(57)【要約】【課題】ブレードと、交流電圧が印加されたブラシとを用いて像担持体に残留した残留現像剤の除去を行なう画像形成装置において、ブレード及び像担持体の劣化を抑制する画像形成装置を提供する。【解決手段】転写体に現像剤像が転写された後に、像担持体に残留する残留現像剤を静電的に除去する除去部材に対して交流電圧を印加する印加手段を、現像された像担持体上における単位面積あたりの現像剤量である単位現像剤量が多くなるに従って、像担持体に残留する残留現像剤を静電的に除去する除去部材に印加される交流電圧のピーク電圧を高くするように制御する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体を予め定められた電位に帯電させる帯電手段と、
前記帯電手段によって帯電された像担持体上を露光して像担持体上に所定画像を示す静電潜像を形成させる露光手段と、
現像バイアス電圧が印加された状態で前記露光手段により前記像担持体上に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像する現像剤担持体を含む現像手段と、
前記現像手段により前記像担持体に現像された現像剤像を転写体に転写する転写手段と、
前記転写手段により前記転写体に現像剤像が転写された後に、前記像担持体に残留する残留現像剤を静電的に除去する除去部材と、
前記除去部材に対して交流電圧を印加する印加手段と、
現像剤担持体上における単位面積あたりの現像剤量である単位現像剤量が多くなるに従って、前記除去部材に印加される交流電圧のピーク電圧を高くするように前記印加手段を制御する印加電圧制御手段と、
を有する画像形成装置。
【請求項２】
前記画像形成装置の起動時におけるピーク電圧を定めるための前記単位現像剤量が予め記憶された記憶手段を更に有し、
前記印加電圧制御手段は、前記記憶手段に記憶された前記単位現像剤量に応じて定まるピーク電圧を、前記画像形成装置の起動時に前記除去部材に印加されるピーク電圧とするように前記印加手段を制御する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記印加電圧制御手段は、前記現像剤担持体の稼働時間に応じて導出された前記単位現像剤量に応じて前記印加手段を制御する請求項１又は請求項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】
トナーを除去するブレードからのすり抜けた外添剤を現像器でスキャベンジにすることで生じる、帯電粒子除去電荷起因の電位変化により、画像と感光体位置の同期（シンクロ）を取った画像形成装置にて同一画像連続採取時にゴースト画像が発生することがある。これは、連続採取時において、すり抜けた外添剤の蓄積で顕在化するものであり、特に外添剤に中粒径（８０〜８００μｍ）の球形外添剤を用いた場合に顕著になる。
【０００３】
このようなトナーの除去に関する技術として、特許文献１には、クリーニングする毛体を導電性繊維によって形成すると共に、像形成面の表面電位よりも絶対値が大きな直流電圧にP-P値が１００Vから３ｋｖ、周波数１００Hzから１０ｋHzの交流電圧を重畳した交番電圧を上記毛体に印加する技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、二成分現像方式を採用した画像形成装置に用いられ、トナー像担持体に先端が弾接するブレードと、このブレードの上流側でトナー像担持体表面に接触回転する導電性ブラシとを有するクリーニング装置において、上記トナー像担持体の導電性ブラシの上流側にトナーと同極性の電荷を付与するクリーニング前帯電手段を設け、上記導電性ブラシには少なくともクリーニング前帯電手段の電荷と逆極性のバイアスが含まれるバイアス印加手段を付加したことを特徴とするクリーニング装置が開示されている。
【０００５】
更に、特許文献３には、感光体表面の静電潜像を反転現像方式によりトナーで現像し、当該トナーを転写材に転写させた後、前記感光体表面に残留するトナーを、ブラシを感光体表面に接触させて除去するクリーニング装置において、前記ブラシの抵抗が１０３〜１０８Ω・ｃｍの範囲であり、ブラシ密度が３万〜１０万本／ｉｎｃｈ２の範囲であり、前記ブラシには、トナーの帯電極性と逆極性であり絶対値で表して１００〜３００Ｖの直流電圧に、周波数が１００〜２，０００Ｈｚでピーク間電圧が４００〜７００Ｖの交流電圧が重畳して印加され、かつ感光体との接触部において感光体の回転方向と逆方向にブラシを回転させることを特徴とするクリーニング装置が開示されている。
【特許文献１】特開昭６３−０２７８７４号公報
【特許文献２】特開平０５−１０７９９０号公報
【特許文献３】特開２０００−２７６０２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ブレードと、交流電圧が印加されたブラシとを用いて像担持体に残留した残留現像剤の除去を行なう画像形成装置において、ブレード及び像担持体の劣化を抑制する画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、像担持体と、前記像担持体を予め定められた電位に帯電させる帯電手段と、前記帯電手段によって帯電された像担持体上を露光して像担持体上に所定画像を示す静電潜像を形成させる露光手段と、現像バイアス電圧が印加された状態で前記露光手段により前記像担持体上に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像する現像剤担持体を含む現像手段と、前記現像手段により前記像担持体に現像された現像剤像を転写体に転写する転写手段と、前記転写手段により前記転写体に現像剤像が転写された後に、前記像担持体に残留する残留現像剤を静電的に除去する除去部材と、前記除去部材に対して交流電圧を印加する印加手段と、現像剤担持体上における単位面積あたりの現像剤量である単位現像剤量が多くなるに従って、前記除去部材に印加される交流電圧のピーク電圧を高くするように前記印加手段を制御する印加電圧制御手段と、を有する。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記画像形成装置の起動時におけるピーク電圧を定めるための前記単位現像剤量が予め記憶された記憶手段を更に有し、前記印加電圧制御手段は、前記記憶手段に記憶された前記単位現像剤量に応じて定まるピーク電圧を、前記画像形成装置の起動時に前記除去部材に印加されるピーク電圧とするように前記印加手段を制御する。
【０００９】
また、請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、前記印加電圧制御手段は、前記現像剤担持体の稼働時間に応じて導出された前記単位現像剤量に応じて前記印加手段を制御する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、ブレードと、交流電圧が印加されたブラシとを用いて像担持体に残留した残留現像剤の除去を行なう画像形成装置において、ブレード及び像担持体の劣化を抑制する画像形成装置を提供することができる、という効果が得られる。
【００１１】
また、請求項２記載の発明によれば、本発明を適用しない場合に比較して、起動時の単位現像剤量を用いることで、その後精度良く印加電圧の制御ができる、という効果が得られる。
【００１２】
また、請求項３記載の発明によれば、本発明を適用しない場合に比較して、単位現像剤量が現像手段の稼働時間に応じて減少挙動があることを利用し、稼働時間から単位現像剤量を予測制御することができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態における現像剤は、後述するクリーニング器をすり抜けやすい外添剤（球状の中径粒子（80〜800μm)等）を含むトナーを用いており、以下の説明では現像剤のことを単にトナーと表現することがある。
【００１４】
本実施の形態に係る画像形成装置について、図面を用いて詳細に説明する。図１は、画像形成装置の一例を示す模式断面図である。図１に示す画像形成装置は、感光体（像担持体）１０と、感光体１０を予め定められた電位に帯電させる帯電器（帯電手段）１１と、帯電器１１によって帯電された感光体１０を露光して感光体１０上に静電潜像を形成する露光器（露光手段）１３と、露光器１３により感光体１０に形成された静電潜像を現像剤担持体１４−２を用いて現像する現像器（現像手段）１４と、現像器１４により感光体１０に現像された現像剤像を転写体２０に転写する転写器（転写手段）１５と、転写器１５により転写体２０に現像剤像が転写された後に、感光体１０に残留する残留現像剤を静電的に除去するブラシ（除去部材）２２と、ブラシ２２に対して交流電圧を印加する交流電源２３（印加手段）と、を有する。
【００１５】
また、感光体１０表面の残存電位を除去する除電器１７と、転写体２０表面に転写されたトナー画像を熱および／または圧力等により定着する定着器１８とを更に有する。
【００１６】
図１における感光体１０の上には、コロトロン帯電器等の非接触帯電方式の帯電器１１が配置され、帯電器１１は、電源１２から供給される電圧により作動する。帯電器１１としては、本例では、非接触帯電方式のものを用いているが、本発明において、接触帯電方式、非接触帯電方式の別は問われない。また、現像器１４も電源１２から供給される電圧により作動し、供給された電圧を用いてトナーに電位を印加する。
【００１７】
クリーニング器１６は、箱体２１の開口部に本発明のクリーニングブレードであるブレード１９、上記ブラシ２２、及び上記交流電源２３が具備されて構成され、感光体１０表面からブレード１９及びブラシ２２により除去された残留トナー等は、箱体２１内に収容される構造になっている。
【００１８】
その他、露光器１３、現像器１４、転写器１５、除電器１７、定着器１８の構成は、本発明において特に制限されるものではなく、電子写真分野において従来公知のあらゆる構成をそのまま適用することができる。
【００１９】
図１の画像形成装置を用いて、本発明の画像形成方法を説明する。感光体１０の表面は、帯電器１１により一様に帯電された上で、露光器１３により潜像が形成される（潜像形成工程）。感光体１０の表面に形成された潜像は、現像器１４に内蔵されたトナーにより現像され、トナー像が形成される（現像工程）。感光体１０の表面に形成されたトナー像は、感光体１０と、それに対向する転写器１５との間の転写体２０表面に転写され（転写工程）、さらに定着器１８の熱や圧力等により定着される。
【００２０】
一方、転写後の感光体１０表面の残留トナーは、その外添剤の一部がすり抜けるものの、ブレード１９及びブラシ２２を具備したクリーニング器１６により除去される（クリーニング工程）。そして、次の画像形成サイクルに進む前に、感光体１０表面の残存電位が、除電器１７により除去される。
【００２１】
次に、図２を用いて画像形成装置の電気的構成について説明する。画像形成装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４０と、フラッシュメモリ４２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）４４と、ＮＶＭ（Non-Volatile Memory）４６と、ＵＩ（User Interface）４８と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）５０と、プリンタエンジン５２と、通信Ｉ／Ｆ（インタフェース）５４と、バス５６とを含む。
【００２２】
ＣＰＵ４０は、画像形成装置の全体の動作を司るものであり、後述するフローチャートに示される処理は、ＣＰＵ４０により実行される。フラッシュメモリ４２は、ＲＡＭ４４に展開されるプログラム及び起動時に動作するブートプログラム等が記憶されている。
【００２３】
ＲＡＭ４４は、ＯＳ（Operating System）やプログラムや画像情報等が展開される記憶装置である。ＮＶＭ４６には、画像形成装置に係る設定値等が記憶される。
【００２４】
通信Ｉ／Ｆ５４は、ネットワークに接続するためのＮＩＣ（Network Interface Card）やそのドライバ、或いはＵＳＢデバイス等を含んで構成される。
【００２５】
プリンタエンジン５２は、紙などの記録媒体に画像を形成するエンジンであり、図１に示した構成が含まれる。ＨＤＤ５０は、画像情報等が記録される記憶装置である。ＵＩ４８は、利用者が画像形成装置の操作や情報を入力する際に用いられるものである。バス５６は、情報のやりとりが行われる際に使用される。
【００２６】
なお、以上説明した構成に、例えばスキャナエンジンや、電話回線と接続するためのインタフェース等、画像処理に関するものを加えるようにしても良い。
【００２７】
以上の構成を踏まえ、以下本実施の形態に係る処理について説明する。上述したようにクリーニング器１６を通過しても、外添剤がすり抜けて像担持体上に残留することがあり、この残留外添剤によるゴースト画像が発生する過程を図３を用いて説明する。同図には、グラフと感光体１０表面の外添剤及び像担持体帯電電荷の様子を示している。グラフと感光体１０表面を示す図は、上下に各々対応している。また、グラフの横軸は、対応する感光体１０表面の位置を示し、縦軸は電位を示している。更に、黒丸は外添剤を示し、白丸の中に「−」（マイナス）が描かれたものは像担持体帯電電荷を示し、単純な白丸はトナーを示している。
【００２８】
なお、本実施の形態では、感光体１０表面及びトナーはマイナスに帯電されるものとする。それに伴い、同図に示されるグラフの縦軸は、負の大きさを示すものとなっている。
【００２９】
まず、（１）は、クリーニング器１６通過後の感光体表面に外添剤がすり抜けた様子が示されている。このように、同一部分に画像が繰り返し形成されると、ＺｎＳｔ供給が少なくさらに現像剤担持体上の単位面積当たりの現像剤量（以降、単位現像剤量と記載）の多さ、また現像器１４と感光体１０との周速比などにより摺擦が強い条件では特にＺｎＳｔをかき取り、ブレード１９での外添剤せき止めが出来なくなり、外添剤すり抜け層が形成される。
【００３０】
次の（２）は、帯電器１１により、感光体表面が一様に帯電された様子が示されている。（３）は、露光器１３により、画像部に対応する部分が露光された様子が示されている。
【００３１】
そして、（４）に示されるように、負帯電された外添剤すり抜け層は、現像器１４で一部剥ぎ取られ、剥ぎ取られた部分の電位が低下するため、外添剤すり抜けの無いところに比べ表面電位が低下し、トナーに印加された電位と画像部の電位との差が増加するため、（５）に示されるように現像剤量が増える。
【００３２】
これにより発生するゴースト画像は、転写電界履歴または露光履歴による感光体１０の電位変動に起因した感光体ピッチの感光体ゴーストとは異なるものである。特には球状の中径粒子を外添剤として使用するケースで顕在化するものである。
【００３３】
図４はゴースト画像の発生例を示す図である。矩形画像が４つ横に並んだ図である横一列図を繰り返し感光体１０上の同じ位置に潜像することにより、横一列図がゴースト画像として発生していることが示されている。なお、同図に示されるゴースト画像は、縦に伸びる３本の帯と、各矩形の濃度を１００％で複数回連続して印刷した場合に発生したものを示している。
【００３４】
この外添剤起因のゴースト画像の発生は、印刷した枚数であるプリント枚数などにも依存する。図５はゴースト画像の発生と関連する要因との関係を示す図である。
【００３５】
図５（Ａ）に示されるグラフは、横軸にプリント枚数、縦軸にゴースト発生部と未発生部での明度差（ΔＬ*)としたグラフである。ゴースト発生度合いを定量化するために、明度差を用いている。
【００３６】
このグラフに示されるように、プリント枚数が増えると急激に明度差が上昇し、その後は明度差が２付近となっている。
【００３７】
図５（Ｂ）に示されるグラフは、横軸に単位現像剤量、縦軸にゴースト発生部と未発生部での明度差（ΔＬ*）としたグラフである。このグラフに示されるように、単位現像剤量の多さに比例して、明度差も大きくなる。これは、現像器１４によるスキャベンジで電位差が生じるため、感光体１０上の単位現像剤量の多さの影響が高まるためである。
【００３８】
図５（Ｃ）に示されるグラフは、横軸に現像器使用枚数（Ｍｐｖ）、縦軸に単位現像剤量としたグラフである。同図に示されるように、単位現像剤量は使用枚数に応じて発生する現像剤担持体の凹凸の摩滅や現像剤の劣化等により経時で減少する。
【００３９】
このような背景において、ブラシ２２に交流電圧を印加することで、残留トナーを除去する方法があるが、この方法を単純に行なうと、感光体１０への放電生成物付着量の増加（接触角の低下）や、連動して駆動トルクやブレード１９の変形量が大きくなり、特に過剰な電圧の印加は感光体磨耗やブレードの摩耗を加速し、それらの寿命に影響を与える。
【００４０】
図６はブレード１９の劣化例を示している。まず、図６（Ａ）に示されるグラフは、横軸にブラシ２２への印加電圧、縦軸にブレード１９の感光体１０に対する接触角度としたグラフである。ブラシ２２のみを感光体に当接させ、300cyブラシに通電し、前後での水（イオン交換水）の接触角変化を調べた結果、放電生成物の付着により親水性が向上し接触角低下量は増加していることが示されている。
【００４１】
また、図６（Ｂ）に示されるグラフは、横軸にブラシ２２への印加電圧、縦軸にブレード１９の先端近傍歪量としたグラフである。
【００４２】
具体的にこのグラフは、ブラシ２２のみを感光体１０に当接/通電させた状態でブレード１９の先端近傍に配置した歪みゲージでブレード１９の先端部の変位量を計測した結果、及び感光体の軸トルクを計測した結果を示している。電圧が高くなると、歪みも大きくなり、トルクも上昇していることが示されている。
【００４３】
そこで、本実施の形態では、ゴースト画像の発生が単位現像剤量の多さに関係していることに鑑み、単位現像剤量の多さに応じてブラシ２２に印加される電圧を制御する。具体的には、図７のグラフに示されるように、単位現像剤量が多くなるに従って、ブラシ２２に印加される交流電圧のピーク電圧を高くするように制御する。
【００４４】
なお、図７に示されるグラフは、横軸に単位現像剤量、縦軸にブラシ２２に印加される交流電圧のピーク電圧としたグラフであり、同グラフでは離散的なものとなっているが、グラフ上の点を線形補間などを用いて連続的なものとすることができる。
【００４５】
このグラフを用いて実行される本実施の形態における画像形成処理の流れを、図８のフローチャートを用いて説明する。このフローチャートは、上述したＣＰＵ４０により実行されるものであり、画像形成装置の起動時からの処理を示すものである。また、図５（Ｃ）、及び図７に示したグラフは例えばテーブルや関数として画像形成装置に記憶されているものとする。
【００４６】
まず、ステップ１０１で、画像形成装置の起動時におけるピーク電圧を定めるための単位現像剤量が予め記憶された記憶手段（ここではＨＤＤ５０としている）から単位現像剤量を読み取る。次のステップ１０２で、図７に示したグラフから、その単位現像剤量に対応する印加電圧Ｖを導出する。
【００４７】
ステップ１０３で、印加電圧Ｖをブラシ２２に印加し、ステップ１０４で所定時間稼働したか否か判定する。この所定時間とは、ブレード１９や感光体１０の強度や実験等により定めておくものである。
【００４８】
ステップ１０４で所定時間稼働したと判定すると、ステップ１０５で、稼働時間に応じた使用枚数から、図５（Ｃ）に示されるグラフから単位現像剤量を導出し、ステップ１０２の処理に戻る。
【００４９】
以上説明した処理を行なった結果が、図９に示されるグラフである。図９に示されるグラフは、横軸をブラシ２２への印加電圧、縦軸を上述したΔＬ*としたグラフであり、印加する交流電圧の周波数が800Hz、ＤＣ成分０Ｖ、単位現像剤量条件（400g/m2）と高めの単位現像剤量条件において得られた結果を示している。同図に示されるように、ゴースト画像の発生を抑制し、更に図６に示したグラフでの印加電圧と比較して、低電圧となっていることが示されている。
【００５０】
なお、以上説明した各フローチャートの処理の流れは一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で処理順序を入れ替えたり、新たなステップを追加したり、不要なステップを削除したりすることができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】画像形成装置の一例を示す模式断面図である。
【図２】画像形成装置の電気的構成を示す図である。
【図３】残留外添剤によるゴースト画像が発生する過程を示す図である。
【図４】実際のゴースト画像を示す図である。
【図５】ゴースト画像の発生と関連する要因との関係を示す図である。
【図６】ブレードの劣化例を示す図である。
【図７】単位現像剤量と印加電圧の関係を示すグラフである
【図８】実施の形態に係る画像形成処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】画像形成処理を行なった結果を示す印加電圧と輝度差との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５２】
１０  感光体
１１  帯電器
１２  電源
１３  露光器
１４  現像器
１４−２  現像剤担持体（現像ロール）
１５  転写器
１６  クリーニング器
１７  除電器
１８  定着器
１９  ブレード
２０  転写体
２２  ブラシ
２３  交流電源
４０  ＣＰＵ
５２  プリンタエンジン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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４】
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