(57)【要約】【課題】トナーの付着を防ぎ、帯電ローラに対するクリーニング性を向上させることができるクリーニング装置を提供する。【解決手段】クリーニング装置７０は、クリーニングローラ６２の位置を帯電ローラ６１に対して当接する位置と帯電ローラ６１から離間した位置との間で切り替える離接機構６３と、感光体１１の回転時に、帯電ローラ６１に印加する電圧をＤＣ電圧からＡＣ電圧に切り替える電圧切替手段７１とを備え、離接機構６３は、上記ＡＣ電圧が上記接触帯電部材に印加されている際に、クリーニングローラ６２を帯電ローラ６１に当接させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に接触して配置された接触帯電部材であり、印加されたＤＣ電圧にて当該像担持体を帯電させる接触帯電部材を、クリーニングするクリーニング装置において、
上記接触帯電部材に当接して配置されるクリーニング部材と、
上記像担持体が回転している際に、上記接触帯電部材に印加する電圧をＤＣ電圧からＡＣ電圧に切り替えて印加する電圧切替手段と、
を備えることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項２】
さらに、上記クリーニング部材の位置を上記接触帯電部材に対して当接する位置と上記接触帯電部材から離間した位置との間で切り替える離接手段を備え、
上記離接手段は、上記ＡＣ電圧が上記接触帯電部材に印加されている際に、上記クリーニング部材を上記接触帯電部材に当接させることを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
【請求項３】
上記接触帯電部材および上記クリーニング部材は、ローラ形状であることを特徴とする請求項１または２に記載のクリーニング装置。
【請求項４】
上記電圧切替手段は、周波数５００〜１５００ＨｚのＡＣ電圧を印加することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のクリーニング装置。
【請求項５】
上記電圧切替手段が印加する上記ＡＣ電圧のピーク値が、上記像担持体の放電開始電圧より小さくなるよう制御する、電圧制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のクリーニング装置。
【請求項６】
上記電圧制御手段は、当該クリーニング装置が備えられた画像形成装置のプロセス速度に応じて、印加する上記ＡＣ電圧の周波数および波高値Ｖｐｐの少なくとも一方を変更することを特徴とする請求項５に記載のクリーニング装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか項に記載のクリーニング装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
上記ＡＣ電圧が上記接触帯電部材に印加される際、上記像担持体上に形成される静電潜像を現像剤によって現像する現像手段に、上記像担持体表面とは逆極性となるように現像バイアスを印加する、現像バイアス印加手段を備えたことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
連続した複数回の印字プロセスの途中に、
上記電圧切替手段が上記接触帯電部材に印加する電圧をＡＣ電圧に切り替え、上記離接手段が上記クリーニング部材を上記接触帯電部材に当接させて、上記接触帯電部材のクリーニングを行うことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
像担持体に接触して配置された接触帯電部材であり、印加されたＤＣ電圧にて像担持体を帯電させる接触帯電部材を、クリーニング部材にてクリーニングするクリーニング方法であって、
上記像担持体が回転している際に、上記接触帯電部材に印加する電圧をＤＣ電圧からＡＣ電圧に切り替えて印加する電圧切替ステップを含むことを特徴とするクリーニング方法。
【請求項１１】
像担持体に接触して配置された接触帯電部材であり、印加されたＤＣ電圧にて像担持体を帯電させる接触帯電部材をクリーニング部材にてクリーニングするクリーニング装置の制御方法を、コンピュータにて実現するための制御プログラムであり、
上記像担持体が回転している際に、上記接触帯電部材に印加する電圧をＤＣ電圧からＡＣ電圧に切り替える電圧切替制御を、コンピュータに実行させる制御プログラム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の制御プログラムを記録した、コンピュータ読取可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置、特に、像担持体を帯電する帯電装置をクリーニング装置に、関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真方式の画像形成装置において感光体（像担持体）の表面を帯電するための帯電装置は、環境への配慮から、オゾン発生量が多いコロナ帯電器から、発生量の少ない接触ローラ帯電器が用いられるようになってきている。またそれを用いた高速機（高速処理が可能な画像形成装置）の開発が進んでいる。
【０００３】
電子写真方式の画像形成装置では、感光体上に形成されたトナー像の一部は転写プロセスで転写媒体（中間転写体や転写用紙）へと転写されるが、残りのトナーは転写工程後も感光体の表面上に残存する。そのため、この感光体上に残存したトナーを放置すると、次の画像形成において画像品質が低下してしまう。そこで、感光体上に残存するトナーを除去するために、感光体に当接するクリーニングブレードが設けられているクリーニング装置が多用されている。転写プロセスにおいて、トナーの転写媒体への転写率が高くても９５％程度であるため、いくらかのトナーが感光体ドラムに残留する（このトナーを残留トナーという）が、残留トナーは、次のクリーニング工程で基本的に全てクリーニングされるものである。
【０００４】
ところが、上記したように通常の電子写真方式の画像形成装置のクリーニング装置では、構造や制御が簡単なブレードクリーニング方式が採用されている。そのクリーニング現象をミクロに見てみると、感光体とクリーニングブレードとはある程度の振動（スリツプステイツク現象）を起こしている。そのため、タイミングにより、残留トナーがクリーニングブレードを通過することが起こる。
【０００５】
ここで、帯電装置に上記接触ローラ帯電器を用いた場合、クリーニングブレードによるクリーニングが完全には行えないため、クリーニングブレードを通り抜けたトナーや少粒径の外添剤シリカが帯電ローラを汚染してしまう。その結果、帯電性能が低下したり帯電ムラが発生したりする現象が現れる。特に高速機になればなるほど、その傾向が強くなる。
【０００６】
そこで、スポンジローラやクリーニングブラシ等のクリーニング手段を帯電ローラに当接させてクリーニングする方法が検討されている。例えば、特許文献１には、クリーニング対象物との当接部分がメラミン樹脂発泡体からなるクリーニング部材を有する帯電装置および転写装置が開示されている。また、例えば特許文献２には、帯電部材に当接して表面に付着した異物を除去するクリーニング手段を有する画像形成装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−６６８０７号報（２００３年３月５日公開）
【特許文献２】特開２００４−４７４９号報（２００４年１月８日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、帯電ローラのクリーニング手段自体がトナー等の汚れを蓄積してしまい、クリーニング性能の低下とこれに伴う帯電性能の低下が起こる、という問題は充分に解決できていない。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、帯電ローラへのトナーの付着を防ぎ、帯電ローラに対するクリーニング性を向上させることができるクリーニング装置、画像形成装置、画像形成装置の制御方法、制御プログラムおよびコンピュータ読取可能な記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るクリーニング装置は、像担持体に接触して配置された接触帯電部材であり、印加されたＤＣ電圧にて当該像担持体を帯電させる接触帯電部材を、クリーニングするクリーニング装置において、上記接触帯電部材に当接して配置されるクリーニング部材と、上記像担持体が回転している際に、上記接触帯電部材に印加する電圧をＤＣ電圧からＡＣ電圧に切り替えて印加する電圧切替手段と、を備えている。
【００１０】
上記構成によると、像担持体を帯電させるときにはＤＣ電圧が印加されている接触帯電部材に対して、印加電圧をＤＣ電圧からＡＣ電圧に切り替えて印加する。このとき、印加されたＡＣ電圧により、接触帯電部材に付着した主にトナー等の数ミクロン程度の帯電物質は像担持体に戻される。外添剤などのナノミクロンオーダーの物質は付着力が非常に強いため、接触帯電部材に当接したクリーニング部材へ機械的に付着させることで除去することができる。このように、接触帯電部材へのトナーの付着を防ぎ、接触帯電部材に対するクリーニング性を向上させることができる。
【００１１】
以上のように、接触帯電部材を汚染する物質を、像担持体に戻すこととクリーニング部材に付着させることとに振り分けて除去ことで、接触帯電部材のクリーニングを的確に行え、また、クリーニング部材の汚れ低減化することができる。よって、接触帯電部材およびクリーニング部材のロングライフ化を可能とする。
【００１２】
接触帯電部材に対するクリーニング性能を向上させることで、接触帯電部材の帯電性能を向上させ、接触帯電部材は常に高品位の帯電を行うことが可能となる。
【００１３】
本発明に係るクリーニング装置は、さらに、上記クリーニング部材の位置を上記接触帯電部材に対して当接する位置と上記接触帯電部材から離間した位置との間で切り替える離接手段を備え、上記離接手段は、上記ＡＣ電圧が上記接触帯電部材に印加されている際に、上記クリーニング部材を上記接触帯電部材に当接させてもよい。
【００１４】
上記構成によると、離接手段により、ＡＣ電圧が上記接触帯電部材に印加されている際に、つまり、ＡＣ電圧を印加してクリーニングする際に、上クリーニング部材を接触帯電部材に当接させる。このように、離接手段により、クリーニングを必要としないときにはクリーニング部材を接触帯電部材から離間させることで、接触帯電部材、クリーニング部材の磨耗を抑制できる。
【００１５】
本発明に係るクリーニング装置は、さらに、上記接触帯電部材および上記クリーニング部材は、ローラ形状であってもよい。
【００１６】
上記構成によると、ローラ形状の接触帯電部材に、ローラ形状のクリーニング部材が均一に接触する。よって、接触帯電部材のクリーニングをまんべんなく正確に行うことができる。
【００１７】
本発明に係るクリーニング装置は、さらに、上記電圧切替手段は、周波数５００〜１５００ＨｚのＡＣ電圧を印加してもよい。
【００１８】
上記構成によると、接触帯電部材のクリーニング時に、周波数５００〜１５００ＨｚのＡＣ電圧が印加される。この周波数は、画像形成装置の共振点に一致する。よって、接触帯電部材のクリーニング時に印加するＡＣ電圧の周波数を、クリーニング装置が備えられる画像形成装置の共振点に一致させることで、帯電ローラに残してクリーニング部材にて除去するものと、像担持体に戻すものとの振り分けが的確に行われ、クリーニングを確実に行うことができる。
【００１９】
本発明に係るクリーニング装置は、さらに、上記電圧切替手段が印加する上記ＡＣ電圧のピーク値が、上記像担持体の放電開始電圧より小さくなるよう制御する、電圧制御手段を備えてもよい。
【００２０】
上記構成によると、接触帯電部材のクリーニング時にＡＣ電圧が印加されても、像担持体は放電を開始することはない。よって、クリーニング装置が備えられる画像形成装置の現像装置によるかぶりやキャリア上がりを防ぐことができる。
【００２１】
本発明に係るクリーニング装置は、さらに、上記電圧制御手段は、当該クリーニング装置が備えられた画像形成装置のプロセス速度に応じて、印加する上記ＡＣ電圧の周波数および波高値（Ｖｐｐ）の少なくとも一方を変更してもよい。
【００２２】
上記構成によると、クリーニング装置が備えられた画像形成装置のプロセス速度に応じて、印加する上記ＡＣ電圧の周波数および波高値（Ｖｐｐ）の少なくとも一方が変更される。よってプロセス速度に適した条件で、常に適切なクリーニングを行うことができる。
【００２３】
本発明にかかる画像形成装置は、上記課題を解決するために、クリーニング装置を備えることを特徴とする。
【００２４】
上記構成によると、形成する画像の品位に悪影響を及ぼさず、高品質の画像を形成することができる。
【００２５】
本発明に係る画像形成装置は、さらに、上記ＡＣ電圧が上記接触帯電部材に印加される際、上記像担持体上に形成される静電潜像を現像剤によって現像する現像手段に、上記像担持体表面とは逆極性となるように現像バイアスを印加する、現像バイアス印加手段を備えていてもよい。
【００２６】
上記構成によると、接触帯電部材のクリーニング時に、像担持体上に形成される静電潜像を現像剤によって現像する現像手段に、この像担持体表面とは逆極性となるように現像バイアスが印加される。よって、現像装置によるかぶりやキャリア上がりの発生を防ぐことができる。よって、形成する画像品位に悪影響を及ぼすことがない。
【００２７】
本発明に係る画像形成装置は、さらに、連続した複数回の転写プロセスの途中に、上記電圧切替手段が上記接触帯電部材に印加する電圧をＤＣ電圧からＡＣ電圧に切り替え、上記離接手段が上記クリーニング部材を上記接触帯電部材に当接させて、上記接触帯電部材のクリーニングを行ってもよい。
【００２８】
このように、連続した複数回の印字プロセスの途中で、接触帯電部材のクリーニングを行えるようになっていると、転写回数（印字枚数）が多い場合においても、途中でクリーニングを行えるので、帯電ローラを常にクリーニングされた状態にして、転写を続けることができる。よって、形成する画像の品位に悪影響を及ぼさず、常に高品質の画像を形成することができる。
【００２９】
また、本発明に係るクリーニング方法は、上記課題を解決するために、像担持体に接触して配置された接触帯電部材であり、印加されたＤＣ電圧にて像担持体を帯電させる接触帯電部材をクリーニング部材にてクリーニングするクリーニング方法であって、上記像担持体が回転している際に、上記接触帯電部材に印加する電圧をＤＣ電圧からＡＣ電圧に切り替えて印加する電圧切替ステップを含むことを特徴とする。
【００３０】
上記方法によると、上記クリーニング装置と同様の効果を奏し、接触帯電部材へのトナーの付着を防ぎ、接触帯電部材に対するクリーニング性を向上させることができる。
【００３１】
なお、上記クリーニング装置の制御方法をコンピュータによって実現してもよい。この場合には、像担持体に接触して配置された接触帯電部材であり、印加されたＤＣ電圧にて像担持体を帯電させる接触帯電部材をクリーニング部材にてクリーニングするクリーニング装置の制御方法を、コンピュータにて実現するための制御プログラムであり、上記像担持体が回転している際に、上記接触帯電部材に印加する電圧をＤＣ電圧からＡＣ電圧に切り替える電圧切替制御を、コンピュータに実行させる制御プログラム、また、それを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に含まれる。
【００３２】
上記制御プログラムおよび上記コンピュータ読み取り可能な記録媒体も、上記したクリーニング装置と同様の効果を奏する。
【発明の効果】
【００３３】
以上のように、本発明に係るクリーニング装置は、上記接触帯電部材に当接して配置されるクリーニング部材と、上記像担持体が回転している際に、上記接触帯電部材に印加する電圧をＤＣ電圧からＡＣ電圧に切り替えて印加する電圧切替手段と、を備えている。
【００３４】
上記構成によると、像担持体を帯電させるときにはＤＣ電圧が印加されている接触帯電部材に対して、印加電圧をＤＣ電圧からＡＣ電圧に切り替えて印加する。このとき、印加されたＡＣ電圧により、接触帯電部材に付着した主にトナー等の数ミクロン程度の帯電物質は像担持体に戻される。外添剤などのナノミクロンオーダーの物質は付着力が非常に強いため、接触帯電部材に当接したクリーニング部材へ機械的に付着させることで除去することができる。このように、接触帯電部材へのトナーの付着を防ぎ、接触帯電部材に対するクリーニング性を向上させることができる。
【００３５】
以上のように、接触帯電部材を汚染する物質を、像担持体に戻すこととクリーニング部材に付着させることとに振り分けて除去ことで、接触帯電部材のクリーニングを的確に行え、また、クリーニング部材の汚れ低減化することができる。よって、接触帯電部材およびクリーニング部材のロングライフ化を可能とする。
【００３６】
接触帯電部材に対するクリーニング性能を向上させることで、接触帯電部材の帯電性能を向上させ、接触帯電部材は常に高品位の帯電を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明の一実施形態について説明する。
【００３８】
初めに本実施形態にかかるクリーニング装置が備えられる本実施形態にかかる画像形成装置について説明する。図２は、本実施形態にかかる画像形成装置１の概略構成を示す説明図である。画像形成装置１は、電子写真方式のカラー画像形成装置であり、例えばネットワークを介して外部から送信されてくる画像データや画像読取装置（図示せず）によって読み取った画像データに基づいて、記録紙（転写媒体）に対して多色または単色の画像を形成するものである。
【００３９】
図２に示すように、画像形成装置１は、可視像形成ユニット１０、供給トレイ２０、記録紙搬送手段３０、定着装置４０、を備えている。ここでは、可視像形成ユニット１０にて現像した像（トナー像）は、記録紙Ｐに直接転写するものとするが、中間転写ベルト等の中間転写媒体に転写するようになっていてもよい。
【００４０】
可視像形成ユニット１０には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各色に対応して、４つの可視像形成ユニット１０Ｙ・１０Ｍ・１０Ｃ・１０Ｂが並設されている。つまり、可視像形成ユニット１０は４つの可視像形成ユニット１０Ｙ・１０Ｍ・１０Ｃ・１０Ｂからなり、可視像形成ユニット１０Ｙはイエロー（Ｙ）のトナーを用いて画像形成を行い、可視像形成ユニット１０Ｍはマゼンダ（Ｍ）のトナーを用いて画像形成を行い、可視像形成ユニット１０Ｃはシアン（Ｃ）のトナーを用いて画像形成を行い、可視像形成ユニット１０Ｂはブラック（Ｂ）のトナーを用いて画像形成を行う。具体的な配置としては、供給トレイ２０から定着装置４０へ記録紙を搬送する搬送路に沿って、４組の可視像形成ユニット１０Ｙ・１０Ｍ・１０Ｃ・１０Ｂが配設されており、搬送される記録紙Ｐに各色のトナーを多重転写するようになっている。
【００４１】
図１は、可視像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂの構成を示す断面図である。この図に示すように、可視像形成ユニット１０Ｙ・１０Ｍ・１０Ｃ・１０Ｂは、それぞれ実質的に同一の構成を有する。すなわち、それぞれに、感光体（感光体ドラム、像担持体）１１、帯電装置１２、レーザ光照射手段１３、現像装置１４、転写ローラ１５、クリーナユニット１６が設けられている。
【００４２】
帯電装置１２は、感光体１１の表面を所定の電位に均一に帯電させるものであり、本実施形態では帯電ローラを感光体１１の表面に接触させて帯電させる接触帯電方式の帯電装置を用いている。また、帯電装置１２には、本実施形態のクリーニング装置７０が設けられている。この帯電装置１２の詳細については後述する。
【００４３】
レーザ光照射手段１３は、帯電装置１２によって帯電された感光体１１の表面を画像データに応じて露光し、感光体１１の表面に静電潜像を形成するものである。
【００４４】
現像装置１４は、感光体１１の表面に形成された静電潜像を、トナーによって現像してトナー像を形成するものである。
【００４５】
転写ローラ１５は、トナーとは逆極性のバイアス電圧を印加されており、感光体１１に形成されたトナー像を、記録紙搬送手段３０によって搬送される記録紙Ｐに転写させるものである。
【００４６】
クリーナユニット１６は、転写ローラ１５による転写処理の後に、感光体１１の表面に残留したトナーを除去・回収するものである。図１に示すように、クリーナユニット１６は、ケース５４およびクリーニングブレード５１を備えている。
【００４７】
クリーニングブレード５１は、感光体１１の表面に残留するトナーを回収するためのものであり、感光体１１の軸方向を長手方向とする長尺状のゴム部材によって形成されている。クリーニングブレード５１に用いるゴム部材としては、例えばウレタンゴム、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム等からなるものを用いることができる。このクリーニングブレード５１は、一方の長辺がケース５４に設けられた開口部における感光体１１の回転方向下流側に取り付けられ、他方の長辺のエッジ（角）が感光体１１の表面に接触するよう配置されている。これにより、クリーニングブレード５１は、トナー像の転写後に感光体１１の表面上に残る転写残トナーを感光体１１との当接部位で堰き止め、スティック・スリップ動作を行いながら掻き落として除去する。スティック・スリップ動作とは、クリーニングブレード５１における感光体１１との当接部分が、感光体１１の表面の動きにつられて感光体１１の回転方向に移動する動作と、クリーニングブレード５１自身の弾性力により元の位置に戻る動作とを繰り返す動きのことであり、クリーニングブレード５１のエッジが感光体１１の表面を摺動する動作のことである。
【００４８】
なお、クリーニングブレードによる感光体１１の磨耗を防止するために、感光体１１に潤滑剤を塗布するための手段が設けられていてもよい。
【００４９】
上記の構成により、各可視像形成ユニットにおいて、帯電装置１２によって感光体１１の表面を帯電し、帯電した感光体１１の表面をレーザ光照射手段１３で露光して静電潜像を形成し、静電潜像を現像装置１４によって現像し、現像したトナー像を転写ローラ１５によって記録紙に転写する処理が行われる。また、転写工程後に感光体１１の表面に残ったトナー像は、クリーナユニット１６によって除去回収される。そして、このような、記録紙Ｐに対するトナー像の転写を、各色の可視像形成ユニットにおいて順次行うことで、記録紙Ｐに各色のトナー像を多重転写するようになっている。
【００５０】
記録紙搬送手段３０は、駆動ローラ３１、アイドリングローラ３２、搬送ベルト３３からなり、記録紙Ｐに各可視像形成ユニットによってトナー像が転写されるように、記録紙を搬送するものである。駆動ローラ３１およびアイドリングローラ３２は、無端状の搬送ベルト３３を張架するものであり、駆動ローラ３１が所定の周速度で回転駆動されることで、搬送ベルト３３が回転するようになっている。また、搬送ベルト３３は、外側表面は所定の電位に帯電しており、記録紙Ｐを静電吸着しながら搬送する。
【００５１】
記録紙搬送手段３０によって搬送されて各可視像形成ユニットを通過し、トナー像（未定着トナー像）を転写された記録紙は、駆動ローラ３１の曲率によって搬送ベルト３３から剥離され、定着装置４０に搬送される。定着装置４０は、記録紙に適度な熱と圧力とを与えて、記録紙Ｐ上に転写されたトナーを溶解させて記録紙に定着させ、記録紙を排紙トレイ（図示せず）に排出する。定着装置４０の構成は特に限定されるものではなく、例えば加熱ローラ４１と加圧ローラ４２とを備え、これら両ローラによって記録紙を挟持しながら搬送する構成のものを用いることができる。
【００５２】
なお、画像形成装置１に備えられる上記各部材の動作は、主制御部（制御用集積回路基板またはコンピュータ，不図示）によって制御される。
【００５３】
次に、帯電装置１２の構成について説明する。図３（ａ），（ｂ）に示すように、帯電装置１２は、帯電ローラ（接触帯電部材）６１、クリーニングローラ（クリーニング部材）６２、離接機構（離接手段）６３を備えている。
【００５４】
帯電ローラ６１は、感光体１１の軸方向の長さと同程度の長さを有し、感光体１１の表面に接触するように感光体１１と互いの軸が平行になるように配置されている。高圧電源からＤＣ電圧を給電されることにより感光体１１の表面を均一に帯電させるものである。なお、帯電ローラ６１は感光体１１に従動回転するようになっている。
【００５５】
帯電ローラ６１は、導電性支持体を基体としてその外周面上に弾性層が形成され、この弾性層上に抵抗層が形成されている。本実施形態では、帯電ローラの外径は１４φとなっている。上記導電性支持体としては、例えば、鉄、銅、ステンレス、アルミニウム、ニッケル等の金属材料の丸棒を用いることができる。なお、防錆や耐傷性付与のために、これらの金属表面にメッキ処理を施してもよい。ただし、導電性を損なわないことが必要である。
【００５６】
上記弾性層は、被帯電体としての感光体１１に対する給電や、帯電ローラ６１の感光体１１に対する良好な均一密着性を確保するために、適当な導電性と弾性とを有している。具体的には、上記弾性層としては、例えば天然ゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等の合成ゴム、あるいはポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂等の弾性材料中に、カーボンブラック、グラファイト、導電性金属酸化物等の電子電導機構を有する導電剤、アルカリ金属塩や四級アンモニウム塩等のイオン電導機構を有する導電剤などを適宜添加したものを用いることができる。なお、帯電ローラ６１と感光体１１との均一密着性を確保するためには、上記弾性層を研磨して、軸方向の中央部が一番太く、中央部から両端部に行くにつれて細くなる形状（いわゆるクラウン形状）に形成することが好ましい。
【００５７】
上記抵抗層は、弾性層に接して形成され、弾性層中に含有される軟化油や可塑剤等の帯電ローラ６１表面へのブリードアウトを防止するとともに、帯電ローラ６１全体の電気抵抗を調整するために設けられる。上記抵抗層としては、導電性または半導電性を有する材料が用いられる。例えば、エピクロルヒドリンゴム、ＮＢＲ、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、フッ素ゴム系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、エチレン酢酸ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、塩素化ポリエチレン系熱可塑性エラストマー等、あるいはこれらの混合材料、または共重合体からなる材料に、電子電導機構を有する導電剤（例えば、導電性カーボン、グラファイト、導電性金属酸化物、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄粉等）、イオン電導機構を有する導電剤（例えば、アルカリ金属塩、アンモニウム塩等）を適宜添加したものを用いる。この場合、所望の電気抵抗を得るために、上記各種導電剤を２種以上併用してもよい。ただし、環境変動や感光体１１の汚染を考慮すると、電子電導機構を有する導電剤を用いることが好ましい。
【００５８】
この帯電ローラ６１には、感光体１１表面に電位を与える際には、ＤＣ電圧が印加されるようになっており、帯電ローラのクリーニング時には、ＡＣ電圧が印加されるようになっている。ＤＣ電圧とＡＣ電圧との切り替えは、電圧切替手段７１によって行われる。この切り替え動作については後段で説明する。
【００５９】
クリーニングローラ６２は、帯電ローラ６１の表面に接触するように配置され、帯電ローラ６１の表面に付着した残留トナー，紙粉等を除去するためのものである。クリーニングローラ６２は、例えば、ポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリウレタン、エポキシなどの樹脂、またはＩＲ，ＮＢＲ，ＦＰＤＭ，ポリウレタンなどの有機ゴム等を用いることができる。またクリーニングローラ６２はソリッドおよび発泡体のいずれでもよいが、特に発泡体のものが好ましい。本実施形態では、クリーニングローラ６２の外径は１２φ、軸径は８φのＳＵＳ３０４シャフト、材質ウレタンフォーム、密度３０（Ｋｇ／ｍ3）、アスカＣ硬度１０度、セル径５０μｍのものを使用した。なお、本実施形態では、クリーニング部材としてクリーニングローラ６２を用いているが、これに限らず、例えば、図６に示すように、クリーニングブラシ６２ａを用いて、帯電ローラ６１の表面をクリーニングするようになっていてもよい。このクリーニングブラシ６２ａとして、カーボンブラックを分散したナイロン、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂等を用いてもよい。また、ローラ形状以外の形状を有するものを用いてもよい。すなわち、帯電ローラ６１の表面に付着した汚染物質等を除去できるものであればよく、例えば、図７に示すように、帯電ローラ６１の表面に当接させるクリーニング部材６２ｂを用いてもよい。このクリーニング部材６２ｂには、例えば、ＩＲ，ＮＢＲ，ＦＰＤＭ，ポリウレタンなどの有機ゴム、または不織布等が用いられる。また、帯電ローラ６１の径がφ１４、長さが３２０ｍｍのとき、クリーニング部材６２ｂのサイズは、例えば、幅１０ｍｍ×長さ３２０ｍｍ×高さ１０ｍｍであってもよい。
【００６０】
離接機構（接触手段）６３は、クリーニングローラ（クリーニング部材）６２の位置を帯電ローラ６１に当接する位置と、帯電ローラ６１から離間する位置とに切り替えるためのものである。図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、離接機構６３は、クリーニングローラ支持体６３ａとソレノイド６３ｂからなるアクチュエータとを備えている。図３（ａ）に示すように、クリーニングローラ支持体６３ａは、クリーニングローラ６２の支持軸の両端に固定されている。ソレノイド６３ｂは、クリーニングローラ６２の支持軸に固定されたクリーニングローラ支持体６３ａを、持ち上げ可能に構成されている。これにより、クリーニングローラ６２の位置は、帯電ローラ６１に当接する位置と、帯電ローラ６１から離間する位置とに切り替えられる。具体的には、図３（ｂ）に示すように、ソレノイド６３ｂがＯＮのときには、クリーニングローラ６２は帯電ローラ６１から離間する。また、図３（ｃ）に示すように、ソレノイド６３ｂがＯＦＦのときには、クリーニングローラ６２は帯電ローラ６１に当接する。なお、クリーニングローラ６２の離接動作は、帯電ローラのクリーニングに関する制御全般を行うクリーニング制御部８０の、離接制御部８１によって制御される。離接機構６３の構成は、上記構成に限定されることはなく、クリーニングローラ６２の位置を帯電ローラ６１に当接する位置と、帯電ローラ６１から離間する位置とに切り替えることができるものであればよい。
【００６１】
ここで、残留トナーについて説明する。転写工程後の感光体１１上には、残留物質が残っている。この残留物質には、転写されなかったトナー（小粒径トナーや帯電不良トナー）の他に、トナー外添剤（シリカ、マグネタイト等）が含まれている。ここで、外添剤であるシリカは、トナーの流動性を確保することを目的に、トナーの粒径に比べ１桁から２桁小さいものが一般的に用いられる。残留物質は基本的にクリーニングブレード５１で除去されるが、クリーニングブレード５１を通過した微小トナーや外添剤は、感光体１１に接触した帯電ローラ６１に吸着されていく。ライフを重ねると、通過したトナーなどが多量に帯電ローラ６１に付着して、帯電不良や帯電ムラが引き起こす原因になる。
【００６２】
そこで、本実施形態の帯電装置１２では、帯電ローラ６１は、感光体１１の表面電位付加用のＤＣ電圧と、帯電ローラ６１に付着したトナーを感光体１１に戻すためのＡＣ電圧が印加されるように構成されている。この電圧の切り替えは、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、スイッチからなる電圧切替手段７１によって行われる。なお、電圧の切り替えの動作は、電圧制御部８２によって制御される。本実施形態では、クリーニング装置７０は、クリーニングローラ６２と、離接機構６３と、電圧切替手段７１とを含んでいる。
【００６３】
次に、帯電ローラ６１をクリーニングする動作について、図４（ａ），（ｂ）を用いて説明する。なお、本実施形態では、トナーはマイナス（−）帯電している場合を例に挙げて説明するものとするが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６４】
図４（ａ）は、印字工程が終了する段階でクリーニングを行う処理についてのフローチャートである。印字シーケンスが終了する段階では（Ｓ１）、感光体は回転を続けている（Ｓ２）。そして立ち下げシーケンスに入り（Ｓ３）、回転している感光体１１の表面電位がほぼゼロになった段階で、帯電ローラ６１に印加する電圧を、電圧切替手段７１にて、ＤＣ電圧からＡＣ電圧に切り替える（Ｓ４）。ここで、印加するＡＣ電圧のピーク値は、感光体１１の放電開始電圧より小さくなるよう印加する。そして、離接機構６３によりクリーニングローラ６２を帯電ローラ６１に当接する（Ｓ５）。なお、Ｓ４とＳ５は、どちらが先に始まっても同時に始まってもよく、その順序は問わない。ここで、帯電ローラ６１にＡＣ電圧が印加されると、帯電ローラ６１に付着したトナーは、適度に帯電することにより、あるいは保持していた電荷と逆極性の電圧による電気的な反発力により、またはＡＣの交流電界にて帯電ローラとの機械的な付着力が弱まることにより、感光体１１に戻る。また粒径の小さいシリカなどの外添剤は、帯電ローラに当接したクリーニングローラ６２に機械的に掻き取られ転移する。その結果、帯電ローラ６１は、常にクリーニングされた、きれいな状態を確保できる。よって、帯電不良や帯電ムラを起こすことはない。
【００６５】
帯電ローラ６１のクリーニングが完了すると、感光体の回転を終了して（Ｓ６）、クリーニングローラ６２を帯電ローラ６１から離間する（Ｓ７）。ここで、帯電ローラのクリーニングの完了に関して、例えば、クリーニングローラ６２と帯電ローラ６１との接触時間が、帯電ローラ６１の１周する時間以上経過すると、完了したと判断されるように制御されるようになっていてもよい。確実にクリーニングするために、クリーニングローラ６２と帯電ローラ６１との接触時間が、帯電ローラ６１の１周する時間以上であるのが、好ましい。
【００６６】
ここで、感光体表面電位と、現像装置１４の現像ローラに印加される現像バイアスとの、推移についてのチャートの一例を、図５に示す。ＡＣクリーニング（クリーニングローラ６２を帯電ローラ６１に当接させて、かつ帯電ローラ６１にＡＣ電圧を印加して、行うクリーニング）時の現像バイアスを感光体表面電位と逆極性にすることで、現像装置１４によるかぶりやキャリア上がりの発生を防ぐことができる。なお、帯電ローラ６１のクリーニング（ＡＣクリーニング）時の、ＡＣ電圧は感光体１１表面電位にほとんど影響せず、感光体１１表面電位はほぼ０Ｖとなる。
【００６７】
ＡＣクリーニング時、感光体１１に戻されたトナーは、次のように現像装置１４に戻される。本実施の形態では、現像ローラに、感光体１１の表面電位（ここでは、ほぼ０Ｖ）よりも正極となる現像バイアス（ここでは、＋１５０Ｖ）を印加していることで、現像ローラに、感光体１１上に残留した、マイナス帯電しているトナー等の異物を静電吸着することが可能となっている。現像ローラと感光体１１とが近接する現像領域よりも感光体１１の回転方向上流側において感光体１１表面に残留している未除去の残留現像剤成分（回収後残留物）、具体的には、帯電ローラ６１から戻されたトナーを、現像ローラの表面に磁気的に吸着することで、トナー等の異物を、感光体１１表面から除去するようになっている。現像ローラに吸着されたトナーは、現像ローラの回転に伴って現像槽に戻される。
【００６８】
このように、現像装置１４は、現像兼クリーニング装置として、帯電装置１２通過後に感光体１１上に残留しているトナー等の異物を、上記現像領域における感光体１１の回転方向上流側（現像ローラによる感光体１１への現像剤の供給位置よりも感光体１１の回転方向上流側）において、回収することで、現像とあわせて感光体１１のクリーニングを行うようになっている。
【００６９】
さらに、印字工程の終了時だけではなく、連続して印字する場合においても、この帯電ローラのクリーニングを行うことができる。これを図４（ｂ）を用いて説明する。累積印字枚数に到達すると、クリーニングが実行開始され（Ｓ１２）、立ち下げシーケンスに入り（Ｓ１３）、回転している感光体１１の表面電位がほぼゼロになった段階で、帯電ローラ６１に印加する電圧を、電圧切替手段７１にて、ＤＣ電圧からＡＣ電圧に切り替える（Ｓ１４）。そして、離接機構６３によりクリーニングローラ６２を帯電ローラ６１に当接する（Ｓ１５）。なお、Ｓ１４とＳ１５は、どちらが先に始まっても同時に始まってもよく、その順序は問わない。
【００７０】
ＡＣクリーニングが行われ、所定の当接時間に到達すると（Ｓ１６）、離接機構６３により、クリーニングローラ６２を帯電ローラ６１から離間させ（Ｓ１７）、帯電ローラ６１に印加する電圧を、電圧切替手段７１にて、ＤＣ電圧に切り替える（Ｓ１８）。なお、Ｓ１７とＳ１８は、どちらが先に始まっても同時に始まってもよく、その順序は問わない。その後、印字工程が引き続き行われ、印字シーケンスが終了すると（Ｓ１１でＹＥＳ）、図４（ａ）で説明せしたフローへと続く。印字シーケンス途中であると（Ｓ１１でＮＯ）、Ｓ１２から繰り返される。
【００７１】
このように、何百枚という連続印字においては、一定枚数を印字した時点で、実際の印字工程は中断させて、上記クリーニングを取り入れることで、印字工程が終了する段階でクリーニングを行うクリーニングと、同様の効果を得ることができる。
【００７２】
上記した実施形態では、ＡＣ電圧印加によるクリーニング時には、離接機構６３によって、クリーニングローラ６２を帯電ローラ６１に当接させ、クリーニングが終わると離接させているが、クリーニングローラ６２が常に帯電ローラ６１に当接していてもよい。離接機構６３が設けられていなくてもよい。
【００７３】
ここで、ＡＣ電圧印加、クリーニングローラ６２についてのクリーニング効果を検証したところ、次のような結果となった。プロセス速度１２７ｍｍ／ｓで、ＡＣ電圧の印加のみ（クリーニング部材なし）であると、５０Ｋ枚実写エージングでは、３０Ｋで汚れによる画像不良発生が発生した。クリーニングローラ６２のみ（ＡＣ電圧印加なし）であると、５０Ｋ枚実写エージングでは、４０Ｋで汚れによる画像不良発生が発生した。ＡＣ電圧が印加されクリーニングローラ６２が帯電ローラ６１に当接している場合には、５０Ｋ枚実写エージングでは、１００Ｋで汚れ及び画像不良は無かった。よって、ＡＣ電圧が印加されクリーニングローラ６２が帯電ローラ６１に当接している場合に、クリーニングの効果が向上することがわかる。
【００７４】
次に、帯電ローラのクリーニングの最適条件を求めるために、ＡＣ周波数と印加電圧との関係について調べた。その結果を図８に示す。プロセススピードとＡＣ周波数とを変更してそのときの印加電圧を測定した。プロセススピード１２７ｍｍ／ｓｅｃのときの測定結果は図８のグラフにひし形で示される。ＡＣ周波数が０．３、０．５、１、１．５、１．７５ｋＨｚのとき、それぞれ印加電圧（波高値Ｖｐｐ）は、３３０、３４０、３９０、４８０、５４０Ｖであった。プロセススピード１６７ｍｍ／ｓｅｃのときの測定結果は図８のグラフに三角で示される。ＡＣ周波数が０．３、０．５、１、１．５ｋＨｚのとき、それぞれ印加電圧（波高値Ｖｐｐ）は、３６０、３７０、４１０、４９５、５５０Ｖであった。プロセススピード２２５ｍｍ／ｓｅｃのときの測定結果は図８のグラフに四角で示される。ＡＣ周波数が０．３、０．５、１、１．５、１．７５ｋＨｚのとき、それぞれ印加電圧（Ｖｐｐ）は、３９５、４００、４４０、５１０、５６０Ｖであった。プロセススピード３５０ｍｍ／ｓｅｃのときの測定結果は図８のグラフに丸で示されている。ＡＣ周波数が０．３、０．５、１、１．５、１．７５ｋＨｚのとき、それぞれ印加電圧（Ｖｐｐ）は、４４５、４５０、４９０、５５０、５９０Ｖであった。
【００７５】
ここで、ＡＣ周波数は、大きすぎるとトナーに対してバイアスが有効に作用しなくなる。反対に小さすぎると、残留トナーが帯電ローラへ再付着し易くなり、充分なクリーニング効果が得られない。このクリーニング効果の検証としては、複写機にて、周波数を替えてＡＣ電圧を帯電ローラに印加してクリーニングを行った際に、ハーフトーン等の薄いコピーでの画像不良のあり無しを判断することで行った。
【００７６】
また、印加電圧（Ｖｐｐ）は、大きすぎるとトナーに対して有効に作用せず、放電が始まり感光体を帯電してしまう。感光体の帯電防止のために、放電開始電圧を５５０Ｖ以下にする必要がある。逆に小さすぎると、残留トナーが帯電ローラへ再付着し易くなり、充分なクリーニング効果が得られない。そのため、波高値Ｖｐｐは１１００Ｖ（±５５０Ｖ）以内で印加する必要がある。
【００７７】
以上のことから、クリーニングの最適な範囲は、周波数０．５〜１．５０ｋＨｚのＡＣ電圧が印加されたときであることがわかる。図８に示している、各プロセススピードでの０．３および１．７５ｋＨｚのときには、ＡＣ電圧の周波数や大きさ（Ｖｐｐ）最適な値から外れている（図８では、×印で示している）。
【００７８】
また、電圧制御部８２は、画像形成装置１のプロセス速度に応じて、印加するＡＣ電圧の印加条件を変えてもよい。具体的には、ＡＣ電圧の周波数および波高値Ｖｐｐの少なくとも一方を変更するとよい。このように、印加条件を変えると、プロセス速度に適した条件で、常に適切なクリーニングを行うことができる。このことに関し、実際の画像形成装置（シャープ製フルカラー機ＭＸ４５００）を用いて、モノクロ４５枚分（プロセス速度：２２５ｍｍ/ｓ）フルカラー３５枚分（１６７ｍｍ/ｓ）で確認を行った。モノクロモードで印字の場合は、１０００Ｈｚ、Ｖｐｐ４４０Ｖにし、フルカラーモードで印字の場合は、１０００Ｈｚ、Ｖｐｐ４１０Ｖに変更することにより、良好なクリーングが確保され帯電ローラの汚れを防止でき、安定した帯電性が得られることがわかった。
【００７９】
最後に、クリーニング装置７０（あるいは画像形成装置１）のクリーニング制御部８０は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにＣＰＵを用いてソフトウェアによって実現してもよい。つまり、クリーニング装置７０（あるいは画像形成装置１）は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアであるクリーニング装置７０（あるいは画像形成装置１）の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記クリーニング装置７０（あるいは画像形成装置１）に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。
【００８０】
上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。
【００８１】
また、クリーニング装置７０（あるいは画像形成装置１）を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
【００８２】
本発明は上述した実施形態、実施例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態、実施例についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置に備えられる可視像形成ユニットの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す説明図である。
【図３】（ａ）〜（ｂ）は、本発明の一実施形態に係るクリーニング装置を備えた帯電装置の構成を示す図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施形態に係るクリーニング装置がクリーニングを行う処理の流れを示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る画像形成装置に備えられる感光体の表面電位と、現像装置の現像バイアスとの、推移についてのチャートの一例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るクリーニング装置が備えるクリーニング部材の他の例を示す図である。
【図７】発明の一実施形態に係るクリーニング装置が備えるクリーニング部材のさらに他の例を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る画像形成装置のプロセススピードを変化させた際の、帯電ローラに印加されるＡＣ電圧の、ＡＣ周波数と印加電圧との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００８５】
１  画像形成装置
１０，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂ  可視像形成ユニット
１１  感光体（像担持体）
１２  帯電装置（帯電手段）
１４  現像装置（現像手段）
１５  転写ローラ
１６  クリーナユニット
５１  クリーニングブレード
６１  帯電ローラ（接触帯電部材）
６２  クリーニングローラ（クリーニング部材）
６３  離接機構（離接手段）
８０  クリーニング制御部
８１  離接制御部
８２  電圧制御部（電圧制御手段）
【図１】
2008203366.tif 000003
【図２】
2008203366.tif 000004
【図３】
2008203366.tif 000005
【図４】
2008203366.tif 000006
【図５】
2008203366.tif 000007
【図６】
2008203366.tif 000008
【図７】
2008203366.tif 000009
【図８】
2008203366.tif 000010