(57)【要約】  【課題】  感光体ドラムの表面にフィルミングが残っていても、画像形成されたシート上に地肌カブリが生じない画像形成装置を提供する。  【解決手段】  帯電器２及び転写器５の駆動を停止して感光体ドラム１の表面を研磨するクリーニングモードに移行した後、現像器４の現像スリーブ４ａに印加する現像バイアスの電圧の設定値が初期値よりも低い値に変更され、その後の画像形成動作が行われる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、所定の電流が印加され像担持体の表面を一様に帯電させる帯電器と、像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光器と、直流電圧及び交流電圧の重畳されてなる所定の現像バイアスが印加され静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像器と、供給されたシートにトナー像を転写させる転写器と、像担持体の表面に残存したトナーを掻き取って捕捉しこのトナーで像担持体の表面を研磨するクリーニング器と、を備えた画像形成装置において、
像担持体の表面を研磨するクリーニングモードに移行した後、現像器に印加する現像バイアスの電圧の設定値が初期値より変更されて画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
現像バイアスの電圧設定値の変更は、像担持体表面へのトナーの移動に寄与する印加時間を短くするように現像バイアスのデューティを変化させることで行われることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
現像バイアスの電圧設定値の変更は、直流電圧の絶対値を小さい値にすることで行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
現像器に印加する現像バイアスの電圧の設定値の変更とともに、帯電器に印加する電流の設定値が初期値よりも絶対値が高い値に変更されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
現像器に印加する現像バイアスの電圧の設定値の変更とともに、現像バイアスの周波数の設定値が初期値よりも高い値に変更されることを特徴とする請求項２又は３に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、複写機やプリンタやファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に、感光体ドラムや感光体ベルトといった像担持体に対してのクリーニング機構を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般の画像形成装置では、以下に示す画像形成の動作が行われる。なお、ここでは像担持体として感光体ドラムを代表として挙げ説明していく。先ず、軸回転する感光体ドラムの表面が帯電器により一様に所定の電位に帯電される。次いで、露光器からの画像情報に基づく照射光によりその感光体ドラムの表面に静電潜像が形成され、現像器によりその静電潜像にトナーを付着させてトナー像が形成（現像）される。続いて、感光体ドラム上のトナー像は、転写ローラ等の転写器により紙等のシート上に転写される。このシートは、一対のローラからなる定着器に搬送され、この定着器での加熱・加圧によりトナー像が定着された後、外部に排出すなわち出力される。一方、転写後の感光体ドラムは、この表面に残留したトナーがクリーニングブレード等のクリーニング器により掻き取られて除去され、更に必要に応じて除電器によりその表面が一様に除電される。こうした画像形成の動作が繰り返し行われる。
【０００３】
ここで、感光体ドラムの表面に残留したトナーは、シートへの画像形成動作とともに、随時クリーニング器によりその表面から掻き取られて除去されるようになっているものの、小粒径のトナーやトナーの外添剤は除去され難くそのままその表面に残存し続けることが多い。また、画像形成用のシートとして廉価で粗悪な紙が用いられると、その紙に混在しているタルク等の異物が感光体ドラムの表面に付着してしまうこともある。これらの残存トナーや異物は、画像形成が繰り返されるうちに、感光体ドラムの表面に固着して、いわゆるフィルミングが発生する。
【０００４】
このフィルミングが感光体ドラムの表面に過剰に発生すると、感光体ドラム表面の帯電電位（暗電位）が局部的に正規の電位まで達しなくなり低下する。そのため、本来トナーの付着されるべき静電潜像以外の部分にまでトナーが付着してしまい、その結果、シート上では白地であるべき部分が薄黒くなる現象、いわゆる地肌カブリが生じる。
【０００５】
このようなフィルミングの問題に対して従来は、例えば、感光体ドラムの表面から残存トナーや異物を強制的に掻き取るべく、クリーニングブレードの硬度や、感光体ドラムの表面に対するクリーニングブレードの圧接力を高めたり、フィルミングが起こり難い成分系のトナーや外添剤を適用したりする等の対策を講じていたが、いずれも顕著な抑制効果を得るまでには至っていない。
【０００６】
そこで近年では、一定のシート出力枚数ごとに通常の画像形成動作とは別モードで所定時間作動するクリーニングモードを別途設けていて、このクリーニングモードに移行すると、転写器の駆動すなわちシートの供給が停止され、この状態のまま、通常の画像形成動作と同様軸回転する感光体ドラムの表面が帯電されて、その表面における幅方向のほぼ全域に亘りベタの特定トナー像が形成され、次いで、その特定トナー像がクリーニングブレードで掻き取られて捕捉され、このトナーで軸回転中の感光体ドラムの表面が研磨される。こうして、感光体ドラムの表面の残存トナーや異物を完全に除去するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−６７５００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記のクリーニングモードは一定のシート出力枚数ごとに起動するため、その度に感光体ドラムの表面から残存トナーや異物を完全に除去しようとすれば、当然に現像器から実質的な画像形成に利用されないトナーが多大に消費されるし、そのトナーをクリーニング器で回収する必要がある。そうすると、クリーニング器にはトナーを十分に回収できる大きな容積が必要となるが、これは、近年の画像形成装置に強く要求される装置そのものの小型化を阻害してしまう。しかも、画像形成には利用されないトナーが多大に消費されることから、ランニングコストも悪化してしまう。
【０００８】
このような不都合を解消するには、クリーニングモードへの移行間隔を広げたり、クリーニングモードの作動時間を短くしたりすることが考えられるが、この場合、感光体ドラムの表面からの残存トナーや異物の除去が不完全となってフィルミングが残り、その結果、その後の画像形成の際、シート上に地肌カブリが生じるおそれが多分にある。
【０００９】
なお、こういった問題は、感光体ドラムを感光体ベルトに代えても同様に生じる。
【００１０】
そこで本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、像担持体の表面にフィルミングが残っていても、画像形成されたシート上に地肌カブリが生じない画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、像担持体と、所定の電流が印加され像担持体の表面を一様に帯電させる帯電器と、像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光器と、直流電圧及び交流電圧の重畳されてなる所定の現像バイアスが印加され静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像器と、供給されたシートにトナー像を転写させる転写器と、像担持体の表面に残存したトナーを掻き取って捕捉しこのトナーで像担持体の表面を研磨するクリーニング器と、を備えた画像形成装置において、像担持体の表面を研磨するクリーニングモードに移行した後、現像器に印加する現像バイアスの電圧の設定値が初期値より変更されて画像形成を行うようになっている。
【００１２】
これにより、クリーニングモードを経たにもかかわらずフィルミングが残っていたとしても、その後の画像形成の際、像担持体表面の暗電位と現像バイアスの電圧値との差の絶対値マイナスに相当する現像バイアスの実効値が確保されるようになるため、シート上の地肌カブリの発生を抑制できる。
【００１３】
ここで、実用性を踏まえると、現像バイアスの電圧設定値の変更は、像担持体表面へのトナーの移動に寄与する印加時間を短くするように現像バイアスのデューティを変化させることで行われることが好ましい。また、現像バイアスの電圧設定値の変更は、直流電圧の絶対値を小さい値にすることで行われることが好ましい。
【００１４】
また、シート上の地肌カブリの発生をより抑制すべく、より十分に現像バイアスの実効値を確保する観点から、現像器に印加する現像バイアスの電圧の設定値の変更とともに、帯電器に印加する電流の設定値が初期値よりも絶対値が高い値に変更されるようになっていることが望ましい。
【００１５】
更に、シート上の地肌カブリの発生をより効果的に抑制する目的で、現像器に印加する現像バイアスの電圧の設定値の変更とともに、現像バイアスの周波数の設定値が初期値よりも高い値に変更されるようになっているとよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の画像形成装置によれば、クリーニングモードを経たにもかかわらずフィルミングが残っていたとしても、その後の画像形成の際、現像バイアスの実効値が確保されるよう主として現像器における現像バイアスの設定値を初期値に対して変更することで、シート上の地肌カブリの発生を抑制できるため、そもそものクリーニングモードでの負担を軽減できるようになる。つまり、フィルミング残りがある程度許されることから、クリーニングモードへの移行間隔を広げたり、クリーニングモードの作動時間を短くしたりすることができ、その結果、実質的な画像形成には利用されないトナーの多大な消費を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の画像形成装置の一実施形態について、図面を参照しながら詳述する。図１は本発明の一実施形態である画像形成装置の要部を示す縦断面図、図２はその画像形成装置で用いられる現像バイアスの波形を示す模式図であって、初期設定での波形を太点線で示し、変更後の波形を太実線で示している。図３は現像感度曲線を示す図であって、現像バイアスの実効値（Ｖ０−Ｖｄｃ）とシート上での地肌カブリの濃度（ＦＤ）との相関を示している。
【００１８】
本実施形態の画像形成装置は、図１に示すように、大きくは、軸回転する感光体ドラム１と、この感光体ドラム１の表面を一様に所定の電位に帯電させる帯電器２と、この帯電器２により帯電された感光体ドラム１の表面を露光して画像情報に基づく静電潜像を形成する露光器３と、この露光器３により形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成（現像）するための現像器４と、この現像器４により形成されたトナー像をシートＰに転写させる転写ローラよりなる転写器５と、転写後の感光体ドラム１の表面に残留したトナーを除去するとともに、感光体ドラム１の表面を研磨するためのクリーニング器６と、シート材Ｐ上に転写されたトナー像を加熱・加圧して定着させる一対のローラよりなる定着器７と、を備えている。なお、これらは全て不図示の制御部で動作が制御される。
【００１９】
より具体的には、感光体ドラム１は、例えば、基体であるアルミ等の素管の表面に有機感光層を形成してなるＯＰＣ（Organic Photo-conductor）感光体である。帯電器２は、放電ワイヤ２ａを有する一般的なコロナ帯電器であって、放電ワイヤ２ａに所定の電流を印加することで、感光体ドラム１の表面に向けてコロナ放電を発生させ、これにより、感光体ドラム１の表面に電荷を与えてこれを所定の電位に帯電させる。
【００２０】
露光器３は、帯電された感光体ドラム１の表面に向けて、主として、シートへの画像形成の対象である画像情報に基づく照射光を発し、感光体ドラム１の表面に静電潜像を形成するものであって、例えば、ＬＥＤアレイやレーザー走査器である。但し本実施形態では、この静電潜像の他に、クリーニングモードの際、感光体ドラム１の表面にベタの特定トナー像を現像するための静電潜像を形成する役割も果たす。
【００２１】
現像器４は、現像剤であるトナーを貯留しており、このトナーは、本質的な画像形成用の現像トナーの他に、外添剤の１つとして研磨剤を含有している。また、現像器４は、このような研磨剤含有のトナーを攪拌するための攪拌ローラ（不図示）や、感光体ドラム１に対向配置されこれにトナーを供給するための現像スリーブ４ａや、現像スリーブ４ａ上のトナーの厚さを均一に調整するための穂切板４ｂ等を備えている。現像に際しては、現像スリーブ４ａに直流電圧及び交流電圧の重畳されてなる所定のバイアスが印加され、これにより、トナーが移動（飛翔）して感光体ドラム１上の静電潜像にトナーが付着し、トナー像が現像される。
【００２２】
転写器５は、転写に際し、トナー像のトナーの極性とは反対極性のバイアスが印加され、これにより、感光体ドラム１との間に供給されたシートＰ上にトナー像を転写させるものである。
【００２３】
クリーニング器６は、感光体ドラム１に対し幅方向に延在しつつ接触状態で固定されたクリーニングブレード６ａを有しており、このクリーニングブレード６ａは、主として、転写後の感光体ドラム１の表面に残存するトナーを掻き取って除去するものである。但し本実施形態では、クリーニングモードの際、感光体ドラム１の表面に形成されたベタの特定トナー像を掻き取って捕捉し、このトナーで軸回転中の感光体ドラム１の表面を研磨する役割も果たす。クリーニングブレード６ａとしては、例えば、ウレタンゴムが適用される。
【００２４】
このような構成の画像形成装置において、使用の初期段階では、感光体ドラム１の表面が３８０［Ｖ］程度の暗電位Ｖ０Aに帯電されるよう帯電器１に印加する電流ＩAが設定され、その暗電位Ｖ０Aを見据え、シート上に地肌カブリの発生しない（シート上での地肌カブリ濃度ＦＤの薄くなる）現像バイアスの電圧値ＶｄｃAが設定されている。つまり本実施形態では、図３に示すように、正カブリ（正帯電のトナーによる地肌カブリ）及び負カブリ（負帯電のトナーによる地肌カブリ）がいずれも発生しない条件として、現像バイアスの実効値が−１０５［Ｖ］になるよう現像バイアスの電圧値ＶｄｃAが２７５［Ｖ］に設定されている（図３中の符号Ａの部分参照）。なお、現像バイアスの実効値は、感光体ドラム表面の暗電位Ｖ０と現像バイアスの電圧値Ｖｄｃとの差の絶対値マイナスに相当する。また、現像バイアスの電圧値ＶｄｃAを２７５［Ｖ］にするにあたって、その現像バイアスのデューティＤAが５５［％］、周波数ＶｆAが２．６［ｋＨｚ］にそれぞれ設定されている（図２参照）。
【００２５】
ここで、図３に示す現像感度曲線を作成するにあたって、その地肌カブリの濃度（ＦＤ）は、反射濃度計（東京電色社製、ＴＣ−６Ｄ）を用いて測定した結果に基づくものであって、予め測定しておいた基準値（ベースシート濃度）に対しての当該測定値との差で表される。また、ここでいう現像バイアスの電圧値Ｖｄｃは、交流波形のある電圧よりも上の値をとる面積と、下の値をとる面積とが等しくなる当該面積中心電圧を意味する。
【００２６】
こうした初期設定の条件でシートへの画像形成が行われていくわけであるが、次第に、感光体ドラム１の表面にフィルミングが発生し、その表面の暗電位Ｖ０が低下していく。この暗電位Ｖ０が、例えば３１５［Ｖ］（Ｖ０B）になると、図３中の符号Ｂの部分に示すように、現像バイアスの実効値が−４０［Ｖ］（Ｖ０B−ＶｄｃA）になって、正カブリの領域に達し、シート上に地肌カブリが発生する。
【００２７】
地肌カブリが発生した場合、ユーザー又はサービスマンがクリーニングモードへ移行する操作を行う。クリーニングモードに移行すると、帯電器２の駆動が停止されるとともに、転写器５の駆動すなわちシートの供給が停止され、この状態のまま、通常の画像形成動作と同様感光体ドラム１が軸回転しながら、その表面における幅方向のほぼ全域に亘り露光器３及び現像器４によってベタの特定トナー像が形成され、次いで、その特定トナー像がクリーニングブレード６ａで掻き取られて捕捉され、このトナーで軸回転中の感光体ドラム１の表面が研磨される。
【００２８】
こうして、感光体ドラム１の表面の残存トナーや異物を除去するようにしているが、本実施形態では、このようなクリーニングモードの作動時間は、それ程長いわけではなく、例えば１２０秒程度である。そのため、クリーニングモードを経たとしても、感光体ドラム１の表面からの残存トナーや異物の除去が不完全となってフィルミングが残ってしまう場合がある。そうすると、感光体ドラム１の表面の暗電位Ｖ０は、正規の電位まで復元せず、極端には３１５［Ｖ］（Ｖ０B）のままとなっていて、その後の画像形成の際、シート上に地肌カブリが発生してしまう。
【００２９】
そこで本実施形態では、感光体ドラム１の表面にフィルミングが残っていたとしても、画像形成されたシート上に地肌カブリが生じないように、クリーニングモードに移行した後、以下の工夫を施す。
【００３０】
先ず、現像器４に印加する現像バイアスの電圧値Ｖｄｃが、初期設定の電圧値ＶｄｃA（２７５［Ｖ］）よりも低い、例えば２５５［Ｖ］（ＶｄｃC）に変更される。この変更は、現像バイアスのデューティＤを、初期設定のデューティＤA（５５［％］）よりも小さい、例えば５１［％］（ＤC）に、すなわち感光体ドラム１表面へのトナーの移動に寄与する印加時間を初期値よりも短くするように設定する（図２参照）ことで、ピーク電圧は維持しつつ実用的に行える。別の手法として、現像バイアスの電圧値Ｖｄｃの構成要素である直流電圧と交流電圧のうち、直流電圧の絶対値を初期値よりも小さい値に設定することでも、現像バイアスの波形そのものがシフトするため、実用的である。
【００３１】
更に、帯電器１に印加する電流値Ｉが、初期設定の電流値ＩAよりも絶対値が高い電流値ＩCに変更される。これにより、感光体ドラム１の表面が暗電位Ｖ０B（３１５［Ｖ］）よりも高い、例えば３３５［Ｖ］（Ｖ０C）に帯電されるようになる。
【００３２】
このように、現像器４における現像バイアスの電圧値Ｖｄｃや、帯電器１における電流値Ｉが初期設定値に対して変更されると、図３中の符号Ｃの部分に示すように、現像バイアスの実効値が、例えば−８０［Ｖ］（Ｖ０C−ＶｄｃC）になって確保されるため、正カブリの領域から外れ、シート上の地肌カブリの発生を抑制できる。
【００３３】
また更に、現像器４に印加する現像バイアスの周波数Ｖｆが、初期設定の周波数ＶｆA（２．６［ｋＨｚ］）よりも高い、例えば２．９［ｋＨｚ］（ＶｆC）に変更される（図２参照）。このようにすると、図３に示す現像感度曲線そのものが地肌カブリ濃度ＦＤの薄くなる方向（図３では下方）にシフトするため、地肌カブリに対しての裕度が増し、シート上の地肌カブリの発生をより効果的に抑制できる。
【００３４】
従って、本実施形態の画像形成装置では、シート上の地肌カブリの発生を抑制できるため、そもそものクリーニングモードでの負担を軽減できるようになる。つまり、フィルミング残りがある程度許されることから、クリーニングモードへの移行間隔を広げたり、クリーニングモードの作動時間を短くしたりすることができ、その結果、実質的な画像形成には利用されないトナーの多大な消費を抑えることができる。
【００３５】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。例えば、像担持体である限り、感光体ドラムを感光体ベルトに代えてもよい。また、クリーニング器６におけるクリーニングブレード６ａをクリーニングローラに代え、このクリーニングローラにトナーを保持させて感光体ドラム１表面の研磨をするようにしてもよい。また、上記の実施形態では、トナーとして正帯電トナーを使用した一成分現像の例を示したが、負帯電トナーを使用した場合や、二成分現像にも適用可能である。更にまた、ユーザー又はサービスマンがクリーニングモードへ移行する操作を行うようにしたが、画像濃度センサを利用して地肌カブリが発生したと判断した場合に自動でクリーニングモードへ移行するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、像担持体に対してのクリーニング機構を備えた画像形成装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態である画像形成装置の要部を示す縦断面図である。
【図２】画像形成装置で用いられる現像バイアスの波形を示す模式図である。
【図３】現像感度曲線を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１    感光体ドラム（像担持体）
２    帯電器
２ａ    放電ワイヤ
３    露光器
４    現像器
４ａ    現像スリーブ
５    転写器
６    クリーニング器
６ａ    クリーニングブレード
７    定着器
【図１】
2005266426.tif 000003
【図２】
2005266426.tif 000004
【図３】
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