JP4054600B2

JP4054600B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4054600B2
Application number: JP2002127693A
Authority: JP
Inventors: 亮早川
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Filing date: 2002-04-26
Publication date: 2008-02-27
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に関する。
【０００２】
ここで、画像形成装置としては、例えば電子写真複写機、電子写真プリンター（例えば、ＬＥＤプリンター、レーザービームプリンタなど）、電子写真ファクシミリ装置及び電子写真ワードプロセッサーなどが含まれる。
【０００３】
又、プロセスカートリッジとは、電子写真感光体等の像担持体に作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段又はクリーニング手段と、像担持体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能にしたものであるか、帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも１つと、像担持体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能にしたものであるか、或いは少なくとも現像手段と像担持体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に着脱可能にしたものをいう。
【０００４】
【従来の技術】
従来、複写機、レーザービームプリンタなどの電子写真画像形成プロセスを用いた画像形成装置において、電子写真感光体等の像担持体と、この電子写真感光体に作用するプロセス手段、例えばクリーニングユニットや現像ユニットとを一体的にカートリッジ化して、このプロセスカートリッジを画像形成装置本体に着脱可能とすることにより、メンテナンスフリーの画像形成装置を実現したものがある。
【０００５】
このような画像形成装置では、例えば長期使用により、プロセスカートリッジに組込まれた構成部品の機能が低下した場合、プロセスカートリッジ全体が交換されている。この交換作業は、例えばワンタッチで画像形成装置本体を開放して、装置本体内部から古いプロセスカートリッジを取り出し、次いで未使用新品のプロセスカートリッジを装置本体に装着するといった、極めて簡単な作業である。従って、サービスマンなどによらず使用者自身で容易に実施することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来、上記のような画像形成装置の多くの電子写真プロセスにおいて、現像剤としてのトナーに電荷を付与する方法として、摩擦帯電が用いられている。一般に、この種の方法を実施する現像器は、現像剤を電子写真感光体に形成された静電潜像へと担持搬送するローラ状の現像剤担持体、この現像剤担持体に現像剤を塗布するブレード状の現像剤層厚規制部材を備えている。
【０００７】
しかし、例えばプロセスカートリッジの使用初期においては、現像器内のトナーが現像剤担持体や現像剤規制部材といった部材に十分に摺擦されていないために、十分な電荷を持つことができず、十分な濃度が出ないといった問題が発生する場合がある。又、現像器が長期使用されていない場合、トナーの帯電が減衰していることがあり、これが原因で十分な濃度の画像を形成できない場合がある。
【０００８】
更に、特開平１０−３０７４５５号公報に開示されるように、帯電促進粒子を用いた電子写真感光体の帯電方式で、帯電促進粒子を現像器内から帯電部に供給する方式がある。しかし、このような帯電方式では、プロセスカートリッジの初期段階において、帯電部に帯電促進粒子がないため帯電が十分に行えず帯電不良による画像の乱れなどが発生することがある。この問題を防止するために、製造時に、帯電部にもある程度帯電促進粒子を付与しておくことができる。しかし、プロセスカートリッジの輸送時の振動などにより、予め帯電部に付与した帯電促進粒子が剥がれたり、偏ったりすることが考えられ、十分な対応とはいえない。
【００１０】
従って、本発明の目的は、画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジの使用初期段階から良好な画像を得ることができる画像形成装置を提供することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、帯電促進粒子を現像剤に混合し、電子写真感光体の帯電部に供給する方式を採用する場合に、プロセスカートリッジの製造段階で帯電部に帯電促進粒子を付与する必要がなく、従って帯電促進粒子の帯電部からの脱落や洩れといった問題のない画像形成装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
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、第１の本発明は、像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電手段と、現像剤と導電性の帯電促進粒子とを収容する現像剤収容部と該現像剤と該帯電促進粒子とを前記像担持体に供給する現像担持体とを備えた現像手段と、記憶手段とを有するプロセスカートリッジを着脱可能な画像形成装置であって、前記記憶手段に記憶されている前記プロセスカートリッジが新品であるか否かを示す情報に基づいて、前記プロセスカートリッジが新品であるか否かを判定する判定手段と、前記像担持体と前記帯電手段とによって形成される帯電部に導電性の帯電促進粒子を供給する供給手段と、を有し、前記判定手段によって前記プロセスカートリッジが新品であると判定された場合に、前記供給手段は、前記像担持体を前記帯電手段により所定極性に帯電した後、前記像担持体の表面電位と前記現像剤担持体の表面電位との電位差が大きくなるように前記現像剤担持体に印加する電圧を設定し、前記現像手段から前記帯電部に前記所定極性とは反対極性の前記帯電促進粒子を転移させる動作を所定期間実行することを特徴とする画像形成装置である。
【００３６】
【発明の実施の形態】
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。
【００３７】
参考例
図１は、本発明に係る画像形成装置の参考例の概略断面を示す。本参考例では、画像形成装置１００は、例えばホストコンピュータなどの外部機器から送信された画像情報に応じて記録材、例えば、記録用紙、ＯＨＰシートなどに電子写真方式を用いて画像を形成するレーザービームプリンタとされる。図２に、図１の画像形成装置１００の装置本体Ａに着脱可能に搭載されるプロセスカートリッジＢの概略断面を示す。
【００３８】
本参考例の画像形成装置１００の大きな特徴は、プロセスカートリッジＢが使用初期であるか若しくは長期に亙り使用されていないことを検知し、使用初期であるか若しくは長期に亙り使用されなかった場合に生じる諸問題を解消するために、画像形成開始時に初期動作を行うことにある。
【００３９】
先ず、図１及び図２を参照して、プロセスカートリッジＢを搭載した画像形成装置１００の全体構成について説明する。
【００４０】
画像形成装置１００は、像担持体として円筒状の電子写真感光体、即ち、感光ドラム７を備えている。感光ドラム７は、図中矢印方向に回転駆動され、その表面は、帯電手段であるローラ状の接触帯電部材（帯電ローラ）８によって一様に帯電される。本参考例では、帯電手段である帯電ローラ８は、芯金８ａ上にゴム或いは発泡体とされる可撓性部材層８ｂを形成した弾性ローラとされる。図中矢印方向に回転可能な帯電ローラ８は、被帯電体としての感光ドラム７に当接配置される。又、帯電ローラ８の芯金８ａには、帯電バイアス印加電源（図示せず）から所定の帯電バイアスが印加される。
【００４１】
帯電された感光ドラム７に露光手段である光学系（スキャナユニット）１から画像情報に基づいた光像を照射して感光ドラム上７上の電荷を除去（除電）することによって静電潜像を形成する。次いで、感光ドラム７に形成した静電潜像を、現像手段（現像器）１０により現像剤（トナー）を用いて現像して、トナー像として可視化する。
【００４２】
本参考例において、現像器１０は、磁性一成分絶縁トナー（ネガトナー）を用いた反転現像器である。現像器１０は、現像剤収容部である現像剤容器１０ｄに、トナーと帯電促進粒子とを含有する現像剤を収容している。又、現像器１０は、現像剤担持体として、内部に固定マグネットロール１０ｃを備えた非磁性スリーブとされる現像ローラ１０ａを有している。又、この現像ローラ１０ａには、ブレード状の現像剤層厚規制部材（現像ブレード）１０ｂが当接されている。そして、現像剤容器１０ｄに収容された現像剤は、マグネットロール１０ｃの磁界により現像ローラ１０ａ上に供給された後、現像ブレード１０ｂによって層厚が規制され、且つ、現像ローラ１０ａと現像ブレード１０ｂとによって摺擦されて摩擦帯電電荷が付与される。現像ローラ１０ａに担持された現像剤は現像ローラ１０ａの回転により、感光ドラム７と現像ローラ１０ａの対向部である現像部に搬送される。又、現像ローラ１０ａには、現像バイアス印加電源（図示せず）より現像バイアス電圧が印加される。本参考例では、現像バイアス電圧として、直流電圧と交流電圧とを重畳したものを用いた。これにより、感光ドラム７に形成された静電潜像に応じて現像剤が感光ドラム７に転移して、トナー像として可視化する。
【００４３】
一方、感光ドラム７上へのトナー像の形成と同期して、記録材２をリフタ３ａ、記録材供給ローラ３ｂ、レジストローラ対３ｃなどの記録材搬送手段（給紙機構）３により感光ドラム７と転写手段４が対向する転写部に記録材２を供給する。
【００４４】
こうして、感光ドラム７上に形成したトナー像を、転写手段として記録材２を介して感光ドラム７に当接する転写ローラ４により記録材２に転写する。その後、トナー像が転写された記録材２を搬送手段３ｄにより定着手段５に搬送する。定着手段５は、加圧ローラ５ａ、定着ローラ５ｂにより転写トナー像を記録材２に熱、圧力によって定着する。その後、搬送手段３ｅにより記録材２を装置本体Ａの上部に設けられた排出部６へ排出する。
【００４５】
又、感光ドラム７の表面は、記録材２へのトナー像の転写後、クリーニング手段１１によって清掃し、次の画像形成に備える。即ち、クリーニング手段１１は、クリーニングブレード１１ａにより感光ドラム７上に残留したトナーを掻き取り、トナー溜め１１ｂに収容する。
【００４６】
図２に示すように、本参考例では、プロセスカートリッジＢは、感光ドラム７と、これに作用するプロセス手段としての帯電手段８、現像手段１０及びクリーニング手段１１とを備えてなっている。現像ローラ１０ａ、現像剤規制ブレード１０ｂ及び現像剤容器１０ｄなどを備えた現像器１０は、現像枠体１３により一体的にユニット化されて現像ユニットを形成している。又、感光ドラム７と、帯電手段８と、クリーニング手段１１とは、クリーナ容器枠体１４によって一体的にユニット化されてクリーニングユニットを構成している。そして、これら現像枠体１３とクリーナ容器枠体１４を一体的に結合することで、装置本体Ａに着脱可能なプロセスカートリッジＢとされている。プロセスカートリッジＢは、帯電された感光ドラム７の表面に照射する光学系１からの光像を導入する開口部である露光部９が設けられている。
【００４７】
プロセスカートリッジＢは、装置本体Ａの開閉扉１６を軸１６ａを中心に図１中矢印方向に開き、同図中矢印Ｘ方向に挿入することで、装置本体Ａが備えた装着手段１７を介して取り外し可能に装置本体Ａに装着される。
【００４８】
図３は、画像形成装置本体Ａ及びプロセスカートリッジＢの簡易制御ブロック図であり、本発明の実施に関する部分についてのみ示す。
【００４９】
図３において、２点鎖線で囲まれる部分は、プロセスカートリッジＢに搭載されるカートリッジ側の制御回路５０である。プロセスカートリッジＢの画像形成装置本体Ａへの装着と同時に、Ｉ／Ｏコネクタ部４９において、装置本体ＡとプロセスカートリッジＢに搭載されたカートリッジ側制御回路５０が接続される。
【００５０】
装置本体Ａに搭載された制御部であるエンジンコントローラ（ＭＰＵ）３１は、装置本体側Ｉ／Ｏコネクタ部４９ａ、カートリッジ側Ｉ／Ｏコネクタ部４９ｂからなるＩ／Ｏコネクタ部４９を介して、入出力デバイス（Ｉ／Ｏポート）４８とカートリッジ側の入出力デバイス（Ｉ／Ｏポート）４４とが接続されることにより、カートリッジ側演算装置（ＣＰＵ）４１、及び現像剤残量検知手段などのカートリッジ側センサー群４３からのデータを参照することができる。
【００５１】
ここで、現像剤残量検知手段としては、公知の光透過式、感圧式、静電容量測定方式などのトナー量センサをプロセスカートリッジＢに設けることができる。例えば、静電容量測定方式は、電極間の静電容量がトナー量によって変化することを利用して、入力側電極に電圧を印加して、出力側電極からの出力信号を例えば電圧値として装置本体Ａ側に送る。装置本体Ａでは、斯かる電圧出力値を所定の閾値と比較することによりトナーエンドを検知したり、或いは予め出力電圧値とトナー残量とを関係付けたテーブルや演算式などによって演算制御することによってトナー量を逐次に検知することができる。静電容量測定方式、或いは上記光透過式、感圧式の現像剤残量検知手段は、いずれも公知であるので、これ以上の説明は省略する。勿論、本発明は現像剤残量検知手段を特定の方式のものに限定するものではなく、任意の現像剤残量検知手段であってよい。
【００５２】
又、エンジンコントローラ３１は、インターフェース部（フォーマッタ、Ｉ／Ｏポート）２１を介して、ホストコンピュータなどの外部機器２２と通信可能に接続されている。外部機器２２からのプリント指示信号及び画像情報信号は、インターフェース部２１を介して図示しないビデオ制御部に入力され、ビデオ制御部は、プリント指示信号とビデオ信号をエンジンコントローラ３１に出力する。エンジンコントローラ３１は、これらプリント指示信号及びビデオ信号に基づいて、給紙機構３、スキャナユニット１、帯電手段８、現像手段１０、転写手段４、定着手段５、各種駆動系のモータなどを制御して画像形成動作を行う。
【００５３】
エンジンコントローラ３１は、装置本体Ａが備えた、例えば、液晶ディスプレイパネル、ＬＥＤ警告灯などとされる表示手段２０に接続され、詳しくは後述するように、必要に応じて警告などの表示を行うための信号をこの表示手段２０に送信する。更に、エンジンコントローラ３１は、インターフェース部２１を介して、上記警告などの表示を行うための信号を外部機器２２に送信することができる。これにより、外部機器２２のディスプレイ画面などに警告などの表示を行うことができる。
【００５４】
プロセスカートリッジＢに設けられるカートリッジ側制御回路５０には、電子情報を記憶し得る記憶手段であるメモリーデバイス（以下、単に「メモリ」と呼ぶ。）４２が搭載されている。本参考例では、メモリ４２として再書込み可能なＥＰ−ＲＯＭを用いた。又、本参考例では、装置本体Ａとカートリッジ側演算装置４１との入出力を行なう入出力デバイス４４には、接点数の接触不良等を回避するために、シリアルポートを用いて接点数を削減した。
【００５５】
上記カートリッジ側制御回路５０は、例えば、図２に示すようにプロセスカートリッジＢに搭載することができる。カートリッジ側制御回路５０は、プロセスカートリッジＢの任意の箇所に設置し得るが、本参考例では、画像形成装置本体Ａへの位置決めの基準となる固定側である、クリーナ容器枠体１４を選択した。又、帯電手段８、転写ユニット４などの放電ノイズを発生する部位から最も離れたクリーニング枠体１４の先端部に取付けている。
【００５６】
つまり、本参考例では、図２に示すように、クリーナ容器枠体１４の、装置本体ＡへのプロセスカートリッジＢの挿入方向Ｘに対する先端部に段部１４ａを形成し、この段部１４ａに、各電子デバイス（カートリッジ側制御回路）５０及びカートリッジ側Ｉ／Ｏコネクタ部４９ｂを設けたカートリッジ側制御回路基板５１を取付けて、その周囲をカバー５４で覆って保護している。
【００５７】
図３には、カートリッジ側制御回路５０を有するプロセスカートリッジＢを装置本体Ａに装着した状態を示す。装置本体ＡにプロセスカートリッジＢが装着されると、カートリッジ側Ｉ／Ｏコネクタ部４９ｂが装置本体側Ｉ／Ｏコネクタ部４９ａと結合されて、Ｉ／Ｏコネクタ部４９が形成される。これらのコネクタ部４９ａ、４９ｂは、プロセスカートリッジＢの装着動作の過程で結合されるように構成されている。
【００５８】
本参考例では、プロセスカートリッジＢのメモリ４２には、次のようなデータが保持される。メモリ４２に保持するデータの内容は、その形態から大きく分けてデータ類（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の３種類に分類される。
データ類（ａ）：
ロット番号、製造年月日、製造工場、各ユニットの特性値（帯電ローラ特性、感光ドラム特性など）、本体互換コード、品質保持期限
データ類（ｂ）：
使用済み／未使用（新品）、使用開始日時
データ類（ｃ）：
使用メディアサイズ、使用枚数、トナー残量検知結果、最終使用日時
【００５９】
即ち、データ類（ａ）は、プロセスカートリッジＢの製造ロット番号、製造年月日などの、プロセスカートリッジＢの製造時に記憶保持されるもので、データは装置本体Ａが読み込むだけで書き換えられることはない。データ類（ｂ）は、プロセスカートリッジＢの使用が開始されたか否かを示す使用済み／未使用情報、使用開始年月日などのデータで、装置本体Ａとの通信により一度だけ書き込み（更新）が行われる。つまり、一度使用されたカートリッジは使用済みと記録され、そのときの年月日が装置本体Ａのエンジンコントローラ（ＭＰＵ）３１に内蔵されたカレンダー４０からデータとしてプロセスカートリッジＢのメモリ４２内に書き込まれる。このデータは一度に限り書き込みできるデータとなる。そして、データ類（ｃ）は、プロセスカートリッジＢの最終使用日時、その時点までにプロセスカートリッジＢを使用して行った画像形成枚数などの、画像形成動作を行うごとに更新されていくデータである。
【００６０】
なお、図３ではカレンダー時計をエンジンコントローラ３１内に設けるように記載されているが、これに限定されるものではなく、例えば、フォーマッタ２１内に設けるように構成しても良い。
【００６１】
次に、本参考例における初期状態及び長期休止の判断、及び初期動作について説明する。
【００６２】
図４のフローチャートを参照して、実際に画像形成が行われるときの動作を説明する。図４は、本発明の理解を容易とするために、本発明に特徴的な動作手順を簡略化して示しているものであって、本発明は、斯かる手順にのみ限定されるものではないことを理解されたい。
【００６３】
プロセスカートリッジＢを装置本体Ａに装着し（ステップ１）、プリント信号を受けると（ステップ２）、装置本体Ａのエンジンコントローラ３１は、プロセスカートリッジＢのメモリ４２に記憶された情報を参照し、例えば、プロセスカートリッジＢの種別を示す本体互換コードを読み取って、プロセスカートリッジＢが装置本体に互換性のあるものかをチェックして、プロセスカートリッジＢが使用可能かを判断する。また、プロセスカートリッジＢの品質保持期限を読み取って、現在の日付と比較して、品質保持期限内かどうかをチェックして、プロセスカートリッジＢが使用可能かを判断する（ステップ３）。そして、使用不可と判断した場合はプリント動作を停止し、その旨の情報を使用者に伝えるべく、表示手段２０などに警告表示などを行う信号を送信する（ステップ４）。
【００６４】
ステップ３の判断において、プロセスカートリッジＢの種別、品質保持期限などを判断して、使用可能であると判断した場合、次に、プロセスカートリッジＢのメモリ４２にアクセスして、プロセスカートリッジＢの使用済み／未使用情報読み取り、装着されたプロセスカートリッジＢが新品であるか否か判断する（ステップ５）。そして、プロセスカートリッジＢが新品であった場合、具体的には後述する所定の初期動作を行い（ステップ７）、その後、プリント動作に入る（ステップ８）。
【００６５】
一方、ステップ５にてプロセスカートリッジＢが新品ではないと判断した場合には、次いでそのプロセスカートリッジＢを前回使った日時（最終使用日時）をメモリ４２から読み取り、現在まで長時間経過しているか否かを判断する（ステップ６）。そして、長時間経過していると判断した場合は、後述の所定の初期動作を行い（ステップ７）、その後プリント動作に入る（ステップ８）。ステップ６にて長時間経過していないと判断した場合は、そのままプリント動作に入る（ステップ８）。
【００６６】
その後、プリントが終了すると、プロセスカートリッジＢのメモリ４２に、現在の日時を、最終使用日時として記憶させる（ステップ９）。
【００６７】
本参考例では、必要に応じて実施する初期動作としては、プロセスカートリッジＢが使用初期であるか若しくは長期休止により、現像ローラ１０ａ、現像ブレード１０ｂにより十分に摩擦帯電電荷が付与されていない場合に対応すべく、次のような初期動作（前処理）を行い、現像器１０内のトナーに十分に摩擦帯電で電荷を付与する。
【００６８】
即ち、本参考例では、負極性に一様に帯電した感光ドラム７の露光により負極性電荷が減衰した部分に負極性に帯電したトナーを付着させて現像する反転現像を採用しており、先ず、帯電手段８により感光ドラム７の表面を負極性に一様に帯電し、その後、スキャナユニット１による露光は行わずに、現像ローラ１０ａに現像バイアスを印加する。又、記録材２の供給を行わずに、感光ドラム７、現像ローラ１０ａなどを回転させる。この回転により、トナーは現像ローラ１０ａ、現像ブレード１０ｂに摺擦され、摩擦帯電により負極性の電荷が付与される。
【００６９】
このような初期動作を行うことにより、新品のプロセスカートリッジＢ或いは長期使用されなかったプロセスカートリッジＢにおいて、トナーに電荷が付与されていないため、特に、摩擦帯電されにくい高湿環境下において濃度が薄くなってしまう、といった問題を防止することができる。
【００７０】
尚、上記本参考例の初期動作の要否の判断として、プロセスカートリッジＢが未使用状態から使用されたか、或いはプロセスカートリッジＢの使用が長期に亙り停止されていたかを判断した。更に、例えば、プロセスカートリッジＢが使用開始から何枚の画像形成に供されたかなど、プロセスカートリッジＢが使用開始から所定の範囲内の使用初期段階にあることを、プロセスカートリッジＢに設けたメモリ４２の情報から判断して、初期状態である場合に初期動作を行う構成としてもよい。
【００７１】
このように、本参考例によれば、プロセスカートリッジＢに各種情報を記憶し、装置本体Ａと情報をやりとりできるメモリ４２を搭載し、プロセスカートリッジＢが使用初期段階であると判断した場合に、トナーに電荷を十分に付与する動作を行うことにより、使用初期段階から良好な画像を得ることができる。又、本参考例では、プロセスカートリッジＢが長期使用されない場合、トナーの帯電が減衰していることが考えられることから、前回プロセスカートリッジＢを使用した時期をメモリ４２内に記憶しておき、長期使用されていないと判断したときにトナーへの帯電付与の初期動作を行う。これにより、常に良好な画像を得ることができる。
【００７２】
以上、本参考例によれば、プロセスカートリッジＢの初期段階や長期使用していない場合に起こる、濃度が薄くなるといった問題を防止することができる。しかも、トナーに摩擦帯電電荷を十分に付与して画像濃度を上げるために行う初期動作を毎回の画像形成時に行うなど、不必要なときに行うことがないので、例えば１枚目の画像形成までの時間（ファーストプリントタイム）が必要以上に長くなるなどの不都合を防止することができる。
【００７３】
実施例
次に、本発明に係るプロセスカートリッジが着脱可能な画像形成装置の実施例を説明する。
【００７４】
本実施例の画像形成装置は、参考例のものと略同様の構成とされるが、本実施例では、特開平１０−３０７４５５号公報に開示されているような、接触帯電方式、転写方式、トナーリサイクルプロセス（クリーナーレスシステム）を採用した電子写真画像形成プロセスを実施する。
【００７５】
又、本実施例の画像形成装置（画像形成装置）では、現像器１０内でトナーに混合されている帯電促進粒子が、プリント動作中に感光ドラム７の表面を介して帯電手段８に供給される。本実施例の構成では、帯電手段として、接触帯電部材である帯電ローラやファーブラシなどの比較的簡易な部材を用い、現像器１０内のトナーに帯電促進粒子を混合する方式を用いることで、簡易、且つ、高効率で安定した帯電処理を行うことができる。
【００７６】
図５は、本実施例の画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジＢ'の概略断面を示す。尚、装置本体の構成は参考例の画像形成装置１００と同様とし得る。又、本実施例において、参考例の画像形成装置１００と同様の機能、構成を有する要素には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００７７】
本実施例では、帯電手段である帯電ローラ８は、芯金８ａ上にゴム或いは発泡体とされる可撓性部材層８ｂを形成した弾性ローラとされる。帯電ローラ８は、被帯電体としての感光ドラム７に対して圧接させて配設され、その当接ニップ部は帯電部を形成し、感光ドラム７の回転に従動回転させるか、周速度差を与えて回転駆動することができる。又、帯電ローラ８の芯金８ａには、帯電バイアス印加電源（図示せず）から所定の帯電バイアスが印加される。本実施例では、帯電バイアスとして、直流電圧を印加する。
【００７８】
本実施例において、現像器１０は、磁性一成分絶縁トナー（ネガトナー）を用いた反転現像器である。現像器１０は、現像剤容器１０ｄにトナーと帯電促進粒子とを含有する現像剤を収容している。又、現像器１０は、現像剤担持体として、内部に固定マグネットロール１０ｃを備えた非磁性スリーブとされる現像ローラ１０ａを有している。又、この現像ローラ１０ａには、ブレード状の現像剤層厚規制部材（現像ブレード）１０ｂが当接されている。そして、現像剤容器１０ｄに収容された現像剤は、マグネットロール１０ｃの磁界により現像ローラ１０ａ上に供給された後、現像ブレード１０ｂによって層厚が規制され、且つ、現像ローラ１０ａと現像ブレード１０ｂとによって摺擦されて摩擦帯電電荷が付与される。現像ローラ１０ａに担持された現像剤は現像ローラ１０ａの回転により、感光ドラム７と現像ローラ１０ａの対向部である現像部に搬送される。又、現像ローラ１０ａには、現像バイアス印加電源（図示せず）より現像バイアス電圧が印加される。本実施例では、現像バイアス電圧として、直流電圧と交流電圧とを重畳したものを用いた。これにより、感光ドラム７に形成された静電潜像に応じて現像剤が感光ドラム７に転移して、トナー像として可視化する。
【００７９】
上述のように、本実施例の画像形成装置２００は、クリーナーレス構成とされている。つまり、記録材２にトナー像を転写した後の感光ドラム７に残留した転写残トナーは、参考例の画像形成装置１００にて用いたクリーニング手段１１などで除去されることなく、感光ドラム７の回転に伴い帯電部を経由して現像部に至り、現像器１０において現像同時クリーニング（回収）される。
【００８０】
又、本実施例では、現像剤であるトナーと帯電促進粒子とが現像器１０内に混合されて収容される。現像器１０が収容する現像剤に含有させた導電性を有する帯電促進粒子は、通常、現像器１０による感光ドラム７上の静電潜像の現像時にトナーと共に適当量が感光ドラム７に移行する。感光ドラム７上のトナー画像は、転写ニップ部において転写手段４に印加される転写バイアスの作用で記録材２に引かれて積極的に転移する。しかし、感光ドラム７上の帯電促進粒子は、導電性であることで記録材２には積極的には転移せず、感光ドラム７上に実質的に付着保持されて残留する。
【００８１】
本実施例では、帯電促進粒子として導電性酸化亜鉛粒子を用いた。この帯電促進粒子は、トナーなどとの摩擦により正極性に帯電する。本実施例の画像形成装置２００では、参考例と同様、負極性に一様に帯電した感光ドラム７の露光により負極性電荷が減衰した部分に負極性に帯電したトナーを付着させて現像する反転現像を採用している。これにより、感光ドラム７と現像ローラ１０ａが対向する現像部において、正極性に帯電した帯電促進粒子は、負極性に帯電した感光ドラム７上に転移する。その後、帯電促進粒子は、帯電部で、より強い負極性を持つ帯電部に転移することで帯電の補助をする役目を担う。
【００８２】
このように、転写後の感光ドラム７に残存した転写残トナー及び残存帯電促進粒子は、クリーナレス（トナーリサイクルプロセス）構成により、感光ドラム７と接触帯電部材である帯電ローラ８との帯電ニップ部に感光ドラム７の回転でそのまま搬送される。そして、帯電ローラ７に付着・混入する。従って、感光ドラム７と帯電ローラ８とのニップ部にこの帯電促進粒子が存在した状態で感光ドラム７の接触帯電が行なわれる。
【００８３】
帯電ローラ８に付着・混入した転写残トナーは、帯電ローラ８から徐々に感光ドラム７上に吐き出されて、感光ドラム７の表面の移動と共に現像部に至り、現像器１０において現像同時クリーニング（回収）される。
【００８４】
現像同時クリーニングは、転写後に感光ドラム７上に残留したトナーを引き続く画像形成工程の現像時に、現像器１０のかぶり取りバイアス、即ち、現像器１０に印加する直流電圧と感光ドラム７の表面電位間の電位差であるかぶり取り電位差によって回収するものである。本実施例のように、反転現像方式である場合は、現像同時クリーニングは、感光ドラム７の暗部電位から現像ローラ１０ａにトナーを転移させて回収する電界と、現像ローラ１０ａから感光ドラム７の明部電位へトナーを付着させる電界の作用でなされる。
【００８５】
又、帯電ローラ８から帯電促進粒子が脱落しても、画像形成装置２００が稼働されることで、現像器１０の現像剤に含有させてある帯電促進粒子が現像部で感光ドラム７の表面に移行し、感光ドラム７の回転により転写ニップ部を経て帯電部へ搬送され、帯電ローラ８に逐次に供給され続けるため、帯電促進粒子の存在による良好な帯電性が安定して維持される。
【００８６】
本実施例では、現像ローラ１０ａ、現像ブレード１０ｂ、現像剤容器１０ｄを一体的に現像枠体１３でユニット化して現像ユニットを形成する。又、感光ドラム７、帯電ローラ８を一体的にドラム枠体１５でユニット化し、ドラムユニットを形成する。そして、現像枠体１３とドラム枠体１５とを一体的に結合することによってプロセスカートリッジＢ’を構成している。
【００８７】
次に、本実施例における初期動作について説明する。尚、本実施例において、初期動作に関する制御ブロックは、図３を参照して参考例にて説明したものと同様とすることができ、又、プロセスカートリッジＢ'内に格納する情報も参考例と同様とすることができる。図６に、本実施例における初期動作の制御手順をフローチャートとして示す。
【００８８】
本実施例の画像形成装置２００のように、帯電促進粒子を現像器１０から帯電部に供給する方式では、従来、プロセスカートリッジＢ’が使用初期段階である場合、帯電部に帯電促進粒子が存在しないため、初期画像において帯電不良が発生するという問題が発生することがあった。この問題に対処するためには、プロセスカートリッジＢ’の製造段階で、ある程度の帯電促進粒子を帯電部に付与しておくという方法が考えられる。しかし、例えば、プロセスカートリッジＢ’の輸送中の振動などにより、予め帯電部に付与した帯電促進粒子が帯電部から脱落する問題がある。
【００８９】
そこで、本実施例では、プロセスカートリッジＢ’が使用初期であると判断した場合に、帯電促進粒子を帯電部に供給するために所定の初期動作を行う。
【００９０】
即ち、図４を参照して参考例にて説明した手順と同様にして、プロセスカートリッジＢ'が装置本体に装着され、プリント信号を受けると、装置本体の制御部（エンジンコントローラ）３１は装着されたプロセスカートリッジＢ'が使用可能か判断する（ステップ１〜４）。次いで、プロセスカートリッジＢのメモリ４２にアクセスして、プロセスカートリッジＢの使用済み／未使用情報読み取り、装着されたプロセスカートリッジＢ'が使用初期段階であるか否かを判断する（ステップ５）。プロセスカートリッジＢ'が使用初期であると判断した場合には所定の初期動作をした後（ステップ６）、又、使用初期ではないと判断した場合にはそのまま通常のプリント動作を行う（ステップ７）。更に、参考例と同様、プリントが終了した後に、プロセスカートリッジＢのメモリ４２に、現在の日時を、最終使用日時として記憶させることができる（ステップ８）。
【００９１】
ここで、プロセスカートリッジＢ’が使用初期である場合に行う初期動作として、本実施例では次のような動作を行う。即ち、感光ドラム７を回転した状態で、感光ドラム７の表面の帯電処理を開始する。このとき、帯電促進粒子が帯電部にないため、帯電ムラ、作像時に必要とされる所定の電位で帯電されていなくてもよい。
【００９２】
次に、感光ドラム７上の帯電部が現像部に到達すると、その電位差により帯電促進粒子は感光ドラム上に転移する。このとき、現像ローラ１０ａに印加する現像バイアスは０Ｖにしておくと、感光ドラム７の表面との電位差が大きくなるため、帯電促進粒子はより多く転移する。しかし、トナー中に一部存在する逆極性（正極性）に帯電したトナーも転移することがあるので、所定の現像バイアスをかけておいてもよい。次に、感光ドラム７上の帯電促進粒子は、帯電部でより負極性の強い帯電部に転移する。
【００９３】
本発明者の検討によると、この初期動作は、通常、約３０秒程度行うことによって、均一な帯電に必要な帯電促進粒子が帯電部に供給できる。当然、これは本発明を実施する装置のプロセススピードによって異なるものであり、適宜選定すればよい。
【００９４】
上述のような初期動作を、プロセスカートリッジＢ’に設けられるメモリ４２の情報に基づかずにプリントを行う毎に行うと、帯電促進粒子が不足するため、予め現像器１０内に大量に帯電促進粒子を入れておかなければならない。しかし、このように、帯電促進粒子をトナーに大量に混合すると、現像性に悪影響を及ぼすことがある。又、初期動作を毎回のプリント時におこなうとファーストプリントタイムが遅くなるといった問題もある。本実施例によれば、これらの問題を防止することができる。
【００９５】
尚、参考例と同様、前回使った日時（最終使用日時）をメモリ４２から読み取り、プロセスカートリッジＢ'の休止期間を判断して、プロセスカートリッジＢ'が長期使用されている場合に、帯電促進粒子を現像器内から帯電部に送る動作を行ってもよい。
【００９６】
以上、本実施例によれば、プロセスカートリッジＢに各種情報を記憶し、装置本体Ａと情報をやりとりできるメモリ４２を搭載し、プロセスカートリッジＢが使用初期段階であると判断した場合に、帯電促進粒子を現像器１０内から帯電部に送る動作をすることにより、たとえ帯電促進粒子をプロセスカートリッジＢ’の初期段階から帯電部に存在させていなくても、プロセスカートリッジＢ’の使用初期において帯電部に帯電促進粒子がないことに起因して発生する感光ドラム７の帯電不良などの不具合を防止することができる。又、このように、帯電促進粒子を予め帯電部に存在させる必要がないので、使用前に帯電促進粒子が帯電部から脱落したり、洩れたりといった問題は発生しない。これにより、プロセスカートリッジの使用初期段階から良好な画像を得ることができる。更に、必要に応じて初期動作を行うので、現像器１０に収容する現像剤に混合する帯電促進粒子も最小限でよいという利点を有する。
【００９７】
尚、本実施例では、特に、帯電促進粒子を帯電部に供給することについて説明したが、プロセスカートリッジＢ'が使用初期段階である場合、更には長期使用停止されていた場合に上述の初期動作を行うことで、同時に現像剤中のトナーに摩擦帯電電荷を付与することができる。従って、本実施例においても、参考例と同様の効果を得ることができる。
【００９８】
尚、本実施例では、帯電促進粒子を現像器１０内に収容する場合を例に説明したが、帯電促進粒子は現像器１０内に収容する場合に限定されるものではなく別の方法で供給しても良い。
【００９９】
尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、同一の技術思想の変形例を含みうるものである。
【０１００】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、帯電促進粒子を現像剤に混合し、電子写真感光体の帯電部に供給する方式を採用する場合に、プロセスカートリッジの製造段階で帯電部に帯電促進粒子を付与する必要がないため、帯電促進粒子の帯電部からの脱落や洩れといった問題も解決することができ、かつ、プロセスカートリッジの使用初期段階から良好な画像を得ることができる。
【０１０２】
更に、本発明によれば、必要に応じて初期動作を行うため、画像形成時の前処理（初期動作）にかかる時間を必要以上に長くなることを軽減できる。又、帯電促進粒子を必要以上に現像器内に入れなければならないといった問題を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プロセスカートリッジを搭載した画像形成装置の一例の概略断面図である。
【図２】図１の画像形成装置に搭載されたプロセスカートリッジの概略断面図である。
【図３】図１の画像形成装置の制御ブロック図である。
【図４】参考例における初期動作の制御手順を説明するためのフローチャート図である。
【図５】画像形成装置に装着可能なプロセスカートリッジの他の例の概略断面図である。
【図６】本発明に従う初期動作の制御手順の一例を説明するためのフローチャート図である。
【符号の説明】
７感光ドラム（電子写真感光体）
８帯電ローラ（帯電手段）
１０現像器（現像手段）
１１クリーニング手段
３１エンジンコントローラ（ＭＰＵ）
４０カレンダー時計
４１カートリッジ側演算装置（ＣＰＵ）
４２メモリーデバイス（記憶手段）
４９コネクタ部
５１プロセスカートリッジ回路基板
１００レーザービームプリンタ（電子写真画像形成装置）
Ａ電子写真画像形成装置本体
Ｂプロセスカートリッジ

Claims

像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電手段と、現像剤と導電性の帯電促進粒子とを収容する現像剤収容部と該現像剤と該帯電促進粒子とを前記像担持体に供給する現像担持体とを備えた現像手段と、記憶手段とを有するプロセスカートリッジを着脱可能な画像形成装置であって、
前記記憶手段に記憶されている前記プロセスカートリッジが新品であるか否かを示す情報に基づいて前記プロセスカートリッジが新品であるか否かを判定する判定手段と、
前記像担持体と前記帯電手段とによって形成される帯電部に導電性の帯電促進粒子を供給する供給手段と、
を有し、
前記判定手段によって前記プロセスカートリッジが新品であると判定された場合に、前記供給手段は、前記像担持体を前記帯電手段により所定極性に帯電した後、前記像担持体の表面電位と前記現像剤担持体の表面電位との電位差が大きくなるように前記現像剤担持体に印加する電圧を設定し、前記現像手段から前記帯電部に前記所定極性とは反対極性の前記帯電促進粒子を転移させる動作を所定期間実行することを特徴とする画像形成装置。