JP2014021261A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 上流側の画像形成を行わない画像形成部のクリーニングブレードにトナーを供給する際に、感光体がクリーニングブレードと摺擦により帯電していた場合に下流側の画像形成部で出力される画像の一部が欠けてしまう。
【解決手段】 前記供給モードにおいて、前記制御手段は前記第一画像形成部の現像手段に直流電圧を印加して感光体上にトナーを形成する際に、前記帯電手段に直流電圧を印加することなく放電開始電圧値以上の交流電圧を印加する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、感光体をクリーニングブレードで清掃する画像形成部を複数備える画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置において、転写残トナーをクリーニングブレードで除去する方法が知られている。クリーニングブレードを用いる構成では、低印字率の画像を連続出力する際や、比較的小さいサイズの紙（例えば、はがきサイズ）へ画像を連続出力する際や、高温多湿環境で画像を連続出力するような状況下では、クリーニング不良が発生する可能性がある。具体的には、クリーニングブレードに供給されるトナーの量が少なくなることで、クリーニングブレードにめくれや、びびり（スティックスリップ）が発生する。そのため、意図的にクリーニングブレードへトナーを供給することでクリーニング不良を抑制する手法が知られている。

一方、複数の画像形成部を備える画像形成装置において、すべての画像形成部を用いて画像形成するモード（例えば、フルカラーモード）と、選択した画像形成部をもちいて画像形成するモード（例えば、白黒モード）を切り替え実行できる装置が知られている。

選択した画像形成部を用いて画像形成するモードを備える構成では、画像形成に用いない画像形成部の感光体と中間転写体と接離させる接離機構を設けると共に、画像形成に用いない画像形成部の感光体の回転を停止させる構成を採用することが多い。

しかし、コスト低減のため接離機構が無い場合や、生産性の低下を抑制すべく意図的に感光体と中間転写体と接触させる場合などには、画像形成に用いない感光体の一部が中間転写体と摺擦しないように回転させることが望ましい。

しかし、画像形成を行うことなく感光体を回転させるとクリーニングブレードへ供給されるトナーの量が少なくなり、クリーニング不良が発生する可能性があった。

そこで特許文献１には、クリーニングブレードの上流側に潤滑用トナーを一時的に蓄積するスポンジローラを設け、他の画像形成部を用いて画像形成する際に、蓄えたトナーをクリーニングブレードに供給する構成が開示されている。

しかし、特許文献１のようにトナーを蓄積するスポンジローラを設ける構成を採用したとしても、蓄えられるトナーの量には限りがあり、長期に渡りスポンジローラからクリーニングブレードへトナーを供給し続けることはできなかった。

特開２００６−２４３６５７号公報

そこで、画像形成に用いない画像形成部のクリーニングブレードに意図的にトナーを供給することが考えられる。ここで、他の画像形成部が画像を形成する場合、画像形成に関わらない画像形成部の感光体は帯電や露光、現像をすることなく回転させていることが多く、クリーニングブレードにトナーを供給する際に、帯電バイアスと現像バイアスを立ち上げる必要がある。

ここで、キャリアとトナーを含む現像剤を用いて静電像を現像する構成では、感光体へのキャリア付着を抑制すべくタイミングを調整するため、帯電バイアスと現像バイアスの立ち上げには比較的長い時間を要する。そこで発明者は、感光体を帯電させることなく（帯電バイアスＯＦＦにして、感光体を０Ｖとさせて）現像バイアスのみを印加して、クリーニングブレードにトナーを供給することを考えた。

しかし、現像バイアスのみを印加して、画像形成を行わない画像形成部のクリーニングブレードにトナーを供給することで、トナーを供給するために要するシーケンス実行時間を短縮した際に、以下の問題が生じた。

具体的には、画像形成を行わない画像形成部の中間転写体の移動方向に沿って下流側の画像形成部で出力された画像の一部が欠けるという画像不良が生じた。

そこで、発明者が鋭意検討したところ、現像バイアスのみを印加することで感光体上に供給されたトナーをクリーニングブレードで除去した後の感光体が剥離放電により意図せず帯電していたことが判明した。

つまり、前述の画像不良は、画像形成を行わない感光体が剥離放電により電位が変化してしまい、感光体へ付着したキャリアに起因するものと推測される。そして、感光体へ付着したキャリアが中間転写体に付着し、画像形成を行わない画像形成部の中間転写体の移動方向下流側の画像形成部で形成されたトナー像が中間転写体へ転写されるのを妨げたと考えられた。

そこで本発明の画像形成装置は「感光体と、前記感光体を帯電する帯電手段と、トナーとキャリアを含む現像剤を収容し感光体上に形成された静電像をトナーで現像する現像手段と、感光体上のトナーを除去するクリーニングブレードと、を備える第一画像形成部と、前記第一画像形成部の感光体上に形成されたトナー像が転写される中間転写体と、前記中間転写体の移動方向にそって下流側に設けられ、感光体上に形成されたトナー像を前記中間転写体へ転写する第二画像形成部と、前記第一画像形成部と前記第二画像形成部とを用いて画像を形成する第一モードと、前記第一画像形成部で画像を形成することなく前記第二画像形成部を用いて画像を形成する第二モードと、を切り替え実行する画像形成装置であって、前記第二モードを実行する際に、画像を形成しない前記第一画像形成部が備えるクリーニングブレードへトナーを供給する供給モードの実行を制御する制御手段を備え、前記制御手段は前記供給モードで供給されたトナーを除去した領域が前記帯電手段を通過する際に直流電圧を印加することなく放電開始電圧値以上の交流電圧を印加するように制御すること」を特徴とする。

上流側の画像形成を行わない画像形成部のクリーニングブレードへトナーを供給する動作により下流側の画像形成部で出力される画像の一部が欠けるという画像不良を抑制することができる。

本実施例に係る画像形成装置の概略構成を模式図である。 本実施例に係る画像形成部を説明するための図である。 本実施例に係る吐き出し動作を説明するためのフローチャートである。 本実施例に係る、上流側の画像形成部の吐き出し動作と下流側の画像形成部の作像と紙間タイミングを説明するためのタイミングチャートである。 比較例として、通常画像形成動作で吐き出し動作を実施した場合の、上流側の画像形成部の吐き出し動作と下流側の画像形成部の作像と紙間タイミングを説明するためのタイミングチャートである。 本実施例に係る画像形成装置のブロック図である。 本実施例に係る非放電域のサンプリング点を示した図表である。 本実施例に係る放電域のサンプリング点を示した図表である。 本実施例に係る放電量ターゲットを示した図表である。 本実施例に係る実験から得た環境雰囲気状態毎の放電開始電圧値を列記した図表である。

以下、画像形成装置の概略構成を説明した後、帯電装置について図面を用いて詳しく説明する。なお、構成部品の寸法、材質、形状、及びその相対位置等は、特に特定的な記載がない限りは、この技術思想の適応範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

まず、画像形成装置の概略構成について簡単に説明した後、本実施例の帯電装置（コロナ帯電器）について詳しく説明する。

§１．｛画像形成装置全体の構成について｝
図１は本実施例に係るタンデム型中間転写方式のカラー画像形成装置概略構成を示す模式図である。また、図２は画像形成部を説明するための図である。本実施例の画像形成装置の帯電方式はいわゆる接触帯電方式、現像方式はいわゆる二成分現像方式を採用した電子写真方式のカラー複写機である。

本実施例の画像形成装置１００には、図１に示すように、４つの画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ（画像形成部）が画像送り方向に直列に並置されている。

以下、画像形成ステーションについて示す。画像形成ステーションＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ共通の構成である。具体的には、像担持体である感光ドラム１、帯電手段としての帯電ローラ２、現像手段としてのトナーとキャリアを含む現像剤を収容し静電像を現像する現像装置４を備える。また、感光体上に残留した転写残トナーを感光体上から除去して清掃するクリーニング手段としてクリーニングブレード５を備える。本実施例の感光ドラム１は、回転ドラム型の電子写真感光体である負帯電性の有機光導電体（ＯＰＣ）で、外径が３０ｍｍを用いた。また、駆動手段としてのモータ（不図示）により、普通紙にフルカラーで画像を形成する際に、矢印Ｒ１方向に３５０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）で回転駆動される。

また、帯電された感光ドラムに露光して静電像を形成する露光手段としてのスキャナ３、現像器にトナーを補給するトナー補給装置（トナーカートリッジ）６、および転写手段としての転写ローラ７を備えている。転写ローラ７には印加手段としての高圧電源１０３から転写バイアスが印加され、感光体上のトナー像は中間転写ベルトへと転写される。ただし、中間転写ベルトの移動方向において最下流の画像形成ステーションＰｄはコロナ帯電器を使用した。また、最下流の画像形成ステーションＰｄ（ブラック）については、いわゆるジャンピン現像方式や他の現像方式を採用してもよい。

回転駆動する感光ドラム１は、印加手段としての高圧電源１０１からバイアス供給された帯電ローラ２によって帯電される。帯電ローラ２は感光体と接触するため帯電ローラ表面を清掃する清掃部材としての清掃ローラ２２により清掃される。この帯電ローラ２と清掃ローラ２２は一体で感光体へ向けてバネ２１により付勢される。

上記のように帯電した感光ドラム１は、次に露光装置３によってドラム表面に静電潜像を形成する。露光装置３は図示しない光源装置およびポリゴンミラーからなり、光源装置から発せられたレーザ光がポリゴンミラーにより走査されることで、感光ドラム１上に画像信号に応じた静電潜像（静電像）を形成する。

静電潜像が形成された感光ドラム１の表面は、感光ドラム１の回転により現像装置４と対向する。現像スリーブ４１には現像バイアスが印加され感光体上の静電像をトナーで現像する。なお、現像装置４には、それぞれイエロー、マゼンタ、シアンの非磁性トナーと磁性キャリアが所定の混合比で混合された２成分現像剤が所定量充填されている。また、トナーカートリッジ６には非磁性トナーが充填されており、現像装置内からの非磁性トナー使用量に応じて現像装置へ補給が行なわれる。

現像装置４により感光ドラムの表層に形成されたトナー像は、転写手段としての転写ローラ７によって中間転写体としての中間転写ベルト１１上に一次転写される。一方、感光ドラム１上に残留したトナーは、各画像形成部のクリーニングブレード５により除去・回収される。

上記の画像形成ステーションによって形成され、中間転写ベルト１１上に転写されたトナー像は、二次転写ローラ１２によりカセット１４から搬送された転写材Ｐへ二次転写される。また、転写材Ｐへトナー像を転写する位置より下流側に中間転写ベルト１１表面に付着したトナーはベルトクリーニング装置１３により清掃される。

二次転写部を通過した転写材Ｐは定着手段としての定着ローラ９により加熱・加圧されてトナー像が定着される。トナー像が定着された転写材Ｐは装置外の排紙トレイへ排出される。

ここで、本実施例の画像形成装置は画像形成モードに応じてプロセススピードや各種条件は切り替え制御される。例えば、坪量が１２０ｇ／ｍ＾２を超える厚い紙に画像を形成する場合などには、プロセススピードを低くする低速モードで動作する。これらモード実行時の動作については後に詳述する。

§２．｛各種画像形成要素の設定条件について｝
続いて各種画像に関わる要素に詳細な条件について以下に説明する。

帯電ローラ２は、感光ドラム１の回転に従動して回転し、帯電ローラ２の芯金には、印加手段としての高圧電源１０１により所定の条件の帯電バイアス電圧が印加される。これにより、回転する感光ドラム１表面は、所定の極性・電位に接触帯電処理される。本実施例において、帯電ローラ２に対する帯電バイアス電圧は、直流電圧と交流電圧とを重畳した振動電圧である。より具体的には、２３℃相対湿度５０％の常温環境での画像形成時においては、―７００Ｖの直流電圧と、周波数２．０ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝１．５ｋＶの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、感光ドラム１表面は帯電ローラ２に印加した直流電圧と同じ−７００Ｖ（暗電位Ｖｄ）に一様に帯電される。

現像スリーブ４１には、印加手段としての高圧電源１０２から所定の現像バイアスが印加される。本実施例において現像バイアス電圧は、直流電圧と交流電圧とを重畳した振動電圧である。より具体的には、−５５０Ｖの直流電圧と、周波数９．０ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝１．８ｋＶの矩形波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。この現像バイアスと、感光ドラム１表面に形成された静電潜像の電界によって静電潜像が反転現像される。

感光ドラムに現像されたトナー像は、転写装置７によって中間転写ベルト１１上に一次転写される。一方、感光ドラム１上に残留した一次転写残トナー等は、クリーニング装置５により回収される。

クリーニング装置５は、感光ドラムと圧接させたクリーニングブレード５１とトナーを搬送する搬送スクリュー５２と廃トナーを回収する廃トナーボックス（不図示）から成る。感光ドラム表面に付着した転写残トナーがクリーニングブレードによって掻き取られた廃トナーは廃トナー搬送スクリューによって廃トナーボックス（非図示）へ搬送される。本実施例におけるクリーニングブレードの押し圧は５０ｇｆ／ｃｍであり、この押し圧を受けて、感光ドラムの回転トルクは通常３〜４ｋｇｆ・ｃｍに設定される。最後に、各画像形成ステーションＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄが備える感光ドラムの中間転写ベルトへの転写位置の間隔（転写ピッチ）は、１２０ｍｍとなっている。

§３．｛接離機構と画像形成モードについて｝
本実施例の画像形成装置は、すべての色のトナーを用いて画像を形成するフルカラーモード（第一モード）と、黒トナーだけで画像を形成する白黒モード（第二モード）を含む複数の画像形成モードを切り替え実行する。

また、本実施例の画像形成装置は画像形成ステーションＰｄのみで画像形成する場合（白黒モード）に、中間転写ベルト１１をＰｄの感光ドラムと中間転写ベルトを接触させる、Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃの感光ドラムと中間転写ベルトを離間させる接離機構を備える。なお、すべての画像形成ステーションＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄで画像を形成する場合（フルカラーモード）に、前述の機構により全ての感光ドラムと中間転写ベルトを接触させる。

本実施例においては、画像形成ステーションＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄとして、順にＹｅｌｌｏｗ、Ｍａｇｅｎｔａ、Ｃｙａｎ、Ｂｌａｃｋが使われる。したがってＢｌａｃｋ単色のみの画像形成が行われる場合（白黒モード）では、中間転写ベルト１１とＰａ，Ｐｂ，Ｐｃは離間し、離間された画像形成ステーションでは回転駆動と帯電バイアスや現像バイアスなどの電圧の印加は停止される。

また、前述したように、Ｂｌａｃｋ単色のみで厚紙やＯＨＰやエンボス紙等の特殊紙を通紙する際には、プロセススピードを３５０ｍｍ／ｓの半分である１７５ｍｍ／ｓで回転駆動する低速モードが実行される。本実施例の画像形成装置は低速モード実行時に、例え白黒モードであったとしても画像形成に用いない画像形成ステーションと中間転写体を離間させない。これは、複数の速度モードに対して、バンディングのレベルを同等に保証するためである。

言い換えると、本実施例の画像形成装置は接触離間を切り替える接離機構を備えるものの、低速モードかつ白黒モードが選択実行される場合には、すべての画像形成ステーションが備える感光ドラムと中間転写ベルトは接触する状態を維持する。なお、離間機構を備えない構成やギア列（駆動列）の関係により、画像形成を行わない感光体が回る構成についても本件同様の思想を適用してもよい。

この場合、画像形成を行わないＰａ〜Ｐｃまでの画像形成ステーションでは、感光ドラム１は回転駆動されるものの、各種バイアスの印加は停止されたままになる。

このような状況下では、画像形成を行わないＹ、Ｍ、Ｃのステーションのクリーニングブレードへはトナーが供給されることなく感光ドラムが回転し続ける。つまり、潤滑剤として機能するトナーが長期間クリーニングブレードに供給されないため、クリーニングブレードのめくれや、びびりが比較的発生し易い状況下であると言える。
§４．｛トナー供給を実行するタイミングについて｝
続いて、クリーニングブレードへのトナー供給シーケンスをどのタイミングで実行するかについて簡単に説明する。前述のように、画像形成中に供給される転写残トナーの量が少ない場合に、クリーニング不良を抑制すべくクリーニングブレードへトナーを供給するのが好ましい。この転写残トナーの量は、紙へ形成する画像（トナーの量）に応じて変化する。以下に、制御回路がトナー供給の実行タイミングを決定する手順について説明する。

■（トナー供給シーケンスの実行トリガについて）
本実施例では紙の上に転写するトナーの量の指標の一つである画像Ｄｕｔｙをシーケンスの実行トリガとした。本実施例では、画像ＤｕｔｙをＡ４の紙１枚（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）に対し、画像形成可能な最大濃度であるベタ濃度を１０ｍｍ×２９７ｍｍのせた場合に１／２１０［ｕｎｉｔ／副走査長さｍｍ］と定義して以下の説明で用いる。

本実施例の感光体ドラム駆動負荷は、画像Ｄｕｔｙが３／４２０００［ｕｎｉｔ／副走査長さｍｍ］以上である場合に３〜４ｋｇｆ・ｃｍとなる。しかし、画像Ｄｕｔｙが３／４２０００［ｕｎｉｔ／副走査長さｍｍ］未満である場合、画像形成枚数の蓄積と共に感光ドラムの回転トルク（駆動負荷）が恒常的に４ｋｇｆ・ｃｍ以上となる。このように、感光体ドラムの駆動負荷が４ｋｇｆ・ｃｍを超えると、ビビリやメクレが発生しやすい状態となる。

そこで、本実施例の画像形成装置はコントローラによって、画像Ｄｕｔｙが３［ｕｎｉｔ／副走査長さｍｍ］となるトナーをＡ４通紙枚数で換算した２００枚毎にクリーニングブレードへ供給するように制御されている。なお、画像Ｄｕｔｙの平均値を管理することなく、モータを所定速度で回転駆動するためにモータへ投入する電流値から感光体の表面抵抗変化を把握してもよい。

■（フローチャートを用いたトナー供給シーケンスの説明）
以下に、画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄの感光体が中間転写ベルトと接触した状態で、そのうちの少なくとも１つのステーションの画像形成が行わないモードにおけるトナー供給シーケンスについてフローチャートを用いて説明する。より具体的には、中間転写ベルトの移動方向において最下流のＢｋステーションＰｄ（第二画像形成部）のみが画像形成を行い、それより上流側のＹ、Ｍ、ＣステーションＰａ〜Ｐｃ（第一画像形成部）は画像形成を行わない白黒モードを例に挙げて説明する。

本実施例の画像形成装置は画像形成装置の各要素を制御するコントローラとしての制御回路６１３を備え、制御回路６１３は電流計等の検知手段からの情報を受け、各要素へ印加するバイアスや駆動などを制御する（図６参照）。

図３は、クリーニングブレードにクリーニング不良を抑制すべく潤滑性を向上させるためにトナーを供給するシーケンスの大まかなフローチャートである。以下に、各ステップについて説明する。

コントローラとしての制御回路はＢｋステーションにおいて画像形成を行うように制御する（ｓ０１）。続いて、制御回路は画像形成枚数がＡ４換算にして２００枚に達したかどうかを判定する（ｓ０２）。２００枚に達していなければ、制御回路はトナーをクリーニングブレードへ供給するタイミングでないため画像形成を継続する（エンド）。また、２００枚に達している場合には、制御回路は所定期間の画像Ｄｕｔｙの平均値が３／４２０００［ｕｎｉｔ／副走査長さｍｍ］未満であるかどうかを判断する（ｓ０３）。ここで、画像Ｄｕｔｙの平均値が３／４２０００［ｕｎｉｔ／副走査長さｍｍ］以上である場合に、制御回路は画像Ｄｕｔｙを保持するカウンタのリセットを行う（ｓ０５）。また、画像Ｄｕｔｙの平均値が３／４２０００［ｕｎｉｔ／副走査長さｍｍ］未満である場合、制御回路は画像形成時における紙と紙の間に相当する位置で、クリーニングブレードに対する潤滑用トナーの吐き出し動作を実行する（ｓ０４）。この時、吐き出すトナー量は、計測されている画像Ｄｕｔｙが３［ｕｎｉｔ／副走査長さｍｍ］から不足している分であり、最大３［ｕｎｉｔ／副走査長さｍｍ］を吐き出すには、およそ０．１［ｓ］の時間を要する。なお、本実施例においては、２００枚に一度、画像Ｄｕｔｙのリセットを行うが、必ずしもこの方法に限定する必要は無い。

§５．｛トナー供給動作について｝
続いて、タイミングチャートを用いてクリーニングブレードへ潤滑性を向上させるためのトナーを供給する動作について説明する。

図４は本実施例のクリーニングブレードへトナーを供給する際のタイミングチャートである。また、図５は比較例として画像形成時と同じようにしてトナーを吐き出す際のタイミングチャートである。

■（トナー供給動作の概略について）
前述の通り、本実施例の画像形成装置のプロセススピードは３５０ｍｍ／ｓ、感光ドラムの径は画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄともφ３０ｍｍである。感光ドラム表面に対向する現像装置及び帯電装置の位置は、中間転写ベルトと対向する位置を基準の０ｍｍとして、現像位置は位置基準から感光体の１／３周上流側（３１．４ｍｍ上流）、帯電位置は現像位置から１／３周上流側（６２．８ｍｍ上流）である。

また、Ｐｄにおける露光位置は、同様にして位置基準から１／２周上流側、すなわち１２５．７ｍｍに位置するものとする。また、各画像形成ステーションの転写位置間の距離（転写ピッチ）は１２０ｍｍとした。

また、現像バイアスのみＤＣ成分を印加する立ち上げにおいては、立ち上げ及び立ち下げスロープは０．１［ｓ］を要する。同様に、帯電ＡＣについても立ち上げ及び立ち下げに要する時間は０．１［ｓ］を要する。Ｂｋステーションの露光に関しては、略ゼロ秒で立ち上がるものと見なす。なお、本実施例のプロセススピードは３５０ｍｍ／ｓであり、連続通紙において紙間は０．４［ｓ］となる。

この時、本実施例で行う吐き出し制御のタイミングチャートを図４に示す。前述のクリーニングブレードの潤滑性を向上すべく、クリーニングブレードに供給するトナー量を感光体上へ吐き出すために要する時間は０．１［ｓ］である。そのために、現像ＤＣの立ち上り立ち下がりも考慮すると、開始から終了までは時間は０．３［ｓ］となる。これはＢｋの紙間所要時間である０．４［ｓ］を下回る。したがって、紙間の間に吐き出しを実施することが可能であると言える。

続いて、比較例について簡単に説明する。図５は画像形成時のように感光体を帯電、露光してトナー像を感光体上に形成する比較例のタイミングチャートである。通常画像形成時には、現像ＤＣ及び帯電ＤＣバイアスの立ち上げ及び立ち下げは現像帯電のタイミングズレによってカブリが生じないよう０．５［ｓ］の時間をかけている。そのため、現像ＤＣが立ち上がり始めてから、最大で０．１［ｓ］の吐き出しを経て、現像ＤＣが立ち下がるまで１．１［ｓ］を要する。つまり、クリーニングブレードへ供給するトナーを感光体上に形成する（吐き出し）に要する時間は１．１［ｓ］となる。そのため、吐き出しに要する時間がＢｋの紙間所要時間である０．４［ｓ］を上回ってしまう。そのため、比較例で示したトナー供給動作を採用すると、生産性を低下させることなく紙間にトナー帯を形成することはできなかった。

■（本実施例と比較例の対比）
画像形成に用いない他のステーションの回転に伴い回転している感光体のクリーニングブレードめくれやビビりを抑制すべく、画像形成時と同じく７００Ｖの帯電ＤＣ電圧を印加する場合（比較例）と本実施例の差について表１を用いて説明する。

表１からも明らかなように、トナー吐き出しに要する時間は通常作像動作では、１．１［ｓ］かかるのに対し、本実施例で行う吐き出し制御では、０．３［ｓ］となる。そのため、本実施例のトナー供給動作は極めて短時間の出力が可能であるといえる。つまり、下流側の画像形成ステーションＰｄが画像形成動作を行っている間に上流側の画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃで吐き出しシーケンスを行うことができる。そのため、ダウンタイムを設けることなく、画像形成を行っているＰｄの紙間で吐き出しトナーを通過させることができる。

低速の場合においては、現像帯電バイアスの立ち上げ時間は同じで、プロセススピード分だけ吐き出しに要する時間が増え、本実施例で、画像Ｄｕｔｙにして３［ｕｎｉｔ］の吐き出しを実施するのに、０．４［ｓ］かかる。一方、紙間に要する時間は０．８［ｓ］であり、本実施例による吐き出しを実施すれば紙間以内に収められる。これに対し、通常の作像動作で吐き出しを実施した場合には、吐き出しに要する時間は１．２［ｓ］であり、低速時の紙間時間である０．８［ｓ］に収まることはできない。
§６．｛トナー供給前後の帯電バイアスについて｝
前述のように帯電ローラに直流電圧を印加することなくクリーニングブレードへトナーを供給すれば、比較例と比べて短い時間でトナーの供給を完了することができる。しかし、感光体を帯電させることなく感光体上に形成したトナーをクリーニングブレードで除去すると、トナーが除去された部位の感光体表面電位が剥離放電により不安定になってしまうことが分かった。そこで、制御回路はクリーニングブレードへトナーを供給する動作中のバイアスと、トナー供給動作に続くバイアスを以下のように制御する。

■（トナー供給動作時の各種バイアスについて）
まず、トナーをクリーニングブレードへと供給する際（吐き出し時）に印加する現像ＤＣ、現像ＡＣバイアス、帯電ＡＣバイアスについて説明する。

制御回路はベタ濃度のＶｃｏｎｔを出せるよう、予め決められた現像ＤＣ電圧（現像バイアス）を現像装置に印加する。本実施例において、トナーをクリーニングブレードへ供給する際に現像装置に−２００Ｖの電圧を印加する。また、本実施例では感光体への現像性を確保すべく１４００Ｖｐｐの交流電圧を現像装置に印加する。

続いて、トナー供給動作時に帯電ローラに印加する帯電バイアスについて説明する。前述の通り、トナーをクリーニングブレードへ供給する際には、帯電ローラに直流電圧を印加することなく放電開始電圧値以上の交流電圧を印加する。本実施例では、交流電圧のＯＮタイミングについては、トナー吐き出し動作後で、吐き出し領域が初めて帯電部を通過するタイミングでＯＮされているが、これに限定されない。吐き出し動作が行われた画像形成部が少なくとも次回画像形成を実行される前に除電する構成としてもよい。また、交流電圧のＯＮタイミングとして、例えば、トナー吐き出し領域に対応する領域に対して、吐き出し動作前に事前にドラム上の電位を０Ｖに除電するために交流電圧のＯＮタイミングを早める構成であってもよい。ただし、基本的には必要時以外交流電電圧はＯＦＦする構成が好ましい。

ここで帯電ローラに直流電圧を印加しないとは、帯電ローラに略０Ｖの直流電圧を印加するものを実質的含む。これは、帯電ローラに印加する直流電圧はバイアスの立ち上げ立ち下げ時に現像装置からキャリアが感光体へ付着させないようにするためである。そのため、クリーニングブレードへトナーを供給する際に感光体へのキャリアを抑制可能な範囲（０±３０Ｖ程度）であれば実質的に帯電ローラに印加する直流電圧をＯＦＦしているとみなす。なお、トナーを感光体へ吐き出す際に、帯電ローラに印加する交流電圧（ＡＣ帯電バイアス）は、放電電流量を０以上とすることが好ましい。そのために帯電ローラに印加する交流電圧の決定法については後述する。

■（トナー除去後の領域に対する帯電処理について）
続いて、クリーニング不良を抑制すべく感光体上に吐き出したトナーを除去した後の各種バイアスについて説明する。発明者の検討により、感光体上に吐き出したトナーをクリーニングブレードで除去した際に、感光体のトナーがクリーニングブレードにより除去された領域の電位が変化することが分かった。具体的には、トナーの帯電極性が負である場合、現像バイアス印加によって吐き出されたトナーはクリーニングブレード部において感光ドラムから引きはがされた領域の感光体電位がトナーの帯電極性と逆極性（正）に帯電する傾向にあった。これは、帯電したトナーが感光体上に担持した状態で電気的に釣り合った状態（０Ｖ）から、トナーがクリーニングブレードにより引き剥がされることで、トナーが除去された領域の電位が変化したと考えられる。

このように、クリーニングブレードへ供給したトナーが清掃されることで生じた電位変化により、現像装置へ印加していた現像バイアスをＯＦＦすると以下の問題が生じる。具体的には、供給トナー除去後の感光体の領域が現像ニップを通過する際に、局所的なコントラスト電位によって、トナーのカブリや、トナーをキャリアごとドラム側に引きつけることによるキャリア付着を招く。尚、剥離放電した領域の電位を電位センサで測定してみると、それほど大きな電位結果は得られなかった。キャリア付着してしまう詳しいメカニズムについては、わかっていないが、以下のような理由によるものと考えられる。即ち、剥離放電した領域は、電位センサでマクロ的にみると平均化され、それほど大きな電位となってはいないが、ミクロ的には、電位が針状に大きく振れており、局部的にＶｃｏｎｔが大きくなり、キャリア付着したものと考えられる。そして、感光体上に付着したトナーやキャリアによって、クリーニング不良を抑制すべくトナー供給モードを実行した画像形成ステーションよりも下流側にある画像形成中のステーションの画像に影響を与える。

そこで、本実施例の制御回路は、トナー供給後に下流側で生じる画像不良に対して以下のように制御をすることで画像不良の発生を抑制するように各種バイアスを以下のようなタイミングで印加する。

図４に示すように、本実施例の制御回路は潤滑用のトナー吐き出し動作を実行後、帯電ローラにＡＣ電圧を印加することで、剥離放電により変化した感光体の電位を所定の電位（略０Ｖ）に収束させる。帯電ローラに印加する直流電圧は０Ｖ（印加しない）で、交流電圧はピーク間電圧値が放電開始電圧値の約２倍となる電圧を印加する。これにより、帯電ローラに放電開始値近傍（Ｖｔｈ±１００Ｖ程度）の交流電圧を印加して、感光体の表面電位を帯電ローラに印加した直流電圧値程度になる。なお、放電電流量がほぼ０μＡ程度を目標とした場合、画像形成を形成すると放電ムラに起因する筋状の画像不良が生じる。しかし、トナー除去後の感光体の領域を略０Ｖとする際には、ある程度の放電ムラが生じたとしても画像を出力するわけではないため影響が少ない。

そこで、本実施例の制御回路は、供給されたトナーを除去した感光体の領域が帯電ニップを通過する際に、帯電ローラに直流電圧を印加することなく、画像形成時に印加する交流電圧値よりも低い放電開始電圧値程度の交流電圧を帯電ローラに印加する。

これにより、クリーニングブレードへの負荷が大きい場合に生産性の低下を抑制しつつも、良好な画像を出力することができる。なお、トナー帯がクリーニングブレードにより除去させることで剥離放電が生じると考えられる領域は、トナー帯が形成された幅である。そのため、少なくともクリーニング不良を抑制すべく形成したトナー帯が除去された領域が通過する期間の間、帯電ローラにＤＣ＝０Ｖかつ放電開始電圧値程度の交流電圧を印加するのが好ましい。本実施例の制御回路は、安全を考えてクリーニングブレードに供給するためのトナー帯の後端が帯電ニップを通過してから感光ドラム１周の後、帯電ローラに印加する交流電圧をＯＦＦするように制御した。

■（放電電流量と放電開始電圧値の求め方についての補足）
以下に、一例を挙げて放電電流量と放電開始電圧値の求め方について説明する。当然、放電電流量と放電開始電圧値を求めるために公知の他の手法を用いてよい。

本実施例では放電開始電圧値等を以下のように求めた。具体的には、帯電ローラ２にＡＣ電源２０１から一定のＡＣ電圧が印加された際、電流計６１４で検知されたＡＣ電流値を元に帯電ローラの電流電圧特性（以下ＶＩ特性）を得る。そして、取得したＶＩ特性に制御部６１３で所定の数値計算を加えることにより、予め決められた放電量テーブル（非図示）を満たすＡＣ成分の出力が決定する。

画像形成時には別途定められたＤＣバイアスがＤＣ電源２１１からもＡＣ電源２１１に重畳されて印加される。制御部６１３は前述したバイアス制御部２０４を内包するものとする。

また、ＶＩ特性に加える数値計算としては、具体的には下記のように実施する。

まず放電を起こさない程度のバイアス、すなわち非放電域でのバイアス印加を実施し、その際のＶＩ特性を得る。すなわち、複数点のサンプリングＶｐｐに対する電流出力の結果を基に、直線近似を算出する。

同様に放電域でもサンプリングＶｐｐに対する電流出力を取得し、このＶＩ特性に非放電域の近似から得た直線を重ね合わせた時、その差分が帯電ローラと感光ドラム間に生じた放電量に相当する。

以下、所定の放電量を得る手順について、数式を用いて説明する。

まず、非放電域サンプリングＶｐｐを（ＡＣ［１］’，ＡＣ［２］’，ＡＣ［３］’）、該バイアス印加時に検知された電流値を（Ｉａｃ［１］’，Ｉａｃ［２］’，Ｉａｃ［３］’）とする。その時、非放電域の直線近似の傾きａ、及びその切片ｂは下式のように表わされる。

放電域サンプリングＶｐｐを（ＡＣ［１］，ＡＣ［２］，ＡＣ［３］）、該バイアス印加時に検知された電流値を（Ｉａｃ［１］，Ｉａｃ［２］，Ｉａｃ［３］）とした時、放電域の直線近似の傾きＡ、及びその切片Ｂは下式のように表わされる。

また、ここで所望の放電量をＤとしたとき、Ｄを満たすＶｐｐは式（６）（７）、及び（８）（９）から構成される直線近似の差分によって下式のように求めることができる。Ｄは温度や雰囲気中の水分量によっても変動する量である。

本実施例においては、非放電域のサンプリング点（ＡＣ［１］’，ＡＣ［２］’，ＡＣ［３］’）及び、放電域のサンプリング点（ＡＣ［１］，ＡＣ［２］，ＡＣ［３］）は、温度を基準として図７、図８のように定めた。また、同様に放電量狙い値Ｄについても、温度を基準として図９のように定めた。

このように、通電により帯電ローラのインピーダンスや、雰囲気環境の温湿度に起因して、感光体と帯電ローラの間で放電をさせるために帯電ローラに印加すべき最低の電圧値を算出することができる。

実施例１では、トナーを除去すること剥離放電により感光体の電位が変動した場合に、放電開始電圧値を求める制御をおこない求めた放電開始電圧値程度の交流電圧を帯電ローラに印加する構成を開示した。しかし、放電開始電圧値は帯電ローラのプロファイルと、温湿度センサからおおよそで決まる。そのため、本実施例の画像形成装置は、設置した画像形成装置の雰囲気環境の温度と湿度を取得する温度湿度センサ（環境センサ）を備え、センサの出力とメモリ内に保持したテーブルから帯電ローラに印加する交流電圧値を変更するように構成した。

また、本実施例の画像形成装置は、黒単色モードとフルカラーモードのジョブが連続して実施される場合、画像形成の途中で着脱機構を動作させるのは生産性を落とすため、カラーユニットを中間転写体に着したまま作像を行う。そして、一定枚数以上の単色画像形成がある場合や、画像形成途中に何らかの制御が入ったタイミングに合わせて、制御回路は中間転写ベルトの脱動作を行うことで生産性低下を抑制するように制御する。

また、本実施例の画像形成装置は、厚紙やＯＨＰ、凹凸を有するエンボス紙等の特殊紙に対しては、転写性、定着性を維持する観点から、普通紙に対する画像形成速度の１／２や１／３の速度、すなわち低速で動作を行う。しかし、このように多数の速度パターンで、かつ複数または単一の画像形成ユニットが着している、全ての組合せに対し、バンディングや各ステーション間の色ズレのレベルを同等に保証するのは技術的に難しい。そのため、低速動作時には、単色での画像形成においても、画像形成ユニットを中間転写体に対して常に接触していることがある。

このように、画像形成に関与しない画像形成ステーションの感光体を中間転写ベルトと接触させる場合には、帯電バイアス、現像バイアスの印加を停止しつつ、感光体を回転駆動させる。その結果、クリーニングブレードへ供給される転写残トナーが無くなり、より積極的にクリーニング不良を抑制すべく、クリーニングブレードへとトナーを供給するモードを実行するように制御してもよい。

１００ 画像形成装置
１ 感光ドラム（感光体）
２ 帯電ローラ（帯電手段）
１０１ 帯電電源（印加手段）
４ 現像装置（現像手段）
５１ クリーニングブレード（清掃手段）
Ｐａ〜Ｐｄ 画像形成ステーション（画像形成部）
１１ 中間転写ベルト（中間転写体）
６１３ コントローラ、制御部（制御手段）
６１４ 電流計（検知手段）

Claims (6)

1. 感光体と、前記感光体を帯電する帯電手段と、トナーとキャリアを含む現像剤を収容し感光体上に形成された静電像をトナーで現像する現像手段と、感光体上のトナーを除去するクリーニングブレードと、を備える第一画像形成部と、
   前記第一画像形成部の感光体上に形成されたトナー像が転写される中間転写体と、
   前記中間転写体の移動方向にそって下流側に設けられ、感光体上に形成されたトナー像を前記中間転写体へ転写する第二画像形成部と、
   前記第一画像形成部と前記第二画像形成部とを用いて画像を形成する第一モードと、前記第一画像形成部で画像を形成することなく前記第二画像形成部を用いて画像を形成する第二モードと、を切り替え実行する画像形成装置であって、
   前記第二モードを実行する際に、画像を形成しない前記第一画像形成部が備えるクリーニングブレードへトナーを供給する供給モードの実行を制御する制御手段を備え、
   前記制御手段は前記供給モードで供給されたトナーを除去した領域が前記帯電手段を通過する際に直流電圧を印加することなく放電開始電圧値以上の交流電圧を印加するように制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は前記供給モードを実行する際に前記第一画像形成部の感光体上に形成されたトナーと接触する前記中間転写体の領域に、前記第二画像形成部の感光体上に形成されたトナー像が重ならないように、前記供給モードの実行タイミングを制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記中間転写体と少なくとも前記第一画像形成部の感光体を接触離間させる機構を備え、
   前記制御手段は、前記第一モードにおいて前記第一画像形成部の感光体と前記第二画像形成部の感光体を前記中間転写体と接触させると共に、前記複数の感光体を共に回転駆動するように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 雰囲気環境を取得する取得手段と、
   前記取得手段が取得した雰囲気環境に基づき、前記制御手段は前記帯電手段に印加する交流電圧を変更することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記供給モードにおいて感光体上に形成されたトナー帯を前記クリーニングブレードで除去した領域の後端が前記帯電手段を通過してから前記感光体が１周させてから、前記帯電手段に印加する交流電圧をＯＦＦとすることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記供給モードにおいて、前記帯電手段に直流電圧を印加することなく放電開始電圧値以上の交流電圧を印加すると共に、前記帯電手段により感光体表面の電位が略０Ｖとなった領域が通過する際に、前記現像手段に現像バイアスを印加して前記感光体上に前記クリーニングブレードへ供給するトナーを形成することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の画像形成装置。