JP5009097B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。

上記画像形成装置では、長期に渡って帯電性能を維持するために帯電手段をクリーニングする帯電クリーニング手段を設けることが知られている。帯電クリーニング手段としては、帯電手段に当接するクリーニング部材により汚れを除去するものが知られている。しかし、常時、クリーニング部材を帯電手段に当接させると、クリーニング部材に溜まったトナー等の汚れによりかえって帯電手段を汚したり、クリーニング部材自体が劣化したりすることにより、クリーニング性能が維持できないことがある。

そこで、クリーニング部材を帯電手段に接離させる接離手段を設け、予め決められた枚数または回転数で、間欠的にクリーニングを行うものが提案されている。さらに、帯電手段の汚れをセンサで検知してクリーニングをおこなうもの（特許文献１）や、現像剤残量および環境湿度を検知してクリーニングをおこなうもの（特許文献２）等、実際の汚れに対応したクリーニングをおこなうものが提案されている。

特開平６−２５０５０４号公報 特開２００１−４２７０３号公報

一方、近年、画像形成装置では、カラー化、高速化が進んでいる。これに対応するものとして、複数の作像ユニットを配置し、各作像ユニットでそれぞれに各色トナー像を形成し、各色トナー像を重ねあわせてカラー画像を作成する、いわゆるタンデム型フルカラー画像形成装置が増えている。

このような画像形成装置では、フルカラー画像を形成する場合にはすべての作像ユニットを使用し、白黒画像を形成する場合には黒用の作像ユニットのみを使用する。このため、作像ユニットに含まれる帯電手段の使用時間は黒とカラーで異なっており、交換サイクルも一致しない。また、故障等により複数のうちの１つが交換される場合もある。このように、各作像ユニットの帯電手段の使用時間が同じでないことが一般的であるため、各帯電手段の汚れは異なっている。このため、複数の帯電手段のクリーニングを一斉におこなっても、各帯電手段の汚れ応じたクリーニングをおこなうことができずに、各帯電手段の帯電性能を維持することが難しかった。

本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、複数の潜像担持体と、これを帯電する複数の帯電手段とを備えた画像形成装置において、長期に渡って複数の帯電手段の帯電性能を維持することができる画像形成装置を提供するものである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、複数の潜像担持体と、該潜像担持体を帯電させる複数の帯電手段と、該潜像担持体上の静電潜像を現像する複数の現像手段と、該帯電手段をクリーニングする複数の帯電クリーニング手段と、該帯電クリーニング手段を該帯電手段に接離させる複数の帯電クリーニング手段接離機構とを備え、各潜像担持体を帯電手段と同時に交換する画像形成装置において、上記各潜像担持体の使用履歴を算出する使用履歴算出手段を備え、該使用履歴算出手段により算出された各潜像担持体の使用履歴に基づき、各帯電クリーニング手段接離機構の動作条件を個別に設定可能とし、上記各帯電クリーニング手段接離機構の動作を非画像形成動作時に行うものであって、上記複数の帯電クリーニング手段接離機構の何れかの動作時に、他の潜像担持体の使用履歴が予め決められた使用履歴に対して所定の割合まで達していれば、該当する他の帯電クリーニング手段接離機構の動作を同時におこなうことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、装置の設置環境または／および装置機内環境境を検知する環境検知手段を備え、該環境検知手段により検知された検知環境に基づき、上記各帯電クリーニング手段接離機構の動作条件を変更可能としたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の画像形成装置において、上記使用履歴が各像担持体の走行距離であり、上記環境検知手段により検知された検知環境に対応する補正係数を実際の走行距離に乗じた値を用いることで上記動作条件を変更することを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２または３の何れかの画像形成装置において、上記各潜像担持体に形成される画像の画像面積率を算出する画像面積算出手段を備え、該画像面積算出手段により算出された各潜像担持体の画像面積率に基づき、上記各帯電クリーニング手段接離機構の動作条件を個別に変更可能としたことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項４の画像形成装置において、上記使用履歴が各像担持体の走行距離であり、上記面積算出手段により算出された画像面積率に対応する補正係数を実際の走行距離に乗じた値を用いることで上記動作条件を変更することを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４または５の何れかの画像形成装置において、上記各現像手段に供給されるトナー量を検知するトナー供給量検知手段を備え、該トナー供給量検知手段により検知されたトナー供給量に基づき、上記各帯電クリーニング手段接離機構の動作条件を個別に変更可能としたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５または６の何れかの画像形成装置において、上記帯電手段は上記潜像担持体に近接して配置された帯電ローラであることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項７の画像形成装置において、上記帯電ローラにＤＣにＡＣを重畳した帯電バイアスを印加することを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項７または８の画像形成装置において、上記帯電ローラが、芯金と、上記潜像担持体を帯電させる帯電部材と、該潜像担持体との間隙を形成するギャップ保持部材とを有し、該帯電部材と該ギャップ保持部材がいずれも樹脂材料であることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９の何れかの画像形成装置において、上記帯電クリーニング手段が、芯金と、メラミン樹脂フォームから構成されるクリーニング部材よりなるローラであることを特徴とするものである。

本発明においては、使用履歴算出手段により算出された各潜像担持体の使用履歴に基づき各帯電手段の汚れを推測し、推測した汚れに応じて各帯電クリーニング手段接離機構の動作条件を個別に設定することにより、各帯電手段の汚れ応じた適切な条件（実行間隔や実効時間）のクリーニングをおこなうことができる。

本発明によれば、複数の潜像担持体と、これを帯電する複数の帯電手段とを備えた画像形成装置において、長期に渡って複数の帯電手段の帯電性能を維持することができるという優れた効果がある。

以下、本発明を、画像形成装置に適用した実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の全体の概略構成図である。図１にしめすように、本実施形態の画像形成装置はタンデム中間転写方式のフルカラー画像形成装置である。このフルカラー画像形成装置は装置本体１００、本体を載せる給紙テーブル２００、複写装置本体上に取り付けるスキャナ３００、スキャナ３００上に取り付けられた原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００等から構成されている。

本体中央には、Ｙ（イエロー）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｂｋ（ブラック）の４つの作像ユニット１８Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋを横に並べて配置したタンデム画像形成装置２０が構成されている。タンデム画像形成装置２０の作像ユニット１８Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋは、それぞれＹ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋの各色トナー像が形成される感光体４０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋを有している。

タンデム画像形成装置２０の上方には、露光装置２１を備えている。露光装置２１は、各色毎に用意されたレーザダイオード（ＬＤ）方式の４つの光源と、６面のポリゴンミラーとポリゴンモータから構成される１組のポリゴンスキャナと、各光源の光路に配置されたｆθレンズ、長尺ＷＴＬ等のレンズやミラーから構成されている。各色の画像情報に応じてＬＤから射出されたレーザ光はポリゴンスキャナにより偏向走査され各色の感光体４０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋに照射される。

タンデム画像形成装置２０の下方には、無端ベルト状の中間転写ベルト１０を備えている。中間転写ベルト１０は、図示例では３つの支持ローラ１４、１５、１６に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能であり、支持ローラ１４は中間転写ベルト１０を回転駆動する駆動ローラである。また、第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５間には、各色の感光体４０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋから中間転写ベルト１０にトナー像を転写する一次転写手段として一次転写ローラ１２Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋが中間転写ベルト１０を間に挟んで各感光体４０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋに対向するように設けられている。第３の支持ローラ１６の下流には、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置１７を設けられている。中間転写ベルト１０の材質としてはポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料をシームレスベルトに成型し使用することができる。これらの材料はそのまま用いたり、カーボンブラック等の導電材により抵抗調整したりすることが可能である。また、これらの樹脂を基層として、スプレーやディッピング等の方法により表層を形成し、積層構造にしても良い。

中間転写ベルト１０の下方には、２次転写装置２２を備えている。２次転写装置２２は、図示例では、２つのローラ２３間に、無端ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡して構成し、中間転写ベルト１０を介して第３の支持ローラ１６に押し当てて配置し、中間転写ベルト１０上の画像を転写材に転写する。２次転写ベルト２４としては中間転写ベルト１０と同様の材料を用いることができる。

２次転写装置２２の横には、転写材上の画像を定着する定着装置２５を備えている。定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成する。上述した２次転写装置２２には、画像転写後の転写材をこの定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備えている。もちろん、２次転写装置２２として、転写ローラや転写チャージャを配置してもよく、そのような場合は、この転写材搬送機能を別途備える必要がある。

なお、図示例では２次転写装置２２および定着装置２５の下方に、上述したタンデム画像形成装置２０と平行に、転写材を反転排紙したり、転写材の両面に画像を形成するために転写材を反転して再給紙したりする反転装置２８を備えている。

このタンデム型フルカラー画像形成装置を用いてコピー動作をおこなうときは、ＡＤＦ４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、ＡＤＦ４００を開いてスキャナのコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、ＡＤＦ４００を閉じて原稿を押さえる。そして、不図示の操作部のスタートスイッチを押すと、ＡＤＦ４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動した後、他方コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動し、第１走行体３３および第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読取る。その後、操作部でのモード設定、あるいは操作部で自動モード選択が設定されている場合には原稿の読取り結果に従い、フルカラーモードまたは白黒モードで画像形成動作を開始する。

フルカラーモードが選択された場合には、感光体４０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋが図１で反時計回り方向にそれぞれ回転する。そして、その感光体４０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋの表面がそれぞれの帯電手段により一様に帯電される。そして、各色の感光体４０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋには露光装置２１から各色の画像に対応するレーザ光がそれぞれ照射され、各色の画像データに対応した潜像がそれぞれ形成される。各潜像は感光体４０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋが回転することにより各色の現像装置６０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋで各色のトナーが現像される。各色のトナー像は中間転写ベルト１０の搬送とともに、中間転写ベルト１０上に順次転写されて中間転写ベルト１０上にフルカラー画像を形成する。転写後の感光体４０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋは除電ランプにより光除電され、感光体クリーニング手段により転写残のトナーが除去される。

一方、給紙ローラ４２の１つを選択回転し、給紙テーブル４３に多段に備える給紙カセット４４の１つから転写材を送り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して本体内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上の転写材を送り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラに突き当てて止める。そして、中間転写ベルト１０上のフルカラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間に転写材を送り込み、２次転写装置２２で転写して転写材上にトナー像を転写する。

トナー像が転写された転写材は、２次転写装置２２で搬送されて定着装置２５へと送り込まれ、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写材に定着された後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出され、排紙トレイ５７上にスタックされる。または、切換爪５５で切り換えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと再給紙され、裏面にも画像を記録した後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出される。以降、２枚以上の画像形成が指示されているときには、上述した作像プロセスが繰り返される。

所定枚数の画像形成が終了した後には作像後処理を行ってから感光体４０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋの回転を停止する。作像後処理では帯電バイアス、転写バイアスをオフした状態で感光体４０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋを１周以上回転させ、その際に除電手段により感光体４０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋ表面の電荷を除電して、感光体４０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋが帯電したまま放置されて劣化することを防止する。

白黒モードが選択された場合には、支持ローラ１５が下方に移動し、中間転写ベルト１０を感光体４０Ｙ、Ｃ、Ｍから離間させる。Ｂｋの感光体４０Ｂｋのみが図１の反時計回り方向に回転し、Ｂｋの感光体４０Ｂｋの表面が帯電手段により一様に帯電され、Ｂｋの画像に対応するレーザ光が照射され、潜像が形成され、Ｂｋのトナーにより現像されてトナー像となる。このトナー像は中間転写ベルト１０上に転写される。この際、Ｂｋ以外の３色の感光体４０Ｙ、Ｃ、Ｍ、現像装置６０Ｙ、Ｃ、Ｍは停止しており、感光体や現像剤の不要な消耗を防止する。

一方、給紙カセット４４から転写材が給紙され、レジストローラ４９により、中間転写ベルト１０上に形成されているトナー像と一致するタイミングで搬送される。トナー像が転写された転写材は、フルカラー画像の場合と同様に定着装置２５で定着され、指定されたモードに応じた排紙系を通って処理される。以降、２枚以上の画像形成が指示されているときには、上述した作像プロセスが繰り返される。

次に、作像ユニットについて詳しく説明する。作像ユニット１８Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋは、収容されるトナーの色が異なる以外は、同じ構成であるので、以下、添字Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋを省略して説明する。図２は、作像ユニットの概略構成図である。感光体４０の周りには、感光体４０を均一に帯電する帯電手段としての帯電ローラ７０、感光体４０の電位を検知する電位センサ７１、感光体４０に形成された静電潜像を現像する現像装置６０、トナー像が転写された後の感光体４０の表面を除電する除電ランプ７２、転写残トナーをクリーニングするための感光体クリーニング装置が配置されている。また、作像ユニット１８のケースには露光装置２１からの露光光７６を通過させるための開口が設けられている。

現像装置６０は、トナーとキャリアからなる二成分現像剤が収容されている。現像装置６０は感光体４０に対向した現像ローラ６１、現像剤を搬送・撹拌するスクリュー６２、６３、トナー濃度センサ６４等から構成される。現像ローラ６１は外側の回転自在のスリーブと内側に固定された磁石から構成されている。スクリュー６２、６３で、攪拌されることで摩擦帯電した現像剤は、現像ローラ６１の磁力により担持され、感光体４０との対向部へ搬送され、感光体４０上の潜像にトナーを供給することで現像する。また、トナーを消費した現像剤のトナー濃度を、トナー濃度センサ６４により検知し、検知結果に応じて現像装置６０の上部に設けられた図示しないトナー供給装置より必要量のトナーが供給される。

トナー供給装置は、トナーを収容する図示しないトナー収納容器からトナーを移送して収納する。また、トナー供給装置には、現像装置６０とを連通する供給口と、収納したトナーを供給口に移動させるためのスクリューが設けられている。そして、トナー濃度センサ６４により、現像装置６０へのトナー供給指令が発せられると、図示しないクラッチがオンしてスクリューを作動し、その回転時間に応じた量のトナーを供給口に向けて移動させ、供給口から現像装置６０内へ落下させることによりトナーが供給される。

感光体クリーニング装置としては、２本のブラシローラ７３、７４とクリーニングブレード７５を備えている。また、ブラシローラ７４には固形の潤滑剤７８が当接しており、潤滑剤供給部材としての機能も持っている。固形の潤滑剤の例としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸鉄、ステアリン酸ニッケル、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸銅、ステアリン酸ストロンチウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、オレイン酸亜鉛、オレイン酸コバルト、オレイン酸マグネシウム、パルチミン酸亜鉛のような脂肪酸金属塩や、カルナウバワックスのような天然ワックスや、ポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素系の樹脂を用いることができる。ブラシローラ７３、７４や、ポリウレタンゴムからなるクリーニングブレード７５により感光体４０から掻き取られたトナーは、トナー搬送コイル７９により回収され、図示しない廃トナー収納部に搬送するように構成されている。

なお、この作像ユニット１８では転写後に除電された感光体４０をクリーニングするように構成されているが、転写後にクリーニングされた感光体４０を除電するように構成してもよい。

また、図２の作像ユニット１８では感光体クリーニング装置内に潤滑剤供給部材が配置されているが、この構成ではクリーニングに入力してくるトナー量により潤滑剤の供給が影響を受けやすいという欠点があった。これに対して、図３のように感光体クリーニング装置の下流に潤滑剤供給部材を配置することで、形成される画像面積により転写残トナーや逆転写トナーの入力量が変化しても感光体４０に潤滑剤を安定に供給することができる。

図４の帯電ローラの概略構成図を示す。帯電ローラ７０は、導電性支持体である芯金１０１と、帯電部材としての樹脂層１０２と、感光体４０との間のギャップを保持するギャップ保持部材１０３とから構成される。芯金１０１はステンレス等の金属が用いられる。芯金１０１が細すぎると帯電部材の切削加工時や、感光体４０に加圧されたときのたわみの影響が無視できなくなり、必要なギャップ精度が得られにくい。また、芯金１０１が太すぎる場合には帯電ローラ７０が大型化したり、質量が重くなったりする問題があるため、芯金１０１の直径としては６〜１０［ｍｍ］程度が望ましい。

帯電ローラ７０の樹脂層１０２は１０^４〜１０^９［Ω・ｃｍ］の体積抵抗を持つ材料が好ましい。抵抗が低すぎると感光体４０にピンホール等の欠陥があった場合に帯電バイアスのリークが発生しやすく、抵抗が高すぎると放電が十分に発生せず均一な帯電電位を得ることができない。基材となる樹脂に導電性材料を配合することで所望の体積抵抗を得ることができる。

基材樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリカーボネート等の樹脂を用いることができる。これらの基材樹脂は、成形性が良いので容易に成形加工することができる。導電性材料としては四級アンモニウム塩基を有する高分子化合物のようなイオン導電性材料が好ましい。四級アンモニウム塩基を有するポリオレフィンの例としては、四級アンモニウム塩基を有するポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリイソプレン、エチレンーエチルアクリレート共重合、エチレンーメチルアクリレート共重合、エチレン−酢酸ビニル共重合、エチレン−プロピレン共重合、エチレン−ヘキセン共重合等のポリオレフィンである。本実施形態では、四級アンモニウム塩基を有するポリオレフィンについて例示したが、四級アンモニウム塩基を有するポリオレフィン以外の高分子化合物であっても構わない。前記のイオン導電性材料は、二軸混練機、ニーダー等の手段を用いることにより、前記の基材樹脂に均一に配合される。配合された材料を芯金上に射出成形、あるいは押出成形にすることにより、容易にローラ形状に成型することができる。イオン導電性材料と基材樹脂の配合量は基材樹脂１００重量部に対してイオン導電性材料３０〜８０重量部が望ましい。

帯電ローラ７０の樹脂層１０２の厚さとしては０．５〜３［ｍｍ］が望ましい。樹脂層１０２が薄すぎると成型が困難である上に強度の面でも問題がある。樹脂層１０２が厚すぎると帯電ローラ７０が大型化するうえに樹脂層１０２の実際の抵抗が大きくなるため帯電効率が低下してしまう。

樹脂層１０２を成形した後、樹脂層１０２の両端にあらかじめ成形しておいたギャップ保持部材１０３を圧入や接着、あるいはその両方を併用して、芯金１０１に固定する。このようにして、樹脂層１０２とギャップ保持部材１０３を一体化してから、切削や研削等の加工を行って帯電ローラ７０の外径を整えることで樹脂層１０２とギャップ保持部材１０３のフレの位相を揃えることができ、帯電ギャップの変動を低減することができる。

ギャップ保持部材１０３の材質としては帯電部材の基材と同様にポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリカーボネート等の樹脂を用いることができる。ただし、感光体４０にギャップ保持部材１０３を当接させるので感光体４０が損傷するのを防止するために、帯電部材より硬度の低いグレードを用いることが望ましい。また、摺動性に優れ感光体４０に損傷を与えにくい樹脂材料として、ポリアセタール、エチレン−エチルアクリレート共重合体、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体等の樹脂を用いることもできる。また、樹脂層１０２やギャップ保持部材１０３にはコーティング等により、トナー等が付着しにくい表層を数１０［μｍ］程度の厚さで形成することもできる。

ギャップ保持部材１０３を感光体４０の画像領域外に付き当てることで、帯電ローラ７０の樹脂層１０２と感光体４０との間にギャップを形成する。帯電ローラ７０は芯金１０１の端部に取り付けられたギヤが感光体４０フランジに形成されたギヤとかみ合っており、図示しない感光体駆動モータにより感光体４０が回転すると帯電ローラ７０も感光体４０とほぼ等しい線速で連れ回り方向に回転する。樹脂層１０２と感光体４０とが接触することがないので、帯電ローラ７０として硬い樹脂材料と有機感光体を使用した場合でも画像領域の感光体に傷が付いたりすることはない。また、ギャップが広がりすぎると異常放電が発生し均一に帯電できなくなるため、最大ギャップは１００［μｍ］程度以下に抑える必要がある。このような感光体４０と帯電ローラ７０間にギャップを設けた帯電ローラ７０を使用する場合には、帯電バイアスとしてＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳することが望ましい。

作像ユニット１８で使用可能な帯電手段は上記の近接配置の帯電ローラ７０に限定されるものではなく、接触配置の帯電ローラや帯電ブラシでもよい。帯電ローラ７０を感光体４０に接触配置した場合には、帯電ローラ７０が感光体４０に連れ回り回転する際に感光体４０表面の汚れが帯電ローラ７０にこすりつけられるため、帯電ローラ７０にトナー等の汚れが付着しやすく、さらに固着しやすい。これに対して、帯電ローラ７０を感光体４０に非接触で近接配置することで、帯電ローラ７０表面が感光体４０にこすりつけられることがないので、帯電ローラ７０の汚れを大幅に低減することができる。

しかしながら、感光体４０を均一に帯電させるためにＡＣ電圧を重畳しているために、非接触に配置した場合でもわずかながら感光体４０上のトナーやトナー外添剤等が帯電ローラ７０に飛翔して付着してしまう。このため、接触配置の帯電ローラ７０は言うまでもなく、近接配置の帯電ローラ７０でも、帯電ローラ７０をクリーニングするクリーニング手段として帯電クリーニング部材７７を設け、帯電ローラ７０の汚れを除去する必要がある。

ところが、このような帯電クリーニング部材７７を、常時、帯電ローラ７０に接触させると、初期的には帯電ローラ７０表面の汚れを除去できているものの、長期間で帯電クリーニング部材７７に表面に溜まったトナー等の汚れを帯電ローラ７０表面にこすりつけることになり、逆に帯電ローラ７０を汚してしまう。また、帯電ローラ７０にＡＣバイアスを印加しているため、感光体４０上の汚れを静電的に引き寄せてしまうものの、逆に帯電ローラ７０に付着した汚れを感光体４０に静電的に戻す力も働く。そこで、帯電クリーニング部材７７を間欠的に当接させてクリーニングを行うことで、帯電クリーニング部材７７に溜まるトナー等の量が少なくして帯電クリーニング部材７７の劣化を抑制して、帯電ローラ７０と帯電クリーニング部材７７との寿命が長くする。

図５は、帯電クリーニング部材７７を帯電ローラ７０に対して接離する接離機構の概略構成図である。帯電クリーニング部材７７はローラ形状であり、両端をアーム８０で支持されている。本体側に設置された図示しないソレノイドでアーム８０の突起部８２を押し下げる（図５中矢印Ａと逆方向）ことにより、帯電クリーニング部材７７を帯電ローラ７０に当接させる。これにより、帯電クリーニング部材７７は帯電ローラ７０に連れ回り回転しながら、帯電ローラ７０表面をクリーニングする。クリーニング終了後は、本体側に設置された図示しないソレノイドを解除することで、アーム８０の突起部８２を図５中矢印Ａ方向に移動させ、帯電クリーニング部材７７を帯電ローラ７０に離間させる。

このような帯電クリーニング部材７７の接離動作を画像形成動作中に実行すると、ソレノイドの動作による振動が露光装置２１等に伝達して画像が乱れる恐れがある。このため、帯電クリーニング部材７７による帯電ローラクリーニング動作を作像動作中以外に実施する必要がある。また、帯電ローラクリーニング動作が頻繁に実行されると、ユーザの待ち時間が増えることになるため、できる限り帯電ローラクリーニング動作の実行頻度を小さくすることが望ましい。

帯電クリーニング部材７７としてはスポンジ、ブラシ等の多様な材料を使用することができるが、帯電ローラ７０に対して固定して当接した場合には当接面に溜まったトナー等がかえって帯電ローラ７０に付着しやすくなるため、クリーニング部材はローラ形状として帯電ローラ７０に連れまわり回転とすることが望ましい。

図６は、ローラ形状の帯電クリーニング部材７７の概略構成図である。この帯電クリーニング部材７７は、芯金８６の周りにメラミン樹脂フォーム（多孔質材）８７で覆った構成であり、メラミン樹脂フォーム（多孔質材）８７を帯電ローラ７０表面に当接させて帯電ローラ７０の汚れを除去する。メラミン樹脂フォーム８７は他のスポンジ状の材料より強度に優れ、フォーム内に空間が多く存在するため大量のトナー等の汚れを保持することが可能であり、長期にわたってクリーニング性能を維持することができる。

ここで、複数の作像ユニット１８Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋを用いる画像形成装置では、フルカラー画像を形成する場合にはすべての作像ユニット１８Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋを使用し、白黒画像を形成する場合には黒用の作像ユニット１８Ｂｋのみを使用する。このため、作像ユニット１８に含まれる帯電ローラ７０の使用時間は黒とカラーで異なっている。また、各作像ユニット１８は寿命により交換されるが、使用時間異なっているため交換サイクルが一致しない。また、故障等により複数のうちの１つが交換される場合もある。このように、各作像ユニット１８の帯電ローラ７０の使用時間が同じでないことが一般的であるため、各帯電ローラ７０の汚れは異なっている。

そこで、各感光体４０の使用履歴より、各帯電ローラ７０の汚れを推測し、これに応じて、それぞれ適切な間隔で帯電ローラクリーニング動作を行うよう、各帯電クリーニング部材７７の接離機構の動作条件を個別に設定可能とする。具体的には、各感光体４０の使用履歴が所定値に達していると、該当する色の接離ソレノイドを動作させて、該当する帯電クリーニング部材７７を該当する帯電ローラ７０に当接させて帯電ローラクリーニング動作を実行する。

また、使用環境が低温低湿環境の場合には帯電ローラ７０自体や帯電ローラ７０に付着した汚れの抵抗が上昇して帯電不良が発生しやすくなる。そこで、使用環境により、使用履歴に基づき個別に設定された接離機構の動作間隔を変更可能とする。具体的には、温湿度センサ出力により各感光体４０の使用履歴を補正し、補正した使用履歴が所定値に達していると、該当する色の接離ソレノイドを動作させて、該当する帯電クリーニング部材７７を該当する帯電ローラ７０に当接させて帯電ローラクリーニング動作を実行する。これにより、さらに適した間隔のクリーニングをおこなうことができ、長期に渡って各帯電ローラ７０の帯電性能を維持することができる。

また、フルカラー画像形成装置では、各色で画像面積が異なることが一般的であり、各色の画像面積が同じになることは非常に稀である。高画像面積の画像が多く出力された場合は、感光体クリーニング装置に入力するトナーが増加するので帯電ローラ７０が汚れやすくなる。そこで、各色の画像面積により、各感光体の使用履歴に基づき個別に設定された接離機構の動作間隔を変更可能とする。具体的には、画像面積率により各感光体４０の使用履歴を補正し、補正した各使用履歴が所定値に達していると、該当する色の接離ソレノイドを動作させて、該当する帯電クリーニング部材７７を該当する帯電ローラ７０に当接させて帯電ローラクリーニング動作を実行する。これにより、さらに各帯電ローラ７０の汚れに適した間隔のクリーニングをおこなうことができる。

また、装置の条件によっては画像形成以外でトナーが消費される場合もあり、これにより感光体クリーニング装置に入力するトナーが増加するので帯電ローラ７０が汚れやすくなる。そこで、各現像装置６０に補給されたトナー供給量を検知し、各トナー供給量に基づき各感光体の使用履歴に基づき個別に設定された接離機構の動作間隔を変更可能とする。具体的には、各現像装置６０に補給されたトナー供給量を検知する検知手段として、トナー供給装置のスクリュウを駆動する補給モータの回転時間から各現像装置６０に補給されたトナー供給量を算出する。各現像装置６０に補給されたトナー供給量により各感光体４０の使用履歴を補正し、補正した各使用履歴が所定値に達していると、該当する色の接離ソレノイドを動作させて、該当する帯電クリーニング部材７７を該当する帯電ローラ７０に当接させて帯電ローラクリーニング動作を実行する。これにより、さらに各帯電ローラ７０の汚れに適した間隔のクリーニングをおこなうことができる。

また、使用枚数が多くなるに従い感光体クリーニング装置の劣化（具体的には、クリーニングブレード７５の摩耗等）が進行するためにトナー等のすり抜けが増加して帯電ローラ７０が汚れやすくなる。帯電ローラ７０とクリーニングブレード７５が個別に交換された場合には、クリーニングブレード７５の使用状況を正確に把握することが難しいが、感光体４０と帯電ローラ７０と感光体クリーニング手段を一体で交換可能なプロセスカートリッジ構成では、プロセスカートリッジの交換時期を記憶しておけば、感光体クリーニング手段の使用枚数に応じて、各感光体の使用履歴に基づき個別に設定された接離機構の動作間隔を変更可能とする。

このように、各感光体４０の使用履歴に基づき各帯電ローラ７０の汚れを推測し、これに応じて帯電ローラクリーニング動作をおこなう適切な間隔を、実験に基づき求めた。この結果を以下に示す。

＜実験１＞ リコー製Ｉｍａｇｉｏ ＮｅｏＣ６００で帯電クリーニング部材７７を、図５のように接離可能に改造した実験機を用いて実験を行った。帯電ローラ７０としては、図４にしめす樹脂製のものを非接触配置し、帯電クリーニング部材は図６に示すメラミン樹脂フォームからなるものを用いた。各色の画像面積５％とし、１ジョブあたりＡ４サイズの転写紙５枚の条件で通紙試験を実施した。通常は、帯電ローラ７０から帯電クリーニング部材７７を離間させておき、２５００枚毎のジョブ後に、接離機構により当接させた状態とし、１０秒間、感光体４０と帯電ローラ７０を回転させて帯電ローラクリーニング動作を実行した後、接離機構により再び離間させた。常温常湿環境で、１５万枚の通紙試験を実施した後、１０℃１５％の低温低湿環境で画像確認を行ったが、帯電ローラ７０に起因する異常画像の発生はなかった。

＜実験２＞実験１の条件で、接離機構による帯電クリーニング部材７７の当接間隔を２５００枚毎から５０００枚毎に変更した以外は同じ条件で通紙試験を行った。常温常湿環境で１５万枚の通紙試験を実施した後、１０℃１５％の低温低湿環境で画像確認を行ったが、２５００枚毎に当接させた場合と同様に帯電ローラ７０に起因する異常画像の発生はなかった。

＜実験３＞実験１の条件で、帯電ローラ７０を接触タイプのゴムローラに変更して、感光体４０と連れ回り構成とした以外は同じ条件で通紙試験を行った。常温常湿環境で通紙試験を実施したところ、１０万枚を過ぎたころからハーフトーン画像で縦スジ状の濃度ムラが発生し、１５万枚後には地肌部にも縦スジ状の濃度ムラが発生した。帯電ローラ７０を観察すると濃度ムラに対応して帯電ローラ７０上にトナー等と思われるスジ状の付着物があった。

＜実験４＞実験３の条件で、帯電クリーニング部材７７を常時接触させた以外は同じ条件で通紙試験を行った。常温常湿環境で５万枚の過ぎからハーフトーン画像で縦スジ状の濃度ムラが発生し、１５万枚後には地肌部にも縦スジ状の濃度ムラが発生した。帯電ローラ７０を観察すると濃度ムラに対応して帯電ローラ７０上にトナー等と思われるスジ状の付着物があった。

＜実験５＞ 実験３の条件で、帯電クリーニング部材７７を搭載しなかった以外は同じ条件で通紙試験を行った。常温常湿環境で通紙したところ５万枚の過ぎからハーフトーン画像で、帯電ローラピッチで斑点状の濃度ムラが発生した。帯電ローラ７０を観察すると濃度ムラに対応して帯電ローラ７０上の付着物に場所によるムラがあった。

＜実験６＞ 実験１の条件で、帯電ローラクリーナを接離させずに常時接触させた以外は同じ条件で通紙試験を行った。常温常湿環境で１５万枚の通紙試験を実施した後、１０℃１５％の低温低湿環境で画像確認を行ったところ、常温常湿環境では帯電ローラ７０に起因する異常画像の発生はなかったが、１０℃１５％ではハーフトーン画像で縦スジ状の濃度ムラが発生した。帯電ローラ７０を観察すると濃度ムラに対応して帯電ローラ７０上にトナー等と思われるスジ状の付着物があった。

＜実験７＞ 実験１の条件で、帯電クリーニング部材７７を搭載しなかった以外は同じ条件で通紙試験を行った。常温常湿環境で１５万枚の通紙試験を実施した後、１０℃１５％の低温低湿環境で画像確認を行ったところ、常温常湿環境では帯電ローラ７０に起因する異常画像の発生はなかったが、１０℃１５％ではハーフトーン画像で、帯電ローラピッチで斑点状の濃度ムラが発生した。帯電ローラ７０を観察すると濃度ムラに対応して帯電ローラ７０上の付着物に場所によるムラがあった。

以上の実験１〜７により、非接触配置された帯電ローラ７０に対し、寿命となる１５万枚の帯電性能を維持するためには、Ａ４サイズの転写紙５０００枚毎の使用履歴で、接離機構により帯電クリーニング部材７７を帯電ローラ７０に当接させて帯電ローラクリーニング動作を実行することが必要という結果を得た。実際の使用条件では１ジョブ毎の通紙枚数や紙サイズはまちまちであるので、使用履歴は感光体４０の走行距離を累積して記憶し、Ａ４サイズの転写紙５０００枚に相当する走行距離となる毎に、帯電ローラクリーニング動作を実行すると、より適切な間隔で帯電ローラクリーニング動作を実行することができる。

図７は、各帯電クリーニング部材の接離動作を個別に設定するための制御ブロック図である。図７では、コントローラボードがネットワーク等で接続されたコンピュータ（ＰＣ）等から画像データを受けると、メイン制御部が各部を適切に制御し、画像データを出力する。書込制御ボードでは画像データに応じて各色のＬＤを制御する。また、各色の書込画素数をカウントし、メイン制御部に送る。メイン制御部では、各感光体モータの駆動時間、各色トナー補給モータの駆動時間、温湿度センサ出力、各書込画像数をカウントし、メイン制御ボード上のＮＶ−ＲＡＭ（不揮発メモリ）に記憶することができる。そして、使用履歴として各感光体モータの駆動時間の情報から各クリーニング走行距離カウンタを演算し、ＮＶ−ＲＡＭ（不揮発メモリ）に記憶する。使用履歴としての各クリーニング走行距離カウンタが所定値に達していれば、該当する色の接離ソレノイドを動作させて、該当する帯電クリーニング部材７７を該当する帯電ローラ７０に当接させて帯電ローラクリーニング動作を実行する。このように、各感光体４０使用履歴に基づき各クリーニング走行距離カウンタを演算し、これに基づき各帯電クリーニング部材７７の接離機構の動作条件を個別に設定可能であるので、各帯電ローラ７０の汚れに適した間隔のクリーニングをおこなうことができる。なお、クリーニングを行った色のクリーニング走行距離カウンタ値はクリアされる。

さらに、ＮＶ−ＲＡＭ（不揮発メモリ）に記憶されている温湿度センサ出力、各書込画像数、各色トナー補給モータの駆動時間等の情報により、使用履歴としてのクリーニング走行距離カウンタを補正する演算を行い、補正されたクリーニング走行距離カウンタが所定値に達していれば、該当する色の接離ソレノイドを動作させて、該当する帯電クリーニング部材７７を該当する帯電ローラ７０に当接させて帯電ローラクリーニング動作を実行する。このような帯電ローラクリーニング動作を行うことで、さらに各帯電ローラ７０の汚れに適した間隔のクリーニングをおこなうことができる。

以下、実施例１に基づき、各感光体４０の使用履歴に応じて各帯電クリーニング部材７７の接離機構の動作条件を個別に設定する具体例を説明する。

＜実施例１＞
使用履歴として各感光体４０の走行距離を累積し、各クリーニング走行距離カウウンタを記憶する。クリーニング走行距離カウンタ値が所定値となった場合に、該当する帯電クリーニング部材７７を該当する帯電ローラ７０に当接させて帯電ローラクリーニング動作を実行する。なお、上述の実験から、Ａ４サイズ、５０００枚に相当する５ｋｍをクリーニング走行距離カウンタの所定値とする。画像形成速度はあらかじめ判っているので、各感光体モータの駆動時間の情報から容易に各感光体４０の走行距離を算出することができる。さらに、以下のように、使用履歴である感光体走行距離を、使用環境や画像面積率、クリーニングブレードの劣化具合による汚れやすさの影響によりそれぞれ補正して用いることもできる。

１．環境による補正
低温低湿環境ほど、帯電ローラ７０自体や付着物の抵抗が高くなるので、帯電不良による異常画像が発生しやすくなる。そこで機内に設置された温湿度センサを利用して装置が設置されている環境を検知し、設置環境に応じた補正係数αを付加してから、走行距離を算出していくことで帯電ローラ汚れの発生しやすい低温低湿環境ほど帯電ローラクリーニング動作の実行間隔を短くすることができる。表１に補正係数αの例を示した。ここでは絶対湿度で５環境に分類したが、分類の方法はこの例に限定されるわけではない。この補正係数αを用いて、（１）式のように実際の走行距離から補正後の走行距離を算出して、補正後の走行距離をクリーニング走行距離カウンタに加算することで、使用環境による走行距離の補正をすることができる。
補正後の走行距離＝実際の走行距離×（１＋α） （１）

２．画像面積による補正
高画像面積の画像が多く出力されると、クリーニングに入力してくるトナーやトナー外添剤の量も多くなるため、帯電ローラ７０が汚れやすくなる。そこで画像面積に応じた補正係数βを付加してから、走行距離を補正することで帯電ローラ汚れの発生しやすい高画像面積出力時に帯電ローラクリーニング動作の実行間隔を短くすることができる。表２に補正係数βの例を示した。画像面積は各ジョブの感光体走行面積に対する書込面積の比率から求められる。ここで感光体走行面積は感光体走行距離×最大作像幅であり、書込面積は画素面積×書込画素数である。１画素の面積は予め決まっているし、近年のデジタル機では書込画素数をカウントするのは容易である。この補正係数βを用いて、（２）式のように実際の走行距離から補正後の走行距離を算出して、補正後の走行距離を走行距離カウンタに加算することで画像面積による走行距離の補正をすることができる。
補正後の走行距離＝実際の走行距離×（１＋β） （２）

また、画像面積の補正方法は書込画素のカウントによるものだけではなくて、トナー供給装置から各現像装置６０へのトナー補給量を検知することでトナー消費量を求め、トナー消費量の大小で走行距離を補正することで、帯電帯電ローラクリーニング動作の間隔の変更を行うこともできる。

３．カートリッジ寿命による補正
クリーニングブレード７５の摩耗が進行するとクリーニングブレード７５をすり抜けるトナーやトナー外添剤の量が多くなるため、帯電ローラ７０が汚れやすくなる。そこで、少なくとも感光体４０と帯電ローラ７０とクリーニングブレード７５が一体で交換されるプロセスカートリッジを用いた装置では、カートリッジ寿命に応じた補正係数γを付加してから、走行距離に積算していくことで帯電ローラ汚れの発生しやすい寿命間近の場合に帯電ローラクリーニング動作の実行間隔を短くすることができる。表３に補正係数γの例を示した。使用履歴は設定されているカートリッジ寿命の走行距離に対するカートリッジ交換時からの累積の走行距離の比率から求められる。ここでカートリッジ寿命は走行距離で規定されており、累積の走行距離はカートリッジが新品に交換されてからの感光体の走行距離が記憶されている。この補正係数γを用いて、（３）式のように実際の走行距離から補正後の走行距離を算出して、補正後の走行距離を走行距離カウンタに加算することでカートリッジ寿命による補正をすることができる。
補正後の走行距離＝実際の走行距離×（１＋γ） （３）

４．補正係数の組み合わせ
上記では環境補正、画像面積補正、カートリッジ寿命補正のそれぞれについて説明したが、これらの補正は個別に使用するだけでなく複数を組み合わせることもできる。（４）式のように１〜３の補正係数を加算することで複数の補正を容易に組み合わせることができる。
補正後の走行距離＝実際の走行距離×（１＋α＋β＋γ） （４）

ところで、上述のように、帯電クリーニング部材７７の接離動作は、接離による振動が異常画像を発生させることを防止するために、非画像形成動作中におこなうため、ロスタイムとなっている。上述のように、各色の帯電ローラクリーニング動作の間隔を個別に設定可能とした場合、ある色の帯電ローラクリーニング動作が実行された直後に他の色の帯電ローラクリーニング動作が実行されてしまうこともあり、帯電ローラクリーニング動作中は画像出力ができないため、ロスタイムが頻繁に発生し、使用者の待ち時間が増えてしまうという不具合がある。

詳しくは、複数の感光体４０を備えたフルカラー画像形成装置では、モータの始動時に大きな電力を必要とするために、電力消費の集中を避ける目的で感光体駆動モータの始動タイミングを意図的にずらすことがある。このような場合、Ｙ、Ｃ、Ｍであっても各感光体４０の駆動距離は少しづつずれるので、長期間使用していると各色の帯電ローラ７０の適正なクリーニング時期がずれてくる。また、上述のような画像面積補正を採用した場合、各色の画像面積が同じ場合は非常にまれなため、必然的に帯電ローラクリーニング動作の実施時期がずれてくる。そのため、ある色の帯電ローラクリーニング動作を実施した直後のジョブ後に別の色の帯電ローラクリーニング動作が実行されることがあり、ユーザの待ち時間を増加させてしまう。

そこで、ある色が帯電ローラクリーニング動作の実行条件に到達した際に、他の色が実行条件の所定割合以上に到達していた場合にはその色も同時に帯電ローラクリーニング動作を実行するようにすることで、帯電ローラクリーニング動作の実行頻度を減らし、使用者の待ち時間を低減することができる。このような、帯電ローラクリーニング動作実施間隔の設定のしかたを、以下の実施例２に基づき説明する。

＜実施例２＞
図８に、実施例２の帯電ローラクリーニング動作の実行に関わるフローチャートを示す。ジョブ終了後に、複数の感光体４０のうち、例えばＹの走行距離カウンタが帯電ローラクリーニング動作の所定値（実施例１と同様に、５ｋｍ）に到達したかどうかを判断（Ｓ３）し、所定値に到達している場合は、他の色の走行距離カウンタが帯電ローラクリーニング動作の所定値の９０％（４．５ｋｍ）を越えているかどうか判断（Ｓ４）する。このとき、例えばＭの走行距離カウンタが所定値の９０％を越える場合には、ＹとＭの帯電ローラクリーニング動作を同時に実行するように、ＹとＭとの接離ソレノイドを同時に動作させる（Ｓ５）。これにより、ＹとＭとの帯電ローラクリーニング部材７７を帯電ローラ７０に同時に当接させて帯電ローラクリーニング動作を実行する。なお、クリーニングを実行したＹとＭとの走行距離カウンタはクリアされる（Ｓ７）。このような帯電ローラクリーニング動作をおこなうことにより、ユーザの待ち時間を低減することができる。ここで９０％というのは一例であり、９０％に限定されるものではない。

なお、実施例１及び実施例２では、各帯電クリーニング部材７７を接離させる接離機構を動作する接離間隔を個別に設定するものとして説明したが、これに限らず、接離機構により各帯電クリーニング部材７７を帯電ローラ７０に当接させる当接時間を変化させ、帯電ローラクリーニング動作の実行時間を変化させることも可能である。これによっても、各帯電ローラの汚れに応じた、適切な帯電ローラクリーニング動作が行え、各帯電ローラ７０が長期に渡って安定した帯電性能を維持することが可能となる。

次に、本発明で使用するトナーについて説明する。本発明で使用するトナーは結着樹脂、着色剤、電荷制御剤を主成分とし、必要に応じて、他の添加剤が加えられて構成されている。結着樹脂の具体例としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリエステル樹脂、等を用いることができる。トナーに使用される着色材（例えばイエロー、マゼンタ、シアン及びブラック）としては、トナー用として公知のものが使用できる。着色材の量は結着樹脂１００重量部に対して０．１から１５重量部が適当である。

電荷制御剤の具体例としては、ニグロシン染料、含クロム錯体、４級アンモニウム塩などが用いられ、これらはトナー粒子の極性により使い分けされる。荷電制御剤量は、結着樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部である。

トナー粒子には流動性付与剤を添加しておくのが有利である。流動性付与剤としては、シリカ、チタニア、アルミナ等の金属酸化物の微粒子及びそれら微粒子をシランカップリング剤、チタネートカップリング剤等によって表面処理したものや、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化ビニリデン等のポリマー微粒子、などが用いられる。これら流動性付与剤の粒径は０．０１〜３［μｍ］の範囲のものが使用される。これら流動性付与剤の添加量は、トナー粒子１００重量部に対して０．１〜７．０重量部の範囲が好ましい。

本発明で使用する二成分現像剤用トナーを製造する方法としては、種々の公知の方法、またはそれらを組み合わせた方法により製造することができる。例えば、混練粉砕法では、結着樹脂とカーボンブラックなどの着色材及び必要とされる添加剤を乾式混合し、エクストルーダー又は二本ロール、三本ロール等にて加熱溶融混練し、冷却固化後、ジェットミルなどの粉砕機にて粉砕し、気流分級機により分級してトナーが得られる。また、懸濁重合法や非水分散重合法により、モノマーと着色材、添加剤から直接トナーを製造することも可能である。

キャリアは芯材それ自体からなるか、芯材上に被覆層を設けたものが一般に使用される。本発明において用いることのできる樹脂被覆キャリアの芯材としては、フェライト、マグネタイトである。この芯物質の粒径は２０〜６０［μｍ］程度が適当である。キャリア被覆層形成に使用される材料としては、ビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル、フッ素原子を置換してなるビニルエーテル、フッ素原子を置換してなるビニルケトンがある。被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア芯材粒子の表面に噴霧法、浸漬法等の手段で樹脂を塗布すればよい。

次に、本発明で使用する感光体について説明する。本発明で使用する感光体の一例としては導電性支持体上に構成された感光層である電荷発生層、電荷輸送層からなる積層型有機感光体が挙げられる。

導電性支持体は、体積抵抗１０^１０［Ω・ｃｍ］以下の導電性を示すもの、例えば、アルミニウム、ニッケル、クロム、ニクロム、銅、銀、金、白金等の金属、酸化スズ、酸化インジウム等の金属酸化物を、蒸着又はスパッタリングにより、フィルム状又は円筒状のプラスチック、紙に被覆したもの、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス等の管材を切削、超仕上げ、研磨等で表面処理したものからなる。

電荷発生層は、電荷発生材料を主成分とする層である。
電荷発生材料には、無機又は有機材料が用いられ、代表的なものとしては、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、キナクリドン系顔料、キノン系縮合多環化合物、スクアリック酸系染料、フタロシアニン系顔料、ナフタロシアニン系顔料、アズレニウム塩系染料、セレン、セレン−テルル合金、セレン−ヒ素合金、アモルファスシリコン等が挙げられる。これら電荷発生材料は、単独で用いてもよく、２種以上混合して用いてもよい。

電荷発生層は、電荷発生材料を適宜バインダー樹脂とともに、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、ジオキサン、２−ブタノン、ジクロルエタン等の溶媒を用いて、ボールミル、アトライター、サンドミルなどにより分散し、分散液を塗布することにより形成できる。電荷発生層の塗布は、浸漬塗工法やスプレーコート、ビードコート法等により行うことができる。適宜用いられるバインダー樹脂としては、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシ、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコーン、アクリル、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリアクリル、ポリアミド等の樹脂を挙げることができる。バインダー樹脂の量は、重量基準で電荷発生材料１部に対して０〜２部が適当である。電荷発生層は、公知の真空薄膜作製法によっても形成することができる。電荷発生層の膜厚は、通常は０．０１〜５［μｍ］、好ましくは０．１〜２［μｍ］である。

電荷輸送層は、電荷輸送材料及びバインダー樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを塗布、乾燥することにより形成できる。また、必要により可塑剤やレベリング剤等を添加することもできる。

電荷輸送材料のうち、低分子電荷輸送材料には、電子輸送材料と正孔輸送材料とがある。電子輸送材料としては、例えば、クロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、２，４，７−トリニトロ−９−フルオレノン、２，４，５，７−テトラニトロ−９−フルオレノン、２，４，５，７−テトラニトロキサントン、２，４，８−トリニトロチオキサントン、２，６，８−トリニトロ−４Ｈ−インデノ〔１，２−ｂ〕チオフェン−４オン、１，３，７−トリニトロジベンゾチオフェン−５，５−ジオキサイド等の電子受容性物質が挙げられる。これらの電子輸送材料は、単独で用いてもよく、２種以上の混合物として用いてもよい。正孔輸送材料としては、例えば、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、トリフェニルアミン誘導体、９−（ｐ−ジエチルアミノスチリルアントラセン）、１，１−ビス−（４−ジベンジルアミノフェニル）プロパン、スチリルアントラセン、スチリルピラゾリン、フェニルヒドラゾン類、α−フェニルスチルベン誘導体、チアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナジン誘導体、アクリジン誘導体、ベンゾフラン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、チオフェン誘導体等の電子供与性物質が挙げられる。これらの正孔輸送材料は、単独で用いてもよく、２種以上の混合物として用いてもよい。

電荷輸送材料と共に電荷輸送層に使用されるバインダー樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート、フェノキシ、ポリカーボネート、酢酸セルロース、エチルセルロース、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、アクリル、シリコーン、エポキシ、メラミン、ウレタン、フェノール、アルキッド等の熱可塑性又は熱硬化性樹脂が挙げられる。溶剤としては、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、２−ブタノン、モノクロルベンゼン、ジクロルエタン、塩化メチレン等が挙げられる。

電荷輸送層の厚さは、１０〜４０［μｍ］の範囲で所望の感光体特性に応じて適宜選択すればよい。

所望により電荷輸送層に添加される可塑剤としては、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート等、樹脂に汎用の可塑剤を挙げることができ、その使用量は、重量基準でバインダー樹脂に対して０〜３０％程度が適当である。所望により電荷輸送層に添加されるレベリング剤としては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル等のシリコーンオイル類、側鎖にパーフルオロアルキル基を有するポリマー又はオリゴマーが挙げられ、その使用量は、重量基準でバインダー樹脂に対して０〜１％程度が適当である。

感光層に含有される電荷輸送材量の含有量は、電荷輸送層の３０重量％以上とするのが好ましい。３０重量％未満では、感光体へのレーザ書き込みにおけるパルス光露光において高速電子写真プロセスでの十分な光減衰時間が得られず好ましくない。

また、本発明で使用する感光体には、導電性支持体と感光層との間に下引き層を形成することもできる。下引き層は一般に樹脂を主成分とするが、これらの樹脂はその上に感光層を溶剤を用いて塗布することを考慮すると、一般の有機溶剤に対して耐溶解性の高い樹脂であることが望ましい。このような樹脂としては、ポリビニルアルコール、カゼイン、ポリアクリル酸ナトリウム等の水溶性樹脂、共重合ナイロン、メトキシメチル化ナイロン、等のアルコール可溶性樹脂、ポリウレタン、メラミン、アルキッド−メラミン、エポキシ等、三次元網目構造を形成する硬化型樹脂等が挙げられる。また、下引き層には、モアレ防止、残留電位の低減等のために、酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化インジウム等の金属酸化物の微粉末を加えてもよい。この下引き層は、上記の感光層と同様、適当な溶媒、塗工法を用いて形成することができる。

さらに、下引き層として、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、クロムカップリング剤等を使用して、例えば、ゾル−ゲル法等により形成した金属酸化物層を用いることも有用である。この他に、下引き層には、Ａｌ２Ｏ３を陽極酸化したものにより形成したもの、ポリパラキシリレン（パリレン）等の有機物、ＳｉＯ、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＩＴＯ、Ｃｅ０２等の無機物を真空薄膜作製法により形成したものも有効である。下引き層の膜厚は、０〜５μｍが適当である。

また、本発明で使用する感光体には、感光層の保護及び耐久性の向上を目的に感光層の上に保護層を形成することもできる。この保護層はバインダー樹脂に耐摩耗性を向上する目的でアルミナ、シリカ、酸化チタン、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化インジウム等の金属酸化物微粒子が添加された構成である。バインダー樹脂としては、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、オレフィン−ビニルモノマー共重合体、塩素化ポリエーテル、アリル、フェノール、ポリアセタール、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアクリレート、ポリアリルスルホン、ポリブチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリエチン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、アクリル、ポリメチルペンテン、ポリプロピレン、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、エポキシ等の樹脂が挙げられる。

保護層に添加される金属酸化物微粒子の量は、重量基準で通常は、５〜３０％である。金属酸化物微粒子の量が５％未満では、摩耗が大きく耐摩耗性を向上する効果が小さく耐久性に劣り、３０％を越えると、露光時における明部電位の上昇が著しくなって、感度低下が無視できなくなるので望ましくない。保護層の形成法としては、スプレー法等通常の塗布法が採用される。保護層の厚さは、１〜１０［μｍ］、好ましくは３〜８［μｍ］程度が適当である。保護層の膜厚が薄すぎると耐久性に劣り、保護層の膜厚を厚くしすぎると感光体製造時の生産性が低下するだけでなく、経時での残留電位の上昇が大きくなってしまう。保護層に添加する金属酸化物粒子の粒径としては０．１〜０．８［μｍ］が適当である。金属酸化物微粒子の粒径が大きすぎる場合には保護層表面の凹凸が大きくなりクリーニング性が低下する上、露光光が保護層で散乱されやすく解像力が低下し画像品質が劣る。金属酸化物微粒子の粒径が小さすぎると耐摩耗性に劣る。

さらに保護層には、基材樹脂への金属酸化物微粒子の分散性を向上させるために分散助剤を添加することができる。添加される分散助剤は塗料等に使用されるものが適宜利用できその量は重量基準で通常は含有する金属酸化物微粒子の量に対して０．５〜４％、好ましくは、１〜２％である。また、保護層に電荷輸送材料を添加することで、保護層中の電荷の移動を促進することができる。保護層に添加する電荷輸送材料としては電荷輸送層と同じ材料を用いることができる。

また、本発明で使用する感光体には耐環境性の改善のため、とりわけ感度低下や残留電位の上昇を防止する目的で、各層に酸化防止剤、可塑剤、紫外線吸収剤、およびレベリング剤等を添加することができる。

なお、本発明で使用できる保護層の構成としては金属酸化物粒子を分散させたタイプに限定されるものではなく、光あるいは熱硬化型の樹脂材料を用いることにより、保護層を形成することもできる。

以上、本実施形態によれば、複数の感光体４０と、これを帯電する複数の帯電ローラ７０とを備え、各感光体４０を各帯電ローラ７０と同時に交換する画像形成装置において、各感光体４０の使用履歴を算出し、各使用履歴に基づき各帯電クリーニング部材７７の接離機構の動作条件を個別に設定する。これにより、各帯電ローラ７０の汚れに適したクリーニングをおこなうことができ、長期に渡って複数の帯電ローラ７０の帯電性能を維持することができるという優れた効果がある。
ところで、各帯電クリーニング部材７７の接離動作は、接離による振動が異常画像を発生させることを防止するため、非画像形成動作中におこなうことよりロスタイムとなっている。上述のように、各色の帯電ローラクリーニング動作の間隔を個別に設定可能とした場合、ある色の帯電ローラクリーニング動作が実行された直後に他の色の帯電ローラクリーニング動作が実行されてしまうこともあり、帯電ローラクリーニング動作中は画像出力ができないため、ロスタイムが頻繁に発生し、使用者の待ち時間が増えてしまうという不具合がある。
そこで、ある色が帯電ローラクリーニング動作の実行条件に到達した際に、他の色が実行条件の所定割合以上に到達していた場合にはその色も同時に帯電ローラクリーニング動作を同時に実行するようにすることで、帯電ローラクリーニング動作の実行頻度を減らし、使用者の待ち時間を低減することができる。
また、使用環境が低温低湿環境の場合には帯電ローラ７０自体や帯電ローラ７０に付着した汚れの抵抗が上昇して帯電不良が発生しやすくなる。そこで、装置の設置環境または／および装置機内環境境を検知する環境検知手段を備え、環境検知手段により検知された検知環境に基づき、使用履歴に基づき個別に設定された接離機構の動作間隔を変更可能とする。これにより、さらに適した間隔のクリーニングをおこなうことができ、長期に渡って各帯電ローラ７０の帯電性能を維持することができる。
また、フルカラー画像形成装置では、各色で画像面積が異なることが一般的であり、各色の画像面積が同じになることは非常に稀である。高画像面積の画像が多く出力された場合は、感光体クリーニング装置に入力するトナーが増加するので帯電ローラ７０が汚れやすくなる。そこで、各感光体４０に形成される画像の画像面積率を算出する画像面積算出手段を設け、画像面積算出手段により算出された各感光体４０の画像面積率に基づき、各感光体の使用履歴に基づき個別に設定された接離機構の動作間隔を変更可能とする。これにより、さらに各帯電ローラ７０の汚れに適した間隔のクリーニングをおこなうことができる。
また、装置の条件によっては画像形成以外でトナーが消費される場合もあり、これにより感光体クリーニングに入力するトナーが増加するので帯電ローラ７０が汚れやすくなる。そこで、各現像装置６０に補給されたトナー供給量を検知し、各トナー供給量に基づき各感光体の使用履歴に基づき個別に設定された接離機構の動作間隔を変更可能とする。これにより、さらに各帯電ローラ７０の汚れに適した間隔のクリーニングをおこなうことができる。
また、使用枚数が多くなるに従い感光体クリーニング手段の劣化（クリーニングブレード７５の摩耗等）が進行するためにトナー等のすり抜けが増加して帯電ローラ７０が汚れやすくなる。感光体４０と帯電ローラ７０と感光体クリーニング手段を一体で交換可能なプロセスカートリッジ構成では、プロセスカートリッジの交換時期を記憶し、感光体クリーニング手段の使用枚数に応じて、各感光体の使用履歴に基づき個別に設定された接離機構の動作間隔を変更可能とする。
また、各帯電ローラ７０を非接触に配置することにより、帯電ローラ７０の汚れを低減できるので、帯電ローラクリーニング動作の実行間隔を長く設定することが可能となり待ち時間を低減することができる。
また、各帯電ローラ７０にＤＣにＡＣを重畳した帯電バイアスを印加することにより、感光体４０を均一に帯電することができると共に、帯電ローラ７０に付着した汚れを感光体４０に戻して帯電ローラ７０の汚れを低減することができる。
また、各帯電ローラ７０は、芯金１０１と、帯電部材である樹脂層１０２と、感光体４０に当接して樹脂層１０２との間にギャップを形成する樹脂製のギャップ保持部材１０２から構成される。帯電部材及びギャップ保持部材１０３が、環境による硬度変動が小さく、高精度で加工することが可能な樹脂材料であるため、微小な帯電ギャップを安定して形成することができ、安定した帯電性能を得ることができる。
また、帯電クリーニング部材７７は、芯金８６の周りにメラミン樹脂フォーム（多孔質材）８７で覆ったローラ形状のものとする。メラミン樹脂フォーム（多孔質材）８７は他のスポンジ状の材料より強度に優れ、フォーム内に空間が多く存在するため大量のトナー等の汚れを保持することが可能であり、長期にわたってクリーニング性能を維持することができる。
また、感光体４０と、帯電ローラ７０と、帯電クリーニング部材７７とが、画像形成装置から一体で容易に着脱可能に構成されていることをプロセスカートリッジの形態をなすことで、良好な帯電ギャップを形成し易くするとともに、帯電ローラ７０と同時に帯電クリーニング部材を容易に交換することができる。
また、プロセスカートリッジに感光体クリーニング手段を一体化して、プロセスカートリッジの使用履歴に応じて帯電手段のクリーニング条件を変更することで、経時でも良好な帯電特性を得ることができる。

本実施形態に係る画像形成装置の全体の概略構成図。 作像ユニットの概略構成図。 作像ユニットの変形例の概略構成図。 帯電ローラの概略構成図。 帯電クリーニング部材の接離機構の概略構成図。 帯電クリーニング部材の概略構成図。 各帯電クリーニング部材の接離動作を個別に設定するための制御ブロック図。 帯電ローラクリーニング動作の実行に関わるフローチャート。

符号の説明

１０ 中間転写ベルト
１８Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋ 作像ユニット
４０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋ 感光体
６０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋ 現像装置
７０ 帯電ローラ
７７ 帯電クリーニング部材
８０ アーム
８２ アーム突起部
８７ メラミン樹脂フォーム
１０１ 芯金
１０２ 樹脂層
１０３ ギャップ保持部材

Claims (10)

1. 複数の潜像担持体と、該潜像担持体を帯電させる複数の帯電手段と、該潜像担持体上の静電潜像を現像する複数の現像手段と、該帯電手段をクリーニングする複数の帯電クリーニング手段と、該帯電クリーニング手段を該帯電手段に接離させる複数の帯電クリーニング手段接離機構とを備え、各潜像担持体を帯電手段と同時に交換する画像形成装置において、
   上記各潜像担持体の使用履歴を算出する使用履歴算出手段を備え、該使用履歴算出手段により算出された各潜像担持体の使用履歴に基づき、各帯電クリーニング手段接離機構の動作条件を個別に設定可能とし、上記各帯電クリーニング手段接離機構の動作を非画像形成動作時に行うものであって、上記複数の帯電クリーニング手段接離機構の何れかの動作時に、他の潜像担持体の使用履歴が予め決められた使用履歴に対して所定の割合まで達していれば、該当する他の帯電クリーニング手段接離機構の動作を同時におこなうことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、装置の設置環境または／および装置機内環境境を検知する環境検知手段を備え、該環境検知手段により検知された検知環境に基づき、上記各帯電クリーニング手段接離機構の動作条件を変更可能としたことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２の画像形成装置において、上記使用履歴が各像担持体の走行距離であり、上記環境検知手段により検知された検知環境に対応する補正係数を実際の走行距離に乗じた値を用いることで上記動作条件を変更することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１、２または３の何れかの画像形成装置において、上記各潜像担持体に形成される画像の画像面積率を算出する画像面積算出手段を備え、該画像面積算出手段により算出された各潜像担持体の画像面積率に基づき、上記各帯電クリーニング手段接離機構の動作条件を個別に変更可能としたことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４の画像形成装置において、上記使用履歴が各像担持体の走行距離であり、上記面積算出手段により算出された画像面積率に対応する補正係数を実際の走行距離に乗じた値を用いることで上記動作条件を変更することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１、２、３、４または５の何れかの画像形成装置において、上記各現像手段に供給されるトナー量を検知するトナー供給量検知手段を備え、該トナー供給量検知手段により検知されたトナー供給量に基づき、上記各帯電クリーニング手段接離機構の動作条件を個別に変更可能としたことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１、２、３、４、５または６の何れかの画像形成装置において、上記帯電手段は上記潜像担持体に近接して配置された帯電ローラであることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項７の画像形成装置において、上記帯電ローラにＤＣにＡＣを重畳した帯電バイアスを印加することを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項７または８の画像形成装置において、上記帯電ローラが、芯金と、上記潜像担持体を帯電させる帯電部材と、該潜像担持体との間隙を形成するギャップ保持部材とを有し、該帯電部材と該ギャップ保持部材がいずれも樹脂材料であることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９の何れかの画像形成装置において、上記帯電クリーニング手段が、芯金と、メラミン樹脂フォームから構成されるクリーニング部材よりなるローラであることを特徴とする画像形成装置。

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