュ情報、１２２…電源切替ログ、１３…操作部、１４…表示部、１５…画像読取部、１６…画像形成部、１６１…感光体ドラム、１６２…帯電部、１６２ａ…帯電ロール、１６２ｂ…クリーニングロール、１６３…露光部、１６４…現像部、１６５…転写部、１６６…定着部、１６７…電圧印加部、１７…環境センサ部、１７２…温度計測センサ、１７３…湿度計測センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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