(57)【要約】 【課題】  帯電手段に付着するトナー、外添剤などの残留物、特に外添剤を効率良く除去して帯電手段の帯電能力低下を防止するとともに、帯電手段の長寿命化を実現するクリーニング装置を提供する。【解決手段】  静電潜像を担持する感光体２と、感光体２を均一に帯電する帯電手段３と、感光体２に静電潜像を形成する露光手段４と、感光体２上に形成される静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成すると同時に、感光体２上に残留するトナーを回収する現像ローラ５ｂを備える現像手段５と、現像手段５によって形成された感光体２上のトナー像を記録材１１上に転写する転写手段６とを含み、現像手段５および感光体２を用い、さらに帯電手段３に印加する電圧を変化させることによって、帯電手段３に付着する残留物を除去回収するクリーニング動作を実施する画像形成装置１が提供される。【選択図】      図１
2006220765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体を均一に帯電する帯電手段と、該像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該像担持体上に形成される静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成すると同時に、該像担持体上に残留するトナーを回収する現像剤担持体を備える現像手段と、該現像手段によって形成された該像担持体上のトナー像を被転写材上に転写する転写手段とを含む画像形成装置において、
現像手段および像担持体を用いて帯電手段に付着する残留物を回収するクリーニング動作を実施することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記帯電手段に付着する残留物は、
外添剤としてトナーに混合されるシリカまたは酸化チタンであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
現像手段は、
現像手段に現像バイアスを印加する現像バイアス印加手段を含み、
クリーニング動作は、
現像手段の現像槽内のトナーを像担持体に付着させ、像担持体の回転により帯電手段上の残留物を像担持体に付着するトナーに付着させて、残留物を像担持体上に回収することにより実施されることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】
帯電手段は、
帯電手段に電圧を印加する帯電電圧印加手段を含み、
クリーニング動作は、
現像手段から像担持体に供給したトナーを帯電手段と像担持体との接触によって像担持体から帯電手段に移行させ、トナーに帯電手段上の残留物を付着させた後、帯電手段が像担持体を帯電させるための放電開始電圧の絶対値よりも絶対値の小さい電圧を帯電手段に印加して残留物が付着するトナーを帯電手段から像担持体に移行させることによって残留物を像担持体上に回収することにより実施されることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
帯電手段は、
帯電手段に電圧を印加する帯電電圧印加手段を含み、
クリーニング動作は、
トナーと逆極性の電圧を印加してトナーを像担持体から帯電手段に移行させて、トナーに帯電手段上の残留物を付着させた後、トナーと同極性の電圧を印加して残留物が付着するトナーを帯電手段から像担持体に移行させることによって残留物を像担持体上に回収することにより実施されることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項６】
残留物を回収するために帯電手段に印加する電圧の絶対値は、
帯電手段が像担持体を帯電させるための放電開始電圧の絶対値よりも小さいことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項７】
転写手段は、
転写手段に電圧を印加する転写電圧印加手段を含み、
残留物を像担持体に回収させるとき、転写手段にはトナーと同極性の電圧が印加されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項８】
クリーニング動作は、
画像形成動作終了後の画像形成時以外のタイミングで行われることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項９】
画像形成装置における転写材に印字した枚数である印字枚数を検知する印字枚数検知手段と、
印字枚数検知手段による検知結果を格納する印字枚数記憶手段とを含み、
印字枚数記憶手段に格納される印字枚数の検知結果に応じて、クリーニング動作が行われることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つ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】
電子写真方式を用いる画像形成装置は、一般に、像担持体である感光体の周りに配置される帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、定着手段、クリーニング手段および除電手段を含んで構成される。帯電手段は、像担持体の表面を均一に帯電する。露光手段は、帯電された像担持体表面に画像情報に応じた光を露光して静電潜像を形成する。現像手段は、トナーを攪拌して摩擦帯電させ、該摩擦帯電させたトナーを像担持体表面に形成された静電潜像に付着させることによって可視像を形成する。転写手段は、トナーと逆極性の電荷を記録材に与えることによって可視像であるトナー像を記録材に転写させる。定着手段は、加熱、加圧などの手段によって転写されたトナー像を記録材上に定着する。クリーニング手段は、記録材に転写されずに像担持体表面に残ったトナーを回収する。除電手段は、トナー像転写後の像担持体を除電する。このように構成される電子写真方式を用いる画像形成装置によって、記録材上に所望の画像が形成される。
【０００３】
また最近では、記録材に転写されずに像担持体表面に残留するトナーを、現像手段による静電潜像の可視像化と同時に回収するクリーナレス方式が知られている。クリーナレス方式を用いる画像形成装置は、像担持体表面のトナーを回収するクリーニング手段が不要となるので小型化を図ることができる。また、トナーを現像手段に回収することによってトナーを再利用することができ、廃トナーをなくすことができる。
【０００４】
ところで、電子写真方式によって画像形成を行う場合、トナーは、長期使用しても初期使用段階と変わらない安定な帯電量を得られることが画像の安定性および信頼性の面から望ましい。トナーの帯電量は、現像手段で攪拌されることによって生じる摩擦によって決定される。またトナーは、長期使用によって粒径分布に変化が生じることがある。粒径分布に変化が生じると、トナーの流動性および摩擦状態も変化し、トナーの帯電量が初期使用段階と長期使用後とで大きく変化する。このようにトナーの帯電量が変化してしまうと、長期に渡って安定した画像を得ることが困難となる。
【０００５】
そこでトナーには、従来、流動性および帯電安定性を向上させる目的で、たとえば、シリカ、酸化チタンなどの外添剤がトナー粒子に添加される。このような外添剤がトナー粒子に添加されることによって、粒径分布が変化してもトナーの流動性が変化せず、長期使用後も安定してトナーを帯電させることができる。
【０００６】
しかしながらこのような外添剤を含むトナーを用いると、帯電ローラなどの像担持体に直接接触させて用いられる帯電手段にトナーおよび外添剤が残留物として付着するという問題が発生する。帯電手段にこのような汚れが付着すると、帯電手段の帯電能力が低下して像担持体を均一に帯電させることができず、形成画像の画質が低下する。
【０００７】
このような問題を解決する手段として、接触方式の帯電手段の残留物を除去するクリーニング手段が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に開示のクリーニング手段では、帯電手段にクリーニングブラシを当接させることによって、帯電手段の残留物を除去することができるとされる。
【０００８】
このようなクリーニング手段を用いると、帯電手段に付着した付着物のうち、粒径が数μｍのトナー粒子については除去することができる。しかしながら、トナーに含まれるシリカ、酸化チタンなどの外添剤は、粒径が約１０ｎｍと小さく、また外添剤が単独で付着する場合の付着力は、トナーと一緒に付着する場合の付着力よりも大きくなり、一度付着すると除去しにくいという性質を持つ。特許文献１に開示のクリーニング手段では、帯電手段に付着するトナー粒子を除去することはできるけれども、トナーに含まれる外添剤を除去することは非常に困難である。
【０００９】
そこで、このような粒径が小さく除去しにくい外添剤を除去することができるとされる画像形成装置が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。特許文献２に開示の画像形成装置では、現像剤としてトナー中の外添剤の含有量が少ないものを用い、スポンジ状のクリーニング部材を帯電手段に当接させることによって、外添剤を除去する構成を採る。
【００１０】
しかしながら、特許文献２に開示の画像形成装置では、外添剤の含有量を少なくすることによって帯電手段への外添剤の付着量を少なくしているに過ぎず、一度外添剤などの残留物が帯電手段に付着してしまうと、スポンジ状のクリーニング部材を用いても粒径の小さいシリカ、酸化チタンなどの外添剤を除去することは困難である。またこのような帯電手段にクリーニング手段を当接させて付着物を削り取る方法では、帯電手段表面が磨耗したり、傷が発生したりすることによって、帯電手段の寿命が短くなるという恐れがある。
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−１０８０６９号公報
【特許文献２】特開２００２−１６９３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、帯電手段に付着するトナー、外添剤などの残留物、特に外添剤を効率良く除去して帯電手段の帯電能力低下を防止するとともに、帯電手段の長寿命化を実現するクリーニング装置および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】
【００１３】
本発明は、静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体を均一に帯電する帯電手段と、該像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該像担持体上に形成される静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成すると同時に、該像担持体上に残留するトナーを回収する現像剤担持体を備える現像手段と、該現像手段によって形成された該像担持体上のトナー像を被転写材上に転写する転写手段とを含む画像形成装置において、
現像手段および像担持体を用いて帯電手段に付着する残留物を回収するクリーニング動作を実施することを特徴とする画像形成装置である。
【００１４】
また本発明は、前記帯電手段に付着する残留物は、
外添剤としてトナーに混合されるシリカまたは酸化チタンであることを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、現像手段は、
現像手段に現像バイアスを印加する現像バイアス印加手段を含み、
クリーニング動作は、
現像手段の現像槽内のトナーを像担持体に付着させ、像担持体の回転により帯電手段上の残留物を像担持体に付着するトナーに付着させて、残留物を像担持体上に回収することにより実施されることを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、帯電手段は、
帯電手段に電圧を印加する帯電電圧印加手段を含み、
クリーニング動作は、
現像手段から像担持体に供給したトナーを帯電手段と像担持体との接触によって像担持体から帯電手段に移行させ、トナーに帯電手段上の残留物を付着させた後、帯電手段が像担持体を帯電させるための放電開始電圧の絶対値も絶対値の小さい電圧を帯電手段に印加して残留物が付着するトナーを帯電手段から像担持体に移行させることによって残留物を像担持体上に回収することにより実施されることを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、帯電手段は、
帯電手段に電圧を印加する帯電電圧印加手段を含み、
クリーニング動作は、
トナーと逆極性の電圧を印加してトナーを像担持体から帯電手段に移行させて、トナーに帯電手段上の残留物を付着させた後、トナーと同極性の電圧を印加して残留物が付着するトナーを帯電手段から像担持体に移行させることによって残留物を像担持体上に回収することにより実施されることを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、残留物を回収するために帯電手段に印加する電圧の絶対値は、
帯電手段が像担持体を帯電させるための放電開始電圧の絶対値よりも小さいことを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、転写手段は、
転写手段に電圧を印加する転写電圧印加手段を含み、
残留物を像担持体に回収させるとき、転写手段にはトナーと同極性の電圧が印加されることを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、クリーニング動作は、
画像形成動作終了後の画像形成時以外のタイミングで行われることを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、画像形成装置における転写材に印字した枚数である印字枚数を検知する印字枚数検知手段と、
印字枚数検知手段による検知結果を格納する印字枚数記憶手段とを含み、
印字枚数記憶手段に格納される印字枚数の検知結果に応じて、クリーニング動作が行われることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体を均一に帯電する帯電手段と、該像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該像担持体上に形成される静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成すると同時に、該像担持体上に残留するトナーを回収する現像剤担持体を備える現像手段と、該現像手段によって形成された該像担持体上のトナー像を被転写材上に転写する転写手段とを含む画像形成装置において、現像手段および像担持体を用いて帯電手段に付着する残留物を回収するクリーニング動作を実施する画像形成装置が提供される。この画像形成装置によれば、帯電手段に付着するトナー、外添剤などの残留物を除去することができるので、帯電手段の帯電能力低下を防止するとともに、帯電手段の長寿命化を実現することができる。
【００２３】
また本発明によれば、帯電手段に付着する残留物は、外添剤としてトナーに混合されるシリカまたは酸化チタンである。本発明の画像形成装置によれば、クリーニング手段によって、このような帯電手段に付着すると除去しにくい外添剤のような残留物についても好適に除去することができる。
【００２４】
また本発明によれば、現像手段は、現像手段に現像バイアスを印加する現像バイアス印加手段を含み、クリーニング動作が、現像手段の現像槽内のトナーを像担持体に付着させ、像担持体の回転により帯電手段上の残留物を像担持体に付着するトナーに付着させて、残留物を像担持体上に回収することにより実施される。このような画像形成装置は、まず、現像バイアス印加手段からの現像バイアスの印加によって強制的に像担持体表面にトナーを付着させ、像担持体の回転によって帯電手段側にトナーを搬送する。搬送されるトナーは、帯電手段表面に付着し、該付着したトナー粒子のくぼみに入り込むように、帯電手段表面に付着していた外添剤などの残留物が付着する。このようにして残留物をトナー粒子に付着させた後、帯電手段表面に付着するトナーを残留物とともに像担持体に付着させて帯電手段から除去する。このようにして帯電手段のクリーニング動作が行われると、帯電手段表面の磨耗、傷の発生などの部材劣化を生じることがなく、帯電手段の長寿命化を図ることができる。
【００２５】
また本発明によれば、帯電手段は、帯電手段に電圧を印加する帯電電圧印加手段を含み、クリーニング動作が、現像手段から像担持体に供給したトナーを帯電手段と像担持体との接触によって像担持体から帯電手段に移行させ、トナーに帯電手段上の残留物を付着させた後、帯電手段が像担持体を帯電させるための放電開始電圧の絶対値よりも絶対値の小さい電圧を帯電手段に印加して残留物が付着するトナーを帯電手段から像担持体に移行させることによって残留物を像担持体上に回収することにより実施される。このように、帯電手段に印加する電圧を、像担持体を帯電させるときに印加する放電開始電圧の絶対値よりも大きい電圧と、放電開始電圧の絶対値よりも小さい電圧とで切換えることによってクリーニング動作を行うことができるので、クリーニング手段を特別に設ける必要が生じない。
【００２６】
また本発明によれば、帯電手段は、帯電手段に電圧を印加する帯電電圧印加手段を含み、クリーニング動作が、トナーと逆極性の電圧を印加してトナーを像担持体から帯電手段に移行させて、トナーに帯電手段上の残留物を付着させた後、トナーと同極性の電圧を印加して残留物が付着するトナーを帯電手段から像担持体に移行させることによって残留物を像担持体上に回収することにより実施される。このように、帯電手段に印加する電圧を、像担持体を帯電させるときに印加するトナーと同極性の電圧と、トナーと逆極性の電圧とで切換えることによってクリーニング動作を行うことができるので、クリーニング手段を特別に設ける必要が生じない。
【００２７】
また本発明によれば、残留物を回収するために帯電手段に印加する電圧の絶対値は、帯電手段が像担持体を帯電させるための放電開始電圧の絶対値よりも小さい。反転現像方式においては、帯電手段による像担持体の帯電は、トナーと同極性の電圧が印加されることによって行われる。前述のようにして帯電手段のクリーニングを行う場合、トナーとともに残留物を像担持体に付着させて帯電手段から除去する際に、トナーと同極性の電圧であって、帯電手段による像担持体への放電開始電圧の絶対値よりも絶対値の大きい電圧を帯電手段に印加すると、像担持体が帯電されてしまい、表面電位がトナーと同極性となることによってトナーが像担持体に付着しない恐れがある。帯電手段に、放電開始電圧の絶対値よりも絶対値の小さい電圧を印加すると、像担持体が帯電されず、像担持体の表面電位は露光された状態からほとんど変化しない。したがって、帯電手段と像担持体との表面電位の差を大きくし、確実にトナーを像担持体表面に付着させることができるので、充分に帯電手段からトナーの外添剤などの残留物を除去することができる。
【００２８】
また本発明によれば、転写手段は、転写手段に電圧を印加する転写電圧印加手段を含み、残留物を像担持体に回収させるとき、転写手段にはトナーと同極性の電圧が印加される。このように、転写手段に印加する電圧を、トナー像を転写するときに印加するトナーと逆極性の電圧と、トナーと同極性の電圧とで切換えることによって転写手段へのトナーの付着を防止することができ、帯電手段まで確実にトナーを搬送し、帯電手段のクリーニングを好適に行うことができる。
【００２９】
また本発明によれば、クリーニング動作は、画像形成動作終了後の画像形成時以外のタイミングで行われることを特徴とする。このようにクリーニング動作が画像形成動作終了後の画像形成時以外のタイミングで行われると、次回の画像形成時に良好な画像を得ることができる。
【００３０】
また本発明によれば、画像形成装置における転写材に印字した枚数である印字枚数を検知する印字枚数検知手段と、印字枚数検知手段による検知結果を格納する印字枚数記憶手段とを含み、印字枚数記憶手段に格納される印字枚数の検知結果に応じて、クリーニング動作が行われるので、印字枚数が多くなり、帯電手段の帯電性能が低下して画質が悪くなる前に、帯電手段のクリーニングを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１は本発明の実施の第１形態である画像形成装置１の構成を簡略化して示す断面図であり、図２は図１に示す画像形成装置１の要部拡大図であり、図３は図１に示す画像形成装置１の外観斜視図である。画像形成装置１は、像担持体である感光体２と、帯電手段３と、潜像形成手段である露光手段４と、現像手段５と、転写手段６と、定着手段７と、除電手段８とを含んで構成される。本実施形態の画像形成装置１は、現像手段５および感光体２を用いて帯電手段３のクリーニング動作を行うことを特徴とする。
【００３２】
本実施形態の画像形成装置１は、負帯電トナーを用い、反転現像方式によって画像形成を行う。また本実施形態の画像形成装置１は、感光体２の表面に残留するトナーを除去する感光体クリーニング手段を設けないクリーナレスの電子写真方式の画像形成装置である。なお本発明において、帯電手段３表面に付着するトナーおよびトナーに混合される外添剤などの残留物、特に外添剤を除去することを帯電手段３のクリーニングと呼ぶ。
【００３３】
感光体２は、静電潜像を担持する像担持体であり、図示しない駆動手段により、軸線まわりに回転駆動可能に支持され、図示しない円筒状の導電性基体と、導電性基体の表面に形成される感光層とを含んで構成される。感光体２には、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、導電性基体であるアルミニウム素管と、アルミニウム素管の表面に形成される有機感光層とを含む、直径３０ｍｍの感光体ドラムが用いられる。有機感光層は、電荷発生物質を含む電荷発生層と、電荷輸送物質を含む電荷輸送層とを積層して形成される。有機感光層は、電荷発生物質と電荷輸送物質とを１つの層に含むものであってもよい。
【００３４】
帯電手段３は、感光体２の表面を所定の極性の電位に均一に帯電させる。帯電手段３は、帯電ローラであるけれども、帯電ローラに代えて帯電ブラシなどの接触方式の帯電手段を用いることもできる。帯電手段３は、帯電手段３を回転駆動可能に支持する金属シャフト３ａと、金属シャフト３ａの周囲を覆う芯金３ｂと、芯金３ｂの周囲を覆う抵抗層３ｃとを含んで構成される。帯電手段３は、感光体２と当接してニップＮを形成し、このニップＮから感光体２を帯電する。
【００３５】
帯電手段３は、帯電手段３にトナーと同極性の電圧を印加する帯電電圧印加手段９が電気的に接続される。帯電電圧印加手段９は、不図示のＣＰＵに備わる制御手段によって制御され、通常の画像形成時においては、帯電手段３が感光体２を帯電させるための放電開始電圧の絶対値よりも大きい電圧、たとえば、−１．３ｋＶの電圧を帯電手段３に印加して、感光体２表面を−６５０Ｖに帯電する。また、帯電手段３のクリーニング動作を行うときは、帯電手段３が感光体２を帯電させるための放電開始電圧の絶対値よりも絶対値の小さい電圧、たとえば−５５０Ｖの電圧を帯電手段３に印加する。
【００３６】
ここで、帯電電圧印加手段９から帯電手段３へ印加される電圧の絶対値がある電圧の絶対値よりも小さいと、感光体２表面への帯電は行われない。帯電手段３が感光体２を帯電させるための放電開始電圧とは、このような感光体２表面への帯電が開始されるときに帯電手段３に印加されている電圧のことである。
【００３７】
露光手段４は、感光体２に静電潜像を形成する潜像形成手段であり、帯電された感光体２表面に画像情報に対応するレーザ光を照射して静電潜像を形成する。本実施形態の画像形成装置１では反転現像方式によって画像形成を行うので、露光手段４は、画像を形成する部分（トナーを付着させ、現像する部分）にレーザ光を照射する。レーザ光の光源には、半導体レーザなどが用いられる。
【００３８】
現像手段５は、トナーを収容するトナー収容容器５ａと、感光体２を臨んで回転軸５ｃによって回転自在に設けられる現像ローラ５ｂと、現像ローラ５ｂの回転軸５ｃに電気的に接続され、現像ローラ５ｂに現像バイアスを印加する現像バイアス印加手段１０とを含んで構成される。現像手段５は、前述の不図示の制御手段によって制御される。
【００３９】
トナー収容容器５ａは、たとえば硬質の合成樹脂などからなるトナーを収容する容器である。トナー収容容器５ａは感光体２を臨んで開口部を有し、その開口部から外方に向けて一部が露出する状態で感光体２に対向し、わずかに離間するように現像ローラ５ｂが設けられる。また、トナー収容容器５ａ内には、図示しないトナー攪拌ローラが設けられ、該トナー攪拌ローラの攪拌によってトナーが摩擦帯電され現像ローラ５ｂに供給される。
【００４０】
現像ローラ５ｂは、感光体２上に形成される静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成すると同時に、感光体２上に残留するトナーを回収する現像剤担持体であり、たとえば外径２５ｍｍの円柱状部材である。現像ローラ５ｂは、回転軸５ｃを介してトナー収容容器５ａに回転自在に支持され、図示しないモータにより回転駆動される。
【００４１】
感光体２と現像ローラ５ｂとが離間して設けられる非接触現像方式では、現像ローラ５ｂ上に供給される帯電トナーを感光体表面へ電界力で飛翔着座させることによって感光体２表面にトナーを供給してトナー像を形成する。
【００４２】
現像手段５に含まれる現像バイアス印加手段１０は、不図示の制御手段によって制御され、画像形成時において、現像バイアス印加手段１０は、現像ローラ５ｂに予め定められるトナーと同極性の現像バイアス、たとえば−４００Ｖのバイアスを印加する。
【００４３】
転写手段６は、現像手段５によって形成された感光体２上のトナー像を、紙などの被転写材である記録材１１上に転写する。転写手段６は、本実施形態ではローラ状に形成され、感光体２に当接しかつその軸線回りに回転駆動可能に設けられる。また転写手段６は、記録材１１の感光体２との当接面の反対側の表面から感光体２に対して記録材１１を押圧し、感光体２と記録材１１とを圧接した状態で設けられる。転写手段６は、転写手段６に電圧を印加する転写電圧印加手段１２を備える。
【００４４】
転写電圧印加手段１２は、トナーと同極性または逆極性の電圧を転写手段６に印加する電源である。転写手段６にいずれのバイアスを印加するかは、転写電圧印加手段１２が備える転写電圧切換手段１３によって選択される。転写電圧印加手段１２は、画像形成時においては、転写手段６にトナーと逆極性の電圧、たとえば＋３ｋＶの電圧を印加して、不図示の記録材搬送手段によって、露光手段４の露光に同期して、転写手段６に供給される記録材１１を、トナーと逆極性に帯電させ、感光体２表面に形成されたトナー像を記録材１１上に転写する。一方、クリーニング動作時においては、トナーと同極性の電圧、たとえば、−０．５〜−２ｋＶの電圧を転写手段６に印加する。
【００４５】
なお転写手段６は、上記のような転写ローラを用いる構成に限定されることなく、たとえば、転写ローラに代えて、ベルト状に形成される転写ベルトを備える構成であってもよい。また転写手段６は、直接記録材１１にトナー像を転写する接触転写方式を用いる転写手段に限定されることなく、転写ベルトにトナー像を転写し、該トナー像が転写された転写ベルト上のトナー像を記録材に転写するなどの中間転写方式を用いる転写手段であってもよい。
【００４６】
定着手段７は、加熱ローラ１４および加圧ローラ１５を含んで構成される熱圧着方式の定着手段である。加熱ローラ１４は、不図示の加熱手段を備え、所定の温度に加熱される。本実施形態においては、加熱ローラ１４は、記録材１１のトナー像が転写された面に接触するように設けられる。定着手段７は、転写手段６によってトナー像が転写され不図示の記録材搬送手段によって搬送される記録材１１を順次受け取り、加熱ローラ１４と加圧ローラ１５との当接部を通過させ、加熱ローラ１４および加圧ローラ１５によって加熱および加圧してトナー像を記録材１１に定着される。記録材１１は、加熱ローラ１４および加圧ローラ１５に狭持され、加熱ローラ１４および加圧ローラ１５の回転によって搬送される。
【００４７】
なお定着手段７は、上記のような加熱ローラ１４および加圧ローラ１５を備えるものに限定されることなく、たとえば、ベルト状の加熱部材および加圧部材を備える構成であってもよい。
【００４８】
除電手段８は、除電ランプなどによって構成され、記録材１１へのトナー像転写後の感光体２表面の電荷を除去する。
【００４９】
以下本実施形態の画像形成装置１の画像形成動作について説明する。画像形成装置１は、前述のように負帯電トナーを用い、反転現像方式によって画像形成を行う。また、本実施形態の画像形成装置１は、前述のように現像手段５によって感光体２表面の残留トナーを回収し、感光体をクリーニングするためのクリーニング手段を備えないクリーナレス方式を採用している。
【００５０】
図４Ａおよび図４Ｂは、クリーナレス方式を用いる画像形成装置１に備えられる感光体２の表面電位の変化およびトナーの動きを説明する図である。なお、Ｖｒ、ＶｂおよびＶ０はそれぞれ感光体２表面の残留電位、画像形成時の現像バイアスの値および帯電手段３により帯電される感光体２の表面電位を示す。
【００５１】
図４Ａ（ａ）は、除電工程を示す図である。除電工程では、転写後の感光体２表面を除電手段８によって除電して、感光体２表面の電位を均一化する。均一化されるときの感光体２表面の電位は残留電位Ｖｒとなる。このとき、感光体２表面には転写されずに残留するトナー３１，３２（以後、残留トナー３１，３２と呼ぶ）が付着している。このような残留トナー３１，３２は、一般に帯電極性が一定しておらず、正帯電の粒子と負帯電の粒子とが存在する。
【００５２】
図４Ａ（ｂ）は、帯電工程を示す図である。帯電工程では、帯電電圧印加手段９によって、たとえば−１．３ｋＶの電圧が帯電手段３に印加され、感光体２表面が均一に負に帯電される。このときの感光体２の表面電位は帯電電位Ｖ０であり、Ｖ０はたとえば−６５０Ｖである。このとき、残留トナー３１，３２も同時に帯電され、現像手段５のトナー収容容器５ａに収容される現像に供されるトナーと同極性である負極性に揃えられる。なおこの現象は、反転現像方式に特有のものであり、正規現像方式では残留トナーが前記現像に供されるトナーと逆極性に帯電される。
【００５３】
図４Ａ（ｃ）は、露光工程を示す図である。露光工程では、露光手段４によって感光体２表面が露光され、画像情報に応じた静電潜像が形成される。このとき、感光体２表面に少量の残留トナー３２が存在しても、露光手段４からの光ビームのスポット径が残留トナー３２の粒径よりも充分に大きいので、残留トナー３２による遮光作用によって生じる露光むらは事実上問題とならない。
【００５４】
図４Ｂ（ｄ）は、現像同時クリーニング工程を示す図である。現像同時クリーニング工程におけるクリーニングとは、本発明の特徴であるクリーニング動作である帯電手段３のクリーニングではなく、感光体２に残留するトナーを除去するために行われる感光体２のクリーニングである。現像同時クリーニング工程では、現像手段５から現像に供されるトナー３３（以後、現像トナー３３と呼ぶ）が感光体２表面に供給される。負に帯電している現像トナー３３は、すべて高電位側（感光体２の表面電位を示す図の上側）に移動しようとするので、現像バイアスＶｂ（たとえば、−４００Ｖ）よりも高電位となる露光部に転位し、露光部が現像される。また同時に、現像バイアスＶｂよりも低電位となる未露光部（たとえば、−６５０Ｖ）に付着している残留トナー３１が現像手段５の現像ローラ５ｂに転位して回収され、感光体２表面から残留トナー３１の除去が行われる。反転現像方式では、図４Ａ（ｂ）に示す帯電工程において残留トナー３１，３２が現像に供されるトナーと同じ極性に揃えられるので、このような現像同時クリーニングが可能となる。
【００５５】
図４Ｂ（ｅ）は、転写工程を示す図である。転写工程では、転写電圧印加手段１２によって、たとえば＋３ｋＶの電圧を転写手段６に印加して記録材１１をトナーと逆極性に帯電させることによって感光体２表面に形成されたトナー像を記録材１１上に転写する。このとき、残留トナー３２についても、現像トナー３３と同様に記録材１１に転写される。
【００５６】
以上のように、記録材１１に転写されずに残留するトナーが感光体２上に存在しても、画像が形成されない部分（未露光部）に残留するトナーは現像手段５に回収され、画像かぶりを発生することがないので、記録材へのトナー像の転写後に感光体２をクリーニングする必要がない。また画像が形成される部分（露光部）にトナーが残留していても、露光時における残留トナーによる遮光作用は事実上問題とならず、画像欠損も生じない。
【００５７】
このようなクリーナレス方式を用いる画像形成装置１は、記録材１１へのトナー像の転写後に感光体２をクリーニングする必要がないので、感光体２をクリーニングするためのブレードなどの感光体クリーニング手段および感光体クリーニング手段によって回収されるトナーの回収ボックスなどのスペースを削減でき、画像形成装置としての小型化が図れる。またブレードなどの感光体クリーニング手段が感光体２に接触して発生する感光体２表面の磨耗および傷の発生を防止することができ、感光体２の長寿命化を図ることができる。
【００５８】
次に、本実施形態の画像形成装置１における帯電手段３のクリーニング動作を説明する。図５は、帯電手段３のクリーニング動作を説明するための図である。
【００５９】
帯電手段３のクリーニング動作には、現像手段５による感光体２へのトナーの供給、感光体２に供給されたトナーによる帯電手段３のクリーニング、および帯電手段３のクリーニングにより発生する外添剤４１を多く含むトナー４２の現像手段５による回収の各工程が含まれる。帯電手段３のクリーニング動作は、画像形成装置１の全動作を制御する不図示のＣＰＵに備わる制御手段から帯電手段３および現像手段５に制御信号が送られることにより開始される。
【００６０】
現像手段５による感光体２へのトナーの供給は、通常の画像形成時と同様に実施され、現像ローラ５ｂにトナーと同極性の現像バイアスを印加して、負電荷を有するトナーを、除電手段８によって除電される感光体２表面に強制的に付着させることによって行われる。現像ローラ５ｂにトナー４２と同極性の現像バイアスが印加されると、負電荷を有するトナー４２は、除電手段８によって除電される感光体２表面に強制的に付着する。このときの現像バイアスＶｂは、たとえば、画像形成時と同じ−４００Ｖである。
【００６１】
トナー４２が付着した感光体２は、それ自体の回転によって転写手段６との当接部に至る。ここで前述のように、不図示の制御手段から帯電手段３および現像手段５に制御信号が発せられるのに同期して、転写手段６にも制御信号が送られる。転写手段６は、転写電圧印加手段１２に備えられる転写電圧切換手段１３によって、記録材１１にトナー４２を転写させる場合とは異なる電圧であるトナー４２と同極性の電圧（−）、たとえば−０．５〜−２ｋＶを転写手段６に印加するように切換える。このように転写手段６に印加される電圧の極性をトナーと同極性（−）に変化させることによって、転写手段６へのトナー４２の付着を防止することができ、帯電手段３と感光体２との当接部までトナー４２を確実に送給し、帯電手段３のクリーニングを好適に行うことができる。転写手段６との当接部を通過した感光体２は、さらに回転して帯電手段３との当接部に至る。
【００６２】
感光体２に供給されたトナーによる帯電手段３のクリーニングでは、まず、感光体２の回転により帯電手段３との当接部まで送給されるトナー４２を、帯電手段３と感光体２との接触によって感光体２から帯電手段３に移行させる。次に、このようにして帯電手段３に移行したトナー４２に帯電手段上の外添剤４１を付着させる。
【００６３】
シリカ、酸化チタンなどの外添剤４１は、トナー４２に付着しやすい性質を有する。したがって、帯電手段３にトナー４２が付着すると、外添剤４１は帯電手段３から離れ、トナー４２に含まれるトナー粒子のくぼみに入り込むようにしてトナー４２に付着する。
【００６４】
その後、帯電手段３が感光体２を帯電させるための放電開始電圧の絶対値よりも絶対値の小さい電圧、たとえば−５５０Ｖの電圧を帯電手段３に印加して、外添剤４１が付着するトナー４２を帯電手段３から作用する静電気力によって感光体２に移行させる。このようにして、帯電手段３から外添剤４１を除去することができる。
【００６５】
帯電手段３のクリーニングにより発生する外添剤４１を多く含むトナー４２の現像手段５による回収は、不図示の制御手段によって、現像バイアス印加手段１０から印加する電圧を、画像形成時に印加する電圧の絶対値よりも絶対値の小さい電圧を現像手段５に印加するように現像バイアス印加手段１０を制御して、感光体２と現像手段５との間に電位差を形成し、帯電手段３から感光体２に移行した外添剤４１が付着するトナー４２を、静電気力によって感光体２から現像手段５に移行させ、回収する。
【００６６】
本実施形態においては、トナー４２の回収効率を高めるために、現像ローラ５ｂには現像バイアスを印加せず接地する。すなわち、現像ローラ５ｂには、０Ｖの電圧が印加される。
【００６７】
なお、現像剤として二成分現像剤を用いる場合、トナーは負に帯電しているけれども、トナーを担持して現像ローラ５ｂに付着するキャリアは正に帯電している。したがって、現像剤として二成分現像剤を用いる場合においては、キャリアからトナーに対して静電力が作用するので、印加するバイアスを変化させなくても現像手段５内に回収することができる。
【００６８】
このような帯電手段３のクリーニング動作は、画像形成動作終了後の画像形成時以外のタイミングで行われることが好ましい。このようなタイミングで帯電手段３のクリーニングが行われることによって、次回の画像形成時に良好な画像を得ることができる。
【００６９】
なお、帯電手段３のクリーニング動作は、画像形成終了ごとに行われることに限定されず、たとえば、ユーザーが帯電手段３のクリーニングを行うか否かを選択して行われてもよい。
【００７０】
帯電手段３のクリーニング動作は、不図示のＣＰＵの制御手段によって、予め定められる枚数に達したときに行われるものであってもよい。このような場合、不図示のＣＰＵには、画像形成装置における転写材に印字した枚数である印字枚数を検知する印字枚数検知手段と、印字枚数検知手段による検知結果を格納する印字枚数記憶手段とが備えられ、印字枚数記憶手段に格納される印字枚数の検知結果に応じて、制御手段がクリーニング動作を行うように制御信号を発する。
【００７１】
このようなタイミングで帯電手段３のクリーニング動作が実施されると、予め定められる枚数に達したときに帯電手段３のクリーニングを行うことができ、印字枚数が多くなり、帯電手段３の帯電性能が低下して形成される画像の画質が悪くなる前に、帯電手段３のクリーニングを行うことができる。
【００７２】
本実施形態の画像形成装置１は、クリーナレス方式を用い、ブレードなどの感光体クリーニング手段が備えられないので、感光体２表面に付着するトナー４２が帯電手段３に到達する前に感光体クリーニング手段によって除去されない。このため、帯電手段３にトナー４２を付着させることができるので、帯電手段３からの外添剤４１の除去を好適に行うことができる。
【００７３】
また本実施形態の画像形成装置１は、以上のようにして帯電手段３に印加する電圧を、帯電手段３が感光体２を帯電させるための放電開始電圧の絶対値よりも絶対値の小さい電圧と、帯電手段３が感光体２を帯電させるための放電開始電圧の絶対値よりも絶対値の大きい電圧とを制御して変化させることによって、帯電手段３に付着した外添剤４１およびトナー４２を効率的に除去することができる。また帯電手段３のクリーニングは、電圧の大きさを変化させることによって行われるので、帯電手段３表面の磨耗、傷の発生などの部材劣化の発生を防止することができ、帯電手段３の長寿命化を図ることができる。
【００７４】
図６は、本発明の実施の第２形態である画像形成装置５１の構成を簡略化して示す断面図である。本実施形態の画像形成装置５１は、前述の第１実施形態の画像形成装置１に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００７５】
本実施形態の画像形成装置５１は、帯電手段５２に含まれる帯電電圧印加手段５３が、帯電手段５２に印加する電圧をトナーと同極性の電圧とトナーと逆極性の電圧とで切換可能な帯電電圧切換手段５４を備えること、現像手段５５に含まれる現像バイアス印加手段５６が、現像手段５５に印加する電圧をトナーと同極性の電圧とトナーと逆極性の電圧とで切換可能な現像バイアス切換手段５７を備えることを特徴とする。
【００７６】
帯電手段５２は、帯電手段５２にトナーと同極性または逆極性の電圧を印加する帯電電圧印加手段５３と、帯電電圧印加手段５３により帯電手段５２に印加する電圧の極性を、トナーと同極性および逆極性のいずれかから選択して切換える電圧切換手段５４とを含んで構成される。
【００７７】
電圧切換手段５４は、通常の画像を形成する場合は、帯電電圧印加手段５３から帯電手段３に対してトナーと同極性の電圧を印加するように動作する。通常の画像形成時において、帯電電圧印加手段５３は、たとえば、−１．３ｋＶの電圧を帯電手段５２に印加し、これによって感光体は−６５０Ｖに帯電する。電圧切換手段５４は、帯電手段５２のクリーニングを実施する場合は、不図示の制御手段から帯電手段５２にクリーニング動作を行うように制御信号が発せられ、帯電電圧印加手段５３から帯電手段５２に対して、トナーと逆極性の電圧を印加するように動作する。
【００７８】
現像手段５５は、現像手段５５に現像バイアスを印加する現像バイアス印加手段５６と、現像バイアス切換手段５７とを含んで構成される。現像バイアス印加手段５６は、トナーと同極性または逆極性の現像バイアスを現像ローラ５ｂに印加する。現像ローラ５ｂにいずれの現像バイアスを印加するかは、現像バイアス印加手段５６が備える現像バイアス切換手段５７によって選択される。通常の画像形成動作においては、現像バイアス切換手段５７は、現像ローラ５ｂにトナーと同極性のバイアスが印加されるように動作する。画像形成時において、現像バイアス印加手段１０は、現像ローラ５ｂに予め定められるトナーと同極性の現像バイアス、たとえば−４００Ｖを印加する。
【００７９】
一方、クリーニング動作が実施される場合、不図示の制御手段が帯電手段３に対してクリーニング動作を行うように制御信号を発するのに同期して、現像手段５５に対しても制御信号が発せられる。制御信号が発せられた現像手段５５は、現像バイアス印加手段５６によって感光体２表面にトナーを強制的に付着させるようにトナーと同極性のバイアスを現像ローラ５ｂに印加し、その後、帯電手段５２のクリーニング後に感光体２表面に付着するトナーを回収するためにトナーと逆極性のバイアスを現像ローラ５ｂに印加する。
【００８０】
このような画像形成装置５１における帯電手段５２のクリーニング動作を説明する。帯電手段５２のクリーニング動作には、前述の実施の第１形態と同様に、現像手段５５による感光体２へのトナーの供給、感光体２に供給されたトナーによる帯電手段５２のクリーニング、および帯電手段５２のクリーニングにより発生する外添剤を多く含むトナーの現像手段５５による回収が含まれる。
【００８１】
現像手段５５による感光体２へのトナーの供給は、前述の実施の第１形態と同様に、現像ローラ５ｂにトナーと同極性の現像バイアスを印加して、負電荷を有するトナーを、除電手段８によって除電される感光体２表面に強制的に付着させることによって行われる。
【００８２】
トナーが付着した感光体２は、それ自体の回転によって転写手段６との当接部に至る。転写手段６には、前述の実施の第１形態と同様にトナーと同極性の電圧が印加されており、トナーの転写手段６への付着が防止される。転写手段６との当接部を通過した感光体２は、さらに回転して帯電手段５２との当接部に至る。
【００８３】
感光体２に供給されたトナーによる帯電手段５２のクリーニングは、感光体２によって送給されるトナーを帯電手段５２に付着させ、トナーに外添剤を付着させた後、外添剤およびトナーを帯電手段５２から除去し、感光体２に付着させることによって行われ、具体的には次のようにして行われる。
【００８４】
まず、帯電電圧印加手段５３によってトナーと逆極性の電圧（＋）、たとえば＋２００Ｖの電圧を帯電手段５２に印加して、現像手段５５から感光体２に供給されたトナーを電気的に帯電手段５２に付着させる。ここで、帯電手段５２に付着したトナーには、前述の実施の第１形態と同様に、帯電手段５２に付着している外添剤が付着する。次いで、帯電手段５２に印加する電圧をトナーと同極性の電圧（−）に変化させ、外添剤が付着するトナーを帯電手段５２から除去し、感光体２に移行させる。このようにして、帯電手段５２から外添剤を除去することができる。
【００８５】
ここで、トナーと同極性の電圧の絶対値は、帯電手段５２による感光体２への放電開始電圧の絶対値よりも小さくなるようにすることが好ましい。外添剤が付着するトナーを感光体２表面に付着させて帯電手段５２から除去する際に、トナーと同極性の電圧（−）であって、帯電手段５２の放電開始電圧の絶対値よりも絶対値の大きい電圧を帯電手段５２に印加すると、感光体２が負に帯電されてしまい、表面電位がトナーと同極性（−）となってトナーが感光体２に付着しない恐れがある。
【００８６】
一方、帯電手段５２に、放電開始電圧の絶対値よりも絶対値の小さい電圧を印加すると、感光体２が帯電されず、感光体２の表面電位が除電された状態から変化しない。このことによって、帯電手段５２と感光体２との表面電位の差を大きくすることができ、トナーを確実に感光体２表面に付着させることができる。
【００８７】
帯電手段５２のクリーニングにより発生する外添剤を多く含むトナーの現像手段５５による回収は、現像バイアス切換手段５７が、現像バイアス印加手段５６から現像ローラ５ｂにトナーと逆極性（＋）のバイアス、たとえば＋２００Ｖを印加するように動作することによって行われる。トナーと逆極性のバイアスを現像ローラ５ｂに印加することによって、トナーおよびそれに付着する外添剤が現像ローラ５ｂを介して現像手段５５内に回収される。
【００８８】
ここで、トナーと逆極性のバイアスを現像ローラ５ｂに印加することによるトナーの回収は、前述の実施の第１形態に記載のバイアスを現像ローラ５ｂに印加しないトナーの回収よりもトナーの回収効率を高めることができる。しかしながら、トナーと逆極性のバイアスを現像ローラ５ｂに印加する本実施形態の回収では、トナーの現像ローラ５ｂに対する付着力が強くなりすぎて、現像ローラ５ｂ表面にトナーが固着する恐れがある。したがって、現像ローラ５ｂに印加する電圧は、画像形成時に印加する現像バイアスの絶対値の２分の１以下であることが好ましい。
【００８９】
以上のように、本実施形態の画像形成装置５１によっても、帯電手段５２に付着する外添剤などの残留物を除去することができ、実施の第１形態の画像形成装置１と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施の第１形態である画像形成装置１の構成を簡略化して示す断面図である。
【図２】図１に示す画像形成装置１の要部拡大図である。
【図３】図１に示す画像形成装置１の外観斜視図である。
【図４Ａ】クリーナレス方式を用いる画像形成装置１に備えられる感光体２の表面電位の変化およびトナーの動きを説明する図である。
【図４Ｂ】クリーナレス方式を用いる画像形成装置１に備えられる感光体２の表面電位の変化およびトナーの動きを説明する図である。
【図５】帯電手段３のクリーニング動作を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の第２形態である画像形成装置５１の構成を簡略化して示す断面図である。
【符号の説明】
【００９１】
１，５１  画像形成装置
２  感光体
３，５２  帯電手段
４  露光手段
５，５５  現像手段
６  転写手段
７  定着手段
８  除電手段
９，５３  帯電電圧印加手段
１０，５５  現像バイアス印加手段
１１  記録材
１２  転写電圧印加手段
１３  転写電圧切換手段
１４  加熱ローラ
１５  加圧ローラ
５４  帯電電圧切換手段
５７  現像バイアス切換手段
【図１】
2006220765.tif 000003
【図２】
2006220765.tif 000004
【図３】
2006220765.tif 000005
【図４Ａ】
2006220765.tif 000006
【図４Ｂ】
2006220765.tif 000007
【図５】
2006220765.tif 000008
【図６】
2006220765.tif 000009