JPH11190931A

JPH11190931A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH11190931A
Application number: JP9358336A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Sakaizawa; 勝弘境澤; Yukihiro Ozeki; 行弘大関
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1997-12-25
Publication date: 1999-07-13

Abstract

(57)【要約】【課題】現像同時クリーニング方式の画像形成装置にお
いて、感光ドラムの前回転時の逆クリーニングをなくし
て良好なクリーニングを行い、帯電部材、転写部材等の
汚れを防止する。【解決手段】感光ドラム１０の前回転時に、電位予測手
段７１、７２、７３によって感光ドラム１０の表面電位
を予測する。その出力に応じて制御装置７４により、前
回転時における帯電ローラ２０から現像ローラ４１まで
の現像バイアスを制御する。これにより、トナーが現像
ローラ４１から感光ドラム１０に移動する逆クリーニン
グ作用を防止して良好なクリーニングを行うことができ
る。電位予測手段は、前回の画像形成終了後から今回の
画像形成の前回転時までの経過時間を測定する測定手段
と、この測定手段の出力に基づいて感光ドラム１０の表
面電位を算出する算出手段とによって構成することがで
きる。測定手段によって感光ドラムの暗減衰を予想する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の複
写機、レーザービームプリンタ等の画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式の画像形成装置（例
えば、複写機、レーザービームプリンタ等）の構成とし
て、感光ドラムの周囲にその回転方向に沿ってほぼ順
に、帯電装置、露光装置、現像装置、転写装置、そして
クリーニング装置を配設したものがよく知られている。
このような画像形成装置においては、帯電装置で感光ド
ラム表面を均一に帯電し、帯電後の感光ドラム表面を露
光して静電潜像を形成し、この静電潜像に現像装置でト
ナーを付着させてトナー像として現像し、このトナー像
を転写装置により紙等の転写材に転写して、画像形成を
行っている。さらに、トナー像転写後の転写材は定着装
置にてトナー像を定着するようにしている。

【０００３】上述の画像形成装置に対し、近年、トナー
消費量の軽減によるランニングコストの低減、及び画像
形成装置本体（以下「装置本体」という）の小型化等を
目的として、現像装置によって、現像とクリーニングと
を同時に行う、いわゆる現像同時クリーニング方式の画
像形成装置が提案されている。

【０００４】例えば、特開平０５−００２３２４号公報
においては、画像形成動作に入る前の感光ドラム等の準
備回転時、いわゆる前回転時において、感光ドラムの一
部が帯電部材（帯電装置）から現像装置までの回転に要
する時間に印加する現像バイアスの極性と、画像形成時
の現像バイアスの極性とを逆極性にすることで、前回転
時における逆クリーニング作用を防止している。

【０００５】また、特開平０５−００２３２５号公報で
は、前回転時において、感光ドラムの一部が帯電部材か
ら現像装置までの回転に要する時間に印加する現像バイ
アスを、画像形成時の現像バイアスの極性と同極性で電
圧の低いバイアスにすることで、前回転時における逆ク
リーニング作用を防止している。

【０００６】ここで、上述の逆クリーニング作用につい
て説明する。例えば、画像形成装置を長時間放置した場
合に、感光ドラム上の電位は暗減衰によって零に収束す
る。この状態において画像形成を行う現像バイアスを印
加しつつ画像形成の前回転を行うと、感光ドラム表面の
うちの帯電部材と現像装置との間に位置していた部分
は、帯電部材によって帯電されることなく現像装置に到
達する。このため、感光ドラム上の転写残トナーは現像
装置に回収されず、逆に現像作用がおこり、現像ローラ
上に担持されたトナーが感光ドラム上に現像されてしま
う。つまり、現像装置で感光ドラム上の転写残トナーを
クリーニングできないばかりか、逆に現像動作を行って
しまう。この逆の現像動作を逆クリーニング作用とい
う。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来例においては、以下に示すような問題があった。

【０００８】まず、特開平０５−００２３２４号公報で
は、感光ドラム等の前回転時において、帯電部材から現
像装置までの回転に要する時間に印加する現像バイアス
の極性を画像形成時の現像バイアスの極性に対して逆極
性にすることで、前回転時における逆クリーニング作用
を防止している。しかし、画像形成終了後、わずかな時
間をおいて画像形成信号が入力された場合、すなわち、
放置による感光ドラム電位の暗減衰があまりなく、帯電
部材から現像装置までの感光ドラム表面の帯電電位が画
像形成時の帯電電位Ｖ_d 、例えば−５００Ｖ（特開平０
５−００２３２４号公報記載）とほぼ等しい場合におい
ては、逆極性のバイアスを印加した現像バイアスとの電
位差は非常に大きくなる。通常、現像ローラに担持され
るトナーはトナー規制部材により電荷付与され薄層に形
成されるが、摩擦帯電による電荷が付与されるのではな
く、一部のトナーは逆極性の電荷を有することになる。

【０００９】該逆極性に帯電したトナーにとって、前記
現像ローラと感光ドラムとの接触部における電位差は、
現像ローラから感光ドラムへの付勢力が増加する方向に
働く。すなわち、画像形成時の帯電電位Ｖ_d とほぼ等し
い帯電電位を有する感光ドラム表面と逆極性のバイアス
を印加した現像バイアスにより、トナーには現像ローラ
から感光ドラムへの強い付勢力が働く。その結果、逆極
性に帯電したトナーは感光ドラムの表面電位が所定のＶ
_d を有するときには、感光ドラムへ付着してしまうこと
になる。

【００１０】次に、特開平０５−０２３２５号公報で
は、感光ドラム等の前回転時において、帯電部材から現
像装置までの回転に要する時間に印加する現像バイアス
を画像形成時の現像バイアスの極性に対して同極性で絶
対値を小さくすることで、前回転時における逆クリーニ
ング作用を防止している。

【００１１】しかし画像形成終了後、長期間放置された
後に画像形成信号入力された場合、すなわち、放置によ
る感光ドラム電位がほぼ０Ｖとなった場合においては、
画像形成時の現像バイアス、例えば、−２００Ｖ（特開
平０５−００２３２５号公報記載）と同極性で絶対値の
低い現像バイアス、例えば−７５Ｖ（同じく開平０５−
００２３２５号公報記載）を印加すると感光ドラム表面
電位約０Ｖに対し低い現像バイアス−７５Ｖとなり、現
像ローラ上に担持されたトナーは感光ドラム上に現像す
る方向に働く。このとき、転写材等は搬送されないの
で、感光ドラムに付着したトナーは、転写部材や帯電部
材を汚したり、機内飛散を発生させたりする。さらに、
転写部材や帯電部材が感光ドラム表面に接触する方式の
場合には、トナーが前記部材に付着することで、画像不
良を発生させることになる。

【００１２】ここでいう画像不良とは、接触帯電式の帯
電部材にトナーが付着した場合に、感光ドラムの表面を
所望の帯電電位にすることができず、画像形成時に非画
像形成部にトナーが付着してしまういわゆる「かぶり」
や、接触転写式の転写部材にトナーが付着した場合に、
次回の画像形成時に転写材の裏面にトナーが付着し裏面
を汚してしまういわゆる「裏汚れ」をいう。

【００１３】このように、従来の画像形成装置において
は、画像形成装置の状態によって感光ドラムの電位が変
化しており、その変化に対応させて良好に現像同時クリ
ーニングを行うことが困難であった。

【００１４】そこで、本発明は、像担持体（上述では、
感光ドラム）と現像装置との間のおける電界が大きく変
化する領域をなくし、逆クリーニング作用を防止して、
像担持体の良好なクリーニングを行うことができるよう
にした画像形成装置を提供することを目的とするもので
ある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る本発明
は、回転可能な像担持体表面を一様に帯電する帯電装置
と、帯電後の像担持体表面を露光して静電潜像を形成す
る露光装置と、前記静電潜像にトナーを付着させてトナ
ー像として現像すると同時に前記像担持体表面の転写残
トナーを回収する現像装置と、前記像担持体上のトナー
像を転写材に転写する転写装置とを備えた画像形成装置
において、前記像担持体に接触配置された現像剤担持体
と、該現像剤担持体に現像バイアスを印加して該現像剤
担持体と前記像担持体との間の電位差によって前記像担
持体表面の静電潜像にトナーを付着させるとともに前記
像担持体上の転写残トナーを前記現像剤担持体上に回収
する現像バイアス電源と、該現像バイアス電源によって
前記現像剤担持体に印加される現像バイアスを制御する
制御装置と、画像形成のための前記像担持体を回転する
前に現像部に対向する前記像担持体の表面電位を予測す
る電位予測手段と、を備え、前記制御装置は、前記電位
予測手段の出力に基づいて、画像形成前における前記像
担持体の準備回転である前回転中の前記現像バイアスを
制御する制御手段を有する、ことを特徴とする。

【００１６】ここで、「準備回転」とは、画像信号に応
じて露光を行う前に像担持体を回転させる工程をいい、
この工程には以下の動作も含まれる。画像形成装置のメインスイッチがｏｆｆ状態からｏｎ
状態にした場合に、定着装置を所望の温度にするために
メインモータを稼働させた場合の像担持体の回転（いわ
ゆる、前多回転）。転写材詰まりや転写材搬送不良等により、画像形成装
置を復帰させるための像担持体の回転。像担持体を駆動するモータの回転速度を定常回転に到
達させるため（像担持体の回転速度を定常回転にする）
の像担持体の回転。

【００１７】次に、請求項２に係る本発明は、前記電位
予測手段が、前回の画像形成終了後から今回の画像形成
の前回転開始までの経過時間を測定する測定手段と、該
測定手段の出力に基づいて前記像担持体の表面電位を算
出する算出手段と、を有する、ことを特徴とする。

【００１８】請求項３に係る本発明は、前記像担持体近
傍の温湿度を検知する温湿度検知手段を備え、前記制御
装置は、前記電位予測手段と前記温湿度検知手段との出
力に基づいて、前記前回転中の前記現像バイアスを制御
する、ことを特徴とする。

【００１９】請求項４に係る本発明において、前記制御
装置は、前記予測手段による予測値が所定のしきい値以
下の場合に、前記電位予測手段の動作を停止し、前記現
像剤担持体に対してぜ現像剤バイアス電源によって所定
の現像バイアスを印加する、ことを特徴とする。

【００２０】〔作用〕以上構成に基づく主な作用（請求
項１に対応する作用）は次のとおりである。例えば、像
担持体が感光体によって形成されている場合、時間の経
過とともに像担持体は暗減衰して表面でにの絶対値が小
さくなる。そこで、像担持体の前回転の開始時に、電位
予測手段によって像担持体の表面電位を予測し、これに
応じて現像バイアス電源を制御して現像バイアスを変更
し、現像剤担持体から像担持体へトナーが移動する逆ク
リーニングを防止することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。

【００２２】〈実施の形態１〉本発明の特徴とするとこ
ろは、画像形成終了後から次の画像形成信号の入力まで
の時間を測定し、新たな画像形成時における像担持体
（感光ドラム）上の電位を予測した結果から、画像形成
前の前回転における現像バイアスを決定することで、逆
クリーニング作用を防止するものである。

【００２３】図１に、本発明に係る画像形成装置の概略
構成を示す。

【００２４】同図に示す画像形成装置は、像担持体とし
て、電子写真方式のドラム型の感光体（以下「感光ドラ
ム」という）１０を備えている。感光ドラム１０は、矢
印Ｒ１０方向に回転駆動される。

【００２５】感光ドラム１０の周囲には、その回転方向
に沿ってほぼ順に、帯電装置２０、露光装置３０、現像
装置４０、転写装置５０等が配設されており、また、紙
等の転写材Ｐの搬送方向（矢印Ｋ_P 方向）についての感
光ドラム１の下流側には、定着装置６０が配設されてい
る。さらに、上述の各装置の動作や後述の各電源の電圧
等を制御する制御装置７０が配設されている。

【００２６】感光ドラム１０は、例えば、アルミニウム
製のドラム基体の表面にＯＰＣ（有機光半導体）等の感
光層を設けて構成されており、図１に示すように接地さ
れている。感光ドラム１０は、駆動モータ１１によって
所定の回転速度（プロセススピード）Ｖ₁₀で矢印Ｒ１０
方向に回転駆動される。

【００２７】帯電装置２０は、感光ドラム１０表面に接
触配置された帯電ローラ２１とこれに帯電バイアスを印
加する帯電バイアス電源２２とを備えている。帯電ロー
ラ２１は、矢印Ｒ２１方向に、回転速度（周速）Ｖ₂₁で
回転駆動される。画像形成動作中の帯電ローラ２１に
は、帯電バイアス電源２２によって約−１３００Ｖの一
次帯電バイアスが印加され、これにより感光ドラム１表
面を−７００Ｖに一様に帯電する。

【００２８】露光装置３０は、レーザーやＬＥＤ等の発
光素子を有し、一次帯電後の感光ドラム１０表面に情報
信号に応じた光照射を行って光照射部分の電荷を除去
し、静電潜像を形成する。なお、感光ドラム１０表面に
おける光照射部分の電位が明部電位、また光照射がなさ
れない部分の電位が暗部電位となる。

【００２９】現像装置４０は、非磁性一成分トナーＴを
収容しており、また、感光ドラム１０表面に接触して矢
印Ｒ４１方向に回転速度（周速）Ｖ₄₁で回転する現像ロ
ーラ４１を備えている。さらに、トナー規制部材として
の現像ブレード４２、矢印Ｒ４３方向に回転速度（周
速）Ｖ₄₃で回転する供給ローラ４３、非磁性一成分トナ
ーＴを攪拌する攪拌部材４４を備えている。上述の転写
ローラ４１には、現像バイアス電源４５が接続されてお
り、一方、感光ドラム１０は前述のように接地されてい
る。現像バイアス電源４５は負極性のＤＣ電源であり、
本実施の形態１においては、−３５０Ｖの電位を発生す
る。

【００３０】現像ローラ４１は、芯金上に弾性層を有す
る、いわゆる弾性現像ローラである。本実施の形態１に
おいては、直径１０mmのステンレス製の芯金上に弾性層
としてシリコーンゴム層を２mm形成し、全体として直径
１４mmの弾性を有する現像ローラとしている。本実施の
形態１においては、シリコーンゴムのみの単層からなる
現像ローラ４１を用いているが、トナーへの電荷付与等
の観点から、現像ローラ表面を高電荷付与性の材料で被
覆するいわゆる複数層構成の現像ローラを使用してもよ
い。弾性層の材料としては、シリコーンゴムの外に、Ｎ
ＢＲゴム（ニトリルゴム）、ＥＰＤＭゴム（エチレンブ
タジエンゴム）、ウレタンゴム等、一般的に用いられる
ゴムが使用可能である。

【００３１】上述のゴムエラストマーのゴム硬度は、Ｊ
ＩＳＡのゴム硬度計により測定し、ゴム硬度としては、
２０〜６５度（ＪＩＳＡ）の硬度のものが好適に使用さ
れる。ゴム硬度が６５度（ＪＩＳＡ）以上になると、ゴ
ム弾性が少なくなるため、感光ドラム１０と現像ローラ
４１との接触部（以下適宜「現像部」という）の接触面
積が小さくなるため、十分な現像を行うことが困難とな
る。さらに、ゴム硬度が高いと現像ローラ４１を感光ド
ラム１０に圧接するときに進入量の少しの変動が圧接力
を大きく変えてしまうため、構成上も好ましくない。ま
た、ゴム硬度が２０度（ＪＩＳＡ）以下になると、ゴム
層の圧縮永久歪みが大きくなり、放置等によってゴム弾
性が失われる可能性があるため、好ましくはない。

【００３２】さらに、現像ローラ４１の抵抗としては、
摩擦帯電によるトナーのチャージアップを防止するため
にも電導性のものが好ましい。しかし、例えば、感光ド
ラム１０の表面にピンホール等があった場合に、過電流
が流れるおそれがあるため、表面に薄膜保持部材を設け
て多少の抵抗を有するようにするとよい。抵抗は体積抵
抗値で１０³ 〜１０⁹ Ω・cm程度の範囲が好ましい。

【００３３】トナー規制部材としての現像ブレード４２
は、ステンレス製の薄板（厚さ約０．１mm）の先端部か
ら約２mmの位置を現像ローラ４１と反対方向に折り曲げ
ものであり、この折り曲げ部４２ａが現像ローラ４１に
食い込む状態で接触する。このときの接触圧は、線圧約
２０ｇ／cmである。本実施の形態１においては、ステン
レス製の薄板を用いたが、この他に弾性部材としての弾
性ブレードを当接させるようにしてもよい。

【００３４】現像装置４０に収容される非磁性一成分ト
ナーＴの形状については、粉砕法等で作られる凹凸を有
するトナーであっても、また、重合法等で作られるほぼ
球形トナーであっても使用に問題はない。しかし、ほぼ
球形のトナーを使用することで現像ローラ４１と感光ド
ラム１０との接触部でのトナーの転がりが容易になるた
め、トナーは均一に摩擦帯電され、かぶりや、文字周辺
の非画像部にトナーが付着するいわゆる飛び散り等を低
減することができ、画像の均一性が向上する。さらに、
転写における転写残トナーの発生においても、紛糾法等
で作られるトナーよりも重合法等によるほぼ球形のトナ
ーを使用することにより、転写残トナーの発生を抑制す
ることができることから、現像同時クリーニング方式を
用いる画像形成装置においては重合法等によるほぼ球形
のトナーを用いることが望ましい。

【００３５】現像装置４０内に収容された一成分非磁性
トナーＴを現像ローラ４１に付着させるには、トナーＴ
を供給ローラ４３と現像ローラ４１とで摩擦させ、電荷
付与を行わなければならない。供給ローラ４３の材料と
しては、発砲ウレタンゴム、発泡ＥＰＤＭゴム等の公知
の材料が用いられる。本実施の形態１では、発泡ウレタ
ンゴム製の供給ローラ４３を現像ローラ４１に対してカ
ウンター回転（矢印Ｒ４３方向）に回転速度（周速）Ｖ
₄₃で回転させた。供給ローラ４３には、供給バイアス電
源４６が接続されており、約−４６０Ｖの電圧が印加さ
れ、負極性に帯電したトナーを供給ローラ４３から現像
ローラ４１へ付勢する。

【００３６】転写装置５０は、転写部材としての転写ロ
ーラ５１と、これに接続された転写バイアス電源５２と
を備えている。転写ローラ５１には転写バイアス電源５
２によって約＋２ｋＶの転写バイアスが印加され、これ
により、転写材Ｐが搬送ローラ８１によって転写ニップ
部Ｎに到達したときに、感光ドラム１０表面のトナー像
を、転写ローラ５１により転写材Ｐ表面に転写する。

【００３７】定着装置６０は、転写材Ｐ表面に担持され
た未定着トナー像を加熱する定着ローラ６１と、これに
圧接された加圧ローラ６２とを備えており、これら定着
ローラ６１と加圧ローラ６２とによって転写材Ｐを挟持
搬送しつつ加熱加圧してトナー像を溶融し、転写材表面
にトナー像を定着する。

【００３８】なお、上述の帯電バイアス電源２２、現像
バイアス電源４５、供給バイアス電源４６、転写バイア
ス電源５２の電圧については、画像形成中の電圧を示し
た。これらの電源は、制御装置７０によって制御され
る。

【００３９】ここで、上述の感光ドラム１０、帯電ロー
ラ２１、現像ローラ４１、供給ローラ４３のそれぞれの
回転速度Ｖ₁₀、Ｖ₂₁、Ｖ₄₁、Ｖ₄₃について説明する。

【００４０】まず、感光ドラム１０の回転速度Ｖ₁₀と転
写ローラ２１の回転速度Ｖ₂₁とについては、Ｖ₁₀＞Ｖ₂₁
とする。その理由として、図１に示す画像形成装置は現
像同時クリーニングを行うものであるため、転写ローラ
５１によって転写材Ｐ表面に転写されずに感光ドラム１
０表面に残ったトナー（以下「転写残トナー」という）
は感光ドラム１０と帯電ローラ２１との間を通過して現
像部に到達する。このため、帯電ローラ２１にはある程
度の転写残トナーが付着することになる。そこで、帯電
ローラ２１表面の汚れを防止するためには、上述のＶ₁₀
＞Ｖ₂₁が好ましい。なお、本実施の形態１においては、
Ｖ₁₀を９３mm／sec 、Ｖ₂₁を１２３mm／sec に設定し
た。また、感光ドラム１０の回転速度Ｖ₁₀と現像ローラ
４１の回転速度Ｖ₄₁とについては、Ｖ₄₁＞Ｖ₁₀とし、Ｖ
₄₁を１４５mm／sec に設定した。さらに、供給ローラ４
３の回転速度Ｖ₄₁は、７０mm／sec に設定した。

【００４１】次に、制御装置７０は、上述の各装置の動
作や各電源に印加される電圧を制御するものであり、Ｃ
ＰＵ７１、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３等を備えている。こ
れらの機能を利用して、制御装置７０は、画像形成終了
後の時間経過を測定して感光ドラム１０上の電位を予測
する働きを有する。すなわち、制御装置７０は、感光ド
ラム１０上の電位を予測するための電位予測手段として
も作用するものである。感光ドラム１０上の電位の予測
は、図２に示すように、画像形成後経過時間における感
光ドラム表面電位に示すように、あらかじめ画像形成後
経過時間から、既知の暗減衰曲線から現像部に対向する
感光ドラム表面電位を予測することが可能である。感光
ドラム１０上の現像部に対向する電位を予測した結果、
各部材に印加するバイアス及びタイミングを制御してい
る。

【００４２】次に、本発明の特徴である、画像形成後経
過時間により感光ドラム１０の表面電位を予測し、この
予測に基づいて現像ローラ４１に印加する電圧を決定す
ることにより、前回転時における適切な現像バイアスを
印加して、感光ドラム１０へのトナー付着を防止するた
めの制御について説明する。

【００４３】図３及び図４に、それぞれ実施の形態１に
おけるフローチャート及びシーケンス図を示す。

【００４４】図３に示すように、画像形成が終了すると
（Ｓ１）、各電源のバイアスが０Ｖとなり、感光ドラム
１０を回転駆動するモータ１１が停止され、経過時間の
測定が開始される（Ｓ２）。このとき、現像部に対向す
る電位は、帯電バイアスが印加されたときの表面電位に
なっている。経過時間の測定は、制御装置７０によっ
て、モータ１１の停止直後からカウントを開始する。

【００４５】例えば、コンピュータ（不図示）から画像
出力用の画像信号が入力される（Ｓ３）。この画像信号
が入力された直後に、ＣＰＵ７１にて経過時間の測定を
終了し、測定値をホールドしてＲＡＭ７３に格納する
（Ｓ４）。

【００４６】ステップＳ４で得られた経過時間測定値か
ら、図２で示したテーブルに基づいて、画像信号入力時
の感光ドラム１０の表面電位を予測する。本実施の形態
１においては、経過時間測定値をｔ₁ として説明する。
経過時間測定値ｔ₁ より、図２のテーブルから感光ドラ
ム表面電位はＶ_d1（例えば、−５００Ｖ）と予測され
る。このＶ_d1は画像形成時に感光ドラム１０が帯電され
る電圧より若干暗減衰した値（絶対値が小さい値）であ
る（図７（ａ）、（ｂ）参照）。

【００４７】制御装置７４に含まれる算出手段による最
適現像バイアスの計算については、感光ドラム表面電位
はＶ_d1（−５００Ｖ）から所定の電圧値を差し引いた値
となる。本実施の形態１では−５００Ｖから正極性側に
３５０Ｖの電位差を有する値、すなわち−１５０Ｖを最
適現像バイアスとして決定する。計算される現像バイア
スの電位差、すなわち感光ドラム１０表面の電位と印加
される現像バイアスとの電位差は、２００〜５００Ｖの
範囲が好ましい。その理由として、この電位差が２００
Ｖ以下であると、感光ドラム１０上から転写残トナーを
回収する効率が低くなってしまい、感光ドラム１０上か
ら転写残トナーを十分に回収できない。また５００Ｖ以
上になると、従来例と同様に、現像ローラ４１上に担持
されたトナーＴのうち、所定の極性と逆の極性に帯電し
た反転トナー（本実施の形態１においては、正極性に帯
電したトナー）が感光ドラム１０上に逆に現像されて、
従来例で述べた逆クリーニング作用が発生してしまう。
上述の現像バイアスを現像バイアス電源４５から印加す
ることで、前回転開始時に感光ドラム１０上に残ったト
ナーを有効に回収することができる。

【００４８】上述のように、最適現像バイアスの計算が
終了すると（Ｓ５）、前回転がスタートして感光ドラム
１０が回転を開始する（Ｓ６）。

【００４９】ステップＳ６と同時に帯電バイアス電源２
２から帯電ローラ２１に帯電バイアスＶ_d が印加され、
帯電を開始する（Ｓ７）。このとき、帯電バイアスＶ_d
としては、約−１３００Ｖが帯電ローラ２１に印加さ
れ、感光ドラム１０表面は放電しきい値である６００Ｖ
を差し引いた−７００Ｖに帯電される。

【００５０】また、ステップＳ６と同時にステップＳ５
で計算された最適現像バイアスの−１５０Ｖが現像バイ
アス電源４５から現像ローラ４１に印加される。感光ド
ラム１０表面が帯電ローラ２１から現像部まで到達する
までの時間は感光ドラム１０表面の電位として−５００
Ｖが継続される（図７（ｃ）参照）。

【００５１】最適現像バイアス（−１５０Ｖ）が印加さ
れる時間は、モータ１１により感光ドラム１０表面の所
定部分が帯電ローラ２１表面から現像ローラ４１表面に
達するまでの時間である。制御装置７０により所定時間
１は制御される。

【００５２】ステップＳ９により所定時間１が経過する
と、感光ドラム１０と現像ローラ４１との接触部（現像
部）にある感光ドラム１０の表面電位は約−７００Ｖに
達するため、反転トナーが極力、感光ドラム１０に付着
しないよう画像形成用の現像バイアスが、感光ドラム１
０表面の−７００Ｖから３５０Ｖの電位差となる−３５
０Ｖに変更される（Ｓ１０）。これにより現像ローラ４
１上の反転トナーが極力、感光ドラム１０に付着しない
ようにすることができる。

【００５３】また、ステップＳ６と同時に転写バイアス
電源５２により転写ローラ５１に転写バイアス（クリー
ニングバイアス）が印加される（Ｓ１１、図７（ｄ）参
照）。この転写バイアスにおいては、前回転開始時に負
極性の電圧が印加される。転写ローラ５１に負極性のバ
イアスが印加されることで、転写ローラ５１に付着した
トナー等を感光ドラム１０上に戻すように作用する。こ
のとき、印加される転写バイアスとしては、−１ｋＶの
電圧が印加される。

【００５４】また、ステップＳ６と同時に供給バイアス
電源４６により供給ローラ４３に供給バイアス（掻き取
りバイアス）が印加される（Ｓ１２、図７（ｅ）参
照）。供給バイアスとしては、前回転開始時に印加され
る現像バイアスより、さらに正極性のバイアスが印加さ
れる。これは、現像部で現像ローラ４１側に回収した転
写残トナーを現像ローラ４１上から剥ぎ取り、現像ロー
ラ４１上に担持されるトナー量が過剰にならないように
するためである。このとき、印加される電圧としては、
＋５０Ｖの電圧が印加される。そして、所定時間経過
後、現像ローラ４１上のトナー供給量を一定にするため
に、画像形成時と同様の供給バイアスである約−４６０
Ｖの電圧が印加され、負極性に帯電したトナーを供給ロ
ーラ４３から現像ローラ４１へ付勢する。

【００５５】上述の動作が終了すると前回転が終了し
（Ｓ１３）、画像形成可能な状態となる。

【００５６】このとき帯電バイアスＶ_d は、ステップ７
から印加が継続され（Ｓ１４）、画像形成用の現像バイ
アスは、ステップ１０から印加が継続される。また、転
写バイアスにおいては、現像バイアス電源４５の電圧が
−３５０Ｖに到達後、画像形成開始前に正極性の弱バイ
アスが所定時間印加される（Ｓ１６）。弱バイアスは約
＋１ｋＶの電圧である。画像形成が開始され所定時間が
経過した後、弱バイアスから正規の転写バイアスである
＋２ｋＶが転写ローラ５１に印加され（Ｓ１７）、画像
形成が行われる。このように、弱バイアスを印加した
後、正規の転写バイアスを印加するのは、画像先端の画
像汚れを防止するためである。また、供給バイアスとし
ては、ステップ１２で説明した供給バイアスが継続して
印加される（Ｓ１８）。

【００５７】実質的にはステップ１６の転写弱バイアス
が印加された後、画像形成が行われ、転写材Ｐ上にトナ
ー像が転写され、前述の定着が行われた後、画像形成が
終了する（Ｓ１９）。

【００５８】なお、上述の本実施の形態１における説明
では、感光ドラム１０上の暗減衰が少なく、図２におけ
る画像形成後経過時間をｔ₁ として説明したが、画像形
成後経過時間がｔ₂ と長く、感光ドラム１０上の電位が
低い（Ｖ_d2）においても、図２の決められたテーブルを
参照するので、適切な現像バイアスが選択されることは
いうまでもない。

【００５９】上述シーケンスを画像形成装置にて、温度
２３℃、湿度５０％の環境において、画像形成を行い、
１時間放置して、感光ドラム１０表面を暗減衰させた。
放置後、プリント信号を入力して画像形成前の準備前回
転を行った。その結果、感光ドラム１０表面への逆クリ
ーニング作用は生じず、定着ローラ５１及び帯電ローラ
２１に汚れは発生しなかった。さらに、画像形成を行っ
たが、従来例で述べた「かぶり」や「裏汚れ」は発生せ
ず、良好な画像形成を続けることができた。

【００６０】以上述べたように、画像形成終了後から次
の画像形成信号の入力までの時間を測定し、新たな画像
形成時における感光ドラム１０上の電位を予測した結果
から、画像形成前の前回転による現像バイアスを決定す
ることで、逆クリーニング作用を防止することが可能で
ある。その結果、画像形成終了後から次の画像形成信号
の入力までの時間が異なった場合においても、従来例で
述べた転写部材や帯電部材の汚れ、転写残トナーの機内
飛散等の不具合を防止し、高画質画像を安定して出力す
ることができる。

【００６１】〈実施の形態２〉実施の形態２について図
５ないし図７を参照して説明する。なお、上述の実施の
形態１と同じ部材等については、同じ番号を付して重複
説明は省略するものとする。

【００６２】上述の実施の形態１では、画像形成終了後
から次の画像形成信号の入力までの時間を測定し、新た
な画像形成時における感光ドラム１０上の表面電位を予
測し、その結果から、画像形成前の前回転における現像
バイアスを決定することで、逆クリーニング作用を防止
するものであった。

【００６３】これに対し、本実施の形態２においては、
画像形成終了後から次の画像形成信号の入力までの時
間、及び画像形成装置本体の温湿度環境を測定し、新た
な画像形成時における感光ドラム１０上の電位を予測し
た結果から、画像形成前の前回転における現像バイアス
を決定することで、逆クリーニング作用を防止するもの
である。

【００６４】図５は、実施の形態２における画像形成装
置の概略構成を示す図である。本実施の形態２において
は、前述の実施の形態１に加えて、温湿度センサ８２か
らの信号を制御装置７４に取り込み、適切な現像バイア
スを設定できるようにしている。図６は環境別、すなわ
ち常温常湿（Ｎ／Ｎ）環境、高温高湿（Ｈ／Ｈ）環境、
低温低湿（Ｌ／Ｌ）環境における画像形成後経過時間ｔ
と感光ドラム表面電位Ｖとの関係を示す図である。

【００６５】図６に示すように、例えば、Ｌ／Ｌ環境に
おいては、感光ドラム１０上の表面電位の減衰は遅く、
逆にＨ／Ｈ環境においては早くなる。より高画質を望む
ためには、こうした環境の変化に対しても適宜に対応で
きる画像形成装置が望まれる。

【００６６】図７は、前回転時において適切な現像バイ
アスを印加することで、感光ドラム１０へのトナー付着
を防止するためのフローチャートである。

【００６７】以下、同図を参照して本実施の形態２の動
作について説明する。

【００６８】同図に示すように、画像形成が終了すると
（Ｓ２０）、すべての電源のバイアスが０Ｖとなり、ま
たモータ１１が停止される。モータ１１の停止直後から
制御装置７４にて経過時間のカウントを開始する（Ｓ２
１）。

【００６９】温湿度センサ８１によって温湿度環境を検
出し（Ｓ２２）、検出した温湿度を制御装置７４に取り
込む。

【００７０】ステップＳ２２で得られた信号から、経時
的に変化する感光ドラム１０上の表面電位を、図６のテ
ーブルに基づいて予測する。ステップＳ２２〜ステップ
Ｓ２３の動作はステップＳ２４にて次の画像信号が入力
されるまで継続される。このように、逐次、温湿度環境
を検出することで、画像形成終了後に、低温低湿環境か
ら高温高湿環境に変わるような場合、またその逆におい
ても対応可能になる。

【００７１】例えば、コンピュータから画像出力用の画
像信号が入力されると（Ｓ２４）、画像信号が入力され
た直後にステップＳ２１から開始した経過時間の測定を
終了し、測定値をホールドする（Ｓ２５）。

【００７２】ステップＳ２５で得られた経過時間測定値
から、最終的な感光ドラム１０上の表面電位を、図６に
示すテーブルに基づいて予測する。本実施の形態２にお
いては、例えば、Ｈ／Ｈ環境であり、経過時間測定値が
ｔ₃ であったものとして説明する。経過時間測定値ｔ₃
より、図６のテーブルから感光ドラム表面電位はＶ
_d3（例えば、−１５０Ｖ）と予測される。このＶ_d3は画
像形成時に感光ドラム１０が帯電される電圧よりも大き
く暗減衰した値である。

【００７３】最適現像バイアスの計算について、感光ド
ラム表面電位はＶ_d3（−１５０Ｖ）から所定の電圧値を
差し引いた値となる（Ｓ２６）。本実施の形態２では−
１５０Ｖから正極性側に３５０Ｖの電位差を有する値、
すなわち＋２００Ｖを最適現像バイアスとして決定す
る。

【００７４】なお、図７の以下のステップについては、
前述の実施の形態１と同様のため、省略するものとす
る。

【００７５】上述のシーケンスにて本画像形成装置を、
温度２５℃、湿度７０％の環境にて画像形成を行い、放
置中に、温度１５℃、湿度３０％の環境に変化させ暗減
衰させた。放置後、前述の実施の形態と同様に試験を行
った結果、前述の実施の形態と同様の効果をあげること
ができた。

【００７６】以上述べたように、画像形成終了後から次
の画像形成信号の入力までの時間と画像形成装置本体の
温湿度環境を測定し、新たな画像形成時における感光ド
ラム１０上の電位を予測した結果から、画像形成前の前
回転における現像バイアスを決定することで、温湿度環
境が変化しても逆クリーニング作用を防止することが可
能である。

【００７７】〈実施の形態３〉実施の形態３について、
図８及び図９を参照して説明する。なお、上述の実施の
形態２と同じ部材等については、同じ番号を付して重複
説明は省略するものとする。

【００７８】上述の実施の形態２においては、画像形成
終了後から次の画像形成信号の入力までの時間と画像形
成装置本体の温湿度環境とを測定し、新たな画像形成時
における感光ドラム１０上の表面電位を予測した結果か
ら、画像形成時の前回転における現像バイアスを決定す
ることで、温湿度環境が変化しても逆クリーニング作用
を防止していた。

【００７９】これに対し、本実施の形態３では、画像形
成終了後から次の画像形成信号の入力までの時間と画像
形成装置本体の温湿度環境とを測定し、その結果、予測
される感光ドラム表面電位が所定のしきい値より低下し
た場合においては、測定を中止して待機状態にするもの
である。待機状態にすることで、画像形成装置によって
消費される電力（エネルギー）を低減することができ
る。

【００８０】図８は、本実施の形態３の画像形成装置の
概略構成図である。

【００８１】同図において、制御装置７５にて画像形成
終了後から次の画像形成信号入力までの時間と画像形成
装置本体の温湿度環境とを測定し制御しているが、これ
らに加えて、予測される感光ドラム表面電位が所定のし
きい値より低下した場合においては、次の画像形成時に
感光ドラムの表面電位を０Ｖとみなして画像形成前の前
回転を行うようにしている。

【００８２】図９は、本実施の形態３の動作を示すフロ
ーチャートである。

【００８３】以下、本実施の形態３の動作について説明
する。

【００８４】画像形成が終了すると（Ｓ３０）、すべて
の電源のバイアスが０Ｖとなり、またモータ１１が停止
する。モータ１１の停止直後から制御装置７５にて経過
時間の測定が開始される（Ｓ３１）。

【００８５】温湿度センサ８１によって温湿度を検出
し、その値を制御装置７５に取り込む。

【００８６】ステップＳ３２及びステップＳ３３で得ら
れた信号から、経時的に変化する感光ドラム１０上の表
面電位を、図６のテーブルに基づいて予測する。本実施
の形態３においては、この感光ドラム表面電位の予測が
ある一定のしきい値（閾値）以下になった場合、ステッ
プＳ３２からステップＳ３３の動作を停止して次回の画
像形成時における前回転で感光ドラム１０の表面電位が
０Ｖであるとみなして前回転を行うものである。本実施
の形態３においては、このしきい値を−１５０Ｖに設定
した。その理由はステップＳ３８で述べる。

【００８７】ステップＳ３２からステップＳ３３の動作
は、感光ドラム表面電位の予測がある一定のしきい値以
下になる前に次の画像信号が入力されるまで継続され
る。後者の場合における動作は、前述の実施の形態２と
同様であるため省略する。感光ドラム表面電位の予測が
ある一定のしきい値以下になった場合、ステップＳ３５
に移行する。

【００８８】上述のように、感光ドラム表面電位の予測
がある一定のしきい値以下の場合、経過時間測定及び温
湿度検知を停止し（Ｓ３５）、待機状態になる。

【００８９】そして例えば、コンピュータ（不図示）か
ら画像出力用の画像信号が入力されると（Ｓ３６）、感
光ドラム表面電位として０Ｖを入力する（Ｓ３７）。

【００９０】感光ドラム表面電位が０Ｖであるとして、
次のステップＳ３８で計算を行う。すなわちＳ３８で
は、感光ドラム１０上の予測電位による計算を行う。こ
こでは、感光ドラム表面電位が０Ｖとして計算を行う。

【００９１】本実施の形態３においては、しきい値を−
１５０Ｖに設定している。その理由として、感光ドラム
１０の表面電位が０Ｖとみなされた場合、前述の実施の
形態２と同様、最適現像バイアスの計算について、感光
ドラム表面電位はＶ_d （０Ｖ）から所定の電圧値を差し
引いた値となる。本実施の形態３では０Ｖから正極性側
に３５０Ｖの電位差を有する値、すなわち＋３５０Ｖを
最適現像バイアスとして決定する。

【００９２】ステップＳ３４にて予測される感光ドラム
上の表面電位が−１５０Ｖであり、ステップＳ３５で測
定を停止した直後にステップＳ３３で次の画像信号が入
力された場合、感光ドラム１０の表面電位はほぼ−１５
０Ｖである。この状態で、現像バイアスとして＋３５０
Ｖより絶対値の大きい電圧を印加した場合、前述の実施
の形態１で述べた好ましい感光ドラム１０表面の電位と
印加される現像バイアスとの電位差の範囲である２００
〜５００Ｖの範囲からはずれ、５００Ｖ以上となってし
まう。その結果、従来例と同様に、現像ローラ２１表面
に担持されたトナーＴのうち、所定の極性と逆の極性に
帯電したトナーが感光ドラム１０上に逆に現像されて、
従来例で述べた逆クリーニング作用が発生してしまうか
らである。

【００９３】上述した最適現像バイアスの計算が終了す
ると、前回転がスタートして感光ドラム１０が回転を開
始する（Ｓ３９）。

【００９４】ステップＳ３９と同時に帯電バイアス電源
２２から帯電ローラ２１に帯電バイアスＶ_d が印加さ
れ、帯電を開始する。このとき、帯電バイアスＶ_d とし
ては、約−１３００Ｖが帯電ローラ２１に印加され、感
光ドラム１０表面は放電しきい値である６００Ｖを差し
引いた−７００Ｖに帯電される。

【００９５】また、ステップＳ３９と同時に感光ドラム
１０表面の電位が０Ｖであるとして＋３５０Ｖの現像バ
イアスが現像バイアス電源４５から現像ローラ４１に印
加される。

【００９６】最適現像バイアス（＋３５０Ｖ）が印加さ
れる時間は、モータ１１により感光ドラム１０表面の所
定部分が帯電ローラ２１表面から現像ローラ４１表面に
達する時間である。制御装置７５により所定時間１は制
御される。

【００９７】ステップＳ４２により所定時間１が経過す
ると、感光ドラム１０と現像ローラ４１の接触部（現像
部）にある感光ドラム１０の表面電位は約−７００Ｖに
達するため、反転トナーが極力、感光ドラム１０に付着
しないよう画像形成用の現像バイアス、すなわち感光ド
ラム１０表面の−７００Ｖに対して３５０Ｖの電位差を
有する−３５０Ｖに変更される。これにより現像ローラ
４１上の反転トナーが極力、感光ドラム１０表面に付着
しないようにすることができる。

【００９８】上述のシーケンスにて、画像形成装置を実
施の形態１と同様に設置し、感光ドラム１０表面の暗減
衰のしきい値を−１５０Ｖに設定した。その結果、画像
形成後、約６時間で経過時間測定及び温湿度検知を停止
し、待機状態となった。その後、画像形成動作を行った
ところ「かぶり」や「裏汚れ」がなく良好な画像が得ら
れた。

【００９９】図９におけるステップＳ３０〜ステップＳ
４３以外のステップについては、字前述の実施の形態２
と同様であるため、重複説明は省略するものとする。

【０１００】本実施の形態３では、感光ドラム１０上の
予測される表面電位がしきい値以下になった場合、感光
ドラム１０上の表面電位を０Ｖとみなして現像バイアス
を出力したが、これにとらわれるものではなく、例え
ば、感光ドラム１０上の表面電位を５０Ｖとみなして現
像バイアスを出力することも可能である。つまり、好ま
しい感光ドラム１０表面の電位と印加される現像バイア
スとの電位差の範囲である２００〜５００Ｖの範囲から
はずれないように制御できればよい。

【０１０１】以上述べたように、画像形成終了後から次
の画像形成信号の入力までの時間と画像形成装置本体の
温湿度環境とを測定し、その結果、予測される感光ドラ
ム表面電位が所定のしきい値より低下した場合において
は、測定を中止して待機状態にするものである。待機状
態にすることで、画像形成装置で消費される電力（エネ
ルギー）を低減することができ、さらに必要とするメモ
リを少なくすることが可能である。

【０１０２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によると、像
担持体の回直前時に、電位予測手段によって像担持体の
表面電位を予測し、その出力に応じて像担持体の前回転
時に制御装置により現像バイアスを制御することによっ
て、トナーが現像剤担持体から像担持体に移動する逆ク
リーニング作用を防止して良好なクリーニングを行うこ
とができるので、例えば、画像形成終了後から次の画像
形成信号の入力までの時間がばらついた場合でも、転写
部材や帯電部材の転写残トナーによる汚れを防止し、ま
た画像形成装置本体内のトナー飛散等を有効に防止し
て、高画質な画像を安定して出力することができる。

【０１０３】また、上述に加えて、温湿度検知手段を設
けたときには、温湿度環境が変化しても逆クリーニング
作用を防止することができる。

【０１０４】さらに、予測される像担持体の表面電位が
所定のしきい値よりも低い場合においては、表面電位の
測定や電位の予測を中止して待機状態にするようにする
と、消費電力（エネルギー）を低減することができ、ま
た、必要とするメモリを少なくすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の画像形成装置の概略構成を示す
模式図。

【図２】実施の形態１における、画像形成後経過時間と
感光ドラム表面電位との関係を示す図。

【図３】実施の形態１の画像形成動作を示すフローチャ
ート。

【図４】実施の形態１の画像形成動作を示すシーケンス
図。

【図５】実施の形態２の画像形成装置の概略構成を示す
模式図。

【図６】実施の形態２における、画像形成後経過時間と
感光ドラム表面電位との関係を示す図。

【図７】実施の形態１の画像形成動作を示すフローチャ
ート。

【図８】実施の形態３の画像形成装置の概略構成を示す
模式図。

【図９】実施の形態３の画像形成動作を示すフローチャ
ート。

【符号の説明】

１０像担持体（感光ドラム）２０帯電装置２１帯電ローラ２２帯電バイアス電源３０露光装置４０現像装置４１現像剤担持体（現像ローラ）４３供給ローラ４５現像バイアス電源４６供給バイアス電源５０転写装置５１転写ローラ５２転写バイアス電源７０、７４、７５制御装置７１、７２、７３電位予測手段（測定手段、算出手段）８２温湿度検知手段（温湿度センサ）Ｐ転写材Ｔ現像剤（トナー）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転可能な像担持体表面を一様に帯電す
る帯電装置と、帯電後の像担持体表面を露光して静電潜
像を形成する露光装置と、前記静電潜像にトナーを付着
させてトナー像として現像すると同時に前記像担持体表
面の転写残トナーを回収する現像装置と、前記像担持体
上のトナー像を転写材に転写する転写装置とを備えた画
像形成装置において、前記像担持体に接触配置された現像剤担持体と、該現像剤担持体に現像バイアスを印加して該現像剤担持
体と前記像担持体との間の電位差によって前記像担持体
表面の静電潜像にトナーを付着させるとともに前記像担
持体上の転写残トナーを前記現像剤担持体上に回収する
現像バイアス電源と、該現像バイアス電源によって前記現像剤担持体に印加さ
れる現像バイアスを制御する制御装置と、画像形成のための前記像担持体を回転する前に現像部に
対向する前記像担持体の表面電位を予測する電位予測手
段と、を備え、前記制御装置は、前記電位予測手段の出力に基づいて、
画像形成前における前記像担持体の準備回転である前回
転中の前記現像バイアスを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。
【請求項２】前記電位予測手段が、前回の画像形成終
了後から今回の画像形成の前回転開始までの経過時間を
測定する測定手段と、該測定手段の出力に基づいて前記
像担持体の表面電位を算出する算出手段と、を有する、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記像担持体近傍の温湿度を検知する温
湿度検知手段を備え、前記制御装置は、前記電位予測手段と前記温湿度検知手
段との出力に基づいて、前記前回転中の前記現像バイア
スを制御する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の画像形成
装置。
【請求項４】前記制御装置は、前記予測手段による予
測値が所定のしきい値以下の場合に、前記電位予測手段
の動作を停止し、前記現像剤担持体に対してぜ現像剤バ
イアス電源によって所定の現像バイアスを印加する、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１
項記載の画像形成装置。