(57)【要約】【課題】低コスト且つ短時間でクリーニング手段から感光体へのトナー放出を行うことのできるクリーニング機構を備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】装置２は、感光体４、感光体上に潜像を形成する手段２６、１２、潜像をトナー１４で顕像化する現像装置１６、トナー画像を記録媒体に転写する転写ローラ３６、及び転写後に感光体上の残留トナーを回収するクリーニングローラ４２を備える。クリーニング時において、クリーニングローラから感光体にトナーを移動させるよう負極性トナーと同極性の電圧をクリーニングローラに印加する。現像装置は、クリーニング時に、クリーニングローラから感光体に移動したトナーを回収する。クリーニング時にクリーニングローラに負極性の電圧を印加する際に、トナーをクリーニングローラから感光体に向けて電気的に付勢するよう感光体の表面を帯電させるために、転写ローラに正極性の電圧を印加する。【選択図】図３
2004085783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記静電潜像をトナーで現像してトナー画像を形成する現像手段と、
前記トナー画像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記トナー画像を記録媒体に転写後に像担持体上に残留するトナーを回収する回収手段とを備えた画像形成装置において、
非画像形成時に前記回収手段から像担持体にトナーを移動させるようトナーの帯電極性と同極性の電圧を回収手段に印加する制御手段をさらに備え、
前記現像手段は、非画像形成時に、回収手段から像担持体に移動したトナーを回収し、
前記制御手段は、非画像形成時に前記回収手段にトナーの帯電極性と同極性の電圧を印加する際に、トナーを回収手段から像担持体に向けて電気的に付勢するよう像担持体の表面を帯電させるために、前記転写手段を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
像担持体と、
像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、
前記帯電手段により帯電後に選択的に露光して像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、
前記静電潜像をトナーで現像してトナー画像を形成する現像手段と、
前記トナー画像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記トナー画像を記録媒体に転写後に像担持体上に残留するトナーを回収する回収手段とを備えた画像形成装置において、
非画像形成時に前記回収手段から像担持体にトナーを移動させるようトナーの帯電極性と同極性の電圧を回収手段に印加する制御手段をさらに備え、
前記現像手段は、非画像形成時に、回収手段から像担持体に移動したトナーを回収し、
前記制御手段は、非画像形成時に前記回収手段にトナーの帯電極性と同極性の電圧を印加する際に、トナーを回収手段から像担持体に向けて電気的に付勢するよう像担持体の表面を帯電させるために、前記帯電手段を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
像担持体と、
像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記静電潜像をトナーで現像してトナー画像を形成する現像手段と、
前記トナー画像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記トナー画像を記録媒体に転写後に像担持体上に残留するトナーを回収する回収手段とを備えた画像形成装置において、
非画像形成時に前記回収手段から像担持体にトナーを移動させるようトナーの帯電極性と同極性の電圧を回収手段に印加する制御手段と、
非画像形成時に像担持体表面を帯電させる帯電手段をさらに備え、
前記現像手段は、非画像形成時に、回収手段から像担持体に移動したトナーを回収し、
前記制御手段は、非画像形成時に前記回収手段にトナーの帯電極性と同極性の電圧を印加する際に、トナーを回収手段から像担持体に向けて電気的に付勢するよう像担持体の表面を帯電させるために、前記帯電手段を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段がトナーを回収手段から像担持体に向けて電気的に付勢するよう像担持体の表面を帯電させる時間は、前記回収手段から像担持体にトナーを移動させるようトナーの帯電極性と同極性の電圧を回収手段に印加する時間より短いことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記回収手段は回転体であって、
前記制御手段がトナーを回収手段から像担持体に向けて電気的に付勢するよう像担持体の表面を帯電させる時間は、前記回収手段の１回転に要する時間より長いことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体上に静電潜像を形成し、現像装置によりトナーを供給することで静電潜像を現像し、トナー画像を記録媒体に転写する画像形成装置に関する。本発明は特に、転写後に像担持体に残留するトナーを回収し、非画像形成時に回収トナーを像担持体に移動させ、その後現像装置に回収させるクリーニング機構を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式による画像形成装置は、一般に、像担持体の表面電位をチャージャなどの帯電手段により一様に帯電させ、画像情報に応じて選択的に露光を行うことで像担持体上に静電潜像を形成し、さらに現像手段からトナーを供給することで静電潜像を現像し、トナー画像を記録媒体に転写することにより画像形成を行う。
【０００３】
転写工程においては、トナー画像がクーロン力により記録媒体に転写されるが、一部のトナーが転写されずに像担持体上に残留する場合がある。こうした残留トナーを付着した状態で再び像担持体を露光しても、残留トナーにより所望の潜像が形成できず画像のノイズが発生する。このため、画像形成装置は、残留トナーを除去するためのクリーニング手段を備えている。
【０００４】
クリーニング手段は、クーロン力により像担持体上の残留トナーを吸着するが、吸着可能なトナー量には限界がある。そこで、クリーニング手段が吸着したトナーを非画像形成時に像担持体に再び放出し、像担持体上の放出トナーを現像手段に回収させるシステムが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようなシステムにおいて、吸着したトナーを像担持体に放出する際に、クリーニング手段には、トナーの帯電極性と同じ極性の比較的高い電圧が所定時間印加される。しかしながら、吸着したトナーとクリーニング手段との間には、吸着力以外に機械的な接触力やファンデルワールス力等が生じているために、一部の吸着トナーが像担持体に放出されずに、クリーニング手段に付着したままになる。この場合、次の画像形成時の転写工程後にクリーニング手段が吸着できるトナー量が少なくなり、その結果、像担持体上の残留トナーは、クリーニング手段に回収されずにすり抜け、画像ノイズを発生させることがある。
【０００６】
上記問題を解決するために、トナーを放出する際にクリーニング手段に印加する電圧を高くしたり、トナーの放出処理時間を長くする方法が考えられる。しかしながら、前者の場合、クリーニング手段に電圧を印加する電源の容量を大きくすれば、コスト上昇の要因となる。一方、後者の場合、非画像形成の期間（例えば前回転期間）を長くとる必要があり、したがって、例えば印刷命令から画像形成を終了するまでに要する時間が長くなるなど、印刷に要する時間が長くなる。
【０００７】
そこで、本発明は、低コスト且つ短時間でクリーニング手段から像担持体へのトナー放出を行うことのできるクリーニング機構を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置の第１の態様は、
像担持体と、
像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記静電潜像をトナーで現像してトナー画像を形成する現像手段と、
前記トナー画像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記トナー画像を記録媒体に転写後に像担持体上に残留するトナーを回収する回収手段とを備えた画像形成装置において、
非画像形成時に回収手段から像担持体にトナーを移動させるようトナーの帯電極性と同極性の電圧を回収手段に印加する制御手段をさらに備え、
現像手段は、非画像形成時に、回収手段から像担持体に移動したトナーを回収し、
制御手段は、非画像形成時に回収手段にトナーの帯電極性と同極性の電圧を印加する際に、トナーを回収手段から像担持体に向けて電気的に付勢するよう像担持体の表面を帯電させるために、転写手段を制御することを特徴とする。
【０００９】
転写手段として転写ローラ、転写ベルトなどを用いる場合には、転写手段には、所定の電圧、例えばトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加される。転写コロナチャージャなどを用いる場合には、例えば、像担持体がトナーの帯電極性と逆極性に帯電するように転写手段が制御される。
【００１０】
本発明に係る画像形成装置の第２の態様は、
像担持体と、
像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、
帯電手段により帯電後に選択的に露光して像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、
前記静電潜像をトナーで現像してトナー画像を形成する現像手段と、
前記トナー画像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記トナー画像を記録媒体に転写後に像担持体上に残留するトナーを回収する回収手段とを備えた画像形成装置において、
非画像形成時に回収手段から像担持体にトナーを移動させるようトナーの帯電極性と同極性の電圧を回収手段に印加する制御手段をさらに備え、
現像手段は、非画像形成時に、回収手段から像担持体に移動したトナーを回収し、
制御手段は、非画像形成時に回収手段にトナーの帯電極性と同極性の電圧を印加する際に、トナーを回収手段から像担持体に向けて電気的に付勢するよう像担持体の表面を帯電させるために、帯電手段を制御することを特徴とする。
【００１１】
帯電手段として帯電ローラ、転写ベルトなどを用いる場合には、帯電手段には、所定の電圧、例えばトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加される。帯電コロナチャージャなどを用いる場合には、例えば、像担持体がトナーの帯電極性と逆極性に帯電するように帯電手段が制御される。
【００１２】
本発明に係る画像形成装置の第３の態様は、
像担持体と、
像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記静電潜像をトナーで現像してトナー画像を形成する現像手段と、
前記トナー画像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記トナー画像を記録媒体に転写後に像担持体上に残留するトナーを回収する回収手段とを備えた画像形成装置において、
非画像形成時に回収手段から像担持体にトナーを移動させるようトナーの帯電極性と同極性の電圧を回収手段に印加する制御手段と、
非画像形成時に像担持体表面を帯電させる帯電手段をさらに備え、
現像手段は、非画像形成時に、回収手段から像担持体に移動したトナーを回収し、
制御手段は、非画像形成時に前記回収手段にトナーの帯電極性と同極性の電圧を印加する際に、トナーを回収手段から像担持体に向けて電気的に付勢するよう像担持体の表面を帯電させるために、帯電手段を制御することを特徴とする。
【００１３】
制御手段がトナーを回収手段から像担持体に向けて電気的に付勢するよう像担持体の表面を帯電させる時間は、回収手段から像担持体にトナーを移動させるようトナーの帯電極性と同極性の電圧を回収手段に印加する時間より短くてもよい。
【００１４】
回収手段が回転体の場合、制御手段がトナーを回収手段から像担持体に向けて電気的に付勢するよう像担持体の表面を帯電させる時間は、回収手段の１回転に要する時間より長くするのが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明に係る画像形成装置の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置を示す。画像形成装置２は像担持体として感光体ドラム４を有し、この感光体ドラム４は、図示しないモータにより矢印６の方向に回転駆動可能になっている。感光体ドラム４の周りには、感光体ドラム４の回転方向６に沿って、感光体ドラム４表面を一様に帯電させる帯電装置８と、画像情報に応じて選択的に感光体ドラム４に光１０を照射し、これにより感光体ドラム４上に静電潜像を形成する露光装置１２と、負極性に帯電したトナー１４を感光体ドラム４に供給し、これにより静電潜像を顕像化する現像装置１６と、感光体ドラム４に付着したトナー１４を記録媒体１８に転写する転写装置２０と、転写後に感光体ドラム４上に残ったトナー１４ａを除去するクリーニング装置２２とが順次配設されている。
【００１６】
さらに具体的には、帯電装置８は、感光体ドラム４に当接し且つ感光体ドラム４の回転とともに矢印の方向に回転する導電性ローラ２４と、導電性ローラ２４に接続し、これにより導電性ローラ２４に所定のバイアス電圧（本実施形態では−１２００Ｖの負極性）を印加するバイアス電源２６とを有する。
【００１７】
現像装置１６は、トナー１４を収容するトナー収容部２８と、感光体ドラム４に当接又は近接し、図示しないモータにより矢印の方向に回転駆動可能な現像ローラ３０と、現像ローラ３０に接続し、これにより現像ローラ３０に所定のバイアス電圧（本実施形態では−４００Ｖの負極性）を印加するバイアス電源３２とを有する。
【００１８】
転写装置２０は、図示しない給紙トレイから送られてきた記録媒体１８を感光体ドラム４との間に挟持しながら矢印方向に回転駆動することにより、記録媒体１８を矢印３４方向下流側に搬送するための転写ローラ３６を有する。転写ローラ３６には、図示しない制御手段により、正極性（本実施形態では＋１０００Ｖ）のバイアス電源３８又は負極性（本実施形態では−１０００Ｖ）のバイアス電源４０が選択的に接続されるようにしてある。なお、記録媒体１８上のトナー１４ｂは記録媒体１８と共に図示しない定着手段に運ばれ、そこで、記録媒体１８上に定着され、続いて、記録媒体１８が図示しない排出トレイに送り出されるようにしてある。
【００１９】
クリーニング装置２２は、感光体ドラム４に当接し、図示しないモータにより矢印の方向に回転駆動可能なクリーニングローラ４２を有する。クリーニングローラ４２には、図示しない制御手段により、正極性（本実施形態では＋３００Ｖ）のバイアス電源４４又は負極性（本実施形態では−１２００Ｖ）のバイアス電源４６が選択的に接続されるようにしてある。
【００２０】
次に、このように構成された画像形成装置２の画像形成動作を説明する。まず、転写ローラ３６及びクリーニングローラ４２には、正極性のバイアス電源３８、４４がそれぞれ接続される。そして、矢印６方向に回転駆動される感光体ドラム４に対し、帯電装置８により感光体ドラム４表面を一様に帯電する。続いて、画像情報に基づいて、露光装置１２により光１０を選択的に照射する。その結果、感光体ドラム４上には選択的に静電潜像が形成される。その後、感光体ドラム４の現像ローラ３０との対向部において、潜像部分に対しトナー１４が付着し、トナー画像を形成する。このトナー画像は、感光体ドラム４の回転に従って転写ローラ３６との対向部に移動し、記録媒体１８に転写される。
【００２１】
転写ローラ３６との対向部で記録媒体１８に転写されなかった残留トナー１４ａは、クリーニングローラ４２に吸着され、感光体ドラム４上から除去される。
【００２２】
次に、画像形成装置２のクリーニング動作を説明する。まず、図２に示すように、クリーニングローラ４２を負極性のバイアス電源４６に接続するとともに、転写ローラ３６を負極性のバイアス電源４０に接続する。クリーニングローラ４２に負極性の電圧を印加するのは、クリーニングローラ４２の電位を感光体ドラム４に比べて低くすることで、クリーニングローラ４２上のトナーを感光体ドラム４に向けて電気的に付勢するためである。しかしながら、実際には、上述したように、クリーニングローラ４２上の一部のトナー１４ｃが感光体ドラム４側に放出されずにクリーニングローラ４２上に付着した状態になっている。転写ローラ３６に負極性の電圧を印加するのは、画像形成時にトナーが転写ローラ３６上に付着する場合があり、転写ローラ３６の電位を感光体ドラム４に比べて低くすることで、転写ローラ３６上に付着していたトナー１４ｄを感光体ドラム４に放出するためである。
【００２３】
続いて、図３に示すように、転写ローラ３６を正極性のバイアス電源３８に接続し、転写ローラ３６に対し所定の期間正極性の電圧を印加することにより、感光体ドラム４の表面電位を正極性にする。この結果、感光体ドラム４とクリーニングローラ４２との間の電位差が、転写ローラ３６を負極正のバイアス電源４０に接続した状態に比べて大きくなり、したがって、クリーニングローラ４２に吸着されたトナー１４ｃ（図２）を感光体ドラム４に向けて付勢するクーロン力を大きくすることができ、一部クリーニングローラ４２に残留していたトナー１４ｃを感光体ドラム４に移動させることができる。なお、本実施形態では、画像形成時に転写ローラ３６に印加する正極性の電圧と、クリーニング時に印加する正極性の電圧の大きさが同じになっているが、異なるようにしてもよい。また、クリーニング時における感光体ドラム４の表面電位は、トナーをクリーニングローラ４２から感光体ドラム４に向けて付勢するような電位であればよいので、例えば０Ｖや負極性でもよい。したがって、クリーニング時に転写ローラ３６に印加する電圧はトナーと逆極性である必要はなく、転写ローラ３６にトナーと同極性の電圧を印加してもよい。
【００２４】
クリーニングローラ４２の周上に付着した全てのトナー１４ｅ（図１）を該ローラ４２に対向する感光体ドラム４に移動させるために、転写ローラ３６に正極性の電圧を印加する期間は、少なくともクリーニングローラ４２の一回転分の周長に相当する感光体ドラム４の外周部分にわたって感光体ドラム４表面が帯電するように設定する必要がある。
【００２５】
クリーニングローラ４２を通過した感光体ドラム４の表面電位は、約−６００Ｖとなっており、したがって、感光体ドラム４が−１２００Ｖに印加されている帯電ローラ２４に接しても、トナー１４ｆは感光体ドラム４に付着したまま、帯電ローラ２４を通過して現像ローラ３０に向かう。
【００２６】
現像ローラ３０には−４００Ｖの電圧が印加されており、したがって、表面電位が約−６００Ｖの感光体ドラム４が現像ローラ３０に接すると、トナーは現像ローラ３０に移動して付着する。そして、トナーは現像装置１６のトナー収容部２８に回収される。
【００２７】
クリーニング動作は、クリーニングローラ４２から感光体ドラム４にトナーが向かう付勢力を大きくするように感光体ドラム４を所定の電位に帯電した影響で、画像形成時に画像ノイズが発生するのを防止するために、非画像形成時に行うとよい。非画像形成時としては、画像形成終了後に感光体ドラム４が空回転している期間（後回転期間）、画像形成前に感光体ドラム４が空回転している期間（前回転期間）、画像形成中に感光体ドラム４が空回転している期間（像間時）、画像形成開始から所定時間の経過後などが例示できる。また、画質の低下が認められた時などに感光体ドラム４を強制的に回転させてクリーニング動作を行わせてもよい。
【００２８】
なお、クリーニング開始時に転写ローラ３６にトナー１４と同極性の電圧を印加して転写ローラ３６表面からトナー１４を除去する工程は、必ずしも設けなくてもよい。
【００２９】
以上、本発明に係る画像形成装置の実施形態について説明したが、本発明は種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、クリーニング手段としてローラ４２を用いたが、ベルト、ブラシ、磁気ブラシなどでもよい。
【００３０】
なお、上記実施形態では、像担持体として感光体ドラム４を用いたが、感光ベルト、感光体からトナーが直接転写される中間転写体、感光体からトナーを転写材に転写する位置で転写材を保持して搬送する転写搬送体などでもよい。また、帯電手段としてローラ２４を用いたが、ベルト、ブラシ、磁気ブラシ、コロナチャージャ、フィルムなどでもよい。さらに、転写手段としてローラ３６を用いたが、ベルト、ブラシ、コロナチャージャ、フィルムなどでもよい。
【００３１】
クリーニングローラ４２から感光体ドラム４に向かう電気的付勢力を大きくするために感光体ドラム４の表面を帯電する手段は、転写装置２０に限らず、帯電装置８を用いてもよい。但し、この場合、感光体ドラム４の回転方向６に関して帯電ローラ２４の下流側に位置する現像ローラ３０から感光体ドラム４にトナー１４が移動しないように、現像ローラ３０に印加する電圧を調節するか、現像ローラ３０を感光体ドラム４に当接又は近接する位置から退避させる必要がある。
【００３２】
また、クリーニングローラ４２から感光体ドラム４に向かう電気的付勢力を大きくするために感光体ドラム４の表面を帯電する手段として、転写ローラ３６や帯電ローラ２４の代わりに、別途帯電手段を設けてもよい。例えば、図４に示す画像形成装置２’では、感光体ドラム４の回転方向６に関して転写ローラ３６とクリーニングローラ４２の間に、清掃前帯電手段５０を設け、トナー１４と逆極性に感光体ドラム４の表面を帯電させる。このとき転写ローラ３６は例えば接地しておく。図の例では、清掃前帯電手段５０は、光を照射することにより感光体ドラム４を帯電する手段である。このように、クリーニング時に感光体ドラム４の表面を所定の電位に帯電させる手段は、感光体ドラム４と非接触であるのが、クリーニングローラ４２から感光体ドラム４に移動したトナーが帯電手段に再付着する不具合を避ける点で好ましい。
【００３３】
図５を参照して、クリーニング時に所定の電位に帯電させる感光体ドラム表面領域（以下、第１の表面領域という。）は、クリーニングローラにトナーと同極性の電圧を印加してトナーをクリーニングローラから移動させる感光体ドラム表面領域の一部（以下、第２の表面領域という。）でもよい。言い換えれば、トナーをクリーニングローラから感光体ドラムに向けて電気的に付勢するよう感光体ドラムの表面を帯電させる時間は、クリーニングローラら感光体ドラムにトナーを移動させるようトナーの帯電極性と同極性の電圧をクリーニングローラに印加する時間より短くてもよい。
【００３４】
例えば、第１の表面領域６０を第２の表面領域６２の感光体ドラム４の回転方向６に関して後端側に設定する場合、クリーニングローラに付着したトナーのうち、感光体ドラムに放出されやすいトナーが感光体ドラムに移動した後、通常の放出処理では放出しにくいトナーに対し大きなクーロン力を与えることで、感光体ドラム４への移動を促進することができる。
【００３５】
第１の表面領域６４を第２の表面領域６２の感光体ドラム４の回転方向６に関して先端側に設定する場合、トナーをクリーニングローラから感光体ドラムに向けて電気的に付勢するよう感光体ドラムの表面を（例えば正極性に）帯電させる時間をクリーニング動作の最初に設定することで、正極性に帯電された感光体ドラムの表面を画像形成のために負極性に帯電するプロセスの一部をクリーニング動作中に行うことができるため、クリーニング動作の終了から画像形成の再開までの時間をより短くできる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明に係る画像形成装置によれば、クリーニング時において、回収手段に付着したトナーを像担持体に確実に移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置を示す概略図。
【図２】図１の画像形成装置のクリーニング動作の第１工程を示す概略図。
【図３】図１の画像形成装置のクリーニング動作の第２工程を示す概略図。
【図４】本発明の別の実施形態に係る画像形成装置を示す概略図。
【図５】クリーニング時にクリーニングローラと接触する感光体ドラム表面領域、及び、所定の電位に帯電させる感光体ドラム表面領域を概略的に示した感光体ドラムの斜視図。
【符号の説明】
２：画像形成装置、４：感光体ドラム、８：帯電装置、１２：露光装置、１６：現像装置、１８：記録媒体、２０：転写装置、２２：クリーニング装置。
【図１】
2004085783.tif 000003
【図２】
2004085783.tif 000004
【図３】
2004085783.tif 000005
【図４】
2004085783.tif 000006
【図５】
2004085783.tif 000007