(57)【要約】【課題】画像形成以外にトナーを消費せず，また感光体を過剰に研磨することなく，ＢＳの発生を抑制することができる画像形成装置を提供すること。【解決手段】本発明のプリンタ１は，感光体１１と，感光体１１の表面を帯電させる接触式の帯電ローラ１２と，帯電された感光体１１の表面に潜像を形成する露光装置１３と，トナーと外添材とを含む現像剤を用いて感光体１１の表面の潜像上にトナー像を形成する現像ローラ１４と，感光体１１の表面上のトナー像を被転写体に転写する転写ローラ１５とを有するものであって，帯電ローラ１２を感光体１１に押圧するとともに，押圧力が可変である押圧部を有し，押圧部は，通常時には第１の水準の押圧力で帯電ローラ１２を感光体１１に押圧し，現像装置の動作の停止中には第１の水準より小さい第２の水準に押圧力を切り替える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と，前記感光体の表面を帯電させる接触式の帯電器と，前記帯電器により帯電された前記感光体の表面に潜像を形成する露光器と，トナーと外添材とを含む現像剤を用いて前記感光体の表面の潜像上にトナー像を形成する現像器と，前記感光体の表面上のトナー像を被転写体に転写する転写器とを有する画像形成装置において，
前記帯電器を前記感光体に押圧するとともに，押圧力が可変である押圧部を有し，
前記押圧部は，
通常時には第１の水準の押圧力で前記帯電器を前記感光体に押圧し，
前記現像器の動作の停止中には第１の水準より小さい第２の水準に押圧力を切り替えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において，前記現像器は，
動作停止状態からの動作の再開を，前記押圧部の押圧力が第２の水準から第１の水準に切り替えられた後，前記感光体の表面のうち前記現像器の対向箇所の電位が安定するのに必要な時間が経過してから行うものであ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に記載の画像形成装置において，
前記帯電器にバイアス電圧を印加するとともに，印加電圧が可変である帯電電源部を有し，
前記帯電電源部は，
通常時には第１モードのバイアス電圧を前記帯電器に印加し，
前記現像器の動作の停止中には第１モードより帯電作用の弱い第２モードにバイアス電圧を切り替えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像形成装置において，前記現像器は，
動作停止状態からの動作の再開を，前記帯電電源部のバイアス電圧が第２モードから第１モードに切り替えられた後，前記感光体の表面のうち前記現像器の対向箇所の電位が安定するのに必要な時間が経過してから行うものであ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，複写機，プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に関する。さらに詳細には，感光体に接触させて使用される帯電ローラを有する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では，感光体上に形成された静電潜像をトナーで現像することによって，画像が形成される。近年では，トナーの小径化に伴って，トナーにシリカ等の外添材を添加することが多く行われるようになっている。この外添材は，トナーよりさらに小径であり，トナーから遊離することがある。そのため，遊離した外添材がクリーニング装置をすり抜けて感光体上に残留しやすい。さらに，この残留した外添材が核となり，これに他の外添材等が付着して堆積することがある。このようになると，画像に白斑点状のノイズとなって現れるおそれがある。この白斑点状のノイズを以下では，ＢＳという。
【０００３】
ＢＳの核となる遊離した外添材は，トナーが新しい場合に特に多く発生することが知られている。そこで，現像装置やトナーボトルを交換した直後からしばらくの間，感光体表面を研磨して，残留した外添材を除去する画像形成装置が開示されている（例えば，特許文献１参照。）。感光体を研磨する方法としては，例えば非画像形成領域に露光してトナーの供給量を増加させる方法や，現像ローラや転写ローラの回転速度を制御して感光体との表面速度を異ならせる方法などがある。
【特許文献１】特開２００５−３２１６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら，前記した従来の画像形成装置では，非画像形成領域に露光する方法では画像形成以外にトナーを消費することとなり，トナーの無駄が多い。また，現像ローラや転写ローラの回転速度を制御する方法では，これらによって感光体の表面を強く擦ることとなり，感光体の寿命を縮めるおそれがある。
【０００５】
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，画像形成以外にトナーを消費せず，また感光体を過剰に研磨することなく，ＢＳの発生を抑制することができ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】
【０００６】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の画像形成装置は，感光体と，感光体の表面を帯電させる接触式の帯電器と，帯電器により帯電された感光体の表面に潜像を形成する露光器と，トナーと外添材とを含む現像剤を用いて感光体の表面の潜像上にトナー像を形成する現像器と，感光体の表面上のトナー像を被転写体に転写する転写器とを有する画像形成装置であって，帯電器を感光体に押圧するとともに，押圧力が可変である押圧部を有し，押圧部は，通常時には第１の水準の押圧力で帯電器を感光体に押圧し，現像器の動作の停止中には第１の水準より小さい第２の水準に押圧力を切り替えるものである。
【０００７】
本発明の画像形成装置によれば，感光体の表面は接触式の帯電器によって帯電される。さらに，この帯電器は，押圧部によって感光体に押圧される。通常時には第１の水準の押圧力で押圧されるので，帯電器による帯電は良好に行われる。一方，現像器の動作の停止中には，第２の水準で押圧されるので，帯電器による帯電作用および押圧力による機械的作用は弱いものとなる。従って，第２の水準では，トナーや外添材が感光体表面に残留していたとしても，帯電されることはなく，他の外添材等を凝集するおそれはない。これにより，ＢＳの発生が抑制されるので，感光体を過剰に研磨する必要はない。また，画像形成以外にトナーを消費することもない。
【０００８】
なお，押圧部による押圧力の第１の水準から第２の水準への切り替えは，現像器による現像動作の停止後とすることが望ましい。押圧部による押圧力を第２の水準とすると，帯電器による感光体表面の帯電作用が弱い状態となる。そのため，その状態で現像器による現像動作を行うと，良好な画像は得られない。押圧部による押圧力の第１の水準から第２の水準への切り替えを，現像器による現像動作の停止後に行うこととすれば，現像によるトナーの不必要な消費が防止される。
【０００９】
また，本発明の画像形成装置は，転写器による転写後も感光体の表面に残留するトナーを除去するためのクリーニングブレードを有することが望ましい。クリーニングブレードによる感光体のクリーニングでは，外添材が多少すり抜けることが分かっている。本発明では，帯電器の押圧力が第２の水準に切り替えられることによって，その帯電作用が弱い状態となる。従って，クリーニングブレードをすり抜けた外添材が帯電器に対面されたとしても，帯電されることはなく，他の外添材を凝集してＢＳとなるおそれはない。
【００１０】
さらに本発明では，現像器は，動作停止状態からの動作の再開を，押圧部の押圧力が第２の水準から第１の水準に切り替えられた後，感光体の表面のうち現像器の対向箇所の電位が安定するのに必要な時間が経過してから行うものであることが望ましい。このようなものであれば，画像形成時には，帯電器の押圧力が第１の水準とされているだけでなく，感光体の表面のうち現像器の対向箇所の電位は安定しているので，良好な画質の画像が得られる。
【００１１】
さらに本発明では，帯電器にバイアス電圧を印加するとともに，印加電圧が可変である帯電電源部を有し，帯電電源部は，通常時には第１モードのバイアス電圧を帯電器に印加し，現像器の動作の停止中には第１モードより帯電作用の弱い第２モードにバイアス電圧を切り替えることが望ましい。このようにすれば，バイアス電圧を第２モードに切り替えることにより，さらに確実に，帯電作用の弱い状態と出来る。従って，外添材等が帯電されることはなく，ＢＳの発生は抑制される。
【００１２】
また，第２モードのバイアス電圧は，感光体の表面電位を変化させない電圧であることが望ましい。このようにすれば，第２モードに切り替えられた状態では，残留する外添材等が帯電されることはない。ここで，第１モードのバイアス電圧と第２モードのバイアス電圧との違いは，例えば，ピークｔｏピーク電圧，または，直流成分の電圧値などのいずれかとすればよい。すなわち，第２モードでは，ピークｔｏピーク電圧が第１モードより小さい，または，直流成分の電圧値が第１モードより小さいバイアス電圧を印加すればよい。
【００１３】
なお，帯電電源部によるバイアス電圧の第１モードから第２モードへの切り替えは，現像器による現像動作の停止後とすることが望ましい。帯電電源部によるバイアス電圧を第２モードとすると，帯電器による感光体表面の帯電作用が弱い状態となる。そのため，その状態で現像器による現像動作を行うと，良好な画像は得られない。帯電電源部によるバイアス電圧の第１モードから第２モードへの切り替えを，現像器による現像動作の停止後に行うこととすれば，画像への影響はない。
【００１４】
さらに本発明では，現像器は，動作停止状態からの動作の再開を，帯電電源部のバイアス電圧が第２モードから第１モードに切り替えられた後，感光体の表面のうち現像器の対向箇所の電位が安定するのに必要な時間が経過してから行うものであることが望ましい。このようなものであれば，画像形成時には帯電電源部のバイアス電圧が第１モードに切り替えられているだけでなく，感光体の表面のうち現像器の対向箇所の電位は安定しているので，良好な画質の画像が得られる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の画像形成装置によれば，画像形成以外にトナーを消費せず，また感光体を過剰に研磨することなく，ＢＳの発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，接触帯電方式の帯電ローラを有する電子写真方式のプリンタに，本発明を適用したものである。
【００１７】
本形態のプリンタ１は，図１にその主要部を示すように，感光体１１の周囲に帯電ローラ１２，露光装置１３，現像ローラ１４，転写ローラ１５，クリーニングブレード１６がそれぞれ配置されている。また，感光体１１と転写ローラ１５との間には，中転ベルト１７が介在されている。さらに，帯電ローラ１２には帯電バイアス印加部１８が，現像ローラ１４には現像バイアス印加部１９が，それぞれ接続されている。なお，帯電バイアス印加部１８および現像バイアス印加部１９は，各種の条件に応じて，印加するバイアスを変更可能なものとなっている。各部材は個々にはいずれも，従来より用いられている一般的なものでよい。
【００１８】
本形態のプリンタ１では，画像形成時には，図１中矢印で示すように，感光体１１，現像ローラ１４，転写ローラ１５，中転ベルト１７はそれぞれ適切な所定の回転速度で回転される。また，帯電ローラ１２は，感光体１１に接触して従動回転される。なお，感光体１１，現像ローラ１４，転写ローラ１５，中転ベルト１７はそれぞれ別の駆動列により駆動されるが，駆動源のモータ自体は同一のものを利用してもよい。
【００１９】
ここで，本形態では，帯電ローラ１２の感光体１１へ対する押圧力を切り替え可能としている。このため，プリンタ１は可変押圧部２１を備えている。帯電ローラ１２は，図２と図３に示すように，可変押圧部２１によって感光体１１に押圧されている。これらの図は，図１における感光体１１と帯電ローラ１２との付近を，左から見た様子を図示している。帯電ローラ１２の芯金１２ａは，その両端部において可変押圧部２１に取り付けられている。可変押圧部２１は，カム２２，スプリング当接板２３，スプリング２４，帯電ローラ軸受け２５を有している。カム２２は，ハウジング等に固定されたバー２６に偏心して取り付けられている。
【００２０】
帯電ローラ軸受け２５は，その外周部にスプリング２４の一端が取り付けられ，スプリング２４の弾性力により図中下向きに付勢されている。スプリング２４の他端は，スプリング当接板２３に固定されている。これにより，スプリング当接板２３は，図中上向きに付勢され，カム２２の外周面（図中下面）に押し当てられている。カム２２は，半回転毎にバー２６とスプリング当接板２３との距離を遠近２種類に切り替える。従って，カム２２の回転位置によって，帯電ローラ軸受け２５に対する下向きの付勢力は，２種類のいずれか一方に切り替えられる。これにより，帯電ローラ１２の感光体１１の表面への押圧力を２種類のいずれか一方に切り替えることができる。
【００２１】
ここで，図２に示しているのは，カム２２の長径部でスプリング当接板２３を押している状態である。従って，バー２６とスプリング当接板２３との距離が大きく，帯電ローラ１２を感光体１１へ押し付ける押圧力は大きい。これに対して，図３に示しているのは，図２の状態からカム２２が半回転された状態であり，カム２２の短径部でスプリング当接板２３を押している。そのため，バー２６とスプリング当接板２３との距離が小さく，帯電ローラ１２の押圧力は小さい。なお，これらの図２と図３とでは，感光体１１とバー２６との位置関係は同じであり，スプリング当接板２３の位置が異なっている。むろん，これらの図は，２つの状態の差異をかなり大げさに示したものである。
【００２２】
なお，本形態では，通常の画像形成時には，図２の押圧力が大きい状態とし，非画像形成時には，図３の押圧力が小さい状態としている。これは，押圧力が大きい状態ではＢＳが発生しやすくなるが，押圧力を小さくすると適切な画像形成が出来なくなるからである。この図２の状態での押圧力が第１の水準の押圧力に，図３の状態での押圧力が第２の水準の押圧力にそれぞれ相当する。
【００２３】
また，本形態では図３の押圧力が小さい状態においても，帯電ローラ１２が感光体１１の表面から離間はさせないようにしている。すなわち，従動回転は停止されない。これは，完全に離間させてしまうと，再び接触させる瞬間に，帯電ローラ１２と感光体１１の表面との間でスリップがおきるからである。その場合には，擦れによる画像ノイズが発生するおそれがある。本形態のプリンタ１では，帯電ローラ１２を感光体１１から離間させていないので，擦れによる画像ノイズの発生は防止されている。
【００２４】
さらに，非画像形成時には，帯電バイアス印加部１８による帯電ローラ１２への帯電バイアスの印加を停止するとよい。あるいは，バイアス電圧をごく小さくしてもよい。そして，上記のように帯電ローラ１２が感光体１１の表面に軽く接触していても，帯電ローラ１２によって感光体１１が帯電されないようにする。すなわち，少なくとも帯電ローラ１２に対面する位置の前後で，感光体１１の表面の電位が変化しない程度まで，帯電ローラ１２の押圧力および帯電バイアスを小さくする。
【００２５】
ここでは，帯電バイアスは直流電圧と交流電圧との重畳電圧であるので，直流成分の電圧値を小さくするか，または，交流成分の振幅を小さくすればよい。両方とも小さくすればさらによい。このときの帯電バイアスが第２モードのバイアス電圧に相当し，画像形成時のバイアス電圧が第１モードのバイアス電圧に相当する。このようにすることにより，ＢＳの発生自体が抑制されるので，研磨を行う必要がない。すなわち，感光体１１の表面を強く擦らなくてもよい。
【００２６】
なお，このように帯電ローラ１２の押圧力と帯電バイアスとを小さくした状態では画像形成はできない。そのため，画像形成指示を受けると，これらを所定の通常値に戻す。すなわち，カム２２を半回転させて帯電ローラ１２の押圧力を大きい状態に戻すとともに，帯電バイアス印加部１８を制御して帯電バイアスを所定値に戻す。そして，感光体１１の表面電位が，通常の画像形成時の帯電状態に戻るのを待って，画像形成を開始すればよい。なお，本形態のプリンタ１では，感光体１１の表面電位が低下状態から通常の画像形成時の値に戻るまでの時間を実験で取得して，その時間以上の所定の待機時間をあらかじめ記憶させておく。
【００２７】
待機時間が経過したら，画像形成を開始する。本形態のプリンタ１で画像形成を行う場合には，上記のように均一に所定の電位に帯電された感光体１１の表面に，露光装置１３によって画像データに基づいた露光処理を行い，静電潜像を形成する。さらに，現像ローラ１４によってその静電潜像を現像し，トナー像を形成させる。このとき現像ローラ１４には，現像バイアス印加部１９によって所定のバイアスが印加されている。次に，転写ローラ１５によって，形成されたトナー像を中転ベルト１７に転写する。中転ベルト１７に転写されたトナー像は２次転写装置によって用紙等に転写され，定着される。また，転写後も感光体１１表面に残留したトナーは，クリーニングブレード１６によって掻き取られ，廃トナーとして処理される。
【００２８】
次に，本形態のプリンタ１の動作を図４のフローチャートを参照して説明する。プリンタ１では，ジョブの処理が終了した時や入力待ち状態となったときに本処理を実行する。そのため，この処理の実行開始時には，プリンタ１の各部は画像形成処理可能な状態となっている。すなわち，カム２２は図２の押圧力が大きい状態であり，帯電バイアスは所定の画像形成時の値である。
【００２９】
プリンタ１の制御部では，本処理の実行が開始されるとまず，現像動作が停止中であるかどうかをチェックする（Ｓ１０１）。ジョブの処理が終了しても，画像形成が完全に終了するまでに多少の時間がかかるため，現像動作が停止中となっていない場合がある。そこで，現像動作がまだ行われている場合には（Ｓ１０１：Ｎｏ），停止されるまで待機する。
【００３０】
ここで，現像動作が停止中であるとは，例えば，現像バイアスがかけられていない状態，現像ローラ１４が回転されていない状態，現像ローラ１４が感光体１１から退避されている状態のように，現像装置が現像処理を行っていない状態を言う。白紙を印刷しているときや連続して画像形成中のページ間等は，トナー像は形成されないが，現像動作の停止中とは判断されない。
【００３１】
現像動作が停止されたら（Ｓ１０１：Ｙｅｓ），カム２２を半回転させて図３の押圧力が小さい状態とし，帯電ローラ１２の押圧力を低下させる（Ｓ１０２）。さらに，帯電バイアス印加部１８を切り替えて，帯電ローラ１２の印加バイアスを低下させる（Ｓ１０３）。そして，画像形成指示を受けていない間は（Ｓ１０４：Ｎｏ），この状態で待機する。
【００３２】
画像形成指示を受けたら（Ｓ１０４：Ｙｅｓ），帯電ローラ圧と帯電バイアスを通常値に戻す必要がある。これらが低下状態では画像形成処理を行うことが出来ないからである。そこで，カム２２を半回転させて図２の押圧力が大きい状態とし，帯電ローラ１２の押圧力を上げる。また，帯電バイアス印加部１８を切り替えて，帯電ローラ１２の印加バイアスを画像形成時の値まで上げる（Ｓ１０５）。すなわち，いずれも，通常の画像形成時の設定とする。
【００３３】
そして，所定の待機時間が経過するまで待つ（Ｓ１０６）。この待機時間は，設定を変更してから感光体１１の表面電位が所定の値となるまでにかかる時間であり，あらかじめ実験等で得られて記憶されている。そして，現像装置等の他の部材も画像形成可能状態として（Ｓ１０７），本処理を終了する。これで，本処理の説明を終了する。
【００３４】
ここで，帯電ローラ１２の押圧力と，感光体１１の表面電位の変化との関係を，図５のグラフに示す。ここでは，縦軸として，帯電ローラ１２に接触する位置の前後での感光体１１の表面電位の変化の幅を示している。この図に示すように，帯電ローラ１２の押圧力が低いと，帯電ローラ１２に接触しても，感光体１１の表面電位はあまり変化しないことが確認された。なお，ここでは，帯電ローラの印加バイアスは通常の画像形成時と同じものとした。すなわち，Ｖｐｐ＝１２００Ｖ，Ｖｄｃ＝−５４０Ｖ，周波数１ｋＨｚのバイアス電圧を印加している。
【００３５】
また，本発明者らは，帯電ローラ１２の押圧力とＢＳの発生状況との関係を調査した。ここでは，帯電ローラ１２の押圧力を１４Ｎ，１０Ｎ，３Ｎの３通りに変化させ，そのときの感光体の表面の様子を撮影した。その様子を図６〜図８に模式的に示す。これらの図は，感光体１１の表面の一部を撮影した写真に基づいて，ＢＳの輪郭を抽出して示したものである。これらの図から，帯電ローラ１２の押圧力を小さくすると，ＢＳの発生が抑えられることが確認された。
【００３６】
なお，この実験は，コニカミノルタ製レーザープリンタｍａｇｉｃｏｌｏｒ５４４０ＤＬの帯電装置を改造したものを使用して行った。また，差を明確にするために，通常の画像形成時より，かなりＢＳを発生しやすい状況を設定して実験した。すなわち，帯電ローラの印加バイアスをＶｐｐ＝２０００Ｖとした。この設定条件であれば，例えば，１４Ｎまたは１０Ｎを第１水準，３Ｎを第２水準の押圧力として使用することが出来る。
【００３７】
また，本発明者らは，帯電バイアスの大きさを変化させて，ＢＳの発生状況を調査した。トナーを塗布した実験用の感光体にバイアスを印加した帯電ローラを押圧し，１５分間放置した。バイアス電圧をＶｐｐ＝２ｋＶとしたときは，感光体表面の帯電ローラ１２の押圧されていた箇所に，白く筋状の跡が残った。一方，Ｖｐｐ＝１ｋＶでは，ほとんど残らなかった。これから，帯電ローラのバイアスを低下させることは，ＢＳ発生を抑止する効果があることが確認された。
【００３８】
以上詳細に説明したように本形態のプリンタ１によれば，現像機能が停止しているときには，帯電ローラ１２の押圧力と帯電バイアスとをともに小さくする。そして，感光体１１の表面を帯電しない状態とする。これにより，その間のＢＳの発生が抑制されている。従って，画像形成以外にトナーを消費せず，また感光体を強く擦ることなく，ＢＳの発生を抑制することができる。
【００３９】
なお，本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，バー２６は図示のような１本の連続したものに限らず，両端部のカムを適切に支持できればよい。また，帯電ローラ１２の押圧力の切り替え方法はカムに限らない。また，帯電ローラ１２の押圧力の変更または，帯電バイアスの変更のいずれか一方のみを行うようにしてもよい。また，プリンタ１が，感光体１１の表面電位を測定できるセンサ等を有しているものであれば，画像形成開始タイミングを感光体１１の表面電位そのものから判断するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本形態に係るプリンタの主要部の概略構成を示す断面図である。
【図２】帯電ローラを感光体に押圧する可変押圧部の概略構成を示す説明図である。
【図３】帯電ローラを感光体に押圧する可変押圧部の概略構成を示す説明図である。
【図４】本形態のプリンタの動作を示すフローチャートである。
【図５】帯電ローラの押圧力と感光体の表面電位との関係を示すグラフ図である。
【図６】帯電ローラの押圧力を１４ＮとしたときのＢＳ発生状況を示す説明図である。
【図７】帯電ローラの押圧力を１０ＮとしたときのＢＳ発生状況を示す説明図である。
【図８】帯電ローラの押圧力を３ＮとしたときのＢＳ発生状況を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  プリンタ
１１  感光体
１２  帯電ローラ
１３  露光装置
１４  現像ローラ
１５  転写ローラ
１８  帯電バイアス印加部
２１  可変押圧部
【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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