(57)【要約】【課題】帯電ローラによる非接触帯電方式を採用し、且つ画像形成モード毎に作像プロセス線速に応じ帯電バイアスの周波数を異ならせる画像形成装置において、帯電バイアスが自動的に最適値にされるようにする。【解決手段】マゼンタ画像形成部１Ｍ、シアン画像形成部１Ｃ、イエロー画像形成部１Ｙ、及びブラック画像形成部１Ｂｋには感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄがあり、これに帯電ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが接触する。帯電ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄには直流電圧と交流電圧が重畳した帯電バイアスが印加される。画像形成モード毎に、線速に応じて帯電バイアスの周波数を異ならせる。非画像形成期間に帯電バイアスを変動させて直流電流が飽和する電圧値を探索し、判明した電圧値に基づき帯電バイアスを設定するが、その設定は周波数毎に行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式の画像形成装置であって、感光体ドラムに接触する帯電ローラに、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電バイアスを印加するものにおいて、
非画像形成期間に前記帯電バイアスを変動させて直流電流が飽和する電圧値を探索し、判明した電圧値に基づき帯電バイアスを設定するものとし、且つ、作像プロセス線速の異なる複数の画像形成モードを備え、画像形成モード毎に線速に応じ前記帯電バイアスの周波数を異ならせるものとし、前記非画像形成期間の電圧値設定を周波数毎に行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記帯電バイアスの交流電圧出力を単一のトランスで行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記非画像形成期間はマシンウォームアップ期間またはプリントジョブ終了後の後エージング期間であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置において、像担持体である感光体ドラムを帯電させるのに、大別して二つの方式が存在する。その一はコロナ放電を利用した非接触帯電方式であり、その二は帯電ローラや帯電ブラシを用いる接触帯電方式である。
【０００３】
コロナ放電による非接触帯電方式の場合、帯電を繰り返していると感光体の表面にコロナ生成物が付着する。コロナ生成物は高湿度環境で空気中の水分子と結合しやすい。コロナ生成物に水分子が結合すると感光体の表面抵抗が下がる。その結果、「画像流れ現象」が発生する。これを避けるため、最近では帯電ローラによる接触帯電方式を採用することが一般的になっている。帯電ローラを備えた画像形成装置の例を特許文献１、２に見ることができる。
【特許文献１】特開２００１−３１２１２３号公報
【特許文献２】特開平１０−２３２５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
接触帯電方式の帯電ローラには、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電バイアスを印加する。交流電圧が低すぎると帯電の均一性が悪くなり、黒点または筋状のかぶりを生じることがある。逆に交流電圧が高すぎると、特に有機感光体の場合、表面の膜が劣化して削れやすくなる。そのため、交流バイアスを適切に設定しなければならない。
【０００５】
一方、電子写真方式の画像形成装置にあっては、画像形成モード毎に作像プロセスの線速を変えることがある。例えば、フルカラーモードとモノクロモードが存在する場合、モノクロモードの作像プロセス線速を上げて単位時間当たりの出力枚数を増加させることがしばしば行われる。線速が上がると、交流バイアスの最低必要周波数は高くなる。ただし、むやみに周波数を高めても帯電ローラの応答性が追随できず、帯電しにくくなるという現象が起きる。そのため、交流バイアスの周波数は線速毎に設定する必要がある。
【０００６】
画像形成モードの線速に応じて交流バイアスの周波数を変えるにあたり、周波数毎にトランスを用意するのは不経済という理由から、単一のトランスで全ての周波数に対応させることとした場合、次のような問題が生じる。すなわち高圧トランスは、周波数によって出力電圧が変化するので、周波数を変えると出力電圧が設定範囲から外れ、画像品質が低下する。特に感光体がアモルファスシリコンの場合、許容される電圧変動幅が非常に狭いので問題となりやすい。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、帯電ローラによる非接触帯電方式を採用し、且つ画像形成モード毎に作像プロセス線速に応じ帯電バイアスの周波数を異ならせる画像形成装置において、帯電バイアスが自動的に最適値にされるようにすることを目的とする。また、帯電バイアスの設定が使用者に不便を強いないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記目的を達成するために本発明は、電子写真方式の画像形成装置であって、感光体ドラムに接触する帯電ローラに、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電バイアスを印加するものにおいて、非画像形成期間に前記帯電バイアスを変動させて直流電流が飽和する電圧値を探索し、判明した電圧値に基づき帯電バイアスを設定するものとし、且つ、作像プロセス線速の異なる複数の画像形成モードを備え、画像形成モード毎に線速に応じ前記帯電バイアスの周波数を異ならせるものとし、前記非画像形成期間の電圧値設定を周波数毎に行うことを特徴としている。
【０００９】
この構成によると、画像形成モードを切り換えて作像プロセス線速を変化させ、その結果、帯電バイアスの周波数を異ならせることになったとしても、帯電バイアスは予め周波数毎に設定してあるから、電圧が設定範囲から外れて画像品質が低下したりはしない。また帯電バイアスの設定が行われるのは非画像形成期間であり、画像形成期間にはそのような動作は生じないので、プリント作業が遅延して使用者が不便を感じるといったことがない。
【００１０】
（２）また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記帯電バイアスの交流電圧出力を単一のトランスで行うことを特徴としている。
【００１１】
この構成によると、トランスを１個でまかなうのでコストアップを招かずに済む。
【００１２】
（３）また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記非画像形成期間はマシンウォームアップ期間またはプリントジョブ終了後の後エージング期間であることを特徴としている。
【００１３】
この構成によると、帯電バイアス設定用に特別な期間を設けることなく、画像形成装置を普通に使用する流れの中で帯電バイアスを自動設定することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、作像プロセス線速の異なる複数の画像形成モードを設定しても、帯電バイアスを常に適切な値に保つことができる。また、画像形成期間でなく非画像形成期間に帯電バイアスの設定を行うので、使い勝手が悪くなることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施形態を図１−３に示す。図１は画像形成装置の概略構成図、図２は部分的ブロック構成図、図３はプリント動作開始までのフローチャートである。
【００１６】
図１に示す画像形成装置はタンデム型のフルカラープリンタであり、装置本体Ａの内部に４個の画像形成部を備えている。すなわちマゼンタ画像形成部１Ｍ、シアン画像形成部１Ｃ、イエロー画像形成部１Ｙ、及びブラック画像形成部１Ｂｋである。これらの画像形成部は水平方向に所定間隔でタンデム配置されている。
【００１７】
マゼンタ画像形成部１Ｍには、感光体ドラム２ａ、帯電ローラ３ａ、マゼンタトナーを収納した現像ユニット４ａ、転写ローラ５ａ、及びドラムクリーニングローラ６ａが設置され、また露光のための光学ユニット７ａが組み合わせられている。シアン画像形成部１Ｃには、感光体ドラム２ｂ、帯電ローラ３ｂ、シアントナーを収納した現像ユニット４ｂ、転写ローラ５ｂ、及びドラムクリーニングローラ６ｂが設置され、また露光のための光学ユニット７ｂが組み合わせられている。イエロー画像形成部１Ｙには、感光体ドラム２ｃ、帯電ローラ３ｃ、イエロートナーを収納した現像ユニット４ｃ、転写ローラ５ｃ、及びドラムクリーニングローラ６ｃが設置され、また露光のための光学ユニット７ｃが組み合わせられている。ブラック画像形成部１Ｂｋには、感光体ドラム２ｄ、帯電ローラ３ｄ、ブラックトナーを収納した現像ユニット４ｄ、転写ローラ５ｄ、及びドラムクリーニングローラ６ｄが設置され、また露光のための光学ユニット７ｄが組み合わせられている。
【００１８】
感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、それぞれアルミニウム製の基体の上に負帯電のＯＰＣ感光体で光導電層を形成したものであり、図示しない駆動装置により、矢印方向（反時計方向）に所定の作像プロセス線速で同期回転せしめられる。
【００１９】
感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの表面に接触する帯電ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄには図示しない帯電バイアス電源から直流電圧と交流電圧が重畳した帯電バイアスが印加される。印加された帯電バイアスにより、帯電ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの表面を負極性の所定電位に均一に帯電させる。
【００２０】
感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの帯電表面は光学ユニット７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄによって露光される。デジタル画像処理部からの画像信号に対応して変調されたレーザ光がレーザ出力部から出力され、高速回転するポリゴンミラーから各光学ユニット７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに送られ、そこから感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの表面に照射される。回転する感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄはレーザ光により走査露光せしめられ、各色の静電潜像を形成する。デジタル画像処理部、レーザ出力部、ポリゴンミラーはいずれも図示しない。
【００２１】
現像ユニット４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの静電潜像に各色のトナーを付着させ、トナー像として現像する。
【００２２】
転写ローラ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、一次転写ニップ部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄを介して感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに向き合っている。
【００２３】
一次転写ニップ部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄには中間転写ベルト８が挟まれる。中間転写ベルト８は無端ベルトであり、駆動ローラ９、二次転写対向ローラ１０、及びテンションローラ１１に巻き掛けられている。中間転写ベルト８は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニリデンのような誘電体樹脂のフィルムにより構成される。
【００２４】
一次転写ニップ部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄで中間転写ベルト８にトナー転写を行った後、感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの表面に残留するトナーは、ドラムクリーニングローラ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｃにより回収される。
【００２５】
二次転写対向ローラ１０は、二次転写ニップ部Ｔｅを介して二次転写ローラ１２に向き合っている。二次転写ニップ部Ｔｅには中間転写ベルト８と転写材（紙、フィルム）が挟み込まれる。
【００２６】
テンションローラ１１の近傍には、転写材へのトナー転写後中間転写ベルト８の表面に残留するトナーを回収するベルトクリーニング装置１３が設置される。ベルトクリーニング装置１３は、中間転写ベルト８に接触するベルトクリーニングローラ１３ａを有する。
【００２７】
二次転写ニップ部Ｔｅの転写材搬送方向の下流には、定着ローラ１４ａと加圧ローラ１４ｂを有する定着装置１４が設置されている。
【００２８】
画像形成開始信号が発せられると、所定の作像プロセス線速で回転する感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは帯電ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄによって帯電せしめられ、光学ユニット７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄによる露光で静電潜像が形成される。この静電潜像を、感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの帯電極性と同極性の現像バイアス電圧が印加された現像ユニット４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄがトナーで可視像化する。
【００２９】
感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄのトナー像は、一次転写ニップ部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄで、トナーと逆極性の一次転写バイアス電圧が印加された転写ローラ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄにより、回転している中間転写ベルト８に順次一次転写される。
【００３０】
マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各トナー像をこの順序で重畳転写され、フルカラーのトナー像が形成された中間転写ベルト８は、そのフルカラートナー像を二次転写ニップ部Ｔｅで転写材に転写する。転写材はその後定着装置１４を通過し、トナーは熱と圧力で転写材に定着せしめられる。
【００３１】
モノクロ画像の場合は、ブラック画像形成部１Ｂｋにより中間転写ベルト８に形成されたブラックのトナー像のみが二次転写ニップ部Ｔｅで転写材に転写される。同様にしてブラック以外の単色画像を得ることができる。
【００３２】
帯電ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに印加される帯電バイアスのうち、交流電圧は図２に示す高圧トランス２０によって印加される。高圧トランス２０は１個のみ存在する。高圧トランス２０はＡＣ波形生成部２１からの指令を受けて所定電圧、所定周波数の交流電圧を発生する。ＡＣ波形生成部２１には中央処理部２２から指示が与えられる。中央処理部２２は上位の制御部、例えば画像形成装置全体の制御部に属する。
【００３３】
画像形成装置は、フルカラーモードとモノクロモードの二通りの画像形成モードを備える。モノクロモードの方がフルカラーモードよりも作像プロセス線速が速く、単位時間当たりの出力枚数が多い。帯電バイアスの交流電圧も、モノクロモードの方がフルカラーモードよりも周波数が高くなっている。このような周波数の違いに応じて交流電圧の電圧値が設定される。
【００３４】
交流電圧値の設定は、非画像形成期間に帯電バイアスを変化させて直流電圧が飽和する電圧値を探索することにより行う。そのプロセスを示すのが図３のフローチャートである。
【００３５】
図３のフローチャートのステップ＃１０１では、画像形成装置の電源をＯＮにしてウォームアップを行う場合、低速モード（フルカラーモード）の線速で駆動する。そしてステップ＃１０２で、低速モード用の帯電周波数ｆ１で交流電圧を印加する。
【００３６】
ステップ＃１０３では交流電圧の電圧値Ｖｐｐを、ゼロから徐々に上昇させる。そして交流電圧と重畳して印加されている直流電圧の電流値Ｉｄｃを測定する。
【００３７】
ゼロ電位からＶｐｐが上昇して行くと、最初のうちはそれに比例してＩｄｃも上昇する。しかしながら、Ｖｐｐがある電圧に達すると、Ｉｄｃはそれ以上上昇しなくなる。すなわち飽和する。
【００３８】
Ｉｄｃが飽和するときの電圧値Ｖｐｐは必要且つ十分な電圧値であり、それ以上上昇させる意味はない。そこで、ステップ＃１０４では、Ｉｄｃが飽和するＶｐｐを探索できたら、判明したＶｐｐを低速モード時のＶｐｐに決定する。
【００３９】
続くステップ＃１０５では、高速モード（モノクロモード）の線速で駆動する。そしてステップ＃１０６で、高速モード用の帯電周波数ｆ２で交流電圧を印加する。
【００４０】
ステップ＃１０７では交流電圧の電圧値Ｖｐｐを、ゼロから徐々に上昇させる。そして交流電圧と重畳して印加されている直流電圧の電流値Ｉｄｃを測定する。
【００４１】
ステップ＃１０８で、Ｉｄｃが飽和するＶｐｐを探索できたら、判明したＶｐｐを高速モード時のＶｐｐに決定する。
【００４２】
このようにして低速モード（フルカラーモード）と高速モード（モノクロモード）のそれぞれについて帯電バイアスの交流電圧を設定した後、ステップ＃１０９でプリント動作（画像形成動作）を開始する。
【００４３】
帯電バイアスの交流電圧が画像形成モード毎に、すなわち周波数毎に設定してあるから、画像形成モードを切り換えても電圧が設定範囲から外れて画像品質が低下したりはしない。また帯電バイアスの設定が行われるのは非画像形成期間であり、画像形成期間にはそのような動作は生じないので、プリント作業が遅延して使用者が不便を感じるといったことがない。
【００４４】
プリント動作開始までのフローチャートの変形実施態様を図４に示す。
【００４５】
図４のフローチャートのステップ＃１１１からステップ＃１１４までは図３のフローチャートのステップ＃１０１からステップ＃１０４までと同じである。ただしその後、図４のフローチャートは「高速モード（モノクロモード）の線速で駆動」のステップを経ることなくステップ＃１１５に進む。ステップ＃１１５からステップ＃１１８までは図３のフローチャートのステップ＃１０６からステップ＃１０９までと同じである。
【００４６】
図３、４のフローチャートは単なる例示にすぎず、本発明に限定を加えるものではない。他の様々なフローで本発明を実施することができる。例えば非画像形成期間としてプリントジョブ終了後の後エージング期間を選び、この期間を利用して直流電流Ｉｄｃが飽和する交流電圧の電圧値Ｖｐｐを探索するようにしてもよい。
【００４７】
電圧出力値が画像に与える影響を調べた試験結果の表を図５に示す。本発明の実施例の場合、フルカラーモードでもモノクロモードでもＶｐｐ出力値は１．０ｋＶに設定された。そしていずれの場合も画像に問題はなかった。比較例として、フルカラーモードのＶｐｐ出力値は１．０ｋＶで実施例と変わらないが、モノクロモードのＶｐｐ出力値を０．６ｋＶと実施例よりも低くして試験を行ったところ、モノクロモードの画像には横筋が発生し、使用に耐えなかった。
【００４８】
以上本発明の実施形態につき説明したが、発明の主旨を逸脱しない範囲でさらに種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、帯電ローラで感光体ドラムの帯電を行う電子写真方式の画像形成装置に広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】画像形成装置の概略構成図
【図２】部分的ブロック構成図
【図３】プリント動作開始までのフローチャート
【図４】変形実施態様に係るプリント動作開始までのフローチャート
【図５】電圧出力値が画像に与える影響を調べた結果の表
【符号の説明】
【００５１】
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ  感光体ドラム
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ  帯電ローラ
２０  高圧トランス
【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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