JP3604846B2

JP3604846B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP3604846B2
Application number: JP34007496A
Authority: JP
Inventors: 雅博井上; 要一木村; 善邦伊藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-12-19
Filing date: 1996-12-19
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2016-12-19
Also published as: JPH10186877A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真プロセスを利用した複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真プロセスを利用した従来の画像形成装置では、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、単に感光体という）を帯電処理する手段としてコロナ帯電器が多用されていた。これは、コロナ帯電器を感光体に非接触に対向配置し、コロナ帯電器で発生する放電コロナに感光体表面をさらすことで、感光体表面を所定の極性、電位に帯電させるものである。
【０００３】
また、近年、コロナ帯電器よりも低オゾン、低電力等の利点を有することから、接触帯電装置（直接帯電装置）が実用化されている。これは、電圧を印加した帯電部材を感光体に当接させて感光体表面を所定の極性、電位に帯電させるものである。この帯電部材として磁気ブラシを用いる接触帯電装置は、帯電、接触の安全性等の点から好ましく用いられている。この磁気ブラシ方式の接触帯電装置では、導電性の磁性粒子を直接マグネット、あるいはマグネットを内包するスリーブ上に磁気ブラシとして磁気的に拘束保持させ、この磁気ブラシを感光体表面に停止あるいは回転させながら接触させ、これに電圧を印加することによって感光体の帯電が開始される。なお、導電性の繊維をブラシ状にしたもの（ファーブラシ）や導電性ゴムをロール状にした導電ゴムロールも、接触帯電部材として用いることができる。
【０００４】
また、接触帯電において、感光体に電荷注入層を設け、この感光体に電圧を印加した帯電部材を当接させることで電荷注入層に電荷を注入して感光体表面を所定の極性、電位に帯電させる注入帯電方式は、帯電部材に対するＡＣ電圧（交番バイアス）重畳の有無にかかわらず、印加したＤＣ電圧（直流バイアス）とほぼ同等の感光体の表面電位を得ることができる。このため、感光体への帯電がコロナ帯電器を用いて行われるような放電現象を利用しないので、オゾンの発生がなく、かつ低電力消費型帯電が可能となる。
【０００５】
さらに、近年、装置の小型化、簡易化、あるいはエコロジーの観点から廃トナーを出さない等の目的で、いわゆるクリーナーレスシステムも実用化されている。これは、転写材に対するトナー画像転写後の感光体表面から転写残トナーを除去するクリーニング装置を省略し、転写残トナーを現像装置で回収するようにしたものである。
【０００６】
このようなクリーナーレスシステムや上記した接触帯電方式を採用することで、小型、簡易で、オゾン発生がなく、低消費電力、廃トナーの出ない画像形成装置を得ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したクリーナーレスシステムおよび上記した接触帯電方式を備えた簡易、小型の画像形成装置においては、経時変化や使用環境の変化、あるいは使用する転写材が変化することで、感光体上に形成されたトナー像の転写材への転写効率が低下していく。このため、大量の転写残りトナーが接触帯電部材にまで達してしまうことがあり、このことが原因で以下のような問題が生じる。なお、転写効率は、転写効率＝（転写材上の転写トナー量／感光体上の現像トナー量）×１００（％）と定義される。
【０００８】
通常、トナー粒子としては電気抵抗が比較的高いものが用いられているので、帯電部材に過度にトナーが混入、付着すると、帯電部材の抵抗上昇による帯電ムラや帯電性能の低下が引き起こされ、これが原因で感光体の次の周回における画像にゴ−スト像が発生するおそれがある。
【０００９】
特に、接触帯電部材として磁気ブラシを用いている場合には、トナーの過度の混入により生じる帯電性能の低下が原因で、感光体と磁気ブラシ間に電位差が発生し、この電位差により磁性粒子が感光体の方へ押し出されてしまう。このため、磁気ブラシの感光体への接触不安定による大規模な帯電ムラが生じ、また、磁気ブラシから離脱した磁性粒子の現像手段への混入によるスジ等の異常画像が生じ、さらに、磁気ブラシから磁性粒子が喪失してしまうことによって帯電不能が生じるという問題があった。
【００１０】
そこで本発明は、転写効率が低下した場合でも、帯電ムラや帯電性能の低下を防止することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述事情に鑑みなされたものであって、第１の発明は、像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電する接触帯電手段と、該接触帯電手段に直流電圧に交流電圧が重畳された帯電バイアス電圧を印加する電源と、前記像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を転写部位において転写材へ転写する転写手段とを備え、該転写手段により前記トナー像を前記転写材へ転写した後の前記像担持体上の転写残トナーと前記接触帯電手段とが接触する画像形成装置において、前記転写手段による前記転写材へのトナー像転写終了後の前記像担持体上に残された転写残トナー量を検出する検出手段と、前記検出手段で検出した転写残トナー量情報を入力して、前記転写残トナー量と予め設定した設定値との大小関係を判断する制御装置とを備え、前記制御装置は、入力される前記検出手段からの前記転写残トナー量情報に基づいて前記像担持体上の転写残トナー量が設定値よりも大きいと判断した場合には、前記電源から前記接触帯電手段に印加される帯電バイアス電圧のうち交流成分を大きくするように制御することを特徴としている。
【００１２】
また、第２の発明は、像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電する回転自在な接触帯電手段と、該接触帯電手段に直流電圧に交流電圧が重畳された帯電バイアス電圧を印加する電源と、前記接触帯電手段を回転駆動する回転駆動手段と、前記像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を転写部位において転写材へ転写する転写手段とを備え、該転写手段により前記トナー像を前記転写材へ転写した後の前記像担持体上の転写残トナーと前記接触帯電手段とが接触する画像形成装置において、前記転写手段による前記転写材へのトナー像転写終了後の前記像担持体上に残された転写残トナー量を検出する検出手段と、前記検出手段で検出した転写残トナー量情報を入力して、前記転写残トナー量と予め設定した設定値との大小関係を判断する制御装置とを備え、前記制御装置は、入力される前記検出手段からの前記転写残トナー量情報に基づいて前記像担持体上の転写残トナー量が設定値よりも大きいと判断した場合には、前記回転駆動手段に回転数変更信号を出力して前記接触帯電手段の周速度を速くするように制御することを特徴としている。
【００１３】
（作用）
本発明の構成によれば、制御手段によって像担持体上の転写残トナー量が所定量よりも増えていると判断した場合、即ち像担持体上に大量の転写残トナーがある場合、電源から接触帯電手段に印加される帯電バイアス電圧のうち交流成分を大きくするように制御するか、または回転駆動手段に回転数変更信号を出力して接触帯電手段の周速度を速くするように制御することにより、ゴースト画像等の異常画像の発生を防止して長期に渡って良好な画像形成を行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明に係る実施の形態について説明する。
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。本実施の形態の画像形成装置は電子写真プロセス利用のレーザービームプリンターであり、像担持体の帯電手段として磁気ブラシタイプの接触帯電装置を用い、また、クリーナーレスシステムの装置である。
【００１６】
図１において、Ａは本実施の形態に係る画像形成装置であるレーザービームプリンター、ＢはこのレーザービームプリンターＡの上に搭載した画像読み取り装置（イメージスキャナー）である。
【００１７】
画像読み取り装置Ｂにおいて、１０は固定の原稿台ガラスであり、この原稿台ガラス１０の上面に原稿Ｇを複写すべき面を下側にして載置し、その上に不図示の原稿板を被せてセットする。９は原稿照射用ランプ９ａ、短焦点レンズアレイ９ｂ、ＣＣＤセンサー９ｃ等を配置した画像読み取りユニットである。この画像読み取りユニット９は、不図示のコピーボタンが押されることで、原稿台ガラス１０の下側においてこの原稿台ガラス１０の左辺側のホームポジションから右辺側にガラス下面に沿って往動駆動され、所定の往復終点に達すると復動駆動されて始めのホームポジションに戻される。
【００１８】
画像読み取りユニット９の往動駆動過程において、原稿台ガラス１０上の載置セット原稿Ｇの下向き画像面が原稿照射用ランプ９ａにより左辺側から右辺側にかけて順次照明走査され、その照明走査光の原稿面反射光が短焦点レンズアレイ９ｂによってＣＣＤセンサー９ｃに結像入射する。
【００１９】
ＣＣＤセンサー９ｃは、不図示の受光部、転送部、出力部より構成されており、受光部において光信号が電荷信号に変えられて、転送部でクロックパルスに同期して順次出力部へ転送され、出力部において電荷信号を電圧信号に変換し、増幅、低インピーダンス化して出力する。このようにして得られたアナログ信号を周知の画像処理によりデジタル信号に変換してプリンタＡに出力する。即ち、画像読み取り装置Ｂにより原稿Ｇの画像情報が時系列電気デジタル画素信号（画像信号）として光電読み取りされる。
【００２０】
一方、レーザービームプリンター（画像形成装置）Ａにおいて、１は像担持体としての回転ドラム型の感光体である。この感光体１は中心支軸を中心に所定の周速度（プロセススピード）を持って矢印ａ方向に回転駆動され、その回転過程において接触帯電手段である磁気ブラシ３により、本例の場合は負極性の一様な帯電処理を受ける。
【００２１】
そして、感光体１の一様帯電面に対して露光装置（レーザー走査装置）１００から出力される、画像読み取り装置ＢからレーザービームプリンターＡ側に出力される画像信号に対応して変調されたレーザー光による走査露光Ｌがなされることで、感光体１上に画像読み取り装置Ｂにより光電読み取りされた原稿Ｇの画像情報に対応した静電潜像が順次形成される。感光体１上に形成された静電潜像は現像装置４により順次トナー像として、本実施の形態の場合は反転現像される。一方、給紙カセット４１内に収納された紙などの転写材Ｐが給紙ローラ４２により１枚づつ給送され、レジストローラ４３により所定のタイミングで、感光体１と転写手段である転写ベルト装置７の転写ベルト７１との間の転写ニップ部７０に給紙され、転写材Ｐに感光体１上のトナー画像が転写される。
【００２２】
感光体１としては、通常用いられている有機感光体等を用いることができるが、望ましくは、有機感光体上にその抵抗が１０^９〜１０^１４Ω・ｃｍの材質を有する表面層を持つものや、アモルファスシリコン感光体などを用いると、電荷注入帯電を実現でき、オゾン発生の防止、ならびに消費電力の低減に効果がある。また、帯電性についても向上させることが可能となる。
【００２３】
感光体１は、本実施の形態では、図２に示すように負帯電の有機感光体で、直径３０ｍｍのアルミニウム製のドラム基体１ａ上に下から順に第１から第５の５つの層からなる感光体層１ｂを有しており、所定のプロセススピード（例えば１００ｍｍ／ｓｅｃ）で回転駆動される。
【００２４】
感光体層１ｂの一番下の第１層は下引き層であり、ドラム基体１ａの欠陥等をならすために設けられている厚さ２０μｍの導電層である。第２の層は正電荷注入防止層であり、ドラム基体１ａから注入された正電荷が感光体１表面に帯電された負電荷を打ち消すのを防止する役目を果たし、アミラン樹脂とメトキシメチル化ナイロンによって、１０^６ Ω・ｃｍ程度に抵抗調整された厚さ１μｍの中抵抗層である。第３の層は電荷発生層であり、ジスアゾ系の顔料を樹脂に分散した厚さ約０．３μｍの層であり、露光を受けることによって正負の電荷対を発生する。第４の層は電荷輸送層であり、ポリカーボネート樹脂にヒドラゾンを分散したものであり、Ｐ型半導体である。従って、感光体１表面に帯電された負電荷はこの層を移動することができず、第３層（電荷発生層）で発生した正電荷のみを感光体１表面に輸送することができる。
【００２５】
最表面の第５層は電荷注入層であり、絶縁性樹脂のバインダーに導電性微粒子としてＳｎＯ_２超微粒子を分散した材料の塗工層である。具体的には、絶縁性樹脂に光透過性の導電フィラーであるアンチモンをドーピングして低抵抗化（導電化）した粒径約０．０３μｍのＳｎＯ_２超微粒子を樹脂に対して７０重量パーセント分散した材料の塗工層である。このようにして調合した塗工液をディッピング塗工法、スプレー塗工法、ロールコート塗工法、ビームコート塗工法等の適当な塗工法にて厚さ約３μｍに塗工して電荷注入層とした。
【００２６】
接触帯電手段は、図２に示すように磁気ブラシ帯電装置（以下、磁気ブラシという）３であり、磁気ブラシ３は、本実施の形態では直径１６ｍｍの固定のマグネットローラ３ａと、このマグネットローラ３ａに回転自在に外嵌させた非磁性のＳＵＳからなるスリーブ３ｂと、このスリーブ３ｂの外周面にマグネットローラ３ａの磁力で付着保持させた磁性粒子（磁性キャリア）の磁気ブラシ層３ｃからなるスリーブ回転タイプのものである。
【００２７】
磁気ブラシ層３ｃを構成する磁性粒子としては、平均粒径１０〜１００μｍ、飽和磁化２０〜２５０ｅｍｕ／ｃｍ^３、抵抗１×１０^２〜１×１０^１０Ω・ｃｍのものが好ましく、感光体１にピンホールのような絶縁欠陥が存在することを考慮すると、抵抗が１×１０^６ Ω・ｃｍ以上のものを用いることが好ましい。なお、磁性粒子の抵抗値は、底面積が２２８ｍｍ^２の金属セルに磁性粒子を２ｇ入れた後、６．６ｋｇ／ｃｍ^２で加重し、１００Ｖの電圧を印加して測定した。
【００２８】
また、帯電性能をよくするには、できるだけ抵抗の小さいものを用いるほうがよいので、本実施の形態では平均粒径２５μｍ、飽和磁化２００ｅｍｕ／ｃｍ^３、抵抗５×１０^６ Ω・ｃｍのものを用い、これをスリーブ３ｂの外周面に４０ｇ磁気付着させて磁気ブラシ３を形成した。磁性粒子の構成としては、樹脂中に磁性材料としてマグネットを分散し導電化、および抵抗調整のためにカーボンブラックを分散して形成した樹脂キャリア、あるいはフェライト等のマグネタイト単体表面を樹脂でコーティングし、抵抗調整を行ったもの等が用いられている。
【００２９】
磁気ブラシ３の磁気ブラシ層３ｃは、感光体１表面に接するようにして配設されており、磁気ブラシ層３ｃと感光体１との間の接触ニップ部（帯電ニップ部）ｎの幅を６ｍｍとした。そして、スリーブ３ｂに電源Ｓ１より所定の帯電バイアス電圧（直流電圧に交番電圧（交流電圧）を重畳したもの）を印加し、スリーブ３ｂを感光体１との接触ニップ部ｎにおいて、感光体１の回転方向ａとはカウンター方向（逆方向）となる矢印ｂ方向に、感光体１の回転速度１００ｍｍ／ｓｅｃに対して周速度１５０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動させることで、感光体１表面が帯電バイアス電圧の印加された磁気ブラシ層３ｃで摺擦され、感光体１の感光体層１ｂの表面が所望の電位に注入帯電方式で一様に一次帯電処理される。
【００３０】
なお、磁気ブラシ３の回転速度については速いほど帯電均一性が良好になる傾向にあるが、同時に磁気ブラシ層３ｃを構成する磁性粒子の流出も大きくなるので、本実施の形態では周速度１５０ｍｍ／ｓｅｃという値に当初設定した。また、スリーブ３ｂの回転速度を速くすることで、感光体１上の転写残トナーと磁気ブラシ３との接触機会が増えるので、磁気ブラシ３への取り込み性も向上する。図３は、磁気ブラシ３に周波数１０００Ｈｚで矩形状の交番電圧（交流電圧）を印加し転写効率が９０％のときの、印加バイアスの振幅と１周目帯電電位の関係を示したものであり、振幅を大きくすることにより、印加バイアスのＤＣ（直流）成分と１周目帯電電位の差は小さくなる。さらに詳しく説明すると、磁気ブラシ３に印加したバイアスのＤＣ成分をＶｄｃとし、このとき帯電された感光体１の表面電位をＶｓとすると、これらの差分である電位コントラストΔＶ＝｜Ｖｄｃ−Ｖｓ｜がほぼ４０Ｖ以下になると帯電の均一性も良好になる。
【００３１】
また、この場合も交番電圧を磁気ブラシ３に印加することで、感光体１と磁気ブラシ３間の電界による振動効果により、磁気ブラシ３への転写トナーの取り込み性が向上する。そこで、本実施の形態では、−７００Ｖの直流電圧に対して周波数１０００Ｈｚで矩形状のピーク間電圧８００Ｖの交番電圧を重畳したバイアスを磁気ブラシ３に印加することにより良好な帯電性を得ることができた。ここで、交番電圧のピーク間電圧値を８００Ｖにしたのは、図３から明らかなように、この交番電圧のピーク間電圧値をさらに大きくすれば帯電性は向上するが、磁気ブラシ３の磁気ブラシ層３ｃを構成する磁性粒子の流出が急激に大きくなっていくためである。
【００３２】
図４は、レーザービーム走査露光方式の露光装置１００を示す概略構成図である。この露光装置１００により感光体１表面をレーザー走査露光Ｌする場合には、まず入力された画像信号に基づき発光信号発生器１０１により、固体レーザー素子１０２を所定タイミングで明減（ＯＮ／ＯＦＦ）させる。そして、固体レーザー素子１０２から放射されたレーザー光は、コリメーターレンズ系１０３によりほぼ平行な光束に変換され、さらに、矢印ｃ方向に高速回転する回転多面鏡１０４により矢印ｄ方向に走査されると共に、ｆθレンズ群１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃにより感光体１表面にスポット状に結像される。このようなレーザー走査により感光体１表面には画像一走査分の露光分布が形成され、さらに、各走査毎に感光体１表面とは垂直に所定量だけスクロールさせれば、感光体１表面に画像信号に応じた露光分布が得られる。
【００３３】
即ち、感光体１の一様帯電面に画像信号に対応してＯＮ／ＯＦＦ発光される固体レーザー素子１０２の光を高速で回転する回転多面鏡１０４によって走査することにより、感光体１表面には走査露光パターンに対応した静電潜像が順次形成されていく。
【００３４】
図５は、本実施の形態の２成分接触現像装置（２成分磁気ブラシ現像装置）である現像装置４を示す概略構成図である。この図において、１１は矢印ｅ方向に回転駆動される現像スリーブ、１２は現像スリーブ内に固定配置されたマグネットローラ、１３，１４は攪拌スクリュー、１５は現像剤Ｔを現像スリーブ１１の表面に薄層形成するために配置された規制ブレード、１６は現像容器、１７は補充用トナーホッパー部である。
【００３５】
現像スリーブ１１は、少なくとも現像時においては、感光体１に対し最近接領域が約５００μｍになるように配置され、現像スリーブ１１面に形成された現像剤Ｔの薄層Ｔａが感光体１に対して接触する状態で現像できるように設定されている。本実施の形態において用いた現像剤Ｔであるトナーｔは、粉砕法によって製造された平均粒径６μｍのネガ帯電トナーに対して平均粒径２０ｎｍの酸化チタンを重量比１％外添したものを用い、キャリアｃとしては飽和磁化が２０５ｅｍｕ／ｃｍ^３の平均粒径３５μｍの磁性キャリアを用いた。また、トナーｔとキャリアｃを重量比６：９４で混合したものを現像剤Ｔとして用いた。
【００３６】
ここで、感光体１表面の静電潜像を、現像装置４を用いて２成分磁気ブラシ法により顕像化する現像工程と現像剤Ｔの循環系について説明する。まず、現像スリーブ１１の回転に伴いＮ_２極で汲み上げられた現像剤Ｔは、Ｓ_２極→Ｎ_１極と搬送される過程において、現像スリーブ１１に対して垂直に配置された規制ブレード１５によって規制され、現像スリーブ１１上に現像剤Ｔの薄層Ｔａが形成される。薄層Ｔａが形成された現像剤ＴがＳ_１極に搬送されてくると、磁気力によって穂立ちが形成される。この穂状に形成された現像剤Ｔによって前記静電潜像を現像し、その後、Ｎ_３極、Ｎ_２極の反発磁界によって現像スリーブ１１上の現像剤Ｔは、現像容器１６内に戻される。
【００３７】
現像スリーブ１１には電源Ｓ２から直流（ＤＣ）電圧および交流（ＡＣ）電圧が印加される。本実施の形態では、−５００Ｖの直流電圧と、周波数２０００Ｈｚでピーク間電圧１５００Ｖの交流電圧が印加される。一般に２成分現像法においては、交流電圧を印加すると現像効率が増し、画像は高品位になるが、逆にかぶりが発生しやすくなるという不具合が生じる。このため、通常は現像装置４に印加する直流電圧と感光体１の表面電位間に電位差を設けることによって、かぶりを防止することを実現している。
【００３８】
本実施の形態の転写装置７はベルト転写装置であり、無端状の転写ベルト７１を駆動ローラ７２および従動ローラ７３間に懸架し、矢印ｆ方向に感光体１の回転周速度とほぼ同じ周速度で回転駆動させる。転写ベルト７１の内側には転写帯電ブレード７４を備え、転写帯電ブレード７４で転写ベルト７１の上行側ベルト部分のほぼ中間部を感光体１表面に接触させる。転写材Ｐは、転写ベルト７１の上行側ベルト部分の上面に乗って転写ニップ部７０に搬送される。転写材Ｐの先端が転写ニップ部７０に進入する時点において、転写帯電ブレード７４に電源Ｓ３から所定の転写バイアスが給電されることで、転写材Ｐの裏側からトナーｔと逆極性の帯電がなされて感光体１表面のトナー画像が順次転写材Ｐの上面に転写されていく。
【００３９】
本実施の形態においては、転写ベルト７１として膜厚７５μｍのポリイミド樹脂からなるものを用いた。なお、転写ベルト７１の材質としてはポリイミド樹脂に限定されるものではなく、これ以外にも、例えばポリカーボネイト樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリウレタン樹脂などのプラスチックや、フッ素系、シリコン系のゴムを好適に用いることができる。また、厚みについても７５μｍに限定されるわけではなく、２５〜２０００μｍ、好ましくは５０〜１５０μｍのものが好適に用いられる。さらに、転写帯電ブレード７４としては抵抗が１×１０^５〜１×１０^７ Ωで、板厚２ｍｍ、長さ３０６ｍｍのものを用いた。本実施の形態では、転写帯電ブレード７４に１５μＡのバイアスを定電流制御により印加して転写を行った。
【００４０】
このようにして、感光体１表面に形成されたトナー画像は、転写帯電ブレード７４によって転写材Ｐ上に転写される。また、転写ベルト７１は、転写ニップ部７０から定着装置６への転写材Ｐの搬送手段を兼ねさせてあり、転写ニップ部７０を通過した転写材Ｐは、感光体１表面から分離されて転写ベルト７１で定着装置６へ搬送される。
【００４１】
また、図１に示すように、感光体１に対して転写ニップ部７０の感光体１の回転方向下流側には、制御装置（ＣＰＵ）８０に接続された転写残トナー検出センサ７５が設けられている。転写残トナー検出センサ７５は、例えば複数のＬＥＤ等の光源と複数の受光素子を有し、感光体１上の転写後の転写残トナー量を光学的に検出するようなものを好適に用いることができる。
【００４２】
制御装置（ＣＰＵ）８０は、図６に示すように転写残トナー検出センサ７５により、例えば上記した光学的手段で検出した感光体１上での反射光に対応した信号を入力し、演算処理して転写効率値に変換する。そして、得られた転写効率値と予め設定されている転写効率値とを比較し、得られた転写効率値の方が大きいと判断した場合、即ち、感光体１上に大量の転写残トナーがある場合は、磁気ブラシ３に印加する帯電バイアス電圧のうち交流成分のみの値を大きくするように制御を行う（詳細は後述する）。
【００４３】
次に、上記した画像形成装置（レーザービームプリンター）Ａの動作について説明する。
【００４４】
画像形成時には、感光体１は駆動手段（不図示）により矢印ａ方向に回転駆動され、磁気ブラシ３により表面が均一に帯電される。そして、帯電された感光体１上に露光装置（レーザー走査装置）１００によりレーザービームによる画像露光Ｌが与えられて、入力される画像情報に応じた静電潜像が形成され、この静電潜像は現像装置４によりトナー画像として現像される。そして、感光体１上のトナー画像が転写装置７の転写ベルト７１との間の転写ニップ部７０に到達すると、このタイミングに合わせてカセット４１内の紙などの転写材Ｐが給紙ローラ４２によって給紙されてレジストローラ４３により搬送され、転写バイアスが印加された転写帯電ブレード７４により転写材Ｐの裏側にトナーｔと逆極性の電荷が付与されて、表面側に感光体１上のトナー画像が転写される。トナー画像が転写された転写材Ｐは転写ベルト７１により定着装置６へ搬送され、定着装置６によりトナー画像が表面に永久固着画像として定着されて排出される。
【００４５】
そして、本実施の形態では、上記した転写装置７による転写工程終了後の感光体１上の転写残トナー量を転写残トナー検出センサ７５によって検出する。そして、制御装置（ＣＰＵ）８０は、得られた転写効率値と予め設定されている転写効率値とを比較し、例えば予め設定されている転写効率値が８５％の時に、転写残トナー検出センサ７５によって得られた転写効率値が８５％以上と判断した場合には、電源Ｓ１に磁気ブラシ３への印加バイアス電圧の値を変更しないように信号を出力し、また、転写残トナー検出センサ７５によって得られた転写効率値が８５％以下と判断した場合には、電源Ｓ１に印加電圧変更信号を出力して、磁気ブラシ３に印加する帯電バイアス電圧のうち交流成分のみの値を大きくするように制御を行う。本実施の形態では、転写残トナー検出センサ７５によって得られた転写効率値が８５％以下と判断した場合（感光体１上に大量の転写残トナーがある場合）、電源Ｓ１から磁気ブラシ３に印加する帯電バイアス電圧の交流成分の電圧値を８００Ｖから１２００Ｖに変更するようにした。
【００４６】
図７は、転写効率が８５％の時の帯電電位と、帯電バイアス電圧のうちの交番電圧（交流成分）との関係を示したものであり、この図から明らかなように、交番電圧の値を１２００Ｖに上げることで帯電性能が向上することが確認された。このように本実施の形態では、帯電性能が向上することによって転写効率が低下しても、ゴースト画像のような部分的な帯電性能の低下に起因する帯電ムラ等の発生を防止して、長期に渡って画像欠陥のない良好な画像形成を行うことができる。
【００４７】
ところで、上記した接触帯電手段である磁気ブラシ３への印加バイアス電圧のうちの交流成分の値を大きくすると、磁気ブラシ３の磁気ブラシ層３ｃを構成する磁性粒子の流出が激しくなるとしたが、転写効率の低下により発生する上記した問題の改善効果に比べると、磁性粒子の流出により発生する問題は長期に渡って徐々に発生するものである。逆の見方をすれば、単に帯電性能の安定化を図るだけであれば、印加帯電バイアス電圧のうちの交流成分の電圧値は最初から１２００Ｖあるいはより大きい値にしておくことが好ましいが、このようにすると磁性粒子の流出という観点から好ましくない。
【００４８】
上記したように、転写装置７の転写ベルト７１、転写帯電ブレード７４の経時変化や使用環境の変化、使用する転写材Ｐが不適当なものであったりした場合に転写効率が低下して、転写ニップ部７０を通過した感光体１上に大量の未転写トナー像が残ってしまう状況が発生するが、本実施の形態のように、帯電性能に大きな影響を与える転写効率を検知し、この検知値に基づいて印加帯電バイアス電圧のうちの交流成分の電圧値を決定するようにすることによって、装置全体の寿命を大幅に延ばすことができる。
【００４９】
また、本実施の形態では、転写効率に応じて印加帯電バイアス電圧のうちの交流成分の電圧値を大きくするように制御する構成であったが、このような演算処理を行わずに、磁気ブラシ３による転写工程後の感光体１上の転写残トナー量を例えば一定時間積算した値に応じて、印加帯電バイアス電圧のうちの交流成分の電圧値を大きくするような構成でも同様の効果を得ることができる。
【００５０】
（第２の実施の形態）
本実施の形態では、図８に示すように転写残トナー検出センサ７５により、例えば上記した光学的手段で検出した感光体１上での反射光に対応した信号を入力し、演算処理して転写効率値に変換する。そして、制御装置（ＣＰＵ）８０は、得られた転写効率値と予め設定されている転写効率値とを比較し、例えば予め設定されている転写効率値が８５％のときに、得られた転写効率値が８５％以下と判断した場合（感光体１上に大量の転写残トナーがある場合）、磁気ブラシ３を回転駆動するモータ８１に回転数変更信号を出力して、モータ８１の回転数を上げるように制御を行う。本実施の形態では、転写残トナー検出センサ７５によって得られた転写効率値が８５％以下と判断した場合に、周速度１５０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動していたモータ８１を、周速度２００ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動するようにした。他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００５１】
図９は、転写効率が８５％のときの帯電電位と、磁気ブラシ３を回転駆動するモータ８１の周速度との関係を示したものであり、この図から明らかなように、モータ８１の周速度を２００ｍｍ／ｓｅｃに上げることで帯電性能が向上することが確認された。
【００５２】
このように本実施の形態では、転写効率が低下したときに接触帯電手段である磁気ブラシ３の周速度を上げるように制御することによって、磁気ブラシ３の磁気ブラシ層３ｃを構成する磁性粒子の流出はやや増えるものの、転写効率の低下に起因する帯電ムラ等の発生を防止して、長期に渡って画像欠陥のない良好な画像形成を行うことができる。
【００５３】
（第３の実施の形態）
図１０は、本実施の形態に係る画像形成装置を示す概略構成図であり、本実施の形態では、複数（本実施の形態では４個）の画像形成ユニットを構成する感光体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを有する多色電子写真複写装置（画像形成装置）の例である。
【００５４】
各感光体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの周囲には第１の実施の形態同様、磁気ブラシ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄと、現像装置４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄと、転写残トナー検出センサ７５Ａ，７５Ｂ，７５Ｃ，７５Ｄがそれぞれ配置され、さらに各感光体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの下方に転写帯電ブレード７４Ａ，７４Ｂ，７４Ｃ，７４Ｄと転写ベルト７１を有する転写装置７が配置されており、転写残トナー検出センサ７５Ａ，７５Ｂ，７５Ｃ，７５Ｄには上記した不図示の制御装置（ＣＰＵ）が接続されている。なお、６は定着装置、１００Ａは露光装置である。
【００５５】
本実施の形態においても前記実施の形態同様、転写装置７による転写工程終了後の感光体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ上の転写残トナー量を各転写残トナー検出センサ７５Ａ，７５Ｂ，７５Ｃ，７５Ｄによって検出する。そして、不図示の制御装置（ＣＰＵ）は、得られた転写効率値と予め設定されている転写効率値とを比較し、例えば予め設定されている転写効率値が８５％の時に、転写残トナー検出センサ７５Ａ，７５Ｂ，７５Ｃ，７５Ｄによって得られた転写効率値が８５％以上と判断した場合には、電源Ｓ１に磁気ブラシ３への印加バイアス電圧の値を変更しないように信号を出力し、また、転写残トナー検出センサ７５Ａ，７５Ｂ，７５Ｃ，７５Ｄによって得られた転写効率値が８５％以下と判断した場合には、磁気ブラシ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄに帯電バイアス電圧を印加する不図示の電源に印加電圧変更信号を出力して、磁気ブラシ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄに印加する帯電バイアス電圧のうち交流成分のみの値を大きくするように制御を行う。本実施の形態では、転写残トナー検出センサ７５Ａ，７５Ｂ，７５Ｃ，７５Ｄによって得られた転写効率値が８５％以下と判断した場合に、不図示の電源から磁気ブラシ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄにそれぞれ印加する帯電バイアス電圧の交流成分の電圧値を８００Ｖから１２００Ｖに変更するようにした。
【００５６】
このように本実施の形態においても、転写効率が低下した場合（感光体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ上に大量の転写残トナーがある場合）でもゴースト画像のような部分的な帯電性能の低下に起因する帯電ムラ等の発生を防止して、長期に渡って画像欠陥のない良好な画像形成を行うことができる。
【００５７】
また、上記した第２の実施の形態のように、転写残トナー検出センサ７５Ａ，７５Ｂ，７５Ｃ，７５Ｄにより得られた転写効率が予め設定されている転写効率より低い場合に、磁気ブラシ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄを回転駆動する不図示のモータの周速度を上げるように制御を行うようにしてもよい。
【００５８】
また、本発明の構成は上記した各実施の形態に限られるものではなく、例えば接触帯電手段が導電性ゴムや導電性スポンジを用いた帯電ローラ、あるいは磁気ブラシやファーブラシにしても回転しない構成のものであっても適用可能であり、すべての接触帯電手段に適用できる。さらに、接触帯電手段は感光体との接触ニップ部において、感光体と同方向に回転させてもよく、固定の停止部材としてもよい。
【００５９】
また、感光体はその表面抵抗が１０^９〜１０^１４Ω・ｃｍの低抵抗層を持つことによって電荷注入を実現でき、オゾンの発生防止の面から望ましいが、上記以外の有機感光体でも接触帯電手段の汚染防止について十分な効果が得られる。
【００６０】
また、転写手段はベルト転写装置に限らず、転写ローラや転写コロナ帯電器等でもよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、制御手段によって像担持体上の転写残トナーが所定量よりも増えていると判断した場合には、電源から接触帯電手段に印加される帯電バイアス電圧のうち交流成分を大きくするように制御することによって帯電性能が向上するので、接触帯電手段に対する過度のトナー付着、混入に起因する帯電ムラの発生やゴースト画像等の異常画像の発生を防止して、長期に渡って良好な画像形成を行うことができる。
【００６２】
また、請求項２の発明によれば、制御手段によって像担持体上の転写残トナーが所定量よりも増えていると判断した場合には、電源から接触帯電手段に印加される帯電バイアス電圧のうち交流成分を大きくするように制御することによって帯電性能が向上するので、接触帯電手段に対する過度のトナー付着、混入に起因する帯電ムラの発生やゴースト画像等の異常画像の発生を防止して、長期に渡って良好な画像形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置を示す概略構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の磁気ブラシを示す概略図。
【図３】転写効率が９０％のときの磁気ブラシに対する印加交番電圧と帯電電位の関係を示す図。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の露光装置（レーザー走査装置）を示す概略図。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の現像装置を示す概略図。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の磁気ブラシに帯電バイアス電圧を印加する電源に対する制御装置（ＣＰＵ）の制御を説明するための図。
【図７】転写効率が８５％のときの磁気ブラシに対する印加交番電圧と帯電電位の関係を示す図。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置の磁気ブラシを回転駆動するモータに対する制御装置（ＣＰＵ）の制御を説明するための図。
【図９】転写効率が８５％のときの帯電電位と、磁気ブラシを回転駆動するモータの周速度との関係を示す図。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る画像形成装置を示す概略図。
【符号の説明】
１、１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ感光体（像担持体）
３、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ磁気ブラシ（接触帯電手段）
４、４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ現像装置（現像手段）
６定着装置（定着手段）
７転写装置（転写手段）
７０転写ニップ部（転写部位）
７１転写ベルト
７５、７５Ａ，７５Ｂ，７５Ｃ，７５Ｄ転写残トナー検出センサ（検出センサ）
８０制御装置（制御手段）
８１モータ（回転駆動手段）
１００、１００Ａ露光装置（露光手段）

Claims

像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電する接触帯電手段と、該接触帯電手段に直流電圧に交流電圧が重畳された帯電バイアス電圧を印加する電源と、前記像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を転写部位において転写材へ転写する転写手段とを備え、該転写手段により前記トナー像を前記転写材へ転写した後の前記像担持体上の転写残トナーと前記接触帯電手段とが接触する画像形成装置において、
前記転写手段による前記転写材へのトナー像転写終了後の前記像担持体上に残された転写残トナー量を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出した転写残トナー量情報を入力して、前記転写残トナー量と予め設定した設定値との大小関係を判断する制御手段とを備え、
前記制御手段は、入力される前記検出手段からの前記転写残トナー量情報に基づいて前記像担持体上の転写残トナー量が設定値よりも大きいと判断した場合には、前記電源から前記接触帯電手段に印加される帯電バイアス電圧のうち交流成分を大きくするように制御する、
ことを特徴とする画像形成装置。
像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電する回転自在な接触帯電手段と、該接触帯電手段に直流電圧に交流電圧が重畳された帯電バイアス電圧を印加する電源と、前記接触帯電手段を回転駆動する回転駆動手段と、前記像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を転写部位において転写材へ転写する転写手段とを備え、該転写手段により前記トナー像を前記転写材へ転写した後の前記像担持体上の転写残トナーと前記接触帯電手段とが接触する画像形成装置において、
前記転写手段による前記転写材へのトナー像転写終了後の前記像担持体上に残された転写残トナー量を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出した転写残トナー量情報を入力して、前記転写残トナー量と予め設定した設定値との大小関係を判断する制御手段とを備え、
前記制御手段は、入力される前記検出手段からの前記転写残トナー量情報に基づいて前記像担持体上の転写残トナー量が設定値よりも大きいと判断した場合には、前記回転駆動手段に回転数変更信号を出力して前記接触帯電手段の周速度を速くするように制御する、
ことを特徴とする画像形成装置。
前記像担持体は、感光層とその上に表面層を有し、該表面層は樹脂および導電性微粒子を有している、
請求項１または２記載の画像形成装置。
前記導電性微粒子がＳｎＯ_２である、
請求項３記載の画像形成装置。
前記像担持体は、１０^９〜１０^１４Ω・ｃｍの材質からなる表面層を有している、
請求項１または２記載の画像形成装置。
前記像担持体は、非結晶のシリコンからなる表面層を有している、
請求項１または２記載の画像形成装置。
前記接触帯電手段は、その表面に前記像担持体表面に接する磁性粒子を有している磁気ブラシである、
請求項１または２記載の画像形成装置。
前記接触帯電手段は、その表面に前記像担持体表面に接する導電性の繊維を有している、
請求項１または２記載の画像形成装置。
前記現像手段による現像方法は、現像剤が前記像担持体に対して接触状態で行われる接触現像方式である、
請求項１または２記載の画像形成装置。
前記現像剤は、トナー粒子と磁性粒子とを有している、
請求項９記載の画像形成装置。