(57)【要約】【課題】クリーニング装置に設けられたシール部材に付着した残留トナーによる機内汚れを抑制することを目的とする。【解決手段】転写ロール２０に印加される転写バイアス電圧と逆極性の予備バイアス電圧で残留トナーを帯電する予備帯電部材２６と、転写ロール２０から感光体ドラム１２の流入する転写電流値に基づいて残留トナーの帯電量を推定する推定手段と、推定手段によって推定された前記残留トナーの帯電量が、所定範囲の値となるように予備帯電部材２６の帯電電流値を増減する帯電電流増減手段と、を備える。【選択図】図１
2010217327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像保持体と、
帯電バイアス電圧が印加され、前記像保持体の表面を帯電する帯電装置と、
前記帯電装置によって帯電された前記像保持体の表面を露光し、該表面に静電潜像を形成する露光装置と、
前記静電潜像を現像剤により現像し、前記像保持体の表面にトナー画像を形成する現像装置と、
前記帯電バイアス電圧と逆極性の転写バイアス電圧が印加され、前記トナー画像を被転写媒体に転写する転写装置と、
前記転写バイアス電圧と逆極性の予備バイアス電圧が印加され、前記被転写媒体に転写されずに前記像保持体の表面に残留した残留トナーを帯電する請求項１〜４の何れか１項（修正）に記載の予備帯電装置と、
開口部を前記像担持体の表面に向け、該開口部から前記残留トナーを回収する回収容器と、前記回収容器内に設けられ、前記像保持体の表面から前記残留トナーを前記開口部へ掻き落とす清掃部材と、前記残留トナーの搬送方向上流側の前記開口部の縁に設けられ、該縁と前記像担持体との隙間を塞ぐシール部材と、を有するクリーニング装置と、
を備える画像形成装置。
【請求項２】
前記現像転写条件が、前記転写装置の転写電流値である請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記現像剤がキャリア及びトナーを含む二成分現像剤であり、
前記現像転写条件が、前記二成分現像剤のトナー濃度を検出する検出手段によって検出されたトナー濃度である請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像転写条件が、前記転写電流値の増減率である請求項２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、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やレーザープリンターに代表される一般的な電子写真方式の画像形成装置において、像保持体に形成されたトナー画像は、通常、直接記録媒体に転写されるか、又は中間転写媒体を介して記録媒体に転写される。記録媒体又は中間転写媒体に転写されずに像保持体の表面に残留した残留トナーは、クリーニング装置によって回収される。
【０００３】
クリーニング装置では、回収された残留トナーが回収容器外へ漏れ出さないように、回収容器と像保持体の表面との間をシール部材で塞ぐことが一般的に行われている。
【０００４】
一方、特許文献１に開示された画像形成装置では、中間転写ベルトに残留した二次転写残トナーをトナー帯電ローラによって正極性に帯電し、この二次転写残トナーを負極性に帯電された感光体ドラムに再び静電吸着させることにより、感光体ドラム上の残留トナーと共に感光ドラムクリーナ（クリーニング装置）によって除去している。
【０００５】
ここで、残留トナーの帯電量は、温度や湿度によって変動するところ、特許文献１の画像形成装置では、トナー帯電ローラの上流側にトナー帯電補助ローラを設け、トナー帯電ローラに先立って二次転写残トナーを正極性に帯電している。そして、温湿度センサによって検出された画像形成装置内の温度や湿度に応じて、トナー帯電補助ロールから残留トナーに付与される電荷を調整することより、トナー帯電ローラと中間転写ベルトとのニップ部周辺に発生する二次転写残トナーの飛沫を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１１７８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、クリーニング装置に設けられたシール部材に付着した残留トナーによる機内汚れを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の画像形成装置は、像保持体と、帯電バイアス電圧が印加され、前記像保持体の表面を帯電する帯電装置と、前記帯電装置によって帯電された前記像保持体の表面を露光し、該表面に静電潜像を形成する露光装置と、前記静電潜像を現像剤により現像し、前記像保持体の表面にトナー画像を形成する現像装置と、前記帯電バイアス電圧と逆極性の転写バイアス電圧が印加され、前記トナー画像を被転写媒体に転写する転写装置と、前記転写バイアス電圧と逆極性の予備バイアス電圧が印加され、前記被転写媒体に転写されずに前記像保持体の表面に残留した残留トナーを帯電する請求項１〜４の何れか１項（修正ください。請求の範囲も同様です）に記載の予備帯電装置と、開口部を前記像担持体の表面に向け、該開口部から前記残留トナーを回収する回収容器と、前記回収容器内に設けられ、前記像保持体の表面から前記残留トナーを前記開口部へ掻き落とす清掃部材と、前記残留トナーの搬送方向上流側の前記開口部の縁に設けられ、該縁と前記像担持体との隙間を塞ぐシール部材と、を有するクリーニング装置と、を備えている。
【０００９】
請求項２に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の予備帯電装置において、前記現像転写条件が、前記転写装置の転写電流値である。
【００１０】
請求項３に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の予備帯電装置において、前記現像剤がキャリア及びトナーを含む二成分現像剤であり、前記現像転写条件が、前記二成分現像剤のトナー濃度を検出する検出手段によって検出されたトナー濃度である。
【００１１】
請求項４に記載の画像形成装置は、請求項２に記載の予備帯電装置において、前記現像転写条件が、前記転写電流値の増減率である。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、シール部材に付着した残留トナーによる機内汚れを低減し、画像形成装置の長寿命化を図ることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、転写条件の変動によってシール部材に付着した残留トナーによる機内汚れを低減することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、トナー濃度の変動によってシール部材に付着した残留トナーによる機内汚れを低減することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、制御を単純化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の要部を模式的に示す図である。
【図２】温度及び湿度とトナーの帯電電位との関係を模式的に示すグラフである。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る残留トナー帯電量制御における、出力転写電流値と出力帯電電流値との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る残留トナー帯電量制御の出力帯電電流値と残留トナーの帯電量との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る転写電流制御、及び残留トナー帯電量制御の流れを示すフローチャートである。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る転写電流制御における、プロセス速度と出力転写電流値との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置の要部を模式的に示す図である。
【図８】トナー濃度とトナーの帯電電位との関係を模式的に示すグラフである。
【図９】温度及び湿度毎のトナー濃度とトナーの帯電量との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る残留トナー帯電量制御における、トナー濃度と出力帯電電流値との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る残留トナー帯電量制御の流れを示すフローチャートである。
【図１２】（Ａ）は、従来の予備帯電部材による残留トナーの帯電電位の制御範囲を示す模式図であり、（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る予備帯電部材による残留トナーの帯電電位の制御範囲を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
先ず、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置１０について説明する。図１は、画像形成装置１０の要部を模式的に示す図である。
【００１８】
画像形成装置１０は、表面に感光層（不図示）が形成され、矢印Ｋ方向に回転する感光体ドラム１２（像保持体）を備えている。この感光体ドラム１２は、帯電バイアス電圧電源（不図示）から帯電バイアス電圧が印加された帯電装置１４によって、所定の帯電電位（本実施形態では、−７００ｖ）に帯電される。なお、帯電バイアス電圧は、直流電圧（ＤＣ）のみであっても良いし、直流電圧に交流電圧を重畳した、いわゆるＡＣ＋ＤＣ重畳電圧であっても良い。なお、感光体ドラム１２は、アースに接地されている。
【００１９】
帯電装置１４の感光体ドラム１２の回転方向下流側には、露光装置１６が設けられている。露光装置１６はＬＥＤアレイから構成され、帯電された感光体ドラム１２の表面を出力画像に応じて露光し、当該露光部位の表面電位を所定の露光後電位に減衰して静電潜像を形成する。
【００２０】
この静電潜像は、露光装置１６の感光体ドラム１２の回転方向下流側に設けられた現像装置１８によって現像され、感光体ドラム１２の表面にトナー画像が形成される。現像装置１８は現像ロール１７を備えており、この現像ロール１７には、図示せぬ現像バイアス電圧電源から現像バイアス電圧が印加され、現像装置１８内に収容されたトナー（現像剤Ｇ中のトナー）が保持される。現像装置１８は、現像ロール１７に保持されたトナーを感光体ドラム１２の表面に付着させて静電潜像を現像し、感光体ドラム１２の表面にトナー画像を形成する。なお、現像剤Ｇとしては、少なくともトナー及びキャリアを含む二成分現像剤が使用されているが、キャリアを含まない一成分現像剤を使用しても良い。
【００２１】
感光体ドラム１２の表面に形成されたトナー画像は、現像装置１８の感光体ドラム１２の回転方向下流側に設けられた転写ロール２０によって、所定の転写バイアス電圧で印刷用紙Ｐ（記録媒体）に転写される。転写ロール２０には転写バイアス電圧電源２２が接続され、前述した帯電バイアス電圧と逆極性（本実施形態では、正極性）の転写バイアス電圧が印加されている。この転写バイアス電圧電源２２には、後述する制御部４４が接続されており、転写ロール２０の転写電流が制御される。
【００２２】
トナー画像が転写された印刷用紙Ｐは、熱源を有する定着装置（不図示）に搬送され、印刷用紙Ｐにトナー画像が定着される。
【００２３】
一方、印刷用紙Ｐに転写されずに感光体ドラム１２の表面に残留した残留トナーは、転写ロール２０の感光体ドラム１２の回転方向下流側に設けられた予備帯電部材２６によって、所定の帯電電位に帯電される。予備帯電部材２６には、帯電バイアス電圧電源３６が接続されており、転写ロール２０と逆極性（本実施形態では、負極性）の帯電バイアス電圧が印加されている。この帯電バイアス電圧電源３６には後述する制御部４４が接続されており、予備帯電部材２６の帯電電流値が制御される。これらの予備帯電部材２６、制御部４４によって予備帯電装置が構成されている。なお、本実施形態では、予備帯電部材２６としてコロトロンやスコロトロン等のコロナ放電を用いた帯電器を用いているが、導電ロール等を用いても良い。
【００２４】
予備帯電部材２６によって所定の帯電電位に帯電された残留トナーは、感光体ドラム１２の回転方向下流側に設けられたクリーニング装置２８によって除去される。クリーニング装置２８は、残留トナーを回収するハウジング３０（回収容器）と、ハウジング３０内に設けられたクリーニングブレード３２（清掃部材）と、を備えており、ハウジング３０の開口部を感光体ドラム１２の表面に向けて配置されている。クリーニングブレード３２はゴム等の弾性体からなる板状に形成され、このクリーニングブレード３２を感光体ドラム１２の表面に接触させて、残留トナーをクリーニングする（掻き落とす）。クリーニングされた残留トナーは、一旦ハウジング３０内に収容（回収）され、図示せぬ排出孔からハウジング３０の外部へ排出される。
【００２５】
また、ハウジング３０には、クリーニングブレード３２によってクリーニングされた残留トナーが飛沫し、ハウジング３０の外部へ漏れるのを防ぐシール部材３４が設けられている。シール部材３４はフィルム状（薄板状）に形成されており、その一端がハウジング３０の開口部の縁（内壁）に接着剤等によって固定され、その他端が感光体ドラム１２の表面に接触され、当該開口部の縁と感光体ドラム１２との隙間を塞ぐように設けられている。なお、図１では、理解を容易にするためにシール部材３４の厚みを誇張して示している。また、シール３４の材質、形状等は適宜変更可能である。
【００２６】
クリーニング装置２８の感光体ドラム１２の回転方向下流側には、除電装置４０が設けられている。除電装置４０はイレーズランプから構成されており、感光体ドラム１２の表面を露光することで、感光体ドラム１２の表面を除電する。除電された感光体ドラム１２は、再び帯電装置１４によって帯電される。
【００２７】
次に、転写電流制御について説明する。
【００２８】
感光体ドラム１２の表面に形成されたトナー画像（トナー画像を形成するトナー）の帯電量は、画像形成装置１０内外の温度及び湿度によって変動する。そのため、制御部４４において転写電流制御が行われている。
【００２９】
制御部４４には、画像形成装置１０内の温度及び湿度を検出する温湿度センサ４２が接続されており、この温湿度センサ４２によって検出された温度及び湿度に応じて転写ロール２０に印加する転写バイアス電圧を増減し、転写ロール２０から感光体ドラム１２に対して放電される転写電流が所定値となるように制御される。
【００３０】
制御部４４は、不揮発性メモリ等からなる出力転写電流テーブル記憶部４６を備えている。この出力転写電流テーブル記憶部４６には、画像形成装置１０内の温度及び湿度毎に、転写ロール２０から感光体ドラム１２に流入させる出力転写電流値が予め記憶されている。この温度及び湿度と出力転写電流値は実験から得られたものであり、例えば、下記のように設定される。
環境１（高温高湿）：温度２８℃、湿度８５％  出力転写電流値：２８．６ｕＡ
環境２（常温常湿）：温度２２℃、湿度５５％  出力転写電流値：２６．０ｕＡ
環境３（低温低湿）：温度１０℃、湿度１５％  出力転写電流値：２３．４ｕＡ
なお、上記のデータは後述する実験から得られたものである。
【００３１】
制御部４４は、温湿度センサ４２によって検出された温度及び湿度に対応する出力転写電流値を出力転写電流テーブル記憶部４６から読み出すと共に、この出力転写電流値に対応する転写バイアス電圧値を転写バイアス電圧電源２２に設定することにより、転写ロール２０の転写電流値を制御する。なお、制御部４４には、実験から得られた転写ロール２０及び各種配線、回路の抵抗値が記憶されており、この抵抗値と出力転写電流値とから転写バイアス電圧電源２２に設定する転写バイアス電圧値を算出している。
【００３２】
なお、本実施形態では、温湿度センサ４２を画像形成装置１０内に設置し、画像形成装置１０内の温度及び湿度を検出する場合を例に説明するが、温湿度センサ４２を画像形成装置１０外に設置し、画像形成装置１０外の温度及び湿度に基づいて転写電流制御を行っても良い。
【００３３】
次に、残留トナー帯電量制御について説明する。
【００３４】
感光体ドラム１２の表面に残留した残留トナーの帯電量は、転写ロール２０から感光体ドラム１２に出力される出力転写電流値によって変動する。そのため、制御部４４において残留トナー帯電量制御が行われている。
【００３５】
図２（Ａ）〜図２（Ｃ）には、比較例として、本実施形態に係る残留トナー帯電量制御が適用されていない画像形成装置１０において、温度及び湿度が異なる３つの環境（環境１（高温高湿）：２８℃、８５％、環境２（常温常湿）：２２℃、５５％、環境３（低温低湿）：１０℃、１５％）におけるトナーの帯電電位が模式的に示されている。図２（Ａ）は転写ロール２０によって印刷用紙Ｐに転写される前のトナー（トナー画像）の帯電電位であり、図２（Ｂ）は印刷用紙Ｐに転写されずに感光体ドラム１２の表面に残留した残留トナーの帯電電位であり、図２（Ｃ）は予備帯電部材２６によって帯電された残留トナーの帯電電位を示している。なお、図中の符号５０、５２、５４は、それぞれ環境１、２、３に対応する。また、縦軸は、感光体ドラム１２の画像形成可能領域の単位面積当たりのトナー数（粒子数）であり、横軸はトナーの帯電電位である。また、図４には、一般的な転写電流値と残留トナーの帯電量との相関関係が示されている。
【００３６】
図２（Ａ）に示されるように、環境１〜環境３によって感光体ドラム１２の表面に形成されたトナー画像（トナー）の帯電電位が異なる。従って、上述した転写電流制御により、環境１〜環境３に応じてトナー画像を印刷用紙Ｐに転写する転写電流値を増減している。この転写電流値の増減により、印刷用紙Ｐに転写されずに感光体ドラム１２の表面に残留した残留トナーの帯電電位が増減される（図２（Ｂ）参照）。このように各環境１〜環境３によって帯電電位が変動する残留トナーに対し、予備帯電部材２６から一定の電荷（帯電電流）を付与した場合、帯電電位が低い環境１では残留トナーの帯電電位が不足する。これにより、例えば、クリーニングブレード３２の感光体ドラム１２の回転方向上流側（残留トナーの搬送方向上流側）の開口部の縁に設けられたシール部材３４によって残留トナーが掻き落とされ、画像形成装置１０内（特に、予備帯電部材２６）を汚染する恐れがある。（帯電電位が不足すると、残留トナーと感光体との静電的付着力が低下するため、シール部材による掻き落しが発生する。）一方、帯電電位が高い環境３では残留トナーの帯電電位が過大となる。残留トナーの帯電電位が過大となると、残留トナーと感光体との静電的付着力が増加し、クリーニングブレードによるクリーニング性が低下する。従って、残留トナーの帯電電位（帯電量）を所定範囲の値に制御することが望ましい。
【００３７】
また、図１２（Ａ）には、従来の予備帯電部材による残留トナーの帯電電位の制御範囲が模式的に示されており、図１２（Ｂ）には、本実施形態の予備帯電部材２６による残留トナーの帯電電位の制御範囲が模式的に示されている。
【００３８】
従来の予備帯電部材は、残留トナーの帯電量を少なくし、また、転写後の感光体ドラム１２の表面電位ムラの補正を行っている。残留トナーの帯電量が少なくなると、残留トナーと感光体ドラム１２との静電的付着力が弱くなるためクリーニング性が向上する。また、転写後の感光体ドラム１２の表面電位は、画像の差（トナー量）などによりムラが存在し、次プロセスの帯電時にそのムラが残ってしまう場合があることから予備帯電部材により補正を行っている。従来は、予備帯電部材通過後の残留トナーの帯電量が、図１２（Ａ）に示す符号８０の範囲に設定されれば、クリーニング性を確保することができていた（実際は、電位ムラ補正に必要な帯電出力があるため、符号８２で示すように、マイナス帯電側で使用していた）。
【００３９】
しかし、昨今、感光体ドラム１２の長寿命化をはかるために感光体ドラム１２の表面に潤滑剤を塗布したり、高画質化をはかるためトナーの形状がより球形状に近くなっているため、予備帯電部材２６通過後の残留トナーと感光体ドラム１２との非静電的付着力が低下している。そのため、予備帯電部材２６通過後の残留トナーの帯電量が０付近（図１２（Ｂ）の符号８４参照）になるとシール部材３４により掻き落しが発生したり、トナー帯電量の上限値が小さくなっている。したがって、予備帯電部材２６通過後の残留トナーの帯電範囲を図１２（Ｂ）で示す符号８６のようにする必要がある（実際は、電位ムラ補正に必要な帯電出力があるため、符号８８で示すようにマイナス帯電側で使用することになる）。
【００４０】
ここで、本実施形態に係る残留トナー帯電量制御では、転写ロール２０の転写電流値（現像転写条件）から残留トナーの帯電量を推定し、推定された残留トナーの帯電量に基づいて予備帯電部材２６から感光体ドラム１２に対して放電（感光体ドラム１２に流入）される帯電電流値を増減し、残留トナーの帯電量が所定範囲の値になるように制御する。例えば、転写電流値が大きい場合、正極性に帯電された残留トナーの帯電電位が高くなり、残留トナーを逆極性（負極性）に帯電させるのに必要な電荷が大きくなるため、帯電電流値を大きくする必要がある。逆に、転写電流値が小さい場合、残留トナーの帯電電位が低くなり、残留トナーを逆極性に帯電させるのに必要な電荷が小さくなるため、帯電電流値を小さくする必要がある。このような転写電流値と帯電電流値との相関関係を用いて残留トナーに付与する電荷、即ち、帯電電流値を決定する。
【００４１】
具体的には、制御部４４は、不揮発性メモリ等からなる出力帯電電流テーブル記憶部４８（推定手段）を備えている。この出力帯電電流テーブル記憶部４８には、転写ロール２０から感光体ドラム１２に流入する転写電流値（出力転写電流値）毎に、予備帯電部材２６から感光体ドラム１２に流入する出力帯電電流値が予め記憶されている。この出力転写電流値及び出力帯電電流値は実験から得られたものであり、一例として、図３に示されるような出力転写電流値と出力帯電電流値との相関関係が記憶されている。なお、図３は、後述する実験結果から得られたものである。
【００４２】
制御部４４は、出力転写電流値に対応する出力帯電電流値を出力帯電電流テーブル記憶部４８から読み出すと共に、この出力帯電電流値に対応する予備帯電バイアス電圧値を帯電バイアス電圧電源３６に設定することにより、予備帯電部材２６から感光体ドラム１２に流入する帯電電流値を出力帯電電流値に制御する。なお、制御部４４には、実験から得られた予備帯電部材２６及び各種配線、回路の抵抗値が記憶されており、この抵抗値と出力帯電電流値とから帯電バイアス電圧電源３６に設定する予備帯電バイアス電圧値を算出している。
【００４３】
次に、転写電流制御、及び残留トナー帯電量制御の流れを図５に示すフローチャートに従って説明する。
【００４４】
現像装置１８による現像プロセスの終了後、ステップ１００で、温湿度センサ４２により画像形成装置１０内の温湿度を検出し、制御部４４に出力する。次に、ステップ１０２で、温湿度センサ４２によって検出された温度及び湿度に対応する出力転写電流値を、出力転写電流テーブル記憶部４６から読み出す。次に、ステップ１０４で、出力転写電流テーブル記憶部４６から読み出した出力転写電流値に対応する転写バイアス電圧値を、転写バイアス電圧電源２２に設定する。これにより、転写ロール２０の転写電流値が出力転写電流値となり、トナー画像が印刷用紙Ｐに転写される。次に、ステップ１０６で、転写ロール２０による転写プロセスが終了する。
【００４５】
転写ロール２０による転写プロセスが終了した後、ステップ１０８で、出力転写電流値に対応する出力帯電電流値を出力帯電電流テーブル記憶部４８から読み出す。次に、ステップ１１０で、出力帯電電流テーブル記憶部４８から読み出した出力帯電電流値に対応する予備帯電バイアス電圧値を帯電バイアス電圧電源３６に設定する。これにより、予備帯電部材２６の帯電電流値が出力帯電電流値となり、残留トナーが所定の帯電電位に帯電される。次に、ステップ１１２で、予備帯電部材２６による予備帯電プロセスが終了する。
【００４６】
次に、実験結果の一例を示す。
【００４７】
先ず、上記の環境１〜環境３において、転写ロール２０に出力する出力転写電流値を変更し、シール部材３４による残留トナーの掻き落としが発生することを確認した。なお、本実験は、環境２、環境１、環境３の順に行い、感光体ドラム１２表面の画像形成可能領域の５％にトナー画像を形成し、各環境１〜環境３で印刷用紙３万枚相当の出力を行った。また、図４は、予備帯電部材２６によって帯電された後の残留トナーの帯電量を示す実験結果である。
【００４８】
＜実験条件＞
・記録用紙サイズ：Ａ４ＬＥＦ（Ｌｏｎｇ  Ｅｄｇｅ  Ｆｅｅｄ）
・プロセス速度（感光体ドラム１２の周速度）：２２０ｍｍ／ｓ
・最大画像濃度（Ｄｍａｘ）：１．６５
・現像剤（二成分現像剤）
トナー：ポリエステル樹脂製（乳化重合法により製造）、平均粒径５．８ｕｍ、添加剤（チタン化合物、シリカ、酸化セリウム等）、添加剤の粒径２０ｎｍ〜１５０ｎｍ
キャリア：メタクリル樹脂で皮膜された磁性粉（平均粒径３５ｕｍ）、抵抗１２．０ｌｏｇΩ（現像バイアス電圧−６００Ｖ）
・シール部材：熱可塑性ポリウレタン製、厚さ０．２ｍｍ、自由長６．０ｍｍ、感光体ドラム１２の表面に対する接触角２０度
・感光体ドラムに出力される出力転写電流値
環境２（常温常湿）：２６．０ｕＡ（基準出力転写電流値）
環境１（高温高湿）：２８．６ｕＡ（基準出力転写電流値の１１０％）
環境３（低温低湿）：２３．４ｕＡ（基準出力転写電流値の９０％）
・感光体ドラムに出力される出力帯電電流値
環境２（常温常湿）：−３００ｕＡ
環境１（高温高湿）：−３００ｕＡ
環境３（低温低湿）：−３００ｕＡ
【００４９】
次に、残留トナー帯電量制御を行い、転写ロール２０から感光体ドラム１２に出力される出力転写電流値に応じて、予備帯電部材２６から感光体ドラム１２に出力される出力帯電電流値を増減し、シール部材３４による残留トナーの掻き落としが発生しないことを確認した。なお、上記実験と同じ実験条件は適宜省略する。
【００５０】
＜実験条件＞
・感光体ドラムに出力される出力転写電流値
環境２（常温常湿）：２６．０ｕＡ（基準出力転写電流値）
環境１（高温高湿）：２８．６ｕＡ（基準出力転写電流値の１１０％）
環境３（低温低湿）：２３．４ｕＡ（基準出力転写電流値の９０％）
・感光体ドラムに出力される出力帯電電流値
環境２（常温常湿）：−３００ｕＡ（基準出力帯電電流値）
環境１（高温高湿）：−３３０ｕＡ（基準出力転写電流値の１１０％）
環境３（低温低湿）：−２７０ｕＡ（基準出力転写電流値の９０％）
【００５１】
上記実験結果から分かるように、環境２（常温常湿）における出力転写電流値、及び出力帯電電流値をそれぞれ基準出力転写電流値、基準出力帯電電流値とした場合、基準出力転写電流値に対する環境１及び環境３の出力転写電流値の増減率と、基準出力帯電電流値に対する環境１及び環境３の出力帯電電流値の増減率と、が一致している。従って、残留トナー帯電量制御において、予め設定された所定の基準転写電流値に対する出力転写電流の増減率を算出し、この増減率で予め設定された所定の基準帯電電流値を増減することにより、各環境１〜環境３に対応する出力帯電電流値が求められる。
【００５２】
なお、上述した転写電流制御では、温湿度センサ４２で検出された温度及び湿度に基づいて、転写ロール２０に出力する転写電流値を制御したが、プロセス速度に基づいて転写電流値を制御しても良い。なお、プロセス速度とは、帯電装置１４から除電装置４０までの一連の画像形成プロセスの速度を意味し、具体的には感光体ドラム１２の周速度である。
【００５３】
図６には、プロセス速度と出力転写電流値との関係が示されている。プロセス速度は、例えば、被印刷媒体である印刷用紙Ｐの厚み（例えば、ハガキ印刷など）に応じて増減される。プロセス速度が速くなると、転写ロール２０による帯電時間が短くなるため転写するのに必要な帯電電流が大きくなり、逆にプロセス速度が遅くなると、転写時間が長くなるため転写するのに必要な帯電電流が小さくなる。このようなプロセス速度と出力転写電流値との相関関係から残留トナーの帯電量を推定し、予備帯電部材２６による出力帯電電流値を制御しても良い。
【００５４】
次に、第２の実施形態に係る画像形成装置６０について説明する。なお、第１の実施形態と同じ構成のものは同符号を付すると共に適宜省略して説明する。
【００５５】
感光体ドラム１２の表面に形成されたトナー画像（トナー）の帯電量は、現像剤Ｇのトナー濃度によっても変動する。そのため、画像形成装置６０ではトナー濃度に基づく残留トナー帯電量制御が行われている。
【００５６】
図７に示すように、現像装置１８は、現像装置１８内に収容された現像剤Ｇのトナー濃度（残像剤Ｇ中のトナーの割合）を測定するトナー濃度センサ６２（検出手段）を備えている。トナー濃度センサ６２は、現像装置１８内に収容された現像剤Ｇの透磁率を検出することによりトナー濃度を検出するＡＴＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）センサであり、検出したトナー濃度を制御部４４へ出力する。制御部４４は、トナー濃度センサ６２によって検出されたトナー濃度に対応する予備帯電バイアス電圧値を帯電バイアス電圧電源３６に設定することにより、予備帯電部材２６の帯電電流値を出力帯電電流値に制御する。
【００５７】
図８（Ａ）〜図８（Ｃ）には、比較例として、本実施形態に係る残留トナーの帯電制御が適用されていない画像形成装置１０において、トナー濃度が異なる２つの現像剤（現像剤１（低濃度）：６．５％、現像剤２（高濃度）：７．５％）におけるトナーの帯電電位が模式的に示されている。図８（Ａ）は転写ロール２０によって印刷用紙Ｐに転写される前のトナー（トナー画像）の帯電電位であり、図８（Ｂ）は印刷用紙Ｐに転写されずに感光体ドラム１２の表面に残留した残留トナーの帯電電位であり、図８（Ｃ）は予備帯電部材２６によって帯電された残留トナーの帯電電位を示している。なお、図中の符号６６、６８は、それぞれ現像剤１、２に対応する。また、縦軸は、感光体ドラム１２のトナー画像形成可能領域の単位面積当たりのトナー数（粒子数）であり、横軸はトナーの帯電電位である。
【００５８】
図８（Ｂ）に示されるように、現像剤Ｇのトナー濃度によって転写後の残留トナーの帯電電位が変動する。また、図９に示されるように、環境１〜環境３によっても残留のトナーの帯電電位が変動する。このようにトナー濃度や環境１〜３によって帯電電位が異なる残留トナーに対し、予備帯電部材２６から一定の電荷（帯電電流）を付与した場合、帯電電位が低い現像剤１では残留トナーの帯電電位が不足して、例えば、シール部材３４との接触によって掻き落とされ、予備帯電部材２６の汚れや画像形成装置１０内の汚染が発生する。（帯電電位が不足すると、残留トナーと感光体との静電的付着力が低下するため、シール部材による掻き落しが発生する。）一方、帯電電位が高い現像剤２では残留トナーの帯電電位が過大となる。残留トナーの帯電電位が過大となると、残留トナーと感光体との静電的付着力が増加し、クリーニングブレードによるクリーニング性が低下する。従って、残留トナーの帯電電位（帯電量）を所定範囲の値に制御することが望ましい。
【００５９】
ここで、本実施形態に係る残留トナー帯電量制御では、温湿度センサ４２で検出された温度及び湿度（現像転写条件）と、トナー濃度センサ６２で検出されたトナー濃度（現像転写条件）から残留トナーの帯電量を推定し、推定された残留トナーの帯電量に基づいて、予備帯電部材２６の帯電電流値を増減し、残留トナーの帯電量が所定範囲の値になるように制御する。例えば、低温度、低湿度環境で且つトナー濃度が低い場合、正極性に帯電された残留トナーの帯電電位が高くなり、残留トナーを逆極性（負極性）に帯電させるのに必要な電荷が大きくなるため、帯電電流値を大きくする必要がある。逆に、高温度、高湿度環境で且つトナー濃度が高い場合、残留トナーの帯電電位が低くなり、残留トナーを逆極性に帯電させるのに必要な電荷が小さくなるため、帯電電流値が小さくする必要がある。このような転写電流と帯電電流との相関関係を用いて、残留トナーを帯電させる帯電電流値を決定する。
【００６０】
具体的には、制御部４４は、不揮発性メモリ等からなる出力帯電電流テーブル記憶部７２（推定手段）を備えている。この出力帯電電流テーブル記憶部７２には、各環境（例えば、環境１〜環境３）におけるトナー濃度毎に、予備帯電部材２６の出力帯電電流値が予め記憶されている。このトナー濃度及び出力帯電電流値は実験から得られたものであり、一例として、図１０に示されるトナー濃度と出力帯電電流値との相関関係が記憶されている。なお、図１０は、後述する実験結果から得られたものである。
【００６１】
制御部４４は、温湿度センサ４２で検出された温度及び湿度と、トナー濃度センサ６２で検出されたトナー濃度に対応する出力帯電電流値を出力帯電電流テーブル記憶部７２から読み出すと共に、この出力帯電電流値に対応する予備帯電バイアス電圧値を帯電バイアス電圧電源３６に設定する。これにより、予備帯電部材２６から感光体ドラム１２に流入する帯電電流値を出力帯電電流値に制御する。なお、制御部４４には、実験から得られた予備帯電部材２６及び各種配線、回路の抵抗値が記憶されており、この抵抗値と出力帯電電流値とから帯電バイアス電圧電源３６に設定する予備帯電バイアス電圧値を算出している。
【００６２】
次に、残留トナー帯電量制御の流れを図１１に示すフローチャートに従って説明する。
【００６３】
転写ロール２０による転写プロセスの終了した後、ステップ１２０で、温湿度センサ４２によって画像形成装置１０内の温度及び湿度を検出し、制御部４４へ出力する。次に、ステップ１２２で、トナー濃度センサ６２によって現像剤Ｇのトナー濃度を検出し、制御部４４へ出力する。次に、ステップ１２４で、温湿度センサ４２によって検出された温度及び湿度と、トナー濃度センサ６２で検出されたトナー濃度と、に対応する出力帯電電流値を出力帯電電流テーブル記憶部７２から読み出す。次に、ステップ１２６で、出力帯電電流テーブル記憶部７２から読み出した出力帯電電流値に対応する予備帯電バイアス電圧値を帯電バイアス電圧電源３６に設定する。これにより、予備帯電部材２６の帯電電流値が出力帯電電流値に制御され、残留トナーが所定の帯電電位に帯電される。次に、ステップ１２８で、予備帯電部材２６による予備帯電プロセスが終了する。
【００６４】
次に、実験結果の一例を示す。
【００６５】
先ず、上記環境１、３において現像剤Ｇのトナー濃度に応じて予備帯電装置２６の帯電電流値を変更し、シール部材３４による残留トナーの掻き落としが発生しないことを確認した。なお、第１の実施形態で示した実験と同じ実験条件は適宜省略する。
【００６６】
＜実験条件＞
・各環境１、３における現像剤Ｇのトナー濃度の設定値
環境１（高温高湿）：６％、６．５％、７．０％（基準トナー濃度６．５％）
環境３（低温低湿）：７％、７．５％、８．０％（基準トナー濃度７．５％）
・感光体ドラムに出力される出力帯電電流値：−３００ｕＡ（基準出力帯電電流値）
【００６７】
上記実験結果及び図１０に示されるように、各環境１、３の基準トナー濃度をそれぞれ６．５％、７．５％とした場合、出力帯電電流値Ｉ１は、式（１）によって求めることができる。
Ｉ１＝Ｉ０＋（ＴＣ０−ＴＣ）×２００      ・・・（１）
ここで、Ｉ０：基準出力帯電電流値、ＴＣ０：各環境における基準トナー濃度、ＴＣ：トナー濃度の測定値（本実験では、トナー濃度の設定値に対応する）、である。
【００６８】
なお、本実施形態では、温湿度センサ４２で検出された温度及び湿度と、トナー濃度センサ６２で検出されたトナー濃度から出力帯電電流値を推定したが、トナー濃度センサ６２で検出されたトナー濃度のみを用いて出力帯電電流値を推定しても良い。
【００６９】
また、本実施形態では、トナー濃度センサ６２としてＡＴＣセンサを用いたがこれに限らない。例えば、感光体ドラム１２の表面にトナー濃度検出用のパッチ画像を形成し、このパッチ画像の濃度を感光体ドラム１２の側方に設けられた濃度センサによって検出しても良い。
【００７０】
また、上記第１、第２の実施形態では、転写ロール２０で印刷用紙Ｐにトナー画像を転写する場合を例に説明したが、印刷用紙Ｐに替えて中間転写ベルト等にトナー画像を転写しても良い。
【００７１】
また、上記で示した実験結果は、あくまでも一例であって、本発明の構成を何ら限定するものではない。実験で使用した各設定値は、画像形成装置の構成や、画像形成装置の置かれる環境によって適宜変更可能である。
【００７２】
以上、本発明の第１、第２の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、第１、第２の実施形態を組み合わせて用いてもよいし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００７３】
１０   画像形成装置
１２   感光体ドラム（像保持体）
１４   帯電装置
１６   露光装置
１７   現像ロール（現像装置）
１８   現像装置
２０   転写ロール（転写装置）
２６   予備帯電部材（予備帯電装置）
２８   クリーニング装置
３０   ハウジング（回収容器）
３２   クリーニングブレード（清掃部材）
３４   シール部材
４４   制御部（帯電電流増減手段）
４８   出力帯電電流テーブル記憶部（想定手段）
６０   画像形成装置
６２   トナー濃度センサ（検出手段）
７２   出力帯電電流テーブル記憶部（想定手段）
【図１】
2010217327.tif 000003
【図２】
2010217327.tif 000004
【図３】
2010217327.tif 000005
【図４】
2010217327.tif 000006
【図５】
2010217327.tif 000007
【図６】
2010217327.tif 000008
【図７】
2010217327.tif 000009
【図８】
2010217327.tif 000010
【図９】
2010217327.tif 000011
【図１０】
2010217327.tif 000012
【図１１】
2010217327.tif 000013
【図１２】
2010217327.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成21年4月2日(2009.4.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
像保持体と、
帯電バイアス電圧が印加され、前記像保持体の表面を帯電する帯電装置と、
前記帯電装置によって帯電された前記像保持体の表面を露光し、該表面に静電潜像を形成する露光装置と、
前記静電潜像を現像剤により現像し、前記像保持体の表面にトナー画像を形成する現像装置と、
前記帯電バイアス電圧と逆極性の転写バイアス電圧が印加され、前記トナー画像を被転写媒体に転写する転写装置と、
前記転写バイアス電圧と逆極性の予備バイアス電圧が印加され、前記被転写媒体に転写されずに前記像保持体の表面に残留した残留トナーを帯電する予備帯電装置と、
開口部を前記像担持体の表面に向け、該開口部から前記残留トナーを回収する回収容器と、前記回収容器内に設けられ、前記像保持体の表面から前記残留トナーを前記開口部へ掻き落とす清掃部材と、前記残留トナーの搬送方向上流側の前記開口部の縁に設けられ、該縁と前記像担持体との隙間を塞ぐシール部材と、を有するクリーニング装置と、
を備える画像形成装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
請求項１に記載の画像形成装置は、像保持体と、帯電バイアス電圧が印加され、前記像保持体の表面を帯電する帯電装置と、前記帯電装置によって帯電された前記像保持体の表面を露光し、該表面に静電潜像を形成する露光装置と、前記静電潜像を現像剤により現像し、前記像保持体の表面にトナー画像を形成する現像装置と、前記帯電バイアス電圧と逆極性の転写バイアス電圧が印加され、前記トナー画像を被転写媒体に転写する転写装置と、前記転写バイアス電圧と逆極性の予備バイアス電圧が印加され、前記被転写媒体に転写されずに前記像保持体の表面に残留した残留トナーを帯電する予備帯電装置と、開口部を前記像担持体の表面に向け、該開口部から前記残留トナーを回収する回収容器と、前記回収容器内に設けられ、前記像保持体の表面から前記残留トナーを前記開口部へ掻き落とす清掃部材と、前記残留トナーの搬送方向上流側の前記開口部の縁に設けられ、該縁と前記像担持体との隙間を塞ぐシール部材と、を有するクリーニング装置と、を備えている。