(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体表面に接触配置された帯電部材により前記像担持体表面を一様に帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面を画像情報に応じて露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像のうちの露光部分に帯電極性と同極性のトナーを付着させてトナー像として現像する現像手段と、前記像担持体上のトナー像を転写材上に転写する転写手段とを備え、転写時に前記転写材に転写されないで前記像担持体上の残ったトナーを前記帯電部材を通過させて前記現像手段で回収する画像形成装置において、
前記帯電部材に前記トナーの帯電極性と同極性および反対極性のバイアスを選択的に印加可能な帯電バイアス電源と、
前記帯電バイアス電源が前記帯電部材に印加するバイアスの極性、大きさ、印加タイミングを制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、非画像形成時において、前記帯電バイアス電源を制御し、前記トナーの帯電極性と逆極性のバイアスを前記帯電部材に印加することにより前記帯電部材と前記像担持体との間に放電電界を形成した後、
前記トナーの帯電極性と同極性のバイアスであり、かつ、放電閾値以下のバイアスを前記帯電部材に印加する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記非画像形成時は、画像形成を行う前の準備前回転時、画像形成を行った後の後回転時、先行する画像形成と後続の画像形成との間の準備回転時のうちの少なくとも１つである、
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】
前記放電電界を形成する際に、前記帯電部材に印加される前記トナーの帯電極性と逆極性のバイアスは、定電流制御により前記帯電部材に印加される、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像手段は、前記像担持体表面に接触配置された現像剤担持体を有し、前記トナーの帯電極性と同極性のバイアスが前記帯電部材に印加されたときに前記像担持体上に転移したトナーを、前記現像剤担持体に印加したバイアスによって回収する、
ことを特徴とする請求項１、２、または３に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一成分の現像剤で現像を行う現像装置においては、感光ドラム（像担持体）上に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する現像ローラ（現像剤担持体）が、感光ドラムに対して接触しているか非接触であるかの別によって、接触現像装置と非接触現像装置とに区別される。
【０００３】
接触現像装置の中でも、近年、省エネルギー、低ランニングコストを図るためにクリーニング装置を設けずに、転写工程で感光ドラム上に残留したトナー（現像剤）を感光ドラムに接触配置した現像ローラで回収しつつ現像を行う、いわゆる現像同時クリーニング方式が注目されている。
【０００４】
図６に、非磁性一成分トナーを用いた接触現像における従来の現像同時クリーニング方式の画像形成装置の概略構成を示す。
【０００５】
同図に示すように、従来、この種の画像形成装置は、図中、矢印Ｘ方向に回転する感光ドラム（像担持体）１０１の周囲に帯電ローラ（一次帯電器）１０２、露光器１０３、現像器１０４、転写ローラ（転写帯電器）１０５が配設されている。また、転写材Ｐの搬送方向（矢印Ｋｐ方向）に沿っての転写ローラ１０５の下流側には、定着器１０７が配設されている。
【０００６】
現像器１０４は、感光ドラム１０１に接触配置されて矢印Ｙ方向に回転しながら現像を行う現像ローラ１０８、矢印Ｚ方向に回転することによって現像ローラ１０８に非磁性トナーＴを供給する供給ローラ（現像剤供給手段）１０９、現像ローラ１０８上のトナーＴの塗布量及び帯電量を規制する規制ブレード（現像剤規制手段）１１０、トナーＴを供給ローラ１０９に供給するとともに非磁性一成分トナーを撹拌する攪拌部材１１１等によって構成されている。トナーＴは、負帯電性のトナーであり、露光された部分にこのトナーＴを付着させる、いわゆる反転現像が行われる。
【０００７】
次に、上述構成の画像形成装置の画像形成動作について説明する。
【０００８】
外部からのプリント信号（画像形成信号）により感光ドラム１０１は矢印Ｘ方向に回転し始める。まず感光ドラム１０１表面は、帯電ローラ１０２により一様に帯電される。帯電ローラ１０２はローラ形状をしており、駆動手段（不図示）により矢印Ｗ方向に回転する。次に、露光器１０３による露光Ｌにより感光ドラム１０１上には静電潜像が形成され、感光ドラム１０１の回転により静電潜像が現像器１０４との接触部に到達する。
【０００９】
上述の動作と連動して現像器１０４は以下の動作を行う。
【００１０】
攪拌部材１１１により撹拌されたトナーＴが、矢印Ｚ方向に回転する供給ローラ１０９と矢印Ｙ方向に回転する現像ローラ１０８との摺擦によって現像ローラ１０８上に供給される。現像ローラ１０８上のトナーＴは、規制ブレード１１０によって所望の帯電量が付与されるとともにトナー量（層厚）が規制されて、現像ローラ１０８上に担持される。また現像器１０４内のトナーは攪拌部材１１１により撹拌され、供給ローラ１０９へ搬送される。
【００１１】
現像ローラ１０８上に担持されたトナーＴが感光ドラム１０１と接触する部位に到達すると、電源（不図示）により現像ローラ１０８に直流現像バイアスが印加される。これにより、感光ドラム１０１表面に形成されている静電潜像は、現像ローラ１０８の表面に担持されているトナーＴが付着されてトナー像として現像（可視化）される。このとき現像に寄与しないで現像ローラ１０８表面に残留したトナーは供給ローラ１０９を介して現像器１０４内に回収される。
【００１２】
剛体の感光ドラム１０１を用い、現像ローラ１０８が接触して現像同時クリーニングを行う接触現像装置では、現像ローラ１０８は、弾性体をローラ状に形成したローラであることが望ましい。この弾性体としては、ソリッドゴム単層やソリッドゴム上にトナーヘの帯電付与性を考慮して樹脂コーティングを施したもの等が用いられる。
【００１３】
また、接触現像を行うには、剛体の感光ドラム１０１に対して弾性を有する現像ローラ１０８を当接させる方法以外にも、ベルト状の感光ベルトに対して剛体の現像ローラを使用する方法もある。
【００１４】
感光ドラム１０１上のトナーは、感光ドラム１０１の回転により転写ローラ１０５の対向部に到達して転写ローラ１０５により転写材Ｐ上に転写される。トナー像転写後の転写材Ｐは、矢印Ｋｐ方向に搬送され、定着器１０７によって表面のトナー像が熱溶融されて定着された後、画像形成装置本体外に排出される。
【００１５】
一方、転写時に転写材Ｐ上に転写されないで感光ドラム１０１上の残ったトナーＴ（転写残トナー）は、帯電ローラ１０２を通過して現像ローラ１０８との当接部に達する。このとき、現像ローラ１０８に印加された直流現像バイアスにより現像ローラ１０８に回収され、この回収されたトナーは、次の画像形成時に現像に供されることになる。
【００１６】
上述の動作を繰り返すことにより、現像同時クリーニング方式の画像形成が繰り返される。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来例で示した現像同時クリーニング方式の画像形成装置においては、長期使用により帯電ローラ１０２にトナーが付着してしまい、帯電不良を生じてしまうといった問題があった。この原因は、次のように考えられる。
【００１８】
現像同時クリーニング方式の画像形成装置は、転写工程において、転写材Ｐに転写されずに感光ドラム１０１上に残った転写残トナーを現像器１０４によって回収するものである。
【００１９】
そのため転写残トナーは、帯電ローラ１０２を通過しなければならない。しかし、転写ローラ１０５を通過した時点における転写残トナーは、正極性の転写バイアスの影響により、正極性および負極性の混在、または正極性が多いブロードな分布を有するトナーである。したがって、以下に示す理由により、帯電ローラ１０２を通過することができず、帯電ローラ１０２に付着してしまう。
【００２０】
図７（ａ）、（ｂ）は、帯電ローラ１０２近傍におけるトナーの挙動を説明する図である。同図に示すように、転写ローラ１０５を通過した時点における転写残トナーは、正極性の転写バイアスの影響により、正極性および負極性の混在、または正極性が多い分布を有して帯電ローラ１０２付近に到達する。ここで帯電ローラ１０２には、帯電バイアス電源１１２から負極性のＤＣ帯電バイアスが印加されている。そして、帯電ローラ１０２と感光ドラム１０１との間のニップ部近傍には、このＤＣ帯電バイアスにより放電領域が形成されている（図７（ａ）中のＢ領域）。
【００２１】
帯電ローラ１０２付近（図７（ａ）中のＡ領域）に到達してトナーは、正規の極性とは逆の極性に帯電した、いわゆる反転トナーである正極性トナーがほとんどであるため、帯電ローラ１０２と感光ドラム１０１との間に働く電界により、帯電ローラ１０２に引き寄せられることになる。
【００２２】
帯電ローラ１０２に付着した転写残トナーは、帯電ローラ１０２の回転により放電領域であるＢ領域に進入する。そこでは、図７（ａ）のＢ領域の拡大図である図７（ｂ）に示すように、放電がされているために正電荷と負電荷とが発生し、負電荷は感光ドラム１０１側へ引き寄せられ、感光ドラム１０１表面の帯電に寄与する。また、同時に発生した正電荷は、帯電ローラ１０２側に引き寄せられることになる。このとき、帯電ローラ１０２表面には、転写残トナーが存在するため、転写残トナーは、正電荷が付着することで、ますます正極性に帯電することになってしまう。
【００２３】
そして、ニップ部および下流側の放電領域を通過しても、正極性に帯電した転写残トナーは帯電ローラ１０２に付着したままであり、帯電下流側のＣ領域になっても帯電ローラ１０２と感光ドラム１０１との間に働く電界により帯電ローラ１０２に引き寄せられることになる。
【００２４】
帯電ローラ１０２が１周して帯電ローラ１０２に付着したトナーは正極性に帯電されているため、そのままＢ領域に再び進入して再帯電される。さらに、感光ドラム１０１の回転に伴って運ばれてくる新たな転写残トナーは、帯電ローラ１０２上にすでに付着しているトナー層の上にさらに積層され、上述と同様に帯電ローラ１０２近傍の放電により正極性に帯電される。このように帯電ローラ１０２に付着していたトナーは、さらに正極性に強く帯電されると同時に新たな転写残トナーが積層される。
【００２５】
この結果、帯電ローラ１０２に幾層にもトナーが積層されることで、感光ドラム１０１を正規の表面電位に帯電されることができなくなり、帯電不良を発生させることになる。
【００２６】
帯電不良を防止するために、転写工程直後の感光ドラム１０１上に付着したトナーを負極性に帯電されるために転写ローラ１０５と帯電ローラ１０２との間にブラシやスポンジ等で形成されたトナー帯電部材等の補助部材によりトナーを負極性に帯電させる方法が提案されている。
【００２７】
しかし、この方法は、コスト面が上昇し、また、安定性に欠けるという問題があった。
【００２８】
本発明は、上述事情に鑑みてなされたものであり、転写残トナーの帯電部材への蓄積を防止し、連続的に画像形成を行った場合でも鮮明な画像を得ることができる画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１に係る本発明は、像担持体表面に接触配置された帯電部材により前記像担持体表面を一様に帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面を画像情報に応じて露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像のうちの露光部分に帯電極性と同極性のトナーを付着させてトナー像として現像する現像手段と、前記像担持体上のトナー像を転写材上に転写する転写手段とを備え、転写時に前記転写材に転写されないで前記像担持体上の残ったトナーを前記帯電部材を通過させて前記現像手段で回収する画像形成装置において、前記帯電部材に前記トナーの帯電極性と同極性および反対極性のバイアスを選択的に印加可能な帯電バイアス電源と、前記帯電バイアス電源が前記帯電部材に印加するバイアスの極性、大きさ、印加タイミングを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、非画像形成時において、前記帯電バイアス電源を制御し、前記トナーの帯電極性と逆極性のバイアスを前記帯電部材に印加することにより前記帯電部材と前記像担持体との間に放電電界を形成した後、前記トナーの帯電極性と同極性のバイアスであり、かつ、放電閾値以下のバイアスを前記帯電部材に印加する、ことを特徴とする。
【００３０】
請求項２に係る本発明は、請求項１の画像形成装置において、前記非画像形成時は、画像形成を行う前の準備前回転時、画像形成を行った後の後回転時、先行する画像形成と後続の画像形成との間の準備回転時のうちの少なくとも１つである、ことを特徴とする。
【００３１】
請求項３に係る本発明は、請求項１または２の画像形成装置において、前記放電電界を形成する際に、前記帯電部材に印加される前記トナーの帯電極性と逆極性のバイアスは、定電流制御により前記帯電部材に印加される、ことを特徴とする。
【００３２】
請求項４に係る本発明は、請求項１、２、または３の画像形成装置において、前記現像手段は、前記像担持体表面に接触配置された現像剤担持体を有し、前記トナーの帯電極性と同極性のバイアスが前記帯電部材に印加されたときに前記像担持体上に転移したトナーを、前記現像剤担持体に印加したバイアスによって回収する、ことを特徴とする。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。
【００３４】
〈実施の形態１〉
図１は、実施の形態１における画像形成装置を使用する場合の制御シーケンスを示す図である。なお、制御シーケンスについては、後に詳述する。
【００３５】
本発明は、接触帯電部材を用いる現像同時クリーニング方式の画像形成装置において、非画像形成時に帯電部材にトナーの帯電極性とは逆極性の放電閾値を超えるバイアスを印加し、その後、トナーと同極性の放電閾値以下のバイアスを印加することで、帯電部材に付着した転写残トナーを負極性に帯電させ、帯電部材から吐き出させるものである。
【００３６】
図２に、本発明に係る画像形成装置の一例を示す。同図に示す画像形成装置は、現像同時クリーニング方式の画像形成装置（例えば、複写機、レーザビームプリンタ）であり、同図はその概略構成を示す縦断面図である。
【００３７】
まず、画像形成装置全体についての概略構成、概略動作について説明する。
【００３８】
同図に示す画像形成装置は、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）１を備えている。感光ドラム１の周囲には、その回転方向（矢印Ｘ方向）に沿ってほぼ順に、帯電手段としての帯電ローラ（一次帯電器）２、露光手段としての露光器３、現像手段としての現像器（現像装置）４、転写手段としての転写ローラ（転写部材）５が配設されており、また、紙等の転写材Ｐの搬送方向（矢印Ｋｐ方向）に沿っての転写ローラ５の下流側には、定着手段としての定着器７が配設されている。同図に示す画像形成装置においては、転写時に転写材Ｐに転写されないで感光ドラム１表面に残ったトナー（転写残トナー）は、帯電ローラ２を通過して、現像器４によって回収される。
【００３９】
図２に示すように、帯電ローラ２は、矢印Ｗ方向に回転しながら、矢印Ｘ方向に回転する感光ドラム１を所定の極性、所定の電位に一様に帯電する。そして、帯電後の感光ドラム１表面に対して、レーザやＬＥＤの発光素子を有する露光器３によって情報信号に基づく露光Ｌを行って静電潜像を形成する。この静電潜像は、現像器４によってトナーが付着され、トナー像として現像（可視化）される。このトナー像は、給搬送手段（不図示）によって搬送されてきた転写材Ｐに、転写ローラ５によって転写される。トナー像転写後の転写材Ｐは、定着器７に搬送され、ここで加熱・加圧されて表面にトナーが定着される。一方、トナー像転写後の感光ドラム１は、転写材Ｐに転写されないで表面に残った転写残トナーが帯電ローラ２を通過した後、現像器４の現像ローラ８によって回収される。
【００４０】
以上で、画像形成装置の構成・動作の概略についての説明を終える。つづいて、各部材等について詳述する。
【００４１】
図２に示す感光ドラム１は、駆動手段（不図示）によって矢印Ｘ方向に、周速度ＶＸで回転される。本実施の形態においては、ＶＸを４８mm／sec とした。感光ドラム１の直径は、３０mmとした。
【００４２】
帯電ローラ２は、感光ドラム１に接触して帯電を行う接触帯電ローラであり、矢印Ｗ方向に感光ドラム１と等速で回転駆動される。帯電ローラ２には、感光ドラム１表面を一様に帯電するように、帯電バイアス電源１２が接続されている。帯電バイアス電源１２は、画像形成動作中は帯電ローラ２に約−１１００Ｖを印加して、感光ドラム１表面を約−５００Ｖに一様に帯電する。
【００４３】
本実施の形態で使用した帯電ローラ２は、直径６mmの導電金属製の芯金２ａの外周面に厚さ３mmで体積抵抗率が１０４Ω・cm程度の低抵抗の導電ゴム層２ｂを形成し、さらにその外周面に厚さ２０〜５０μｍで体積抵抗率が１０８Ω・cm程度の高抵抗層２ｃを形成したものである。帯電ローラ２は、全体として直径１２mmとなるようにした。
【００４４】
次に、露光器３の発光素子（レーザやＬＥＤ等）によって、感光ドラム１表面を情報信号に応じて露光走査して静電潜像を形成する。本実施の形態においては、負帯電トナーを感光ドラム１上の露光部分に付着させてトナー像を形成する、いわゆる反転現像系について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４５】
現像器４は、非磁性一成分トナーＴ（以下適宜、単に「トナーＴ」という。）を収容する現像容器４Ａを備えている。現像容器４Ａには、感光ドラム１に対向する部分に開口部が設けられており、開口部には、現像ローラ（現像剤担持体）８が配設されている。現像ローラ８は、感光ドラム１と接触し、矢印Ｙ方向に周速度ＶＹで回転する。現像器４は、さらに、トナー規制部材としての規制ブレード１０、矢印Ｚ方向に回転する供給ローラ９、トナーＴを撹拌する撹拌部材１１を備えている。ここで感光ドラム１の周速度ＶＸと現像ローラ８の周速度ＶＹとの関係は、ＶＸ＜ＶＹである。現像ローラ８の周速度ＶＹは８１mm／sec に設定されている。
【００４６】
現像容器４Ａ内に収容されたトナーＴを現像ローラ８に付着させるには、トナーＴを供給ローラ９と現像ローラ８とで摩擦し、電荷付与を行わなければならない。供給ローラ９の材料としては、発泡ウレタンゴム、発泡ＥＰＤＭゴム等の公知の材料が用いられる。本実施の形態では、発泡ウレタンゴムからなる供給ローラ９を、現像ローラ８の回転方向（矢印Ｙ方向）に対してカウンタ方向（矢印Ｚ方向）に周速度ＶＺで回転させた。回転速度としては、ＶＺは４０mm／sec である。供給ローラ９には、供給バイアス電源１５が接続されており、約−４６０Ｖの直流電圧が印加され、負極性に帯電したトナーＴを供給ローラ９から現像ローラ８へ付勢する。
【００４７】
供給ローラ９によって現像ローラ８上に塗布されたトナーは、次に規制ブレード１０によりトナー量の規制および摩擦によるトリボ付与が行われる。規制ブレード１０は、ステンレス製の薄板（厚さ約０．１mm）の先端部から約２mmの位置を現像ローラ８と反対方向に折り曲げたものであり、この折曲げ部が現像ローラ８に若干食い込む状態で接触するように配設されている。
【００４８】
また現像ローラ８には現像バイアス電源１３が接続されており、感光ドラム１は接地されている。現像バイアス電源１３は、負極性のＤＣ電源であり、本実施の形態においては、画像形成時において現像バイアスとして−３５０Ｖの電位を印加している。規制ブレード１０により電荷を付与され、現像ローラ８上に担持されたトナーは、上述の現像バイアス（−３５０Ｖ）により感光ドラム１上に供給されて静電潜像に付着され、この静電潜像をトナー像として現像する。
【００４９】
上述の感光ドラム１表面に形成されたトナー像は、転写材Ｐに転写される。転写材Ｐは、給搬送装置、例えば、給紙カセット、給紙ローラ、搬送ローラ、レジストローラ等によって構成された給搬送装置（いずれも不図示）によって感光ドラム１と転写ローラ５との間に形成される転写部に供給される。転写材Ｐは、感光ドラム１表面のトナー像にタイミングを合わせるようにして転写部に供給され、転写ローラ５によって感光ドラム１上のトナー像が転写される。転写ローラ５は、本実施の形態においては、ローラタイプの転写帯電器であり、転写ローラ５には、転写バイアス電源１４が接続されている。転写ローラ５には、転写バイアス電源１４により、画像転写時においては約１〜４ｋＶの電圧が印加される。
【００５０】
上述した帯電バイアス電源１２、現像バイアス電源１３、供給バイアス電源１５、転写バイアス電源１４の印加タイミングは制御コントローラ（制御手段）１６により制御される。
【００５１】
また、感光ドラム１、帯電ローラ２、現像ローラ３、転写ローラ５、定着器７等の回転動作は、メインモータ１７からの動力をギヤ等を介して伝達することで行われる。
【００５２】
トナー像が転写された転写材Ｐは、定着器７に搬送され、ここで加熱・加圧されて表面にトナーが熱溶融（定着）される。
【００５３】
一方、転写材Ｐ上に転写されずに感光ドラム１表面に残った転写残トナーは、帯電ローラ２に到達する。帯電ローラ２に到達した転写残トナーは、通常、転写ローラ５による放電を受けているため、正規の帯電極性とは逆極性に帯電している。
【００５４】
逆極性に帯電している転写残トナーは、帯電ローラ２と感光ドラム１との間の放電により正極性に帯電され、帯電ローラ２上に付着する。
【００５５】
次に、本実施の形態の特徴である帯電ローラ２からのトナーの吐き出し動作について、図１を参照して説明する。
【００５６】
図１は、帯電部における帯電電位（帯電バイアス）、現像部における現像電位（現像バイアス）、転写部における転写電位（転写バイアス）を示した制御シーケンスである。ここで、各部の縦軸は印加電圧の極性を示し、上方向に負極性をとっている。横軸は、時間軸をとっている。帯電、現像、転写にわたる二点鎖線は、感光ドラム１上での同位置を示している。そして、時間ｔ１において帯電ローラ２とのニップ部にあった感光ドラム表面の位置が、時間経過の後に現像ローラ８との対向位置にきたときに時間ｔ１′、同じく時間ｔ１において帯電ローラ２とのニップ部にあった感光ドラム表面の位置が、時間経過の後に転写ローラ５との対向位置にきたときに時間ｔ１″としている。
【００５７】
まず、画像形成装置に対してコンピュータ等（不図示）から画像信号が入力され、メインモータ１７の回転により感光ドラム１が回転を始める（時間ｔ１）。それと同時に帯電ローラ２には、帯電バイアス電源１２から、画像形成時と同様の帯電バイアス（−１１００Ｖ）が印加される。時間ｔ１から時間ｔ２の間が画像形成前準備回転（以下「前回転」という。）であり、この間に定着器７の温度調整やレーザスキャナの立ち上げ等を行う。
【００５８】
現像バイアス電源１３においては、時間ｔ１において約＋１００Ｖが現像ローラ８に印加される。これは、帯電ローラ２から現像ローラ８までの間は、感光ドラム１の暗減衰により表面電位が零近傍になる場合があり、仮に表面電位が零で、現像バイアスが０Ｖを印加すると、現像ローラ８上のトナーを現像してしまう場合があるからである。
【００５９】
時間ｔ１′には現像バイアス電源１３から−３５０Ｖが印加される。このとき、感光ドラム１表面は、すでに約−５００Ｖに帯電しているため、現像ローラ８に担持されたトナーは現像されることはない。
【００６０】
そして、転写ローラ５には、クリーニングバイアスとして負極性のバイアスが印加される。このバイアスは約−４００Ｖ程度であり、転写ローラ５上のトナー汚れ除去のために行われる。
【００６１】
時間ｔ２になり前回転が終了すると、時間ｔ２から時間ｔ３までの間は画像形成時間である。すなわち、時間ｔ２以降から画像信号に応じて感光ドラム１表面が露光され、前述のように画像形成がなされる。画像形成時には、従来例で述べたように、転写残トナーが微量ずつ発生し、帯電ローラ２が蓄積される。
【００６２】
時間ｔ３となり画像形成が終了する。そして、時間ｔ７から次の画像形成が始まるため、時間ｔ３から時間ｔ７までの間は、連続画像形成（連続プリント）している場合の、前の画像形成と次の画像形成との間に当たる、いわゆる「紙間」に相当する。
【００６３】
時間ｔ３から時間ｔ４にかけては、感光ドラム１の前回周の回転時には、転写ローラ５による放電を受けているため、感光ドラム表面の電位が安定した状態ではない。そこで、時間ｔ３から時間ｔ４にかけては、帯電バイアス電源１２から約−７００Ｖ印加することで、感光ドラム１表面を約−１００Ｖに帯電している。
【００６４】
そのとき、現像ローラ８には、現像バイアス電源１３から約＋１００Ｖが印加される。これにより、現像ローラ８上に担持されたトナーは、感光ドラム１に現像されることはない（時間ｔ３′〜時間ｔ４′）。
【００６５】
画像形成の終了により転写バイアスは前回転時と同様のクリーニングバイアスが時間ｔ７まで印加され続ける（時間ｔ３″〜時間ｔ７″）。
【００６６】
時間ｔ４から時間ｔ６にかけてが本発明の特徴的な部分である。帯電ローラ２からのトナー吐き出し工程である。図３を用いて説明する。まず時間ｔ４から時間ｔ５にかけて帯電バイアス電源１２により、トナーの帯電極性とは逆極性となる正極性の放電閾値を超えた電圧を印加する。本実施の形態では＋７００Ｖの電圧を印加した。図３（ａ）において、帯電ローラ２に付着している正極性トナーは、すでに帯電ローラ２と感光ドラム１との間でプラス放電を受けているため、強ポジに帯電している状態である。トナーの付着力が増した結果、放電領域前（領域Ａ）に入ってきても感光ドラム１上に転移することなく、放電領域Ｂに進入してくる。この放電領域Ｂでマイナス放電を受け、正極性トナーは負極化する（図３（ｂ））。
【００６７】
本発明において、放電閾値とは、帯電ローラ２に印加する電圧を徐々に大きくしていった場合に、流れる電流が急激に変化する点をいう。この放電閾値は、一般に、常温常湿で約６００Ｖ程度である。
【００６８】
放電領域Ｂを通過して領域Ｃに入ってきたトナーは、電界により帯電ローラ２に引き付けられ、帯電ローラ２に付着した状態で回転する。
【００６９】
時間ｔ５において、時間ｔ４時に負極性に帯電されたトナーが帯電ローラ２と感光ドラム１との間に侵入してくる。このとき、帯電バイアス電源１２から帯電ローラ２に印加されるバイアスは負極性の放電しない電圧に設定される。本実施の形態では、−３００Ｖが印加される。時間ｔ３から時間ｔ４の間に、感光ドラム１表面は、約−１００Ｖに帯電されているため、時間ｔ５から時間ｔ６の間に−３００Ｖが帯電ローラ２に印加されることで、帯電ローラ２に付着した負極性トナーは感光ドラム１上に転移する。
【００７０】
このとき、帯電ローラ２に印加するバイアスの下限としては、感光ドラム１との電位差が５０Ｖ以上、すなわち、感光ドラム表面電位が−１００Ｖであれば−１５０Ｖ以上の電圧を印加することが望ましい。５０Ｖ以下となった場合は、十分なトナーを吐き出すための電界を形成できず、帯電ローラ２に残存するトナーが生じてしまうからである。
【００７１】
これらの動作に応じて、現像ローラ８には、現像バイアス電源１３から＋５００Ｖの電圧が印加される（時間ｔ４′〜時間ｔ５′）。＋５００Ｖの電圧を印加しても感光ドラム１表面は帯電工程での放電（時間ｔ４〜時間ｔ５）により約＋１００Ｖの表面電位を有しているため、現像ローラ８上のトナーを感光ドラム１上に現像することはない。
【００７２】
そして、帯電部においては時間ｔ５から時間ｔ６において帯電ローラ２から感光ドラム１へ吐き出された負極性トナーは、現像ローラ８との当接部に到達する（時間ｔ５′〜時間ｔ６′）。時間ｔ５〜時間ｔ６においては、帯電部で放電は行われていないため、感光ドラム１上の表面電位は時間ｔ３〜時間ｔ４で帯電された−１００Ｖのままで到達する。時間ｔ５′〜時間ｔ６′において、現像ローラ８には＋１００Ｖを印加することで、負極性トナーを現像ローラ８側に回収することが可能となる。
【００７３】
時間ｔ６から時間ｔ７は、次の画像形成に入るための準備期間であり、この間に帯電バイアスが通常の画像形成時の印加バイアス（約−１１００Ｖ）に変更される。同様に、時間ｔ６′から時間ｔ７′において、現像バイアスも通常の画像形成時の印加バイアス（−３５０Ｖ）に変更される。
【００７４】
そして、時間ｔ７から次の画像形成が行われ、時間ｔ８において画像形成が終了する。
【００７５】
本実施の形態においては、１枚目の転写材Ｐと２枚目の転写材Ｐとの間の「紙間」に、帯電ローラ２から転写残トナーの吐き出しを行ったが、これに限定されるものではない。例えば、図２に示すように、出力カウンタ１８を設けて、所定枚数ごとに帯電ローラ２からのトナーの吐き出し工程を行ってもよい。
【００７６】
さらに、連続プリント（連続画像形成）時の「紙間」に帯電ローラ２から転写残トナーの吐き出しを行ったが、前述の前回転工程または画像形成終了の後に本発明の動作を行ってもよいことはいうまでもない。
【００７７】
また、転写ローラ５と帯電ローラ２との間に、帯電前露光器等による感光ドラム表面電位安定化手段を設けたり、または表面電位検知手段等により表面電位を検知することで時間ｔ３から時間ｔ４の時間を短縮することも可能である。
【００７８】
本発明は、接触方式の中でも帯電ローラ２について述べたが、これに限定されるものではなく、例えば、ブラシ帯電器のような形状においても適用可能である。
【００７９】
以上述べたように、非画像形成時において、帯電ローラ２に帯電極性とは逆極性の放電電界を形成することで、帯電ローラ２上に付着した転写残トナーの極性を反転化させ、次に、帯電ローラ２にトナーと同極性の放電閾値以下の電界を形成することでトナーを感光ドラム１に転移させる。これにより、帯電ローラ２に付着した転写残トナーを安定して除去することができ、帯電不良による画像不良を防止することが可能となる。
【００８０】
〈実施の形態２〉
図４を参照して、実施の形態２を説明する。なお、前述の実施の形態１と同様の構成・作用の部材等については同一の符号を付して重複説明を省略するものとする。
【００８１】
前述の実施の形態１では、吐き出しシーケンス（図１の時間ｔ４〜時間ｔ６）における帯電ローラ２と感光ドラム１との間の放電を定電圧制御により確保していた。そのため、高温高湿環境で帯電ローラ２の抵抗値が低下した場合には、同じ放電電界を形成しても、流れる電流量が大きくなるため、いわゆる「プラスメモリ」現象が発生する場合がある。すなわち、反転現像系の画像形成装置では、感光ドラム表面に対して帯電ローラから直接に吐き出しシーケンスのバイアス（ここでは正極性）が印加されると、その吐き出しバイアスによる正電荷が感光ドラム上に残留し、次の画像形成プロセスでの感光ドラム帯電時（負帯電）に、上述の帯電バイアスによる感光ドラム正帯電履歴によって感光ドラム表面があらかじめ設定された帯電電位に帯電されず、正常な状態より帯電電位が低下する現象、すなわちプラスメモリ現象が発生する。
【００８２】
本実施の形態では、吐き出しシーケンスにおける帯電ローラと感光ドラムとの間のプラス放電を定電流制御することで感光ドラム正帯電履歴を防止し、安定した吐き出しを可能とするものである。
【００８３】
図４は、本実施の形態における画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。同図中の符号２０は、帯電バイアス電源であり、帯電ローラ２に正極性の電流を印加する定電流回路２０ａを有している。帯電バイアス電源２０および現像バイアス電源２１等の制御は、制御コントローラ１９で行われる。
【００８４】
図５は、本実施の形態における制御シーケンスを示す図である。本実施の形態においては、吐き出しシーケンスの制御を、画像形成前の準備回転（前回転）および画像形成終了後の終了時回転（以下「後回転」という。）に適用した場合を示す。
【００８５】
まず、画像形成装置に対してコンピュータ等（不図示）から画像信号が入力され、メインモータ１７の回転により感光ドラム１が回転を始める（時間ｔ１１）。このとき、感光ドラム１は、図５中の後回転工程（時間ｔ１７〜時間ｔ１８）にて帯電バイアス電源２０により約−７００Ｖ印加されるため、感光ドラム１の表面は約−１００〜０Ｖの表面電位を有する（放電による暗減衰により０Ｖに近づく）。
【００８６】
感光ドラム１の回転開始と同時に帯電ローラ２には、帯電バイアス電源１２から、定電流制御された正極性バイアスが印加される。本実施の形態において、定電流制御する電流値は、２μＡとした。また、定電流制御した場合の最大電圧値は、約＋１３００Ｖとした。これは、感光ドラム１表面の絶縁破壊防止のためである。
【００８７】
正極性バイアスの定電流制御により、前述の実施の形態１と同様、帯電ローラ２上に付着したトナーは負極性に極性反転されることになる。このとき、定電流制御されているため、プラスの放電により、感光ドラム１表面に正帯電履歴を残すことはない。さらに、定電流制御されたときの印加された電圧値を制御コントローラ１９のＲＡＭ中に一時格納する。
【００８８】
時間ｔ１２から時間ｔ１３においては、帯電ローラ２には帯電バイアス電源２０により約−４００Ｖの吐き出しバイアスが印加される。このとき対向する感光ドラム１の表面電位は、約−１００〜０Ｖであるため、帯電ローラ２上の極性反転した負極正トナーにとっては、帯電ローラ２から感光ドラム１側へ付勢する電界が形成されることになる。これにより、帯電ローラ２上のトナーは、感光ドラム１上に吐き出される。
【００８９】
時間ｔ１１から時間ｔ１３の間が前回転であり、前述の実施の形態１と同様に、この間に定着器７の温度調整やレーザスキャナの立ち上げ等を行う。
【００９０】
現像バイアス電源２１においては、実施の形態１と同様に、感光ドラム１の回転開始時における現像ローラ８から感光ドラム１へのトナー付着を防止するために、時間ｔ１１において約＋１００Ｖが現像ローラ８に印加される。
【００９１】
時間ｔ１１′から時間ｔ１２′には現像バイアス電源２１から正極性のバイアスが印加される。ただし、このときには、感光ドラム１表面が帯電ローラ２によるプラス放電を受けているため、感光ドラム１表面がいくつに帯電されているかは不明な状態にある。そこで、制御コントローラ１９のＲＡＭ中に格納した定電流時の印加電圧を基に感光ドラム１の表面電位を予測し、印加する現像バイアスを決定することで、感光ドラム１表面に現像ローラ８上のトナーを現像することはない。本実施の形態においては、制御コントローラ１９のＲＡＭ中に格納した定電流時の印加電圧に＋３００Ｖを加えた値を現像バイアス電源２１から現像ローラ８へ印加することとした。
【００９２】
時間ｔ１２′から時間ｔ１３′には、現像バイアス電源２１から＋１００Ｖのバイアスが印加される。時間ｔ１２から時間ｔ１３においては、帯電ローラ２には放電が行われていないため、感光ドラム１表面電位は約−１００〜０Ｖであるため、現像ローラ８に＋１００Ｖのバイアスを印加することで、感光ドラム１上に吐き出されたトナーを現像ローラ８に回収することが可能となる。
【００９３】
そして、転写ローラ５には、時間ｔ１１からクリーニングバイアスとして、実施の形態１と同様、負極性のバイアスが印加される。このバイアスは、約−４００Ｖであり、転写ローラ５上のトナー汚れ除去のために行われる。
【００９４】
時間ｔ１３になり、前回転工程が終了すると、画像形成動作に入る。時間ｔ１３から時間ｔ１４においては実施の形態１と同様に、画像信号に応じた画像形成がなされる。そして、画像形成により生じた転写残トナーが帯電ローラ２に蓄積していくことになる。
【００９５】
時間ｔ１４となり、画像形成が終了する。時間ｔ１４、時間ｔ１４′、時間ｔ１４″以降は後回転となる。
【００９６】
時間ｔ１３から時間ｔ１４にかけては、感光ドラム１の前回周の回転時には、転写ローラ５による放電を受けているため、感光ドラム表面の電位が安定した状態ではない。そこで、時間ｔ１４から時間ｔ１５にかけては、帯電バイアス電源２０から約−７００Ｖ印加することで、感光ドラム１表面を約−１００Ｖに帯電している。
【００９７】
時間ｔ１４′から時間ｔ１５′にかけては、現像ローラ８には、現像バイアス電源２１から約＋１００Ｖが印加される。これにより、現像ローラ８上に担持されたトナーは感光ドラム１を現像することはない。
【００９８】
画像形成の終了により転写バイアスは、前回転時と同様のクリーニングバイアスが時間ｔ１７まで印加され続ける（時間ｔ１４″〜時間ｔ１７″）。
【００９９】
時間ｔ１５から時間ｔ１６においては、前回転時と同様に転写ローラ２には帯電バイアス電源２０から正極性バイアスの定電流制御がなされ、帯電ローラ２上に付着したトナーは負極正に極性反転されることになる。そして、前述と同様に、定電流制御されたときの印加された電圧値は制御コントローラ１９のＲＡＭ中に一時格納される。
【０１００】
時間ｔ１６から時間ｔ１７においては、帯電ローラ２には帯電バイアス電源２０により約−４００Ｖの吐き出しバイアスが印加される。このとき、対向する感光ドラム１表面は時間ｔ１４から時間ｔ１５にかけて帯電された約−１００〜０Ｖの表面電位であるため、帯電ローラ２上の極性反転した負極正のトナーにとっては、帯電ローラ２から感光ドラム１側へ付勢する電界が形成されることになる。これにより、帯電ローラ２上のトナーは感光ドラム１上に吐き出される。
【０１０１】
時間ｔ１４′から時間ｔ１５′には、現像バイアス電源２１から正極性のバイアスが印加される。前述の時間ｔ１１′から時間ｔ１２′と同様に、制御コントローラ１９のＲＡＭ中に格納した定電流時の印加電圧を基に感光ドラム１の表面電圧を予測し、現像バイアスを印加する。
【０１０２】
時間ｔ１６′から時間ｔ１７′には時間ｔ１２から時間ｔ１３と同様に、現像バイアス電源２１から＋１００Ｖのバイアスが印加される。
【０１０３】
そして、転写ローラ５には、時間ｔ１４″からクリーニングバイアスとして実施の形態１と同様、負極正のバイアスが印加される。このバイアスは約−４００Ｖであり、転写ローラ５上のトナー汚れ防止のために行われる。
【０１０４】
時間ｔ１８になると、画像形成した転写材Ｐが定着器７等を通過し、感光ドラム回転が終了すると同時に帯電、現像、転写のそれぞれのバイアス電源が停止する。
【０１０５】
本実施の形態においては、前回転時および後回転時におけるトナーの吐き出しシーケンスについて述べたが、これに限定されることなく、実施の形態１と同様に、紙間ごとまたは所定枚数ごとに吐き出しシーケンスを行うようにしてもよい。
【０１０６】
このように、帯電ローラに蓄積した正極性に帯電した転写残トナーをプラス放電の定電流制御により極性反転し、次周に感光ドラムに吐き出すことで、プラスメモリを発生させることなく、トナーの極性反転およびトナー吐き出しが可能となる。
【０１０７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、現像同時クリーニング方式の画像形成装置において、非画像形成時に、像担持体と帯電部材との間にトナーの帯電極性とは逆極性の放電電界を形成することで、帯電部材上に付着した転写残トナーを極性反転し、次に、像担持体と帯電部材との間にトナーと同極性の放電閾値以下の電界を形成することで帯電部材上のトナーを像担持体上に転移させることができる。これにより、帯電部材に付着した転写残トナーを安定して除去することができ、帯電不良による画像不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の制御シーケンスを示す図。
【図２】実施の形態１の画像形成装置の概略構成を示す図。
【図３】（ａ）、（ｂ）は帯電ローラに付着したトナーの極性反転を説明する図。
【図４】実施の形態２の画像形成装置の概略構成を示す図。
【図５】実施の形態２の制御シーケンスを示す図。
【図６】従来の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。
【図７】（ａ）、（ｂ）は従来の画像形成装置において帯電ローラにトナーが付着するようすを説明する図。
【符号の説明】
１          像担持体（感光ドラム）
２          帯電手段（帯電部材、帯電ローラ）
３          露光手段（露光器）
４          現像手段（現像器）
５          転写手段（転写ローラ）
８          現像剤担持体（現像ローラ）
１２、２０  帯電バイアス電源
１６、１９  制御手段（制御コントローラ）
Ｐ          転写材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003840022.tif 000007
【図７】
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