(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な感光体と、
帯電部において前記感光体に接触してトナーの正規の帯電極性と同極性に前記感光体を帯電する帯電手段と、
前記帯電手段によって帯電された前記感光体を露光して前記感光体に静電潜像を形成する露光手段と、
前記露光手段によって前記感光体に形成された静電潜像を現像部においてトナーで現像して前記感光体にトナー像を形成するとともに感光体上の転写残トナーを回収する現像手段と、
前記現像手段によって前記感光体に形成されたトナー像を転写部で転写媒体に転写する転写手段と、
前記感光体の回転方向における前記転写部の下流かつ前記帯電部の上流のトナー帯電部において前記感光体と接触し、トナーの正規の帯電極性と同極性の電圧が印加されることによって前記感光体上の転写残トナーを帯電するトナー帯電手段と、
前記感光体の回転方向における前記転写部の下流かつ前記トナー帯電部の上流において前記感光体と接触し、トナーの正規の帯電極性と逆極性の電圧が印加されることによって前記感光体の除電を行う除電手段と、
前記帯電手段によって帯電された前記感光体上に前記露光手段によって前記感光体の回転軸線方向に沿って第１の電位と第２の電位を備える帯状の静電潜像を前記感光体の周方向に複数並べて配置されるように形成させ、かつ前記感光体を回転させることによって前記感光体に形成された複数の前記帯状の静電潜像を前記現像手段による現像を行わずに前記トナー帯電手段および前記除電手段を通過させる制御を行う制御手段と、備え、
複数の前記帯状の静電潜像が形成された前記感光体上の領域が前記トナー帯電手段を通過するときに前記トナー帯電手段に印加される電圧が前記第１の電位および前記第２の電位よりもトナーの正規の帯電極性と逆極性側になるように設定され、かつ複数の前記帯状の静電潜像が形成された前記感光体上の領域が前記除電手段を通過するときに前記除電手段に印加される電圧が前記第１の電位および前記第２の電位よりもトナーの正規の帯電極性と同極性側になるように設定されることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーナレス方式による電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、転写工程後の感光体上の転写残トナーを現像装置において現像と同時にクリーニングして感光体上から回収し再利用するクリーナレス方式による電子写真方式の画像形成装置が提案されている。「クリーナレス方式」は感光体と摺擦して転写残トナーをクリーニングするブレードクリーニング方式と比べて感光体の削れ量を低減でき、感光体寿命を長くすることができる。
【０００３】
このようなクリーナレス方式の画像形成装置において、転写残トナーは転写部下流に配置された調整部材によって電荷が調整されることによって現像装置により回収される。
【０００４】
しかしながら、転写部下流の感光体上に付着するトナーには正規極性に帯電したトナーや、正規極性とは逆極性に帯電したトナーが混在している。例えば、転写残トナーの電荷を正規極性に調整するために、トナーの正規極性と同極性の電圧を印加すると、逆極性のトナーの一部が調整部材に付着する。また、転写残トナーの電荷を調整するための調整部材はトナーの付着に伴い、転写残トナーの電荷調整能力が低下してしまう。
【０００５】
調整部材による転写残トナーの電荷調整能力が低下すると、転写残トナーが現像装置で回収されにくくなり結果として、非画像部にトナー像が付着するという画像不良を招く。
【０００６】
そのため、特許文献１には調整部材に画像形成中に印加する極性と逆極性のバイアスを印加して、調整部材に付着した転写残トナーを感光体に吐き出してクリーニングするモード（以下、「クリーニングモード」という。）について記載されている。調整部材に付着したトナーを感光体に吐き出すことにより、非画像部に意図しないトナーが付着するという画像不良の発生を抑制していた。
【０００７】
近年、写真画像などの高印字率な画像の連続出力や、装置の高速化により調整部材に付着する転写残トナーの量は多くなる傾向にある。調整部材に付着する量が多くなると、クリーニングモードの実行頻度を高くしたり、実行期間を長くしたりする必要がある。しかしながら、クリーニングモード実行時は画像形成を行えないダウンタイムであるため、装置の生産性の低下を招く。これに対して、特許文献２にはクリーニングモードの実行時間を抑えるために、短い時間でバイアスの印加開始と停止を繰り返す方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６３−１４９６６９号公報
【特許文献２】特開２０００−２９３０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献２に記載の方法においても、高圧の時間的追従性や、高圧印字時の波形なまりなどにより、トナー帯電手段をさらに効率的にクリーニングするのに課題を残していた。
【００１０】
したがって、一旦クリーニング制御に突入すると長い時間を必要とし、その間に感光体ドラムやトナー帯電手段への電気的ダメージを与えてしまっていた。トナー帯電手段に加えて除電手段を備えた場合には、この除電手段のクリーニング制御においても同様の問題があった。
【００１１】
本発明の目的は、このような課題を解決するためになされたものであり、トナー帯電手段や除電手段のためのクリーニング制御時間を短縮し、像担持体やトナー帯電手段や除電手段への電気的ダメージを与えることのない画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
回転可能な感光体と、
帯電部において前記感光体に接触してトナーの正規の帯電極性と同極性に前記感光体を帯電する帯電手段と、
前記帯電手段によって帯電された前記感光体を露光して前記感光体に静電潜像を形成する露光手段と、
前記露光手段によって前記感光体に形成された静電潜像を現像部においてトナーで現像して前記感光体にトナー像を形成するとともに感光体上の転写残トナーを回収する現像手段と、
前記現像手段によって前記感光体に形成されたトナー像を転写部で転写媒体に転写する転写手段と、
前記感光体の回転方向における前記転写部の下流かつ前記帯電部の上流のトナー帯電部において前記感光体と接触し、トナーの正規の帯電極性と同極性の電圧が印加されることによって前記感光体上の転写残トナーを帯電するトナー帯電手段と、
前記感光体の回転方向における前記転写部の下流かつ前記トナー帯電部の上流において前記感光体と接触し、トナーの正規の帯電極性と逆極性の電圧が印加されることによって前記感光体の除電を行う除電手段と、
前記帯電手段によって帯電された前記感光体上に前記露光手段によって前記感光体の回転軸線方向に沿って第１の電位と第２の電位を備える帯状の静電潜像を前記感光体の周方向に複数並べて配置されるように形成させ、かつ前記感光体を回転させることによって前記感光体に形成された複数の前記帯状の静電潜像を前記現像手段による現像を行わずに前記トナー帯電手段および前記除電手段を通過させる制御を行う制御手段と、備え、
複数の前記帯状の静電潜像が形成された前記感光体上の領域が前記トナー帯電手段を通過するときに前記トナー帯電手段に印加される電圧が前記第１の電位および前記第２の電位よりもトナーの正規の帯電極性と逆極性側になるように設定され、かつ複数の前記帯状の静電潜像が形成された前記感光体上の領域が前記除電手段を通過するときに前記除電手段に印加される電圧が前記第１の電位および前記第２の電位よりもトナーの正規の帯電極性と同極性側になるように設定されることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、トナー帯電手段や除電手段のためのクリーニング制御に長時間を必要とせず、また、像担持体やトナー帯電手段や除電手段への電気的ダメージを与えることがなく、像担持体やトナー帯電手段や除電手段の寿命低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】画像形成装置の概略構成を説明するための図である。
【図２】従来のトナー帯電手段のクリーニング制御（比較例１）の説明図である。
【図３】従来のトナー帯電手段のクリーニング制御（比較例２）の説明図である。
【図４】実施例１に係るトナー帯電手段のクリーニング制御の説明図である。
【図５】画像形成装置の制御装置に関するブロック図である。
【図６】実施例１に係るクリーニング制御を説明するためのフローチャートである。
【図７】画像形成装置の概略構成を説明するための図である。
【図８】実施例２に係るトナー帯電手段のクリーニング制御の説明図である。
【図９】実施例２に係るクリーニング制御を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
実施例１
§１．｛画像形成装置の全体構成について｝
図１に、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成を示す。本実施例にて、画像形成装置１００は、４つの画像形成部Ｓａ〜Ｓｄを備えた中間転写方式のカラー画像形成装置とされ、画像形成部Ｓａ〜Ｓｄにて、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色の画像が形成される。
【００１７】
本実施例にて、画像形成装置は、像担持体であるドラム状の電子写真感光体（以下、「感光体ドラム」という。）１１（１１ａ〜１１ｄ）が矢印の方向に回転自在に配置されている。感光体ドラム１１の周囲には、その回転方向に沿って、帯電手段としての帯電装置である帯電ローラ１２（１２ａ〜１２ｄ）、及び、現像手段としての現像装置１３（１３ａ〜１３ｄ）が配置されている。更に、感光体ドラム１１の周りには、１次転写手段としての１次転写ローラ１４（１４ａ〜１４ｄ）、及び、トナー帯電手段１５（１５ａ〜１５ｄ）、が配置されている。トナー帯電手段１５は、感光体ドラムの回転方向で、１次転写ローラ１４の下流側で、且つ帯電ローラ１２の上流側に位置している。また、感光体ドラム（１１ａ〜１１ｄ）と１次転写ローラ１４（１４ａ〜１４ｄ）との間を走行するように、支持ローラ１６ａ、１６ｂ、１６ｃに張設されて矢印方向に移動可能とされた受像部材としての中間転写体である中間転写ベルト１６が配置されている。中間転写ベルト１６の周りには、２次転写手段１７、紙分離手段１８、中間転写ベルトクリーニング手段１９が配置されている。
【００１８】
また、画像形成装置の下方には、記録紙Ｐを２次転写手段１７に向けて給紙する給紙装置（給紙カセット）２０が配置され、また、分離装置１８で分離された記録紙Ｐの搬送方向下流側には、定着装置２１、及び排紙トレイ２２が配置されている。
【００１９】
感光体ドラム１１の斜め上方には、露光手段としてのレーザ露光装置２３（２３ａ〜２３ｄ）が配置されており、画像情報により変調されたレーザビームを感光体ドラム１１の表面に投射するように構成されている。ここで、レーザ露光装置は高速回転するポリゴンミラーによって反射されたレーザ光が感光体ドラム長手方向に走査され、感光体ドラム上に静電像を形成する。
【００２０】
トナー帯電手段１５（１５ａ〜１５ｄ）について、詳細な説明を行う。各トナー帯電手段１５（１５ａ〜１５ｄ）は、同じ構成とされるので、総括してトナー帯電手段１５として説明する。
【００２１】
本実施例にて、トナー帯電手段１５は、帯電ブラシとされ、帯電ブラシを構成する繊維には、例えば固定系ブラシで導電性のレーヨン繊維が使用され、繊維の太さは６デニール、パイル長は５ｍｍ、繊維密度は１００ＫＦのものが使用される。他には、ナイロン繊維やポリエステル繊維などでも良く、繊維の太さは２〜１０デニール、パイル長は３〜８ｍｍ、繊維密度は５０〜５００ＫＦの範囲のものが望ましい。また形状についてはブラシローラや帯電ローラなどでも良い。
【００２２】
トナー帯電手段１５に印加するバイアスは、トナーの正規帯電極性に帯電したトナー（以下、「正規トナー」という。）と同極性のバイアスの直流電圧である。
【００２３】
上記構成とされる本実施例の画像形成装置は、画像形成のための電子写真プロセスである画像形成モードと、トナー帯電手段１５のクリーニングを行うクリーニングモードを有している。次に、画像形成モードの手順を説明する。本実施例にて、画像形成部Ｓａ〜Ｓｄは、同じ構成とされるので、以下の説明では、各画像形成部を区別するための添え字ａ、ｂ、ｃ、ｄは省略して説明する。即ち、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色の画像形成は、同様の手順にて行われる。
【００２４】
電源が投入されると、図示しないメインモータにより感光体ドラム１１及び帯電ローラ１２は、所定の回転速度で回転を開始する。画像形成動作の実行が指令されたときは、高圧電源（不図示）から交番電圧を重畳した直流電圧が帯電ローラ１２に印加され、感光体ドラム１１の表面は所定の電位に帯電される。
【００２５】
レーザ露光装置２３から、画像情報により変調されたレーザビームが感光体ドラム１１の表面に投射され、感光体ドラム１１の表面に画像潜像が形成される。形成された画像潜像は、感光体ドラム１１の回転により現像装置１３の位置にくると、現像装置１３の現像ローラに接触してトナーにより現像されて顕像化され、感光体ドラム１１の上にトナー像が形成される。
【００２６】
感光体ドラム１１上に現像されたトナー像は、１次転写手段１４にトナーと逆極性のバイアスを印加することで、中間転写ベルト１６上に転写される。
【００２７】
以上のように、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ上に同様に形成されたトナー像が、順次、受像部材としての中間転写ベルト１６上に転写された後、２次転写手段１７により一括して転写紙Ｐに転写される。
【００２８】
一方、給紙装置（給紙カセット）２０から、中間転写ベルト１６上に形成されたトナー像が２次転写手段１７の位置に来るタイミングで記録紙Ｐが給紙される。そして、中間転写ベルト１６上のトナー像は記録紙Ｐに転写される。トナー像が転写された記録紙Ｐは、分離装置１８により中間転写ベルト１６から分離され、さらに定着装置２１に搬送され、ここで記録紙Ｐ上のトナー像は定着処理され、排紙トレイ２２に排出される。
【００２９】
ここで、記録紙Ｐへの転写処理において、記録紙Ｐに転写されずに中間転写ベルト１６上に残留したトナーは、中間転写ベルト１６の回転により中間転写体クリーニング手段１９により回収される。
【００３０】
一方、中間転写ベルト１６へ転写されずに残留したトナー（以下、「転写残トナー」という。）は、感光体ドラム１１とトナー帯電手段としての帯電ローラ１５との接触部を通過する際、トナー帯電手段１５に印加されるバイアスによる処理がなされる。以下に、このトナー帯電手段１５の処理方法を詳しく説明する。
【００３１】
§２．｛転写残トナーの電荷調整に関する説明｝
感光体ドラム１１から中間転写ベルト１６へ転写されずに感光体ドラム上に残留するトナーの多くは、通常のトナーの極性をほとんど持たない場合が多い。そのような状況の中、感光体ドラム上に残留した転写残トナーは反転トナー成分が支配的な状態となっている。ここで反転トナーとは、トナーの正規帯電極性と逆極性に帯電したトナーのことを指す。
【００３２】
このような反転トナーが感光体ドラム１１とトナー帯電手段１５との接触部を通過する際、トナー帯電手段１５に正規トナーと同極性のバイアスを印加することによって前記接触部にある一定以上の放電を発生させる。これにより、反転トナーに正規トナーと同極性の電荷付与が行われる。この処理によって、感光体ドラム１１とトナー帯電手段１５との接触部を通過した転写残トナーは、帯電ローラ１２を通過し、現像装置１３に回収される。
【００３３】
しかしながら、一方で、上述のように感光体ドラム１１とトナー帯電手段１５との接触部の放電で、十分に電荷付与が行われなかった転写残トナーは、トナー帯電手段１５に堆積する。これは、トナーの正規帯電極性と同極性のバイアスを印加するため、十分に電荷調整されなかった反転トナーがトナー帯電手段に付着すると考えられている。
【００３４】
以上のように、感光体ドラム１１上に残留する転写残トナーを現像装置１３と、トナー帯電手段１５とに回収することで、感光体上を清掃するクリーナシステムが実現される。
【００３５】
しかしながら、一方で、耐久が進むにつれ、トナー帯電手段１５に回収された反転トナーは堆積していく。そして、この堆積量がトナー帯電手段１５の帯電付与能力が行えない限界量（規定値）に達した場合、トナー帯電手段１５を通過した反転成分の転写残トナーが、帯電手段１２に付着し堆積する。そのため、感光体ドラム１１上を均一に帯電できず、帯電ムラによるかぶりや画像不良の原因となっていた。
【００３６】
上述のような問題に対して、本実施例ではトナー帯電手段１５からトナーを除去するクリーニング制御（クリーニングモード）を行うことによって解決する。つまり、トナー帯電手段に蓄積するトナーの量が限界値（規定値）を超える前に、コントローラ２００は付着したトナーを感光体ドラム１１に吐き出すクリーニングモードを実行する。
【００３７】
（従来のクリーニング制御：比較例１）
先ず、トナー帯電手段１５に付着したトナーのクリーニング制御について、従来技術のクリーニング制御（比較例１）の説明をする。この従来の制御方法を図２に示す。
【００３８】
従来方法は、図２の（ａ）及び図２の（ｂ）に示すように、クリーニングモード時に、トナー帯電手段１５に付着した転写残トナーを電気的に剥ぎ取る方法である。トナー帯電手段１５に画像形成時とは逆極性のバイアスを印加することトナー帯電手段１５と感光体ドラム１１との間で形成される電界において、トナー帯電手段１５からそこに付着しているトナーが感光体ドラムへ移動するようにしている。
【００３９】
また、トナー帯電手段１５に付着しているトナー量に応じてクリーニング制御に必要な時間が異なる。例えば、３０％ｄｕｔｙといった高い印字率の画像形成が連続で行なわれた場合においては、５０枚毎に約１５秒といった長いクリーニング時間が必要である。このクリーニング制御を行なっている時間は、感光体ドラム１１とトナー帯電手段１５に電気的ダメージが与えられる。
【００４０】
次に、感光体ドラム１１への電気的ダメージを計算する。
【００４１】
比較実験に用いる画像形成装置（比較例１）は、毎分５０枚の画像形成を連続して行うことのできる画像形成装置である。またプロセス速度（ｖ）が２８０ｍｍ／ｓ、前回転と後回転時間の合計時間が２．９秒、画像形成間の時間が０．４秒である。
【００４２】
上述の説明のとおり、３０％ｄｕｔｙの連続画像形成の場合に５０枚毎に約１５秒のクリーニング制御が入ってしまうとする。この場合、感光体ドラム１１やトナー帯電手段１５への電気的ダメージはクリーニング制御が入らない場合と比較して約１．２５倍となり、耐久寿命が約２０％低減してしまう要因となってしまっていた。また、非画像形成時間が増加するためクリーニング制御時間を加味した印刷物の生産性（以下、「実質的な生産性」という。）が低下する。
【００４３】
（従来のクリーニング制御：比較例２）
次に、上述の課題に対し、クリーニング制御時間を短縮した従来技術（比較例２）を説明する。この制御方法を図３の（ａ）に示す。
【００４４】
この方法も、トナー帯電手段１５に付着した転写残トナーを電気的に剥ぎ取る方法である。さらに、この方法は、上記特許文献２に記載されるように、短い時間でバイアスの印加開始と停止を繰り返す方法により、短時間にトナー帯電手段のクリーニングを行なう制御方法（比較例２）である。次に、さらに詳しくこの方法（比較例２）を説明する。
【００４５】
先ず、帯電装置としての帯電ローラ１２にＤＣ−６００Ｖ、ＡＣ１８００Ｖｐｐを印加し、感光体ドラム電位を−６００Ｖに帯電する。次に、その状態に対して、トナー帯電手段１５へ印加するＤＣ電圧を−４００Ｖと−６００Ｖを繰り返し行なうことで、トナー帯電手段１５と感光体ドラム電位と電界を形成させる。画像形成時にトナー帯電手段１５に付着したトナーは、通常現像されるトナーとは逆極性のトナーである。そのため、トナー帯電手段１５へ印加する電圧が−４００Ｖで、感光体ドラム１１が−６００Ｖであるとき、トナー帯電手段１５から感光体ドラム表面へ電気的な力によりトナー帯電手段１５に付着したトナーが移される。また、トナー帯電手段１５へ印加する電圧が−４００Ｖから−６００Ｖに切り替わる領域では電界状態が急激に変化する。このような状態、つまり電気力線が集中している状態を利用して、トナー帯電手段１５のクリーニング効率の高い制御を実現している。
【００４６】
更に、図３の（ａ）を参照すると、電界が急激に変化する領域において、トナー帯電手段１５から感光体ドラム１１へトナーが移動することが分かる。トナー帯電手段１５と感光体ドラム１１との電位差が小さい領域に付着しているトナーも、電位差の大きい領域との境界において集中する電界によってトナーが移動する。そしてこのときのトナー移動量は非常に多く、電位差の大きい状態よりも瞬間的なトナー移動量は多いことが実験から分かっている。
【００４７】
しかしながら、図３の（ｂ）、（ｃ）から理解されるように、この電圧の印加開始と停止の繰り返し時に形成される急激な電界変化には、高圧電源の性能面から限界があった。それは本体のソフト信号に対する高圧追従性の問題や、電圧の立ち上がりが鈍った波形となってしまうことが原因で、短い時間で電界集中を起こす回数とその強さに限界があるという課題を残していた。
【００４８】
この方法によれば、３０％ｄｕｔｙの連続画像形成の場合、５０枚毎に約１０秒のクリーニング制御時間に抑えることが出来ていた。しかしながら、この方法においても、感光体ドラムやトナー帯電手段への電気的ダメージは、クリーニング制御が入らない場合と比較して約１．１７倍であり、耐久寿命は約１６％低減してしまっていた。
【００４９】
（本実施例のクリーニング制御）
次に、本実施例におけるトナー帯電手段１５のクリーニング方法について説明する。本実施例でのクリーニング制御方法を図４に示す。
【００５０】
本実施例においては、先ず、帯電装置１２により感光体ドラム表面電位を−６００Ｖとする。帯電装置１２にはＤＣ：−６００Ｖ、ＡＣ：１８００Ｖｐｐを印加している。次に、露光手段２３で露光をフル露光と露光停止をある一定間隔で繰り返し行なうことで、感光体ドラム表面を−４００Ｖ（露光した領域）と−６００Ｖ（露光停止した領域）を形成する。なお、露光により感光体上にトナー帯電手段からトナーを吐き出せるような電位差をもつ静電像を形成することができる限りにおいて、露光強度は適宜選定してもよい。
【００５１】
ここで、本実施例において、レーザ光はポリゴンミラーによって感光体長手方向に走査されるが、感光体ドラムは回転している。そのため、本実施例においてフル露光と露光停止によって形成される帯状の静電像は感光体長手方向と略平行となる。また、感光体ドラムの母線に平行となるように設けられたＬＥＤアレイを用いる場合であっても取り付け精度で完全に平行にすることは難しい。そのため、本実施例における略平行とは、感光体ドラムの回転や位置決め精度の誤差程度は許容するという意味で用いる。
【００５２】
本実施例では、露光装置２３による感光体ドラム１１への露光する時間をＴＬ、露光装置２３による感光体ドラム１１を露光していない時間をＴ、感光体ドラム１１の速度をｖ（ｖ＝２８０ｍｍ／ｓｅｃ）としたとき、
Ｔ×ｖ＝２１２μｍ、且つ、ＴＬ／Ｔ＝３
の関係となっている。
【００５３】
本発明者らの実験の結果によると、
８４．６μｍ≦Ｔ×ｖ≦８４７μｍ、且つ、ＴＬ／Ｔ＞２
であることが好ましいことが分かった。
【００５４】
また、露光領域は、感光体ドラム１１の回転方向に対して、垂直な方向（露光主走査方向）に一律で露光している。これにより、感光体上に形成される露光領域と非露光領域の境界領域でよりシャープな電位ギャップを形成することができる。
【００５５】
以上により、感光体ドラム１１上に形成された潜像電位と、トナー帯電手段１５に印加された０Ｖバイアスとにより、感光体ドラム１１が−６００Ｖから−４００Ｖへ急激に変化する電界領域において、トナー帯電手段１５からトナーを剥ぎ取っている。
【００５６】
本実施例の特徴である露光装置２３により上述のような電界集中を形成することは、その領域を短時間内に繰り返し形成することが可能な点、そして従来の高圧性能で決められていた限界を超える点で非常に優位性のある技術となっている。
【００５７】
実際に形成された潜像電位の電位段差は、従来高圧印加により形成したものよりシャープなものとなっていることで、そこでの電界の強さを増している。
【００５８】
上述のように、トナー帯電手段１５からクリーニングされたトナーは、帯電装置１２を通過して、現像装置１３へ到達する。このとき帯電装置１２にはトナーが付着しないよう、電圧は印加させないようにしている。現像装置１３に到達したトナーは、現像剤担持体である現像スリーブ１３Ａの回転によって機械的に現像装置１３のなかに回収される。本実施例では現像スリーブ１３Ａが感光体ドラム１１とはカウンタ方向に回転しており、トナーとキャリアによる磁気穂がスリーブ表面に形成されているため、その機械的な力によりトナーが回収される。
【００５９】
また、１次転写手段１７に両極性の電圧を印加する手段を有していれば、中間転写ベルト１８へ転写し、中間転写ベルトのクリーニング手段１９へ回収する方法を取ってもかまわない。このとき、トナー帯電手段から感光体ドラムに吐き出されたトナーを現像装置で回収しないように、現像スリーブの回転を停止する。
【００６０】
なお、本実施例ではトナー帯電手段に蓄積したトナーをクリーニングするために、露光装置で感光体ドラム上に静電像を形成している。クリーニングのため形成される静電像は画像として現像する必要はない。そのため現像装置が現像しないように現像スリーブの回転を止めたり、現像バイアスの印加を停止したりすることにより消費するトナーの量を抑制するように制御する。
【００６１】
以上のような制御方法により、３０％ｄｕｔｙの連続画像形成の場合は、５０枚毎に約５秒のクリーニング制御時間で済ますことが可能となった。このため、感光体ドラムやトナー帯電手段への電気的ダメージはクリーニング制御が入らない時間に対して約１．０８倍となり、耐久寿命が約８％低減までに止めることが実現している。同様に、クリーニング制御に要する時間の短縮により、比較例と比べても実質的な生産性を向上できた。以下に、本実施例の制御と比較例１、２の構成について制御時間と耐久寿命に関する表を示す。
【００６２】
【表１】
0005618760.tif 000002
【００６３】
§３．｛制御実行部について｝
（コントローラについて）
以下に、上記制御方法を画像形成装置で実行するための制御手段としてのコントローラ２００について説明する。図５はコントローラ２００の構成を説明するためのブロック図である。
【００６４】
コントローラ２００はプログラムに応じて信号処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２０１と、プログラムやデータを格納するメモリ２０２を備える。ＣＰＵ２０１はメモリ２０２に格納されたプログラムに従い、前述のクリーニング制御を実行する。また、ネットワークを介してＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）画像形成装置に入力される画像情報を受信するネットワークＩ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）２０３を備える。また、入力された画像情報をラスターイメージデータに変換（Ｒａｓｔｅｒ  Ｉｍａｇｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）する専用回路として画像処理部２０４を備える。このような構成のコントローラ２００は画像形成装置の各部を制御する。
【００６５】
（制御フローについて）
前述のＣＰＵ２０１が実行するクリーニング制御についてフローチャートを用いて説明する。図６はクリーニング制御を説明するためのフローチャートである。クリーニング制御は、シート状の記録材に転写するための画像（トナー像）を形成する画像形成時以外の非画像形成時に実行する。
【００６６】
具体的には、画像形成動作の前に感光体ドラムを空回転させる前回転時や、画像形成終了後に感光体ドラムを空回転させる後回転時にクリーニング制御が実行する。また、コントローラ２００はトナー帯電手段に蓄積されたトナーの量をトナー消費量に対応する各画素の値を積算（所謂、ビデオカウント）し、クリーニング制御する。具体的には、ビデオカウント値が所定値に達した場合に、記録紙上に形成するための画像形成間隔（所謂、紙間）を長くしてその間にクリーニング制御を実行する。なお、ビデオカウント値はクリーニング制御の実行によりリセットする。以下に、制御手段としてのコントローラの動作について詳細に説明する。
【００６７】
制御手段としてのコントローラ２００は、クリーニング制御実行タイミングか否かを判別する。具体的には、ビデオカウント値が所定値以上の場合や前回転または後回転時にＳ１０２以下を実行する（Ｓ１０１）。
【００６８】
Ｓ１０１でクリーニング制御実行タイミングであると判別された場合、制御手段としてのコントローラ２００は感光体ドラム１１を回転させるとともに、各画像形成部を前述の条件となるように制御する。具体的には帯電装置１２にＤＣ：−６００Ｖ、ＡＣ：１８００Ｖｐｐを印加するように制御する（Ｓ１０２）。
【００６９】
次に、露光装置２３で露光をフル露光と露光停止をある一定間隔（ＴＬ／Ｔ＝３）で繰り返し行うように制御する。これにより感光体ドラム上に−４００Ｖ（露光した領域）と−６００Ｖ（露光停止した領域）となる帯状の静電像を形成する（Ｓ１０３）。
【００７０】
続いて、コントローラはトナー帯電手段に付着するトナーをクリーニングするための静電像が現像部を通過する際に、露光部へのトナー付着を抑制するため現像スリーブの回転を停止する。また、現像スリーブに印加する現像バイアスを画像形成時に印加するバイアスよりも低い電圧に変更する。具体的には、感光体ドラムへのキャリアを抑制しつつトナー消費量を抑えるために、現像スリーブに印加する現像ＤＣバイアスは−３００Ｖ、現像ＡＣバイアスはＯＦＦ（０Ｖｐ−ｐ）に変更する（Ｓ１０４）。なお、現像及び転写バイアスはクリーニング制御時に現像装置内のトナーの消費量を抑制しつつ、現像装置から感光体ドラム上に付着したトナーがトナー帯電手段に供給される量を少なくなるように設定すればよく、クリーニング用の静電像がトナーで現像されない限り上記条件（画像形成時と同じ現像ＤＣでもよい）に限るものではない。
【００７１】
上述のように、感光体ドラム上に形成された帯状（パルス状）の静電像のパターンをトナー帯電手段対向部へと搬送させる。そして、トナー帯電手段に蓄積されたトナーを感光体ドラム上に移動させるように、トナー帯電手段にバイアスを印加する。具体的には、トナー帯電手段にＤＣ：０Ｖを印加して、感光体ドラムとトナー帯電手段によって形成される電界によってトナー帯電手段に付着したトナーを感光体ドラムへ移動させる（Ｓ１０５）。
【００７２】
以上、説明したように本実施例の構成によって、トナー帯電手段１５に付着したトナーを効率的にクリーニング制御している。その結果、高印字率の画像形成に対しても、感光体ドラムやトナー帯電手段の電気的ダメージを最小限に抑え、それぞれの寿命向上を実現する画像形成装置を実現している。
【００７３】
実施例２
本実施例の画像形成装置を図７に示す。本実施例の画像形成装置は、実施例１で説明した画像形成装置と同様の構成とされ、ただ、実施例１の構成に加え、感光体ドラム１１（１１ａ〜１１ｄ）の除電手段２４（２４ａ〜２４ｄ）を有している点で相違している。除電手段２４は、感光体ドラム１１上の転写残トナーの電荷を調整する調整部材としての機能を有しており、本実施例では、回転可能なブラシローラを採用している。なお、本実施例における図７に示す画像形成装置の全体構成、作動のうち実施例１と同様の部分については同符号を付して説明を省略する。
【００７４】
（除電手段について）
本実施例にて、除電手段２４（２４ａ〜２４ｄ）は、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの回転方向に対し、それぞれ、１次転写手段１４ａ〜１４ｄの下流側で且つトナー帯電手段１５ａ〜１５ｄの上流側に配置される。なお、各ステーションとも除電手段２４（２４ａ〜２４ｄ）は同じ構成を採用した。従って、以下には、除電手段２４ａ〜２４ｄを除電手段２４として総括して説明する。
【００７５】
本実施例において、除電手段２４は回転するブラシ（ブラシローラ）を採用した。ブラシローラの毛の材質はナイロンで、太さ４デニール、密度１５０ＫＦ／ｉｎｃｈ2、ブラシローラ径が１１ｍｍのものを用いた。
【００７６】
画像形成時おいて、除電手段２４の除電方法として、帯電装置１２により通常帯電する極性と逆極性のＤＣ電圧を印加する。また、安定して除電をするためにＡＣ電圧を重畳している。本実施例では、除電手段２４への印加電圧は、例えば、ＤＣ：＋５００Ｖ、ＡＣ：４００Ｖｐｐとした。
【００７７】
この除電手段としてのブラシローラ２４もトナー帯電手段１５と同じく、ブラシローラへの連続画像形成時に発生する転写残トナーの付着量が耐久経過に伴い増加する。具体的には、ブラシローラ２４にはトナーの正規帯電と同極性のトナーのうち帯電量が大きなトナーが付着しやすい。そのため、除電手段２４もトナー帯電手段１５と同様にクリーニングする必要がある。
【００７８】
続いて、ブラシローラ２４をクリーニングするクリーニングモードの制御方法について詳しく説明する。
【００７９】
（クリーニング制御について）
本実施例におけるクリーニング制御も実施例１と同様に感光体ドラム上に形成した静電潜像を用いて行う。前述の通り、ブラシローラ２４にはトナーの正規帯電極性と同極性のトナーが付着する。
【００８０】
ここで、除電手段としてのブラシローラ２４は回転する。そのため感光体ドラム上に形成された静電潜像でブラシローラをクリーニングする場合に、感光体上に形成されるクリーニング用の静電像の周期とブラシローラの回転周期を考慮して静電像を形成する必要がある。
【００８１】
つまり、実施例１と同様に感光体ドラム１１の回転方向に対し垂直な方向に沿って帯状の静電像を形成すると、クリーニングローラ２４にクリーニングムラが生じる可能性があった。
【００８２】
そこで、感光体ドラム１上に残留する転写残トナーを複数の電荷調整部材としてのブラシで調整するクリーナレス構成における効率的なクリーニング方法について詳しく述べる。
【００８３】
図８は、本実施例におけるブラシローラ２４に付着するトナーのクリーニング方法を説明するための図である。図８の（ａ）はクリーニング用の静電像を表す図である。本実施例において感光体ドラム上に形成されるクリーニング用の静電像を形成する工程については実施例１と同様のため説明を省略する。続いて、図８の（ｂ）はブラシローラ対向部における電位関係を模式的に示した図である。実施例１と同様に感光体ドラム上に露光部の電位が−４００Ｖ、非露光部の電位が−６００Ｖとなるようなクリーニング用の静電像が形成されている。
【００８４】
画像形成中にブラシローラ２４にはトナーの正規帯電極性と同極性のトナーが蓄積させる。そのため、ブラシローラ２４に付着したトナーを吐き出すためには、正規極性のトナーが感光体ドラム１１の露光部側に移動させるような電界を形成する。具体的には、ブラシローラ２４に蓄積されたトナーがクリーニング用の静電像の露光部（−４００Ｖ）側に集中して付着するように、クリーニング用の静電像がブラシローラ対向部を通過する際に、ブラシローラ２４に−８００Ｖを印加する。
【００８５】
これにより、画像形成中にブラシローラ２４に蓄積されるトナーを効率的に感光体ドラム上に移動させることができる。ここで、前述の通り除電手段がブラシローラ２４であるため吐き出しにムラが生じる恐れがある。そこで、感光体ドラム上に形成される吐き出しようの静電潜像の１周期を２００ｍｅｃとすることによってムラの発生を抑制することができる。すなわち、ブラシローラ２４の周長は、感光体長手方向と略平行に繰り返される帯状の静電像の１周期の幅の略整数倍と一致しないようにされる。従って、本実施例では、ローラの外周長と１周期の長さを整数倍にならないように（１１ｍｍ×π）／２８０ｍｍ／ｓｅｃ以上とする。
【００８６】
図８の（ｃ）は、感光体回転方向に沿ってブラシローラ２４よりも下流側に配置されているトナー帯電手段対向部における電位関係を模式的に示した図である。トナー帯電手段１５に付着するトナーをクリーニング条件については実施例１と略同一であるため省略する。
【００８７】
また、本実施例において、クリーニング用の静電像は以下のように形成される。露光装置２３による感光体ドラム１１への露光する時間をＴＬ、露光装置２３による感光体ドラム１１を露光していない時間をＴ、感光体ドラム１１の速度をｖ（ｖ＝２８０ｍｍ／ｓｅｃ）としたとき、ＴＬ×ｖ＝２１２μｍ、且つ、Ｔ／ＴＬ＝４の関係となっている。
【００８８】
本発明者らの実験の結果によると、
８４．６μｍ≦ＴＬ×ｖ≦８４７μｍ、且つ、Ｔ／ＴＬ＞２
であることが好ましいことが分かった。
【００８９】
以上説明したように、除電手段２４のクリーニング制御を、実施例１で説明したトナー帯電手段１５と同様行なっている。そして、この制御方法によれば、３０％ｄｕｔｙの連続画像形成の場合においても、５０枚毎に約５秒のクリーニング制御で済ますことが可能となった。
【００９０】
このため、感光体ドラム１１や除電手段２４への電気的ダメージはクリーニング制御が入らない時間に対して約１．０８倍となり、耐久寿命が約８％低減までに止めることが実現している。同様に、クリーニング制御に要する時間の短縮により、比較例と比べても実質的な生産性を向上できた。以下に、本実施例２の制御と比較例１、２の構成について制御時間と耐久寿命に関する表を示す。
【００９１】
【表２】
0005618760.tif 000003
【００９２】
以下に、本実施例におけるクリーニング制御方法の制御フローについて説明する。なお、下記制御フローを実行するハードウェア構成は実施例１と同様のため説明を省略する。
【００９３】
（制御フローについて）
図９は本実施例のクリーニング制御を説明するためのフローチャートである。クリーニング制御は、シート状の記録材に転写するための画像（トナー像）を形成する画像形成時以外の非画像形成時に実行する。なお、Ｓ２０１、Ｓ２０２、Ｓ２０３、Ｓ２０４、Ｓ２０６はそれぞれ実施例１のＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０４、Ｓ１０５の内容と同一のため説明を省略する。
【００９４】
Ｓ２０５はブラシローラ２４に蓄積したトナーを感光体ドラム１１へ吐き出すための制御ステップである。具体的には、コントローラ２００はブラシローラ２４にＤＣ：−８００Ｖを印加して、感光体ドラム１１とブラシローラ２４の間に形成される電界によってブラシローラ２４に付着したトナーを感光体ドラム１１へ移動させる。
【００９５】
以上、説明したように本実施例の構成によって、除電手段２４とトナー帯電手段１５に付着したトナーを効率的にクリーニング制御している。その結果、高印字率の画像形成に対しても、感光体ドラムや除電手段の電気的ダメージを最小限に抑え、それぞれの寿命向上を実現する画像形成装置を実現している。
【００９６】
なお、上記各実施例では、感光体ドラム１１のトナー像を一旦、受像部材としての中間転写ベルト１６に転写し、その後、中間転写ベルト１６のトナー像を記録紙Ｐに転写する中間転写方式の画像形成装置であるとして説明した。本発明はこの構成の画像形成装置に限定されるものではない。本発明は、感光体ドラム１１のトナー像を直接、転写材搬送ベルト等にて搬送される受像部材としての記録紙Ｐに転写する画像形成装置であっても等しく適用可能である。勿論、カラー画像形成装置に限定されず、モノクロの画像形成装置にも同様に適用可能である。斯かる画像形成装置の構成は、当業者には周知であるので、これ以上の詳しい説明は省略する。
【符号の説明】
【００９７】
１１（１１ａ〜１１ｄ）          感光体ドラム（像担持体、感光体）
１２（１２ａ〜１２ｄ）          帯電ローラ（帯電装置）
１３（１３ａ〜１３ｄ）          現像装置
１４（１４ａ〜１４ｄ）          １次転写ローラ（１次転写手段）
１５（１５ａ〜１５ｄ）          帯電ブラシ（トナー帯電手段）
１６        中間転写ベルト（中間転写体、受像部材）
２３（２３ａ〜２３ｄ）          露光装置
２４（２４ａ〜２４ｄ）          ブラシローラ（除電手段、電荷調整部材）
【図１】
0005618760.tif 000004
【図２】
0005618760.tif 000005
【図３】
0005618760.tif 000006
【図４】
0005618760.tif 000007
【図５】
0005618760.tif 000008
【図６】
0005618760.tif 000009
【図７】
0005618760.tif 000010
【図８】
0005618760.tif 000011
【図９】
0005618760.tif 000012