(57)【要約】      （修正有）【課題】導電性支持体上に開空孔を有した多孔質状の表面層を有した帯電部材を用いて像担持体への帯電を安定して行うことが可能とする。【解決手段】帯電した像担持体に像を形成する画像形成装置において、像担持体と、前記像担持体に接触して前記像担持体を帯電する帯電部材であって、前記像担持体に接触する表面層に非導電性の多孔質体を有する帯電部材と、前記帯電部材に印加する電圧を制御する帯電制御部と、を備え、前記帯電制御部は、画像形成に際して前記帯電部材の前記表面層を画像形成中の帯電電圧の極性とは逆極性に帯電させるための表面層帯電電圧を所定時間印加する。【選択図】図９
2019128443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電した像担持体に像を形成する画像形成装置において、
像担持体と、
前記像担持体に接触して前記像担持体を帯電する帯電部材であって、前記像担持体に接触する表面層に非導電性の多孔質体を有する帯電部材と、
前記帯電部材に印加する電圧を制御する帯電制御部と、
を備え、
前記帯電制御部は、画像形成に際して前記帯電部材の前記表面層を画像形成中の帯電電圧の極性とは逆極性に帯電させるための表面層帯電電圧を所定時間印加することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記帯電制御部は、画像形成開始信号を受信してから前記像担持体に画像を形成する前に前記表面層帯電電圧を印加する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】
前記表面層帯電電圧の絶対値は、画像形成時に印加する帯電電圧よりも大きい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。
【請求項４】
前記帯電部材は、前記像担持体の回転に伴って回転する帯電ローラであり、
前記所定時間は、前記帯電ローラが１回転以上する時間であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記表面層帯電電圧を印加するときは、前記像担持体に露光を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記所定時間は、前記表面層帯電電圧を印加してから前記帯電部材の表面層が飽和帯電するまでの時間であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
画像形成装置内の環境を検知する環境検知部を有し、
前記帯電制御部は、前記環境検知部による検知結果に応じて前記表面層帯電電圧を決定することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記帯電部材の表面層の情報を記憶した記憶部を有し、
前記帯電制御部は、前記記憶部の情報に応じて前記表面層帯電電圧を決定することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記記憶部が記憶する情報は、少なくとも前記表面層の膜厚、多孔質体の空孔率を含むことを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１０】
画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
像担持体と、
前記像担持体に接触して前記像担持体を帯電する帯電部材であって、前記像担持体に接触する表面層に非導電性の多孔質体を有する帯電部材と、
画像形成に際して前記帯電部材の前記表面層を画像形成中の帯電電圧の極性とは逆極性に帯電させるための表面層帯電電圧を、前記表面層の情報に応じて所定時間印加するための前記表面層の情報を記憶した記憶部と、
を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真方式を用いた複写機、レーザビームプリンタなどに使用される画像形成装置及び画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた複写機やレーザビームプリンタなどの画像形成装置は、一様に帯電させた感光体表面に画像データに対応した光を照射して静電潜像を形成し、その静電潜像を現像剤によって現像して記録媒体に転写することで画像記録を行う。
【０００３】
上記のような電子写真方式の画像形成装置にあっては、感光体への帯電手段として感光体表面に導電性部材を接触配置し、導電性部材にバイアス印加することによって生じる放電作用により帯電処理を行う帯電方式が広く用いられている。
【０００４】
近年、電子写真画像形成プロセスの高速化に伴い、感光体を帯電させる時間が相対的に短くなってきており、十分な帯電電位を感光体表面に付与することが難しくなってきている。高速化された電子写真画像形成プロセスにおいても十分な帯電電位を感光体表面に付与するためには、帯電手段である帯電部材に印加する電圧を上げる必要がある。
【０００５】
しかしながら、印加する帯電電圧を上げていくと、局所的な強い放電を誘発して安定的な放電が妨げられ、画像ムラが発生する場合があった。そして、前記局所的な強い放電を抑制するために単に電界を低下させるだけでは感光体表面の帯電電位が低下してしまう。
【０００６】
かかる課題に対して、特許文献１は導電性支持体上に開空孔を有した多孔質の表面層を有した導電性部材を帯電部材として用いた構成が開示されている。これは、多孔質状の表面層と感光体との間で発生した放電により表面層が帯電することによって、表面層内部でも放電が発生する。それにより、感光体へ放電電荷量を増加させることが可能となり、安定的な放電を得ることが可能となるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−８７７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように導電性支持体上に開空孔を有した多孔質状の表面層を有する帯電部材は、帯電部材の帯電量が安定していないと放電量が変化して像担持体の帯電が安定しないおそれがある。
【０００９】
本発明は上記のように導電性支持体上に開空孔を有した多孔質状の表面層を有した帯電部材を用いて像担持体への帯電を安定して行うことが可能な画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、帯電した像担持体に像を形成する画像形成装置において、像担持体と、前記像担持体に接触して前記像担持体を帯電する帯電部材であって、前記像担持体に接触する表面層に非導電性の多孔質体を有する帯電部材と、前記帯電部材に印加する電圧を制御する帯電制御部と、を備え、前記帯電制御部は、画像形成に際して前記帯電部材の前記表面層を画像形成中の帯電電圧の極性とは逆極性に帯電させるための表面層帯電電圧を所定時間印加することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にあっては、画像形成に際して放電量が安定し、像担持体への帯電が安定し、また帯電時間も短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態の画像形成装置を説明する図
【図２】第１実施形態のプロセスカートリッジを説明する図
【図３】第１実施形態における帯電部材を説明する図
【図４】第１実施形態における帯電部材の製法を説明する図
【図５】第１実施形態における帯電部材の断面写真
【図６】第１実施形態における多孔質状の表面層の有無における帯電バイアスＶpriと感光体ドラムＶdの表面電位の関係を説明する図
【図７】第１実施形態における各Ｖthにおける帯電バイアスＶpriと感光体ドラムＶdの表面電位の関係を説明する図
【図８】第１実施形態における軸芯体から感光体ドラム素管までの電位を説明する図
【図９】第１実施形態における表面層帯電期間を説明する図
【図１０】第２実施形態における多孔質状の表面層の帯電性ａcと帯電量飽和値Ｖs、帯電減衰性ａnを説明する図
【図１１】第２実施形態における帯電制御のフローチャートを説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に本発明の実施形態に係る画像形成装置及びプロセスカートリッジについて図面を参照して説明する。
【００１４】
〔第１実施形態〕
＜画像形成装置及びプロセスカートリッジの全体構成＞
図１本発明の実施形態に係る画像形成装置の模式断面図であり、図２は画像形成装置に装着されるプロセスカートリッジの模式断面図である。図を参照して本実施形態の画像形成装置の全体構成を画像形成動作とともに説明する。
【００１５】
本実施形態の画像形成装置１００は、インライン方式、中間転写方式を採用したレーザービームプリンタであって、画像情報に従って、記録媒体（例えば、記録シート、プラスチックシート、布など）にフルカラー画像を形成する画像形成装置である。
【００１６】
画像形成装置１００は、図１に示すように、複数の画像形成部としてのプロセスカートリッジ７が、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するためのＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを有する。
【００１７】
プロセスカートリッジ７は、画像形成装置本体に設けられた装着部に着脱可能となっている。本実施形態の４個のプロセスカートリッジ７は収納されている現像剤の色が異なるのみで、構成は同じである。
【００１８】
プロセスカートリッジ７は、図２に示すように、感光体ドラム１等を備えた感光体ユニット１２と、現像ローラ４等を備えた現像ユニット３とを有する。
【００１９】
感光体ユニット１２には、不図示のモータによって像担持体である感光体ドラム１が矢印方向に回転可能に取り付けられている。また、感光体ユニット１２には、感光体ドラム１の周面上に接触するように感光体ドラム１を帯電するための帯電部材２、クリーニング部材６が配置されている。本実施形態の帯電部材２は感光体ドラム１に接触して感光体ドラム１の回転に伴い従動回転するローラ形状をした部材（以下、「帯電ローラ」という）、電圧印加手段により電圧（帯電バイアスＶpri）を印加可能としている。なお、本実施形態においては、帯電制御部により画像形成中の感光体ドラム１の帯電電位Ｖd（暗部電位）は−５００Ｖになるように帯電バイアスＶpriを印加するように制御している。
【００２０】
現像ユニット３には、感光体ドラム１と接触して図示矢印方向に回転する現像ローラ４が設けられている。また、現像ローラ４に現像剤を供給する供給ローラ５が配置され、この供給ローラ５によって現像ローラ４上に供給された現像剤の層厚を規制する現像ブレード８が配置されている。トナー収納室１３には、現像剤として非磁性一成分現像剤、即ち、トナーが収納され、トナー収納室１３内には、回転自在に支持されたトナー搬送部材１１が設けられている。
【００２１】
画像形成は、回転する感光体ドラム１に対して帯電ローラ２への帯電バイアス印加によって感光体ドラム１の表面を一様に帯電させ、この感光体ドラム１に露光装置３０から画像信号に応じた光照射をすることで静電潜像を形成する。この静電潜像をトナーを担持した現像ローラ４への現像バイアス印加によりトナー現像し、そのトナー像を一次転写ローラ３２への転写バイアス印加によって図１の矢印方向に回転する中間転写ベルト３１に一次転写する。前述のプロセスが、画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫにおいて順次に行われ、中間転写ベルト３１上に各色のトナー像が順次に重ね合わせて一次転写される。
【００２２】
その後、中間転写ベルト３１の回転と同期が取られて記録媒体Ｐが二次転写部へと搬送される。そして、記録媒体Ｐを介して中間転写ベルト３１に当接している二次転写ローラ３３への二次転写バイアスの印加によって中間転写ベルト３１上の４色トナー像が一括して記録媒体Ｐ上に二次転写される。トナー像が転写された記録媒体Ｐは、定着装置３４に搬送されて熱及び圧力を加えられることで、記録媒体Ｐにトナー像が定着された後、排出部に排出される。
【００２３】
上記画像形成装置の駆動は、制御部９０によって前記バイアス印加やローラを回転させるためのモータ等の駆動が制御される。
【００２４】
＜帯電ローラ＞
次に本実施形態に係る帯電ローラ２の構成について説明する。図３は帯電ローラ２の概略図である。帯電ローラ２は、導電性支持体としての導電性の軸芯体９と、その外周に設けられた連続した開空孔を有する非導電性の多孔質体からなる多孔質状の表面層１０とで構成されている。
【００２５】
（導電性支持体）
導電性支持体である軸芯体９としては、導電性部材用として利用できるものから、その用途に応じて適宜選択したものを用いることができる。本実施形態においては、快削鋼の表面に無電解ニッケルメッキ処理を施した全長２５２ｍｍ、各両端部から長手方向にそれぞれ１１ｍｍまでの外径が６ｍｍ、その他、中央部の外径が８．４ｍｍの段付き丸棒を使用している。尚、後述する表面層１０の効果を損なわない範囲内であれば、導電性支持体は軸芯体９上にゴム材料もしくは樹脂材料等の導電性樹脂層を設け、更にその上に多孔質体である表面層１０を設ける多層構成としてもよい。
【００２６】
（表面層を構成する多孔質体）
表面層１０を構成する多孔質体は、３次元的に連続な骨格と３次元的に連続した開空孔を有する構造である。これは、空孔同士が表面層内部で連続的につながり、かつ、空孔内の空隙が表面層外へもつながっていることをいう。この多孔質体は、連続的な放電を促すため、少なくとも表面層１０の層厚方向において、複数の空孔が連続してそれぞれの空孔が表面層外部と連通している構成を有することが好ましい。連続的な放電を促すためには、更に好ましくは、表面層１０の層厚に交差する方向において複数の空孔が交差して連通しているものがあってもよい。また、更に好ましくは、表面層１０は、その導電性支持体側の外部と表面側の外部とを連通するように複数の空孔が連結している構成を有していてもよい。このような連続した開空孔を有することで、表面層内での放電によって発生した電子が表面層外へ移動可能となる。
【００２７】
本実施形態における多孔質体の製造方法としては、エレクトロスピニング法（電界紡糸法・静電紡糸法）により作製した微細繊維を軸芯体９上に堆積させたものである。エレクトロスピニング法による表面層１０の製造方法について、図４を用いて説明する。図４に示すように、高圧電源２３、多孔質体を形成するための液体原料の貯蔵タンク２１、ノズル２０、およびアースされた軸芯体９を用いる。  液体原料は貯蔵タンク２１からノズル２０まで一定の速度で押し出される。ノズル２０には１〜５０ｋＶの電圧が印加されており、電気引力が液体原料の表面張力を越えるときに液体原料のジェット２２が軸芯体９に向けて噴射される。この時、溶媒を用いた液体原料の場合はジェット２２中の溶媒が徐々に揮発し、軸芯体９に到達するまでに液体原料が繊維化し、直径は数十μｍ以下に減少して軸芯体９の表面形状に沿って付着して固定化される。一例として、エレクトロスピニング法によって作製した表面層１０の断面画像を図５に示す。
【００２８】
本実施形態における表面層１０の多孔質体は、体積抵抗率が少なくとも１．０×１０１０Ω・ｃｍ以上、空孔率は４０％〜９８％、ＢＥＴ法により測定した比表面積は０．５μｍ２／μｍ２〜１００μｍ２／μｍ２、垂直方向の厚みは１μｍ〜２００μｍ、繊維径は０．５μｍ〜３．０μｍの範囲の間で作製したものを使用した。
【００２９】
前記空孔率は任意の二次元断面から測定される空孔率の平均値であって、帯電ローラの長手方向を５等分し、各分割における任意の５箇所において切り出された切片について測定された計２５箇所の空孔率の平均値を意味する。また、各測定位置での空孔率は走査型電子顕微鏡（：ＳＥＭ  商品名Ｓ―４８００  日立ハイテク社製）によって観察し、画像処理ソフト（ImageProPlus Media Cybernetics社製）によって計算したものである。厚み、繊維径は多孔質体の切片を切り出したものを走査型電子顕微鏡により観察、測定した。なお、観察の視野としては表面層を形成する空孔と骨格の構造周期の１００倍程度を１辺とする正方形とするのがよい。
【００３０】
尚、本実施形態においては表面層１０の多孔質体を形成するためにエレクトロスピニング法（電界紡糸法・静電紡糸法）を用いた。しかし、当該多孔質体を導電性支持体上の表面層として形成できる限りにおいて特に制限はなく、次のような製造方法によって形成してもよい。
【００３１】
・高分子溶液の相分離を利用して、細孔を形成する方法
・発泡体を利用して細孔を形成する方法
・レーザー等のエネルギー線を照射して細孔を形成する方法
・樹脂粒子を堆積させる方法
【００３２】
＜帯電バイアスと感光体ドラムの帯電電位の特性＞
ここで、帯電ローラ２に帯電バイアスを印加したときの感光体ドラム１の帯電電位との関係について説明する。
【００３３】
表面層に多孔質体を有していない帯電ローラ、具体的には軸芯体上にウレタンゴム層とフッ素系樹脂層を積層した帯電ローラに帯電バイアスＶpriを印加した場合の感光体ドラム１の帯電電位Ｖdは以下のように求まる。
【００３４】
放電開始電圧をＶthとした場合、放電が発生する範囲｜Ｖpri｜＞｜Ｖth｜において、これらの関係は、｜Ｖd｜＝｜Ｖpri｜−｜Ｖth｜で表される。
【００３５】
また、表面層に多孔質体を有していない帯電ローラに帯電バイアスＶpri値を−４００Ｖから徐々にマイナス方向に大きくしていったときの感光体ドラム１の帯電電位の結果を、図６の点線のグラフで示す。このように放電開始電圧Ｖthを起点として傾き１の直線で、帯電バイアスＶpriの増加量に応じて帯電電位Ｖdが増加していく。
【００３６】
次に表面層１０に多孔質体を有した帯電ローラ２に帯電バイアスＶpriを印加した場合における感光体ドラム１の帯電電位Ｖdの特性について図６の実線のグラフで示す。尚、このとき用いた帯電ローラは、多孔質状の表面層１０の帯電量が帯電バイアス印加前において無帯電の状態であったものを使用している。そして、帯電バイアスＶpri値を−４００Ｖから徐々にマイナス方向に大きくしていったときにおける感光体ドラム１の帯電電位の結果を示したものである。尚、このときの各プロットは、帯電ローラ２に帯電バイアスＶpriを印加して、帯電ローラ２が１回転した後の感光体ドラム１の帯電電位Ｖdを測定したものである。
【００３７】
図６の実線のグラフに示すように、多孔質状の表面層１０を有した帯電ローラ２の感光体ドラム１への帯電特性として以下の３つの状態がある。
【００３８】
まず、状態１として、表面層に多孔質体を有しない帯電ローラの放電開始電圧Ｖthよりも高い帯電バイアスＶpriを印加しても放電することができない状態である。これは多孔質状の表面層１０が無帯電状態であるため単に抵抗体として振る舞い、それにより放電開始電圧Ｖthが増加し（図６のＶｔ2）、放電できない状態になったものである。
【００３９】
次に状態２として、絶縁破壊によってネガ放電が開始し、ネガ放電によって生じた陽イオンや多孔質体の二次電子の放出により表面層１０がポジ帯電し、それにより放電量が急速に増加していく状態である。すなわち、導電性支持体上に開空孔を有した多孔質状の表面層（以下、「多孔質状表面層」という）を有した導電性部材を帯電ローラとして用いた場合、帯電ローラ２の多孔質状表面層は感光体ドラム１への放電により帯電ローラ２へ印加した電圧の極性とは逆の極性に帯電する。本実施形態のようにネガ極性の帯電バイアスを印加して感光体表面をネガ帯電させた場合、放電により発生した陽イオンや、多孔質状表面層からの二次電子の放出などにより、多孔質状表面層はポジ極性に帯電し、これによって放電量が急速に増加していく。
【００４０】
そして状態３として、多孔質状表面層１０の帯電量が飽和してしまい、帯電バイアスの増分と同等分に感光体ドラム１の表面電位も増加する状態である。これは多孔質状表面層１０の帯電量が変化しないことにより、安定した帯電ができていることによる。
【００４１】
図７に示すように、多孔質状表面層１０の帯電量が飽和したときにおける放電開始電圧Ｖth1の絶対値は、上述した理由により多孔質状表面層がない帯電ローラにおける放電開始電圧Ｖthの絶対値よりも小さい値で放電可能となる。この現象、すなわち放電量が増加する現象について、図８の各部位における電位状態を表すグラフを用いて説明する。図８は横軸に、軸芯体９と表面層１０からなる帯電ローラ２と、感光体ドラム１表面と、感光体ドラム１素管からなる感光体ドラム１の位置関係を示し、縦軸には各位置関係における電位を表したものである。
【００４２】
軸芯体９に例えば−１０００Ｖの帯電バイアスを印加した場合において、表面層に多孔質体を有しない帯電ローラの場合は、図８の点線で示すように、軸芯体９表面から感光体ドラム１の素管表面（ＧＮＤ接続）に向かってほぼ直線的に電位が変化する。
【００４３】
一方で、多孔質状表面層１０を有する帯電ローラ２においては、図８の実線で示すように、例えば多孔質状表面層１０が＋２００Ｖの帯電量を有した場合、軸芯体９電位−１０００Ｖから、多孔質状表面層１０の電位−８００Ｖに向かって電位が急勾配で直線的に変化する。そして、多孔質状表面層１０から感光体ドラム１の素管に向かって直線的に電位が変化していく。結果として多孔質状表面層１０が帯電バイアスの極性とは逆極性に帯電することで、軸芯体９から感光体ドラム１表面までのギャップ間電位差を多孔質体を有しない場合に比べて図８のΔ分だけ大きくすることができ、それにより放電量を増加させることが可能となる。この放電量は多孔質状表面層１０のポジ帯電量と比例する。
【００４４】
このように、多孔質状表面層１０は放電によって帯電し、帯電量は飽和し（以下、「飽和帯電量」という）、一定値に定まる特性を有する。この飽和帯電量は表面層１０の多孔質体の膜厚や空孔率で決定される。
【００４５】
多孔質状表面層１０が飽和帯電量に達していない状態２においては、図７で示す飽和帯電量時の放電開始電圧Ｖth1から図６に示す多孔質状表面層１０が無帯電状態における放電開始電圧Ｖth2までの範囲内で放電開始電圧がばらつくことになる。その結果、感光体ドラム１の帯電電位Ｖdが安定しなくなる。
【００４６】
そして、前記多孔質状表面層の帯電量が安定していない状態で画像形成を行ってしまうと、多孔質状表面層の帯電量の変化に応じて導電性支持体から感光体表面までの電位差が変化するため、放電量も同時に変化してしまい、それにより感光体の表面電位も変化する。感光体の表面電位が不均一であると、画像濃度も不均一になってしまうため画質が低下するおそれがある。
【００４７】
＜多孔質状表面層を有した帯電ローラの帯電制御＞
上記のような特性を有する多孔質状表面層１０を有した帯電ローラ２を用いて安定的に帯電処理を行うには、多孔質状表面層１０の帯電量が飽和した状態にて帯電処理を行うことが好ましい。そこで、本実施形態においては多孔質状表面層１０の帯電量を確実に飽和させるために、表面層を帯電させる期間（以下、「表面層帯電期間」という）を設け、帯電バイアスを制御する帯電制御部により、画像形成に際して所定の帯電バイアスを所定時間印加することで前記表面層を飽和帯電量に帯電させるようにしている。
【００４８】
本実施形態では前記表面層帯電期間として、図９に示すように、プリント信号を受信してから、各印刷ジョブの１枚目の像露光開始前、すなわち画像形成開始信号を受信してから感光体ドラム１に画像を形成する前に実行されるように設定している。なお、表面層帯電期間の時間は固定値とした。多孔質状表面層１０の帯電量を飽和させるための表面層帯電期間の時間は、多孔質状表面層１０全体を均一に帯電するために、少なくとも帯電ローラ２が１回転以上する時間に設定するのが望ましい。
【００４９】
本実施形態における多孔質状表面層１０の厚みは１０μｍ、空孔率は７０％のものを使用し、前記多孔質状表面層を有した帯電ローラ２を使用したときにおける印加する帯電バイアスＶpri値と、そのときの多孔質状表面層１０の帯電量を飽和させるための必要な時間、また感光体ドラム帯電電位を以下の表１に示す。
【００５０】
【表１】
2019128443.tif 000003
【００５１】
帯電バイアスＶpriを大きくすることによって放電量を増加させることができ、それによる陽イオン発生量の増加、二次電子放出量の増加などにより、多孔質状表面層１０の帯電性を向上させることができる。
【００５２】
画像形成時に印加する帯電バイアスを表面層帯電期間に所定時間印加してもよいが、本実施形態においては、表面層帯電期間の時間を限りなく短くするために、帯電バイアスＶpriがリークしない範囲で可能な限り大きい帯電バイアスを表面層帯電期間に印加する構成としている。具体的には、−１５００Ｖの帯電バイアスを表面層帯電期間に印加し、表面層帯電期間の時間は５ｓｅｃとした。また、帯電ローラ２から感光体ドラム１への放電は、両者間の電位差で生じるが、一度帯電した感光体ドラム１の帯電電位をリセットするために、表面層帯電期間の間は感光体ドラム１に対して全面露光を行い、感光体ドラム１の帯電電位を低下させている。尚、表面層帯電期間における露光におけるトナーの現像を防止するために、表面層帯電期間の露光時の現像バイアスは停止した。
【００５３】
表面層帯電期間終了後は画像形成時の帯電バイアスＶpriを印加後に像露光を開始するが、そのときの帯電バイアスは必要とする感光体ドラム１の帯電電位Ｖdになるように（本実施形態ではＶd−５００Ｖ）帯電バイアスＶpriに−１０００Ｖを印加した。
【００５４】
このように画像形成のための像露光開始前に、帯電バイアスを所定時間印加することにより、多孔質状表面層１０を飽和帯電量に帯電させる。これにより、画像形成時に感光体ドラム１を帯電するために帯電ローラ２に帯電バイアスを印加したときの放電開始電圧値が安定するとともに、より低い電圧で放電を開始して感光体ドラム１の帯電処理を安定して行うことができる。
【００５５】
〔第２実施形態〕
次に本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は前述した第１実施形態の表面層帯電期間をさらに細かく制御できるようにした構成である。尚、画像形成装置の説明や、プロセスカートリッジの説明等は第１実施形態で説明したものと同様であるため、重複する説明は省略する。
【００５６】
図１０に帯電ローラ２に帯電バイアスを一定の値で印加したときにおける多孔質状表面層１０の帯電量の変化を表すグラフを示す。多孔質状表面層１０の厚みは１０μｍ、空孔率は７０％のものを使用し、帯電ローラ２に印加した帯電バイアスＶpriは−１０００Ｖとした。
【００５７】
帯電バイアスＶpriを帯電ローラ２に印加することで放電が始まり、放電時間とともに多孔質状表面層１０のポジ帯電量も増加していく。このときのポジ帯電量増加の傾きはほぼ一定であり、この傾きをａc［Ｖ/ｓｅｃ］と定義する。
【００５８】
次に多孔質状表面層１０全体が均一にポジ帯電すると、ポジ帯電量が飽和した状態となり、多孔質状表面層１０の帯電量の変化が無くなる。このときの飽和帯電量をＶsと定義する。
【００５９】
そして、多孔質状表面層１０の帯電量が飽和した後に帯電バイアスＶpriの印加を停止すると、多孔質状表面層１０の多孔質体上の正孔（ホール）部に空気中の水分や、アースと接続された軸芯体９から電子が供給され、正孔と電子が結合し電気的に中和される。それにより徐々に多孔質状表面層１０の帯電量がほぼ一定の傾きで減衰していき、このときの傾きａn［Ｖ/ｓｅｃ］と定義する。
【００６０】
多孔質状表面層１０は放電によって帯電し、帯電量が飽和するとともに、放電が停止すると帯電量が減衰する特性を有する。そして、前述した実施形態で説明したように画像形成中に安定した帯電処理ができるには多孔質状表面層１０の帯電量が安定した状態、すなわち飽和した状態にて放電させる必要がある。
【００６１】
本実施形態においては、多孔質状表面層１０の帯電量を飽和させるために像露光開始前に表面層帯電期間を設けており、かつ必要な表面層帯電期間を上述したａc値、ａn値、Ｖs値、および帯電バイアスＶpriの停止時間を用いて細かく算出し、可能な限り表面層帯電期間を短くなるように制御した構成である。
【００６２】
具体的には、画像形成装置に取り付けた時計により帯電バイアスＶpriの停止時間を計測し、プリント信号を受信するまでの帯電バイアスＶpriの停止時間と、Ｖs値とａn値とから多孔質状表面層１０の帯電減衰量を算出し、プリント信号受信時点での多孔質状表面層１０の帯電量を算出する。そして、前記帯電量を飽和値にするためにａc値を用いて帯電に必要な時間を算出し、表面層帯電期間の時間を決定するものである。本実施形態における各帯電バイアスにおけるａc値、ａn値、Ｖs値、Ｖd値の値は、以下に示す表２の値を用いた。尚、本実施形態における表面層帯電期間に印加する帯電バイアスＶpriは−１５００Ｖとし、画像形成時に印加する帯電バイアスＶpriは−１０００Ｖとした。
【００６３】
【表２】
2019128443.tif 000004
【００６４】
（最小時間による帯電）
具体的な帯電制御を、図１１のフローチャートを用いて説明する。まず、画像形成装置１００の電源をＯＮ（Ｓ１０１）した後に、帯電ローラ２の多孔質状表面層１０の帯電量が確実に飽和するようにＶs／ａc［ｓｅｃ］の期間帯電バイアスを印加する（Ｓ１０２）。そして、帯電バイアス印加終了時の時刻をメモリ内に記憶する（Ｓ１０３）。このＳ１０２とＳ１０３のフローにより、多孔質状表面層１０の飽和帯電量の基準値とする。
【００６５】
そして、プリント信号を受信するまで待機し、プリント信号を受信したら（Ｓ１０４）、記憶されている帯電バイアスＯＦＦ時刻からプリント信号受信時刻により、帯電バイアスＯＦＦ時間ｔsを算出する（Ｓ１０５）。そして、多孔質状表面層１０の帯電量が減衰した分（ａn×ｔs）を、再び放電によって飽和させることが可能な、表面層帯電期間の時間を（ａn×ｔs）／ａcにより算出する（Ｓ１０６）。すなわち、飽和帯電量Ｖsに帯電した状態から電源ＯＦＦしている間に減衰した帯電量分だけ帯電させる時間を算出する。
【００６６】
そして、求められた表面層帯電期間の時間の間、画像形成前に帯電し、表面層１０の帯電量を飽和させる（Ｓ１０７）。その後、画像形成のための帯電バイアスを印加した後に像露光を開始し、画像形成を行った後に（Ｓ１０８）、画像形成を終了する（Ｓ１０９）。そして、画像形成終了時における帯電バイアスＯＦＦの時刻をメモリ内に記憶し（Ｓ１０３）、次なるプリント信号受信に備える。
【００６７】
このように、多孔質状表面層１０のプリント信号受信時点における帯電量を算出することによって、多孔質状表面層１０の帯電量を飽和させるための最小の時間を算出することが可能となる。それにより、安定した帯電処理が可能となると同時に表面層帯電期間の無駄を排除することができ、画像形成装置の生産性を向上させることが可能となる。
【００６８】
（環境に応じた帯電）
また、前記多孔質状表面層１０の帯電のしやすさや、帯電の減衰のしやすさは、空気中の水分の影響を受けやすい。空気中の絶対水分量が小さい環境においては、表面層１０の正孔（ホール）を中和するための空気中の水分（電子）が少ないので帯電しやすく、減衰しにくい。一方で、絶対水分量が大きい環境では、表面層１０の正孔（ホール）を中和する空気中の水分（電子）が多いので帯電しにくく、減衰しやすい。
【００６９】
このように、画像形成装置内の環境により、多孔質状表面層１０の帯電性の違いを補正するために、本実施形態においては画像形成装置内の環境を検知する環境検知部として温度センサと湿度センサを設けている。前記センサによって装置内の温度及び湿度を検知し、その検知結果から絶対水分量を算出し、表３に示すような絶対水分量に応じて表面層帯電期間を補正する補正係数を用いて帯電時間を補正している。
【００７０】
【表３】
2019128443.tif 000005
【００７１】
帯電バイアスＶpriの停止時間と、ａc値、ａn値、Ｖs値とから得られる表面層帯電時間に対して、温度センサと湿度センサの検出値から得られる画像形成装置が使用されている環境の絶対水分量を算出する。そして、表３の絶対水分量に対応した補正係数を表面層帯電時間に掛け合わせ、得られた表面層帯電時間にて帯電バイアスを印加する。すなわち、絶対水分量の値が小さいときは補正係数を小さくし、絶対水分量の値が大きいときは補正係数を大きく設定する。このように補正係数によって環境補正を行うことで、装置環境に応じた安定した帯電処理が可能となる。
【００７２】
以上説明したように、予め多孔質状表面層１０の時間に関する帯電性および帯電の減衰性を決定するパラメータを記憶素子に記憶させておき、帯電停止時間を実測することで、表面層１０の帯電量を飽和させるのに必要な時間を算出することができる。それにより、安定した帯電処理が可能となると同時に、表面層１０を帯電させるための無駄な時間を排除できるため、画像形成の生産性も向上する。また、画像形成装置の使用されている絶対水分量を算出し、表面層帯電期間を補正することによって、使用環境が変化しても安定した帯電処理が可能となる。
【００７３】
（膜厚、空孔率に応じた帯電）
前述した実施形態における飽和帯電量Ｖsは表面層１０の多孔質体の膜厚や空孔率によって決定される。したがって、多孔質状表面層１０を飽和帯電量に帯電するための時間は、印加する帯電バイアスＶpriと、膜厚、空孔率といった多孔質状表面層１０の構造によって決定される。
【００７４】
すなわち、多孔質状表面層１０の膜厚が厚いときは薄いときよりも、飽和帯電量に帯電するための時間は長く必要となる。これは、膜厚が厚いと表面層を構成する繊維の体積が増加し、増加した分の繊維を帯電するための帯電時間が必要となるからである。また、空孔率が高いときは低いときよりも、前記時間は短くてよい。その理由は、空孔率が高いと表面層を構成する繊維の体積が減少するため、減少した分の繊維を帯電するための帯電時間が不要となるからである。
【００７５】
そこで、前記多孔質状表面層１０の膜厚や空孔率等の帯電ローラに関する情報を記憶部としてのメモリに記憶させ、そのメモリをプロセスカートリッジに取り付けておく。このプロセスカートリッジを画像形成装置に装着して画像形成する際は、帯電制御部は前記メモリに記憶された情報を読み取り、記憶された多孔質状表面層１０の膜厚や空孔率に応じて表面層帯電電圧を印加時間を含めて決定する。このようにすることで、帯電ローラの多孔質状表面層の状態に応じて最適な帯電処理が可能となり、安定した画像形成が可能となる。
【００７６】
〔他の実施形態〕
前述した実施形態では画像形成部をプロセスカートリッジで構成した例を説明したが、感光体ドラム１、帯電ローラ２、クリーニング部材６等が画像形成装置本体に設けられている画像形成装置、あるいは現像ユニット３を単独で画像形成装置本体に着脱可能な構成とした画像形成装置であっても前述した帯電ローラ２への表面層帯電電圧の印加をすることにより、同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００７７】
Ｐ    …記録媒体
１    …感光体ドラム
２    …帯電ローラ
９    …軸芯体
１０  …表面層
３０  …露光装置
９０  …制御部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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