JP2004117599A - Image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus which ejects developer accumulating on a residual developer uniformizing means and a developer electrification quantity control means and, at the same time, prevents the developer from sticking to an electrifying means. <P>SOLUTION: The image forming apparatus includes an image carrier 1, the electrifying means 2, a developing means 4, the developer electrification quantity control means 6 which electrifies developer on the image carrier 1, and the residual developer uniformizing means 7 which uniformizes the developer on the image carrier 1. The image forming apparatus discharging developer accumulating on the developer electrification quantity control means 6 and the residual developer uniformizing means 7 onto the image carrier 1. A voltage applied to the electrifying means 2 is changed when the developer discharged from the residual developer uniformizing means 7 reaches opposite the electrifying means 2 as the surface of the image carrier moves and when the developer discharged from the developer electrification quantity control means 6 reaches opposite the electrifying means 2 as the surface of the image carrier moves. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を用いる複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式を用いた複写機・プリンタ・ファクシミリなどの転写方式の画像形成装置は、回転ドラム型を一般的とする像担持体である電子写真感光体（感光体）、その感光体を所定の極性・電位に一様に帯電処理する帯電装置（帯電工程）、帯電処理された感光体に静電潜像を形成する情報書き込み手段としての露光装置（露光工程）、感光体上に形成された静電潜像を現像剤であるトナーにより現像剤像（トナー像）として顕像化する現像装置（現像工程）、上記トナー像を感光体面から紙などの転写材に転写する転写装置（転写工程）、転写工程後の感光体上に多少ながら残余する現像剤（残留トナー、転写残トナー）を除去して感光体面を清掃するクリーニング装置（クリーニング工程）、転写材上のトナー像を定着させる定着装置（定着工程）などから構成されており、感光体は繰り返して電子写真プロセス（帯電・露光・現像・転写・クリーニング）が適用されて作像に供される。
【０００３】
一般に、クリーニング装置により感光体面から除去された転写残トナーを収容する廃トナー回収容器が、クリーニング装置内に設けられている。よって、耐久寿命が長い画像形成装置とするためにはこの容器を大型にする必要があり、装置の小型化の点でデメリットとなる。
【０００４】
そこで、廃トナー回収容器を有するクリーニング装置を廃し、転写工程後の感光体上の転写残トナーを現像装置において「現像同時クリーニング」で感光体上から除去・回収し、再利用するようにしたクリーナレス方式の画像形成装置がある。
【０００５】
「現像同時クリーニング」は、転写後の感光体上の転写残トナーを次工程以降の現像工程時、即ち、引き続き感光体を帯電し、露光して静電潜像を形成した後、この静電潜像を現像する現像過程で、かぶり取りバイアス（現像装置に印加する直流電圧と感光体の表面電位間の電位差であるかぶり取り電位差Ｖｂａｃｋ）によって、現像されるべきではない感光上の部分（未露光部、非画像部）に存在する転写残トナーを現像装置に回収する方法である。
【０００６】
この方法によれば、転写残トナーは現像装置に回収されて次工程以降の静電潜像の現像に再利用されるため、廃トナーをなくし、又メンテナンスに手を煩わせることも少なくすることができ、廃トナー容器が無いことで画像形成装置の小型化にも有利である。
【０００７】
一方、帯電手段としては、近年、コロナ帯電器に代わり、特に、接触帯電部材として導電ローラを用いたローラ帯電方式が、帯電の安定性という点から好ましく用いられている。ローラ帯電方式では、導電性の弾性ローラ（帯電ローラ）を被帯電体に加圧当接させ、これに電圧を印加することによって被帯電体の帯電処理を行なう。
【０００８】
この帯電方式に関しては、特許文献１に開示されるように、所望の被帯電体表面電位Ｖｄに相当するＤＣ電圧に、２×Ｖｔｈ（放電開始電圧）以上のピーク間電圧を持つＡＣ電圧成分を重畳した電圧を接触帯電部材に印加するＡＣ帯電方式が提案され、実用にも供されている。このＡＣ電圧による電位のならし効果により、ＤＣ帯電方式よりも更なる帯電の均一化を図ることができ、被帯電体の電位はＡＣ電圧のピークの中央であるＶｄにほぼ収束する。
【０００９】
転写工程後の感光体上の転写残トナーを、現像装置において「現像同時クリーニング」で除去・回収するクリーナレス方式の画像形成装置において、感光体の帯電装置として上記接触帯電装置を用いる場合には、感光体上の転写残トナーが感光体と接触帯電装置の接触ニップ部である帯電部を通過する際に、転写残トナー中の、特に、帯電極性が正規極性とは逆極性に反転しているトナーが接触帯電装置に付着して接触帯電装置を許容以上にトナー汚染させ、帯電不良の原因となることがある。
【００１０】
これは、現像剤としてのトナーには、量的には少ないけれども、帯電極性がもともと正規極性とは逆極性に反転しているトナーが混在しているものや、更に帯電極性が正規極性のトナーであっても転写バイアスや剥離放電などに影響されて帯電極性が反転するものや、除電されて帯電量が少なくなるものがあるためである。
【００１１】
つまり、転写残トナーには、帯電極性が正規極性のもの、逆極性のもの（反転トナー）、帯電量が少ないものが混在しており、その内の反転トナーや帯電量が少ないトナーが、感光体と接触帯電装置との接触ニップ部である帯電部を通過する際に接触帯電装置に付着し易い。
【００１２】
又、感光体上の転写残トナーを現像装置の「現像同時クリーニング」にて除去・回収するためには、帯電部を通過して現像部に持ち運ばれる感光体上の転写残トナーの帯電極性が正規極性であり、且つ、その帯電量が現像装置によって感光体の静電潜像を現像できるトナーの帯電量であることが必要である。反転トナーや帯電量が適切でないトナーについては、感光体上から現像装置に除去・回収できず、不良画像の原因となることがある。
【００１３】
そこで、本出願人は、特許文献２に開示するように、感光体の回転方向において、転写部の下流に残留現像剤均一化手段（残留トナー均一化手段）を設け、更に下流で且つ感光体を帯電する帯電手段の上流に現像剤帯電量制御手段（トナー帯電量制御手段）を設けた画像形成装置を提案した。
【００１４】
この画像形成装置おいて、残留トナー均一化手段は、転写部からトナー帯電量制御手段部へ持ち運ばれる感光体上のパターン状の残留トナー像を、感光体面に分散分布化して、非パターン化する手段である。具体的には、像担持体表面を摺擦部材で摺擦することで残留現像剤像パターンを掻き崩し或いは攪乱して現像剤を感光体面に分散分布化する。
【００１５】
残留トナー均一化手段を備えることで、次の正規極性が印加されたトナー帯電量制御手段による転写残トナー全体に対する正規極性の帯電処理が常に十分になされて、転写残トナーの帯電手段への付着防止が効果的になされる。又、残留トナー像パターンが消去されることで該残留トナー像パターンのゴースト像の発生が防止される。
【００１６】
即ち、残留トナー均一化手段が無い場合は、例えば、縦ラインパターン現像剤像、環境、紙種（転写紙）、カラー２次色（多色のトナー像を重ねた部分（例えば、イエロートナーとマゼンタトナーを重ねてレッド、オレンジなどの色画像を形成した部分））などの条件により、トナー像の転写性が悪い時には、感光体上のパターン状の転写残トナー像も多くなり、その転写残トナー像がそのままトナー帯電量制御手段部へ持ち運ばれてトナー帯電量制御手段の一部に現像剤が集中してしまう。これにより、トナー帯電量制御手段の一部で転写残トナーの帯電量を制御しきれない現象（トナー帯電不良現象）を起こす。その結果、帯電部材汚れにより帯電不良が発生してカブリ画像発生を招いたり、又転写残トナー像パターンが残ってそのゴースト像が発生することにもなる。
【００１７】
残留トナー像均一化手段を設けることにより、上記のように、転写部からトナー帯電量制御手段部へ持ち運ばれる像担持体上のパターン状の転写残トナー像は、現像剤量が多くても、その現像剤が感光体面に分散分布化され、非パターン化されるので、トナー帯電量制御手段の一部に現像剤が集中することがなくなり、トナー帯電量制御手段による転写残トナー全体に対する正規極性の帯電処理が常に十分になされて、転写残トナーの帯電手段への付着防止が効果的になされる。転写残トナー像パターンのゴースト像の発生も厳に防止される。
【００１８】
そして、トナー帯電量制御手段で正規極性に帯電処理された転写残トナーの帯電量を、帯電手段により感光体を所定の電位に帯電すると同時に、現像装置によって感光ドラムの静電潜像を現像できる適切な帯電量に制御する。その結果現像装置での転写残トナーの回収が効率的になされ、ゴーストや帯電不良のない良好な画像が得ることができる。
【００１９】
しかし、印字比率の高いパターンで連続して画像形成を行なった場合、残留トナー均一化手段、トナー帯電量制御手段へのトナー蓄積量が増えてしまう。それによって、それぞれの帯電能力低下・機能低下を引き起こし、転写残トナーの非パターン化、転写残トナーへの帯電が不十分となり、帯電手段へのトナー付着を招くこととなる。
【００２０】
そこで、高印字比率パターンを多数枚連続画像形成した後にも残留トナー均一化手段、トナー帯電量制御手段の機能を維持させるために、この残留トナー像均一化手段、トナー帯電量制御手段に蓄積したトナーを定期的に吐き出す必要がある。
【００２１】
そのために、紙間、画像形成装置の電源ＯＮ時の初期動作時、或いは画像形成動作終了時などに吐き出し動作を設けることが行われる。吐き出し動作（吐き出しモード）においては、積極的に蓄積したトナーを吐き出すようなバイアスを印加する。例えば、画像形成動作中に印加している電圧とは逆極性のバイアスを印加したり、バイアスを小刻みにＯＮ／ＯＦＦしたりすることも効果があることが知られている。
【００２２】
これによって、印字比率の高いパターンで連続して画像形成を行なった場合に、残留トナー均一化手段、トナー帯電量制御手段へのトナー蓄積量が増えることがあっても、その都度吐き出し動作によって蓄積トナーを吐き出すことで、残留トナー均一化手段、トナー帯電量制御手段を常にリフレッシュし帯電能力・機能の低下を防止する。それによって、転写残トナーの非パターン化、転写残トナーの帯電を十分に行うことができ、帯電手段へのトナー付着防止が可能となる。
【００２３】
【特許文献１】
特開昭６３−１４９６６９号公報
【特許文献２】
特開２００１―２１５７９８号公報
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、残留トナー均一化手段、トナー帯電量制御手段からの吐き出し動作を用いたクリーナレスシステムにおいて、以下のような問題があることが分かった。
【００２５】
残留トナー均一化手段、トナー帯電量制御手段からのトナー吐き出し動作時に、吐き出したトナー（吐き出しトナー）が帯電部材に付着し、次の画像形成時に帯電不良・帯電ムラを引き起こし、不良画像が発生することがあった。
【００２６】
これは、残留トナー均一化手段、トナー帯電量制御手段からの吐き出しトナー中には帯電極性が正規極性のもの、逆極性のもの（反転トナー）、正規極性ではあるものの帯電量が少ないものが混在しており、画像形成動作中の帯電電圧（ＡＣ＋ＤＣ）を印加したままであると逆極性トナーや帯電量の少ないトナーが接触帯電部材と感光体のニップ部を通過する際に帯電部材に付着してしまうためであると考えられる。
【００２７】
又、吐き出しトナーは、通常画像形成時の転写残トナーと比較して量が多く帯電部材への付着量も通常より増加してしまう。帯電部材へのトナー付着は、帯電不良、帯電ムラを引き起こし、それによってカブリ画像などの画像を発生させる。
【００２８】
従って、本発明の目的は、残留現像剤像均一化手段、現像剤帯電量制御手段に蓄積した現像剤の排出を、帯電手段への現像剤付着を防止しつつ行うことのできる画像形成装置を提供することである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
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、像担持体と；前記像担持体を帯電させる帯電手段と、帯電した前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤で現像する現像手段と；前記像担持体表面の移動方向において前記帯電手段より上流に位置し、前記像担持体上の現像剤を帯電させる現像剤帯電量制御手段と；前記像担持体表面の移動方向において前記現像剤帯電量手段より上流に位置し、前記像担持体上の現像剤を均一化する残留現像剤均一化手段と；を有し、前記現像剤帯電量制御手段及び前記残留現像剤均一化手段に蓄積した現像剤を前記像担持体上に排出させる動作を行う画像形成装置において、前記残留現像剤均一手段から排出された現像剤が前記像担持体表面の移動に伴い前記帯電手段との対向位置に到達するときと、前記現像剤帯電量制御手段から排出された現像剤が前記像担持体表面の移動に伴い前記帯電手段との対向部に到達するときとで、前記帯電手段に印加する電圧を変化させることを特徴とする画像形成装置である。本発明の一実施態様によると、前記残留現像剤均一化手段から排出された現像剤と、前記現像剤帯電量制御手段から排出された現像剤との極性に応じて、現像剤の排出動作を受けた前記像担持体表面と前記帯電手段との間に電位差を設ける。
【００３０】
本発明の他の態様によると、像担持体と；前記像担持体を帯電させる帯電手段と；帯電した前記像担持体に形成された静電像を現像剤で現像する現像手段と；前記像担持体表面の移動方向において前記帯電手段より上流に位置し、前記像担持体上の現像剤を帯電させる現像剤帯電量制御手段と；前記像担持体表面の移動方向において前記現像剤帯電量制御手段より上流に位置し、前記像担持体上の現像剤を均一化する残留現像剤均一化手段と；を有し、前記現像剤帯電量制御手段及び前記残留現像剤均一化手段に蓄積した現像剤を前記像担持体上に排出させる動作を行う画像形成装置において、（ａ）前記残留現像剤均一化手段から現像剤を排出させる際には、該排出動作開始時に前記残留現像剤均一化手段との対向位置にある前記像担持体上の第１位置が、前記像担持体表面の移動に伴い前記帯電手段との対向位置に到達する前に、前記第１位置の電位Ｖｄ１との関係が、次式、Ｖｄｃ１≦Ｖｄ１を満たす直流電圧Ｖｄｃ１を前記帯電手段に印加し、（ｂ）前記前記現像剤帯電量制御手段から現像剤を排出させる際には、該動作の開始時に前記現像剤帯電量制御手段との対向位置にある前記像担持体上の第２位置が、前記像担持体表面の移動に伴い前記帯電手段との対向位置に到達する前に、前記第２位置の電位Ｖｄ２との関係が、次式、Ｖｄｃ２≧Ｖｄ２を満たす直流電圧Ｖｄｃ２を前記帯電手段に印加することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００３１】
上記各本発明の一実施態様によると、前記残留現像剤均一化手段から現像剤を排出する際には、前記現像剤帯電量制御手段に画像形成時と同極性の直流電圧が印加される。又、一実施態様では、前記現像剤帯電量制御手段から現像剤を排出する際には、前記現像剤帯電量制御手段に画像形成時と同極性又は逆極性の直流電圧が所定間隔でオン／オフされて印加され、他の実施態様では、前記現像剤帯電量制御手段から現像剤を排出する際には、前記現像剤帯電量制御手段に画像形成時とは逆極性の直流電圧が印加される。一方、一実施態様によると、前記残留現像剤均一化手段から現像剤を排出する際には、前記残留現像剤均一化手段に画像形成時と同極性又は逆極性の直流電圧が所定間隔でオン／オフされて印加され、他の実施態様では、前記残留現像剤均一化手段から現像剤を排出する際には、前記残留現像剤均一化手段に画像形成時とは逆極性の直流電圧が印加される。又、一実施態様では、前記残留現像剤均一化手段から現像剤を排出する際には、前記帯電手段に画像形成時と同極性の直流電圧が印加され、前記現像剤帯電量制御手段から現像剤を排出する際には、前記帯電手段に画像形成時とは逆極性の直流電圧が印加される。
【００３２】
上記各本発明において、一実施態様によると、画像形成時には、前記現像剤帯電量制御手段に現像剤の正規極性と同極性の直流電圧が印加される。又、一実施態様では、画像形成時には、前記残留現像剤均一化手段に現像剤の正規極性とは逆極性の直流電圧が印加される。更に、一実施態様では、前記像担持体の帯電極性は現像剤の正規極性と同極性である。
【００３３】
上記各本発明の一実施態様によると、前記帯電手段は、前記像担持体に接触して前記像担持体を帯電させる。又、一実施態様では、前記帯電手段には、画像形成時に振動電界が印加される。
【００３４】
上記各本発明において、前記残留現像剤均一化手段は、前記像担持体に接触する導電性繊維ブラシ部を有する構成とすることができる。又、前記現像剤帯電量制御手段は、前記像担持体に接触する導電性繊維ブラシ部を有する構成とすることができる。
【００３５】
上記各本発明において、画像形成装置は、前記像担持体と、前記帯電手段と、前記現像手段と、前記現像剤帯電量制御手段と、前記残留現像剤均一化手段と、を備える画像形成部を複数有し、各画像形成部に対向して移動する転写体上に、各画像形成部の前記像担持体から現像剤を転写しうる。前記転写体は、中間転写体、又は転写材を担持して搬送する転写材担持体であってよい。又、前記各画像形成部は、それぞれ異なる色の現像剤像を形成するものであってよい。
【００３６】
上記各本発明の一実施態様によると、画像形成装置は更に、前記像担持体から現像剤を転写体に転写させる転写手段を有し、前記現像剤帯電量制御手段から現像剤を排出する際には、前記転写手段に画像形成時とは逆極性の電圧を印加する。又、一実施態様では、画像形成装置は更に、前記転写体上の現像剤を回収するクリーニング手段を有し、前記像担持体から前記転写体に転写された現像剤を前記クリーニング手段により回収する。
【００３７】
【発明の実施の形態】
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。
【００３８】
実施例１
図１は本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成を示す。本実施例の画像形成装置１００は、転写方式電子写真プロセス、接触帯電方式、反転現像方式、クリーナレス方式を用いた、最大通紙サイズがＡ３サイズのカラーレーザープリンタであり、画像形成装置本体（装置本体）と通信可能に接続された外部ホスト装置からの画像情報に応じて転写材、例えば、用紙、ＯＨＰシート、布などにフルカラーの画像を形成し、出力することができる。
【００３９】
画像形成装置１００は、複数個のプロセスカートリッジ８を有し、各プロセスカートリッジ８により、一旦、中間転写体９１に連続的にトナー像を多重転写し、その後転写材Ｐに一括転写することによりフルカラープリント画像を得る４連ドラム方式（インライン）の画像形成装置である。プロセスカートリッジ８は、中間転写ベルト９１の移動方向において直列にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に４個配置されている。
【００４０】
本実施例では、複数の像形成手段たるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋは、使用する現像剤の色が異なる他は同一の構成とされるので、以下、特に区別を要しない場合は、各画像形成部の要素であることを示す符号の添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは省略し、総括的に説明する。
【００４１】
例えば、４色フルカラー画像を形成する場合の全体動作を説明すると、画像形成装置１００と通信可能に接続された外部ホスト装置からの信号に従って、色分解された画像信号が生成され、この信号に応じて、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋの各プロセスカートリッジ８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｂｋにおいて各色のトナー像の形成が行われる。各プロセスカートリッジ８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｂｋでは、像担持体としての電子写真感光体（感光ドラム）１を帯電手段２によって帯電させ、その一様帯電面を露光手段３によって走査露光することで感光ドラム１上に静電潜像を形成し、この静電潜像に現像手段４によって現像剤であるトナーを供給することによりトナー像を形成する。各感光ドラム１に形成された各色のトナー像は、移動する中間転写体（第２の像担持体）としての中間転写ベルト９１上に順次重ね合わせて転写される。そして、中間転写ベルト９１上に形成されたフルカラーのトナー像は、中間転写ベルト９１と２次転写手段としての２次転写ローラ１０とが対向する２次転写部に搬送されてきた転写材Ｐ上に一括転写される。次いで、転写材Ｐは定着手段１２に搬送され、ここでトナー像の定着を受けた後、機外に排出される。
【００４２】
以下、図２をも参照して、画像形成装置１００の各要素について、順次より詳しく説明する。
【００４３】
画像形成装置１００は、像担持体として回転ドラム型の電子写真感光体（感光ドラム）１を有する。本実施例では、感光ドラム１は有機光導電体（ＯＰＣ）ドラムであり、外径は５０ｍｍ、中心支軸を中心に１００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）をもって図中矢示の反時計方向に回転駆動される。感光ドラム１は、アルミニウム製シリンダ（導電性ドラム基体）の表面に、光の干渉を抑えて上層の接着性を向上させる下引き層と、光電荷発生層と、電荷輸送層（厚さ２０μｍ）との３層を下から順に塗り重ねた構成をしている。
【００４４】
本実施例では、画像形成装置１００は、帯電手段として、接触帯電器である帯電ローラ２を有する。帯電ローラ２に所定の条件の電圧を印加することで、感光ドラム１を一様に負極性に帯電させる。帯電ローラ２の長手長さは３２０ｍｍであり、芯金（支持部材）２ａの外回りに、下層２ｂと、中間層２ｃと、表面層２ｄとを下から順次に積層した３層構成とした。下層２ｂは帯電音を低減するための発泡スポンジ層であり、中間層２ｃは帯電ローラ２全体として均一な抵抗を得るための抵抗層であり、表層２ｄは感光ドラム１上にピンホールなどの欠陥があってもリークが発生するのを防止するために設けている保護層である。本実施例の帯電ロ一ラ２は、芯金２ａとして直径６ｍｍのステンレス丸棒を用い、表層としてフッ素樹脂にカーボンを分散させており、ローラとしての外径は１４ｍｍ、ローラ抵抗は１０４Ω〜１０７Ωとした。
【００４５】
帯電ロ一ラ２は、芯金２ａの両端部をそれぞれ軸受け部材により回転自在に保持させると共に、押圧ばねによって感光ドラム１方向に付勢して、感光ドラム１の表面に対して所定の押圧力をもって圧接させている。又、帯電ローラ２は、感光ドラム１の回転に従動して回転する。そして、電圧印加手段としての電源２０から、直流電圧に所定周波数の交流電圧を重畳した所定の振動電圧（帯電バイアス電圧Ｖｄｃ＋Ｖａｃ）が、芯金２ａを介して帯電ローラ２に印加され、回転する感光ドラム１の周面が所定の電位に帯電処理される。帯電ローラ２と感光ドラムの接触部が帯電部ａである。
【００４６】
本実施例では、帯電ローラ２に印加する帯電バイアス電圧は、−５００Ｖの直流電圧と、周波数＝１１５０Ｈｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝１４００Ｖ、正弦波の交流電圧とを重畳した振動電圧であり、感光ドラム１の周面は−５００Ｖ（暗部電位Ｖｄ）に一様に接触帯電処理される。
【００４７】
又、帯電ローラ２に対して、帯電ローラクリーニング部材２ｆが設けられている。本実施例では、帯電ローラクリーニング部材２ｆは、可撓性を持つクリーニングフィルムである。このクリーニングフィルム２ｆは、帯電ローラ２の長手方向に対し平行に配置され、且つ、同長手方向に対し一定量の往復運動をする支持部材２ｇに一端を固定され、自由端側近傍の面において帯電ローラ２と接触ニップを形成するよう配置されている。支持部材２ｇが、画像形成装置１００の駆動モーターによりギア列を介して駆動され、長手方向に一定量の往復運動をすることで、帯電ローラ２の表層２ｄがクリーニングフィルム２ｆで摺擦される。これにより、帯電ローラ２の表層２ｄの付着汚染物（微粉トナー、外添剤など）の除去がなされる。
【００４８】
感光ドラム１は、帯電ローラ２により所定の極性・電位に一様に帯電処理された後、画像露光手段（カラー原稿画像の色分解・結像露光光学系、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームを出力するレーザスキャンによる走査露光系など）による画像露光Ｌを受ける。これにより、目的のカラー画像の各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋに対応した色成分の静電潜像が形成される。本実施例では露光手段として、半導体レーザを用いたレーザビームスキャナ３を用いた。レーザビームスキャナ３は、画像読み取り装置（図示せず）などのホスト装置から画像形成装置１００側に送られた画像信号に対応して変調されたレーザ光を出力して、回転する感光ドラム１の一様帯電処理面をレーザ走査露光（イメージ露光）する。このレーザ走査露光により、感光ドラム１面のレーザ光Ｌで照射されたところの電位が低下することで、回転する感光ドラム１面には、走査露光した画像情報に対応した静電潜像が形成される。本実施例では、露光部電位Ｖｌを−１５０Ｖとした。感光ドラム１における画像露光Ｌの照射位置が露光部ｂである。
【００４９】
次いで、その感光ドラム１に形成された静電潜像は、現像手段としての現像器４でトナーにより現像される。本実施例において、現像器４は２成分接触現像器（２成分磁気ブラシ現像器）である。現像器４は、現像容器（現像器本体）４０、内部に固定配置されたマグネットローラを有する現像剤担持体としての現像スリーブ４１、現像剤規制部材としての現像剤規制ブレード４２、現像容器４０に収容した主に樹脂トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）との混合物である二成分現像剤（現像剤）４６、現像容器４０内の底部側に配設した現像剤攪拌部材４３、４４などを具備する。
【００５０】
現像スリーブ４１は、その外周面の一部を外部に露呈させて現像容器４０内に回転可能に配設されている。現像スリーブ４１には、所定間隙を有して現像剤規制ブレード４２が対向されており、現像スリーブ４１の図中矢印方向の回転に伴い、現像スリーブ４１上に現像剤薄層を形成する。本実施例では、現像スリーブ４１は、感光ドラム１との最近接距離（Ｓ−Ｄｇａｐ）を３５０μｍに保たせて感光ドラム１に近接させて対向配設した。感光ドラム１と現像スリーブ４１との対向部が現像部ｃである。
【００５１】
又、現像スリーブ４１は現像部ｃにおいて感光ドラム１の進行方向とは逆方向に回転駆動される。現像スリーブ４１上の現像剤薄層は、現像部ｃにおいて感光ドラム１の面に対して接触して、感光ドラム１を適度に摺擦する。現像スリーブ４１には電圧印加手段としての電源（図示せず）から所定の現像バイアス電圧が印加される。本実施例では、現像スリーブ４１に印加する現像バイアス電圧は、直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。より具体的には、−３５０ＶのＶｄｃと、１８００Ｖｐｐ、周波数＝２３００ＨｚのＶａｃとを重畳した振動電圧である。
【００５２】
而して、回転する現像スリーブ４１上に薄層としてコーティングされ、現像部ｃに搬送された現像剤４６中のトナーが、現像バイアス電圧による電界によって感光ドラム１に形成された静電潜像に対応して選択的に付着することで、静電潜像がトナー像として現像される。本実施例では、感光ドラム１上の露光明部にトナーが付着して静電潜像が反転現像される。現像部ｃを通過した現像スリーブ４１上の現像剤薄層は、引き続く現像スリーブ４１の回転に伴い現像容器４０内の現像剤溜り部に戻される。
【００５３】
更に、現像器４内には、現像剤攪拌部材としての撹拌スクリュー４３、４４が設けられている。攪拌スクリュー４３、４４は、現像スリーブ４１の回転と同期して回転し、補給されたトナーをキャリアと攪拌・混合して、トナーに所定の帯電電荷を与える機能を有する。又、攪拌スクリュー４３、４４は、それぞれ長手方向において反対方向に現像剤４６を搬送し、現像剤４６を現像スリーブ４１に供給すると共に、現像工程によりトナー濃度（現像剤中のトナーの割合）の薄くなった現像剤４６をトナー補給部に搬送し、現像剤４６を現像容器４０内で循環させる機能を有する。
【００５４】
現像器４のスクリュー４４の上流側壁面には、現像剤４６の透磁率変化を検出して現像剤４６中のトナー濃度を検知するセンサー４５が設けられており、現像剤４６の循環方向においてセンサー４５のやや下流側にトナー補給開口４７が設けられている。現像動作を行った後に、現像剤４６はセンサー４５部に運ばれ、ここでトナー濃度が検知される。その検知結果に応じて、現像剤４６中のトナー濃度を一定に維持するために、適宜、現像器４に接続された現像剤補給容器（トナー補給ユニット）５が備えるスクリュー５１の回転により、トナー補給ユニット５から現像器４のトナー補給開口４７を通してトナー補給が行われる。補給されたトナーは攪拌スクリュー４４により搬送され、キャリアと混ざり合い、適度な帯電電荷を付与された後に、現像スリーブ４１の近傍に運ばれ、現像スリーブ４１上で薄層形成され現像に供される。
【００５５】
本実施では、トナーとして、平均粒径６μｍのネガ帯電トナーを用い、キャリアとしては、飽和磁化が２０５ｅｍｕ／ｃｍ３、平均粒径３５μｍの磁性キャリアを用いた。又、トナーとキャリアを重量比６：９４で混合したものを現像剤として用いた。そして、感光ドラム１上で現像に供されたトナーの帯電量は、−２５μＣ／ｇである。
【００５６】
各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋの各感光ドラム１に対向するように、転写手段としての中間転写ユニット９が設けられている。中間転写ユニット９では、中間転写体（第２の像担持体）としての無端状の中間転写ベルト９１が、駆動ローラ９４、テンションローラ９５及び２次転写対向ローラ９６に所定の張力を持って掛け渡されており、図中矢印の方向に移動する。
【００５７】
感光ドラム１上に形成されたトナー像は、感光ドラム１と中間転写ベルト９１との対向部である１次転写ニップ部（転写部）ｄへ進入する。転写部ｄでは、中間転写ベルト９１の裏側に、１次転写手段としての１次転写ローラ９２が所定の押圧力をもって圧接されている。１次転写ローラ９２には、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋで独立に１次転写バイアス電圧を印加可能とするため、それぞれ電圧印加手段としての１次転写バイアス電源９３が接続されている。中間転写ベルト９１には、先ず、１色目（イエロー）の画像形成部ＰＹで、上述の動作により感光ドラム１に形成されたイエローのトナー像を転写し、次いで同様の工程を経た各色に対応する感光ドラム１より、順次マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー像を各画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋで多重転写する。
【００５８】
本実施例においては、露光部（露光部電位Ｖｌ：−１５０Ｖ）に転移されたトナーに対する転写効率を考慮し、一次転写バイアス電圧として、１色目〜４色目まですべて＋３５０Ｖの電圧を印加した。中間転写ベルト９１上で形成された４色フルカラー画像は、次いで２次転写手段としての２次転写ローラ１０により、転写材送給手段（図示せず）から供給され、所定のタイミングで搬送手段としての給紙ローラ１２から送られてきた転写材Ｐに一括転写される。
【００５９】
トナー像が転写された転写材Ｐは、次いで定着手段としてのローラ定着器１２に搬送され、ここで熱、圧力によってトナー像が転写材Ｐに溶融定着される。その後、転写材Ｐは機外に排出されカラープリント画像が得られる。
【００６０】
又、中間転写ベルト９１上に残留する２次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーナ１１が備えるクリーニング手段としてのクリーニングブレード１１ａによってクリーニングされ、次の作像工程に備える。
【００６１】
中間転写ベルト９１の材料としては、各色の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋでのレジストレーションを良くするため、伸縮する材料は望ましくなく、樹脂系、或いは金属芯体入りのゴムベルト、樹脂及びゴムからなるベルトが望ましい。本実施例では、ＰＩ（ポリイミド）にカーボン分散し、体積抵抗率を１０８Ωｃｍオーダーに制御した樹脂ベルトを用いた。その厚さは８０μｍ、長手方向３２０ｍｍ、全周は９００ｍｍである。
【００６２】
又、一次転写ローラ９２としては、導電性スポンジからなるものを用いた。その抵抗は１０６Ω以下、外径は１６ｍｍ、長手長さは３１５ｍｍとした。
【００６３】
本実施例の画像形成装置１００はクリーナレス方式を採用しており、通常設けられる、感光ドラム１を清掃するための廃トナー回収容器を備えるクリーニング装置は設けられていない。つまり、通常であればクリーニングブレードが配置されているところに、本実施例の画像形成装置１００では、トナー帯電量制御手段６と残留トナー像均一化手段７とが設けられており、それぞれ感光ドラム１に当接されている。
【００６４】
本実施例では、トナー帯電量制御手段６、残留トナー均一化手段７は、両者とも導電性の繊維からなるブラシ部材を用いた。より具体的には、トナー帯電量制御手段（第２ブラシ）６は、横長の電極板６２にブラシ部６１を具備させたものである。又、残留トナー均一化手段（第１ブラシ）７についても同様に、電極板７２にブラシ部７１を具備させてなる。そして、ブラシ部６１、７１を感光ドラム１面に当接させ、感光ドラム１の長手方向（表面移動方向に略直交する方向）に対して略平行に、固定支持して配設している。
【００６５】
トナー帯電量制御手段６、残留トナー均一化手段７のブラシ部６１、７１は、レーヨン、アクリル、ポリエステルなどの繊維にカーボンや金属粉を含ませて抵抗値を制御したものである。ブラシ部６１、７１は、感光ドラム１の表面及び転写残トナーに均一に接触できるように、太さとしては３０デニール以下、密度としては１〜５０万本／ｉｎｃｈ２以上が好ましい。本実施例では、ブラシ部６１、７１は共に、６デニール、１０万本／ｉｎｃｈ２、毛足の長さ５ｍｍで、ブラシの体積抵抗率は６×１０３Ω・ｃｍとした。そして、トナー帯電量制御手段６、残留トナー像均一化手段７を、ブラシ部６１、７１が感光ドラム１面に対して侵入量１ｍｍとなるように当接させ、感光ドラム１との当接ニップ部幅は５ｍｍとした。
【００６６】
これら２つのブラシ部材によって、帯電ローラ２への大量の転写残トナーの突入、転写残トナー中の反転極性トナーや充分に正規極性（本実施例では、負極性）に帯電されていないトナーの突入を防止し、帯電ローラ２の汚れの発生を防いでいる。
【００６７】
２つのブラシ（残留トナー均一化手段７、トナー帯電量制御手段６）の通常の画像形成時における具体的な作用を、以下、更に詳しく説明する。
【００６８】
転写部ｄよりも感光ドラム１の回転方向下流側且つ帯電部ａよりも上流側に位置して、感光ドラム１の回転方向上流から順に、残留トナー均一化手段（第１ブラシ）７、トナー帯電量制御手段（第２ブラシ）６が配置され、それぞれ残留トナー均一化手段７と感光ドラム１との接触部ｅ、トナー帯電量制御手段６と感光ドラム１との接触部ｆを形成している。これらによって、感光ドラム１上の転写残トナーを均一化し、転写残トナーの帯電極性を正規極性である負極性に揃えることができる。
【００６９】
残留トナー均一化手段７には、トナーの正規極性とは逆極性である、正極性の直流電圧（ポジバイアス）が、電圧印加手段としての電源２２より印加されている。ここでは、＋３００Ｖを印加している。様々の極性である転写残トナーの中の、ゼロ若しくは負極性に帯電されているトナーは、一旦、この残留トナー均一化手段７に吸引される。
【００７０】
ここで、残留トナー均一化手段７が抱え得るトナー量には限界があるため、飽和状態に達した後は徐々にトナーが離脱して、感光ドラム１面に付着して搬送される。その時点で、トナーの極性は正になる。又、感光ドラム１上のトナーの分布は均一化され、一度に大量のトナーが下流に流れ込まないようになっている。更に、転写工程後の感光ドラム１上の電位を０Ｖ付近にし、トナー帯電量制御手段６に印加する電圧との電位差をつけることで、トナー帯電量制御手段６により、トナーに対して充分に電荷付与を行なえるようにする役目も果たしている。
【００７１】
トナー帯電量制御手段６には、トナーの正規極性とは逆極性である、負極性の直流電圧が、電圧印加手段としての電源２１より印加されている。本実施例では、−８００Ｖを印加した。トナー帯電量制御手段６を通過する感光ドラム１上の転写残トナーは、その帯電極性が正規極性である負極性に揃えられる。残留トナー均一化手段７で、トナーは正極性に揃えられており、又感光ドラム１上の電位も０Ｖ付近になっているため、トナー帯電量制御手段６でより効果的に負極性に揃えることができる。
【００７２】
こうして、トナー帯電量制御手段６で転写残トナーの帯電極性を正規極性である負極性に揃えることにより、更に感光ドラム１の回転方向下流に位置する帯電部ａで、転写残トナーの上から感光ドラム１面を帯電処理する際に、転写残トナーの感光ドラム１への鏡映力が大きくなり、転写残トナーの帯電ローラ２への付着を防止することができる。
【００７３】
そして、帯電ローラ２に付着せずに帯電部ａを通過した転写残トナーは、現像器４において「現像同時クリーニング」され、回収される。
【００７４】
このような方法で、感光ドラム１上の転写残トナーを現像器４に回収するためには、現像器４にて回収する際に転写残トナーが適正な帯電量であることが必要である。しかし、上述したように帯電ローラ２へのトナー付着を防止するために、トナー帯電量制御手段６によって負極性に大きく帯電された転写残トナーを、現像器４において回収させるためには、除電を行なう必要がある。
【００７５】
本実施例では、トナー帯電量制御手段６によって負極性に大きく帯電された転写残トナーは、帯電ローラ２に印加された交流電圧（周波数１１５０Ｈｚ、Ｖｐｐ１４００Ｖ）により交流除電され、帯電部ａを通過後のトナー帯電量は、現像現像に供されたトナーの帯電量とほぼ同じとなる。
【００７６】
そして、現像されるべきではない感光ドラム１上の未露光部（非画像部）に付着した転写残トナーは、完全に負極性に揃い、又帯電ローラ２により適度に除電され、更に感光ドラム１との鏡映力を減じることができていることから、現像工程において、感光ドラム１の電位（非画像部電位：−５００Ｖ）と現像バイアスのＤＣ成分（−３５０Ｖ）との関係（かぶり取り電位差Ｖｂａｃｋ）で確実に現像器４内に回収される。
【００７７】
上述のように、本実施例においては、現像器４の現像スリーブ４１は現像部ｃにおいて感光ドラム１面の進行方向とは逆方向に回転され、その上に担持した現像剤層で感光ドラム１を摺擦している（接触２成分カウンター現像方式）。これは感光ドラム１上の転写残トナーの回収に有利となる。
【００７８】
画像形成装置１００が備える電源２０、２１、２２などの電圧印加手段は、画像形成装置本体が有する、装置動作を統括制御する制御手段としての制御回路１３０によって制御される。
【００７９】
尚、本実施例では、感光ドラム１、帯電ローラ２、帯電ローラクリーニング部材２ｆ、現像器４、残留トナー均一化手段７、トナー帯電量制御手段６などは、帯電ユニット枠体１１１、現像枠体１１２によって一体的にカートリッジ化されてプロセスカートリッジ８を構成する。プロセスカートリッジ８は、画像形成装置本体に設けられた装着手段１１０ａを介して取り外し可能に装着される。又、プロセスカートリッジ８が画像形成装置本体に装着された状態で、画像形成装置本体に設けられた駆動手段（図示せず）とプロセスカートリッジ８側の駆動伝達手段が接続され、感光ドラム１、現像器４、帯電ローラ２などが駆動可能な状態となる。更に、プロセスカートリッジ８が画像形成装置本体に装着された状態で、帯電ローラ２、トナー帯電量制御手段６、残留トナー均一化手段７にバイアスを印加する電源２０、２１、２２、現像スリーブ４１にバイアスを印加する電源（図示せず）などの各種電圧印加手段は、プロセスカートリッジ８側及び画像形成装置本体側にそれぞれ設けられた接点を介して対象と電気的に接続される。一方、トナー補給ユニット５は、現像器４及び画像形成装置本体に対して装着手段１１ｂを介して着脱可能に装着される。
【００８０】
さて、近年のユーザニーズの多様化に伴い、写真画像などといった高印字率な画像の連続画像形成動作によって大量の転写残トナーが発生し、残留トナー均一化手段７及びトナー帯電量制御手段６に蓄積するトナー量が増える傾向にある。このような状態において引き続き画像形成動作を繰り返すと、残留トナー均一化手段７、トナー帯電量制御手段６の機能低下、帯電力不足が起こり、帯電ローラ２のトナー汚染、現像器４による転写残トナーの回収不良などの問題が発生してしまう。
【００８１】
そこで、本実施例では、上記問題を回避すべく、残留トナー均一化手段７、トナー帯電量制御手段６に蓄積したトナーの吐き出し（排出）動作を行っている。斯かるトナー吐き出し動作は、本実施例では、画像形成装置本体の電源ＯＮ時の初期動作時、出力画像形成動作終了時に行う。但し、斯かるトナー吐き出し動作は、上記タイミングに限定されるものではなく、画像形成時（記録材に記録して出力する画像の形成動作時）以外の所定のタイミングで行うことができる。又、例えば、多量の転写残トナーが発生したと考えられる高印字比率の画像を連続して形成した場合などに、画像形成装置を統括制御する制御手段１３０が、画像情報信号、装置本体動作状況に応じて判断して電源２１、２２などを制御することによって、一連の画像形成動作に割り込ませて、或いはそのような一連の画像形成動作の終了後に、トナーの吐き出し動作を行わせることができる。
【００８２】
より具体的には、本実施例では、通常の画像形成時とは逆極性のＤＣバイアス、つまり残留トナー均一化手段７には直流電圧−３００Ｖ、トナー帯電量制御手段６には直流電圧＋３００Ｖを印加し、５０ｍｓｅｃの間隔でＯＮ／ＯＦＦを１０回繰り返した。このようにパルス状に電圧を変化させることで、短時間でブラシ部６１、７１に蓄積したトナーを吐き出させ得ることを確認した。これによって、高印字比率パターンを連続画像形成しても残留トナー均一化手段７、トナー帯電量制御手段６の機能・帯電力を保つことが可能である。
【００８３】
しかしながら、トナー吐き出し動作時に、帯電ローラ２へ通常画像形成時と同様の帯電バイアス電圧を印加していると、残留トナー均一化手段７、トナー帯電量制御手段６から吐き出されたトナーによって帯電ローラ２が汚染され、帯電ムラ・帯電不良を引き起こし、トナー吐き出し動作後の次の画像上に画像不良が発生することが分かった。
【００８４】
そこで、本発明者らは、以下のような条件でトナー吐き出し動作を行った。表１は、本実施例における印加バイアス条件を示す。
【００８５】
【表１】

Figure 2004117599
【００８６】
（１）残留トナー均一化手段からのトナーの吐き出し：
最初に、図３に示すように、残留トナー均一化手段７からのトナーの吐き出し動作を行なう。残留トナー均一化手段７には、上述のように、通常の画像形成時とは逆極性の直流電圧−３００Ｖを印加し、５０ｍｓｅｃの間隔でＯＮ／ＯＦＦを１０回繰り返す。このとき、トナー帯電量制御手段６には、通常の画像形成時の−８００Ｖの直流電圧を印加しておく。
【００８７】
残留トナー均一化手段７から吐き出されるトナーは、正規極性（本実施例では、負極性）ではあるが、充分に帯電されていないために、帯電ローラ２に付着するものもある。そこで、このようなトナーを帯電ローラ２に付着させないために、トナー帯電量制御手段６において更に正規極性に強く帯電させる。
【００８８】
しかし、残留トナー均一化手段７から吐き出されるトナー量は、通常の転写残トナーの量と比較すると多いため、トナー帯電量制御手段７での正規極性への帯電が表面のみに行われ、下層の感光ドラム１の表面にあるトナーに対して帯電が充分に行われないことがある。
【００８９】
このような十分に正規極性に帯電されていないトナーの、帯電ローラ２への付着を防止するために、帯電ローラ２に印加する電圧は、通常の画像形成時に印加する交流成分（ＡＣ電圧）はＯＦＦし、直流成分（Ｖｄｃ１）のみにする。ＡＣ電圧をＯＦＦすることで、帯電部ａでの除電効果がなくなり、帯電ローラ２への付着が激減する。又、直流電圧Ｖｄｃ１は、残留トナー均一化手段７からのトナー吐き出し動作の開始時に残留トナー均一化手段７に対向しており、残留トナー均一化手段７からトナーが吐き出され、トナー帯電量制御手段６で帯電された後に帯電部ａに突入する感光ドラム１の部位（第１位置）の電位（Ｖｄ１）に対して、次式、
Ｖｄｃ１≦Ｖｄ１
の関係を満たす値とする。
【００９０】
ここでは、Ｖｄ１＝−３５０Ｖ程度であり、Ｖｄｃ１＝−５５０Ｖである。こうすることで、正規極性のトナーは静電的に感光ドラム１上に保持され、帯電ローラ２へは付着し難い。尚、本実施例の画像形成装置１００の構成では、実験により、電位差として凡そ３００Ｖあれば、感光ドラム１を帯電させることができ、即ち、感光ドラム１に対する放電或いは電荷注入による帯電開始電圧は凡そ３００Ｖであった。
【００９１】
（２）トナー帯電量制御手段からのトナー吐き出し：
次に、図４に示すように、トナー帯電量制御手段６からのトナーの吐き出し動作を行なう。トナー帯電量制御手段６には、上述のように、通常の画像形成時とは逆極性の直流電圧＋３００Ｖを印加し、５０ｍｓｅｃの間隔でＯＮ／ＯＦＦを１０回繰り返す。このとき、残留トナー均一化手段７には、通常の画像形成時の＋３００Ｖの直流電圧を印加しておく。トナー帯電量制御手段６から吐き出されるトナーは、基本的に正規極性とは逆極性（本実施例では、正極性）に帯電したトナーである。そのため、帯電ローラ２に印加する電圧は、直流成分（Ｖｄｃ２）のみとする。そして、直流電圧Ｖｄｃ２は、トナー帯電量制御手段６からのトナー吐き出し動作の開始時にトナー帯電量制御手段６に対向しており、トナー帯電量制御手段６からトナーが吐き出された後に帯電部ａに突入する感光ドラム１の部位（第２位置）の電位（Ｖｄ２）に対して、次式、
Ｖｄｃ２≧Ｖｄ２
の関係を満たす値とする。
【００９２】
ここでは、Ｖｄ２＝０Ｖ程度であるため、Ｖｄｃ２＝＋２００Ｖにした。これによって、逆極性である吐き出しトナーを、帯電ローラ２に付着させずに帯電部ａを通過させることができる。
【００９３】
以上のようにして、残留トナー均一化手段７、トナー帯電量制御手段６から吐き出されたトナーは、基本的に、接触２成分カウンター現像方式を用いた現像器４において、静電的及び物理的摺擦によって大部分が回収される。しかし、正規極性であっても帯電量の少ないトナーや、逆極性のトナーに関しては、完全に現像器４によって回収が行なわれないことがある。
【００９４】
しかし、このように現像器４によって回収されなかったトナーは、転写部（転写ニップ）ｄにおいて圧接転写されることで、感光ドラム１上から中間転写ベルト９１上へ転移し、中間転写ベルトクリーナ１１で中間転写ベルト９１上から除去される。
【００９５】
トナー帯電量制御手段６からのトナー吐き出し動作時には、１次転写ローラ９２に、画像形成時に印加する正規極性とは逆極性（本実施例では、負極性）の転写バイアス電圧を印加することにより、正規極性とは逆極性である正極性のトナーを中間転写ベルト９１に転写し易くなり、更に効果的である。
【００９６】
本実施例の条件でトナー吐き出し動作を行なうことで、吐き出しトナーによる帯電ローラ２の汚染を防止でき、カブリなどの帯電不良による不良画像の発生は大幅に抑制されるが確認された。これにより、常に良好な画像形成を行なうことが可能であった。
【００９７】
以上、本実施例によれば、残留トナー均一化手段７若しくはトナー帯電量制御手段６から排出されたトナーのいずれが感光ドラム１の回転により帯電ローラ２との対向位置に到達するかで、帯電ローラ２に印加する電圧を変化させる。即ち、上述のように残留トナー均一化手段７又はトナー帯電量制御手段６に蓄積したトナーを吐き出す際に、残留トナー均一化手段７又はトナー帯電量制御手段６からのトナーの吐き出し動作を受けた感光ドラム１の表面が帯電ローラ２との対向部に突入する前に、吐き出された現像剤の極性に応じて感光ドラム１と帯電ローラ２との間に電位差を設けるように帯電ローラ２に電圧を印加する。これにより、残留トナー均一化手段７、トナー帯電量制御手段６から吐き出したトナーが付着することによる帯電ローラ２の汚れを防止することができる。このように、帯電ローラ２に印加する電圧を最適化することで、吐き出し動作後の画像において帯電ローラ２の汚れによる画像不良の発生を防止することが可能であり、常時、高画質画像を安定して提供することができる。
【００９８】
尚、上記実施例では、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋからトナーが転写される転写体（被転写体）は、中間転写体であるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。当業者には周知の通り、記録用紙などの転写材担持体を担持して、複数の画像形成部に順次搬送する転写材担持体を有し、この転写材担持体上の転写材上に各画像形成部から順次トナー像を重ねて転写して、その後定着してカラー画像を得る画像形成装置がある。本発明はこのような画像形成装置にも等しく適用し得るものである。この場合、上記中間転写体の場合と同様、吐き出されたトナーは、現像器４で回収する他、各画像形成部から転写体として転写材担持体上に転写して、これを転写剤担持体上の現像剤を回収するクリーニングブレードなどのクリーニング手段によって除去するようにすることができる。
【００９９】
又、上記実施例においては、吐き出し動作の際、残留トナー均一化手段７、トナー帯電量制御手段６に印加するバイアスは、通常の画像形成時とは逆極性の直流電圧をＯＮ／ＯＦＦするとした。これにより効果的にトナー吐き出しを行い得るが、別法として、通常の画像形成時と同極性の電圧でＯＮ／ＯＦＦを行ったり、或いは画像形成時とは逆極性の直流電圧を印加することでもトナーを吐き出すことが可能である。
【０１００】
又、上記実施例では、残留トナー均一化手段７及びトナー帯電量制御手段６は固定のブラシ状部材であるが、ブラシ回転体、弾性ローラ体、シート状部材など任意の形態の部材にすることができる。
【０１０１】
又、像担持体は表面の体積抵抗率が１０９〜１０１４Ω・ｃｍの電荷注入層を設けた直接注入帯電性のものであってもよい。電荷注入層を用いていない場合でも、例えば電荷輸送層が上記の抵抗範囲にある場合も同等の効果が得られる。又、表層の体積抵抗率が約１０１３Ω・ｃｍであるアモルファスシリコン感光体であってもよい。
【０１０２】
又、可撓性の接触帯電部材は、帯電ローラの他に、ファーブラシ、フェルト、布などの形状・材質のものも使用可能である。又、各種材質のものの組み合わせでより適切な弾性、導電性、表面性、耐久性のものを得ることもできる。
【０１０３】
又、接触帯電部材や現像部材に印加する振動電界の交番電圧成分（ＡＣ成分、周期的に電圧値が変化する電圧）の波形としては、正弦波、矩形波、三角波等適宜使用可能である。直流電源を周期的にオン／オフすることによって形成された矩形波であってもよい。
【０１０４】
更に、像担持体としての感光体の帯電面に対する情報書き込み手段としての像露光手段は実施例のレーザ走査手段以外にも、例えば、ＬＥＤのような固体発光素子アレイを用いたデジタル露光手段であってもよい。ハロゲンランプや蛍光灯等を原稿照明光源とするアナログ的な画像露光手段であってもよい。要するに、画像情報に対応した静電潜像を形成できるものであればよい。
【０１０５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、残留現像剤像均一化手段、現像剤帯電量制御手段に蓄積した現像剤の排出を、帯電部材への現像剤付着を防止しつつ行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略断面図である。
【図２】図１の画像形成装置に装着されるプロセスカートリッジの概略断面図である。
【図３】本発明に従った残留トナー均一化手段からのトナー吐き出し動作を説明するための模式図である。
【図４】本発明に従ったトナー帯電量制御手段からのトナー吐き出し動作を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　　感光ドラム（像担持体）
２　　　　　　　　　帯電ローラ（帯電手段）
３　　　　　　　　　レーザビームスキャナ（露光手段）
４　　　　　　　　　現像器（現像手段）
５　　　　　　　　　現像剤補給容器
６　　　　　　　　　トナー帯電量制御手段（現像剤帯電量制御手段）
７　　　　　　　　　残留トナー均一化手段（残留現像剤均一化手段）
８　　　　　　　　　プロセスカートリッジ
９　　　　　　　　　中間転写ユニット
１０　　　　　　　　二次転写ローラ（２次転写手段）
１１　　　　　　　　中間転写ベルトクリーナ
２０、２１、２２　　電源（電圧印加手段）
９１　　　　　　　　中間転写ベルト（中間転写体）
９２　　　　　　　　１次転写ローラ（１次転写手段）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile using an electrophotographic method.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a transfer type image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile or the like using an electrophotographic system has been known as an electrophotographic photosensitive member (photosensitive member) which is a rotating drum type image carrier, and the photosensitive member. A charging device (charging process) for uniformly charging to a predetermined polarity and potential; an exposure device (exposure process) as information writing means for forming an electrostatic latent image on the charged photoreceptor; A developing device (developing step) for visualizing the formed electrostatic latent image as a developer image (toner image) with a toner as a developer, and a transfer device (transfer device for transferring the toner image from a photoconductor surface to a transfer material such as paper) Transfer device), a cleaning device (cleaning process) for removing the developer (residual toner and transfer residual toner) slightly remaining on the photoconductor after the transfer process and cleaning the photoconductor surface, and fixing the toner image on the transfer material Set Are composed of such apparatus (fixing step), a photosensitive body electrophotographic process (charging, exposure, development, transfer and cleaning) is applied is used for image formation repeatedly.
[0003]
Generally, a waste toner collecting container that contains transfer residual toner removed from the photoconductor surface by the cleaning device is provided in the cleaning device. Therefore, in order to provide an image forming apparatus having a long service life, it is necessary to increase the size of the container, which is disadvantageous in terms of downsizing the apparatus.
[0004]
Therefore, a cleaning device having a waste toner collecting container is abolished, and the transfer residual toner on the photoreceptor after the transfer process is removed and collected from the photoreceptor by "simultaneous development" in the developing device and reused. There is an image forming apparatus of a less system.
[0005]
The “simultaneous development cleaning” is a process in which the untransferred toner on the photoreceptor after the transfer is subjected to the subsequent development process, that is, the photoreceptor is charged and exposed to form an electrostatic latent image. In the developing process of developing the latent image, a fogging bias (fogging potential difference Vback, which is a potential difference between the DC voltage applied to the developing device and the surface potential of the photoreceptor) causes a portion on the photosensitive (not yet developed) to be developed. This is a method of collecting untransferred toner existing in the exposed portion and the non-image portion into the developing device.
[0006]
According to this method, since the transfer residual toner is collected in the developing device and reused for the development of the electrostatic latent image in the next and subsequent steps, waste toner is eliminated, and maintenance work is reduced. And the absence of a waste toner container is advantageous for downsizing the image forming apparatus.
[0007]
On the other hand, in recent years, a roller charging method using a conductive roller as a contact charging member has been preferably used instead of a corona charger in terms of charging stability in recent years. In the roller charging method, a charging process is performed on a member to be charged by pressing a conductive elastic roller (charging roller) against the member to be charged and applying a voltage thereto.
[0008]
Regarding this charging method, as disclosed in Patent Document 1, an AC voltage component having a peak-to-peak voltage of 2 × Vth (discharge start voltage) or more is added to a DC voltage corresponding to a desired charged body surface potential Vd. An AC charging system in which a superimposed voltage is applied to a contact charging member has been proposed, and has been put to practical use. Due to the potential leveling effect of the AC voltage, the charging can be made more uniform than in the DC charging method, and the potential of the charged body substantially converges to Vd, which is the center of the peak of the AC voltage.
[0009]
When the contactless charging device is used as a charging device for a photoconductor in a cleanerless image forming apparatus in which a transfer residual toner on the photoconductor after the transfer process is removed and collected by a `` simultaneous development cleaning '' in a developing device, When the transfer residual toner on the photoreceptor passes through the charging portion, which is the contact nip portion of the photoreceptor and the contact charging device, the transfer polarity of the transfer residual toner, in particular, is reversed to the opposite polarity to the normal polarity. In some cases, the remaining toner adheres to the contact charging device and undesirably contaminates the contact charging device with toner, thereby causing charging failure.
[0010]
This is because toner as a developer contains a small amount of toner whose charge polarity is originally reversed to the opposite polarity from the normal polarity, or a toner with a charge polarity of normal polarity. This is because, even in this case, the charge polarity is reversed due to the influence of the transfer bias or the peeling discharge, or the charge amount is reduced by removing the charge.
[0011]
That is, the transfer residual toner includes a toner having a normal charge polarity, a toner having a reverse polarity (reversal toner), and a toner having a small charge amount. It easily adheres to the contact charging device when passing through the charging portion, which is the contact nip portion between the body and the contact charging device.
[0012]
Also, in order to remove and collect the transfer residual toner on the photoreceptor by the “development simultaneous cleaning” of the developing device, the charge polarity of the transfer residual toner on the photoreceptor carried through the charging unit and carried to the development unit Is a normal polarity, and the charge amount of the toner is required to be a charge amount of the toner that can develop the electrostatic latent image on the photoconductor by the developing device. Inverted toner and toner with an inappropriate charge amount cannot be removed and collected from the photoreceptor to the developing device, which may cause a defective image.
[0013]
Therefore, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163, the present applicant has provided a residual developer uniforming means (residual toner uniforming means) downstream of the transfer unit in the rotation direction of the photoconductor, and further downstream of the photoconductor. There has been proposed an image forming apparatus in which developer charge amount control means (toner charge amount control means) is provided upstream of the charging means for charging the toner.
[0014]
In this image forming apparatus, the residual toner uniforming means disperses and distributes the pattern-like residual toner image on the photoreceptor carried from the transfer section to the toner charge amount control means on the photoreceptor surface, thereby forming a non-patterned image. It is a means to do. Specifically, the residual developer image pattern is scraped or disturbed by rubbing the surface of the image carrier with a rubbing member, so that the developer is distributed and distributed on the photoconductor surface.
[0015]
The provision of the residual toner uniformizing means ensures that the toner charge amount control means to which the next normal polarity is applied always performs the normal polarity charging process on the entire transfer residual toner, and adheres the transfer residual toner to the charging means. Prevention is effective. Further, the ghost image of the residual toner image pattern is prevented from being generated by erasing the residual toner image pattern.
[0016]
That is, when there is no residual toner uniforming means, for example, a vertical line pattern developer image, an environment, a paper type (transfer paper), a color secondary color (a portion where a multicolor toner image is superimposed (for example, When the transferability of the toner image is poor due to conditions such as a portion where a magenta toner is overlaid to form a red, orange or other color image, the pattern-like transfer residual toner image on the photoconductor increases, and the transfer residual The toner image is carried to the toner charge amount control unit as it is, and the developer concentrates on a part of the toner charge amount control unit. As a result, a phenomenon in which the charge amount of the transfer residual toner cannot be completely controlled by a part of the toner charge amount control means (toner charge failure phenomenon) occurs. As a result, a charging failure occurs due to the contamination of the charging member to cause a fog image, or a transfer residual toner image pattern remains to generate a ghost image.
[0017]
By providing the residual toner image uniforming means, as described above, the pattern-shaped transfer residual toner image on the image carrier carried from the transfer section to the toner charge amount control means section has a large developer amount. Since the developer is distributed and distributed on the surface of the photoreceptor and is unpatterned, the developer does not concentrate on a part of the toner charge amount control means. The charging process of the polarity is always sufficiently performed, and the adhesion of the transfer residual toner to the charging unit is effectively prevented. Generation of a ghost image of the transfer residual toner image pattern is also strictly prevented.
[0018]
The charge amount of the transfer residual toner charged to the normal polarity by the toner charge amount control means is used to charge the photosensitive member to a predetermined potential by the charging means, and at the same time, the developing device can develop the electrostatic latent image on the photosensitive drum. Control to an appropriate charge amount. As a result, the transfer residual toner can be efficiently collected in the developing device, and a good image free from ghost and poor charging can be obtained.
[0019]
However, when an image is continuously formed with a pattern having a high printing ratio, the amount of toner accumulated in the residual toner uniforming means and the toner charge amount controlling means increases. As a result, the respective charging capabilities and functions are reduced, and the non-patterning of the untransferred toner and the insufficient charging of the untransferred toner become insufficient, thereby causing the toner to adhere to the charging unit.
[0020]
Therefore, in order to maintain the functions of the residual toner uniforming means and the toner charge amount control means even after forming a large number of continuous images with a high printing ratio pattern, the residual toner image uniforming means and the toner charge amount control means are accumulated. It is necessary to discharge toner regularly.
[0021]
For this purpose, a discharge operation is performed at a time between sheets, during an initial operation when the power of the image forming apparatus is turned on, or at the end of the image forming operation. In the discharge operation (discharge mode), a bias is applied so as to positively discharge the accumulated toner. For example, it is known that applying a bias having a polarity opposite to the voltage applied during the image forming operation, or turning the bias on / off little by little, is also effective.
[0022]
As a result, when images are continuously formed in a pattern having a high printing ratio, even if the amount of accumulated toner in the residual toner uniforming means and the toner charge amount controlling means may increase, the toner is accumulated by the discharging operation each time. By discharging the toner, the residual toner equalizing means and the toner charge amount control means are constantly refreshed to prevent a reduction in charging ability and function. As a result, non-patterning of the untransferred toner and electrification of the untransferred toner can be sufficiently performed, thereby preventing the toner from adhering to the charging unit.
[0023]
[Patent Document 1]
JP-A-63-149669
[Patent Document 2]
JP 2001-215798 A
[0024]
[Problems to be solved by the invention]
However, it has been found that a cleaner-less system using the discharging operation from the residual toner uniforming means and the toner charge amount controlling means has the following problems.
[0025]
During the toner discharging operation from the residual toner uniforming means and the toner charge amount controlling means, the discharged toner (discharged toner) adheres to the charging member, causing poor charging and uneven charging during the next image formation, resulting in a defective image. There was something.
[0026]
This is because, among the toner discharged from the residual toner equalizing means and the toner charge amount controlling means, those having the normal polarity, those having the opposite polarity (inverted toner), and those having the normal polarity but a small charge amount are mixed. If the charging voltage (AC + DC) is kept applied during the image forming operation, the opposite polarity toner or the toner having a small charge amount adheres to the charging member when passing through the nip portion between the contact charging member and the photosensitive member. It is thought that it is because.
[0027]
Further, the amount of the discharged toner is larger than that of the transfer residual toner at the time of normal image formation, and the amount of the discharged toner adhered to the charging member also becomes larger than usual. Adhesion of the toner to the charging member causes poor charging and uneven charging, thereby generating an image such as a fog image.
[0028]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of discharging the developer accumulated in the residual developer image uniforming means and the developer charge amount controlling means while preventing the developer from adhering to the charging means. To provide.
[0029]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by an image forming apparatus according to the present invention. In summary, the present invention provides an image carrier; charging means for charging the image carrier; developing means for developing an electrostatic latent image formed on the charged image carrier with a developer; Developer charge amount control means located upstream of the charging means in the direction of movement of the surface of the carrier and charging the developer on the image carrier; and means for controlling the amount of developer charge in the direction of movement of the surface of the image carrier And a developer accumulated in the developer charge amount control means and the residual developer uniformity means, which is located further upstream, and which has a residual developer uniformity means for uniformizing the developer on the image carrier. In the image forming apparatus performing an operation of discharging the developer onto the image carrier, when the developer discharged from the residual developer uniforming means reaches a position facing the charging means with movement of the image carrier surface. And the developer charge amount control means An image forming apparatus that changes a voltage applied to the charging unit when the developer discharged from the charging unit reaches a portion facing the charging unit with movement of the surface of the image carrier. . According to one embodiment of the present invention, the discharging operation of the developer is performed according to the polarity of the developer discharged from the residual developer uniformizing unit and the developer discharged from the developer charging amount control unit. A potential difference is provided between the received image carrier surface and the charging means.
[0030]
According to another aspect of the present invention, an image carrier; charging means for charging the image carrier; developing means for developing a charged electrostatic image formed on the image carrier with a developer; Developer charge amount control means positioned upstream of the charging means in the direction of movement of the surface of the carrier and charging the developer on the image carrier; control of the charge amount of the developer in the direction of movement of the surface of the image carrier A developer remaining on the image carrier, which is located upstream of the means, and a residual developer uniforming means for uniformizing the developer on the image carrier. In the image forming apparatus which performs the operation of discharging the developer onto the image carrier, (a) when the developer is discharged from the residual developer uniformizing unit, the residual developer uniformizing unit is started at the start of the discharging operation. The image carrier at a position facing the image carrier Before the first position reaches the position facing the charging means with the movement of the surface of the image carrier, the relationship between the first position and the potential Vd1 at the first position satisfies the following expression: Vdc1 ≦ Vd1 Vdc1 is applied to the charging unit, and (b) when the developer is discharged from the developer charging amount control unit, the image at a position facing the developer charging amount control unit at the start of the operation. Before the second position on the carrier reaches the position facing the charging means with the movement of the surface of the image carrier, the relationship with the potential Vd2 at the second position is expressed by the following equation: Vdc2 ≧ Vd2 An image forming apparatus is provided, wherein a satisfying DC voltage Vdc2 is applied to the charging unit.
[0031]
According to one embodiment of the present invention, when the developer is discharged from the residual developer equalizing unit, a DC voltage having the same polarity as that during image formation is applied to the developer charge amount control unit. In one embodiment, when the developer is discharged from the developer charge amount control unit, a DC voltage having the same polarity or opposite polarity as that during image formation is turned on / off at a predetermined interval. In another embodiment, when the developer is discharged from the developer charge amount control unit, a DC voltage having a polarity opposite to that during image formation is applied to the developer charge amount control unit. You. On the other hand, according to one embodiment, when the developer is discharged from the residual developer uniformizing unit, a DC voltage having the same polarity or the opposite polarity as that at the time of image formation is turned on at a predetermined interval. In another embodiment, when the developer is discharged from the residual developer uniformizing means, a DC voltage having a polarity opposite to that at the time of image formation is applied to the residual developer uniformizing means. Is done. In one embodiment, when the developer is discharged from the residual developer uniformizing unit, a DC voltage having the same polarity as that at the time of image formation is applied to the charging unit, and the developer is charged from the developer charging amount control unit. When the agent is discharged, a DC voltage having a polarity opposite to that during image formation is applied to the charging unit.
[0032]
In one embodiment of the present invention, during image formation, a DC voltage having the same polarity as the normal polarity of the developer is applied to the developer charge amount control means. In one embodiment, at the time of image formation, a DC voltage having a polarity opposite to the normal polarity of the developer is applied to the residual developer equalizing means. Further, in one embodiment, the charge polarity of the image carrier is the same as the normal polarity of the developer.
[0033]
According to one embodiment of the present invention, the charging unit contacts the image carrier and charges the image carrier. In one embodiment, an oscillating electric field is applied to the charging unit during image formation.
[0034]
In each of the above aspects of the present invention, the residual developer uniforming means may have a conductive fiber brush portion that contacts the image carrier. Further, the developer charge amount control means may be configured to have a conductive fiber brush portion that contacts the image carrier.
[0035]
In each of the above aspects of the present invention, the image forming apparatus includes an image forming unit including the image carrier, the charging unit, the developing unit, the developer charge amount control unit, and the residual developer uniforming unit. And a developer can be transferred from the image carrier of each image forming unit to a transfer body that moves in opposition to each image forming unit. The transfer body may be an intermediate transfer body or a transfer material carrier that carries and conveys a transfer material. Further, each of the image forming units may form a different color developer image.
[0036]
According to one embodiment of the present invention, the image forming apparatus further includes a transfer unit configured to transfer a developer from the image carrier to a transfer body, and when the developer is discharged from the developer charge amount control unit. Then, a voltage having a polarity opposite to that during image formation is applied to the transfer unit. In one embodiment, the image forming apparatus further includes a cleaning unit that collects a developer on the transfer body, and collects the developer transferred from the image carrier to the transfer body by the cleaning unit. .
[0037]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the image forming apparatus according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
[0038]
Example 1
FIG. 1 shows a schematic configuration of an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. The image forming apparatus 100 of this embodiment is a color laser printer having a maximum paper passing size of A3 using a transfer type electrophotographic process, a contact charging type, a reversal developing type, and a cleanerless type. A full-color image can be formed on a transfer material, for example, paper, an OHP sheet, cloth, or the like, and output according to image information from an external host device communicably connected to the apparatus main body.
[0039]
The image forming apparatus 100 includes a plurality of process cartridges 8, and each of the process cartridges 8 temporarily multiplex-transfers a toner image to the intermediate transfer body 91 once and then collectively transfers the toner image to the transfer material P, thereby obtaining a full-color image. This is a four-drum (in-line) image forming apparatus for obtaining a print image. The four process cartridges 8 are arranged in series in the moving direction of the intermediate transfer belt 91 in the order of yellow, magenta, cyan, and black.
[0040]
In this embodiment, a plurality of image forming units PY, PM, PC, and PBk of each color of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (Bk), which are image forming units, Since the configuration is the same except that the color is different, suffixes Y, M, C, and Bk, which denote the elements of each image forming unit, are omitted below unless otherwise required. Will be explained.
[0041]
For example, an overall operation when forming a four-color full-color image will be described. In accordance with a signal from an external host device communicably connected to the image forming apparatus 100, a color-separated image signal is generated. Thus, the toner image of each color is formed in each of the process cartridges 8Y, 8M, 8C, and 8Bk of each of the image forming units PY, PM, PC, and PBk. In each of the process cartridges 8Y, 8M, 8C, and 8Bk, an electrophotographic photosensitive member (photosensitive drum) 1 as an image carrier is charged by a charging unit 2, and the uniformly charged surface is scanned and exposed by an exposure unit 3 to expose the photosensitive member. An electrostatic latent image is formed on the drum 1, and a toner as a developer is supplied to the electrostatic latent image by a developing unit 4 to form a toner image. The toner images of each color formed on each photosensitive drum 1 are sequentially superimposed and transferred onto an intermediate transfer belt 91 as a moving intermediate transfer member (second image carrier). Then, the full-color toner image formed on the intermediate transfer belt 91 is transferred onto the transfer material P which has been conveyed to a secondary transfer section where the intermediate transfer belt 91 and the secondary transfer roller 10 as a secondary transfer unit are opposed to each other. All at once. Next, the transfer material P is transported to the fixing unit 12, where the toner image is fixed, and then discharged outside the apparatus.
[0042]
Hereinafter, each element of the image forming apparatus 100 will be sequentially described in more detail with reference to FIG.
[0043]
The image forming apparatus 100 includes a rotating drum type electrophotographic photosensitive member (photosensitive drum) 1 as an image carrier. In this embodiment, the photosensitive drum 1 is an organic photoconductor (OPC) drum having an outer diameter of 50 mm and a process speed (peripheral speed) of 100 mm / sec around the center support shaft in a counterclockwise direction indicated by an arrow in the figure. It is driven to rotate. The photosensitive drum 1 has a subbing layer that suppresses light interference and improves the adhesiveness of an upper layer, a photocharge generation layer, and a charge transport layer (thickness: 20 μm) on the surface of an aluminum cylinder (conductive drum substrate). And three layers are sequentially applied from the bottom.
[0044]
In this embodiment, the image forming apparatus 100 has a charging roller 2 as a contact charger as a charging unit. By applying a voltage under a predetermined condition to the charging roller 2, the photosensitive drum 1 is uniformly charged to a negative polarity. The charging roller 2 has a longitudinal length of 320 mm, and has a three-layer structure in which a lower layer 2b, an intermediate layer 2c, and a surface layer 2d are sequentially stacked from below on the outer periphery of the core metal (support member) 2a. The lower layer 2b is a foamed sponge layer for reducing charging noise, the intermediate layer 2c is a resistance layer for obtaining uniform resistance as a whole of the charging roller 2, and the surface layer 2d is a defect such as a pinhole on the photosensitive drum 1. This is a protective layer provided to prevent the occurrence of a leak even if there is any. The charging roller 2 of the present embodiment uses a stainless steel round bar having a diameter of 6 mm as the cored bar 2a, carbon is dispersed in a fluorine resin as a surface layer, the outer diameter of the roller is 14 mm, and the roller resistance is 10 mm. 4 Ω-10 7 Ω.
[0045]
The charging roller 2 rotatably holds both ends of the cored bar 2 a by bearing members, and urges the pressing bar in the direction of the photosensitive drum 1 by a pressing spring to apply a predetermined pressing force to the surface of the photosensitive drum 1. Pressed with. The charging roller 2 rotates following the rotation of the photosensitive drum 1. Then, a predetermined vibration voltage (charging bias voltage Vdc + Vac) obtained by superimposing an AC voltage having a predetermined frequency on a DC voltage is applied to the charging roller 2 via the cored bar 2a from the power supply 20 as a voltage applying unit, and the rotating photosensitive drum is rotated. The peripheral surface of the drum 1 is charged to a predetermined potential. A contact portion between the charging roller 2 and the photosensitive drum is a charging portion a.
[0046]
In this embodiment, the charging bias voltage applied to the charging roller 2 is a vibration voltage obtained by superimposing a DC voltage of -500 V, a frequency = 1150 Hz, a peak-to-peak voltage Vpp = 1400 V, and a sine wave AC voltage. 1 is uniformly contact-charged to -500 V (dark portion potential Vd).
[0047]
Further, a charging roller cleaning member 2f is provided for the charging roller 2. In this embodiment, the charging roller cleaning member 2f is a flexible cleaning film. The cleaning film 2f is arranged in parallel with the longitudinal direction of the charging roller 2 and has one end fixed to a supporting member 2g that reciprocates by a fixed amount in the longitudinal direction. It is arranged to form a contact nip with the roller 2. The support member 2g is driven via a gear train by a drive motor of the image forming apparatus 100, and reciprocates by a certain amount in the longitudinal direction, whereby the surface layer 2d of the charging roller 2 is rubbed with the cleaning film 2f. As a result, the contaminants (such as fine powder toner and external additives) adhered to the surface layer 2d of the charging roller 2 are removed.
[0048]
The photosensitive drum 1 is uniformly charged to a predetermined polarity and potential by a charging roller 2 and then subjected to image exposure means (a color separation / imaging exposure optical system for a color original image, a time-series electric digital pixel signal of image information). , Etc.), an image exposure L by a scanning exposure system by a laser scan that outputs a laser beam modulated in response to the above. Thereby, an electrostatic latent image of a color component corresponding to each of the image forming units PY, PM, PC, and PBk of the target color image is formed. In this embodiment, a laser beam scanner 3 using a semiconductor laser is used as an exposure unit. The laser beam scanner 3 outputs a laser beam modulated in accordance with an image signal transmitted from a host device such as an image reading device (not shown) to the image forming apparatus 100 side, and outputs the laser light of the rotating photosensitive drum 1. The uniformly charged surface is subjected to laser scanning exposure (image exposure). By this laser scanning exposure, the potential of the surface of the photosensitive drum 1 irradiated with the laser beam L is reduced, so that an electrostatic latent image corresponding to the scanned and exposed image information is formed on the rotating photosensitive drum 1 surface. Is done. In this embodiment, the exposed portion potential Vl is set to -150V. The irradiation position of the image exposure L on the photosensitive drum 1 is the exposure part b.
[0049]
Next, the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 1 is developed with toner by a developing device 4 as a developing unit. In this embodiment, the developing device 4 is a two-component contact developing device (two-component magnetic brush developing device). The developing device 4 includes a developing container (developing device main body) 40, a developing sleeve 41 as a developer carrier having a magnet roller fixedly disposed inside, a developer regulating blade 42 as a developer regulating member, and a developing container 40. A two-component developer (developer) 46 which is a mixture of mainly contained resin toner particles (toner) and magnetic carrier particles (carrier), and developer stirring members 43 and 44 disposed on the bottom side in the developing container 40 And so on.
[0050]
The developing sleeve 41 is rotatably disposed in the developing container 40 with a part of the outer peripheral surface being exposed to the outside. A developer regulating blade 42 is opposed to the developing sleeve 41 with a predetermined gap, and a thin developer layer is formed on the developing sleeve 41 as the developing sleeve 41 rotates in the direction of the arrow in the drawing. In this embodiment, the developing sleeve 41 is opposed to the photosensitive drum 1 while keeping the closest distance (S-Dgap) to the photosensitive drum 1 at 350 μm. The facing portion between the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 41 is a developing portion c.
[0051]
Further, the developing sleeve 41 is driven to rotate in a direction opposite to the traveling direction of the photosensitive drum 1 in the developing section c. The thin developer layer on the developing sleeve 41 contacts the surface of the photosensitive drum 1 in the developing section c and rubs the photosensitive drum 1 appropriately. A predetermined developing bias voltage is applied to the developing sleeve 41 from a power supply (not shown) as voltage applying means. In this embodiment, the developing bias voltage applied to the developing sleeve 41 is an oscillating voltage obtained by superimposing a DC voltage (Vdc) and an AC voltage (Vac). More specifically, it is an oscillating voltage in which Vdc of −350 V and Vac of 1800 Vpp, frequency = 2300 Hz are superimposed.
[0052]
Thus, the toner in the developer 46, which is coated as a thin layer on the rotating developing sleeve 41 and conveyed to the developing unit c, becomes an electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 1 by an electric field generated by a developing bias voltage. By correspondingly selectively attaching, the electrostatic latent image is developed as a toner image. In this embodiment, the toner adheres to the light-exposed portion on the photosensitive drum 1 and the electrostatic latent image is reversely developed. The developer thin layer on the developing sleeve 41 that has passed through the developing section c is returned to the developer reservoir in the developing container 40 with the subsequent rotation of the developing sleeve 41.
[0053]
Further, stirring screws 43 and 44 as a developer stirring member are provided in the developing device 4. The stirring screws 43 and 44 rotate in synchronization with the rotation of the developing sleeve 41, and have a function of stirring and mixing the replenished toner with the carrier to give a predetermined charge to the toner. Further, the stirring screws 43 and 44 respectively convey the developer 46 in the opposite direction in the longitudinal direction, supply the developer 46 to the developing sleeve 41, and adjust the toner concentration (the ratio of the toner in the developer) by the developing process. It has a function of transporting the thinned developer 46 to the toner supply section and circulating the developer 46 in the developing container 40.
[0054]
A sensor 45 that detects a change in the magnetic permeability of the developer 46 to detect the toner concentration in the developer 46 is provided on an upstream side wall surface of the screw 44 of the developing device 4. A toner supply opening 47 is provided slightly downstream of 45. After performing the developing operation, the developer 46 is conveyed to the sensor 45, where the toner density is detected. In accordance with the detection result, in order to maintain the toner concentration in the developer 46 constant, the rotation of the screw 51 provided in the developer supply container (toner supply unit) 5 connected to the developing device 4 appropriately The toner is supplied from the supply unit 5 through the toner supply opening 47 of the developing device 4. The replenished toner is conveyed by the stirring screw 44, mixed with the carrier, and given an appropriate charge, is conveyed to the vicinity of the developing sleeve 41, is formed into a thin layer on the developing sleeve 41, and is subjected to development. .
[0055]
In this embodiment, a negatively charged toner having an average particle diameter of 6 μm is used as the toner, and the carrier has a saturation magnetization of 205 emu / cm. 3 A magnetic carrier having an average particle size of 35 μm was used. A mixture of toner and carrier at a weight ratio of 6:94 was used as a developer. The charge amount of the toner developed on the photosensitive drum 1 is −25 μC / g.
[0056]
An intermediate transfer unit 9 as a transfer unit is provided so as to face each photosensitive drum 1 of each of the image forming units PY, PM, PC, and PBk. In the intermediate transfer unit 9, an endless intermediate transfer belt 91 as an intermediate transfer body (second image carrier) is applied with a predetermined tension to a driving roller 94, a tension roller 95, and a secondary transfer opposing roller 96. It has been passed and moves in the direction of the arrow in the figure.
[0057]
The toner image formed on the photosensitive drum 1 enters a primary transfer nip (transfer portion) d, which is a portion where the photosensitive drum 1 and the intermediate transfer belt 91 face each other. In the transfer section d, a primary transfer roller 92 as primary transfer means is pressed against the back side of the intermediate transfer belt 91 with a predetermined pressing force. The primary transfer roller 92 is connected to a primary transfer bias power supply 93 as a voltage application unit so that a primary transfer bias voltage can be independently applied to each of the image forming units PY, PM, PC, and PBk. I have. First, the first color (yellow) image forming portion PY transfers the yellow toner image formed on the photosensitive drum 1 by the above-described operation to the intermediate transfer belt 91, and then corresponds to each color through the same process. Magenta, cyan, and black color toner images are sequentially transferred from the photosensitive drum 1 by the image forming units PM, PC, and PBk.
[0058]
In this embodiment, a voltage of +350 V is applied as the primary transfer bias voltage for all of the first to fourth colors in consideration of the transfer efficiency for the toner transferred to the exposed portion (the exposed portion potential Vl: -150 V). The four-color full-color image formed on the intermediate transfer belt 91 is supplied from a transfer material feeding unit (not shown) by a secondary transfer roller 10 as a secondary transfer unit, and is transferred as a transport unit at a predetermined timing. Are collectively transferred to the transfer material P sent from the paper feed roller 12 of the printer.
[0059]
The transfer material P on which the toner image has been transferred is then conveyed to a roller fixing device 12 as a fixing unit, where the toner image is fused and fixed to the transfer material P by heat and pressure. Thereafter, the transfer material P is discharged out of the apparatus, and a color print image is obtained.
[0060]
Further, the secondary transfer residual toner remaining on the intermediate transfer belt 91 is cleaned by a cleaning blade 11a as cleaning means provided in the intermediate transfer belt cleaner 11, and is prepared for the next image forming process.
[0061]
As the material of the intermediate transfer belt 91, in order to improve the registration in the image forming units PY, PM, PC, and PBk of each color, a material that expands and contracts is not desirable, and a resin-based or rubber belt containing a metal core, a resin, A belt made of rubber is desirable. In this embodiment, carbon is dispersed in PI (polyimide) and the volume resistivity is 10%. 8 A resin belt controlled to the order of Ωcm was used. The thickness is 80 μm, the longitudinal direction is 320 mm, and the entire circumference is 900 mm.
[0062]
Further, as the primary transfer roller 92, a roller made of a conductive sponge was used. Its resistance is 10 6 Ω or less, the outer diameter was 16 mm, and the longitudinal length was 315 mm.
[0063]
The image forming apparatus 100 of the present embodiment employs a cleanerless system, and does not include a cleaning device provided with a waste toner collecting container for cleaning the photosensitive drum 1 which is usually provided. That is, in the image forming apparatus 100 of the present embodiment, the toner charge amount control unit 6 and the residual toner image uniformizing unit 7 are provided where the cleaning blade is normally provided, and the photosensitive drums are respectively provided. 1 abuts.
[0064]
In this embodiment, the toner charge amount controlling means 6 and the residual toner uniforming means 7 both use brush members made of conductive fibers. More specifically, the toner charge amount control means (second brush) 6 has a horizontally long electrode plate 62 provided with a brush portion 61. Similarly, the residual toner uniforming means (first brush) 7 is provided with a brush portion 71 on the electrode plate 72. The brush portions 61 and 71 are in contact with the surface of the photosensitive drum 1 and are fixedly supported and disposed substantially parallel to the longitudinal direction of the photosensitive drum 1 (a direction substantially perpendicular to the surface moving direction).
[0065]
The brush portions 61 and 71 of the toner charge amount control means 6 and the residual toner uniformity means 7 are made of fibers such as rayon, acryl, polyester or the like containing carbon or metal powder to control the resistance value. The brush portions 61 and 71 have a thickness of 30 deniers or less and a density of 100,000 / 500,000 / inch so that the brush portions 61 and 71 can uniformly contact the surface of the photosensitive drum 1 and the transfer residual toner. 2 The above is preferred. In this embodiment, the brush portions 61 and 71 are both 6 denier and 100,000 brushes / inch. 2 The length of the bristle feet is 5 mm and the volume resistivity of the brush is 6 × 10 3 Ω · cm. Then, the toner charge amount control means 6 and the residual toner image equalizing means 7 are brought into contact with each other so that the brush portions 61 and 71 have a penetration amount of 1 mm with respect to the surface of the photosensitive drum 1. The part width was 5 mm.
[0066]
By these two brush members, a large amount of untransferred toner rushes into the charging roller 2, and a rush of inversion polarity toner in the untransferred toner or toner not sufficiently charged to a normal polarity (negative in this embodiment). To prevent the charging roller 2 from being stained.
[0067]
The specific operation of the two brushes (residual toner uniforming means 7 and toner charge amount control means 6) during normal image formation will be described in more detail below.
[0068]
Located downstream of the transfer unit d in the rotation direction of the photosensitive drum 1 and upstream of the charging unit a, and sequentially from the upstream of the rotation direction of the photosensitive drum 1, the residual toner uniforming means (first brush) 7, Amount control means (second brush) 6 is provided, and forms a contact portion e between the residual toner uniforming means 7 and the photosensitive drum 1 and a contact portion f between the toner charge amount control means 6 and the photosensitive drum 1 respectively. . Thus, the transfer residual toner on the photosensitive drum 1 can be made uniform, and the charge polarity of the transfer residual toner can be made equal to the normal polarity, that is, the negative polarity.
[0069]
A positive DC voltage (positive bias) having a polarity opposite to the normal polarity of the toner is applied to the residual toner uniforming means 7 from a power supply 22 as a voltage applying means. Here, +300 V is applied. The toner charged to zero or negative polarity among the transfer residual toners having various polarities is once drawn into the residual toner uniforming means 7.
[0070]
Here, since there is a limit to the amount of toner that the residual toner uniforming means 7 can hold, after reaching a saturated state, the toner gradually separates, adheres to the surface of the photosensitive drum 1, and is conveyed. At that point, the polarity of the toner becomes positive. Further, the distribution of the toner on the photosensitive drum 1 is made uniform, so that a large amount of toner does not flow downstream at one time. Further, the potential on the photosensitive drum 1 after the transfer process is set at around 0 V, and a potential difference from the voltage applied to the toner charge amount control means 6 is provided. It also plays a role in making grants possible.
[0071]
A negative DC voltage having a polarity opposite to the normal polarity of the toner is applied to the toner charge amount control unit 6 from a power supply 21 as a voltage application unit. In this embodiment, -800 V is applied. The transfer residual toner on the photosensitive drum 1 passing through the toner charge amount control means 6 has its charge polarity adjusted to the negative polarity which is the normal polarity. The residual toner uniforming means 7 adjusts the toner to a positive polarity, and the potential on the photosensitive drum 1 is also close to 0 V. Can be.
[0072]
In this way, the charge polarity of the transfer residual toner is adjusted to the negative polarity which is the normal polarity by the toner charge amount control means 6, so that the charging unit a further downstream in the rotation direction of the photosensitive drum 1 exposes the transfer residual toner from above the transfer residual toner. When the surface of the drum 1 is charged, the transfer residual toner on the photosensitive drum 1 has a large mirroring power, so that the transfer residual toner can be prevented from adhering to the charging roller 2.
[0073]
Then, the transfer residual toner that has passed through the charging section a without adhering to the charging roller 2 is subjected to “development simultaneous cleaning” in the developing device 4 and collected.
[0074]
In order to recover the transfer residual toner on the photosensitive drum 1 to the developing unit 4 by such a method, it is necessary that the transfer residual toner has an appropriate charge amount when the transfer residual toner is recovered by the developing unit 4. However, in order to recover the transfer residual toner charged to a large negative polarity by the toner charge amount control means 6 in the developing device 4 in order to prevent the toner from adhering to the charging roller 2 as described above, it is necessary to perform the charge elimination. You need to do it.
[0075]
In the present embodiment, the transfer residual toner charged to the negative polarity by the toner charge amount control unit 6 is subjected to AC de-electrification by the AC voltage (frequency 1150 Hz, Vpp 1400 V) applied to the charging roller 2, and after passing through the charging unit a. Is substantially the same as the charge amount of the toner used for the development.
[0076]
Then, the transfer residual toner adhered to the unexposed portion (non-image portion) on the photosensitive drum 1 that should not be developed is completely made to have a negative polarity, and is appropriately neutralized by the charging roller 2. In the developing step, the relationship between the potential of the photosensitive drum 1 (non-image portion potential: -500 V) and the DC component of the developing bias (-350 V) (fogging potential difference) Vback) and is reliably collected in the developing device 4.
[0077]
As described above, in the present embodiment, the developing sleeve 41 of the developing device 4 is rotated in the developing section c in the direction opposite to the traveling direction of the surface of the photosensitive drum 1, and the photosensitive drum 1 is supported by the developer layer carried thereon. (Contact two-component counter development method). This is advantageous for collecting the transfer residual toner on the photosensitive drum 1.
[0078]
The voltage applying means such as the power supplies 20, 21 and 22 included in the image forming apparatus 100 is controlled by a control circuit 130 included in the image forming apparatus main body and serving as a control means for controlling the overall operation of the apparatus.
[0079]
In this embodiment, the photosensitive drum 1, the charging roller 2, the charging roller cleaning member 2f, the developing device 4, the residual toner equalizing means 7, the toner charge amount controlling means 6 and the like include the charging unit frame 111, the developing frame The process cartridge 8 is integrally formed as a cartridge by 112. The process cartridge 8 is detachably mounted via mounting means 110a provided in the image forming apparatus main body. When the process cartridge 8 is mounted on the main body of the image forming apparatus, a driving unit (not shown) provided on the main body of the image forming apparatus and a drive transmitting unit on the side of the process cartridge 8 are connected. The device 4, the charging roller 2, and the like are in a drivable state. Further, in a state where the process cartridge 8 is mounted on the main body of the image forming apparatus, the power sources 20, 21, and 22 for applying a bias to the charging roller 2, the toner charge amount control means 6, the residual toner uniforming means 7, and the developing sleeve 41 are applied. Various voltage applying means such as a power supply (not shown) for applying a bias are electrically connected to the object via contacts provided on the process cartridge 8 side and the image forming apparatus main body side, respectively. On the other hand, the toner supply unit 5 is detachably mounted to the developing device 4 and the image forming apparatus main body via the mounting means 11b.
[0080]
With the diversification of user needs in recent years, a large amount of untransferred toner is generated by a continuous image forming operation of a high printing rate image such as a photographic image, and the residual toner uniforming means 7 and the toner charge amount controlling means 6 The amount of accumulated toner tends to increase. If the image forming operation is continuously repeated in such a state, the functions of the residual toner equalizing means 7 and the toner charge amount control means 6 are reduced, the charging power is insufficient, the toner is contaminated on the charging roller 2, and the transfer residual toner is This causes problems such as defective collection.
[0081]
Therefore, in the present embodiment, in order to avoid the above problem, the operation of discharging (discharging) the toner accumulated in the residual toner uniforming means 7 and the toner charge amount control means 6 is performed. In the present embodiment, such a toner discharging operation is performed at the time of the initial operation when the power of the image forming apparatus main body is turned on, and at the end of the output image forming operation. However, the toner discharging operation is not limited to the above timing, and can be performed at a predetermined timing other than the time of forming an image (the time of forming an image to be recorded on a recording material and output). Further, for example, when an image having a high printing ratio, which is considered to have generated a large amount of transfer residual toner, is continuously formed, the control unit 130 that integrally controls the image forming apparatus includes an image information signal and an operation state of the apparatus main body. By controlling the power supplies 21, 22 and the like in accordance with the above, it is possible to interrupt the series of image forming operations or to perform the toner discharging operation after the end of such a series of image forming operations. .
[0082]
More specifically, in this embodiment, a DC bias having a polarity opposite to that of normal image formation, that is, a DC voltage of −300 V is applied to the residual toner uniforming unit 7, and a DC voltage of +300 V is applied to the toner charge amount controlling unit 6. The voltage was applied and ON / OFF was repeated 10 times at intervals of 50 msec. It was confirmed that by changing the voltage in a pulsed manner in this manner, the toner accumulated in the brush units 61 and 71 can be discharged in a short time. As a result, even if a high print ratio pattern is continuously formed, the functions and power supply of the residual toner uniforming means 7 and the toner charge amount controlling means 6 can be maintained.
[0083]
However, if a charging bias voltage similar to that during normal image formation is applied to the charging roller 2 during the toner discharging operation, the toner discharged from the residual toner uniforming means 7 and the toner charge amount controlling means 6 causes the charging roller 2 to be charged. Was contaminated, causing charging unevenness and charging failure, and image failure occurred on the next image after the toner discharging operation.
[0084]
Then, the present inventors performed the toner discharging operation under the following conditions. Table 1 shows the applied bias conditions in the present embodiment.
[0085]
[Table 1]
Figure 2004117599
[0086]
(1) Discharge of toner from residual toner uniforming means:
First, as shown in FIG. 3, the operation of discharging the toner from the residual toner uniforming means 7 is performed. As described above, a DC voltage of -300 V having a polarity opposite to that of normal image formation is applied to the residual toner uniforming means 7, and ON / OFF is repeated 10 times at intervals of 50 msec. At this time, a DC voltage of -800 V during normal image formation is applied to the toner charge amount control means 6.
[0087]
The toner discharged from the residual toner uniforming means 7 has a normal polarity (negative in this embodiment), but may not adhere sufficiently to the charging roller 2 in some cases. Therefore, in order to prevent such toner from adhering to the charging roller 2, the toner charge amount control means 6 further charges the toner to a regular polarity.
[0088]
However, since the amount of toner discharged from the residual toner uniforming means 7 is larger than the amount of normal transfer residual toner, the toner is charged to the normal polarity by the toner charge amount control means 7 only on the surface, and the lower layer is charged. The toner on the surface of the photosensitive drum 1 may not be sufficiently charged.
[0089]
The voltage applied to the charging roller 2 in order to prevent the toner not sufficiently charged to the normal polarity from adhering to the charging roller 2, the AC component (AC voltage) applied during normal image formation is Turns off and sets only the DC component (Vdc1). By turning off the AC voltage, the charge removing portion a loses the charge removing effect, and the adhesion to the charging roller 2 is drastically reduced. The DC voltage Vdc1 is opposed to the residual toner equalizing means 7 at the start of the toner discharging operation from the residual toner uniforming means 7, and the toner is discharged from the residual toner uniforming means 7 and the toner charge amount controlling means. 6 with respect to the potential (Vd1) of the portion (first position) of the photosensitive drum 1 that enters the charging portion a after being charged by the following formula:
Vdc1 ≦ Vd1
Is a value that satisfies the relationship
[0090]
Here, Vd1 = −350 V and Vdc1 = −550 V. By doing so, the toner of the normal polarity is electrostatically held on the photosensitive drum 1 and is hardly attached to the charging roller 2. Incidentally, in the configuration of the image forming apparatus 100 of the present embodiment, it is possible to charge the photosensitive drum 1 if the potential difference is about 300 V by an experiment, that is, the charging start voltage due to discharge or charge injection to the photosensitive drum 1 is about It was 300V.
[0091]
(2) Toner discharge from toner charge amount control means:
Next, as shown in FIG. 4, the operation of discharging toner from the toner charge amount control means 6 is performed. As described above, a DC voltage of +300 V having a polarity opposite to that of normal image formation is applied to the toner charge amount control means 6, and ON / OFF is repeated 10 times at intervals of 50 msec. At this time, a DC voltage of +300 V during normal image formation is applied to the residual toner uniforming means 7. The toner discharged from the toner charge amount control unit 6 is basically a toner charged to a polarity opposite to the normal polarity (positive in this embodiment). Therefore, the voltage applied to the charging roller 2 is only the DC component (Vdc2). The DC voltage Vdc2 is opposed to the toner charge amount control unit 6 at the start of the toner discharge amount operation from the toner charge amount control unit 6, and is applied to the charging unit a after the toner is discharged from the toner charge amount control unit 6. With respect to the potential (Vd2) of the part (second position) of the photosensitive drum 1 that enters, the following equation is obtained.
Vdc2 ≧ Vd2
Is a value that satisfies the relationship
[0092]
Here, since Vd2 = 0V, Vdc2 = + 200V. As a result, the discharged toner having the opposite polarity can pass through the charging section a without adhering to the charging roller 2.
[0093]
As described above, the toner discharged from the residual toner uniformizing means 7 and the toner charge amount controlling means 6 is basically charged electrostatically and physically in the developing device 4 using the contact two-component counter developing method. Most are collected by rubbing. However, there are cases where the developing device 4 does not completely collect toner having a small amount of charge even if it has the normal polarity or toner having the opposite polarity.
[0094]
However, the toner not collected by the developing device 4 is transferred by pressure transfer at the transfer portion (transfer nip) d from the photosensitive drum 1 to the intermediate transfer belt 91 and the intermediate transfer belt cleaner 11 Is removed from the intermediate transfer belt 91.
[0095]
At the time of toner discharging operation from the toner charge amount control unit 6, by applying a transfer bias voltage of a polarity (negative polarity in this embodiment) opposite to a normal polarity applied at the time of image formation to the primary transfer roller 92, Positive toner having a polarity opposite to the normal polarity can be easily transferred to the intermediate transfer belt 91, which is more effective.
[0096]
By performing the toner discharging operation under the conditions of the present embodiment, contamination of the charging roller 2 by the discharged toner can be prevented, and occurrence of a defective image due to charging failure such as fog has been significantly suppressed. Thereby, it was possible to always perform good image formation.
[0097]
As described above, according to the present embodiment, charging is performed depending on which of the toner discharged from the residual toner equalizing means 7 or the toner charge amount control means 6 reaches the position facing the charging roller 2 by the rotation of the photosensitive drum 1. The voltage applied to the roller 2 is changed. That is, when the toner accumulated in the residual toner equalizing means 7 or the toner charge amount control means 6 is discharged as described above, the toner discharging operation from the residual toner uniformity means 7 or the toner charge amount control means 6 is performed. Before the surface of the photosensitive drum 1 enters the portion facing the charging roller 2, a voltage is applied to the charging roller 2 so as to provide a potential difference between the photosensitive drum 1 and the charging roller 2 according to the polarity of the discharged developer. Is applied. As a result, it is possible to prevent the charging roller 2 from being stained due to the adhesion of the toner discharged from the residual toner uniforming means 7 and the toner charge amount controlling means 6. By optimizing the voltage applied to the charging roller 2 in this way, it is possible to prevent the occurrence of image defects due to the contamination of the charging roller 2 in the image after the discharging operation, and to stably maintain a high-quality image at all times. Can be provided.
[0098]
In the above embodiment, the transfer member (transfer member) to which the toner is transferred from each of the image forming units PY, PM, PC, and PBk is described as the intermediate transfer member. However, the present invention is not limited to this. Not something. As is well known to those skilled in the art, a transfer material carrier, such as a recording sheet, is supported and is sequentially transported to a plurality of image forming units. 2. Description of the Related Art There is an image forming apparatus in which a toner image is sequentially transferred from an image forming unit in a superimposed manner and then fixed to obtain a color image. The present invention is equally applicable to such an image forming apparatus. In this case, similarly to the case of the intermediate transfer member, the discharged toner is collected by the developing device 4 and is also transferred from each image forming section as a transfer member onto a transfer material holder, which is transferred to a transfer agent holder. The developer can be removed by a cleaning means such as a cleaning blade for collecting the developer.
[0099]
In the above embodiment, the bias applied to the residual toner uniforming means 7 and the toner charge amount control means 6 at the time of the discharging operation is such that a DC voltage having a polarity opposite to that of normal image formation is turned ON / OFF. . As a result, the toner can be effectively discharged. Alternatively, the toner can be turned on / off with a voltage having the same polarity as that during normal image formation, or by applying a DC voltage having a polarity opposite to that during image formation. It is possible to discharge toner.
[0100]
Further, in the above embodiment, the residual toner uniforming means 7 and the toner charge amount controlling means 6 are fixed brush-like members, but may be members of any form such as a brush rotating body, an elastic roller body, and a sheet-like member. Can be.
[0101]
The image carrier has a surface volume resistivity of 10%. 9 -10 14 It may be of a direct injection charging type provided with a charge injection layer of Ω · cm. Even when the charge injection layer is not used, the same effect can be obtained, for example, when the charge transport layer is in the above-described resistance range. Also, the volume resistivity of the surface layer is about 10 Thirteen It may be an amorphous silicon photosensitive member having a resistance of Ω · cm.
[0102]
Further, as the flexible contact charging member, besides the charging roller, a member having a shape and material such as a fur brush, a felt, and a cloth can be used. In addition, it is possible to obtain more appropriate elasticity, conductivity, surface properties, and durability by combining various materials.
[0103]
As a waveform of an alternating voltage component (AC component, a voltage whose voltage value changes periodically) of the oscillating electric field applied to the contact charging member and the developing member, a sine wave, a rectangular wave, a triangular wave, or the like can be used as appropriate. It may be a rectangular wave formed by periodically turning on / off a DC power supply.
[0104]
Further, the image exposure means as the information writing means on the charged surface of the photoreceptor as the image carrier is a digital exposure means using a solid light emitting element array such as an LED in addition to the laser scanning means of the embodiment. You may. An analog image exposure unit using a halogen lamp, a fluorescent lamp, or the like as a document illumination light source may be used. In short, any device capable of forming an electrostatic latent image corresponding to image information may be used.
[0105]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the developer accumulated in the residual developer image uniforming means and the developer charge amount control means can be discharged while preventing the developer from adhering to the charging member. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view of a process cartridge mounted on the image forming apparatus of FIG.
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a toner discharging operation from a residual toner uniforming unit according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a toner discharging operation from a toner charge amount control unit according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1. Photosensitive drum (image carrier)
2 Charging roller (charging means)
3 laser beam scanner (exposure means)
4 Developing device (developing means)
5 Developer supply container
6. Toner charge amount control means (developer charge amount control means)
7 Residual toner uniforming means (residual developer uniforming means)
8 Process cartridge
9 Intermediate transfer unit
10. Secondary transfer roller (secondary transfer means)
11 Intermediate transfer belt cleaner
20, 21, 22 Power supply (voltage applying means)
91 Intermediate transfer belt (intermediate transfer body)
92 Primary transfer roller (primary transfer means)

Claims (21)

像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電手段と、
帯電した前記像担持体に形成された静電像を現像剤で現像する現像手段と、
前記像担持体表面の移動方向において前記帯電手段より上流に位置し、前記像担持体上の現像剤を帯電させる現像剤帯電量制御手段と、
前記像担持体表面の移動方向において前記現像剤帯電量制御手段より上流に位置し、前記像担持体上の現像剤を均一化する残留現像剤均一化手段と、
を有し、
前記現像剤帯電量制御手段及び前記残留現像剤均一化手段に蓄積した現像剤を前記像担持体上に排出させる動作を行う画像形成装置において、
前記残留現像剤均一化手段から排出された現像剤が前記像担持体表面の移動に伴い前記帯電手段との対向位置に到達するときと、前記現像剤帯電量制御手段から排出された現像剤が前記像担持体表面の移動に伴い前記帯電手段との対向部に到達するときとで、前記帯電手段に印加する電圧を変化させることを特徴とする画像形成装置。An image carrier;
Charging means for charging the image carrier,
Developing means for developing an electrostatic image formed on the charged image carrier with a developer,
A developer charge amount control unit that is located upstream of the charging unit in the moving direction of the image carrier surface and charges a developer on the image carrier;
A residual developer equalizing unit that is located upstream of the developer charge amount control unit in the moving direction of the image carrier surface and that equalizes the developer on the image carrier;
Has,
An image forming apparatus that performs an operation of discharging the developer accumulated in the developer charge amount control unit and the residual developer uniformizing unit onto the image carrier.
When the developer discharged from the residual developer uniformizing means reaches the position facing the charging means with the movement of the image carrier surface, the developer discharged from the developer charge amount control means An image forming apparatus according to claim 1, wherein a voltage applied to said charging means is changed between a time when said image bearing member reaches a portion facing said charging means as the surface of said image carrier moves. 前記残留現像剤均一化手段から排出された現像剤と、前記現像剤帯電量制御手段から排出された現像剤との極性に応じて、現像剤の排出動作を受けた前記像担持体表面と前記帯電手段との間に電位差を設けることを特徴とする請求項１の画像形成装置。According to the polarity of the developer discharged from the residual developer uniformizing unit and the polarity of the developer discharged from the developer charge amount control unit, the surface of the image carrier that has undergone the discharging operation of the developer and 2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein a potential difference is provided between the charging unit and the charging unit. 像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電手段と、
帯電した前記像担持体に形成された静電像を現像剤で現像する現像手段と、
前記像担持体表面の移動方向において前記帯電手段より上流に位置し、前記像担持体上の現像剤を帯電させる現像剤帯電量制御手段と、
前記像担持体表面の移動方向において前記現像剤帯電量制御手段より上流に位置し、前記像担持体上の現像剤を均一化する残留現像剤均一化手段と、
を有し、
前記現像剤帯電量制御手段及び前記残留現像剤均一化手段に蓄積した現像剤を前記像担持体上に排出させる動作を行う画像形成装置において、
（ａ）前記残留現像剤均一化手段から現像剤を排出させる際には、該排出動作開始時に前記残留現像剤均一化手段との対向位置にある前記像担持体上の第１位置が、前記像担持体表面の移動に伴い前記帯電手段との対向位置に到達する前に、前記第１位置の電位Ｖｄ１との関係が、次式、
Ｖｄｃ１≦Ｖｄ１
を満たす直流電圧Ｖｄｃ１を前記帯電手段に印加し、
（ｂ）前記現像剤帯電量制御手段から現像剤を排出させる際には、該動作の開始時に前記現像剤帯電量制御手段との対向位置にある前記像担持体上の第２位置が、前記像担持体表面の移動に伴い前記帯電手段との対向位置に到達する前に、前記第２位置の電位Ｖｄ２との関係が、次式、
Ｖｄｃ２≧Ｖｄ２
を満たす直流電圧Ｖｄｃ２を前記帯電手段に印加する
ことを特徴とする画像形成装置。An image carrier;
Charging means for charging the image carrier,
Developing means for developing an electrostatic image formed on the charged image carrier with a developer,
A developer charge amount control unit that is located upstream of the charging unit in the moving direction of the image carrier surface and charges a developer on the image carrier;
A residual developer equalizing unit that is located upstream of the developer charge amount control unit in the moving direction of the image carrier surface and that equalizes the developer on the image carrier;
Has,
An image forming apparatus that performs an operation of discharging the developer accumulated in the developer charge amount control unit and the residual developer uniformizing unit onto the image carrier.
(A) When the developer is discharged from the residual developer uniformizing unit, the first position on the image carrier that is opposed to the residual developer uniformizing unit at the start of the discharging operation is set to the first position. Before reaching the position facing the charging unit with the movement of the surface of the image carrier, the relationship with the potential Vd1 at the first position is expressed by the following equation:
Vdc1 ≦ Vd1
DC voltage Vdc1 that satisfies
(B) when the developer is discharged from the developer charge amount control means, the second position on the image carrier, which is at a position facing the developer charge amount control means at the start of the operation, is Before reaching the position facing the charging unit with the movement of the surface of the image carrier, the relationship with the potential Vd2 at the second position is expressed by the following equation:
Vdc2 ≧ Vd2
An image forming apparatus, wherein a DC voltage Vdc2 satisfying the following condition is applied to the charging unit. 前記残留現像剤均一化手段から現像剤を排出する際には、前記現像剤帯電量制御手段に画像形成時と同極性の直流電圧が印加されることを特徴とする請求項１、２又は３の画像形成装置。4. The method according to claim 1, wherein when discharging the developer from the residual developer uniformizing unit, a DC voltage having the same polarity as that during image formation is applied to the developer charge amount control unit. Image forming apparatus. 前記現像剤帯電量制御手段から現像剤を排出する際には、前記現像剤帯電量制御手段に画像形成時と同極性又は逆極性の直流電圧が所定間隔でオン／オフされて印加されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成装置。When the developer is discharged from the developer charge amount control means, a DC voltage having the same polarity or opposite polarity as that at the time of image formation is applied to the developer charge amount control means while being turned on / off at predetermined intervals. The image forming apparatus according to claim 1, wherein: 前記現像剤帯電量制御手段から現像剤を排出する際には、前記現像剤帯電量制御手段に画像形成時とは逆極性の直流電圧が印加されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成装置。5. The method according to claim 1, wherein when discharging the developer from the developer charge amount control unit, a DC voltage having a polarity opposite to that during image formation is applied to the developer charge amount control unit. 6. An image forming apparatus according to any one of the preceding claims. 前記残留現像剤均一化手段から現像剤を排出する際には、前記残留現像剤均一化手段に画像形成時と同極性又は逆極性の直流電圧が所定間隔でオン／オフされて印加されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の画像形成装置。When the developer is discharged from the residual developer uniformizing means, a DC voltage having the same polarity or opposite polarity as that at the time of image formation is applied to the residual developer uniformizing means while being turned on / off at predetermined intervals. The image forming apparatus according to claim 1, wherein: 前記残留現像剤均一化手段から現像剤を排出する際には、前記残留現像剤均一化手段に画像形成時とは逆極性の直流電圧が印加されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の画像形成装置。7. The method according to claim 1, wherein, when the developer is discharged from the residual developer uniformizing unit, a DC voltage having a polarity opposite to that of the voltage during image formation is applied to the residual developer uniformizing unit. An image forming apparatus according to any one of the preceding claims. 前記残留現像剤均一化手段から現像剤を排出する際には、前記帯電手段に画像形成時と同極性の直流電圧が印加され、前記現像剤帯電量制御手段から現像剤を排出する際には、前記帯電手段に画像形成時と逆極性の直流電圧が印加されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の画像形成装置。When discharging the developer from the residual developer uniformizing unit, a DC voltage having the same polarity as that at the time of image formation is applied to the charging unit, and when discharging the developer from the developer charging amount control unit, The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein a DC voltage having a polarity opposite to that during image formation is applied to the charging unit. 画像形成時には、前記現像剤帯電量制御手段に現像剤の正規極性と同極性の直流電圧が印加されることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の画像形成装置。10. The image forming apparatus according to claim 1, wherein a DC voltage having the same polarity as the normal polarity of the developer is applied to the developer charge amount control unit during image formation. 画像形成時には、前記残留現像剤均一化手段に現像剤の正規極性とは逆極性の直流電圧が印加されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかの項に記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein a DC voltage having a polarity opposite to a normal polarity of the developer is applied to the residual developer equalizing unit during image formation. 前記像担持体の帯電極性は、現像剤の正規極性と同極性であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかの項に記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein a charging polarity of the image carrier is the same as a normal polarity of a developer. 前記帯電手段は、前記像担持体に接触して前記像担持体を帯電させることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかの項に記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein the charging unit contacts the image carrier and charges the image carrier. 前記帯電手段には、画像形成時に振動電界が印加されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかの項に記載の画像形成装置。14. The image forming apparatus according to claim 1, wherein an oscillating electric field is applied to the charging unit during image formation. 前記残留現像剤均一化手段は、前記像担持体に接触する導電性繊維ブラシ部を有することを特徴とする請求項１〜１４のいずれかの項に記載の画像形成装置。15. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the residual developer uniforming unit includes a conductive fiber brush unit that contacts the image carrier. 16. 前記現像剤帯電量制御手段は、前記像担持体に接触する導電性繊維ブラシ部を有することを特徴とする請求項１〜１５のいずれかの項に記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein the developer charge amount control unit has a conductive fiber brush unit that contacts the image carrier. 前記像担持体と、前記帯電手段と、前記現像手段と、前記現像剤帯電量制御手段と、前記残留現像剤均一化手段と、を備える画像形成部を複数有し、各画像形成部に対向して移動する転写体上に、各画像形成部の前記像担持体から現像剤を転写しうることを特徴とする請求項１〜１６のいずれかの項に記載の画像形成装置。A plurality of image forming units each including the image carrier, the charging unit, the developing unit, the developer charge amount control unit, and the residual developer uniforming unit; The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 16, wherein a developer can be transferred from the image carrier of each image forming unit onto a transfer body that moves by moving. 前記転写体は、中間転写体、又は転写材を担持して搬送する転写材担持体であることを特徴とする請求項１７の画像形成装置。18. The image forming apparatus according to claim 17, wherein the transfer body is an intermediate transfer body or a transfer material carrier that carries and conveys a transfer material. 前記各画像形成部は、それぞれ異なる色の現像剤像を形成することを特徴とする請求項１７又は１８の画像形成装置。19. The image forming apparatus according to claim 17, wherein each of the image forming units forms a different color developer image. 更に、前記像担持体から現像剤を転写体に転写させる転写手段を有し、前記現像剤帯電量制御手段から現像剤を排出する際には、前記転写手段に画像形成時とは逆極性の電圧を印加することを特徴とする請求項１〜１９のいずれかの項に記載の画像形成装置。The image forming apparatus further includes a transfer unit that transfers the developer from the image carrier to the transfer body, and when the developer is discharged from the developer charge amount control unit, the transfer unit has a polarity opposite to that of the image forming operation. 20. The image forming apparatus according to claim 1, wherein a voltage is applied. 更に、前記転写体上の現像剤を回収するクリーニング手段を有し、前記像担持体から前記転写体に転写された現像剤を前記クリーニング手段により回収することを特徴とする請求項２０の画像形成装置。21. The image forming apparatus according to claim 20, further comprising a cleaning unit for collecting a developer on the transfer body, wherein the developer transferred from the image carrier to the transfer body is collected by the cleaning unit. apparatus.
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