(57)【要約】【目的】現像同時回収によるクリーナレスシステムにおいて帯電手段の逆極性トナーによる汚染に起因する画像濃度ムラの発生を防ぐことができる画像形成装置を提供すること。【構成】感光ドラム（像担持体）１と、帯電ローラ（帯電手段）２と、露光手段８ａと、 現像ローラ（現像剤担持体）３ａと供給ロール（供給手段）３ｃを備えた現像手段３と、転写ローラ（転写手段）４とを有する画像形成装置において、画像形成終了後、前記転写ローラ４への印加電圧を画像形成時とは逆極性とし、前記帯電ローラ２への印加電圧を画像形成時と同極性で絶対値でより小さくし、前記現像手段３の現像ローラ３ａに前記感光ドラム１の表面電位以下の電圧を印加するとともに、前記供給ロール３ｃに現像ローラ３ａへの印加電圧との電位差が印字中に比して小さくなる電圧を印加する逆極性トナー回収プロセスを設ける。【選択図】      図１
2004191766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光層を有する像担持体と、該像担持体に当接してこれを所定の電位に帯電させる帯電手段と、前記像担持体の帯電面に静電潜像を形成する露光手段と、 前記像担持体に対向するように配置された現像剤担持体と該現像剤担持体に現像剤を供給する供給手段を備えて前記静電潜像をトナー像として可視化する現像手段と、前記像担持体上に当接して形成されたトナー像を被転写材に転写させる転写手段とを有する画像形成装置において、
画像形成終了後、前記転写手段への印加電圧を画像形成時とは逆極性とし、前記帯電手段への印加電圧を画像形成時と同極性で絶対値でより小さくし、前記現像手段の現像剤担持体に前記像担持体の表面電位以下の電圧を印加するとともに、前記供給手段に現像剤担持体への印加電圧との電位差が印字中に比して小さくなる電圧を印加する逆極性トナー回収プロセスを設けたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリーナレスシステムを採用する電子写真方式による画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は一般的な画像形成装置の要部を模式的に示す図であり、同図において、１は像担持体である感光ドラム、２は帯電手段である帯電ローラ、３は現像手段、４は転写手段、５はクリーニング装置、９は定着手段である。尚、前記帯電ローラ２は、帯電方式として所謂接触帯電方式を採用している。
【０００３】
而して、被帯電体としての像担持体である感光ドラム１の表面に、電源２０１から電圧（例えば、１〜２ｋＶ程度の直流電圧或は直流電圧と交流電圧の重畳電圧等）を印加した帯電ローラ２を接触させることにより、感光ドラム１の表面を所定の電位に帯電させる。
【０００４】
そして、露光手段８ａから発光されたレーザビームＬ１を前述のように帯電された感光ドラム１上に照射することにより、感光ドラム１上に静電潜像を形成する。ここで、前記現像手段３は、感光ドラム１側の開口部に配設された多極のマグネットローラ３ｃを内包する現像担持体としての非磁性体の現像スリーブ３ａに電源３０１から電圧（例えば、直流電圧と交流電圧の重畳電圧等）を印加することによって、担持搬送されたトナーで感光ドラム１上の静電潜像をトナー像として可視化する。
【０００５】
前記感光ドラム１上の表面に形成されたトナー像は、画像形成装置本体に設けらた転写ローラ４の回転と同期を取って搬送された紙等の転写材（不図示）の上に順次転写される。そして、トナー像の転写を受けた転写材は、感光ドラム１の表面から分離されて画像形成装置本体に設けられている定着手段９へ搬送されてトナー像の定着を受ける。
【０００６】
ところで、近年、このような画像形成装置の小型化を図るためにクリーニング装置５を取り外し、転写残トナーを現像手段３によって現像同時回収するクリーナレスシステムを実施した画像形成装置も出現している。
【０００７】
上記クリーナレスシステムは、装置の小型化に有効であると同時に、廃トナーを排出しないために環境保護の面からも好ましい。この場合、弾性現像ローラを用いた所謂接触現像によって、転写残トナーを弾性現像ローラで回収しながら現像する現像同時回収を実現してクリーナレスシステムを確立している例は従来より知られている。
【０００８】
しかしながら、このようなクリーナレスシステムでは、転写手段によってポジ化されたトナーが接触帯電装置に吸着し、感光ドラムに対する帯電性を劣化させるという問題があった。
【０００９】
電子写真画像形成装置において、接触帯電方式はコロナ帯電方式に比べて発生するオゾン量の低減、高圧電源の低電力化に優れている。
【００１０】
しかしながら、クリーナレスシステムでは、転写残トナーがクリーナで除去されることなく帯電部に到達するため、帯電ローラに汚れが付着し易い。ここで、帯電ローラ等の帯電部材には帯電バイアスが印加されているため、極性的には感光体帯電電位と逆極性のトナーが帯電部材に付着する。そして、帯電部材に汚れが付着すると、部分的に抵抗値が変化するために感光体表面に帯電電位ムラが生じ、この電位ムラにより画像濃度ムラが生じるという問題が発生する。
【００１１】
ところで、帯電部材に印加するバイアスには、直流バイアスのみのＤＣ帯電方式と直流バイアスに交流バイアスを重畳するＡＣ＋ＤＣ帯電方式がある。ＤＣ帯電方式は、電源の容量が小さく、構成が簡易という利点を有する反面、帯電部材に付着した汚れによる表面抵抗ムラが感光体の帯電電位ムラとなり易いという欠点を有している。
【００１２】
▲１▼反転成分による帯電部材汚れの清掃を目的とし、特公昭６３−４３７５０号、特開平４−３７１９７２号においては、非印字領域で感光体帯電極性と逆極性を帯電部材に印加或は同極性で低い電圧を印加する提案がなされている。これにより帯電部材に付着した反転成分を感光体に静電気力で吐き出し、帯電部材を浄化する。感光体に吐き出された反転成分は、現像域と転写域を通過してクリーナ部で回収される。
【００１３】
▲２▼又、特開２００１−２４９５０２では、帯電部材に付着したポジ粒子は転写で回収し、紙裏に吐き出すことで対応している。
【００１４】
▲３▼更に、前述したクリーナレスシステムにおいては、特開平８−１３７２６１号、特開平９−１９７８２１号には、帯電部材から逆極性トナーを一旦感光体に保持させて回転移動させ、再度帯電部材により帯電し正規化して現像部で回収する提案がなされている。
【００１５】
▲４▼或は、特開２０００−８９６３７では、帯電部材とそれに接する補助ローラを設け、これらのローラ間にバイアスを印加して正規化するという提案がなされている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術において、▲１▼はクリーナの体積が必要となり、装置の小型化の障害となる。又、廃トナーが生じるために環境配慮の点からも好ましくない。
【００１７】
▲２▼においては、転写部材の寿命、汚れが懸念される。又、微量ではあるが、紙裏に汚れが付着し、両面プリントを行う場合には問題となる。
【００１８】
▲３▼においては、帯電部材に付着した逆極性トナーが正規化され、現像部で回収されるまでは引き続き帯電部材に汚れが戻るため、微小な抵抗ムラが生じて感光体の帯電電位ムラを引き起こし、画像濃度ムラとなることがある。
【００１９】
▲４▼においては、補助部材が必要となり、装置の複雑化を招く。更に、正規化されるまでは帯電部材に汚れが付着しているため、▲３▼と同様に画像濃度ムラが生じることがあって好ましくない。
【００２０】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、現像同時回収によるクリーナレスシステムにおいて帯電手段の逆極性トナーによる汚染に起因する画像濃度ムラの発生を防ぐことができる画像形成装置を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、感光層を有する像担持体と、該像担持体に当接してこれを所定の電位に帯電させる帯電手段と、前記像担持体の帯電面に静電潜像を形成する露光手段と、 前記像担持体に対向するように配置された現像剤担持体と該現像剤担持体に現像剤を供給する供給手段を備えて前記静電潜像をトナー像として可視化する現像手段と、前記像担持体上に当接して形成されたトナー像を被転写材に転写させる転写手段とを有する画像形成装置において、画像形成終了後、前記転写手段への印加電圧を画像形成時とは逆極性とし、前記帯電手段への印加電圧を画像形成時と同極性で絶対値でより小さくし、前記現像手段の現像剤担持体に前記像担持体の表面電位以下の電圧を印加するとともに、前記供給手段に現像剤担持体への印加電圧との電位差が印字中に比して小さくなる電圧を印加する逆極性トナー回収プロセスを設けたことを特徴とする。
【００２２】
従って、本発明によれば、画像形成終了後、一定時間は転写手段への印加電圧を画像形成時とは逆極性にし、帯電手段への印加電圧を画像形成時と同極性で、且つ、絶対値でより小さく設定するため、転写手段の印加電圧により像担持体が所定の電位に設定され、帯電手段に付着した逆極性のトナーが像担持体上に転移される。そして、このとき、現像手段の現像剤担持体に像担持体の表面電位以下の電圧が印加されるとともに、供給手段に現像剤担持体への印加電圧に等しい電圧が印加されるため、像担持体上の逆極性のトナーは現像手段によって回収され、回収された逆極性のトナーは供給手段によって機械的に剥ぎ取られ、この結果、帯電手段に付着した逆極性のトナーが効果的に除去され、帯電性能の劣化による画像濃度ムラの発生を防ぐことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２４】
＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係る画像形成装置要部の模式的断面図であり、同図において、１は像担持体である感光ドラム、２は帯電手段である帯電ローラ、３は現像手段、４は転写手段である転写ローラである。
【００２５】
前記帯電ローラ２は、所謂接触帯電方式を採用するものである。被帯電体としての感光ドラム１の表面に、電源２１から電圧（１〜２ｋＶ程度の直流電圧）を印加した帯電ローラ２を接触させることにより、感光ドラム１の表面を所定の電位に帯電させる。図５に示したような従来例では、帯電ローラ２には通常直流電圧と交流電圧の重畳電圧を印加することにより感光ドラム１表面を安定して帯電させ、帯電不良による砂地（白地にトナーが飛翔する現象）等の画像欠陥を防ぐことができた。
【００２６】
しかしながら、本実施の形態では、後述の転写残トナーに対して適切な制御を行うために直流電圧のみを印加する。即ち、一般に転写によってプラスバイアスを受けた転写残トナーは、現像後の感光ドラム１上のトナーに比べて逆極性化されるものが増えるため、前述のように交流直流重畳電圧を印加すると、その極性により制御が難しい。
【００２７】
これに対し、直流電圧のみを印加した場合、図２に示すように、その極性により感光体−現像ローラ間のトナーの移動が容易に制御できることになる。尚、図２において、Ｖdcは現像ローラ３ａに対する印加電圧、Ｖｄは感光ドラム１の暗電位（非画像部Ａ，Ｂ）、ＶＬは感光ドラム１の明電位（画像部）である。
【００２８】
そして、露光手段８ａから発光されたレーザビームＬ１を反射部材８ｂを介して前述のように帯電された感光ドラム１上に照射することにより、感光ドラム１上に静電潜像を形成する。
【００２９】
現像手段３は、感光ドラム１に接触するように配置された現像ローラ３ａと、該現像ローラ３ａにその先端が当接するように配置された規制ブレード３ｂと、現像ローラ３ａに接触して逆回転駆動される供給ロール３ｃと、現像ローラ３ａ及び供給ロール３ｃの芯金に給電する電源３１，３２等によって構成されている。
【００３０】
現像ローラ３ａは、芯金上に発泡ウレタンを形成し、表層にアクリル樹脂をコートしたものを用いている。この現像ローラ３ａの回転駆動によりトナー容器７内のトナーＴが感光ドラム１に搬送されるが、その回転方向は感光ドラム１の矢印ａ方向に対して矢印ｂ方向（順方向で）であり、該現像ローラ３ａは対ドラム周速（感光ドラム１に対する周速）１００〜２００％の周速をもって回転駆動される。前記供給ロール３ｃは、芯金にシリコンスポンジ層を形成して成り、現像ローラ３ａに対して矢印ｃで示す逆方向に回転駆動される。ここで、現像ローラ３ａ上のトナーを規制して帯電させるブレード３ｂとしては、厚さ０．１〜０．２ｍｍ程度のＳＵＳ板の上にポリアミド等の樹脂をコートしたものが使用されている。
【００３１】
このような構成を有する現像手段３において、電源３１から現像ローラ３ａへ、電源３２から供給ロール３ｃに直流電圧をそれぞれ印加することによって、供給ロール３ｃから現像ローラ３ａへのトナー供給と、現像ローラ３ａに担持搬送されたトナーによる感光ドラム１上の静電潜像の可視化を行う。
【００３２】
転写ローラ４には電源４１によりポジバイアスが印加され、感光ドラム１上の表面のトナー像は転写ローラ４の回転と同期を取って搬送された転写材Ｐの上に順次転写される。そして、トナー像の転写を受けた転写材Ｐは、感光ドラム１の表面から分離されて画像形成装置本体に設けられている定着手段９へ搬送されてトナー像の定着を受ける。
【００３３】
次に、図２を用いて現像ローラ３ａ上のトナーが感光ドラム上の「画像部」及び「非画像部」に転移する様子について説明する。
【００３４】
先ず、トナーＴは正規に帯電されればネガに帯電される。しかしながら、良好に帯電されず、ポジ性となるトナーも少数ながら生じる。
【００３５】
図中の画像部においては、現像ローラ３ａ上の正規に帯電されたネガ性トナーは、電位差｜ＶＬ−Ｖdc｜によって現像ローラ３ａから感光ドラム１へ転移する。
【００３６】
又、図中の非画像部Ａにおいては、先に説明したようなポジに帯電した逆極性トナーが電位差｜Ｖｄ−Ｖdc｜によって現像ローラ３ａから感光ドラム１へ転移する。
【００３７】
更に、図中の非画像部Ｂのように、正規に帯電したトナーであっても、非画像部へ転移したような所謂ネガ性カブリトナーも少数であるが感光ドラム１上に存在する。しかしながら、このネガ性カブリトナーは、現像中に電位差｜Ｖｄ−Ｖdc｜をもって現像ローラ３ａに回収される。
【００３８】
以上説明したように、感光ドラム１上のネガ性カブリトナーは、現像ローラ３ａによって現像と同時に回収することができる。
【００３９】
しかしながら、感光ドラム１上のポジ性のトナーは、現像ローラ３ａでは回収できない。このため、本実施の形態では、印字プロセスが終了した後に、図３に示すタイミングチャートの後回転処理を施す。
【００４０】
図３は、上から、
・感光ドラムの回転動作（ＯＮ／ＯＦＦ）
・帯電バイアスの印加レベル
・露光手段の発光（ＯＮ／ＯＦＦ）
・現像バイアスの印加レベル
・供給バイアスの印加レベル
・転写バイアスの印加レベル
をそれぞれ表わしたタイミングチャートである。
【００４１】
図３を用いて以下順を追って説明する。
【００４２】
［１］（前回転処理）
先ず、感光ドラム１の回転が始まり、帯電ローラ２に−１２００Ｖの直流電圧が印加される。これにより感光ドラム１はほぼ一様に帯電され、感光ドラム１上に所定の暗電位−６００Ｖを得る。
【００４３】
次に、現像ローラ３ａに−２５０Ｖ、供給ロール３ｃに−５００Ｖの直流電圧が印加され、供給ロール３ｃと現像ローラ３ａ間に生じる電位差によりネガ極性のトナーが選択的に現像ローラ３ａに供給される。そして、先に説明したように、このときより現像ローラ３ａ上の極微量のポジ性粒子は、感光ドラム１上に転移する。これとほぼ同時に、転写ローラ４には＋３ｋＶ程度の転写バイアスが印加されて印字準備が完了する。
【００４４】
［２］（印字処理）
画像領域に対して露光手段が発光し、潜像が形成される。このとき、感光ドラム１上の明電位は−１５０Ｖである。現像ローラ３ａは既に−２５０Ｖの直流電圧が印加されているため、感光ドラム１上の画像領域に正規に帯電したネガ性トナーが転移し、潜像が可視化されてトナー像となる。
【００４５】
その後、トナー像は、先に転写ローラ４に印加されている＋３ｋＶ程度の転写バイアスによって図示しない転写材搬送手段の駆動によって搬送された紙等の転写材上に逐次転写される。
【００４６】
［３］（後回転処理１）
感光ドラム１上のトナー像が転写材に全て転写されると、印字処理が完了する。この時点では既に露光手段８ａの発光は停止している。その後、帯電ローラ２の印加電圧を−１２００Ｖに保ち、感光ドラム１上の暗電位−６００Ｖを保持する。現像バイアスは０Ｖ、転写ローラ４の印加電圧は−８００Ｖとする。
【００４７】
すると、相対的に見て転写ローラ４の電位が感光ドラム１の表面電位に対して低くなり、印字処理中に転写ローラ４上に付着したネガ性トナーが感光ドラム１上に転移される。このトナーは、帯電ローラ２を通過し、現像手段３によって回収される。
【００４８】
［４］（後回転処理２）
次に、転写ローラ４の印加電圧を−８００Ｖのままとして、帯電ローラ２の印加電圧を−１００Ｖ、現像手段３の印加電圧を−２５０Ｖに維持し、供給ロール３ｃの印加電圧を−２５０Ｖに切り替える。
【００４９】
すると、転写ローラ４の放電により、転写ローラ４の下流において感光ドラム１の表面電位は約−２００Ｖの値を取る。すると、相対的に見て帯電ローラ２の電位が感光ドラム１の表面電位に対して高くなり、先の前回転処理から印字処理に掛けて帯電ローラ２上に付着したポジ性粒子が感光ドラム１上に転移する。
【００５０】
現像ローラ４と供給ロール３ｃの電位差をゼロＶにしているため、現像ローラ３ａには機械的に微量なトナーが付着している状態になり、規制ブレード３ｂを通過して感光ドラム１との接触域に到達するトナー量は極微量となる。
【００５１】
現像手段３の印加電圧は−２５０Ｖとしているため、感光ドラム１と現像ローラ３ａ間の電位差により、感光ドラム１上に転移したポジ性粒子は、現像ローラ３ａによって回収される。又、現像ローラ３ａに存在する極微量のネガトナーは、感光ドラム１上に転移する。そして、感光ドラム１に転移したネガトナーは、感光ドラム電位−２００Ｖと転写ローラ電位−８００Ｖ間の電位差により転写ローラ４には付着しないで通過し、感光ドラム電位−２００Ｖと帯電ローラ電位−１００Ｖ間の電位差により帯電ローラ２に付着する。
【００５２】
［５］（後回転処理３）
ポジ粒子回収時に現像ローラ３ａから感光ドラム１に転移した微量のネガトナーは、前述のように帯電ローラ２に付着している。ここで、帯電ローラ２の電位を−１２００Ｖ、現像ローラ３ａの電位を−２５０Ｖとすることによって、感光ドラム１を−６００Ｖに帯電し、帯電ローラ２上のネガトナーを感光ドラム１に転移させた後、現像ローラ３ａで回収する。
【００５３】
上記プロセスを経ることにより、帯電ローラ２に付着した極微量の逆極性トナーを現像部に回収し、ＤＣ帯電方式を使用したクリーナレスシステムにおいても濃度ムラの少ない良好な画像を得ることが可能となった。
【００５４】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
【００５５】
図４に本実施の形態を実現するシーケンスを示す。装置の概要は実施の形態１と同様である。
【００５６】
ここでは、先ず、後回転処理２及び３において露光をＯＮとしている。感光ドラム電位を転写ローラ４による電位−２００Ｖから露光によるＶＬ電位−１５０Ｖに設定することによって、帯電ローラ２から感光ドラム１に転移した逆極性のポジトナーが現像ローラ３ａにより効率良く転移することが可能となる。
【００５７】
更に、後回転処理３において現像ローラ３ａには感光ドラム１の帯電電位と同じ−１５０Ｖを印加するとともに、供給ロール３ｃのバイアスを現像ローラ３ａのバイアスよりも小さい−５００Ｖに設定するものである。このとき、先に述べたように感光ドラム１は転写ローラ４に印加された−８００Ｖにより約−２００Ｖの電位に設定された後、露光により−１５０Ｖに設定されている。このとき、帯電ローラ２に印加するバイアスは感光ドラム電位を超えるものでなければ良く、本実施の形態では後回転処理２に引き続き−１００Ｖを印加している。
【００５８】
帯電ローラ２に蓄積するポジトナーは非常に少なく、後回転処理２において帯電ローラ１周分のバイアス印加時間で全て感光ドラム１に転移される。よって、後回転処理３において帯電ローラ２から現像ローラ３ａ間は感光ドラム１上にポジトナーは存在しない。
【００５９】
後回転処理２で現像ローラ３ａに回収したポジトナーは、現像ローラ３ａ上に付着しているが、供給ロール３ｃとの摺擦により或る程度剥ぎ落とされる。しかしながら、微量に現像ローラ３ａに残留した場合、引き続く後回転処理４で行われる後回転処理２で現像ローラ３ａから転移した微量のネガトナー回収処理の際に感光ドラム１に転移してしまう。
【００６０】
そこで、本実施の形態では、後回転処理３において現像ローラ３ａに感光ドラム１と同電位の−１５０Ｖ、供給ロール３ｃに−５００Ｖと設定することにより、現像ローラ３ａに回収されたポジトナーを感光ドラム１に転移させることなく、供給ロール３ｃに転移させる。
【００６１】
引き続く後回転処理４において、後回転処理２で感光ドラム１に付着したネガトナーを現像ローラ３ａに回収する処理を行う。
【００６２】
上記シーケンスにより、帯電ローラ２に付着する転写残のポジトナーを現像ローラ３ａに回収した後、現像ローラ３ａから供給ロール３ｃに転移させることにより、回収したポジトナーが再び感光ドラム１に転移し、帯電ローラ２に付着することを防ぐことが可能となった。
【００６３】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、感光層を有する像担持体と、該像担持体に当接してこれを所定の電位に帯電させる帯電手段と、前記像担持体の帯電面に静電潜像を形成する露光手段と、 前記像担持体に対向するように配置された現像剤担持体と該現像剤担持体に現像剤を供給する供給手段を備えて前記静電潜像をトナー像として可視化する現像手段と、前記像担持体上に当接して形成されたトナー像を被転写材に転写させる転写手段とを有する画像形成装置において、画像形成終了後、前記転写手段への印加電圧を画像形成時とは逆極性とし、前記帯電手段への印加電圧を画像形成時と同極性で絶対値でより小さくし、前記現像手段の現像剤担持体に前記像担持体の表面電位以下の電圧を印加するとともに、前記供給手段に現像剤担持体への印加電圧との電位差が印字中に比して小さくなる電圧を印加する逆極性トナー回収プロセスを設けたため、現像同時回収によるクリーナレスシステムにおいて帯電手段の逆極性トナーによる汚染に起因する画像濃度ムラの発生を防ぐことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の感光ドラムの電位を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置のタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２に係る画像形成装置のタイミングチャートである。
【図５】従来の画像形成装置の概略図である。
【符号の説明】
１        感光ドラム（像担持体）
２        帯電ローラ（帯電手段）
３        現像手段
３ａ      現像ローラ（現像剤担持体）
３ｂ      現像ブレード
３ｃ      供給ロール（供給手段）
４        転写ローラ（転写手段）
８ａ      露光手段
８ｂ      反射部材
９        定着手段
２１      帯電バイアス電源
３１      現像バイアス電源
３２      供給バイアス電源
４１      転写バイアス電源
【図１】
2004191766.tif 000003
【図２】
2004191766.tif 000004
【図３】
2004191766.tif 000005
【図４】
2004191766.tif 000006
【図５】
2004191766.tif 000007