(57)【要約】【課題】二つの現像装置の上流側の一つを用いて画像を出力する際に、第二帯電装置の汚れを防止するとともに、画像への放電ムラを抑え、安定した画像濃度で画像形成を行うことができる画像形成装置を提供する。【解決手段】一つの感光体１と、二つの帯電装置２、５と、二つの現像装置４、８と備え、転写材を通過させ電界をかけて像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写装置９で二色画像を形成する画像形成装置３０において、第一のトナー像作成しか行わない時においても第二帯電装置２の帯電ワイヤ８への電圧印加を行い、さらに、前記第二帯電装置の帯電ワイヤへの印加電圧の絶対値を、非画像部の表面電位以上に設定する。【選択図】      図１
2008233219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つの像担持体と、
この像担持体上を帯電するための第一帯電装置と、
前記像担持体上を露光して静電潜像を形成する第一潜像形成手段と、
前記像担持体上の静電潜像を現像して第一のトナー像とする第一現像装置と、さらに、
第二のトナー像を形成するため、像担持体上を帯電するための第二帯電装置と、
前記像担持体上を露光して静電潜像を形成する第二潜像形成手段と、
前記像担持体上の静電潜像を現像して第二のトナー像とする第二現像装置と、
転写材を通過させ電界をかけて像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写装置で二色画像を形成する画像形成装置において、
第一のトナー像作成しか行わない時においても、第二帯電装置の帯電ワイヤへの電圧印加を行う
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、
前記第二帯電装置の帯電ワイヤへの印加電圧の絶対値を、非画像部の表面電位以上に設定する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、温湿度センサーを備え、
測定された環境条件に応じて第二帯電装置の帯電ワイヤへの印加電圧を変化させる
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、ドラム電流を測定する電流計を備え、
測定された電流値が０Ｖとなるように第二帯電装置の帯電ワイヤへの印加電圧を制御する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、第一帯電装置より下流に設けられた感光体表面電位検出手段を有し、
該感光体表面電位検出手段より測定された表面電位を第二帯電ワイヤ印加電圧の下限値とする
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、温湿度センサーと第一帯電装置より下流に設けられた感光体表面電位検出手段を有し、環境条件や電位計から測定された表面電位に応じて第二帯電ワイヤ印加電圧を制御する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、前記感光体表面電位検出手段による感光体表面電位の検出位置を第二帯電装置の直前とする
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、ファクシミリ、プリンター等の静電複写プロセスの画像形成装置に係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真プロセスを利用した画像形成装置においては、感光体ドラムの表面をスコロトロンやコロトロン等のコロナ放電方式を用いた帯電装置により、均一に帯電させることが多い。その後、露光装置により潜像部を形成し、現像装置により作像し、転写、定着装置により画像を形成している。ただし、経時での使用により、帯電装置内の帯電ワイヤが機内の気流の流れに伴い、トナーや紙粉等により汚染される事がある。このように、帯電ワイヤが汚染されてしまうと、ドラムを均一に帯電させる事が出来なくなり、画像上にスジが発生し、帯電装置の寿命も低下してしまう。特許文献１や特許文献２では、帯電装置のケース部に気流の吸引口や排気口を設けたり、吸着フィルターを設けることで帯電ワイヤへの汚染物質の付着を低減させている。
【０００３】
特許文献１等では、気流の流れを変化させる事で、帯電ワイヤへの汚れを抑制しているが、例えば、1ドラム方式で二色画像形成装置において、上流側に位置する現像機のみで画像を形成する単色モード時の場合、現像されたトナー像が下流側の帯電装置を通過する際に、電位差が発生し、下流側の帯電装置にトナーが飛翔することがある。このように電位差が発生した場合、気流の流れを変化させても帯電ワイヤへのトナー付着は抑制しきれない。そのため、単色モードで作像する場合、下流側の帯電ワイヤに電圧を印加し、トナー像からトナーが帯電ワイヤに飛翔しないような電位差を確保する必要がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−０５２６８５
【特許文献２】特開２００１−１６６６５１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、二つの現像装置の上流側の一つを用いて画像を出力する際に、第二帯電装置の汚れを防止するとともに、画像への放電ムラを抑え、安定した画像濃度で画像形成を行うことができる画像形成装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の画像形成装置は、一つの像担持体と、この像担持体上を帯電するための第一帯電装置と、前記像担持体上を露光して静電潜像を形成する第一潜像形成手段と、前記像担持体上の静電潜像を現像して第一のトナー像とする第一現像装置と、さらに、第二のトナー像を形成するため、像担持体上を帯電するための第二帯電装置と、前記像担持体上を露光して静電潜像を形成する第二潜像形成手段と、前記像担持体上の静電潜像を現像して第二のトナー像とする第二現像装置と、転写材を通過させ電界をかけて像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写装置で二色画像を形成する画像形成装置において、第一のトナー像作成しか行わない時においても第二帯電装置の帯電ワイヤへの電圧印加を行うことを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記第二帯電装置の帯電ワイヤへの印加電圧の絶対値を、非画像部の表面電位以上に設定する。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、温湿度センサーを備え、測定された環境条件に応じて第二帯電装置の帯電ワイヤへの印加電圧を変化させることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、ドラム電流を測定する電流計を備え、測定された電流値が０Ｖとなるように第二帯電装置の帯電ワイヤへの印加電圧を制御することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、第一帯電装置より下流に設けられた感光体表面電位検出手段を有し、該感光体表面電位検出手段より測定された表面電位を第二帯電ワイヤ印加電圧の下限値とすることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、温湿度センサーと第一帯電装置より下流に設けられた感光体表面電位検出手段を有し、環境条件や電位計から測定された表面電位に応じて第二帯電ワイヤ印加電圧を制御することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記感光体表面電位検出手段による感光体表面電位の検出位置を第二帯電装置の直前とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
以上のように、本発明の画像形成装置では、一ドラム方式で、二つの帯電装置、二つの現像装置の内の上流側に位置した帯電装置、現像装置のみで画像形成する場合、画像が通過する際に下流側の帯電ワイヤにバイアスを印加しているので、ドラム上のトナー像から帯電ワイヤへのトナー付着を抑え、帯電装置を汚染させないため、帯電不良による画像劣化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】
【０００８】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。図１に示すように、この画像形成装置３０は、反転現像により赤黒の二色ディジタル画像を形成するもので、表面に静電潜像が形成される感光体１の周囲に、第一の現像に備え、感光体表面を一様に帯電する第一帯電装置２、原稿を露光し、感光体上に第一のトナー現像のための静電潜像を形成する第一露光装置３、静電潜像を第一のトナーにより現像し、トナー像を形成する第一現像装置４を設けている。
さらに、第二の現像に備えて、第一の現像と同様に第二のトナーによるトナー像を形成するための第二帯電装置５、第二露光装置６及び第二現像装置７を設けている。
さらに、感光体上１に形成されたトナー像を転写するための記録紙を供給する給紙部、転写電圧印加装置１４によりバイアスを印加し、トナー電荷と逆帯電の電荷を与え、転写ベルトから感光体へ転写電流を流すことで感光体上のトナー像を記録紙に転写する転写装置９、転写時に分離不良となった転写紙のドラムへの巻き込み防止のための分離爪１０a、トナー像転写後に感光体上に残留するトナーを除去するクリーニング装置１１及び次の画像形成に備えて感光体表面の電荷を除去する除電装置である消去光源１２が順次配設されている。
分離爪１０aは、筐体に支持された軸１０bに回転可能に取り付けられており、図示しないばねの弾性力によって感光体１の表面に所定の圧力で接している。
【００１０】
また、画像形成装置３０内の第一現像装置４にはトナーとキャリアとを含む磁性二成分現像を用いており、第一現像ローラに直流バイアスを印加し、マグネットブラシによりトナーを感光体１と接触させ現像を行う磁気ブラシＤＣバイアス現像法を用いている。
また、第二現像装置７には、カラー顔料を用いた非磁性一成分現像剤が用いられ、第二現像ローラ上に形成されたトナー層が感光体１の周面と所定の間隔を保持するように支持されている。この第二現像ローラに直流バイアスを印加させ、感光体１の静電潜像部にトナーを飛翔させるジャンピング方式により現像を行っている。このように第二現像装置７に非接触現像方式で現像することで、感光体や現像ローラの寿命の点や重ね合わせ現像が可能である等の理由から有利である。
【００１１】
上記の構成を有する画像形成装置によって赤黒二色で画像形成を行う場合、感光体１上の表面が第一帯電印加装置２０から第一帯電装置２で約−７００Ｖに一様に帯電され、第一露光装置３から出射される光の強弱により感光体１上の電荷が約−５０Ｖまで消去され、感光体１の表面に静電潜像が形成される。感光体１上に形成された静電潜像は、感光体１の回転によって第一現像装置４と対向する位置に移動する。第一現像ローラには、作像時に−５５０Ｖの直流バイアスが印加されており、周方向に感光体１と線速比約２．０で移動しながら黒現像剤による二成分マグブラシによる接触現像が行われる。
第一現像装置４による現像後、感光体１の回転により第二帯電装置５及び第二露光装置６と対向する位置に順次搬送されて、それぞれ感光体１の帯電に続いて原稿の静電潜像が形成された後、第二現像装置７との対向部へ移動する。第二現像装置内のトナーが第二現像ローラに印加される現像バイアス電圧によって飛翔し、感光体１表面に付着する。
この時、第二現像ローラに印加されるバイアスは直流バイアスであり、これにより第一の現像によるトナー像を乱さずに第二の現像を行うことができ、第一の現像及び第二の現像による赤トナー像が重ね合わされ、二色のトナー像が形成される。
【００１２】
そして、このように形成されたトナー像は、図示されていない給紙トレイからレジストローラにより所定のタイミングでガイド板を介して搬送されてきた転写紙上に、感光体１上のトナー像が転写電圧印加装置１４の作用により転写される。
この転写装置９には転写ベルト、ベルト内側に駆動ローラ１７、従動ローラ１５、バイアスローラ１６が配設されている。バイアスローラ１６は転写電圧印加装置１４とつながり、感光体１側に流れる電流が一定になるように制御されている。トナー像を転写された転写紙は、転写紙の自重により、感光体の接線方向に分離される（分離されない場合は分離爪１０aで分離される）。その後、転写ベルトにより搬送されて図示しない定着部により定着され二色画像が形成される。転写後の感光体１は、クリーニング装置１１によってその表面の残留トナーを除去され、除電装置１２によって残留電荷を消去されて、初期状態に戻る。
【００１３】
また、図２は、本画像形成装置の黒単色時における帯電、露光、現像までの過程を示す図である。二色画像形成時と同様に、まず、第一帯電装置１にて感光体表面上を約−７００Ｖに一様に帯電させ、第一露光装置３により、感光体１上の画像部の電荷を約−５０Ｖまで消去する。その後、第一現像装置４により現像され、トナー像９となる。また、トナー像上のトナー帯電量は−２０〜−４０μC/gと非常に小さいため、現像後の画像部感光体上の表面電位は−５０Ｖからほとんど不変である。トナー像の表面電位を約−５０Ｖに維持したまま、下流に設けられた第二帯電装置５、第二露光装置６、第二現像装置７上を通過する。ただし、トナー像が第二帯電装置上を通過する際、トナー像の表面電位−５０Ｖに対し、第二帯電ワイヤ８にはバイアス印加されていない場合、負極性のトナーは第二帯電ワイヤへ飛翔し、汚してしまう場合がある。
【００１４】
図１において原稿を原稿読み取り部２３で読み込まれた画像信号は、画像メモリ制御部２２に蓄積される。この際にユーザーが操作部画面上で設定したモードもしくは、黒単色、赤単色、赤黒二色モードであるかの判断を行う。本画像形成装置では、最上流側に位置する第一帯電装置２、露光装置３、現像装置４で行う黒単色モードと判断した場合、黒トナー像作成直後にコントローラ２５からの信号により第二帯電装置内５の第二帯電ワイヤ８にバイアスを印加する。これにより、トナー像が第二帯電装置５を通過する際に、トナー像から第二帯電ワイヤ８へトナー飛翔しない電位差を保ち、第二帯電ワイヤ８へのトナー付着を抑え、帯電装置を汚染させないため、帯電不良による画像劣化を抑制することができる。
【００１５】
図３は、黒単色時のトナー像が第二帯電上を通過する際のトナーの挙動を示す図である。図４は、形成される画像の例を示す図である。ここでは、例えば、図４のような画像を入力する。この場合、第一帯電装置２で約−７００Ｖに帯電された後、画像部は第一露光装置３で約−５０Ｖに露光される。その後、第一現像装置４で負極性のトナーによりトナー像が形成される。このトナー像が第二帯電装置５の上を通過する際、第二帯電ワイヤ８に電圧が印加されていない場合、トナー像中のトナーは第二帯電ワイヤ８の方へ引き寄せられる（図３を参照）。この場合、トナー像部分からのトナー付着がほとんどだが、非画像部にも少なからず地汚れトナーが存在し、非画像部からも第二帯電ワイヤ８上へトナー付着する。このため、黒単色時の第二帯電ワイヤ８へ印加する電圧（以下、単に「第二帯電ワイヤ印加電圧」と記す。）を非画像部の表面電位以上に設定する必要がある。
【００１６】
また、図５は、第二帯電ワイヤ印加電圧とスジランクの関係を示したグラフである。
図５から、環境に関わらず−２．０ＫＶの印加電圧値までは放電が発生しないためスジランク３．５以上となるが、印加電圧がある程度高くなると、放電によるスジが顕著に発生し、ランク３．５未満となる。さらに印加電圧が高くなると放電光が安定する為、放電によるスジは発生しなくなる。しかし、放電が安定するほど強くなると、トナー像のトナー帯電量が変化し、転写効率が低下することでID低下する不具合も解かっている。これにより、地肌部の表面電位が−７００Ｖにて制御されているため、黒単色モード時において、第二帯電ワイヤ印加電圧を−０．７ＫＶ〜−２．０ＫＶの間で制御することで、黒トナー像が第二帯電装置５を通過する際に、地肌部やトナー像から第二帯電ワイヤへのトナー付着を防止できる。これによって、上流側で作像された画像が通過する際に、下流側の第二帯電ワイヤ８への印加電圧を放電しない範囲で設定しているため、放電ムラをなどの異常画像を発生させることなく、第二帯電ワイヤ８へのトナー付着を防止でき、経時で画像を良好に保てる。
【００１７】
図６は、第二帯電ワイヤ印加電圧とドラム電流値の関係を示すグラフである。図６からは、第二帯電ワイヤ印加電圧を高くすると、放電が発生し、感光体１に流れる電流値が高くなることを示している。また、帯電ワイヤの抵抗値は温湿度により変動し、高温高湿環境では抵抗が下がり、低温低湿環境では抵抗が上がる。すなわち、環境により同じ電圧を印加しても放電レベルが異なり、感光体１に流れる電流も異なる。感光体１に電流が多く流れると、放電によりトナー像を乱すためスジが発生してしまう。高温高湿環境では、−２．０KＶ、低温低湿環境では−３．５ＫＶから放電開始電圧となる。さらに、黒単色時における第二帯電ワイヤ８へのトナー付着を十分に防止するには、トナー像電位と帯電ワイヤの電位差を大きくした方が付着しにくくなり、第二帯電ワイヤ８へ印加するバイアスを大きくした方が良い。そのため、マシン内部に備えられた環境センサー２８により、温湿度を検知し、環境に応じて、印加する電圧値を放電開始限界電圧値にする。また、温湿度の検知は通常のプリントシーケンスに入る前、例えば本体電源ON後の立ち上げ時や、ある一定稼動休止後や、連続稼動後などの休止時間を利用して行う。このように環境に応じて、最適な電圧値を第二帯電ワイヤ８に印加する制御を行うことで、トナー付着をより効果的に防止できる。これによって、上流側で作像された画像が通過する際に、下流側の第二帯電ワイヤ８への印加電圧を温湿度に応じた最適な値で制御するため、より最適に第二帯電ワイヤ８へのトナー付着を防止でき、経時で画像を良好に保てる。
【００１８】
まず、出力画像のモード判定を行う。黒単色モードの場合、コピー動作に入る前に、図１の第二帯電装置５内の第二帯電ワイヤ８に予め設定された電圧値を印加し、感光体１からアース部分に流れるドラム電流値を電流計２６で測定する。この測定された値が０Ｖでない場合、コントローラ２５からの信号により、第二帯電ワイヤ８の印加電圧を低くする制御を行う。測定される電流値が０Ｖになるまで繰り返し、０Ｖになる印加電圧値で通常の黒単色モードのコピー動作を始める。このように、黒単色時にドラム電流値が０Ｖとなるような、第二帯電ワイヤ印加電圧値を用いることで、第二帯電ワイヤ８へのトナー付着を抑え、画像への放電影響も抑えることができる。上流側で作像された画像が通過する際に、下流側の第二帯電ワイヤ８にドラム電流が流れない最大の電圧を印加するため、第二帯電ワイヤ８と表面電位の電位差を最大にすることができ、トナー付着を防止でき、経時で画像を良好に保てる。
【００１９】
画像形成装置３０は、第一帯電装置２で約−７００Ｖに帯電されているが、実際には、環境で帯電ワイヤの抵抗が変化し、それに伴い感光体１上の表面電位も変化する。また、画像形成装置３０を長期間使用されていた場合、経時で感光体１が疲労し、電荷が保持しにくくなるため、感光体１上の表面電位が低下する。このような理由により、第二帯電ワイヤ８と感光体１上の表面電位の電位差も変化し、トナー付着を最適に抑えるには感光体１上の表面電位に合わせた制御が必要となる。まず、出力画像のモード判定を行い、黒単色モードの場合、通常のコピー動作に入る前に、感光体１を回転させ、コントローラから第一帯電装置２をＯＮにする。その後、第一帯電装置２の下流に設けられた、表面電位計２７にて感光体１上の表面電位を測定する。この測定された表面電位をコントローラ２５内のメモリ部に蓄積し、以後、黒単色時で通常コピーする際に第二帯電ワイヤ８に印加する電圧の下限値とする。このように測定された表面電位を下限値に設けることで、地汚れトナーの第二帯電ワイヤ８への付着を最適に防止することができる。上流側で作像された画像が通過する際に、下流側の第二帯電ワイヤ８に印加する電圧の最下限値を測定された地肌部帯電電位と同じにするため、感光体１上トナー像からのトナー付着だけでなく、より最適に地汚れトナーによるトナー付着も抑えられる。
【００２０】
図６より、環境に応じて同じ電圧を印加しても放電レベルが異なり、感光体１に流れる電流も異なる。そのため、環境に応じて第二帯電ワイヤ印加電圧の値を変化させ、帯電ワイヤへのトナー付着を防止する。環境で変化するのは、主に放電開始電圧なので、第二帯電ワイヤ印加電圧の上限値のみを定める。また、下限値については、画像形成装置３０内に設けられた表面電位計２７により測定された表面電位を第二帯電印加電圧の下限値とする。即ち、印加電圧の絶対値を、非画像部の表面電位以上に設定する。このように制御することで、環境の変化で第二帯電ワイヤ８からの放電開始電圧や、使用環境や経時におけるドラム表面電位変化を考慮することで、より最適な第二帯電ワイヤ印加電圧の値でトナー付着を防止できる。上流側で作像された画像が通過する際に、下流側の第二帯電ワイヤ８に印加する電圧の上限値を温湿度に応じた最適な値とし、最下限値を測定された地肌部帯電電位と同じにするため、感光体１上トナー像からのトナー付着及び、地汚れトナーによるトナー付着も抑えられる。
【００２１】
一般的に帯電された感光体１の表面電位は、時間とともに減衰するため、帯電されてから表面電位を測定するまでの時間に応じて測定値が異なる。これにより、第二帯電ワイヤ８へのトナー付着に対しては、なるべく第二帯電装置５直前で感光体表面電位を測定するのが望ましい。表面電位測定位置を第二帯電装置直前にすることで、より最適にトナー付着を抑制できる。表面電位計の位置を第二帯電装置５の直前に配置するため、正確な表面電位値を測定でき、より効果的に地汚れトナーによる付着も抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】本画像形成装置の黒単色時における帯電、露光、現像までの過程を示す図である。
【図３】黒単色時のトナー像が第二帯電上を通過する際のトナーの挙動を示す図である。
【図４】形成される画像の例を示す図である。
【図５】第二帯電ワイヤ印加電圧とスジランクの関係を示したグラフである。
【図６】第二帯電ワイヤ印加電圧とドラム電流値の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２３】
１  感光体
２  第一帯電装置
３  第一露光装置
４  第一現像装置
５  第二帯電装置
６  第二露光装置
７  第二現像装置
８  帯電ワイヤ
９  転写装置
１１  クリーニング装置
１２  除電装置
３０  画像形成装置
【図２】
2008233219.tif 000003
【図３】
2008233219.tif 000004
【図１】
2008233219.tif 000005
【図４】
2008233219.tif 000006
【図５】
2008233219.tif 000007
【図６】
2008233219.tif 000008