JP2008134357A - 画像形成装置、プロセスカートリッジ、および補助帯電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】転写残トナーを現像同時クリーニングで長期間に渡って安定して良好に除去・回収できるクリーナレス方式の画像形成装置を提供する。
【解決手段】帯電ローラ２の上流側に配置されたトナー帯電量制御部材６は、感光ドラム１の軸方向にレシプロ移動しつつ感光ドラム１の表面に導電性の毛体を摺擦させて転写残トナーを帯電させる。トナー帯電量制御部材６の毛体に突起体を深く差し込んだフリッカ部材２００を、トナー帯電量制御部材６と平行に配置してレシプロ移動させる。画像形成時には、トナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００とを同位相同振幅にレシプロ駆動する。１００枚プリントするごとに３秒間の画像形成を伴わない復帰モードを実行する。復帰モードでは、帯電ローラ２の帯電バイアス電圧を０Ｖとし、トナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００とを逆位相同振幅にレシプロ駆動させる。
【選択図】図６

Description

本発明は、現像装置で転写残トナーを回収するクリーナレス方式の画像形成装置、詳しくは、帯電手段の上流でブラシ部材を像担持体に摺擦させて転写残トナーを帯電させる補助帯電方法に関する。

記録材搬送ベルト等に沿って現像色が異なる複数の感光ドラムを配列させたタンデム方式の画像形成装置が実用化されている。中間転写ベルトに現像色が異なる複数のトナー像を一次転写して重ね合わせてフルカラーのトナー像を形成し、その後、記録材に一括二次転写する中間転写方式の画像形成装置も実用化されている。転写後の感光ドラム表面に残った転写残トナーを正規の極性に帯電させる補助帯電により、現像装置にて効率的に現像同時クリーニングを行うクリーナレス方式の画像形成装置も実用化されている。現像色ごとの感光ドラム、現像装置、帯電ローラ等を一体にまとめて着脱可能な筐体に収納したクリーナレス方式のプロセスカートリッジも実用化されている。

特許文献１には、中間転写ベルトの上向き直線区間に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのクリーナレス方式のプロセスカートリッジを配列したタンデム方式のフルカラー画像形成装置が示される。ここでは、帯電電圧を印加されて感光ドラムの表面を一様帯電させる帯電ローラの上流側に、感光ドラムの表面をブラシ部材で摺擦して転写残トナーを帯電電圧と同極性に帯電させる補助帯電装置が配置される。ブラシ部材は、感光ドラムの軸方向に往復移動する移動台上に、感光ドラムの回転方向に間隔を隔てて一対配置されている。そして、上流側のブラシ部材は、交流電圧を印加されて転写残トナーの帯電状態を揃える。下流側のブラシ部材は、帯電電圧の直流成分と同極性の直流電圧を印加されて転写残トナーを正規の極性に帯電させる。このようにして、現像装置による効率的な現像同時クリーニングを可能にしている。

特許文献２には、帯電ローラの上流に配置した一対のブラシ部材を感光ドラムの軸方向にレシプロ移動させて転写残トナーを正規の極性に帯電させる画像形成装置が示される。ここでは、上流側のブラシ部材は、３５０Ｖの直流電圧を印加されて転写残トナーを取り込み、トナーの帯電状態を正極性に揃えて少しずつ感光ドラムに戻す。下流側のブラシ部材は、帯電電圧よりも高い−８００Ｖの直流電圧を印加されることにより、感光ドラム表面の転写残トナーを放電を伴って負極性に帯電させる。そして、紙間や電源ＯＮ時の初期動作時やプリント動作終了時に、ブラシ回復期間を設けて、ブラシ部材に蓄積したトナーをまとめて感光ドラムの表面へ電気的に移動させて、ブラシ部材をクリーニングしている。

ここで、ブラシ回復期間には、逆極性（正極性）に帯電したトナーや未帯電のトナーがブラシ部材から感光ドラムの表面へ大量に放出されて連れ回りする。このため、帯電ローラに帯電電圧（負極性）を印加したままだと、トナーが帯電ローラに転写されて絶縁層を形成し、帯電ムラの原因となる。そこで、ブラシ回復期間には、帯電ローラに対する帯電電圧の印加を停止して帯電ローラの汚染を防止している。また、転写ローラに通常とは逆極性（負極性）の電圧を印加して、逆極性に帯電したトナーを中間転写ベルト等へ転写させ、ベルトクリーニング装置により回収している。

特許文献３には、帯電ローラの上流に配置した一対のブラシ部材を独立して個別に感光ドラムの軸方向に往復移動させる画像形成装置が示される。

特許文献４には、導電性ロールブラシを用いて感光ドラム表面の転写残トナーを静電吸着する静電ファーブラシ方式のドラムクリーニング装置が示される。ここでは、多数の突起体を導電性ロールブラシの毛体の間隔に差し込んだフリッカ部材が導電性ロールブラシと並列に配置される。そして、画像形成を伴わないブラシ回復期間に、レシプロ駆動機構によってフリッカ部材を感光ドラムの軸方向にレシプロ移動させ、導電性ロールブラシのブラシの奥に蓄積したトナーを梳き出して感光ドラム表面へ機械的に掃い出す。これにより、導電性ロールブラシのクリーニング性能がリフレッシュされる。

特開２００３−１６７４７７号公報 特開２００３−３１６２０２号公報 特開２００５−２０８３２２号公報 特開平５−５３４８９号公報

特許文献２、特許文献３に示される補助帯電装置は、直流電圧を印加された固定系の導電性ブラシを感光ドラムの軸方向に往復移動させて、感光ドラム表面の転写残トナーを正規極性に帯電させている。しかし、固定系の導電性ブラシは、画像形成に伴って逆極性に帯電したトナーを毛体の間隔に次第に堆積してしまい、画像形成時に逆極性に帯電したトナーを吐き出すようになると、現像同時クリーニングがうまく機能しなくなる。

そこで、特許文献２に示される補助帯電装置では、非画像形成時に導電性ブラシから感光ドラムの表面へ電気的にトナーを吐き出させている。しかし、レシプロ移動を伴う摺擦によってブラシの奥側へもトナーが移動して堆積される一方、高電圧を印加しても、感光ドラムの表面に近い毛体の部分でしか、トナーを感光ドラムの表面へ付勢するに足る十分な電界を形成できない。従って、ブラシの少し奥に堆積したトナーについては吐き出し効果が限られてしまい、レシプロ移動を伴う固定系のブラシでは、電気的な方法では十分なリフレッシュ効果が得られない。吐き出し電圧を印加しつつレシプロ移動を継続すれば、濃度拡散によってブラシの奥側から先端側へ次第にトナーが移動して掃い出されるが、十分なリフレッシュ効果を得るためには長時間を要する。

そこで、特許文献２に示される電気的な方法を特許文献４に示されるフリッカ部材に置き換え、固定系のブラシの奥側からも機械的にトナーを梳き出す補助帯電装置が提案された。

しかし、固定系のブラシに深く突起体を侵入させたフリッカ部材を軸方向に往復運動させるという方法だけでは、次のようないくつかの弊害が発生した。

まず、画像形成中にフリッカ部材の突起体とブラシとを干渉させすぎると、ブラシの毛倒れにより、像担持体との接触面積が減少し、像担持体上の転写残トナーの帯電状態を均一に制御できなくなった。

次に、ブラシに保持されていた極性反転トナーや未帯電トナーが画像形成中に像担持体上に落とされ、正規の極性を持たないこれらのトナーは現像器で回収できず、像担持体上を連れ回るようになった。連れ回るトナーが転写部で極性反転して画像形成中に帯電ローラを汚したため、帯電不良やカブリを誘発してしまった。また、突起体とブラシとの常時の過度な干渉により、ブラシが毛倒れした状態に変形してしまう弊害が発生した。

本発明は、上記のような弊害を招くことなく、転写残トナーを現像同時クリーニングで長期間に渡って安定して良好に除去・回収できるクリーナレス方式の画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の画像形成装置は、移動する表面にトナー像が形成される像担持体と、帯電電圧を印加されて前記表面を帯電させる帯電手段と、転写電圧を印加されて前記表面から前記トナー像を転写させる転写手段と、前記転写手段と前記帯電手段との間の前記表面に導電性の毛体を摺擦させて転写残トナーを帯電させるブラシ部材と、前記ブラシ部材を前記表面に沿って周期移動させるブラシ駆動機構とを備えたものである。多数の突起体を前記毛体の間隔に差し込んで配置されたフリッカ部材と、前記フリッカ部材を周期移動させるフリッカ駆動機構と、前記ブラシ駆動機構と前記フリッカ駆動機構とを制御して前記ブラシ部材と前記フリッカ部材とを移動させる制御手段とを備える。そして、前記制御手段は、画像形成を伴わないブラシ回復期間には、前記ブラシ部材と前記フリッカ部材とを画像形成時よりも大きな振幅で相対移動させる。

本発明のプロセスカートリッジは、像担持体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、前記表面を一様に接触帯電させる帯電手段と、前記帯電手段の上流側で前記表面の移動方向と交差する方向に往復移動して前記表面を摺擦するブラシ部材とを備えたクリーナレス方式のものである。前記ブラシ部材の毛体の間隔に多数の突起体を差し込んだ状態で前記ブラシ部材と平行に往復移動するフリッカ部材を備える。そして、前記フリッカ部材と前記ブラシ部材とは、外部から制御して、同位相同振幅の往復移動と相対移動とを切り替え可能である。

本発明の補助帯電方法は、感光ドラム表面の転写残トナーを、帯電ローラに印加する帯電電圧と同極性に帯電させる方法である。前記帯電ローラに前記帯電電圧を印加した状態で、同極性の補助帯電電圧を印加したブラシ部材を、前記ブラシ部材の毛体の間隔に多数の突起体を差し込んだフリッカ部材と一体に往復移動させる第１工程と、前記帯電ローラに前記帯電電圧を印加しない状態で、前記フリッカ部材と前記ブラシ部材とを前記往復移動の方向に相対移動させる第２工程とを備える。

本発明の画像形成装置では、制御手段が画像形成を伴わないブラシ回復期間を設定して、フリッカ部材によりブラシ部材をクリーニングする。フリッカ部材は、ブラシ回復期間に、ブラシ部材に対して画像形成時よりも大きな振幅の相対移動を行って、ブラシ部材の毛体に突起体をより強く干渉させることにより、毛体から像担持体へトナーを掃い出させる。従って、ブラシ回復期間に比較して圧倒的に長時間に渡る画像形成時には、ブラシ部材の毛体に対する突起体の影響を軽減して、毛倒れ、帯電不良、未帯電トナーの放出と言った弊害を軽減できる。

また、画像形成時もブラシ部材の毛体の間隔にフリッカ部材の突起体を保持したままなので、ブラシ回復期間の前後に毛体の間隔に突起体を抜き差しする必要がなく、直ちに必要な振幅の相対移動を開始できる。従って、ブラシ回復期間の前後に毛体の間隔に突起体を抜き差しする構成よりも、抜き差しする機構が不要な分、補助帯電装置を小型軽量に構成できる。抜き差しに関連する困難が無いので機構の信頼性も高まる。また、短時間でブラシ回復期間に移行して短時間で必要なクリーニングを済ませ、短時間で画像形成に復帰できるので、画像形成の生産性を阻害しない。

本発明のプロセスカートリッジは、本発明の画像形成装置に搭載され、画像形成装置側の制御手段によって画像形成時とブラシ回復期間とを制御される。制御手段は、ブラシ回復期間には、フリッカ部材とブラシ部材とを相対移動させ、一方、画像形成時には、フリッカ部材とブラシ部材とに同位相同振幅の往復移動を行わせる。

本発明の補助帯電方法では、第２工程（ブラシ回復期間）を実行してブラシ部材から滞留トナーを吐き出させることにより、第１工程（画像形成時）における毛倒れ、帯電不良、未帯電トナーの放出と言った弊害を軽減できる。

以下、本発明の一実施形態である画像形成装置について、図面を参照して詳細に説明する。本発明の画像形成装置は、以下に説明する実施形態の構成には限定されない。往復移動を伴って像担持体を摺擦して転写残トナーを帯電させる限りにおいて、各実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実現可能である。

本実施形態では、異なる分解色のトナー像を形成する４つのプロセスカートリッジを用いてフルカラー画像形成を行う画像形成装置を説明する。しかし、本発明は、１以上の感光ドラムを配置した画像形成装置、プロセスカートリッジを用いない画像形成装置、感光ドラム以外の像担持体を用いる画像形成装置等で実施してもよい。中間転写ベルト、記録材搬送ベルト、中間転写ドラム、記録材搬送ドラムは、相互に置き換えて実施可能であり、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途に対応させても実施可能である。

なお、特許文献１〜４に示される一般的な画像形成装置の構成、ブラシの往復移動機構の詳細、補助帯電装置の電源構成、制御内容等については、図示を省略して詳細な説明も省略する。

＜画像形成装置＞
図１は本実施形態の画像形成装置の主要部を断面で示した構成の説明図、図２はプロセスカートリッジを含む部分の拡大図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写方式電子写真プロセス、接触帯電方式、反転現像方式を用いた、最大通紙サイズがＡ３サイズのカラーレーザープリンタである。画像形成装置１００は、現像色の異なる４個のプロセスカートリッジ８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋを個別交換が可能に装備して、用紙、ＯＨＰシート、布等の記録材にフルカラーの画像を形成する。プロセスカートリッジ８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋは、使用する現像剤が異なる以外は概ね同一に構成されているので、図２では、各色の別を表す添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略して総括的に構成を示している。

画像形成装置１００は、中間転写ベルト９１の移動方向に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の順に画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを配置している。画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫには、それぞれプロセスカートリッジ８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋが装着される。４色フルカラー画像を形成する場合、画像形成装置１００と通信可能に接続された外部ホスト装置からの信号に従って、色分解された画像信号が生成される。そして、この信号に応じて、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの各プロセスカートリッジ８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋにおいて各色のトナー像の形成が行われる。

感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに形成された各色のトナー像は、循環する中間転写ベルト９１上に順次重ね合わせて転写される。そして、中間転写ベルト９１上に形成されたフルカラーのトナー像は、中間転写ベルト９１と二次転写ローラ１０とが対向する二次転写部に搬送されてきた記録材Ｐ上に一括転写される。次いで、記録材Ｐは定着装置１２に搬送されて加熱加圧によりトナー像を定着された後、機外に排出される。

図２に示すように、プロセスカートリッジ８では、帯電ローラ２によって帯電させた感光ドラム１の表面を露光装置３が走査露光して静電潜像を形成し、現像器４が静電潜像にトナーを供給してトナー像に現像する。回転する感光ドラム１の周囲に、帯電ローラ２、現像器４、一次転写ローラ９２、トナー帯電量制御部材６、残留トナー像均一化部材７が配置される。

感光ドラム１は、有機光導電体（ＯＰＣ）の表面層を形成した回転ドラム型の電子写真感光体であり、外径は３０ｍｍ、中心支軸を中心に１９５ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）で図中矢示方向に回転駆動される。

感光ドラム１は、アルミニウム製シリンダ（導電性ドラム基体）の表面に、光の干渉を抑えて上層の接着性を向上させる下引き層と、光電荷発生層と、電荷輸送層（厚さ２０μｍ）との３層を下から順に塗り重ねた構成をしている。

帯電ローラ２は、感光ドラム１の回転に従動して回転しつつ感光ドラム１の表面を一様な負極性に帯電させるローラ形状の接触帯電器である。帯電ローラ２は、芯金２ａを中心にして下層２ｂ、中間層２ｃ、表層２ｄを下から順次に積層した３層構成であって、ローラ外径が１４ｍｍ、長手長さが３２０ｍｍ、ローラ抵抗は１０^４Ω〜１０^７Ωである。下層２ｂは帯電音を低減するための発泡スポンジ層、中間層２ｃは帯電ローラ２全体として均一な抵抗を得るための抵抗層である。表層２ｄは、カーボンを分散させたフッ素樹脂で形成され、感光ドラム１上にピンホールなどの欠陥があってもリークが発生するのを防止する保護層である。芯金２ａは、直径６ｍｍのステンレス丸棒を用い、芯金２ａの両端部を軸受け部材により回転自在に保持させ、押圧ばねにより付勢して感光ドラム１の表面に所定の押圧力で圧接している。

帯電ローラ２には、帯電電源２０から、直流電圧Ｖｄｃに所定周波数の交流電圧Ｖａｃを重畳した帯電バイアス電圧Ｖｄｃ＋Ｖａｃが、芯金２ａを介して印加される。帯電ローラ２と感光ドラム１の接触部が帯電部ａである。本実施形態では、帯電ローラ２に印加する帯電バイアス電圧は、−５００Ｖの直流電圧と、周波数＝１９８５Ｈｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝１４００Ｖ、正弦波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。これにより、感光ドラム１の周面は−５００Ｖ（暗部電位Ｖｄ）に一様に帯電される。

帯電ローラ２に接して帯電ローラクリーニング部材２ｆが設けられている。帯電ローラクリーニング部材２ｆは、可撓性を持つクリーニングフィルムである。帯電ローラクリーニング部材２ｆは、帯電ローラ２と平行に配置されて帯電ローラ２の長手方向に往復運動する支持部材２ｇに一端を固定され、自由端側近傍の面において帯電ローラ２と接触ニップを形成する。支持部材２ｇが、画像形成装置１００の駆動モータによりギア列を介して駆動されて往復運動をすることで、帯電ローラ２の表層２ｄが帯電ローラクリーニング部材２ｆで摺擦される。これにより、帯電ローラ２の表層２ｄの付着汚染物（微粉トナー、外添剤など）が除去される。

露光装置３は、帯電ローラ２により一様に帯電処理された感光ドラム１の表面に画像露光Ｌを出力して静電潜像を書き込むレーザスキャナである。露光装置３は、半導体レーザーを用いたレーザー光源、結像露光光学系、回転ミラーを用いた走査光学系を含む。露光装置３は、不図示の画像読み取り装置等のホスト装置から送られたカラー原稿画像の色分解・画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームを出力して走査露光する。これにより、回転する感光ドラム１の一様帯電面には、画像露光Ｌで照射された部分の電位が低下して、走査露光した画像情報に対応した色成分ごとの静電潜像が形成される。本実施形態では、露光部電位Ｖｌを−１５０Ｖとした。感光ドラム１における画像露光Ｌの照射位置が露光部ｂである。

現像器４は、感光ドラム１に形成された静電潜像にトナーを電気的に付着させて現像する二成分接触現像器（二成分磁気ブラシ現像器）である。現像器４は、主に樹脂トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）との混合物である二成分現像剤４６を現像容器４０に収容し、感光ドラム１側の開口部に現像剤担持体としての現像スリーブ４１を配置している。現像スリーブ４１に所定間隙を隔てて現像剤規制部材としての現像剤規制ブレード４２が対向配置される。

現像スリーブ４１は、内部にマグネットローラを固定配置して、対向する感光ドラム１の表面の進行方向とは逆方向に回転駆動される。現像スリーブ４１の回転に伴って、現像スリーブ４１上には、現像剤規制ブレード４２に規制された現像剤薄層が形成される。本実施形態では、現像スリーブ４１は、感光ドラム１との最近接距離（Ｓ−Ｄｇａｐ）を３５０μｍに保たせて感光ドラム１に対向配設した。感光ドラム１と現像スリーブ４１との対向部が現像部ｃである。現像スリーブ４１に担持された現像剤薄層は、現像部ｃにおいて感光ドラム１の表面に接触して適度に摺擦する。

現像スリーブ４１には、不図示の現像電源から所定の現像バイアス電圧が印加される。本実施形態では、現像スリーブ４１に印加する現像バイアス電圧は、−３５０Ｖの直流電圧（Ｖｄｃ）と、１８００Ｖｐｐ、周波数＝２３００Ｈｚの交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。従って、回転する現像スリーブ４１によって現像剤薄層として現像部ｃに搬送された現像剤４６中のトナーが、現像バイアス電圧による電界によって、感光ドラム１の静電潜像に選択的に付着してトナー像に現像される。本実施形態では、感光ドラム１の露光明部（電位低下部）にトナーが付着して静電潜像が反転現像される。

現像スリーブ４１に担持された現像剤薄層は、現像スリーブ４１の回転に伴って現像部ｃを通過して現像容器４０内の現像剤溜り部に戻される。現像器４内には、現像剤攪拌部材としての撹拌スクリュー４３、４４が設けられている。攪拌スクリュー４３、４４は、現像スリーブ４１の回転と同期して回転し、現像剤４６に補給されたトナーをキャリアと攪拌・混合して、トナーに所定の帯電電荷を与える。攪拌スクリュー４３、４４は、それぞれ長手方向において反対方向に現像剤４６を搬送し、現像剤４６を現像スリーブ４１に供給すると共に、現像によりトナー濃度（現像剤中のトナーの割合）が低下した現像剤４６を搬送して攪拌し、現像容器４０内で循環させる。

現像器４のスクリュー４４の上流側壁面には、現像剤４６の透磁率変化を検出して現像剤４６中のトナー濃度を検知するセンサー４５が設けられる。現像剤４６の循環方向においてセンサー４５の下流側にトナー補給開口４７が設けられている。センサー４５で検知したトナー濃度の検知結果に応じて、スクリュー５１が駆動され、トナー補給ユニット５からトナー補給開口４７を通してトナー補給が行われて、現像剤４６中のトナー濃度が回復される。補給されたトナーは、攪拌スクリュー４４、４３により搬送されてキャリアと混ざり合い、適度な帯電電荷を付与された後に、現像スリーブ４１に供給されて現像スリーブ４１上で再び薄層形成して現像に供される。

本実施形態では、トナーは平均粒径５．５μｍのネガ帯電トナーを用い、キャリアは、飽和磁化が２０５ｅｍｕ／ｃｍ^３、平均粒径３５μｍの磁性キャリアを用いた。トナーとキャリアとは重量比６：９４で混合して現像剤４６とした。感光ドラム１上で計測したトナーの帯電量は、−２５μＣ／ｇであった。

図１に示すように、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫに対向させて中間転写ユニット９が設けられ、中間転写ユニット９は、無端状の中間転写ベルト９１を感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに当接させている。中間転写ベルト９１は、駆動ローラ９４、テンションローラ９５及び二次転写対向ローラ９６に所定の張力を持って掛け渡されて、図中矢印の方向に循環する。画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫでは、一次転写ローラ９２Ｙ、９２Ｍ、９２Ｃ、９２Ｋを制御して中間転写ベルト９１にトナー像を一次転写する。中間転写ベルト９１には、先ず、１色目（イエロー）の画像形成部ＰＹで、上述の動作により感光ドラム１Ｙに形成されたイエローのトナー像を転写する。次いで同様の工程を経た各色に対応する感光ドラム１Ｍ、１Ｃ、１Ｋより、順次マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー像を多重転写する。

図２に示すように、感光ドラム１に対向させた中間転写ベルト９１の裏側に一次転写ローラ９２が配置される。一次転写ローラ９２は、軸受け部を押圧ばねにより付勢されて中間転写ベルト９２に圧接して、中間転写ベルト９１と感光ドラム１との間に転写部（一次転写ニップ部）ｄを形成する。感光ドラム１に形成されたトナー像は、転写部ｄへ進入して中間転写ベルト９１に転写される。

転写部ｄでは、一次転写ローラ９２には、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫごとに調整された独立の一次転写バイアス電圧がそれぞれの一次転写バイアス電源９３から印加される。本実施形態では、露光部電位Ｖｌ（−１５０Ｖ）の表面に対するトナーの転写効率を考慮して、一次転写バイアス電圧は、１色目〜４色目まですべて＋３５０Ｖとした。

中間転写ベルト９１の材料としては、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫでのレジストレーションを良くするため、伸縮する材料は望ましくなく、樹脂系、或いは金属芯体入りのゴムベルト、樹脂及びゴムからなるベルトが望ましい。本実施形態では、ＰＩ（ポリイミド）にカーボン分散し、体積抵抗率を１０^８Ωｃｍオーダーに制御した樹脂ベルトを用い、その厚さは８０μｍ、長手方向３２０ｍｍ、全周は９００ｍｍである。一次転写ローラ９２としては、導電性スポンジからなるものを用い、その抵抗は１０^６Ω以下、外径は１６ｍｍ、長手長さは３１５ｍｍである。

図１に示すように、中間転写ベルト９１上に形成された４色フルカラートナー像は、中間転写ベルト９１を介して二次転写対向ローラ９６に圧接する二次転写ローラ１０と中間転写ベルト９１との二次転写ニップ部に搬送される。二次転写ニップ部には、４色フルカラートナー像にタイミングを合わせて不図示の記録材送給機構から記録材Ｐが供給され、二次転写バイアス電圧を印加された二次転写ローラ１０により、４色フルカラートナー像が記録材Ｐに一括二次転写される。

４色フルカラートナー像が二次転写された記録材Ｐは、次いで定着装置（ローラ定着器）１２に搬送され、定着装置１２で、加熱・加圧を受けることによりトナー像が記録材Ｐに溶融定着される。その後、記録材Ｐは、機外に排出されカラープリント画像が得られる。二次転写ニップ部を通過して中間転写ベルト９１上に残留する二次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーナ１１が備えるクリーニングブレード１１ａによってクリーニングされ、次の作像工程に備える。

転写残トナーを現像器４において現像同時クリーニングするクリーナレス方式の画像形成装置１００では、正規極性とは逆極性に帯電したトナーが帯電ローラ２に付着して帯電不良の原因となってしまう。感光ドラム１上の転写残トナーが感光ドラム１と帯電ローラ２とのニップを通過する際に、転写残トナー中の特に帯電極性が正規極性とは逆極性に反転しているトナーが帯電ローラ２に付着して帯電ローラ２を許容以上にトナー汚染させてしまう。

この原因は、現像剤としてのトナーには、量的には少ないけれども、帯電極性がもともと正規極性とは逆極性に反転しているトナーが混在しているからである。更に、帯電極性が正規極性のトナーであっても一次転写バイアス電圧や剥離放電等に影響されて帯電極性が反転するものや、除電されて帯電量が少なくなるものがあるためである。

つまり、転写残トナーには、帯電極性が正規極性のもの、逆極性の反転トナー、帯電量が少ないものが混在しており、その内の反転トナーや帯電量が少ないトナーが感光ドラム１と帯電ローラ２とのニップを通過する際に帯電ローラ２に付着し易い。

また、感光ドラム１上の転写残トナーを現像器４の現像同時クリーニングにて除去・回収するには、現像器４に持ち運ばれる感光ドラム１上の転写残トナーの帯電極性が正規極性というだけでは十分でない。その帯電量が現像器４によって感光ドラム１の静電潜像を現像できるようなトナーの帯電量であることが必要である。反転トナーや帯電量が適切でないトナーについては、感光ドラム１から現像器４に除去・回収できず、不良画像の原因となってしまう。

＜補助帯電装置＞
図２に示すように、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫには、それぞれトナー帯電量制御部材６と残留トナー像均一化部材７とを設けてある。感光ドラム１の転写部ｄよりも感光ドラム１の回転方向下流側であって帯電部ａよりも上流側に位置させて、感光ドラム１の回転方向上流側から順に、残留トナー像均一化部材７、トナー帯電量制御部材６を配置した。これにより、残留トナー像均一化部材７と感光ドラム１との接触部ｅ、およびトナー帯電量制御部材６と感光ドラム１との接触部ｆが形成される。

感光ドラム１、帯電ローラ２、帯電ローラクリーニング部材２ｆ、現像器４、残留トナー像均一化部材７、トナー帯電量制御部材６等は、帯電ユニット枠体１１１、現像枠体１１２によって一体的にカートリッジ化されてプロセスカートリッジ８を構成する。プロセスカートリッジ８は、画像形成装置（１００：図１）の装置本体に設けた装着枠１１０ａに対して取り外し可能に装着される。トナー補給ユニット５は、装置本体の装着枠１１０ｂに支持させて、現像器４に対して着脱可能に装着される。

プロセスカートリッジ８が装置本体に装着された状態で、装置本体側の駆動伝達機構とプロセスカートリッジ８側の駆動伝達機構とが連結されて、感光ドラム１、現像器４、帯電ローラ２、トナー帯電量制御部材６等が駆動可能な状態となる。また、プロセスカートリッジ８が装置本体に装着された状態で、プロセスカートリッジ８側の接点と装置本体側の接点とが連絡して、装置本体側からプロセスカートリッジ８内の各電圧印加部材に対して電圧供給可能となる。帯電ローラ２、トナー帯電量制御部材６、残留トナー像均一化部材７に対して、帯電電源２０、電源２１、２２が電気的に接続され、現像スリーブ４１への電圧供給も可能となる。

本実施形態では、トナー帯電量制御部材６、残留トナー像均一化部材７は、両者とも導電性の繊維からなるブラシ部材を用いた。トナー帯電量制御部材６は、横長の電極板６２にブラシ部６１を具備させたものである。残留トナー像均一化部材７についても同様に、電極板７２にブラシ部７１を具備させてなる。ブラシ部６１、７１は、感光ドラム１の軸方向（表面の移動方向と略直交する方向）に間隔を持たせて略平行に配設され、それぞれ感光ドラム１の表面に当接している。

ブラシ部６１、７１は、レーヨン、アクリル、ポリエステルなどの繊維にカーボンや金属粉を含ませて抵抗値を制御したものである。ブラシ部６１、７１は、感光ドラム１の表面及び転写残トナーに均一に接触できるように、太さとしては３０デニール以下、密度としては１〜５０万本／ｉｎｃｈ^２以上が好ましい。本実施形態では、ブラシ部６１、７１は、共に、６デニール、１０万本／ｉｎｃｈ^２、毛足の長さ５ｍｍで、ブラシの体積抵抗率は６×１０^３Ω・ｃｍとした。

そして、トナー帯電量制御部材６、残留トナー像均一化部材７は、ブラシ部６１、７１が感光ドラム１面に対して侵入量１ｍｍで当接するように配置され、感光ドラム１との当接ニップ部ｆ、ｅの回転方向長さは５ｍｍとした。

残留トナー像均一化部材７には電源２２から、また、トナー帯電量制御部材６には電源２１からそれぞれ所定の電圧が印加される。帯電電源２０、電源２１、２２は、画像形成装置（１００：図１）の装置本体に設置されて、装置本体の動作を統括制御する制御回路１３０によって制御される。

転写部ｄを通過した感光ドラム１の表面には転写残トナーが付着している。転写残トナーには、画像部の負極性トナー、非画像部の正極性トナー、転写時の正極性の一次転写バイアス電圧に影響されて極性が正極性に反転してしまった反転トナーが含まれる。

本実施形態では、このような正規極性、逆極性のトナーに対するトナー回収性を高める電圧条件として、残留トナー像均一化部材７には、画像形成時に、直流電圧が重畳された交流電圧が電源２２より印加される。残留トナー像均一化部材７に交流電圧を印加することによって、静電的に感光ドラム１上の転写残トナーを回収する能力を向上させる。更に、残留トナー像均一化部材７に、トナーの正規極性とは逆極性（正極性）の直流電圧を、上記交流電圧に重畳して印加することで、感光ドラム１上の静電潜像を所電してポジゴーストを防止する。

ここで、ポジゴーストとは、転写部ｄを通過する際に形成される帯電ローラ２では均せないほど大きい感光ドラム１の表面電位ムラである。トナー層が存在する部分と存在しない部分とが転写部ｄを通過すると、トナー層が存在する部分と存在しない部分とで感光ドラム１に流れ込む転写電流に大きな差が発生して、感光ドラム１の表面電位の段差が形成される。この表面電位の段差が大き過ぎて帯電ローラ２で均せない場合、段差が画像に影響し、これをポジゴーストと呼んでいる。この転写部ｄでの電位差を解消するために残留トナー像均一化部材７は有効である。

一方、トナー帯電量制御部材６には、画像形成時に、トナーの正規極性と同極性である負極性の直流電圧が電源２１から印加される。これは、残留トナー像均一化部材７から僅かながらすり抜けてくるトナーが帯電ローラ２を汚すのを防止するためである。これを避けるために、本実施形態では、放電開始電圧以上である−７００Ｖ以上の直流電圧を印加して、トナー帯電量制御部材６を通過する転写残トナーに十分な放電を晒して負極性（正規極性）に帯電付与している。その後、帯電部ａでは、転写残トナーの上から感光体ドラム１の表面を帯電処理するが、転写残トナーの極性はトナー帯電量制御部材６によって負極性に揃えられているため、トナーの帯電ローラ２への付着はない。そして、帯電ローラ２に印加される交流電圧によって、転写残トナーの帯電電荷は適度に除電される。

続いて、露光部ｂでは、転写残トナー上から画像露光Ｌを照射するが、転写残トナーの量は少ないため、実質的な露光量に影響は現れない。

続いて、現像部ｃでは、現像されるべきではない未露光部（非画像部）に付着している負極性の転写残トナーは、相対的に正極性側へ帯電した現像スリーブ４１へ移動して感光ドラム１の表面から除去される。未露光部の転写残トナーは、完全に負極性に揃い、帯電ローラ２により適度に除電されて感光ドラム１との鏡映力を減じている。このため、未露光部の転写残トナーは、感光ドラム１の表面電位（未露光部電位：−５００Ｖ）と現像バイアスのＤＣ成分（−３５０Ｖ）との関係（かぶり取り電位差Ｖｂａｃｋ）で、確実に現像器４内に回収される。

本実施形態では、現像スリーブ４１は、現像部ｃにおいて、感光ドラム１の表面の移動方向とは逆方法に回転して現像剤層で感光ドラム１を摺擦する接触二成分カウンター現像方式である。これは、感光ドラム１上の転写残トナーの回収に有利となる。

現像同時クリーニングによれば、転写残トナーは、現像器４に回収されて次工程以降の静電潜像の現像に再利用されるため、廃トナーをなくし、メンテナンスに手を煩わせることも少なくなる。廃トナー容器が無いことで画像形成装置（１００：図１）の小型化にも有利である。

＜フリッカ部材の駆動機構＞
図３はフリッカ部材およびトナー帯電量制御部材の駆動機構を感光ドラム側から見た模式図、図４はフリッカ部材およびトナー帯電量制御部材の駆動機構を残留トナー像均一化部材側から見た模式図である。図５はフリッカ部材およびトナー帯電量制御部材の制御のフローチャートである。なお、図３、図４では、図示を簡明にするために、突起体２０２ｄの寸法形状、本数、密度等、また、レシプロ駆動機構のレシプロカム２０３、２０４等の形状を誇張して概念的に表現している。また、上述した駆動伝達機構を省略してレシプロカム軸２０５、２０６に対してそれぞれモータ２０７、２０８を直結して図示した。これらの部材には、実際には、構成の説明に従って図３、図４とは異なる最適な設計が施されている。

図２に示すように、トナー帯電量制御部材６の近傍には、像担持体の軸方向に配列した多数の突起体を有するフリッカ部材２００が配備される。図３に示すように、トナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００とは、感光ドラム１の軸方向に独立に往復移動が可能なようにそれぞれレシプロ駆動機構を備えている。

図４に示すように、フリッカ部材２００の突起体２１２は、トナー帯電量制御部材６のブラシ部６１に深く侵入するように形成され配置されている。突起体２１２の密度は、１００本／ｃｍ^２であり、突起体２１２の高さは、２〜５ｍｍくらいが適用可能であるが、好ましくは３〜４ｍｍ程度が良い。突起体２１２の太さは、直径０．５〜２ｍｍ程度で適用できるが、好ましくは直径１ｍｍ程度が良い。

突起体２１２は、断面が円形のものを使用しているが、四角、ひし形、星型などある程度の剛性を有するものであれば、問題ない。また、侵入量は、４ｍｍの突起体を用いた場合は、３ｍｍ侵入させており、突起体２１２がブラシに侵入していないクリアランスは、１ｍｍ程度設けるのが好ましい。

図３に示すように、レシプロカム軸２０５にはレシプロカム２０３が固定される。レシプロカム２０３は、レシプロカム受け２０１の溝２０１ａによってレシプロカム軸２０５の軸方向に拘束されている。レシプロカム２０３には、レシプロカム受け２０１を軸方向に駆動する案内面が形成されている。制御回路１３０に制御されてモータ２０７がレシプロカム軸２０５を回転させると、レシプロカム２０３が同期して回転し、レシプロカム受け２０１とレシプロカム２０３が干渉する。これにより、レシプロカム受け２０１に連結されたフリッカ部材２００が感光ドラム（１：図２）の軸方向に往復移動する。

同様に、レシプロカム受け２０２の溝２０２ａは、レシプロカム２０４をレシプロカム軸２０６の軸方向に拘束する。レシプロカム２０４には、レシプロカム受け２０２をレシプロカム軸２０６の軸方向に駆動する案内面が形成されている。制御回路１３０に制御されてモータ２０８がレシプロカム軸２０６を回転させると、レシプロカム２０４が同期して回転し、レシプロカム受け２０２とレシプロカム２０４が干渉する。これにより、レシプロカム受け２０２に連結されたトナー帯電量制御部材６が感光ドラム（１：図２）の軸方向に往復移動する。

画像形成装置（１００：図１）の装置本体の動作を統括制御する制御回路１３０は、モータ２０７、２０８の回転のタイミング、及び回転・停止を制御する。これにより、トナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００とは、独立に、または所定の位相差で同期してレシプロ駆動する。

図２を参照して図５に示すように、制御回路１３０は、画像形成装置（１００：図１）を制御して１００枚プリントを行うたびに（Ｓ１１のＹＥＳ）、ブラシ回復期間としての復帰モードの動作を割り込ませる（Ｓ１２）。復帰モードでは、画像形成を禁止して強制的に３秒間の後回転処理が入り、その際、トナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００との間で相対移動を行わせる。これにより、トナー帯電量制御部材６のブラシ部（６１：図４）から回転ドラム（１：図２）の表面へトナーを吐き出させる。

復帰モード中は、帯電ローラ２に帯電バイアス電圧は印加されず、一次転写ローラ９２にのみ正規のバイアス電圧が印加されるように制御した。ただし、後述する実施例２では逆極性のバイアス電圧を設定した。

一方、１００枚に達するまで（Ｓ１１のＮｏ）、または復帰モードの動作（Ｓ１２）終了後は、通常のプリント動作を実行する（Ｓ１３）。通常のプリント動作（Ｓ１３）では、トナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００との間で相対移動が発生しないように、トナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００とを同期させてレシプロ駆動させる。これにより、感光ドラム１の軸方向にばらつきの無いトナー帯電量制御部材６による帯電制御効果が得られる。

その後、ジョブが終了すると（Ｓ１４のＹｅｓ）、通常の後回転を実行して画像形成装置１００を停止させ、ジョブの残りがあればＳ１１〜Ｓ１４の処理を繰り返す。

このようにして、画像形成装置（１００：図１）にて、常温、常湿環境下、画像被覆率１０％のプリント出力を２枚間欠にて連続５万枚実行する実写テストを行い、５万枚目に得られたプリント画像を目視により評価した。つまり、置数２枚での出力ジョブをトータル５万枚になるまで行った。

そして、復帰モードにおけるトナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００との相対移動の設定を変更した実施例１〜７の条件で同様な実験を繰り返して、復帰モードの効果を比較した。また、画像形成時または復帰モードにおけるトナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００との相対移動の設定を変更した比較例１〜４の条件でも同様な実験を繰り返して実施例１〜７と比較した。

表１に示すように、画像形成時にトナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００との相対移動を禁じて、復帰モードでトナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００とを相対移動させた実施例１〜７では良好な５万枚目の画像が得られた。しかし、復帰モードでもトナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００との相対移動を禁止した比較例１では２万枚目で良好な画像が得られなくなった。また、画像形成時にもトナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００とを相対移動させた比較例２〜４では、さらに少ない枚数で良好な画像が得られなくなった。

＜実施例１＞
図６は実施例１におけるトナー帯電量制御部材とフリッカ部材との配置の説明図、図７はトナー帯電量制御部材とフリッカ部材との相対移動の説明図である。

図６に示すように、実施例１では、トナー帯電量制御部材６として、レシプロ駆動機構を有する固定系のブラシ部６１を用いた。そして、通常の画像形成時は、トナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００のレシプロ駆動の駆動の位相は同じにし、復帰モードでは、図７に示すように、トナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００とに位相が１８０度ずれたレシプロ駆動を行わせた。

実施例１では、画像形成時に、ブラシ部６１とフリッカ部材２００の突起体２１２とをあまり干渉しないようにレシプロ駆動を設定したので、ブラシ部６１から吐き出されたトナーで、帯電ローラ２が汚染されることはなく、カブリが発生することはなかった。また、復帰モードでは、画像形成以外のタイミングで、ブラシ部６１とフリッカ部材の突起体２１２とを大きく干渉させ、ブラシ部６１へのトナーの目詰まりを防止することができた。このため、ブラシ部６１のトナー帯電能力は長い間低下することなく、良好にクリーナレスシステムを機能させることができた。よって、５万枚目まで、良好な画像を得続けることができた。

すなわち、画像形成装置１００では、ブラシ部材とフリッカ部材とがそれぞれ独立にレシプロ駆動機構を備えているので、それぞれのレシプロ運動の位相を変えてやることが可能となった。ブラシ部材に溜まったトナーを像担持体に吐き出してはいけない画像形成時は、それぞれのレシプロ駆動の位相は変えず、同方向に追従した状態でブラシ部材の毛体とフリッカ部材の突起体とを大きく干渉させないようにレシプロ駆動させる。逆に、画像形成を伴わない復帰モードでは、ブラシ部材の毛体とフリッカ部材の突起体とが大きく干渉するように、それぞれ位相を変えてレシプロ駆動させる。これにより、ブラシ部材の毛体に深く侵入して溜まった転写残トナーは、きれいに像担持体上に吐き出される。

従って、復帰モードによりブラシ部材は完全にトナー詰まりのない状態にリフレッシュされ、長くブラシ部材のトナー帯電能力を維持することが可能となった。

また、復帰モードでのみ、図７に示すように、ブラシ部６１の毛体とフリッカ部材２００の突起体２１２とを大きく干渉させて、復帰モードでのみ、極性をもたない、もしくは極性反転したトナーを感光ドラム（１：図２）に吐き出す。このため、画像形成中に、帯電ローラ２をトナーで汚染して画像に影響させることがない。

＜実施例２＞
実施例２では、実施例１と同様に、固定系のブラシ部６１を用いて、通常の画像形成時は、トナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００とのレシプロ駆動の位相を同じにした。また、復帰モードでも第１実施例と同様に、トナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００とを１８０度の位相差でレシプロ駆動させた。しかし、第２実施例では、一次転写ローラに正規とは逆のバイアス電圧が印加されるように制御した。

一次転写ローラに正規とは逆のバイアス電圧を印加する効果について説明する。上述したように、トナー帯電量制御部材６に印加されているバイアス電圧がトナーの帯電極性と同極性（負極性）であるため、トナー帯電量制御部材６のブラシ部６１に目詰まりするトナーの極性は、トナーの通常の帯電極性と逆極性（正極性）となっている。従って、このような逆極性の目詰まりトナーがフリッカ部材２００によって感光ドラム１の表面に吐き出された場合、これを中間転写ベルト（９１：図２）に転写して回収するためには、通常の正極性の転写バイアス電圧では不可能である。そのため、逆極性のバイアス電圧を用いて効果的に回収してやる必要がある。

実施例２でも、画像形成時に、ブラシ部６１とフリッカ部材２００の突起体２１２とをあまり干渉しないようにレシプロ駆動を設定したので、ブラシ部６１から吐き出されたトナーで、帯電ローラ２が汚染されることはなく、カブリが発生することはなかった。また、復帰モードでは、画像形成以外のタイミングで、ブラシ部６１とフリッカ部材の突起体２１２とを大きく干渉させ、ブラシ部６１へのトナーの目詰まりを防止することができた。このため、ブラシ部６１のトナー帯電能力は長い間低下することなく、良好にクリーナレスシステムを機能させることができた。よって、５万枚目まで、良好な画像を得続けることができた。

すなわち、画像形成装置１００では、復帰モード時に像担持体上に吐き出されたトナーは、ほとんど極性をもたないか、もしくは微小に正規とは逆の反転した極性をもつトナーであることが多い。このため、帯電手段の帯電電圧の極性とは逆の極性を有したトナーということになり、帯電手段に帯電電圧が印加されている状態で、像担持体上に吐き出されたトナーが帯電手段のニップ部を通過してしまうと、帯電手段を汚染してしまい、像担持体の帯電不良が発生して、現像剤のカブリが発生してしまう。従って、復帰モード時に吐き出されたトナーが帯電ニップを通過しているタイミングには、帯電手段に帯電電圧を印加していない状態であることが望ましい。また、復帰モード時に吐き出されたトナーは、前述のように正規とは逆の反転した極性をもつトナーであることが多いので、クリーナレスシステムにおいても、現像手段では回収されにくい性質がある。

従って、吐き出したトナーが像担持体上を連れ回ることのないように、転写手段に電圧が印加されていることが望ましい。さらには、転写手段に印加する電圧は、正規の転写手段の転写電圧とは逆の極性の電圧であることが望ましい。これにより、像担持体上に吐き出された反転トナーが転写手段により、中間転写体、記録材搬送体、あるいは直接記録材に運ばれて、それぞれのクリーニング部材によって除去されることが可能である。

＜実施例３＞
実施例３では、実施例１と同様に、固定系のブラシ部６１を用いて、通常の画像形成時は、トナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００とのレシプロ駆動の位相を同じにした。また、復帰モードでは一次転写ローラに正規のバイアス電圧が印加されるように制御した。しかし、復帰モードにおけるトナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００との相対移動を実施例１とは少し異ならせ、９０度の位相差でレシプロ駆動させた。

実施例３でも、画像形成時に、ブラシ部６１とフリッカ部材２００の突起体２１２とをあまり干渉しないようにレシプロ駆動を設定したので、ブラシ部６１から吐き出されたトナーで、帯電ローラ２が汚染されることはなく、カブリが発生することはなかった。また、復帰モードでは、画像形成以外のタイミングで、ブラシ部６１とフリッカ部材の突起体２１２とを大きく干渉させ、ブラシ部６１へのトナーの目詰まりを防止することができた。このため、ブラシ部６１のトナー帯電能力は長い間低下することなく、良好にクリーナレスシステムを機能させることができた。よって、５万枚目まで、良好な画像を得続けることができた。

＜実施例４＞
図８は実施例４におけるトナー帯電量制御部材とフリッカ部材との相対移動の説明図である。実施例４では、実施例１と同様に、固定系のブラシ部６１を用いて、通常の画像形成時は、トナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００とのレシプロ駆動の位相を同じにした。また、復帰モードでは一次転写ローラに正規のバイアス電圧が印加されるように制御した。しかし、復帰モードにおけるトナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００との相対移動を実施例１とは少し異ならせ、図８に示すように、フリッカ部材２００のレシプロ駆動は停止し、トナー帯電量制御部材６のみをレシプロ駆動させた。

実施例４でも、画像形成時に、ブラシ部６１とフリッカ部材２００の突起体２１２とをあまり干渉しないようにレシプロ駆動を設定したので、ブラシ部６１から吐き出されたトナーで、帯電ローラ２が汚染されることはなく、カブリが発生することはなかった。

また、復帰モードでは、画像形成以外のタイミングで、図８に示すように、ブラシ部６１とフリッカ部材の突起体２１２とを大きく干渉させ、ブラシ部６１へのトナーの目詰まりを防止することができた。このため、ブラシ部６１のトナー帯電能力は長い間低下することなく、良好にクリーナレスシステムを機能させることができた。よって、５万枚目まで、良好な画像を得続けることができた。

＜実施例５＞
図９は実施例５におけるトナー帯電量制御部材とフリッカ部材との相対移動の説明図である。実施例５では、実施例１と同様に、固定系のブラシ部６１を用いて、通常の画像形成時は、トナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００とのレシプロ駆動の位相を同じにした。また、復帰モードでは一次転写ローラに正規のバイアス電圧が印加されるように制御した。しかし、復帰モードにおけるトナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００との相対移動を実施例１とは少し異ならせ、図９に示すように、トナー帯電量制御部材６のレシプロ駆動は停止し、フリッカ部材２００のみをレシプロ駆動させた。

実施例５でも、画像形成時に、ブラシ部６１とフリッカ部材２００の突起体２１２とをあまり干渉しないようにレシプロ駆動を設定したので、ブラシ部６１から吐き出されたトナーで、帯電ローラ２が汚染されることはなく、カブリが発生することはなかった。

また、復帰モードでは、画像形成以外のタイミングで、図９に示すように、ブラシ部６１とフリッカ部材の突起体２１２とを大きく干渉させ、ブラシ部６１へのトナーの目詰まりを防止することができた。このため、ブラシ部６１のトナー帯電能力は長い間低下することなく、良好にクリーナレスシステムを機能させることができた。よって、５万枚目まで、良好な画像を得続けることができた。

すなわち、画像形成装置１００では、ブラシ部材とフリッカ部材とがそれぞれ独立にレシプロ駆動機構を備えているので、それぞれのレシプロ駆動の作動と停止のタイミングを独立に変えてやることが可能となった。従って、ブラシ部材に溜まったトナーを像担持体に吐き出してはいけない画像形成時は、それぞれのレシプロ駆動の作動と停止のタイミングは変えず、同方向に追従した状態でレシプロ駆動させる。

逆に、画像形成を伴わない復帰モード時は、フリッカ部材は停止させ、ブラシ部材のみをレシプロ駆動させることで、ブラシ部材に深く侵入して溜まったトナーは、きれいに像担持体上に吐き出される。従って、復帰モードによりブラシ部材は完全にトナー詰まりのない状態にリフレッシュされ、長くブラシ部材のトナー帯電能力を維持することが可能となった。また、復帰モード時でのみ、ブラシ部材とフリッカ部材とを大きく干渉させて、復帰モード時でのみ、極性をもたない、もしくは反転したトナーを像担持体上に吐き出すので、画像形成中に帯電手段をトナーで汚染して画像に影響させることがない。

＜実施例６＞
図１０は実施例６におけるトナー帯電量制御部材とフリッカ部材との配置の説明図、図１１はトナー帯電量制御部材とフリッカ部材との相対移動の説明図である。

図１０に示すように、実施例６では、トナー帯電量制御部材３００として、レシプロ・回転駆動機構を有する回転式のロール状ブラシを用いた。そして、通常の画像形成時は、トナー帯電量制御部材３００とフリッカ部材２００のレシプロ駆動の駆動の位相は同じにし、復帰モードでは、図１１に示すように、トナー帯電量制御部材３００とフリッカ部材２００とに位相が１８０度ずれたレシプロ駆動を行わせた。また、実施例１と同様に、復帰モードでは、帯電ローラ２にバイアス電圧は印加されず、一次転写ローラ（９２：図２）にのみ正規のバイアス電圧が印加されるように制御した。

トナー帯電量制御部材３００は、直径３ｍｍの金属製丸棒３６２に、導電性接着剤と共に起毛した導電性繊維としてレーヨンを巻きつけて接着し、ブラシ部３６１の繊維長を３ｍｍに整えた外径９ｍｍの導電性ファーブラシローラである。体積抵抗率は、１０^８Ωｃｍに調整してある。金属製丸棒３６２が電源１２１に接続されて、画像形成時、負極性のバイアス電圧を供給される。トナー帯電量制御部材３００は、感光ドラム１の駆動系から動力を分配されて常時回転しており、感光ドラム１の表面のトナーを負極性に帯電させる役割を担っている。フリッカ部材２００の突起体２１２とブラシ部３６１との交差角は０度で、ブラシ部３６１に対する突起体２１２の侵入量は１．０ｍｍに設定されている。

実施例６でも、画像形成時に、ブラシ部３６１とフリッカ部材２００の突起体２１２とをあまり干渉しないようにレシプロ駆動させたので、ブラシ部３６１から吐き出されたトナーで、帯電ローラ２が汚染されることはなく、カブリが発生することはなかった。また、復帰モードでは、画像形成以外のタイミングで、ブラシ部３６１と突起体２１２とを大きく干渉させて、ブラシ部３６１へのトナーの目詰まりを防止することができた。このため、ブラシ部３６１のトナー帯電能力は長い間低下することなく、良好にクリーナレスシステムを機能させることができた。よって、５万枚目まで、良好な画像を得続けることができた。

画像形成装置１００では、ブラシ部材としては、導電性物質を分散した人工繊維で構成された固定系の導電性ブラシに限るものではなく、像担持体と接触しながら一方向へ回転するロール状の導電性ブラシに対しても同じく効果を発揮することが可能である。

＜実施例７＞
実施例７では、実施例６と同一の構成を用いて、実施例６と同一の電圧印加制御と、画像形成時のレシプロ駆動とを行った。しかし、復帰モードにおけるトナー帯電量制御部材３００とフリッカ部材２００との相対移動を少し異ならせ、フリッカ部材２００のレシプロ駆動は停止して、トナー帯電量制御部材３００のみをレシプロ駆動させた。

実施例７でも、画像形成時に、ブラシ部３６１とフリッカ部材２００の突起体２１２とをあまり干渉しないようにレシプロ駆動させたので、ブラシ部３６１から吐き出されたトナーで、帯電ローラ２が汚染されることはなく、カブリが発生することはなかった。また、復帰モードでは、画像形成以外のタイミングで、ブラシ部３６１と突起体２１２とを大きく干渉させて、ブラシ部３６１へのトナーの目詰まりを防止することができた。このため、ブラシ部３６１のトナー帯電能力は長い間低下することなく、良好にクリーナレスシステムを機能させることができた。よって、５万枚目まで、良好な画像を得続けることができた。

＜比較例１＞
比較例１では、図６に示すように、実施例１と同一の構成を用いて、実施例１と同一の電圧印加制御と、画像形成時のレシプロ駆動とを行った。しかし、復帰モードを挟むことはなく、トナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００とは、終始同じ位相でレシプロ駆動し続けた。

比較例１では、図６に示すように、画像形成時には、ブラシ部６１とフリッカ部材２００の突起体２１２とをあまり干渉しないようにレシプロ駆動した。このため、ブラシ部６１から吐き出されたトナーで、帯電ローラ２が汚染されることはなく、カブリが発生することはなかった。しかし、ブラシ部６１の復帰モードを特に設けることはしていなかったので、ブラシ部６１へのトナーの目詰まりがひどくなり始め、ブラシ部６１のトナー帯電能力は著しく低下した。従って、良好にクリーナレスシステムを機能させることができなくなり、約２万枚目でカブリが発生した。

すなわち、ブラシ部６１のトナー帯電能力が落ちると、通常のトナーの帯電極性とは逆極性、もしくは充分な電荷をもたいないトナーが感光ドラム１上を連れ回り、このトナーが帯電ローラ２に到達すると、帯電ローラを汚染して帯電不良を引き起こしてしまう。従って、帯電電位が設定の対電位よりも小さくなり、現像同時クリーニングに必要なかぶり取り電位差Ｖｂａｃｋが小さくなる。そのため、現像のカブリが発生してしまう。

＜比較例２＞
比較例２では、比較例１と同一の構成を用いて、トナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００とを終始１８０度の位相差でレシプロ駆動し続けた。すなわち、復帰モードを特に設けることなく、画像形成時にも、トナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００とに実施例１における復帰モードと同様な相対移動を行わせた。

比較例２では、ブラシ部６１とフリッカ部材２００の突起体２１２とが画像形成中に干渉し過ぎたことにより、画像形成中にブラシ部６１から吐き出されたトナーが、バイアス電圧の印加されている帯電ローラ２に付着し続ける。このため、帯電ローラ２が速やかに汚染されて帯電不良が発生してしまい、約５千枚目でカブリが発生した。

＜比較例３＞
比較例３では、比較例１と同一の構成を用いて、トナー帯電量制御部材６をレシプロ駆動し続ける一方、フリッカ部材２００は終始停止させ続けた。すなわち、復帰モードを特に設けることなく、画像形成時にも、トナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００とに実施例５における復帰モードと同様な相対移動を行わせた。

比較例３でも、ブラシ部６１とフリッカ部材２００の突起体２１２とが画像形成中に干渉し過ぎたことにより、画像形成中にブラシ部６１から吐き出されたトナーが、バイアス電圧の印加されている帯電ローラ２に付着し続ける。このため、帯電ローラ２が速やかに汚染されて帯電不良が発生してしましい、約７千枚目でカブリが発生した。

＜比較例４＞
比較例４では、図１０に示すように、実施例６と同一の構成を用いて、実施例６と同一の電圧印加制御を行った。しかし、復帰モードを挟むことはなく、トナー帯電量制御部材３００は終始レシプロ駆動させ続ける一方、フリッカ部材２００は、終始レシプロ駆動を停止させ続けた。

比較例４では、図１１に示すように、トナー帯電量制御部材３００のブラシ部（ロール状ブラシ）３６１とフリッカ部材２００の突起体２１２とが画像形成中に干渉し過ぎる。これにより、画像形成中にブラシ部（ロール状ブラシ）３６１から吐き出されたトナーが、バイアス電圧の印加されている帯電ローラ２に付着し続けて帯電ローラ２が速やかに汚染され、帯電不良が発生したことで、約１万枚目でカブリが発生した。

＜実施例の効果＞
従来から、クリーナレス方式の画像形成装置において、感光ドラム上に残された反転トナーをブラシ部材等のトナー帯電手段により、正規の極性に戻し、現像装置で回収させることは大変重要であった。そして、ブラシ部材にトナーが蓄積してブラシ部材の抵抗が上がることで電流が流れにくくなり、充分にトナーが帯電できなくなるなどの問題が起こっていた。本実施形態では、ブラシ部材に深く侵入した構成のフリッカ部材をブラシ部材に当接させ、ブラシ部材のレシプロ駆動、及び、フリッカ部材のレシプロ駆動を利用して、ブラシ部材とフリッカ部材を干渉させて掻き落す。これにより、ブラシ部材に深く入り込んで溜まったトナーを完全に吐き出せる。また、その際、画像形成を伴わない復帰モードを特別に設け、復帰モード時には、画像形成時よりブラシ部材とフリッカ部材との干渉を強くし、ブラシ部材をより撹乱することとした。これにより、ブラシ部材の毛倒れ、及びカブリの誘発を防止しながら、ブラシ部材に詰まったトナーをきれいに除去してやることが可能になった。

画像形成装置１００では、電気的な方法をフリッカ部材２００に置き換えたので、１００枚プリントするごとにわずか３秒間の復帰モードを挟むだけで、トナー帯電量制御部材６を効率的にクリーニングできる。そして、トナー帯電量制御部材６の毛体とフリッカ部材２００の突起部とが干渉する時間をわずか３秒間に止めたので、トナー帯電量制御部材６が長期間毛倒れしない。画像形成時にトナー帯電量制御部材６からトナーが吐き出されることもない。

また、画像形成時もフリッカ部材２００の突起体をトナー帯電量制御部材６の毛体に差し込んだままとし、両者の位相と振幅とで画像形成時と復帰モードとを制御する。従って、細長い突起体を密に植毛された柔軟で毛体の間隔に抜き差しする必要が無い。突起体の間隔に等しい量の毛体を確保して、トナー帯電量制御部材６に沿った方向の毛体の密度をばらつかせない。抜き差し等の準備期間を挟むことなく直ちに相対移動を開始できる。言い換えれば、レシプロ駆動されるトナー帯電量制御部材６をフリッカ部材２００でクリーニングする制御として、固定のフリッカ部材をトナー帯電量制御部材６に抜き差しする制御よりも好結果が得られる。

また、残留トナー像均一化部材７を設けることにより、トナー帯電量制御部材６へ持ち運ばれる感光ドラム１上のパターン状の転写残トナー像は量が多くても、転写残トナー像が感光ドラム１の表面に分散分布化され、非パターン化される。このため、トナー帯電量制御部材６の一部に転写残トナーが集中することがなくなり、トナー帯電量制御部材６よる転写残トナーの全体的な帯電処理が常に十分になされて、転写残トナーの帯電ローラ２への付着防止が効果的になされる。残留現トナー像パターンのゴースト像の発生も厳に防止される。

そして、トナー帯電量制御部材６が転写残トナーの帯電量を、現像器４によって感光ドラム１の静電潜像を現像できる適切な帯電量に制御するので、現像器４での転写残トナーの回収が効率的になされた。また、トナー帯電量制御部材６が帯電ローラ２の汚染を回避させたので、帯電ローラ２が感光ドラム１を長期間に渡って安定して所定の電位に均一に帯電できた。これにより、ゴーストや帯電不良のない良好な画像が得られた。

＜発明との対応＞
画像形成装置１００は、移動する表面にトナー像が形成される感光ドラム１と、帯電電圧を印加されて前記表面を帯電させる帯電ローラ２と、転写電圧を印加されて前記表面からトナー像を転写させる一次転写ローラ９２と、一次転写ローラ９２と帯電ローラ２との間の前記表面に導電性の毛体を摺擦させて転写残トナーを帯電させるトナー帯電量制御部材６と、トナー帯電量制御部材６を前記表面に沿って周期移動させるモータ２０８とを備える。多数の突起体を前記毛体の間隔に差し込んで配置されたフリッカ部材２００と、前記フリッカ部材２００を周期移動させるモータ２０７と、モータ２０８とモータ２０７とを制御してトナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００とを移動させる制御回路１３０とを備える。そして、制御回路１３０は、画像形成を伴わないブラシ回復期間には、トナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００とを画像形成時よりも大きな振幅で相対移動させる。

モータ２０８は、前記表面の移動方向と交差する方向に配置されたトナー帯電量制御部材６を前記交差する方向に往復移動させ、モータ２０７は、トナー帯電量制御部材６に沿った方向にフリッカ部材２００を往復移動させる。制御回路１３０は、画像形成時、帯電ローラ２に前記帯電電圧を印加した状態で、トナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００とを同位相同振幅で往復移動させる。

制御回路１３０は、予め定めた通算画像形成量に達すると、画像形成を中断して前記ブラシ回復期間を開始させ、帯電ローラ２に前記帯電電圧を印加しない状態で、トナー帯電量制御部材６とフリッカ部材２００とを相対移動させる。前記通算画像形成量は、前回のブラシ回復期間終了後の画像形成出力枚数には限らず、前回のブラシ回復期間終了後の運転時間、またはトナー消費量としてもよい。

トナー帯電量制御部材６は、前記表面を摺擦して一方向へ回転するロールブラシとしてもよい。このとき、前記突起体は、ロールブラシの回転方向と平行に配置されることが望ましい。

前記制御回路１３０は、前記ブラシ回復期間には、前記転写電圧とは逆極性の電圧を一次転写ローラ９２に印加する。

プロセスカートリッジ８は、感光ドラム１の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像器４と、前記表面を一様に接触帯電させる帯電ローラ２と、帯電ローラ２の上流側で前記表面の移動方向と交差する方向に往復移動して前記表面を摺擦するトナー帯電量制御部材６とを備える。トナー帯電量制御部材６の毛体の間隔に多数の突起体を差し込んだ状態でトナー帯電量制御部材６と平行に往復移動するフリッカ部材２００を備える。フリッカ部材２００とトナー帯電量制御部材６とは、外部から制御して、同位相同振幅の往復移動と相対移動とを切り替え可能である。

画像形成装置１００は、感光ドラム１の表面の転写残トナーを、帯電ローラ２に印加する帯電電圧と同極性に帯電させる。画像形成時、帯電ローラ２に前記帯電電圧を印加した状態で、同極性の補助帯電電圧を印加したトナー帯電量制御部材６を、トナー帯電量制御部材６の毛体の間隔に多数の突起体を差し込んだフリッカ部材２００と一体に往復移動させる。復帰モード時は、帯電ローラ２に前記帯電電圧を印加しない状態で、フリッカ部材２００とトナー帯電量制御部材６とを前記往復移動の方向に相対移動させる。

本実施形態の画像形成装置の主要部を断面で示した構成の説明図である。 プロセスカートリッジを含む部分の拡大図である。 フリッカ部材およびトナー帯電量制御部材の駆動機構を感光ドラム側から見た模式図である。 フリッカ部材およびトナー帯電量制御部材の駆動機構を残留トナー像均一化部材側から見た模式図である。 フリッカ部材およびトナー帯電量制御部材の制御のフローチャートである。 実施例１におけるトナー帯電量制御部材とフリッカ部材との配置の説明図である。 トナー帯電量制御部材とフリッカ部材との相対移動の説明図である。 実施例４におけるトナー帯電量制御部材とフリッカ部材との相対移動の説明図である。 実施例５におけるトナー帯電量制御部材とフリッカ部材との相対移動の説明図である。 実施例６におけるトナー帯電量制御部材とフリッカ部材との配置の説明図である。 トナー帯電量制御部材とフリッカ部材との相対移動の説明図である。

符号の説明

１ 像担持体（感光ドラム）
２ 帯電手段（帯電ローラ）
３ 露光装置
４ 現像手段（現像器）
６ ブラシ部材（トナー帯電量制御部材）
７ 残留トナー像均一化部材
８ プロセスカートリッジ
６１、７１ ブラシ部
６２、７２ 電極板
９１ 中間転写ベルト
９２ 転写手段（一次転写ローラ）
１００ 画像形成装置
１３０ 制御回路
２００ フリッカ部材
２０７ フリッカ駆動機構（モータ）
２０８ ブラシ駆動機構（モータ）
２１２ 突起体
ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ 画像形成部
Ｐ 記録材

Claims (8)

1. 移動する表面にトナー像が形成される像担持体と、
   帯電電圧を印加されて前記表面を帯電させる帯電手段と、
   転写電圧を印加されて前記表面から前記トナー像を転写させる転写手段と、
   前記転写手段と前記帯電手段との間の前記表面に導電性の毛体を摺擦させて転写残トナーを帯電させるブラシ部材と、
   前記ブラシ部材を前記表面に沿って周期移動させるブラシ駆動機構と、を備えた画像形成装置において、
   多数の突起体を前記毛体の間隔に差し込んで配置されたフリッカ部材と、
   前記フリッカ部材を周期移動させるフリッカ駆動機構と、
   前記ブラシ駆動機構と前記フリッカ駆動機構とを制御して前記ブラシ部材と前記フリッカ部材とを移動させる制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、画像形成を伴わないブラシ回復期間には、前記ブラシ部材と前記フリッカ部材とを画像形成時よりも大きな振幅で相対移動させることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ブラシ駆動機構は、前記表面の移動方向と交差する方向に配置された前記ブラシ部材を前記交差する方向に往復移動させ、
   前記フリッカ駆動機構は、前記ブラシ部材に沿った方向に前記フリッカ部材を往復移動させ、
   前記制御手段は、前記画像形成時、前記帯電手段に前記帯電電圧を印加した状態で、前記ブラシ部材と前記フリッカ部材とを同位相同振幅で往復移動させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、予め定めた通算画像形成量に達すると、画像形成を中断して前記ブラシ回復期間を開始させ、前記帯電手段に前記帯電電圧を印加しない状態で、前記ブラシ部材と前記フリッカ部材とを相対移動させることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記通算画像形成量は、前回のブラシ回復期間終了後の画像形成出力枚数、運転時間、またはトナー消費量であることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記ブラシ部材は、前記表面を摺擦して一方向へ回転するロールブラシであって、
   前記突起体は、前記ロールブラシの回転方向と平行に配置されることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記ブラシ回復期間には、前記転写電圧とは逆極性の電圧を前記転写手段に印加することを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の画像形成装置。
7. 像担持体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
   前記表面を一様に接触帯電させる帯電手段と、
   前記帯電手段の上流側で前記表面の移動方向と交差する方向に往復移動して前記表面を摺擦するブラシ部材と、を備えたクリーナレス方式のプロセスカートリッジにおいて、
   前記ブラシ部材の毛体の間隔に多数の突起体を差し込んだ状態で前記ブラシ部材と平行に往復移動するフリッカ部材を備え、
   前記フリッカ部材と前記ブラシ部材とは、外部から制御して、同位相同振幅の往復移動と相対移動とを切り替え可能であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
8. 感光ドラム表面の転写残トナーを、帯電ローラに印加する帯電電圧と同極性に帯電させる補助帯電方法において、
   前記帯電ローラに前記帯電電圧を印加した状態で、同極性の補助帯電電圧を印加したブラシ部材を、前記ブラシ部材の毛体の間隔に多数の突起体を差し込んだフリッカ部材と一体に往復移動させる第１工程と、
   前記帯電ローラに前記帯電電圧を印加しない状態で、前記フリッカ部材と前記ブラシ部材とを前記往復移動の方向に相対移動させる第２工程と、を備えることを特徴とする補助帯電方法。

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