JP2004252320A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】感光体のクリーニング装置の構成が極めて簡単、長寿命化（低ランニングコスト化）で使い勝手が良くかつ省スペースな画像形成装置および画像形成方法を提供する。
【解決手段】回収ブラシ部材を用いて、画像形成工程中、ブラシ繊維の振動場を形成する。振動場の形成手段として、回収ブラシ部材と像担持体との間での放電開始電圧の２倍以上〜２ｋＶｐｐの電圧、周波数１〜７ｋＨｚを回収ブラシ装置に印加し、像担持体上に残留する顕像粒子を正負帯電極性に関わらず回収することができる。また、使用する顕像粒子の球形度を１．００〜１．５０、帯電量を−１０〜−５０μＣ／ｇにすることにより、さらに回収性能をアップさせることができ、かつブラシ繊維に直流のみの印加でつまり静電誘引力のみで顕像粒子を回収することができる。
【選択図】 図１
【解決手段】回収ブラシ部材を用いて、画像形成工程中、ブラシ繊維の振動場を形成する。振動場の形成手段として、回収ブラシ部材と像担持体との間での放電開始電圧の２倍以上〜２ｋＶｐｐの電圧、周波数１〜７ｋＨｚを回収ブラシ装置に印加し、像担持体上に残留する顕像粒子を正負帯電極性に関わらず回収することができる。また、使用する顕像粒子の球形度を１．００〜１．５０、帯電量を−１０〜−５０μＣ／ｇにすることにより、さらに回収性能をアップさせることができ、かつブラシ繊維に直流のみの印加でつまり静電誘引力のみで顕像粒子を回収することができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に適用される画像形成方法および画像形成装置に関し、特に像担持体上に形成された現像剤像を受像紙に転写して画像を形成する画像形成方法と画像形成装置とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真方式を用いた画像形成装置においては、像担持体上に形成したトナー像を受像紙上に転写した後、この像担持体上に残留した残トナーをクリーニング装置で回収し、この回収トナーを一時的に回収容器に蓄積し、回収トナー量が一定量に達したところで廃棄することが行われている。
【０００３】
また、フルカラー画像形成装置においては、パーソナルコンピュータやワークステーション等のホスト機器から画像データを受け取り、この画像データを基にイエロー、マゼンタ、シアン、及び黒の４色に色分解し、この色分解された画像情報により像担持体で各色のトナー像を形成し、この各色のトナー像を中間転写ロールや中間転写ベルト等の中間転写体上で重ね合わせ、次いで一括して受像紙上に転写してフルカラー画像を得ているが、この場合も上記と同様に、像担持体上や中間転写体上に残留した残トナーをクリーニング装置で回収し、この回収トナーを一時的に回収容器に蓄積し、回収トナー量が一定量に達したところで廃棄することが行われている。
【０００４】
そして、このような画像形成装置においては、像担持体上や中間転写体上に残留した残トナーを除去するクリーニング工程は、残トナーがそのまま記録画像におけるゴースト、かぶり等の汚れや混色等による色むら等の原因になることから、極めて重要な工程とされている。
【０００５】
近年、環境保護の問題がクローズアップされるに伴い、このようにして回収され、廃棄される残トナーについても、できるだけその回収量を低減することが要求され、また、回収された残トナーの再利用を図ることが求められている。
【０００６】
また、このような環境保護のための廃棄物量低減や廃棄物の再利用の問題は、単に像担持体や中間転写体から回収される残トナーに止まらず、画像形成装置を形成する種々の構成部品についても要請されているが、像担持体や中間転写体にクリーニング装置を付設すると、このクリーニング装置のクリーニングブレード等がこれら像担持体や中間転写体の表面に摺接し、これが摩耗（像担持体の膜減り等）の原因になって像担持体や中間転写体の長寿命化を図る上での障害になっている。
【０００７】
そこで、このような観点から、従来から、電子写真方式を用いた画像形成装置において、像担持体表面をクリーニングする一方式として、ブラシ方式が提案されている（例えば特許文献１、２参照。）。
【０００８】
図１４に従来のブラシ方式によるクリーニング装置の簡略構成図を示す。図１４に示すように、クリーニング装置は、感光体１０１、感光体１０１に当接して回転するブラシローラ１０２、ブラシローラ１０２に当接して中間ローラ１０３、および中間ローラ１０３上のトナーを掻き取る掻き取り部材１０４などから構成されている。
【０００９】
転写ののち感光体１０１上に残留したトナーは、機械的または静電的にブラシローラ側に回収される。さらに回収されたトナーは静電的に中間ローラに転移し、その後掻き取り部材により中間ローラから除去される。除去されたトナーは不図示のトナー搬送手段により廃トナー容器に搬送、収容される。
【００１０】
さらに、ピーク間電圧４００〜７００Ｖ、周波数１００〜２，０００Ｈｚ、直流バイアス１００〜３００Ｖの電圧をブラシローラに印加する方法も提案されている（例えば特許文献３参照）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平９−９０８４０号公報
【特許文献２】
特許第３１３７９６２号公報
【特許文献３】
特許第３１３７９６２号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成の従来の技術においては、以下のような問題点を有していた。
【００１３】
第一に、クリーニング装置の構成要素が、少なくともブラシロール、中間ロール、掻き取り部材の３つが必要であり、かつトナーを静電気力で中間ロールまでに移動するには、複数のバイアス電源が必要である点である。
【００１４】
このため、クリーニング装置の小型化や低価格化が極めて困難である。例えば、中間ローラを用いずにフリッカで直接ブラシ繊維に付着したトナーを叩き出す方式が提案されているが、フリッカとブラシローラとが当接した状態で長時間放置されると、ブラシ繊維が変形し、ブラシローラのクリーニング性能が局所的に低下してしまうという問題点を有する。
【００１５】
また、強いて小型化及び低価格化を図るために中間ロール、掻き取り部材を省いたブラシロールのみの構成も考えられるが、後でも述べるが、明確なトナーの形状（トナー付着力）、帯電量とブラシローラへの残トナーの回収・吐出しのバイアス条件が明確に規制されてないので、ブラシローラからこれらトナーに作用する静電誘引力よりも像担持体表面との物理的な付着力の方が大きくなったり、トナー帯電量が低過ぎたり、高過ぎたりで、十分に静電誘引力がトナーに働かなかったりで、単純に静電誘引力だけで残留トナーを像担持体の表面から除去するのが困難になることが多い。
【００１６】
さらに、非画像形成動作中にブラシローラに回収したトナーを、像担持体に吐き出して像担持体で担持搬送して別のクリーニング装置で回収しようとすると、必ず帯電装置、現像装置を吐き出したトナーが通過して、帯電装置を汚して画像不良を起こしたり（非接触帯電器の場合汚れないことが多い）、残留トナーによるゴースト、かぶり等の汚れが発生したり、現像装置に他色のトナー（主に逆転写トナー）が入り込んで混色し、色むら等の問題が起きる。
【００１７】
第二に、クリーニング装置に搬送されるトナーの帯電分布は現像装置内のそれに比べブロードに変化し、正負両帯電極性のトナーが混在している。このため、静電気力でブラシローラ側に回収しようとしても、バイアス電圧とは逆極性のトナーしか回収できないという問題がある。
【００１８】
また、この正負両帯電極性のトナーが混在している問題に対しては、球形トナーを用いる等転写効率を上げてできるだけ逆転写トナー（主に正極に帯電）だけをブラシローラ側に回収しようという試みがなされてきているが、明確なトナーの形状（トナー付着力）、帯電量とブラシローラへの残トナーの回収・吐出しのバイアス条件が明確に規制されてないので、ブラシローラからこれらトナーに作用する静電誘引力よりも像担持体表面との物理的な付着力の方が大きくなったり、トナー帯電量が低過ぎたり、高過ぎたりで、十分に静電誘引力がトナーに働かなかったりで、単純に静電誘引力だけで残留トナーを像担持体の表面から除去するのが困難になることが多い。
【００１９】
さらに、このブラシローラのブラシは抵抗値と密度を最適化して、ブラシローラからトナーに作用する静電誘引力、像担持体に対するブラシローラの接触機会、トナーの回収バッファ量を十分に確保して、トナーの回収・吐出し性能及び回収バッファ量を向上させることが可能であるが、ブラシローラの構造上、回収バッファ量が多い、接触機会を多くするには利点があるものの、ブラシ繊維の中に入り込んだトナーには像担持体と距離がある為、トナーに作用する電界つまり静電誘引力が小さくなる。
【００２０】
従って、ブラシ繊維の中に入り込んだトナーを静電誘引力で吐き出すことが困難になることが多く、逆にブラシ繊維から吐き出すための静電誘引力を働かせない時、ブラシ繊維中でのトナーの拘束力を働かせる静電誘引力も小さいので、すなわち画像形成時に吐き出してしまい、画像不良を起こしたりする問題がある。
【００２１】
また、このブラシローラのブラシ抵抗値を明確に規制しないと、ブラシローラからトナーに作用する静電誘引力を十分に確保できず、トナーの回収・吐出し性能が落ちたり、ブラシローラで像担持体を帯電してしまい、画像ムラが発生したりする問題がある。
【００２２】
また、このブラシローラのブラシ繊維のパイル密度を明確に規制しないと、ブラシローラのブラシ繊維が像担持体上トナーに接触する機会が少な過ぎたり、ブラシ繊維の中にトナーが入り難かったり、ブラシ繊維の中のトナーが静電誘引力を働かせても吐出し難かったりする問題がある。また、ブラシ繊維の中のトナーが静電誘引力をかけなくても出てきて、画像不良を発生したりする問題がある。
【００２３】
さらには、このようなトナーの回収・吐出し方式（クリーニング装置）では、比較的粒径の大きなトナーに関してはこれを容易に残トナーを除去できるものの、近年において使用頻度が増加している平均粒径５〜７μｍ程度の小粒径トナーについては、導電性ブラシローラからこれらトナーに作用する静電誘引力よりも像担持体表面との物理的な付着力の方が大きいため、静電誘引力だけで残留トナーを像担持体の表面から除去するのは困難である。
【００２４】
なお、特許第３１３７９６２号公報によれば、交流電圧に直流電圧を重畳した方式が提案されているが、正負両極性のトナーがブラシローラと感光体ドラムとの間で振動はするものの、すべての両極性のトナーがブラシに回収されることは極めて困難と考えられる。なぜならば、ブラシローラと感光体とが漸次離間するのに伴い、ブラシローラと感光体との間の交番電界強度が漸次弱まり、この結果トナーは両者間を往復運動できなくなる。この結果、ブラシローラへの印加電圧とは逆極性のトナーはブラシローラ側に吸引されるものの、同極性のトナーは反発して感光体側に移動するものと考えられるからである。
【００２５】
さらには、このような吐き出し工程は、数枚〜数十枚毎、非画像形成時に行われるので、画像形成動作を長期中断して、使い勝手を低下させてしまう問題もある。
【００２６】
そこで、本発明は、使い勝手向上、小型化、低価格化、像担持体長寿命化と高画質の両立が可能で、かつ転写残留トナーの極性に依存しないクリーニング装置を具備し、または簡素な直流電源のみのクリーニング装置を具備した画像形成装置および画像形成方法を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体上に顕像粒子による顕像粒子像を形成する現像手段と、前記顕像粒子像を受像部材に転写する転写手段と、転写ののち前記像担持体上に残留する顕像粒子像を回収する第一の回収手段と、画像形成動作中に、前記第一の回収手段のブラシ繊維を振動せしめる振動手段または負または正極性の直流電圧を印加する第一の電圧印加手段と、非画像形成動作中に正負両極性の直流電圧を切り替えて前記第一の回収手段に印加する第二の電圧印加手段と、非画像形成動作中に前記第一の回収手段から吐き出された顕像粒子を回収する第二の回収手段とを具備し、使用する顕像粒子の球形度（投影面積で、（周囲長）２／（４π×投影面積））が１．００〜１．５０、顕像粒子の帯電量が−１０〜−５０μＣ／ｇ（正帯電の場合には１０〜５０μＣ／ｇ）よりなるものである。
【００２８】
また、この課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、前記振動手段が、前記第一の回収手段に交流電圧を印加する交流電圧印加手段よりなるものである。
【００２９】
さらに、この課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、前記交流電圧印加手段が、前記像担持体表面と前記第一の回収手段との間での放電開始電圧の２倍以上〜２ｋＶｐｐの電圧を印加するものである。
【００３０】
また、この課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、前記交流電圧印加手段が、１〜７ｋＨｚの周波数の交流を印加するものである。
【００３１】
さらに、この課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、画像形成動作中の前記第一の回収手段に前記像担持体の表面電位より絶対値で大きい直流電圧を印加するものである。
【００３２】
また、この課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、前記第一の回収手段が、ゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラから構成されるものである。
【００３３】
さらに、この課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、前記第二の回収手段は、吐き出された顕像粒子を担持搬送する像担持体と、像前記担持体上の顕像粒子を回収する転写手段とにより構成されるものである。
【００３４】
また、この課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、前記転写手段表面に付着した顕像粒子を除去する顕像粒子除去手段と、除去された顕像粒子を格納する顕像粒子格納手段とを具備するものである。
【００３５】
さらに、この課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、前記非画像形成動作中は、画像形成動作とは反対方向に回転し、吐き出された顕像粒子を担持搬送する像担持体により構成されるものである。
【００３６】
また、この課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、前記第二の回収手段は、吐き出された顕像粒子を担持搬送する像担持体と、前記像担持体上の顕像粒子を回収する現像手段により構成されるものである。
【００３７】
さらに、この課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、前記第二の回収手段が、吐き出された顕像粒子を担持搬送する像担持体と、前記像担持体上の顕像粒子を中間転写ドラムまたは中間転写ベルトまたは用紙搬送ベルト上に移動させる転写手段、移動された顕像粒子を担持搬送する中間転写ベルトまたは用紙搬送ベルトと、前記中間転写ドラムまたは前記中間転写ベルトまたは前記用紙搬送ベルト上の顕像粒子を回収するトナー除去装置により構成されるものである。
【００３８】
また、この課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、前記非画像形成動作での吐き出し手段と第二の回収手段が、画像形成動作中の紙間で行うように構成されるものである。
【００３９】
さらに、この課題を解決するために、本発明の画像形成方法は、像担持体上に顕像粒子による顕像粒子像を形成する現像工程と、前記顕像粒子像を受像部材に転写する転写工程と、転写ののち前記像担持体上に残留する顕像粒子像を、画像形成動作中に振動するブラシ繊維により、または負または正極性の直流電圧印加により、第一の回収手段に回収する第一の回収工程と、非画像形成動作中に正負両極性の直流電圧を順次前記第一の回収手段に印加して、前記第一の回収手段から顕像粒子を吐き出す吐き出し工程と、吐き出し工程により吐き出された顕像粒子を第二の回収手段に回収する第二の回収工程とを有し、球形度（投影面積で、（周囲長）２／（４π×投影面積））が１．００〜１．５０、帯電量が−１０〜−５０μＣ／ｇ（正帯電の場合１０〜５０μＣ／ｇ）顕像粒子を使用するものである。
【００４０】
また、この課題を解決するために、本発明の画像形成方法は、前記第一の回収工程において、前記第一の回収手段に交流電圧が印加されるものである。
【００４１】
さらに、この課題を解決するために、本発明の画像形成方法は、前記第一の回収工程で前記第一の回収手段に印加される交流電圧が、前記交流像担持体表面と前記第一の回収手段との間での放電開始電圧の２倍〜２ｋＶｐｐの電圧よりなるものである。
【００４２】
また、この課題を解決するために、本発明の画像形成方法は、前記第一の回収工程で前記第一の回収手段に印加される周波数が、１〜７ｋＨｚよりなるものである。
【００４３】
さらに、この課題を解決するために、本発明の画像形成方法は、前記第一の回収工程で前記第一の回収手段に像担持体の表面電位より絶対値で大きい直流電圧を印加するものである。
【００４４】
また、この課題を解決するために、本発明の画像形成方法は、前記第一の回収工程で、ゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラから構成された前記第一の回収手段を用いるものである。
【００４５】
さらに、この課題を解決するために、本発明の画像形成方法は、前記第二の回収工程が、吐き出された顕像粒子を前記像担持体にて担持搬送する搬送工程と、前記像担持体上の顕像粒子を転写手段により回収する転写回収工程を有するものである。
【００４６】
また、この課題を解決するために、本発明の画像形成方法は、前記転写手段表面に付着した顕像粒子を除去する顕像粒子除去工程と、除去された前記顕像粒子を格納する顕像粒子格納工程とを有するものである。
【００４７】
さらに、この課題を解決するために、本発明の画像形成方法は、前記非画像形成動作中に、吐き出された顕像粒子を前記像担持体にて、画像形成動作とは反対方向に回転して、担持搬送する反転吐き出し工程を有するものである。
【００４８】
また、この課題を解決するために、本発明の画像形成方法は、前記第二の回収工程は、吐き出された顕像粒子を前記像担持体にて担持搬送する搬送工程と、前記像担持体上の顕像粒子を現像手段にて回収する現像回収工程とを有するものである。
【００４９】
さらに、この課題を解決するために、本発明の画像形成方法は、前記第二の回収工程は、吐き出された顕像粒子を前記像担持体にて担持搬送する搬送工程と、前記像担持体上の顕像粒子を中間転写ドラムまたは中間転写ベルトまたは用紙搬送ベルト上に移動させる転写移動工程と、前記中間転写ドラムまたは前記中間転写ベルトまたは前記用紙搬送ベルト上の顕像粒子を回収除去するトナー回収除去工程とを有するものもである。
【００５０】
また、この課題を解決するために、本発明の画像形成方法は、前記非画像形成動作での吐き出し工程と前記第二の回収工程は、画像形成動作中の紙間で行うものである。
【００５１】
これらにより、感光体のクリーニング装置の構成が極めて簡単、長寿命化（低ランニングコスト化）で使い勝手が良くかつ省スペースが実現され、画像形成装置の小型化、低価格化と高画質化の両立が可能となる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、像担持体と、像担持体上に顕像粒子による顕像粒子像を形成する現像手段と、顕像粒子像を受像部材に転写する転写手段と、転写ののち像担持体上に残留する顕像粒子像を回収する第一の回収手段と、画像形成動作中に、第一の回収手段のブラシ繊維を振動せしめる振動手段または負または正極性の直流電圧を印加する第一の電圧印加手段と、非画像形成動作中に正負両極性の直流電圧を切り替えて第一の回収手段に印加する第二の電圧印加手段と、非画像形成動作中に第一の回収手段から吐き出された顕像粒子を回収する第二の回収手段とを具備し、使用する顕像粒子の球形度が１．００〜１．５０、顕像粒子の帯電量が−１０〜−５０μＣ／ｇである画像形成装置であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。また、回収ブラシからトナーを感光体表面に吐き出し、第二の回収手段に搬送することが容易になるという作用を有する。
【００５３】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、振動手段は、第一の回収手段に交流電圧を印加する交流電圧印加手段である画像形成装置であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。また、回収ブラシからトナーを感光体表面に吐き出し、第二の回収手段に搬送することが容易になるという作用を有する。
【００５４】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、交流電圧印加手段は、像担持体表面と第一の回収手段との間での放電開始電圧の２倍以上〜２ｋＶｐｐの電圧を印加する画像形成装置であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。また、回収ブラシからトナーを感光体表面に吐き出し、第二の回収手段に搬送することが容易になるという作用を有する。
【００５５】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、交流電圧印加手段は、１〜７ｋＨｚの周波数の交流を印加する画像形成装置であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。また、回収ブラシからトナーを感光体表面に吐き出し、第二の回収手段に搬送することが容易になるという作用を有する。
【００５６】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１記載の発明において、画像形成動作中の第一の回収手段に像担持体の表面電位より絶対値で大きい直流電圧を印加する画像形成装置であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。また、回収ブラシからトナーを感光体表面に吐き出し、第二の回収手段に搬送することが容易になるという作用を有する。
【００５７】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の発明において、第一の回収手段が、ゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラから構成される画像形成装置であり、さらなる回収性能、ならびに吐き出し性能をアップさせることができるという作用を有する。
【００５８】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載の発明において、第二の回収手段は、吐き出された顕像粒子を担持搬送する像担持体と、像担持体上の顕像粒子を回収する転写手段とにより構成される画像形成装置であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。
【００５９】
本発明の請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の何れか一項に記載の発明において、転写手段表面に付着した顕像粒子を除去する顕像粒子除去手段と、除去された顕像粒子を格納する顕像粒子格納手段とを具備する画像形成装置であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。
【００６０】
本発明の請求項９に記載の発明は、請求項１〜８の何れか一項に記載の発明において、非画像形成動作中は、画像形成動作とは反対方向に回転し、吐き出された顕像粒子を担持搬送する像担持体により構成される画像形成装置であり、帯電装置を汚して画像不良を起こしたり（非接触帯電器の場合汚れないことが多い）、残留トナーによるゴースト、かぶり等の汚れが発生したり、現像装置に他色のトナー（主に逆転写トナー）が入り込んで混色し、色むらなどを防止することができるという作用を有する。
【００６１】
本発明の請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９の何れか一項に記載の発明において、第二の回収手段は、吐き出された顕像粒子を担持搬送する像担持体と、像担持体上の顕像粒子を回収する現像手段により構成される画像形成装置であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。
【００６２】
本発明の請求項１１に記載の発明は、請求項１〜１０の何れか一項に記載の発明において、第二の回収手段は、吐き出された顕像粒子を担持搬送する像担持体と、像担持体上の顕像粒子を中間転写ドラムまたは中間転写ベルトまたは用紙搬送ベルト上に移動させる転写手段、移動された顕像粒子を担持搬送する中間転写ベルトまたは用紙搬送ベルトと、中間転写ドラムまたは中間転写ベルトまたは用紙搬送ベルト上の顕像粒子を回収するトナー除去装置により構成される画像形成装置であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。
【００６３】
本発明の請求項１２に記載の発明は、請求項１〜１１の何れか一項に記載の発明において、非画像形成動作での吐き出し手段と第二の回収手段は、画像形成動作中の紙間で行うように構成される画像形成装置であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。
【００６４】
本発明の請求項１３に記載の発明は、像担持体上に顕像粒子による顕像粒子像を形成する現像工程と、顕像粒子像を受像部材に転写する転写工程と、転写ののち像担持体上に残留する顕像粒子像を、画像形成動作中に振動するブラシ繊維により、または負または正極性の直流電圧印加により、第一の回収手段に回収する第一の回収工程と、非画像形成動作中に正負両極性の直流電圧を順次第一の回収手段に印加して、第一の回収手段から顕像粒子を吐き出す吐き出し工程と、吐き出し工程により吐き出された顕像粒子を第二の回収手段に回収する第二の回収工程とを有し、球形度が１．００〜１．５０、帯電量が−１０〜−５０μＣ／ｇ顕像粒子を使用する画像形成方法であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。
【００６５】
本発明の請求項１４に記載の発明は、請求項１３記載の発明において、第一の回収工程では、第一の回収手段に交流電圧が印加される画像形成方法であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。
【００６６】
本発明の請求項１５に記載の発明は、請求項１３または１４記載の発明において、第一の回収工程で第一の回収手段に印加される交流電圧は、交流像担持体表面と第一の回収手段との間での放電開始電圧の２倍〜２ｋＶｐｐの電圧である画像形成方法であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。
【００６７】
本発明の請求項１６に記載の発明は、請求項１３〜１５の何れか一項に記載の発明において、第一の回収工程で第一の回収手段に印加される周波数は、１〜７ｋＨｚである画像形成方法であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。
【００６８】
本発明の請求項１７に記載の発明は、請求項１３記載の発明において、第一の回収工程で第一の回収手段に像担持体の表面電位より絶対値で大きい直流電圧を印加する画像形成方法であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。
【００６９】
本発明の請求項１８に記載の発明は、請求項１３〜１７の何れか一項に記載の発明において、第一の回収工程で、ゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラなどから構成される第一の回収手段を用いる画像形成方法であり、回収性能ならびに吐き出し性能を大幅にアップさせることができるという作用を有する。
【００７０】
本発明の請求項１９に記載の発明は、請求項１３〜１８の何れか一項に記載の発明において、第二の回収工程は、吐き出された顕像粒子を像担持体にて担持搬送する搬送工程と、像担持体上の顕像粒子を転写手段により回収する転写回収工程とからなる画像形成方法であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。
【００７１】
本発明の請求項２０に記載の発明は、請求項１３〜１９の何れか一項に記載の発明において、転写手段表面に付着した顕像粒子を除去する顕像粒子除去工程と、除去された顕像粒子を格納する顕像粒子格納工程とを有する画像形成方法であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。
【００７２】
本発明の請求項２１に記載の発明は、請求項１３〜２０の何れか一項に記載の発明において、非画像形成動作中に、吐き出された顕像粒子を像担持体にて、画像形成動作とは反対方向に回転して、担持搬送する反転吐き出し工程を有する画像形成方法であり、帯電装置を汚して画像不良を起こしたり（非接触帯電器の場合汚れないことが多い）、残留トナーによるゴースト、かぶり等の汚れが発生したり、現像装置に他色のトナー（主に逆転写トナー）が入り込んで混色し、色むらなどを防止することができるという作用を有する。
【００７３】
本発明の請求項２２に記載の発明は、請求項１３〜２１の何れか一項に記載の発明において、第二の回収工程は、吐き出された顕像粒子を像担持体にて担持搬送する搬送工程と、像担持体上の顕像粒子を現像手段にて回収する現像回収工程とからなる画像形成方法であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。
【００７４】
本発明の請求項２３に記載の発明は、請求項１３〜２２の何れか一項に記載の発明において、第二の回収工程は、吐き出された顕像粒子を像担持体にて担持搬送する搬送工程と、像担持体上の顕像粒子を中間転写ドラムまたは中間転写ベルトまたは用紙搬送ベルト上に移動させる転写移動工程と、中間転写ドラムまたは中間転写ベルトまたは用紙搬送ベルト上の顕像粒子を回収除去するトナー回収除去工程とからなる画像形成方法であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。
【００７５】
本発明の請求項２４に記載の発明は、請求項１３〜２３の何れか一項に記載の発明において、非画像形成動作での吐き出し工程と第二の回収工程は、画像形成動作中の紙間で行う画像形成方法であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。
【００７６】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図１３を用いて説明する。なお、これらの図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。
【００７７】
図１は、本発明の画像形成装置に係る構成断面図、図２は、本発明の画像形成動作中に回収手段に直流電圧を印加する手段を有する画像形成装置に係る構成断面図、図３は、本発明の反転吐き出し手段を有する画像形成装置に係る構成断面図、図４は、本発明の画像形成動作中に回収手段に直流電圧を印加する手段と反転吐き出し手段を有する画像形成装置に係る構成断面図、図５は、本発明のカラー画像形成装置に係る構成断面図、図６は、本発明の画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャート、図７は、本発明の画像形成動作中に回収手段に直流電圧を印加する手段を有する画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャート、図８は、本発明の反転吐き出し手段を有する画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャート、図９は、本発明の画像形成動作中に回収手段に直流電圧を印加する手段と反転吐き出し手段を有する画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャート、図１０は、本発明のカラー画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャート、図１１は、本発明の画像形成動作中に回収手段に直流電圧を印加する手段を有するカラー画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャート、図１２は、本発明の反転吐き出し手段を有するカラー画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャート、図１３は、本発明の画像形成動作中に回収手段に直流電圧を印加する手段と反転吐き出し手段を有するカラー画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャートである。
【００７８】
本実施の形態において、画像形成装置には、図１〜図４に示すように、感光体（像担持体）１および帯電装置６が設けられている。感光体１は、金属ドラムに感光体層が設けられ、静電潜像保持体に相当する。感光体層はＯＰＣ層やａ−ＳｉＨ層、セレン層などを用いる。また、素管の傷や汚れが感光体の帯電特性に影響しないよう、アルミ素管とＣＧＬとの間に導電性下引層を設けてもよい。帯電装置６は、感光体１の表面から所定の間隙を持って配置され、感光体ドラムを帯電する。
【００７９】
図１および図２中にはスコロトロン帯電装置を図示しているが、その他にもコロトロン帯電装置や固体帯電素子などの非接触帯電装置を用いてもよく、さらには感光体ドラム表面に接触する帯電ローラや帯電ブラシなどの接触帯電装置を用いてもよい。
【００８０】
この帯電装置には直流電圧のみ印加でもいいし、直流電圧に交流電圧を重畳してもよく、より安定な帯電を行える。一方、交流電圧を重畳すると、オゾンを多量に発生したり、感光体１を傷めて寿命を短くする場合が多い。本実施の形態ではスコロトロン帯電装置を用いて説明する。
【００８１】
また、画像形成装置には、露光源７、ならびに現像装置８などが設けられている。露光源７は、帯電した感光体１表面に光照射して、静電潜像を形成する。感光体１の吸収スペクトルが高い波長を発光するものであれば、レーザ光やＬＥＤ光、ＣＲＴ光、ＥＬ光等を露光源として用いてもよい。
【００８２】
現像装置８は、感光体１上の静電潜像を現像する現像手段である。現像装置８は、二成分現像装置、一成分現像装置の何れでもよいが、本実施の形態では二成分現像装置を用いる。
【００８３】
二成分現像装置の場合は、キャリア粒子とトナー粒子とを混合した二成分現像剤を用いる。キャリア粒子は、フェライト、マグネタイト、鉄粉、重合法等で作られた樹脂等の磁性粒子から構成される。また、磁性コア粒子の表面に被覆材料をコーティングするコートキャリアを用いてもよい。
【００８４】
被覆材料としては、アミノ系樹脂、例えば、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹脂、ポリアミド樹脂およびエポキシ樹脂等があげられ、さらにポリビニルおよびポリビニリデン系樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、エチルセルロース樹脂等のセルロース系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂等があげられ、上記の混合物でもよい。また、キャリア粒子は球形であることが好ましい。
【００８５】
フレーク状、平板状の場合、転写残留トナーを現像装置に回収する能力が増加するが、その反面刷毛目状の画像ノイズが発生しやすくなる。また、キャリア粒子の平均粒径は、３０μｍ〜７０μｍが好ましく、望ましくは３５μｍ〜５５μｍが好ましい。上記範囲を下回ると、磁気ブラシの保磁力が小さくなり現像スリーブから容易に離脱するので、感光体ドラムへのキャリア付着が増加してしまう。
【００８６】
また、上記範囲を上回ると、単位重量当たりのキャリア表面積が小さくなり、トナーの帯電が不安定になる。廃トナーが発生しない、いわゆるクリーナレス方式の場合、転写残留トナーと接触する磁気ブラシの表面積が小さくなるので、転写残留トナーと磁気ブラシとの接触機会が減少し、その結果、感光体ドラムからの回収能力が低減してしまう。
【００８７】
さらには、静電潜像よりも大きなキャリア粒子でトナーが搬送されるので、微細な静電潜像を現像できなくなる。トナー粒子は、二成分現像装置、一成分現像装置に関わらず、着色剤が分散された結着樹脂から構成される。
【００８８】
結着樹脂の材料としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸アルキル共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン等をあげることができる。
【００８９】
さらに、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド、変性ロジン、パラフィンワックス等が用いられる。また、着色剤としては、カーボンブラック、ニグロシン、アニリンブルー、カルコイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド４８：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド５７：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー９７、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１８０をあげることができる。本発明のトナーには、上記成分のほかに、必要に応じて帯電制御剤やワックスなどを含有させることができる。
【００９０】
さらに必要に応じてシリカや酸化チタン、酸化亜鉛などの無機酸化物や有機微粒子等の外添剤を添加することもできる。トナーは球形が好ましく、本発明においては、後で詳細に説明するが、トナー粒子の投影面積Ｓ、周長Ｌとしたとき、下式で示す形状係数Ｃが１．０〜１．５であることが好ましい。より好ましくは、下式で示す形状係数Ｃが１．０〜１．３である。
【００９１】
さらに好ましくは、１．１〜１．３である。
【００９２】
Ｃ＝Ｌ２／４πＳ
形状係数が上記範囲を上回ると、トナーの離型性が低下して転写効率が低下するだけでなく、ハーフトーン画像とベタ黒画像との最大転写効率を同一の転写電圧で実現することが困難になる。
【００９３】
よって、転写残留トナーが増加してしまうため好ましくない。また、上記範囲を下回ると、トナーの離型性が高すぎて受像紙や感光体ドラムから離れやすくなり、転写後の受像紙上におけるトナー飛散や、帯電装置のトナー汚染が発生しやすくなる。
【００９４】
また、上記形状係数範囲は、後述するようにトナー粒子が小さい静電気力で像担持体上から離脱しやすく、かつ小さい静電気力でブラシ状、ゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラ等から構成される回収手段から離脱しやすい範囲である。
【００９５】
上記の形状係数を実現するには、懸濁重合法や乳化重合法で作製されたトナーを用いることが好ましい。また、機械的粉砕法で作製されたトナー母体を熱気流中に投下して、球形化処理を施してもよく、その他の方法で球形化処理を施してもよい。
【００９６】
また、トナーの帯電量は、詳しくは後述するが、本発明においては、−１０〜−５０μＣ／ｇ（正帯電の場合１０〜５０μＣ／ｇ）が好ましい。より、好ましくは−１５〜−４５μＣ／ｇ（正帯電の場合１５〜４５μＣ／ｇ）である。帯電量が上記範囲を上回ると、トナーの電荷量が大きすぎて、現像量が極端に減少したり、トナー電荷に見合う転写電界が不足して転写残トナーが極端に増加したり、トナー同士が反発しあって転写での飛び散りを起こしてしまう。
【００９７】
上記範囲を下回ると、転写工程で転写電界過剰により、また転写ニップ前後でのパッシェン放電や転写ニップ内での電荷注入により、トナーが逆極性に帯電しやすくなり、転写残トナーが極端に増加してしまったり逆転写を起こしてしまう。
【００９８】
また、上記帯電量範囲は、後述するようにトナー粒子が小さい静電気力で像担持体上から離脱かつ付着しやすく、かつ小さい静電気力でブラシ状、ゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラ等から構成される回収手段から離脱かつ付着しやすい範囲である。
【００９９】
トナーの体積メジアン径は、５．０〜７．５μｍであることが好ましい。上記範囲以下であると、トナー粒子と感光体ドラムとの機械的付着力が高くなり、転写効率が低下してしまう。
【０１００】
上記範囲を上回ると、微細な静電潜像を忠実に現像することが困難になる。また、ベタ黒画像を印字したときの受像紙をトナーで隠蔽する隠蔽率が低下してしまうため、十分な画像濃度を達成するには、０．５５ｍｇ／ｃｍ２以上のトナー量で現像する必要がある。
【０１０１】
しかしながら、現像トナー量が増加すると、感光体ドラム上のトナー最下層まで受像紙に転写することが困難になる。また高い転写バイアスを印加して感光体ドラム上のベタ黒画像を転写しても、ハーフトーン画像には過度の電圧を供給することになり、その結果転写工程中でトナーの極性が反転して、ハーフトーン画像の転写効率が低下してしまう。よって本発明では上記範囲の体積メジアン径を有するトナーを用い、かつ感光体ドラム上への現像トナー量を０．５５ｍｇ／ｃｍ２以下にすることが好ましい。
【０１０２】
また、トナーの粒度分布変動係数を３０％以下で、３μｍ以下、１６μｍ以上の粒子が存在しないことが好ましい。これにより、トナーの粒度分布を非常に狭く、粒径のそろった均一なトナーとできるので、トナーの帯電量分布を安定、均一、シャープにでき、現像転写後の潜像担持体への残トナーを大幅に減らすことができ、現像同時クリーニング性もアップさせる作用を有する。
【０１０３】
すなわち廃トナーを大幅に減らすことができ、ランニングコストに有利で環境にやさしいものとなる。また、上記範囲は、後述するようにトナー粒子が小さい静電気力で像担持体上から離脱しやすく、かつ小さい静電気力でブラシ状、ゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラ等から構成される回収手段から離脱しやすい範囲である。
【０１０４】
現像スリーブ８ｃには不図示の電源にて所定の現像電圧が印加される。二成分現像装置の場合、現像電圧は、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が好ましい。また、上記したような球形トナーを用いることによりキャリア粒子からトナーが離脱しやすくなるので、直流電圧のレベルが小さくても現像が可能となる。
【０１０５】
また一成分現像装置でも感光体１と現像スリーブ８ｃとが非接触の構成の場合、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が好ましい。これによりトナー粒子が現像スリーブから離脱しやすくなるので、直流電圧のレベルが小さくても現像が可能となる。
【０１０６】
交流電圧の波形や正弦波や矩形波、三角波、のこぎり波の何れでもよく、またデューティー比が変調された交流波を印加してもよい。交流電圧のピーク間電圧は５００Ｖ〜２０００Ｖが好ましい。
【０１０７】
上記範囲を下回ると、トナーは振動しにくくなり、交流電圧の効果が低減してしまう。また上記範囲を上回ると感光体へのキャリア付着が発生してしまう。キャリア粒子の導電率が高いと、現像スリーブ上の磁気ブラシと感光体との間で放電が発生し、感光体上のトナーを乱す。さらに高いピーク間電圧を印加すると、上記放電により感光体や現像スリーブに放電痕を形成してしまう。
【０１０８】
交流電圧の周波数は１ｋＨｚ〜８ｋＨｚが望ましい。上記範囲外ではトナー現像量が低下する。詳細な作用効果は不明であるが、トナーが磁気ブラシから離脱しやすい固有振動数が存在するものと考えられる。
【０１０９】
後述の回収ブラシ装置から吐き出されたトナーを現像装置に回収する場合は、さらに上記周波数を４ｋＨｚ〜７ｋＨｚ、上記ピーク間電圧を１〜２ｋＶｐｐに設定することが好ましい。上記範囲外では、感光体上のトナーの回収効率が低下してしまう。これも詳細な作用効果が不明であるが、感光体からトナーが離脱して現像装置の磁気ブラシに取りこまれやすい固有振動数が存在するものと考えられ、上記範囲を下回るピーク電圧だと、トナーは振動しにくくなり、交流電圧の効果が低減してしまい、上記範囲を上回ると感光体へのキャリア付着が発生してしまう。なお、回収装置から吐き出されたトナーを現像装置に回収しない場合では、上記範囲外の周波数に設定するか、もしくは直流電圧のみ印加すればよい。
【０１１０】
また、画像形成装置には、転写装置３、レジストローラ２、受像紙５、上流側案内手段１０、定着装置４、ならびに下流側案内手段１１が設けられている。
【０１１１】
転写手段である転写装置３として、芯金に導電性ウレタンやＥＰＤＭ、シリコンなどのスポンジ層を巻付けた転写ローラや、ナイロンやレイヨンなどの導電性繊維からなる転写ブラシ、導電性ゴム板や導電性フィルムシートの先端部が接触した転写ブレードや転写フィルム、ＰＴＦＥやＰＦＡ、ＴＥＰ、ポリイミド、ポリカーボネートなどの樹脂材料に導電材を分散した導電性ベルトなどを用いる。後述するように、転写装置で回収装置から吐き出されたトナーを掻き取り部材で回収する場合は、トナー粒子が機械的に転写装置から離脱しやすい構成が好ましい。
【０１１２】
よって、上述の転写装置のうち、表面にＰＦＡやＰＴＦＥなどのフィルム層を有する転写ローラや転写ベルトなどの転写装置を用いることが好ましい。
【０１１３】
レジストローラ２は、受像紙を所定の速度で搬送する。受像紙５は、普通紙やハガキ用紙、ＯＨＰシートである。
【０１１４】
また、上流側案内手段１０は、レジストローラ２から感光体１までの受像紙５の搬送方向を案内する。定着装置４は、受像紙５上に転写されたトナー像を定着する。下流側案内手段１１は、転写領域から定着装置４までの受像紙の搬送方向を案内する。
【０１１５】
なお、高湿下環境だと受像紙５が低抵抗になり、可撓部材３ｂから受像紙５を介して案内手段１０、１１に電流が漏洩してしまう。このため、受像紙５背面に十分な電荷が供給されなくなり、転写不良が発生してしまう。
【０１１６】
この問題を解決するため、案内手段１０、１１は絶縁部材で構成するか、転写電圧と同極性の電圧が印加されることが好ましい。また、抵抗素子やツェナーダイオード素子など自己バイアス素子を案内手段１０、１１と接地との間に接続してもよい。
【０１１７】
また、定着装置４は、加熱手段４ａと加圧手段４ｂとから構成される。図１〜図４中、加熱手段４ａと加圧手段４ｂとはローラ形状を示しているが、本発明はこれに限るものではなく、フィルム状やベルト状の加熱手段、加圧手段等を用いてもよい。
【０１１８】
さらに、画像形成装置には、回収部材１２が設けられている。この回収部材１２は、感光体回転方向で転写装置と帯電装置との間に配設され、たとえば、回収手段としてのブラシ部材またはゴムローラまたはスポンジローラまたは弾性体の表層にゴムチューブなどがかぶせられたローラなどからなる。
【０１１９】
図中には帯電ローラ等で用いられているゴムローラを例に図示してある。回収部材１２は、ブラシ部材の場合、ブラシ繊維が感光体表面に対し略垂直でかつ感光体表面に接触するように配置される。ブラシ部材は、固定型ブラシ部材でも、ロール状ブラシ部材であってもよい。さらにロール状ブラシ部材、ゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラは回転してもよく、その回転方向は、感光体表面に対して順方向、逆方向の何れでもよい。
【０１２０】
ブラシ部材は、ナイロンやレイヨン、セルロース、ポリエステルなどの糸に導電材を分散した繊維（パイル）を織成するか植毛したものを用いる。また、このブラシ部材の材料も含めて回収部材１２の材料は、顕像粒子を所定の帯電極性に帯電しやすい材料により構成されるものである。
【０１２１】
また、前記ゴムローラ、スポンジローラ及び弾性体は、芯金に導電性ウレタンやＥＰＤＭ、シリコン、フッ素、ポリエステルなどのゴム層、スポンジ層を巻付けたローラなどを用いる。
【０１２２】
すなわち、通常の帯電ローラや転写ローラで用いられる材料で良く、そのまま帯電ローラや転写ローラをそのまま使用してもよい。後述するように、回収部材から回収した残トナーを吐き出しやすい、つまり機械的に回収装置から離脱しやすい構成が好ましい。よって上述の回収装置装置のうち、表面が表面エネルギーを低くする処理をしたローラ、表面にＰＦＡ、ＰＴＦＥ、フッ素などのフィルム層、チューブ層を有するローラなどの回収装置を用いることが好ましい。
【０１２３】
なお、回収装置の回収部材１２には、ブラシ部材よりゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラを用いるのがより好ましい。
【０１２４】
なぜならば、ブラシ部材の場合、ブラシ部材の構造上、回収バッファ量が多く、接触機会を多くするには利点があり、静電誘引力以外の接触機会で回収性能を向上しやすいものの、ブラシ繊維の中に入り込んだトナーには像担持体と距離がある為、トナーに作用する電界つまり静電誘引力が小さくなる。
【０１２５】
従って、ブラシ繊維の中に入り込んだトナーを静電誘引力で吐き出すことが困難になることが多く、逆にブラシ繊維から吐き出すための静電誘引力を働かせない時、ブラシ繊維中でのトナーの拘束力を働かせる静電誘引力も小さいので、すなわち画像形成時に吐き出してしまい、画像不良を起こしたりする場合がある。
【０１２６】
一方、ゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラは、構造上回収バッファ量を上げることは難しいものの、ローラ表面での残トナーの回収・吐き出しを行うので、トナーにかかる静電誘引力も大きく確保でき、かつ機械的に残トナーをかきとることができ、かつ表面エネルギーを容易に小さくでき、トナーの吐き出し性能をより高くできるので、確実なトナーの回収・吐き出しを行うことができる。
【０１２７】
回収部材１２の抵抗はＥ４〜１３Ω・ｃｍ２、より好ましくはＥ６〜１２Ω・ｃｍ２である。ブラシ部材の場合、ブラシのパイル長は０．５〜７ｍｍ、パイル太さは２〜１０デニール、パイル密度は５０〜４００Ｆ／ｍｍ２であることが好ましい。
【０１２８】
回収部材１２の抵抗が上記範囲を下回ると、回収部材１２で像担持体を帯電してしまい、画像ムラが発生したりする。また上記範囲を上回ると回収部材１２からトナーに作用する静電誘引力を十分に確保できずトナーの回収・吐出し性能が落ちてしまう。
【０１２９】
また、ブラシ部材の場合、パイル太さが上記範囲を下回ると、ブラシ繊維の硬さが軟らかくなりすぎて、像担持体上の残トナー及び逆転写トナーを機械的に摺擦して掻き取る力が弱くなり、トナー回収力が落ちる。
【０１３０】
また、上記範囲を上回るとブラシ繊維の表面積が小さくなり、トナー回収バッファ量が減ってしまうと共にブラシ繊維の硬さが硬くなり、像担持体を傷つけて寿命を低下させてしまう。
【０１３１】
上記パイル密度範囲を下回ると、ブラシの繊維が像担持体上のトナーと接触する機会が極端に減るので、トナー回収能力が低下してしまう。また、上記範囲を上回るとブラシ繊維中にトナーが入り難く、かえってトナー回収バッファ量が減ったり、一度ブラシ繊維中に入り込んだトナーは、静電誘引力で吐き出すことが困難になってしまう。
【０１３２】
さらに、画像形成装置には、回収部材用電源（第一の電圧印加手段、交流電圧印加手段）１７ａ、回収部材用電源（第二の電圧印加手段）１７ｂおよびトナー除去装置１３が設けられている。
【０１３３】
これら回収部材電源１７ａ，１７ｂは、回収部材に接続された回収部材用電源である。回収部材電源１７ａは交流電圧と正極性直流電圧、負極性直流電圧を切り替えて回収部材１２に印加されるように制御される。また回収部材電源１７ｂは正極性直流電圧、負極性直流電圧を切り替えて回収部材１２に印加されるように制御される。
【０１３４】
トナー除去装置１３は、転写装置３表面に付着したトナーをスクレーピング部材により機械的に掻き取る、顕像粒子除去手段としてのトナー除去装置である。トナー除去装置１３は、図１〜図４に図示した以外にもゴムブレードやブラシ、ウェブなどを用いてもよい。
【０１３５】
なお、本実施の形態では、回収部材１２に一旦回収したトナーを感光体に吐き出したのち、転写装置３に再度回収し、トナー除去装置１３で除去することを前提としている。これ以外にも現像装置でトナーを回収してもよい。現像装置でトナーを回収する場合は、トナー除去装置は必要でなく、画像形成装置の小型化や低価格化に向いている。しかしながら、カラー画像形成装置の場合、現像装置８にトナーを回収すると、本来の色とは異なる色のトナーが混入し印字画像の色相が変化してしまう、いわゆる混色の問題が発生しやすい。また、現像装置８で積極的に残トナーを回収しなくても（前述した現像バイアス条件に設定する等）、残トナーが現像装置８の磁気ブラシに接触するだけでも、現像装置８の現像剤中に取り込まれて混色を引き起こす可能性がある。
【０１３６】
ここでは、回収部材１２に一旦回収したトナーを感光体１に吐き出したのち、転写装置３により、中間転写ドラムまたは中間転写ベルトまたは用紙搬送ベルト上に移動させ、トナー除去装置で除去するのが好ましい。
【０１３７】
次に、図１〜図４と図６〜図１３のタイミングチャートとを用いて、本発明の画像形成装置の動作を説明する。
【０１３８】
まず、画像形成装置は、コンピュータなど外部から発信された画像信号を受信して、画像形成前の準備工程を開始する。初めに定着装置が加熱され、所定温度に到達した後、定着装置の回転駆動が開始される。
【０１３９】
また、感光体１の回転駆動も開始される。このとき帯電装置６に所定の電圧が印加され、感光体１は所定の表面電位に帯電される。また、現像装置８の回転駆動も開始される。このとき現像スリーブ８ｄには交流電圧に直流電圧が重畳された電圧が印加される。また、回収部材１２に交流電圧が印加される。また、図１に不図示の給紙カセットに蓄えられた受像紙が、レジストローラ２まで給紙され、レジストローラ２間に挟持された状態を維持する。
【０１４０】
上記の準備工程が完了した後、各部材の動作を継続しながら画像形成工程が開始される。始めに、帯電された感光体１表面が露光源７と対向する位置に搬送されると、受信した画像信号に応じた光が感光体１表面に照射される。これにより、光照射された領域の感光体１表面は帯電電位か低下する。この結果感光体１表面に静電潜像が形成される。
【０１４１】
次に、感光体１表面の静電潜像が現像装置８と対向する位置に搬送されると、所定の電圧が印加された現像スリーブ８ｂ上のトナーが、静電潜像と現像スリーブ８ｂとの電位差に応じて感光体１上に移動する。
【０１４２】
この結果、トナーが感光体１上の静電潜像に付着し、感光体１上にトナー像が形成される。感光体１表面に形成されたトナー像は、転写装置３と感光体１とが当接する転写領域に搬送される。このとき転写装置３には、トナー粒子とは逆極性の電圧が印加される。一方、レジストローラ２の回転駆動が開始され、トナー像が転写領域に搬送されるのと同期して、レジストローラ２に挟持されていた受像紙５の搬送が開始される。
【０１４３】
上流側案内手段１０に沿って搬送された受像紙５は、転写領域に突入する。転写領域を通過する間、転写装置３から受像紙５背面に蓄積された電荷により受像紙５と感光体１との間に電界Ｅが形成される。これにより、トナーの電荷ｑと電界Ｅによるクーロン力Ｆ＝ｑＥが作用して、感光体１上のトナーが受像紙５側に転写される。正規の極性に帯電してないトナーや機械的付着力が過剰なトナーは、クーロン力Ｆで受像紙５側に吸引されずに、転写残留トナーとなって感光体１表面に残留する。
【０１４４】
転写残留トナーは、感光体１に搬送されて、交流電圧が印加された回収部材１２に搬送される。交流電圧が印加されることで回収部材１２がブラシの場合、ブラシ繊維が振動し、搬送された転写残留トナーを吸引する。
【０１４５】
また、回収部材１２がゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラ等の場合、回収部材１２により感光体１上のトナーに振動が与えられ、回収部材１２表面に吸引、吸着する。
【０１４６】
これにより、転写残留トナーは回収部材１２に回収され、感光体１表面が清掃される。または、正規トナーの帯電極性と同極性の直流電圧が印加された回収部材１２に搬送される。
【０１４７】
正規トナーの帯電極性と同極性の直流電圧が印加されることで回収部材１２から搬送された正規トナーの帯電極性と逆極性のトナー（過剰転写時）に静電誘引力を作用させて、回収部材１２に吸引、吸着する。
【０１４８】
これにより、過剰転写時の転写残留トナーは回収部材１２に回収され、感光体１表面が清掃される。または、正規トナーの帯電極性と逆極性の直流電圧が印加された回収部材１２に搬送される。正規トナーの帯電極性と逆極性の直流電圧が印加されることで回収部材１２から搬送された正規トナーの帯電極性と順極性のトナー（例えば放電開始電圧以下での転写時等で、転写に十分な電圧が印加されてない場合）に静電誘引力を作用させて、回収部材１２に吸引、吸着する。これにより、転写に十分な電圧が印加されてない転写時の転写残留トナーは回収部材１２に回収され、感光体１表面が清掃される。
【０１４９】
なお、回収部材１２に直流電圧を印加して転写残トナーを回収する場合は、転写時にかなりの確率でパッシェン放電により正規トナーの帯電極性と逆極のトナーが発生するので、正規トナーの帯電極性と同極性の直流電圧を印加する方が好ましい。
【０１５０】
また、回収部材１２に正規トナーの帯電極性と同極性の直流電圧を印加する場合は、交流電圧を印加する場合に比べて、電源が簡素、感光体に対するダメージも少なくなる等メリットがあるが、できるだけ転写残トナーに正規トナーの帯電極性と同極性のものを残さない必要がある。それはとりもなおさず、できるだけ転写効率を上げる事であり、トナーをできるだけ球形にし、帯電量分布もシャープで、均一帯電である方が良く、前述したように、球形度（投影面積で、（周囲長）２／（４π×投影面積））が１．００〜１．５０、好ましくは１．０〜１．３、帯電量が−１０〜−５０μＣ／ｇ（正帯電の場合１０〜５０μＣ／ｇ）好ましくは−１５〜−４５μＣ／ｇ（正帯電の場合１５〜４５μＣ／ｇ）、粒度分布変動係数が３０％以下、３μｍ以下、１６μｍ以上の粒子が存在しないトナーを用いるのがよい。勿論、回収部材１２に交流バイアスに印加する場合も上述したトナーを用いる方が信頼性が増すことになるのでより好ましい。
【０１５１】
一方、転写領域を通過した受像紙５は下流側案内手段１１に沿って定着装置４に搬送される。定着装置４を通過中、受像紙５上のトナー像は加熱定着される。定着装置４を通過すると、受像紙５が画像形成装置の機外に排出され、定着された印字画像の出力が完了する。
【０１５２】
次に、図１、図２、図６、図７、図８に示すように、画像形成工程が終了した後、第一の吐き出し工程を開始する。
【０１５３】
第一の吐き出し工程では、回収部材１２に正規トナーの帯電極性と同極性の直流電圧を印加する。これにより、回収部材１２に回収されたトナーのうち、正規の帯電極性のものは、回収部材１２から感光体１表面に吐き出される。
【０１５４】
また、帯電装置６への電圧印加は画像形成工程から継続する。さらに現像装置８への印加電圧を直流電圧のみに切り替える。また、転写装置３への印加電圧を、正規トナーの帯電極性とは逆極性の直流電圧に切り替える。感光体１表面に吐き出されたトナーは感光体１の回転に伴って担持搬送され、帯電装置６を通過する。
【０１５５】
帯電装置６からは正規トナーと同極性のイオンが感光体１表面に降り注がれているので、感光体上のトナーの帯電量が上昇する。次に、感光体上のトナーは現像装置８を通過する。
【０１５６】
このとき現像装置８には直流電圧のみ印加されているので、感光体と現像装置との間には交番電界８は形成されていない。よってトナー粒子は振動しないので、感光体１から現像装置８へのトナー回収能力が極めて低下する。
【０１５７】
これにより、感光体１上のトナーは現像装置８には回収されずに転写装置３へ担持搬送される。転写装置３には正規トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加されているので、感光体上のトナーは、転写装置３側にクーロン力で吸引される。転写装置３側に転移したトナーは、トナー除去装置１３の掻き取り部材により転写装置３表面から除去される。
【０１５８】
少なくとも感光体が１周する間に、第一のトナー吐き出し工程を行った後、第二の吐き出し工程を開始する。第二の吐き出し工程では、回収部材１２に印加されている電圧の極性を反転する。
【０１５９】
これにより、回収部材１２に残留した正規のトナーとは逆極性に帯電したトナーが、感光体１表面に吐き出される。他の装置への電圧印加は、先のトナー吐き出し工程から引き続き継続する。
【０１６０】
感光体１表面に吐き出された逆極性トナーは感光体１の回転に伴って担持搬送され、帯電装置６を通過する。帯電装置６からは正規トナーと同極性のイオンが感光体１表面に降り注がれているので、感光体１上のトナーは正規の帯電極性に反転する。
【０１６１】
次に、感光体１上のトナーは現像装置８を通過する。このとき現像装置８には直流電圧のみ印加されているので、感光体１と現像装置８との間には交番電界は形成されていない。よってトナー粒子は振動しないので、感光体１から現像装置８へのトナー回収能力が極めて低下する。これにより、感光体１上のトナーは現像装置８には回収されずに転写装置３へ担持搬送される。
【０１６２】
転写装置３には正規トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加されているので、感光体１上のトナーは、転写装置３側にクーロン力で吸引される。転写装置３側に転移したトナーは、トナー除去装置１３の掻き取り部材により転写装置３表面から除去される。
【０１６３】
よって、この第一の吐き出し工程と第二の吐き出し工程とを実行する感光体１と転写装置３とが第二の回収手段を構成することになる。
【０１６４】
少なくとも感光体が１周する間に、第二のトナー吐き出し工程を行った後、感光体１の回転を停止する。さらに各装置への電圧印加も停止し、すべての動作を完了する。
【０１６５】
次に、反転吐き出し手段を有する画像形成装置の吐き出し動作を図３、図４、図８、図９を用いて説明する。
【０１６６】
画像形成工程が終了した後、第一の吐き出し工程を開始する。第一の吐き出し工程では、感光体１は画像形成動作中とは反対方向に回転させ、回収部材１２に正規トナーの帯電極性と同極性の直流電圧を印加する。
【０１６７】
これにより、回収部材１２に回収されたトナーのうち、正規の帯電極性のものは、回収部材１２から感光体１表面に吐き出される。また、帯電装置６への電圧印加は画像形成工程から継続する。さらに現像装置８への印加電圧を直流電圧のみに切り替えても、画像形成動作中と同じ交番電界を与えてもよい。
【０１６８】
また、転写装置３への印加電圧を、正規トナーの帯電極性とは逆極性の直流電圧に切り替える。感光体１表面に吐き出されたトナーは感光体１の画像形成動作とは反対方向への回転に伴って担持搬送され、帯電装置６、現像装置８を通らずに転写装置３へ担持搬送される。
【０１６９】
転写装置３には正規トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加されているので、感光体上のトナーは、転写装置３側にクーロン力で吸引される。転写装置３側に転移したトナーは、トナー除去装置１３の掻き取り部材により転写装置３表面から除去される。
【０１７０】
少なくとも感光体が１周する間に、第一のトナー吐き出し工程を行った後、第二の吐き出し工程を開始する。第二の吐き出し工程では、回収部材１２に印加されている電圧の極性を反転する。
【０１７１】
これにより、回収部材１２に残留した正規のトナーとは逆極性に帯電したトナーが、感光体１表面に吐き出される。帯電装置６、現像装置８への電圧印加は、先のトナー吐き出し工程から引き続き継続し、転写装置３への電圧は極性を反転し、感光体１の表面電位よりも大きい電圧を印加する。
【０１７２】
この時、感光体１の表面電位は、帯電装置６で帯電するのを止めて、転写装置３で帯電させてもよい。電源負荷、帯電装置６の寿命を考えると、転写装置３で帯電させる方が好ましい。
【０１７３】
感光体１表面に吐き出された逆極性トナーは感光体１の画像形成動作とは反対方向への回転に伴って担持搬送され、帯電装置６、現像装置８を通らずに転写装置３に担持搬送される。
【０１７４】
また、このとき現像装置８には直流電圧のみ印加されても、感光体１と現像装置８との間には交番電界は形成させてもよい。電源負荷、感光体１、現像剤に対する負荷が少ない分、交番電界を形成させないようが好ましい。
【０１７５】
転写装置３には正規トナーの帯電極性と同極性の電圧が印加されているので、感光体１上の逆極トナーは、転写装置３側にクーロン力で吸引される。転写装置３側に転移したトナーは、トナー除去装置１３の掻き取り部材により転写装置３表面から除去される。
【０１７６】
少なくとも感光体が１周する間に、第二のトナー吐き出し工程を行った後、感光体１の回転を停止する。さらに各装置への電圧印加も停止し、すべての動作を完了する。
【０１７７】
なお、上記の構成では、スコロトロン帯電装置を用いて説明したが、上述の通り、帯電ローラや帯電ブラシなど、感光体１と帯電装置６とが接触する接触式帯電装置を用いてもよい。ただし、接触式帯電装置の場合、第一の吐き出し工程と第二の吐き出し工程とでは、帯電装置と回収装置との電圧極性を同一にすることが望ましい。
【０１７８】
同一にしないと、回収装置から吐き出されたトナーが帯電装置に付着し、帯電装置を清掃する工程または部材が必要となるからである。また、第二の吐き出し工程で、回収ブラシ装置から吐き出されたトナーの帯電極性を正規に反転することは困難である。
【０１７９】
このため、逆極性のトナーを静電気力で回収する場合、転写装置３に印加するバイアスを正規トナーの帯電極性と同極性にし、感光体１の表面電位の絶対値より大きい電圧を印加して、接触帯電装置は感光体１表面電位より絶対値で小さい電圧を印加してもよいし、電圧を印加しなくてもよい。より好ましくは転写装置３で感光体１を正規トナーの帯電極性と同極性に帯電するようにする。
【０１８０】
これにより回収部材１２から吐き出された逆トナーが接触帯電装置に移動することなく、転写装置３に回収することができる。または、現像スリーブ８ｂに交番電界及び感光体表面電位と同極性で、感光体表面電位より大きいバイアスを印加して現像装置８への回収を行ってもよい。もしくは上述の通り別途回収手段を設けてもよいし、感光体１を画像形成動作とは反対方向に回転させて、吐き出し工程を行ってもよい。
【０１８１】
さらには、前述した非画像形成動作での吐き出し工程と第二の回収工程を、画像形成動作中の紙間で行うようにするとより好ましい。このようにすることで、画像形成中に長期に中断して、使い勝手を低下させる問題を解決できる。
【０１８２】
また、本実施の形態では、複数色のトナーを用いたカラー画像形成装置として実施してもよい。カラー画像形成装置の形態を以下に説明する。
【０１８３】
図５において、カラー画像形成装置には、感光体１Ｋ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ、電装置６Ｋ，６Ｃ，６Ｍ，６Ｙ、露光源７Ｋ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｙ、現像装置８Ｋ，８Ｃ，８Ｍ，８Ｙ、回収部材（第一の回収手段）１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ、紙搬送ベルト１５、バイアス供給手段１８Ｋ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｙ、ベルト支持ローラ１４、紙吸着ローラ１６、除電針１７およびトナー除去装置１３が設けられている。
【０１８４】
感光体１Ｋ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｙは、各色のトナーに対応した感光体ドラムである。帯電装置６Ｋ，６Ｃ，６Ｍ，６Ｙは、各感光体ドラム表面を帯電する。
【０１８５】
図５にはローラ形状の帯電装置を図示したが、その他にもコロトロン帯電装置や固体帯電素子などの非接触帯電装置を用いてもよく、さらには感光体ドラム表面に接触する帯電ブラシなどの接触帯電装置を用いてもよい。
【０１８６】
露光源７Ｋ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｙは、帯電した各色の感光体ドラム表面に光照射して、静電潜像を形成する。感光体ドラムの吸収スペクトルが高い波長を発光するものであれば、レーザ光やＬＥＤ光、ＣＲＴ光、ＥＬ光等を露光源として用いてもよい。
【０１８７】
現像装置８Ｋ，８Ｃ，８Ｍ，８Ｙは、各色の感光体ドラム上の静電潜像を、各色のトナーで現像する。現像装置は、二成分現像装置、一成分現像装置の何れでもよいが、上述と同様、本実施の形態では二成分現像装置を用いる。
【０１８８】
回収部材１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、回収手段としてのブラシ部材またはゴムローラまたはスポンジローラまたは弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラ等である。図中には帯電ローラ等で用いられているゴムローラを例に図示してある。
【０１８９】
回収部材１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、ブラシ部材の場合、ブラシ繊維が感光体表面に対し略垂直でかつ感光体表面に接触するように配置される。ブラシ部材は、ロール状ブラシ部材でも固定型ブラシ部材であってもよい。
【０１９０】
さらにロール状ブラシ部材、ゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラは回転してもよく、その回転方向は、感光体表面に対して順方向、逆方向の何れでもよい。
【０１９１】
ブラシ部材は、ナイロンやレイヨン、セルロース、ポリエステルなどの糸に導電材を分散した繊維（パイル）を織成するか植毛したものを用いる。また、このブラシ部材の材料も含めて回収部材１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの材料は、顕像粒子を所定の帯電極性に帯電しやすい材料により構成されるものである。
【０１９２】
また、前記ゴムローラ、スポンジローラ及び弾性体は、芯金に導電性ウレタンやＥＰＤＭ、シリコン、フッ素、ポリエステルなどのゴム層、スポンジ層を巻付けたローラなどを用いる。すなわち、通常の帯電ローラや転写ローラで用いられる材料で良く、そのまま帯電ローラや転写ローラをそのまま使用してもよい。
【０１９３】
後述するように、回収部材から回収した残トナーを吐き出しやすい、つまり機械的に回収装置から離脱しやすい構成が好ましい。よって上述の回収装置装置のうち、表面が表面エネルギーを低くする処理をしたローラ、表面にＰＦＡ、ＰＴＦＥ、フッ素などのフィルム層、チューブ層を有するローラなどの回収装置を用いることが好ましい。なお、回収装置の回収部材１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙには、ブラシ部材よりゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラを用いるのがより好ましい。
【０１９４】
なぜならば、ブラシ部材の場合、ブラシ部材の構造上、回収バッファ量が多く、接触機会を多くするには利点があり、静電誘引力以外の接触機会で回収性能を向上しやすいものの、ブラシ繊維の中に入り込んだトナーには像担持体と距離がある為、トナーに作用する電界つまり静電誘引力が小さくなる。
【０１９５】
従って、ブラシ繊維の中に入り込んだトナーを静電誘引力で吐き出すことが困難になることが多く、逆にブラシ繊維から吐き出すための静電誘引力を働かせない時、ブラシ繊維中でのトナーの拘束力を働かせる静電誘引力も小さいので、すなわち画像形成時に吐き出してしまい、画像不良を起こしたりする場合がある。
【０１９６】
一方、ゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラは、構造上回収バッファ量を上げることは難しいものの、ローラ表面での残トナーの回収・吐き出しを行うので、トナーにかかる静電誘引力も大きく確保でき、かつ機械的に残トナーをかきとることができ、かつ表面エネルギーを容易に小さくでき、トナーの吐き出し性能をより高くできるので、確実なトナーの回収・吐き出しを行うことができる。
【０１９７】
回収部材１２の抵抗値は、Ｅ４〜１３Ω・ｃｍ２、より好ましくはＥ６〜１２Ω・ｃｍ２である。ブラシ部材の場合、パイル長は０．５〜７ｍｍ、パイル太さは２〜１０デニール、パイル密度は５０〜４００Ｆ／ｍｍ２であることが好ましい。また、それぞれの回収ブラシ部材には、図１〜図４で示したような回収ブラシ部材用電源（不図示）が接続されている。
【０１９８】
紙搬送ベルト１５は、受像紙を担持搬送するこの紙搬送ベルト１５は、ＰＴＦＥやＰＦＡ、ＴＥＰ、ポリイミド、ポリカーボネートなどの樹脂材料を基材とする。また転写ベルトの電気抵抗を調整するため、導電材を分散してもよい。
【０１９９】
また、バイアス供給手段１８Ｋ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｙは、転写ベルトを介して各感光体ドラムに当接する。このバイアス供給手段１８Ｋ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｙは、転写ベルト背面に所定の電荷を供給することができれば、ブラシ形状やローラ形状、ブレード形状、フィルム形状などを用いてもよい。さらに、転写ベルト背面には非接触のコロナ放電器や固体帯電素子を用いてもよい。
【０２００】
ベルト支持ローラ１４は、紙搬送ベルト１５を張架する。紙吸着ローラ１６は、転写ベルト上に搬送された受像紙にバイアス電圧を印加してクーロン力にて受像紙を転写ベルトに吸引固定する。除電針１７は、受像紙を除電して紙搬送ベルト１５から受像紙を分離する。
【０２０１】
また、トナー除去装置１３は、転写ベルト上に付着したトナーを除去する。このトナー除去装置１３は、転写ベルトに接触・回転するブラシローラ１３ａと該ブラシローラ１３ａに付着したトナーを静電的に回収する中間ローラ１３ｂと、中間ローラに付着したトナーを機械的に掻き取る掻き取り部材とにより構成される。
【０２０２】
トナー除去装置１３はこれ以外にもゴムブレードや金属スクレーパ、ウェブなどを用いてもよい。更に、本発明は受像紙を搬送する転写ベルト、すなわち直接転写方式の用紙搬送ベルトを例に説明するが、２回以上の転写を有するカラー画像形成装置の中間転写ベルトであっても、中間転写ドラムであってもよい。
【０２０３】
次に、図５と図８、図９のタイミングチャートとを用いて、本発明のカラー画像形成装置の動作を説明する。
【０２０４】
まず、カラー画像形成装置は、コンピュータなど外部から発信された画像信号を受信して、画像形成前の準備工程を開始する。初めに不図示の定着装置が加熱され、所定温度に到達した後、定着装置の回転駆動が開始される。
【０２０５】
また、紙搬送ベルト１５と感光体１の回転駆動も開始される。このとき各色の帯電装置６に所定の電圧が印加され、感光体１は所定の表面電位に帯電される。
【０２０６】
また、各色の現像装置８の回転駆動も開始される。このとき現像スリーブ８ｂには交流電圧に直流電圧が重畳された電圧が印加される。また、回収部材１２に交流電圧または正規トナーの帯電極性と同極性の直流電圧が印加される。また、図５に不図示の給紙カセットに蓄えられた受像紙が、不図示のレジストローラまで給紙され、レジストローラ間に挟持された状態を維持する。
【０２０７】
上記の準備工程が完了した後、各部材の動作を継続しながら画像形成工程が開始される。始めに、帯電された感光体１表面が露光源７と対向する位置に搬送されると、受信した画像信号に応じた光が感光体１表面に照射される。これにより、光照射された領域の感光体１表面は帯電電位か低下する。この結果感光体１表面に静電潜像が形成される。
【０２０８】
次に、感光体１表面の静電潜像が現像装置８と対向する位置に搬送されると、所定の電圧が印加された現像スリーブ８ｂ上のトナーが、静電潜像と現像スリーブ８ｂとの電位差に応じて感光体１上に移動する。
【０２０９】
この結果、トナーが感光体１上の静電潜像に付着し、感光体１上にトナー像が形成される。感光体１表面に形成されたトナー像は、紙搬送ベルト１５と感光体１とが当接する転写領域に搬送される。このときバイアス供給手段には、トナー粒子とは逆極性の電圧が印加される。
【０２１０】
一方、レジストローラの回転駆動が開始され、レジストローラに挟持されていた受像紙の搬送が開始され紙搬送ベルト１５まで搬送される。紙搬送ベルト１５と紙吸着ローラ１６との間を通過することで、受像紙はクーロン力で紙搬送ベルト１５に吸着し、紙搬送ベルト１５により担持搬送され、各色の転写領域に突入する。転写領域を通過する間、転写装置１８から受像紙背面に蓄積された電荷により受像紙と感光体１との間に電界Ｅが形成される。
【０２１１】
これにより、トナーの電荷ｑと電界Ｅによるクーロン力Ｆ＝ｑＥが作用して、感光体１上のトナーが受像紙側に転写される。正規の極性に帯電してないトナーや機械的付着力が過剰なトナーは、クーロン力Ｆで受像紙側に吸引されずに、転写残留トナーとなって感光体１表面に残留する。
【０２１２】
転写残留トナーは、感光体１に搬送されて、交流電圧が印加された回収部材１２に搬送される。交流電圧が印加されることで回収部材１２がブラシの場合、ブラシ繊維が振動し、搬送された転写残留トナーを吸引する。また、回収部材１２がゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラ等の場合、回収部材１２により感光体１上のトナーに振動が与えられ、回収部材１２表面に吸引、吸着する。これにより、転写残留トナーは回収部材１２に回収され、感光体１表面が清掃される。
【０２１３】
または、正規トナーの帯電極性と同極性の直流電圧が印加された回収ブラシ装置に搬送される。正規トナーの帯電極性と同極性の直流電圧が印加されることで回収部材１２から搬送された正規トナーの帯電極性と逆極性のトナー（過剰転写時）に静電誘引力を作用させて、回収部材１２に吸引、吸着する。
【０２１４】
これにより、過剰転写時の転写残留トナーは回収部材１２に回収され、感光体１表面が清掃される。または、正規トナーの帯電極性と逆極性の直流電圧が印加された回収部材１２に搬送される。
【０２１５】
正規トナーの帯電極性と逆極性の直流電圧が印加されることで回収部材１２から搬送された正規トナーの帯電極性と順極性のトナー（例えば放電開始電圧以下での転写時等で、転写に十分な電圧が印加されてない場合）に静電誘引力を作用させて、回収部材１２に吸引、吸着する。これにより、転写に十分な電圧が印加されてない転写時の転写残留トナーは回収部材１２に回収され、感光体１表面が清掃される。
【０２１６】
なお、回収部材１２に直流電圧を印加して転写残トナーを回収する場合は、転写時にかなりの確率でパッシェン放電により正規トナーの帯電極性と逆極のトナーが発生するので、正規トナーの帯電極性と同極性の直流電圧を印加する方が好ましい。
【０２１７】
また、回収ブラシ装置に正規トナーの帯電極性と同極性の直流電圧を印加する場合は、交流電圧を印加する場合に比べて、電源が簡素、感光体に対するダメージも少なくなる等メリットがあるが、できるだけ転写残トナーに正規トナーの帯電極性と同極性のものを残さない必要がある。
【０２１８】
それはとりもなおさず、できるだけ転写効率を上げる事であり、トナーをできるだけ球形にし、帯電量分布もシャープで、均一帯電である方が良く、前述したように、球形度（投影面積で、（周囲長）２／（４π×投影面積））が１．００〜１．５０、好ましくは１．０〜１．３、帯電量が−１０〜−５０μＣ／ｇ（正帯電の場合１０〜５０μＣ／ｇ）好ましくは−１５〜−４５μＣ／ｇ（正帯電の場合１５〜４５μＣ／ｇ）、粒度分布変動係数が３０％以下、３μｍ以下、１６μｍ以上の粒子が存在しないトナーを用いるのがよい。勿論、ブラシ回収装置に交流バイアスに印加する場合も上述したトナーを用いる方が信頼性が増すことになるのでより好ましい。
【０２１９】
一方、各色の転写領域を順次通過した受像紙は、複数色のカラートナー像が形成された状態で、除電針近傍まで搬送される。除電針近傍では、支持ローラの曲率と除電針１７による受像紙裏面の除電により、紙搬送ベルト１５と受像紙とが分離される。紙搬送ベルト１５から分離した受像紙は定着装置に搬送される。
【０２２０】
また、順次カラートナーが転写される際に、上流側で受像紙に転写されたトナーが下流の転写時に逆転写されることが多い。この逆転写したトナーも前述したように、交流電圧が印加された回収装置に搬送される。交流電圧が印加されることで回収部材１２がブラシの場合、ブラシ繊維が振動し、搬送された転写残留トナーを吸引する。また、回収部材１２がゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラ等の場合、回収部材１２により感光体１上のトナーに振動が与えられ、回収部材１２表面に吸引、吸着する。
【０２２１】
これにより、転写残留トナーは回収ブラシ装置に回収され、感光体１表面が清掃される。または、正規トナーの帯電極性と同極性の直流電圧が印加された回収部材１２に搬送される。正規トナーの帯電極性と同極性の直流電圧が印加されることで回収部材１２から搬送された正規トナーの帯電極性と逆極性のトナー（逆転写トナー）に静電誘引力を作用させて、回収部材１２に吸引、吸着する。これにより、過剰転写時の転写残留トナー及び逆転写トナーは回収部材１２に回収され、感光体１表面が清掃される。
【０２２２】
定着装置を通過中、受像紙上のトナー像は加熱定着される。定着装置を通過すると、受像紙が画像形成装置の機外に排出され、定着された印字画像の出力が完了する。一方、受像紙を分離した紙搬送ベルト１５はトナー除去装置を通過し、紙搬送ベルト１５に付着したトナーや紙粉を除去する。
【０２２３】
次に、図５、図１０、図１１に示すように、画像形成工程が終了した後、第一の吐き出し工程を開始する。第一の吐き出し工程では、回収部材１２に正規トナーの帯電極性と同極性の直流電圧を印加する。
【０２２４】
これにより、回収部材１２に回収されたトナーのうち、正規の帯電極性のものは、回収部材１２から感光体１表面に吐き出される。さらに、帯電装置６への印加電圧も回収部材１２と同等の電圧を印加する。
【０２２５】
また、現像装置８への印加電圧を直流電圧のみに切り替える。また、転写バイアス供給手段への印加電圧を、正規トナーの帯電極性とは逆極性の直流電圧に切り替える。感光体１表面に吐き出されたトナーは感光体の回転に伴って担持搬送され、帯電装置６を通過する。帯電装置６には、トナーの帯電極性と同極性の電圧が印加されているので、感光体１上のトナーは帯電装置６に付着することなく通過する。
【０２２６】
次に、感光体１上のトナーは現像装置８を通過する。このとき現像装置には直流電圧のみ印加されているので、感光体１と現像装置８との間には交番電界は形成されていない。
【０２２７】
よってトナー粒子は振動しないので、感光体１から現像装置８へのトナー回収能力が極めて低下する。これにより、感光体１上のトナーは現像装置８には回収されずに転写領域へ担持搬送される。転写バイアス供給手段には正規トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加されているので、感光体１上のトナーは、紙搬送ベルト１５側にクーロン力で吸引される。
【０２２８】
紙搬送ベルト１５側に転移したトナーは、各色の転写領域を通過した後、トナー除去装置１３へ搬送される。トナー除去装置１３ではブラシローラ１３ａの回転により機械的にトナーが紙搬送ベルト１５から引き剥がされる。ブラシローラ１３ａに付着したトナーはクーロン力により中間ローラ１３ｂに転移し、掻き取り部材１３ｃにより除去される。
【０２２９】
少なくとも感光体１が１周し、かつ最上流の転写領域から最下流の転写領域にトナー搬送される間に、第一のトナー吐き出し工程を行った後、第二の吐き出し工程を開始する。第二の吐き出し工程では、回収部材１２に印加されている電圧の極性を反転する。
【０２３０】
これにより、回収部材１２に残留した正規のトナーとは逆極性に帯電したトナーが、感光体１表面に吐き出される。また、帯電装置６には回収部材１２と同等の電圧が印加される。
【０２３１】
また、転写バイアス供給手段には、正規のトナーの帯電極性と同極性の電圧が印加される。感光体１表面に吐き出された逆極性トナーは感光体１の回転に伴って担持搬送され、帯電装置６を通過する。帯電装置には吐き出されたトナーの帯電極性と同極性の電圧が印加されているので、帯電装置６にトナーが付着することなく通過する。
【０２３２】
次に、感光体１上のトナーは現像装置８を通過する。このとき現像装置８には直流電圧のみ印加されているので、感光体１と現像装置８との間には交番電界は形成されていない。よってトナー粒子は振動しないので、感光体１から現像装置８へのトナー回収能力が極めて低下する。
【０２３３】
これにより、感光体１上のトナーは現像装置８には回収されずに転写領域に担持搬送される。転写バイアス供給手段には回収部材１２から吐き出されたトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加されているので、感光体１上のトナーは、紙搬送ベルト１５側にクーロン力で吸引される。各色の転写領域を順次通過して紙搬送ベルト１５側に転移したトナーは、第一の吐き出し工程と同様にトナー除去装置１３により紙搬送ベルト１５面から除去される。
【０２３４】
少なくとも感光体が１周し、かつ最上流の転写領域から最下流の転写領域にトナー搬送される間に、第二のトナー吐き出し工程を行った後、紙搬送ベルト１５と感光体１の回転を停止する。さらに各装置への電圧印加も停止し、すべての動作を完了する。
【０２３５】
次に、反転吐き出し手段を有するカラー画像形成装置の吐き出し動作を図５およびタイミングチャートの図１２、図１３を用いて説明する。
【０２３６】
画像形成工程が終了した後、第一の吐き出し工程を開始する。第一の吐き出し工程では、感光体１は画像形成動作中とは反対方向に回転させ、回収部材１２に正規トナーの帯電極性と同極性の直流電圧を印加する。これにより、回収部材１２に回収されたトナーのうち、正規の帯電極性のものは、回収部材１２から感光体１表面に吐き出される。
【０２３７】
また、帯電装置６への印加電圧も回収部材１２と同等の電圧を印加する。さらに現像装置８への印加電圧を直流電圧のみに切り替えても、画像形成動作中と同じ交番電界を与えてもよい。また、転写バイアス供給手段への印加電圧を、正規トナーの帯電極性とは逆極性の直流電圧に切り替える。
【０２３８】
感光体１表面に吐き出されたトナーは感光体１の画像形成動作とは反対方向への回転に伴って担持搬送され、帯電装置６、現像装置８を通らずに転写領域へ担持搬送される。転写領域には正規トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加されているので、感光体１上のトナーは、紙搬送ベルト１５側にクーロン力で吸引される。紙搬送ベルト１５側に転移したトナーは、各色の転写領域を通過した後、トナー除去装置１３へ搬送される。トナー除去装置１３ではブラシローラ１３ａの回転により機械的にトナーが紙搬送ベルト１５から引き剥がされる。ブラシローラ１３ａに付着したトナーはクーロン力により中間ローラ１３ｂに転移し、掻き取り部材１３ｃにより除去される。
【０２３９】
少なくとも感光体が１周し、かつ最上流の転写領域から最下流の転写領域にトナー搬送される間に、第一のトナー吐き出し工程を行った後、第二の吐き出し工程を開始する。第二の吐き出し工程では、回収部材１２に印加されている電圧の極性を反転する。
【０２４０】
これにより、回収部材１２に残留した正規のトナーとは逆極性に帯電したトナーが、感光体１表面に吐き出される。また、帯電装置６には回収部材１２と同等または第一の回収工程時の回収部材１２と同等の電圧が印加される。
【０２４１】
現像装置８への電圧印加は、先のトナー吐き出し工程から引き続き継続し、転写バイアス供給手段の電圧は極性を反転し、感光体１の表面電位（画像形成動作時と同等）よりも大きい電圧を印加する。
【０２４２】
この時、感光体１の表面電位は、帯電装置６で帯電するのを止めて、転写装置３で帯電させてもよい。電源負荷、帯電装置６の寿命を考えると、転写バイアス供給手段で帯電させる方が好ましい。
【０２４３】
感光体１表面に吐き出された逆極性トナーは感光体１の画像形成動作とは反対方向への回転に伴って担持搬送され、帯電装置６、現像装置８を通らずに転写領域に担持搬送される。また、このとき現像装置８には直流電圧のみ印加されても、感光体１と現像装置８との間には交番電界は形成させてもよい。
【０２４４】
電源負荷、感光体１、現像剤に対する負荷が少ない分、交番電界を形成させないようが好ましい。転写領域には正規トナーの帯電極性と同極性の電圧で感光体１の表面電位より大きい電圧が印加されているので、感光体１上の逆極トナーは、紙搬送ベルト１５側にクーロン力で吸引される。紙搬送ベルト１５側に転移したトナーは、トナー除去装置１３の掻き取り部材により紙搬送ベルト１５表面から除去される。
【０２４５】
少なくとも感光体が１周し、かつ最上流の転写領域から最下流の転写領域にトナー搬送される間に、第二のトナー吐き出し工程を行った後、紙搬送ベルト１５と感光体１の回転を停止する。さらに各装置への電圧印加も停止し、すべての動作を完了する。
【０２４６】
なお、上記の構成では、スコロトロン帯電装置を用いて説明したが、上述の通り、帯電ローラや帯電ブラシなど、感光体１と帯電装置６とが接触する接触式帯電装置を用いてもよい。
【０２４７】
ただし、接触式帯電装置の場合、第一の吐き出し工程と第二の吐き出し工程とでは、帯電装置と回収装置との電圧極性を同一にすることが望ましい。同一にしないと、回収装置から吐き出されたトナーが帯電装置に付着し、帯電装置を清掃する工程または部材が必要となるからである。
【０２４８】
また、第二の吐き出し工程で、回収ブラシ装置から吐き出されたトナーの帯電極性を正規に反転することは困難である。このため、逆極性のトナーを静電気力で回収する場合、転写バイアス供給手段に印加するバイアスを正規トナーの帯電極性と同極性にし、感光体１の表面電位の絶対値より大きい電圧を印加して、接触帯電装置は感光体１表面電位より絶対値で小さい電圧を印加してもよいし、電圧を印加しなくてもよい。より好ましくは転写バイアス供給手段で感光体１を正規トナーの帯電極性と同極性に帯電するようにする。
【０２４９】
これにより回収部材１２から吐き出された逆トナーが接触帯電装置に移動することなく、転写装置３に回収することができる。または、現像スリーブ８ｂに交番電界及び感光体表面電位と同極性で、感光体表面電位より大きいバイアスを印加して現像装置８への回収を行ってもよい。もしくは上述の通り別途回収手段を設けてもよいし、感光体１を画像形成動作とは反対方向に回転させて、吐き出し工程を行ってもよい。
【０２５０】
なお、上記では、受像紙を担持する構成要素として転写ベルトを示したが、ベルト以外にもドラム形状やローラ形状のものを用いてもよい。また、紙を直接担持搬送せずに、ベルト上に４色のトナー画像を形成した後、受像紙に二次転写する、中間転写ベルトを用いてもよい。
【０２５１】
また、上記の形態では、帯電ローラなどの接触式帯電方式を利用し、かつ回収部材１２から吐き出されたトナーを現像装置に回収しない。接触式帯電方式の場合、第一の吐き出し工程と第二の吐き出し工程とでは、帯電装置６と回収部材１２との電圧極性を同一にすることが望ましい。
【０２５２】
同一にしないと、回収部材１２から吐き出されたトナーが帯電装置に付着し、帯電装置６を清掃する工程または部材が必要となるからである。ただし、反転吐き出し手段を有する場合は、帯電装置６と回収部材１２との電圧極性を同一にする必要は無い。
【０２５３】
また、第二の吐き出し工程で、回収部材１２から吐き出されたトナーの帯電極性を正規に反転することは困難である。このため、逆極性のトナーを静電気力で回収しようとすると、現像スリーブ上のトナーが感光体に移動してしまうため、現像装置への回収は極めて困難である。よって、接触式帯電装置を使用する場合は、静電気力以外の力でトナーを現像装置に回収するか、もしくは上述の通り別途回収手段を設けてもよいし、感光体１を画像形成動作とは反対方向に回転させて、吐き出し工程を行うことが好ましい。
【０２５４】
またカラー画像形成装置の場合、下流側の感光体１に当接する回収部材１２には、上流側のトナーが混在する。よって回収部材１２に蓄えられたトナーを現像装置で回収すると、別色のトナーが現像装置に混入し、色再現範囲が狭まるいわゆる混色の問題が発生する。よって、混色の問題を回避するには、現像装置以外の装置で感光体上に吐き出されたトナーを回収、除去する、または感光体１を画像形成動作とは反対方向に回転させて、吐き出し工程を行うことが好ましい。
【０２５５】
さらには、前述した非画像形成動作での吐き出し工程と第二の回収工程を、画像形成動作中の紙間で行うようにするとより好ましい。このようにすることで、画像形成中に長期に中断して、使い勝手を低下させる問題を解決できる。
【０２５６】
これまで回収部材１２からのトナーの吐き出し工程を回収装置、帯電装置、現像装置、転写装置に印加する電圧の極性のみで述べてきたが、このトナー吐き出しの移動を各部材間の電位差で移動させてもよい。その時は例えば感光体の表面電位より絶対値で大きい直流電圧であれば良く、好ましくは電位差を２００〜６００Ｖであることが好ましい。この電位差範囲を上回ると放電が開始し、トナーの帯電極性を変化させて回収装置からの回収、吐き出し、転写回収等のトナー移動の性能を低下させてしまう。また、この電位差範囲を下回るとトナーにかかる電界による静電誘引力が小さく、十分にトナーを移動させることができない。
【０２５７】
【実施例】
下記仕様の種々の回収部材を回収装置として上記画像形成装置に取り付け、転写残トナーの回収能力を評価した。
【０２５８】
（回収部材）
▲１▼回収ブラシ（回転ブラシ外径：７．５ｍｍ、ブラシ繊維材料：ナイロン系導電糸、ブラシ太さ：２デニール、ブラシ密度：３６０Ｆ／ｍｍ２、パイル長：１．７５ｍｍ、ブラシ繊維抵抗：約Ｅ４Ω・ｃｍ）
▲２▼スポンジローラ（外径：１３ｍｍ、材質：ウレタン発砲体にカーボンを分散させたもの、抵抗：約Ｅ６Ω・ｃｍ）
▲３▼ゴムローラ（外径：８ｍｍ、材質：エピクロロヒドリン、抵抗：約Ｅ４Ω・ｃｍ）
▲４▼弾性体＋チューブ（外径：１０ｍｍ、材質：ウレタン発砲弾性体にエピクロロヒドリンのチューブを巻いたもので表面エネルギーを小さくする処理を施したもの、抵抗：約Ｅ４Ω・ｃｍ）（感光体への食い込み量）約０．４５ｍｍ
なお、感光体としてはアルミ素管にＣＧＬ、ＣＴＬを順次積層した、膜厚約２０μｍ、φ２０のＯＰＣドラムを使用した。また、トナーは体積５０％径が約６μｍ、形状係数約１．４３の非磁性トナーを使用した。また、感光体表面電位は約−４００Ｖとした。感光体表面への現像トナー量を約０．５ｍｇ／ｃｍ２とした。このとき感光体表面に現像されたトナーの帯電量は約−２５μＣ／ｇであった。さらに転写装置として、電気抵抗約１０１０Ω、厚み１２０μｍの中間転写ベルトを使用し、転写部には中間転写ベルトの裏側に転写ローラを使用した。転写ローラは、ＥＰＤＭにカーボンブラックを分散した電気抵抗約１０４Ωのスポンジ層のものを使用した。さらに感光体との接触幅（転写領域）は約２ｍｍになるよう転写ローラを当接した。感光体ドラムを約１２５ｍｍ／ｓの速度で回転し、転写ローラに約７００Ｖの電圧を印加した。この転写条件での転写効率は９８％であった。
【０２５９】
また、上記回収装置に直流電圧を印加して、感光体表面電位を計測した結果、回収装置と感光体表面との間での放電開始電圧は、約５２０Ｖであった。
【０２６０】
以上の条件のもと種々の回収部材に印加する回収電圧を直流電圧を印加し、回収装置通過前後での感光体表面上のトナー付着量と印字後に回収装置のトナー回収不良によるゴーストを目視で観察した。また、回収装置にトナーが蓄積された状態で、回収装置に印加する直流電圧の極性を反転して、回収装置からのトナーの吐き出し効果を評価した。
【０２６１】
その結果を（表１）に示す。
【０２６２】
【表１】
【０２６３】
上記の表の内、回収性能項目において、×は、回収装置を通過した後もトナーが感光体上及び印字後に回収不良ゴーストが目視で確認できるレベルを示す。また△は回収ブラシ装置を通過した後にトナーが感光体上に目視で確認できるが、印字後に回収不良ゴーストが目視で確認できないレベルを示す。また○は、回収ブラシ装置を通過した後、トナーが感光体上に目視で確認できない、印字後にも回収不良ゴーストが目視で確認できないレベルを示す。
【０２６４】
また、上記の表の内、吐き出し性能項目で、×は、回収装置に上記電圧を印加したときに、回転する感光体ドラムへのトナーの付着が目視で認められないケース、すなわち、回収装置からトナーが吐き出されていないケースを示す。また△は、回収装置に上記電圧を印加したときに、回転する感光体ドラムへのトナーの付着が認められ、かつ回収装置にトナーが残留しているケースを示す。○は、回収装置に上記電圧を印加したときに、回転する感光体ドラムへのトナーの付着が認められ、かつ回収装置にトナーが残留していないケースを示す。
【０２６５】
なお、直流電圧を、−６００Ｖ以下、＋６００Ｖ以上にすると回収能力及び吐き出し能力が若干悪くなる傾向にあった。
【０２６６】
また、前段の転写装置で転写させたトナーを次段の転写装置に１ｋＶかけて逆転写させたトナーの回収能力については、十分ではないものの−３００〜−６００Ｖの設定範囲でトナーの回収性能が見られた。
【０２６７】
以上の結果から、回収性能については、回収ブラシの抵抗、ブラシ密度等ブラシ特性の最適化、特定の交流電圧と周波数を設定範囲に設定する等で回収ブラシの性能アップは望める余地があるが、直流のみの印加では若干ゴムローラ、スポンジローラ、弾性体＋チューブに若干劣ることが判明した。
【０２６８】
一方で回収バッファ量は、ブラシ内部にトナーを取り込める分ブラシ部材が最も多いことが判明した。但し、その他の部材も数枚毎で吐き出す、紙間で吐き出す等工夫をすれば十分に使えるバッファ量と考える。更に、吐き出し性能については、ブラシ部材＜スポンジローラ＝ゴムローラ＜弾性体＋チューブの順で良好であることが判明した。ブラシ部材はブラシ繊維の中まで入ったトナーには、感光体ドラムとの距離が大きく、静電誘引力が働き難い為、若干性能が劣ると考えられる。
【０２６９】
また、弾性体＋チューブの吐き出し性能が良好なのは、トナーが感光体と回収部材で圧縮されて、トナー同士の内部凝集力が高まり、回収部材からトナーが離れ難くなることが無く、またチューブ自身の表面エネルギーが低く、回収部材からトナーが離れやすいためと考えれる。
【０２７０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、感光体のクリーニング装置の構成が極めて簡単、長寿命化（低ランニングコスト化）で使い勝手が良くかつ省スペースが実現され、画像形成装置の小型化、低価格化と高画質化の両立が可能となるという有効な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置に係る構成断面図
【図２】本発明の画像形成動作中に回収手段に直流電圧を印加する手段を有する画像形成装置に係る構成断面図
【図３】本発明の反転吐き出し手段を有する画像形成装置に係る構成断面図
【図４】本発明の画像形成動作中に回収手段に直流電圧を印加する手段と反転吐き出し手段を有する画像形成装置に係る構成断面図
【図５】本発明のカラー画像形成装置に係る構成断面図
【図６】本発明の画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャート
【図７】本発明の画像形成動作中に回収手段に直流電圧を印加する手段を有する画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャート
【図８】本発明の反転吐き出し手段を有する画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャート
【図９】本発明の画像形成動作中に回収手段に直流電圧を印加する手段と反転吐き出し手段を有する画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャート
【図１０】本発明のカラー画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャート
【図１１】本発明の画像形成動作中に回収手段に直流電圧を印加する手段を有するカラー画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャート
【図１２】本発明の反転吐き出し手段を有するカラー画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャート
【図１３】本発明の画像形成動作中に回収手段に直流電圧を印加する手段と反転吐き出し手段を有するカラー画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャート
【図１４】従来のブラシ方式によるクリーニング装置の簡略構成図
【符号の説明】
１ 感光体（像担持体）
２ レジストローラ
３ 転写装置
４ 定着装置
８ 現像装置
１１ 下流側案内手段
１２ 回収部材（第一の回収手段）
１３ トナー除去装置
１３ｂ 中間ローラ
１４ ベルト支持ローラ
１５ 紙搬送ベルト
１６ 吸着ローラ
１７ａ 回収ブラシ部材用電源（第一の電圧印加手段、交流電圧印加手段）
１７ｂ 回収部材用電源（第二の電圧印加手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に適用される画像形成方法および画像形成装置に関し、特に像担持体上に形成された現像剤像を受像紙に転写して画像を形成する画像形成方法と画像形成装置とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真方式を用いた画像形成装置においては、像担持体上に形成したトナー像を受像紙上に転写した後、この像担持体上に残留した残トナーをクリーニング装置で回収し、この回収トナーを一時的に回収容器に蓄積し、回収トナー量が一定量に達したところで廃棄することが行われている。
【０００３】
また、フルカラー画像形成装置においては、パーソナルコンピュータやワークステーション等のホスト機器から画像データを受け取り、この画像データを基にイエロー、マゼンタ、シアン、及び黒の４色に色分解し、この色分解された画像情報により像担持体で各色のトナー像を形成し、この各色のトナー像を中間転写ロールや中間転写ベルト等の中間転写体上で重ね合わせ、次いで一括して受像紙上に転写してフルカラー画像を得ているが、この場合も上記と同様に、像担持体上や中間転写体上に残留した残トナーをクリーニング装置で回収し、この回収トナーを一時的に回収容器に蓄積し、回収トナー量が一定量に達したところで廃棄することが行われている。
【０００４】
そして、このような画像形成装置においては、像担持体上や中間転写体上に残留した残トナーを除去するクリーニング工程は、残トナーがそのまま記録画像におけるゴースト、かぶり等の汚れや混色等による色むら等の原因になることから、極めて重要な工程とされている。
【０００５】
近年、環境保護の問題がクローズアップされるに伴い、このようにして回収され、廃棄される残トナーについても、できるだけその回収量を低減することが要求され、また、回収された残トナーの再利用を図ることが求められている。
【０００６】
また、このような環境保護のための廃棄物量低減や廃棄物の再利用の問題は、単に像担持体や中間転写体から回収される残トナーに止まらず、画像形成装置を形成する種々の構成部品についても要請されているが、像担持体や中間転写体にクリーニング装置を付設すると、このクリーニング装置のクリーニングブレード等がこれら像担持体や中間転写体の表面に摺接し、これが摩耗（像担持体の膜減り等）の原因になって像担持体や中間転写体の長寿命化を図る上での障害になっている。
【０００７】
そこで、このような観点から、従来から、電子写真方式を用いた画像形成装置において、像担持体表面をクリーニングする一方式として、ブラシ方式が提案されている（例えば特許文献１、２参照。）。
【０００８】
図１４に従来のブラシ方式によるクリーニング装置の簡略構成図を示す。図１４に示すように、クリーニング装置は、感光体１０１、感光体１０１に当接して回転するブラシローラ１０２、ブラシローラ１０２に当接して中間ローラ１０３、および中間ローラ１０３上のトナーを掻き取る掻き取り部材１０４などから構成されている。
【０００９】
転写ののち感光体１０１上に残留したトナーは、機械的または静電的にブラシローラ側に回収される。さらに回収されたトナーは静電的に中間ローラに転移し、その後掻き取り部材により中間ローラから除去される。除去されたトナーは不図示のトナー搬送手段により廃トナー容器に搬送、収容される。
【００１０】
さらに、ピーク間電圧４００〜７００Ｖ、周波数１００〜２，０００Ｈｚ、直流バイアス１００〜３００Ｖの電圧をブラシローラに印加する方法も提案されている（例えば特許文献３参照）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平９−９０８４０号公報
【特許文献２】
特許第３１３７９６２号公報
【特許文献３】
特許第３１３７９６２号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成の従来の技術においては、以下のような問題点を有していた。
【００１３】
第一に、クリーニング装置の構成要素が、少なくともブラシロール、中間ロール、掻き取り部材の３つが必要であり、かつトナーを静電気力で中間ロールまでに移動するには、複数のバイアス電源が必要である点である。
【００１４】
このため、クリーニング装置の小型化や低価格化が極めて困難である。例えば、中間ローラを用いずにフリッカで直接ブラシ繊維に付着したトナーを叩き出す方式が提案されているが、フリッカとブラシローラとが当接した状態で長時間放置されると、ブラシ繊維が変形し、ブラシローラのクリーニング性能が局所的に低下してしまうという問題点を有する。
【００１５】
また、強いて小型化及び低価格化を図るために中間ロール、掻き取り部材を省いたブラシロールのみの構成も考えられるが、後でも述べるが、明確なトナーの形状（トナー付着力）、帯電量とブラシローラへの残トナーの回収・吐出しのバイアス条件が明確に規制されてないので、ブラシローラからこれらトナーに作用する静電誘引力よりも像担持体表面との物理的な付着力の方が大きくなったり、トナー帯電量が低過ぎたり、高過ぎたりで、十分に静電誘引力がトナーに働かなかったりで、単純に静電誘引力だけで残留トナーを像担持体の表面から除去するのが困難になることが多い。
【００１６】
さらに、非画像形成動作中にブラシローラに回収したトナーを、像担持体に吐き出して像担持体で担持搬送して別のクリーニング装置で回収しようとすると、必ず帯電装置、現像装置を吐き出したトナーが通過して、帯電装置を汚して画像不良を起こしたり（非接触帯電器の場合汚れないことが多い）、残留トナーによるゴースト、かぶり等の汚れが発生したり、現像装置に他色のトナー（主に逆転写トナー）が入り込んで混色し、色むら等の問題が起きる。
【００１７】
第二に、クリーニング装置に搬送されるトナーの帯電分布は現像装置内のそれに比べブロードに変化し、正負両帯電極性のトナーが混在している。このため、静電気力でブラシローラ側に回収しようとしても、バイアス電圧とは逆極性のトナーしか回収できないという問題がある。
【００１８】
また、この正負両帯電極性のトナーが混在している問題に対しては、球形トナーを用いる等転写効率を上げてできるだけ逆転写トナー（主に正極に帯電）だけをブラシローラ側に回収しようという試みがなされてきているが、明確なトナーの形状（トナー付着力）、帯電量とブラシローラへの残トナーの回収・吐出しのバイアス条件が明確に規制されてないので、ブラシローラからこれらトナーに作用する静電誘引力よりも像担持体表面との物理的な付着力の方が大きくなったり、トナー帯電量が低過ぎたり、高過ぎたりで、十分に静電誘引力がトナーに働かなかったりで、単純に静電誘引力だけで残留トナーを像担持体の表面から除去するのが困難になることが多い。
【００１９】
さらに、このブラシローラのブラシは抵抗値と密度を最適化して、ブラシローラからトナーに作用する静電誘引力、像担持体に対するブラシローラの接触機会、トナーの回収バッファ量を十分に確保して、トナーの回収・吐出し性能及び回収バッファ量を向上させることが可能であるが、ブラシローラの構造上、回収バッファ量が多い、接触機会を多くするには利点があるものの、ブラシ繊維の中に入り込んだトナーには像担持体と距離がある為、トナーに作用する電界つまり静電誘引力が小さくなる。
【００２０】
従って、ブラシ繊維の中に入り込んだトナーを静電誘引力で吐き出すことが困難になることが多く、逆にブラシ繊維から吐き出すための静電誘引力を働かせない時、ブラシ繊維中でのトナーの拘束力を働かせる静電誘引力も小さいので、すなわち画像形成時に吐き出してしまい、画像不良を起こしたりする問題がある。
【００２１】
また、このブラシローラのブラシ抵抗値を明確に規制しないと、ブラシローラからトナーに作用する静電誘引力を十分に確保できず、トナーの回収・吐出し性能が落ちたり、ブラシローラで像担持体を帯電してしまい、画像ムラが発生したりする問題がある。
【００２２】
また、このブラシローラのブラシ繊維のパイル密度を明確に規制しないと、ブラシローラのブラシ繊維が像担持体上トナーに接触する機会が少な過ぎたり、ブラシ繊維の中にトナーが入り難かったり、ブラシ繊維の中のトナーが静電誘引力を働かせても吐出し難かったりする問題がある。また、ブラシ繊維の中のトナーが静電誘引力をかけなくても出てきて、画像不良を発生したりする問題がある。
【００２３】
さらには、このようなトナーの回収・吐出し方式（クリーニング装置）では、比較的粒径の大きなトナーに関してはこれを容易に残トナーを除去できるものの、近年において使用頻度が増加している平均粒径５〜７μｍ程度の小粒径トナーについては、導電性ブラシローラからこれらトナーに作用する静電誘引力よりも像担持体表面との物理的な付着力の方が大きいため、静電誘引力だけで残留トナーを像担持体の表面から除去するのは困難である。
【００２４】
なお、特許第３１３７９６２号公報によれば、交流電圧に直流電圧を重畳した方式が提案されているが、正負両極性のトナーがブラシローラと感光体ドラムとの間で振動はするものの、すべての両極性のトナーがブラシに回収されることは極めて困難と考えられる。なぜならば、ブラシローラと感光体とが漸次離間するのに伴い、ブラシローラと感光体との間の交番電界強度が漸次弱まり、この結果トナーは両者間を往復運動できなくなる。この結果、ブラシローラへの印加電圧とは逆極性のトナーはブラシローラ側に吸引されるものの、同極性のトナーは反発して感光体側に移動するものと考えられるからである。
【００２５】
さらには、このような吐き出し工程は、数枚〜数十枚毎、非画像形成時に行われるので、画像形成動作を長期中断して、使い勝手を低下させてしまう問題もある。
【００２６】
そこで、本発明は、使い勝手向上、小型化、低価格化、像担持体長寿命化と高画質の両立が可能で、かつ転写残留トナーの極性に依存しないクリーニング装置を具備し、または簡素な直流電源のみのクリーニング装置を具備した画像形成装置および画像形成方法を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体上に顕像粒子による顕像粒子像を形成する現像手段と、前記顕像粒子像を受像部材に転写する転写手段と、転写ののち前記像担持体上に残留する顕像粒子像を回収する第一の回収手段と、画像形成動作中に、前記第一の回収手段のブラシ繊維を振動せしめる振動手段または負または正極性の直流電圧を印加する第一の電圧印加手段と、非画像形成動作中に正負両極性の直流電圧を切り替えて前記第一の回収手段に印加する第二の電圧印加手段と、非画像形成動作中に前記第一の回収手段から吐き出された顕像粒子を回収する第二の回収手段とを具備し、使用する顕像粒子の球形度（投影面積で、（周囲長）２／（４π×投影面積））が１．００〜１．５０、顕像粒子の帯電量が−１０〜−５０μＣ／ｇ（正帯電の場合には１０〜５０μＣ／ｇ）よりなるものである。
【００２８】
また、この課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、前記振動手段が、前記第一の回収手段に交流電圧を印加する交流電圧印加手段よりなるものである。
【００２９】
さらに、この課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、前記交流電圧印加手段が、前記像担持体表面と前記第一の回収手段との間での放電開始電圧の２倍以上〜２ｋＶｐｐの電圧を印加するものである。
【００３０】
また、この課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、前記交流電圧印加手段が、１〜７ｋＨｚの周波数の交流を印加するものである。
【００３１】
さらに、この課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、画像形成動作中の前記第一の回収手段に前記像担持体の表面電位より絶対値で大きい直流電圧を印加するものである。
【００３２】
また、この課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、前記第一の回収手段が、ゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラから構成されるものである。
【００３３】
さらに、この課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、前記第二の回収手段は、吐き出された顕像粒子を担持搬送する像担持体と、像前記担持体上の顕像粒子を回収する転写手段とにより構成されるものである。
【００３４】
また、この課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、前記転写手段表面に付着した顕像粒子を除去する顕像粒子除去手段と、除去された顕像粒子を格納する顕像粒子格納手段とを具備するものである。
【００３５】
さらに、この課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、前記非画像形成動作中は、画像形成動作とは反対方向に回転し、吐き出された顕像粒子を担持搬送する像担持体により構成されるものである。
【００３６】
また、この課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、前記第二の回収手段は、吐き出された顕像粒子を担持搬送する像担持体と、前記像担持体上の顕像粒子を回収する現像手段により構成されるものである。
【００３７】
さらに、この課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、前記第二の回収手段が、吐き出された顕像粒子を担持搬送する像担持体と、前記像担持体上の顕像粒子を中間転写ドラムまたは中間転写ベルトまたは用紙搬送ベルト上に移動させる転写手段、移動された顕像粒子を担持搬送する中間転写ベルトまたは用紙搬送ベルトと、前記中間転写ドラムまたは前記中間転写ベルトまたは前記用紙搬送ベルト上の顕像粒子を回収するトナー除去装置により構成されるものである。
【００３８】
また、この課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、前記非画像形成動作での吐き出し手段と第二の回収手段が、画像形成動作中の紙間で行うように構成されるものである。
【００３９】
さらに、この課題を解決するために、本発明の画像形成方法は、像担持体上に顕像粒子による顕像粒子像を形成する現像工程と、前記顕像粒子像を受像部材に転写する転写工程と、転写ののち前記像担持体上に残留する顕像粒子像を、画像形成動作中に振動するブラシ繊維により、または負または正極性の直流電圧印加により、第一の回収手段に回収する第一の回収工程と、非画像形成動作中に正負両極性の直流電圧を順次前記第一の回収手段に印加して、前記第一の回収手段から顕像粒子を吐き出す吐き出し工程と、吐き出し工程により吐き出された顕像粒子を第二の回収手段に回収する第二の回収工程とを有し、球形度（投影面積で、（周囲長）２／（４π×投影面積））が１．００〜１．５０、帯電量が−１０〜−５０μＣ／ｇ（正帯電の場合１０〜５０μＣ／ｇ）顕像粒子を使用するものである。
【００４０】
また、この課題を解決するために、本発明の画像形成方法は、前記第一の回収工程において、前記第一の回収手段に交流電圧が印加されるものである。
【００４１】
さらに、この課題を解決するために、本発明の画像形成方法は、前記第一の回収工程で前記第一の回収手段に印加される交流電圧が、前記交流像担持体表面と前記第一の回収手段との間での放電開始電圧の２倍〜２ｋＶｐｐの電圧よりなるものである。
【００４２】
また、この課題を解決するために、本発明の画像形成方法は、前記第一の回収工程で前記第一の回収手段に印加される周波数が、１〜７ｋＨｚよりなるものである。
【００４３】
さらに、この課題を解決するために、本発明の画像形成方法は、前記第一の回収工程で前記第一の回収手段に像担持体の表面電位より絶対値で大きい直流電圧を印加するものである。
【００４４】
また、この課題を解決するために、本発明の画像形成方法は、前記第一の回収工程で、ゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラから構成された前記第一の回収手段を用いるものである。
【００４５】
さらに、この課題を解決するために、本発明の画像形成方法は、前記第二の回収工程が、吐き出された顕像粒子を前記像担持体にて担持搬送する搬送工程と、前記像担持体上の顕像粒子を転写手段により回収する転写回収工程を有するものである。
【００４６】
また、この課題を解決するために、本発明の画像形成方法は、前記転写手段表面に付着した顕像粒子を除去する顕像粒子除去工程と、除去された前記顕像粒子を格納する顕像粒子格納工程とを有するものである。
【００４７】
さらに、この課題を解決するために、本発明の画像形成方法は、前記非画像形成動作中に、吐き出された顕像粒子を前記像担持体にて、画像形成動作とは反対方向に回転して、担持搬送する反転吐き出し工程を有するものである。
【００４８】
また、この課題を解決するために、本発明の画像形成方法は、前記第二の回収工程は、吐き出された顕像粒子を前記像担持体にて担持搬送する搬送工程と、前記像担持体上の顕像粒子を現像手段にて回収する現像回収工程とを有するものである。
【００４９】
さらに、この課題を解決するために、本発明の画像形成方法は、前記第二の回収工程は、吐き出された顕像粒子を前記像担持体にて担持搬送する搬送工程と、前記像担持体上の顕像粒子を中間転写ドラムまたは中間転写ベルトまたは用紙搬送ベルト上に移動させる転写移動工程と、前記中間転写ドラムまたは前記中間転写ベルトまたは前記用紙搬送ベルト上の顕像粒子を回収除去するトナー回収除去工程とを有するものもである。
【００５０】
また、この課題を解決するために、本発明の画像形成方法は、前記非画像形成動作での吐き出し工程と前記第二の回収工程は、画像形成動作中の紙間で行うものである。
【００５１】
これらにより、感光体のクリーニング装置の構成が極めて簡単、長寿命化（低ランニングコスト化）で使い勝手が良くかつ省スペースが実現され、画像形成装置の小型化、低価格化と高画質化の両立が可能となる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、像担持体と、像担持体上に顕像粒子による顕像粒子像を形成する現像手段と、顕像粒子像を受像部材に転写する転写手段と、転写ののち像担持体上に残留する顕像粒子像を回収する第一の回収手段と、画像形成動作中に、第一の回収手段のブラシ繊維を振動せしめる振動手段または負または正極性の直流電圧を印加する第一の電圧印加手段と、非画像形成動作中に正負両極性の直流電圧を切り替えて第一の回収手段に印加する第二の電圧印加手段と、非画像形成動作中に第一の回収手段から吐き出された顕像粒子を回収する第二の回収手段とを具備し、使用する顕像粒子の球形度が１．００〜１．５０、顕像粒子の帯電量が−１０〜−５０μＣ／ｇである画像形成装置であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。また、回収ブラシからトナーを感光体表面に吐き出し、第二の回収手段に搬送することが容易になるという作用を有する。
【００５３】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、振動手段は、第一の回収手段に交流電圧を印加する交流電圧印加手段である画像形成装置であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。また、回収ブラシからトナーを感光体表面に吐き出し、第二の回収手段に搬送することが容易になるという作用を有する。
【００５４】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、交流電圧印加手段は、像担持体表面と第一の回収手段との間での放電開始電圧の２倍以上〜２ｋＶｐｐの電圧を印加する画像形成装置であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。また、回収ブラシからトナーを感光体表面に吐き出し、第二の回収手段に搬送することが容易になるという作用を有する。
【００５５】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、交流電圧印加手段は、１〜７ｋＨｚの周波数の交流を印加する画像形成装置であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。また、回収ブラシからトナーを感光体表面に吐き出し、第二の回収手段に搬送することが容易になるという作用を有する。
【００５６】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１記載の発明において、画像形成動作中の第一の回収手段に像担持体の表面電位より絶対値で大きい直流電圧を印加する画像形成装置であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。また、回収ブラシからトナーを感光体表面に吐き出し、第二の回収手段に搬送することが容易になるという作用を有する。
【００５７】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の発明において、第一の回収手段が、ゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラから構成される画像形成装置であり、さらなる回収性能、ならびに吐き出し性能をアップさせることができるという作用を有する。
【００５８】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載の発明において、第二の回収手段は、吐き出された顕像粒子を担持搬送する像担持体と、像担持体上の顕像粒子を回収する転写手段とにより構成される画像形成装置であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。
【００５９】
本発明の請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の何れか一項に記載の発明において、転写手段表面に付着した顕像粒子を除去する顕像粒子除去手段と、除去された顕像粒子を格納する顕像粒子格納手段とを具備する画像形成装置であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。
【００６０】
本発明の請求項９に記載の発明は、請求項１〜８の何れか一項に記載の発明において、非画像形成動作中は、画像形成動作とは反対方向に回転し、吐き出された顕像粒子を担持搬送する像担持体により構成される画像形成装置であり、帯電装置を汚して画像不良を起こしたり（非接触帯電器の場合汚れないことが多い）、残留トナーによるゴースト、かぶり等の汚れが発生したり、現像装置に他色のトナー（主に逆転写トナー）が入り込んで混色し、色むらなどを防止することができるという作用を有する。
【００６１】
本発明の請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９の何れか一項に記載の発明において、第二の回収手段は、吐き出された顕像粒子を担持搬送する像担持体と、像担持体上の顕像粒子を回収する現像手段により構成される画像形成装置であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。
【００６２】
本発明の請求項１１に記載の発明は、請求項１〜１０の何れか一項に記載の発明において、第二の回収手段は、吐き出された顕像粒子を担持搬送する像担持体と、像担持体上の顕像粒子を中間転写ドラムまたは中間転写ベルトまたは用紙搬送ベルト上に移動させる転写手段、移動された顕像粒子を担持搬送する中間転写ベルトまたは用紙搬送ベルトと、中間転写ドラムまたは中間転写ベルトまたは用紙搬送ベルト上の顕像粒子を回収するトナー除去装置により構成される画像形成装置であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。
【００６３】
本発明の請求項１２に記載の発明は、請求項１〜１１の何れか一項に記載の発明において、非画像形成動作での吐き出し手段と第二の回収手段は、画像形成動作中の紙間で行うように構成される画像形成装置であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。
【００６４】
本発明の請求項１３に記載の発明は、像担持体上に顕像粒子による顕像粒子像を形成する現像工程と、顕像粒子像を受像部材に転写する転写工程と、転写ののち像担持体上に残留する顕像粒子像を、画像形成動作中に振動するブラシ繊維により、または負または正極性の直流電圧印加により、第一の回収手段に回収する第一の回収工程と、非画像形成動作中に正負両極性の直流電圧を順次第一の回収手段に印加して、第一の回収手段から顕像粒子を吐き出す吐き出し工程と、吐き出し工程により吐き出された顕像粒子を第二の回収手段に回収する第二の回収工程とを有し、球形度が１．００〜１．５０、帯電量が−１０〜−５０μＣ／ｇ顕像粒子を使用する画像形成方法であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。
【００６５】
本発明の請求項１４に記載の発明は、請求項１３記載の発明において、第一の回収工程では、第一の回収手段に交流電圧が印加される画像形成方法であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。
【００６６】
本発明の請求項１５に記載の発明は、請求項１３または１４記載の発明において、第一の回収工程で第一の回収手段に印加される交流電圧は、交流像担持体表面と第一の回収手段との間での放電開始電圧の２倍〜２ｋＶｐｐの電圧である画像形成方法であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。
【００６７】
本発明の請求項１６に記載の発明は、請求項１３〜１５の何れか一項に記載の発明において、第一の回収工程で第一の回収手段に印加される周波数は、１〜７ｋＨｚである画像形成方法であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。
【００６８】
本発明の請求項１７に記載の発明は、請求項１３記載の発明において、第一の回収工程で第一の回収手段に像担持体の表面電位より絶対値で大きい直流電圧を印加する画像形成方法であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。
【００６９】
本発明の請求項１８に記載の発明は、請求項１３〜１７の何れか一項に記載の発明において、第一の回収工程で、ゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラなどから構成される第一の回収手段を用いる画像形成方法であり、回収性能ならびに吐き出し性能を大幅にアップさせることができるという作用を有する。
【００７０】
本発明の請求項１９に記載の発明は、請求項１３〜１８の何れか一項に記載の発明において、第二の回収工程は、吐き出された顕像粒子を像担持体にて担持搬送する搬送工程と、像担持体上の顕像粒子を転写手段により回収する転写回収工程とからなる画像形成方法であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。
【００７１】
本発明の請求項２０に記載の発明は、請求項１３〜１９の何れか一項に記載の発明において、転写手段表面に付着した顕像粒子を除去する顕像粒子除去工程と、除去された顕像粒子を格納する顕像粒子格納工程とを有する画像形成方法であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。
【００７２】
本発明の請求項２１に記載の発明は、請求項１３〜２０の何れか一項に記載の発明において、非画像形成動作中に、吐き出された顕像粒子を像担持体にて、画像形成動作とは反対方向に回転して、担持搬送する反転吐き出し工程を有する画像形成方法であり、帯電装置を汚して画像不良を起こしたり（非接触帯電器の場合汚れないことが多い）、残留トナーによるゴースト、かぶり等の汚れが発生したり、現像装置に他色のトナー（主に逆転写トナー）が入り込んで混色し、色むらなどを防止することができるという作用を有する。
【００７３】
本発明の請求項２２に記載の発明は、請求項１３〜２１の何れか一項に記載の発明において、第二の回収工程は、吐き出された顕像粒子を像担持体にて担持搬送する搬送工程と、像担持体上の顕像粒子を現像手段にて回収する現像回収工程とからなる画像形成方法であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。
【００７４】
本発明の請求項２３に記載の発明は、請求項１３〜２２の何れか一項に記載の発明において、第二の回収工程は、吐き出された顕像粒子を像担持体にて担持搬送する搬送工程と、像担持体上の顕像粒子を中間転写ドラムまたは中間転写ベルトまたは用紙搬送ベルト上に移動させる転写移動工程と、中間転写ドラムまたは中間転写ベルトまたは用紙搬送ベルト上の顕像粒子を回収除去するトナー回収除去工程とからなる画像形成方法であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。
【００７５】
本発明の請求項２４に記載の発明は、請求項１３〜２３の何れか一項に記載の発明において、非画像形成動作での吐き出し工程と第二の回収工程は、画像形成動作中の紙間で行う画像形成方法であり、感光体上に残留するトナーを正負帯電極性に関わらず効率よく回収することができ、かつ静電誘引力のみでトナーを回収することができるという作用を有する。
【００７６】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図１３を用いて説明する。なお、これらの図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。
【００７７】
図１は、本発明の画像形成装置に係る構成断面図、図２は、本発明の画像形成動作中に回収手段に直流電圧を印加する手段を有する画像形成装置に係る構成断面図、図３は、本発明の反転吐き出し手段を有する画像形成装置に係る構成断面図、図４は、本発明の画像形成動作中に回収手段に直流電圧を印加する手段と反転吐き出し手段を有する画像形成装置に係る構成断面図、図５は、本発明のカラー画像形成装置に係る構成断面図、図６は、本発明の画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャート、図７は、本発明の画像形成動作中に回収手段に直流電圧を印加する手段を有する画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャート、図８は、本発明の反転吐き出し手段を有する画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャート、図９は、本発明の画像形成動作中に回収手段に直流電圧を印加する手段と反転吐き出し手段を有する画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャート、図１０は、本発明のカラー画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャート、図１１は、本発明の画像形成動作中に回収手段に直流電圧を印加する手段を有するカラー画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャート、図１２は、本発明の反転吐き出し手段を有するカラー画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャート、図１３は、本発明の画像形成動作中に回収手段に直流電圧を印加する手段と反転吐き出し手段を有するカラー画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャートである。
【００７８】
本実施の形態において、画像形成装置には、図１〜図４に示すように、感光体（像担持体）１および帯電装置６が設けられている。感光体１は、金属ドラムに感光体層が設けられ、静電潜像保持体に相当する。感光体層はＯＰＣ層やａ−ＳｉＨ層、セレン層などを用いる。また、素管の傷や汚れが感光体の帯電特性に影響しないよう、アルミ素管とＣＧＬとの間に導電性下引層を設けてもよい。帯電装置６は、感光体１の表面から所定の間隙を持って配置され、感光体ドラムを帯電する。
【００７９】
図１および図２中にはスコロトロン帯電装置を図示しているが、その他にもコロトロン帯電装置や固体帯電素子などの非接触帯電装置を用いてもよく、さらには感光体ドラム表面に接触する帯電ローラや帯電ブラシなどの接触帯電装置を用いてもよい。
【００８０】
この帯電装置には直流電圧のみ印加でもいいし、直流電圧に交流電圧を重畳してもよく、より安定な帯電を行える。一方、交流電圧を重畳すると、オゾンを多量に発生したり、感光体１を傷めて寿命を短くする場合が多い。本実施の形態ではスコロトロン帯電装置を用いて説明する。
【００８１】
また、画像形成装置には、露光源７、ならびに現像装置８などが設けられている。露光源７は、帯電した感光体１表面に光照射して、静電潜像を形成する。感光体１の吸収スペクトルが高い波長を発光するものであれば、レーザ光やＬＥＤ光、ＣＲＴ光、ＥＬ光等を露光源として用いてもよい。
【００８２】
現像装置８は、感光体１上の静電潜像を現像する現像手段である。現像装置８は、二成分現像装置、一成分現像装置の何れでもよいが、本実施の形態では二成分現像装置を用いる。
【００８３】
二成分現像装置の場合は、キャリア粒子とトナー粒子とを混合した二成分現像剤を用いる。キャリア粒子は、フェライト、マグネタイト、鉄粉、重合法等で作られた樹脂等の磁性粒子から構成される。また、磁性コア粒子の表面に被覆材料をコーティングするコートキャリアを用いてもよい。
【００８４】
被覆材料としては、アミノ系樹脂、例えば、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹脂、ポリアミド樹脂およびエポキシ樹脂等があげられ、さらにポリビニルおよびポリビニリデン系樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、エチルセルロース樹脂等のセルロース系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂等があげられ、上記の混合物でもよい。また、キャリア粒子は球形であることが好ましい。
【００８５】
フレーク状、平板状の場合、転写残留トナーを現像装置に回収する能力が増加するが、その反面刷毛目状の画像ノイズが発生しやすくなる。また、キャリア粒子の平均粒径は、３０μｍ〜７０μｍが好ましく、望ましくは３５μｍ〜５５μｍが好ましい。上記範囲を下回ると、磁気ブラシの保磁力が小さくなり現像スリーブから容易に離脱するので、感光体ドラムへのキャリア付着が増加してしまう。
【００８６】
また、上記範囲を上回ると、単位重量当たりのキャリア表面積が小さくなり、トナーの帯電が不安定になる。廃トナーが発生しない、いわゆるクリーナレス方式の場合、転写残留トナーと接触する磁気ブラシの表面積が小さくなるので、転写残留トナーと磁気ブラシとの接触機会が減少し、その結果、感光体ドラムからの回収能力が低減してしまう。
【００８７】
さらには、静電潜像よりも大きなキャリア粒子でトナーが搬送されるので、微細な静電潜像を現像できなくなる。トナー粒子は、二成分現像装置、一成分現像装置に関わらず、着色剤が分散された結着樹脂から構成される。
【００８８】
結着樹脂の材料としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸アルキル共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン等をあげることができる。
【００８９】
さらに、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド、変性ロジン、パラフィンワックス等が用いられる。また、着色剤としては、カーボンブラック、ニグロシン、アニリンブルー、カルコイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド４８：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド５７：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー９７、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１８０をあげることができる。本発明のトナーには、上記成分のほかに、必要に応じて帯電制御剤やワックスなどを含有させることができる。
【００９０】
さらに必要に応じてシリカや酸化チタン、酸化亜鉛などの無機酸化物や有機微粒子等の外添剤を添加することもできる。トナーは球形が好ましく、本発明においては、後で詳細に説明するが、トナー粒子の投影面積Ｓ、周長Ｌとしたとき、下式で示す形状係数Ｃが１．０〜１．５であることが好ましい。より好ましくは、下式で示す形状係数Ｃが１．０〜１．３である。
【００９１】
さらに好ましくは、１．１〜１．３である。
【００９２】
Ｃ＝Ｌ２／４πＳ
形状係数が上記範囲を上回ると、トナーの離型性が低下して転写効率が低下するだけでなく、ハーフトーン画像とベタ黒画像との最大転写効率を同一の転写電圧で実現することが困難になる。
【００９３】
よって、転写残留トナーが増加してしまうため好ましくない。また、上記範囲を下回ると、トナーの離型性が高すぎて受像紙や感光体ドラムから離れやすくなり、転写後の受像紙上におけるトナー飛散や、帯電装置のトナー汚染が発生しやすくなる。
【００９４】
また、上記形状係数範囲は、後述するようにトナー粒子が小さい静電気力で像担持体上から離脱しやすく、かつ小さい静電気力でブラシ状、ゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラ等から構成される回収手段から離脱しやすい範囲である。
【００９５】
上記の形状係数を実現するには、懸濁重合法や乳化重合法で作製されたトナーを用いることが好ましい。また、機械的粉砕法で作製されたトナー母体を熱気流中に投下して、球形化処理を施してもよく、その他の方法で球形化処理を施してもよい。
【００９６】
また、トナーの帯電量は、詳しくは後述するが、本発明においては、−１０〜−５０μＣ／ｇ（正帯電の場合１０〜５０μＣ／ｇ）が好ましい。より、好ましくは−１５〜−４５μＣ／ｇ（正帯電の場合１５〜４５μＣ／ｇ）である。帯電量が上記範囲を上回ると、トナーの電荷量が大きすぎて、現像量が極端に減少したり、トナー電荷に見合う転写電界が不足して転写残トナーが極端に増加したり、トナー同士が反発しあって転写での飛び散りを起こしてしまう。
【００９７】
上記範囲を下回ると、転写工程で転写電界過剰により、また転写ニップ前後でのパッシェン放電や転写ニップ内での電荷注入により、トナーが逆極性に帯電しやすくなり、転写残トナーが極端に増加してしまったり逆転写を起こしてしまう。
【００９８】
また、上記帯電量範囲は、後述するようにトナー粒子が小さい静電気力で像担持体上から離脱かつ付着しやすく、かつ小さい静電気力でブラシ状、ゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラ等から構成される回収手段から離脱かつ付着しやすい範囲である。
【００９９】
トナーの体積メジアン径は、５．０〜７．５μｍであることが好ましい。上記範囲以下であると、トナー粒子と感光体ドラムとの機械的付着力が高くなり、転写効率が低下してしまう。
【０１００】
上記範囲を上回ると、微細な静電潜像を忠実に現像することが困難になる。また、ベタ黒画像を印字したときの受像紙をトナーで隠蔽する隠蔽率が低下してしまうため、十分な画像濃度を達成するには、０．５５ｍｇ／ｃｍ２以上のトナー量で現像する必要がある。
【０１０１】
しかしながら、現像トナー量が増加すると、感光体ドラム上のトナー最下層まで受像紙に転写することが困難になる。また高い転写バイアスを印加して感光体ドラム上のベタ黒画像を転写しても、ハーフトーン画像には過度の電圧を供給することになり、その結果転写工程中でトナーの極性が反転して、ハーフトーン画像の転写効率が低下してしまう。よって本発明では上記範囲の体積メジアン径を有するトナーを用い、かつ感光体ドラム上への現像トナー量を０．５５ｍｇ／ｃｍ２以下にすることが好ましい。
【０１０２】
また、トナーの粒度分布変動係数を３０％以下で、３μｍ以下、１６μｍ以上の粒子が存在しないことが好ましい。これにより、トナーの粒度分布を非常に狭く、粒径のそろった均一なトナーとできるので、トナーの帯電量分布を安定、均一、シャープにでき、現像転写後の潜像担持体への残トナーを大幅に減らすことができ、現像同時クリーニング性もアップさせる作用を有する。
【０１０３】
すなわち廃トナーを大幅に減らすことができ、ランニングコストに有利で環境にやさしいものとなる。また、上記範囲は、後述するようにトナー粒子が小さい静電気力で像担持体上から離脱しやすく、かつ小さい静電気力でブラシ状、ゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラ等から構成される回収手段から離脱しやすい範囲である。
【０１０４】
現像スリーブ８ｃには不図示の電源にて所定の現像電圧が印加される。二成分現像装置の場合、現像電圧は、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が好ましい。また、上記したような球形トナーを用いることによりキャリア粒子からトナーが離脱しやすくなるので、直流電圧のレベルが小さくても現像が可能となる。
【０１０５】
また一成分現像装置でも感光体１と現像スリーブ８ｃとが非接触の構成の場合、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が好ましい。これによりトナー粒子が現像スリーブから離脱しやすくなるので、直流電圧のレベルが小さくても現像が可能となる。
【０１０６】
交流電圧の波形や正弦波や矩形波、三角波、のこぎり波の何れでもよく、またデューティー比が変調された交流波を印加してもよい。交流電圧のピーク間電圧は５００Ｖ〜２０００Ｖが好ましい。
【０１０７】
上記範囲を下回ると、トナーは振動しにくくなり、交流電圧の効果が低減してしまう。また上記範囲を上回ると感光体へのキャリア付着が発生してしまう。キャリア粒子の導電率が高いと、現像スリーブ上の磁気ブラシと感光体との間で放電が発生し、感光体上のトナーを乱す。さらに高いピーク間電圧を印加すると、上記放電により感光体や現像スリーブに放電痕を形成してしまう。
【０１０８】
交流電圧の周波数は１ｋＨｚ〜８ｋＨｚが望ましい。上記範囲外ではトナー現像量が低下する。詳細な作用効果は不明であるが、トナーが磁気ブラシから離脱しやすい固有振動数が存在するものと考えられる。
【０１０９】
後述の回収ブラシ装置から吐き出されたトナーを現像装置に回収する場合は、さらに上記周波数を４ｋＨｚ〜７ｋＨｚ、上記ピーク間電圧を１〜２ｋＶｐｐに設定することが好ましい。上記範囲外では、感光体上のトナーの回収効率が低下してしまう。これも詳細な作用効果が不明であるが、感光体からトナーが離脱して現像装置の磁気ブラシに取りこまれやすい固有振動数が存在するものと考えられ、上記範囲を下回るピーク電圧だと、トナーは振動しにくくなり、交流電圧の効果が低減してしまい、上記範囲を上回ると感光体へのキャリア付着が発生してしまう。なお、回収装置から吐き出されたトナーを現像装置に回収しない場合では、上記範囲外の周波数に設定するか、もしくは直流電圧のみ印加すればよい。
【０１１０】
また、画像形成装置には、転写装置３、レジストローラ２、受像紙５、上流側案内手段１０、定着装置４、ならびに下流側案内手段１１が設けられている。
【０１１１】
転写手段である転写装置３として、芯金に導電性ウレタンやＥＰＤＭ、シリコンなどのスポンジ層を巻付けた転写ローラや、ナイロンやレイヨンなどの導電性繊維からなる転写ブラシ、導電性ゴム板や導電性フィルムシートの先端部が接触した転写ブレードや転写フィルム、ＰＴＦＥやＰＦＡ、ＴＥＰ、ポリイミド、ポリカーボネートなどの樹脂材料に導電材を分散した導電性ベルトなどを用いる。後述するように、転写装置で回収装置から吐き出されたトナーを掻き取り部材で回収する場合は、トナー粒子が機械的に転写装置から離脱しやすい構成が好ましい。
【０１１２】
よって、上述の転写装置のうち、表面にＰＦＡやＰＴＦＥなどのフィルム層を有する転写ローラや転写ベルトなどの転写装置を用いることが好ましい。
【０１１３】
レジストローラ２は、受像紙を所定の速度で搬送する。受像紙５は、普通紙やハガキ用紙、ＯＨＰシートである。
【０１１４】
また、上流側案内手段１０は、レジストローラ２から感光体１までの受像紙５の搬送方向を案内する。定着装置４は、受像紙５上に転写されたトナー像を定着する。下流側案内手段１１は、転写領域から定着装置４までの受像紙の搬送方向を案内する。
【０１１５】
なお、高湿下環境だと受像紙５が低抵抗になり、可撓部材３ｂから受像紙５を介して案内手段１０、１１に電流が漏洩してしまう。このため、受像紙５背面に十分な電荷が供給されなくなり、転写不良が発生してしまう。
【０１１６】
この問題を解決するため、案内手段１０、１１は絶縁部材で構成するか、転写電圧と同極性の電圧が印加されることが好ましい。また、抵抗素子やツェナーダイオード素子など自己バイアス素子を案内手段１０、１１と接地との間に接続してもよい。
【０１１７】
また、定着装置４は、加熱手段４ａと加圧手段４ｂとから構成される。図１〜図４中、加熱手段４ａと加圧手段４ｂとはローラ形状を示しているが、本発明はこれに限るものではなく、フィルム状やベルト状の加熱手段、加圧手段等を用いてもよい。
【０１１８】
さらに、画像形成装置には、回収部材１２が設けられている。この回収部材１２は、感光体回転方向で転写装置と帯電装置との間に配設され、たとえば、回収手段としてのブラシ部材またはゴムローラまたはスポンジローラまたは弾性体の表層にゴムチューブなどがかぶせられたローラなどからなる。
【０１１９】
図中には帯電ローラ等で用いられているゴムローラを例に図示してある。回収部材１２は、ブラシ部材の場合、ブラシ繊維が感光体表面に対し略垂直でかつ感光体表面に接触するように配置される。ブラシ部材は、固定型ブラシ部材でも、ロール状ブラシ部材であってもよい。さらにロール状ブラシ部材、ゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラは回転してもよく、その回転方向は、感光体表面に対して順方向、逆方向の何れでもよい。
【０１２０】
ブラシ部材は、ナイロンやレイヨン、セルロース、ポリエステルなどの糸に導電材を分散した繊維（パイル）を織成するか植毛したものを用いる。また、このブラシ部材の材料も含めて回収部材１２の材料は、顕像粒子を所定の帯電極性に帯電しやすい材料により構成されるものである。
【０１２１】
また、前記ゴムローラ、スポンジローラ及び弾性体は、芯金に導電性ウレタンやＥＰＤＭ、シリコン、フッ素、ポリエステルなどのゴム層、スポンジ層を巻付けたローラなどを用いる。
【０１２２】
すなわち、通常の帯電ローラや転写ローラで用いられる材料で良く、そのまま帯電ローラや転写ローラをそのまま使用してもよい。後述するように、回収部材から回収した残トナーを吐き出しやすい、つまり機械的に回収装置から離脱しやすい構成が好ましい。よって上述の回収装置装置のうち、表面が表面エネルギーを低くする処理をしたローラ、表面にＰＦＡ、ＰＴＦＥ、フッ素などのフィルム層、チューブ層を有するローラなどの回収装置を用いることが好ましい。
【０１２３】
なお、回収装置の回収部材１２には、ブラシ部材よりゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラを用いるのがより好ましい。
【０１２４】
なぜならば、ブラシ部材の場合、ブラシ部材の構造上、回収バッファ量が多く、接触機会を多くするには利点があり、静電誘引力以外の接触機会で回収性能を向上しやすいものの、ブラシ繊維の中に入り込んだトナーには像担持体と距離がある為、トナーに作用する電界つまり静電誘引力が小さくなる。
【０１２５】
従って、ブラシ繊維の中に入り込んだトナーを静電誘引力で吐き出すことが困難になることが多く、逆にブラシ繊維から吐き出すための静電誘引力を働かせない時、ブラシ繊維中でのトナーの拘束力を働かせる静電誘引力も小さいので、すなわち画像形成時に吐き出してしまい、画像不良を起こしたりする場合がある。
【０１２６】
一方、ゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラは、構造上回収バッファ量を上げることは難しいものの、ローラ表面での残トナーの回収・吐き出しを行うので、トナーにかかる静電誘引力も大きく確保でき、かつ機械的に残トナーをかきとることができ、かつ表面エネルギーを容易に小さくでき、トナーの吐き出し性能をより高くできるので、確実なトナーの回収・吐き出しを行うことができる。
【０１２７】
回収部材１２の抵抗はＥ４〜１３Ω・ｃｍ２、より好ましくはＥ６〜１２Ω・ｃｍ２である。ブラシ部材の場合、ブラシのパイル長は０．５〜７ｍｍ、パイル太さは２〜１０デニール、パイル密度は５０〜４００Ｆ／ｍｍ２であることが好ましい。
【０１２８】
回収部材１２の抵抗が上記範囲を下回ると、回収部材１２で像担持体を帯電してしまい、画像ムラが発生したりする。また上記範囲を上回ると回収部材１２からトナーに作用する静電誘引力を十分に確保できずトナーの回収・吐出し性能が落ちてしまう。
【０１２９】
また、ブラシ部材の場合、パイル太さが上記範囲を下回ると、ブラシ繊維の硬さが軟らかくなりすぎて、像担持体上の残トナー及び逆転写トナーを機械的に摺擦して掻き取る力が弱くなり、トナー回収力が落ちる。
【０１３０】
また、上記範囲を上回るとブラシ繊維の表面積が小さくなり、トナー回収バッファ量が減ってしまうと共にブラシ繊維の硬さが硬くなり、像担持体を傷つけて寿命を低下させてしまう。
【０１３１】
上記パイル密度範囲を下回ると、ブラシの繊維が像担持体上のトナーと接触する機会が極端に減るので、トナー回収能力が低下してしまう。また、上記範囲を上回るとブラシ繊維中にトナーが入り難く、かえってトナー回収バッファ量が減ったり、一度ブラシ繊維中に入り込んだトナーは、静電誘引力で吐き出すことが困難になってしまう。
【０１３２】
さらに、画像形成装置には、回収部材用電源（第一の電圧印加手段、交流電圧印加手段）１７ａ、回収部材用電源（第二の電圧印加手段）１７ｂおよびトナー除去装置１３が設けられている。
【０１３３】
これら回収部材電源１７ａ，１７ｂは、回収部材に接続された回収部材用電源である。回収部材電源１７ａは交流電圧と正極性直流電圧、負極性直流電圧を切り替えて回収部材１２に印加されるように制御される。また回収部材電源１７ｂは正極性直流電圧、負極性直流電圧を切り替えて回収部材１２に印加されるように制御される。
【０１３４】
トナー除去装置１３は、転写装置３表面に付着したトナーをスクレーピング部材により機械的に掻き取る、顕像粒子除去手段としてのトナー除去装置である。トナー除去装置１３は、図１〜図４に図示した以外にもゴムブレードやブラシ、ウェブなどを用いてもよい。
【０１３５】
なお、本実施の形態では、回収部材１２に一旦回収したトナーを感光体に吐き出したのち、転写装置３に再度回収し、トナー除去装置１３で除去することを前提としている。これ以外にも現像装置でトナーを回収してもよい。現像装置でトナーを回収する場合は、トナー除去装置は必要でなく、画像形成装置の小型化や低価格化に向いている。しかしながら、カラー画像形成装置の場合、現像装置８にトナーを回収すると、本来の色とは異なる色のトナーが混入し印字画像の色相が変化してしまう、いわゆる混色の問題が発生しやすい。また、現像装置８で積極的に残トナーを回収しなくても（前述した現像バイアス条件に設定する等）、残トナーが現像装置８の磁気ブラシに接触するだけでも、現像装置８の現像剤中に取り込まれて混色を引き起こす可能性がある。
【０１３６】
ここでは、回収部材１２に一旦回収したトナーを感光体１に吐き出したのち、転写装置３により、中間転写ドラムまたは中間転写ベルトまたは用紙搬送ベルト上に移動させ、トナー除去装置で除去するのが好ましい。
【０１３７】
次に、図１〜図４と図６〜図１３のタイミングチャートとを用いて、本発明の画像形成装置の動作を説明する。
【０１３８】
まず、画像形成装置は、コンピュータなど外部から発信された画像信号を受信して、画像形成前の準備工程を開始する。初めに定着装置が加熱され、所定温度に到達した後、定着装置の回転駆動が開始される。
【０１３９】
また、感光体１の回転駆動も開始される。このとき帯電装置６に所定の電圧が印加され、感光体１は所定の表面電位に帯電される。また、現像装置８の回転駆動も開始される。このとき現像スリーブ８ｄには交流電圧に直流電圧が重畳された電圧が印加される。また、回収部材１２に交流電圧が印加される。また、図１に不図示の給紙カセットに蓄えられた受像紙が、レジストローラ２まで給紙され、レジストローラ２間に挟持された状態を維持する。
【０１４０】
上記の準備工程が完了した後、各部材の動作を継続しながら画像形成工程が開始される。始めに、帯電された感光体１表面が露光源７と対向する位置に搬送されると、受信した画像信号に応じた光が感光体１表面に照射される。これにより、光照射された領域の感光体１表面は帯電電位か低下する。この結果感光体１表面に静電潜像が形成される。
【０１４１】
次に、感光体１表面の静電潜像が現像装置８と対向する位置に搬送されると、所定の電圧が印加された現像スリーブ８ｂ上のトナーが、静電潜像と現像スリーブ８ｂとの電位差に応じて感光体１上に移動する。
【０１４２】
この結果、トナーが感光体１上の静電潜像に付着し、感光体１上にトナー像が形成される。感光体１表面に形成されたトナー像は、転写装置３と感光体１とが当接する転写領域に搬送される。このとき転写装置３には、トナー粒子とは逆極性の電圧が印加される。一方、レジストローラ２の回転駆動が開始され、トナー像が転写領域に搬送されるのと同期して、レジストローラ２に挟持されていた受像紙５の搬送が開始される。
【０１４３】
上流側案内手段１０に沿って搬送された受像紙５は、転写領域に突入する。転写領域を通過する間、転写装置３から受像紙５背面に蓄積された電荷により受像紙５と感光体１との間に電界Ｅが形成される。これにより、トナーの電荷ｑと電界Ｅによるクーロン力Ｆ＝ｑＥが作用して、感光体１上のトナーが受像紙５側に転写される。正規の極性に帯電してないトナーや機械的付着力が過剰なトナーは、クーロン力Ｆで受像紙５側に吸引されずに、転写残留トナーとなって感光体１表面に残留する。
【０１４４】
転写残留トナーは、感光体１に搬送されて、交流電圧が印加された回収部材１２に搬送される。交流電圧が印加されることで回収部材１２がブラシの場合、ブラシ繊維が振動し、搬送された転写残留トナーを吸引する。
【０１４５】
また、回収部材１２がゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラ等の場合、回収部材１２により感光体１上のトナーに振動が与えられ、回収部材１２表面に吸引、吸着する。
【０１４６】
これにより、転写残留トナーは回収部材１２に回収され、感光体１表面が清掃される。または、正規トナーの帯電極性と同極性の直流電圧が印加された回収部材１２に搬送される。
【０１４７】
正規トナーの帯電極性と同極性の直流電圧が印加されることで回収部材１２から搬送された正規トナーの帯電極性と逆極性のトナー（過剰転写時）に静電誘引力を作用させて、回収部材１２に吸引、吸着する。
【０１４８】
これにより、過剰転写時の転写残留トナーは回収部材１２に回収され、感光体１表面が清掃される。または、正規トナーの帯電極性と逆極性の直流電圧が印加された回収部材１２に搬送される。正規トナーの帯電極性と逆極性の直流電圧が印加されることで回収部材１２から搬送された正規トナーの帯電極性と順極性のトナー（例えば放電開始電圧以下での転写時等で、転写に十分な電圧が印加されてない場合）に静電誘引力を作用させて、回収部材１２に吸引、吸着する。これにより、転写に十分な電圧が印加されてない転写時の転写残留トナーは回収部材１２に回収され、感光体１表面が清掃される。
【０１４９】
なお、回収部材１２に直流電圧を印加して転写残トナーを回収する場合は、転写時にかなりの確率でパッシェン放電により正規トナーの帯電極性と逆極のトナーが発生するので、正規トナーの帯電極性と同極性の直流電圧を印加する方が好ましい。
【０１５０】
また、回収部材１２に正規トナーの帯電極性と同極性の直流電圧を印加する場合は、交流電圧を印加する場合に比べて、電源が簡素、感光体に対するダメージも少なくなる等メリットがあるが、できるだけ転写残トナーに正規トナーの帯電極性と同極性のものを残さない必要がある。それはとりもなおさず、できるだけ転写効率を上げる事であり、トナーをできるだけ球形にし、帯電量分布もシャープで、均一帯電である方が良く、前述したように、球形度（投影面積で、（周囲長）２／（４π×投影面積））が１．００〜１．５０、好ましくは１．０〜１．３、帯電量が−１０〜−５０μＣ／ｇ（正帯電の場合１０〜５０μＣ／ｇ）好ましくは−１５〜−４５μＣ／ｇ（正帯電の場合１５〜４５μＣ／ｇ）、粒度分布変動係数が３０％以下、３μｍ以下、１６μｍ以上の粒子が存在しないトナーを用いるのがよい。勿論、回収部材１２に交流バイアスに印加する場合も上述したトナーを用いる方が信頼性が増すことになるのでより好ましい。
【０１５１】
一方、転写領域を通過した受像紙５は下流側案内手段１１に沿って定着装置４に搬送される。定着装置４を通過中、受像紙５上のトナー像は加熱定着される。定着装置４を通過すると、受像紙５が画像形成装置の機外に排出され、定着された印字画像の出力が完了する。
【０１５２】
次に、図１、図２、図６、図７、図８に示すように、画像形成工程が終了した後、第一の吐き出し工程を開始する。
【０１５３】
第一の吐き出し工程では、回収部材１２に正規トナーの帯電極性と同極性の直流電圧を印加する。これにより、回収部材１２に回収されたトナーのうち、正規の帯電極性のものは、回収部材１２から感光体１表面に吐き出される。
【０１５４】
また、帯電装置６への電圧印加は画像形成工程から継続する。さらに現像装置８への印加電圧を直流電圧のみに切り替える。また、転写装置３への印加電圧を、正規トナーの帯電極性とは逆極性の直流電圧に切り替える。感光体１表面に吐き出されたトナーは感光体１の回転に伴って担持搬送され、帯電装置６を通過する。
【０１５５】
帯電装置６からは正規トナーと同極性のイオンが感光体１表面に降り注がれているので、感光体上のトナーの帯電量が上昇する。次に、感光体上のトナーは現像装置８を通過する。
【０１５６】
このとき現像装置８には直流電圧のみ印加されているので、感光体と現像装置との間には交番電界８は形成されていない。よってトナー粒子は振動しないので、感光体１から現像装置８へのトナー回収能力が極めて低下する。
【０１５７】
これにより、感光体１上のトナーは現像装置８には回収されずに転写装置３へ担持搬送される。転写装置３には正規トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加されているので、感光体上のトナーは、転写装置３側にクーロン力で吸引される。転写装置３側に転移したトナーは、トナー除去装置１３の掻き取り部材により転写装置３表面から除去される。
【０１５８】
少なくとも感光体が１周する間に、第一のトナー吐き出し工程を行った後、第二の吐き出し工程を開始する。第二の吐き出し工程では、回収部材１２に印加されている電圧の極性を反転する。
【０１５９】
これにより、回収部材１２に残留した正規のトナーとは逆極性に帯電したトナーが、感光体１表面に吐き出される。他の装置への電圧印加は、先のトナー吐き出し工程から引き続き継続する。
【０１６０】
感光体１表面に吐き出された逆極性トナーは感光体１の回転に伴って担持搬送され、帯電装置６を通過する。帯電装置６からは正規トナーと同極性のイオンが感光体１表面に降り注がれているので、感光体１上のトナーは正規の帯電極性に反転する。
【０１６１】
次に、感光体１上のトナーは現像装置８を通過する。このとき現像装置８には直流電圧のみ印加されているので、感光体１と現像装置８との間には交番電界は形成されていない。よってトナー粒子は振動しないので、感光体１から現像装置８へのトナー回収能力が極めて低下する。これにより、感光体１上のトナーは現像装置８には回収されずに転写装置３へ担持搬送される。
【０１６２】
転写装置３には正規トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加されているので、感光体１上のトナーは、転写装置３側にクーロン力で吸引される。転写装置３側に転移したトナーは、トナー除去装置１３の掻き取り部材により転写装置３表面から除去される。
【０１６３】
よって、この第一の吐き出し工程と第二の吐き出し工程とを実行する感光体１と転写装置３とが第二の回収手段を構成することになる。
【０１６４】
少なくとも感光体が１周する間に、第二のトナー吐き出し工程を行った後、感光体１の回転を停止する。さらに各装置への電圧印加も停止し、すべての動作を完了する。
【０１６５】
次に、反転吐き出し手段を有する画像形成装置の吐き出し動作を図３、図４、図８、図９を用いて説明する。
【０１６６】
画像形成工程が終了した後、第一の吐き出し工程を開始する。第一の吐き出し工程では、感光体１は画像形成動作中とは反対方向に回転させ、回収部材１２に正規トナーの帯電極性と同極性の直流電圧を印加する。
【０１６７】
これにより、回収部材１２に回収されたトナーのうち、正規の帯電極性のものは、回収部材１２から感光体１表面に吐き出される。また、帯電装置６への電圧印加は画像形成工程から継続する。さらに現像装置８への印加電圧を直流電圧のみに切り替えても、画像形成動作中と同じ交番電界を与えてもよい。
【０１６８】
また、転写装置３への印加電圧を、正規トナーの帯電極性とは逆極性の直流電圧に切り替える。感光体１表面に吐き出されたトナーは感光体１の画像形成動作とは反対方向への回転に伴って担持搬送され、帯電装置６、現像装置８を通らずに転写装置３へ担持搬送される。
【０１６９】
転写装置３には正規トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加されているので、感光体上のトナーは、転写装置３側にクーロン力で吸引される。転写装置３側に転移したトナーは、トナー除去装置１３の掻き取り部材により転写装置３表面から除去される。
【０１７０】
少なくとも感光体が１周する間に、第一のトナー吐き出し工程を行った後、第二の吐き出し工程を開始する。第二の吐き出し工程では、回収部材１２に印加されている電圧の極性を反転する。
【０１７１】
これにより、回収部材１２に残留した正規のトナーとは逆極性に帯電したトナーが、感光体１表面に吐き出される。帯電装置６、現像装置８への電圧印加は、先のトナー吐き出し工程から引き続き継続し、転写装置３への電圧は極性を反転し、感光体１の表面電位よりも大きい電圧を印加する。
【０１７２】
この時、感光体１の表面電位は、帯電装置６で帯電するのを止めて、転写装置３で帯電させてもよい。電源負荷、帯電装置６の寿命を考えると、転写装置３で帯電させる方が好ましい。
【０１７３】
感光体１表面に吐き出された逆極性トナーは感光体１の画像形成動作とは反対方向への回転に伴って担持搬送され、帯電装置６、現像装置８を通らずに転写装置３に担持搬送される。
【０１７４】
また、このとき現像装置８には直流電圧のみ印加されても、感光体１と現像装置８との間には交番電界は形成させてもよい。電源負荷、感光体１、現像剤に対する負荷が少ない分、交番電界を形成させないようが好ましい。
【０１７５】
転写装置３には正規トナーの帯電極性と同極性の電圧が印加されているので、感光体１上の逆極トナーは、転写装置３側にクーロン力で吸引される。転写装置３側に転移したトナーは、トナー除去装置１３の掻き取り部材により転写装置３表面から除去される。
【０１７６】
少なくとも感光体が１周する間に、第二のトナー吐き出し工程を行った後、感光体１の回転を停止する。さらに各装置への電圧印加も停止し、すべての動作を完了する。
【０１７７】
なお、上記の構成では、スコロトロン帯電装置を用いて説明したが、上述の通り、帯電ローラや帯電ブラシなど、感光体１と帯電装置６とが接触する接触式帯電装置を用いてもよい。ただし、接触式帯電装置の場合、第一の吐き出し工程と第二の吐き出し工程とでは、帯電装置と回収装置との電圧極性を同一にすることが望ましい。
【０１７８】
同一にしないと、回収装置から吐き出されたトナーが帯電装置に付着し、帯電装置を清掃する工程または部材が必要となるからである。また、第二の吐き出し工程で、回収ブラシ装置から吐き出されたトナーの帯電極性を正規に反転することは困難である。
【０１７９】
このため、逆極性のトナーを静電気力で回収する場合、転写装置３に印加するバイアスを正規トナーの帯電極性と同極性にし、感光体１の表面電位の絶対値より大きい電圧を印加して、接触帯電装置は感光体１表面電位より絶対値で小さい電圧を印加してもよいし、電圧を印加しなくてもよい。より好ましくは転写装置３で感光体１を正規トナーの帯電極性と同極性に帯電するようにする。
【０１８０】
これにより回収部材１２から吐き出された逆トナーが接触帯電装置に移動することなく、転写装置３に回収することができる。または、現像スリーブ８ｂに交番電界及び感光体表面電位と同極性で、感光体表面電位より大きいバイアスを印加して現像装置８への回収を行ってもよい。もしくは上述の通り別途回収手段を設けてもよいし、感光体１を画像形成動作とは反対方向に回転させて、吐き出し工程を行ってもよい。
【０１８１】
さらには、前述した非画像形成動作での吐き出し工程と第二の回収工程を、画像形成動作中の紙間で行うようにするとより好ましい。このようにすることで、画像形成中に長期に中断して、使い勝手を低下させる問題を解決できる。
【０１８２】
また、本実施の形態では、複数色のトナーを用いたカラー画像形成装置として実施してもよい。カラー画像形成装置の形態を以下に説明する。
【０１８３】
図５において、カラー画像形成装置には、感光体１Ｋ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ、電装置６Ｋ，６Ｃ，６Ｍ，６Ｙ、露光源７Ｋ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｙ、現像装置８Ｋ，８Ｃ，８Ｍ，８Ｙ、回収部材（第一の回収手段）１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ、紙搬送ベルト１５、バイアス供給手段１８Ｋ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｙ、ベルト支持ローラ１４、紙吸着ローラ１６、除電針１７およびトナー除去装置１３が設けられている。
【０１８４】
感光体１Ｋ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｙは、各色のトナーに対応した感光体ドラムである。帯電装置６Ｋ，６Ｃ，６Ｍ，６Ｙは、各感光体ドラム表面を帯電する。
【０１８５】
図５にはローラ形状の帯電装置を図示したが、その他にもコロトロン帯電装置や固体帯電素子などの非接触帯電装置を用いてもよく、さらには感光体ドラム表面に接触する帯電ブラシなどの接触帯電装置を用いてもよい。
【０１８６】
露光源７Ｋ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｙは、帯電した各色の感光体ドラム表面に光照射して、静電潜像を形成する。感光体ドラムの吸収スペクトルが高い波長を発光するものであれば、レーザ光やＬＥＤ光、ＣＲＴ光、ＥＬ光等を露光源として用いてもよい。
【０１８７】
現像装置８Ｋ，８Ｃ，８Ｍ，８Ｙは、各色の感光体ドラム上の静電潜像を、各色のトナーで現像する。現像装置は、二成分現像装置、一成分現像装置の何れでもよいが、上述と同様、本実施の形態では二成分現像装置を用いる。
【０１８８】
回収部材１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、回収手段としてのブラシ部材またはゴムローラまたはスポンジローラまたは弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラ等である。図中には帯電ローラ等で用いられているゴムローラを例に図示してある。
【０１８９】
回収部材１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、ブラシ部材の場合、ブラシ繊維が感光体表面に対し略垂直でかつ感光体表面に接触するように配置される。ブラシ部材は、ロール状ブラシ部材でも固定型ブラシ部材であってもよい。
【０１９０】
さらにロール状ブラシ部材、ゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラは回転してもよく、その回転方向は、感光体表面に対して順方向、逆方向の何れでもよい。
【０１９１】
ブラシ部材は、ナイロンやレイヨン、セルロース、ポリエステルなどの糸に導電材を分散した繊維（パイル）を織成するか植毛したものを用いる。また、このブラシ部材の材料も含めて回収部材１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの材料は、顕像粒子を所定の帯電極性に帯電しやすい材料により構成されるものである。
【０１９２】
また、前記ゴムローラ、スポンジローラ及び弾性体は、芯金に導電性ウレタンやＥＰＤＭ、シリコン、フッ素、ポリエステルなどのゴム層、スポンジ層を巻付けたローラなどを用いる。すなわち、通常の帯電ローラや転写ローラで用いられる材料で良く、そのまま帯電ローラや転写ローラをそのまま使用してもよい。
【０１９３】
後述するように、回収部材から回収した残トナーを吐き出しやすい、つまり機械的に回収装置から離脱しやすい構成が好ましい。よって上述の回収装置装置のうち、表面が表面エネルギーを低くする処理をしたローラ、表面にＰＦＡ、ＰＴＦＥ、フッ素などのフィルム層、チューブ層を有するローラなどの回収装置を用いることが好ましい。なお、回収装置の回収部材１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙには、ブラシ部材よりゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラを用いるのがより好ましい。
【０１９４】
なぜならば、ブラシ部材の場合、ブラシ部材の構造上、回収バッファ量が多く、接触機会を多くするには利点があり、静電誘引力以外の接触機会で回収性能を向上しやすいものの、ブラシ繊維の中に入り込んだトナーには像担持体と距離がある為、トナーに作用する電界つまり静電誘引力が小さくなる。
【０１９５】
従って、ブラシ繊維の中に入り込んだトナーを静電誘引力で吐き出すことが困難になることが多く、逆にブラシ繊維から吐き出すための静電誘引力を働かせない時、ブラシ繊維中でのトナーの拘束力を働かせる静電誘引力も小さいので、すなわち画像形成時に吐き出してしまい、画像不良を起こしたりする場合がある。
【０１９６】
一方、ゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラは、構造上回収バッファ量を上げることは難しいものの、ローラ表面での残トナーの回収・吐き出しを行うので、トナーにかかる静電誘引力も大きく確保でき、かつ機械的に残トナーをかきとることができ、かつ表面エネルギーを容易に小さくでき、トナーの吐き出し性能をより高くできるので、確実なトナーの回収・吐き出しを行うことができる。
【０１９７】
回収部材１２の抵抗値は、Ｅ４〜１３Ω・ｃｍ２、より好ましくはＥ６〜１２Ω・ｃｍ２である。ブラシ部材の場合、パイル長は０．５〜７ｍｍ、パイル太さは２〜１０デニール、パイル密度は５０〜４００Ｆ／ｍｍ２であることが好ましい。また、それぞれの回収ブラシ部材には、図１〜図４で示したような回収ブラシ部材用電源（不図示）が接続されている。
【０１９８】
紙搬送ベルト１５は、受像紙を担持搬送するこの紙搬送ベルト１５は、ＰＴＦＥやＰＦＡ、ＴＥＰ、ポリイミド、ポリカーボネートなどの樹脂材料を基材とする。また転写ベルトの電気抵抗を調整するため、導電材を分散してもよい。
【０１９９】
また、バイアス供給手段１８Ｋ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｙは、転写ベルトを介して各感光体ドラムに当接する。このバイアス供給手段１８Ｋ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｙは、転写ベルト背面に所定の電荷を供給することができれば、ブラシ形状やローラ形状、ブレード形状、フィルム形状などを用いてもよい。さらに、転写ベルト背面には非接触のコロナ放電器や固体帯電素子を用いてもよい。
【０２００】
ベルト支持ローラ１４は、紙搬送ベルト１５を張架する。紙吸着ローラ１６は、転写ベルト上に搬送された受像紙にバイアス電圧を印加してクーロン力にて受像紙を転写ベルトに吸引固定する。除電針１７は、受像紙を除電して紙搬送ベルト１５から受像紙を分離する。
【０２０１】
また、トナー除去装置１３は、転写ベルト上に付着したトナーを除去する。このトナー除去装置１３は、転写ベルトに接触・回転するブラシローラ１３ａと該ブラシローラ１３ａに付着したトナーを静電的に回収する中間ローラ１３ｂと、中間ローラに付着したトナーを機械的に掻き取る掻き取り部材とにより構成される。
【０２０２】
トナー除去装置１３はこれ以外にもゴムブレードや金属スクレーパ、ウェブなどを用いてもよい。更に、本発明は受像紙を搬送する転写ベルト、すなわち直接転写方式の用紙搬送ベルトを例に説明するが、２回以上の転写を有するカラー画像形成装置の中間転写ベルトであっても、中間転写ドラムであってもよい。
【０２０３】
次に、図５と図８、図９のタイミングチャートとを用いて、本発明のカラー画像形成装置の動作を説明する。
【０２０４】
まず、カラー画像形成装置は、コンピュータなど外部から発信された画像信号を受信して、画像形成前の準備工程を開始する。初めに不図示の定着装置が加熱され、所定温度に到達した後、定着装置の回転駆動が開始される。
【０２０５】
また、紙搬送ベルト１５と感光体１の回転駆動も開始される。このとき各色の帯電装置６に所定の電圧が印加され、感光体１は所定の表面電位に帯電される。
【０２０６】
また、各色の現像装置８の回転駆動も開始される。このとき現像スリーブ８ｂには交流電圧に直流電圧が重畳された電圧が印加される。また、回収部材１２に交流電圧または正規トナーの帯電極性と同極性の直流電圧が印加される。また、図５に不図示の給紙カセットに蓄えられた受像紙が、不図示のレジストローラまで給紙され、レジストローラ間に挟持された状態を維持する。
【０２０７】
上記の準備工程が完了した後、各部材の動作を継続しながら画像形成工程が開始される。始めに、帯電された感光体１表面が露光源７と対向する位置に搬送されると、受信した画像信号に応じた光が感光体１表面に照射される。これにより、光照射された領域の感光体１表面は帯電電位か低下する。この結果感光体１表面に静電潜像が形成される。
【０２０８】
次に、感光体１表面の静電潜像が現像装置８と対向する位置に搬送されると、所定の電圧が印加された現像スリーブ８ｂ上のトナーが、静電潜像と現像スリーブ８ｂとの電位差に応じて感光体１上に移動する。
【０２０９】
この結果、トナーが感光体１上の静電潜像に付着し、感光体１上にトナー像が形成される。感光体１表面に形成されたトナー像は、紙搬送ベルト１５と感光体１とが当接する転写領域に搬送される。このときバイアス供給手段には、トナー粒子とは逆極性の電圧が印加される。
【０２１０】
一方、レジストローラの回転駆動が開始され、レジストローラに挟持されていた受像紙の搬送が開始され紙搬送ベルト１５まで搬送される。紙搬送ベルト１５と紙吸着ローラ１６との間を通過することで、受像紙はクーロン力で紙搬送ベルト１５に吸着し、紙搬送ベルト１５により担持搬送され、各色の転写領域に突入する。転写領域を通過する間、転写装置１８から受像紙背面に蓄積された電荷により受像紙と感光体１との間に電界Ｅが形成される。
【０２１１】
これにより、トナーの電荷ｑと電界Ｅによるクーロン力Ｆ＝ｑＥが作用して、感光体１上のトナーが受像紙側に転写される。正規の極性に帯電してないトナーや機械的付着力が過剰なトナーは、クーロン力Ｆで受像紙側に吸引されずに、転写残留トナーとなって感光体１表面に残留する。
【０２１２】
転写残留トナーは、感光体１に搬送されて、交流電圧が印加された回収部材１２に搬送される。交流電圧が印加されることで回収部材１２がブラシの場合、ブラシ繊維が振動し、搬送された転写残留トナーを吸引する。また、回収部材１２がゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラ等の場合、回収部材１２により感光体１上のトナーに振動が与えられ、回収部材１２表面に吸引、吸着する。これにより、転写残留トナーは回収部材１２に回収され、感光体１表面が清掃される。
【０２１３】
または、正規トナーの帯電極性と同極性の直流電圧が印加された回収ブラシ装置に搬送される。正規トナーの帯電極性と同極性の直流電圧が印加されることで回収部材１２から搬送された正規トナーの帯電極性と逆極性のトナー（過剰転写時）に静電誘引力を作用させて、回収部材１２に吸引、吸着する。
【０２１４】
これにより、過剰転写時の転写残留トナーは回収部材１２に回収され、感光体１表面が清掃される。または、正規トナーの帯電極性と逆極性の直流電圧が印加された回収部材１２に搬送される。
【０２１５】
正規トナーの帯電極性と逆極性の直流電圧が印加されることで回収部材１２から搬送された正規トナーの帯電極性と順極性のトナー（例えば放電開始電圧以下での転写時等で、転写に十分な電圧が印加されてない場合）に静電誘引力を作用させて、回収部材１２に吸引、吸着する。これにより、転写に十分な電圧が印加されてない転写時の転写残留トナーは回収部材１２に回収され、感光体１表面が清掃される。
【０２１６】
なお、回収部材１２に直流電圧を印加して転写残トナーを回収する場合は、転写時にかなりの確率でパッシェン放電により正規トナーの帯電極性と逆極のトナーが発生するので、正規トナーの帯電極性と同極性の直流電圧を印加する方が好ましい。
【０２１７】
また、回収ブラシ装置に正規トナーの帯電極性と同極性の直流電圧を印加する場合は、交流電圧を印加する場合に比べて、電源が簡素、感光体に対するダメージも少なくなる等メリットがあるが、できるだけ転写残トナーに正規トナーの帯電極性と同極性のものを残さない必要がある。
【０２１８】
それはとりもなおさず、できるだけ転写効率を上げる事であり、トナーをできるだけ球形にし、帯電量分布もシャープで、均一帯電である方が良く、前述したように、球形度（投影面積で、（周囲長）２／（４π×投影面積））が１．００〜１．５０、好ましくは１．０〜１．３、帯電量が−１０〜−５０μＣ／ｇ（正帯電の場合１０〜５０μＣ／ｇ）好ましくは−１５〜−４５μＣ／ｇ（正帯電の場合１５〜４５μＣ／ｇ）、粒度分布変動係数が３０％以下、３μｍ以下、１６μｍ以上の粒子が存在しないトナーを用いるのがよい。勿論、ブラシ回収装置に交流バイアスに印加する場合も上述したトナーを用いる方が信頼性が増すことになるのでより好ましい。
【０２１９】
一方、各色の転写領域を順次通過した受像紙は、複数色のカラートナー像が形成された状態で、除電針近傍まで搬送される。除電針近傍では、支持ローラの曲率と除電針１７による受像紙裏面の除電により、紙搬送ベルト１５と受像紙とが分離される。紙搬送ベルト１５から分離した受像紙は定着装置に搬送される。
【０２２０】
また、順次カラートナーが転写される際に、上流側で受像紙に転写されたトナーが下流の転写時に逆転写されることが多い。この逆転写したトナーも前述したように、交流電圧が印加された回収装置に搬送される。交流電圧が印加されることで回収部材１２がブラシの場合、ブラシ繊維が振動し、搬送された転写残留トナーを吸引する。また、回収部材１２がゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラ等の場合、回収部材１２により感光体１上のトナーに振動が与えられ、回収部材１２表面に吸引、吸着する。
【０２２１】
これにより、転写残留トナーは回収ブラシ装置に回収され、感光体１表面が清掃される。または、正規トナーの帯電極性と同極性の直流電圧が印加された回収部材１２に搬送される。正規トナーの帯電極性と同極性の直流電圧が印加されることで回収部材１２から搬送された正規トナーの帯電極性と逆極性のトナー（逆転写トナー）に静電誘引力を作用させて、回収部材１２に吸引、吸着する。これにより、過剰転写時の転写残留トナー及び逆転写トナーは回収部材１２に回収され、感光体１表面が清掃される。
【０２２２】
定着装置を通過中、受像紙上のトナー像は加熱定着される。定着装置を通過すると、受像紙が画像形成装置の機外に排出され、定着された印字画像の出力が完了する。一方、受像紙を分離した紙搬送ベルト１５はトナー除去装置を通過し、紙搬送ベルト１５に付着したトナーや紙粉を除去する。
【０２２３】
次に、図５、図１０、図１１に示すように、画像形成工程が終了した後、第一の吐き出し工程を開始する。第一の吐き出し工程では、回収部材１２に正規トナーの帯電極性と同極性の直流電圧を印加する。
【０２２４】
これにより、回収部材１２に回収されたトナーのうち、正規の帯電極性のものは、回収部材１２から感光体１表面に吐き出される。さらに、帯電装置６への印加電圧も回収部材１２と同等の電圧を印加する。
【０２２５】
また、現像装置８への印加電圧を直流電圧のみに切り替える。また、転写バイアス供給手段への印加電圧を、正規トナーの帯電極性とは逆極性の直流電圧に切り替える。感光体１表面に吐き出されたトナーは感光体の回転に伴って担持搬送され、帯電装置６を通過する。帯電装置６には、トナーの帯電極性と同極性の電圧が印加されているので、感光体１上のトナーは帯電装置６に付着することなく通過する。
【０２２６】
次に、感光体１上のトナーは現像装置８を通過する。このとき現像装置には直流電圧のみ印加されているので、感光体１と現像装置８との間には交番電界は形成されていない。
【０２２７】
よってトナー粒子は振動しないので、感光体１から現像装置８へのトナー回収能力が極めて低下する。これにより、感光体１上のトナーは現像装置８には回収されずに転写領域へ担持搬送される。転写バイアス供給手段には正規トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加されているので、感光体１上のトナーは、紙搬送ベルト１５側にクーロン力で吸引される。
【０２２８】
紙搬送ベルト１５側に転移したトナーは、各色の転写領域を通過した後、トナー除去装置１３へ搬送される。トナー除去装置１３ではブラシローラ１３ａの回転により機械的にトナーが紙搬送ベルト１５から引き剥がされる。ブラシローラ１３ａに付着したトナーはクーロン力により中間ローラ１３ｂに転移し、掻き取り部材１３ｃにより除去される。
【０２２９】
少なくとも感光体１が１周し、かつ最上流の転写領域から最下流の転写領域にトナー搬送される間に、第一のトナー吐き出し工程を行った後、第二の吐き出し工程を開始する。第二の吐き出し工程では、回収部材１２に印加されている電圧の極性を反転する。
【０２３０】
これにより、回収部材１２に残留した正規のトナーとは逆極性に帯電したトナーが、感光体１表面に吐き出される。また、帯電装置６には回収部材１２と同等の電圧が印加される。
【０２３１】
また、転写バイアス供給手段には、正規のトナーの帯電極性と同極性の電圧が印加される。感光体１表面に吐き出された逆極性トナーは感光体１の回転に伴って担持搬送され、帯電装置６を通過する。帯電装置には吐き出されたトナーの帯電極性と同極性の電圧が印加されているので、帯電装置６にトナーが付着することなく通過する。
【０２３２】
次に、感光体１上のトナーは現像装置８を通過する。このとき現像装置８には直流電圧のみ印加されているので、感光体１と現像装置８との間には交番電界は形成されていない。よってトナー粒子は振動しないので、感光体１から現像装置８へのトナー回収能力が極めて低下する。
【０２３３】
これにより、感光体１上のトナーは現像装置８には回収されずに転写領域に担持搬送される。転写バイアス供給手段には回収部材１２から吐き出されたトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加されているので、感光体１上のトナーは、紙搬送ベルト１５側にクーロン力で吸引される。各色の転写領域を順次通過して紙搬送ベルト１５側に転移したトナーは、第一の吐き出し工程と同様にトナー除去装置１３により紙搬送ベルト１５面から除去される。
【０２３４】
少なくとも感光体が１周し、かつ最上流の転写領域から最下流の転写領域にトナー搬送される間に、第二のトナー吐き出し工程を行った後、紙搬送ベルト１５と感光体１の回転を停止する。さらに各装置への電圧印加も停止し、すべての動作を完了する。
【０２３５】
次に、反転吐き出し手段を有するカラー画像形成装置の吐き出し動作を図５およびタイミングチャートの図１２、図１３を用いて説明する。
【０２３６】
画像形成工程が終了した後、第一の吐き出し工程を開始する。第一の吐き出し工程では、感光体１は画像形成動作中とは反対方向に回転させ、回収部材１２に正規トナーの帯電極性と同極性の直流電圧を印加する。これにより、回収部材１２に回収されたトナーのうち、正規の帯電極性のものは、回収部材１２から感光体１表面に吐き出される。
【０２３７】
また、帯電装置６への印加電圧も回収部材１２と同等の電圧を印加する。さらに現像装置８への印加電圧を直流電圧のみに切り替えても、画像形成動作中と同じ交番電界を与えてもよい。また、転写バイアス供給手段への印加電圧を、正規トナーの帯電極性とは逆極性の直流電圧に切り替える。
【０２３８】
感光体１表面に吐き出されたトナーは感光体１の画像形成動作とは反対方向への回転に伴って担持搬送され、帯電装置６、現像装置８を通らずに転写領域へ担持搬送される。転写領域には正規トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加されているので、感光体１上のトナーは、紙搬送ベルト１５側にクーロン力で吸引される。紙搬送ベルト１５側に転移したトナーは、各色の転写領域を通過した後、トナー除去装置１３へ搬送される。トナー除去装置１３ではブラシローラ１３ａの回転により機械的にトナーが紙搬送ベルト１５から引き剥がされる。ブラシローラ１３ａに付着したトナーはクーロン力により中間ローラ１３ｂに転移し、掻き取り部材１３ｃにより除去される。
【０２３９】
少なくとも感光体が１周し、かつ最上流の転写領域から最下流の転写領域にトナー搬送される間に、第一のトナー吐き出し工程を行った後、第二の吐き出し工程を開始する。第二の吐き出し工程では、回収部材１２に印加されている電圧の極性を反転する。
【０２４０】
これにより、回収部材１２に残留した正規のトナーとは逆極性に帯電したトナーが、感光体１表面に吐き出される。また、帯電装置６には回収部材１２と同等または第一の回収工程時の回収部材１２と同等の電圧が印加される。
【０２４１】
現像装置８への電圧印加は、先のトナー吐き出し工程から引き続き継続し、転写バイアス供給手段の電圧は極性を反転し、感光体１の表面電位（画像形成動作時と同等）よりも大きい電圧を印加する。
【０２４２】
この時、感光体１の表面電位は、帯電装置６で帯電するのを止めて、転写装置３で帯電させてもよい。電源負荷、帯電装置６の寿命を考えると、転写バイアス供給手段で帯電させる方が好ましい。
【０２４３】
感光体１表面に吐き出された逆極性トナーは感光体１の画像形成動作とは反対方向への回転に伴って担持搬送され、帯電装置６、現像装置８を通らずに転写領域に担持搬送される。また、このとき現像装置８には直流電圧のみ印加されても、感光体１と現像装置８との間には交番電界は形成させてもよい。
【０２４４】
電源負荷、感光体１、現像剤に対する負荷が少ない分、交番電界を形成させないようが好ましい。転写領域には正規トナーの帯電極性と同極性の電圧で感光体１の表面電位より大きい電圧が印加されているので、感光体１上の逆極トナーは、紙搬送ベルト１５側にクーロン力で吸引される。紙搬送ベルト１５側に転移したトナーは、トナー除去装置１３の掻き取り部材により紙搬送ベルト１５表面から除去される。
【０２４５】
少なくとも感光体が１周し、かつ最上流の転写領域から最下流の転写領域にトナー搬送される間に、第二のトナー吐き出し工程を行った後、紙搬送ベルト１５と感光体１の回転を停止する。さらに各装置への電圧印加も停止し、すべての動作を完了する。
【０２４６】
なお、上記の構成では、スコロトロン帯電装置を用いて説明したが、上述の通り、帯電ローラや帯電ブラシなど、感光体１と帯電装置６とが接触する接触式帯電装置を用いてもよい。
【０２４７】
ただし、接触式帯電装置の場合、第一の吐き出し工程と第二の吐き出し工程とでは、帯電装置と回収装置との電圧極性を同一にすることが望ましい。同一にしないと、回収装置から吐き出されたトナーが帯電装置に付着し、帯電装置を清掃する工程または部材が必要となるからである。
【０２４８】
また、第二の吐き出し工程で、回収ブラシ装置から吐き出されたトナーの帯電極性を正規に反転することは困難である。このため、逆極性のトナーを静電気力で回収する場合、転写バイアス供給手段に印加するバイアスを正規トナーの帯電極性と同極性にし、感光体１の表面電位の絶対値より大きい電圧を印加して、接触帯電装置は感光体１表面電位より絶対値で小さい電圧を印加してもよいし、電圧を印加しなくてもよい。より好ましくは転写バイアス供給手段で感光体１を正規トナーの帯電極性と同極性に帯電するようにする。
【０２４９】
これにより回収部材１２から吐き出された逆トナーが接触帯電装置に移動することなく、転写装置３に回収することができる。または、現像スリーブ８ｂに交番電界及び感光体表面電位と同極性で、感光体表面電位より大きいバイアスを印加して現像装置８への回収を行ってもよい。もしくは上述の通り別途回収手段を設けてもよいし、感光体１を画像形成動作とは反対方向に回転させて、吐き出し工程を行ってもよい。
【０２５０】
なお、上記では、受像紙を担持する構成要素として転写ベルトを示したが、ベルト以外にもドラム形状やローラ形状のものを用いてもよい。また、紙を直接担持搬送せずに、ベルト上に４色のトナー画像を形成した後、受像紙に二次転写する、中間転写ベルトを用いてもよい。
【０２５１】
また、上記の形態では、帯電ローラなどの接触式帯電方式を利用し、かつ回収部材１２から吐き出されたトナーを現像装置に回収しない。接触式帯電方式の場合、第一の吐き出し工程と第二の吐き出し工程とでは、帯電装置６と回収部材１２との電圧極性を同一にすることが望ましい。
【０２５２】
同一にしないと、回収部材１２から吐き出されたトナーが帯電装置に付着し、帯電装置６を清掃する工程または部材が必要となるからである。ただし、反転吐き出し手段を有する場合は、帯電装置６と回収部材１２との電圧極性を同一にする必要は無い。
【０２５３】
また、第二の吐き出し工程で、回収部材１２から吐き出されたトナーの帯電極性を正規に反転することは困難である。このため、逆極性のトナーを静電気力で回収しようとすると、現像スリーブ上のトナーが感光体に移動してしまうため、現像装置への回収は極めて困難である。よって、接触式帯電装置を使用する場合は、静電気力以外の力でトナーを現像装置に回収するか、もしくは上述の通り別途回収手段を設けてもよいし、感光体１を画像形成動作とは反対方向に回転させて、吐き出し工程を行うことが好ましい。
【０２５４】
またカラー画像形成装置の場合、下流側の感光体１に当接する回収部材１２には、上流側のトナーが混在する。よって回収部材１２に蓄えられたトナーを現像装置で回収すると、別色のトナーが現像装置に混入し、色再現範囲が狭まるいわゆる混色の問題が発生する。よって、混色の問題を回避するには、現像装置以外の装置で感光体上に吐き出されたトナーを回収、除去する、または感光体１を画像形成動作とは反対方向に回転させて、吐き出し工程を行うことが好ましい。
【０２５５】
さらには、前述した非画像形成動作での吐き出し工程と第二の回収工程を、画像形成動作中の紙間で行うようにするとより好ましい。このようにすることで、画像形成中に長期に中断して、使い勝手を低下させる問題を解決できる。
【０２５６】
これまで回収部材１２からのトナーの吐き出し工程を回収装置、帯電装置、現像装置、転写装置に印加する電圧の極性のみで述べてきたが、このトナー吐き出しの移動を各部材間の電位差で移動させてもよい。その時は例えば感光体の表面電位より絶対値で大きい直流電圧であれば良く、好ましくは電位差を２００〜６００Ｖであることが好ましい。この電位差範囲を上回ると放電が開始し、トナーの帯電極性を変化させて回収装置からの回収、吐き出し、転写回収等のトナー移動の性能を低下させてしまう。また、この電位差範囲を下回るとトナーにかかる電界による静電誘引力が小さく、十分にトナーを移動させることができない。
【０２５７】
【実施例】
下記仕様の種々の回収部材を回収装置として上記画像形成装置に取り付け、転写残トナーの回収能力を評価した。
【０２５８】
（回収部材）
▲１▼回収ブラシ（回転ブラシ外径：７．５ｍｍ、ブラシ繊維材料：ナイロン系導電糸、ブラシ太さ：２デニール、ブラシ密度：３６０Ｆ／ｍｍ２、パイル長：１．７５ｍｍ、ブラシ繊維抵抗：約Ｅ４Ω・ｃｍ）
▲２▼スポンジローラ（外径：１３ｍｍ、材質：ウレタン発砲体にカーボンを分散させたもの、抵抗：約Ｅ６Ω・ｃｍ）
▲３▼ゴムローラ（外径：８ｍｍ、材質：エピクロロヒドリン、抵抗：約Ｅ４Ω・ｃｍ）
▲４▼弾性体＋チューブ（外径：１０ｍｍ、材質：ウレタン発砲弾性体にエピクロロヒドリンのチューブを巻いたもので表面エネルギーを小さくする処理を施したもの、抵抗：約Ｅ４Ω・ｃｍ）（感光体への食い込み量）約０．４５ｍｍ
なお、感光体としてはアルミ素管にＣＧＬ、ＣＴＬを順次積層した、膜厚約２０μｍ、φ２０のＯＰＣドラムを使用した。また、トナーは体積５０％径が約６μｍ、形状係数約１．４３の非磁性トナーを使用した。また、感光体表面電位は約−４００Ｖとした。感光体表面への現像トナー量を約０．５ｍｇ／ｃｍ２とした。このとき感光体表面に現像されたトナーの帯電量は約−２５μＣ／ｇであった。さらに転写装置として、電気抵抗約１０１０Ω、厚み１２０μｍの中間転写ベルトを使用し、転写部には中間転写ベルトの裏側に転写ローラを使用した。転写ローラは、ＥＰＤＭにカーボンブラックを分散した電気抵抗約１０４Ωのスポンジ層のものを使用した。さらに感光体との接触幅（転写領域）は約２ｍｍになるよう転写ローラを当接した。感光体ドラムを約１２５ｍｍ／ｓの速度で回転し、転写ローラに約７００Ｖの電圧を印加した。この転写条件での転写効率は９８％であった。
【０２５９】
また、上記回収装置に直流電圧を印加して、感光体表面電位を計測した結果、回収装置と感光体表面との間での放電開始電圧は、約５２０Ｖであった。
【０２６０】
以上の条件のもと種々の回収部材に印加する回収電圧を直流電圧を印加し、回収装置通過前後での感光体表面上のトナー付着量と印字後に回収装置のトナー回収不良によるゴーストを目視で観察した。また、回収装置にトナーが蓄積された状態で、回収装置に印加する直流電圧の極性を反転して、回収装置からのトナーの吐き出し効果を評価した。
【０２６１】
その結果を（表１）に示す。
【０２６２】
【表１】
上記の表の内、回収性能項目において、×は、回収装置を通過した後もトナーが感光体上及び印字後に回収不良ゴーストが目視で確認できるレベルを示す。また△は回収ブラシ装置を通過した後にトナーが感光体上に目視で確認できるが、印字後に回収不良ゴーストが目視で確認できないレベルを示す。また○は、回収ブラシ装置を通過した後、トナーが感光体上に目視で確認できない、印字後にも回収不良ゴーストが目視で確認できないレベルを示す。
【０２６４】
また、上記の表の内、吐き出し性能項目で、×は、回収装置に上記電圧を印加したときに、回転する感光体ドラムへのトナーの付着が目視で認められないケース、すなわち、回収装置からトナーが吐き出されていないケースを示す。また△は、回収装置に上記電圧を印加したときに、回転する感光体ドラムへのトナーの付着が認められ、かつ回収装置にトナーが残留しているケースを示す。○は、回収装置に上記電圧を印加したときに、回転する感光体ドラムへのトナーの付着が認められ、かつ回収装置にトナーが残留していないケースを示す。
【０２６５】
なお、直流電圧を、−６００Ｖ以下、＋６００Ｖ以上にすると回収能力及び吐き出し能力が若干悪くなる傾向にあった。
【０２６６】
また、前段の転写装置で転写させたトナーを次段の転写装置に１ｋＶかけて逆転写させたトナーの回収能力については、十分ではないものの−３００〜−６００Ｖの設定範囲でトナーの回収性能が見られた。
【０２６７】
以上の結果から、回収性能については、回収ブラシの抵抗、ブラシ密度等ブラシ特性の最適化、特定の交流電圧と周波数を設定範囲に設定する等で回収ブラシの性能アップは望める余地があるが、直流のみの印加では若干ゴムローラ、スポンジローラ、弾性体＋チューブに若干劣ることが判明した。
【０２６８】
一方で回収バッファ量は、ブラシ内部にトナーを取り込める分ブラシ部材が最も多いことが判明した。但し、その他の部材も数枚毎で吐き出す、紙間で吐き出す等工夫をすれば十分に使えるバッファ量と考える。更に、吐き出し性能については、ブラシ部材＜スポンジローラ＝ゴムローラ＜弾性体＋チューブの順で良好であることが判明した。ブラシ部材はブラシ繊維の中まで入ったトナーには、感光体ドラムとの距離が大きく、静電誘引力が働き難い為、若干性能が劣ると考えられる。
【０２６９】
また、弾性体＋チューブの吐き出し性能が良好なのは、トナーが感光体と回収部材で圧縮されて、トナー同士の内部凝集力が高まり、回収部材からトナーが離れ難くなることが無く、またチューブ自身の表面エネルギーが低く、回収部材からトナーが離れやすいためと考えれる。
【０２７０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、感光体のクリーニング装置の構成が極めて簡単、長寿命化（低ランニングコスト化）で使い勝手が良くかつ省スペースが実現され、画像形成装置の小型化、低価格化と高画質化の両立が可能となるという有効な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置に係る構成断面図
【図２】本発明の画像形成動作中に回収手段に直流電圧を印加する手段を有する画像形成装置に係る構成断面図
【図３】本発明の反転吐き出し手段を有する画像形成装置に係る構成断面図
【図４】本発明の画像形成動作中に回収手段に直流電圧を印加する手段と反転吐き出し手段を有する画像形成装置に係る構成断面図
【図５】本発明のカラー画像形成装置に係る構成断面図
【図６】本発明の画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャート
【図７】本発明の画像形成動作中に回収手段に直流電圧を印加する手段を有する画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャート
【図８】本発明の反転吐き出し手段を有する画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャート
【図９】本発明の画像形成動作中に回収手段に直流電圧を印加する手段と反転吐き出し手段を有する画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャート
【図１０】本発明のカラー画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャート
【図１１】本発明の画像形成動作中に回収手段に直流電圧を印加する手段を有するカラー画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャート
【図１２】本発明の反転吐き出し手段を有するカラー画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャート
【図１３】本発明の画像形成動作中に回収手段に直流電圧を印加する手段と反転吐き出し手段を有するカラー画像形成装置に係る電圧印加タイミングチャート
【図１４】従来のブラシ方式によるクリーニング装置の簡略構成図
【符号の説明】
１ 感光体（像担持体）
２ レジストローラ
３ 転写装置
４ 定着装置
８ 現像装置
１１ 下流側案内手段
１２ 回収部材（第一の回収手段）
１３ トナー除去装置
１３ｂ 中間ローラ
１４ ベルト支持ローラ
１５ 紙搬送ベルト
１６ 吸着ローラ
１７ａ 回収ブラシ部材用電源（第一の電圧印加手段、交流電圧印加手段）
１７ｂ 回収部材用電源（第二の電圧印加手段）
Claims (24)
- 像担持体と、
前記像担持体上に顕像粒子による顕像粒子像を形成する現像手段と、
前記顕像粒子像を受像部材に転写する転写手段と、
ブラシ繊維を備え、転写ののち前記像担持体上に残留する顕像粒子像を回収する第一の回収手段と、
画像形成動作中に、前記第一の回収手段のブラシ繊維を振動せしめる振動手段または負または正極性の直流電圧を印加する第一の電圧印加手段と、
非画像形成動作中に正負両極性の直流電圧を切り替えて前記第一の回収手段に印加する第二の電圧印加手段と、
非画像形成動作中に前記第一の回収手段から吐き出された顕像粒子を回収する第二の回収手段とを具備し、
使用する顕像粒子の球形度が１．００〜１．５０、顕像粒子の帯電量が−１０〜−５０μＣ／ｇであることを特徴とする画像形成装置。 - 前記振動手段は、前記第一の回収手段に交流電圧を印加する交流電圧印加手段であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
- 前記交流電圧印加手段は、前記像担持体表面と前記第一の回収手段との間での放電開始電圧の２倍以上〜２ｋＶｐｐの電圧を印加することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
- 前記交流電圧印加手段は、１〜７ｋＨｚの周波数の交流を印加することを特徴とする請求項２または３記載の画像形成装置。
- 画像形成動作中の前記第一の回収手段に前記像担持体の表面電位より絶対値で大きい直流電圧を印加することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
- 前記第一の回収手段が、ゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラから構成されることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の画像形成装置。
- 前記第二の回収手段は、吐き出された顕像粒子を担持搬送する像担持体と、像前記担持体上の顕像粒子を回収する転写手段とにより構成されることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の画像形成装置。
- 前記転写手段表面に付着した顕像粒子を除去する顕像粒子除去手段と、除去された顕像粒子を格納する顕像粒子格納手段とを具備することを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の画像形成装置。
- 前記非画像形成動作中は、画像形成動作とは反対方向に回転し、吐き出された顕像粒子を担持搬送する像担持体により構成されることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の画像形成装置。
- 前記第二の回収手段は、吐き出された顕像粒子を担持搬送する像担持体と、前記像担持体上の顕像粒子を回収する現像手段により構成されることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の画像形成装置。
- 前記第二の回収手段は、吐き出された顕像粒子を担持搬送する像担持体と、前記像担持体上の顕像粒子を中間転写ドラムまたは中間転写ベルトまたは用紙搬送ベルト上に移動させる転写手段、移動された顕像粒子を担持搬送する中間転写ベルトまたは用紙搬送ベルトと、前記中間転写ドラムまたは前記中間転写ベルトまたは前記用紙搬送ベルト上の顕像粒子を回収するトナー除去装置とにより構成されることを特徴とする請求項１〜１０記載の画像形成装置。
- 前記非画像形成動作での吐き出し手段と第二の回収手段は、画像形成動作中の紙間で行うように構成されることを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の画像形成装置。
- 像担持体上に顕像粒子による顕像粒子像を形成する現像工程と、
前記顕像粒子像を受像部材に転写する転写工程と、
転写ののち前記像担持体上に残留する顕像粒子像を、画像形成動作中に振動するブラシ繊維により、または負または正極性の直流電圧印加により、第一の回収手段に回収する第一の回収工程と、
非画像形成動作中に正負両極性の直流電圧を順次前記第一の回収手段に印加して、前記第一の回収手段から顕像粒子を吐き出す吐き出し工程と、
吐き出し工程により吐き出された顕像粒子を第二の回収手段に回収する第二の回収工程とを有し、
球形度が１．００〜１．５０、帯電量が−１０〜−５０μＣ／ｇ顕像粒子を使用することを特徴とする画像形成方法。 - 前記第一の回収工程では、前記第一の回収手段に交流電圧が印加されることを特徴とする請求項１３記載の画像形成方法。
- 前記第一の回収工程で前記第一の回収手段に印加される交流電圧は、前記交流像担持体表面と前記第一の回収手段との間での放電開始電圧の２倍〜２ｋＶｐｐの電圧であることを特徴とする請求項１３または１４記載の画像形成方法。
- 前記第一の回収工程で前記第一の回収手段に印加される周波数は、１〜７ｋＨｚであることを特徴とする請求項１３〜１５の何れか一項に記載の画像形成方法。
- 前記第一の回収工程で前記第一の回収手段に像担持体の表面電位より絶対値で大きい直流電圧を印加することを特徴とする請求項１３記載の画像形成方法。
- 前記第一の回収工程で、ゴムローラ、スポンジローラ、弾性体の表層にゴムチューブをかぶせたローラから構成された前記第一の回収手段を用いることを特徴とする請求項１３〜１７の何れか一項に記載の画像形成方法。
- 前記第二の回収工程は、吐き出された顕像粒子を前記像担持体にて担持搬送する搬送工程と、
前記像担持体上の顕像粒子を転写手段により回収する転写回収工程とからなることを特徴とする請求項１３〜１８の何れか一項に記載の画像形成方法。 - 前記転写手段表面に付着した顕像粒子を除去する顕像粒子除去工程と、
除去された前記顕像粒子を格納する顕像粒子格納工程とを有することを特徴とする請求項１３〜１９の何れか一項に記載の画像形成方法。 - 前記非画像形成動作中に、吐き出された顕像粒子を前記像担持体にて、画像形成動作とは反対方向に回転して、担持搬送する反転吐き出し工程を有することを特徴とする請求項１３〜２０の何れか一項に記載の画像形成方法。
- 前記第二の回収工程は、吐き出された顕像粒子を前記像担持体にて担持搬送する搬送工程と、
前記像担持体上の顕像粒子を現像手段にて回収する現像回収工程とからなることを特徴とする請求項１３〜２１の何れか一項に記載の画像形成方法。 - 前記第二の回収工程は、吐き出された顕像粒子を前記像担持体にて担持搬送する搬送工程と、
前記像担持体上の顕像粒子を中間転写ドラムまたは中間転写ベルトまたは用紙搬送ベルト上に移動させる転写移動工程と、
前記中間転写ドラムまたは前記中間転写ベルトまたは前記用紙搬送ベルト上の顕像粒子を回収除去するトナー回収除去工程とからなることを特徴とする請求項１３〜２２の何れか一項に記載の画像形成方法。 - 前記非画像形成動作での吐き出し工程と前記第二の回収工程は、画像形成動作中の紙間で行うことを特徴とする請求項１３〜２３の何れか一項に記載の画像形成方法。
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