JP2004170534A - 画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【課題】クリーニングブレードを備えない画像形成装置において生じ得る潜像担持体上のフィルミングの発生を十分に抑制することである。
【解決手段】感光体ドラム１上に残留した転写残トナーのうち、逆帯電トナーＴ１だけをブラシローラ４１で一時保持する。この逆帯電トナーは、画像形成時以外のときに感光体ドラム上に放出される。このとき、帯電ローラはアースされているので、逆帯電トナーはその接触領域をそのまま通過し、現像装置で回収される。ここで、ブラシローラの体積固有抵抗率を２０［Ω・ｃｍ］以上１×１０８［Ω・ｃｍ］以下の範囲内となっているので、逆帯電トナーをお一時保持する際、ブラシローラに適切な保持バイアスを印加することで、逆帯電トナーとともに、感光体ドラム上に付着したトナー添加剤（シリカ）も適切に回収することができる。よって、その添加剤によるフィルミングを抑制することができる。
【選択図】 図１
【解決手段】感光体ドラム１上に残留した転写残トナーのうち、逆帯電トナーＴ１だけをブラシローラ４１で一時保持する。この逆帯電トナーは、画像形成時以外のときに感光体ドラム上に放出される。このとき、帯電ローラはアースされているので、逆帯電トナーはその接触領域をそのまま通過し、現像装置で回収される。ここで、ブラシローラの体積固有抵抗率を２０［Ω・ｃｍ］以上１×１０８［Ω・ｃｍ］以下の範囲内となっているので、逆帯電トナーをお一時保持する際、ブラシローラに適切な保持バイアスを印加することで、逆帯電トナーとともに、感光体ドラム上に付着したトナー添加剤（シリカ）も適切に回収することができる。よって、その添加剤によるフィルミングを抑制することができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置及びこれに用いるプロセスカートリッジに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の画像形成装置には、潜像担持体とこれに接触しつつ表面移動する表面移動部材との間に転写電界を形成することで、潜像担持体上のトナー像を被転写体上に転写する静電転写方式を採用するものがある。このような装置では、転写後の潜像担持体表面部分に転写残トナーが残留する。この転写残トナーが除去されないまま、その潜像担持体表面部分が次の画像形成工程に供されることになると、その潜像担持体表面部分で帯電ムラ等の帯電不良が生じ、画質劣化の原因となる。そのため、従来は、転写領域から帯電領域までの潜像担持体表面に対向する位置にクリーニング装置を設け、転写残トナーを除去していた。しかし、このようなクリーニング装置には、潜像担持体表面から回収した転写残トナーを収容する廃トナータンクや、回収した転写残トナーを再利用するためにその転写残トナーを搬送するリサイクルトナー搬送通路などを設けるスペースが必要になる。そのため、画像形成装置が大型化してしまう。特に、近年では、カラー画像の画像形成スピードの高速化が強く要求されているため、潜像担持体を各色ごとに備えたいわゆるタンデム型の画像形成装置が主流になりつつある。このタンデム型の画像形成装置において、上記のようなクリーニング装置を利用する場合、そのクリーニング装置を複数ある潜像担持体のすべてに個別に設ける必要が生じる。そのため、タンデム型の画像形成装置では、装置の大型化の問題がより顕著なものとなる。
【０００３】
このような装置の大型化の問題に対処できるものとして、例えば、特許文献１に開示された画像形成装置がある。この画像形成装置は、潜像担持体表面に残留した転写残トナーを現像装置を用いて回収する方式（以下、「現像器回収方式」という。）を採用している。この現像器回収方式では、クリーニングとは別の目的で設置されている現像装置をクリーニング手段として利用するため、別個独立に上記のようなクリーニング装置を設ける必要がない。よって、この現像器回収方式を採用すれば、装置の小型化に大きく貢献することができる。
【０００４】
また、特許文献１では、現像器回収方式の画像形成装置に搭載する帯電装置として、潜像担持体に帯電ローラを接触させて帯電を行う実施例が記載されている。従来から、潜像担持体表面を一様に帯電する方式には、その表面に帯電ローラ等の帯電部材を接触又は近接させて一様帯電する接触・近接帯電方式と、コロナチャージャ等によって一様帯電するチャージャ帯電方式とが知られている。しかし、チャージャ帯電方式では、潜像担持体表面を所望の電位とするためには大量の放電を発生させる必要があるため、オゾンやＮＯｘ等の放電生成物が大量に発生し、環境面で問題がある。これに対し、接触・近接帯電方式であれば、チャージャ帯電方式に比べて発生する放電量が少なく環境面で有利である。したがって、上記実施例に記載の画像形成装置によれば、装置の小型化を図りつつ、放電生成物の発生量が少なくて環境面で有利となるという効果が得られるものと考えられる。
【０００５】
しかし、このように現像器回収方式と接触・近接帯電方式を併用した画像形成装置においては、潜像担持体上の転写残トナーを現像領域まで搬送する間に、その転写残トナーと帯電部材とが接触することになる。そのため、帯電部材に付着した転写残トナーによって一様帯電が妨げられ、潜像担持体の表面電位を所望の電位にできなかったり、帯電ムラ等の帯電不良が生じたりする。その結果、画像濃度の低下や地肌汚れなどが生じ、画質劣化が生じるという不具合があった。なお、この不具合は、現像器回収方式を採用する場合に限らず、転写残トナーを潜像担持体上から除去しないまま帯電部材との接触領域に搬送する構成を有するものであれば、同様に生じ得るものである。
【０００６】
【特許文献１】
特許第３０９１３２３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本出願人は、特願２００２−２５４１４２号等において、上記不具合を解決し得る画像形成装置を提案した。この画像形成装置は、転写後に潜像担持体表面に残留した転写残トナーのうち、帯電バイアスと同極性に帯電した正規帯電トナーとは逆極性の逆帯電トナーを、ブラシ部材等の一時保持手段により潜像担持体表面から回収して保持する。そして、その保持した逆帯電トナーを、一の画像形成を終えてから次の画像形成を行うまでの間などの所定のタイミングで、潜像担持体表面に戻す。このようにして潜像担持体上に戻された逆帯電トナーは、現像装置で回収されたり、被転写体上に転移された後にクリーニング装置で回収されたりする。この装置によれば、戻された逆帯電トナーが帯電領域を通過する間、帯電バイアスの印加を停止したり、帯電部材を潜像担持体から離間させたりするので、逆帯電トナーが帯電部材に付着することがない。なお、転写残トナーのうちの正規帯電トナーは、その帯電極性が帯電バイアスと同極性であるため、帯電部材に付着することはなく、上記不具合の原因とはならない。しかも、転写残トナーのうちの正規帯電トナーは、次の画像形成工程において、現像領域に達することで現像剤中のキャリアに付着して回収されるか、その画像形成工程におけるトナー像を構成することになる。すなわち、転写残トナーのうちの正規帯電トナーに関しては、画像形成工程にほとんど悪影響を与えることはない。
【０００８】
この画像形成装置においては、従来一般的に使用されているクリーニングブレードのエッジ部分を潜像担持体表面に当接させてクリーニングを行う方式（以下、「ブレード方式」という。）によるクリーニング装置を設ける必要がない。ブレード方式を採用しない方式であって、上記一時保持手段としてブラシ部材を用いる場合（以下、「ブレードレスブラシ方式」という。）、このブラシ部材がクリーニングブレードの代わりに潜像担持体表面を摺擦することになる。この場合、ブラシ部材が潜像担持体表面を摺擦する摺擦力はクリーニングブレードに比べて小さくて済み、ブレード方式に比べて潜像担持体の寿命を長くできる。また、ブレードレスブラシ方式の場合、ブレード方式に比べて潜像担持体表面に加わる負荷が少ないため、潜像担持体の駆動系に加わる駆動負荷を少なくできるという長所もある。
【０００９】
ところが、ブレードレスブラシ方式は、ブレード方式に比べて次のような短所がある。すなわち、トナーに含有されているシリカやステアリン酸亜鉛等の添加剤は、画像形成工程中の機械的ストレス等によってトナー本体から遊離することがある。このように遊離した添加剤が現像領域での現像剤による摺擦や上記ブラシ部材による摺擦により長期的に潜像担持体表面に押し付けられると、その添加剤が潜像担持体表面に薄いフィルム状に付着するフィルミング現象が発生する。このフィルミング現象が発生すると、潜像担持体上に付着したトナーの付着力が弱まり、像流れと呼ばれる現象が発生するなどの不具合が生じる。そして、ブレードレスブラシ方式では、このフィルミング現象による不具合を十分に抑制することができない。これは、ブレードレスブラシ方式では、ブレード方式に比べて潜像担持体表面を摺擦する摺擦力が小さいため、フィルム状の添加剤を削り取る効果が小さいからである。なお、ブレード方式によれば、そのクリーニングブレードによってフィルム状の添加剤を削り取ることができ、フィルミング現象による不具合を抑制することが可能である。
【００１０】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、ブレードレスブラシ方式の長所を生かしつつ、フィルミング現象による不具合を十分に抑制することが可能な画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、所定極性の帯電バイアスが印加される帯電部材を潜像担持体表面に接触又は近接させて該潜像担持体表面を一様に帯電した後、該潜像担持体表面に潜像を形成し、これを帯電バイアスと同じ極性に帯電したトナーによって現像して得たトナー像を最終的に記録材上に静電的に転写して画像を形成する画像形成装置において、上記潜像担持体表面との接触部分がブラシ状であるブラシ部材に上記所定極性と同じ極性の保持バイアスを印加することで、上記転写後に該潜像担持体表面に残留した転写残トナーのうち、該所定極性とは逆極性に帯電した逆帯電トナーを該潜像担持体表面から回収して保持し、かつ、所定のタイミングで該所定極性とは逆極性の放出バイアスを印加することで、保持している逆帯電トナーを該潜像担持体表面に戻す一時保持手段を設け、該ブラシ部材のブラシ部分の体積固有抵抗率を２０［Ω・ｃｍ］以上１×１０８［Ω・ｃｍ］以下の範囲内としたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記ブラシ部材のブラシ部分の体積固有抵抗率を、１×１０２［Ω・ｃｍ］以上１×１０８［Ω・ｃｍ］以下としたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の画像形成装置において、上記ブラシ部分を構成する各ブラシの先端をループ状に形成したことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１又は２の画像形成装置において、上記ブラシ部分を構成する各ブラシの先端を球面状に形成したことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４の画像形成装置において、上記ブラシ部分は、その体積固有抵抗率が上記範囲内となるように該ブラシ部分を構成するブラシ繊維に導電化処理を施したものであることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５の画像形成装置において、上記ブラシ繊維として、ナイロンを含む合成繊維を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項５の画像形成装置において、上記ブラシ繊維として、ポリエステルを含む合成繊維を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５、６又は７の画像形成装置において、上記ブラシ部分を構成する各ブラシをウレタンによってコーティングしたことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７又は８の画像形成装置において、上記ブラシ部材として、上記潜像担持体表面を摺擦するように接触しながら回転駆動するブラシローラを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項９の画像形成装置において、上記潜像担持体表面との接触部分で該潜像担持体が表面移動する向きとは同じ向きに上記ブラシローラが表面移動するように、該ブラシローラを回転駆動させる駆動手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項９の画像形成装置において、上記潜像担持体表面との接触部分で、該潜像担持体が表面移動する向きとは逆向きに上記ブラシローラが表面移動するように、該ブラシローラを回転駆動させる駆動手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１の画像形成装置において、画像形成装置本体に対して着脱可能であって、少なくとも上記潜像担持体と上記ブラシ部材とが一体になって構成されたプロセスカートリッジを有することを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１の画像形成装置の本体に対して着脱可能に構成されるプロセスカートリッジであって、少なくとも上記潜像担持体と上記ブラシ部材とを一体に構成したことを特徴とするものである。
【００１２】
上記請求項１乃至１２の画像形成装置及び上記請求項１３のプロセスカートリッジにおいては、いわゆる静電転写方式を採用するため、その転写後の潜像担持体表面部分には転写残トナーが残留する。転写残トナーの中には、正規の極性に帯電した正規帯電トナーと、正規の極性とは逆極性に帯電した逆帯電トナーが存在し、このうち逆帯電トナーが画質劣化の大きな妨げとなることは上述したとおりである。そこで、本画像形成装置及び本プロセスカートリッジにおいては、画質劣化の原因となる逆帯電トナーに関しては、これが帯電領域に達する前に一時保持手段により一時的に保持した後、所定のタイミングで潜像担持体表面に戻す。具体的には、転写残トナーのうちの逆帯電トナーを保持バイアスが印加されたブラシ部材によって一時的に保持し、その後所定のタイミングでブラシ部材に放出バイアスを印加し、逆帯電トナーをブラシ部材から潜像担持体表面に放出する。この所定のタイミングは、例えば、本プリンタが画像形成を行わないとき、詳しくは一の画像形成を終えてから次の画像形成を行うまでの間に設定することができる。この場合、放出された逆帯電トナーが付着した潜像担持体表面部分は画像形成工程に供されることはなく、画質に悪影響を与えることがない。そして、その潜像担持体表面部分に戻された逆帯電トナーは、例えば特願２００２−２５４１４２号等において提案した画像形成装置と同様の方法により、潜像担持体表面から回収する。
また、本画像形成装置及び本プロセスカートリッジにおいては、一時保持手段によって転写残トナーの中でも逆帯電トナーさえ除去できればよく、クリーニングブレードのような強力な除去性能は必要としない。したがって、ブレード方式を採用する必要がなくなり、上述したように、ブレード方式を採用する構成に比べて潜像担持体の寿命を長くできるという長所を得ることができる。また、ブレード方式を採用しないことで、上述したように、潜像担持体を表面移動させる駆動装置に加わる負荷トルクを大幅に減らすことができる。したがって、その駆動装置として小型のものを利用することが可能となるとともに、バンディング現象なども少なくなり、安定して高品質な画像を形成することが可能となる。
ここで、ブレード方式を採用しない場合、上述したように、トナーの添加剤によるフィルミング現象が発生するという問題がある。しかし、トナー本体から遊離した添加剤の一部は、そのトナー本体やキャリアとの摩擦により、正規帯電トナーと同じ極性に帯電することが確認されている。したがって、本画像形成装置及び本プロセスカートリッジであれば、潜像担持体上の添加剤のうち正規帯電トナーと同じ極性に帯電したものについては、保持バイアスが印加されたブラシ部材によって、逆帯電トナーと一緒に潜像担持体表面から除去することが可能である。ところが、実際には、単にブラシ部材に適当な保持バイアスを印加するだけでは、フィルミング現象の発生を十分に抑制することができないことが、本発明者らの研究により明らかとなった。
この点について説明すると、本画像形成装置及び本プロセスカートリッジのブラシ部材は、逆帯電トナーを一時的に保持するためのものである。よって、その保持バイアスとしては、ブラシ部材が逆帯電トナーを潜像担持体から回収して保持するのに適切な保持バイアスが印加される。なお、保持バイアスを高めるほど逆帯電トナーの回収率を高めることはできるが、保持バイアスが高すぎると潜像担持体の静電潜像部分との間でリーク放電が発生し、ベタ画像中に微小な画像抜けが生じる。この画像抜けは、例えば、黒ベタ画像中に白ポチとして確認できる。したがって、保持バイアスとしては、逆帯電トナーの回収率が十分に高く、かつ、画像抜けが生じない範囲で適切に設定される。
本発明者らが種々の実験を行った結果、このような適切な保持バイアスを印加したときにフィルミング現象が発生してしまうのは、ブラシ部材のブラシ先端部分に多くの添加剤が付着しているときであることが確認された。逆に言うと、適切な保持バイアスを印加したときにフィルミング現象の発生を十分に抑制できているときには、ブラシ部材のブラシ先端部分にはあまり添加剤が付着していなかった。この結果から、フィルミング現象の発生を十分に抑制するには、潜像担持体から回収した添加剤をブラシ部分の内部まで入り込ませることが重要であると考えられる。そして、詳しくは後述する実験例１にて説明するが、ブラシ部分の体積固有抵抗率が２０［Ω・ｃｍ］以上１×１０８［Ω・ｃｍ］以下、好ましくは５５［Ω・ｃｍ］以上１×１０８［Ω・ｃｍ］以下の範囲内であるブラシ部材を用いれば、逆帯電トナーの回収率が十分に高く、かつ、潜像担持体との間でリーク放電が発生せず、更に潜像担持体から回収した添加剤をブラシ部分の内部まで入り込ませることができるような保持バイアスを設定することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
〔実施形態１〕
以下、本発明を、画像形成装置としての電子写真方式のプリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）に適用した一実施形態（以下、本実施形態を「実施形態１」という。）について説明する。本プリンタは、イエロー（以下、「Ｙ」と記す。）、シアン（以下、「Ｃ」と記す。）、マゼンタ（以下、「Ｍ」と記す。）、ブラック（以下、「Ｋ」と記す。）の４色のトナーから、カラー画像を形成するものである。
【００１４】
まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。
図２は、本実施形態１に係るプリンタの概略構成図である。本プリンタは、潜像担持体として４つの感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋを備えている。なお、ここでは、ドラム状の感光体を例に挙げているが、ベルト状の感光体を採用することもできる。各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋは、それぞれ表面移動部材としての無端移動部材である中間転写ベルト１０に接触しながら、図中矢印の方向に回転駆動する。本実施形態において、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋは、それぞれ表面移動部材としての無端移動部材である中間転写ベルト１０に接触しながら、図中矢印の方向に回転駆動する。各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋは、比較的薄い円筒状の導電性基体上に感光層を形成し、更にその感光層の上に保護層を形成したもので、その外径が３０［ｍｍ］で、その内径が２８．５［ｍｍ］である。
【００１５】
本実施形態では、低コスト化、感光体設計の自由度、無公害性等の観点から有機系感光体を用いている。有機系の感光体には、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）に代表される光導電性樹脂を用いたものが知られている。また、有機系の感光体には、ＰＶＫ−ＴＮＦ（２，４，７−トリニトロフルオレノン）に代表される電荷移動錯体型、フタロシアニン−バインダーに代表される顔料分散型、電荷発生物質と電荷輸送物質とを組み合わせた機能分離型などがある。この中でも、近年では、特に機能分離型の感光体が注目されている。
【００１６】
図３は、本実施形態で使用する感光体ドラム１の断面図である。この感光体ドラム１は、機能分離型の感光体であり、基体である導電性支持体５１上に、電荷発生層５２及び電荷輸送層５３を積層した上に更に保護層５４を積層したものである。この感光体ドラム１における静電潜像形成のメカニズムは、次のとおりである。すなわち、感光体ドラム１を帯電した後に光照射すると、光は透明な電荷輸送層５３を通過し、電荷発生層５２中の電荷発生物質により吸収される。光を吸収した電荷発生物質は電荷担体を発生し、この電荷担体は電荷輸送層５３に注入され、帯電によって生じている電界にしたがって電荷輸送層５３中を移動し、感光体ドラム表面の電荷を中和する。これにより、その中和部分が静電潜像となる。このような機能分離型の感光体は、主に紫外域で強い吸収特性を持つ電荷輸送物質と、主に可視域に強い吸収特性を持つ電荷発生物質とを組み合わせて用いるのが有用である。
【００１７】
上記保護層５４に使用される材料としては、ＡＢＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、オレフィン−ビニルモノマー共重合体、塩素化ポリエーテル樹脂、アリル樹脂、フェノール樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリアリルスルホン樹脂、ポリブチレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエチン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリスルホン樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢ樹脂、ＢＳ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂などが挙げられる。
【００１８】
また、保護層５４の耐摩耗性を向上するために、フィラーを添加してもよい。このフィラーの材料としては、ポリテトラフルオロエチレンのような弗素樹脂、シリコーン樹脂、これら樹脂に酸化チタン、酸化スズ、チタン酸カリウム、シリカ、アルミナ等の無機材料を分散したもの等が挙げられる。このフィラーの含有量は、重量基準で、１０［％］以上４０［％］以下、好ましくは２０［％］以上３０［％］以下とするのがよい。フィラーの含有量が１０［％］未満であると感光体ドラム１の表面削れに関連する感光体ドラム周辺の構成によっては、耐摩耗性が不十分となるおそれがあり、フィラーの含有量が４０［％］を越えると露光に対する感度が低下するおそれがある。また、フィラーの分散性を向上させるために分散助剤を添加してもよい。この分散助剤としては、塗料等に使用されるものが適宜利用でき、その添加量は、重量基準で、フィラーの含有量に対して０．５［％］以上４［％］以下、好ましくは１［％］以上２［％］以下とする。また、上記保護層５４には、電荷輸送材料を添加するのも有効である。また、酸化防止剤なども必要に応じて添加することができる。
【００１９】
保護層５４の形成方法としては、浸漬塗工法、スプレーコート法、ビートコート法、ノズルコート法、スピナーコー法ト、リングコート法等の公知の方法を用いることができる。保護層の厚さは、０．５［μｍ］以上１０［μｍ］以下、好ましくは４［μｍ］以上６［μｍ］以下とする。
また、電荷発生層５２及び電荷輸送層５３からなる感光層と、保護層５４との間に中間層を設けてもよい。この中間層には、一般にバインダー樹脂を主成分として用いる。このバインダー樹脂としては、ポリアミド、アルコール可溶性ナイロン、水溶性ポリビニルブチラール、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。中間層の形成方法としては、上述した保護層の形成方法と同様に、公知の塗布法を用いることができる。なお、中間層の厚さは、０．０５［μｍ］以上２［μｍ］以下とするのがよい。
【００２０】
本実施形態１で使用する感光体ドラム１は、上述したように有機系感光体であるため、機械的、化学的な耐久性に乏しいという欠点がある。具体的に説明すると、電荷輸送物質の多くは低分子化合物として開発されているが、この低分子化合物は単独では製膜性がないため、通常、不活性高分子に分散・混合して利用されることになる。しかるに、電荷輸送物質である低分子化合物と不活性高分子とからなる電荷輸送層は一般に柔らかく、機械的耐久性に乏しい。そのため、その電荷輸送層を表面にもつ感光体ドラム１を繰り返し使用すると、その表面に接触する帯電ローラ３ａ、現像剤、中間転写ベルト１０、ブラシローラ４１などによる摺擦によって、膜削れを生じやすい。よって、感光体ドラム１として、特に有機系感光体を利用する場合には、その寿命を長くするために上記保護層５４を設けるのが有効である。
【００２１】
図４は、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ周りの概略構成を示す図である。なお、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ周りの構成はすべて同じであるため、１つの感光体ドラムについてのみ図示し、色分け用の符号Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋについては省略してある。
感光体ドラム１の周りには、その表面移動方向に沿って、一時保持手段としてのトナー保持装置４０、帯電手段としての帯電装置３、現像手段としての現像装置５の順に配置されている。帯電装置３と現像装置５との間には、潜像形成手段としての露光装置４から発せられる光が感光体ドラム１まで通過できるようにスペースが確保されている。
【００２２】
帯電装置３は、感光体ドラム１の表面を負極性に一様帯電する。本実施形態１における帯電装置３は、いわゆる接触・近接帯電方式で帯電処理を行う帯電部材としての帯電ローラ３ａを備えている。すなわち、この帯電装置３は、帯電ローラ３ａを感光体ドラム１の表面に接触させ、その帯電ローラ３ａに負極性バイアスを印加することで、感光体ドラム１の表面を一様帯電する。本実施形態１では、感光体ドラム１の表面電位が一様に−（マイナス）５００［Ｖ］となるような直流の帯電バイアスを帯電ローラ３ａに印加している。なお、帯電バイアスとして、直流バイアスに交流バイアスを重畳させたものを利用することもできる。しかし、この場合には、交流電源が必要となるため、装置が大型化することになり、装置の小型化の観点からは好ましくない。また、本実施形態の帯電装置３には、帯電ローラ３ａの表面をクリーニングするクリーニングブラシ３ｂが設けられている。本実施形態では、後述するように帯電ローラ３ａの表面にトナーが付着することはほとんどない。しかし、トナーが僅かに付着した場合でも、帯電ローラ３ａによる帯電ムラ等の帯電不良を引き起こす原因となる。よって、本実施形態では、帯電ローラ３ａの表面をクリーニングブラシ３ｂによってクリーニングする構成を採用している。
なお、上記帯電装置３として、帯電ローラ３ａの周面上の軸方向両端部分に薄いフィルムを巻き付け、これを感光体ドラム１の表面に当接するように設置してもよい。この構成においては、帯電ローラ３ａの表面と感光体ドラム１の表面との間は、フィルムの厚さ分だけ離間した極めて近接した状態となる。したがって、帯電ローラ３ａに印加される帯電バイアスによって、帯電ローラ３ａの表面と感光体ドラム１の表面との間に放電が発生し、その放電によって感光体ドラム１の表面が一様帯電される。
【００２３】
このようにして一様帯電した感光体ドラム１の表面には、露光装置４によって露光されて各色に対応した静電潜像が形成される。この露光装置４は、各色に対応した画像情報に基づき、感光体ドラム１に対して各色に対応した静電潜像を書き込む。なお、本実施形態１の露光装置４は、レーザ方式の露光装置であるが、ＬＥＤアレイと結像手段からなる露光装置などの他の方式の露光装置を採用することもできる。
【００２４】
また、現像装置５は、そのケーシングの開口から現像剤担持体としての現像ローラ５ａが部分的に露出している。本実施形態１で使用する現像装置５では、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を使用しているが、キャリアを含まない一成分現像剤を使用してもよい。現像装置５は、図２に示したトナーボトル３１Ｙ，３１Ｃ，３１Ｍ，３１Ｋから、対応する色のトナーの補給を受けてこれを内部に収容している。このトナーボトル３１Ｙ，３１Ｃ，３１Ｍ，３１Ｋは、それぞれが単体で交換できるように、プリンタ本体に対して着脱可能に構成されている。このような構成とすることで、トナーエンド時にはトナーボトル３１Ｙ，３１Ｃ，３１Ｍ，３１Ｋだけを交換すればよい。したがって、トナーエンド時にまだ寿命になっていない他の構成部材はそのまま利用でき、ユーザーの出費を抑えることができる。
【００２５】
トナーボトル３１Ｙ，３１Ｃ，３１Ｍ，３１Ｋから現像装置５内に補給されたトナーは、攪拌搬送スクリュー５ｂによってキャリアと撹拌されながら搬送され、現像ローラ５ａ上に担持されることになる。この現像ローラ５ａは、磁界発生手段としてのマグネットローラと、その周りを同軸回転する現像スリーブとから構成されている。現像剤中のキャリアは、マグネットローラが発生させる磁力により現像ローラ５ａ上に穂立ちした状態となって感光体ドラム１と対向する現像領域に搬送される。ここで、現像ローラ５ａは、現像領域において感光体ドラム１の表面よりも速い線速で同方向に表面移動する。そして、現像ローラ５ａ上に穂立ちしたキャリアは、感光体ドラム１の表面を摺擦しながら、キャリア表面に付着したトナーを感光体ドラム１の表面に供給する。このとき、現像ローラ５ａには、図示しない電源から−３００［Ｖ］の現像バイアスが印加され、これにより現像領域には現像電界が形成される。そして、感光体ドラム１上の静電潜像と現像ローラ５ａとの間では、現像ローラ５ａ上のトナーに静電潜像側に向かう静電力が働くことになる。これにより、現像ローラ５ａ上のトナーは、感光体ドラム１上の静電潜像に付着することになる。この付着によって感光体ドラム１上の静電潜像は、それぞれ対応する色のトナー像に現像される。また、本実施形態１では、現像ローラ５ａは、クラッチを介して駆動装置に接続されており、そのクラッチによって、現像ローラ５ａの回転を一時停止することができる構成となっている。
【００２６】
上記中間転写ベルト１０は、３つの支持ローラ１１，１２，１３に張架されており、図中矢印の方向に無端移動する構成となっている。この中間転写ベルト１０上には、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ上のトナー像が静電転写方式により互いに重なり合うように転写される。静電転写方式には、転写チャージャを用いた構成もあるが、本実施形態１では転写チリの発生が少ない転写ローラを用いた構成を採用している。具体的には、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋと接触する中間転写ベルト１０の部分の裏面に、それぞれ転写手段としての１次転写ローラ１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｋを配置している。本実施形態１では、各１次転写ローラ１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｋにより押圧された中間転写ベルト１０の部分と各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋとによって、１次転写ニップ部が形成される。そして、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ上のトナー像を中間転写ベルト１０上に転写する際には、各１次転写ローラ２０に正極性のバイアスが印加される。これにより、各１次転写ニップ部には転写電界が形成され、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ上のトナー像は、中間転写ベルト１０上に静電的に付着し、転写される。
【００２７】
中間転写ベルト１０の周りには、その表面に残留したトナーを除去するためのベルトクリーニング装置１５が設けられている。このベルトクリーニング装置１５は、中間転写ベルト１０の表面に付着した不要なトナーをファーブラシ及びクリーニングブレードで回収する構成となっている。なお、回収した不要トナーは、ベルトクリーニング装置１５内から図示しない搬送手段により図示しない廃トナータンクまで搬送される。
【００２８】
また、支持ローラ１３に張架された中間転写ベルト１０の部分には、２次転写ローラ１６が接触して配置されている。この中間転写ベルト１０と２次転写ローラ１６との間には２次転写ニップ部が形成され、この部分に、所定のタイミングで記録材としての転写紙が送り込まれるようになっている。この転写紙は、露光装置４の図中下側にある給紙カセット２０内に収容されており、給紙ローラ２１、レジストローラ対２２等によって、２次転写ニップ部まで搬送される。そして、中間転写ベルト１０上に重ね合わされたトナー像は、２次転写ニップ部において、転写紙上に一括して転写される。この２次転写時には、２次転写ローラ１６に正極性のバイアスが印加され、これにより形成される転写電界によって中間転写ベルト１０上のトナー像が転写紙上に転写される。
【００２９】
２次転写ニップ部の転写紙搬送方向下流側には、定着手段としての加熱定着装置２３が配置されている。この加熱定着装置２３は、ヒータを内蔵した加熱ローラ２３ａと、圧力を加えるための加圧ローラ２３ｂとを備えている。２次転写ニップ部を通過した転写紙は、これらのローラ間に挟み込まれ、熱と圧力を受けることになる。これにより、転写紙上に載っていたトナーが溶融し、トナー像が転写紙に定着される。そして、定着後の転写紙は、排紙ローラ２４によって、装置上面の排紙トレイ上に排出される。
【００３０】
本実施形態１では、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ、その周囲に配置された現像装置等の部品、露光装置４、中間転写ベルト１０、ベルトクリーニング装置１５等を、一体化したプロセスカートリッジ３０として構成している。このプロセスカートリッジ３０は、プリンタ本体に対して着脱自在となっている。よって、プロセスカートリッジ３０内に収容された部品に寿命が到来したり、メンテナンスが必要になったりしたときには、そのプロセスカートリッジ３０を交換すればよく、利便性が向上する。なお、本実施形態１では、上述したトナーボトル３１Ｙ，３１Ｃ，３１Ｍ，３１Ｋは、このプロセスカートリッジ３０とは別個にプリンタ本体に対して着脱自在な構成となっている。
【００３１】
次に、本発明の特徴部分である、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの表面に残留した転写残トナーのクリーニングについて説明する。
本実施形態１で使用するトナーは、いわゆる重合法によって形成されたトナーであり、その形状は真球に近い。一方、従来から用いられている粉砕法等によって形成されるトナーは、その表面にランダムな凹凸が存在するため、その平均円形度は低いものとなる。このように平均円形度の低いトナーは、一般に、その粒径分布がブロードになるため、各トナーの表面積のバラツキが大きくなる。よって、現像装置内での撹拌時やドクタ通過時における摩擦帯電による各トナーの帯電量が現像剤中のトナー間で大きく異なることになる。その結果、現像剤中におけるトナーの帯電分布が広がってしまい、感光体上に付着した全トナーに対して転写電界の作用が均一に働かず、転写率が低下してしまう。これに対し、本実施形態１においては、トナーの平均円形度が高いため、各トナーの形状が真球に近く、全トナーの形状を高い精度で制御できている。そのため、その粒径分布が狭く、各トナーの表面積のバラツキを小さくすることができる。よって、摩擦帯電によるトナーの帯電量の差が現像剤中のトナー間で小さくなる。その結果、トナーの帯電分布が狭くなり、転写率が向上し、感光体上に残留する転写残トナーの量を少なくすることができる。
【００３２】
また、現像領域においては良好に帯電されたトナーが優先的に感光体ドラム上の静電潜像に付着し、消費されることになる。そのため、経時使用するにつれて、現像装置５内には帯電状態が良好でないトナーの比率が上昇する。よって、粉砕法等によって形成されるトナーのように平均円形度が低い場合、上述のようにトナーの帯電分布がブロードになるため、経時使用により現像装置５内に残存する帯電状態が良好でないトナーの量は多い。このような帯電状態が良好でないトナーは、現像領域において現像電界を受けても感光体ドラム上の静電潜像部分に正確に付着されない。したがって、トナーの平均円形度が低い場合、経時使用により地肌汚れやドットのバラツキ等が発生するため、経時的に画像が劣化してしまう。
また、トナーの平均円形度が低い場合、キャリアとの接触面積が増える結果、スペントと呼ばれる現象が発生しやすくなる。スペントとは、トナーのキャリア表面へのフィルミング現象であり、経時的な使用によって悪化するものである。この現象が生じると、新規トナーを新たに補給しても、その新規トナーが摩擦帯電されにくくなり、この現象も経時的な画像劣化の原因であると考えられる。
【００３３】
これに対し、本実施形態１においては、トナーの平均円形度が高いため、トナーの帯電分布が狭く、トナーの平均円形度の低い場合に比べて、もともと帯電状態が良好でないトナーの量が少ない。よって、経時使用しても、地肌汚れやドットのバラツキ等が発生しにくい。また、トナーの平均円形度が高いためにキャリアとの接触面積が小さく、スペントと呼ばれる現象が発生しにくい。したがって、平均円形度の高いトナーを使用すれば、経時的な画像劣化が生じにくいという効果が得られる。
【００３４】
本発明者らは、トナーの平均円形度の好適値を得るために次のような実験を行った。この実験では、現像装置内に現像剤を充填した後、その現像装置を空駆動させて、スペントが観測されるまでの時間を測定した。その実験結果を、下記の表１に示す。そして、トナーの平均円形度が０．９３以上であれば、合格基準である１５万枚の画像形成を行うのに必要な時間に相当する４２００［分］以上経っても、スペントが観測されなかった。そこで、本実施形態１では、円形度の平均値が０．９３以上であるトナーを使用している。
【表１】
【００３５】
ここで、トナーの平均円形度は、各トナーの円形度の平均値であり、次の方法により測定したものである。
各トナーの円形度の測定は、株式会社ＳＹＳＭＥＸ製フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２１００を用いて行った。この測定では、まず、１級塩化ナトリウムを用いて、１［％］のＮａＣｌ水溶液を調整する。その後、このＮａＣｌ水溶液を０．４５のフィルターを通して５０〜１００［ｍｌ］の液を得て、これに分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩を０．１〜５［ｍｌ］加え、更に試料を１〜１０［ｍｇ］加える。これを、超音波分散機で分散処理を１分間行い、粒子濃度を５０００〜１５０００［個／μｌ］に調整し、分散液を得る。この分散液をＣＣＤカメラで撮像し、トナーの２次元投影画像の面積と同じ面積をもつ円の円周長を、そのトナーの２次元投影画像の周囲長で割った値を、各トナーの円形度として用いた。なお、ＣＣＤの画素の精度から、トナーの２次元投影画像の面積と同じ面積をもつ円の直径（円相当径）が０．６［μｍ］以上であるトナーを有効なものとした。トナーの平均円形度は、各トナーの円形度を得た後、測定範囲内にある全トナーの円形度をすべて足し合わせ、それをトナー個数で割った値を用いたものである。
【００３６】
本実施形態１で用いるトナーは、モノマー、開始剤、着色剤等の原料を混合し、重合処理、洗浄分離処理、乾燥処理、後処理を経て得られる懸濁重合方式によって作成することができる。また、モノマー、開始剤、乳化剤、分散媒をモノマー重合し、凝集会合処理、洗浄分離処理、乾燥処理、後処理を経て得られる乳化重合方式等によって作成することもできる。このほか、塊状重合方式や溶液重合方式を用いてもよい。
【００３７】
図５（ａ）は、感光体ドラム１上に担持されたトナーの転写直前における帯電電位分布を示すグラフである。また、図５（ｂ）は、転写後に感光体ドラム１上に残留した転写残トナーの帯電電位分布を示すグラフである。図５（ａ）に示すように、転写直前におけるトナーの帯電量は、ほぼ−３０［μＣ／ｇ］を中心に分布しており、そのほとんどが負極性に正規帯電している。一方、転写残トナーの帯電量は、およそ−２［μＣ／ｇ］を中心に分布したものとなる。一般に、転写残トナーのほとんどは、トナーの組成不良などにより所望どおりの帯電特性が得られない不良トナーである。そのため、転写残トナーの一部は、１次転写ローラ１４に印加された正極性バイアスによる電荷注入を受けるなどして、トナーの帯電極性が正極性に反転する。その結果、転写残トナーの中には、図５（ｂ）中斜線部分で示すような正極性に反転してしまった逆帯電トナーが存在してしまう。
【００３８】
このような逆帯電トナーは、感光体ドラム１に付着したまま帯電装置３の帯電ローラ３ａとの対向位置まで搬送されると、正極性の帯電バイアスが印加された帯電ローラ３ａの表面に静電的に吸引されて付着してしまう。これは、帯電ローラ３ａを感光体ドラム１の表面に近接させて配置した上述した構成であっても、同様である。そして、帯電ローラ３ａの表面にトナーが付着すると、帯電ローラ３ａの抵抗値や表面状態が変化するため、感光体ドラム１の表面との間の帯電開始電圧にムラが生じる。これにより、逆帯電トナーが付着していない場合と同じ帯電バイアスを帯電ローラ３ａに印加しても、感光体ドラム１の表面が所望の電位（−５００［Ｖ］）に均一にならなくなる。その結果、画像濃度ムラも生じるおそれがある。また、帯電ローラ３ａの表面のごく一部にトナーが付着した場合、トナーが付着していない箇所に向けて帯電バイアスによる電流が集中することにある。これにより、逆帯電トナーが付着していない場合と同じ帯電バイアスを帯電ローラ３ａに印加すると、感光体ドラム表面の帯電電位が所望の電位よりも高くなる。その結果、露光装置４による露光を受けた部分すなわち静電潜像部分の電位が負極性側にシフトし、画像濃度が低下してしまう。また、帯電ローラ３ａの表面のほぼ全域にトナーが付着して、帯電ローラ３ａの表面にトナーがコーティングされた状態になると、帯電能力が低下し、感光体ドラムの表面電位が所望の電位よりも下がる。これにより、露光装置４による露光を受けない部分すなわち非静電潜像部分（地肌部分）の電位が、現像ローラ５ａに印加される現像バイアスに近づいてしまう。その結果、十分に帯電されていないトナーが感光体ドラム上の地肌部分に付着して、地肌汚れが発生してしまう。
【００３９】
一方で、転写残トナーの中には負極性のままの正規帯電トナーも存在する。しかし、この正規帯電トナーは、帯電装置３の帯電ローラ３ａとの対向位置まで搬送されても、帯電バイアスが印加されていれば、その帯電ローラ３ａの表面に付着することはない。しかも、正規帯電トナーは、現像領域に達することで、現像装置５の現像ローラ５ａ上のキャリアに付着して回収されるか、その画像形成工程のトナー像を構成することになる。すなわち、転写残トナーのうちの正規帯電トナーに関しては、画像形成工程にほとんど悪影響を与えることはない。したがって、転写残トナーのうちの逆帯電トナーをいかにして画像形成工程に悪影響を及ぼさないようにするかが重要となる。そのため、本実施形態１では、感光体ドラム１上の転写残トナーが帯電ローラ３ａとの対向位置に達する前に、その転写残トナーのうちの逆帯電トナーを感光体ドラム１から除去する構成を採用している。
【００４０】
次に、感光体ドラム１の表面に残留した転写残トナーのうちの逆帯電トナーＴ１をトナー保持装置４０で一時的に保持する一時保持工程について説明する。
図１は、トナー保持装置４０を示す概略構成図である。このトナー保持装置４０は、感光体ドラム１の表面に接触するブラシローラ４１を備えている。このブラシローラ４１は、ブラシ密度が比較的低くなるように形成されたものである。このようにブラシ密度が低ければ、回収したトナーを保持するための十分な空間をブラシ内部に確保することができる。よって、回収したトナーの収容能力が高まり、後述する逆帯電トナーの放出工程の頻度を少なくできる。また、ブラシ密度を低くすることで、回収したトナーをブラシローラ４１が保持したときの機械的な保持力が小さくなる。その結果、後述する逆帯電トナーの放出工程をスムーズに実行することができるようになる。
【００４１】
本実施形態１では、ブラシローラ４１の表面付近におけるブラシ密度が、１２０００［本／ｉｎｃｈ２］以上８５８０００［本／ｉｎｃｈ２］以下となるようにブラシローラ４１を形成した。また、ブラシローラ４１の軸部上に設けられるブラシの長さは、３［ｍｍ］であり、そのブラシのヤング率は３０［ｃＮ／ｄｔｅｘ］である。
【００４２】
上記ブラシローラ４１は、駆動装置４２によって図中矢印の方向に回転駆動する。そして、このブラシローラ４１には、第１電源４３又は第２電源４４のいずれか一方からバイアスが印加される構成になっている。具体的には、これらの電源４３，４４とブラシローラ４１との間に切替スイッチ４５を設け、この切替スイッチ４５の動作によってブラシローラ４１に接続される電源を選択する。この切替スイッチ４５の動作は、本プリンタの制御部によって制御されている。なお、本実施形態では、第１電源４３は、ブラシローラ４１の表面部分の電位が−７００［Ｖ］となるような保持バイアスを印加するものであり、第２電源４４は、その電位が＋２００［Ｖ］となるような放出バイアスを印加するものである。なお、本実施形態１では、各電源４３，４４として直流電源を用いているが、直流に交流を重畳させたバイアスを印加する電源を用いてもよい。
【００４３】
転写残トナーを付着させた感光体ドラム１の表面部分がブラシローラ４１と接触する領域（以下、「ブラシ接触領域」という。）に到達する前から、ブラシローラ４１には第１電源４３が接続されている。これにより、ブラシローラ４１にはその表面が−７００［Ｖ］となるような保持バイアスが印加されることになる。このような保持バイアスが印加されたブラシローラ４１が感光体ドラム１の表面に接触することで、その表面に付着した転写残トナーのうち、逆帯電トナーＴ１がブラシローラ４１に付着し、保持されることになる。
【００４４】
詳しく説明すると、感光体ドラム１は、帯電装置３によってその表面が一様に−５００［Ｖ］に帯電された後、露光装置４の露光を受けることにより潜像部分の電位は−５０［Ｖ］程度になる。そして、その潜像部分にトナーを付着させる現像工程を経て、次いで転写工程を終えると、その潜像部分の電位は更に０［Ｖ］に近づくことになる。転写残トナーのほとんどは、潜像部分であった感光体ドラム１の表面部分に付着している。よって、この表面部分に付着した正極性をもつ逆帯電トナーＴ１は、ブラシ接触領域において、−７００［Ｖ］のバイアスが印加されたブラシローラ４１側に向かう静電力を受けることになる。一方で、潜像部分以外の地肌部分の電位（−５００［Ｖ］）も転写工程を経ることで、その電位が０［Ｖ］側にシフトする。この地肌部分にも僅かながら転写残トナーが付着することがあるが、この地肌部分に付着する正極性をもつ逆帯電トナーＴ１にも、ブラシ接触領域においてブラシローラ４１側に向かう静電力が働くことになる。したがって、感光体ドラム１の表面に付着した転写残トナーのうち、逆帯電トナーＴ１に関しては、ブラシ接触領域においてブラシローラ４１に付着し、保持される。
【００４５】
一方、転写残トナーのうちの正規帯電トナーＴ０は、負極性に帯電しているため、ブラシ接触領域では感光体ドラム１側に向かう静電力を受けることになる。したがって、正規帯電トナーＴ０に関しては、ブラシローラ４１に保持されずに感光体ドラム１の表面に付着し続けることになる。しかし、正規帯電トナーＴ０が感光体ドラム１の表面に付着したままブラシ接触領域を通過しても、上述したように次の画像形成工程にほとんど悪影響はなく、次の画像形成工程のトナー像を構成するか、現像装置５に回収されることになる。
【００４６】
ここで、本実施形態１においては、ブラシローラ４１を、ブラシ接触領域において感光体ドラム１の表面移動方向とは逆方向（カウンタ方向）に表面移動させるように駆動装置４２によって駆動している。このようにブラシローラ４１を駆動することによって、多数のブラシ先端部分で感光体ドラム１の表面を摺擦することができる。これにより、感光体ドラム１の表面に付着した正規帯電トナーＴ０が拡散されることになる。このような拡散によって、感光体ドラム１の表面に対する正規帯電トナーＴ０の付着力を弱めることができる。その結果、ブラシ接触領域を通過した感光体ドラム１上の正規帯電トナーＴ０を現像装置５によって回収するのが容易になるという効果が得られる。
【００４７】
なお、この効果は、ブラシローラ４１を、ブラシ接触領域において感光体ドラム１の表面移動方向と同方向でかつ線速差が生じるように駆動すれば、同様にして得られるものである。しかも、このように駆動した場合、本実施形態１のようにカウンタ方向に駆動する場合に比べて、ブラシローラ４１及びこれに接触する感光体ドラム１の駆動負荷を小さくすることができる。よって、ブラシローラ４１及び感光体ドラム１の駆動装置に加わる負荷トルクが小さくなるため、比較的小型の駆動装置を利用することが可能となる。また、感光体ドラム１の駆動装置に加わる負荷トルクが小さくなることで、バンディング現象なども少なくなり、安定して高品質な画像を形成することも可能となる。
【００４８】
また、本実施形態１では、感光体ドラム１の表面にクリーニングブレードを当接させる構成を採用していない。したがって、クリーニングブレードが当接した構成に比べて、感光体ドラム１の駆動装置に加わる負荷トルクを大きく低減することができる。しかし、その一方で、感光体ドラム１の表面に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニング能力は劣る結果となる。そのため、経時使用することによって、感光体ドラム１の表面にはトナーから遊離した添加剤、本実施形態１ではシリカが、フィルム状になって強固に付着するフィルミング現象が発生するおそれがある。本実施形態１では、使用するトナーがいわゆる球形トナーなので、上述したように転写残トナーの量は比較的少ないが、それでも長期的に使用すればフィルミング現象が発生する可能性がある。しかし、本実施形態１では、上述したように、ブラシローラ４１を感光体ドラム１の表面に対してカウンタ方向に駆動する構成を採用している。そのため、ブラシローラ４１が感光体ドラム１の表面に対して連れ回る構成や、感光体ドラム１の表面に対して同方向に駆動する構成に比べて、感光体ドラム１の表面上に付着する転写残トナーを掻き起こす作用が強い。よって、本実施形態１のようにブラシローラ４１をカウンタ方向に駆動することで、ブラシ接触領域を通過する正規帯電トナーを分散させる効果を高めることができる。その結果、現像装置５による正規帯電トナーの回収率を高めることができ、かつ、フィルミング現象の発生を抑制することもできる。
【００４９】
このようにブラシローラ４１をカウンタ方向に駆動することで、フィルミング現象の発生を抑制できるが、それでもまだ長期の使用によってフィルミング現象が発生する可能性がある。そこで、本実施形態では、ブラシ部分の体積固有抵抗率が２０［Ω・ｃｍ］以上１×１０８［Ω・ｃｍ］以下、好ましくは５５［Ω・ｃｍ］以上１×１０８［Ω・ｃｍ］以下の範囲内であるブラシローラ４１を用い、これに適切な保持バイアスを印加することで、フィルミング現象の発生を抑制している。この点については、後述の実験例１にて説明する。
【００５０】
また、ブラシローラ４１のブラシ先端は、感光体ドラム１の表面から離れる瞬間の跳ね上がるため、その跳ね上がりによって転写残トナーが飛ばされることがある。ここで、ブラシローラ４１が感光体ドラム１の表面に対して同方向に駆動する構成であると、その跳ね上がりによって、転写残トナーは、ブラシ接触領域より感光体ドラム１の表面移動方向下流側に飛ばされることになる。この場合、飛ばされた転写残トナーが逆帯電トナーであると、これが帯電ローラ３ａに付着し、帯電不良を引き起こす可能性がある。しかし、本実施形態１のようにブラシローラ４１をカウンタ方向に駆動すれば、その跳ね上がりによって、転写残トナーは、ブラシ接触領域よりも感光体ドラム１の表面移動方向上流側に飛ばされることになる。したがって、帯電トナーが飛ばされても、これが帯電ローラ３ａに付着することはなく、帯電不良を引き起こすことはない。
【００５１】
次に、ブラシローラ４１で保持した逆帯電トナーＴ１を感光体ドラム１の表面に放出する放出工程について説明する。
本実施形態１では、逆帯電トナーＴ１をブラシローラ４１で保持した後、その逆帯電トナーＴ１を所定のタイミングで感光体ドラム１の表面に放出する。本実施形態１では、本プリンタが画像形成を行わないとき、詳しくは一の画像形成を終えてから次の画像形成を行うまでの間に、逆帯電トナーＴ１を放出する。具体的には、一の画像形成工程において発生した逆帯電トナーＴ１をすべて保持した後、次の画像形成工程で帯電装置３により一様帯電が行われる感光体ドラム１の表面部分がブラシ接触領域に達する前に、逆帯電トナーＴ１を放出する。このようなタイミングで逆帯電トナーＴ１を放出することで、後述するように次の画像形成工程が悪影響を与えることなく逆帯電トナーＴ１を回収することが可能となる。なお、連続して画像形成を行う場合には、その連続中の最後の画像形成を終えた後に、その間に保持した逆帯電トナーＴ１を放出するようにしてもよい。この場合、後述する逆帯電トナーＴ１の回収工程の実行によって、連続画像形成を終えるまでの時間が長くなるのを防ぐことができる。
【００５２】
放出工程について更に詳しく説明すると、上記タイミングで放出される逆帯電トナーＴ１が付着する感光体ドラム１の表面部分には、前回の画像形成工程における残留電位が存在する。本実施形態１においては、この残留電位はおよそ−５０［Ｖ］程度である。この放出時には、ブラシローラ４１に接続される電源が第１電源４３から第２電源４４に切り替えられる。これにより、ブラシローラ４１にはその表面が＋２００［Ｖ］となるような放出バイアスが印加される。このような放出バイアスが印加されると、ブラシローラ４１に保持されていた逆帯電トナーＴ１には、表面電位が−５０［Ｖ］である感光体ドラム１側に向かう静電力が働くことになる。したがって、ブラシローラ４１に保持されていた逆帯電トナーＴ１は、ブラシ接触領域において感光体ドラム１の表面に付着する。
【００５３】
次に、ブラシローラ４１から放出されて感光体ドラム１の表面に付着した逆帯電トナーＴ１を回収する回収工程について説明する。
本実施形態１では、感光体ドラム１の表面に付着した逆帯電トナーＴ１が帯電ローラ３ａとの接触領域に到達する前に、帯電ローラ３ａに印加されている帯電バイアスを停止させる。具体的には、本プリンタの制御部がバイアス停止手段として機能し、帯電ローラ３ａへの帯電バイアスの印加を停止する。これにより、帯電ローラ３ａはアースされ、その表面電位はほぼ０［Ｖ］になる。一方、逆帯電トナーＴ１が付着した感光体ドラム１の表面は、上述したようにおよそ−５０［Ｖ］であるため、帯電ローラ３ａとの接触領域では、逆帯電トナーＴ１には感光体ドラム１側に向かう静電力が働くことになる。したがって、逆帯電トナーＴ１は帯電ローラ３ａに付着することなく、その接触領域を通過することができる。
【００５４】
このようにして帯電ローラ３ａとの接触領域を通過した逆帯電トナーＴ１は、次に現像領域に搬送される。本実施形態１では、感光体ドラム１の表面に付着した逆帯電トナーＴ１が現像領域に到達する前に、現像ローラ５ａの回転をクラッチにより一時停止させる。これにより、現像装置５内のトナーが感光体ドラム１の表面に付着して無駄なトナー消費を抑えることができる。また、逆帯電トナーＴ１が現像領域に到達する前に、回収手段としての現像装置５の現像ローラ５ａには、上述した現像バイアスと同じバイアスすなわち−３００［Ｖ］のバイアスが印加される。これにより、逆帯電トナーＴ１が付着した感光体ドラム１の表面（−５０［Ｖ］）と現像ローラ５ａとの間では、逆帯電トナーＴ１に現像ローラ５ａ側に向かう静電力が働くことになる。したがって、逆帯電トナーＴ１は現像ローラ５ａに付着することになる。その後、次の画像形成時に現像ローラ５ａの駆動が開始されると、現像ローラ５ａに付着した逆帯電トナーＴ１は現像装置５の内部に搬送される。そして、現像装置５の内部で撹拌搬送され、正規の極性に帯電し直された後、再度現像に寄与することになる。
【００５５】
以上、本実施形態１によれば、感光体ドラム１の表面に残留した転写残トナーのうちの逆帯電トナーＴ１をブラシローラ４１によって一時的に保持することで、その逆帯電トナーＴ１が帯電ローラ３ａに付着するのを防止することができる。これにより、帯電ローラ３ａと感光体ドラム１の表面との間の帯電開始電圧が変化することはなく、画像濃度の低下、地肌汚れの発生、画像濃度ムラの発生を防止することができる。
また、本実施形態１では、ブラシローラ４１から放出した逆帯電トナーＴ１を現像装置５によって回収するので、逆帯電トナーＴ１をリサイクルすることができる。また、感光体ドラム１の表面上から回収したトナーを収容する廃トナータンクを個別に設ける必要もなくなり、装置の小型化を図ることができる。特に、本プリンタは、４つの感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋを備えるいわゆるタンデム型の画像形成装置であるため、各感光体ドラムごとに個別に廃トナータンクを設ける場合に比べて大幅に装置の小型化を図ることができる。
更に、本実施形態１では、ブラシ部分の体積固有抵抗率が２０［Ω・ｃｍ］以上１×１０８［Ω・ｃｍ］以下の範囲内であるブラシローラ４１を用いているので、これに適切な保持バイアスを印加することで、トナーから遊離したシリカによるフィルミング現象の発生を十分に抑制することができる。よって、そのフィルミング現象による像流れなどの画質劣化を十分に抑制することができる。
【００５６】
なお、本実施形態１に係るプリンタにおいて、転写紙が給紙中にジャムしたときなど画像形成動作が中断されたとき、感光体ドラム１の表面に大量に付着した不要トナーをクリーニングしなければならない。本実施形態１では、感光体ドラム１の表面上のトナーをクリーニングするクリーニングブレードをもったクリーニング装置が存在しないため、このような大量の不要トナーを回収することは困難である。そこで、本実施形態１では、その中断事由が解決した後、その感光体ドラム１の表面上に残った不要トナーを、通常の画像形成動作と同じように中間転写ベルト１０上に転写する。そして、中間転写ベルト１０上に転写された不要トナーをベルトクリーニング装置１５によって回収する。ベルトクリーニング装置１５は、上述のようにファーブラシ及びクリーニングブレードを備えた構成であるため、大量の不要トナーであっても回収することができる。一方、不要トナーを中間転写ベルト１０上に転写した後に感光体ドラム１の表面に残留したトナーは、通常の画像形成動作時と同じように処理される。
【００５７】
〔変形例１〕
次に、上記実施形態１におけるプリンタとは回収工程が異なる変形例（以下、本変形例を「変形例１」という。）について説明する。本変形例１は、ブラシローラ４１から放出した逆帯電トナーＴ１を、中間転写ベルト１０をクリーニングするベルトクリーニング装置１５によって回収する点で、上記実施形態１とは異なっている。なお、他の構成については、上記実施形態１と同様であるので説明を省略する。
【００５８】
図６は、本変形例１における逆転写トナーＴ１の回収に関わる１次転写ニップ部周辺の概略構成図である。なお、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋに関する１次転写ニップ部周辺の構成はすべて同じであるため、１つの感光体ドラムについてのみ図示し、色分け用の符号Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋについては省略する。
本変形例１では、感光体ドラム１の表面に付着した逆帯電トナーＴ１が帯電ローラ３ａとの接触領域に到達する前に、上記実施形態１と同様に、帯電ローラ３ａに印加されている帯電バイアスを停止させる。よって、上記実施形態１と同じように、逆帯電トナーＴ１は帯電ローラ３ａに付着することなく、その接触領域を通過することができる。また、逆帯電トナーＴ１が現像領域に到達する前に、現像ローラ５ａに印加されている現像バイアスも停止させる。これにより、現像ローラ５ａはアースされ、その表面電位はほぼ０［Ｖ］になる。一方、逆帯電トナーＴ１が付着した感光体ドラム１の表面は、上述したようにおよそ−５０［Ｖ］であるため、現像領域では、逆帯電トナーＴ１には感光体ドラム１側に向かう静電力が働くことになる。したがって、逆帯電トナーＴ１は現像ローラ５ａに付着することなく、現像領域を通過することができる。
【００５９】
このようにして現像領域を通過した逆帯電トナーＴ１は、次に中間転写ベルト１０と接触する１次転写ニップ部に搬送される。本変形例１では、感光体ドラム１の表面に付着した逆帯電トナーＴ１が１次転写ニップ部に到達する前に、１次転写ローラ１４には、通常の画像形成時とは異なる極性のバイアスが印加される。具体的に説明すると、１次転写ローラ１４には、第１転写電源１１７又は第２転写電源１１８のいずれか一方からバイアスが印加される構成になっている。これらの転写電源１１７，１１８と１次転写ローラ１４との間には切替スイッチ１１９が設けられており、この切替スイッチ１１９の動作によって１次転写ローラ１４に接続される転写電源が選択される。この切替スイッチ１１９の動作は、本プリンタの制御部によって制御されている。なお、第１転写電源１１７は、−３００［Ｖ］の転写バイアスを印加するものである。一方、第２転写電源１１８は、各１次転写ローラ１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｋについてそれぞれ印加するバイアスが異なり、＋４００［Ｖ］以上でかつ＋２０００［Ｖ］以下の範囲の転写バイアスを印加する。そして、通常の画像形成時における転写工程では、第２転写電源１１８が１次転写ローラ１４に接続され、逆帯電トナーＴ１を感光体ドラム１の表面から回収する際には、第１転写電源１１７が１次転写ローラ１４に接続される。
【００６０】
回収工程において１次転写ローラ１４に負極性バイアスが印加されることで、逆帯電トナーＴ１が付着した感光体ドラム１の表面（−５０［Ｖ］）と、中間転写ベルト１０との間には転写電界が形成される。そして、この転写電界によって、逆帯電トナーＴ１には中間転写ベルト１０側に向かう静電力が働くことになる。したがって、逆帯電トナーＴ１は中間転写ベルト１０上に転写されることになる。その後、中間転写ベルト１０上に転写された逆帯電トナーＴ１は、２次転写ローラ１６と接触する２次転写ニップ部に搬送される。ここで、逆帯電トナーＴ１が２次転写ニップ部に到達する前に、２次転写ローラ１６には通常の画像形成時に印加される転写バイアスと同じ転写バイアスが印加される。すなわち、２次転写ローラ１６には正極性のバイアスが印加される。一方、逆帯電トナーＴ１が付着した中間転写ベルト１０の表面電位は、２次転写ニップ部においてほぼ０［Ｖ］であるため、２次転写ニップ部では、逆帯電トナーＴ１に中間転写ベルト１０側に向かう静電力が働くことになる。したがって、逆帯電トナーＴ１は２次転写ローラ１６に付着することなく、２次転写ニップ部を通過することができる。なお、本変形例１では、逆帯電トナーＴ１が２次転写ニップ部を通過する際に２次転写ローラ１６にバイアスを印加することで、２次転写ローラ１６への逆帯電トナーＴ１の付着を防止しているが、他の手段を採用してもよい。例えば、２次転写ローラ１６を接離可能とし、逆帯電トナーＴ１が２次転写ニップ部を通過する際には２次転写ローラ１６を中間転写ベルト１０から離間させる構成としてもよい。
【００６１】
このようにして２次転写ニップ部を通過した逆帯電トナーＴ１は、次に、ベルトクリーニング装置１５との対向するクリーニング領域に搬送される。このクリーニング領域おいて、中間転写ベルト１０上の逆帯電トナーＴ１は、ファーブラシによって拡散された後、クリーニングブレードによって掻き取られる。これにより、中間転写ベルト１０上の逆帯電トナーＴ１はベルトクリーニング装置１５に回収されることになる。
【００６２】
以上、本変形例１によれば、ブラシローラ４１から放出した逆帯電トナーＴ１を、中間転写ベルト１０上に転写することで、感光体ドラム１の表面から回収する。よって、感光体ドラム１の表面上から回収したトナーを収容する廃トナータンクを個別に設ける必要もなくなり、装置の小型化を図ることができる。特に、本プリンタは、４つの感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋを備えるいわゆるタンデム型の画像形成装置であるため、各感光体ドラムごとに個別に廃トナータンクを設ける場合に比べて大幅に装置の小型化を図ることができる。
【００６３】
なお、逆帯電トナーＴ１を中間転写ベルト１０上に転写して回収するという本変形例１の構成と、現像装置５によって回収するという上記実施形態１の構成とを併用してもよい。このように構成すれば、現像装置５によって回収しきれずに現像領域を通過した逆帯電トナーＴ１を１次転写ニップ部で中間転写ベルト１０上に回収することができる。このように感光体ドラム１上の逆帯電トナーＴ１を２段階で回収する構成とすれば、感光体ドラム１上の逆帯電トナーの回収能力が高まり、より確実に回収することができる。また、このように逆帯電トナーの回収能力が高まれば、ブラシローラ４１から一度に大量の逆帯電トナーＴ１を放出しても、これを十分に回収することができる。その結果、ブラシローラ４１から逆帯電トナーＴ１を放出する頻度を少なくすることができるという効果が得られる。
また、本変形例１では、中間転写ベルト１０上に転写した逆帯電トナーＴ１をベルトクリーニング装置１５によって回収する構成について説明したが、他の構成であってもよい。例えば、中間転写ベルト１０上の逆帯電トナーＴ１が２次転写ニップ部に到達する前に、２次転写ローラ１６に通常の画像形成時とは逆極性のバイアスを印加する。これにより、２次転写ニップ部において逆帯電トナーＴ１は２次転写ローラ１６側に付着し、回収することができる。なお、この場合、２次転写ローラ１６の表面をクリーニングするクリーニング手段を設ける必要がある。
【００６４】
〔変形例２〕
次に、上記実施形態１におけるプリンタとはブラシローラ４１のブラシ部分の構成が異なる変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する。
図７は、本変形例２におけるブラシローラ１４１のブラシ部分の拡大図である。このブラシローラ１４１は、各ブラシ材１４１ａの両端をブラシ軸部１４１ａに固定して各ブラシをループ状に形成したものである。このようなブラシローラ１４１を用いれば、後述する実験例３により、ブラシがループ状になっていないものに比べて、フィルミング現象の発生を抑制することができることが確認されている。これは、次の理由によるものと考えられる。すなわち、ループ状のブラシの場合、感光体ドラム１の表面をブラシ先端となるループ部分で摺擦することができる。ここで、ブラシローラ１４１のブラシ部分のうちの少なくとも一部は、ループで囲まれる領域面が摺擦方向に対して交差した状態で、感光体ドラム表面を摺擦する。このとき、そのループ部分がエッジとなって感光体ドラム表面を摺擦するので、ブラシがループ状になっていないブラシローラに比べて、感光体ドラム上に付着したフィルミングの原因となる添加剤を掻き取る効果が高くなる。これにより、フィルミング現象の発生を抑制できるものと考えられる。
【００６５】
なお、本変形例２では、ブラシ部分における単位面積当たりのループ数を示すループ密度が５０［ループ／ｉｎｃｈ２］以上６００［ループ／ｉｎｃｈ２］以下であるブラシローラ１４１を用いている。この範囲内のループ密度をもつブラシローラ１４１であれば、フィルミング現象の抑制については同等の効果を得ることができる。
【００６６】
〔変形例３〕
次に、上記実施形態１におけるプリンタとはブラシローラ４１のブラシ部分の構成が異なる他の変形例（以下、本変形例を「変形例３」という。）について説明する。
図８（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、ブラシローラのブラシ２４１ａ，３４１ａにおける先端２４１ｂ，３４１ｂを示す拡大図である。これらのブラシローラは、そのブラシ部分を構成する各ブラシの先端２４１ｂ，３４１ｂが球面状に形成されている。図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、ブラシの先端２４１ｂ，３４１ｂの形状を略球状又は球の一部の形状とすることによって、後述する実験例３により、ブラシ先端が尖頭状のものに比べて、フィルミング現象の発生を抑制することができることが確認されている。また、本変形例３のブラシローラの場合、感光体ドラム１の表面に尖った部分が接触することがないので、感光体ドラム表面を傷つけにくく、感光体ドラム表面に傷による異常画像が生じにくいという効果もある。なお、本変形例３のようにブラシ先端を球面状に形成する方法としては、加熱法、溶媒法等の公知の成型方法をそのブラシ材質に合わせて適宜選択する。
【００６７】
〔実施形態２〕
次に、本発明を、上記実施形態１と同様に、画像形成装置としてのプリンタに適用した他の実施形態（以下、本実施形態を「実施形態２」という。）について説明する。
本実施形態２のプリンタは、上記実施形態１のプリンタとは帯電装置の構成が異なる。詳しくは、本実施形態２における帯電装置は、感光体ドラム１の表面を接触・近接帯電方式で一様帯電する点では上記実施形態１と共通するが、感光体ドラム１の表面に対して帯電ローラを接離動作させる接離機構を備える点で上記実施形態１とは異なる。なお、他の構成については、上記実施形態１と同様であるので説明を省略する。
【００６８】
図９は、本実施形態２における帯電装置２０３を示す概略構成図である。
本実施形態２では、ブラシローラ４１から放出されて感光体ドラム１の表面に付着した逆帯電トナーＴ１が帯電ローラ３ａとの接触領域に到達する前に、離間手段としての接離機構２０３ｃによって帯電ローラ３ａを感光体ドラム１の表面から離間させる。この接離機構２０３ｃとしては、感光体ドラム１の表面に対して帯電ローラ３ａを接離させることが可能な公知の手段を用いることができる。このような構成により、逆帯電トナーＴ１は帯電ローラ３ａに接触することなく、帯電ローラ３ａとの対向領域を通過することができる。よって、逆帯電トナーＴ１が帯電ローラ３ａに付着するのを防止することができる。したがって、帯電ローラ３ａと感光体ドラム１の表面との間の帯電開始電圧が変化することはなく、画像濃度の低下、地肌汚れの発生、画像濃度ムラの発生を防止することができる。
【００６９】
なお、上記実施形態１の説明の中で挙げた上述した変形例１、変形例２及び変形例３の構成などを本実施形態２の構成に適用しても、同様の効果を得ることができる。
【００７０】
〔実験例１〕
次に、本発明者らが行った実験例（本実験例を「実験例１」という。）について説明する。
上述したように、トナーの添加剤、特にシリカがトナー本体から遊離すると、これが感光体ドラム１の表面にフィルム状に付着するフィルミング現象が発生することがある。この添加剤の一部は、そのトナー本体やキャリアとの摩擦により、正規帯電トナーと同じ極性に帯電することが確認されているので、その添加剤については、保持バイアスが印加されたブラシローラ４１によって、逆帯電トナーと一緒に感光体ドラム表面から除去することが可能である。一方で、保持バイアスを高めるほど逆帯電トナーの回収率を高めることはできるが、保持バイアスが高すぎると感光体ドラム１の静電潜像部分とブラシローラ４１との間でリーク放電が発生し、ベタ画像中に微小な画像抜けが生じる。そこで、本実験例１では、適切な保持バイアスを印加したときにフィルミング現象の発生を十分に抑制できるようなブラシローラ４１のブラシ部分の体積固有抵抗率を求める実験を行った。
【００７１】
本実験例１では、上記変形例１に係るプリンタにおいて、体積固有抵抗率が互いに異なる複数のブラシローラ４１にそれぞれ最適な保持バイアスを印加し、各ブラシローラについて画像を２００００枚プリントしたときのフィルミングランクを評価した。この評価では、ランク５が最も良い評価となり、ランク１が最も悪い評価となる。この評価は、次のようにして行った。すなわち、感光体ドラム表面から一定距離離間した位置にフォトセンサを固定配置し、感光体ドラム表面からの反射光をフォトセンサで受光する。そして、その受光量が一定量となるように発光素子に流す発光電流を調節する。フィルミングランクは、新品の感光体ドラムについての発光電流を基準としたとき、その基準値に対する発光電流の増加分が少ないほど良い評価となり、その増加分が多いほど悪い評価となる。この増加分が１［ｍＡ］であるときのフィルミングランクは２．５であり、これ以上のランクであれば、フィルミングが発生していても、その影響が像流れなど画質に影響が出ない。よって、フィルミングランクが２．５以上である場合を許容範囲とした。
【００７２】
ここで、フィルミングランクを評価する前に、ブラシローラ４１に印加する最適な保持バイアスの値を調べるために行った実験について説明する。
図１０は、ブラシローラ４１のブラシ部分における体積固有抵抗率と、感光体ドラム１上に付着した転写残トナーのうちの逆帯電トナーの回収率との関係を、保持バイアスごとにプロットしたグラフである。保持バイアスは、感光体ドラム１の地肌部分の電位が約−５００［Ｖ］である関係から、この地肌部分の電位よりも低い値に設定する必要がある。一方で、−１０００［Ｖ］よりも低い保持バイアスを印加した場合、ブラシローラ４１の体積固有抵抗率に関係なく、リーク放電が発生し、黒ベタ画像中に白ポチとなって現れる画像抜けが生じてしまう。よって、本実験では、−５５０［Ｖ］、−６００［Ｖ］、−８００［Ｖ］、−１０００［Ｖ］の４つのバイアス値を用いることとした。また、トナーの回収率は、転写後であってブラシ接触領域に到達する前における感光体ドラム１上に付着する逆帯電トナーの量に対して、ブラシローラ４１に付着したトナーの量の割合を示すものである。
【００７３】
図１０に示すように、ブラシローラ４１の体積固有抵抗率が高くなるほど、同じトナー回収率を得るために必要となる保持バイアスの値が高くなることがわかる。また、ブラシローラ４１の体積固有抵抗率が同じであるときには、保持バイアスを高くするほどトナー回収率も高くなることがわかる。ここで、逆帯電トナーのトナー回収率が８０［％］以上であれば、逆帯電トナーによる画質劣化については実用上問題ない範囲となる。このようにトナー回収率が８０［％］以上となるのは、体積固有抵抗率が１×１０９［Ω・ｃｍ］のブラシローラ４１の場合では、少なくとも−１０００［Ｖ］の保持バイアスが必要となる。しかし、−１０００［Ｖ］以上の保持バイアスを印加すると、ブラシローラの軸部から感光体ドラム表面へのリーク放電が発生し、上述した画像抜けが発生する。そして、本実験の結果から、体積固有抵抗率が１×１０８［Ω・ｃｍ］以下であれば、感光体ドラムへのリーク放電が生じない保持バイアス、すなわち−１０００［Ｖ］よりも高い保持バイアスで、８０［％］以上のトナー回収率を得られることが判明した。
一方、１×１０１［Ω・ｃｍ］のブラシローラ４１の場合には、少なくとも−５５０［Ｖ］の保持バイアスを印加すれば、ほぼ１００［％］に近いトナー回収率を得ることができる。よって、このように体積固有抵抗率の低いブラシローラ４１であれば、感光体ドラムへのリーク放電が生じるような低い保持バイアスを印加する必要はなく、リーク放電による画質劣化の問題は生じない。
この実験の結果より、本実験例１では、体積固有抵抗率が互いに異なる複数のブラシローラ４１にそれぞれ印加する最適な保持バイアスとして、逆帯電トナーのトナー回収率が最も高くなるバイアス値の中で最も低いものを採用している。なお、保持バイアスの値は、消費電力や電源サイズなどの関係からも、なるべく低い値である方がよい。
【００７４】
図１１は、本実験例１による実験結果を示すグラフである。このグラフは、上述した実験によって得られる最適な保持バイアスを印加したときのブラシローラの体積固有抵抗率と、フィルミングランクとの関係を示すものである。なお、本実験例１では、感光体ドラム１の表面線速に対するブラシローラの線速を１．２とした。
【００７５】
図１１に示すように、１×１０１［Ω・ｃｍ］の体積固有抵抗率をもつブラシローラ４１の場合、フィルミングランクが２．０であった。このとき、画像上には像流れによる画質劣化が見られた。これに対し、図中破線上にプロットされた２．０×１０１［Ω・ｃｍ］の体積固有抵抗率をもつブラシローラ４１の場合、フィルミングランクが２．５であった。このとき、感光体ドラム１上には多少のフィルミングが生じていたが、その影響は画質には現れなかった。そして、本実験例１による実験の結果、ブラシローラ４１のブラシ部分の体積固有抵抗率が２．０×１０１［Ω・ｃｍ］以上であれば、適切な保持バイアスを印加したときに、画質に影響を与えるようなフィルミングの発生を有効に防止することができることが判明した。なお、５．５×１０１［Ω・ｃｍ］以上の体積固有抵抗率をもつブラシローラ４１であれば、フィルミングランクが３．０と更に良い評価が得られるので、フィルミングの発生を更に抑制することができる。
【００７６】
以上、本実験例１により、ブラシローラ４１のブラシ部分の体積固有抵抗率が２０［Ω・ｃｍ］以上１×１０８［Ω・ｃｍ］以下、好ましくは５５［Ω・ｃｍ］以上１×１０８［Ω・ｃｍ］以下の範囲内であれば、逆帯電トナーの回収率が８０［％］以上であって、感光体ドラム１へのリーク放電がなく、かつ、画質に影響を与えるようなフィルミングの発生を有効に防止することができることが判明した。
なお、本発明者らは、画質に影響を与えるようなフィルミングが発生したブラシローラ４１と、このようなフィルミングが発生しなかったブラシローラ４１とを見比べてみたところ、次のような違いがあることを発見した。すなわち、前者の場合には、ブラシ部材のブラシ先端部分にフィルミングの原因となる多くの添加剤が付着しているのに対し、後者の場合には、ブラシ部材のブラシ先端部分にはあまり添加剤が付着していなかった。これは、ブラシローラ４１のブラシ部分の体積固有抵抗率を高くすると、ブラシ軸部に印加される最適な保持バイアスも高くなる結果、ブラシ軸部付近の電位が高くなり、添加剤をブラシ部分の内部まで入り込ませることができたからだと考えられる。そして、このように添加剤をブラシ部分の内部まで入り込ませることで、ブラシ先端で感光体ドラム表面に押し付けられる添加剤の量が減り、フィルミング現象の発生が抑制されたものと考えられる。
【００７７】
〔実験例２〕
次に、上記変形例１に係るプリンタを用いて、ブラシローラ４１による逆帯電トナーの保持力に関する実験例（以下、本実験例を「実験例２」という。）について説明する。
上記変形例１に係るプリンタのように、ブラシローラ４１によって回収した逆帯電トナーを感光体ドラム１へ放出する場合、その放出時までは回収した逆帯電トナーをブラシローラ４１によってしっかりと保持できなければならない。しっかりと保持できない場合には、ブラシローラ４１からトナーがこぼれ落ち、これが周囲の部材や装置に付着して種々の弊害をもたらすおそれがあるからである。そこで、本実験例２では、トナーが付着した状態のブラシローラ４１への印加バイアスを切り、これを１０日間放置した後のトナーの保持状態を評価する実験を行った。
【００７８】
本実験例２では、まず、ブラシ部分の体積固有抵抗率が１×１０１［Ω・ｃｍ］、１×１０２［Ω・ｃｍ］、１×１０３［Ω・ｃｍ］である３つのブラシローラ４１に最適な保持バイアスを印加し、５０［ｍｇ］、１００［ｍｇ］、１５０［ｍｇ］、２００［ｍｇ］のトナーをそれぞれ回収、保持させた。そして、プリンタ本体の電源がオフの状態を想定し、各量のトナーを保持した状態のブラシローラ４１を電気的にフロート状態にした。その後、これを１０日間放置し、各量のトナーを保持した各ブラシローラ４１に付着しているトナーの保持状態を評価した。下記の表２は、本実験例２による実験結果をまとめたものである。
【表２】
【００７９】
上記表２において、トナーがほとんど落下していない場合を「○」とし、若干トナーが落下しているが実用上問題ないレベルであった場合を「△」とし、実用上問題が生じるおそれがある量のトナーが落下している場合を「×」とした。本実験例２によれば、体積固有抵抗率が１×１０２［Ω・ｃｍ］以上であれば、トナー保持量が１５０［ｍｇ］、２００［ｍｇ］と多い場合でも、少なくとも実用上問題ないレベルのトナー保持力を奏することができた。これは、体積固有抵抗率が高くなるにつれてブラシローラ４１の残留電荷が多くなる結果、体積固有抵抗率が高くなるにつれてトナーの保持力が高まったものと考えられる。
【００８０】
〔実験例３〕
次に、上記変形例１に係るプリンタを用いて、種々の材質、形状のブラシローラを用いて、フィルミングランクの評価を行った実験例（以下、本実験例を「実験例３」という。）について説明する。
本実験例では、いずれのブラシローラも、ブラシ部分の体積固有抵抗率がほぼ１×１０３［Ω・ｃｍ］以上１×１０４［Ω・ｃｍ］以下の範囲に調整されたものを用いた。その他の主な条件は、上記実施形態１で説明したものと同様であり、感光体ドラム１の地肌部分における電位は−５００（Ｖ）であり、ブラシローラ４１に印加する保持バイアスは−７００（Ｖ）である。なお、フィルミングランクの評価方法は、上記実験例１の場合と同様である。本実験例３の実験結果は、下記の表３に示すとおりである。
【表３】
【００８１】
上記表３において、フィルミングランクが２．５以上である場合を「○」とし、２．５よりも低い場合を「×」とした。また、フィルミングランクについて複数回の確認した際に、フィルミングランクが２．５以上であるときと２．５未満のときとが混在した場合を「△」とした。
【００８２】
ブラシ材料がアクリル系繊維であって、ブラシ先端が尖頭状であるブラシローラを用いた場合、フィルミングランクの評価は、プリント数が６００００枚以上になると「×」となる。これに対し、ブラシ材料が同じアクリル系繊維で形成されるブラシを上記変形例２のようにループ状に形成したブラシローラを用いた場合、フィルミングランクは、プリント数が７００００枚に達するまでは、「△」以上の評価となった。また、ブラシ材料が同じアクリル系繊維で形成されるブラシの先端を上記変形例３のように球面状に形成したブラシローラを用いた場合も、ループ状の場合と同じ評価を得た。
また、ブラシ材料がアクリル系繊維で形成されるブラシ表面をウレタンでコーティングし、ブラシ先端が尖頭状のブラシローラを用いた場合、フィルミングランクは、プリント数が８００００枚に達するまで「△」以上の評価となった。
【００８３】
また、ブラシ材料としてアクリル系繊維とは異なる材料で形成され、ブラシ先端が尖頭状であるブラシローラを用いた場合についても、フィルミングランクを評価した。ブラシ材料がナイロン繊維である場合、フィルミングランクは、プリント数が８００００枚に達するまで「△」以上の評価となった。ブラシ材料がポリエステル繊維である場合、フィルミングランクは、プリント数が７００００枚に達するまで「○」の評価となった。一方、ブラシ材料がカーボンによって導電化処理が施されたナイロン繊維である場合、フィルミングランクは、プリント数が８００００枚に達するまで「○」の評価となった。また、ブラシ材料がカーボンによって導電化処理が施されたポリエステル繊維である場合、フィルミングランクは、プリント数が９００００枚に達するまで「○」の評価となった。なお、導電化処理としては、繊維表面にメッキ、真空蒸着、スパッタ等の方法で導電性材料を被覆する方法、繊維表面に導電性微粒子（カーボン、 金属等）を分離させた有機層を形成させる方法、導電性微粒子分離重合体をブレンドあるいは多芯複合紡糸する方法等が挙げられる。本実験例３における導電化処理は、カーボンを多芯複合紡糸する方法を用いた。
【００８４】
以上、本実験例３による実験の結果、同じブラシ材料であっても、ブラシ先端が尖頭状であるブラシローラに比べて、ブラシをループ状に形成したものやブラシ先端を球面状に形成したものの方がフィルミングランクが高いことが判明した。
また、ブラシローラのブラシ材料として、一般に用いられているアクリル系繊維を用いるよりも、ナイロン繊維やポリエステル繊維を用いた方がフィルミングランクが高いことも判明した。
また、同じブラシ材料であっても、ブラシ繊維に導電化処理を施すことにより、フィルミングランクを向上させることができることも判明した。
【００８５】
以上、上記実施形態１及び上記実施形態２のプリンタは、潜像担持体としての感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋを備えている。また、トナーの帯電極性（負極性）と同極性の帯電バイアスが印加される帯電部材としての帯電ローラ３ａを感光体ドラム表面に接触又は近接させて感光体ドラム表面を一様に帯電する帯電装置３を備えている。更に、潜像形成手段としての露光装置４、現像手段としての現像装置５、転写手段としての１次転写ローラ１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｋも備えている。そして、本プリンタでは、転写残トナーのうち上記所定極性とは逆極性（正極性）に帯電した逆帯電トナーＴ１は、負極性の保持バイアスが印加されたブラシ部材であるブラシローラ４１，１４１を備える一時保持手段としてのトナー保持装置４０に一時的に保持される。その保持した逆帯電トナーＴ１は、所定のタイミングで正極性の放出バイアスをブラシローラ４１に印加することで、感光体ドラム表面に放出されこれに付着する。そして、本プリンタでは、ブラシ部分の体積固有抵抗率を２０［Ω・ｃｍ］以上１×１０８［Ω・ｃｍ］以下の範囲内であるブラシローラ４１，１４１を用いている。これにより、上記実験例１で説明したように、逆帯電トナーの回収率が十分に高く、かつ、潜像担持体との間でリーク放電が発生せず、更に潜像担持体から回収した添加剤をブラシ部分の内部まで入り込ませることができるような保持バイアスを設定することが可能となる。よって、ブレードレスブラシ方式を採用しつつも、フィルミング現象による不具合を十分に抑制することが可能となる。
特に、ブラシローラのブラシ部分の体積固有抵抗率を、１×１０２［Ω・ｃｍ］以上１×１０８［Ω・ｃｍ］以下とすることで、上記実験例２で説明したように、実用上問題ないレベルのトナー保持力を奏することが可能となる。よって、ブラシローラからこぼれ落ちたトナーが周囲の部材や装置に付着して種々の弊害をもたらすおそれを軽減することが可能となる。
また、上記変形例２のように、ブラシローラ１４１を構成する各ブラシ１４１ａの先端をループ状に形成すれば、上記実験例３で説明したように、フィルミング現象の発生を更に抑制することが可能となる。
また、上記変形例３のように、ブラシローラを構成する各ブラシ２４１ａ，３４１ａの先端２４１ｂ，３４１ｂを球面状に形成すれば、上記実験例３で説明したように、フィルミング現象の発生を更に抑制することが可能となる。
また、上記ブラシローラとして、その体積固有抵抗率が上記範囲内となるようにそのブラシ部分を構成するブラシ繊維に導電化処理を施したものを用いれば、上記実験例３で説明したように、フィルミング現象の発生を更に抑制することが可能となる。特に、そのブラシ繊維がナイロンを含む合成繊維やポリエステルを含む合成繊維であれば、上記実験例３で説明したように、フィルミング現象の発生を更に抑制することが可能となる。
また、ブラシ部分を構成する各ブラシをウレタンによってコーティングすれば、上記実験例３で説明したように、フィルミング現象の発生を更に抑制することが可能となる。
また、上記実施形態１及び上記実施形態２におけるブラシローラ４１は、感光体ドラム表面を摺擦するように接触しながら回転駆動するものである。このようにブラシローラ４１を駆動させることで、感光体ドラム１の表面に付着した正規帯電トナーＴ０を拡散することができる。これにより、感光体ドラム１の表面に対する正規帯電トナーＴ０の付着力を弱め、その正規帯電トナーＴ０の回収を容易にすることができる。
特に、上記実施形態１及び上記実施形態２のプリンタでは、駆動手段としての駆動装置４２により、感光体ドラム表面との接触部分で感光体ドラムが表面移動する向きとは逆向きにブラシローラ４１が表面移動するように、ブラシローラ４１を回転駆動させる。これにより、上記実施形態１で説明したように、同方向に回転駆動させる場合に比べて、感光体ドラム１の表面上に付着する転写残トナーを掻き起こす作用を強めることができる。これにより、正規帯電トナーの回収率を高めることができ、かつ、フィルミング現象の発生を抑制することができる。更に、上記実施形態１で説明したように、ブラシローラ４１の跳ね上がりによる飛ばされる逆帯電トナーが帯電ローラ３ａに付着する心配もない。
なお、逆に、駆動手段としての駆動装置４２により、感光体ドラム表面との接触部分で感光体ドラムが表面移動する向きと同じ向きにブラシローラ４１が表面移動するように、ブラシローラ４１を回転駆動させてもよい。この場合、上記実施形態１で説明したように、カウンタ方向に回転駆動する場合に比べて、ブラシローラ４１及びこれに接触する感光体ドラム１の駆動負荷を小さくすることができる。よって、比較的小型の駆動装置を利用することが可能となるとともに、バンディング現象なども少なくなり、安定して高品質な画像を形成することも可能となる。
また、上記実施形態１及び上記実施形態２のプリンタでは、プリンタ本体に対して着脱可能であって、少なくとも感光体ドラム１とトナー保持装置４０とが一体になって構成されたプロセスカートリッジを有している。よって、プロセスカートリッジ３０内に収容された部品に寿命が到来したり、メンテナンスが必要になったりしたときには、そのプロセスカートリッジ３０を交換すればよく、利便性を向上させることができる。
【００８６】
【発明の効果】
請求項１乃至１３の発明によれば、ブレードレスブラシ方式の長所を生かしつつ、フィルミング現象による不具合を十分に抑制することが可能となるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係るプリンタのトナー保持装置を示す概略構成図。
【図２】同プリンタの概略構成図。
【図３】同プリンタの感光体ドラムの断面図。
【図４】同感光体ドラムの周りの構成を示す概略構成図。
【図５】（ａ）は、同感光体ドラム上に担持されたトナーの転写直前における帯電電位分布を示すグラフ。
（ｂ）は、転写後に感光体ドラム上に残留した転写残トナーの帯電電位分布を示すグラフ。
【図６】変形例１において、逆転写トナーの回収に関わる１次転写ニップ部周辺の概略構成図。
【図７】変形例２におけるブラシローラのブラシ部分の拡大図。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、ブラシローラのブラシ先端を示す拡大図。
【図９】実施形態２に係るプリンタの帯電装置を示す概略構成図。
【図１０】ブラシローラのブラシ部分における体積固有抵抗率と逆帯電トナーの回収率との関係を保持バイアスごとにプロットしたグラフ。
【図１１】実験例１による実験結果を示すグラフ。
【符号の説明】
１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ 各感光体ドラム
３ａ 帯電ローラ
３，２０３ 帯電装置
４ 露光装置
５ 現像装置
１０ 中間転写ベルト
１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｋ １次転写ローラ
１５ ベルトクリーニング装置
１６ ２次転写ローラ
３０ プロセスカートリッジ
３１Ｙ，３１Ｃ，３１Ｍ，３１Ｋ トナーボトル
４０ トナー保持装置
４１，１４１ ブラシローラ
４２ 駆動装置
４３ 第１電源
４４ 第２電源
４５，１１９ 切替スイッチ
１１７ 第１転写電源
１１８ 第２転写電源
２０３ｃ 接離機構
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置及びこれに用いるプロセスカートリッジに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の画像形成装置には、潜像担持体とこれに接触しつつ表面移動する表面移動部材との間に転写電界を形成することで、潜像担持体上のトナー像を被転写体上に転写する静電転写方式を採用するものがある。このような装置では、転写後の潜像担持体表面部分に転写残トナーが残留する。この転写残トナーが除去されないまま、その潜像担持体表面部分が次の画像形成工程に供されることになると、その潜像担持体表面部分で帯電ムラ等の帯電不良が生じ、画質劣化の原因となる。そのため、従来は、転写領域から帯電領域までの潜像担持体表面に対向する位置にクリーニング装置を設け、転写残トナーを除去していた。しかし、このようなクリーニング装置には、潜像担持体表面から回収した転写残トナーを収容する廃トナータンクや、回収した転写残トナーを再利用するためにその転写残トナーを搬送するリサイクルトナー搬送通路などを設けるスペースが必要になる。そのため、画像形成装置が大型化してしまう。特に、近年では、カラー画像の画像形成スピードの高速化が強く要求されているため、潜像担持体を各色ごとに備えたいわゆるタンデム型の画像形成装置が主流になりつつある。このタンデム型の画像形成装置において、上記のようなクリーニング装置を利用する場合、そのクリーニング装置を複数ある潜像担持体のすべてに個別に設ける必要が生じる。そのため、タンデム型の画像形成装置では、装置の大型化の問題がより顕著なものとなる。
【０００３】
このような装置の大型化の問題に対処できるものとして、例えば、特許文献１に開示された画像形成装置がある。この画像形成装置は、潜像担持体表面に残留した転写残トナーを現像装置を用いて回収する方式（以下、「現像器回収方式」という。）を採用している。この現像器回収方式では、クリーニングとは別の目的で設置されている現像装置をクリーニング手段として利用するため、別個独立に上記のようなクリーニング装置を設ける必要がない。よって、この現像器回収方式を採用すれば、装置の小型化に大きく貢献することができる。
【０００４】
また、特許文献１では、現像器回収方式の画像形成装置に搭載する帯電装置として、潜像担持体に帯電ローラを接触させて帯電を行う実施例が記載されている。従来から、潜像担持体表面を一様に帯電する方式には、その表面に帯電ローラ等の帯電部材を接触又は近接させて一様帯電する接触・近接帯電方式と、コロナチャージャ等によって一様帯電するチャージャ帯電方式とが知られている。しかし、チャージャ帯電方式では、潜像担持体表面を所望の電位とするためには大量の放電を発生させる必要があるため、オゾンやＮＯｘ等の放電生成物が大量に発生し、環境面で問題がある。これに対し、接触・近接帯電方式であれば、チャージャ帯電方式に比べて発生する放電量が少なく環境面で有利である。したがって、上記実施例に記載の画像形成装置によれば、装置の小型化を図りつつ、放電生成物の発生量が少なくて環境面で有利となるという効果が得られるものと考えられる。
【０００５】
しかし、このように現像器回収方式と接触・近接帯電方式を併用した画像形成装置においては、潜像担持体上の転写残トナーを現像領域まで搬送する間に、その転写残トナーと帯電部材とが接触することになる。そのため、帯電部材に付着した転写残トナーによって一様帯電が妨げられ、潜像担持体の表面電位を所望の電位にできなかったり、帯電ムラ等の帯電不良が生じたりする。その結果、画像濃度の低下や地肌汚れなどが生じ、画質劣化が生じるという不具合があった。なお、この不具合は、現像器回収方式を採用する場合に限らず、転写残トナーを潜像担持体上から除去しないまま帯電部材との接触領域に搬送する構成を有するものであれば、同様に生じ得るものである。
【０００６】
【特許文献１】
特許第３０９１３２３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本出願人は、特願２００２−２５４１４２号等において、上記不具合を解決し得る画像形成装置を提案した。この画像形成装置は、転写後に潜像担持体表面に残留した転写残トナーのうち、帯電バイアスと同極性に帯電した正規帯電トナーとは逆極性の逆帯電トナーを、ブラシ部材等の一時保持手段により潜像担持体表面から回収して保持する。そして、その保持した逆帯電トナーを、一の画像形成を終えてから次の画像形成を行うまでの間などの所定のタイミングで、潜像担持体表面に戻す。このようにして潜像担持体上に戻された逆帯電トナーは、現像装置で回収されたり、被転写体上に転移された後にクリーニング装置で回収されたりする。この装置によれば、戻された逆帯電トナーが帯電領域を通過する間、帯電バイアスの印加を停止したり、帯電部材を潜像担持体から離間させたりするので、逆帯電トナーが帯電部材に付着することがない。なお、転写残トナーのうちの正規帯電トナーは、その帯電極性が帯電バイアスと同極性であるため、帯電部材に付着することはなく、上記不具合の原因とはならない。しかも、転写残トナーのうちの正規帯電トナーは、次の画像形成工程において、現像領域に達することで現像剤中のキャリアに付着して回収されるか、その画像形成工程におけるトナー像を構成することになる。すなわち、転写残トナーのうちの正規帯電トナーに関しては、画像形成工程にほとんど悪影響を与えることはない。
【０００８】
この画像形成装置においては、従来一般的に使用されているクリーニングブレードのエッジ部分を潜像担持体表面に当接させてクリーニングを行う方式（以下、「ブレード方式」という。）によるクリーニング装置を設ける必要がない。ブレード方式を採用しない方式であって、上記一時保持手段としてブラシ部材を用いる場合（以下、「ブレードレスブラシ方式」という。）、このブラシ部材がクリーニングブレードの代わりに潜像担持体表面を摺擦することになる。この場合、ブラシ部材が潜像担持体表面を摺擦する摺擦力はクリーニングブレードに比べて小さくて済み、ブレード方式に比べて潜像担持体の寿命を長くできる。また、ブレードレスブラシ方式の場合、ブレード方式に比べて潜像担持体表面に加わる負荷が少ないため、潜像担持体の駆動系に加わる駆動負荷を少なくできるという長所もある。
【０００９】
ところが、ブレードレスブラシ方式は、ブレード方式に比べて次のような短所がある。すなわち、トナーに含有されているシリカやステアリン酸亜鉛等の添加剤は、画像形成工程中の機械的ストレス等によってトナー本体から遊離することがある。このように遊離した添加剤が現像領域での現像剤による摺擦や上記ブラシ部材による摺擦により長期的に潜像担持体表面に押し付けられると、その添加剤が潜像担持体表面に薄いフィルム状に付着するフィルミング現象が発生する。このフィルミング現象が発生すると、潜像担持体上に付着したトナーの付着力が弱まり、像流れと呼ばれる現象が発生するなどの不具合が生じる。そして、ブレードレスブラシ方式では、このフィルミング現象による不具合を十分に抑制することができない。これは、ブレードレスブラシ方式では、ブレード方式に比べて潜像担持体表面を摺擦する摺擦力が小さいため、フィルム状の添加剤を削り取る効果が小さいからである。なお、ブレード方式によれば、そのクリーニングブレードによってフィルム状の添加剤を削り取ることができ、フィルミング現象による不具合を抑制することが可能である。
【００１０】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、ブレードレスブラシ方式の長所を生かしつつ、フィルミング現象による不具合を十分に抑制することが可能な画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、所定極性の帯電バイアスが印加される帯電部材を潜像担持体表面に接触又は近接させて該潜像担持体表面を一様に帯電した後、該潜像担持体表面に潜像を形成し、これを帯電バイアスと同じ極性に帯電したトナーによって現像して得たトナー像を最終的に記録材上に静電的に転写して画像を形成する画像形成装置において、上記潜像担持体表面との接触部分がブラシ状であるブラシ部材に上記所定極性と同じ極性の保持バイアスを印加することで、上記転写後に該潜像担持体表面に残留した転写残トナーのうち、該所定極性とは逆極性に帯電した逆帯電トナーを該潜像担持体表面から回収して保持し、かつ、所定のタイミングで該所定極性とは逆極性の放出バイアスを印加することで、保持している逆帯電トナーを該潜像担持体表面に戻す一時保持手段を設け、該ブラシ部材のブラシ部分の体積固有抵抗率を２０［Ω・ｃｍ］以上１×１０８［Ω・ｃｍ］以下の範囲内としたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記ブラシ部材のブラシ部分の体積固有抵抗率を、１×１０２［Ω・ｃｍ］以上１×１０８［Ω・ｃｍ］以下としたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の画像形成装置において、上記ブラシ部分を構成する各ブラシの先端をループ状に形成したことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１又は２の画像形成装置において、上記ブラシ部分を構成する各ブラシの先端を球面状に形成したことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４の画像形成装置において、上記ブラシ部分は、その体積固有抵抗率が上記範囲内となるように該ブラシ部分を構成するブラシ繊維に導電化処理を施したものであることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５の画像形成装置において、上記ブラシ繊維として、ナイロンを含む合成繊維を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項５の画像形成装置において、上記ブラシ繊維として、ポリエステルを含む合成繊維を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５、６又は７の画像形成装置において、上記ブラシ部分を構成する各ブラシをウレタンによってコーティングしたことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７又は８の画像形成装置において、上記ブラシ部材として、上記潜像担持体表面を摺擦するように接触しながら回転駆動するブラシローラを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項９の画像形成装置において、上記潜像担持体表面との接触部分で該潜像担持体が表面移動する向きとは同じ向きに上記ブラシローラが表面移動するように、該ブラシローラを回転駆動させる駆動手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項９の画像形成装置において、上記潜像担持体表面との接触部分で、該潜像担持体が表面移動する向きとは逆向きに上記ブラシローラが表面移動するように、該ブラシローラを回転駆動させる駆動手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１の画像形成装置において、画像形成装置本体に対して着脱可能であって、少なくとも上記潜像担持体と上記ブラシ部材とが一体になって構成されたプロセスカートリッジを有することを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１の画像形成装置の本体に対して着脱可能に構成されるプロセスカートリッジであって、少なくとも上記潜像担持体と上記ブラシ部材とを一体に構成したことを特徴とするものである。
【００１２】
上記請求項１乃至１２の画像形成装置及び上記請求項１３のプロセスカートリッジにおいては、いわゆる静電転写方式を採用するため、その転写後の潜像担持体表面部分には転写残トナーが残留する。転写残トナーの中には、正規の極性に帯電した正規帯電トナーと、正規の極性とは逆極性に帯電した逆帯電トナーが存在し、このうち逆帯電トナーが画質劣化の大きな妨げとなることは上述したとおりである。そこで、本画像形成装置及び本プロセスカートリッジにおいては、画質劣化の原因となる逆帯電トナーに関しては、これが帯電領域に達する前に一時保持手段により一時的に保持した後、所定のタイミングで潜像担持体表面に戻す。具体的には、転写残トナーのうちの逆帯電トナーを保持バイアスが印加されたブラシ部材によって一時的に保持し、その後所定のタイミングでブラシ部材に放出バイアスを印加し、逆帯電トナーをブラシ部材から潜像担持体表面に放出する。この所定のタイミングは、例えば、本プリンタが画像形成を行わないとき、詳しくは一の画像形成を終えてから次の画像形成を行うまでの間に設定することができる。この場合、放出された逆帯電トナーが付着した潜像担持体表面部分は画像形成工程に供されることはなく、画質に悪影響を与えることがない。そして、その潜像担持体表面部分に戻された逆帯電トナーは、例えば特願２００２−２５４１４２号等において提案した画像形成装置と同様の方法により、潜像担持体表面から回収する。
また、本画像形成装置及び本プロセスカートリッジにおいては、一時保持手段によって転写残トナーの中でも逆帯電トナーさえ除去できればよく、クリーニングブレードのような強力な除去性能は必要としない。したがって、ブレード方式を採用する必要がなくなり、上述したように、ブレード方式を採用する構成に比べて潜像担持体の寿命を長くできるという長所を得ることができる。また、ブレード方式を採用しないことで、上述したように、潜像担持体を表面移動させる駆動装置に加わる負荷トルクを大幅に減らすことができる。したがって、その駆動装置として小型のものを利用することが可能となるとともに、バンディング現象なども少なくなり、安定して高品質な画像を形成することが可能となる。
ここで、ブレード方式を採用しない場合、上述したように、トナーの添加剤によるフィルミング現象が発生するという問題がある。しかし、トナー本体から遊離した添加剤の一部は、そのトナー本体やキャリアとの摩擦により、正規帯電トナーと同じ極性に帯電することが確認されている。したがって、本画像形成装置及び本プロセスカートリッジであれば、潜像担持体上の添加剤のうち正規帯電トナーと同じ極性に帯電したものについては、保持バイアスが印加されたブラシ部材によって、逆帯電トナーと一緒に潜像担持体表面から除去することが可能である。ところが、実際には、単にブラシ部材に適当な保持バイアスを印加するだけでは、フィルミング現象の発生を十分に抑制することができないことが、本発明者らの研究により明らかとなった。
この点について説明すると、本画像形成装置及び本プロセスカートリッジのブラシ部材は、逆帯電トナーを一時的に保持するためのものである。よって、その保持バイアスとしては、ブラシ部材が逆帯電トナーを潜像担持体から回収して保持するのに適切な保持バイアスが印加される。なお、保持バイアスを高めるほど逆帯電トナーの回収率を高めることはできるが、保持バイアスが高すぎると潜像担持体の静電潜像部分との間でリーク放電が発生し、ベタ画像中に微小な画像抜けが生じる。この画像抜けは、例えば、黒ベタ画像中に白ポチとして確認できる。したがって、保持バイアスとしては、逆帯電トナーの回収率が十分に高く、かつ、画像抜けが生じない範囲で適切に設定される。
本発明者らが種々の実験を行った結果、このような適切な保持バイアスを印加したときにフィルミング現象が発生してしまうのは、ブラシ部材のブラシ先端部分に多くの添加剤が付着しているときであることが確認された。逆に言うと、適切な保持バイアスを印加したときにフィルミング現象の発生を十分に抑制できているときには、ブラシ部材のブラシ先端部分にはあまり添加剤が付着していなかった。この結果から、フィルミング現象の発生を十分に抑制するには、潜像担持体から回収した添加剤をブラシ部分の内部まで入り込ませることが重要であると考えられる。そして、詳しくは後述する実験例１にて説明するが、ブラシ部分の体積固有抵抗率が２０［Ω・ｃｍ］以上１×１０８［Ω・ｃｍ］以下、好ましくは５５［Ω・ｃｍ］以上１×１０８［Ω・ｃｍ］以下の範囲内であるブラシ部材を用いれば、逆帯電トナーの回収率が十分に高く、かつ、潜像担持体との間でリーク放電が発生せず、更に潜像担持体から回収した添加剤をブラシ部分の内部まで入り込ませることができるような保持バイアスを設定することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
〔実施形態１〕
以下、本発明を、画像形成装置としての電子写真方式のプリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）に適用した一実施形態（以下、本実施形態を「実施形態１」という。）について説明する。本プリンタは、イエロー（以下、「Ｙ」と記す。）、シアン（以下、「Ｃ」と記す。）、マゼンタ（以下、「Ｍ」と記す。）、ブラック（以下、「Ｋ」と記す。）の４色のトナーから、カラー画像を形成するものである。
【００１４】
まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。
図２は、本実施形態１に係るプリンタの概略構成図である。本プリンタは、潜像担持体として４つの感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋを備えている。なお、ここでは、ドラム状の感光体を例に挙げているが、ベルト状の感光体を採用することもできる。各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋは、それぞれ表面移動部材としての無端移動部材である中間転写ベルト１０に接触しながら、図中矢印の方向に回転駆動する。本実施形態において、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋは、それぞれ表面移動部材としての無端移動部材である中間転写ベルト１０に接触しながら、図中矢印の方向に回転駆動する。各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋは、比較的薄い円筒状の導電性基体上に感光層を形成し、更にその感光層の上に保護層を形成したもので、その外径が３０［ｍｍ］で、その内径が２８．５［ｍｍ］である。
【００１５】
本実施形態では、低コスト化、感光体設計の自由度、無公害性等の観点から有機系感光体を用いている。有機系の感光体には、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）に代表される光導電性樹脂を用いたものが知られている。また、有機系の感光体には、ＰＶＫ−ＴＮＦ（２，４，７−トリニトロフルオレノン）に代表される電荷移動錯体型、フタロシアニン−バインダーに代表される顔料分散型、電荷発生物質と電荷輸送物質とを組み合わせた機能分離型などがある。この中でも、近年では、特に機能分離型の感光体が注目されている。
【００１６】
図３は、本実施形態で使用する感光体ドラム１の断面図である。この感光体ドラム１は、機能分離型の感光体であり、基体である導電性支持体５１上に、電荷発生層５２及び電荷輸送層５３を積層した上に更に保護層５４を積層したものである。この感光体ドラム１における静電潜像形成のメカニズムは、次のとおりである。すなわち、感光体ドラム１を帯電した後に光照射すると、光は透明な電荷輸送層５３を通過し、電荷発生層５２中の電荷発生物質により吸収される。光を吸収した電荷発生物質は電荷担体を発生し、この電荷担体は電荷輸送層５３に注入され、帯電によって生じている電界にしたがって電荷輸送層５３中を移動し、感光体ドラム表面の電荷を中和する。これにより、その中和部分が静電潜像となる。このような機能分離型の感光体は、主に紫外域で強い吸収特性を持つ電荷輸送物質と、主に可視域に強い吸収特性を持つ電荷発生物質とを組み合わせて用いるのが有用である。
【００１７】
上記保護層５４に使用される材料としては、ＡＢＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、オレフィン−ビニルモノマー共重合体、塩素化ポリエーテル樹脂、アリル樹脂、フェノール樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリアリルスルホン樹脂、ポリブチレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエチン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリスルホン樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢ樹脂、ＢＳ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂などが挙げられる。
【００１８】
また、保護層５４の耐摩耗性を向上するために、フィラーを添加してもよい。このフィラーの材料としては、ポリテトラフルオロエチレンのような弗素樹脂、シリコーン樹脂、これら樹脂に酸化チタン、酸化スズ、チタン酸カリウム、シリカ、アルミナ等の無機材料を分散したもの等が挙げられる。このフィラーの含有量は、重量基準で、１０［％］以上４０［％］以下、好ましくは２０［％］以上３０［％］以下とするのがよい。フィラーの含有量が１０［％］未満であると感光体ドラム１の表面削れに関連する感光体ドラム周辺の構成によっては、耐摩耗性が不十分となるおそれがあり、フィラーの含有量が４０［％］を越えると露光に対する感度が低下するおそれがある。また、フィラーの分散性を向上させるために分散助剤を添加してもよい。この分散助剤としては、塗料等に使用されるものが適宜利用でき、その添加量は、重量基準で、フィラーの含有量に対して０．５［％］以上４［％］以下、好ましくは１［％］以上２［％］以下とする。また、上記保護層５４には、電荷輸送材料を添加するのも有効である。また、酸化防止剤なども必要に応じて添加することができる。
【００１９】
保護層５４の形成方法としては、浸漬塗工法、スプレーコート法、ビートコート法、ノズルコート法、スピナーコー法ト、リングコート法等の公知の方法を用いることができる。保護層の厚さは、０．５［μｍ］以上１０［μｍ］以下、好ましくは４［μｍ］以上６［μｍ］以下とする。
また、電荷発生層５２及び電荷輸送層５３からなる感光層と、保護層５４との間に中間層を設けてもよい。この中間層には、一般にバインダー樹脂を主成分として用いる。このバインダー樹脂としては、ポリアミド、アルコール可溶性ナイロン、水溶性ポリビニルブチラール、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。中間層の形成方法としては、上述した保護層の形成方法と同様に、公知の塗布法を用いることができる。なお、中間層の厚さは、０．０５［μｍ］以上２［μｍ］以下とするのがよい。
【００２０】
本実施形態１で使用する感光体ドラム１は、上述したように有機系感光体であるため、機械的、化学的な耐久性に乏しいという欠点がある。具体的に説明すると、電荷輸送物質の多くは低分子化合物として開発されているが、この低分子化合物は単独では製膜性がないため、通常、不活性高分子に分散・混合して利用されることになる。しかるに、電荷輸送物質である低分子化合物と不活性高分子とからなる電荷輸送層は一般に柔らかく、機械的耐久性に乏しい。そのため、その電荷輸送層を表面にもつ感光体ドラム１を繰り返し使用すると、その表面に接触する帯電ローラ３ａ、現像剤、中間転写ベルト１０、ブラシローラ４１などによる摺擦によって、膜削れを生じやすい。よって、感光体ドラム１として、特に有機系感光体を利用する場合には、その寿命を長くするために上記保護層５４を設けるのが有効である。
【００２１】
図４は、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ周りの概略構成を示す図である。なお、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ周りの構成はすべて同じであるため、１つの感光体ドラムについてのみ図示し、色分け用の符号Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋについては省略してある。
感光体ドラム１の周りには、その表面移動方向に沿って、一時保持手段としてのトナー保持装置４０、帯電手段としての帯電装置３、現像手段としての現像装置５の順に配置されている。帯電装置３と現像装置５との間には、潜像形成手段としての露光装置４から発せられる光が感光体ドラム１まで通過できるようにスペースが確保されている。
【００２２】
帯電装置３は、感光体ドラム１の表面を負極性に一様帯電する。本実施形態１における帯電装置３は、いわゆる接触・近接帯電方式で帯電処理を行う帯電部材としての帯電ローラ３ａを備えている。すなわち、この帯電装置３は、帯電ローラ３ａを感光体ドラム１の表面に接触させ、その帯電ローラ３ａに負極性バイアスを印加することで、感光体ドラム１の表面を一様帯電する。本実施形態１では、感光体ドラム１の表面電位が一様に−（マイナス）５００［Ｖ］となるような直流の帯電バイアスを帯電ローラ３ａに印加している。なお、帯電バイアスとして、直流バイアスに交流バイアスを重畳させたものを利用することもできる。しかし、この場合には、交流電源が必要となるため、装置が大型化することになり、装置の小型化の観点からは好ましくない。また、本実施形態の帯電装置３には、帯電ローラ３ａの表面をクリーニングするクリーニングブラシ３ｂが設けられている。本実施形態では、後述するように帯電ローラ３ａの表面にトナーが付着することはほとんどない。しかし、トナーが僅かに付着した場合でも、帯電ローラ３ａによる帯電ムラ等の帯電不良を引き起こす原因となる。よって、本実施形態では、帯電ローラ３ａの表面をクリーニングブラシ３ｂによってクリーニングする構成を採用している。
なお、上記帯電装置３として、帯電ローラ３ａの周面上の軸方向両端部分に薄いフィルムを巻き付け、これを感光体ドラム１の表面に当接するように設置してもよい。この構成においては、帯電ローラ３ａの表面と感光体ドラム１の表面との間は、フィルムの厚さ分だけ離間した極めて近接した状態となる。したがって、帯電ローラ３ａに印加される帯電バイアスによって、帯電ローラ３ａの表面と感光体ドラム１の表面との間に放電が発生し、その放電によって感光体ドラム１の表面が一様帯電される。
【００２３】
このようにして一様帯電した感光体ドラム１の表面には、露光装置４によって露光されて各色に対応した静電潜像が形成される。この露光装置４は、各色に対応した画像情報に基づき、感光体ドラム１に対して各色に対応した静電潜像を書き込む。なお、本実施形態１の露光装置４は、レーザ方式の露光装置であるが、ＬＥＤアレイと結像手段からなる露光装置などの他の方式の露光装置を採用することもできる。
【００２４】
また、現像装置５は、そのケーシングの開口から現像剤担持体としての現像ローラ５ａが部分的に露出している。本実施形態１で使用する現像装置５では、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を使用しているが、キャリアを含まない一成分現像剤を使用してもよい。現像装置５は、図２に示したトナーボトル３１Ｙ，３１Ｃ，３１Ｍ，３１Ｋから、対応する色のトナーの補給を受けてこれを内部に収容している。このトナーボトル３１Ｙ，３１Ｃ，３１Ｍ，３１Ｋは、それぞれが単体で交換できるように、プリンタ本体に対して着脱可能に構成されている。このような構成とすることで、トナーエンド時にはトナーボトル３１Ｙ，３１Ｃ，３１Ｍ，３１Ｋだけを交換すればよい。したがって、トナーエンド時にまだ寿命になっていない他の構成部材はそのまま利用でき、ユーザーの出費を抑えることができる。
【００２５】
トナーボトル３１Ｙ，３１Ｃ，３１Ｍ，３１Ｋから現像装置５内に補給されたトナーは、攪拌搬送スクリュー５ｂによってキャリアと撹拌されながら搬送され、現像ローラ５ａ上に担持されることになる。この現像ローラ５ａは、磁界発生手段としてのマグネットローラと、その周りを同軸回転する現像スリーブとから構成されている。現像剤中のキャリアは、マグネットローラが発生させる磁力により現像ローラ５ａ上に穂立ちした状態となって感光体ドラム１と対向する現像領域に搬送される。ここで、現像ローラ５ａは、現像領域において感光体ドラム１の表面よりも速い線速で同方向に表面移動する。そして、現像ローラ５ａ上に穂立ちしたキャリアは、感光体ドラム１の表面を摺擦しながら、キャリア表面に付着したトナーを感光体ドラム１の表面に供給する。このとき、現像ローラ５ａには、図示しない電源から−３００［Ｖ］の現像バイアスが印加され、これにより現像領域には現像電界が形成される。そして、感光体ドラム１上の静電潜像と現像ローラ５ａとの間では、現像ローラ５ａ上のトナーに静電潜像側に向かう静電力が働くことになる。これにより、現像ローラ５ａ上のトナーは、感光体ドラム１上の静電潜像に付着することになる。この付着によって感光体ドラム１上の静電潜像は、それぞれ対応する色のトナー像に現像される。また、本実施形態１では、現像ローラ５ａは、クラッチを介して駆動装置に接続されており、そのクラッチによって、現像ローラ５ａの回転を一時停止することができる構成となっている。
【００２６】
上記中間転写ベルト１０は、３つの支持ローラ１１，１２，１３に張架されており、図中矢印の方向に無端移動する構成となっている。この中間転写ベルト１０上には、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ上のトナー像が静電転写方式により互いに重なり合うように転写される。静電転写方式には、転写チャージャを用いた構成もあるが、本実施形態１では転写チリの発生が少ない転写ローラを用いた構成を採用している。具体的には、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋと接触する中間転写ベルト１０の部分の裏面に、それぞれ転写手段としての１次転写ローラ１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｋを配置している。本実施形態１では、各１次転写ローラ１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｋにより押圧された中間転写ベルト１０の部分と各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋとによって、１次転写ニップ部が形成される。そして、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ上のトナー像を中間転写ベルト１０上に転写する際には、各１次転写ローラ２０に正極性のバイアスが印加される。これにより、各１次転写ニップ部には転写電界が形成され、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ上のトナー像は、中間転写ベルト１０上に静電的に付着し、転写される。
【００２７】
中間転写ベルト１０の周りには、その表面に残留したトナーを除去するためのベルトクリーニング装置１５が設けられている。このベルトクリーニング装置１５は、中間転写ベルト１０の表面に付着した不要なトナーをファーブラシ及びクリーニングブレードで回収する構成となっている。なお、回収した不要トナーは、ベルトクリーニング装置１５内から図示しない搬送手段により図示しない廃トナータンクまで搬送される。
【００２８】
また、支持ローラ１３に張架された中間転写ベルト１０の部分には、２次転写ローラ１６が接触して配置されている。この中間転写ベルト１０と２次転写ローラ１６との間には２次転写ニップ部が形成され、この部分に、所定のタイミングで記録材としての転写紙が送り込まれるようになっている。この転写紙は、露光装置４の図中下側にある給紙カセット２０内に収容されており、給紙ローラ２１、レジストローラ対２２等によって、２次転写ニップ部まで搬送される。そして、中間転写ベルト１０上に重ね合わされたトナー像は、２次転写ニップ部において、転写紙上に一括して転写される。この２次転写時には、２次転写ローラ１６に正極性のバイアスが印加され、これにより形成される転写電界によって中間転写ベルト１０上のトナー像が転写紙上に転写される。
【００２９】
２次転写ニップ部の転写紙搬送方向下流側には、定着手段としての加熱定着装置２３が配置されている。この加熱定着装置２３は、ヒータを内蔵した加熱ローラ２３ａと、圧力を加えるための加圧ローラ２３ｂとを備えている。２次転写ニップ部を通過した転写紙は、これらのローラ間に挟み込まれ、熱と圧力を受けることになる。これにより、転写紙上に載っていたトナーが溶融し、トナー像が転写紙に定着される。そして、定着後の転写紙は、排紙ローラ２４によって、装置上面の排紙トレイ上に排出される。
【００３０】
本実施形態１では、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ、その周囲に配置された現像装置等の部品、露光装置４、中間転写ベルト１０、ベルトクリーニング装置１５等を、一体化したプロセスカートリッジ３０として構成している。このプロセスカートリッジ３０は、プリンタ本体に対して着脱自在となっている。よって、プロセスカートリッジ３０内に収容された部品に寿命が到来したり、メンテナンスが必要になったりしたときには、そのプロセスカートリッジ３０を交換すればよく、利便性が向上する。なお、本実施形態１では、上述したトナーボトル３１Ｙ，３１Ｃ，３１Ｍ，３１Ｋは、このプロセスカートリッジ３０とは別個にプリンタ本体に対して着脱自在な構成となっている。
【００３１】
次に、本発明の特徴部分である、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの表面に残留した転写残トナーのクリーニングについて説明する。
本実施形態１で使用するトナーは、いわゆる重合法によって形成されたトナーであり、その形状は真球に近い。一方、従来から用いられている粉砕法等によって形成されるトナーは、その表面にランダムな凹凸が存在するため、その平均円形度は低いものとなる。このように平均円形度の低いトナーは、一般に、その粒径分布がブロードになるため、各トナーの表面積のバラツキが大きくなる。よって、現像装置内での撹拌時やドクタ通過時における摩擦帯電による各トナーの帯電量が現像剤中のトナー間で大きく異なることになる。その結果、現像剤中におけるトナーの帯電分布が広がってしまい、感光体上に付着した全トナーに対して転写電界の作用が均一に働かず、転写率が低下してしまう。これに対し、本実施形態１においては、トナーの平均円形度が高いため、各トナーの形状が真球に近く、全トナーの形状を高い精度で制御できている。そのため、その粒径分布が狭く、各トナーの表面積のバラツキを小さくすることができる。よって、摩擦帯電によるトナーの帯電量の差が現像剤中のトナー間で小さくなる。その結果、トナーの帯電分布が狭くなり、転写率が向上し、感光体上に残留する転写残トナーの量を少なくすることができる。
【００３２】
また、現像領域においては良好に帯電されたトナーが優先的に感光体ドラム上の静電潜像に付着し、消費されることになる。そのため、経時使用するにつれて、現像装置５内には帯電状態が良好でないトナーの比率が上昇する。よって、粉砕法等によって形成されるトナーのように平均円形度が低い場合、上述のようにトナーの帯電分布がブロードになるため、経時使用により現像装置５内に残存する帯電状態が良好でないトナーの量は多い。このような帯電状態が良好でないトナーは、現像領域において現像電界を受けても感光体ドラム上の静電潜像部分に正確に付着されない。したがって、トナーの平均円形度が低い場合、経時使用により地肌汚れやドットのバラツキ等が発生するため、経時的に画像が劣化してしまう。
また、トナーの平均円形度が低い場合、キャリアとの接触面積が増える結果、スペントと呼ばれる現象が発生しやすくなる。スペントとは、トナーのキャリア表面へのフィルミング現象であり、経時的な使用によって悪化するものである。この現象が生じると、新規トナーを新たに補給しても、その新規トナーが摩擦帯電されにくくなり、この現象も経時的な画像劣化の原因であると考えられる。
【００３３】
これに対し、本実施形態１においては、トナーの平均円形度が高いため、トナーの帯電分布が狭く、トナーの平均円形度の低い場合に比べて、もともと帯電状態が良好でないトナーの量が少ない。よって、経時使用しても、地肌汚れやドットのバラツキ等が発生しにくい。また、トナーの平均円形度が高いためにキャリアとの接触面積が小さく、スペントと呼ばれる現象が発生しにくい。したがって、平均円形度の高いトナーを使用すれば、経時的な画像劣化が生じにくいという効果が得られる。
【００３４】
本発明者らは、トナーの平均円形度の好適値を得るために次のような実験を行った。この実験では、現像装置内に現像剤を充填した後、その現像装置を空駆動させて、スペントが観測されるまでの時間を測定した。その実験結果を、下記の表１に示す。そして、トナーの平均円形度が０．９３以上であれば、合格基準である１５万枚の画像形成を行うのに必要な時間に相当する４２００［分］以上経っても、スペントが観測されなかった。そこで、本実施形態１では、円形度の平均値が０．９３以上であるトナーを使用している。
【表１】
ここで、トナーの平均円形度は、各トナーの円形度の平均値であり、次の方法により測定したものである。
各トナーの円形度の測定は、株式会社ＳＹＳＭＥＸ製フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２１００を用いて行った。この測定では、まず、１級塩化ナトリウムを用いて、１［％］のＮａＣｌ水溶液を調整する。その後、このＮａＣｌ水溶液を０．４５のフィルターを通して５０〜１００［ｍｌ］の液を得て、これに分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩を０．１〜５［ｍｌ］加え、更に試料を１〜１０［ｍｇ］加える。これを、超音波分散機で分散処理を１分間行い、粒子濃度を５０００〜１５０００［個／μｌ］に調整し、分散液を得る。この分散液をＣＣＤカメラで撮像し、トナーの２次元投影画像の面積と同じ面積をもつ円の円周長を、そのトナーの２次元投影画像の周囲長で割った値を、各トナーの円形度として用いた。なお、ＣＣＤの画素の精度から、トナーの２次元投影画像の面積と同じ面積をもつ円の直径（円相当径）が０．６［μｍ］以上であるトナーを有効なものとした。トナーの平均円形度は、各トナーの円形度を得た後、測定範囲内にある全トナーの円形度をすべて足し合わせ、それをトナー個数で割った値を用いたものである。
【００３６】
本実施形態１で用いるトナーは、モノマー、開始剤、着色剤等の原料を混合し、重合処理、洗浄分離処理、乾燥処理、後処理を経て得られる懸濁重合方式によって作成することができる。また、モノマー、開始剤、乳化剤、分散媒をモノマー重合し、凝集会合処理、洗浄分離処理、乾燥処理、後処理を経て得られる乳化重合方式等によって作成することもできる。このほか、塊状重合方式や溶液重合方式を用いてもよい。
【００３７】
図５（ａ）は、感光体ドラム１上に担持されたトナーの転写直前における帯電電位分布を示すグラフである。また、図５（ｂ）は、転写後に感光体ドラム１上に残留した転写残トナーの帯電電位分布を示すグラフである。図５（ａ）に示すように、転写直前におけるトナーの帯電量は、ほぼ−３０［μＣ／ｇ］を中心に分布しており、そのほとんどが負極性に正規帯電している。一方、転写残トナーの帯電量は、およそ−２［μＣ／ｇ］を中心に分布したものとなる。一般に、転写残トナーのほとんどは、トナーの組成不良などにより所望どおりの帯電特性が得られない不良トナーである。そのため、転写残トナーの一部は、１次転写ローラ１４に印加された正極性バイアスによる電荷注入を受けるなどして、トナーの帯電極性が正極性に反転する。その結果、転写残トナーの中には、図５（ｂ）中斜線部分で示すような正極性に反転してしまった逆帯電トナーが存在してしまう。
【００３８】
このような逆帯電トナーは、感光体ドラム１に付着したまま帯電装置３の帯電ローラ３ａとの対向位置まで搬送されると、正極性の帯電バイアスが印加された帯電ローラ３ａの表面に静電的に吸引されて付着してしまう。これは、帯電ローラ３ａを感光体ドラム１の表面に近接させて配置した上述した構成であっても、同様である。そして、帯電ローラ３ａの表面にトナーが付着すると、帯電ローラ３ａの抵抗値や表面状態が変化するため、感光体ドラム１の表面との間の帯電開始電圧にムラが生じる。これにより、逆帯電トナーが付着していない場合と同じ帯電バイアスを帯電ローラ３ａに印加しても、感光体ドラム１の表面が所望の電位（−５００［Ｖ］）に均一にならなくなる。その結果、画像濃度ムラも生じるおそれがある。また、帯電ローラ３ａの表面のごく一部にトナーが付着した場合、トナーが付着していない箇所に向けて帯電バイアスによる電流が集中することにある。これにより、逆帯電トナーが付着していない場合と同じ帯電バイアスを帯電ローラ３ａに印加すると、感光体ドラム表面の帯電電位が所望の電位よりも高くなる。その結果、露光装置４による露光を受けた部分すなわち静電潜像部分の電位が負極性側にシフトし、画像濃度が低下してしまう。また、帯電ローラ３ａの表面のほぼ全域にトナーが付着して、帯電ローラ３ａの表面にトナーがコーティングされた状態になると、帯電能力が低下し、感光体ドラムの表面電位が所望の電位よりも下がる。これにより、露光装置４による露光を受けない部分すなわち非静電潜像部分（地肌部分）の電位が、現像ローラ５ａに印加される現像バイアスに近づいてしまう。その結果、十分に帯電されていないトナーが感光体ドラム上の地肌部分に付着して、地肌汚れが発生してしまう。
【００３９】
一方で、転写残トナーの中には負極性のままの正規帯電トナーも存在する。しかし、この正規帯電トナーは、帯電装置３の帯電ローラ３ａとの対向位置まで搬送されても、帯電バイアスが印加されていれば、その帯電ローラ３ａの表面に付着することはない。しかも、正規帯電トナーは、現像領域に達することで、現像装置５の現像ローラ５ａ上のキャリアに付着して回収されるか、その画像形成工程のトナー像を構成することになる。すなわち、転写残トナーのうちの正規帯電トナーに関しては、画像形成工程にほとんど悪影響を与えることはない。したがって、転写残トナーのうちの逆帯電トナーをいかにして画像形成工程に悪影響を及ぼさないようにするかが重要となる。そのため、本実施形態１では、感光体ドラム１上の転写残トナーが帯電ローラ３ａとの対向位置に達する前に、その転写残トナーのうちの逆帯電トナーを感光体ドラム１から除去する構成を採用している。
【００４０】
次に、感光体ドラム１の表面に残留した転写残トナーのうちの逆帯電トナーＴ１をトナー保持装置４０で一時的に保持する一時保持工程について説明する。
図１は、トナー保持装置４０を示す概略構成図である。このトナー保持装置４０は、感光体ドラム１の表面に接触するブラシローラ４１を備えている。このブラシローラ４１は、ブラシ密度が比較的低くなるように形成されたものである。このようにブラシ密度が低ければ、回収したトナーを保持するための十分な空間をブラシ内部に確保することができる。よって、回収したトナーの収容能力が高まり、後述する逆帯電トナーの放出工程の頻度を少なくできる。また、ブラシ密度を低くすることで、回収したトナーをブラシローラ４１が保持したときの機械的な保持力が小さくなる。その結果、後述する逆帯電トナーの放出工程をスムーズに実行することができるようになる。
【００４１】
本実施形態１では、ブラシローラ４１の表面付近におけるブラシ密度が、１２０００［本／ｉｎｃｈ２］以上８５８０００［本／ｉｎｃｈ２］以下となるようにブラシローラ４１を形成した。また、ブラシローラ４１の軸部上に設けられるブラシの長さは、３［ｍｍ］であり、そのブラシのヤング率は３０［ｃＮ／ｄｔｅｘ］である。
【００４２】
上記ブラシローラ４１は、駆動装置４２によって図中矢印の方向に回転駆動する。そして、このブラシローラ４１には、第１電源４３又は第２電源４４のいずれか一方からバイアスが印加される構成になっている。具体的には、これらの電源４３，４４とブラシローラ４１との間に切替スイッチ４５を設け、この切替スイッチ４５の動作によってブラシローラ４１に接続される電源を選択する。この切替スイッチ４５の動作は、本プリンタの制御部によって制御されている。なお、本実施形態では、第１電源４３は、ブラシローラ４１の表面部分の電位が−７００［Ｖ］となるような保持バイアスを印加するものであり、第２電源４４は、その電位が＋２００［Ｖ］となるような放出バイアスを印加するものである。なお、本実施形態１では、各電源４３，４４として直流電源を用いているが、直流に交流を重畳させたバイアスを印加する電源を用いてもよい。
【００４３】
転写残トナーを付着させた感光体ドラム１の表面部分がブラシローラ４１と接触する領域（以下、「ブラシ接触領域」という。）に到達する前から、ブラシローラ４１には第１電源４３が接続されている。これにより、ブラシローラ４１にはその表面が−７００［Ｖ］となるような保持バイアスが印加されることになる。このような保持バイアスが印加されたブラシローラ４１が感光体ドラム１の表面に接触することで、その表面に付着した転写残トナーのうち、逆帯電トナーＴ１がブラシローラ４１に付着し、保持されることになる。
【００４４】
詳しく説明すると、感光体ドラム１は、帯電装置３によってその表面が一様に−５００［Ｖ］に帯電された後、露光装置４の露光を受けることにより潜像部分の電位は−５０［Ｖ］程度になる。そして、その潜像部分にトナーを付着させる現像工程を経て、次いで転写工程を終えると、その潜像部分の電位は更に０［Ｖ］に近づくことになる。転写残トナーのほとんどは、潜像部分であった感光体ドラム１の表面部分に付着している。よって、この表面部分に付着した正極性をもつ逆帯電トナーＴ１は、ブラシ接触領域において、−７００［Ｖ］のバイアスが印加されたブラシローラ４１側に向かう静電力を受けることになる。一方で、潜像部分以外の地肌部分の電位（−５００［Ｖ］）も転写工程を経ることで、その電位が０［Ｖ］側にシフトする。この地肌部分にも僅かながら転写残トナーが付着することがあるが、この地肌部分に付着する正極性をもつ逆帯電トナーＴ１にも、ブラシ接触領域においてブラシローラ４１側に向かう静電力が働くことになる。したがって、感光体ドラム１の表面に付着した転写残トナーのうち、逆帯電トナーＴ１に関しては、ブラシ接触領域においてブラシローラ４１に付着し、保持される。
【００４５】
一方、転写残トナーのうちの正規帯電トナーＴ０は、負極性に帯電しているため、ブラシ接触領域では感光体ドラム１側に向かう静電力を受けることになる。したがって、正規帯電トナーＴ０に関しては、ブラシローラ４１に保持されずに感光体ドラム１の表面に付着し続けることになる。しかし、正規帯電トナーＴ０が感光体ドラム１の表面に付着したままブラシ接触領域を通過しても、上述したように次の画像形成工程にほとんど悪影響はなく、次の画像形成工程のトナー像を構成するか、現像装置５に回収されることになる。
【００４６】
ここで、本実施形態１においては、ブラシローラ４１を、ブラシ接触領域において感光体ドラム１の表面移動方向とは逆方向（カウンタ方向）に表面移動させるように駆動装置４２によって駆動している。このようにブラシローラ４１を駆動することによって、多数のブラシ先端部分で感光体ドラム１の表面を摺擦することができる。これにより、感光体ドラム１の表面に付着した正規帯電トナーＴ０が拡散されることになる。このような拡散によって、感光体ドラム１の表面に対する正規帯電トナーＴ０の付着力を弱めることができる。その結果、ブラシ接触領域を通過した感光体ドラム１上の正規帯電トナーＴ０を現像装置５によって回収するのが容易になるという効果が得られる。
【００４７】
なお、この効果は、ブラシローラ４１を、ブラシ接触領域において感光体ドラム１の表面移動方向と同方向でかつ線速差が生じるように駆動すれば、同様にして得られるものである。しかも、このように駆動した場合、本実施形態１のようにカウンタ方向に駆動する場合に比べて、ブラシローラ４１及びこれに接触する感光体ドラム１の駆動負荷を小さくすることができる。よって、ブラシローラ４１及び感光体ドラム１の駆動装置に加わる負荷トルクが小さくなるため、比較的小型の駆動装置を利用することが可能となる。また、感光体ドラム１の駆動装置に加わる負荷トルクが小さくなることで、バンディング現象なども少なくなり、安定して高品質な画像を形成することも可能となる。
【００４８】
また、本実施形態１では、感光体ドラム１の表面にクリーニングブレードを当接させる構成を採用していない。したがって、クリーニングブレードが当接した構成に比べて、感光体ドラム１の駆動装置に加わる負荷トルクを大きく低減することができる。しかし、その一方で、感光体ドラム１の表面に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニング能力は劣る結果となる。そのため、経時使用することによって、感光体ドラム１の表面にはトナーから遊離した添加剤、本実施形態１ではシリカが、フィルム状になって強固に付着するフィルミング現象が発生するおそれがある。本実施形態１では、使用するトナーがいわゆる球形トナーなので、上述したように転写残トナーの量は比較的少ないが、それでも長期的に使用すればフィルミング現象が発生する可能性がある。しかし、本実施形態１では、上述したように、ブラシローラ４１を感光体ドラム１の表面に対してカウンタ方向に駆動する構成を採用している。そのため、ブラシローラ４１が感光体ドラム１の表面に対して連れ回る構成や、感光体ドラム１の表面に対して同方向に駆動する構成に比べて、感光体ドラム１の表面上に付着する転写残トナーを掻き起こす作用が強い。よって、本実施形態１のようにブラシローラ４１をカウンタ方向に駆動することで、ブラシ接触領域を通過する正規帯電トナーを分散させる効果を高めることができる。その結果、現像装置５による正規帯電トナーの回収率を高めることができ、かつ、フィルミング現象の発生を抑制することもできる。
【００４９】
このようにブラシローラ４１をカウンタ方向に駆動することで、フィルミング現象の発生を抑制できるが、それでもまだ長期の使用によってフィルミング現象が発生する可能性がある。そこで、本実施形態では、ブラシ部分の体積固有抵抗率が２０［Ω・ｃｍ］以上１×１０８［Ω・ｃｍ］以下、好ましくは５５［Ω・ｃｍ］以上１×１０８［Ω・ｃｍ］以下の範囲内であるブラシローラ４１を用い、これに適切な保持バイアスを印加することで、フィルミング現象の発生を抑制している。この点については、後述の実験例１にて説明する。
【００５０】
また、ブラシローラ４１のブラシ先端は、感光体ドラム１の表面から離れる瞬間の跳ね上がるため、その跳ね上がりによって転写残トナーが飛ばされることがある。ここで、ブラシローラ４１が感光体ドラム１の表面に対して同方向に駆動する構成であると、その跳ね上がりによって、転写残トナーは、ブラシ接触領域より感光体ドラム１の表面移動方向下流側に飛ばされることになる。この場合、飛ばされた転写残トナーが逆帯電トナーであると、これが帯電ローラ３ａに付着し、帯電不良を引き起こす可能性がある。しかし、本実施形態１のようにブラシローラ４１をカウンタ方向に駆動すれば、その跳ね上がりによって、転写残トナーは、ブラシ接触領域よりも感光体ドラム１の表面移動方向上流側に飛ばされることになる。したがって、帯電トナーが飛ばされても、これが帯電ローラ３ａに付着することはなく、帯電不良を引き起こすことはない。
【００５１】
次に、ブラシローラ４１で保持した逆帯電トナーＴ１を感光体ドラム１の表面に放出する放出工程について説明する。
本実施形態１では、逆帯電トナーＴ１をブラシローラ４１で保持した後、その逆帯電トナーＴ１を所定のタイミングで感光体ドラム１の表面に放出する。本実施形態１では、本プリンタが画像形成を行わないとき、詳しくは一の画像形成を終えてから次の画像形成を行うまでの間に、逆帯電トナーＴ１を放出する。具体的には、一の画像形成工程において発生した逆帯電トナーＴ１をすべて保持した後、次の画像形成工程で帯電装置３により一様帯電が行われる感光体ドラム１の表面部分がブラシ接触領域に達する前に、逆帯電トナーＴ１を放出する。このようなタイミングで逆帯電トナーＴ１を放出することで、後述するように次の画像形成工程が悪影響を与えることなく逆帯電トナーＴ１を回収することが可能となる。なお、連続して画像形成を行う場合には、その連続中の最後の画像形成を終えた後に、その間に保持した逆帯電トナーＴ１を放出するようにしてもよい。この場合、後述する逆帯電トナーＴ１の回収工程の実行によって、連続画像形成を終えるまでの時間が長くなるのを防ぐことができる。
【００５２】
放出工程について更に詳しく説明すると、上記タイミングで放出される逆帯電トナーＴ１が付着する感光体ドラム１の表面部分には、前回の画像形成工程における残留電位が存在する。本実施形態１においては、この残留電位はおよそ−５０［Ｖ］程度である。この放出時には、ブラシローラ４１に接続される電源が第１電源４３から第２電源４４に切り替えられる。これにより、ブラシローラ４１にはその表面が＋２００［Ｖ］となるような放出バイアスが印加される。このような放出バイアスが印加されると、ブラシローラ４１に保持されていた逆帯電トナーＴ１には、表面電位が−５０［Ｖ］である感光体ドラム１側に向かう静電力が働くことになる。したがって、ブラシローラ４１に保持されていた逆帯電トナーＴ１は、ブラシ接触領域において感光体ドラム１の表面に付着する。
【００５３】
次に、ブラシローラ４１から放出されて感光体ドラム１の表面に付着した逆帯電トナーＴ１を回収する回収工程について説明する。
本実施形態１では、感光体ドラム１の表面に付着した逆帯電トナーＴ１が帯電ローラ３ａとの接触領域に到達する前に、帯電ローラ３ａに印加されている帯電バイアスを停止させる。具体的には、本プリンタの制御部がバイアス停止手段として機能し、帯電ローラ３ａへの帯電バイアスの印加を停止する。これにより、帯電ローラ３ａはアースされ、その表面電位はほぼ０［Ｖ］になる。一方、逆帯電トナーＴ１が付着した感光体ドラム１の表面は、上述したようにおよそ−５０［Ｖ］であるため、帯電ローラ３ａとの接触領域では、逆帯電トナーＴ１には感光体ドラム１側に向かう静電力が働くことになる。したがって、逆帯電トナーＴ１は帯電ローラ３ａに付着することなく、その接触領域を通過することができる。
【００５４】
このようにして帯電ローラ３ａとの接触領域を通過した逆帯電トナーＴ１は、次に現像領域に搬送される。本実施形態１では、感光体ドラム１の表面に付着した逆帯電トナーＴ１が現像領域に到達する前に、現像ローラ５ａの回転をクラッチにより一時停止させる。これにより、現像装置５内のトナーが感光体ドラム１の表面に付着して無駄なトナー消費を抑えることができる。また、逆帯電トナーＴ１が現像領域に到達する前に、回収手段としての現像装置５の現像ローラ５ａには、上述した現像バイアスと同じバイアスすなわち−３００［Ｖ］のバイアスが印加される。これにより、逆帯電トナーＴ１が付着した感光体ドラム１の表面（−５０［Ｖ］）と現像ローラ５ａとの間では、逆帯電トナーＴ１に現像ローラ５ａ側に向かう静電力が働くことになる。したがって、逆帯電トナーＴ１は現像ローラ５ａに付着することになる。その後、次の画像形成時に現像ローラ５ａの駆動が開始されると、現像ローラ５ａに付着した逆帯電トナーＴ１は現像装置５の内部に搬送される。そして、現像装置５の内部で撹拌搬送され、正規の極性に帯電し直された後、再度現像に寄与することになる。
【００５５】
以上、本実施形態１によれば、感光体ドラム１の表面に残留した転写残トナーのうちの逆帯電トナーＴ１をブラシローラ４１によって一時的に保持することで、その逆帯電トナーＴ１が帯電ローラ３ａに付着するのを防止することができる。これにより、帯電ローラ３ａと感光体ドラム１の表面との間の帯電開始電圧が変化することはなく、画像濃度の低下、地肌汚れの発生、画像濃度ムラの発生を防止することができる。
また、本実施形態１では、ブラシローラ４１から放出した逆帯電トナーＴ１を現像装置５によって回収するので、逆帯電トナーＴ１をリサイクルすることができる。また、感光体ドラム１の表面上から回収したトナーを収容する廃トナータンクを個別に設ける必要もなくなり、装置の小型化を図ることができる。特に、本プリンタは、４つの感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋを備えるいわゆるタンデム型の画像形成装置であるため、各感光体ドラムごとに個別に廃トナータンクを設ける場合に比べて大幅に装置の小型化を図ることができる。
更に、本実施形態１では、ブラシ部分の体積固有抵抗率が２０［Ω・ｃｍ］以上１×１０８［Ω・ｃｍ］以下の範囲内であるブラシローラ４１を用いているので、これに適切な保持バイアスを印加することで、トナーから遊離したシリカによるフィルミング現象の発生を十分に抑制することができる。よって、そのフィルミング現象による像流れなどの画質劣化を十分に抑制することができる。
【００５６】
なお、本実施形態１に係るプリンタにおいて、転写紙が給紙中にジャムしたときなど画像形成動作が中断されたとき、感光体ドラム１の表面に大量に付着した不要トナーをクリーニングしなければならない。本実施形態１では、感光体ドラム１の表面上のトナーをクリーニングするクリーニングブレードをもったクリーニング装置が存在しないため、このような大量の不要トナーを回収することは困難である。そこで、本実施形態１では、その中断事由が解決した後、その感光体ドラム１の表面上に残った不要トナーを、通常の画像形成動作と同じように中間転写ベルト１０上に転写する。そして、中間転写ベルト１０上に転写された不要トナーをベルトクリーニング装置１５によって回収する。ベルトクリーニング装置１５は、上述のようにファーブラシ及びクリーニングブレードを備えた構成であるため、大量の不要トナーであっても回収することができる。一方、不要トナーを中間転写ベルト１０上に転写した後に感光体ドラム１の表面に残留したトナーは、通常の画像形成動作時と同じように処理される。
【００５７】
〔変形例１〕
次に、上記実施形態１におけるプリンタとは回収工程が異なる変形例（以下、本変形例を「変形例１」という。）について説明する。本変形例１は、ブラシローラ４１から放出した逆帯電トナーＴ１を、中間転写ベルト１０をクリーニングするベルトクリーニング装置１５によって回収する点で、上記実施形態１とは異なっている。なお、他の構成については、上記実施形態１と同様であるので説明を省略する。
【００５８】
図６は、本変形例１における逆転写トナーＴ１の回収に関わる１次転写ニップ部周辺の概略構成図である。なお、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋに関する１次転写ニップ部周辺の構成はすべて同じであるため、１つの感光体ドラムについてのみ図示し、色分け用の符号Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋについては省略する。
本変形例１では、感光体ドラム１の表面に付着した逆帯電トナーＴ１が帯電ローラ３ａとの接触領域に到達する前に、上記実施形態１と同様に、帯電ローラ３ａに印加されている帯電バイアスを停止させる。よって、上記実施形態１と同じように、逆帯電トナーＴ１は帯電ローラ３ａに付着することなく、その接触領域を通過することができる。また、逆帯電トナーＴ１が現像領域に到達する前に、現像ローラ５ａに印加されている現像バイアスも停止させる。これにより、現像ローラ５ａはアースされ、その表面電位はほぼ０［Ｖ］になる。一方、逆帯電トナーＴ１が付着した感光体ドラム１の表面は、上述したようにおよそ−５０［Ｖ］であるため、現像領域では、逆帯電トナーＴ１には感光体ドラム１側に向かう静電力が働くことになる。したがって、逆帯電トナーＴ１は現像ローラ５ａに付着することなく、現像領域を通過することができる。
【００５９】
このようにして現像領域を通過した逆帯電トナーＴ１は、次に中間転写ベルト１０と接触する１次転写ニップ部に搬送される。本変形例１では、感光体ドラム１の表面に付着した逆帯電トナーＴ１が１次転写ニップ部に到達する前に、１次転写ローラ１４には、通常の画像形成時とは異なる極性のバイアスが印加される。具体的に説明すると、１次転写ローラ１４には、第１転写電源１１７又は第２転写電源１１８のいずれか一方からバイアスが印加される構成になっている。これらの転写電源１１７，１１８と１次転写ローラ１４との間には切替スイッチ１１９が設けられており、この切替スイッチ１１９の動作によって１次転写ローラ１４に接続される転写電源が選択される。この切替スイッチ１１９の動作は、本プリンタの制御部によって制御されている。なお、第１転写電源１１７は、−３００［Ｖ］の転写バイアスを印加するものである。一方、第２転写電源１１８は、各１次転写ローラ１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｋについてそれぞれ印加するバイアスが異なり、＋４００［Ｖ］以上でかつ＋２０００［Ｖ］以下の範囲の転写バイアスを印加する。そして、通常の画像形成時における転写工程では、第２転写電源１１８が１次転写ローラ１４に接続され、逆帯電トナーＴ１を感光体ドラム１の表面から回収する際には、第１転写電源１１７が１次転写ローラ１４に接続される。
【００６０】
回収工程において１次転写ローラ１４に負極性バイアスが印加されることで、逆帯電トナーＴ１が付着した感光体ドラム１の表面（−５０［Ｖ］）と、中間転写ベルト１０との間には転写電界が形成される。そして、この転写電界によって、逆帯電トナーＴ１には中間転写ベルト１０側に向かう静電力が働くことになる。したがって、逆帯電トナーＴ１は中間転写ベルト１０上に転写されることになる。その後、中間転写ベルト１０上に転写された逆帯電トナーＴ１は、２次転写ローラ１６と接触する２次転写ニップ部に搬送される。ここで、逆帯電トナーＴ１が２次転写ニップ部に到達する前に、２次転写ローラ１６には通常の画像形成時に印加される転写バイアスと同じ転写バイアスが印加される。すなわち、２次転写ローラ１６には正極性のバイアスが印加される。一方、逆帯電トナーＴ１が付着した中間転写ベルト１０の表面電位は、２次転写ニップ部においてほぼ０［Ｖ］であるため、２次転写ニップ部では、逆帯電トナーＴ１に中間転写ベルト１０側に向かう静電力が働くことになる。したがって、逆帯電トナーＴ１は２次転写ローラ１６に付着することなく、２次転写ニップ部を通過することができる。なお、本変形例１では、逆帯電トナーＴ１が２次転写ニップ部を通過する際に２次転写ローラ１６にバイアスを印加することで、２次転写ローラ１６への逆帯電トナーＴ１の付着を防止しているが、他の手段を採用してもよい。例えば、２次転写ローラ１６を接離可能とし、逆帯電トナーＴ１が２次転写ニップ部を通過する際には２次転写ローラ１６を中間転写ベルト１０から離間させる構成としてもよい。
【００６１】
このようにして２次転写ニップ部を通過した逆帯電トナーＴ１は、次に、ベルトクリーニング装置１５との対向するクリーニング領域に搬送される。このクリーニング領域おいて、中間転写ベルト１０上の逆帯電トナーＴ１は、ファーブラシによって拡散された後、クリーニングブレードによって掻き取られる。これにより、中間転写ベルト１０上の逆帯電トナーＴ１はベルトクリーニング装置１５に回収されることになる。
【００６２】
以上、本変形例１によれば、ブラシローラ４１から放出した逆帯電トナーＴ１を、中間転写ベルト１０上に転写することで、感光体ドラム１の表面から回収する。よって、感光体ドラム１の表面上から回収したトナーを収容する廃トナータンクを個別に設ける必要もなくなり、装置の小型化を図ることができる。特に、本プリンタは、４つの感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋを備えるいわゆるタンデム型の画像形成装置であるため、各感光体ドラムごとに個別に廃トナータンクを設ける場合に比べて大幅に装置の小型化を図ることができる。
【００６３】
なお、逆帯電トナーＴ１を中間転写ベルト１０上に転写して回収するという本変形例１の構成と、現像装置５によって回収するという上記実施形態１の構成とを併用してもよい。このように構成すれば、現像装置５によって回収しきれずに現像領域を通過した逆帯電トナーＴ１を１次転写ニップ部で中間転写ベルト１０上に回収することができる。このように感光体ドラム１上の逆帯電トナーＴ１を２段階で回収する構成とすれば、感光体ドラム１上の逆帯電トナーの回収能力が高まり、より確実に回収することができる。また、このように逆帯電トナーの回収能力が高まれば、ブラシローラ４１から一度に大量の逆帯電トナーＴ１を放出しても、これを十分に回収することができる。その結果、ブラシローラ４１から逆帯電トナーＴ１を放出する頻度を少なくすることができるという効果が得られる。
また、本変形例１では、中間転写ベルト１０上に転写した逆帯電トナーＴ１をベルトクリーニング装置１５によって回収する構成について説明したが、他の構成であってもよい。例えば、中間転写ベルト１０上の逆帯電トナーＴ１が２次転写ニップ部に到達する前に、２次転写ローラ１６に通常の画像形成時とは逆極性のバイアスを印加する。これにより、２次転写ニップ部において逆帯電トナーＴ１は２次転写ローラ１６側に付着し、回収することができる。なお、この場合、２次転写ローラ１６の表面をクリーニングするクリーニング手段を設ける必要がある。
【００６４】
〔変形例２〕
次に、上記実施形態１におけるプリンタとはブラシローラ４１のブラシ部分の構成が異なる変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する。
図７は、本変形例２におけるブラシローラ１４１のブラシ部分の拡大図である。このブラシローラ１４１は、各ブラシ材１４１ａの両端をブラシ軸部１４１ａに固定して各ブラシをループ状に形成したものである。このようなブラシローラ１４１を用いれば、後述する実験例３により、ブラシがループ状になっていないものに比べて、フィルミング現象の発生を抑制することができることが確認されている。これは、次の理由によるものと考えられる。すなわち、ループ状のブラシの場合、感光体ドラム１の表面をブラシ先端となるループ部分で摺擦することができる。ここで、ブラシローラ１４１のブラシ部分のうちの少なくとも一部は、ループで囲まれる領域面が摺擦方向に対して交差した状態で、感光体ドラム表面を摺擦する。このとき、そのループ部分がエッジとなって感光体ドラム表面を摺擦するので、ブラシがループ状になっていないブラシローラに比べて、感光体ドラム上に付着したフィルミングの原因となる添加剤を掻き取る効果が高くなる。これにより、フィルミング現象の発生を抑制できるものと考えられる。
【００６５】
なお、本変形例２では、ブラシ部分における単位面積当たりのループ数を示すループ密度が５０［ループ／ｉｎｃｈ２］以上６００［ループ／ｉｎｃｈ２］以下であるブラシローラ１４１を用いている。この範囲内のループ密度をもつブラシローラ１４１であれば、フィルミング現象の抑制については同等の効果を得ることができる。
【００６６】
〔変形例３〕
次に、上記実施形態１におけるプリンタとはブラシローラ４１のブラシ部分の構成が異なる他の変形例（以下、本変形例を「変形例３」という。）について説明する。
図８（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、ブラシローラのブラシ２４１ａ，３４１ａにおける先端２４１ｂ，３４１ｂを示す拡大図である。これらのブラシローラは、そのブラシ部分を構成する各ブラシの先端２４１ｂ，３４１ｂが球面状に形成されている。図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、ブラシの先端２４１ｂ，３４１ｂの形状を略球状又は球の一部の形状とすることによって、後述する実験例３により、ブラシ先端が尖頭状のものに比べて、フィルミング現象の発生を抑制することができることが確認されている。また、本変形例３のブラシローラの場合、感光体ドラム１の表面に尖った部分が接触することがないので、感光体ドラム表面を傷つけにくく、感光体ドラム表面に傷による異常画像が生じにくいという効果もある。なお、本変形例３のようにブラシ先端を球面状に形成する方法としては、加熱法、溶媒法等の公知の成型方法をそのブラシ材質に合わせて適宜選択する。
【００６７】
〔実施形態２〕
次に、本発明を、上記実施形態１と同様に、画像形成装置としてのプリンタに適用した他の実施形態（以下、本実施形態を「実施形態２」という。）について説明する。
本実施形態２のプリンタは、上記実施形態１のプリンタとは帯電装置の構成が異なる。詳しくは、本実施形態２における帯電装置は、感光体ドラム１の表面を接触・近接帯電方式で一様帯電する点では上記実施形態１と共通するが、感光体ドラム１の表面に対して帯電ローラを接離動作させる接離機構を備える点で上記実施形態１とは異なる。なお、他の構成については、上記実施形態１と同様であるので説明を省略する。
【００６８】
図９は、本実施形態２における帯電装置２０３を示す概略構成図である。
本実施形態２では、ブラシローラ４１から放出されて感光体ドラム１の表面に付着した逆帯電トナーＴ１が帯電ローラ３ａとの接触領域に到達する前に、離間手段としての接離機構２０３ｃによって帯電ローラ３ａを感光体ドラム１の表面から離間させる。この接離機構２０３ｃとしては、感光体ドラム１の表面に対して帯電ローラ３ａを接離させることが可能な公知の手段を用いることができる。このような構成により、逆帯電トナーＴ１は帯電ローラ３ａに接触することなく、帯電ローラ３ａとの対向領域を通過することができる。よって、逆帯電トナーＴ１が帯電ローラ３ａに付着するのを防止することができる。したがって、帯電ローラ３ａと感光体ドラム１の表面との間の帯電開始電圧が変化することはなく、画像濃度の低下、地肌汚れの発生、画像濃度ムラの発生を防止することができる。
【００６９】
なお、上記実施形態１の説明の中で挙げた上述した変形例１、変形例２及び変形例３の構成などを本実施形態２の構成に適用しても、同様の効果を得ることができる。
【００７０】
〔実験例１〕
次に、本発明者らが行った実験例（本実験例を「実験例１」という。）について説明する。
上述したように、トナーの添加剤、特にシリカがトナー本体から遊離すると、これが感光体ドラム１の表面にフィルム状に付着するフィルミング現象が発生することがある。この添加剤の一部は、そのトナー本体やキャリアとの摩擦により、正規帯電トナーと同じ極性に帯電することが確認されているので、その添加剤については、保持バイアスが印加されたブラシローラ４１によって、逆帯電トナーと一緒に感光体ドラム表面から除去することが可能である。一方で、保持バイアスを高めるほど逆帯電トナーの回収率を高めることはできるが、保持バイアスが高すぎると感光体ドラム１の静電潜像部分とブラシローラ４１との間でリーク放電が発生し、ベタ画像中に微小な画像抜けが生じる。そこで、本実験例１では、適切な保持バイアスを印加したときにフィルミング現象の発生を十分に抑制できるようなブラシローラ４１のブラシ部分の体積固有抵抗率を求める実験を行った。
【００７１】
本実験例１では、上記変形例１に係るプリンタにおいて、体積固有抵抗率が互いに異なる複数のブラシローラ４１にそれぞれ最適な保持バイアスを印加し、各ブラシローラについて画像を２００００枚プリントしたときのフィルミングランクを評価した。この評価では、ランク５が最も良い評価となり、ランク１が最も悪い評価となる。この評価は、次のようにして行った。すなわち、感光体ドラム表面から一定距離離間した位置にフォトセンサを固定配置し、感光体ドラム表面からの反射光をフォトセンサで受光する。そして、その受光量が一定量となるように発光素子に流す発光電流を調節する。フィルミングランクは、新品の感光体ドラムについての発光電流を基準としたとき、その基準値に対する発光電流の増加分が少ないほど良い評価となり、その増加分が多いほど悪い評価となる。この増加分が１［ｍＡ］であるときのフィルミングランクは２．５であり、これ以上のランクであれば、フィルミングが発生していても、その影響が像流れなど画質に影響が出ない。よって、フィルミングランクが２．５以上である場合を許容範囲とした。
【００７２】
ここで、フィルミングランクを評価する前に、ブラシローラ４１に印加する最適な保持バイアスの値を調べるために行った実験について説明する。
図１０は、ブラシローラ４１のブラシ部分における体積固有抵抗率と、感光体ドラム１上に付着した転写残トナーのうちの逆帯電トナーの回収率との関係を、保持バイアスごとにプロットしたグラフである。保持バイアスは、感光体ドラム１の地肌部分の電位が約−５００［Ｖ］である関係から、この地肌部分の電位よりも低い値に設定する必要がある。一方で、−１０００［Ｖ］よりも低い保持バイアスを印加した場合、ブラシローラ４１の体積固有抵抗率に関係なく、リーク放電が発生し、黒ベタ画像中に白ポチとなって現れる画像抜けが生じてしまう。よって、本実験では、−５５０［Ｖ］、−６００［Ｖ］、−８００［Ｖ］、−１０００［Ｖ］の４つのバイアス値を用いることとした。また、トナーの回収率は、転写後であってブラシ接触領域に到達する前における感光体ドラム１上に付着する逆帯電トナーの量に対して、ブラシローラ４１に付着したトナーの量の割合を示すものである。
【００７３】
図１０に示すように、ブラシローラ４１の体積固有抵抗率が高くなるほど、同じトナー回収率を得るために必要となる保持バイアスの値が高くなることがわかる。また、ブラシローラ４１の体積固有抵抗率が同じであるときには、保持バイアスを高くするほどトナー回収率も高くなることがわかる。ここで、逆帯電トナーのトナー回収率が８０［％］以上であれば、逆帯電トナーによる画質劣化については実用上問題ない範囲となる。このようにトナー回収率が８０［％］以上となるのは、体積固有抵抗率が１×１０９［Ω・ｃｍ］のブラシローラ４１の場合では、少なくとも−１０００［Ｖ］の保持バイアスが必要となる。しかし、−１０００［Ｖ］以上の保持バイアスを印加すると、ブラシローラの軸部から感光体ドラム表面へのリーク放電が発生し、上述した画像抜けが発生する。そして、本実験の結果から、体積固有抵抗率が１×１０８［Ω・ｃｍ］以下であれば、感光体ドラムへのリーク放電が生じない保持バイアス、すなわち−１０００［Ｖ］よりも高い保持バイアスで、８０［％］以上のトナー回収率を得られることが判明した。
一方、１×１０１［Ω・ｃｍ］のブラシローラ４１の場合には、少なくとも−５５０［Ｖ］の保持バイアスを印加すれば、ほぼ１００［％］に近いトナー回収率を得ることができる。よって、このように体積固有抵抗率の低いブラシローラ４１であれば、感光体ドラムへのリーク放電が生じるような低い保持バイアスを印加する必要はなく、リーク放電による画質劣化の問題は生じない。
この実験の結果より、本実験例１では、体積固有抵抗率が互いに異なる複数のブラシローラ４１にそれぞれ印加する最適な保持バイアスとして、逆帯電トナーのトナー回収率が最も高くなるバイアス値の中で最も低いものを採用している。なお、保持バイアスの値は、消費電力や電源サイズなどの関係からも、なるべく低い値である方がよい。
【００７４】
図１１は、本実験例１による実験結果を示すグラフである。このグラフは、上述した実験によって得られる最適な保持バイアスを印加したときのブラシローラの体積固有抵抗率と、フィルミングランクとの関係を示すものである。なお、本実験例１では、感光体ドラム１の表面線速に対するブラシローラの線速を１．２とした。
【００７５】
図１１に示すように、１×１０１［Ω・ｃｍ］の体積固有抵抗率をもつブラシローラ４１の場合、フィルミングランクが２．０であった。このとき、画像上には像流れによる画質劣化が見られた。これに対し、図中破線上にプロットされた２．０×１０１［Ω・ｃｍ］の体積固有抵抗率をもつブラシローラ４１の場合、フィルミングランクが２．５であった。このとき、感光体ドラム１上には多少のフィルミングが生じていたが、その影響は画質には現れなかった。そして、本実験例１による実験の結果、ブラシローラ４１のブラシ部分の体積固有抵抗率が２．０×１０１［Ω・ｃｍ］以上であれば、適切な保持バイアスを印加したときに、画質に影響を与えるようなフィルミングの発生を有効に防止することができることが判明した。なお、５．５×１０１［Ω・ｃｍ］以上の体積固有抵抗率をもつブラシローラ４１であれば、フィルミングランクが３．０と更に良い評価が得られるので、フィルミングの発生を更に抑制することができる。
【００７６】
以上、本実験例１により、ブラシローラ４１のブラシ部分の体積固有抵抗率が２０［Ω・ｃｍ］以上１×１０８［Ω・ｃｍ］以下、好ましくは５５［Ω・ｃｍ］以上１×１０８［Ω・ｃｍ］以下の範囲内であれば、逆帯電トナーの回収率が８０［％］以上であって、感光体ドラム１へのリーク放電がなく、かつ、画質に影響を与えるようなフィルミングの発生を有効に防止することができることが判明した。
なお、本発明者らは、画質に影響を与えるようなフィルミングが発生したブラシローラ４１と、このようなフィルミングが発生しなかったブラシローラ４１とを見比べてみたところ、次のような違いがあることを発見した。すなわち、前者の場合には、ブラシ部材のブラシ先端部分にフィルミングの原因となる多くの添加剤が付着しているのに対し、後者の場合には、ブラシ部材のブラシ先端部分にはあまり添加剤が付着していなかった。これは、ブラシローラ４１のブラシ部分の体積固有抵抗率を高くすると、ブラシ軸部に印加される最適な保持バイアスも高くなる結果、ブラシ軸部付近の電位が高くなり、添加剤をブラシ部分の内部まで入り込ませることができたからだと考えられる。そして、このように添加剤をブラシ部分の内部まで入り込ませることで、ブラシ先端で感光体ドラム表面に押し付けられる添加剤の量が減り、フィルミング現象の発生が抑制されたものと考えられる。
【００７７】
〔実験例２〕
次に、上記変形例１に係るプリンタを用いて、ブラシローラ４１による逆帯電トナーの保持力に関する実験例（以下、本実験例を「実験例２」という。）について説明する。
上記変形例１に係るプリンタのように、ブラシローラ４１によって回収した逆帯電トナーを感光体ドラム１へ放出する場合、その放出時までは回収した逆帯電トナーをブラシローラ４１によってしっかりと保持できなければならない。しっかりと保持できない場合には、ブラシローラ４１からトナーがこぼれ落ち、これが周囲の部材や装置に付着して種々の弊害をもたらすおそれがあるからである。そこで、本実験例２では、トナーが付着した状態のブラシローラ４１への印加バイアスを切り、これを１０日間放置した後のトナーの保持状態を評価する実験を行った。
【００７８】
本実験例２では、まず、ブラシ部分の体積固有抵抗率が１×１０１［Ω・ｃｍ］、１×１０２［Ω・ｃｍ］、１×１０３［Ω・ｃｍ］である３つのブラシローラ４１に最適な保持バイアスを印加し、５０［ｍｇ］、１００［ｍｇ］、１５０［ｍｇ］、２００［ｍｇ］のトナーをそれぞれ回収、保持させた。そして、プリンタ本体の電源がオフの状態を想定し、各量のトナーを保持した状態のブラシローラ４１を電気的にフロート状態にした。その後、これを１０日間放置し、各量のトナーを保持した各ブラシローラ４１に付着しているトナーの保持状態を評価した。下記の表２は、本実験例２による実験結果をまとめたものである。
【表２】
上記表２において、トナーがほとんど落下していない場合を「○」とし、若干トナーが落下しているが実用上問題ないレベルであった場合を「△」とし、実用上問題が生じるおそれがある量のトナーが落下している場合を「×」とした。本実験例２によれば、体積固有抵抗率が１×１０２［Ω・ｃｍ］以上であれば、トナー保持量が１５０［ｍｇ］、２００［ｍｇ］と多い場合でも、少なくとも実用上問題ないレベルのトナー保持力を奏することができた。これは、体積固有抵抗率が高くなるにつれてブラシローラ４１の残留電荷が多くなる結果、体積固有抵抗率が高くなるにつれてトナーの保持力が高まったものと考えられる。
【００８０】
〔実験例３〕
次に、上記変形例１に係るプリンタを用いて、種々の材質、形状のブラシローラを用いて、フィルミングランクの評価を行った実験例（以下、本実験例を「実験例３」という。）について説明する。
本実験例では、いずれのブラシローラも、ブラシ部分の体積固有抵抗率がほぼ１×１０３［Ω・ｃｍ］以上１×１０４［Ω・ｃｍ］以下の範囲に調整されたものを用いた。その他の主な条件は、上記実施形態１で説明したものと同様であり、感光体ドラム１の地肌部分における電位は−５００（Ｖ）であり、ブラシローラ４１に印加する保持バイアスは−７００（Ｖ）である。なお、フィルミングランクの評価方法は、上記実験例１の場合と同様である。本実験例３の実験結果は、下記の表３に示すとおりである。
【表３】
上記表３において、フィルミングランクが２．５以上である場合を「○」とし、２．５よりも低い場合を「×」とした。また、フィルミングランクについて複数回の確認した際に、フィルミングランクが２．５以上であるときと２．５未満のときとが混在した場合を「△」とした。
【００８２】
ブラシ材料がアクリル系繊維であって、ブラシ先端が尖頭状であるブラシローラを用いた場合、フィルミングランクの評価は、プリント数が６００００枚以上になると「×」となる。これに対し、ブラシ材料が同じアクリル系繊維で形成されるブラシを上記変形例２のようにループ状に形成したブラシローラを用いた場合、フィルミングランクは、プリント数が７００００枚に達するまでは、「△」以上の評価となった。また、ブラシ材料が同じアクリル系繊維で形成されるブラシの先端を上記変形例３のように球面状に形成したブラシローラを用いた場合も、ループ状の場合と同じ評価を得た。
また、ブラシ材料がアクリル系繊維で形成されるブラシ表面をウレタンでコーティングし、ブラシ先端が尖頭状のブラシローラを用いた場合、フィルミングランクは、プリント数が８００００枚に達するまで「△」以上の評価となった。
【００８３】
また、ブラシ材料としてアクリル系繊維とは異なる材料で形成され、ブラシ先端が尖頭状であるブラシローラを用いた場合についても、フィルミングランクを評価した。ブラシ材料がナイロン繊維である場合、フィルミングランクは、プリント数が８００００枚に達するまで「△」以上の評価となった。ブラシ材料がポリエステル繊維である場合、フィルミングランクは、プリント数が７００００枚に達するまで「○」の評価となった。一方、ブラシ材料がカーボンによって導電化処理が施されたナイロン繊維である場合、フィルミングランクは、プリント数が８００００枚に達するまで「○」の評価となった。また、ブラシ材料がカーボンによって導電化処理が施されたポリエステル繊維である場合、フィルミングランクは、プリント数が９００００枚に達するまで「○」の評価となった。なお、導電化処理としては、繊維表面にメッキ、真空蒸着、スパッタ等の方法で導電性材料を被覆する方法、繊維表面に導電性微粒子（カーボン、 金属等）を分離させた有機層を形成させる方法、導電性微粒子分離重合体をブレンドあるいは多芯複合紡糸する方法等が挙げられる。本実験例３における導電化処理は、カーボンを多芯複合紡糸する方法を用いた。
【００８４】
以上、本実験例３による実験の結果、同じブラシ材料であっても、ブラシ先端が尖頭状であるブラシローラに比べて、ブラシをループ状に形成したものやブラシ先端を球面状に形成したものの方がフィルミングランクが高いことが判明した。
また、ブラシローラのブラシ材料として、一般に用いられているアクリル系繊維を用いるよりも、ナイロン繊維やポリエステル繊維を用いた方がフィルミングランクが高いことも判明した。
また、同じブラシ材料であっても、ブラシ繊維に導電化処理を施すことにより、フィルミングランクを向上させることができることも判明した。
【００８５】
以上、上記実施形態１及び上記実施形態２のプリンタは、潜像担持体としての感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋを備えている。また、トナーの帯電極性（負極性）と同極性の帯電バイアスが印加される帯電部材としての帯電ローラ３ａを感光体ドラム表面に接触又は近接させて感光体ドラム表面を一様に帯電する帯電装置３を備えている。更に、潜像形成手段としての露光装置４、現像手段としての現像装置５、転写手段としての１次転写ローラ１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｋも備えている。そして、本プリンタでは、転写残トナーのうち上記所定極性とは逆極性（正極性）に帯電した逆帯電トナーＴ１は、負極性の保持バイアスが印加されたブラシ部材であるブラシローラ４１，１４１を備える一時保持手段としてのトナー保持装置４０に一時的に保持される。その保持した逆帯電トナーＴ１は、所定のタイミングで正極性の放出バイアスをブラシローラ４１に印加することで、感光体ドラム表面に放出されこれに付着する。そして、本プリンタでは、ブラシ部分の体積固有抵抗率を２０［Ω・ｃｍ］以上１×１０８［Ω・ｃｍ］以下の範囲内であるブラシローラ４１，１４１を用いている。これにより、上記実験例１で説明したように、逆帯電トナーの回収率が十分に高く、かつ、潜像担持体との間でリーク放電が発生せず、更に潜像担持体から回収した添加剤をブラシ部分の内部まで入り込ませることができるような保持バイアスを設定することが可能となる。よって、ブレードレスブラシ方式を採用しつつも、フィルミング現象による不具合を十分に抑制することが可能となる。
特に、ブラシローラのブラシ部分の体積固有抵抗率を、１×１０２［Ω・ｃｍ］以上１×１０８［Ω・ｃｍ］以下とすることで、上記実験例２で説明したように、実用上問題ないレベルのトナー保持力を奏することが可能となる。よって、ブラシローラからこぼれ落ちたトナーが周囲の部材や装置に付着して種々の弊害をもたらすおそれを軽減することが可能となる。
また、上記変形例２のように、ブラシローラ１４１を構成する各ブラシ１４１ａの先端をループ状に形成すれば、上記実験例３で説明したように、フィルミング現象の発生を更に抑制することが可能となる。
また、上記変形例３のように、ブラシローラを構成する各ブラシ２４１ａ，３４１ａの先端２４１ｂ，３４１ｂを球面状に形成すれば、上記実験例３で説明したように、フィルミング現象の発生を更に抑制することが可能となる。
また、上記ブラシローラとして、その体積固有抵抗率が上記範囲内となるようにそのブラシ部分を構成するブラシ繊維に導電化処理を施したものを用いれば、上記実験例３で説明したように、フィルミング現象の発生を更に抑制することが可能となる。特に、そのブラシ繊維がナイロンを含む合成繊維やポリエステルを含む合成繊維であれば、上記実験例３で説明したように、フィルミング現象の発生を更に抑制することが可能となる。
また、ブラシ部分を構成する各ブラシをウレタンによってコーティングすれば、上記実験例３で説明したように、フィルミング現象の発生を更に抑制することが可能となる。
また、上記実施形態１及び上記実施形態２におけるブラシローラ４１は、感光体ドラム表面を摺擦するように接触しながら回転駆動するものである。このようにブラシローラ４１を駆動させることで、感光体ドラム１の表面に付着した正規帯電トナーＴ０を拡散することができる。これにより、感光体ドラム１の表面に対する正規帯電トナーＴ０の付着力を弱め、その正規帯電トナーＴ０の回収を容易にすることができる。
特に、上記実施形態１及び上記実施形態２のプリンタでは、駆動手段としての駆動装置４２により、感光体ドラム表面との接触部分で感光体ドラムが表面移動する向きとは逆向きにブラシローラ４１が表面移動するように、ブラシローラ４１を回転駆動させる。これにより、上記実施形態１で説明したように、同方向に回転駆動させる場合に比べて、感光体ドラム１の表面上に付着する転写残トナーを掻き起こす作用を強めることができる。これにより、正規帯電トナーの回収率を高めることができ、かつ、フィルミング現象の発生を抑制することができる。更に、上記実施形態１で説明したように、ブラシローラ４１の跳ね上がりによる飛ばされる逆帯電トナーが帯電ローラ３ａに付着する心配もない。
なお、逆に、駆動手段としての駆動装置４２により、感光体ドラム表面との接触部分で感光体ドラムが表面移動する向きと同じ向きにブラシローラ４１が表面移動するように、ブラシローラ４１を回転駆動させてもよい。この場合、上記実施形態１で説明したように、カウンタ方向に回転駆動する場合に比べて、ブラシローラ４１及びこれに接触する感光体ドラム１の駆動負荷を小さくすることができる。よって、比較的小型の駆動装置を利用することが可能となるとともに、バンディング現象なども少なくなり、安定して高品質な画像を形成することも可能となる。
また、上記実施形態１及び上記実施形態２のプリンタでは、プリンタ本体に対して着脱可能であって、少なくとも感光体ドラム１とトナー保持装置４０とが一体になって構成されたプロセスカートリッジを有している。よって、プロセスカートリッジ３０内に収容された部品に寿命が到来したり、メンテナンスが必要になったりしたときには、そのプロセスカートリッジ３０を交換すればよく、利便性を向上させることができる。
【００８６】
【発明の効果】
請求項１乃至１３の発明によれば、ブレードレスブラシ方式の長所を生かしつつ、フィルミング現象による不具合を十分に抑制することが可能となるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係るプリンタのトナー保持装置を示す概略構成図。
【図２】同プリンタの概略構成図。
【図３】同プリンタの感光体ドラムの断面図。
【図４】同感光体ドラムの周りの構成を示す概略構成図。
【図５】（ａ）は、同感光体ドラム上に担持されたトナーの転写直前における帯電電位分布を示すグラフ。
（ｂ）は、転写後に感光体ドラム上に残留した転写残トナーの帯電電位分布を示すグラフ。
【図６】変形例１において、逆転写トナーの回収に関わる１次転写ニップ部周辺の概略構成図。
【図７】変形例２におけるブラシローラのブラシ部分の拡大図。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、ブラシローラのブラシ先端を示す拡大図。
【図９】実施形態２に係るプリンタの帯電装置を示す概略構成図。
【図１０】ブラシローラのブラシ部分における体積固有抵抗率と逆帯電トナーの回収率との関係を保持バイアスごとにプロットしたグラフ。
【図１１】実験例１による実験結果を示すグラフ。
【符号の説明】
１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ 各感光体ドラム
３ａ 帯電ローラ
３，２０３ 帯電装置
４ 露光装置
５ 現像装置
１０ 中間転写ベルト
１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｋ １次転写ローラ
１５ ベルトクリーニング装置
１６ ２次転写ローラ
３０ プロセスカートリッジ
３１Ｙ，３１Ｃ，３１Ｍ，３１Ｋ トナーボトル
４０ トナー保持装置
４１，１４１ ブラシローラ
４２ 駆動装置
４３ 第１電源
４４ 第２電源
４５，１１９ 切替スイッチ
１１７ 第１転写電源
１１８ 第２転写電源
２０３ｃ 接離機構
Claims (13)
- 所定極性の帯電バイアスが印加される帯電部材を潜像担持体表面に接触又は近接させて該潜像担持体表面を一様に帯電した後、該潜像担持体表面に潜像を形成し、これを帯電バイアスと同じ極性に帯電したトナーによって現像して得たトナー像を最終的に記録材上に静電的に転写して画像を形成する画像形成装置において、
上記潜像担持体表面との接触部分がブラシ状であるブラシ部材に上記所定極性と同じ極性の保持バイアスを印加することで、上記転写後に該潜像担持体表面に残留した転写残トナーのうち、該所定極性とは逆極性に帯電した逆帯電トナーを該潜像担持体表面から回収して保持し、かつ、所定のタイミングで該所定極性とは逆極性の放出バイアスを印加することで、保持している逆帯電トナーを該潜像担持体表面に戻す一時保持手段を設け、
該ブラシ部材のブラシ部分の体積固有抵抗率を２０［Ω・ｃｍ］以上１×１０８［Ω・ｃｍ］以下の範囲内としたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１の画像形成装置において、
上記ブラシ部材のブラシ部分の体積固有抵抗率を、１×１０２［Ω・ｃｍ］以上１×１０８［Ω・ｃｍ］以下としたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１又は２の画像形成装置において、
上記ブラシ部分を構成する各ブラシの先端をループ状に形成したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１又は２の画像形成装置において、
上記ブラシ部分を構成する各ブラシの先端を球面状に形成したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１、２、３又は４の画像形成装置において、
上記ブラシ部分は、その体積固有抵抗率が上記範囲内となるように該ブラシ部分を構成するブラシ繊維に導電化処理を施したものであることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項５の画像形成装置において、
上記ブラシ繊維として、ナイロンを含む合成繊維を用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項５の画像形成装置において、
上記ブラシ繊維として、ポリエステルを含む合成繊維を用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１、２、３、４、５、６又は７の画像形成装置において、
上記ブラシ部分を構成する各ブラシをウレタンによってコーティングしたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１、２、３、４、５、６、７又は８の画像形成装置において、
上記ブラシ部材として、上記潜像担持体表面を摺擦するように接触しながら回転駆動するブラシローラを用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項９の画像形成装置において、
上記潜像担持体表面との接触部分で該潜像担持体が表面移動する向きとは同じ向きに上記ブラシローラが表面移動するように、該ブラシローラを回転駆動させる駆動手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項９の画像形成装置において、
上記潜像担持体表面との接触部分で、該潜像担持体が表面移動する向きとは逆向きに上記ブラシローラが表面移動するように、該ブラシローラを回転駆動させる駆動手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１の画像形成装置において、
画像形成装置本体に対して着脱可能であって、少なくとも上記潜像担持体と上記ブラシ部材とが一体になって構成されたプロセスカートリッジを有することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１の画像形成装置の本体に対して着脱可能に構成されるプロセスカートリッジであって、
少なくとも上記潜像担持体と上記ブラシ部材とを一体に構成したことを特徴とするプロセスカートリッジ。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP2002334040A JP2004170534A (ja) | 2002-11-18 | 2002-11-18 | 画像形成装置及びプロセスカートリッジ |
| EP03019539A EP1431843A3 (en) | 2002-08-30 | 2003-09-01 | Cleanerless image forming apparatus and process cartridge for use in the same |
| US10/652,505 US7295796B1 (en) | 2002-08-30 | 2003-09-02 | Image forming apparatus having a temporary toner holding device and a toner collecting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002334040A JP2004170534A (ja) | 2002-11-18 | 2002-11-18 | 画像形成装置及びプロセスカートリッジ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004170534A true JP2004170534A (ja) | 2004-06-17 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002334040A Pending JP2004170534A (ja) | 2002-08-30 | 2002-11-18 | 画像形成装置及びプロセスカートリッジ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004170534A (ja) |
-
2002
- 2002-11-18 JP JP2002334040A patent/JP2004170534A/ja active Pending
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