【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に関し、特に非画像形成時、転写部材に残留付着している現像剤を像担持体に静電的に戻す静電クリーニングを行うものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像形成装置においては、例えば無端状の転写材担持体により転写材を転写部に搬送し、この転写材に像担持体に形成された現像剤像を転写させるようにしたものがある。そして、このような無端状の転写材担持体として、転写ベルトを用いたものが広く知られ、既に実用に供されている。次に、このような転写材担持体として転写ベルトを用いた従来の画像形成装置について説明する。
【０００３】
図８は従来の画像形成装置要部の断面図であり、同図において、１は像担持体としての感光ドラムであり、この感光ドラム１の表面は先ず前露光ランプ１５によって帯電電位をほぼ０Ｖに除電された後、接触式の帯電部材である一次帯電ローラ２によって一様な電位（例えば−７００Ｖ）に帯電される。次いで、原稿に対応した不図示の画像露光手段から画像露光３が感光ドラム１上に照射されることによって感光ドラム１上に静電潜像が形成され、この静電潜像は現像装置４によって現像されてトナー像として顕像化される。
【０００４】
一方、同図において、Ｐは転写材であり、この転写材Ｐは所定のタイミングで無端状部材である転写ベルト２１により担持されて転写部材である転写ローラ（バイアスローラ）１２と感光ドラム１とにより形成される転写部に給送され、この転写部を通過する際、感光ドラム１上のトナー像は、転写ローラ１２に印加されたバイアスによる静電力によって転写材Ｐに転写される。
【０００５】
そして、トナー像が転写された転写材Ｐは、転写ベルト２１によって担持搬送され、定着ローラ対１４を通過し、この際、定着ローラ対１４によって加熱及び加圧されることによってトナー像の定着を受ける。なお、転写後に感光ドラム１上に残留したトナーはドラムクリーニング装置５によって除去される。また、感光ドラム１は再び前露光ランプ１５による光照射によって残留電位が除電されて次の画像形成に供される。
【０００６】
ところで、転写ベルト２１上には画像形成装置内の主に現像装置４の動作中や転写時に飛散したトナー、或は画像形成前後のカブリトナーが付着したり、搬送中の転写材のジャムにより直接転写してしまうこと等によりトナーが付着することがあり、これらの付着したトナーを除去するためのクリーニング装置１６が転写ベルト２１に接触して配置されている。
【０００７】
ここで、転写ベルト２１上のトナーが完全に除去されない場合には、転写材Ｐの裏汚れを招いてしまう。そして、この転写材Ｐの裏汚れは片面のみに画像形成する場合には軽微であれば実用上問題は小さいが、転写材Ｐの両面に画像を形成する場合は１面目の裏汚れが２面目の画像面に出てしまい、特にＯＨＰ用シートに画像形成する場合にはシートが透明なために表側の画像と重なってしまうこととなり、大きな問題となる。
【０００８】
そこで、例えばクリーニング装置１６を転写ベルト２１に所定圧力で当接させるようにした場合には、転写ベルト２１上のトナーを完全に除去することができるが、両者の摺擦によって転写ベルト２１表面の損耗やクリーニング装置１６の寿命低下を招き、この結果、画像形成装置の寿命低下を招き、これに伴いランニングコストがアップするという問題があった。
【０００９】
ところで、この問題に対しては、クリーニング装置１６を転写ベルト２１に対して接離可能に構成にすることが考えられるが、そのように構成すると以下の問題が発生する。
【００１０】
１．クリーニング装置１６が転写ベルト２１に当接していない間は転写ベルト
２１は全くクリーニングされない。
【００１１】
２．転写ベルト２１にクリーニング装置１６が当接してクリーニングする時間及び頻度を多くすると、クリーニング性は確保されるが、転写ベルト２１と
クリーニング装置１６の寿命低下を招く。
【００１２】
そこで、従来、転写ベルト等をクリーニングする他の方法として、例えば特開平８−２９７４２０号公報には、転写電極にトナーと同極性の電位を印加することによってトナーを像担持体へ転移させる方法が提案されている。
【００１３】
なお、特許第３１９６５２５号公報、特開２０００−０２９３６７号公報には、マイナスに帯電する感光体上に反転現像されたマイナストナーが転写ベルト上に付着している場合には、静電クリーニング時、感光体電位をなるべく低し、反対にマイナスに帯電された感光体上に正規に現像されたプラストナーが転写ベルト上に付着している場合には、静電クリーニング時、感光体電位を高くなるようにすると、より効果的であることが開示されている。
【００１４】
そして、このように転写ベルト上に残留したトナー、あるいはジャム時に転写されたトナーを静電的に像担持体上に戻すことにより、転写ベルトのクリーニングを効果的に行うことができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような静電クリーニングを行うようにした画像形成装置において、像担持体（感光ドラム）を所定の電位に帯電させようとすると、当然ながらその間は帯電ローラに帯電バイアスを印加する必要がある。
【００１６】
ここで、像担持体の寿命を決定する主要因として感光層の削れ量の問題があり、その削れ量は帯電バイアスの時間と大きさが大きく影響している。即ち、帯電ローラに印加するバイアス（特にＡＣ成分）が大きいほど、また時間が長いほど削れ量が増大して像担持体の寿命が短くなってしまうことが知られている。
【００１７】
したがって、削れ量を少なくするには、ＤＣにＡＣを重畳させたバイアスよりもＤＣだけのバイアスで像担持体を帯電させたほうが良い。また、ＡＣを印加していないＤＣバイアスのみの場合でも、その電圧の絶対値が小さい方が削れ量は小さい。
【００１８】
次に、この関係と帯電方式による帯電状況の違いを、図を参照して以下に説明する。
【００１９】
図９はＤＣバイアスのみの場合の一次ＤＣバイアスＶｄｃと、像担持体である感光ドラムの表面電位Ｖｓの関係を示したものである。同図に示すように、ＤＣバイアスＶｄｃが、あるしきい値Ｖｔｈを越えたところから表面電位Ｖｓが直線的に増加する。またその特徴としては、
１．耐久に伴う感光ドラム表面の膜厚の削れ量がＡＣ帯電に対して比較的少な
い。
【００２０】
２．帯電時に一次帯電ローラなどに代表される帯電部材と感光ドラム間で振動が発生せず、従って感光ドラム表面に現像剤であるトナーが薄くコートされ
てしまうフィルミング・融着といった現象がおきにくい。
【００２１】
一方、このようなメリットの反面、帯電電位の収束性が悪い為以下のようなデメリットがある。
【００２２】
１．帯電部材（帯電ローラ）の部分的な抵抗ムラや表面の汚れにより、帯電電
位がばらつく。
【００２３】
２．耐久に伴い感光ドラム表面が削れて誘電体層の膜厚が薄くなると、帯電電位が変化する。なお、一定電位に保持する為には、ＤＣバイアス値の制御が
必要となる。
【００２４】
３．削れが均一ではなく、１本の感光ドラムの中でも場所により膜厚ムラが顕
著になることにより帯電電位が変化する。
【００２５】
一方、ＡＣ帯電方式は、一例として特開平３−５２０５８号公報に示されているように、帯電部材は被帯電体（感光ドラム）移動方向下流側で被帯電体面との距離が大きくなっていく領域を具備し、直流電圧成分と、被帯電体に対する帯電開始電圧値の２倍以上のピーク間電圧値を有する電圧を被帯電体と帯電部材との間に印加することにより、被帯電体面と帯電部材の領域との間に振動電界を形成することで被帯電体を帯電ムラなく均一に帯電処理することが可能となるものである。
【００２６】
その帯電特性としては、交流成分が帯電の凹凸をならし、直流成分により所定の電位に収束させるため、図１０に示すようにほぼ直流バイアスＶｄｃに近いように帯電する。
【００２７】
ここで、ＡＣ帯電方式の特徴としては、ＤＣ帯電とは逆に、
１．耐久に伴う感光ドラム表面の膜厚の削れ量がＤＣ帯電に比べて比較的多い。なお、その比率は使用する現像剤の種類や感光ドラムの処方、感光ドラム表面のクリーニング手段の構成、回転速度などにより異なるが、場合によって１．２〜２倍になることがある。従って、感光ドラム寿命はそれだけ短くなってしまう。
【００２８】
２．帯電時に帯電部材・感光ドラム間で振動が発生することにより、振動音や
前記のフィルミング、融着といった問題が比較的発生しやすい。
【００２９】
なお、図１１は、ＡＣ帯電方式とＤＣ帯電方式のそれぞれの装置使用に伴う（使用耐久枚数の増加に伴う）感光ドラムの膜厚変化の様子を示すものであり、使用する感光ドラムの処方やクリーニング装置の構成、バイアスなどの条件によってもその値は異なるが、通常ＡＣ帯電方式の方が１．５〜２．５倍程度削れ量は多い。
【００３０】
しかし、このようなデメリットはあるが、ＡＣ帯電方式の場合、帯電電位の収束性が良い為に以下のようなメリットがある。
【００３１】
１．帯電ローラの部分的な抵抗ムラなど帯電部材そのものや、その表面付着物
の影響による帯電電位のばらつきが小さい。
【００３２】
２．耐久に伴って感光ドラム表面の誘電体層の膜厚が全体的に薄くなったり、膜厚ムラが生じても比較的均一な帯電が可能である。従って、耐久に伴う帯電電位の変化も帯電ムラの増加も小さく、比較的均一で安定した帯電が可能
である。すなわち、画像濃度が比較的均一になる。
【００３３】
そこで、本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、非画像形成時に現像剤を静電的に像担持体に効果的に戻すことができ、かつ像担持体の寿命低下を抑制することの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。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材に帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加手段と、前記像担持体に接触し、該像担持体に形成された現像剤像を転写材に転写させる転写部材と、前記転写部材に転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段とを備え、非画像形成時に前記転写部材に残留付着している現像剤を前記像担持体に静電的に戻すようにする画像形成装置であって、前記転写部材に残留付着している現像剤を前記像担持体に静電的に戻す静電クリーニングの際には、前記帯電部材に印加する帯電バイアスを画像形成時とは異なったものとするよう前記帯電バイアス印加手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とするものである。
【００３５】
また本発明は、前記制御手段は、静電クリーニングの際、前記画像形成時の帯電バイアスがＡＣにＤＣを重畳したバイアスである場合にはＤＣバイアスのみ、或いはＡＣ成分、ＤＣ成分のいずれか一方あるいは両方を小さくしたＡＣ＋ＤＣバイアスを、前記画像形成時の帯電バイアスがＤＣバイアスである場合には画像形成時よりも小さなＤＣバイアスをそれぞれ印加し、また前記画像形成時の帯電バイアスがＡＣにＤＣを重畳したバイアスである場合にはＡＣ成分の周波数を変えるよう前記帯電バイアス印加手段を制御することを特徴とするものである。
【００３６】
また本発明は、前記制御手段は、前記静電クリーニングの際、前記像担持体に静電的に戻す現像剤と同極性の転写バイアスを前記転写部材に印加するよう前記転写バイアス印加手段を制御し、かつ該転写部材を少なくとも１周以上回転させるように制御することを特徴とするものである。
【００３７】
また本発明は、前記制御手段は、前記静電クリーニングの際、前記転写部材に極性を切り換えてバイアス電圧を印加するよう前記転写バイアス印加手段を制御し、かつ前記転写部材を少なくとも１周以上回転させるように制御することを特徴とするものである。
【００３８】
また本発明は、前記転写部材は、ローラ状、ブレード状、あるいはブラシ状の部材であることを特徴とするものである。
【００３９】
また本発明は、像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材に帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加手段と、前記像担持体に接触する無端状部材と、前記無端状部材に接触し、該無端状部材自体、或いは該無端状部材により搬送される転写材に前記像担持体に形成された現像剤像を転写させる転写部材と、前記転写部材に転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段とを備え、非画像形成時に前記無端状部材に残留付着している現像剤を前記像担持体に静電的に戻すようにする画像形成装置であって、
前記無端状部材に残留付着している現像剤を前記像担持体に静電的に戻す静電クリーニングの際には、前記帯電部材に印加する帯電バイアスを画像形成時とは異なったものとするよう前記帯電バイアス印加手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とするものである。
【００４０】
また本発明は、前記制御手段は、静電クリーニングの際、前記画像形成時の帯電バイアスがＡＣにＤＣを重畳したバイアスである場合にはＤＣバイアスのみ、或いはＡＣ成分、ＤＣ成分のいずれか一方あるいは両方を小さくしたＡＣ＋ＤＣバイアスを、前記画像形成時の帯電バイアスがＤＣバイアスである場合には画像形成時よりも小さなＤＣバイアスをそれぞれ印加し、また前記画像形成時の帯電バイアスがＡＣにＤＣを重畳したバイアスである場合にはＡＣ成分の周波数を変えるよう前記帯電バイアス印加手段を制御することを特徴とするものである。
【００４１】
また本発明は、前記制御手段は、前記静電クリーニングの際、前記像担持体に静電的に戻す現像剤と同極性の転写バイアスを前記転写部材に印加するよう前記転写バイアス印加手段を制御し、かつ前記無端状部材を少なくとも１周以上回転させるように制御することを特徴とするものである。
【００４２】
また本発明は、前記制御手段は、前記静電クリーニングの際、前記転写部材に極性を切り換えてバイアス電圧を印加するよう前記転写バイアス印加手段を制御し、かつ前記無端状部材を少なくとも１周以上回転させるように制御することを特徴とするものである。
【００４３】
また本発明は、前記無端状部材は、前記像担持体に接触して転写部を通過するように転写材を担持搬送するベルト状の部材であることを特徴とするものである。
【００４４】
また本発明は、前記無端状部材は、前記像担持体に接触し、該像担持体上に形成されたトナー像が転写されるベルト状、或はドラム状の中間像担持体であることを特徴とするものである。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
【００４６】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の内部構成を示す図である。なお、同図において、図８と同一符号は、同一又は相当部分を示している。
【００４７】
同図において、２０は転写ローラ１２に転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段である転写バイアス電源、２２は一次帯電ローラ２にＡＣにＤＣを重畳した帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加手段である一次帯電バイアス電源であり、この一次帯電バイアス電源２２はＡＣ成分が可変であり、このＡＣ成分は制御手段であるＣＰＵ５０により制御されるようになっている。
【００４８】
そして、本実施の形態において、感光ドラム１は、この一次帯電バイアス電源２２により帯電バイアスが印加された一次帯電ローラ２によって−７００Ｖに帯電された後、原稿に対応したレーザーによる画像露光３を受けてその表面上に静電潜像が形成されるようになっている。
【００４９】
なお、この後、感光ドラム１上のレーザーが照射されて帯電電位の低くなった部分に現像装置４からトナーが供給されて反転現像が行われ、感光ドラム１上にトナー像が形成される。このとき、殆どのトナーはマイナスに帯電している。さらに、この後、所定のタイミングで給紙される転写紙Ｐが感光ドラム１と転写ローラ１２の間の転写ニップに達する直前に転写ローラ１２にプラスの電圧が印加されることにより、感光ドラム１上のトナー像が転写材Ｐに転写される。
【００５０】
なお、このようにトナー像が転写された転写材Ｐは、駆動ローラ９と従動ローラ１０との間に巻回された転写ベルト２１によって担持搬送され、定着ローラ対１４を通過し、この際、定着ローラ対１４により加熱及び加圧されることによってトナー像の定着を受ける。
【００５１】
ところで、本実施の形態においては、例えば画像形成装置のコピーボタンを押して転写材Ｐの給紙が開始されてから転写材Ｐの先端が転写ニップに達するまでの所謂前回転時間を利用して逆バイアスによる静電クリーニングを行うようにしている。図２は、Ａ４サイズの転写材を２枚連続コピーする際の、ＣＰＵ５０による転写バイアスとクリーニングバイアスの制御の一例を示すものである。
【００５２】
ここで、プロセススピードが２００ｍｍ／ｓｅｃ、転写ベルト２１の周長が４００ｍｍ、前回転時間が約３秒とすると、転写ベルト２１の１周には２秒を要するために前回転時間内に転写ベルト１周のクリーニングが可能である。
【００５３】
このとき、転写ローラ１２に逆バイアスを印加するタイミングとしては、図２の（ａ）に示すクリーニング１のように転写材の後端が転写ニップを出てから定着を受けて装置の動作が停止するまでの所謂後回転中にも逆バイアスを印加するよう制御しても良い。また、（ｂ）に示すクリーニング２のように前回転時のみに逆バイアスを印加するようにしても良く、更に又、（ｃ）に示すクリーニング３のように後回転時のみに逆バイアスを印加するようにしても良い。
【００５４】
なお、本実施の形態の画像形成装置の場合、感光ドラム１はマイナスに帯電され、レーザー露光を受けた場所の電位が低くなり、そこにマイナスのトナーが現像される。このため、転写バイアスとしてプラスが印加され、これにより感光ドラム上のトナーが転写紙に静電的に転写される。
【００５５】
したがって、転写ベルト２１の静電クリーニング時には、少なくともベルト１周目は画像形成時とは逆の、即ちトナーと同極性のマイナス極性のクリーニングバイアスが転写ローラ１２に印加され、これにより転写ベルト２１上に残留したマイナス極性のトナーが静電的に感光ドラム１に戻される。
【００５６】
この時、感光ドラム１の電位の絶対値が低いほうがクリーニング効率は良い。なお、電界的にはプラスに帯電するとより効果的ではあるが、通常の有機感光ドラムはマイナス帯電用に作成されておりプラスには大きくは帯電しない。従って、１周目は帯電バイアスをオフにしておいて良い。
【００５７】
ところで、このような静電クリーニング時、転写ローラ１２にマイナス極性のクリーニングバイアスを印加することによってトナーを感光ドラム１に戻す場合、転写ベルト２１から取りきれずに残留したトナーはその帯電極性が反転する傾向にあることが知られている。詳細なメカニズムは装置の機構などにより異なるが、一部は電荷が直接注入されるもの、あるいは転写ベルト２１と感光ドラム１とが分離するときに発生する電離したイオンが付着することによるものと考えられている。
【００５８】
したがって、所定時間、転写ベルト２１のクリーニングを行った後は、同じ極性のバイアスを印加して繰り返しクリーニングを行ってもその効果は徐々小さくなっていく。そこで、本実施の形態においては、２周目の静電クリーニングを行なう場合には、ＣＰＵ５０は転写ローラ１２に印加するバイアスの極性を反転（切換）させるよう転写バイアス電源２０を制御するようにしている。図３にその比較データを示す。
【００５９】
なお、同図に示すデータは、実験的に所定量（画像濃度で約０．６）の初期トナーを転写ベルト２１上に転写し、その後転写ベルト２１を回転させながらトナーを転写ニップにおいて静電的に感光ドラム１に戻し、転写ベルト１周毎のベルト上のトナー残留量を測定したものである。
【００６０】
破線Ａは、転写ローラ１２に印加するバイアスをマイナスに固定してベルトを５周回したものである。この時、一次帯電ローラ２にはバイアスは印加していない。この場合、１回目のクリーニングで８０％以上のトナーが感光ドラム１に戻されているが、その後、繰り返しクリーニングを行っても除去率は変わらずに１５％程度が残留してしまう。
【００６１】
破線Ｂは同様に転写ベルト２１上に初期トナーをのせた後に、転写ベルト２１一周ごとに転写ローラ１２に印加するバイアスの極性を交互に変えたものである。この時も、一次帯電ローラ２にはバイアスは印加していない。この場合、破線Ａと比較して分かるように、除去率が向上する。
【００６２】
破線Ｃは、転写ベルト２１一周ごとに転写ローラ１２に印加するバイアスの極性を交互に変え、さらに転写ローラ１２に印加するバイアスがプラスの時には一次帯電ローラ２に画像形成時と同じＤＣにＡＣを重畳させたバイアスを印加したものである。
【００６３】
この場合、破線Ｂに比較して、さらに除去率が良くなっていることが分かる。これは、静電クリーニングによってプラス極性に反転したトナーを、次周の静電クリーニング時に転写ローラ１２に印加したプラスバイアスの電界によって感光ドラム１に戻す時に、感光ドラム１がマイナスに帯電している方が、トナーが感光ドラム１の方向へ受ける電界が大きくなるからである。従って、静電クリーニング時には感光ドラム１の電位も制御した方がより効果的であることが分かる。
【００６４】
さらに、破線Ｄは、上記破線Ｃとほぼ同様の制御を行うと共に、静電クリーニング時に一次帯電ローラ２に印加する帯電バイアスを、画像形成時とは異なるように制御したものである。具体的には、この時通常の画像形成時に対してＤＣ成分は同じで、ＡＣ成分８０％程度に減少させたもの（弱ＡＣ）である。結果的には破線Ｄは破線Ｃとまったく重なり、同様の効果を示すことが分かる。つまり、ＡＣ成分８０％程度に減少させた場合でも、同様の効果を示すことが分かる。
【００６５】
この時の感光ドラム１の表面電位を図４に模式的に示す。なお、同図において、横軸は時間、縦軸は耐久が進み感光ドラムの膜厚に周期的なムラが生じた場合の感光ドラム表面電位Ｖｓを示している。
【００６６】
ここで、実線Ａは一次帯電ローラ２に、画像形成時と同様のＤＣ＋ＡＣバイアスを印加したときの感光ドラムの回転に伴う電位の時間的変化を示している。この場合、ドラムの回転に従って電位は周期的に変化している。実際には、感光ドラムの場所による膜厚ムラと、帯電ローラの場所による抵抗ムラ・表面の汚れムラの両方の要因が働いているので複雑に変化する。
【００６７】
破線Ｂは、静電クリーニング時に印加したのと同じ弱ＡＣバイアスを印加したときの場合であり、実線Ａと比較して分かるように、ＡＣ成分を小さくすることで感光ドラム表面の電位ムラは大きくなっている。
【００６８】
しかしながら、静電クリーニング時には多少の電位ムラがあってもクリーニング性能には大きな影響は与えないことから、ＡＣ成分を小さくするようにすれば、クリーニング性能をほとんど変えずに感光ドラム１の寿命を延ばすことが可能となる。つまり、静電クリーニング時、一次帯電ローラ２に印加するバイアスのうちＡＣ成分を小さくすることで、クリーニング性能をほとんど変えずに感光ドラム１の寿命を延ばすことが可能となる。
【００６９】
なお、ＡＣ＋ＤＣバイアスを用いた帯電方式において、ＡＣ成分のＶ−Ｉ特性は一般的には図５に示すように電圧を大きくしていくと直線から離れていく特性をもつ。この曲線Ａと直線Ｂの差分の電流が実際の帯電収束性に大きく効果を持つものと考えられている。
【００７０】
したがって、種種のばらつきを考慮して、電圧値は同図において点ｂで示す点に設定するのが一般的である。感光ドラムの削れ量はこの差分（曲線ＡとＢの差分）にほぼ比例して大きくなる傾向があり、ＡＣ成分の低減は感光ドラム寿命を延ばすのに大きい効果が得られる。
【００７１】
以上説明したように、転写ベルト２１を回転させながらトナーを転写ニップにおいて静電的に感光ドラム１に戻してクリーニングを行う場合、必要に応じて感光ドラム１の帯電電位を制御することでクリーニング性能を上げることができる。
【００７２】
さらに、静電クリーニング時に感光ドラム１を帯電する帯電バイアスの条件を画像形成時よりも弱くすることで、即ちＡＣ成分を低減させるよう制御することで、クリーニング性能をほとんど変えずに感光ドラム１の寿命を延ばすことが可能となる。ここで、ＡＣ成分を低減するためには、Ｖｐｐを小さくする、周波数を変える、波形を変える、プラスマイナスのデューティーを変える等、任意の方法を取ることが可能である。
【００７３】
ところで、これまでの説明においては、転写ベルト２１の静電クリーニング時、必要に応じて感光ドラム１をＡＣ＋ＤＣ帯電によって帯電し、さらにこのときのＡＣ成分の大きさを画像形成時よりも小さくすることによりクリーニング性能をほとんど変えずに感光ドラム１の寿命を延ばすようにしたものについて述べてきた。
【００７４】
しかし、本発明は、これに限らず、帯電バイアス電源２２を静電クリーニング時にはＤＣ電圧を出力するように制御するようにしても良い。この時の感光ドラム１の表面電位を模式的に示すと、既述した図４の破線Ｃのようになる。即ち、弱ＡＣバイアス時（同図の破線Ｂ）よりもさらに表面電位ムラが生じる。
【００７５】
一方、この場合、転写ベルト上のトナーの除去率は、既述した図３の破線Ｅに示すとおりであり、静電クリーニング時に一次帯電ローラ２に印加する帯電バイアスを、画像形成時とは異なるように、具体的には、この時通常の画像形成時（ＡＣ＋ＤＣバイアス印加）に対して静電クリーニング時にはＤＣのみを印加した結果、破線Ｅも破線Ｃとほぼ重なり、同様の効果を示すことが分かる。
【００７６】
つまり、静電クリーニング時に帯電バイアスとしてＤＣ電圧を出力するように制御した場合、画像形成時には膜厚ムラや帯電ローラ要因である抵抗ムラ、表層の汚れムラによって帯電電位に影響は受けるものの、クリーニング性能には大きな影響はなく、転写ベルト２１の静電クリーニング時にはＡＣ＋ＤＣとほぼ同様の効果がある。
【００７７】
ここで、この時帯電バイアスが感光ドラム１に与える影響の比較を図６に示す表で表す。なお、同図は静電クリーニングにおける３種類の帯電バイアスに対する、感光ドラムの削れ量の比率と、それから計算される感光ドラム寿命を計算したものである。
【００７８】
また、この場合の前提条件は、画像形成に用いる帯電時間を３．０秒／枚、静電クリーニング時の一次帯電バイアス印加時間を２．０秒／枚、それ以外に感光ドラム１が回転する空回転時間を１．０秒／枚とする。また、感光ドラム１の感光層の膜厚は初期が２５μｍ、最終的に画像不良が発生して寿命と判断するのが１５μｍとする。
【００７９】
さらに、同図では、静電クリーニング時の一次帯電バイアスの種類によってそのときの感光層削れ量比をＡＣ（＋ＤＣ）、弱ＡＣ，ＤＣのみで単位時間当たり１００％、８０％、４０％、また、空回転だけでは１０％とする。この比率と、それぞれの印加時間から感光層の総削れ量を１枚画像形成当たりで求めると、６００：５６０：４８０となる。
【００８０】
ここで、従来の画像形成、静電クリーニング時ともＡＣを印加する場合に、１枚画像形成モードで１万枚あたり約５．０μｍ削れるというデータをもとにすると、同図に記したように、感光ドラムとしての寿命はそれぞれ２０、２１、２３［Ｋ枚］となる。
【００８１】
したがって、以上説明したように、転写ベルトの静電クリーニング時に感光ドラムを帯電する一次帯電バイアスの条件を画像形成時よりも弱くすることで、クリーニング性能をほとんど変えずに感光ドラム１の寿命を延ばすことが可能となる。
【００８２】
ところで、既述した第１の実施の形態においては、転写ベルト２１の静電クリーニングを例にとって説明してきたが、クリーニング対象はそれ以外にも従来から広く用いられている転写ローラ１２の静電クリーニングにも応用できる。
【００８３】
ここで、この転写ローラ１２の静電クリーニングに関する特許としては、従来、特許第３１９６５２５号公報にあるように転写紙の紙詰まり（ジャム）時に、効果的に行なう方法が記載されている。
【００８４】
なお、この方法は、転写材の非通紙時に像担持体と転写手段との間に、転写手段である転写ローラに付着の顕画剤（トナー）を転写手段から像担持体である感光ドラムへ転移させる方向に電界を形成する手段を有し、ジャム発生後、転写材を一定枚数通す間、転写手段に与えるバイアスを大きくすると共に像担持体の表面電位を高くして、電界の大きさを静電クリーニングがより効果的になるようにするものである。
【００８５】
次に、このような転写ローラの静電クリーニングを行う本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００８６】
図７は本実施の形態に係る画像形成装置の概略図である。なお、画像形成装置は電子写真プロセス利用の転写式のレーザープリンタもしくは複写機であり、基本的な構成、動作は図１に示した転写ベルトを利用した画像形成装置と同じであり、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示している。
【００８７】
同図において、２３は転写部材である転写ローラであり、この転写ローラ２３は芯金となる金属ローラ等の導電体ローラと、その外周面に形成した円筒状の導電層とから構成されている。なお、この転写ローラ２３は、導電体ローラの両端部を不図示の軸受け部材にて回転自在に軸支させて感光ドラム１と並行に配置し、不図示のスプリング等の押圧手段によって感光ドラム１に圧接させることにより、感光ドラム１の回転に従動して回転するようになっている。
【００８８】
そして、本画像形成装置においては、感光ドラム１上に現像されたトナー画像が、感光ドラム１と、これに接触した転写ローラ２３との間の接触ニップ部である転写部Ｎにおいて、転写部Ｎに給紙部側から所定のタイミングで給送された転写材Ｐに対して順次に転写されていく。なお、この転写材Ｐは不図示の給紙カセット或いは手差しトレイ等の給紙部から装置内へ導入された後、不図示の給紙ローラ、搬送ローラ及びレジストローラ１３、転写前ガイド９の経路で転写部Ｎへ給送される。
【００８９】
ここで、転写部Ｎに転写材Ｐの先端が突入すると、転写ローラ２３に転写バイアス電源２０から所定の転写バイアス電圧が印加され、これにより転写ローラ２３が接触している転写材裏面にトナー（マイナス）と逆極性（プラス）の電界が発生して感光ドラム１上のトナー画像が転写材Ｐ表面に転写される。
【００９０】
なお、このように転写部Ｎを通ってトナー画像の転写を受けた転写材Ｐは感光ドラム１の面から分離されて搬送ベルト２４により定着手段１４に送られ、この後、転写トナー画像が転写材Ｐ上に永久固着画像として定着され、プリント或いはコピーとして機外へと排出される。
【００９１】
一方、転写部通過後の感光ドラム面はドラムクリーニング装置５によって残留現像剤やその他の付着物が除去されてクリーニングされ、さらに前露光ランプ（除電ランプ）１５によって除電されて初期化され、繰り返して作像に供される。なお、転写ローラ２３はギア等を取り付け、モータ等の駆動手段により強制駆動してもよいし、従動回転させても良い。
【００９２】
ところで、このような構成の画像形成装置において、特許第３１９６５２５号公報に開示されているように、ジャム後などに転写ローラ２３に与えるバイアスを大きくすると共に像担持体である感光ドラム１の表面電位を高くし、電界の大きさを静電クリーニングがより効果的になるようにすることが好ましい。
【００９３】
そこで、本実施の形態においては、感光ドラム１の表面電位を高くする方法として、一次帯電ローラ２に画像形成時よりも小さなＡＣバイアスあるいはＤＣのみを印加するようにしている。
【００９４】
そして、このように転写ローラ２３の静電クリーニング時にも、感光ドラム１を帯電する一次帯電バイアスの条件を画像形成時よりも弱くすることで、既述した第１の実施の形態と同様に感光ドラム１に対するダメージを小さくするように制御することができる。つまり、クリーニング性能をほとんど変えずに感光ドラム１の寿命低減を小さく抑えて寿命を延ばすことが可能となる。
【００９５】
なお、感光ドラム１や感光ベルトに接触して、転写部を通過して感光ドラム上に形成されたトナー像を転写させるいわゆる中間転写ベルトや中間転写ドラムなどの無端状の中間像担持体などを対象にした静電クリーニングにおいても、上記実施の形態と同様の制御を行なうことで静電クリーニング性能の向上と感光ドラム１の寿命低減を抑制することが可能である。
【００９６】
なお、これまでは感光ドラム１に直接接触する転写ローラ２３、あるいは感光ドラム１に直接接触する転写ベルト２１、中間転写ベルトなどの無端状部材を有する画像形成装置における静電クリーニングの際、弱ＡＣ、ＤＣバイアスを所定のタイミングで印加することで、一次帯電ローラ２に印加するバイアス条件を画像形成時とは異ならせるようにした方法を述べてきた。
【００９７】
しかし、本発明はこれに限らず、一次帯電ローラ２に印加する帯電バイアスとしては、上記のほかにもＡＣ成分の周波数を変える、あるいは画像形成時にＤＣバイアスで感光ドラム表面を帯電させる場合には、静電クリーニング時は画像形成時よりも小さいＤＣバイアスを印加するなどの方法もあり、このような方法でも同様の効果を得ることが出来る。
【００９８】
また、このように構成することにより、転写ベルト２１、中間転写ベルト、転写ローラなどの清掃部材が無くてもクリーニングが可能になるため、清掃部材としてのクリーニングブレードのめくれ、びびり、回転トルクアップ、ベルト傷などの問題も無くすか抑制することが可能である。また、装置の小型化、コスト低減、部品点数減少による信頼性のアップなども図ることができる。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、像担持体に接触している無端状部材、或いは転写部材に残留付着している現像剤を像担持体に静電的に戻す静電クリーニングの際、帯電部材に印加する帯電バイアスを画像形成時とは異なったものとすることにより、非画像形成時に現像剤を静電的に像担持体に効果的に戻すことができ、かつ像担持体の寿命低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の内部構成を示す図。
【図２】上記画像形成装置の２枚連続コピーモードにおける転写バイアスとクリーニングバイアスの制御の一例を示す図。
【図３】上記画像形成装置に設けられた転写ベルト上のトナー除去率の推移を示す図。
【図４】上記画像形成装置における帯電バイアスによる感光ドラム表面電位収束性を示す概念図。
【図５】上記画像形成装置におけるＡＣ帯電方式におけるＶ−Ｉ特性を示す図。
【図６】上記画像形成装置におけるクリーニングバイアスの違いによる感光ドラム削れ量・寿命等を比較した図表。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置の内部構成を示す図。
【図８】従来の画像形成装置の内部構成を示す図。
【図９】従来のＤＣ帯電方式におけるＤＣバイアスと感光ドラム表面電位の関係を示す図。
【図１０】従来のＡＣ（＋ＤＣ）帯電方式におけるＤＣバイアスと感光ドラム表面電位の関係を示す図。
【図１１】従来のＡＣ帯電方式、ＤＣ帯電方式における装置使用による感光ドラム表層削れの推移を示す図。
【符号の説明】
１ 感光ドラム
２ 一次帯電ローラ
４ 現像器
５ ドラムクリーニング装置
１２ 転写ローラ
２０ 転写バイアス電源
２１ 転写ベルト
２２ 一次帯電バイアス電源
２３ 転写ローラ
５０ ＣＰＵ
Ｐ 転写材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus, and more particularly to an apparatus for performing electrostatic cleaning in which a developer remaining on a transfer member is electrostatically returned to an image carrier during non-image formation.
[0002]
[Prior art]
In a conventional image forming apparatus, for example, a transfer material is transported to a transfer unit by an endless transfer material carrier, and a developer image formed on an image carrier is transferred to the transfer material. As such an endless transfer material carrier, one using a transfer belt is widely known and has already been put to practical use. Next, a conventional image forming apparatus using a transfer belt as such a transfer material carrier will be described.
[0003]
FIG. 8 is a cross-sectional view of a main portion of a conventional image forming apparatus. In FIG. 8, reference numeral 1 denotes a photosensitive drum as an image carrier. , And is charged to a uniform potential (for example, -700 V) by the primary charging roller 2 which is a contact-type charging member. Then, an image exposure 3 is irradiated onto the photosensitive drum 1 from an image exposure means (not shown) corresponding to the original, thereby forming an electrostatic latent image on the photosensitive drum 1. The electrostatic latent image is formed by the developing device 4. It is developed and visualized as a toner image.
[0004]
On the other hand, in the figure, P is a transfer material, which is carried at a predetermined timing by a transfer belt 21 which is an endless member, and a transfer roller (bias roller) 12 as a transfer member and a photosensitive drum 1 The toner image on the photosensitive drum 1 is transferred to the transfer material P by the electrostatic force generated by the bias applied to the transfer roller 12 when the toner image passes through the transfer unit.
[0005]
Then, the transfer material P to which the toner image has been transferred is carried and conveyed by the transfer belt 21 and passes through the fixing roller pair 14. At this time, the toner image is fixed by being heated and pressed by the fixing roller pair 14. receive. The toner remaining on the photosensitive drum 1 after the transfer is removed by the drum cleaning device 5. Further, the residual potential of the photosensitive drum 1 is removed again by light irradiation by the pre-exposure lamp 15, and the photosensitive drum 1 is provided for the next image formation.
[0006]
On the transfer belt 21, toner scattered mainly during operation of the developing device 4 in the image forming apparatus or at the time of transfer, or fog toner before and after image formation adheres, or is directly transferred due to jam of the transfer material during conveyance. Toner may adhere due to transfer or the like, and a cleaning device 16 for removing the attached toner is disposed in contact with the transfer belt 21.
[0007]
Here, if the toner on the transfer belt 21 is not completely removed, the back of the transfer material P is stained. When the image is formed on only one side of the transfer material P, if the image is formed on only one side, the problem is practically small. In particular, when an image is formed on an OHP sheet, the sheet is transparent and thus overlaps the image on the front side, which is a serious problem.
[0008]
Therefore, for example, when the cleaning device 16 is brought into contact with the transfer belt 21 at a predetermined pressure, the toner on the transfer belt 21 can be completely removed. Wear and a reduction in the life of the cleaning device 16 are caused, and as a result, a reduction in the life of the image forming apparatus is caused, and accordingly, there is a problem that the running cost is increased.
[0009]
By the way, in order to solve this problem, it is conceivable that the cleaning device 16 is configured so as to be able to contact and separate from the transfer belt 21, but such a configuration causes the following problem.
[0010]
1. While the cleaning device 16 is not in contact with the transfer belt 21, the transfer belt
21 is not cleaned at all.
[0011]
2. If the cleaning device 16 contacts the transfer belt 21 to increase the time and frequency of cleaning, the cleaning property is ensured.
The life of the cleaning device 16 is shortened.
[0012]
Therefore, as another method of cleaning a transfer belt or the like, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-297420 discloses a method of transferring toner to an image carrier by applying a potential having the same polarity as toner to a transfer electrode. Proposed.
[0013]
Note that Japanese Patent No. 3196525 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-029367 disclose that when negative toner that is reversely developed on a negatively charged photoconductor adheres to a transfer belt, the electrostatic cleaning is performed at the time of electrostatic cleaning. If the potential of the photoconductor is lowered as much as possible, and if the positively-developed toner on the negatively charged photoconductor adheres to the transfer belt, the potential of the photoconductor is increased during electrostatic cleaning. It is disclosed that this is more effective.
[0014]
Then, the toner remaining on the transfer belt or the toner transferred at the time of the jam is electrostatically returned to the image carrier, whereby the transfer belt can be effectively cleaned.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in an image forming apparatus which performs such electrostatic cleaning, if an image carrier (photosensitive drum) is to be charged to a predetermined potential, it is naturally necessary to apply a charging bias to a charging roller during that time. is there.
[0016]
Here, there is a problem of the shaving amount of the photosensitive layer as a main factor which determines the life of the image carrier, and the shaving amount largely depends on the time and the magnitude of the charging bias. That is, it is known that the greater the bias (especially the AC component) applied to the charging roller and the longer the time, the greater the amount of shaving and the shorter the life of the image carrier.
[0017]
Therefore, in order to reduce the shaving amount, it is better to charge the image carrier with a bias of DC only than a bias of superimposing AC on DC. Also, even in the case of only a DC bias to which no AC is applied, the smaller the absolute value of the voltage, the smaller the shaving amount.
[0018]
Next, this relationship and the difference in the charging status depending on the charging method will be described below with reference to the drawings.
[0019]
FIG. 9 shows the relationship between the primary DC bias Vdc when only the DC bias is applied and the surface potential Vs of the photosensitive drum serving as the image carrier. As shown in the figure, the surface potential Vs linearly increases from the point where the DC bias Vdc exceeds a certain threshold value Vth. Also, its features are:
1. Abrasion of film thickness on photosensitive drum surface due to durability is relatively small for AC charging.
No.
[0020]
2. Vibration does not occur between the charging member typified by the primary charging roller and the photosensitive drum during charging, and therefore the surface of the photosensitive drum is thinly coated with toner as a developer.
The phenomenon such as filming and fusion that occurs is difficult to occur.
[0021]
On the other hand, on the other hand, on the other hand, there are the following disadvantages due to poor convergence of the charged potential.
[0022]
1. Due to partial resistance unevenness and surface contamination of the charging member (charging roller),
The positions vary.
[0023]
2. When the surface of the photosensitive drum is scraped due to durability and the thickness of the dielectric layer is reduced, the charging potential changes. In order to keep the potential constant, the DC bias value must be controlled.
Required.
[0024]
3. The abrasion is not uniform, and film thickness unevenness is apparent at certain locations within one photosensitive drum.
The charging potential changes due to the prominence.
[0025]
On the other hand, in the AC charging method, as shown in JP-A-3-52058 as an example, the distance between the charging member and the surface of the charged body increases downstream in the moving direction of the charged body (photosensitive drum). A region having a DC voltage component, and a voltage having a peak-to-peak voltage value that is twice or more the charging start voltage value of the charged object is applied between the charged object and the charging member, so that the surface of the charged object is By forming an oscillating electric field between the charging member and the region, it is possible to uniformly charge the object to be charged without uneven charging.
[0026]
As for the charging characteristics, the alternating current component smoothes out the unevenness of the charging, and converges to a predetermined potential by the direct current component. Therefore, as shown in FIG. 10, the charging is performed so as to be substantially close to the direct current bias Vdc.
[0027]
Here, as a feature of the AC charging method, contrary to the DC charging,
1. The amount of thickness reduction of the photosensitive drum surface due to durability is relatively large as compared with DC charging. The ratio varies depending on the type of developer used, the prescription of the photosensitive drum, the configuration of the cleaning means for the surface of the photosensitive drum, the rotation speed, and the like. Therefore, the life of the photosensitive drum is shortened accordingly.
[0028]
2. Vibration occurs between the charging member and the photosensitive drum during charging, resulting in vibration noise and noise.
The above-mentioned problems such as filming and fusion are relatively likely to occur.
[0029]
FIG. 11 shows how the film thickness of the photosensitive drum changes with the use of the respective devices of the AC charging system and the DC charging system (with the increase in the number of durable sheets used). Although the value varies depending on the configuration of the cleaning device, conditions such as bias, etc., the amount of scraping is usually about 1.5 to 2.5 times larger in the AC charging system.
[0030]
However, although there are such disadvantages, the AC charging method has the following advantages due to the good convergence of the charging potential.
[0031]
1. Charging material itself, such as partial resistance unevenness of the charging roller, and its surface deposits
The variation of the charging potential due to the influence of
[0032]
2. Even if the thickness of the dielectric layer on the surface of the photosensitive drum becomes thinner as a result of the endurance, or if the thickness of the dielectric layer becomes uneven, relatively uniform charging is possible. Therefore, the change in charging potential and the increase in charging unevenness due to durability are small, and relatively uniform and stable charging is possible
It is. That is, the image density becomes relatively uniform.
[0033]
Accordingly, the present invention has been made in view of such a situation, and it is possible to effectively return the developer electrostatically to the image carrier during non-image formation, and to reduce the life of the image carrier. It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus capable of suppressing the image formation.
[0034]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides an image carrier, a charging member for charging the surface of the image carrier, a charging bias applying unit for applying a charging bias to the charging member, A transfer member for transferring the formed developer image to a transfer material; and a transfer bias applying unit for applying a transfer bias to the transfer member, wherein the developer remaining on the transfer member during non-image formation is removed. An image forming apparatus configured to electrostatically return the developer remaining on the image carrier to the image carrier, wherein the electrostatic cleaning returns the developer remaining on the transfer member electrostatically to the image carrier. The image forming apparatus further includes a control unit that controls the charging bias applying unit so that the charging bias applied to the charging member is different from that during image formation.
[0035]
Further, in the present invention, when the charging bias at the time of forming the image is a bias obtained by superimposing DC on AC at the time of electrostatic cleaning, only the DC bias or one of the AC component and the DC component is provided. Alternatively, an AC + DC bias in which both are reduced, and a DC bias smaller than that in image formation are applied when the charging bias in image formation is a DC bias, and the charging bias in image formation is DC to AC. When the bias is superimposed, the charging bias applying means is controlled so as to change the frequency of the AC component.
[0036]
Further, in the invention, the control unit controls the transfer bias applying unit to apply a transfer bias having the same polarity as a developer electrostatically returned to the image carrier to the transfer member during the electrostatic cleaning. And controlling the transfer member to rotate at least one or more times.
[0037]
Further, in the present invention, the control unit controls the transfer bias applying unit to apply a bias voltage by switching a polarity to the transfer member during the electrostatic cleaning, and rotates the transfer member at least one turn. It is characterized in that it is controlled so that
[0038]
Further, the invention is characterized in that the transfer member is a roller-shaped, blade-shaped or brush-shaped member.
[0039]
The present invention also provides an image carrier, a charging member for charging a surface of the image carrier, a charging bias applying unit for applying a charging bias to the charging member, and an endless member that contacts the image carrier. A transfer member that contacts the endless member and transfers the developer image formed on the image carrier to the endless member itself or a transfer material conveyed by the endless member; and a transfer bias to the transfer member. An image forming apparatus comprising: a transfer bias applying unit for applying a developer; and electrostatically returning a developer remaining on the endless member to the image carrier during non-image formation.
At the time of electrostatic cleaning in which the developer remaining on the endless member is electrostatically returned to the image carrier, the charging bias applied to the charging member is different from that during image formation. Thus, a control means for controlling the charging bias applying means is provided.
[0040]
Further, in the present invention, when the charging bias at the time of forming the image is a bias obtained by superimposing DC on AC at the time of electrostatic cleaning, only the DC bias or one of the AC component and the DC component is provided. Alternatively, an AC + DC bias in which both are reduced, and a DC bias smaller than that in image formation are applied when the charging bias in image formation is a DC bias, and the charging bias in image formation is DC to AC. When the bias is superimposed, the charging bias applying means is controlled so as to change the frequency of the AC component.
[0041]
Further, in the invention, the control unit controls the transfer bias applying unit to apply a transfer bias having the same polarity as a developer electrostatically returned to the image carrier to the transfer member during the electrostatic cleaning. And controlling the endless member to rotate at least one or more times.
[0042]
In the present invention, the control unit controls the transfer bias applying unit to apply a bias voltage by switching a polarity to the transfer member during the electrostatic cleaning, and causes the endless member to rotate at least one turn. It is characterized in that it is controlled to rotate.
[0043]
Further, the present invention is characterized in that the endless member is a belt-shaped member that carries and conveys a transfer material so as to contact the image carrier and pass through a transfer unit.
[0044]
Further, according to the present invention, the endless member is a belt-shaped or drum-shaped intermediate image carrier on which the toner image formed on the image carrier is transferred in contact with the image carrier. It is a feature.
[0045]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0046]
FIG. 1 is a diagram showing an internal configuration of the image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention. 8, the same reference numerals as those in FIG. 8 indicate the same or corresponding parts.
[0047]
In FIG. 1, reference numeral 20 denotes a transfer bias power source serving as a transfer bias applying unit for applying a transfer bias to the transfer roller 12; and 22 denotes a primary biasing unit which applies a charging bias in which DC and DC are superimposed on the primary charging roller 2. The primary charging bias power supply 22 has a variable AC component, and the AC component is controlled by a CPU 50 as control means.
[0048]
In the present embodiment, the photosensitive drum 1 is charged to -700 V by the primary charging roller 2 to which the charging bias is applied by the primary charging bias power supply 22, and then receives the image exposure 3 by the laser corresponding to the document. An electrostatic latent image is formed on its surface.
[0049]
After that, the toner is supplied from the developing device 4 to the portion of the photosensitive drum 1 where the laser is irradiated and the charged potential is lowered, and the reversal development is performed, so that a toner image is formed on the photosensitive drum 1. At this time, most of the toner is negatively charged. Thereafter, a positive voltage is applied to the transfer roller 12 immediately before the transfer paper P fed at a predetermined timing reaches the transfer nip between the photosensitive drum 1 and the transfer roller 12, so that the photosensitive drum 1 The upper toner image is transferred to the transfer material P.
[0050]
The transfer material P on which the toner image has been transferred as described above is carried and conveyed by a transfer belt 21 wound between a driving roller 9 and a driven roller 10, and passes through a fixing roller pair 14. The toner image is fixed by being heated and pressed by the fixing roller pair 14.
[0051]
In the present embodiment, for example, the reverse rotation is performed using a so-called pre-rotation time from when the feeding of the transfer material P is started by pressing a copy button of the image forming apparatus to when the leading end of the transfer material P reaches the transfer nip. The electrostatic cleaning by the bias is performed. FIG. 2 shows an example of control of a transfer bias and a cleaning bias by the CPU 50 when two sheets of A4 size transfer material are continuously copied.
[0052]
Here, assuming that the process speed is 200 mm / sec, the circumference of the transfer belt 21 is 400 mm, and the pre-rotation time is about 3 seconds, one round of the transfer belt 21 requires 2 seconds. One round of cleaning is possible.
[0053]
At this time, the timing of applying the reverse bias to the transfer roller 12 is such that the rear end of the transfer material exits the transfer nip after the rear end of the transfer material exits the transfer nip and stops the operation of the apparatus, as in cleaning 1 shown in FIG. Control may be performed so that a reverse bias is applied even during so-called post-rotation. Further, a reverse bias may be applied only during the pre-rotation as in cleaning 2 shown in FIG. 3B, and a reverse bias may be applied only during the post-rotation as in cleaning 3 shown in FIG. You may do it.
[0054]
In the case of the image forming apparatus according to the present embodiment, the photosensitive drum 1 is negatively charged, the potential at the place where the laser exposure has been performed becomes low, and the negative toner is developed there. For this reason, plus is applied as a transfer bias, whereby the toner on the photosensitive drum is electrostatically transferred to the transfer paper.
[0055]
Therefore, at the time of electrostatic cleaning of the transfer belt 21, a cleaning bias of the opposite polarity to that at the time of image formation, that is, a negative polarity having the same polarity as the toner is applied to the transfer roller 12 at least in the first rotation of the belt. The toner of the negative polarity remaining on the photosensitive drum 1 is electrostatically returned to the photosensitive drum 1.
[0056]
At this time, the lower the absolute value of the potential of the photosensitive drum 1, the better the cleaning efficiency. In addition, although it is more effective to positively charge the electric field, a normal organic photosensitive drum is made for negative charging and is not positively charged. Therefore, the charging bias may be turned off in the first cycle.
[0057]
In the case where the toner is returned to the photosensitive drum 1 by applying a negative polarity cleaning bias to the transfer roller 12 at the time of the electrostatic cleaning, the remaining toner that cannot be removed from the transfer belt 21 has its charge polarity inverted. Is known to tend to. Although the detailed mechanism differs depending on the mechanism of the apparatus and the like, part of the mechanism is considered to be caused by direct injection of charge or by attachment of ionized ions generated when the transfer belt 21 and the photosensitive drum 1 are separated. Have been.
[0058]
Therefore, after the cleaning of the transfer belt 21 for a predetermined time, even if the same polarity of bias is applied and the cleaning is repeatedly performed, the effect gradually decreases. Therefore, in the present embodiment, when performing the electrostatic cleaning in the second cycle, the CPU 50 controls the transfer bias power supply 20 to invert (switch) the polarity of the bias applied to the transfer roller 12. I have. FIG. 3 shows the comparison data.
[0059]
The data shown in the figure is obtained by experimentally transferring a predetermined amount (approximately 0.6 in image density) of the initial toner onto the transfer belt 21 and then rotating the transfer belt 21 to transfer the toner at the transfer nip. The toner is returned to the photosensitive drum 1 and the amount of toner remaining on the belt for each rotation of the transfer belt is measured.
[0060]
A broken line A is obtained by rotating the belt five times while fixing the bias applied to the transfer roller 12 to a negative value. At this time, no bias is applied to the primary charging roller 2. In this case, 80% or more of the toner is returned to the photosensitive drum 1 in the first cleaning. However, even after repeated cleaning, the removal rate does not change and about 15% remains.
[0061]
A broken line B is obtained by alternately changing the polarity of the bias applied to the transfer roller 12 for each rotation of the transfer belt 21 after the initial toner is similarly placed on the transfer belt 21. At this time, no bias is applied to the primary charging roller 2. In this case, as can be seen from comparison with the broken line A, the removal rate is improved.
[0062]
The dashed line C indicates that the polarity of the bias applied to the transfer roller 12 is alternately changed for each rotation of the transfer belt 21, and when the bias applied to the transfer roller 12 is positive, AC is applied to the primary charging roller 2 to the same DC as that used for image formation. This is the result of applying a superimposed bias.
[0063]
In this case, it can be seen that the removal rate is further improved as compared with the broken line B. This is because the photosensitive drum 1 is negatively charged when the toner inverted to the positive polarity by the electrostatic cleaning is returned to the photosensitive drum 1 by the electric field of the positive bias applied to the transfer roller 12 at the time of the next electrostatic cleaning. This is because the electric field that the toner receives in the direction of the photosensitive drum 1 increases. Therefore, it can be seen that it is more effective to control the potential of the photosensitive drum 1 during the electrostatic cleaning.
[0064]
Further, a broken line D controls substantially the same control as the broken line C, and controls the charging bias applied to the primary charging roller 2 during electrostatic cleaning so as to be different from that during image formation. Specifically, at this time, the DC component is the same as that in normal image formation, and the AC component is reduced to about 80% (weak AC). As a result, it can be seen that the dashed line D completely overlaps with the dashed line C and shows the same effect. That is, it can be seen that the same effect is exhibited even when the AC component is reduced to about 80%.
[0065]
FIG. 4 schematically shows the surface potential of the photosensitive drum 1 at this time. In the figure, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the photosensitive drum surface potential Vs when the durability is advanced and the film thickness of the photosensitive drum is periodically uneven.
[0066]
Here, a solid line A indicates a temporal change of the potential accompanying rotation of the photosensitive drum when a DC + AC bias similar to that during image formation is applied to the primary charging roller 2. In this case, the potential changes periodically according to the rotation of the drum. Actually, the variation is complicated because both factors of the film thickness unevenness due to the location of the photosensitive drum and the resistance unevenness and the surface stain unevenness due to the location of the charging roller act.
[0067]
The broken line B shows the case where the same weak AC bias as that applied during the electrostatic cleaning is applied. As can be seen from the comparison with the solid line A, by reducing the AC component, the potential unevenness on the photosensitive drum surface increases. Has become.
[0068]
However, even if there is some potential unevenness at the time of electrostatic cleaning, the cleaning performance is not significantly affected. Therefore, if the AC component is reduced, the life of the photosensitive drum 1 is extended without substantially changing the cleaning performance. It becomes possible. That is, at the time of electrostatic cleaning, by reducing the AC component of the bias applied to the primary charging roller 2, the life of the photosensitive drum 1 can be extended without substantially changing the cleaning performance.
[0069]
Note that, in the charging method using the AC + DC bias, the VI characteristic of the AC component generally has a characteristic that the voltage deviates from a straight line as the voltage is increased as shown in FIG. It is considered that the current of the difference between the curve A and the straight line B has a great effect on the actual charging convergence.
[0070]
Therefore, the voltage value is generally set to a point indicated by a point b in FIG. The abrasion amount of the photosensitive drum tends to increase substantially in proportion to this difference (the difference between the curves A and B), and the reduction of the AC component has a great effect of extending the life of the photosensitive drum.
[0071]
As described above, when toner is electrostatically returned to the photosensitive drum 1 at the transfer nip while rotating the transfer belt 21 to perform cleaning, the cleaning performance is controlled by controlling the charging potential of the photosensitive drum 1 as necessary. Can be raised.
[0072]
Further, by making the condition of the charging bias for charging the photosensitive drum 1 at the time of electrostatic cleaning weaker than that at the time of image formation, that is, controlling so as to reduce the AC component, the cleaning performance of the photosensitive drum 1 is hardly changed. The service life can be extended. Here, in order to reduce the AC component, it is possible to take any method such as reducing Vpp, changing the frequency, changing the waveform, or changing the plus / minus duty.
[0073]
By the way, in the description so far, the photosensitive drum 1 is charged by AC + DC charging as necessary during the electrostatic cleaning of the transfer belt 21, and the magnitude of the AC component at this time is made smaller than that during image formation. Has been described in which the life of the photosensitive drum 1 is extended without substantially changing the cleaning performance.
[0074]
However, the present invention is not limited to this, and the charging bias power supply 22 may be controlled to output a DC voltage during electrostatic cleaning. The surface potential of the photosensitive drum 1 at this time is schematically shown as a broken line C in FIG. 4 described above. In other words, surface potential unevenness occurs more than when a weak AC bias is applied (broken line B in the figure).
[0075]
On the other hand, in this case, the removal rate of the toner on the transfer belt is as shown by the broken line E in FIG. 3 described above, and the charging bias applied to the primary charging roller 2 at the time of electrostatic cleaning is different from that at the time of image formation. As described above, specifically, at this time, when only DC is applied at the time of electrostatic cleaning with respect to normal image formation (AC + DC bias application), the broken line E almost overlaps with the broken line C, and the same effect is obtained. I understand.
[0076]
That is, when a DC voltage is output as a charging bias at the time of electrostatic cleaning, the charging potential is affected by unevenness of film thickness, unevenness of resistance as a factor of a charging roller, and unevenness of surface contamination during image formation. Has no significant effect, and has almost the same effect as AC + DC when the transfer belt 21 is electrostatically cleaned.
[0077]
Here, a comparison of the effect of the charging bias on the photosensitive drum 1 at this time is shown in a table shown in FIG. FIG. 6 shows the ratio of the shaving amount of the photosensitive drum to the three types of charging bias in the electrostatic cleaning and the life of the photosensitive drum calculated from the ratio.
[0078]
The prerequisites in this case are that the charging time used for image formation is 3.0 seconds / sheet, the primary charging bias application time during electrostatic cleaning is 2.0 seconds / sheet, and the photosensitive drum 1 rotates in addition to the above. The idle rotation time is set to 1.0 second / sheet. The thickness of the photosensitive layer of the photosensitive drum 1 is set to 25 μm at the initial stage, and 15 μm to finally determine the life due to occurrence of an image defect.
[0079]
Further, in the figure, depending on the type of the primary charging bias at the time of electrostatic cleaning, the photosensitive layer scraping ratio at that time is 100%, 80%, 40% per unit time only for AC (+ DC), weak AC and DC, and , 10% only in idle rotation. When the total shaved amount of the photosensitive layer is determined per image formation from this ratio and the respective application times, it is 600: 560: 480.
[0080]
Here, when AC is applied both in the conventional image forming and electrostatic cleaning, based on the data that about 5.0 μm can be cut per 10,000 sheets in the one-sheet image forming mode, as shown in FIG. And the life of the photosensitive drum is 20, 21, and 23 [K sheets], respectively.
[0081]
Therefore, as described above, the life of the photosensitive drum 1 is extended without substantially changing the cleaning performance by making the condition of the primary charging bias for charging the photosensitive drum during the electrostatic cleaning of the transfer belt weaker than that during image formation. It becomes possible.
[0082]
By the way, in the first embodiment described above, the electrostatic cleaning of the transfer belt 21 has been described as an example, but the cleaning object is also the electrostatic cleaning of the transfer roller 12 which has been widely used conventionally. It can also be applied to
[0083]
Here, as a patent relating to the electrostatic cleaning of the transfer roller 12, there has been described a method of effectively performing transfer sheet jam (jam) as disclosed in Japanese Patent No. 3196525.
[0084]
In this method, a developer (toner) adhered to a transfer roller as a transfer unit is transferred from the transfer unit to a photosensitive drum between the image carrier and the transfer unit when the transfer material is not passed. Means for forming an electric field in the direction of the transfer, and after the occurrence of a jam, the bias applied to the transfer means is increased and the surface potential of the image carrier is increased while a certain number of transfer materials are passed, so that the magnitude of the electric field is increased. To make the electrostatic cleaning more effective.
[0085]
Next, a second embodiment of the present invention for performing such electrostatic cleaning of the transfer roller will be described.
[0086]
FIG. 7 is a schematic diagram of the image forming apparatus according to the present embodiment. The image forming apparatus is a transfer type laser printer or a copying machine using an electrophotographic process, and the basic configuration and operation are the same as those of the image forming apparatus using the transfer belt shown in FIG. The same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
[0087]
In FIG. 1, reference numeral 23 denotes a transfer roller serving as a transfer member. The transfer roller 23 includes a conductive roller such as a metal roller serving as a cored bar, and a cylindrical conductive layer formed on the outer peripheral surface thereof. . The transfer roller 23 is disposed in parallel with the photosensitive drum 1 by rotatably supporting both ends of a conductive roller with a bearing member (not shown), and is arranged in parallel with the photosensitive drum 1 by a pressing means such as a spring (not shown). , The photosensitive drum 1 rotates following the rotation of the photosensitive drum 1.
[0088]
In the present image forming apparatus, the toner image developed on the photosensitive drum 1 is transferred to the transfer portion N at a transfer nip portion, which is a contact nip portion between the photosensitive drum 1 and the transfer roller 23 in contact therewith. Are sequentially transferred to the transfer material P fed at a predetermined timing from the paper feeding unit side. After the transfer material P is introduced into the apparatus from a paper supply unit such as a paper supply cassette or a manual feed tray (not shown), a path of a paper supply roller, a conveyance roller, a registration roller 13, and a pre-transfer guide 9 (not shown) is provided. To the transfer section N.
[0089]
Here, when the leading end of the transfer material P enters the transfer portion N, a predetermined transfer bias voltage is applied from the transfer bias power supply 20 to the transfer roller 23, whereby the toner ( An electric field having a polarity opposite to that of (minus) is generated, and the toner image on the photosensitive drum 1 is transferred to the surface of the transfer material P.
[0090]
The transfer material P that has received the transfer of the toner image through the transfer unit N is separated from the surface of the photosensitive drum 1 and sent to the fixing unit 14 by the conveyor belt 24. Thereafter, the transfer toner image is transferred. The image is fixed as a permanently fixed image on the material P, and is discharged outside the machine as a print or a copy.
[0091]
On the other hand, the surface of the photosensitive drum after passing through the transfer section is cleaned by removing the residual developer and other deposits by the drum cleaning device 5, and is further discharged and initialized by the pre-exposure lamp (discharge lamp) 15. Provided for imaging. The transfer roller 23 may be provided with a gear or the like and may be forcibly driven by a driving unit such as a motor or may be driven to rotate.
[0092]
Incidentally, in the image forming apparatus having such a configuration, as disclosed in Japanese Patent No. 3196525, the bias applied to the transfer roller 23 after a jam or the like is increased, and the surface potential of the photosensitive drum 1 serving as an image carrier is increased. And the magnitude of the electric field is preferably such that electrostatic cleaning is more effective.
[0093]
Therefore, in the present embodiment, as a method of increasing the surface potential of the photosensitive drum 1, an AC bias or only a DC smaller than that at the time of image formation is applied to the primary charging roller 2.
[0094]
In this manner, even during the electrostatic cleaning of the transfer roller 23, the condition of the primary charging bias for charging the photosensitive drum 1 is made weaker than that at the time of image formation, so that the photosensitive drum 1 is charged in the same manner as in the first embodiment. Control can be performed to reduce damage to the drum 1. In other words, it is possible to extend the life of the photosensitive drum 1 by keeping the reduction in the life of the photosensitive drum 1 small without substantially changing the cleaning performance.
[0095]
An endless intermediate image carrier such as an intermediate transfer belt or an intermediate transfer drum that contacts the photosensitive drum 1 or the photosensitive belt and transfers the toner image formed on the photosensitive drum through the transfer unit is used. Also in the targeted electrostatic cleaning, by performing the same control as in the above embodiment, it is possible to improve the electrostatic cleaning performance and suppress the reduction in the life of the photosensitive drum 1.
[0096]
Heretofore, in the case of the electrostatic cleaning in an image forming apparatus having an endless member such as the transfer roller 23 that directly contacts the photosensitive drum 1 or the transfer belt 21 or the intermediate transfer belt that directly contacts the photosensitive drum 1, A method has been described in which a DC bias is applied at a predetermined timing so that the bias condition applied to the primary charging roller 2 is different from that at the time of image formation.
[0097]
However, the present invention is not limited to this. As the charging bias applied to the primary charging roller 2, in addition to the above, when the frequency of the AC component is changed, or when the surface of the photosensitive drum is charged with a DC bias during image formation, There is also a method of applying a smaller DC bias than at the time of image formation at the time of electrostatic cleaning, and the same effect can be obtained by such a method.
[0098]
In addition, with this configuration, cleaning can be performed without a cleaning member such as the transfer belt 21, the intermediate transfer belt, and the transfer roller. Therefore, the cleaning blade as a cleaning member is turned, chattered, increased in rotational torque, and the like. Problems such as belt flaws can be eliminated or suppressed. Further, it is possible to reduce the size of the device, reduce the cost, and improve the reliability by reducing the number of components.
[0099]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, at the time of electrostatic cleaning in which the endless member in contact with the image carrier or the developer remaining on the transfer member is electrostatically returned to the image carrier, By making the charging bias applied to the charging member different from that during image formation, the developer can be electrostatically returned to the image carrier effectively during non-image formation, and the life of the image carrier can be improved. The decrease can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an internal configuration of an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of control of a transfer bias and a cleaning bias in a two-sheet continuous copy mode of the image forming apparatus.
FIG. 3 is a diagram showing a transition of a toner removal rate on a transfer belt provided in the image forming apparatus.
FIG. 4 is a conceptual diagram showing the convergence of a photosensitive drum surface potential by a charging bias in the image forming apparatus.
FIG. 5 is a diagram showing VI characteristics in an AC charging system in the image forming apparatus.
FIG. 6 is a table showing a comparison of a photosensitive drum scraping amount and a life due to a difference in a cleaning bias in the image forming apparatus.
FIG. 7 is a diagram illustrating an internal configuration of an image forming apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing an internal configuration of a conventional image forming apparatus.
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a DC bias and a photosensitive drum surface potential in a conventional DC charging method.
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between a DC bias and a photosensitive drum surface potential in a conventional AC (+ DC) charging method.
FIG. 11 is a diagram showing the transition of the surface layer of the photosensitive drum due to use of the conventional AC charging system and DC charging system.
[Explanation of symbols]
1 Photosensitive drum
2 Primary charging roller
4 Developing device
5 Drum cleaning device
12 Transfer roller
20 Transfer bias power supply
21 Transfer belt
22 Primary charging bias power supply
23 Transfer roller
50 CPU
P transfer material
