WO2014007091A1

WO2014007091A1 - 画像形成装置

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Description

画像形成装置

　本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンターなどの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、帯電手段で電子写真感光体（感光体）を帯電させ、露光手段を用いて露光することで感光体上に静電像を形成し、この静電像を現像手段により現像して感光体上にトナー像を形成する。

　帯電手段としては、コロナ帯電方式よりも放電時のオゾンの発生が少ないため、被帯電体に接触又は近接させた帯電部材を用いる接触帯電方式が広く利用されている。中でも、ローラ型の帯電部材である帯電ローラを用いる帯電ローラ方式が広く利用されている。帯電ローラ方式では、一般に、ローラ状の帯電部材である帯電ローラを被帯電体である感光体の表面に接触させて、この帯電ローラに電圧（帯電電圧）を印加することで、帯電ローラと感光体との間の微小な空隙で発生する放電により感光体を帯電させる。

　尚、上記帯電ローラなどの帯電部材は、被帯電体である感光体の表面に必ずしも接触している必要はない。帯電ローラと感光体との間に、ギャップ間電圧と補正パッシェンカーブで決まる放電可能領域さえ確実に保証されれば、例えば数１０μｍの空隙（間隙）を有して非接触に近接配置されていてもよい。ここでは、帯電ローラを被帯電体に接触又は近接させて、微小な空隙で発生する放電により被帯電体を帯電させる方式を接触又は近接帯電方式又は単に接触帯電方式と呼ぶ。

　電子写真方式の画像形成装置における帯電方式として接触帯電方式を用いる場合、感光体に付着した転写残トナーや外添剤などの異物が帯電部材に付着し、帯電ムラに起因する画像不良が発生することがある。

　そこで、複数の帯電ローラを用いることによって、感光体の回転方向上流側に配置されている帯電ローラに異物が付着することによって発生した帯電ムラを下流側に配置されている帯電ローラでも帯電を行うことによって補完して帯電均一性を保つことができる期間を延ばす構成が知られているが、この場合においても累積画像形成枚数が多くなれば異物が感光体の回転方向下流の帯電ローラにも付着して帯電ムラに起因する画像不良が発生するという問題は依然存在している。

　そこで、特許文献１では、複数の帯電ローラを有する場合において、非画像形成時に、感光体の回転方向における上流側の帯電ローラで形成した感光体の帯電電位と下流側の帯電ローラに印加される直流電圧との電位差により、下流側の帯電ローラに付着した付着物を除去するクリーニングモードを有することが記載されている。

特開平０９－０８０８７４号公報

　しかしながら、特許文献１に記載されているような、非画像形成時に帯電ローラの清掃を行う方法は、連続画像形成動作中にダウンタイムを設けて、清掃動作を実施する必要があり、画像形成装置の生産性を低下させる問題がある。

　従って、本発明は、複数の帯電ローラを備えた画像形成装置において、画像形成装置の生産性を低下させることなく、帯電ローラへの外添剤などの付着物の蓄積を抑制することを目的とする。

　本発明は、
　回転可能な感光体；
　前記感光体を帯電する第１の帯電ローラと、前記感光体の回転方向において前記第１の帯電ローラよりも下流側で前記感光体を帯電する第２の帯電ローラと、前記感光体の回転方向において前記第２の帯電ローラよりも下流側に配置され、前記第１の帯電ローラおよび前記第２の帯電ローラによって帯電された感光体の表面に潜像を形成し、潜像をトナーで現像してトナー像を形成するトナー像形成部と、前記第１の帯電ローラに電圧値を変動させた変動電圧を印加する第１の電源と、前記第２の帯電ローラに直流電圧と交流電圧とを重畳させた電圧を印加する第２の電源と、トナー像を形成するために前記第１の帯電ローラおよび前記第２の帯電ローラで前記感光体を帯電させるとき、前記第１の帯電ローラに帯電されて前記第２の帯電ローラが帯電する位置に到達する前記感光体の電位と、前記第２の帯電ローラに印加される直流電圧値との大小関係が、交互に切り替わるように前記第１の電源から前記第１の帯電ローラに印加する前記変動電圧を変動させる制御手段とを備え、トナー像を形成するために前記第１の帯電ローラおよび前記第２の帯電ローラで前記感光体を帯電させるとき、前記第１の帯電ローラに帯電されて前記第２の帯電ローラが帯電する位置に到達する前記感光体表面の電位が前記第２の帯電ローラに印加される直流電圧よりも小さい値となる時間をＸ（ｓ）、大きい値となる時間をＹ（ｓ）、前記感光体の周速度をＰＳ（ｍｍ／ｓ）、前記感光体の回転方向における前記第２の帯電ローラと前記感光体との接触幅をＷ（ｍｍ）としたとき、
　Ｘ＞（Ｗ／ＰＳ）、　Ｙ＞（Ｗ／ＰＳ）
の関係を満たし、
　ＸとＹの和は前記第２の帯電ローラに印加される交流電圧の周期よりも大きいことを特徴とする画像形成装置である。

　本発明によれば、画像形成を行えない特別な期間を設けて帯電部材の清掃を行わなくても、帯電部材へのトナーなどの付着物の蓄積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要部の模式的な断面図である。本発明の一実施例に係る画像形成装置の要部の概略制御態様を示すブロック図である。本発明の一実施例における第１の帯電ローラの帯電動作を説明するためのグラフ図である。本発明の一実施例における（ａ）第１の帯電ローラに印加する電圧と、（ｂ）第１の帯電位置を通過した直後の感光体の電位とを説明するためのグラフ図である。本発明の一実施例における第２の帯電位置に到達する直前の感光体の電位を説明するためのグラフ図である。本発明の一実施例における第２の帯電位置を通過した直後の感光体の電位を説明するためのグラフ図である。本発明の一実施例における第２の帯電ローラに流れる電流を説明するためのグラフ図である。本発明の一実施例における第２の帯電ローラ上の付着物の帯電極性と電流の方向の関係を説明するための模式図である。本発明の一実施例における画像形成動作のフローチャート図である。本発明の一実施例における画像形成動作のタイミングチャート図である。本発明の他の実施例に係る画像形成装置の要部の模式的な断面図である。本発明の他の実施例に係る画像形成装置の要部の概略制御態様を示すブロック図である。本発明の他の実施例における（ａ）第１の帯電ローラに印加する電圧と、（ｂ）第１の帯電位置を通過した直後の感光体の電位とを説明するためのグラフ図である。本発明の他の実施例における画像形成動作のフローチャート図である。本発明の更に他の実施例における第２の帯電ローラに流れる電流を説明するためのグラフ図である。本発明の更に他の実施例における第２の帯電ローラに流れる電流を説明するためのグラフ図である。本発明の更に他の実施例における画像形成動作のフローチャート図である。

　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。

１．画像形成装置の全体的な構成及び動作
　図１は、本発明の一実施例に係る画像形成装置１００の要部の構成を示す模式的な断面図である。又、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ブロック図である。本実施例では、画像形成装置１００は、電子写真方式を用いたプリンターである。

　画像形成装置１００は、像担持体としての円筒形状の電子写真感光体（感光体）１を有する。感光体１は、回転可能に支持されており、駆動手段としての駆動モータ（図示せず）により図中矢印Ｒ１方向（反時計回り）に回転駆動される。

　感光体１の周囲には、その回転方向に沿って上流側から、次の各手段が配置されている。先ず、第１の帯電手段としてのローラ形の第１の帯電部材である第１の帯電ローラ３ａである。次に、第２の帯電手段としてのローラ形の第２の帯電部材である第２の帯電ローラ３ｂである。次に、露光手段（画像書き込み手段）としての露光装置（レーザースキャナー）１３である。次に、現像手段としての現像装置１１である。次に、記録材担持体（搬送手段）としての転写ベルト２０である。次に、クリーニング手段としてのクリーニング装置１５である。次に、除電手段としての光除電手段である帯電前露光ランプ１７である。第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂは、帯電装置２を構成する。

　又、転写ベルト２０の内周面側には、転写手段としてのローラ形の転写部材である転写ローラ１６が配置されている。転写ローラ１６は、転写ベルト２０を介して感光体１に押圧され、感光体１と転写ベルト２０とが接触する転写部Ｎを形成する。

　その他、画像形成装置１００には、記録用紙などの記録材（記録媒体）Ｐを転写部Ｎへと搬送する給送機構（図示せず）、記録材Ｐの搬送方向において転写部Ｎの下流側に配置された定着手段としての定着装置１８が設けられている。

　画像形成時には、感光体１の表面が第１の帯電ローラ３ａ及び第２の帯電ローラ３ｂによって所定の極性（本実施例では負極性）の所定の電位に帯電させられる。このときに第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂに印加される帯電電圧（帯電バイアス）については後述して詳しく説明する。

　帯電した感光体１の表面は、トナー像形成部を構成する露光装置１３によって画像情報に応じて露光される。これにより、感光体１上に静電潜像（静電像）が形成される。

　感光体１上に形成された静電潜像は、トナー像形成部を構成する現像装置１１によって現像剤としてのトナーが供給されて現像（顕像化）される。現像装置１１は、現像剤担持体としての現像スリーブ１２を有し、現像スリーブ１２に担持されて感光体１との対向部（現像部）に搬送されたトナーが、感光体１上の静電潜像に応じて感光体１上に転移させられる。現像動作時に、現像スリーブ１２には、所定の現像電圧（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との組み合わせにより、トナー像が形成される。即ち、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体１上の露光部に、感光体１の帯電極性と同極性（本実施例では負極性）に帯電したトナーを付着させる。本実施例では、感光体１上の静電潜像を現像するトナーの意図された帯電極性（正規の帯電極性）は負極性である。

　感光体１上に形成されたトナー像は、転写部Ｎに搬送される。このタイミングに合わせて転写ベルト２０によって転写部Ｎまで記録材Ｐが搬送されてくる。そして、転写ローラ１６の作用によって、感光体１上から転写ベルト２０に担持された記録材Ｐ上にトナー像が転写される。このとき、転写ローラ１６には、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。

　トナー像が転写された記録材Ｐは、転写ベルト２０から分離されて定着装置１８まで搬送される。定着装置１８は、熱と圧力によってトナー像を記録材Ｐに定着させる。その後、記録材Ｐは、画像形成装置１００の外部に排出される。

　一方、転写工程後に感光体１の表面に残留したトナー（転写残トナー）は、クリーニング装置１５によって清掃される。クリーニング装置１５は、クリーニング部材としてのクリーニングブレード１５ａによって、回転する感光体１の表面から転写残トナーを除去し、廃トナー容器１５ａに回収する。

　又、感光体１は、帯電前露光前ランプ１７によって光が照射されることで残留電荷が除去された後に、第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂにより帯電処理される。

２．感光体
　本実施例では、感光体１は、回転可能なドラム型の電子写真感光体、即ち、感光ドラムである。本実施例では、感光体１は、負帯電性のアモルファスシリコン感光体で、外径８４ｍｍ、長さ（回転軸線方向）３８１ｍｍであり、８５０ｍｍ／ｓｅｃの周速度で図中矢印Ｒ１方向（反時計回り）に回転駆動される。この感光体１は、アルミニウム製のシリンダ（導電性の基体）の表面に感光層を有する。本実施例では、感光層の膜厚は、約３０μｍである。尚、感光体１としては、有機感光体（ＯＰＣ）などを用いてもよい。

３．帯電装置
　本実施例では、感光体１の周面を一様に帯電させるための帯電装置２は、帯電部材として２つのローラ形の帯電部材である第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂを有する。感光体１の回転方向において、上流側に第１の帯電ローラ３ａ、下流側に第２の帯電ローラ３ｂが配置されている。第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂは、それぞれ感光体１に接触している。第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂは、その長手方向（回転軸線方向）の両端部において、付勢手段としての加圧バネによって感光体１の表面に押圧されている。第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂは、感光体１の回転に対して従動して回転する。第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂの回転軸線方向は、感光体１の回転軸線方向と略平行である。

　尚、第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂの回転方向は、感光体１と第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂとの対向部において両者が順方向に移動する方向に限定されるものではない。例えば、第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂを感光体１に対して非接触にして、感光体１と第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂとの対向部において両者が逆方向に移動する方向に回転させてもよい。

　本実施例では、第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂは、実質的に同一の構成を有する。第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂは、それぞれ芯材としての金属製の芯金部３１ａ、３１ｂの表面に、半導電性の弾性ゴムで形成された弾性層３２ａ、３２ｂを有する。第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂの外径はφ１４ｍｍ、芯金３１ａ、３１ｂの直径はφ８ｍｍである。又、弾性層５ａ、５ｂを形成する半導電性の弾性ゴムの体積抵抗率は１０^４～１０^７Ω・ｃｍである。

　又、本実施例では、帯電装置２は、第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂをそれぞれ清掃する清掃部材として、第１、第２の清掃ローラ４ａ、４ｂを有する。本実施例では、第１、第２の清掃ローラ４ａ、４ｂは、実質的に同一の構成を有する。第１、第２の清掃ローラ４ａ、４ｂは、それぞれ芯材としての芯金４１ａ、４１ｂの上に発泡スポンジで形成された弾性層４２ａ、４２ｂを有する。第１、第２の清掃ローラ４ａ、４ｂは、それぞれ付勢手段としての加圧バネによって第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂの表面に押圧されている。第１、第２の清掃ローラ４ａ、４ａは、それぞれ第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂの回転に対して従動して回転する。第１、第２の清掃ローラ４ａ、４ｂにより、それぞれ第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂの表面に付着したトナーや外添剤などの付着物が除去される。第１、第２の清掃ローラ４ａ、４ｂによって第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂの表面から除去されたトナーや外添剤などの付着物の一部は、第１、第２の清掃ローラ４ａ、４ｂの発泡部に物理的に付着して補足される。その他の付着物は、一時的に第１、第２の清掃ローラ４ａ、４ｂの発泡スポンジに接触した後、第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂとの接触部（ニップ部）より掃きだされ、第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂの表面側に戻される。本発明は、第１、第２の清掃ローラ４ａ、４ｂが配置されてない構成であっても実施可能である。しかし、第１、第２の清掃ローラ４ａ、４ｂと第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂとを接触させて回転させることにより、第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂの表面の付着物を散らす効果と、その付着物の付着力を低減する効果とが得られる。

　ここで、第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂ上の付着物であって、第１、第２の清掃ローラ４ａ、４ｂと接触した後に第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂの表面より除去された付着物が、その後除去される動作の概略について説明する。

　第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂの表面に再付着した付着物は、感光体１との接触部に搬送され、第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂが感光体１を帯電して電位を形成する際の放電により再帯電される。この感光体１の帯電動作時に流れる電流の方向に応じて、感光体１側に戻されなかった帯電極性の付着物は、再度、第１、第２の清掃ローラ４ａ、４ｂとの接触部に戻される。又、第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂ上より感光体１側に移動した付着物は、現像装置１１及びクリーニング１５に回収される。

　再帯電されて感光体１に戻された付着物の挙動について更に説明する。感光体１に戻された負極性に帯電した付着物は、現像装置１１がトナー像を形成する際に、非画像部と画像部とに分かれる。感光体１上の非画像部の付着物は、現像装置１１と感光体１との間に働く非画像部電位差（非画像部コントラスト電位差）の作用により、現像装置１１に回収される。又、感光体１上の画像部の付着物は、現像装置１１と感光体１との間に働く画像部電位差（現像コントラスト電位差）により、現像装置１１により形成されるトナー像と合成され、転写部Ｎに搬送され、記録材Ｐに転写される。ここで、記録材Ｐに転写されなかった付着物は、感光体１に付着した状態でクリーニング装置１５に搬送されてクリーニングされる。

　尚、本実施例では、第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂに印加される高圧条件が異なるので、第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂの表面より付着物が感光体１側に移動する際の動作が異なる。第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂに印加される高圧条件及び付着物の除去動作に関しては、後述して更に詳細に説明する。

　又、本実施例における、第１、第２の清掃ローラ４ａ、４ｂの弾性層４２ａ、４２ｂを形成する発砲スポンジは、絶縁性のウレタン発泡体である。よって、第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂによる感光体１の帯電動作には影響しない。

　第１の帯電ローラ３ａの芯金３１ａには、第１の電源としての第１の高圧電源Ｓ１が接続されている。第１の高圧電源Ｓ１は、直流電源部Ｓ１ａを備え、第１の帯電ローラ３ａに直流電圧を印加することができ、且つ電圧値を変動させることができるように構成されている。

　本実施例では、第１の帯電ローラ３ａに印加可能な直流電圧の範囲は、－２００Ｖ～－２０００Ｖである。

　第２の帯電ローラ３ｂの芯金３１ｂには、第２の電源としての第２の高圧電源Ｓ２が接続されている。第２の高圧電源Ｓ２は、直流電源部Ｓ２ａと交流電源部Ｓ２ｂとを備え、第２の帯電ローラ３ｂに直流電圧と交流電圧とを重畳した振動電圧を印加することができる。

　本実施例では、第２の帯電ローラ３ｂに印加可能な直流電圧の範囲は、－５００Ｖ～－１０００Ｖである。又、本実施例では、第２の帯電ローラ３ｂに印加される交流電圧は、周波数が５．８６ＫＨｚであり、ピーク間電圧Ｖｐｐは０Ｖ～２０００Ｖの範囲で変更可能である。

　本実施例では、第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂを被帯電体である感光体１の表面に接触させて、この第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂに電圧（帯電電圧）を印加する。これにより、第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂと感光体１との間の微小な空隙で発生する放電により感光体１を帯電させる。上記微小な空隙は、第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂのそれぞれにおける、感光体１の回転方向の上流側、下流側の楔形（感光体１の回転軸線に沿って見た形状）の空間のうち一方又は両方である。感光体１や第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂの寸法、電気的抵抗などの種々の設定により、上記上流側、下流側の空隙のいずれにおいて主に感光体１の帯電処理が行われるかは変わるが、本発明では斯かる設定は任意である。

　以下の説明では、便宜上、第１の帯電ローラ３ａにより感光体１の帯電処理を行う第１の帯電位置Ｃ１、第２の帯電ローラ３ｂによって感光体１の帯電処理を行う第２の帯電位置Ｃ２は、それぞれ次の位置で代表するものとする。即ち、第１の帯電位置Ｃ１は、感光体１の回転方向において第１の帯電ローラ３ａと感光体１との接触部の最下流位置とし、ここを通過した直後の感光体１の表面が第１の帯電ローラ３ａによって帯電処理されているものとする。又、第２の帯電位置Ｃ２は、感光体１の回転方向において第２の帯電ローラ３ｂと感光体１との接触部の最上流位置とし、ここに到達することで感光体１の表面は第２の帯電ローラ３ｂによって帯電処理されるものとする。従って、後述する第２の帯電ローラ３ｂと感光体１との間で流れる直流電流も、この第２の帯電位置Ｃ２で流れるものと擬制される。

　但し、本発明において、帯電処理や電流が流れる厳密な位置は重要ではない。第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂのそれぞれについて、おおよそ上記上流側の微小な間隙に到達してから上記下流側の微小な間隙を通過するまでの間に、帯電処理が行われ、又電流が流れるものと理解される。最も簡易には、感光体１の回転方向における第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂのそれぞれと感光体１との接触部の中央位置で、帯電処理が行われ、又電流が流れるものと擬制しても、本発明の理解においては問題ない。

４．制御態様
　図２を参照して、本実施例では、画像形成装置１００に設けられたコントロール部（制御回路）４００の制御手段としてのＣＰＵ２００が、画像形成装置１００の動作を統括的に制御する。

　ＣＰＵ２００には、高圧出力制御部３００、帯電電圧の制御データなどを格納する記憶部５００、時間計測手段としてのタイマー６００、画像出力枚数を計数する計数手段としての出力枚数カウンター７００などが接続されている。第１の高圧電源Ｓ１、第２の高圧電源Ｓ２は、高圧出力制御部３００に接続されている。

　ＣＰＵ２００は、記憶部５００に記憶されたデータ、或いはタイマー６００やカウンター７００からの情報に基づいて処理を行い、高圧出力制御部３００に命令することができる。ＣＰＵ２００は、高圧出力制御部３００を介して、第１の高圧電源Ｓ１が出力する直流電圧、並びに、第２の高圧電源Ｓ２が出力する直流電圧及び交流電圧を制御する。高圧出力制御部３００は、ＣＰＵ２００の指示により、第１の高圧電源Ｓ１、第２の高圧電源Ｓ２の出力のＯＮ／ＯＦＦ、出力値の検知及び制御などを実施する。

　第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂ、第１、第２の清掃ローラ４ａ、４ｂ、第１の高圧電源Ｓ１、第２の高圧電源Ｓ２などによって帯電装置２が構成される。

５．帯電動作
５－１．第１の帯電ローラの帯電動作
　先ず、第１の帯電ローラ３ａによる帯電動作について説明する。第１の帯電ローラ３ａは、電圧値が変動する変動電圧が印加されることで、感光体１を帯電させる。

　図３は、第１の帯電ローラ３ａに印加する直流電圧と帯電後の感光体１の電位（表面電位）との関係を示す。図３に示すように、第１の高圧電源Ｓ１から第１の帯電ローラ３ａに印加される直流電圧が、放電開始電圧Ｖｔｈである－４００Ｖ以上になると、感光体１は帯電させられる。本実施例では、第１の帯電ローラ３ａに、－１２００Ｖの直流電圧を印加した場合、感光体１は－８００Ｖの電位に帯電させられる。この時、第１の帯電ローラ３ａと感光体１との間に流れる電流は－７００μＡである。

　尚、本明細書に記載の実施例においては、第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂ側から感光体１側に流れる方向の電流を「正方向」の電流として、その電流の値を「正」の値とする。

　図４（ａ）は、第１の帯電ローラ３ａに印加される変動電圧を示す。又、図４（ｂ）は、第１の帯電位置Ｃ１を通過した直後（第１の帯電ローラ３ａで帯電させた後）の感光体１の電位を示す。

　図４（ａ）に示すように、第１の帯電ローラ３ａに印加される変動電圧は、時間の関数である。本実施例では、画像形成時に第１の帯電ローラ３ａに印加される変動電圧は、－１２００Ｖを中心として、±１００Ｖの範囲で変動させられる。又、この電圧の波形は、周期（Ｔ）が１３０ｍｓの正弦波である。

　そして、上述のような電圧が第１の帯電ローラ３ａに印加されることにより、第１の帯電位置Ｃ１を通過した直後の感光体１の表面には、図４（ｂ）に示すような電位が形成されることになる。即ち、図４（ｂ）に示すように、第１の帯電ローラ３ａにより、感光体１の表面には、中央値が－８００Ｖ、変動幅が±１００Ｖ、感光体１の帯電極性側における最大値が－９００Ｖ、最小値が－７００Ｖ、周期（Ｔ）が１３０ｍｓの電位（変動電位）が形成される。このように、第１の帯電ローラ３ａによって、感光体１の周方向に波状に変動する帯電電位が形成される。

　図５は、第２の帯電位置Ｃ２に到達する直前（第２の帯電ローラ３ｂで帯電させる前）の感光体１の電位を示す。本実施例では、感光体１の帯電電位の暗減衰は、第１の帯電位置Ｃ１と第２の帯電位置Ｃ２との間で、約１００Ｖである。従って、第２の帯電位置Ｃ２に到達する直前の感光体１の表面には、中央値が－７００Ｖ、変動幅が±１００Ｖ、感光体１の帯電極性側における最大値が－８００Ｖ、最小値が－６００Ｖの電位（変動電位）が形成されている。

　本実施例では、画像形成中に、第１の帯電ローラ３ａで形成した感光体１の電位を用いて、第２の帯電ローラ３ｂに放電による正負両方向の電流を交互に流し、第２の帯電ローラ３ｂの表面に付着したトナーや外添剤などの付着物（汚れ）の付着量を低減する。より詳細に説明すると、主に第２の帯電ローラ３ｂと感光体との接触部の感光体回転方向上流に存在する放電が発生する微小空間である放電ギャップで上記の放電電流が交互に流れる。

　そのために、第２の帯電位置Ｃ２に到達する直前の感光体１の電位（ＰｒｅＶＤ）と、第２の帯電ローラ３ｂに印加される直流電圧の電位（Ｖｄｃ）との差分（＝ＰｒｅＶＤ－Ｖｄｃ）が、負側の値と正側の値とに交互に切り替わるようにする。

　尚、第１の帯電ローラ３ａで形成された感光体１の電位と第２の帯電ローラ３ｂに流れる電流との関係については、後述して更に詳しく説明する。

　ここで、第２の帯電位置Ｃ２に到達する直前の感光体１の電位と、第２の帯電ローラ３ｂに印加される直流電圧の電位との差分が、負側の値である時間をＸ（ｓ）、正側の値である時間をＹ（ｓ）とする。即ち、第１の帯電ローラ３ａに帯電されて第２の帯電ローラ３ｂが帯電する位置に到達する感光体１の表面の電位が第２の帯電ローラ３ｂに印加される直流電圧よりも小さい値となる時間をＸ（ｓ）、大きい値となる時間をＹ（ｓ）とする。本実施例では、ＸとＹは共に６５ｍｓであり、同じ時間である。

　そして、第２の帯電ローラ３ｂ上の付着物を除去するために、第１の帯電ローラ３ａで形成する感光体１の電位の変化（変動電位）は、以下の２条件を考慮して設定することが好ましい。

　・第１の条件
　第２の帯電ローラ３ｂ上の付着物を除去するために、第２の帯電ローラ３ｂと感光体１との接触部近傍における少なくとも第２の帯電ローラ３ｂの上流ギャップ内を感光体の表面が通過する時間内で、第２の帯電ローラ３ｂに流れる電流の方向（正方向又は負方向）が切り替わらないように設定する。ここで、上述のように、感光体１の回転方向における第２の帯電ローラ３ｂと感光体１との接触部で、帯電処理が行われ、又電流が流れるものと擬制できる。従って、第２の帯電ローラ３ｂ上の付着物を除去するためには、第２の帯電ローラ３ｂと感光体１との接触時間内で、第２の帯電ローラ３ｂに流れる電流の方向（正方向又は負方向）が切り替わらないように設定すればよい。そのためには、「Ｘ」及び「Ｙ」を、第２の帯電ローラ３ｂと感光体１との接触時間よりも長くすればよい。従って、感光体１の回転方向における第２の帯電ローラ３ｂと感光体１との接触幅をＷ（ｍｍ）、感光体１の周速度をＰＳ（ｍｍ／ｓ）としたとき、次の関係式満たすように設定することが好ましい。
　Ｘ＞（Ｗ／ＰＳ）、Ｙ＞（Ｗ／ＰＳ）
　例えば、本実施例では、第２の帯電ローラ３ｂと感光体１との接触幅Ｗは２（ｍｍ）であり、感光体１の周速度ＰＳは８５０ｍｍ／ｓｅｃであるため、Ｗ／ＰＳ＝２．３５ｍｓｅｃとなる。

　尚、「ＸとＹの和」は、第２の帯電ローラ３ｂに印加される交流電圧の周期よりも大きく設定する。これにより、詳しくは後述するように、第１の帯電ローラ３ａに帯電されて第２の帯電位置Ｃ２に到達する感光体１の表面の電位と、第２の帯電ローラ３ｂに印加される直流電圧との電位差によって、第２の帯電ローラ３ｂ上の付着物を除去することができる。例えば、本実施例では、ＸとＹとの和は１３０ｍｓ（＝６５ｍｓ＋６５ｍｓ）であり、第２の帯電ローラ３ｂに印加される交流電圧の周期は約０．１７１ｍｓ（＝１／５．８６ＫＨｚ）である。

　・第２の条件
　第１の帯電ローラ３ａで形成した感光体１の変動電位が、第２の帯電位置Ｃ２に到達する際に、「Ｘ」、「Ｙ」及び「ＸとＹの和」のそれぞれと、第２の帯電ローラ３ｂの回転周期とが、互いに非整数倍の関係になるように設定することが好ましい。「Ｘ」及び「Ｙ」のそれぞれと、第２の帯電ローラ３ｂの回転周期とを互いに非整数倍の関係にする理由は、第２の帯電ローラ３ｂに印加する直流電圧と第２の帯電位置Ｃ２に到達する感光体１の電位の電位差が、第２の帯電ローラ３ｂの回転毎に異なる電位差となるようにするためである。又、「ＸとＹの和」と第２の帯電ローラ３ｂの回転周期とを互いに非整数倍の関係にする理由は、第２の帯電ローラ３ｂに流れる電流の方向（正方向又は負方向）が切り替わる部分、即ち、電流が流れない部分と、第２の帯電ローラ３ｂの回転周期とをずらすためである。

　また、第２の帯電ローラ３ｂ上に付着する正極性および負極性両方の付着物を均一に除去するためには、Ｘ≒Ｙとすることが好ましい。

　このように設定にすることで、第２の帯電ローラ３ｂに、正負両方向の電流を偏ることなく切り替えて流すことができ、第２の帯電ローラ３ｂ上の付着物を均一に除去することできる。

　本実施例では、Ｘ、Ｙを共に６５ｍｓとして、第２の帯電ローラ３ｂの回転周期の１．２５倍に設定した。又、ＸとＹの和は、第２の帯電ローラ３ｂの回転周期の２．５倍とした。

　また、ＸとＹの和は、１枚の記録材に対応するトナー画像が形成される感光体上の領域が第２の帯電ローラ３ｂを通過する時間よりも短い方が好ましい。１枚の画像形成のみを実行する場合においても、第２の帯電ローラ３ｂ上の付着物を均一に除去することができるからである。たとえば、本実施例で１枚のＡ４サイズの記録材の長手方向が感光体の回転方向に対応するトナー画像が形成される場合に感光体上の領域が第２の帯電ローラ３ｂを通過する時間は、ＰＳが８５０ｍｍ／ｓｅｃ、Ａ４サイズの短手方向は２１０ｍｍであるため、約２４７ｍｓとなる。

　また、画像形成装置１００では複数種類のサイズの記録材Ｐを用いることが可能であるため、画像形成装置１００で用いる最小サイズの１枚の記録材Ｐに対応するトナー画像が形成される感光体上の領域が第２の帯電ローラ３ｂを通過する時間よりもＸとＹの和を短く設定しても良い。

　尚、本実施例では、第１の帯電ローラ３ａに印加する電圧の形状として正弦波を用いているが、三角波などの電圧でもよい。

５－２．第２の帯電ローラの帯電動作
　次に、第２の帯電ローラ３ｂによる帯電動作について説明する。第２の帯電ローラ３ｂは、直流電圧と交流電圧とが重畳された振動電圧が印加されることで、感光体１を帯電させる。

　図６は、第２の帯電位置Ｃ２に到達する直前の感光体１の電位と、第２の帯電位置を通過した直後（第２の帯電ローラ３ｂで帯電させた後）の感光体１の電位との関係を示す。

　画像形成時に第２の帯電ローラ３ｂに印加される交流電圧は、ピーク間電圧Ｖｐｐが１２００Ｖ、周波数が５．８６ＫＨｚである。又、画像形成時に第２の帯電ローラ３ｂに印加される直流電圧は、－７００Ｖである。この直流電圧は、第２の帯電位置Ｃ２に到達する直前の感光体１の電位の中央値と同電位である。

　このとき、第２の帯電位置Ｃ２に到達する直前の感光体１の電位（ＰｒｅＶＤ）と、第２の帯電ローラ３ｂに印加される直流電圧の電位（Ｖｄｃ）との差分（＝ＰｒｅＶＤ－Ｖｄｃ）は、交互に負側の値、正側の値となる。そして、第２の帯電位置Ｃ２に到達する直前の感光体１の電位と、第２の帯電ローラ３ｂに印加される直流電圧の電位と差分の負側の最大値、正側の最大値は、次のようになる。
　負側の最大値：（－８００）－（－７００）＝－１００（Ｖ）
　正側の最大値：（－６００）－（－７００）＝＋１００（Ｖ）
　又、図６に示すように、第２の帯電位置Ｃ２に到達する直前の感光体１の電位によらず、第２の帯電位置Ｃ２を通過した直後の感光体１の電位（ＶＤ）は－７００Ｖとなる。

５－３．第２の帯電ローラに流れる電流
　次に、第２の帯電ローラ３ｂに流れる電流について説明する。

　図７（ａ）は、第２の帯電位置Ｃ２に到達する直前の感光体１の電位を示す。図７（ｂ）は、第２の帯電ローラ３ｂに流れる電流を示す。又、図７（ｂ）中のＸ、Ｙはそれぞれ、上述の通りの時間を示す。即ち、Ｘは、第２の帯電位置Ｃ２に到達する直前の感光体１の電位（ＰｒｅＶＤ）と、第２の帯電ローラ３ｂに印加される直流電圧の電位（Ｖｄｃ）との差分（＝ＰｒｅＶＤ－Ｖｄｃ）が、負側の値である時間であり、Ｙは、該差分が正側の値である時間である。

　図７（ｂ）より、Ｘの期間とＹの期間とでは、第２の帯電ローラ３ｂと感光体１との間に流れる電流の方向は逆方向となる。又、第２の帯電ローラ３ｂに流れる電流の変化の周期（Ｔ）は１３０ｍｓである。この周期（Ｔ）は、第１の帯電ローラ３ａに印加される変動電圧の周期（Ｔ）、及び第２の帯電位置Ｃ２に到達する直前の感光体１の電位の周期（Ｔ）と同じである。

　本実施例では、Ｘの期間で第２の帯電ローラ３ｂに流れる電流の正方向の最大値は８７．５μＡであり、Ｙの期間で流れる電流の負方向の最大値は－８７．５μＡである。

５－４．第２の帯電ローラ上の付着物の低減作用
　次に、第２の帯電ローラ３ｂ上の付着物の低減作用について更に詳しく説明する。
　図８は、第２の帯電ローラ３ｂに流れる電流の方向と、第２の帯電ローラ３ｂの表面に付着したトナーや外添剤などの付着物の帯電極性との関係を示す。図８（ａ）は、第２の帯電ローラ３ｂと感光体１との間に流れる電流が正方向の場合を示す。即ち、図８（ａ）は、図７（ｂ）におけるＸの期間を示す。又、図８（ｂ）は、第２の帯電ローラ３ｂと感光体１との間に流れる電流が負方向の場合を示す。即ち、図８（ｂ）は、図７（ｂ）におけるＹの期間を示す。

　本実施例では、第２の帯電ローラ３ｂに流れる電流を所定の周期（Ｔ＝１３０ｍｓ）で切り替え、第２の帯電ローラ３ｂ上の正極性に帯電した付着物と負極性に帯電した付着物の両方を、第２の帯電ローラ３ａに流れる電流の向きに応じて感光体１側に移動させる。

　・Ｘの期間での付着物の移動
　図８（ａ）では、第２の帯電ローラ３ｂ側から感光体１側に電流が流れる。即ち、第２の帯電ローラ３ｂと感光体１との間で相対的に第２の帯電ローラ３ｂ側が正極性側に高い電位であるため、第２の帯電ローラ３ｂ側から感光体１側に電流が流れる。これにより、感光体１上の正極性に帯電した付着物は、第２の帯電ローラ３ｂに付着することなく第２の帯電位置Ｃ２を通過する。一方、感光体１上の負極性に帯電した付着物は、第２の帯電ローラ３ｂに回収される。

　・Ｙの期間での付着物の移動
　図８（ｂ）では、感光体１側から第２の帯電ローラ３ｂ側に電流が流れる。即ち、第２の帯電ローラ３ｂと感光体１との間で相対的に感光体１側が正極性側に高い電位であるため、感光体１側から第２の帯電ローラ３ｂ側に電流が流れる。これにより、第２の帯電ローラ３ｂ上の負極性に帯電した付着物は、感光体１に戻される。一方、感光体１上の正極性に帯電した付着物は、第２の帯電ローラ３ｂに付着する。

　本実施例では、図８（ａ）、（ｂ）の動作を所定の周期（Ｔ）で繰り返すことで、第２の帯電ローラ３ｂへの正極性又は負極性に帯電したトナーや外添剤などの付着物の蓄積を低減することができる。又、第２の帯電ローラ３ｂ上の付着物の帯電極性が正極性又は負極性に過剰に偏ることがないため、画像形成を行えない特別の清掃モードを設けなくても、長期の連続画像形成が可能となる。そのため、画像形成装置１００のダウンタイム（清掃動作や調整動作のために画像出力ができない時間）が低減されて生産性の向上を図ることができる。

　第２の帯電ローラ３ｂへの付着物の蓄積が低減されるので、一度に第２の帯電ローラ３ｂから感光体１に移動させられる付着物の量は比較的少ない。従って、感光体１に移動させられた付着物が画像形成を阻害することはない。この感光体１に移動させられた付着物の多くは、前述のように、その後現像装置１１で回収されるか、転写部Ｎにおいて記録材Ｐに転写されるか、又は転写部Ｎを通過した後にクリーニング装置１５によって感光体１上から除去されて回収される。

　尚、上述のような動作中に、第１、第２の清掃ローラ４ａ、４ｂは、第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂとの接触回転動作により、前述のように第１、第２の帯電ロ－ラ３ａ、３ｂの表面の付着物を散らす作用と、付着力の低減させる作用をなしている。

　更に説明すると、従来の複数の帯電ローラを用いる構成では、帯電電位ムラの低減に注目したものが多い。上流側の第１の帯電ローラで感光体に所定の帯電電位（ＰｒｅＶＤ）を形成し、下流側の第２の帯電ローラに交流電圧と直流電圧との重畳電圧を印加して放電によって帯電処理を行うことで、電位ムラの低減能力は高くなる。特に、この観点からは、第２の帯電ローラに印加する直流電圧の電位（Ｖｄｃ）と、第１の帯電ローラで感光体に形成したＰｒｅＶＤとを等しくする条件が良い（ＰｒｅＶＤ＝Ｖｄｃ）。

　しかし、このように「ＰｒｅＶＤ＝Ｖｄｃ」の条件にすると、第２の帯電ローラには直流電流が殆ど流れない（Ｉｄｃ≒０μＡ）。そのため、交流放電（正負両極性の放電が生じる）により、正極性に帯電された荷電粒子と負極性に帯電された荷電粒子の両方が、第２の帯電ローラに付着することになる。第２の帯電ローラの表面で交流放電により帯電された正負両極性の帯電粒子が付着してくる。又、第２の帯電ローラ上の付着物の極性が正負両方なので、逆バイアスの印加によってクリーニングしようとすると、正負両極性のバイアスの印加が必要となる。そのため、逆バイアスを印加するクリーニングシーケンスを実行しようとすれば、ダウンタイムが長くなり、生産性が低下することが懸念される。

　そこで、本実施例では、画像形成中に、第１の帯電ローラに印加する電圧を周期的に変化させ、所定の直流電圧が印加される第２の帯電ローラに対して、感光体の周期的に変動するＰｒｅＶＤを供給する。即ち、第１の帯電ローラによって直流放電による感光体の帯電処理を行い、第１の帯電ローラに印加する直流電圧を直流放電領域で変化させる。これにより、第２の帯電ローラの表面で、放電電流を、正負に周期的に変化させる。その結果、画像形成中に、第２の帯電ローラによって帯電処理した後の感光体の帯電電位ムラを発生させることなく、第２の帯電ローラの表面に付着した正負両極性の荷電粒子を、放電の方向に沿って感光体側に移動させることができる。そのため、第２の帯電ローラの表面のトナーや外添剤などの付着物を低減させることが可能となる。つまり、画像形成中に第２の帯電ローラ上に正負に帯電したトナ－や外添剤が連れまわらずに入れ替わり、付着量を低減することが可能となる。

　又、第２の帯電ローラの回転周期と異なる位相で、第１の帯電ローラに印加する電圧を変化させることで、第２の帯電ローラ上の正負両極性の荷電粒子を均等に除去できる。即ち、第１の帯電ローラで感光体に形成するＰｒｅＶＤの周期は、第２の帯電ローラの回転周期とずらし、第２の帯電ローラの同じ部位に対し同電位のＰｒｅＶＤが毎回来ないようにする。例えば、第２の帯電ローラの回転周期をＴｓとするとき、第１の帯電ローラに印加する変動電圧の可変周期（Ｔ）を、Ｔ＝２Ｔｓ／（２ｎ－１）［ただし、ｎは０以上の整数］とする。

　尚、帯電ローラに直流電圧を印加した場合の放電開始電圧をＶｔｈとする。又、第２の帯電ローラに到達する感光体の帯電電位の、感光体の帯電極性側における最大値をＶＨＩ、感光体の帯電極性側における最小値をＶＬＯとする。又、第２の帯電ローラに印加する直流電圧の電位をＶｄｃとする。このとき、上述のような画像形成時の帯電動作においては、｜ＶＨＩ－ＶＬＯ｜＜２Ｖｔｈ、｜ＶＨＩ｜＞｜Ｖｄｃ｜、及び、｜ＶＬＯ｜＜｜Ｖｄｃ｜の関係を満たすようにする。これにより、第２の帯電位置を通過した後の感光体の帯電電位を、第２の帯電ローラに印加される直流電圧の電位に安定して収束させることができる。

　このように、画像形成装置１００は、回転可能な感光体１と、感光体１に対して接触又は近接する第１の帯電ローラ３ａと、感光体１の回転方向において第１の帯電ローラ３ａよりも下流側で前記感光体に対して接触又は近接する第２の帯電ローラ３ｂとを有する。又、画像形成装置１００は、第１の帯電ローラ３ａに電圧値が変動する変動電圧を印加する第１の電源Ｓ１と、第２の帯電ローラ３ｂに直流電圧と交流電圧とを重畳させた電圧を印加する第２の電源Ｓ２と、を有する。更に、画像形成装置１００は、画像形成中に、第１の電源Ｓ１から第１の帯電ローラ３ａに印加する変動電圧を変動させる制御手段２００を有する。制御手段２００は、次のようにして、第１の帯電ローラ３ａに印加する変動電圧を変動させる。即ち、第１の帯電ローラ３ａで帯電させられて第２の帯電ローラ３ｂで感光体１を帯電させる位置に到達する感光体１の電位と、第２の帯電ローラ３ｂに印加される直流電圧の電位との大小関係が、交互に切り替わるようにする。又、より詳細には、制御手段２００は、画像形成中に、第１の電源Ｓ１から第１の帯電ローラ３ａに印加する変動電圧を、感光体１の帯電極性側において放電開始電圧より大きい電圧値の範囲で変動させる。そして、一実施態様では、画像形成中に、第１の帯電ローラ３ａに印加される変動電圧の中央値と第２の帯電ローラ３ｂに印加される直流電圧の電位とは略等しい。

本実施例では、第１の帯電ローラ３ａに変動電圧を印加する第１の電源Ｓ１として電圧値を変動させることが可能な直流電圧源を用いることにより、コストの低減を実現している。本実施例のように第１の電源Ｓ１として片側の極性の電圧を出力する直流電源を用いた場合の変動電圧の変動量上限について検討すると、感光体を帯電させることができる電圧値の下限値である放電開始電圧Ｖｔｈが実質的に変動電圧の下限値となり、その場合、第２の帯電ローラ３ｂの付着物を均等に除去するためには変動電圧の中央値と前述した変動電圧の下限値であるＶｔｈとの電位差と同じ電位差となる電圧を最大値の上限とするのが好ましい。その場合、第２の帯電ローラに到達する感光体の帯電電位の変動量である｜ＶＨＩ－ＶＬＯ｜は、｜ＶＨＩ－ＶＬＯ｜＜２×｜Ｖｄｃ｜の関係を満たす。

　また、変動電圧の変動量下限については、付着物を除去する効果を得るためには少なくとも第１の帯電ローラ３ａで感光体を変動電位の中央値の電位になるように帯電する際に流れる電流の１割以上の電流が第２の帯電ローラ３ｂと感光体との間に流れる感光体の電位になるようすることが好ましく、例えば第１の帯電ローラ３ａで感光体を－８００Ｖに帯電する場合に第１の帯電ローラと感光体との間に流れる電流が－７００μＡであった場合、第１の帯電ローラ３ａと第２の帯電ローラ３ｂの抵抗値が同じであるとした場合少なくとも７０μＡ以上の電流が第２の帯電ローラ３ｂと感光体との間に流れるようにするためには、感光体の電位と第２の帯電ローラ３ｂの直流電圧値との電位差が８０Ｖ以上になるように変動電圧の変動量を設定するのが好ましい。

６．制御フロー
　次に、図９を参照して、本実施例における画像形成動作時の制御フローの概略について説明する。ＣＰＵ２００は、画像形成信号の入力に伴い、画像形成装置１００を、以下の手順で制御する。

　ＣＰＵ２００は、画像形成信号が入力されると、感光体１を回転駆動させると共に、帯電前露光ランプ１７によって感光体１を露光させる（Ｓ１０１）。

　次に、ＣＰＵ２００は、感光体１が定常回転に到達したことを検知したタイミングで、第１の高圧電源Ｓ１から第１の帯電ローラ３ａに所定の周期（Ｔ）の変動電圧（直流電圧）を出力させて、感光体１を帯電させる（Ｓ１０２）。

　次に、ＣＰＵ２００は、第２の高圧電源Ｓ２から第２の帯電ローラ３ｂに、直流電圧と交流電圧とを重畳した振動電圧を出力させて、感光体１を帯電させる（Ｓ１０３）。

　次に、ＣＰＵ２００は、露光装置１３を制御して画像形成を開始する（Ｓ１０４）。その後、ＣＰＵ２００が画像形成終了命令を出すまで、画像形成動作が継続される（Ｓ１０５）。

　ＣＰＵ２００は、所定のジョブ（一の画像形成開始指示による単一又は複数の記録材に対する一連の画像形成動作）が完了すると、画像形成終了命令を出す。その後、ＣＰＵ２００は、第１、第２の高圧電源Ｓ１、Ｓ２の高圧出力、帯電前露光ランプ１７の点灯、感光体１の回転駆動を順次停止させ、一連の画像形成動作を終了する（Ｓ１０６）。

　以上の制御フローにより、画像形成動作中に、第１の帯電ローラ３ａを用いて所定の周期（Ｔ）の感光体１の変動電位が形成される。又、第２の帯電ローラ３ｂにおいて、帯電前の感光体１の電位と第２の帯電ローラ３ｂに印加される直流電圧の電位とにより、所定の周期（Ｔ）で交互に正負両方向の電流が流れる。

　本実施例において、トナー像を形成するために第１の帯電ローラ３ａおよび第２の帯電ローラ３ｂで感光体を帯電させるときとは、少なくとも以上の制御フローにおけるＳ１０３～Ｓ１０６が該当する。

７．制御タイミング
　次に、図１０を参照して、本実施例における画像形成時動作について説明する。
　感光体１の回転動作が安定した後、時点ｔ１（約５００ｍｓ後）において、第１の高圧電源Ｓ１から第１の帯電ローラ３ａに所定の周期（Ｔ）の変動電圧（直流電圧）が出力されて、第１の帯電ローラ３ａによる感光体１の帯電処理が行われる。

　その後、時点ｔ２（約７００ｍｓ）において、第２の高圧電源Ｓ２から第２の帯電ローラ３ｂに直流電圧と交流電圧とが重畳された振動電圧が出力されて、第２の帯電ロ－ラ３ｂによる感光体１の帯電処理が行われる。
　その後、時点ｔ３（約９００ｍｓ）から画像形成が開始される。
　その後、時点ｔ４においてジョブが終了した後、第１、第２の高圧電源Ｓ１、Ｓ２の高圧出力、帯電前露光ランプ１７の点灯、感光体１の回転駆動が順次停止され、一連の画像形成動作が終了する。

　以上のように、画像形成中に第２の帯電ローラ３ｂ上の付着物による電位ムラの発生が抑制されるので、ダウンタイムが低減されて生産性の向上を図ることができる。即ち、本実施例では、画像形成中に、第１の帯電ローラ３ａの変動電圧を用いて感光体１の電位を変化させる。そして、第２の帯電ローラ３ｂの直流電圧の電位との電位差を用いて、第２の帯電ローラ３ｂに正負両方向の電流を交互に流す。これにより、第２の帯電ローラに付着した汚れ物質を除去することができる。画像形成を中断するなどして特別に清掃モ－ドを設ける必要がない。そのため、ダウンタイムを低減して、画像形成装置の生産性を高めることが可能となる。又、複数の帯電ローラを用いる構成において、最下流側に配置した帯電ローラの表面が汚れることによる帯電不良を防止することで、画像品質の安定性が向上できる。

　以上、本実施例によれば、画像形成を行えない特別な期間を設けて帯電部材の清掃を行わなくても、帯電部材へのトナーなどの付着物の蓄積を抑制することができ、生産性の向上を図ることができる。

　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のものと同じである。従って、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それに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。

　本実施例では、第１の帯電ローラ３ａに印加する帯電電圧として、実施例１と同様の変動電圧に対して、変動電圧よりも周期が短い交流電圧を重畳させた、振動電圧を印加する。この変更により、第１の帯電ローラ３ａで形成する感光体１の電位の安定性が向上する。これにより、実施例１と同様の効果を得つつ、より安定した感光体１の帯電電位によって高画質化を図ることが可能となる。

　図１１は、本実施例の画像形成装置１００の要部の構成を示す模式的な断面図である。又、図１２は、本実施例の画像形成装置１００の要部の制御態様を示すブロックである。　　　

　本実施例では、第１の帯電ローラ３ａの芯金３１ａには、第１の電源としての第１の高圧電源Ｓ３が接続されている。第１の高圧電源Ｓ３は、変動電圧を供給する変動電圧電源部Ｓ３ａと交流電圧を供給する交流電源部Ｓ３ｂとを備え、第１の帯電ローラ３ａに変動電圧と交流電圧とを重畳した振動電圧を印加することができる。第１の高圧電源Ｓ３は、高圧出力制御部３００に接続されている。
　尚、本実施例では、第１の高圧電源Ｓ３は、第２の高圧電源Ｓ２と共通の構成である。　　　

　次に、第１の帯電ローラ３ａによる帯電動作について説明する。
　図１３（ａ）は、第１の帯電ローラ３ａに印加される変動電圧の時間変化を示す。又、図１３（ｂ）は、第１の帯電位置Ｃ１を通過した直後の感光体１の電位の時間変化を示す。

　図１３（ａ）に示すように、第１の帯電ローラ３ａには、中央値が－８００Ｖ、変動幅が±１００Ｖの変動電圧が印加される。又、この電圧の波形は、周期（Ｔ）が１３０ｍｓの正弦波である。

　又、第１の帯電ローラ３ａには、上記変動電圧に対して、ピーク間電圧Ｖｐｐが１２００Ｖ、周波数５．８６ＫＨｚの交流電圧が重畳されて印加される。即ち、第１の帯電ローラ３ａには、中央値が－８００Ｖの振動電圧が印加される。

　そして、この電圧の印加により、第１の帯電位置Ｃ１を通過した直後の感光体１の表面には、図１３（ｂ）に示すような電位が形成される。即ち、中央値が－８００Ｖ、変動幅が±１００Ｖ、感光体１の帯電極性側における最大値が－９００Ｖ、最小値が－７００Ｖ、周期（Ｔ）が１３０ｍｓの電位（変動電位）が形成される。このように、第１の帯電ローラ３ａによって、感光体１の周方向に波状に変動する帯電電位が形成される。

　尚、第２の帯電位置Ｃ２に到達する直前の感光体１の電位の時間変化は、実施例１と同様となる。又、第２の帯電ローラ３ｂに印加する電圧の設定は、実施例１と同じである。　　　

　図１４は、本実施例における画像形成動作時制御フローの概略を示す。

　図１４のフローチャートのステップＳ２０１～Ｓ２０６の処理は、実施例１にて説明した図９のフローチャートのステップＳ１０１～Ｓ１０６の処理と同様である。ただし、Ｓ２０２において、第２の高圧電源Ｓ３から第１の帯電ローラ３ａに、変動電圧に交流電圧を重畳させ振動電圧を出力する点が異なる。

　以上、本実施例によれば、実施例１よりも電位ムラが小さく、安定した感光体１の電位の形成が可能となる。

　本実施例では、第１の帯電ローラ３ａで形成した感光体１の変動電位の中心値を、第２の帯電ローラ３ｂに印加する直流電圧の電位に対して、正極性側又は負極性側の一方向にずらした値に設定する。これにより、正極性又は負極性の一方に帯電しやすい感光体１上のトナーや外添剤などの付着物の除去効率が向上する。

　本実施例では、第２の帯電位置Ｃ２に到達する直前の感光体１の電位（ＰｒｅＶＤ）と、第２帯電ローラ３ｂに印加される直流電圧の電位（Ｖｄｃ）との差分（＝ＰｒｅＶＤ－Ｖｄｃ）の絶対値の最大値が、負側の値よりも正側の値の方が大きくなるように設定した。

　図１５（ａ）は、第２の帯電位置Ｃ２に到達する直前の感光体１の電位の時間変化を示す。又、図１５（ｂ）は、第２の帯電ローラ３ｂに流れる電流の時間変化を示す。

　図１５（ａ）に示すように、第２の帯電位置Ｃ２に到達する直前の感光体１の電位は、中央値が－７００Ｖで、感光体１の帯電極性側における最大値が－８００Ｖ、最小値が－５５０Ｖである。即ち、本実施例では、Ｘに対応する期間よりも、Ｙに対応する期間の感光体１の電位の振幅を大きくした。

　尚、第２の帯電ローラ３ｂに印加する電圧の設定は、実施例１と同じであり、第２の帯電ローラ３ｂに印加される直流電圧は－７００Ｖである。

　そして、第２の帯電位置Ｃ２に到達する直前の感光体１の電位と、第２の帯電ローラ３ｂに印加される直流電圧の電位と差分の負側の最大値、正側の最大値、及びそれらの絶対値間の関係は、次のようになる。
　負側の最大値：（－８００）－（－７００）＝－１００（Ｖ）
　正側の最大値：（－５５０）－（－７００）＝＋１５０（Ｖ）
　｜負側の最大値｜＜｜正側の最大値｜＝｜－１００｜＜｜１５０｜
　尚、実施例１と同様に、ＸとＹは共に６５ｍｓとして、第２の帯電ローラ３ｂの回転周期の１．２５倍とした。

　これにより、図１５（ｂ）に示すように、第２の帯電ローラ３ｂに流れる電流は、正方向の電流よりも、負方向の電流が大きくなる。本実施例では、Ｘの期間で第２の帯電ローラ３ｂに流れる電流の正方向の最大値は８７．５μＡであり、Ｙの期間で第２の帯電ローラ３ｂに流れる電流の負方向の最大値は－１３０μＡである。

　即ち、本実施例では、画像形成中に交互に切り替わる感光体１の電位と第２の帯電部材３ｂに印加される直流電圧の電位との差分の負側の値と正側の値とで、該差分の絶対値の最大値が異なる。

　このように設定することで、第２の帯電ローラ３ｂに流れる電流は、正方向の電流よりも負方向の電流の方が大きくなる。即ち、負極性に帯電した付着物を感光体１側に移動させやすくなる。そのため、第２の帯電位置Ｃ２を通過する感光体１上のトナーや外添剤などの付着物は、負極性側に偏らせることが可能となる。又、第２の帯電ローラ３ｂには、感光体１の変動電位により正方向の電流も流れるため、第２の帯電ローラ３ｂに、正極性に帯電した付着物が蓄積することも抑制することができ、安定した画像形成が可能である。

　尚、本実施例では、第２の帯電ローラ３ｂに流れる電流は、正方向の電流よりも負方向の電流を大きくした。しかし、トナー、外添剤、感光体１の帯電極性に合わせて、正方向又は負方向のいずれを大きくするかや、正方向と負方向の電流の比は、適宜変更することができる。

　本実施例では、第２の帯電位置Ｃ２に到達する直前の感光体１の電位と、第２の帯電ローラ３ｂに印加される直流電圧の電位との差分が負側の値である時間Ｘと、正側の値である時間Ｙとを異なる値に設定する（ＸとＹとの比率を１：１からずらす）。これにより、正極性又は負極性の一方に帯電しやすい、感光体１上のトナーや外添剤などの付着物の除去効率が向上する。

　本実施例では、第１の帯電ローラ３ａで形成する感光体１の変動電位を、第２の帯電ローラ３ｂに流れる正方向の電流が負方向の電流よりも長い時間になるように設定した。

　図１６（ａ）は、第２の帯電位置Ｃ２に到達する直前の感光体１の電位の時間変化を示す。又、図１６（ｂ）は、第２の帯電ローラ３ｂに流れる電流の時間変化を示す。

　図１６（ａ）に示すように、第２の帯電位置Ｃ２に到達する直前の感光体１の電位は、中央値が－７００Ｖ、変動幅が±５０Ｖ、感光体１の帯電極性側における最大値が－７５０Ｖ、最小値が－６５０Ｖの変動電位である。

　そして、第２の帯電位置Ｃ２に到達する直前の感光体１の電位と、第２の帯電ローラ３ｂに印加される直流電圧の電位との差分が負側の値となる時間Ｘと、正側の値となる時間Ｙとを異なる値として、ＸとＹとの比率を２：１とした。本実施例では、Ｘを２６０ｍｓ、Ｙを１３０ｍｓとした。

　これにより、第２の帯電ローラ３ｂに正方向の電流が流れる期間Ｘと、負方向の電流が流れる期間Ｙとの時間比率を２：１に偏らせた。本実施例では、Ｘの期間で第２の帯電ローラ３ｂに流れる正方向の電流の最大値は４３μＡであり、Ｙの期間で第２の帯電ローラ３ｂに流れる負方向の電流の最大値は－４３μＡである。

　即ち、本実施例では、画像形成中に交互に切り替わる感光体１の電位と第２の帯電部材３ｂに印加される直流電圧の電位との差分が、負側の値となる時間をＸ（ｓ）、正側の値となる時間をＹ（ｓ）としたとき、ＸとＹとの比率は、Ｘ又はＹに偏っている。

　このように設定にすることで、第２の帯電ローラ３ｂに正方向の電流が流れる時間を負方向の電流が流れる時間よりも長くできる。即ち、正極性に帯電した付着を感光体１側に移動させやすくなる。そのため、第２の帯電ローラ３ｂに感光体１上の正極性に帯電したトナーや外添剤などの付着物が蓄積することをより低減しやすくすることが可能となる。又、第２の帯電ローラ３ｂには、感光体１の変動電位により負方向の電流も流れるため、第２の帯電ローラ３ｂに、負極性に帯電した付着物が蓄積することも抑制することができ、安定した画像形成が可能である。

　尚、本実施例では、第２の帯電ローラ３ｂに正方向電流が流れる時間を負方向の電流が流れる時間よりも大きくした。しかし、トナー、外添剤、感光体１の帯電極性に合わせて、正方向又は負方向のいずれが流れる時間を大きくするかや、正方向と負方向の電流が流れる時間の比は、適宜変更することができる。

　又、正方向と負方向の電流が流れる時間Ｘ、Ｙの時間比率は、画像形成装置１００に備えた、出力枚数カウンター７００などを用いて、所定の出力枚数毎に変更するなどしてもよい。例えば、印刷開始後、Ａ４横サイズで１０００枚までの期間は、ＸとＹの時間比率を２：１のように制御し、その後、ｘとＹの時間比率を３：１のように切り替えるようにする。これにより、１０００枚以上の連続出力条件では、第２の帯電ローラ３ｂ上に蓄積する正帯電の付着物を更に低減することが可能となる。従って、正帯電極性の付着物が第２の帯電ローラ３ｂに蓄積することをより抑制できる効果が得られる。

　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のものと同じである。従って、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それに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。本実施例は、実施例４の変形例である。

　本実施例では、実施例４の構成において、感光体１に形成する変動電位の感光体１の帯電極性側における最大値又は最小値を、正極性又は負極性の方向に各独立にずらした値に設定した。

　本実施例では、第２の帯電位置Ｃ２に到達する直前の感光体１の電位の感光体１の帯電極性側における最大値又は最小値を独立に変更することで、第２の帯電ローラ３ｂに流れる正方向又は負方向の電流量を調整することができる。これにより、正極性又は負極性の一方に帯電しやすい感光体１上のトナーや外添剤などの付着物がある場合に、その帯電極性が偏る場合や付着量が多い場合でも、その除去効率を調整できる。

　本実施例では、第１の帯電ローラ３ａで形成する感光体１の変動電位の感光体１の帯電極性側における最大値を、実施例４よりも第２の帯電ローラ３ｂに印加される直流電圧の電位に対して負極性寄りに設定した。

　本実施例では、実施例４にて説明した図１６（ａ）に示す第２の帯電位置Ｃ２に到達する直前の感光体１の電位の時間変化において、感光体１の帯電極性側における最大値を、実施例４よりも負極性側に偏らせて－８５０Ｖに変更した。感光体１の帯電極性側における最小値は、実施例４と同じ－６５０Ｖのままとした。

　これにより、実施例４にて説明した図１６（ｂ）に示す第２の帯電ローラ３ｂに流れる電流の時間変化において、Ｘの期間に流れる正方向の電流の最大値を、実施例４よりも大きくして８６μＡに変更した。Ｙの期間に流れる電流の最大値は、実施例４と同じ－４３μＡのままである。

　これにより、実施例４よりも、第２の帯電ローラ３ｂに付着する正極性に帯電した付着物を低減することができる。

　尚、本実施例では、感光体１の変動電位の感光体１の帯電極性側における最大値のみを大きくしたが、感光体１の帯電極性側における最小値のみを変更して第２の帯電ローラ３ｂに流れる負方向の電流を大きくしてもよい。

　又、感光体１の変動電位の感光体１の帯電極性側における最大値又は最小値と、第２の帯電ローラ３ｂに印加される直流電圧との電位差は、画像形成装置１００に用いるトナー、外添剤の極性などに応じて、適宜変更することができる。

　本実施例では、感光体１上に形成する変動電位の感光体１の帯電極性側における最大値及び最小値を、所定の出力枚数毎に変更する。即ち、本実施例では、制御手段としてのＣＰＵ２００が、画像形成枚数に基づいて第１の帯電ローラ３ａに印加する変動電圧の最大値及び最小値を切り替える。これにより、感光体１に形成する変動電位の電位差を定期的に変更させて、第２の帯電ローラ３ｂに流れる正負両方向の電流の大きさを変更し、第２の帯電ローラ３ｂ上の付着物の除去効果を向上させた。即ち、定期的に変動電位の変動幅を交互に切り替えることで、第２の帯電ローラ３ｂより感光体１に流れる正負方向の電流を定期的に増加させることができる。これにより、小さい変動電位では除去できなかった低帯電の正負に帯電した付着物を、定期的に大きな変動電流を与えることで除去できるようになる。従って、付着物の蓄積をより抑制することができ、付着物の除去効果が向上する。

　実施例１では、図４（ａ）に示すように、第１の帯電ローラ３ａに印加する変動電圧の変動幅を±１００Ｖで固定としていた。これに対して、本実施例では、第１の帯電ローラ３ａに印加する変動電圧の変動幅を、所定の出力枚数枚毎に切り替える。

　本実施例では、第１の帯電ローラ３ａに印加する変動電圧は、中央値を－１２００Ｖとして、変動幅を、±７５Ｖ、±１５０Ｖの２段階とした。そして、出力枚数カウンター７００を用いて、画像出力枚数１０００枚毎にこの変動幅の切り替えを行った。

　尚、本実施例では、第１の帯電ローラ３ａに印加する変動電圧の変動幅は、正極性側、負極性側を同じ変動幅で変更したが、正極性側と負極性側とで異なる変更幅で変更してもよい。

　次に、図１７を参照して、本実施例における画像形成動作時の制御フローについて説明する。

　ＣＰＵ２００は、画像形成信号の入力に伴い、画像形成装置１００を、以下の手順で制御する。

　ＣＰＵ２００は、画像形成信号が入力されると、感光体１を回転駆動させると共に、帯電前露光ランプ１７によって感光体１を露光させる（Ｓ３０１）。

　次に、ＣＰＵ２００は、感光体１が定常回転に到達したことを検知したタイミングで、第１の高圧電源Ｓ１から第１の帯電ローラ３ａに所定の周期（Ｔ）の変動電圧（直流電圧）を出力させて、感光体１を帯電させる（Ｓ３０２）。このとき、変動電圧の変動幅は、±７５Ｖに設定する。

　次に、ＣＰＵ２００は、第２の高圧電源Ｓ２から第２の帯電ローラ３ｂに、直流電圧と交流電圧とを重畳した振動電圧を出力させて、感光体１を帯電させる（Ｓ３０３）。

　次に、ＣＰＵ２００は、動電位の切り替えに用いる、出力枚数カウンター７００のカウント枚数Ｐを０にリセットする（Ｓ３０４）。

　次に、ＣＰＵ２００は、露光装置１３を制御して画像形成を開始する（Ｓ３０５）。

　その後、ＣＰＵ２００は、カウント枚数Ｐが１０００枚に到達したかを判定する（Ｓ３０６）。

　Ｓ３０６で、１０００枚未満と判定された場合、ＣＰＵ２００は、ジョブの終了を判定する（Ｓ３０７）。

　Ｓ３０７にてジョブ終了と判定された場合は、ＣＰＵ２００は、第１、第２の高圧電源Ｓ１、Ｓ２の高圧出力、帯電前露光ランプ１７の点灯、感光体１の回転駆動を順次停止させ、一連の画像形成動作を終了する（Ｓ３０８）。

　又、Ｓ３０７でジョブ継続と判定された場合は、カウント枚数Ｐをカウントアップした後（Ｓ３１０）、Ｓ３０６に移行する。この動作が、ジョブが終了するまで繰り返される。

　一方、Ｓ３０６で、１０００枚以上と判定された場合、ＣＰＵ２００は、第１の帯電ローラ３ａに印加する変動電圧の変動幅を±１５０Ｖに切り替え、カウンター７００のカウント枚数Ｐを０にリセットする（Ｓ３０９）。引き続き、Ｓ３０７に移行して、ＣＰＵ２００は、ジョブの終了を判定する。

　その後、ジョブ継続される場合、カウンター７００のカウント枚数Ｐが１０００枚に到達する毎に、変動幅は、±７５Ｖ、±１５０Ｖが交互に切り替えられる。

　以上の動作により、感光体１の変動電位の変動幅は、所定の出力枚数間隔で切り替えられる。即ち、本実施例では、制御手段２００は、第２の帯電位置Ｃ２に到達する感光体１の電位と第２の帯電ローラ３ｂに印加される直流電圧の電位との差分の絶対値の最大値を、定期的に切り替える。これにより、第２の帯電ローラ３ｂ上の付着物の除去効果が向上する。

　尚、本実施例では、カウンター７００によって計数された画像出力枚数に応じて第１の帯電ローラ３ａに印加する変動電圧の変動幅を変更したが、これに限定されるものではない。例えば、タイマー６００を用いて、画像形成時間、感光体１、第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂなどの回転部材の回転時間、或いは第１、第２の帯電ローラ３ａ、３ｂへの電圧印加時間などを計測することができる。そして、その計測結果に応じて第１の帯電ローラ３ａに印加する変動電圧の変動幅を変更してもよい。つまり、第１、第２の帯電部材３ａ、３ｂの使用量と相関する情報に応じて変更できればよい。

　本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。

　本願は、２０１２年０７月０２日提出の日本国特許出願特願２０１２－１４８９６１及び２０１３年０６月１８日提出の日本国特許出願特願２０１３－１２７９９３を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てをここに援用する。

１　　　　　感光体
２　　　　　帯電装置
３ａ　　　　第１の帯電ローラ
３ｂ　　　　第２の帯電ローラ
Ｓ１　　　　第１の高圧電源
Ｓ２　　　　第２の高圧電源
Ｓ３　　　　第１の高圧電源

Claims

　回転可能な感光体と、
　前記感光体を帯電する第１の帯電ローラと、
　前記感光体の回転方向において前記第１の帯電ローラよりも下流側で前記感光体を帯電する第２の帯電ローラと、
　前記感光体の回転方向において前記第２の帯電ローラよりも下流側に配置され、前記第１の帯電ローラおよび前記第２の帯電ローラによって帯電された感光体の表面に潜像を形成し、潜像をトナーで現像してトナー像を形成するトナー像形成部と、
　前記第１の帯電ローラに電圧値を変動させた変動電圧を印加する第１の電源と、
　前記第２の帯電ローラに直流電圧と交流電圧とを重畳させた電圧を印加する第２の電源と、
　トナー像を形成するために前記第１の帯電ローラおよび前記第２の帯電ローラで前記感光体を帯電させるとき、前記第１の帯電ローラに帯電されて前記第２の帯電ローラが帯電する位置に到達する前記感光体の電位と、前記第２の帯電ローラに印加される直流電圧値との大小関係が、交互に切り替わるように前記第１の電源から前記第１の帯電ローラに印加する前記変動電圧を変動させる制御手段とを有し、
　トナー像を形成するために前記第１の帯電ローラおよび前記第２の帯電ローラで前記感光体を帯電させるとき、前記第１の帯電ローラに帯電されて前記第２の帯電ローラが帯電する位置に到達する前記感光体表面の電位が前記第２の帯電ローラに印加される直流電圧よりも小さい値となる時間をＸ（ｓ）、大きい値となる時間をＹ（ｓ）、前記感光体の周速度をＰＳ（ｍｍ／ｓ）、前記感光体の回転方向における前記第２の帯電ローラと前記感光体との接触幅をＷ（ｍｍ）としたとき、
　Ｘ＞（Ｗ／ＰＳ）、　Ｙ＞（Ｗ／ＰＳ）
の関係を満たし、
　ＸとＹの和は前記第２の帯電ローラに印加される交流電圧の周期よりも大きいことを特徴とする画像形成装置。
　トナー像を形成するために前記第１の帯電ローラおよび前記第２の帯電ローラで前記感光体を帯電させるとき、前記Ｘと前記第２の帯電ローラの回転周期、前記Ｙと前記第２の帯電ローラの回転周期、前記Ｘと前記Ｙの和と前記第２の帯電ローラの回転周期が互いに非整数倍の関係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。
　前記第１の帯電ローラに帯電されて前記第２の帯電ローラが帯電する位置に到達する前記感光体表面の電位の最大値をＶＨＩ、最小値をＶＬＯ、前記第２の帯電ローラに印加される直流電圧をＶｄｃとしたとき、
　｜ＶＨＩ－ＶＬＯ｜＜２｜Ｖｄｃ｜
の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
　前記制御手段は、画像形成枚数に基づいて前記変動電圧の最大値および最小値を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。