(57)【要約】    【課題】  接触帯電方式を採用する画像形成装置において、接触帯電部材の表面を効率よく清掃することのできる画像形成装置を提供する。    【解決手段】  画像形成装置として、像担持体１０、接触帯電部材１１、露光手段、現像手段１２、転写部材１３、像担持体清掃手段（クリーニングブレード）１５、および清掃工程制御手段を備えるものを使用する。この清掃工程制御手段によって、非画像形成時に、画像形成時とは逆極性の電圧を接触帯電部材１１から像担持体１０の表面へと印加して、接触帯電部材１１上の付着物を像担持体１０上に転移させ、かつ画像形成時とは逆極性の電圧を転写部材１３から転写材１６へと印加して、像担持体１０上の付着物を転写材１６に転移させる、一連の清掃工程を実行する。    【効果】  クリーニングブレード１５ａでは除去し得ない小粒径のトナーや外添剤について、接触帯電部材への付着、残留を防止して、効率よく除去することができる。【選択図】  図１
2005107185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
当該像担持体の表面に接触して帯電電圧を印加する接触帯電部材と、
上記像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
上記像担持体上の静電潜像に所定の極性の帯電トナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、
給紙および搬送手段によって給紙・搬送された転写材に転写電圧を印加して、上記像担持体上のトナー像を転写材に転移させる転写部材と、
上記像担持体上に残留した未転写のトナーを回収する像担持体清掃手段と、
非画像形成時において、画像形成時とは逆極性の電圧を上記接触帯電部材から上記像担持体の表面へと印加して、接触帯電部材上の付着物を像担持体上に転移させ、かつ画像形成時とは逆極性の電圧を上記転写部材から上記転写材へと印加して、像担持体上の付着物を転写材に転移させる一連の清掃工程を実行する清掃工程制御手段と、
を備える画像形成装置。
【請求項２】
上記現像手段が非接触現像方式による現像器であって、清掃手段が、当該現像器に対して画像形成時とは逆極性の電圧を印加する工程を含むものである請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
上記清掃工程制御手段が、画像形成装置に電源が投入される度に上記一連の清掃工程を実行するものである請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】
上記清掃工程制御手段が、画像形成処理を所定回数繰り返す度に上記一連の清掃工程を実行するものである請求項１または２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、静電式複写機、レーザビームプリンタ等の電子写真方式による画像形成装置に関し、より詳しくは、接触帯電方式を採用する画像形成装置において、接触帯電部材の表面を効率よく清掃することのできる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、レーザビームプリンタ等の電子写真方式による画像形成装置においては、像担持体（感光ドラム）表面の帯電、露光による静電潜像の形成、静電潜像のトナー像への顕像化（現像）、およびトナー像の転写材上への転写を含む一連の工程が行われる。ここで、像担持体には、その表面を所定の電位で均一に帯電することが求められており、帯電方法の一つとして、例えば帯電ローラ、帯電ブラシ等の帯電部材（接触帯電部材）を像担持体の表面に接触させて、この帯電部材に帯電電圧を印加する、いわゆる接触帯電方式が知られている。
【０００３】
しかし、接触帯電方式による画像形成装置には、転写工程後に像担持体表面に残留したトナー（転写残留トナー）やトナーの外添剤等が付着するという問題がある。これらの付着物によって接触帯電部材の表面が汚染されると、表面抵抗が不均一となって帯電不良を生じてしまい、その結果、画像濃度にムラが生じるなどして、形成画像の品質が低下することになる。
【０００４】
従来、接触帯電部材表面の汚染を防止する方法については、種々の検討がなされており、その一例として、接触帯電部材の表面にスポンジ等のクリーニング部材を押し当てたり（特許文献１）、帯電ローラ（接触帯電部材）の表面に、帯電ローラに印加される電圧とは逆極性の電圧を印加させることのできる導電性のローラまたはパッドを当接したりして（特許文献２）、接触帯電部材表面の付着物を払拭する方法が提案されている。しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載の方法では、接触帯電部材の表面に傷が付くおそれがある。
【０００５】
一方、接触帯電部材を清掃する方法には、画像形成時の印加電圧とは逆極性の電圧を印加することによって、接触帯電部材の表面に付着した転写残留トナー等を像担持体の表面に転移させ、その後、像担持体の表面をクリーニングブレード等によって清掃する方法が提案されている（特許文献３）。しかしながら、粒径が５μｍを下回るような小粒径のトナーは、クリーニングブレード等の清掃部材で回収するのが困難であって、当該トナーが再び接触帯電部材に付着するという事態を招いてしまう。
【０００６】
また、接触帯電方式を採用した画像形成装置において、転写残留トナーを現像処理と同時に現像器内に回収させることによって、クリーニングブレード等の像担持体表面を清掃するための手段を設けない、いわゆるクリーナレス方式の画像形成装置も提案されている（特許文献４）。しかしながら、この方式による画像形成装置では、現像器が接触現像方式に限定されてしまい、非接触現像方式を採用することができない。
【特許文献１】特開平１０−４８９１４号公報（請求項１，段落〔００２０〕，図１〜７）
【特許文献２】特開２００２−３２８５０８号公報（請求項２，図１〜６）
【特許文献３】特開平１０−１６１５００号公報（請求項１，請求項３，段落〔００１７〕，段落〔００２７〕〜〔００３８〕，図２）
【特許文献４】特開平９−１３８５４７号公報（請求項４，段落〔００１７〕〜〔００２７〕，図４〜７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、接触帯電方式を採用する画像形成装置において、接触帯電部材の表面を効率よく清掃することのできる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】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の画像形成装置は、
像担持体と、
当該像担持体の表面に接触して帯電電圧を印加する接触帯電部材と、
上記像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
上記像担持体上の静電潜像に所定の極性の帯電トナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、
給紙および搬送手段によって給紙・搬送された転写材に転写電圧を印加して、上記像担持体上のトナー像を転写材に転移させる転写部材と、
上記像担持体上に残留した未転写のトナーを回収する像担持体清掃手段と、
非画像形成時において、画像形成時とは逆極性の電圧を上記接触帯電部材から上記像担持体の表面へと印加して、接触帯電部材上の付着物を像担持体上に転移させ、かつ画像形成時とは逆極性の電圧を上記転写部材から上記転写材へと印加して、像担持体上の付着物を転写材に転移させる一連の清掃工程を実行する清掃工程制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、上記画像形成装置は、現像手段が非接触現像方式による現像器であって、清掃手段が、当該現像器に対して画像形成時とは逆極性の電圧を印加する工程を含むものであるのが好ましい。
上記の本発明に係る画像形成装置では接触帯電部材と転写部材とに対して、上記好適態様では接触帯電部材、転写部材および現像手段に対して、それぞれ、非画像形成時において、通常の画像形成時とは逆極性の電圧（バイアス電圧）を印加することができる。接触帯電部材に付着している転写残留トナーやトナーの外添剤等は、正常に転写されるトナーとは逆の極性に帯電したものであるところ、非画像形成時に、画像形成時とは逆極性のバイアス電圧を接触帯電部材から像担持体へと印加することによって、これらの転写残留トナーや外添剤は像担持体の表面へと転移することになる。そこで、通常の画像形成時のように紙等の転写材を画像形成装置の転写部へ供給して、転写部材から画像形成時とは逆極性のバイアス電圧を印加すれば、像担持体の表面に付着した転写残留トナーやトナーの外添剤等は転写材に転写されて、画像形成装置の外部へと排出される。
【００１０】
従って、本発明に係る画像形成装置によれば、像担持体上に残留した未転写のトナーを回収するために設けられる、クリーニングブレードといった像担持体清掃手段によっては除去し得ない小粒径（かつ逆帯電）のトナーやトナーの外添剤についても、接触帯電部材の表面に付着、残留するのを防止して、効率よく除去することができる。
本発明に係る画像形成装置においては、上記清掃手段による清掃工程の実行時に、像担持体が画像形成時とは逆の極性に帯電されることから、現像部において無駄なトナーが消費されるおそれがある。従って、上記好適態様において示したように、非画像形成時の清掃工程実行時において、現像装置のバイアス電圧を画像形成時とは逆の極性にするのが好ましい。
【００１１】
本発明の画像形成装置においては、清掃手段が、
（ｉ）画像形成装置に電源が投入される度に一連の清掃工程を実行するもの、または
（ii）画像形成処理を所定回数繰り返す度に一連の清掃工程を実行するもの
であるのが好ましい。
上記清掃手段による一連の清掃工程を上記（ｉ）または（ii）のタイミングで実行することによって、接触帯電部材の表面を汚染されていない状態で保つことができ、本発明による効果を十分に発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
本発明の画像形成装置は、例えば図１に示すように、像担持体（感光ドラム）１０と、像担持体１０の表面に接触して帯電電圧を印加する接触帯電部材（帯電ローラ）１１と、像担持体１０の表面を露光して静電潜像を形成する露光手段（図示せず）と、像担持体１０上の静電潜像に所定の極性の帯電トナーを付着させてトナー像を形成する現像ローラ１２ａ等の現像手段１２と、給紙および搬送手段（転写材搬送路１３）によって給紙・搬送された転写材１６に転写電圧を印加して、像担持体１０上のトナー像（図示せず）を転写材１６に転移させる接触転写ローラ等の転写部材１４と、像担持体１０上に残留した未転写のトナー（図示せず）を回収する像担持体清掃手段１５（クリーニングブレード１５ａ）とを備えるものである。
【００１３】
さらに、本発明の画像形成装置は、非画像形成時において、画像形成時とは逆極性の電圧を接触帯電部材１１から像担持体１０の表面へと印加して、接触帯電部材１１上の付着物１７を像担持体１０上に転移させる工程（図１（ａ）参照）と、画像形成時とは逆極性の電圧を転写部材１４から転写材１６へと印加して、像担持体上の付着物を転写材に転移させる工程（図１（ｃ）参照）とを含む、一連の清掃工程を実行する清掃工程制御手段を備えている。
【００１４】
画像形成装置が、例えば正帯電型の像担持体（感光ドラム）１１を用いて、反転現像システムにより画像形成を行うものである場合には、清掃工程の実行時において、接触帯電部材１０から像担持体１１への印加電圧の極性を、画像形成時とは異なる負極性とすればよく、転写部材（転写ローラ）１４から転写材への印加電圧の極性を、画像形成時とは異なる正極性とすればよい。負帯電型の像担持体を用いる場合には、上述の極性をそれぞれ逆に設定すればよい。
【００１５】
反転現像システムによる画像形成装置においては、清掃工程の実行時に、現像部で通常の画像形成時と同様の現像が進行するのを防止することが求められる。そこで、清掃工程の実行時には、画像形成時とは異なる極性の現像バイアス電圧を印加するのが好ましい。逆極性の現像バイアス電圧を印加することで、正規の極性と逆に帯電しているトナー（逆帯電トナー）や外添剤が現像部（現像手段）に混入するのを防止することも可能になる。帯電手段に付着したトナーはクリーニングブレードで除去できないような粒径の小さなトナーであって、画像形成装置内に飛散して汚染物質となる場合があり、外添剤は現像部に混入することでトナーの帯電特性等が変化する場合があるものの、逆極性の現像バイアス電圧を印加することで、このような問題が生じるのを防止することができる。
【００１６】
一方、正現像システムによる画像形成装置においては、清掃工程の実行時に、現像部において逆帯電トナーが消費されるのを防止することが求められる。そこで、清掃工程の実行時には、画像形成時とは異なる極性の現像バイアス電圧を印加するのが好ましい。
上述の現像バイアス電圧の印加は、接触帯電部材１１から像担持体１０の表面へとさせた付着物１７が転写部を通過する際に実行する（図１（ｂ）参照）。
【００１７】
本発明の画像形成装置において、像担持体（感光ドラム）の表面に形成される感光層は特に限定されるものではなく、有機感光層／無機感光層、または単層型感光層／積層型感光層の区別にかかわらず、従来公知の種々のものから適宜選択することができる。
本発明の画像形成装置において、接触帯電部材は、像担持体表面に直接に接触して所定のバイアス電圧を印加し得るものであればよく、帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電ブレード等の、従来公知の種々のものから適宜選択することができる。
【００１８】
本発明の画像形成装置において、露光手段は特に限定されるものではなく、従来公知の種々の露光手段から適宜選択して使用することができる。
本発明の画像形成装置において、現像手段は特に限定されるものではなく、従来公知の種々のものから適宜選択することができる。また、本発明では、接触現像方式と非接触現像方式のいずれをも採用することができるが、清掃工程時に通常の現像が進行したり（反転現像）、逆帯電トナーが消費されたり（正現像）するのを防止するという観点からは、非接触現像方式を採用するのが好ましい。
【００１９】
本発明の画像形成装置において、転写部材（転写手段）は特に限定されるものではなく、接触転写ローラ、転写チャージャ等の、従来公知の種々の転写部材を適宜選択して使用することができる。
本発明の画像形成装置において、像担持体清掃手段にはクリーニングブレードが挙げられる。
【００２０】
本発明の画像形成装置において、清掃手段が上記一連の清掃工程を実行する頻度については特に限定されるものではないが、前述の（ii）で示すように、画像形成処理を所定回数繰り返す度に一連の清掃工程を実行する場合であって、形成画像の原稿がＡ４サイズの文字原稿である場合には、通常、１０００〜１００００枚の画像形成処理毎に上記清掃工程を実行すればよい。
【実施例１】
【００２１】
下記に示す条件での実機試験によって、本発明の画像形成装置（図１参照）による帯電部材のクリーニング効果を評価した。実機試験時の試験条件は次のとおりである。
像担持体１０には、表面に正帯電型の有機感光層を備える直径３０ｍｍの感光ドラムを使用し、接触帯電部材１１には、表面処理が施されたエピクロロヒドリンゴムを表面層として備える外径１２ｍｍの帯電ローラを使用した。現像システムは、磁性１成分トナーを用いたジャンピング現像（非接触現像方式）であって、反転現像によるものを採用した。転写部材１４には、導電材を添加して導電性を持たせた発泡エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）を表面層として備える外径１２ｍｍの接触転写ローラを使用した。像担持体清掃手段であるクリーニングブレード１５ａには、ウレタンゴム製のものを使用した。画像形成処理のプロセス速度は１００ｍｍ／秒とした。
【００２２】
感光ドラムの表面電位は、初期電位で＋４００Ｖ、露光後の電位で＋７０Ｖとなるように設定した。画像形成時のバイアス電圧は、帯電ローラで＋１．１ｋＶ、転写ローラで−２．０ｋＶ、となるように設定し、現像ローラでは、＋２７５Ｖ（直流電圧）に、ｐ−ｐ値が１．８ｋＶ、周波数が２．０ｋＨｚ、デューティ比（duty ratio）が５７％の矩形波（交流電圧）を重畳した。
【００２３】
Ａ４サイズの普通紙に対する画像形成処理を１０００回繰り返す毎に、清掃工程制御手段による清掃工程を行った。清掃工程時のバイアス電圧は、帯電ローラで−１．０ｋＶ、現像ローラで−２００Ｖ、転写ローラで＋２．０ｋＶ、となるように設定した。なお、現像ローラへの電圧の印加は、通常の現像処理が進行するのを防止するためである。
その結果、画像形成処理を１０万回繰り返した後においても、接触帯電部材の表面に転写残留トナーやトナーの外添剤の付着物が観察されず、帯電特性も良好で、試験初期時の画像品質を維持することができた。
【００２４】
画像形成時において、画像形成装置のメインモータＡおよび給紙装置Ｄの作動と、帯電ローラＢ、現像ローラＣおよび転写ローラＥへのバイアス電圧の印加とのタイミングを示すチャートを図２に示す。図２中に符号ａ〜ｉで示す区間の時間は、それぞれ次のとおりである。ａ：５０ｍｓｅｃ、ｂ：４０００ｍｓｅｃ、ｃ：２１００ｍｓｅｃ、ｄ：２４０ｍｓｅｃ、ｅ：２１００ｍｓｅｃ、ｆ：３０ｍｓｅｃ、ｇ：２３００ｍｓｅｃ、ｈ：４７０ｍｓｅｃ、ｉ：２１００ｍｓｅｃ。
【００２５】
一方、清掃工程実行時において、画像形成装置のメインモータＡおよび給紙装置Ｄの作動と、帯電ローラＢ、現像ローラＣおよび転写ローラＥへのバイアス電圧の印加とのタイミングを示すチャート図は図２と同様に表れる。なお、清掃工程の実行時において、図２中の符号ｃで示す区間の時間は、帯電ローラが１周分回転する時間以上で、Ａ４サイズの転写材に対して画像形成処理を行うのに要する時間以下であればよい。また、符号ｅで示す区間の時間は、符号ｃで示す区間の時間と同じに設定すればよい。それゆえ、符号ｃおよびｅで示す区間の時間は３８０〜２１００ｍｓｅｃの範囲にて設定すればよい。
【実施例２】
【００２６】
下記に示す条件での実機試験によって、本発明の画像形成装置（図１参照）による帯電部材のクリーニング効果を評価した。実機試験時の試験条件は次のとおりである。
像担持体１０、接触帯電部材１１転写部材１４および像担持体清掃手段（クリーニングブレード１５ａ）には、実施例１と同じものを使用した。現像システムは、磁性１成分トナーを用いたジャンピング現像（非接触現像方式）であって、正現像によるものを採用した。画像形成処理のプロセス速度は１００ｍｍ／秒とした。
【００２７】
感光ドラムの表面電位は、初期電位で＋４００Ｖ、露光後の電位で＋７０Ｖとなるように設定した。画像形成時のバイアス電圧は、帯電ローラで＋１．１ｋＶ、現像ローラで＋２００Ｖ、転写ローラで＋２．０ｋＶ、となるように設定した。
Ａ４サイズの普通紙に対する画像形成処理を１０００回繰り返す毎に、清掃工程制御手段による清掃工程を行った。清掃工程時のバイアス電圧は、帯電ローラで−１．０ｋＶ、現像ローラで−２７０Ｖとし、転写ローラで−２．０ｋＶとした。なお、現像ローラへの電圧の印加は、逆帯電トナーが消費されるのを防止するためである。また、転写ローラへの転写バイアスを逆極性とする際には、一旦、転写バイアスの印加を中断してから極性を切り替えた。これは、急激な電圧変更を実施することでリップルが生じて、転写メモリが発生するという事態が生じるのを防止するためである。
【００２８】
その結果、画像形成処理を１０万回繰り返した後においても、接触帯電部材の表面に転写残留トナーやトナーの外添剤の付着物が観察されず、帯電特性も良好で、試験初期時の画像品質を維持することができた。
本発明は、以上の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲において、種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の画像形成装置における清掃手段によって、一連の工程を行ったときの状態を示す、本発明の一実施形態を示す図である。
【図２】画像形成時の動作タイミングを示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  像担持体（感光ドラム）
１１  接触帯電部材（帯電ローラ）
１２  現像手段（現像器）
１４  転写部材
１５  像担持体清掃手段（クリーニングブレード）
１６  転写材
１７  付着物
【図１】
2005107185.tif 000003
【図２】
2005107185.tif 000004