JP4929684B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に係り、特に、トナー像転写後の像担持体に残留した転写残留トナーに接触部材から所定の極性の電圧を印加して転写残留トナーを所定の極性に帯電させ、帯電した転写残留トナーを吸着して回収する画像形成装置に関する。

従来、レーザープリンタやデジタル複写機等の電子写真方式を用いて画像を形成する画像形成装置が知られている。この種の画像形成装置では、一般に、周面が一様に帯電された感光体を周回駆動させ、当該感光体の周面に光ビームを照射して静電潜像を形成し、当該静電潜像にトナーを付着させて現像したトナー像を記録媒体に転写して画像を形成している。

ところで、この種の画像形成装置は、感光体から記録媒体に全てのトナーが転写されず、感光体上に付着したまま残留する転写残留トナーが発生する場合があり、この転写残留トナーを回収する様々なクリーニング装置が提案されている。

例えば、特許文献１及び特許文献２には、走行する帯電した誘電体（上記感光体に相当。）上に付着したトナーを除去するための、トナーの帯電極性と逆の極性の電圧が印加され、かつ走行する誘電体に接触する導電性の回転ブラシと、当該回転ブラシから見て走行する誘電体の上流側において誘電体面に接触して配置され、かつ誘電体の除電もしくは誘電体の帯電極性を逆の極性に転換させる極性の電圧が印加された導電性の固定ブラシと、を具備したクリーニング装置が開示されている。
特開昭６３−２２３６８１号公報 特開昭６３−２２３６８２号公報

しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に開示されているクリーニング装置では、使用時間の経過に伴って固定ブラシに次第に転写残留トナーが堆積されてしまい、当該堆積された転写残留トナーが感光体上に排出される場合があり、特に、感光体が回転駆動を開始した際に固定ブラシから多量の転写残留トナーが感光体上に排出される結果、回転ブラシで転写残留トナーを回収しきれず、クリーニング不良が発生する場合がある、という問題点があった。

この対策として、回転ブラシに印加する電圧値を大きくして回転ブラシと転写残留トナーとの吸着力を高め、回転ブラシに転写残留トナーを吸着させることによりクリーニング不良の発生を防止することも考えられる。しかし、回転ブラシに印加する電圧値を大きくした場合、回転ブラシと感光体との間の電位差が大きくなって放電が発生し、当該放電によって、例えば、オゾンやＮＯｘなどの放電生成物が生成されてしまい、高温高湿環境において形成した画像に白抜けなどの品質の低下が発生する場合がある、という新たな問題点が生じる。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、形成される画像の品質の低下を抑えつつ、クリーニング不良の発生を防止することができる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に記載の発明は、周面が一様に帯電された像担持体を周回駆動させ、当該像担持体の周面に光ビームを照射して静電潜像を形成し、当該静電潜像にトナーを付着させて現像したトナー像を記録媒体に転写する画像形成装置であって、前記トナー像の転写位置よりも周回方向下流側の前記像担持体の周面に接触配置されると共に所定の極性の電圧が印加され、前記転写した後の前記像担持体の周面に残留する転写残留トナーを前記所定の極性に帯電させる接触部材と、前記接触部材よりも周回方向下流側の前記像担持体の周面に接触配置されると共に前記像担持体の周面の電位に対して前記所定の極性と逆の極性で且つ所定の電位差となる電圧が印加され、前記所定の極性に帯電した前記転写残留トナーを吸着して回収する残留トナー回収手段と、使用時間の経過とともに前記接触部材に堆積し、前記像担持体の周回駆動開始の際に該接触部材から該像担持体上に排出された前記転写残留トナーが、前記像担持体の周回駆動開始時から、前記排出された転写残留トナーの量に応じて予め決めた少なくとも１回以上の回数だけ、該像担持体の回転に伴って前記残留トナー回収手段を通過するまでの間、前記像担持体の周面と前記残留トナー回収手段との間の電位差が前記所定の電位差よりも大きくなるように前記残留トナー回収手段への印加電圧を制御する電圧制御手段と、を備えている。

請求項１記載の発明によれば、トナー像の転写位置よりも周回方向下流側の像担持体の周面に接触配置されると共に所定の極性となる電圧が印加された接触部材により、転写した後の像担持体の周面に残留する転写残留トナーが所定の極性に帯電され、接触部材よりも周回方向下流側の前記像担持体の周面に接触配置されると共に前記像担持体の周面の電位に対して前記所定の極性と逆の極性で且つ所定の電位差の電圧が印加された残留トナー回収手段により、所定の極性に帯電した転写残留トナーが吸着して回収される。

そして、本発明によれば、電圧制御手段により、転写残留トナーが、像担持体の周回駆動開始時から、排出された転写残留トナーの量に応じて予め決めた少なくとも１回以上の回数だけ、像担持体の回転に伴って残留トナー回収手段を通過するまでの間、像担持体の周面と残留トナー回収手段との間の電位差が所定の電位差よりも大きくなるように残留トナー回収手段への印加電圧が制御される。

このように、請求項１記載の発明によれば、転写した後の像担持体の周面に残留する転写残留トナーを所定の極性に帯電させると共に、転写残留トナーが、像担持体の周回駆動開始時から、排出された転写残留トナーの量に応じて予め決めた少なくとも１回以上の回数だけ、像担持体の回転に伴って残留トナー回収手段を通過するまでの間、像担持体の周面と残留トナー回収手段との間の電位差を所定の電位差よりも大きくしているので、像担持体の周回駆動開始時から、排出された転写残留トナーの量に応じて予め決めた少なくとも１回以上の回数だけ、像担持体の回転に伴って残留トナー回収手段を通過するまでの間、残留トナー回収手段による転写残留トナーの吸着力が高まり、多量の転写残留トナーであっても回収することができる。また、電位差を大きくする期間を上記の期間としているため、放電生成物の発生を少なく抑えることができる。よって、本発明によれば、形成される画像の品質の低下を抑えつつ、クリーニング不良の発生を防止することができる。

なお、請求項１記載の発明は、請求項２記載の発明のように、前記電圧制御手段は、転写残留トナーが、像担持体の周回駆動開始時から、排出された転写残留トナーの量に応じて予め決めた少なくとも１回以上の回数だけ、像担持体の回転に伴って残留トナー回収手段を通過するまでの間、前記接触部材に印加される電圧の電圧値が大きくなるように制御してもよい。また、請求項１記載の発明は、請求項３記載の発明のように、前記電圧制御手段は、転写残留トナーが、像担持体の周回駆動開始時から、排出された転写残留トナーの量に応じて予め決めた少なくとも１回以上の回数だけ、像担持体の回転に伴って残留トナー回収手段を通過するまでの間、前記像担持体の周面と前記残留トナー回収手段との間の電位差が前記所定の電位差よりも大きくなるように前記残留トナー回収手段への印加電圧を制御するとともに、前記接触部材に印加される電圧の電圧値が前記所定の極性の電圧よりも大きくなるように前記接触部材への印加電圧を制御してもよい。

また、請求項１記載の発明は、請求項４記載の発明のように、前記接触部材は、接地された配線に接続されることにより電位がグランドレベルとされて前記像担持体の周面を所定の電位レベルに除電し、前記残留トナー回収手段は、前記所定の電位レベルを中心として当該中心からの電位差が所定の電位差となる交流電圧が印加され、前記電圧制御手段は、転写残留トナーが、前記像担持体の周回駆動開始時から、排出された転写残留トナーの量に応じて予め決めた少なくとも１回以上の回数だけ、像担持体の回転に伴って前記残留トナー回収手段を通過するまでの間、前記残留トナー回収手段に印加されている前記交流電圧の前記中心からの電位差が前記所定の電位差よりも大きくなるように前記残留トナー回収手段への印加電圧を制御してもよい。

以上説明したように、本発明によれば、転写した後の像担持体の周面に残留する転写残留トナーを所定の極性に帯電させると共に、像担持体の周回駆動開始時から所定期間の間、像担持体の周面と残留トナー回収手段との間の電位差を所定の電位差よりも大きくしているので、形成される画像の品質の低下を抑えつつ、クリーニング不良の発生を防止することができる、という優れた効果を有する。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下では説明の便宜上、具体的数値を挙げることがあるが、本発明はこれらの数値に限定されないことはもちろんである。

［第１の実施の形態］
図１には、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるカラーレーザプリンタ１０（以下、プリンタという）が示されている。プリンタ１０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像をそれぞれ形成する画像形成ユニット１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋを備えており、当該画像形成ユニット１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋが中間転写体ベルト１４に面して並列に配置され、中間転写体ベルト１４が１周する間に４色のトナー像を重ね合せる、いわゆるタンデム式のフルカラーレーザープリンタである。

このプリンタ１０は、底部に給紙トレイ１６を備えている。この給紙トレイ１６にセットされた用紙Ｐの搬送方向の先端部には給紙ロール１８が当接しており、この給紙ロール１８と図示しない用紙捌き手段によって、用紙Ｐが１枚ずつ給紙トレイ１６から搬送方向下流側へ給紙される。そして、給紙ロール１８の搬送方向下流側には、１組の搬送ロール２０が配置されており、用紙Ｐは、この搬送ロール２０からの搬送力で上方の転写部２２へ搬送される。

この転写部２２には、中間転写体ベルト１４が巻き掛けられたベルト搬送ロール２４Ａと、このベルト搬送ロール２４Ａに圧接された転写ロール２６が配設されている。ベルト搬送ロール２４Ａと転写ロール２６とのニップ部には、中間転写体ベルト１４が挟み込まれており、用紙Ｐがニップ部を通過する際に中間転写体ベルト１４からトナー像が転写される。

そして、転写部２２の搬送方向下流側には、定着ユニット２８が配設されている。この定着ユニット２８には、高温になるヒートロール２８Ａと、このヒートロール２８Ａに圧接されたバックアップロール２８Ｂが配設されており、用紙Ｐが、ヒートロール２８Ａとバックアップロール２８Ｂとのニップ部を通過する際に、トナーが溶融、凝固して用紙Ｐに定着されて装置外へ排紙される。

ここで、画像形成ユニット１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋが、中間転写体ベルト１４にトナー像を重ね合せるプリント部１１について説明する。なお、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色を区別する際には、符号の後にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを付加して説明するが、各色を区別する必要がない場合は、符号の後のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略する。

中間転写体ベルト１４は、上述したベルト搬送ロール２４Ａと、ベルト搬送ロール２４Ａの左方に配設されたベルト搬送ロール２４Ｂと、ベルト搬送ロール２４Ａの斜め下方に配設されたベルト搬送ロール２４Ｃと、に巻き掛けられている。中間転写体ベルト１４のベルト搬送ロール２４Ａとベルト搬送ロール２４Ｂとの間の面には、画像形成ユニット１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋが中間転写体ベルト１４の周回方向に沿って順に対向配置されており、各画像形成ユニット１２で形成された各色のトナー像が中間転写体ベルト１４上で重畳されるように転写される。

次に、図２を参照して、第１の実施形態に係る画像形成ユニット１２の詳細な構成について説明する。

画像形成ユニット１２は、像担持体としての円筒状の感光体ドラム３０を備えており、図示しないモータの駆動力により矢印方向へ回転する。また、感光体ドラム３０の感光面３０Ａには、回転方向に沿って順に、中間転写体ベルト１４、接触部材３２、クリーニング装置３４、帯電ロール３６、現像装置３８が当接している。また、帯電ロール３６と現像装置３８との間の感光面３０Ａには、露光装置４０より感光体ドラム３０の軸線方向に沿って光ビームが走査される。

帯電ロール３６は、図示しない電源より所定のバイアス電圧が印加されており、当接している感光面３０Ａを一様に帯電させる。

露光装置４０は、帯電した感光面３０Ａに画像データに基づく光ビームを一様に走査させる。これにより、感光面３０Ａの光ビームにより走査された領域は電位が低下して静電潜像が形成される。

現像装置３８は、感光体ドラム３０と平行な回転軸まわりに回転可能とされた現像ロール３８Ａを備えている。現像ロール３８Ａは、図示しない電源より所定の現像バイアス電圧が印加されてトナーをマイナスの極性に帯電させると共に感光体ドラム３０の回転方向と同方向に回転して当該帯電したトナーを感光面３０Ａに供給している。即ち、現像装置３８は、感光面３０Ａと当接するニップ部において、現像ロール３８Ａを感光体ドラム３０に対して逆回転させており、現像ロール３８Ａからの感光体ドラム３０へのトナーによる現像効率を高めている。

現像装置３８よりも回転方向下流側には中間転写体ベルト１４との接触点（転写位置）が位置しており、この中間転写体ベルト１４を感光体ドラム３０とで挟持するように転写ロール４２が配設されている。この転写ロール４２には、図示しない電源よりトナーと逆極性のプラスの転写電圧が印加されている。

接触部材３２は、図３に示されるように、金属等からなる四角柱状の導電性の基体３２Ａに、導電性ナイロン繊維３２Ｂが植毛されたブラシであり、ブラシ毛１本当たりの太さが２ｄ（デニール）（１５．０μｍ）、ブラシの毛密度が２４０ｋｆ／ｉｎｃｈ²のものとされている。接触部材３２には、電源４４マイナスの極性の電圧が印加されている。

クリーニング装置３４は、感光体ドラム３０と平行な回転軸まわりに回転可能とされた回転ブラシ３４Ａと、回転ブラシ３４Ａに接触すると共に回転軸が回転ブラシ３４Ａと平行とされ、回転ブラシ３４Ａの回転に従動して回転する回収ロール３４Ｂと、回収ロール３４Ｂの周面に接触するスクレーパー３４Ｃと、を備えている。回転ブラシ３４Ａは周囲に多数のブラシが植毛されている。この回転ブラシ３４Ａは、接続線４８を介してスイッチ部５４とされ、スイッチ部５４により第１プラス電源６４及び第２プラス電源６６の２つの電源から１つが選択されて、周囲のブラシに所定の電圧が印加されるようになっている。本実施の形態では一例として、第１プラス電源６４は電圧Ｖ＝＋５０Ｖの直流電源とされており、第２プラス電源６６は電圧Ｖ＝＋２５０Ｖの直流電源とされている。

ここで、以下に、本実施の形態に係る画像形成ユニット１２を構成する主要部材の仕様及び主要な電気仕様を記す。

感光体ドラム３０：直径約３０．０ｍｍの有機感光体
帯電ロール３６：半導電性ロール
ＤＣ＋ＡＣ接触帯電方式
Ｖ_DC＝−５２０ｖ（ＤＣ成分電圧値）
Ｉ_AC＝０．６５ｍＡ（ＡＣ成分電流値）
周波数＝６１４Ｈｚ（ＡＣ成分の電圧波形）
露光装置４０：レーザ波長＝７８０ｎｍ
現像ロール３８Ａ：直径＝１６．０ｍｍ
回転速度＝２０８ｍｍ／秒
回転方向は感光体ドラム３０の回転方向と逆方向
現像バイアス：Ｖ_DC＝−４００Ｖ（ＤＣ成分電圧値）
Ｖ_pp＝１５００Ｖ（ＡＣ成分電圧値(Peak to Peak)）
周波数＝６ｋＨｚ（ＡＣ成分電圧波形）
現像方式：二成分現像方式
現像ギャップ（感光体ドラム３０と現像ロール３８Ａとの間隔）：約０．３ｍｍ
中間転写体ベルト１４：ポリイミド製
プロセス速度：１０４ｍｍ／秒
転写ロール４２：転写バイアス ＋５００Ｖ〜＋１０００Ｖ
転写ロール２６：転写バイアス ＋１６００Ｖ
なお、本実施の形態に係る感光体ドラム３０は、接触する他の部材との間で放電が発生する放電開始電圧が４５０Ｖとなっている。

ところで、本実施の形態に係るプリンタ１０では、感光体ドラム３０の回転駆動に応じて上述したスイッチ部５４を制御して回転ブラシ３４Ａに印加する電圧を制御する印加電圧制御処理が実施されている。

図４には、プリンタ１０における当該印加電圧制御処理に関する制御を行う制御系の機能的な構成を示すブロック図が示されている。

同図に示すように、プリンタ１０には、入力された画像データに基づいてプリンタ１０に内蔵された各機器の動作を制御して用紙Ｐへの画像の形成を制御する制御部５０と、各種プログラムや各種のパラメータ等を予め記憶すると共に、形成すべき画像を示す画像データ等を一時的に記憶するための記憶部５２と、が備えられている。

制御部５０は、記憶部５２及びスイッチ部５４と電気的に接続されている。よって、制御部５０は、記憶部５２に随時アクセスすることができ、また、スイッチ部５４へ指示信号を出力して回転ブラシ３４Ａに印加される電圧を制御することができる。

また、制御部５０は、時間を計時するためのタイマー５６が内蔵されている。

以下、画像形成ユニット１２においてトナー像を形成して中間転写体ベルト１４に転写し、転写後の感光面３０Ａに発生した転写残留トナーを回収するまでの流れを簡単に説明する。

図５に示すように、感光体ドラム３０が図中矢印方向へ回転すると、まず、感光面３０Ａは、帯電ロール３６によって均一に所定の極性電位に帯電される。本実施の形態では、帯電ロール３６に−５２０Ｖの直流電圧と０．６５ｍＡの交流電流を発生させる交流電圧とを重畳させたバイアス電圧が印加されており、感光面３０Ａは、例えば−５００Ｖに帯電される。

そして、更に感光体ドラム３０が回転すると、感光面３０Ａの帯電面が、露光装置４０によって画像データに基づいて走査露光され、帯電面の露光された部分の電位が低下して（たとえば−２００Ｖ）、静電潜像が形成される。その後、−４００Ｖの直流電圧と、ピーク・トゥ・ピークの電位差が１５００Ｖの交流電圧とが重畳された現像バイアス電圧が印加された現像ロール３８Ａによってマイナスに帯電したトナーを、帯電面の露光された部分に電気的に付着させることにより、静電潜像を現像（可視化）してトナー像を形成する。

そして、形成されたトナー像は、感光体ドラム３０の回転に伴って転写位置を通過する際に、トナーの極性と逆極性の＋５００Ｖの転写電圧が印加された転写ロール４２に電気的に引き寄せられて感光体ドラム３０から中間転写体ベルト１４へ転写される。

しかし、画像形成ユニット１２では、中間転写体ベルト１４に転写されずに感光体ドラム３０に残ったり、また、中間転写体ベルト１４に上流側で転写されたトナーが下流側の感光体ドラム３０に逆転写されて、感光体ドラム３０上に残留する転写残留トナーが発生する。この転写残留トナーには、転写位置を通過する際に転写ロール４２に印加されているプラスの転写電圧によって極性がプラスに反転した逆極性のトナーも含まれている。

そこで、本実施の形態では、接触部材３２に−８００Ｖの電圧を印加して感光体ドラム３０との間で放電を発生させて、通過する転写残留トナーの極性をマイナス極性に統一する。この接触部材３２を通過した後の感光体ドラム３０の周面は、接触部材３２からの放電によって電位が約−３５０Ｖとなる。

そして、クリーニング装置３４では、＋５０Ｖの電圧が印加された回転ブラシ３４Ａを回転させ、マイナス極性に帯電した転写残留トナーを吸着させて回収（クリーニング）している。回収された転写残留トナーは、回転ブラシ３４Ａから回収ロール３４Ｂに移され、スクレーパー３４Ｃによってはぎおとされて回収される。なお、回転ブラシ３４Ａと感光体ドラム３０との電位差は４００Ｖであり、放電開始電圧である４５０Ｖより小さいため放電は発生しない。

ところで、接触部材３２は、導電性ナイロン繊維１５Ｂが植毛されたブラシであるため、使用時間の経過に伴って次第に転写残留トナーが堆積されており、感光体ドラム３０が回転駆動を開始した際に接触部材３２から多量の転写残留トナーが感光体上に排出される場合がある。

そこで、本実施の形態に係る制御部５０は、当該多量の転写残留トナーを除去するために、感光体ドラム３０の回転駆動開始時に回転ブラシ３４Ａへの印加電圧を制御する印加電圧制御処理を実行する。

次に、図６を参照して、印加電圧制御処理を実行した際のプリンタ１０の作用を説明する。なお、図６は、このときプリンタ１０の制御部５０によって実行される印加電圧制御処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、当該プログラムは記憶部５２の所定領域に予め記憶されている。また、ここでは、錯綜を回避するために、１つの接触部材３２に関する制御のみについて説明するが、制御部５０は、各接触部材３２に対して同様の処理を実行する。

まず、同図のステップ１００では、タイマー５６を一旦初期化した後、当該タイマー５６により計時を開始することにより感光体ドラム３０が回転駆動を開始してからの経過時間ｔを計測する。

次のステップ１０２では、スイッチ部５４へ第２プラス電源６６側を選択するように切り替えを指示する指示信号を出力する。スイッチ部５４は、回転ブラシ３４Ａと第２プラス電源６６とを電気的に接続させる。これにより、図７に示されるように、回転ブラシ３４Ａには第２プラス電源６６から２５０Ｖの電圧が印加される。

次のステップ１０４では、経過時間ｔが所定期間（例えば、３秒）を経過したか否かを判定し、肯定判定となった場合はステップ１０４へ移行し、否定判定となった場合は再度ステップ１０２へ移行して所定期間の経過待ちを行なう。

ステップ１０６では、スイッチ部５４へ第１プラス電源６４側を選択するように切り替えを指示する指示信号を出力し、本印加電圧制御処理を終了する。これにより、回転ブラシ３４Ａには第１プラス電源６４から５０Ｖの電圧が印加される。

このように、本実施の形態によれば、回転ブラシ３４Ａは、所定期間の間、２５０Ｖの電圧が印加されることにより、回転ブラシ３４Ａと転写残留トナーとの吸着力が高まるため、感光体ドラム３０の回転駆動開始時に接触部材３２から排出された多量の転写残留トナーを吸着して回収することができる。

なお、回転ブラシ３４Ａに２５０Ｖの電圧を印加する所定期間は、感光体ドラム３０が回転駆動開始してから、接触部材３２から排出された転写残留トナーが感光体ドラム３０の回転に伴って回転ブラシ３４Ａを少なくとも１回以上通過するまでの期間であればよく、排出される転写残留トナーの量に応じて回転ブラシ３４Ａの通過回数を実験等により求めて予め期間を適切に定めればよい。

また、回転ブラシ３４Ａに２５０Ｖの電圧を印加したことにより、回転ブラシ３４Ａと感光体ドラム３０との電位差が６００Ｖとなって若干放電が発生して放電生成物が生成されるが、放電が発生する時間を所定期間に限定しているため、電生成物の発生量が少なく画質の劣化が発生しない。

本実施形態のプリンタ１０は、感光体ドラム３０が回転駆動を開始する際に上記印加電圧制御処理を実行して、３万枚の用紙Ｐへの通紙テストを行ったところ、最後まで感光体駆動開始時に接触部材３２から排出される多量の転写残留トナーを十分クリーニングすることができ、また電位差がアップすることで懸念される放電生成物による画像の白抜けも未発生であった。

以上のように第１の実施の形態によれば、周面が一様に帯電された像担持体（ここでは、感光体ドラム３０）を周回駆動させ、当該像担持体の周面に光ビームを照射して静電潜像を形成し、当該静電潜像にトナーを付着させて現像したトナー像を記録媒体（ここでは、用紙Ｐ）に転写する画像形成装置（ここでは、プリンタ１０）であって、トナー像の転写位置よりも周回方向下流側の像担持体の周面に接触配置されると共に所定の極性（ここでは、マイナス）の電圧が印加された接触部材（ここでは、接触部材３２）により、転写した後の像担持体の周面に残留する転写残留トナーを所定の極性に帯電させ、接触部材よりも周回方向下流側の像担持体の周面に接触配置されると共に像担持体の周面の電位に対して所定の極性と逆の極性で且つ所定の電位差の電圧が印加された残留トナー回収手段（ここでは、回転ブラシ３４Ａ）により、所定の極性に帯電した転写残留トナーを吸着して回収しており、電圧制御手段（制御部５０）により、像担持体の周回駆動開始時から所定期間の間、像担持体の周面と残留トナー回収手段との間の電位差が所定の電位差よりも大きくなるように残留トナー回収手段への印加電圧を制御しているので、形成される画像の品質の低下を抑えつつ、クリーニング不良の発生を防止することができる。

また、第１の実施の形態によれば、残留トナー帯電手段を、少なくとも一部が導電性繊維により構成されたブラシとしているので、転写残留トナーを効率良く帯電させることができる。

なお、本実施の形態に係る接触部材３２は、転写残留トナーをマイナスに帯電調整させるために導電性である必要があるために、上述したように導電性繊維が植毛されたブラシを使用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、導電性繊維と絶縁性繊維を混織したようなブラシでも導電性を有するため、転写残留トナーの帯電調整をすることができるので、導電性繊維と絶縁性繊維を混織したブラシを用いてもよい。

また、接触部材３２は、トナーの帯電調整能力を軸方向に均一化するために、軸方向に摺動させるオシレーション機構を備えるようにしてもよい。

また、本実施の形態に係るクリーニング装置３４は、回転ブラシ３４Ａ、回収ロール３４Ｂ、及びスクレーパー３４Ｃを備えるものとしたが、転写残留トナーの量が少ないプリンタ１０では、フリッキング用のバーのみを設けるなど簡易的な構成としてもよい。

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態では、接触部材３２としてブラシの代わりに不織布を用いた場合の形態例について説明する。

第２の実施の形態に係るプリンタ１０の構成及び制御系の構成は、図１、図４と同一であるので、ここでの詳細な説明は省略する。

また、第２の実施形態に係る画像形成ユニット１２は、接触部材３２として不織布を用いており、その他の構成は、図２と同一であるため、ここでの説明は省略する。

第２の実施形態に係る接触部材３２は、図８に示されるように、金属等からなる四角柱状の導電性の基体３２Ａ上に、３ｍｍ厚みの導電性ウレタンスポンジ３２Ｃが貼りつけられており、当該導電性ウレタンスポンジ３２Ｃの上には、厚みが５００μｍ（０・５ｍｍ）の不織布３２Ｄが貼りつけられている。なお、この不織布とは、文字通り「織らない布」であり、直径約５μｍのナイロンとポリエステルに導電性高分子ポリピロールを重合した導電性繊維を積層させてシート状としたものである。不織布の製造方法としては、乾式不織布、スポンドバンド、湿式不織布などがある。

また、第２プラス電源６６は、電圧Ｖ＝＋１５０Ｖの直流電源とされている。

第２の実施の形態に係るプリンタ１０では、感光体ドラム３０が回転駆動を開始した際に、制御部５０により印加電圧制御処理が実行されて、感光体ドラム３０の回転駆動を開始させてから所定期間の間、回転ブラシ３４Ａに第２プラス電源６６から電圧が印加される。

第２の実施の形態では、接触部材３２として不織布を用いているため、ブラシに比べて堆積する転写残留トナーの量が少なく、感光体ドラム３０の駆動直後に接触部材３２から感光体ドラム３０上に排出される転写残留トナーの量がブラシと比較して少ない。よって、感光体ドラム３０の回転駆動を開始させてから回転ブラシ３４Ａに印加する電圧を＋１５０Ｖとして感光体ドラム３０と回転ブラシ３４Ａの電位差を５００Ｖとした場合であっても、転写残留トナーを回収することができる。

本実施形態のプリンタ１０では、不織布により構成された接触部材３２を用いて感光体ドラム３０が回転駆動を開始する際に印加電圧制御処理を実行して、３万枚の用紙Ｐへの通紙テストを行ったところ、最後まで感光体駆動時に接触部材３２から排出される転写残留トナーを十分クリーニングすることができ、また電位差がアップすることで懸念される放電生成物による画像の白抜けも未発生であった。

以上のように第２の実施の形態によれば、残留トナー帯電手段を、少なくとも一部が導電性繊維により構成された不織布としているので、感光体ドラム３０が回転駆動を開始する際に残留トナー帯電手段から排出される転写残留トナーの量を少なくすることができる。

なお、本実施の形態では、感光体ドラム３０と回転ブラシ３４Ａの電位差を５００Ｖとする場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、接触部材３２から排出される転写残留トナーの量に応じて電位差を適宜決定すればよい。

また、本実施の形態では、接触部材３２として不織布を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、導電性の固定状部材であればよく、固定状部材に応じて印加電圧を適宜さだめればよい。

［第３の実施の形態］
第３の実施の形態では、感光体ドラム３０の回転駆動を開始してから所定の期間の間、に印加する電圧を変化させる形態例について説明する。

第３の実施の形態に係るプリンタ１０の構成は、図１と同一であるので、ここでの詳細な説明は省略する。

図９には、第３の実施形態に係る画像形成ユニット１２の詳細な構成が示されている。なお、図９における上記第１の実施の形態に係る画像形成ユニット１２（図２）と同一の構成要素には、同一の符号を付して、ここでの説明は省略する。

本実施の形態に係る接触部材３２は、導電性ナイロン繊維１５Ｂが植毛されたブラシであり、ブラシ毛１本当たりの太さが２ｄ、ブラシの毛密度が４３０ｋｆ／ｉｎｃｈ²のものとされている。また、接触部材３２は、接続線４９を介してスイッチ部５６と接続され、スイッチ部５６により第１マイナス電源６８及び第２マイナス電源７０の２つの電源から１つが選択されて、周囲のブラシに所定の電圧が印加されるようになっている。本実施の形態では一例として、第１マイナス電源６８は電圧Ｖ＝−８００Ｖの直流電源とされており、第２マイナス電源７０は電圧Ｖ＝−１０００Ｖの直流電源とされている。

また、回転ブラシ３４Ａは第１プラス電源６４より電圧が印加されている。

第３の実施の形態に係る制御部５０（図４参照）は、スイッチ部５４に代えてスイッチ部５６と電気的に接続されており、スイッチ部５６へ指示信号を出力して接触部材３２に印加される電圧を制御することができる。

ところで、本実施の形態に係る接触部材３２は、上述した第１の実施の形態よりもブラシ毛が高密度で植毛されたブラシであるため、使用に伴って転写残留トナーが多量に堆積され、感光体ドラム３０が回転駆動を開始する際に接触部材３２から多量の転写残留トナーが感光体上に排出される。

この接触部材３２から排出される転写残留トナーには、極性がマイナスのものに加えてプラスのものが含まれているが、接触部材３２より印加されるマイナスの電圧によりマイナスの極性に帯電される。

しかし、本実施の形態のように導電性ナイロン繊維１５Ｂが高密度に植毛されたブラシでは、多量の転写残留トナーが排出されるため、全ての転写残留トナーをマイナス極性に帯電させることができず、プラスの極性のものが残る場合がある。例えば、本実施の形態に係る画像形成ユニット１２の構成では、感光体ドラム３０の回転直後に接触部材３２より排出される転写残留トナーのプラス極性の比率は、印加電圧が−８００Ｖのときに１５％であり、−１０００Ｖのときに３％であった（ホソカワミクロン社製のE-SPART ANALYZERにて測定。）。

そこで、本実施の形態に係る制御部５０は、感光体ドラム３０の回転駆動開始に伴って排出された多量の転写残留トナーをマイナスに帯電させるため、感光体ドラム３０の回転駆動を開始させた際に接触部材３２への印加電圧を制御する印加電圧制御処理を実行する。

次に、図１０を参照して、印加電圧制御処理を実行した際のプリンタ１０の作用を説明する。なお、図１０における上記第１の実施の形態に係る印加電圧制御処理（図６）と同一の処理には、同一の符号を付して、ここでの説明は省略する。

ステップ１１２では、スイッチ部５６へ接触部材３２と第２マイナス電源７０とを接続させるように切り替えを指示する指示信号を出力し、本印加電圧制御処理を終了する。これにより、接触部材３２には第２マイナス電源７０から−１０００Ｖの電圧が印加される。

ステップ１１６では、スイッチ部５６へ接触部材３２と第１マイナス電源６８とを接続させるように切り替えを指示する指示信号を出力する。これにより、回転ブラシ３４Ａには第１マイナス電源６８から−８００Ｖの電圧が印加される。

このように、本実施の形態によれば、図１１に示されるように、接触部材３２は、所定期間の間、第２マイナス電源７０から−１０００Ｖの電圧が印加されることにより、接触部材３２から排出される多量の転写残留トナーをマイナス極性に帯電させることができる。

また、接触部材３２を通過した感光面３０Ａは、接触部材３２からの電圧により、−５５０Ｖに帯電する。よって、第３の実施の形態では、回転ブラシ３４Ａに印加される電圧を変化させなくても回転ブラシ３４Ａと感光面３０Ａとの電位差が大きくなり、転写残留トナーとの吸着力が高まるため、接触部材３２から排出された多量の転写残留トナーを吸着して回収することができる。

また、接触部材３２への印加電圧を−１０００Ｖすることにより感光体ドラム３０との電位差が大きくなり、放電が発生して放電生成物が生成されるが、−１０００Ｖを印加する期間を所定期間に限定しているため、電生成物の発生量が少なく画質の劣化が発生しない。

本実施形態のプリンタ１０は、感光体ドラム３０が回転駆動する際に上記印加電圧制御処理を実行して、３万枚の用紙Ｐへの通紙テストを行ったところ、最後まで感光体駆動時に接触部材３２から排出される多量の転写残留トナーを十分クリーニングすることができ、また電位差がアップすることで懸念される放電生成物による画像の白抜けも未発生であった。

以上のように第３の実施の形態によれば、電圧制御手段は、所定期間の間、接触部材に印加される電圧の電圧値が大きくなるように制御しているので、多量に排出された転写残留トナーを所定の極性に帯電させることができる。

なお、本実施の形態では、接触部材３２に印加される電圧のみを変化させる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、接触部材３２に印加される電圧と共に、上述した第１の実施の形態にて示したように回転ブラシ３４Ａに印加される電圧を変化させるものとしてもよい。この場合も本実施の形態と同様の効果を奏することができる。

［第４の実施の形態］
第４の実施の形態では、接触部材３２の電位をグランドレベルとすると共に回転ブラシ３４Ａに交流電圧を印加して転写残留トナーを回収する形態例について説明する。

第４の実施の形態に係るプリンタ１０の構成は、図１と同一であるので、ここでの詳細な説明は省略する。

図１２には、第４の実施形態に係る画像形成ユニット１２の詳細な構成が示されている。なお、図１２における上記第１の実施の形態に係る画像形成ユニット１２（図２）と同一の構成要素には、同一の符号を付して、ここでの説明は省略する。

本実施の形態に係る接触部材３２は、接続線４９を介して接地されており、電位がグランドレベル（０Ｖ）とされている。

また、クリーニング装置３４の回転ブラシ３４Ａは、接続線４８を介してスイッチ部５４と接続され、スイッチ部５４により第１電源７２及び第２電源７４の２つの電源から１つが選択されて、周囲のブラシに所定の電圧が印加されるようになっている。本実施の形態では一例として、第１電源７２は、−１００Ｖの直流電圧とピーク・トゥ・ピークの電位差が８００Ｖ、周波数＝３．２ｋＨｚの交流電圧とが重畳された電源とされており、第２電源７４は、−１００Ｖの直流電圧とピーク・トゥ・ピークの電位差が１２００Ｖ、周波数＝３．２ｋＨｚの交流電圧とが重畳された電源とされている。

以下、転写後の感光面３０Ａに発生する転写残留トナーを回収するまでの流れを簡単に説明する。

本実施の形態では、接触部材３２の電位をグランドレベルとしている。よって、通過する転写残留トナーの極性は変化せず、また、接触部材３２を通過した後の感光体ドラム３０の周面は、電位が約−１００Ｖに除電される。

クリーニング装置３４は、第１電源７２から回転ブラシ３４Ａに−１００Ｖを中心としてピーク・トゥ・ピークの電位差が８００Ｖの交流電圧が印加されており、回転ブラシ３４Ａに極性がマイナス及びプラスの転写残留トナーが共に吸着されて回収される。

しかし、本実施の形態に係る接触部材３２は、使用に伴って次第に転写残留トナーが堆積されて、感光体ドラム３０が回転駆動を開始する際に接触部材３２から多量の転写残留トナーが感光体上に排出される場合がある。

そこで、本実施の形態に係る制御部５０は、当該多量の転写残留トナーを除去するために、感光体ドラム３０が回転駆動を開始した際に回転ブラシ３４Ａへの印加電圧を制御する印加電圧制御処理を実行する。

次に、図１３を参照して、印加電圧制御処理を実行した際のプリンタ１０の作用を説明する。なお、図１３における上記第１の実施の形態に係る印加電圧制御処理（図６）と同一の処理には、同一の符号を付して、ここでの説明は省略する。

次のステップ１２２では、スイッチ部５４へ第２電源７４側を選択するように切り替えを指示する指示信号を出力する。これにより、スイッチ部５４は、接触部材３２と第２電源７４とを電気的に接続させる。これにより、回転ブラシ３４Ａには第２電源７４から−１００Ｖを中心としてピーク・トゥ・ピークの電位差が１２００Ｖの交流電圧が印加される。

ステップ１２６では、スイッチ部５４へ第１電源７２側を選択するように切り替えを指示する指示信号を出力し、本印加電圧制御処理を終了する。これにより、回転ブラシ３４Ａには第１電源７２から−１００Ｖを中心としてピーク・トゥ・ピークの電位差が８００Ｖの交流電圧が印加される。

このように、本実施の形態によれば、クリーニング装置３４は、所定期間の間、回転ブラシ３４Ａに−１００Ｖを中心としてプラス及びマイナスの電位差が６００Ｖ（ピーク・トゥ・ピークの電位差が１２００Ｖ）の電圧が印加されることにより、回転ブラシ３４Ａと転写残留トナーとの吸着力が高まるため、感光体ドラム３０が回転駆動を開始する際に接触部材３２から排出された多量の転写残留トナーを吸着して回収することができる。

また、回転ブラシ３４Ａと感光体ドラム３０との電位差が６００Ｖとなると若干放電が発生して放電生成物が生成されるが、放電が発生する期間を所定期間に限定しているため、電生成物の発生量が少なく画質の劣化が発生しない。

本実施形態のプリンタ１０は、感光体ドラム３０が回転駆動する際に上記印加電圧制御処理を実行して、３万枚の用紙Ｐへの通紙テストを行ったところ、最後まで感光体駆動時に接触部材３２から排出される多量の転写残留トナーを十分クリーニングすることができ、また電位差がアップすることで懸念される放電生成物による画像の白抜けも未発生であった。

以上のように第４の実施の形態によれば、接触部材は、接地された配線（ここでは、接続線４９）に接続されることにより電位がグランドレベルとされて像担持体の周面を所定の電位レベルに除電し、残留トナー回収手段は、所定の電位レベルを中心として当該中心からの電位差が所定の電位差となる交流電圧が印加され、電圧制御手段は、所定期間の間、残留トナー回収手段に印加されている交流電圧の中心からの電位差が所定の電位差よりも大きくなるように残留トナー回収手段への印加電圧を制御しているので、形成される画像の品質の低下を抑えつつ、クリーニング不良の発生を防止することができる。

なお、第１乃至第４の実施の形態では、感光体ドラムを円筒状のものとした場合について説明したが、本実施の形態はこれに限定されるものではなく、例えば、複数のロールに巻き掛けられた無端状のベルトとしてもよい。この場合も本実施の形態と同様の効果を奏することができる。

また、第１、第３及び第４の実施の形態に係る印加電圧制御処理では、スイッチ部を設けて電源を切替えることにより接触部材３２あるいは回転ブラシ３４Ａに印加される電圧を変更する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電源が印加電圧を変更可能なものである場合、当該電源を制御して印加電圧を変更するものとしてもよい。この場合も本実施の形態と同様の効果を奏することができる。

さらに、本実施の形態で説明したプリンタ１０の構成（図１参照。）、画像形成ユニットの構成（図２、図５、図７、図９、図１１及び図１２参照）は、一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。

また、第１、第３、及び第４実施の形態で説明した印加電圧制御処理（図６、図１０及び図１３参照。）も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。

実施の形態に係るプリンタの全体構成を示す図である。 第１の実施の形態に係る画像形成ユニットの詳細な構成を示す図である。 第１の実施の形態に係る接触部材の詳細な構成を示す図である。 第１の実施の形態に係るプリンタの制御系の構成を示すブロック図である。 第１の実施の形態に係る画像形成ユニットにおける画像形成時の画像形成ユニットのトナーの流れを示す図である。 第１の実施の形態に係る印加電圧制御処理の流れを示すフローチャートである。 第１の実施の形態に係る画像形成ユニットにおける回転駆動開始時のトナーの流れを示す図である。 第２の実施の形態に係る接触部材の詳細な構成を示す図である。 第３の実施の形態に係る画像形成ユニットの詳細な構成を示す図である。 第３の実施の形態に係る印加電圧制御処理の流れを示すフローチャートである。 第３の実施の形態に係る画像形成ユニットにおける回転駆動開始時のトナーの流れを示す図である。 第４の実施の形態に係る画像形成ユニットの詳細な構成を示す図である。 第４の実施の形態に係る印加電圧制御処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０ プリンタ
３０ 感光体ドラム
３２ 接触部材
３４Ａ 回転ブラシ
５０ 制御部

Claims (4)

1. 周面が一様に帯電された像担持体を周回駆動させ、当該像担持体の周面に光ビームを照射して静電潜像を形成し、当該静電潜像にトナーを付着させて現像したトナー像を記録媒体に転写する画像形成装置であって、
   前記トナー像の転写位置よりも周回方向下流側の前記像担持体の周面に接触配置されると共に所定の極性の電圧が印加され、前記転写した後の前記像担持体の周面に残留する転写残留トナーを前記所定の極性に帯電させる接触部材と、
   前記接触部材よりも周回方向下流側の前記像担持体の周面に接触配置されると共に前記像担持体の周面の電位に対して前記所定の極性と逆の極性で且つ所定の電位差となる電圧が印加され、前記所定の極性に帯電した前記転写残留トナーを吸着して回収する残留トナー回収手段と、
   使用時間の経過とともに前記接触部材に堆積し、前記像担持体の周回駆動開始の際に該接触部材から該像担持体上に排出された前記転写残留トナーが、前記像担持体の周回駆動開始時から、前記排出された転写残留トナーの量に応じて予め決めた少なくとも１回以上の回数だけ、該像担持体の回転に伴って前記残留トナー回収手段を通過するまでの間、前記像担持体の周面と前記残留トナー回収手段との間の電位差が前記所定の電位差よりも大きくなるように前記残留トナー回収手段への印加電圧を制御する電圧制御手段と、
   を備えた画像形成装置。
2. 周面が一様に帯電された像担持体を周回駆動させ、当該像担持体の周面に光ビームを照射して静電潜像を形成し、当該静電潜像にトナーを付着させて現像したトナー像を記録媒体に転写する画像形成装置であって、
   前記トナー像の転写位置よりも周回方向下流側の前記像担持体の周面に接触配置されると共に所定の極性の電圧が印加され、前記転写した後の前記像担持体の周面に残留する転写残留トナーを前記所定の極性に帯電させる接触部材と、
   前記接触部材よりも周回方向下流側の前記像担持体の周面に接触配置されると共に前記像担持体の周面の電位に対して前記所定の極性と逆の極性で且つ所定の電位差となる電圧が印加され、前記所定の極性に帯電した前記転写残留トナーを吸着して回収する残留トナー回収手段と、
   使用時間の経過とともに前記接触部材に堆積し、前記像担持体の周回駆動開始の際に該接触部材から該像担持体上に排出された前記転写残留トナーが、前記像担持体の周回駆動開始時から、前記排出された転写残留トナーの量に応じて予め決めた少なくとも１回以上の回数だけ、該像担持体の回転に伴って前記残留トナー回収手段を通過するまでの間、前記接触部材に印加される電圧の電圧値が前記所定の極性の電圧よりも大きくなるように前記接触部材への印加電圧を制御する電圧制御手段と、
   を備えた画像形成装置。
3. 周面が一様に帯電された像担持体を周回駆動させ、当該像担持体の周面に光ビームを照射して静電潜像を形成し、当該静電潜像にトナーを付着させて現像したトナー像を記録媒体に転写する画像形成装置であって、
   前記トナー像の転写位置よりも周回方向下流側の前記像担持体の周面に接触配置されると共に所定の極性の電圧が印加され、前記転写した後の前記像担持体の周面に残留する転写残留トナーを前記所定の極性に帯電させる接触部材と、
   前記接触部材よりも周回方向下流側の前記像担持体の周面に接触配置されると共に前記像担持体の周面の電位に対して前記所定の極性と逆の極性で且つ所定の電位差となる電圧が印加され、前記所定の極性に帯電した前記転写残留トナーを吸着して回収する残留トナー回収手段と、
   使用時間の経過とともに前記接触部材に堆積し、前記像担持体の周回駆動開始の際に該接触部材から該像担持体上に排出された前記転写残留トナーが、前記像担持体の周回駆動開始時から、前記排出された転写残留トナーの量に応じて予め決めた少なくとも１回以上の回数だけ、該像担持体の回転に伴って前記残留トナー回収手段を通過するまでの間、前記像担持体の周面と前記残留トナー回収手段との間の電位差が前記所定の電位差よりも大きくなるように前記残留トナー回収手段への印加電圧を制御するとともに、前記接触部材に印加される電圧の電圧値が前記所定の極性の電圧よりも大きくなるように前記接触部材への印加電圧を制御する電圧制御手段と、
   を備えた画像形成装置。
4. 周面が一様に帯電された像担持体を周回駆動させ、当該像担持体の周面に光ビームを照射して静電潜像を形成し、当該静電潜像にトナーを付着させて現像したトナー像を記録媒体に転写する画像形成装置であって、
   前記トナー像の転写位置よりも周回方向下流側の前記像担持体の周面に接触配置されると共に接地された配線に接続されることにより電位がグランドレベルとされて前記像担持体の周面を所定の電位レベルに除電する接触部材と、
   前記接触部材よりも周回方向下流側の前記像担持体の周面に接触配置されると共に前記所定の電位レベルを中心として該中心からの電位差が所定の電位差となる交流電圧が印加され、所定の極性に帯電した転写残留トナーを吸着して回収する残留トナー回収手段と、
   使用時間の経過とともに前記接触部材に堆積し、前記像担持体の周回駆動開始の際に該接触部材から該像担持体上に排出された前記転写残留トナーが、前記像担持体の周回駆動開始時から、前記排出された転写残留トナーの量に応じて予め決めた少なくとも１回以上の回数だけ、該像担持体の回転に伴って前記残留トナー回収手段を通過するまでの間、前記残留トナー回収手段に印加されている前記交流電圧の前記中心からの電位差が前記所定の電位差よりも大きくなるように前記残留トナー回収手段への印加電圧を制御する電圧制御手段と、
   を備えた画像形成装置。

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