JP6440441B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式などを用いた画像形成装置では、像担持体が一様に帯電処理され、帯電処理された像担持体に静電潜像が形成され、像担持体上の静電潜像がトナーにより現像され、像担持体上のトナー像が被転写体に転写される。そして、トナー像が転写された後に像担持体上に残った残留トナーは、像担持体上から除去されて回収される。

残留トナーを像担持体上から除去して回収する手段としては、クリーニングブレードなどのクリーニング部材を備えたクリーニング装置が広く用いられている。クリーニング装置により回収されたトナーは廃トナーとなるが、環境保全や資源の有効利用などの点から廃トナーは出ないことが望ましい。また、装置の小型化などの点から、クリーニング装置は設けられていないことが望ましい。

そこで、残留トナーを現像装置において「現像同時クリーニング」により像担持体上から除去して回収し再利用するクリーナーレス方式がある（特許文献１）。

一方、像担持体を帯電処理する手段としては、近年では帯電部材を像担持体に接触させ、この帯電部材に電圧を印加することで像担持体を帯電処理する接触帯電方式の採用が進んでいる。接触帯電方式は、コロナ帯電方式に比べて、帯電処理によるオゾンの発生量が少なく、また必要な電圧が低いため、環境や装置の小型化などの観点から好ましく、広く用いられるようになっている。

ところで、クリーナーレス方式と接触帯電方式とを採用した画像形成装置においては、現像時の帯電極性（ここでは、「正規極性」ともいう。）とは逆極性に帯電した一部のトナーが帯電部材に付着し、これが蓄積することで帯電能力が劣化することがある。

そこで、特許文献２は、正規極性とは逆極性に帯電して帯電部材に付着したトナーを静電的に像担持体に付着させ、そのトナーの帯電極性を現像装置の現像ローラで摺擦することにより正規極性に反転させて現像装置において回収することを提案する。

特開昭５９−１３３５７３号公報 特許第３０３０１８８号公報

しかしながら、本発明者らの検討によれば、画像形成装置の使用環境や現像装置の設定などによっては、現像ローラによる摺擦では、正規極性とは逆極性に帯電したトナーの帯電極性を正規極性へ十分に反転させることができないことがあることがわかった。

そのため、クリーナーレス方式と接触帯電方式とを採用した画像形成装置において、帯電部材に付着した正規極性とは逆極性に帯電したトナーを現像装置に回収するための新たな手法が求められている。

したがって、本発明の目的は、帯電部材に付着した正規極性とは逆極性に帯電したトナーを十分に正規極性に帯電させて現像装置により回収することが可能な画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、回転可能な像担持体と、回転可能であって、前記像担持体と接触して前記像担持体と共に帯電部を形成し、前記帯電部において前記像担持体の表面を帯電する帯電部材と、帯電された前記像担持体の表面に静電像を形成する静電像形成手段と、前記像担持体と接触して前記像担持体と共に現像部を形成し、前記現像部において前記像担持体の表面上の前記静電像に正規極性に帯電したトナーを供給してトナー像を形成する現像部材と、前記像担持体と共に転写部を形成し、前記転写部において前記像担持体の表面に形成された前記トナー像を被転写体に転写する転写部材と、前記像担持体の回転方向において前記転写部より下流側かつ前記帯電部よりも上流側に位置する前記像担持体の表面を除電する除電手段と、前記帯電部材に帯電電圧を印加する帯電電圧印加手段と、前記帯電電圧印加手段を制御する制御部と、を有し、以下の（ｉ）〜（ｉｉｉ）の工程を含む清掃動作を実行可能であることを特徴とする画像形成装置である。（ｉ）前記像担持体が回転し、前記正規極性とは逆極性に帯電した逆極性トナーを前記帯電部材から前記像担持体へ移動させる方向の電位差が形成された前記帯電部を、前記像担持体の表面が通過する第１の工程、（ｉｉ）前記第１の工程を経て前記現像部を通過した前記像担持体の表面が前記除電手段により除電され、前記第１の工程における前記電位差とは逆方向の電位差であって、前記帯電部材と、前記除電手段によって除電された前記像担持体の表面と、の間で放電が生じる大きさの電位差が形成されるように前記帯電電圧が印加された前記帯電部を、前記除電手段によって除電された前記像担持体の表面が通過する第２の工程、（ｉｉｉ）前記正規極性に帯電したトナーを前記像担持体から前記現像部材へ移動させる方向の電位差が形成された前記現像部を、前記第２の工程を経た前記像担持体の表面が通過する第３の工程。

本発明によれば、帯電部材に付着した正規極性とは逆極性に帯電したトナーを十分に正規極性に帯電させて現像装置により回収することが可能となる。

画像形成装置の概略断面図である。 画像形成装置の要部の概略制御態様を示すブロック図である。 帯電ローラの清掃動作のタイミングチャート図である。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

［実施例１］
１．画像形成装置の全体的な構成及び動作
図１は、本発明の一実施例に係る画像形成装置１００の概略断面図である。本実施例の画像形成装置１００は、クリーナーレス方式と接触帯電方式とを採用した電子写真方式のレーザビームプリンタである。

画像形成装置１００は、回転可能な像担持体としてのドラム型（円筒形）の電子写真感光体（感光体）である感光ドラム１を有する。画像出力動作が開始されると、感光ドラム１は、駆動モーター（図示せず）によって図中矢印Ｒ１方向に回転駆動される。

回転する感光ドラム１の表面は、帯電手段としてのローラ型の帯電部材である帯電ローラ２によって、所定の極性（本実施例では負極性）の所定の電位に一様に帯電処理される。帯電ローラ２は、感光ドラム１に接触して配置され、駆動モーター（図示せず）によって図中矢印Ｒ２方向に回転駆動される。このとき、帯電ローラ２には、帯電電圧印加手段としての帯電電源Ｅ１（図２）から、負極性の直流電圧である所定の帯電電圧（帯電バイアス）が印加される。感光ドラム１と帯電ローラ２との接触部が帯電ニップａである。また、感光ドラム１の回転方向において、感光ドラム１上の帯電ローラ２によって帯電処理される位置が帯電部（帯電位置）である。帯電ローラ２は、感光ドラム１の回転方向における帯電ニップａの上流側及び下流側の帯電ローラ２と感光ドラム１との間に形成される空隙のうち少なくとも一方で生じる放電により、感光ドラム１の表面を帯電処理する。本実施例では、理解を容易とするために、帯電ニップにおいて感光ドラム１の表面の帯電処理が行われるものと擬制して、帯電ニップを帯電部ａとして説明することがある。

帯電処理された感光ドラム１の表面は、露光手段（静電像形成手段）としての露光装置（レーザ露光ユニット）３によって、画像データに応じて変調されたレーザビームＬで走査露光される。露光装置３は、レーザビームＬにより感光ドラム１の主走査方向（回転軸方向）に露光を繰り返しつつ、副走査方向（表面移動方向）にも露光を行うことで、感光ドラム１上に静電潜像（静電像）を形成する。感光ドラム１の回転方向において、感光ドラム１上の露光装置３による露光位置が像露光部ｂである。

感光ドラム１上に形成された静電潜像は、現像手段としての現像装置４によって、現像剤としてのトナーを用いてトナー像として現像（可視化）される。現像装置４は、現像容器４５と、回転自在に現像容器４５に支持された現像部材（現像剤担持体）としての現像スリーブ４１と、を有している。現像容器４５には、現像剤としての磁性一成分現像剤であるブラック色のトナーＴが収容されている。本実施例のトナーＴは、負帯電特性のものである。すなわち、本実施例では、トナーＴの正規極性（現像時の帯電極性）は負極性である。現像スリーブ４１は、現像容器４５の感光ドラム１と対向する位置に設けられた開口部に、一部が外部に露出するようにして配置されている。現像スリーブ４１は、中空の非磁性金属（アルミなど）素管の周囲に所定の体積抵抗を持つ導電性弾性ゴム層を設けたものである。現像スリーブ４１の中空部には、磁界発生手段としてのマグネットローラ４３が固定され配置されている。

現像容器４５に収容されたトナーＴは、撹拌部材４４によって撹拌されると共に、マグネットローラ４３の磁力により現像スリーブ４１の表面に供給される。現像スリーブ４１の表面に供給されたトナーは、現像スリーブ４１の回転に伴って現像剤規制手段としての現像ブレード４２との対向部を通過することで、均一に薄層化され、また摩擦帯電により負極性に帯電させられる。その後、現像スリーブ４１上のトナーは、現像スリーブ４１の回転に伴って感光ドラム１と接触する現像位置まで搬送され、感光ドラム１上の静電潜像に応じて感光ドラム１に転移し、感光ドラム１上の静電潜像を現像する。このとき、現像スリーブ４１には、現像電圧印加手段としての現像電源Ｅ２（図２）から、負極性の直流電圧である所定の現像電圧（現像バイアス）が印加される。本実施例では、イメージ部露光と反転現像により、トナー像が形成される。すなわち、一様に帯電処理された後に露光されることによって電位の絶対値が小さくなった感光ドラム１上の露光部（画像部）に、感光ドラム１の帯電極性と同極性（本実施例では負極性）に帯電したトナーが付着する。感光ドラム１の回転方向において、感光ドラム１上の現像スリーブ４１と対向（接触）する位置が現像部（現像位置）ｃである。

なお、本実施例では、現像スリーブ４１は、現像部ｃにおいて感光ドラム１と現像スリーブ４１との移動方向が同方向となるように、駆動モーター（図示せず）によって図中矢印Ｒ３方向に回転駆動される。また、本実施例では、感光ドラム１と現像スリーブ４１とは、現像部ｃにおいて現像スリーブ４１と感光ドラム１とが所定の周速差をもって移動するように回転駆動される。本実施例では、感光ドラム１の周速度よりも、現像スリーブ４１の周速度の方が速くされている。

感光ドラム１上に形成されたトナー像は、感光ドラム１と、転写手段としてのローラ型の転写部材である転写ローラ５と、の接触部である転写部（転写位置）ｄに送られる。また、感光ドラム１上のトナー像とタイミングを合わせて、収容部８から搬送ローラ９などによって、被転写体である記録用紙などの記録材Ｐが、転写部ｄに搬送されてくる。そして、感光ドラム１上のトナー像は、転写部ｄにおいて、転写ローラ５の作用により、感光ドラム１と転写ローラ５とに挟持されて搬送される記録材Ｐ上に転写される。このとき、転写ローラ５には、転写電圧印加手段としての転写電源Ｅ３（図２）から、トナーの正規極性とは逆極性（本実施例では正極性）の直流電圧である所定の転写電圧（転写バイアス）が印加される。これにより転写ローラ５と感光ドラム１との間に形成される電界の作用により、感光ドラム１から記録材Ｐへとトナー像が静電的に転写される。

トナー像が転写された記録材Ｐは、定着手段としての定着装置７に送られる。定着装置７において、記録材Ｐには熱及び圧力が加えられ、記録材Ｐに転写されたトナー像は記録材Ｐに定着される。

一方、記録材Ｐに転写されずに感光ドラム１上に残った転写残トナー（残留トナー）は、現像同時クリーニングにより現像装置４に回収される。つまり、現像装置４は、電圧が印加されて現像部ｃで像担持体上の静電像に正規極性に帯電したトナーを供給してトナー像を形成する現像部材４１を備えている。そして、この現像装置４は、トナー像の転写の後に像担持体上に残ったトナーを現像部材４１によりトナー像の形成と同時に現像装置４に回収するようになっている。現像同時クリーニングの詳細については後述する。

以上のような工程が繰り返されて、画像出力動作が実行される。

ここで、画像形成装置１００は、一の開始指示により開始される、単一又は複数の記録材Ｐに画像を形成して画像形成装置１００の装置本体から排出（出力）する一連の画像出力動作（ジョブ）を行う。ジョブは、一般に、画像形成工程（印字工程）、前回転工程、複数の記録材Ｐに画像を形成する場合の紙間（記録材間）工程、及び後回転工程を有する。画像形成工程は、実際に感光ドラム１への静電潜像の形成、静電潜像の現像、トナー像の転写、トナー像の定着などを行う期間であり、より詳細には、帯電、露光、現像、転写、定着などの各工程が行われる位置により画像形成工程のタイミングは異なる。前回転工程は、画像形成工程の前の準備動作を行う期間である。紙間工程は、複数の記録材Ｐに対して画像形成工程を連続して行う際の、転写部ｄにおける記録材Ｐと記録材Ｐとの間に対応する期間である。後回転工程は、画像形成工程の後の整理動作（準備動作）を行う期間である。上記画像形成工程が画像形成時であり、該画像形成時以外の期間（前回転工程、紙間工程、後回転工程など）が非画像形成時である。そして、本実施例では、非画像形成時の所定のタイミングで、帯電ローラ２に付着したトナーを減少させる清掃動作が実行される。

２．現像同時クリーニング
本実施例では、記録材Ｐに転写されずに感光ドラム１上に残った転写残トナー（残留トナー）は、現像同時クリーニングにより感光ドラム１上から除去されて現像装置４に回収されて再利用される。

ここで、転写残トナーは、現像部ｃに到達する前に、帯電部ａに進入する。本実施例では、転写残トナーを帯電ローラ２に極力付着させずに帯電部ａを通過させるために、次のふたつの構成が採用されている。

第一は、感光ドラム１の回転方向において転写部ｄより下流側かつ帯電部ａより上流側において感光ドラム１を除電処理する除電手段として、前露光装置（前露光ランプ）６が設けられていることである。前露光装置６は、帯電部ａで安定した放電を生じさせるために帯電部ａに進入する前の感光ドラム１の表面電位を光除電する。感光ドラム１の回転方向において、前露光装置６による露光位置が除電部（除電位置）ｅである。転写残トナーは、主に、帯電極性が正規極性とは逆極性である正極性に帯電しているトナーや、正規極性である負極性に帯電してはいるものの十分な電荷を有していないトナーなどである。前露光装置６によって感光ドラム１を除電することで、帯電処理時に均一な放電を生じさせることが可能となり、それと同時に転写残トナーを均一に負極性に帯電させることが可能となる。

第二は、帯電ローラ２が、感光ドラム１と所定の周速差を有して駆動回転されていることである。上述のように放電によってほとんどのトナーが負極性に帯電させられるものの、十分に負極性に帯電させられなかったトナーが若干残り、そのトナーが帯電ローラ２に付着することがある。帯電ローラ２と感光ドラム１とが所定の周速差を有して駆動回転されることで、その周速差による感光ドラム１と帯電ローラ２との摺擦によって、帯電ローラ２に付着してしまったトナーを十分に負極性に帯電させることが可能となる。これによって、帯電ローラ２へのトナーの付着を抑制する効果がある。本実施例では、帯電ローラ２は、感光ドラム１との接触部において感光ドラム１の移動方向と同方向に移動するように、感光ドラム１の周速度よりも速い周速度で回転駆動される。

上述のようにして帯電部ａで負極性に帯電させられたトナーは、その後、感光ドラム１の回転に伴い現像部ｃに送られる。すると、非画像部（非露光部）では、感光ドラム１の表面の暗部電位（Ｖｄ）と、現像バイアス（Ｖｄｃ）との電位差により、負極性に帯電したトナーは現像スリーブ４１に転移し、現像装置４に回収される。一方、画像部（露光部）では、感光ドラム１の表面の明部電位（Ｖｌ）と、現像バイアス（Ｖｄｃ）との電位差により、負極性に帯電したトナーは現像スリーブ４１には転移しない。しかし、この部分は画像部であるので、そのトナーはそのまま感光ドラム１上に残留していてよく、その後記録材Ｐに転写される。なお、Ｖｄｃは、ＶｄとＶｌとの間の電位に設定される。

３．制御態様
図２は、本実施例の画像形成装置１００の要部の概略制御態様を示すブロック図である。画像形成装置１００に設けられた制御手段としての制御部１５０は、演算処理を行う中心的素子であるＣＰＵ１５１、記憶素子であるＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリ１５２などを有して構成される。ＲＡＭには、センサの検知結果、演算結果などが格納され、ＲＯＭには制御プログラム、予め求められたデータテーブルなどが格納されている。制御部１５０は、画像形成装置１００の動作を統括的に制御する制御手段であり、各種の電気的情報信号の授受や、駆動のタイミングなどを制御しており、所定の作像シーケンス制御などを司る。制御部１５０には、画像形成装置１００における各制御対象が接続されている。例えば、制御部１５０には、帯電電源Ｅ１、現像電源Ｅ２、転写電源Ｅ３、前露光装置６などが接続されている。特に、本実施例との関係で言えば、制御部１５０は、各種電源Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３のＯＮ／ＯＦＦや出力値、前露光装置６による除電光の照射のＯＮ／ＯＦＦなどを制御して後述する帯電ローラ２の清掃動作を実行させる。

４．帯電ローラの清掃動作
（本実施例における帯電ローラの清掃動作の特徴）
上述のように、転写残トナーは、帯電部ａにおいて負極性に帯電させられて、帯電部ａを通過して現像部ｃへと送られるようになっている。しかし、一部、帯電部ａで十分に負極性とならずに帯電ローラ２に付着し続けるトナーがある。このトナーが帯電ローラ２に付着した状態で画像形成を続けると、帯電ローラ２へトナーが固着することによる帯電性能の低下などが生じることがある。

そのため、所定のタイミングで、帯電ローラ２に付着したトナーを感光ドラム１に付着させて現像部ｃに送り、現像装置４に戻すことが望まれる。しかし、本発明者らの検討により、帯電ローラ２へのトナー付着に関して、次のことがわかった。つまり、帯電ローラ２にトナーが付着してしまうと、帯電ローラ２からの放電により感光ドラム１を帯電させる際に、その放電現象により帯電ローラ２に付着しているトナーは正極性成分が増える。そのため、摺擦によってトナーの帯電極性を負極性に反転させようとしても、正極性に帯電したトナーを十分に負極性に反転させることができない場合がある。

そこで、本実施例では、制御部１５０は、非画像形成時の所定のタイミングで、次のような帯電ローラ２に付着したトナーを減少させる清掃動作を実行させる。すなわち、制御部１５０は、清掃動作において、感光ドラム１を回転させながら、帯電ローラ２に付着した正規極性とは逆極性に帯電したトナー（逆極性トナー）を帯電ローラ２から感光ドラム１に静電的に転移させる（転移工程）。また、制御部１５０は、その転移したトナーを現像スリーブ４１から感光ドラム１に向かう方向に静電的に付勢した状態で現像部ｃを通過させる。また、制御部１５０は、その通過したトナーの帯電極性を帯電部ａにおいて正規極性に反転させる（極性反転工程）。そして、制御部１５０は、その帯電極性が反転させられたトナー（正規極性トナー）を現像部ｃにおいて感光ドラム１から現像スリーブ４１に静電的に転移させて現像装置４に回収させる（回収工程）。以下、更に詳しく説明する。

本実施例では、帯電ローラ２に付着した正極性に帯電したトナーを、正極性に帯電したまま感光ドラム１に静電的（電界的）に付着させる。つまり、帯電ローラ２に印加する電圧を、感光ドラム１の表面電位に対し正極性側の電圧にすることで、正極性に帯電したままトナーを静電的に帯電ローラ２から感光ドラム１に付着させる。そして、感光ドラム１に付着した正極性に帯電したトナーを、その帯電極性によって現像部ｃではほとんど現像装置４へは回収させずに現像部ｃを通過させる。その後、正極性に帯電したトナーを付着させた感光ドラム１の領域を帯電ローラ２からの放電により帯電処理すると共に、その正極性に帯電したトナーの帯電極性を負極性に反転させる。このとき、本実施例では、正極性に帯電したトナーを付着させた感光ドラム１の領域は、前露光装置６により光除電した後に、帯電ローラ２により帯電処理する。そして、負極性に帯電させられたトナーは、帯電部ａを通過した後に、現像部ｃにおいて現像スリーブ４１に静電的に転移されて、現像装置４に回収される。

図３は、本実施例の帯電ローラ２の清掃動作のタイミングチャート図である。帯電ローラ２の清掃動作は、制御部１５０により図３に示すタイミングで各部の動作が制御されることで実行される。本実施例では、画像出力枚数が所定の閾値以上となった場合に、後回転において帯電ローラ２の清掃動作が実行される。

・タイミング（ａ）：
印字工程が終了すると、転写バイアスをＨＩＧＨからＬＯＷにする。転写バイアスをＬＯＷにすることで、転写ローラ５からの電荷流入をなくし、転写部ｄを通過した後の感光ドラム１の表面電位の低下を抑制する。それとともに、前露光装置６をＯＦＦにして、帯電部ａに到達する前の光除電による感光ドラム１の表面電位の低下をなくす。このように、転写バイアスをＬＯＷにして、前露光装置６をＯＦＦにすることで、感光ドラム１の帯電電位を保つようにする。なお、印字工程が終了した後も、帯電バイアス及び現像バイアスは、ＨＩＧＨのままとされている。すなわち、帯電ローラ２に所定の帯電電圧を印加させて感光ドラム１を帯電処理させると共に、その帯電処理された感光ドラム１の領域が現像部ｃを通過する際に現像スリーブ４１に所定の現像電圧を印加させる（（ａ）工程）。また、後述する（ｂ）工程の変更後の電圧を帯電ローラ２に印加している際に帯電部ａを通過すべき感光ドラム２の領域が転写部ｄを通過する際に、転写ローラ５に、画像形成時に転写ローラ５に印加する電圧よりも正規極性側に高い電圧を印加させる。また、後述する（ｂ）工程の変更後の電圧を帯電ローラ２に印加している際に帯電部ａを通過すべき感光ドラム１の領域が除電部ｅを通過する際には、前露光装置６による感光ドラム１の除電処理を行わせない。

・タイミング（ｂ）：
次に、転写バイアスがＬＯＷの状態で転写部ｄを通過し、かつ、前露光装置６がＯＦＦの状態で除電部ｅを通過した感光ドラム１の領域が帯電部ａに到達すると、帯電バイアスをＨＩＧＨからＬＯＷにする。これにより、帯電バイアスは、感光ドラム１の表面電位よりも正極性側に高い電圧（例えば、感光ドラム１の表面電位と同極性で絶対値が小さい電圧）となる。本実施例では、このとき帯電ローラ２に印加するＬＯＷの帯電バイアスは、帯電部ａにおける感光ドラム１と帯電ローラ２との間の電位差が放電開始電圧Ｖｔｈ以上になるように設定される。そのため、感光ドラム１から帯電ローラ２への逆放電が生じて、感光ドラム１の表面電位の絶対値が小さくなる。つまり、感光ドラム１の表面電位の絶対値は、帯電部ａを通過することで、帯電部ａに到達する直前よりも小さくなる。そして、帯電ローラ２に付着している正極性に帯電したトナーが、正極性に帯電したまま感光ドラム１に静電的に付着する。また、帯電ローラ２上の極性をもたない少量のトナーは、上記逆放電により負極性に帯電する。すなわち、帯電ローラ２に印加する電圧を、（ａ）工程で帯電処理された感光ドラム１の領域が帯電部ａを通過する際に、その領域が帯電部ａに到達する際の表面電位よりも正規極性とは逆極性側に高い電圧に変更する（（ｂ）工程）。

・タイミング（ｃ）：
次に、帯電バイアスがＬＯＷの状態で帯電部ａを通過した感光ドラム１の領域が現像部ｃに到達すると、現像バイアスをＨＩＧＨからＬＯＷにする。つまり、上記逆放電により感光ドラム１の表面電位の絶対値が小さくなっている。そのため、それに対応して、現像バイアスを、感光ドラム１の表面電位よりも正極性側に高い電圧（例えば、感光ドラム１の表面電位と同極性で絶対値が小さい電圧）とするように、現像バイアスをＬＯＷにする。現像バイアスをＬＯＷにすることで、感光ドラム１上の正極性に帯電したトナーの大部分は、現像スリーブ４１から感光ドラム１に向けて静電的に付勢された状態で現像部ｃを通過する。なお、このとき感光ドラム１上の正極性に帯電したトナーの一部が現像装置４に回収されてもよい。すなわち、現像スリーブに印加する電圧を、（ｂ）工程の変更後の電圧を帯電ローラに印加している際に帯電部ａを通過した感光ドラムの領域が現像部ｃを通過する際に、上記所定の現像電圧よりも正規極性とは逆極性側に高い電圧に変更する（（ｃ）工程）。

・タイミング（ｄ）：
次に、帯電バイアスがＬＯＷの状態で帯電ローラ２を１周分以上回転させた後に、帯電バイアスをＨＩＧＨに戻す。感光ドラム１の表面電位に対し帯電バイアスを負極性側に高い電圧にする（同極性で絶対値を大きくする）ことで、ＬＯＷの帯電バイアスの印加によって帯電ローラ２に残った少量の負極性に帯電したトナーを、静電的に感光ドラム１に付着させる。なお、帯電バイアスをＬＯＷからＨＩＧＨに戻すタイミングは、帯電ローラ２の全周の清掃を可能とするために、少なくとも帯電ローラ２の１周後であることが好ましい。また、帯電ローラ２の清掃動作を必要以上に長くしないために、帯電バイアスがＬＯＷの状態で帯電部ａを通過した感光ドラム１の領域が感光ドラム１の１周後に帯電部ａに到達するタイミングにおいて、帯電バイアスをＬＯＷからＨＩＧＨに戻すことが好ましい。ただし、帯電バイアスをＬＯＷからＨＩＧＨに戻すタイミングは、感光ドラム１が１周以上回転した後であってもよい。なお、ここで変更された後のＨＩＧＨの帯電バイアスは、ＬＯＷに変更される前の電圧に限定されるものではなく、ＬＯＷの帯電バイアスよりもトナーの正規極性側に高い電圧であればよい。すなわち、帯電ローラ２に印加する電圧を、（ｂ）工程の変更後の電圧を帯電ローラ２に印加している際に帯電部ａを通過した感光ドラム１の領域が帯電部ａを通過する際に、（ｂ）工程の変更後の電圧よりも正規極性側に高い電圧に変更する（（ｄ）工程）。

・タイミング（ｅ）：
次に、帯電バイアスがＬＯＷの状態で帯電部ａを通過した感光ドラム１の領域が現像部ｃを通過し、帯電バイアスをＨＩＧＨに戻した状態で帯電部ａを通過した感光ドラム１の領域が現像部ｃに到達すると、現像バイアスをＨＩＧＨに戻す。帯電バイアスがＬＯＷの状態で帯電ａを通過した感光ドラム１の領域は、感光ドラム１の表面電位の絶対値が小さくなった領域である。また、帯電バイアスをＨＩＧＨに戻した状態で帯電部ａを通過した感光ドラム１の領域は、本実施例では通常の画像形成時の感光ドラム１の帯電電位の領域である。なお、この現像バイアスをＬＯＷからＨＩＧＨに戻すタイミングは、上記帯電バイアスをＬＯＷからＨＩＧＨに戻すタイミングに応じて変更することができる。また、ここで変更された後のＨＩＧＨの現像バイアスは、ＬＯＷに変更される前の電圧に限定されるものではなく、ＬＯＷの現像バイアスよりもトナーの正規極性側に高い電圧であればよい。すなわち、現像スリーブ４１に印加する電圧を、（ｄ）工程の変更後の電圧を帯電ローラ２に印加している際に帯電部ａを通過した感光ドラム１の領域が現像部ｃを通過する際に、（ｃ）工程の変更後の電圧よりも正規極性側に高い電圧に変更する（（ｅ）工程）。

・タイミング（ｆ）：
次に、帯電バイアスがＬＯＷの状態で帯電部ａを通過した感光ドラム１の領域が除電部ｅに到達すると、前露光装置６をＯＮにする。つまり、帯電バイアスがＬＯＷの状態で帯電部ａを通過した感光ドラム１の領域は、帯電ローラ２から正極性に帯電したトナーを付着させた領域であり、この領域が再び帯電部ａに進入する前に、この領域を前露光装置６により光除電する。前露光装置６をＯＮにして帯電部ａに進入する感光ドラム１の表面電位の絶対値を小さくすることで、帯電ローラ２から感光ドラム１への放電を促進させる。これにより、感光ドラム１上に付着している正極性に帯電したトナーの帯電極性が十分に負極性へと反転する。この正規極性である負極性に帯電したトナーは、帯電ローラ２から感光ドラム１に向けて静電的に付勢された状態で帯電部ａを通過し、その後、現像部ｃにおいて現像スリーブ４１に静電的に転移し、現像装置４に回収される。すなわち、（ｄ）工程の変更後の電圧を帯電ローラ２に印加している際に帯電部ａを通過すべき感光ドラム１の領域が除電部ｅを通過する際には、前露光装置６による感光ドラム１の除電処理を行わせる。

（具体例）
次に、本実施例における帯電ローラ２の清掃動作の具体例について説明する。

本実施例では、感光ドラム１の外径は２４ｍｍ、帯電ローラ２の外径は９ｍｍ、感光ドラム１の周速度（表面速度）は１６０ｍｍ／ｓｅｃである。また、帯電ローラ２は感光ドラム１の周速度（表面速度）に対し１．２倍の速さで回転駆動されるため、帯電ローラ２の周速度（表面速度）は１９２ｍｍ／ｓｅｃである。画像形成時の各バイアスは、転写バイアスが＋１０００Ｖ（ＨＩＧＨ）、帯電バイアスが−１４００Ｖ（ＨＩＧＨ）、現像バイアスが−５００Ｖ（ＨＩＧＨ）である。また、画像形成時に、感光ドラム１の表面は、上記帯電バイアスによって−８００Ｖの帯電電位（暗部電位Ｖｄ）に帯電処理される。また、前露光装置６により光除電された感光ドラム１の表面電位は、露光装置３による露光部の表面電位（明部電位Ｖｌ）と同等の−１００Ｖ程度になる。

印字工程が終了後、転写ローラ２には−１３００Ｖ程度（ＬＯＷ）の転写バイアスが印加され、前露光装置６もＯＦＦとされる（タイミング（ａ））。そのため、帯電部ａの直前での感光ドラム１の表面電位はおよそ−８００Ｖとなる。

感光ドラム１の表面電位が−８００Ｖの領域が帯電部ａに到達すると、帯電バイアスが−１４００Ｖ（ＨＩＧＨ）から０Ｖ（ＬＯＷ）にされる（タイミング（ｂ））。帯電バイアスが０Ｖにされると、帯電部ａにおいて感光ドラム１の表面電位と帯電ローラ２の電位との電位差が放電開始電圧Ｖｔｈ以上となる。そのため、感光ドラム１から帯電ローラ２への逆放電が生じ、感光ドラム１の表面電位は−６００Ｖ程度になる。なお、本実施例では、感光ドラム１と帯電ローラ２との間の放電開始電圧Ｖｔｈ（絶対値）は、約６００Ｖである。

感光ドラム１の表面電位が−６００Ｖになった領域が現像部ｃに到達と、現像バイアスが−５００Ｖ（ＨＩＧＨ）から０Ｖ（ＬＯＷ）にされる（タイミング（ｃ））。

帯電バイアスを０Ｖ（ＬＯＷ）にしてから帯電ローラ２の１周以上の時間である３００ｍｓｅｃ経過した後に、帯電バイアスが０Ｖ（ＬＯＷ）から−１４００Ｖ（ＨＩＧＨ）に戻される（タイミング（ｄ））。帯電バイアスが−１４００Ｖ（ＨＩＧＨ）にされると、帯電部ａを通過した後の感光ドラム１の表面電位は−８００Ｖになる。

感光ドラム１の表面電位が−８００Ｖの領域が現像部ｃに到達すると、現像バイアスが０Ｖ（ＬＯＷ）からＨＩＧＨに戻される（タイミング（ｅ））。

感光ドラム１の表面電位が−６００Ｖの領域（正極性に帯電したトナーを付着させた領域）が除電部ｅに到達すると、前露光装置６がＯＮにされる（タイミング（ｆ））。すると、感光ドラム１の表面電位は、除電部ｅを通過する前の−６００Ｖから、除電部ｅを通過した後の−１００Ｖに低下させられる。これにより、この感光ドラム１の表面電位が−１００Ｖに低下させられた領域に対する帯電ローラ２からの放電量が増加され、その領域に付着している正極性に帯電したトナーの帯電極性が、十分に正規極性である負極性トナーに反転させられる。この帯電極性が負極性に反転させられたトナーは、帯電部ａを通過し、その後、静電的に現像スリーブ４１に転移し、現像装置４の現像容器４５に回収される。

以上、本実施例によれば、帯電ローラ２の清掃動作において、帯電ローラ２から感光ドラム１に付着させた正規極性とは逆極性に帯電したトナーを、十分に正規極性に帯電させ、現像スリーブ４１に転移させて現像装置４に回収することができる。本実施例によれば、帯電部ａにおける安定した放電により、正規極性とは逆極性に帯電したトナーの帯電極性を正規極性に反転させるので、使用環境や現像装置の設定などの使用条件によらずに、十分にその帯電極性の反転を行うことができる。

なお、本実施例では、帯電バイアスがＬＯＷの状態の期間を帯電ローラ２の１周以上（感光ドラム１の１周未満）の時間である３００ｍｓｅｃとしたが、これに限定されるものではない。帯電バイアスがＬＯＷの状態のまま帯電ローラ２を複数周回転（感光ドラム１の１周以上でもよい。）させることも可能である。また、帯電バイアスがＬＯＷの状態とＨＩＧＨの状態とを繰り返し行うことも可能である。その場合、現像バイアスもそれに対応してＬＯＷの状態とＨＩＧＨの状態とを繰り返し行うようにすればよい。また、図３に示すタイミング（ａ）から（ｆ）は、必ずしもこの順にする必要はない。例えば、転写バイアスをＬＯＷにするタイミングと前露光をＯＦＦにするタイミングとは同時でなくてよく、またいずれが先であってもよい。また、帯電バイアスをＬＯＷにするタイミングと現像バイアスをＬＯＷにするタイミングはいずれが先であってもよく、また同時であってもよい。

［その他］
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。

例えば、上述の実施例では、本発明をＤＣ帯電方式の画像形成装置に適用した場合を例に説明したが、帯電電圧として直流電圧（直流成分）と交流電圧（交流成分）とを重畳した振動電圧を用いるＡＣ帯電方式の画像形成装置にも本発明は適用できる。この場合も、帯電部材の清掃動作において、帯電電圧の直流成分（直流バイアス）について上述の実施例と同様の電位関係とすれば、上述の実施例と同様の効果を得ることができる。

また、上述の実施例では、現像電圧については直流成分についてのみ説明したが、現像電圧は直流電圧（直流成分）と交流電圧（交流成分）とが重畳された振動電圧であってよい。この場合も、帯電部材の清掃動作において、現像電圧の直流成分（直流バイアス）について上述の実施例と同様の電位関係とすれば、上述の実施例と同様の効果を得ることができる。

また、上述の実施例では、帯電部材は像担持体に対して周速差を有して回転駆動されるものとして説明した。これにより、上述のように帯電部材に正規極性とは逆極性に帯電したトナーなどの汚れが付着しにくくなるが、帯電部材は像担持体の回転に対し従動回転するものであってもよい。

また、上述の実施例では、帯電部材はローラ状の部材であるものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、複数の支持ローラに巻回された無端ベルト状の帯電部材（例えば複数の支持ローラのうちの一つがベルトを介して像担持体に当接したもの）など、他の形態の回転部材も好適に用いることができる。

また、上述の実施例では、帯電部材の清掃動作は、非画像形成時としての後回転工程において実行されるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、非画像形成時であれば任意のタイミングで実行することができる。例えば、上述の実施例では、あるジョブにおいて画像出力枚数が所定の閾値以上となった場合に、そのジョブの全ての画像形成が終了した後の後回転工程で帯電部材の清掃動作を実行した。これに対し、ジョブ中に画像出力枚数が所定の閾値以上になった場合に、紙間を延長するなどして帯電部材の清掃動作を実行することができる。

また、上述の実施例では、帯電部材への正規極性とは逆極性に帯電したトナーなどの汚れの付着（蓄積）の程度を見積もる指標として、積算の画像出力枚数の情報を用いたが、これに限定されるものではない。その指標としては、帯電部材の回転数、回転時間、帯電電圧の印加時間など、帯電部材の使用量と相関する任意の情報を好適に用いることができ、それぞれに対応した閾値を設定すればよい。

１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
４ 現像装置
５ 転写ローラ
６ 前露光装置
４１ 現像スリーブ
１５０ 制御部

Claims (7)

1. 回転可能な像担持体と、
   回転可能であって、前記像担持体と接触して前記像担持体と共に帯電部を形成し、前記帯電部において前記像担持体の表面を帯電する帯電部材と、
   帯電された前記像担持体の表面に静電像を形成する静電像形成手段と、
   前記像担持体と接触して前記像担持体と共に現像部を形成し、前記現像部において前記像担持体の表面上の前記静電像に正規極性に帯電したトナーを供給してトナー像を形成する現像部材と、
   前記像担持体と共に転写部を形成し、前記転写部において前記像担持体の表面に形成された前記トナー像を被転写体に転写する転写部材と、
   前記像担持体の回転方向において前記転写部より下流側かつ前記帯電部よりも上流側に位置する前記像担持体の表面を除電する除電手段と、
   前記帯電部材に帯電電圧を印加する帯電電圧印加手段と、
   前記帯電電圧印加手段を制御する制御部と、を有し、
   以下の（ｉ）〜（ｉｉｉ）の工程を含む清掃動作を実行可能であることを特徴とする画像形成装置、
   （ｉ）前記像担持体が回転し、前記正規極性とは逆極性に帯電した逆極性トナーを前記帯電部材から前記像担持体へ移動させる方向の電位差が形成された前記帯電部を、前記像担持体の表面が通過する第１の工程、
   （ｉｉ）前記第１の工程を経て前記現像部を通過した前記像担持体の表面が前記除電手段により除電され、前記第１の工程における前記電位差とは逆方向の電位差であって、前記帯電部材と、前記除電手段によって除電された前記像担持体の表面と、の間で放電が生じる大きさの電位差が形成されるように前記帯電電圧が印加された前記帯電部を、前記除電手段によって除電された前記像担持体の表面が通過する第２の工程、
   （ｉｉｉ）前記正規極性に帯電したトナーを前記像担持体から前記現像部材へ移動させる方向の電位差が形成された前記現像部を、前記第２の工程を経た前記像担持体の表面が通過する第３の工程。
2. 前記第１の工程において前記帯電部を通過する前記像担持体の表面は、前記帯電部を通過する前に前記除電手段により除電されていないことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記転写部材に転写電圧を印加する転写電圧印加手段を有し、
   前記第１の工程において前記帯電部を通過する前記像担持体の表面は、画像形成時に前記転写部材に印加される前記転写電圧とは逆極性の前記転写電圧が印加された状態で、前記転写部を通過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. 前記清掃動作は画像形成動作の直後に実行され、
   前記第１の工程において前記帯電部材に前記帯電電圧が印加されていないことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記第１の工程が開始される直前に、画像形成時に印加される前記帯電電圧を前記帯電部材に印加する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記第２の工程において、前記第１の工程を経て前記現像部を通過した前記像担持体の表面が、前記帯電部材の表面の移動速度が前記像担持体の表面の移動速度とは異なるように前記帯電部材を回転させた状態の前記帯電部を通過することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記トナーは一成分現像剤であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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