(57)【要約】【課題】電子写真方式の画像形成装置においては、特に現像剤に含まれる外添剤が、静電潜像を形成する像担持体に付着して画像不良を起こしてしまうという問題があった。【解決手段】  表面に静電潜像を担持する感光体ドラム３１と、感光体ドラム３１の表面に形成された現像剤像を、記録媒体に転写する転写ローラ１２と、第１の押圧力とこの第１の押圧力より大きい第２の押圧力とで、転写ローラ１２を感光体ドラム３１に押圧する押圧手段（２１，２２，２８）と、装置全体の動作を制御する制御手段（１０３〜１１１）とを備え、制御手段は、押圧手段が、画像形成時には第１の押圧力で、転写ローラ１２を押圧し、クリーニング時には第２の押圧力で転写ローラ１２を押圧するように制御する。【選択図】図１
2013097099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成状態と静電潜像担持体をクリーニングするクリーニング状態とを取り得る画像形成装置において、
表面に静電潜像を担持する前記静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体の表面に形成された現像剤像を、記録媒体に転写する転写部材と、
第１の押圧力と該第１の押圧力より大きい第２の押圧力とで、前記転写部材を前記静電潜像担持体の前記表面に押圧する押圧手段と、
装置全体の動作を制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、前記押圧手段が、前記画像形成時には前記第１の押圧力で前記転写部材を押圧し、前記クリーニング時には前記第２の押圧力で前記転写部材を押圧するように制御する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記転写部材の周速度は、前記画像形成時より前記クリーニング時の方が大きい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】
前記画像形成状態が終了した後前記クリーニング状態と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】
前記クリーニング状態が終了した後、所定時間だけ前記第１の押圧力で前記転写部材を押圧することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記静電潜像担持体の表面を帯電する帯電部材と、
前記静電潜像を帯電した現像剤で現像する現像部材と、
を有し、
前記クリーニング時に、先ず、前記現像部材と前記転写部材とに前記画像形成時と同極性のバイアス電圧を印加し、前記帯電部材に前記画像形成時と逆極性のバイアス電圧を印加して逆帯電の現像剤を回収し、その後、前記現像部材、前記転写部材、及び前記帯電部材に印加する各バイアス電圧の極性を反転して正規帯電の現像剤を回収することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記現像剤は重合法によって作成された現像剤であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか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、画像形成装置に関し、特に電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真プリンタにおいては、像担持体に形成された静電潜像を少なくとも着色剤を含む現像剤で現像し、その現像剤現像を転写部材により記録用紙に転写し、記録用紙上に現像剤画像を形成していた。そして転写部材と前記像担持体の間の圧力を一定にしていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１７２１４８号公報（第３頁、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特に現像剤に含まれる外添剤が、静電潜像を形成する像担持体に付着して画像不良を起こしてしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による画像形成装置は、画像形成状態と静電潜像担持体をクリーニングするクリーニング状態とを取り得る画像形成装置において、
表面に静電潜像を担持する前記静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体の表面に形成された現像剤像を、記録媒体に転写する転写部材と、第１の押圧力と該第１の押圧力より大きい第２の押圧力とで、前記転写部材を前記静電潜像担持体の前記表面に押圧する押圧手段と、装置全体の動作を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記押圧手段が、前記画像形成時には前記第１の押圧力で前記転写部材を押圧し、前記クリーニング時には前記第２の押圧力で前記転写部材を押圧するように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、静電潜像担持体に付着或いは固着した現像剤や外添剤を、強く圧接した転写部材によって掻き取ることができ、最終的に回収することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明による実施の形態１の画像形成装置の要部構成を説明するための概略構成図である。
【図２】露光装置と共に、現像装置の構成を模式的に示す概略構成図である。
【図３】感光体ドラム、転写ローラ、及び転写ローラの加圧機構を、記録用紙を排出する側から見た概略構成図である。
【図４】（ａ）はカムが第１のポジションにある状態を示し、（ｂ）はカムが第２のポジションにある状態を示す動作説明図である。
【図５】実施の形態１において、画像形成装置の制御系のうち、本発明と特に係わる部分の要部構成を示した制御系ブロック図である。
【図６】本発明に基づいて行われるクリーニング処理時の各部の動作、及び印加されるバイアス電圧を説明するためのタイムチャートである。
【図７】感光体ドラムクリーニング動作を行わない画像形成装置の画像形成時の各部の動作、及び印加されるバイアス電圧を、比較例として示すタイムチャートである。
【図８】（ａ）は印刷用紙の白地画像に黒点が発生する、また（ｂ）は印刷用紙の黒地画像に白点が発生する不良画像の様子を示す説明図である。
【図９】実施の形態２において、画像形成装置の制御系のうち、本発明と特に係わる部分の要部構成を示した制御系ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、本発明による実施の形態１の画像形成装置の要部構成を説明するための概略構成図である。
【０００９】
同図において、画像形成装置１は、例えばブラック（Ｋ）で印刷可能な電子写真式プリンタとしての構成を備えている。装置内には、搬送ローラ８、９、１０を有する用紙搬送路が形成されており、この用紙搬送路の最上流には、記録用紙４を収納する給紙トレイ３が配置され、最下流には印刷済みの記録用紙４を載置するスタッカ１５が設けられている。
【００１０】
給紙トレイ３の記録用紙４は、ホッピングローラ７によって一枚ずつ用紙搬送路に繰り出される。ホッピングローラ７の下流には、繰り出された記録用紙４を搬送する搬送ローラ８が配置され、搬送ローラ８の下流には、後述するように現像によりトナー画像が形成される静電潜像担持体としての感光体ドラム３１を備えた現像装置２と、感光体ドラム３１に形成されたトナー画像を記録用紙４に転写する転写部材としての転写ローラ１２とが、感光体ドラム３１と共に記録用紙４を挟持するように配置され、その下流にはトナー画像を記録用紙４に定着させるため、ヒートローラとバックアップローラとを備えた定着装置１１が配設されている。この定着装置１１によってトナー画像が定着された記録用紙４は、搬送ローラ９，１０によって装置外側のスタッカ１５に送られる。
【００１１】
転写ローラ１２は、後述するように、転写ローラシャフト１２ａが、転写ローラバネ２１及びカム２２による作用を受けて、感光体ドラム３１に付勢、或いは圧接するように構成されている。
【００１２】
図１中のＸ、Ｙ、Ｚの各軸は、記録用紙４が現像装置２を通過する際の搬送方向にＸ軸をとり、感光体ドラム３１の回転軸方向にＹ軸をとり、これら両軸と直交する方向にＺ軸をとっている。また、後述する他の図においてＸ、Ｙ、Ｚの各軸が示される場合、これらの軸方向は、共通する方向を示すものとする。即ち、各図のＸＹＺ軸は、各図の描写部分が、図１に示す画像形成装置１を構成する際の配置方向を示している。
【００１３】
図２は、露光装置３３と共に、現像装置２の構成を模式的に示す概略構成図である。
【００１４】
同図に示すように、現像装置２には、表面に電荷を貯えることができ、露光によって表面の電荷を除去することができる感光体ドラム３１が矢印方向に回転可能に配置され、この感光体ドラム３１の周囲には、その回転方向上流側から順に、感光体ドラム３１の表面に一定の圧力で接触して矢印方向に回転し、帯電電圧制御部１０５（図５）によって所定のバイアス電圧が印加され、電荷を供給して帯電させる帯電部材としての帯電ローラ３２、帯電された感光体ドラム３１の表面に、例えばＬＥＤヘッド等の光源による光を照射して静電潜像を形成する露光装置３３が配設される。更に、静電潜像が形成された感光体ドラム３１の表面に、現像剤としての帯電したトナー３７を付着させて現像し、トナー画像を形成する現像部３０が配置されている。
【００１５】
現像部３０は、未使用のトナー３７を収容し、その下部には長手方向に形成された長孔形状の下部トナー供給口４０ａからトナー３７を供給するトナーカートリッジ４０、トナーカートリッジ４０から供給されたトナー貯蔵室内のトナー残量を検出するトナーセンサ３８、感光体ドラム３１に接触して配置される現像部材としての現像ローラ３４、現像ローラ３４にトナー３７を供給するトナー供給ローラ３５、現像ローラ３４上のトナー３７を均一に薄層化する層形成ブレード３９、トナー３７の漏洩を防止するフィルム３６を有し、感光体ドラム３１の表面に形成された静電潜像に現像ローラ３４上のトナー３７を付着させて顕像化、即ち現像し、トナー画像を形成する。また、後述する現像電圧制御部１０６（図５）により、現像ローラ３４、トナー供給ロ−ラ３５、及び層形成ブレード３９に、それぞれ所定のバイアス電圧を印加するように構成されている。
【００１６】
現像ローラ３４とトナー供給ローラ３５とは、一定の圧力で当接するように、互いに平行に配置され、それぞれ同図に示される矢印の方向（同方向）に回転し、現像電圧制御部１０６（図５）によって供給されるバイアス電圧によりトナー供給ローラ３５から現像ローラ３４にトナー３７を供給する。層形成ブレード３９と現像ローラ３４とは、同図に示すように、例えば層形成ブレード３９の折り曲げ部分が現像ローラ３４の周面に一定の圧力で接触するように、互いに平行に配置される。現像バイアス電圧が付与された現像ローラ３４は、感光体ドラム３１に一定の圧力で接触し、露光装置３３によって作られた静電潜像を、層形成ブレード３９よって薄層化されたトナー３７によって現像する。
【００１７】
ここでトナー３７及び現像装置２の各構成について更に説明する。
【００１８】
トナー３７としては特に限定するものではないが、ここでは乳化重合法により作成された、平均粒径６．５〜７．５μｍ、平均円形度０．９７の負帯電性のブラックトナーを用いた。円形度は、下記（１）式に基づき、シスメックス株式会社製「フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２１００」を用いて測定した。
円形度＝Ｌ１／Ｌ２・・・（１）
ここで、Ｌ１は、粒子投影像の面積と同じ面積を有する円の周囲長であり、Ｌ２は、粒子投影像の周囲長である。この円形度が１．００であれば真球であり、円形度が１．００より小さくなるにつれて粒子形状は不定形になる。
【００１９】
帯電ローラ３２は、シャフトの回りがエピクロルヒドリンゴムで形成され、表面はイソシアネート処理が施され、外径φｌ２．０ｍｍに形成されている。表面粗さは、ＪＩＳＢＯ６０１−１９９４による接触式１０点平均粗さでＲｚ＝７〜１２μｍとなっている。感光体ドラム３１に対し、全体で１０００ｇｆ（片側５００ｇｆ）の押圧力で接している。
【００２０】
現像ローラ３４は、ＳＵＳ製の現像ローラシャフト３４ａの上に、ポリエーテル系ウレタンによって形成された弾性層を有し、所望の外径値（ここでは出来上がり外径が、端部から５ｍｍの位置で左右ともφ１５．９ｍｍ、中央部でφ１５．９２ｍｍ）にするためゴム層表面を粗研磨、フィニッシャ一研磨等を行った。ここで、ローラ外径は、ミツトヨＬＳＭ−６１００レーザを用い、ローラ回転速度３５ｒｐｍで２回転の間に３２回測定しその平均を取った。更にトナー３７に帯電性を付与するためのコーティング（例えば、イソシアネート処理、ポリエーテル系ウレタンコート等）を施した。
【００２１】
また、抵抗値調整及び強度を出すため、カーボンブラック（例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラックなど）を添加した。現像ローラ３４の抵抗（Ｒ）は、幅２．０ｍｍ、直径６．０ｍｍのＳＵＳ材のボールベアリングを２０ｇｆの力で接触させて測定し、このとき抵抗（Ｒ）は、シャフトとの間で１００Ｖを印加したとき、電圧（Ｖ）と電流（Ｉ）の比（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）として１Ｍ〜１００ＭΩとなっている。ローラ硬度は、ＪＩＳ  Ｋ６２５２による加重９．８Ｎで７７度である。表面粗さは、ＪＩＳ  ＢＯ６０１−１９９４による接触式１０点平均粗さでＲｚ＝２〜６μｍである。また、感光体ドラム３１に対して約０．１ｍｍ押し込まれて配置され、このときの荷重としては全体で１０００ｇｆ（片側５００ｇｆ）の押圧力で接している。
【００２２】
トナー供給ローラ３５は、ＳＵＳ製の供給ローラシャフト３５ａの上に、半導電性発泡シリコンゴムを形成し、所定の外径（例えばφ１５．５ｍｍ）になるように研磨されている。コンパウンドは、ジメチルシリコン生ゴム、メチルフェニルシリコン生ゴム等の各種生ゴムに、補強性シリカ充填剤、加硫硬化に必要な加硫剤及び発泡剤を添加してなる。発泡剤としては、重炭酸ナトリウム等の無機発泡剤、ＡＤＣＡ等の有機発泡剤が用いられる。
【００２３】
トナー供給ローラ３５の外径測定方法は、上記した現像ローラ３４の場合と同様である。また、そのスポンジは独泡であり、ローラとしての硬度は、Ａｓｋｅｒ  Ｆで５０〜６５°となっている。スポンジのセル径は、断面をＣＣＤで観察し測定する方法で、表面近くで３００〜５００μｍである。また、外径φ１５．５ｍｍのとき、静止状態で、現像ローラ３４に対して１．０ｍｍ押し込まれて配置され、現像ローラ３４の場合と同様な方法で測定したローラ抵抗は、３００Ｖを印加したとき１Ｍ〜１００ＭΩである。
【００２４】
感光体ドラム３１は、負帯電性の有機感光体（ＯＰＣ）であり、外径がφ３０ｍｍのアルミ素管の上に電荷発生層、電荷輸送層からなる感光層が形成されている。感光層は厚さ１８μｍとなっている。感光体ドラム３１の表面の線速度は、約１１４ｍｍ／ｓであり、Ａ４縦送り２０ｐｐｍ相当である。
【００２５】
尚、感光体ドラムギア５１（図３）は、ドラム駆動モータ２５（図５）に接続して駆動力を受ける。現像ローラ３４は、ギア伝達により、感光体ドラム３１に対してその表面で約１．２６倍の線速度でつれ回り方向に回転し、トナー供給ローラ３５は、ギア伝達により、現像ローラ３４に対して０．６８倍の速度でカウンター方向に回転する。
【００２６】
図３は、感光体ドラム３１、転写ローラ１２、及び転写ローラ１２の加圧機構を、記録用紙４を排出する側から見た概略構成図であり、図４（ａ）、図４（ｂ）は、その動作説明に供する動作説明図である。
【００２７】
転写ローラ１２は、ＳＵＳ製の転写ローラシャフト１２ａ上に、弾性体の半導電性発泡ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）による弾性層が形成され、外径φ１６．４ｍｍに研磨されている。そのゴム部の長さは２１６ｍｍであり、発泡スポンジは独泡でセル直径２００〜４００μｍとなっている。ローラ硬度は、ＪＩＳ  Ｋ６２５２による加重９．８Ｎで軸方向に３箇所測定し、その平均で３８度である。上記した現像ローラ３４の場合と同様な方法で測定したローラ抵抗は、５０Ｍ〜１００ＭΩである。
【００２８】
また転写ローラ１２は、その転写ローラシャフト１２ａが、ガイド部材１８（図４に、ガイド溝の一部形状のみ点線で示す）によりガイドされて、感光体ドラム２３に対して接近或いは離反する方向に僅かに移動可能に保持されている。
【００２９】
一対の転写ローラバネ２１は、装置本体と転写ローラシャフト間に圧縮した状態で架けられ、画像形成動作時に、転写ローラシャフト１２ａの両側を、全体１０００ｇｆ（片側５００ｇｆ）で押圧することにより、転写ローラ１２を感光体ドラム３１に押圧するように配置され、一対のカム２２は、カムモータ２８により、図４（ａ）に示すように、画像形成動作時に選択される第１のポジションと、図４（ｂ）に示すように、後述するクリーニング動作時に選択される第２のポジションとで、転写ローラシャフト１２ａの両側に作用できるように構成されている。
【００３０】
カム２２が図４（ａ）の第１のポジションにあるとき、転写ローラ１２は、一対の転写ローラバネ２１の付勢力に支配されて、全体１０００ｇｆ（片側５００ｇｆ）の付勢力（第１の設定圧力）で感光体ドラム３１に付勢され、カム２２が図４（ｂ）の第２のポジションにあるとき、転写ローラ１２は、更に一対のカム２２の押圧力を受けて感光体ドラム３１に近接し、全体３０００ｇｆ（片側１５００ｇｆ）の押圧力（第２の設定圧力）で感光体ドラム３１に圧接される。尚、カム２２、転写ローラバネ２１、及びカムモータ２８が押圧手段に相当する。
【００３１】
本実施の形態では、転写ローラ１２は、その転写ローラギア５２が、駆動力伝達系を介して感光体ドラムギア５１と同じドラム駆動モータ２５（図５）に接続して駆動力を受け、感光体ドラム３１に対して、その表面で約１．０３倍の線速度でつれ回り方向（図１に示す矢印方向）に動作する。
【００３２】
図５は、画像形成装置１の制御系のうち、本発明と特に係わる部分の要部構成を示した制御系ブロック図である。
【００３３】
同図において、インタフェース部１０１は、外部コンピュータとの物理的階層のインタフェースを担う部分である。コマンド／画像処理部１０２は、インタフェース部１０１のデータを送受信し、インタフェース部１０１より得られた印刷情報を処理する印刷設定処理部を有している。更にコマンド／画像処理部１０２は、外部コンピュータ側からのコマンド及び画像データを解釈、或いはビットマップに展開し、露光制御部１０３へ画像データを出力する。露光制御部１０３は、コマンド／画像処理部１０２からのビットマップに展開された画像データを、露光装置３３のインタフェースに合わせてデータを加工し、露光装置３３に送信する。尚、露光装置の詳細な説明は省略する。
【００３４】
帯電電圧制御部１０５は、装置全体を制御する印刷制御部１０４の指示により現像装置２（図２）内の帯電ローラ３２にバイアス電圧を印加して感光体ドラム３１の表面を帯電させるための制御を行う。現像電圧制御部１０６は、感光体ドラム３１（図２）の表面に露光装置３３により生成された静電潜像にトナー３７を付着させるため、現像装置２内の現像ローラ３４、トナー供給ローラ３５及び層形成ブレード３９に対しバイアス電圧を印加するための制御を行う。転写電圧制御部１０７は、感光体ドラム３１（図１）の表面に生成されたトナー画像を記録用紙４に転写するため、印刷制御部１０４の指示を受けて転写ローラ１２（図１）に対しバイアス電圧を印加するための制御を行う。
【００３５】
画像形成駆動制御部１０８は、印刷制御部１０４の指示を受けて現像装置２（図２）内に備えられた、感光体ドラム３１、帯電ローラ３２、現像ローラ３４、及びトナー供給ローラ３５と、転写ローラ１２を駆動するドラム駆動モータ２５を制御し、搬送モータ制御部１０９は、印刷制御部１０４の指示により搬送ローラ８，９，１０を駆動するための搬送モータ２６を制御し、ホッピングモータ制御部１１０は、印刷制御部１０４の指示によりホッピングローラ７を駆動するためのホッピングモータ２７を制御する。
【００３６】
カム制御部１１１は、印刷制御部１０４の指示を受けてカム２２が第１と第２のポジションを択一的に選択するように駆動するカムモータ２８を制御する。
尚、印刷制御部１０４、露光制御部１０３、帯電電圧制御部１０５、現像電圧制御部１０６、転写電圧制御部１０７、画像形成駆動制御部１０８、搬送モータ制御部１０９、ホッピングモータ制御部１１０、及びカム制御部１１１が制御手段に相当する。
【００３７】
以上の構成において、先ず画像形成時の動作について、図１、図２を参照しながら説明する。
【００３８】
印刷開始よって、ホッピングローラ７によって給紙トレイ３から繰り出された記録用紙４は、搬送ローラ８により搬送経路に沿って搬送され、その先端部が現像装置２に至る。一方現像装置２では、この間に後述するように感光体ドラム３１の表面にトナー画像が形成され、記録用紙４が感光体ドラム３１と転写ローラ１２とに挟持されて搬送される間にトナー画像が記録用紙４の記録面上に転写される。このとき、転写ローラ１２には転写電圧制御部１０７（図５）によって所定のバイアス電圧、例えば＋２４００Ｖのプラス電圧が印加される。
【００３９】
トナー画像が転写された記録用紙４は、更に下流に搬送されて定着装置１１に達する。定着装置１１は、上下に接触させて並設されたヒートローラとバックアップローラとを備え、これらのローラ間に形成されるニップ部にて加えられる熱及び圧力によって記録用紙４上のトナー画像を定着させる。トナー画像が定着して定着装置１１から送出された印刷済み記録用紙４は、搬送ローラ９，１０によって装置外側のスタッカ１５に排出される。
【００４０】
現像装置２では、記録用紙４が搬送されるのに同期して感光体ドラム３１が回転を開始し、これに伴って、現像ローラ３４、トナー供給ローラ３５がギアを介して、また帯電ローラ３２が接触による連れ回りにより、それぞれ回転を開始する。これと同時に、帯電ローラ３２には−１１５０Ｖのバイアス電圧が、現像ローラ３４には−２００Ｖのバイアス電圧が、そして供給ローラ３５及び層形成ブレード３９には−３００Ｖのバイアス電圧がそれぞれ印加される。但し、求められる印字濃度に応じてこれらの電圧値は調整される。
【００４１】
そして露光装置３３は、上位装置より画像形成装置１が受信する印刷データに基づいて、感光体ドラム３１の帯電された表面を、例えばＬＥＤにより露光して静電潜像を形成し、現像部３０の現像ローラ３４が、表面に形成された薄層化されたトナーを静電潜像に付着させて現像し、上記したトナー画像を形成する。
【００４２】
図６は、本発明に基づいて行われるクリーニング処理時の各部の動作、及び印加されるバイアス電圧を説明するためのタイムチャートであり、同タイムチャートを参照しながらクリーニング処理について説明する。
【００４３】
時刻ｔ０で画像形成動作（印刷）が開始すると、前記したようにホッピングローラ７が回転して給紙トレイ３から記録用紙４を繰り出し、これに同期して、搬送ローラ８，９，１０が回転開始して搬送路の記録用紙４の搬送を開始し、現像装置２の感光体ドラム３１が回転駆動され、これに伴って転写ローラ１２、帯電ローラ３２、現像ローラ３４、トナー供給ローラ３５が回転を開始し、同時に、帯電ローラ３２には−１１５０Ｖのマイナス電圧が、現像ローラ３４には−２００Ｖのマイナス電圧が、トナー供給ローラ及び層形成ブレード３９には−３００Ｖのマイナス電圧が、そして転写ローラ１２には+２４００Ｖのプラス電圧がそれぞれ印加される。またカム２２は、このとき第１のポジションにあって、転写ローラ１２が、一対の転写ローラバネ２１により全体１０００ｇｆ（片側５００ｇｆ）の付勢力（第１の設定圧力）で感光体ドラム３１に付勢されている。
【００４４】
以上の各設定の下に、前記した画像形成処理が実行され、時刻ｔ１で画像形成動作（印刷）を終了し、続く時刻ｔ２において後述する感光体ドラムクリーニング動作を開始する。
【００４５】
この感光体ドラムクリーニング動作によってクリーニングの対象となるのは、正規帯電トナー、逆帯電トナー、トナー３７から離脱した外添剤がある。ここで、正規帯電トナーとは負（−）帯電のトナーであり、逆帯電トナーとは正（＋）帯電のトナーであり、外添剤とは、現像ローラ３４と感光体ドラム３１の摩擦でトナー３７から離脱したトナーの成分であり、主にシリカである。このシリカは負帯電性が強く、一般に負（−）に帯電している。
【００４６】
時刻ｔ２で感光体ドラムクリーニング動作が開始すると、記録用紙４を搬送する搬送ローラ８，９，１０が停止し、先ず逆帯電（＋）トナーの回収を開始する。この時、現像ローラ３４、トナー供給ローラ３５、及び層形成ブレード３９にはトナー帯電と同極性のバイアス、例えば−２００Ｖ、−３００Ｖ、及び−３００Ｖがそれぞれ印加され、転写ローラ１２及び帯電ローラ３２にはトナー帯電と逆極性のバイアス電圧、例えば+２４００Ｖ及び+１１００Ｖがそれぞれ印加される。更に、カム２２を第１ポジションから第２ポジションとして、印刷時より更に強い力、即ち全体３０００ｇｆ（片側１５００ｇｆ）の押圧力（第２の設定圧力）で、現像ローラ３４を感光体ドラム３１に圧接する。
【００４７】
この状態のまま、感光体ドラム３１、帯電ローラ３２、転写ローラ１２、現像ローラ３４、トナー供給ローラ３５を回転する。これにより、転写ローラ１２及び帯電ローラ３２から逆帯電（＋）トナーが吐き出されて感光体ドラム３１の表面に付着し、更に感光体ドラム３１が回転することで現像ローラ３４に到達する。帯電ローラ３２には印刷時とは逆極性の＋１１００Ｖが印加されているため、このときの感光体ドラム３１の表面電位は約＋５００Ｖとなっており、感光体ドラム３１の表面に付着した逆帯電（＋）トナーは、バイアス差により現像ローラ３４、更にはトナー供給ローラ３５に回収される。
【００４８】
時刻ｔ３では、逆帯電（＋）トナーの回収を終了すると同時に正規帯電（−）トナー及びシリカの回収を開始する。
【００４９】
このため、時刻ｔ３では、現像ローラ３４、トナー供給ローラ３５、及び層形成ブレード３９にはトナー帯電と逆極性のバイアス、例えば+２００Ｖ、+３００Ｖ、及び＋３００Ｖがそれぞれ印加され、転写ローラ１２及び帯電ローラ３２にはトナー帯電と同極性のバイアス電圧、例えば−９００Ｖ及び−１１５０Ｖがそれぞれ印加される。カム２２は、第２ポジションのままとする。
【００５０】
この状態のまま、感光体ドラム３１、帯電ローラ３２、転写ローラ１２、現像ローラ３４、トナー供給ローラ３５を回転する。これにより、転写ローラ１２及び帯電ローラ３２から正規帯電（−）トナー及びシリカが吐き出され感光体ドラム３１の表面に付着し、更に感光体ドラム３１が回転することで現像ローラ３４に到達する。帯電ローラ３２には印刷時の−１１５０Ｖが印加されているため、このときの感光体ドラム３１の表面電位は約−５５０Ｖとなっており、感光体ドラム３１の表面に付着した正規帯電（−）トナー及びシリカは、バイアス差により現像ローラ３４、更にはトナー供給ローラ３５に回収される。
【００５１】
時刻ｔ４では、トナー及びシリカの回収を終了する。このため、時刻ｔ４では、カム２２を第１のポジションに戻し、転写ローラ１２、現像ローラ３４、トナー供給ローラ３５、及び層形成ブレード３９に印加されているバイアス電圧を印刷時の状態に戻す。
【００５２】
その後、この状態のまま、感光体ドラム３１、帯電ローラ３２、転写ローラ１２、現像ローラ３４、トナー供給ローラ３５を回転し、時刻ｔ５で、これらの回転駆動を停止すると共に、現像ローラ３４、トナー供給ローラ３５、層形成ブレード３９、帯電ローラ３２、及び転写ローラ１２へのバイアス電圧を０Ｖとして感光体ドラムクリーニング動作を終了する。
【００５３】
時刻ｔ４〜時刻ｔ５において、カム２２及び各部への印加されるバイアス電圧を印刷時の状態として回転動作させたのは、カム２２を第２のポジションとした圧接下で感光体ドラム３１のクリーニングを行うと、その後、転写ローラバイアスによる帯電で、感光体ドラム３１の電位にバラツキが出る可能性があり、このバラツキを防止するためである。尚、このバラツキがあると、その後の印刷において画像ムラが発生することが知られている。また、時刻ｔ２〜時刻ｔ３、時刻ｔ３〜時刻ｔ４、及び時刻ｔ４〜時刻ｔ５の各時間は、長く取ってもかまわないが、少なくとも感光体ドラム３１が１回転する時間以上に設定する必要がある。
【００５４】
図７は、感光体ドラムクリーニング動作を行わない画像形成装置の画像形成時の各部の動作、及び印加されるバイアス電圧を、比較例として示すタイムチャートである。この場合、図６に示すタイムチャートにおいて、時刻ｔ１の画像形成終了時に時刻ｔ５のクリーニング終了の行うのに等しい。
【００５５】
即ち、時刻ｔ１０で画像形成動作（印刷）が開始すると、前記したようにホッピングローラ７が回転して給紙トレイ３から記録用紙４を繰り出し、これに同期して、搬送ローラ８，９，１０が回転開始して搬送路の記録用紙４の搬送を開始し、現像装置２の感光体ドラム３１が回転駆動され、これに伴って転写ローラ１２、帯電ローラ３２、現像ローラ３４、トナー供給ローラ３５が回転を開始し、同時に、帯電ローラ３２には−１１５０Ｖのマイナス電圧が、現像ローラ３４には−２００Ｖのマイナス電圧が、トナー供給ローラ及び層形成ブレード３９には−３００Ｖのマイナス電圧が、そして転写ローラ１２には+２４００Ｖのプラス電圧がそれぞれ印加される。またカム２２は、転写ローラ１２が、一対の転写ローラバネ２１により全体１０００ｇｆ（片側５００ｇｆ）の付勢力（第１の設定圧力）で感光体ドラム３１に付勢されている。
【００５６】
以上の各設定の下に、前記した画像形成処理が実行され、時刻ｔ１１で、感光体ドラム３１、転写ローラ１２、現像ローラ３４、トナー供給ローラ３５、及び搬送ローラ７，８，９の回転駆動を停止すると共に、現像ローラ３４、トナー供給ローラ３５、層形成ブレード３９、帯電ローラ３２、及び転写ローラ１２への印加バイアス電圧を０Ｖとして画像形成動作（印刷）を終了する。
【００５７】
次に、上記した図６のタイムチャートに基づいて感光体ドラムクリーニング動作を行う、例えば画像形成装置１と同構成の試験装置を用いて行なった印刷試験（実施例１）とその印刷評価結果について説明する。
【００５８】
試験環境は、不良が発生し易い低温低湿（気温１０℃、湿度２０％ＲＨ）とした。
Ｘｅｒｏｘ４２００  Ｌｅｔｔｅｒサイズ（２０１ｂ）でＩＳ０／ＩＥＣ  １９７５２に基づき１度に３ページずつ（２０秒ごとに３ページ）印刷を行ない、１日に３００枚、合計２，１００ページ印刷を行った。即ち、３００枚印刷した後、同じく低温低湿環境において、一晩（１２時間）放置後、白紙１枚と黒ベタ１枚を印刷して画像を評価する試験を７日にわたって繰り返した。一晩放置するのは、これによりトナーから遊離した外添剤が冷やされて感光体ドラム３１に固着し、画像不良が発生し易くなるためである。
【００５９】
比較例として、同じ条件で、上記した図７のタイムチャートに基づいて感光体ドラムクリーニング動作を行なわない画像形成装置を使用して同様の印刷試験（比較例）を行った。
【００６０】
表１は、上記感光体ドラムクリーニング動作を行った実施例１と、行わない比較例の試験結果を示す表である。
【００６１】
【表１】
2013097099.tif 000003
【００６２】
尚、白地に黒点、又は黒地に白点が目視で確認できるものをＮＧ（×）とした。
その不良画像の例を図８に示す。同図（ａ）に示すように、白地画像に黒点が発生するのは、感光体ドラム３１に付着した物質、主に外添剤に現像ローラ３４上のトナーが力学的に引っかかるためと考えられる。同図（ｂ）に示すように、黒地画像に白点が発生するのは、感光体ドラム３１に付着した主に外添剤が、負帯電性が強く、露光によってもドラム電位が高いまま保たれ、トナーが現像されないためと考えられる。また、どちらの帯電特性においても、一度付着が起きるとそれを起点として、付着が成長すると目視確認できるサイズになったり、線状に成長したりする。
【００６３】
表１から明らかなように、実施例１の印刷試験の場合、比較例１の印刷試験の場合に比べて現像装置の寿命を延ばし、少なくとも１８００枚を正常に印刷することができた。比較例の場合、正常印刷できたのは３００枚程度である。
【００６４】
上記した試験結果を踏まえて、図６のタイムチャートにおける時刻ｔ２以降の感光体ドラムクリーニングについて考察する。本実施の形態における画像形成装置１では、トナー（現像剤）やシリカ（外添剤）は、現像ローラ３４、転写ローラ１２、及び帯電ローラ３２により加圧され、感光体ドラム３１に、主に鏡像力＋ファンデルワールス力により付着する。転写ローラ１２は、発泡ゴムで形成されているため、圧力を増加させることで生じる無数の毛羽立ちが、感光体ドラム３１上のこのような付着物を掻き取って一時的に発泡セル内に取り込む。そして、時刻ｔ３で印加される逆バイアス電圧により吐き出し、最終的に現像ローラ３４に戻すことが出来る。このため、実施例１の印刷試験では、外添剤の影響を抑制できたと思われる。
【００６５】
また時刻ｔ２において逆帯電（＋）トナーの回収を開始し、その後の時刻ｔ３で正規帯電（−）トナーの回収を行うのは、逆帯電トナーが、回収動作による感光体ドラム３１や各ローラとの摩擦により正規帯電に変わることがあるためである。このような帯電トナーは、逆帯電トナー回収時には回収できないが、その後の正規帯電トナーの回収時に回収することができる。
【００６６】
尚、本実施の形態では、転写ローラ１２の駆動源と感光体ドラム３１の駆動源を、同一の駆動モータとして説明したが、これに限定されるものではなく、別々の駆動モータによって回転駆動するように構成してもよい。
更に、本実施の形態では、記録用紙１枚毎に感光体ドラムクリーニングを行うように説明したが、これに限定されるものではなく、所定枚数の印刷毎に感光体ドラムクリーニングを行うように構成してもよいなど、種々の態様を取り得るものである。
【００６７】
以上のように、本実施の形態の画像形成装置によれば、転写ローラを感光体ドラムに高圧力で押し付けて空回しすることにより、感光体ドラムに付着する外添剤やトナーが掻き取られて最終的に回収されるため、これの付着物に起因する印刷の品位低下を防止することができる。
【００６８】
実施の形態２．
本実施の形態の画像形成装置が前記した実施の形態１の画像形成装置１と異なる点は、感光体ドラムクリーニング動作、例えば図６に示す時刻ｔ２から時刻ｔ４の間において、カム２２を図４（ｂ）に示す第２のポジションにしたとき、感光体ドラム３１に対する転写ローラ１２の表面での線速度を約１．３倍（その他の時は１．０３倍）にした点である。このため、本実施の形態では、図９に示すように画像形成駆動制御部１０８が、感光体ドラム３１を駆動するドラム駆動モータ２５と、転写ロータ１２を駆動する転写ローラモータを個別に回転制御するように構成されている。
【００６９】
本実施の形態画像形成装置のその他の構成は、前記した実施の形態１の画像形成装置１と同じであるため、異なる点を重点的に説明し、共通する部分の説明は省略する。
【００７０】
図６のタイムチャートに基づいて感光体ドラムクリーニング動作を行う、上記した本実施の形態による画像形成装置と同構成の試験装置を用いて行なった印刷試験（実施例２）とその印刷評価結果について説明する。
【００７１】
試験環境等の試験条件は前記した実施の形態１の場合と同様として、合計３，０００ページの印刷をおこなった。即ち、一日に３００枚印刷した後、低温低湿環境において、一晩（１２時間）放置後、白紙１枚と黒ベタ１枚を印刷して画像を評価する試験を１０日にわたって繰り返した。
【００７２】
比較例として、同じ条件で、上記した図７のタイムチャートに基づいて感光体ドラムクリーニング動作を行なわない画像形成装置を使用して同様の印刷試験（比較例）を行った。
【００７３】
表２は、上記感光体ドラムクリーニング動作を行った実施例２と、行わない比較例の試験結果を示す表である。
【００７４】
【表２】
2013097099.tif 000004
【００７５】
表２から明らかなように、実施例２の印刷試験の場合、比較例１の印刷試験の場合に比べて現像装置の寿命を延ばし、少なくとも２７００枚を正常に印刷することができた。比較例の場合、正常印刷できたのは３００枚程度である。
【００７６】
上記した試験結果によれば、実施例２の印刷試験の場合、感光体ドラムクリーニング時の、感光体ドラム３１と転写ローラ１２の周速差が、実施例１の印刷試験の場合より大きくなったため、特にファンデルワールス力により感光体ドラム３１に付着したトナー（現像剤）やシリカ（外添剤）を掻き取る能力が促進され、実施例１に比べて正常に印刷できる印刷枚数が増えたものと思われる。
【００７７】
尚、本実施の形態では、転写ローラ１２の駆動源と感光体ドラム３１の駆動源を、別々の駆動モータで構成し、適宜回転制御するように説明したが、これに限定されるものではなく、転写ローラ１２の駆動源と感光体ドラム３１の駆動源を、同一の駆動モータとし、感光体ドラムクリーニング時には、転写ローラ１２への回転伝達経路のギア比を変えて、その線速度を２段階に切替える構成してもよい。
【００７８】
以上のように、本実施の形態の画像形成装置によれば、感光体ドラムクリーニング時の転写ローラの周速を上げることによって、感光体ドラムを有する現像装置の寿命を更に延長することが出来る。
【００７９】
また、前記した各実施の形態では、クリーナレスの現像方式で説明したが、感光体ドラムの現像剤を掻き落とすクリーニングブレード、或いはバイアスによって回収するクリーニングローラ等を併用しても良いなど、種々の態様を取りえるものである。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
前記した実施の形態では、画像形成装置をモノクロの直接印刷方式について説明したが、本発明は、中間転写方式の画像形成装置、複数の現像装置を備えたカラーの画像形成装置にも適用可能である。また、マルチファンクションプリンタ、ファックス及び複写機等、電子写真方式により印字・印刷を行うものなら何にでも適用可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１  画像形成装置、  ２  現像装置、  ３  給紙トレイ、  ４  記録用紙、  ７  ホッピングローラ、  ８  搬送ローラ、  ９  搬送ローラ、  １０  搬送ローラ、  １１  定着装置、  １２  転写ローラ、  １２ａ  転写ローラシャフト、  １３  露光装置、  １５  スタッカ、  １８  ガイド部材、  ２１  転写ローラバネ、  ２２  カム、  ２３  駆動部、  ２５  ドラム駆動モータ、  ２６  搬送モータ、  ２７  ホッピングモータ、  ２８  カムモータ、  ２９  転写ローラモータ、  ３０  現像部、  ３１  感光体ドラム、  ３２  帯電ローラ、  ３３  露光装置、  ３４  現像ローラ、  ３４ａ  現像ローラシャフト、  ３５  トナー供給ローラ、  ３５ａ  供給ローラシャフト、  ３６  フィルム、  ３７  トナー、  ３８  トナーセンサ、  ３９  層形成ブレード、  ４０  トナーカートリッジ、  ４０ａ  下部トナー供給口、  ５１  感光体ドラムギア、  ５２  転写ローラギア、  １０１  インタフェース部、  １０２  コマンド／画像処理部、  １０３  露光制御部、  １０４  印刷制御部、  １０５  帯電電圧制御部、  １０６  現像電圧制御部、  １０７  転写電圧制御部、  １０８  画像形成駆動制御部、  １０９  搬送モータ制御部、  １１０  ホッピングモータ制御部、  １１１  カム制御部。
【図１】
2013097099.tif 000005
【図２】
2013097099.tif 000006
【図３】
2013097099.tif 000007
【図４】
2013097099.tif 000008
【図５】
2013097099.tif 000009
【図６】
2013097099.tif 000010
【図７】
2013097099.tif 000011
【図８】
2013097099.tif 000012
【図９】
2013097099.tif 000013