JP2006251482A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気ブラシ帯電器（注入帯電器）２を用いた画像形成装置において、残留電位が大きい被帯電体１を用いた場合でも、帯電開始時、帯電終了時の磁性粒子の付着を、電位メモリを発生することなく防止する。
【解決手段】帯電開始時、終了時にスロープバイアスを用い、帯電開始電圧および帯電終了電圧を使用する被帯電体１の残留電位に合わせる。残留電位は電位センサ２４で直接測定、あるいは磁気ブラシ帯電器２に印加した帯電バイアスと帯電電流から算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気ブラシ帯電装置で被帯電体を帯電する工程を含む作像プロセスにより画像形成を実行する画像形成装置に関する。

磁気ブラシ帯電装置は、帯電部材として磁気ブラシ帯電部材を用いた接触帯電装置である。磁気ブラシ帯電部材は、給電電極を兼ねる担持体に磁気拘束して形成保持させた導電性磁性粒子（帯電用磁性キャリア）の磁気ブラシを有し、該磁気ブラシを被帯電体に接触させ、担持体に給電するものである。より具体的には、導電性磁性粒子を給電電極を兼ねる担持体としてのマグネットに直接に、あるいはマグネットを内包させた、給電電極を兼ねる担持体としてのスリーブ上に、磁気ブラシとして磁気的に拘束させて保持させて磁気ブラシ帯電部材とし、該磁気ブラシ帯電部材を停止あるいは回転させながら磁気ブラシ部を移動する被帯電体表面に接触させ、かつ電圧を印加することによって被帯電体を所定の極性・電位に帯電処理する。

接触帯電の帯電機構（帯電のメカニズム、帯電原理）には、放電帯電機構と電荷注入帯電機構（直接注入帯電機構）の２種類が混在しており、どちらが支配的かにより各々の特性が現れる。

放電帯電機構は、接触帯電部材と被帯電体との間の微小間隙に生じるコロナ放電現象により被帯電体表面が帯電される機構である。被帯電体に所望の帯電電位ＶＳを得るために、その所望の帯電電位ＶＳに放電（帯電）開始電圧Ｖｔｈ（接触帯電部材に直流電圧を印加して被帯電体の帯電が開始する時の接触帯電部材の印加電圧）を上乗せした直流バイアスＶＳ＋Ｖｔｈを帯電部材に印加する必要がある。非接触タイプの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原理的にオゾンなどの放電生成物を生じる。

電荷注入帯電機構は、接触帯電部材から被帯電体への電荷の直接注入により被帯電体が帯電される機構である。電荷注入帯電は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被帯電体表面電位分のみであり、オゾン等の放電生成物の発生もない、オゾンレス・低電力の帯電方式である。また電荷を直接注入するために、表面電位は印加した電圧に対して等価であり放電開始電圧Ｖｔｈは現れない。このためＤＣ電圧を印加した場合でも、湿度などの環境連動に対して変化せず、安定した帯電が可能となる。

磁気ブラシ帯電装置の帯電機構は上記後者の電荷注入帯電機構が支配的である。磁気ブラシ帯電装置における問題点として、磁気ブラシを構成している磁性粒子の被帯電体表面への付着、流出がある。すなわち、磁気ブラシ帯電部材を用いた電荷注入帯電においては、磁気ブラシ帯電部材や被帯電体の電気抵抗よりも磁気ブラシと被帯電体の接触抵抗が大きい場合、磁気ブラシ帯電部材に印加している電圧が急激に変化すると、磁気ブラシと被帯電体の接触界面で大きな電位差が生じるため、磁気ブラシを構成している磁性粒子に磁性粒子担持体からの磁気拘束力より大きな静電気力が働き、磁性粒子が被帯電体表面に付着してしまう。

被帯電体が磁気ブラシとの接触部である帯電ニップ部を通過する短時間の間に充分な帯電を受けるように電気抵抗が低く抑えられている磁気ブラシ帯電部材の電気抵抗に比べ、磁気ブラシと被帯電体との接触抵抗は大きく磁気ブラシと被帯電体の界面で大きな電位差が生じやすいため、磁性粒子の被帯電体表面への付着が発生しやすい。

磁気ブラシと被帯電体の界面の電位差が大きくなる第一のケースは、該帯電部材に直流の帯電バイアスを印加し始める瞬間と終了する瞬間である。図１２の（ａ）と（ｂ）は、被帯電体（像担持体）表面のある点の電位が帯電ニップ部Ｎを通過する間にどのように変化するかを示している。横軸は被帯電体表面のある点が帯電ニップ部Ｎに入った瞬間を基準とした時間、縦軸は各時間におけるその点の電位を表わしている。なお、図１２は、帯電ニップ部Ｎの幅が８ｍｍで、被帯電体表面の移動速度が１５０ｍｍ／ｓｅｃ．の場合であり、被帯電体表面上の点が帯電ニップ部Ｎを通過する時間は５３ｍｓｅｃ．である。

（ａ）は連続して帯電を行っている場合であり、帯電ニップ部Ｎに入った被帯電体上のある点は、時間とともに電位が増加し、帯電ニップ部Ｎを出るまでに、磁気ブラシ帯電部材に印加している直流の帯電バイアスと同じ電位になる。

（ｂ）は、ある点が帯電ニップ部Ｎに入った瞬間に磁気ブラシ帯電部材への直流の帯電バイアスの印加が始まった場合である。通常、直流の帯電バイアスは５０ｍｓｅｃ．程度の立ち上がり時間があるため、被帯電体上のある点は充分な電位に達しないまま帯電ニップ部Ｎを出ることになり、この際、被帯電体の表面電位と帯電バイアスとの間に差が生じて磁気ブラシ帯電部材の磁気ブラシを構成している磁性粒子が被帯電体へと付着してしまう。

以上は、帯電開始時のことであるが、帯電終了時にも同様なメカニズムにより（図１２の（ｂ）のｙ軸を反転させた形）、磁気ブラシ帯電部材の磁気ブラシを構成している磁性粒子の被帯電体表面への付着が発生する。

以上の、メカニズムによる磁性粒子の付着を防止するために、特許文献１には、帯電バイアスを瞬時に印加するのではなく、連続的に印加する方法が記載されている。

また、特許文献２には、帯電開始を帯電部材の回転、帯電バイアスの印加、被帯電体の回転開始の順で行い、帯電終了を被帯電体の停止、帯電バイアスの停止、帯電部材の回転停止の順で行う事で、磁性粒子の被帯電体への付着を防止する方法が開示されている。
特開平０６−２５０４９２号公報 特開平１０−４８９２１号公報

しかし、従来の技術でも画像形成装置の被帯電体としての像担持体の特性によっては、磁性粒子の付着が生じてしまう場合がある。例えば、露光後にも残留電位がある場合である。またその残留電位からの除電が困難な特性をもつ場合である。

図１３は磁気ブラシ帯電装置（以下、磁気ブラシ帯電器と記す）を用いた画像形成装置例の概略側面図である。被帯電体である感光ドラム（電子写真感光体）１は矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動される。そしてその回転過程で、磁気ブラシ帯電器２によって所定の電圧Ｖｄに均一帯電され、レーザビーム走査露光（像露光）Ｌによって静電潜像が形成され、現像器３によって静電潜像に対応したトナー像が形成される。そのトナー像は転写ローラ４によって記録媒体である転写材Ｐに静電的に転写される。トナー像の転写を受けた転写材Ｐは定着器６に導入されて、トナー像が転写材上に融解固定される。トナー像転写後の感光ドラム１はクリーナ５によって表面に残存したトナーが除去され、前露光器８による前露光（全面露光）によって均一に除電された後、再び帯電工程に入る。

これは周知の電子写真方式の画像形成プロセスであるが、このとき特性の異なる二つの感光ドラムＡと感光ドラムＢを用いた場合の感光ドラムの各工程（帯電→像露光→現像→転写→クリーナ→前露光）におけるドラム電位の変化を図１４に示す。また、図１５には感光ドラムＡ、感光ドラムＢそれぞれの光量と明減衰電位の関係、図１６には感光ドラムＡの残留電位からの帯電特性と除電特性を示す。

図１５より感光ドラムＡは光量を上げてもある所から明減衰による電位の低下が飽和し、感光ドラムＢよりも所謂残留電位が高い特性を示している。

また、図１６は図１３の画像形成装置において、残留電位を持った状態である感光ドラムＡに対し、磁気ブラシ帯電器２に直流の帯電バイアスＶｄを印加し帯電した場合と、帯電バイアスをオフした場合の除電特性を示す。帯電極性方向には電位は急峻に立ち上がるのに対し、除電方向には電位は緩慢にしか変化しない。

図１４から感光ドラムＡを周知の画像形成装置に用いた場合でも、電位変化の様態は感光ドラムＢとは異なるものの、画像形成自体には問題なく用いる事ができることが分かる。

しかし、感光ドラムＡのような特性をもつ感光ドラムを磁気ブラシ帯電器２を用いる画像形成装置に適用した場合、帯電開始時、帯電終了時に磁性粒子の感光ドラム１への付着が発生する。この理由は図１６に示したように、残電電位Ａからの除電方向には電位は緩慢にしか変化しないために、特許文献１のように、たとえ帯電バイアスを連続的に変化させたとしても帯電バイアスをオフした時点（直流の帯電バイアスがオフされてＶｄ＝０Ｖに立ち下がった時点）で磁性粒子と感光ドラム１に電位差が生じてしまうためである。

また、特許文献２に開示された方法のように感光ドラムを停止した後帯電バイアスをオフして帯電を終了する、または帯電バイアスを印加した後感光ドラムを回転し帯電を開始すれば、磁性粒子の付着は回避させる事ができるが、感光ドラムを停止した状態で帯電バイアスを印加するために、局所的な過帯電が生じ電位メモリが発生してしまうという問題があった。

本発明は上記課題に鑑み発明されたものであり、磁気ブラシ帯電器（注入帯電器２を用いた画像形成装置において、残留電位が大きい被帯電体を用いた場合でも、帯電開始時、帯電終了時の磁性粒子の付着を、電位メモリを発生することなく防止することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、磁気的に拘束された導電性磁性粒子からなる磁気ブラシを形成保持させた帯電部材を有し、前記帯電部材の磁気ブラシ部を移動する被帯電体表面に当接させ、前記帯電部材に帯電バイアスを印加することで前記被帯電体を帯電し、像露光手段により前記被帯電体に静電潜像を形成し、現像装置により前記静電潜像に対応したトナー像を形成し、前記トナー像を記録媒体に転写手段により転写して画像を形成し、前記帯電バイアスの印加開始時には、開始電圧から画像形成電圧まで徐々に電圧を変化させ、また前記帯電バイアスの印加終了時には前記画像形成電圧から終了電圧まで徐々に電圧を変化させる前記帯電バイアスの制御方法（スロープバイアス）をもつ画像形成装置において、前記開始電圧と前記終了電圧が任意に設定可能であることを特徴とする。

上記本発明によって、残留電位が大きい被帯電体を用いた場合でも、帯電開始時、帯電終了時の磁性粒子の付着を、電位メモリを発生することなく防止することが出来た。

具体的には、残留電位が高く、また残留電位からの除電が困難な特性をもつ被帯電体に対し、残留電位を検知し、その検知した値に基づいて帯電開始時、帯電終了時の印加バイアスを決定する事によって磁性粒子の付着を防止することができる。

すなわち、予め画像形成終了前に被帯電体の残留電位を予測しておき、その値を元に帯電終了工程において、帯電バイアスを連続的に低下させていくときの終了電圧を残留電位と同等になるように設定し、電位差による磁性粒子の被帯電体への付着を防止する。その後、被帯電体が停止すると同時またはそれ以降に帯電バイアスの完全なオフと、磁気ブラシの駆動を停止する。被帯電体が停止した状態でバイアスを印加すると電位メモリの弊害が生じることがあるが、本発明では残留電位まで帯電バイアスを低下した状態での印加となるため、画像形成時の帯電バイアスより低く、メモリが生じない。残留電位の予測として、第一の方法は帯電バイアス値と電流値から予測する、第二の方法は電位センサを設け、電位センサ測定領域と帯電領域の被帯電面が帯電手段と、光量を残電電位に到達するよう調節した露光手段が作用した状態の、同じ状態になるようにし、残留電位を測定する方法、がある。

残留電位は画像形成装置の停止中は徐々に電位は低下していく。このため画像形成開始時の残留電位は前回停止時の電位とは異なっている。この場合の残電電位の予測として、第一の方法は予め残留電位の経時変化量を記憶しておき、終了時の残留電位の値と終了時からの経過時間がら現在の残留電位を予測する、第二の方法は被帯電体停止時に電位測定領域と帯電領域の被帯電体の電位を同じ残留電位の状態にしておき、開始時、被帯電体駆動前に電位を測定し、その値を残留電位とする方法、がある。帯電開始工程ではこの残留電位と磁性粒子の電位差で磁性粒子の付着が生じないような帯電バイアスを開始電圧として設定する。被帯電体回転前に磁気ブラシの駆動、開始電圧の印加を行ったのち被帯電体を回転させ、その後に連続的に電圧を上昇させて画像形成に必要な帯電バイアスに到達させる。

以上の構成によって磁性粒子の被帯電体への付着もなく、帯電メモリも防止することができる。

ここで、被帯電体への磁性粒子の付着が生じないための立ち上がり時間は、本来被帯電体の容量、抵抗や、帯電手段の抵抗、被帯電体の回転速度によって変わってくる。一般的な画像形成装置と電源の組み合わせでは、帯電バイアスのオン・オフ時の自然な立ち上がり・立ち下りスロープ現象では、立ち上がり時間・立ち下り時間が早すぎるため、前記スロープバイアスはこれに含まれない。

図１は本発明に従う画像形成装置の一例の概略構成図である。本例の画像形成装置は電子写真プロセス利用のレーザビームプリンタである。

図１を用いて本実施例における画像形成過程を簡単に説明する。被帯電体（像担持体）としての感光ドラム１は矢印の時計方向に３００ｍｍ／ｓｅｃの周速度で回転し、帯電手段としての磁気ブラシ帯電器（磁気ブラシ帯電装置）２によって均一に帯電処理される。本例ではマイナスの所定の電位に帯電処理される。この感光ドラム１の帯電面に対して像露光手段としての、レーザダイオード・ポリゴンミラー等を含む不図示のレーザビームスキャナから出力される目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して強度変調されたレーザビームによる走査露光（像露光）Ｌがなされ、感光ドラム１の周面に対して目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。現像手段としての現像器（現像装置）３によって静電潜像の露光明部（レーザＬが照射されたところ）がマイナスのトナーで反転現像され、転写手段としての転写ローラ４によって転写材（記録媒体）Ｐに転写される。転写材Ｐは感光ドラム１の面から分離されて定着器６に運ばれ、トナー像が転写材Ｐ上に熱定着されて、画像形成物として排出される。

一方、転写材分離後の感光ドラム１面に残存した転写残トナーはクリーナ（クリーニング装置）５のクリーニングブレード３３によって掻き取られる。掻き取られた転写残トナーは図示しない廃トナー容器にスクリュー３４によって搬送され回収される。

転写残トナーが除去された感光ドラム１は除電露光手段としての前露光器８による前露光（全面露光）によって均一に除電された後、再び次工程に入って磁気ブラシ帯電器２によって重ねて帯電される。除電露光手段としての前露光器８は磁気ブラシ帯電器２よりも感光ドラム回転方向上流側かつ転写ローラ４よりも下流側に配される。本実施例では磁気ブラシ帯電器２とクリーナ５の間に前露光器８を配置しているが、クリーナ５と転写ローラ４の間に前露光器８を配置することもできる。またその両方に配置することもできる。

（１）感光ドラム１
本実施例で用いた被帯電体としての感光ドラム１は負帯電極性のアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体であり、感光ドラム１は矢印の方向に３００ｍｍ／ｓｅｃの周速度で回転する。その感光層はφ６０のＡｌシリンダ外周に形成され、導電性支持体と導電性支持体上に順次堆積された下部電荷注入阻止層、光導電層、上部電荷注入阻止層、および表面層（電荷注入層）からなる。ここで、下部電荷注入阻止層は導電性支持体から光導電層への電荷の注入を阻止するためのものである。光導電層はシリコン原子を主原料とする非晶質材料で構成され光導電性を示す。上部電荷注入阻止層は感光体を帯電しやすくするためのもので、帯電時にこの層へ電荷を注入するものではない。電荷注入層としての表面層はシリコン原子と炭素原子を含み表面に形成される電子潜像の保持と膜の耐久性の向上を担っている。

ａ−Ｓｉ感光ドラム等の無機体では電荷注入層をあらためて設けなくても表面に結晶の欠陥に基づくトラップ準位が多く存在し、注入された電荷はこのトラップ準位に保持されて注入帯電が可能である。

感光ドラム１の感光特性を図２に示す。また感光ドラム１の残留電位からの帯電特性および除電特性を図３に示す。これらの結果から感光ドラム１の感光特性としては残留電位が−１００Ｖと高く、また、残留電位からの除電特性は帯電特性に比して非常に緩慢であるという特性をもっている。

（２）磁気ブラシ帯電器２
磁気ブラシ帯電器２は、前述したように、導電性の磁性粒子を介して被帯電体表面に直接電荷を注入する注入帯電方式の帯電装置である。

本実施例の磁気ブラシ帯電器２は、磁気ブラシ帯電部材として、給電電極を兼ねる磁性粒子支持体（磁性粒子担持体）である、回転可能なφ１６ｍｍの導電性の帯電スリーブ３１と、この帯電スリーブ３１内に固定された磁界発生部材としてマグネットローラ３０を有する。帯電スリーブ３１は感光ドラム１と５００μｍの間隔をもって設けられており、電源Ｓ１より、５００Ｖｐｐ、１ｋＨｚの交番電界に、定電圧制御された０〜−８００Ｖの直流電圧を重畳した帯電バイアスＡＣ＋ＤＣが印加できるようになっている。

注入帯電方式の場合、感光ドラム表面の欠陥などにより瞬間的に電気的な短絡（ピンホールリーク）を生じた場合でも画像に及ぼす影響が少なくなるよう、定電圧の制御を行なう方が好ましい。

電源Ｓ１は制御手段であるＣＰＵ１００で制御される。ＣＰＵ１００は電源Ｓ１から帯電スリーブ３１への電圧印加のＯＮ、ＯＦＦおよび直流電圧値を制御することが出来る。電位制御は電位センサ２４により測定した感光ドラム１の表面電位に基づいて行われ、環境変動、経時変化に対し露光量などとともに最適値に制御される。電位測定手段である電位センサ２４は、感光ドラム１の回転方向において、磁気ブラシ帯電器２、像露光部の下流側で、現像器３の上流側に位置し、この電位センサ２４による感光ドラム1面の電位測定値がＣＰＵ１００に入力して、適正な画像濃度を得るための帯電バイアス制御、像露光制御のために用いられる。

マグネットローラ３０は帯電スリーブ３１の回転方向に５つの磁極ピークを持ち、隣接して同極性の磁極ピークを持つ反発極構成となっている。導電性磁性粒子は磁界発生部材としてのマグネットローラ３０による磁気拘束力によって帯電スリーブ３１上に保持され、ブレード３２により層厚規制された後、感光ドラム１に接触して帯電ニップ部Ｎを形成する。帯電ニップ部Ｎの幅は本実施例では８ｍｍである。

帯電スリーブ３１はモータＭ１により矢印の時計方向に駆動され、１５０ｍｍ／ｓｅｃの周速度で回転している。すなわち、帯電スリーブ３１上の磁気ブラシを構成している導電性磁性粒子は帯電スリーブ３１の回転に伴い搬送され、帯電ニップ部Ｎにおいて、感光ドラム１の移動方向（回転方向）と反対方向に移動する。

帯電スリーブ３１の周速度は遅すぎると感光ドラム表面と磁性粒子の接触確率が不十分となり、帯電ムラ等画像不良の要因となり、速すぎると磁性粒子の飛散を引き起こしてしまう。良好な帯電が行なえる周速度は、帯電スリーブ３１の外径や感光ドラムとの間隔にも依存するが、本実施例における帯電スリーブ３１の周速度としては５０〜２５０ｍｍ／ｓｅｃが好ましい。

感光ドラム１と磁気ブラシとの接触部である帯電ニップ部における、感光ドラム１と帯電スリーブ３１のギャップは５００μｍ、帯電スリーブ３１上でのマグネットローラ３０による磁束密度は９５０×１０^−４Ｔである。ブレード３２の帯電スリーブ回転方向の上流側には磁性粒子の溜まり部Ｔが形成されており、スクリュー３６は溜まり部Ｔの磁性粒子を帯電スリーブ母線方向に攪拌している。スクリュー３６は楕円形の羽を方向を交互にして取り付けたものであり、溜まり部Ｔの磁性粒子を偏らせることなく攪拌することが出来る。

磁性粒子としては、下記のものが好適に用いられる。

・樹脂とマグネタイト等の磁性粉体を混練して粒子に成型したもの、もしくはこれに抵抗値調節のために導電カーボン等を混ぜるたもの
・焼結したマグネタイト、フェライト、もしくはこれらを還元または酸化処理して抵抗値を調節したもの
・上記の磁性粒子を抵抗調整をしたコート材（フェノール樹脂にカーボンを分散したもの等）でコートまたはＮｉ等の金属でメッキ処理して抵抗値を適当な値にしたもの等。

これら磁性粒子の抵抗値としては、高すぎると感光ドラム１に電荷が均一に注入できず、微小な帯電不良によるカブリ画像となってしまう。低すぎるとピンホールリークが生じた場合、ピンホールに流れる電流により、電源に過負荷となって電圧が降下し、感光ドラム表面をすることができず、帯電ニップ状の帯電不良となる。よって磁性粒子の抵抗値（体積抵抗値）としては、１×１０^４〜１×１０^８Ωが望ましい。

磁性粒子の体積抵抗値は図４に示す要領で測定した。セル４０に磁性粒子３５を充填し、該充填磁性粒子に接するように主電極４１及び上部電極４２を配し、該電極４１・４２間に定電圧電源４３から電圧を印加し、そのとき流れる電流を電流計４４で測定することにより求めた。４５は絶縁物、４６は電圧計、４７はガイドリングを示す。測定条件は、２３℃、６５％の環境で、充填磁性粒子３５のセルとの接触面積Ｓ＝２ｃｍ^２、厚みｄ＝１ｍｍ、上部電極２８の荷重９８Ｎ（１０ｋｇｆ）、印加電圧１００Ｖである。

磁性粒子の磁気特性としては、感光ドラム１への磁性粒子付着を防止するために磁気拘束力を高くする方がよく、飽和磁化が５０（Ａ・ｍ^２／ｋｇ）以上が望ましい。

実際に、本実施例で用いた磁性粒子は、体積平均粒径が３０μｍ、見かけ密度２．０［ｇ／ｃｍ^３］、抵抗値１×１０^６Ω、飽和磁化５８（Ａ・ｍ^２／ｋｇ）であった。

また、磁性粒子の粒径は帯電能力や帯電の均一性に影響する。つまり、粒径が大きすぎると感光ドラムとの接触割合が低下し帯電ムラの原因となる。粒径が小さいと帯電能力、均一性ともに向上する反面、一粒子に作用する磁力が低下し、感光ドラム１への付着が起きやすくなる。このため磁性粒子の粒径としては５〜１００μｍのものが好適に用いられる。

磁性粒子の総量は２００ｇであり、スクリュー３６およびマグネットローラ３０の反発極による攪拌効果で磁性粒子全体が緩やかに攪拌される構成となっている。

２５は帯電電流値測定回路である。感光ドラム１の導電性基体と接地Ｇの間に配してある。この帯電電流値測定回路２５で測定された帯電電流値（帯電直流電流値）がＣＰＵ１００に入力する。

（３）現像器３
現像器３は、固定されたマグネットロール１４を内包した回転する現像スリーブ１５が設けられ、現像容器１７内の現像剤１９をブレード１８で薄層に現像スリーブ１５上にコーティングし現像部へ搬送している。このとき現像スリーブ１５は図示しないモータによって駆動され矢印方向に３００ｍｍ／ｓｅｃの周速度で回転している。現像剤１９は２成分現像剤で、負帯電性の８μｍトナーと正帯電性の５０μｍの磁性キャリアが重量トナー濃度５％で混合されている。トナー濃度は図示しない光学式トナー濃度センサによって制御され、トナーホッパー２０内のトナーが供給ローラ２３によって補給される。現像容器１７内の現像剤１９は攪拌部材２１、２２により均一に攪拌される。現像スリーブ１５には電源Ｓ２から２ｋＶｐｐ、２ｋＨｚの交番電界に−５００Ｖの直流電圧Ｖｄｅを重畳した現像バイアスが印加される。薄層にコーティングされ、現像部に搬送された現像剤は前記ＡＣ＋ＤＣ電圧による電界によって感光ドラム１上に現像に寄与する。

（４）クリーナ５
クリーニングブレード３３はシリコン変性ポリウレタンゴムからなり、支持板２７に接着されている。クリーニングブレード３３によって感光ドラム１から掻き落とされたトナーはスクリュー３４によって図示しない廃トナー容器（不図示）に運ばれ回収される。

（５）帯電終了工程
画像形成装置の制御手段であるＣＰＵ１００は、画像形成工程が終了すると、図５のように、引き続き感光ドラム１を回転駆動させた状態において所定の帯電終了工程を含む後回転工程を実行させ、次いで感光ドラム１の駆動を停止させて、次の画像形成開始信号が入力するまで画像形成装置を待機（スタンバイ）状態に保持する。

本実施例の後回転工程においては、像露光−ＯＦＦ、転写バイアス−ＯＦＦ、帯電バイアス（ＤＣ）−ＯＮ、帯電バイアス（ＡＣ）−ＯＮ、前露光−ＯＮ、である。

また、本実施例においては、帯電バイアス（ＤＣ）の印加終了制御形態として、画像形成電圧である帯電バイアス値から終了電圧まで徐々に変化させるように制御（スロープバイアス制御）し、終了電圧を感光ドラム１の残留電位に合わせる。

すなわち、ＣＰＵ１００は、後回転工程において、帯電スリーブ３１に印加している画像形成電圧である帯電バイアス（ＤＣ）の印加値と、帯電電流値測定回路２５から入力する帯電電流値から、除電露光手段である前露光器８による前露光で除電を受けて帯電ニップ部Ｎに移動してくる感光ドラム1面の残留電位（感光ドラムの前露光明減衰による飽和電位）を予測する。この帯電バイアス値と帯電電流値から帯電終了電圧としての残留電位を予測して決定するとき磁気ブラシ帯電器２の上流側の感光ドラム表面電位は前露光明減衰による飽和電位である。

帯電バイアスと帯電電流の間には図６のような関係がある。注入帯電においては帯電バイアスの平均値に感光ドラム１の表面電位は収束するため帯電直流電流と帯電工程前後の電位差は一意に決定される。この特性から本実施例の残留電位と帯電バイアスと帯電直流電流の関係は以下で示される。

Ｖｒ＝Ｖｄｃ−α・Ｉｃｈ
ここで、Ｖｒ：残留電位［Ｖ］、Ｖｄｃ：帯電バイアスのＤＣ電圧［Ｖ］、Ｉｃｈ：帯電直流電流［Ａ］、α：係数である。係数αは感光ドラム１の容量によって決まる係数で、本実施例においては図６から予め求めた。

ＣＰＵ１００は、上記の残留電位算出式を基に、帯電スリーブ３１に印加している画像形成電圧である帯電バイアス（ＤＣ）の印加値と、帯電電流値測定回路２５から入力する帯電電流値から、前露光器８による前露光で除電を受けて帯電ニップ部Ｎに移動してくる感光ドラム1面の残留電位を算出して予測する。

図５は、帯電バイアス（ＤＣ）電圧Ｖｄｃは−６００Ｖ、算出された残留電位Ｖｒが−１００Ｖの場合である。

そして、ＣＰＵ１００は、帯電終了電圧をその算出された残留電位−１００Ｖに合わせた−１００Ｖに決定し、帯電スリーブ３１に印加している帯電バイアス（ＤＣ）を−６００Ｖから上記のように決定した終了電圧−１００Ｖまで徐々に変化させるように制御（スロープバイアス）し、終了電圧−１００Ｖをもって帯電を終了させる。上記の帯電バイアス（ＤＣ）の変化時間ｔｓは本実施例では２５０ｍｓとした。この変化時間ｔｓはこれに限ったものではなく、急激な電圧変化による磁性粒子の付着が起こらない範囲で選択可能である。

上記の帯電バイアス（ＤＣ）の印加終了と同時に、感光ドラム１の回転駆動、帯電バイアス（ＡＣ）の印加、前露光器８による前露光も終了させて、待機状態に保持させている。上記の帯電バイアス（ＤＣ）の印加終了とともに、感光ドラム１の回転駆動を停止させ、また帯電バイアス（ＡＣ）も停止させる。帯電バイアス（ＤＣ）・（ＡＣ）の印加終了は感光ドラム１の回転駆動の停止と同時か、感光ドラム１の回転駆動の停止以降に行なわれる。また帯電スリーブ３１の回転駆動の停止は感光ドラム１の回転駆動の停止と同時か、感光ドラム１の回転駆動の停止以降に行なわれる。

この構成により、帯電バイアス（ＤＣ）をオフした時点で磁性粒子と感光ドラム１に電位差が生じないので、帯電終了工程時の磁性粒子の感光ドラム１への付着が防止できると同時に、感光ドラム１の停止時の帯電バイアス（ＤＣ）は感光ドラム１の残留電位と同じ−１００Ｖまで減じられているために電位メモリの発生も防止することが出来た。

（６）帯電開始工程
画像形成装置の制御手段であるＣＰＵ１００は、図７のように、画像形成開始信号Ｓの入力に基づいて、画像形成装置を待機状態から所定の帯電開始工程を含む前回転工程に移行させる。

本実施例では、ＣＰＵ１００は、画像形成開始信号Ｓが入力したら感光ドラム１の駆動を開始する前に感光ドラム１の残留電位を予測する。その残留電位を帯電開始電圧（帯電バイアス（ＤＣ））にして電源Ｓ１から帯電スリーブ３１に印加する。その後、感光ドラム１の回転駆動を開始させる。この感光ドラム１の回転駆動を開始と同時に、帯電バイアス（ＤＣ）および帯電バイアス（ＡＣ）、前露光をオンにする。また、帯電バイアス（ＤＣ）の印加開始制御形態として、上記の開始電圧から画像形成電圧である帯電バイアス値まで徐々に変化させるように制御（スロープバイアス制御）する。

上記の開始電圧は、前回の画像形成終了時の終了電圧と、前回の画像形成終了からの経過時間に基づいて決定する。すなわち、帯電開始時の感光ドラム１の残留電位を、前回終了時に予測した残留電位と、終了時からの減衰時間特性より求め、それを開始電圧として決定し、該開始電圧から画像形成電圧である帯電バイアス値まで徐々に変化させるように制御する。

図８に残留電位からの減衰特性をしめす。ＣＰＵ１００に、この電位減衰量の時間特性を記憶させておき、前回の画像形成終了時の終了電圧（残留電位Ｖｒ）の残留特性から経過時間での電位減衰量を減ずることにより、帯電開始時の残留電位を予測することができる。電位減衰量は残電電位の絶対値による変化が少ないため、残電電位の値によらず共通の値を用いている。図８は３通り１）〜３）の残留電位における電位減衰を表わしたものである。同じ感光ドラムであれば残留電位が大きい方が減衰量が大きくなる事が多い。残留電位は、それまでの露光履歴や雰囲気温度などにより変動すると思われる。

図７の帯電開始工程では、前回の画像形成終了時間からの経過時間は二時間で電位減衰量は２０Ｖ、予測残留電位は−８０Ｖとなった。ＣＰＵ１００は、この予測残留電位−８０Ｖを帯電開始電圧にして、該開始電圧から画像形成電圧である帯電バイアス値まで徐々に変化させるように制御（スロープバイアス制御）する。上記の帯電バイアス（ＤＣ）の変化時間ｔｓは本実施例では２５０ｍｓとした。この変化時間ｔｓはこれに限ったものではなく、急激な電圧変化による磁性粒子の付着が起こらない範囲で選択可能である。

この構成により、帯電バイアス（ＤＣ）をオンした時点で磁性粒子と感光ドラム１に電位差が生じないので、帯電開始工程時の磁性粒子の感光ドラム１への付着が防止できると同時に、感光ドラム１の回転開始時の帯電バイアス（ＤＣ）は感光ドラム１の残留電位と同じ−８０Ｖから開始されるために電位メモリの発生も防止することが出来た。

本実施例は、電位測定手段である電位センサ２４により、感光ドラム１の残留電位を測定する事によって帯電開始電圧、帯電終了電圧を決定することを特徴とするものである。

電位センサ２４は、前記したように、感光ドラム１の回転方向で磁気ブラシ帯電器２、像露光レーザの下流側、現像器３の上流側に位置し、適正な画像濃度を得るための帯電バイアス制御、像露光制御のために用いられる。本実施例では、更にこの電位センサ２４により、感光ドラム１の残留電位を測定する事によって帯電開始電圧、帯電終了電圧を決定する。

（１）帯電終了工程
図９に本実施例に於ける帯電終了工程を示す。画像形成装置の制御手段であるＣＰＵ１００は、画像形成工程が終了すると、図９のように、引き続き感光ドラム１を回転駆動させた状態において所定の帯電終了工程を含む後回転工程を実行させ、次いで感光ドラム１の駆動を停止させて、次の画像形成開始信号が入力するまで画像形成装置を待機（スタンバイ）状態に保持する。

本実施例では後回転工程において、感光ドラム１の残留電位を、像露光のレーザＬで感光ドラム面を強露光することによって感光ドラム電位を残留電位（帯電後の像露光による明減衰の飽和電位）まで低下させ、その残留電位を前記の電位センサ２４で直接測定する。

精度良く帯電領域の残留電位を求めるためには電位センサ２４の測定領域の感光ドラム１表面が帯電領域と同じ帯電状態になっていることが好ましい。このため本実施例では図９に示したように転写バイアス、像露光をオフし、感光ドラム面の電位測定領域および帯電領域の帯電、除電因子が、磁気ブラシ帯電器、像露光のみになるようにした。図９のｔ１は感光ドラム１表面の転写位置から像露光位置までの移動時間、ｔ２は像露光位置から帯電位置までの移動時間である。

図９のような工程を経たのち電位測定を行い残留電位を測定する。すなわち、後回転工程において、感光ドラム１の残留電位を、像露光のレーザＬで感光ドラム面を強露光することによって感光ドラム電位を残留電位まで低下させ、その残留電位を前記の電位センサ２４で直接測定する。すなわち、電位センサ２４の測定領域の感光ドラム１表面は、磁気ブラシ帯電器２の帯電と像露光手段の露光が作用している。

このような工程を経ることで、電位測定位置と帯電位置での感光ドラム１上の残留電位の状態が等しいものとなり、電位センサ２４による測定によって帯電位置での残留電位を測定する事ができる。

図９は、帯電バイアス（ＤＣ）電圧Ｖｄｃは−６００Ｖ、電位センサ２４による測定された残留電位Ｖｒが−１００Ｖの場合である。

ＣＰＵ１００は、電位センサ２４で測定された感光ドラム１上の残留電位を帯電終了電圧とする。

そして、ＣＰＵ１００は、帯電スリーブ３１に印加している帯電バイアス（ＤＣ）を−６００Ｖから上記のように決定した終了電圧−１００Ｖまで徐々に変化させるように制御（スロープバイアス）し、終了電圧−１００Ｖをもって帯電を終了させる。上記の帯電バイアス（ＤＣ）の変化時間ｔｓは本実施例では２５０ｍｓとした。この変化時間ｔｓはこれに限ったものではなく、急激な電圧変化による磁性粒子の付着が起こらない範囲で選択可能である。

上記の帯電バイアス（ＤＣ）の印加終了とともに、感光ドラム１の回転駆動を停止させ、また帯電バイアス（ＡＣ）も停止させる。帯電バイアス（ＤＣ）・（ＡＣ）の印加終了は感光ドラム１の回転駆動の停止と同時か、感光ドラム１の回転駆動の停止以降に行なわれる。また帯電スリーブ３１の回転駆動の停止は感光ドラム１の回転駆動の停止と同時か、感光ドラム１の回転駆動の停止以降に行なわれる。

これにより帯電開始時の磁性粒子の感光ドラム１への付着を防止すると同時に、電位メモリを防止することが出来た。

図９において、電位センサ２４による感光ドラム残留電位測定は、像露光した領域が電位センサ２４の測定領域に入るタイミングで行なわれる。

（２）帯電開始工程
画像形成装置の制御手段であるＣＰＵ１００は、図１０のように、画像形成開始信号Ｓの入力に基づいて、画像形成装置を待機状態から所定の帯電開始工程を含む前回転工程に移行させる。

本実施例では、ＣＰＵ１００は、画像形成開始信号Ｓが入力したら感光ドラム１の駆動を開始する前に電位センサ２４により該電位センサ２４が対応している感光ドラム部分の電位測定を行う事により予測する。その残留電位を帯電開始電圧（帯電バイアス（ＤＣ））にして電源Ｓ１から帯電スリーブ３１に印加する。その後、感光ドラム１の回転駆動を開始させる。この感光ドラム１の回転駆動を開始と同時に、帯電バイアス（ＤＣ）および帯電バイアス（ＡＣ）、前露光をオンにする。また、帯電バイアス（ＤＣ）の印加開始制御形態として、上記の開始電圧から画像形成電圧である帯電バイアス値まで徐々に変化させるように制御（スロープバイアス制御）する。

すなわち、上記（１）の帯電終了工程より、少なくとも電位センサ測定領域から帯電領域までは同様の帯電、除電の履歴を経た状態になっており、感光ドラム１が停止した状態で電位測定した値は、帯電領域の感光ドラム電位と同電位になる。この残留電位を元に帯電開始バイアスを設定する。

ＣＰＵ１００は、画像形成開始信号Ｓの入力時点で、帯電開始時における感光ドラム１の残留電位を、電位センサ２４が対応している感光ドラム部分の電位測定を行う事により予測する。図１０では予測残留電位は−９０Ｖとなった。そして、感光ドラム１の回転駆動を開始させ、前回転工程に入る。この感光ドラム１の回転駆動の開始と同時に、帯電スリーブ３１に対する帯電バイアス（ＤＣ）の印加を、上記の予測した帯電開始時における感光ドラム１の残留電位−９０Ｖを帯電開始電圧にして、該開始電圧から画像形成電圧である帯電バイアス値まで徐々に変化させるように制御（スロープバイアス制御）する。上記の帯電バイアス（ＤＣ）の変化時間ｔｓは本実施例では２５０ｍｓとした。この変化時間ｔｓはこれに限ったものではなく、急激な電圧変化による磁性粒子の付着が起こらない範囲で選択可能である。

以上の方法により磁性粒子の付着を防止すると同時に帯電メモリを防止することができる。

本実施例では、感光ドラム１として、図１１に示すような層構成のものを用いた。すなわち、アルミドラム基体１ａ上に下引層１ｂ、正電荷注入防止層１ｃ、電荷発生層１ｄ、電荷輸送層１ｅの順に重ねて塗工された一般的な有機感光体に、電荷注入層１ｆを塗工する。電荷注入層１ｆは導電性粒子１ｇを分散した樹脂からなる。本実施例では光硬化型のアクリル樹脂に、導電性粒子１ｇとしてのＳｎＯ_２超微粒子（径が約０．０３ｍｍ）、テフロンなどの滑剤、重合開始剤などを混合分散し、塗工後、光硬化法により膜形成したものである。

本明細書の実施例中の画像形成装置は一例であり、たとえば現像手段、転写手段、クリーニング手段、除電光の構成および設定はこれに限ったものではなく、画像出力が可能な範囲で変更しても本発明には影響しない。記録媒体Ｐを二次転写体にした画像形成装置であってもよい。

実施例１の画像形成装置を示す概略構成図。 感光ドラムの感光特性を示す図。 感光ドラムの残留電位からの帯電特性および除電特性を示す図。 磁性粒子の体積抵抗値の測定要領の説明図。 実施例１の帯電終了過程を表すダイヤグラム。 実施例１における帯電電流と帯電電位の関係を示すグラフ。 実施例１の帯電開始過程を表すダイヤグラム。 実施例１における残留電位の減衰量を表すグラフ。 実施例２の帯電終了過程を表すダイヤグラム。 実施例２の帯電開始過程を表すダイヤグラム。 実施例３の感光ドラムの層構成模型図。 磁気ブラシ帯電における磁性粒子の被帯電体への付着のメカニズムを説明するグラフ。 周知の磁気ブラシ帯電器を用いた画像形成装置の概略図。 周知の磁気ブラシ帯電器を用いた画像形成装置において、特性の異なる感光ドラムＡ、感光ドラムＢを用いた場合の画像形成中の電位変化を表すグラフ。 感光体Ａ、感光体Ｂの光量に対する電位の明減衰量を表すグラフ。 感光体Ａの残留電位からの帯電特性、除電特性を示すグラフ。

符号の説明

１・・被帯電体（像担持体）、２・・磁気ブラシ帯電器、３・・現像装置、４・・転写手段、５・・クリーナ、６・・定着器、８・・除電露光手段（前露光器）、２４・・電位測定手段（電位センサ）、２５・・帯電電流値測定回路、１００・・制御手段（ＣＰＵ）

Claims (16)

1. 磁気的に拘束された導電性磁性粒子からなる磁気ブラシを形成保持させた帯電部材を有し、前記帯電部材の磁気ブラシ部を移動する被帯電体表面に当接させ、前記帯電部材に帯電バイアスを印加することで前記被帯電体を帯電し、像露光手段により前記被帯電体に静電潜像を形成し、現像装置により前記静電潜像に対応したトナー像を形成し、前記トナー像を記録媒体に転写手段により転写して画像を形成し、前記帯電バイアスの印加開始時には、開始電圧から画像形成電圧まで徐々に電圧を変化させ、また前記帯電バイアスの印加終了時には前記画像形成電圧から終了電圧まで徐々に電圧を変化させる前記帯電バイアスの制御方法をもつ画像形成装置において、
   前記開始電圧と前記終了電圧が任意に設定可能であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記終了電圧は帯電バイアス値と帯電電流値に基づいて決定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. 前記開始電圧は、前回の画像形成終了時の前記終了電圧と、前回の画像形成終了からの経過時間に基づいて決定する事を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記終了電圧は前記被帯電体の電位を電位測定手段で測定した結果に基づいて決定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。
5. 前記開始電圧は、前記被帯電体が駆動される前に、電位測定手段によって測定する前記被帯電体の表面電位に基づいて決定する事を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記帯電部材の前記被帯電体回転方向上流側かつ前記転写手段の下流側に除電露光手段を備える事を特徴とする１〜５の何れか１つに記載の画像形成装置。
7. 前記帯電バイアス値と前記帯電電流値から前記終了電圧を決定する時、前記帯電部材の上流側の前記被帯電体の表面電位は明減衰による飽和電位であることを特徴とする、請求項１、２、３、または５に記載の画像形成装置。
8. 前記終了電圧を決定するための電位は、帯電後の像露光による明減衰の飽和電位であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
9. 前記明減衰の飽和電位を測定する前記被帯電体の領域には、前記帯電部材と前記露光手段が作用していることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
10. 前記帯電バイアスの印加終了は前記被帯電体が停止と同時か、または停止以降に行われることを特徴とする請求項１〜９の何れか１つに記載の画像形成装置。
11. 前記帯電部材が駆動可能であり、前記導電性磁性粒子が前記被帯電体の移動方向とは反対方向に移動することを特徴とする請求項１〜１０の何れか１つに記載の画像形成装置。
12. 前記帯電部材の駆動停止が、前記被帯電体が停止と同時か、または停止以降に行われることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置
13. 前記被帯電体の表層となる帯電面は電荷注入層であることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１つに記載の画像形成装置。
14. 前記電荷注入層は導電性粒子を分散した樹脂からなることを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
15. 前記電荷注入層はシリコンを含む非晶質体からなることを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
16. 前記導電性磁性粒子の抵抗は、１×１０^４〜１×１０^８Ωであることを特徴とする請求項１〜１５の何れか１つに記載の画像形成装置。