JP2009175461A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 像担持体の表面に接触式帯電装置を接触させて、接触式帯電装置により像担持体を帯電させる画像形成装置において、環境条件や画像形成速度が変化した場合にも、像担持体の表面が劣化することなく、像担持体が均一に適切に帯電されるようにする。
【解決手段】 接触式帯電装置12にバイアス電源18からバイアス電圧を印加させて、接触式帯電装置により像担持体11を帯電させる画像形成装置において、バイアス電源から接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を、直流電圧と直流電圧に交流電圧が重畳された交流重畳電圧とに切り換えるバイアス切換手段32を設け、画像形成装置内の環境条件や画像形成速度に応じて、バイアス切換手段により、接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を、直流電圧と交流重畳電圧との間で切り換えるようにした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複写機，プリンタ，ファクシミリ及びこれらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に係り、特に、接触式帯電装置にバイアス電源からバイアス電圧を印加させ、この接触式帯電装置を像担持体の表面に接触させて像担持体を帯電させるようにした画像形成装置において、環境条件や画像形成速度が変化した場合に、バイアス電源から接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を適切に制御し、像担持体の表面が劣化するのを防止しながら、像担持体が均一に適切に帯電されるようにした点に特徴を有するものである。

複写機，プリンタ，ファクシミリ及びこれらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、一般に、像担持体を帯電装置によって帯電させた後、このように帯電された像担持体に露光装置により画像データに従った露光を行って、像担持体の表面に静電潜像を形成し、このように静電潜像が形成された像担持体に現像装置からトナーを供給して、像担持体の表面に静電潜像に対応したトナー像を形成するようにしている。

ここで、上記のように像担持体を帯電装置によって帯電させるにあたり、コロナ放電を利用した帯電装置を用いた場合にはオゾンの発生量が多くなるため、近年においては、帯電ローラ等の接触式帯電装置を像担持体の表面に接触させて、像担持体を帯電させることが行われるようになった。

そして、このように接触式帯電装置を像担持体の表面に接触させて像担持体を帯電させるにあたっては、バイアス電源から接触式帯電装置にバイアス電圧を印加させるようにしており、このバイアス電源から接触式帯電装置にバイアス電圧として、直流電圧だけを印加させるようにしたものや、直流電圧に交流電圧が重畳された交流重畳電圧を印加させるようにしたものが用いられている。

ここで、バイアス電源から接触式帯電装置にバイアス電圧として直流電圧だけを印加させるようにした場合、直流電圧に交流電圧が重畳された交流重畳電圧を印加させる場合に比べて、接触式帯電装置と像担持体との接触部分における放電量が少ないため、帯電ローラ等の接触式帯電装置の表面における微小な抵抗ムラ等によって像担持体に帯電ムラが発生しやすくなり、特に、接触式帯電装置の抵抗が上昇する低湿度の環境下で像担持体を帯電させる場合や、画像形成速度を速くした場合に、像担持体に帯電ムラが発生し、形成される画像に点状や筋状の画像ムラが生じるという問題があった。

一方、バイアス電源から接触式帯電装置に直流電圧に交流電圧が重畳された交流重畳電圧を印加させるようにした場合には、像担持体が均一に帯電されるようになるが、直流電圧だけのバイアス電圧を印加させる場合に比べ、像担持体の表面が劣化して削れ易くなり、像担持体の寿命が大きく低下して、長期にわたって安定した画像形成が行えなくなるという問題があった。

また、従来においては、特許文献１〜３に示されるように、接触式帯電装置を像担持体の表面に接触させて像担持体を帯電させるにあたり、バイアス電源から接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を、形成する画像の条件に応じて変更させ、直流電圧と、直流電圧に交流電圧が重畳された交流重畳電圧とを切り換えるようにすることが提案されている。

しかし、このようにした場合においても、依然として、接触式帯電装置の抵抗が上昇する低湿度の環境下で像担持体を帯電させる場合や、画像形成速度を速くした場合において、像担持体に帯電ムラが発生し、形成される画像に点状や筋状の画像ムラが生じるという問題や、像担持体の寿命が大きく低下して、長期にわたって安定した画像形成が行えなくなるという問題があった。
特開平９−６２０６０号公報 特開平１１−１７４７８５号公報 特開２００１−１０９３３２号公報

本発明は、接触式帯電装置にバイアス電源からバイアス電圧を印加させ、この接触式帯電装置を像担持体の表面に接触させて像担持体を帯電させるようにした画像形成装置における上記のような問題を解決することを課題とするものである。

すなわち、本発明においては、上記のような画像形成装置において、環境条件や画像形成速度が変化した場合に、バイアス電源から接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を適切に制御し、像担持体の表面が劣化するのを防止しながら、像担持体が均一に適切に帯電されるようにすることを課題とするものである。

本発明の第１の画像形成装置においては、上記のような課題を解決するため、接触式帯電装置にバイアス電源からバイアス電圧を印加させ、この接触式帯電装置を像担持体の表面に接触させて像担持体を帯電させる画像形成装置において、この画像形成装置内の環境条件を検出する環境検出手段を設けると共に、上記のバイアス電源から接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を、直流電圧と直流電圧に交流電圧が重畳された交流重畳電圧とに切り換えるバイアス切換手段を設け、上記の環境検出手段によって検出された環境条件に基づいて、上記のバイアス切換手段により、接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を、上記の直流電圧と交流重畳電圧との間で切り換えるようにした。

ここで、この第１の画像形成装置において、上記の環境検出手段によって検出された環境条件に基づいて、バイアス切換手段により、接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を、直流電圧と交流重畳電圧との間で切り換えるにあたっては、環境検出手段によって検出された環境条件における湿度が低くなった場合に、接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を交流重畳電圧に切り換えるようにする。

また、本発明の第２の画像形成装置においては、上記のような課題を解決するため、接触式帯電装置にバイアス電源からバイアス電圧を印加させ、この接触式帯電装置を像担持体の表面に接触させて像担持体を帯電させる画像形成装置において、この画像形成装置における画像形成速度を変更させる速度切換手段を設けると共に、上記のバイアス電源から接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を、直流電圧と直流電圧に交流電圧が重畳された交流重畳電圧とに切り換えるバイアス切換手段を設け、上記の速度切換手段によって設定される画像形成速度に応じて、上記のバイアス切換手段により、接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を、上記の直流電圧と交流重畳電圧との間で切り換えるようにした。

ここで、この第２の画像形成装置において、上記の速度切換手段によって設定される画像形成速度に基づいて、バイアス切換手段により、接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を、直流電圧と交流重畳電圧との間で切り換えるにあたっては、上記の速度切換手段によって設定される画像形成速度が速くなった場合に、接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を交流重畳電圧に切り換えるようにする。

また、本発明の第３の画像形成装置においては、上記のような課題を解決するため、接触式帯電装置にバイアス電源からバイアス電圧を印加させ、この接触式帯電装置を像担持体の表面に接触させて像担持体を帯電させる画像形成装置において、この画像形成装置内の環境条件を検出する環境検出手段と、画像形成装置における画像形成速度を変更させる速度切換手段と、上記のバイアス電源から接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を、直流電圧と直流電圧に交流電圧が重畳された交流重畳電圧とに切り換えるバイアス切換手段とを設け、上記の環境検出手段によって検出された環境条件と上記の速度切換手段によって設定される画像形成速度とに応じて、上記のバイアス切換手段により、接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を、上記の直流電圧と交流重畳電圧との間で切り換えるようにする。

ここで、この第３の画像形成装置において、上記の環境検出手段によって検出された環境条件や画像形成速度に基づいて、バイアス切換手段により、接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を、直流電圧と交流重畳電圧との間で切り換えるにあたっては、上記の環境検出手段によって検出された環境条件における湿度と、上記の速度切換手段によって設定される画像形成速度とが所定範囲外になった場合に、接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を交流重畳電圧に切り換えるようにする。

本発明の第１の画像形成装置においては、画像形成装置内の環境条件を検出する環境検出手段によって検出された環境条件に基づいて、バイアス切換手段により、接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を、直流電圧と交流重畳電圧との間で切り換えるようにしたため、環境検出手段によって検出された環境条件における湿度が所定値以下になるまでは、上記のバイアス電源から接触式帯電装置に直流電圧だけを印加させる一方、検出された環境条件における湿度が所定値より低くなった場合には、接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を交流重畳電圧に切り換えるようにすることができる。

この結果、この第１の画像形成装置においては、接触式帯電装置の抵抗が上昇する低湿度の環境下で像担持体を帯電させる場合に、接触式帯電装置に交流重畳電圧が印加され、像担持体に帯電ムラが発生するのが抑制されて、形成される画像に点状や筋状の画像ムラが生じるのが防止されると共に、それ以外は、接触式帯電装置に直流電圧だけが印加され、像担持体の表面が劣化して削れ易くなるのも防止されるようになり、長期にわたって良好な画像形成が安定して行えるようになる。

また、本発明の第２の画像形成装置においては、画像形成装置における画像形成速度を変更させる速度切換手段によって設定される画像形成速度に応じて、バイアス切換手段により、接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を、直流電圧と交流重畳電圧との間で切り換えるようにしたため、上記の速度切換手段によって設定される画像形成速度が所定値以上になるまでは、上記のバイアス電源から接触式帯電装置に直流電圧だけを印加させる一方、速度切換手段によって設定される画像形成速度が所定値以上になった場合には、接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を交流重畳電圧に切り換えるようにすることができる。

この結果、この第２の画像形成装置においては、画像形成速度を速くして像担持体を帯電させる場合に、接触式帯電装置に交流重畳電圧が印加され、像担持体に帯電ムラが発生するのが抑制されて、形成される画像に点状や筋状の画像ムラが生じるのが防止されると共に、それ以外は、接触式帯電装置に直流電圧だけが印加され、像担持体の表面が劣化して削れ易くなるのも防止されるようになり、長期にわたって良好な画像形成が安定して行えるようになる。

また、本発明の第３の画像形成装置においては、画像形成装置内の環境条件を検出する環境検出手段によって検出された環境条件及び画像形成装置における画像形成速度を変更させる速度切換手段によって設定される画像形成速度に応じて、バイアス切換手段により、接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を、直流電圧と交流重畳電圧との間で切り換えるようにしたため、環境検出手段によって検出された環境条件における湿度と、速度切換手段によって設定される画像形成速度とが所定範囲内においては、上記のバイアス電源から接触式帯電装置に直流電圧だけを印加させる一方、環境条件における湿度と画像形成速度とが所定範囲外になった場合には、接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を交流重畳電圧に切り換えるようにすることができる。

この結果、この第３の画像形成装置においては、画像形成装置内の環境条件と画像形成速度とに対応させてを接触式帯電装置に適切なバイアス電圧を印加させることができるようになり、像担持体に帯電ムラが発生して、形成される画像に点状や筋状の画像ムラが生じたり、像担持体の表面が劣化して削れ易くなったりするのがより適切に防止されるようになり、より長期にわたって良好な画像形成が安定して行えるようになる。

次に、この発明の実施形態に係る画像形成装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る画像形成装置は、下記の実施形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。

この実施形態の画像形成装置においては、図１に示すように、その装置本体１内に、４つのイメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄを装着させるようにしている。

ここで、上記の各イメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄにおいては、像担持体であるドラム状の感光体１１を回転可能に設けると共に、この感光体１１の表面に接触して感光体１１を帯電させる接触式帯電装置である帯電ローラ１２と、帯電された感光体１１の表面に画像情報に応じた露光を行って感光体１１の表面に静電潜像を形成する露光装置１３と、上記の感光体１１の表面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置１４と、上記の感光体１１の表面に形成されたトナー像を中間転写ベルト２１に転写させた後における感光体１１の表面に光を照射させて除電させる除電装置１５と、除電後の感光体１１の表面に残留するトナー等の残留物を除去する第１クリーニング装置１６とを設けている。

そして、この実施形態に係る画像形成装置において、フルカラーの画像形成を行うにあたっては、上記の各イメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄにおける各現像装置１４に、黒色，黄色，マゼンダ色，シアン色の異なった色彩のトナーを収容させ、各イメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄにおいて、各感光体１１の表面にそれぞれの色彩のトナー像を形成するようにしている。

次いで、このように各イメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄにおける各感光体１１の表面に形成された各色彩のトナー像を、回転ローラ２２に架け渡されて回転移動される中間転写ベルト２１の表面に、各感光体１１と対向するようにしてこの中間転写ベルト２１の背面側に設けられた各一次転写ローラ２３により順々に転写させて、この中間転写ベルト２１の表面にフルカラーのトナー像を形成するようにしている。

そして、このように中間転写ベルト２１の表面に形成されたフルカラーのトナー像を、上記の回転ローラ２２と転写ローラ２とが対向する転写部に導くと共に、記録媒体Ｓを給紙ローラ３により給紙し、この記録媒体Ｓをタイミングローラ４によって適当なタイミングで上記の回転ローラ２２と転写ローラ２とが対向する転写部に導き、中間転写ベルト２１の表面における上記のトナー像を記録媒体Ｓに転写させるようにしている。

次いで、このようにフルカラーのトナー像が転写された記録媒体Ｓを一対の定着ローラ６，６が設けられた定着部に導き、この一対の定着ローラ６，６間において、上記のフルカラーのトナー像を記録媒体Ｓに定着させた後、この記録媒体Ｓを排紙ローラ７により排紙させるようにしている。

また、上記のように中間転写ベルト２１の表面に形成されたフルカラーのトナー像を記録媒体Ｓに転写させた後、この中間転写ベルト２１の表面に第２クリーニング装置８に設けられたクリーニングブレード８ａを圧接させて、記録媒体Ｓに転写されずに中間転写ベルト２１の表面に残ったトナー等の残留物を中間転写ベルト２１から除去するようにしている。

また、この実施形態の画像形成装置においては、通常の画像と光沢のある画像との切り換えや、単色画像とフルカラー画像との切り換えを行う場合等において画像形成速度を変更させるために、図２に示すように、装置本体１のＣＰＵ３０に速度切換手段３１を設けており、またこの装置本体１内の環境条件を検出する環境検出手段として、感光体１１の近傍に環境測定センサ１７を設けている。

そして、この実施形態の画像形成装置においては、上記の各イメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄにおける感光体１１を帯電ローラ１２によって帯電させるにあたり、図２に示すように、上記の帯電ローラ１２にバイアス電源１８を接続させ、上記のＣＰＵ３０に設けられたバイアス切換手段３２によって、上記のバイアス電源１８から帯電ローラ１２に印加させるバイアス電圧を、直流電圧と直流電圧に交流電圧が重畳された交流重畳電圧との間で切り換えるようにしている。

ここで、上記のバイアス切換手段３２によって、バイアス電源１８から帯電ローラ１２に印加させるバイアス電圧を、直流電圧と直流電圧に交流電圧が重畳された交流重畳電圧との間で切り換えるにあたっては、上記の環境測定センサ１７によって測定された湿度や、上記の速度切換手段３１によって設定された画像形成速度を、ＣＰＵ３０内に設けられた記憶手段３３に予め設定された基準値と比較して、直流電圧と上記の交流重畳電圧との切り換えを行うようにする。

すなわち、感光体１１に帯電ムラが発生しやすい条件、例えば、上記の環境測定センサ１７によって測定された湿度が記憶手段３３に予め設定された基準値より低くなった場合や、速度切換手段３１によって設定された画像形成速度が記憶手段３３に予め設定された基準値よりも速くなった場合等には、上記のバイアス切換手段３２により、バイアス電源１８から帯電ローラ１２に直流電圧に交流電圧が重畳された交流重畳電圧を印加させるようにする。このようにすると、上記のような条件下においても、感光体１１に帯電ムラが発生するのが抑制されて、形成される画像に点状や筋状の画像ムラが生じるのが防止されるようになる。

一方、感光体１１に帯電ムラが発生しやすい条件以外の場合には、上記のバイアス切換手段３２により、バイアス電源１８から帯電ローラ１２に直流電圧だけを印加させるようにする。このようにすると、感光体１１の表面が劣化するのが抑制されて、感光体１１の寿命が大きく低下するのが防止され、長期にわたって安定した画像形成が行えるようになる。

次に、市販の画像形成装置（コニカミノルタ社製：ｍａｇｉｃｏｌｏｒ ５５７０）を改造し、画像形成速度を９０ｍｍ／ｓ，１８０ｍｍ／ｓ，２１０ｍｍ／ｓ，３００ｍｍ／ｓの４段階に切り換えることができるようにした。

また、バイアス電源から帯電ローラに印加させるバイアス電圧を、バイアス切換手段によって、−１．１ｋＶの直流電圧（ＤＣ）だけの場合と、−６００Ｖの直流電圧に周波数ｆが１ｋＨｚ，ピーク・ピーク値Ｖｐｐが１．５ｋＶの交流電圧を重畳させた交流重畳電圧（ＤＣ＋ＡＣ）の場合とに切り換えることができるようにした。

そして、このように改造した画像形成装置を用い、下記の表１に示すように、画像形成速度を９０ｍｍ／ｓ，１８０ｍｍ／ｓ，２１０ｍｍ／ｓ，３００ｍｍ／ｓの４段階で切り換えると共に、画像形成装置内の環境条件を変更させて、ハーフトーンの画像形成を行うようにし、帯電ローラに印加させるバイアス電圧を、上記の直流電圧（ＤＣ）だけにした場合と、直流電圧に交流電圧を重畳させた上記の交流重畳電圧（ＤＣ＋ＡＣ）にした場合とにおいて、それぞれ形成された画像におけるムラの発生の有無を調べ、ムラの発生がない場合を○、ムラが発生した場合を×で示した。

この結果、帯電ローラにバイアス電圧として、直流電圧（ＤＣ）だけを印加させるようにした場合、画像形成速度が速くなるに連れて、また絶対湿度が低くなるに連れて、形成された画像にムラが発生しやすくなっていた。

これに対して、帯電ローラにバイアス電圧として、直流電圧に交流電圧を重畳させた交流重畳電圧（ＤＣ＋ＡＣ）を印加させた場合には、上記のように画像形成速度が速くなった場合や、絶対湿度が低くなった場合においても、形成された画像にムラが発生するのが防止された。しかし、このように帯電ローラに対して、直流電圧に交流電圧を重畳させた交流重畳電圧（ＤＣ＋ＡＣ）を印加させた場合には、感光体の表面が劣化しやすくなって、感光体の寿命が低下するという問題があった。

このため、画像形成速度が所定速度よりも速くなった場合や、画像形成装置内の環境条件が所定の湿度以下になった場合や、画像形成速度と画像形成装置内の環境条件とから所定の基準値を算出して、その基準値を越えた場合にだけ、帯電ローラに対して直流電圧に交流電圧を重畳させた交流重畳電圧（ＤＣ＋ＡＣ）を印加させるようにし、それ以外は、帯電ローラに対して直流電圧だけを印加させるようにすると、画像にムラが発生するのを有効に防止できると共に、感光体の寿命が低下するのを適切に防止できることが分かった。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置を示した概略説明図である。 同実施形態の画像形成装置において、帯電ローラによって感光体を帯電させるにあたり、バイアス電源から帯電ローラに印加させるバイアス電圧を切り換える構成を示した概略説明図である。

符号の説明

１ 装置本体
２ 転写ローラ
３ 給紙ローラ
４ タイミングローラ
６ 定着ローラ
７ 排紙ローラ
８ 第２クリーニング装置
８ａ クリーニングブレード
１０Ａ〜１０Ｄ イメージングカートリッジ
１１ 感光体（像担持体）
１２ 帯電ローラ（接触式帯電装置）
１３ 露光装置
１４ 現像装置
１５ 除電装置
１６ 第１クリーニング装置
１７ 環境測定センサ
１８ バイアス電源
２１ 中間転写ベルト
２２ 回転ローラ
２３ 一次転写ローラ
３０ ＣＰＵ
３１ 速度切換手段
３２ バイアス切換手段
３３ 記憶手段
Ｓ 記録媒体

Claims (6)

1. 接触式帯電装置にバイアス電源からバイアス電圧を印加させ、この接触式帯電装置を像担持体の表面に接触させて像担持体を帯電させる画像形成装置において、この画像形成装置内の環境条件を検出する環境検出手段が設けられると共に、上記のバイアス電源から接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を、直流電圧と直流電圧に交流電圧が重畳された交流重畳電圧とに切り換えるバイアス切換手段が設けられ、上記の環境検出手段によって検出された環境条件に基づいて、上記のバイアス切換手段により、接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を、上記の直流電圧と交流重畳電圧との間で切り換えることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、上記の環境検出手段によって検出された環境条件における湿度が低くなった場合に、上記のバイアス切換手段により、接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を交流重畳電圧に切り換えることを特徴とする画像形成装置。
3. 接触式帯電装置にバイアス電源からバイアス電圧を印加させ、この接触式帯電装置を像担持体の表面に接触させて像担持体を帯電させる画像形成装置において、この画像形成装置における画像形成速度を変更させる速度切換手段が設けられると共に、上記のバイアス電源から接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を、直流電圧と直流電圧に交流電圧が重畳された交流重畳電圧とに切り換えるバイアス切換手段が設けられ、上記の速度切換手段によって設定される画像形成速度に応じて、上記のバイアス切換手段により、接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を、上記の直流電圧と交流重畳電圧との間で切り換えることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３に記載の画像形成装置において、上記の速度切換手段によって設定される画像形成速度が速くなった場合に、上記のバイアス切換手段により、接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を交流重畳電圧に切り換えることを特徴とする画像形成装置。
5. 接触式帯電装置にバイアス電源からバイアス電圧を印加させ、この接触式帯電装置を像担持体の表面に接触させて像担持体を帯電させる画像形成装置において、この画像形成装置内の環境条件を検出する環境検出手段と、画像形成装置における画像形成速度を変更させる速度切換手段と、上記のバイアス電源から接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を、直流電圧と直流電圧に交流電圧が重畳された交流重畳電圧とに切り換えるバイアス切換手段とが設けられ、上記の環境検出手段によって検出された環境条件と上記の速度切換手段によって設定される画像形成速度とに応じて、上記のバイアス切換手段により、接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を、上記の直流電圧と交流重畳電圧との間で切り換えることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５に記載の画像形成装置において、上記の環境検出手段によって検出された環境条件における湿度と、上記の速度切換手段によって設定される画像形成速度とが所定範囲外になった場合に、上記のバイアス切換手段により、接触式帯電装置に印加させるバイアス電圧を交流重畳電圧に切り換えることを特徴とする画像形成装置。

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