JP5917093B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、レーザープリンタ、ファクシミリ、印刷装置、或いはこれらの複合機などの電子写真方式を用いた画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式の画像形成装置では、露光装置を用いて電子写真感光体（感光体）に形成した静電像を現像装置により現像してトナー像を形成する。そして、このトナー像を、例えば中間転写体又は記録材搬送体を用いて記録材に転写した後、そのトナーを記録材に定着させる。

電子写真方式の画像形成装置では、転写部でトナー像を被転写体（中間転写体、記録材搬送体上の記録材など）へ電気的に転写する際に、１〜１０％程度の転写残トナーが発生する。転写残トナーは、転写部を通過して、感光体に連れ回る。転写残トナーを感光体から回収する方法としては、クリーニングブレードを用いたクリーニング装置を用いる方法が一般的である。この他、帯電補助部材を設けて、現像装置で現像同時クリーニングを行って、現像装置に回収したトナーを再利用する方法もある（特許文献１）。

帯電補助部材へ直流電圧を印加させることで、転写残トナーを再帯電させ、現像同時クリーニングを行いやすくすることができる。そのため、帯電補助部材に印加する電圧は、放電閾値以上の電圧とすることが望ましい。

又、帯電補助部材への電圧印加タイミングは、次の条件Ａ、Ｂを満たす必要がある。

条件Ａは、帯電部材への電圧印加により帯電された感光体の位置が帯電補助部材の位置に来るまでに帯電補助部材に電圧を印加することである。帯電された感光体の位置が帯電補助部材の位置に来た場合、帯電補助部材に電圧が印加されていないと、帯電された感光体の電位より帯電補助部材の電位（０Ｖ）が大きくなってしまう。そのため、帯電補助部材についた正電荷のトナーが帯電補助部材から感光体へ異常に吐き出され、感光体を通じて帯電部材を汚染してしまい、電位不足やかぶりの画像不良になってしまう。

条件Ｂは、帯電補助部材により帯電された感光体が帯電部材の位置に来るまでに帯電部材に電圧を印加することである。帯電補助部材により帯電した感光体の電位（例として−４００Ｖ）が現像部（現像電位０Ｖ）に到達すると、現像位置での感光体の電位と現像電位との電位差（Ｖｂａｃｋ）が異常になり、キャリア付着やトナーのかぶりが起き、画像不良となってしまう。尚、現像電位とは、現像装置の現像剤担持体に印加される現像電圧の直流成分の電位である。

以上の理由から、条件Ａ、Ｂを満たすように帯電補助部材への電圧印加を行う必要がある。

特開２００８−１４５５２２号公報 特開２００２−１４８８９４号公報

ここで、電子写真方式の画像形成装置としては、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色の画像をそれぞれ形成する４個の画像形成部を有するタンデム型の画像形成装置がある。この場合、複数の画像形成部の帯電補助部材への電圧印加手段を共通化することで、電圧印加手段である高圧電源やトランスを配置するスペースの省スペース化を図れ、独立に高圧電源やトランスを持つ場合よりコストダウンにつながる（特許文献２参照）。

しかしながら、複数の画像形成部において帯電補助部材への電圧印加手段を共通化にする場合、それら全ての画像形成部で帯電補助部材への電圧印加タイミングが同じタイミングとなる。

そのため、例えば、最上流側の画像形成部で条件Ａ、Ｂを満たすように帯電補助部材への電圧印加タイミングを設定する場合、次のような問題が生じる。即ち、この場合、最下流側の画像形成部で電圧印加タイミングの条件Ａ、Ｂを満たすためには、帯電部材への電圧印加時間を大幅に増加させることになる。つまり、最下流側の画像形成部では、帯電部材に対して、最上流側の帯電印加タイミングにならって電圧の印加を始めることになる。その結果、最下流側の画像形成部になればなるほど、感光体の削れやトナーの融着（フィルミング）を悪化させ、縦スジ状の画像不良につながり、感光体の耐久寿命を低下させてしまう。

従って、本発明の目的は、複数の画像形成部で帯電補助部材への電圧印加手段を共通化した場合であっても、各画像形成部において帯電電圧の印加時間の増加による画像不良の発生を抑制することのできる画像形成装置を提供することである。

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、本発明は、回転可能な感光体と、前記感光体の表面を帯電させる帯電手段と、帯電した前記感光体を露光して静電像を形成する露光手段と、前記感光体上に形成された静電像をトナーで現像する現像手段と、前記感光体上に形成されたトナー像を被転写体に転写させる転写手段と、前記感光体の回転方向において前記転写手段よりも下流側、且つ、前記帯電手段よりも上流側で前記感光体上のトナーを帯電させる帯電補助部材と、を有し、前記帯電補助部材で正規の帯電極性に帯電させたトナーを前記現像手段で回収する画像形成部を、前記被転写体の移動方向に沿って複数有する画像形成装置において、前記複数の画像形成部の前記帯電補助部材に電圧を印加する共通の電圧印加手段と、前記複数の画像形成部により画像を形成する際に、前記電圧印加手段による前記複数の画像形成部の前記帯電補助部材への電圧の印加を開始するにあたり、所定のタイミングで、印加する電圧の絶対値を、前記帯電補助部材と前記感光体との電位差が放電開始電圧より小さい第１の値から前記帯電補助部材と前記感光体との電位差が放電開始電圧より大きい第２の値に切り替える制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、複数の画像形成部で帯電補助部材への電圧印加手段を共通化した場合であっても、各画像形成部において帯電電圧の印加時間の増加による画像不良の発生を抑制することができる。

本発明の一実施例に係る画像形成装置の構成の説明図である。 本発明の一実施例に係る画像形成部の構成の説明図である。 本発明の一実施例に係る画像形成装置の制御系のブロック図である。 比較例の帯電、露光、帯電補助の電圧印加シーケンスを示すチャート図である。 本発明の一実施例に従う帯電、露光、帯電補助の電圧印加シーケンスを示すチャート図である。 帯電補助電圧切り替えタイミングの条件を説明するための説明図である。

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。ただし、以下の実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施例に限定する趣旨のものではない。

実施例１
１．画像形成装置
図１は、画像形成装置の構成の説明図である。図２は、画像形成部の構成の説明図である。

図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト９０に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫでは、それぞれ感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋにイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像が形成されて、各一次転写部Ｎ１で中間転写ベルト９０に転写される。各色の画像形成部の上流の転写位置Ｎ１から下流の転写位置Ｎ１までの間の距離（以下、「転写ピッチ」ともいう。）は１００ｍｍである。

４色のトナー像を重ねて形成されたフルカラーのトナー像は、中間転写ベルト９０の回転に伴って二次転写部Ｎ２へ搬送されて、記録材Ｓに二次転写される。記録材カセット（図示せず）から取り出された記録材Ｓは、分離ローラ（図示せず）によって１枚ずつに分離してレジストローラ１２へ搬送される。レジストローラ１２は、中間転写ベルト９０上のトナー像にタイミングを合わせて記録材Ｓを二次転写部Ｎ２へ送り出す。二次転写部Ｎ２でフルカラートナー像を二次転写された記録材Ｓは、定着装置１４で加熱及び加圧を受けてその表面に画像が定着された後、装置本体の外部へ排出される。

被転写体としての中間転写体である中間転写ベルト９０は、駆動ローラ９３、テンションローラ９２、及び二次転写対向ローラ９１に掛け渡して支持され、駆動ローラ９３に駆動されて、図示矢印Ｒ２方向へ所定のプロセススピードで回転する。二次転写ローラ１１は、二次転写対向ローラ９１によって内側面を支持された中間転写ベルト９０に圧接して二次転写部Ｎ２を形成する。

ベルトクリーニング装置１０は、中間転写ベルト９０にクリーニングブレードを当接させて、記録材Ｓに転写されずに二次転写部Ｎ２を通過した中間転写ベルト９０上の転写残トナーを除去して回収する。

各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、それぞれの現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋで用いるトナーの色が異なる以外は、ほぼ同一の構成を有する。以下では、イエロー画像形成部ＰＹについて説明し、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫについては、イエロー画像形成部ＰＹの要素に付した符号の末尾のＹをＭ、Ｃ、Ｋに読み替えて説明されるものとする。又、いずれかの画像形成部の要素であることを区別せずに総括的に説明する場合は、上記末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略する。

２．画像形成部
図２に示すように、画像形成部ＰＹは、感光ドラム１Ｙの周囲に、帯電ローラ２Ｙ、露光装置３Ｙ、現像装置４Ｙ、一次転写ローラ９Ｙ、帯電補助ブラシ７Ｙが配置されている。円筒形状の像担持体としての感光ドラム１Ｙは、直径３０ｍｍのアルミニウムシリンダの外周面に感光層が形成され、１２０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで回転する。

帯電手段としての帯電ローラ２Ｙは、感光ドラム１Ｙに当接して従動回転する。そして、帯電ローラ２Ｙには、帯電電圧印加手段としての帯電高圧電源２０Ｙから、直流電圧（帯電ＤＣ電圧）と交流電圧（帯電ＡＣ電圧）とを重畳した振動電圧である帯電電圧（帯電バイアス）が印加される。これにより、帯電ローラ２Ｙは、感光ドラム１Ｙの表面を一様な負極性の暗部電位ＶＤに帯電させる。帯電ローラ２Ｙによる帯電位置は、一次転写位置Ｎ１Ｙからは、感光ドラム１Ｙの回転方向に４０ｍｍの作像距離（感光ドラム表面に沿った距離）がある。

露光手段としての露光装置（レーザスキャナ）３Ｙは、イエロー画像を展開した画像信号をＯＮ／ＯＦＦ変調したレーザビームを、回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム１Ｙに静電像（静電潜像）を書き込む。露光を受けた部分は、暗部電位ＶＤが放電して明部電位ＶＬに低下する。露光装置３Ｙによる露光位置は、一次転写位置Ｎ１Ｙからは、感光ドラム１Ｙの回転方向に４５ｍｍの作像距離がある。

現像手段としての現像装置４Ｙは、トナーとキャリアを含む現像剤を用いて感光ドラム１Ｙ上に形成された静電像を現像して、感光ドラム１Ｙ上にトナー像を形成する。本実施例では、現像装置４Ｙは、現像剤としてトナー（非磁性トナー粒子）とキャリア（磁性キャリア粒子）とを備えた２成分現像剤を用いる。現像装置４Ｙは、現像剤を収容する現像容器の感光ドラム１Ｙに対向する開口部から一部が露出するようにして、現像剤担持体としての回転可能な現像スリーブ４１を有する。この現像スリーブ４１Ｙ上に現像剤を担持して、感光ドラム１Ｙとの対向部である現像部（現像位置）に搬送し、現像剤中のトナーを感光ドラム１Ｙ上に供給する。現像スリーブ４１Ｙには、現像電圧印加手段としての現像高圧電源（図示せず）から直流電圧（現像ＤＣ電圧）と交流電圧（現像ＡＣ電圧）とが重畳された振動電圧である現像電圧（現像バイアス）が印加される。本実施例では、イメージ露光と反転現像の組み合わせにより、トナー像を形成する。即ち、一様に帯電された後に露光されることによって電位の絶対値が低下した露光部に、感光ドラム１Ｙの帯電極性（本実施例では負極性）と同極性（正規の帯電極性）に帯電したトナーを付着させることで、静電潜像を現像する。

一次転写手段としての一次転写ローラ９Ｙは、中間転写ベルト９０の内側面を押圧して、感光ドラム１Ｙと中間転写ベルト９０との間に一次転写部Ｎ１Ｙを形成する。一次転写ローラ９Ｙには、転写電圧印加手段としての転写高圧電源９５より、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の直流電圧（転写ＤＣ電圧）である転写電圧（転写バイアス）が印加される。これにより、感光ドラム１Ｙに担持された負極性のトナー像が中間転写ベルト９０へ一次転写される。本実施例では、通常の画像形成時の転写電流は２０μＡに設定している。

帯電補助部材（トナー帯電手段）としての帯電補助ブラシ７Ｙは、中間転写ベルト９０に転写されずに一次転写部Ｎ１Ｙを通過した転写残トナーを、感光ドラム１Ｙの表面に拡散しつつ負極性の揃った電位に帯電させる。詳しくは後述するように、帯電補助ブラシ７Ｙには、帯電補助電圧印加手段としての帯電補助高圧電源８よりトナーの正規の帯電極性と同極性の直流電圧（帯電補助ＤＣ電圧）である帯電補助電圧（帯電補助バイアス）が印加される。転写残トナーは、負極性の揃った電位に帯電することで、帯電ローラ２Ｙに付着することなく現像装置４Ｙに到達する。そして、現像装置４Ｙにおける転写残トナーの回収、再利用が可能になる。このように、転写残トナーをクリーニングブレードなどで回収させないで現像装置で再利用するシステムを「クリーナレスシステム」と呼ぶ。帯電補助ブラシ７Ｙによる帯電補助位置は、一次転写位置Ｎ１Ｙからは、感光ドラム１Ｙの回転方向に３０ｍｍの作像距離がある。

尚、便宜上、感光ドラム１の回転方向における帯電ローラ２と感光ドラム１との当接部の中央を帯電位置とする。又、感光ドラム１の回転方向における露光装置の光線の照射位置を露光位置とする。又、感光ドラム１の回転方向における中間転写ベルト９０を介した一次転写ローラ９と感光ドラム１との当接部の中央を一次転写位置（転写位置）とする。又、感光ドラム１の回転方向における帯電補助ブラシ７と感光ドラムとの当接部の中央を帯電補助位置とする。

３．制御部
図３に画像形成装置１００の制御部のブロック図を示す。画像形成装置１００の動作は、制御手段としてのＣＰＵ１１０が統括的に制御する。ＣＰＵ１１０は、内蔵された又は接続された記憶手段（電子的なメモリなど）に格納されたプログラムやデータに従って、画像形成装置１００の各部の動作を制御する。

本実施例では、イエロー、マゼンタ、シアンの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣの帯電補助電圧印加手段としての帯電補助高圧電源８を共通としている。これにより、高圧電源の省スペース化を図れ、独立に高圧電源を持つ場合よりコストダウンにつながる。ただし、電圧印加手段の共通化としては、トランスなどの部品を共通化することも有効である。

又、本実施例では、カラー画像より白黒画像が多く形成されることが想定される。そのため、ブラック画像形成部ＰＫの帯電補助ブラシ７Ｋについては、イエロー、マゼンタ、シアンの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣとは別に、帯電補助高圧電源８Ｋを設けている。ただし、これに限定されるものではなく、例えば全ての画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫで帯電補助高圧電源を共通としてもよい。

４．画像形成の制御フロー
先ず、比較例の制御について説明する。その後、比較例の制御と対比させて本実施例の制御について説明する。

４−１．タイミングチャートを用いた比較例の制御の説明
図４は、比較例の制御を説明するためのタイミングチャートである。例えば、ユーザーが直接操作するタッチパネルに該当する操作部１２０から画像形成信号（プリント開始信号）が入力されると、ＣＰＵ１１０は次のように処理を開始していく。先ず、ＣＰＵ１１０は、イエロー画像形成部ＰＹの帯電ローラ２Ｙへの電圧印加、現像スリーブ４１Ｙへの電圧印加、露光装置３Ｙの駆動、一次転写ローラ９Ｙへの電圧印加、帯電補助ブラシ７Ｙへの電圧印加を順次開始していく。

重要であるため、図４に帯電ローラ２Ｙに印加する直流電圧（帯電ＤＣ）と露光装置３Ｙからの発光、帯電補助ブラシ７Ｙに印加する直流電圧（帯電補助ＤＣ）の印加のタイミングチャートを示す。図４中の点線は帯電ローラ２の位置にあった感光ドラム１の表面が露光装置３による露光位置、帯電補助ブラシ７Ｙの位置を通り過ぎるタイミングを示している。ただし、現像スリーブ４Ｙ、一次転写ローラ９Ｙへの電圧印加タイミングは、帯電ローラ２Ｙへの電圧印加タイミングと近く、併記すると複雑になるため、省略した。

ＣＰＵ１１０は、感光ドラム１Ｙを駆動させ、帯電高圧電源２０Ｙから帯電ローラ２Ｙに直流電圧−７００Ｖを印加させる。又、ＣＰＵ１１０は、帯電された感光ドラム１Ｙが現像部に来るタイミングにあわせて、図示していないが、現像スリーブ４１Ｙに直流電圧−５５０Ｖを印加させ、感光ドラム１Ｙの電位と現像スリーブ４１Ｙの電位との電位差Ｖｂａｃｋを一定に保つように制御する。感光ドラム１Ｙの電位を安定させるため、少なくとも感光ドラム１Ｙを１周以上は帯電させる。ただし、できる限り帯電時間を増やしたくないため、最小限にとどめる。又、ＣＰＵ１１０は、図示していないが、帯電された感光ドラム１Ｙが一次転写ローラ９Ｙの位置に来るタイミングで、一次転写ローラ９Ｙに２０μＡを流させる。トナーが乗せられていない感光ドラム１Ｙの表面において、一次転写後の感光ドラム１Ｙの電位はおおよそ−３００Ｖ程度である。

次に、ＣＰＵ１１０は、帯電補助高圧電源８から帯電補助ブラシ７Ｙに直流電圧−９００Ｖを印加させる。この電圧は、一次転写後の感光ドラム１Ｙの電位−３００Ｖに対しても、帯電補助ブラシ７Ｙから感光ドラム１Ｙの方向に十分に放電している電圧である。転写残トナーを十分に再帯電させるためには、放電させることが必要不可欠である。

帯電補助ブラシ７Ｙへの電圧印加タイミングＢＴは、以下の条件Ａ、Ｂを満たす必要がある。

条件Ａとして、帯電された感光ドラム１Ｙの位置が帯電補助ブラシ７Ｙの位置に来るまでに、帯電補助ブラシ７Ｙに電圧を印加することが望ましい。より詳細には、帯電された後に一次転写ローラ９Ｙを通過した感光ドラム１Ｙの電位（−３００Ｖ）の位置が帯電補助ブラシ７Ｙの位置に来るまでに、帯電補助ブラシ７Ｙに電圧を印加することが望ましい。これは一次転写ローラ９Ｙが転写させず、マイナス側に感光ドラム１Ｙが帯電してしまう場合も同様である。

即ち、帯電された感光ドラム１Ｙの位置が帯電補助ブラシ７Ｙの位置に来た場合、帯電補助ブラシ７Ｙに帯電補助電圧が印加されていないと、帯電された感光ドラム１Ｙの電位（−３００Ｖ）より帯電補助ブラシ７Ｙの電位（０Ｖ）が大きくなってしまう。そのため、帯電補助ブラシ７Ｙに付着していた正電荷を有するトナーが、帯電補助ブラシ７Ｙから感光ドラム１へ異常に吐き出されてしまい、感光ドラム１Ｙを経て、帯電ローラ２Ｙを汚染させてしまう。これにより、帯電ローラ２Ｙによる帯電不足による感光ドラム１Ｙへ電位不足やかぶりの画像不良になってしまう。

又、条件Ｂとして、電圧が印加された帯電補助ブラシ７Ｙにより帯電された感光ドラム１Ｙの位置が帯電ローラ２Ｙの位置に来るまでに、帯電ローラ２Ｙに電圧を印加することが望ましい。

即ち、帯電補助ブラシ７Ｙにより帯電された感光ドラム１Ｙの電位（−４００Ｖ）が現像スリーブ４１Ｙの位置に到達する。すると、現像位置での感光ドラム１Ｙの電位（暗部電位ＶＤ）と現像電位の差（Ｖｂａｃｋ）が異常になり、キャリア付着やトナーのかぶりが起き、画像不良となってしまう。

尚、キャリア付着とは、本来感光体に付着すべきではない現像剤のキャリアが感光体に付着してしまう現象である。又、かぶりとは、感光体上の本来トナーが付着すべきでない非画像領域にトナーが付着してしまう現象である。

上述の条件Ａ、Ｂを満たして帯電補助ブラシ７Ｙへ電圧を印加した後、感光ドラム１Ｙの電位が安定したら、ＣＰＵ１１０は、露光装置３Ｙによる露光を開始させる。このタイミングを「画像形成開始」或いは「画像露光開始」と呼ぶ。ＣＰＵ１１０から露光装置３Ｙへ命令を出し、画像信号に応じた露光を行っていく。

イエロー画像形成部ＰＹと同様に、マゼンタ画像形成部ＰＭのタイミングチャートを説明する。中間転写ベルト９０上でイエロー、マゼンタ、シアンのトナー像を一致させるために、画像形成タイミングは、隣接する画像形成部の感光ドラム間の距離によって決まる。又、帯電補助ブラシ７Ｍへの電圧印加タイミングＢＴや電圧値は、イエロー、マゼンタ、シアンの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣで共通であるため、イエロー画像形成部ＰＹに対するものによって決まっている。

そのため、マゼンタ画像形成部ＰＭにおいて帯電補助ブラシ７Ｍの電圧印加タイミングの条件Ａ、Ｂを満たすためには、帯電ローラ２Ｍへの電圧印加タイミングを理想より早めなければならない。ここで、理想とは、イエロー画像形成部ＰＹの帯電ローラ２Ｙへの電圧印加タイミングから、画像形成部の隣接する「感光ドラム間距離」÷「プロセスピード」で決まる時間分を加えたタイミングである。これにより、「隣接する感光ドラム間距離」÷「プロセスピード」分の無駄に増加した帯電時間ＮＴが増えてしまっている。

又、帯電時間と同様に、基準となるイエロー画像形成部ＰＹの下流に配置されたマゼンタ画像形成部ＰＭの現像スリーブ４１Ｍへの電圧印加タイミングも早まる。

そのため、現像剤の劣化が促進することで、感光ドラムの削れやフィルミングが悪化してしまい、感光ドラムの短寿命化につながる。画像形成装置１００がプロセスカートリッジ方式である場合は、プロセスカートリッジの短寿命化にもつながる。尚、プロセスカートリッジとは、感光体と、感光体に作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段、クリーニング手段（或いは帯電補助手段）の少なくとも１つとを一体的にカートリッジ化して画像形成装置の装置本体に着脱可能としたものである。

同様に、シアン画像形成部ＰＣにおいては、画像形成部２つ分の帯電時間ＮＴが増えてしまっている。従来、クリーナレスシステムは、最下流側の画像形成部ほど、再転写残トナー（転写位置で被転転写体から感光体に再転写したトナー）の影響を大きく受けることが知られている。そのため、無駄に増加した帯電時間ＮＴの影響はより厳しい方向になる。

このように、最下流側の画像形成部では、帯電部材に対して、最上流側の帯電印加タイミングにならって電圧の印加を始めることになる。その結果、最下流側の画像形成部になればなるほど、感光体の削れやトナーの融着（フィルミング）を悪化させ、縦スジ上状の画像不良につながり、感光体の耐久寿命を低下させてしまう。

４−２．タイミングチャートを用いた本実施例の制御の説明
次に、複数の帯電補助部材に電圧を印加する電源が共通である本実施例の構成おいて、上記課題を解決する制御について説明する。図５は、本件制御を説明するためのタイミングチャートである。

本実施例によれば、上述のような無駄な帯電時間を無くすか又は可及的に少なくするために、帯電補助ブラシへ印加する電圧の値を２段階に変更する。

図５を参照して、本実施例における帯電ＤＣ、露光、帯電補助ＤＣの印加タイミングを説明する。図５中の点線は、図４と同様、帯電ローラ２の位置にあった感光ドラム１の表面が露光装置３による露光位置、帯電補助ブラシ７Ｙの位置を通り過ぎるタイミングを示している。尚、図４に示す比較例の制御と同様の部分については説明を省略する。

先ず、イエロー画像形成部ＰＹについて、ＣＰＵ１１０は、帯電補助高圧電源８から帯電補助ブラシ７Ｙに、１段階目の帯電補助電圧として−４００Ｖを印加させる。この電圧は、一次転写ローラ９Ｙを通過した後の感光ドラム１Ｙの電位−３００Ｖに対しても、帯電補助ブラシ７Ｙから感光ドラム１Ｙの方向に放電していない電圧である。又、帯電補助ブラシ７への電圧印加タイミングＢＴは、上述の条件Ａ、Ｂを満たしている。即ち、１段階目の帯電補助電圧の値（第１の値）は帯電補助部材と感光体との電位差が放電開始電圧より小さくなる値であり、２段階目の帯電補助電圧の値（第２の値）は帯電補助部材と感光体との電位差が放電開始電圧より大きくなる値である。

イエロー画像形成部ＰＹと同様に、ＣＰＵ１１０は、マゼンタ画像形成部ＰＭについても電圧印加を行っていく。マゼンタ画像形成部ＰＭにおける帯電ローラ２Ｍへの電圧印加タイミングは、従来の制御とは異なり、「隣接する感光ドラム間距離」÷「プロセススピード」の無駄が無いか又は可及的に少ない最適な条件とする。帯電補助ブラシ７Ｍへの電圧印加タイミングＢＴは、イエロー画像形成部ＰＹに対するものによって決まる。これにより、上述の条件Ａ、Ｂを満たすことができる。

ここで、従来の制御と異なる本実施例の制御が、上述の条件Ｂを満たすことができることに関して説明する。

帯電補助ブラシ７Ｍは、帯電ローラ２Ｍより前に電圧が印加されている。しかし、感光ドラム１Ｍの電位（０Ｖ）に対して、帯電補助ブラシ７Ｍに印加される１段階目の帯電補助電圧は−４００Ｖであるため、感光ドラム１Ｍの電位をほとんど変えない。放電しないためである。そのため、帯電補助ブラシ７Ｍの位置を通過した感光ドラム１Ｍの位置が現像位置に到達しても、十分にＶｂａｃｋを保つことができるため、条件Ｂを満たすことができる。

又、帯電補助電圧の１段階目の印加タイミングＢＴから２段階目の印加タイミングＢＴ２までの間において、帯電ローラ２Ｍに電圧が印加され帯電された感光ドラム１Ｍが一次転写位置Ｎ１を通過する。そして、一次転写位置Ｎ１Ｍを通過した後の感光ドラム１Ｍの電位は−３００Ｖ程度である。この場合、帯電補助ブラシ２Ｍと感光ドラム１Ｍとの電位差をつけるため、転写電圧を画像形成時よりも大きくして、例えば転写電流が２４μＡになるようにすることができる。これにより、一次転写位置Ｎ１Ｍを通過した後の感光ドラム１の電位が−２００Ｖになり、帯電補助ブラシ２Ｍと感光ドラム１Ｍとの間の電位差を大きくすることができる。そのため正極性のトナーが帯電補助ブラシ２Ｍから感光ドラム１Ｍに転移し難くすることができるためより好ましい。即ち、１段階目（第１の値）の帯電補助電圧が印加されている間に帯電補助部材に到達する感光体の位置であって、電圧が印加された帯電手段を通過した位置が転写手段を通過する際には、転写手段に画像形成時と同極性で絶対値が大きな電圧を印加するのがよい。

同様に、シアン画像形成部ＰＣにおいても、帯電ローラ２Ｃへの電圧印加タイミングは、従来の制御とは異なり、「隣接する感光ドラム間距離」÷「プロセススピード」の２倍の無駄が無いか又は可及的に少ない最適な条件とする。帯電補助ブラシ７Ｃへの電圧印加タイミングＢＴは、イエロー画像形成部ＰＹに対するものによって決まる。マゼンタ画像形成部ＰＭと同様、これにより上述の条件Ａ、Ｂを満たすことができる。

次に、帯電補助電圧の値を切り替えるタイミングＢＴ２について説明する。

タイミングＢＴ２の後は、転写残トナーを再帯電させるため、帯電補助高圧電源８から帯電補助ブラシ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃには−９００Ｖを印加する。一次転写位置Ｎ１を通過した後の感光ドラム１の電位−３００Ｖに対しても、帯電補助ブラシ７から感光ドラム１の方向に十分に放電している電圧である。

タイミングＢＴ２は、イエロー画像形成部ＰＹにおいて画像形成開始し、その転写残トナーが帯電補助ブラシ７Ｙの位置に来るまでの時間より早いタイミングで、帯電補助ブラシ７から感光ドラム１の方向に十分に放電しているように設定する。これにより、転写残トナーを十分に再帯電させ、現像スリーブ４Ｙへの回収性を向上させるためである。

又、タイミングＢＴ２は、電源を共通化した画像形成部のうち最下流側の画像形成部であるシアン画像形成部ＰＣにおいて、次のようになるように設定する。即ち、シアン画像形成部ＰＣにおいて、電圧が印加された帯電補助ブラシ７Ｃの位置を通過した感光ドラム１Ｃの位置が帯電ローラ２Ｃに来るまでに、帯電ローラ２Ｃに電圧を印加するタイミングである（条件Ｂ）。

このように、本実施例の画像形成装置１００は、被転写体９０の移動方向に沿って画像形成部を複数有する。各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣは、回転可能な感光体１と、感光体の表面を帯電させる帯電手段２と、帯電した感光体を露光して静電像を形成する露光手段３と、感光体上に形成された静電像をトナーで現像する現像手段１４と、を有する。又、各画像形成部は、感光体上に形成されたトナー像を被転写体９０に転写させる転写手段９と、感光体の回転方向において転写手段９よりも下流側、且つ、帯電手段２よりも上流側で感光体上のトナーを帯電させる帯電補助部材７と、を有する。これら、各画像形成部は、帯電補助部材７で正規の帯電極性に帯電させたトナーを現像手段１４で回収する。そして、本実施例では、画像形成装置１００は更に、複数の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣの帯電補助部材７に電圧を印加する共通の電圧印加手段８と、複数の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣにより画像を形成する際に次のような制御を行う制御手段１１０と、を有する。即ち、制御手段１１０は、上記電圧印加手段８による複数の画像形成部の帯電補助部材への電圧の印加を開始するにあたり、所定のタイミングＢＴ２で、印加する電圧の絶対値をより小さい第１の値からより大きい第２の値に切り替える。

特に、複数の画像形成部のうち被転写体の移動方向における最下流の画像形成部ＰＣにおいて、上記第２の値の電圧に切り替えた後に帯電補助部材７を通過した感光体の位置が帯電手段２に到達するまでに帯電手段２への電圧の印加が開始されるようにする。又、複数の画像形成部のうち同方向における最上流の画像形成部ＰＹにおいて、感光体上の露光装置による画像形成開始位置が帯電補助部材に到達するまでに、上記電圧印加手段８により印加する電圧の値が第１の値から前記第２の値に切り替えられるようにする。

以上のように、帯電補助電圧の値を２段階で立ち上げることで、無駄な帯電時間ＮＴを無くすか可及的に（十分に）少なくしつつ、上記条件Ａ、Ｂを満たす適当な電圧印加のタイミングとすることができる。

ここで、このような条件を満たすタイミングＢＴ２一般式を図６に示す。

図６において、ｎは帯電補助部材に電圧を印加する電圧印加手段を共通化した画像形成部の個数である。又、ｒは感光ドラムの半径である。又、Ｂは感光ドラムの回転方向に沿う転写位置から帯電補助位置までの距離である。尚、ｎ番目の画像形成部におけるＢをＢｎと表す（Ｂ１、Ｂ２・・・等）。又、Ｃは感光ドラムの回転方向に沿う転写位置から帯電位置までの距離である。尚、ｎ番目の画像形成部におけるＣをＣｎと表す（Ｃ１、Ｃ２・・・等）。又、Ｌは感光ドラムの回転方向に沿う転写位置から露光位置までの距離である。尚、ｎ番目の画像形成部におけるＬをＬｎと表す（Ｌ１、Ｌ２・・・等）。又、Ｋは隣接する画像形成部間の距離（感光ドラム中心間距離）である。又、Ｐはプロセススピード（感光ドラムの周速度）である。又、ｘは画像露光開始時間（画像形成開始時間）であり、最上流側の帯電印加時間を０としている。本実施例においてもこの図６の条件を満たしている。

図６に示す式の左辺は、ｎ番目の画像形成部における帯電電圧がオンされてから、その位置に対応する感光ドラム１がｎ番目の画像形成部における帯電補助ブラシ７を通過するまでに、帯電補助ブラシ７による放電が開始されることが望ましいことを意味している。そこで、最上流側の１番目の画像形成部の帯電電圧をオン（０点としている）してから、ｎ番目の画像形成部の帯電電圧をオンするまでの時間は、（ｎ−１）Ｋ／Ｐで表される。ｎ番目の画像形成部の帯電電圧のオンからｎ番目の画像形成部内の帯電補助ブラシ７までの時間は（Ｃｎ−Ｂｎ）／Ｐで表される。これより、帯電補助ブラシ７の２段目の切り替え時間ＢＴ２は、（ｎ−１）Ｋ／Ｐ−（Ｃｎ−Ｂｎ）／Ｐより大きい必要がある。

一方、図６に示す式の右辺は、最上流側である１番目の画像形成部で転写残トナーが帯電補助ブラシ７の位置に来るまでに、帯電補助ブラシ７による放電を開始することが望ましいことを意味している。そこで、最上流である１番目の画像形成部における画像形成開始時間はｘである。又、最上流である１番目の画像形成部における画像形成されたもの（転写残トナー）が帯電補助ブラシ７に到達するまでにかかる時間は（２πｒ−Ｌ１＋Ｂ１）／Ｐである。これにより、帯電補助ブラシ７の２段目の切り替え時間ＢＴ２は、ｘ＋（２πｒ−Ｌ１＋Ｂ１）／Ｐより小さい必要がある。

一例として、この式に本実施例の構成を当てはめた場合の算出結果を示すと次の通りである。本実施例では、ｒ＝１５ｍｍ、Ｂ＝３０ｍｍ、Ｃ＝４０ｍｍ、Ｌ＝４５ｍｍ、Ｋ＝１００ｍｍ、Ｐ＝１２０ｍｍ／ｓｅｃ、ｘ＝１．１７８ｓｅｃとした場合、左辺は１．５８、右辺は１．８３となる。そのため、本実施例では、ＢＴ＝０．７ｓｅｃ、ＢＴ２＝１．７ｓｅｃである。

５．本実施例の効果確認の実験
次に、実施例の効果を確認した実験の結果について説明する。検証条件１は、比較例として、上述の比較例の制御のように無駄に増加した帯電時間ＮＴがある構成とした。又、検証条件２は、本実施例のタイミングＢＴ２で帯電補助電圧を切り替える構成とした。そして、それぞれの検証条件において、５％画像比率で２枚ずつＡ４用紙に画像を形成する耐久試験を行い、縦スジの不良画像が出るまでの画像形成枚数を各色で比較し、効果確認を行った。結果を表１に示す。

表１より、比較例のイエロー画像形成ＰＹは３８０００枚近くまで不良画像が発生しなかった。それに対して実施例のイエロー画像形成部ＰＹは４１０００まで不良画像が発生しなかった。これは、ＢＴからＢＴ２の間の帯電補助ブラシ７Ｙの放電が抑えられトナーの感光ドラムへの融着が減ったためである。ここで、感光ドラムへの融着とは、感光ドラムにトナーや感光ドラムの削れ粉が溶けて付着した状態を差し、良好な静電潜像の形成が妨げられ画像不良となる。

比較例のマゼンタ画像形成部ＰＭは３６０００枚近くまで不良画像が発生しなかった。それに対して実施例のマゼンタ画像形成部ＰＭは４００００まで不良画像が発生しなかった。比較例に比べて本実施例では、無駄な帯電印加時間ＮＴが約１割程度少なくなり、又、ＢＴからＢＴ２の間の帯電補助ブラシ７Ｍの放電が抑えられ、トナーの感光ドラムへの融着が減ったためである。

比較例のシアン画像形成部ＰＣは２６０００枚近くまで不良画像が発生しなかった。それに対して実施例のシアン画像形成部ＰＣは３８０００まで不良画像が発生しなかった。比較例に比べて本実施例では無駄な帯電印加時間ＮＴが約３割程度少なくなり、又、ＢＴからＢＴ２の間の帯電補助ブラシ７Ｃの放電が抑えられトナーの感光ドラムへの融着が減ったためである。

又、最下流側の画像形成部ほど、再転写残トナーの影響を受けやすいため、トナーによってフィルミングが起きやすくなっている。そのため、本実施例における大幅な帯電時間ＮＴの削減はより効果が大きいことが分かる。

尚、４色の画像形成部で帯電補助ブラシ７の高圧電源８を共通化した場合は、最下流側の画像形成部ほどトナーフィルミングへの影響が大きくなる。従って、比較例での「画像形成部の感光ドラム間距離」÷「プロセスピード」分の無駄に増加した帯電時間ＮＴが、より増加する。そのため、本実施例の制御を用いると、帯電時間を大幅に減らすことができるため、フィルミングに対する効果が大きくなる。

以上にように、複数の画像形成部で帯電補助部材への電圧印加手段を共通化した場合であっても、各画像形成部において帯電電圧の印加時間の増加による画像不良の発生を抑制することができる。従って、高圧電源の省スペース化を図れ、独立に高圧電源を持つ場合よりコストダウンしながらも、画像不良を防止しつつ、感光体の耐久寿命を向上させることができる。

尚、上述の実施例では、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣで帯電補助高圧電源を共通としたが、これに限定されるものではない。少なくとも２つの画像形成部を有し、少なくとも２つの画像形成部において帯電補助高圧電源を共通とする場合には、本発明は有効に作用する。

１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
３ 露光装置
７ 帯電補助ブラシ
８ 帯電補助部材の共通高圧電源
１１０ ＣＰＵ（制御手段）
ＢＴ 帯電補助ブラシへの印加タイミング
ＢＴ２ 帯電補助ブラシの高圧値を切り替えるタイミング
ＮＴ 理想より増えてしまう帯電時間

Claims (4)

1. 回転可能な感光体と、前記感光体の表面を帯電させる帯電手段と、帯電した前記感光体を露光して静電像を形成する露光手段と、前記感光体上に形成された静電像をトナーで現像する現像手段と、前記感光体上に形成されたトナー像を被転写体に転写させる転写手段と、前記感光体の回転方向において前記転写手段よりも下流側、且つ、前記帯電手段よりも上流側で前記感光体上のトナーを帯電させる帯電補助部材と、を有し、前記帯電補助部材で正規の帯電極性に帯電させたトナーを前記現像手段で回収する画像形成部を、前記被転写体の移動方向に沿って複数有する画像形成装置において、
   前記複数の画像形成部の前記帯電補助部材に電圧を印加する共通の電圧印加手段と、
   前記複数の画像形成部により画像を形成する際に、前記電圧印加手段による前記複数の画像形成部の前記帯電補助部材への電圧の印加を開始するにあたり、所定のタイミングで、印加する電圧の絶対値を、前記帯電補助部材と前記感光体との電位差が放電開始電圧より小さい第１の値から前記帯電補助部材と前記感光体との電位差が放電開始電圧より大きい第２の値に切り替える制御手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記複数の画像形成部のうち前記被転写体の移動方向における最下流の画像形成部において、前記第２の値の電圧に切り替えた後に前記帯電補助部材を通過した感光体の位置が前記帯電手段に到達するまでに前記帯電手段への電圧の印加が開始されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記複数の画像形成部のうち前記被転写体の移動方向における最上流の画像形成部において、前記感光体上の前記露光装置による画像形成開始位置が前記帯電補助部材に到達するまでに、前記電圧印加手段により印加される電圧の値が前記第１の値から前記第２の値に切り替えられることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記第１の値の電圧が印加されている間に前記帯電補助部材に到達する前記感光体の位置であって、電圧が印加された前記帯電手段を通過した位置が前記転写手段を通過する際には、前記転写手段に画像形成時と同極性で絶対値が大きな電圧が印加されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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