JP2007240984A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で、画像流れの発生を抑えることのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体１を帯電する帯電手段２による帯電動作を行うことなく、現像手段４により像担持体上に帯状の現像剤像ＴＢを形成し、クリーニング手段９により像担持体上に付着した帯状の現像剤像ＴＢを除去し、次にクリーニング手段により帯状の現像剤像が除去された領域が帯電手段の対向部を通過した後にはじめて帯電動作を開始させる。これにより、像担持体表面の抵抗低下に伴う画像流れ現象の発生を短時間で抑えることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形装置に関し、特に画像流れの発生を防止するための構成に関する。

従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置では、像担持体の周囲に帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段が、各工程に応じた位置に配置され画像形成がおこなわれている。そして、画像形成の際は、まず像担持体に対し、暗中で帯電手段（帯電工程）により帯電が一様に行われる。

ところで、帯電手段等の帯電（放電）動作が行われると、窒素酸化物等の放電生成物が発生し、この放電生成物が像担持体表面に付着する場合がある。ここで、像担持体表面は水よりも高抵抗な表面抵抗を有しており、帯電により電荷を保持しつつ、露光による光導電特性で電荷が解消されることで像担持体表面に静電潜像が形成される。

しかし、放電生成物が像担持体表面に付着すると、この放電生成物は水分吸着性が高いことから、像担持体表面に水分が付着し、これに伴い表面抵抗が低下すると、静電潜像の電位勾配が維持できなくなる。このため、像担持体を長期使用すると、細線や微小ドットなどの静電潜像が像担持体表面方向へ流れてしまうようになり、現像前に既に静電潜像がボケる現象である画像流れが発生する。

このような画像流れとしては、夜間等、画像形成動作終了後、装置を長期放置することにより発生する画像流れ（放置流れ）がある。これは、画像形成動作終了後、一次帯電器等の放電機構近傍に生じた放電生成物が停止中の放電機構対向部に大量に付着することが原因であり、次の本体電源投入直後などに、その部位のみ画像がボケるようになるものである。

そこで、このような画像流れを防ぐため、例えば像担持体を加熱して水分を除去させる方法がある（特許文献１及び特許文献２参照。）。

しかしながら、既述した特許文献１及び特許文献２に記載の方法のように像担持体表面を加熱することで表面に吸着した水分を除去する構成では、温度を変化させなければならず、時間がかかってしまう。また、より速く加熱するためには多くの電力エネルギーを消費する。昨今、電源投入後のクイックスタートが製品性能で重要となり、かつ、省エネルギーの観点からも、放置によって生じる画像流れに対しては、素早い解消モードが要請されている。さらに、昨今、電磁誘導加熱などの定着手段の進歩により、定着装置のウォームアップタイムが短縮されるのにあわせて、画像流れ解消のためのシーケンスの短縮も急がれている。

そこで、加熱手段を用いない方法として放置後の電源投入後に画像形成動作に入る前にクリーニング手段を像担持体に当接させたまま像担持体を所定時間回転させることで像担持体表面を摺擦する構成が提案されている（特許文献３参照。）。

上記特許文献３のように、流れ現象、特に既述した放置流れ現象は、画像形成動作中、クリーニング手段に設けられたクリーニングブレードなどの摺擦部材によって表面が摺擦されることである程度は解消できる。しかし、表面付着物が多いなど劣化度合いが大きい場合、クリーニングブレードなどの摺擦部材では除去できないだけでなく、表面付着物を像担持体表面上で引き伸ばしてしまうことになる。

そこで、像担持体上にトナー帯を形成し、このトナー帯を転写させずにクリーニング部に送り込むことでトナー粒子にて像担持体表面を研磨させ研磨摺擦機能を向上させる研磨モードが提案されている（特許文献４及び特許文献５参照。）。

特開平９−３１９１００号公報 特開２０００−１３２０７０号公報 特開平７−２３４６１９号公報 特開平２−４４３８８号公報 特開２０００−１９９２１号公報

特許文献４、５のようにトナー粒子をクリーニング部に供給して像担持体表面を研磨する研磨モードを有する場合、以下のような問題があることがわかった。即ち、研磨モードを実行前、もしくは実行中に帯電器を作動（帯電バイアスをＯＮ）させてしまうと、感光ドラム表面に付着した放電生成物が活性化されて水分を吸着しやすくなる。そして、水分を吸着した放電生成物は粘性を生じ、除去されにくくなるという問題があることがわかった。

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、帯電器の作動に伴う放電生成物の活性化を抑制しながら効率的に放電生成物を除去することで短時間で、画像流れの発生を抑え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。

本発明は、像担持体を帯電する帯電手段と、前記帯電手段により帯電された像担持体上に形成された静電潜像を現像剤にて現像する現像手段と、前記像担持体上の現像剤像を記録材に転写する転写手段と、転写後に前記像担持体表面に残留した現像剤を除去するクリーニング手段と、を有し、前記像担持体上に形成された現像剤像を転写を行なわずにクリーニング手段にて除去させる除去モードを実行可能な画像形成装置において、前記除去モードは画像形成装置の電源投入してから前記帯電手段による帯電動作を行う前に前記像担持体の画像形成領域の前記像担持体の回転方向と直交する方向における略全域に除去モード用の現像剤像を形成する第一の工程と、前記除去モード用の現像剤像が前記クリーニング手段にて除去される領域が少なくとも前記帯電手段との対向部を通過してはじめて前記帯電手段の帯電動作を開始する第二の工程と、を有することを特徴とするものである。

また本発明は、複数の像担持体と、前記複数の像担持体をそれぞれ帯電する複数の帯電手段と、前記帯電手段により帯電された像担持体上に形成された静電潜像を現像剤にて現像する複数の現像手段と、前記複数の像担持体上に形成された現像剤像を直接記録材もしくは中間転写体を介して記録材上に転写する転写手段と、を有する画像形成装置において、画像形成装置の電源投入してから第一の前記像担持体の帯電手段による帯電動作を行う前に第二の前記像担持体上に形成した現像剤像を前記第一の像担持体に転写する第一工程と、前記第一工程で前記第一の像担持体上に転写された前記現像剤像を前記第一の像担持体上をクリーニングするクリーニング手段にて除去する第二の工程と、前記第二の工程において前記クリーニング手段にて前記現像剤像が除去された領域が少なくとも前記第一の像担持体を帯電する帯電手段と対向する対向部を通過した後にはじめて前記第一の像担持体の帯電手段の帯電動作を開始する第三の工程と、を有することを特徴とするものである。

本発明のように、像担持体に上に現像剤像を形成し、クリーニング手段にて除去した後にはじめて帯電手段による帯電動作を行うことにより、像担持体表面の付着物を効率よく除去することができる。これにより、像担持体表面の抵抗低下に伴う画像流れ現象の発生を短時間で抑えることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置内部の概略構成を示す図である。

ここで、図１に示す画像形成装置は、電子写真方式により画像を形成する複写機等の画像形成装置であって、不図示のコンピュータ等から送られた画像信号に従って記録媒体である紙等のシートにトナー像を形成するものである。

この画像形成装置は、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムという。）１を備えている。この感光ドラム１は、不図示の駆動手段によって矢印Ｒ１方向（図１中の時計回り）に所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動され、その表面が一次帯電器（帯電手段）２によって所定の極性・電位に一様に帯電される。

帯電後の感光ドラム１は、画像信号に基づいて発光する例えば、レーザ発振器等の露光器（露光手段）３によって露光され、露光部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器（現像手段）４によって現像材であるトナーＴが付着されトナー像として現像される。

一方、シートは、感光ドラム１上のトナー像とタイミングを合わせるようにして感光ドラム１と転写ローラ（転写手段）６との間の転写部に供給される。そして、現像器４等によって感光ドラム１表面に形成されたトナー像は、転写ローラ６によってトナーをシートに移動する電流を流すことでシート上に転写される。

なお、このようにトナー像が転写された後のシートは、搬送ベルト５によって不図示の定着器（定着手段）に送られ、ここで加熱・加圧されて表面にトナー像が定着され、この後、排出される。一方、トナー像転写後の感光ドラム１は、表面に残った転写残トナーがクリーニング装置（クリーニング手段）９によって除去され、次の画像形成に供される。

本実施の形態で用いた感光ドラム１は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）像担持体が用いられている。一般にａ−Ｓｉ像担持体は、導電性支持体を５０℃〜４００℃に加熱し、導電性支持体上に真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法等の成膜法によってａ−Ｓｉからなる光導電層を形成することによって構成される。なお、本実施の形態では、プラズマＣＶＤ法、即ち、原料ガスを直流または高周波或いはマイクロ波、グロー放電によって分解し、支持体上にａ−Ｓｉ堆積膜を形成する方法によって像担持体を構成した。

また、トナーＴは、コアにエステル系ワックスを内包し、樹脂層にスチレン−ブチルアクリレート、表層にスチレンポリエステルの構成からなる懸濁重合法によって形成したものである。なお、本実施の形態では、重合法により作成した樹脂磁性キャリヤとの混合物を、二成分現像剤として使用した。

さらに、本実施の形態では、この二成分現像剤中に、さらに外添剤としてクリーニング助剤を混入させた。クリーニング助剤としては、チタン酸ストロンチウムを粉砕し、０．１〜３．０μｍの平均粒径になるように分級したものをトナーに対して３．０重量％の割合で外添混合した。なお、クリーニング助剤のモース硬度が６．０以上であれば、感光ドラム１表面を研磨する研磨剤としても機能する。

この他に酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化セリウム、酸化ゲルマニウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化ストロンチウム、酸化ホウ素、窒化ケイ素などの微粉末を用いてもよい。さらに、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、リンタングステン酸、リンモリブデン酸、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、及び炭酸アルミニウムなどの微粉末を用いてもよい。

クリーニング装置９は、図１に示すクリーニングブレード９ｂの他、図２に示すように、感光ドラム回転方向の転写後の位置に、クリーニング補助部材として導電性のナイロン繊維を用いたファーブラシ９ｇが備えられている。このファーブラシ９ｇは回転自在になっており、感光ドラム表層の摺擦効果を高めるために、ブラシ表層の周速度は感光ドラム１の周速度に対して逆方向に２５％で回転している。

さらに、このファーブラシ９ｇにはスクレーパ９ｈが当接されており、ファーブラシ９ｇ中に堆積しすぎたトナーを排出する構成となっている。

そして、このファーブラシ９ｇの下流に、クリーニングブレード９ｂが感光ドラム回転方向に対してカウンタ方向に当接されている。また、クリーニング装置９のケーシング９ａの下部にはすくいシート９ｆが取り付けられていて、クリーニングブレード９ｂによって感光ドラム１表面から掻き落とされたトナーが、感光ドラム１に大量に逆流することを防止している。

さらにケーシング９ａの下部には転写残トナーを排出するためのスクリュー（搬送手段）９ｅが配設されており、ケーシング９ａ内に落下した転写残トナーを感光ドラム１の回転方向と直交する方向に搬送してクリーニング装置９から排出するようにしている。このように構成することで、転写残トナーによってケーシング９ａ内が詰まるようなことがない。

ところで、クリーニングブレード９ｂの感光ドラム１に対する設定条件は、クリーニング性能を決定する大きな要因となる。設定条件としては、クリーニングブレード９ｂの感光ドラム１との当接圧、当接角度、自由長、クリーニングブレード９ｂの板厚などが挙げられる。ここではクリーニングブレード９ｂの感光ドラム１への当接圧を安定化させるために、引っ張りばね９ｄによる加圧方式を用いている。なお、９ｃはクリーニングブレード９ｂを保持するホルダであり、このホルダ９ｃを介してクリーニングブレード９ｂは、引っ張りばね９ｄにより感光ドラム１へ当接するようになっている。

本実施の形態では、感光ドラム１に対してクリーニングブレード９ｂの当接圧を２５Ｎ／ｍ、クリーニングブレード１５の板厚ｔを３ｍｍ、ｘ（ホルダ９ｃからの突出長さ）を５ｍｍとした。また、クリーニングブレード９ｂは、材質がポリウレタンゴムからなり、物性値はＪＩＳの加硫ゴムの試験方法に従って実測したところＡ硬度が７３゜、反発弾性率が５０％であった。

次に、感光体表面付着物除去シーケンスを図３に示す。図３において、横軸は時間を、縦軸は時間に対して、感光ドラム駆動、帯電バイアス、露光、現像バイアス、転写バイアスのＯＮ、ＯＦＦのタイミングを示している。

なお、感光ドラム駆動、帯電バイアス等は、それぞれ位置的に時差があるため、それぞれの手段を通過するタイミングにあわせて縦軸を決めてある。説明のために、感光ドラム上のある特定の位置が、それぞれの手段を通過するタイミングを一点鎖線でつないである。

ここで、クリーニング装置は常時感光ドラムに当接しているため、動作はしないが、一点鎖線が交差したところが、帯電、現像、転写等をそれぞれ通過してクリーニング装置に達した点を示している。また、感光ドラムは、再度繰り返し使用されるため、一点鎖線は繰り返し引かれ、感光ドラム一周の周期毎に各プロセスが繰り返される。

次に、本実施の形態における感光体表面付着物除去シーケンスについて説明する。なお、本実施の形態において、この感光体表面付着物除去シーケンスは、電源が投入された直後に実行されるものである。

画像形成装置本体の電源が投入されると、まず感光ドラムの駆動が開始（ＯＮ）される。その時点で露光動作も入る（ＯＮ）が、これは感光ドラム１が、その周囲に配設される当接部材（クリーニングブレードなど）との摺擦によって発生する摩擦帯電を除電する目的である。

なお、本実施の形態では、摩擦帯電を除電するため露光手段を用いたが、帯電手段の前に前露光手段を備えた画像形成装置の場合には、この前露光手段により摩擦帯電を除電するようにしても良い。

次に、帯電動作を行わずに現像動作のみを実施するよう図１に示す現像器４の現像ローラ４ｂに現像バイアスを印加（ＯＮ）する。このように動作させることで、現像器４の電気的なバイアスのみで感光ドラム１が現像される。このため、感光ドラム１の回転方向と直交する幅方向表面上には、現像器４のトナーコート域の幅いっぱいに一様な帯状の現像剤像（除去モード用の現像剤）であるトナー帯ＴＢが形成される。

次に、このような第１工程により感光ドラム１に形成されたトナー帯ＴＢは、感光ドラム１の回転に伴って転写部に到達する。そして、この転写部において転写ローラ６は、通常の画像形成中の転写バイアスの逆極性で電流の絶対値が、より大きい電流を通電する。

これにより、感光ドラム上のトナー帯ＴＢの、感光ドラム１への付着力が増大する。このように転写部において逆バイアスを印加して感光ドラム１へのトナー帯ＴＢの付着力を増大させることにより、後述するようにクリーニングブレード当接部のニップ内部へトナーがもぐりこみやすくなり、感光ドラム表面を研磨摺擦する効果が増大する。

ただし、この転写部で印加する逆バイアスの大きさは、感光ドラム上の放電生成物が活性化されない程度の大きさである。そのため、転写手段としては放電が少ない接触系の転写手段、例えば転写ローラ等が好ましい。

次に、このような第２工程により、感光ドラム１への付着力が増大したトナー帯ＴＢは、クリーニングブレード９ｂのブレードエッジ部と、感光ドラム１との圧接部に供給され、トナー帯ＴＢがクリーニングブレード９ｂによって掻き取られる。そして、このような第３工程において、クリーニングブレード９ｂの感光ドラム１との圧接部にてトナーによる摺擦効果が発生する。

特に、本実施の形態においては、転写部において転写手段によりトナー（帯）は感光ドラム１へ強く付着されており、このように付着力を強められたトナー粒子はクリーニングブレード９ｂと感光ドラム１との当接ニップ内部に入り込みやすくなる。この結果、トナーによる研磨効果が高くなる。したがって、研磨効果が高くなり、感光ドラム１表面が研磨清掃された感光ドラム１位置が一次帯電器の帯電領域を通過した後に、次の動作である一次帯電動作を行う。

本実施の形態において、一次帯電器はスコロトロン方式を用いたコロナ帯電器である場合を以下に説明する。このような帯電方式において、帯電領域とは、図８に示すように、帯電線とシールド部を直線で結んだ線（図中では一点鎖線で示す）を延長して感光ドラムに接する部位を帯電領域とする。これは、コロナイオンが帯電線から同心円状に放射し、感光ドラムを帯電するためである。図中にあるように、帯電領域の終点を上記研磨清掃した感光ドラム部位が通過した後に、一次帯電動作を行えばよい。

また、特開平３−５２０５８号公報のようにローラー状の接触帯電方式を用いた場合は、図９に示すようにローラーの幅から感光ドラムへ鉛直に引いた線の幅を帯電領域とすればよい。これは、接触帯電方式の場合の帯電領域は、帯電ローラーや感光ドラムのインピーダンス等に依存するが、微小ギャップによる放電を用いた帯電方式であるために図９の幅を帯電領域とすれば充分である。

図１０に、本動作のフローチャートを示す。つまり、感光ドラム上を研磨清掃した部位が通過するまでは帯電動作に入らずに、通過後に帯電動作に入るように設定するものである。

次に、本実施の形態の実施の形態として、これらの構成を持つように改造した複写機「商品名：ＧＰ６０５（キヤノン社製）」を用いて画像の評価を行った。感光ドラムは５００万枚通紙耐久したものを用い、画像流れ現象の確認は３０℃、８０％ｈの恒温恒湿環境下で５０００枚の通紙耐久をして電源をＯＦＦし、２４時間放置した後に、電源投入した直後の画像で評価した。その結果、画像流れのない良好な画像が得られた。

本実施の形態では、転写部にて逆バイアスを印加することでトナーによる摺擦効果を効果を増大させているが、この限りではなく、転写バイアスをＯＦＦするまたは離間させる構成でもよい。

次に、本実施の形態の比較例について説明する。

［比較例１］
本比較例１では、本体電源投入後のシーケンスとして感光体表面付着物除去シーケンスを用いる感光体表面付着物除去モードを実施せず、画像調整モードを実施した後に、画像形成動作に入るようにした。そして、このような感光体表面付着物除去シーケンスを用いる感光体表面付着物除去モード（以下、除去モードという）を実施しない本比較例１について、実施の形態と同様な評価を行った。

結果は、２００μｍ程度の幅を持つ高濃度のライン画像が保持できず、文字などが判読できない悪いレベルであった。これは、感光ドラム表面に付着した放電生成物に水分が吸着したことで感光ドラムの表面抵抗が低抵抗化し、静電潜像が保持できないために、画像流れ現象が生じたためである。

［比較例２］
本比較例２では、本体電源投入後の画像調整モードが終了した後、実施の形態１と同じ除去モードを実施した。そして、このような本比較例２について、実施の形態と同様な評価を行った。結果は、比較例１のレベルのように文字が判読できないほどの画像流れは発生しなかったが、５０μｍ程度の微小ドットの潜像が流れてしまい、微小ドットで形成するハーフトーン画像が低濃度化する画像不良が発生した。

これは、本比較例２のように、除去モードを実施する前に帯電動作を行った場合、感光ドラム表面に付着した放電生成物が活性化されて水分を吸着しやすくなり、放電生成物に粘性が生じるためである。つまり、本比較例２の場合は、除去モードを行わない比較例１に対して感光ドラム表面の付着物を除去する能力はあるが、放電生成物に粘性が生じることで放電生成物が除去されにくくなり、感光ドラムの表面抵抗の低下が若干生じるようになる。

これは、本比較例のようにバイアスを印加せずに、クリーニング動作を行った場合、トナー帯の付着力が弱いことから、クリーニングブレードエッジ近傍に滞留するトナー自身によって感光ドラムからトナー帯が剥ぎ取られるためである。つまり、本比較例の場合は、除去モードを行わない比較例１に対して感光ドラム表面の付着物を除去する能力はあるが、トナー帯がクリーニングブレード当接内部にもぐりこむこと無しに除去されるため、感光ドラム表面に付着した放電生成物を除去しきれない。

このように、帯電動作を行うことなく形成されたトナー帯ＴＢを感光ドラム１に付着させ、このトナー帯ＴＢをクリーニングブレードによって除去するという除去モードを実施することにより、感光ドラム表面の付着物を効率よく除去することができる。これにより、感光ドラム表面の抵抗低下に伴う画像流れ現象の発生を抑えることができる。

つまり、帯電動作を行う前、除去モードを実施することにより、感光ドラム表面抵抗低下に伴う画像流れ現象を引き起こす表面付着物を効率よく除去することが可能となる。これにより、短時間で画像流れ現象を防止することができ、電源投入後、画像形成動作前の調整時間が短くても画像流れ現象を防止することができると共に、感光ドラムの寿命を短くすることなく、長期にわたって良好な画像を安定して得ることができる。

ところで、これまで述べた除去モードは、常時行う必要はなく、例えば感光ドラムの使用履歴や装置本体電源投入時の温湿度によって選択的に行うようにしても良い。

これは、画像流れ現象は、既述したように感光ドラムに付着した放電生成物の水分吸着による表面抵抗の低下が原因であることから、放電生成物の付着量に影響のある、例えば感光ドラムの耐久履歴によって発生の有無が異なる。また、感光ドラム周囲の空気中の水分量である画像形成時の相対湿度などによっても発生の有無が異なる。

よって、画像流れ現象が起きる条件のときにのみ除去モードを行うようにし、画像流れ現象が起きないような条件では除去モードを行わないようにすることで、トナー消費量や電源投入後のクイックスタートが可能となる。

次に、このように除去モードを選択的に行うようにした本発明の第２の実施の形態について説明する。

図４は、本実施の形態に係る画像形成装置の電源投入後に除去モードを動作させるかどうかを判定するためのフローチャートである。なお、この判定は、トナー帯形成動作を制御する不図示の制御手段により行う。

なお、既述したように、表面付着物による画像流れ現象は、画像形成時の温湿度による表面への水分付着量や感光ドラムの使用枚数に依存する。また、特に、電源投入直後の放置による画像流れ現象は、前回、電源をＯＦＦしてから電源投入までの放置時間やドラムの耐久枚数、前回電源ＯＦＦ時の感光ドラム温度に依存する。

そこで、本実施の形態においては、画像形成時の相対湿度が６０％以上、感光ドラムの耐久履歴としてドラム使用枚数が１０万枚以上、前回、画像形成終了後から電源ＯＮまでの時間が１２時間以上を基準として除去モードを動作させるようにしている。

まず、不図示の制御手段は、電源投入時の相対湿度が６０％以上あるかを判断し（Ｓ１）、相対湿度が６０％以上ある場合には（Ｓ１のＹ）、次に感光ドラムのドラム使用枚数が１０万枚以上かを判断する（Ｓ２）。そして、ドラム使用枚数が、１０万枚以上である場合には（Ｓ２のＹ）、次に前回、電源ＯＦＦの記録があるかを判断し（Ｓ３）、記録がある場合には（Ｓ３のＹ）、次に前回、画像形成終了後から電源ＯＮまでの時間が１２時間以上かを判断する（Ｓ４）。そして、１２時間以上の場合には（Ｓ４のＹ）、担持体付着物除去モードを実行する（Ｓ５）。この後、画像調整モードを実行し（Ｓ６）、定着温調が終了し次第、画像調整をスタートする（Ｓ６）。

なお、相対湿度が６０％以下の場合（Ｓ１のＮ）、ドラム使用枚数が１０万枚以下の場合（Ｓ２のＮ）、前回、画像形成終了後から電源ＯＮまでの時間が１２時間以下の場合には（Ｓ４のＮ）、画像調整モードを実行する（Ｓ６）。この後、定着温調が終了し次第、画像調整をスタートする（Ｓ７）。

そして、このように制御することによって、不必要な除去モードを実施することがなくなり、トナー帯形成で消費されるトナー量や画像形成装置本体の電源投入後の不用な時間などを削減することができる。

また、もともとトナー帯電量の大きい低湿環境下では、感光ドラムへのトナー付着力が大きく、さらに転写部によりトナーの付着力を増大させると、クリーニング性能を上げるためにクリーニングブレードの圧力を上げるなどの対処をしなければならない。そして、このようにクリーニングブレードの圧力を上げると、クリーニングブレードや感光ドラムの磨耗による劣化現象を促進する要因ともなる。

しかし、本実施の形態のように、画像形成時の相対湿度が６０％以下のような低湿環境下の場合には、除去モードを行わないようにすることにより、クリーニングブレードや感光ドラムの磨耗による劣化を防止することができる。

さらに、耐久レベルによって画像流れレベルは経時的に劣化しているので、制御手段は、除去モードでのトナーのり量を感光ドラムの耐久レベルに応じて変化させるようにしている。これにより、本モードで消費するトナー量を最小限にすることができる。

またさらに、感光ドラムの停止位置を記憶する不図示の記憶手段を設け、除去モードで形成するトナー帯位置を放電生成物が付着する停止中の帯電器位置に合わせることで、最も効率よく感光ドラムを研磨することができる。さらに、トナー帯がクリーニング手段に到達後に要する回転距離を最小限にすることができる。

次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。

本実施の形態においては、連続的に画像形成している途中に、帯電をＯＦＦしてトナー帯を形成すると共に転写手段により逆方向への電流を印加することにより、トナー帯の感光ドラムへの付着力を増大させた状態でクリーニング装置に供給するようにしている。

図５は、このような除去モードにおける除去シーケンスを示す図である。本実施の形態においては、図５に示すように、画像形成途中の紙間、即ち、画像形成動作が終了して次の画像形成動作開始までの間、帯電をＯＦＦしてトナー帯を形成するようにしている。

そして、このシーケンスを、既述した第２の実施の形態において示した画像流れが発生しやすい条件において、連続的に画像形成する紙間ごとに実施する。

図６は、このシーケンスを実施するようにした複写機「商品名：ＧＰ６０５（キヤノン社製）」を用いて、シーケンスを実施した場合と、実施しない場合を比較した結果を示す図である。

なお、感光ドラムは５００万枚通紙耐久したものを用い、画像流れ現象の確認は３０℃８０％ｈの恒温恒湿環境下で行った。評価したモードは、連続的に画像形成を１０００枚行い、本体の電源をＯＦＦし、２４時間放置する。そして、その後、同じく１０００枚画像形成を行い、同様に２４時間放置することを繰り返した。

図６において、縦軸は、微小ドットで形成されるハーフトーン画像において画像流れによって濃度低下が発生した低下量（濃度低下レベル）を、横軸は画像形成枚数（通紙枚数）を示している。また、実線は本実施の形態のモードを画像形成間隔ごとに実施した場合、破線は本実施の形態のモードを動作させず、画像形成間隔も帯電動作を行った場合のものである。なお、微小ドットで形成するハーフトーンの濃度低下率は、実際に製品として用いるよりも細かいドットサイズで比較しているために、実用上の画像としてのＮＧレベルを一点鎖線で示している。

ここで、本実施の形態のように、画像形成途中の紙間に帯電をＯＦＦしてトナー帯を形成するようにした場合、図６に示すように、放電生成物が付着することで発生する画像流れによる濃度低下を解消することはできない。しかし、繰り返し実施することで、感光ドラム表面に付着する放電生成物を除去することができ、蓄積による悪化がないために良好な画像形成を維持することができる。

なお、本実施の形態の場合、一回の実行で感光ドラムを一周以上回す必要はなく、画像形成ごとの間隔である紙間はランダムに入るため、紙間で実行した除去モードを実行した領域は１０００枚の画像形成動作で積算する感光ドラム全域に平均的に行き渡る。

除去モードを繰り返すときに、感光ドラム表面で形成されるトナー帯の位置がずらしていけば、長期に見れば感光ドラム周方向全域の表面に付着した放電生成物を除去する能力は高い。

しかしながら、本体の動作によっては、紙間が感光ドラム上の一部の領域に偏る設定もある。このため、不図示の記憶手段にトナー帯を形成した感光ドラム上の位置を記憶し、不図示の制御手段は、この記憶手段に記憶した位置情報に基づきトナー帯の形成位置を制御するようにすることが好ましい。これにより、複数回の本モードで除去モードを実行した領域を感光ドラムの全領域に平均的に行き渡たらせることができる。

なお、本実施の形態のように構成した場合、画像形成間隔ごとに実施するために、その間隔を利用して画像調整をすることができなくなるが、既述した第２の実施の形態と同じく、実施するかどうかを制御することで、他の調整モードに利用することができる。

次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。

図７は、本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。本画像形成装置は、装置本体内に、例えばイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの可視画像を形成することができる第１〜第４の画像形成部をタンデム式に配列した電子写真方式のカラー画像形成装置である。

各画像形成部は、それぞれ光導電層を有するドラム状の感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂを備えている。さらに、各感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂの周囲には、専用の画像形成手段である、一次転写手段６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂの他、不図示の帯電手段、露光手段、現像手段、クリーニング手段等が配置されている。

なお、１０は中間転写体である中間転写ベルトであり、この中間転写ベルト１０は駆動ローラ１１、テンションローラ１２、二次転写対向ローラ１３の３本のローラに張設されている。また、１４は二次転写対向ローラ１３の中間転写ベルト１０を挟んだ位置に配置された二次転写ローラである。

そして、各感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂ上で形成されたトナー像は、それぞれの一次転写手段６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂによって、中間転写体１０上に重ねて転写される。その後、二次転写手段を構成する二次転写対向ローラ１３及び二次転写ローラ１４によってシートＰへ転写され、定着器１９によって加熱・加圧されて表面にトナー像が定着され、その後、排出される。

ここで、本実施の形態においては、画像形成装置の電源を投入した直後に、第１の感光ドラム１Ｙを帯電し、横帯状のトナー画像であるトナー帯ＴＢを形成するための静電潜像を露光手段により形成し、現像手段によりトナー帯ＴＢを形成する。

そして、この第１の感光ドラム１Ｙ上に形成されたトナー帯ＴＢは、第１の一次転写手段６Ｙによって中間転写ベルト上に転写される。この後、中間転写ベルト上に形成されたトナー帯ＴＢは、中間転写ベルト１０の駆動に従い、例えば第４の感光ドラム１Ｂの一次転写部（一次転写手段６Ｂ）へ到達する。

このとき、第４の一次転写手段６Ｂは、定電流制御により通常の画像形成時とは逆方向の電流を印加されており、このため中間転写ベルト上のトナー帯ＴＢは第４の感光ドラム１Ｂへ逆に転写される。この後、第４の感光ドラム１Ｂ上に転写されたトナー帯ＴＢはクリーニング装置へ供給され、第４の感光ドラム１Ｂ上の除去モードに使用される。

ここで、本実施の形態のように構成することにより、感光ドラム電位によらず第４の感光ドラム１Ｂの一次転写手段６Ｂに流れる電流を所望に電流値にしていれば、トナー量を厳密に制御することができる。

この結果、帯電動作をさせずに露光動作だけで感光ドラム電位を制御するようにした既述した第１〜第３の実施の形態に係る画像形成装置に比べて、感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂの電位設定が可能となり、トナー量を厳密に合わせることができる。また、現像装置を駆動させないことでキヤリア付着を起こさないなどの利点がある。

また、除去モードで使用するトナー帯ＴＢのトナー帯電量を第４の感光ドラム１Ｂ以外で感光ドラムや中間転写ベルト上で、転写手段や図示しないポスト帯電器によって増加させることで、第４の感光ドラム１Ｂへのトナー付着力をさらに増大させることもできる。

このように、本実施の形態に係る画像形成装置においては、第１の工程として除去モードを行う感光ドラム１Ｂとは異なる感光ドラム１Ｙでトナー帯ＴＢを形成している。さらに、第２の工程として中間転写ベルト１０及び一次転写手段６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂを介して除去モードを行う感光ドラムへトナー帯ＴＢを供給するようにしている。

これにより、既述した第１〜第３の実施の形態のように除去モード用のトナー帯ＴＢを帯電せずに形成するときに、帯電電位を帯電手段で制御しないことで詳細に設定できないことが原因で生じる現像キャリヤの付着を防ぐことができる。

なお、これまでの説明では、感光ドラム１Ｙで形成したトナー帯ＴＢを感光ドラム１Ｂに供給する場合について説明したが、トナー帯ＴＢを形成する感光ドラム及びトナー帯ＴＢを供給する感光ドラムの組み合わせは、これに限られるものではない。

本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置内部の概略構成を示す図。 上記画像形成装置に設けられたクリーニング装置の概略構成を示す図。 上記画像形成装置の像担持体付着物除去モードのシーケンスを示す図。 本発明の第２の実施の形態に係るクリーニング装置を備えた画像形成装置の電源投入後に除去モードを動作させるかどうかを判定するためのフローチャート。 本発明の第３の実施の形態に係るクリーニング装置を備えた画像形成装置の像担持体付着物除去モードのシーケンスを示す図。 上記像担持体付着物除去モードのシーケンスを実施した場合と、実施しない場合の差を示す図。 本発明の第４の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図。 上記画像形成装置の一次帯電器としてスコロトロン方式を用いたコロナ帯電器における帯電領域を説明する図。 上記画像形成装置の一次帯電器としてローラ状の接触帯電方式を用いた帯電器における帯電領域を説明する図。 本発明を説明するフローチャート。

符号の説明

１ 感光ドラム
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂ 感光ドラム
２ 一次帯電器（帯電手段）
３ 露光器（露光手段）
４ 現像器（現像手段）
６ 転写ローラ（転写手段）
６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂ 一次転写手段
９ クリーニング装置（クリーニング手段）
９ｂ クリーニングブレード
１０ 中間転写ベルト
１３ 二次転写対向ローラ
１４ 二次転写ローラ
Ｐ シート
ＴＢ トナー帯

Claims (10)

1. 像担持体を帯電する帯電手段と、前記帯電手段により帯電された像担持体上に形成された静電潜像を現像剤にて現像する現像手段と、前記像担持体上の現像剤像を記録材に転写する転写手段と、転写後に前記像担持体表面に残留した現像剤を除去するクリーニング手段と、を有し、前記像担持体上に形成された現像剤像を転写を行なわずにクリーニング手段にて除去させる除去モードを実行可能な画像形成装置において、
   前記除去モードは画像形成装置の電源投入してから前記帯電手段による帯電動作を行う前に前記像担持体の画像形成領域の前記像担持体の回転方向と直交する方向における略全域に除去モード用の現像剤像を形成する第一の工程と、
   前記除去モード用の現像剤像が前記クリーニング手段にて除去される領域が少なくとも前記帯電手段との対向部を通過してはじめて前記帯電手段の帯電動作を開始する第二の工程と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第一の工程の後、前記除去モード用の現像剤像の前記像担持体への付着力を増加させるよう前記転写手段により前記像担持体との間に転写バイアスと逆のバイアスを印加する工程を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記第二の工程において、前記除去モード用の現像剤像が前記クリーニング手段に到達してから少なくとも１周以上該クリーニング手段により研磨摺擦を行ってから前記帯電手段は帯電動作を開始することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 前記除去モード用の現像剤像を前記像担持体の前記帯電手段により帯電される領域に形成することを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の画像形成装置。
5. 前記クリーニング手段は前記像担持体上に当接されたブレードであることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の画像形成装置。
6. 画像形成動作が終了して次の画像形成動作が行われる間に、前記帯電手段による帯電動作をＯＦＦして前記像担持体上に除去モード用の現像剤像を形成し、前記除去モード用の現像剤像を前記クリーニング手段にて除去することを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の画像形成装置。
7. 電源投入時の温湿度、前記像担持体の履歴に基いて前記除去モードを選択的に行うことを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載の画像形成装置。
8. 前記像担持体の履歴は、耐久枚数又は前回電源ＯＦＦしてから電源投入までの時間であることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
9. 前記像担持体を露光する露光手段を有し、前記除去モードの際は、前記像担持体表面を前記露光手段により除電することを特徴とする請求項１乃至８の何れか記載の画像形成装置。
10. 複数の像担持体と、前記複数の像担持体をそれぞれ帯電する複数の帯電手段と、前記帯電手段により帯電された像担持体上に形成された静電潜像を現像剤にて現像する複数の現像手段と、前記複数の像担持体上に形成された現像剤像を直接記録材もしくは中間転写体を介して記録材上に転写する転写手段と、を有する画像形成装置において、
    画像形成装置の電源投入してから第一の前記像担持体の帯電手段による帯電動作を行う前に第二の前記像担持体上に形成した現像剤像を前記第一の像担持体に転写する第一工程と、
    前記第一工程で前記第一の像担持体上に転写された前記現像剤像を前記第一の像担持体上をクリーニングするクリーニング手段にて除去する第二の工程と、
    前記第二の工程において前記クリーニング手段にて前記現像剤像が除去された領域が少なくとも前記第一の像担持体を帯電する帯電手段と対向する対向部を通過した後にはじめて前記第一の像担持体の帯電手段の帯電動作を開始する第三の工程と、
    を有することを特徴とする画像形成装置。
    

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