画像形成装置
【課題】非画像形成時において感光体ドラムのドラム表面が逆帯電することを抑制して、地カブリ、諧調不良等の画像欠陥を抑制することが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置１は、転写部材４６に対して、第１バイアスおよび第１バイアスとは逆極性の第２バイアスを印加する第１印加部５３と、ドラム表面１６に対して、第１バイアスとは逆極性のドラムバイアスを印加する第２印加部５２と、第１印加部５３および第２印加部５２を制御するバイアス制御部Ｕとを含む。バイアス制御部Ｕは、非画像形成時において、第１印加部５３を制御して、第１バイアスおよび第２バイアスを交互に所定の周期で転写部材４６に印加させることにより、転写部材４６に付着したトナーを転写部材４６から除去しつつ、第２印加部５２を制御してドラムバイアスをドラム表面１６に印加させる。
【解決手段】画像形成装置１は、転写部材４６に対して、第１バイアスおよび第１バイアスとは逆極性の第２バイアスを印加する第１印加部５３と、ドラム表面１６に対して、第１バイアスとは逆極性のドラムバイアスを印加する第２印加部５２と、第１印加部５３および第２印加部５２を制御するバイアス制御部Ｕとを含む。バイアス制御部Ｕは、非画像形成時において、第１印加部５３を制御して、第１バイアスおよび第２バイアスを交互に所定の周期で転写部材４６に印加させることにより、転写部材４６に付着したトナーを転写部材４６から除去しつつ、第２印加部５２を制御してドラムバイアスをドラム表面１６に印加させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用した、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置は、トナー像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラムのドラム表面にトナーを供給してドラム表面上にトナー像を形成する現像器と、ドラム表面との間でニップ部を形成し、ドラム表面上のトナー像を用紙上に転写する転写ローラとを、主要な構成要素として含む。感光体ドラムとして、例えば、正負のいずれにも帯電可能な特性を備えたＯＰＣドラムが用いられる。
【０００３】
この種の画像形成装置では、画像形成動作を続けていると、感光体ドラムから転写ローラにトナーが移動して、転写ローラ上にトナーが堆積する。転写ローラ上に堆積するトナーの大部分は、正帯電されているが、一部が転写ローラに印加されているバイアスによって逆帯電される。また、キャリアを用いず、トナーのみを含む一成分現像剤でトナー像を形成する現像器が用いられている場合でも、所謂リフレッシュ動作によって感光体ドラムのドラム表面に排出された逆帯電のトナーが転写ローラに移動し、堆積する。転写ローラ上に堆積したトナーは、用紙の裏面汚れを引き起こす。
【０００４】
そのような不都合を抑制するために、堆積したトナーは、次のようにして転写ローラから除去されることが一般的である。すなわち、転写ローラに対して、画像形成時に転写ローラに印加される順バイアスと、順バイアスとは逆極性の逆バイアスとを交互に印加することで、転写ローラ上からトナーを除去する。逆バイアスにより、正帯電したトナーを除去することができ、順バイアスにより、逆帯電したトナーを除去することができる。
【０００５】
図８は、感光体ドラムのドラム表面に印加されるドラムバイアス、現像器の現像ローラに印加される現像バイアスおよび転写ローラに印加される転写バイアスのシーケンス制御を示す図である。同図に示すように、画像形成時では、まず、ドラム表面にドラムバイアスが印加され、次に、適切なタイミングで、現像バイアスが現像ローラに印加され、転写順バイアスが転写ローラに印加される。そのため、現像ローラとドラム表面との間、およびドラム表面と転写ローラとの間のそれぞれに電位差が形成され、トナーがそれらの電位差に従って現像ローラ、ドラム表面、ニップ部を通過しようとしている用紙の順に移動する。これにより、用紙上にトナー像が転写される。このようにトナー像の転写が行われる一方で、トナーが電位差に従ってドラム表面から転写ローラに移動し、堆積する。
【０００６】
一方、非画像形成時において上記のトナー除去方法が実行される。トナー除去を行うに当たり、図８に示すように、ドラムバイアスおよび現像バイアスは停止され、転写バイアスは、順バイアスと逆バイアスとが所定の周期で交互に印加されるように制御される。これにより、上記したように転写ローラ上から堆積トナーが除去される。
【０００７】
例えば、特許文献１の画像形成装置では、感光体ドラムのドラム表面上のトナーがニップ部に到達する前に、転写ローラに対して、画像形成時に印加される順バイアスとは逆極性の、かつトナーとは逆極性の逆バイアス（マイナスバイアス）を印加することで、画像形成動作の終了後にトナーが転写ベルト上に堆積することを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−８９９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図８に示すように、非画像形成時（つまり、トナー除去の実行時）では、ドラム表面に対してドラムバイアスが印加されていない。また、特許文献１の画像形成装置においても、転写ローラに対して逆バイアスが印加されているとき、ドラムバイアスは印加されていない。そのため、感光体ドラムが、正負のいずれにも帯電可能な特性を備えたＯＰＣドラムである場合、転写ローラと接触状態にあるドラム表面は、転写ローラに対して印加されている逆バイアスにより、画像形成時とは逆の極性に帯電する。
【００１０】
具体的には、ドラム表面に対して画像形成時に印加されるドラムバイアスがプラスバイアスであり、転写ローラに対して非画像形成時に印加される順バイアスがマイナスバイアスである場合、ドラム表面は、その順バイアスにより、図９に示すようにマイナスに帯電される。
【００１１】
したがって、このようにドラム表面がマイナスに帯電した状態で、画像形成動作を開始するためにドラム表面に対してドラムバイアス（プラスバイアス）を印加すると、ドラム表面は通常よりも低い電位（０Ｖ以下）から立ち上がることになる。そのため、ドラム表面の電位は、図９において矢印Ａで示すように、約２５０Ｖまでしか達せず、ドラム表面は十分な電位を得ることが難しくなる。現像ローラに印加される現像バイアスは約２００Ｖであるため、ドラム表面と現像ローラとの間に十分な電位差が形成されない。その結果、十分な量のトナーが現像ローラからドラム表面に移動せず、地カブリ、諧調不良等の画像欠陥が引き起こされる。
【００１２】
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、非画像形成時において感光体ドラムのドラム表面が逆帯電することを抑制して、地カブリ、諧調不良等の画像欠陥を抑制することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、正負の両方に帯電する特性を備えたドラム表面を有し、該ドラム表面上にトナー像が形成される感光体ドラムと、前記感光体ドラムの前記ドラム表面にトナーを供給して前記トナー像を形成する現像器と、前記感光体ドラムの前記ドラム表面に接触した状態で対向配置された転写部材であって、用紙が通過するニップ部を前記ドラム表面との間で形成し、前記ドラム表面上の前記トナー像を前記ニップ部において前記用紙上に転写する転写部材と、前記転写部材に対して、第１バイアスおよび前記第１バイアスとは逆極性の第２バイアスのうちの一方を選択的に印加する第１印加部と、前記感光体ドラムの前記ドラム表面に対して、前記第１バイアスとは逆極性のドラムバイアスを印加する第２印加部と、前記第１印加部および前記第２印加部を制御するバイアス制御部とを含む。前記バイアス制御部は、前記ドラム表面上に前記トナー像が形成される画像形成時において、前記第１印加部を制御して前記第１バイアスを前記転写部材に印加させると共に、前記第２印加部を制御して前記ドラムバイアスを前記ドラム表面に印加させることにより、前記ドラム表面上の前記トナー像が前記用紙上に転写されるように前記転写部材と前記ドラム表面との間に電位差を生じさせ、一方、前記ドラム表面上に前記トナー像が形成されない非画像形成時において、前記第１印加部を制御して、前記第１バイアスおよび前記第２バイアスを交互に所定の周期で前記転写部材に印加させることにより、前記転写部材に付着したトナーを前記転写部材から除去しつつ、前記第２印加部を制御して前記ドラムバイアスを前記ドラム表面に印加させる。
【００１４】
本発明に係る画像形成装置では、画像形成時においてドラム表面上のトナーの一部が転写部材に移動し、帯電した状態で堆積するが、バイアス制御部は、非画像形成時において、第１印加部を制御して、転写部材に対して第１バイアスおよび第２バイアスを交互に所定の周期で印加させる。これにより、転写部材から帯電した状態の堆積トナーが除去される。そして、このとき、バイアス制御部は、第２印加部を制御して、第１バイアスとは逆極性のドラムバイアスをドラム表面に対して印加させている。そのため、感光体ドラムが正負の両方に帯電する特性を備えたドラム（例えば、ＯＰＣドラム）であっても、転写部材と接触状態にあるドラム表面が、第１バイアスによって該第１バイアスの極性と同一の極性に帯電されることが抑制される。これにより、画像形成動作が再開され、ドラムバイアスがドラム表面に印加されたとき、ドラム表面が十分な電位を得ることが容易となる。その結果、地カブリ、諧調不良等の画像欠陥の発生が抑制され、ドラム表面上に良好なトナー像が形成される。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態では、前記バイアス制御部は、前記非画像形成時において前記ドラム表面に印加される前記ドラムバイアスが前記画像形成時よりも小さくなるように前記第２印加部を制御する。
【００１６】
この構成によれば、ドラムバイアスによるドラムへの負荷を軽減することができる。
【００１７】
本発明の他の好ましい実施形態では、前記感光体ドラムは、回転可能に構成されており、前記ドラム表面は、前記非画像形成時において前記ドラムバイアスが最も先に印加される印加部位を有し、前記バイアス制御部は、前記非画像形成時において、前記感光体ドラムの回転に伴って前記印加部位が前記ニップ部に到達するタイミングに合わせて前記転写ローラに対して前記第１バイアスを印加させる。
【００１８】
この構成によれば、ドラム表面の印加部位がニップ部に到達するタイミングに合わせて転写ローラに対して第１バイアスが印加される。そのため、感光体ドラムの回転方向から見てドラム表面における印加部位よりも上流側部位が、転写ローラに対して印加された第１バイアスによって該第１バイアスの極性と同一の極性に帯電されることが抑制される。これに対し、非画像形成時においてドラムバイアスと第１バイアスとが印加されるタイミングが同一であると、ドラム表面の印加部位は、ドラムバイアスの極性と同一の極性に帯電されるものの、ドラム表面の前記上流側部位は、第１バイアスの極性と同一の極性に帯電されてしまう。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る画像形成装置によれば、非画像形成時において感光体ドラムのドラム表面が逆帯電することを抑制して、地カブリ、諧調不良等の画像欠陥を抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】画像形成装置の内部構造を概略的に示す図である。
【図２】画像形成装置のバイアスの制御系を示す模式図である。
【図３】感光体ドラムのドラム表面に印加されるドラムバイアス、現像器の現像ローラに印加される現像バイアスおよび転写ローラに印加される転写バイアスのシーケンス制御を示す図である。
【図４】ドラム表面および転写ローラの電位の変化を経時的に示す図である。
【図５】ドラムバイアス、現像バイアスおよび転写バイアスの他のシーケンス制御を示す図である。
【図６】ドラム表面に対するドラムバイアスの印加タイミングを説明するための模式図である。
【図７】ドラム表面に対するドラムバイアスの印加タイミングを説明するための模式図である。
【図８】感光体ドラムのドラム表面に印加されるドラムバイアス、現像器の現像ローラに印加される現像バイアスおよび転写ローラに印加される転写バイアスの従来のシーケンス制御を示す図である。
【図９】図８の従来のシーケンス制御例におけるドラム表面および転写ローラの電位の変化を経時的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳しく説明する。尚、本発明の一実施形態として、以下の説明では、画像形成装置としてモノクロタイプのプリンタを示すが、本発明は、これに限定されるものではなく、複写機、ファクシミリ装置、これらの機能を併せ持つ複合機などの他の画像形成装置にも適用可能である。
【００２２】
図１は、画像形成装置１の内部構造を概略的に示す図である。図２は、画像形成装置１のバイアスの制御系を示す模式図である。画像形成装置１は、外部（例えばパーソナルコンピュータ）からの画像データに基づいて用紙Ｐ上にトナー像を形成する画像形成部４と、用紙Ｐ上に形成されたトナー像を加熱して用紙Ｐ上に定着させる定着部５と、用紙Ｐを収容する給紙カセット７と、用紙Ｐが排出される排紙トレイ１２と、給紙カセット７から画像形成部４および定着部５を経由して排紙トレイ１２に向けて用紙Ｐを搬送する搬送路６と、画像形成装置１の図１における右側面に設けられた手差しトレイ３と、各種のメニューを設定する複数のメニュー設定キー等が配置された操作部（図示せず）とを含む。
【００２３】
画像形成部４は、感光体ドラム１０と、帯電器４２と、露光器４３と、現像器４４と、トナーカートリッジ４５と、転写ローラ（転写部材）４６と、トナー除去器４７とを含む。感光体ドラム１０の回転方向（図１では時計回りの方向）から見て、帯電器４２、現像器４４、転写ローラ４６、トナー除去器４７の順に、感光体ドラム１０の周方向に沿って配置されている。露光器４３は、帯電器４２の上方に配置されている。
【００２４】
感光体ドラム１０は、本実施形態では、ＯＰＣドラム（有機感光体ドラム）が用いられている。ＯＰＣドラムは、ドラム表面１６に、有機感光材料からなる有機感光層を有する。有機感光層には、電荷発生剤や電荷輸送剤が分散されている。また、有機感光層は、正負の両方に帯電可能な特性を備える。
【００２５】
帯電器４２は、帯電ローラ５０を有する。帯電ローラ５０は、その周面が有機感光層であるドラム表面１６に略点接触した接触帯電方式のものであり、直流電圧と交流電圧が重畳されたドラムバイアスをドラム表面１６に対して印加することにより、ドラム表面１６の表面電位を均一に帯電させる。ドラムバイアスは、本実施形態では、プラスバイアスである。帯電器４２は、ドラム印加部（第２印加部）５２に接続されており、ドラム印加部５２によってドラム表面１６に対してドラムバイアスが印加される。
【００２６】
露光器４３は、外部ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等から入力された画像データに基づくレーザ光Ｌを感光体ドラム１０のドラム表面１６に導くポリゴンミラー（図示せず）を有している。ポリゴンミラーは、所定の駆動源によって回転しつつ、感光体ドラム１０のドラム表面１６上にレーザ光Ｌを走査して、ドラム表面１６に静電潜像を形成する。
【００２７】
現像器４４は、静電潜像にトナーを供給してドラム表面１６上にトナー像を形成するものである。現像器４４は、本実施形態では、キャリアを含まず、磁性体のトナーのみを含む一成分現像剤を使用するものであって、図１に示すように、該現像器４４の内部空間を画定する現像容器２１と、現像容器２１の底壁に形成された現像剤貯留部１１と、現像容器２１の開口に配置された現像ローラ２２とを、基本的な構成要素として含む。
【００２８】
現像剤貯留部１１は、現像器４４の長手方向（図１の紙面に対して垂直方向）に延びる２つの隣り合う現像剤貯留室１４，１５から構成されている。現像剤貯留室１４，１５は、例えばアルミニウム等の金属からなる仕切り板１７によって長手方向において互いに仕切られているが、長手方向における両端部において互いに連通されている。
【００２９】
また、各現像剤貯留室１４，１５には、回転により現像剤を攪拌しつつ搬送するスクリューフィーダ１８，１９が回転可能に装着されている。スクリューフィーダ１８，１９は、搬送方向が互いに逆方向に設定されているので、現像剤は、現像剤貯留室１４および現像剤貯留室１５間を攪拌されつつ搬送される。この攪拌により、磁性体のトナーが帯電される。本実施形態では、トナーの帯電極性はプラスである。トナーの大部分はプラスに正帯電されるが、印字率の低い画像形成が続いたりすると、一部のトナーが繰り返し帯電され、劣化して過剰帯電したり、マイナスに逆帯電される。劣化したトナーは、所謂リフレッシュ動作によって現像器４４から感光体ドラム１０のドラム表面１６上に排出される。
【００３０】
現像ローラ２２は、その外周面と感光体ドラム１０のドラム表面１６との間に０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの隙間が形成された状態でドラム表面１６に対向配置されている。現像ローラ２２の内部には、所謂汲上げ極が配置されており、その磁力により、現像剤貯留室１４内のトナーが現像ローラ２２の外周面上に磁気的に付着する。
【００３１】
現像ローラ２２の外周面上のトナーは、現像ローラ２２の回転に伴って感光体ドラム１０のドラム表面１６に向けて運ばれ、現像ローラ２２に印加される現像バイアスと感光体ドラム１０のドラム表面１６に印加されるドラムバイアスとの電位差に従って感光体ドラム１０のドラム表面１６の静電潜像に付着する。これにより、ドラム表面１６上にトナー像が形成される。現像バイアスは、本実施形態では、プラスバイアスである。良好なトナー像を形成するためには、現像ローラ２２とドラム表面１６との間の電位差が１００Ｖ以上であることが好ましい。現像ローラ２２は、現像印加部５１に接続されており、現像印加部５１によって現像ローラ２２に対して現像バイアスが印加される。
【００３２】
転写ローラ４６は、感光体ドラム１０のドラム表面１６上に形成されたトナー像を用紙Ｐ上に転写する部材である。転写ローラ４６は、ＳＵＳ、Ｆｅ等の芯金上に、カーボン、イオン導電性フィラー等によりその抵抗を１×１０6〜１×１０10［Ω］としたスポンジゴム層を形成したローラ部材である。転写ローラ４６は、感光体ドラム１０に対して平行に延びていると共に、ドラム表面１６との間でニップ部がＮ形成されるように搬送路６においてドラム表面１６に接触した状態で配置されている。用紙Ｐはニップ部Ｎを通過する。
【００３３】
転写ローラ４６には、転写印加部（第１印加部）５３が接続されており、転写印加部５３により、転写ローラ４６に対して転写バイアスが印加される。具体的には、転写ローラ４６に対して、順バイアス（第１バイアス）と、順バイアスとは逆の極性の逆バイアス（第２バイアス）とが選択的に印加される。本実施形態では、順バイアスはマイナスバイアスであり、逆バイアスはプラスバイアスである。したがって、転写ローラ４６に対して印加される順バイアスは、ドラム表面１６に対して印加されるドラムバイアス（プラスバイアス）とは逆極性のバイアスである。
【００３４】
ドラム表面１６上にトナー像が形成された状態で、ドラムバイアスがドラム表面１６に対して印加されると共に、順バイアスが転写ローラ４６に対して印加されると、ドラム表面１６と転写ローラ４６との間の電位差に従って、プラスに帯電している、トナー像のトナーは転写ローラ４６側に引き付けられる。これにより、ニップ部Ｎを通過する用紙Ｐ上にトナー像が転写される。
【００３５】
トナー除去器４７は、トナー像が用紙Ｐ上に転写された後にドラム表面１６上に残留するトナーを除去並びに回収する。
【００３６】
ニップ部Ｎを通過した用紙Ｐは搬送路６を通って定着部５に搬送される。定着部５は、用紙Ｐ上のトナー像を、用紙Ｐ上に加熱定着する。定着処理された用紙Ｐは、搬送路６を通って排紙トレイ１２に搬送される。
【００３７】
画像形成装置１は、図２に示すように、バイアス制御部Ｕをさらに含む。バイアス制御部Ｕは、ドラム印加部５２、現像印加部５１および転写印加部５３を制御する。バイアス制御部Ｕは、ドラム印加部５２、現像印加部５１および転写印加部５３を適宜制御することにより、画像形成モードおよびクリーニングモードを実行する。
【００３８】
画像形成モードは、感光体ドラム１０のドラム表面１６上にトナー像が形成される画像形成時に実行される。これに対し、クリーニングモードは、ドラム表面１６上にトナー像が形成されない非画像形成時に実行され、転写ローラ４６上に堆積したトナーが除去される。
【００３９】
以下、画像形成モードおよびクリーニングモードについて、図３を参照しながら説明する。図３は、ドラム表面１６に印加されるドラムバイアス、現像ローラ２２に印加される現像バイアスおよび転写ローラ４６に印加される転写バイアスのシーケンス制御を示す図である。
【００４０】
バイアス制御部Ｕは、画像形成モードを実行するにあたり、時点Ｔ１においてドラム印加部５２を制御して、ドラムバイアスをドラム表面１６に対して印加させる。そして、バイアス制御部Ｕは、時点Ｔ２において現像印加部５１を制御して、現像バイアスを現像ローラ２２に印加させる。これにより、現像ローラ２２とドラム表面１６との間で電位差が生じ、現像ローラ２２上のトナーがドラム表面１６上の静電潜像に付着して、トナー像が形成される。
【００４１】
バイアス制御部Ｕは、画像形成モード（図３に示す時点Ｔ１から時点Ｔ４までの期間）を実行する前から転写印加部５３を制御して、逆バイアスを転写ローラ４６に対して印加させているが、現像バイアスを印加させた後、時点Ｔ３において転写印加部５３を制御して順バイアスを転写ローラ４６に対して印加させる。これにより、ドラム表面１６上のトナー像のトナーが転写ローラ４６側に引き付けられる電位差がドラム表面１６と転写ローラ４６との間で生じる。その結果、ニップ部Ｎを通過する用紙Ｐ上にトナー像が形成される。
【００４２】
バイアス制御部Ｕは、転写ローラ４６に対して順バイアスを所定の期間だけ印加させた後、転写印加部５３を再び制御して逆バイアスを転写ローラ４６に印加させる。そして、バイアス制御部Ｕは、時点Ｔ４において、現像印加部５１を制御して現像バイアスをオフ（ＯＦＦ）させると共に、ドラム印加部５２を制御して、ドラムバイアスのレベルを、画像形成時（時点Ｔ１〜時点Ｔ４までの期間）よりも小さくなるように設定する。ドラムバイアスのレベルを画像形成時よりも小さく設定したときでも、ドラムバイアスの極性はプラスに維持されている。
【００４３】
そして、バイアス制御部Ｕは、ドラムバイアスのレベルを画像形成時よりも小さく設定した状態でクリーニングモード（時点Ｔ５から時点Ｔ７までの期間）を実行する。
【００４４】
上記構成の画像形成装置１では、画像形成動作を続けていると、ドラム表面１６および転写ローラ４６間の電位差に従ってドラム表面１６から転写ローラ４６にトナーが移動し、転写ローラ４６上に堆積する。転写ローラ４６上に堆積するトナーの大部分は、プラスに正帯電されているが、一部が転写ローラ４６に印加される順バイアス（マイナスバイアス）によってマイナスに逆帯電される。また、現像器において行われるリフレッシュ動作によって現像器からドラム表面１６上に排出された逆帯電トナーが転写ローラ４６上に堆積する。クリーニングモードは、転写ローラ４６上に堆積したトナーを除去するために行われる。
【００４５】
バイアス制御部Ｕは、クリーニングモードを実行するにあたり、時点Ｔ５において転写印加部５３を制御して、転写ローラ４６に対して、順バイアスおよび逆バイアスを交互に所定の周期で印加させる。逆バイアスは、プラスバイアスなので、プラスに正帯電したトナーを転写ローラ４６から除去することができ、順バイアスは、マイナスバイアスなので、マイナスに逆帯電したトナーを転写ローラ４６から除去することができる。これにより、用紙Ｐがニップ部Ｎを通過する際に用紙Ｐの裏面がトナーで汚れてしまう裏面汚れが抑制される。なお、バイアス制御部Ｕは、クリーニングモードを行うとき、現像バイアスを転写ローラ４６に印加させない。
【００４６】
バイアス制御部Ｕは、上述のように転写印加部５３を制御して用紙Ｐの裏面汚れを抑制しつつ、ドラム印加部５２を制御して、画像形成時よりも小さく設定されたドラムバイアス（プラスバイアス）を、ドラム表面１６に対して印加させ続けている。そのため、転写ローラ４６と接触しているドラム表面１６が、転写ローラ４６に対して印加されているマイナスバイアスである順バイアスによって順バイアスの極性と同一の極性、つまりマイナスに帯電されることが抑制される。
【００４７】
図４は、ドラム表面１６および転写ローラ４６の電位の変化を経時的に示す図である。本実施形態では、画像形成モード時（つまり、画像形成時）に設定されるドラムバイアスのレベルは、約４００Ｖであり、クリーニングモード時（つまり、非画像形成時）に設定されるドラムバイアスのレベルは、約３５０Ｖである。図４に示すように、非画像形成時において転写ローラ４６に対して順バイアスおよび逆バイアスが交互に所定の周期で印加されていても、ドラム表面１６には、約３５０Ｖのプラスのドラムバイアスが印加されているので、ドラム表面１６は、順バイアスの極性であるマイナスに帯電されない。クリーニングモード時では、ドラム表面１６に対するドラムバイアスの印加時間と、転写ローラ４６に対する転写バイアスの印加時間とは、略同一に設定されている。また、それらの印加時間は、印字枚数や、周囲環境の温度・湿度等に応じて適宜設定される。なお、クリーニングモード時に転写ローラ４６に対して印加される順バイアスのレベルは、画像形成モード時よりも低く設定されている。
【００４８】
バイアス制御部Ｕは、クリーニングモードを終了するにあたり、時点Ｔ６においてドラム印加部５２を制御してドラムバイアスの印加を停止させると共に、時点Ｔ７において転写印加部５３を制御して転写バイアスの印加を停止させる。これにより、ドラム表面１６および転写ローラ４６の各電位は０Ｖとなる。
【００４９】
このように、クリーニングモード終了後はドラム表面１６の電位が０Ｖになっている。そのため、ユーザによって印字開始の指示が出され、バイアス制御部Ｕが画像形成モードを開始し、ドラム印加部５２を制御してドラム表面１６に対してドラムバイアスを印加したとき、ドラム表面１６の電位は、２〜３秒程度で迅速に約４００Ｖに達し、十分な電位を得ることができる。これにより、現像ローラ２２とドラム表面１６との間で十分な電位差が生じる。
【００５０】
以上説明した本実施形態に係る画像形成装置１では、トナーの一部が転写ローラ４６に移動し、帯電した状態で堆積するが、バイアス制御部Ｕは、非画像形成時においてクリーニングモードを実行する。クリーニングモードにより、転写印加部５３が制御され、転写ローラ４６に対して順バイアスおよび逆バイアスが交互に所定の周期で印加される。これにより、転写ローラ４６から帯電した状態の堆積トナーが除去される。
【００５１】
そして、クリーニングモード時（時点Ｔ５から時点Ｔ７までの期間）では、バイアス制御部Ｕは、ドラム印加部５２を制御して、順バイアス（マイナスバイアス）とは逆極性のドラムバイアス（プラスバイアス）をドラム表面１６に対して印加させている。そのため、感光体ドラム１０が正負の両方に帯電する特性を備えたドラム（例えば、ＯＰＣドラム）であっても、転写ローラ４６と接触状態にあるドラム表面１６が、順バイアスによって該順バイアスの極性（マイナス）と同一の極性に帯電されることが抑制される。これにより、画像形成動作が再開され、ドラムバイアスがドラム表面１６に印加されたとき、ドラム表面１６が十分な電位を得ることが容易となる。その結果、地カブリ、諧調不良等の画像欠陥の発生が抑制され、ドラム表面１６上に良好なトナー像が形成される。
【００５２】
また、バイアス制御部Ｕは、非画像形成時（クリーニングモード時）においてドラム表面１６に印加されるドラムバイアスが画像形成時（画像形成モード時）よりも小さくなるようにドラム印加部５２を制御する。これにより、ドラムバイアスによる感光体ドラム１０への負荷を軽減することができる。
【００５３】
図５は、ドラムバイアス、現像バイアスおよび転写バイアスの他のシーケンス制御を示す図である。図５のシーケンス制御例では、バイアス制御部Ｕは、画像形成モード終了時にドラムバイアスの印加を停止させる。なお、図５のシーケンス制御例においても、転写ローラ４６に対する逆バイアスの印加は、画像形成モード終了後であっても行われている。そして、バイアス制御部Ｕは、クリーニングモード（図５に示す時点Ｔ５５から時点Ｔ７７までの期間）を実行するに当たり、時点Ｔ５５においてドラム印加部５２を制御してドラム表面１６に対してドラムバイアスを印加させ、次に、時点Ｔ５６において、つまりドラムバイアスの印加から所定の時間Ｔが経過したときに転写印加部５３を制御して順バイアスを印加させる。
【００５４】
具体的には、ドラム表面１６は、図６に示すように、帯電器４２によってドラムバイアスが印加される印加部位Ｄを有する。印加部位Ｄは、ニップ部Ｎから、ドラム表面１６の周方向長さの約１／２だけ離れた位置に設定されており、クリーニングモード時において最も先に印加される部位である。バイアス制御部Ｕは、ドラム印加部５２を制御して印加部位Ｄにドラムバイアスを印加させる（時点Ｔ５５）。これにより、印加部位Ｄおよび感光体ドラム１０の回転方向Ｒから見て印加部位Ｄよりも下流側部位は、感光体ドラム１０の回転に伴ってプラスに帯電される。
【００５５】
そして、バイアス制御部Ｕは、時点Ｔ５６において、印加部位Ｄが感光体ドラム１０の回転に伴って破線で示すようにニップ部Ｎに到達するタイミングに合わせて転写印加部５３を制御して転写ローラ４６に対して順バイアスを印加させる。したがって、所定の時間Ｔは、ドラム表面１６の印加部位Ｄが感光体ドラム１０の回転に伴ってニップ部Ｎに到達するまでに要する時間である。
【００５６】
順バイアスの印加は、印加部位Ｄがニップ部Ｎに到達したとき（時点Ｔ５６）に行われるので、感光体ドラム１０の回転方向Ｒから見た印加部位Ｄよりも上流側部位が、転写ローラ４６に印加されている順バイアスによってマイナスに帯電されることが抑制される。
【００５７】
そして、バイアス制御部Ｕは、時点Ｔ５７において、感光体ドラム１０が一回転するタイミングに合わせてドラム印加部５２を制御してドラムバイアスのドラム表面１６に対する印加を停止させ、次に、時点Ｔ５８において、つまり所定の時間Ｔ分だけ遅れたタイミングで転写印加部５３を制御して転写ローラ４６に対する印加を順バイアスから逆バイアスに切り替える。
【００５８】
さらに、バイアス制御部Ｕは、時点Ｔ５９においてドラム印加部５２を制御してドラム表面１６に対してドラムバイアスを印加させると共に、時点Ｔ６０において、つまり所定の時間Ｔが経過したタイミングで転写印加部５３を制御して転写ローラ４６に対する印加を逆バイアスから順バイアスに切り替える。バイアス制御部Ｕは、次に、時点Ｔ６１において、感光体ドラム１０が一回転するタイミングに合わせてドラム印加部５２を制御してドラムバイアスのドラム表面１６に対する印加を停止させると共に、時点Ｔ６２において、つまり所定の時間Ｔ分だけ遅れたタイミングで転写印加部５３を制御して転写ローラ４６に対する印加を順バイアスから逆バイアスに切り替える。最後に、バイアス制御部Ｕは、逆バイアスを転写ローラ４６に対して所定の期間だけ印加させた後、時点Ｔ６３において転写印加部５３を制御して転写ローラ４６に対する逆バイアスの印加を停止させる。これにより、クリーニングモードが終了する。
【００５９】
図５に示すシーケンス制御例によれば、上述したように、ドラムバイアスの印加部位Ｄへの印加のタイミング（時点Ｔ５５）と、順バイアスの転写ローラ４６への印加のタイミング（時点Ｔ５６）とは、印加部位Ｄがニップ部Ｎに到達するのに要する時間Ｔ分だけ互いにずれているので、ドラム表面１６における印加部位Ｄよりも上流側部位がマイナスに帯電されることが抑制されている。
【００６０】
言い換えれば、ドラムバイアスの印加部位Ｄへの印加のタイミング（時点Ｔ５５）と、順バイアスの転写ローラ４６への印加のタイミング（時点Ｔ５６）とが略同一であると、図７に示すように、感光体ドラム１０の回転方向Ｒから見たドラム表面１６におけるニップ部Ｎよりも上流側部位が、順バイアスによってマイナスに帯電されてしまう。マイナスに帯電してしまった上流側部位は、画像形成モード時にドラムバイアスが印加されても、十分な電位の上昇が得られない。
【符号の説明】
【００６１】
１ 画像形成装置
１０ 感光体ドラム
１６ ドラム表面
２２ 現像ローラ
４４ 現像器
４６ 転写ローラ（転写部材）
５１ 現像印加部
５２ ドラム印加部（第２印加部）
５３ 転写印加部（第１印加部）
Ｄ 印加部位
Ｎ ニップ部
Ｐ 用紙
Ｒ 感光体ドラムの回転方向
Ｕ バイアス制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用した、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置は、トナー像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラムのドラム表面にトナーを供給してドラム表面上にトナー像を形成する現像器と、ドラム表面との間でニップ部を形成し、ドラム表面上のトナー像を用紙上に転写する転写ローラとを、主要な構成要素として含む。感光体ドラムとして、例えば、正負のいずれにも帯電可能な特性を備えたＯＰＣドラムが用いられる。
【０００３】
この種の画像形成装置では、画像形成動作を続けていると、感光体ドラムから転写ローラにトナーが移動して、転写ローラ上にトナーが堆積する。転写ローラ上に堆積するトナーの大部分は、正帯電されているが、一部が転写ローラに印加されているバイアスによって逆帯電される。また、キャリアを用いず、トナーのみを含む一成分現像剤でトナー像を形成する現像器が用いられている場合でも、所謂リフレッシュ動作によって感光体ドラムのドラム表面に排出された逆帯電のトナーが転写ローラに移動し、堆積する。転写ローラ上に堆積したトナーは、用紙の裏面汚れを引き起こす。
【０００４】
そのような不都合を抑制するために、堆積したトナーは、次のようにして転写ローラから除去されることが一般的である。すなわち、転写ローラに対して、画像形成時に転写ローラに印加される順バイアスと、順バイアスとは逆極性の逆バイアスとを交互に印加することで、転写ローラ上からトナーを除去する。逆バイアスにより、正帯電したトナーを除去することができ、順バイアスにより、逆帯電したトナーを除去することができる。
【０００５】
図８は、感光体ドラムのドラム表面に印加されるドラムバイアス、現像器の現像ローラに印加される現像バイアスおよび転写ローラに印加される転写バイアスのシーケンス制御を示す図である。同図に示すように、画像形成時では、まず、ドラム表面にドラムバイアスが印加され、次に、適切なタイミングで、現像バイアスが現像ローラに印加され、転写順バイアスが転写ローラに印加される。そのため、現像ローラとドラム表面との間、およびドラム表面と転写ローラとの間のそれぞれに電位差が形成され、トナーがそれらの電位差に従って現像ローラ、ドラム表面、ニップ部を通過しようとしている用紙の順に移動する。これにより、用紙上にトナー像が転写される。このようにトナー像の転写が行われる一方で、トナーが電位差に従ってドラム表面から転写ローラに移動し、堆積する。
【０００６】
一方、非画像形成時において上記のトナー除去方法が実行される。トナー除去を行うに当たり、図８に示すように、ドラムバイアスおよび現像バイアスは停止され、転写バイアスは、順バイアスと逆バイアスとが所定の周期で交互に印加されるように制御される。これにより、上記したように転写ローラ上から堆積トナーが除去される。
【０００７】
例えば、特許文献１の画像形成装置では、感光体ドラムのドラム表面上のトナーがニップ部に到達する前に、転写ローラに対して、画像形成時に印加される順バイアスとは逆極性の、かつトナーとは逆極性の逆バイアス（マイナスバイアス）を印加することで、画像形成動作の終了後にトナーが転写ベルト上に堆積することを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−８９９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図８に示すように、非画像形成時（つまり、トナー除去の実行時）では、ドラム表面に対してドラムバイアスが印加されていない。また、特許文献１の画像形成装置においても、転写ローラに対して逆バイアスが印加されているとき、ドラムバイアスは印加されていない。そのため、感光体ドラムが、正負のいずれにも帯電可能な特性を備えたＯＰＣドラムである場合、転写ローラと接触状態にあるドラム表面は、転写ローラに対して印加されている逆バイアスにより、画像形成時とは逆の極性に帯電する。
【００１０】
具体的には、ドラム表面に対して画像形成時に印加されるドラムバイアスがプラスバイアスであり、転写ローラに対して非画像形成時に印加される順バイアスがマイナスバイアスである場合、ドラム表面は、その順バイアスにより、図９に示すようにマイナスに帯電される。
【００１１】
したがって、このようにドラム表面がマイナスに帯電した状態で、画像形成動作を開始するためにドラム表面に対してドラムバイアス（プラスバイアス）を印加すると、ドラム表面は通常よりも低い電位（０Ｖ以下）から立ち上がることになる。そのため、ドラム表面の電位は、図９において矢印Ａで示すように、約２５０Ｖまでしか達せず、ドラム表面は十分な電位を得ることが難しくなる。現像ローラに印加される現像バイアスは約２００Ｖであるため、ドラム表面と現像ローラとの間に十分な電位差が形成されない。その結果、十分な量のトナーが現像ローラからドラム表面に移動せず、地カブリ、諧調不良等の画像欠陥が引き起こされる。
【００１２】
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、非画像形成時において感光体ドラムのドラム表面が逆帯電することを抑制して、地カブリ、諧調不良等の画像欠陥を抑制することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、正負の両方に帯電する特性を備えたドラム表面を有し、該ドラム表面上にトナー像が形成される感光体ドラムと、前記感光体ドラムの前記ドラム表面にトナーを供給して前記トナー像を形成する現像器と、前記感光体ドラムの前記ドラム表面に接触した状態で対向配置された転写部材であって、用紙が通過するニップ部を前記ドラム表面との間で形成し、前記ドラム表面上の前記トナー像を前記ニップ部において前記用紙上に転写する転写部材と、前記転写部材に対して、第１バイアスおよび前記第１バイアスとは逆極性の第２バイアスのうちの一方を選択的に印加する第１印加部と、前記感光体ドラムの前記ドラム表面に対して、前記第１バイアスとは逆極性のドラムバイアスを印加する第２印加部と、前記第１印加部および前記第２印加部を制御するバイアス制御部とを含む。前記バイアス制御部は、前記ドラム表面上に前記トナー像が形成される画像形成時において、前記第１印加部を制御して前記第１バイアスを前記転写部材に印加させると共に、前記第２印加部を制御して前記ドラムバイアスを前記ドラム表面に印加させることにより、前記ドラム表面上の前記トナー像が前記用紙上に転写されるように前記転写部材と前記ドラム表面との間に電位差を生じさせ、一方、前記ドラム表面上に前記トナー像が形成されない非画像形成時において、前記第１印加部を制御して、前記第１バイアスおよび前記第２バイアスを交互に所定の周期で前記転写部材に印加させることにより、前記転写部材に付着したトナーを前記転写部材から除去しつつ、前記第２印加部を制御して前記ドラムバイアスを前記ドラム表面に印加させる。
【００１４】
本発明に係る画像形成装置では、画像形成時においてドラム表面上のトナーの一部が転写部材に移動し、帯電した状態で堆積するが、バイアス制御部は、非画像形成時において、第１印加部を制御して、転写部材に対して第１バイアスおよび第２バイアスを交互に所定の周期で印加させる。これにより、転写部材から帯電した状態の堆積トナーが除去される。そして、このとき、バイアス制御部は、第２印加部を制御して、第１バイアスとは逆極性のドラムバイアスをドラム表面に対して印加させている。そのため、感光体ドラムが正負の両方に帯電する特性を備えたドラム（例えば、ＯＰＣドラム）であっても、転写部材と接触状態にあるドラム表面が、第１バイアスによって該第１バイアスの極性と同一の極性に帯電されることが抑制される。これにより、画像形成動作が再開され、ドラムバイアスがドラム表面に印加されたとき、ドラム表面が十分な電位を得ることが容易となる。その結果、地カブリ、諧調不良等の画像欠陥の発生が抑制され、ドラム表面上に良好なトナー像が形成される。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態では、前記バイアス制御部は、前記非画像形成時において前記ドラム表面に印加される前記ドラムバイアスが前記画像形成時よりも小さくなるように前記第２印加部を制御する。
【００１６】
この構成によれば、ドラムバイアスによるドラムへの負荷を軽減することができる。
【００１７】
本発明の他の好ましい実施形態では、前記感光体ドラムは、回転可能に構成されており、前記ドラム表面は、前記非画像形成時において前記ドラムバイアスが最も先に印加される印加部位を有し、前記バイアス制御部は、前記非画像形成時において、前記感光体ドラムの回転に伴って前記印加部位が前記ニップ部に到達するタイミングに合わせて前記転写ローラに対して前記第１バイアスを印加させる。
【００１８】
この構成によれば、ドラム表面の印加部位がニップ部に到達するタイミングに合わせて転写ローラに対して第１バイアスが印加される。そのため、感光体ドラムの回転方向から見てドラム表面における印加部位よりも上流側部位が、転写ローラに対して印加された第１バイアスによって該第１バイアスの極性と同一の極性に帯電されることが抑制される。これに対し、非画像形成時においてドラムバイアスと第１バイアスとが印加されるタイミングが同一であると、ドラム表面の印加部位は、ドラムバイアスの極性と同一の極性に帯電されるものの、ドラム表面の前記上流側部位は、第１バイアスの極性と同一の極性に帯電されてしまう。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る画像形成装置によれば、非画像形成時において感光体ドラムのドラム表面が逆帯電することを抑制して、地カブリ、諧調不良等の画像欠陥を抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】画像形成装置の内部構造を概略的に示す図である。
【図２】画像形成装置のバイアスの制御系を示す模式図である。
【図３】感光体ドラムのドラム表面に印加されるドラムバイアス、現像器の現像ローラに印加される現像バイアスおよび転写ローラに印加される転写バイアスのシーケンス制御を示す図である。
【図４】ドラム表面および転写ローラの電位の変化を経時的に示す図である。
【図５】ドラムバイアス、現像バイアスおよび転写バイアスの他のシーケンス制御を示す図である。
【図６】ドラム表面に対するドラムバイアスの印加タイミングを説明するための模式図である。
【図７】ドラム表面に対するドラムバイアスの印加タイミングを説明するための模式図である。
【図８】感光体ドラムのドラム表面に印加されるドラムバイアス、現像器の現像ローラに印加される現像バイアスおよび転写ローラに印加される転写バイアスの従来のシーケンス制御を示す図である。
【図９】図８の従来のシーケンス制御例におけるドラム表面および転写ローラの電位の変化を経時的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳しく説明する。尚、本発明の一実施形態として、以下の説明では、画像形成装置としてモノクロタイプのプリンタを示すが、本発明は、これに限定されるものではなく、複写機、ファクシミリ装置、これらの機能を併せ持つ複合機などの他の画像形成装置にも適用可能である。
【００２２】
図１は、画像形成装置１の内部構造を概略的に示す図である。図２は、画像形成装置１のバイアスの制御系を示す模式図である。画像形成装置１は、外部（例えばパーソナルコンピュータ）からの画像データに基づいて用紙Ｐ上にトナー像を形成する画像形成部４と、用紙Ｐ上に形成されたトナー像を加熱して用紙Ｐ上に定着させる定着部５と、用紙Ｐを収容する給紙カセット７と、用紙Ｐが排出される排紙トレイ１２と、給紙カセット７から画像形成部４および定着部５を経由して排紙トレイ１２に向けて用紙Ｐを搬送する搬送路６と、画像形成装置１の図１における右側面に設けられた手差しトレイ３と、各種のメニューを設定する複数のメニュー設定キー等が配置された操作部（図示せず）とを含む。
【００２３】
画像形成部４は、感光体ドラム１０と、帯電器４２と、露光器４３と、現像器４４と、トナーカートリッジ４５と、転写ローラ（転写部材）４６と、トナー除去器４７とを含む。感光体ドラム１０の回転方向（図１では時計回りの方向）から見て、帯電器４２、現像器４４、転写ローラ４６、トナー除去器４７の順に、感光体ドラム１０の周方向に沿って配置されている。露光器４３は、帯電器４２の上方に配置されている。
【００２４】
感光体ドラム１０は、本実施形態では、ＯＰＣドラム（有機感光体ドラム）が用いられている。ＯＰＣドラムは、ドラム表面１６に、有機感光材料からなる有機感光層を有する。有機感光層には、電荷発生剤や電荷輸送剤が分散されている。また、有機感光層は、正負の両方に帯電可能な特性を備える。
【００２５】
帯電器４２は、帯電ローラ５０を有する。帯電ローラ５０は、その周面が有機感光層であるドラム表面１６に略点接触した接触帯電方式のものであり、直流電圧と交流電圧が重畳されたドラムバイアスをドラム表面１６に対して印加することにより、ドラム表面１６の表面電位を均一に帯電させる。ドラムバイアスは、本実施形態では、プラスバイアスである。帯電器４２は、ドラム印加部（第２印加部）５２に接続されており、ドラム印加部５２によってドラム表面１６に対してドラムバイアスが印加される。
【００２６】
露光器４３は、外部ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等から入力された画像データに基づくレーザ光Ｌを感光体ドラム１０のドラム表面１６に導くポリゴンミラー（図示せず）を有している。ポリゴンミラーは、所定の駆動源によって回転しつつ、感光体ドラム１０のドラム表面１６上にレーザ光Ｌを走査して、ドラム表面１６に静電潜像を形成する。
【００２７】
現像器４４は、静電潜像にトナーを供給してドラム表面１６上にトナー像を形成するものである。現像器４４は、本実施形態では、キャリアを含まず、磁性体のトナーのみを含む一成分現像剤を使用するものであって、図１に示すように、該現像器４４の内部空間を画定する現像容器２１と、現像容器２１の底壁に形成された現像剤貯留部１１と、現像容器２１の開口に配置された現像ローラ２２とを、基本的な構成要素として含む。
【００２８】
現像剤貯留部１１は、現像器４４の長手方向（図１の紙面に対して垂直方向）に延びる２つの隣り合う現像剤貯留室１４，１５から構成されている。現像剤貯留室１４，１５は、例えばアルミニウム等の金属からなる仕切り板１７によって長手方向において互いに仕切られているが、長手方向における両端部において互いに連通されている。
【００２９】
また、各現像剤貯留室１４，１５には、回転により現像剤を攪拌しつつ搬送するスクリューフィーダ１８，１９が回転可能に装着されている。スクリューフィーダ１８，１９は、搬送方向が互いに逆方向に設定されているので、現像剤は、現像剤貯留室１４および現像剤貯留室１５間を攪拌されつつ搬送される。この攪拌により、磁性体のトナーが帯電される。本実施形態では、トナーの帯電極性はプラスである。トナーの大部分はプラスに正帯電されるが、印字率の低い画像形成が続いたりすると、一部のトナーが繰り返し帯電され、劣化して過剰帯電したり、マイナスに逆帯電される。劣化したトナーは、所謂リフレッシュ動作によって現像器４４から感光体ドラム１０のドラム表面１６上に排出される。
【００３０】
現像ローラ２２は、その外周面と感光体ドラム１０のドラム表面１６との間に０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの隙間が形成された状態でドラム表面１６に対向配置されている。現像ローラ２２の内部には、所謂汲上げ極が配置されており、その磁力により、現像剤貯留室１４内のトナーが現像ローラ２２の外周面上に磁気的に付着する。
【００３１】
現像ローラ２２の外周面上のトナーは、現像ローラ２２の回転に伴って感光体ドラム１０のドラム表面１６に向けて運ばれ、現像ローラ２２に印加される現像バイアスと感光体ドラム１０のドラム表面１６に印加されるドラムバイアスとの電位差に従って感光体ドラム１０のドラム表面１６の静電潜像に付着する。これにより、ドラム表面１６上にトナー像が形成される。現像バイアスは、本実施形態では、プラスバイアスである。良好なトナー像を形成するためには、現像ローラ２２とドラム表面１６との間の電位差が１００Ｖ以上であることが好ましい。現像ローラ２２は、現像印加部５１に接続されており、現像印加部５１によって現像ローラ２２に対して現像バイアスが印加される。
【００３２】
転写ローラ４６は、感光体ドラム１０のドラム表面１６上に形成されたトナー像を用紙Ｐ上に転写する部材である。転写ローラ４６は、ＳＵＳ、Ｆｅ等の芯金上に、カーボン、イオン導電性フィラー等によりその抵抗を１×１０6〜１×１０10［Ω］としたスポンジゴム層を形成したローラ部材である。転写ローラ４６は、感光体ドラム１０に対して平行に延びていると共に、ドラム表面１６との間でニップ部がＮ形成されるように搬送路６においてドラム表面１６に接触した状態で配置されている。用紙Ｐはニップ部Ｎを通過する。
【００３３】
転写ローラ４６には、転写印加部（第１印加部）５３が接続されており、転写印加部５３により、転写ローラ４６に対して転写バイアスが印加される。具体的には、転写ローラ４６に対して、順バイアス（第１バイアス）と、順バイアスとは逆の極性の逆バイアス（第２バイアス）とが選択的に印加される。本実施形態では、順バイアスはマイナスバイアスであり、逆バイアスはプラスバイアスである。したがって、転写ローラ４６に対して印加される順バイアスは、ドラム表面１６に対して印加されるドラムバイアス（プラスバイアス）とは逆極性のバイアスである。
【００３４】
ドラム表面１６上にトナー像が形成された状態で、ドラムバイアスがドラム表面１６に対して印加されると共に、順バイアスが転写ローラ４６に対して印加されると、ドラム表面１６と転写ローラ４６との間の電位差に従って、プラスに帯電している、トナー像のトナーは転写ローラ４６側に引き付けられる。これにより、ニップ部Ｎを通過する用紙Ｐ上にトナー像が転写される。
【００３５】
トナー除去器４７は、トナー像が用紙Ｐ上に転写された後にドラム表面１６上に残留するトナーを除去並びに回収する。
【００３６】
ニップ部Ｎを通過した用紙Ｐは搬送路６を通って定着部５に搬送される。定着部５は、用紙Ｐ上のトナー像を、用紙Ｐ上に加熱定着する。定着処理された用紙Ｐは、搬送路６を通って排紙トレイ１２に搬送される。
【００３７】
画像形成装置１は、図２に示すように、バイアス制御部Ｕをさらに含む。バイアス制御部Ｕは、ドラム印加部５２、現像印加部５１および転写印加部５３を制御する。バイアス制御部Ｕは、ドラム印加部５２、現像印加部５１および転写印加部５３を適宜制御することにより、画像形成モードおよびクリーニングモードを実行する。
【００３８】
画像形成モードは、感光体ドラム１０のドラム表面１６上にトナー像が形成される画像形成時に実行される。これに対し、クリーニングモードは、ドラム表面１６上にトナー像が形成されない非画像形成時に実行され、転写ローラ４６上に堆積したトナーが除去される。
【００３９】
以下、画像形成モードおよびクリーニングモードについて、図３を参照しながら説明する。図３は、ドラム表面１６に印加されるドラムバイアス、現像ローラ２２に印加される現像バイアスおよび転写ローラ４６に印加される転写バイアスのシーケンス制御を示す図である。
【００４０】
バイアス制御部Ｕは、画像形成モードを実行するにあたり、時点Ｔ１においてドラム印加部５２を制御して、ドラムバイアスをドラム表面１６に対して印加させる。そして、バイアス制御部Ｕは、時点Ｔ２において現像印加部５１を制御して、現像バイアスを現像ローラ２２に印加させる。これにより、現像ローラ２２とドラム表面１６との間で電位差が生じ、現像ローラ２２上のトナーがドラム表面１６上の静電潜像に付着して、トナー像が形成される。
【００４１】
バイアス制御部Ｕは、画像形成モード（図３に示す時点Ｔ１から時点Ｔ４までの期間）を実行する前から転写印加部５３を制御して、逆バイアスを転写ローラ４６に対して印加させているが、現像バイアスを印加させた後、時点Ｔ３において転写印加部５３を制御して順バイアスを転写ローラ４６に対して印加させる。これにより、ドラム表面１６上のトナー像のトナーが転写ローラ４６側に引き付けられる電位差がドラム表面１６と転写ローラ４６との間で生じる。その結果、ニップ部Ｎを通過する用紙Ｐ上にトナー像が形成される。
【００４２】
バイアス制御部Ｕは、転写ローラ４６に対して順バイアスを所定の期間だけ印加させた後、転写印加部５３を再び制御して逆バイアスを転写ローラ４６に印加させる。そして、バイアス制御部Ｕは、時点Ｔ４において、現像印加部５１を制御して現像バイアスをオフ（ＯＦＦ）させると共に、ドラム印加部５２を制御して、ドラムバイアスのレベルを、画像形成時（時点Ｔ１〜時点Ｔ４までの期間）よりも小さくなるように設定する。ドラムバイアスのレベルを画像形成時よりも小さく設定したときでも、ドラムバイアスの極性はプラスに維持されている。
【００４３】
そして、バイアス制御部Ｕは、ドラムバイアスのレベルを画像形成時よりも小さく設定した状態でクリーニングモード（時点Ｔ５から時点Ｔ７までの期間）を実行する。
【００４４】
上記構成の画像形成装置１では、画像形成動作を続けていると、ドラム表面１６および転写ローラ４６間の電位差に従ってドラム表面１６から転写ローラ４６にトナーが移動し、転写ローラ４６上に堆積する。転写ローラ４６上に堆積するトナーの大部分は、プラスに正帯電されているが、一部が転写ローラ４６に印加される順バイアス（マイナスバイアス）によってマイナスに逆帯電される。また、現像器において行われるリフレッシュ動作によって現像器からドラム表面１６上に排出された逆帯電トナーが転写ローラ４６上に堆積する。クリーニングモードは、転写ローラ４６上に堆積したトナーを除去するために行われる。
【００４５】
バイアス制御部Ｕは、クリーニングモードを実行するにあたり、時点Ｔ５において転写印加部５３を制御して、転写ローラ４６に対して、順バイアスおよび逆バイアスを交互に所定の周期で印加させる。逆バイアスは、プラスバイアスなので、プラスに正帯電したトナーを転写ローラ４６から除去することができ、順バイアスは、マイナスバイアスなので、マイナスに逆帯電したトナーを転写ローラ４６から除去することができる。これにより、用紙Ｐがニップ部Ｎを通過する際に用紙Ｐの裏面がトナーで汚れてしまう裏面汚れが抑制される。なお、バイアス制御部Ｕは、クリーニングモードを行うとき、現像バイアスを転写ローラ４６に印加させない。
【００４６】
バイアス制御部Ｕは、上述のように転写印加部５３を制御して用紙Ｐの裏面汚れを抑制しつつ、ドラム印加部５２を制御して、画像形成時よりも小さく設定されたドラムバイアス（プラスバイアス）を、ドラム表面１６に対して印加させ続けている。そのため、転写ローラ４６と接触しているドラム表面１６が、転写ローラ４６に対して印加されているマイナスバイアスである順バイアスによって順バイアスの極性と同一の極性、つまりマイナスに帯電されることが抑制される。
【００４７】
図４は、ドラム表面１６および転写ローラ４６の電位の変化を経時的に示す図である。本実施形態では、画像形成モード時（つまり、画像形成時）に設定されるドラムバイアスのレベルは、約４００Ｖであり、クリーニングモード時（つまり、非画像形成時）に設定されるドラムバイアスのレベルは、約３５０Ｖである。図４に示すように、非画像形成時において転写ローラ４６に対して順バイアスおよび逆バイアスが交互に所定の周期で印加されていても、ドラム表面１６には、約３５０Ｖのプラスのドラムバイアスが印加されているので、ドラム表面１６は、順バイアスの極性であるマイナスに帯電されない。クリーニングモード時では、ドラム表面１６に対するドラムバイアスの印加時間と、転写ローラ４６に対する転写バイアスの印加時間とは、略同一に設定されている。また、それらの印加時間は、印字枚数や、周囲環境の温度・湿度等に応じて適宜設定される。なお、クリーニングモード時に転写ローラ４６に対して印加される順バイアスのレベルは、画像形成モード時よりも低く設定されている。
【００４８】
バイアス制御部Ｕは、クリーニングモードを終了するにあたり、時点Ｔ６においてドラム印加部５２を制御してドラムバイアスの印加を停止させると共に、時点Ｔ７において転写印加部５３を制御して転写バイアスの印加を停止させる。これにより、ドラム表面１６および転写ローラ４６の各電位は０Ｖとなる。
【００４９】
このように、クリーニングモード終了後はドラム表面１６の電位が０Ｖになっている。そのため、ユーザによって印字開始の指示が出され、バイアス制御部Ｕが画像形成モードを開始し、ドラム印加部５２を制御してドラム表面１６に対してドラムバイアスを印加したとき、ドラム表面１６の電位は、２〜３秒程度で迅速に約４００Ｖに達し、十分な電位を得ることができる。これにより、現像ローラ２２とドラム表面１６との間で十分な電位差が生じる。
【００５０】
以上説明した本実施形態に係る画像形成装置１では、トナーの一部が転写ローラ４６に移動し、帯電した状態で堆積するが、バイアス制御部Ｕは、非画像形成時においてクリーニングモードを実行する。クリーニングモードにより、転写印加部５３が制御され、転写ローラ４６に対して順バイアスおよび逆バイアスが交互に所定の周期で印加される。これにより、転写ローラ４６から帯電した状態の堆積トナーが除去される。
【００５１】
そして、クリーニングモード時（時点Ｔ５から時点Ｔ７までの期間）では、バイアス制御部Ｕは、ドラム印加部５２を制御して、順バイアス（マイナスバイアス）とは逆極性のドラムバイアス（プラスバイアス）をドラム表面１６に対して印加させている。そのため、感光体ドラム１０が正負の両方に帯電する特性を備えたドラム（例えば、ＯＰＣドラム）であっても、転写ローラ４６と接触状態にあるドラム表面１６が、順バイアスによって該順バイアスの極性（マイナス）と同一の極性に帯電されることが抑制される。これにより、画像形成動作が再開され、ドラムバイアスがドラム表面１６に印加されたとき、ドラム表面１６が十分な電位を得ることが容易となる。その結果、地カブリ、諧調不良等の画像欠陥の発生が抑制され、ドラム表面１６上に良好なトナー像が形成される。
【００５２】
また、バイアス制御部Ｕは、非画像形成時（クリーニングモード時）においてドラム表面１６に印加されるドラムバイアスが画像形成時（画像形成モード時）よりも小さくなるようにドラム印加部５２を制御する。これにより、ドラムバイアスによる感光体ドラム１０への負荷を軽減することができる。
【００５３】
図５は、ドラムバイアス、現像バイアスおよび転写バイアスの他のシーケンス制御を示す図である。図５のシーケンス制御例では、バイアス制御部Ｕは、画像形成モード終了時にドラムバイアスの印加を停止させる。なお、図５のシーケンス制御例においても、転写ローラ４６に対する逆バイアスの印加は、画像形成モード終了後であっても行われている。そして、バイアス制御部Ｕは、クリーニングモード（図５に示す時点Ｔ５５から時点Ｔ７７までの期間）を実行するに当たり、時点Ｔ５５においてドラム印加部５２を制御してドラム表面１６に対してドラムバイアスを印加させ、次に、時点Ｔ５６において、つまりドラムバイアスの印加から所定の時間Ｔが経過したときに転写印加部５３を制御して順バイアスを印加させる。
【００５４】
具体的には、ドラム表面１６は、図６に示すように、帯電器４２によってドラムバイアスが印加される印加部位Ｄを有する。印加部位Ｄは、ニップ部Ｎから、ドラム表面１６の周方向長さの約１／２だけ離れた位置に設定されており、クリーニングモード時において最も先に印加される部位である。バイアス制御部Ｕは、ドラム印加部５２を制御して印加部位Ｄにドラムバイアスを印加させる（時点Ｔ５５）。これにより、印加部位Ｄおよび感光体ドラム１０の回転方向Ｒから見て印加部位Ｄよりも下流側部位は、感光体ドラム１０の回転に伴ってプラスに帯電される。
【００５５】
そして、バイアス制御部Ｕは、時点Ｔ５６において、印加部位Ｄが感光体ドラム１０の回転に伴って破線で示すようにニップ部Ｎに到達するタイミングに合わせて転写印加部５３を制御して転写ローラ４６に対して順バイアスを印加させる。したがって、所定の時間Ｔは、ドラム表面１６の印加部位Ｄが感光体ドラム１０の回転に伴ってニップ部Ｎに到達するまでに要する時間である。
【００５６】
順バイアスの印加は、印加部位Ｄがニップ部Ｎに到達したとき（時点Ｔ５６）に行われるので、感光体ドラム１０の回転方向Ｒから見た印加部位Ｄよりも上流側部位が、転写ローラ４６に印加されている順バイアスによってマイナスに帯電されることが抑制される。
【００５７】
そして、バイアス制御部Ｕは、時点Ｔ５７において、感光体ドラム１０が一回転するタイミングに合わせてドラム印加部５２を制御してドラムバイアスのドラム表面１６に対する印加を停止させ、次に、時点Ｔ５８において、つまり所定の時間Ｔ分だけ遅れたタイミングで転写印加部５３を制御して転写ローラ４６に対する印加を順バイアスから逆バイアスに切り替える。
【００５８】
さらに、バイアス制御部Ｕは、時点Ｔ５９においてドラム印加部５２を制御してドラム表面１６に対してドラムバイアスを印加させると共に、時点Ｔ６０において、つまり所定の時間Ｔが経過したタイミングで転写印加部５３を制御して転写ローラ４６に対する印加を逆バイアスから順バイアスに切り替える。バイアス制御部Ｕは、次に、時点Ｔ６１において、感光体ドラム１０が一回転するタイミングに合わせてドラム印加部５２を制御してドラムバイアスのドラム表面１６に対する印加を停止させると共に、時点Ｔ６２において、つまり所定の時間Ｔ分だけ遅れたタイミングで転写印加部５３を制御して転写ローラ４６に対する印加を順バイアスから逆バイアスに切り替える。最後に、バイアス制御部Ｕは、逆バイアスを転写ローラ４６に対して所定の期間だけ印加させた後、時点Ｔ６３において転写印加部５３を制御して転写ローラ４６に対する逆バイアスの印加を停止させる。これにより、クリーニングモードが終了する。
【００５９】
図５に示すシーケンス制御例によれば、上述したように、ドラムバイアスの印加部位Ｄへの印加のタイミング（時点Ｔ５５）と、順バイアスの転写ローラ４６への印加のタイミング（時点Ｔ５６）とは、印加部位Ｄがニップ部Ｎに到達するのに要する時間Ｔ分だけ互いにずれているので、ドラム表面１６における印加部位Ｄよりも上流側部位がマイナスに帯電されることが抑制されている。
【００６０】
言い換えれば、ドラムバイアスの印加部位Ｄへの印加のタイミング（時点Ｔ５５）と、順バイアスの転写ローラ４６への印加のタイミング（時点Ｔ５６）とが略同一であると、図７に示すように、感光体ドラム１０の回転方向Ｒから見たドラム表面１６におけるニップ部Ｎよりも上流側部位が、順バイアスによってマイナスに帯電されてしまう。マイナスに帯電してしまった上流側部位は、画像形成モード時にドラムバイアスが印加されても、十分な電位の上昇が得られない。
【符号の説明】
【００６１】
１ 画像形成装置
１０ 感光体ドラム
１６ ドラム表面
２２ 現像ローラ
４４ 現像器
４６ 転写ローラ（転写部材）
５１ 現像印加部
５２ ドラム印加部（第２印加部）
５３ 転写印加部（第１印加部）
Ｄ 印加部位
Ｎ ニップ部
Ｐ 用紙
Ｒ 感光体ドラムの回転方向
Ｕ バイアス制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正負の両方に帯電する特性を備えたドラム表面を有し、該ドラム表面上にトナー像が形成される感光体ドラムと、
前記感光体ドラムの前記ドラム表面にトナーを供給して前記トナー像を形成する現像器と、
前記感光体ドラムの前記ドラム表面に接触した状態で対向配置された転写部材であって、用紙が通過するニップ部を前記ドラム表面との間で形成し、前記ドラム表面上の前記トナー像を前記ニップ部において前記用紙上に転写する転写部材と、
前記転写部材に対して、第１バイアスおよび前記第１バイアスとは逆極性の第２バイアスのうちの一方を選択的に印加する第１印加部と、
前記感光体ドラムの前記ドラム表面に対して、前記第１バイアスとは逆極性のドラムバイアスを印加する第２印加部と、
前記第１印加部および前記第２印加部を制御するバイアス制御部と、
を備え、
前記バイアス制御部は、前記ドラム表面上に前記トナー像が形成される画像形成時において、前記第１印加部を制御して前記第１バイアスを前記転写部材に印加させると共に、前記第２印加部を制御して前記ドラムバイアスを前記ドラム表面に印加させることにより、前記ドラム表面上の前記トナー像が前記用紙上に転写されるように前記転写部材と前記ドラム表面との間に電位差を生じさせ、
一方、前記ドラム表面上に前記トナー像が形成されない非画像形成時において、前記第１印加部を制御して、前記第１バイアスおよび前記第２バイアスを交互に所定の周期で前記転写部材に印加させることにより、前記転写部材に付着したトナーを前記転写部材から除去しつつ、前記第２印加部を制御して前記ドラムバイアスを前記ドラム表面に印加させる画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記バイアス制御部は、前記非画像形成時において前記ドラム表面に印加される前記ドラムバイアスが前記画像形成時よりも小さくなるように前記第２印加部を制御する画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像形成装置において、
前記感光体ドラムは、回転可能に構成されており、
前記ドラム表面は、前記非画像形成時において前記ドラムバイアスが最も先に印加される印加部位を有し、
前記バイアス制御部は、前記非画像形成時において、前記感光体ドラムの回転に伴って前記印加部位が前記ニップ部に到達するタイミングに合わせて前記転写ローラに対して前記第１バイアスを印加させる画像形成装置。
【請求項１】
正負の両方に帯電する特性を備えたドラム表面を有し、該ドラム表面上にトナー像が形成される感光体ドラムと、
前記感光体ドラムの前記ドラム表面にトナーを供給して前記トナー像を形成する現像器と、
前記感光体ドラムの前記ドラム表面に接触した状態で対向配置された転写部材であって、用紙が通過するニップ部を前記ドラム表面との間で形成し、前記ドラム表面上の前記トナー像を前記ニップ部において前記用紙上に転写する転写部材と、
前記転写部材に対して、第１バイアスおよび前記第１バイアスとは逆極性の第２バイアスのうちの一方を選択的に印加する第１印加部と、
前記感光体ドラムの前記ドラム表面に対して、前記第１バイアスとは逆極性のドラムバイアスを印加する第２印加部と、
前記第１印加部および前記第２印加部を制御するバイアス制御部と、
を備え、
前記バイアス制御部は、前記ドラム表面上に前記トナー像が形成される画像形成時において、前記第１印加部を制御して前記第１バイアスを前記転写部材に印加させると共に、前記第２印加部を制御して前記ドラムバイアスを前記ドラム表面に印加させることにより、前記ドラム表面上の前記トナー像が前記用紙上に転写されるように前記転写部材と前記ドラム表面との間に電位差を生じさせ、
一方、前記ドラム表面上に前記トナー像が形成されない非画像形成時において、前記第１印加部を制御して、前記第１バイアスおよび前記第２バイアスを交互に所定の周期で前記転写部材に印加させることにより、前記転写部材に付着したトナーを前記転写部材から除去しつつ、前記第２印加部を制御して前記ドラムバイアスを前記ドラム表面に印加させる画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記バイアス制御部は、前記非画像形成時において前記ドラム表面に印加される前記ドラムバイアスが前記画像形成時よりも小さくなるように前記第２印加部を制御する画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像形成装置において、
前記感光体ドラムは、回転可能に構成されており、
前記ドラム表面は、前記非画像形成時において前記ドラムバイアスが最も先に印加される印加部位を有し、
前記バイアス制御部は、前記非画像形成時において、前記感光体ドラムの回転に伴って前記印加部位が前記ニップ部に到達するタイミングに合わせて前記転写ローラに対して前記第１バイアスを印加させる画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−９８４０３（Ｐ２０１２−９８４０３Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４４４３３（Ｐ２０１０−２４４４３３）
【出願日】平成２２年１０月２９日（２０１０．１０．２９）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２９日（２０１０．１０．２９）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
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