(57)【要約】【課題】感光ドラムに当接された状態で長時間放置されることに起因する帯電ローラの変形によって発生する、画像形成動作再開後の濃度むらを防止する。【解決手段】感光ドラム１表面に当接された転写ローラ２に高圧の帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加電源２１をバイアス制御手段２２によって制御する。バイアス制御手段２２には、温湿度センサ２３及び画像形成停止時間測定手段２４が接続されている。バイアス制御手段２２は、画像形成動作再開時に、温湿度センサ２３及び停止時間測定手段２４の出力に基づいて、電源２１が転写ローラ２に印加する帯電バイアスを制御する。例えば、ニップ跡の画像への影響があると判断される場合にのみ電位収束性をよくするために、必要最小限の間だけ帯電バイアスを制御する。【選択図】　　　図１
2004045572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体表面に当接配置された帯電部材に帯電バイアスを印加することで前記像担持体表面を帯電させる画像形成装置において、
前記帯電部材に帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加電源と、
前記帯電バイアス印加電源の帯電バイアスを制御する制御手段と、
画像形成動作をしなかった時間を検知する停止時間検知手段と、
前記帯電部材近傍の環境条件を検知する環境条件検知手段と、を備え、
前記制御手段は、画像形成動作再開後の一定時間又は一定枚数の画像形成の間、前記停止時間検知手段と前記環境条件検知手段との出力に基づいて、前記帯電バイアス印加電源が前記帯電部材に印加する帯電バイアスを、通常の画像形成動作時と異なるように制御する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、画像形成動作再開後の一定時間又は一定枚数の画像形成の間、前記停止時間検知手段と前記環境条件検知手段との出力に基づいて、前記帯電バイアス印加電源が前記帯電部材に印加する帯電バイアスを、前記像担持体表面の電位が収束しやすい条件に制御する、
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】
前記帯電部材の使用履歴を検知する使用履歴検知手段を備え、
前記制御手段は、画像形成動作再開後の一定時間又は一定枚数の画像形成の間、前記停止時間検知手段と前記環境条件検知手段と、前記使用履歴検知手段との出力に基づいて、前記帯電バイアス印加電源が前記帯電部材に印加する帯電バイアスを、前記像担持体表面の電位が収束しやすい条件に制御する、
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４】
前記環境条件検知手段が検知する環境条件が、画像形成動作再開時の前記帯電部材近傍の温湿度である、
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記環境条件検知手段が検知する環境条件が、画像形成動作再開時の前記帯電部材近傍の温湿度、及び画像形成動作再開時から所定時間遡った時間から画像形成動作再開時までの温湿度である、
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記帯電バイアス印加電源が前記帯電部材に印加する帯電バイアスとして、通常の画像形成時にはＤＣバイアスのみを印加し、画像形成動作再開後の一定時間又は一定枚数の間は、ＤＣにＡＣを重畳させたバイアスを印加するように制御する、
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記帯電バイアス印加電源が前記帯電部材に印加する帯電バイアスとして、通常の画像形成時にはＤＣにＡＣを重畳させたバイアスを印加し、画像形成動作再開後の一定時間又は一定枚数の間は、通常の画像形成時よりも大きいピーク間電圧をもつＡＣを重畳させる、
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
複数の画像形成モード、複数の画像モード、複数の解像度を有するデジタル方式を採用し、
これら画像形成モード、画像モード、解像度に応じて、画像形成動作再開後に前記帯電バイアス印加電源が前記帯電部材に印加する帯電バイアス条件や、通常の帯電バイアスに戻すタイミングを変更する、
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記帯電部材が、ローラ状の帯電部材である、
ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体表面を接触帯電部材によって帯電するプリンタ，複写機，ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成装置において、像担持体である感光ドラム（被帯電体）表面を帯電処理する帯電装置としては、従来、コロナ放電器が広く利用されてきた。コロナ放電器は、その放電開口部が感光ドラム（被帯電体）に対向するように非接触で配置し、放電開口部からのコロナ電流に感光ドラム表面をさらすことによって感光ドラム表面を所定の極性・電位に帯電処理するものである。しかし、コロナ放電器は、高圧電源を必要とし、また、オゾンの発生量が多いなどの問題点を有している。
【０００３】
これに対して、電圧を印加した帯電部材を感光ドラムに接触させて帯電処理する接触式の帯電方法は、電源の低電圧化が図れること、オゾンの発生量が少ないことなどの長所があるため、近年、注目され使用に供されている。接触式の帯電部材である帯電ローラを用いた従来の画像形成装置を図１１に基づいて説明する。
【０００４】
図１１は従来の画像形成装置の要部の断面を模式的に示す図であり、同図において、像担持体としての感光ドラム１は矢印Ｒ１方向に回転駆動され、その表面が、まず露光ランプ１３によって帯電電位をほぼ０Ｖに除電された後、帯電ローラ２によって一様な電位（例えば−７００Ｖ）に帯電される。次いで、原稿に対応した露光装置３からの露光光が感光ドラム１表面に照射されることによって感光ドラム１上に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置４によって現像されてトナー像として顕像化される。
【０００５】
一方、紙等の転写材Ｐは、レジストローラ１０によって所定のタイミングで給送され、駆動ローラ７と従動ローラ６とに掛け渡された転写搬送ベルト５上に担持される。感光ドラム１上のトナー像は、転写バイアス印加電源９から転写ローラ８に印加される転写バイアスによって、転写搬送ベルト５上の転写材Ｐに転写される。トナー像転写後の転写材Ｐは、定着装置１１を通過することによって加熱及び加圧されて、表面にトナー像が定着される。
【０００６】
なお、トナー像転写後に感光ドラム１上に残留したトナーは、ドラムクリーニング装置１２によって除去され、感光ドラム１は再び前露光ランプ１３による光照射によって残留電位が除電されて次の画像形成に供される。
【０００７】
また、転写搬送ベルト５上には、画像形成装置内の主に現像装置４の動作中や転写時に飛散したトナーあるいは画像形成前後のカブリトナーが付着したり、転写材搬送中のジャムにより直接転写してしまうこと等によりトナーが付着することがあり、これらの付着したトナーを除去するためのクリーニング装置１４が転写搬送ベルト５に接触して配置されている。
【０００８】
なお、帯電ローラ２としては、種々の層構成のものを使用することができるが、例えば中心の芯金と、その外周に形成した弾性を有する導電層と、さらにその外周に形成した高抵抗層、最外保護層とを有するものが好適に使用される。帯電ローラ２は、芯金の両端部を軸受部材（不図示）に回転自由に軸受させて、感光ドラム１に平行に配置されて押圧手段（不図示）により感光ドラム１表面に対して所定の押圧力をもって圧接される。この圧接により、感光ドラム１と帯電ローラ２との間には、帯電ローラ２の長手方向に沿って帯状のニップが形成される。帯電ローラ２は、感光ドラム１の駆動回転に伴って、従動回転する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来例において、画像形成動作終了後、画像形成装置を長期間使用せずに放置した場合、放置後の画像形成動作再開時に、画像上（特に中間調画像、ハーフトーン画像等）に濃度むらが発生することがあった。この濃度むらは、ニップの跡が帯電ローラ２の長手方向に沿って、帯電ローラ２の周長と同じ間隔（周方向ピッチ）でスジ状に発生するものである。このニップ跡（ピッチむら）は、帯電ローラ２が感光ドラム１に押圧力を持って当接された状態で長期間放置されるために、ニップにおいて帯電ローラ２の弾性層が変形するために発生するものである。
【００１０】
特に、低温環境などでは帯電ローラ２の弾性率が低下しているために、帯電ローラ２の変形した弾性層は、元の形状に回復しにくい。このため、ニップ跡が、比較的長く帯電ローラの周方向ピッチで発生しつづけることになる。
【００１１】
また、帯電ローラ２の高抵抗層及び最外保護層の材料として抵抗値の比較的高い材料を使用した場合、又は硬度の比較的高い材料を使用した場合には、弾性層の変形の影響をそのまま高抵抗層材料が受けてしまい、同様の変形をしてしまう。この場合、弾性層が形状を回復しても、高抵抗層及び最外保護層が変形を持続してしまい、長期にわたり、画像上に障害が発生することがあった。
【００１２】
このような現象は、その他の形状・形態の接触帯電部材についても大なり小なり同様にみられるが、特に帯電ローラ、回転型のファーブラシローラ、磁気ブラシローラなどのローラ状の帯電部材、つまり所定の周方向ピッチで同じ部分が感光ドラム１表面に当接することになる帯電部材において発生しやすい。
【００１３】
このような問題点に対しては、帯電ローラの硬度や形状などでの対策（例えば、特開平０８−２１１７０２号公報、特開平０９−０４３９３５号公報に記載）、帯電バイアス印加電源の回路の工夫（例えば、特開平０９−０９６９５１号公報）、又は帯電部材の面形状を検知して画像形成条件を変化させるもの（例えば、特開平８−２２１５５号公報）などがある。しかし、これらは、効果が不充分であったり、検知回路が必要なために、装置の複雑化・コストアップを招いたりする、という問題があった。
【００１４】
そこで、本発明は、長期間画像形成を行わなかった場合でも、画像形成動作再開時に画像濃度のピッチむら（ニップ跡）が発生しないようにした画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、像担持体表面に当接配置された帯電部材に帯電バイアスを印加することで前記像担持体表面を帯電させる画像形成装置において、前記帯電部材に帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加電源と、前記帯電バイアス印加電源の帯電バイアスを制御する制御手段と、画像形成動作をしなかった時間を検知する停止時間検知手段と、前記帯電部材近傍の環境条件を検知する環境条件検知手段と、を備え、前記制御手段は、画像形成動作再開後の一定時間又は一定枚数の画像形成の間、前記停止時間検知手段と前記環境条件検知手段との出力に基づいて、前記帯電バイアス印加電源が前記帯電部材に印加する帯電バイアスを、通常の画像形成動作時と異なるように制御する、ことを特徴とする。
【００１６】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記制御手段は、画像形成動作再開後の一定時間又は一定枚数の画像形成の間、前記停止時間検知手段と前記環境条件検知手段との出力に基づいて、前記帯電バイアス印加電源が前記帯電部材に印加する帯電バイアスを、前記像担持体表面の電位が収束しやすい条件に制御する、ことを特徴とする。
【００１７】
上述の構成によると、長時間、画像形成動作が行われないで帯電部材が変形するようなことがあっても、像担持体の表面電位の収束性が良いので画像濃度のピッチむらを防止又は抑制することができる。
【００１８】
また、環境条件によっても収束状態を制御することができるので、よりピッチむらの発生しやすい環境条件下では収束性を強化することで、画像濃度のピッチむらを防止するか抑制することができる。
【００１９】
いずれの場合でも、収束性を強化する場合のみ帯電バイアスを制御するため、画像形成装置全体にわたる寿命短縮を最小限に抑えることが可能である。
【００２０】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記帯電部材の使用履歴を検知する使用履歴検知手段を備え、前記制御手段は、画像形成動作再開後の一定時間又は一定枚数の画像形成の間、前記停止時間検知手段と前記環境条件検知手段と、前記使用履歴検知手段との出力に基づいて、前記帯電バイアス印加電源が前記帯電部材に印加する帯電バイアスを、前記像担持体表面の電位が収束しやすい条件に制御する、ことを特徴とする。
【００２１】
上述の構成によると、帯電部材の使用履歴も考慮するので、使い初めと使用耐久が進んだ帯電部材で変形状態の回復に違いがあっても、必要最小限の間だけ帯電バイアスを制御することによって、画像濃度のピッチむら防止・抑制と、感光ドラム寿命短縮の抑制とを両立させることができる。
【００２２】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記環境条件検知手段が検知する環境条件が、画像形成動作再開時の前記帯電部材近傍の温湿度である、ことを特徴とする。
【００２３】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記環境条件検知手段が検知する環境条件が、画像形成動作再開時の前記帯電部材近傍の温湿度、及び画像形成動作再開時から所定時間遡った時間から画像形成動作再開時までの温湿度である、ことを特徴とする。
【００２４】
上述の構成によると、帯電部材の変形状態の回復に環境依存性があっても、必要最小限の間だけ帯電バイアスを制御することによって、画像濃度のピッチむら防止・抑制と、感光ドラム寿命短縮の抑制とを両立させることができる。
【００２５】
また、画像形成動作再開時だけではなくその前の環境履歴も考慮すれば、例えば、朝、オフィス等における仕事の開始時に、冷暖房を入れた直後に画像形成装置の使用を再開した場合など、検知した環境条件と実際の帯電部材の状態が違っていても正確な制御が可能となる。
【００２６】
請求項６に係る発明は、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前記帯電バイアス印加電源が前記帯電部材に印加する帯電バイアスとして、通常の画像形成時にはＤＣバイアスのみを印加し、画像形成動作再開後の一定時間又は一定枚数の間は、ＤＣにＡＣを重畳させたバイアスを印加するように制御する、ことを特徴とする。
【００２７】
請求項７に係る発明は、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前記帯電バイアス印加電源が前記帯電部材に印加する帯電バイアスとして、通常の画像形成時にはＤＣにＡＣを重畳させたバイアスを印加し、画像形成動作再開後の一定時間又は一定枚数の間は、通常の画像形成時よりも大きいピーク間電圧をもつＡＣを重畳させる、ことを特徴とする。
【００２８】
上述の構成によると、通常は像担持体に対する放電の影響の少ないバイアス条件で帯電を行い、ピッチむらの画像への影響があると判断されるときのみ電位収束性をよくするので、必要最小限の間だけ帯電バイアスを制御することによって、画像濃度のピッチむら防止・抑制と、感光ドラム寿命短縮の抑制とを両立させることができる。
【００２９】
請求項８に係る発明は、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の画像形成装置において、複数の画像形成モード、複数の画像モード、複数の解像度を有するデジタル方式を採用し、これら画像形成モード、画像モード、解像度に応じて、画像形成動作再開後に前記帯電バイアス印加電源が前記帯電部材に印加する帯電バイアス条件や、通常の帯電バイアスに戻すタイミングを変更する、ことを特徴とする。
【００３０】
上述の構成により、画像形成モード（例えば、コピーモード、ファクシミリモード、プリンタモード）や画像モード（例えば、文字モード、写真モード）のうち、例えば文字画像の多いファクシミリモードや、文字モードなど、実際には帯電部材に変形があっても画像への影響が小さいと判断される場合には、帯電バイアスを、像担持体に対する影響が比較的小さいように制御することができる。したがって、画像濃度のピッチむら防止・抑制と、感光ドラム寿命短縮の抑制とを両立させることができる。
【００３１】
請求項９に係る発明は、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記帯電部材が、ローラ状の帯電部材である、ことを特徴とする。
【００３２】
上述の構成によると、特に帯電ローラ、回転型のファーブラシローラ、磁気ブラシローラなどのピッチ状に画像むらが現れやすい帯電部材に対して上述の効果をより大きなものにすることが可能である。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において、同一の符号を付したものは、同様の構成又は作用を有するものであり、これらについての重複説明は適宜省略するものとする。
【００３４】
＜実施の形態１＞
図１に、本発明に係る画像形成装置の一例として実施の形態１に係る画像形成装置を示す。同図に示す画像形成装置は、電子写真方式の画像形成装置であり、同図はその概略構成を模式的に示す縦断面図である。
【００３５】
同図に示す画像形成装置は、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下［感光ドラム］という。）を備えている。感光ドラム１は、導電性を有する円筒状のドラム基体の表面に感光層としてＯＰＣ（有機光半導体）を設けたものを使用している。感光ドラム１は、駆動手段（不図示）によって所定のプロセススピード（周速度）で矢印Ｒ１方向に回転駆動される。
【００３６】
感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿ってほぼ順に、帯電ローラ（帯電部材）２、露光装置（露光手段）３、現像装置（現像手段）４、転写ローラ（転写手段）８、クリーニング装置（クリーニング手段）１２、前露光ランプ（前露光手段）１３等が配設されている。
【００３７】
また、転写材Ｐ（例えば、紙，透明フィルム）の搬送方向に沿っての上流側から順に、レジストローラ１０、転写搬送ベルト５、定着装置（定着手段）１１が配設されている。
【００３８】
帯電ローラ２は、感光ドラム１表面に当接されていて、感光ドラム１の矢印Ｒ１方向の回転に伴って矢印Ｒ２方向に従動回転する。帯電ローラ２は、帯電バイアス印加電源２１によって帯電バイアスが印加され、これにより感光ドラム１表面を所定の極性・電位に一様に帯電する。なお、帯電ローラ２については、後にさらに詳述する。
【００３９】
露光手段３としては、例えばレーザスキャナを使用することができる。露光手段３は、画像情報に基づいて、帯電後の感光ドラム１表面を画像露光して、画像露光照射部分の電荷を除去し、これにより感光ドラム１表面に静電潜像を形成する。
【００４０】
現像装置４は、現像スリーブ４ａを備えている。現像スリーブ４ａ表面に現像剤を担持して、感光ドラム１表面に対向する現像位置に搬送する。現像スリーブ４ａには、現像バイアス印加電源（不図示）によって現像バイアスが印加される。これにより感光ドラム上の静電潜像は、トナーが付着されてトナー像として現像される。
【００４１】
転写ローラ８は、感光ドラム１上のトナー像を転写材Ｐ上に転写する。転写材Ｐは、給紙カセット（不図示）に収納されていて、給送ローラ、搬送ローラ（いずれも不図示）等によってレジストローラ１０に搬送される。転写材Ｐは、レジストローラ１０によって一旦停止された後、感光ドラム１上のトナー像とタイミングを合わせるようにして転写搬送ベルト５上に担持される。この転写搬送ベルト５は、駆動ローラ７と従動ローラ６とに掛け渡されており、駆動ローラ７の矢印Ｒ７方向に回転により、矢印Ｒ５方向に回転する。転写搬送ベルト５は、転写ローラ８によって感光ドラム１表面に押圧されており、これにより感光ドラム１表面と、転写ローラ８との間には、転写ニップ部が形成される。上述の転写搬送ベルト５表面に担持された転写材Ｐは、転写搬送ベルト５の矢印Ｒ５方向に回転により、上述の転写ニップ部に搬送される。このとき、転写ローラ８には、転写バイアス印加電源９によって転写バイアスが印加され、これにより、感光ドラム１上のトナー像が転写材Ｐ上に転写される。
【００４２】
トナー像転写後の感光ドラム１は、転写材Ｐに転写されないで表面に残ったトナー（転写残トナー）が、クリーニング装置１２のクリーニングブレード１２ａによって除去され、さらに前露光ランプ１３によって電荷が除去されて、次の画像形成に供される。
【００４３】
一方、トナー像転写後の転写材Ｐは、転写搬送ベルト５の矢印Ｒ５方向の回転により、定着装置１１に搬送される。
【００４４】
定着装置１１は、定着ローラ１１ａとこれに押圧された加圧ローラ１１ｂとを有していて、搬送されてきた転写材Ｐを加熱・加圧する。これにより、転写材Ｐ表面にトナー像が定着され、画像形成が終了する。
【００４５】
なお、転写搬送ベルト５に付着したトナーは、クリーニング装置１２によって除去されるようになっている。
【００４６】
上述の帯電ローラ２は、例えば中心の芯金と、その外周に形成した弾性を有する導電層と、さらにその外周に形成した高抵抗層、最外保護層（いずれも不図示）とによって構成されている。この帯電ローラ２は、芯金の両端部が軸受部材（不図示）によって回転自由に軸受させている。また、帯電ローラ２は、感光ドラム１に平行に配置されて押圧手段（不図示）により感光ドラム１表面に対して所定の押圧力をもって圧接されている。この圧接により、感光ドラム１と帯電ローラ２との間には、帯電ローラ２の長手方向に沿って帯状の帯電ニップ部Ｃが形成される。帯電ローラ２は、感光ドラム１の矢印Ｒ１方向の駆動回転に伴って、矢印Ｒ２方向に従動回転する。
【００４７】
本実施の形態においては、図１に示すように、転写ローラ２は、これに高圧の帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加電源２１に接続されており、この帯電バイアス印加電源２１は、バイアス制御手段（制御手段）２２に接続されている。さらに、このバイアス制御手段２２には、帯電ローラ２の近傍に配置された温湿度センサ（環境検知手段）２３、及び画像形成が停止されている時間を検知する画像形成停止時間測定手段（停止時間検知手段）２４が接続されている。
【００４８】
帯電ローラ２近傍の温度及び湿度を検知した温湿度センサ２３からの出力信号と、画像形成の停止時間を検知した画像形成停止時間測定手段２４からの出力信号とが、バイアス制御手段２２に送られ、帯電バイアス印加電源２１から帯電ローラ２に印加される帯電バイアスが制御される。
【００４９】
ここで、帯電方式が、ＤＣ帯電方式かＡＣ帯電方式かの違いによる帯電状況の違いを、図を参照して以下に説明する。
【００５０】
図２は、ＤＣ帯電方式、すなわち帯電部材（本実施の形態では、帯電ローラ２）に印加する帯電バイアスがＤＣ（直流）バイアスのみの方式の場合、ＤＣバイアスＶｄｃと、感光ドラムの表面電位Ｖｓとの関係を示す図である。同図に示すように、ＤＣバイアスＶｄｃがあるしきい値Ｖｔｈを超えたところからＶｓが直線的に増加する。またその特徴としては、
▲１▼耐久に伴う感光ドラム表面の誘電体層（感光層）の膜厚の削れ量がＡＣ帯電に対して比較的少ない、
▲２▼帯電時に帯電ローラなどに代表される帯電部材と感光ドラムとの間で振動が発生せず、したがって感光ドラム表面に現像剤であるトナーが薄くコートされてしまういわゆるフィルミング・融着といった現象が発生しにくい、帯電音が発生しない、
といったメリットがある。
【００５１】
その反面、帯電電位の収束性が悪いために、以下のようなデメリットがある。
▲３▼帯電部材の部分的な抵抗ムラや表面の汚れにより、帯電電位がばらつく、
▲４▼耐久に伴い感光ドラム表面が削れて誘電体層の膜厚が薄くなると、帯電電位が変化する。一定電位に保持するためには、ＤＣバイアス値の制御が必要となる。また、均一に削れるだけではなく、１本の感光ドラムの中でも場所により膜厚ムラが顕著になることにより、帯電電位も変化してしまう。
【００５２】
一方、ＡＣ帯電方式、すなわちＡＣバイアスとＤＣバイアスを重畳させた帯電方式は、一例として特開平３−５２０５８号公報に示されているように、帯電部材は被帯電体（本実施の形態では感光ドラム１）の移動方向下流側で被帯電体面との距離が大きくなっていく領域を具備し、直流電圧成分と、被帯電体に対する帯電開始電圧値の２倍以上のピーク間電圧値を有する電圧を被帯電体と帯電部材との間に印加することにより、被帯電体面と帯電部材の前記領域との間に振動電界を形成することで被帯電体を帯電ムラなく均一に帯電処理することが可能となるものである。
【００５３】
その帯電特性としては、交流成分が帯電の凹凸をならし、直流成分により所定の電位に収束させるため、図３に示すように、感光ドラムの表面電位は、ほぼ印加した直流バイアスＶｄｃに近い値となる。
【００５４】
ＡＣ帯電方式の特徴としては、ＤＣ帯電とは逆に、
▲１▼耐久に伴う感光ドラム表面の誘電体層の膜厚の削れ量がＤＣ帯電に比べて比較的多い。その比率は使用する現像剤の種類や感光ドラムの処方、感光ドラム表面のクリーニング手段の構成、回転速度などにより異なるが、図４に示すように、場合によって１．２〜２倍になることがある。したがって、感光ドラム寿命はそれだけ短くなってしまう。さらに、ＡＣ成分のピーク電圧をさらに大きくすると、電位の収束性は高まるものの、削れ量はさらに増加する、
▲２▼帯電時に帯電部材と感光ドラムとの間で振動が発生することにより、振動音や上述のフィルミング、融着といった問題が比較的発生しやすい。ただし、ＡＣ電流値の設定や現像剤、感光ドラム表面の材質、処方、感光ドラムのクリーニング手段などの各種設定を最適化することにより防止は可能である、
といったデメリットはあるものの、帯電電位の収束性が良いために以下のようなメリットがある。
▲３▼帯電ローラの部分的な抵抗ムラなど帯電部材自体や、その表面付着物の影響による帯電電位のばらつきが小さい、
▲４▼耐久に伴って感光ドラム表面の誘電体層の膜厚が全体的に薄くなったり、膜厚ムラが生じたりしても比較的均一な帯電が可能である。したがって、耐久に伴う帯電電位の変化も帯電ムラの増加も小さく、比較的均一で安定した帯電が可能である。すなわち、画像濃度が比較的均一になる。
【００５５】
図４に、ＡＣ帯電方式とＤＣ帯電方式のそれぞれの装置使用に伴う感光ドラム１の誘電体層の膜厚変化、つまり使用耐久枚数（画像形成枚数）の増加に伴う膜厚変化のようすを示す。使用する感光ドラム１の処方やクリーニング装置の構成、バイアスなどの条件によってもその値は異なるが、通常、ＡＣ帯電方式のほうが１．５〜２．５倍程度削れ量は多い。さらに、上述のように、ＡＣ成分のピーク電圧をさらに大きくした場合（図４のＡＣ強化）、電位の収束性は高まるものの、削れ量はさらに増加する。
【００５６】
次に、図５に、帯電ローラ２を感光ドラム１に圧接した状態で３日間放置した後に、帯電を行い、画像像露光は照射しなかった場合の、表面電位の感光ドラム回転に伴う時間的推移を示す。同図において、電位の落ちている部分が、帯電ローラ２の変形によって帯電性が落ちていることを示している。実線ＡはＤＣ帯電の場合、破線ＢはＡＣ成分を重畳させた場合、破線Ｃはより大きなＡＣ成分を重畳させた場合である。ＤＣ帯電に比較して、ＡＣ重畳の方が帯電ローラ２形状に変形があったとしても、より電位の収束性が良い。さらにＡＣのピーク電圧を上げると、より改善される。上述のように、画像露光照射前の帯電時の表面電位にむらがあるとういうことは、通常の画像形成を行った場合に電位むらが発生し、ひいては濃度むらにつながり画像不良が発生するということである。ただし、帯電ローラ２に印加するバイアスの条件をより収束性の良いものにすることで、画像不良を防止又は抑制できることをも示唆している。
【００５７】
しかしながら、常にバイアスを上記のように設定しておくと、感光ドラム１へのダメージが大きく寿命低下を招いてしまう。
【００５８】
そこで、本実施の形態では図６に示すように、画像形成を行わなかった時間と画像形成動作再開時（画像形成再開時）の環境条件とによって帯電ローラ２に印加するバイアスを制御するものである。すなわち、図１中の画像形成停止時間測定手段２４の出力と、温湿度センサ２３の出力に基づいて、バイアス制御手段２２により、帯電バイアス印加電源２１が転写ローラ２に印加する帯電バイアスを制御するようにした。
【００５９】
同図の環境条件のうち、Ｎ／Ｌは通常温度・低湿度環境、Ｎ／Ｎは通常温度・通常湿度環境、Ｈ／Ｈは高温度・高湿度環境を表している。また、同図において通常の画像形成時はＤＣバイアスを印加して、所定時間放置し画像形成動作再開後の所定枚数（制御枚数）はＤＣにＡＣを重畳したバイアスを印加するものであり、各欄の数字はその枚数を示している。この所定枚数の画像形成中に、帯電ローラ２の回転が繰り返されてピッチむらが緩和し、電位の不均一性、画像不良がなくなる、又は低減し実用上問題の無いレベルになる。したがって、その後は感光ドラム１への影響が小さいＤＣバイアスに戻して良い。
【００６０】
放置時間が５時間以下の場合は、ニップ跡が問題になるレベルではないので、特に制御は必要ない。また、前述したように、低湿度環境の方が比較的、ニップ跡が発生しやすいので、画像形成動作再開後の制御枚数を多くしている。
【００６１】
なお、温湿度の変化に伴う帯電バイアスの制御は、温湿度の値から空気中の一定体積中の水分量を求めて、その値に基づいて行うようにしてもよい。
【００６２】
以上説明したように、通常は感光ドラム１への影響が小さいバイアス条件で帯電を行い、ニップ跡の画像への影響があると判断される場合にのみ電位収束性をよくするために、必要最小限の間だけ帯電バイアスを制御することによって、画像濃度のピッチむらの防止・抑制と、感光ドラム寿命短縮の抑制とを両立させることができる。
【００６３】
＜実施の形態２＞
本実施の形態２に係る画像形成装置は、上述の実施の形態１とは、画像形成を行わなかった時間と、画像形成動作再開時の環境条件による、帯電ローラ２への帯電バイアスの制御方法が異なる。他の点については実施の形態１と同様である。したがって、本実施の形態２に係る画像形成装置においても、上述の図１に示す画像形成装置に適用することができる。
【００６４】
本実施の形態においては、通常の画像形成時は帯電バイアスとして、ＤＣバイアス印加、また所定時間放置後の３０枚の間を、図７に示すように、制御するものである。放置時間と環境条件により、通常と同じＤＣバイアスのみ印加する場合と、電位収束性アップのためにＤＣにＡＣを重畳したバイアスを印加する場合とがある。ニップ跡の影響の出やすい、放置時間が長い場合や低湿環境、又はその組み合わせの場合に帯電バイアスとして３０枚の間ＤＣ＋ＡＣを印加することによってニップ跡の影響が画像に出ないようにできる。
【００６５】
本実施の形態においても、通常は感光ドラム１への放電による影響の小さいバイアス条件で帯電を行い、ニップ跡の画像への影響があると判断される場合にのみ電位収束性をよくするために、必要最小限の間だけ帯電バイアスを制御することによって、画像濃度のピッチむらの防止・抑制と、感光ドラム寿命短縮の抑制とを両立させることができる。
【００６６】
＜実施の形態３＞
本実施の形態３に係る画像形成装置は、上述の実施の形態１，２とは、画像形成を行わなかった時間と、画像形成動作再開時の環境条件による、帯電ローラ２への帯電バイアスの制御方法が異なる。他の点については実施の形態１，２と同様である。したがって、本実施の形態２に係る画像形成装置においても、上述の図１に示す画像形成装置に適用することができる。
【００６７】
本実施の形態においては、通常の画像形成時はＤＣバイアス印加、また所定時間放置後の所定枚数の間を、図８に示すように制御するものである。放置時間と環境条件により、通常と同じＤＣバイアスのみ印加する場合と、電位収束性アップのためにＤＣにＡＣを重畳したバイアスを印加する場合、そしてさらにＡＣ成分のピーク電圧を大きくしたバイアスを印加する場合の３種類がある。ニップ跡の影響の出やすい、放置時間が長い場合や低湿環境、又はその組み合わせの場合にＤＣ＋ＡＣを印加し、さらに条件が厳しい場合には、さらに電位収束性の良いピーク電圧の大きなＡＣバイアスを重畳することによってニップ跡の影響を画像に出ないようにできる。
【００６８】
なお、本実施の形態においてはバイアスを３種類として説明したが、ＡＣ電流の値をさらに細かく設定して制御を行っても良い。
【００６９】
本実施の形態においても、通常は感光ドラム１への放電による影響の小さいバイアス条件で帯電を行い、ニップ跡の画像への影響があると判断される場合にのみ電位収束性をよくするために、必要最小限の間だけ帯電バイアスを制御することによって、画像濃度のピッチむらの防止・抑制と、感光ドラム寿命短縮の抑制とを両立させることができる。
【００７０】
＜実施の形態４＞
本実施の形態４に係る画像形成装置は、上述の実施の形態１〜３とは、画像形成を行わなかった時間と、画像形成動作再開時の環境条件による、帯電ローラ２への帯電バイアスの制御方法が異なり、さらに画像形成モードや解像度の違いなどによって制御方法を変えるものである。他の点については実施の形態１，２と同様である。したがって、本実施の形態２に係る画像形成装置においても、上述の図１に示す画像形成装置に適用することができる。
【００７１】
本実施の形態においては、通常の画像形成時はＤＣバイアス印加、また所定時間放置後の所定枚数の間を、図９，１０に示すように制御するものである。図９は画像形成動作再開後のモードがファクシミリ（Ｆａｘ）モード、又は文字モードによる画像形成の場合である。また、図１０は帯電むらがより画像に表れやすい写真モード、又は高解像度モードの場合である。
【００７２】
図９，１０に示すように、Ｆａｘ・文字モードの場合は帯電むらの影響が画像にあらわれにくいために、ニップ跡のかなり出やすい条件、すなわち放置時間が長く、かつより低湿環境の場合のみＡＣを重畳するようにしている。一方、写真・高解像度モードの場合は、Ｆａｘ・文字モードと同じように帯電ローラ２の変形が起きていたとしても、比較的画像への影響が大きいので、全体的に帯電バイアスの条件をＡＣ重畳・ＡＣ成分強化など、電位収束性の良いものにしている。さらに、画像形成動作再開後のバイアス強化制御の所定枚数も多くしている。
【００７３】
なお、本実施の形態においても図１０ではバイアスを３種類として説明したが、ＡＣ電流の値をさらに細かく設定して制御を行っても良い。
【００７４】
本実施の形態においても、通常は感光ドラム１への放電による影響の小さいバイアス条件で帯電を行い、ニップ跡の画像への影響があると判断される場合にのみ電位収束性をよくするために、必要最小限の間だけ帯電バイアスを制御することによって、画像濃度のピッチむらの防止・抑制と、感光ドラム寿命短縮の抑制とを両立させることができる。
【００７５】
＜実施の形態５＞
所定時間放置された画像形成装置が、画像形成動作再開後の制御判断に使用する環境条件として、上述の実施の形態１〜４では、画像形成動作再開時の温度・湿度を用いたが、画像形成動作再開時以前のある時間の温度・湿度についてのデータも加味するようにすると良い。
【００７６】
前述したように、例えば画像形成装置が設置されているオフィス環境において、例えば、朝、オフィスの仕事が開始されるときに冷暖房のスイッチが入った一定時間後に画像形成装置の電源を入れた場合又は画像形成を再開した場合には、画像形成装置周辺と内部の温湿度に違いがある場合がある。また、画像形成装置内外に温湿度差が無くても、急激な変化があった場合には感光ドラム１や帯電ローラ２の特性は元の環境条件を持っていることがある。
【００７７】
したがって、画像形成動作再開時の温湿度だけではなく、常に一定時間ごとに温湿度をモニタし、そのモニタ結果を記憶しておき、画像形成動作再開時から一定時間さかのぼったデータも使って判断すると良い。
【００７８】
一例として、１時間ごとに温湿度データを取り、画像形成動作再開時から１０時間さかのぼった間のデータを単純平均するものを用いる。又は、画像形成動作再開時に近い時間のデータに重み付けして処理しても良い。また、画像形成動作再開の３時間前から画像形成動作再開時までのデータだけを用いるなどしても良く、これらについては適宜選択するようにすればよい。
【００７９】
なお、上述の各実施の形態の説明において、画像形成をせず放置された時間や、画像形成動作再開後の帯電バイアスの強化制御の枚数、環境条件などを、図６〜図１０に一例として示したが、これらの図の数値に限定するものではなく、適宜変更可能である。また、枚数だけでなく画像形成動作再開後からの時間又は両者の組み合わせで制御しても良い。例えば、画像形成動作再開後の画像形成枚数が少なくても一定時間を経過したら帯電ローラ２の形状も緩和されるので、通常の帯電バイアスに戻しても良い。
【００８０】
また、画像形成動作再開後の帯電バイアスの強化制御の枚数は、連続モード・間欠モードで変えるようにしても良い。これは、例えば３０枚を連続３０枚で画像形成を行うのと、１枚ずつ３０回行うのでは帯電ローラ２の総回転数は異なるからである。
【００８１】
さらに、帯電ローラ２の外形や硬度、処方、又は感光ドラム１の外径、両者の圧接力などによっても状況は異なるので、設計事項として適宜変更可能である。
【００８２】
また、本発明は、図１に示す画像形成装置の構成に限定されるものではなく、白黒及びカラーのプリンタ，複写機，ファクシミリ等の各種の画像形成装置に応用可能である。
【００８３】
感光ドラム１を帯電させるための帯電部材としては、主に金属など導電性の芯金（シャフト）の周りに適度な抵抗値を有する発泡スポンジ、ゴムが配された帯電ローラ２を使用することができるが、その他の帯電部材、例えば上述とは層構成の異なる帯電ローラや、回転型のファーブラシローラ、磁気ブラシローラなどの帯電部材を使用してもよい。
【００８４】
画像形成が行われずに放置された時間は、タイマで測定することができるが、このタイマ及び温湿度センサ２３に電力を供給する電源として、電池を用いていれば、画像形成装置本体の電源のＯＮ／ＯＦＦにかかわらず常に時間とともに温湿度をモニタすることができ、逐次、データの蓄積が可能である。また、一定時間経過したデータは新しいデータと置き換えることでメモリ容量を最小限に抑えることができる。
【００８５】
以上の実施の形態において、帯電部材としての帯電ローラ２の回復状態は、帯電ローラ２の使用履歴によって異なる。例えば、使用初期の帯電ローラ２は回復が早いのに対して、耐久が進んだ帯電ローラ２は回復に時間がかかり、したがって、ニップ跡がなかなか消えない。また、帯電ローラによっては耐久により硬度が変化し、逆に耐久が進んだ帯電ローラのほうがニップ跡が出にくいものも考えられる。そこで、帯電ローラ２の使用履歴を検知する使用履歴検知手段（例えば、帯電ローラ２の使用開始からの時間を積算するタイマ：不図示）を設けて、帯電ローラ２の使用履歴（使用時間）を検知し、その検知結果に応じて、帯電バイアス制御を変更するようにする。これにより、使い初めと使用耐久が進んだ帯電ローラ２との間に変形状態の回復に違いがあっても、必要最小限の間だけ帯電バイアスを制御することによって、画像濃度のピッチむら防止・抑制と、感光ドラム寿命短縮の抑制とを両立させることができる。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、長時間、画像形成動作が行われないで帯電部材が変形するようなことがあっても、画像形成動作再開後の一定時間又は一定枚数の画像形成の間、停止時間検知手段と環境条件検知手段との出力に基づいて、帯電バイアス印加電源が前記帯電部材に印加する帯電バイアスを、通常の画像形成動作時と異なるように（例えば、像担持体表面の電位が収束しやすいように）制御するので、画像濃度のピッチむらを防止又は抑制することができる。また、環境条件によっても収束状態を制御することができるので、よりピッチむらの発生しやすい環境条件下では収束性を強化することで、画像濃度のピッチむらを防止、又は抑制することができる。いずれの場合でも、収束性を強化する場合のみ帯電バイアスを制御するため、画像形成装置全体にわたる寿命短縮を最小限に抑えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】ＤＣ帯電バイアスによるＤＣバイアスと感光ドラム表面電位との関係を示す図である。
【図３】ＡＣ＋ＤＣ帯電バイアスによるＤＣバイアスと感光ドラム表面電位との関係を示す図である。
【図４】ＤＣ帯電、ＡＣ＋ＤＣ帯電バイアス、ＡＣ（強化）＋ＤＣ帯電バイアスについて、画像形成枚数と感光ドラム削れ量との関係を示す図である。
【図５】各帯電バイアスにおけるニップ跡による表面電位むらの状態を示す模式図である。
【図６】実施の形態１において、画像形成装置の放置時間と画像形成動作再開時の環境条件から判断される帯電バイアス制御の一例を示す図である。
【図７】実施の形態２において、画像形成装置の放置時間と画像形成動作再開時の環境条件から判断される帯電バイアス制御の一例を示す図である。
【図８】実施の形態３において、画像形成装置の放置時間と画像形成動作再開時の環境条件から判断される帯電バイアス制御の一例を示す図である。
【図９】実施の形態４において、画像形成モードがＦａｘモード・文字モードの場合の、画像形成装置の放置時間と画像形成動作再開時の環境条件から判断される帯電バイアス制御の一例を示す図である。
【図１０】実施の形態４において、画像形成モードが写真モード・高解像度モードの場合の、画像形成装置の放置時間と画像形成動作再開時の環境条件から判断される帯電バイアス制御の一例を示す図である。
【図１１】従来の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１　　　　　像担持体（感光ドラム）
２　　　　　帯電部材（帯電ローラ）
３　　　　　露光手段（露光装置）
４　　　　　現像手段（現像装置）
５　　　　　転写搬送ベルト
８　　　　　転写ローラ（転写手段）
１１　　　　定着手段（定着装置）
１２　　　　クリーニング手段（クリーニング装置）
２１　　　　帯電バイアス印加電源
２２　　　　制御手段（バイアス制御手段）
２３　　　　環境検知手段（温湿度センサ）
２４　　　　停止時間検知手段（画像形成停止時間測定手段）
Ｐ　　　　　転写材
【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】
2004045572.tif 000009
【図８】
2004045572.tif 000010
【図９】
2004045572.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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