JP2014174380A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】直流バイアスを印加するローラ帯電を行う場合に、帯電電位を安定化させること。
【解決手段】現像装置と、転写装置と、像担持体を帯電させる帯電手段が像担持体に接触し、かつ直流電圧を印加し、転写装置には像担持体に当接しながら移動可能なベルト体及びベルト体に対してトナー像を転写するバイアス印加が可能な転写部材と、像担持体の帯電後の表面電位Vdを所定の範囲内になるように制御を行なう帯電電位制御手段と、を備えた画像形成装置において、転写部材がベルト体の移動方向において像担持体と対向する位置から所定の距離離れた位置に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

近年の画像形成装置において、帯電手段の主流としては、ローラを用いたローラ帯電方式と帯電チャージャを用いたコロナ帯電方式とが挙げられる。
コロナ帯電方式とは、ワイヤ電極等の放電電極と、放電電極を囲むシールド電極と、を備え、放電電極及びシールド電極に高電圧を印加して生じるコロナで被帯電体表面を所定電位に帯電させるものである。
コロナ帯電方式では印加バイアスが直流成分のみでも実用上十分に感光体表面を帯電させることができ、しかも非接触であるためトナーや潤滑剤による汚染が少ない。しかしその反面、コロナ帯電方式は、多くのオゾンが発生し、また高電圧を必要とする。

これに対し、低オゾン、低消費電力、及び省スペースの利点からローラ帯電方式を採用することが多い。ローラ帯電方式は、感光体表面に対して接触あるいは近傍に帯電ローラを配置して帯電を行なう方式である。ローラ帯電方式では、所定電位に均一な帯電をするために印加バイアスは直流成分と交流成分とを重畳するのが一般的である。しかし、その反面、ローラ帯電方式では、交流バイアスが印加されると、直流バイアスのみのローラ帯電方式よりも多くの放電をする。このためローラ帯電方式は感光体表面分子の酸化・消失によって荒れやすく、クリーニングブレードでさらに削り取られるため、感光体膜が削れやすく感光体寿命が短くなる。

このような問題に対し、感光体表面に潤滑剤を塗布することで感光体表面の削れは回避できるが、潤滑剤塗布機構は、潤滑剤を固形化した潤滑剤バーにブラシローラを押し当てて回転させる方式が広く用いられているが、部品点数が多くコストがかかる。また、帯電ローラに潤滑剤が付着して感光体に対して均一な帯電ができなくなる不具合も発生する。

他方、直流バイアスのみの印加であれば放電回数が少ないので、感光体表面を荒らすことが少なく潤滑剤塗布機構を必ずしも必要とせず、また感光体寿命が長くなる。

以上のことから、感光体長寿命・低コスト・低オゾン量というメリットから直流バイアス印加のローラ帯電方式を採用した場合に、帯電均一性が交流バイアス重畳より劣るという懸念があった。

このような問題を回避するため、適切なローラ抵抗に設定し、また帯電ローラの表面粗さを小さくすることで、表面電位Vdの絶対値が約500V以上では交流バイアス重畳とほぼ同等な帯電均一性を得ることが発明者らの検討より可能となった。

一方、画像濃度を安定して得るため、随時適切なトナー現像条件に制御する方法として非画像領域にトナーパターンを作成してトナー付着量を検知し、現像条件等を制御する、画像濃度制御方法が挙げられる。例えば、非画像領域に所定の帯電電位に感光体を帯電させ、潜像を形成し、所定の現像バイアスでトナー現像し、そのトナー付着量を光学センサで検知し、付着量に応じて現像バイアスを制御する方法が挙げられる。
この場合、作成するトナーパターンは異なる付着量で複数個作成するのが一般的である。
また、複数個のトナーパターン付着量は制御を正確に行なうためにはごく少量から多量まで設定するのが望ましい。少量のトナーパターンを作成する際には現像バイアスはトナーパターン部の潜像電位（：−100V）より約30Vの電位差をもって設定される、つまり−130Vの現像バイアスが設定され、そのときの地肌部電位は２成分現像方式の場合現像バイアスからさらにマイナス側に約60V電位差をもって設定されることがあり、−190Vに感光体を帯電する必要がある。

しかし、上述のように適切なローラ抵抗に設定し、ローラ表面粗さを小さくすることによっても、表面電位Vdの絶対値が約500V未満では直流バイアスのみでは帯電が不均一となる不具合が残った。つまり、上述のような表面電位Vd：−190Vに帯電しようとすると、表面電位Vdの絶対値が190Vということになり、帯電が不均一になる。

帯電電位が不均一になると、上述のトナーパターン部およびその付近の地肌部電位が不安定となりトナーパターンのトナー付着量が不安定となる。また、地肌部電位が不安定だとキャリア付着が発生し、感光体およびクリーニングブレードや転写ベルト、帯電ローラなど作像にかかわるすべての部材に傷やリークなどの悪影響を及ぼすという問題が発生した。

これに対して、種々の提案がなされている（例えば、特許文献１、２参照。）。
特許文献１に記載の発明は、感光体傷発生の防止及びブレード等の接触部材との間の異音の発生を抑制することを目的とするものである。具体的には感光体表面のユニバーサル高度が150〜175N／ｍ²かつ弾性仕事率が30〜40％に設定され、感光体からのトナー像を転写する転写部材が前記感光体と対向する位置以外にオフセットされた位置に配置されている構成が開示されている。

また、特許文献２には、被帯電体を目標表面電位VD1に帯電させるとき、目標表面電位VD1より絶対値が大きい初期表面電位VD2に帯電させた後、初期表面電位VD2を電位制御手段により目標表面電位VD1に下降させる帯電方法が開示されている。

しかしながら、上述した特許文献１、２に記載の発明は、帯電電位の安定化のためいずれも「電位制御手段」を必要とし、その分だけ装置が複雑になってしまう。
そこで、本発明の目的は、直流バイアスを印加するローラ帯電を行なう場合に、帯電電位を安定化させることを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、像担持体を帯電させて得られる潜像を現像する現像装置と、現像されたトナー像を転写体に転写する転写装置と、前記像担持体を帯電させる帯電手段が前記像担持体に接触し、かつ直流電圧を印加し、前記転写装置には前記像担持体に当接しながら移動可能なベルト体および該ベルト体に対してトナー像を転写するバイアス印加が可能な転写部材と、前記像担持体の帯電後の表面電位Vdを所定の範囲内になるように制御を行なう帯電電位制御手段と、を備えた画像形成装置において、前記転写部材が前記ベルト体の移動方向において前記像担持体と対向する位置から所定の距離離れた位置に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、直流バイアスを印加するローラ帯電を行なう場合に、帯電電位を安定化させることができる。

一実施の形態を示す画像形成装置の概念図である。 感光体ドラムと転写ベルトと転写ローラの接触部の拡大図である。 感光体ドラムと転写ベルトと転写ローラの接触部の拡大図である。 感光体ドラムと転写ベルトと転写ローラの接触部の拡大図である。 時間に対する表面電位Vdの測定結果である。 時間に対する表面電位Vdの測定結果である。 時間に対する表面電位Vdの測定結果である。 時間に対する表面電位Vdの測定結果である。 表面電位Vd狙い値毎のVd変動を示す図である。 トナー付着量制御について説明するための説明図である。 トナー付着量制御について説明するための説明図である。 トナー付着量制御について説明するための説明図である。 トナー付着量制御について説明するための説明図である。

＜概 要＞
本発明は、直流バイアスを印加する帯電ローラ、２成分現像方式の現像器、移動可能な転写ベルトと転写ローラを備える転写装置、及び感光体ドラムの表面電位Vdとして180V≦｜Vd｜≦1000Vを設定可能な作像プロセスを有する画像形成装置に関する。
要するに、本実施形態における転写部材は、移動可能なベルト体の移動方向において潜像担持体と対抗する位置以外にオフセットされているとともにベルト体を潜像担持体に部分的に接触させられる位置に配置されていることを特徴とする。

＜画像形成装置の構成及び動作＞
図１は、一実施の形態を示す画像形成装置の概念図である。図２及び図３は、感光体ドラムと転写ベルトと転写ローラの接触部の拡大図であり、転写ローラの位置と放電の関係について説明するための説明図である。
図１に示す画像形成装置は、タンデム方式を採用してフルカラー画像を形成可能なカラー画像形成装置であり、４個の作像ユニット（1Y，1C，1M，1Bk）を中間転写ベルト501の下部に沿って並設している。
図１の画像形成部は、像担持体、帯電手段、現像手段、感光体クリーニング装置301〜304、露光手段、中間転写装置500、２次転写ユニット600、及び定着ローラ対を用いた定着装置700等で構成されている。

像担持体としては感光体ドラム101〜104が挙げられる。帯電手段としては帯電ローラ201〜204が挙げられる。帯電ローラ201〜204は、導電性芯金に導電性弾性層を被覆した帯電ローラであり、その帯電ローラの表面粗さが15μm以下であるのが望ましい。
現像手段としては現像ユニット401〜404が挙げられる。露光手段としては図示しない書き込み光学ユニットが挙げられる。
画像形成部は、トナー像の転写装置への付着量が一定になるようにトナー付着量制御を行なうトナー付着量制御手段を有する。トナー付着量制御手段は、その制御に必要なトナーベタパッチを形成する際に、パッチの潜像形成に用いる光量は一定にし、現像バイアス値を異ならせる。これによりトナー付着量が異なる複数のトナーベタパッチを形成し、その付着量をセンサによって読み取ることによって制御を行なうことができる。

トナーペタパッチとは、黒ベタパッチとも言い、濃度検知及び濃度制御に用いられるテストパターンである。
トナー付着量制御手段が、制御に必要なトナーベタパッチを形成する際、パッチの潜像形成に用いる光量は一定にし、現像バイアス値を異ならせてトナー付着量が異なる複数のトナーベタパッチを形成する。トナー付着制御手段は、その付着量をセンサによって読み取ることによって制御を行なうようになっている。

図２において、感光体ドラム101〜104上への書き込み露光は、タンデム型画像形成装置１の下方に備えられた露光装置２（図１参照。）が、帯電ローラ201〜204と現像ユニット401〜404の間の位置に、レーザ照射することにより行われる。

２次転写ユニット600の下方には、転写材を、２次転写バイアスローラ502と２次転写ユニット600とで形成されるニップ部としての２次転写部に送り込むレジストローラ800が備えられている。２次転写ユニット600の上方には、転写材上のトナー画像を定着する定着装置700が設けられている。

パソコンや不図示のスキャナ等の外部装置から画像信号が入力されると、図示しない画像信号処理部で画像信号をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色に変換したデジタル画像信号を作成し、露光装置２にその画像信号を送る。またこれと同時に、信号入力後、所定のタイミングで、不図示の駆動モーターにより感光体ドラム101〜104及び中間転写体501が回転される。

感光体ドラム101〜104の回転と同時に、感光体クリーニング装置301〜304による予備クリーニング動作が行われる。クリーニング動作の後、帯電ローラ201〜204による帯電動作が行われ、先に示した画像信号に基づき、露光装置２（図１参照。）による露光動作が行われ、現像ユニット401〜404による現像動作が行われる。

画像形成時、感光体ドラムは、図示しないメインモータにより回転駆動され、図示しない除電装置により除電され、その表面電位が所定電位、例えば略０Ｖの基準電位に設定される。

次に感光体ドラムは、帯電装置に直流電圧DCがバイアス印加されることにより均一に帯電される。
感光体ドラム103は、一様帯電されると書き込み行程が実行される。
書き込み対象となる画像は、図示しないコントローラ部からのデジタル画像情報に応じて書き込み装置を用いて静電潜像形成のために書き込まれる。
現像ユニット401〜404には、２成分現像剤が用いられ、現像器内で攪拌による摩擦帯電によって電荷量を付与されたトナーが現像スリーブの表面に担持される。
現像スリーブに担持された現像剤は現像バイアスにより感光体ドラム101〜104上に形成された静電潜像を現像し、トナー像を形成する。
感光体ドラム101〜104上に形成されたトナー画像は、１次転写バイアスローラ504〜507にトナーと逆の電界を形成することで、所定のタイミングで感光体ドラム101〜104上から中間転写体501上に順次転写され、可視画像が形成される。

この際に、中間転写体501上に転写されきれずに感光体ドラム101〜104上に残留したトナー画像は、それぞれ感光体クリーニング装置301〜304により除去されて、クリーニングされる。

一方、画像信号の入力後、所定のタイミングで、給紙テーブルから転写材が繰り出され、その後転写材は、レジストローラ800に突き当てて止められる。
中間転写体501上に形成された可視画像とのタイミングを合わせて、レジストローラ800を回転させ、中間転写体501と２次転写ユニット600とで形成されたニップ部610に転写材を送り込む。これと同時に、２次転写電界形成手段（図示省略）により、２次転写バイアスローラ502にトナーと同極性の電界が形成されて、中間転写体501上のトナー画像が、転写材上に２次転写される。
その後、転写材は定着装置700を通過し、熱と圧力とが加えられることにより転写材上に可視画像が定着される。

一方、２次転写時に、中間転写体501上から転写材上に転写されずに、中間転写体501上に残留したトナー画像は、中間転写体クリーニング装置520により除去されて、再度の画像形成に備える。

次に、図１に示した画像形成装置における１次転写について詳細に説明する。
中間転写体501は無端ベルト状で、単層あるいは多層構造からなるゴムまたはポリイミド、ポリアミドイミド、PVDF（ポリフッ化ビニリデン）等が用いられる。本実施形態ではポリイミドを使用した。
中間転写体501は、２次転写バイアスローラ502及び支持ローラ503、508、509、510により張架され、図示例では、反時計回りに回転可能となっている。中間転写体501の内側には、支持ローラ503と支持ローラ508との間に、１次転写バイアスローラ504〜507が、中間転写体501に接触可能な状態で配置されている。

中間転写体501を挟んで、１次転写バイアスローラ504〜507に対向する側には、中間転写体501の搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４つの像担持体としての感光体ドラム101〜104が並設されている。
さらに感光体ドラム101〜104の周囲には、それぞれ帯電手段としての帯電ローラ201〜204、像担持体クリーニング手段としての感光体クリーニング装置301〜304、現像手段としての現像ユニット401〜404が、それぞれ配置されている。
これら中間転写体501、１次転写バイアスローラ504〜507、感光体ドラム101〜104、帯電ローラ201〜204、感光体クリーニング装置301〜304、及び現像ユニット401〜404で各画像形成ユニット901〜904が構成されている。
画像形成ユニット901〜904により、各感光体ドラム101〜104上に形成されたトナー像を、１次転写バイアスローラ504〜507に電界が形成されることにより、像担持体上のトナー像を中間転写体501上に転写する、１次転写が行われる。

また、２次転写バイアスローラ502の向かい側には、２次転写ユニット600が、中間転写体501を挟んで対向する位置に設置されている。
２次転写バイアスローラ502は、図示省略した２次転写電界形成手段によりトナーと同極性の電界を形成することが可能となっており、これによる静電斥力を利用して、転写材にトナーを２次転写することができる。

支持ローラ509の左方には、転写材にトナー画像を転写後に、中間転写体501上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置520が設けられている。
中間転写体クリーニング装置520には、余分なトナーを除去するためのブレード部材521と、ブレード部材521により中間転写体501上から除去されたトナーを、図示しない廃トナータンクに搬送するためのコイル部材524を備える。コイル部材524の上方には、潤滑剤塗布ブラシ522の回転により、中間転写体501上に塗布される潤滑剤523が備えられている。

中間転写体501に対するブレード部材521の当接角度、当接位置、圧力等は、現像に使用されるトナーの特性や、画像形成装置の作像速度等により、適宜調整して設定される。
また、潤滑剤523は、スプリングや錘等の手段により潤滑剤塗布ブラシ522に押し付けられ、潤滑剤塗布ブラシ522の回転により削られて、中間転写体501上に塗布される。

尚、ベルトの表面抵抗はlogΩ＝9〜11、
ベルト体積抵抗はlogΩ＝8〜10、
１次転写ローラ軸中心の転写ベルトとしてのベルト体の移動方向のオフセット量は出口側に３ｍｍ、
１次転写ローラは金属ローラ、ローラ径８ｍｍ、
２次転写ローラはスポンジローラ、
１次転写バイアスは定電流制御で行なっている。

１次転写バイアスローラ502の材質は、本実施形態では金属製ローラを使用したが、導電性発泡ポリウレタンや導電性ゴムを用いても同様の効果が得られる。但し、オフセット量はベルト抵抗および１次転写ローラ抵抗に応じて調整が必要である。

尚、作像ユニット1Y、1C、1M、11Bkのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２色又は３色の画像を形成したりすることもできる。
モノクロプリントの場合は、４個の作像ユニット1Y、1C、1M、11Bkのうち、図の一番右側のＢｋユニットを用いて画像形成を行なう。
中間転写体クリーニング装置520において、潤滑材塗布ブラシ522、潤滑材523、スプリングがブレード部材521の下流側に設置されていると、ブレード部材521による潤滑材が除去されず感光体ドラム101〜104に移行できる。このため、感光体ドラム101〜104とブレード部材521との潤滑性を高くすることができて良好である。

帯電ローラ201は、導電性基体とその周囲の抵抗層を備えている。導電性基体は、直径が8〜20ｍｍの金属の軸である。また、抵抗層は、エピクロルヒドリンゴム層とその表面を覆う表面層とを有する。抵抗層はその他の均一な帯電を行なうことが可能なゴム材料を用いてもよい。帯電ローラは感光体駆動に合わせて連れまわりで回転するよう、適度な加圧力で加圧されている。本実施例では軸の両端を加圧し、各６Nのバネを用いた。

また、帯電ローラ201の表面は、研磨あるいは粒子付着により、ある程度の表面凹凸を有することが望ましい。
帯電ローラ201の表面粗さは凹凸の上下で15μm以下となる方が、帯電安定性が良好となる。
表面粗さが15μmより大きいと、帯電電位にムラが発生し、使用環境、すなわち高温高湿環境や低温低湿環境によってハーフトーン画像等で濃度ムラが生じる。

感光体ドラム・中間転写体速度：154ｍｍ/sec
感光体ブレード：２構造ゴムブレード（厚み1.8ｍｍ）、線圧：20[ｇ/ｃｍ]
ブレード喰い込み量：１ｍｍ
トナー：円形度0.96〜0.97、粒径5.4μｍのトナー
感光体ドラム：アルミニウム円筒状支持体上に、0.2μｍの電荷発生層、20μｍの電荷輸送層、2.2μｍの中間層、５μｍの保護層を形成した感光体ドラム
帯電ローラクリーナ：メラミン発泡樹脂ローラ

＜ベルト、転写ローラ、及び感光体ドラム＞
ベルトと感光体ドラムとの間の放電はパッシェンの法則に従ってある電界条件において所定のギャップの範囲内で発生する。しかし、図２に示すように転写ローラが感光体ドラムに対向する位置にあると、トナー転写はニップ部で行なわれると同時にベルトと感光体ドラム101〜104のニップ部入り口側と出口側との両方にまたがって放電領域が存在する。

図２のように転写ローラの位置が感光体ドラムに対向するとき、10℃15%環境にて、プロセス線速154ｍｍ/secでA3用紙１枚分だけ感光体ドラムの帯電動作を行い、感光体ドラム軸方向の両端及び中央部の表面電位Vdの変動を10ｍsec毎に測定した。
図５〜図８に時間に対する表面電位Vdの測定結果を示す。図５〜図８において、横軸は時間軸であり、縦軸は電位である。
図５は10℃15％における表面電位Vdの狙い値が188Vの場合を示し、図６は10℃15％における表面電位Vdの狙い値が300Vの場合を示す。図７は10℃15％における表面電位Vdの狙い値が400Vの場合を示し、図８は10℃15％における表面電位Vdの狙い値が900Vの場合を示す。

またオフセット量を変えて同様に電位変動を測定し、横軸を狙いの表面電位Vdにとり、縦軸を表面電位Vdの変動にとって表したグラフが図９である。尚、転写電流は通常作像時に使用される転写電流である30μAで行なった。

図５、図６に示すように、表面電位Vdの絶対値が所定の値より低い条件では感光体ドラム１周ごとに転写装置から受けるプラス電荷の影響が変わり、表面電位Vdが変動している。図７では帯電ローラに印加する電圧が高くなり、感光体ドラムにプラスの残留電荷があっても表面電位Vdのばらつきが小さくなっている。図８ではさらに帯電ローラに印加する電圧が高くなり、さらにばらつきが小さくなっている。

図９は、表面電位Vd狙い値毎の表面電位Vd変動を示す図である。
図９に示すように、オフセット量が変わると、表面電位Vdが変動することが分かる。
画像品質を損なわない、表面電位Vdの変動の許容範囲は約30Vであるが、オフセット３ｍｍ以上にすれば表面電位Vd狙い値-180V付近でも表面電位Vdの変動を30Vにすることができる。すなわち、所定の値より絶対値が小さい表面電位Vdの場合にも表面電位Vdのばらつきを抑えられる。
尚、図９に示す表面電位Vd変動はA3用紙１枚分の変動量であり、表面電位Vdの変動の算出に使用しているデータの測定距離は感光体ドラムの回転方向で420ｍｍである。表面電位Vd狙い値：-180〜-300Vが後述するＰパターン作成時のみ必要な表面電位Vd値である場合、制御対象となる感光体ドラムの回転方向の距離は15ｍｍ程度となるため、オフセット量0.5ｍｍ〜3.5ｍｍまで良好に使用できる。

ここで、プロセス線速が255mm/secにおいて、同様の実験を行なったところ、より表面電位Vdの変動量が大きくなったが、オフセット量を適切に設定することにより、表面電位Vdの変動を小さくすることが可能であった。

また、このような表面電位Vdの変動は低温低湿環境でのみ発生し、常温常湿及び高温高湿では発生しなかった。

一方、図３に示すように転写ローラが感光体ドラムに対向する位置からオフセットした位置にあると、入り口側でのギャップでは転写ローラから離れている。このためベルト表面抵抗・体積抵抗により電位が減衰しトナー転写および放電は発生せず、トナー転写および放電は出口側付近のみとなり、放電領域が図２よりも狭くなっていることが分かる。

このように、転写ローラに同じ電圧を印加したときの放電領域が図２、図３に示すように異なるため、オフセットした図３の方が放電による電荷の放出量が少なく、感光体ドラムをプラスに帯電させにくい。

尚、図３では転写ローラは出口側にオフセットしているが、図４に示すように入り口側でも同様のことが言える。但し、入り口側にオフセットしている場合は、トナー転写が行なわれた後もベルトと感光体ドラムが接触しているため、ベルト上のトナー像が再度感光体ドラムに付着してトナー像を乱してしまう恐れがあり、出口側にオフセットしている方が好ましい。

図１０〜図１３、表１〜表３は、トナー付着量制御について説明するための図・表である。

電子写真方式を用いた複写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置では、常に安定した画像濃度が得られるようにするため、感光体ドラム等の像担持体上に濃度検知用トナーパターンとしてのトナーパッチを作成する。そのトナーパッチのパターン濃度を光学的検知手段により検知し、検知結果に基づいて現像ポテンシャルを変更、具体的には、LDパワー、帯電バイアス、現像バイアスの変更を行って画像濃度に影響する現像濃度を制御するようになっている。

また、２成分現像方式の場合には、現像器内のトナー濃度制御目標値を変更することにより最大目標付着量としての目標IDを得るための付着量が狙いの値となるような画像濃度制御を行っている。

このような濃度検知用トナーパターンの検出手段としては、発光素子もしくは発光手段としてLEDを、受光素子もしくは受光手段としてPD（フォトダイオード）又はPTr（フォトトランジスタ）を組み合わせた反射型の光センサが公知である。
濃度検知用トナーパターンの濃度を検知し、検知結果に応じて現像バイアス制御や現像剤の補充等必要な現像剤特性を維持するための処理が実行される。この処理は、通常、画像形成装置での画像形成シーケンス処理に含まれるプロセスコントロール処理において実行される。

プロセスコントロールは、電源投入時や所定枚数の画像形成毎あるいは所定タイミング毎等のように、画像形成処理に直接作用する時期に相当しない時点で実行される。しかし、画像形成時、いわゆるプリントジョブ中に上述した開始条件が成立した場合に実行されると画像形成処理ができなくなり、その間、ユーザは待機状態におかれることになる。

従って、プロセスコントロールがプリントジョブ中に行われると、画像形成モードへの立ち上がりが遅く、ダウンタイムが長く、さらにはダウンタイムが頻繁に発生する等の弊害が発生する。このため、プリントランタイムの長大化を招き、ユーザに対して使い勝手が悪い印象を与える。
プロセスコントロールは、画像品質低下を防止するために重要な処理であり、これを省くことは現状ではできないために、上述した弊害の発生を抑制することが望まれる。

電源投入時、又は所定枚数通紙後に各色の画像濃度を適正化するため、プロセスコントロール動作としてのプロコン動作が実行される。プロコン動作では各色のトナーを対象とした階調パターンが構成された標準被検知物に相当する濃度検知用のＰパターンを、帯電バイアス、現像バイアスを適当なタイミングで順次切り換えることで転写ベルト上に作像する（図５〜図８参照。）。
これらＰパターンの出力電圧を、転写ベルトの駆動ローラの一つの近傍に配置された濃度検知センサとしてのＰセンサにより検知し、説明は省くが、その出力値を付着量変換アルゴリズムとしての粉体付着量変換方法により付着量変換する。
現在の現像能力を表す、現像γ、Vkを算出する。この算出値に基づき、現像バイアス値及びトナー濃度制御目標値の変更をする制御を行っている。尚、濃度検知センサ、いわゆる、Ｐセンサは、上述した転写ベルトを対象とした位置に限らず、各感光体ドラムを対象とする位置に設けることも可能である。

Ｐセンサは、本実施形態による現像濃度制御方法を実行するために用いられる部材である。Ｐセンサは、素子ホルダに内蔵されたLEDと、正反射受光素子と、拡散反射受光素子とを備え、検知対象面に形成されたトナーパターンが用いられるＰパターンに対して照射された光の反射成分をそれぞれの受光素子により検出する。尚、受光素子としては、フォトトランジスタやフォトダイオードが用いられる。

本実施形態では、Ｐセンサによる検知対象となるＰパターンが次に挙げる方式により形成される。
図１０は、この状態を説明するための図５〜図８相当のタイミングチャートであり、現像バイアスVbと感光体ドラム上での表面電位Vdと帯電後である露光後電位VLの関係を示している。現像バイアスは、長さＬのＰパターンを形成する間、符号Vb1で示す現像バイアスが維持され、次のＰパターンを形成する際にそのＰパターンの濃度に対応した現像バイアスVb2に切り換えられる。

各電位Vb、VL、Vdは２成分現像剤のトナー濃度、トナー帯電量、画像面積や使用環境等様々な条件によって使用する値が異なるが、一例として表１〜表３のような値をとる。
表１で説明すると、表面電位Vdは-190Vから-536.5Vまでの所定の値になる必要があるが、プロセスコントロールを良好に行なうためには、その表面電位Vdのばらつきは±15Vになるのが望ましい。
より詳しく説明すると、理想的には図１０のように表面電位Vdのばらつきがないのが望ましい。
さらには、感光体ドラムの帯電後の表面電位Vdの設定範囲としては少なくとも180V＜｜Vd｜＜1000Vを満たすように設定するのが望ましい。

図１１〜図１３は、Patern1〜Patern3に対応する表面電位Vdと露光後電位VLとの関係を示す図である。
表面電位Vｄのばらつきが大きいと、図１１に示すように現像バイアスVbと露光後電位VLとの電位差である現像ポテンシャルにより現像されるトナーパッチがところどころ現像されなくなったり、濃度が薄くなったりする不具合が生じる。
また図１２に示すように現像バイアスVbと表面電位Vdとの電位差が適切な値より大きくなるとキャリア付着が発生し、小さくなると地汚れが発生する。

前述のように転写ローラがオフセットしていない条件においては、表面電位Vdの絶対値が500V未満の場合、表面電位Vdのばらつきが±15Vより大きくなることが分かった。
表面電位Vdの絶対値が500V未満の場合にも表面電位Vdのばらつきが±15Vを満たすためには、転写ローラをオフセットすることにより、転写後の感光体ドラム表面にプラスの残留電荷が残らないようにすることが必要である。

＜作用効果＞
絶対値が小さい所定の表面電位に帯電する際の不安定要因は、プラスの電圧が印加される転写工程により感光体ドラムがプラス側の残留電荷をもっていることに起因している。
帯電動作の直前に転写部材にバイアスが印加されているときと印加されていないときでの帯電電位を測定すると、明らかである。
従って、絶対値が小さい所定の表面電位に帯電するときは、事前に転写バイアスを印加しないようにすることにより表面電位を安定化する方法もあるが、感光体ドラム１周にわたり転写バイアスを印加しない工程を設けるため、生産性が劣ることになる。

感光体ドラムにプラスの残留電荷もしくは残留電位を残さないようにするには、転写バイアスを小さく設定すればよいが、トナーの転写率が低下するため、画像品質が悪化する。

そこで、転写工程後の感光体ドラムにプラスの残留電荷を残さない方法として、転写部材を感光体ドラムと直接対向させず、対向位置からずらすことにより、放電を起こしにくくしながら良好なトナー転写ができることが分かった。

転写部材を感光体ドラムと対向させる場合に比べて、対向位置からずらすことにより放電を起こし難くできるため、転写工程後の感光体ドラムにプラスの残留電荷が残りにくく、絶対値が小さい表面電位に帯電する際に安定して帯電動作を行なうことができる。

すなわち、感光体ドラムの長寿命化のために、感光体ドラムにAC印加に比べて放電劣化を与え難いDC印加方式で帯電を行なう画像形成装置において、像担持体の帯電電位絶対値が低い場合にも不具合を生じさせない画像形成装置を提供することができる。

尚、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。

１ タンデム型画像形成装置
１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｂｋ 作像ユニット
１０１〜１０４ 感光体ドラム
２０１〜２０４ 帯電ローラ
３０１〜３０４ 感光体クリーニング装置
４０１〜４０４ 現像ユニット
５００ 中間転写装置
５０１ 中間転写体
５０２ ２次転写バイアスローラ
５０３、５０８、５０９、５１０ 支持ローラ
５０４〜５０７ １次転写バイアスローラ
５２０ 中間転写帯クリーニング装置
５２１ ブレード部材
５２２ 潤滑剤塗布ブラシ
５２３ 潤滑剤
５２４ コイル部材
６００ ２次転写ユニット
７００ 定着装置
９０１〜９０４ 画像形成ユニット

特開２０１０−１２８１８７号公報 特開平９−６２０６７号公報

Claims (7)

1. 像担持体を帯電させて得られる潜像を現像する現像装置と、現像されたトナー像を転写体に転写する転写装置と、
   前記像担持体を帯電させる帯電手段が前記像担持体に接触し、かつ直流電圧を印加し、前記転写装置には前記像担持体に当接しながら移動可能なベルト体および該ベルト体に対してトナー像を転写するバイアス印加が可能な転写部材と、
   前記像担持体の帯電後の表面電位Vdを所定の範囲内になるように制御を行なう帯電電位制御手段と、を備えた画像形成装置において、
   前記転写部材が前記ベルト体の移動方向において前記像担持体と対向する位置から所定の距離離れた位置に配置されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記像担持体の帯電後の表面電位Vdの設定範囲として少なくとも180V＜｜Vd｜＜1000Vを満たすVdに帯電するように制御を行なうことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記転写部材には転写ローラが用いられ、前記転写ローラの軸中心が前記ベルト体の移動方向にオフセットする距離として、0.5〜3.5ｍｍに設定されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記トナー像の前記転写装置への付着量が一定になるようにトナー付着量制御を行なうトナー付着量制御手段を備え、該トナー付着量制御手段が、その制御に必要なトナーベタパッチを形成する際に、パッチの潜像形成に用いる光量は一定にし、現像バイアス値を異ならせることによりトナー付着量が異なる複数のトナーベタパッチを形成し、その付着量をセンサによって読み取ることによって制御を行なうことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記帯電手段が導電性芯金に導電性弾性層を被覆した帯電ローラであり、その帯電ローラの表面粗さが15μm以下であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記転写部材が金属製ローラであることを特徴とする請求項１または３に記載の画像形成装置。
7. 前記転写部材には転写ローラが用いられ、この転写ローラの軸中心が前記ベルト体の移動方向にオフセットする距離として、0.5〜3.5ｍｍに設定されていることを特徴とする請求項１または３に記載の画像形成装置。

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