JP2005208322A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放電生成物による画像流れ等の画像不良がなく、且つ、感光体の磨耗量の少ない画像形成装置を提供すること。
【解決手段】像担持体と、帯電手段と、像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、前記像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給して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、転写後の前記像担持体に対して直流電圧が印加される１個以上の帯電補助手段とを有し、且つ、前記転写手段により転写されず前記像担持体表面に残留した現像剤を前記現像装置で回収するクリーナレスシステムを用いた画像形成装置において、前記帯電補助手段のうち少なくとも１個は直流電圧が印加されたブラシ部材であり、前記ブラシ部材は画像形成中では停止しており、且つ、前記ブラシ部材は非画像形成中の任意のタイミングで前記像担持体を擦動する。
【選択図】図１

Description

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。

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等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）等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。

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てクリーニング装置内に溜まって廃トナーとなるが、環境保全や資源の有効利用等の点からそのような廃トナーは出ないことが望ましい。

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

又、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。

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、該静電潜像の現像肯定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Ｖback）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は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、廃トナーを無くし、又、メンテナンス時に手を煩わせることも少なくすることができる。又、クリーナレスであることで画像形成装置の小型化にも有利である。

特開２００１−２１５７９９号公報

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。

即ち、現像剤としてのトナーには、量的には少ないけれども、帯電極性が元々正規極性とは逆極性に反転しているトナーが混在している。又、帯電極性が正規極性のトナーであっても転写バイアスや剥離放電等に影響されて帯電極性が反転するものや、除電されて帯電量が少なくなるものもある。

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が感光体と接触帯電装置の接触ニップ部である帯電部を通過する際に接触帯電装置に付着し易い。

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

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転写残トナー均一化手段で一旦逆極性に揃え、更に感光体回転方向下流のトナー帯電量制御手段によって正規極性へと帯電付与して帯電極性を正規極性に揃えると共に帯電量を均一化することにより防止することができる。

又、転写残トナー均一化手段とトナー帯電量制御手段を通過したトナーは通常現像トナーの帯電量より大きくなるため、現像装置において回収されにくくなるが、接触帯電部で交流除電することで、転写残トナーを現像装置で回収され易い帯電量にすることができ、回収不良による画像汚れ等もなく、現像同時クリーニングが効率良く行われる。

上述のクリーナレスプロセスで用いる感光体は、弾性体ブレードのようなクリーナ部材が感光体に当接されていないので、感光体の磨耗量は極端に少なく、感光体の長寿命化に繋がる。

しかし、感光体表面を削り取るクリーナが無いことから、帯電部材付近で発生した放電によるＯ₃、ＮＯx 等の放電生成物が除去されない。その結果、感光体表面に付着した放電生成物が水分を吸着し感光体の表面抵抗が下がり、帯電した表面電荷が横方向に移動して、得られる画像に画像流れを生じる不具合を有しており、この傾向は特に湿度の高いときに顕著に表れる。

本発明はクリーナレスを用いた画像形成装置において、放電生成物による画像流れ等の画像不良がなく、且つ、感光体の磨耗量の少ない画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、像担持体と、該像担持体上に静電像を形成するために前記像担持体を接触部にて帯電する帯電手段と、該帯電手段により帯電処理された前記像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、前記像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給して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、転写後の前記像担持体に対して直流電圧が印加される１個以上の帯電補助手段とを有し、且つ、前記転写手段により転写されず前記像担持体表面に残留した現像剤を前記現像装置で回収するクリーナレスシステムを用いた画像形成装置において、前記帯電補助手段のうち少なくとも１個は直流電圧が印加されたブラシ部材であり、前記ブラシ部材は画像形成中では停止しており、且つ、前記ブラシ部材は非画像形成中の任意のタイミングで前記像担持体を擦動することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ブラシ部材の擦動は、前記像担持体スラスト方向のレシプロ動作であることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記ブラシ部材のレシプロ周期Ｔｂは、ドラム回転周期Ｔｄに対して０．５×Ｔｄ≦Ｔｂ≦５．０×Ｔｄであることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記画像形成装置内に使用環境の水分量を検知する環境検知手段を有し、前記環境検知手段により検知された水分量に応じて前記ブラシ部材のレシプロ時間を制御することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記帯電手段に振動電界を印加することを特徴とする。

本発明によれば、放電生成物による画像流れ等の画像不良がなく、良好な画像形成を行うことができるとともに、感光体の磨耗量を少なく抑えてその耐久性向上を図ることができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
以下、本実施の形態に係る画像形成装置（画像記録装置）について説明する。

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。
（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３０ｍｍであり、中心支軸を中心に１３０ｍｍ／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。

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。

ｂ）帯電手段
２は感光ドラム１の周面を一様に帯電処理する帯電手段としての接触帯電装置（接触帯電器）であり、本実施の形態では帯電ローラ（ローラ帯電器）である。

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。

この帯電ローラ２の芯金２ａには電源Ｓ１より所定の条件の帯電バイアス電圧が印加されることにより回転感光ドラム１の周面が所定の極性・電位に接触帯電処理される。本例において、帯電ローラ２に対する帯電バイアス電圧は直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。

より具体的には、
直流電圧；−５００Ｖ
交流電圧；周波数ｆ１０００Ｈｚ、ピーク間電圧Ｖpp１４００Ｖ、正弦波とを重畳した振動電圧であり、感光ドラム１の周面は−５００Ｖ（暗電位Ｖｄ）に一様に接触帯電処理される。

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の外周りに、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。

より具体的には、本例の帯電ローラ２の仕様は下記の通りである。

ａ．芯金２ａ ；直径６ｍｍのステンレス丸棒
ｂ．下層２ｂ ；カーボン分散の発泡ＥＰＤＭ、比重０．５ｇ／ｃｍ³、体積抵抗値１
０²〜１０⁹Ωｃｍ、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１０²〜１０⁵Ωｃｍ、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１０⁷〜１０¹⁰Ωｃｍ、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、外添剤等）の除去がなされる。

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所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。

ｄ）現像手段
４は感光ドラム１上の静電潜像に現像剤Ｚ（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。

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。

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１０１３Ωｃｍ、粒径は４０μｍである。トナーは磁性キャリアとの摺擦により負極性に摩擦帯電される。

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との対向部が現像剤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４ｂ内のマグネットローラ４ｃの磁力により現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅの一部が磁気ブラシ層として吸着保持され、該スリーブ４ｂの回転に伴い回転搬送され、現像剤コーティングブレード４ｄにより所定の薄層に整層され、現像部ｃにおいて感光ドラム１の面に対して接触して感光ドラム１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）と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
とを重畳した振動電圧である。

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。

このとき、感光ドラム１上に現像されたトナーの帯電量は−２５μＣ／ｇである。

現像部ｃを通過した現像スリーブ４ｂ上の現像剤薄層は引き続く現像スリーブ４ｂの回転に伴い現像容器４ａ内の現像剤溜り部に戻される。

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４ｇ内のトナーが現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅに補給される。二成分現像剤４ｅに補給されたトナーは攪拌部材４ｆにより攪拌される。

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。

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。

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。
（２）クリーナレスシステム及びトナー帯電量制御
本例のプリンタはクリーナレスであり、転写材Ｐに対するトナー画像転写後の感光ドラム１面に若干量残留する転写残トナーを除去する専用のクリーニング装置を具備させていない。転写後の感光ドラム１面上の転写残トナーは引き続く感光ドラム１の回転に伴い帯電部ａ、露後部ｂを通って現像部ｃに持ち運ばれて、現像装置３により現像同時クリーニング（回収）される（クリーナレスシステム）。

本実施の形態においては、現像装置４の現像スリーブ４ｂは前述したように現像部ｃにおいて、感光ドラム１面の進行方向とは逆方向に回転させており、これは感光ドラム１上の転写残トナーの回収に有利である。

感光ドラム１面上の転写残トナーは露光部ｂを通るので露光工程はその転写残トナー上からなされるが、転写残トナーの量は少ないため、大きな影響は現れない。

ただ前述のように、転写残トナーには帯電極性が正規極性のもの、逆極性のもの（反転トナー）、帯電量が少ないものが混在しており、その内の反転トナーや帯電量が少ないトナーが帯電部ａを通過する際に帯電ローラ２に付着することで帯電ローラが許容以上にトナー汚染して帯電不良を生じることになる。

又、感光ドラム１面上の転写残トナーの現像装置３による現像同時クリーニングを効果的に行わせるためには、現像部ｃに持ち運ばれる感光ドラム上の転写残トナーの帯電極性が正規極性であり、且つ、その帯電量が現像装置によって感光ドラムの静電潜像を現像できるトナーの帯電量であることが必要である。反転トナーや帯電量が適切でないトナーについては感光ドラム上から現像装置に除去・回収できず、不良画像の原因となってしまう。

又、近年、ユーザニーズの多様化に伴い、写真画像等といった高印字率な画像等の連続の印字動作等により、一度に大量の転写残トナーの発生により、上述のような問題を更に助長させてしまうのである。

そこで、本実施の形態においては、転写部ｄよりも感光ドラム回転方向下流側の位置において、感光ドラム１上の転写残トナーを均一化するための、転写残トナー（残留現像剤像）均一化手段７を設け、この転写残トナー均一化手段７よりも感光ドラム回転方向下流側で、帯電部ａよりも感光ドラム回転方向上流側の位置において、転写残トナーの帯電極性を正規極性である負極性に揃えるためのトナー（現像剤）帯電量制御手段８を設けている。

本実施の形態では、上記の転写残トナー均一化手段７と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であり、ブラシ部を感光ドラム1 面に接触させて配設してある。ｅは転写残トナー均一化手段７と感光体ドラム１面の接触部である。ｆはトナー帯電量制御手段８と感光ドラム１面の接触部である。

転写残トナー均一化手段７には正極性の電圧がＳ４により印加されており、トナー帯電量制御手段８には負極性の電圧が電源Ｓ５より印加されている。本実施の形態では、転写残トナー均一化手段７には＋２５０Ｖ、トナー帯電制御手段８には−７５０Ｖ印加した。

転写部ｄにおける転写剤Ｐに対するトナー画像転写後の感光ドラム１上に残留の転写残トナーは引き続く感光ドラム１の回転で転写残トナー均一化手段７と感光ドラム１との接触部ｅに至り、一旦転写残トナー均一化手段７で正極性に揃える。又、転写残トナー均一化手段７は、下流に位置するトナー帯電量制御手段での放電を確実に行うため、感光ドラム表面電位を０Ｖ近傍にする。

転写残トナー均一化手段７で正極性に揃えられた感光ドラム面上の転写残トナーは、引き続き感光ドラム１の回転でトナー帯電量制御手段８と感光ドラム１との接触部ｆに至り、このトナー帯電量制御手段８を通過する感光ドラム１上の転写残トナーは、その帯電極性が正規極性である負極性に揃えられる。本実施の形態ではトナー帯電量制御手段８通過後の転写残トナーの帯電量は−７０μＣ／ｇであった。

次に、現像工程における転写残トナーの回収について述べる。

現像装置４は上述した通りで、現像と同時に転写残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上の現像されたトナー帯電量は前述したように、本実施の形態においては−２５μＣ／ｇである。ここで、本実施の形態における現像条件において、転写残トナーが現像装置４に回収されるための帯電量との関係を表１に示す。

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

しかしながら、上述したように帯電ローラ２へのトナー付着を防止するために、トナー帯電量制御手段８によって−７０μＣ／ｇと負極性に大きく帯電された転写残トナーを、現像装置４において回収させるためには、除電を行う必要がある。

帯電ローラ２には感光ドラム１の周面を帯電処理するために、交流電圧（周波数ｆ１０００Ｈｚ、Ｖpp１４００Ｖ）が印加されていることにより、転写残トナーは交流除電されるのである。本実施の形態では帯電部ａを通過後のトナー帯電量は−３０μＣ／ｇとなった。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上の転写残トナーは、上記の理由で現像装置４に回収される。

このようにして、転写部ｄから帯電部ａへ持ち運ばれる感光ドラム１上の転写残トナーの帯電量を転写残トナー均一化手段７とトナー帯電量制御手段８で正規極性である負極性に揃えて帯電処理することで転写残トナーの帯電ローラ２への付着を防止しつつ、帯電ローラ２で感光ドラム１を所定の電位に帯電すると同時に、上記のトナー帯電量制御手段８で正規極性である負極性に帯電処理された転写残トナーの帯電量を、現像装置４によって感光ドラムの静電潜像を現像できる適切な帯電量に制御することで現像装置での転写残トナーの回収も効率的になされる。

このような画像形成装置において、スジ上の画像流れが発生した。これは帯電ローラの放電による放電生成物が発生し、感光体表面に付着した放電生成物が空気中の水分を吸着し、感光体の表面抵抗が下がり、帯電した表面電荷が横方向に移動して、得られる画像が流れることが原因である。

通常クリーナがある画像形成装置では、クリーナ部で感光体表面を研磨する働きがあるので、画像流れは抑制できる。しかし、本実施の形態のようがクリーナレス方式では、感光体表面を擦る部分は転写残トナー均一化手段７とトナー帯電量制御手段８のブラシ部材であり、これらはクリーナブレードのように感光体に対する圧が均一ではなく、又、圧も弱く、ブラシの植毛密度が粗であるときは、ブラシの毛が感光体に接触していない部分が存在する。このことにより、スジ上の画像流れが発生したと考えられる。

特開２００１−２１５７９９号公報には、トナー帯電量を制御する補助ブラシをドラムスラスト方向に前後動作（レシプロ）させて、残トナーを均一に帯電させる方法が提示されている。この方法を用いると、ブラシによる感光体スラスト方向の帯電ムラ防止の他に、ブラシによる感光体擦りムラも低減にも効果が出ることが鋭意研究の成果判明した。

しかし、画像形成中もこのレシプロ動作が行われると、レシプロ上の帯電ムラが画像上に現れてしまう。又、画像形成中にレシプロ動作が入ると、感光ドラムがレシプロ動作に連動して振動し、画像が乱れてしまう。又、ブラシに溜まった転写残トナーがレシプロ動作により紙上にボタ落ちする現象も発生した。

そこで、本実施の形態では、画像形成中はレシプロ動作を停止し、紙間や画像形成前や後のタイミングで感光体を回転するとともに、転写残トナー均一化手段７とトナー帯電量制御手段８を感光体回転方向に対して図３のように垂直方向にレシプロさせた。具体的には、レシプロ動作の移動量は２．５ｍｍとした。このレシプロ動作が入ることで、感光ドラム上に付着している帯電生成物が掻き取られ、画像流れが発生しないことが分かった。又、レシプロ周期Ｔｂは、ドラム回転周期Ｔｄに対して０．５×Ｔｄ≦Ｔｂ≦５．０×Ｔｄとした。これより遅い周期だと感光ドラム上の掻き取り能力が不十分となり、これより早い周期だとブラシ状に付着している転写残トナーが振り落とされ、リユースされなくなってしまう。

このレシプロ動作により、画像形成中に画像不良を出すことなく、クリーナレスの構成を保ったままドラム上に付着している放電生成物を掻き撮ることができた。又、クリーナレスであるので、感光ドラムもクリーナがある画像形成装置よりも長寿命となり、安定した画像を長期に亘って提供することができた。

＜実施の形態２＞
実施の形態１の構成で画像耐久を行い、その後電源ＯＦＦした状態で長期放置をし、その後、再び電源ＯＮして画像を出力すると画像流れが発生した。

本実施の形態では、環境を７段階に変えて実施の形態１の構成で画像を出し、画像流れが発生する環境と、発生したらどれ位のレシプロ動作を含んだ感光体ドラム回転時間が必要かを示した結果を下記に示す。実験手法は帯電部や転写部のバイアス設定を一定とし、画像耐久を１０００枚行った後に２４時間同環境に放置し、その直後に出した画像で判別した。

絶対水分量 画像流れ レシプロを含んだドラム回転時間
環境１ ０〜２ （g ／kg dry air） 発生せず ０（秒）
環境２ ２〜６ （g ／kg dry air） 発生せず ０ （秒）
環境３ ６〜９ （g ／kg dry air） 発生せず ０ （秒）
環境４ ９〜１３（g ／kg dry air） 発生 ５ （秒）
環境５ １３〜１６（g ／kg dry air） 発生 １０（秒）
環境６ １６〜２０（g ／kg dry air） 発生 ２５（秒）
環境７ ２０〜 （g ／kg dry air） 発生 ４０（秒）
ここでは、環境の絶対水分量（１ｋｇのDryAir中の水分量（ｇ））が高くなればなるほど発生レベルが悪化する。

そこで、本実施の形態では、画像形成装置内に環境の水分量を検知する環境サンサーを設け、環境区分により、電源ＯＮ時の感光ドラムの前多回転時間を上記の時間に設定した。前多回転時間中は転写残トナー均一化手段７とトナー帯電量制御手段８はレシプロ動作をする。この設定により、長期放置後の画像流れも解消された。
（その他）
１）転写残トナー均一化手段７とトナー帯電量制御手段８は、実施の形態ではブラシ状部材であるが、ブラシ回転体、弾性ローラ体、シート状部材等、任意の形態の部材にすることができる。又、レシプロさせる方向は同方向でも逆方向でも構わない。

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

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

４）接触帯電部材や現像部材に印加する振動電界の交番電圧成分（ＡＣ成分、周期的に電圧値が変化する電圧）の波形としては、正弦波、矩形波、三角波等適宜使用可能である。直流電源を周期的にオン／オフすることによって形成された矩形波であっても良い。

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

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

７）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良い。

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

８）転写手段は実施形態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良く、コロナ帯電器を使用した非接触転写帯電方式でも良い。

９）転写ドラムや転写ベルト等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可能である。

本発明は、クリーニング装置を廃したクリーナレス方式を採用する画像形成装置に対して適用可能である。

本発明に係る画像形成装置要部の断面図である。 感光ドラムと帯電ローラの層構成模式図である。 レシプロ方向の説明図（図１の右方向から観察）である。

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
７ 転写残トナー均一化手段（残留現像剤均一化手段）
８ トナー帯電量制御手段（現像剤帯電量制御手段）
Ｓ１〜Ｓ５ バイアス電圧印加電源

Claims (5)

1. 像担持体と、該像担持体上に静電像を形成するために前記像担持体を接触部にて帯電する帯電手段と、該帯電手段により帯電処理された前記像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、前記像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給して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、転写後の前記像担持体に対して直流電圧が印加される１個以上の帯電補助手段とを有し、且つ、前記転写手段により転写されず前記像担持体表面に残留した現像剤を前記現像装置で回収するクリーナレスシステムを用いた画像形成装置において、
   前記帯電補助手段のうち少なくとも１個は直流電圧が印加されたブラシ部材であり、前記ブラシ部材は画像形成中では停止しており、且つ、前記ブラシ部材は非画像形成中の任意のタイミングで前記像担持体を擦動することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ブラシ部材の擦動は、前記像担持体スラスト方向のレシプロ動作であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記ブラシ部材のレシプロ周期Ｔｂは、ドラム回転周期Ｔｄに対して０．５×Ｔｄ≦Ｔｂ≦５．０×Ｔｄであることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記画像形成装置内に使用環境の水分量を検知する環境検知手段を有し、前記環境検知手段により検知された水分量に応じて前記ブラシ部材のレシプロ時間を制御することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の画像形成装置。
5. 前記帯電手段に振動電界を印加することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の画像形成装置。

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