JP2007328261A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像同時クリーニング方式を用いたクリーナシステムの画像形成装置において、像担持体の回転停止時に、帯電補助手段や帯電手段から像担持体上に吐き出されたトナーを、帯電補助手段や帯電手段を再度汚染させることなく回収する。
【解決手段】像担持体１１の回転方向に対して、転写手段１５の位置する転写部ｄよりも下流で、且つ帯電手段１２の位置する帯電部ａよりも上流の位置に、像担持体１１に接触し、正規トナーの帯電極性と同極性のバイアスが印加される帯電補助手段１７を有しており、像担持体が回転を停止し、再度回転起動されたとき、像担持体の回転停止時における補助帯電手段との当接位置ｅが転写部ｄに最初に到達する前に、転写手段１５に対してトナー転写バイアスの印加を開始する。
【選択図】図４

Description

本発明は、クリーナレスシステムの画像形成装置に関する。

近年、電子写真画像形成装置は小型化が進んできたが、帯電・露光・現像・転写・定着・クリーニング等の作像プロセスの各手段・機器が夫々小型になるだけでは画像形成装置の全体的な小型化には限界があった。

また、転写後の感光体（像担持体）上の転写残トナー（残留現像剤）はクリーニング手段（クリーナ）によって回収されて廃トナーとなるが、この廃トナーは環境保護の面からも出ないことが好ましい。

そこで、クリーナを取りはずし、感光体上の転写残トナーは現像手段によって「現像同時クリーニング」で感光体上から除去し現像手段に回収・再用する装置構成にした「クリーナレスプロセス」の画像形成装置が出現している（特許文献１）。

現像同時クリーニングとは、転写後に感光体上に若干残留したトナーを次工程以後の現像時にかぶり取りバイアス（現像手段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）によって回収する方法である。

この方法によれば、転写残トナーは現像手段に回収されて次工程以後用いられているため、廃トナーをなくし、メンテンナンス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スペース面での利点も大きく、画像形成装置を大幅に小型化できるようになる。

また、現像手段で効率良く残留トナーを回収するために、帯電補助手段として帯電ブラシやファーブラシなどが用いられ、転写手段よりも下流で且つ帯電手段よりも上流位置に配置される。そしてこの帯電補助手段にトナーと同極性のバイアスを印加することで、転写残トナーが帯電補助部材を通過する際に電荷を付与し、現像手段での回収性を向上させている（特許文献２）。

しかしながら、転写残トナーの何割かは帯電補助部材による電荷付与が十分に行われず、帯電補助手段に付着することになる。

この付着する主なトナーは、通常とは逆極性の反転トナーであり、現像手段内や転写手段通過時に発生している。

帯電補助部材に付着するトナーが耐久によって蓄積されていくと、トナーへの電荷付与能力が弱まっていくため、現像手段での回収性が悪化する。この繰り返しの結果、感光体上に連れまわるトナーが増え、かぶり発生の原因となってしまっていた。

このため従来技術では、画像形成中の前多回転時や後回転時、連続画像形成中の紙間時に帯電補助手段にバイアス印加するなどして、蓄積されたトナーを電気的に吐き出すなどの方法が知られている。

特許文献２には、感光体ドラムの帯電手段としてドラムに接触させた帯電ブラシローラからのトナーの吐き出しに関して、ドラムを逆回転させたり、ドラムを停止することにより、帯電ブラシが振動し、機械的にトナーが多く吐き出されることが記載されている。
特開２００１−１９４９６１号公報 特開２００４−１８４９３４号公報

引用文献２の記載から分かるように、帯電補助手段に蓄積したトナーは、感光体の停止と動作により機械的に感光ドラムに吐出されることなる。そのため、画像形成を開始するために、感光ドラムを回転させると帯電補助部材と感光ドラムとの接触部に吐出されたトナーは、反転トナーであるため現像器にも回収されずに、感光ドラム上をつれまわることになる。そして、帯電補助部材に電圧が印加されると再度帯電補助部材に付着し、帯電補助部材のトナーが蓄積し続ける問題が発生する。

本発明は、像担持体の回転開始に伴い帯電補助ブラシから機械的に吐出されるトナーが再度帯電補助部材へ再度付着することを防止することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、回転可能な像担持体と、像担持体を帯電する帯電部材と、形成される静電潜像からトナー像を形成する現像手段と、トナー像を転写材に転写する転写部材と、像担持体と接触し、像担持体の回転方向に対して転写部よりも下流側で帯電部材よりも上流側に配置され、トナーの正規の極性と同極性の電圧を印加して転写残トナーを帯電するための帯電補助部材と、を有し、転写残トナーは現像手段により回収される画像形成装置において、停止している像担持体が回転開始して、像担持体の停止時における帯電補助部材と像担持体との接触領域が転写部を通過する少なくともその期間には転写部材にトナーの正規極性と同極性の電圧を印加が可能であることを特徴とする。

本発明によれば、像担持体の回転開始に伴い帯電補助ブラシから機械的に吐出されるトナーが再度帯電補助部材へ再度付着することを防止することができる。

（１）画像形成部
図１は、本発明に従う画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置は電子写真フルカラープリンタである。まず、画像形成部の概略を説明する。

ＵＹ（イエロー）・ＵＭ（マゼンタ）・ＵＣ（シアン）・ＵＫ（ブラック）は第１〜第４の４つの画像形成ユニットであり、図面上右から左にタンデム配置してある。図２はその一つの画像形成ユニットの拡大模型図である。

各画像形成ユニットは、それぞれ、現像同時クリーニング方式によるクリーナレスシステムの電子写真プロセス機構であり、現像装置に収容させた現像剤（トナー）の色が異なるだけで、作像機構的には同じ構成である。

すなわち、各画像形成ユニットにおいて、１１は像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、ドラムと記す）であり、例えば、アルミシリンダの外周面に有機感光体（ＯＰＣ）やＡ−Ｓｉ、ＣｄＳ、Ｓｅ等からなる光導電体を塗布してなる。各ドラム１１は、プリンタのメインモータ（不図示）のオンにより矢印の反時計方向に所定の速度にて回転駆動される。

１２は接触帯電部材としての、弾性・導電性を有する帯電ローラであり、ドラム１１に対して所定の押圧力で当接させてある。その当接部が帯電部ａである。帯電ローラ１２はドラム１１の回転に従動して回転する。帯電ローラを構成する材料には、ＥＰＤＭ、ＮＢＲなどのイオン導電性あるいは電子導電性材料、レーヨン、ナイロン系、フッ素系のものを使用する。抵抗値（常温常湿の初期抵抗）１．０ｅ＋５〜１．０ｅ＋７Ωのものを使用している。接触帯電手段１２は、固定系の帯電ブラシや、回転体ブラシ（帯電ブラシローラ）などの形態のものにすることもできる。

帯電ローラ１２には、所定の制御タイミングにて、電源Ｅ１から、交番電圧＋直流電圧の所定の帯電バイアスが印加される。これにより、回転しているドラム１１の表面が所定の極性・電位に一様に帯電される。本例においては、負極性の所定の電位に帯電される。より具体的には、画像形成時には−５００Ｖの直流電圧と、周波数１．３ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ１．５ｋＶ、正弦波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。この帯電バイアス電圧により、ドラム２の表面は帯電ローラ３に印加した直流電圧と同じ−５００Ｖ（暗電位Ｖｄ）に一様に接触帯電処理される。

１３は画像情報書き込み手段としての像露光手段である。本実施例では、この像露光手段１３はレーザ露光装置であり、画像情報により変調されたレーザビームＬを出力して、ドラム１１の一様帯電面を露光部ｂにて走査露光する。これにより、ドラム１１の面に静電潜像（画像潜像）が形成される。

そして、その潜像が現像装置１４により現像部ｃにてトナー画像として可視化される。すなわち、ドラム面に形成された潜像は、ドラム１１の回転により現像装置１４の位置を通過する過程で、ドラム１１の回転方向と逆方向の回転を行っている現像ローラ１４ａに接触して顕像化され、ドラム１１の上にトナー画像が形成される。ドラム１１と現像ローラ１４ａの接触部あるいは近接対向部が現像部ｃである。

現像ローラ１４ａには、所定の制御タイミングにて、電源Ｅ２から、交番電圧＋直流電圧の所定の現像バイアスが印加される。本例の場合は、潜像は、正規トナー（通常のトナー）としての負の帯電極性のトナー（以下、ネガトナーと記す）により反転現像される。現像装置内のトナーの帯電量は、２５〜３５μＣ／ｍｇである。また、トナーの流動性を上げすぎないよう、２０ｎｍのオイル処理シリカの含有率を３０％以下にしている。より具体的には、画像形成時には−３５０Ｖの直流電圧と、周波数８．０ｋＨｚ、ピーク間電圧１．８ｋＶ、矩形波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。

第１の画像形成ユニットＵＹの現像装置１４には現像剤としてイエロー色トナーを収容してある。第２の画像形成ユニットＵＭの現像装置１４にはマゼンタ色トナーを収容してある。第３の画像形成ユニットＵＣの現像装置１４にはシアン色トナーを収容してある。第４の画像形成ユニットＵＫの現像装置１４にはブラック色トナーを収容してある。

而して、画像形成装置の制御回路部（制御手段）１００に、パーソナルコンピュータ・イメージリーダ・ファクシミリ等の外部ホスト装置２００から、プリントスタート信号と、フルカラー画像情報の色分解画像信号が送出される。これに基づいて、制御回路部１００により、第１の画像形成ユニットＵＹが、ドラム１１の面にイエロー色トナー画像を所定の制御タイミングで形成するように制御される。第２の画像形成ユニットＵＭが、ドラム１１の面にマゼンタ色トナー画像を所定の制御タイミングで形成するように制御される。第３の画像形成ユニットＵＣが、ドラム１１の面にシアン色トナー画像を所定の制御タイミングで形成するように制御される。第４の画像形成ユニットＵＫが、ドラム１１の面にブラック色トナー画像を所定の制御タイミングで形成するように制御される。

各画像形成ユニットのドラム１１の面に形成される上記の各色トナー画像はそれぞれ転写部材である一次転写部ｄにて、回転駆動されるエンドレスでフレキシブルな、第１の転写材である中間転写ベルト（以下、ベルトと記す）１６の面に対して順次に重畳転写される。これにより、ベルト１６の面に上記イエロー・マゼンタ・シアン・ブラックの４つの色トナー画像の重ね合わせによる未定着のフルカラートナー画像が合成形成される。

ベルト１６は、駆動ローラ１８と、テンションローラを兼用させた従動ローラ１９と、二次転写部材である二次転写対向ローラ２０との間に懸回張設してあり、矢印の反時計方向にドラム１１の回転速度とほぼ同じ速度で回転駆動される。ベルト１６は、ＰＩ（ポリイミド樹脂）で形成され、厚さ５μｍ、表面抵抗効率１１〜１３乗Ω／□、体積低効率９〜１０乗Ω・ｃｍである。材料としては、ＰＶＤＦ、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、ウレタンゴム、シリコーンゴムなどでも良い。

駆動ローラ１８と従動ローラ１９の間のベルト部分を各画像形成ユニットのドラム１１の下面に対して一次転写ローラ１５の押圧力で接触させて一次転写部ｄを形成させている。一次転写ローラ１５には、トナー画像の一次転写時に、電源Ｅ３から、ネガトナーの帯電極性とは逆極性の所定の一次転写バイアスが印加される。本例では、正極性の所定の電位の転写バイアスが印加される。本実施例では、画像形成時には一次転写ローラ１５には＋２ｋＶが印加される。

各画像形成ユニットにおいて、ベルト１６には転写されずにドラム１１上に残ったトナーは、引き続くドラム１１の回転により、帯電補助部材としての、固定系の帯電補助ブラシ（以下、ブラシと記す）１７とドラム１１との接触部ｅに至る。更に、そのトナーは、この接触部ｅから帯電部ａ→露光部ｂを通って、現像部ｃに持ち運ばれ、現像装置１４により回収される。

ベルト１６の面に合成形成された未定着のフルカラートナー画像は、引き続くベルト１６の回転により二次転写部ｇへ至る。二次転写部ｇは、二次転写対向ローラ２０に対してベルト１６を挟ませて二次転写ローラ２１を圧接させて形成してある。ベルト１６と二次転写ローラ２１とのニップ部が二次転写部ｇである。

この二次転写部ｇに対して、給紙装置２２側からシート状の記録材Ｐが給送される。これにより、記録材Ｐの面にベルト１６面の未定着のフルカラートナー画像が順次に一括して二次転写される。トナー画像の二次転写時には、電源Ｅ５から、ネガトナーの帯電極性とは逆極性の所定の二次転写バイアスが二次転写ローラ２１に印加される。本例では、正極性の所定電位の二次転写バイアスが印加される。

給紙装置２２には記録材Ｐが積載収納されていて、記録材Ｐの１枚給紙動作が所定の制御タイミングにて実行される。給紙された記録材Ｐはシートパス２３を通ってレジストローラ対２４へ搬送される。その時、レジストローラ対２４は回転を停止しており、記録材Ｐの先端はニップ部に突き当って受け止められる。これにより、記録材Ｐの二次転写部ｇへの搬送と画像形成部の動作との同期取りがなされると共に、記録材Ｐの斜行が矯正される。その後、画像形成ユニットＵＹ・ＵＭ・ＵＣ・ＵＫが画像形成を開始するタイミングに合わせてレジストローラ対２４の回転駆動が開始される。このレジストローラ対２４の回転開始のタイミングは、記録材Ｐの先端部と、各画像形成ユニットからベルト１６上に転写されたトナー画像の先端部が、二次転写部ｇにおいて一致するように設定されている。

二次転写部ｇにてベルト１６面からトナー画像の二次転写を受けた記録材Ｐは、分離装置２５によりベルト１６面から分離されて、シートパス２６を通って定着装置２７に導入される。記録材Ｐは定着装置２７によって未定着トナー画像が記録材Ｐの表面に熱圧定着される。定着装置２７を出た記録材Ｐは排紙トレイ２８上に排紙・積載される。

２９はベルト１６の画像形成面をクリーニングするためのベルトクリーニング装置であり、二次転写部ｇにおいて、記録材Ｐに転写されずにベルト１６上に残ったトナーはこのベルトクリーニング装置２９で除去される。

白黒画像モードの場合には、ブラックのトナー画像を形成する第４の画像形成ユニットＵＫだけを作像動作させる装置制御がなされる。

図３に上記画像形成装置の動作工程図を示した。

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。

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を停止させて、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。

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。

より実際的は、ａ：画像形成装置がプリントジョブ開始信号を受信、ｂ：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）、ｃ：前回転工程開始、という順序になる。

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。

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。

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。

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。

６）後回転工程
１枚だけのプリントジョブの場合にその画像形成済みの記録材が出力された後、あるいは連続プリントジョブの場合に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もメインモータを引き続き所定の時間駆動させる。これにより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。

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状態に保持する。

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。

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。

（２）クリーナレスシステム
各画像形成ユニットにおいて、ドラム１１からベルト１６へのトナー画像の一次転写時に、ベルト１６へ転写されずにドラム１１面に残留したトナーは、感光体１１と帯電補助部材としてのブラシ１７との接触部ｅを通過する。

ブラシ１７には、電源Ｅ４から、正規トナーであるネガトナーの帯電極性と同極性のバイアス、本例では負の直流電圧が印加される。

ブラシ１７を構成する繊維には、例えば固定系ブラシで導電性のレーヨン繊維が使用され、繊維の太さは６デニール、パイル長は５ｍｍ、繊維密度は１００ＫＦのものが使用される。他にはナイロン繊維やポリエステル繊維などでも良く、繊維の太さは２〜１０デニール、パイル長は３〜８ｍｍ、繊維密度は５０〜５００ＫＦの範囲のものが望ましい。また、帯電補助部材１７の形状については回転体ブラシ（ブラシローラ）や帯電ローラなどでも良い。

而して、各画像形成ユニットにおいて、ベルト１６に転写されずにドラム１１上に残留するトナーを多くは、正規トナーであるネガトナーの負極性をほとんど持たない場合が多い。即ち極性が正に反転した反転トナー（以下、ポジ系トナーと記す）が支配的な状態となっている。

そこで、ブラシ１７にネガトナーと同極性のバイアスを印加することで、上記のようなポジ系トナーがドラム１１とブラシ１７との接触部ｆを通過する際、ポジ系トナーにある一定以上の放電を発生させる。これにより、ポジ系トナーにネガトナーと同極性の負電荷の付与が行われる。

この処理によって、ポジ系トナーが支配的な転写残トナーが、ドラム１１とブラシ１７との接触部ｅを通過することで、正規トナーであるネガトナーの帯電性と同極性となって、引き続くドラム１１の回転で、帯電部ａ→露光部ｂを通って現像部ｃに持ち運ばれる。そして、その転写残トナーは、現像装置１４により現像同時クリーニングされて回収される。

以上のように、ドラム１１上に残留する転写残トナーを帯電補助手段１５で正規極性化して、現像手段１４で現像同時クリーニングにより回収することで、ドラム１１上を清掃するクリーナシステムが成立する。

（３）ブラシ１７からのトナーの吐き出し処理
しかしながら、一方で、上述のようにドラム１１とブラシ１７との接触部ｅの放電により、転写残トナーに対して十分に負電荷付与が行われなかった場合は、転写残トナーのポジ系トナーがブラシ１７に付着する。このことは、転写バイアスが大きい場合や、転写残トナー量が多い場合、低温低湿環境下において現像装置内の反転トナー成分が多く発生する場合など、様々な条件が原因として挙げられる。

そして、特に、このような状況下で耐久が進んでいくと、ブラシ１７にはポジ系トナーが堆積していく。そして、この堆積の増加に従い、ブラシ１７のトナー帯電付与能力も徐々に落ちる。そのトナー帯電付与能力の低下が限界値に達すると、ブラシ１７を通過した転写残トナーの内のポジ系トナーが、帯電ローラ１２に付着、堆積し、帯電ムラによるかぶりや画像不良を引き起こしていた。

本実施例では、上述のような問題を、非画像形成時において、ブラシ１７から効率よくトナーの吐き出しを行うことによって解決する。

即ち、ドラム１１が回転を停止し、再度回転起動されたとき、ドラム１１の回転停止時におけるブラシ１７との当接領域が一次転写部ｄに最初に到達する前に、一次転写ローラ１５に対して所定のバイアスの印加を開始する。そして、トナーの正規の極性と同じ極性のバイアスを印加させた状態で、少なくともこの当接領域を通過させることで、当接領域の反転トナーはドラムから転写される。このような構成により、帯電補助部材の反転トナーの蓄積を防止することができる。

以下、本実施例でのトナーの吐き出し処理方法について説明する。この吐き出し処理は、画像形成装置の非画像形成時とする。より具体的には、電源スイッチの投入後で画像形成動作の開始前の前多回転時、記録材ジャムや通信障害の復旧後のＪＡＭ復帰時、１枚目の記録材への画像形成前の前回転時等の少なくとも所定の１つの工程時に実行される。
この方法を設ける構成として以下の構成が挙げられる。

（画像形成における前回転時）
１：画像形成前の前回転時には、全て行うシーケンスを設定する構成
２：予め決められている一定条件の場合に行う方法。例えば、前回の画像形成ジョブのトータルビデオカウント数を算出し、そのビデオカウント値が設定されている閾値を越えていたら、次のジョブの前回転時にこの方法を実行させる構成
（前多回転時）
１：前多回転時に毎回行う構成
２：画像形成数に応じて実行する構成
（ジャム時、エラー時）
転写残トナーの比率が高くなることから、ジャム後、エラー後の復帰回転時には毎回行う。

本実施例のトナー吐き出し手順は、ブラシ１７に付着・堆積しているポジ系トナーｔｐをドラム回転停止時の機械的振動によりドラム１１上に堆積する（図４の（ａ））。その吐き出しトナーｔｐを、次のドラム回転時に、一次転写部ｄにおいて、一次転写ローラ１５に対するバイアス印加によりベルト１６上に転写させる（図４の（ｂ））。そして、ベルト１６上の転写トナーをベルトクリーニング装置２９により回収する手順である。

ブラシ１７に付着・堆積しているトナーの帯電極性は、上記のように、ポジ系トナーが支配的である。そこで、一次転写ローラ１５へ印加する一次転写バイアスは、正規トナーであるネガトナーの帯電極性と同極性の負の所定電位のバイアスとしている。

本実施例では、ブラシ１７からドラム１１上に機械的振動により吐き出されるトナーとは、画像形成終了後のドラム１１の回転停止時の振動により吐き出されるトナーのことを意味する。ブラシ１７からドラム１１上に吐き出されるトナー量は、機械的振動により吐き出されるトナー量の方が、電気的に吐き出されるトナー量よりも、２〜３倍多いことが実験より確認されている。

制御回路部１００は、前回のドラム回転停止の機械的振動でドラム１１とブラシ１７との接触部ｅにおいてドラム上に吐き出されたトナーｔｐが、次回のドラム回転で転写部ｄに到達する前に、一次転写ローラ１５への印加バイアスを上記のように制御する。すなわち、図５のトナー吐き出し時のタイミングチャートのように、一次転写ローラ１５に対する印加バイアスを正規トナーであるネガトナーの帯電極性と同極性の負極性に制御する。Ｔ１は、回転停止状態のドラム１１が回転起動されてから、ドラム回転停止状態時におけるブラシ１７との接触部ｅのドラム位置、即ちブラシ１７からの吐き出しトナーｔｐが付着しているドラム部分位置が一次転写部ｄに到達した時点である。また、Ｔ２は、同じく上記の吐き出しトナーｔｐが付着しているドラム部分位置が一次転写部ｄを通過した時点である。上記の到達時点Ｔ１および通過時点Ｔ２は、ドラム１１の回転速度、接触部ｅから一次転写部ｄまでのドラム回転方向に関するドラム周長、ブラシ１７のドラム回転方向に関する幅、一次転写部ｄのドラム回転方向に関する幅、から予め算定することができる。Ｔａは、上記到達時点Ｔ１よりも所定に早めた第１制御時点、Ｔｂは、上記通過時点Ｔ２よりも所定に遅くした第２制御時点である。少なくともドラムとブラシの当接領域が通解する間には転写ローラにこの条件の電圧が印加されている必要がある。

上記の第１制御時点Ｔａと第２制御時点Ｔｂをそれぞれ時限時間として制御回路部１００のタイマー機能部に設定してある。制御回路部１００は、回転停止状態のドラム１１の回転起動と同時にタイマー機能部の時限をスタートさせる。

制御回路部１００は、タイマー機能部が時限時間Ｔａをカウントした時点で、電源Ｅ３から一次転写ローラ１５に対する印加バイアスを０Ｖから−１０００Ｖに制御する。これにより、ドラム１１が回転起動されて、上記のトナー付着ドラム部分位置が一次転写部ｄに到達する前に一次転写ローラ１５への−１０００Ｖの転写バイアスの印加が開始される。

また、制御回路部１００は、タイマー機能部が時限時間Ｔｂをカウントした時点で、電源Ｅ３から一次転写ローラ１５に対する印加バイアスを−１０００Ｖから０Ｖに戻す制御をする。これにより、上記のトナー付着ドラム部分位置が一次転写ｄを通過した後に、一次転写ローラ１５に対する印加バイアスが−１０００Ｖから０Ｖに戻される。

一次転写ローラ１５に対するバイアス印加用電源Ｅ３は、図２・図４のように、一次転写ローラ１５に対して負バイアスを印加する電源と、正バイアスを印加する電源とを有している。制御回路部１００は、この２つの電源を選択的に切り替えて、一次転写ローラ１５に対して、負の所定電位のバイアスを印加した状態、正の所定電位のバイアスを印加した状態、バイアスを印加していない状態（０Ｖ状態）に制御することができる。

上記のように、一次転写ローラ１５に対するに印加バイアスを制御することで、ドラム１１上に吐き出されたポジ系トナーｔｐが支配的なトナーを転写部ｄにおいて効率よくベルト１６に転写して、ドラム１１上から除去することができる。そして、ベルト１６上に転写されたトナーは、ベルトクリーニング装置２９により回収することができる。

図６は、上記のようなトナー吐き出し処理を、画像形成装置の前回転時に実行させるようにした制御タイミングチャートである。トナー吐き出し処理モードの間は、帯電ローラ１２に対する帯電バイアスの印加をオフ（０Ｖ）する。すなわち、帯電ローラ１２には、正規トナーであるネガトナーと同極性のバイアスは印加しないようにして、ブラシ１７からドラム１１上に吐き出されたポジ系トナーｔｐが帯電部ａを通ることによる帯電ローラ１２のトナー付着汚染を防止している。

また、上記の吐き出しトナーｔｐを現像装置１４で回収しないよう、ドラム１１上の吐き出しトナーｔｐが現像部ｃを通過するまでは、現像装置１４の駆動、すなわち現像ローラ１４ａの回転駆動をしない。また、現像ローラ１４ａに現像バイアスを印加しないようにしている。これは、ブラシ１７に堆積したポジ系トナーｔｐは、通常の画像形成動作中にブラシ１７を通過する、ネガトナーが支配的である転写残トナーとは異なり、リユーストナーとして現像装置１４の性能維持が難しいことが理由である
また、二次転写ローラ２１に対する二次転写バイアスはオフにする。これにより、二次転写部ｇを通過するベルト１６上の転写トナーにより二次転写ローラ２１がトナー付着により汚染するのを防止している。ベルト１６上の転写トナーが二次転写部ｇを通過する間、二次転写ローラ２１をベルト１６から離間させる機構構成にして、二次転写ローラ２１のトナー付着汚染を防止するようにすることもできる。また、二次転写ローラ２１に対して、正規トナーと逆極性のバイアスを印加して、ポジ系トナーが支配的であるベルト１６上の転写トナーｔｐが二次転写ローラ２１に付着するのを防止するようにすることもできる。

これにより、帯電補助手段であるブラシ１７に堆積したトナーを効率よく、回収することによって、耐久を通して、かぶりや画像不良に対する課題を解決できる。

ブラシ１７からドラム１１へのトナーの機械的振動による吐き出しは、ドラム回転停止時の機械的振動に加えて、ドラム１１の回転停止時或いは回転停止中に、ブラシ１７を積極的に振動或いは揺動させるブラシ振動手段を具備させて実行させることもできる。ブラシ振動手段は、例えば、バイブレータ機構、往復揺動機構、叩打機構等である。制御回路部１００は、ドラム１１の回転停止時或いは回転停止中に、そのブラシ振動手段を作動させて、積極的な機械的振動によりブラシ１７からドラム１１上へトナーを吐き出させる。

本実施例における画像形成装置は、実施例１の画像形成装置において、各画像形成ユニットに、図７のように、前記の帯電補助手段１７の他に今一つの帯電補助手段２４を追加して具備させたものである。その他の機構的構成は実施例１の画像形成装置と同様であるので、再度の説明は省略する。

上記の今一つの帯電補助部材２４（第二帯電補助部材）は、一次転写部ｄよりもドラム回転方向下流側で、帯電補助手段１７よりもドラム回転方向上流側の位置に配設してある。そこで、帯電補助部材２４を帯電上流補助部材とし、帯電補助部材１７を帯電下流補助部材とする。

帯電下流補助部材１７は、実施例１の画像形成装置と同様に、ドラム１１に接触させた固定系の帯電補助ブラシ（以下、下流ブラシと記す）であり、電源Ｅ４から、正規トナーであるネガトナーの帯電極性と同極性である負の所定電位のバイアスが印加される。

帯電上流補助部材２４も、ドラム１１に接触させた固定系の帯電補助ブラシ（以下、上流ブラシと記す）であり、電源Ｅ６から、正規トナーであるネガトナーの帯電極性とは逆極性である正の所定電位のバイアスが印加される。上流ブラシ２４を構成する繊維、形状は、下流ブラシ１７と同様である。ｆが上流ブラシ２４とドラム１１との接触部である。

正規トナーの帯電極性とは逆極性のバイアスが印加する上流ブラシ２４は、一次転写部を通過後のドラム１１上の電位ムラを解消し、メモリ等のゴースト画像発生を防止する役目を果たしている。また印加バイアスには必要に応じて交番電圧を重畳することでその効果を向上しても良い。

本実施例の場合には、耐久により、上流ブラシ２４と下流ブラシ２４の両方にトナーが付着・堆積していく。上流ブラシ２４に付着・堆積のトナーは正規トナーと同極性のトナー（以下、ネガ系トナーと記す）が支配的であり、下流ブラシ１７に付着・堆積のトナーは正規トナーとは逆極性のポジ系トナーが支配的である。そして、ドラム回転停止時の機械的振動により、上流ブラシ２４と下流ブラシ１７のそれぞれからトナーがドラム１１上に吐き出される。図８の（ａ）は、ドラム回転停止時の機械的振動により、上流ブラシ２４からドラム１１上にネガ系トナーｔｎが、下流ブラシ１７からドラム１１上にポジ系トナーｔｐが吐き出された状態を示している。

制御回路１００は、ドラム１１と下流ブラシ１７との接触部ｅにおいてドラム１１上には吐き出されたポジ系トナーｔｐが、次回のドラム回転で一次転写部ｄに到達する前に一次転写ローラ１５への印加バイアスを図９のように制御する。また、ドラム１１と上流ブラシ２４との接触部ｆにおいてドラム１１上には吐き出されたネガ系トナーｔｎが、引き続いて一次転写部ｄに到達する前に一次転写ローラ１５への印加バイアスを図８の（ｂ）、図９のように制御する。

下流ブラシ１７から吐き出されたポジ系トナーｔｐについての処理モードのシークエンスは、実施例１における場合と同様である。これにより、下流ブラシ１７からドラム１１上に吐き出されたポジ系トナーｔｐが転写部ｄにおいて効率よくベルト１６に転写して、ドラム１１上から除去することができる。

上流ブラシ２４から吐き出されたネガ系トナーｔｎについては、このトナーｔｎが下流ブラシ１７とドラム１１との接触部ｅを通過する際は、下流ブラシ１７にネガトナーと同極性の負極性バイアスを印加して、下流ブラシ１７のトナー付着汚染を防止している。また、上記のポジ系トナーｔｐが一次転写部ｄを通過した後、ネガ系トナーｔｎが一次転写部ｄに到達前に、一次転写ローラ１５にネガトナーの帯電極性とは逆極性のバイアスを印加する。これにより、上流ブラシ２４からドラム１１上に吐き出されたネガ系トナーｔｎを転写部ｄにおいて効率よくベルト１６に転写して、ドラム１１上から除去することができる。

すなわち、ネガ系トナーｔｎの場合は、図９・図１０のトナー吐き出し時のタイミングチャートのように、一次転写ローラ１５に対する印加バイアスを正規トナーであるネガトナーの帯電極性とは逆極性に制御する。Ｔ３は、回転停止状態のドラム１１が回転起動されてから、ドラム回転停止状態時における上流ブラシ２４との接触部ｆのドラム位置、即ち上流ブラシ２４からの吐き出しトナーｔｎが付着しているドラム部分位置が一次転写部ｄに到達した時点である。また、Ｔ４は、同じく上記の吐き出しトナーｔｎが付着しているドラム部分位置が一次転写部ｄを通過した時点である。上記の到達時点Ｔ３および通過時点Ｔ４は、ドラム１１の回転速度、接触部ｆから一次転写部ｄまでのドラム回転方向に関するドラム周長、上流ブラシ２４のドラム回転方向に関する幅、一次転写部ｄのドラム回転方向に関する幅、から予め算定することができる。Ｔｃは、上記到達時点Ｔ３よりも所定に早めた第３制御時点、Ｔｄは、上記通過時点Ｔ４よりも所定に遅くした第２制御時点である。

上記の第３制御時点Ｔｃと第４制御時点Ｔｄをそれぞれ時限時間として制御回路部１００のタイマー機能部に設定してある。制御回路部１００は、回転停止状態のドラム１１の回転起動と同時にタイマー機能部の時限をスタートさせる。

制御回路部１００は、タイマー機能部が時限時間Ｔｃをカウントした時点で、電源Ｅ６から一次転写ローラ１５に対する印加バイアスを０Ｖから＋５００Ｖに制御する。これにより、ドラム１１が回転起動されて、上記のネガ系トナーｔｎの付着ドラム部分位置が一次転写部ｄに到達する前に一次転写ローラ１５への＋５００Ｖの転写バイアスの印加が開始される。

また、制御回路部１００は、タイマー機能部が時限時間Ｔｄをカウントした時点で、電源Ｅ６から一次転写ローラ１５に対する印加バイアスを＋５００Ｖから０Ｖに戻す制御をする。これにより、上記のネガ系トナーｔｎの付着ドラム部分位置が一次転写ｄを通過した後に、一次転写ローラ１５に対する印加バイアスが＋５００Ｖから０Ｖに戻される。

上記のように、一次転写ローラ１５に対するに印加バイアスを制御する。これにより、下流ブラシ１７からドラム１１上に吐き出されたポジ系トナーｔｐも、上流ブラシ２４からドラム１１上に吐き出されたネガ系トナーｔｎも、転写部ｄにおいて効率よくベルト１６に転写して、ドラム１１上から除去することができる。そして、ベルト１６上に転写されたトナーｔｐ・ｔｎは、ベルトクリーニング装置２９により回収することができる。

以上のように本実施例では、帯電補助手段１７・２４より機械的な振動により吐き出されたトナーに対して、上述の吐き出しシークエンスを行う。これによって、耐久を通して帯電補助手段１７・２４に堆積したトナーｔｐ・ｔｎによるかぶりや画像不良に対する課題を解決している。

なお、本実施例では、上流側帯電補助ブラシから吐出されるネガトナーを感光ドラムから吐出す構成であった。しかし、ネガトナーは現像器で回収することができるため、上記の実施例の構成以外に、上流側帯電補助ブラシと感光ドラムとの接触領域では転写電圧をＯＦＦにする。そして、感光ドラム上にネガトナーが付着している状態でドラムを回転させて、現像手段でそのネガトナーを回収する方法であってもいい。

本実施例における画像形成装置は、実施例１の画像形成装置において、各画像形成ユニットのドラム帯電手段として、図１１のように、固定系の接触帯電ブラシ１２Ａを用いている。そして、帯電補助手段としてのブラシ１７と、帯電ブラシ１２Ａとからのトナー吐き出しを行なわせ、ベルト１６に転写して、ドラム１１上から除去する。その他の機構的構成は実施例１の画像形成装置と同様であるので、再度の説明は省略する。

本実施例の場合には、耐久により、ブラシ１７と帯電ブラシ１２Ａの両方にトナーが付着・堆積していく。ブラシ１７と帯電ブラシ１２Ａに付着・堆積のトナーは正規トナーであるネガトナーとは逆極性のポジ系トナーが支配的である。そして、ドラム回転停止時の機械的振動により、ブラシ１７と帯電ブラシ１２Ａのそれぞれからトナーがドラム１１上に吐き出される。図１２の（ａ）は、ドラム回転停止時の機械的振動により、ブラシ１７と帯電ブラシ１２Ａのそれぞれからドラム１１上にポジ系トナーｔｐが吐き出された状態を示している。

制御回路１００は、ドラム１１と帯電ブラシ１２Ａとの接触部ａにおいてドラム１１上に吐き出されたポジ系トナーｔｐが、次回のドラム回転で一次転写部ｄに到達する前に一次転写ローラ１５への印加バイアスを図１３・図１４のように制御する。その印加バイアスは正規トナーであるネガトナーの帯電極性と同極性の負バイアスである。そして、そのバイアス印加状態を、ドラム１１とブラシ１７との接触部ｅにおいてドラム１１上に吐き出されたポジ系トナーｔｐが、一次転写部ｄを通過するまで継続する。ここで、図１３・図１４において、Ｔ１は、ドラム１１が回転起動されてから、帯電ブラシ１２Ａからの吐き出しトナーｔｐが付着しているドラム部分位置が一次転写部ｄに到達した時点である。また、Ｔ２は、ドラム１１が回転起動されてから、ブラシ１７からの吐き出しトナーｔｐが付着しているドラム部分位置が一次転写部ｄを通過した時点である。

これにより、帯電ブラシ１２Ａとブラシ１７とからドラム１１上に吐き出されたポジ系トナーｔｐが転写部ｄにおいて効率よくベルト１６に転写して、ドラム１１上から除去することができる。そして、ベルト１６上に転写されたトナーｔｐ・ｔｐは、ベルトクリーニング装置２９により回収することができる。

以上のように本実施例では、帯電手段１２Ａと帯電補助手段１７より機械的な振動により吐き出されたトナーに対して、吐き出しシークエンスを行う。これによって、耐久を通して帯電手段１２Ａと帯電補助手段１７に堆積したトナーによるかぶりや画像不良に対する課題を解決する。

本実施例では、帯電手段１２は、固定ブラシを採用しているが、回転ブラシや帯電ローラでも良い。

本実施例における画像形成装置は、実施例２の画像形成装置において、各画像形成ユニットのドラム帯電手段として、図１５のように、固定系の接触帯電ブラシ１２Ａを用いている。そして、この帯電ブラシ１２Ａと、上流・下流の帯電補助手段としてのブラシ１７・２４とからトナー吐き出しを行なわせ、ベルト１６に転写して、ドラム１１上から除去する。その他の機構的構成は実施例１・２の画像形成装置と同様であるので、再度の説明は省略する。

本実施例の場合には、耐久により、帯電ブラシ１２Ａと、上流・下流の帯電補助手段としてのブラシ１７・２４にトナーが付着・堆積していく。帯電ブラシ１２Ａと下流ブラシ１７に付着・堆積のトナーは正規トナー（ネガトナー）とは逆極性のポジ系トナーが支配的である。上流ブラシ２４に付着・堆積のトナーは正規トナーと同極性のネガ系トナーが支配的である。そして、ドラム回転停止時の機械的振動により、これら３つのブラシ１２Ａ・１７・２４からそれぞれトナーがドラム１１上に吐き出される。図１６の（ａ）は、帯電ブラシ１２Ａと下流ブラシ１７のそれぞれからポジ系トナーｔｐが、また上流ブラシ２４からネガ系トナーｔｎが、ドラム１１上に吐き出された状態を示している。

制御回路１００は、ドラム１１と帯電ブラシ１２Ａとの接触部ａにおいてドラム１１上に吐き出されたポジ系トナーｔｐが、次回のドラム回転で一次転写部ｄに到達する前に一次転写ローラ１５への印加バイアスを図１７・図１８のように制御する。この制御は実施例３の制御と同様であり、その印加バイアスは正規トナーの帯電極性と同極性の負バイアスである。そして、そのバイアス印加状態を、ドラム１１と下流ブラシ１７との接触部ｅにおいてドラム１１上に吐き出されたポジ系トナーｔｐが、一次転写部ｄを通過するまで継続する。これにより、帯電ブラシ１２Ａと上流ブラシ２４とからドラム１１上に吐き出されたポジガ系トナーｔｐを転写部ｄにおいて効率よくベルト１６に転写して、ドラム１１上から除去することができる。

また、ドラム１１と上流ブラシ２４との接触部ｆにおいてドラム１１上には吐き出されたネガ系トナーｔｎが、引き続いて一次転写部ｄに到達する前に一次転写ローラ１５への印加バイアスを図１６の（ｂ）、図１７・１８のように制御する。この制御は実施例２の制御と同様である。上流ブラシ２４から吐き出されたネガ系トナーｔｎについては、このトナーｔｎが下流ブラシ１７とドラム１１との接触部ｅを通過する際は、下流ブラシ１７にネトナーと同極性のバイアスを印加して、下流ブラシ１７のトナー付着汚染を防止している。また、下流ブラシ１７から吐き出されたポジ系トナーｔｐが一次転写部ｄを通過した後、上流ブラシ２４から吐き出されたネガ系トナーｔｎが一次転写部ｄに到達前に、一次転写ローラ１５にネガトナーの帯電極性とは逆極性のバイアスを印加する。これにより、上流ブラシ２４からドラム１１上に吐き出されたネガ系トナーｔｎを転写部ｄにおいて効率よくベルト１６に転写して、ドラム１１上から除去することができる。

以上のように本実施例では、帯電手段１２Ａ、帯電補助手段１７・２４より機械的な振動により吐き出されたトナーに対して、吐き出しシークエンスを行う。これによって、耐久を通して、帯電手段１２Ａや帯電補助手段１７・２４に堆積したトナーによるかぶりや画像不良に対する課題を解決している。

本実施例では、帯電手段１２は、固定ブラシを採用しているが、回転ブラシや帯電ローラでも良い。

また、本発明は、停止している像担持体が回転を開始する際に像担持体につれまわるトナーを転写する構成である。しかし、これ以外に定期的に帯電補助部材に画像形成時に印加する電圧とは逆極性の電圧を印加して、帯電補助部材に付着するトナーを吐出す吐出しモードとを併用しても問題ない。

画像形成装置は実施例の中間転写体を用いたフルカラー画像形成装置に限られない。例えば、記録材を搬送する転写ベルトを有し、像担持体から直接搬送された記録材に転写する方式でもいい。その場合には、クリーニング手段を有する転写ベルトにトナーを転写し、転写ベルトのクリーニング手段によって転写されたトナーを回収する方式である。本発明は、通常のモノカラー画像形成装置であって、現像同時クリーニング方式を用いたクリーナシステムの画像形成装置にも適用できることは勿論である。

実施例１における画像形成装置の概略模式図 １つの画像形成ユニットの模式図 画像形成装置の動作行程の説明図 画像形成ユニットのトナー吐き出し処理の説明図 トナー吐き出し処理のタイミングチャート（その１） トナー吐き出し処理のタイミングチャート（その２） 実施例２における画像形成装置の画像形成ユニットの模式図 画像形成ユニットのトナー吐き出し処理の説明図 トナー吐き出し処理のタイミングチャート（その１） トナー吐き出し処理のタイミングチャート（その２） 実施例３における画像形成装置の画像形成ユニットの模式図 画像形成ユニットのトナー吐き出し処理の説明図 トナー吐き出し処理のタイミングチャート（その１） トナー吐き出し処理のタイミングチャート（その２） 実施例４における画像形成装置の画像形成ユニットの模式図 画像形成ユニットのトナー吐き出し処理の説明図 トナー吐き出し処理のタイミングチャート（その１） トナー吐き出し処理のタイミングチャート（その２）

符号の説明

ＵＹ・ＵＭ・ＵＣ・ＵＫ・・第１から第４の画像形成ユニット、１１・・感光体（像担持体）、１２・・接触帯電手段、１３・・像露光手段、１４：現像手段、１５・・１次転写手段、１６・・中間転写ベルト（第１の記録媒体）、１７・・帯電補助手段（帯電下流補助手段）、２１・・二次転写手段、２４・・帯電補助手段（帯電上流補助手段）、２７・・定着手段、２９・・中間転写ベルトクリーニング手段、Ｐ・・記録材（第２の記録媒体）、１００・・制御手段

Claims (4)

1. 回転可能な像担持体と、像担持体を帯電する帯電部材と、形成される静電潜像からトナー像を形成する現像手段と、トナー像を転写材に転写する転写部材と、像担持体と接触し、像担持体の回転方向に対して転写部よりも下流側で帯電部材よりも上流側に配置され、トナーの正規の極性と同極性の電圧を印加して転写残トナーを帯電するための帯電補助部材と、を有し、転写残トナーは現像手段により回収される画像形成装置において、
   停止している像担持体が回転開始して、像担持体の停止時における帯電補助部材と像担持体との接触領域が転写部を通過する少なくともその期間には転写部材にトナーの正規極性と同極性の電圧を印加が可能であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記帯電手段が前記像担持体に接触して像担持体表面を帯電する接触帯電手段であり、前記像担持体が回転を停止し、再度回転起動されたとき、前記像担持体の回転停止時における前記補助帯電手段との当接領域が前記帯電手段と前記像担持体との接触部を通過した後に前記帯電手段には正規トナーと同極性のバイアスが印加されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記像担持体が回転を停止し、再度回転起動されたとき、前記像担持体の回転停止時における前記補助帯電手段との当接領域が前記転写部に最初に到達して通過した後は、前記転写手段に正規トナーの帯電極性とは逆極性のバイアスを印加することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体が回転を停止し、再度回転起動されたとき、前記像担持体の回転停止時における前記補助帯電手段との当接領域が前記現像手段の位置する現像部を最初に通過した後に、前記現像手段に対する現像バイアスの印加を開始することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。

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