JP2004126102A

JP2004126102A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2004126102A
Application number: JP2002288477A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kitaka; 木▲高▼　博之
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-10-01
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】被帯電体の帯電を接触帯電にて行い、該被帯電体の帯電面に目的の画像情報に対応した静電潜像を形成し、その静電潜像を現像手段によりトナー画像として可視像化して画像形成を実行する、クリーナレスの画像形成装置において、帯電部材に対する過度のトナー付着に起因する帯電ムラ、異常画像の発生等の問題を解消することで、長期にわたって良好な画像形成を維持させること。
【解決手段】非画像形成時の回収現像剤の吐き出し動作時における帯電手段に印加される帯電バイアスは直流バイアスであり、且つ該帯電手段に印加される該直流バイアスは、｜Ｖ_ＤＣ−Ｖｓ｜＞Ｖｔｈ、Ｖ_ＤＣ：該帯電手段に印加される帯電極性方向側の直流バイアス、Ｖｓ：該帯電手段により帯電される前の前記被帯電体の帯電極性方向側の帯電電位、Ｖｔｈ：該帯電手段と該被帯電体の間で放電が起き始める最小の電位差を満たすこと。
【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、再利用することにより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、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余する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】
転写工程後の感光体上に残余するトナーはクリーニング装置により感光体面から除去され、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、クリーニング装置を廃し、転写工程後の感光体上の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（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
現像同時クリーニングは、転写後の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、該静電潜像の現像工程過程時に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Ｖ_ｂａｃｋ）によって、トナーで現像されるべきでない感光体面部分上（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、また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。また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。
【０００６】
上述したような、転写工程後の感光体上の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て帯電不良の原因となってしまう。
【０００７】
即ち、現像剤としてのトナーには、量的には少ないが、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。また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。
【０００８】
従って、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は、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感光体と接触帯電装置間に働く電界により接触帯電装置に付着しやすい。また一度付着したそれらのトナーは、接触帯電装置上で正規極性化されないかぎり、感光体と接触帯電装置間に働く電界の影響で、感光体上に吐き出すことは困難である。
【０００９】
また、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、かつその帯電量が現像装置によって感光体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。従って、接触帯電装置に付着した反転トナーや帯電量が適切でないトナーを正規極性化せずに吐き出すことは、それらのトナーを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ため好ましくない。
【００１０】
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軽減させることができる（例えば、特許文献２、３参照）。
【特許文献１】
特開平０７−２９５３８８号公報
【特許文献２】
特開２００１−２１５７９８号公報
【特許文献３】
特開２００１−２１５７９９号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の手段も完全ではない。従って、トナー帯電量制御手段を用いても、長期にわたる印字動作を行った場合、トナー帯電量制御手段により正規極性化されなかった逆極性の反転トナーは接触帯電装置に付着し、蓄積することにより帯電不良が発生し、不良画像を引き起こす原因となる。
【００１２】
また、近年のユーザニーズの多様性に伴い、写真画像などといった高印字率な画像の連続印字動作や、カラー化による感光体上ヘの多重現像方式などにより、一度に大量の転写残トナーが発生することで、上述のような問題を更に助長させてしまうことになる。
【００１３】
そこで本発明は、被帯電体の帯電を接触帯電にて行い、該被帯電体の帯電面に目的の画像情報に対応した静電潜像を形成し、その静電潜像を現像手段によりトナー画像として可視像化して画像形成を実行する、クリーナレスの画像形成装置において、帯電部材に対する過度のトナー付着に起因する帯電ムラ、異常画像の発生等の問題を解消することで、長期にわたって良好な画像形成を維持させることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を特徴とする画像形成装置である。
【００１５】
（１）被帯電体と、該被帯電体を帯電する帯電手段と、該被帯電体の帯電面に静電潜像を形成する画像情報書き込み手段と、該静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、該トナー像を記録媒体に転写する転写手段を備え、転写手段により該記録媒体に移動せずに該被帯電体の表面に残留した転写残現像剤は該帯電手段の該被帯電体に当接する該帯電手段に一旦回収させ、その回収現像剤を該帯電手段から吐き出させて該現像手段にて再回収させる方式の画像形成装置であって、該帯電手段は、電圧を印加した帯電部材を該被帯電体に接触させて該被帯電体を帯電する接触帯電手段であり、且つ非画像形成時に該回収現像剤を該帯電手段から吐き出させる場合に該帯電手段に対して印加する画像形成時とは異なる吐き出しバイアスを持ち、該帯電手段に印加される帯電バイアスが、画像形成時と非画像形成時において異なるよう制御することを特徴とする画像形成装置において、
非画像形成時の前記回収現像剤の吐き出し動作時における前記帯電手段に印加される帯電バイアスは直流バイアスであり、且つ該帯電手段に印加される該直流バイアスは下記のａの条件
ａ．｜Ｖ_ＤＣ−Ｖｓ｜＞Ｖｔｈ
Ｖ_ＤＣ：該帯電手段に印加される帯電極性方向側の直流バイアス
Ｖｓ：該帯電手段により帯電される前の前記被帯電体の帯電極性方向側の帯電電位
Ｖｔｈ：該帯電手段と該被帯電体の間で放電が起き始める最小の電位差を満たすことを特徴とする画像形成装置。
【００１６】
（２）前記帯電手段は、前記振動電圧を印加すべき芯金と、この芯金の表面に形成した導電ゴムとからなることを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。
【００１７】
（３）前記帯電手段に印加される帯電バイアスは、少なくとも画像形成時には直流電圧に交番電圧を重畳されていることを特徴とする（１）または２に記載の画像形成装置。
【００１８】
（４）前記帯電手段を、一定の押圧力で前記被帯電体に圧接させることを特徴とする（１）から（３）のうちのいずれか１つに記載の画像形成装置。
【００１９】
（５）前記被帯電体と前記帯電手段のいずれか一方または双方を相対移動させることを特徴とする（１）から（４）のうちのいずれか１つに記載の画像形成装置。
【００２０】
（６）前記被帯電体は、画像を形成する像担持体であることを特徴とする（１）から（５）のうちのいずれか１つに記載の画像形成装置。
【００２１】
（７）前記像担持体は、基体の表面に形成した電荷発生層と、この電荷発生層の表面に形成した電荷輸送層とを基本構成体とすることを特徴とする（１）から（６）のうちのいずれか１つに記載の画像形成装置。
【００２２】
（８）前記画像情報書き込み手段は像担持体の帯電面に対する像露光手段であることを特徴とする（１）から（７）のうちのいずれか１つに記載の画像形成装置。
【００２３】
（作　用）
即ち本発明は、転写工程後の像担持体上の転写残現像剤（転写残トナー）を現像手段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、接触帯電部材に反転トナーが付着しても、非画像形成時の吐き出し動作時に印加される帯電バイアスが下記ａの条件
ａ．｜Ｖ_ＤＣ−Ｖｓ｜＞Ｖｔｈ
Ｖ_ＤＣ：帯電部材に印加される帯電極性方向側の直流バイアス
Ｖｓ：帯電部材により帯電される前の像担持体の帯電極性方向側の帯電電位
Ｖｔｈ：帯電部材と像担持体の間で放電が起き始める最小の電位差
を満たすよう制御することにより、接触帯電部材に付着した反転トナーを現像手段で回収可能な正規極性に転換させて、帯電部材側から像担持体側へ効率よく吐き出させ、即ち接触帯電部材の浄化を行わせ、その吐き出しトナーを現像手段において効率よく現像同時回収させるようにすることで、接触帯電部材の過度のトナー汚染を防止するものである。
【００２４】
より具体的には、非画像時には、交番電圧の重畳を休止し、且つ帯電部材により帯電される前の像担持体の帯電極性方向側の帯電電位Ｖｓと帯電部材に印加される帯電極性方向側の直流バイアスＶ_ＤＣの電位差を帯電部材と像担持体の間で放電が起き始める最小の電位差Ｖｔｈ以上にすることにより、帯電部材に付着した反転トナーを帯電部材と像担持体間の放電ニップで正規極性化させ、正規極性化したトナーのみが、帯電部材と像担持体間に働く電界により、帯電部材側から像担持体側へ積極的に吐き出され、その吐き出しトナーの次位の現像手段での積極的回収を可能とした。
【００２５】
これは、帯電部材に交番電圧を重畳することで帯電部材と像担持体間の振動電界効果により、負の極性を持った転写残トナーを反転トナーにしてしまう効果を防止し、さらにその振動電界効果により帯電部材に付着した反転トナーを正規極性化せずに、現像手段及び転写手段において回収不可能な状態のまま吐き出すことが因子となり発生する様々な不良画像を防止する効果も同時に得られる。
【００２６】
また、この手段を用いることで、帯電部材上において帯電部材とトナーの摺擦などの効果による反転トナーの正規極性化が期待できない接触帯電部材の系、例えば帯電ローラ等であっても、反転トナーを正規極性化させた後、帯電部材から吐き出すことが可能である。
【００２７】
従って、帯電部材にトナーが付着しても、その付着トナーは非画像形成時に像担持体へ吐き出されて現像手段で良好に回収されることで浄化されるから、長期画像形成後も帯電部材がトナー付着で過度に汚染状態になることが防止され、長期にわたって安定に良好な画像を得ることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
以下、実施例の画像形成装置（画像記録装置）について説明する。
【００２９】
図１は本発明に従う画像形成装置例の概略構成模型図である。本例の画像形成装置は、転写方式電子写真プロセス利用、接触帯電方式、反発現像方式、クリーナレス、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。
【００３０】
（１）プリンタの全体的概略構成
ａ）像担持体
１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、感光ドラムと記す）である。この感光ドラム１は負帯電性の有機光導電体（ＯＰＣ）で、外径５０ｍｍであり、中心支軸を中心に１００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）をもって矢示の反時計方向に回転駆動される。
【００３１】
この感光ドラム１は、図２の層構成模型図のように、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している。
【００３２】
ｂ）帯電手段
帯電手段は像担持体としての感光ドラム１の表面に接触して感光ドラム１の周面を一様に帯電処理する接触帯電部材２を有する接触帯電装置であり、本例において接触帯電部材２は帯電ローラ（ローラ帯電器）である。
【００３３】
この帯電ローラ２は、芯金２ａの両端部をそれぞれ不図示の軸受け部材により回転自在に保持されると共に、押し圧ばね２ｅによって感光ドラム方向に付勢して感光ドラム１の表面に対して所定の押圧力をもって圧接させており、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。
【００３４】
そして、電源装置Ｓ１から帯電ローラ２の芯金２ａに対して、直流電圧と交番電圧を重畳させた振動電圧を印加することにより、回転駆動する感光ドラム１の表面を、所定の極性、電位に均一に帯電処理する。ここで、交番電圧とは、正弦波、矩形波、三角波等の時間とともに振幅の変化する電圧の全てを意味するものである。
【００３５】
帯電ローラ２の長手長さは３２０ｍｍであり、図２の層構成模型図のように芯金（支持部材）２ａの外回りに、下層２ｂと、中間層２ｃ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。
【００３６】
より具体的には、本例の帯電ローラ２の仕様は下記のとおりである。
【００３７】
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／ｃｍ^３、体積抵抗値１０^２〜１０^９Ωｃｍ、層厚３．０ｍｍ、長さ３２０ｍｍ
ｃ．中間層２ｃ；カーボン分散のＮＢＲ系ゴム、体積抵抗値１０^２〜１０^５Ωｃｍ、層厚７００μｍ
ｄ．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１０^７〜１０^１０Ωｃｍ、表面粗さ（ＪＩＳ規格１０点平均表面粗さＲａ）１．５μｍ、層厚１０μｍ
図２において、２ｆは帯電ローラクリーニング部材であり、本例で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の往復運動駆動されて帯電ローラ表層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表面２ｄの付着物汚染（微粉トナー、外添剤など）の除去がなされる。
【００３８】
ｃ）情報書き込み手段
３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であり、本例は半導体レーザを用いたレーザビームスキャナである。不図示の画像読み取り装置等のホスト処理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て回転感光ドラム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Ｌ（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面のレーザ光で照射されたところの電位が低下することで回転感光ドラム１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。
【００３９】
ｄ）現像手段
４は感光ドラム１上の静電潜像に現像剤（トナー）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（現像器）であり、本例は二成分磁気ブラシ現像方式の反転現像装置である。
【００４０】
４ａは現像容器。４ｂは非磁性の現像スリーブであり、この現像スリーブ４ｂはその外周面の一部を外部に露呈させて現像容器４ａ内に回転可能に配置してある。４ｃは非回転に固定して現像スリーブ４ｂ内に挿設したマグネットローラ、４ｄは現像剤コーティングブレード、４ｅは現像容器４ａに収容した二成分現像剤、４ｆは現像容器４ａ内の底部側に配設した現像剤攪拌部材、４ｇはトナーホッパーであり、補給用トナーを収容させてある。
【００４１】
現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅは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。本例において磁性キャリアの抵抗は約１０^１３Ωｃｍ、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。
【００４２】
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の外周面に該スリーブ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、該スリーブ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感光ドラム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。本例において、現像スリーブ４ｂに対する現像バイアス電圧は直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）を重畳した振動電圧である。より具体的には、
直流電圧；−３５０Ｖ
交流電圧；１６００Ｖ
を重畳した振動電圧である。
【００４３】
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バイアスによる電界によって感光ドラム１面に静電潜像に対応して選択的に付着することで静電潜像がトナー画像として現像される。本例の場合は感光ドラム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。
【００４４】
この時、感光ドラム上に現像されたトナーの帯電量は−２５μＣ／ｇである。
【００４５】
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の回転に伴い現像容器４ａ内の現像剤溜り部に戻される。
【００４６】
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のトナー濃度が不図示の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が駆動制御されて、トナーホッパー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。
【００４７】
ｅ）転写手段・定着手段
５は転写装置であり、本例は転写ローラである。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に不図示の給紙機構部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。
【００４８】
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の間に挟持されて搬送され、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例では＋２ｋＶが印加されることで、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面側のトナー画像が順次に静電転写されていく。
【００４９】
転写部ｄを通ってトナー画像の転写を受けた転写材Ｐは回転感光ドラム１面から順次に分離されて定着装置６（例えば熱ローラ定着装置）へ搬送されてトナー画像の定着処理を受けて画像形成物（プリント、コピー）として出力される。
【００５０】
１００は画像形成装置の制御部であり、画像形成装置全体の作像シーケンス制御を司る。
【００５１】
（２）クリーナレスシステム
本実施例のプリンタは、クリーナレスプロセスであるから、転写材Ｐに対するトナー像転写後の感光ドラム１に残留したトナー（転写残トナー）は感光ドラム１の帯電ニップ部ａに持ち運ばれて帯電ローラ２に付着して一時的に回収される。
【００５２】
感光ドラム１上の転写残トナーは転写時の剥離放電などにより、極性が正のもの（反転トナー）と負のものが混在していることが多い。この極性が混在した転写残トナーが帯電ローラ２に至って一時的に付着する。
【００５３】
この転写残トナーの帯電ローラ２への付着は、帯電ローラ２に交番電圧を印加することで、帯電ローラ２と感光ドラム１間の振動電界効果によってより増加し、特に反転トナーの付着は極性が負のものに比べより顕著である。
【００５４】
また、この帯電ローラ２と感光ドラム１間の振動電界効果は、負の極性をもった転写残トナーを反転トナーにしてしまう効果もあり、結果として帯電ローラ２に付着している転写残トナーの大部分は反転トナーとなる傾向がある。
【００５５】
帯電ローラ２に付着した転写残トナーのうち、極性が負のものは、帯電ローラ２に印加されたバイアスの直流成分と感光体ドラム１の帯電電位間に働く電界により感光ドラム１上に吐き出され、逆に正のものはその電界により吐き出されることなく帯電ローラ２表面を連れまわる。
【００５６】
感光ドラム１上に吐き出された正規極性の転写残トナーは現像部ｃに至って現像装置４の現像スリーブ４ｂによる現像時のかぶり取り電界によって現像同時クリーニングで回収される。
【００５７】
この転写残トナーの現像同時回収は、回転方向の画像領域が、感光ドラム１の周長よりも長い場合には、その他の帯電、露光、現像、転写といった画像形成工程と同時進行で行われる。これにより転写残トナーは現像装置４内に回収されて次工程以後も用いられるため、廃トナーをなくすことができる。また、スペースの面での利点も大きく、画像形成装置の大幅な小型化が可能となる。
【００５８】
現像剤のトナー４ｅとして重合法で作成した高離型性球形トナーを用いることで、転写残トナーの発生量を少なくすることができるし、また、帯電ローラ２から吐き出されたトナーの現像装置４への回収性を向上させることができる。
【００５９】
２成分接触現像方式の現像装置４を用いることでも帯電ローラ２から吐き出されたトナーの現像装置４への回収性を向上させている。
【００６０】
ここで、通常、トナーは電気抵抗が比較的高いため、先に示したように、反転トナーが帯電ローラ２に付着し、帯電ローラ２から吐き出されることなく連れ回った場合、帯電ローラ２を用いた接触帯電方式は他の接触帯電手段（例えば磁気ブラシ帯電）と比較して転写残トナーとの摺擦のみで反転トナーを正規極性化することは困難であるため、吐き出されることなく、そのようなトナー粒子が付着することは帯電ローラ２の電気抵抗を上昇させて帯電能を低下させる因子となるが、付着トナー量が比較的多い場合は、非作像時に大量のトナーを吐き出すことで、良好な帯電を維持することが必要となる。
【００６１】
また、帯電ローラ２から感光ドラム１へ吐き出されたトナーは少量であるため、次の像露光過程に実施対的に悪影響を及ぼすことはない。また、転写残トナーパターンに起因するゴースト像の発生もない。
【００６２】
（３）画像比率とトナー付着量（図３）
上記の画像形成装置を用いて、画像比率の異なる画像（Ａ４サイズに対して１００％、５０％、３０％の比率となる主走査方向の横帯）の各々を連続作像し、２００枚毎に帯電ローラ２上のトナー濃度（帯電ローラのトナー汚れ）をＸ−Ｒｉｔｅ社製の反射濃度計を用いて測定した。図３は、その測定結果である。なお、この測定は、温度２３℃、湿度５％の環境下で行った。
【００６３】
この測定結果から明らかなように、画像比率が高いほど、付着トナー量は速く増加し、かつ、飽和する値も大きくなっている。本実施例で用いた帯電ローラ２では、帯電ローラ２へのトナー濃度が０．２５を上回ると良好な帯電が行えなくなるため、その前に作像を中断して帯電ローラ２に印加する帯電バイアスのＡＣ成分の印加を停止して吐き出しを行い、帯電ローラ２へのトナー付着量を減少させなければならない。
【００６４】
画像比率が３０％の画像では、帯電ローラ２上でのトナー濃度は約０．２５以下に抑えられてカブリのない良好な画像を得ることができた。
【００６５】
しかしながら、画像比率が５０％及び１００％の画像では、帯電ローラ２上のトナー濃度が上昇して、作像される画像にカブリが発生した。これは、トナーが多量に付着することにより帯電ローラ２の電気抵抗を上昇させて帯電能を低下させ、感光ドラム１の表面電位（帯電電位）が低いまま現像装置４に送られるために、それら表面電位が低い部分に現像されやすくなり、画像にカブリとなって現れてしまう。図３より、各画像比率の原稿においてトナー濃度が０．２５を上回ると思われる作像枚数を算出すると
５０％：７１０枚、
１００％：４００枚、
となっている。
【００６６】
この結果より、およそ画像比率×枚数（積算画像比率）＞３５０００％となった時にトナー濃度が０．２５を超えていることがわかる。
【００６７】
よって、例えば露光装置のレーザ発光時間などから算出される画像比率を連続作像時に積算していき、その値が３５０００％を超える前に、帯電ローラ２に印加する帯電バイアスの交番電圧の印加を停止して吐き出しを行うことで、帯電ローラ２への付着トナー量を減少させ、良好な帯電を引き続き行うことが可能となる。
【００６８】
吐き出しを行って、トナー濃度が約０．１になった後は、積算値をリセットし、それからの積算画像比率が２５０００％を超える度に、吐き出しを行うことで、トナー濃度を０．２５以下に保つことができる。
【００６９】
また、トナー濃度が低いほど、付着トナーの吐き出しに必要な時間は短くなるので、紙間などの非画像形成時に帯電ローラ２に印加する帯電バイアスの交番電圧の印加を停止して吐き出しを行ったり、積算画像比率が３５０００％よりも少ない値（例えば、２００００％）を越えた時に吐き出し動作を行うよう制御することで、付着トナー吐き出し動作１回当たりの時間が短くなり、その結果、付着トナー吐き出し動作が入った連続作像のトータル時間を短くすることが可能となる。
【００７０】
そこで本例においては、非画像形成時には帯電ローラ２に印加する帯電バイアスに交番電圧を重畳せず、下記ａの条件
ａ．｜Ｖ_ＤＣ−Ｖｓ｜＞Ｖｔｈ
Ｖ_ＤＣ：帯電ローラ２に印加される帯電極性方向側の直流バイアス
Ｖｓ：帯電ローラ２により帯電される前の感光ドラム１の帯電極性方向側の帯電電位
Ｖｔｈ：帯電ローラ２と感光ドラム１の間で放電が起き始める最小の電位差を満たす直流バイアスのみを印加する時間を設けるよう構成した。
【００７１】
上記の非画像形成時における帯電ローラ２からのトナー吐き出し制御は制御部１００が所定のシーケンスにしたがって行う。
【００７２】
このようにすると前述したように、帯電ローラ２に付着した反転トナーは帯電ローラ２と感光ドラム１間の放電ニップで正規極性化され、正規極性化したトナーのみが、帯電ローラ２と感光ドラム１間に働く電界により、帯電ローラ２側から感光ドラム１側へ積極的に吐き出されるようになり、これは、帯電ローラ２に交番電圧を重畳することによる帯電ローラ２と感光ドラム１間の振動電界効果により、帯電ローラ２に付着した反転トナーが正規極性化されずに、現像手段及び転写手段において回収不可能なまま吐き出してしまうことを防止する効果も同時に得られる。
【００７３】
ここでは、図４のようなタイミングで電圧印加を行い、画像形成前に上記のような条件を満たす直流バイアスのみの印加時間を設け、上記と同様の画像形成装置を用いて、画像比率の異なる画像（Ａ４サイズに対して１００％、５０％、３０％の比率となる主走査方向の横帯）の各々を連続作像し、２００枚毎に帯電ローラ２上の付着トナー濃度の測定をＸ−Ｒｉｔｅ社製の反射濃度計を用いて行った。図５は、その測定結果である。なお、この測定も、温度２３℃、湿度５％の環境下で行った。
【００７４】
この測定結果から明らかなように、画像比率が高いものでも帯電ローラ２上のトナー濃度は、０．２５を上回ることなく、良好な帯電が行うことが可能となり、カブリのない良好な画像を得ることができた。
【００７５】
このように本例では、非画像形成時に帯電ローラ２上に付着したトナー（転写残トナー）を感光ドラム１に吐き出させることができるので、画像比率が高い画像や、画像比率が部分的に高い画像を形成した場合でも、帯電ローラ２上のトナー濃度を所定値（例えば０．２５）以下に抑えることができるので、長期にわたって安定して良好な画像形成を行うことができる。
【００７６】
（実施例２）
本実施例においても、図１に示した画像形成装置を用いて説明する。本実施例では、温度３０℃、湿度８０％の高湿環境下において、画像比率の異なる画像（Ａ４サイズに対して１００％、５０％、３０％の比率となる主走査方向の横帯）の各々を連続作像し、２００枚毎に帯電ローラ２上に付着トナー濃度の測定をＸ−Ｒｉｔｅ社製の反射濃度計を用いて行った。図６は、その測定結果である。
【００７７】
この測定結果から明らかなように、高湿環境下では画像比率が３０％でも帯電ローラ２上に付着するトナー濃度が約０．２５以上に上昇する。これは、もともと高湿環境下では現像されるトナーの帯電量自体が低湿環境に比べて低く、それらが転写されたあとに感光ドラム１に残留したトナー（転写残トナー）は、低湿環境のそれと比較して反転トナーの割合が増加し、帯電ローラ２に付着しやすい傾向にあるためである。
【００７８】
そして、上記高湿環境による画像形成（作像）によって帯電ローラ２上に付着したトナーが増加した状態のまま、この環境よりも低湿環境（温度２３℃、湿度６０％）で画像形成（作像）を行ったところ、画像にカブリが発生した。
【００７９】
本実施例では、このような環境の急激な変動によって作像される画像にカブリが発生するような場合でも、図４に示した実施例１と同様のトナー吐き出し動作を、非画像形成時に行うことにより、帯電ローラ２上に付着したトナー（転写残トナー）を感光ドラム１に吐き出させることができるので、帯電ローラ２上のトナー濃度を所定値（例えば０．２５）以下に抑えることが可能となり、長期にわたって安定して良好な画像形成を行うことができる。
【００８０】
図７に上記の画像形成装置の動作工程図を示した。
【００８１】
１）前多回転工程
画像形成装置の始動（起動）動作期間（ウォーミング期間）である。画像形成装置のメイン電源スイッチのＯＮにより、画像形成装置のメインモータを起動させて、所要のプロセス機器の準備動作を実行する。
【００８２】
２）スタンバイ
所定の始動動作期間終了後、メインモータの駆動が停止し、プリントジョブ開始信号が入力されるまで画像形成装置をスタンバイ（待機）状態に保持する。
【００８３】
３）前回転工程
プリントジョブ開始信号の入力に基づいて、メインモータを再駆動させて、所要のプロセス機器のプリントジョブ前動作を実行する期間である。
【００８４】
より実際的は、▲１▼画像形成装置がプリントジョブ開始信号を受信、▲２▼フォーマッタで画像を展開（画像のデータ量やフォーマッタの処理速度により展開時間は変わる）、▲３▼前回転工程開始、という順序になる。
【００８５】
なお、前記１）の前多回転工程中にプリントジョブ開始信号が入力している場合は、前多回転工程の終了後、前記２）のスタンバイ無しに、引き続き前回転工程に移行する。
【００８６】
４）プリントジョブ実行
所定の前回転工程が終了すると、引き続いて前記の画像形成プロセスが実行されて、画像形成済みの記録材が出力される。
【００８７】
連続プリントジョブの場合は前記の画像形成プロセスが繰返されて所定枚数分の画像形成済みの記録材が順次に出力される。
【００８８】
５）紙間工程
連続プリントジョブの場合において、一の記録材Ｐの後端と次の記録材Ｐの先端との間隔工程であり、転写部や定着装置においては非通紙状態期間である。
【００８９】
６）後回転工程
１枚だけのプリントジョブの場合その画像形成済みの記録材が出力された後（プリントジョブの終了）、あるいは連続プリントジョブの場合その連続プリントジョブの最後の画像形成済みの記録材が出力された後（プリントジョブの終了）もメインモータを引き続き駆動させて、所要のプロセス機器のプリントジョブ後動作を実行する期間である。
【００９０】
７）スタンバイ
所定の後回転工程終了後、メインモータの駆動が停止し、次のプリントジョブ開始信号が入力されるまで画像形成装置をスタンバイ（待機）状態に保持する。
【００９１】
上記において、４）のプリントジョブ実行時が画像形成時であり、１）の前多回転工程時、３）の前回転工程時、５）の紙間工程時、６）の後回転工程時が非画像形成時である
本発明において、非画像形成時とは、上記の前多回転工程時、前回転工程時、紙間工程時、後回転工程時のうちの少なくとも１つの工程時、さらにはその工程時内の少なくとも所定時間である。
【００９２】
（その他）
１）情報書き込み手段としての露光手段３は、実施例のレーザビームスキャナに限られず、ＬＥＤアレイ、蛍光灯等の光源と液晶シャッターとの組み合わせ等の他のデジタル露光装置であってもよいし、原稿画像を結像投影するアナログ露光装置であってもよい。
【００９３】
２）像担持体１は、静電記録誘電体であってもよい。この場合は該誘電体面を所定の極性・電位に一様に帯電した後、除電針アレイ・電子銃等の除電手段（情報書き込み手段）で選択的に除電して画像情報の静電潜像を書き込み形成する。
【００９４】
像担持体１はドラム型に限られず、回動ベルト（エンドレスベルト）、回動ベルト状の支持体に取り付け保持させた有端のシート状のもの等であってもよい。
【００９５】
３）静電潜像のトナー現像方式・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。
【００９６】
４）転写手段は実施例の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。
【００９７】
５）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。
【００９８】
６）接触帯電部材２や現像装置４に印加するバイアスの交流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。交流バイアスは、例えば直流電源を周期的にＯＮ，ＯＦＦすることによって形成された矩形波の電圧を含む。
【００９９】
７）像担持体の帯電はいわゆる注入帯電でなされてもよい。電荷注入帯電の場合には像担持体は表面抵抗が１０^９Ω〜１０^１４Ω・ｃｍの層を持つことが望ましい。たとえば、基体の表面に形成した電荷発生層と、この電荷発生層の表面に形成した電荷輸送層とを基本構成体とするものを用いることができる。具体的には、ＯＰＣ感光体上にＳｎＯ_２等の導電性粒子を分散させた表層（電荷注入層）をコーティングしたＯＣＬ感光体、α−Ｓｉ（アモルファスシリコン、非晶質シリコン）の表層を有する感光体など電荷注入帯電性を有するものを用いることができる。
【０１００】
８）直接注入帯電は接触帯電部材から被帯電体部分に電荷が直接移動することをその帯電機構とするから、接触帯電部材が十分に被帯電体表面に接触する必要があり、被帯電体に対して接触帯電部材を周速差を持たせて回転させることが望ましい。接触帯電部材と被帯電体との速度差は、具体的には接触帯電部材面を移動駆動して被帯電体との間に速度差を設けることになる。好ましくは接触帯電部材を回転駆動し、さらにその回転方向は被帯電体表面の移動方向とは逆方向に回転するように構成するのがよい。接触帯電部材面を被帯電体表面の移動方向と同じ方向に移動させて速度差をもたせることも可能であるが、直接注入帯電の帯電性は被帯電体の周速と接触帯電部材の周速の比に依存するため、逆方向と同じ周速比を得るには順方向では接触帯電部材の回転数が逆方向の時に比べて大きくなるので、接触帯電部材を逆方向に移動させる方が回転数の点で有利である。ここで記述した周速比は
周速比（％）＝（接触帯電部材周速−被帯電体周速）／被帯電体周速×１００である（接触帯電部材周速は接触部において接触帯電部材表面が被帯電体表面と同じ方向に移動するとき正の値である）。
【０１０１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、被帯電体の帯電を接触帯電にて行い、該被帯電体の帯電面に目的の画像情報に対応した静電潜像を形成し、その静電潜像を現像手段によりトナー画像として可視像化して画像形成を実行する、クリーナレスの画像形成装置において、帯電部材に対する過度のトナー付着に起因する帯電ムラ、不良画像の発生等の問題を解消することができる。帯電部材が帯電ローラである場合には、帯電ローラに交番電圧を重畳することにより反転トナーが正規極性化されずに、現像手段及び転写手段において回収不可能な状態のまま吐き出されることが因子となる不良画像の発生等の問題を解消することができ、より長期にわたって良好な画像形成を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の画像形成装置の概略構成模型図
【図２】感光ドラムと帯電ローラの層構成模型図
【図３】実施例１における各画像比率に対する作像枚数と帯電ローラ上のトナー濃度との関係を示す図。
【図４】実施例１におけるトナーの吐き出し動作時の制御タイミングチャート
【図５】実施例１における各画像比率に対する作像枚数と帯電ローラ上のトナー濃度との関係を示す図（吐き出し動作を加えた場合）
【図６】実施例２における各画像比率に対する作像枚数と帯電ローラ上のトナー濃度との関係を示す図
【図７】画像形成装置の動作工程図
【符号の説明】
１・・・感光ドラム（像担持体）
２・・・帯電ローラ
３・・・レーザビームスキャナ
４・・・現像装置
５・・・転写ローラ
６・・・定着装置
Ｓ１〜Ｓ３・・・バイアス電圧印加電源

Claims

被帯電体と、該被帯電体を帯電する帯電手段と、該被帯電体の帯電面に静電潜像を形成する画像情報書き込み手段と、該静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、該トナー像を記録媒体に転写する転写手段を備え、転写手段により該記録媒体に移動せずに該被帯電体の表面に残留した転写残現像剤は該帯電手段の該被帯電体に当接する該帯電手段に一旦回収させ、その回収現像剤を該帯電手段から吐き出させて該現像手段にて再回収させる方式の画像形成装置であって、該帯電手段は、電圧を印加した帯電部材を該被帯電体に接触させて該被帯電体を帯電する接触帯電手段であり、且つ非画像形成時に該回収現像剤を該帯電手段から吐き出させる場合に該帯電手段に対して印加する画像形成時とは異なる吐き出しバイアスを持ち、該帯電手段に印加される帯電バイアスが、画像形成時と非画像形成時において異なるよう制御する画像形成装置において、
非画像形成時の前記回収現像剤の吐き出し動作時における前記帯電手段に印加される帯電バイアスは直流バイアスであり、且つ該帯電手段に印加される該直流バイアスは下記のａの条件
ａ．｜Ｖ_ＤＣ−Ｖｓ｜＞Ｖｔｈ
Ｖ_ＤＣ：該帯電手段に印加される帯電極性方向側の直流バイアス
Ｖｓ：該帯電手段により帯電される前の前記被帯電体の帯電極性方向側の帯電電位
Ｖｔｈ：該帯電手段と該被帯電体の間で放電が起き始める最小の電位差を満たすことを特徴とする画像形成装置。
前記帯電手段は、前記振動電圧を印加すべき芯金と、この芯金の表面に形成した導電ゴムとからなることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記帯電手段に印加される帯電バイアスは、少なくとも画像形成時には直流電圧に交番電圧を重畳されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
前記帯電手段を、一定の押圧力で前記被帯電体に圧接させることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記被帯電体と前記帯電手段のいずれか一方または双方を相対移動させることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記被帯電体は、画像を形成する像担持体であることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記像担持体は、基体の表面に形成した電荷発生層と、この電荷発生層の表面に形成した電荷輸送層とを基本構成体とすることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記画像情報書き込み手段は像担持体の帯電面に対する像露光手段であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の画像形成装置。