JP2004233529A - 帯電部材のクリーニング方法及びクリーニング装置並びにこのクリーニング装置を備えた画像形成機 - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳する電界クリーニング方法に対し、残留した現像剤の除去を確実に行い、その後の画像形成動作において形成される画像の画質劣化を確実に回避する。
【解決手段】感光体３１ｂ上に残存する残留トナーを除去するためのクリーニング部材７１に印加する電圧の絶対値を、付着している残留トナーとは逆極性で保持しながら、ＤＣ成分の電圧にＡＣ成分を重畳しつつ、その印加波形を矩形波に設定する。また、印加電圧波形の最大電圧と最小電圧との電圧振幅を１５００Ｖ／ｍｍ以下とし、その電圧波形の最大電圧を２０００Ｖ以下とする。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル複写機、レーザプリンタ、レーザファクシミリ等に代表される画像形成機において、静電気等によって現像剤（例えばトナー）を付着させる部材（例えば感光体ドラム）から現像剤を除去するためのクリーニング方法及びクリーニング装置並びにこのクリーニング装置を備えた画像形成機に係る。特に、本発明は、クリーニング性能の向上を図るための対策に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、レーザプリンタ等の電子写真方式の画像形成機における画像形成動作としては、先ず、パーソナルコンピュータ（以下、単にパソコンと呼ぶ）等のホスト装置から送信された画像データに基づいて感光体ドラム上に静電潜像を形成し、この静電潜像にトナーを付着させて、感光体ドラム上で画像データを顕像化させる。その後、用紙搬送経路を搬送されてきた記録用紙の表面に感光体ドラムからトナー像を転写する。そして、この記録用紙を定着ローラに通過させ、この定着ローラによる加熱及び加圧によってトナー像を記録用紙上に定着させるようにしている。
【０００３】
また、上記画像形成動作の１サイクルの終了後、次の画像形成動作に移る際、感光体ドラム上に残留トナーが存在していると画質劣化を招いてしまうため、この種の画像形成機には、画像形成動作の１サイクルの終了時に上記残留トナーを感光体ドラム上から除去するためのクリーニング装置が備えられている。
【０００４】
このクリーニング装置におけるクリーニング手法として一般には、（１）メカニカルクリーニング法、（２）磁気クリーニング法、（３）電界クリーニング法が知られている。
【０００５】
メカニカルクリーニング法は、ゴムブレード等の弾性部材を感光体ドラムの表面に押し付けることで、この感光体ドラムの表面に付着している現像剤をメカ的に取り除く手法である。この手法は、感光体、光誘起帯電の光電面、ダイレクトトーニング方式の制御電極等に対して適用可能である。
【０００６】
例えば下記の特許文献１には、ポリウレタン製のブレードを使用したメカニカルクリーニング法においてゴム硬度等を特定した技術的思想が開示されている。
【０００７】
また、磁気クリーニング法及び電界クリーニング法は感光体ドラムの表面に付着している現像剤を吸着除去するものであって、磁気クリーニング法は磁力によって上記吸着力を発生させており、電界クリーニング法は電界を用いて上記吸着力を発生させている。つまり、これら磁気クリーニング法及び電界クリーニング法は、感光体ドラムの表面に付着している現像剤の極性とは逆極性の磁力を利用して現像剤を吸着除去するようにしている。
【０００８】
例えば下記の特許文献２には、感光体ドラムに対向配置され且つＮ極とＳ極とが同軸で交互に螺旋状に着磁された磁気ネジローラによって現像剤を吸着除去する技術的思想が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平８−３２０６４０号公報
【特許文献２】
特開２０００−２９３６４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したこれまでのクリーニング手法では以下に述べる課題があった。
【００１１】
先ず、メカニカルクリーニング法は、設計が容易であって、制御部に負担をかけることがないため、簡単な機構設計で実現することが可能であるが、クリーニングブレード（ゴム等の弾性材料で成るブレード）と感光体等との接触圧力の設定が困難であると共に、感光体や上記光電面に対しては、クリーニングブレードから作用する圧力による削れ現象が問題となっている。例えば、感光体においては、クリーニングブレードによる感光体表面の表面保護層の削れ（一般に「膜ベリ現象」と呼ばれている）が数μｍ〜１０数μｍ／１００００枚（印刷枚数）であるため、この「膜ベリ現象」を考慮した感光体の開発及び設計が必要となるばかりでなく、初期状態で設定した印字品質の経持変化を招いてしまうといった不具合がある。
【００１２】
また、磁気クリーニング法及び電界（ＤＣ電圧）クリーニング法にあっては、現像剤の帯電量が一定であって且つその粒子径が一定であれば、与える磁界、電界を決定することが可能である。ところが、通常、現像剤の粒子径にはバラツキがあって、帯電した部材（感光体等）と現像剤との静電気的付着量は異なっており、一定の磁界や電界では現像剤が小粒子径であるほどクリーニング性能は低下してしまうことになる。
【００１３】
また、電界クリーニング法において上記課題を解決するために、ＤＣ電圧に代えてＡＣ電圧を印加する手法も考えられるが、ＡＣ成分には（＋）極性、（−）極性の両成分があり、クリーニング性能は上記ＤＣ電圧を印加する場合に比べて低下してしまう結果となる。
【００１４】
このような問題点を解決する手法として、ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳する電界クリーニング方法が提案されている。
【００１５】
しかし、ＡＣを重畳する際、従来ではサイン波を用いているのが一般的であるが、この方法では、電界の変化が局部的には微小であり、付着する現像剤を所定距離離れた位置に飛翔させることは困難であった。
【００１６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳する電界クリーニング方法に対し、残留した現像剤の除去を確実に行い、その後の画像形成動作において形成される画像の画質劣化を確実に回避することができるクリーニング方法及びクリーニング装置並びにこのクリーニング装置を備えた画像形成機を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
−発明の概要−
上記の目的を達成するために、本発明は、付着する現像剤を所定空間を介して除去（クリーニング）するための部材に印加する電圧の絶対値を、付着している現像剤の逆極性で保持しながら、ＤＣ成分の電圧にＡＣ成分を重畳しつつ、その印加波形を矩形波とし、ＡＣの周波数を付着現像剤の飽和帯電量と空間距離を基に算出し、更に印加サイクルを印加時間に対し分割した電圧印加を行うことによって、効率良い付着現像剤の除去動作（クリーニング）が行えるようにしている。
【００１８】
−解決手段−
具体的には、所定電荷を帯びた帯電部材を備え、帯電した現像剤をこの帯電部材に付着させた後、この現像剤を記録媒体に転写するよう構成された画像形成機において、上記転写後に帯電部材に残留した現像剤を除去するためのクリーニング方法を前提とする。このクリーニング方法に対し、帯電部材に対向配置された現像剤回収部材に対して、現像剤の帯電極性とは逆極性の直流電圧に所定の交流電圧を重畳して成る複合電圧を印加することにより、帯電部材に残留した現像剤を現像剤回収部材に移動させて、帯電部材から現像剤を除去するようにしている。
【００１９】
上記直流電圧に交流電圧を重畳して成る複合電圧として具体的には以下のものが掲げられる。つまり、現像剤回収部材に対して印加する電圧波形の最大電圧及び最小電圧を、共に同一極性であって現像剤の帯電極性とは逆極性とするものである。
【００２０】
これによれば、現像剤回収部材の極性を常に残留現像剤とは逆極性に保持することが可能となり、現像剤の除去性能を高く維持することできてクリーニング性能の向上を図ることができる。つまり、上述した従来のクリーニング手法のうちメカニカルクリーニング法では、帯電部材が、画像形成機の感光体であったり、ダイレクトトーニングの電極であったりすると、キズを発生し、感光体の感度低下（印字品位の低下）、電極膜の破損によるリーク等の問題を発生していた。また、従来の磁気クリーニング法や電界クリーニング法では、付着する現像剤の磁力が問題となり、一定のクリーニング性能が得られなかった（付着する現像剤の粒子径は一定ではなく、各々が有する磁力が異なっていることが原因である）。本解決手段によればこれらの不具合を解消でき、高いクリーニング性能を安定的に得ることが可能となる。
【００２１】
更に具体的には、現像剤回収部材に対して印加する電圧波形の最大電圧と最小電圧との電圧振幅を１５００Ｖ／ｍｍ以下としている。尚、この電圧振幅の下限値としては例えば５００Ｖ／ｍｍである。
【００２２】
また、現像剤回収部材に対して印加する電圧波形の最大電圧を２０００Ｖ以下としている。尚、この最大電圧の下限値としては例えば５００Ｖである。
【００２３】
更に、直流電圧に重畳する交流電圧の周波数を、３０〜１５０Ｈｚの範囲とし、好ましくは５０〜１００Ｈｚの範囲としている。
【００２４】
これらの特定事項により、直流電圧に交流電圧を重畳して得られる複合電圧を具体化することができ、本発明の実用性の向上を図ることができる。
【００２５】
また、直流電圧に重畳する交流電圧の波形として具体化には以下のものが掲げられる。つまり、直流電圧に重畳する交流電圧の波形を矩形波とするものである。
【００２６】
より具体的には、直流電圧に重畳する交流電圧の矩形波の印加サイクルを数〜数十サイクルとする。例えば、３サイクル〜３０サイクルの範囲で設定する。
【００２７】
また、直流電圧に重畳する交流電圧の矩形波の印加動作を、１回のクリーニングタイミングにおいてサイクルを複数回に分割して実行する。
【００２８】
更に、直流電圧に重畳する交流電圧の矩形波の印加ＯＦＦタイミングでは、矩形波の最大電圧印加中に現像剤回収部材への印加電圧をＯＦＦする。
【００２９】
また、直流電圧に重畳する交流電圧の矩形波の印加ＯＦＦタイミングでは、矩形波の最大電圧の印加がＯＦＦされて最小電圧に移行するタイミングで現像剤回収部材への印加電圧をＯＦＦする。
【００３０】
このように、重畳するＡＣ電圧の波形を矩形波とすることによって瞬間時の電位変動を印加電圧に対し極大にし、残留現像剤が付着している帯電部材から剥離し易くし、現像剤回収部材に飛翔する速度を速くすることが可能となり、クリーニング性能の向上、現像剤の機内飛散を防止できる。また、印加する矩形波の周波数を最適化することにより上記効果を確実に得ることが可能となる。更に矩形波の印加サイクルを所定時間の間で分割することで、一度に多量の残留現像剤が飛翔してしまうことがなくなり、クリーニング効率の向上、機内飛散の低減が図れる。
【００３１】
上述したクリーニング方法の用途としては、帯電部材が画像形成機の静電潜像担持体であって、この静電潜像担持体上に残留した現像剤を除去する場合、帯電部材が光誘起帯電方式によって帯電する光電部材であって、この光電部材上に残留した現像剤を除去する場合、帯電部材がダイレクトトーニング方式によって帯電する制御電極部材であって、この制御電極部材上に残留した現像剤を除去する場合が掲げられる。
【００３２】
更に、上記各解決手段のうち何れか一つのクリーニング方法によって画像形成機の帯電部材に残留した現像剤を除去するよう構成されているクリーニング装置も本発明の技術的思想の範疇である。
【００３３】
また、このクリーニング装置を備え、帯電した現像剤を帯電部材に付着させた後、この現像剤を記録媒体に転写するよう構成された画像形成機も本発明の技術的思想の範疇である。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本形態は、スキャナ機能、プリンタ機能、コピー機能を備えた複合機に本発明を適用した場合について説明する。
【００３５】
−複合機の全体構成の説明−
図１は本形態に係る画像形成機としての複合機１の内部構成の概略を示している。この図１のように、本複合機１は、スキャナ部２、画像形成部としてのプリント部３及び原稿自動給紙部４を備えている。以下、各部について説明する。
【００３６】
＜スキャナ部２の説明＞
スキャナ部２は、透明なガラス等で成る原稿台４１上に載置された原稿の画像や原稿自動給紙部４により１枚ずつ給紙される原稿の画像を読み取って画像データを作成する部分である。このスキャナ部２は、露光光源２１、複数の反射鏡２２，２３，２４、結像レンズ２５、光電変換素子（ＣＣＤ：Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）２６を備えている。
【００３７】
上記露光光源２１は、原稿自動給紙部４の原稿台４１上に載置された原稿や原稿自動給紙部４を搬送される原稿に対して光を照射するものである。各反射鏡２２，２３，２４は、図１に破線で光路を示すように、原稿からの反射光を一旦図中左方向に反射させた後、下方に反射させ、その後、結像レンズ２５に向かうように図中右方向に反射させるようになっている。
【００３８】
原稿の画像読取動作として、上記原稿台４１上に原稿が載置された場合（「シート固定方式」として使用する場合）には、露光光源２１及び反射鏡２２が図１に実線で示す位置と仮想線で示す位置との間を原稿台４１に沿って水平方向に走査して、原稿全体の画像を読み取ることになる。一方、原稿自動給紙部４を搬送される原稿を読み取る場合（「シート移動方式」として使用する場合）には、露光光源２１及び反射鏡２２が図１に実線で示す位置に固定され、後述する原稿自動給紙部４の原稿読取部４２を原稿が通過する際にその画像を読み取ることになる。尚、この原稿読取部４２は、後述するプラテンガラス４２ａ、原稿押え板４２ｂ、露光光源２１、反射鏡２２，２３，２４、結像レンズ２５、光電変換素子２６により構成されている。
【００３９】
上記各反射鏡２２，２３，２４で反射されて結像レンズ２５を通過した光は光電変換素子２６に導かれ、この光電変換素子２６において反射光が電気信号（原稿画像データ）に変換されるようになっている。
【００４０】
＜プリント部３の説明＞
プリント部３は、画像形成系３１と用紙搬送系３２とを備えている。
【００４１】
画像形成系３１は、レーザスキャニングユニット３１ａ及びドラム型の帯電部材としての感光体３１ｂを備えている。レーザスキャニングユニット３１ａは、上記光電変換素子２６において変換された原稿画像データに基づいたレーザ光を感光体３１ｂの表面に照射するものである。感光体３１ｂは、図１中に矢印で示す方向に回転し、レーザスキャニングユニット３１ａからのレーザ光が照射されることによってその表面に静電潜像が形成されるようになっている。
【００４２】
また、感光体３１ｂの外周囲には、上記レーザスキャニングユニット３１ａの他に、現像装置３１ｃ、転写ローラ３１ｄ、図示しないクリーニング装置（このクリーニング装置の詳細については図３以降の図面を用いて後述する）、除電器３１ｅ、帯電ローラ３１ｆが周方向に亘って順に配設されている。現像装置３１ｃは、感光体３１ｂの表面に形成された静電潜像をトナーにより可視像に現像するものである。転写ローラ３１ｄは、感光体３１ｂの表面に形成されたトナー像を記録媒体としての画像形成用紙５に転写するものである。クリーニング装置は、トナー転写後において感光体３１ｂの表面に残留したトナーを除去するようになっている。除電器３１ｅは、感光体３１ｂの表面の残留電荷を除去するものである。帯電ローラ３１ｆは、静電潜像が形成される前の感光体３１ｂの表面を所定の電位に帯電させるようになっている。
【００４３】
このため、画像形成用紙５に画像を形成する際には、帯電ローラ３１ｆによって感光体３１ｂの表面が所定の電位に帯電され、レーザスキャニングユニット３１ａが原稿画像データに基づいたレーザ光を感光体３１ｂの表面に照射する。その後、現像装置３１ｃが感光体３１ｂの表面にトナーによる可視像を現像し、転写ローラ３１ｄによって、トナー像が画像形成用紙５に転写される。更に、その後、感光体３１ｂの表面に残留したトナーはクリーニング装置によって除去されると共に、感光体３１ｂの表面の残留電荷が除電器３１ｅによって除去される。これにより、画像形成用紙５への画像形成動作（印刷動作）の１サイクルが終了する。このサイクルが繰り返されることにより、複数枚の画像形成用紙５，５，…に対して連続的に画像形成を行うことができるようになっている。
【００４４】
一方、用紙搬送系３２は、用紙収容部としての用紙カセット３３や用紙トレイ３４に収容された画像形成用紙５，５，…を１枚ずつ搬送して上記画像形成系３１による画像形成を行わせると共に、画像形成された画像形成用紙５を用紙排出部としての排紙トレイ３５へ排出するものである。
【００４５】
この用紙搬送系３２は、主搬送路３６と反転搬送路３７とを備えている。主搬送路３６は、一端が分岐されて用紙カセット３３及び用紙トレイ３４の排出側にそれぞれ対向していると共に他端が排紙トレイ３５に対向している。反転搬送路３７は、一端が転写ローラ３１ｄの配設位置よりも上流側（図中下側）で主搬送路３６に繋がっていると共に、他端が転写ローラ３１ｄの配設位置よりも下流側（図中上側）で主搬送路３６に繋がっている。
【００４６】
主搬送路３６の上流端（用紙カセット３３や用紙トレイ３４の排出側に対向する部分）には断面が半円状のピックアップローラ３６ａ，３６ａが配設されている。このピックアップローラ３６ａ，３６ａの直下流側には給紙ローラ３６ｂ，３６ｂが配設されている。このピックアップローラ３６ａ及び給紙ローラ３６ｂの回転により、用紙カセット３３または用紙トレイ３４に収容されている画像形成用紙５，５，…を１枚ずつ間欠的に主搬送路３６に給紙できるようになっている。
【００４７】
この主搬送路３６における転写ローラ３１ｄの配設位置よりも上流側には、画像形成用紙５の通過を検知するためのレジスト検知スイッチ３６ｃ及びレジストローラ３６ｄ，３６ｄがそれぞれ配設されている。このレジストローラ３６ｄ，３６ｄは、感光体３１ｂ表面のトナー像と画像形成用紙５との位置合わせを行いながら画像形成用紙５を搬送するものである。主搬送路３６における転写ローラ３１ｄの配設位置よりも下流側には、画像形成用紙５に転写されたトナー像を加熱により定着させるための一対の定着ローラ３６ｅ，３６ｅ及び画像形成用紙５が定着ローラ３６ｅ，３６ｅを通過したことを検知するための定着検知スイッチ３６ｆがそれぞれ配設されている。主搬送路３６の下流端には、画像形成用紙５を排紙トレイ３５に排紙するための一対の排紙ローラ３６ｇ，３６ｇ及び画像形成用紙５の排紙を検知するための排紙検知スイッチ３６ｈがそれぞれ配設されている。
【００４８】
主搬送路３６に対する反転搬送路３７の上流端の接続位置には分岐爪３８が配設されている。この分岐爪３８は、図１に実線で示す第１位置と仮想線で示す第２位置との間で水平軸回りに回動自在となっている。この分岐爪３８が第１位置にあるときには画像形成用紙５が排紙トレイ３５へ排紙され、第２位置にあるときには画像形成用紙５が反転搬送路３７へ供給されるようになっている。反転搬送路３７の複数箇所には搬送ローラ３７ａ，３７ａ，…が配設されており、画像形成用紙５が反転搬送路３７に供給された場合（所謂スイッチバック搬送により画像形成用紙５が反転搬送路３７に供給された場合）には、これら搬送ローラ３７ａ，３７ａ，…によって画像形成用紙５が搬送され、レジストローラ３６ｄの上流側で画像形成用紙５が反転されて再び転写ローラ３１ｄに向かって主搬送路３６を搬送されるようになっている。つまり、画像形成用紙５の裏面に対して画像形成が行えるようになっている。
【００４９】
＜原稿自動給紙部４の説明＞
次に、原稿自動給紙部４について説明する。この原稿自動給紙部４は、所謂自動両面原稿搬送装置として構成されている。図２は、本原稿自動給紙部４及びその周辺部分を示す概略図である。この原稿自動給紙部４は、シート移動式として使用可能であって、原稿載置部としての原稿トレイ４３、中間トレイ４４、原稿排出部としての原稿排紙トレイ４５及び各トレイ４３，４４，４５間で原稿を搬送する原稿搬送系４６を備えている。
【００５０】
上記原稿搬送系４６は、原稿トレイ４３に載置された原稿６，６，…を、原稿読取部４２を経て中間トレイ４４または原稿排紙トレイ４５へ搬送するための主搬送路４７と、中間トレイ４４上の原稿６を主搬送路４７に供給するための副搬送路４８とを備えている。
【００５１】
主搬送路４７の上流端（原稿トレイ４３の排出側に対向する部分）には原稿ピックアップローラ４７ａ及び捌きローラ４７ｂが配設されている。捌きローラ４７ｂの下側には捌き板４７ｃが配設されており、原稿ピックアップローラ４７ａの回転に伴って原稿トレイ４３上の原稿６，６，…のうちの１枚がこの捌きローラ４７ｂと捌き板４７ｃとの間を通過して主搬送路４７に給紙されるようになっている。主搬送路４７と副搬送路４８との合流部分（図中Ａ部分）には原稿６の通過を検知するための原稿入紙センサ４７ｄが配設されている。更に、この原稿入紙センサ４７ｄの配設位置よりも下流側にはＰＳローラ４７ｅ，４７ｅが配設されている。このＰＳローラ４７ｅ，４７ｅは、原稿６の先端とスキャナ部２の画像読取タイミングとを調整して原稿６を原稿読取部４２に供給するものである。つまり、このＰＳローラ４７ｅ，４７ｅは原稿６が供給された状態でその原稿６の搬送を一旦停止し、上記タイミングを調整して原稿６を原稿読取部４２に供給するようになっている。
【００５２】
原稿読取部４２は、プラテンガラス４２ａと原稿押え板４２ｂとを備え、ＰＳローラ４７ｅ，４７ｅから供給された原稿６がプラテンガラス４２ａと原稿押え板４２ｂとの間を通過する際に、上記露光光源２１からの光がプラテンガラス４２ａを通過して原稿６に照射されるようになっている。この際、上記スキャナ部２による原稿画像データの取得が行われる。上記原稿押え板４２ｂの背面（上面）にはコイルスプリング４２ｃによる付勢力が付与されている。これにより、原稿押え板４２ｂがプラテンガラス４２ａに対して所定の押圧力をもって接触しており、原稿６が原稿読取部４２を通過する際にプラテンガラス４２ａから浮き上がることを阻止している。
【００５３】
プラテンガラス４２ａの下流側には、搬送ローラ４７ｆ及び原稿排紙ローラ４７ｇが備えられている。プラテンガラス４２ａ上を通過した原稿６が搬送ローラ４７ｆ及び原稿排紙ローラ４７ｇを経て中間トレイ４４または原稿排紙トレイ４５へ排紙される構成となっている。尚、上記各ローラ４７ｅ，４７ｆ，４７ｇのうち図２中で回転方向に矢印を付したものが駆動ローラであって、それに接触するローラが従動ローラとなっている。
【００５４】
原稿排紙ローラ４７ｇと中間トレイ４４との間には中間トレイ揺動板４４ａが配設されている。この中間トレイ揺動板４４ａは、中間トレイ４４側の端部が揺動中心とされて、図２に実線で示すポジション１と仮想線で示すポジション２との間で揺動可能となっている。中間トレイ揺動板４４ａがポジション１にある場合には原稿排紙ローラ４７ｇ，４７ｇから排紙された原稿６は原稿排紙トレイ４５へ回収される。一方、中間トレイ揺動板４４ａがポジション２にある場合には原稿排紙ローラ４７ｇ，４７ｇから排紙された原稿６は中間トレイ４４へ排出されるようになっている。この中間トレイ４４への排紙時には、図２に仮想線で示すように、原稿６の端縁（図中の右端縁）が原稿排紙ローラ４７ｇ，４７ｇ間に挟持された状態となっており、この状態から原稿排紙ローラ４７ｇが逆回転することによって原稿６が副搬送路４８に供給され、この副搬送路４８を経て再び主搬送路４７に送り出されるようになっている。この原稿排紙ローラ４７ｇの逆回転動作は、主搬送路４７への原稿６の送り出しと画像読取タイミングとを調整して行われる。これにより、原稿６の裏面の画像が原稿読取部４２によって読み取られるようになっている。
【００５５】
また、主搬送路４７の上流端（原稿トレイ４３における図２中の右端近傍位置）には、原稿トレイ４３上に原稿６が存在するか否かを検知するための原稿検知センサ４Ａが設けられている。また、主搬送路４７の下流端近傍位置であって、副搬送路４８との分岐部分（図中Ｂ部分）付近には、この主搬送路４７を搬送される原稿６の先端（搬送方向の下流側端縁）が通過したことを検知可能な原稿先端検知センサ４Ｂが設けられている。
【００５６】
−複合機の動作説明−
以上の如く構成された複合機１の動作として、先ず、本複合機１が、プリンタとして機能する場合には、パーソナルコンピュータ等のホスト装置から送信された印刷データ（イメージデータやテキストデータ）を受信し、この受信した印刷データ（プリントデータ）を図示しないバッファ（メモリ）に一旦格納していく。このバッファへのプリントデータの格納と共に、バッファからのプリントデータの読み出しを順次行って、この読み出したプリントデータに基づき、上述したプリント部３の画像形成動作により画像形成用紙５に画像形成が行われる。
【００５７】
また、本複合機１がスキャナとして機能する場合には、上記スキャナ部２によって読み取った原稿のスキャン画像データをバッファに一旦格納していく。このバッファへのスキャン画像データの格納と共に、バッファからホスト装置へのスキャン画像データの送信を順次行って、このホスト装置のディスプレイ等に画像表示する。
【００５８】
更に、本複合機１が複写機として機能する場合には、上記スキャナ機能によって読み取った原稿画像データに基づきプリント部３の画像形成動作によって画像形成用紙５に画像形成が行われることになる。
【００５９】
−クリーニング装置の説明−
次に、本形態の特徴とする部分であるクリーニング装置（感光体３１ｂの表面に残留したトナーを除去するための装置）及びクリーニング方法について説明する。尚、ここでは感光体３１ｂ上の残留トナーの除去（クリーニング）について説明するが、本発明の要旨を利用すれば、画像形成機の感光体３１ｂ以外の部位にも応用可能である。例えば光誘起帯電方式の現像槽における光電面のクリーニング、ダイレクトトーニング方式の制御電極のクリーニング等にも適用することができる。
【００６０】
図３は、感光体３１ｂ及びクリーニング装置７を模式的に示す図である。この図では、感光体３１ｂが図中時計回り方向に回転し、画像形成用紙５が水平搬送される場合について示している。また、図１に示したものと同じ部材については同じ符号を付している。
【００６１】
この図３では、転写工程終了後の感光体３１ｂに近接した位置にローラ形状の現像剤回収部材としてのクリーニング部材７１が配置されていて、そのクリーニング部材７１には後述の条件で電圧が印加されている。具体的には、このクリーニング部材７１には直流電源ＤＣ及び交流電源ＡＣが直列状態で接続されており、これによって直流電圧に交流電圧を重畳することで得られる複合電圧がクリーニング部材７１に印加されるようになっている。
【００６２】
尚、クリーニング部材７１の長さ寸法（図３における紙面に直交する方向の寸法）は感光体３１ｂの長さ寸法に略一致しており、この感光体３１ｂの全体に亘って残留トナーを除去することが可能な構成となっている。
【００６３】
感光体３１ｂ上の残留トナー（現像剤）をクリーニング部材７１に向けて飛翔させてクリーニングすると、感光体３１ｂは、次工程の帯電工程に進み、次印刷に寄与することとなる。クリーニング動作によって感光体３１ｂから除去された残留トナーは、クリーニング部材７１の回転によって、感光体３１ｂとは異なる方向（図中の左側）で、クリーニング部材７１に当接するブレード（清掃部材）７２で回収され、これによってクリーニング部材７１は常に新鮮な（表面が清浄された）状態で感光体３１ｂ上の残留トナーのクリーニングが可能な状態に保たれる。尚、図３における７３は廃トナー回収容器であり、７４は廃トナーを図３における紙面に直交する方向に搬送するためのトナー搬送スクリューである。
【００６４】
また、感光体３１ｂとクリーニング部材７１の空間距離（図中における寸法Ｘ）は、感光体３１ｂへの帯電工程での印加電圧および感光体３１ｂの感光層の破壊電圧とクリーニング電位の関係によって設定されるが、通常は１ｍｍ未満で、０．２〜０．５ｍｍの範囲に設定されることが望ましい。
【００６５】
＜クリーニング用電位＞
次に、クリーニング部材７１の電位について詳細に説明する。
【００６６】
（印加する電圧の種類）
帯電した残留トナーの極性とは逆極性の電圧をクリーニング部材７１に印加する必要がある。図３に示す本形態のものでは、残留トナーの帯電極性は（−）極性であるため、クリーニング部材７１には（＋）極性の電圧が与えられることになる。
【００６７】
この時、単純にＤＣ電圧のみを印加すると、印加するスタート時には０Ｖとの電位ギャップが生じてトナーが良好に飛翔することとなるが、継続して電圧印加を行ったときは、感光体３１ｂの表面電位（本実施例では概ね−８００Ｖ）とトナーの飽和帯電量（２０〜３０μＣ／ｇ）の関係で感光体３１ｂに吸着されている残留トナーを引き剥がすクリーニング電位が必要となり、本実施例の場合は少なくとも＋８００Ｖ以上の高い電圧印加が必要となってしまう。このような感光体３１ｂの帯電極性と逆極性で強い電圧をクリーニング部材７１に印加すると、感光体３１ｂの（＋）極性メモリ（印字では地肌カブリの発生）が招来し、印字品位の低下、若しくは感光体の感光層の破壊を招来する事となる。
【００６８】
この点に鑑み、本実施形態では以下のプロセスによってクリーニング部材７１に与えるべき電圧を設定し、印加するクリーニング電圧を低くしながら効率の良いクリーニング性能が得られるようにしている。
【００６９】
（ＡＣの重畳方法）
通常上記のような問題が発生する時は、ＤＣ成分の印加に対しＡＣ電圧を重畳する手法が現像方式のジャンピング現像等で多く採用されている。本形態においても、低電位で、効率良くクリーニングするためにはＤＣ＋ＡＣの検討を行い以下の結果を得た。
【００７０】
図４にはＤＣにＡＣを重畳した時の電圧の極性を示している。図４（ａ）は単純にＡＣ電圧のみを印加した状態であり印加時の極性は（＋）極性、（−）極性が同一レベルで発生している。このとき、感光体３１ｂ上のトナーは、図５（ａ）に示すように（この図５は感光体３１ｂとクリーニング部材７１のと間における残留トナーの飛翔状態を模式的に示している）、感光体３１ｂとクリーニング部材７１の間を往復飛翔するに過ぎず、感光体３１ｂのクリーニングは殆ど行われず次工程の帯電部に残留トナーが搬送され、帯電不良、印字不良を招来してしまう。
【００７１】
次に、図４（ｂ）はＤＣにＡＣを重畳した電圧を印加した状態であり、印加時の極性は（＋）極性、（−）極性が発生しており、図４（ａ）に比較し（−）極性での印加が少なくなっている。この時、感光体３１ｂ上のトナーは図５（ｂ）に示すように、感光体３１ｂとクリーニング部材７１の間を往復飛翔し、粒子径の大きいトナー（一般的に単位表面積当りの電荷量は小さい）は飛翔しつつクリーニング部材７１に吸着されるが、粒子径の小さいトナー（一般的に単位表面積当りの電荷量は大きい）は感光体３１ｂの表面電位に吸着されることとなり、感光体３１ｂのクリーニングにムラが発生してしまう。
【００７２】
そして、図４（ｃ）はＤＣにＡＣを重畳した電圧を印加した状態であり、印加時の極性は（＋）極性だけが発生しており、（−）極性の印加をなくした状態である。この時、感光体３１ｂ上のトナーは図５（ｃ）に示すように、トナーの粒子径の大小に関係なく、感光体３１ｂ上のトナーは感光体３１ｂとクリーニング部材７１の間を往復飛翔しながらクリーニング部材７１に吸着される。この時、粒子径の小さいトナーの方がクリーニング部材７１への到達時間が長くなる事は上記説明から判断される。
【００７３】
以上の結果から、本形態では、上記図４（ｃ）に示すようにＤＣにＡＣを重畳した電圧をクリーニング部材７１に印加し、且つ印加時の極性として（＋）極性だけが発生するように設定する。尚、ＡＣの波形形状の設定については後述する。
【００７４】
（ＡＣの波形）
上記ＡＣ重畳における印加するＡＣの波形について説明する。
【００７５】
通常ＡＣ重畳のときは代表的なサイン波の印加を行うが、本発明では図６に示すようにサイン波、三角波、矩形波について検証を行った。図６に示す各波形は、何れも印加極性として（＋）極性だけが発生するように設定したものである。
【００７６】
サイン波（図６（ａ））は、瞬時、瞬時の電位変化がなだらかで、感光体３１ｂ上に付着する残留トナーを感光体３１ｂから剥離・飛翔させるには電位変化が少なく不適当（クリーニング不良が発生する）であることが判明した。また、三角波（図６（ｂ））はサイン波に比較すると若干良好であるが、上記サイン波と同様の理由から部分的なクリーニング不良を招来することが判明した。
【００７７】
そして、矩形波（図６（ｃ））については、上記両波形に比較し、数段良好なクリーニングが行われることが判明した。この理由は、矩形波の場合、電位の変移点で急激に電位変動が生じ、感光体３１ｂ上に吸着する残存トナーをクリーニング部材７１側に剥離・飛翔させることとなるためと判断される。
【００７８】
以上の結果から、本形態では、上記図６（ｃ）に示すように重畳するＡＣの波形としては矩形波に設定した。つまり、ＤＣにＡＣを重畳して構成される電圧の波形を矩形波とし、且つ印加時の極性として（＋）極性だけが発生するように設定した。
【００７９】
（矩形波の印加周波数と印加サイクル）
以下に矩形波の印加とその周波数について記載する。
【００８０】
上記のジャンピング現像方式等では、重畳するＡＣの周波数として一般に数１００Ｈｚ〜数１０００Ｈｚとした現像方式を採用している。この理由は、ジャンピング現像では、現像スリーブ上のトナーを感光体３１ｂの現像領域（現像ニップ部）でトナークラウド状態とすると共に、トナークラウドとなったトナーを感光体３１ｂの表面電位（画像情報）に応じて感光体３１ｂへの付着と、現像スリーブへの変換を行うものであり、一定の現像濃度を得るために高周波のＡＣを重畳しトナーの動きを活発化させるためである。
【００８１】
しかし、本発明のクリーニング方法にＡＣを重畳する場合には、感光体３１ｂ上の残存トナーを一義的にクリーニング部材７１に飛翔させれば良く、上記ジャンピング現像のように高周波のＡＣは不要である。すなわち、印加時間に対し、クリーニングされるトナーが吸着される周波数が必要であり、その周波数において、残存トナーがクリーニング部材７１に飛翔する事が不可欠である。表１に周波数によるクリーニング性能の相違を明確にするために用いた平行平板での検討結果を示す。
【００８２】
この表１における検討条件は、一方の平行平板に飽和帯電量のトナーを０．５ｍｇ均一散布し、平板に模擬電圧（−８００Ｖ）を印加し、対抗平板との空隙距離を０．５ｍｍに設定し、対抗平板には表１の周波数の矩形波で印加電圧の最大電圧は＋１５００Ｖ、最小電圧は＋２５０Ｖを２秒印加した。
【００８３】
【表１】

この結果より、低周波数では、同一電界を印加しても、残存トナーを対抗平板まで飛翔させるに至る電界は発生しないが、大凡、３０Ｈｚを超える位から残存トナーをクリーニング可能である事が判明した。また、周波数が１５０Ｈｚを超えると残存トナーは平行平板からは剥離するが、矩形波のＰｅａｋ−Ｐｅａｋの間で空隙の間を飛翔し続け、後述の矩形波のＯＦＦタイミングで平行平板に戻る時と、対抗電極にクリーニングされる時とが生じる。また、上記空間で反復飛翔を行っている時に、トナーは完全球体ではない為、飛翔方向が変化し、両平行平板から離脱するトナーが発生する。尚、上記矩形波の周波数として、表１の「クリーニング性能」を考慮すれば、好ましくは５０〜１００Ｈｚの範囲に設定する。
【００８４】
更に、最大電圧と最小電圧の決定は、矩形波の印加中に印加極性が変化しない事と、印加電圧が高すぎた時に発生する気中放電を未然に解決する最大電圧を設定した。具体的には、電圧波形の最大電圧と最小電圧との電圧振幅を１５００Ｖ／ｍｍ以下とし、電圧波形の最大電圧を２０００Ｖ以下とする。これらの値を超えてしまうと、印加極性の変化や気中放電の発生が懸念されることになる。
【００８５】
また、通常クリーニングの印加サイクルは、クリーニングするべき部材（本発明では感光体、光電面、制御電極等々）が固定式である場合と、回転式である場合とでは異なり、本実施形態の感光体３１ｂ上の残留トナークリーニング時は感光体３１ｂが回転を始めてから連続した印加が必要であるが、本実施形態に説明しない光誘起帯電の光電面やダイレクトトーニング方式の制御電極等の移動しない部材のクリーニングは上記矩形波の印加サイクルを数サイクル〜１０数サイクルとするべきである。すなわち、大量のクリーニングするべきトナーを一度に飛翔させるとトナー同士が衝突する事によってトナーの帯電極性、帯電量の変化が生じることを防止する事と、衝突によってトナーの飛翔方向（クリーニング部材へ向かう方向）が変移し装置の機内飛散等の不具合を解消する為、クリーニングサイクルを分割印加する方がクリーニング効率の向上が図れる。
【００８６】
（矩形波のＯＦＦタイミング）
上記対照部材（感光体３１ｂ）が固定式の矩形波を印加する残存トナーのクリーニングにおいては、印加した電圧をＯＦＦするタイミングが重要である。すなわち、矩形波のＰｅａｋ−Ｐｅａｋ間でトナーが対照部材に付着する時と、クリーニング部材７１に付着するときがある。従って、矩形波の印加ＯＦＦタイミングはクリーニング部材７１に付着した後にＯＦＦする必要がある。
【００８７】
具体的には、矩形波の最大電圧印加中にクリーニング部材７１への印加電圧をＯＦＦしたり、矩形波の最大電圧の印加がＯＦＦされて最小電圧に移行するタイミングでクリーニング部材７１への印加電圧をＯＦＦする。
【００８８】
以上の説明では、本発明要旨を感光体３１ｂ上に残存する残留トナーのクリーニング手法として説明したが、本発明のクリーニング電圧を用いることによって残留トナーのクリーニングが容易にでき、更に装置への機内飛散の解消、並びにクリーニング機構の簡素化が可能となる。
【００８９】
−その他の実施形態−
上記実施形態では、スキャナ機能、プリンタ機能、コピー機能を備えた複合機に本発明を適用した場合について説明した。本発明は、これに限らず各機能のうちの少なくとも一つの機能を備えた画像形成機やその他の画像形成機に対して適用することも可能である。
【００９０】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、帯電部材に残留した現像剤を除去するに際し、現像剤回収部材に対して印加する電圧波形の最大電圧及び最小電圧を、共に同一極性であって現像剤の帯電極性とは逆極性とすることで、現像剤回収部材の極性を常に残留現像剤とは逆極性に保持することを可能とし、現像剤の除去性能を高く維持してクリーニング性能の向上を図ることができる。
【００９１】
また、重畳するＡＣ電圧の波形を矩形波とすることによって瞬間時の電位変動を印加電圧に対し極大にし、残留現像剤が付着している帯電部材から剥離し易くし、現像剤回収部材に飛翔する速度を速くすることが可能となり、クリーニング性能の向上、現像剤の機内飛散を防止できる。更に、印加する矩形波の周波数を最適化することにより上記効果を確実に得ることが可能となる。加えて、矩形波の印加サイクルを所定時間の間で分割することで、一度に多量の残留現像剤が飛翔してしまうことがなくなり、クリーニング効率の向上、機内飛散の低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る複合機の内部構成の概略を示す図である。
【図２】原稿自動給紙部及びその周辺部分を示す概略図である。
【図３】感光体及びクリーニング装置を模式的に示す図である。
【図４】クリーニング部材に印加する電圧波形を示す図である。
【図５】図４に示す各波形の電圧を印加した際のトナーの飛翔状態を模式的に示す図である。
【図６】重畳するＡＣ波形をサイン波、三角波、矩形波とした場合の複合電圧波形を示す図である。
【符号の説明】
１ 複合機（画像形成機）
３１ｂ 感光体（帯電部材）
５ 画像形成用紙（記録媒体）
７ クリーニング装置
７１ クリーニング部材（現像剤回収部材）

Claims (15)

1. 所定電荷を帯びた帯電部材を備え、帯電した現像剤をこの帯電部材に付着させた後、この現像剤を記録媒体に転写するよう構成された画像形成機において、上記転写後に帯電部材に残留した現像剤を除去するためのクリーニング方法であって、
   上記帯電部材に対向配置された現像剤回収部材に対して、上記現像剤の帯電極性とは逆極性の直流電圧に所定の交流電圧を重畳して成る複合電圧を印加することにより、帯電部材に残留した現像剤を現像剤回収部材に移動させて、帯電部材から現像剤を除去することを特徴とするクリーニング方法。
2. 請求項１記載のクリーニング方法において、
   現像剤回収部材に対して印加する電圧波形の最大電圧及び最小電圧を、共に同一極性であって現像剤の帯電極性とは逆極性とすることを特徴とするクリーニング方法。
3. 請求項１または２記載のクリーニング方法において、
   現像剤回収部材に対して印加する電圧波形の最大電圧と最小電圧との電圧振幅を１５００Ｖ／ｍｍ以下とすることを特徴とするクリーニング方法。
4. 請求項１，２または３記載のクリーニング方法において、
   現像剤回収部材に対して印加する電圧波形の最大電圧を２０００Ｖ以下とすることを特徴とするクリーニング方法。
5. 請求項１〜４のうち何れか一つに記載のクリーニング方法において、
   直流電圧に重畳する交流電圧の周波数を、３０〜１５０Ｈｚの範囲とし、好ましくは５０〜１００Ｈｚの範囲とすることを特徴とするクリーニング方法。
6. 請求項１〜５のうち何れか一つに記載のクリーニング方法において、
   直流電圧に重畳する交流電圧の波形を矩形波とすることを特徴とするクリーニング方法。
7. 請求項６記載のクリーニング方法において、
   直流電圧に重畳する交流電圧の矩形波の印加サイクルを数〜数十サイクルとすることを特徴とするクリーニング方法。
8. 請求項６または７記載のクリーニング方法において、
   直流電圧に重畳する交流電圧の矩形波の印加動作を、１回のクリーニングタイミングにおいてサイクルを複数回に分割して実行することを特徴とするクリーニング方法。
9. 請求項６、７または８記載のクリーニング方法において、
   直流電圧に重畳する交流電圧の矩形波の印加ＯＦＦタイミングでは、矩形波の最大電圧印加中に現像剤回収部材への印加電圧をＯＦＦすることを特徴とするクリーニング方法。
10. 請求項６、７または８記載のクリーニング方法において、
    直流電圧に重畳する交流電圧の矩形波の印加ＯＦＦタイミングでは、矩形波の最大電圧の印加がＯＦＦされて最小電圧に移行するタイミングで現像剤回収部材への印加電圧をＯＦＦすることを特徴とするクリーニング方法。
11. 帯電部材は、画像形成機の静電潜像担持体であって、
    この静電潜像担持体上に残留した現像剤を、上記請求項１〜６、９、１０のうち何れか一つに記載の方法によって除去することを特徴とするクリーニング方法。
12. 帯電部材は、光誘起帯電方式によって帯電する光電部材であって、
    この光電部材上に残留した現像剤を、上記請求項１〜１０のうち何れか一つに記載の方法によって除去することを特徴とするクリーニング方法。
13. 帯電部材は、ダイレクトトーニング方式によって帯電する制御電極部材であって、
    この制御電極部材上に残留した現像剤を、上記請求項１〜１０のうち何れか一つに記載の方法によって除去することを特徴とするクリーニング方法。
14. 画像形成機の帯電部材に残留した現像剤を、上記請求項１〜１０のうち何れか一つに記載のクリーニング方法によって除去するよう構成されていることを特徴とするクリーニング装置。
15. 上記請求項１４に記載のクリーニング装置を備え、帯電した現像剤を帯電部材に付着させた後、この現像剤を記録媒体に転写するよう構成されていることを特徴とする画像形成機。

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