JP5138563B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に係り、特に、電子写真方式によりトナーを用いて画像形成を行う複写機およびプリンタなどの画像形成装置に関する。

従来の複写機、プリンタ及びファクシミリ等の電子写真方式を利用した画像形成装置は、一般に帯電、露光、現像、転写、クリーニング、除電、及び定着の各工程からなる。

画像を形成する工程は、例えば、帯電装置によって回転駆動される感光体ドラムの表面を均一に帯電され、露光装置によって帯電した感光体表面にレーザ光を照射され静電潜像が形成される。続いて、現像装置によって感光体ドラム上の静電潜像が現像され感光体ドラム表面上にトナー像が形成される。

転写、定着工程では、転写装置によって感光体ドラム上のトナー像が転写材上に転写され、その後、定着装置によって転写材とともにトナー像が加熱されることによって、トナー像は転写材上に固定される。

また、感光体ドラム表面上に残った転写残留トナーは、クリーニング装置により除去されて所定の回収部に回収される。クリーニングされた後の感光体ドラム表面は、除電装置により残留電荷が除去されて次の画像形成に備える。

このように構成された画像形成装置において、感光体ドラム上の静電潜像を現像する現像剤としては、トナーのみからなる１成分現像剤やトナーとキャリアとからなる２成分現像剤が一般に用いられる。

１成分現像剤は、キャリアを用いないため、トナーとキャリアを均一に混合するための攪拌機構などを必要とせず、現像装置がシンプルになるといった利点を有する。しかしながら、１成分現像剤には、トナーの帯電量が安定しにくい等の問題がある。

一方、２成分現像剤は、トナーとキャリアを均一に混合するための攪拌機構などを必要とすることから、現像装置が複雑になるといった問題を有するが、帯電安定性や高速機への適合性に優れることから、高速画像形成装置やカラー画像形成装置によく使用されている。

クリーニング装置としては、感光体ドラムの表面の清掃・膜研磨の均一性に優れることから、感光体ドラム表面に先端部をカウンタ方向（逆方向）に当接させたブレード（以下、「クリーニングブレード」と称する。）がよく使用されている。

しかしながら、クリーニングブレードは、感光体ドラム表面上への現像過程を伴う感光体ドラムの積算回転数が進むにつれ、感光体ドラムに当接する当接部の先端にトナー樹脂成分と共に大粒径外添剤が固着してクリーニング性能が低下する状態となる。その結果、感光体ドラム表面には、回転方向に沿ってフィルミング筋が発生するという問題があった。

また、感光体ドラムの回転履歴が嵩むにつれ、クリーニングブレードの弾性が失われ、感光体ドラムとクリーニングブレードとの間の摩擦抵抗によってクリーニングブレードのめくれ反転現象が発生するという問題があった。

そこで、上記従来の問題を解決するために、従来技術として、例えば、クリーニングブレード先端のトナー成分や紙粉等を除去する目的で、感光体ドラムを逆回転させることにより、クリーニングブレード先端に付着した紙粉等の異物の除去を行うようにした画像形成装置が提案されている（特許文献１を参照）。
特開２００２−２５８７１３号公報

しかしながら、クリーニングブレードの経時あるいは環境変動によるブレード材の弾性低下を原因とする、クリーニング性能の低下、ブレードの巻き込み及び反転を防止することは難しかった。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、クリーニングブレードのブレード先端と感光体ドラムとの摩擦抵抗を低減して、感光体ドラムの不要な磨耗を抑制し、クリーニングブレードによるクリーニング性能の低下を抑制するとともに、クリーニングブレードのめくれや反転現象を防止して、画質の劣化を抑止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。

上述した課題を解決するための本発明に係る画像形成装置は、次の通りである。
本発明は、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、該感光体ドラムを正方向および逆方向に回転駆動する感光体ドラム回転駆動手段と、感光体ドラム表面を帯電させる帯電装置と、帯電された感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置と、現像ローラを有し該現像ローラから感光体ドラム表面にトナーを供給して静電潜像を現像する現像装置と、現像ローラに現像バイアス電位を供給する現像バイアス供給手段と、感光体ドラム表面のトナーが転写される中間転写媒体と、前記中間転写媒体に転写バイアス電位を供給する転写バイアス供給手段と、回転する感光体ドラムに当接して感光体ドラム表面を清掃するクリーニングブレードと有するクリーニング装置を備え、前記感光体ドラム回転駆動手段により所定のタイミングで感光体ドラムを逆回転させることによって前記クリーニングブレードの清掃を行う画像形成装置において、
前記現像装置は、前記感光体ドラムが逆方向に回転する際に、前記クリーニングブレードと前記感光体ドラムとの当接部にトナーを供給する機能を備え、
感光体ドラムを正方向に回転させて、感光体ドラム上に静電潜像を現像したトナー像を記録媒体に転写する一連の印字処理が完了した後に感光体ドラムの正方向の回転駆動を停止し、その後の時間Ｔ６から、感光体ドラムを逆方向に回転駆動をさせ、かつ、現像バイアス出力を立ち上げかつ帯電装置を出力せずに感光体にトナーを付着させて当該現像バイアス出力を時間Ｔ７で立ち下げ、それと共に、前記時間Ｔ６から中間転写媒体に印字時とは逆極性の中間転写バイアスを出力し、前記感光体ドラムの逆方向への回転駆動を終了させた後に時間Ｔ９で中間転写バイアスを立ち下げるものとし、前記時間Ｔ７が前記時間Ｔ９よりも先になるようにしたものである。

また、本発明は、前記現像装置を、前記感光体ドラムが逆方向に回転する際に、感光体ドラム表面と現像バイアスとの電位差が、−１００Ｖ以上で１００Ｖ未満となるようにすることが好ましい。

また、本発明は、前記感光体ドラムが逆方向に回転する際に、トナーを前記感光体ドラムに供給するために前記感光体ドラムに印加される現像バイアスの印加時間が、前記感光体ドラムが前記現像ローラと対向する位置から前記クリーニングブレードが当接する位置に回転到達する時間よりも短いことが好ましい。

また、本発明は、前記感光体ドラムが逆方向に回転する際に、感光体ドラム表面上に供給されたトナー付着領域の先端が前記クリーニングブレードが当接する位置に到達後に、前記感光体ドラムが逆方向に回転する時間が、前記クリーニングブレードが当接する位置と前記中間転写媒体と対向する位置の間を逆方向に回転するために必要な時間よりも短いことが好ましい。

また、本発明は、前記感光体ドラムの逆方向への回転駆動を、前記現像装置の初期装着後あるいは交換後に、所定の印字出力枚数毎または前記感光体ドラムの所定の回転履歴毎の非画像形成期間に実施することが好ましい。

また、本発明は、前記感光体ドラムの逆方向への回転駆動を、前記現像装置の初期装着後あるいは交換後に、前記画像形成装置内に設置された温湿度計のモニター値において、予め設定された温度及び湿度の値を基準として低温且つ低湿の場合に、予め設定された温度及び湿度の値を基準として高温または高湿の場合より高い頻度で、所定の印字出力枚数毎または前記感光体ドラムの所定の回転数毎の非画像形成期間に実施することが好ましい。

本発明によれば、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、該感光体ドラムを正方向および逆方向に回転駆動する感光体ドラム回転駆動手段と、感光体ドラム表面を帯電させる帯電装置と、帯電された感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置と、現像ローラを有し該現像ローラから感光体ドラム表面にトナーを供給して静電潜像を現像する現像装置と、現像ローラに現像バイアス電位を供給する現像バイアス供給手段と、感光体ドラム表面のトナーが転写される中間転写媒体と、前記中間転写媒体に転写バイアス電位を供給する転写バイアス供給手段と、回転する感光体ドラムに当接して感光体ドラム表面を清掃するクリーニングブレードと有するクリーニング装置を備え、前記感光体ドラム回転駆動手段により所定のタイミングで感光体ドラムを逆回転させることによって前記クリーニングブレードの清掃を行う画像形成装置において、前記現像装置の構成として、前記感光体ドラムが逆方向に回転する際に、前記クリーニングブレードと前記感光体ドラムとの当接部にトナーを供給する機能を備え、感光体ドラムを正方向に回転させて、感光体ドラム上に静電潜像を現像したトナー像を記録媒体に転写する一連の印字処理が完了した後に感光体ドラムの正方向の回転駆動を停止し、その後の時間Ｔ６から、感光体ドラムを逆方向に回転駆動をさせ、かつ、現像バイアス出力を立ち上げかつ帯電装置を出力せずに感光体にトナーを付着させて当該現像バイアス出力を時間Ｔ７で立ち下げ、それと共に、前記時間Ｔ６から中間転写媒体に印字時とは逆極性の中間転写バイアスを出力し、前記感光体ドラムの逆方向への回転駆動を終了させた後に時間Ｔ９で中間転写バイアスを立ち下げるものとし、前記時間Ｔ７が前記時間Ｔ９よりも先になるようにしたことで、前記クリーニングブレードと前記感光体ドラムの当接部における摩擦抵抗を低減し、クリーニングブレードのめくれや現像剤成分のすり抜けを抑止することができる。これにより、クリーニング性能の低下を抑制して、画質の劣化を抑止することができる。

また、本発明によれば、前記クリーニングブレードと前記感光体ドラムとの当接部に供給されるトナーの単位長さ当りの供給量を１ｍｇ／ｃｍ以上で１０ｇ／ｃｍ以下とすることで、逆回転駆動におけるトナーの飛散減少を抑えながら、前記クリーニングブレードと前記感光体ドラムの当接部における摩擦抵抗を低減し、クリーニングブレードのめくれや現像剤成分のすり抜けを抑止することができる。

また、本発明によれば、前記現像装置を、前記感光体ドラムが逆方向に回転する際に、感光体ドラム表面と現像バイアスとの電位差が、−１００Ｖ以上で１００Ｖ未満となるようにすることで、トナーの過度な消費を抑制することができ、通常印字におけるトナー収率への影響を低減することができる。

また、本発明によれば、前記感光体ドラムが逆方向に回転する際に、トナーを前記感光体ドラムに供給するために前記感光体ドラムに印加される現像バイアスの印加時間が、前記感光体ドラムが前記現像ローラと対向する位置から前記クリーニングブレードが当接する位置に回転到達する時間よりも短いことで、現像するためのトナーの消費量を極力抑制することができ、通常印字におけるトナー収率への影響を低減することができる。

また、本発明によれば、前記感光体ドラムが逆方向に回転する際に、感光体ドラム表面上に供給されたトナー付着領域の先端が前記クリーニングブレードが当接する位置に到達後に、前記感光体ドラムが逆方向に回転する時間が、前記クリーニングブレードが当接する位置と前記中間転写媒体と対向する位置の間を逆方向に回転するために必要な時間よりも短いことで、現像するためのトナーの消費量を極力抑制することができ、通常印字におけるトナー収率への影響を低減することができる。

また、本発明によれば、前記画像形成装置の構成として、さらに感光体ドラム表面のトナーが転写される中間転写媒体と、該中間転写媒体に転写バイアス電位を供給する転写バイアス供給手段とを備え、前記転写バイアス供給手段が、前記感光体ドラムが逆方向に回転する際に、前記感光体ドラムにトナーとは逆極性の転写バイアス電位を供給することで、逆方向へ回転駆動する時のトナーの前記中間転写媒体への移動を低減し、通常印字における裏汚れを抑制することができる。

また、本発明によれば、前記感光体ドラムの逆方向への回転駆動を、前記現像装置の初期装着後あるいは交換後に、所定の印字出力枚数毎または前記感光体ドラムの所定の回転履歴毎の非画像形成期間に実施することで、使用履歴による前記クリーニングブレードの劣化と、前記クリーニングブレードと前記感光体ドラムとの当接部の変位による印字画質の劣化を低減することができる。

また、本発明によれば、前記感光体ドラムの逆方向への回転駆動を、前記現像装置の初期装着後あるいは交換後に、前記画像形成装置内に設置された温湿度計のモニター値において、予め設定された温度及び湿度の値を基準として低温且つ低湿の場合に、予め設定された温度及び湿度の値を基準として高温または高湿の場合より高い頻度で、所定の印字出力枚数毎または前記感光体ドラムの所定の回転数毎の非画像形成期間に実施することで、低温及び低湿の環境履歴により前記クリーニングブレードの物性に変化が生じても、前記感光体ドラムとの接触特性を極力維持して、印字画質への影響を低減することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は発明を実施する形態の一例であって、本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。

本実施形態は、図１に示すように、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム１５と、感光体ドラム１５を正方向および逆方向に回転駆動する図示しないドラムモータ（感光体ドラム回転駆動手段）と、感光体ドラム１５表面を帯電させる帯電装置１６と、帯電された感光体ドラム１５表面に静電潜像を形成する露光装置１７と、現像ローラ２３を有し該現像ローラ２３から感光体ドラム１５表面にトナーを供給して静電潜像を現像する現像装置１８と、現像ローラ２３に現像バイアス電位を供給する現像バイアス電源（現像バイアス供給手段）２９（図２を参照）と、回転する感光体ドラム１５に当接して感光体ドラム１５表面を清掃するクリーニングブレード２１と有するクリーニング装置１９を備え、ドラムモータにより所定のタイミングで感光体ドラム１５を逆回転させることによってクリーニングブレード２１の清掃を行う画像形成装置１００において、現像装置１８の構成として、感光体ドラム１５が逆方向に回転する際に、クリーニングブレード２１と感光体ドラム１５との当接部にトナーを供給する機能を備えたことを特徴とするものである。

まず、画像形成装置１００の全体構成について説明する。
画像形成装置１００は、図１に示すように、４つの画像形成ユニット（プロセスカートリッジ）１〜４を備えるタンデム方式のカラー画像形成装置である。

画像形成ユニット１〜４は、黒トナー画像を形成するための第１画像形成ユニット１、シアントナー画像を形成するための第２画像形成ユニット２、マゼンタトナー画像を形成するための第３画像形成ユニット３、及びイエロートナー画像を形成するための第４画像形成ユニット４から構成されている。

これら４つの画像形成ユニット１〜４の上方には、中間転写媒体として中間転写ベルト（無端ベルト）５が配設されている。中間転写ベルト５は、２つの支持ロール６，６によって略水平に掛け渡され、矢印Ｒ方向に回転移動するようになっている。

尚、本実施形態では、中間転写ベルト５の回転方向（ベルト移動方向）に対し、例えば、２次転写ローラ８が配置されている２次転写位置を基準に、図中下側をベルト移動方向上流、図中上側をベルト移動方向下流と表現するものとする。中間転写ベルト５の材料としては、ポリイミドまたはポリアミド等の樹脂に電子伝導性導電材を適当量含有させたものが使用できる。

４つの画像形成ユニット１〜４は、中間転写ベルト５の下方において、ベルト移動方向上流側から下流側に向かい、ブラックトナー用の第１画像形成ユニット１、シアントナー用の第２画像形成ユニット２、マゼンタトナー用の第３画像形成ユニット３、イエロートナー用の第４画像形成ユニット４の順に配置されている。

中間転写ベルト５の内側には、各画像形成ユニット１〜４で形成された単色トナー画像を中間転写ベルト５上に転写する１次転写ローラ（転写バイアス供給手段）７が、中間転写ベルト５を挟んで各画像形成ユニット１〜４に対向するように各々設けられている。そして、各画像形成ユニット１〜４で形成された単色トナー画像は、中間転写ベルト５上に重ね合うように順次転写されて一つのカラー画像を形成する。

第４画像形成ユニット４よりも中間転写ベルト５のベルト移動方向下流側には、中間転写ベルト５上に形成されたカラー画像を用紙（記録媒体）に転写する２次転写ローラ８が配設されている。

また、２次転写ローラ８よりも中間転写ベルト５のベルト移動方向下流側には、中間転写ベルト５の表面をクリーニングするためのベルトクリーニングユニット９が設けられている。ベルトクリーニングユニット９は、中間転写ベルト５に接触配置されるベルトクリーニングブラシ１０と、ベルトクリーニングブレード１１とを有している。

ベルトクリーニングブレード１１は、ベルトクリーニングブラシ１０より中間転写ベルト５のベルト移動方向下流側に配置される。具体的には、ベルトクリーニングブレード１１は、中間転写ベルト５を挟んで支持ロール６と対向する位置に配置されている。

また、４つの画像形成ユニット１〜４の下方には、用紙を収容するトレー（用紙供給部）１３が配設されている。トレー１３内の用紙は、一枚ずつ給紙されて、複数の給紙ローラ１２により２次転写ローラ８と中間転写ベルト５とが対向する２次転写位置まで搬送される。矢印Ｐは用紙の搬送方向を示す。

２次転写ローラ８よりも用紙搬送方向下流側には、用紙に転写されたカラー画像を用紙上に定着するための定着ユニット１４が設けられている。そして、定着ユニット１４よりもさらに用紙搬送方向下流側には、カラー画像が定着された用紙を画像形成装置１００内部から排出するための排紙ローラ１２ａが設けられている。

このような構成において、各画像形成ユニット１〜４で形成された各単色トナー画像は、中間転写ベルト５上へ順次転写されて、中間転写ベルト５上にカラー画像が形成される。中間転写ベルト５上のカラー画像は、２次転写位置において、複数の給紙ローラ１２により搬送される用紙へ２次転写される。その後、定着ユニット１４により用紙に定着される。カラー画像が定着された用紙は、排紙ローラ１２ａにより画像形成装置１００から排出される。

一方、２次転写後、用紙に転写されずに中間転写ベルト５上に残ったトナーは、ベルトクリーニングユニット９により取り除かれる。

次に、本実施形態の画像形成ユニットについて図面を参照して説明する。
図２は本実施形態の画像形成装置を構成する画像形成ユニットの構成を模式的に示す説明図、図３は前記画像形成装置を構成するクリーニング装置におけるクリーニングブレードと感光体ドラムの当接状態を示す説明図である。

図２は、図１に示す画像形成装置１００の画像形成ユニットのうちの第１画像形成ユニット１のみを示している。第１画像形成ユニット１、第２画像形成ユニット２、第３画像形成ユニット３、及び第４画像形成ユニット４の構成は、実質的に同じ構成である。したがって、第１画像形成ユニット１を例に挙げて説明することで、第２画像形成ユニット２、第３画像形成ユニット３、及び第４画像形成ユニット４の構成の詳細な説明は省略する。

第１画像形成ユニット１は、図２に示すように、感光体ドラム１５と現像装置１８の現像ローラ２３とがその他の構成要素とともに所定の位置関係となるように構成されている。具体的には、感光体ドラム１５の周囲には、感光体ドラム１５を帯電する帯電装置１６、感光体ドラム１５上に静電潜像を書き込む露光装置１７、感光体ドラム１５上の静電潜像を可視化する現像装置１８、感光体ドラム１５上に残留するトナーを含む残留物を除去するクリーニング装置１９、および感光体ドラム１５上の残留電荷を除去する除電ランプ２４が、この順序で回転方向Ｒｄ（正回転方向）で回転する感光体ドラム１５の外周に沿って配置される。

帯電装置１６は、スコロトロン帯電装置からなり、ノコ歯電極（放電電極）１６ａから感光体ドラム１５の表面に到達するコロナイオンの量を制御可能な制御グリッド（制御グリッド）１６ｂを備えている。

ノコ歯電極１６ａには数ｋＶの高電圧を出力する高電圧電源（図示せず）が接続されている。また、制御グリッド１６ｂには、切替えスイッチ（グリッド電圧供給手段）２５を介して、高電圧用トランス（ＴＨ）を有する高電圧電源（グリッド電圧供給手段）２６と、定電圧電源であり、低電圧用トランス（ＴＬ）を有する低電圧電源（グリッド電圧供給手段）２７とが接続されている。

本実施形態において、低電圧電源２７の出力電圧は約２００Ｖであり、高電圧電源２６の出力電圧は約６５０Ｖである。但し、電圧の極性は何れもマイナスである。切替えスイッチ２５の切換動作は、例えば、マイクロコンピュータを備えた制御装置２８によって制御される。

露光装置１７は、例えば、レーザ露光器からなり、画像信号に応じたレーザ走査による露光を行い、帯電装置１６によって帯電された感光体ドラム１５の表面電位を変化させることで、画像情報に応じた静電潜像を形成する。尚、露光装置１７として、ＬＤＥアレイ装置等も用いることができる。

現像装置１８は、内部にキャリアとトナーからなる２成分現像剤を収容し、２成分現像剤を感光体ドラム１５の表面に供給する現像ローラ２３を備えている。この２成分現像剤は、磁性キャリアとトナーを含み、２成分反転現像方式により、感光体ドラム１５に形成される静電潜像を現像する。

現像装置１８によって現像されたトナー像は、中間転写ベルト５上に（図１参照）によって転写される。感光体ドラム１５の表面に残留するトナーは、クリーニング装置１９によって回収される一方、感光体ドラム１５の表面に残留する電荷は、除電ランプ２４によって除去される。

クリーニング装置１９は、クリーナハウジング２０と、クリーニングブレード２１と、シール２２とを備えている。

クリーナハウジング２０は、掻き取られた残留物を収容する。
クリーニングブレード２１は、クリーナハウジング２０に取り付けられている。
シール２２は、クリーナハウジング２０内部をシールするもので、クリーニングブレード２１よりも感光体ドラム１５の回転方向Ｒｄ上流側において、一端が接着剤等によりクリーナハウジング２０に固定されると共に、他端が感光体ドラム１５に接触配置されている。

クリーニングブレード２１は、図３に示すように、感光体ドラム１５の回転方向Ｒｄに対してエッジ部２１ａを逆向きに、すなわち、エッジ部２１ａを感光体ドラム１５の回転方向Ｒｄに向かう方向に配置して該感光体ドラム１５の表面に圧接させることにより、エッジ部２１ａにより感光体ドラム１５表面の残留物を掻き取るものである。

ここでは、クリーニングブレード２１は、感光体ドラム１５の回転方向Ｒｄが下向きとなる位置で、感光体ドラム１５の回転方向Ｒｄに対してカウンタ方向で該感光体ドラム１５に圧接するように配置されている。

クリーニングブレード２１を感光体ドラム１５の回転方向Ｒｄに対してカウンタ方向、すなわち逆向きに圧接するように配置するとは、図３に示すように、感光体ドラム１５の回転軸の軸線方向に対して垂直方向の断面図において、感光体ドラム１５が停止した状態で、クリーニングブレード２１のエッジ部２１ａが接触する位置Ｐｓより感光体ドラム１５の回転方向下流側に位置する感光体ドラム１５の表面１５ａとクリーニングブレード２１の表面とのなす角度θが鋭角となるように、すなわち、角度θが０〜９０°の範囲に入るようにクリーニングブレード２１を配置する状態を示す。

尚、本実施形態では、クリーニングブレード２１は、硬度の異なる２層のウレタンゴム層２１ｂ，２１ｃからなり、感光体ドラム１５と接する側のウレタンゴム層２１ｂの硬度を高く、反対側のウレタンゴム層２１ｃの硬度を低くして設けられている。これにより、クリーニングブレード２１の柔軟性を損なうことなしに、クリーニングブレード２１のエッジ部２１ａ（感光体ドラム１５に押圧される部分）の強度を高めることができる。なお、硬度の異なる２層のウレタンゴム層を有するクリーニングブレードの製造方法としては、公知の方法が利用でき、例えば、特開２００７−３８８２号公報に記載された方法などが挙げられる。

また、画像形成装置１００は、感光体ドラム１５近傍の温湿度モニターを担う温湿度計（図示省略）を備えている。

次に、本実施形態の画像形成装置１００における特徴的な画像形成動作について説明する。
図４は本実施形態の画像形成装置における通常の立ち下がり時の各部の動作タイミングを示すタイミングチャート、図５は前記画像形成装置における感光体ドラムの逆回転駆動が組み込まれる際の各部の特徴的な動作タイミングを示すタイミングチャートである。

まず、図２に示すように、感光体ドラム１５が図示しないドラムモータにより回転駆動され、感光体ドラム１５の表面が帯電装置１６によって均一な電位に帯電される。次に、感光体ドラム１５の表面に露光装置１７からレーザ光が照射されて静電潜像が形成される。

感光体ドラム１５における静電潜像の形成は、感光体ドラム１５の基体をなすアルミニウム素管（図示せず）がドラムフランジからドラムシャフトを介してグランドに接続されており、露光装置１７からのレーザ光による露光部の電位が低下することにより行われる。

感光体ドラム１５上に形成された静電潜像は、現像装置１８から供給されるトナーによって現像されてトナー像となる。このとき、現像装置１８の現像ローラ２３には、トナーを感光体ドラム１５の表面に供給するために、現像バイアス電源２９から現像バイアスが印加されている。本実施形態において、プラス側の出力電圧は２００Ｖであり、マイナス側の出力電圧は１００Ｖと５００Ｖである。尚、出力電圧は、マイクロコンピュータを備えた制御装置２８によって制御される。

画像形成装置１００における通常の印字出力時の高圧シーケンスの立下りは、図４に示すように、中間転写が完了後、Ｔ１で制御グリッド電圧（グリッドバイアス）の高圧出力を落とし、Ｔ２で現像バイアスの高圧出力を落とした後に、Ｔ３で中間転写バイアスを落して、Ｔ４で感光体ドラム１５の回転を停止する。

本実施形態では、画像形成装置１００における一連の印字処理を含む感光体ドラム１５の回転動作の終了立下りに際して、連続的に感光体ドラム１５の逆回転方向Ｒｒへの逆回転駆動によるクリーニングブレード２１の下流側へのトナーの供給動作を行うことを特徴としている。

即ち、画像形成装置１００においては、図５に示すように、一連の印字処理等が完了し、Ｔ５で感光体ドラム１５の駆動（ドラムモータ）が静止した後に、ｔ１ミリ秒経過した後のＴ６で感光体ドラム１５の逆回転駆動を開始する。そして、ｔ２ミリ秒後のＴ８で感光体ドラム１５の逆回転駆動を停止するように制御する。

また、Ｔ６で感光体ドラム１５の逆回転駆動を開始すると同時に、現像バイアス出力を立ち上げ、安定値にてマイナス側に１００Ｖを供給する。これにより、グリッド帯電器を高圧出力することなく、バイアス現像にて感光体ドラム１５に低付着量のトナーを現像できる。この現像バイアスは、立ち上がり後、ｔ３ミリ秒後のＴ７で立ち下がるよう制御する。

また、Ｔ６で感光体ドラム１５の逆回転駆動を開始すると同時に、中間転写ベルト５の中間転写バイアスを出力し、感光体ドラム１５の逆回転停止後のｔ４ミリ秒経過した後のＴ９で出力が立ち下がるように制御する。

上述したように、画像形成装置１００において、高圧制御を行うに当たり、現像装置１８における現像剤に含まれるトナーの平均帯電量が、例えば、−１６．０〜−１０．０μＣ／ｇである場合、画像形成期間（画像形成行程）とは逆極性の−８．０〜−３．０μＡの転写電流を与えるように中間転写ベルト５に中間転写バイアスを出力することが望ましい。これにより、感光体ドラム１５の逆回転駆動中に感光体ドラム１５表面上に現像されて付着したトナーが中間転写ベルト５へ移動することを防止できる。

また、本実施形態では、感光体ドラム１５の表面電位を０Ｖとして現像バイアスを−１００Ｖとすることで、現像電位差が−１００Ｖとなり、クリーニングブレード２１と感光体ドラム１５との当接部に、感光体ドラム１５の逆回転方向Ｒｒで２．５ｍｇ/ｃｍ（単位長さ当り）の付着トナー供給が実現できる。

次に、感光体ドラム１５の逆回転シーケンスのタイミングについて、以下に示すように規定することができる。
図６は本実施形態に係る画像形成装置の画像形成ユニットにおける感光体ドラムの動作状態を示す説明図である。

本実施形態は、図６に示すように、画像形成ユニット１において、感光体ドラム１５の直径をＤ、感光体ドラム１５の逆回転周速をＰ／Ｓ、感光体ドラム１５の中心点をＯ、現像装置１８の現像ローラ２３に対して最も近接する感光体ドラム１５表面上の位置を不動点Ａ、クリーニングブレード２１が感光体ドラム１５の表面と当接する位置を不動点Ｐｓ、中間転写ベルト５に対して最も近接する感光体ドラム１５表面上の位置をＢとする。

更に、感光体ドラム１５において、線分ＯＡを基準として感光体ドラム１５の逆回転方向Ｒｒで線分ＯＢに到る角度∠ＡＯＢをθ１として、線分ＯＰを基準として感光体ドラム１５の逆回転方向Ｒｒで線分ＯＢに到る角度∠ＰｓＯＢをθ２とする。

ここで、直径Ｄ＝４０（ｍｍ）φの感光体ドラム１５が設置された画像形成ユニット１に対して、感光体ドラム１５の逆回転周速をＰ／Ｓ＝１９５（ｍｍ／秒）に設定する時、画像形成装置１００及びクリーニングブレード２１がθ１＝４．２（ｒａｄ）、θ２＝１．３（ｒａｄ）を満たす位置に配置されている場合において、感光体ドラム１５を逆回転する駆動時間ｔ２を３１５〜３５０ミリ秒、現像バイアスの印加時間ｔ３を、２０〜５０ミリ秒とすることが望ましい。

これにより、感光体ドラム１５のクリーニングブレード２１が当接する部分に低付着量のトナーを供給することができる。

例えば、ｔ１＝５０（ミリ秒）、ｔ２＝３５０（ミリ秒）、ｔ３＝５０（ミリ秒）、ｔ４＝３０（ミリ秒）とする場合、感光体ドラム１５における逆回転駆動開始時点におけるトナー付着領域の先行端点の位置は、逆回転駆動終了時点には、感光体ドラム１５とクリーニングブレード２１の当接する位置Ｐｓを基準として中間転写ベルト５に最も近接する位置Ｂまでの逆回転距離の３９．４％の位置にある。

これにより、潤滑剤として供給されるトナーの一部が劣化したクリーニングブレード２１をすり抜けた場合においても、中間転写ベルト５にトナー飛散などによってトナーが移動することを更に低減できる。

ここで、感光体ドラム１５と現像ローラ２３及びクリーニングブレード２１との位置関係について図面を参照して具体的に説明する。

図７は実施形態に係る画像形成装置の画像形成ユニットにおいて感光体ドラムが逆回転を開始する開始位置（Ｔ６）を示す説明図、図８は前記感光体ドラムに現像バイアスを立ち上げた状態（Ｔ６〜Ｔ７）を示す説明図、図９は前記感光体ドラムにかけられた現像バイアスを立ち下げた状態でさらに感光体ドラムを逆回転させた状態（Ｔ７〜Ｔ８）を示す説明図、図１０は前記感光体ドラムを図９の状態からさらに逆回転させた状態（Ｔ７〜Ｔ８）を示す説明図、図１１は前記感光体ドラムを図１０の状態からさらに逆回転させてトナーが付着した範囲がクリーニングブレードに到達した状態（Ｔ７〜Ｔ８）を示す説明図、図１２は前記感光体ドラムのトナーが付着した範囲がクリーニングブレードを通過する状態（Ｔ７〜Ｔ８）を示す説明図、図１３は前記感光体ドラムを図１２の状態からさらに逆回転させてトナーが付着した範囲がクリーニングブレードを通過した状態（Ｔ９）を示す説明図である。

感光体ドラム１５と現像ローラ２３及びクリーニングブレード２１との位置関係は、図６に示すように、感光体ドラム１５が現像ローラ２３と対向する位置を不動点Ａとし、クリーニングブレード２１が当接する位置を不動点Ｐｓとする。

以下、本実施形態の画像形成装置１００において、図５に示すＴ６のタイミングに於ける不動点Ａの位置を、感光体ドラム１５表面上を移動する時の移動点Ｘの位置として、感光体ドラム１５の回転に応じた移動点Ｘの位置について説明する。

まず、Ｔ６において、感光体ドラム１５が１９５ｍｍ／秒で逆回転を開始するとともに、−１００Ｖで現像バイアスの立ち上げを開始し、感光体ドラム１５へトナーの供給を開始する。この時、図７に示すように、移動点Ｘ＝不動点Ａとなる。また、この時、中間転写バイアス出力の立ち上げを開始している。これにより、感光体ドラム１５から中間転写ベルト５へのトナー移行を防止している。

次に、Ｔ７において、現像バイアスの立ち下げが開始されると、図８に示すように、感光体ドラム１５上の移動点Ｘは、感光体ドラム１５の逆回転方向Ｒｒにおいて感光体ドラム１５上の不動点Ａと不動点Ｐｓの間に位置する。この時、感光体ドラム１５上の弧ＡＸの範囲で現像ローラ２３から供給されたトナーが付着した状態となる（感光体ドラム１５上の太い実線部）。この弧ＡＸが弧ＡＰｓよりも短いため、現像ローラ２３から供給されるトナーの消費量を抑制することができる。

そして、Ｔ７〜Ｔ８において、感光体ドラム１５上の移動点Ｘは、図９，図１０に示すように、感光体ドラム１５の逆回転方向Ｒｒに移動して、図１１に示すように、クリーニング装置１９のクリーニングブレード２１に到達する。そして、感光体ドラム１５上の移動点Ｘは、図１２に示すように、クリーニングブレード２１を通過する。

そして、Ｔ８において、感光体ドラム１５の逆回転駆動の立ち下げが終了した後、中間転写バイアスの立ち下げが開始されると、感光体ドラム１５上の移動点Ｘは、図１３に示すように、感光体ドラム１５の逆回転方向Ｒｒに移動して、クリーニングブレード２１を通って感光体ドラム１５上の不動点Ｐｓと位置Ｂの間に位置する。

Ｔ９において、中間転写バイアスの立ち下げが終了した時、図１３に示すように、弧ＰｓＸが弧ＰｓＢよりも短いために、感光体ドラム１５上に供給されたトナーが、中間転写ベルト５に対して最も近接する感光体ドラム１５表面上の位置Ｂよりも中間転写ベルト５から離れた所に位置するので、該トナーが中間転写ベルト５に転写されることを抑制することができる。

以上のように構成したので、本実施形態によれば、画像形成ユニット１において、現像装置１８によって、感光体ドラム１５を逆方向に回転させて感光体ドラム１５表面をクリーニング装置１９によってクリーニングする際に、感光体ドラム１５のクリーニングブレード２１と当接する部分にトナーを供給することで、トナーを潤滑剤として用いることにより、クリーニングブレード２１と感光体ドラム１５との摩擦抵抗を低減して、感光体ドラム１５の不要な磨耗を抑制し、クリーニング性能の低下を抑制することができ、また、クリーニングブレード２１のめくれや反転現象を防止して、トナー飛散などによる画質の劣化を抑止することができる。

また、本実施形態によれば、画像形成ユニット１において、高圧制御を行うに当たり、現像装置１８における現像剤に含まれるトナーの平均帯電量が、例えば、−１６．０〜−１０．０μＣ／ｇである場合、画像形成期間（画像形成行程）とは逆極性の−８．０〜−３．０μＡの転写電流を与えるように中間転写ベルト５に中間転写バイアスを出力することで、感光体ドラム１５の逆回転駆動中に感光体ドラム１５表面上に現像されて付着したトナーが中間転写ベルト５へ移動することを防止できる。

また、本実施形態の画像形成ユニット１の動作に加えて、例えば、Ａ４用紙の被覆率換算５％の印字率において、１，０００ページ分の印字出力毎に、各最後の一連の印字処理を含む感光体ドラム１５の回転動作の終了立下りに際して、連続的に感光体ドラム１５の逆回転駆動によるクリーニングブレード２１より回転方向下流側の領域へトナーの供給動作を行うようにしてもよい。また、このクリーニング動作は、現像装置１８の初期装着後あるいは交換後の非画像形成期間に実施するようにしてもよい。

このように感光体ドラム１５の逆回転駆動のタイミングを制御することで、トナーを潤滑用として過度に浪費することなく、感光体ドラム１５の寿命の向上と良好なクリーニング性の維持を実現できる。

また、その他の例として、画像形成装置１００内に設置された温湿度モニターのモニター値による逆回転駆動の組み込み頻度の差別化を行ってもよい。

例えば、上述した組み込み頻度であるＡ４用紙の被覆率換算５％の印字率における各１，０００ページ分の印字毎に、最後の一連の印字処理を含む感光体ドラム１５の回転動作の終了立下りに際して、連続的に感光体ドラム１５の逆回転駆動によるクリーニングブレード２１より回転方向下流側の領域へのトナーの供給動作を行うものとする。

そして、上述した実施形態の画像形成ユニット１の動作に加えて、かかる時点を起点として１００，２００，３００，４００，５００ページ分の印字毎に画像形成装置１００に装備された温湿度計（図示省略）によるモニターを実施し、その５つのモニター値のうち、例えば、３つ以上が２０℃以下且つ１５％ＲＨ以下である場合に限り、前回逆回転駆動より起算してＡ４用紙の被覆率換算５％の印字率で５００ページ分の印字後の最後の一連の印字処理を含む感光体ドラム１５の回転動作の終了立下りに際して、連続的に感光体ドラム１５の逆回転駆動によるクリーニングブレード２１の回転方向下流側の領域へのトナーの供給動作を行うようにしてもよい。

このように構成することで、画像形成装置１００が使用される環境が低温低湿環境であっても、クリーニングブレード２１の弾性悪化に対応したクリーニング能力維持による一定の印字画質を確保することができる。

尚、上述した実施形態やその他の例では、本発明に係る画像形成装置１００を図１に示すような構成を備える画像形成装置について説明したが、所定のタイミングで感光体ドラムを逆回転させることによってクリーニングブレードの清掃を行うようにしたクリーニング装置を搭載する画像形成装置であれば、上述したような構成の画像形成装置や複写機に限定されるものではなく、その他の画像形成装置等に展開が可能である。

以上のように、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。 前記画像形成装置を構成する画像形成ユニットの構成を模式的に示す説明図である。 前記画像形成装置を構成するクリーニング装置におけるクリーニングブレードと感光体ドラムの当接状態を示す説明図である。 前記画像形成装置における通常の立ち下がり時の各部の動作タイミングを示すタイミングチャートである。 前記画像形成装置における感光体ドラムの逆回転駆動が組み込まれる際の各部の特徴的な動作タイミングを示すタイミングチャートである。 前記画像形成装置の画像形成ユニットにおける感光体ドラムの動作状態を示す断面図である。 前記画像形成装置の画像形成ユニットにおいて感光体ドラムが逆回転を開始する開始位置（Ｔ６）を示す説明図である。 前記感光体ドラムに現像バイアスを立ち上げた状態（Ｔ６〜Ｔ７）を示す説明図である。 前記感光体ドラムにかけられた現像バイアスを立ち下げた状態でさらに感光体ドラムを逆回転させた状態（Ｔ７〜Ｔ８）を示す説明図である。 前記感光体ドラムを図９の状態からさらに逆回転させた状態（Ｔ７〜Ｔ８）を示す説明図である。 前記感光体ドラムを図１０の状態からさらに逆回転させてトナーが付着した範囲がクリーニングブレードに到達した状態（Ｔ７〜Ｔ８）を示す説明図である。 前記感光体ドラムのトナーが付着した範囲がクリーニングブレードを通過する状態（Ｔ７〜Ｔ８）を示す説明図である。 前記感光体ドラムを図１２の状態からさらに逆回転させてトナーが付着した範囲がクリーニングブレードを通過した状態（Ｔ９）を示す説明図である。

符号の説明

１ 第１画像形成ユニット
２ 第２画像形成ユニット
３ 第３画像形成ユニット
４ 第４画像形成ユニット
５ 中間転写ベルト（中間転写媒体）
７ １次転写ローラ（転写バイアス供給手段）
１５ 感光体ドラム
１５ａ 表面（回転方向下流側の表面）
１６ 帯電装置
１７ 露光装置
１８ 現像装置
１９ クリーニング装置
２０ クリーナハウジング
２１ クリーニングブレード
２１ａ エッジ部
２２ シール
２３ 現像ローラ
２６ 高電圧電源
２７ 低電圧電源
２８ 制御装置
２９ 現像バイアス電源（現像バイアス供給手段）
１００ 画像形成装置
Ａ 不動点
Ｂ 位置
Ｐｓ 位置（不動点）
Ｒｄ 回転方向
Ｒｒ 逆回転方向
Ｘ 移動点

Claims (6)

1. 表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、該感光体ドラムを正方向および逆方向に回転駆動する感光体ドラム回転駆動手段と、感光体ドラム表面を帯電させる帯電装置と、帯電された感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置と、現像ローラを有し該現像ローラから感光体ドラム表面にトナーを供給して静電潜像を現像する現像装置と、現像ローラに現像バイアス電位を供給する現像バイアス供給手段と、感光体ドラム表面のトナーが転写される中間転写媒体と、前記中間転写媒体に転写バイアス電位を供給する転写バイアス供給手段と、回転する感光体ドラムに当接して感光体ドラム表面を清掃するクリーニングブレードと有するクリーニング装置を備え、前記感光体ドラム回転駆動手段により所定のタイミングで感光体ドラムを逆回転させることによって前記クリーニングブレードの清掃を行う画像形成装置において、
   前記現像装置は、前記感光体ドラムが逆方向に回転する際に、前記クリーニングブレードと前記感光体ドラムとの当接部にトナーを供給する機能を備え、
   感光体ドラムを正方向に回転させて、感光体ドラム上に静電潜像を現像したトナー像を記録媒体に転写する一連の印字処理が完了した後に感光体ドラムの正方向の回転駆動を停止し、その後の時間Ｔ６から、感光体ドラムを逆方向に回転駆動をさせ、かつ、現像バイアス出力を立ち上げかつ帯電装置を出力せずに感光体にトナーを付着させて当該現像バイアス出力を時間Ｔ７で立ち下げ、それと共に、前記時間Ｔ６から中間転写媒体に印字時とは逆極性の中間転写バイアスを出力し、前記感光体ドラムの逆方向への回転駆動を終了させた後に時間Ｔ９で中間転写バイアスを立ち下げるものとし、前記時間Ｔ７が前記時間Ｔ９よりも先になるようにしたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像装置は、前記感光体ドラムが逆方向に回転する際に、感光体ドラム表面と現像バイアスとの電位差が、−１００Ｖ以上で１００Ｖ未満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. 前記感光体ドラムが逆方向に回転する際に、トナーを前記感光体ドラムに供給するために前記感光体ドラムに印加される現像バイアスの印加時間は、前記感光体ドラムが前記現像ローラと対向する位置から前記クリーニングブレードが当接する位置に回転到達する時間よりも短い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. 前記感光体ドラムが逆方向に回転する際に、感光体ドラム表面上に供給されたトナー付着領域の先端が前記クリーニングブレードが当接する位置に到達後に、前記感光体ドラムが逆方向に回転する時間は、前記クリーニングブレードが当接する位置と前記中間転写媒体と対向する位置の間を逆方向に回転するために必要な時間よりも短いこと特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記感光体ドラムの逆方向への回転駆動は、前記現像装置の初期装着後あるいは交換後に、所定の印字出力枚数毎または前記感光体ドラムの所定の回転履歴毎の非画像形成期間に実施されることを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記感光体ドラムの逆方向への回転駆動は、前記現像装置の初期装着後あるいは交換後に、前記画像形成装置内に設置された温湿度計のモニター値において、予め設定された温度及び湿度の値を基準として低温且つ低湿の場合に、予め設定された温度及び湿度の値を基準として高温または高湿の場合より高い頻度で、所定の印字出力枚数毎または前記感光体ドラムの所定の回転数毎の非画像形成期間に実施されることを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか一項に記載の画像形成装置。

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