JP2008015148A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像同時クリーニングを行う画像形成装置において長期にわたって高画質な画像を出力することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】転写時に中間転写体１０に転写されないで像担持体１表面に残った現像剤を除去するクリーニング手段を現像手段４が兼ねる画像形成装置において、中間転写体１０上の現像剤を除去するための転写クリーニング装置９を備え、非画像形成時に、像担持体１表面と現像手段４との間の電位差を画像形成時よりも大きくして現像手段４から像担持体１上に現像剤を排出し、帯電手段２によって像担持体１上の現像剤を正規とは逆の極性に帯電させて、中間転写体１０上に転写し、中間転写体１０上の現像剤を転写クリーニング装置９で回収する。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般には、電子写真方式などにより像担持体に形成された静電潜像を現像剤像（即ち、トナー像）とし、このトナー像を中間転写体を介して記録材に、又は、直接に記録材に転写する複写装置、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関する。特に、本発明は、現像装置にて、像担持体に形成された静電潜像をトナー像とすると同時に、転写工程後の像担持体上の転写残トナーを像担持体上から除去、回収し、再利用する、所謂、クリーナレス方式の画像形成装置に関する。

一般的に、複写装置などのように、画像を紙などの記録材に記録する画像形成装置においては、以下のような方式がある。すなわち、像担持体としての電子写真感光体に電子写真プロセスによりトナー像を形成し、その後、トナー像を中間転写体を介して、或いは、直接に記録材に転写する転写方式の画像形成装置が広く使用されている。

複写装置は、単なる原稿を複写するための事務処理用複写機としてではなく、デジタル技術の導入により他の情報処理機と結び付いた情報出力機器として使われている。或いは、多機能化により画像情報の加工や編集が容易になり新規なオリジナル原稿を作成するための複写機として、更に個人向けのパーソナルコピーとして使われている。

そのため、より高速化、より高画質化、より小型軽量化が追求され、より高信頼性が厳しく追求されてきている。

そのような中で、電子写真技術を用いた複写装置、プリンタ、ファクシミリなどにおいて、被帯電体としての像担持体である感光体表面を帯電処理する手段として、コロナ帯電装置が従来から広く利用されてきた。コロナ帯電装置は、感光体表面を所定の電位に均一に帯電処理する手段として有効であるが、高圧電源を必要とし、また、オゾンの発生量が多い等の問題点を有している。

このようなコロナ帯電装置に対して、電圧を印加した帯電部材（例えば、導電性弾性ローラ或いはブレード）を感光体に接触させて感光体を帯電処理する接触帯電装置が近年使われている。

接触帯電装置は、電源の低圧化が図れ、オゾンの発生量が極めて少ない等の長所を有していることから、コロナ帯電装置に代わって感光体、誘電体等の像担持体、その他の被帯電体面の帯電処理手段として実用化されている。

このような接触帯電手段を有する画像形成装置では、コロナ帯電と比べて、比較的低電圧のバイアスで感光体の均一な帯電と十分な転写が可能となるため、装置自体の小型化、オゾン等のコロナ放電生成物抑制の点で優れている。

また、装置を使用するうえでのランニングコストを下げるため、従来の電子写真感光体が有していた問題点を解決し、膜強度を高くすることによって耐摩耗性及び耐傷性を向上させることで高耐久な感光体が希求されている。さらに、感光体としては、繰り返し使用時における残留電位の上昇等の感光体特性変化や劣化が非常に少なく、繰り返し使用時も安定した性能を発揮することが望まれている。このような電子写真感光体として、硬化性樹脂を表面層に含有した感光体を用いることが提案されている。

また一方では、環境保全や資源の有効利用の点から、クリーニング装置にて回収されている転写残トナー、所謂、廃トナーを現像装置に戻し再利用する電子写真装置が開発されている。

この一つの方式に、クリーニング装置を廃し、転写残トナーの清掃は現像装置において現像行程と同時に行う「クリーナーレス方式」というものが提案されている。

つまり、通常、転写後の感光体に残存する転写残トナーは、クリーニング装置によって感光体面から除去されて廃トナーとなる。

ここで、クリーニング装置を無くし、転写後の感光体上の転写残トナーを帯電装置や補助帯電部材で所定の極性に帯電し、現像装置で感光体上から除去して、現像装置に回収・再使用する装置構成にしたクリーナーレスプロセスの電子写真装置がある。（例えば、特許文献１参照）。

上述したような現像同時クリーニングのクリーナーレス方式の画像形成装置では、転写残トナーなどの逆極性に帯電したトナーは、帯電装置や補助帯電部材等によって正規帯電に戻され、現像装置で回収されるのが理想である。

しかし、クリーナーレス方式の画像形成装置において実際に１０Ｋ枚、２０Ｋ枚と画像を通紙すると、図２に示すような反転極性トナーに起因すると思われるかぶりが増大するという問題が生じる。

このような反転極性トナーが発生する原因として、前記接触帯電装置から印加される交流電圧の影響及び耐久によるトナー劣化が挙げられる。

図３に示すように、交流電圧が印加された接触帯電装置を転写残トナーが通過すると、トナーの帯電分布が反転極性方向（本例では、図３にて右方向正極性方向）にシフトし、未帯電及び反転極性トナーを生み出してしまう。

次に、このようにして発生した反転極性トナーの挙動について説明する。

図４に、初期トナーと初期キャリア、及び、初期トナーと劣化したキャリアにて作製したトナー濃度８％の現像剤２００ｇに対して、前記接触帯電装置を通過して反転極性トナーを含んだトナー２ｇを混入させ十分に攪拌し、そのかぶりを測定した結果を示す。

初期キャリアを含む現像剤では、かぶりはほとんど変化していないのに対して、劣化したキャリアを含む現像剤では、かぶりはＶｂａｃｋ（感光体電位と現像バイアス電位との電位差）が大きい側、即ち、反転極性トナー起因のかぶりが非常に悪化している。これは、キャリアが劣化していると反転してしまったトナーは再び正規帯電に戻ることができないことを意味している。

次に、トナーが劣化している場合について詳述する。

図５に、故意にトナーにストレスを加えて劣化させ、その劣化トナーに対して、接触帯電装置に直流電圧−１ｋＶを印加して帯電させたときの帯電分布を示す。

まず、劣化したトナーは、正規帯電（負極性帯電）のトナーと反転帯電（正極性帯電）したトナーが入り交ざっている状態になっている。次に、これらに直流電圧−１ｋＶを印加すると全体的なトリボ平均は正規帯電側へシフトするが、正規帯電に戻らないトナーが存在する。このようなトナーは、転写や接触帯電部材及び現像器内でのストレスなどによって外添剤が埋め込まれたり、外添剤が過度についたり変形したりして、正規の帯電に戻ることができなくなってしまったと予測される。

特許文献２、３は、帯電バイアスにＤｕｔｙをかけることで正規帯電に戻す効果を強くし、逆極性トナーの発生を抑制する技術であるが、上述したようにキャリアやトナーが劣化した場合については効果がない。また、前記手段は生産性の低い低速機においてはドラムを十分に帯電させることができるが、生産性の高い中高速機においては十分にドラムを帯電することが困難である。

また、特許文献４は、転写装置に画像形成時とは逆極性のバイアスを印加することでドラム上を連れまわるトナーを回収するというものであるが、実際にドラム上に連れ回るようなトナーは未帯電及び弱帯電トナーが多いために転写効率が悪く有効ではない。
特開２００４−９３８５５号公報 特開２００３−２５５６７５号公報 特開平１１−７２９９４号公報 特開２００４−２５２１８０号公報

本発明は、上述事情に鑑みてなされたものであり、現像同時クリーニングを行う画像形成装置において長期にわたって高画質な画像を出力することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

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、第１の本発明によれば、像担持体と、前記像担持体表面に接触配置されて前記像担持体表面を帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面を露光して静電像を形成する露光手段と、現像剤を収容した現像容器を備え、前記現像剤を前記静電像に付着させて現像剤像とする現像手段と、前記現像剤像を中間転写体を介して記録材に、又は、記録材担持体にて担持し搬送される記録材に転写する転写手段とを備え、転写時に前記中間転写体に転写されないで、又は、前記記録材担持体にて担持し搬送される記録材に転写されないで前記像担持体表面に残った現像剤を除去するクリーニング手段を前記現像手段が兼ねる画像形成装置において、
前記中間転写体又は前記記録材担持体上の現像剤を除去するための転写クリーニング装置を備え、
非画像形成時に、前記像担持体表面と前記現像手段との間の電位差を画像形成時よりも大きくして前記現像手段から前記像担持体上に現像剤を排出し、前記帯電手段によって前記像担持体上の前記現像剤を正規とは逆の極性に帯電させて、前記中間転写体又は前記記録材担持体上に転写し、前記中間転写体又は前記記録材担持体上の現像剤を前記転写クリーニング装置で回収することを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明によれば、現像同時クリーニングを行う画像形成装置において、未帯電及び正規とは逆の極性の現像剤による画像不良を改善することができ、長期にわたって良好な画像を提供することができる。

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
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成を示す。本実施例の画像形成装置１００は、接触帯電方式、２成分接触現像方式、クリーナレス方式を採用した中間転写方式の電子写真レーザビームプリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）である。

先ず、図１を参照して、本実施例のプリンタ１００の全体構成及び各電子写真プロセスを実行する画像形成手段について説明する。

（像担持体、帯電手段）
プリンタ１００は、像担持体として、回転ドラム型の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」という。）１を有する。本実施例において、感光ドラム１は、帯電特性が負帯電性の有機光導電体（ＯＰＣ）であり、外径３０ｍｍ、中心支軸を中心に１３０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）をもって矢示の反時計方向に回転駆動される。

プリンタ１００は、感光ドラム１表面を一様に帯電処理する帯電手段として、接触帯電装置（接触帯電器）２を有する。本実施例において、接触帯電装置２は、帯電ローラ（ローラ帯電器）であり、感光ドラム１との間の微小ギャップにて生じる放電現象を利用して帯電する。

帯電ローラ２は、支持部材としての芯金２ａの両端部をそれぞれ軸受け部材（図示せず）により回転自在に保持されると共に、押圧ばね２ｅによって感光ドラム１に向かって付勢して、感光ドラム１の表面に対して所定の押圧力をもって圧接させている。これにより、帯電ローラ２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と帯電ローラ２との圧接部が帯電部（即ち、帯電ニップ部または接触部）ａである。

帯電ローラ２の芯金２ａには、電源Ｓ１より所定の条件の帯電バイアス電圧が印加される。これにより、回転する感光ドラム１表面は、所定の極性・電位に接触帯電処理される。

本実施例において、帯電ローラ２に対する帯電バイアス電圧は、直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。より具体的には、−５００Ｖの直流電圧と、周波数１．３ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ１．７ｋＶ、正弦波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。この帯電バイアス電圧により、感光ドラム１表面は、帯電ローラ２に印加した直流電圧と同じ−５００Ｖ（暗電位Ｖｄ）に一様に接触帯電処理される。

（情報書き込み手段）
プリンタ１００は、帯電処理された感光ドラム１の面に静電潜像を形成する情報書き込み手段として露光手段である露光装置３を有する。

本実施例において、露光装置３は、半導体レーザを用いたレーザビームスキャナである。レーザビームスキャナ３は、画像読み取り装置（図示せず）などのホスト処理装置からプリンタ側に送られた画像信号に対応して変調されたレーザ光Ｌを出力する。レーザビームスキャナ３は、このレーザ光Ｌにて、一様に帯電処理された回転する感光ドラム１の表面を、露光位置（即ち、露光部）ｂにおいてレーザ走査露光（イメージ露光）する。このレーザ走査露光により、感光ドラム１の表面のレーザ光Ｌで照射されたところの電位が低下し、回転する感光ドラム１の表面には、画像情報に対応した静電潜像が順次に形成されていく。

（現像手段、現像剤）
プリンタ１００は、感光ドラム１上の静電潜像に従ってトナーを供給し、静電潜像をトナー画像（現像剤像）として反転現像する現像手段として、現像装置４を有する。本実施例においては、現像装置４は、トナーとキヤリアを含む二成分現像剤による磁気ブラシを、感光ドラム１に接触させながら現像を行う二成分接触現像方式を採用した現像装置である。

現像装置４は、現像容器４ａ、現像剤担持体としての非磁性の現像スリーブ４ｂを備えている。現像スリーブ４ｂは、その外周面の一部を現像装置４の外部に露呈させて、現像容器４ａ内に回転可能に配置してあり、現像剤を担持し、搬送する。現像スリーブ４ｂ内には、非回転に固定してマグネットローラ４ｃが挿設されている。現像スリーブ４ｂに対向して、現像剤コーティングブレード４ｄが設けられている。現像容器４ａは、現像剤４ｅを収容しており、現像容器４ａ内の底部側には現像剤攪拌部材４ｆが配設されている。又、補給用トナーがトナーホッパー４ｇに収容されている。

本実施例にて、現像容器４ａ内の現像剤４ｅは、主に、重合法や粉砕法により生成される非磁性トナーと、磁性キャリアとを含む２成分現像剤であり、現像剤攪拌部材４ｆにより攪拌される。

二成分系現像剤に用いられるキャリア粒子は、トナー粒子に良好な帯電性を付与し、現像極において静電潜像上にトナーを現像し、キャリア粒子自身は現像容器内に戻され新たにトナーと混合し良好な帯電を付与するというサイクルで長時間繰り返し使用される。従って、キャリア粒子に要求される性能として、トナーに良好な帯電を付与すること、繰り返しの使用でも帯電付与性能が劣化しないこと等が挙げられる。従来、キャリア粒子としては鉄粉キャリア、フェライトキャリア、磁性微粒子をバインダー中に分散した磁性体分散樹脂キャリア等が磁気ブラシ現像用の二成分系現像剤用として用いられている。

一方、高画質化の要求により現像システムの検討も種々行われており、中でも現像プロセスに交番電界を印加する方法が用いられる場合には、これに鉄粉キャリアを使用すると低抵抗であるためリークが起こり、現像不良が生じてしまう。また、フェライトキャリアを用いても、キャリア粒子の比抵抗が１０⁵〜１０⁷Ω・ｃｍ程度であり、ハーフトーンの潜像が現像バイアスのリークによって乱されるなどの理由により十分良好な画像が得られない。そこで、本実施例では磁性微粒子をバインダー中に分散させて比抵抗を高めたものを用いて良好な画像が得るようにしている。

現像スリーブ４ｂは、感光ドラム１との最近接距離（Ｓ−Ｄｇａｐ）を３５０μｍに保持して感光ドラム１に近接対向配設される。この感光ドラム１と現像スリーブ４ｂとの対向部が現像部ｃである。

現像スリーブ４ｂは、現像部ｃにおいて感光ドラム１の進行方向とは逆方向に回転駆動される。現像スリーブ４ｂ内のマグネットローラ４ｃの磁力により、現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅの一部が現像スリーブ４ｂの外周面に磁気ブラシ層として吸着保持される。この磁気ブラシ層は、現像スリーブ４ｂの回転に伴い回転搬送され、現像剤コーティングブレード４ｄにより所定の薄層に整層され、現像部ｃにおいて感光ドラム１の面に対して接触して感光ドラム面を適度に摺擦する。

現像スリーブ４ｂには、電源Ｓ２から所定の現像バイアスが印加される。本実施例において、現像スリーブ４ｂに対する現像バイアス電圧は、直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。より具体的には、−３５０Ｖの直流電圧と、周波数８．０ｋＨｚ、ピーク間電圧１．８ｋＶ、矩形波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。

このようにして、現像剤４ｅが、回転する現像スリーブ４ｂの面に薄層としてコーティングされ、現像部４ｃに搬送される。現像部ｃに搬送された現像剤４ｅ中のトナーが、現像バイアスによる電界によって感光ドラム１の表面に静電潜像に対応して選択的に付着し、静電潜像がトナー画像として現像される。本実施例の場合、感光ドラム１の表面の露光明部にトナーが付着して静電潜像が反転現像される。

現像部ｃを通過した現像スリーブ４ｂ上の現像剤薄層は、引き続く現像スリーブ４ｂの回転に伴い現像容器４ａ内の現像剤溜り部に戻される。

現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅのトナー濃度を、略一定の範囲内に維持するために、現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅのトナー濃度を、例えば、光学式トナー濃度センサー（図示せず）によって検知する。そして、その検知情報に応じてトナーホッパー４ｇを駆動制御して、トナーホッパー４ｇ内のトナーが現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅに補給される。二成分現像剤４ｅに補給されたトナーは、攪拌部材４ｆにより攪拌される。

本実施例においてトナーは、磁性キャリアとの摺擦により負極性に摩擦帯電される。

（転写手段、定着手段）
プリンタ１００は、感光ドラム１の下方に位置して、中間転写体１０を備えている。本実施例にて、中間転写体１０は、無端ベルト状の中間転写ベルトとされ、支持ローラ１１、１２、１３に懸架されて、矢印方向に回転移動される。

感光ドラム１に対向する一次転写位置ｄａに、一次転写手段としての、本実施例では、ブレード状の一次転写装置５が配置され、中間転写ベルト１０を所定の押圧力にて圧接させている。一次転写装置５には、電源Ｓ３ａからトナーの正規帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の転写バイアス、本実施例では＋２ｋＶが印加される。これにより、転写部ｄを移動する中間転写ベルト１０の表面に感光ドラム１の表面側のトナー画像が順次に静電転写されていく。

一方、本実施例では、支持ローラ（対向ローラ）１２に対向する二次転写位置ｄｂに、二次転写手段としての、本実施例では、転写ローラとされる二次転写装置１５が配置される。二次転写ローラ１５は、中間転写ベルト１０を挟持する態様で対向ローラ１２に所定の押圧力にて圧接されている。

一方、この二次転写部ｄｂに給紙機構部（図示せず）から所定の制御タイミングにて記録材Ｐが給送される。

二次転写部ｄｂに給送された記録材Ｐは、移動する中間転写ベルト１０と二次転写ローラ１５との間に挟持されて搬送される。その間、二次転写ローラ１５には電源Ｓ３ｂからトナーの正規帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の転写バイアス、本実施例では＋２ｋＶが印加される。これにより、二次転写部ｄｂを挟持搬送されていく記録材Ｐの表面に中間転写ベルト１０の表面側のトナー画像が順次に静電転写されていく。

このとき、転写されずに中間転写ベルト１０上に残ったトナーは、クリーニング手段であるクリーニングブレード９ａを転写ベルト１０に当接させて有する転写クリーニング装置９を用いて除去、清掃される。

二次転写部ｄｂを通ってトナー画像の転写を受けた記録材Ｐは、中間転写ベルト１０の表面から順次に分離されて定着装置６へ搬送される。

本実施例では、定着装置６は熱ローラ定着装置であり、この定着装置６により記録材Ｐはトナー画像の定着処理を受けて画像形成物（プリント、コピー）として出力される。

（クリーナレスシステム、均し手段）
本実施例のプリンタ１００は、現像同時クリーニング、所謂、クリーナレスシステムを採用しており、記録材Ｐに対するトナー画像転写後の感光ドラム１の表面に若干量残留する転写残トナー（残留トナー）を除去する専用のクリーニング装置を具備していない。つまり、現像装置４が感光ドラム１のクリーニング装置を兼ねている。

転写後の感光ドラム１面上の転写残トナーは、引き続く感光ドラム１の回転に伴い帯電部ａ、露光部ｂを通って現像部ｃに搬送されて、現像装置４により現像同時クリーニングにて除去・回収される。即ち、クリーナレスシステムが採用されている。

本実施例において、現像装置４の現像スリーブ４ｂは、上述のように現像部ｃにおいて感光ドラム１の表面の進行方向とは逆方向に回転させている。このような現像スリーブ４ｂの回転は、感光ドラム１上の転写残トナーの回収に有利である。

感光ドラム１上の転写残トナーは、露光部ｂを通るので、露光工程はその転写残トナー上からなされる。通常は、転写残トナーの量は少ないため、転写残トナー上から露光工程を行うことによる大きな影響は現れない。

ただ、転写残トナーには帯電極性が正規極性（本実施例では負極性）のもの、逆極性（本実施例では正極性）のもの（反転トナー）、帯電量が少ないものが混在している。その内の反転トナーや帯電量が少ないトナーが、帯電部ａを通過する際に帯電ローラ２に付着すると、帯電ローラ２が許容以上にトナーにより汚染してしまい帯電不良を生じることがある。また、画像パターンに応じてカブリや転写残トナーが感光ドラム上に分布している。

そこで、これらの感光体ドラム表面上の残留トナーを均一に均し、且つ、次回の現像時に回収され易いように、帯電極性も正規極性である負極性に揃える必要がある。このため、転写部ｄよりも感光ドラム１の回転方向下流側の位置、且つ、帯電部ａよりも感光ドラム１の回転方向上流側の位置において、均し手段（トナー帯電手段）７を設ける。

また、更に好ましくは、均し手段（トナー帯電手段）７の感光ドラム１回転方向上流で、転写部ｄよりも感光ドラム１の回転方向下流位置に、補助均し手段（均一化手段）８を設けることが望ましい。この補助均し手段（均一化手段）８は、転写後に感光ドラム１上に残留している様々な帯電量のトナーを、平面的にも、電気的にも均一化するためのものである。

一般的に、転写部ｄで記録材Ｐに転写されずに感光ドラム１上に残留した転写残トナーは、反転トナーや帯電量が適切でないトナーが混在している。

そこで、補助均し手段（均一化手段）８により一度転写残トナーを除電し、次いで均し手段（トナー帯電手段）７で再度転写残トナーを正規極性に帯電処理する。これにより、帯電ローラ２への転写残トナーの付着防止を効果的に成すと共に、現像装置４での転写残トナーの除去・回収を完全に行うことができる。そのため、転写残トナー像パターンのゴースト像の発生も有効に防止される。

（非画像形成時のクリーニング）
次に、本実施例の特徴ある構成について説明する。

本実施例によれば、上記構成の、所謂、接触帯電方式、２成分接触現像方式、クリーナレス方式を採用した中間転写方式の電子写真レーザビームプリンタ１００において、図６のタイミングチャートに示すように、非画像形成時にクリーニング工程が行われる。

つまり、先ず、非画像形成時において、例えば、通紙１０００枚毎に、画像形成終了後において、接触帯電装置２に＋４００ＶのＤＣバイアスを印加する。これにより、図７に曲線Ａで示すような感光ドラム１上に連れまわっている未帯電及び弱帯電トナーを、正規とは逆の極性（本実施例では正極性）に帯電させることができる。本実施例にて、感光ドラム１の電位は０Ｖであり、現像装置に印加される現像バイアスも０Ｖとされる。

一方、現像装置４の下流に設置された一次転写装置５には、画像形成時とは逆極性の−７００ＶのＤＣバイアスを印加する。

この構成によって、感光ドラム１上の逆極性トナーを中間転写体１０に転写させ、転写クリーニング手段９にて回収する。

ここで、図１０に示すように、転写時に、感光ドラム１に対する転写コントラストが８００Ｖを越えなければ感光ドラム１に対する放電は起こらず、感光ドラム１の電位は保たれる。従って、本実施例では転写後においても感光ドラム１の電位は転写前の０Ｖに保たれる。

また、図１１に示すように、帯電時にも、感光ドラム電位と帯電バイアスとの電位差が８００Ｖ以上ないと感光ドラムに対して放電が起こらず、感光ドラム電位はほぼ変化しない。従って、上述のように、本実施例によれば、感光ドラム１上に連れまわっている未帯電及び弱帯電トナーを正規とは逆のポジ極性に帯電させることができる。

図８に、上記の画像形成装置を用いて画像濃度３０％の画像を２００００枚通紙したときの感光ドラム上かぶりと、前記通紙において１０００枚毎に本実施例の制御を用いた時の感光ドラム上かぶりの比較を示す。

本実施例の制御を用いない場合、反転極性トナー起因のかぶりが悪化する。しかし、本実施例の制御を用いると、図８に示すように反転極性トナー起因のかぶりが改善されている。

以上説明したように、本実施例に従った非画像形成時のクリーニング工程を、クリーナーレス方式の画像形成装置に採用することにより、反転極性トナー起因のかぶりを長期に渡り抑制することができる。

実施例２
次に、本発明の画像形成装置の第二の実施例について説明する。

本実施例の画像形成装置は、実施例１にて説明した接触帯電方式、２成分接触現像方式、クリーナレス方式を採用した中間転写方式の電子写真レーザビームプリンタ１００にて好適に具現化される。従って、画像形成装置の全体構成及び作動については、実施例１の説明を援用し、本実施例での再度の説明は省略する。

実施例１で説明した非画像形成時のクリーニング工程を採用することにより、像担持体、即ち、感光ドラム上に連れまわっているかぶりトナーを除去することができたが、初期のかぶりレベルと比べて不十分となる時もある。

そこで、本発明者らは、実施例１の制御後に、感光ドラム１を−５００Ｖに帯電させ、Ｖｂａｃｋが２００Ｖになるように現像バイアスを−３００Ｖとして現像装置４から感光ドラム１上に３０秒間トナーを吐き出させて、そのトナーの帯電分布を測定した。そのときのトナーの帯電分布を、図７に曲線Ｂで示す。

実施例１の制御では、感光ドラム１上の未帯電及び逆極性トナーを回収することはできたが、現像容器４ａ内にはこのようなトナーがまだ数多く存在している。そのために、実施例１の制御では初期と同等のかぶりレベルに戻すことができていない（図８参照）。

以上のことを鑑みて本実施例では、非画像形成時においても、補助均し手段８に＋６５０Ｖ、均し手段７に−８５０Ｖを印加する。これにより、感光体ドラム１上のトナーを正規の極性方向に帯電させる。

更に、非画像形成時において、図９のタイミングチャートが示すようなシーケンスを実施する。接触帯電装置２には、直流電圧（Ｖｄｃ）−２００Ｖに、周波数は１．３ｋＨｚ、ピーク間電圧（Ｖｐｐ）１．７ｋＶの正弦波の交流電圧（Ｖａｃ）を重畳した振動電圧をＴ１秒間印加する。これにより、感光ドラム１の帯電電位（Ｖｄ）は−２００Ｖとなる。

また、本実施例においては、現像装置４に対してＴ１秒後に現像バイアスが印加される。そして、Ｖｂａｃｋ（感光ドラム電位Ｖｄと現像バイアス電位Ｖｄｃとの電位差）が２００Ｖとなるように、現像バイアスとしては、直流電圧（Ｖｄｃ）０Ｖ、周波数は８．０ｋＨｚ、ピーク間電圧（Ｖｐｐ）１．７ｋＶの交流電圧（Ｖａｃ）が印加される。

これにより、現像容器４ａ内から感光ドラム１上に反転極性トナーや未帯電トナーが優先的に吐き出される。

一方、帯電装置２には、上述のように、Ｔ１秒間直流電圧と交流電圧が重畳された帯電バイアスが印加された後、直流電圧（Ｖｄｃ）＋４００Ｖのみの帯電バイアスが印加される。これによって、感光ドラム上に吐き出されたトナーを正規とは逆の極性であるポジ（正極性）方向に帯電させる。

また、現像装置４の下流に設けられている一次転写装置５には、画像形成時とは逆極性の−７００ＶのＤＣバイアスを印加する。これによって、感光ドラム上のトナーが中間転写体１０に転写される。転写されたポジトナーは、転写クリーニング装置９で回収除去する。

ここで、図１０に示すように、転写時に感光ドラム１に対する転写コントラストが８００Ｖを越えなければ感光ドラム１に対する放電は起こらず、感光ドラム１の電位は保たれる。そのため、本実施例では転写後においても感光ドラム１の電位は転写前の−２００Ｖに保たれる。

また、図１１に示すように帯電時にも、感光ドラム電位と帯電バイアスとの電位差が８００Ｖ以上ないと感光ドラムに対して放電が起こらず、感光ドラム電位はほぼ変化しない。しかし、感光ドラム電位は、受光せずとも暗減衰するため、本実施例では感光ドラム１を−２００Ｖに帯電させてから１０秒後のＶｂａｃｋが１７０Ｖとなる時点（Ｔ２）で再び感光ドラム１を−２００Ｖに帯電させる。

本発明者らの研究実験の結果によると、本実施例における、非画像形成時に未帯電及び反転極性現像剤を現像容器４ａから感光ドラム１上に排出する際、以下の条件が好ましいことがわかった。その条件とは、Ｖｂａｃｋ、即ち、感光ドラム１の電位Ｖｄと、現像装置４に印加する現像バイアスの電位Ｖｄｃとの電位差Ｖｂａｃｋは、１７５Ｖ以上３００Ｖ以下である。本実施例では、上述のように、２００Ｖとして好結果を得ることができた。

本実施例では、上記の制御を１０００枚に一回１分間、即ち、６回繰り返す。

画像濃度３０％の画像を２００００枚通紙したときに、本発明の実施例を用いない場合と実施例１の制御を１０００枚毎に実施したとき、及び、本実施例の制御を１０００枚毎に実施したときのかぶり濃度の比較をした結果を図１２に示す。

実施例１を用いた場合は、反転極性起因のかぶりの悪化が半分程度に抑えられているのに対して、本実施例の制御を用いた場合は反転極性起因のかぶりが更に抑制されている。更に、未帯電トナー起因のかぶりも抑制されており、初期のかぶりとほとんど変わらないレベルである。

以上のことより、本実施例の制御を用いることで耐久を重ねても初期のかぶりレベルを維持することができ、長期に渡って良質な画像を得ることができる。

実施例３
上記実施例１、２では、本発明の画像形成装置は、中間転写方式の画像形成装置であるとして説明したが、本発明は、斯かる構成の画像形成装置に限定されるものではない。

例えば、図１３に示すように、中間転写体１０の代わりに、記録材Ｐを担持、搬送する記録材担持体１０Ａを備えた画像形成装置とすることもできる。

つまり、本実施例のプリンタ１００は、感光ドラム１の下方に位置して、記録材担持体１０Ａを備えている。本実施例にて、記録材担持体１０Ａは、無端ベルト状の転写ベルトとされ、支持ローラ１１、１２、１３に懸架されて、矢印方向に回転移動される。

感光ドラム１に対向する転写位置ｄに、転写手段としての、本実施例では、ブレード状の転写装置５が配置され、転写ベルト１０Ａを所定の押圧力にて圧接させている。転写装置５には、電源Ｓ３からトナーの正規帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の転写バイアス、本実施例では＋２ｋＶが印加される。

一方、搬送ベルト１０Ａに担持し搬送される記録材Ｐには、この転写部ｄにて感光ドラム１のトナー画像が順次に静電転写されていく。

このとき、転写ベルト１０Ａ上のトナーは、クリーニング手段であるクリーニングブレード９ａを転写ベルト１０に当接させて有するクリーニング装置９を用いて除去、清掃される。

転写部ｄを通ってトナー画像の転写を受けた記録材Ｐは、転写ベルト１０Ａの表面から順次に分離されて定着装置６へ搬送される。

本実施例では、定着装置６は熱ローラ定着装置であり、この定着装置６により記録材Ｐはトナー画像の定着処理を受けて画像形成物（プリント、コピー）として出力される。

その他の構成及び作動は、実施例１、２の画像形成装置と同じであるので、同じ構成及び作動を成すものには、同じ参照番号を付し、実施例１、２の説明を援用する。

本実施例の画像形成装置に対しても、実施例１、２の特徴をなすクリーニング制御を実施することにより、実施例１、２と同様の作用効果を達成することができる。

本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成断面図である。 クリーナーレス方式の画像形成装置におけるかぶり悪化の一例を説明する図である。 接触帯電装置部通過前後のトナー帯電分布図である。 トナー再帯電に対するキャリア劣化依存の関係を説明する図である。 トナー劣化による再帯電能力低下を説明する図である。 実施例１のクリーニング制御を説明するタイミングチャートである。 現像容器より吐き出されたトナーの帯電分布図、及び、実施例１実行後のかぶりトナー帯電分布図である。 実施例１のクリーニング制御実行後のかぶりトナー帯電分布図である。 実施例２のクリーニング制御を説明するタイミングチャートである。 転写コントラストと放電電流量の関係図である。 感光ドラム電位に対する帯電バイアスの電位差と放電電流量の関係図である。 実施例２のクリーニング制御がかぶりに与える効果についての図である。 本発明に係る画像形成装置の他の実施例の概略構成断面図である。

符号の説明

１ 感光ドラム（像担持体）
２ 帯電ローラ（帯電手段）
４ 現像装置
５ 一次転写装置
７ 均し手段（トナー帯電手段）
８ 補助均し手段（均一化手段）
９ 転写クリーニング装置
１０ 中間転写ベルト（中間転写体）
１０Ａ 転写ベルト（記録材担持体）
１５ 二次転写装置

Claims (5)

1. 像担持体と、前記像担持体表面に接触配置されて前記像担持体表面を帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面を露光して静電像を形成する露光手段と、現像剤を収容した現像容器を備え、前記現像剤を前記静電像に付着させて現像剤像とする現像手段と、前記現像剤像を中間転写体を介して記録材に、又は、記録材担持体にて担持し搬送される記録材に転写する転写手段とを備え、転写時に前記中間転写体に転写されないで、又は、前記記録材担持体にて担持し搬送される記録材に転写されないで前記像担持体表面に残った現像剤を除去するクリーニング手段を前記現像手段が兼ねる画像形成装置において、
   前記中間転写体又は前記記録材担持体上の現像剤を除去するための転写クリーニング装置を備え、
   非画像形成時に、前記像担持体表面と前記現像手段との間の電位差を画像形成時よりも大きくして前記現像手段から前記像担持体上に現像剤を排出し、前記帯電手段によって前記像担持体上の前記現像剤を正規とは逆の極性に帯電させて、前記中間転写体又は前記記録材担持体上に転写し、前記中間転写体又は前記記録材担持体上の現像剤を前記転写クリーニング装置で回収することを特徴とする画像形成装置。
2. 非画像形成時に前記現像手段から前記像担持体上に現像剤を排出するに際して、前記電位差が１７５Ｖ以上３００Ｖ以下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。
3. 非画像形成時に前記帯電手段によって前記像担持体上の前記現像剤を正規とは逆の極性に帯電させるに際して、前記帯電手段には、前記像担持体に対して放電が起こらない大きさの電圧が印加されることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体上の現像剤を前記中間転写体に転写する際、又は前記像担持体上の現像剤を前記記録材担持体にて担持し搬送される前記記録材に転写する際の前記転写手段には、前記像担持体に対して放電が起こらない大きさの電圧が印加されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
5. 前記帯電手段は接触帯電装置であり、直流電圧に交流電圧が重畳された振動電圧が供給可能な電源に接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成装置。

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