JP2008158111A - 画像形成機構、画像形成装置、及び画像形成機構の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】感光性像担持体の帯電不良が解決された画像形成装置において装置規模の低減を図ること。
【解決手段】回転式の像担持体１０１と、像担持体１０１を帯電させるための第１の帯電手段１０５と、第１の帯電手段１０５よりも下流側で像担持体１０１を帯電させるための第２の帯電手段１０６と、第１の帯電手段１０５よりも上流側である第１除電ポイント及び第１の帯電手段１０５よりも下流側であって第２の帯電手段１０６よりも上流側である第２除電ポイントにおいて像担持体１０１を除電する除電手段１０３、１０４とを有し、第１の帯電手段１０５及び第２の帯電手段１０６は、画像形成機構１００に含まれる各部位の状態に応じてその動作態様を変更可能であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成機構、画像形成装置に関し、特に電子写真方式を用いた画像形成装置における感光体の帯電制御に関する。

近年、情報の電子化が推進される傾向にあり、電子化された情報の出力に用いられるプリンタやファクシミリ等の画像形成装置は欠かせない機器となっている。従来の画像形成方法の一例として、感光性像担持体に静電潜像を形成し、顕色材により現像した像を用紙に転写する方法が用いられている。このような方式の画像形成処理においては、静電潜像を形成する前に帯電器によって像担持体を均一に帯電させている。形成される画像の高画質化、画像形成の高速化を図るため、帯電器の帯電性能向上が必要であり、そのために帯電機の開口幅を広げることや帯電機を複数使用すること等が行われている（例えば、特許文献１参照）。

他方、感光性像担持体としてＯＰＣ（Organic Photo Conductor：有機感光体）を用いる場合、その１周目の帯電電位が低くなる問題が知られている。この問題は、画像形成装置非稼働時の電荷移動（ホール発生）が原因であると考えられている。帯電電位が低い場合、感光性像担持体の前サイクルの残像（ゴースト）が形成画像に表れてしまう。また、感光性像担持体上に現像された画像を転写する際の逆帯電によっても同様の課題が生ずる。このような不具合に対し、通常であれば除電、帯電、潜像形成というサイクルの所を、帯電、除電、帯電、潜像形成というように、除電前にも帯電を行うことにより解決する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

他方、感光性像担持体の高寿命化のため、ＣＴＬ（Charge Transfer Layer：電荷移動層）の膜厚を厚くすることや、より薄くまで使用できるような改良が行われている。また、故障により機械が停止して使用不可能となる不具合に対し、通常とは異なる動作条件で装置を運用することにより、ダウンタイムの短縮を図ることが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特開平７−２０６８６号公報 特開平１０−１２３８０２号公報 特開２００３−２７１０１９公報

しかしながら、除電前に帯電を行うことによる解決方法を用いることにより、交換部品の増大、オゾン発生量の増大及び装置規模の増大などの不具合が生ずる。また、ＣＴＬの膜厚を厚くすることによって、転写による逆帯電の影響が強くなり、ゴーストが発生し易くなる副作用がある。また、高寿命化されたＯＰＣであっても、経時では被帯電能力が低下するため、より帯電器の帯電能力向上が必要となる。逆帯電や感光体の被帯電能力劣化の不具合に対し、帯電器の帯電能力を向上させることによる解決策を用いることによっても、上記と同様の不具合が生ずる。
本発明は、上述した実情を考慮してなされたもので、感光性像担持体の帯電不良が解決された画像形成装置において装置規模の低減を図ることを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、電子写真画像形成装置に含まれる画像形成機構であって、回転式の感光性像担持体と、前記感光性像担持体を帯電させるための第１の帯電手段と、前記感光性像担持体の回転方向において前記第１の帯電手段よりも下流側で前記感光性像担持体を帯電させるための第２の帯電手段と、前記感光性像担持体の回転方向において前記第１の帯電手段よりも上流側である第１除電ポイント及び前記第１の帯電手段よりも下流側であって前記第２の帯電手段よりも上流側である第２除電ポイントにおいて前記感光性像担持体を除電する除電手段とを有し、前記第１の帯電手段及び前記第２の帯電手段は、前記画像形成機構に含まれる各部位の状態に応じてその動作態様を変更可能であり、前記除電手段は、前記第１の帯電手段及び前記第２の帯電手段の動作態様に応じてその除電ポイントを切り換え可能であることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成機構において、前記感光性像担持体の使用開始時においては、前記第１の帯電手段が除電前帯電のために動作すると共に前記除電手段が前記第２除電ポイントにおいて前記感光性像担持体を除電し、前記感光性像担持体の被帯電性能が使用開始時における被帯電性能よりも所定量低下した後は、前記第１の帯電手段及び前記第２の帯電手段の両方が本帯電のために動作すると共に前記除電手段が前記第１除電ポイントにおいて前記感光性像担持体を除電することを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の画像形成機構において、前記感光性像担持体の被帯電性能が使用開始時における被帯電性能よりも所定量低下した後において、前記画像形成機構が非稼働状態から稼働開始した際の前記感光性像担持体の回転１周目は、前記第１の帯電手段は除電前帯電のために動作すると共に前記除電手段が前記第２除電ポイントにおいて前記感光性像担持体を除電することを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の画像形成機構において、前記第１の帯電手段は、除電前帯電のために動作する際に前記感光性像担持体に印可する電位の絶対値が、本帯電のために動作する際に前記感光性像担持体に印可する電位の絶対値よりも低いことを特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、請求項２乃至４いずれか１項に記載の画像形成装置において、前記感光性像担持体の被帯電極性と逆極性の転写電荷が印可され、前記感光性像担持体に現像された画像を画像形成対象に転写する転写手段を更に有し、前記第１の帯電手段は、除電前帯電のために動作する場合において、前記転写手段に前記転写電荷が印可されるタイミングに応じて前記感光性像担持体に対する電荷の印可を制御することを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成機構、前記第１の帯電手段及び前記第２の帯電手段のうちどちらか一方が動作不能となった場合、動作可能な方の帯電手段が本帯電のために動作すると共に前記除電手段が前記本帯電のために動作する帯電手段よりも上流側の除電ポイントにおいて前記感光性像担持体を除電することを特徴とする。
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の画像形成機構において、前記感光性像担持体の被帯電極性と逆極性の転写電荷が印可され、前記感光性像担持体に現像された画像を用紙に転写する転写手段を更に有し、前記転写手段は、前記動作可能な帯電手段が本帯電のために動作する場合に印可される転写電荷の絶対値が通常動作の場合に印可される転写電荷の絶対値よりも低いことを特徴とする。

また、請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成機構において、ユーザが情報を入力するユーザインターフェースを更に有し、前記第１の帯電手段及び前記第２の帯電手段のうち、本帯電のために動作する帯電手段をユーザインターフェースに入力された情報に基づいて切り換え可能であることを特徴とする。
また、請求項９に記載の発明は、画像形成装置であって、請求項１乃至８いずれか１項に記載の画像形成機構を有することを特徴とする。

また、請求項１０に記載の発明は、電子写真画像形成装置に含まれる画像形成機構の制御方法であって、前記感光性像担持体の使用開始時においては、第１の帯電手段が除電前帯電のために動作し、前記第１の帯電手段よりも前記感光性像担持体の回転方向下流側に設けられた第２の帯電手段が本帯電のために動作し、前記第１の帯電手段よりも前記感光性像担持体の回転方向下流側であって前記第２の帯電手段よりも上流側において除電手段が前記感光性像担持体を除電し、前記感光性像担持体の被帯電性能が使用開始時における被帯電性能よりも所定量低下した後は、前記第１の帯電手段及び第２の帯電手段の両方が本帯電のために動作し、前記除電手段が前記第１の帯電手段よりも前記感光性像担持体の回転方向上流側において前記感光性像担持体を除電することを特徴とする。

本発明によれば、感光性像担持体の帯電不良が解決された画像形成装置において、装置規模の低減を図ることが可能となる。

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、所定の構成を有する画像形成機構において、感光性像担持体の使用程度、帯電手段の状態等、画像形成機構に含まれる各部位の状態に応じて動作態様を変えることにより、装置の大型化や交換部品の増大を招くことなく、感光性像担持体の帯電不良を解決するものである。
［第１の実施形態］
本実施形態に係る画像形成機構の動作を説明する前に、本発明において見出されている感光体ドラムの経時による性能変化について説明する。図１１は、比較例に係る画像形成装置の要部であって、画像形成を行う画像形成機構５００を模式的に示す側面図である。画像形成機構５００は、感光体ドラム５０１、クリーニングユニット５０２、除電ランプ５０３、第１帯電器５０５、第２帯電器５０６、光走査装置５０７、電位センサ５０８、現像タンク５０９及び転写ベルト５１０を有する。感光体ドラム５０１は、感光性の像担持体であって、ＯＰＣが用いられる。クリーニングユニット５０２は、感光体ドラム５０１の前サイクルにおける残留顕色材（トナー）をクリーニングする。除電ランプ５０３は、感光体ドラム５０１の前サイクルにおける帯電電荷をリセットする。

第１帯電器５０５、第２帯電器５０６（以降、帯電器５０５、５０６）は、感光体ドラム５０１に電荷を与えて帯電させる。電位センサ５０８は、潜像形成後の感光体ドラム５０１の表面電位を測定する。本実施形態における帯電器５０５、５０６は、ターゲット電位として感光体ドラム５０１を−８００Ｖに帯電させる。この電位は、現像の際に感光体ドラム５０１に顕色材が付着しない、即ち最終的な用紙転写が無色（用紙が白の場合は白色）となる電位である。帯電性能向上のために、第１及び第２の帯電器が設けられている。光走査装置５０７は、形成すべき画像のデータに基づいて感光体ドラム５０１を露光し、感光体ドラム５０１上に静電潜像を形成する。現像タンク５０９は、感光体ドラム５０１上に顕色材を供給し、静電潜像を現像する。転写ベルト５１０と感光体ドラム５０１との接触点に、感光体ドラム５０１の回転に合わせて用紙が供給され、感光体ドラム５０１上に現像された画像が用紙上に転写される。
感光体ドラム５０１は、図１１に示す矢印の方向に回転する。画像形成サイクルの１周分はクリーニングユニット５０２が始点となる。感光体ドラム５０１は、クリーニングユニット５０２によって前サイクルの残留顕色材（トナー）がクリーニングされ、第１除電ランプ５０３による除電及び第１帯電器５０５、第２帯電器５０６による帯電の後、光操作装置５０７によって静電潜像が形成される。その後、現像ユニット５０９によって感光体ドラム５０１上の静電潜像が現像され、転写ベルト５１０上に供給された用紙上に、現像された画像が転写される。

このような画像形成機構において課題となるのは、転写ベルト５１０から感光体ドラム５０１への逆帯電に基づく帯電不良、画像形成機構の非稼働時におけるホール発生及び感光体ドラム５０１の経時劣化による被帯電性能の低下である。逆帯電に基づく帯電不良について説明する。感光体ドラム５０１上に付着している顕色材を用紙に転写させるために、転写ベルト５１０には感光体ドラム５０１の被帯電電荷とは逆極性の電荷（本実施形態においてはプラス電荷）が印加されている。転写時に転写ベルト５１０に印加されている電荷が感光体ドラム５０１に影響することにより、感光体ドラム５０１の転写範囲が逆の電荷に帯電してしまう。そのまま次サイクルに入ると、逆の電荷に帯電した影響により帯電が不十分となり、電荷が所望の値（−８００Ｖ）に達しない。これにより、前サイクルによって形成された画像がゴーストとして次サイクルに影響する。転写ベルト５１０による逆帯電の影響は、静電容量の影響により、感光体ドラムのＣＴＬ膜厚が厚いほど顕著である。

図１２に、感光体ドラムの経時に対する残像ランクの変異をグラフとして示す。ここで、残像ランクとは、まったく前サイクルの残像による影響が無い状態を５とし、前サイクルの残像の許容範囲を４とし、以降、前サイクルの残像の判別容易性に従って数値化したものである。また、図１２に示す横軸は感光体ドラム５０１の全寿命期間を示し、感光体ドラム５０１を使用開始してから使用不能となるまでの期間である。本実施形態に係る感光体ドラム５０１は、使用開始してから約２００万枚（２０００Ｋ枚）の用紙に画像を形成した時点で使用不能となる。図に示すように、感光体ドラム５０１の使用開始時、即ちＣＴＬ膜厚が最も厚い状態では残像ランクは最も悪く、約５００Ｋ枚の画像形成を行った時点で許容範囲の残像ランクとなる。換言すると、感光体ドラム５０１の全寿命の約１／４程度使用した段階で許容範囲の残像ランクとなる。その後、使用を継続すると残像ランクは更に向上し、約７００Ｋ枚で前サイクルの残像による影響が略無くなる。換言すると、感光体ドラム５０１の全寿命の約１／３程度使用した段階で前サイクルの残像による影響が略無くなる。このような被帯電性能の変化は、感光体ドラムの繰り返し使用によるＣＴＬ膜の磨耗や感光体ドラムの静電疲労等による。

次に、画像形成機構の非稼働時におけるホール発生の影響について図１３を用いて説明する。図１３は、感光体ドラムの経時に対する感光体ドラム１周目、即ち非稼働状態から稼働状態となって最初の１周目における被帯電電位の所望電位（ここでは−８００Ｖ）からの低下量を示す。図１３においては、低下量３０Ｖを許容範囲、即ち地汚れが発生しない若しくは地汚れ発生の許容範囲としている。図に示すように、感光体ドラム５０１の使用開始時、非稼働時におけるホール発生の影響は特に確認されず、画像形成枚数の増加に伴って感光体ドラム５０１の１周目の帯電電位が低下し始める。図１３の例では、約３００Ｋ枚の画像形成、即ち感光体ドラム５０１の全寿命の約１／７程度使用した段階で非稼働時のホール発生の影響が出始める。その後、約９００Ｋ枚の画像形成を行った時点で、感光体ドラム１周目の帯電電位低下量が許容範囲に達し、その後感光体ドラム５０１の使用と共に１周目の帯電電位低下量は悪化し続ける。

次に、感光体ドラム５０１の経時劣化による被帯電性能の低下について、図１４を用いて説明する。図１３は、感光体ドラムの経時に対する帯電工程後の感光体ドラムの帯電量を示す。尚、ここでは、上述したような逆帯電の影響や非稼働時のホール発生の影響はないものとする。図中の実線が第１帯電器５０５及び第２帯電器５０６両方を動作させて帯電処理を行った場合であり、図中の破線が一方の帯電器のみで帯電処理を行った場合である。図に示すように、画像形成枚数の増加に伴って被帯電電位は低下するが、２つの帯電器を動作させた場合は、感光体ドラム５０５の寿命が尽きるまで目標電位である−８００Ｖを割ることなく帯電させることができるのに対し、一方の帯電器のみを動作させて帯電処理を行った場合は、画像形成枚数が約１５００Ｋ枚を超えた時点で目標電位である−８００Ｖを割ってしまうことがわかる。
このように、感光体ドラムの経時による性質の変化は、使用開始時からの使用程度によって課題となる性質が異なる。即ち、使用開示時は主に転写による逆帯電が問題となり、その後、画像形成を繰り返すと非稼働時のホール発生及び被帯電性能の劣化が問題となる。以下に説明する本実施形態に係る画像形成機構は、感光体ドラムの使用程度に応じて変化する課題への対応を可能とする。

図１は、本実施形態に係る画像形成装置の要部であって、実際に画像形成を行う画像形成機構１００を模式的に示す側面図である。図１に示すように、本実施形態に係る画像形成機構１００は感光性像担持体としての感光体ドラム１０１、クリーニングユニット１０２、除電手段としての第１除電ランプ１０３及び第２除電ランプ１０４、帯電手段としての第１帯電器１０５及び第２帯電器１０６、光走査装置１０７、電位センサ１０８、現像タンク１０９、転写ベルト１１０を有する。感光体ドラム１０１は、感光性の像担持体であって、ＯＰＣが用いられる。感光体ドラム１０１は、図１に示す矢印の方向に回転する。画像形成サイクルの１周分はクリーニングユニット１０２が始点となる。
感光体ドラム１０１は、クリーニングユニット１０２によって前サイクルの残留顕色材（トナー）がクリーニングされ、第１除電ランプ１０３、第２除電ランプ１０４による除電及び第１帯電器１０５、第２帯電器１０６による帯電の後、光走査装置１０７によって静電潜像が形成される。その後、現像ユニット１０９によって感光体ドラム１０１上の静電潜像が現像され、転写ベルト１１０上に供給された画像形成対象である用紙上に、現像された画像が転写される。感光体ドラム１０１の経時に応じて第１帯電器１０５、第２帯電器１０６（以降、帯電器１０５、１０６）による帯電の態様を切り換えること及び帯電器１０５、１０６の動作態様に応じて第１除電ランプ１０３、第２除電ランプ１０４（以降、除電ランプ１０３、１０４）による除電の態様を切り換えることが本実施形態の要旨である。

感光体ドラム１０１の回転方向（画像形成機構１００の画像形成サイクルの進行方向）において、クリーニングユニット１０２が最も上流側に設けられており、続いて第１除電ランプ１０３、第１帯電器１０５、第２除電ランプ１０４、第２帯電器１０６、光走査装置１０７、電位センサ１０８、最も下流側に現像ユニット１０９といった順番で設けられている。更に詳述すると、除電ランプ１０３は、画像形成サイクルにおいてクリーニングユニット１０２の直後、即ち、感光体ドラム１０１の回転方向におけるクリーニングユニット１０２の下流側であって、クリーニングユニット１０２近傍の位置（第１除電ポイント）に設けられている。第１帯電器１０５は、画像形成サイクルにおいて第１除電ポイントの直後に設けられており、第２帯電器１０６は第１帯電器よりも感光体ドラム１０１の回転方向下流側に設けられている。第２除電ランプ１０４は、感光体ドラム１０１の回転方向において第１帯電器１０５と第２帯電器１０６との間の位置、即ち、第１帯電器１０５よりも下流側であって第２帯電器１０６よりも上流側の位置（第２除電ポイント）に設けられている。尚、本実施形態においては、第１除電ランプ１０３、第２除電ランプ１０４並びに第１帯電器１０５、第２帯電器１０６というように、感光体ドラム１０１の回転方向各位置において除電若しくは帯電を行う手段を夫々異なる機器として説明するが、例えば、除電手段であれば、除電ランプを１つ設け、光学的手段によって第１除電ポイント及び第２除電ポイントを切り換えるようにしても良い。また、１つの帯電器が第１帯電器１０５及び第２帯電器１０６の帯電位置両方に帯電を行う機能を有しても良い。

図２（ａ）、（ｂ）を用いて、本実施形態に係る画像形成機構の制御について説明する。図２（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る画像形成装置の稼動時において、画像形成機構１００に含まれる除電ランプ１０３、１０４及び帯電器１０５、１０６のオン／オフを示すタイミングチャートである。図２（ａ）は、感光体ドラム１０１の使用開始から、画像形成枚数が７００Ｋ枚までの制御状態を示している。図２（ａ）に示すように、新品の感光体ドラム１０１を使用開始してから７００Ｋ枚分の画像形成を行うまでは、第１帯電器１０５によって除電前帯電を行い、第２除電ランプ１０４によって除電を行った後、第２帯電器１０６によって本帯電を行う。これにより、第１帯電器による除電前帯電によって、転写ベルト１１０による逆帯電の影響をキャンセルすることができ、その後、通常通り除電、帯電といった処理で好適に画像形成を行うことができる。図１２に示すように、同一の感光体ドラム１０１による画像形成枚数約７００Ｋ枚までは、転写時の逆帯電による影響が強いため、図２（ａ）に示すように除電前帯電が必要となる。他方、図１３に示すように、画像形成枚数約７００Ｋ枚までは、感光体ドラム１周目の帯電電位低下による影響はほとんど考慮する必要がない。また、図１４に示すように、画像形成枚数７００Ｋ枚までは、１つの帯電器による帯電処理によって、目標電位である−８００Ｖまで帯電させることができるため、本帯電を行うのは第２帯電器１０６のみで良い。

図２（ｂ）は、感光体ドラム１０１の画像形成枚数が７００Ｋ枚以降の制御状態を示している。図２（ｂ）に示すように、感光体ドラム１０１の使用開始から画像形成枚数が７００Ｋ枚を超えると、感光体ドラム１０１が被稼働状態から稼働状態となってから１周目は第１除電ランプをオフにした状態で第１帯電器、第２除電ランプ及び第２帯電器をオンにし、第１帯電器によって除電前帯電を行った後に、第２除電ランプ及び第２帯電器によって除電、帯電を行う。図１３に示すように、画像形成枚数が７００Ｋ枚を超えると、画像形成機構の非稼働時におけるホール発生の影響が無視できなくなる。従って、感光体ドラム１０１の１周目は除電前帯電を行うことにより、その影響をキャンセルする。

他方、図１２に示すように、画像形成枚数が７００Ｋ枚を超えると、逆帯電による残像ランクは改善されるため、図２（ａ）に示すように絶えず除電前帯電を行う必要はない。それと共に、図１４に示すように、画像形成枚数が増加すると感光体ドラムの被帯電性能が劣化し、帯電器により高い帯電性能が求められるようになる。従って、画像形成枚数が７００枚を超えた後の、感光体ドラム１０１の２周目以降は、第１除電ランプ１０３をオンにすると共に第２除電ランプをオフにし、第１除電ランプ１０３で除電を行った後に、第１帯電器１０５及び第２帯電器１０６の２つの帯電器で感光体ドラム１０１の帯電を行うことにより、感光体ドラム１０１の被帯電性能の劣化を補う。
尚、画像形成枚数が７００Ｋ枚を超えてすぐに、２周目以降の本帯電において２つの帯電器を動作させる必要はない。即ち、図１４に示すように、１つの帯電器では目標電位にまで到達させることができなくなる画像形成枚数約１５００Ｋ枚までは、一方の帯電器のみによって帯電処理を行うことにより、消費電力やオゾン発生を低減することができる。
また、感光体ドラム１０１に対して不要な電荷を与えることにより、感光体ドラム１０１の静電疲労を抑制することができる。更に、感光体ドラムの１周目において、第１帯電器１０５を除電前帯電に用いる場合、必然的に本帯電を第２帯電器１０６のみで行うことになる。しかしながら、図１４に示すように、画像形成枚数約１５００Ｋ枚以降は、１つの帯電器では目標電位にまで到達させることができないため、画像形成枚数約１５００Ｋ枚以降は、感光体ドラム１周目は画像形成を行わず、非稼働時のホール発生による影響をキャンセルするための帯電処理のみを行うことが好ましい。

図３に、本実施形態に係る画像形成機構１００を用いた場合の、感光体ドラム１０１の経時に対する残像ランクの変異をグラフとして示す。図３において、破線で示すのは図１２に示した従来技術の場合である。図３に示すように、本実施形態に係る画像形成機構１００を用いることにより、感光体ドラム１０１の使用開始時から約７００Ｋ枚までの残像ランクが改善されていることがわかる。
図４に、本実施形態に係る画像形成機構１００を用いた場合の、感光体ドラムの経時に対する感光体ドラム１周目における帯電電位の所望電位（ここでは−８００Ｖ）からの低下量を示す。図３と同様、図１３に示す従来技術の場合を破線で示す。図４に示すように、本実施形態に係る画像形成機構を用いることにより、感光体ドラム１０１の画像形成枚数７００Ｋ枚以降における、所望電位からの帯電電位の低下が改善されていることがわかる。

この様に、感光体ドラムの使用開始時はＣＴＬ膜厚が十分あるため被帯電性能が良く、潜像形成前に感光体を一様に帯電させる工程（以降、一様帯電）において、帯電器に高い帯電性能が求められない。このような場合に、帯電器を必要以上に高い出力で駆動すると、消費電力の面やオゾン発生の面でデメリットがある。
他方、ＣＴＬ膜厚が厚いと、転写時の逆帯電の影響を受けやすいため、感光体ドラムの除電前帯電が必要となる。従って、感光体ドラムの使用開始時から所定の画像形成枚数の経過までは、２つ設けられた帯電器のうち、感光体ドラムの回転方向上流側に設けられた方（第１帯電器１０５）を除電前帯電に使用し、２つの帯電器の間に設けられた除電ランプ（第２除電ランプ）によって除電を行い、下流側に設けられた帯電器（第２帯電器１０６）を一様帯電に使用することで、上記の課題を解決できる。

感光体ドラムの使用開始時から所定の画像形成枚数が経過すると、転写による逆帯電の影響は改善されるが、非稼働時のホール発生及び被帯電性能の低下といった問題が生ずる。この場合、感光体ドラム１周目においては、除電前帯電が必要であると共に、その後の継続的な画像形成においては、帯電器の帯電性能の向上が求められる。
従って、感光体ドラムの使用開示から所定の画像形成枚数経過後は、感光体ドラムの１周目のみ、２つ設けられた帯電器のうち、感光体ドラムの回転方向上流側に設けられた方（第１帯電器１０５）を除電前帯電に使用し、下流側に設けられた方（第２帯電器１０６）を一様帯電に使用することで、非稼働時のホール発生を解決し、２周目以降は、２つの帯電器よりも更に感光体ドラムの回転方向上流側に設けられた除電ランプ（第１除電ランプ１０３）によって除電を行うと共に２つの帯電器両方を感光体ドラムの一様帯電に使用することで被帯電性能の課題を解決することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る画像形成機構１００は、必要最低限の装置構成を使い分けることにより、装置規模の増大を招くことなく、感光体ドラムの使用程度に応じた帯電不具合を解決することができる。
尚、上記の説明においては、図２（ａ）、（ｂ）に示す画像形成機構１００の動作態様切り換えタイミングを、画像形成枚数が７００Ｋ枚となった時点として説明したが、このタイミングは感光体ドラム１０１の性能、性質によって左右されるものであり、画像形成枚数が７００Ｋ枚未満のタイミングであっても、７００Ｋ枚以上のタイミングであっても良い。
即ち、使用開始時における感光性ドラム１０１（初期感光体）の被帯電性能や電荷移動度等に係る性質が、画像形成を繰り返すことにより変化することが問題であり、画像形成機構１００の動作態様切り換えタイミングとしては、感光性ドラム１０１の被帯電性能が初期感光体としての被帯電性能から図１４に示すように所定量低下したことをもって判断することが好ましい。画像形成機構１００の動作態様切り換えタイミングとしては、画像形成枚数以外にも、感光体ドラム１０１の使用年月、合計通電時間、合計作像面積、回転回数等に基づいても判断することが可能である。

また、電位センサ１０８の測定値を常時監視し、この測定値が所定の閾値を超えた若しくは割ったことをもって判断しても良い。例えば、一の印刷ジョブが終了した後、光走査装置１０７による潜像形成工程を除いて感光体ドラム１０１を１サイクルさせる。即ち、一の印刷ジョブ終了後、感光体ドラム１０１に対して、最後のサイクルにおける画像形成時の残留トナーをクリーニングユニット１０２でクリーニングし、第１帯電器１０５で除電前帯電を行い、第２除電ランプ１０４による除電及び第２帯電器１０６による一様帯電を行った上で、感光体ドラム１０１の電位を電位センサ１０８で測定する。
測定された電位が所望の電位（上記実施例における−８００Ｖ）に達していなければ、感光体ドラム１０１の被帯電性能が劣化し、第２帯電器１０６による帯電だけでは十分な帯電電位が得られないと判断することができる。従って、第１帯電器１０５及び第２帯電器１０６の両方により本帯電処理を行うべきであると判断することができる。

［第２の実施形態］
本実施の形態においては第１の実施の形態における除電前帯電において、帯電器の帯電電位を制御する例を説明する。尚、第１の実施の形態と同様の符号を付す構成については第１の実施の形態と同一又は相当部を示し、説明を省略する。
前実施形態においては、画像形成機構が２つの帯電器を有し、一方を除電前帯電に用いる場合と、両方を一様帯電に用いる場合とを使い分ける例を説明した。ここで、除電前帯電において帯電器が感光体ドラムに印加する電荷は、一様帯電において印加する電荷と同等である必要はない。むしろ、除電前帯電において帯電器が感光体ドラムに印加する電荷が高すぎる場合、除電ランプによる除電後の残留電位が増大し、形成画像の濃度低下等の問題が発生する。また、感光体ドラムに対して必要以上の電荷を与えることにより、感光体ドラムの静電疲労を促進することになる。

図５に、除電前帯電における第１帯電器１０５の電位（ＶＤ１）を変化させた場合の、除電後の残留電位（ＶＲ）の推移を示す。尚、図５においては、画像形成枚数が７００Ｋ枚までのＶＲの推移を示す。また、図５に示すＶＲは、前サイクルにおける転写ベルト１１０の逆帯電の影響を受けていない数値である。
図５に示すように、ＶＲは画像形成枚数が増大するに従って、増加する傾向にある。また、ＶＲはＶＤ１の値が増加するに従って、増加する傾向にある。ここで、画像形成枚数が増大するに従ってＶＲが増大する原因は、画像形成枚数の増大により感光性ドラムの静電疲労が進み、電荷の移動度が低下するため、除電ランプによる除電効果が低下するためである。
図５に示すＶＤ１＝−８００Ｖの場合における、画像形成枚数約５００Ｋ枚以上の場合のように、ＶＲの絶対値が２００Ｖを超えてしまうと、形成される画像の濃度低下が顕著になるため、好ましくない。他方、ＶＤ１を下げ過ぎてしまうと、除電前帯電の効果が得られず、図１２において示した転写時の逆帯電による残像ランクを解決することができない。

図６に、使用開始時における感光体ドラム（初期感光体）を用いた場合、即ち、画像形成枚数が極少ない状態での、ＶＤ１と残像ランクとの関係を示す。図６に示すように、ＶＤ１の絶対値を約２００Ｖよりも下げると残像ランクが悪化し始めることがわかる。
従って、本実施形態に係る画像形成機構１００においては、ＶＤ１の絶対値は、２００Ｖ以上４００Ｖ以下であることが好ましいことがわかる。また、画像形成枚数の増大に伴ってＶＤ１の値を調整しても良い。
また、転写ベルト１１０には常に画像形成用紙が供給されているわけではなく、例え一の印刷ジョブであっても、頁間には間隔がある。従って、感光体ドラム１０１から用紙への画像転写が行われない期間（紙間）があり、その間は転写ベルト１１０には転写用電流（転写バイアス）は印可されない。その結果、紙間においては転写ベルト１１０から感光体ドラム１０１への逆帯電は発生しない若しくは影響が極少ない。
従って、紙間においては、逆帯電の影響をキャンセルするための除電前帯電は必要なく、むしろ除電前帯電を実行する事により、上述したように残留電位の問題が生ずる可能性がある。転写バイアスのオン／オフに応じて、除電前帯電器として動作する第１帯電器１０３の動作を切り換えることにより、この問題を解決することができる。

図７に、本実施形態に係る画像形成装置において、前実施形態１の図２（ａ）に対応するタイミングチャートを示す。図７に示すように、第１帯電器１０３は、除電前帯電器として常にオンしている状態ではなく、前サイクルにおける転写ベルト１１０の転写バイアス発生タイミングに応じてオンしている。
図１に示すように、感光体ドラム１０１表面のある範囲が転写ベルト１１０において転写を行ってから、第１帯電器１０５に達するまでギャップがあるため、転写バイアスと第１帯電器１０５とは同時にオン／オフするわけではなく、感光体ドラム１０１の回転に合わせてオン／オフが切り換えられる。尚、第１帯電器１０５をオン／オフする以外にも、印可する電位を調整し、印可電位の絶対値を小さくすることによっても同等の効果を得ることができる。
即ち、除電前帯電器として用いられる帯電器の感光体ドラム１０１への印可電位を減少させる若しくは無にするように制御することにより、除電後の残留電位の課題を解決することができる。
以上説明したように、本実施形態に係る画像形成機構を用いることにより、除電後の残留電位を抑制して形成画像の濃度低下を防ぐと共に、感光体ドラムに印可される電荷量を抑えて感光体ドラムの静電疲労を抑制することができる。

［第３の実施形態］
本実施の形態においては第１の実施の形態に係る画像形成機構と同等の構成を有する画像形成機構において、各部が動作不能となった場合に他の部位を制御することにより画像形成を可能とし、ダウンタイムを抑制する例を説明する。
尚、第１の実施の形態と同様の符号を付す構成については第１の実施の形態と同一又は相当部を示し、説明を省略する。第１の実施の形態においては、図１に示す画像形成機構１００を用いることにより、形成画像の品質向上を図ることができた。しかしながら、形成画像について高い品質が求められない場合、最低限、前サイクルの残留顕色材除去、除電、帯電、走査、現像、転写という工程により画像形成を行うことが可能であり、除電前帯電や２つの帯電器による帯電は必ずしも必要ではない。
本実施形態においては、帯電器が故障した場合に、他の帯電器を用いて画像形成を続行し、装置のダウンタイムを抑制する例を説明する。

図８は、本実施形態に係る画像形成機構１００の動作を示すフローチャートである。図８に示すように、第１帯電器１０５が故障した場合（Ｓ８０１）、第１帯電器１０５が除電前帯電器として動作している場合、即ち画像形成枚数が７００Ｋ枚未満であれば（Ｓ８０２）、そのまま画像形成を続行する（Ｓ８０４）。これにより、除電前帯電を実行することはできなくなるため、残像ランクが低下する可能性はあるが、装置を停止することなく画像形成を続行できるため、ダウンタイムを抑制することができる。
また、第１帯電器１０５が本帯電器として動作している場合、即ち画像形成枚数が７００Ｋ枚以上であれば（Ｓ８０２）、画像形成動作を一度停止し、第２除電ランプ１０４による除電及び第２帯電器１０６による本帯電によって画像形成を実行する（Ｓ８０５）。
これにより、帯電器１つによる帯電処理となるため、目標電位に到達せずゴーストが発生する可能性はあるが、装置の修理を待たずに画像形成を続行できるため、ダウンタイムを抑制することができる。

他方、第１帯電器１０５ではなく（Ｓ８０２）、第２帯電器１０６が故障した場合（Ｓ８０３）、画像形成枚数に関わらず、画像形成動作を一度停止し、第１除電ランプ１０３による除電及び第１帯電器１０５による本帯電によって画像形成を実行する（Ｓ８０６）。
これにより、画像形成枚数７００Ｋ枚未満であれば、除電前帯電が不能となり、７００Ｋ枚以上であれば、帯電器１つによる帯電処理となるため、形成画像の画質が低下する可能性はあるが、装置の修理を待たずに画像形成を続行できるため、ダウンタイムを抑制することができる。第１帯電器１０５も第２帯電器１０６も故障していない場合は（Ｓ８０３）、そのまま画像形成を続行する（Ｓ８０７）。
尚、上記のＳ８０４、Ｓ８０５及びＳ８０６において画像形成を続行する場合は、転写ベルト１１０に印可する転写バイアスの絶対値を下げることにより、除電前帯電の不能若しくは帯電性能の劣化に伴うゴースト発生を抑制することが好ましい。

以上説明したように、本実施形態に係る画像形成機構及びその制御方法を用いることにより、画像形成機構の帯電器が故障した場合においても、ある程度の画像形成品質をもって装置動作を続行可能であり、装置のダウンタイムを抑制することができる。
尚、上記の説明においては、帯電器の故障に対する制御方法を説明したが、除電ランプの故障についても適用可能である。即ち、第１除電ランプ１０３が故障した場合には第２除電ランプを用いて除電を行い、第２除電ランプが故障した場合には第１除電ランプを用いて除電を行うことができる。
更に、上記の説明においては、画像形成機構１００の各部が故障した場合に、動作を切り換える方法を説明したが、故障の場合以外にも動作を切り換えても良い。
例えば、帯電器が劣化した場合若しくは装置の動作環境によっては、帯電器の放電不均一性により、感光体ドラム表面が一様に帯電されず、ハーフトーン画像を形成する場合の画質に影響する場合がある。このような問題に対して、本帯電を行う帯電器を切り換え可能とすることにより、帯電不均一性を解消することができる。

図９は、夫々の帯電モードにおける第１帯電器及び第２帯電器の動作態様を示す表である。図に示すように、モード１は第１の実施の形態で説明したデフォルトの動作態様である。モード２、３は夫々モード１とは異なる態様で帯電器１０５、１０６を動作させる。
夫々のモードの切り換えは、例えば画像形成装置に設けられている図示しない走査パネルに情報を入力することにより行う。これにより、ユーザは夫々のモードで画像形成を行った上で画像形成品質を確認し、画質の高いモードでの画像形成を行うことが可能となる。
更に、図９において説明したような動作モード選択において、第１帯電器１０５を本帯電に使用する場合は、除電前帯電が不能となり、画像形成機構の非稼働時におけるホール発生の不具合を解決することができない。
このような場合に、感光体ドラム１０１の１周目から画像形成動作を行うと、図１３において説明したように感光体ドラム１０１を目標電位まで帯電させることができず、形成画像の画質に影響する可能性がある。従って、図１０の表に示すように、ユーザによって選択されたモードに従って、感光体ドラム１０１の１周目から画像形成を開始するか２周目から画像形成を開始するか切り換えることにより、上記の問題を解決することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成機構を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る画像形成機構の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の画像形成枚数に応じた残像ランクを示すグラフである。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の画像形成枚数に応じた低下電位を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の画像形成枚数に応じた残留電位を示すグラフである。 本発明の他の実施形態に係る画像形成装置の除電前帯電電位に応じた残像ランクを示すグラフである。 本発明の他の実施形態に係る画像形成機構の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の他の実施形態に係る画像形成装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る動作モードを示す表である。 本発明の他の実施形態に係る動作モードを示す表である。 本発明の比較例に係る画像形成機構を示す側面図である。 本発明の比較例に係る画像形成装置の画像形成枚数に応じた残像ランクを示すグラフである。 本発明の比較例に係る画像形成装置の画像形成枚数に応じた低下電位を示すグラフである。 本発明の比較例に係る画像形成装置の画像形成枚数に応じた帯電電位を示すグラフである。

符号の説明

１００ 画像形成機構、１０１ 感光体ドラム、１０２ クリーニングユニット、１０３ 第１除電ランプ、１０４ 第２除電ランプ、１０５ 第１帯電器、１０６ 第２帯電器、１０７ 光走査装置、１０８ 電位センサ、１０９ 現像ユニット、１１０ 転写ベルト、５００ 画像形成機構、５０１ 感光体ドラム、５０２ クリーニングユニット、５０３ 除電ランプ、５０５ 第１帯電器、５０６ 第２帯電器、５０７ 光走査装置、５０８ 電位センサ、５０９ 現像ユニット、５１０ 転写ベルト

Claims (10)

1. 電子写真画像形成装置に含まれる画像形成機構であって、
   回転式の感光性像担持体と、前記感光性像担持体を帯電させるための第１の帯電手段と、前記感光性像担持体の回転方向において前記第１の帯電手段よりも下流側で前記感光性像担持体を帯電させるための第２の帯電手段と、前記感光性像担持体の回転方向において前記第１の帯電手段よりも上流側である第１除電ポイント及び前記第１の帯電手段よりも下流側であって前記第２の帯電手段よりも上流側である第２除電ポイントにおいて前記感光性像担持体を除電する除電手段とを有し、前記第１の帯電手段及び前記第２の帯電手段は、前記画像形成機構に含まれる各部位の状態に応じてその動作態様を変更可能であり、前記除電手段は、前記第１の帯電手段及び前記第２の帯電手段の動作態様に応じてその除電ポイントを切り換え可能であることを特徴とする画像形成機構。
2. 前記感光性像担持体の使用開始時においては、前記第１の帯電手段が除電前帯電のために動作すると共に前記除電手段が前記第２除電ポイントにおいて前記感光性像担持体を除電し、前記感光性像担持体の被帯電性能が使用開始時における被帯電性能よりも所定量低下した後は、前記第１の帯電手段及び前記第２の帯電手段の両方が本帯電のために動作すると共に前記除電手段が前記第１除電ポイントにおいて前記感光性像担持体を除電することを特徴とする請求項１に記載の画像形成機構。
3. 前記感光性像担持体の被帯電性能が使用開始時における被帯電性能よりも所定量低下した後において、前記画像形成機構が非稼働状態から稼働開始した際の前記感光性像担持体の回転１周目は、前記第１の帯電手段は除電前帯電のために動作すると共に前記除電手段が前記第２除電ポイントにおいて前記感光性像担持体を除電することを特徴とする請求項２に記載の画像形成機構。
4. 前記第１の帯電手段は、除電前帯電のために動作する際に前記感光性像担持体に印可する電位の絶対値が、本帯電のために動作する際に前記感光性像担持体に印可する電位の絶対値よりも低いことを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成機構。
5. 前記感光性像担持体の被帯電極性と逆極性の転写電荷が印可され、前記感光性像担持体に現像された画像を画像形成対象に転写する転写手段を更に有し、
   前記第１の帯電手段は、除電前帯電のために動作する場合において、前記転写手段に前記転写電荷が印可されるタイミングに応じて前記感光性像担持体に対する電荷の印可を制御することを特徴とする請求項２乃至４いずれか１項に記載の画像形成機構。
6. 前記第１の帯電手段及び前記第２の帯電手段のうちどちらか一方が動作不能となった場合、動作可能な方の帯電手段が本帯電のために動作すると共に前記除電手段が前記本帯電のために動作する帯電手段よりも上流側の除電ポイントにおいて前記感光性像担持体を除電することを特徴とする請求項１に記載の画像形成機構。
7. 前記感光性像担持体の被帯電極性と逆極性の転写電荷が印可され、前記感光性像担持体に現像された画像を用紙に転写する転写手段を更に有し、
   前記転写手段は、前記動作可能な帯電手段が本帯電のために動作する場合に印可される転写電荷の絶対値が通常動作の場合に印可される転写電荷の絶対値よりも低いことを特徴とする請求項６に記載の画像形成機構。
8. ユーザが情報を入力するユーザインターフェースを更に有し、
   前記第１の帯電手段及び前記第２の帯電手段のうち、本帯電のために動作する帯電手段をユーザインターフェースに入力された情報に基づいて切り換え可能であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成機構。
9. 請求項１乃至８いずれか１項に記載の画像形成機構を有することを特徴とする画像形成装置。
10. 電子写真画像形成装置に含まれる画像形成機構の制御方法であって、前記感光性像担持体の使用開始時においては、第１の帯電手段が除電前帯電のために動作し、前記第１の帯電手段よりも前記感光性像担持体の回転方向下流側に設けられた第２の帯電手段が本帯電のために動作し、前記第１の帯電手段よりも前記感光性像担持体の回転方向下流側であって前記第２の帯電手段よりも上流側において除電手段が前記感光性像担持体を除電し、前記感光性像担持体の被帯電性能が使用開始時における被帯電性能よりも所定量低下した後は、前記第１の帯電手段及び第２の帯電手段の両方が本帯電のために動作し、前記除電手段が前記第１の帯電手段よりも前記感光性像担持体の回転方向上流側において前記感光性像担持体を除電することを特徴とする画像形成機構の制御方法。

Images