JP6855297B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの機能のうち複数の機能を有する複合機などの画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置では、感光体の表面が帯電手段によって帯電させられた後、感光体の表面が像露光手段によって画像情報に応じて走査露光されることで、感光体上に静電像（静電潜像）が形成される。また、感光体上に形成された静電像に、現像手段によってトナーが供給されることで、感光体上にトナー像が形成される。感光体上に形成されたトナー像は、転写手段によって紙などの記録材や中間転写体といった被転写体に転写される。

近年、帯電手段としては、低オゾン・低電力などの利点があることから、感光体に接触して配置され、電圧が印加されることで感光体を帯電させる帯電部材が広く用いられている。そして、帯電部材を用いた帯電方式には、帯電部材に直流電圧（直流成分）のみからなる帯電電圧を印加して感光体の帯電処理を行なう「直流帯電方式」がある。この直流帯電方式には、交流電源を不要として構成の簡易化を図れるなどの利点がある。直流帯電方式では、ある閾値電圧より大きい電圧を帯電部材に印加することによって感光体の表面の帯電が始まり、該閾値電圧より大きい電圧に対して感光体の表面電位は略線形に変化する。

ここで、転写位置を通過した後の感光体の表面電位は、転写手段に印加される電圧の影響を受けて不均一になる。直流帯電方式では、帯電電圧として直流電圧（直流成分）と交流電圧（交流成分）とを重畳した振動電圧を用いる方式で得られるＡＣ放電による電位の均し効果が得られない。そのため、直流帯電方式では、転写位置を通過した後の不均一な表面電位のまま感光体を帯電処理して次の画像形成を行うと、帯電位置を通過した後の感光体の表面電位の均一性が損なわれやすい。感光体の表面電位の均一性が損なわれると、感光体と現像手段が備える現像剤担持体との間の電位差のばらつきが大きくなり、かぶり現象やキャリア付着などに起因した画像不良が生じることがある。なお、かぶり現象とは、本来トナーが付着すべきでない非画像部にトナーが付着する現象であり、感光体の帯電電位の絶対値が現像剤担持体の電位の絶対値に対して小さすぎる場合や、感光体の表面電位が正規の帯電極性に対して反転している場合などに生じる。また、キャリア付着とは、本来現像剤担持体に保持されて感光体に付着すべきでない二成分現像剤のキャリアが感光体に付着する現象であり、感光体の帯電電位の絶対値が現像剤担持体の電位の絶対値に対して大きすぎる場合などに生じる。

そこで、感光体の回転方向において転写位置より下流かつ帯電位置より上流で感光体に光を照射し、感光体の残留電荷の少なくとも一部を除去（除電）する前露光手段が設けられることがある（特許文献１）。

特許３４５７０８３号公報

上述のように、帯電位置を通過した後の感光体の表面電位を均一にするにためは、前露光手段により光が照射された感光体の表面を帯電処理することが望まれる。画像形成前の準備動作である前回転動作の開始時に、前露光位置から帯電位置までの前露光手段により光が照射されていない感光体の表面を帯電処理すると、次のような問題が発生することがある。つまり、当該表面が画像形成開始前の領域の場合は、感光体の異常電位によるかぶり現象やキャリア付着に起因した記録材の裏汚れなどが発生することがある。また、当該表面が画像形成開始前後の領域にわたる場合は、前露光手段による光の照射の有無の境界部の電位差（暗減衰差）による画像濃度ムラが発生することがある。

一方、前露光手段によって光が照射された感光体の表面が帯電位置に到達するのを待って帯電部材への電圧の印加を開始すれば、上記の不具合は解消される。しかし、この場合、帯電処理の開始タイミングが遅くなるため、画像形成の開始指示から最初の画像が出力されるまでの時間、いわゆる、Ｆｉｒｓｔ Ｃｏｐｙ Ｔｉｍｅ（以下「ＦＣＯＴ」ともいう。）が遅くなる。

したがって、本発明の目的は、画像形成前の感光体の異常電位の発生を抑制すると共に、ＦＣＯＴを短縮して生産性の向上を図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、直流電圧が印加され帯電位置で前記感光体を帯電させる帯電手段と、前記帯電手段に直流電圧を印加する印加手段と、帯電した前記感光体を露光して前記感光体上に静電像を形成する像露光手段と、前記感光体上の静電像に現像位置でトナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、前記感光体上のトナー像を転写位置で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位置より下流かつ前記帯電位置より上流の前露光位置で前記感光体に光を照射する前露光手段と、を有し、前記前露光手段によって光が照射された後に、前記帯電手段によって帯電させられた前記感光体上に、前記像露光手段によって静電像が形成される画像形成装置において、前記印加手段が前記帯電手段に印加する電圧を立ち上げる際に、前記前露光手段による光の照射を開始した時に前記前露光位置にあった前記感光体上の所定位置が前記帯電位置に到達する時より前に、絶対値が放電開始電圧以下の第１の電圧の印加を開始し、前記第１の電圧の立ち上げが完了する時以降に、絶対値が放電開始電圧より大きい第２の電圧の印加を開始し、前記所定位置が前記帯電位置に到達する時以降に、前記第２の電圧の立ち上げを完了させるように制御する制御手段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、画像形成前の感光体の異常電位の発生を抑制すると共に、ＦＣＯＴを短縮して生産性の向上を図ることができる。

画像形成装置の模式的な断面図である。 画像形成装置の要部の制御態様を示す概略ブロック図である。 帯電ローラによる感光ドラムの帯電特性を示すグラフ図である。 （ａ）は比較例、（ｂ）及び（ｃ）は実施例１における帯電電圧の立ち上げの際の動作シーケンスを示すタイミングチャート図である。 （ａ）は比較例、（ｂ）及び（ｃ）は実施例２における帯電電圧の立ち上げの際の動作シーケンスを示すタイミングチャート図である。

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。

［実施例１］
１．画像形成装置の全体的な構成及び動作
図１は、本実施例の画像形成装置１００の概略構成を示す模式的な断面図である。画像形成装置１００は、像担持体としての回転可能なドラム型（円筒形）の電子写真感光体（感光体）である感光ドラム１を有する。感光ドラム１は、駆動手段としてのドラム駆動モータＭ１（図２）によって、図中矢印Ｒ方向に回転駆動される。感光ドラム１は、ドラム状の導電性基体の表面に有機感光層が形成されて構成されている。

回転する感光ドラム１の表面は、帯電手段としてのローラ型の帯電部材である帯電ローラ２によって、所定の極性の所定の電位に均一に帯電させられる。本実施例では、感光ドラム１の正規の帯電極性は負極性である。帯電ローラ２は、導電性の芯金（芯材）の周りに、導電性又は中抵抗のゴム材料又は発泡体で弾性層が形成されて構成されている。なお、弾性層は、複数層が積層されて所望の特性を持たせたものであってよい。帯電ローラ２は、感光ドラム１に接触して配置されている。本実施例では、帯電ローラ２は、感光ドラム１の表面に押圧されており、感光ドラム１の回転に従動して回転する。なお、帯電ローラ２は、感光ドラム１との間に若干の速度差を有するように回転駆動されてもよい。帯電工程時に、帯電ローラ２には、印加手段としての帯電電源Ｅ１（図２）から、負極性の直流電圧である帯電電圧（帯電バイアス）が印加される。

帯電した感光ドラム１の表面は、像露光手段としての像露光装置（レーザスキャナー）３が画像情報に応じて照射するレーザ光によって走査露光（像露光）され、感光ドラム１上に静電像（静電潜像）が形成される。感光ドラム１上に形成された静電像は、現像手段としての現像装置４によって、現像剤を用いて現像（可視化）され、感光ドラム１上にトナー像が形成される。現像装置４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）とを含む二成分現像剤を使用する。

現像装置４は、現像剤を担持して感光ドラム１との対向部に搬送する現像剤担持体としての現像スリーブ４１と、現像剤を収容する現像容器４２と、を有する。中空円筒状の現像スリーブ４１の中空部には、磁界発生手段としてのマグネットローラ（図示せず）が配置されている。マグネットローラが発生する磁界によって現像スリーブ４１上に拘束されて感光ドラム１との対向部に搬送された現像剤は、現像スリーブ４１上に穂立ちして感光ドラム１に接触又は近接させられる。また、現像工程時に、現像スリーブ４１には、現像電源Ｅ２（図２）から、少なくとも直流電圧（直流成分）を含む所定の現像電圧（現像バイアス）が印加される。現像電圧の直流成分の電位は、帯電ローラ２によって形成される感光ドラム１上の帯電電位（暗部電位）よりも絶対値が小さく、像露光装置３によって露光されて形成される画像部の電位（明部電位）より絶対値が大きい負極性の電位に設定される。なお、現像電圧として、直流電圧（直流成分）と交流電圧（交流成分）とが重畳された振動電圧を用いることもできる。現像スリーブ４１上の現像剤中のトナーは、感光ドラム１上の静電像の画像部の電位と現像スリーブ４１の電位との電位差により感光ドラム１に転移する。本実施例では、一様に帯電処理された後に露光されることで電位の絶対値が低下した感光ドラム１上の露光部に、感光ドラム１の正規の帯電極性と同極性に帯電したトナーが付着する。つまり、本実施例では、現像時のトナーの帯電極性であるトナーの正規の帯電極性は、負極性である。

感光ドラム１に対向して、転写手段としてのローラ型の転写部材である転写ローラ５が配置されている。転写ローラ５は、感光ドラム１の表面に押圧されて、感光ドラム１と転写ローラ５とが接触する転写部Ｎを形成する。転写ローラ５は、感光ドラム１の回転に従動して回転する。感光ドラム１上に形成されたトナー像は、転写部Ｎにおいて、転写ローラ５により付与される静電気力と圧力とにより、感光ドラム１と転写ローラ５とに挟持されて搬送される紙などの記録材Ｐ上に転写される。転写工程時に、転写ローラ５には、転写電源Ｅ３（図２）から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）の直流電圧である転写電圧（転写バイアス）が印加される。記録材Ｐは、図示しない給搬送装置によって、感光ドラム１上のトナー像とタイミングが合わされて転写部Ｎに供給される。トナー像が転写された記録材Ｐは、定着手段としての定着装置８へと搬送され、定着装置８によって加熱及び加圧されることでトナー像が定着（溶融固着）された後に、画像形成装置１００の装置本体の外部に排出（出力）される。

一方、転写工程後の感光ドラム１の表面は、前露光手段としての前露光装置７によって光が照射され、転写工程後に感光ドラム１上に残留した電荷（残留電荷）の少なくとも一部が除去（除電）される。前露光装置７は、感光ドラム１の回転軸線方向における少なくとも一方の端部側に設けられた光源としてのＬＥＤと、感光ドラム１の回転軸線方向に沿って配置されＬＥＤからの光を感光ドラム１の表面に導く導光手段としてのライトガイドと、を有する。前露光装置７の駆動時には、ＬＥＤに略一定の電流が流されて、ＬＥＤが所定の光量で発光させられる。また、転写工程後に感光ドラム１上に残留したトナー（転写残トナー）は、クリーニング手段としてのクリーニング装置６によって感光ドラム１上から除去されて回収される。クリーニング装置６は、クリーニング部材としてのクリーニングブレード６１と、クリーニング容器６２と、を有する。クリーニング装置６は、回転する感光ドラム１の表面から、感光ドラム１に当接して配置されたクリーニングブレード６１によって転写残トナーを掻き取って、クリーニング容器６２内に回収する。

ここで、感光ドラム１の回転方向における帯電ローラ２による帯電処理が行われる位置が帯電位置ａである。本実施例では、帯電ローラ２は、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との接触部の上流側及び下流側に形成される帯電ローラ２と感光ドラム１との間の微小な間隙の少なくとも一方で生じる放電によって感光ドラム１を帯電処理する。ただし、簡単のため、帯電ローラ２と感光ドラム１との接触部が帯電位置ａであると擬制して考えてもよい。また、感光ドラム１の回転方向における像露光装置３による露光が行われる位置が像露光位置ｂである。また、感光ドラム１の回転方向における現像スリーブ４１から感光ドラム１へのトナーの供給が行われる位置（本実施例では現像スリーブ４１と感光ドラム１との対向部）が現像位置ｃである。また、感光ドラム１の回転方向における感光ドラム１から記録材Ｐへのトナー像の転写が行われる位置（本実施例では感光ドラム１と転写ローラ５との接触部）が転写位置（転写部）Ｎである。また、感光ドラム１の回転方向における前露光装置７によって光が照射される位置が前露光位置ｄである。より詳細には、本実施例では、前露光装置７は、感光ドラム１の回転方向（周方向）の所定の幅の領域に光を照射する。このとき、感光ドラム１の回転方向において、その領域内で前露光装置７の露光量が最大となる位置が、前露光位置ｄである。ここで、前露光装置７の露光量は、感光ドラム１の表面（単位面積あたり）に照射される単位時間あたりの光量である。また、感光ドラム１の回転方向におけるクリーニングブレード６１と感光ドラム１との当接部がクリーニング位置ｅである。本実施例では、上記各位置は、感光ドラム１の回転方向に沿って帯電位置ａ、像露光位置ｂ、現像位置ｃ、転写位置Ｎ、前露光位置ｄ、クリーニング位置ｅの順番で配置されている。

図２は、本実施例の画像形成装置１００の要部の制御態様を示す概略ブロック図である。本実施例では、画像形成装置１００の装置本体に設けられた制御手段としての制御部（制御回路）５０が、画像形成装置１００の各部の動作を統括的に制御する。制御部５０は、演算制御手段としてのＣＰＵ５１、記憶手段としてのＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成されたメモリ５２などを有して構成され、ＣＰＵ５１がメモリ５２に記憶されたプログラムに従って画像形成装置１００の各部の制御を行う。制御部５０には、前述の帯電電源Ｅ１、現像電源Ｅ２、転写電源Ｅ３、ドラム駆動モータＭ１、像露光装置３、前露光装置７などが接続されている。本実施例との関係では、特に、制御部５０は、後述する帯電ローラ２に印加する電圧を立ち上げる際の各部の動作タイミングの制御を行う。

２．帯電処理
本実施例では、感光ドラム１は、直流帯電方式で帯電処理される。図３は、本実施例における帯電ローラ２による感光ドラム１の帯電特性Ａの一例を示すグラフ図である。図３の横軸は帯電ローラ２に印加する直流電圧、縦軸は感光ドラム１の表面電位を示す。

図３の例では、帯電ローラ２に閾値電圧である−５００Ｖより絶対値が大きい負極性の直流電圧を印加すると、感光ドラム１の表面が負極性に帯電する。そして、帯電ローラ２に印加する直流電圧の絶対値が閾値電圧である−５００Ｖより大きい範囲では、該直流電圧の絶対値に対して略線形に感光ドラム１の表面電位の絶対値が増加する。この閾値電圧を「放電開始電圧Ｖｔｈ」と定義する。つまり、電子写真に必要とされる感光ドラム１の帯電電位Ｖｄを得るためには、帯電ローラ２に直流電圧（目標帯電電圧）Ｖｄ＋Ｖｔｈを印加する必要がある。本実施例では、放電開始電圧Ｖｔｈが−５００Ｖ、画像形成時の感光ドラム１の帯電電位Ｖｄが−５００Ｖ、目標帯電電圧Ｖｄ＋Ｖｔｈが−１０００Ｖである場合を例として説明する。

なお、放電開始電圧Ｖｔｈは、画像形成装置１００の設置環境、あるいは繰り返し使用による帯電ローラ２の電気抵抗値の変化や感光ドラム１の膜厚の変化などに応じて変化する。ここで、画像形成装置１００の設置環境は、例えば温度又は湿度（相対湿度あるいは絶対水分量）の少なくとも一方である。したがって、このような種々の要因に応じて変化する放電開始電圧Ｖｔｈの特性を予め実験などによって求めておき、画像形成に先立ってその特性に基づいて放電開始電圧Ｖｔｈを予測することができる。そして、画像形成時には、その予測される放電開始電圧Ｖｔｈに応じて変更した目標帯電電圧Ｖｄ＋Ｖｔｈ（後述する絶対値が放電開始電圧より大きい第２の電圧Ｖｂ）を帯電ローラ２に印加するようにすればよい。また、後述する絶対値が放電開始電圧以下の第１の電圧Ｖａについても、上述のように予測される放電開始電圧Ｖｔｈに応じて変更することができる。

３．帯電電圧の立ち上げ
次に、画像形成前の準備動作である前回転動作の開始時における、帯電ローラ２に印加する電圧を立ち上げる際の動作シーケンスについて説明する。

３−１．比較例の動作シーケンス
まず、本実施例の理解を容易とするために、本実施例の動作シーケンスと対比される比較例の動作シーケンスについて説明する。この比較例の動作シーケンスは、後述する絶対値が放電開始電圧以下の第１の電圧Ｖａ、絶対値が放電開始電圧より大きい第２の電圧Ｖｂの印加を開始するタイミングが、後述する本実施例とは異なる。なお、比較例の動作シーケンスが適用される画像形成装置１００の構成自体は、上述した本実施例のものと同じである。

図４（ａ）は、比較例の動作シーケンスを示すタイミングチャート図である。図中の「感光体回転」、「前露光」、「帯電」、「像露光」、「現像」、「転写」は、それぞれ次のように各部の状態を示している（後述する図４（ｂ）、（ｃ）及び図５（ａ）〜（ｃ）についても同様）。まず、「感光体回転」は、感光ドラム１の状態（ＯＮ（停止）、ＯＦＦ（回転）、又はこれらの間の過渡状態）を示している。また、「前露光」は、前露光装置７の状態（ＯＮ（点灯）又はＯＦＦ（消灯））を示している。また、「帯電」は、帯電ローラ２に対する印加電圧の状態（ＯＦＦ、第１の電圧Ｖａ、第２の電圧Ｖｂ、又はこれらの間の過渡状態）を示している。また、「像露光」は、像露光装置３の状態（ＯＮ（点灯）又はＯＦＦ（消灯））を示している。また、「現像」は、現像スリーブ４１に対する印加電圧の状態（ＯＮ、ＯＦＦ、又はこれらの間の過渡状態）を示している。また、「転写」は、転写ローラ５に対する印加電圧の状態（ＯＮ、ＯＦＦ、又はこれらの間の過渡状態）を示している。

比較例の動作シーケンスでは、タイミング（ａ）において、ドラム駆動モータＭ１の駆動が開始され、感光ドラム１が回転し始めるのと略同時に、前露光装置７による光の照射が開始される。そして、ドラム駆動モータＭ１の駆動が安定したタイミング（ｂ）では、帯電ローラ２への電圧の印加、像露光装置３による像露光、現像スリーブ４１への電圧の印加、転写ローラ５への電圧の印加は行われていない。

次に、前露光装置７による光の照射を開始した時に前露光位置ｄにあった感光ドラム１上の所定位置（以下「前露光開始位置」ともいう。）が帯電位置ａに到達するタイミング（ｃ）以降のタイミングにおいて、絶対値が放電開始電圧以下の第１の電圧Ｖａ（例えば−５００Ｖ）の印加が開始される。図示の例では、第１の電圧Ｖａの印加が開始されるタイミングは、上記タイミング（ｃ）と略同時とされる。この第１の電圧Ｖａは、感光ドラム１の表面電位に影響しない電圧である。

次に、第１の電圧Ｖａの立ち上げが完了するタイミング以降のタイミング（ｄ）において、絶対値が放電開始電圧より大きい第２の電圧Ｖｂ（例えば−１０００Ｖ）の印加が開始される。図示の例では、上記タイミング（ｄ）は、第１の電圧Ｖａの立ち上げが完了するタイミングと略同時とされる。この第２の電圧Ｖｂは、所望の帯電電位Ｖｄ（例えば−５００Ｖ）を得るために必要な電圧（目標帯電電圧Ｖｄ＋Ｖｔｈ）である。

このように、帯電ローラ２に印加する電圧を立ち上げる際に、第１の電圧Ｖａを立ち上げた後に第２の電圧Ｖｂを立ち上げるといった、２段階の立ち上げを行う。これにより、第２の電圧Ｖｂの印加開始時から第２の電圧Ｖｂの立ち上げ完了時までの電位のスロープ形状の傾きを略一定にすることができる。そして、後述するように現像スリーブ４１に印加する電圧を立ち上げる際に、現像スリーブ４１の電位のスロープ形状の傾きを、上記帯電電位のスロープ形状の傾きと十分に適合させることができる。そのため、感光ドラム１の帯電電位が立ち上がる領域に対するかぶり現象やキャリア付着を抑制することができる。

ここで、図中の「Ｔ」は、前露光装置７による光の照射の開始時から前露光開始位置が帯電位置ａに到達する時までの時間である。また、「Ｔ_Ｖａ」は、前露光装置７による光の照射の開始時から第１の電圧Ｖａの印加開始時までの時間である。また、「Ｔ_Ｖｂ」は、前露光装置７による光の照射の開始時から第２の電圧Ｖｂの印加開始時までの時間である。

このとき、比較例の動作シーケンスは、次の関係式を満たしている。
Ｔ≦Ｔ_Ｖａ＜Ｔ_Ｖｂ

次に、タイミング（ｅ）において、第２の電圧Ｖｂの立ち上げが完了する。その後、タイミング（ｆ）において、像露光装置３による画像情報に基づく像露光が開始され、静電像の形成が開始される。この像露光の開始タイミングは、上記タイミング（ｅ）から時間Ｔ１が経過するタイミング以降（図示の例では時間Ｔ１が経過するタイミングと略同時）とされる。この時間「Ｔ１」は、感光ドラム１の表面が帯電位置ａから像露光位置ｂまで移動するのに要する時間である。像露光によって形成された静電像の画像部における感光ドラム１の表面電位は、絶対値が帯電ローラ２によって形成された帯電電位（例えば−５００Ｖ）の絶対値よりも小さい負極性の所定の電位（例えば−５０Ｖ）となっている。

次に、タイミング（ｇ）において、所望の現像電圧（例えば−４００Ｖ）を得るために現像スリーブ４１への電圧の印加が開始される。この現像スリーブ４１への電圧の印加開始タイミングは、上記タイミング（ｄ）から時間Ｔ２が経過するタイミング以降（図示の例では時間Ｔ２が経過するタイミングと略同時）とされる。この時間「Ｔ２」は、感光ドラム１の表面が帯電位置ａから現像位置ｃまで移動するのに要する時間である。つまり、電位のスロープ形状の傾きを略一定とした感光ドラム１の帯電電位が立ち上がる領域（タイミング（ｄ）〜（ｅ）間に帯電位置ａを通過する感光ドラム１の表面）が現像位置ｃに到達するのに合わせて、現像スリーブ４１への電圧の印加が開始される。また、像露光が開始されるタイミング（ｆ）において像露光位置ｂにあった感光ドラム１上の位置が現像位置ｃに到達するタイミングまでには、現像電圧の立ち上げが完了するようにする。なお、本実施例では、現像スリーブ４１の回転は、現像スリーブ４１への電圧の印加を開始する時に同期して開始されるが、感光ドラム１の回転と同期して開始されてもよい。

ここで、現像スリーブ４１に印加する電圧は、現像スリーブ４１の電位のスロープ形状の傾きが上記帯電電位のスロープ形状の傾きと十分に適合するように立ち上げられる。これにより、感光ドラム１の帯電電位と現像スリーブ４１の電位との間の電位差を、かぶり現象の発生とキャリア付着の発生とを十分に抑制する範囲に制御することができる。なお、上記感光ドラム１の表面電位と現像スリーブ４１の電位のスロープ形状の傾きは、感光ドラム１の帯電電位と現像スリーブ４１の電位との間の電位差を、かぶり現象とキャリア付着とを十分に抑制できる範囲にするように適合していればよい。典型的には、感光ドラム１の表面電位、現像スリーブ４１の電位のいずれもが感光ドラム１の正規の帯電極性と同極性（本例では負極性）で、両電位間の電位差が画像形成時のかぶり取り電位差Ｖｂａｃｋ以下に維持されるようにすればよい。なお、「かぶり取り電位差Ｖｂａｃｋ」は、感光ドラム１の帯電電位Ｖｄと現像スリーブ４１の電位（現像電圧の直流成分の電位）との間の電位差（差分）である。このかぶり取り電位差Ｖｂａｃｋは、現像位置ｃにおける感光ドラム１の帯電電位Ｖｄと現像スリーブ４１の電位との間の電位差である。

次に、タイミング（ｈ）において、所望の転写電圧（例えば＋１０００Ｖ）を得るために転写ローラ５への電圧の印加が開始される。この転写ローラ５への電圧の印加開始タイミングは、上記タイミング（ｄ）から時間Ｔ３が経過するタイミング以降（図示の例では時間Ｔ３が経過するタイミングと略同時）とされる。この時間「Ｔ３」は、感光ドラム１の表面が帯電位置ａから転写位置Ｎまで移動するのに要する時間である。つまり、帯電ローラ２への第２の電圧Ｖｂの印加が開始されたタイミング（タイミング（ｄ））に帯電位置ａにあった感光ドラム１上の位置が転写位置Ｎに到達するのに合わせて、転写ローラ５への電圧の印加が開始される。また、像露光が開始されるタイミング（ｆ）に像露光位置ｂにあった感光ドラム１上の位置が転写位置Ｎに到達するタイミングまでには、転写電圧の立ち上げが完了するようにする。これにより、転写ローラ５と感光ドラム１との間に、トナー像を記録材Ｐに転写することが可能な転写電界が形成される。

その後、図示しないタイミングで、像露光装置３による像露光、転写電圧の印加、帯電電圧の印加、現像電圧の印加、ドラム駆動モータＭ１の駆動、及び前露光装置７による光の照射の停止が順次行われる。

３−２．本実施例の動作シーケンス
次に、本実施例の動作シーケンスについて説明する。上述の比較例の動作シーケンスのように、前露光装置７により光が照射された感光ドラム１の表面を帯電処理することで、帯電位置ａを通過した後の感光ドラム１の表面電位を均一にすることができる。しかし、上述の比較例の動作シーケンスのように、前露光装置７により光が照射された感光ドラム１の表面が帯電位置ａに到達するのを待って帯電ローラ２への電圧の印加を開始すると、帯電処理の開始タイミングが遅くなるためＦＣＯＴが遅くなる。

そこで、本実施例では、制御部５０は、帯電ローラ２に印加する電圧を立ち上げる際に、次のような制御を行う。つまり、前露光開始位置が帯電位置ａに到達する時より前に、絶対値が放電開始電圧以下の第１の電圧Ｖａの印加を開始する。また、第１の電圧Ｖａの立ち上げが完了する時以降に、絶対値が放電開始電圧より大きい第２の電圧Ｖｂの印加を開始する。そして、前露光開始位置が帯電位置ａに到達する時以降に、第２の電圧Ｖｂの立ち上げを完了させる。特に、本実施例では、制御部５０は、前露光開始位置が帯電位置ａに到達する時以降に第２の電圧Ｖｂの印加を開始し、前露光開始位置が帯電位置ａに到達する時以降に第２の電圧Ｖｂの立ち上げが完了するように制御する。

図４（ｂ）は、本実施例に従う一具体例の動作シーケンスを示すタイミングチャート図である。なお、図中の「Ｔ」、「Ｔ_Ｖａ」、「Ｔ_Ｖｂ」、「Ｔ１」、「Ｔ２」、「Ｔ３」の定義は、それぞれ図４（ａ）を参照して説明したものと同じである（図４（ｃ）についても同様）。図４（ａ）に示す比較例と同様に設定されるタイミングについては説明を省略する。

図４（ｂ）に示す動作シーケンスでは、ドラム駆動モータＭ１の駆動が安定したタイミング（ｂ）以降、かつ、前露光開始位置が帯電位置ａに到達するタイミング（ｃ）より前のタイミングにおいて、第１の電圧Ｖａ（例えば−５００Ｖ）の印加が開始される。図示の例では、第１の電圧Ｖａの印加が開始されるタイミングは、上記タイミング（ｂ）と略同時とされる。

ここで、この第１の電圧Ｖａは、前述のように、感光ドラム１の表面電位に影響しない電圧である。ただし、より詳細には、第１の電圧Ｖａは、次のように作用する電圧に設定されることが好ましい。つまり、通常であれば、感光ドラム１の回転方向において前露光位置ｄと帯電位置ａとの間の感光ドラム１の表面の電位は、感光ドラム１の正規の帯電極性と同極性、かつ、絶対値が画像形成時のかぶり取り電位差Ｖｂａｃｋ以下になる。あるいは、前露光装置７の露光量の設定によっては、その位置の感光ドラム１の表面は、実質的に完全に除電されて、表面電位が実質的に０Ｖとなる。そのため、前述のように、第１の電圧Ｖａを帯電ローラ２に印加しても感光ドラム１は帯電処理されず、第１の電圧Ｖａは感光ドラム１の表面電位に影響しない。しかし、例えば、ジャム（記録材Ｐが搬送経路中で詰まる現象）が発生した場合などに、転写位置Ｎを通過した後の感光ドラム１の表面電位が正規の帯電極性（本実施例では負極性）とは逆極性に反転（以下「ポジ化」ともいう。）していることがある。このようにポジ化した感光ドラム１の表面電位は、画像形成を再開する際に前露光装置７による光の照射によっては除電されない。前露光装置７による除電効果は、本実施例では感光ドラム１に光を照射して正極性の電荷キャリアを発生させて、感光ドラム１の正規の帯電極性である負極性の電荷を中和することで得られるからである。感光ドラム１のポジ化した表面電位の部分が現像位置ｂに到達すると、かぶり現象が生じることがある。そこで、第１の電圧Ｖａとポジ化した感光ドラム１の表面電位との間の電位差によって放電を生じさせ、帯電位置ａを通過した後の感光ドラム１の表面の電位を、かぶり現象の発生とキャリア付着の発生とを十分に抑制できる電位とすることができる。つまり、第１の電圧Ｖａは、前露光装置７により光が照射されずに帯電位置ａを通過した感光ドラム１の表面の電位が、感光ドラム１の正規の帯電極性と同極性、かつ、絶対値がかぶり取り電位差以下となるように設定されることが好ましい。典型的には、本実施例のように、第１の電圧Ｖａは、放電開始電圧Ｖｔｈ近傍（放電開始電圧Ｖｔｈと略同一であってよい。）に設定される。

次に、前露光開始位置が帯電位置ａに到達するタイミング（ｃ）より後のタイミング（ｄ）において、第２の電圧Ｖｂ（例えば−１０００Ｖ）の印加が開始される。

このように、図４（ｂ）に示す動作シーケンスは、次の関係式を満たしている。
Ｔ_Ｖａ＜Ｔ＜Ｔ_Ｖｂ

これにより、図４（ａ）に示す比較例の動作シーケンスと比較して、図中ｔ１（＝Ｔ_Ｖｂ−Ｔ）だけ像露光を開始するタイミング（ｆ）を早めることができる。

図４（ｃ）は、本実施例に従う他の具体例の動作シーケンスを示すタイミングチャート図である。図４（ｂ）に示す具体例と同様に設定されるタイミングについては説明を省略する。

図４（ｃ）に示す動作シーケンスでは、前露光開始位置が帯電位置ａに到達するタイミング（ｃ）と略同時のタイミング（ｄ）において、第２の電圧Ｖｂ（例えば−１０００Ｖ）の印加が開始される（タイミング（ｃ）＝タイミング（ｄ））。

このように、図４（ｃ）に示す動作シーケンスは、次の関係式を満たしている。
Ｔ_Ｖａ＜Ｔ＝Ｔ_Ｖｂ

これにより、図４（ａ）に示す比較例の動作シーケンスと比較して、図中ｔ２（＝第１の電圧Ｖａの印加開始時から第１の電圧Ｖａの立ち上げ完了時までの時間（第１の電圧Ｖａの立ち上げ時間））だけ像露光を開始するタイミング（ｆ）を早めることができる。

以上のように、本実施例では、帯電ローラ２に印加する電圧を立ち上げる際に、前露光装置７により光が照射された感光ドラム１の表面が帯電位置ａに到達する時より前に、第１の電圧Ｖａの印加を開始する。また、前露光装置７により光が照射された感光ドラム１の表面が帯電位置ａに到達する時以降に、第２の電圧Ｖａの立ち上げを開始する。つまり、本実施例では、制御部５０は、次式、Ｔ_Ｖａ＜Ｔ≦Ｔ_Ｖｂを満たすように制御する。これにより、画像形成前の感光ドラム１の異常電位を抑制すると共に、画像形成に適した均一な感光ドラム１の帯電電位に施す像露光の開始タイミングを早めることが可能となり、ＦＣＯＴを短縮して生産性の向上を図ることができる。

［実施例２］
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例１の画像形成装置と同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において、実施例１の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例１と同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。

本実施例では、制御部５０は、前露光開始位置が帯電位置ａに到達する時より前に第２の電圧Ｖｂの印加を開始し、照射位置が帯電位置ａに到達する時以降に第２の電圧Ｖｂの立ち上げが完了するように制御する。

図５（ｂ）は、本実施例に従う一具体例の動作シーケンスを示すタイミングチャート図である。なお、図５（ａ）は、本実施例と対比するために前述の比較例の動作シーケンス（図４（ａ）の動作シーケンスと同じ）を示している。なお、図中の「Ｔ」、「Ｔ_Ｖａ」、「Ｔ_Ｖｂ」、「Ｔ１」、「Ｔ２」、「Ｔ３」の定義は、それぞれ図４（ａ）を参照して説明したものと同じである（図５（ｃ）についても同様）。また、図中の「ｔ_Ｖａ」は、第１の電圧Ｖａの印加開始時から第１の電圧Ｖａの立ち上げ完了時までの時間（第１の電圧Ｖａの立ち上げ時間）である。また、「ｔ_Ｖｂ」は、第２の電圧Ｖｂの印加開始時から第２の電圧Ｖｂの立ち上げ完了時までの時間（第２の電圧Ｖｂの立ち上げ時間）である（図５（ｃ）についても同様）。

図５（ｂ）に示す動作シーケンスでは、ドラム駆動モータＭ１の駆動が安定したタイミング（ｂ）以降、かつ、前露光開始位置が帯電位置ａに到達するタイミング（ｃ）より前のタイミングにおいて、第１の電圧Ｖａ（例えば−５００Ｖ）の印加が開始される。図示の例では、第１の電圧Ｖａの印加が開始されるタイミングは、上記タイミング（ｂ）と略同時とされる。

次に、前露光開始位置が帯電位置ａに到達するタイミング（ｃ）より前のタイミング（ｄ）において、第２の電圧Ｖｂ（例えば−１０００Ｖ）の印加が開始される。上記タイミング（ｄ）は、前露光装置７による光の照射の開始時から第１の電圧Ｖａの立ち上げ完了時までの時間Ｔ_Ｖａ＋ｔ_Ｖａが経過するタイミング以降（図示の例ではＴ_Ｖａ＋ｔ_Ｖａが経過するタイミングより後）とされる。そして、上記タイミング（ｃ）より後のタイミング（ｅ）において、第２の電圧Ｖｂの立ち上げが完了する。つまり、前露光装置７による光の照射の開始時から第２の電圧Ｖｂの立ち上げ完了時までの時間Ｔ_Ｖｂ＋ｔ_Ｖｂが経過するタイミングである上記タイミング（ｅ）は、上記タイミング（ｃ）より後とされる。

このように、図５（ｂ）に示す動作シーケンスは、次の関係式を満たしている。
Ｔ_Ｖａ＋ｔ_Ｖａ≦Ｔ_Ｖｂ＜Ｔ＜Ｔ_Ｖｂ＋ｔ_Ｖｂ

これにより、図５（ａ）に示す比較例の動作シーケンスと比較して、図中ｔ３（＝ｔ_Ｖａ＋Ｔ−Ｔ_Ｖｂ）だけ像露光を開始するタイミング（ｆ）を早めることができる。

図５（ｃ）は、本実施例に従う他の具体例の動作シーケンスを示すタイミングチャート図である。図５（ｂ）に示す具体例と同様に設定されるタイミングについては説明を省略する。

図５（ｃ）に示す動作シーケンスでは、前露光開始位置が帯電位置ａに到達するタイミング（ｃ）と略同時のタイミング（ｅ）において、第２の電圧Ｖｂの立ち上げが完了する（タイミング（ｃ）＝タイミング（ｅ））。つまり、前露光装置７による光の照射の開始時から第２の電圧Ｖｂの立ち上げ完了時までの時間Ｔ_Ｖｂ＋ｔ_Ｖｂが経過するタイミングである上記タイミング（ｅ）は、上記タイミング（ｃ）と略同時とされる。

このように、図５（ｃ）に示す動作シーケンスは、次の関係式を満たしている。
Ｔ_Ｖａ＋ｔ_Ｖａ≦Ｔ_Ｖｂ＜Ｔ＝Ｔ_Ｖｂ＋ｔ_Ｖｂ

これにより、図５（ａ）に示す比較例の動作シーケンスと比較して、図中ｔ４（＝ｔ_Ｖａ＋ｔ_Ｖｂ）だけ像露光を開始するタイミング（ｆ）を早めることができる。

以上のように、本実施例では、帯電ローラ２に印加する電圧を立ち上げる際に、前露光装置７により光が照射された感光ドラム１の表面が帯電位置ａに到達する時より前に、第１の電圧Ｖａの印加を開始する。また、前露光装置７により光が照射された感光ドラム１の表面が帯電位置ａに到達する時より前に、第２の電圧Ｖｂの印加を開始する。そして、前露光装置７により光が照射された感光ドラム１の表面が帯電位置ａに到達する時以降に、第２の電圧Ｖｂの立ち上げが完了するようにする。つまり、本実施例では、制御部５０は、次式、Ｔ_Ｖａ＋ｔ_Ｖａ≦Ｔ_Ｖｂ＜Ｔ≦Ｔ_Ｖｂ＋ｔ_Ｖｂを満たすように制御する。これにより、画像形成前の感光ドラム１の異常電位を抑制すると共に、実施例１よりも更にＦＣＯＴを短縮して生産性の向上を図ることができる。

［他の実施例］
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。

上述の実施例では、放電開始電圧Ｖｔｈは、種々の要因に応じて変化する特性を予め実験などによって求めておき、その特性に基づいて予測したが、本発明はこれに限定されるものではない。画像形成装置において、帯電部材に複数の試験電圧を印加した時の電流を測定して電流電圧特性を求め、その特性から放電開始電圧Ｖｔｈを算出することができる。典型的には、放電開始電圧Ｖｔｈより小さい１つ以上の電圧と、放電開始電圧Ｖｔｈより大きい２つ以上の電圧とを印加して、それぞれの電圧を印加した際に帯電電源に流れる（感光体を介して接地に流れる電流であってよい。）電流を測定する。これにより、図３において縦軸を電流に置き換えたものに相当する電流電圧特性を得ることができる。そして、得られた直線の変曲点（概略、放電開始電圧Ｖｔｈより大きい電圧範囲における電流電圧特性を示す直線において、電流が０の場合の電圧値に相当する。）から放電開始電圧Ｖｔｈを求めることができる。この放電開始電圧Ｖｔｈを求める動作は、所定のタイミングで、例えば記録材に転写して出力する画像を形成する画像形成時以外の非画像形成時に行うことができる。上記所定のタイミングは、環境（温度又は湿度の少なくとも一方）が所定の範囲以上に変化した場合、帯電部材又は感光体の使用量と相関する指標値が所定の閾値を超えた場合などとすることができる。また、非画像形成時としては、画像形成前の準備動作である前回転動作時、複数の記録材に連続して画像を形成する連続画像形成時の記録材と記録材との間に対応する紙間時、画像形成後の整理動作（準備動作）である後回転動作時などが挙げられる。また、帯電部材又は感光体の使用量と相関する指標値としては、回転回数、回転時間、帯電処理を行った時間、画像形成枚数などの任意の値を利用できる。

また、上述の実施例では、ドラム駆動モータの駆動が安定したタイミング以降に第１の電圧Ｖａの印加を開始したが、本発明はこれに限定されるものではない。上述の実施例に示した条件式を満足していれば、ドラム駆動モータの駆動が安定するタイミングより前に第１の電圧Ｖａの印加を開始することも可能である。

また、上述の実施例では、前露光装置が感光ドラムの回転方向（周方向）の所定の幅の領域に光を照射する場合において、感光ドラムの回転方向においてその領域内で前露光装置の露光量が最大となる位置を前露光位置ｄとした。これに対し、前露光装置の露光量が所望の除電効果に対して十分に大きい場合などには、上記所定の幅の領域内において、所望の除電効果が得られる最小限の露光量となる位置で、かつ、帯電位置に最も近い位置を、前露光位置ｄとすることも可能である。

また、上述の実施例では、感光体上のトナー像を記録材に直接転写する、いわゆる直接転写方式の画像形成装置に本発明を適用した場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。感光体上のトナー像を中間転写体に一次転写した後に記録材に二次転写する、いわゆる中間転写方式の画像形成装置に本発明を適用することも可能である。

また、プリンタ、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの機能のうち複数の機能を有する複合機などの種々の画像形成装置に本発明を適用することが可能である。

１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
３ 像露光装置
４ 現像装置
５ 転写ローラ
７ 前露光装置
５０ 制御部

Claims (7)

1. 回転可能な感光体と、
   直流電圧が印加され帯電位置で前記感光体を帯電させる帯電手段と、
   前記帯電手段に直流電圧を印加する印加手段と、
   帯電した前記感光体を露光して前記感光体上に静電像を形成する像露光手段と、
   前記感光体上の静電像に現像位置でトナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、
   前記感光体上のトナー像を転写位置で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位置より下流かつ前記帯電位置より上流の前露光位置で前記感光体に光を照射する前露光手段と、
   を有し、
   前記前露光手段によって光が照射された後に、前記帯電手段によって帯電させられた前記感光体上に、前記像露光手段によって静電像が形成される画像形成装置において、
   前記印加手段が前記帯電手段に印加する電圧を立ち上げる際に、前記前露光手段による光の照射を開始した時に前記前露光位置にあった前記感光体上の所定位置が前記帯電位置に到達する時より前に、絶対値が放電開始電圧以下の第１の電圧の印加を開始し、前記第１の電圧の立ち上げが完了する時以降に、絶対値が放電開始電圧より大きい第２の電圧の印加を開始し、前記所定位置が前記帯電位置に到達する時以降に、前記第２の電圧の立ち上げを完了させるように制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記照射の開始時から前記所定位置が前記帯電位置に到達する時までの時間をＴ、前記照射の開始時から前記第１の電圧の印加開始時までの時間をＴ_Ｖａ、前記照射の開始時から前記第２の電圧の印加開始時までの時間をＴ_Ｖｂとしたとき、前記制御手段は、次式、
   Ｔ_Ｖａ＜Ｔ≦Ｔ_Ｖｂ
   を満たすように制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記照射の開始時から前記所定位置が前記帯電位置に到達する時までの時間をＴ、前記照射の開始時から前記第１の電圧の印加開始時までの時間をＴ_Ｖａ、前記第１の電圧の印加開始時から前記第１の電圧の立ち上げ完了時までの時間をｔ_Ｖａ、前記照射の開始時から前記第２の電圧の印加開始時までの時間をＴ_Ｖｂ、前記第２の電圧の印加開始時から前記第２の電圧の立ち上げ完了時までの時間をｔ_Ｖｂとしたとき、前記制御手段は、次式、
   Ｔ_Ｖａ＋ｔ_Ｖａ≦Ｔ_Ｖｂ＜Ｔ≦Ｔ_Ｖｂ＋ｔ_Ｖｂ
   を満たすように制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記第１の電圧は、前記前露光手段により光が照射されずに前記帯電位置を通過した前記感光体の表面の電位が、前記感光体の正規の帯電極性と同極性、かつ、絶対値が画像形成時の前記感光体の帯電電位と前記現像手段が備える現像剤担持体の電位との間の電位差以下となるように設定されることを特徴する請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記第２の電圧の印加が開始された時に前記帯電位置にあった前記感光体上の位置が前記現像位置に到達する時以降に前記現像手段が備える現像剤担持体への電圧の印加が開始され、前記第２の電圧は、前記第２の電圧の印加開始時から前記第２の電圧の立ち上げ完了時までの間、前記帯電位置を通過した後の前記感光体の表面の電位と前記現像剤担持体の電位との間の電位差が、画像形成時の前記感光体の帯電電位と前記現像剤担持体の電位との間の電位差以下となるように設定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記帯電手段は、前記感光体の表面に接触するように配置されたローラを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記現像手段は、トナーとキャリアとを備えた現像剤を用いてトナー像を現像することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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