JP2004258517A - Image forming device and process cartridge - Google Patents
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Abstract
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中間転写体等の表面移動部材上又は記録材搬送部材等の表面移動部材によって搬送される記録材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、上記特許文献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する問題がある。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い点で有利である。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、その転写残トナーが帯電部材に付着することになる。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した逆帯電トナーは、現像装置で回収したり、上記表面移動部材上に転移させた後にクリーニング装置で回収したりする。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】
そして、本発明者らによるその後の研究により、プリント枚数（画像形成数）が増加するにつれて、帯電部材へのトナー付着量が増加することが判明した。また、帯電部材へのトナー付着量が増加するのは、一時保持手段による逆帯電トナーの回収能力が低下することに起因していることが判明した。このように回収能力が低下するのは、転写残トナーに含まれる逆帯電トナー量の増加が原因であることも解明された。
【０００９】
図１１（ａ）乃至図１１（ｄ）は、プリント枚数が０枚、２５０００枚、５００００枚及び７５０００枚のときの転写残トナーの帯電分布を調べた実験結果を示すグラフである。プリント枚数の増加に比例して、転写残トナー中における図中斜線で示す逆帯電トナーが増加したことを示している。これは、プリント枚数が増加するにつれて、現像剤が現像装置内での撹拌などの機械的ストレスを累積的に受けて劣化し、現像剤のトナー帯電能力が低下したことにより、トナーが適正に帯電されにくくなったためと考えられる。すなわち、プリントの繰り返しにより進行する現像剤のトナー帯電能力の低下に応じて、転写残トナー中の逆帯電トナーが増加するものと考えられる。
【００１０】
以上の考察に基づき、本発明者らが更なる研究を行った結果、全く劣化していない新規の現像剤に基づいて、一時保持手段により潜像担持体表面に戻される逆帯電トナーの量に関連する戻し動作時間等の戻し量パラメータを決定すると、増加する逆帯電トナーに対応しきれない事態が生じ得ることが確認された。すなわち、このように戻し量パラメータを決定すると、潜像担持体表面に逆帯電トナーの回収残りが発生し、画像濃度の低下や地肌汚れなどの画質劣化が生じる事態が生じ得る。この点について、上記一時保持手段として、潜像担持体表面にブラシローラを当接させ、ブラシローラに保持された逆帯電トナーを潜像担持体表面に戻すための戻しバイアスを印加する構成を採用した場合を例に挙げて説明する。この構成において、例えば、ブラシローラに印加する戻しバイアスやブラシローラから逆帯電トナーを戻す戻し動作時間等の戻し量パラメータを新規の現像剤に基づいて設定したとする。この場合、プリント枚数の増加に伴う逆帯電トナーの増加に応じてブラシローラに回収される逆帯電トナーの量も増加するため、戻しきれずにブラシローラに残る逆帯電トナーが多く存在してしまう。その結果、ブラシローラによる逆帯電トナーの回収能力が低下し、プリント枚数の増加に伴って増加した逆帯電トナーの一部を潜像担持体表面から回収できない事態（回収残り）が生じる。
なお、転写残トナー中の逆帯電トナーは、プリントの繰り返しにより現像剤が受ける機械的ストレスの累積的増加に応じて増加するのみならず、使用環境や使用頻度など様々な条件によって増加する場合もある。この場合も、上記と同様に、潜像担持体表面に逆帯電トナーの回収残りが生じる。
【００１１】
一方で、逆に予め劣化した現像剤に基づいて上記戻し量パラメータを決定すると、次のような弊害がある。
上述した構成を例に挙げると、例えば、上記戻し動作時間を予め長めに設定し、逆帯電トナーを潜像担持体表面に戻す時間を十分に確保しておけば、潜像担持体表面に逆帯電トナーの回収残りが生じるのを抑制できる。しかし、予め劣化した現像剤を想定して戻し動作時間を長めに設定すると、劣化が進んでいない現像剤による画像形成時には不必要に長い間戻し動作を行うことになる。通常、戻し動作は画像形成動作を行っていない間に行われるので、戻し動作時間を不必要に長くすると、ユーザーが画像形成できない時間が長くなるという弊害が生じるので、望ましくない。
また、例えば、上記戻しバイアスを予め高めに設定しておけば、逆帯電トナーの戻し能力が高まり、潜像担持体表面に逆帯電トナーの回収残りが生じるのを抑制できる。しかし、予め劣化した現像剤を想定して戻しバイアスを高めに設定すると、劣化が進んでいない現像剤による画像形成時には不必要に高いバイアスを印加することとなり、無駄に電力を消費するという弊害が生じる。しかも、初期時から高い戻しバイアスを印加することになるため、潜像担持体の寿命を短くするなどの弊害も起こり得る。
【００１２】
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、上述したユーザーが画像形成できない時間が不必要に長くなるなどの弊害を発生させることなく、潜像担持体表面に帯電トナーの回収残りが発生するを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。
【００１３】
【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、潜像担持体と、所定極性の帯電バイアスが印加される帯電部材を該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する帯電手段と、一様帯電された潜像担持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、上記帯電バイアスと同じ極性に帯電したトナーを含む現像剤を潜像担持体表面に対向させ、該トナーを該潜像に付着させて現像を行う現像手段と、該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して、該現像手段により該潜像担持体表面に形成されたトナー像を、該表面移動部材との間に挟持される記録材上又は該表面移動部材上に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、上記転写手段による転写後に上記潜像担持体表面に残留した転写残トナーのうち、上記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するとともに、その保持した逆帯電トナーを所定のタイミングで潜像担持体表面に戻す一時保持手段と、該一時保持手段により該潜像担持体表面に戻される逆帯電トナーの量を変化させる戻し量パラメータを変更するパラメータ変更手段とを設け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、上記戻し量パラメータは、上記一時保持手段が逆帯電トナーを上記潜像担持体表面に戻すための戻し動作時間である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の画像形成装置において、上記一時保持手段は、上記潜像担持体表面から回収した逆帯電トナーを担持する逆帯電トナー担持体に所定の戻しバイアスを印加することにより、該逆帯電トナー担持体と該潜像担持体表面との間に該逆帯電トナーを該潜像担持体表面に移動させる電界を形成して、該逆帯電トナーを該潜像担持体表面に戻すものであり、上記戻し量パラメータは、上記電界の強さである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、２又は３の画像形成装置において、上記現像手段で使用される現像剤のトナー帯電能力の低下に関する情報を取得する情報取得手段を設け、上記パラメータ変更手段は、上記情報取得手段で取得した情報に基づき、上記戻し量パラメータを変更する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４の画像形成装置において、上記トナー帯電能力の低下に関する情報は、新規な現像剤の使用を開始してからの累積画像形成数であり、上記パラメータ変更手段は、該累積画像形成数の増加に応じて、上記潜像担持体表面に戻される逆帯電トナーの量が増加するように上記戻し量パラメータを変更す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１、２、３、４又は５の画像形成装置において、操作者が指定する上記戻し量パラメータを入力するための入力手段を設け、上記パラメータ変更手段は、操作者が該入力手段により該戻し量パラメータを指定したときには、該戻し量パラメータを該操作者が指定した戻し量パラメータに優先的に変更する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１、２、３、４、５又は６の画像形成装置の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、上記戻し量パラメータを変更可能な上記一時保持手段とが一体になって構成されたことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項１乃至６の画像形成装置及び請求項７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原因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。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、現像領域を通過した後に潜像担持体表面から回収手段によって回収する。
また、本装置は、一時保持手段により潜像担持体表面に戻される逆帯電トナーの量を変化させる戻し量パラメータを変更するパラメータ変更手段を備えている。これにより、潜像担持体表面への逆帯電トナーの戻し量を、適宜変更することができる。したがって、例えば、初期状態では、劣化していない新規な現像剤に基づいて潜像担持体表面に帯電トナーの回収残りが発生しないように戻し量パラメータを設定しておき、画像形成数の増加等により徐々に増加する転写残トナー中の逆帯電トナー量に応じて、逆帯電トナーの戻し量が増加するように戻し量パラメータを変更することが可能となる。また、例えば、使用環境や使用頻度など様々な条件によって増減する転写残トナー中の逆帯電トナー量に応じて、逆帯電トナーの回収残りが生じない程度の最適な逆帯電トナーの戻し量となるように戻し量パラメータを変更することも可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
〔実施形態〕
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」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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
本実施形態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。
【００２３】
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。
【００２４】
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］となるような直流バイアスに交流バイアスを重畳させた帯電バイアス（−１０００〜−２０００［Ｖ］程度）を帯電ローラ３ａに印加している。なお、直流バイアスのみの帯電バイアスを利用することもできる。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。
【００２５】
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。
【００２６】
また、現像装置５は、そのケーシングの開口からトナー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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
本実施形態においては、プリンタの制御部は、現像剤のトナー帯電能力の低下に関する情報である、本プリンタの使用を開始したときからの累積プリント枚数（累積画像形成数）がプリンタの制御部に記録されている。すなわち、本実施形態では、プリンタの制御部が情報取得手段として機能している。プリンタの制御部が記録した累積プリント枚数は、現像装置内の現像剤の交換が行われたときにリセットするようにしてもよい。累積プリント枚数のデータは、後述するパラメータ変更工程において利用される。
【００３３】
本実施形態では、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。
【００３４】
次に、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。
【００３５】
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。
【００３６】
これに対し、本実施形態においては、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。
【００３７】
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。
【００３９】
本実施形態で用いるトナーは、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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。本実施形態では、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。
【００４４】
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、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］となるような戻しバイアスである放出バイアスを印加するものである。なお、本実施形態では、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。
【００４５】
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。
【００４６】
図６は、一時保持工程における、帯電ローラ３ａへの印加バイアス制御、現像ローラ５ａへの印加バイアス制御、１次転写ローラ１４への印加バイアス制御及びブラシローラ４１への印加バイアス制御を示すタイミングチャートである。
ユーザー等の指示により画像形成動作が開始されると、帯電ローラ３ａに−１３００［Ｖ］の帯電バイアスが印加され、感光体ドラム１の表面が一様に−５００［Ｖ］に帯電される。なお、画像形成動作の開始により、現像ローラ５ａへの現像バイアスの印加、１次転写ローラ１４への１次転写バイアスの印加及びブラシローラ４１への保持バイアスの印加も開始される。感光体ドラム１は、一様帯電された後、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１次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、−５５０［Ｖ］の保持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。
【００４７】
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。
【００４８】
感光体ドラム１上の潜像後端部分が現像領域を通過した後の所定のタイミングで、図示のように、帯電ローラ３ａへの帯電バイアスの印加、及び、現像ローラ５ａへの現像バイアスの印加が停止される。そして、１次転写されるまではトナーが付着していたトナー像の後端部分がブラシ接触領域を通過した後の所定のタイミングで、感光体ドラム１の駆動が停止される。この感光体ドラム１の駆動停止に合わせて、図示のように、ブラシローラ４１への保持バイアスの印加も停止される。なお、本実施形態では、１次転写バイアスが継続して印加されているが、少なくとも１次転写後であれば、１次転写バイアスの印加を停止してもよい。特に、２次転写中に中間転写ベルト１０の速度変動が生じないように、１次転写バイアスは２次転写が終了するまでは印加しておくのが望ましい。
【００４９】
ここで、本実施形態においては、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。
【００５０】
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。
【００５１】
また、本実施形態では、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の表面には転写残トナー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、フィルミング現象の発生を抑制することができる。
【００５２】
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。
【００５３】
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の表面に戻すためにこれを放出する放出工程について説明する。
本実施形態では、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の表面に戻す。本実施形態では、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。
【００５４】
図７は、放出工程における、図６に示した各印加バイアス制御、並びに、中間転写ベルト１０の駆動制御及び中間転写ベルト１０に対する２次転写ローラ１６の接離動作制御を示すタイミングチャートである。
本実施形態では、１００枚のプリント動作を行うごとに１回の放出工程を行う。この放出工程を開始する場合、まず、２次転写ローラ１６を中間転写ベルト１０から離間させる。その後、感光体ドラム１とともに中間転写ベルト１０の駆動及び１次転写ローラ１４へのバイアス印加（回収バイアス）を開始する。また、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、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。放出工程において、ブラシローラ４１から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。本実施形態においては、この残留電位はおよそ−５０［Ｖ］程度である。よって、放出バイアスが印加されると、これにより生じる電界により、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。
【００５５】
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。なお、本実施形態では、図７に示したように、放出工程の開始時から継続して帯電ローラ３ａへの帯電バイアスの印加を停止しておく。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。
【００５６】
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。本実施形態では、少なくとも放出工程及び回収工程の間、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、本実施形態では、図７に示したように、放出工程の開始時から継続して現像ローラ５ａへの現像バイアスの印加を停止しておく。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。
【００５７】
本実施形態では、図８に示すように、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（回収バイアス）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。
【００５８】
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、上述のように２次転写ローラ１６が中間転写ベルト１０から離間されている。よって、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、本実施形態では、逆帯電トナーＴ１が２次転写ニップ部を通過するときに２次転写ローラ１６に付着してしまうのを防ぐ構成として、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から離間させることとしたが、他の構成であってもよい。例えば、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の付着を防止するようにしてもよい。
【００５９】
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。
【００６０】
図７に示すように、上記放出工程及び上記回収工程においては、後述するパラメータ変更工程において設定された放出バイアス印加時間τ０が経過したら、ブラシローラ４１への放出バイアスの印加を停止する。その後、ブラシローラ４１から放出された逆帯電トナーの後端部分が１次転写領域で中間転写ベルト１０に転写されたら、１次転写ローラ１４への回収バイアスの印加を停止する。また、感光体ドラム１から中間転写ベルト１０に転写された逆帯電トナーの後端部分が２次転写領域を通過した後、２次転写ローラ１６を中間転写ベルト１０に接触させる。なお、本実施形態では、１次転写ローラ１４への回収バイアスの印加停止は、放出された逆帯電トナーの後端部分が２次転写領域を通過した後、２次転写ローラ１６の接触動作と一緒に行うこととしている。そして、その逆帯電トナーの後端部分がクリーニング領域でベルトクリーニング装置１５により回収されたら、感光体ドラム１とともに中間転写ベルト１０の駆動を停止する。
【００６１】
以上のように、本実施形態によれば、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、本実施形態では、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。
また、本実施形態では、少なくとも放出工程及び回収工程の間、現像ローラ５ａの回転をクラッチにより一時停止させるので、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。
【００６２】
なお、本実施形態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。
【００６３】
次に、本発明の特徴部分であるパラメータ変更工程について説明する。
初期の状態、すなわち、新規な現像剤による画像形成動作時においては、現像剤が劣化していないため現像剤のトナー帯電能力は低下しておらず、転写残トナー中の逆帯電トナー量が比較的少ない。よって、初期の状態においては、戻し量パラメータとしての戻し動作時間である放出バイアス印加時間τを、この比較的少ない逆帯電トナー量に応じて設定している。具体的には、劣化していない新規な現像剤を使用したときにブラシローラ４１に保持される逆帯電トナー量を、戻し量パラメータとしての放出バイアスが一定のまま、ほぼすべて感光体ドラム１に戻すことができる最短時間τ０に設定している。
【００６４】
しかし、上述したように、プリント枚数が増加するにつれて現像剤が劣化してトナー帯電能力が低下する。これにより、転写残トナー中の逆帯電トナー量が増加するので、上記一時保持工程によりブラシローラ４１に一時的に保持される逆帯電トナーの量も増加する。したがって、放出バイアス印加時間も放出バイアスも一定のままでは、プリント枚数の累積的増加により、ブラシローラ４１に保持された逆帯電トナーのすべてを感光体ドラム１に放出することができなくなり、放出工程を行ってもブラシローラ４１には逆帯電トナーが残留してしまう。このようにブラシローラ４１に逆帯電トナーが残留すると、上記一時保持工程におけるブラシローラ４１の回収能力が低下し、感光体ドラム１上で逆帯電トナーの回収残りが生じる。これが帯電ローラ３ａに付着すると、画像濃度の低下や地肌汚れなどの画質劣化が生じる。そこで、本実施形態では、上述したプリンタの制御部で記録している累積プリント枚数の増加に応じて、放出バイアス印加時間若しくは放出バイアスの大きさ又はその両方を増加させることとしている。
【００６５】
〔制御例１〕
まず、累積プリント枚数の増加に応じて放出バイアス印加時間を増加させる制御例（以下、本制御例を「制御例１」という。）について説明する。なお、本制御例では、プリント枚数２００００枚ごとに、放出バイアス印加時間を段階的に長くする場合を例に挙げて説明するが、例えばプリント枚数１枚ごとに放出バイアス印加時間を徐々に長くするようにすることも可能である。
【００６６】
図９は、本制御例１における制御の流れを示すフローチャートである。
画像形成動作が開始されると（Ｓ１）、まず、プリンタの制御部は情報取得手段であるカウンタとして機能し、累積プリント枚数であるカウンタのカウント値Ｎを１だけ増加させる（Ｓ２）。その後、制御部は、カウント値Ｎが２００００に達したか否かを判断する（Ｓ３）。ここで、達していないと判断された場合には、通常の画像形成動作を行い、画像形成動作終了後（Ｓ６）、上記放出工程を行うか否かの判断を行い（Ｓ７）、必要に応じて上記放出工程及び上記回収工程を実行する（Ｓ８）。なお、上記放出工程は、上述したように１００枚プリントするごとに１回行うので、これに基づいて放出工程を実行するか否かを判断する。
【００６７】
一方、上記Ｓ３において、カウント値Ｎが２００００に達したと判断された場合、制御部は、パラメータ変更手段として機能し、放出バイアス印加時間τをτＸからτＸ＋１に変更する処理を行った後（Ｓ４）、上記カウント値Ｎを０にリセットする（Ｓ５）。すなわち、累積プリント枚数が２００００枚に達した場合には、放出バイアス印加時間τ０をτ１に変更する処理を行い、累積プリント枚数が４００００枚に達した場合には、放出バイアス印加時間τ１をτ２に変更する処理を行う。本制御例において、放出バイアス印加時間τは、累積プリント枚数が０枚目から２００００枚目になるまでは上述のとおりτ０とし、２０００１枚目から４００００枚目まではτ１とし、４０００１枚目から６００００枚目まではτ２とし、６０００１枚目から８００００枚目まではτ３とし、８０００１枚目から１０００００枚目まではτ４とするように予め決められている。なお、τＸの添え字Ｘが大きいほど放出バイアスの印加時間は長い。よって、本制御例では、プリント枚数２００００枚ごとに放出バイアスの印加時間が段階的に長くなる。また、各放出バイアス印加時間τ０，τ１，τ２，τ３，τ４は、それぞれの累積プリント枚数のときの現像剤を使用したときにブラシローラ４１に保持される逆帯電トナー量を、放出バイアスが一定のまま、ほぼすべて感光体ドラム１に戻すことができる最短時間にそれぞれ設定する。このような放出バイアス印加時間τ０，τ１，τ２，τ３，τ４は、例えば実験により決定することができる。また、例えばいずれか１つの放出バイアス印加時間τ２を実験により決定した後、これを基準に他の放出バイアス印加時間τ０，τ１，τ３，τ４を算出するようにしてもよい。本制御例では、放出バイアス印加時間τ２を３０秒とし、これを基準に他の放出バイアス印加時間τ０，τ１，τ３，τ４を決定した。
【００６８】
上記Ｓ４において、例えば放出バイアス印加時間τ０がτ１に変更された場合、制御部は、上述した放出工程においてブラシローラ４１にτ１の時間だけ放出バイアスを印加する。したがって、変更前と変更後とでは、放出バイアスの印加時間が（τ１−τ０）分の時間だけ増加する。このように放出バイアスの印加時間が増加することで、τ０ではブラシローラ４１から逆帯電トナーを完全に放出することが困難である累積プリント枚数２００００枚を越えてからも、最小限の時間で、ブラシローラ４１から逆帯電トナーを完全に放出することができる。なお、放出バイアス印加時間が増加した場合、これに応じて、１次転写ローラ１４へのバイアス印加停止タイミング、中間転写ベルト１０への２次転写ローラ１６の接触タイミング、感光体ドラム１及び中間転写ベルト１０の駆動停止タイミングをそれぞれ遅らせる必要がある。よって、放出バイアス印加時間が増加すると、ユーザーが画像形成できない時間が長くなるが、本制御例によれば、ユーザーが画像形成できない時間をなるべく短くすることができる。
【００６９】
〔制御例２〕
次に、累積プリント枚数の増加に応じて放出バイアスの大きさを増加させる制御例（以下、本制御例を「制御例２」という。）について説明する。なお、本制御例では、プリント枚数２００００枚ごとに、放出バイアスの大きさを段階的に大きくする場合を例に挙げて説明するが、例えばプリント枚数１枚ごとに放出バイアスの大きさを徐々に大きくするようにすることも可能である。
【００７０】
図１０は、本制御例２における制御の流れを示すフローチャートである。なお、本制御例２は、上記制御例１におけるＳ４の代わりに、制御部により放出バイアスの大きさＶをＶＸからＶＸ＋１に変更する処理を行う（Ｓ１４）点のみ異なる。すなわち、本制御例２では、上記Ｓ３において、カウント値Ｎが２００００に達したと判断された場合、制御部は、パラメータ変更手段として機能し、放出バイアスの大きさを変更する。本制御例において、放出バイアスの大きさＶは、累積プリント枚数が０枚目から２００００枚目になるまではＶ０とし、２０００１枚目から４００００枚目まではＶ１とし、４０００１枚目から６００００枚目まではＶ２とし、６０００１枚目から８００００枚目まではＶ３とし、８０００１枚目から１０００００枚目まではＶ４とするように予め決められている。なお、ＶＸの添え字Ｘが大きいほど放出バイアスの大きさは大きくなる。よって、本制御例では、プリント枚数２００００枚ごとに放出バイアスの大きさが段階的に大きくなる。また、各放出バイアスの大きさＶ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４は、それぞれの累積プリント枚数のときの現像剤を使用したときにブラシローラ４１に保持される逆帯電トナー量を、放出バイアス印加時間が一定のまま、ほぼすべて感光体ドラム１に戻すことができる最小値にそれぞれ設定する。このような放出バイアスの大きさＶ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４は、例えば実験により決定することができる。また、例えばいずれか１つの放出バイアスの大きさＶ０を実験により決定した後、これを基準に他の放出バイアスの大きさＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を算出するようにしてもよい。本制御例では、放出バイアスの大きさＶ０を上述のとおり＋２００［Ｖ］とし、これを基準に他の放出バイアスの大きさＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を決定した。
【００７１】
上記Ｓ１４において、例えば放出バイアスの大きさＶ０がＶ１に変更された場合、制御部は、上述した放出工程においてブラシローラ４１にＶ１の放出バイアスを印加する。したがって、変更前と変更後とでは、放出バイアスの大きさが（Ｖ１−Ｖ０）分だけ大きくなる。このように放出バイアスの大きさが増加することで、感光体ドラム１の表面とブラシローラ４１との間の電界の強さが高まる。すなわち、放出バイアスの大きさを変更するということは、感光体ドラム１の表面とブラシローラ４１との間の電界の強さを変更することを意味する。この電界の強さが高まると、ブラシローラ４１に保持されている逆帯電トナーを感光体ドラム表面側に引きつける力を大きくすることができる。よって、ブラシローラ４１から感光体ドラム１に放出される単位時間当たりの逆帯電トナーの量が多くなる。その結果、Ｖ０ではブラシローラ４１から逆帯電トナーを完全に放出することが困難である累積プリント枚数２００００枚を越えてからも、最小限の大きさの放出バイアスで、ブラシローラ４１から逆帯電トナーを完全に放出することができる。したがって、電力を無駄に消費することもなく、省エネ化を図ることができる。また、感光体ドラム１の表面がブラシローラ４１との接触により正帯電してしまったり、感光体ドラム１の寿命を短くしたりすることもなくなる。具体的には、ブラシローラ４１に＋６００［Ｖ］以上の放出バイアスを印加してしまうと、感光体ドラム表面が正帯電してしまい、１５５［ｍｍ／秒］の線速では、感光体ドラムの表面電位の減衰が追いつかず、地汚れが発生した。
なお、本制御例２と上記制御例１とを組み合わせることも可能である。
【００７２】
また、本実施形態では、ユーザーやサービスマン等の操作者は、プリンタ本体に設けられている入力手段としての操作パネルを操作して、放出バイアス印加時間若しくは放出バイアスの大きさ又はその両方を指定することができるように構成されている。具体的には、例えば、サービスマンが放出バイアス印加時間を指定する場合、その指定された時間が操作パネルからプリンタの制御部に伝達される。この場合、制御部は、上記制御例１で説明した累積プリント枚数に応じて決定された放出バイアス印加時間は採用せずに、サービスマンにより指定された放出バイアス印加時間を優先的に採用する。このような構成により、プリンタの使用環境等に即して、より適切な放出バイアス印加時間を決定することが可能となる。
【００７３】
なお、本実施形態では、累積プリント枚数に応じて、上記制御例１では放出バイアス印加時間τを、上記制御例２では放出バイアスの大きさＶを変更する場合について説明したが、現像剤のトナー帯電能力の低下に関する累積プリント枚数以外の情報に応じて変更するようにしてもよい。この情報として用いることができるものとしては、例えば、感光体ドラム１や中間転写ベルト１０等の駆動時間、現像装置５の回転駆動時間などがある。また、プリンタの使用環境や使用頻度なども、上記情報として用いることができる。この場合、使用環境（温度や湿度等）によっては、例えば、現像剤のトナー帯電能力が予定しているものよりも高くなることも低くなることもあり得る。この場合には、使用環境の情報を取得し、予め設定されている放出バイアスの大きさや放出バイアス印加時間を、取得した情報に応じた適切なものに変更するようにしてもよい。例えば、本実施形態では、プリント枚数２００００枚ごとに放出バイアスの大きさや放出バイアス印加時間を増加させたが、使用環境により、もっと少ない枚数又はもっと多い枚数ごとに増加させるようにしてもよい。
【００７４】
以上、上記実施形態のプリンタは、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。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、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、その保持した逆帯電トナーＴ１は所定のタイミングで感光体ドラム表面に放出されこれに付着する。その後、その逆帯電トナーは、回収手段としての現像装置５又は中間転写ベルト１０及び１次転写ローラ１４によって感光体ドラム表面から回収される。そして、本プリンタには、トナー保持装置４０により感光体ドラム表面に戻される逆帯電トナーＴ１の量を変化させる戻し量パラメータとしての放出バイアス印加時間τや放出バイアスの大きさＶを変更するパラメータ変更手段としての制御部が設けられている。これにより、上述したように、現像剤の経時的な劣化に伴って量が増加する逆帯電トナーを、必要最小限の放出バイアス印加時間及び放出バイアスの大きさによって、ブラシローラ４１から感光体ドラム１にほぼすべて放出することが可能となる。したがって、上記一時保持工程におけるブラシローラ４１の回収能力が低下することがないため、感光体ドラム１上に逆帯電トナーの回収残りが生じることがなくなるとともに、ユーザーが画像形成できない時間が不必要に長くなることもなく、かつ、電力を無駄に消費したり、感光体ドラム１に弊害をもたらしたりすることもなくすことが可能となる。
また、上記制御例１では、トナー保持装置４０が逆帯電トナーを感光体ドラム表面に戻すための戻し動作時間である放出バイアス印加時間を変更するので、上記制御例２のように放出バイアスを変更することにより生じる電力消費の増加、感光体ドラム１の劣化、感光体ドラム表面の正帯電による地汚れの発生がない。
また、上記制御例２では、感光体ドラム１から回収した逆帯電トナーを担持する逆帯電トナー担持体であるブラシローラ４１に所定の戻しバイアスである放出バイアスを印加することにより、ブラシローラ４１と感光体ドラム表面との間に逆帯電トナーを感光体ドラム表面に移動させる電界を変更する。具体的には、ブラシローラ４１に印加される放出バイアスの大きさを変更する。これにより、上記制御例１のように放出バイアス印加時間を変更することにより生じる、ユーザーが画像形成できない時間の増加は生じない。
また、上記実施形態のプリンタは、現像装置５で使用される現像剤のトナー帯電能力の低下に関する情報である累積プリント枚数を取得する情報取得手段としての制御部を有する。そして、制御部は、上記制御例１及び上記制御例２で説明したように、取得した累積プリント枚数に基づき、放出バイアス印加時間及び放出バイアスの大きさを変更する。上述のように、逆帯電トナーの回収残りが生じる主な原因は、現像剤のトナー帯電能力の低下に伴う逆帯電トナー量の増加である。よって、上記情報を取得することで、転写残トナー中の逆帯電トナーの量を把握でき、ブラシローラ４１から放出しなければならない逆帯電トナーの量も把握することができる。したがって、放出バイアス印加時間や放出バイアスの大きさを、より適切に変更することができる。
特に、上記制御例１や上記制御例２では、上記トナー帯電能力の低下に関する情報が、新規な現像剤の使用を開始してからの累積画像形成数としての累積プリント枚数であり、制御部が、その累積プリント枚数の増加に応じて、感光体ドラム表面に戻される逆帯電トナーの量が増加するように、放出バイアス印加時間又は放出バイアスの大きさを変更している。現像剤のトナー帯電能力の低下は、画像形成動作により、撹拌等の機械的ストレスを現像剤が累積的に受けることで生じる。すなわち、現像剤のトナー帯電能力は、累積的な画像形成動作時間が大きくなるほど低下することになる。この累積的な画像形成動作時間を把握する方法としては、種々考えられるが、累積プリント枚数により把握するのが最も簡単である。
また、上記実施形態のプリンタは、ユーザーやサービスマン等の操作者が指定する放出バイアス印加時間又は放出バイアスの大きさを入力するための入力手段としての操作パネルを備えている。そして、制御部は、操作者が操作パネルにより放出バイアス印加時間又は放出バイアスの大きさを指定したときには、制御部が用いる放出バイアス印加時間又は放出バイアスの大きさを、操作者が指定したものに優先的に変更する。これにより、プリンタの使用環境等に即して、より適切な放出バイアス印加時間や放出バイアスの大きさを決定することが可能となる。
また、上記実施形態のプリンタには、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、放出バイアス印加時間や放出バイアスの大きさを変更可能なトナー保持装置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設けてもよい。この場合、プロセスカートリッジ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を交換すればよく、利便性を向上させることができる。なお、本実施形態のトナー保持装置４０は、プリンタ本体に設けられるパラメータ変更手段としての制御部からの命令に基づいて、放出バイアス印加時間や放出バイアスの大きさを変更できる構成となっている。
【００７５】
【発明の効果】
請求項１乃至７の発明によれば、上述したユーザーが画像形成できない時間が長くなるなどの弊害を発生させることなく、潜像担持体表面に帯電トナーの回収残りが発生するを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】一時保持工程における各種バイアス制御を示すタイミングチャート。
【図７】放出工程における各種バイアス制御並びに中間転写ベルトの駆動制御及び中間転写ベルトに対する２次転写ローラの接離動作制御を示すタイミングチャート。
【図８】同プリンタにおける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９】制御例１における制御の流れを示すフローチャート。
【図１０】制御例２における制御の流れを示すフローチャート。
【図１１】（ａ）乃至（ｄ）は、プリント枚数が０枚、２５０００枚、５００００枚及び７５０００枚のときの転写残トナーの帯電分布を調べた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 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[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile, and a process cartridge used for the same.
[0002]
[Prior art]
In this type of image forming apparatus, a transfer image is formed between a latent image carrier and a surface moving member that moves in contact with the latent image carrier to transfer a toner image on the latent image carrier to an intermediate transfer member or the like. There is a method that employs an electrostatic transfer method in which the image is transferred onto a recording material conveyed by a surface moving member such as a recording material conveying member or a recording material conveying member. In such an apparatus, the transfer residual toner remains on the surface portion of the latent image carrier after the transfer. If the surface portion of the latent image bearing member is subjected to the next image forming step without removing the transfer residual toner, poor charging such as uneven charging occurs on the surface portion of the latent image bearing member, thereby deteriorating the image quality. Cause. Therefore, conventionally, a cleaning device has been provided at a position facing the surface of the latent image carrier from the transfer area to the charged area to remove transfer residual toner. However, such a cleaning device includes a waste toner tank for storing the transfer residual toner collected from the surface of the latent image carrier and a recycled toner conveyance for conveying the collected transfer residual toner in order to reuse the collected transfer residual toner. A space for providing a passage or the like is required. Therefore, the size of the image forming apparatus is increased. In particular, in recent years, since there has been a strong demand for an increase in the speed of forming an image of a color image, a so-called tandem type image forming apparatus provided with a latent image carrier for each color is becoming mainstream. In the case of using the above-described cleaning device in the tandem-type image forming apparatus, it is necessary to separately provide the cleaning device for all of the plurality of latent image carriers. Therefore, in the tandem type image forming apparatus, the problem of the enlargement of the apparatus becomes more prominent.
[0003]
For example, an image forming apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. HEI 10-163566 can cope with such a problem of an increase in the size of the apparatus. This image forming apparatus employs a method of collecting the transfer residual toner remaining on the surface of the latent image carrier using a developing device (hereinafter, referred to as “developing device collecting method”). In this developing device collecting method, since a developing device installed for a purpose other than cleaning is used as a cleaning means, it is not necessary to separately provide the above-described cleaning device. Therefore, if this developing device collecting method is adopted, it can greatly contribute to downsizing of the apparatus.
[0004]
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163873 discloses an embodiment in which a charging roller is brought into contact with a latent image carrier to perform charging, as a charging device mounted on an image forming apparatus of a developer collection type. Conventionally, a method for uniformly charging the surface of a latent image carrier includes a contact / proximity charging method in which a charging member such as a charging roller is brought into contact with or in proximity to the surface, and a charging method using a corona charger or the like. A charger charging method for charging is known. However, in the charger charging method, it is necessary to generate a large amount of discharge in order to bring the surface of the latent image carrier to a desired potential, so that there is a problem that a large amount of discharge products such as ozone and NOx are generated. On the other hand, the contact / proximity charging method is advantageous in that the amount of discharge generated is smaller than that of the charger charging method. Therefore, according to the image forming apparatus described in the above embodiment, it is considered that the effect of reducing the amount of discharge products can be obtained while reducing the size of the apparatus.
[0005]
However, in such an image forming apparatus using both the developing device recovery method and the contact / proximity charging method, while the transfer residual toner on the latent image carrier is conveyed to the developing area, the transfer residual toner is transferred to the charging member. Will adhere. For this reason, uniform charge is hindered by the transfer residual toner attached to the charging member, and the surface potential of the latent image carrier cannot be set to a desired potential, or charging failure such as uneven charging occurs. As a result, there is a problem that the image density is reduced, the background is stained, and the image quality is deteriorated. In addition, this problem is not limited to the case where the developing device collection method is adopted, and any other device having a configuration in which the transfer residual toner is transported to the contact area with the charging member without being removed from the latent image carrier is similarly used. It can happen.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 30913323
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present applicant has proposed in Japanese Patent Application No. 2002-254142 or the like an image forming apparatus capable of solving the above-mentioned problem. The image forming apparatus includes a temporary holding unit, such as a brush member, for transferring, from the transfer residual toner remaining on the surface of the latent image carrier after the transfer, a reversely charged toner having a polarity opposite to that of the normally charged toner charged to the same polarity as the charging bias. To collect and hold the latent image carrier from the surface. Then, the held oppositely charged toner is returned to the surface of the latent image carrier at a predetermined timing, for example, from the end of one image formation to the next image formation. The oppositely charged toner returned to the latent image carrier in this way is collected by a developing device, or transferred to the surface moving member and then collected by a cleaning device. According to this device, the application of the charging bias is stopped or the charging member is separated from the latent image carrier while the returned oppositely charged toner passes through the charging area. Does not adhere. Note that the normally charged toner of the transfer residual toner has the same polarity as the charging bias, and therefore does not adhere to the charging member, and does not cause the above-described problem. In addition, in the next image forming step, the normally charged toner of the transfer residual toner adheres to the carrier in the developer by reaching the developing area and is collected or forms a toner image in the image forming step. Will be. That is, the normally charged toner among the transfer residual toner has almost no adverse effect on the image forming process.
[0008]
The subsequent studies by the present inventors have revealed that as the number of prints (the number of images formed) increases, the amount of toner adhering to the charging member increases. Further, it has been found that the increase in the amount of toner adhering to the charging member is caused by a decrease in the ability of the temporary holding unit to collect the oppositely charged toner. It has also been clarified that the decrease in the recovery ability is caused by an increase in the amount of the oppositely charged toner contained in the transfer residual toner.
[0009]
FIGS. 11A to 11D are graphs showing experimental results obtained by examining the charge distribution of the transfer residual toner when the number of prints is 0, 25,000, 50,000, and 75,000. This shows that, in proportion to the increase in the number of prints, the amount of the oppositely charged toner in the transfer residual toner, which is indicated by oblique lines in the figure, increased. This is because as the number of prints increases, the developer accumulates mechanical stress such as agitation in the developing device and deteriorates, and the toner charging ability of the developer decreases. It is thought that it became difficult to be done. That is, it is considered that the amount of the oppositely charged toner in the transfer residual toner increases in accordance with the decrease in the toner charging ability of the developer that progresses by repeating printing.
[0010]
Based on the above considerations, the present inventors have conducted further research, and as a result, based on a new developer that has not deteriorated at all, the amount of the reversely charged toner returned to the surface of the latent image carrier by the temporary holding means has been It has been confirmed that when a return amount parameter such as a related return operation time is determined, a situation may occur in which it is impossible to cope with the increasing reversely charged toner. That is, when the return amount parameter is determined in this manner, a residual charge of the oppositely charged toner may be left on the surface of the latent image carrier, and a situation may occur in which the image density deteriorates and the image quality deteriorates such as background contamination. In this regard, the temporary holding means employs a configuration in which a brush roller is brought into contact with the surface of the latent image carrier, and a return bias is applied to return the oppositely charged toner held by the brush roller to the surface of the latent image carrier. An example will be described. In this configuration, for example, it is assumed that return amount parameters such as a return bias applied to the brush roller and a return operation time for returning the oppositely charged toner from the brush roller are set based on the new developer. In this case, the amount of the oppositely charged toner collected by the brush roller also increases in accordance with the increase in the number of the oppositely charged toner accompanying the increase in the number of prints, so that a large amount of the oppositely charged toner remains on the brush roller without being returned. . As a result, the ability of the brush roller to collect the oppositely charged toner is reduced, and a part of the increased amount of the oppositely charged toner cannot be collected from the surface of the latent image carrier (recovery remaining) as the number of prints increases.
In addition, the oppositely charged toner in the transfer residual toner increases not only according to the cumulative increase in the mechanical stress applied to the developer due to repetition of printing, but also increases depending on various conditions such as use environment and use frequency. is there. Also in this case, similarly to the above, the collection of the oppositely charged toner remains on the surface of the latent image carrier.
[0011]
On the other hand, if the return amount parameter is determined based on the deteriorated developer in advance, the following adverse effects occur.
Taking the above-described configuration as an example, for example, if the return operation time is set to be longer in advance and sufficient time is provided to return the oppositely charged toner to the surface of the latent image carrier, the reverse operation time may be reduced. It is possible to suppress the occurrence of the residual collection of the charged toner. However, if the return operation time is set to be long assuming the deteriorated developer in advance, the return operation is performed for an unnecessarily long time when an image is formed by the developer whose deterioration has not progressed. Normally, the return operation is performed while the image forming operation is not performed. Therefore, if the return operation time is unnecessarily increased, a time period during which the user cannot form an image is disadvantageously increased, which is not desirable.
Also, for example, if the return bias is set to a relatively high value in advance, the return capability of the oppositely charged toner is increased, and it is possible to suppress the occurrence of the residual recovery of the oppositely charged toner on the surface of the latent image carrier. However, if the return bias is set higher assuming that the developer has deteriorated in advance, an unnecessary high bias is applied when an image is formed with the developer that has not deteriorated, and the problem of wasting power is wasted. Occurs. In addition, since a high return bias is applied from the beginning, adverse effects such as shortening the life of the latent image carrier may occur.
[0012]
The present invention has been made in view of the above background, and it is an object of the present invention to provide a surface of a latent image carrier without causing a disadvantage such as an unnecessarily long time during which a user cannot form an image. It is another object of the present invention to provide an image forming apparatus and a process cartridge capable of suppressing the occurrence of a residual charge toner.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a latent image carrier and a charging member to which a charging bias of a predetermined polarity is applied are brought into contact with or brought close to the surface of the latent image carrier. A charging unit for uniformly charging the surface; a latent image forming unit for forming a latent image on the surface of the uniformly charged latent image carrier; and a latent image containing a developer containing toner charged to the same polarity as the charging bias. A transfer electric field is formed between a developing unit that is opposed to the surface of the carrier and adheres the toner to the latent image to perform development, and a surface moving member that moves the surface while contacting the latent image carrier and the latent image carrier. Transfer means for transferring the toner image formed on the surface of the latent image carrier by the developing means onto a recording material sandwiched between the surface moving member and the surface moving member. In the forming apparatus, the surface of the latent image carrier is transferred after the transfer by the transfer unit. Of the remaining transfer residual toner, the oppositely charged toner charged to the polarity opposite to the predetermined polarity is collected from the surface of the latent image carrier and held, and the held oppositely charged toner is held at a predetermined timing. A temporary holding means for returning to the body surface; and a parameter changing means for changing a return amount parameter for changing an amount of the oppositely charged toner returned to the surface of the latent image carrier by the temporary holding means. It is.
According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first aspect, the return amount parameter is a return operation time for the temporary holding unit to return the oppositely charged toner to the surface of the latent image carrier. It is a feature.
According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first aspect, the temporary holding means applies a predetermined return bias to the oppositely charged toner carrier carrying the oppositely charged toner collected from the surface of the latent image carrier. By applying the electric field, an electric field for moving the oppositely charged toner to the surface of the latent image carrier is formed between the oppositely charged toner carrier and the surface of the latent image carrier, and the oppositely charged toner is transferred to the latent image carrier. It is returned to the surface of the carrier, and the return amount parameter is the strength of the electric field.
According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first, second, or third aspect, an information acquisition unit for acquiring information regarding a decrease in toner charging ability of a developer used in the development unit is provided. The changing means changes the return amount parameter based on the information acquired by the information acquiring means.
According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the fourth aspect, the information on the decrease in the toner charging ability is a cumulative number of image formations since the start of use of a new developer, and the parameter change is performed. The means is characterized in that the return amount parameter is changed so that the amount of the oppositely charged toner returned to the surface of the latent image carrier increases in accordance with the increase in the cumulative number of formed images.
According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first, second, third, fourth, or fifth aspect, input means for inputting the return amount parameter designated by an operator is provided, and the parameter changing means is provided. When the operator specifies the return amount parameter by the input means, the return amount parameter is preferentially changed to the return amount parameter specified by the operator.
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the image forming apparatus according to the first, second, third, fourth, fifth, or sixth aspect, wherein the main body of the image forming apparatus includes at least the latent image carrier and the return amount parameter. And the temporary holding means, which can change the value, is integrally formed.
[0014]
Since the so-called electrostatic transfer system is adopted in the image forming apparatus of the first to sixth aspects and the process cartridge of the seventh aspect, transfer residual toner remains on the surface portion of the latent image carrier after the transfer. Among the transfer residual toner, there are a regular-charged toner charged to a regular polarity and a reverse-charged toner charged to a polarity opposite to the regular polarity. Of these, the reverse-charged toner may cause deterioration in image quality. As described above. Therefore, in the present image forming apparatus and the present process cartridge, the oppositely charged toner, which causes image quality deterioration, is temporarily held by a temporary holding unit before reaching the charged area, and then the latent image is held at a predetermined timing. Return to body surface. Then, the oppositely charged toner returned to the surface portion of the latent image carrier is collected by, for example, a collection unit from the surface of the latent image carrier after passing through the developing area.
The apparatus also includes a parameter changing unit that changes a return amount parameter that changes the amount of the oppositely charged toner returned to the surface of the latent image carrier by the temporary holding unit. Thus, the amount of the reversely charged toner returned to the surface of the latent image carrier can be appropriately changed. Therefore, for example, in the initial state, a return amount parameter is set based on a new developer that has not deteriorated so that the recovery of the charged toner does not occur on the surface of the latent image carrier, and an increase in the number of image formation is performed. Accordingly, the return amount parameter can be changed so that the return amount of the reversely charged toner increases in accordance with the reversely charged toner amount in the transfer residual toner that gradually increases. In addition, for example, in accordance with the amount of the reversely charged toner in the transfer residual toner that increases and decreases depending on various conditions such as the usage environment and the frequency of use, the optimal amount of the reversely charged toner returned is such that the recovery of the reversely charged toner does not occur. It is also possible to change the return amount parameter as described above.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[Embodiment]
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an electrophotographic printer (hereinafter, simply referred to as “printer”) as an image forming apparatus (hereinafter, this embodiment will be referred to as “embodiment”) will be described. This printer is referred to as yellow (hereinafter referred to as "Y"), cyan (hereinafter referred to as "C"), magenta (hereinafter referred to as "M"), and black (hereinafter referred to as "K"). ) To form a color image from the four color toners.
[0016]
First, a basic configuration of the printer will be described.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the printer according to the present embodiment. This printer includes four photosensitive drums 1Y, 1C, 1M, and 1K as latent image carriers. Here, a drum-shaped photoconductor is taken as an example, but a belt-shaped photoconductor may be employed. Each of the photosensitive drums 1Y, 1C, 1M, and 1K is driven to rotate in a direction indicated by an arrow in the drawing while being in contact with an
[0017]
In the present embodiment, an organic photoconductor is used from the viewpoints of cost reduction, freedom of photoconductor design, and no pollution. An organic photoconductor using a photoconductive resin represented by polyvinyl carbazole (PVK) is known. Organic photoreceptors include a charge transfer complex type represented by PVK-TNF (2,4,7-trinitrofluorenone), a pigment dispersion type represented by phthalocyanine-binder, a charge generating substance and charge transport. There is a function-separated type that combines substances. Among them, in recent years, a function-separated type photoreceptor has been particularly noted.
[0018]
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
[0019]
Materials used for the protective layer 54 include ABS resin, ACS resin, olefin-vinyl monomer copolymer, chlorinated polyether resin, allyl resin, phenol resin, polyacetal resin, polyamide resin, polyamideimide resin, and polyacrylate. Resin, polyallyl sulfone resin, polybutylene resin, polybutylene terephthalate resin, polycarbonate resin, polyether sulfone resin, polyethene resin, polyethylene terephthalate resin, polyimide resin, acrylic resin, polymethylpentene resin, polypropylene resin, polyphenylene oxide resin, polysulfone resin , AS resin, AB resin, BS resin, polyurethane resin, polyvinyl chloride resin, polyvinylidene chloride resin, epoxy resin and the like.
[0020]
In order to improve the wear resistance of the protective layer 54, a filler may be added. Examples of the material of the filler include a fluorine resin such as polytetrafluoroethylene, a silicone resin, and a dispersion of an inorganic material such as titanium oxide, tin oxide, potassium titanate, silica, and alumina in these resins. The content of the filler is preferably not less than 10% and not more than 40%, preferably not less than 20% and not more than 30% on a weight basis. If the content of the filler is less than 10%, the abrasion resistance may be insufficient depending on the configuration around the photoconductor drum related to the surface scraping of the
[0021]
As a method for forming the protective layer 54, known methods such as dip coating, spray coating, beat coating, nozzle coating, spinner coating, and ring coating can be used. The thickness of the protective layer is 0.5 μm or more and 10 μm or less, preferably 4 μm or more and 6 μm or less.
Further, an intermediate layer may be provided between the protective layer 54 and the photosensitive layer including the charge generation layer 52 and the charge transport layer 53. The intermediate layer generally uses a binder resin as a main component. Examples of the binder resin include polyamide, alcohol-soluble nylon, water-soluble polyvinyl butyral, polyvinyl butyral, and polyvinyl alcohol. As a method for forming the intermediate layer, a known coating method can be used, similarly to the method for forming the protective layer described above. Note that the thickness of the intermediate layer is preferably set to 0.05 [μm] or more and 2 [μm] or less.
[0022]
Since the
[0023]
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration around each of the photosensitive drums 1Y, 1C, 1M, and 1K. Since the configuration around each of the photoconductor drums 1Y, 1C, 1M, and 1K is the same, only one photoconductor drum is shown, and the symbols Y, C, M, and K for color classification are omitted. .
Around the
[0024]
The charging
As the
[0025]
The surface of the uniformly charged
[0026]
In the developing
[0027]
The toner supplied from the
[0028]
The
[0029]
A
[0030]
Further, a secondary transfer roller 16 is disposed in contact with a portion of the
[0031]
On the downstream side of the secondary transfer nip in the transfer paper transport direction, a
[0032]
In the present embodiment, the control unit of the printer sends the cumulative number of prints (cumulative image formation number) from the start of use of the printer to the control unit of the printer. Has been recorded. That is, in the present embodiment, the control unit of the printer functions as the information acquisition unit. The cumulative number of prints recorded by the control unit of the printer may be reset when the developer in the developing device is replaced. The data of the cumulative number of prints is used in a parameter changing step described later.
[0033]
In the present embodiment, a process cartridge in which the photosensitive drums 1Y, 1C, 1M, and 1K, components such as a developing device disposed around the photosensitive drums, the exposure device 4, the
[0034]
Next, cleaning of transfer residual toner remaining on the surface of each of the photosensitive drums 1Y, 1C, 1M, and 1K will be described.
The toner used in the present embodiment is a toner formed by a so-called polymerization method, and has a shape close to a true sphere. On the other hand, a toner formed by a conventionally used pulverization method or the like has a low average circularity because random irregularities are present on its surface. In general, the toner having a low average circularity has a broad particle size distribution, and thus the surface area of each toner varies greatly. Therefore, the amount of charge of each toner due to frictional charging when agitating or passing through the doctor in the developing device greatly differs among the toners in the developer. As a result, the charge distribution of the toner in the developer is widened, and the effect of the transfer electric field does not work uniformly on all the toner adhered on the photoreceptor, so that the transfer rate is reduced. On the other hand, in the present embodiment, since the average circularity of the toner is high, the shape of each toner is close to a true sphere, and the shapes of all the toners can be controlled with high accuracy. Therefore, the particle size distribution is narrow, and the variation in the surface area of each toner can be reduced. Therefore, the difference in the amount of charge of the toner due to frictional charge is reduced between the toners in the developer. As a result, the charge distribution of the toner is narrowed, the transfer rate is improved, and the amount of the transfer residual toner remaining on the photoconductor can be reduced.
[0035]
In the developing area, the well-charged toner preferentially adheres to the electrostatic latent image on the photosensitive drum and is consumed. For this reason, as the toner is used over time, the ratio of the toner whose charging state is not good in the developing
When the average circularity of the toner is low, a contact area with the carrier increases, so that a phenomenon called spent tends to occur. Spent is a phenomenon of toner filming on the carrier surface, which is aggravated by use over time. When this phenomenon occurs, even if new toner is newly replenished, the new toner is less likely to be triboelectrically charged, and this phenomenon is also considered to be a cause of image deterioration over time.
[0036]
On the other hand, in the present embodiment, since the average circularity of the toner is high, the charge distribution of the toner is narrow, and the amount of the toner whose charging state is originally not good is smaller than when the average circularity of the toner is low. Therefore, even when used over time, background stains, dot variations, and the like hardly occur. Further, since the average circularity of the toner is high, the contact area with the carrier is small, and a phenomenon called spent is unlikely to occur. Therefore, if a toner having a high average circularity is used, an effect that image deterioration over time hardly occurs can be obtained.
[0037]
The present inventors conducted the following experiment in order to obtain a suitable value of the average circularity of the toner. In this experiment, after filling the developing device with the developer, the developing device was driven idle, and the time until spent was observed was measured. The experimental results are shown in Table 1 below. If the average circularity of the toner is 0.93 or more, no spent is observed even after 4200 [minutes] or more corresponding to the time required for forming an image of 150,000 sheets which is a passing criterion. Was. Therefore, in this embodiment, a toner having an average circularity of 0.93 or more is used.
[Table 1]
Here, the average circularity of the toner is an average value of the circularity of each toner, and is measured by the following method.
The circularity of each toner was measured using a flow particle image analyzer FPIA-2100 manufactured by SYSMEX CORPORATION. In this measurement, first, a 1% aqueous NaCl solution is prepared using primary sodium chloride. Thereafter, this NaCl aqueous solution was passed through a 0.45 filter to obtain a liquid of 50 to 100 [ml], and a surfactant, preferably an alkylbenzene sulfonate, of 0.1 to 5 [ml] was added thereto as a dispersant. Further, 1 to 10 [mg] of the sample is added. This is subjected to a dispersion treatment for 1 minute by an ultrasonic disperser, and the particle concentration is adjusted to 5000 to 15000 [particles / μl] to obtain a dispersion. This dispersion is imaged with a CCD camera, and the value obtained by dividing the circumference of a circle having the same area as the area of the two-dimensional projected image of the toner by the perimeter of the two-dimensional projected image of the toner is obtained. Used as a degree. Note that, from the accuracy of the pixels of the CCD, a toner having the same area as the area of the two-dimensional projected image of the toner and having a diameter (equivalent circle diameter) of 0.6 [μm] or more was determined to be effective. The average circularity of the toner is obtained by obtaining the circularity of each toner, adding all the circularities of all toners within the measurement range, and dividing the sum by the number of toners.
[0039]
The toner used in the present embodiment can be prepared by a suspension polymerization method obtained by mixing raw materials such as a monomer, an initiator, and a colorant, and subjecting the mixture to polymerization, washing and separation, drying, and post-treatment. Further, it can also be prepared by an emulsion polymerization method obtained by subjecting a monomer, an initiator, an emulsifier, and a dispersion medium to monomer polymerization, and performing an aggregation association treatment, a washing separation treatment, a drying treatment, and a post treatment. In addition, a bulk polymerization system or a solution polymerization system may be used.
[0040]
FIG. 5A is a graph showing a charging potential distribution immediately before the transfer of the toner carried on the
[0041]
When the oppositely charged toner is conveyed to a position facing the charging roller 3a of the
[0042]
On the other hand, the transfer residual toner includes a normally charged toner that remains negative. However, even if the normally charged toner is conveyed to a position facing the charging roller 3a of the
[0043]
Next, the oppositely charged toner T of the transfer residual toner remaining on the surface of the
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating the
[0044]
The
[0045]
A
[0046]
FIG. 6 is a timing chart showing the control of the bias applied to the charging roller 3a, the control of the bias applied to the developing roller 5a, the control of the bias applied to the
When the image forming operation is started by an instruction from a user or the like, a charging bias of -1300 [V] is applied to the charging roller 3a, and the surface of the
[0047]
On the other hand, the normally charged toner T of the transfer residual toner 0 Is charged to the negative polarity, and therefore receives an electrostatic force toward the
[0048]
At a predetermined timing after the rear end portion of the latent image on the
[0049]
Here, in the present embodiment, the driving
[0050]
This effect can be similarly obtained by driving the
[0051]
Further, in the present embodiment, a configuration in which the cleaning blade is brought into contact with the surface of the
[0052]
Further, since the brush tip of the
[0053]
Next, the oppositely charged toner T held by the
In the present embodiment, the oppositely charged toner T 1 After being held by the
[0054]
FIG. 7 is a timing chart illustrating the application bias control, the drive control of the
In the present embodiment, one ejection process is performed every time a printing operation of 100 sheets is performed. When starting this discharging step, first, the secondary transfer roller 16 is separated from the
[0055]
Next, the oppositely charged toner T released from the
In the present embodiment, the oppositely charged toner T adhered to the surface of the
[0056]
The oppositely charged toner T passing through the contact area with the charging roller 3a in this manner 1 Is then transported to the development area. In this embodiment, the rotation of the developing roller 5a is temporarily stopped by the clutch at least during the discharging step and the collecting step. As a result, the toner in the developing
[0057]
In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the oppositely charged toner T adhered to the surface of the
[0058]
By applying a negative bias to the
In this embodiment, the oppositely charged toner T 1 Is prevented from adhering to the secondary transfer roller 16 when passing through the secondary transfer nip portion. 1 When the sheet passes through the secondary transfer nip portion, the secondary transfer roller 16 is separated from the
[0059]
The oppositely charged toner T that has passed through the secondary transfer nip in this way 1 Is transported to a cleaning area facing the
[0060]
As shown in FIG. 7, in the release step and the recovery step, the release bias application time τ set in the parameter change step described later is used. 0 , The application of the emission bias to the
[0061]
As described above, according to the present embodiment, of the transfer residual toner remaining on the surface of the
In the present embodiment, the oppositely charged toner T discharged from the
Further, in this embodiment, since the rotation of the developing roller 5a is temporarily stopped by the clutch at least during the discharging step and the collecting step, the toner in the developing
[0062]
In the printer according to the present embodiment, when the image forming operation is interrupted, for example, when the transfer paper is jammed during paper feeding, it is necessary to clean a large amount of unnecessary toner adhered to the surface of the
[0063]
Next, a parameter changing step which is a feature of the present invention will be described.
In the initial state, that is, during the image forming operation using the new developer, the developer has not deteriorated, so that the toner charging ability of the developer has not decreased, and the amount of the oppositely charged toner in the transfer residual toner has been compared. Less. Therefore, in the initial state, the emission bias application time τ, which is the return operation time as the return amount parameter, is set in accordance with the relatively small amount of the oppositely charged toner. More specifically, the amount of the oppositely charged toner held by the
[0064]
However, as described above, as the number of prints increases, the developer deteriorates and the toner charging ability decreases. As a result, the amount of the oppositely charged toner in the transfer residual toner increases, so that the amount of the oppositely charged toner temporarily held by the
[0065]
[Control Example 1]
First, a control example in which the emission bias application time is increased in accordance with an increase in the cumulative number of prints (hereinafter, this control example is referred to as “control example 1”) will be described. In this control example, a case where the emission bias application time is gradually increased for every 20,000 printed sheets will be described as an example. For example, the emission bias application time is gradually increased for each printed sheet. It is also possible to do so.
[0066]
FIG. 9 is a flowchart showing a control flow in the present control example 1.
When the image forming operation is started (S1), first, the controller of the printer functions as a counter as information acquisition means, and increases the count value N of the counter, which is the cumulative number of prints, by 1 (S2). Thereafter, the control unit determines whether or not the count value N has reached 20,000 (S3). Here, if it is determined that it has not reached, the normal image forming operation is performed, and after the image forming operation is completed (S6), it is determined whether or not to perform the above-mentioned discharging step (S7). Then, the release step and the recovery step are performed (S8). Since the above-described ejection step is performed once every 100 prints as described above, it is determined whether or not to execute the ejection step based on this.
[0067]
On the other hand, when it is determined in S3 that the count value N has reached 20,000, the control unit functions as a parameter changing unit and sets the emission bias application time τ to τ. X To τ X + 1 (S4), the count value N is reset to 0 (S5). That is, when the cumulative number of prints reaches 20,000, the emission bias application time τ 0 To τ 1 Is performed, and when the cumulative number of prints reaches 40,000, the emission bias application time τ 1 To τ 2 Is performed. In the present control example, the emission bias application time τ is τ as described above until the cumulative number of prints becomes 0 to 20000. 0 And from the 20001th sheet to the 40000th sheet, τ 1 From the 40001th sheet to the 60000th sheet is τ 2 And from the 60001th sheet to the 80,000th sheet, τ 3 Τ from the 80001th sheet to the 100000th sheet 4 Is determined in advance. Note that τ X The larger the subscript X of, the longer the application time of the emission bias. Therefore, in the present control example, the application time of the emission bias increases stepwise every 20,000 prints. In addition, each emission bias application time τ 0 , Τ 1 , Τ 2 , Τ 3 , Τ 4 Is the shortest time in which the amount of the oppositely charged toner held by the
[0068]
In the above S4, for example, the emission bias application time τ 0 Is τ 1 Is changed to τ in the above-described discharging process. 1 The emission bias is applied only for the time. Therefore, before and after the change, the emission bias application time (τ 1 −τ 0 ) Increase by minutes. By increasing the application time of the emission bias, τ 0 In this case, it is difficult to completely release the reversely charged toner from the
[0069]
[Control Example 2]
Next, a description will be given of a control example (hereinafter, this control example is referred to as “control example 2”) in which the magnitude of the emission bias is increased in accordance with an increase in the cumulative number of prints. In the present control example, a case will be described as an example where the magnitude of the emission bias is gradually increased every 20,000 prints. For example, the magnitude of the emission bias is gradually increased for each print. It is also possible to make it larger.
[0070]
FIG. 10 is a flowchart showing a control flow in the present control example 2. In the control example 2, instead of S4 in the control example 1, the magnitude of the emission bias V is set to V by the control unit. X To V X + 1 (S14). That is, in the control example 2, when it is determined in S3 that the count value N has reached 20,000, the control unit functions as a parameter changing unit and changes the magnitude of the emission bias. In the present control example, the magnitude V of the emission bias is V until the cumulative number of prints becomes 0 to 20000. 0 And V from the 20001th to 40000th 1 And from the 40001th sheet to the 60000th sheet is V 2 And V is from the 60001th sheet to the 80000th sheet. 3 And from the 80001th sheet to the 100000th sheet, V 4 Is determined in advance. Note that V X The larger the suffix X, the larger the magnitude of the emission bias. Therefore, in the present control example, the magnitude of the emission bias gradually increases every 20,000 prints. Also, the magnitude V of each emission bias 0 , V 1 , V 2 , V 3 , V 4 Can return almost all the amount of the oppositely charged toner held by the
[0071]
In the above S14, for example, the magnitude of the emission bias V 0 Is V 1 Is changed to V, the control unit supplies the
Note that the control example 2 and the control example 1 can be combined.
[0072]
Further, in this embodiment, an operator such as a user or a service person operates an operation panel as an input unit provided in the printer main body to specify the emission bias application time and / or the magnitude of the emission bias. It is configured to be able to. Specifically, for example, when the serviceman specifies the emission bias application time, the specified time is transmitted from the operation panel to the control unit of the printer. In this case, the control unit preferentially employs the emission bias application time designated by the serviceman, instead of employing the emission bias application time determined according to the accumulated number of prints described in the control example 1. With such a configuration, it is possible to determine a more appropriate emission bias application time in accordance with the usage environment of the printer.
[0073]
In the present embodiment, the case where the emission bias application time τ is changed in the control example 1 and the magnitude V of the emission bias is changed in the control example 2 according to the accumulated number of prints is described. The change may be made in accordance with information other than the cumulative number of prints relating to the decrease in the charging ability. The information that can be used as this information includes, for example, the drive time of the
[0074]
As described above, the printer according to the embodiment includes the photosensitive drums 1Y, 1C, 1M, and 1K as the latent image carriers. Further, a charging device for uniformly charging the surface of the photosensitive drum by bringing a charging roller 3a as a charging member to which a charging bias having the same polarity as the charging polarity (negative polarity) of the toner is applied into contact with or close to the surface of the photosensitive drum. 3 is provided. Further, there are provided an exposure device 4 as a latent image forming device, a developing
Further, in the control example 1, since the
Further, in the control example 2, by applying a predetermined release bias, ie, a release bias, to the
Further, the printer according to the above-described embodiment has a control unit as information acquisition means for acquiring the cumulative number of prints, which is information relating to a decrease in the toner charging ability of the developer used in the developing
In particular, in Control Example 1 and Control Example 2, the information regarding the decrease in the toner charging ability is the cumulative number of prints as the cumulative number of image formations since the start of using a new developer. The emission bias application time or the magnitude of the emission bias is changed so that the amount of the oppositely charged toner returned to the photosensitive drum surface increases in accordance with the increase in the accumulated number of printed sheets. The decrease in the toner charging ability of the developer is caused when the developer is subjected to a mechanical stress such as stirring during the image forming operation. That is, the toner charging ability of the developer decreases as the cumulative image forming operation time increases. There are various methods for grasping the cumulative image forming operation time, but it is easiest to grasp the cumulative image forming operation time based on the cumulative number of prints.
Further, the printer of the above embodiment includes an operation panel as input means for inputting the emission bias application time or the magnitude of the emission bias specified by an operator such as a user or a service person. Then, when the operator specifies the emission bias application time or the magnitude of the emission bias from the operation panel, the control unit sets the emission bias application time or the magnitude of the emission bias used by the control unit to the one designated by the operator. Change preferentially. This makes it possible to determine a more appropriate emission bias application time and emission bias size in accordance with the environment in which the printer is used.
In the printer of the above embodiment, at least the
[0075]
【The invention's effect】
According to the first to seventh aspects of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of the residual collection of the charged toner on the surface of the latent image carrier without causing the above-described adverse effects such as a long time during which the user cannot form an image. There is an excellent effect that it becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a toner holding device of a printer according to an embodiment.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the printer.
FIG. 3 is a sectional view of a photosensitive drum of the printer.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a configuration around the photosensitive drum.
FIG. 5A is a graph showing a charge potential distribution immediately before transfer of toner carried on the photosensitive drum. (B) is a graph showing the distribution of the charged potential of the transfer residual toner remaining on the photosensitive drum after the transfer.
FIG. 6 is a timing chart showing various bias controls in a temporary holding step.
FIG. 7 is a timing chart showing various types of bias control, drive control of the intermediate transfer belt, and control of contact / separation operation of the secondary transfer roller with respect to the intermediate transfer belt in the discharging process.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram around a primary transfer nip portion related to recovery of reverse transfer toner in the printer.
FIG. 9 is a flowchart showing a control flow in control example 1.
FIG. 10 is a flowchart showing a control flow in control example 2;
FIGS. 11A to 11D are graphs showing experimental results obtained by examining the charge distribution of transfer residual toner when the number of prints is 0, 25,000, 50,000, and 75,000.
[Explanation of symbols]
1Y, 1C, 1M, 1K each photoconductor drum
3a Charging roller
3,203 charging device
4 Exposure equipment
5 Developing device
10 Intermediate transfer belt
14Y, 14C, 14M, 14K primary transfer roller
15 Belt cleaning device
16 Secondary transfer roller
30 process cartridge
31Y, 31C, 31M, 31K Toner bottle
40 Toner holding device
41 brush roller
42 Drive
43 1st power supply
44 Second power supply
45, 119 changeover switch
117 First transfer power supply
118 2nd transfer power supply
Claims (7)
所定極性の帯電バイアスが印加される帯電部材を該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する帯電手段と、
一様帯電された潜像担持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
上記帯電バイアスと同じ極性に帯電したトナーを含む現像剤を潜像担持体表面に対向させ、該トナーを該潜像に付着させて現像を行う現像手段と、
該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して、該現像手段により該潜像担持体表面に形成されたトナー像を、該表面移動部材との間に挟持される記録材上又は該表面移動部材上に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、
上記転写手段による転写後に上記潜像担持体表面に残留した転写残トナーのうち、上記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するとともに、その保持した逆帯電トナーを所定のタイミングで潜像担持体表面に戻す一時保持手段と、
該一時保持手段により該潜像担持体表面に戻される逆帯電トナーの量を変化させる戻し量パラメータを変更するパラメータ変更手段とを設けたことを特徴とする画像形成装置。A latent image carrier,
A charging means for uniformly charging the surface of the latent image carrier by bringing a charging member to which a charging bias of a predetermined polarity is applied into contact with or in proximity to the surface of the latent image carrier;
Latent image forming means for forming a latent image on the surface of the uniformly charged latent image carrier,
Developing means for causing a developer containing a toner charged to the same polarity as the charging bias to face the surface of the latent image carrier, and performing development by attaching the toner to the latent image;
A transfer electric field is formed between the latent image carrier and the surface moving member that moves while contacting the latent image carrier, and the toner image formed on the surface of the latent image carrier by the developing unit is transferred to the surface moving member. Transfer means for transferring onto a recording material or the surface moving member sandwiched between the image forming apparatus and
Of the transfer residual toner remaining on the surface of the latent image carrier after the transfer by the transfer unit, the oppositely charged toner charged to a polarity opposite to the predetermined polarity is collected and held from the surface of the latent image carrier, and the Temporary holding means for returning the held oppositely charged toner to the surface of the latent image carrier at a predetermined timing;
An image forming apparatus comprising: a parameter changing unit that changes a return amount parameter that changes an amount of the oppositely charged toner returned to the surface of the latent image carrier by the temporary holding unit.
上記戻し量パラメータは、上記一時保持手段が逆帯電トナーを上記潜像担持体表面に戻すための戻し動作時間であることを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the return amount parameter is a return operation time for the temporary holding unit to return the oppositely charged toner to the surface of the latent image carrier.
上記一時保持手段は、上記潜像担持体表面から回収した逆帯電トナーを担持する逆帯電トナー担持体に所定の戻しバイアスを印加することにより、該逆帯電トナー担持体と該潜像担持体表面との間に該逆帯電トナーを該潜像担持体表面に移動させる電界を形成して、該逆帯電トナーを該潜像担持体表面に戻すものであり、上記戻し量パラメータは、上記電界の強さであることを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1,
The temporary holding means applies a predetermined return bias to the oppositely charged toner carrier carrying the oppositely charged toner collected from the surface of the latent image carrier, thereby causing the oppositely charged toner carrier and the surface of the latent image carrier to be applied. Forming an electric field for moving the oppositely charged toner to the surface of the latent image carrier, and returning the oppositely charged toner to the surface of the latent image carrier. An image forming apparatus characterized by strength.
上記現像手段で使用される現像剤のトナー帯電能力の低下に関する情報を取得する情報取得手段を設け、
上記パラメータ変更手段は、上記情報取得手段で取得した情報に基づき、上記戻し量パラメータを変更することを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, 2 or 3,
Providing information acquisition means for acquiring information on the decrease in toner charging ability of the developer used in the development means,
The image forming apparatus, wherein the parameter change unit changes the return amount parameter based on the information acquired by the information acquisition unit.
上記トナー帯電能力の低下に関する情報は、新規な現像剤の使用を開始してからの累積画像形成数であり、
上記パラメータ変更手段は、該累積画像形成数の増加に応じて、上記潜像担持体表面に戻される逆帯電トナーの量が増加するように上記戻し量パラメータを変更することを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 4,
The information on the decrease in the toner charging ability is the cumulative number of image formations since the start of use of the new developer,
The parameter changing means changes the return amount parameter so that the amount of the oppositely charged toner returned to the surface of the latent image carrier increases in accordance with the increase in the cumulative number of formed images. apparatus.
操作者が指定する上記戻し量パラメータを入力するための入力手段を設け、
上記パラメータ変更手段は、操作者が該入力手段により該戻し量パラメータを指定したときには、該戻し量パラメータを該操作者が指定した戻し量パラメータに優先的に変更することを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, 2, 3, 4, or 5,
Providing input means for inputting the return amount parameter specified by the operator,
The image forming apparatus, wherein when the operator specifies the return amount parameter by the input unit, the parameter change unit preferentially changes the return amount parameter to the return amount parameter specified by the operator. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003051442A JP2004258517A (en) | 2003-02-27 | 2003-02-27 | Image forming device and process cartridge |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| JP (1) | JP2004258517A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018017823A (en) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | 富士ゼロックス株式会社 | Image forming apparatus |
-
2003
- 2003-02-27 JP JP2003051442A patent/JP2004258517A/en active Pending
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