(57)【要約】【課題】  感光ドラムに注入帯電する接触帯電方式の画像形成装置の清掃動作において、帯電部材と感光ドラム表面との電位差を保持し、帯電部材に付着したトナーを感光ドラムに転移させ、画像弊害を抑制する。【解決手段】  帯電部材は駆動源からの駆動力を受ける駆動力受け部材を有し、帯電部材の表面が像担持体の表面に対して速度差を有するように駆動され、帯電部材の表面に付着したトナーを帯電部材から像担持体に転移させ現像部材に回収させることによって帯電部材を清掃する清掃動作において、正規極性に帯電したトナーに帯電部材から像担持体に向かう方向の静電気力が作用する向きの電位差が帯電部材と像担持体との間に形成される第１の帯電電圧が帯電部材に印加された後に、第１の帯電電圧と同極性で且つ第１の帯電電圧より絶対値が大きい第２の帯電電圧が印加されるように制御する。【選択図】  図８
2020139986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な像担持体と、
前記像担持体と接触して帯電部を形成し、前記帯電部において前記像担持体の表面を帯電する帯電部材と、
前記帯電部材へ向けて駆動力を伝達する駆動源と、
前記帯電部材に帯電電圧を印加する電圧印加部と、
前記像担持体と接触して現像部を形成し、前記現像部において前記像担持体に正規極性に帯電したトナーを供給してトナー像を形成する現像部材と、
前記像担持体に接触して転写部を形成し、前記転写部において前記像担持体の表面に形成された前記トナー像を記録材に転写する転写部材と、
前記電圧印加部を制御する制御部と、
を有し、前記トナー像を記録材に形成する画像形成装置において、
前記帯電部材は、前記駆動源からの前記駆動力を受ける駆動力受け部材を有し、前記帯電部材の表面が前記像担持体の表面に対して速度差を有するように駆動され、
前記制御部は、記録材に前記トナー像を形成する画像形成動作と、前記帯電部材の表面に付着したトナーを前記帯電部材から前記像担持体に転移させ前記現像部材に回収させることによって前記帯電部材を清掃する清掃動作と、を実行するように制御し、
前記清掃動作において、前記正規極性に帯電したトナーに前記帯電部材から前記像担持体に向かう方向の静電気力が作用する向きの電位差が前記帯電部材と前記像担持体との間に形成される第１の帯電電圧が前記帯電部材に印加された後に、前記第１の帯電電圧と同極性で且つ前記第１の帯電電圧より絶対値が大きい第２の帯電電圧が印加されるように前記電圧印加部を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記帯電部材の表面移動速度は、前記像担持体の表面移動速度の１０５％以上１２０％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。
【請求項３】
前記制御部は、前記清掃動作において、前記帯電部材と前記像担持体との間で放電が発生しないように前記帯電部材に印加する前記帯電電圧を制御す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。
【請求項４】
前記制御部は、前記清掃動作の開始時に印加する前記帯電電圧より前記清掃動作の終了時に印加する前記帯電電圧の絶対値の方が大きくなるように前記電圧印加部を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記清掃動作の開始時とは、前記画像形成動作が終了し、前記帯電部材に印加する前記帯電電圧を前記画像形成動作時に印加される前記帯電電圧から前記清掃動作時に印加される前記帯電電圧に切り替えた時であり、前記清掃動作の終了時とは、前記清掃動作の期間中に印加する前記第２の帯電電圧を印加してから少なくとも前記像担持体を１周分回転した時であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記清掃動作において、前記第１の帯電電圧から前記第２の帯電電圧に段階的に変化するように前記電圧印加部を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記帯電電圧を、少なくとも前記像担持体の回転１周毎に段階的に変化するように制御することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記帯電電圧を前記清掃動作の開始時から前記清掃動作の終了時にかけて徐々に大きくなるように制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
回転可能な像担持体と、
前記像担持体と接触して帯電部を形成し、前記帯電部において前記像担持体の表面を帯電する帯電部材と、
前記帯電部材に帯電電圧を印加する電圧印加部と、
前記像担持体と接触して現像部を形成し、前記現像部において前記像担持体に正規極性に帯電したトナーを供給してトナー像を形成する現像部材と、
前記像担持体に接触して転写部を形成し、前記転写部において前記像担持体の表面に形成された前記トナー像を記録材に転写する転写部材と、
前記電圧印加部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記転写部において記録材に前記トナー像を形成する画像形成動作と、前記帯電部材の表面に付着したトナーを前記帯電部材から前記像担持体に転移させ前記現像部材に回収させることによって前記帯電部材を清掃する清掃動作と、を実行するように制御し、
前記清掃動作において、前記正規極性に帯電したトナーに前記帯電部材から前記像担持体に向かう方向の静電気力が作用する向きの電位差が前記帯電部材と前記像担持体との間に形成される第１の帯電電圧が前記帯電部材に印加された後に、前記第１の帯電電圧と同極性で且つ前記第１の帯電電圧より絶対値が大きい第２の帯電電圧が印加されるように制御し、前記第２の帯電電圧が前記帯電部材に印加された後に、前記第２の帯電電圧と同極性で且つ前記第２の帯電電圧より絶対値が大きい第３の帯電電圧が印加されるように前記電圧印加部を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
前記電圧印加部を第１電圧印加部とした時、前記現像部材に電圧を印加する第２電圧印加部を有し、
前記制御部は、前記第１の帯電電圧が印加された前記像担持体の表面が前記現像部に到達した時に前記現像部材に印加された第１の現像電圧より、前記第２の帯電電圧が印加された前記像担持体の表面が前記現像部に到達した時に前記現像部材に印加された第２の現像電圧の方が絶対値が大きくなるように前記第１電圧印加部と前記第２電圧印加部とを制御し、
前記第１の現像電圧と前記第２の現像電圧は同極性であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記像担持体の回転方向において前記像担持体における前記転写部の下流側で、且つ前記帯電部の上流側の前記像担持体の表面を露光する露光ユニットを有し、
前記制御部は、前記清掃動作において、前記正規極性に帯電したトナーに前記帯電部材から前記像担持体に向かう方向の静電気力が作用する向きの電位差が前記帯電部材と前記像担持体との間に形成され、前記帯電部材と前記像担持体との間で放電が発生しないように前記露光ユニットと前記帯電電圧を制御することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記画像形成装置が使用されている環境に応じて、前記清掃動作を実行するように制御することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記画像形成装置が使用されている環境を検知する検知部を有し、
前記制御部は、前記検知部によって前記環境が高温高湿環境であると検知された場合に、前記清掃動作を実行するように制御することを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記制御部は、前記検知部で検知した前記環境から空気中の絶対水分量を算出し、前記絶対水分量が１５．０ｇ／ｍ３以上である場合に高温高湿環境として制御を行うことを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記制御部は、前記像担持体の使用状況に応じて、前記清掃動作を実行するように制御することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記像担持体の使用状況は、前記像担持体の積算回転数であることを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。
【請求項１７】
前記画像形成動作において記録材に転写されずに前記像担持体の表面に残った残トナーを前記現像部材により回収することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１８】
前記トナーは一成分現像剤であることを特徴とする請求項１７に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザープリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真記録方式を利用する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、像担持体としての感光ドラムを帯電部材との放電により所望の電位に一様に帯電させた後に、画像パターンに従った露光を行うことにより、感光ドラム上に静電潜像を形成する。その後、感光ドラム上の静電潜像をトナーで現像して顕在化し、紙などの記録材に転写する。そして、感光ドラム上に残った転写残トナーは、感光ドラム上から除去されて回収される。
【０００３】
帯電方式としては、低オゾン・低電力等の利点を有することから、感光ドラムに帯電部材を当接させて帯電させる接触方式の帯電装置が多く用いられている。
【０００４】
転写残トナーを感光ドラム上から除去して回収する手段としては、クリーニングブレードなどのクリーニング部材を備えたクリーニング装置が広く用いられている。クリーニング装置によってほとんどの転写残トナーは回収されるが、クリーニングブレードをすり抜ける転写残トナーが、一部、帯電部材に付着することがある。また、近年では、クリーニング装置を無くし、現像装置によって感光ドラム上の転写残トナーを回収し再利用するクリーナレス方式が提案されている。クリーナレス方式はクリーニング部材がないため、感光ドラム上の転写残トナーは帯電部材との当接部を通過し現像装置に送られる。したがって、接触帯電方式を用いると帯電部材に転写残トナーが付着することがあり、特に、クリーナレス方式の画像形成装置においては、帯電部材に転写残トナーが多く付着しやすい。
【０００５】
そこで、特許文献１では、帯電部材と感光ドラムとの間に周速差を設けて回転させ、摺擦によって帯電部材に付着したトナーを正規極性に帯電させる。正規極性に帯電した帯電部材に付着したトナーは、清掃動作において帯電部材と感光ドラムの表面電位との電位差によって感光ドラムに転移されて回収されることで、付着トナーによる帯電不良による画像弊害を抑制することが出来る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１７−１８７７９６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
接触帯電方式の画像形成装置においては、感光ドラムと帯電部材との間で生じる放電での感光ドラムの電位形成以外に、注入帯電による電位形成が行われることがある。特に、特許文献１のように帯電部材と感光ドラムとの間に周速差がある構成や、感光ドラムの表面に低抵抗物質が付着した場合においては注入帯電しやすい。特許文献１においては、帯電部材と感光ドラムとの間の摺擦によって生じる注入帯電によって、感光ドラムの表面電位が帯電電圧に近づくことで、帯電部材と感光ドラム表面との電位差が小さくなる。これにより、正規極性に帯電したトナーを感光ドラムへ転移させるために必要な電界が得られず、清掃動作時に帯電部材から感光ドラムにトナーを効果的に転移させることが出来ずに帯電不良による画像弊害が発生することがあった。
【０００８】
以上の状況を鑑みて、本発明の目的は、感光ドラムに注入帯電する接触帯電方式の画像形成装置の清掃動作において、帯電部材と感光ドラム表面との電位差を保持し、帯電部材に付着したトナーを感光ドラムに転移させ、画像弊害を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、回転可能な像担持体と、前記像担持体と接触して帯電部を形成し、前記帯電部において前記像担持体の表面を帯電する帯電部材と、前記帯電部材へ向けて駆動力を伝達する駆動源と、前記帯電部材に帯電電圧を印加する電圧印加部と、前記像担持体と接触して現像部を形成し、前記現像部において前記像担持体に正規極性に帯電したトナーを供給してトナー像を形成する現像部材と、前記像担持体に接触して転写部を形成し、前記転写部において前記像担持体の表面に形成された前記トナー像を記録材に転写する転写部材と、前記電圧印加部を制御する制御部と、を有し、前記トナー像を記録材に形成する画像形成装置において、前記帯電部材は、前記駆動源からの前記駆動力を受ける駆動力受け部材を有し、前記帯電部材の表面が前記像担持体の表面に対して速度差を有するように駆動され、前記制御部は、記録材に前記トナー像を形成する画像形成動作と、前記帯電部材の表面に付着したトナーを前記帯電部材から前記像担持体に転移させ前記現像部材に回収させることによって前記帯電部材を清掃する清掃動作と、を実行するように制御し、前記清掃動作において、前記正規極性に帯電したトナーに前記帯電部材から前記像担持体に向かう方向の静電気力が作用する向きの電位差が前記帯電部材と前記像担持体との間に形成される第１の帯電電圧が前記帯電部材に印加された後に、前記第１の帯電電圧と同極性で且つ前記第１の帯電電圧より絶対値が大きい第２の帯電電圧が印加されるように前記電圧印加部を制御する。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によれば、感光ドラムに注入帯電する接触帯電方式の画像形成装置の清掃動作において、帯電部材と感光ドラム表面との電位差を保持し、帯電部材に付着したトナーを感光ドラムに転移させ、画像弊害を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１における画像形成装置を説明する図である。
【図２】実施例１における感光ドラムと帯電ローラの構成配置図である。
【図３】実施例１における感光ドラムと帯電ローラの駆動ブロック図である。
【図４】実施例１における画像形成装置の概略制御態様を示す図である。
【図５】実施例１における感光ドラムの注入帯電量を示す図である。
【図６】実施例１における帯電電圧と感光ドラムの表面電位の関係を示す図である。
【図７】実施例１における帯電電圧と感光ドラムの表面電位の関係を示す図である。
【図８】実施例１における帯電クリーニング動作のタイミングチャートを示す図である。
【図９】実施例１におけるその他の帯電クリーニング動作のタイミングチャートを示す図である。
【図１０】実施例１におけるその他の帯電クリーニング動作のタイミングチャートを示す図である。
【図１１】変形例１における画像形成装置を説明する図である。
【図１２】変形例１における帯電クリーニング動作のタイミングチャートを示す図である。
【図１３】変形例２における画像形成装置を説明する図である。
【図１４】実施例２における帯電クリーニング動作のタイミングチャートを示す図である。
【図１５】実施例２における感光ドラム上のかぶり曲線を示す図である。
【図１６】実施例３における帯電クリーニング動作のタイミングチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。したがって、特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１３】
［実施例１］
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。
【００１４】
１．画像形成装置
図１は、本発明の実施例１における画像形成装置１００の概略構成図である。本実施例の画像形成装置１００は、クリーナレス方式と接触帯電方式とを採用した電子写真方式のレーザビームプリンタである。
【００１５】
画像形成装置１００は、回転可能な像担持体としてのドラム型（円筒形）の電子写真感光体である感光ドラム１を有する。画像出力動作が開始されると、感光ドラム１は、駆動源（駆動モータ）Ｍ１からの駆動が伝達されて図１の矢印Ｒ１方向に回転駆動される。回転する感光ドラム１の表面は、帯電手段としてのローラ型の帯電部材である帯電ローラ２によって、正規極性（本実施例では負極性）の所定の電位に一様に帯電処理される。帯電ローラ２は、導電性の弾性ローラであり、芯金のまわりに導電性弾性層を設けた構成である。図２に感光ドラム１と帯電ローラ２の構成配置図を示す。図２に示したように、帯電ローラ２は、感光ドラム１に接触して配置され、駆動源からの駆動力を受ける駆動力受け部材である帯電ローラ（駆動）ギア１２によって駆動モータＭ１からの駆動が伝達されて図１の矢印Ｒ２方向に回転駆動される。本実施例の構成においては、感光ドラムフランジ１１に設けられたギア部１１ａから帯電ローラギア１２に駆動が伝達される構成となっている。本実施例における感光ドラム１と帯電ローラ２の駆動伝達方法を、図３を用いて説明する。メインモータである駆動モータＭ１から画像形成装置１００側に配置された駆動ギア１４に駆動が伝えられ、感光ドラム１に駆動が伝達されるように、カップリング部材１３に駆動が伝達される。感光ドラム１が画像形成装置１００に設置され、画像形成動作が開始される準備が整うと、カップリング部材１３と感光ドラム１に設けられた感光ドラムフランジ１１とが係合し、感光ドラム１が回転する。感光ドラムフランジ１１に設けられたギア部１１ａと帯電ローラギア１２は係合しているため、駆動モータＭ１からの駆動が帯電ローラギア１２にも伝達される。したがって、帯電ローラ２も同時に回転駆動される構成となっている。このとき、帯電ローラ２には、図４に示した帯電電圧印加部としての帯電電源Ｅ１から、負極性の直流電圧である所定の帯電電圧が印加される。感光ドラム１と帯電ローラ２との接触部が帯電部ａであり、感光ドラム１の回転方向において、感光ドラム１上の帯電ローラ２によって帯電処理される位置である。帯電ローラ２は、感光ドラム１の回転方向における帯電部ａの上流側及び下流側の帯電ローラ２と感光ドラム１との間に形成される空隙（ギャップ）のうち少なくとも一方で生じる放電により、感光ドラム１の表面を帯電処理する。
【００１６】
帯電処理された感光ドラム１の表面は、露光手段（静電像形成手段）としてのレーザ露光ユニット３によって、画像データに応じて変調されたレーザビームＬで走査露光される。露光ユニット３は、レーザビームＬにより感光ドラム１の主走査方向（回転軸方向）に露光を繰り返しつつ、副走査方向（表面移動方向）にも露光を行うことで、感光ドラム１上に静電潜像を形成する。感光ドラム１の回転方向において、感光ドラム１上の露光ユニット３による露光位置が像露光部ｂである。
【００１７】
感光ドラム１上に形成された静電潜像は、現像手段としての現像ユニット４によって、現像剤としてのトナーを用いてトナー像として現像（可視化）される。現像ユニット４は、現像容器４５と、回転自在に現像容器４５に支持された現像部材（現像剤担持体）としての現像スリーブ４１と、を有している。現像容器４５には、現像剤としての磁性一成分現像剤であるブラックのトナーＴが収容されている。本実施例のトナーＴは、負帯電特性のものである。すなわち、本実施例では、トナーＴの正規極性（現像時の帯電極性）は負極性である。現像スリーブ４１は、現像容器４５の感光ドラム１と対向する位置に設けられた開口部に、一部が外部に露出するようにして配置されている。現像スリーブ４１は、アルミ素管に代表される中空の非磁性金属素管の周囲に、所定の体積抵抗を持つ導電性弾性ゴム層を設けたものである。現像スリーブ４１の中空部には、磁界発生手段としてのマグネットローラ４３が固定され配置されている。
【００１８】
現像容器４５に収容されたトナーＴは、撹拌部材４４によって撹拌されると共に、マグネットローラ４３の磁力により現像スリーブ４１の表面に供給される。現像スリーブ４１の表面に供給されたトナーＴは、現像スリーブ４１の回転に伴って現像剤規制手段としての現像ブレード４２との対向部を通過することで、均一に薄層化され、摩擦帯電により負極性に帯電させられる。その後、現像スリーブ４１上のトナーＴは、現像スリーブ４１の回転に伴って感光ドラム１と接触する現像位置まで搬送され、感光ドラム１上の静電潜像に応じて感光ドラム１に転移し、感光ドラム１上の静電潜像を現像する。このとき、現像スリーブ４１には、図４に示した現像電圧印加部としての現像電源Ｅ２から、負極性の直流電圧である所定の現像電圧が印加される。本実施例では、イメージ部露光と反転現像により、トナー像が形成される。すなわち、一様に帯電処理された後に露光されることによって感光ドラム１の表面電位の絶対値が小さくなった露光領域（画像領域）に、感光ドラム１の帯電電位と同極性（本実施例では負極性）に帯電したトナーＴが付着する。
【００１９】
感光ドラム１の回転方向において、感光ドラム１上の現像スリーブ４１と対向し、接触する位置が現像部ｃである。尚、本実施例では、現像スリーブ４１は、現像部ｃにおいて感光ドラム１と現像スリーブ４１との移動方向が同方向となるように、駆動モータＭ１によって図中矢印Ｒ３方向に回転駆動される。ここで、駆動源は、前述の駆動モータＭ１と共通としたが、別の駆動源を有してもよい。また、現像ユニット４は画像形成動作に合わせて感光ドラム１への接離の動作である当接離間動作を行う。この当接離間動作は、現像当接離間機構である当接離間カム４６の動作によって行われる。当接離間カム４６の回転により現像スリーブ４１と感光ドラム１とを接触する当接位置と、接触しない離間位置とを、画像形成動作と非画像形成動作に合わせて移動する。
【００２０】
感光ドラム１上に形成されたトナー像は、感光ドラム１と、転写手段としてのローラ型の転写部材である転写ローラ５と、の接触部である転写部ｄに送られる。また、感光ドラム１上のトナー像とタイミングを合わせて、収容部８から搬送ローラ９などによって、被転写体である記録用紙などの記録材Ｐが、転写部ｄに搬送される。そして、感光ドラム１上のトナー像は、転写部ｄにおいて、転写ローラ５の作用により、感光ドラム１と転写ローラ５とに挟持されて搬送される記録材Ｐ上に転写される。このとき、転写ローラ５には、図４に示した転写電圧印加部としての転写電源Ｅ３から、トナーＴの正規極性とは逆極性（本実施例では正極性）の直流電圧である所定の転写電圧が印加される。これにより、転写ローラ５と感光ドラム１との間に電界が形成され、感光ドラム１から記録材Ｐへとトナー像が静電的に転写される。
【００２１】
トナー像が転写された記録材Ｐは、定着手段としての定着器７に送られる。定着器７において、記録材Ｐには熱及び圧力が加えられ、記録材Ｐに転写されたトナー像は記録材Ｐに定着される。
【００２２】
ここで、画像形成装置１００は、不図示の外部機器からの指示により開始される、単一又は複数の記録材Ｐに画像を形成する一連の画像出力動作（ジョブ）を行う。ジョブは、一般に、画像形成工程（印字工程）、前回転工程、複数の記録材Ｐに画像を形成する場合の紙間（記録材間）工程、及び後回転工程を有する。画像形成工程は、実際に感光ドラム１への静電潜像の形成、静電潜像の現像、トナー像の転写、トナー像の定着などを行う期間であり、より詳細には、帯電、露光、現像、転写、定着などの各工程が行われる位置により画像形成工程のタイミングは異なる。前回転工程は、画像形成工程の前の準備動作を行う期間である。紙間工程は、複数の記録材Ｐに対して画像形成工程を連続して行う際の、転写部ｄにおける記録材Ｐと記録材Ｐとの間に対応する期間である。言い換えると、連続印字時の、記録材Ｐが感光ドラム１と転写ローラ５の接触部ｄに介在しない期間である。後回転工程は、画像形成工程の後の整理動作（準備動作）を行う期間である。上記画像形成工程が画像形成動作であり、画像形成動作以外の動作期間（前回転工程、紙間工程、後回転工程など）が非画像形成動作である。そして、本実施例では、非画像形成動作の所定のタイミングで、帯電ローラ２に付着したトナーを感光ドラム１上に吐き出す清掃動作（帯電クリーニング動作）が実行される。
【００２３】
続いて、本実施例における画像形成装置１００の各構成について詳細に説明する。
【００２４】
感光ドラム１は、ＯＰＣ（有機光半導体）、アモルファスセレン、アモルファスシリコン等の感光材料を、アルミニウムやニッケルなどで形成されたφ２４ｍｍのシリンダ上のドラム基体上に設けて構成したものである。感光ドラム１は、画像形成装置１００によって回転自在に支持されており、感光ドラムフランジ１１によって図１に示す矢印Ｒ１方向に１５０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで回転駆動される。本実施の形態では、感光材料の厚さは１５μｍとした。
【００２５】
帯電ローラ２は導電性芯金と導電性ゴム層からなる単層ローラであって、外径φ７．５ｍｍ、体積抵抗１０３〜１０６Ω・ｃｍである。また、導電性芯金には、負極性で直流の電圧（帯電バイアス）を印加可能な帯電電圧部としての帯電電源Ｅ１が接続されている。帯電ローラ２は帯電ローラギア１２により駆動され、感光ドラム１の表面移動速度と速度差をもって回転している。ここで、帯電ローラ２を駆動させると、帯電ローラ２に付着するトナーを正規極性に帯電したトナーとなるように電荷を揃えることが出来るため、帯電ローラ２の汚れによる画像弊害を抑制することが出来る。
【００２６】
図４に示したように、露光ユニット３には、コントローラ２００からインターフェース２０１を介して制御部１５０に入力し、画像処理された画像情報の時系列電気デジタル画素信号が入力する。露光ユニット３は、入力する時系列電気デジタル画素信号に対応して変調したレーザビームＬを出力するレーザ出力部、回転多面鏡（ポリゴンミラー）、ｆθレンズ、反射鏡等を有しており、レーザビームＬで感光ドラム１の表面を主走査露光する。この主走査露光と、感光ドラム１の回転による副走査により、画像情報に対応した静電潜像を形成する。
【００２７】
転写ローラ５は導電性芯金と感光ドラム１への圧接部分が弾性体であるＮＢＲヒドリンゴムを主成分とした導電性のスポンジ状のゴムからなり、外径が１２．５ｍｍ、硬度３０°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ，５００ｇｆ荷重）のものを用いている。
【００２８】
２．クリーナレスシステム
以下に、本実施例における画像形成装置１００のクリーナレスシステムについて説明する。図１の転写部ｄにおいて、記録材Ｐに転写されずに感光ドラム１上に残った転写残トナーは、帯電部ａにおいて帯電電圧による電界によって放電し、感光ドラム１と同極性である負極性に帯電される。負極性に帯電した転写残トナーは、帯電部ａにおいては感光ドラム１の表面電位と帯電電位との電位関係（感光ドラム１の表面電位＝−７００Ｖ、帯電電圧＝−１３００Ｖ）により、帯電ローラ２には付着せず通過する。帯電部ａを通過した転写残トナーは、感光ドラム１の回転に伴い、像露光部ｂに送られる。転写残トナーは露光ユニット３のレーザビームＬを遮蔽するほど多くはないため、感光ドラム１上の静電潜像を作像する工程に影響しない。その後、転写残トナーは現像部ｃに送られる。現像部ｃに送られてきたトナーは、非画像領域（非露光領域）では、感光ドラム１の表面の暗部電位Ｖｄ（−７００Ｖ）と、現像電圧（−３００Ｖ）との電位差により現像スリーブ４１に転移し、現像ユニット４に回収される。現像ユニット４に回収されたトナーは、現像ユニット４内のトナーＴと混合されて再利用される。
【００２９】
ここで、本実施の形態での現像電圧は、アース電位との電位差として表現される。したがって、現像電圧＝−３００Ｖは、アース電位（０Ｖ）に対して、現像スリーブ４１の芯金に印加された現像電圧によって、−３００Ｖの電位差を有したと解釈される。これは、帯電電圧や転写電圧に関しても同様である。
【００３０】
一方、画像領域（露光領域）は、感光ドラム１の表面の明部電位Ｖｌ（−１００Ｖ）と、現像電圧（−３００Ｖ）との電位差により現像スリーブ４１には転移せず、そのまま感光ドラム１上に残留する。そして、現像スリーブ４１から感光ドラム１上に静電気的に供給されたトナーＴと共に転写部ｄに送られ、画像として記録材Ｐに転写される。
【００３１】
このように、画像形成装置１００は、転写残トナーを現像と同時に現像ユニット４に回収する現像同時クリーニングを行っている。すなわち、現像ユニット４は、現像部ｃで感光ドラム１上の画像領域に現像ユニット４内のトナーＴを供給する機能と、感光ドラム１上に残った転写残トナーを回収する機能とを兼ねている。
【００３２】
本実施例の画像形成装置１００は、転写残トナーを帯電ローラ２に付着させずに通過させるために、以下の２つの構成を採用している。
【００３３】
第一は、図１に示したように、感光ドラム１の回転方向において転写部ｄより下流側かつ帯電部ａより上流側に、感光ドラム１を除電処理する除電手段としての前露光ユニット６を設けていることである。前露光ユニット６は、帯電部ａで安定した放電を生じさせるために、帯電部ａに進入する前の感光ドラム１の表面を光除電する。感光ドラム１の回転方向において、転写部ｄより下流側かつ帯電部ａより上流側の前露光ユニット６による露光位置が除電部ｅである。この前露光ユニット６により転写後の感光ドラム１を光除電し、帯電処理時に均一な放電を生じさせることによって、再び感光ドラム１上のトナーを正規極性に帯電させることが可能となる。
【００３４】
第二は、本実施例における帯電ローラ２を、感光ドラム１に対して１．１倍の表面移動速度となるように周速差を設けて回転させていることである。この表面移動速度差によって、帯電ローラ２に付着した正極性に帯電したトナーを帯電部ａで摺擦させて負極性に反転し、帯電ローラ２へのトナーの蓄積を抑制している。これら２つの構成により、帯電ローラ２へのトナー付着を抑制している。本実施例では、帯電ローラ２の長手一端に駆動力受け部材としての帯電ローラギア１２が設けられており、帯電ローラギア１２は感光ドラム１の同長手一端に設けられた感光ドラムフランジ１１のギア部１１ａと係合している。よって、感光ドラム１の回転駆動に伴って、帯電ローラ２も回転駆動する。感光ドラム１と帯電ローラ２との間に周速差を設けることが出来る構成であれば、本実施例の構成に限らず採用することが出来る。例えば、感光ドラム１と帯電ローラ２を回転させるための駆動源（駆動モータ）を独立で有し、それぞれの駆動源から駆動を入力させて回転させてもよい。
【００３５】
３．制御態様
続いて、本実施例における制御態様について説明する。
【００３６】
制御部１５０は画像形成装置１００の動作を制御する手段であり、各種の電気的情報信号の授受をする。また、各種のプロセス機器やセンサから入力する電気的情報信号の処理、各種のプロセス機器への指令信号の処理を行う。図４は、本実施例における画像形成装置１００の要部の概略制御態様を示すブロック図である。コントローラ２００は、ホスト装置との間で各種の電気的な情報の授受をすると共に、画像形成装置１００の画像形成動作を所定の制御プログラムや参照テーブルに従って、インターフェース２０１を介して制御部１５０で統括的に制御する。
【００３７】
画像形成装置１００に設けられた制御手段としての制御部１５０は、演算処理を行う中心的素子であるＣＰＵ１５１、記憶素子であるＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリ１５２などを有して構成される。ＲＡＭには、センサの検知結果、演算結果などが格納され、ＲＯＭには制御プログラム、予め求められたデータテーブルなどが格納されている。制御部１５０は、画像形成装置１００の動作を統括的に制御する制御手段であり、各種の電気的情報信号の授受や、駆動のタイミングなどを制御しており、所定の作像シーケンス制御などを司る。制御部１５０には、画像形成装置１００における各制御対象が接続されている。例えば、制御部１５０には、帯電電源Ｅ１、現像電源Ｅ２、転写電源Ｅ３、前露光ユニット６、駆動モータＭ１などが接続されている。特に、本実施例との関係で言えば、制御部１５０は、各種電源Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３のＯＮ／ＯＦＦや出力値、前露光ユニット６による除電光の照射のＯＮ／ＯＦＦ、駆動モータＭ１のＯＮ／ＯＦＦなどを制御して、後述する帯電クリーニング動作を実行させる。
【００３８】
そして、この画像形成装置１００は、ホスト装置からコントローラ２００に入力される電気的画像信号に基づいて、記録材Ｐに画像形成を行う。なお、ホスト装置としては、イメージリーダー、パソコン、ファクシミリ、スマートフォン等が挙げられる。
【００３９】
４．注入帯電
次に、注入帯電について説明する。なお、以下の説明において、電圧値、電流値、電位の大小関係について言及する場合は、便宜上、その絶対値についての大小関係を言うものとする。
【００４０】
注入帯電は、感光ドラム１と帯電ローラ２のような電圧が印加された部材とが当接して回転する際に感光ドラム１の表面上に電位が形成される現象である。感光ドラムと部材との間のギャップによって生じる放電での電位形成とは別に、部材から感光ドラム１に電荷が移動することにより電流が流れ、感光ドラム１の表面に電位が形成される。注入帯電が生じる例として、電圧が印加された部材である帯電ローラ２と感光ドラム１が当接し、お互いの表面移動速度が異なる状態で回転する本実施例のような場合や、感光ドラム１の表面の抵抗が低い場合などがある。
【００４１】
本実施例では、感光ドラム１の表面移動速度に対して帯電ローラ２の表面移動速度（周速比）を１１０％としている。これにより、回転によって感光ドラム１の表面と帯電ローラ２の表面が摺擦される。感光ドラム１の表面移動速度に対して帯電ローラ２の表面移動速度を１０５％以上１２０％以下とすることで、逆極性に帯電したトナー付着を抑制し、感光ドラム１の表面への注入帯電を抑制することが出来るため好ましい。
【００４２】
表面の摺擦による感光ドラム１への電位形成の影響を、図５を用いて説明する。図５は、帯電ローラ２に−１００Ｖの帯電電圧を印加し、表面電位が０Ｖの感光ドラム１に対してそれぞれの周速比を有した状態で回転させた時の感光ドラム１の表面電位の上昇量をプロットしたものである。図５から分かるように、感光ドラム１と帯電ローラ２の周速比が大きいと、感光ドラム１の表面電位上昇量が大きくなる。感光ドラム１の表面電位の上昇が生じるのは帯電ローラ２からの電荷の移動によるためである。したがって、周速比が大きいと、感光ドラム１の表面と帯電ローラ２の表面との実質の接触面積が大きくなるため、感光ドラム１の表面に帯電ローラ２から電荷が移動する機会が増える。したがって、周速比は感光ドラム１の表面電位上昇量に依存性があり、大きいほど表面電位が上昇するということになる。
【００４３】
図６、図７は、帯電ローラ２に印加した帯電電圧と感光ドラム１の表面電位との関係を、温度３０℃、相対湿度８０％の高温高湿（Ｈ／Ｈ）環境で測定した結果を示すグラフ図である。なお、図６は、感光ドラム１と帯電ローラ２との周速比が１００％であり、感光ドラム１に帯電ローラ２が従動する場合の測定結果を示している。一方、図７は、本実施例の構成である感光ドラム１と帯電ローラ２との周速比が１１０％の場合の測定結果を示している。Ｈ／Ｈ環境で測定することにより、感光ドラム１の表面抵抗が下がるため、注入帯電が発生しやすくなる。
【００４４】
図６は、帯電ローラ２に印加する直流電圧を大きくしていくと、ある電圧値までは感光ドラム１の表面電位に変化はないが、ある電圧値から感光ドラム１の表面電位が上昇し始める。この感光ドラム１の表面電位が上昇し始める直流電圧の値が、放電開始電圧Ｖｔｈである。本実施例では、放電開始電圧Ｖｔｈは、一例として−５５０Ｖであるものとする。なお、放電開始電圧Ｖｔｈは、帯電ローラ２と感光ドラム１との間のギャップ、感光ドラム１の感光体層の厚み、感光ドラム１の感光体層の比誘電率などによって決まる。放電開始電圧Ｖｔｈ以上の直流電圧を帯電ローラ２に印加すると、パッシェンの法則に基づき、帯電ローラ２と感光ドラム１との間のギャップでの放電現象が発生し、感光ドラム１の表面に電荷が載り、電位が形成される。つまり、帯電ローラ２に放電開始電圧Ｖｔｈ以上の直流電圧を印加した場合に、感光ドラム１の表面電位は上昇を開始し、それ以降は帯電ローラ２に印加する直流電圧に対して略傾き１の線形の関係にて感光ドラム１の表面電位が上昇する。したがって、電子写真に必要とされる感光ドラム１の表面電位Ｖｄを得るためには、直流電圧Ｖｄ＋Ｖｔｈを帯電ローラ２に印加することが必要である。直流電圧Ｖｄ＋Ｖｔｈを帯電ローラ２に印加すると、感光ドラム１と帯電ローラ２との間で放電が起こり、直流電圧Ｖｄ分だけ感光ドラム１の表面上に電位が形成される。
【００４５】
一方、図７は、周速比１１０％で回転させることにより、帯電ローラ２に印加する直流電圧が放電開始電圧Ｖｔｈよりも低い場合にも、感光ドラム１の表面電位が上昇し始める。そして、帯電ローラ２に放電開始電圧Ｖｔｈを印加すると、感光ドラム１の表面電位は約−５０Ｖとなる。これは、感光ドラム１の表面の電気抵抗の低下に加え、摺擦によって電荷が移動して注入帯電が発生し、パッシェンの法則に基づく放電開始電圧Ｖｔｈ未満の直流電圧を印加した場合にも、感光ドラム１の表面に微小な電位が形成されることによる。
【００４６】
上記記載の条件の他、感光ドラム１の表面抵抗が下がる条件として、放電生成物が感光ドラム１の表面に付着した場合や、抵抗が低い外添剤や異物が付着した場合なども同じような現象が生じる。放電生成物とは、感光ドラム１と帯電ローラ２とが当接した帯電部ａのギャップで放電が起こることにより、オゾンやＮＯｘ等が反応により発生して生成される物質である。この放電生成物は、Ｈ／Ｈ環境のように空気中の絶対水分量が大きい環境において、感光ドラム１の表面上で水分を吸着し、抵抗を下げる傾向がある。放電生成物が感光ドラム１に付着すると、帯電ローラ２と感光ドラム１との間に表面移動速度差が無い従動の構成であっても注入帯電が発生する。以上説明したような、放電生成物などの物質が付着した場合においても、本実施例の構成を適応させてもよい。
【００４７】
５．帯電クリーニング動作
本実施例では、画像形成装置１００の不図示の環境センサとしての検知部によって、温度２７℃／湿度７０％以上を検知した場合はＨ／Ｈ環境と判断し、非画像形成動作時に行う帯電クリーニング動作の電圧制御を可変としている。尚、Ｈ／Ｈ環境の判断基準は、感光ドラム１や帯電ローラ２の材質等に応じて適宜変更可能であるものの、環境センサで検知した温度と湿度から算出された空気中の絶対水分量が１５．０ｇ／ｍ３以上であることが望ましい。
【００４８】
図８は、本実施例のＨ／Ｈ環境における帯電クリーニング動作のタイミングチャートを示している。帯電クリーニング動作は、制御部１５０により図８に示すタイミングで各部の動作が制御される。さらに、本実施例では、画像出力枚数が所定の閾値以上となる毎に、後回転工程において清掃動作としての帯電クリーニング動作が実行される。以下、帯電クリーニング動作の詳細について説明する。
【００４９】
画像形成工程が終了し、記録材Ｐが転写部ｄを抜けたタイミング（Ａ）から後回転工程に入る。このタイミング（Ａ）で、制御部１５０は現像スリーブ４１の当接離間カム４６を回転させて現像スリーブ４１を感光ドラム１から離間させる。これは、現像スリーブ４１から感光ドラム１上に転移するかぶりトナーを抑制し、帯電クリーニングを充分に行うためである。かぶりトナーとは、感光ドラム１の非画像形成部に付着するトナーの総称であり、感光ドラム１の暗部電位Ｖｄと現像スリーブ４１に印加する現像電圧の電位差であるバックコントラスト（Ｖｂａｃｋ）の大きさによって付着量が決まるものである。そして、同タイミング（Ａ）で、転写ローラ５に印加する転写電圧をＨＩＧＨ（＋１０００Ｖ）からＬＯＷ（−１０００Ｖ）に切り替える。転写電圧をＬＯＷ（−１０００Ｖ）に切り替えることで、感光ドラム１の暗部電位Ｖｄ（−７００Ｖ）よりも負極性側にすることにより、転写ローラ５から感光ドラム１への正電荷の流入を防止している。これにより、感光ドラム１上のトナーＴへの正電荷の流入もなくなり、転写電圧による感光ドラム１上のトナーの正極性化を抑制する。本実施例においては、転写ローラ５は感光ドラム１の回転に従動する構成を有している。しかし、転写ローラ５を駆動形式にした場合には、転写ローラ５から感光ドラム１への電流の流れ込みによる注入帯電での表面電位の形成も抑止するために、転写電圧を制御してもよい。具体的には、転写電圧ＬＯＷを−７００Ｖに設定し、感光ドラム１の表面電位と略同電位としてもよい。また、同タイミング（Ａ）で、帯電ローラ２に印加する帯電電圧を、画像形成中の帯電電圧Ｃ１（−１３００Ｖ）から帯電クリーニング用の帯電電圧Ｃ２（−８００Ｖ）に切り替える。この帯電電圧を帯電クリーニング用の電圧に切り替えるタイミングを、帯電クリーニング動作の開始タイミングとする。さらに、同タイミング（Ａ）で、前露光ユニット６をＯＦＦにする。これにより、感光ドラム１の表面電位の絶対値を小さくすることなく帯電ローラ２からの放電をなくすことによって、帯電ローラ２上のトナーの正極性化を抑制する。
【００５０】
転写ローラ５及び帯電ローラ２においてトナーの正極性化を抑制し、且つ感光ドラム１と帯電ローラ２との摺擦によってトナーを正規極性である負極性に帯電させる。そして、感光ドラム１の表面電位（−７００Ｖ）と帯電電圧Ｃ２（−８００Ｖ）との電位差Δによって、正規極性に帯電したトナーを感光ドラム１へと転移させる。しかし、Ｈ／Ｈ環境下で、前露光ユニット６をＯＦＦした状態で帯電電圧を印加し続けた場合、感光ドラム１の表面電位が帯電電圧からの注入帯電により上昇し、帯電ローラ２の表面電位である帯電電圧Ｃ２に近づく。
【００５１】
そこで、帯電電圧を帯電電圧Ｃ２（−８００Ｖ）に切り替えたタイミング（Ａ）から、感光ドラム１が約２周分回転したタイミング（Ｂ）で、帯電電圧を帯電クリーニング動作開始時の帯電電圧Ｃ２（−８００Ｖ）から帯電電圧Ｃ３（−８５０Ｖ）に切り替える。これは、帯電ローラ２の表面電位を感光ドラム１の表面電位に対して負極性側に大きい状態を維持するためである。したがって、帯電電圧を切り替えるタイミング（Ｂ）は上記タイミングに限らず、帯電ローラ２の表面電位が感光ドラム１の表面電位に対して負極性側に大きい状態を維持できればよい。そのためには、帯電電圧の変更幅も５０Ｖに限らず、感光ドラム１の表面電位の変化量に応じて可変としてもよい。
【００５２】
さらに、帯電電圧を帯電電圧Ｃ３（−８５０Ｖ）に切り替えたタイミング（Ｂ）から感光ドラム１が約１周分回転したタイミング（Ｃ）で、帯電電圧を帯電電圧Ｃ３（−８５０Ｖ）から帯電電圧Ｃ４（−９００Ｖ）に切り替える。これも同様に、帯電ローラ２の表面電位を感光ドラム１の表面電位に対して負極性側に大きくするためであり、帯電電圧Ｃ３（−８５０Ｖ）の帯電電圧を受けた帯電部ａが感光ドラム１を１周したときには、さらに絶対値が大きい帯電電圧が必要となる。したがって、タイミング（Ｃ）は上記タイミングに限らず、帯電ローラ２の表面電位が感光ドラム１の表面電位に対して負極性側に大きい状態を維持できればよい。そのためには、帯電電圧の変更幅を５０Ｖに限らず、感光ドラム１の表面電位の変化量に応じて可変としてもよい。
【００５３】
次に、帯電電圧を帯電電圧Ｃ４（−９００Ｖ）に切り替えたタイミング（Ｃ）から感光ドラム１が約１周分回転したタイミング（Ｄ）で、現像スリーブ４１を感光ドラム１と再び当接させる。これにより、感光ドラム１上の正規極性である負極性に帯電したトナーは、現像部ｃにおいて、感光ドラム１の表面電位と現像電圧との電位差により現像スリーブ４１に転移し、現像ユニット４に回収される。感光ドラム１は全周にわたり正規極性である負極性トナーが存在しているため、現像回収時間は少なくとも感光ドラム１の１周以上必要である。
【００５４】
本実施例においては、帯電電圧を帯電電圧Ｃ４に切り替えた後、現像スリーブ４１が感光ドラム１に当接してから感光ドラム１が１周回転したタイミング（Ｅ）で帯電クリーニング動作を終了する。すなわち、図８のタイミング（Ａ）からタイミング（Ｅ）が帯電クリーニング動作期間であり、本実施例における帯電クリーニングの時間は２．０ｓである。この時間は、帯電ローラ２の回転数で約１２周分であり、この程度摺擦させることによって帯電ローラ２上のトナーＴは充分に負極性に帯電され、感光ドラム１へと転移する。尚、帯電クリーニング時間は、帯電ローラ２と感光ドラム１との表面移動速度差や付着しているトナーの状態等によって適宜変更可能である。
【００５５】
帯電クリーニング動作が終了したタイミング（Ｅ）以降は、現像スリーブ４１の離間動作、或いは各種電圧のＯＦＦ、駆動モータＭ１のＯＦＦといった制御がタイミング（Ｚ）にて行われ、一連の画像出力動作が終了する。
【００５６】
本実施例においては、感光ドラム１の表面電位Ｖｄ（−７００Ｖ）に対して、帯電クリーニング用の帯電電圧Ｃ２を−８００Ｖに設定し、電位差Δを１００Ｖとしたが、これに限らず、電位差Δを大きくしてもよい。電位差Δを大きくすると、感光ドラム１の回転１周目のクリーニング性能は高い。しかし、電位差Δが大きい分、感光ドラム１に作用する注入帯電量も多くなるため、帯電電圧Ｃ３、Ｃ４の大きさも大きく設定しなければならない。したがって、感光ドラム１の回転数が多くなるほど帯電電圧の絶対値を本実施例以上に大きくする必要がある。
【００５７】
６．帯電クリーニング動作における注入帯電の影響による帯電電圧制御の効果
次に、帯電クリーニング動作時に帯電電圧制御を行うことによる効果確認を行った。帯電電圧−１３００Ｖで画像形成を開始し、２枚間欠動作によって、印字率１０％の画像を５０００枚印字したときの、画像弊害を確認した。
【００５８】
実施例１としては、間欠動作ごとに実行される帯電クリーニング動作において図８に示したような帯電電圧の補正制御を行った。一方、比較例１では、帯電電圧の補正を行わず、画像形成時と同じ帯電電圧で帯電クリーニング動作を行った。表１に画像形成枚数に応じた画像弊害の結果を示す。
【００５９】
【表１】
2020139986.tif 000003
【００６０】
表中の〇は記録材Ｐ上で、画像弊害が発生していない状態を示し、×は記録材Ｐ上にかぶりトナーや縦スジ、ポチなどが視認され画像弊害が発生している状態を示している。
【００６１】
比較例１に関しては、画像形成枚数が３０００枚で画像弊害が発生した。これは、帯電クリーニング動作時の帯電電圧を補正せずに帯電クリーニング動作を実行した事によって、帯電ローラ２から感光ドラム１への正規極性に帯電したトナーの転移が十分に行われなかったことが原因であると考えられる。つまり、注入帯電によって感光ドラム１の表面電位の絶対値が上昇し、帯電ローラ２と感光ドラム１の表面電位の電位差Δが小さくなってしまったということである。
【００６２】
一方、実施例１では、画像弊害は終始視認できないレベルとなった。帯電クリーニング動作中の感光ドラム１の回転に応じて帯電電圧制御を行い、適切なタイミングで帯電電圧の値を変化させたことによって、摺擦による注入電位分の上昇をキャンセルする事が出来たためであると考えられる。以上の動作を行ったことにより、帯電クリーニング動作中において、感光ドラム１の表面電位と帯電ローラ２との電位差Δを保持することが出来た。
【００６３】
本実施例では、帯電ローラ２から感光ドラム１に電荷が注入される注入帯電が生じる画像形成装置１００において、以下のような特徴を備えた画像形成装置１００を用いた。制御部１５０は、記録材Ｐにトナー像を形成する画像形成動作と、帯電ローラ２に付着したトナーを感光ドラム１に転移させて現像スリーブ４１に回収して帯電ローラ２を清掃する帯電クリーニング動作と、を実行するように制御する。そして、帯電クリーニング動作において、正規極性に帯電したトナーに帯電ローラ２から感光ドラム１に向かう方向の静電気力が作用する向きの電位差Δが形成されるように帯電ローラ２に印加する第１の帯電電圧を以下のように制御する。第１の帯電電圧を印加した後に、第１の帯電電圧より絶対値が大きい第２の帯電電圧を帯電ローラ２に印加するように帯電電圧を切り替える。このように制御することにより上記効果を得ることが出来る。
【００６４】
以上説明したように、本実施例によれば、後回転工程の帯電クリーニング動作の期間において、帯電電圧を負極性側に段階的に大きくなるように切り替える。段階的に大きくするタイミングは、感光ドラム１の回転１周毎のタイミングとすると、注入した感光ドラム１に対して帯電電圧を上げた状態となる。これにより、帯電ローラ２の表面電位を感光ドラム１の表面電位に対して負極性側に大きい状態を維持することができ、負極性トナーを感光ドラム１へ転移させるための必要な電界を得ることができる。よって、帯電ローラ２へのトナーの蓄積を抑制し、縦スジやポチ等の画像不良のない良好な画像を提供することができる。
【００６５】
尚、本実施例において、現像スリーブ４１の離間動作開始タイミングと、帯電電圧、転写電圧の切り替えタイミングを同じタイミング（Ａ）としているものの、これに限らない。例えば、現像スリーブ４１が感光ドラム１から完全に離間するまでに帯電部ａに帯電電圧が印加されていればよい。また、転写電圧がＬＯＷに切り替わる前に転写ローラ５から吐き出されたトナーが帯電部ａを通過してから帯電電圧を切り替えてもよい。
【００６６】
また、本実施例における前露光ユニット６は、光を直接感光ドラム１の除電部ｅに照射する構成としているが、これに限定されるものではなく、例えばファーブラシのように、導電性の繊維からなるブラシ部材の毛先を感光ドラム１に当接させる構成でもよい。また、ライトガイドなど照射角がある場合は、適宜、前露光ユニット６をＯＮ／ＯＦＦするタイミングを変更してもよい。
【００６７】
また、本実施例における帯電部材はローラ状の部材であるものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、複数の支持ローラに巻回された無端ベルト状の帯電部材でもよい。例えば、複数の支持ローラのうちの一つがベルトを介して感光ドラムに当接したものなど、他の形態の回転部材も好適に用いてもよい。
【００６８】
また、本実施例における帯電クリーニング動作は、非画像形成時としての後回転工程において実行されるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、非画像形成時であれば任意のタイミングで実行してもよい。例えば、印字工程のジョブ中に画像出力枚数が所定の閾値以上になった場合に、紙間を延長するなどして帯電クリーニング動作を実行することもできる。さらに、本実施例におけるクリーニング動作は、環境センサとしての検知部によってＨ／Ｈ環境と検知された場合に限定したが、その他の環境においても適用できるものとする。
【００６９】
また、図９に示すように、帯電クリーニング動作を実行する後回転工程開始時の帯電電圧を画像形成動作である画像形成工程から変更せずに、そのまま段階的に上げる（帯電電圧Ｃ７、帯電電圧Ｃ８に変更する）ような制御を行ってもよい。但し、その場合は、現像回収時に感光ドラム１の表面電位と現像電圧との電位差であるバックコントラスト（Ｖｂａｃｋ）を安定させるために、感光ドラム１の表面電位の絶対値を下げるか、或いは現像電圧の絶対値を上げるといった制御が必要となる。
【００７０】
また、図１０に示すように、帯電クリーニング用の帯電電圧Ｃ２から帯電電圧Ｃ４に向けて線形に上げるような制御を行ってもよい。
【００７１】
また、本実施例では、現像剤としての磁性一成分現像剤であるトナーを用いたが、非磁性一成分現像剤であってもよい。
【００７２】
また、本実施例では、単一の感光ドラム１と帯電ローラ２と現像ユニット４などにより構成される単一のカートリッジ構成を有する画像形成装置１００を用いたが、複数のカートリッジ構成を有する画像形成装置に適応させてもよい。例えば、感光ドラム１から中間転写体たる中間転写ベルトにトナー像を転写させてから記録材に転写させる中間転写方式を用いてもよい。
【００７３】
［変形例１］
本変形例で適用する画像形成装置１００の構成において、実施例１と同一部材には同一符号とし、説明を省略する。
【００７４】
本変形例は、実施例１と同じ構成を持つ画像形成装置１００において、帯電ローラ２のクリーニング部材としての帯電ローラブラシ２１が設けられていることを特徴としている。図１１は、本変形例における画像形成装置１００の概略構成図である。帯電ローラブラシ２１は、帯電ローラ２に対して所定の圧力がかかるように取り付けられている。帯電ローラブラシ２１は導電性を有し、帯電ローラ２と同電位の電圧が印加することで、摩擦帯電により帯電ローラ２上のトナーを負極性にしている。帯電ローラ２上の負極性トナーは感光ドラム１との接触部である帯電部ａに到達すると、静電的に感光ドラム１に転移するため、帯電ローラ２のクリーニングを行うことが出来る。帯電ローラ２のクリーニング性の観点から、帯電ローラブラシ２１と帯電ローラ２との間に電位差を設けてもよい。
【００７５】
上述した帯電ローラブラシ２１を設けた画像形成装置１００において、例えば、連続して画像形成を行った場合に、帯電ローラブラシ２１にトナーが溜まる。帯電ローラブラシ２１にトナーが溜まると、帯電ローラ２のクリーニング性能が低下し、帯電ローラ２のトナー付着量が増えて帯電性能の低下による画像不良が発生する。そこで、本変形例における帯電クリーニング動作では、帯電ローラブラシ２１に溜まったトナーを帯電ローラ２に吐き出すための時間が必要となる。
【００７６】
２．帯電クリーニング動作
図１２は、本変形例における帯電クリーニング動作のタイミングチャートを示している。図１２において、タイミング（Ａ）からタイミング（Ｃ）までは実施例１と同様のため説明を割愛する。本変形例においては、さらに、帯電電圧Ｃ４に切り替えたタイミング（Ｃ）から、感光ドラム１が約１周分回転したタイミング（Ｄ）で、帯電電圧Ｃ４（−９００Ｖ）から帯電電圧Ｃ５（−９５０Ｖ）に切り替える。また、帯電電圧Ｃ５に切り替えたタイミング（Ｄ）から、感光ドラム１が約１周分回転したタイミング（Ｅ）で、帯電電圧Ｃ５から帯電電圧Ｃ６（−１０００Ｖ）に切り替える。これらも同様に、帯電ローラ２の表面電位を感光ドラム１の表面電位に対して負極性側に大きい状態を維持するためである。実施例１の図８に示した帯電クリーニング動作に比べて、タイミング（Ｄ）、（Ｅ）の分だけ延長させていることにより、帯電ローラブラシ２１から帯電ローラ２にトナーを転移させる時間を稼いでいる。タイミング（Ｄ）及びタイミング（Ｅ）は上記タイミングに限らず、帯電ローラ２の表面電位が感光ドラム１の表面電位に対して負極性側に大きい状態を維持できればよい。また、そのためには、帯電電圧の変更幅も５０Ｖに限らず、感光ドラム１の表面電位の変化量に応じて可変としてもよい。
【００７７】
次に、帯電電圧Ｃ６に切り替えたタイミング（Ｅ）から、感光ドラム１が約１周分回転したタイミング（Ｆ）で、現像スリーブ４１を感光ドラム１と再び当接させる。これにより、感光ドラム１上の負極性トナーは、現像部ｃにおいて、感光ドラム１の表面電位と現像電圧との電位差により、現像スリーブ４１に転移し、現像ユニット４に回収される。
【００７８】
本変形例も同様に、現像スリーブ４１が感光ドラム１に当接してから感光ドラム１が１周回転したタイミング（Ｇ）で帯電クリーニング動作を終了する。すなわち、図１２のタイミング（Ａ）からタイミング（Ｇ）が帯電クリーニング動作期間であり、本変形例における帯電クリーニング動作の時間は２．８ｓである。この期間は、帯電ローラ２の回転数で約１８周分であり、帯電ローラブラシ２１に溜まったトナーを充分に帯電ローラ２に吐き出すと共に、帯電ローラ２上のトナーを負極性に帯電させて感光ドラム１へと転移することができる。尚、帯電クリーニング動作時間は、帯電ローラ２と感光ドラム１との周速比や付着しているトナーの状態等によって適宜変更可能である。
【００７９】
帯電クリーニング動作が終了したタイミング（Ｆ）以降は、実施例１と同様であり、タイミング（Ｇ）までの５００ｍｓは現像スリーブ４１による負極性トナーの回収時間である。そして、タイミング（Ｇ）以降の後回転工程において、タイミング（Ｚ）で現像スリーブ４１の離間動作や各種電圧、駆動モータＭ１のＯＦＦといった制御が制御部１５０にて行われ、一連の画像出力動作が終了する。
【００８０】
本変形例のような、帯電ローラ２のクリーニング部材としての帯電ローラブラシ２１を設けた場合においても、帯電クリーニング動作時間を延長することにより、実施例１と同様の作用効果が得られる。帯電ローラブラシ２１からトナーを吐き出す時間を延長した分の回転中、帯電電圧の絶対値をさらに段階的に上げることによって感光ドラム１への注入帯電の影響をキャンセルすることが可能となる。
【００８１】
［変形例２］
本変形例で適用する画像形成装置１００の構成において、実施例１と同一部材には同一符号とし、説明を省略する。
【００８２】
本変形例は、実施例１と同じ構成を持つ画像形成装置１００において、感光ドラム１のクリーニング部材としてのクリーニングブレード２２が設けられていることを特徴としている。図１３は、本変形例における画像形成装置１００の概略構成図である。クリーニングブレード２２はウレタンゴムから形成されており、感光ドラム１の表面に所定の圧力で圧接されている。感光ドラム１上の転写残トナーは、クリーニングブレード２２によってかき落とされ、クリーニング容器２３に収容される。
【００８３】
上述したクリーニングブレード２２を設けた画像形成装置１００においても、帯電ローラ２にトナーが付着する。例えば、クリーニングブレード２２に突入するトナーが多い場合や、連続して画像形成を行った場合などは、クリーニングブレード２２によってクリーニングされるべきトナーがすり抜けることがある。特に、クリーニングブレード２２の使用の累積に伴いクリーニング能力が低下した場合は、より多くのトナーが帯電ローラ２に付着する。そこで、本変形例においては、感光ドラム１、クリーニングブレード２２の使用の累積に応じて帯電クリーニング動作の電圧制御を行い、帯電電圧を可変としている。そのために、本変形例の画像形成装置１００には、感光ドラム１の使用状況を示した積算回転数の情報を書き込んだ不図示の不揮発性記録媒体（メモリ）を有している。本変形例では、不図示の環境センサがＨ／Ｈ環境であると判断し、且つ積算回転数が感光ドラム１の寿命の５０％を超えた以降に、実施例１と同様の帯電クリーニング動作を実施する。尚、帯電クリーニング動作を実施するタイミングは、感光ドラム１の寿命の５０％に限ることはない。
【００８４】
帯電クリーニング動作は実施例１と同様のため、詳細な説明を割愛する。
【００８５】
本変形例のような、感光ドラム１のクリーニング部材としてのクリーニングブレード２２を設けた場合においても、実施例１と同様の作用効果が得られる。さらに、帯電ローラ２のトナーの付着具合に応じて帯電電圧を制御することによって、ダウンタイムを無駄に増やすことなく好適に帯電クリーニング動作を実行することが出来る。
【００８６】
［実施例２］
本実施例で適用する画像形成装置１００の構成において、実施例１と同一部材には同一符号とし、説明を省略する。
【００８７】
本実施例における画像形成装置１００は、現像スリーブ４１を感光ドラム１に対して当接離間できる離間機構４６を設けていない。これにより、離間機構のカム４６など部品削減によるコストダウンや画像形成装置１００の小型化が図れる。また、帯電クリーニング動作において、帯電電圧の変更に同期して現像電圧を変更することが大きな特徴である。本実施例の画像形成装置１００は、離間機構のカム４６が配置されないこと以外は図１と同じ概略構成図である。
【００８８】
１．帯電クリーニング動作
図１４は、本実施例における帯電クリーニング動作のタイミングチャートを示している。本実施例では、現像スリーブ４１と感光ドラム１が当接した状態で帯電クリーニング動作が行われる。実施例１と同様に、画像形成動作が終了し、記録材Ｐが転写部ｄを抜けたタイミング（Ａ）から帯電クリーニング動作を実行する後回転工程に入る。このタイミングで、帯電ローラ２に印加する帯電電圧を、画像形成中の帯電電圧Ｃ１（−１３００Ｖ）から帯電クリーニング用の帯電電圧Ｃ２（−８００Ｖ）に切り替える。この帯電電圧の切り替えタイミング（Ａ）が帯電クリーニング動作の開始タイミングである。また、同タイミング（Ａ）で、前露光ユニット６をＯＦＦする。さらに、同タイミング（Ａ）で、転写ローラ５に印加する転写電圧をＨＩＧＨ（＋１０００Ｖ）からＬＯＷ（−１０００Ｖ）に切り替える。
【００８９】
前露光ユニット６をＯＦＦした後は、感光ドラム１の表面電位は帯電電圧からの注入帯電によって、帯電電圧Ｃ２（−８００Ｖ）に近づく。これに伴い、感光ドラム１の表面電位と現像電圧Ｄ１（−３００Ｖ）との間の電位差であるＶｂａｃｋは、概ね４００Ｖから５００Ｖの間になる。
【００９０】
図１５に、本実施例における感光ドラム１の表面電位と現像電圧の電位差であるＶｂａｃｋと感光ドラム１の表面上に付着するかぶりトナー量の関係を示した。かぶりトナー量は、感光ドラム１上のトナーをマイラーテープでテーピングして写し取り、基準紙上にテープを張り付けた後に、その濃度を東京電色社の反射濃度計（ＴＣ−６ＤＳ／Ａ）で測定した。かぶりトナー量の算出方法は、画像形成装置１００を用いて画像形成動作を行い、記録材Ｐを使わずにＶｂａｃｋを変化させて現像させたときの、感光ドラム１上のトナー量から算出を行った。図１５に示すように、Ｖｂａｃｋが４００Ｖから５００Ｖの間は、感光ドラム１上のかぶりトナーの量は殆ど変わらず、６００Ｖを超えた辺りから悪化する。これは、Ｖｂａｃｋが大きくなると、正規極性の逆極性に帯電した正極性のトナーが感光ドラム１に付着しやすくなるためである。この正極性のトナーが感光ドラム１に付着するかぶりを反転かぶりという。
【００９１】
そして、帯電電圧を帯電電圧Ｃ２に切り替えたタイミング（Ａ）から、感光ドラム１が約２周分回転したタイミング（Ｂ）で、帯電電圧を帯電クリーニング動作開始時の帯電電圧Ｃ２から帯電電圧Ｃ３（−８５０Ｖ）に切り替える。本実施例では、帯電電圧Ｃ３に切り替えたときに帯電部ａに位置していた感光ドラム１の表面が、現像部ｃに到達したタイミング（Ｃ）で、帯電電圧の切り替えに同期して現像電圧Ｄ１（−３００Ｖ）から現像電圧Ｄ２（−３５０Ｖ）に切り替える。これにより、帯電電圧印加後の感光ドラム１の表面電位と現像電圧との電位差であるＶｂａｃｋを安定して概ね５００Ｖに維持させることができ、感光ドラム１上のかぶりを抑制することができる。
【００９２】
ここで、Ｖｂａｃｋを概ね一定に維持することが出来る理由を説明する。本実施例における現像スリーブ４１と感光ドラム１との間には表面移動速度差が付いて回転している。これは、感光ドラム１上の潜像を現像するために必要なトナーＴ量を確保するために、現像スリーブ４１の表面移動速度を感光ドラム１より速く設定する必要があるためである。本実施例においては、感光ドラム１の表面移動速度に対して現像スリーブ４１の表面移動速度を１４０％としている。したがって、図５に示したように、表面移動速度差から推察するに、感光ドラム１から現像スリーブ４１に電荷が移動することが示唆され、現像スリーブ４１への注入帯電が生じると考えられる。しかし、現像スリーブ４１には常に十分のトナーＴが表面にコートされているため、現像スリーブ４１の周りを抵抗が高い絶縁体であるトナーＴで覆っている構成となっている。そのため、感光ドラム１から現像スリーブ４１に電荷が移動しにくく、注入帯電を抑制している。以上から、現像スリーブ４１と感光ドラム１に周速差が生じている構成であったとしても、注入帯電はほとんど起こらない。したがって、感光ドラム１の表面電位は制御通りに安定し、Ｖｂａｃｋを安定させることが出来る。
【００９３】
次に、帯電電圧を帯電電圧Ｃ３に切り替えたタイミング（Ｂ）から感光ドラム１が約１周分回転したタイミング（Ｄ）で、帯電電圧を帯電電圧Ｃ３から帯電電圧Ｃ４（−９００Ｖ）に切り替える。そして、帯電電圧を帯電電圧Ｃ４に切り替えたときの感光ドラム１上の帯電部ａが現像部ｃに到達したタイミング（Ｅ）で、現像電圧を現像電圧Ｄ２から現像電圧Ｄ３（−４００Ｖ）に切り替える。これにより、帯電電圧印加後の感光ドラム１の表面電位と現像電圧との電位差であるＶｂａｃｋを安定して概ね５００Ｖに維持させることができ、感光ドラム１上のかぶりを抑制することができる。
【００９４】
このように、本実施例では、帯電クリーニング動作において帯電ローラ２からトナーを吐き出しつつ、現像スリーブ４１で回収を行っている。本実施例においては、帯電電圧を帯電電圧Ｃ４に切り替えてから、感光ドラム１が１周回転したタイミング（Ｆ）で帯電クリーニング動作を終了する。すなわち、図１４のタイミング（Ａ）からタイミング（Ｆ）が帯電クリーニング動作期間であり、本実施例における帯電クリーニング動作の時間は１．８ｓである。この時間は、帯電ローラ２の回転数で約１１周分であり、この程度摺擦させることによって帯電ローラ２上のトナーは充分に負極性に帯電され、感光ドラム１へと転移する。尚、帯電クリーニング時間は、帯電ローラ２と感光ドラム１との速度比や付着しているトナーの状態等によって適宜変更可能である。
【００９５】
帯電クリーニングが終了したタイミング（Ｆ）以降は、タイミング（Ｚ）で各種電圧のＯＦＦや駆動モータＭ１のＯＦＦといった制御が制御部１５０にて行われ、一連の画像出力動作が終了する。
２．帯電クリーニング動作時における帯電電圧制御と現像電圧制御による効果
次に、本実施例において、帯電クリーニング動作時に帯電電圧制御ならびに現像電圧制御を行うことによる効果確認を行った。帯電電圧−１３００Ｖ、現像電圧−３００Ｖで画像形成を開始し、２枚間欠動作によって、印字率１０％の画像を５０００枚印字したときの、画像弊害を確認した。実施例２としては、間欠動作ごとに実行される帯電クリーニング動作において図１４に示したような帯電電圧と現像電圧の補正制御を行った。一方、比較例２では、帯電電圧と現像電圧の補正を行わず、画像形成時と同じ帯電電圧と現像電圧で帯電クリーニング動作を行った。表２に画像形成枚数に応じた画像弊害の結果を示す。
【００９６】
【表２】
2020139986.tif 000004
【００９７】
表中の〇は記録材Ｐ上で、画像弊害が発生していない状態を示し、×は記録材Ｐ上にかぶりトナーや縦スジ、ポチなどが視認され画像弊害が発生している状態を示している。
【００９８】
比較例２に関しては、画像形成枚数が１０００枚で画像弊害が発生した。これは、帯電クリーニング動作時の帯電電圧や現像電圧を補正せずに帯電クリーニング動作を実行した事による。すなわち、帯電ローラ２にトナーが多く付着し、さらに、帯電ローラ２から感光ドラム１へのトナーの転移が十分に行われなかったことが原因であると考えられる。つまり、注入帯電によって感光ドラム１の表面電位が上昇し、帯電ローラ２と感光ドラム１の表面電位の電位差が小さくなってしまったことによって、帯電ローラ２からのトナーの吐き出しと感光ドラム１の表面上へのかぶり量が多くなったということである。
【００９９】
一方、実施例２では、画像弊害は終始視認できないレベルとなった。帯電クリーニング動作中の感光ドラム１の回転に応じて帯電電圧制御ならびに現像電圧制御を行い、適切なタイミングで帯電電圧の値を変化させたことによって、摺擦による注入電位分の上昇をキャンセルする事が出来たためである。さらに、現像電圧も帯電電圧の変化に伴って変化させたことで所望のＶｂａｃｋに維持することが出来たためであると考えられる。
【０１００】
本実施例では、現像スリーブ４１を感光ドラム１に対して当接離間できる離間機構４６を設けていない画像形成装置１００において、以下のような特徴を備えた画像形成装置１００を用いた。
【０１０１】
制御部１５０は、帯電電圧が印加された感光ドラム１の表面が現像部ｃに到達した時に現像スリーブ４１に印加される現像電圧を、以下のように制御する。第１の帯電電圧より絶対値が大きい第２の帯電電圧が印加された感光ドラム１の表面が現像部ｃに到達した時に印加される第２の現像電圧は、第１の帯電電圧が印加された感光ドラム１の表面が現像部ｃに到達した時の第１の現像電圧より絶対値を大きくする。
【０１０２】
以上説明したように、本実施例によれば、後回転工程の帯電クリーニング動作の期間中において、帯電電圧を負極性側に段階的に大きくなるように切り替える。さらに、帯電電圧の切り替えタイミングに同期して現像電圧を負極性側に大きくなるように切り替える。これにより、帯電ローラ２の表面電位を感光ドラム１の表面電位に対して負極性側に大きい状態を維持すると共に、感光ドラム１の表面電位と現像電圧との電位差であるＶｂａｃｋを維持することができる。これにより、現像スリーブ４１と感光ドラム１が当接した状態でも、感光ドラム１上のかぶりトナーの転移を抑制することができる。また帯電部ａでは、負極性トナーを感光ドラム１へ転移させるための必要な電界を得ることができる。これにより、帯電ローラ２へのトナーの蓄積を抑制し、縦スジやポチ等の画像不良のない良好な画像を提供することができる。
【０１０３】
尚、本実施例における前露光ユニット６は、光除電を直接感光ドラム１の除電部ｅに照射する構成としているが、これに限定されるものではなく、例えばファーブラシのように、導電性の繊維からなるブラシ部材の毛先を感光ドラムに当接させる構成でもよい。またライトガイドなど照射角がある場合は、適宜前露光ユニット６をＯＮ／ＯＦＦするタイミングを変更してもよい。
【０１０４】
また、本実施例における帯電部材はローラ状の部材であるものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、複数の支持ローラに巻回された無端ベルト状の帯電部材として複数の支持ローラのうちの一つがベルトを介して感光ドラムに当接したものなど、他の形態の回転部材も好適に用いてもよい。
【０１０５】
また、本実施例における帯電クリーニング動作は、非画像形成時としての後回転工程において実行されるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、非画像形成時であれば任意のタイミングで実行してもよい。例えば、印字工程のジョブ中に画像出力枚数が所定の閾値以上になった場合に、紙間を延長するなどして帯電クリーニング動作を実行することもできる。
【０１０６】
また、本実施例における帯電クリーニング動作は、環境センサとしての検知部によってＨ／Ｈ環境と検知された場合に限定したが、その他の環境においても適用できるものとする。
【０１０７】
また、後回転工程開始時の帯電電圧を画像形成工程から変更せずに、そのまま段階的に上げるような制御を行ってもよい。但しその場合は、現像回収時に感光ドラム１の表面電位と現像電圧との電位差であるＶｂａｃｋを安定させるために、感光ドラム１の表面電位を下げるか、或いは現像電圧を上げるといった制御が必要となる。
【０１０８】
また、帯電クリーニング動作の開始時から帯電クリーニング動作の終了時にかけて徐々に大きくなるように、帯電クリーニング用の帯電電圧Ｃ２から線形に上げるような制御を行ってもよい。
【０１０９】
また、本実施例では、現像剤としての磁性一成分現像剤であるトナーを用いたが、非磁性一成分現像剤であってもよい。
【０１１０】
［実施例３］
本実施例で適用する画像形成装置１００の構成において、実施例１と同一部材には同一符号とし、説明を省略する。
【０１１１】
本実施例における画像形成装置１００は、実施例２と同様に、現像スリーブ４１を感光ドラム１に対して当接離間できる離間機構４６を設けておらず、且つ前露光ユニット６の光量を調節することが出来ることが大きな特徴である。前露光ユニット６は、光源波長が４００ｎｍ〜８００ｎｍにピークを有し、感光ドラム１の表面における光量が０．１μＷ〜５０μＷの範囲で制御可能であり、光源に印加する電圧を調整することにより光量を調節できる。本実施例の画像形成装置１００は離間機構のカム４６が配置されないこと以外は図１と同じ概略構成図である。
【０１１２】
１．帯電クリーニング動作
図１６は、本実施例における帯電クリーニング動作のタイミングチャートを示している。実施例２と同様に、現像スリーブ４１と感光ドラム１が当接した状態で帯電クリーニング動作が行われる。印字工程が終了し、記録材Ｐが転写部ｄを抜けたタイミング（Ａ）から後回転工程に入る。このタイミングで、帯電ローラ２に印加する帯電電圧を、画像形成中の帯電電圧Ｃ１（−１３００Ｖ）から帯電電圧Ｃ２（−８００Ｖ）に切り替える。さらに、同タイミング（Ａ）で、転写ローラ５に印加する転写電圧をＨＩＧＨ（＋１０００Ｖ）からＬＯＷ（−１０００Ｖ）に切り替える。
【０１１３】
このとき、感光ドラム１の表面電位は、一様に暗部電位Ｖｄである−７００Ｖ程度となっている。しかし、Ｈ／Ｈ環境下で、前露光ユニット６をＯＦＦした状態で帯電電圧を印加し続けた場合、感光ドラム１の表面電位が帯電ローラ２からの注入帯電により上昇し、帯電電圧Ｃ２の−８００Ｖに近づく。
【０１１４】
そこで、タイミング（Ａ）から、感光ドラム１が約２周分回転するタイミング（Ｂ）までの間で、前露光ユニット６に露光量Ｌ１（４０μＷ）から微小な露光量Ｌ２（０．５μＷ）に切り替えて照射を始める。これにより、感光ドラム１上の帯電部ａよりも回転方向上流側の感光ドラム１の表面電位が−７００Ｖ程度となるようにする。厳密には、帯電電圧Ｃ２に切り替えた時に帯電部ａに位置した感光ドラム１の表面が、前露光ユニットの露光照射位置ｅに到達したタイミングで切り替える。図１６に示したように、タイミング（Ａ）から切り替えてもよいし、タイミング（Ａ）からタイミング（Ｂ）の間に一度前露光ユニット６をＯＦＦして、露光量Ｌ２に立ち上げてもよい。このように、帯電ローラ２の表面電位に対して、感光ドラム１の帯電部ａより回転方向上流側の表面電位を負極性側に小さい状態にしている。したがって、前露光ユニット６の光量を切り替えるタイミングは上記タイミングに限らず、帯電ローラ２の表面電位に対して感光ドラム１の帯電部ａより回転方向上流側の感光ドラム１の表面電位を負極性側に小さい状態にできればよい。また、感光ドラム１上の前露光ユニット６から露光量Ｌ２の照射を受けた部分は、帯電部ａにおける注入帯電によって−８００Ｖに近づくものの、使用環境によって表面電位が異なる。したがって、前露光ユニット６の露光量Ｌ２については、感光ドラム１の表面電位の変化量に応じて可変としてもよい。
【０１１５】
これにより、実施例２と同様、帯電電圧印加後の感光ドラム１の表面電位と現像電圧との電位差であるＶｂａｃｋを、概ね４００Ｖから５００Ｖの間に維持させることができ、感光ドラム１上のかぶりを抑制することができる。
【０１１６】
次に、前露光ユニット６に露光量Ｌ２を照射したタイミング（Ｂ）から、感光ドラム１が約１周分回転したタイミング（Ｃ）で、帯電電圧を帯電電圧Ｃ２から帯電電圧Ｃ３（−８５０Ｖ）に切り替える。これは、より確実に帯電ローラ２の表面電位を感光ドラム１の表面電位に対して負極性側に大きい状態を維持するためである。したがって、帯電電圧を切り替えるタイミング（Ｃ）は上記タイミングに限らず、帯電ローラ２の表面電位が感光ドラム１の表面電位に対して負極性側に大きい状態を維持できればよい。また、そのためには、帯電電圧の変更幅も５０Ｖに限らず、感光ドラム１の表面電位の変化量に応じて可変としてもよい。
【０１１７】
本実施例は、実施例２と同様に、帯電クリーニング動作において帯電ローラ２からトナーを吐き出しつつ、現像スリーブ４１で回収を行うため、帯電クリーニング動作と現像回収動作の期間に明確な区分けはない。本実施例における帯電クリーニング動作及び現像回収動作の時間は１．５ｓである。この時間は、帯電ローラ２の回転数で約９周分であり、この程度摺擦させることによって帯電ローラ２上のトナーは充分に負極性に帯電され感光ドラム１へと転移する。尚、帯電クリーニング動作時間は、帯電ローラ２と感光ドラム１との速度比や付着しているトナーの状態等によって適宜変更可能である。
【０１１８】
帯電クリーニング動作の開始タイミング（Ａ）から１．５ｓ経過したタイミング（Ｄ）以降は、タイミング（Ｚ）で各種電圧や駆動モータＭ１のＯＦＦといった制御が制御部１５０にて行われ、一連の画像出力動作が終了する。
【０１１９】
２．帯電クリーニング動作における帯電電圧制御と現像電圧制御と前露光制御の効果
次に、本実施例において、帯電クリーニング動作時に帯電電圧制御、現像電圧制御、前露光制御を行うことによる効果確認を行った。帯電電圧−１３００Ｖ、現像電圧−３００Ｖ、前露光量４０μＷで画像形成を開始し、２枚間欠動作によって、印字率１０％の画像を５０００枚印字したときの、画像弊害を確認した。実施例３としては、間欠動作ごとに実行される帯電クリーニング動作において図１６に示したような帯電電圧と現像電圧と前露光の補正制御を行った。一方、比較例３では、帯電電圧と現像電圧と前露光の補正を行わず、画像形成時と同じ帯電電圧と現像電圧と前露光量で帯電クリーニング動作を行った。
【０１２０】
【表３】
2020139986.tif 000005
【０１２１】
表中の〇は記録材Ｐ上で、画像弊害が発生していない状態を示し、×は記録材Ｐ上にかぶりトナーや縦スジ、ポチなどが視認され画像弊害が発生している状態を示している。
【０１２２】
比較例３に関しては、画像形成枚数が１０００枚で画像弊害が発生した。これらは、帯電クリーニング動作時の帯電電圧や現像電圧、前露光量を補正せずに帯電クリーニング動作を実行した事による。比較例３は、前露光ユニット６の露光量を画像形成時と同じ露光量としたことにより、帯電部に突入する感光ドラム１の表面と帯電ローラ２との間で放電が発生することが原因であると考えられる。すなわち、帯電ローラ２に付着したトナーが放電により逆極性に帯電し、電気的に帯電ローラ２から感光ドラム１へのトナーの転移が十分に行われなかったということである。
【０１２３】
一方、実施例３では、画像弊害は終始視認できないレベルとなった。帯電クリーニング動作中の感光ドラム１の回転に応じて帯電電圧制御、現像電圧制御、前露光制御を行い、適切なタイミングで帯電電圧と現像電圧と前露光量を変化させたことによって、摺擦による注入電位分の上昇をキャンセルする事が出来た。さらに、感光ドラム１の表面電位と現像スリーブ４１に印加する現像電圧との電位差であるＶｂａｃｋを保持する事が出来たため、かぶりトナーの発生を抑制することが出来たと考えられる。
【０１２４】
本実施例では、現像スリーブ４１を感光ドラム１に対して当接離間できる離間機構を設けていない画像形成装置１００において、以下のような特徴を備えた画像形成装置１００を用いた。
【０１２５】
感光ドラム１の回転方向において感光ドラム１における転写部の下流側で、且つ帯電部の上流側の感光ドラム１の表面を露光する前露光ユニット６を有する。制御部１５０は、帯電クリーニング動作において、正規極性のトナーに帯電ローラ２から感光ドラム１に向かう方向の静電気力が作用する向きの電位差が帯電ローラ２と感光ドラム１との間に形成され、帯電ローラ２と感光ドラム１との間で放電が発生しないように制御する。
【０１２６】
以上説明したように、本実施例によれば、後回転工程の帯電クリーニング動作の期間中において、前露光ユニット６に微小な光量を照射することにより、帯電ローラ２の表面電位を感光ドラム１の表面電位に対して負極性側に大きい状態を維持することができる。これにより、負極性トナーを感光ドラム１へ転移させるための必要な電界を得ることができる。また、前露光ユニット６によって感光ドラム１の表面電位の絶対値を下げることによって、帯電クリーニング動作中の帯電電圧の上昇幅を抑制することができ、感光ドラム１の放電リスクや劣化を抑制することができる。さらに、感光ドラム１の表面電位と現像電圧との電位差であるＶｂａｃｋを維持することができ、感光ドラム１上のかぶりトナーの転移を抑制することができる。これにより、帯電ローラ２へのトナーの蓄積を抑制し、縦スジやポチ等の画像不良のない良好な画像を提供することができる。
【０１２７】
本実施例の技術的特徴として、前露光量をコントロールする点がある。本実施例では画像形成動作時には前露光量を４０μＷ、帯電クリーニング動作時には前露光量を０．５μＷに調整した。画像形成動作においては、転写後の感光ドラム１の表面電位を均一にして、帯電部での放電によって暗部電位Ｖｄを均一化することが出来る露光量であればよい。したがって、帯電電圧−１３００Ｖに対して、放電開始電圧は−７５０Ｖとなるため、前露光後の感光ドラム１の表面電位が−７５０Ｖ以下になればよい。そのための前露光量は１０μＷ以上５０μＷ以下であればよい。しかし、前露光量が小さいと放電量が小さくなるため電荷キャンセルが少なく、好適に画像形成出来ない場合がある。また、前露光量が大きいと感光ドラム１の劣化が促進される。よって、画像形成動作において、さらに好適な露光量は２０μＷ以上４０μＷ以下を選択するとよい。一方、帯電クリーニング動作における前露光量は、注入帯電による電位増加量をキャンセルする分だけ露光することが出来る露光量であればよい。本実施例においては０．５μＷとしたが、これに限らない。好適には０．１μＷ以上１０μＷであると、露光による感光ドラム１の放電劣化を引き起こさずに注入電位をキャンセルする事が出来る。
【０１２８】
尚、本実施例における前露光ユニット６は、光除電を直接感光ドラム１の除電部ｅに照射する構成としている。しかしこれに限定されるものではなく、例えば、ファーブラシのように、導電性の繊維からなるブラシ部材の毛先を感光ドラム１に当接させる構成でもよい。また、ライトガイドなど照射角がある場合は、適宜前露光ユニット６をＯＮ／ＯＦＦするタイミングを変更してもよい。
【０１２９】
また、本実施例は前露光ユニット６の光量を調節して感光ドラム１の表面電位の調整を行った。しかし、画像形成部の露光手段としての露光ユニット３に、レーザビームＬとは別の微小露光（バックグラウンド露光と称す）機能を設け、感光ドラム１の表面電位を調整してもよい。
【０１３０】
また、本実施例における帯電部材はローラ状の部材であるものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、複数の支持ローラに巻回された無端ベルト状の帯電部材として複数の支持ローラのうちの一つがベルトを介して感光ドラムに当接したものなど、他の形態の回転部材も好適に用いてもよい。
【０１３１】
また、本実施例における帯電クリーニング動作は、非画像形成時としての後回転工程において実行されるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、非画像形成時であれば任意のタイミングで実行してもよい。例えば、印字工程のジョブ中に画像出力枚数が所定の閾値以上になった場合に、紙間を延長するなどして帯電クリーニング動作を実行することもできる。
【０１３２】
また、本実施例における帯電クリーニング動作は、環境センサとしての検知部によってＨ／Ｈ環境と検知された場合に限定したが、その他の環境においても適用できるものとする。
【０１３３】
また、後回転工程開始時の帯電電圧を画像形成工程から変更せずに、そのまま段階的に上げるような制御を行ってもよい。
【０１３４】
また、帯電クリーニング動作の開始時から帯電クリーニング動作の終了時にかけて徐々に大きくなるように、帯電クリーニング用の帯電電圧Ｃ２から線形に上げるような制御を行ってもよい。
【０１３５】
また、本実施例では、現像剤としての磁性一成分現像剤であるトナーを用いたが、非磁性一成分現像剤であってもよい。
【符号の説明】
【０１３６】
１  感光ドラム
２  帯電ローラ
３  露光ユニット
５  転写ローラ
６  前露光ユニット
２１  帯電ローラブラシ
２２  クリーニングブレード
４１  現像スリーブ
１５０  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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