JP6632292B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式、或いは、静電記録方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置としては、像担持体（以下、「感光ドラム」という）の表面を帯電部材により所望の電位に一様に帯電させた後、画像情報に応じた光を露光することで静電潜像を形成する。

次に、現像装置により静電潜像にトナーを現像することでトナー像として現像し、該トナー像を転写装置により紙等の記録材に転写した後、熱や圧力等により記録材上にトナー像を定着して出力画像を得る。転写後に感光ドラムの表面上に残留したトナーは、クリーニング部材によって回収される。

帯電部材は、接触帯電方式とコロナ帯電方式がある。接触帯電方式は、電圧を印加した帯電部材を感光ドラムの表面に所定の押圧力で接触させて帯電させる。接触帯電方式は、コロナ帯電方式に比べてオゾンの発生が大幅に減少する。

帯電部材が感光ドラムの表面に接触することで、クリーニング部材で回収しきれなかった感光ドラムの表面上の粒子が帯電部材に静電的に付着する。

帯電部材に付着物が蓄積すると、感光ドラムの表面が帯電不良となり記録材に形成されたトナー像にスジ画像等の画像不良が発生する。

特許文献１では、非画像形成時に帯電部材に正規の電圧よりも同極性で低い電圧を印加する。これにより帯電部材に付着した逆極性の付着物を除去する。

特許文献２では、非画像形成時に帯電部材に負極性と正極性の電圧を少なくとも１回ずつ、かつ帯電部材の１回転に要する時間以上をそれぞれ印加する。これにより帯電部材の付着物を感光ドラムへ移行させて帯電部材の付着物を除去する。

特開平０４−３７１９７２号公報 特開２００２−３１１６９２号公報

しかしながら、近年のプリンタ、複写機等の高速化、長寿命化、多様な使用環境により、トナーに対するストレスが増加する傾向にある。トナーに対するストレスが増加することで、正規の極性とは逆極性に帯電してしまう反転トナーや、トナー表面から離脱した負極性の小粒径の外添剤等が増加し、帯電部材には両極性の粒子が付着する問題が発生する。

このような状況において、特許文献１や特許文献２には以下の問題が挙げられる。特許文献１では、逆極性の付着物を除去する。このため正規極性の付着物に関しては除去効果が不十分となってしまう。

また、特許文献２では、両極性の電圧を印加する。これにより両極性の付着物を感光ドラムへ移行させる。しかしながら、両極性の帯電電圧を印加するための電源が必要となる。これにより画像形成装置のコストアップが課題となる。

更に、特許文献２では、帯電電圧と同極性の電圧と接地接続とを切り替える構成が挙げられている。例えば、感光ドラムを負極性に帯電させる構成において、負極性電圧を印加している状態から接地接続へと切り替える際に、切り替え直後の感光ドラムの表面電位と帯電電位との電位差は十分確保される。このため正極性の付着物を移行させることができる。しかしながら、切り替え後、時間が経過すると、感光ドラムの表面電位の暗減衰によって正極性方向へ電位が変動する。これにより感光ドラムの表面電位と帯電電位との間で十分な電位差を確保することができず、結果として正極性の付着物の除去が不十分となってしまう。

また、帯電電圧の切り替え動作を繰り返し行なう際、帯電部材に付着した粒子を感光ドラムへ移行させても、クリーニング動作時に再度、クリーニング部材をすり抜けて帯電部材に再付着してしまう。帯電電圧の切り替え動作時間を延長することで、帯電部材の付着粒子を減らすことが可能となる。しかし、動作時間の延長によって感光ドラムの摩耗による劣化が発生し、待ち時間が長くなる。

本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、帯電手段に付着する付着物を効率的に除去することができる画像形成装置を提供するものである。

前記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、回転可能な像担持体と、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を帯電する帯電手段と、前記帯電手段に電圧を印加する電圧印加手段と、前記電圧印加手段を制御する制御手段と、を有する画像形成装置において、前記制御手段は、前記像担持体の表面を移動させながら前記電圧印加手段により前記帯電手段にパルス電圧を印加して、前記帯電手段を清掃するクリーニングモードを実行し、前記クリーニングモードにおいて、第１のパルス電圧を印加する期間を第一期間、第２のパルス電圧を印加する期間を第二期間とし、前記第二期間は前記第一期間の後に設けられ、前記第一期間は前記第二期間よりも長く、前記第１のパルス電圧と前記第２のパルス電圧は周期が異なり、前記第１のパルス電圧と前記第２のパルス電圧は共に正弦波ではないことを特徴とする。

本発明によれば、帯電手段に付着する付着物を効率的に除去することができる。

本発明に係る画像形成装置の構成を示す断面説明図である。 本発明に係る画像形成装置の第１実施形態の画像形成動作のタイミングチャートを示す図である。 第１実施形態の帯電ローラ２のクリーニングモード時の像担持体の表面電位と、交番電圧との関係を示す図である。 Ａ４サイズの記録材を２０枚連続して印刷する動作を繰り返し、合計で５０００枚の印刷後の帯電手段の汚染による記録材に形成されたトナー像に発生するスジ画像の評価を示す図である。 本発明に係る画像形成装置の第２実施形態の画像形成動作のタイミングチャートを示す図である。 本発明に係る画像形成装置の第３実施形態の画像形成動作のタイミングチャートを示す図である。

図により本発明に係る画像形成装置の一実施形態を具体的に説明する。

先ず、図１〜図４を用いて本発明に係る画像形成装置の第１実施形態の構成について説明する。但し、以下の各実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置等は、発明が適用される画像形成装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施形態に限定する趣旨のものではない。

＜画像形成装置＞
先ず、図１を用いて本発明に係る画像形成装置の第１実施形態の構成について説明する。図１は、本発明に係る画像形成装置の構成を示す断面説明図である。

図１に示す画像形成装置１００は、制御手段となるＣＰＵ（Central Processing Unit；中央演算装置）６０により駆動源となるモータ１２が駆動制御される。像担持体となる感光ドラム１は、モータ１２により図１の矢印Ｒ１方向に回転駆動される。

感光ドラム１の周囲には、該感光ドラム１の表面を一様に帯電する帯電手段となる帯電ローラ２が設けられている。帯電ローラ２により一様に帯電された感光ドラム１の表面上の露光位置Ａには、像露光手段となるレーザスキャナ３から画像情報に応じて出射されたレーザ光３ａが照射されて静電潜像が形成される。

レーザスキャナ３から画像情報に応じて出射されたレーザ光３ａにより感光ドラム１の表面上に形成された静電潜像に対して現像手段となる現像装置６から現像剤（トナー）が供給されてトナー像として現像される。

現像装置６の現像剤容器６ａ内には、負極性に帯電されたトナーが内包されている。現像装置６の枠体には、現像剤担持体となる現像ローラ１０が回転可能に設けられている。現像ローラ１０は、感光ドラム１の表面に対向して配置され、感光ドラム１の表面上の現像位置Ｃに接触する。

感光ドラム１の表面上に形成された静電潜像は、該感光ドラム１の表面上の現像位置Ｃにおいて現像ローラ１０の表面上に担持された現像剤（トナー）が供給されてトナー像として現像される。

感光ドラム１の表面に対向して、張架ローラ１６ａ，１６ｂ，１６ｃにより図１の矢印Ｒ２方向に回転可能に張架された中間転写体となる中間転写ベルト１６が設けられている。

中間転写ベルト１６の内周面側には、感光ドラム１の表面上の一次転写位置Ｂに対向して一次転写手段となる一次転写ローラ９が設けられている。一次転写ローラ９は図示しない付勢手段により中間転写ベルト１６を介在して感光ドラム１の表面上の一次転写位置Ｂに押圧される。

これにより感光ドラム１の表面と、中間転写ベルト１６の外周面とにより形成される一次転写ニップ部からなる一次転写位置Ｂにおいて感光ドラム１の表面と、中間転写ベルト１６の外周面とが接触する。

感光ドラム１の表面上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ９により中間転写ベルト１６の外周面上に一次転写される。

中間転写ベルト１６を張架している張架ローラ１６ｂに対向して該中間転写ベルト１６を挟むように二次転写手段となる二次転写ローラ１８が設けられている。

中間転写ベルト１６の外周面上に一次転写されたトナー像が二次転写ローラ１８と、中間転写ベルト１６の外周面とにより形成される二次転写ニップ部からなる二次転写位置Ｄに到達する。そのタイミングに合わせて給送カセット４内に収容された記録材１３は、図示しない給送部により該二次転写位置Ｄに給送される。そして、二次転写ローラ１８により中間転写ベルト１６の外周面上に一次転写されたトナー像が記録材１３上に二次転写される。

未定着トナー像が二次転写された記録材１３は、定着手段となる定着装置１７に設けられた定着ローラと加圧ローラとにより挟持搬送される間に加熱及び加圧されて未定着トナー像が熱溶融し、記録材１３上に熱定着されて機外に排出される。

感光ドラム１の表面上の一次転写位置Ｂに対して、図１の矢印Ｒ１方向で示す感光ドラム１の回転方向下流には、クリーニング手段となるクリーニング装置１１が設けられている。

一次転写後に感光ドラム１の表面上に残留した残トナーは、クリーニング装置１１に設けられたクリーニングブレード５により掻き取られて廃トナー容器１４内に回収される。クリーニング装置１１によりクリーニングを終えた感光ドラム１の表面は、再び、帯電ローラ２によって帯電さる。

二次転写位置Ｄに対して、図１の矢印Ｒ２方向で示す中間転写ベルト１６の回転方向下流には、クリーニング手段となるクリーナ７０が設けられている。二次転写後に中間転写ベルト１６の外周面上に残留した残トナーは、クリーナ７０に設けられたクリーニングブレード７により掻き取られて廃トナー容器８内に回収される。

＜画像形成動作＞
次に、画像形成装置１００の画像形成動作について説明する。尚、通常の画像形成時とは、記録材１３に対して画像を形成するために帯電ローラ２による帯電処理を行なう。更に、レーザスキャナ３による露光処理、現像ローラ１０による現像処理を行なう。更に、一次転写ローラ９による一次転写処理、二次転写ローラ１８による二次転写処理等の画像形成動作を行っているときを意味する。

図１の矢印Ｒ１方向に１４０ｍｍ／ｓｅｃの周速度で回転している感光ドラム１の表面上を帯電ローラ２によりトナーと同極性（負極性）の所定電位に均一帯電する。感光ドラム１の表面上の露光位置Ａにおいて、レーザスキャナ３により画像情報に応じて出射されたレーザ光３ａを照射して該感光ドラム１の表面上に静電潜像を形成する。

レーザスキャナ３により感光ドラム１の表面上に形成した静電潜像に対して現像位置Ｃにおいて現像装置６に設けられた現像ローラ１０によりトナーを供給してトナー像として現像する。感光ドラム１の表面上に形成されたトナー像は、一次転写位置Ｂにおいて、一次転写ローラ９により中間転写ベルト１６の外周面上に一次転写される。

具体的には、帯電電源１０２から帯電ローラ２に−１１００Ｖの直流電圧を印加して、感光ドラム１の表面を−５００Ｖに一様に帯電する。レーザスキャナ３により画像情報に応じたレーザ光３ａを一様に帯電された感光ドラム１の表面に照射して静電潜像を形成する。

レーザ光３ａが照射された感光ドラム１の表面上の露光部からなる静電潜像に対して現像装置６に設けられた現像ローラ１０により負極性に帯電されたトナーを付着させて、感光ドラム１の表面上の静電潜像をトナー像に反転現像する。

本実施形態で使用するトナーには、該トナーに流動性を持たせるためのシリカや該トナーの帯電量を均一にするための酸化チタン等の外添剤を添加している。

接触帯電部材となる帯電ローラ２は、導電性の芯金の外周にゴム、或いは、発泡体等からなる中抵抗層を形成することにより作成される。中抵抗層は、樹脂（本実施形態ではウレタン）、導電性粒子（例えばカーボンブラック）、硫化剤、発泡剤等により処方され、芯金の外周上にローラ状に形成した。その後、表面を研磨した。

クリーニング装置１１は、クリーニング部材としてウレタンゴム製のチップブレードと板金とで構成された弾性を有するクリーニングブレード５を有する。クリーニングブレード５は先端部を感光ドラム１の図１の矢印Ｒ１方向で示す回転方向（像担持体の回転方向）に対してカウンタ方向に対向させて感光ドラム１の表面に当接して設けている。

一次転写後に感光ドラム１の表面上に残留した残トナーは、クリーニングブレード５により掻き取られて廃トナー容器１４内に回収される。低温低湿環境等においてクリーニングブレード５の物性特性が変化する。これによりクリーニングブレード５をすり抜けてしまう粒子が少なからず存在する。

クリーニングブレード５をすり抜けてしまう粒子の種類としては、具体的には、正規の極性とは逆極性に帯電してしまう反転トナーや、トナー表面から離脱した負極性の小粒径の外添剤等がある。

一般に転写残トナーは、正極性に帯電した粒子が主である。帯電ローラ２に印加される帯電電圧は負極性である。これにより正極性に帯電した粒子は、帯電ローラ２の表面に付着してしまう。

トナーに添加される外添剤は、現像装置６内でトナーから離脱して、カブリ等で感光ドラム１の表面上に移行する場合や、クリーニングブレード５によって掻き取られたトナーから離脱して感光ドラム１の表面上に移行する場合がある。

トナーから離脱した外添剤は、粒径がトナーよりも小さい。これによりクリーニングブレード５をすり抜け易い。クリーニングブレード５をすり抜けた負極性の外添剤は、帯電ローラ２の表面に既に付着した正極性に帯電した粒子に付着するか、或いは、帯電ローラ２の電位が低い状態において帯電ローラ２の表面に付着してしまう。

従って、クリーニングブレード５をすり抜けた粒子は、静電的に帯電ローラ２の表面に付着している。このため本実施形態では、後述する帯電ローラ２のクリーニングモードにおいて帯電ローラ２の表面に付着した付着物を感光ドラム１の表面上に静電的に移行させる。

＜クリーニングモード＞
次に、画像形成装置１００の非画像形成時に帯電ローラ２のクリーニングを行なうクリーニングモードについて説明する。感光ドラム１を図１の矢印Ｒ１方向に回転させ、その表面を移動させながら電圧印加手段となる帯電電源１０２により帯電手段となる帯電ローラ２に交番電圧からなるクリーニング電圧Ｖｃを印加する。これにより該帯電ローラ２のクリーニングを行なう。

本実施形態における非画像形成時とは、画像形成動作の開始前の前回転時と、画像形成動作の終了後の後回転時である。本実施形態では、制御手段となるＣＰＵ６０により後回転時に帯電ローラ２のクリーニングモードを実行する。

ＣＰＵ６０は、感光ドラム１を回転駆動する駆動源となるモータ１２の回転制御や帯電電源１０２の制御等を行なう。

次に、図２及び図３を用いて本実施形態の帯電ローラ２のクリーニングモードについて説明する。図２は、本実施形態の画像形成装置１００の画像形成動作のタイミングチャートを示す図である。図３は本実施形態の帯電ローラ２のクリーニングモード時の感光ドラム１の表面電位Ｖｄと、帯電電源１０２から帯電ローラ２に印加する交番電圧からなるクリーニング電圧Ｖｃとの関係を示す図である。

図２及び図３に示すように、画像形成装置１００の画像形成動作の終了後に行なう後回転時に制御手段となるＣＰＵ６０は、帯電ローラ２のクリーニングを行なうクリーニングモードを実行する。帯電電源１０２から帯電ローラ２に印加する交番電圧からなるクリーニング電圧Ｖｃは、ＣＰＵ６０によりＯＦＦとＯＮとを交互に少なくとも１回ずつ切り替える。

本実施形態では、帯電ローラ２のクリーニングモード時に帯電電源１０２から帯電ローラ２に印加する交番電圧からなるクリーニング電圧ＶｃのＯＦＦ時は０Ｖ、ＯＮ時は−１２００Ｖにそれぞれ設定した。

帯電ローラ２のクリーニングモード時に転写電源１５から一次転写ローラ９に印加する転写電圧は、０Ｖ、或いは、負極性の電圧が好ましい。

正極性の転写電圧を一次転写ローラ９に印加すると以下の通りである。感光ドラム１の表面上の帯電ローラ２が対向する帯電位置Ｅよりも図１の矢印Ｒ１方向で示す感光ドラム１の回転方向上流側の直前の位置に到達した感光ドラム１の表面電位Ｖｄは、負極性で０Ｖ近傍、或いは、正極性に帯電している。

このため図３に示す帯電ローラ２のクリーニングモード時の感光ドラム１の表面電位Ｖｄと、帯電ローラ２に印加する交番電圧からなるクリーニング電圧Ｖｃとの電位差ΔＶを考慮する。この電位差ΔＶにより帯電ローラ２の表面に付着した正極性に帯電した粒子を感光ドラム１の表面上に移行させる電界を十分に形成することができなくなる可能性がある。

本実施形態では、帯電ローラ２のクリーニングモード時に転写電源１５から一次転写ローラ９に印加する転写電圧は、−８００Ｖに設定した。

図２及び図３に示すクリーニングモード期間Ｗ（期間中）の第一期間Ｗ１と第二期間Ｗ２とにおいて電圧印加手段となる帯電電源１０２から帯電ローラ２に印加する交番電圧からなるクリーニング電圧Ｖｃは以下の通りである。クリーニング電圧ＶｃのＯＮとＯＦＦとのそれぞれの周期ｔ１ａ，ｔ１ｂ，ｔ２ａ，ｔ２ｂは、少なくとも帯電ローラ２が１回転に要する時間以上の時間を有して設定される。

本実施形態では、第一期間Ｗ１と第二期間Ｗ２とで交番電圧からなるクリーニング電圧ＶｃのＯＮとＯＦＦとのそれぞれの周期ｔ１ａ，ｔ１ｂ（ｔ１ａ＝ｔ１ｂ）と、周期ｔ２ａ，ｔ２ｂ（ｔ２ａ＝ｔ２ｂ）とは異なる。

即ち、図２及び図３に示すクリーニングモード期間Ｗにおいて、クリーニング電圧ＶｃのＯＮとＯＦＦとをそれぞれ１回ずつ行なうクリーニングモードを１周期Ｔとする。すると、第一期間Ｗ１のクリーニング電圧Ｖｃの１周期Ｔ１（＝ｔ１ａ＋ｔ１ｂ）と、第二期間Ｗ２のクリーニング電圧Ｖｃの１周期Ｔ２（＝ｔ２ａ＋ｔ２ｂ）とが異なる。

即ち、交番電圧からなるクリーニング電圧Ｖｃの第一期間Ｗ１の周波数ｆ１（＝１／Ｔ１）と、第二期間Ｗ２の周波数ｆ２（＝１／Ｔ２）とが異なる。

本実施形態では、第１の交番電圧としての第一期間Ｗ１のクリーニング電圧ＶｃのＯＦＦの周期ｔ１ａは、感光ドラム１が１回転に要する時間に設定される。第一期間Ｗ１のクリーニング電圧ＶｃのＯＮの周期ｔ１ｂは、ＯＦＦの周期ｔ１ａと同じ時間（ｔ１ａ＝ｔ１ｂ）である。

また、第２の交番電圧としての第二期間Ｗ２のクリーニング電圧ＶｃのＯＦＦの周期ｔ２ａは、帯電ローラ２が１回転に要する時間に設定される。第二期間Ｗ２のクリーニング電圧ＶｃのＯＮの周期ｔ２ｂは、ＯＦＦの周期ｔ２ａと同じ時間（ｔ２ａ＝ｔ２ｂ）である。

帯電ローラ２が１回転に要する時間は、感光ドラム１が１回転に要する時間よりも短い。これにより以下の数１式に示す関係となる。

［数１］
ｔ１ａ＝ｔ１ｂ＞ｔ２ａ＝ｔ２ｂ

また、第一期間Ｗ１のクリーニング電圧Ｖｃの周波数ｆ１（＝１／Ｔ１＝１／（ｔ１ａ＋ｔ１ｂ））と、第二期間Ｗ２のクリーニング電圧Ｖｃの周波数ｆ２（＝１／Ｔ２＝１／（ｔ２ａ＋ｔ２ｂ））とは、以下の数２式に示す関係となる。

［数２］
ｆ１＜ｆ２

交番電圧からなるクリーニング電圧Ｖｃの第一期間Ｗ１と、第二期間Ｗ２とは、それぞれ１周期Ｔ１，Ｔ２以上のクリーニングモードを行なうことが好ましい。本実施形態では、第一期間Ｗ１、第二期間Ｗ２共に５周期（Ｔ１×５，Ｔ２×５）のクリーニングモードを実施する。

次に、図３のクリーニングモード期間Ｗで示す帯電ローラ２のクリーニングモード時の帯電ローラ２が対向する帯電位置Ｅを考慮する。そして、該帯電位置Ｅよりも感光ドラム１の回転方向上流側の直前位置における感光ドラム１の表面電位Ｖｄと、クリーニング電圧Ｖｃとの関係について説明する。

図３のクリーニングモード期間Ｗで示す帯電ローラ２のクリーニングモード時のクリーニング電圧ＶｃがＯＦＦ（０Ｖ）時において以下の通りである。帯電ローラ２が対向する帯電位置Ｅよりも感光ドラム１の回転方向上流側の直前位置における感光ドラム１の表面電位Ｖｄと、クリーニング電圧Ｖｃとの関係は以下の数３式に示す通りである。

［数３］
Ｖｄ＜Ｖｃ

このとき、帯電ローラ２の表面上に付着した正極性に帯電した粒子を感光ドラム１の表面側に移行させる電界が形成される。これにより帯電ローラ２の表面上に付着した正極性に帯電した粒子を感光ドラム１の表面上に移行させることができる。

感光ドラム１の表面上に移行された正極性に帯電した粒子は、クリーニングブレード５により掻き取られて廃トナー容器１４に回収される。或いは、中間転写ベルト１６の外周面に転移した後、クリーニングブレード７により掻き取られて廃トナー容器８に回収される。

一方、図３のクリーニングモード期間Ｗで示す帯電ローラ２のクリーニングモード時のクリーニング電圧ＶｃがＯＮ（−１２００Ｖ）時において以下の通りである。帯電ローラ２が対向する帯電位置Ｅよりも感光ドラム１の回転方向上流側の直前位置における感光ドラム１の表面電位Ｖｄと、クリーニング電圧Ｖｃとの関係は以下の数４式に示す通りである。

［数４］
Ｖｄ＞Ｖｃ

これにより帯電ローラ２の表面上に付着した負極性に帯電した粒子を感光ドラム１の表面側に移行させる電界が形成される。これにより帯電ローラ２の表面上に付着した負極性に帯電した粒子を感光ドラム１の表面上に移行できる。

感光ドラム１の表面上に移行された負極性に帯電した粒子は、クリーニングブレード５により掻き取られて廃トナー容器１４に回収される。或いは、中間転写ベルト１６の外周面に転移した後、クリーニングブレード７により掻き取られて廃トナー容器８に回収される。

次に、クリーニング電圧Ｖｃの周波数ｆ１，ｆ２が異なる第一期間Ｗ１と、第二期間Ｗ２における作用について説明する。図３のクリーニングモード期間Ｗで示す帯電ローラ２のクリーニングモード時のクリーニング電圧Ｖｃは、第一期間Ｗ１の周波数ｆ１（＝１／Ｔ１）と、第二期間Ｗ２の周波数ｆ２（＝１／Ｔ２）との関係は前記数２式に示す関係となる。

図３に示すように、クリーニング電圧ＶｃがＯＦＦ（０Ｖ）時の感光ドラム１の表面電位Ｖｄは、時間の経過とともに帯電電位が低下する（帯電量が減少する）暗減衰が発生する。

このため第一期間Ｗ１のクリーニング電圧ＶｃがＯＮ（−１２００Ｖ）状態からＯＦＦ（０Ｖ）状態に切り替わった直後の感光ドラム１の表面電位Ｖｄと、クリーニング電圧Ｖｃとの電位差ΔＶ１ｌｈを考慮する。この電位差ΔＶ１ｌｈは、帯電ローラ２の表面上に付着した正極性に帯電した粒子を感光ドラム１の表面側へ移行させる作用の電界が大きい。

しかし、第一期間Ｗ１のクリーニング電圧ＶｃがＯＦＦ（０Ｖ）状態からＯＮ（−１２００Ｖ）状態に切り替わる直前の感光ドラム１の表面電位Ｖｄと、クリーニング電圧Ｖｃとの電位差ΔＶ１ｌｌは、前記電位差ΔＶ１ｌｈよりも小さい。

一方、第一期間Ｗ１のクリーニング電圧ＶｃがＯＦＦ（０Ｖ）状態からＯＮ（−１２００Ｖ）状態に切り替わった直後の感光ドラム１の表面電位Ｖｄと、クリーニング電圧Ｖｃとの電位差ΔＶ１ｈｈを考慮する。この電位差ΔＶ１ｈｈは、帯電ローラ２の表面上に付着した負極性に帯電した粒子を感光ドラム１の表面側へ移行させる作用の電界が非常に大きい。

更に、第一期間Ｗ１のクリーニング電圧ＶｃがＯＮ（−１２００Ｖ）状態からＯＦＦ（０Ｖ）状態に切り替わる直前の感光ドラム１の表面電位Ｖｄと、クリーニング電圧Ｖｃとの電位差ΔＶ１ｈｌを考慮する。この電位差ΔＶ１ｈｌも帯電ローラ２の表面上に付着した負極性に帯電した粒子を感光ドラム１の表面側へ移行させる作用の電界が十分に確保されている。

従って、図３のクリーニングモード期間Ｗの第一期間Ｗ１では以下の通りである。帯電ローラ２の表面上に付着した粒子の中で正極性に帯電した粒子よりも負極性に帯電した粒子を積極的に感光ドラム１の表面上に移行させる電界が形成される。

一方、図３のクリーニングモード期間Ｗの第二期間Ｗ２では、クリーニング電圧Ｖｃの周波数ｆ２が第一期間Ｗ１のクリーニング電圧Ｖｃの周波数ｆ１よりも大きい。

従って、帯電ローラ２に印加する交番電圧からなるクリーニング電圧Ｖｃの第二期間Ｗ２における一周期分の印加時間（第二期間Ｗ２の時間）が第一期間Ｗ１における一周期分の印加時間（第一期間Ｗ１の時間）よりも短い。

これによりクリーニング電圧ＶｃがＯＦＦ（０Ｖ）時に感光ドラム１の表面の帯電電位が低下する際の暗減衰量は、第二期間Ｗ２の方が第一期間Ｗ１よりも小さい。これにより帯電ローラ２の表面上に付着した正極性に帯電した粒子を感光ドラム１の表面側に移行させる作用の電界が十分に確保される。

このように、本実施形態では、図３のクリーニングモード期間Ｗの第一期間Ｗ１では、帯電ローラ２の表面上に付着した粒子の中で負極性に帯電した粒子を積極的に除去する電界が発生する。

また、第二期間Ｗ２では、第一期間Ｗ１よりも帯電ローラ２の表面上に付着した粒子の中で正極性に帯電した粒子を十分に除去できる電界が発生する。

このように、図３のクリーニングモード期間Ｗで示す帯電ローラ２のクリーニングモード時に帯電ローラ２に印加する交番電圧からなるクリーニング電圧Ｖｃの周波数ｆを第一期間Ｗ１と、第二期間Ｗ２とで異なるように設定する。

これにより帯電ローラ２の表面上に付着した粒子の中で除去する極性を選択することができる。これにより帯電ローラ２の表面上に付着した両極性の粒子を短期間で効果的に除去することが可能となる。

本実施形態の効果を確認するためにＡ４サイズの記録材１３を２０枚連続して印刷する動作を繰り返し行なって合計で５０００枚の記録材１３に印刷した後の帯電ローラ２の表面の汚染により記録材１３に印刷されたトナー像に発生するスジ画像を確認した。

図４に示す「×」は記録材１３に印刷されたトナー像に発生したスジ画像が目視確認されたものである。「○」は記録材１３に印刷されたトナー像に発生したスジ画像が目視確認されなかったものである。

図２及び図３のクリーニングモード期間Ｗで示す帯電ローラ２のクリーニングモードは、Ａ４サイズの記録材１３を２０枚連続して印刷した後の非画像形成時である後回転時に毎回実施した。

図４に示す比較例は、図２及び図３のクリーニングモード期間Ｗで示す帯電ローラ２のクリーニングモード時に以下の通りである。クリーニングモード期間Ｗの全体に亘って第一期間Ｗ１における周波数ｆ１のクリーニング電圧Ｖｃのみを用いて複数の周期Ｔ１の数（周期数）でクリーニングモードを実施した一例である。

図４に示す実施例１は、図２及び図３のクリーニングモード期間Ｗで示す帯電ローラ２のクリーニングモード時に以下の通りである。クリーニングモード期間Ｗの前半に周波数ｆ１のクリーニング電圧Ｖｃを帯電ローラ２に印加する第一期間Ｗ１を設けた。更に、後半に周波数ｆ２（＞ｆ１）のクリーニング電圧Ｖｃを帯電ローラ２に印加する第二期間Ｗ２を設けた。

そして、第一期間Ｗ１と第二期間Ｗ２とにおけるクリーニング電圧Ｖｃのそれぞれの周期Ｔ１，Ｔ２の数（周期数）を同数としてクリーニングモードを実施した一例である。図４には、第一期間Ｗ１と第二期間Ｗ２とにおけるクリーニング電圧Ｖｃのそれぞれの周期Ｔ１，Ｔ２の数の合計の周期数を示す。

図４に示すように、実施例１では、比較例よりも少ない周期数で帯電ローラ２の表面の汚染を抑制する効果が得られた。従って、実施例１では、帯電ローラ２の表面の汚染の抑制が同じレベルで比較例よりもクリーニング電圧Ｖｃの周期Ｔ１，Ｔ２の数の合計の周期数が少なく出来るため感光ドラム１の外周面の回転距離を短縮することが可能となる。

これにより感光ドラム１の表面に接触して帯電する帯電ローラ２を有する構成において以下の通りである。帯電ローラ２の表面に静電的に付着する両極性の付着物が堆積することで生じるスジ画像等の画像不良の発生を防ぎつつ長期に亘って安定した帯電性能を保ち高品位な画像出力が得られる。

尚、本実施形態では、帯電ローラ２のクリーニングモード時に印加する交番電圧からなるクリーニング電圧Ｖｃの一例について説明した。他に、除去したい付着粒子の帯電特性や存在比率、感光ドラム１の表面電位特性に応じて種々の波形の交番電圧からなるクリーニング電圧Ｖｃを適用することができる。

更に、本実施形態では、非画像形成時の一例として画像形成動作後の後回転時に帯電ローラ２のクリーニングモードを実施した。他に、画像形成動作前の前回転時等の非画像形成時に帯電ローラ２のクリーニングモードを実施しても良い。

更に、本実施形態では、図２及び図３のクリーニングモード期間Ｗの第一期間Ｗ１で帯電ローラ２の表面上に付着した負極性に帯電した粒子を感光ドラム１の表面側に移行させて除去する。

更に、第二期間Ｗ２で帯電ローラ２の表面上に付着した正極性に帯電した粒子を感光ドラム１の表面側に移行させて除去するように、第一期間Ｗ１と第二期間Ｗ２とで除去する極性の粒子を選択した。

他に、第一期間Ｗ１と第二期間Ｗ２とで除去したい粒子の極性の順序を変更しても良い。その際は、図２及び図３のクリーニングモード期間Ｗの第一期間Ｗ１と第二期間Ｗ２とで帯電ローラ２に印加する交番電圧からなるクリーニング電圧Ｖｃの周波数ｆ１，ｆ２の順序を入れ換えれば良い。

感光ドラム１の表面に接触して帯電する帯電ローラ２の表面に静電的に付着する両極性の付着物を効率的に除去する。これにより長期に亘って高品位な画像出力が得られる。

以上説明したように、感光ドラム１の表面に接触して帯電する帯電ローラ２を有する構成において以下の通りである。該帯電ローラ２の表面に静電的に付着する両極性の付着物が堆積することで生じるスジ画像等の画像不良の発生を防ぎつつ長期に亘って安定した帯電性能を保ち高品位な画像出力が得られる。

次に、図５を用いて本発明に係る画像形成装置の第２実施形態の構成について説明する。尚、前記第１実施形態と同様に構成したものは同一の符号、或いは符号が異なっても同一の部材名を付して説明を省略する。

前記第１実施形態では、帯電ローラ２のクリーニングモード時の第一期間Ｗ１と第二期間Ｗ２とで帯電ローラ２に印加する交番電圧からなるクリーニング電圧Ｖｃの周波数ｆ１，ｆ２を変える。

これにより第一期間Ｗ１と第二期間Ｗ２とで帯電ローラ２の表面から除去する粒子の極性を選択した。

本実施形態では、前記第１実施形態の構成に加えて、図５のクリーニングモード期間Ｗの第一期間Ｗ１と第二期間Ｗ２とで以下の通りである。図１の矢印Ｒ１方向に回転する感光ドラム１の周速度（像担持体の表面の移動速度）が異なる構成としたものである。

次に、図５を用いて本実施形態の帯電ローラ２のクリーニングモードについて説明する。図５は、本実施形態の画像形成動作のタイムチャートを示す図である。

図５のクリーニングモード期間Ｗの第一期間Ｗ１と第二期間Ｗ２とで帯電ローラ２に印加する交番電圧からなるクリーニング電圧Ｖｃは、前記第１実施形態と同様に構成される。

本実施形態では、第二期間Ｗ２の感光ドラム１の周速度を１／１速度（１４０ｍｍ／ｓｅｃ）に設定する。一方、第一期間Ｗ１の感光ドラム１の周速度を１／２速度（７０ｍｍ／ｓｅｃ＝（１４０ｍｍ／ｓｅｃ）／２）に設定した。

第一期間Ｗ１におけるクリーニング電圧ＶｃのＯＦＦ（０Ｖ）の周期ｔ１ａ（時間）は、感光ドラム１が１回転に要する時間に設定される。

一方、第一期間Ｗ１におけるクリーニング電圧ＶｃのＯＮ（−１２００Ｖ）の周期ｔ１ｂ（時間）は、前記ＯＦＦ（０Ｖ）の周期ｔ１ａ（時間）と同じ時間（ｔ１ａ＝ｔ１ｂ）である。

本実施形態では、第二期間Ｗ２におけるクリーニング電圧ＶｃのＯＦＦ（０Ｖ）の周期ｔ２ａ（時間）も感光ドラム１が１回転に要する時間に設定される。

一方、第二期間Ｗ２におけるクリーニング電圧ＶｃのＯＮ（−１２００Ｖ）の周期ｔ２ｂ（時間）は、前記ＯＦＦ（０Ｖ）の周期ｔ２ａ（時間）と同じ時間（ｔ２ａ＝ｔ２ｂ）である。

本実施形態では、第一期間Ｗ１と第二期間Ｗ２とでは、回転駆動される感光ドラム１の周速度が１：２の関係である。このため第一期間Ｗ１と第二期間Ｗ２とでは、クリーニング電圧ＶｃのＯＦＦ時間とＯＮ時間とは、以下の数５式に示す通り２：１の関係となる。

［数５］
ｔ１ａ＝ｔ１ｂ＝ｔ２ａ×２＝ｔ２ｂ×２

従って、以下の数６式に示す関係となる。

［数６］
ｔ１ａ＝ｔ１ｂ＞ｔ２ａ＝ｔ２ｂ

第一期間Ｗ１のクリーニング電圧Ｖｃの周波数ｆ１と、第二期間Ｗ２のクリーニング電圧Ｖｃの周波数ｆ２とは以下の数７式に示す関係となる。

［数７］
ｆ１＜ｆ２

本実施形態では、前記第１実施形態と同様に、第一期間Ｗ１のクリーニング電圧Ｖｃの周波数ｆ１と、第二期間Ｗ２のクリーニング電圧Ｖｃの周波数ｆ２とは、前記数７式に示す関係となる。

これにより第一期間Ｗ１では、帯電ローラ２の表面上に付着した粒子の中で負極性に帯電した粒子を積極的に除去する電界が形成される。

一方、第二期間Ｗ２では、第一期間Ｗ１よりも帯電ローラ２の表面上に付着した粒子の中で正極性に帯電した粒子を十分に除去できる電界が形成される。

これによりクリーニングし難い負極性に帯電した小粒径の外添剤を第一期間Ｗ１において積極的に除去しながらクリーニングブレード５の挙動が安定する。そして、該クリーニングブレード５による掻き取り性能が高くなる感光ドラム１の周速度を低速にして帯電ローラ２の表面上から感光ドラム１の表面側に移行した負極性に帯電した粒子を該クリーニングブレード５により効率的に掻き取ることが可能となる。

また、第二期間Ｗ２では、クリーニングし易い正極性の粒子を除去しながら感光ドラム１の周速度を高速にしてクリーニングブレード５により掻き取る。これにより短期間で効率的に帯電ローラ２の表面上から感光ドラム１の表面側に移行した正極性の粒子を除去することが可能となる。

このように、第一期間Ｗ１と第二期間Ｗ２とで、帯電ローラ２に印加する交番電圧からなるクリーニング電圧Ｖｃの周波数ｆ１，ｆ２を変える。更に、感光ドラム１の周速度を変える。

これにより帯電ローラ２の表面上に付着した両極性粒子を効率的なクリーニング速度で回収することが可能となり、スジ画像等の画像不良の発生を防ぎつつ長期に亘って安定した帯電性能を保ち高品位な画像出力が得られる。

尚、本実施形態では、第一期間Ｗ１の感光ドラム１の周速度を低速度に設定し、第二期間Ｗ２の感光ドラム１の周速度を高速度に設定した。他に、感光ドラム１の周速度を低速度で効率的にクリーニングしたい極性の粒子に応じて感光ドラム１の周速度や該周速度の切り替え順序を適宜選択することができる。他の構成は前記第１実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。

次に、図６を用いて本発明に係る画像形成装置の第３実施形態の構成について説明する。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号、或いは符号が異なっても同一の部材名を付して説明を省略する。

第１実施形態では、帯電ローラ２のクリーニングモード時の第一期間Ｗ１と第二期間Ｗ２とで帯電ローラ２に印加する交番電圧からなるクリーニング電圧Ｖｃの周波数ｆ１，ｆ２を変える。

これにより第一期間Ｗ１と第二期間Ｗ２とで帯電ローラ２の表面から除去する極性の粒子を選択する構成とした。

本実施形態では、前記第１実施形態とは異なり、第一期間Ｗ１と第二期間Ｗ２とで帯電ローラ２に印加する交番電圧からなるクリーニング電圧Ｖｃの周波数ｆ１，ｆ２は一定（同じ）である。

一方で、第一期間Ｗ１と第二期間Ｗ２とで帯電ローラ２に印加する交番電圧からなるパルス状のクリーニング電圧Ｖｃのデューティ比が異なる。尚、デューティ比とは、帯電ローラ２に印加する交番電圧からなるパルス状のクリーニング電圧Ｖｃのパルス幅をパルス周期で割ったものである。

次に、図６を用いて本実施形態の帯電ローラ２のクリーニングモードについて説明する。図６は、本実施形態の画像形成動作のタイムチャートを示す図である。

本実施形態では、図６のクリーニングモード期間Ｗの第一期間Ｗ１と第二期間Ｗ２とで帯電ローラ２に印加する交番電圧からなるクリーニング電圧ＶｃのＯＦＦ時は０Ｖに設定される。また、ＯＮ時は−１２００Ｖに設定される。

また、第１の交番電圧としての第一期間Ｗ１のクリーニング電圧ＶｃのＯＦＦ時の周期ｔ１ａ（時間）と、ＯＮ時の周期ｔ１ｂ（時間）は同じで、感光ドラム１が１回転に要する時間に設定される。

更に、第２の交番電圧としての第二期間Ｗ２のクリーニング電圧ＶｃのＯＦＦ時の周期ｔ２ａ（時間）は、帯電ローラ２が１回転に要する時間に設定される。第二期間Ｗ２のクリーニング電圧ＶｃのＯＮ時の周期ｔ２ｂ（時間）は、第一期間Ｗ１のクリーニング電圧Ｖｃの１周期Ｔ１（＝Ｔ２）から第二期間Ｗ２のＯＦＦ時の周期ｔ２ａを差し引いた時間である。

結果として、本実施形態の第二期間Ｗ２のクリーニング電圧ＶｃのＯＮ時の周期ｔ２ｂ（時間）は、感光ドラム１が１回転に要する時間よりも長い時間に設定される。従って、第一期間Ｗ１と第二期間Ｗ２とでクリーニング電圧ＶｃのＯＮ時間とＯＦＦ時間とのデューティ比が異なる。第一期間Ｗ１と第二期間Ｗ２とでクリーニング電圧Ｖｃの周波数ｆ１，ｆ２は、以下の数８式に示す関係となる。

［数８］
ｆ１＝ｆ２

本実施形態では、第二期間Ｗ２のクリーニング電圧ＶｃのＯＦＦ時の周期ｔ２ａ（時間）が、第一期間Ｗ１のクリーニング電圧ＶｃのＯＦＦ時の周期ｔ１ａ（時間）に対して短い。

これにより前記第１実施形態で前述したクリーニング電圧ＶｃがＯＦＦ（０Ｖ）時に感光ドラム１の表面の帯電電位が低下する際の暗減衰量が第一期間Ｗ１よりも第二期間Ｗ２の方が少ない。

従って、帯電ローラ２のクリーニングモードの第一期間Ｗ１では、帯電ローラ２の表面上に付着した粒子の中で正極性に帯電した粒子よりも負極性に帯電した粒子を積極的に感光ドラム１の表面上に移行させる作用の電界が形成される。

また、第二期間Ｗ２では、クリーニング電圧ＶｃのＯＦＦ時の周期ｔ２ａ（時間）が短い。これにより暗減衰量は、第一期間Ｗ１よりも小さく、帯電ローラ２の表面上に付着した正極性に帯電した粒子を感光ドラム１の表面側へ移行させる作用の電界が十分に確保される。

このように、本実施形態では、第一期間Ｗ１と第二期間Ｗ２とで交番電圧からなるクリーニング電圧Ｖｃのデューティ比を変える。これにより帯電ローラ２の表面上に付着した両極性粒子を効率的に除去することが出来る。これによりスジ画像等の画像不良の発生を防ぎつつ長期に亘って安定した帯電性能を保ち高品位な画像出力が得られる。他の構成は前記各実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。

Ｔ１…第一期間Ｗ１のクリーニング電圧Ｖｃの１周期
Ｔ２…第二期間Ｗ２のクリーニング電圧Ｖｃの１周期
Ｖｃ…クリーニング電圧（第１、第２の交番電圧）
Ｗ…クリーニングモード期間
Ｗ１…第一期間
Ｗ２…第二期間
１…感光ドラム（像担持体）
２…帯電ローラ（帯電手段）
６０…ＣＰＵ（制御手段）
１００…画像形成装置
１０２…帯電電源（電圧印加手段）

Claims (8)

1. 回転可能な像担持体と、
   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を帯電する帯電手段と、
   前記帯電手段に電圧を印加する電圧印加手段と、
   前記電圧印加手段を制御する制御手段と、
   を有する画像形成装置において、
   前記制御手段は、前記像担持体の表面を移動させながら前記電圧印加手段により前記帯電手段にパルス電圧を印加して、前記帯電手段を清掃するクリーニングモードを実行し、
   前記クリーニングモードにおいて、第１のパルス電圧を印加する期間を第一期間、第２のパルス電圧を印加する期間を第二期間とし、前記第二期間は前記第一期間の後に設けられ、前記第一期間は前記第二期間よりも長く、
   前記第１のパルス電圧と前記第２のパルス電圧は周期が異なり、前記第１のパルス電圧と前記第２のパルス電圧は共に正弦波ではないことを特徴とする画像形成装置。
2. 回転可能な像担持体と、
   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を帯電する帯電手段と、
   前記帯電手段に電圧を印加する電圧印加手段と、
   前記電圧印加手段を制御する制御手段と、
   を有する画像形成装置において、
   前記制御手段は、前記像担持体の表面を移動させながら前記電圧印加手段により前記帯電手段にパルス電圧を印加して、前記帯電手段を清掃するクリーニングモードを実行し、
   前記クリーニングモードにおいて、第１のパルス電圧を印加する期間を第一期間、第２のパルス電圧を印加する期間を第二期間とし、前記第二期間は前記第一期間の後に設けられ、前記第一期間は前記第二期間よりも長く、
   前記第１のパルス電圧と前記第２のパルス電圧のデューティ比が異なることを特徴とする画像形成装置。
3. 前記帯電部における、前記第一期間における正極性に帯電されたトナーが前記帯電手段から前記像担持体上に転写される方向の前記帯電手段と前記像担持体の電位差は、前記第二期間における正極性に帯電されたトナーが前記帯電手段から前記像担持体上に転写される方向の前記帯電手段と前記像担持体の電位差よりも小さいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記第２のパルス電圧の前記デューティ比が前記第１のパルス電圧の前記デューティ比よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
5. 回転可能な像担持体と、
   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を帯電する帯電手段と、
   前記帯電手段に電圧を印加する電圧印加手段と、
   前記電圧印加手段を制御する制御手段と、
   を有する画像形成装置において、
   前記制御手段は、前記像担持体の表面を移動させながら前記電圧印加手段により前記帯電手段にパルス電圧を印加して、前記帯電手段を清掃するクリーニングモードを実行し、
   前記クリーニングモードにおいて、第１のパルス電圧を印加する期間を第一期間、第２のパルス電圧を印加する期間を第二期間とし、前記第一期間における前記像担持体の前記表面の移動速度と、前記第二期間における前記像担持体の前記表面の移動速度が異なり、
   前記第１のパルス電圧と前記第２のパルス電圧は周期が異なり、前記第１のパルス電圧と前記第２のパルス電圧は共に正弦波ではないことを特徴とする画像形成装置。
6. 前記第一期間における前記像担持体の前記表面の前記移動速度は、前記第二期間における前記像担持体の前記表面の前記移動速度よりも遅いことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記制御手段は、前記第１のパルス電圧と前記第２のパルス電圧を、交番電圧により出力するように制御す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。
8. 前記制御手段は、前記第１のパルス電圧と前記第２のパルス電圧を、矩形波で出力するように制御することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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