しかし、第1の保持部材が回転ブラシである場合、残留トナーを像担持体に戻すとき、ブラシの奥に入り込んだ残留トナーの排出が不十分であると、再度像担持体からの残留トナーの回収動作を行うときに、残留トナーの保持機能すなわち保持できる残留トナーの量が低下し、残留トナーの回収率が低下する。このような場合には、残留トナーが像担持体に残留したままとなって残留トナーによる残像が発生したり、帯電不良が発生したりすることに起因して、画像形成不良が発生する。
第1の保持部材が回転ブラシである場合、〔特許文献3〕、〔特許文献4〕において開示されている技術のように、第2の保持部材がローラであると、第1の保持部材からの残留トナーの排出が不十分になりやすいため、かかる画像形成不良が発生しやすい。なお、残留トナーの回収率を維持するために像担持体への排出動作を頻繁に行うことも考えられるが、これでは、ユーザーの待ち時間が増加することにつながり、適当でない。
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に搭載される、像担持体から一時的に回収した残留トナーを保持し像担持体に排出するための保持手段による残留トナーの保持機能を向上したクリーニング装置、およびかかる保持手段又はかかるクリーニング装置を搭載したかかる画像形成装置、およびかかるクリーニング装置又はかかる画像形成装置を用いた像担持体のクリーニング方法の提供を目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、像担持体上の残留トナーを一時的に回収し保持するための保持手段を有し、この保持手段が、像担持体に対向した第1の保持部材と、第1の保持部材に対向した第2の保持部材とを有するクリーニング装置において、第1の保持部材と第2の保持部材とが、回転ブラシであることを特徴とする。
請求項2記載の発明は、請求項1記載のクリーニング装置において、上記保持手段にバイアスを印加するためのバイアス印加手段と、このバイアス印加手段によるバイアス印加の制御を行う制御手段とを有することを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項1記載のクリーニング装置において、上記バイアス印加手段は、残留トナーを、上記保持手段に保持させるための保持バイアスと、上記保持手段から像担持体に戻させるための排出バイアスとの何れかを印加することが可能であり、上記制御手段は、上記保持バイアスと上記排出バイアスとの何れかを、上記バイアス印加手段に印加させることが可能であることを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項1ないし3の何れか1つに記載のクリーニング装置において、第1の保持部材に対する第2の保持部材の食い込み量が変化するように第2の保持部材を変位させる変位手段を有することを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項1ないし4の何れか1つに記載の保持手段と、この保持手段に対向した像担持体とを一体に有し、これを装着可能な画像形成装置に対して着脱自在であるプロセスカートリッジにある。
請求項6記載の発明は、請求項1ないし4の何れか1つに記載のクリーニング装置と、このクリーニング装置に備えられた上記保持手段に対向した像担持体とを有する、または、請求項5記載のプロセスカートリッジを着脱自在に有する画像形成装置にある。
請求項7記載の発明は、請求項6記載の画像形成装置において、上記保持手段から排出された上記像担持体上の残留トナーを回収する回収手段を有することを特徴とする。
請求項8記載の発明は、請求項7記載の画像形成装置において、上記像担持体を現像する現像手段を有し、この現像手段が上記回収手段であることを特徴とする。
請求項9記載の発明は、請求項7または8記載の画像形成装置において、上記像担持体のトナー像を転写される中間転写体を有し、この中間転写体が上記回収手段であることを特徴とする。
請求項10記載の発明は、請求項9記載の画像形成装置において、上記中間転写体が上記像担持体から回収した残留トナーのクリーニングを行うクリーニング手段を有することを特徴とする。
請求項11記載の発明は、請求項6ないし10の何れか1つに記載の画像形成装置において、円形度が0.93以上のトナーを用いることを特徴とする。
請求項12記載の発明は、請求項1ないし4の何れか1つに記載のクリーニング装置、または、請求項6ないし11の何れか1つに記載の画像形成装置を用い、像担持体のクリーニングを行うクリーニング方法にある。
本発明は、像担持体上の残留トナーを一時的に回収し保持するための保持手段を有し、この保持手段が、像担持体に対向した第1の保持部材と、第1の保持部材に対向した第2の保持部材とを有するクリーニング装置において、第1の保持部材と第2の保持部材とが、回転ブラシであるので、保持手段による残留トナーの保持機能を向上し、より多くの残留トナーの保持を行うことができ、経時的に高画質を維持できるとともに、残留トナーを像担持体に排出する排出動作を行うまでの時間間隔を長くして排出動作を少なくでき、排出動作に起因するユーザーの待ち時間が少なく、ユーザーにとって使用感に優れたクリーニング装置を提供することができる。
保持手段にバイアスを印加するためのバイアス印加手段と、このバイアス印加手段によるバイアス印加の制御を行う制御手段とを有することとすれば、バイアスを印加することで、像担持体からの静電的な残留トナーの回収、像担持体への静電的な残留トナーの排出を可能とし、かかる回収時、排出時における残留トナーの移動を、飛散を防止しつつ効率的に行うことが可能であり、経時的に高画質を維持することが可能となり、ユーザーにとって使用感に優れたクリーニング装置を提供することが可能となる。
バイアス印加手段が、残留トナーを、保持手段に保持させるための保持バイアスと、保持手段から像担持体に戻させるための排出バイアスとの何れかを印加することが可能であり、制御手段が、保持バイアスと排出バイアスとの何れかを、バイアス印加手段に印加させることが可能であることとすれば、保持バイアスを印加することで、像担持体からの静電的な残留トナーの回収を行い、排出バイアスを印加することで、像担持体への静電的な残留トナーの排出を行うので、かかる回収時、排出時における残留トナーの移動を、飛散を防止しつつ効率的に行うことができ、経時的に高画質を維持することができ、ユーザーにとって使用感に優れたクリーニング装置を提供することができる。
第1の保持部材に対する第2の保持部材の食い込み量が変化するように第2の保持部材を変位させる変位手段を有することとすれば、食い込み量がプラスのときには奥に入り込んだ残留トナーを第1の保持部材と第2の保持部材とが互いに掻き出し合うため、残留トナーの排出効率が高く、次の回収・保持時における残留トナーの回収・保持量が減少することがなく、食い込み量がゼロの時には第1の保持部材から第2の保持部材への残留トナーの受け渡しが良好に行われ、食い込み量がマイナスのときには第2の保持部材による残留トナーの保持が良好に行われるから、保持手段による残留トナーの保持機能を最大限発揮し、次の残留トナーの排出動作までの時間間隔が長く、排出動作が少ないため、排出動作に起因するユーザーの待ち時間が少なく、ユーザーにとって使用感に優れたクリーニング装置を提供することができる。
本発明は、請求項1ないし4の何れか1つに記載の保持手段と、この保持手段に対向した像担持体とを一体に有し、これを装着可能な画像形成装置に対して着脱自在であるプロセスカートリッジにあるので、上述の各効果を奏する保持手段を有し、残留トナーの保持機能が高く、より多くの残留トナーの保持を行うことができ、経時的に高画質を維持できるとともに、残留トナーを像担持体に排出する排出動作を行うまでの時間間隔を長くして排出動作を少なくでき、排出動作に起因するユーザーの待ち時間が少なく、また画像形成装置に対して着脱自在であるため容易に交換でき取り扱い性に優れており、また容易な交換により容易に機能を維持できるから、ユーザーにとって使用感に優れたプロセスカートリッジを提供することができる。
本発明は、請求項1ないし4の何れか1つに記載のクリーニング装置と、このクリーニング装置に備えられた上記保持手段に対向した像担持体とを有する、または、請求項5記載のプロセスカートリッジを着脱自在に有する画像形成装置にあるので、上述の各効果を奏する保持手段を有し、残留トナーの保持機能が高く、より多くの残留トナーの保持を行うことができ、経時的に高画質を維持できるとともに、残留トナーを像担持体に排出する排出動作を行うまでの時間間隔を長くして排出動作を少なくでき、排出動作に起因するユーザーの待ち時間が少なく、ユーザーにとって使用感に優れた画像形成装置を提供することができる。
保持手段から排出された像担持体上の残留トナーを回収する回収手段を有することとすれば、クリーニング装置自体に残留トナーを回収し廃棄する等する機構を設ける必要がないため、クリーニング装置の配設スペースが限られている場合にも残留トナーの回収を行うことができる画像形成装置を提供することができる。
像担持体を現像する現像手段を有し、この現像手段が回収手段であることとすれば、画像形成装置に通常、もともと備えられている現像手段により残留トナーを回収するから、別個に新たな回収手段を設けることなく、装置の大型化や高コスト化が生じることがなく、また残留トナーを再度現像に使用し、リサイクルを行うことができ、さらに保持手段による回収・保持動作を繰り返し高効率で行い、経時的にも異常画像を生じることがなく良好な画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することができる。
像担持体のトナー像を転写される中間転写体を有し、この中間転写体が回収手段であることとすれば、もともと備えられている中間転写体を利用して残留トナーを回収することで、別個に新たな回収手段を設けることなく、装置の大型化や高コスト化が生じることがなく、残留トナーを確実に回収し、保持手段による回収・保持動作を繰り返し高効率で行い、経時的にも異常画像を生じることがなく良好な画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することができる。
中間転写体が像担持体から回収した残留トナーのクリーニングを行うクリーニング手段を有することとすれば、中間転写体が備えられている場合には通常装備されているクリーニング手段を利用して残留トナーを回収することで、別個に新たなクリーニング手段を設けることなく、装置の大型化や高コスト化が生じることがなく、残留トナーを確実に回収し、中間転写体のクリーニングを良好に行い、経時的にも異常画像を生じることがなく良好な画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することができる。
円形度が0.93以上のトナーを用いることとすれば、転写率が高く、残留トナーの発生が抑制され、残留トナーがもともと少ないから、保持手段による残留トナーの保持限度に至るまでの画像形成回数が増加し、残留トナーの排出動作までの時間間隔が長く、排出動作が少ないため、排出動作に起因するユーザーの待ち時間が少なく、さらに、円形度が高いから、そのこと自体でも画像品質が高い画像形成を行うため、ユーザーにとって使用感に優れた画像形成装置を提供することができる。
本発明は、請求項1ないし4の何れか1つに記載のクリーニング装置、または、請求項6ないし11の何れか1つに記載の画像形成装置を用い、像担持体のクリーニングを行うクリーニング方法にあるので、上述の各効果を奏し、保持手段による残留トナーの保持機能が高く、保持手段によりより多くの残留トナーの保持を行うことを可能とし、また回転ブラシにより良好にクリーニングされ、経時的に高画質を維持できるとともに、残留トナーを像担持体に排出する排出動作を行うまでの時間間隔を長くして排出動作を少なくでき、排出動作に起因するユーザーの待ち時間が少なくすることができるクリーニング方法を提供することができる。
図1に本発明を適用した、カラー画像を形成可能な画像形成装置の概略を示す。画像形成装置100は、カラーレーザプリンタであるが、他のタイプのプリンタ、ファクシミリ、複写機、複写機とプリンタとの複合機等、他の画像形成装置であっても良い。画像形成装置100は、外部から受信した画像情報に対応する画像信号に基づき画像形成処理を行なう。これは画像形成装置100がファクシミリとして用いられる場合も同様である。画像形成装置100は、一般にコピー等に用いられる普通紙の他、OHPシートや、カード、ハガキ等の厚紙や、封筒等の何れをもシート状の記録媒体として画像形成を行なうことが可能である。
画像形成装置100は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能な複数の像担持体としての感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKを並設したタンデム構造を採用しており、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKに形成された可視像が、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKに対峙しながら矢印A1方向に移動可能な無端ベルトである中間転写体としての中間転写ベルトである転写ベルト11に対しそれぞれ重畳転写され、その後、記録媒体である転写材たる転写紙Sに一括転写されるようになっている。
転写ベルト11に対する重畳転写は、転写ベルト11がA1方向に移動する過程において、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKに形成された可視像が、転写ベルト11の同じ位置に重ねて転写されるよう、転写ベルト11を挟んで各感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKに対向して配設された1次転写ローラ12Y、12C、12M、12BKによる電圧印加によって、A1方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。
各感光体ドラム感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKは、A1方向の上流側からこの順で並んでいる。各感光体ドラム感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKはそれぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像を形成するための、画像形成部としてのトナー像形成部たる画像ステーションに備えられている。
画像形成装置100は、かかる4つの画像ステーションと、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKの上方に対向して配設され、転写ベルト11及び1次転写ローラ12Y、12C、12M、12BKを備えた転写ベルトユニット10と、転写ベルト11に対向して配設され転写ベルト11に従動し、連れ回りする転写部材としての転写ローラである2次転写ローラ5と、転写ベルト11に対向して配設され転写ベルト11上をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置としてのクリーニング手段たるクリーニング装置13と、かかる4つの画像ステーションの下方に対向して配設された光書き込み装置としての光走査装置8とを有している。
画像形成装置100はまた、感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKと転写ベルト11との間に向けて搬送される転写紙Sを積載した給紙カセットとしてのシート給送装置61と、シート給送装置61から搬送されてきた記録紙Sを、画像ステーションによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKと転写ベルト11との間の転写部に向けて繰り出すレジストローラ対4と、転写紙Sの先端がレジストローラ対4に到達したことを検知する図示しないセンサとを有している。
画像形成装置100はまた、トナー像を転写された転写紙Sに同トナー像を定着させるためのローラ定着方式の定着ユニットとしての定着装置6と、定着済みの転写紙Sを画像形成装置100の本体外部に排出する排紙ローラ7と、画像形成装置100の本体上部に配設され排出ローラ7により画像形成装置100の本体外部に排出された転写紙Sを積載する排紙トレイ17と、排紙トレイ17の下側に位置し、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーを充填されたトナーボトル9Y、9C、9M、9BKとを有している。
転写ベルトユニット10は、転写ベルト11、1次転写ローラ12Y、12C、12M、12BKの他に、中間転写ベルトケース14と、1次転写ローラ12Y、12C、12M、12BKとともに転写ベルト11を巻き掛けられた、駆動ローラ72と、転写入口ローラ73と、クリーニング対向ローラ74とを有している。
クリーニング対向ローラ74は、詳細を図示しない付勢手段により、転写ベルト11の張力を増加する方向に付勢されており、転写ベルト11に、転写に適した所定の張力を与える加圧部材としてのテンションローラたる機能を有している。転写ベルトユニット10と、1次転写ローラ12Y、12C、12M、12BKと、2次転写ローラ5と、クリーニング装置13とは、転写装置71を構成している。
シート給送装置61は、画像形成装置100の本体下部に配設されており、最上位の転写紙Sの上面に当接する給紙ローラとしての給送ローラ3を有しており、給送ローラ3が反時計回り方向に回転駆動されることにより、最上位の転写紙Sをレジストローラ対4に向けて給送するようになっている。
定着装置6は、熱源を内部に有する定着ローラ62と、定着ローラ62に圧接された加圧ローラ63とを有しており、トナー像を担持した転写紙Sを定着ローラ62と加圧ローラ63との圧接部である定着部に通すことで、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を転写紙Sの表面に定着するようになっている。
クリーニング装置13は、詳細な図示を省略するが、転写ベルト11に対向、当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードとを有しており、転写ベルト11上の残留トナー等の異物をクリーニングブラシとクリーニングブレードとにより掻き取り、除去して、転写ベルト11をクリーニングするようになっている。クリーニング装置13はまた転写ベルト11から除去した残留トナーを搬出し廃棄するための図示しない排出手段を有している。
画像ステーションについて、そのうちの一つの、感光体ドラム20Yを備えた画像ステーションの構成を代表して構成を説明する。なお、他の画像ステーションの構成に関しても実質的に同一であるので、以下の説明においては、詳細な説明については適宜省略することとし、符号の末尾にY、C、M、Kが付されたものはそれぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像形成を行うための構成であることを示すこととする。
図2に示すように、感光体ドラム20Yを備えた画像ステーションは、感光体ドラム20Yの周囲に、図中時計方向であるその回転方向B1に沿って、1次転写ローラ12Yと、クリーニング装置40Yと、帯電手段である帯電装置としての帯電ローラ30Yと、現像手段としての現像ユニットである現像装置50Yとを有している。
図3に示すように、感光体ドラム5は、例えばアルミニウム等の金属材からなる導電性支持体80の上に電荷発生層(CGL)82を形成している。電荷発生層82の上に電荷輸送層(CTL)83を形成し、電荷輸送層83の上、すなわち最も外側に保護層85を形成している。
図2に示すように、帯電ローラ30Yは、感光体ドラム20Yの表面に当接して従動回転する。図4に示すように、帯電ローラ30Yには、バイアスを印加するバイアス印加手段32Yが接続されている。図2に示すように、帯電ローラ30Yには、帯電ローラ30Yに従動回転するクリーニングローラ31Yが当接しており、帯電ローラ30Yをクリーニングするようになっている。
現像装置50Yは、図2に示すように、感光体ドラム20Yに対向する部分に開口部を有する現像ケース55Yと、かかる開口部から感光体ドラム20Yに臨むよう感光体ドラム20Yに近接対向して配設された現像ローラ51Yと、現像ローラ51Y上の現像剤を一定の高さに規制する現像ブレード52Yと、現像ケース55Yの下部に互いに対向するように配設され、現像剤を攪拌するとともに現像ローラ51Yに現像剤を供給するための第1搬送スクリュ53Y及び第2攪拌スクリュ54Yと、図4に示すように現像ローラ51Yに接続され現像ローラ51Yにバイアスを印加するバイアス印加手段87Yとを有している。
図2に示すように、現像装置50Yにおいては、現像ブレード52Yによって現像剤の担持量を規制された現像ローラ51Yが、その矢印C1方向への回転により、現像ローラ51Yと感光体ドラム20Yとの間の現像領域に、現像ブレード52Yによって量を適量とされた現像剤を運び、現像剤中のイエロートナーが感光体ドラム20Yの表面に形成された静電潜像に静電的に移行して、静電潜像をイエロートナー像として可視像化するようになっている。
現像ケース55Y内の現像剤には、トナーボトル9Yからイエロートナーが補給、供給され、第1搬送スクリュ53Y及び第2攪拌スクリュ54Yによって供給されたイエロートナーと現像剤とが攪拌混合され、攪拌混合された現像剤が現像ローラ51Y供給される。トナーとしては、円形度が0.93以上のものが用いられている。これにより、転写率が高く、残留トナーの発生が抑制される。
1次転写ローラ12Yには、図4に示すように、バイアス印加手段86Yが接続され、1次転写ローラ12Yと転写ベルト11に1次転写に適した所定のバイアスが印加されるようになっている。図1に示した光走査装置8は、図2に示すように、感光体ドラム20Yにおける帯電領域と現像領域との間の領域に、光変調されたレーザー光Lを照射して帯電ローラ30Yにより帯電された後の感光体ドラム20Yの表面を露光し、現像装置50Yによってイエロートナー像として可視像化される静電潜像を形成するようになっている。
クリーニング装置40Yは、図2に示すように、現像ケース55Yと一体であり感光体ドラム20Yに対向する部分に開口部を有するクリーニングケース43Yと、感光体ドラム20Y上の残留トナーを一時的に回収し保持するための保持手段41Yと、図4に示すように保持手段41Yにバイアスを印加するためのバイアス印加手段89Yとを有している。
クリーニング装置40Yは、感光体ドラム20Yに当接するブレードを有しないタイプであり、ブレードに代わる保持手段41Yを有しているものである。図2に示すように、クリーニングケース43Yは、保持手段41Yとともに帯電ローラ30Y及びクリーニングローラ31Yを内部に収納している。
保持手段41Yは、感光体ドラム20Yに対向した第1の保持部材としての回転ブラシたるブラシローラ42Yと、ブラシローラ42Yに対向した第2の保持部材としての回転ブラシたるブラシローラ44Yとを有している。クリーニング装置40Yは、図示を省略するが、ブラシローラ42Yに対するブラシローラ44Yの食い込み量が変化するようにブラシローラ44Yを変位させる変位手段を有している。変位手段は、バイアス制御手段を有する制御手段により制御されるようになっている。
バイアス印加手段89Yは、ブラシローラ42Yにバイアスを印加するための第1のバイアス印加手段としてのバイアス印加手段87Yと、ブラシローラ44Yにバイアスを印加するための第2のバイアス印加手段としてのバイアス印加手段88Yとを有している。バイアス印加手段89Yは、感光体ドラム20Y上の残留トナーを、保持手段41Yに保持させるための保持バイアスと、保持手段41Yから感光体ドラム20Yに戻させ、排出するための排出バイアスとの何れかを、選択的に印加することが可能である。
感光体ドラム20Yと、保持手段41Yと、クリーニングケース43Yと、帯電ローラ30Yと、クリーニングローラ31Yと、現像ケース55Yと、現像ローラ51Yと、現像ブレード52Yと、第1搬送スクリュ53Yと、第2攪拌スクリュ54Yとは、プロセスカートリッジ91Yを構成している。プロセスカートリッジ91Yはこれらを一体に有し、画像形成装置100本体に対して着脱自在となっている。着脱自在であることにより、ユーザーの交換作業が容易であるから、メンテナンス性が向上しており、また画像形成装置100はその交換だけで良好な画像が得られるようになっているため、ユーザーによって使用感の優れた装置となっている。
バイアス印加手段32Yと、バイアス印加手段84Yと、バイアス印加手段86Yと、バイアス印加手段87Yと、バイアス印加手段88Yとには、これらによるバイアス印加の制御を行う図示しない制御手段としてのバイアス制御手段が接続されている。バイアス制御手段は、所定のタイミングで、バイアス印加手段89Yに対し、保持バイアスと排出バイアスとの何れかを選択的に印加することが可能である。
ここで、図5に、感光体ドラム20Yから転写ベルト11への転写の前と後とでのトナーの極性と帯電量の分布を示す。図5(a)は転写前、図5(b)は転写後を示している。これらから明らかなように、転写前においては、トナーはすべて、所望の極性である負の極性に帯電しているが、転写後においては、トナーの一部は、正の極性に帯電している。これは、トナーは本来、負の極性に帯電するように、すなわちマイナス帯電するように帯電制御剤等によって帯電系列が制御されているが、帯電制御剤の分散不良やトナー同士の摩擦帯電、さらに転写バイアスの影響を受けるなどに起因して、未帯電トナーや逆帯電トナーすなわち正の極性に帯電したトナーが生じ、これが転写残トナーすなわち残留トナーとなるためである。
したがって、残留トナーの回収を行うにあたっては、正負両極に帯電した残留トナーの回収を行うことが望ましい。しかし、正負それぞれの極性に帯電したトナーの量を比較すると、負の極性に帯電したトナーの量が多い。そこで、本形態においては、保持手段41Yでは、量比の多い負の極性に帯電した残留トナーを保持するよう、バイアス制御手段によってバイアス印加手段89Yが制御される。ただし、負の極性に帯電した残留トナーとともに、あるいはこれに代えて、逆帯電トナーも回収するようにしても良い。そのためには、別個独立のバイアス印加手段を加えても良いし、バイアス印加手段89Yにより印加するバイアスの大きさ、極性を調整しても良い。
図4に示すように、画像形成時には、バイアス制御手段が、バイアス印加手段32Yにより、帯電ローラ30Yに対し、感光体ドラム20Y表面上の電位が−700Vとなるようバイアスを印加させる。ブラシローラ42Yはバイアス印加手段により接地されており、残留トナーのうち負極性に帯電したトナーはブラシローラ42Yに回収され保持される。ブラシローラ42Yは感光体ドラム20Yの回転方向B1と逆方向の、図4における時計方向に回転し、ブラシローラ44Yはブラシローラ42Yの回転方向と逆方向の、図4における反時計方向に回転している。ブラシローラ44Yはブラシローラ42Yに接する位置にあり、バイアス制御手段が、バイアス印加手段88Yにより、+50Vの電圧を印加しているため、ブラシローラ42Yに保持された残留トナーはそのままブラシローラ44Yによって回収され、保持される。
その後、上述した初期状態から、ブラシローラ44Yによる残留トナーの保持量、言い換えると蓄積量が許容範囲を超えない所定のタイミングで、制御手段は、変位手段により、図6において矢印X1で示す方向にブラシローラ44Yを変位させ、ブラシローラ44Yをブラシローラ42Yから離間させる。ブラシローラ42Yは図6における時計方向に回転を継続し、ブラシローラ44Yは回転を停止する。ブラシローラ44Yがブラシローラ42Yから離間すると、残留トナーはすべてブラシローラ42Yに保持される。したがって、感光体ドラム20Y上の残留トナーは、保持手段41Yはその残留トナーの保持機能を最大限発揮する。
画像形成装置100はこのような構成であるから、感光体ドラム20Yは、B1方向への回転に伴い、帯電ローラ30Yにより表面を一様に帯電され、光走査装置8からのレーザー光Lの露光走査によりイエロー色に対応した静電潜像を形成され、この静電潜像を現像装置50Yによりイエロー色のトナーにより現像され、現像により得られたイエロー色のトナー像を1次転写ローラ12YによりA1方向に移動する転写ベルト11に1次転写され、転写後に残留したトナー等の異物をクリーニング装置40Yにより除去されて帯電ローラ30Yによる次の除電、帯電に供される。
このとき、クリーニング装置40Yの保持手段41Yにより残留トナーが回収されるため、残留トナーによる残像や地汚れといった画質劣化が防止される。また、保持手段41Yが残留トナーを静電的に吸着しているため、残留トナーの飛散が防止される。また、変位手段によりブラシローラ44Yを適切なタイミングでブラシローラ42Yから離間するので、保持手段41Yはその残留トナーの保持機能を最大限発揮し、後述する残留トナーの排出動作までの時間間隔が長く、排出動作が少ないため、排出動作に起因するユーザーの待ち時間が少なく、画像形成装置100は、ユーザーにとって使用感に優れた装置となっている。
また円形度が0.93以上のトナーを使用しているため残留トナーがもともと少ないから、保持手段41Yによる残留トナーの保持限度に至るまでの画像形成回数が増加し、これによっても同様に、残留トナーの排出動作までの時間間隔が長く、排出動作が少ないため、排出動作に起因するユーザーの待ち時間が少なく、画像形成装置100は、ユーザーにとって使用感に優れた装置となっている。また、円形度が0.93であり円形度が高いため、そのこと自体でも画像品質が高い画像形成を行うため、これによってもユーザーにとって使用感に優れた装置となっている。
さらに、かりに、感光体ドラム20Yのクリーニングをブレード等、ブラシでない部材によって行う場合には、トナーの円形度が0.93以上であると、クリーニングが良好に行われないという問題があるが、保持手段41Yはブラシローラ42Yにより感光体ドラム20Y上の残留トナーをクリーニングするので、そのような問題も生じることがなく、経時的に異常画像が発生することのない安定した画像形成を行うため、ユーザーにとって使用感に優れた装置となっている。
他の感光体ドラム20C、20M、20BKにおいても同様に各色のトナー像が形成される等し、形成された各色のトナー像は、1次転写ローラ12C、12M、12BKにより、A1方向に移動する転写ベルト11上の同じ位置に順次1次転写される。転写ベルト11上に重ね合わされたトナー像は、転写ベルト11のA1方向の回転に伴い、2次転写ローラ5との対向位置である2次転写部である転写部まで移動し、この転写部において転写紙Sに2次転写される。
転写ベルト11と2次転写ローラ5との間に搬送されてきた転写紙Sは、シート給送装置61から給送ローラ3によって繰り出されてフィードされ、レジストローラ対4によって、センサによる検出信号に基づいて、転写ベルト11上のトナー像の先端部が2次転写ローラ5に対向するタイミングで送り出されたものである。
転写紙Sは、すべての色のトナー像を一括転写され、担持すると、定着装置6に進入し、定着ローラ62と加圧ローラ63との間の定着部を通過する際、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を定着され、転写紙S上にカラー画像が形成される。定着装置6を通過した定着済みの転写紙Sは、排紙ローラ7を経て、画像形成装置100の本体上部の排紙トレイ17上にスタックされる。一方、2次転写を終えた転写ベルト11は、クリーニング装置13によってクリーニングされ、画像ステーションによる次の現像工程に備える。
このような画像形成動作を繰り返すと、保持手段41Y等、各画像ステーションに備えられた保持手段の、残留トナーの保持限度が近づく。したがって、各保持手段においては、一時的に回収した残留トナーを各感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKに排出して、以下説明する回収手段によって回収するようになっている。かかる排出動作、回収動作を、上述と同様、感光体ドラム20Yを備えた画像ステーションの構成を代表して示しつつ説明する。
図7に示すように、残留トナーの排出時には、ブラシローラ42Yとブラシローラ44Yとは、制御手段による変位手段の制御によって互いに離間した状態とされている。感光体ドラム20Yの表面電位は残留電位である−50Vである。負極に帯電した残留トナーがブラシローラ42Yから感光体ドラム20Yに移動する向きの電界を形成させるため、バイアス制御手段は、バイアス印加手段87Yに対し、ブラシローラ42Yの電位を−200Vとする制御を行う。
バイアス制御手段は同時に、ブラシローラ42Y上の残留トナーがブラシローラ44Yに向けて移動することのないよう、バイアス印加手段88Yに対し、ブラシローラ44Yの電位を−250Vとする制御を行う。バイアス制御手段はさらに、バイアス印加手段32Yにより帯電ローラ30Yの表面電位を−50Vとし、感光体ドラム20Yの表面電位を−50Vに維持するとともに、感光体ドラム20Yに排出された残留トナーが帯電ローラ30Yに付着することを防止する。ブラシローラ42Yは図7における時計方向に回転し、ブラシローラ44Yはブラシローラ42Yの回転方向と逆方向の、図7における反時計方向に回転している。
ブラシローラ42Yから感光体ドラム20Yへの残留トナーの排出が進むと、図8に示すようにして、ブラシローラ44Yからの残留トナーの排出を行う。制御手段が変位手段を制御し、矢印X2で示す方向にブラシローラ44Yを変位させ、ブラシローラ44Yがブラシローラ42Yに食い込んだ状態とする。感光体ドラム20Yの表面電位は残留電位である−50Vである。
負極に帯電した残留トナーがブラシローラ44Yからブラシローラ42Yに移動し、さらにブラシローラ42Yから感光体ドラム20Yに移動する向きの電界を形成させるため、バイアス制御手段は、バイアス印加手段88Yに対し、ブラシローラ44Yの電位を−250Vとする制御を行うとともに、バイアス印加手段87Yに対し、ブラシローラ42Yの電位を−200Vとする制御を行う。
バイアス制御手段はまた、バイアス印加手段32Yにより帯電ローラ30Yの表面電位を−50Vとし、感光体ドラム20Yの表面電位を−50Vに維持するとともに、感光体ドラム20Yに排出された残留トナーが帯電ローラ30Yに付着することを防止する。ブラシローラ42Yは、図8における時計方向に回転し、ブラシローラ44Yは、図8における反時計方向に回転する。
これにより、ブラシローラ44Y上の残留トナーはブラシローラ42Yに移動し、さらにブラシローラ42Yから感光体ドラム20Y上に移動して排出される。この排出動作は、ブラシローラ42Yがブラシローラ44Yに食い込んでいることにより、奥に入り込んだ残留トナーを互いに掻き出し合うため、排出効率が高くなっている。
したがって、保持手段41Yは、次の回収・保持時における回収量が減少することがなく、その残留トナーの保持機能を最大限発揮し、次の残留トナーの排出動作までの時間間隔が長く、排出動作が少ないため、排出動作に起因するユーザーの待ち時間が少なく、画像形成装置100は、ユーザーにとって使用感に優れた装置となっている。なお、バイアス印加手段87Y、88Yによるバイアスの値は、残留トナーが、ブラシローラ44Yからブラシローラ42Yに、ブラシローラ42Yから感光体ドラム20Yに移動する電界を形成するものであれば、上述の値に限られない。ブラシローラ44Yとブラシローラ42Yとの食い込み量は、残留トナーを上述のように互いに掻き出し合う範囲で、トナーの特性等に合わせて任意に変更可能である。
このようにして感光体ドラム20Yに排出された残留トナーは、図9に示すように、回収手段としての現像ローラ51Yによって回収する。感光体ドラム20Yの表面電位は残留電位である−50Vである。バイアス制御手段は、バイアス印加手段32Yにより帯電ローラ30Yの表面電位を−50Vとし、感光体ドラム20Yの表面電位を−50Vに維持するとともに、感光体ドラム20Yに排出された残留トナーが帯電ローラ30Yに付着することを防止する。
負極に帯電した残留トナーが−50Vに帯電した感光体ドラム20Yから現像ローラ51Yに移動する向きの電界を形成させるため、バイアス制御手段は、バイアス印加手段84Yに対し、現像ローラ51Yの電位を+100Vとする制御を行う。またバイアス制御手段は、バイアス印加手段88Yに対し、ブラシローラ44Yの電位を−250Vとする制御を行うとともに、バイアス印加手段87Yに対し、ブラシローラ42Yの電位を−200Vとする制御を継続している。ブラシローラ42Yは、図9における時計方向に回転し、ブラシローラ44Yは、図9における反時計方向に回転している。
これにより、感光体ドラム20Y上の残留トナーは積極的に現像ローラ51Yに付着する。現像ローラ51Yへの残留トナーの付着を促進するため、現像ローラ51Yは、画像形成時における回転方向と同じ方向に回転していることが望ましい。このように、現像ローラ51Yによって感光体ドラム20Y上の残留トナーを回収することとするので、残留トナーが現像装置50Yに回収され、再度現像に使用されるから、別個に新たな回収手段を設けることなく、装置の大型化や高コスト化が生じることがなく、トナーのリサイクルを行うことができるようになっている。なお、バイアス印加手段84Yによるバイアスの値は、感光体ドラム20Y上の残留トナーが現像ローラ51Yに移動する電界を形成するものであれば、上述の値に限られない。
図10に示すように、感光体ドラム20Yに排出された残留トナーは、回収手段としての転写ベルト11によって回収してもよい。転写ベルト11を回収手段とした場合には、バイアス制御手段は、バイアス印加手段86Yにより一次転写ローラ12Yの電位を+800Vとし、感光体ドラム20Yの表面電位に対し正の電位となるようにバイアスを印加させる。またバイアス制御手段は、バイアス印加手段88Yに対し、ブラシローラ44Yの電位を−250Vとする制御を行うとともに、バイアス印加手段87Yに対し、ブラシローラ42Yの電位を−200Vとする制御を継続している。ブラシローラ42Yは、図10における時計方向に回転し、ブラシローラ44Yは、図10における反時計方向に回転している。転写ベルト11に回収した残留トナーは、クリーニング装置13によって転写ベルト11上から除去されクリーニングされる。また転写ベルト11から除去した残留トナーは排出手段により搬出され廃棄される。
これにより、もともと備えられている転写ベルト11とクリーニング装置13とによって感光体ドラム20Y上の残留トナーを回収することとするので、別個に新たな回収手段を設けることなく、残留トナーを確実に回収するから、保持手段41Yによる回収・保持動作を繰り返し高効率で行い、経時的にも異常画像を生じることがなく良好な画像形成を行う画像形成装置100を提供できる。
図11に示すように、感光体ドラム20Yに排出された残留トナーは、回収手段としての可動式のブレード90Yによって回収してもよい。ブレード90Yは、B1方向において保持手段41の下流側かつ帯電ローラ30Yの上流側に配設されるものであり、画像形成装置100本体側又はプロセスカートリッジ91Yに備えられることが可能なものである。ブレード90Yは、図示しない駆動手段によって、その先端を感光体ドラム20Yに接離されるものである。この接離の制御は制御手段によって行われる。
バイアス制御手段は、バイアス印加手段88Yに対し、ブラシローラ44Yの電位を−250Vとする制御を行うとともに、バイアス印加手段87Yに対し、ブラシローラ42Yの電位を−200Vとする制御を継続している。ブラシローラ42Yは、図11における時計方向に回転し、ブラシローラ44Yは、図11における反時計方向に回転している。
ブレード90Yで回収した残留トナーは、図示しない排出手段により廃棄される。このような構成により、感光体ドラム20Y上の残留トナーを確実に回収するので、保持手段41Yによる回収・保持動作を繰り返し高効率で行い、経時的にも異常画像を生じることがなく良好な画像形成を行う画像形成装置100を提供できる。
以上述べた、保持手段から像担持体への残留トナーの排出動作、および回収手段による、像担持体からの残留トナーの回収動作は、所定のタイミング、具体的には、非画像形成時であって、保持手段による残留トナーの保持量が最大に近くなったとき等に、制御手段によって行われる。制御手段は、画像形成枚数、各色のトナー使用量等に応じて、また、トナーエンプティ時、画像劣化を検出したとき、ユーザーによる指示時等にかかる動作を行うようになっている。第1の保持部材、第2の保持部材の回転方向はそれぞれ、像担持体、第1の保持部材からの残留トナーの回収、像担持体、第1の保持部材への残留トナーの排出に適した方向であれば上述の向きに限られない。