JP2016114686A - 帯電装置、作像ユニット、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】感光体ドラムの劣化を抑えつつゴースト現象を抑制することができる帯電装置を提供する。【解決手段】帯電装置３０において、放電ワイヤ３１２，３１３（第１帯電部材）と、感光体ドラム１の回転方向Ｄ１の上流側に放電ワイヤ３１３と隣接するように配置される放電ワイヤ３１４（第２帯電部材）と、除電ランプ３２と、除電ランプ３２の照射光の一部の光を通す開口３３１が設けられ他の光を遮る遮光部材３３と、を備え、遮光部材３３は、少なくとも放電ワイヤ３１４による帯電中は、感光体ドラム１の周面における放電ワイヤ３１３が対面する第１箇所３１３ａと放電ワイヤ３１４が対面する第２箇所３１４ａとの間で、且つ第１箇所及び第２箇所を避けた照射領域Ａｒ１へと、開口３３１を通った前記一部の光が照射されるように構成されていることを特徴とする。【選択図】図４

Description

本発明は、帯電装置、作像ユニット、及び画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置には、感光体ドラムの周面を露光前に均一に帯電させるための帯電装置が搭載されている。帯電後の周面が、画像データに基づいて変調された露光光によって露光されることで静電潜像が周面に形成され、その後、トナーで現像される。

ここで、上記のような画像形成装置において画像形成を繰り返す際、先に形成された画像が、次に形成された画像に残像として浮き出るゴースト現象が生じることが知られている（例えば、特許文献１参照）。感光体ドラムの周面に形成される静電潜像は、用紙等へのトナー像の転写後に、除電ランプの照射等により除かれる。除電ランプによる除電は、基本的に、感光体ドラムの周面における帯電極性の電荷を除くことで行われる。このとき、トナー像の転写の際に感光体ドラムの周面に掛かる逆極性の転写バイアスの影響により、静電潜像の極性が反転することがある。このように極性が反転した静電潜像は、そのままでは除電ランプで除電できずに、感光体ドラムの周面に残ってしまう。このように除電後に残留した静電潜像が、上記のゴースト現象の原因の１つとなっている。

そこで、除電ランプによる除電の前に、感光体ドラムの周面を、露光前の帯電極性と同極性に帯電させるという技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この技術では、上記のように反転した静電潜像の極性が、除電前の帯電により元に戻される。これにより、除電ランプによる除電で静電潜像を除き、次の画像形成に臨むことができる。

ここで、上述した除電ランプによって除電を行う際には、感光体ドラムの周面に電流が流れることとなるが、この電流が大き過ぎると感光体ドラムを劣化させる恐れがある。

そこで、本発明は、感光体ドラムの劣化を抑えつつゴースト現象を抑制することができる帯電装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、電子写真方式の画像形成装置に搭載され、該画像形成装置における感光体ドラムの周面を帯電させる帯電装置において、前記感光体ドラムの前記周面に対面して配置され、該周面を所定の帯電極性に帯電させる第１帯電部材と、前記感光体ドラムの回転方向の上流側に前記第１帯電部材と隣接するように前記周面に対面して配置され、該周面を前記帯電極性に帯電させる第２帯電部材と、前記第１帯電部材及び前記第２帯電部材よりも前記周面から遠くに配置され、前記感光体ドラムの前記周面に光を照射することで、該周面を除電する除電ランプと、前記第１帯電部材及び前記第２帯電部材と、前記除電ランプと、の間に位置するとともに、前記除電ランプの照射光の一部の光を通す開口が設けられ他の光を遮る遮光部材と、を備え、前記遮光部材は、少なくとも前記第２帯電部材による帯電中は、前記周面において前記第１帯電部材が対面する第１箇所と前記第２帯電部材が対面する第２箇所との間で、且つ前記第１箇所と前記第２箇所とを避けた照射領域へと、前記開口を通った前記一部の光が照射されるように構成されていることを特徴とする帯電装置となっている。

請求項１に記載の発明によれば、感光体ドラムの劣化を抑えつつゴースト現象を抑制することができる。

本発明を適用した画像形成装置の一実施形態としての電子写真方式のプリンタを示す概略構成図である。 図１に示されているプリンタの制御系の構成を示すブロック図である。 階調パターンを構成する各トナーパッチ形成時の現像ポテンシャルとトナー付着量との関係をＸ−Ｙ平面上にプロットしたグラフである。 図１に示されている本発明の第１実施形態にかかる帯電装置を、トナー像形成部の各構成要素とともに拡大して示した図である。 図４に示されている遮光部材を図中の矢印Ｖ１方向から見た平面図である。 露光光量と、感光体ドラムの周面の電位との関係を表すグラフである。 露光部分の電位が低めに制御される場合の画像形成プロセスにおける感光体ドラムの周面の電位の変化を模式的に示す図である。 極性が反転した電位が残ったまま画像形成が行われるときのゴースト現象の発生過程の一例を模式的に示す図である。 図８に示されている画像形成によって形成され、ゴースト現象が発生した画像の一例を模式的に示す図である。 露光部分の電位が高めに制御される場合の画像形成プロセスにおける感光体ドラムの周面の電位の変化を模式的に示す図である。 図４に示されている帯電装置において最上流の放電ワイヤによる帯電が、帯電前表面電位センサでの検出結果に基づいて制御される様子を模式的に示す図である。 本発明の第２実施形態にかかる帯電装置を示す図である。 図１２に示されている遮光部材を、図中の矢印Ｖ１方向から見た平面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。まず、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本発明を適用した画像形成装置の一実施形態としての電子写真方式のプリンタを示す概略構成図である。図１に示されているプリンタ１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（以下、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと記す）のトナー像を生成するための４つのトナー像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋを備えている。これらは、画像形成物質として、互いに異なる色のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。これら４つのトナー像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋそれぞれが、本発明にいう作像ユニットの一例に相当する。

Ｙ色トナー像を生成するためのトナー像形成部６Ｙを例に挙げ、その構成について説明する。トナー像形成部６Ｙは、感光体ドラム１Ｙ、ドラムクリーニング装置２Ｙ、帯電装置３０Ｙ、露光後表面電位センサ４Ｙ、現像装置５Ｙ、露光装置７Ｙを備えている。感光体ドラム１Ｙは、所定の駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動される。ドラムクリーニング装置２Ｙは、この感光体ドラム１Ｙの周面から残留トナー等の付着物を除去する装置であり、帯電装置３０Ｙは、トナー像形成部６Ｙに搭載され、露光前に感光体ドラム１Ｙの周面を均一に帯電させる装置である。また、露光後表面電位センサ４Ｙは、露光後の感光体ドラム１Ｙの周面の表面電位を検出するセンサであり、現像装置５Ｙは、感光体ドラム１Ｙの周面に形成された静電潜像をＹ色トナーで現像する装置である。そして、露光装置７Ｙは、帯電後の感光体ドラム１Ｙの周面を、画像データに基づいて変調されたレーザ光で露光走査し、その周面に静電潜像を形成する装置である。

トナー像形成部６Ｙにおけるトナー像形成動作について説明する。まず、回転中の感光体ドラム１Ｙの周面が帯電装置３０Ｙによって均一に帯電せしめられる。続いて、その周面が、露光装置７Ｙによって露光走査されてＹ色用の静電潜像が形成される。このＹ色の静電潜像が、Ｙ色トナーを用いる現像装置５Ｙによって現像されてＹ色トナー像が形成される。このＹ色トナー像が、後述の中間転写ユニット１５における中間転写ベルト８上に転写される。この後、ドラムクリーニング装置２Ｙが、中間転写工程を経た後の感光体ドラム１Ｙの周面に残留したトナーを除去する。さらに、帯電装置３０Ｙにおいて、感光体ドラム１Ｙの周面における残留電荷が除電されて初期化された後、再度、その周面が均一に帯電せしめられ、次の画像形成に備えられる。

他のトナー像形成部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋにおいても、同様にして感光体ドラム１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上にＭ，Ｃ，Ｋ各色のトナー像が形成される。

各色のトナー像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの図中下方には、中間転写体たる中間転写ベルト８を張架しながら無端移動せしめる中間転写ユニット１５が配設されている。この中間転写ユニット１５は、中間転写ベルト８の他、４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ、ベルトクリーニング装置１０、２次転写バックアップローラ１２を備えている。

中間転写ベルト８は、図中時計回りに無端移動せしめられる。１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋは、このように無端移動せしめられる中間転写ベルト８を感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋとの間に挟み込んでそれぞれ１次転写ニップを形成している。これらは中間転写ベルト８の裏面（ループ内周面）にトナーとは逆極性（例えばプラス）の転写バイアスを印加する方式のものである。１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋを除くローラは、全て電気的に接地されている。中間転写ベルト８には、その無端移動に伴ってＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップを順次通過していく過程で、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色のトナー像が重ね合わされて１次転写される。これにより、中間転写ベルト８上に４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。

２次転写バックアップローラ１２は、２次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。中間転写ベルト８上に形成された４色トナー像は、この２次転写ニップで転写紙Ｐに転写される。２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト８には、転写紙Ｐに転写されなかった転写残トナーが付着している。この転写残トナーが、ベルトクリーニング装置１０によってクリーニングされる。２次転写ニップにおいては、転写紙Ｐが互いに順方向に表面移動する中間転写ベルト８と２次転写ローラ１９との間に挟まれて搬送される。

プリンタ１００には、転写紙Ｐに転写された４色トナー像を定着させる定着装置２０が備えられており、２次転写ニップを通過した転写紙Ｐは、この定着装置２０に向けて送り出される。２次転写ニップから送り出された転写紙Ｐには、定着装置２０のローラ間を通過する際に熱と圧力とにより４色トナー像が定着される。

また、中間転写ベルト８の移動方向の最下流に位置するＫ色のトナー像形成部６Ｋと２次転写ニップ部の間には、中間転写ベルト８に対向して、濃度検出手段としての反射型フォトセンサ４０が配設されている。反射型フォトセンサ４０は、後述するプロセスコントロールの際に中間転写ベルト８上に形成される各色のトナーパッチのトナー付着量を検知し、制御部１５０に検知結果を出力する。

制御部１５０は、プリンタ１００における上述の各構成要素の動作を制御する。図２は、図１に示されているプリンタの制御系の構成を示すブロック図である。上述したトナー像形成部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ、中間転写ユニット１５、定着装置２０、反射型フォトセンサ４０は、制御部１５０に電気的に接続されており、この制御部１５０によって動作が制御される。制御部１５０は、例えば、ＣＰＵ１５０ａやＲＯＭ１５０ｂ、ＲＡＭ１５０ｃ、入出力インターフェース等を備えるマイクロコンピュータとして構成される。ＣＰＵ１５０ａがＲＡＭ１５０ｃをワークエリアとして利用してＲＯＭ１５０ｂに格納された制御プログラムを実行する。これにより、トナー像形成部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ、中間転写ユニット１５、定着装置２０、反射型フォトセンサ４０などの動作を制御する。

本実施形態のプリンタ１００では、制御部１５０による制御のもとでプロセスコントロールと呼ばれる処理が実行され、その中で、画像の濃度を調整する制御が実行される。プロセスコントロールは、例えば、プリンタ１００の主電源投入時や、所定時間経過した後の待機時、所定枚数以上の印刷を終了した後の待機時など、所定のタイミングで実行される。

プロセスコントロールでは、上記のタイミングが到来すると、まず、反射型フォトセンサ４０の校正が行われる。このセンサ校正では、中間転写ベルト８上にトナー像を作像しない状態で反射型フォトセンサ４０を作動させ、反射型フォトセンサ４０の発光光量を順次変化させながら、検知電圧が所定の値となる発光光量が求められる。この発光光量は、例えば制御部１５０のＲＡＭ１５０ｃなどに記憶され、その後の画像濃度調整の際に用いられる。

次に、トナー像形成部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋの感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋを回転させながら、これら感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋを帯電させる。このときの帯電は、通常のプリント時における一様な帯電（例えば−７００Ｖ）とは異なり、制御部１５０により、その電位を徐々に大きくしていくように制御される。そして、制御部１５０による制御のもとで、各色の階調パターンが感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上にそれぞれ形成される。各色の階調パターンは、濃度が異なる複数（例えば１０個）のトナーパッチからなる。なお、現像の際、制御部１５０は、それぞれの現像装置５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの現像ローラに印加される現像バイアスの値も徐々に高く（もしくは低く）していくように制御する。

続いて、中間転写ベルト８に各色の階調パターンが転写されると、中間転写ベルト８の無端移動に伴って反射型フォトセンサ４０との対向位置を通過する際、その光反射量が検知される。そして、各色の階調パターンそれぞれのトナーパッチ濃度に応じた電気信号が、反射型フォトセンサ４０から制御部１５０に出力される。制御部１５０は、反射型フォトセンサ４０から順次送られてくるこの出力信号に基づいて、各色の階調パターンそれぞれの複数のトナーパッチのトナー付着量を求めて、ＲＡＭ１５０ｃに格納していく。ここで、制御部１５０は、トナー付着量をＲＡＭ１５０ｃに格納すると同時に、各色の階調パターンの作像条件から現像ポテンシャルを推定し、階調パターンの情報もＲＡＭ１５０ｃに格納する。現像ポテンシャルとは、現像バイアスとパターン像電位（即ち、露光部分の電位）の差のことである。反射型フォトセンサ４０との対向位置を通過した各色の階調パターンは、上記ベルトクリーニング装置１０によってそれぞれクリーニングされる。

図３は、階調パターンを構成する各トナーパッチ形成時の現像ポテンシャルとトナー付着量との関係をＸ−Ｙ平面上にプロットしたグラフである。この図３に示されているグラフＧ１では、Ｘ軸に現像ポテンシャル（単位Ｖ）、Ｙ軸に単位面積当たりのトナー付着量（ｍｇ／ｃｍ²）を割り振っている。制御部１５０は、図３のようにプロットしたデータより直線区域を選択し、区間内のデータに対して最小自乗法を適用することにより直線近似を行って得られる直線方程式を各色について求める。そして、この直線方程式により、目標のトナー付着量が得られる現像ポテンシャルを計算し、この現像ポテンシャルを実現するように作像条件（露光光量、帯電バイアス、現像バイアスなど）を調整することによって、画像濃度の維持が図られる。

次に、図１に示されている帯電装置３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋについて詳細に説明する。図４は、図１に示されている本発明の第１実施形態にかかる帯電装置を、トナー像形成部の各構成要素とともに拡大して示した図である。尚、図４では、色の概念が捨象され、トナーの色を示す添え字Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが省略されている。以下、トナーの色については特に区別せずに説明を行う。

本実施形態における帯電装置３０は、装置本体３１と、除電ランプ３２と、遮光部材３３と、帯電前表面電位センサ３４と、光量調節部３５と、を備えている。帯電前表面電位センサ３４が、本発明にいう表面電位センサの一例に相当する。

装置本体３１は、グリッド電極３１１と、３本の放電ワイヤ３１２〜３１４を有するスコロトロン帯電器となっている。グリッド電極３１１は、感光体ドラム１の周面に対面して延在し、この周面の表面電位を制御する。３本の放電ワイヤ３１２〜３１４は、各々が感光体ドラム１の回転軸に沿って延び、感光体ドラム１の回転方向Ｄ１に互いに平行に配列されている。これら３本の放電ワイヤ３１２〜３１４は放電により感光体ドラム１の周面をマイナス極性で帯電させる。３本の放電ワイヤ３１２〜３１４のうち、回転方向Ｄ１の下流側の２本の放電ワイヤ３１２，３１３それぞれが、本発明にいう第１帯電部材の一例に相当する。また、回転方向Ｄ１の最上流側の放電ワイヤ３１４が、本発明にいう第２帯電部材の一例に相当する。

除電ランプ３２は、３本の放電ワイヤ３１２〜３１４よりも感光体ドラム１の周面から遠くに配置され、感光体ドラム１の周面に光を照射することで、その周面を除電する。本実施形態では、除電ランプ３２は、上記の最上流側の放電ワイヤ３１４と、その下流側の放電ワイヤ３１３との間から光を照射するように配置されている。

遮光部材３３は、３本の放電ワイヤ３１２〜３１４と、除電ランプ３２と、の間に位置するとともに、除電ランプ３２の照射光の一部の光を通す開口３３１が設けられ他の光を遮光する部材である。図５は、図４に示されている遮光部材を図中の矢印Ｖ１方向から見た平面図である。開口３３１は、この図５にも示されているように、平面視で最上流の放電ワイヤ３１４と、その下流側の放電ワイヤ３１３との間に設けられている。この遮光部材３３は、上記の最上流側の放電ワイヤ３１４による帯電中は、感光体ドラム１の周面における照射領域Ａｒ１（図４）へと、開口３３１を通った一部の光が照射されるように構成されている。照射領域Ａｒ１は、下流側の放電ワイヤ３１３が対面する直下の第１箇所３１３ａと、最上流の放電ワイヤ３１４が対面する直下の第２箇所３１４ａとの間で、且つ第１箇所３１３ａ及び第２箇所３１４ａとを避けた領域である。

帯電前表面電位センサ３４は、回転方向Ｄ１について最下流の放電ワイヤ３１２よりも下流側かつ最上流の放電ワイヤ３１４よりも上流側で、感光体ドラム１の周面の電位を検出する。具体的には、最上流の放電ワイヤ３１４とドラムクリーニング装置２との間に配置され、一次転写後の感光体ドラム１の周面の電位を検出する。検出結果は、図１や図２に示されている制御部１５０に送られる。この検出結果に基づいた制御部１５０の制御の下で、最上流の放電ワイヤ３１４による帯電が制御される。

また、光量調節部３５は、帯電前表面電位センサ３４で検出された電位の大きさに応じて除電ランプ３２の光量を調節する。この光量調節部３５による光量調節も、帯電前表面電位センサ３４から検出結果を受け取る制御部１５０の制御の下で行われる。

尚、帯電装置３０における装置本体３１の近傍には、装置本体３１で発生したオゾンを含む空気をダクトに導き、オゾンフィルターを通すことで、害のないレベルにまでオゾン濃度を下げる機構（オゾン処理機構）が配置される。また、帯電装置３０は、グリッド電極３１１と３本の放電ワイヤ３１２〜３１４とを自動で定期的に清掃する帯電器清掃機構を具備している。

帯電装置３０では、一次転写後の感光体ドラム１の周面を最上流の放電ワイヤ３１４により一旦マイナス極性で帯電させて除電ランプ３２で除電し、その後、下流側の２本の放電ワイヤ３１２，３１３により再度マイナス極性で帯電させるようになっている。この構成は、先に形成した画像が、後に形成する画像に映り込んでしまうゴースト現象の発生を抑えるためのものである。

以下、ゴースト現象について説明する。

現像装置５内の現像剤（２成分現像の場合はトナーや磁性キャリア等からなる現像剤、１成分現像の場合はトナー）の帯電量と、感光体ドラム１の感度は、環境温度や環境湿度に応じて変化する。この変化は、上述したプロセスコントロールで設定される現像ポテンシャルに反映されるが、この現像ポテンシャルの増減によってゴースト現象が発生したり、あるいは発生しなかったりする。

まず、環境温度や環境湿度により、現像剤の帯電量や感光体ドラム１の感度が変化した場合に、感光体ドラム１の周面における帯電電位と、露光部分（即ち、露光によって形成された静電潜像）の電位がどのように変化するか説明する。

図６は、露光光量と、感光体ドラムの周面の電位との関係を表すグラフである。図６（Ａ）には、感光体ドラム１の感度が高く、残留電位ＶＨ１が低い状況の特性を表すグラフＧ２が示されている。また、図６（Ｂ）には、感光体ドラム１の感度が低く、残留電位ＶＬ１が高い状況の特性を表すグラフＧ３が示されている。各グラフＧ２，Ｇ３では、Ｘ軸に露光光量が、Ｙ軸に感光体ドラム１の周面の電位が割り振られている。尚、Ｙ軸の電位は、その単位が（−Ｖ）で示されており、電位が高いとは、絶対値が大きいことを意味する。

一般的に、感光体ドラム１の感度は環境温度と相関があり、環境温度が高いときは感度が高く、図６（Ａ）に示されている特性を有するようになる。逆に、環境温度が低いときは感度が低く、図６（Ｂ）に示されている特性を有するようになる。

図６（Ａ）のグラフＧ２には、高温環境下で、プロセスコントロールによって帯電バイアスが高めに設定され、その結果、感光体ドラム１の周面の帯電電位が高めに制御されたときの特性曲線Ｌ２−ａが記載されている。また、グラフＧ２には、帯電バイアスが低めに設定され、その結果、感光体ドラム１の周面の帯電電位が低めに制御されたときの特性曲線Ｌ２−ｂも記載されている。同様に、図６（Ｂ）のグラフＧ３には、低温環境下で帯電電位が高めに制御されたときの特性曲線Ｌ３−ａと、帯電電位が低めに制御されたときの特性曲線Ｌ３−ｂが記載されている。グラフＧ２における高温環境下の特性曲線Ｌ２−ａ，Ｌ２−ａと、グラフＧ３における低温環境下の特性曲線Ｌ３−ａ，Ｌ３−ａとの比較から、同じ露光光量に対して、高温環境下の方が露光部分の電位が高めになることが分かる。

グラフＧ２における「ＶＨ２−ａ」及びグラフＧ３における「ＶＬ２−ａ」は、各温度環境において高めに制御された帯電電位を示している。グラフＧ２における「ＶＨ２−ｂ」及びグラフＧ３における「ＶＬ２−ｂ」は、各温度環境において低めに制御された帯電電位を示している。また、グラフＧ２における「ＶＨ３−ａ」及びグラフＧ３における「ＶＬ３−ａ」は、各温度環境において帯電電位が高めに制御されとき、プロセスコントロールで最適化された露光光量に対応する露光部分（静電潜像）の電位を示している。ここでいう最適化された露光光量とは、ハーフトーン濃度と線幅を所定の値に保つための最適な露光光量である。また、グラフＧ２における「ＶＨ３−ｂ」及びグラフＧ３における「ＶＬ３−ｂ」は、各温度環境において帯電電位が低めに制御されときの最適化された露光光量に対応する露光部分（静電潜像）の電位を示している。

現像装置５における現像剤の帯電量は環境湿度（絶対湿度）と相関があり、一般的に、高湿環境では、現像剤の帯電量は低くなる。このときには、図３に示されている現像ポテンシャルとトナー付着量との直線関係に対して、トナー付着量の傾きが立つようになる。その結果、所望の画像濃度を出すためにプロセスコントロールで算出される現像ポテンシャルは小さくなる。逆に、低湿環境では、現像剤の帯電量は高くなる。このときには、図３に示されている直線関係に対して、トナー付着量の傾きが寝るようになり、その結果、所望の画像濃度を出すために算出される現像ポテンシャルは大きくなる。

そして、感光体ドラム１の感度に上記のような影響を与える環境温度と、現像剤の帯電量に上記のような影響を与える環境湿度の以下の４通りの組合せの下、プロセスコントロールにより、帯電電位と露光部分の電位が次のように制御される。

（１）高温高湿環境の場合
この場合、感光体ドラム１の感度→高、現像剤の帯電量→低となり、その結果、帯電電位がグラフＧ２における「ＶＨ２−ｂ」が示すように低めに制御されることとなり、感光体ドラム１は、グラフＧ２の特性曲線Ｌ２−ｂが示す特性を有するようになる。その結果、露光部分の電位は、グラフＧ２における「ＶＨ３−ｂ」が示すように低めに制御されることとなる。

（２）高温低湿環境の場合
この場合、感光体ドラム１の感度→高、現像剤の帯電量→高となり、その結果、帯電電位がグラフＧ２における「ＶＨ２−ａ」が示すように高めに制御されることとなり、感光体ドラム１は、グラフＧ２の特性曲線Ｌ２−ａが示す特性を有するようになる。その結果、露光部分の電位は、グラフＧ２における「ＶＨ３−ａ」が示すように高めに制御されることとなる。

（３）低温高湿環境の場合
この場合、感光体ドラムの感度→低、現像剤の帯電量→低となり、その結果、帯電電位がグラフＧ３における「ＶＬ２−ｂ」が示すように低めに制御されることとなり、感光体ドラム１は、グラフＧ３の特性曲線Ｌ３−ｂが示す特性を有するようになる。その結果、露光部分の電位は、グラフＧ３における「ＶＬ３−ｂ」が示すように低めに制御されることとなる。

（４）低温低湿環境の場合
この場合、感光体ドラムの感度→低、現像剤の帯電量→高となり、その結果、帯電電位がグラフＧ３における「ＶＬ２−ａ」が示すように高めに制御されることとなり、感光体ドラム１は、グラフＧ３の特性曲線Ｌ３−ａが示す特性を有するようになる。その結果、露光部分の電位は、グラフＧ３における「ＶＬ３−ａ」が示すように、高めに制御されることとなる。

以上から、上述した４通りの環境下における露光部分の電位ＶＨ３−ａ，ＶＨ３−ｂ，ＶＬ３−ａ，ＶＬ３−ｂのうち、最も低いのは、高温高湿環境の場合における露光部分の電位ＶＨ３−ｂである。即ち、高温高湿環境の場合に、露光部分の電位が最も低めに制御され易いということになる。

このように露光部分の電位が低めに制御される場合、露光による静電潜像の形成、トナーによる現像、及び一次転写を経る一連の画像形成プロセスにおいて、感光体ドラム１の周面の電位は、次のように変化する。

図７は、露光部分の電位が低めに制御される場合の画像形成プロセスにおける感光体ドラムの周面の電位の変化を模式的に示す図である。図７（Ａ）には、静電潜像の形成時における感光体ドラム１の周面における電位分布が示されている。図７（Ｂ）には、現像時における感光体ドラム１の周面における電位分布が示されている。図７（Ｃ）には、一次転写時における感光体ドラム１の周面における電位分布が示されている。

ここでの例では、静電潜像の形成時には、図７（Ａ）に示されているように、−５５０Ｖの帯電電位Ｖ２で感光体ドラム１の周面が均一に帯電された後にレーザ光によって露光走査を受ける。そして、露光部分の電位Ｖ３は−１００Ｖとなっている。そして、現像時には、図７（Ｂ）に示されているように、−３５０Ｖの現像バイアスＶ４と、露光部分の電位Ｖ３の電位差（即ち、現像ポテンシャル）に応じて、トナーが感光体ドラム１の周面に付着する。

次に、一次転写時には、１次転写バイアスローラ９により、中間転写ベルト８の裏面にトナーの帯電極性（即ち、感光体ドラム１の帯電極性）とは逆極性（プラス）の転写バイアスが印加される。その結果、一次転写時には、中間転写ベルト８越しにこの転写バイアスが掛けられる。その結果、トナー像が中間転写ベルト８上に転写された後の、感光体ドラム１の周面の電位は、図７（Ｃ）に示されているように、全体的にプラス方向に遷移する。

この場合、高温高湿環境下で帯電電位Ｖ２と露光部分の電位Ｖ３がともに低めに制御されていると、遷移後の露光部分の電位Ｖ３’が、０Ｖを越えて極性が反転しプラス電位（図７では＋３０Ｖ）となることがある。上述した除電ランプ３２による除電は、基本的に、感光体ドラム１の周面における帯電極性（ここではマイナス極性）の電荷を除くことで行われる。このため、遷移後の露光部分の電位Ｖ３’の極性が反転したままだと、除電ランプ３２で除電できずに、感光体ドラムの周面に残ってしまう。このように、極性が反転した電位が残ったまま次の画像形成が行われると、以下に説明するようにゴースト現象が発生する。

図８は、極性が反転した電位が残ったまま画像形成が行われるときのゴースト現象の発生過程の一例を模式的に示す図である。図８（Ａ）には、このような画像形成の際における帯電時の感光体ドラム１の周面の電位分布が示されている。図８（Ｂ）には、このような帯電の後に、ハーフトーン画像を形成するための露光が行われたときの感光体ドラム１の周面の電位分布が示されている。そして、図８（Ｃ）には、露光後に現像が行われたときのトナーの付着状況が示されている。また、図９は、図８に示されている画像形成によって形成され、ゴースト現象が発生した画像の一例を模式的に示す図である。

極性が反転した前回の露光部分の電位が残ったまま、−５５０Ｖの帯電電位Ｖ２で感光体ドラム１の周面が帯電されると、図８（Ａ）に示されているように、電位分布は均一にはならず、前回の露光部分については、その電位がプラス寄りとなる。その後、ハーフトーン画像を形成するための露光が行われると、図８（Ｂ）に示されているように、その電位分布は、前回の露光部分に相当する箇所で、今回の露光部分の電位Ｖ５からプラス側に突出した分布となる。

この後に、−３５０Ｖの現像バイアスＶ４で現像が行われると、図８（Ｃ）に示されているように、前回の露光部分に相当する箇所では他の箇所に比べて現像ポテンシャルが大きくなる。その結果、前回の露光部分に相当する箇所には、他の箇所よりもトナーが多く付着することとなり、図９に示されているように、現像後のハーフトーン画像Ｉｍ２に、前回の画像Ｉｍ１が残像として浮き出るゴースト現象が発生することとなる。

そこで、図４に示されている本実施形態の帯電装置３０では、最上流の放電ワイヤ３１４が、一次転写後の感光体ドラム１の周面を、除電ランプ３２での除電の前に、露光前の帯電極性であるマイナス極性に帯電させるようになっている。これにより、一次転写の際に上記のように露光部分（即ち、静電潜像）の極性がプラス極性に反転していたとしても、除電前の帯電により元のマイナス極性に戻される。これにより、除電ランプ３２による除電で静電潜像を除き、次の画像形成に臨むことができる。

ここで、低温低湿環境下のように露光部分の電位が高めに制御されるときには、以下に説明するように、除電前の帯電を行わなくてもゴースト現象が発生しない場合がある。

図１０は、露光部分の電位が高めに制御される場合の画像形成プロセスにおける感光体ドラムの周面の電位の変化を模式的に示す図である。図１０（Ａ）には、静電潜像の形成時における感光体ドラム１の周面における電位分布が示されている。図１０（Ｂ）には、現像時における感光体ドラム１の周面における電位分布が示されている。図１０（Ｃ）には、一次転写時における感光体ドラム１の周面における電位分布が示されている。

ここでの例では、静電潜像の形成時には、図１０（Ａ）に示されているように、−７５０Ｖの帯電電位Ｖ２で感光体ドラム１の周面が均一に帯電された後にレーザ光によって露光走査を受ける。そして、露光部分の電位Ｖ３は−１５０Ｖとなっている。そして、現像時には、図１０（Ｂ）に示されているように、−５５０Ｖの現像バイアスＶ４と、露光部分の電位Ｖ３の電位差（即ち、現像ポテンシャル）に応じて、トナーが感光体ドラム１の周面に付着する。

次に、一次転写時には、上述したように感光体ドラム１の周面の電位が全体的にプラス方向に遷移する。このとき、低温低湿環境下で帯電電位Ｖ２と露光部分の電位Ｖ３がともに高めに制御されていると、遷移後の露光部分の電位Ｖ３’がマイナス電位（図１０では−３０Ｖ）のままとなることがある。この場合には、除電前にマイナス極性に帯電させなくても、除電ランプ３２によって静電潜像を除去して、感光体ドラム１の周面の電位を一様に均すことができる。

そこで、本実施形態の帯電装置３０では、上記の帯電前表面電位センサ３４により、一次転写後の感光体ドラム１の周面の電位が検出され、その検出結果に基づいて、制御部１５０の制御の下で最上流の放電ワイヤ３１４による帯電が制御されるようになっている。

図１１は、図４に示されている帯電装置において最上流の放電ワイヤによる帯電が、帯電前表面電位センサでの検出結果に基づいて制御される様子を模式的に示す図である。図１１（Ａ）には、最上流の放電ワイヤ３１４による帯電がどのような場合に行われるが模式的に示されている。そして、図１１（Ｂ）には、最上流の放電ワイヤ３１４による帯電がどのような場合に行われないかが模式的に示されている。

図１１（Ａ）に示されているように、本実施形態では、帯電前表面電位センサ３４が、一次転写後の感光体ドラム１の周面に、上述したゴースト現象の原因の１つとなるプラス極性の電位Ｖ６を検出した場合に、最上流の放電ワイヤ３１４による帯電が行われる。一次転写後の感光体ドラム１の周面にプラス極性の電位Ｖ６が検出されるという条件が、本発明にいう帯電条件の一例に相当する。他方、図１１（Ｂ）に示されているように、帯電前表面電位センサ３４において、一次転写後の感光体ドラム１の周面にマイナス極性の電位Ｖ７が検出され、ゴースト現象の懸念が無い場合には、最上流の放電ワイヤ３１４による帯電は行われない。

ここで、上述した除電ランプ３２によって除電を行う際には、感光体ドラム１の周面に電流が流れることとなる。このとき、３本の放電ワイヤ３１２〜３１４によって、感光体ドラム１にマイナスの帯電を行う場合、放電ワイヤ３１２〜３１４の直下に除電ランプ３２の光を照射してしまうと、その直下の部分では除電と帯電が同時に行われる。すると、感光体ドラム１の周面に上記のように流れる電流が大きくなり過ぎ、感光体ドラム１を劣化させてしまう恐れがある。このため、本実施形態では、放電ワイヤ３１２〜３１４と除電ランプ３２との間に位置するように遮光部材３３が設けられている。

この遮光部材３３には、上述したように除電ランプ３２の照射光のうちの一部の光を通す開口３３１が設けられ、他の光を遮光するようになっている。本実施形態では、この遮光部材３３は、感光体ドラム１の周面における上記の第１箇所３１３ａと第２箇所３１４ａとの間で、且つ両者を避けた照射領域Ａｒ１へと光が照射されるように所定のフレームに固定されている。

この遮光部材３３により、除電ランプ３２の照射光のうち、放電ワイヤ３１２〜３１４の直下へと向かう光が常に遮光される。その結果、感光体ドラム１の劣化を招くような、除電時の電流の増大が抑えられる。このように本実施形態の帯電装置３０によれば、感光体ドラム１の劣化を抑えつつゴースト現象を抑制することができる。

また、本実施形態では、制御部１５０の制御の下、上記の帯電前表面電位センサ３４で検出された電位の大きさに応じて、除電ランプ３２の光量を調節する光量調節部３５が設けられている。光量調節部３５は、具体的には、検出された電位の絶対値が小さい場合は除電ランプ３２の光量を小さく設定する。逆に電位の絶対値が大きい場合は光量を大きく設定する。これにより、感光体ドラム１の光疲労を抑えることができ、その結果、感光体ドラム１の劣化を一層抑えつつゴースト現象を抑制することができる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態は、帯電装置において遮光部材が移動可能となっている点が、上述した第１実施形態とは異なっている。以下、この第１実施形態との相違点に注目して第２実施形態の説明を行い、画像形成装置やトナー像形成部の概略構成等といった共通点については説明を割愛する。

図１２は、本発明の第２実施形態にかかる帯電装置を示す図である。この図１２に示されている帯電装置５０には、開口５１１が設けられた遮光部材５１を、第１位置と第２位置との間でスライド移動させる遮光部材移動部５２が設けられている。図１２（Ａ）には、第１位置に位置する遮光部材５１が示されており、図１２（Ｂ）には、第２位置へとスライド移動方向Ｄ２に動かされた遮光部材５１が示されている。また、図１３は、図１２に示されている遮光部材を、図中の矢印Ｖ１方向から見た平面図である。図１３（Ａ）には、第１位置に位置する遮光部材５１が示されており、図１３（Ｂ）には、第２位置に位置する遮光部材５１が示されている。

図１２（Ａ）及び図１３（Ａ）に示されているように、第１位置は、除電ランプ３２の照射光の一部の光を、第１照射領域Ａｒ２−１へと開口５１１が通す位置である。第１照射領域Ａｒ２−１は、感光体ドラム１の周面において下流側の放電ワイヤ３１３が対面する直下の第１箇所３１３ａと、最上流の放電ワイヤ３１４が対面する直下の第２箇所３１４ａとの間で、且つ第１箇所３１３ａと第２箇所３１４ａを避けた領域である。

また、図１２（Ｂ）及び図１３（Ｂ）に示されているように、第２位置は、除電ランプ３２の照射光の一部の光を、第２照射領域Ａｒ２−２へと開口５１１が通す位置である。第２照射領域Ａｒ２−２は、感光体ドラム１の回転方向Ｄ１について第１照射領域Ａｒ２−１よりも上流側で最上流の放電ワイヤ３１４の直下の第２箇所３１４ａを含む領域である。この第２照射領域Ａｒ２−２へは、図１２（Ｂ）に示されているように、除電ランプ３２の照射光の一部の光が斜めに開口５１１を通って向かう。このため、第２照射領域Ａｒ２−２は、第１照射領域Ａｒ２−１に比べて回転方向Ｄ１に拡がった、面積の広い領域となっている。

この第２実施形態の帯電装置５０でも、第１実施形態の帯電装置３０と同様に、帯電前表面電位センサ３４において、一次転写後の感光体ドラム１の周面にプラス極性の電位Ｖ６が検出された場合に、最上流の放電ワイヤ３１４による帯電が行われる。また、マイナス極性の電位Ｖ７が検出された場合には、最上流の放電ワイヤ３１４による帯電は行われない。

遮光部材移動部５２は、３本の放電ワイヤ３１２〜３１４の全てが帯電を行う時には遮光部材５１を上記の第１位置に位置させ、下流側２本の放電ワイヤ３１２，３１３のみが帯電を行う時には遮光部材５１を第２位置に位置させる。具体的には、帯電前表面電位センサ３４においてプラス極性の電位Ｖ６が検出された場合に、制御部１５０の制御の下、遮光部材移動部５２は遮光部材５１を第１位置に位置させる。また、帯電前表面電位センサ３４においてマイナス極性の電位Ｖ７が検出された場合に、制御部１５０の制御の下、遮光部材移動部５２は遮光部材５１を第２位置に位置させる。

以上に説明した第２実施形態の帯電装置５０によれば、最上流の放電ワイヤ３１４が放電しないときには除電ランプ３２の照射光のうちの一部の光が、最上流の放電ワイヤ３１４の直下を含む上記の第２照射領域Ａｒ２−２に照射される。この第２照射領域Ａｒ２−２は、第１照射領域Ａｒ−１よりも下流側の放電ワイヤ３１３の直下の第１箇所３１３ａから離れているので、この下流側の放電ワイヤ３１３の直下への迷光の進入が一層抑制される。このように、第２実施形態の帯電装置５０によれば、感光体ドラム１の光疲労を一層抑えることができ、その結果、感光体ドラム１の劣化を一層抑えつつゴースト現象を抑制することができる。

また、上述したように第２照射領域Ａｒ２−２は第１照射領域Ａｒ−１よりも面積の広い領域となっている。このため、最上流の放電ワイヤ３１４が放電しないときには除電を広範囲に亘って行うことができ、除電効率の向上が図られている。

また、第２実施形態の帯電装置５０によれば、最上流の放電ワイヤ３１４が、帯電前表面電位センサ３４において、帯電極性と逆極性となるプラス極性の電位が検出されたときにのみ帯電を行うこととなっている。延いては、帯電前表面電位センサ３４においてプラス極性の電位が検出されたときにのみ、遮光部材移動部５２は遮光部材５１を第１位置に位置させる。これにより、除電ランプ３２の照射光のうちの一部の光が、上記の第２照射領域Ａｒ２−２よりも下流側の放電ワイヤ３１３の直下の第１箇所３１３ａに近い第１照射領域Ａ２−１に照射されるタイミングが一層限定されることとなる。これにより、感光体ドラム１の光疲労を更に抑えることができ、その結果、感光体ドラム１の劣化を更に抑えつつゴースト現象を抑制することができる。

尚、前述した２つの実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の帯電装置、作像ユニット、及び画像形成装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

例えば、前述した２つの実施形態では、本発明にいう画像形成装置の一例として、カラーのプリンタ１００が例示されている。しかしながら、本発明にいう画像形成装置はこれに限るものではなく、モノクロのプリンタであってもよい。また、本発明にいう画像形成装置はプリンタに限るものでもなく、電子写真方式で画像形成を行うものであれば、複写機やファクシミリ等であってもよい。

また、前述した２つの実施形態では、本発明にいう第１帯電部材の一例として２本の放電ワイヤ３１２，３１３が例示され、本発明にいう第２帯電部材の一例として１本の放電ワイヤ３１４が例示されている。しかしながら、本発明にいう第１帯電部材及び第２帯電部材はこれに限るものではない。本発明にいう第１帯電部材及び第２帯電部材は、第２帯電部材が感光体ドラムの回転方向の上流側に第１帯電部材と隣接するように配置されていれば、その具体的な構成や数を問うものではない。

１，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ 感光体ドラム
６，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ トナー像形成部（作像ユニットの一例）
５，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ 現像装置
１５ 中間転写ユニット（転写装置の一例の一部）
１９ ２次転写ローラ（転写装置の一例の一部）
２０ 定着装置
３０，３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ，５０ 帯電装置
３１ 装置本体
３２ 除電ランプ
３３，５１ 遮光部材
３４ 帯電前表面電位センサ
３５ 光量調節部
５２ 遮光部材移動部
３１２，３１３ 放電ワイヤ（第１帯電部材の一例）
３１３ａ 第１箇所
３１４ 放電ワイヤ（第２帯電部材の一例）
３１４ａ 第２箇所
３３１，５１１ 開口

特開平１１−１３３８２５号公報 特開昭６０−２５７４８０号公報

Claims (6)

1. 電子写真方式の画像形成装置に搭載され、該画像形成装置における感光体ドラムの周面を帯電させる帯電装置において、
   前記感光体ドラムの前記周面に対面して配置され、該周面を所定の帯電極性に帯電させる第１帯電部材と、
   前記感光体ドラムの回転方向の上流側に前記第１帯電部材と隣接するように前記周面に対面して配置され、該周面を前記帯電極性に帯電させる第２帯電部材と、
   前記第１帯電部材及び前記第２帯電部材よりも前記周面から遠くに配置され、前記感光体ドラムの前記周面に光を照射することで、該周面を除電する除電ランプと、
   前記第１帯電部材及び前記第２帯電部材と、前記除電ランプと、の間に位置するとともに、前記除電ランプの照射光の一部の光を通す開口が設けられ他の光を遮る遮光部材と、を備え、
   前記遮光部材は、少なくとも前記第２帯電部材による帯電中は、前記周面において前記第１帯電部材が対面する第１箇所と前記第２帯電部材が対面する第２箇所との間で、且つ前記第１箇所と前記第２箇所とを避けた照射領域へと、前記開口を通った前記一部の光が照射されるように構成されていることを特徴とする帯電装置。
2. 前記第２帯電部材が、所定の帯電条件が満たされたときにのみ帯電を行うものであり、
   前記遮光部材を、前記照射領域へと前記一部の光を前記開口が通す第１位置と、前記回転方向について前記照射領域よりも上流側で前記第２箇所を含む第２照射領域へと前記一部の光を前記開口が通す第２位置と、の間で移動させる遮光部材移動部を備え、
   前記遮光部材移動部は、前記第１帯電部材及び前記第２帯電部材が帯電を行う時には前記遮光部材を前記第１位置に位置させ、前記第１帯電部材のみが帯電を行う時には前記遮光部材を前記第２位置に位置させることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
3. 前記回転方向について前記第１帯電部材よりも下流側かつ前記第２帯電部材よりも上流側で、前記感光体ドラムの前記周面の電位を検出する表面電位センサを備え、
   前記第２帯電部材が、前記表面電位センサにおいて、前記帯電極性と逆極性の電位が検出されたときにのみ帯電を行うことを特徴とする請求項２に記載の帯電装置。
4. 前記回転方向について前記第１帯電部材よりも下流側かつ前記第２帯電部材よりも上流側で、前記感光体ドラムの前記周面の電位を検出する表面電位センサと、
   前記表面電位センサで検出された電位の大きさに応じて前記除電ランプの光量を調節する光量調節部と、を備えたことを特徴とする請求項１〜３のうち何れか一項に記載の帯電装置。
5. 電子写真方式の画像形成装置に搭載され、感光体ドラムと、該感光体ドラムの周面を帯電させる帯電装置と、帯電後の前記周面に露光により形成される静電潜像をトナーで現像する現像装置と、を備えた作像ユニットにおいて、
   前記帯電装置が、請求項１〜４のうち何れか一項に記載の帯電装置であることを特徴とする作像ユニット。
6. 電子写真方式の画像形成装置であって、
   感光体ドラムと、該感光体ドラムの周面を帯電させる帯電装置と、帯電後の前記周面に露光により形成される静電潜像をトナーで現像する現像装置と、現像後のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、転写後の前記トナー像を前記記録媒体に定着する定着装置と、を備え、
   前記帯電装置が、請求項１〜４のうち何れか一項に記載の帯電装置であることを特徴とする画像形成装置。

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