JP2003323079A

JP2003323079A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2003323079A
Application number: JP2002129298A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Shibuya; 健一渋谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2002-04-30
Publication date: 2003-11-14

Abstract

(57)【要約】【課題】画像流れのない良好な画像を継続して得るこ
とのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】回転可能な像担持体１と、環境検知手段
４０と、を有する画像形成装置１００は、像担持体１を
強制的に回転させる空回転モードを有し、且つ、環境検
知手段４０からの出力に応じて空回転モードにおける像
担持体１の空回転時間を可変制御する制御手段１０を有
する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式或い
は静電記録方式を用いた画像形成装置に関するものであ
り、より詳しくは、転写工程後の像担持体上に残留する
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、再利用するように
してクリーニング装置を廃したクリーナレス方式の画像
形成装置に好適に適用し得るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば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）、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）、上記
トナー画像を感光体上から記録用紙、ＯＨＰシートなど
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留するトナー（転写残トナ
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）、転写材上のトナー画像を定着さ
せる定着装置（定着工程）などから構成されており、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。

【０００３】一般に、転写工程後の感光体上に残留する
トナーはクリーニング装置により感光体の面から除去さ
れてクリーニング装置内に溜まって廃トナーとなるが、
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。

【０００４】そこで、クリーニング装置にて回収されて
いる転写残トナー、所謂、廃トナーを現像装置に戻して
再利用する画像形成装置がある。

【０００５】又、クリーニング装置を廃し、転写工程後
の感光体上に残留する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、感光体上の転写
残トナーを次工程以降の現像工程時、即ち、引き続き感
光体を帯電し、露光して静電潜像を形成した後に、この
静電潜像を現像する過程において、かぶり取りバイアス
（現像装置に印加する直流電圧と感光体の表面電位間の
電位差であるかぶり取り電位差Ｖｂａｃｋ）によって、
トナーで現像されるべきでない感光体の表面部分（非画
像部）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。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、又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。又クリーナレス
であることで画像形成装置の小型化にも有利である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ａ）上述したような、
転写工程後の感光体上に残留する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除去・回収し再利用
するクリーナレス方式の画像形成装置において、感光体
の帯電装置が感光体に当接して感光体の面を帯電処理す
る接触帯電装置であるときには、感光体上の転写残トナ
ーが感光体と接触帯電装置との接触ニップ部である帯電
部を通過する際に、転写残トナー中の特に帯電極性が正
規極性とは逆極性に反転しているトナーが接触帯電装置
に付着して接触帯電装置を許容以上にトナー汚染させ、
帯電不良の原因となってしまう。

【０００８】即ち、現像剤としてのトナーには、量的に
は少ないけれども、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。又帯電極性
が正規極性のトナーであっても転写バイアスや剥離放電
等に影響されて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。

【０００９】このように、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、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しやす
い。

【００１０】ｂ）又、感光体上の転写残トナーを現像装
置の現像同時クリーニングにて除去・回収するために
は、帯電部を通過して現像部に持ち運ばれる感光体上の
転写残トナーの帯電極性が正規極性であり、且つ、その
帯電量が現像装置によって感光体上の静電潜像を現像で
きるトナーの帯電量であることか必要である。反転トナ
ーや帯電量が適切でないトナーについては感光体上から
現像装置に除去・回収できず、不良画像の原因となって
しまう。

【００１１】ｃ）上記ａ）の接触帯電装置へのトナーの
付着は、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
混在している感光体上の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
規極性に揃えると共に帯電量を均一化することにより防
止することができる。

【００１２】しかし、接触帯電装置へのトナー付着を防
止するためにトナー帯電量制御手段によって帯電付与さ
れた転写残トナーは、感光体の静電潜像を現像できるト
ナーの帯電量に比べて大きいため、現像装置において現
像同時クリーニングにて除去・回収されにくい。このよ
うな場合、感光体に残留するトナーは次の画像へと重な
り、不良画像を起こしてしまう。

【００１３】このような画像不良を防止するために、転
写残トナー均一化手段をトナー帯電量制御手段の感光体
表面の移動方向に関し上流に設置し、転写残トナーの帯
電量をコントロールすることにより、現像装置での回収
が効率よくなされ、回収不良による画像汚れを防止する
ことができる。

【００１４】しかしながら、このようなクリーナレス方
式の画像形成装置において、装置本体の電源をＯＦＦと
し、長期放置した後、再び電源をＯＮとして画像出力を
すると、特に高湿度環境下で画像流れが発生した。

【００１５】従来、電子写真画像形成装置では、感光体
に対する帯電、画像露光、現像及び転写等の工程を繰り
返すので、感光体の表面は湿度に対して敏感となって、
表面は水分を吸着しやすくなっている。その結果、感光
体の表面抵抗が下がり、帯電した表面電荷が横方向に移
動して、得られる画像に画像流れを生じる不具合が発生
することがあり、この傾向は特に湿度の高いときに顕著
に表れる。

【００１６】この理由は、放電により生じたマイナスイ
オンやプラスイオンが感光体の表面に吸着してＨＮＯな
どの放電生成物を生じ、これが水分を吸着するためであ
ると考えられ、このため感光体の表面抵抗が下がる。通
常、クリーニング手段としてクリーナーブレードが感光
体に当接されているような画像形成装置では、感光体の
表面に発生した放電生成物を積極的に研磨するので画像
流れは発生しにくい。しかし上述のようなクリーナレス
システムを用いた画像形成装置では、積極的に感光体を
研磨する部分が存在しないので、電源をＯＦＦした後に
画像形成装置内の温度が下がり、感光体の表面に水分が
より吸着しやすい状況下になったときに顕著に画像流れ
が発生するものと考えられる。

【００１７】従って、本発明の目的は、画像流れのない
良好な画像を継続して得ることのできる画像形成装置を
提供することである。

【００１８】本発明の他の目的は、特にクリーナレスシ
ステムを用いる場合に、装置の長期放置後の画像流れ、
急激な装置環境の変化による画像流れを防止することの
できる画像形成装置を提供することである。

【００１９】本発明の他の目的は、特にクリーナレスシ
ステムを用いる場合に、装置環境によらず画像流れを防
止し、常に良好な画像を形成することのできる画像形成
装置を提供することである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
回転可能な像担持体と、環境検知手段と、を有する画像
形成装置であって、前記像担持体を強制的に回転させる
空回転モードを有し、且つ、前記環境検知手段からの出
力に応じて前記空回転モードにおける前記像担持体の空
回転時間を可変制御する制御手段を有することを特徴と
する画像形成装置である。本発明の一実施態様による
と、前記空回転モードは、前記装置の電源が投入された
直後に開始される。本発明の他の実施態様によると、画
像形成装置は更に、前記空回転モードを開始させる入力
手段を有する。

【００２１】本発明の他の態様によると、回転可能な像
担持体を有する画像形成装置であって、前記像担持体を
強制的に回転させる空回転モードを有し、且つ、前記空
回転モードを開始させる入力手段を有することを特徴と
する画像形成装置が提供される。本発明の一実施態様に
よると、更に、環境検知手段を有し、該環境検知手段か
らの出力に応じて前記空回転モードにおける前記像担持
体の空回転時間を可変制御する。

【００２２】上記各本発明の一実施態様によると、画像
形成装置は更に、前記像担持体を帯電させる帯電手段
と、帯電処理された前記像担持体に静電潜像を形成する
情報書き込み手段と、前記像担持体上に形成された静電
潜像に現像剤を供給して静電潜像を可視化する現像手段
と、可視化した現像剤像を転写材に転写する転写手段
と、前記帯電手段より前記像担持体の回転方向において
上流且つ前記転写手段より下流に位置し、前記像担持体
上の現像剤を帯電させる現像剤帯電量制御手段と、前記
現像剤帯電量制御手段より前記像担持体の回転方向にお
いて上流且つ前記転写手段より下流に位置し、現像剤像
を転写材に転写した後の前記像担持体上に残留する残留
現像剤像を均一化する残留現像剤像均一化手段と、を有
する。一実施態様では、現像剤像を転写材に転写した後
の前記像担持体上に残留する残留現像剤像を、前記現像
手段が前記像担持体上に形成された静電潜像に現像剤を
供給する現像工程時に、該現像手段によって前記像担持
体上から回収する。前記帯電手段は、前記像担持体に接
触して帯電させるものであってよい。一実施態様では、
前記帯電手段に振動電界を印加する。又、前記情報書き
込み手段は露光手段であってよい。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
を図面に則して更に詳しく説明する。

【００２４】実施例１図１は本発明に従う画像形成装置例の概略構成を模式的
に示す。本実施例の画像形成装置１００は、転写方式の
電子写真プロセスを利用した、接触帯電方式、反発現像
方式、クリーナレスシステム、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。

【００２５】（１）画像形成装置の全体的構成（ａ）像担持体画像形成装置１００は、像担持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」という。）１
を有する。感光ドラム１は負帯電性の有機光導電体（Ｏ
ＰＣ）で、外径５０ｍｍであり、中心支軸を中心に１０
０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）をもって
図中矢示の反時計方向に回転駆動される。

【００２６】感光ドラム１は、図２の層構成模型図に示
すように、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有する。

【００２７】（ｂ）帯電手段感光ドラム１の周面を一様に帯電処理する接触帯電装置
（接触帯電器）２Ａが設けられている。本実施例では、
接触帯電装置２Ａは、帯電手段として帯電ローラ（ロー
ラ帯電器）２を有する。

【００２８】この帯電ローラ２は、芯金２ａの両端部を
それぞれ軸受け部材（図示せず）により回転自在に保持
されると共に、押圧ばね２ｅによって感光ドラム１に向
って付勢され、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いる。これにより、帯電ローラ２
は、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。

【００２９】この帯電ローラ２の芯金２ａには電源Ｓ１
より所定の条件の帯電バイアス電圧が印加される。これ
により、回転する感光ドラム１の周面が所定の極性・電
位に接触帯電処理される。本実施例において、帯電ロー
ラ２に対して印加する帯電バイアス電圧は、直流電圧
（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧
である。より具体的には、帯電バイアス電圧は、直流電圧；−５００Ｖ交流電圧；周波数ｆ１０００Ｈｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ
１４００Ｖ、正弦波の双方を重畳した振動電圧であり、
感光ドラム１の周面は−５００Ｖ（暗電位Ｖｄ）に一様
に接触帯電処理される。

【００３０】本実施例では、帯電ローラ２の長手長さは
３２０ｍｍであり、図２の層構成模型図に示すように芯
金（支持部材）２ａの外回りに、下層２ｂと、中間層２
ｃ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。

【００３１】より具体的には、本実施例の帯電ローラ２
の仕様は下記のとおりである。

【００３２】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３２０ｍｍｃ．中間層２ｃ；カーボン分散のＮＢＲ系ゴム、体積抵
抗値１０²〜１０⁵Ωｃｍ、層厚７００μｍｄ．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１０⁷〜１０¹⁰Ωｃ
ｍ、表面粗さ（ＪＩＳ規格：１０点平均表面粗さＲａ）１．５μｍ、層厚１０μｍ

【００３３】図２に示すように、接触帯電装置２Ａは、
帯電ローラ２を清掃するための帯電ローラクリーニング
部材２ｆを有する。本実施例では、帯電ローラクリーニ
ング部材２ｆ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が画像
形成装置１００の駆動モーター（図示せず）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、
帯電ローラ２の表層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２の表面の付着物汚
染（微粉トナー、外添剤など）の除去がなされる。

【００３４】ｃ）情報書き込み手段画像形成装置１００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（露光手段）３を有する。本実施例では、露光装置
３は、半導体レーザを用いたレーザビームスキャナであ
る。露光装置３は、画像読み取り装置（図示せず）等の
ホスト処理装置から画像形成１００側に送られた画像信
号に対応して変調されたレーザ光Ｌを出力し、回転する
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（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の面のレーザ光で照射された
部分の電位が低下（減衰）することで、回転する感光ド
ラム１の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。

【００３５】ｄ）現像手段又、画像形成装置１００には、感光ドラム１上の静電潜
像に現像剤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４が設けられている。本実施例では、現像
装置４は、二成分磁気ブラシ現像方式の反転現像装置で
ある。

【００３６】現像装置４は、現像容器（現像装置本体）
４ａ内に二成分現像剤４ｅを収容しており、又、非磁性
の現像スリーブ４ｂが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されている。現像
スリーブｂ内には、マグネットローラ４ｃが非回転に固
定して挿設されている。現像スリーブ４ｂ上に担持する
現像剤の量を規制するための現像剤コーティングブレー
ド４ｄが現像スリーブ４ｂに対向配置されている。又、
現像容器４ａ内の底部側には、現像剤攪拌部材４ｆが配
設されている。更に、現像容器４ａに連通するように設
けられたトナーホッパー４ｇ内には、補給用トナーを収
容させてある。

【００３７】現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅは、主
に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。本実施例において、磁性キャ
リアの抵抗率は約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。

【００３８】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、現像スリーブ４ｂ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。
そして、この二成分現像剤４ｅは、現像スリーブ４ｂ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、その面を適度に摺擦
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。本実施例において、現像スリーブ
４ｂに対して印加する現像バイアス電圧は、直流電圧
（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧
である。より具体的には、現像バイアス電圧は、直流電圧；−３５０Ｖ交流電圧；１６００Ｖの双方を重畳した振動電圧である。

【００３９】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、現像スリーブ４ｂに印加される現
像バイアスによる電界によって、感光ドラム１の面に静
電潜像に対応して選択的に付着する。これにより、静電
潜像がトナー画像として現像される。本実施例の場合、
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。この時、感光ドラム１上に転移され
たトナーの帯電量は、本実施例では、−２５μＣ／ｇで
ある。

【００４０】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４ｂの回転に伴い
現像容器４ａ内の現像剤溜り部に戻される。

【００４１】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、濃度検
知手段（図示せず）として、例えば、光学式トナー濃度
センサーによって検知され、その検知情報に応じてトナ
ーホッパー４ｇが駆動制御される。これにより、トナー
ホッパー４ｇ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。

【００４２】ｅ）転写手段・定着手段感光ドラム１に形成されたトナー画像は、次いで、転写
手段たる転写装置５により転写材Ｐに転写される。本実
施例では、転写装置は転写ローラ５とされる。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に給紙機構部（図示せず）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。

【００４３】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との間に挟持されて搬送
される。その間、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、本実施例では＋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の面側のトナー画像が順次に静電転写され
ていく。

【００４４】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、回転する感光ドラム１の面から順次に分
離されて、定着手段（例えば、公知の熱ローラ定着装
置）６へ搬送される。転写材Ｐは、ここでトナー画像の
定着処理を受けて、その後画像形成物（プリント、コピ
ー）として画像形成装置１００の外に出力される。

【００４５】（２）クリーナレスシステム及びトナー帯
電量制御本実施例の画像形成装置１００はクリーナレスであり、
転写材Ｐに対してトナー画像を転写した後の感光ドラム
１の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。転写後の感光ド
ラム１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、露後部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）。

【００４６】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の面の進行方向とは逆方向に回転させている。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。

【００４７】感光ドラム１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。

【００４８】ただし、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に付着することで、帯電ローラ２が許
容以上にトナー汚染され、帯電不良を生じることがあ
る。

【００４９】又、感光ドラム１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なわせ
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り、且つ、その
帯電量が現像装置４によって感光ドラム１の静電潜像を
現像できるトナーの帯電量であることが必要である。反
転トナーや帯電量が適切でないトナーについては感光ド
ラム上から現像装置４に除去・回収できず、不良画像の
原因となってしまう。

【００５０】又、近年ユーザニーズの多様化に伴い、写
真画像などといった高印字率の画像などの連続の印字動
作などにより、一度に大量の転写残トナーが発生し、こ
れにより、上述のような問題を更に助長させてしまうこ
とがある。

【００５１】そこで、本実施例においては、転写部ｄよ
りも感光ドラム１の回転方向下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
残トナー均一化手段（残留現像剤像均一化手段）８を設
け、更に、この転写残トナー均一化手段８よりも感光ド
ラム１の回転方向下流側で且つ帯電部ａよりも感光ドラ
ム１の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
帯電量制御手段（現像剤帯電量制御手段）７を設けてい
る。

【００５２】転写残トナー均一化手段８を設けることに
より、転写部ｄからトナー帯電量制御手段７へ持ち運ば
れる感光ドラム１上のパターン状の転写残トナーはトナ
ー量が多くても、そのトナーが感光ドラム１の面に分散
分布され、非パターン化されるので、トナー帯電量制御
手段７の一部にトナーが集中することがなくなる。そし
て、トナー帯電量制御手段７による転写残トナーの全体
的な正規極性帯電化処理が常に十分になされて、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。転写残トナー画像パターンのゴースト像の発生も厳
に防止される。

【００５３】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の面に
接触させて配設してある。図１中、感光ドラム１の周面
上の位置ｆは転写残トナー均一化手段８と感光体ドラム
１の面との接触部である。又、位置ｅはトナー帯電量制
御手段７と感光ドラム１の面との接触部である。

【００５４】転写残トナー均一化手段８はアース接地さ
れている。又、トナー帯電量制御手段７には負極性の電
圧が電源Ｓ４より印加されている。

【００５５】転写部ｄにおける転写材Ｐに対するトナー
画像転写後の感光ドラム１上に残留する転写残トナー
は、引き続く感光ドラム１の回転で、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、一旦転写
残トナー均一化手段８に吸引される。ここで、転写残ト
ナー均一化手段８が抱え得るトナー量には限界があるた
め、飽和状態に達した後は徐々にトナーが離脱して感光
ドラム１の面に付着して搬送されるが、感光ドラム１の
面におけるトナーの付着状態、即ち、感光ドラム１の面
に付着するトナーの分布は均一化される。

【００５６】転写残トナー均一化手段８で均一化された
感光ドラム１上の転写残トナーは、引き続く感光ドラム
１の回転でトナー帯電量制御手段７と感光ドラム１との
接触部ｅに至る。そして、トナー帯電量制御手段７を通
過する感光ドラム１上の転写残トナーは、その帯電極性
が正規極性である負極性に揃えられる。

【００５７】こうし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ことにより、更に感光ドラム１
の回転方向下流に位置する帯電部ａで転写残トナーの上
から感光ドラム１の面を帯電処理する際の、感光ドラム
１への鏡映力を大きくし、転写残トナーの帯電ローラ２
への付着を防止する。

【００５８】ここで、トナー帯電量制御手段７への印加
電圧と、トナー帯電制御手段７を通過後の感光ドラム１
上のトナーのトナー帯電量との関係を図３に示す。トナ
ー帯電量制御手段７に電圧を印加させていないときは、
上述したように、転写残トナーには画像部の負極性トナ
ー、非画像部の正極性トナー、転写の正極性の電圧に影
響され、極性が正極性に反転してしまったトナーが含ま
れるため、帯電量は不定である。

【００５９】又、トナー帯電量制御手段７に電圧を印加
させていくことにより、トナー帯電量制御手段７を通過
後の感光ドラム１上のトナーのトナー帯電量は増加して
いき、ある値以上において飽和していることが分かる。
本実施例において使用したトナーにおいて、飽和したと
きの帯電量は−９０μＣ／ｇであった。

【００６０】次に、帯電部ａに転写残トナーが侵入する
前の転写残トナー量を１としたときの、転写残トナーの
トナー帯電量と帯電ローラ２への付着量との関係を図４
に示す。転写残トナーの帯電量を大きくすることによっ
て、転写残トナーの帯電ローラ２への付着量が低下して
いることが分かる。又、転写残トナーの帯電ローラ２へ
の付着による帯電不良画像は、転写残トナーの帯電量が
−５５μＣ／ｇ以下である時に発生した。ここで、帯電
不良画像は、転写残トナーパターンのゴースト画像の発
生の有無により評価した。

【００６１】このように、転写残トナーの帯電ローラ２
への付着を防止し、帯電不良画像の発生を抑制するため
には、転写残トナーの帯電量は、現像時のトナー帯電量
（本実施例では−２５μＣ／ｇ）と比較すると２．２倍
以上必要である。

【００６２】本実施例においては、トナー帯電制御手段
７への印加電圧は−８００Ｖとし、トナー帯電量手段７
を通過後の転写残トナーの帯電量は、−７０μＣ／ｇと
した。

【００６３】次に現像工程における転写残トナーの回収
について説明する。

【００６４】本実施例では、上述のように、現像装置４
は現像と同時に転写残トナーを清掃する（クリーナレス
システム）。現像時に感光ドラム１上に転移されたトナ
ー帯電量は、前述したように、本実施例においては−２
５μＣ／ｇである。ここで、本実施例の現像条件におい
て、転写残トナーが現像装置４に回収されるための帯電
量との関係を表１に示す。

【００６５】

【表１】

【００６６】感光ドラム１上の転写残トナーが現像装置
４に回収されるためのトナー帯電量は、現像時のトナー
帯電量（本実施例では、−２５μＣ／ｇ）と比較する
と、０．５〜１．８倍であることが必要である。

【００６７】しかしながら、上述したように帯電ローラ
２へのトナー付着を防止するために、トナー帯電量制御
手段７によって−７０μＣ／ｇと負極性に大きく帯電さ
れた転写残トナーを現像装置４において回収させるため
には、除電を行う必要がある。

【００６８】ここで、帯電量が−７０μＣ／ｇの感光ド
ラム１上のトナーが、帯電部ａを通過した後のトナー帯
電量と、帯電ローラ２への印加交流電圧のＶｐｐとの関
係を図５に示す。図５から、交流電圧のＶｐｐを大きく
するにつれ、転写残トナーが除電されていることが分か
る。

【００６９】このように、帯電ローラ２に、感光ドラム
１の周面を帯電処理するための交流電圧（周波数ｆ１０
００Ｈｚ、Ｖｐｐ１４００Ｖ）が印加されていることに
より、転写残トナーは交流除電される。よって、帯電部
ａを通過後のトナー帯電量は−３０μＣ／ｇとなる。現
像工程においては、トナーが転移されるべきではない感
光ドラム１の部分に付着した転写残トナーは、上記の理
由で現像装置４に回収される。

【００７０】かくして、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帯電量を、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
電処理することで、転写残トナーの帯電ローラ２への付
着を防止し、且つ、帯電ローラ２で感光ドラム１を所定
の電位に帯電すると同時に、トナー帯電量制御手段７で
正規極性である負極性に帯電処理された転写残トナーの
帯電量を、現像装置４によって感光ドラムの静電潜像を
現像できる適切な帯電量に制御する。これにより、現像
装置４での転写残トナーの回収が効率的になされる。

【００７１】（３）感光ドラムの空回転制御次に、本実施例において最も特徴的である、装置長期放
置後の、特に高湿環境において発生する画像流れの防止
方法について説明する。

【００７２】クリーナレスシステムを採用した本実施例
の画像形成装置において、画像通紙耐久、本体電源ＯＦ
Ｆ、そして長期放置した後、再び電源ＯＮして画像出力
をすると、特に高湿度環境下で画像流れが発生した。

【００７３】尚、長期放置とは、装置本体の電源をＯＦ
Ｆとした状態で装置を放置した後、再び装置本体の電源
をＯＮとした際、特に高湿環境にて発生する画像流れの
問題が発生する程度に長期間放置することを意味する。
当然、この期間は装置構成によって変わる。当業者は適
宜実験などにより対象装置に対して固有の期間を求める
ことができる。

【００７４】ここでは、５００枚の画像形成後、画像形
成装置１００のメインスイッチをＯＦＦとし、その後４
８時間の間放置し、再びメインスイッチをＯＮとして画
像形成を行った。このとき、画像形成装置１００の環境
として、絶対水分量（１ｋｇの乾燥空気中の水分量
（ｇ））を下記表２に示すように変化させて、画像流れ
による画像不良を評価した。後述する本発明に従う制御
を行わない場合、高湿環境になるにつれて、画像流れの
発生は顕著となった。

【００７５】クリーナレスシステムを用いた画像形成装
置では、積極的に感光体を研磨する部分が存在しないの
で、電源をＯＦＦした後に画像形成装置内の温度が下が
り、感光体表面に水分がより吸着しやすい状況になった
ときに、顕著に画像流れが発生したものと考えられる。

【００７６】そこで、本実施例では、画像形成装置本体
１００の電源をＯＮした直後、感光ドラム１を強制的に
回転させる空回転モードを設けた。

【００７７】又、画像流れは環境の絶対水分量（１ｋｇ
のＤｒｙＡｉｒ中の水分量（ｇ））が高くなればなるほ
ど発生レベルが悪化するので、絶対水分量を下記表２に
示す７つの環境に分割し、それぞれの環境に対して画像
流れが完全に回復する感光ドラム１の空回転時間を設定
した（境界値は上の環境に含む）。

【００７８】図６に模式的に示すように、本実施例で
は、画像形成装置本体１００が備える制御手段１０が、
画像形成装置が備える環境検知手段としての温湿度セン
サ４０からの出力に応じて、感光ドラム１の空回転時間
を可変制御する。

【００７９】この空回転の制御手段１０の機能は、本実
施例では、画像形成装置１００の動作を統括制御する制
御回路が備えている。制御手段１０は、画像形成装置本
体１００の電源２０がＯＮとされると、画像形成装置本
体１００内に設けられた環境検知手段としての温湿度セ
ンサ４０の出力信号を取り込み、制御手段１０が備える
ＲＡＭ（記憶手段）１２に一旦記憶させる。そして、制
御手段１０が備えるＣＰＵ１１が、この温湿度センサ４
０の出力信号に基づいて、制御手段１０が備えるＲＯＭ
（記憶手段）１３内に予め温湿度センサ４０の出力と関
連づけられて記憶されている感光ドラム１の空回転時間
を選択する。ＣＰＵ１１は、選択された時間だけ感光ド
ラム１を空回転させるように、感光ドラム１の駆動制御
手段３０に信号を送信する。制御手段１０は、外部の機
器との情報の入出力のためのインターフェイス素子１
４、データの変換素子であるＡ／Ｄ変換器１５及びＤ／
Ａ変換器１６を備えている。

【００８０】

【表２】

【００８１】このような感光ドラム１の空回転モードを
設けることで、感光ドラム１上に発生した放電生成物に
吸着した水分は、少しずつ転写残トナー均一化手段８と
トナー帯電量制御手段７でトラップされ、空回転終了
後、画像流れは完全に消滅し、良好な画像を維持した。
つまり、感光ドラム１を空回転させることにより、感光
ドラム１と転写残トナー均一化手段８との当接部ｆ、感
光ドラム１とトナー帯電量制御手段７との当接部ｅにお
いて感光ドラム１の表面を摺擦し、水分を除去する。

【００８２】尚、感光ドラム１の空回転時に感光ドラム
１を摺擦する部位としては、上記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との当接部ｆ、ｅの
他、現像スリーブ４ｂとの当接部（現像部ｃ）、転写ロ
ーラ５との当接部（転写部ｄ）が挙げられる。本実施例
では、主に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による摺擦で感光ドラム１上の水分をトラッ
プするが、現像スリーブ４ｂ、転写ローラ５の駆動、即
ち、本実施例では、現像部ｃにおける現像スリーブ４ｂ
の逆方向の回転、転写部ｄにおける転写ローラ５の順方
向の回転も、感光ドラム１からの水分除去に多少の効果
を有するため、空回転モードにおいて、それぞれ駆動し
てもよい。

【００８３】又、本実施例では、帯電部ａにおいて帯電
ローラ２は感光ドラム１に従動して動作するが、帯電部
が独自に駆動するような構成、例えばブラシ帯電器、磁
気ブラシ帯電器などを用いる場合は、空回転モードにお
いて、感光ドラム１の回転に加えてそれを駆動させるこ
とも、画像流れに有効である。

【００８４】空回転モードにおける、環境に応じた感光
ドラム１の回転時間は、上記表２に示したものに限定さ
れるものではない。当業者は、適宜実験などにより、環
境に応じた最適な感光ドラム１の回転時間をもとめるこ
とができる。

【００８５】以上、本実施例によれば、クリーナレスシ
ステムを用いる場合であっても、装置環境によらず、装
置の長期放置後の画像流れの問題を防止することができ
る。

【００８６】実施例２次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例
の画像形成装置の基本構成及び動作は、上記実施例１の
ものと同様であるので、ここでは同一構成、作用を有す
る要素には同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。

【００８７】実施例１では、画像形成装置１００の電源
がＯＮとされた際に、強制的に環境に応じた時間だけ感
光ドラム１の空回転を行った。本実施例では、画像形成
装置１００が、感光ドラム１の空回転を開始させる入力
手段を有し、任意のタイミングで感光ドラム１の空回転
を行うことができるようになっている。

【００８８】つまり、実施例１にて説明したクリーナレ
ス方式を用いた画像形成装置１００を、低湿環境から高
湿環境（環境１→環境７：表２参照）へ変化させたとこ
ろ、感光ドラム１上が結露し、画像流れが発生した。

【００８９】このように、通紙耐久や装置放置が無い場
合であっても発生してしまう画像流れに対し、本実施例
では、画像形成装置１００の操作部５０に強制的に感光
ドラム１を空回転させる動作させるスイッチ（空回転ス
イッチ）を設けた（図７）。画像形成動作を停止してい
るときに、この空回転スイッチを入れると、いずれの環
境下であるのかに拘わらず、３００秒間感光ドラム１を
空回転させる。

【００９０】又、操作部５０で空回転スイッチを入れた
ときに、実施例１と同様に、画像形成装置１００に設け
た温湿度センサ４０（図６）の出力に基づいて、制御手
段１０が感光ドラム１の空回転時間を選択する構成とし
てもよい。

【００９１】このような構成をとることで、装置の急激
な環境変化による画像流れが生じた時に、例えばユーザ
ー、サービスマンが装置外部から感光ドラム１を強制的
に空回転動作させることで、画像流れを消滅させること
ができ、良好な画像を維持することができる。

【００９２】以上、本実施例によれば、急激な装置環境
の変化による画像流れを防止することができる。

【００９３】（その他の実施例）１）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は、上記各実施例では非回転のブラシ状部材である
が、ブラシ回転体、弾性ローラ体、シート状部材など任
意の形態の部材にすることができる。

【００９４】２）像担持体は表層の体積抵抗率が１０⁹
〜１０¹⁴Ω・ｃｍの電荷注入層を設けた直接注入帯電性
のものであってもよい。電荷注入層を用いていない場合
でも、例えば電荷輸送層が上記の抵抗範囲にある場合も
同等の効果が得られる。又、像担持体は、表層の体積抵
抗率が約１０¹³Ω・ｃｍであるアモルファスシリコン感
光体でもよい。

【００９５】３）可撓性の接触帯電部材は帯電ローラの
他に、ファーブラシ、フェルト、布などの形状・材質の
ものも使用可能である。又各種材質のものの組み合わせ
で適切な弾性、導電性、表面性、耐久性のものを得るこ
ともできる。

【００９６】４）接触帯電部材や現像部材に印加する振
動電界の交番電圧成分（ＡＣ成分、周期的に電圧値が変
化する電圧）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。直流電源を周期的にオン／オフ
することによって形成された矩形波であってもよい。

【００９７】５）像担持体としての感光体の帯電面に対
する情報書き込み手段としての像露光手段は、上記各実
施例のレーザ走査手段以外にも、例えば、ＬＥＤのよう
な固体発光素子アレイを用いたデジタル露光手段であっ
てもよい。ハロゲンランプや蛍光灯等を原稿照明光源と
するアナログ的な画像露光手段であってもよい。画像情
報に対応した静電潜像を形成できるものであればよい。

【００９８】６）像担持体は静電記録誘電体などであっ
てもよい。この場合は該誘電体面を一様に帯電した後、
その帯電面を除電針ヘッドや電子銃等の除電手段で選択
的に除電して目的の画像情報に対応した静電潜像を書き
込み形成する。

【００９９】７）静電潜像の現像方式・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。

【０１００】一般的に、静電潜像の現像方法は、非磁性
トナーについてはこれをブレード等でスリーブ等の現像
剤担持搬送部材上にコーティングし、磁性トナーについ
てはこれを現像剤担持搬送部材上に磁気力によってコー
ティングして搬送して像担持体に対して非接触状態で適
用し静電潜像を現像する方法（１成分非接触現像）と、
上記のように現像剤担持搬送部材上にコーティングした
トナーを像担持体に対して接触状態で適用し静電潜像を
現像する方法（１成分接触現像）と、トナー粒子に対し
て磁性のキャリアを混合したものを現像剤（２成分現像
剤）として用いて磁気力によって搬送して像担持体に対
して接触状態で適用し静電潜像を現像する方法（２成分
接触現像）と、上記の２成分現像剤を像担持体に対して
非接触状態で適用し静電潜像を現像する方法（２成分非
接触現像）との４種類に大別される。

【０１０１】８）転写手段は上記各実施例におけるロー
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。

【０１０２】９）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。

【０１０３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画像形成装置は、装置本体電源ＯＮ時に像担持体の空回
転モードを設け、空回転時間を環境制御する構成とする
ことによって、特にクリーナレスシステムを用いる場合
に、装置の長期放置後の画像流れ、急激な装置環境の変
化による画像流れを防止することができる。又、特にク
リーナレスシステムを用いる場合に、装置環境によらず
画像流れを防止し、常に良好な画像を形成することがで
きる。従って、本発明によれば、画像流れのない良好な
画像を継続して得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構
成模型図である。

【図２】図１の画像形成装置にて用いられる感光ドラム
と帯電ローラの層構成模型図である。

【図３】トナー帯電量制御手段に対する印加電圧と転写
残トナーの帯電量の関係図である。

【図４】転写残トナーの帯電量と帯電ローラに対するト
ナー付着量の関係図である。

【図５】帯電ローラを通過した後のトナー帯電量と印加
交流電圧のＶｐｐとの関係図である。

【図６】本発明に従う空回転モードの一制御態様を模式
的に示すブロック図である。

【図７】本発明に従う空回転モードの他の制御態様を模
式的に示すブロック図である。

【符号の説明】

１感光ドラム（像担持体）２帯電ローラ（帯電手段）３レーザビームスキャナ（露光手段、情
報書き込み手段）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）７トナー帯電量制御手段（現像剤帯電量
制御手段）８転写残トナー均一化手段（残留現像剤
均一化手段）Ｓ１〜Ｓ４バイアス電圧印加電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 15/02 １０２Ｇ０３Ｇ 15/02 １０２ 15/04 15/08 ５０７Ｂ 15/043 15/04 １２０ 15/08 ５０７Ｆターム(参考） 2H027 DA13 DA14 EA09 EC06 ED02 ED15 ED30 EE01 EF02 EK09 HB06 HB14 2H076 AB05 2H077 AA37 AB02 AB03 AB14 AB15 AB18 AC02 AC03 AC16 AD02 AD06 AD13 AD23 AD36 AE06 DA10 DA42 EA03 GA04 2H134 GA01 GB02 HF13 JA11 KA30 KB05 KB14 KC01 KC10 KG03 KG07 KG08 KH01 KH04 MA02 MA03 MA04 MA05 MA11 2H200 GA23 GA29 GA34 GA45 GA49 GA53 GA57 GB03 GB22 GB25 GB37 HA02 HA07 HB07 HB12 HB46 HB48 JA02 NA06 NA09 NA10 PA26 PA28 PB27 PB28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転可能な像担持体と、環境検知手段
と、を有する画像形成装置であって、前記像担持体を強
制的に回転させる空回転モードを有し、且つ、前記環境
検知手段からの出力に応じて前記空回転モードにおける
前記像担持体の空回転時間を可変制御する制御手段を有
することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記空回転モードは、前記装置の電源が
投入された直後に開始されることを特徴とする請求項１
の画像形成装置。
【請求項３】更に、前記空回転モードを開始させる入
力手段を有することを特徴とする請求項１の画像形成装
置。
【請求項４】回転可能な像担持体を有する画像形成装
置であって、前記像担持体を強制的に回転させる空回転
モードを有し、且つ、前記空回転モードを開始させる入
力手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】更に、環境検知手段を有し、該環境検知
手段からの出力に応じて前記空回転モードにおける前記
像担持体の空回転時間を可変制御することを特徴とする
請求項４の画像形成装置。
【請求項６】更に、前記像担持体を帯電させる帯電手
段と、帯電処理された前記像担持体に静電潜像を形成す
る情報書き込み手段と、前記像担持体上に形成された静
電潜像に現像剤を供給して静電潜像を可視化する現像手
段と、可視化した現像剤像を転写材に転写する転写手段
と、前記帯電手段より前記像担持体の回転方向において
上流且つ前記転写手段より下流に位置し、前記像担持体
上の現像剤を帯電させる現像剤帯電量制御手段と、前記
現像剤帯電量制御手段より前記像担持体の回転方向にお
いて上流且つ前記転写手段より下流に位置し、現像剤像
を転写材に転写した後の前記像担持体上に残留する残留
現像剤像を均一化する残留現像剤像均一化手段と、を有
することを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記
載の画像形成装置。
【請求項７】現像剤像を転写材に転写した後の前記像
担持体上に残留する残留現像剤像を、前記現像手段が前
記像担持体上に形成された静電潜像に現像剤を供給する
現像工程時に、該現像手段によって前記像担持体上から
回収することを特徴とする請求項６の画像形成装置。
【請求項８】前記帯電手段は、前記像担持体に接触し
て帯電させることを特徴とする請求項６又は７の画像形
成装置。
【請求項９】前記帯電手段に振動電界を印加すること
を特徴とする請求項６、７又は８の画像形成装置。
【請求項１０】前記情報書き込み手段は露光手段であ
ることを特徴とする請求項６〜９のいずれかの項に記載
の画像形成装置。