JP4250373B2

JP4250373B2 - 画像形成装置

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Inventors: 健中川; 孝一大高
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モノクロプリンタ、カラープリンタ、ファキシミリまたは複写機等、１つまたは複数の電子写真方式等の画像形成部を有する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（１）クリーナレス画像形成装置
従来の電子写真方式の画像形成装置においては、感光体（像担持体）上の現像剤像を記録紙（記録媒体）に転写した後に感光体に残存する転写残現像剤はクリーナ（クリーニング装置）によって感光体面から除去されて廃現像剤として、別途設けられたクリーナ容器に収納させる。この廃現像剤はプロセスカートリッジの交換時に廃却されるが、資源の有効利用、環境保護の観点からは廃現像剤が出ないことが望ましい。
【０００３】
そこでクリーナをなくし、転写後の感光体上の転写残現像剤は現像装置によって「現像同時クリーニング」で感光体上から除去し現像装置に回収・再用する装置構成にした現像剤リサイクルプロセスの画像形成装置も出現している。
【０００４】
現像同時クリーニングとは、転写後に感光体上に残留した現像剤を次工程以降の現像時、即ち引き続き感光体を帯電し、露光して潜像を形成し、潜像の現像時にかぶり取りバイアス（現像装置に印加する直流電圧と感光体の表面電位間の電位差であるかぶり取り電位差Ｖback）によって回収する方法である。この方法によれば、転写残現像剤は現像装置に回収されて次工程以後に再用されるため、廃現像剤をなくし、メンテナンスに手を煩わせることも少なくすることができる。またクリーナレスであることでスペース面での利点も大きく、画像形成装置を大幅に小型化できるようになる。
【０００５】
（２）帯電装置
電子写真感光体・静電記録誘電体等の像担持体を所要の極性・電位に一様に帯電処理（除電処理も含む）する帯電装置としてはコロナ帯電器（コロナ放電器）がよく使用されていた。
【０００６】
コロナ帯電器は非接触型の帯電装置であり、ワイヤ電極等の放電電極と該放電電極を囲むシールド電極を備え、放電開口部を被帯電体である像担持体に対向させて非接触に配設し、放電電極とシールド電極に高圧を印加することにより生じる放電電流（コロナシャワー）に像担持体面をさらすことで像担持体面を所定に帯電させるものである。
【０００７】
コロナ帯電装置は被帯電体と非接触で帯電を行えるため、上記クリーナレス画像形成装置に用いた場合、転写残の現像剤が帯電装置に付着して、帯電能力が低下するという問題が軽減されるが、コロナシャワーに活性イオンであるオゾンが含まれ、消費電力が大きく、装置が大型化する等、クリーナの有無によらず本質的な問題も有していた。
【０００８】
そのため中低速機種の画像形成装置にあっては、コロナ帯電器に比べて低オゾン・低電力等の利点がある接触帯電装置が多く提案され、また実用化されている。
【０００９】
接触帯電装置は、像担持体等の被帯電体に、ローラ型（帯電ローラ）、ファーブラシ型、磁気ブラシ型、ブレード型等の導電性の帯電部材（接触帯電部材・接触帯電器）を接触させ、この接触帯電部材に所定の帯電バイアスを印加して被帯電体面を所定の極性・電位に帯電させるものである。接触帯電の帯電機構（帯電のメカニズム、帯電原理）には、▲１▼放電帯電機構と▲２▼直接注入帯電機構の２種類の帯電機構が混在しており、どちらが支配的であるかにより各々の特性が現れる。
【００１０】
▲１▼．放電帯電機構
接触帯電部材と被帯電体との微小間隙に生じる放電現象により被帯電体表面が帯電する機構である。放電帯電機構は接触帯電部材と被帯電体に一定の放電しきい値を有するため、帯電電位より大きな電圧を接触帯電部材に印加する必要がある。また、コロナ帯電器に比べれば発生量は格段に少ないけれども放電生成物を生じることが原理的に避けられないため、オゾンなど活性イオンによる弊害は避けられない。
【００１１】
▲２▼．直接注入帯電機構
接触帯電部材から被帯電体に直接に電荷が注入されることで被帯電体表面が帯電する系である。直接帯電、あるいは注入帯電、あるいは電荷注入帯電とも称される。より詳しくは、中抵抗の接触帯電部材が被帯電体表面に接触して、放電現象を介さずに、つまり放電を基本的に用いないで被帯電体表面に直接電荷注入を行うものである。よって、接触帯電部材への印加電圧が放電閾値以下の印加電圧であっても、被帯電体を印加電圧相当の電位に帯電することができる。この帯電系はイオンの発生を伴わないため放電生成物による弊害は生じない。しかし、直接注入帯電であるため、接触帯電部材の被帯電体への接触性が帯電性に大きく効いてくる。そこで接触帯電部材はより密に構成し、また被帯電体との速度差を多く持ち、より高い頻度で被帯電体に接触する構成をとる必要がある。
【００１２】
Ａ）ローラ帯電
接触帯電装置は、接触帯電部材として導電ローラ（帯電ローラ）を用いたローラ帯電方式が帯電の安定性という点で好ましく、広く用いられている。
【００１３】
このローラ帯電はその帯電機構は前記▲１▼の放電帯電機構が支配的である。帯電ローラは、導電あるいは中抵抗のゴム材あるいは発泡体を用いて作成される。さらにこれらを積層して所望の特性を得たものもある。
【００１４】
帯電ローラは被帯電体との一定の接触状態を得るために弾性を持たせているが、そのため摩擦抵抗が大きく、多くの場合、感光体に従動あるいは若干の速度差をもって駆動される。
【００１５】
Ｂ）ファーブラシ帯電
ファーブラシ帯電は、接触帯電部材として導電性繊維のブラシ部を有する部材（ファーブラシ帯電器）を用い、その導電性繊維ブラシ部を被帯電体としての感光体に接触させ、所定の帯電バイアスを印加して感光体面を所定の極性・電位に帯電させるものである。このファーブラシ帯電もその帯電機構は前記▲１▼の放電帯電機構が支配的である。
【００１６】
ファーブラシ帯電器は固定タイプとロールタイプが実用化されている。中抵抗の繊維を基布に折り込みパイル状に形成したものを電極に接着したものが固定タイプで、ロールタイプはパイルを芯金に巻き付けて形成する。繊維密度としては１００本／ｍｍ²程度のものが比較的容易に得られる。ファーブラシ帯電の場合も、固定タイプ、ロールタイプどちらも多くは、放電現象を用いており被帯電物の帯電電圧より数百Ｖ高い帯電バイアスを印加して帯電を行っている。
【００１７】
ファーブラシ帯電器をクリーナレス画像形成装置に用いた場合、ファーブラシによって転写残現像剤を散らす効果によって画像履歴が引き起こす画像不良を軽減することができる。また他の方式と比較してファーブラシの比較的大きい表面積によって転写残現像剤を捕獲するバッファ効果もありクリーナレスに好適な帯電方式である。
【００１８】
Ｃ）磁気ブラシ帯電
磁気ブラシ帯電は、接触帯電部材として導電性磁性粒子をマグネットロール等で磁気拘束してブラシ状に形成した磁気ブラシ部を有する部材（磁気ブラシ帯電器）を用い、その磁気ブラシ部を被帯電体としての感光体に接触させ、所定の帯電バイアスを印加して感光体面を所定の極性・電位に帯電させるものである。この磁気ブラシ帯電の場合はその帯電機構は前記▲２▼の直接注入帯電機構が支配的である。
【００１９】
磁気ブラシ部を構成させる導電性磁性粒子として粒径５〜５０μｍのものを用い、感光体と十分速度差を設けることで、均一に直接注入帯電を可能にする。この帯電方式を用いることで印加バイアスとほぼ比例した帯電電位を得ることが可能になる。
【００２０】
しかしながら、機器構成が複雑であること、磁気ブラシ部を構成している導電性磁性粒子が脱落して感光体に付着する等他の弊害もある。特開平６−３９２１号公報等には感光体表面にあるトラップ準位または電荷注入層の導電粒子等の電荷保持部材に電荷を注入して接触注入帯電を行なう方法が提案されている。放電現象を用いないため、帯電に必要とされる電圧は所望する感光体表面電位分のみであり、オゾンの発生もない。さらに、ＡＣ電圧を印加しないので、帯電音の発生もなく、ローラ帯電方式と比べると、オゾンレス、低電力の優れた帯電方式である。また磁気ブラシ方式をクリーナレス画像形成装置に用いた場合、ファーブラシ帯電と同様ちらし効果とバッファ効果があるためクリーナレスに好適な帯電方式である。
【００２１】
Ｄ）粉末塗布接触帯電
接触帯電装置について、帯電ムラを防止し安定した均一帯電を行なうために、接触帯電部材に被帯電体面との接触面に粉末を塗布する構成が考案されている。例えば特開平１０−３０７４５５号公報には直接注入帯電機構を用いた接触帯電方法についての開示があり、導電性の発泡体を芯金の外周に形成したローラの外周面に導電粒子を塗布した帯電ローラを用いている。無数の導電粒子によって被帯電体との接触機会が大幅に増加して直接注入帯電を実現するものである。また導電性の発泡体が導電粒子や転写残現像剤を保持するバッファの役割を果たし、クリーナレスの画像形成装置に適した帯電方式である。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
一般にクリーナレスシステムでは発生する転写残現像剤の処理が大きな課題となる。クリーナレスシステムでは上記のように帯電ローラで転写残現像剤を散らすまたは溜めることで転写残現像剤による帯電性への影響を軽減している。しかしクリーナレスシステムでは基本的に帯電ローラと感光体の近傍で現像剤が存在することから、帯電前の感光体電位によっては帯電ローラ近傍にある現像剤が感光体に付着し、次に続く画像に画像不良を発生させることがある。特に記録媒体である紙の先端や後端が転写ローラと感光体の当接部、または近接部を通過する際に感光体に電位メモリを形成し、この電位メモリによって横スジ状の画像不良が発生することがあった。
【００２３】
そこで本発明は、クリーナレスシステムの画像形成装置において、帯電ローラに付着した現像剤（トナー）が記録媒体の紙コバに対応する位置で吐き出されて発生するスジ状の画像不良を防止することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を特徴とする画像形成装置である。
【００２５】
（１）像担持体と、該像担持体と接触し前記像担持体の表面の移動方向と逆方向に回転する帯電ローラと、該像担持体に設けられた静電潜像を可視化する現像手段と、可視化された現像剤像を記録媒体に転写する転写手段を有し、該転写手段が該記録媒体に該現像剤像を転写した後に該像担持体上に残留した現像剤を該現像手段によって回収するクリーナレス方式の画像形成装置において、該記録媒体の先端部及び後端部が該像担持体と接する位置の前記像担持体の反移動方向の表面電位勾配Ｅ１を該現像剤の帯電極性と逆極性にし、前記記録媒体の先端部及び後端部が該像担持体と接する位置以外の前記像担持体の領域で、前記像担持体の反移動方向の表面電位勾配Ｅ２が前記現像剤の帯電極性と同極性となるようにし、｜Ｅ１｜＞｜Ｅ２｜となるようにする電位制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【００２７】
（２）前記電位制御手段は前記像担持体の移動方向において、転写手段と該像担持体の対向部より下流側かつ該像担持体と該帯電ローラの対向部より上流側の像担持体と対向して設けられた露光手段であることを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。
【００２８】
（３）前記電位制御手段は前記像担持体の移動方向において、転写手段と該像担持体の対向部より下流側かつ該像担持体と該帯電ローラの対向部より上流側の像担持体と非接触で対向して設けられた帯電手段であることを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。
【００２９】
（４）前記転写手段が前記電位制御手段を兼ねることを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。
【００３０】
（５）前記転写手段は前記像担持体に当接回転する転写ローラを有し、給電手段によって給電を受け、該転写ローラと該像担持体の当接ニップ部で該像担持体および該記録媒体に電荷付与を行うことを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。
【００３１】
（６）前記転写ローラと像担持体の当接ニップ幅をＷ、記録媒体の先端部が該像担持体と接する位置より当接ニップ幅Ｗだけ手前の位置での給電電圧をＶ１、記録媒体の先端部が該像担持体と接する位置より当接ニップ幅Ｗだけ後の位置での給電電圧をＶ２、記録媒体の後端部が該像担持体と接する位置より当接ニップ幅Ｗだけ手前の位置での給電電圧をＶ３、記録媒体の後端部が該像担持体と接する位置より当接ニップ幅Ｗだけ後の位置での給電電圧をＶ４とすると、
現像剤が負帯電性のときはＶ２−Ｖ１＞Ｖ３−Ｖ４、
現像剤が正帯電性のときはＶ２−Ｖ１＜Ｖ３−Ｖ４
であることを特徴とする（５）に記載の画像形成装置。
【００３３】
（７）転写ローラと像担持体の当接ニップ幅をＷ、連続して転写行程を経る複数の記録媒体における先行する記録媒体の後端部が該像担持体と接する位置より当接ニップ幅Ｗだけ手前の位置での給電電圧をＶ５、該後端部が該像担持体と接する位置より当接ニップ幅Ｗだけ後の位置での給電電圧をＶ６、後から続く記録媒体の先端部が該像担持体と接する位置より当接ニップ幅Ｗだけ手前の位置での給電電圧をＶ７、記録媒体の先端部が該像担持体と接する位置より当接ニップ幅Ｗだけ後の位置での給電電圧をＶ８、記録媒体間での転写電圧の勾配で現像剤の帯電極性と逆極性方向の最大値をＥ３とすると
（Ｖ８−Ｖ７）／２Ｗ＞（Ｖ６−Ｖ５）／２Ｗ＞Ｅ３
かつ
（Ｖ８−Ｖ７）／２Ｗ＞｜Ｅ３｜
であることを特徴とする（５）に記載の画像形成装置。
【００３４】
（作用）
（１）の画像形成装置構成により、帯電ローラ近傍の現像剤に対して電気的な作用を軽減させスジ状の画像不良を軽減するものである。また、帯電ローラ近傍の現像剤を徐々に消費させ、画像形成時の電位段差によるスジ状の画像不良の発生を更に軽減するものである。
【００３６】
（２）、（３）の画像形成装置構成は、記録媒体の端部で発生する電位段差の方向を揃えることによりスジ状の画像不良の発生を軽減するものである。
【００３７】
（４）の画像形成装置構成は、簡略な構成で記録媒体の端部で発生する電位段差の方向を揃えることによりスジ状の画像不良の発生を軽減するものである。
【００３８】
（５）の画像形成装置構成は、帯電作用部の幅が狭く感光体の電位制御を精度高く行うことにより低湿環境等、記録媒体端部の放電スパイクが大きい場合でもスジ状の画像不良の発生を軽減するものである。
【００３９】
（６）の画像形成装置構成は、転写高圧の立ち上がり、または立下り時定数によらず記録媒体端部の放電スパイクが大きい場合でもスジ状の画像不良の発生を軽減するものである。
【００４０】
（７）の画像形成装置構成は、記録媒体間で現像剤溜め部の現像剤を徐々に消費させ、記録媒体端部の放電スパイクが大きい場合でもスジ状の画像不良の発生を更に軽減するものである。
【００４１】
【発明を実施するための最良の形態】
（１）画像形成装置例の概略構成
図１は画像形成装置例の概略構成図である。本例の画像形成装置は、電子写真方式、接触帯電方式、クリーナレス（クリーナレス方式、クリーナレスシステム）のレーザプリンタである。
【００４２】
１は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（ドラム）、２は帯電装置（帯電体）、３はレーザ露光装置、４は反射ミラー、５はマグネット、６は現像剤、７は現像容器、８は転写ローラ、９は記録媒体としての紙（記録紙、記録材、転写材）、１０は現像ブレード、１１は現像スリーブ、１２は定着器、１３はペーパーカセット、１４は給紙ローラ、１５は高圧電源、１６は紙検知センサ、１７は紙先端検知センサである。
【００４３】
感光体１は矢印の方向に回転し、帯電装置２によって一様に帯電される。本例では負極性に一様帯電される。レーザ露光装置３から発せられたレーザ光は反射ミラー４で反射され感光体へ照射され、感光体上には静電潜像が形成される。
【００４４】
現像剤容器７の中には現像剤６が充填されており、マグネット５が内包された現像スリーブ１１の回転に伴い、適量の現像剤が適度の帯電を受けた後、感光体上（像担持体上）に供給されている。現像スリーブ上の現像剤は感光体の静電潜像に付着し、潜像が現像され現像剤像として可視化される。本例では現像剤はネガトナーであり静電潜像は反転現像される。
【００４５】
ペーパーカセット１３より給紙ローラ１４はタイミングをとって、記録媒体９を１枚ずつ給紙する。転写ローラ８と感光体１の当接部に記録媒体９が送られ、可視化された感光体上の現像剤像は転写ローラ８に印加された電圧により静電的に記録媒体９上に転写される。
【００４６】
転写されずに感光体上に残った転写残現像剤は一部は帯電装置２に付着し、一部は帯電装置２によって帯電を受けて感光体１上に付着し、感光体１と現像スリーブ１１の対向位置で現像スリーブ１１に引き戻される循環が生じている。また現像剤像を乗せた記録媒体９は定着器１２によって加熱、加圧を受け現像剤像が紙上に定着される。
【００４７】
（２）クリーナレスシステム
図２にはクリーナレスシステムにおける帯電装置（以下、帯電ローラと記す）２と感光体１の当接部の模式図を示した。感光体１は矢印Ｒ１の方向に回転している。また帯電ローラ２はＲ２の方向に感光体１と周速差を持って回転している。
【００４８】
転写残現像剤Ｔｗは感光体１の回転に伴い帯電体と感光体の対向部上流側の現像剤溜りＴａに到達し、貯められる。帯電ローラ２の移動に伴い現像剤溜りＴａの一部は散らされ、一部の現像剤は徐々に帯電ローラ２上に運ばれて下流側の溜め部Ｔｂを経て感光体１上に排出される現像剤Ｔとなる。
【００４９】
この現像剤溜りＴａは転写残現像剤を一時的に貯めるバッファとして作用し、転写残現像剤として入ってくる量が多少変動しても、帯電ローラ２に付着する現像剤量の変動が少なくなる効果があり、転写残現像剤を徐々に感光体１に戻して現像装置に回収させているが、感光体１上に大きな電位段差（表面電位勾配）ができた場合は上記平衡状態が崩れ、ちらし効果やバッファ効果で処理しきれない状況が発生する。
【００５０】
図３に本発明者らの鋭意検討の結果見出したクリーナレスシステムにおける画像不良の原因を説明する帯電手段近傍の断面図をしめす。
【００５１】
図３の（ａ）では感光体１上に反移動方向で負の勾配を持つ電位段差ができており、電位段差周りの電気力線は図に示したようになる。ここでは負帯電性の現像剤を用いており電位段差の電気力線は現像剤溜りＴａの現像剤を反発する方向に働く。
【００５２】
図３の（ｂ）は（ａ）から時間が進んで感光体１が移動した様子を示す模式図である。感光体１の回転に伴い電位段差によって現像剤溜め部Ｔａの現像剤が反発力を受けて帯電ローラ２と感光体１の対向部に押し込まれる。
【００５３】
図３の（ｃ）は（ｂ）から更に時間が進んだ様子を示した模式図である。電位段差によって楔状の空間に押し込められた現像剤は現像剤溜め部に貯めきれなくなり、比較的大量の現像剤Ｔｃが帯電ローラ２に付着することとなる。付着した大量の現像剤Ｔｃは帯電ローラ２上を回って一部は再び感光体１上に付着し、現像剤のスジが感光体１上に形成される。
【００５４】
このような一度に大量の現像剤がスジ状に感光体上に乗った状態で次の露光工程に進むと光路を遮り像形成を阻害するという問題が発生する。また現像同時クリーニングによって感光体上の現像剤をすべて回収しきれずに次に続く記録媒体にスジ状の画像不良として顕在してしまう。
【００５５】
特に記録媒体である紙の先端または後端が転写工程を通過するときは２つの点で感光体上に電位段差が発生しやすい。
【００５６】
１つは転写装置８と感光体１間に記録媒体９が存在するときとしないときで、転写装置８によって感光体１に付与される電荷量が変わり、記録媒体９の先後端で電位段差が発生する。
【００５７】
２つ目は記録媒体９が感光体１と接するときまたは剥離されるときに記録媒体９と感光体１の間で微小放電が生じ、特に記録媒体端部は形状が鋭利で電界集中によって放電点になりやすい。このため放電によって感光体１上に放電スパイクによる電位段差が発生しやすい。
【００５８】
図４は本発明の画像形成装置を説明する図であり、クリーナレスシステムにおいての、感光体１と帯電ローラ２近傍の断面図である。
【００５９】
図４の（ａ）において、１は図中の矢印方向に移動している像担持体とされる感光体であり、帯電体である帯電ローラ２が図中の矢印の方向に移動しており、感光体とカウンタ方向で接触摺擦している。不図示の高圧電源により給電される帯電ローラ２により感光体１は帯電を受けて次工程へと移動していく。
【００６０】
感光体１と帯電ローラ２の当接部の感光体移動方向上流側には現像剤溜りＴａが存在し、クリーナレスシステムにおける転写残現像剤を一時的に蓄えるバッファの役割を担っている。この現像剤溜りＴａは帯電ローラ２と感光体１との速度差がある場合、当接部には現像剤が入り込みにくく、機械的な壁ができるという機械的要因と帯電ローラ２と感光体１との曲面同士の接触により現像剤が溜まりやすい楔状の空間が形成されるという空間的な要因と、感光体１上には帯電ローラ２によって帯電される作用部の前後に電位差が帯電ローラ２との対向部近傍に存在し、この電位段差が帯電ローラ２と感光体１の対向部に現像剤の進入を防ぐ電界バリア（はき寄せ、エッジ効果と呼ばれる作用と同等と考えられる）として作用する部分（図中Ｂ）が形成されるという電気的な要因の３つの要因によって作られる。
【００６１】
現像剤溜りＴａの一部は帯電ローラ２に付着して運ばれ、帯電体下流側の現像剤溜りＴｂに入り、その一部の現像剤Ｔが感光体１上に排出され、現像剤の出入りに関して平衡状態が保たれている。
【００６２】
図４の（ａ）の感光体１上には感光体の反進行方向（現像剤溜りＴａに作用する時間軸方向）に対して正の電位勾配が設けられている。
【００６３】
図４の（ｂ）は（ａ）から時間が進み正の電位勾配が現像剤溜りに近づいてきたときの様子を示した模式図である。本例では現像剤は負帯電性であり、正の電位勾配で電位が高い側に一旦現像剤溜りＴａの一部が引き付けられて移動する。
【００６４】
図４の（ｃ）では（ｂ）から更に時間が進み電位勾配が帯電ローラ２によって帯電を受けて一定の電位にならされたあとの状態である。（ｂ）で現像剤溜りＴａから引き付けられた現像剤が感光体１の回転に伴い、また自然に現像剤溜りを形成する。このように感光体の反進行方向（現像剤溜りに作用する時間軸方向）で現像剤の帯電極性と逆極性の電位勾配を設けることで現像剤溜りＴａを押し込む力を減少させることができ、現像剤の出入りに関して平衡状態を保つことができる。
【００６５】
つまり負帯電性の現像剤を用いる場合は正の電位勾配を設け、正帯電性の現像剤を用いる場合は負の電位勾配を設ければ良い。特に転写装置８と感光体１間に記録媒体９が存在するときと、しないときで転写装置８によって感光体１に付与される電荷量が変わり記録媒体９の先後端では電位変動が生じやすいため、この位置の感光体電位を制御することで上述の問題点であったスジ状の画像不良を防止することができる。
【００６６】
以上はクリーナレスシステムにおいて、感光体１に対して帯電体としての帯電ローラ２がカウンタ方向に当接移動している場合について述べたが、帯電体の移動方向、移動速度が変わっても本発明の効果を得ることができる。
【００６７】
図５には帯電ローラ２が感光体１と同方向に移動している場合の感光体１と帯電ローラ２近傍の断面図である。
【００６８】
記録媒体９の端部によって反進行方向（現像剤溜りに作用する時間軸方向）に対して負の電位勾配が設けられると、上記と同様に電位勾配が現像剤溜め部の現像剤を押し込み、帯電体によって帯電される作用部の前後に形成される電界バリアＢの抑止を乗り越えて感光体と帯電体の当接部に現像剤が進入する。その現像剤の一群が帯電部材と感光体の移動に伴って下流側に送られ（図５の（ｂ））、感光体１上にスジ状の現像剤Ｔｃが排出される（図５の（ｃ））。
【００６９】
このように帯電装置と被帯電対象の対向部に一度に大量の現像剤が進入すると帯電不良を引き起こすと同時に進入した現像剤が感光体上に残ったまた次の露光工程に進むと光路を遮り像形成を阻害するという問題が発生する。また感光体上に乗っている現像剤密度が高いと現像同時クリーニングによって感光体上の現像剤をすべて回収しきれずに次に続く記録紙に画像不良として顕在してしまう。
【００７０】
記録媒体の端部に対応する位置で正の電位勾配を設けることで現像剤溜め部を押し込む力が減少し上記スジ状の現像剤排出を減らすことができる。
【００７１】
また帯電部材がブレードまたはブラシ等の固定部材であっても同様である。図６の（ａ）はクリーナレスシステムでのブラシ状の帯電体２と感光体１との当接部の断面図である。記録媒体の端部によって反進行方向（現像剤溜りに作用する時間軸方向）に対して負の電位勾配が設けられると上記と同様に電位勾配が現像剤溜め部の現像剤を押し込み、帯電体によって帯電される作用部の前後に形成される電界バリアＢの抑止を乗り越えて感光体上にスジ状の現像剤Ｔｃが排出される（図６の（ｂ））。
【００７２】
記録媒体の端部に対応する位置で正の電位勾配を設けることで現像剤溜め部を押し込む力が減少し上記スジ状の現像剤排出を無くすことができる。
【００７３】
また、帯電体が感光体と非接触であっても本発明の効果が生じる。例えば帯電体と感光体が非接触の場合、または帯電体と感光体が等速で同方向に移動している場合は上記現像剤溜め部が形成される３つの要因（機械的要因、空間的要因、電気的要因）のうち、機械的要因は減少し、ほぼないものと考えられるが、空間的要因と電気的要因が依然存在するため量の多少はあるものの現像剤溜りが形成される。
【００７４】
記録媒体の端部に対応する位置で正の電位勾配を設けることで、現像剤溜め部を押し込む力が減少し同様にスジ状の現像剤排出を無くすことができる。もちろんクリーナが有るシステムでは帯電体に到達する現像剤はクリーナレスシステムに比べて極めて少ないため、現像剤溜りはクリーナレスシステム特有の現象であるといえる。
【００７５】
以上述べたように非接触帯電、接触帯電のどちらでも効果があるが、非接触帯電は現像剤溜め部を構成する機械的要因が少なく、溜め部の現像剤量が少ない。また接触帯電でも磁気ブラシ、ファーブラシ帯電は上記空間的要因である楔状の空間の経時での変動が大きく現像剤溜め部がブラシによって散らされ、溜め部が安定しないため、溜め部の現像剤が比較的少量である。
【００７６】
本発明は溜め部の現像剤が比較的多い（画像形成装置を停止したときに帯電装置と帯電体を分離し、感光体上に目視で現像剤が確認できる程度）ローラ帯電または粒子塗布接触帯電の場合に特に好適に用いることができる。
【００７７】
（３）比較例１
図７に比較例１の制御を表すシーケンス図を示す。本例では負帯電性の現像剤を使用し、図１に示す画像形成装置を用いた。記録媒体９としてＡ４普通紙を２枚連続で通紙を行った場合の転写部においての記録媒体の有無とその時点での転写バイアスと感光体（ドラム）の電位である。
【００７８】
図８に感光体１の電位の測定方法を説明する図を示した。画像形成装置に関連する物は感光ドラム１と帯電装置２と帯電装置にバイアス供給を行う高圧電源１５であり、他の画像形成にかかわる物は各実施形態で異なり、任意であるので省略した。
【００７９】
表面電位計２７はＴＲＥＫ社の３４１ＨＶを用い、プローブ２６は感光体１から３ｍｍ離して感光体表面の電位を計測するようにした。計測した長手の位置は感光ドラム１のほぼ中央で記録紙が通過する領域内とした。プローブの周りにはプローブから帯電手段が見えないように接地（アース）された金属（アルミ）製のシールド２８をおくことが好ましい。
【００８０】
シールド２８は帯電装置２から出る電気力線の影響を減少させるために有り、十分暗減衰した感光体の回転を静止した状態で高圧電源１５のオンオフを行い、電位計の値の変動が数十Ｖ以下であればシールド効果が得られている。帯電電圧が画像形成中に変化する場合は前記変動が数Ｖ以下までシールドすることがより好ましい。
【００８１】
また電位の測定点は帯電前の感光体電位を測定する目的から帯電手段より感光体移動方向上流側で、かつ他の電位制御手段の下流側であることが必要で、好ましくは帯電手段の直前が良い。
【００８２】
以後別途記載がない限り感光体の電位は以上の方法で測定しており、シーケンス図においては時間ではなく感光体上の位置を合わせて感光体電位を記載している。
【００８３】
図７に示す比較例１の制御において記録媒体が転写部に無いときは感光体にダメージを与えないために転写電圧は比較的低い弱バイアスＶｏ（０〜３０００Ｖ）に保たれる。
【００８４】
記録紙が通紙されると紙の先端に合わせて転写バイアスが強バイアスＶｔ（８００Ｖ〜５０００Ｖ）となり、Ｖｏより高い値に切り替わる。紙の後端に合わせて転写バイアスはＶｏに戻される。
【００８５】
続いて２枚目の記録紙でも同様に先端に合わせて強バイアスが印加され紙後端で弱バイアスに下がる。一般に転写ローラは金属芯金の周りに体積抵抗が１０⁴Ωｃｍ〜１０¹¹Ωｃｍの抵抗物質を形成したローラであり、芯金に給電し抵抗物質の外表面と感光体とで記録媒体を挟んで転写を行う。このとき記録媒体が無い場合に感光体が受ける電圧は芯金への印加電圧から抵抗物質での電圧降下を差し引いた分であり、更に感光体が転写装置によって受ける帯電電位はパッシェン則から決まる放電閾値を差し引いた電位となる。
【００８６】
上記弱バイアスと呼ばれる電圧は転写ローラ給電電圧から抵抗層での電圧降下を差し引いた電圧が放電閾値以下である電圧と定めることができる。逆に強バイアスは記録紙が転写ローラと感光体間に介在していても感光体上の現像剤を静電的に移動しうる電圧が必要であるため上記弱バイアスよりすくなくとも記録紙の電圧降下分を足した以上の電圧と定められる。
【００８７】
感光体電位は転写電圧が弱バイアスのときは、上記理由により転写装置による感光体帯電は少ないため、ほぼ感光体の暗電位Ｖｄ（通常−６００Ｖ前後）より数１０Ｖ高い値である。暗電位からの減衰と転写ローラによる直接注入帯電分で若干暗電位より高く（０Ｖに近づく）なる。
【００８８】
記録紙が通紙されると上記帯電閾値を超えるので転写装置によって感光体は帯電を受け、非通紙時よりは高い（０Ｖに近づく）電位になる。
【００８９】
よって、この転写電圧の切り替え時に感光体には電位段差が作られ、Ｓ１、Ｓ３は紙先端の突入時の転写電圧切り替えによる正の電位段差であり、Ｓ２、Ｓ４は紙後端が抜ける時の転写電圧切り替えによる負の電位段差である。
【００９０】
このような電位段差が生じると図９に示す画像不良が発生することがある。つまり先行する記録紙Ｐ１の紙後端で感光体上にできた負の電位段差によって上述のスジ状の現像剤が感光体上に形成される。感光体上に乗っている現像剤密度が高いと現像同時クリーニングによって感光体上の現像剤をすべて回収しきれずに次に続く記録紙に現像剤スジＬ１が画像不良として顕在してしまう（図９の（ａ））。
【００９１】
このような現象は次に続く記録には印字率が低い像形成がなされたときに顕著に表れる。
【００９２】
また続く記録紙に印字率が高い像形成がなされたときは、図９の（ｂ）のような画像不良となる。
【００９３】
すなわち先行する記録紙Ｐ１の紙後端で感光体上にできた負の電位段差によって上述のスジ状の現像剤が感光体上に形成される。この現像剤が感光体上に残ったまた次の露光工程に進み、現像剤によって露光が遮られ、次の記録紙Ｐ２に記録すべき静電潜像の像形成を阻害する。その部分は現像剤の供給が少なくなるので他の部分と比較して濃度が下がり白スジＬ３が発生する。これらのスジは記録紙後端から「感光体一周の長さ＋帯電ローラ１周の時間の間に感光体が進む長さ」後の感光体上にできる。
【００９４】
（４）比較例２
図１０に比較例２の制御を表す図を示す。本例では負帯電性の現像剤を使用し、図１に示す画像形成装置用いた。
【００９５】
図１０は記録媒体としてＡ４普通紙を２枚連続で通紙を行った場合の転写部においての記録媒体の有無とその時点での転写バイアスと感光体（ドラム）の電位である。
【００９６】
記録媒体の１枚目が転写部に到達する前は転写電圧はオフ（０Ｖ）になっており、記録紙の先端が転写位置に到達する前に強バイアスＶｔが印加される。記録紙が通紙する間は強バイアスＶｔが維持され、更に続く記録紙がない場合は最後の記録紙が転写位置を通過したあとに転写電圧がオフ（０Ｖ）される。このとき転写部における感光体電位は図のようになる。
【００９７】
すなわち最初の記録紙が転写部に到達する前に転写電圧が強バイアスになるので感光体電位は暗電位Ｖｄより高い電位になる。
【００９８】
記録紙の先端が転写位置に到達すると記録紙で電圧降下が生じ感光体電位が下がる（Ｖｄに近づく）。記録紙後端が転写位置を抜けると記録紙での電圧降下がなくなるので感光体電位は上昇し、続く記録紙でも同様に感光体電位が変動する。
【００９９】
最後の記録紙の後端が転写位置を抜けたあとに転写電圧がオフ（０Ｖ）され、感光体電位は暗電位Ｖｄに戻る。
【０１００】
比較例２の制御では転写電圧が一定でも記録紙の有無によって感光体が受ける転写電荷が変動するため、記録紙の先端では負の電位段差Ｓ１およびＳ３が生じ、記録紙後端は正の電位段差Ｓ２、Ｓ４が生じる。
【０１０１】
このような電位段差が生じると図１１に示す画像不良が発生することがある。つまり先行する記録紙Ｐ１の紙先端で感光体上にできた負の電位段差によって上述のスジ状の現像剤が感光体上に形成される。
【０１０２】
比較例１と同様に感光体上に乗っている現像剤密度が高いと現像同時クリーニングによって感光体上の現像剤をすべて回収しきれずに記録紙に現像剤スジＬ２が画像不良として顕在してしまう（図１１の（ａ））。このような現象は次に続く記録には印字率が低い像形成がなされたときに顕著に表れる。
【０１０３】
また印字率が高い像形成がなされたときは図１１の（ｂ）のような画像不良となる。すなわち記録紙Ｐの紙先端で感光体上にできた負の電位段差によって上述のスジ状の現像剤が感光体上に形成される。
【０１０４】
この現像剤が感光体上に残ったまた次の露光工程に進み、現像剤によって露光が遮られ、記録紙Ｐに記録すべき静電潜像の像形成を阻害する。その部分は現像剤の供給が少なくなるので他の部分と比較して濃度が下がり白スジＬ４が発生する。これらのスジは記録紙先端から「感光体一周の長さ＋帯電ローラ１周の時間の間に感光体が進む長さ」後の感光体上にできる。
【０１０５】
（５）実施例１
図１２に本発明の実施例１の画像形成装置の特徴部の概略図を示した。
この画像形成装置は、記録紙の端部が感光体と接する位置の感光体の反移動方向の表面電位勾配Ｅ１を現像剤の帯電極性と逆極性にする電位制御手段を有する。
感光体１は図中の矢印の方向に回転しており、高圧電源１５によって給電された帯電体としての帯電ローラ２によって表面を均一に−６００Ｖ（暗電位Ｖｄ）に帯電された後、不図示の潜像形成手段で静電潜像が形成され、不図示の現像装置で静電潜像が顕像化される。転写ローラ８と感光体１の対向部にタイミングを取って記録紙Ｐが突入し顕像化された現像剤像が記録紙上に静電転写される。２３は高圧電源であり転写ローラに転写電圧を給電している。
転写ローラ８は感光体１に当接回転する。そして、給電手段である高圧電源２３によって給電を受け、転写ローラ８と感光体１の当接ニップ部で感光体１および記録紙に電荷付与を行う。
【０１０６】
転写工程を経た感光体１に対向して反射板２２で覆われた露光光源２１が設けられており、画像形成装置をシーケンス制御する不図示の制御回路部が所定のタイミングを取って露光光源２１の発光光量を制御する。
【０１０７】
露光装置２１で露光を受けた感光体１は再び帯電ローラ２によって帯電を受け次の作像工程へと進む。
【０１０８】
図１３に本実施例の制御を表す図を示す。転写位置では比較例１と同様に記録紙が無いときに転写電圧は弱バイアスとなっており、記録紙が転写位置にあるときに転写電圧は強バイアスとなっている。前露光は図１２の露光光源２１の制御を示しており、転写位置で記録紙先端と感光体が触れる位置を基準にし、その位置が露光光源２１の位置まで来たときの露光光量の制御を示している。
【０１０９】
またドラム電位（感光体電位）は上記露光が行われた後のドラム電位を同様に記録紙先端と感光体当接位置を基準にして図示したものであり、この電位勾配が帯電ローラ２へと移動していく。前露光は記録紙先端が到達するより前から発光を開始し、徐々に光量を増し、記録紙先端が到達した後も更に光量を増やす。その後記録材がある途中で、光量を立ち上げたときよりも緩やかな割合で減光し、点灯を止める。記録紙後端が到達する前に再び発光を開始して、徐々に光量を増し、記録紙後端が到達したあとも更に光量を増す。その後光量を立ち上げたときよりも緩やかな割合で減光し、点灯を止める。
【０１１０】
以後の記録紙については上記のサイクルを繰り返す。このような制御を行ったときの感光体電位は図示のようになり、記録紙先端位置が到達する前から電位が上昇（０に近づく）しはじめ、記録紙が突入すると変化の傾きが変わるものの電位上昇が継続する。この間は正の電位勾配を保っている。発光の減光により、記録紙中では緩やかな負の勾配で電位が暗電位Ｖｄに近づく。記録紙後端が近づき再び発光が始まると感光体電位は上昇し記録紙後端が抜けると変化の傾きが変わるものの正の電位勾配を保つ。記録紙間で発光の減光が始まると緩やかな負の勾配で電位が暗電位Ｖｄに近づき、以下上記のサイクルを繰り返す。
【０１１１】
本実施例のような制御を行うことで電位段差が発生しやすい記録紙の先端および後端で正の電位勾配にすることが可能となり、比較例１で発生していた記録紙後端の電位段差による画像不良を防止することができる。また比較例２で発生していた記録紙先端の電位段差による画像不良も同時に防止することができる。
記録紙の先後端以外の部分で緩やかに負の電位勾配を設けているが、このようにすることで現像剤溜りに穏やかな圧力をかけて徐々に吐き出すことが可能となり、少量であれば静電潜像を形成するための露光を遮ることが少なく、かつ少量であれば現像同時回収によって回収することができるので記録紙上に画像不良となって現れることが無い。
即ち、記録紙の先後端部位置以外の領域（記録媒体端部位置以外の領域）で感光体の反移動方向の表面電位勾配Ｅ２が現像剤の帯電極性と同極性となるよう電位制御手段が制御され、｜Ｅ１｜＞｜Ｅ２｜である。
【０１１２】
徐々に吐き出すときの感光体上の電位勾配の値としては絶対値が３００Ｖ／ｍｍ以下の負の値が好ましく、絶対値が５０Ｖ／ｍｍ以下であればより好ましい。絶対値が３００Ｖ／ｍｍ以上の急激な負の電位段差ではスジ状の画像不良がでる可能性があるため好ましくない。
【０１１３】
電位勾配の測定は、次のように行った。まず比較例１と同様に感光体の電位を計測し、電位の変化はオシロスコープ、ペンレコーダー等任意のデータ記録装置で記録する。次に記録された電位の変化の割合［Ｖ／ｓ］を感光体の移動速度［ｍｍ／ｓ］で除することで単位移動長あたりの電位変化［Ｖ／ｍｍ］に換算している。
【０１１４】
（６）実施例２
図１４に本発明の実施例２の画像形成装置の断面図を示した。感光体１は図中の矢印の方向に回転しており、高圧電源１５によって給電された帯電体としての帯電ローラ２によって表面を均一に帯電された後、不図示の潜像形成手段で静電潜像が形成され、不図示の現像装置で静電潜像が顕像化される。転写ローラ８と感光体１の対向部にタイミングを取って記録紙Ｐが突入し顕像化された現像剤像が記録紙上に静電転写される。２３は高圧電源であり転写ローラに転写電圧を給電している。
【０１１５】
転写工程を経た感光体に対向してシールド電極２５で覆われた針状電極２４が設けられており、画像形成装置をシーケンス制御する不図示の制御回路部が所定のタイミングを取って針状電極２４に印加するバイアスを制御する。
【０１１６】
この針状電極２４とシールド電極２５からなる補助帯電装置で帯電を受けた感光体は再び帯電ローラ２によって帯電を受け次の作像工程へと進む。
【０１１７】
図１５に本実施例の制御を表す図を示す。転写位置では比較例１と同様に記録紙が無いときに転写電圧は弱バイアスとなっており、記録紙が転写位置にあるときに転写電圧は強バイアスとなっている。帯電針バイアスは図１４の補助帯電装置２４・２５の制御を示しており、転写位置で記録紙先端と感光体が触れる位置を基準にし、その位置が補助帯電装置位置まで来たときの帯電針電圧の制御を示している。
【０１１８】
またドラム電位は上記補助帯電が行われた後のドラム電位を同様に記録紙先端と感光体当接位置を基準にして図示したものであり、この電位勾配が帯電ローラ２へと移動していく。
【０１１９】
本例の補助帯電は放電現象を利用しており、放電閾値は７００Ｖ前後である。７００Ｖ以上の電圧を帯電針２４に印加すると感光体１が帯電されていく。記録紙先端が到達するより前から帯電針２４に放電閾値を超える電圧を印加し始め、徐々に印加電圧を増し、記録紙先端が到達した後も更に印加電圧を増やす。その後記録材がある途中で、印加電圧を立ち上げたときよりも緩やかな割合で電圧を下げ、放電閾値以下に印加電圧を下げる。記録紙後端が到達する前に再び放電閾値以上の電圧を印加し、徐々に印加電圧を増し、記録紙後端が到達したあとも更に印加電圧を増す。その後印加電圧を立ち上げたときよりも緩やかな割合で印加電圧を下げ、放電閾値以下に印加電圧を下げる。
【０１２０】
以後の記録紙については上記のサイクルを繰り返す。このような制御を行ったときの帯電直前の感光体電位は図示のようになる。電位の測定は実施例１と同様の方法で行った。
【０１２１】
記録紙先端位置が到達する前から電位が減衰（０に近づく）しはじめ、記録紙が突入しても電位減衰が継続する。この間は正の電位勾配を保っている。印加電圧の減少により、記録紙中では緩やかな負の勾配で電位が暗電位Ｖｄに近づく。記録紙後端が近づき再び帯電が始まると感光体電位は上昇し記録紙後端が抜けても正の電位勾配を保つ。記録紙間で帯電電圧が下がり始めると緩やかな負の勾配で電位が暗電位Ｖｄに近づき、以下上記のサイクルを繰り返す。
【０１２２】
本実施例のような制御を行うことで電位段差が発生しやすい記録紙の先端および後端で正の電位勾配にすることが可能となり、比較例１で発生していた記録紙後端の電位段差による画像不良を防止することができる。
【０１２３】
また比較例２で発生していた記録紙先端の電位段差による画像不良も同時に防止することができる。
【０１２４】
実施例１と同様に記録紙の先行端以外の部分で緩やかに負の電位勾配を設けることで、現像剤溜りに穏やかな圧力をかけて徐々に吐き出すことが可能となり、吐き出した現像剤が静電潜像を形成するための露光を遮ることが少なく、かつ現像同時回収によって回収されるので記録紙上に画像不良となって現れることが無い。
【０１２５】
また実施例１の露光手段２１・２２を用いた場合は露光前の感光体電位によって同じ露光量でも露光後の感光体電位が変化していたが、本実施例では感光体を帯電させるため補助帯電前の感光体電位によらず、電位勾配の制御が可能となるためより正確な電位勾配制御が可能となる。
【０１２６】
この補助帯電手段２４・２５は現像剤での汚れを防止するために感光体１と非接触であるものが好ましく、本実施例で述べた針状電極２１を有する物以外にも上記に述べた一般的なコロナ帯電器でも構わない。またこの補助帯電手段２４・２５は転写手段８と帯電手段２の間にある感光体１の電位を変化させ得る除電または帯電手段であれば良く、感光体１からの記録紙の分離を助ける用途で一般的に画像形成装置に用いられている分離除電気等を用いることも可能であるが、感光体１から距離が離れると電位制御の分解能（設けることの出来る傾きの最大値）が減少するため上記実施例で例示した感光体と近接して設けられるものが精度の高い電位制御が行えるために好ましい。
【０１２７】
（７）比較例３
図１６に比較例３として比較例１と同様の制御を行い、記録紙として低温低湿環境（１５℃１０％）に長期間（１週間）放置された記録剤を用いた時の帯電直前の感光体電位を表す図を示した。
【０１２８】
記録紙が乾燥していると摩擦帯電しやすく、転写位置に記録紙端部が突入する時に感光体に対して記録紙端部で放電が発生しやすい。上述のように特に記録紙端部は鋭利な形状であるために電界集中が発生しやすく放電が起こると感光体上に比較的大きな電位段差を生じてしまう。
【０１２９】
図中、Ｓｐ１は先行する記録材の先端位置に対応して発生したスパイクによる電位段差であり、Ｓｐ２は先行する記録材の後端位置、Ｓｐ３は後から続く記録紙の先端位置、Ｓｐ４は後続の記録紙の後端位置に対応した電位段差である。
【０１３０】
これらの電位段差は記録紙先端の転写位置への突入状態や先端カールの量、厚み等によっても異なり、ノイズ状のランダムな挙動を示すことが多いが中には大きな負の電位勾配を持つことがあり、場合によっては記録紙先端、記録紙後端の両方の位置で上記に述べたスジ状の画像不良を発生させることがある。
【０１３１】
（８）実施例３
本発明の第３の実施例として、図１の画像形成装置において転写手段８が感光体１の電位制御手段を兼ねる場合について説明する。
【０１３２】
転写手段８としてはバイアスが印加された転写ローラを用いた。転写ローラは直径６ｍｍ、長さ２４０ｍｍのＳＵＳの芯金上に長さ２２０ｍｍの弾性を有する抵抗層が形成され、ローラ形状になっている。
【０１３３】
弾性抵抗層はＥＰＤＭ、ＮＢＲ等のゴム母材にカーボンブラック、金属酸化物等の導電性粒子またはイオン導電剤と発泡剤等が分散されており、加硫発泡行程を経てスポンジ状にされる。
【０１３４】
転写ローラの抵抗値としては１０⁴〜１０¹²Ωのものを好適に用いることが出来、本例では１×１０⁹Ωのものを用いた。
【０１３５】
転写ローラの弾性部を全長に渡ってφ３０のアルミドラムに９．８Ｎの当接圧で圧接し、転写ローラの芯金とアルミドラム間に２ｋＶの電圧を印加した時に流れる電流から転写ローラの抵抗値を算出した。
【０１３６】
本例の転写ローラはＡｓｋｅｒＣ９．８Ｎ荷重で２９°のものを用い、感光ドラムと７Ｎの当接圧で当接され、そのときのニップ幅（感光ドラムと転写ローラの当接幅）は４ｍｍであった。
【０１３７】
転写ローラは不図示の高圧電源によって給電を受けており、画像形成装置をシーケンス制御する不図示の制御回路部が所定のタイミングを取って転写ローラに印加するバイアスを制御する。本例においての転写高圧電源の制御を表す図を図１７に示した。
【０１３８】
記録紙が無い位置で転写電圧は弱バイアスＶｏ（本例では１２００Ｖ）から比較的緩やかな割合（本例では−２８Ｖ／ｍｍ：感光体の反移動方向の単位距離あたりの転写印加電圧変化量）で０Ｖまで下げられ、記録紙が転写位置に突入する前に３００Ｖ／ｍｍの割合で上昇を開始する。
【０１３９】
記録材の先端が転写位置に入っても上昇を続け、転写強バイアスＶｔ（本例では３０００Ｖ）に達するまで上昇し、その後Ｖｔを維持する。記録紙後端が転写位置を抜けても転写強バイアスを維持し、その後緩やか（−７０Ｖ／ｍｍ）に０Ｖまで電圧を下げる。続く記録紙の先端が到達する前に再び転写電圧を３００Ｖ／ｍｍで上昇させ、記録紙先端が転写位置に到達した後も転写強バイアスＶｔに達するまで上昇を続ける。以下先行する記録紙と同様な制御を行う。
【０１４０】
乾燥した記録紙を通紙した時の感光体電位は図に示すようになり、記録紙が転写位置に到達するまえに比較的なだらかな負の電位勾配を持ち、記録紙先端では正の電位勾配Ｓ４（３０Ｖ／ｍｍ：感光体の反移動方向の単位距離あたりの電位変化量）を持ち、記録紙先端が突入すると電位スパイクＳｐ４が発生するが、電位上昇中であるので負の電位段差成分は減少し、正の電位段差成分は増幅される。記録紙後端が抜けると記録紙での電圧降下分が無くなるためにドラム電位は上昇しＳ５（１００Ｖ／ｍｍ）、記録紙後端によって発生する電位スパイクＳｐ５も負の電位段差成分は減少し、正の電位段差成分が増幅される。記録紙間でなだらかな負の電位勾配Ｓ７（−１２Ｖ／ｍｍ）ができ、後に続く記録紙でも同様な電位変化となる。
【０１４１】
本発明の実施例３では感光体１の電位制御手段を転写手段８が兼ねることにより、記録紙先端および後端において、放電によって発生する電位スパイクの負の電位段差成分を減らすことができ、上記比較例３で発生する記録紙先端および後端での放電によるスジ状の画像不良を減らすことが可能となる。
【０１４２】
また上記のように記録紙端部での感光体上の電位勾配Ｅ１（本例では先端部３０Ｖ／ｍｍ、後端部１００Ｖ／ｍｍ）より絶対値が小さい負の電位勾配Ｅ２（本例では−１２Ｖ／ｍｍ）を記録紙先端以外の領域で設けることで、感光体電位が安定しているところで徐々に現像剤溜まりの現像剤を排出して現像装置に回収させるため、帯電体の清掃も行いかつ画像不良の発生を防止することが可能となる。
【０１４３】
このような効果を得るためには負帯電性の現像剤ではＥ１＞０＞Ｅ２かつ｜Ｅ１｜＞｜Ｅ２｜であれば良く、正帯電性の現像剤ではＥ１＜０＜Ｅ２かつ｜Ｅ１｜＞｜Ｅ２｜であれば良い。Ｅ２の絶対値は３００Ｖ／ｍｍ以下が好ましく、５０Ｖ／ｍｍ以下が特に好ましい。
【０１４４】
本例ではスポンジローラについて例示したが、本発明の効果はスポンジローラに限定されず、ソリッドローラであっても同様に効果がある。ソリッドローラの方が一般的にスポンジローラより硬度が高いため、感光体との当接ニップ幅が狭くなり、より精度よく感光体の電位を調整できるため好ましい。
【０１４５】
また本発明の効果は接触式の転写手段に限定されず、非接触のコロナ転写等でも効果があるが、非接触の静電転写手段では転写手段の作用幅が太くなる傾向があり、急峻な制御が難しくなることから接触式の転写手段であることがより好ましい。
【０１４６】
転写手段をドラムの電位制御手段と兼ねるため簡便な構成となり、特に転写手段として接触式転写ローラ方式であれば、上記実施例１および実施例２と比較して作用幅（転写ニップ幅）が狭いためにより正確かつ急な勾配を設けることが可能となり、より大きな電位スパイクを打ち消すことが出来る。
【０１４７】
（９）実施例４
転写ローラの体積抵抗のバラツキによって、体積抵抗の高い抵抗層を有する転写ローラを用いた時には感光体の電位勾配が変わることがある。例えば図１８には転写ローラの抵抗値が１０¹¹Ωと大きい場合の本発明の実施例４の特性を表す図を示した。記録紙が転写位置に到達する前に転写給電電圧は強バイアスＶｔに立ち上がっているが、転写ローラの抵抗が高いために転写手段による感光体帯電の時定数が大きく、感光体への帯電はなだらかに上がり、記録紙先端での負の電位勾配が小さくなる。本例ではスジ状の画像不良は発生しなかった。
【０１４８】
本実施例では転写手段が感光体を帯電する時定数を考慮して、記録紙端部で感光体電位が正の電位勾配を持つように画像形成装置をシーケンス制御する不図示の制御回路部が転写ローラ転写のＯＮタイミングを調整することでスジ状の画像不良の発生を防止している。
【０１４９】
また長期の画像形成装置の使用によって帯電手段近傍の現像剤が負帯電性のみならず、反転現像剤（正帯電性）が混入することがある。正の電位勾配が極端に大きいと反転現像剤がスジ状の画像不良として現れることがある。
【０１５０】
本実施例では実施例３と比較して正の電位勾配が小さくなることから、画像形成装置の長期使用により、帯電手段近傍に反転現像剤が増えても、スジ状の画像を防止することができる。
【０１５１】
（１０）比較例４
実施例４と同じ転写制御で転写ローラの抵抗値が小さい（抵抗値で１０⁵Ω）場合は比較例４として図１９に示した。記録紙が転写位置に突入する前にドラム電位が上がり、記録紙が突入すると下がるため、記録紙突入時の負の電位段差でスジ状の画像不良が発生する。このように転写電圧を急峻にオンオフすると転写ローラの抵抗値のバラツキによってスジ状の画像不良の発生度合いがばらつく。また記録紙先端以降で転写電圧をオンするとスジ状画像不良は軽減できるが、転写ローラの抵抗値によっては現像剤像の転写に間に合わないことがあるため好ましくない。
【０１５２】
（１１）比較例５
図２０は比較例５として転写ローラの抵抗値が比較的大きい（１０¹¹Ω）場合の制御を示した。記録紙後端と同時に転写電圧をオフしているが、転写手段による感光体の帯電時定数により０Ｖに下がるまである程度の時間がかかる。このときオフ直後の電位勾配が最も急になり本例では負の電位勾配によりスジ状の画像不良が発生する。スジ状の画像不良が発生しない程度まで電位勾配を小さくするためには時定数をさらに大きくする必要があり、転写ローラの抵抗値を更に大きくする等の方法が考えられるが、転写に必要な印加電圧も増大し、電源が大型化する。また時定数をさらに大きくすると立ち上げ時に現像剤像の転写に間に合わないことが起こり得るため現実的ではない。
【０１５３】
（１２）実施例５
図２１は本発明の実施例５の制御を示す図である。
この実施例は、転写ローラと感光体の当接ニップ幅をＷ、連続して転写行程を経る複数の記録紙における先行する記録紙の後端部が感光体と接する位置より当接ニップ幅Ｗだけ手前の位置での給電電圧をＶ５、該後端部が感光体と接する位置より当接ニップＷだけ後の位置での給電電圧をＶ６、後から続く記録紙の先端部が感光体と接する位置より当接ニップＷだけ手前の位置での給電電圧をＶ７、記録紙の先端部が感光体と接する位置より当接ニップＷだけ後の位置での給電電圧をＶ８、記録紙間での転写電圧の勾配で現像剤の帯電極性と逆極性方向の最大値をＥ３とすると、（Ｖ８−Ｖ７）／２Ｗ＞（Ｖ６−Ｖ５）／２Ｗ＞Ｅ３、かつ（Ｖ８−Ｖ７）／２Ｗ＞｜Ｅ３｜の制御をする。
本実施例において記録紙の給送速度は８５ｍｍ／ｓ、転写ローラと感光体の当接ニップ幅Ｗは４ｍｍであった。当接ニップ幅は転写ローラに市販のインクを塗布し、画像形成装置に装着した時に感光体に付着したインクの幅を計測した。
【０１５４】
記録紙の先端部が感光体と接する位置より当接ニップＷだけ手前の位置での転写給電電圧Ｖ１は３００Ｖ、記録紙の先端部が感光体と接する位置より当接ニップＷだけ後の位置での転写給電電圧Ｖ２は２７００Ｖ、記録紙の後端部が感光体と接する位置より当接ニップＷだけ手前の位置での転写給電電圧Ｖ３は３０００Ｖ、記録紙の後端部が感光体と接する位置より当接ニップＷだけ後の位置での転写給電電圧をＶ４は２７００Ｖであった。この転写給電電圧制御は画像形成装置をシーケンス制御する不図示の制御回路部で行わせている。
【０１５５】
本例では記録紙後端で転写電圧を強バイアスＶｔから下げてＶｍに下げてその後徐々に０Ｖまで下げている。Ｖｍは記録紙があるときにＶｔによって感光体が帯電される電位よりも高い電位に感光体を帯電しえる電圧と定義できる。感光体の電位は図のように記録紙が抜けるとドラム電位が上昇し、その後なだらかに下がる。この制御によって記録紙後端でスジ状の画像不良の発生を防止することができる。また実施例３と比較して記録紙後端が抜けた時に強バイアスより低い電圧を印加することで感光体にあたえるダメージを軽減することが出来る。
【０１５６】
記録紙の後端が抜けてから転写電圧を大きく下げると負の電位段差が感光体に作られるため好ましくない。逆に記録紙の後端が抜けてから転写電圧を更に上げた場合は感光体にダメージを与えるため好ましくない。よって記録紙後端付近では転写電圧の変動を小さくすることが好ましい。
【０１５７】
また前述のように記録紙が転写手段と感光体に間に介在すると記録紙の電圧降下分で感光体が転写手段から受ける電荷が変わるために、記録紙先端および後端の両方で正の電位勾配を設けるためには記録紙後端部より転写電圧の変化の割合を大きくすることが好ましい。さらには転写ニップ幅が感光体電位の変動に対する分解能の限界であり、転写ニップ幅以下の間に急峻な転写電圧変化を与えても感光体の電位変動に影響を与えないため、記録媒体端部から転写ニップ幅の距離を基準とすることが好ましい。
【０１５８】
さらにＶ２＞Ｖ１とすることで転写ローラの抵抗値にバラツキがあっても記録紙先端での感光体上の電位勾配を正にすることができる。
【０１５９】
以上から現像剤が負帯電性のときはＶ２−Ｖ１＞０かつＶ２−Ｖ１＞Ｖ３−Ｖ４とすれば転写ローラの抵抗値が製造バラツキ等で変わっても記録紙の両端部で感光体上に現像剤と逆極性の電位勾配を設けることができ、好ましい。さらにＶ２−Ｖ１＞Ｖ３−Ｖ４＞０であれば感光体に与えるダメージを減少させ更に好ましい。
【０１６０】
また現像剤が正帯電性のときはＶ２−Ｖ１＜０かつＶ２−Ｖ１＜Ｖ３−Ｖ４とするのが好ましく０＜Ｖ２−Ｖ１＜Ｖ３−Ｖ４であれば更に好ましい。
【０１６１】
また記録紙間で負の電位勾配を設けて現像剤溜まりを緩やかに吐き出すために記録紙間の転写電圧勾配Ｅ３の絶対値は少なくとも紙先端の転写電圧勾配より小さい必要があり、紙後端では放電スパイクに対してマージンを持たせるために紙後端での転写電圧勾配の方が記録紙間の電圧勾配より大きくすることが好ましい。
【０１６２】
以上から
（Ｖ２−Ｖ１）／２Ｗ＞（Ｖ４−Ｖ３）／２Ｗ＞Ｅ３
（（Ｖ８−Ｖ７）／２Ｗ＞（Ｖ６−Ｖ５）／２Ｗ＞Ｅ３）
かつ
（Ｖ２−Ｖ１）／２Ｗ＞｜Ｅ３｜
（（Ｖ８−Ｖ７）／２Ｗ＞｜Ｅ３｜）
であることが好ましい。
【０１６３】
本例では記録紙間の転写電圧勾配Ｅ３は−６３Ｖ／ｍｍであり、記録紙先端の転写電圧勾配（Ｖ２−Ｖ１）／２Ｗは３００Ｖ／ｍｍ、（Ｖ４−Ｖ３）／２Ｗは−３７．５Ｖ／ｍｍである。
【０１６４】
本実施例の画像形成装置によって転写ローラの抵抗値の製造バラツキがあっても確実に記録剤端部で感光体に正の電位勾配を設けることができスジ状の画像不良を防止できる。
【０１６５】
画像形成時以外で帯電ローラ近傍の現像剤を徐々に清掃することができるので転写残現像剤が多量に発生した場合でもスジ状の画像不良を防止することができる。
【０１６６】
本例では転写バイアスは電圧制御を行うことを前提として例示したが、記録紙の端部で上記印加電圧条件を満たせば定電流制御、もしくは定電圧制御と定電流制御との組み合わせ等既知の転写制御方式を用いることができ定電圧制御に限定されるものでは無い。
【０１６７】
また本発明の各実施例では転写電圧を０Ｖまで下げた例について示したが言うまでも無く各実施例の条件を満たせば０Ｖに限定されるものでは無い。
【０１６８】
特開２０００−３３０４００号公報に中間転写体からの２次転写について記録紙先端が過ぎた後に転写電圧を徐々に上げる構成について開示がある。また特開平１１−３５２８００号公報には記録紙によって転写電圧を立ち上げる位置を変化させる構成について、特開２０００−１７２０８９には記録紙の先後端では転写装置を定電流制御する構成について開示があるが、上記公報はいずれも感光体に設ける電位勾配の方向およびその傾きの大きさについて何らの知見が得られるものではなく本発明の課題を解決できるものではない。
【０１６９】
（１３）その他
１）実施形態では画像記録装置としてレーザプリンタを例示したが、これに限られず、電子写真複写機、ファクシミリ装置、ワードプロセッサ等他の画像記録装置（画像形成装置）、また電子黒板などの画像表示装置（ディスプレイ装置）等でもよいことは勿論である。
【０１７０】
２）静電潜像形成のための露光手段としては、実施形態例の様にデジタル的な潜像を形成するレーザ走査露光手段３に限定されるものではなく、通常のアナログ的な画像露光やＬＥＤなどの他の発光素子でも構わないし、蛍光燈等の発光素子と液晶シャッター等の組み合わせによるものなど、画像情報に対応した静電潜像を形成できるものであるなら構わない。
【０１７１】
被帯電体としての像担持体は静電記録装置の場合には静電記録誘電体である。静電記録誘電体の場合はこれを帯電装置で所定の極性・電位に一様に帯電し、その帯電処理面を除電針アレイや電子銃等の除電手段で選択的に除電処理して静電潜像を書き込み形成する。
【０１７２】
３）像担持体はドラム型に限られず、エンドレス状或いは有端のベルト型、シート状等であってもよい。
【０１７３】
４）現像装置は実施例は一成分磁性トナーによる反転現像装置であるが、現像装置の構成について特に限定するものではない。正規現像装置であってもよい。
【０１７４】
一般的に、静電潜像の現像方法は、非磁性トナーについてはこれをブレード等でスリーブ等の現像剤担持搬送部材上にコーティングし、磁性トナーについてはこれを現像剤担持搬送部材上に磁気力によってコーティングして搬送して像担持体に対して非接触状態で適用し静電潜像を現像する方法（１成分非接触現像）と、上記のように現像剤担持搬送部材上にコーティングしたトナーを像担持体に対して接触状態で適用し静電潜像を現像する方法（１成分接触現像）と、トナー粒子に対して磁性のキャリアを混合したものを現像剤（２成分現像剤）として用いて磁気力によって搬送して像担持体に対して接触状態で適用し静電潜像を現像する方法（２成分接触現像）と、上記の２成分現像剤を像担持体に対して非接触状態で適用し静電潜像を現像する方法（２成分非接触現像）との４種類に大別される。
【０１７５】
５）転写手段はローラ転写に限られず、ベルト転写、コロナ転写などにすることもできる。転写ドラムや転写ベルト等の中間転写体（中間被転写部材）などを用いて、単色画像ばかりでなく、多重転写等により多色やフルカラー画像を形成する画像形成装置であってもよい。
【０１７６】
６）直接注入帯電は接触帯電部材から被帯電体部分に電荷が直接移動することをその帯電機構とするから、接触帯電部材が十分に被帯電体表面に接触する必要があり、被帯電体に対して接触帯電部材を周速差を持たせて回転させることが望ましい。接触帯電部材と被帯電体との速度差は、具体的には接触帯電部材面を移動駆動して被帯電体との間に速度差を設けることになる。好ましくは接触帯電部材を回転駆動し、さらにその回転方向は被帯電体表面の移動方向とは逆方向に回転するように構成するのがよい。接触帯電部材面を被帯電体表面の移動方向と同じ方向に移動させて速度差をもたせることも可能であるが、直接注入帯電の帯電性は被帯電体の周速と接触帯電部材の周速の差（相対速度差）に依存するため、逆方向と同じ周速差を得るには順方向では接触帯電部材の回転数が逆方向の時に比べて大きくなるので、接触帯電部材を逆方向に移動させる方が回転数の点で有利である。ここで記述した周速差は
周速差＝（接触帯電部材周速−被帯電体周速）である（接触帯電部材周速は接触部において接触帯電部材表面が被帯電体表面と同じ方向に移動するとき正の値である）。
【０１７８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明により、クリーナレスシステムの画像形成装置において、発生する横線状の画像不良を軽減するとともに、帯電装置の汚れを少なくすることで、安定して高画質が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置例の概略図である。
【図２】クリーナレスシステムにおける帯電手段と感光体の当接部の模式図である。
【図３】クリーナレスシステムの帯電手段の課題を説明する図である。
【図４】本発明の原理説明図である。
【図５】クリーナレスシステムにおける帯電手段と感光体の当接部の模式図である。
【図６】クリーナレスシステムにおける帯電手段（ブラシ状）と感光体の当接部の模式図である。
【図７】比較例１の制御を示すシーケンス図である。
【図８】本発明で用いられる電位測定方法を説明する断面図である。
【図９】画像不良の発生を示す図である。
【図１０】比較例２の制御を示すシーケンス図である。
【図１１】画像不良の発生を示す図である。
【図１２】実施例１の画像形成装置を説明する断面図である。
【図１３】実施例１の画像形成装置を説明するシーケンス図である。
【図１４】実施例２の画像形成装置を説明する断面図である。
【図１５】実施例２の画像形成装置を説明するシーケンス図である。
【図１６】比較例３の画像形成装置を説明するシーケンス図である。
【図１７】実施例３の画像形成装置を説明するシーケンス図である。
【図１８】実施例４の画像形成装置を説明するシーケンス図である。
【図１９】比較例４の画像形成装置を説明するシーケンス図である。
【図２０】比較例５の画像形成装置を説明するシーケンス図である。
【図２１】実施例５の画像形成装置を説明するシーケンス図である。
【符号の説明】
１感光体
２帯電ローラ
３露光手段
４反射ミラー
５マグネット
６現像剤
７現像容器
８転写ローラ
９記録媒体
１０ドクターブレード
１１現像スリーブ
１２定着装置
１３ペーパーカセット
１４給紙ローラ
１５帯電高圧電源
１７用紙先端センサ
２１露光ランプ
２２集光板
２３転写高圧電源
２４針電極
２５シールド電極
２６電位測定プローブ
２７電位測定器
２８プローブシールド

Claims

像担持体と、該像担持体と接触し前記像担持体の表面の移動方向と逆方向に回転する帯電ローラと、該像担持体に設けられた静電潜像を可視化する現像手段と、可視化された現像剤像を記録媒体に転写する転写手段を有し、該転写手段が該記録媒体に該現像剤像を転写した後に該像担持体上に残留した現像剤を該現像手段によって回収するクリーナレス方式の画像形成装置において、
該記録媒体の先端部及び後端部が該像担持体と接する位置の前記像担持体の反移動方向の表面電位勾配Ｅ１を該現像剤の帯電極性と逆極性にし、前記記録媒体の先端部及び後端部が該像担持体と接する位置以外の前記像担持体の領域で、前記像担持体の反移動方向の表面電位勾配Ｅ２が前記現像剤の帯電極性と同極性となるようにし、｜Ｅ１｜＞｜Ｅ２｜となるようにする電位制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
前記電位制御手段は前記像担持体の移動方向において、転写手段と該像担持体の対向部より下流側かつ該像担持体と該帯電ローラの対向部より上流側の像担持体と対向して設けられた露光手段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。
前記電位制御手段は前記像担持体の移動方向において、転写手段と該像担持体の対向部より下流側かつ該像担持体と該帯電ローラの対向部より上流側の像担持体と非接触で対向して設けられた帯電手段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。
前記転写手段が前記電位制御手段を兼ねることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記転写手段は前記像担持体に当接回転する転写ローラを有し、給電手段によって給電を受け、該転写ローラと該像担持体の当接ニップ部で該像担持体および該記録媒体に電荷付与を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記転写ローラと像担持体の当接ニップ幅をＷ、記録媒体の先端部が該像担持体と接する位置より当接ニップ幅Ｗだけ手前の位置での給電電圧をＶ１、記録媒体の先端部が該像担持体と接する位置より当接ニップ幅Ｗだけ後の位置での給電電圧をＶ２、記録媒体の後端部が該像担持体と接する位置より当接ニップ幅Ｗだけ手前の位置での給電電圧をＶ３、記録媒体の後端部が該像担持体と接する位置より当接ニップ幅Ｗだけ後の位置での給電電圧をＶ４とすると、
現像剤が負帯電性のときはＶ２−Ｖ１＞Ｖ３−Ｖ４、
現像剤が正帯電性のときはＶ２−Ｖ１＜Ｖ３−Ｖ４
であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
転写ローラと像担持体の当接ニップ幅をＷ、連続して転写行程を経る複数の記録媒体における先行する記録媒体の後端部が該像担持体と接する位置より当接ニップ幅Ｗだけ手前の位置での給電電圧をＶ５、該後端部が該像担持体と接する位置より当接ニップ幅Ｗだけ後の位置での給電電圧をＶ６、後から続く記録媒体の先端部が該像担持体と接する位置より当接ニップ幅Ｗだけ手前の位置での給電電圧をＶ７、記録媒体の先端部が該像担持体と接する位置より当接ニップ幅Ｗだけ後の位置での給電電圧をＶ８、記録媒体間での転写電圧の勾配で現像剤の帯電極性と逆極性方向の最大値をＥ３とすると
（Ｖ８−Ｖ７）／２Ｗ＞（Ｖ６−Ｖ５）／２Ｗ＞Ｅ３
かつ
（Ｖ８−Ｖ７）／２Ｗ＞｜Ｅ３｜
であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。