JPH11272023A

JPH11272023A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH11272023A
Application number: JP10096688A
Authority: JP
Inventors: Kimitaka Ichinose; 公孝一瀬; Tatsuichi Tsukida; 辰一月田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-03-25
Filing date: 1998-03-25
Publication date: 1999-10-08

Abstract

(57)【要約】【課題】使用に伴う感光ドラム表面の感光層の削れ量
を極端に増加させ、感光ドラムの寿命を大幅に低下させ
ることなく、帯電ローラによるＡＣ帯電から色間帯電へ
の切り替わり部分の濃度の変化を抑制する。【解決手段】画像形成時に転写ローラ１２に印加する
バイアスの値に応じて、その直後の非画像形成時に帯電
ローラ５に印加する帯電電圧を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばプリンタあ
るいは複写機などとされる電子写真技術を用いた画像形
成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下に、従来の電子写真技術を用いたカ
ラー画像形成装置の一例について説明する。

【０００３】一般に、静電潜像上にトナーを保持する像
担持体は、電荷発生層と電荷輸送層で構成された感光層
を有する金属ドラムあるいは金属ベルトで構成され、プ
リント開始の信号により、一定方向に駆動される。つい
で、像担持体に当接した帯電手段である帯電ローラにバ
イアス（帯電バイアス）を印加することにより、像担持
体表面を一定の電位までチャージアップする（帯電工
程）。像担持体をより均一に帯電するために、有機感光
体（ＯＰＣ）を例にとると、帯電バイアスとして通常、
ＡＣ（交流）に負極性のＤＣ（直流）を重畳したバイア
スを用いる。このとき、印加バイアスのピーク値とＤＣ
成分の差分が共に放電開始電圧以上となるようなＡＣの
高圧を印加するようにする。このようにして得られた像
担持体の表面電位をＶｄ電位と呼ぶ。

【０００４】さらに、コントローラからの信号に基づい
て、ＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザー光を長手方向に走
査しながら像担持体表面を照射する（露光工程）。光照
射位置はチャージダウンするため像担持体表面に静電潜
像が形成される。この露光された部分の表面電位をＶｌ
電位と呼ぶ。

【０００５】続いて、像担持体に対向した、イエロート
ナーが充填された現像装置に一定のバイアス（現像バイ
アス）を印加し、所定の電荷（負極性）を付与されたト
ナーを、像担持体上の静電潜像に移すことにより、静電
潜像を可視化する（現像工程）。現像の際の像担持体上
のトナーの乗り量はＶｌ電位と現像バイアスの関係で決
まる。現像バイアスの中心値とＶＬ電位の差を現像コン
トラストといい、一般に、現像コントラストが大きいほ
ど、トナーの乗り量が多くなる。

【０００６】次いで、像担持体に隣接して配置され、像
担持体と略同速度で順方向に移動するドラム、ベルト等
の中間転写体に正極性のバイアスを印加することによ
り、像担持体上のトナーは中間転写体に移される（一次
転写）。

【０００７】一次転写後の像担持体の残余トナーは像担
持体の回転方向に対して、カウンタの向きで当接配置さ
れた弾性ブレードにより像担持体より除去される（クリ
ーニング工程）。

【０００８】以上の工程をマゼンタ、シアン、ブラック
の各色で繰り返す。その後で、中間転写体に対向して配
置した転写ローラ、コロナ帯電器等の二次転写装置に正
極性のバイアスを印加し、その状態で、中間転写体と二
次転写装置の間に転写材を通紙させることにより、中間
転写体上に担持された４色のトナーを一括して転写材に
移し替える（二次転写）。その際、中間転写体上の残余
トナーは、像担持体のクリーニングと同様に、中間転写
体にブレードやファーブラシ等のクリーナ部材を当接さ
せて除去する。

【０００９】トナーが移し替えられた転写材は一対のロ
ーラで構成された定着装置へと搬送され、トナーおよび
転写材を加熱加圧し、トナーを転写材上に永久固定す
る。

【００１０】ところで、像担持体表面には種々の部材が
当接しており、常に機械的な力を受けていることにな
る。特に、転写残トナーを除去するための弾性ブレード
などは、像担持体に対する当接圧が大きい。そして、一
般に、これらの当接物により像担持体の表面の感光層は
徐々に削れられる。特に、像担持体に対して、ＡＣによ
る高圧放電を行うと、像担持体表面がダメージを受け
て、削れ量を増大する傾向がある。削れ量が一定値以上
になると、露光に対して感度を持たなくなったり、像担
持体の表面を均一に所望の電位に帯電させることができ
なくなったりして、鮮明な画像を形成できなくなる。よ
って、この場合は像担持体の交換を警告する必要が生じ
る。

【００１１】また、一般的に、中間転写体の像の転写可
能な表面の長さは使用可能転写材の長さより長いので、
各色の切り替わりの際には、少なからず、中間転写体お
よび像担持体上には非画像領域が存在する。像担持体の
削れ量の増加を抑制し、像担持体の寿命を延ばすため
に、非画像領域では、上記記載のＡＣ＋ＤＣ高圧の帯電
バイアスは印加せずに、負極性のＤＣバイアスのみの印
加（以下「色間帯電バイアス」という）を行っている。
色間帯電バイアス値としては、通常、ＶＤ＋｜放電開始
電圧｜相当のものを印加する。なお、連続プリント時の
プリント紙の切り替わり時や画像形成前回転、後回転時
も色間帯電バイアスを採用する場合が多い。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
は、ＡＣ帯電から色間帯電への切り替わりは、瞬時に行
われるわけではなく、ある程度の時間をかけて徐々に変
わっていく。よってこの切り替わり過程においては、所
望の高圧が得られていない。

【００１３】一方、一次転写時には、中間転写体から像
担持体に対して、正電荷が流れ込む。流れ込んだ正電荷
の大部分は、像担持体表面の負電荷と再結合して消滅す
るが、その一部は像担持体表面の不純物等にトラップさ
れる。そうしてトラップされている正電荷の一部は、つ
ぎの帯電時に帯電ローラにより付与される負電荷と再結
合する。よって、帯電ローラにより付与される負電荷に
対して、トラップされた正電荷の割合が多い場合は、再
結合が頻繁に行われることになる。このような場合に
は、像担持体が帯電位置から現像位置へ移動する間に表
面電位が低下（暗減衰）してしまう。この表面電位の低
下というのは、ＶＬ電位が低下するということであり、
現像コントラストの増大につながる。すなわち、トナー
の乗り量の増加（濃度アップ）を引き起こすことにな
る。

【００１４】ＡＣ帯電時および色間帯電時の像担持体に
対する総放電量はほぼ同じになるように設定してある。
一方で、ＡＣ帯電から色間帯電への切り替わり時には、
上記理由により、それに比べて、放電過多か放電過小に
なっている。なお、放電過多過小のいずれになるかは、
切り替えのタイミングで決まる。このことは、像担持体
上のＡＣ帯電から色間帯電への切り替わり部分の正電荷
の残トラップ量が、他の部分と異なることを意味してい
る。結果的に、この部分は次画像形成時には、他の部分
に比べて、濃度が、淡くなるか濃くなるかという現象を
引き起こしてしまう。

【００１５】従って、本発明の目的は、使用に伴う像担
持体表面の感光層の削れ量を極端に増加させ前記像担持
体の寿命を大幅に低下させることなく、前記像担持体の
帯電手段によるＡＣ帯電から色間帯電への切り替わり部
分の濃度の変化を抑制することができる画像形成装置を
提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】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、
表面に感光層を有し回転自在に配置された像担持体と、
前記像担持体に当接配置され、所定の帯電電圧を印加す
ることにより前記像担持体表面を均一に帯電する帯電手
段と、前記帯電手段により均一に帯電された前記像担持
体上に静電潜像を形成させるための露光手段と、前記像
担持体上に形成された前記静電潜像に対応させてトナー
を付着させる現像装置と、前記像担持体上に形成された
トナー像を、所定の転写電圧を印加することにより転写
材あるいは中間転写体に移し替える転写手段と、前記帯
電手段による帯電電圧の印加に際して、画像形成時に
は、ＡＣ成分に第１のＤＣ成分を重畳したバイアスと
し、非画像形成時には、ＡＣ＋ＤＣ、ＡＣのみ、ＤＣの
みのうちのいずれかの帯電電圧を印加することができる
手段とを有する画像形成装置において、画像形成時に前
記転写手段に印加するバイアスの値に応じて、その直後
の非画像形成時に前記帯電手段に印加する帯電電圧を設
定することを特徴とする画像形成装置である。

【００１７】前記転写手段から前記像担持体に流れ込む
転写電流量の検知手段を設け、画像形成時において、前
記転写手段にバイアスを印加した際の転写電流量に応じ
て、その直後の非画像形成時に前記帯電手段に印加する
帯電電圧を設定することが好ましい。

【００１８】本発明による他の態様によれば、表面に感
光層を有し回転自在に配置された像担持体と、前記像担
持体に当接配置され、所定の帯電電圧を印加することに
より、前記像担持体表面を均一に帯電する帯電手段と、
前記帯電手段により均一に帯電された前記像担持体上に
静電潜像を形成させるための露光手段と、前記像担持体
上に形成された前記静電潜像に対応させてトナーを付着
させる現像装置と、前記像担持体上に形成されたトナー
像を所定の転写電圧を印加することにより、転写材ある
いは中間転写体に移し替える転写手段と、前記帯電手段
による帯電電圧の印加に際しては、画像形成時には、Ａ
Ｃ成分に第１のＤＣ成分を重畳したバイアスとし、非画
像形成時にはＡＣ＋ＤＣ、ＡＣのみ、ＤＣのみのうちの
いずれかの帯電電圧を印加することができる手段とを有
する画像形成装置において、画像形成時に前記帯電手段
に印加する帯電電圧のＤＣ成分の値に応じて、その直前
の非画像形成時に前記帯電手段に印加する帯電電圧を設
定することを特徴とする画像形成装置が提供される。

【００１９】非画像形成時に前記帯電手段に印加する帯
電電圧の設定は、画像形成時と同一のＡＣ成分に第１の
ＤＣ成分を重畳した印加と、ＡＣを印加せず、第２のＤ
Ｃ成分のみの印加との切り換えであることが好ましい。
非画像形成時に前記帯電手段に印加する帯電電圧の設定
は、第１のＤＣ成分に重畳するＡＣ成分の値を変更する
ことであることが好ましい。

【００２０】上記発明において、前記帯電手段は帯電ロ
ーラであることが好ましい。

【００２１】

【発明の実施の形態】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。

【００２２】実施例１本発明に係る画像形成装置の第１実施例について、図１
〜図４により説明する。

【００２３】本実施例では、像担持体として直径が４０
ｍｍの感光ドラム１を用いる。感光ドラム１は、図２に
示すように、アルミシリンダー１ａ上に、電荷発生層１
ｂと電荷輸送層１ｃ等を含む感光層１ｄを塗布した構造
をなしている。感光層１ｄは、通常は絶縁体であり、特
定の波長の光を照射することにより、導電体となるとい
う特徴を有している。それは、光照射により電荷発生層
１ｂ内に正孔−電子対が生成し、それらが電荷の流れの
担い手となるからである。電荷発生層１ｂは厚さ０．２
μｍのフタロシニアン化合物で、電荷輸送層１ｃは厚さ
２５μｍ程度のヒドラゾン化合物を分散したポリカーボ
ネートで構成されている。

【００２４】場合によっては、電荷輸送層１ｃに他の材
料を分散させることもある。その材料の一例として、テ
フロン（商品名）があげられる。テフロンは後述するク
リーニングブレードに対する摩擦力を低減させる目的で
分散され、その粒径はおよそ０．３μｍで、分散量とし
ては２０％以下とするのがよい。その分散量が多すぎる
と、テフロンが障害となり、後述するレーザー光が散乱
してしまい。シャープな潜像形成が阻害されることがあ
るからである。

【００２５】図１において、感光ドラム１表面を均一に
帯電する帯電手段として帯電ローラ５を用いる。簡単に
いうと、帯電ローラ５は金属の芯金５ａに弾性ゴム層５
ｂを覆った構造を備えている。帯電ローラ５はその両端
芯金５ａ部をバネ加圧し、弾性ゴム層５ｂを感光ドラム
１に当接させ、感光ドラム１に対して従動回転させる。

【００２６】帯電ローラ５の芯金５ａにしきい値以上の
ＤＣバイアスを印加すると、帯電ローラ５と感光ドラム
１のニップ近傍で放電を発生する。それにより、感光ド
ラム１は帯電ローラ５に印加したバイアスと同極性に帯
電する。これにより、感光ドラム表面を−５００Ｖにチ
ャージアップする。以後、この電位をＶｄ電位と呼ぶ。
印加バイアスについての詳細は後述する。

【００２７】帯電ローラ５の放電によりＶｄ電位に保た
れた感光ドラム１表面に露光装置７を用い、コントロー
ラからの信号に基づいて光源をオンオフ制御しながら走
査露光することにより、静電潜像が形成される。すなわ
ち、感光ドラム１上の光照射位置の感光ドラム１表面は
導電体となり、感光ドラム１の表面電位の絶対値が下が
るのである。本実施例では、光源としては半導体レーザ
ーを用い、光照射位置の感光ドラム１上の電位が略−１
５０Ｖになるように光量を制御した。以後、このときの
感光ドラム１上の表面電位をＶ１電位と呼ぶことにす
る。

【００２８】その後、イエロー現像装置８ａを感光ドラ
ム１と対向する位置に配置する。イエロー現像装置８ａ
内には、イエロートナーが蓄えられている。イエロー現
像装置８ａ内のイエロートナーは、イエロー現像装置８
ａ内にある部材との摺擦により、常に負に帯電してい
る。そうして、負に帯電したイエロートナーを、感光ド
ラム１と隣接して配置され、感光ドラム１回転方向に対
して順方向に回転しているスリーブ９に薄層コートす
る。一般にスリーブ９は金属ローラでできている。この
とき、スリーブ９に、ＶｄとＶｌの間の適当なバイアス
（以下「現像バイアス」という）を印加する。これによ
り、感光ドラム１とスリーブ９の間に電界を発生させ、
感光ドラム１上のＶｌ部分に対応するスリーブ９上のト
ナーだけが、感光ドラム１上に飛び移り、現像が完了す
る。

【００２９】しかしながら、この方式をとると、感光ド
ラム１上のＶｄ部分にも余分なトナーが付着してしまう
ことがよくある。そこで、現像バイアスに、同時にＡＣ
バイアスを印加すると、トナーをスリーブ９と感光ドラ
ム１の間を何度も往復させながら収束させることがで
き、ＤＣ成分だけを印加したときよりもきれいに現像で
きる。すなわち、ＡＣ成分を同時に印加したときの方
が、感光ドラム１上のＶｄ部分に余分なトナーが付着す
るのを抑制できる。したがって、通常の現像バイアスは
ＡＣ＋ＤＣバイアスを用いる。

【００３０】感光ドラム１に対して中間転写ベルト４が
当接配置されている。感光ドラム１上に付着したトナー
は、感光ドラム１との対向部にて中間転写ベルト４の裏
面に当接配置した一次転写ローラ１２に正のＤＣバイア
スを印加することにより、感光ドラム１と一次転写ロー
ラ１２に生じる電界によって、感光ドラム１上の負極性
のイエロートナーが中間転写ベルト４上に移る。

【００３１】一次転写ローラ１２は、金属の芯金１２ａ
とそれを覆った低抵抗（１０⁵ Ωｃｍ以下）の弾性体１
２ｂで構成されている。また、中間転写ベルト４として
は、主にゴム材料あるいは樹脂材料が用いられる。代表
的なものに、ゴムでできた基層の上に中抵抗の表層をコ
ートしたものがある。ゴム層には、伸縮防止のため、金
属の芯体を埋め込んでもよい。なお中間転写ベルト４
は、駆動ローラ１４、二次転写対向ローラ１５およびテ
ンションローラ１３の３本のローラにより支持されてお
り、適当なテンションが維持され、駆動ローラ１４を駆
動させることにより感光ドラム１に対して順方向に略同
速度で回転する。

【００３２】ところで、現在の技術では、感光ドラム１
から中間転写ベルト４にトナーを１００％移し替えるこ
とはできない。感光ドラム１上に残ったトナーは、この
まま放置すると、次回転目に中間転写ベルト４に転写さ
れ、画像の乱れを発生する。それを防止するため、本実
施例では、感光ドラム１の回転方向に対して、カウンタ
ーの向きで、クリーニングブレード１１を当接し、転写
残トナーを感光ドラム１から機械的に除去することを行
う。クリーニングブレード１１により、除去されたトナ
ーは廃トナー回収部６に回収される。

【００３３】以上の工程の後、現像ロータリー１６が回
転し、マゼンタ現像装置８ｂ、シアン現像装置８ｃ、ブ
ラック現像装置８ｄが感光ドラム１対向する位置に配置
され、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナー
についてそれぞれ同様の動作を繰り返し行い、中間転写
ベルト４上に４色の色を重ねる。

【００３４】その後で、中間転写ベルト４を挟んで二次
転写対向ローラ１５に対向して配置した二次転写ローラ
１０を中間転写ベルト４に当接させ、トナーと逆極性の
バイアスを印加し、その状態で、中間転写ベルト４と二
次転写ローラ１０の間に転写材を通紙させることによ
り、中間転写ベルト４上に担持された４色のトナーを一
括して転写材に移し替える。

【００３５】この際、４色のトナーの帯電量に違いがあ
ると、各色での転写性が異なってしまう。そのため場合
によっては、二次転写前にコロナ帯電器２２等で中間転
写ベルト４上のトナーを再帯電して、各色のトナーの帯
電量を揃えるということを行ってもよい。なお、二次転
写ローラ１０は金属の芯金とそれを覆った弾性体で構成
されている。

【００３６】また、中間転写ベルト４上の残トナーは、
中間転写ベルト４の移動方向に対して、カウンターの向
きで中間転写ベルト４に当接したクリーニングブレード
１９により除去する。さらに、除電ローラ２０を中間転
写ベルト４に当接させ、除電ローラ２０にＡＣバイアス
を印加することにより、中間転写ベルト４表面を除電す
る。

【００３７】また、トナーが移し替えられた転写材は、
定着ローラ１７ａと加圧ローラ１７ｂで構成された定着
装置１７へと搬送され、トナーと共に加熱加圧され、ト
ナーが転写材上に永久固定された後、排出ローラ２４を
介してトレイ２６へと排出される。

【００３８】以下、帯電ローラ５に印加するバイアス値
について詳細に説明する。

【００３９】４つの現像装置８ａ〜８ｄのいずれかによ
り、実際に画像形成が行われているときには、ＤＣ成分
をＶｄに暗減衰分１０Ｖ上乗せして−５１０Ｖとし、さ
らにピーク値とＶｄの差分が放電開始電圧（約５５０
Ｖ）以上となるようなＡＣバイアス（正弦波）を印加
し、感光ドラム１表面をより均一に帯電するようにす
る。

【００４０】環境変動により帯電ローラ５の弾性ゴム５
ｂの抵抗は変化するので、常に感光ドラム１表面を均一
に帯電するために、ＡＣバイアスは定電流制御とする。
本実施例ではＩＡＣ、周波数はそれぞれ１０００μＡ、
１２００Ｈｚとした。このとき、常温常湿環境下におい
て、Ｖｐｐは１．８ｋＶ程度となる。これにより、本実
施例で示した帯電ローラ５を用いると、感光ドラム１表
面はほぼ−５００Ｖに収束する。

【００４１】中間転写ベルト４の長さｈは、使用可能最
大転写材の長さに現像装置の切り替わりに要する時間と
中間転写体の移動速度の積で求まる長さを加えたもの以
上にする必要がある。このとき、中間転写ベルト４上で
画像形成領域に相当するのは転写材の長さｋであり、中
間転写ベルト４の長さｈから転写材の長さｋを差し引い
た領域が非画像領域となる。本実施例では、使用可能最
大転写材はＡ４サイズ紙の縦方向であり、中間転写ベル
ト４の長さｈを４００ｍｍとした。図３（ａ）に、Ａ４
紙を連続２枚プリントしたときの画像領域と非画像領域
の関係を示した。

【００４２】さらに、図３（ｂ）に、図３（ａ）に対応
した領域において、一次転写ローラ１２に印加するＤＣ
バイアスの値を示した。中間転写ベルト４表面は、感光
ドラム１からの電荷の流入により、１回転ごとに徐々に
負極性側にチャージアップする。また、１色目、２色目
と一次転写を進めていくと、すでに中間転写ベルト４上
にトナーが乗っている場所にトナーを重ねて乗せる必要
性も生まれてくる。よって、一次転写を効率よく行うた
めには、１色毎に徐々に一次転写バイアスを上げていく
必要がある。本実施例では、１色目１５０Ｖ、２色目５
５０Ｖ、３色目６５０Ｖ、４色目７５０Ｖとしたときが
最も効率よく転写できることがわかった。ただし、この
最適値は機内の雰囲気温湿度により少なからず変動する
ので、機内に温湿度を検知する部材を設けて、その出力
値をもとに可変制御としてもよい。

【００４３】以下に、図３（ａ）に示した非画像領域部
の帯電バイアス値について説明する。基本的には、感光
ドラム１表層の電荷輸送層１ｃの削れ量を低減させるた
め、従来例でも説明したように、非画像領域部では、帯
電ローラ５に負極性のＤＣバイアスのみの印加（色間帯
電バイアス）を行う。色間帯電バイアス値としては、Ｖ
ｄの５００Ｖに暗減衰分１０Ｖと放電開始電圧５５０Ｖ
上乗せして−１０６０Ｖとする。しかしながら、「発明
が解決しようとする課題」の項で説明したように、ＡＣ
帯電と色間帯電の切り替え過程においては、所望の高圧
出力が得られない領域がある。

【００４４】図４に示したのはその一例であり、（ａ）
ＡＣ帯電から色間ＤＣ帯電、（ｂ）色間ＤＣ帯電からＡ
Ｃ帯電の切り替え途中でともに帯電ローラ５から感光ド
ラム１に対する放電量が過少となっていることを示して
いる。すなわち、切り替わり領域で、ＡＣバイアスのＶ
ｐｐが小さくなり、放電開始電圧以下となっても、まだ
十分にＤＣバイアスが増加していない状態が存在してい
ることを示している。

【００４５】一次転写時には中間転写ベルト４から感光
ドラム１に正電荷が流れ込み（以後「一次転写電流」と
呼ぶ）、その一部は不純物にトラップされる。とりわ
け、本実施例では、クリーニングブレード１１と感光ド
ラム１の摩擦力を低減させる目的で、感光ドラム１の最
表層の電荷輸送層１ｃにテフロンを意図的に混入してい
る。このような材料は正電荷のトラップ源となりやすい
ため、さらに、正電荷のトラップ量は増えることにな
る。通常は、帯電ローラ５による負電荷の放電によっ
て、これらの正電荷のほとんどは消滅する。

【００４６】しかしながら、図４に示した切り替わり領
域では、帯電ローラ５から感光ドラム１への放電量が過
少なため、トラップされている正電荷を消滅させる量が
他領域（画像形成領域および正確なＤＣ高圧出力が得ら
れている非画像形成領域）に比べて少なくなる。すなわ
ち、感光ドラム１上の切り替わり領域は残存正電荷の割
合が他の領域に比べ多くなり、それにより、次画像形成
時に帯電ローラ５により付与される負電荷との再結合に
より起こる感光ドラム１表面電位（Ｖｄ、Ｖｌとも）の
低下（いわゆる暗減衰）が起こり、結果的にその部分だ
け濃度が濃くなる横帯画像が出力されることになる。

【００４７】このような不良画像が発生するのは、一次
転写電流量が多い時である。一次転写電流量がある程度
抑えられていれば、切り替わり領域でも、次画像形成時
のＡＣ帯電時に他領域と同程度まで、残存正電荷量を減
らすことができるので、極端な暗減衰は起こらず、横帯
画像が形成されることはない。

【００４８】当然ながら、一次転写バイアスの値が大き
ければ大きいほど、一次転写電流量は多くなる。よっ
て、本実施例では、非画像形成領域の帯電バイアス印加
制御として、前画像形成時の一次転写バイアスの値が大
きい場合には、画像形成領域と同じＡＣ帯電を行い、一
次転写バイアスの値が小さい場合には、従来と同様のＤ
Ｃ帯電を行う方式を採用する。

【００４９】先に示したような一次転写バイアスを印加
している本構成においては、１色目の１５０Ｖの１次転
写バイアスの印加後の場合には、切り替わり領域での濃
度ムラは発生しないが、５５０Ｖ以上の一次転写バイア
スを印加する２色目以降の切り替わり領域では、多くの
一次転写電流の流れ込みがおき、場合によっては、切り
替わり領域での濃度ムラが発生する。よって、本実施例
においては、１色目と２色目間の非画像領域部のみＤＣ
帯電を行い、それ以外の非画像領域では、画像形成領域
と同じＡＣ帯電を行うことにする。

【００５０】しかしながら、機内雰囲気温湿度による感
光ドラム１の感光層、中間転写ベルト４および一次転写
ローラ１２の抵抗変動、感光ドラム１の感光層の膜厚に
よる感光ドラム１の感光層の電気容量変動等の要因によ
り、一次転写バイアスが同じであっても、一次転写電流
は一定とはならない。したがって、上記の一次転写バイ
アスの値に応じて、非画像領域部の帯電方式を決定する
方法では、実際には、ほとんど一次転写電流が流れてい
ないにもかかわらず、ＡＣ帯電を行っている場合もあり
得る。このような場合には、不必要に感光ドラム１の感
光層の削れを増大させることにつながる。また、逆に、
何らかの理由で、一次転写電流がかなり流れてしまって
いるにもかかわらず、ＤＣ帯電を行ってしまう場合もあ
りうる。これでは、切り替わり時の濃度ムラが発生して
しまうことになる。

【００５１】これらの弊害の改善手段として、以下のよ
うな方法を用いてもよい。非画像形成領域の帯電バイア
ス印加法として、一次転写電流値を検知する手段を機内
に設け、前画像形成時に、多くの一次転写電流が流れ込
んだ領域においては、画像形成領域と同じＡＣ帯電を行
い、少ない一次転写電流が流れ込んだ領域においては、
従来と同様のＤＣ帯電を行う方式を採用する。

【００５２】具体的には、上記に示した本構成の場合、
感光ドラム１の表面電位がＶｄのときの一次転写電流が
８μＡ以下のときにＤＣ帯電を行い、それ以上のときに
ＡＣ帯電を行えばよいことがわかった。

【００５３】感光ドラム１の感光層の層膜厚が４５μｍ
の時の一次転写電流量とその時の帯電バイアス制御につ
いて、一例として、図３（ｃ）、（ｄ）に高温高湿（３
０℃、８０％）環境下、図３（ｅ）、（ｆ）に低温低湿
（１５℃、１０％）環境下における結果を示した。

【００５４】具体的な制御方法としては、本体の電源Ｏ
Ｎ時と、一定時間あるいは一定枚数プリント後に、転写
材を通紙せずにべた白画像の画像形成動作を行い、その
際の一次転写電流を検知し、その後、つぎの検知までの
間は、その出力値をもとに非画像部の帯電バイアス値を
制御する方法で十分である。

【００５５】上記のように、本実施例においては、画像
形成時に転写ローラに印加するバイアスの値に応じて、
非画像形成時に帯電ローラに印加する帯電電圧を制御す
ることにより、使用に伴う感光ドラム表面の感光層の削
れ量を極端に増加させ像担持体の寿命を大幅に低下させ
ることなく、感光ドラム上の帯電ローラによるＡＣ帯電
から色間帯電への切り替わり部分で発生する濃度の変化
を抑制することができる。

【００５６】実施例２本発明に係る画像形成装置の第２実施例について、図５
〜図７により説明する。像担持体、帯電手段、露光装
置、現像装置、転写装置、クリーニング装置および定着
装置はすべて第１実施例と同じ構成とする。

【００５７】カラー画像形成装置では、４色の現像剤を
重ねて色を再現するため、使用する環境の変化、プリン
ト枚数等の諸条件によって画像濃度が変動すると、本来
の正しい色調が得られなくなってしまう。さらに、過多
の画像濃度増加は、トナーの乗り量が多すぎることによ
るトナーの飛び散りを引き起こす。飛び散りというの
は、像担持体、中間転写体あるいは転写材等のトナー担
持体上において、空気による圧力、電磁気力等による作
用が、トナーを担持する力に勝り、トナー画像が崩れて
広がった状態である。飛び散りが生じると、静電潜像が
再現されなくなり、非常に見栄えの悪い画像が出力され
ることになる。このようにカラー画像形成装置では、４
色の色重ねを行うためトナーが飛び散りやすくなる。す
なわち、カラー画像形成装置においては、白黒画像形成
装置と異なり、わずかな濃度の変動も許されない。

【００５８】そこで、本実施例では、感光ドラム１上に
濃度検知用トナー像（パッチ）を試験的にそれぞれ作成
し、それらの濃度を感光ドラム１に隣接させて配置した
光学式濃度検知センサ１８で検出し、その検出結果から
４色それぞれに現像バイアス等の画像形成条件にフィー
ドバックをかける画像濃度制御を行うことにする。

【００５９】ここで、光学式濃度検知センサ１８はＬＥ
Ｄの発光素子１８ａと、フォトダイオードの受光素子１
８ｂで構成されており、発光素子１８ａからの赤外光を
感光ドラム１上のパッチに感光ドラム１に対して４５゜
の角度で照射させ、そこからの乱反射光を感光ドラム１
に対して垂直になるように配置した受光素子１８ｂで測
定することによりパッチの濃度を測定する。トナーの飛
散等により、濃度検知センサ１８が汚れると濃度制御の
精度が低下するため、濃度検知センサ１８はなるべくト
ナーの飛散の影響が少ない位置に配置するのがよい。実
際の濃度制御の実行は、本体の電源をＯＮした時、プリ
ント１００枚おき程度に行うのがよい。また、パッチが
乱れるのを防止するため、感光ドラム１と中間転写ベル
ト４を離間する機構を設けておいて、濃度制御の実行時
には感光ドラム１と中間転写ベルト４を離間するように
しておく。

【００６０】現像バイアスはＡＣ＋ＤＣ高圧からなって
いるが、濃度に寄与するのはその中心値である。現像バ
イアスの中心値をＶｄ側にシフトさせると濃度は濃くな
りＶｌ側にシフトさせると濃度は淡くなる。

【００６１】しかしながら、現像バイアスの中心値のみ
を変化させて制御を行うと種々の弊害が生じることがあ
る。例としては、つぎのようなものがある。本実施例の
現像方式は、ＡＣバイアスを印加することにより、トナ
ーをスリーブ９と感光ドラム１の間を往復させながら、
Ｖｌ部分のみにトナーの付着が収束するようにしている
ものである。

【００６２】しかるに、現像バイアスの中心値をＶｄ側
にシフトさせ過ぎると、感光ドラム１上のＶｄ部分に飛
んでいったトナーをスリーブ９に引き戻す電界が小さく
なるため、それらのトナーすべてをスリーブ９に回収で
きなくなることがある。また、トナーの中には、一部で
はあるが正に帯電してしまうものもある。現像バイアス
の中心値をＶｌ側にシフトさせ過ぎる、すなわち、現像
バイアスの中心値とＶｄ電位の差が大きくなると、これ
らの正に帯電したトナーが感光ドラム１上のＶｄ電位部
分に現像してしまう。これらいずれの場合にも、感光ド
ラム１のＶｄ部分にトナーが付与されることになり、結
果的に転写材の下地部分に色がついた不良画像を得るこ
とになる。

【００６３】これらの弊害を抑制するため、本実施例で
は現像バイアスの中心値の変化に連動させて、Ｖｄも現
像バイアスの中心値との差が一定範囲内となるように、
画像形成条件を変化させる画像濃度制御を行うことにす
る。本実施例の構成においては、現像バイアスの中心値
とＶｄ電位の差が１００〜２００Ｖの範囲内にあれば、
上記問題は発生しないことがわかった。

【００６４】上記の画像濃度制御は各色ごとに行うの
で、当然、各色毎に現像バイアスの中心値およびＶｄ値
は異なってくる。なお、露光装置７のレーザー光量は、
常に一定であるので、Ｖｄの変化に伴い、自動的にＶｌ
も変動することになる。

【００６５】本実施例では、図６に示すように、各色と
も現像バイアスの中心値を−５５０Ｖ〜−２５０Ｖの範
囲で可変とすることにより、濃度を一定に保ち、さらに
それに連動させて、Ｖｄを−６５０Ｖ〜−４５０Ｖの範
囲で可変とする。色ごとにトナー材料は少なからず異な
るので、これらの変動範囲もそれぞれに最適な範囲を設
けてもよい。

【００６６】以下、帯電ローラ５に印加するバイアス値
について詳細に説明する。

【００６７】４つの現像装置８ａ〜８ｄのいずれかによ
り、実際に画像形成が行われているときには、ＤＣ成分
はＶｄに暗減衰分１０Ｖ上乗せした値とし、ＡＣ成分は
第１実施例に記載の内容と同様としたバイアスを印加す
る。いわゆるＡＣ帯電を行う。これにより、本実施例で
示した帯電ローラ５を用いると、感光ドラム１表面はほ
ぼＶｄ電位に収束する。

【００６８】中間転写ベルト４の長さｈは、第１実施例
と同様に４００ｍｍとする。図７（ａ）にＡ４紙を連続
２枚プリントしたときの画像領域と非画像領域の関係を
示した。

【００６９】以下に図７（ａ）に示した非画像領域部の
帯電バイアス値について説明する。基本的には、感光ド
ラム１表層の電荷輸送層１ｃの削れ量を低減させるた
め、従来例でも述べたように、非画像領域では、帯電ロ
ーラ５に負極性のＤＣバイアスのみの印加（色間帯電バ
イアス）を行う。色間帯電バイアス値としては、つぎの
画像形成時のＶｄの値に暗減衰分１０Ｖと放電開始電圧
５５０Ｖ上乗せしたＶｄ−５６０Ｖとする。

【００７０】しかしながら、図４に示した例のように、
ＡＣ帯電と色間ＤＣ帯電の切り替え過程においては、所
望の高圧出力が得られない領域がある。第１実施例でも
説明したが、図４は、（ａ）ＡＣ帯電から色間ＤＣ帯
電、（ｂ）色間ＤＣ帯電からＡＣ帯電の切り替え途中で
ともに帯電ローラ５から感光ドラム１に対する放電量が
過少となっていることを示している。このままでは、第
１実施例において説明したのと同様な理由により、この
切り替わり領域だけ濃度が濃くなる横帯画像が出力され
ることになる。すなわち、切り替わり領域では、帯電ロ
ーラ５からの負電荷の放電によりトラップされている正
電荷を消滅させる量が他領域に比べて少なくなり、次画
像形成時の感光ドラム１表面電位の暗減衰の増加に伴う
濃度アップが生じる。

【００７１】ただし、このような切り替わり領域であっ
ても、次画像形成時のＡＣ帯電を行う際の負電荷の放電
量を多くすれば、帯電時にトラップされている正電荷の
かなりを消滅させることができ、他の領域の残存正電荷
量とそれほど変わらなくすることができる。要するに、
次画像形成時のＡＣ帯電のＤＣ成分の絶対値が大きけれ
ば、切り替わり領域でも、そのＡＣ帯電時に残存正電荷
量を減らすことができるので、極端な暗減衰は起こらな
いですみ、横帯画像が形成されることはない。

【００７２】したがって、本実施例では、非画像形成領
域の帯電バイアス印加制御として、次画像形成時の帯電
バイアスのＤＣ成分の絶対値が小さいときには画像形成
領域と同じＡＣ帯電を行い（ＤＣ成分は次画像形成時帯
電バイアスのＤＣ成分値を用いる。）、次画像形成時の
帯電バイアスのＤＣ成分の絶対値が大きいときには先に
示したＤＣ帯電を行う方式を採用する。

【００７３】具体的には、上記に示した本構成の場合、
次画像形成時の帯電バイアスのＤＣ成分の絶対値が６１
０Ｖ以上のときにＤＣ帯電を行い、それ以下のときにＡ
Ｃ帯電を行えばよいとわかった。

【００７４】図７（ｂ）に一例として、Ｖｄが１色目か
ら順に、４５０Ｖ、５５０Ｖ、６５０Ｖ、５００Ｖの場
合の非画像形成時の帯電印加バイアスを示した。

【００７５】上記のように、本実施例においては、画像
形成時に帯電ローラに印加する帯電電圧のＤＣ成分の値
に応じて、その直前の非画像形成時に帯電ローラに印加
する帯電電圧を設定することにより、第１実施例と同様
の効果を得ることができる。

【００７６】実施例３つぎに、本発明の第３実施例について図８および図９に
より説明する。画像形成装置は第２実施例と同じ構成と
する。

【００７７】第１実施例および第２実施例に記載の制御
を行うことにより、帯電バイアスの切り替わり領域で発
生する濃度ムラを抑制することができる。しかしなが
ら、それにより、感光ドラム１の削れ量のある程度の増
加は否めない。本実施例では、帯電バイアスの切り替わ
り領域で発生する濃度ムラを抑制しつつ、感光ドラム１
の削れ量の増加をさらに抑制する制御について説明す
る。

【００７８】本実施例では、第２実施例に記載の制御と
同様の制御にて画像濃度制御を実行する。そして、その
画像濃度制御実行後、感光ドラム１と中間転写ベルト４
を当接させ、さらに第１実施例にて説明した一次転写電
流検知を実行する。

【００７９】画像形成時の帯電ローラ５に印加するバイ
アスは、第２実施例と同様にＡＣ＋ＤＣバイアスで、Ｄ
Ｃ成分はＶｄに暗減衰分１０Ｖ上乗せした値とする。非
画像形成領域の帯電バイアスは、前画像形成時の一次転
写電流値および次画像形成時の帯電バイアスのＤＣ成分
の絶対値を基に、ＤＣを重畳したＡＣ帯電を行うか、色
間ＤＣ帯電のみを行うかを決定する。

【００８０】ここでいう色間ＤＣ帯電とは、第２実施例
に記載した内容と同じであり、帯電ローラ５に印加する
バイアスは次画像形成時のＶｄに５６０Ｖを上乗せした
値である。また、ＤＣを重畳したＡＣ帯電のＤＣ成分
は、次画像形成時の帯電ローラ５に印加するＤＣ成分と
同一とする。そして、ＡＣ成分としては、正弦波を用
い、ピーク値とＶｄの差分が放電開始電圧（約５５０
Ｖ）をわずかに超える程度となるように定電流制御させ
る。本実施例では、ＩＡＣは画像形成時より１５０μＡ
少ない８５０μＡとし、周波数は画像形成時と同様の１
２００Ｈｚとした。このとき、常温常湿環境下におい
て、Ｖｐｐは１．６ｋＶ程度となる。

【００８１】本実施例で示した帯電ローラ５を用いる
と、このＡＣ＋ＤＣバイアスの印加でも、均一でないも
のの、感光ドラム１表面はほぼＶｄ電位に収束する。非
画像領域では、画像形成領域のように均一に帯電する必
要はなく、ある程度まで感光ドラム上にトラップされた
正電荷を消滅させればよいだけなので、このようなバイ
アス印加で十分である。

【００８２】このように、非画像形成時にＡＣ＋ＤＣバ
イアスを印加する場合のＡＣバイアスの定電流値を画像
形成時のＡＣバイアスの定電流値より小さくすることに
より、感光ドラム１に対するＡＣ放電によるダメージを
軽減させることができ、感光ドラム１の感光層の削れを
画像形成時よりも少なく抑えることができる。

【００８３】図８に本構成における実際の非画像領域の
帯電バイアスの形態の選択法について示した。図中の左
上部は、ＡＣ帯電とＤＣ帯電の切換を行っても、画像上
に濃度ムラは発生しない領域で、この領域では色間ＤＣ
バイアスを印加する。

【００８４】一方、右下部はＡＣ帯電とＤＣ帯電の切り
替えを行うと、画像上に濃度ムラが発生してしまう領域
で、この領域では上記に示したＡＣ＋ＤＣ帯電を行う。

【００８５】なお、一次転写電流は上限２０μＡでリミ
ッターを設けてある。一次転写電流検知時に２０μＡを
上回った場合には、一次転写バイアスを一次転写電流が
２０μＡ程度となるような値に変更させて、一次転写を
実行することにする。と同時に、一次転写電流が２０μ
Ａを超える場合には、感光ドラム１、中間転写ベルト
４、一次転写ローラ１２あるいは他の部品に不具合があ
るものと考えられるので、ユーザにメンテナンス必要の
警告を示すようにする。

【００８６】図９には、実際の制御の一例を示した。高
温高湿（３０℃、８０％）環境下において、感光ドラム
１の感光層の総膜厚が４５μｍの時に、Ｖｄが１色目か
ら順に４５０Ｖ、５５０Ｖ、６５０Ｖ、５００Ｖの場合
である。また、一次転写バイアスは１色目から順に１５
０Ｖ、５５０Ｖ、６５０Ｖ、７５０Ｖとする。

【００８７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の画像形成装置によれば、画像形成時に転写手段から像
担持体に流れ込んだ電流値あるいは次画像形成時に帯電
手段に印加する帯電電圧のＤＣ成分の値に応じて、非画
像形成時に帯電手段に印加する帯電電圧を制御すること
により、使用に伴う像担持体表面の感光層の削れ量を極
端に増加させ、像担持体の寿命を大幅に低下させること
なく、像担持体上の帯電手段によるＡＣ帯電から色間帯
電への切り替わり部分で発生する濃度の変化を抑制する
ことができ、良好な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例の画像形成装置を示す
構成図である。

【図２】第１実施例に係る感光ドラムの層を示す構成図
である。

【図３】第１実施例における制御のしくみを示す説明図
である。

【図４】第１実施例における帯電バイアスの切り替え時
の高圧出力値を示す図である。

【図５】本発明に係る第２実施例における画像形成装置
を示す構成図である。

【図６】第２実施例の画像濃度制御の説明図である。

【図７】第２実施例における制御の選択法の説明図であ
る。

【図８】第３実施例における制御の選択法の説明図であ
る。

【図９】第３実施例に係る制御の説明図である。

【符号の説明】

１感光ドラム（像担持体）４中間転写ベルト（中間転写体）５帯電ローラ（帯電手段）７露光装置８ａ〜８ｄ現像装置１０二次転写ローラ１２一次転写ローラ（転写手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に感光層を有し回転自在に配置され
た像担持体と、前記像担持体に当接配置され、所定の帯
電電圧を印加することにより前記像担持体表面を均一に
帯電する帯電手段と、前記帯電手段により均一に帯電さ
れた前記像担持体上に静電潜像を形成させるための露光
手段と、前記像担持体上に形成された前記静電潜像に対
応させてトナーを付着させる現像装置と、前記像担持体
上に形成されたトナー像を、所定の転写電圧を印加する
ことにより転写材あるいは中間転写体に移し替える転写
手段と、前記帯電手段による帯電電圧の印加に際して、
画像形成時には、ＡＣ成分に第１のＤＣ成分を重畳した
バイアスとし、非画像形成時には、ＡＣ＋ＤＣ、ＡＣの
み、ＤＣのみのうちのいずれかの帯電電圧を印加するこ
とができる手段とを有する画像形成装置において、画像形成時に前記転写手段に印加するバイアスの値に応
じて、その直後の非画像形成時に前記帯電手段に印加す
る帯電電圧を設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記転写手段から前記像担持体に流れ込
む転写電流量の検知手段を設け、画像形成時において、
前記転写手段にバイアスを印加した際の転写電流量に応
じて、その直後の非画像形成時に前記帯電手段に印加す
る帯電電圧を設定することを特徴とする請求項１の画像
形成装置。
【請求項３】表面に感光層を有し回転自在に配置され
た像担持体と、前記像担持体に当接配置され、所定の帯
電電圧を印加することにより、前記像担持体表面を均一
に帯電する帯電手段と、前記帯電手段により均一に帯電
された前記像担持体上に静電潜像を形成させるための露
光手段と、前記像担持体上に形成された前記静電潜像に
対応させてトナーを付着させる現像装置と、前記像担持
体上に形成されたトナー像を所定の転写電圧を印加する
ことにより、転写材あるいは中間転写体に移し替える転
写手段と、前記帯電手段による帯電電圧の印加に際して
は、画像形成時には、ＡＣ成分に第１のＤＣ成分を重畳
したバイアスとし、非画像形成時には、ＡＣ＋ＤＣ、Ａ
Ｃのみ、ＤＣのみのうちのいずれかの帯電電圧を印加す
ることができる手段とを有する画像形成装置において、画像形成時に前記帯電手段に印加する帯電電圧のＤＣ成
分の値に応じて、その直前の非画像形成時に前記帯電手
段に印加する帯電電圧を設定することを特徴とする画像
形成装置。
【請求項４】非画像形成時に前記帯電手段に印加する
帯電電圧の設定は、画像形成時と同一のＡＣ成分に第１
のＤＣ成分を重畳した印加と、ＡＣを印加せず、第２の
ＤＣ成分のみの印加との切り換えであることを特徴とす
る請求項１、２、または３の画像形成装置。
【請求項５】非画像形成時に前記帯電手段に印加する
帯電電圧の設定は、第１のＤＣ成分に重畳するＡＣ成分
の値を変更することであることを特徴とする請求項１、
２、または３の画像形成装置。
【請求項６】前記帯電手段は帯電ローラであることを
特徴とする請求項１から５のいずれかの項の画像形成装
置。