JP2006058476A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 プリント処理が回収トナー搬送のために中断されにくく、大量枚数を連続プリントする場合であってもプリント時間が長くなりにくい画像形成装置を提供する。
【解決手段】 トナー回収吐出部材７０は、像担持体１０と接触した状態で対向配置されるとともに、前記像担持体１０と同方向に回転駆動され、前記トナー回収吐出部材７０には、直流電圧に周波数ｆ［Ｈｚ］の交流電圧が重畳されたバイアス電圧Ｖｃが印加され、かつ、Ｖｍｉｎ＜Ｖ₀＜Ｖｍａｘの関係を満たすとともに、Σｓ≧０．２５の関係を満たすことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に関し、より詳しくは、クリーナーブレード等の残留トナー除去部材を備えていない所謂クリーナーレス画像形成装置に関する。

この種の画像形成装置は、トナー像転写後像担持体に残留するトナーを、現像装置で回収している。ところが、残留トナーの量が多いと、現像装置がトナーを回収しきれず、回収不良が生じる場合がある。また通常、帯電装置や露光装置は、現像装置よりも上流側に配置されているため、帯電処理や露光処理の際に、残留トナーが像担持体の荷電を遮ったり露光ケラレを生じさせたりするおそれもある。このような残留トナーに起因する不具合は、いずれも画像ノイズ発生の原因となりうる。

残留トナーによる画像ノイズの発生を防止する方法の１つとして、特許文献１および２には、磁気ブラシやファーブラシなどを現像装置よりも上流に配置し、これらによって像担持体から残留トナーを一旦回収し、回収したトナーを非画像形成時に像担持体上に戻す動作を行うことが記載されている。
特開平１１−２４９５１８号公報 特開２００３−２９５７２５号公報

ところで、上記特許文献に記載される前記画像形成装置では、回収したトナーを非画像形成時に像担持体に吐き出しこれを現像装置で回収しているが、前記磁気ブラシやファーブラシにトナーが過度に蓄積してトナー回収能力が低下しないようにするためには、たとえプリント中であってもプリント処理を中断して、像担持体への吐き出しによる回収トナーの現像装置への搬送を行うことが必要となる場合がある。

ところが、回収トナーの搬送によってプリント処理が中断されると、プリント時間が長くなってしまう。特に、大量枚数を連続プリントする場合は、回収トナーの搬送によって頻繁にプリント処理が中断されるため、プリント時間が長くなり易い。
本発明は、上記した課題に鑑み、プリント処理が回収トナー搬送のために中断されにくく、大量枚数を連続プリントする場合であってもプリント時間が長くなりにくい画像形成装置を提供する。

上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体上の静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、前記像担持体に残留するトナーを一旦回収するとともに、回収したトナーを吐出して前記像担持体上に戻す動作を行うトナー回収吐出部材とを備え、前記トナー回収吐出部材は、前記像担持体と接触した状態で対向配置されるとともに、前記像担持体と同方向に回転駆動され、前記トナー回収吐出部材には、直流電圧に周波数ｆ［Ｈｚ］の交流電圧が重畳されたバイアス電圧Ｖｃが印加され、かつ、トナーの正規極性と同極性の電圧を正電圧とした場合において、前記像担持体における前記トナー回収吐出部材との接触部分の電位をＶ₀［Ｖ］、前記バイアス電圧Ｖｃの最大電位をＶｍａｘ［Ｖ］、最小電位をＶｍｉｎ［Ｖ］としたとき、Ｖｍｉｎ＜Ｖ₀＜Ｖｍａｘの関係を満たすとともに、前記バイアス電圧Ｖｃの１周期内におけるＶ₀＞ＶｃのときのＶ₀−Ｖｃの時間積分値をＷ、トナー回収吐出部材と像担持体とのニップ幅をｎｉｐ［ｍｍ］、像担持体の周面の回転速度をｖｓ［ｍｍ／ｓｅｃ］、Ｗ×ｆ×ｎｉｐ／ｖｓ＝Σｓとしたとき、Σｓ≧０．２５の関係を満たすことを特徴とする。

図１は、時間積分値Ｗを説明するための図である。時間積分値Ｗは、トナー回収吐出部材に印加されるバイアス電圧Ｖｃの１周期内における前記バイアス電圧が前記Ｖ₀よりも小さいときの前記バイアス電圧ＶｃとＶ₀との差分の時間積分値である。例えば、トナー回収吐出部材に印加される電圧が矩形波である場合、時間積分値Ｗは、図１において「Ｗ」で示す範囲となる。なお、図１における上向きの方向は、トナーの正規極性方向である。例えば、トナーの正規極性がマイナスの場合、図１における上向きの方向がマイナス極性方向となる。

本発明に係る画像形成装置の特定の局面では、トナーの正規極性と同極性の電圧を正電圧とした場合において、前記トナー回収吐出部材に印加されるバイアス電圧Ｖｃの平均電位をＶａｖｅ［Ｖ］としたとき、Ｖａｖｅ≧Ｖ₀の関係を満たすことを特徴とする。
前記Ｖａｖｅ［Ｖ］について説明を補足すると、Ｖａｖｅ［Ｖ］は、トナー回収吐出部材に印加されるバイアス電圧Ｖｃの１周期内において、前記バイアス電圧ＶｃがＶａｖｅ［Ｖ］よりも大きいときの前記バイアス電圧ＶｃとＶａｖｅ［Ｖ］との差分の時間積分値と、前記バイアス電圧ＶｃがＶａｖｅ［Ｖ］よりも小さいときの前記バイアス電圧ＶｃとＶａｖｅ［Ｖ］との差分の時間積分値とが、互いに等しくなる場合の電位である。

また、本発明に係る画像形成装置の他の特定の局面では、前記トナー回収吐出部材に印加されるバイアス電圧Ｖｃのピーク間電圧をＶｐｐ［Ｖ］としたとき、Ｖｐｐ≦９００の関係を満たすことを特徴とする。
さらに、本発明に係る画像形成装置の他の特定の局面では、前記Σｓは、Σｓ≧０．５の関係を満たすことを特徴とする。

さらにまた、本発明に係る画像形成装置の他の特定の局面では、前記トナー回収吐出部材は、ファーブラシローラであることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、画像形成時に、画像ノイズを発生させることなくトナー回収吐出部材からトナーを吐出することができるため、トナー回収吐出部材に回収トナーが蓄積しにくい。したがって、必ずしもプリント処理を中断してまで回収トナーを現像装置へ搬送する必要はなく、少なくとも、回収トナーの搬送を開始させるまでのプリント枚数を増加させることができる。そのため、回収トナーの搬送によってプリント処理が中断されにくく、連続プリントの際のプリント時間を短縮することができる。さらに、トナー吐出量の調節次第では、画像形成時であっても回収トナーが蓄積しないようにすることも可能である。

なお、トナー回収吐出部材は、像担持体と同方向すなわち前記像担持体に対してカウンタ方向に回転駆動するため、ウイズ方向に駆動する場合と比べてトナーの掻取効率が良く、残留トナーを効率良く回収することができる。さらに、トナー回収吐出部材がトナーを吐出する位置がトナーを回収する位置よりも下流側となるため、吐出したトナーがトナー回収吐出部材に戻って来ず、効率良くトナーを吐出することができる。

また、Ｖｍｉｎ＜Ｖ₀＜Ｖｍａｘの関係を満たすために、正規極性と逆極性のいずれの残留トナーも回収することができる。
さらに、Σｓ≧０．２５の関係を満たすために、正規極性の残留トナーを十分に回収することができる。
請求項２に記載の発明によれば、Ｖａｖｅ≧Ｖ₀の関係を満たすため、平均的に正規極性の電圧を回収トナーにかけることができ、正規極性の回収トナーを効率良く吐出することができる。また、回収トナーを正規極性に揃え易く、当該回収トナーが像担持体上に吐出されても帯電装置が汚れにくい。

請求項３に記載の発明によれば、Ｖｐｐ≦９００の関係を満たしているため回収したトナーを効率良く吐出することができる。Ｖｐｐが９００を超えるとトナー回収吐出部材と像担持体との間で放電が始まり、当該放電によってトナーが除電されるため、吐出効率が悪くなるためである。また、Ｖｐｐ［Ｖ］が大きくなると、トナーの回収電圧が大きくなり、吐出効率が悪くなるからである。

請求項４に記載の発明によれば、Σｓ≧０．５の関係を満たすため、正極性の残留トナーをより効率良く回収することができる。
請求項５に記載の発明によれば、トナー回収吐出部材がファーブラシローラであるため、残留トナーをより効率良く回収することができる。

以下、本発明に係る画像形成装置の一実施の形態を図面を参照しながら説明する。
（画像形成装置の構成）
図２は、本実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。以下、図２に基づいて本画像形成装置の構成を詳しく説明する。なお、理解容易のために印加電圧、各部材のサイズや材質等について具体的な数値を挙げて説明しているが、これらはあくまでも典型的な一例にすぎず、本発明がこの数値に限定されるものではない。図２に示すように、画像形成装置１は、像担持体の一例としての感光体ドラム１０、帯電装置の一例としての帯電ローラ２０、露光装置３０、現像装置４０、転写部材の一例としての中間転写ベルト５０、除電装置の一例としてのイレースランプ６０、および、トナー回収吐出部材の一例としてのファーブラシローラ７０を備えている。

感光体ドラム１０は、有機積層型負帯電感光体ドラムであって、円筒状の導電性支持体１１の表面に感光体層１２を形成してなる。前記感光体ドラム１０は、図２における時計回り方向に回転駆動する。
帯電ローラ２０は、感光体ドラム１０を所定電位に帯電させるためのゴム製ローラであって、前記感光体ドラム１０に対してウイズ方向（図２における反時計回り方向）に回転駆動する。前記帯電ローラ２０には、直流電圧電源２１から供給される直流電圧に、交流電圧電源２２から供給される交流電圧が重畳された帯電バイアス電圧（直流電圧成分：−５００［Ｖ］、交流電圧のピーク間電圧：１３００［Ｖ］、周波数ｆ：１５００［Ｈｚ］、Ｄｕｔｙ比：５０［％］、波形：矩形波）が印加される。

露光装置３０は、感光体ドラム１０に静電潜像を形成するための装置であって、前記感光体ドラム１０に画像信号に対応した光を照射し、照射領域内の帯電電位を低下させ、前記画像信号に対応した静電潜像を形成する。
現像装置４０は、１成分・非磁性・非接触現像方式の現像装置であって、感光体ドラム１０の表面にトナー像を形成するとともに、ファーブラシローラ７０によって吐出されたトナーを感光体ドラム１０から回収する。前記現像装置４０は、内部にトナー４１が収容された装置本体４２と、トナー４１を搬送する現像ローラ４３とを備えている。

現像ローラ４３は、導電性基体４４の表面に高抵抗層４５を形成してなる回転体であって、図２に示すように、感光体ドラム１０との間隔ＤＳが１５０［μｍ］となるように配置されているとともに、前記感光体ドラム１０に対してウイズ方向に回転駆動する。前記現像ローラ４３には、直流電圧電源４６から供給される直流電圧に、交流電圧電源４７から供給される交流電圧が重畳された現像バイアス電圧（直流電圧成分：−３５０［Ｖ］、交流電圧のピーク間電圧：１５００［Ｖ］、周波数ｆ：３０００［Ｈｚ］、Ｄｕｔｙ比：３５［％］、波形：矩形波）が印加される。

現像ローラ４３は、回転駆動することによって表面に付着したトナー４１を現像領域へ搬送するとともに、搬送したトナーを感光体ドラム１０の静電潜像に供給してトナー像を形成する。
中間転写ベルト５０は、感光体ドラム１０のトナー像を図示しない転写材に転写するためのベルト部材であって、図示しない駆動ローラによって、前記感光体ドラム１０に対してウイズ方向に回動する。また、中間転写ベルト５０の感光体ドラム１０と対向する部位において、前記感光体ドラム１０とは反対側には、転写ローラ５１が配置されている。前記転写ローラ５１には、図示しない直流電圧電源からトナーの正規極性とは逆極性の電圧が印加される。

イレースランプ６０は、帯電した感光体ドラム１０の正電荷および負電荷を除電するためのランプである。
ファーブラシローラ７０は、感光体ドラム１０に残留するトナーを一旦回収するとともに、回収したトナーを吐出して前記感光体ドラム上に戻す動作を行う部材である。当該ファーブラシローラ７０は、感光体ドラム１０と接触した状態で対向配置され、対向位置において前記感光体ドラム１０と同方向すなわち前記感光体ドラム１０に対してカウンタ方向（図２における時計回り方向）に回転駆動する。

ファーブラシローラ７０としては、軸材７１に導電性繊維７２を植毛したものを用いる。軸材７１としては軸径が４〜１０［ｍｍ］程度の金属などの導電性材料を用い、ファーブラシローラ７０の外径は１０〜２０［ｍｍ］程度にすればよい。導電性繊維７２としては、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエステル（ＰＥ）等のブラシ材に導電性粒子を分散させたもので、パイル太さが１〜１５［Ｄ：デニール］程度、パイル密度が６０〜６００［ＫＦ／ｉｎｃｈ²］程度、繊維比抵抗が５０〜２５０［Ω／ｃｍ］程度の繊維としたものが用いられる。

典型的な一例を挙げれば、ファーブラシローラ７０は、軸径が６［ｍｍ］の軸材７１に、ナイロンにカーボンを分散させた導電性繊維７２を植毛してなる外径１３［ｍｍ］のファーブラシローラであって、前記導電性繊維７２は、繊維のパイル太さが６［Ｄ］（直径約２５μｍ）、パイル密度が１５０［ＫＦ／ｉｎｃｈ²］、繊維比抵抗が１０５［Ω／ｃｍ］である。

前記ファーブラシローラ７０には、直流電圧電源７３から供給される直流電圧に、交流電圧電源７４から供給される交流電圧が重畳された回収吐出バイアス電圧（直流電圧成分：−１００［Ｖ］、交流電圧のピーク間電圧：３００［Ｖ］、周波数ｆ：１００［Ｈｚ］、Ｄｕｔｙ比：５０［％］、波形：矩形波）が印加される。
（画像形成装置の動作）
本実施の形態に係る画像形成装置１の動作について説明する。画像形成装置１で使用されるトナー４１は、乳化重合法により製造された１成分トナーであって、正規極性がマイナス極性のトナーである。したがって、本実施の形態では、マイナス極性の電圧を正電圧とみなし、プラス極性の電圧を負電圧とみなすことになる。なお、正規極性がプラス極性のトナーの場合は、プラス極性の電圧が正電圧であって、マイナス極性の電圧が負電圧である。

まず、帯電ローラ２０によって、感光体ドラム１０が帯電処理される。帯電ローラ２０には上述のようにトナーと同極性（マイナス極性）の直流電圧に交流電圧が重畳された帯電バイアス電圧が印加されており、感光体ドラム１０は、一様にトナーと同極性（マイナス極性）に帯電される。
帯電処理後は、露光装置３０による露光処理が行われる。露光装置３０からは画像信号に応じた光が照射され、感光体ドラム１０の露光された部分には静電潜像が形成される。

露光処理後、感光体ドラム１０の静電潜像は、現像装置４０によってトナー像として現像される。現像ローラ４３には上述のようにトナーと同極性（マイナス極性）の直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアス電圧が印加されており、前記現像ローラ４３と感光体ドラム１０との間には直流電界に交番電界が重畳された電界が作用するため、前記現像ローラ４３のトナーは前記感光体ドラム１０の静電潜像に供給される。

次いで、感光体ドラム１０のトナー像が中間転写ベルト５０に転写される。転写ローラ５１には上述のようにトナーと逆極性（プラス極性）の転写デバイス電圧が印加されており、前記感光体ドラム１０のトナー像は、前記感光体ドラム１０と前記転写ローラ５１との電位差によって中間転写ベルト５０に転写される。そして、中間転写ベルト５０に転写されたトナー像は、転写材（不図示）に静電転写され、定着装置（不図示）を介して前記転写材が画像形成物として出力される。

ところで、トナー像が中間転写ベルト５０に転写される際、逆極性のトナーや機械的付着力が過剰なトナーは、前記中間転写ベルト５０に転写されずに、残留トナーとして感光体ドラム１０に残留することがある。このような残留トナーは、イレースランプ６０により光除電され、感光体ドラム１０の電位レベルが略ゼロとされた後、ファーブラシローラ７０によって一旦感光体ドラム１０上から回収され再び前記感光体ドラム上に戻される。

ファーブラシローラ７０には、直流電圧に交流電圧が重畳された回収吐出バイアス電圧が印加されているが、前記回収吐出バイアス電圧のうち、図１においてＶｃ＜Ｖ₀の関係を満たす領域がトナー回収電圧の領域であって、Ｖｃ＞Ｖ₀の関係を満たす領域がトナー吐出電圧の領域である。すなわち、ファーブラシローラ７０に前記トナー回収電圧が印加されているときに残留トナーが回収され、ファーブラシローラ７０に前記トナー吐出電圧が印加されているときに残留トナーが吐出される。

ファーブラシローラ７０は、図２における時計回り方向に回転駆動しているため、残留トナーは、図２に示す前記感光体ドラム１０とファーブラシローラ７０との接触部分における上流側の位置８０で主として回収され、前記ファーブラシローラ７０に付着したまま前記ファーブラシローラ７０の回転に従って時計回り方向に移動し、図２に示す前記接触部分における下流側の位置８１で主として吐出される。したがって、吐出トナーが直ぐにファーブラシローラ７０で回収されることがなく、効率良くトナーを吐出することができる。

図３は、感光体ドラム１０上のトナーの状態を説明するための図であって、（ａ）は、残留トナーの状態を示す図であり、（ｂ）は、トナー回収吐出部材から吐出されたトナーの状態を示す図である。
例えば、図３（ａ）に示すように、感光体ドラム１０の表面９０における領域Ａにトナーが残留していた場合において、領域Ａがファーブラシローラ７０との対向部位を通過すると、図３（ｂ）に示すように、領域Ａの残留トナーは回収されてなくなる。一方、回収されたトナーは、領域Ａよりも下流側である領域Ｂに吐出される。さらに、ファーブラシローラ７０に回収トナーが残っている場合には、下流側である領域Ｃや領域Ｄに吐出される。

領域Ａの残留トナーは、逆極性のトナーや機械的付着力が過剰なトナーであるのに対し、領域Ｂ、ＣおよびＤに戻されたトナーは、ファーブラシローラ７０によって正規極性に揃えられたトナーである。したがって、現像装置４０は、領域Ａの領域から直接残留トナーを回収する場合よりも簡単に、領域Ｂ、ＣおよびＤからトナーを回収することができる。

また、領域Ａの残留トナーは一旦感光体ドラム１０上から回収されるため、前記感光体ドラム１０にトナー像の跡は残らず、残留トナーで形成されたトナー像の跡によって画像ノイズが発生することがない。さらに、トナー吐出率を調整することによって、回収トナーをトナー残留領域（領域Ａ）よりも広い領域（領域Ｂ、ＣおよびＤ）に満遍なく吐出すれば、吐出トナーが帯電処理や露光処理の妨げになりにくい。

感光体ドラム１０に戻された回収トナーは、画像形成時に、前記感光体ドラム１０の回転によって現像領域まで搬送され、現像ローラ４３によって現像装置４０内に回収される。このように回収トナーの搬送を画像形成時にも行うことができるため、従来の画像形成装置と比べてファーブラシローラ７０に回収トナーが蓄積しにくい。したがって、多量の枚数を連続プリントしても回収トナーの搬送によってプリント処理が中断されにくく、プリント時間が比較的短くてすむ。

（変形例）
以上、本発明に係る画像形成装置を実施の形態に基づいて具体的に説明してきたが、本発明の内容は、上記の本実施の形態に限定されない。
１．トナー回収吐出部材について
本実施の形態に係る画像形成装置１においては、トナー回収吐出部材としてファーブラシローラ７０を採用したが、本発明に係るトナー回収吐出部材は、ファーブラシローラに限定されるものではなく、例えば、発泡体ローラ、ゴムローラ或いは磁気ブラシローラ等であっても良い。

図４は、第１の変更例に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。図４に示す画像形成装置１００は、トナー回収吐出部材として発泡体ローラ１７０を備えている。なお、第１の変形例に係る画像形成装置１００は、トナー回収吐出部材の構成が異なる他は、基本的に上記実施の形態の画像形成装置１と同様の構成を有している。したがって、共通の構成部分には上記実施の形態と同じ符号を付してその説明は省略するか簡略するにとどめ、発泡体ローラ１７０についてのみ説明する。

発泡体ローラ１７０は、感光体ドラム１０に残留するトナーを回収するとともに、回収したトナーを吐出して前記感光体ドラム上に戻す動作を行う部材であって、前記感光体ドラム１０に対してカウンタ方向（図４において時計回り方向）に回転駆動する。発泡体ローラ１７０は、軸体１７１の周囲に円柱状の発泡体本体を設けたものである。発泡体としては、エーテルフォームやエステルフォームなどが使用できる。発泡体ローラ１７０の外径は１０〜２０［ｍｍ］程度、軸体の直径は４〜１０［ｍｍ］程度とすればよい。典型的な一例を挙げれば、エーテルフォームからなる外径１３［ｍｍ］のローラ本体と、直径６［ｍｍ］の軸体１７１とからなる。前記発泡体ローラ１７０には、直流電圧電源１７３から供給される直流電圧に、交流電圧電源１７４から供給される交流電圧が重畳された回収吐出バイアス電圧（直流電圧成分：−１００［Ｖ］、交流電圧のピーク間電圧：３００［Ｖ］、周波数ｆ：１００［Ｈｚ］、Ｄｕｔｙ比：５０［％］、波形：矩形波）が印加される。

２．現像装置について
本実施の形態に係る現像装置４０は、１成分・非磁性・非接触現像方式の画像形成装置であったが、２成分現像方式、接触現像方式或いは磁性現像方式であっても良い。図５は、第２の変更例に係る接触現像方式の画像形成装置の構成を示す概略図である。図６は、第３の変更例に係る磁性現像方式の画像形成装置の構成を示す概略図である。

第２の変形例に係る画像形成装置２００は、図５に示すように、接触現像方式の現像装置２４０を備えている。なお、第２の変形例に係る画像形成装置２００は、現像装置２４０の構成が異なる他は、基本的に上記実施の形態の画像形成装置１と同様の構成を有している。したがって、共通の構成部分には上記実施の形態と同じ符号を付してその説明は省略するか簡略するにとどめ、現像装置２４０についてのみ説明する。

現像装置２４０は、１成分・非磁性・接触現像方式の現像装置であって、感光体ドラム１０の表面にトナー像を形成するとともに、ファーブラシローラ７０から吐出されたトナーを感光体ドラム１０上から回収する。前記現像装置２４０は、内部にトナー２４１が収容された装置本体２４２と、トナー２４１を搬送する現像ローラ２４３とを備えている。
現像ローラ２４３は、導電性基体２４４の表面に高抵抗層２４５を形成してなる回転体であって、図５に示すように、感光体ドラム１０と接触するように配置されているとともに、前記感光体ドラム１０に対してウイズ方向（図５において反時計回り方向）に回転駆動する。前記現像ローラ２４３には、直流電圧電源２４６から供給される直流電圧に、交流電圧電源２４７から供給される交流電圧が重畳された回収吐出バイアス電圧が印加される。

第３の変形例に係る画像形成装置３００は、図６に示すように、磁性現像方式の現像装置３４０を備えている。なお、第３の変形例に係る画像形成装置３００は、現像装置３４０の構成が異なる他は、基本的に上記実施の形態の画像形成装置１と同様の構成を有している。したがって、共通の構成部分には上記実施の形態と同じ符号を付してその説明は省略するか簡略するにとどめ、現像装置３４０についてのみ説明する。

現像装置３４０は、１成分・磁性・非接触現像方式の現像装置であって、感光体ドラム１０の表面にトナー像を形成するとともに、ファーブラシローラ７０から吐出されたトナーを感光体ドラム１０から回収する。前記現像装置３４０は、内部にトナー３４１が収容された装置本体３４２と、トナー３４１を搬送する現像ローラ３４３とを備えている。
現像ローラ３４３は、図６に示すように、Ｎ、Ｓ極を備えた導電性基体３４４の表面に高抵抗層３４５を形成してなる回転体であって、感光体ドラム１０と接触するように配置されているとともに、前記感光体ドラム１０に対してウイズ方向（図６において反時計回り方向）に回転駆動する。前記現像ローラ３４３には、直流電圧電源３４６から供給される直流電圧に、交流電圧電源３４７から供給される交流電圧が重畳された電圧が印加される。

３．像担持体について
本実施の形態に係る画像形成装置１においては、像担持体として有機積層型負帯電感光体ドラム１０を採用したが、像担持体は、有機積層型負帯電感光体ドラム１０に限定されるものではなく、例えば、有機感光体または無機感光体、単層タイプまたは積層タイプ、負帯電用または正帯電用をどの様に組み合わせた像担持体であっても良い。

４．帯電部材について
本実施の形態に係る画像形成装置１においては、帯電装置として帯電ローラ２０を採用したが、本発明に係る帯電装置は、帯電ローラ２０に限定されるものではなく、例えば、スコロトロン帯電器、ファーブラシ、磁気ブラシ等の接触帯電器であっても良い。
５．転写部材について
本実施の形態に係る画像形成装置１においては、中間転写ベルト５０を採用したが、中間転写体に一次転写してから記録媒体に二次転写する方式のものに限定されず、感光体から記録媒体に直接転写する直接転写方式であっても良い。

６．トナーについて
トナーは、乳化重合法で製造されたものに限定されず、例えば、粉砕法等の乾式法で製造されるトナーや、乳化分散法、乳化重合法および懸濁重合法等の湿式法で製造されたトナー等、公知の方法で製造された種々のトナーを採用することが考えられる。
（実験の説明）
１．画像ノイズの発生および帯電装置の汚れについて
図７は、実験条件を示す表であり、図８は、実験で出力した画像メモリーチャートを示す図である。実験では、ファーブラシローラ７０を備えた本実施の形態に係る画像形成装置１と、発泡体ローラ１７０を備えた画像形成装置１００とを用いて、図７に示すような種々の条件の下で図８に示すようなチャートをプリントし、得られたチャートに画像ノイズが発生するか否かを確認した。また、前記チャートをプリントした際に、帯電装置が汚れるか否かを確認した。

図７に示す表において、「部材」の欄における「ブラシ」は、トナー回収吐出部材がファーブラシローラ７０であることを示し、「発泡体」は、発泡体ローラ１７０であることを示す。また、「駆動方向」の欄における「Ｃ」は、トナー回収吐出部材をカウンタ方向に回転駆動させたことを示し、「Ｗ」は、ウイズ方向に回転駆動させたことを示す。
θは、感光体ドラム１０に対するトナー回収吐出部材の周速比を示す。Ｖｄｃは、トナー回収吐出部材に印加するバイアス電圧Ｖｃの直流電圧成分［Ｖ］を示し、Ｄｕｔｙは、前記バイアス電圧Ｖｃの１周期内におけるＶ₀＜ＶｃのときのＤｕｔｙ比［％］を示す。また、「波形」の欄における「矩形」は、トナー回収吐出部材に印加する電圧の波形が矩形波であることを、「三角」は、三角波であることを示す。

図７に示す表において、「Ｖｍａｘ」、「Ｖｍｉｎ」、「Ｖ₀」および「Ｖａｖｅ」の欄には、それぞれトナーの正規極性と同極性の電圧を正電圧と見なしたときの数値が表示されている。例えば、実施例１の場合、トナーの正規極性はマイナスであるため、マイナス極性の電圧を正電圧と見なしたときの数値が表示されており、実際には、−１００［Ｖ］の直流電圧に、ピーク間電圧が３００［Ｖ］の交流電圧が重畳されたバイアス電圧（−２５０〜＋５０［Ｖ］、平均−１００［Ｖ］）が印加されている。

出力したチャートは、図８に示すように、領域Ｅが塗り潰されたものであって、前記領域Ｅは印刷面全体の５％を占める。前記チャートを１００枚連続してプリントし、得られたチャートの領域Ｆに画像ノイズがなかった場合を「○」と、画像ノイズがあった場合を「×」と評価した。評価は目視観察により行った。
なお、領域Ｆは、感光体ドラム１０にトナーが残留していた場合、前記残留トナーによる画像ノイズが最も現れやすい領域であって、領域Ｅよりも感光体ドラム１０の一周分下流に位置する。

帯電部材の汚れの有無は、チャート出力後の画像形成装置１、１００から帯電ローラ２０を取り外して、前記帯電ローラ２０にトナーが付着していないかを目視観察して評価した。帯電ローラ２０に汚れがなかった場合を「○」と、汚れがあった場合を「×」と評価した。
図９は、実験結果を示した表である。図９における評価結果Ａに示すように、実施例１〜１７については、いずれも画像ノイズが発生しなかった。一方、比較例１〜７については、いずれも画像ノイズが発生していた。なお、実施例１〜１７については、帯電ローラ２０にも汚れが見られなかったが、比較例１、３および５については、帯電ローラ２０に汚れが見られた。

上記実験の結果から、画像ノイズを発生させないためには、（１）トナー回収吐出部材を感光体ドラム１０に対してカウンタ方向に回転駆動させるとともに、（２）Ｖｍｉｎ＜Ｖ₀＜Ｖｍａｘの関係を満たし、かつ、（３）Σｓ≧０．２５の関係を満たすことが必要であることがわかる。
すなわち、比較例２のように、トナー回収吐出部材を感光体ドラム１０に対してウイズ方向に回転駆動させたり、比較例３乃至６に示すように、Ｖｍｉｎ＜Ｖ₀＜Ｖｍａｘの関係を満たさなかったり、比較例７に示すように、Σｓ≧０．２５の関係を満たさない場合は、画像ノイズが発生する。

２．トナー回収率およびトナー吐出率について
図１０は、実験に使用した画像形成装置の構成を示す概略図である。トナー回収吐出部材のトナー回収率およびトナー吐出率を、図１０に示すような画像形成装置４００を用いて、図７に示すような種々の条件下で確認した。
図１０に示すように、画像形成装置４００は、トナー回収率およびトナー吐出率の検討にのみ必要な部材のみで構成されており、具体的には、像担持体としての感光体ドラム４１０、帯電装置としてのスコロトロン帯電器４２０、現像装置４４０およびトナー回収吐出部材（ファーブラシローラ又は発泡体ローラ）４７０を備えている。前記トナー回収吐出部材４７０には、直流電圧電源４７１から供給される直流電圧に、交流電圧電源４７２から供給される交流電圧が重畳された回収吐出バイアス電圧が印加される。

まず、現像装置４４０に印加する現像電圧を調整し、感光体ドラム４１０上の図３における領域Ａに、約１［ｇ／ｍ²］のトナーが付着するようにトナー像を現像した。そして、そのトナー像がトナー回収吐出部材４７０を通過後、感光体ドラム４１０の回転を止めて、前記感光体ドラム４１０上の領域Ａ、Ｂ、ＣおよびＤにおけるトナー荷電量およびトナー付着量を測定し、それら測定値からトナー回収率とトナー吐出率とを算出した。

トナー回収率は、トナー回収吐出部材４７０との対向部を通過する前の領域Ａにおける単位面積当たりのトナー量Ｔ１［ｇ／ｍ²］と、トナー回収吐出部材４７０との対向部通過後に領域Ａに残留する単位面積当たりのトナー量Ｔ２［ｇ／ｍ²］との差の、Ｔ１に対する割合を百分率で表した。また、トナー吐出率は、Ｔ１−Ｔ２で算出される単位面積当たりの回収トナー量［ｇ／ｍ²］に対する、トナー回収吐出部材４７０との対向部を通過した後の領域Ｂ、ＣおよびＤの単位面積当たりのトナー量［ｇ／ｍ²］の総和を百分率で表した。

トナーには、マイナス帯電トナー（−２５±［５μＣ／ｇ］）と、プラス帯電トナー（１０±５［μＣ／ｇ］）とを用いた。なお、プラス帯電トナーの場合は、スコロトロン帯電器４２０で強制的にトナーをプラスに帯電させるとともに、感光体ドラム４１０上の電荷を十分に除電した。
評価結果は、図９における評価結果Ｂに示す。図９の表において、「−回収」の欄は、マイナス帯電トナーの回収率を、「−吐出」の欄は、マイナス帯電トナーの吐出率を、「＋回収」の欄は、プラス帯電トナーの回収率を、「＋吐出」の欄は、プラス帯電トナーの吐出率を示す。

なお、画像ノイズを発生させないためには、マイナス帯電トナーの場合もプラス帯電トナーの場合もトナー回収率は９０％以上であることが好ましく、１００％であることがより好ましい。また、ファーブラシローラへ４７０のトナーの蓄積を防止するためには、マイナス帯電トナーの場合もプラス帯電トナーの場合もトナーの吐出率は２０％以上であることが好ましく、３０％以上であることがより好ましい。

実施例１〜１７ではいずれもプラス帯電トナーの場合もマイナス帯電トナーの場合もトナー回収率が９０％以上、トナー吐出率が２０％以上となっており、トナー回収吐出部材に回収トナーが蓄積しにくくなるようにすることができた。
図１１は、Σｓとトナー回収率との関係を示すグラフであって、グラフ中の各プロットは、Ｄｕｔｙ［％］、Ｖｄｃ［Ｖ］、波形およびＶｐｐ［Ｖ］のいずれかの条件についてのみ変更を加え、他の条件は一定に保ったときトナー回収率を示している。図１１に示すように、Σｓ≧０．２５の関係さえ満たしていれば、Ｄｕｔｙ［％］、Ｖｄｃ［Ｖ］、波形およびＶｐｐ［Ｖ］に殆ど影響されることなく、１００％に近いトナー回収率を得ることができる。

本発明は、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に利用できる。

時間積分値Ｗを説明するための図である。 本実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。 感光体ドラム１０上のトナーの状態を説明するための図であって、（ａ）は、残留トナーの状態を示す図であり、（ｂ）は、トナー回収吐出部材から吐出されたトナーの状態を示す図である。 第１の変形例にかかる画像形成装置の構成を示す概略図である。 第２の変形例にかかる画像形成装置の構成を示す概略図である。 第３の変形例にかかる画像形成装置の構成を示す概略図である。 実験条件を示す表である。 実験でプリントしたチャートを示す図である。 実験結果を示した表である。 Σｓとトナー回収率との関係を示すグラフである。 実験に使用した画像形成装置の構成を示す概略図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
１０ 像担持体（感光体ドラム）
４１ トナー
７０ トナー回収吐出部材（ファーブラシローラ）

Claims (5)

1. 静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体上の静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、前記像担持体に残留するトナーを一旦回収するとともに、回収したトナーを吐出して前記像担持体上に戻す動作を行うトナー回収吐出部材とを備え、
   前記トナー回収吐出部材は、前記像担持体と接触した状態で対向配置されるとともに、前記像担持体と同方向に回転駆動され、
   前記トナー回収吐出部材には、直流電圧に周波数ｆ［Ｈｚ］の交流電圧が重畳されたバイアス電圧Ｖｃが印加され、かつ、
   トナーの正規極性と同極性の電圧を正電圧とした場合において、前記像担持体における前記トナー回収吐出部材との接触部分の電位をＶ₀［Ｖ］、前記バイアス電圧Ｖｃの最大電位をＶｍａｘ［Ｖ］、最小電位をＶｍｉｎ［Ｖ］としたとき、Ｖｍｉｎ＜Ｖ₀＜Ｖｍａｘの関係を満たすとともに、前記バイアス電圧Ｖｃの１周期内におけるＶ₀＞ＶｃのときのＶ₀−Ｖｃの時間積分値をＷ、トナー回収吐出部材と像担持体とのニップ幅をｎｉｐ［ｍｍ］、像担持体の周面の回転速度をｖｓ［ｍｍ／ｓｅｃ］、Ｗ×ｆ×ｎｉｐ／ｖｓ＝Σｓとしたとき、Σｓ≧０．２５の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。
2. トナーの正規極性と同極性の電圧を正電圧とした場合において、前記トナー回収吐出部材に印加されるバイアス電圧の平均電位をＶａｖｅ［Ｖ］としたとき、Ｖａｖｅ≧Ｖ₀の関係を満たすことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記トナー回収吐出部材に印加されるバイアス電圧Ｖｃのピーク間電圧をＶｐｐ［Ｖ］としたとき、Ｖｐｐ≦９００の関係を満たすことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 前記Σｓは、Σｓ≧０．５の関係を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記トナー回収吐出部材は、ファーブラシローラであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。

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