JP2004045568A

JP2004045568A - Image forming apparatus

Info

Publication number: JP2004045568A
Application number: JP2002200546A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kitaka; 木▲高▼　博之
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-07-09
Filing date: 2002-07-09
Publication date: 2004-02-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the occurrence of fogging and ghosts resulting from defective electrification due to the sticking of reversed toner, over a long period of time. <P>SOLUTION: At the initial using stage of the image forming apparatus, even if an electrification auxiliary bias to be applied on an electrification auxiliary brush 7 by an electrification auxiliary bias apply power source S4 is set slightly higher, a decrease in film thickness of the surface of the photoreceptor drum 1 is small, then, a charge whose polarity is opposite to that of the toner is not excessively transmitted to the toner accumulated on the brush surface, then, the occurrence of the reversed toner causing the toner smearing of an electrifying roller 2 and the occurrence of the ghost are prevented. At the latter using stage, the reduction in the film thickness of the surface of the photoreceptor drum 1 becomes large, then, the electrification auxiliary bias to be applied on the electrification auxiliary brush 7 is set at a lower level so as not to cause the reversed toner and the ghost, then, fogging due to the toner smearing of the electrifying roller 2 is prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接触帯電方式、クリーナレスプロセスの転写式画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（ａ）接触帯電
電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置において、電子写真感光体や静電記録誘電体等の被帯電体としての像担持体を所定の極性・電位に帯電処理する帯電手段としては、従来より一般にコロナ帯電器が使用されてきた。例えば電子写真方式の像担持体（以下「感光体」という。）にコロナ帯電器を非接触に対向配置して、コロナ帯電器から放出されるコロナに感光体表面をさらして感光体表面を所定の極性・電位に帯電させるものである。近年は、上述の非接触タイプのコロナ帯電器を使用した場合に比べて低オゾン・低電力等の利点を有することから、感光体に電圧（帯電バイアス）を印加した帯電部材（接触帯電部材）を当接させて感光体表面を所定の極性・電位に帯電させる接触方式の帯電装置の実用化がなされてきている。特に、帯電部材として帯電ローラ（導電ローラ）を用いたローラ帯電方式の帯電装置が帯電の安定性という点から好ましく用いられている。
【０００３】
また、接触帯電部材として磁気ブラシ帯電部材を有する磁気ブラシ帯電器が知られている。磁気ブラシ帯電部材は、担持体の表面に磁性粒子を磁気拘束して形成した磁気ブラシ部を有している。磁気ブラシ帯電器は、この磁気ブラシ部を感光体に接触させて感光体の帯電を行う。さらに詳しくは、導電性の磁性粒子を直接にマグネットに、あるいはマグネットを内包するスリーブ上に磁気的に拘束させて磁気ブラシ部を形成し、スリーブを停止あるいは回転させて磁気ブラシ部を感光体表面に接触させ、スリーブに帯電バイアスを印加することによって感光体の帯電を行うものである。この磁気ブラシ帯電方式は、帯電装置の安定性という点から好ましく用いられる。
【０００４】
また、導電性の繊維をブラシ状に形成したファーブラシ（帯電ファーブラシ）、導電性ゴムをブレード状に形成した導電ゴムブレード（帯電ブレード）等も接触帯電部材として好ましく用いられている。
【０００５】
接触帯電の帯電機構には電荷注入（直接帯電）系とコロナ帯電系の２種類の帯電機構が混在しており、どちらが支配的であるかにより各々の特性が現われる。
【０００６】
前者の電荷注入帯電系は、接触帯電部材から感光体に直接に電荷が注入されることで感光体表面が帯電する系である。より詳しくは、中抵抗の接触帯電部材が感光体表面に接触して、放電現象を介さずに、つまり放電を基本的に用いないで感光体表面に直接電荷注入を行うものである。よって、接触帯電部材への印加電圧が放電しきい値以下の印加電圧であっても、感光体を印加電圧相当の電位に帯電することができる。この電荷注入帯電系はイオンの発生を伴わない。しかし電荷注入帯電であるため、接触帯電部材の感光体への接触性が帯電性に大きく影響する。そこで接触帯電部材はより密に構成し、また感光体との速度差を多く持ち、より高い頻度で感光体に接触する構成をとる必要があり、この点において接触帯電部材として特に磁気ブラシ帯電器は安定した帯電を行うことができる。
【０００７】
一方、後者のコロナ帯電系は、接触帯電部材と感光体との微小間隙に生じるコロナ放電現象による放電生成物で感光体表面が帯電する系である。コロナ帯電は接触帯電部材と感光体に一定の放電しきい値を有するため、帯電電位より大きな電圧を接触帯電部材に印加する必要があるが、コロナ帯電器に比べ放電に伴う放電生成物の発生量が格段に少なく、磁気ブラシ帯電器に比べ簡易な構成であるなどの利点があり好ましく用いられている。
【０００８】
（ｂ）クリーナレスプロセス（トナーリサイクルプロセス）
また近年、画像形成装置は小型化が進んできたが、帯電・露光・現像・転写・定着・クリーニング等の画像形成プロセス（作像プロセス）を行う各プロセス機器それぞれ小型になるだけでは画像形成装置の全体的な小型化には限界があった。また、転写後の感光体上の転写残トナー（残留現像剤）は、クリーナ（クリーニング手段）によって回収されて廃トナーとなるが、この廃トナーは環境保護の面からも出ないことが好ましい。
【０００９】
そこで、クリーナを取り外し、感光体上の転写残トナーは現像装置によって「現像同時クリーニング」で感光体上から除去し現像装置に回収・再用する装置構成にした「クリーナレスプロセス」の画像形成装置も出現している。現像同時クリーニングとは、転写後に感光体上に若干残留したトナーを次工程以後の現像時にかぶり取りバイアス（現像装置に印加する直流電圧と感光体の表面電位との間の電位差であるかぶり取り電位差Ｖｂａｃｋ）によって回収する方法である。この方法によれば、転写残トナーは現像装置に回収されて次工程以後用いられるため、廃トナーをなくし、メンテナンスが簡便になる。
【００１０】
また、クリーナレスであることでスペース面での利点も大きく、画像形成装置を大幅に小型化できるようになる。また、帯電装置が接触帯電装置の場合には感光体に接触している帯電部材に、現像装置で回収不可能な帯電量をもった転写残トナー（以下適宜「反転トナー」という。）を一旦回収させ、それを現像装置で回収可能な正規極性の帯電量にした後、再び感光体上に吐き出させることにより現像装置で回収させる。
【００１１】
（ｃ）画像履歴消し部材（帯電補助ブラシ）
ここで、トナー像転写後の感光体表面に残留する転写残トナーは、前画像をそのまま残した形で存在するため、そのまま帯電装置を通過した場合、前画像部分のみ帯電電位が低下したり、次の画像形成のための露光を遮断したりして、そのままの形で次の現像工程に影響を及ぼし、次の画像上で前画像部分が薄くなったり濃く現われたりといった現象（以下「ゴースト」という。）が起こる。
【００１２】
そこで、転写帯電器と帯電装置の間に帯電補助手段を設ける。帯電補助手段としては、例えば毛足長さが６ｍｍ、導電性繊維のレーヨンのブラシ（帯電補助ブラシ）を感光体に当接させ、この帯電補助ブラシに帯電極性とは逆のプラス極性の直流電圧を印加した。この帯電補助ブラシは、プラスのバイアスを印加することにより、前画像部分の帯電電位の履歴を効果的に除去し、また転写残トナーを一時的に帯電補助ブラシ内に捕獲し、再び感光体上へ送りだす。この際、帯電補助ブラシ表面にトナーが蓄積してくると、保持量の限界に達し、次々と感光体上へと戻される。したがって、帯電装置と感光体の接触部には、前画像の履歴は失われているため、ゴーストが発生する直接的要因が除去される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の導電性レーヨンによって形成された帯電補助ブラシに印加するプラス側の電圧設定が高すぎると、ブラシ表面に蓄積したトナーに対して過度に正電荷が流れ、反転トナーが発生してしまい、次工程の帯電において不都合が生じていた。
【００１４】
すなわち、帯電補助ブラシにより発生した反転トナーの量が増加した場合、それらが帯電装置と感光体との間を通過すると、このとき帯電装置に多量の反転トナーが付着してしまう。
【００１５】
本来、帯電装置に付着した反転トナーは、帯電ニップ部における帯電装置表面との摺擦や帯電装置クリーニング部材との摺擦などにより感光体電位と同極の電荷が付与されて感光体へ吐き出されることによって帯電装置の汚染が防止されていた。
【００１６】
しかし、過度の反転トナーの発生による付着量の増加は、帯電装置からの吐出し量を上回ってしまう。このため、帯電装置にトナーが蓄積され、帯電装置のトナー汚染による帯電不良が発生し、現像領域においてかぶりが発生していた。特に長期にわたる画像形成により感光体表面の膜厚が減少した場合は、感光体の容量の増加により、一定のブラシバイアスを印加することは過度の正電荷を流すことになり、その傾向は顕著となる。
【００１７】
そこで、本発明は、感光体表面の膜厚が減少して帯電補助手段への電流増加に伴う反転トナーの発生を防止し、反転トナーの帯電手段への付着量を減少させて帯電不良に起因するかぶりやゴーストの発生を長期にわたって防止する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。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、感光体と、前記感光体表面に接触配置されて前記感光体表面を帯電する帯電手段と、帯電後の前記感光体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する現像手段と、前記トナー像を記録材に転写する転写手段とを備え、転写時に前記記録材に転写されないで前記感光体表面に残ったトナーを除去するクリーニング手段を前記現像手段が兼ねる画像形成装置において、前記感光体表面の移動方向に沿っての前記転写手段の下流側でかつ前記帯電手段の上流側において前記感光体表面に当接された帯電補助手段と、前記帯電補助手段に帯電補助バイアスを印加する帯電補助バイアス印加電源と、前記感光体表面の膜厚を検知する膜厚検知手段と、前記膜厚検知手段の検知結果に基づいて、前記帯電補助バイアス印加電源が前記帯電補助手段に印加する帯電補助バイアスを制御する制御手段と、を備える、ことを特徴とする。
【００１９】
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、前記膜厚検知手段は、前記感光体表面の膜厚の膜厚減少量を検知する、ことを特徴とする。
【００２０】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前記膜厚検知手段が検知する前記膜厚減少量が大きい程、前記帯電補助バイアスが小さくなるように、前記帯電補助バイアス印加電源を制御する、ことを特徴とする。
【００２１】
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、前記膜厚検知手段が、記録材の画像形成枚数を検知する画像形成枚数検知手段である、ことを特徴とする。
【００２２】
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、前記膜厚検知手段が、前記感光体と前記帯電手段との間に流れる放電電流量の変化量を検知する放電電流量検知手段である、ことを特徴とする。
【００２３】
請求項６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、前記膜厚検知手段は、前記帯電手段による前記感光体への帯電バイアスの印加と、前記感光体の回転とが同時に行われる時間の累積計算値に基づいて前記膜厚を検知する、ことを特徴とする。
【００２４】
請求項７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、前記膜厚検知手段が、前記感光体表面に接触配置された接触型膜厚測定器である、ことを特徴とする。
【００２５】
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、前記帯電手段は、帯電バイアスが印加される芯金の外周面に導電性ゴムを設けた帯電ローラである、ことを特徴とする。
【００２６】
請求項９に係る発明は、請求項８に記載の画像形成装置において、前記帯電手段は、前記帯電ローラを前記感光体表面に所定の押圧力で当接させる付勢部材を有する、ことを特徴とする。
【００２７】
請求項１０に係る発明は、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記感光体は、導電性基体と、前記導電性基体の表面に設けた電荷発生層と、前記電荷発生層の表面に設けた電荷輸送層と、を有する、ことを特徴とする。
【００２８】
〔作用〕
画像形成装置の使用初期においては、帯電補助手段に印加する帯電補助バイアスを高めに設定しても、感光体表面の膜厚減少量が小さいため、帯電補助手段表面に蓄積されたトナーに対してトナーと逆極性の電荷が過度に流れることはなく、帯電装置のトナー汚染を引き起こす反転トナーを発生させることなく、しかもゴーストの発生を防止することができる。画像形成装置の使用後期においては、感光体表面の膜厚減少量が大きくなるため、帯電補助手段の帯電補助バイアスを、反転トナーを発生させずかつゴーストが発生しないレベルに低く設定して、帯電装置のトナー汚染によるかぶりを防止することができる。したがって、装置の長寿命化を図ることができる。
【００２９】
また、感光体表面の膜厚減少量の変化量は、画像形成枚数、感光体と帯電手段との間の放電電流量の変化、帯電手段への帯電バイアスの印加時間の累積計算値、接触型膜厚測定器等に基づいて検知し、その検知結果に基づいて、その帯電補助手段の帯電補助バイアスを変化させるタイミングを決定するので、効率よく帯電補助手段のバイアスの設定変更が行える。
【００３０】
【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、同一の構成又は作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略した。
【００３１】
＜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、記録材（例えば紙）の最大通紙サイズがＡ３サイズのレーザビームプリンタ（以下「画像形成装置」という。）であり、電子写真方式、転写方式、接触帯電方式、反発現像方式、クリーナレス等を採用している。
【００３２】
［画像形成装置の全体構成］
本実施の形態に係る画像形成装置は、図１に示すように、感光ドラム（像担持体）１を備えている。そして、この感光ドラム１の周囲には、その回転方向（矢印Ｒ１方向）に沿ってほぼ順に、帯電ローラ２（接触帯電部材）、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）５、帯電補助ブラシ（帯電補助手段）７が配設されている。また、記録材Ｐの搬送方向に沿っての転写ローラ５の下流側には、定着装置（定着手段）６が配設されている。
【００３３】
▲１▼　感光ドラム（像担持体）
実施の形態１に係る画像形成装置は、像担持体として感光ドラム１（回転ドラム型の電子写真感光体）を備えている。この感光ドラム１は負帯電特性のＯＰＣ（有機光半導体）で形成された感光層を有している。感光ドラム１は、直径５０ｍｍに形成されていて、中心支軸（不図示）を中心に１００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）をもって矢印Ｒ１方向に回転駆動される。
【００３４】
図２に感光ドラム１の層構成を模式的に示す。同図に示すように、感光ドラム１は、内側（同図中の下側）に導電性ドラム基体（導電性基体：例えば、アルミニウム製シリンダ）１ａを有しており、その表面に内側から順に、光の干渉を抑えるとともに上層の接着性を向上させる下引き層１ｂと、電荷発生層１ｃと、電荷輸送層１ｄとの３層を塗り重ねた構成となっている。このうち電荷発生層１ｃと電荷輸送層１ｄとによって感光層を構成している。
【００３５】
▲２▼　帯電ローラ（接触帯電部材）
図１に示す画像形成装置は、帯電手段として、ローラ状に形成された帯電ローラ（接触帯電部材）２を有している。帯電ローラ２は感光ドラム１表面（外周面）を所定の極性・電位に一様に帯電処理する部材である。
【００３６】
図２に示すように、帯電ローラ２は、芯金２ａの両端部をそれぞれ軸受部材（不図示）によって回転自在に保持されている。軸受部材は、付勢部材としての押圧ばね（圧縮ばね）２ｅによって感光ドラム１に向けて付勢されており、これにより帯電ローラ２は、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せて感光ドラム１表面との間に帯電部（帯電ニップ部）ａを形成している。帯電ローラ２は、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。
【００３７】
帯電ローラ２は、帯電バイアス印加電源Ｓ１によって帯電バイアスが印加される。帯電バイアス印加電源Ｓ１から帯電ローラ２の芯金２ａに対して、帯電バイアスとして、直流電圧と交番電圧とを重畳させた振動電圧が印加される。これにより、回転中の感光ドラム１表面は、所定の極性・電位に均一に（一様に）帯電処理される。この帯電バイアス印加電源Ｓ１は、帯電ローラ２と感光ドラム１との間の放電電流量を検知してこれに基づき放電電流を制御する放電電流量制御手段（不図示）により可変制御され、必要最低限の電流量での帯電処理を行うようになっている。なお、上述の交番電圧とは、正弦波、矩形波、三角波等の時間とともに振幅の変化させる電圧のすべてを意味するものである。
【００３８】
帯電ローラ２の長さ（軸方向の長さ）は３２０ｍｍであり、図２の層構成模型図に示すように、芯金（支持部材）２ａの外周面に内側から順次に下層２ｂと、中間層２ｃと、表層２ｄとを積層した３層構成である。下層２ｂは帯電音を低減するための発泡スポンジ層である。また表層２ｄは保護層であり、感光ドラム１上にピンホール等の欠陥があった場合でも、リークが発生しないようにしている。
【００３９】
さらに具体的には、本実施の形態の帯電ローラ２の仕様は以下のとおりである。
【００４０】

【００４１】
図２に示すように、帯電ローラ２には、帯電ローラクリーニング部材２ｆを設けている。帯電ローラクリーニング部材２ｆは、本実施の形態では、可撓性を有するクリーニングフィルムである。この帯電ローラクリーニング部材２ｆは、帯電ローラ２の長手方向に対し平行に配置され、かつ同長手方向に対し一定量の往復運動をする支持部材２ｇに一端（図１では上端）を固定され、自由端側（同図では下端側）近傍の面において帯電ローラ２と接触ニップを形成するよう配置されている。支持部材２ｇが画像形成装置の駆動モータ（不図示）によりギヤ列（不図示）を介して長手方向に対し一定量の往復運動をするように駆動される。これにより、帯電ローラクリーニング部材２ｆが帯電ローラ２の表層２ｄを摺擦する。この摺擦と帯電ローラ２の矢印Ｒ２方向の回転とによって、帯電ローラ２の表面２ｄに付着している付着物汚染（微粉トナー，外添剤など）が除去される。
【００４２】
▲３▼　露光装置（情報書き込み手段）
図１の画像形成装置は、帯電処理された感光ドラム１表面に静電潜像を形成する情報書き込み手段として露光装置を備えている。露光装置３は、本実施の形態では、半導体レーザを用いたレーザビームスキャナである。露光装置３は、画像読み取り装置（不図示）等のホスト処理から画像形成装置本体側に送られた画像信号に対応して変調されたレーザ光Ｌを出力する。このレーザ光Ｌは、帯電処理済みの回転中の感光ドラム１表面を、露光位置ｂにおいて走査露光（イメージ露光）する。この走査露光により、感光ドラム１表面の帯電面のうち、レーザ光Ｌが照射された部分の電位が低下し、画像情報に対応した静電潜像が形成されていく。
【００４３】
▲４▼　現像装置（現像手段）
現像手段としての現像装置（現像器）４は、感光ドラム１上の静電潜像に現像剤（トナー）を供給し静電潜像をトナー像として可視化する。本実施の形態では、現像装置４は、二成分磁気ブラシ現像方式の反転現像装置である。
【００４４】
現像装置４は、現像容器４ａ、現像スリーブ４ｂ、マグネットローラ４ｃ、現像剤コーティングブレード４ｄ、現像剤攪拌部材４ｆ、トナーホッパー４ｇを有している。なお、図１中の符号４ｅは、現像容器４ａ内に収納された二成分現像剤を示している。
【００４５】
現像容器４ａは、二成分現像剤４ｅを収納するとともに、現像スリーブ４ｂ等を回転可能に支持している。現像スリーブ４ｂは、非磁性の円筒状の部材であり、外周面の一部を外部に露出させて現像容器４ａ内に回転可能に配置されている。マグネットローラ４ｃは、非回転に固定された状態で、現像スリーブ４ｂの内側に挿設されている。現像剤コーティングブレード４ｄは、現像スリーブ表面にコートされる二成分現像剤４ｅの層厚を規制する。現像剤攪拌部材４ｆは、現像容器４ａ内の底部側に配設されて、二成分現像剤４ｅを攪拌するとともに、現像スリーブ４ｂに向けて搬送する。トナーホッパー４ｇは、現像容器４ａに補給する補給用トナーを収納した容器である。
【００４６】
現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅは、トナーと磁性キャリヤとの混合物であり、現像剤攪拌部材４ｆにより攪拌される。本実施の形態において、磁性キャリヤの抵抗は約１０^１３Ω・ｃｍ、粒径は４０μｍである。トナーは磁性キャリヤとの摺擦により負極性に摩擦帯電される。
【００４７】
上述の現像スリーブ４ｂは、感光ドラム１との最近接距離（Ｓ−Ｄｇａｐ）を３５０μｍに保持した状態で、感光ドラム１に近接するように対向配設されている。この感光ドラム１と現像スリーブ４ａとの対向部が現像部ｃとなる。現像スリーブ４ｂはその表面が、現像部ｃにおいて感光ドラム１表面の移動方向とは逆方向に移動する方向に回転駆動される。つまり、感光ドラム１の矢印Ｒ１方向の回転に対して、矢印Ｒ４方向に回転駆動されている。
【００４８】
この現像スリーブ４ｂの外周面に、内側のマグネットローラ４ｃの磁力により現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅの一部が磁気ブラシ層として吸着保持され、現像スリーブ４ｂの回転に伴って回転搬送される。磁気ブラシ層は、現像剤コーティングブレード４ｄにより所定の薄層に整層され、現像部ｃにおいて感光ドラム１表面に対して接触して感光ドラム表面を適度に摺擦する。現像スリーブ４ｂには、現像バイアス印加電源Ｓ２から所定の現像バイアスが印加される。本実施の形態においては、現像スリーブ４ｂに印加される現像バイアスは、直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）を重畳した振動電圧である。さらに具体的には、直流電圧が−３５０Ｖ、交流電圧が１６００Ｖである。
【００４９】
上述の現像装置４において、現像容器４ａ中の現像剤は回転する現像スリーブ４ｂ表面に薄層としてコーティングされて現像部ｃに搬送される。ここで現像剤中のトナーは、現像バイアス印加電源Ｓ２によって現像スリーブ４ｂに印加された現像バイアスによる電界によって、感光ドラム１上の静電潜像に対応して選択的に付着される。これにより、静電潜像がトナー像として現像される。本実施の形態の場合は感光ドラム１上の露光明部（レーザ光照射部分）にトナーが付着されて静電潜像が反転現像される。
【００５０】
このとき、感光ドラム１上に現像されたトナーの帯電量は−２５μＣ／ｇである。
【００５１】
現像部ｃを通過した現像スリーブ４ｂ上の現像剤薄層は引き続く現像スリーブ４ｂの回転に伴い現像容器４ａ内の現像剤溜り部に戻される。
【００５２】
現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅのトナー濃度を所定のほぼ一定範囲内に維持させるために、現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅのトナー濃度が例えば光学式トナー濃度センサ（不図示）によって検知され、その検知情報に応じてトナーホッパー４ｇが駆動制御されて、トナーホッパー内のトナーが現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅに補給される。二成分現像剤４ｅに補給されたトナーは攪拌部材４ｆにより攪拌される。
【００５３】
▲５▼　転写手段、定着手段
本実施の形態では、転写手段として転写ローラ５が使用されている。この転写ローラ５は感光ドラム１表面に所定の押圧力をもって圧接されており、その圧接ニップ部が転写部ｄとなる。この転写部ｄに給紙機構部（不図示）から所定の制御タイミングにて記録材Ｐ（例えば、紙、透明フィルム）が給送される。
【００５４】
転写部ｄに給送された記録材Ｐは回転中の感光ドラム１と転写ローラ５との間に挟持されて搬送される。記録材Ｐは、その間、転写ローラ５に対して、転写バイアス印加電源Ｓ３からトナーの正規帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の転写バイアス（本実施の形態では、＋２ｋＶ）が印加されることで、表面に感光ドラム１上のトナー像が順次に静電現像器に転写されていく。
【００５５】
転写部ｄを通ってトナー像の転写を受けた記録材Ｐは、感光ドラム１表面から順次に分離されて定着装置６に搬送され、ここで定着ローラ６ａと加圧ローラ６ｂとによって加熱、加圧されて表面にトナー像が定着される。そして、画像形成物（プリント、コピー）として出力される。
【００５６】
本実施の形態の画像形成装置は、クリーナレスプロセスであり、転写部ｄで記録材Ｐに転写されずに感光ドラム１表面に残ったトナー（転写残トナー）を除去する専用のクリーナは配置されていない。転写残トナーは、後述するように、引き続く感光ドラム１の回転で帯電部ａに至り、感光ドラム１に接触している帯電ローラ２に一時的に付着し、その付着トナーが再び感光ドラム１上に吐き出されて最終的に現像装置４に回収される。こうして、感光ドラム１は繰り返して画像形成に供される。
【００５７】
感光ドラム１の回転方向に沿っての転写部ａの下流側でかつ帯電部ａの上流側には、帯電補助手段としての帯電補助ブラシ７が配設されていて、感光ドラム１表面に当接されている。帯電補助ブラシ７は、帯電補助バイアス印加電源Ｓ４によって、ＡＣバイアス、帯電と逆極性のＤＣバイアス、又はＡＣバイアスを重畳した帯電と逆極性のＤＣバイアスが印加される導電性ブラシであり、帯電ローラ２による帯電直前の感光ドラム１表面の電位をならして前画像の履歴を消すと同時に、転写残トナーを一時的にこのブラシ内に捕獲し、再び感光ドラム１上へ送りだす。この際、転写残トナーは、ブラシ表面に蓄積してくると、保持量の限界に達し、次々と感光ドラム１表面に戻されることになる。上述の帯電補助バイアス印加電源Ｓ４によって帯電補助ブラシ７に印加される印加バイアスは、制御手段８によって制御される。この制御手段８には後述の画像形成枚数検知手段からの情報、つまり画像形成枚数についての情報が入力されるようになっている。帯電補助ブラシ７については、後にさらに詳述する。
【００５８】
［画像形成の動作工程］
次に上述構成の画像形成装置の動作シーケンスを説明する。
【００５９】
▲１▼　前多回転工程：画像形成装置の始動動作期間（起動動作期間、ウォーミング期間）である。メイン電源スイッチのオンにより、画像形成装置のメインモータを駆動させて感光ドラム１を回転駆動させ、所定のプロセス機器の準備動作を実行させる。
【００６０】
▲２▼　前回転工程：画像形成前動作を実行させる期間である。この前回転工程は前多回転工程中に画像形成信号が入力したときには前多回転工程に引き続いて実行される。画像形成信号の入力がないときには前多回転工程の終了後にメインモータの駆動が一旦停止されて感光ドラム１の回転駆動が停止され、画像形成装置は画像形成信号が入力されるまでスタンバイ（待機）状態に保たれる。画像形成信号が入力すると、前回転工程が実行される。
【００６１】
▲３▼　画像形成工程（印字工程）：所定の前回転工程が終了すると、引き続いて感光ドラム１に対する画像形成プロセスが実行され、感光ドラム１表面に形成されたトナー像の記録材Ｐへの転写、定着装置６によるトナー像の定着処理がなされて画像形成物が出力される。連続画像形成（連続印字）モードの場合は上述の画像形成工程が所定の設定画像形成枚数分繰り返して実行される。
【００６２】
▲４▼　紙間工程：連続画像形成モードにおいて、先行する記録材Ｐの後端部が転写部ｄを通過した後、次の（後続する）記録材Ｐの先端部が転写部ｄに到達するまでの間の、転写部ｄにおける記録材Ｐの非通紙状態期間である。感光ドラム１表面のうち、この期間に転写部ｄを通過する領域が、その前に帯電ニップ部ａを通過する間は、帯電バイアスのＡＣ成分の印加を停止させ、帯電ローラ２に一時的に付着した転写残トナーを感光ドラム１表面に吐き出させる。
【００６３】
▲５▼　後回転工程：最後の記録材Ｐの画像形成工程が終了した後もしばらくの間はインモータの駆動を継続させて感光ドラム１を回転駆動させ、所定の後動作を実行させる期間である。この期間においても紙間工程と同様に帯電バイアスのＡＣ成分の印加を停止させることで、帯電ローラ２に一時的に付着した転写残トナーを感光ドラム１面に吐き出させる。
【００６４】
▲６▼スタンバイ：所定の後回転工程が終了すると、メインモータの駆動が停止され、光ドラム１の回転駆動が停止され、画像形成装置は次の画像形成スタート信号が入力するまでスタンバイ状態に保たれる。
【００６５】
１枚だけの画像形成の場合は、その画像形成終了後、画像形成装置は、後回転工程を経てスタンバイ状態になる。スタンバイ状態において画像形成スタート信号が入力されると、画像形成装置は、前回転工程に移行する。
【００６６】
上述の▲３▼の画像形成工程が画像形成時であり、▲１▼の前多回転工程、▲２▼の前回転工程、▲４▼の紙間工程、▲５▼の後回転工程が非画像形成時になる。
【００６７】
［クリーナレスシステム］
本実施の形態の画像形成装置は、クリーナレスプロセスを採用しているので、記録材Ｐに対するトナー像転写後に感光ドラム１表面に残留したトナー（転写残トナー）は、感光ドラム１の帯電部ａに持ち運ばれて帯電ローラ２に付着して一時的に回収される。感光ドラム１上の転写残トナーは、転写時の剥離放電などにより、極性が正のもの（反転トナー）と負のものとが混在していることが多い。この極性が混在した転写残トナーが帯電ローラ２に至って一時的に付着する。この転写残トナーの帯電ローラ２への付着は、帯電ローラ２に交番電圧を印加することで、帯電ローラ２と感光ドラム１間の振動電界効果によってより増加し、特に反転トナーの付着は極性が負のものに比べより顕著である。帯電ローラ２に付着した転写残トナーのうち、極性が負のものは感光ドラム１上に吐き出され、正のものは吐き出されることなく帯電ローラ２表面を連れ回る。
【００６８】
感光ドラム１上に吐き出された正規極性の転写残トナーは現像部ｃに至って現像装置４の現像スリーブ４ｂによる現像時のかぶり取り電界によって現像同時クリーニングで回収される。この転写残トナーの現像同時回収は、回転方向の画像領域が、感光ドラム１の周長よりも長い場合には、その他の帯電、露光、現像、転写といった画像形成工程と同時進行で行われる。これにより転写残トナーは現像装置４内に回収されて次工程以後も用いられるため、廃トナーをなくすことができる。また、スペースの面での利点も大きく、画像形成装置の大幅な小型化が可能となる。
【００６９】
上述の二成分現像剤４ｅのトナーとして、重合法で製造された高離型性球形トナーを用いることで、転写残トナーの発生量を少なくすることができ、また帯電ローラ２から吐き出されたトナーの現像装置４への回収性を向上させることができる。二成分接触現像方式の現像装置４を用いることでも帯電ローラ２から吐き出されたトナーの現像装置４への回収性を向上させている。
【００７０】
ここで、通常、トナーは電気抵抗が比較的高いため、先に示したように、反転トナーが帯電ローラ２に付着し、帯電ローラ２から吐き出されることなく連れ回った場合、このようなトナー粒子が付着することは帯電ローラ２の電気抵抗を上昇させて帯電能を低下させる原因となる。付着トナー量が比較的多い場合は、非画像形成時に大量のトナーを吐き出すことで、良好な帯電を維持することが必要となる。
【００７１】
ここでトナー吐き出しについて簡単に説明する。帯電ローラ２にトナーが付着した場合、その付着部分の電気抵抗は次第に大きくなっていくため、帯電部ａ通過中に充分な電荷の移動が行われず、帯電部ａ通過後の感光ドラム１の表面電位は、付着してない部分のそれと比較して小さくなる。以下、帯電ローラ２にトナーが付着した部分と付着していない部分の電位差をΔＶとする。帯電ローラ２に付着したトナーが帯電部ａにおける帯電ローラ２表面との摺擦や帯電ローラクリーニング部材２ｆとの摺擦により感光ドラム１の表面電位と同極の電荷を付与されている場合、電位差ΔＶによって発生する電界により付着トナーは帯電ローラ２から感光ドラム１表面に吐き出される。特開平９−９６９４９号公報などに開示されるように、この現象を利用した、非画像形成時に帯電バイアスのＡＣ成分（交流成分）の振幅Ｖｐｐを減少させたり、ＡＣ成分の印加を停止させることで電位差ΔＶを大きくし、積極的にトナーを吐き出させて帯電ローラ２の電気抵抗上昇を抑える方法が知られている。
【００７２】
上述の非画像形成時の吐き出しとしては、紙間や画像形成動作終了後の後回転などで行うことで、長期の使用において帯電ローラ２上の付着トナー量を一定以下に保つことが可能となる。
【００７３】
［帯電補助ブラシ］
前述のように、帯電補助手段としての帯電補助ブラシ７は、転写ローラ５（転写部ｄ）と帯電ローラ２（帯電部ａ）との間において感光ドラム１表面に当接されている。そして、制御手段８によって制御された帯電補助バイアス印加電源Ｓ４によって、ＡＣバイアス、帯電と逆極性のＤＣバイアス、又はＡＣバイアスを重畳した帯電と逆極性のＤＣバイアスが印加される。これにより、帯電ローラ２による帯電直前の感光ドラム１の表面電位をならすと同時に、転写残トナーを一時的にこのブラシ内に捕獲し、再び感光ドラム１表面に送りだす。この際、転写残トナーは、ブラシ表面に蓄積されていくと、保持量の限界に達し、次々と感光ドラム１上に戻される。したがって、帯電補助ブラシ７は、前画像の履歴をならし、ゴーストが発生する直接的要因を除去する帯電補助手段となる。
【００７４】
ここで、帯電ローラ２に付着したトナー量は、非画像形成時に帯電バイアスのＡＣ成分（交流成分）の振幅Ｖｐｐを減少させたり、ＡＣ成分の印加を停止させたりすることで電位差ΔＶを大きくし、積極的にトナーを吐き出させて一定に保つことができる。しかし、画像形成装置の使用が進んだ使用後期において、感光ドラム１表面の膜厚が減少してきた場合などに帯電補助ブラシ７に印加するプラス側の電圧設定が高すぎると、ブラシ表面に蓄積したトナーに対して過度に正電荷が流れ、反転トナーが発生してしまう。この反転トナーは帯電ローラ２と感光ドラム１との間の帯電部ａを通過することにより、帯電ローラ２に多量に付着する。したがって、帯電ローラ２によって反転トナーが正規極性化されて感光ドラム１表面に吐き出される量よりも、付着する量が増加してしまう場合が発生する。なお、感光ドラム１表面の膜厚とは、本実施の形態では、図２中の感光層の厚さ、すなわち電荷発生層１ｃと電荷輸送層１ｄとを加えた部分の厚さをいうものとする。
【００７５】
また、さらなる高寿命化を目標とする場合は、結局、帯電ローラ２へのトナーの付着量が増加してくるため帯電不良となる。そして、帯電補助ブラシ７が帯電不良をもたらす一因となっている。
【００７６】
帯電補助ブラシ７の印加バイアス設定については従来例で説明したとおり、長期にわたる画像形成においては設定次第で良好なトナー像の形成を維持する寿命を左右する。帯電補助ブラシ７の印加バイアスが必要以上に高い場合はかぶりの発生が早まり、逆に印加バイアスが低い設定の場合にはゴーストの発生が早まる。
【００７７】
そこで本実施の形態においては、感光ドラム１の膜厚に応じて、帯電補助ブラシ７に印加する印加バイアスを変化させるようにした。以下詳述する。
【００７８】
図４は、本実施の形態における帯電補助ブラシ７についての感光ドラム１の表面膜厚依存性を表す説明図である。横軸には画像形成枚数（作像枚数）を、また縦軸には膜厚減少量を取っている。図３中のＡは、画像比率５％のＡ４サイズの記録材Ｐを長期通紙（通紙耐久）した場合の、かぶりの発生しない上限の帯電補助ブラシ７の印加バイアス値である。一方、図３中のＢは、ゴーストの発生しない下限の帯電補助ブラシ７の印加バイアス値である。すなわち同図中のＡとＢとの間が、かぶり及びゴーストが発生しない範囲となる。ただしこれは帯電補助ブラシ７に対する印加バイアスが一定の場合であり、通紙耐久後期における感光ドラム１表面の膜厚減少量が増加するほど帯電補助ブラシ７の効果、又は影響が強くなることを意味している。つまり感光ドラム１表面の膜厚減少量が増加するほど、帯電補助ブラシ７から感光ドラム１及びブラシ表面に蓄積したトナーに対して正電荷が流れやすくなるため、より小さいバイアスでもゴーストの発生を抑えられるが、トナーに対して過度の正電荷が流れることで発生する反転トナーの増加により、かぶりが発生し易くなっていることがわかる。
【００７９】
そこで本発明においては、感光ドラム１表面の膜厚減少量に応じて帯電補助ブラシ７への印加バイアスを変更するようにした。なお、本実施の形態においては、感光ドラム１表面の膜厚減少量を検知する膜厚検知手段９として、画像形成枚数検知手段（例えばカウンタ）を使用した。画像形成枚数（作像枚数）と膜厚減少量と対応関係を実験等によってあらかじめ調べ、図４に示すような対応関係を作成しておく。画像形成枚数検知手段が検知する画像形成枚数から換算される膜厚減少量に応じて、制御手段８により、帯電補助ブラシ７への印加バイアスを変更した。本実施の形態では、図５に示すように、膜厚減少量０（μｍ）から１２．５（μｍ）以上を、膜厚減少量段階として６段階（段階１〜段階６）に分割し、それぞれの段階に対して帯電補助ブラシ７への印加バイアスを決めるようにした。
【００８０】
上述のように、画像形成枚数の増加に伴う、感光ドラム１表面の膜厚減少量の増加に応じて、帯電補助ブラシ７に印加する印加バイアスを変化させることにより、かぶり及びゴーストが発生しないレベルで良質な画像を維持できる寿命は、帯電補助ブラシ７に対する印加バイアスを４００Ｖと一定とした場合では約３０Ｋ（３００００）枚だったのに対し、ここでは４０Ｋ枚まで延長することができた。
【００８１】
＜実施の形態２＞
本実施の形態では、通紙耐久において形成される画像の画像比率や画像サイズが一定でない場合を想定した。画像サイズが一定でない場合、画像形成枚数が同じであっても、感光ドラム１表面の膜厚減少量は異なる。本実施の形態では、感光ドラム１と帯電ローラ２との間を流れる放電電流量を検知する放電電流量検知手段（不図示）を膜厚検知手段９として有している。放電電流量検知手段の検知結果は、図１に示す制御手段８に入力される。
【００８２】
図６に示すように、通紙耐久初期からの放電電流量変化量と膜厚減少量との対応関係をあらかじめ求めておく。そして、この対応関係に基づいて、放電電流量検知手段が検知する放電電流量の変化量を、感光ドラム１表面の膜厚減少量に換算する。この膜厚減少量に応じて、制御手段８により、帯電補助バイアス印加電源Ｓ４が帯電補助ブラシ７に印加する印加バイアスを変更した。図７に示すように、膜厚減少量０（μｍ）から１２．０（μｍ）以上までを６段階（段階１〜段階６）に分割し、それぞれの段階に対して帯電補助ブラシ７への印加バイアスを設定した。
【００８３】
本実施の形態によると、形成される画像の画像比率や画像サイズが一定でない場合であっても、かぶり及びゴーストが発生しないレベルで良質な画像を維持する寿命は、４２Ｋ枚相当まで維持された。
【００８４】
なお、実施の形態１及び実施の形態２においては帯電ローラ帯電方式で、感光ドラム１表面の膜厚減少量を検知する情報として通紙枚数や放電電流量の通紙耐久初期からの変化量を用いて説明を行ったが、その他の帯電手段としてブラシ帯電などの各種接触帯電方式を用いること、また感光ドラム１表面の膜厚減少量の検知手段（膜厚検知手段）として、帯電ローラ２への帯電バイアス印加時間の累積計算値（すなわち、帯電ローラ２による感光ドラム１への帯電バイアスの印加と、感光ドラム１の回転とが同時に行われる時間の累積計算値）、感光ドラム１表面に接触した接触型膜厚測定器による測定値等を使用してもよい。つまり、感光ドラム１表面の膜厚減少量を適宜に検知できれば、その検知方法は任意の検知方法を採用することができる。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、クリーナレス、接触帯電方式の画像形成装置において、画像形成の進行に伴う感光体表面の膜厚減少量を検知する膜厚検知手段と、膜厚検知手段の検知結果に基づいて帯電補助手段へ印加する帯電補助バイアスを制御する制御手段とを備えることにより、かぶりやゴーストのない良好な画像をより長期間にわたって形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を模式的に示す縦断面図である。
【図２】感光ドラム及び帯電ローラの層構成を模式的に示す縦断面図である。
【図３】実施の形態１における、膜厚減少量と帯電補助ブラシへの印加バイアスとの関係を示す図である。
【図４】実施の形態１における、画像形成枚数と感光体表面の膜厚減少量との関係を示す図である。
【図５】表面膜厚減少量（作図枚数）を６段階に分けて、それぞれの段階において、帯電補助ブラシに印加する印加バイアスを設定した結果を示す図である。
【図６】実施の形態２における、放電電流量変化量と感光体表面の膜厚減少量との関係を示す図である。
【図７】表面膜厚減少量（放電電流量変化量）を６段階に分けて、それぞれの段階において、帯電補助ブラシに印加する印加バイアスを設定した結果を示す図である。
【符号の説明】
１　　　　　感光体（感光ドラム）
１ａ　　　　導電性基体（導電性ドラム基体）
１ｃ　　　　電荷発生層
１ｄ　　　　電荷輸送層
２　　　　　帯電手段（帯電ローラ）
２ａ　　　　芯金
２ｂ　　　　導電性ゴム（下層）
２ｅ　　　　付勢部材（押圧ばね）
３　　　　　露光手段（露光装置）
４　　　　　現像手段（現像装置）
５　　　　　転写手段（転写ローラ）
７　　　　　帯電補助手段（帯電補助ブラシ）
８　　　　　制御手段
９　　　　　膜厚検知手段
Ｐ　　　　　記録材
Ｓ４　　　　帯電補助バイアス印加電源[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a transfer type image forming apparatus of a contact charging type and a cleanerless process.
[0002]
[Prior art]
(A) Contact charging
In an image forming apparatus of an electrophotographic type or an electrostatic recording type, as a charging unit for charging an image carrier as a charged body such as an electrophotographic photosensitive member or an electrostatic recording dielectric to a predetermined polarity and potential, a conventional charging unit is used. More commonly, corona chargers have been used. For example, a corona charger is disposed on an electrophotographic image carrier (hereinafter, referred to as a "photoconductor") in a non-contact manner, and the surface of the photoconductor is exposed to a corona emitted from the corona charger, thereby prescribing a predetermined surface of the photoconductor. Is charged to the polarity and potential of In recent years, a charging member (contact charging member) in which a voltage (charging bias) is applied to the photoconductor has advantages such as low ozone and low power as compared with the case where the above-mentioned non-contact type corona charger is used. A contact-type charging device for charging the surface of a photoreceptor to a predetermined polarity / potential by bringing the photoreceptor into contact has been put to practical use. In particular, a charging device of a roller charging type using a charging roller (conductive roller) as a charging member is preferably used from the viewpoint of charging stability.
[0003]
Also, a magnetic brush charger having a magnetic brush charging member as a contact charging member is known. The magnetic brush charging member has a magnetic brush portion formed by magnetically constraining magnetic particles on the surface of a carrier. The magnetic brush charger charges the photoconductor by bringing the magnetic brush portion into contact with the photoconductor. More specifically, a magnetic brush portion is formed by directly constraining conductive magnetic particles to a magnet or magnetically on a sleeve containing the magnet, and the sleeve is stopped or rotated to place the magnetic brush portion on the surface of the photoreceptor. And charges the photosensitive member by applying a charging bias to the sleeve. This magnetic brush charging method is preferably used in terms of the stability of the charging device.
[0004]
Fur brushes (charging fur brushes) in which conductive fibers are formed in a brush shape, conductive rubber blades (charging blades) in which conductive rubber is formed in a blade shape, and the like are also preferably used as contact charging members.
[0005]
The charging mechanism of contact charging includes two types of charging mechanisms, that is, a charge injection (direct charging) system and a corona charging system, and each characteristic appears depending on which one is dominant.
[0006]
The former charge injection charging system is a system in which a charge is directly injected from a contact charging member to a photoconductor to charge the surface of the photoconductor. More specifically, a medium-resistance contact charging member comes into contact with the surface of the photoreceptor, and charges are directly injected into the surface of the photoreceptor without going through a discharge phenomenon, that is, basically without using discharge. Therefore, even if the applied voltage to the contact charging member is equal to or lower than the discharge threshold, the photosensitive member can be charged to a potential corresponding to the applied voltage. This charge injection charging system does not involve generation of ions. However, because of charge injection charging, the contact property of the contact charging member to the photoreceptor greatly affects the charging property. Therefore, it is necessary to form the contact charging member more densely, have a large difference in speed with the photoconductor, and adopt a configuration in which the contact member contacts the photoconductor more frequently. Can perform stable charging.
[0007]
On the other hand, the latter corona charging system is a system in which the surface of the photoconductor is charged with a discharge product by a corona discharge phenomenon generated in a minute gap between the contact charging member and the photoconductor. Corona charging has a certain discharge threshold value for the contact charging member and the photoreceptor, so it is necessary to apply a voltage higher than the charging potential to the contact charging member. The amount is remarkably small, and there are advantages such as a simple configuration as compared with the magnetic brush charger.
[0008]
(B) Cleanerless process (toner recycling process)
In recent years, the size of image forming apparatuses has been reduced. However, it is necessary to simply reduce the size of each of the process devices that perform image forming processes (image forming processes) such as charging, exposure, development, transfer, fixing, and cleaning. There was a limit to the overall miniaturization of. Further, the transfer residual toner (residual developer) on the photoreceptor after the transfer is collected by a cleaner (cleaning means) to become waste toner, but it is preferable that this waste toner does not come out from the viewpoint of environmental protection.
[0009]
Therefore, the image forming apparatus of the "cleaner-less process" in which the cleaner is removed, and the transfer residual toner on the photoreceptor is removed from the photoreceptor by the "simultaneous development cleaning" by the developing device and is collected and reused in the developing device Has also appeared. Simultaneous development cleaning refers to a fogging bias (fogging potential difference, which is a potential difference between the DC voltage applied to the developing device and the surface potential of the photoreceptor) at the time of development after the next process. Vback). According to this method, the transfer residual toner is collected in the developing device and used in the subsequent steps, so that waste toner is eliminated and maintenance is simplified.
[0010]
In addition, the cleaner-less has a great advantage in terms of space, so that the size of the image forming apparatus can be significantly reduced. When the charging device is a contact charging device, a transfer residual toner (hereinafter, appropriately referred to as “reversed toner”) having a charge amount that cannot be collected by the developing device is temporarily applied to a charging member that is in contact with the photoconductor. After being collected, the charge amount is set to a regular polarity that can be collected by the developing device, and then discharged onto the photosensitive member again to be collected by the developing device.
[0011]
(C) Image history erasing member (charge assist brush)
Here, the transfer residual toner remaining on the photoreceptor surface after the transfer of the toner image exists in a form in which the previous image is left as it is. The phenomenon that the exposure for the next image formation is interrupted and the next development process is affected as it is, and the previous image portion becomes lighter or darker on the next image (hereinafter, “ghost”). It happens.)
[0012]
Therefore, a charging auxiliary means is provided between the transfer charger and the charging device. As the charging auxiliary means, for example, a brush of a conductive fiber rayon (charging auxiliary brush) having a bristle length of 6 mm and a conductive fiber is brought into contact with the photoreceptor, and a DC voltage having a positive polarity opposite to the charging polarity is applied to the charging auxiliary brush. Was applied. By applying a positive bias, the charging auxiliary brush effectively removes the history of the charging potential of the previous image portion, and also temporarily captures the transfer residual toner in the charging auxiliary brush and re-appears on the photosensitive member. Send to At this time, if the toner accumulates on the surface of the charging auxiliary brush, the toner reaches the limit of the holding amount and is successively returned onto the photoconductor. Therefore, since the history of the previous image is lost in the contact portion between the charging device and the photoconductor, the direct cause of the ghost is removed.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, if the plus voltage setting applied to the auxiliary charging brush formed by the conductive rayon is too high, an excessively positive charge flows to the toner accumulated on the brush surface, and the inverted toner is generated. Inconvenience has occurred in the charging in the next step.
[0014]
That is, when the amount of the reversal toner generated by the charging auxiliary brush increases, when the reversal toner passes between the charging device and the photoconductor, a large amount of the reversal toner adheres to the charging device at this time.
[0015]
Originally, the reversal toner attached to the charging device is discharged to the photoreceptor by applying a charge having the same polarity as the photoreceptor potential by rubbing the charging device surface in the charging nip portion or rubbing with the charging device cleaning member. This prevents contamination of the charging device.
[0016]
However, the increase in the amount of adhesion due to the generation of excessive reversal toner exceeds the amount of discharge from the charging device. For this reason, toner is accumulated in the charging device, charging failure occurs due to toner contamination of the charging device, and fogging occurs in the developing area. In particular, when the film thickness on the surface of the photoreceptor is reduced due to long-term image formation, applying a constant brush bias causes excessive positive charges to flow due to an increase in the capacity of the photoreceptor, and the tendency is remarkable. Become.
[0017]
Accordingly, the present invention prevents the occurrence of reversal toner due to an increase in current to the charging auxiliary means due to a decrease in the thickness of the photoreceptor surface, and reduces the amount of reversal toner adhering to the charging means, resulting in poor charging. It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus in which fogging and ghosting are prevented from occurring for a long time.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a photosensitive member, a charging unit that is arranged in contact with the surface of the photosensitive member and charges the surface of the photosensitive member, and forms an electrostatic latent image by exposing the charged surface of the photosensitive member. Exposing means, developing means for attaching toner to the electrostatic latent image to develop the toner image as a toner image, and transferring means for transferring the toner image to a recording material, wherein the photosensitive material is not transferred to the recording material during transfer. In the image forming apparatus in which the developing unit also serves as a cleaning unit that removes toner remaining on the body surface, the photosensitive unit is located downstream of the transfer unit and upstream of the charging unit along a moving direction of the photoconductor surface. A charging auxiliary unit in contact with a body surface, a charging auxiliary bias application power source for applying a charging auxiliary bias to the charging auxiliary unit, a film thickness detecting unit for detecting a film thickness of the photoconductor surface, and the film thickness detecting unit Based on the stage of the detection result, and a control means for controlling auxiliary charging bias the auxiliary charging bias application voltage source is applied to the auxiliary charging means, characterized in that.
[0019]
According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, the film thickness detecting means detects a decrease in the film thickness of the photoconductor surface.
[0020]
According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the second aspect, the control unit is configured to reduce the charging assist bias as the thickness reduction amount detected by the film thickness detection unit increases. And controlling the charging auxiliary bias application power supply.
[0021]
According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects, the film thickness detecting means is an image forming number detecting means for detecting the number of image forming images of the recording material. It is characterized by the following.
[0022]
According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects, the film thickness detecting means changes a discharge current amount flowing between the photoconductor and the charging means. A discharge current amount detecting means for detecting the amount.
[0023]
According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects, the film thickness detecting means includes: applying a charging bias to the photoconductor by the charging means; The film thickness is detected on the basis of a cumulative calculation value of time during which the body rotation is performed simultaneously.
[0024]
According to a seventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects, the film thickness detecting unit is a contact type film thickness measuring device arranged in contact with the surface of the photoconductor. , Is characterized.
[0025]
According to an eighth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to seventh aspects, the charging unit comprises a cored member to which a charging bias is applied and a conductive rubber provided on an outer peripheral surface of the cored bar. A roller.
[0026]
According to a ninth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the eighth aspect, the charging unit includes an urging member that causes the charging roller to contact the surface of the photoconductor with a predetermined pressing force. And
[0027]
According to a tenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to ninth aspects, the photoconductor includes a conductive base, and a charge generation layer provided on a surface of the conductive base. And a charge transport layer provided on the surface of the charge generation layer.
[0028]
[Action]
In the early stage of use of the image forming apparatus, even if the charging auxiliary bias applied to the charging auxiliary unit is set to a high value, the amount of decrease in the film thickness on the surface of the photoconductor is small. Charges of the opposite polarity to the toner do not excessively flow, and no reversal toner causing toner contamination of the charging device is generated, and generation of ghost can be prevented. In the later stage of use of the image forming apparatus, the amount of reduction in the film thickness on the surface of the photoreceptor becomes large, so that the charging auxiliary bias of the charging auxiliary unit is set to a level that does not generate reversal toner and does not generate ghost, and Fogging due to toner contamination of the apparatus can be prevented. Therefore, the life of the device can be extended.
[0029]
The amount of change in the amount of film thickness reduction on the surface of the photoreceptor includes the number of images formed, the change in the amount of discharge current between the photoreceptor and the charging unit, the cumulative calculation value of the charging bias application time to the charging unit, and the contact type. Detection is performed based on a film thickness measuring device or the like, and the timing for changing the charging assist bias of the charging assisting means is determined based on the detection result, so that the bias setting of the charging assisting means can be changed efficiently.
[0030]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the components denoted by the same reference numerals have the same configuration or operation, and a repeated description thereof will be omitted as appropriate.
[0031]
<Embodiment 1>
FIG. 1 shows an image forming apparatus according to Embodiment 1 as an example of an image forming apparatus according to the present invention. The image forming apparatus shown in FIG. 1 is a laser beam printer (hereinafter, referred to as an “image forming apparatus”) in which the maximum sheet passing size of a recording material (for example, paper) is A3 size, and includes an electrophotographic method, a transfer method, and a contact charging method. , Anti-expression image system, cleanerless, etc.
[0032]
[Overall Configuration of Image Forming Apparatus]
The image forming apparatus according to the present embodiment includes a photosensitive drum (image carrier) 1 as shown in FIG. Around the photosensitive drum 1, the charging roller 2 (contact charging member), the exposure device (exposure unit) 3, the developing device (developing unit) 4, A transfer roller (transfer unit) 5 and a charging auxiliary brush (charging auxiliary unit) 7 are provided. Further, a fixing device (fixing unit) 6 is disposed downstream of the transfer roller 5 along the conveying direction of the recording material P.
[0033]
(1) Photosensitive drum (image carrier)
The image forming apparatus according to the first embodiment includes a photosensitive drum 1 (a rotating drum type electrophotographic photosensitive member) as an image carrier. The photosensitive drum 1 has a photosensitive layer formed of OPC (organic optical semiconductor) having negative charging characteristics. The photosensitive drum 1 is formed to have a diameter of 50 mm, and is driven to rotate around a central support shaft (not shown) at a process speed (peripheral speed) of 100 mm / sec in the direction of arrow R1.
[0034]
FIG. 2 schematically shows the layer configuration of the photosensitive drum 1. As shown in the figure, the photosensitive drum 1 has a conductive drum base (conductive base: for example, an aluminum cylinder) 1a on the inner side (lower side in the figure), and the surface thereof is sequentially arranged from the inner side. In addition, three layers of an undercoat layer 1b, which suppresses light interference and improves the adhesiveness of the upper layer, a charge generation layer 1c, and a charge transport layer 1d, are applied in layers. The charge generation layer 1c and the charge transport layer 1d constitute a photosensitive layer.
[0035]
(2) Charging roller (contact charging member)
The image forming apparatus shown in FIG. 1 has a charging roller (contact charging member) 2 formed in a roller shape as a charging unit. The charging roller 2 is a member for uniformly charging the surface (outer peripheral surface) of the photosensitive drum 1 to a predetermined polarity and potential.
[0036]
As shown in FIG. 2, the charging roller 2 is rotatably held at both ends of a cored bar 2a by bearing members (not shown). The bearing member is urged toward the photosensitive drum 1 by a pressing spring (compression spring) 2e as an urging member, whereby the charging roller 2 is pressed against the surface of the photosensitive drum 1 with a predetermined pressing force. Thus, a charging portion (charging nip portion) a is formed between the photosensitive drum 1 and the surface of the photosensitive drum 1. The charging roller 2 is driven to rotate in the direction of the arrow R2 with the rotation of the photosensitive drum 1 in the direction of the arrow R1.
[0037]
A charging bias is applied to the charging roller 2 by a charging bias application power supply S1. An oscillating voltage in which a DC voltage and an alternating voltage are superimposed is applied as a charging bias from the charging bias application power supply S1 to the metal core 2a of the charging roller 2. Accordingly, the surface of the rotating photosensitive drum 1 is uniformly (uniformly) charged to a predetermined polarity and potential. The charging bias application power supply S1 is variably controlled by discharge current amount control means (not shown) for detecting a discharge current amount between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 and controlling the discharge current based on the detected discharge current amount. The charging process is performed with a limited amount of current. The above-described alternating voltage means all voltages whose amplitude changes with time, such as a sine wave, a rectangular wave, and a triangular wave.
[0038]
The length (length in the axial direction) of the charging roller 2 is 320 mm, and as shown in the schematic diagram of the layer structure in FIG. 2, a lower layer 2b and an intermediate layer are sequentially formed on the outer peripheral surface of a cored bar (supporting member) 2a from the inside. This is a three-layer configuration in which a layer 2c and a surface layer 2d are stacked. The lower layer 2b is a foamed sponge layer for reducing charging noise. The surface layer 2d is a protective layer, and prevents leakage even if a defect such as a pinhole exists on the photosensitive drum 1.
[0039]
More specifically, the specifications of the charging roller 2 of the present embodiment are as follows.
[0040]

[0041]
As shown in FIG. 2, the charging roller 2 is provided with a charging roller cleaning member 2f. In this embodiment, the charging roller cleaning member 2f is a cleaning film having flexibility. The charging roller cleaning member 2f is arranged in parallel with the longitudinal direction of the charging roller 2, and has one end (the upper end in FIG. 1) fixed to a supporting member 2g that reciprocates a fixed amount in the longitudinal direction. It is arranged so as to form a contact nip with the charging roller 2 on the surface near the end side (the lower end side in the figure). The support member 2g is driven by a drive motor (not shown) of the image forming apparatus so as to reciprocate a fixed amount in the longitudinal direction via a gear train (not shown). Thereby, the charging roller cleaning member 2f rubs the surface layer 2d of the charging roller 2. By the rubbing and the rotation of the charging roller 2 in the direction of the arrow R2, the contamination (fine toner, external additives, etc.) attached to the surface 2d of the charging roller 2 is removed.
[0042]
(3) Exposure device (information writing means)
The image forming apparatus of FIG. 1 includes an exposure device as information writing means for forming an electrostatic latent image on the surface of the charged photosensitive drum 1. The exposure device 3 is a laser beam scanner using a semiconductor laser in the present embodiment. The exposure device 3 outputs a laser beam L modulated in accordance with an image signal sent to the image forming apparatus main body from a host process such as an image reading device (not shown). The laser light L scans (exposes) the surface of the rotating photosensitive drum 1 after the charging process at the exposure position b. By this scanning exposure, the potential of the portion of the charged surface of the surface of the photosensitive drum 1 irradiated with the laser beam L decreases, and an electrostatic latent image corresponding to image information is formed.
[0043]
(4) Developing device (developing means)
A developing device (developing device) 4 as a developing unit supplies a developer (toner) to the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1 and visualizes the electrostatic latent image as a toner image. In the present embodiment, the developing device 4 is a two-component magnetic brush developing type reversal developing device.
[0044]
The developing device 4 includes a developing container 4a, a developing sleeve 4b, a magnet roller 4c, a developer coating blade 4d, a developer stirring member 4f, and a toner hopper 4g. Reference numeral 4e in FIG. 1 indicates a two-component developer contained in the developing container 4a.
[0045]
The developing container 4a stores the two-component developer 4e and rotatably supports the developing sleeve 4b and the like. The developing sleeve 4b is a non-magnetic cylindrical member, and is rotatably disposed in the developing container 4a with a part of the outer peripheral surface being exposed to the outside. The magnet roller 4c is inserted and provided inside the developing sleeve 4b in a state where the magnet roller 4c is fixed non-rotatably. The developer coating blade 4d regulates the thickness of the two-component developer 4e coated on the surface of the developing sleeve. The developer stirring member 4f is disposed on the bottom side in the developing container 4a, stirs the two-component developer 4e, and conveys the developer toward the developing sleeve 4b. The toner hopper 4g is a container that stores replenishing toner to be replenished to the developing container 4a.
[0046]
The two-component developer 4e in the developing container 4a is a mixture of a toner and a magnetic carrier, and is stirred by a developer stirring member 4f. In this embodiment, the resistance of the magnetic carrier is about 10 ¹³ Ω · cm, and the particle size is 40 μm. The toner is triboelectrically charged to a negative polarity by rubbing with the magnetic carrier.
[0047]
The above-mentioned developing sleeve 4b is opposed to the photosensitive drum 1 while keeping the closest distance (S-Dgap) to the photosensitive drum 1 at 350 μm. The facing portion between the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 4a becomes the developing portion c. The developing sleeve 4b is rotationally driven in a direction in which the surface moves in a direction opposite to the moving direction of the surface of the photosensitive drum 1 in the developing section c. That is, the photosensitive drum 1 is driven to rotate in the direction of the arrow R4 with respect to the rotation of the photosensitive drum 1 in the direction of the arrow R1.
[0048]
A part of the two-component developer 4e in the developing container 4a is attracted and held as a magnetic brush layer on the outer peripheral surface of the developing sleeve 4b by the magnetic force of the inner magnet roller 4c, and is rotated and conveyed with the rotation of the developing sleeve 4b. You. The magnetic brush layer is adjusted to a predetermined thin layer by the developer coating blade 4d, and comes into contact with the surface of the photosensitive drum 1 in the developing section c to appropriately rub the surface of the photosensitive drum. A predetermined developing bias is applied to the developing sleeve 4b from a developing bias applying power source S2. In the present embodiment, the developing bias applied to the developing sleeve 4b is an oscillating voltage obtained by superimposing a DC voltage (Vdc) and an AC voltage (Vac). More specifically, the DC voltage is -350V and the AC voltage is 1600V.
[0049]
In the above-described developing device 4, the developer in the developing container 4a is coated as a thin layer on the surface of the rotating developing sleeve 4b, and is conveyed to the developing unit c. Here, the toner in the developer is selectively adhered to the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1 by an electric field generated by the developing bias applied to the developing sleeve 4b by the developing bias applying power source S2. Thereby, the electrostatic latent image is developed as a toner image. In the case of the present embodiment, toner is adhered to a light-exposed portion (a portion irradiated with a laser beam) on the photosensitive drum 1, and the electrostatic latent image is reversely developed.
[0050]
At this time, the charge amount of the toner developed on the photosensitive drum 1 is −25 μC / g.
[0051]
The developer thin layer on the developing sleeve 4b that has passed the developing section c is returned to the developer reservoir in the developing container 4a with the subsequent rotation of the developing sleeve 4b.
[0052]
In order to maintain the toner concentration of the two-component developer 4e in the developing container 4a within a predetermined substantially constant range, the toner concentration of the two-component developer 4e in the developing container 4a is, for example, an optical toner concentration sensor (not shown). The toner hopper 4g is driven and controlled in accordance with the detection information, and the toner in the toner hopper is supplied to the two-component developer 4e in the developing container 4a. The toner supplied to the two-component developer 4e is stirred by the stirring member 4f.
[0053]
(5) Transfer means, fixing means
In the present embodiment, the transfer roller 5 is used as a transfer unit. The transfer roller 5 is pressed against the surface of the photosensitive drum 1 with a predetermined pressing force, and the pressing nip portion becomes the transfer portion d. A recording material P (for example, paper or a transparent film) is fed to the transfer unit d at a predetermined control timing from a paper feed mechanism (not shown).
[0054]
The recording material P fed to the transfer section d is conveyed while being sandwiched between the rotating photosensitive drum 1 and the transfer roller 5. During this time, the transfer bias is applied to the transfer roller 5 from the transfer bias applying power source S3 by the transfer bias of the positive transfer bias (+2 kV in the present embodiment) which is opposite to the negative polarity which is the normal charge polarity of the toner. By being applied, the toner image on the photosensitive drum 1 is sequentially transferred to the electrostatic developing device on the surface.
[0055]
The recording material P to which the toner image has been transferred through the transfer portion d is sequentially separated from the surface of the photosensitive drum 1 and is conveyed to the fixing device 6, where it is heated and heated by the fixing roller 6a and the pressure roller 6b. It is pressed to fix the toner image on the surface. Then, it is output as an image formed product (print, copy).
[0056]
The image forming apparatus of the present embodiment is a cleanerless process, and a dedicated cleaner for removing toner (transfer residual toner) remaining on the surface of the photosensitive drum 1 without being transferred to the recording material P in the transfer unit d is provided. Not. The transfer residual toner reaches the charging section a by the subsequent rotation of the photosensitive drum 1 and temporarily adheres to the charging roller 2 in contact with the photosensitive drum 1 as described later. And finally collected by the developing device 4. Thus, the photosensitive drum 1 is repeatedly used for image formation.
[0057]
A charging auxiliary brush 7 as charging auxiliary means is provided downstream of the transfer section a and upstream of the charging section a along the rotation direction of the photosensitive drum 1, and is in contact with the surface of the photosensitive drum 1. Have been. The charging auxiliary brush 7 is a conductive brush to which an AC bias, a DC bias having a reverse polarity to the charging, or a DC bias having a reverse polarity to the charging in which the AC bias is superimposed is applied by a charging auxiliary bias applying power source S4. At the same time, the history of the previous image is erased by leveling the potential of the surface of the photosensitive drum 1 immediately before charging by 2, and at the same time, the untransferred toner is temporarily captured by the brush and sent to the photosensitive drum 1 again. At this time, if the transfer residual toner accumulates on the surface of the brush, it reaches the limit of the holding amount and is returned to the surface of the photosensitive drum 1 one after another. The applied bias applied to the charging auxiliary brush 7 by the above-described charging auxiliary bias applying power source S4 is controlled by the control unit 8. The control unit 8 receives information from an image formation number detection unit described later, that is, information about the number of image formations. The charging auxiliary brush 7 will be described in further detail later.
[0058]
[Image forming operation process]
Next, an operation sequence of the image forming apparatus having the above configuration will be described.
[0059]
{Circle around (1)} Pre-multi-rotation process: a start operation period (start operation period, warming period) of the image forming apparatus. When the main power switch is turned on, the main motor of the image forming apparatus is driven to rotate the photosensitive drum 1 to execute a preparation operation of a predetermined process device.
[0060]
(2) Pre-rotation step: This is a period during which the pre-image forming operation is performed. This pre-rotation step is executed subsequent to the pre-multi-rotation step when an image forming signal is input during the pre-multi-rotation step. When the image forming signal is not input, the drive of the main motor is temporarily stopped after the completion of the previous multi-rotation step, the rotation of the photosensitive drum 1 is stopped, and the image forming apparatus stands by until the image forming signal is input. Kept in state. When the image forming signal is input, a pre-rotation step is performed.
[0061]
{Circle around (3)} Image forming step (printing step): When the predetermined pre-rotation step is completed, an image forming process is subsequently performed on the photosensitive drum 1 to transfer the toner image formed on the surface of the photosensitive drum 1 to the recording material P. Then, a fixing process of the toner image by the fixing device 6 is performed, and an image-formed product is output. In the case of the continuous image forming (continuous printing) mode, the above-described image forming step is repeatedly executed for a predetermined number of set image forming sheets.
[0062]
{Circle around (4)} Paper interval process: In the continuous image forming mode, after the trailing end of the preceding recording material P passes through the transfer portion d, the leading end of the next (subsequent) recording material P reaches the transfer portion d. Is a non-sheet passing state period of the recording material P in the transfer unit d. While the area of the surface of the photosensitive drum 1 that passes through the transfer section d during this period passes through the charging nip section a before that, the application of the AC component of the charging bias is stopped, and the charging roller 2 is temporarily stopped. The attached transfer residual toner is discharged onto the surface of the photosensitive drum 1.
[0063]
(5) Post-rotation step: This is a period in which the driving of the in-motor is continued to rotate the photosensitive drum 1 to perform a predetermined post-operation for a while after the image forming step of the last recording material P is completed. . In this period as well, the application of the AC component of the charging bias is stopped in the same manner as in the sheet interval process, so that the transfer residual toner temporarily attached to the charging roller 2 is discharged onto the surface of the photosensitive drum 1.
[0064]
{Circle around (6)} Standby: When the predetermined post-rotation step is completed, the drive of the main motor is stopped, the rotation drive of the optical drum 1 is stopped, and the image forming apparatus is kept in the standby state until the next image formation start signal is input. Dripping.
[0065]
In the case of forming only one image, after the image formation is completed, the image forming apparatus enters a standby state through a post-rotation process. When an image formation start signal is input in the standby state, the image forming apparatus shifts to a pre-rotation step.
[0066]
The above-mentioned (3) image forming step is the time of image formation, and the (1) pre-multi-rotation step, (2) pre-rotation step, (4) inter-sheet step, and (5) post-rotation step are not performed. It is time to form an image.
[0067]
[Cleanerless system]
Since the image forming apparatus of the present embodiment employs a cleanerless process, the toner (transfer residual toner) remaining on the surface of the photosensitive drum 1 after the transfer of the toner image onto the recording material P is transferred to the charging unit a of the photosensitive drum 1 And is temporarily collected by attaching to the charging roller 2. The transfer residual toner on the photosensitive drum 1 often has a mixture of positive polarity (reverse toner) and negative polarity due to peeling discharge at the time of transfer. The transfer residual toner having the mixed polarity reaches the charging roller 2 and temporarily adheres thereto. The adhesion of the transfer residual toner to the charging roller 2 is further increased by applying an alternating voltage to the charging roller 2 due to the oscillating electric field effect between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1. More pronounced than negative ones. Of the untransferred toner adhered to the charging roller 2, toner having a negative polarity is discharged onto the photosensitive drum 1, and positive toner follows the surface of the charging roller 2 without being discharged.
[0068]
The transfer residual toner having the normal polarity discharged onto the photosensitive drum 1 reaches the developing unit c and is collected by the simultaneous development cleaning by the fogging electric field at the time of development by the developing sleeve 4b of the developing device 4. When the image area in the rotation direction is longer than the circumferential length of the photosensitive drum 1, this simultaneous recovery of the transfer residual toner is performed simultaneously with other image forming steps such as charging, exposure, development, and transfer. As a result, the transfer residual toner is collected in the developing device 4 and used after the next process, so that waste toner can be eliminated. Further, the advantage in terms of space is great, and the size of the image forming apparatus can be significantly reduced.
[0069]
By using a highly releasable spherical toner produced by a polymerization method as the toner of the two-component developer 4e, the amount of transfer residual toner can be reduced, and the toner discharged from the charging roller 2 can be reduced. Can be recovered in the developing device 4. The use of the two-component contact developing type developing device 4 also improves the recovery of the toner discharged from the charging roller 2 to the developing device 4.
[0070]
Here, since the toner generally has a relatively high electric resistance, as described above, when the reversal toner adheres to the charging roller 2 and moves around without being discharged from the charging roller 2, such toner particles Adhesion causes an increase in the electric resistance of the charging roller 2 and a reduction in charging ability. When the amount of adhered toner is relatively large, it is necessary to maintain a good charge by discharging a large amount of toner during non-image formation.
[0071]
Here, the toner discharge will be briefly described. When the toner adheres to the charging roller 2, the electric resistance of the portion where the toner adheres gradually increases, so that sufficient electric charge does not move during the passage of the charging unit a, and the surface of the photosensitive drum 1 after passing the charging unit a. The potential is smaller than that of the unattached portion. Hereinafter, the potential difference between the portion where the toner adheres to the charging roller 2 and the portion where the toner does not adhere is defined as ΔV. When the toner adhering to the charging roller 2 is given a charge having the same polarity as the surface potential of the photosensitive drum 1 by rubbing the charging portion a with the surface of the charging roller 2 or rubbing with the charging roller cleaning member 2f. Adhered toner is discharged from the charging roller 2 to the surface of the photosensitive drum 1 by an electric field generated by ΔV. As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-96949, this phenomenon is utilized to reduce the amplitude Vpp of the AC component (AC component) of the charging bias or stop the application of the AC component during non-image formation. A method is known in which the potential difference ΔV is increased to positively discharge toner to suppress an increase in the electrical resistance of the charging roller 2.
[0072]
The above-described discharge at the time of non-image formation is performed at intervals between sheets or after rotation after the end of the image forming operation, so that the amount of toner adhering to the charging roller 2 can be maintained at a certain level or less during long-term use. .
[0073]
[Charging auxiliary brush]
As described above, the charging auxiliary brush 7 serving as charging auxiliary means is in contact with the surface of the photosensitive drum 1 between the transfer roller 5 (transfer section d) and the charging roller 2 (charging section a). Then, an AC bias, a DC bias having a polarity opposite to the charging, or a DC bias having a polarity opposite to the charging in which the AC bias is superimposed is applied by the charging assist bias applying power source S4 controlled by the control means 8. As a result, the surface potential of the photosensitive drum 1 immediately before charging by the charging roller 2 is leveled, and at the same time, the transfer residual toner is temporarily captured by the brush and sent to the surface of the photosensitive drum 1 again. At this time, when the transfer residual toner accumulates on the brush surface, it reaches the limit of the holding amount and is returned to the photosensitive drum 1 one after another. Therefore, the charging auxiliary brush 7 serves as a charging auxiliary unit for smoothing the history of the previous image and eliminating a direct cause of the ghost.
[0074]
Here, the amount of toner adhering to the charging roller 2 increases the potential difference ΔV by reducing the amplitude Vpp of the AC component (AC component) of the charging bias or stopping application of the AC component during non-image formation. Thus, the toner can be positively discharged and kept constant. However, in the latter half of the use of the image forming apparatus, if the positive voltage applied to the charging auxiliary brush 7 is too high, for example, when the film thickness on the surface of the photosensitive drum 1 is reduced, the image is accumulated on the brush surface. Excessive positive charges flow to the toner, and inverted toner is generated. This reversal toner passes through the charging section a between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 to adhere to the charging roller 2 in a large amount. Therefore, there is a case where the amount of the reversal toner adhered to the surface of the photosensitive drum 1 becomes larger than the amount of the reversal toner having the normal polarity by the charging roller 2 and discharged onto the surface of the photosensitive drum 1. In the present embodiment, the film thickness of the surface of the photosensitive drum 1 refers to the thickness of the photosensitive layer in FIG. 2, that is, the thickness of the portion including the charge generation layer 1c and the charge transport layer 1d. I do.
[0075]
In addition, if the life is to be further extended, the amount of toner adhered to the charging roller 2 eventually increases, resulting in poor charging. And the charging auxiliary brush 7 is one of the causes of the charging failure.
[0076]
As described in the related art, the setting of the applied bias of the charging auxiliary brush 7 affects the life of maintaining a good toner image formation depending on the setting in long-term image formation. When the applied bias of the charging auxiliary brush 7 is higher than necessary, fogging occurs earlier, and conversely, when the applied bias is set lower, ghosting occurs earlier.
[0077]
Therefore, in the present embodiment, the applied bias applied to the charging auxiliary brush 7 is changed according to the film thickness of the photosensitive drum 1. The details will be described below.
[0078]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the dependency of the charging auxiliary brush 7 in the present embodiment on the surface film thickness of the photosensitive drum 1. The horizontal axis represents the number of formed images (the number of formed images), and the vertical axis represents the thickness reduction. A in FIG. 3 is the upper limit applied bias value of the charging auxiliary brush 7 that does not cause fogging when the A4 size recording material P with an image ratio of 5% is passed for a long time (paper passing durability). On the other hand, B in FIG. 3 is a lower limit applied bias value of the charging auxiliary brush 7 in which ghost does not occur. That is, the area between A and B in the figure is a range in which fog and ghost do not occur. However, this is a case where the bias applied to the charging auxiliary brush 7 is constant, and means that the effect or influence of the charging auxiliary brush 7 becomes stronger as the amount of decrease in the film thickness on the surface of the photosensitive drum 1 in the latter half of the paper passing durability increases. are doing. In other words, as the amount of decrease in the film thickness on the surface of the photosensitive drum 1 increases, positive charges easily flow from the charging auxiliary brush 7 to the toner accumulated on the photosensitive drum 1 and the surface of the brush. However, it can be seen that fog is likely to occur due to an increase in the amount of reversal toner generated due to excessive positive charge flowing to the toner.
[0079]
Therefore, in the present invention, the bias applied to the charging auxiliary brush 7 is changed according to the amount of reduction in the film thickness on the surface of the photosensitive drum 1. In this embodiment, as the film thickness detecting means 9 for detecting the amount of decrease in the film thickness on the surface of the photosensitive drum 1, an image forming sheet number detecting means (for example, a counter) is used. The correspondence between the number of formed images (the number of formed images) and the amount of decrease in film thickness is checked in advance by experiments or the like, and the correspondence shown in FIG. 4 is created. The bias applied to the charging auxiliary brush 7 was changed by the control unit 8 in accordance with the film thickness reduction amount calculated from the image formation number detected by the image formation number detection unit. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the thickness reduction amount from 0 (μm) to 12.5 (μm) or more is divided into six stages (stage 1 to stage 6) as a film thickness reduction stage. The bias applied to the charging auxiliary brush 7 was determined for each stage.
[0080]
As described above, by changing the applied bias applied to the charging auxiliary brush 7 in accordance with the increase in the amount of decrease in the film thickness on the surface of the photosensitive drum 1 with the increase in the number of formed images, the level at which fogging and ghosting do not occur In the case where the bias applied to the charging auxiliary brush 7 is fixed at 400 V, the life for maintaining a high-quality image was about 30K (30000) sheets, but could be extended to 40K sheets here.
[0081]
<Embodiment 2>
In the present embodiment, it is assumed that the image ratio and the image size of the image formed in the paper passing durability are not constant. If the image size is not constant, the amount of reduction in the film thickness on the surface of the photosensitive drum 1 is different even if the number of formed images is the same. In the present embodiment, the film thickness detecting means 9 includes a discharge current amount detecting means (not shown) for detecting an amount of discharge current flowing between the photosensitive drum 1 and the charging roller 2. The detection result of the discharge current amount detection means is input to the control means 8 shown in FIG.
[0082]
As shown in FIG. 6, the correspondence between the amount of change in the amount of discharge current and the amount of reduction in film thickness from the initial stage of paper passing durability is determined in advance. Then, based on this correspondence, the amount of change in the amount of discharge current detected by the amount of discharge current detection means is converted into the amount of decrease in the film thickness on the surface of the photosensitive drum 1. The control means 8 changes the applied bias applied by the charging auxiliary bias applying power source S4 to the charging auxiliary brush 7 according to the thickness reduction amount. As shown in FIG. 7, the film thickness reduction amount from 0 (μm) to 12.0 (μm) or more is divided into six stages (stages 1 to 6), and each stage is applied to the charging auxiliary brush 7. The applied bias was set.
[0083]
According to the present embodiment, even when the image ratio and the image size of the formed image are not constant, the life of maintaining a high-quality image at a level that does not cause fogging and ghost is maintained up to 42K sheets. .
[0084]
In the first and second embodiments, the amount of change in the number of sheets passed and the amount of discharge current from the initial stage of paper passage durability are used as information for detecting the amount of reduction in film thickness on the surface of the photosensitive drum 1 by the charging roller charging method. Although the above description has been made using various charging methods such as brush charging as other charging means, and a method for detecting the amount of reduction in film thickness on the surface of the photosensitive drum 1 (film thickness detecting means), the charging roller 2 is used. Of the charging bias application time (that is, the cumulative calculation value of the time during which the application of the charging bias to the photosensitive drum 1 by the charging roller 2 and the rotation of the photosensitive drum 1 are performed simultaneously), and the contact with the surface of the photosensitive drum 1 You may use the measured value etc. by the contact-type film thickness measuring device. That is, as long as the amount of decrease in the film thickness on the surface of the photosensitive drum 1 can be appropriately detected, any detection method can be adopted.
[0085]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a cleanerless, contact-charging type image forming apparatus, a film thickness detecting means for detecting a film thickness decrease amount of a photoconductor surface with progress of image formation, and a film thickness detecting means And control means for controlling the charging auxiliary bias applied to the charging auxiliary means based on the detection result of the above, it is possible to form a good image without fog or ghost for a longer period of time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing an example of an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically illustrating a layer configuration of a photosensitive drum and a charging roller.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a film thickness reduction amount and a bias applied to a charging auxiliary brush according to the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between the number of image formed sheets and the amount of reduction in the film thickness on the surface of the photoconductor in the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing the result of setting the applied bias applied to the charging auxiliary brush in each of the six steps of dividing the amount of decrease in the surface film thickness (the number of prints).
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a change amount of a discharge current amount and a decrease amount of a film thickness on a photoconductor surface according to the second embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing the results of setting the applied bias applied to the charging auxiliary brush in each of the six stages of the amount of decrease in the surface film thickness (the amount of change in the amount of discharge current).
[Explanation of symbols]
1 Photoconductor (photosensitive drum)
1a Conductive substrate (conductive drum substrate)
1c Charge generation layer
1d charge transport layer
2 Charging means (charging roller)
2a metal core
2b Conductive rubber (lower layer)
2e biasing member (press spring)
3 Exposure means (exposure equipment)
4 Developing means (developing device)
5 transfer means (transfer roller)
7 Charging auxiliary means (Charging auxiliary brush)
8 control means
9 Film thickness detection means
P recording material
S4 Charging auxiliary bias application power supply

Claims

A photoreceptor, a charging unit disposed in contact with the photoreceptor surface to charge the photoreceptor surface, an exposure unit for exposing the charged photoreceptor surface to form an electrostatic latent image; A developing unit for applying toner to the image to develop the toner image as a toner image; and a transfer unit for transferring the toner image to a recording material. In the image forming apparatus in which the developing unit also serves as a cleaning unit,
A charging auxiliary unit that is in contact with the photoconductor surface on the downstream side of the transfer unit and the upstream side of the charging unit along the moving direction of the photoconductor surface;
A charging auxiliary bias application power supply for applying a charging auxiliary bias to the charging auxiliary unit,
Film thickness detecting means for detecting the film thickness of the photoconductor surface,
Control means for controlling a charging auxiliary bias applied to the charging auxiliary means by the charging auxiliary bias applying power supply based on a detection result of the film thickness detecting means,
An image forming apparatus comprising:

The film thickness detecting means detects a thickness reduction amount of the film thickness of the photoconductor surface,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein:

The control means controls the charging auxiliary bias application power so that the larger the thickness decrease amount detected by the film thickness detecting means is, the smaller the charging auxiliary bias is.
The image forming apparatus according to claim 2, wherein:

The film thickness detecting means is an image forming number detecting means for detecting an image forming number of the recording material,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein:

The film thickness detecting unit is a discharge current amount detecting unit that detects a change amount of a discharge current amount flowing between the photoconductor and the charging unit,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein:

The film thickness detecting means detects the film thickness based on a cumulative calculation value of time during which application of a charging bias to the photoconductor by the charging unit and rotation of the photoconductor are performed simultaneously.
The image forming apparatus according to claim 1, wherein:

The film thickness detecting means is a contact-type film thickness measuring device disposed in contact with the photoconductor surface,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein:

The charging unit is a charging roller provided with a conductive rubber on an outer peripheral surface of a core metal to which a charging bias is applied,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein:

The charging unit has an urging member for bringing the charging roller into contact with the photoconductor surface with a predetermined pressing force.
The image forming apparatus according to claim 8, wherein:

The photoreceptor has a conductive substrate, a charge generation layer provided on the surface of the conductive substrate, and a charge transport layer provided on the surface of the charge generation layer,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein: