JP2012189801A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】感光体が一部損傷した場合でも、感光体を交換することなく本来の寿命を全うさせ、一定の画質を維持することのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体に一定量一定面積の帯状のトナー像を形成した後、転写手段に印加される転写バイアスを調整して感光体の帯状のトナー像をクリーニングブレードへと供給し、帯電手段に、露光手段からの画像情報に応じた画像を形成する通常の画像形成時に印加する交流電圧のピーク間電圧より大きいピーク間電圧とされる帯電バイアスを所定時間印加する感光体欠陥回復モードを実行可能である。
【選択図】図９

Description

本発明は、電子写真方式を用いた、例えば、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置に関する。

複写機やプリンタに代表される電子写真法による画像形成は、まず、帯電手段によって感光体の表面を一様に帯電させ、露光手段によって感光体の表面を露光して静電潜像を形成する。帯電手段としては、コロナ帯電方式の他、オゾン低減、コスト、省スペース等の観点から導電性ゴムロールやブラシを接触させる接触帯電方式が用いられている。次いで、現像手段によって静電潜像にトナーを付着させて静電潜像をトナー像として現像し、転写手段によってトナー像を感光体から被転写体に転写する。転写で残留した現像剤を、クリーニングブレードなどのクリーニング手段によってクリーニングし、除去、回収する。ついで、除電手段により感光体の表面を除電する。

感光体としては、有機感光体が広く用いられている。高耐久化を図る上では、表面層に硬化性の樹脂を用いるのが効果的であることが知られている。硬化性樹脂を感光体の表面層に用いた場合、熱可塑性の樹脂等に比べ、機械的強度が上がり、削れにくくなり、傷も入りにくくなって、寿命が長くなる。

感光体の表面層に、硬化性樹脂を用いる場合、表面層の傷、削れに対する耐久性の観点から、その硬化手段として、電子線を用いることが、有用であることも知られている。従って、電子線で硬化した表面層を有する感光体を用い感光体の耐久での傷、削れ寿命を大きく伸ばすことができる電子写真システムを、確立することができる。

また、有機感光体や無機感光体のほか、導電性基体上にアモルファスシリコンからなる感光層を形成させたアモルファスシリコン感光体も用いられている。

これらの感光体上を一次帯電による放電により発生したオゾンや放電生成物としての硝酸塩類の物質が感光体上に被膜を形成し、画像流れが発生することが電子写真装置の課題の一つである。ポスト帯電器や転写帯電器や分離帯電器についても同様である。

そこで、感光体上に現像剤を付着させ、クリーニング装置まで供給することによって感光体表面の研磨効果をあげるような方法（以下、「黒帯モード」という。）が取られていた。その供給のタイミングとしては画像形成以外の状態で供給する必要があった。特に感光体を高湿度環境で使用する場合などは、画像形成動作後長期間放置されるとそのオゾン生成物や放電生成物が感光体表面に付着及び吸湿して画像形成装置の電源投入後の初期画像で画像流れ状の画像が発生することとなる。そのため電源投入時の本体立ち上げ時間中や、画像形成動作終了時に一定の作像枚数が経過した場合などに実行されていた。

また、画像流れが発生した場合に適宜ユーザに黒帯モードを実行させるスイッチを操作パネル上に表示する方法や、環境センサーの検知結果に応じて投入の可否を決定する方法などが提案されている。特許文献１を参照されたい。

特開２０００−１８１３２１号公報

一般に、画像の均一性を維持するためには感光体の表面が均一であることが求められる。感光体の表面に凹凸がある場合には、部分的な帯電不良や過剰帯電がなされ、画像上黒点や白点となって顕在化するためである。

ここで、上述の如く感光体表面には接触帯電部材、中間転写体、接触現像剤担持体、クリーニングブレード等の部材が常に一定の圧力がかけられた状態で当接されており、感光体の回転と共に感光体表面が磨耗してゆく。表面が均一の状態で研磨が進行するのであれば、画像上局所的な不良が生じることは無い。

しかしながら、一般に電子写真画像形成装置においては、現像容器、帯電部材、感光体、クリーニングブレードなどの消耗パーツの交換が定期的に必要であり、また各種メンテナンスの必要性が生じた場合に、外装カバーを開いて部品の出し入れ等を行う。その際、必ずしも異物混入を防止できるものではなく、例えば金属粉等が混入し、感光体と上記当接部材が当接した部位に侵入すると、その圧により感光体が損傷することが起こり得る。このような事故は、上記のような硬化性樹脂を用いた有機感光体や、アモルファスシリコン感光体においても防止に限界が生じている。

そこで、本発明の目的は、感光体が一部損傷した場合でも、感光体を交換することなく本来の寿命を全うさせ、一定の画質を維持することのできる画像形成装置を提供することにある。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、回転可能な感光体と、直流電圧と交流電圧が重畳された帯電バイアスを印加し、前記感光体を帯電する帯電手段と、前記帯電手段によって帯電された前記感光体に露光して静電像を形成する露光手段と、前記静電像をトナーで現像する現像手段と、前記感光体上に形成されたトナー像を転写材に転写するために転写バイアスが印加される転写手段と、前記感光体に残留したトナーをクリーニングするためのクリーニングブレードを備えたクリーニング手段と、を有する画像形成装置において、
前記感光体に一定量一定面積の帯状のトナー像を形成した後、前記転写手段に印加される前記転写バイアスを調整して前記感光体の前記帯状のトナー像を前記クリーニングブレードへと供給し、前記帯電手段に、前記露光手段からの画像情報に応じた画像を形成する通常の画像形成時に印加する交流電圧のピーク間電圧より大きいピーク間電圧とされる帯電バイアスを所定時間印加する感光体欠陥回復モードを実行可能であることを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、感光体上に凹凸欠陥が生じた場合においても、感光体寿命に至るまで良好な画像を維持することができる。

本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成図である。 感光ドラムと帯電ローラの層構成を示す概略断面図である。 帯電バイアス印加系のブロック回路図である。 放電電流量の測定概略図である。 交流バイアスのピーク間電圧とＡＣ電流の関係図である。 放電電流制御により感光体欠陥回復モード時のピーク間電圧を決定するための帯電バイアス制御フロー図である。 感光体欠陥が生じた場合の帯電ニップの状態を示す図である。 感光体欠陥の生成過程の説明図である。 感光体欠陥回復モード制御フロー図である。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
本発明に係る画像形成装置は、フルカラー複写機、単色の複写機、単色のレーザビームプリンタ、フルカラーレーザビームプリンタ、レーザファクシミリ、その他の電子写真方式の画像形成装置にて好適に具現化し得るものである。

§｛画像形成装置の全体構成｝
先ず、図１を参照して、本実施例における画像形成装置の全体構成について説明する。

本実施例にて、画像形成装置は、転写方式電子写真プロセスを利用した、接触帯電方式、反転現像方式の、最大通紙サイズがＡ３サイズとされる単色のレーザビームプリンタである。

本実施例の画像形成装置は、第１の像担持体としての回転感光体型の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」という。）１が回転可能に担持されている。感光ドラム１の回転方向（反時計方向）Ｒ１に沿ってその周囲には、帯電手段である接触帯電部材としての帯電ローラ（ローラ帯電器）２、現像装置（現像手段）４、転写手段である接触転写部材としての転写ローラ５が配置されている。更に、感光ドラム１の周りには、感光ドラム１上の残留トナーなどをクリーニングするクリーニングブレード７ａを備えたクリーニング装置（クリーニング手段）７が配置されている。また、帯電ローラ２と現像装置４の間の上方には、露光装置３が設置されている。更に、感光ドラム１と転写ローラ５の間に形成される転写部ｄの転写材搬送方向の下流側には、定着装置６が設置されている。

感光ドラム１は、本実施例では外径３０ｍｍの負帯電性の有機感光体（ＯＰＣ）であり、駆動装置（不図示）の駆動によって３００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）で矢印Ｒ１方向（反時計方向）に回転駆動される。感光ドラム１は、図２に示すように、アルミニウム製シリンダ（導電性感光体基体）１ａの表面に、光の干渉を抑え上層の接着性を向上させる下引き層１ｂと、光電荷発生層１ｃと、電荷輸送層１ｄの３層を下から順に塗布して構成されている。

図１にて、帯電ローラ２は、芯金２ａの両端部をそれぞれ軸受け部材（不図示）により回転自在に保持されると共に、押し圧ばね２ｅによって感光ドラム１の中心方向に付勢して感光ドラム１の表面に対して所定の押圧力をもって圧接されている。従って、帯電ローラ２は、感光ドラム１の回転駆動に従動して矢印Ｒ２方向（時計方向）に回転する。感光ドラム１と帯電ローラ２との圧接部が帯電部（帯電ニップ部）ａである。

帯電ローラ２の芯金２ａには電源Ｓ１より所定の条件の帯電バイアス電圧が印加されることにより、感光ドラム１の周面が所定の極性・電位に接触帯電処理される。本実施例では、帯電ローラ２に対する帯電バイアス電圧は、直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。より具体的には、直流電圧（−５００Ｖ）と交流電圧（ピーク間１．２〜２．０ｋＶ、周波数２ｋＨｚ）とを重畳した振動電圧であり、感光ドラム１の周面は−５００Ｖ（暗電位Ｖｄ）に一様に接触帯電処理される。なお、交流電圧のピーク間電圧は、環境、耐久で帯電ローラ２の抵抗が変動するため制御によって決定される。

露光装置３は、本実施例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、不図示の画像読み取り装置等のホスト処理から入力される画像信号に対応して変調されたレーザ光を出力して、感光ドラム１の一様帯電処理面を露光位置ｂにおいて走査露光（イメージ露光）Ｌする。

本実施例にて、画像形成装置は、露光装置３からの画像情報に応じた画像を形成する画像形成モードと、感光ドラム１に一定量一定面積のトナー像とされる帯画像を形成する帯画像モードとを切り換えて実行可能とされる。

通常の画像形成モードにおいては、即ち、露光装置３からの画像情報に応じた画像を形成する通常の画像形成時には、走査露光Ｌにより感光ドラム１面のレーザ光で照射されたところの電位が低下することで、感光ドラム１面には走査露光Ｌした画像情報に対応した静電像が順次に形成される。帯画像モードについては後で詳しく説明する。

現像装置４は、本実施例では２成分磁気ブラシ現像方式の反転現像装置であり、感光ドラム１表面の露光部分（明部）にトナーが付着して静電潜像が反転現像される。この現像装置４は、現像容器４ａの開口部に固定マグネットローラ４ｃを内包した回転自在な非磁性の現像スリーブ４ｂが設けられている。現像スリーブ４ｂ上には、現像容器４ａの現像剤（トナー）４ｅを、規制ブレード４ｄで薄層にコーティングし、感光ドラム１と対向する現像部ｃへ搬送する。現像容器４ａ内の現像剤４ｅは、トナーと磁性キャリアの混合物であり、２つの現像剤攪拌部材４ｆの回転によって均一に攪拌されながら現像スリーブ４ｂ側に搬送される。

本実施例における磁性キャリアの抵抗は約１０¹³Ωｃｍ、粒径は４０μｍであり、トナーは磁性キャリアとの摺擦により負極性に摩擦帯電される。また、現像容器４ａ内のトナー濃度は、濃度センサー（不図示）によって検知され、この検知情報に基づいてトナーホッパー４ｇから適正量のトナーを現像容器４ａに補給して、トナー濃度を一定に調整する。

現像スリーブ４ｂは、現像部ｃにおいて感光ドラム１との最近接距離を３００μｍに保持して感光ドラム１に近接対向配設されており、現像ニップを形成している。現像スリーブ４ｂは、現像部ｃにおいて感光ドラム１の回転方向（反時計方向）とは逆方向Ｒ４に回転駆動される。

現像スリーブ４ｂには、電源Ｓ２から所定の現像バイアスが印加される。本実施例において、現像スリーブ４ｂへ印加する現像バイアス電圧は、直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。より具体的には、直流電圧（−３５０Ｖ）と交流電圧（ピーク間電圧８ｋＶ、周波数２ｋＨｚ）とを重畳した振動電圧である。

転写ローラ５は、感光ドラム１に所定の押圧力をもって当接して転写部ｄを形成し、電源Ｓ３から転写バイアス（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；本実施例では＋５００Ｖ）が印加される。これによって、転写部ｄにて第２の像担持体としての用紙などの転写材Ｐに感光ドラム１表面のトナー像を転写する。

定着装置６は、回転自在な定着ローラ６ａと加圧ローラ６ｂを有しており、定着ローラ６ａと加圧ローラ６ｂ間の定着ニップ部にて転写材Ｐを挟持搬送しながら、転写材Ｐの表面に転写されたトナー像を加熱加圧して熱定着する。

クリーニング装置７は、転写材Ｐに対するトナー画像転写後の感光ドラム１面を、感光ドラム面当接部ｅにてクリーニングブレード７ａにより摺擦する。これにより、感光ドラム１の面は、転写残トナーが除去されて清浄面化され、繰り返して画像形成に供される。

前露光手段８は、感光ドラム表面に残っている転写処理後の残留電荷を光照射によって除電処理を行い、帯電前の感光ドラム１の表面電位を０近傍に一定とする。

§｛帯電装置｝
次に、本実施例で用いた帯電装置２について説明する。

帯電装置（一次帯電器）２は、感光ドラム１に接触して感光ドラム１に従動で回転するゴムローラ（以下、「帯電ローラ」という。）を用いている。

帯電ローラ２の長手方向長さは３２０ｍｍであり、図２に示すように、芯金（支持部材）２ａの外回りに、下層２ｂと、中間層２ｃと、表層２ｄを下から順次に積層した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り、表層２ｄは、感光ドラム１上にピンホール等の欠陥があってもリークが発生するのを防止するために設けている保護層である。

より具体的には、本実施例における帯電ローラ２の仕様は下記の通りである。
・芯金２ａ；直径６ｍｍのステンレス丸棒
・下層２ｂ；カーボン分散の発泡ＥＰＤＭ、比重０．５ｇ／ｃｍ³、体積抵抗値１０²〜１０⁹Ωｃｍ、層厚３．０ｍｍ
・中間層２ｃ；カーボン分散のＮＢＲ系ゴム、体積抵抗値１０²〜１０⁵Ωｃｍ、層厚７００μｍ
・表層２ｄ；フッ素化合物のトレジン樹脂に酸化錫とカーボンを分散、体積抵抗値１０⁷〜１０¹⁰Ωｃｍ、表面粗さ（ＪＩＳ規格１０点平均表面粗さＲａ）１．５μｍ、層厚１０μｍ

図３は、帯電ローラ２に対する帯電バイアス印加系のブロック回路図である。

電源Ｓ１から直流電圧に周波数ｆの交流電圧を重畳した所定の振動電圧（バイアス電圧Ｖｄｃ＋Ｖａｃ）が芯金２ａを介して帯電ローラ２に印加されることで、回転する感光ドラム１の周面が所定の電位に帯電処理される。

帯電ローラ２に対する電圧印加手段である電源Ｓ１は、直流（ＤＣ）電源１１と交流（ＡＣ）電源１２を有している。

制御回路１３は、上記電源Ｓ１のＤＣ電源１１とＡＣ電源１２をオン・オフ制御して帯電ローラ２に直流電圧と交流電圧のどちらか、若しくは、その両方の重畳電圧を印加するように制御する機能を有している。更に、制御回路１３は、ＤＣ電源１１から帯電ローラ２に印加する直流電圧値と、ＡＣ電源１２から帯電ローラ２に印加する交流電圧のピーク間電圧値、若しくは、交流電流値を制御する機能を有している。

測定回路１４は、感光ドラム１を介して帯電ローラ２に流れる交流電流値を測定する手段としての交流電流値（又はピーク間電圧値）測定回路である。この回路１４から上記の制御回路１３に、測定された交流電流値（又はピーク間電圧値）の情報が入力される。

環境センサー（温度計と湿度計）１６は、プリンタが設置されている周辺環境を検知する手段である。この環境センサー１６から上記の制御回路１３に、検知された環境情報が入力される。

そして、制御回路１３は、交流電流値（又はピーク間電圧値）測定回路１４から入力の交流電流値情報（又は、ピーク間電圧値情報）、環境センサー１６から入力の環境情報から、印字工程の帯電工程における帯電ローラ２に対する印加交流電圧の適切なピーク間電圧値の演算・決定プログラムを実行する機能を有する。

§｛放電電流量の制御｝
次に、通常の画像形成モードによる通常の画像形成時に帯電ローラ２に印加する交流電圧のピーク間電圧に対する公知の制御方法について簡単に説明する。

図４に示すように、交流電圧ピーク間電圧Ｖｐｐに対して交流電流Ｉａｃは、帯電開始電圧Ｖｔｈ×２（Ｖ）未満（未放電領域）で線形の関係にあり、帯電開始電圧Ｖｔｈ×２（Ｖ）以上から放電領域に入るにつれ徐々に電流の増加方向にずれる。放電の発生しない真空中での同様の実験においては直線が保たれたため、これが、放電に関与している電流の増分ΔＩａｃであると考える。

よって、帯電開始電圧Ｖｔｈ×２（Ｖ）未満のピーク間電圧Ｖｐｐに対して電流Ｉａｃの比をαとしたとき、放電による電流以外のニップ電流などの交流電流はα・Ｖｐｐとなる。帯電開始電圧Ｖｔｈ×２（Ｖ）以上の電圧印加時に測定されるＩａｃとこのα・Ｖｐｐの差分、
式１・・・△Ｉａｃ＝Ｉａｃ−α・Ｖｐｐ
から、△Ｉａｃを放電の量を代用的に示す放電電流量と定義する。

この放電電流量は、一定電圧または一定電流での制御下で帯電を行った場合、環境、耐久を進めるにつれ変化する。これはピーク間電圧と放電電流量の関係、交流電流値と放電電流量との関係が変動しているからである。

ＡＣ定電流制御方式では、帯電部材から被帯電体に流れる総電流で制御している。この総電流量とは、上記のように、接触部へ流れる電流（以下、「ニップ電流：α・Ｖｐｐ」という。）と被接触部で放電することで流れる電流（以下、「放電電流量：△Ｉａｃ」という。）の和になっている。定電流制御では実際に被帯電体を帯電させるのに必要な電流である放電電流だけでなく、ニップ電流も含めた形で制御されている。

そのため、実際に、放電電流量は制御できていない。定電流制御において同じ電流値で制御していても、帯電部材の材質の環境変動によって、ニップ電流が多くなれば当然放電電流量は減り、ニップ電流が減れば放電電流量は増える。そのため、ＡＣ定電流制御方式でも完全に放電電流量の増減を抑制することは不可能であり、長寿命を目指したとき、感光ドラムの削れと帯電均一性の両立を実現することは困難であった。

そこで、常に所望の放電電流量を得るため、以下の要領で制御を行った。

所望の放電電流量をＤとしたときに、この放電電流量Ｄとなるピーク間電圧を決定する方法を説明する。

本実施例では印字準備回転動作時において制御手段である制御回路１３で画像形成工程時の帯電工程における帯電ローラ２に対する印加交流電圧の適切なピーク間電圧値の演算・決定プログラムを実行させている。

具体的に、図５のＶｐｐ−Ｉａｃグラフと、図６の制御フロー図を参照して説明する。

帯電バイアス制御が開始され、放電電流制御が行われる（Ｓ１０１〜Ｓ１０９）。制御回路１３は、ＡＣ電源１２を制御して図５に示すように、帯電ローラ２に未放電領域であるピーク間電圧（Ｖｐｐ）を３点（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）、放電領域であるピーク間電圧を３点（Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６）、順次に印加する。

つまり、図６にて、放電電流制御が開始されると（Ｓ１０１）、制御手段（制御回路）１３は、ゼロ（ｉ＝０）に設定されているカウンターを１だけ加算し（ｉ＝ｉ＋１＝１）（Ｓ１０２、Ｓ１０３）、第１回目の電圧制御工程を開始する。即ち、制御回路１３は、ＡＣ電源１２を制御し、未放電領域であるピーク間電圧Ｖ１を発生させる。そして、その時の感光ドラム１を介して帯電ローラ２に流れる交流電流値Ｉ１を交流電流値測定回路１４で測定する。電圧Ｖ１、電流値Ｉ１は、制御回路１３の記憶手段１８に記憶させる。図６のフローチャート上でＳ１０２〜Ｓ１０６である。

Ｓ１０６にて、ｉが６に達していないときは、Ｓ１０３に戻る。制御回路１３は、カウンターを１加算し（ｉ=２）、ＡＣ電源１２を制御し、未放電領域であるピーク間電圧Ｖ２を発生させる。そして、その時の感光体１を介して帯電ローラ２に流れる交流電流値Ｉ２を交流電流値測定回路１４で測定する。電圧Ｖ２、電流値Ｉ２は、制御回路１３の記録手段１８に記憶させる（Ｓ１０３〜Ｓ１０６）。

上述のようにして、制御回路１３は、ｉが６になるまで、即ち、未放電領域３点（Ｖ１〜Ｖ３、Ｉ１〜Ｉ３）、放電領域３点（Ｖ４〜Ｖ６、Ｉ４〜Ｉ６）の計６点を測定する繰り返し工程を実行する。

次に、制御回路１３は、未放電領域における３点の電圧値Ｖ１〜Ｖ３と電流値Ｉ１〜Ｉ３、及び、放電領域における３点の電圧値Ｖ４〜Ｖ６と電流値Ｉ４〜Ｉ６から、下記式（２）、（３）を求める（Ｓ１０７、Ｓ１０８）。即ち、Ｓ１０７、Ｓ１０８において、上記計６点の測定値から、最小二乗法を用いて、放電、未放電領域のピーク間電圧Ｖｐｐと交流電流Ｉａｃの関係を直線近似し、以下の式２と式３を算出する（図５参照）。
式２・・・放電領域の近似直線 ：Ｙα＝αＸα＋Ａ
式３・・・未放電領域の近似直線 ：Ｙβ＝βＸβ＋Ｂ

その後、Ｓ１０９において上記の式２の放電領域の近似直線と、式３の未放電領域の近似直線の差分が、目標とする放電電流量Ｄとなるピーク間電圧Ｖｐｐを式４によって決定する。
式４・・・Ｖｐｐ＝（Ｄ−Ａ＋Ｂ）／（α−β）

そして、帯電ローラ２に印加するピーク間電圧を上記の式４で求めたＶｐｐに切り替え、定電圧制御し、前記した通常の画像形成モードにおける印字工程へと移行する（Ｓ１１０）。

このように、毎回、印字準備回転時において、印字時に所定の目標とする放電電流量Ｄを得るために必要なピーク間電圧Ｖｐｐを算出し、印字中には求めたピーク間電圧Ｖｐｐを定電圧制御で印加することで、帯電ローラ２の製造ばらつきや材質の環境変動に起因する抵抗値のふれや、本体装置の高圧ばらつきを吸収し、確実に所望の放電電流量を得ることが可能となった。

本実施例では一度の放電電流制御ではＶｔｈ・２以下で３点（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）、Ｖｔｈ・２以上で３点（Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６）、合計６点のサンプリングを行った。サンプリング６点はＶ１＝５００Ｖｐｐ、Ｖ２＝７００Ｖｐｐ、Ｖ３＝９００Ｖｐｐ、Ｖ４＝１５００Ｖｐｐ、Ｖ５＝１７００Ｖｐｐ、Ｖ６＝１９００Ｖｐｐとした。

§｛感光体欠陥回復モード｝
次に、本発明の特徴部分である感光体欠陥回復モードについて説明する。

本発明の課題は、例として図７、図８に示すように、転写材Ｐ上に金属粉のような異物が混入した際、一次転写ローラ５と感光ドラム１のニップ部分ｄに異物Ｆが突入し、感光ドラム１に傷穴Ｆｈが開いた場合に生じる画像欠陥を緩和することである。以下、本発明の作用について説明する。

図７は、感光ドラム上に傷穴Ｆｈが発生した場合の帯電ニップｄの状態を模式的に示す。

傷穴Ｆｈが開いた部分は、帯電ローラ２との間に微小な隙間ができ、そのため対向する部位の距離に依存する放電の状態が他の部分と異なることになる。そのため、放電量が不足して帯電電位が低くなるため、より現像剤が付着し黒点が生じることになる。また、傷の形状によっては放電が過剰になることも有り得る。その場合には、周囲の部分よりも帯電電位が高くなり画像上白点が生じることになる。本発明の特徴は、このような点画像が発生した際の画像回復のための「感光体欠陥回復モード」を設けることにある。

本発明における感光体欠陥回復モードは、先ず、画像形成モードによる画像形成時ではない非画像形成時において帯画像モードを実行して帯状のトナー像（帯画像）を感光ドラム上に形成する。そして、その後所定の時間、例えば３０秒間程度、感光ドラムの回転を継続するものである。

つまり、感光体欠陥回復の方法としてはまず、帯画像モードにより感光ドラム上に一定幅（一定量一定面積）のベタ帯画像を現像する。つまり、感光ドラムを帯電手段で一様に帯電し、その後、感光ドラムの周方向に所定幅にて露光を行い、現像することにより感光ドラム上にベタ帯画像を形成する。ベタ帯画像の感光ドラム周方向の幅は、少なくとも感光体ドラムの１周長分（即ち、感光体一周回分）とされる。また、ベタ帯画像の感光ドラム長手方向の幅は、画像形成モード時（即ち、通常の画像形成時）の画像形成領域（画像形成幅）より広い所定幅、即ち、現像ニップの全域（現像スリーブによる現像可能領域）である。

ここで、ベタ帯画像の「一定量一定面積」とは、感光体に出来た凹部をトナーで埋めるのに必要な量のトナーであればよい。この量は感光ドラムの径や幅によって異なる。つまり、帯画像を形成して、クリーニングブレードと感光ドラムの間にトナー溜りを形成してドラム全周の凹部にトナーを埋めれるだけの量を供給すればよくその画像について限定するものではない。つまり、量や面積は所定の目的を達成するために、その系に適したものを適宜選択すればよい。そのため、帯画像の長さはドラム全周よりも短くてもよいし、帯画像の幅は露光幅よりも狭くともよい。しかし、クリーニングの条件はドラムやブレードの状態によって異なるため、好ましくは、少なくともドラム１周分の長さで、露光可能な幅の帯画像を形成するのが好ましい。

そこで、例えば、一定量一定面積とは、感光ドラム長手２２０ｍｍで感光ドラム１周分９４．２ｍｍの面積、２０７２４ｍｍ²程度とすることができる。なお、一定量一定面積は、上述のように、効果に応じて変更することが可能である。感光ドラム１周分に満たなくても、クリーニングブレード部で滞留する現像剤を、その後の空回転で感光体欠陥部に刷り込むこともできる。

帯画像モード時には、クリーニング装置７に現像剤を供給するため、転写ローラ５の転写高圧はＯＦＦ状態にしておく。クリ−ニングブレードニップ部ｅに到達したトナーは、通常ブレードニップ部ｅで掻き取られてクリーニングされるが、感光ドラム上に欠陥Ｆｈがあった場合には、逆にその欠け部Ｆｈに現像剤が刷り込まれ、ブレード部ｅを通過して行くことになる。

感光体欠け部Ｆｈに現像剤が刷り込まれると、感光ドラム１上の凹凸欠陥部が埋められて、帯電ムラが減少する。特に感光ドラム１の欠陥が基層まで到達していた場合には帯電高圧を印加してもその部分はリークし、全く電位がのらないことになるが、現像剤（トナー）に埋められることで絶縁性が回復し、点画像は目立たなくなる。

尚、トナーが付着した感光ドラム欠陥部は、露光に対する感度は無くなるため、潜像形成ができなくなると思われるが、微小な欠陥レベルでは問題にならず、実使用上ほとんど目立たないレベルで使用可能となる。

しかしながら、トナーが単にクリーニングブレード７ａを通過したのみでは、再び剥がれ落ちて点画像が発生することとなる。

そこで、本発明者らは鋭意検討の結果、クリーニングブレード７ａを通過した後、帯電部ａにおいて、強い高圧を所定時間印加しつづけるべく回転を継続することにより、永続的に点画像を発生させなくすることが可能であることを見出した。また高圧設定値が大きければ大きいほど早く画像欠陥（即ち、感光体欠陥）が回復し、長期にわたり再発を防止できることを見出した。これは、放電による熱で感光ドラム１の凹部Ｆｈが軟化、溶融し、そこにトナーが付着しやすくなるためと考えられる。

本実施例においては、感光体欠陥回復モードは、感光体欠陥による黒点画像が発生した際に、操作部上の感光体クリーニングモード（即ち、感光体欠陥回復モード）スィッチを押すことにより実行される。

図９に基いて説明する。操作部の感光体クリーニングスイッチをＯＮとし、画像欠陥回復モードを開始する（Ｓ２０１）。感光ドラム１が回転を始め（Ｓ２０２）、制御回路１３は先ず、帯画像モードを実行する（Ｓ２０３）。Ｓ２０３において、本実施例では、感光ドラム１の長手方向に３００ｍｍ、回転方向に２００ｍｍの帯画像を通常の画像形成モードによる画像形成時と同一の帯電、現像高圧設定において形成する。そして、感光ドラム１の帯画像が転写材Ｐ側へと転写されないように、一次転写高圧（転写バイアス）を調整する。本実施例では、転写バイアスをＯＦＦとする。

従って、帯画像形成後、感光ドラムに形成された帯画像は、転写材Ｐ側へと転写されることなく、ブレード部ｅへと供給される（Ｓ２０４)。これにより、現像剤（トナー）が感光ドラムの欠陥部Ｆｈに刷り込まれ、ブレード部ｅを通過して帯電部ａへと移行する。この時、Ｓ２０４において、現像高圧、スリーブ駆動は停止し、帯電部ａにおいて帯電高圧（直流電圧に交流電圧が重畳された帯電バイアス）のみを印加した状態で、本実施例では３０秒間感光ドラムを回転させる（Ｓ２０５、Ｓ２０６）。そして、３０秒経過後に帯電高圧をＯＦＦ、感光ドラムの回転を停止し（Ｓ２０７）、終了する（Ｓ２０８）。

この３０秒間に帯電部に印加する交流電圧の振幅、即ちピーク間電圧（Ｖｐｐ）は、放電電流Ｇとなるように、通常の画像形成モードによる画像形成時の交流電圧ピーク間電圧よりも大きなものとする。具体的な決定方法は以下の通りとした。

表１は、環境センサー１６により検知した絶対水分量に対しての上述した放電電流（第一の放電電流）Ｄ、及び、感光体欠陥回復モードにおける放電電流（第二の放電電流）Ｇのテーブルである。各水分量の間は線形補完により目標放電電流が算出される。ここで、Ｇは、Ｄより大きい値に設定されているが、大き過ぎる場合には、放電による感光体のダメージが過剰になり、画像流れやクリーニングブレード鳴き、びびりの要因となり好ましくない。従って、環境に応じて許容レベルを予め決定しておき、一定レベル以内に制御しておく必要があった。

本実施例においては、Ｇは、Ｄより一律２０％高い値に設定してある。また上記放電電流制御の際、Ｄに対応する作像時の帯電ピーク間電圧（第一の交流電圧ピーク間電圧）ＶＤと、感光体欠陥回復モードで用いるＧに対応するピーク間電圧（第二の交流電圧ピーク間電圧）ＶＧを算出しておき、感光体欠陥回復モードを実行する際にはＶＧに切り替える構成とした。

表２は、５０μｍの感光体上の欠陥を生じさせた場合に、上記帯画像を形成した後、回転を継続させて画像上黒点が消滅するまでの時間を帯電ピーク間電圧ごとに示している。但し、表２には、交流電圧ピーク間電圧（第二の交流電圧ピーク間電圧）印加時の放電電流（μＡ）を示し、黒点消滅時間を回復時間（ｓｅｃ）で示している。このときは絶対水分量１０．５ｇの環境下で行っている。ピーク間電圧が大きいほど黒点が消滅するまでの時間が早いことが分かる。また、一定のピーク間電圧以下ではその後の通紙において黒点が再発することも示されている。

尚、この放電電流制御は、電源投入時の調整期間、及び、５００枚の作像を超えた最初の後回転で投入され、本体の環境の変化や帯電ローラの通電による抵抗変動に伴い変化する帯電ピーク間電圧と放電電流の特性の変化に追随できる構成となっている。

以上の構成により、実際に５０ｋの通紙後、５０μｍ程度の鉄粉を一次転写部に強制混入し、感光体上に欠陥を生じさせた場合においても、感光体５００ｋ寿命に至るまで特に黒点画像を生じることなく良好な画像を維持することができた。

実施例２
本発明の他の実施例は、実施例１で説明した感光体欠陥回復モードが、画像形成装置の前扉が開閉されたとき及び本体電源投入時に実行される構成とした。これにより、前扉が開閉されてパーツ交換やメンテナンスが行われ、感光体欠陥が生じうるタイミングで必ず実行されるため、感光体欠陥が生じた際にユーザが感光体欠陥回復モードを実行することなく、画像不良の発生を防止することができた。

また、本実施例では、機外温度検知センサーにより検知された外気温度により感光体欠陥回復モード時の印加帯電バイアスの帯電ＤＣ値を異ならせる構成とした。外気温度が高い場合には、生じさせる放電熱が小さくても済むが、低い場合はより大きくする必要があるためである。

表３は、画像形成モードによる作像時の帯電ＤＣ値に対し、感光体欠陥回復モード時に印加するＤＣ値の差分を示している。制御回路１３は、感光体欠陥回復モード実行時の温度検知結果に基き、感光体欠陥回復モード実行時には、ＤＣ値は、作像時の帯電ＤＣ設定値に表３の差分電圧を加えて変更し、実施例１で説明した交流電圧を重畳した帯電バイアスを印加する。

以上の構成により、実際に１０ｋ、１００ｋ、２５０ｋの通紙を行った後、それぞれ５０μｍ程度の鉄粉を一次転写部に強制混入し、感光体上に欠陥が生じさせた場合においても、感光体５００ｋ寿命に至るまで特に黒点画像を生じることなく良好な画像を維持することができた。

以上の説明から明らかなように、本発明の画像形成装置は、感光体上に凹凸欠陥が生じた場合においても、感光体寿命に至るまで良好な画像を維持することができるものである。

上記実施例においては、交流、直流を重畳するローラ帯電を採用し、放電電流制御により感光体欠陥回復モード時の交流電圧ピーク間電圧を決定する構成とした。

なお、感光体欠陥回復モードで使用する帯電高圧が、他の帯電方式を含めて作像時の直流電圧値よりも高い直流電圧であってもよく、また制御で決定せず作像時の高圧値に一定の値を付加するようにする方法でも同様の効果が得られる。

また感光体欠陥回復モードの帯画像の幅、長さや回転時間は如何様にも設定が可能であることは明白である。また、帯画像は、黒色のトナー像である必要はなく、多色画像形成装置などにおいては、他の色のトナー像とされる場合もあることは明らかである。

上記各実施例では、本発明は、転写材Ｐとしての転写紙等に感光ドラム上のトナー像を直接転写する方式の画像形成装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

本発明は、例えば、感光ドラム上のトナー像を一旦、転写材Ｐとしての中間転写体に転写し、その後、中間転写体上のトナー像を転写紙等の記録材に転写する中間転写方式の画像形成装置とすることもできる。斯かる構成の画像形成装置もまた当業者には周知であるので、これ以上の詳しい説明は省略する。

１ 感光ドラム（感光体）
２ 帯電ローラ（帯電手段）
３ 露光装置（露光手段）
４ 現像装置（現像手段）
５ 転写ローラ（転写手段）
６ 定着装置
７ クリーニング装置（クリーニング手段）
１１ ＤＣ電源
１２ ＡＣ電源
１３ 制御回路（制御手段）
１４ 電流検知回路
１６ 温度計、湿度計（環境センサー）

Claims (8)

1. 回転可能な感光体と、直流電圧と交流電圧が重畳された帯電バイアスを印加し、前記感光体を帯電する帯電手段と、前記帯電手段によって帯電された前記感光体に露光して静電像を形成する露光手段と、前記静電像をトナーで現像する現像手段と、前記感光体上に形成されたトナー像を転写材に転写するために転写バイアスが印加される転写手段と、前記感光体に残留したトナーをクリーニングするためのクリーニングブレードを備えたクリーニング手段と、を有する画像形成装置において、
   前記感光体に一定量一定面積の帯状のトナー像を形成した後、前記転写手段に印加される前記転写バイアスを調整して前記感光体の前記帯状のトナー像を前記クリーニングブレードへと供給し、前記帯電手段に、前記露光手段からの画像情報に応じた画像を形成する通常の画像形成時に印加する交流電圧のピーク間電圧より大きいピーク間電圧とされる帯電バイアスを所定時間印加する感光体欠陥回復モードを実行可能であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記感光体欠陥回復モードにおいて、少なくとも感光体一周回る間は前記通常の画像形成時よりも大きなピーク間電圧を前記帯電手段に印加することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記感光体欠陥回復モードは、前記感光体を前記帯電手段で一様に帯電し、次いで、前記露光手段で前記感光体の周方向には少なくとも前記感光体の１周長分の所定幅にて、かつ、前記感光体の長手方向には前記通常の画像形成時の画像形成幅より広い所定幅にて露光を行い静電像を形成し、前記静電像を前記現像手段にて現像して前記感光体に一定量一定面積の帯状のトナー像を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記通常の画像形成時の交流電圧のピーク間電圧を決定する制御手段を有し、前記通常の画像形成時と異なる帯電バイアスは、前記制御手段により決定された交流電圧のピーク間電圧に対し一定の値だけ大きく設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、目標とする前記通常の画像形成時における第一の放電電流と、前記異なる交流電圧を印加するタイミングにおける第二の放電電流に基き、第一の交流電圧ピーク間電圧及び第二の交流電圧ピーク間電圧を決定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成装置。
6. 前記第二の放電電流が第一の放電電流よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 周辺環境を検知する手段を有し、前記制御手段は、前記検知手段の検知結果に基き前記第二の放電電流と前記第一の放電電流の差を決定することを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
8. 周辺環境を検知する手段を有し、前記制御手段は、前記検知手段の検知結果に基き、前記通常の画像形成時と異なる帯電バイアスにおける直流電圧を一定の値だけ変更することを特徴とする請求項５〜７のいずれかの項に記載の画像形成装置。

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