JP6668791B2 - 画像形成装置及び異物除去方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置及び異物除去方法に関する。

従来、画像形成装置においては、中間転写ベルトや感光体ドラム等の像担持体の表面に付着したトナー等の異物は、転写後に、像担持体に当接するクリーニング装置のブレード（当接部材）により掻き取られて除去される。

しかし、記録媒体である用紙を多量に通紙した場合等は、ブレードと像担持体との当接位置に溜まったトナーが像担持体の回転方向の下流側のブレード裏面に回り込み、このトナーがブレード裏面に徐々に付着してしまう場合がある。そして、このようにブレード裏面に付着したトナーが、像担持体に再び移動した場合には、画像不良が発生してしまうことになる。

このため、現像装置を像担持体から離間させると共に、像担持体の回転方向等に沿って第１の電位と、第１の電位よりも低い第２の電位とが交互に分布する電位パターンを像担持体の表面に形成することにより、ブレードに溜まったトナー等を像担持体の表面に付着させると共に、回収手段（例えば、現像装置）により回収させることができ、画像不良の発生を防止することができる（特許文献１参照）。

特開２００７−０９４２８３号公報

しかしながら、現像装置を像担持体から離間させる構造ではない一般的な画像形成装置においては、第１の電位と第２の電位とが交互に分布する電位パターンの間隔が短い場合、現像バイアス（像担持体と現像装置との間の電位）が電位パターンの変化に追従できない。このため、現像バイアスを固定値にして対応する必要性がある。

但し、現像バイアスを固定値にした結果、カブリマージン（像担持体の第１の電位と現像バイアスの電位の差分）が大きく、例えば、「−１５０Ｖ以上」になった場合、キャリアが像担持体に付着する現象、所謂、キャリア付着が発生して画像形成装置内の汚れや像担持体の損傷等が生じてしまうといった問題点があった。

一方、カブリマージン（像担持体の第１の電位と現像バイアスの電位の差分）を小さく、例えば、「−１００Ｖ〜−１５０Ｖ程度」に維持すれば、キャリア付着を防止することができるものの、逆に、前者と比べて像担持体の第２の電位と現像バイアスの電位の差分が大きくなってしまう。そして、当該差分の電位の大きさに応じてトナーが像担持体に移動するため、消費されるトナーの量が多くなってしまうといった問題点があった。さらに、像担持体に多量に移動したトナーのためクリーニング不良が生じてしまうといった問題点があった。

本発明の課題は、キャリア付着やトナー消費量の増加を発生させることなくブレードに付着したトナー等の異物を除去することができる画像形成装置及び異物除去方法を提供することにある。

上記課題を達成するため、請求項１に記載の発明の画像形成装置は、
像担持体を帯電させる帯電手段と、
前記像担持体を露光して静電潜像を作像する露光手段と、
前記像担持体の表面にトナーを付着させることにより前記静電潜像を現像する現像手段と、
前記像担持体の表面のトナーを転写する転写手段と、
前記像担持体の表面に当接する当接部材により残トナーを除去するクリーニング手段と、
前記当接部材に付着した異物をクリーニングするクリーニングモードの実施時に、前記当接部材の電位を飽和することなく周期的に変化させる制御手段と、
前記像担持体に電位を印加する電位印加手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記電位印加手段を制御して第１の電位を０．５〜３．０秒、前記第１の電位よりも低い第２の電位を１．０〜２．０秒、前記第１の電位と第２の電位を合わせて１．５〜５．０秒の間隔で交互に前記像担持体に印加することにより、前記当接部材の電位を周期的に変化させることを特徴としている。

請求項２に記載の発明の画像形成装置は、
像担持体を帯電させる帯電手段と、
前記像担持体を露光して静電潜像を作像する露光手段と、
前記像担持体の表面にトナーを付着させることにより前記静電潜像を現像する現像手段と、
前記像担持体の表面のトナーを転写する転写手段と、
前記像担持体の表面に当接する当接部材により残トナーを除去するクリーニング手段と、
前記像担持体に電位を印加する電位印加手段と、
前記当接部材に付着した異物をクリーニングするクリーニングモードの実施時に、前記電位印加手段を制御して第１の電位と、前記第１の電位よりも低い第２の電位とを交互に前記像担持体に印加することにより、前記当接部材の電位を飽和することなく周期的に変化させる制御手段と、
前記像担持体の電位及び前記当接部材の電位を測定する測定手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記測定手段で測定された前記像担持体の電位と前記当接部材の電位との差に基づき、前記像担持体の前記第１の電位及び前記第２の電位のうち少なくとも一方の電位を変更することを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
前記電位印加手段は、前記帯電手段と、前記露光手段、或いは、前記転写手段のいずれか又はこれらの組み合わせであることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記当接部材の押圧力を調整する調整手段を備え、
前記制御手段は、クリーニングモードの実施時に、前記調整手段を制御して前記当接部材の前記像担持体への押圧力を、画像を形成する印刷モードよりも小さくすることを特徴としている。
請求項５に記載の発明の画像形成装置は、
像担持体を帯電させる帯電手段と、
前記像担持体を露光して静電潜像を作像する露光手段と、
前記像担持体の表面にトナーを付着させることにより前記静電潜像を現像する現像手段と、
前記像担持体の表面のトナーを転写する転写手段と、
前記像担持体の表面に当接する当接部材により残トナーを除去するクリーニング手段と、
前記当接部材に付着した異物をクリーニングするクリーニングモードの実施時に、前記当接部材の電位を飽和することなく周期的に変化させる制御手段と、
前記当接部材の押圧力を調整する調整手段と、
を備え、
前記制御手段は、クリーニングモードの実施時に、前記調整手段を制御して前記当接部材の前記像担持体への押圧力を、画像を形成する印刷モードよりも小さくすることを特徴としている。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記制御手段は、クリーニングモードの実施時に、前記像担持体を逆転させて前記当接部材から前記像担持体に前記異物を移動させた後、正転させて前記クリーニング手段により前記異物を除去することを特徴としている。
請求項７に記載の発明の画像形成装置は、
像担持体を帯電させる帯電手段と、
前記像担持体を露光して静電潜像を作像する露光手段と、
前記像担持体の表面にトナーを付着させることにより前記静電潜像を現像する現像手段と、
前記像担持体の表面のトナーを転写する転写手段と、
前記像担持体の表面に当接する当接部材により残トナーを除去するクリーニング手段と、
前記当接部材に付着した異物をクリーニングするクリーニングモードの実施時に、前記当接部材の電位を飽和することなく周期的に変化させる制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、クリーニングモードの実施時に、前記像担持体を逆転させて前記当接部材から前記像担持体に前記異物を移動させた後、正転させて前記クリーニング手段により前記異物を除去することを特徴としている。

請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記制御手段は、原稿印字率、印刷数、或いは、絶対湿度のいずれか又はこれらの組み合わせに基づき前記クリーニングモードの実施の要否を判断することを特徴としている。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の画像形成装置において、
前記制御手段は、原稿印字率、印刷数、或いは、絶対湿度のいずれか又はこれらの組み合わせに基づき前記クリーニングモードの実施時間を決定することを特徴としている。

請求項１０に記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記像担持体の表面の異物を検出する検出手段を備え、
前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づき前記クリーニングモードの実施の要否の判断することを特徴としている。

請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記像担持体の表面の異物を検出する検出手段を備え、
前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づき前記クリーニングモードを終了させることを特徴としている。

請求項１２に記載の発明の異物除去方法は、
像担持体を帯電させる帯電手段と、
前記像担持体を露光して静電潜像を作像する露光手段と、
前記像担持体の表面にトナーを付着させることにより前記静電潜像を現像する現像手段と、
前記像担持体の表面のトナーを転写する転写手段と、
前記像担持体の表面に当接する当接部材により残トナーを除去するクリーニング手段と、
前記像担持体に電位を印加する電位印加手段と、
を備える画像形成装置の異物除去方法であって、
前記当接部材に付着した異物をクリーニングするクリーニングモードの実施時に、前記クリーニング手段の当接部材の電位を飽和することなく周期的に変化させるステップを有し、
前記ステップは、前記電位印加手段を制御して第１の電位を０．５〜３．０秒、前記第１の電位よりも低い第２の電位を１．０〜２．０秒、前記第１の電位と第２の電位を合わせて１．５〜５．０秒の間隔で交互に前記像担持体に印加することにより、前記当接部材の電位を周期的に変化させることを特徴としている。

請求項１３に記載の発明の異物除去方法は、
像担持体を帯電させる帯電手段と、
前記像担持体を露光して静電潜像を作像する露光手段と、
前記像担持体の表面にトナーを付着させることにより前記静電潜像を現像する現像手段と、
前記像担持体の表面のトナーを転写する転写手段と、
前記像担持体の表面に当接する当接部材により残トナーを除去するクリーニング手段と、
前記像担持体に電位を印加する電位印加手段と、
前記像担持体の電位及び前記当接部材の電位を測定する測定手段と、
を備える画像形成装置の異物除去方法であって、
前記当接部材に付着した異物をクリーニングするクリーニングモードの実施時に、前記電位印加手段を制御して第１の電位と、前記第１の電位よりも低い第２の電位とを交互に前記像担持体に印加することにより、前記当接部材の電位を飽和することなく周期的に変化させるステップを有し、
前記ステップは、前記測定手段で測定された前記像担持体の電位と前記当接部材の電位との差に基づき、前記像担持体の前記第１の電位及び前記第２の電位のうち少なくとも一方の電位を変更することを特徴としている。

請求項１４に記載の発明の異物除去方法は、
像担持体を帯電させる帯電手段と、
前記像担持体を露光して静電潜像を作像する露光手段と、
前記像担持体の表面にトナーを付着させることにより前記静電潜像を現像する現像手段と、
前記像担持体の表面のトナーを転写する転写手段と、
前記像担持体の表面に当接する当接部材により残トナーを除去するクリーニング手段と、
前記当接部材に付着した異物をクリーニングするクリーニングモードの実施時に、前記当接部材の電位を飽和することなく周期的に変化させる制御手段と、
前記当接部材の押圧力を調整する調整手段と、
を備える画像形成装置の異物除去方法であって、
クリーニングモードの実施時に、前記調整手段を制御して前記当接部材の前記像担持体への押圧力を、画像を形成する印刷モードよりも小さくするステップを有することを特徴としている。
請求項１５に記載の発明の異物除去方法は、
像担持体を帯電させる帯電手段と、
前記像担持体を露光して静電潜像を作像する露光手段と、
前記像担持体の表面にトナーを付着させることにより前記静電潜像を現像する現像手段と、
前記像担持体の表面のトナーを転写する転写手段と、
前記像担持体の表面に当接する当接部材により残トナーを除去するクリーニング手段と、
前記当接部材に付着した異物をクリーニングするクリーニングモードの実施時に、前記当接部材の電位を飽和することなく周期的に変化させる制御手段と、
を備える画像形成装置の異物除去方法であって、
クリーニングモードの実施時に、前記像担持体を逆転させて前記当接部材から前記像担持体に前記異物を移動させた後、正転させて前記クリーニング手段により前記異物を除去するステップを有することを特徴としている。

本発明によれば、キャリア付着やトナー消費量の増加を発生させることなくブレードに付着したトナー等の異物を除去することができる。

本発明を適用した実施形態の画像形成装置の概略構成を示す図である。 画像形成装置の主要な機能構成を示すブロック図である。 像担持体の近傍を拡大した一例を示す説明図である。 画像形成装置の動作の一例を示すフローチャートである。 実施例における像担持体の電位等の時間変化を示す説明図である。 高電位時間及び低電位時間と画像汚れの関係を示す説明図である。 比較例における像担持体の電位等の時間変化を示す説明図である。 キャリア付着に関する実施例と比較例の関係を示す説明図である。 トナー消費に関する実施例と比較例の関係を示す説明図である。 原稿印字率、絶対湿度、プリント枚数とクリーニングモードの実施時間の関係を示す説明図である。 原稿印字率、絶対湿度、プリント枚数とクリーニングモードの実施時間の関係を示す他の説明図である。 原稿印字率、絶対湿度、プリント枚数とクリーニングモードの実施時間の関係を示す他の説明図である。 変形例における当接部材を駆動する駆動手段の一例を示す説明図である。 当接部材を交換する駆動手段の一例を示す説明図である。

（実施形態）
［１．構成の説明］
以下に、本発明について、図面を用いて具体的な態様を説明する。但し、発明の範囲は、図示例に限定されない。
図１は、本発明を適用した実施形態の画像形成装置１００の概略構成を示す図である。また、図２は、画像形成装置の主要な機能構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態の画像形成装置１００は、原稿に形成されているカラー画像を読み取って取得された画像データ、又は、ネットワークを介して外部の情報機器（例えば、パーソナルコンピューター）から入力された画像データに基づいて、用紙（記録媒体）Ｍに色を重ね合わせることにより画像を形成する。
また、画像形成装置１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色に対応する感光体ドラム４３Ｙ、４３Ｍ、４３Ｃ、４３Ｋを中間転写ベルト４７ａの走行方向に直列配置し、被転写体に一回の手順で各色トナー像を順次転写させるタンデム方式の画像形成装置である。

具体的には、本実施形態の画像形成装置１００は、図２に示すように、画像読取部１と、操作表示部２と、画像処理部３と、画像形成部４と、搬送部５と、定着装置６と、制御部７等を備えて構成されている。
また、制御部７は、バス８を介して画像読取部１、操作表示部２、画像処理部３、画像形成部４、搬送部５及び定着装置６と接続されている。

画像読取部１は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１と、原稿画像走査装置（スキャナー）１２等を備えて構成されている。

自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿を搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された多数枚の原稿の画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることができる。

原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿又はコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み
取る。画像読取部１によって読み取られた画像（アナログ画像信号）は、画像処理部３において所定の画像処理が施される。
ここで、画像とは、図形や写真等のイメージデータに限らず、文字や記号等のテキストデータ等も含む意である。

操作表示部２は、タッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）等で構成され、表示部２１及び操作部２２として機能する。
表示部２１は、制御部７から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。
操作部２２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部７に出力する。

画像処理部３は、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換処理を行う回路及びデジタル画像処理を行う回路等を備えて構成されている。
画像処理部３は、画像読取部１からのアナログ画像信号にＡ／Ｄ変換処理を施すことによりデジタル画像データ（ＲＧＢ信号）を生成する。また、画像処理部３は、このデジタル画像データに、色変換処理、階調再現処理（スクリーン処理等）、初期設定又はユーザー設定に応じた補正処理（シェーディング補正等）、及び圧縮処理等を施す。これらの処理が施されたデジタル画像データ（ＹＭＣＫ信号）に基づいて、画像形成部４が制御される。

画像形成部４は、異なる色成分Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋに対応して設けられた、露光装置４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋと、現像装置４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｋと、像担持体である感光体ドラム４３Ｙ、４３Ｍ、４３Ｃ、４３Ｋと、帯電装置４４Ｙ、４４Ｍ、４４Ｃ、４４Ｋと、クリーニング装置４５Ｙ、４５Ｍ、４５Ｃ、４５Ｋと、一次転写ローラー４６Ｙ、４６Ｍ、４６Ｃ、４６Ｋ並びに中間転写ユニット４７等を備えて構成されている。

画像形成部４のＹ成分用のユニットにおいて、帯電装置４４Ｙは、感光体ドラム４３Ｙを帯電させる。露光装置４１Ｙは、例えば、半導体レーザーで構成され、感光体ドラム４３Ｙに対してＹ成分に対応するレーザー光を照射する。これにより、感光体ドラム４３Ｙの表面にＹ成分の静電潜像が形成（作像）される。現像装置４２Ｙは、Ｙ成分の現像剤（例えば、小粒径のトナーと磁性体とからなる２成分現像剤）を収容しており、感光体ドラム４３Ｙの表面にＹ成分のトナーを付着させることにより、静電潜像を現像する（トナー像の形成）。
Ｍ成分、Ｃ成分、及びＫ成分用のユニットにおいても、同様にして、対応する感光体ドラム４３Ｍ、４３Ｃ、４３Ｋの表面に各色トナー像が形成される。

クリーニング装置４５Ｙ、４５Ｍ、４５Ｃ、４５Ｋは、感光体ドラム４３Ｙ、４３Ｍ、４３Ｃ、４３Ｋの表面に当接する当接部材であるブレード等によって、感光体ドラム４３Ｙ、４３Ｍ、４３Ｃ、４３Ｋの表面に残存して付着しているトナーや異物を除去する。

中間転写ユニット４７は、複数の支持ローラー４７ｂに被転写体となる無端状の中間転写ベルト４７ａが張架されて構成されている。
中間転写ベルト４７ａが、一次転写ローラー４６Ｙ、４６Ｍ、４６Ｃ、４６Ｋによって感光体ドラム４３Ｙ、４３Ｍ、４３Ｃ、４３Ｋに圧接されると、当該中間転写ベルト４７ａに各色トナー像が順次重ねて一次転写される。そして、一次転写された中間転写ベルト４７ａが二次転写ローラー４８によって用紙Ｍに圧接されることで、当該用紙Ｍにトナー像が二次転写される。

搬送部５は、給紙装置５１、搬送機構５２、及び排紙装置５３等を備えて構成されている。
給紙装置５１は、３つの給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃを備えている。これらの給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃには、用紙Ｍの坪量や大きさ等に基づいて識別された規格用紙や特殊用紙が予め設定された種類毎に収容される。給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃに収容されている用紙Ｍは、最上部から１枚ずつ送り出され、レジストローラー５２ａ等の複数の搬送ローラーを備えた搬送機構５２によって画像形成部４に搬送される。このとき、レジストローラー５２ａが配設されたレジスト部により、給紙された用紙Ｍの傾きが補正されると共に搬送タイミングが調整される。

そして、画像形成部４において、中間転写ベルト４７ａのトナー像が用紙Ｍの画像形成面に一括して二次転写され、定着装置６において定着工程が施される。画像形成された用紙Ｍは、排紙ローラー５３ａを備えた排紙装置５３により機外の排紙トレイ５３ｂに排紙される。

定着装置６は、定着ローラー６１ａ及び加圧ローラー６１ｂ等を備えて構成されている。定着装置６は、用紙Ｍに転写されたトナー像を定着する定着処理を施す。また、定着ローラー６１ａ及び加圧ローラー６１ｂは、用紙Ｍを挟持して搬送するニップ部を構成している。

定着ローラー６１ａは、用紙Ｍの画像形成面側に配置され、定着ローラー６１ａは、図示しないモーター等の駆動手段の駆動に伴って回転する。
また、定着ローラー６１ａは、例えば、鉄等からなる円柱状の芯金の外周面に、シリコーンゴム等からなる弾性層が形成された構成を有し、また、定着ヒーター６１ｃとしてハロゲンヒーター等の定着ヒーター６１ｃを内蔵すると共に、トナー像が転写された用紙Ｍの画像形成面に接触して、この用紙Ｍを所定の定着温度で加熱する。すなわち、定着ローラー６１ａは、回転しながら用紙Ｍの画像形成面に接触して当該用紙Ｍを加熱する。
所定の定着温度とは、用紙Ｍがニップ部を通過する際に、トナーを溶融するのに必要な熱量を供給しうる温度であり、画像形成される用紙Ｍの紙種等によって異なる。

加圧ローラー６１ｂは、定着ローラー６１ａに対向して配置され、当該定着ローラー６１ａに所定の押圧力で押圧されている。すなわち、加圧ローラー６１ｂは、定着ローラー６１ａとともに、用紙Ｍを挟み込んで加圧する加圧部として機能する。

また、加圧ローラー６１ｂは、例えば、鉄等からなる円筒状の芯金の外周面に、シリコーンゴム等からなる弾性層が形成された構成を有する。また、加圧ローラー６１ｂの表面が定着ローラー６１ａの表面に対して相対的に硬くすることにより、加圧ローラー６１ｂは、定着ローラー６１ａに押し付けられた状態で、定着ローラー６１ａの表面の弾性層に食い込むような形状のニップ部を形成している。

制御部７は、ＣＰＵ７１（Central Processing Unit）、ＲＡＭ７２（Random Access Memory）及びＲＯＭ７３（Read Only Memory）を有し、各種制御用プログラムに従って画像形成装置１の各部を統括制御する。例えば、制御部７は、画像処理部３に画像データに対する所定の画像処理を行わせる。また、制御部７は、搬送部５に用紙を搬送させ、画像データに基づいて画像形成部４により記録媒体である用紙に画像を形成させる。

ＣＰＵ７１は、ＲＯＭ７３等に記憶されている制御用プログラムを読み出して実行し、各種演算処理を行う。

ＲＡＭ７２は、ＣＰＵ７１に作業用のメモリー空間を提供し、一時データを記憶する。

ＲＯＭ７３は、ＣＰＵ７１により実行される各種制御用のプログラムや設定データ等を格納する。なお、ＲＯＭ７３に代えてＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）やフラッシュメモリー等の書き換え可能な不揮発性メモリーが用いられてもよい。

［２．画像形成装置の動作の説明］
以下に、ブレードに付着したトナー等の異物を除去する画像形成装置の動作について図３〜図１２を参照して詳細に説明する。図３は、像担持体である感光体ドラム４３の近傍を拡大した一例を示す説明図である。

図３に示すように、クリーニング装置４５は、感光体ドラム４３に当接して、感光体ドラム４３の表面に残存して付着しているトナーや異物を除去するための当接部材であるブレード４５１等を有する。

そして、従来、記録媒体である用紙を多量に通紙した場合等は、ブレード４５１の当接位置から像担持体の回転方向の下流側の面ＳＤ３１にトナーが徐々に付着してしまう場合がある。なお、通常のトナーはマイナスに帯電しているものの、ブレード４５１の面ＳＤ３１に付着するトナーはプラスに帯電している。

図４に示すように、制御部７は、通常の印字処理を実施し（ステップＳ４１）、所定のタイミングでブレード４５１に付着したトナー等の異物をクリーニングするクリーニングモードを実施するか否かを判断する（ステップＳ４２）。制御部７が、クリーニングモードを実施すると判断した場合（ステップＳ４２：Ｙｅｓ）、後述するクリーニングモードを実施し（ステップＳ４３）、ステップＳ４１に戻る。

また、制御部７が、クリーニングモードを実施しないと判断した場合（ステップＳ４２：Ｎｏ）、印字処理を終了するか否かを判断し（ステップＳ４４）、印字処理を終了すると判断した場合（ステップＳ４４：Ｙｅｓ）、印字処理を終了し、印字処理を終了しないと判断した場合（ステップＳ４４：Ｎｏ）、ステップＳ４１に戻る。

そして、図５に示すように、制御部７は、クリーニングモードの実施時において、帯電装置４４等の電位印加手段を制御して感光体ドラム４３に電位を印加して、感光体ドラム４３の電位ＤＶ５１を、「−５００Ｖ（高電位）」と、「−１００Ｖ（低電位）」との間で時間的に変化させる。

図５に示すように、高電位時間ｔ１及び低電位時間ｔ２は、それぞれ「２．５秒」である。この程度の変化時間であれば、制御部７は、現像バイアスＢＶ５１（像担持体と現像装置との間の電位）を感光体ドラム４３の電位の変化に追従させることができるので、カブリマージンＭＧ５１（感光体ドラム４３の高電位と現像バイアスの電位の差分）を「−１００Ｖ」に設定することができる。

また、図５に示すように、高電位時間ｔ１及び低電位時間ｔ２をそれぞれ「２．５秒」で変化させた場合、ブレード４５１の電位ＣＶ５１は、感光体ドラム４３の電位ＤＶ５１に対して遅延をもって追従するため、感光体ドラム４３の電位ＤＶ５１のように矩形状ではなく、緩やかな曲線状に変化する。

そして、ブレード４５１の電位ＣＶ５１は、図５に示すように、高電位時間ｔ１において、電位が平坦な状態になることなく、また、低電位時間ｔ２において、ブレード４５１の電位ＣＶ５１は、「−１００Ｖ」以下の低い電位（−６０Ｖ程度）になって平坦になることなく、緩やかな曲線状に変化する。
ここで、高電位時間ｔ１における電位が平坦な状態になることと、低電位時間ｔ２における「−１００Ｖ」以下の低い電位まで下がって平坦な状態になることを、併せて「飽和」と定義する。

すなわち、例えば、クリーニングモードの実施時において、図５中のＴＭ５１の時点では、ブレード４５１から見た感光体ドラム４３の電位が「−３５０Ｖ」程度になり、ブレード４５１の面ＳＤ３１に付着しているトナー（プラスに帯電）が、感光体ドラム４３側に移動して除去されることになる。

また、図６は、高電位時間ｔ１及び低電位時間ｔ２を変化させた場合の画像汚れの状況を示す説明図である。

図６に示す評価の手順は、
１．Ａ４サイズ、原稿印字率４０％、１００００枚の印刷を実施
２．Ａ３サイズの白紙を通紙（画像汚れ確認）
３．クリーニングモード実施
４．Ａ３サイズの白紙を通紙（画像汚れ確認：クリーニングモードの効果の確認）
である。

また、図６中の「画像汚れ」の欄で、「◎」は、画像汚れの発生が認められず、「○」は、精査すれば画像汚れの発生が認められ、「△」は、見てすぐ認識できる程度画像汚れの発生、「×」は、画像汚れがひどいことを示している。

図６に示すように、低電位時間ｔ２を「２．０秒」に固定し、高電位時間ｔ１が「０．５〜２．０秒」である場合、画像汚れの発生が認められず、また、ｔ１＋ｔ２が「１．５〜５．０秒」であれば、ほとんど、画像汚れが生じない。一方、これ以外の条件では顕著な画像汚れが発生してしまう。すなわち、高電位時間ｔ１及び低電位時間ｔ２が短すぎても、長すぎても画像汚れが発生してしまうことが分かる。

このため、ブレード４５１の電位ＣＶ５１が減少（−１００Ｖ以下の低い電位に近づく）する期間である低電位時間ｔ２を「２．０秒」程度にして、ブレード４５１の電位ＣＶ５１が上昇する高電位時間ｔ１を「０．５〜２．０秒」にした場合において、ブレード４５１から効率よくトナーを除去できることが分かる。

また、図５に示すように、高電位時間ｔ１及び低電位時間ｔ２は、それぞれ「２．５秒」である。この程度の変化時間であれば、制御部７は、現像バイアスＢＶ５１（像担持体と現像装置との間の電位）を感光体ドラム４３の電位の変化に追従させることができるので、カブリマージンＭＧ５１（感光体ドラム４３の高電位と現像バイアスの電位の差分）を「−１００Ｖ」に設定することができる。

一方、図７は、比較例１及び２における像担持体の電位等の時間変化を示す説明図である。図７に示すように、比較例では、感光体ドラム４３の電位ＤＶ７１における高電位時間ｔ３及び低電位時間ｔ４は、それぞれ「０．０１秒」である。この場合、制御部７で制御しても現像バイアスは感光体ドラム４３の電位の変化に追従させることができないので、図６に示すように、比較例１及び２の現像バイアスＢＶ７１と、現像バイアスＢＶ７２は固定となる。

このため、図７に示すように、比較例１及び２において、現像バイアスＢＶ７１を「−３００Ｖ」に固定した場合、カブリマージンＭＧ７１は「−２００Ｖ」になり、現像バイアスＢＶ７２を「−４００Ｖ」に固定した場合、カブリマージンＭＧ７２は「−１００Ｖ」になる。

このような条件下で、キャリア付着を評価した場合、図８に示すように、実施例及び比較例２では、カブリマージンが「−１００Ｖ」であるので、キャリア付着が生じにくく、付着数が「２個」である。これに対して、比較例１では、カブリマージンが「−２００Ｖ（−１５０Ｖ以上）」になってしまうので、キャリア付着が発生して、付着数が「４０個」になってしまい、画像形成装置内の汚れや像担持体の損傷等が生じてしまうので判定は「×」となる。

また、トナーの消費量に関しては、感光体ドラム４３の低電位時間ｔ２における現像装置４２から見た感光体ドラム４３の電位（現像電界）の大きさに応じて変化する。

例えば、図５に示すように、実施例では、感光体ドラム４３の低電位時間ｔ２において、現像装置４２から見た感光体ドラム４３の電位ＥＦ５１（現像電界）は「−１００Ｖ」であるので、通常、マイナスに帯電しているトナーは感光体ドラム４３に移動しない。

これに対して、図７に示すように、比較例２では、感光体ドラム４３の低電位時間ｔ４において、現像装置４２から見た感光体ドラム４３の電位ＥＦ７１（現像電界）は「＋３００Ｖ」であるので、通常、マイナスに帯電しているトナーは感光体ドラム４３に移動して、低電位時間ｔ２の間はトナーが消費され続けてしまう。

このような条件下で、トナー消費量を評価した場合、図９に示すように、実施例では、現像電界が「−１００Ｖ」であるので、感光体ドラム４３へのトナーの移動は起こりにくく、トナー消費量は「０．２７６ｇ／分」である。これに対して、比較例２では、現像電界が「＋３００Ｖ」であるので、感光体ドラム４３へのトナーの移動が起こり易く、トナー消費量は「２５．０００ｇ／分」である。すなわち、比較例２のトナー消費量は、実施例の１００倍となってしまうので判定は「×」となる。

このように、感光体ドラム４３の電位ＤＶ５１を、「−５００Ｖ（高電位）」と、「−１００Ｖ（低電位）」との間であって、高電位時間ｔ１及び低電位時間ｔ２をそれぞれ２．５秒程度で変化させると共に、現像バイアスＢＶ５１を感光体ドラム４３の電位ＤＶ５１の変化に追従させることにより、キャリア付着、トナー消費量の増大を抑えることができる。

また、図１０〜図１２は、原稿印字率、装置内の絶対湿度、プリント枚数の諸条件に対して、画像汚れが発生しなくなるまでに必要な、クリーニングモードの実施時間を示す説明図である。

図１０〜図１２から分かるように、原稿印字率が大きい場合は、原稿印字率が小さい場合と比較して、ブレード４５１の汚れが多くなり、クリーニングモードの実施時間が長くなる傾向にある。また、プリント枚数が多くなると、同様に、クリーニングモードの実施時間が長くなる傾向にある。

さらに、図１０〜図１２から分かるように、装置内の絶対湿度が高くなると、ブレード４５１自体が帯電しにくくなり、このため、ブレード４５１にトナーが付着しにくくなるので、原稿印字率やプリント枚数に関わりなく、クリーニングモードの実施が不要になる。

すなわち、制御部７は、図１０〜図１２に示すような諸条件に応じて、クリーニングモードの実施の要否を判断、及びクリーニングモードの実施時間を決定することができる。

以上のように、本実施形態の画像形成装置１００によれば、感光体ドラム４３を帯電させる帯電装置４４と、感光体ドラム４３体を露光して静電潜像を作像する露光装置４１と、感光体ドラム４３の表面にトナーを付着させることにより静電潜像を現像する現像装置４２と、感光体ドラム４３の表面のトナーを転写する転写装置４６と、感光体ドラム４３の表面の残トナーを除去するクリーニング装置４５と、当接部材に付着した異物をクリーニングするクリーニングモードの実施時に、前記クリーニング装置４５のブレード４５１の電位を周期的に変化させる制御手段とを備えることにより、キャリア付着やトナー消費量の増加を発生させることなくブレードに付着したトナー等の異物を除去することができる。

（変形例）
実施形態の説明に際しては、制御部７は、クリーニングモードの実施時において、帯電装置４４等の電位印加手段を制御して感光体ドラム４３に電位を印加して、感光体ドラム４３の電位ＤＶ５１を、「−５００Ｖ（高電位）」と、「−１００Ｖ（低電位）」との間で時間的に変化させることにより、ブレード４５１の電位ＣＶ５１を周期的に変化させているが、当接部材であるブレード４５１の当接及び離間を制御して、ブレード４５１の電位ＣＶ５１を周期的に変化させてもよい。

例えば、図１３に示すように、ブレード４５１を回動可能に駆動するモーターやアクチュエーター等の駆動手段４７を備え、制御部７は、駆動手段４７を制御して、ブレード４５１を回動させることにより感光体ドラム４３に対する当接及び離間を交互に切り換えて、ブレード４５１の電位ＣＶ５１を周期的に変化させることができる。

すなわち、ブレード４５１を感光体ドラム４３に当接することにより、ブレード４５１の電位ＣＶ５１は上昇し、感光体ドラム４３の電位に徐々に近づき、ブレード４５１を感光体ドラム４３から離間させることにより、ブレード４５１の電位ＣＶ５１は徐々に下降することになり、ブレード４５１の電位ＣＶ５１が周期的に変化することになる。

以上のように、ブレード４５１を駆動させる駆動手段を備え、制御部７は、駆動手段を制御してブレード４５１の感光体ドラム４３に対する当接及び離間を交互に切り換えることにより、ブレード４５１の電位が周期的に変化することになり、キャリア付着やトナー消費量の増加を発生させることなくブレードに付着したトナー等の異物を除去することができる。

なお、実施形態の説明に際しては、ブレード４５１に付着し、画像として顕在化する汚れとしては基本的にトナーを想定し、当該トナーを除去しているが、勿論、除去する対象としてはトナーに限定されるものではない。

例えば、紙粉（紙をローラーで捌いた際に削れ落ちる繊維）や、添加材（紙の物性を安定化させるために添加されている物質）等の異物も電荷を持つため、汚れとしてブレード４５１に付着する可能があり、これらの異物が感光体ドラム４３に付着した際には帯電不良や露光不良などによる画像不良が発生する恐れがある。このため、本願発明を用いて、ブレード４５１に付着したトナー以外の異物もまた除去することにより、画像不良の発生を防止することができる。

また、実施形態の説明に際しては、制御部７は、クリーニングモードの実施時において、帯電装置４４等の電位印加手段を制御して感光体ドラム４３に電位を印加して、感光体ドラム４３の電位ＤＶ５１を、「−５００Ｖ（高電位）」と、「−１００Ｖ（低電位）」との間で時間的に変化させているが、感光体ドラム４３の電位ＤＶ５１と、ブレード４５１の電位ＣＶ５１とを測定する測定手段を備えて、当該測定手段で測定された感光体ドラム４３の電位ＤＶ５１とブレード４５１の電位ＣＶ５１の差に基づき、感光体ドラム４３の高電位と低電位とを切り換えるものであってもよい。

例えば、制御部７は、図５中の電位ＤＶ５１と電位ＣＶ５１との値を測定し、電位ＣＶ５１が上昇して差分が所定の閾値よりも小さくなった場合には低電位に変更し、電位ＣＶ５１が下降して差分が所定の閾値よりも大きく、言い換えれば、電位ＣＶ５１が−１００Ｖ以下の低い電位近傍になった場合には高電位に変更することにより、単純に２．５秒毎に高電位と低電位とを切り換える場合と比べて、より効率的に、ブレードに付着したトナーを除去することができる。

また、実施形態の説明に際しては、ブレード４５１は１個であるとして説明しているが、複数個のブレードを備え、ブレード４５１を駆動する駆動手段によりブレード４５１の位置を切り換えて、ブレードを交換可能に構成するものであってもよい。

例えば、図１４に示すように、２個のブレード４５１ａ及び４５１ｂを回転可能に駆動するモーターやアクチュエーター等の駆動手段４７ａを備え、制御部７は、ブレードの交換時に、駆動手段４７ａを制御して、ブレード４５１ａ及び４５１ｂを回転させることにより、ブレード４５１ａからブレード４５１ｂに交換することができる。

また、実施形態の説明に際しては、ブレード４５１の押圧力は一定であったが、ブレード４５１の押圧力を調整する調整手段を備え、制御部７は、クリーニングモードの実施時に、調整手段を制御してブレード４５１の感光体ドラム４３への押圧力を、画像を形成する印刷モードよりも小さくしてもよい。

この場合、クリーニングモードの実施時に、ブレード４５１の感光体ドラム４３への押圧力を小さくすることにより、ブレード４５１の電位ＣＶ５１が感光体ドラム４３に電位に追従する速度が遅くなるので、図５におけるＴＭ５１の時点のように、ブレード４５１から見た感光体ドラム４３の電位差が大きい領域を長くすることができるので、より効率的に、ブレードに付着したトナーを除去することができる。

また、実施形態の説明に際しては、感光体ドラム４３の回転方向は一定であったが、制御部７は、クリーニングモードの実施時に、感光体ドラム４３を逆転させて、ブレード４５１から感光体ドラム４３に残トナー等の異物を移動させた後、正転させてクリーニング装置４５により残トナー等の異物を除去してもよい。

この場合、感光体ドラム４３に移動した残トナー等の異物が一周することがないので、ブレード４５１から感光体ドラム４３に移動した残トナー等の異物が、下流側の帯電装置４４等の各装置を汚してしまうことを防止することができる。

また、実施形態の説明に際しては、制御部７は、原稿印字率、装置内の絶対湿度、プリント枚数の諸条件に応じて、クリーニングモードの実施の要否を判断しているが、感光体ドラム４３の表面のトナー等の異物を検出する光学センサー等の検出手段を備えて、当該検出手段の検出結果に基づきクリーニングモードの実施の要否の判断や、クリーニングモードの終了を判断させてもよい。

また、実施形態の説明に際しては、例えば、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）等の色毎に画像形成用のユニットを備え、用紙Ｍ上にカラー画像を形成する画像形成装置１００を例示したが、一例であってこれに限られるものではなく、例えば、単色の画像を形成する画像形成装置であってもよい。

また、実施形態の説明に際しては、記録媒体として用紙を例示しているが、記録媒体は紙に限定されるものではなく、トナー像を形成及び定着可能なシート状のものであればよく、例えば、不織布、プラスチックフィルム、皮革等でもよい。

１００ 画像形成装置
４ 画像形成部
４１ 露光装置（露光手段）
４２ 現像装置（現像手段）
４３ 感光体ドラム（像担持体）
４４ 帯電装置（帯電手段）
４５ クリーニング装置（クリーニング手段）
４５１、４５１ａ、４５１ｂ ブレード（当接部材）
４６ 一次転写ローラー（転写手段）
４７、４７ａ 駆動手段
７ 制御部（制御手段）
Ｍ 用紙（記録媒体）

Claims (15)

1. 像担持体を帯電させる帯電手段と、
   前記像担持体を露光して静電潜像を作像する露光手段と、
   前記像担持体の表面にトナーを付着させることにより前記静電潜像を現像する現像手段と、
   前記像担持体の表面のトナーを転写する転写手段と、
   前記像担持体の表面に当接する当接部材により残トナーを除去するクリーニング手段と、
   前記当接部材に付着した異物をクリーニングするクリーニングモードの実施時に、前記当接部材の電位を飽和することなく周期的に変化させる制御手段と、
   前記像担持体に電位を印加する電位印加手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記電位印加手段を制御して第１の電位を０．５〜３．０秒、前記第１の電位よりも低い第２の電位を１．０〜２．０秒、前記第１の電位と第２の電位を合わせて１．５〜５．０秒の間隔で交互に前記像担持体に印加することにより、前記当接部材の電位を周期的に変化させることを特徴とする画像形成装置。
2. 像担持体を帯電させる帯電手段と、
   前記像担持体を露光して静電潜像を作像する露光手段と、
   前記像担持体の表面にトナーを付着させることにより前記静電潜像を現像する現像手段と、
   前記像担持体の表面のトナーを転写する転写手段と、
   前記像担持体の表面に当接する当接部材により残トナーを除去するクリーニング手段と、
   前記像担持体に電位を印加する電位印加手段と、
   前記当接部材に付着した異物をクリーニングするクリーニングモードの実施時に、前記電位印加手段を制御して第１の電位と、前記第１の電位よりも低い第２の電位とを交互に前記像担持体に印加することにより、前記当接部材の電位を飽和することなく周期的に変化させる制御手段と、
   前記像担持体の電位及び前記当接部材の電位を測定する測定手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記測定手段で測定された前記像担持体の電位と前記当接部材の電位との差に基づき、前記像担持体の前記第１の電位及び前記第２の電位のうち少なくとも一方の電位を変更することを特徴とする画像形成装置。
3. 前記電位印加手段は、前記帯電手段と、前記露光手段、或いは、前記転写手段のいずれか又はこれらの組み合わせであ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. 前記当接部材の押圧力を調整する調整手段を備え、
   前記制御手段は、クリーニングモードの実施時に、前記調整手段を制御して前記当接部材の前記像担持体への押圧力を、画像を形成する印刷モードよりも小さくすることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 像担持体を帯電させる帯電手段と、
   前記像担持体を露光して静電潜像を作像する露光手段と、
   前記像担持体の表面にトナーを付着させることにより前記静電潜像を現像する現像手段と、
   前記像担持体の表面のトナーを転写する転写手段と、
   前記像担持体の表面に当接する当接部材により残トナーを除去するクリーニング手段と、
   前記当接部材に付着した異物をクリーニングするクリーニングモードの実施時に、前記当接部材の電位を飽和することなく周期的に変化させる制御手段と、
   前記当接部材の押圧力を調整する調整手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、クリーニングモードの実施時に、前記調整手段を制御して前記当接部材の前記像担持体への押圧力を、画像を形成する印刷モードよりも小さくすることを特徴とする画像形成装置。
6. 前記制御手段は、クリーニングモードの実施時に、前記像担持体を逆転させて前記当接部材から前記像担持体に前記異物を移動させた後、正転させて前記クリーニング手段により前記異物を除去することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 像担持体を帯電させる帯電手段と、
   前記像担持体を露光して静電潜像を作像する露光手段と、
   前記像担持体の表面にトナーを付着させることにより前記静電潜像を現像する現像手段と、
   前記像担持体の表面のトナーを転写する転写手段と、
   前記像担持体の表面に当接する当接部材により残トナーを除去するクリーニング手段と、
   前記当接部材に付着した異物をクリーニングするクリーニングモードの実施時に、前記当接部材の電位を飽和することなく周期的に変化させる制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、クリーニングモードの実施時に、前記像担持体を逆転させて前記当接部材から前記像担持体に前記異物を移動させた後、正転させて前記クリーニング手段により前記異物を除去することを特徴とする画像形成装置。
8. 前記制御手段は、原稿印字率、印刷数、或いは、絶対湿度のいずれか又はこれらの組み合わせに基づき前記クリーニングモードの実施の要否を判断することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記制御手段は、原稿印字率、印刷数、或いは、絶対湿度のいずれか又はこれらの組み合わせに基づき前記クリーニングモードの実施時間を決定することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記像担持体の表面の異物を検出する検出手段を備え、
    前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づき前記クリーニングモードの実施の要否の判断することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
11. 前記像担持体の表面の異物を検出する検出手段を備え、
    前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づき前記クリーニングモードを終了させることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
12. 像担持体を帯電させる帯電手段と、
    前記像担持体を露光して静電潜像を作像する露光手段と、
    前記像担持体の表面にトナーを付着させることにより前記静電潜像を現像する現像手段と、
    前記像担持体の表面のトナーを転写する転写手段と、
    前記像担持体の表面に当接する当接部材により残トナーを除去するクリーニング手段と、
    前記像担持体に電位を印加する電位印加手段と、
    を備える画像形成装置の異物除去方法であって、
    前記当接部材に付着した異物をクリーニングするクリーニングモードの実施時に、前記クリーニング手段の当接部材の電位を飽和することなく周期的に変化させるステップを有し、
    前記ステップは、前記電位印加手段を制御して第１の電位を０．５〜３．０秒、前記第１の電位よりも低い第２の電位を１．０〜２．０秒、前記第１の電位と第２の電位を合わせて１．５〜５．０秒の間隔で交互に前記像担持体に印加することにより、前記当接部材の電位を周期的に変化させることを特徴とする異物除去方法。
13. 像担持体を帯電させる帯電手段と、
    前記像担持体を露光して静電潜像を作像する露光手段と、
    前記像担持体の表面にトナーを付着させることにより前記静電潜像を現像する現像手段と、
    前記像担持体の表面のトナーを転写する転写手段と、
    前記像担持体の表面に当接する当接部材により残トナーを除去するクリーニング手段と、
    前記像担持体に電位を印加する電位印加手段と、
    前記像担持体の電位及び前記当接部材の電位を測定する測定手段と、
    を備える画像形成装置の異物除去方法であって、
    前記当接部材に付着した異物をクリーニングするクリーニングモードの実施時に、前記電位印加手段を制御して第１の電位と、前記第１の電位よりも低い第２の電位とを交互に前記像担持体に印加することにより、前記当接部材の電位を飽和することなく周期的に変化させるステップを有し、
    前記ステップは、前記測定手段で測定された前記像担持体の電位と前記当接部材の電位との差に基づき、前記像担持体の前記第１の電位及び前記第２の電位のうち少なくとも一方の電位を変更することを特徴とする異物除去方法。
14. 像担持体を帯電させる帯電手段と、
    前記像担持体を露光して静電潜像を作像する露光手段と、
    前記像担持体の表面にトナーを付着させることにより前記静電潜像を現像する現像手段と、
    前記像担持体の表面のトナーを転写する転写手段と、
    前記像担持体の表面に当接する当接部材により残トナーを除去するクリーニング手段と、
    前記当接部材に付着した異物をクリーニングするクリーニングモードの実施時に、前記当接部材の電位を飽和することなく周期的に変化させる制御手段と、
    前記当接部材の押圧力を調整する調整手段と、
    を備える画像形成装置の異物除去方法であって、
    クリーニングモードの実施時に、前記調整手段を制御して前記当接部材の前記像担持体への押圧力を、画像を形成する印刷モードよりも小さくするステップを有することを特徴とする異物除去方法。
15. 像担持体を帯電させる帯電手段と、
    前記像担持体を露光して静電潜像を作像する露光手段と、
    前記像担持体の表面にトナーを付着させることにより前記静電潜像を現像する現像手段と、
    前記像担持体の表面のトナーを転写する転写手段と、
    前記像担持体の表面に当接する当接部材により残トナーを除去するクリーニング手段と、
    前記当接部材に付着した異物をクリーニングするクリーニングモードの実施時に、前記当接部材の電位を飽和することなく周期的に変化させる制御手段と、
    を備える画像形成装置の異物除去方法であって、
    クリーニングモードの実施時に、前記像担持体を逆転させて前記当接部材から前記像担持体に前記異物を移動させた後、正転させて前記クリーニング手段により前記異物を除去するステップを有することを特徴とする異物除去方法。

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