JP2004125828A

JP2004125828A - 画像形成装置

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Publication number: JP2004125828A
Application number: JP2002285438A
Authority: JP
Inventors: Yasunari Watanabe; 渡邉　泰成
Original assignee: Canon Inc
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Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-22
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Abstract

【課題】残留現像剤を帯電手段に到達する前に現像剤帯電量制御手段により帯電量を適正化し、現像手段により現像同時クリーニングを行う画像形成装置において、残留現像剤による帯電不良及び画像不良を防止する。
【解決手段】転写手段５の像担持体１回転方向下流側に位置し、像担持体上に残留する残留現像剤の帯電量を均一化するためにＤＣバイアスを印加する第一の現像剤帯電量制御手段７、又は、第一の現像剤帯電量制御手段７より更に下流側かつ帯電手段２より上流側に位置し、前記残留現像剤を正規極性に帯電するためにＤＣバイアスを印加する第二の現像剤帯電量制御手段８に、印加傾きの絶対値が２０００Ｖ／秒以下であるＤＣバイアスと印加傾きの絶対値が２０００Ｖ／秒より大きいＤＣバイアスとを選択して印加する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はクリーナレスの転写方式画像形成装置に関する。より詳しくは、転写工程後の像担持体上に残余する現像剤（トナー）を現像装置において現像同時クリーニングで像担持体上から除去・回収し再利用する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関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、転写型の電子写真方式を用いた複写機・プリンタ・ファクシミリ等の画像形成装置が知られている。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）、静電潜像形成装置、すなわち、帯電処理された感光体に静電潜像を形成する露光装置（露光工程）、感光体上に形成された静電潜像を現像剤）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表面から紙などの転写材に転写する転写装置（転写工程）、転写工程後の感光体上に多少ながら残留するトナーを除去し、感光体表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いる。感光体は、電子写真プロセス（帯電・露光・現像・転写・クリーニング）による画像形成に、繰り返し用いられる。
【０００３】
トナー像が転写材に転写された後に、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表面から除去される。除去されたトナーは、クリーニング装置によりクリーニング装置内に回収される。回収されたトナーは、廃トナーとして、クリーニング装置内に溜まる。しかし、廃トナーは、環境保全や資源の有効利用等の点からそのような出ないことが望ましい。
【０００４】
そこで、クリーニング装置内に回収されている廃トナーを現像装置に戻し、現像装置で再利用する画像形成装置が知られている。
【０００５】
また、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が知られている。クリーナレス方式の画像形成装置は、転写工程後に、感光体上に残留しているトナーを、現像装置により除去し、除去したトナーは、現像装置内に回収され、現像装置で再利用される。また、クリーナレス方式の画像形成装置では、現像装置は、静電潜像を現像すると同時に、感光体上に残留しているトナーをクリーニングする（現像同時クリーニング）。
【０００６】
現像同時クリーニングは、残留トナー、すなわち、転写装置により転写されずに感光体上に留まっているトナーを、次工程以降の現像工程時に、現像装置に回収する方法である。即ち、トナーが残留した感光体は、引き続き帯電装置により帯電され、露光装置により感光体表面に静電潜像が形成され、現像装置により静電潜像が現像される。そして、現像装置により静電潜像が現像されると同時に、現像されずにそのまま感光体上に残留しているトナーのうち非露光部のトナーは、かぶりを取るためのバイアス（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、現像装置に回収される方法である。
【０００７】
この方法によれば、残留トナーは現像装置に回収され、その後の現像工程に利用される。そのため、廃トナーが生じなくなり、廃トナーを回収するためのメンテナンスに手を煩わさせることも少なくなる。また、クリーニング装置が必要ないため、画像形成装置の小型化にも有利である。
【０００８】
しかし、帯電装置が、感光体表面に接触し、感光体を帯電する接触帯電装置である場合、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（帯電部）を通過するときに、残留トナーのうち、特にトナーの正規極性とは逆極性の電荷をもったトナー（反転トナー）が接触帯電装置に付着する。そのため、接触帯電装置が許容以上にトナーに汚染されてしまい、帯電装置が感光体を十分に帯電することができなくなる。
【０００９】
そこで本発明者らは、上述のようなクリーナレス方式の画像形成装置で、帯電装置が接触帯電装置である場合、帯電手段への残留トナーが付着することを防止するとともに、現像手段が残留トナーを効率的に回収することで、帯電不良や画像不良がなく、しかもクリーナレス方式のメリットを生かした画像形成装置を提案している（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
上述の画像形成装置は、転写手段より感光体回転方向の下流に位置し、感光体上の残留現像剤を帯電する第一の現像剤帯電量制御手段（第一現像剤帯電部材）と、第一の現像剤帯電量制御手段より下流かつ前記帯電手段より上流に位置し、感光体上の残留現像剤を帯電する第二の現像剤帯電量制御手段（第二現像剤帯電部材）を含む。そして、第一の現像剤帯電量制御手段は、残留現像剤、すなわち、転写装置により転写されずに感光体上に留まる現像剤を、現像剤（トナー）の正規極性とは逆の極性に帯電する。次に、第二の現像剤帯電量制御手段は、現像剤（トナー）の正規極性とは逆の極性に帯電された残留現像剤を正規極性に帯電する。その後、帯電手段は感光体を帯電し、同時に残留現像剤を適正に帯電する。
【００１１】
これによって、残留現像剤が帯電手段へ付着することが防止され、現像手段が残留現像剤を効率的に回収するため、帯電不良や画像不良がなく、しかもクリーナレス方式のメリットを生かした画像形成装置を提供できる。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００１−２１５７９８号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現像剤帯電量制御手段を感光体に接触させている場合、多少ながらも現像剤が現像剤帯電量制御手段と感光体との接触部（ニップ）に残留してしまうことがある。残留している現像剤は、現像剤帯電量制御手段へバイアスを印加した瞬間やバイアス印加をやめた瞬間に、感光体と現像剤帯電量制御手段との接触部にとどまっている力を失い、感光体上に移動する。そのため、不良画像の原因となってしまう。
【００１４】
また、残留した現像剤（トナー）が感光体上に移動しないような適当なバイアスを印加したとしても、現像剤帯電量制御手段と感光体との接触部に残留したトナーが一定量を越えると、現像剤帯電量制御手段が抵抗の高いトナーにより汚染され帯電不良を引き起こす原因となる。
【００１５】
本発明は上記の従来技術の課題を鑑みなされたもので、その目的とするところは、像担持体上に残留した現像剤を現像装置で回収する画像形成装置において、残留した現像剤による不良画像を防止し、長期に渡り高画質を維持することが可能な画像形成装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明にあっては、
像担持体と、
該像担持体面を帯電する帯電手段と、
帯電された前記像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記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、
可視化した現像剤像を転写材に転写する転写手段と、
該転写手段より前記像担持体回転方向下流側に位置し、像担持体上に残留する残留現像剤の帯電量を均一化する現像剤帯電量制御手段と、
該現像剤帯電量制御手段に、印加傾きの絶対値が２０００Ｖ／秒以下であるＤＣバイアスと印加傾きの絶対値が２０００Ｖ／秒より大きいＤＣバイアスとを選択して印加する電源と、
を有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の他の態様にあっては
像担持体と、
該像担持体面を帯電する帯電手段と、
帯電された前記像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記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、
可視化した現像剤像を転写材に転写する転写手段と、
該転写手段より前記像担持体回転方向下流側に位置し、像担持体上に残留する残留現像剤の帯電量を均一化する第一の現像剤帯電量制御手段と、
前記第一の現像剤帯電量制御手段より前記像担持体回転方向下流側かつ前記帯電手段より前記像担持体回転方向上流側に位置し、前記残留現像剤を正規極性に帯電する第二の現像剤帯電量制御手段と、
前記第一の現像剤帯電量制御手段又は前記第二の現像剤帯電量制御手段に、印加傾きの絶対値が２０００Ｖ／秒以下であるＤＣバイアスと印加傾きの絶対値が２０００Ｖ／秒より大きいＤＣバイアスとを選択して印加する電源と、
を有することを特徴とする。
【００１８】
前記帯電手段は、接触帯電方式であることが好適である。
【００１９】
前記現像剤帯電制御手段、前記第一の現像剤帯電制御手段または前記第二の現像剤帯電制御手段は、導電性のブラシ状部材を有することが好適である。
【００２０】
この構成により、通常の画像形成時は、現像剤帯電量制御手段から一時的に大量のトナーが吐き出されるのを抑制するために印加傾きの比較的小さいＤＣバイアスが印加され、前回転時や紙間時等の非画像形成時は、現像剤帯電量制御手段が保持可能な量以上のトナーにより帯電能力が低下しないようトナーを像担持体に移動させるために印加傾きの比較的大きいＤＣバイアスが印加される。これにより、トナーの汚染等による不良画像を防止することができる。
【００２１】
なお、ここでいう残留現像剤とは、いわゆる一成分現像剤及びキャリアを含むいわゆる二成分現像剤においては、静電潜像を可視化するために感光体に移動する例えばトナーをいう。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２３】
（第１の実施の形態）
図１は本発明に係る画像形成装置の概略断面図である。図２は本発明に係る像担持体及び帯電手段の層構成を示した断面図である。以下に図１を参照してプリンタの全体的概略構成を説明する。
【００２４】
（ａ）像担持体
図１において、像担持体１は、回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）である。感光ドラム１は、外形が５０ｍｍの負帯電性の有機光導電体（ＯＰＣ）である。感光ドラム１は、支持軸を中心に１００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）で、矢印のように反時計方向に回転駆動される。
【００２５】
図２に示すように、この感光ドラム１は、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である。
【００２６】
（ｂ）帯電手段
接触帯電装置２は、感光ドラム１の周面を一様に帯電する。本実施の形態では、感光ドラム１に接触可能な帯電ローラを用いる。
【００２７】
帯電ローラ２は、芯金２ａの両端部をそれぞれ軸受け（不図示）により回転自在に保持されている。押し圧ばね２ｅは、帯電ローラ２を感光ドラム１に向けて付勢し、感光ドラム１の表面に対して所定の押圧力がかかるように圧接し、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（図１参照）である。
【００２８】
電源Ｓ１は、帯電ローラ２の芯金２ａに所定の帯電バイアス電圧を印加し、この帯電バイアス電圧により感光ドラム１の周面を所定の極性・電位に帯電する。
【００２９】
本実施の形態においては、帯電ローラ２に対する帯電バイアス電圧は、直流電圧（Ｖｄｃ）に交流電圧（Ｖａｃ）を重畳した振動電圧である。
【００３０】
より具体的には、帯電バイアス電圧は、
直流電圧−５００Ｖに
交流電圧：周波数ｆ　１０００Ｈｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ　１４００Ｖ、正弦波を、
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）に一様に接触帯電される。
【００３１】
帯電ローラ２は、長手方向の長さが３２０ｍｍであり、図２の層構成断面図に示すように、芯金（支持部材）２ａの外周に、下層２ｂと、中間層２ｃと、表層２ｄを下から順に積層した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、中間層２ｃは帯電ローラ２全体として均一な抵抗を得るための導電層であり、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。
【００３２】
より具体的には、本実施の形態に係る帯電ロ一ラ２の仕様は下記のとおりである。
【００３３】
芯金２ａ：直径６ｍｍのステンレス丸棒
下層２ｂ：カーボン分散の発泡ＥＰＤＭ、比重０．５ｇ／ｃｍ^３、体積抵抗値１〜１０^７Ω・ｍ（１０^２〜１０^９Ω・ｃｍ）、層厚３．０ｍｍ、長さ３２０ｍｍ
中間層２ｃ：カーボンが分散されたＮＢＲ系ゴム、体積抵抗値１〜１０^４Ω・ｍ（１０^２〜１０^６Ω・ｃｍ）、層厚７００μｍ
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１０^５〜１０^８Ω・ｍ（１０^７〜１０^１０Ω・ｃｍ）、表面粗さ（ＪＩＳ規格１０点平均表面粗さＲａ）１．５μｍ、層厚１０μｍ
本実施の形態では、図２において、クリーニングフィルム２ｆ（帯電ローラクリーニング部材）は、可撓性を持つ。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。
【００３４】
支持部材２ｇは、プリンタの駆動モーターによりギア列を介して長手方向に対し、一定量往復運動し、クリーニングフィルム２ｆは、帯電ローラ２の表層２ｄを摺擦する。その結果、表層２ｄに付着している汚染物（微粉トナー、外添剤など）が除去される。
【００３５】
クリーニングフィルム２ｆは、樹脂であると良く、帯電ローラ２の表面に付着しているトナーを正規極性に帯電することが望ましい。また図２に示すように、クリーニングフィルム２ｆは、その自由端が帯電ローラ２の表面と隙間ができるように配置されることが望ましく、クリーニングフィルム２ｆによって帯電ローラ２上のトナーが散らされる。帯電ローラ２に付着したトナーは、クリーニングフィルム２ｆによって、拡散されながら正規の帯電極性に帯電される。正規の帯電極性に帯電されたトナーは、帯電ローラ２の印加電圧と感光ドラム１の電位との電位差によって、帯電ローラ２から感光ドラム１へ戻される。
【００３６】
（ｃ）静電潜像形成手段
レーザビームスキャナ（静電潜像形成装置）３は、帯電された感光ドラム１の表面に静電潜像を形成する半導体レーザを用いた露光装置である。レーザビームスキャナ３は、画像読み取り装置等のホスト装置（不図示）からプリンタ側に送られた画像信号に対応して変調されたレーザ光を出力し、感光ドラム１の一様に帯電された表面を露光位置ｂにおいてレーザ走査露光Ｌ（イメージ露光）を行う。このレーザ走査露光Ｌにより感光ドラム１表面のうちレーザ光で照射されたところの電位が低下するため、感光ドラム１表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。
【００３７】
（ｄ）現像手段
非磁性の現像スリーブ４ｂは、その外周面の一部を外部に露呈させて現像容器４ａ内に回転可能に配設されている。マグネットローラ４ｃは、現像スリーブ４ｂ内に挿入され、非回転に固定されている。現像剤コーティングブレード４ｄは、現像剤量を規制する。二成分現像剤４ｅは、現像容器４ａに収容され、現像剤攪拌部材４ｆは、現像容器４ａ内の底部側に配設され、トナーホッパー４ｇは、補給用トナーを収容する。
【００３８】
現像容器４ａに収容された二成分現像剤４ｅは、トナーと磁性キャリアとを含み、現像剤攪拌部材４ｆにより攪拌される。本実施の形態において、磁性キャリアの抵抗は約１０^１１Ω・ｍ（１０^１３Ω・ｃｍ）、粒径は約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。即ち、トナーの正規の帯電極性は、帯電ローラ２の帯電極性と同じである。
【００３９】
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に保持し、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。
【００４０】
二成分現像剤４ｅは、現像スリーブ４ｂ内のマグネットローラ４ｃの磁力により、現像スリーブ４ｂの外周面に、二成分現像剤４ｅの一部が磁気ブラシ層として保持される。磁気ブラシ層は、現像スリーブ４ｅの回転に伴い搬送され、現像剤コーティングブレード４ｄにより所定の厚さの層に規制される。規制された磁気ブラシ層は、現像部ｃにおいて、感光ドラム１の表面に接触し、感光ドラム面を適度に摺擦する。電源Ｓ２は、現像スリーブ４ｂに所定の現像バイアスを印加する。
【００４１】
本実施の形態において、現像スリーブ４ｂに印加される現像バイアスは、直流電圧（Ｖｄｃ）に交流電圧（Ｖａｃ）を重畳した振動電圧である。より具体的には、−３５０Ｖの直流電圧に１６００Ｖの交流電圧を重畳した振動電圧である。
【００４２】
そして、二成分現像剤４ｅは、回転する現像スリーブ４ｂの面上に薄層としてコーティングされ、現像部ｃに搬送される。現像部ｃでは、二成分現像剤４ｅに含まれるトナーが、現像バイアスにより生じる電界によって、感光ドラム１面に形成されている静電潜像に対応して選択的に付着し、静電潜像がトナー画像として現像される。本実施の形態では、感光ドラム１表面のうち画像部を露光装置により露光し、電荷が除去された部分にトナーが付着する、いわゆる反転現像方式により、静電潜像がトナー画像として現像される。
【００４３】
現像部ｃを通過した現像スリーブ４ｂ上の二成分現像剤４ｅは、現像スリーブの回転に伴い現像容器４ａ内の現像剤溜り部に戻される。
【００４４】
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するために、トナー濃度を、例えば光学式トナー濃度センサー（不図示）によって検知する。トナーホッパー４ｇは、その検知した情報に応じて制御され、駆動する。トナーホッパー４ｇ内に収容されたトナーは、現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅに補給される。攪拌部材４ｆは補給されたトナーを攪拌する。
【００４５】
（ｅ）転写手段・定着手段
本実施の形態では、転写装置には、転写ローラ５を用いている。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れ、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（不図示）から所定の制御タイミングにて受像部材である転写材（被転写部材、記録材）Ｐが給送される。
【００４６】
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と回転する転写ローラ５との間に挟持されて搬送される。挟持されている間、電源Ｓ３は、転写ローラ５に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を印加する。本実施の形態では、電源Ｓ３が、転写ローラ５に＋２ｋＶの電圧を印加することで、転写部ｄにおいて、転写材Ｐに感光ドラム１上のトナー画像が順次に静電転写される。
【００４７】
転写部ｄにおいて、トナー画像が転写された転写材Ｐは、感光ドラム１面から順次に分離され、定着装置６（例えば熱ローラ定着装置）へ搬送される。定着装置６は、転写材Ｐに転写されたトナー画像を定着し、画像形成物（プリント、コピー）として出力する。
【００４８】
（ｆ）クリーナレスシステムおよびトナー帯電量制御
本実施の形態のプリンタはクリーナレス方式である。このプリンタは、転写材Ｐにトナー画像を転写した後に感光ドラム１面に若干量残留するトナー、いわゆる残留トナー、を除去するための専用のクリーニング装置を具備していない。残留トナーは、引き続き感光ドラム１の回転に伴い帯電部ａ、露光部ｂを通って現像部ｃに持ち運ばれる。現像装置３は、残留トナーを現像同時クリーニング（回収）する（クリーナレスシステム）。即ち、現像スリーブ４ｂから感光ドラム１の露光部へトナーが付着する電界が形成され、同時に感光ドラム１の非露光部から現像スリーブ４ｂへトナーが回収される方向の電界が形成される。
【００４９】
感光ドラム１面上の残留トナーは、露光部ｂを通るので、残留トナーの上から露光されるが、残留トナーの量は少ないため、大きな影響はない。
【００５０】
しかし、前述のように、残留トナーは、帯電極性が正規極性のトナー、正規極性と逆極性のトナー（反転トナー）、帯電量が少ないトナーを含んでいる。残留トナーのうち反転トナーや帯電量が少ないトナーが帯電部ａを通過すると、帯電ローラ２に付着することで帯電ローラが許容以上にトナーに汚染されてしまい、帯電ローラ２が感光体１を十分に帯電することができなくなる。
【００５１】
また、現像装置３が、残留トナーを効果的に現像し、同時にクリーニングするためには、現像部ｃに運ばれた残留トナーの帯電極性が正規極性であり、かつその帯電量が現像装置によって感光ドラムの静電潜像を現像できる大きさ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に除去・回収できず、不良画像を発生させる原因となる。
【００５２】
また、近年のユーザニーズの多様化に伴い、写真画像といった高印字率な画像などの連続の印字動作により、感光ドラム上に一度に大量の残留トナーが発生し、不良画像を更に発生させてしまう。
【００５３】
そこで、本実施の形態においては、感光ドラム１上の残留トナーを均一化し、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に、転写部ｄよりも感光ドラム回転方向下流側で帯電部ａよりも上流側の位置に、第一のトナー帯電量制御手段（第一現像剤帯電部材）７と第二のトナー帯電量制御手段（第二現像剤帯電部材）８を設けている。
【００５４】
本実施の形態では、第一のトナー帯電量制御手段７と第二のトナー帯電量制御手段８は、適度の導電性を持ったブラシ状部材を備えている。ブラシ状部材は電源によって電圧が印加され、ブラシ部を感光ドラム１面に接触させて配設してある。
【００５５】
第一のトナー帯電量制御手段７は、正極性の電圧が電源Ｓ４より（＋４００Ｖ）印加されている。
【００５６】
第二のトナー帯電量制御手段８は、負極性の電圧が電源Ｓ５より（−８００Ｖ）印加されている。
【００５７】
接触部ｅは第一のトナー帯電量制御手段７と感光ドラム１面とが接触した領域である。様々な極性のトナーが含まれる残留トナーのうち、ゼロもしくは負極性に帯電されているトナーは、一旦、第一のトナー帯電量制御手段７に吸引される。
【００５８】
第一のトナー帯電量制御手段７が保持でき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体面に付着して搬送される。この時、離脱したトナーの極性は正極性になり、また、トナーの帯電量の分布は均一化される。このように第一の現像剤帯電部材は、トナーの帯電極性を正規の極性と逆極性である正極性とするとともに、トナーの帯電量の分布を均一化する。
【００５９】
接触部ｆは、第二のトナー帯電量制御手段８と感光ドラム１面とが接触した領域である。第二のトナー帯電量制御手段８を通過する感光ドラム１上の残留トナーは、正規極性である負極性に帯電される。
【００６０】
残留トナーは、第一のトナー帯電量制御手段７で、正極性に均一化されている。そのため、正極性の残留トナーと負極性の電圧が印加されている第二のトナー帯電制御手段８との電位差が大きくなり、より効果的に負極性に帯電される。
【００６１】
第二のトナー帯電量制御手段８で、転写残トナーの帯電極性をトナーの正規の帯電極性である負極性に帯電することにより、更に下流の帯電部ａで、負極性に帯電された残留トナーの上から感光ドラム１表面を帯電する際に、残留トナーの感光ドラム１への鏡映力が大きくなる。そのため、残留トナーが帯電ローラ２へ付着するのを防止することができる。さらに、残留トナーが正規の帯電極性に帯電されているので、現像スリーブ４ｂは、残留トナーを効率よく回収できる。
【００６２】
尚、本実施の形態においては、複数のトナー帯電量制御手段を有する構成について説明しているが、単一のトナー帯電量制御手段によって、残留トナーを正規極性に揃えることが可能であれば、単一のトナー帯電量制御手段を有する構成であってもよい。
【００６３】
次に現像工程における残留トナーの回収について述べる。
【００６４】
上述したとおり、現像装置４は、現像を行うと同時に感光ドラムから残留トナーを清掃するクリーナレス方式である。感光ドラム１上の残留トナーが現像装置４に回収されるためには、トナー帯電量が適正であることが必要である。
【００６５】
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、第二のトナー帯電量制御手段８によって負極性に過剰に帯電された残留トナーは、除電することにより、現像装置４においてより効率的に回収させる。
【００６６】
ここで帯電ローラ２は、感光ドラム１の周面を帯電するために、交流電圧（周波数ｆ１０００Ｈｚ、Ｖｐｐ１４００Ｖ）が印加されている。残留トナーは、印加された交流電圧の作用により交流除電される。よって、現像工程においては、トナーが現像されるべきではない感光ドラム１上の残留トナーは、上記の理由で現像装置４に回収される。
【００６７】
上述したのが、クリーナレス方式の画像形成装置の定常状態における作動メカニズムである。
【００６８】
しかし、第一や第二のトナー帯電量制御手段に多少ながらも物理的な力等でトラップされているトナーは、画像形成装置が動作し始める時に、感光ドラム１上へ吐き出されることがある。このように感光体ドラム上に吐き出されたトナーは、帯電量がコントロールされていないため、帯電ローラへの付着や転写部での汚染等を招き、不良画像を発生させる。
【００６９】
次に、第一のトナー帯電量制御手段の電源Ｓ４からのバイアス印加方法とトナー帯電量制御手段からの吐き出しとの関係について説明する。
【００７０】
図３は、第一のトナー帯電量制御手段７へ印加したバイアスが定常状態になるまでの時間とその傾きと、第一のトナー帯電量制御手段７からのトナー吐き出しの発生の有無について測定した結果を示す。
【００７１】
第一のトナー帯電量制御手段７に印加するバイアスは＋４００である。図３の結果から、バイアスを印加し始めてから第一のトナー帯電量制御手段７に所定のバイアスである＋４００Ｖが印加されるまでの時間が０．２秒以上であると、第一のトナー帯電量制御手段７からのトナー吐き出しが発生しなくなっていることがわかる。この時の印加傾きは２０００Ｖ／秒である。
【００７２】
次に、第二のトナー帯電量制御手段８において同様の実験を行った。
【００７３】
図４は、第二のトナー帯電量制御手段８へ印加したバイアスが定常状態になるまでの時間とその傾きと、第二のトナー帯電量制御手段８からのトナー吐き出しの発生の有無について測定した結果を示す。
【００７４】
第二のトナー帯電量制御装置７に印加するバイアスは−８００Ｖである。図４の結果から、バイアスを印加し始めてから第二のトナー帯電量制御手段８に所定のバイアスである−８００Ｖが印加されるまでに至るまでの時間が０．４秒以上であると、第二のトナー帯電量制御手段８からのトナー吐き出しが発生しなくなっていることがわかる。また、この時の印加傾きは−２０００Ｖ／秒である。
【００７５】
以上の結果から、印加時の傾きの絶対値が２０００Ｖ／秒以下の場合、トナー帯電量制御手段からのトナーの吐き出しが抑制されることがわかった。
【００７６】
一方、図５に示すような、全体のバイアス印加傾きは２０００Ｖ／秒であっても、微小なバイアス印加傾きが８０００Ｖ／秒である場合は、トナー吐き出しは発生することも確認した。
【００７７】
以上説明したように、本発明に係る画像形成装置において、トナー帯電量制御手段にバイアスを印加する際、ＤＣバイアスの印加傾きの絶対値が２０００Ｖ／秒以下となるよう制御する。その結果、トナー帯電量制御手段にトラップされていたトナーを吐き出すことなく、バイアスを印加することができ、不良画像の発生を抑制できる。
【００７８】
しかしながら、トナー帯電量制御手段が一時的に保持することができるトナーの量には限界があり、定期的に感光体表面に吐き出す必要がある。
【００７９】
そこで、本実施の形態においては、画像形成に影響を及ぼさないタイミングにおいて（例えば、前回転時や紙間時等の非画像形成時）、トナー帯電量制御手段に、印加傾きの絶対値が２０００Ｖ／秒より大きくなるようにバイアスを印加する。このようなバイアスを印加すると、トナー帯電量制御手段に保持されているトナーが感光体表面に吐き出され、トナー帯電量制御手段に保持されるトナーが一定量以下になるため、トナーに汚染されにくく帯電不良が起きない状態を保つことができる。そのため、上記のような印加傾きを変化させてトナーの吐き出しを行わない場合と比較して、長期にわたりトナー帯電量制御手段の帯電能力を維持することができ、高画質な画像を形成することができる。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る画像形成装置は、現像剤（トナー）帯電量制御手段に、少なくとも２種類以上の波形のバイアス電圧を発生し選択して印加する電源を有することによって、現像剤帯電量制御手段に保持されていたトナーの吐き出しをコントロールし、不良画像の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成模型図である。
【図２】感光ドラムと帯電ローラの層構成模型図である。
【図３】第一のトナー帯電量制御手段へ印加したバイアスの印加傾きとトナー吐き出しの発生の有無について測定した結果を示した図である。
【図４】第二のトナー帯電量制御手段へ印加したバイアスの印加傾きとトナー吐き出しの発生の有無について測定した結果を示した図である。
【図５】全体の印加傾きと微小な印加傾きとの相違を表した関係図である。
【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）
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　第一のトナー帯電量制御手段（現像剤帯電量制御手段）
８　第二のトナー帯電量制御手段（現像剤帯電量制御手段）
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５　バイアス電圧印加電源

Claims

像担持体と、
該像担持体面を帯電する帯電手段と、
帯電された前記像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記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、
可視化した現像剤像を転写材に転写する転写手段と、
該転写手段より前記像担持体回転方向下流側に位置し、像担持体上に残留する残留現像剤の帯電量を均一化する現像剤帯電量制御手段と、
該現像剤帯電量制御手段に、印加傾きの絶対値が２０００Ｖ／秒以下であるＤＣバイアスと印加傾きの絶対値が２０００Ｖ／秒より大きいＤＣバイアスとを選択して印加する電源と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
像担持体と、
該像担持体面を帯電する帯電手段と、
帯電された前記像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記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、
可視化した現像剤像を転写材に転写する転写手段と、
該転写手段より前記像担持体回転方向下流側に位置し、像担持体上に残留する残留現像剤の帯電量を均一化する第一の現像剤帯電量制御手段と、
前記第一の現像剤帯電量制御手段より前記像担持体回転方向下流側かつ前記帯電手段より前記像担持体回転方向上流側に位置し、前記残留現像剤を正規極性に帯電する第二の現像剤帯電量制御手段と、
前記第一の現像剤帯電量制御手段又は前記第二の現像剤帯電量制御手段に、印加傾きの絶対値が２０００Ｖ／秒以下であるＤＣバイアスと印加傾きの絶対値が２０００Ｖ／秒より大きいＤＣバイアスとを選択して印加する電源と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
前記帯電手段は、接触帯電方式であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
前記現像剤帯電制御手段は、導電性のブラシ状部材を有することを特徴とする請求項１または３に記載の画像形成装置。
前記第一の現像剤帯電制御手段は、導電性のブラシ状部材を有することを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
前記第二の現像剤帯電制御手段は、導電性のブラシ状部材を有することを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。