(57)【要約】【課題】非画像形成時に現像剤を静電的に像担持体に効果的に戻すことができ、かつ像担持体の寿命低下を抑制することのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】像担持体１に接触している無端状部材２１、或いは転写部材に残留付着している現像剤を像担持体１に静電的に戻す静電クリーニングの際には、制御手段５０は帯電部材２に帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加手段２２を制御し、帯電部材２に印加する帯電バイアスを画像形成時とは異なったものとなるようにする。【選択図】　　　図１
2004037772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材に帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加手段と、前記像担持体に接触し、該像担持体に形成された現像剤像を転写材に転写させる転写部材と、前記転写部材に転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段とを備え、非画像形成時に前記転写部材に残留付着している現像剤を前記像担持体に静電的に戻すようにする画像形成装置であって、
前記転写部材に残留付着している現像剤を前記像担持体に静電的に戻す静電クリーニングの際には、前記帯電部材に印加する帯電バイアスを画像形成時とは異なったものとするよう前記帯電バイアス印加手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、静電クリーニングの際、前記画像形成時の帯電バイアスがＡＣにＤＣを重畳したバイアスである場合にはＤＣバイアスのみ、或いはＡＣ成分、ＤＣ成分のいずれか一方あるいは両方を小さくしたＡＣ＋ＤＣバイアスを、前記画像形成時の帯電バイアスがＤＣバイアスである場合には画像形成時よりも小さなＤＣバイアスをそれぞれ印加し、また前記画像形成時の帯電バイアスがＡＣにＤＣを重畳したバイアスである場合にはＡＣ成分の周波数を変えるよう前記帯電バイアス印加手段を制御す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】
前記制御手段は、前記静電クリーニングの際、前記像担持体に静電的に戻す現像剤と同極性の転写バイアスを前記転写部材に印加するよう前記転写バイアス印加手段を制御し、かつ該転写部材を少なくとも１周以上回転させるように制御することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記静電クリーニングの際、前記転写部材に極性を切り換えてバイアス電圧を印加するよう前記転写バイアス印加手段を制御し、かつ前記転写部材を少なくとも１周以上回転させるように制御することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記転写部材は、ローラ状、ブレード状、あるいはブラシ状の部材であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材に帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加手段と、前記像担持体に接触する無端状部材と、前記無端状部材に接触し、該無端状部材自体、或いは該無端状部材により搬送される転写材に前記像担持体に形成された現像剤像を転写させる転写部材と、前記転写部材に転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段とを備え、非画像形成時に前記無端状部材に残留付着している現像剤を前記像担持体に静電的に戻すようにする画像形成装置であって、
前記無端状部材に残留付着している現像剤を前記像担持体に静電的に戻す静電クリーニングの際には、前記帯電部材に印加する帯電バイアスを画像形成時とは異なったものとするよう前記帯電バイアス印加手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記制御手段は、静電クリーニングの際、前記画像形成時の帯電バイアスがＡＣにＤＣを重畳したバイアスである場合にはＤＣバイアスのみ、或いはＡＣ成分、ＤＣ成分のいずれか一方あるいは両方を小さくしたＡＣ＋ＤＣバイアスを、前記画像形成時の帯電バイアスがＤＣバイアスである場合には画像形成時よりも小さなＤＣバイアスをそれぞれ印加し、また前記画像形成時の帯電バイアスがＡＣにＤＣを重畳したバイアスである場合にはＡＣ成分の周波数を変えるよう前記帯電バイアス印加手段を制御することを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記静電クリーニングの際、前記像担持体に静電的に戻す現像剤と同極性の転写バイアスを前記転写部材に印加するよう前記転写バイアス印加手段を制御し、かつ前記無端状部材を少なくとも１周以上回転させるように制御することを特徴とする請求項６又は７記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記静電クリーニングの際、前記転写部材に極性を切り換えてバイアス電圧を印加するよう前記転写バイアス印加手段を制御し、かつ前記無端状部材を少なくとも１周以上回転させるように制御することを特徴とする請求項６又は７記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記無端状部材は、前記像担持体に接触して転写部を通過するように転写材を担持搬送するベルト状の部材であることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記無端状部材は、前記像担持体に接触し、該像担持体上に形成されたトナー像が転写されるベルト状、或はドラム状の中間像担持体であることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項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、画像形成装置に関し、特に非画像形成時、転写部材に残留付着している現像剤を像担持体に静電的に戻す静電クリーニングを行うものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像形成装置においては、例えば無端状の転写材担持体により転写材を転写部に搬送し、この転写材に像担持体に形成された現像剤像を転写させるようにしたものがある。そして、このような無端状の転写材担持体として、転写ベルトを用いたものが広く知られ、既に実用に供されている。次に、このような転写材担持体として転写ベルトを用いた従来の画像形成装置について説明する。
【０００３】
図８は従来の画像形成装置要部の断面図であり、同図において、１は像担持体としての感光ドラムであり、この感光ドラム１の表面は先ず前露光ランプ１５によって帯電電位をほぼ０Ｖに除電された後、接触式の帯電部材である一次帯電ローラ２によって一様な電位（例えば−７００Ｖ）に帯電される。次いで、原稿に対応した不図示の画像露光手段から画像露光３が感光ドラム１上に照射されることによって感光ドラム１上に静電潜像が形成され、この静電潜像は現像装置４によって現像されてトナー像として顕像化される。
【０００４】
一方、同図において、Ｐは転写材であり、この転写材Ｐは所定のタイミングで無端状部材である転写ベルト２１により担持されて転写部材である転写ローラ（バイアスローラ）１２と感光ドラム１とにより形成される転写部に給送され、この転写部を通過する際、感光ドラム１上のトナー像は、転写ローラ１２に印加されたバイアスによる静電力によって転写材Ｐに転写される。
【０００５】
そして、トナー像が転写された転写材Ｐは、転写ベルト２１によって担持搬送され、定着ローラ対１４を通過し、この際、定着ローラ対１４によって加熱及び加圧されることによってトナー像の定着を受ける。なお、転写後に感光ドラム１上に残留したトナーはドラムクリーニング装置５によって除去される。また、感光ドラム１は再び前露光ランプ１５による光照射によって残留電位が除電されて次の画像形成に供される。
【０００６】
ところで、転写ベルト２１上には画像形成装置内の主に現像装置４の動作中や転写時に飛散したトナー、或は画像形成前後のカブリトナーが付着したり、搬送中の転写材のジャムにより直接転写してしまうこと等によりトナーが付着することがあり、これらの付着したトナーを除去するためのクリーニング装置１６が転写ベルト２１に接触して配置されている。
【０００７】
ここで、転写ベルト２１上のトナーが完全に除去されない場合には、転写材Ｐの裏汚れを招いてしまう。そして、この転写材Ｐの裏汚れは片面のみに画像形成する場合には軽微であれば実用上問題は小さいが、転写材Ｐの両面に画像を形成する場合は１面目の裏汚れが２面目の画像面に出てしまい、特にＯＨＰ用シートに画像形成する場合にはシートが透明なために表側の画像と重なってしまうこととなり、大きな問題となる。
【０００８】
そこで、例えばクリーニング装置１６を転写ベルト２１に所定圧力で当接させるようにした場合には、転写ベルト２１上のトナーを完全に除去することができるが、両者の摺擦によって転写ベルト２１表面の損耗やクリーニング装置１６の寿命低下を招き、この結果、画像形成装置の寿命低下を招き、これに伴いランニングコストがアップするという問題があった。
【０００９】
ところで、この問題に対しては、クリーニング装置１６を転写ベルト２１に対して接離可能に構成にすることが考えられるが、そのように構成すると以下の問題が発生する。
【００１０】
１．クリーニング装置１６が転写ベルト２１に当接していない間は転写ベルト
２１は全くクリーニングされない。
【００１１】
２．転写ベルト２１にクリーニング装置１６が当接してクリーニングする時間及び頻度を多くすると、クリーニング性は確保されるが、転写ベルト２１と
クリーニング装置１６の寿命低下を招く。
【００１２】
そこで、従来、転写ベルト等をクリーニングする他の方法として、例えば特開平８−２９７４２０号公報には、転写電極にトナーと同極性の電位を印加することによってトナーを像担持体へ転移させる方法が提案されている。
【００１３】
なお、特許第３１９６５２５号公報、特開２０００−０２９３６７号公報には、マイナスに帯電する感光体上に反転現像されたマイナストナーが転写ベルト上に付着している場合には、静電クリーニング時、感光体電位をなるべく低し、反対にマイナスに帯電された感光体上に正規に現像されたプラストナーが転写ベルト上に付着している場合には、静電クリーニング時、感光体電位を高くなるようにすると、より効果的であることが開示されている。
【００１４】
そして、このように転写ベルト上に残留したトナー、あるいはジャム時に転写されたトナーを静電的に像担持体上に戻すことにより、転写ベルトのクリーニングを効果的に行うことができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような静電クリーニングを行うようにした画像形成装置において、像担持体（感光ドラム）を所定の電位に帯電させようとすると、当然ながらその間は帯電ローラに帯電バイアスを印加する必要がある。
【００１６】
ここで、像担持体の寿命を決定する主要因として感光層の削れ量の問題があり、その削れ量は帯電バイアスの時間と大きさが大きく影響している。即ち、帯電ローラに印加するバイアス（特にＡＣ成分）が大きいほど、また時間が長いほど削れ量が増大して像担持体の寿命が短くなってしまうことが知られている。
【００１７】
したがって、削れ量を少なくするには、ＤＣにＡＣを重畳させたバイアスよりもＤＣだけのバイアスで像担持体を帯電させたほうが良い。また、ＡＣを印加していないＤＣバイアスのみの場合でも、その電圧の絶対値が小さい方が削れ量は小さい。
【００１８】
次に、この関係と帯電方式による帯電状況の違いを、図を参照して以下に説明する。
【００１９】
図９はＤＣバイアスのみの場合の一次ＤＣバイアスＶｄｃと、像担持体である感光ドラムの表面電位Ｖｓの関係を示したものである。同図に示すように、ＤＣバイアスＶｄｃが、あるしきい値Ｖｔｈを越えたところから表面電位Ｖｓが直線的に増加する。またその特徴としては、
１．耐久に伴う感光ドラム表面の膜厚の削れ量がＡＣ帯電に対して比較的少な
い。
【００２０】
２．帯電時に一次帯電ローラなどに代表される帯電部材と感光ドラム間で振動が発生せず、従って感光ドラム表面に現像剤であるトナーが薄くコートされ
てしまうフィルミング・融着といった現象がおきにくい。
【００２１】
一方、このようなメリットの反面、帯電電位の収束性が悪い為以下のようなデメリットがある。
【００２２】
１．帯電部材（帯電ローラ）の部分的な抵抗ムラや表面の汚れにより、帯電電
位がばらつく。
【００２３】
２．耐久に伴い感光ドラム表面が削れて誘電体層の膜厚が薄くなると、帯電電位が変化する。なお、一定電位に保持する為には、ＤＣバイアス値の制御が
必要となる。
【００２４】
３．削れが均一ではなく、１本の感光ドラムの中でも場所により膜厚ムラが顕
著になることにより帯電電位が変化する。
【００２５】
一方、ＡＣ帯電方式は、一例として特開平３−５２０５８号公報に示されているように、帯電部材は被帯電体（感光ドラム）移動方向下流側で被帯電体面との距離が大きくなっていく領域を具備し、直流電圧成分と、被帯電体に対する帯電開始電圧値の２倍以上のピーク間電圧値を有する電圧を被帯電体と帯電部材との間に印加することにより、被帯電体面と帯電部材の領域との間に振動電界を形成することで被帯電体を帯電ムラなく均一に帯電処理することが可能となるものである。
【００２６】
その帯電特性としては、交流成分が帯電の凹凸をならし、直流成分により所定の電位に収束させるため、図１０に示すようにほぼ直流バイアスＶｄｃに近いように帯電する。
【００２７】
ここで、ＡＣ帯電方式の特徴としては、ＤＣ帯電とは逆に、
１．耐久に伴う感光ドラム表面の膜厚の削れ量がＤＣ帯電に比べて比較的多い。なお、その比率は使用する現像剤の種類や感光ドラムの処方、感光ドラム表面のクリーニング手段の構成、回転速度などにより異なるが、場合によって１．２〜２倍になることがある。従って、感光ドラム寿命はそれだけ短くなってしまう。
【００２８】
２．帯電時に帯電部材・感光ドラム間で振動が発生することにより、振動音や
前記のフィルミング、融着といった問題が比較的発生しやすい。
【００２９】
なお、図１１は、ＡＣ帯電方式とＤＣ帯電方式のそれぞれの装置使用に伴う（使用耐久枚数の増加に伴う）感光ドラムの膜厚変化の様子を示すものであり、使用する感光ドラムの処方やクリーニング装置の構成、バイアスなどの条件によってもその値は異なるが、通常ＡＣ帯電方式の方が１．５〜２．５倍程度削れ量は多い。
【００３０】
しかし、このようなデメリットはあるが、ＡＣ帯電方式の場合、帯電電位の収束性が良い為に以下のようなメリットがある。
【００３１】
１．帯電ローラの部分的な抵抗ムラなど帯電部材そのものや、その表面付着物
の影響による帯電電位のばらつきが小さい。
【００３２】
２．耐久に伴って感光ドラム表面の誘電体層の膜厚が全体的に薄くなったり、膜厚ムラが生じても比較的均一な帯電が可能である。従って、耐久に伴う帯電電位の変化も帯電ムラの増加も小さく、比較的均一で安定した帯電が可能
である。すなわち、画像濃度が比較的均一になる。
【００３３】
そこで、本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、非画像形成時に現像剤を静電的に像担持体に効果的に戻すことができ、かつ像担持体の寿命低下を抑制することのできる画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材に帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加手段と、前記像担持体に接触し、該像担持体に形成された現像剤像を転写材に転写させる転写部材と、前記転写部材に転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段とを備え、非画像形成時に前記転写部材に残留付着している現像剤を前記像担持体に静電的に戻すようにする画像形成装置であって、前記転写部材に残留付着している現像剤を前記像担持体に静電的に戻す静電クリーニングの際には、前記帯電部材に印加する帯電バイアスを画像形成時とは異なったものとするよう前記帯電バイアス印加手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とするものである。
【００３５】
また本発明は、前記制御手段は、静電クリーニングの際、前記画像形成時の帯電バイアスがＡＣにＤＣを重畳したバイアスである場合にはＤＣバイアスのみ、或いはＡＣ成分、ＤＣ成分のいずれか一方あるいは両方を小さくしたＡＣ＋ＤＣバイアスを、前記画像形成時の帯電バイアスがＤＣバイアスである場合には画像形成時よりも小さなＤＣバイアスをそれぞれ印加し、また前記画像形成時の帯電バイアスがＡＣにＤＣを重畳したバイアスである場合にはＡＣ成分の周波数を変えるよう前記帯電バイアス印加手段を制御することを特徴とするものである。
【００３６】
また本発明は、前記制御手段は、前記静電クリーニングの際、前記像担持体に静電的に戻す現像剤と同極性の転写バイアスを前記転写部材に印加するよう前記転写バイアス印加手段を制御し、かつ該転写部材を少なくとも１周以上回転させるように制御することを特徴とするものである。
【００３７】
また本発明は、前記制御手段は、前記静電クリーニングの際、前記転写部材に極性を切り換えてバイアス電圧を印加するよう前記転写バイアス印加手段を制御し、かつ前記転写部材を少なくとも１周以上回転させるように制御することを特徴とするものである。
【００３８】
また本発明は、前記転写部材は、ローラ状、ブレード状、あるいはブラシ状の部材であることを特徴とするものである。
【００３９】
また本発明は、像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材に帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加手段と、前記像担持体に接触する無端状部材と、前記無端状部材に接触し、該無端状部材自体、或いは該無端状部材により搬送される転写材に前記像担持体に形成された現像剤像を転写させる転写部材と、前記転写部材に転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段とを備え、非画像形成時に前記無端状部材に残留付着している現像剤を前記像担持体に静電的に戻すようにする画像形成装置であって、
前記無端状部材に残留付着している現像剤を前記像担持体に静電的に戻す静電クリーニングの際には、前記帯電部材に印加する帯電バイアスを画像形成時とは異なったものとするよう前記帯電バイアス印加手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とするものである。
【００４０】
また本発明は、前記制御手段は、静電クリーニングの際、前記画像形成時の帯電バイアスがＡＣにＤＣを重畳したバイアスである場合にはＤＣバイアスのみ、或いはＡＣ成分、ＤＣ成分のいずれか一方あるいは両方を小さくしたＡＣ＋ＤＣバイアスを、前記画像形成時の帯電バイアスがＤＣバイアスである場合には画像形成時よりも小さなＤＣバイアスをそれぞれ印加し、また前記画像形成時の帯電バイアスがＡＣにＤＣを重畳したバイアスである場合にはＡＣ成分の周波数を変えるよう前記帯電バイアス印加手段を制御することを特徴とするものである。
【００４１】
また本発明は、前記制御手段は、前記静電クリーニングの際、前記像担持体に静電的に戻す現像剤と同極性の転写バイアスを前記転写部材に印加するよう前記転写バイアス印加手段を制御し、かつ前記無端状部材を少なくとも１周以上回転させるように制御することを特徴とするものである。
【００４２】
また本発明は、前記制御手段は、前記静電クリーニングの際、前記転写部材に極性を切り換えてバイアス電圧を印加するよう前記転写バイアス印加手段を制御し、かつ前記無端状部材を少なくとも１周以上回転させるように制御することを特徴とするものである。
【００４３】
また本発明は、前記無端状部材は、前記像担持体に接触して転写部を通過するように転写材を担持搬送するベルト状の部材であることを特徴とするものである。
【００４４】
また本発明は、前記無端状部材は、前記像担持体に接触し、該像担持体上に形成されたトナー像が転写されるベルト状、或はドラム状の中間像担持体であることを特徴とするものである。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
【００４６】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の内部構成を示す図である。なお、同図において、図８と同一符号は、同一又は相当部分を示している。
【００４７】
同図において、２０は転写ローラ１２に転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段である転写バイアス電源、２２は一次帯電ローラ２にＡＣにＤＣを重畳した帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加手段である一次帯電バイアス電源であり、この一次帯電バイアス電源２２はＡＣ成分が可変であり、このＡＣ成分は制御手段であるＣＰＵ５０により制御されるようになっている。
【００４８】
そして、本実施の形態において、感光ドラム１は、この一次帯電バイアス電源２２により帯電バイアスが印加された一次帯電ローラ２によって−７００Ｖに帯電された後、原稿に対応したレーザーによる画像露光３を受けてその表面上に静電潜像が形成されるようになっている。
【００４９】
なお、この後、感光ドラム１上のレーザーが照射されて帯電電位の低くなった部分に現像装置４からトナーが供給されて反転現像が行われ、感光ドラム１上にトナー像が形成される。このとき、殆どのトナーはマイナスに帯電している。さらに、この後、所定のタイミングで給紙される転写紙Ｐが感光ドラム１と転写ローラ１２の間の転写ニップに達する直前に転写ローラ１２にプラスの電圧が印加されることにより、感光ドラム１上のトナー像が転写材Ｐに転写される。
【００５０】
なお、このようにトナー像が転写された転写材Ｐは、駆動ローラ９と従動ローラ１０との間に巻回された転写ベルト２１によって担持搬送され、定着ローラ対１４を通過し、この際、定着ローラ対１４により加熱及び加圧されることによってトナー像の定着を受ける。
【００５１】
ところで、本実施の形態においては、例えば画像形成装置のコピーボタンを押して転写材Ｐの給紙が開始されてから転写材Ｐの先端が転写ニップに達するまでの所謂前回転時間を利用して逆バイアスによる静電クリーニングを行うようにしている。図２は、Ａ４サイズの転写材を２枚連続コピーする際の、ＣＰＵ５０による転写バイアスとクリーニングバイアスの制御の一例を示すものである。
【００５２】
ここで、プロセススピードが２００ｍｍ／ｓｅｃ、転写ベルト２１の周長が４００ｍｍ、前回転時間が約３秒とすると、転写ベルト２１の１周には２秒を要するために前回転時間内に転写ベルト１周のクリーニングが可能である。
【００５３】
このとき、転写ローラ１２に逆バイアスを印加するタイミングとしては、図２の（ａ）に示すクリーニング１のように転写材の後端が転写ニップを出てから定着を受けて装置の動作が停止するまでの所謂後回転中にも逆バイアスを印加するよう制御しても良い。また、（ｂ）に示すクリーニング２のように前回転時のみに逆バイアスを印加するようにしても良く、更に又、（ｃ）に示すクリーニング３のように後回転時のみに逆バイアスを印加するようにしても良い。
【００５４】
なお、本実施の形態の画像形成装置の場合、感光ドラム１はマイナスに帯電され、レーザー露光を受けた場所の電位が低くなり、そこにマイナスのトナーが現像される。このため、転写バイアスとしてプラスが印加され、これにより感光ドラム上のトナーが転写紙に静電的に転写される。
【００５５】
したがって、転写ベルト２１の静電クリーニング時には、少なくともベルト１周目は画像形成時とは逆の、即ちトナーと同極性のマイナス極性のクリーニングバイアスが転写ローラ１２に印加され、これにより転写ベルト２１上に残留したマイナス極性のトナーが静電的に感光ドラム１に戻される。
【００５６】
この時、感光ドラム１の電位の絶対値が低いほうがクリーニング効率は良い。なお、電界的にはプラスに帯電するとより効果的ではあるが、通常の有機感光ドラムはマイナス帯電用に作成されておりプラスには大きくは帯電しない。従って、１周目は帯電バイアスをオフにしておいて良い。
【００５７】
ところで、このような静電クリーニング時、転写ローラ１２にマイナス極性のクリーニングバイアスを印加することによってトナーを感光ドラム１に戻す場合、転写ベルト２１から取りきれずに残留したトナーはその帯電極性が反転する傾向にあることが知られている。詳細なメカニズムは装置の機構などにより異なるが、一部は電荷が直接注入されるもの、あるいは転写ベルト２１と感光ドラム１とが分離するときに発生する電離したイオンが付着することによるものと考えられている。
【００５８】
したがって、所定時間、転写ベルト２１のクリーニングを行った後は、同じ極性のバイアスを印加して繰り返しクリーニングを行ってもその効果は徐々小さくなっていく。そこで、本実施の形態においては、２周目の静電クリーニングを行なう場合には、ＣＰＵ５０は転写ローラ１２に印加するバイアスの極性を反転（切換）させるよう転写バイアス電源２０を制御するようにしている。図３にその比較データを示す。
【００５９】
なお、同図に示すデータは、実験的に所定量（画像濃度で約０．６）の初期トナーを転写ベルト２１上に転写し、その後転写ベルト２１を回転させながらトナーを転写ニップにおいて静電的に感光ドラム１に戻し、転写ベルト１周毎のベルト上のトナー残留量を測定したものである。
【００６０】
破線Ａは、転写ローラ１２に印加するバイアスをマイナスに固定してベルトを５周回したものである。この時、一次帯電ローラ２にはバイアスは印加していない。この場合、１回目のクリーニングで８０％以上のトナーが感光ドラム１に戻されているが、その後、繰り返しクリーニングを行っても除去率は変わらずに１５％程度が残留してしまう。
【００６１】
破線Ｂは同様に転写ベルト２１上に初期トナーをのせた後に、転写ベルト２１一周ごとに転写ローラ１２に印加するバイアスの極性を交互に変えたものである。この時も、一次帯電ローラ２にはバイアスは印加していない。この場合、破線Ａと比較して分かるように、除去率が向上する。
【００６２】
破線Ｃは、転写ベルト２１一周ごとに転写ローラ１２に印加するバイアスの極性を交互に変え、さらに転写ローラ１２に印加するバイアスがプラスの時には一次帯電ローラ２に画像形成時と同じＤＣにＡＣを重畳させたバイアスを印加したものである。
【００６３】
この場合、破線Ｂに比較して、さらに除去率が良くなっていることが分かる。これは、静電クリーニングによってプラス極性に反転したトナーを、次周の静電クリーニング時に転写ローラ１２に印加したプラスバイアスの電界によって感光ドラム１に戻す時に、感光ドラム１がマイナスに帯電している方が、トナーが感光ドラム１の方向へ受ける電界が大きくなるからである。従って、静電クリーニング時には感光ドラム１の電位も制御した方がより効果的であることが分かる。
【００６４】
さらに、破線Ｄは、上記破線Ｃとほぼ同様の制御を行うと共に、静電クリーニング時に一次帯電ローラ２に印加する帯電バイアスを、画像形成時とは異なるように制御したものである。具体的には、この時通常の画像形成時に対してＤＣ成分は同じで、ＡＣ成分８０％程度に減少させたもの（弱ＡＣ）である。結果的には破線Ｄは破線Ｃとまったく重なり、同様の効果を示すことが分かる。つまり、ＡＣ成分８０％程度に減少させた場合でも、同様の効果を示すことが分かる。
【００６５】
この時の感光ドラム１の表面電位を図４に模式的に示す。なお、同図において、横軸は時間、縦軸は耐久が進み感光ドラムの膜厚に周期的なムラが生じた場合の感光ドラム表面電位Ｖｓを示している。
【００６６】
ここで、実線Ａは一次帯電ローラ２に、画像形成時と同様のＤＣ＋ＡＣバイアスを印加したときの感光ドラムの回転に伴う電位の時間的変化を示している。この場合、ドラムの回転に従って電位は周期的に変化している。実際には、感光ドラムの場所による膜厚ムラと、帯電ローラの場所による抵抗ムラ・表面の汚れムラの両方の要因が働いているので複雑に変化する。
【００６７】
破線Ｂは、静電クリーニング時に印加したのと同じ弱ＡＣバイアスを印加したときの場合であり、実線Ａと比較して分かるように、ＡＣ成分を小さくすることで感光ドラム表面の電位ムラは大きくなっている。
【００６８】
しかしながら、静電クリーニング時には多少の電位ムラがあってもクリーニング性能には大きな影響は与えないことから、ＡＣ成分を小さくするようにすれば、クリーニング性能をほとんど変えずに感光ドラム１の寿命を延ばすことが可能となる。つまり、静電クリーニング時、一次帯電ローラ２に印加するバイアスのうちＡＣ成分を小さくすることで、クリーニング性能をほとんど変えずに感光ドラム１の寿命を延ばすことが可能となる。
【００６９】
なお、ＡＣ＋ＤＣバイアスを用いた帯電方式において、ＡＣ成分のＶ−Ｉ特性は一般的には図５に示すように電圧を大きくしていくと直線から離れていく特性をもつ。この曲線Ａと直線Ｂの差分の電流が実際の帯電収束性に大きく効果を持つものと考えられている。
【００７０】
したがって、種種のばらつきを考慮して、電圧値は同図において点ｂで示す点に設定するのが一般的である。感光ドラムの削れ量はこの差分（曲線ＡとＢの差分）にほぼ比例して大きくなる傾向があり、ＡＣ成分の低減は感光ドラム寿命を延ばすのに大きい効果が得られる。
【００７１】
以上説明したように、転写ベルト２１を回転させながらトナーを転写ニップにおいて静電的に感光ドラム１に戻してクリーニングを行う場合、必要に応じて感光ドラム１の帯電電位を制御することでクリーニング性能を上げることができる。
【００７２】
さらに、静電クリーニング時に感光ドラム１を帯電する帯電バイアスの条件を画像形成時よりも弱くすることで、即ちＡＣ成分を低減させるよう制御することで、クリーニング性能をほとんど変えずに感光ドラム１の寿命を延ばすことが可能となる。ここで、ＡＣ成分を低減するためには、Ｖｐｐを小さくする、周波数を変える、波形を変える、プラスマイナスのデューティーを変える等、任意の方法を取ることが可能である。
【００７３】
ところで、これまでの説明においては、転写ベルト２１の静電クリーニング時、必要に応じて感光ドラム１をＡＣ＋ＤＣ帯電によって帯電し、さらにこのときのＡＣ成分の大きさを画像形成時よりも小さくすることによりクリーニング性能をほとんど変えずに感光ドラム１の寿命を延ばすようにしたものについて述べてきた。
【００７４】
しかし、本発明は、これに限らず、帯電バイアス電源２２を静電クリーニング時にはＤＣ電圧を出力するように制御するようにしても良い。この時の感光ドラム１の表面電位を模式的に示すと、既述した図４の破線Ｃのようになる。即ち、弱ＡＣバイアス時（同図の破線Ｂ）よりもさらに表面電位ムラが生じる。
【００７５】
一方、この場合、転写ベルト上のトナーの除去率は、既述した図３の破線Ｅに示すとおりであり、静電クリーニング時に一次帯電ローラ２に印加する帯電バイアスを、画像形成時とは異なるように、具体的には、この時通常の画像形成時（ＡＣ＋ＤＣバイアス印加）に対して静電クリーニング時にはＤＣのみを印加した結果、破線Ｅも破線Ｃとほぼ重なり、同様の効果を示すことが分かる。
【００７６】
つまり、静電クリーニング時に帯電バイアスとしてＤＣ電圧を出力するように制御した場合、画像形成時には膜厚ムラや帯電ローラ要因である抵抗ムラ、表層の汚れムラによって帯電電位に影響は受けるものの、クリーニング性能には大きな影響はなく、転写ベルト２１の静電クリーニング時にはＡＣ＋ＤＣとほぼ同様の効果がある。
【００７７】
ここで、この時帯電バイアスが感光ドラム１に与える影響の比較を図６に示す表で表す。なお、同図は静電クリーニングにおける３種類の帯電バイアスに対する、感光ドラムの削れ量の比率と、それから計算される感光ドラム寿命を計算したものである。
【００７８】
また、この場合の前提条件は、画像形成に用いる帯電時間を３．０秒／枚、静電クリーニング時の一次帯電バイアス印加時間を２．０秒／枚、それ以外に感光ドラム１が回転する空回転時間を１．０秒／枚とする。また、感光ドラム１の感光層の膜厚は初期が２５μｍ、最終的に画像不良が発生して寿命と判断するのが１５μｍとする。
【００７９】
さらに、同図では、静電クリーニング時の一次帯電バイアスの種類によってそのときの感光層削れ量比をＡＣ（＋ＤＣ）、弱ＡＣ，ＤＣのみで単位時間当たり１００％、８０％、４０％、また、空回転だけでは１０％とする。この比率と、それぞれの印加時間から感光層の総削れ量を１枚画像形成当たりで求めると、６００：５６０：４８０となる。
【００８０】
ここで、従来の画像形成、静電クリーニング時ともＡＣを印加する場合に、１枚画像形成モードで１万枚あたり約５．０μｍ削れるというデータをもとにすると、同図に記したように、感光ドラムとしての寿命はそれぞれ２０、２１、２３［Ｋ枚］となる。
【００８１】
したがって、以上説明したように、転写ベルトの静電クリーニング時に感光ドラムを帯電する一次帯電バイアスの条件を画像形成時よりも弱くすることで、クリーニング性能をほとんど変えずに感光ドラム１の寿命を延ばすことが可能となる。
【００８２】
ところで、既述した第１の実施の形態においては、転写ベルト２１の静電クリーニングを例にとって説明してきたが、クリーニング対象はそれ以外にも従来から広く用いられている転写ローラ１２の静電クリーニングにも応用できる。
【００８３】
ここで、この転写ローラ１２の静電クリーニングに関する特許としては、従来、特許第３１９６５２５号公報にあるように転写紙の紙詰まり（ジャム）時に、効果的に行なう方法が記載されている。
【００８４】
なお、この方法は、転写材の非通紙時に像担持体と転写手段との間に、転写手段である転写ローラに付着の顕画剤（トナー）を転写手段から像担持体である感光ドラムへ転移させる方向に電界を形成する手段を有し、ジャム発生後、転写材を一定枚数通す間、転写手段に与えるバイアスを大きくすると共に像担持体の表面電位を高くして、電界の大きさを静電クリーニングがより効果的になるようにするものである。
【００８５】
次に、このような転写ローラの静電クリーニングを行う本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００８６】
図７は本実施の形態に係る画像形成装置の概略図である。なお、画像形成装置は電子写真プロセス利用の転写式のレーザープリンタもしくは複写機であり、基本的な構成、動作は図１に示した転写ベルトを利用した画像形成装置と同じであり、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示している。
【００８７】
同図において、２３は転写部材である転写ローラであり、この転写ローラ２３は芯金となる金属ローラ等の導電体ローラと、その外周面に形成した円筒状の導電層とから構成されている。なお、この転写ローラ２３は、導電体ローラの両端部を不図示の軸受け部材にて回転自在に軸支させて感光ドラム１と並行に配置し、不図示のスプリング等の押圧手段によって感光ドラム１に圧接させることにより、感光ドラム１の回転に従動して回転するようになっている。
【００８８】
そして、本画像形成装置においては、感光ドラム１上に現像されたトナー画像が、感光ドラム１と、これに接触した転写ローラ２３との間の接触ニップ部である転写部Ｎにおいて、転写部Ｎに給紙部側から所定のタイミングで給送された転写材Ｐに対して順次に転写されていく。なお、この転写材Ｐは不図示の給紙カセット或いは手差しトレイ等の給紙部から装置内へ導入された後、不図示の給紙ローラ、搬送ローラ及びレジストローラ１３、転写前ガイド９の経路で転写部Ｎへ給送される。
【００８９】
ここで、転写部Ｎに転写材Ｐの先端が突入すると、転写ローラ２３に転写バイアス電源２０から所定の転写バイアス電圧が印加され、これにより転写ローラ２３が接触している転写材裏面にトナー（マイナス）と逆極性（プラス）の電界が発生して感光ドラム１上のトナー画像が転写材Ｐ表面に転写される。
【００９０】
なお、このように転写部Ｎを通ってトナー画像の転写を受けた転写材Ｐは感光ドラム１の面から分離されて搬送ベルト２４により定着手段１４に送られ、この後、転写トナー画像が転写材Ｐ上に永久固着画像として定着され、プリント或いはコピーとして機外へと排出される。
【００９１】
一方、転写部通過後の感光ドラム面はドラムクリーニング装置５によって残留現像剤やその他の付着物が除去されてクリーニングされ、さらに前露光ランプ（除電ランプ）１５によって除電されて初期化され、繰り返して作像に供される。なお、転写ローラ２３はギア等を取り付け、モータ等の駆動手段により強制駆動してもよいし、従動回転させても良い。
【００９２】
ところで、このような構成の画像形成装置において、特許第３１９６５２５号公報に開示されているように、ジャム後などに転写ローラ２３に与えるバイアスを大きくすると共に像担持体である感光ドラム１の表面電位を高くし、電界の大きさを静電クリーニングがより効果的になるようにすることが好ましい。
【００９３】
そこで、本実施の形態においては、感光ドラム１の表面電位を高くする方法として、一次帯電ローラ２に画像形成時よりも小さなＡＣバイアスあるいはＤＣのみを印加するようにしている。
【００９４】
そして、このように転写ローラ２３の静電クリーニング時にも、感光ドラム１を帯電する一次帯電バイアスの条件を画像形成時よりも弱くすることで、既述した第１の実施の形態と同様に感光ドラム１に対するダメージを小さくするように制御することができる。つまり、クリーニング性能をほとんど変えずに感光ドラム１の寿命低減を小さく抑えて寿命を延ばすことが可能となる。
【００９５】
なお、感光ドラム１や感光ベルトに接触して、転写部を通過して感光ドラム上に形成されたトナー像を転写させるいわゆる中間転写ベルトや中間転写ドラムなどの無端状の中間像担持体などを対象にした静電クリーニングにおいても、上記実施の形態と同様の制御を行なうことで静電クリーニング性能の向上と感光ドラム１の寿命低減を抑制することが可能である。
【００９６】
なお、これまでは感光ドラム１に直接接触する転写ローラ２３、あるいは感光ドラム１に直接接触する転写ベルト２１、中間転写ベルトなどの無端状部材を有する画像形成装置における静電クリーニングの際、弱ＡＣ、ＤＣバイアスを所定のタイミングで印加することで、一次帯電ローラ２に印加するバイアス条件を画像形成時とは異ならせるようにした方法を述べてきた。
【００９７】
しかし、本発明はこれに限らず、一次帯電ローラ２に印加する帯電バイアスとしては、上記のほかにもＡＣ成分の周波数を変える、あるいは画像形成時にＤＣバイアスで感光ドラム表面を帯電させる場合には、静電クリーニング時は画像形成時よりも小さいＤＣバイアスを印加するなどの方法もあり、このような方法でも同様の効果を得ることが出来る。
【００９８】
また、このように構成することにより、転写ベルト２１、中間転写ベルト、転写ローラなどの清掃部材が無くてもクリーニングが可能になるため、清掃部材としてのクリーニングブレードのめくれ、びびり、回転トルクアップ、ベルト傷などの問題も無くすか抑制することが可能である。また、装置の小型化、コスト低減、部品点数減少による信頼性のアップなども図ることができる。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、像担持体に接触している無端状部材、或いは転写部材に残留付着している現像剤を像担持体に静電的に戻す静電クリーニングの際、帯電部材に印加する帯電バイアスを画像形成時とは異なったものとすることにより、非画像形成時に現像剤を静電的に像担持体に効果的に戻すことができ、かつ像担持体の寿命低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の内部構成を示す図。
【図２】上記画像形成装置の２枚連続コピーモードにおける転写バイアスとクリーニングバイアスの制御の一例を示す図。
【図３】上記画像形成装置に設けられた転写ベルト上のトナー除去率の推移を示す図。
【図４】上記画像形成装置における帯電バイアスによる感光ドラム表面電位収束性を示す概念図。
【図５】上記画像形成装置におけるＡＣ帯電方式におけるＶ−Ｉ特性を示す図。
【図６】上記画像形成装置におけるクリーニングバイアスの違いによる感光ドラム削れ量・寿命等を比較した図表。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置の内部構成を示す図。
【図８】従来の画像形成装置の内部構成を示す図。
【図９】従来のＤＣ帯電方式におけるＤＣバイアスと感光ドラム表面電位の関係を示す図。
【図１０】従来のＡＣ（＋ＤＣ）帯電方式におけるＤＣバイアスと感光ドラム表面電位の関係を示す図。
【図１１】従来のＡＣ帯電方式、ＤＣ帯電方式における装置使用による感光ドラム表層削れの推移を示す図。
【符号の説明】
１　　　感光ドラム
２　　　一次帯電ローラ
４　　　現像器
５　　　ドラムクリーニング装置
１２　　転写ローラ
２０　　転写バイアス電源
２１　　転写ベルト
２２　　一次帯電バイアス電源
２３　　転写ローラ
５０　　ＣＰＵ
Ｐ　　　転写材
【図１】
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【図２】
2004037772.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004037772.tif 000009
【図８】
2004037772.tif 000010
【図９】
2004037772.tif 000011
【図１０】
2004037772.tif 000012
【図１１】
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