(57)【要約】【課題】被帯電体と、被帯電体を帯電する帯電手段と、被帯電体の帯電面に静電潜像を形成する露光手段と、静電潜像に現像剤を付着させて現像剤像として現像する現像手段と、現像剤像を記録媒体に転写する転写手段を備え、転写手段により記録媒体に移動せずに被帯電体の表面に残留した転写残現像剤を除去するクリーニング手段を現像手段が兼ねる画像形成装置において、現像手段や接触帯電手段に対する正規極性でないトナーや帯電量が不十分のトナーの過度の蓄積に起因するかぶり、帯電ムラ等の異常画像の発生を解消する。【解決手段】帯電手段は、電圧を印加した帯電部材を該被帯電体に接触させて被帯電体を帯電する接触帯電手段であり、帯電手段に印加される帯電バイアスは、画像形成時には直流電圧に交番電圧を重畳し、現像手段から現像剤の吐き出し動作に入る時には、交番電圧をＯＦＦして直流バイアスに切り替えると共に露光手段により帯電面の露光を行う。【選択図】図４
2007322634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被帯電体と、該被帯電体を帯電する帯電手段と、該被帯電体の帯電面に静電潜像を形成する露光手段と、該静電潜像に現像剤を付着させて現像剤像として現像する現像手段と、該現像剤像を記録媒体に転写する転写手段を備え、該転写手段により該記録媒体に移動せずに該被帯電体の表面に残留した転写残現像剤を除去するクリーニング手段を該現像手段が兼ねる画像形成装置において、
該帯電手段は、電圧を印加した帯電部材を該被帯電体に接触させて該被帯電体を帯電する接触帯電手段であり、該帯電手段に印加される帯電バイアスは、画像形成時には直流電圧に交番電圧を重畳し、該現像手段から該現像剤の吐き出し動作に入る時には、交番電圧をＯＦＦして直流バイアスに切り替えると共に露光手段により帯電面の露光を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像手段からの前記現像剤の吐き出し動作時における前記帯電手段に印加される帯電バイアスは下記のａの条件
ａ．｜ＶＤＣ−Ｖｓ｜＞Ｖｔｈ
ＶＤＣ：該帯電手段に印加される帯電極性方向側の直流バイアス
Ｖｓ：該帯電手段により帯電される前の前記被帯電体の帯電極性方向側の
帯電電位
Ｖｔｈ：該帯電手段と該被帯電体の間で放電が起き始める最小の電位差
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はクリーナレスの画像形成装置に関する。
【０００２】
より詳しくは、転写工程後の像担持体上に残余する現像剤（トナー）を現像装置において「現像同時クリーニング」で像担持体上から除去・回収し、再利用することによりクリーニング装置を廃したクリーナレス方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来、電子写真方式を用いた複写機・プリンタ・ファクシミリ等の転写方式画像形成装置は、回転ドラム型を一般的とする像担持体である感光体、その感光体を所定の極性・電位に一様に帯電処理する帯電装置（帯電工程）を有する。また、帯電処理された感光体に静電潜像を形成する情報書き込み手段としての露光装置（露光工程）、感光体上に形成された静電潜像を現像剤であるトナーにより顕像化する現像装置（現像工程）を有する。また、上記トナー画像を感光体面から紙などの転写材に転写する転写装置（転写工程）、転写工程後の感光体上に多少ながら残余するトナーを除去して感光体面を清掃するクリーニング装置（クリーニング工程）を有する。また、転写材上のトナー画像を定着させる定着装置（定着工程）を有する。感光体は繰り返して電子写真プロセス（帯電・露光・現像・転写・クリーニング）が適用されて作像に供される。
【０００４】
転写工程後の感光体上に残余するトナーはクリーニング装置により感光体面から除去され、クリーニング装置内に溜まり廃トナーとなるが、環境保全や資源の有効利用等の点からそのような廃トナーは出ないことが望ましい。
【０００５】
そこで、特許文献１のように、クリーニング装置を廃し、転写工程後の感光体上の転写残トナーを現像装置において「現像同時クリーニング」で感光体上から除去・回収し再利用するようにしたクリーナレス方式の画像形成装置がある。
【０００６】
現像同時クリーニングは、転写後の感光体上の転写残トナーを次工程以降の現像工程時に、かぶり取りバイアスによって、トナーで現像されるべきでない感光体面部分上に存在する転写残トナーを現像装置に回収する方法である。次工程以降の現像工程時とは、引き続き感光体を帯電し、露光して静電潜像を形成し、該静電潜像の現像工程過程時である。かぶり取りバイアスとは、現像装置に印加する直流電圧と感光体の表面電位間の電位差Ｖbackである。
【０００７】
この方式によれば、転写残トナーは現像装置に回収されて次工程以降の静電潜像の現像に再利用されるため、廃トナーをなくし、またメンテナンス時に手を煩わせることも少なくすることができる。またクリーナレスであることで画像形成装置の小型化にも有利である。
【０００８】
上述したようなクリーナレス方式の画像形成装置において、現像装置内に帯電極性が正規極性とは逆極性に反転しているトナー（以後、反転トナーと称す）が混在した場合、感光体上に現像されたそれらの反転トナーは、転写されずに感光体上を連れ回る。そのため、感光体の帯電装置が感光体に当接して感光体面を帯電処理する接触帯電装置であるときには、感光体上の反転トナーが感光体と接触帯電装置の接触ニップ部である帯電部を通過する際に、接触帯電装置に付着する。これが接触帯電装置を許容以上にトナー汚染させて帯電不良の原因となってしまう。また、接触帯電装置に付着せずとも、それらの反転トナーが現像されるべきでない感光体面部分上に残存し、転写装置との圧力や摺擦などの機械的な力により転写された場合、所謂かぶりと呼ばれる画像欠陥を引き起こす。
【０００９】
即ち、現像剤としてのトナーには、量的には少ないが、帯電極性がもともと正規極性とは逆極性に反転しているトナーが混在している。また帯電極性が正規極性のトナーであっても、接触帯電装置に交番電圧を重畳することによる接触帯電装置と感光体間の振動電界効果や、転写バイアス、剥離放電等の影響で、帯電極性が反転するものや、除電されて帯電量が少なくなるものもある。
【００１０】
それら正規極性ではないトナーが現像装置内や接触帯電装置に蓄積された場合には画像欠陥を引き起こす因子となるため除去する必要がある。
【００１１】
ここで、接触帯電装置に交番電圧を重畳することによる接触帯電装置と感光体間の振動電界効果を無くす、即ち交番電圧を重畳せずに直流バイアスのみを用いると、帯電極性が反転するものや、除電されて帯電量が少なくなるものを無くすことができる。且つ、その他の要因で発生した感光体上を連れ回る正規極性でないトナーを接触帯電装置と感光体間の放電ニップで正規極性化させる効果がある。
【００１２】
しかし、直流バイアスのみは、交番電圧を重畳した場合と比較して、感光体の帯電均一性に劣るため、画像形成時における接触帯電装置への印加バイアスとしては好ましくない。また、非画像形成時であっても、例えば感光体表面の電位検知や、現像されたトナー量の検知時など、画像形成中と同程度の感光体の帯電均一性を必要とする場合には、直流バイアスを用いることは困難である。そのため、非画像形成時の全てに直流バイアス用いることは、良好な画像形成を維持するために好ましくない。
【００１３】
その他、感光体上を連れ回る正規極性でないトナーを正規極性化する手段としては、特許文献２や３のように、トナー帯電量制御手段を用いる方法がある。これは、転写部から帯電部へ持ち運ばれる、帯電極性が正規極性のもの、逆極性のもの、帯電量が少ないものが混在している転写残トナーを、トナー帯電量制御手段によって正規極性へと帯電付与して、帯電極性を正規極性に揃えるものである。また、この極性揃えと共に帯電量を均一化することにより、正規極性でないトナーを減少させる方法である。
【００１４】
しかし、上記の手段も完全ではない。従って、トナー帯電量制御手段を用いても、長期にわたる印字動作を行った場合、帯電量制御手段により正規極性化されなかった反転トナーは現像装置内へ混入する。また、接触帯電装置への付着する。これがかぶりや帯電不良などの不良画像を引き起こす原因となる。
【００１５】
そこで、特許文献４のように、帯電ローラに印加する電圧を交流成分を印加せずに、直流成分を印加することで、帯電ローラからトナーは吐出すと共に反転トナーをより正規極性化する構成がある。
【特許文献１】特開平０７-２９５３８８号公報
【特許文献２】特開２００１-２１５７９８号公報
【特許文献３】特開２００１-２１５７９９号公報
【特許文献４】特開２００４−１２６１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかし、反転トナーを正規極性化することができも、現像装置内には帯電量が不十分である劣化トナーもあり、このトナーが画像不良を招く虞がある。そのため、このようなトナーも十分に帯電する必要がある。
【００１７】
本発明は、上記のようなクリーナレスの画像形成装置において、現像手段や接触帯電手段に対する正規極性でないトナーや帯電量が不十分のトナーの過度の蓄積に起因するかぶり、帯電ムラ等の異常画像の発生を解消する。これにより、長期にわたって良好な画像形成を維持させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、被帯電体と、該被帯電体を帯電する帯電手段と、該被帯電体の帯電面に静電潜像を形成する露光手段と、該静電潜像に現像剤を付着させて現像剤像として現像する現像手段と、該現像剤像を記録媒体に転写する転写手段を備え、該転写手段により該記録媒体に移動せずに該被帯電体の表面に残留した転写残現像剤を除去するクリーニング手段を該現像手段が兼ねる画像形成装置において、該帯電手段は、電圧を印加した帯電部材を該被帯電体に接触させて該被帯電体を帯電する接触帯電手段であり、該帯電手段に印加される帯電バイアスは、画像形成時には直流電圧に交番電圧を重畳し、該現像手段から該現像剤の吐き出し動作に入る時には、交番電圧をＯＦＦして直流バイアスに切り替えると共に露光手段により帯電面の露光を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
上記の本発明によれば、現像手段からの現像剤の吐き出しを行いながら、吐き出された現像剤に混在した反転現像剤及び接触帯電手段に付着していた反転現像剤の正規極性化がなされて、現像手段や接触帯電手段が浄化される。これにより、現像手段や接触帯電手段に対する正規極性でないトナーや帯電量が不十分のトナーの過度の蓄積に起因するかぶり、帯電ムラ等の異常画像の発生が解消して、長期にわたって良好な画像形成が維持される。
【００２０】
より具体的に説明する。現像手段からの現像剤の吐き出しモードは、下記の１）の場合と、２）の場合が一般的である。
【００２１】
１）画像比率の低い画像の連続通紙時など、現像手段の現像剤の入れ替わり頻度が低下した場合に、現像手段内の現像剤劣化を防止するため、正規極性現像剤とそこに混在する少量の反転現像剤を吐き出す場合
２）先に説明したかぶり取りバイアスの絶対値を大きくすることにより反転現像剤のみを吐き出す場合
しかし、吐き出された現像剤に反転現像剤が混在していることで、それらの反転現像剤は転写されることなく被帯電体上を連れ回ることとなるか、もしくは転写手段の印加バイアス極性を逆極性にすることで転写して廃棄していた。
【００２２】
それらの反転現像剤を正規極性化させるため、非画像形成時における現像手段からの現像剤吐き出しを行うタイミングでの接触帯電手段への交番電圧の重畳を休止すると共に露光手段により帯電面の露光を行う。すなわち、現像手段から現像剤の吐き出し動作に入る時には、交番電圧をＯＦＦして直流バイアスに切り替えると共に露光手段により帯電面の露光を行う。これにより、現像手段からの現像剤の吐き出しを行いながら、吐き出された現像剤に混在した反転現像剤及び接触帯電手段に付着していた反転現像剤の正規極性化がなされて、現像手段や接触帯電手段が浄化される。
【００２３】
この場合、現像手段からの現像剤の吐き出し動作時における接触帯電手段に印加される帯電バイアスは下記のａの条件を満たすことが好ましい。
【００２４】
ａ．｜ＶＤＣ−Ｖｓ｜＞Ｖｔｈ
ＶＤＣ：該帯電手段に印加される帯電極性方向側の直流バイアス
Ｖｓ：該帯電手段により帯電される前の前記被帯電体の帯電極性方向側の
帯電電位
Ｖｔｈ：該帯電手段と該被帯電体の間で放電が起き始める最小の電位差
そうすると、現像手段から吐き出されて被帯電体上に残留した反転現像剤及び接触帯電手段に付着した反転現像剤を接触帯電手段と被帯電体間の放電ニップで正規極性化させることが出来る。そして、正規極性化した現像剤のみが、接触帯電手段と被帯電体間に働く電界により、接触帯電手段から被帯電体側へ積極的に吐き出され、その吐き出し現像剤の次位の現像手段での積極的回収を可能とした。
【００２５】
これは、接触帯電手段への交番電圧の重畳が、接触帯電手段と被帯電体間の振動電界効果を起こし、正規極性を持った転写残現像剤をも反転現像剤にしてしまう効果を防止する。さらに、その振動電界効果により接触帯電手段に付着した反転現像剤を正規極性化せずに、被帯電体上に吐き出すことが因子となり発生する様々な不良画像を防止する効果も同時に得られる。
【００２６】
また、現像剤吐き出し時は、現像剤をむらなく均一に吐き出す必要はなく、例えば被帯電体表面の電位検知や、現像された現像剤量の検知時などと比較し、被帯電体表面の電位均一性をさほど必要としない。そのため、直流バイアスを用いて被帯電体を帯電しながら現像剤吐き出しを行うことは、現像手段内や接触帯電手段に対する正規極性でない現像剤の過度の蓄積を防止するのに適している。
【００２７】
また、この手段を用いることで、現像剤の摺擦などの効果による反転現像剤の正規極性化が期待できない接触帯電手段、例えば帯電ローラ等であっても、反転現像剤を正規極性化させた後、接触帯電手段から被帯電体上へ送り出すことが可能である。
【００２８】
従って、非画像形成時において現像手段内の現像剤の吐き出しを行いながら、吐き出された現像剤に混在した反転現像剤を正規極性化させることにより、長期画像形成後も現像手段内や接触帯電手段が反転現像剤で過度の汚染状態になることが防止される。従って、長期にわたって安定に良好な画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
【実施例１】
【００３０】
以下、実施例の画像形成装置（画像記録装置）について説明する。図１は本発明に従う画像形成装置例の概略構成模型図である。本例の画像形成装置は、転写方式電子写真プロセス利用、接触帯電方式、反発現像方式、クリーナレス、最大通紙サイズがＡ３サイズのレーザビームプリンタである。
【００３１】
（１）プリンタの全体的概略構成
ａ）像担持体
１は像担持体（被帯電体）としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）である。この感光ドラム１は負帯電性の有機光導電体（ＯＰＣ）で、外径５０ｍｍであり、中心支軸を中心に１００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）をもって矢示の反時計方向に回転駆動される。
【００３２】
この感光ドラム１は、図２の層構成模型図のように、アルミニウム製シリンダ（導電性ドラム基体）１ａの表面に、光の干渉を抑え、上層の接着性を向上させる下引き層１ｂと、光電荷発生層１ｃと、電荷輸送層１ｄの３層を下から順に塗り重ねた構成をしている。
【００３３】
ｂ）帯電手段
帯電手段は像担持体としての感光ドラム１の表面に接触して感光ドラム１の周面を一様に帯電処理する接触帯電部材２を有する接触帯電装置である。本例において接触帯電部材２は帯電ローラ（ローラ帯電器）である。
【００３４】
この帯電ローラ２は、芯金２ａの両端部をそれぞれ不図示の軸受け部材により回転自在に保持されると共に、押し圧ばね２ｅによって感光ドラム方向に付勢して感光ドラム１の表面に対して所定の押圧力をもって圧接させてある。そして、この帯電ローラ２、感光ドラム１の回転に従動して回転する。感光ドラム１と帯電ローラ２との圧接部が帯電部（帯電ニップ部）ａである。
【００３５】
電源装置Ｓ１から帯電ローラ２の芯金２ａに対して、直流電圧と交番電圧を重畳させた振動電圧を印加することにより、回転駆動する感光ドラム１の表面を、所定の極性、電位に均一に帯電処理する。ここで、交番電圧とは、正弦波、矩形波、三角波等の時間とともに振幅の変化する電圧の全てを意味するものである。
【００３６】
帯電ローラ２の長手長さは３２０ｍｍであり、図２の層構成模型図のように芯金（支持部材）２ａの外回りに、下層２ｂと、中間層２ｃと、表層２ｄを下から順次に積層した３層構成である。下層２ｂは帯電音を低減するための発泡スポンジ層であり、表層２ｄは感光ドラム１上にピンホール等の欠陥があってもリークが発生するのを防止するために設けている保護層である。
【００３７】
より具体的には、本例の帯電ローラ２の仕様は下記のとおりである。
【００３８】
ａ．芯金２ａ；直径６ｍｍのステンレス丸棒
ｂ．下層２ｂ；カーボン分散の発泡ＥＰＤＭ、比重０．５ｇ／ｃｍ３、
体積抵抗値１０２〜１０９Ωｃｍ、層厚３．０ｍｍ、
長さ３２０ｍｍ
ｃ．中間層２ｃ；カーボン分散のＮＢＲ系ゴム、体積抵抗値１０２〜１０５Ω
ｃｍ、層厚７００μｍ
ｄ．表層２ｄ；フッ素化合物のトレジン樹脂に酸化錫、カーボンを分散
体積抵抗値１０７〜１０１０Ωｃｍ、表面粗さ（ＪＩＳ規格
１０点平均表面粗さＲａ）１．５μｍ、層厚１０μｍ
図２において、２ｆは帯電ローラクリーニング部材であり、本例では可撓性を持つクリーニングフィルムである。このクリーニングフィルム２ｆは帯電ローラ２の長手方向に対し平行に配置され且つ同長手方向に対し一定量の往復運動をする支持部材２ｇに一端を固定され、自由端側近傍の面において帯電ローラ２と接触ニップを形成するよう配置されている。支持部材２ｇがプリンタの駆動モーターによりギア列を介して長手方向に対し一定量の往復運動駆動されて帯電ローラ表層２ｄがクリーニングフィルム２ｆで摺擦される。これにより帯電ローラ表面２ｄの付着物汚染（微粉トナー、外添剤など）の除去がなされる。
【００３９】
本実施例では、画像形成時における帯電ローラに対する印加バイアスは、直流電圧−６００Ｖ＋交流電圧２ＫＶ（ピーク間電圧）である。
【００４０】
ｃ）情報書き込み手段
３は帯電処理された感光ドラム１の面に静電潜像を形成する情報書き込み手段としての露光装置であり、本例は半導体レーザを用いたレーザビームスキャナである。このスキャナ３は、不図示の画像読み取り装置・コンピュータ等の外部ホスト装置からプリンタ側に送られた画像信号に対応して変調されたレーザ光を出力して回転感光ドラム１の一様帯電処理面を露光位置ｂにおいてレーザ走査露光Ｌ（イメージ露光）する。このレーザ走査露光Ｌにより感光ドラム１面のレーザ光で照射されたところの電位が低下することで回転感光ドラム１面には走査露光した画像情報に対応した静電潜像が順次に形成されていく。露光後の明部電位は−２００Ｖとする。
【００４１】
ｄ）現像手段
４は感光ドラム１上の静電潜像に現像剤（トナー）を供給し静電潜像を可視化する現像手段としての現像装置（現像器）であり、本例は二成分磁気ブラシ現像方式の反転現像装置である。
【００４２】
４ａは現像容器。４ｂは非磁性の現像スリーブであり、この現像スリーブ４ｂはその外周面の一部を外部に露呈させて現像容器４ａ内に回転可能に配置してある。４ｃは非回転に固定して現像スリーブ４ｂ内に挿設したマグネットローラ、４ｄは現像剤コーティングブレード、４ｅは現像容器４ａに収容した二成分現像剤、４ｆは現像容器４ａ内の底部側に配設した現像剤攪拌部材である。４ｇはトナーホッパーであり、現像容器４ａに対する補給用トナーを収容させてある。
【００４３】
現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅはトナーと磁性キャリアの混合物であり、現像剤攪拌部材４ｆにより攪拌される。本例において磁性キャリアの抵抗は約１０１３Ωｃｍ、粒径は４０μｍである。トナーは磁性キャリアとの摺擦により負極性に摩擦帯電される。
【００４４】
現像スリーブ４ｂは感光ドラム１との最近接距離（Ｓ−Ｄｇａｐと称する）を３５０μｍに保たせて感光ドラム１に近接させて対向配設してある。この感光ドラム１と現像スリーブ４ａとの対向部が現像部ｃである。現像スリーブ４ｂは現像部ｃにおいて感光ドラム１の進行方向とは逆方向に回転駆動される。この現像スリーブ４ｂの外周面に該スリーブ内のマグネットローラ４ｃの磁力により現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅの一部が磁気ブラシ層として吸着保持される。その磁気ブラシ層がスリーブ４ａの回転に伴い回転搬送され、現像剤コーティングブレード４ｄにより所定の薄層に整層され、現像部ｃにおいて感光ドラム１の面に対して接触して感光ドラム面を適度に摺擦する。現像スリーブ４ｂには電源Ｓ２から所定の現像バイアスが印加される。本例において、現像スリーブ４ｂに対する現像バイアス電圧は直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）を重畳した振動電圧である。より具体的には、
直流電圧；−３５０Ｖ
交流電圧；１６００Ｖ
を重畳した振動電圧である。
【００４５】
而して、回転する現像スリーブ４ｂの面に薄層としてコーティングされ、現像部ｃに搬送された現像剤中のトナー分が現像バイアスによる電界によって感光ドラム１面に静電潜像に対応して選択的に付着することで静電潜像がトナー画像として現像される。本例の場合は感光ドラム１面の露光明部にトナーが付着して静電潜像が反転現像される。
【００４６】
この時、感光ドラム上に現像されたトナーの帯電量は−２５μＣ／ｇである。
【００４７】
現像部ｃを通過した現像スリーブ４ｂ上の現像剤薄層は引き続く現像スリーブの回転に伴い現像容器４ａ内の現像剤溜り部に戻される。
【００４８】
現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅのトナー濃度を所定の略一定範囲内に維持させるために、現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅのトナー濃度が不図示の例えば光学式トナー濃度センサーによって検知される。そして、その検知情報に応じてトナーホッパー４ｇが駆動制御されて、トナーホッパー内のトナーが現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅに補給される。二成分現像剤４ｅに補給されたトナーは攪拌部材４ｆにより攪拌される。
【００４９】
ｅ）転写手段・定着手段
５は転写装置であり、本例は転写ローラである。この転写ローラ５は感光ドラム１に所定の押圧力をもって圧接させてあり、その圧接ニップ部が転写部ｄである。この転写部ｄに不図示の給紙機構部から所定の制御タイミングにて転写材（被転写部材、記録材）Ｐが給送される。
【００５０】
転写部ｄに給送された転写材Ｐは回転する感光ドラム１と転写ローラ５の間に挟持されて搬送される。その搬送の間、転写ローラ５に電源Ｓ３からトナーの正規帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の転写バイアス、本例では＋２ｋＶが印加される。これにより、転写部ｄを挟持搬送されていく転写材Ｐの面に感光ドラム１面側のトナー画像が順次に静電転写されていく。
【００５１】
転写部ｄを通ってトナー画像の転写を受けた転写材Ｐは、回転感光ドラム１面から順次に分離されて定着装置６（例えば熱ローラ定着装置）へ搬送され、トナー画像の定着処理を受けて画像形成物（プリント、コピー）として出力される。
【００５２】
１００は画像形成装置の制御部であり、画像形成装置全体の作像シーケンス制御を司る。
【００５３】
（２）クリーナレスシステム
本実施例のプリンタはクリーナレスであり、転写材Ｐに対するトナー画像転写後の感光ドラム１面に若干量残留する転写残トナーを除去する専用のクリーニング装置を具備させていない。
【００５４】
転写後の感光ドラム１面上の転写残トナーは引き続く感光ドラム１の回転に伴い帯電部a、露光部ｂを通って現像部ｃに持ち運ばれて、現像装置４により現像同時クリーニング（回収）される（クリーナレスシステム）。
【００５５】
本実施例においては現像装置４の現像スリーブ４ｂは前述したように現像部ｃにおいて、感光ドラム１面の進行方向とは逆方向に回転させており、これは感光ドラム1上の転写残トナーの回収に有利である。
【００５６】
感光ドラム1面上の転写残トナーは露光部ｂを通るので、露光工程はその転写残トナー上からなされるが、転写残トナーの量は少ないため、大きな影響は現れない。
【００５７】
ただ前述のように、転写残トナーには帯電極性が正規極性のもの、逆極性のもの（反転トナー）、帯電量が少ないものが混在しており、その内の反転トナーや帯電量が少ないトナーが帯電部aを通過する際に帯電ローラ２に付着する。これにより、帯電ローラ２が許容以上にトナー汚染して帯電不良を生じることになる。
【００５８】
また、感光ドラム１面上の転写残トナーの現像装置４による現像同時クリーニングを効果的に行わせるためには、現像部ｃに持ち運ばれる感光ドラム１上の転写残トナーの帯電極性が正規極性であることが必要である。反転トナーや帯電量が少ないトナーについては感光ドラム１上から現像装置４に除去・回収できず、感光ドラム１上を連れ回る。あるいは、機械的な力により現像装置４に回収されても、繰り返し形成される画像形成中に感光ドラム１上に再度吐き出された場合は、同じように感光ドラム１上を連れ回り不良画像の原因となってしまう。
【００５９】
そこで、転写部ｄよりも感光ドラム回転方向下流側で、帯電部ａよりも感光ドラム回転方向上流側の位置において、感光ドラム1上の転写残トナーを均一化するための、転写残トナー（残留現像剤像）均一化手段８を設けている。また、この転写残トナー均一化手段８よりも感光ドラム回転方向下流側で、帯電部aよりも感光ドラム回転方向上流側の位置において、転写残トナーの帯電極性を正規極性である負極性に揃えるためのトナー（現像剤）帯電量制御手段７を設けている。
【００６０】
一般的に、転写部ｄで転写材Ｐに転写されずに感光ドラム１上に残留した転写残トナーは、反転トナーや帯電量が適切でないトナーが混在している。そこで、そのような転写残トナーを、転写残トナー（残留現像剤像）均一化手段８により一度除電してやる。そして、その除電した転写残トナーをトナー帯電量制御手段７で再度正規極性に帯電化処理をしてやる。これにより、転写残トナーの帯電ローラ２への付着防止が効果的になされると共に、現像装置４での除去・回収を補助することができる。そのため転写残トナー像パターンのゴースト像の発生も厳に防止される。
【００６１】
本実施例では、上記の転写残トナー均一化手段８とトナー帯電量制御手段７は適度の導電性を持ったブラシ状部材であり、ブラシ部を感光ドラム１面に接触させて配設してある。ｆは転写残トナー均一化手段８と感光ドラム１面の接触部である。ｅはトナー帯電量制御手段７と感光ドラム１面の接触部である。
【００６２】
転写残トナー均一化手段８には正極性の直流電圧が電源Ｓ５より印加されており、トナー帯電量制御手段７には負極性の直流電圧が電源Ｓ４より印加されている。具体的には、転写残トナー均一化手段８には＋４００Ｖ、トナー帯電量制御手段７には−８００Ｖの直流電圧をそれぞれ印加している。
【００６３】
転写部ｄにおいて、転写材Ｐへのトナー画像転写後に感光ドラム１上に残留する転写残トナーは、転写残トナー均一化手段８と感光ドラム１との接触部ｆに至り、転写残トナー均一化手段８によりその電荷量が０μＣ／ｇ近傍で均一化される。更に、転写残トナー均一化手段８で均一化された感光ドラム面上の転写残トナーは、トナー帯電量制御手段７と感光ドラム１との接触部ｅに至り、トナー帯電量制御手段７により転写残トナーはその帯電極性が正規極性である負極性に揃えられる。
【００６４】
転写残トナーの帯電極性を正規極性である負極性に揃えることにより、転写残トナーの感光ドラム１への鏡映力が大きくなる。これにより、帯電ローラ２と感光ドラム１の接触部ａで、転写残トナーの上から感光ドラム１面上を帯電処理する際に、転写残トナーが帯電ローラ２へ付着するのを減少させる。
【００６５】
帯電部ａを通過した正規極性のトナーは、現像工程において、トナーが現像されるべきではない感光ドラム１上の転写残トナーは現像装置４により回収される。
【００６６】
このように、転写部ｄから帯電部ａへ持ち運ばれる感光ドラム１上の転写残トナーの電荷量を、トナー帯電量制御手段７で正規極性である負極性に揃えて帯電処理して転写残トナーの帯電ローラ２への付着を減少させる。これにより、現像装置での転写残トナーの回収が効率的になされる。
【００６７】
しかしながら、上記の転写残トナー均一化手段８及びトナー帯電量制御手段７も完全ではない。それらの手段を用いても、長期にわたる印字動作や、画像比率の高い画像の連続印字など、一度に大量の転写残トナーが発生した場合は、帯電量制御手段により正規極性化されなかった反転トナーが帯電ローラ２に至って付着する。
【００６８】
この反転トナーの帯電ローラ２への付着は、帯電ローラ２に交番電圧を印加することで、帯電ローラ２と感光ドラム１間の振動電界効果によってさらに増加し、正規極性のトナーの付着に比べより顕著である。
【００６９】
また、この帯電ローラ２と感光ドラム１間の振動電界効果は、正規極性のトナーを反転トナーにしてしまう効果もあり、結果として帯電ローラ２に付着している転写残トナーの大部分は反転トナーとなる傾向がある。
【００７０】
帯電ローラ２に付着した転写残トナーのうち、正規極性のものは、帯電ローラ２に印加されたバイアスの直流成分と感光ドラム１の帯電電位間に働く電界により感光ドラム１上に吐き出される。逆に、反転トナーはその電界により吐き出されることなく、帯電ローラ２の表面に留まる。
【００７１】
ここで、通常、帯電ローラ２を用いた接触帯電は、他の接触帯電手段（例えば磁気ブラシ帯電）と比較して転写残トナーとの摺擦のみで反転トナーを正規極性化することは困難である。そのため、帯電ローラ２に付着した反転トナーは吐き出されることなく、連れ回り易い。トナーは電気抵抗が比較的高いので、そのようなトナーが付着し続けることは帯電ローラ２の電気抵抗を上昇させて帯電能を低下させる因子となる。
【００７２】
従って、その対処として、帯電ローラ２に対する付着トナー量が比較的多い場合は、非画像形成時にそれらのトナーを正規極性化させ、吐き出すことで、良好な帯電を維持することが必要となる。
【００７３】
（３）画像比率とトナー付着量（図３）
上記の画像形成装置を用いて、画像比率の異なる画像の各々を連続作像し、２００枚毎に帯電ローラ２上のトナー濃度（帯電ローラのトナー汚れ）をＸ−Ｒｉｔｅ社製の反射濃度計を用いて測定した。上記において、Ａ４サイズに対して１００％、５０％、３０％の比率となる主走査方向の横帯画像である。
【００７４】
これは、帯電ローラ２の表面上に付着したトナー濃度が、現像装置４内及び感光ドラム１上に残存する反転トナー量の指標となるためである。帯電ローラのトナー汚れの目安であるトナー濃度はＸ-Rite社製の反射濃度計を用いて測定する。図３は、その測定結果である。なお、この測定は、温度２３℃、湿度５％の低湿環境下で行った。
【００７５】
この測定結果から明らかなように、画像比率が高いほど、付着トナー量は速く増加し、かつ、飽和する値も大きくなっている。本実施例で用いた帯電ローラ２では、帯電ローラ２へのトナー濃度が０．２５を上回ると良好な帯電が行えなくなる。そのため、良好な帯電が行えなくなる前に作像を中断して、帯電ローラ２に印加する帯電バイアスのＡＣ成分の印加を停止し、現像装置４内及び帯電ローラ２表面に付着した反転トナーの吐き出しを行う。これにより、現像装置４内及び帯電ローラ２表面の反転トナー量を減少させなければならない。
【００７６】
画像比率が３０％の画像では、帯電ローラ２上でのトナー濃度は約０．２５以下に抑えられてカブリのない良好な画像を得ることができた。
【００７７】
しかしながら、画像比率が５０％及び１００％の画像では、帯電ローラ２上のトナー濃度が上昇して、作像される画像にカブリが発生した。これは、トナーが多量に付着することにより帯電ローラ２の電気抵抗を上昇させて帯電能を低下させる。その結果として、感光ドラム１の表面電位（帯電電位）が低い部分を残したまま現像装置４に送られるために、それら表面電位が低い部分に現像されやすくなり、画像にカブリとなって現れてしまうのである。図３より、各画像比率の原稿においてトナー濃度が０．２５を上回ると思われる作像枚数を算出すると
５０％：７１０枚、
１００％：４００枚、
となっている。
【００７８】
この結果より、およそ画像比率×枚数（積算画像比率）＞３５０００％となった時にトナー濃度が０．２５を超えていることがわかる。
【００７９】
よって、画像形成装置の制御部１００により、例えば露光装置３のレーザ発光時間などから算出される画像比率を連続作像時に積算していき、その値が３５０００％を超える前に、現像装置４や帯電ローラ２からのトナー吐き出しモードを実行させる。すなわち、帯電ローラ２に印加する帯電バイアスの交番電圧の印加を停止して現像装置４内及び帯電ローラ２からの反転トナーの吐き出しを行う吐き出しモードを行う。これにより、現像装置４内及び帯電ローラ２から反転トナー量を減少させ、良好な帯電を引き続き行うことが可能となる。
【００８０】
現像装置４からのトナーの吐き出しは、現像装置に現像バイアスを印加し、感光ドラム１の表面電位を露光装置３で露光を行うことにより低下させた状態にすることで効果的になされる。
【００８１】
トナー吐き出しモードを行って、トナー濃度が約０．１になった後は、積算値をリセットし、それからの積算画像比率が２５０００％を超える度に、吐き出しを行うことで、トナー濃度を０．２５以下に保つことができる。
【００８２】
また、帯電ローラ２に付着したトナー濃度が低い時ほど、現像装置４内及び感光ドラム１上に残存する反転トナー量は少ないと判断でき、帯電ローラ２に付着しているトナーの吐き出しに必要な時間も短くなる。そのため、画像形成装置の前回転工程時や紙間工程時、後回転工程時などの非画像形成時に帯電ローラ２に印加する帯電バイアスの交番電圧の印加を停止して、現像装置４や帯電ローラ２からのトナー吐き出しモードを実行させるよう制御する。又は、積算画像比率が３５０００％よりも少ない値（例えば、２００００％）を越えた時に、帯電ローラ２に印加する帯電バイアスの交番電圧の印加を停止して、現像装置４や帯電ローラ２からのトナー吐き出しモードを実行させるよう制御する。このように制御することで、現像装置４及び帯電ローラ２からの反転トナー吐き出し動作１回当たりの時間が短くなり、その結果、吐き出し動作が入った連続作像のトータル時間を短くすることが可能となる。
【００８３】
そこで本例では、非画像形成時の特に前回転工程時における現像装置４からのトナー吐き出し動作時においては、帯電ローラ２に印加する帯電バイアスに交番電圧を重畳せず、下記ａの条件を満たす直流バイアスのみを印加するよう構成した。
【００８４】
ａ．｜ＶＤＣ−Ｖｓ｜＞Ｖｔｈ
ＶＤＣ：帯電ローラ２に印加される帯電極性方向側の直流バイアス
Ｖｓ：帯電ローラ２により帯電される前の感光ドラム１の帯電極性方向側
の帯電電位
Ｖｔｈ：帯電ローラ２と感光ドラム１の間で放電が起き始める最小の電位差
より具体的には、上記、ＶＤＣ＝−１６００Ｖとし、感光ドラム１の露光暗部をおよそ−８７０Ｖとなるように帯電させ、その時の現像バイアスの直流電圧（Ｖｄｃ）を−６７０Ｖとした。
【００８５】
上記の非画像形成時における帯電ローラ２からのトナー吐き出し制御は制御部１００が所定のシーケンスにしたがって行う。
【００８６】
このようにすると、前述したように、現像装置４内に混入していた反転トナー及び帯電ローラ２に付着した反転トナーは帯電ローラ２と感光ドラム１間の放電ニップで正規極性化される。そして、正規極性化したトナーのみが、帯電ローラ２と感光ドラム１間に働く電界により、帯電ローラ２側から感光ドラム１側へ積極的に吐き出されるようになる。これは、帯電ローラ２に交番電圧を重畳することによる帯電ローラ２と感光ドラム１間の振動電界効果により、帯電ローラ２に付着した反転トナーが正規極性化されずに、吐き出されてしまうことを防止する効果も同時に得られる。
【００８７】
また、上記｜ＶＤＣ−Ｖｓ｜が大きいほど、反転トナーを正規極性化させる効果は大きくなる。且つ、感光ドラム１の露光暗部と現像バイアスの直流電圧（Ｖｄｃ）の電位差が大きいほど、現像装置４内に混入していた反転トナーが感光ドラム１上に吐き出されやすくなる。
【００８８】
本実施例では、上記ＶＤＣ＝−１６００Ｖとし、感光ドラム１の露光暗部をおよそ−８７０Ｖとなるように帯電させることで、上記｜ＶＤＣ−Ｖｓ｜を大きくしている。且つ、現像バイアスの直流電圧（Ｖｄｃ）を−６７０Ｖとすることにより、感光ドラム１の露光暗部と現像バイアスの直流電圧（Ｖｄｃ）の電位差が大き過ぎると発生する感光ドラム１へのキャリア付着が発生しない範囲で電位差を大きくしている。
【００８９】
すなわち、露光暗部の反転トナーの吐き出しを促すと同時に、露光明部では、トナー劣化防止のためのトナー吐き出しを行い、それらに混入していた反転トナー及び帯電ローラ２に付着していた反転トナーを効率良く正規極性化させるのに適正な設定とした。
【００９０】
本実施例では、露光明部の電位は−２００Ｖとした。このような電位関係にすることで、反転トナーを吐出すと共に、コントラストを大きくすることで、帯電量が不足しているトナーを含む正規極性のトナーをも十分い吐出すことができる。
【００９１】
本実施例では、吐出しモード時の現像バイアスに対する露光暗部及び露光明部に対するコントラストを、画像形成時よりも大きく設定した。
【００９２】
ここでは、図４のようなタイミングで電圧印加を行い、非画像形成時の特に前回転工程時における現像装置４からのトナー吐き出し時に、帯電ローラ２に上記の条件を満たす直流バイアスのみの印加時間を設けた。そして、上記と同様の画像形成装置を用いて、画像比率の異なる画像の各々を連続作像し、２００枚毎に帯電ローラ２上の付着トナー濃度の測定をＸ−Ｒｉｔｅ社製の反射濃度計を用いて行った。図５は、その測定結果である。なお、この測定も、温度２３℃、湿度５％の低湿環境下で行った。上記の画像比率の異なる画像は、Ａ４サイズに対して１００％、５０％、３０％の比率となる主走査方向の横帯画像である。
【００９３】
この測定結果から明らかなように、画像比率が高いものでも帯電ローラ２上のトナー濃度は、０．２５を上回ることなく、良好な帯電が行うことが可能となり、カブリのない良好な画像を得ることができた。
【００９４】
なお、図４における積極的吐出しの後に露光をＯＦＦにする非画像形成時を設けることで、この積極的吐出しにより感光ドラム上に吐出されたトナーを現像手段で回収することができる。そのために、この非画像形成時では現像電圧を画像形成時と同じ条件に設定することが好ましい。
【００９５】
本例では、非画像形成時における現像装置４からのトナー吐き出し時に、現像装置４内及び帯電ローラ２上に残存した反転トナーを上記のような直流バイアスを印加した帯電ローラ２によって効率良く正規極性化して感光ドラム１に吐き出させることができる。
【００９６】
また、現像装置からも反転トナー及び正規極性のトナーを吐出すことで、反転トナーだけでなく帯電量の少ない正規極性のトナーをも正規極性化されると共に、帯電量不足をも解消することができる。
【００９７】
これにより、画像比率が高い画像や、画像比率が部分的に高い画像を形成した場合でも、帯電ローラ２上のトナー濃度を所定値（例えば０．２５）以下に抑えることができるので、長期にわたって安定して良好な画像形成を行うことができる。
【実施例２】
【００９８】
本実施例においても、図１に示した画像形成装置を用いて説明する。本実施例では、温度３０℃、湿度８０％の高湿環境下において、画像比率の異なる画像の各々を連続作像し、２００枚毎に帯電ローラ２上に付着トナー濃度の測定をＸ−Ｒｉｔｅ社製の反射濃度計を用いて行った。図６は、その測定結果である。上記の画像比率の異なる画像は、Ａ４サイズに対して１００％、５０％、３０％の比率となる主走査方向の横帯画像である。
【００９９】
この測定結果から明らかなように、高湿環境下では画像比率が３０％でも帯電ローラ２上に付着するトナー濃度が約０．２５以上に上昇する。これは、もともと高湿環境下では現像されるトナーの帯電量自体が低湿環境に比べて低く、それらが転写されたあとに感光ドラム１に残留したトナーは、低湿環境のそれと比較して反転トナーの割合が増加し、帯電ローラ２に付着しやすい傾向にあるためである。
【０１００】
そして、上記高湿環境による画像形成（作像）によって帯電ローラ２上に付着したトナーが増加した状態のまま、この環境よりも低湿環境（温度２３℃、湿度６０％）で画像形成（作像）を行ったところ、画像にカブリが発生した。
【０１０１】
本実施例では、このような環境の急激な変動によって作像される画像にカブリが発生するような場合でも、図４に示した実施例２と同様のトナー吐き出し動作を、非画像形成時に行う。これにより、現像装置４内及び帯電ローラ２上に残存した反転トナーを、帯電ローラ２で効率良く正規極性化して感光ドラム１に吐き出させることができる。その結果、帯電ローラ２上のトナー濃度を所定値（例えば０．２５）以下に抑えることが可能となり、長期にわたって安定して良好な画像形成を行うことができる。
【０１０２】
図７に上記の画像形成装置の動作工程図を示した。
【０１０３】
１）前多回転工程
画像形成装置の始動（起動）動作期間（ウォーミング期間）である。画像形成装置のメイン電源スイッチのＯＮにより、画像形成装置のメインモータを起動させて、所要のプロセス機器の準備動作を実行する。
【０１０４】
２）スタンバイ
所定の始動動作期間終了後、メインモータの駆動が停止し、プリントジョブ開始信号が入力されるまで画像形成装置をスタンバイ（待機）状態に保持する。
【０１０５】
３）前回転工程
プリントジョブ開始信号の入力に基づいて、メインモータを再駆動させて、所要のプロセス機器のプリントジョブ前動作を実行する期間である。
【０１０６】
より実際的は、ａ：画像形成装置がプリントジョブ開始信号を受信、ｂ：フォーマッタで画像を展開（画像のデータ量やフォーマッタの処理速度により展開時間は変わる）、ｃ：前回転工程開始、という順序になる。
【０１０７】
なお、前記ａ：の前多回転工程中にプリントジョブ開始信号が入力している場合は、前多回転工程の終了後、前記ｂ：のスタンバイ無しに、引き続き前回転工程に移行する。
【０１０８】
４）プリントジョブ実行
所定の前回転工程が終了すると、引き続いて前記の画像形成プロセスが実行されて、画像形成済みの記録材が出力される。
【０１０９】
連続プリントジョブの場合は前記の画像形成プロセスが繰返されて所定枚数分の画像形成済みの記録材が順次に出力される。
【０１１０】
５）紙間工程
連続プリントジョブの場合において、一の記録材Ｐの後端と次の記録材Ｐの先端との間隔工程であり、転写部や定着装置においては非通紙状態期間である。
【０１１１】
６）後回転工程
１枚だけのプリントジョブの場合その画像形成済みの記録材が出力された後、あるいは連続プリントジョブの場合その連続プリントジョブの最後の画像形成済みの記録材が出力された後もメインモータを引き続き所定の時間駆動させる。これにより所要のプロセス機器のプリントジョブ後動作を実行する期間である。
【０１１２】
７）スタンバイ
所定の後回転工程終了後、メインモータの駆動が停止し、次のプリントジョブ開始信号が入力されるまで画像形成装置をスタンバイ（待機）状態に保持する。
【０１１３】
上記において、４）のプリントジョブ実行時が画像形成時であり、１）の前多回転工程時、３）の前回転工程時、５）の紙間工程時、６）の後回転工程時が非画像形成時である。
【０１１４】
本発明において、非画像形成時とは、上記の前多回転工程時、前回転工程時、紙間工程時、後回転工程時のうちの少なくとも１つの工程時、さらにはその工程時内の少なくとも所定時間である。
【０１１５】
（その他）
１）情報書き込み手段としての露光手段３は、実施例のレーザビームスキャナに限られず、ＬＥＤアレイ、蛍光灯等の光源と液晶シャッターとの組み合わせ等の他のデジタル露光装置であってもよいし、原稿画像を結像投影するアナログ露光装置であってもよい。
【０１１６】
２）像担持体１は、静電記録誘電体であってもよい。この場合は該誘電体面を所定の極性・電位に一様に帯電した後、除電針アレイ・電子銃等の除電手段（情報書き込み手段）で選択的に除電して画像情報の静電潜像を書き込み形成する。
【０１１７】
像担持体１はドラム型に限られず、回動ベルト（エンドレスベルト）、回動ベルト状の支持体に取り付け保持させた有端のシート状のもの等であってもよい。
【０１１８】
３）静電潜像のトナー現像方式・手段は任意である。反転現像方式でも正規現像方式でもよい。
【０１１９】
４）転写手段は実施例のローラ転写に限られず、ブレード転写、ベルト転写、その他の接触転写帯電方式であってもよいし、コロナ帯電器を使用した非接触転写帯電方式でもよい。
【０１２０】
５）転写ドラムや転写ベルトなどの中間転写体を用いて、単色画像形成ばかりでなく、多重転写等により多色、フルカラー画像を形成する画像形成装置にも本発明は適用できる。
【０１２１】
６）接触帯電部材２や現像装置４に印加するバイアスの交流電圧の波形としては、正弦波、矩形波、三角波等適宜使用可能である。交流バイアスは、例えば直流電源を周期的にＯＮ，ＯＦＦすることによって形成された矩形波の電圧を含む。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】実施例の画像形成装置の概略構成模型図
【図２】感光ドラムと帯電ローラの層構成模型図
【図３】実施例１における各画像比率に対する作像枚数と帯電ローラ上のトナー濃度との関係を示す図
【図４】実施例２におけるトナーの吐き出し動作時の制御タイミングチャート
【図５】実施例２における各画像比率に対する作像枚数と帯電ローラ上のトナー濃度との関係を示す図（吐き出し動作を加えた場合）
【図６】実施例３における各画像比率に対する作像枚数と帯電ローラ上のトナー濃度との関係を示す図
【図７】画像形成装置の動作工程図
【符号の説明】
【０１２３】
１・・・感光ドラム（被帯電体、像担持体）、２・・・帯電ローラ（接触帯電手段）、３・・・レーザビームスキャナ、４・・・現像装置（現像手段）、５・・・転写ローラ（転写手段）、６・・・定着装置（定着手段）、Ｓ１〜Ｓ５・・・バイアス電圧印加電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図４】
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