(57)【要約】【課題】画像形成開始後の現像同時クリーニングに支障をきたすことなく、画像形成開始前の感光体の全面露光を早期に完了させて、画像形成を開始できる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成の開始前に露光装置３Ｙにより感光ドラム１Ｙの画像形成領域を全面露光して露光電位ムラの発生を阻止する。現像装置４Ｙを画像形成時の現像条件に立ち上げた後に露光を開始させ、全面露光された領域が現像スリーブ４１に到達するタイミングで交流バイアスを停止させ、全面露光がされた領域が現像スリーブ４１を通過し終わるタイミングで画像形成時の交流バイアスに復帰させる。交流バイアスを停止している間は現像スリーブ４１の回転を停止して印加する直流バイアスも低下させる。これにより、感光ドラム１Ｙへのトナーの移転が軽減され、キャリアの移転が阻止される。【選択図】図２
2012098663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体を帯電位置にて帯電する帯電手段と、
前記帯電位置よりも前記像担持体の回転方向下流側に設けられ、前記像担持体を露光することで前記像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、
前記像担持体と対向する現像位置に現像剤を担持搬送する現像剤担持体を備え、前記現像位置にて前記静電潜像を現像するとともに、前記像担持体上の転写残トナーを回収する現像手段と、
前記帯電位置よりも前記像担持体の回転方向上流側で前記像担持体に接触して設けられ、前記像担持体表面に残った転写残トナーを帯電するための帯電補助手段と、を備えた画像形成装置において、
画像形成開始に伴い、画像形成前に前記像担持体の少なくとも１周分が前記露光手段にて露光されるモードが実行可能であって、
前記モード時の方が通常画像形成時よりも前記像担持体の露光部に対して現像されるトナー量が少なくなるように前記現像手段の現像条件を制御する制御手段と、を有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、少なくとも前記像担持体の露光部が前記現像位置を通過する際において、通常画像形成時よりも前記モード時の方が前記像担持体の露光部電位と前記現像剤担持体に印加される直流バイアスとの電位差が小さくなるように現像バイアスを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】
前記制御手段は、少なくとも前記像担持体の露光部が前記現像位置を通過する際において、通常画像形成時よりも前記モード時の方が前記現像剤担持体に印加される交流バイアスの振幅が小さくなるように現像バイアスを制御す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。
【請求項４】
前記制御手段は、少なくとも前記像担持体の露光部が前記現像位置を通過する際において、通常画像形成時よりも前記モード時の方が前記現像剤担持体の回転速度が遅くなるように前記現像剤担持体の駆動を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、少なくとも前記像担持体の露光部が前記現像位置を通過する際において、前記モード時の前記現像剤担持体の駆動が停止されるように前記現像剤担持体の駆動を制御することを特徴とする請求項１乃至４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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電補助装置を付設して現像装置による現像同時クリーニングを行う画像形成装置、詳しくは画像形成開始前に感光体を露光して感光特性のばらつきを軽減させた際の帯電補助装置のトナー付着を軽減する制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
露光装置を用いて感光体に形成した静電像を現像装置により反転現像してトナー像を形成し、記録材に転写して熱定着させる画像形成装置が広く用いられている。
【０００３】
画像形成装置では、転写部で１〜１０％程度の転写残トナーが発生して転写部を通過し、感光体に連れ回る。転写残トナーを感光体から回収する方法としては、クリーニングブレードを用いたクリーニング装置が一般的であるが、帯電補助部材を付設して、現像装置で現像同時クリーニングを行って再利用する方法もある（特許文献１）。
【０００４】
露光装置を用いて感光体に静電像を形成する場合、感光体の感光特性に場所的なばらつきがあると、静電像の電位分布に場所的な変動が生じて、出力画像に濃度ムラが発生する可能性がある。画像形成装置を長期間停止させた後に起動して画像形成を開始する場合、１〜２枚目の画像形成では、感光体の感光特性の場所的なばらつきが大きくなり易く、出力画像の品質を確保できない場合がある。
【０００５】
感光体の感光特性の場所的なばらつきを緩和させる方法として、画像形成の開始前に、露光装置を用いて感光体を全面露光する技術が提案されている（特許文献２）。特許文献２では、画像形成の開始前に、感光ドラムの画像形成領域の全体を数回転にわたって露光装置によって均一露光している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１４５５２２号公報
【特許文献２】特開２００１−２９６７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
感光体を露光して形成した静電像がトナー像に現像されるいわゆる反転現像型の画像形成装置では、画像形成開始前の露光によって、感光体の画像形成領域の全体にトナー像が形成されてしまう。そのため、別の回転体（中間転写体又は記録材搬送体）に転写して別の回転体に付設したクリーニング装置で回収しているが、画像形成時よりもかなり多い転写残トナーが発生して感光体に連れ回ってしまう。
【０００８】
ここで、感光体にクリーニングブレードを用いたクリーニング装置が付設されている場合、感光体から転写残トナーをほぼ完全に回収できるため問題とならない。しかし、現像同時クリーニングを行う画像形成装置では、画像形成開始前の露光中に、帯電補助部材に転写残トナーが飽和するほど付着して、画像形成開始後の現像同時クリーニングに支障をきたしていることが判明した。
【０００９】
そこで、帯電電位を低下させたり、露光装置の出力光量を低下させたりして、トナー像のトナー載り量を少なくすることが提案されたが、感光体の感光特性の場所的なばらつきを緩和させる効果が低下してしまうことが判明した。その結果、画像形成開始前の露光時間が長くなってしまい、画像形成の開始が遅れて画像形成装置の生産性が低下した。
【００１０】
本発明は、画像形成に先立って像担持体を露光するモードを実行可能とすることで画像形成時における露光部電位のばらつきを抑制しながら、該モード中に現像されるトナー像によって生じる不具合を低減可能な画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体を帯電位置にて帯電する帯電手段と、前記帯電位置よりも前記像担持体の回転方向下流側に設けられ、前記像担持体を露光することで前記像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、前記像担持体と対向する現像位置に現像剤を担持搬送する現像剤担持体を備え、前記現像位置にて前記静電潜像を現像するとともに、前記像担持体上の転写残トナーを回収する現像手段と、前記帯電位置よりも前記像担持体の回転方向上流側で前記像担持体に接触して設けられ、前記像担持体表面に残った転写残トナーを帯電するための帯電補助手段とを備えた画像形成装置において、画像形成開始に伴い、画像形成前に前記像担持体の少なくとも１周分が前記露光手段にて露光されるモードが実行可能であって、前記モード時の方が通常画像形成時よりも前記像担持体の露光部に対して現像されるトナー量が少なくなるように前記現像手段の現像条件を制御する制御手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の画像形成装置では、画像形成に先立って像担持体を露光するモードを実行可能とすることで、画像形成時における露光部電位のばらつきを抑制できる。そして、該モード中に現像されるトナー像によって生じる不具合を低減可能な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】画像形成部の構成の説明図である。
【図３】画像形成装置の制御系のブロック図である。
【図４】画像形成装置の制御のフローチャートである。
【図５】高圧立ち上げモードのタイムチャートである。
【図６】画像形成モードのタイムチャートである。
【図７】比較例のエージングモードのタイムチャートである。
【図８】実施例１のエージングモードのタイムチャートである。
【図９】エージング露光終了時の電圧制御の説明図である。
【図１０】実施例２のエージングモードにおける露光量制御の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、エージング露光の際に画像形成時と異なる現像条件が現像装置に設定される限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００１５】
従って、中間転写体を用いる画像形成装置のみならず、記録材搬送体を用いる画像形成装置でも実施できる。画像形成装置は、帯電形式、露光形式、転写構成、クリーニング構成、タンデム型／１ドラム型、モノクロ／透明／複数色／フルカラーの区別無く実施できる。
【００１６】
本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を付設して、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途の画像形成装置で実施できる。
【００１７】
なお、特許文献１に示される画像形成装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。
【００１８】
＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図２は画像形成部の構成の説明図である。
【００１９】
図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト９０に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。
【００２０】
画像形成部ＰＹでは、感光ドラム１Ｙにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト９０に転写される。画像形成部ＰＭでは、感光ドラム１Ｍにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト９０に転写される。画像形成部ＰＣ、ＰＫでは、それぞれ感光ドラム１Ｃ、１Ｋにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト９０に転写される。
【００２１】
４色のトナー像を重ねて形成されたフルカラーのトナー像は、中間転写ベルト９０の回転に伴って二次転写部Ｔ２へ搬送されて、記録材Ｐに二次転写される。記録材カセット１０から取り出された記録材Ｐは、分離ローラ１１によって１枚ずつに分離してレジストローラ１２へ搬送される。レジストローラ１２は、中間転写ベルト９０のトナー像にタイミングを合わせて記録材Ｐを二次転写部Ｔ２へ送り出す。二次転写部Ｔ２でフルカラートナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置１４で加熱加圧を受けて表面に画像を定着された後、機体外へ排出される。
【００２２】
中間転写ベルト９０は、駆動ローラ９３、テンションローラ９２、及び二次転写対向ローラ９１に掛け渡して支持され、駆動ローラ９３に駆動されて、矢印Ｒ２方向へ所定のプロセススピードで回転する。二次転写ローラ１３は、二次転写対向ローラ９１によって内側面を支持された中間転写ベルト９０に圧接して二次転写部Ｔ２を形成する。
【００２３】
ベルトクリーニング装置１５は、中間転写ベルト９０にクリーニングブレードを当接して、記録材Ｐへの転写を逃れて二次転写部Ｔ２を通過した中間転写ベルト９０から転写残トナーを回収する。
【００２４】
画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋで用いるトナーの色が異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部ＰＹについて説明し、画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫについては、画像形成部ＰＹの構成部材に付した符号末尾のＹをＭ、Ｃ、Ｋに読み替えて説明されるものとする。
【００２５】
図２に示すように、画像形成部ＰＹは、感光ドラム１Ｙの周囲に、帯電ローラ２Ｙ、露光装置３Ｙ、現像装置４Ｙ、一次転写ローラ９Ｙ、帯電補助ブラシ７Ｙ、を配置している。感光ドラム１Ｙは、アルミニウムシリンダの外周面に感光層が形成され、所定のプロセススピードで回転する。帯電ローラ２Ｙは、感光ドラム１Ｙに当接して従動回転し、直流バイアスに交流バイアスを重畳した振動電圧の現像バイアスを帯電高圧電源２０から印加されて、感光ドラム１Ｙの表面を一様な負極性の暗部電位ＶＤに帯電させる。
【００２６】
露光装置（レーザスキャナ）３Ｙは、イエロー画像を展開した画像信号をＯＮ／ＯＦＦ変調したレーザビームを、回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム１Ｙに画像の静電像を書き込む。露光を受けた部分は、暗部電位ＶＤが放電して明部電位ＶＬに低下する。現像装置４Ｙは、トナーとキャリアを含む現像剤を用いて感光ドラム１Ｙの静電像を反転現像して、トナー像を形成する。
【００２７】
一次転写ローラ９Ｙは、中間転写ベルト９０の内側面を押圧して、感光ドラム１Ｙと中間転写ベルト９０との間に一次転写部ＴＹを形成する。一次転写ローラ９Ｙには、転写高圧電源９５より、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の転写電圧が印加される。これにより、感光ドラム１Ｙに担持された負極性のトナー像が中間転写ベルト９０へ一次転写される。
【００２８】
帯電補助ブラシ７Ｙは、中間転写ベルト９０への転写を逃れて一次転写部ＴＹを通過した転写残トナーを、感光ドラム１Ｙ表面に拡散しつつ負極性の揃った電位に帯電させる。転写残トナーは、負極性の揃った電位に帯電することで、帯電ローラ２Ｙに付着することなく現像装置４Ｙに到達して、現像装置４Ｙにおける転写残トナーの回収／再利用が可能になる。このように、転写残トナーをクリーニングブレード等で回収させないで現像装置で再利用するシステムをクリーナレスシステムと呼ぶ。
【００２９】
＜現像装置＞
図２に示すように、現像装置４Ｙの現像容器４５には、非磁性のトナーと磁性体のキャリアとを混合した現像剤（二成分現像剤）が収容されている。現像容器４５の内部は、長手方向の隔壁４６によって現像室４７と撹拌室４８とに区画され、現像室４７と撹拌室４８とは、長手方向の両端部で連通して現像剤の循環経路を構成する。現像室４７内には、現像スクリュー４３が配置され、撹拌室４８内には撹拌スクリュー４４が配置される。現像スクリュー４３と撹拌スクリュー４４とが長手方向の反対方向に現像剤を搬送することによって、現像剤が現像室４７と撹拌室４８とを循環する。
【００３０】
撹拌室４８の上方には、現像装置４Ｙに未使用の現像剤を補給する現像剤補給装置５Ｙが設けられている。現像剤補給装置５Ｙは、画像形成で消費されたトナー量に見合った量の現像剤、ここではトナー１００％を撹拌室４８内に補給する。
【００３１】
現像容器４５内では、現像スクリュー４３と撹拌スクリュー４４とによって現像剤が撹拌されて、トナーとキャリアが相互に摩擦帯電することにより、トナーが所定のトナー帯電量に高められる。
【００３２】
感光ドラム１Ｙに対向する現像装置４Ｙの開口部には、中空円筒状の現像スリーブ４１が回転可能に設置されて、開口部から円筒面の一部を外部に突出している。現像スリーブ４１は、非磁性金属材料から形成され、現像スリーブ４１の内部にはマグネットロール４２が固定配置されている。マグネットロール４２は、現像スリーブ４１のそれぞれの回転位相位置に所定の磁界を発生するように磁極が配置されている。
【００３３】
規制ブレード４９は、現像スリーブ４１上に担持された現像剤の層厚を規制する。層厚を規制された現像剤は、マグネットロール４２の磁界によって現像スリーブ４１の表面に担持されて感光ドラム１Ｙとの対向部に搬送され、マグネットロール４２の磁界によって磁気ブラシを形成して感光ドラム１Ｙを摺擦する。
【００３４】
現像高圧電源４０は、直流バイアスＶｄｃに交流バイアスＶａｃを重畳した振動電圧を現像スリーブ４１に印加する。トナーの現像スリーブ４１への回収性をあげて、画像の白地部へのトナー付着を抑えるため、交流バイアスＶａｃが重畳される。
【００３５】
感光ドラム１Ｙに形成された静電像（明部電位ＶＬ）と直流バイアスＶｄｃとの電位差を現像コントラストＶｃｏｎｔと呼ぶ。現像コントラストＶｃｏｎｔに応じた量のトナーが感光ドラム１Ｙの静電像に付着することにより、静電像が所定のトナー載り量のトナー像に現像される。現像剤の磁気ブラシが形成された対向部において、感光ドラム１Ｙと現像スリーブ４１の磁気ブラシが接触し、負極性に帯電したトナー粒子がキャリア粒子の拘束を逃れて、相対的に正極性の明部電位ＶＬの領域に移転する。
【００３６】
現像を終了した現像剤は、現像スリーブ４１の回転に伴って現像容器４５へ回収され、マグネットロール４２の２つの磁極が形成した反発磁界によって、現像スリーブ４１から剥ぎ取られ、現像室４７に落下する。
【００３７】
＜帯電補助部材＞
帯電補助ブラシ７Ｙは、絶縁支持されたステンレス軸の周囲に導電性ナイロンの毛体を植毛したファーブラシであって、毛長は２．５ｍｍ、毛の太さは４デニール、植毛密度は１５００００本／ｉｎｃｈ２である。毛体の材質としては、ナイロンに限られたものでは無く、レーヨンやアクリル、ポリエステル等も使用できる。
【００３８】
帯電補助ブラシ７Ｙは、感光ドラム１Ｙに毛先を摺擦させてウイズ方向に回転駆動されており、帯電補助ブラシ７Ｙの周速度は、感光ドラム１の周速度の１．４倍に設定されている。これは、感光ドラム１へのトナー融着を防止するためである。帯電補助ブラシ７Ｙは、回転して、感光ドラム１Ｙの表面に付着した転写残トナーを掃き散らして感光ドラム１Ｙの表面に均一に付着させる。
【００３９】
帯電補助ブラシ７Ｙは、補助帯電高圧電源７０からトナーの帯電極性と同極性である負極性の直流バイアスを印加されている。感光ドラム１Ｙの表面の未帯電又はマイナスに帯電したトナーは、帯電補助ブラシ７Ｙに接触して、負極性の揃った電位に帯電し直される。また、転写部ＴＹで極性反転してプラスに帯電した転写残トナーは、正極性の電圧が印加された帯電補助ブラシ７Ｙへ一旦回収されて連れ回り、次第に負極性に帯電し直されて感光ドラム１Ｙへ移転する。
【００４０】
感光ドラム１Ｙの表面の転写残トナーは、負極性に帯電されることで、感光ドラム１Ｙに対して負極性の振動電圧が印加された帯電ローラ２Ｙへの電気的な移転が阻止されて現像装置４Ｙへ到達する。そして、感光ドラム１Ｙに対して負極性の振動電圧が印加された現像スリーブ４１による転写残トナーの回収／再利用が可能になる。
【００４１】
＜画像形成装置の起動時の制御＞
図３は画像形成装置の制御系のブロック図である。図４は画像形成装置の制御のフローチャートである。図５は高圧立ち上げモードのタイムチャートである。図６は画像形成モードのタイムチャートである。
【００４２】
現像装置４Ｙは二成分現像方式で磁性キャリアと非磁性トナーを用いている。この方式では、現像スリーブ４１から感光ドラム１Ｙへの磁性キャリアの付着を抑えるため、感光ドラム１Ｙの暗部電位ＶＤと現像スリーブ４１の直流バイアスＶｄｃの電位差であるかぶり取り電圧Ｖｂａｃｋをある一定値以下に保つ必要がある。そのため、画像形成を行な場合、帯電ローラ２Ｙによって感光ドラム１Ｙの暗部電位ＶＤを立ち上げる際には、かぶり取り電圧Ｖｂａｃｋを保つように直流バイアスＶｄｃを立ち上げる必要がある。その後、感光ドラム１Ｙを露光して明部電位ＶＬを作り、現像スリーブ４１の直流バイアスＶｄｃから明部電位ＶＬへトナーを反転現像させることにより画像形成が行なわれる。
【００４３】
図２を参照して図３に示すように、現像高圧電源４０は、現像スリーブ４１に印加される直流バイアスおよび交流バイアスを任意に設定可能である。また、現像モータ１２３０は、現像スリーブ４１の回転速度の増減、起動／停止をプロセススピードと無関係に任意に設定可能である。制御部１０１０は、図４のフローチャートに従って、露光装置３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ、帯電高圧電源２０、現像高圧電源４０、および現像モータ１２３０を制御する。
【００４４】
図３を参照して図４に示すように、高圧立ち上げモード（Ｓ１０１）では、図５のタイムチャートに従って露光装置３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ、帯電高圧電源２０、現像高圧電源４０、および現像モータ１２３０を制御する。また、制御部１０１０は、画像形成モード（Ｓ１０４）では、図６のタイムチャートに従って画像形成を実行して画像形成装置１００を停止させる。
【００４５】
図３を参照して図５に示すように、オペレータが操作部１０００に起動を指令入力すると、高圧立ち上げモードが開始される。制御部１０１０は、帯電高圧電源２０を作動させて帯電ローラ２Ｙに振動電圧を印加する。振動電圧の直流バイアスＤＣは、ＤＣ＝−６００Ｖまで徐々に立ち上がり、並行して不図示の交流バイアスＡＣは、ＡＣ＝１７００Ｖｐｐまで徐々に立ち上がる。
【００４６】
制御部１０１０は、帯電高圧電源２０の起動とほぼ同時に現像モータ駆動基板１２３４を作動させて現像モータ１２３０を起動し、現像スリーブ４１の回転を立ち上げる。現像スリーブ４１へ振動電圧が印加される前に現像スリーブ４１を回転させている。現像スリーブ４１が停止した状態で現像スリーブ４１に振動電圧が印加されると、現像スリーブ４１と感光ドラム１Ｙ間の間隔に形成された現像剤の磁気ブラシ内でトナーやキャリアの帯電電荷の異常が起き易くなる。帯電電荷の異常が発生すると、トナーの飛散や感光ドラム１Ｙへのキャリア付着が発生する場合がある。
【００４７】
現像スリーブ４１の回転立ち上がり後、現像高圧電源４０から現像装置４Ｙ（現像スリーブ４１）に振動電圧が印加される。図中点線で示すように、現像装置４Ｙへ到達する感光ドラム１Ｙの暗部電位ＶＤと現像スリーブ４１に印加される振動電圧の直流バイアスＤＣは、電位差が拡大しないように同期してＶｄｃ＝−４２０Ｖまで立ち上がっている。
【００４８】
ここで、画像形成時の感光ドラム１Ｙの暗部電位ＶＤと現像スリーブ４１の電位Ｖｄｃとの電位差を、かぶり取り電圧Ｖｂａｃｋ（＝ＶＤ−Ｖｄｃ）と呼ぶ。かぶり取り電圧Ｖｂａｃｋが過少になると、画像の白地部へのトナー付着が問題となり、かぶり取り電圧Ｖｂａｃｋが過剰になると、画像の白地部へのキャリア付着が問題となる。
【００４９】
このため、正極性に帯電したキャリアが感光ドラム１Ｙへ付着しないように、立ち上がり過程でも、暗部電位ＶＤ（０→−６００Ｖ）と現像スリーブ４１の電位Ｖｄｃ（０→−４２０Ｖ）を一定の電位差（−１８０Ｖ）以下に保っている。帯電された感光ドラム電位が現像装置４Ｙに到達するタイミングにあわせ、適正なＶｂａｃｋを保って、所定のＶＤ、Ｖｄｃまで、徐々に高圧印加を増やしていくスロープ高圧制御を採用している。
【００５０】
現像スリーブ４１に対する交流バイアスＡＣの印加タイミングは、スロープ高圧制御時のＶｂａｃｋへの影響を除くために、スロープ高圧制御終了後に行うことが望まれる。直流バイアスＤＣオン時のスパイクノイズによって、局所的にＶｂａｃｋが過剰な場所が形成されて、感光ドラム１Ｙへのキャリア付着に至る可能性があるからである。
【００５１】
図３を参照して図６に示すように、後述するエージングモード（Ｓ１０３：図４）を経て、画像形成モードが実行される。なお、画像形成モードとは、入力される画像入力信号に応じて画像形成するモードであり、通常画像形成が行われる。また、エージングモードとは、画像形成開始信号に伴って画像形成モードの前段階において実行されるモードであり、露光部電位が安定化させるモードである。
【００５２】
制御部１０１０は、感光ドラム１Ｙの表面電位を安定させるために、帯電ローラ２Ｙの直流バイアスＤＣおよび現像スリーブ４１の直流バイアスＤＣを立ち上げた状態で感光ドラム１Ｙを２回転させる。その後、制御部１０１０は、露光装置３Ｙを作動させて、感光ドラム１Ｙに静電像を書き込んで、画像形成がされる。
【００５３】
制御部１０１０は、画像形成が終了したら、スロープ高圧制御に影響を及ぼさないように現像スリーブ４１の交流バイアスＡＣをオフにする。その後、帯電ローラ２Ｙの直流バイアスＤＣと現像スリーブ４１の直流バイアスＤＣを、オフに向かって徐々に低下させるスロープ高圧制御で立ち下げる。スロープ高圧制御が終了したら、現像スリーブ４１の駆動を止めてすべてが終了になる。図５の立ち上げ時と同じように、現像スリーブ４１の停止状態では、現像スリーブ４１に高圧を印加しないようにする。
【００５４】
＜エージング露光＞
図７は比較例のエージングモードのタイムチャートである。比較例では、図５に示す高圧立ち上げモードの後、図６に示す画像形成モードの前に、図７に示すように露光装置３Ｙ及び現像装置４Ｙを制御して、感光ドラム１Ｙを露光するエージングモードを実行する。
【００５５】
図２に示すように、画像形成時、暗部電位ＶＤに帯電された感光ドラム１Ｙが露光されると、表面の感光層内に電荷キャリアが発生して感光ドラム１Ｙ表面の帯電電荷を打ち消すことにより、静電像の明部電位ＶＬが形成される。ただし、感光ドラム１Ｙの感光層に発生したキャリアには移動度の差があるため、感光層内に一部のキャリアが残留して静電像に影響を及ぼしてしまう。感光ドラム１Ｙの露光を開始してから時間がある程度経過するまで、露光を受けた明部電位ＶLが不安定になって、明部電位ＶＬの場所的な変動が発生することが知られている。明部電位ＶＤの場所的な変動がトナー載り量分布に写し取られることで、濃度ムラの画像不良が発生し易くなる。
【００５６】
そこで、図２を参照して図７に示すように、制御部１０１０は、画像形成の開始前に露光装置３Ｙを作動させて、明部電位ＶＬが安定するまで、感光ドラム１Ｙの画像形成領域全体を均等に露光することが考えられる。これを比較例のエージングモードと呼び、エージングモードの露光をエージング露光と呼ぶ。特許文献２には、エージング露光後に画像形成を開始させることで、明部電位ＶＬの場所的な変動が発生しにくくなり、出力画像の濃度ムラが発生しにくくなることが報告されている。
【００５７】
しかし、感光ドラム１Ｙをエージング露光している間に、直流バイアスＶｄｃが印加された現像スリーブ４１から見て相対的にプラス極性である感光ドラム１Ｙの明部電位ＶＬの領域へトナーが現像されてしまう。露光装置３Ｙによるエージング露光の結果、帯電された感光ドラム１Ｙに静電像が形成されるため、既に起動している現像装置４Ｙによってトナー像が反転現像されてしまう。感光ドラム１Ｙの明部電位ＶＬの領域へ、直流バイアスＶｄｃが印加された現像スリーブ４１からトナーが移転する。通常の画像形成時よりも光量を下げていても、エージング露光時には、感光ドラム１Ｙの画像領域全体に反射濃度１．０相当のトナー像が形成される可能性がある。エージング露光は、画像形成領域全体に行われるため、大量のトナーが相当期間にわたって感光ドラム１Ｙに移転して大量の転写残トナーが発生する可能性がある。
【００５８】
ここで、感光ドラム１Ｙへ移転したトナーの大部分は、転写電圧を印加された一次転写部ＴＹを通過する際に中間転写ベルト９０へ転写されて除去される。エージング露光時のトナー像は、ベルトクリーニング装置１５のクリーニングブレードへのトナー供給のため、一次転写ローラ９Ｙに通常の転写電圧を印加して中間転写ベルト９０へ一次転写している。
【００５９】
しかし、感光ドラム１Ｙへ移転したトナーの一部は、一次転写部ＴＹを通過する際に帯電極性を反転させて一次転写部ＴＹを擦り抜け、転写残トナーとなって感光ドラム１Ｙに連れ回ってしまう。
【００６０】
このようにして一次転写部ＴＹを通過した転写残トナーは、正極性に帯電しているため、負極性の電圧が印加された帯電補助ブラシ７Ｙに付着する。このため、頻繁にエージングモードを実行すると、帯電補助ブラシ７Ｙに転写残トナーが飽和して、正極性に帯電した転写残トナーを素通りさせてしまうようになる。
【００６１】
正極性に帯電した転写残トナーは、負極性の電圧が印加された帯電ローラ２Ｙに付着するので、帯電ローラ２Ｙの電荷移動を妨げて帯電不良の原因になる。また、正極性に帯電した転写残トナーは、現像スリーブ４１に回収されないため、そのまま画像の白地部に残って記録材に転写され、かぶり画像の原因になる。
【００６２】
ここで、従来のクリーニングブレードを用いたドラムクリーニング装置が付設されていれば、大量の転写残トナーも難なく回収して問題は発生しない。しかし、画像形成装置１００のようなクリーナレス構成の場合、微量の転写残トナーを想定した帯電補助ブラシ７Ｙでは、大量の転写残トナーがくると、転写残トナーが帯電補助ブラシ７Ｙを飽和させてしまう。帯電極性がプラスに反転した転写残トナーは、マイナスの電圧が印加された帯電補助ブラシ７Ｙへ電気的に付着して堆積するからである。帯電補助ブラシ７Ｙが飽和すると、現像装置４Ｙによる本来の現像同時クリーニングが機能しなくなり、画像の白地部にトナーが転写／定着されてかぶり画像不良が発生する。
【００６３】
そこで、以下の実施例では、エージング露光時には、現像装置４Ｙに画像形成時とは異なる現像条件を設定して、転写残トナーの発生を抑制している。これにより、１枚目の画像形成における出力画像の濃度ムラ発生を確実に阻止しつつ、帯電補助ブラシ７Ｙの飽和による白地部のかぶり画像不良の発生を阻止している。
【００６４】
＜実施例１＞
図８は実施例１のエージングモードのタイムチャートである。図９はエージング露光終了時の電圧制御の説明図である。
【００６５】
図２に示すように、帯電手段の一例である帯電ローラ２Ｙは、像担持体の一例である感光ドラム１Ｙをその帯電位置にて帯電する。露光手段の一例である露光装置３Ｙは、帯電位置よりも感光ドラム１Ｙの回転方向下流側に設けられ、感光ドラム１Ｙを露光することで感光ドラム１Ｙに静電潜像を形成する。現像手段の一例である現像装置４Ｙは、感光ドラム１Ｙと対向する現像位置に現像剤を担持搬送する現像剤担持体の一例である現像スリーブ４１を備える。現像装置４Ｙは、現像位置にて静電潜像を現像するとともに、像担持体上の転写残トナーを回収する。そして、帯電補助手段の一例である帯電補助ブラシ７Ｙは、帯電位置よりも感光ドラム１Ｙの回転方向上流側で感光ドラム１Ｙに接触して設けられ、像担持体表面に残った転写残トナーを帯電する。
【００６６】
図２を参照して図８に示すように、モードの一例であるエージングモードでは、画像形成開始に伴い、画像形成前に感光ドラム１Ｙの少なくとも１周分を露光装置３Ｙにて露光することが実行可能である。制御手段の一例である制御部１０１０は、エージングモード時の方が通常画像形成時よりも感光ドラム１Ｙの露光部に対して現像されるトナー量が少なくなるように現像装置４Ｙの現像条件を制御する。
【００６７】
すなわち、具体的には、少なくとも感光ドラム１Ｙの露光部が現像位置を通過する際において以下のように現像装置４Ｙの現像条件を制御する。
（１）通常画像形成時よりもエージングモード時の方が感光ドラム１Ｙの露光部電位と現像スリーブ４１に印加される直流バイアスとの電位差が小さくなるように現像バイアスを制御する。
（２）通常画像形成時よりもエージングモード時の方が現像スリーブ４１に印加される交流バイアスの振幅が小さくなるように現像バイアスを制御する。
（３）通常画像形成時よりもエージングモード時の方が現像スリーブ４１の回転速度が遅くなるように現像スリーブ４１の駆動を制御する。さらに具体的には、エージングモード時の現像スリーブ４１の駆動が停止されるように現像スリーブ４１の駆動を制御する。
【００６８】
図３を参照して図４に示すように、操作部１０００から画像形成の起動信号が来ると、制御部１０１０は、高圧立ち上げモード（Ｓ１０５）を実行する。現像装置４Ｙ等を画像形成可能な状態に立ち上げておかないと、エージングモードでの現像量も制御できないからである。その後、サービスモードの許可フラグがオンに設定されている場合（Ｓ１０２のＹＥＳ）、エージングモード（Ｓ１０３）を実行した後に、画像形成モード（Ｓ１０４）を実行する。しかし、サービスモードの許可フラグがオフに設定されている場合（Ｓ１０２のＮＯ）、エージングモード（Ｓ１０３）を省略して直ちに画像形成モード（Ｓ１０４）を実行する。
【００６９】
ここで、サービスモードの許可フラグは、操作部１０００の画面上でユーザーが任意に設定できる。概して、高温環境では明部電位ＶＬの不安定や変動が発生しにくい。また、エージングモードを実行すると、エージングモードの時間分のダウンタイムが発生して、画像形成の開始が遅れることになる。そのため、画像品質をそれほど気にしないユーザーの場合や、生産性重視で起動時間を短くしたいユーザーの場合には、サービスモードを開いて、許可フラグをオフに設定して、サービスモードを省略できるメリットがある。
【００７０】
図２に示すように、エージングモードでは、感光ドラム１Ｙの２周分の時間、露光装置３Ｙが、画像形成時に用いる３μＷ前後の光量よりも小さい２．５μＷの光量で、暗部電位ＶＤに帯電された感光ドラム１Ｙを走査露光する。
【００７１】
帯電された感光層に一様な露光がされることで、感光層に大量のキャリアが発生して、感光ドラム１Ｙの感光層の半導体特性の場所的なばらつきが解消されて、明部電位ＶＬの場所的な変動が発生しなくなる。ＶＬ変動は、感光層内のキャリアの移動度のばらつきによっておきるため、エージング露光によってキャリアを１回飽和させると、キャリア移動度のばらつきが小さくなる。
【００７２】
また、１回転では、突発的なトナー付着によって露光が妨げられる可能性があるため、実施例１では、確実を期して２回転のエージング露光を行っている。必要なエージング露光量は、感光層の感度によって異なり、感度によっては２回転以上が必要な場合もあるが、感光ドラム１Ｙの場合は、上記の光量であれば、１回転でも十分な効果が確認されている。
【００７３】
図８に示すように、現像装置４Ｙを画像形成時の現像条件に立ち上げた後に、全面露光がされた領域が現像スリーブ４１に到達するタイミングで交流バイアスを停止させる。そして、全面露光がされた領域が現像スリーブ４１を通過し終わるタイミングで画像形成時の交流バイアスに復帰させる。露光されている明部電位ＶＬの領域で交流バイアスがオンしていると大量のトナーが感光ドラム１Ｙに現像されるからである。
【００７４】
すなわち、高圧立ち上げモード後、エージング露光を行った感光ドラム１Ｙの位置が現像スリーブ４１にくるタイミングにあわせて、現像スリーブ４１に印加されている交流バイアスＶａｃをオフにする。
【００７５】
図８に示すように、現像装置４Ｙを画像形成時の現像条件に立ち上げた後に、全面露光がされた領域が現像スリーブ４１に到達するタイミングで現像スリーブ４１の回転を停止させる。ここで、感光ドラム１Ｙの全面露光がされた領域が現像スリーブ４１を通過しているときに、画像形成時よりも低い回転速度で現像スリーブ４１を回転させる制御をしてもよい。そして、全面露光がされた領域が現像スリーブ４１を通過し終わるタイミングで画像形成時の回転状態に復帰させる。
【００７６】
すなわち、エージング露光を行った感光ドラム１Ｙの位置が現像スリーブ４１にくるタイミングにあわせて、現像スリーブ４１の回転を停止させる。こうすることで、現像スリーブ４１に担持された現像剤のうちで感光ドラム１Ｙの静電像の反転現像に関与し得る割合を小さくしている。
【００７７】
ただし、交流バイアスＶａｃをオフにすること、及び現像スリーブ４１の回転を停止させることは、露光終了前までに行えば効果はあるので、図８のタイミングに限られるものではない。
【００７８】
また、実施例１のエージングモードでは、エージングモード時に消費されるトナー量を抑制するために、以下のように現像条件を変更している。即ち、現像装置４Ｙを画像形成時の現像条件に立ち上げた後に、全面露光がされた領域が現像スリーブ４１に到達するタイミングで現像コントラストＶｃｏｎｔ（＝Ｖｄｃ−ＶＬ）が小さくなるように画像形成時よりも低い直流バイアスの印加を開始させる。そして、全面露光がされた領域が現像スリーブ４１を通過し終わるタイミングで画像形成時の直流バイアスに復帰させる。
【００７９】
露光されていない暗部電位ＶＤの領域で直流バイアスＶｄｃを低下させると、かぶり取り電圧Ｖｂａｃｋ＝ＶＤ−Ｖｄｃが過大になって、現像スリーブ４１のキャリアが感光ドラム１Ｙへ電気的に移転するからである。また、現像スリーブ４１の回転が停止すると、現像スリーブ４１のキャリアへマイナス電荷が注入され、キャリアがプラス電荷を喪失して感光ドラム１Ｙへ移転し易くなるからである。
【００８０】
すなわち、エージングモードで現像スリーブ４１の回転を停止させている間は、画像形成時に印加されるよりも低い直流バイアスを現像スリーブ４１に印加させる。実施例１では、中間転写ベルト９０に転写してクリーニングブレードにトナーを供給するため、必要な現像コントラストＶｃｏｎｔ＝Ｖｄｃ−ＶＬを確保して、制御された現像量でトナーが感光ドラム１Ｙへ移転するようにしている。
【００８１】
実施例１のエージングモードでは、図５の高圧立ち上げモード終了時に対して、帯電ＤＣ（ＶＤ）は同一条件のまま、現像ＤＣ（Ｖｄｃ）を変更して、現像コントラストＶｃｏｎｔを小さくしている。即ち、実施例１では、Ｖｂａｃｋ＝ＶＤ−Ｖｄｃは、通常画像形成時よりもエージングモード時の方が大きい値となっている。
Ｖｃｏｎｔ＝Ｖｄｃ−ＶＬ
Ｖｂａｃｋ＝ＶＤ−Ｖｄｃ
【００８２】
具体的には、高圧立ち上げモード時のＶｄｃ＝−４２０ＶからＶｄｃ＝−３７０Ｖまで下げている。こうすることで、感光ドラム１Ｙの静電像に対して電気的に付着可能なトナー量を少なくしている。
【００８３】
なお、かぶり取り電圧Ｖｂａｃｋの大きさを高圧立ち上げモード終了時の状態に維持して、暗部電位ＶＤと直流バイアスＶｄｃを一律に下げることも、実施例１と同様な効果が得られて有効である。しかし、暗部電位ＶＤを下げると、感光層にキャリアが発生しにくくなって同一露光量によるＶＬ変動抑制効果が低下するため、同じ効果を得るためには、レーザーの発光パワーを増加させる必要がある。ＶＤを下げると発光パワーを増加しないとだめな理由は、発生キャリア量はＶＤとＶＬの電位差に依存し、ＶＬは発光パワーに依存する感光体特性を示すためである。
【００８４】
実施例１のエージングモードでは、図９の（ａ）に示すように、露光装置３Ｙによるエージング露光中、交流バイアスＶａｃをオフしているため、感光ドラム１Ｙへの移転量は大幅に抑制される。このため、一次転写部ＴＹを通過する転写残トナーも少なくなり、帯電補助ブラシ７Ｙを飽和させることなく、負極性に帯電される。
【００８５】
このため、感光ドラム１Ｙのエージング露光が終了した後の暗部電位ＶＤの領域に付着した転写残トナーは、現像スリーブ４１に印加する交流バイアスＶａｃをオンすれば、現像スリーブ４１へ回収される状態になっている。しかし、感光ドラム１Ｙのエージング露光が終了する前の明部電位ＶＬの領域で交流バイアスＶａｃをオンすると、一気に大量のトナーが感光ドラム１Ｙへ移転して大量の転写残トナーが発生してしまう。
【００８６】
そこで、図９の（ｂ）に示すように、感光ドラム１のエージング露光された領域の後端部が現像スリーブ４１を通過した直後のタイミングで、交流バイアスＶａｃをオンして、画像形成モードに移行している。これにより、現像スリーブ４１から感光ドラム１Ｙへのトナー吐き出し量を減らして、エージング露光に伴う転写残トナーの現像装置４Ｙへの回収性を高めている。
【００８７】
ただし、現像交流バイアスＶａｃのオンをエージング露光された明部電位ＶＬの領域で行わなければ転写残トナーの大量発生を阻止できるため、交流バイアスＶａｃのオンは、このタイミングに限られるものではない。
【００８８】
これらにより、実施例１のエージングモードによれば、図７の比較例よりもエージングモード中の感光ドラム１Ｙへのトナー供給を抑制し、帯電補助ブラシ７Ｙのトナーによる汚れを軽減できる。
【００８９】
実施例１のエージングモードと比較例１のエージングモードとで、帯電補助ブラシ７Ｙの汚れ軽減効果を比較するために、画像比率１０％の画像で連続通紙させ、画像評価を行った。画像比率１０％とは、全面最高濃度（２５５／２５５）の画像に比較してトナー載り量が１０％であることを意味している。
【００９０】
【表１】
2012098663.tif 000003
【００９１】
表中、トナーによるかぶり画像が出たらＮＧと判定している。また、トナーによるかぶり画像は、帯電補助ブラシ７Ｙがトナーで汚染され、十分に転写残トナーを再帯電できなくなってくることで発生する。そこで、技術的な裏付けとして、表中の各段階で補助帯電ブラシ７Ｙから掃除機でトナーを吸引回収して重量測定を行うことにより、帯電補助ブラシ７Ｙのトナー汚染量を計量した。
【００９２】
表１に示すように、比較例では、５００００枚付近でかぶりの画像不良が発生した。その段階で帯電補助ブラシ７Ｙの汚染量を確認したところ、５０ｍｇ／ｃｍ２であった。この汚染量では、転写残トナーを帯電補助ブラシ７Ｙで再帯電させることができず、現像装置４Ｙで回収不良が起き、画像上に出てしまったと考えられる。
【００９３】
これに対して、実施例１では、７００００枚付近でもかぶりの画像不良が発生しなかった。その段階で帯電補助ブラシ７Ｙの汚染量を確認したところ、３０ｍｇ／ｃｍ２であった。この汚染量ならば、転写残トナーを帯電補助ブラシ７Ｙで十分に再帯電させることができ、画像不良が発生しないと考えられる。
【００９４】
以上より、エージングモード中に現像装置４Ｙの高圧印加や駆動を変更することで、帯電補助ブラシ７Ｙへのトナー汚染量が抑えられ、ＶＬ変動による出力画像の濃度ムラを抑えつつ、長期にわたり高品質な画像を維持できる。
【００９５】
＜実施例２＞
図１０は実施例２のエージングモードにおける露光量制御の説明図である。実施例２では、エージングモード中のエージング露光の光量を徐々に下げて、感光ドラム１Ｙへのトナーの供給を抑えている。
【００９６】
図２を参照して図１０に示すように、実施例２のエージングモードでは、感光ドラム１Ｙの全面露光の開始後、露光装置３Ｙの出力光量を低下させる。より具体的には、感光ドラム１Ｙの一周を露光した後に、露光装置３Ｙの出力光量を低下させて感光ドラム１Ｙをさらに一周以上露光する。
【００９７】
感光ドラム１Ｙの１周目は、２．５μＷの光量１にてエージング露光を行い、感光ドラム１Ｙの２周目は、２．０μＷの光量２にてエージング露光を行う。初期に所定濃度のキャリアを感光層に発生させれば、その後は、残留キャリアを減らしていけるので、感光ドラム１Ｙの２周目の光量を減らしても、画像形成時のＶＬ変動の抑制効果は十分である。
【００９８】
例えば、最初から最後まで平均値の２．３μＷの光量でエージング露光を行う場合に比べて、２．５μＷで開始して途中から露光量を下げるほうが、良い結果が得られることが実験的に確認されている。短い時間で感光層にキャリアを大量に発生させたほうが残留キャリアを無くし易く、必要なキャリア量へ到達するまでの時間が長いほど、残留キャリアが増えてくることが確認されている。必要なキャリア濃度に達した以降の時間が短すぎると、そのうち元のＶＬ変動が発生し易い状態に戻ってしまうことが確認されている。
【００９９】
実施例１のエージングモードと実施例２のエージングモードとで、帯電補助ブラシ７Ｙの汚れ軽減効果を比較するために、画像比率１０％の画像で連続通紙させ、画像評価を行った。なお、ここで、実施例１は、最初から最後まで平均値の２．３μＷの光量でエージング露光を行っている。
【０１００】
【表２】
2012098663.tif 000004
【０１０１】
表中、実施例１で説明したように、トナーによるかぶり画像が出たらＮＧと判定している。また、併せて、技術的な裏付けとして、帯電補助ブラシ７Ｙのトナー汚染量を求めた。
【０１０２】
実施例１では、９００００枚付近でかぶりの画像不良が発生した。また、その時点において帯電補助ブラシ７Ｙの汚染量を確認すると、６２ｍｇ／ｃｍ２であった。この汚染量では、転写残トナーを帯電補助ブラシで再帯電させることができず、現像部で回収不良が起き、画像上に出てしまっていると考えられる。
【０１０３】
これに対して、実施例２では、９００００枚付近でもかぶりの画像不良が発生しなかった。また、その時点において帯電補助ブラシ７Ｙの汚染量を確認すると、３０ｍｇ／ｃｍ２であった。この汚染量ならば転写残トナーを帯電補助ブラシ７Ｙで十分に再帯電させることができ、画像不良が発生しないと考えられる。
【０１０４】
実施例２のエージングモードによれば、エージングモードの当初に大きな光量で露光を行うことで、短いエージング露光時間で、帯電補助ブラシ７Ｙのトナー汚染量を抑えつつＶＬ変動に起因する濃度ムラを抑えることができる。
【符号の説明】
【０１０５】
１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ  感光ドラム
２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ  帯電部材
３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ  露光装置
４Ｙ  ４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ  現像装置
７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ  帯電補助ブラシ
９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ  一次転写ローラ
４０  現像高圧電源、４１  現像スリーブ、４２  マグネットローラ
４５  現像容器、７０  帯電補助高圧電源、９６  転写高圧電源
１０１０  制御部
【図１】
2012098663.tif 000005
【図２】
2012098663.tif 000006
【図３】
2012098663.tif 000007
【図４】
2012098663.tif 000008
【図５】
2012098663.tif 000009
【図６】
2012098663.tif 000010
【図７】
2012098663.tif 000011
【図８】
2012098663.tif 000012
【図９】
2012098663.tif 000013
【図１０】
2012098663.tif 000014