JP2008070439A

JP2008070439A - 画像形成装置

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Publication number: JP2008070439A
Application number: JP2006246670A
Authority: JP
Inventors: Naotoshi Kawai; 直利河合; Noritoshi Hagimoto; 憲俊萩本; Shinya Matsuura; 晋也松浦; Akira Hirota; 晃広田; Toshibumi Watanabe; 俊文渡辺; Kentaro Katori; 健太郎鹿取
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2008-03-27
Anticipated expiration: 2026-09-12
Also published as: JP4816352B2

Abstract

【課題】現像同時クリーニング方式の画像形成装置において，帯電部での帯電不良および露光部での露光不良を抑制し，高画質の画像を形成する画像形成装置を提供すること。
【解決手段】画像形成装置は，トナーの帯電極性とは逆極性の直流バイアスが印加され，ブラシ回転部材である第１トナー収出量制御部材６Ａと，トナーの帯電極性と同極性の直流バイアスが印加され，ブラシ部材である第２トナー収出量制御部材６Ｂと，トナーの帯電量を正規帯電極性に揃え，発泡弾性体部材であるトナー帯電量制御部材７とを有する。第１トナー収出量制御部材６および第２トナー収出量制御部材６Ｂは，トナーの回収機能および吐出機能を有し，感光体ドラム２上のトナーを所定値以下に調節する。
【選択図】図２

Description

本発明は，電子写真方式にて画像を形成する画像形成装置に関する。さらに詳細には，転写後に像担持体上に残存するトナー（以下，「転写残トナー」とする）を現像装置によって回収する，すなわち現像装置にて現像とクリーニングとを併せて行う方式（以下，「現像同時クリーニング方式」とする）の画像形成装置に関するものである。

従来から，電子写真方式の画像形成装置では，感光体ドラム等の像担持体上にトナー像を形成する。より具体的には，像担持体上を一様に帯電し，露光することで静電潜像を形成し，その静電潜像をトナーによって現像することでトナー像を形成する。そして，そのトナー像を用紙等の記録媒体上に転写し，そのトナー像を記録媒体に定着させることにより，画像を形成するように構成されている。転写後の転写残トナーは，クリーニング装置によって回収・除去される。

近年，環境保全や資源の有効利用の観点から，転写残トナーを現像装置に戻して再利用する画像形成装置がある。この１つの方式として，専用のクリーニング装置を廃し，現像装置によって転写残トナーを回収して再利用する現像同時クリーニング方式の画像形成装置が提案されている。

現像同時クリーニング方式は，転写後の転写残トナーを次工程以降の現像工程時に現像バイアスとの電位差によって現像装置内に直接回収する方法である。この方法によれば，転写残トナーは，現像装置に回収されて次工程以降の現像処理に再利用されるため，廃棄されるトナーをなくし，トナーの有効利用を図ることができる。また，廃棄トナーを処理する装置を配しないため，装置自体のコンパクト化にも有利である。

上述したような現像同時クリーニング方式では，次のような問題が生じる。すなわち，転写後の感光体上には，帯電極性が正規極性とは逆極性に反転してしまっている転写残トナーが混在する。また，帯電極性が正規極性であっても除電されて帯電量が少なくなっているものもある。それらのトナーは，接触方式の帯電装置を通過する際，帯電装置に付着し易く，帯電不良の原因となる。また，現像装置での回収が難しく，感光体上に蓄積することで，画像不良の原因となる。

この問題に着目した技術として，例えば特許文献１には，感光体の回転方向において転写手段の下流側かつ帯電手段の上流側に，現像剤帯電量制御手段を配置した画像形成装置が開示されている。この現像剤帯電量制御手段は，帯電処理前に転写残トナーの帯電極性を正規の帯電極性に揃える。これにより，帯電不良や画像不良の発生を抑制できるとしている。また，例えば特許文献２には，転写手段の下流側かつ帯電手段の上流側に，正規とは逆極性で帯電処理する第１の現像剤帯電量制御手段と，正規極性で帯電処理する第２の現像剤帯電量制御手段とを配置した画像形成装置が開示されている。この２つの現像剤帯電量制御手段により，帯電装置への付着を防止しつつ現像装置での転写残トナーの回収を効率的に行うことができるとしている。
特開平８−１３７３６８号公報特開２００２−９９１７６号公報

しかしながら，前記した従来の画像形成装置には，次のような問題があった。すなわち，現像同時クリーニング方式の画像形成装置では，所定量を超える量の転写残トナーが存在すると，帯電不良や露光不良が生じる。

具体的に，図１３に示すように，転写残トナーが特定の場所に集中している場合，帯電時に当該トナー集中箇所下の感光体が十分に帯電されない。そのため，当該トナー集中箇所での感光体表面電位Ｖ０’の絶対値が通常箇所の感光体表面電位Ｖ０の絶対値と比較して低くなる。この電位ムラ（帯電不良）が濃度差となって画像に現れる。

また，図１４に示すように，露光時に転写残トナーが露光箇所を遮光してしまう。そのため，当該トナー集中箇所での感光体表面電位Ｖｉ’の絶対値が露光箇所の感光体表面電位Ｖｉの絶対値と比較して高くなる。この電位ムラ（露光不良）も濃度差となって画像に現れる。

特許文献１や特許文献２では，転写後に位置する現像剤帯電量制御手段にて転写残トナーの帯電量を調節し，帯電装置への付着を抑制するとともに現像装置への回収を容易にしている。しかし，感光体上の転写残トナーの量には着目していない。そのため，転写残トナーの量が所定量を超えると，前述した電位ムラが生じる。

また，感光体上には，転写残トナーの他，トナーに添加される微小な外添剤や帯電時に生成される放電生成物が存在する。これらの微小物質は，時間経過により感光体上にフィルミングや固着を生じさせ，画質劣化の原因となる。これらの微小物質は，ブレードタイプのクリーニング装置であれば，クリーニングブレードが転写残トナーの掻き取りとともに感光体の表面を研磨するため，クリーニング時に除去される。しかし，現像同時クリーニング方式では，感光体表面を研磨するような清掃部材を設置しない。そのため，微小物質のフィルミング等を抑制することが困難である。

本発明は，前記した従来の現像同時クリーニング方式の画像形成装置が有する問題点を少なくとも１つ解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，現像同時クリーニング方式の画像形成装置において，帯電部での帯電不良および露光部での露光不良を抑制し，高画質の画像を形成する画像形成装置を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた画像形成装置は，トナー像を担持する像担持体と，像担持体の表面を一様に帯電する帯電部と，帯電処理された像担持体上に静電潜像を形成する露光部と，像担持体上にトナーを付与してトナー像を形成する現像機能および像担持体上にあるトナーを回収する回収機能を備える現像部と，像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写する転写部とを有し，現像とクリーニングとを併せて行う方式の画像形成装置であって，像担持体の回転方向の，帯電部よりも上流であって転写部よりも下流に位置し，像担持体上のトナーを回収する回収機能と保持するトナーを吐き出す吐出機能とを備える第１トナー量調節部と，第１トナー量調節部がトナーの回収処理を行う際に，第１トナー量調節部に対してトナーの帯電極性とは逆極性の直流バイアスを印加する第１バイアス印加部と，像担持体の回転方向の，帯電部よりも上流であって転写部よりも下流に位置し，像担持体上のトナーを回収する回収機能と保持するトナーを吐き出す吐出機能とを備える第２トナー量調節部と，第２トナー量調節部がトナーの回収処理を行う際に，第２トナー量調節部に対してトナーの帯電極性と同極性の直流バイアスを印加する第２バイアス印加部と，第１バイアス印加部および第２バイアス印加部の各バイアスを制御することにより，第１トナー量調節部および第２トナー量調節部の回収機能と吐出機能とを切り換える制御部とを有することを特徴としている。

本発明の画像形成装置は，トナーの付与とトナーの回収とを兼ねた現像部を備えた現像同時クリーニング方式の画像形成装置であり，帯電部よりも上流であって転写部よりも下流に，所定のバイアスが印加されることにより，像担持体上のトナーの回収および保有するトナーの吐出を行う２つのトナー量調節部を有している。すなわち，トナーの帯電極性とは逆極性の直流バイアスが印加され，正規極性に帯電するトナーの回収／吐出を行う第１トナー量調節部と，トナーの帯電極性とは同極性の直流バイアスが印加され，逆極性に帯電するトナーの回収／吐出を行う第２トナー量調節部とを有している。

本発明の画像形成装置では，第１トナー量調節部が正規極性に帯電したトナーを回収することで，像担持体上のトナー量が一定値以下となるように保たれる。これにより，帯電時および露光時の電位ムラを抑制することができる。また，第２トナー量調節部が逆極性に帯電したトナーを回収することで，帯電部前に逆極性に帯電した転写残トナーを回収することができ，帯電部の汚染を抑制することができる。

さらには，両トナー量調節部は，トナーの吐出機能も備えている。そのため，適当なタイミング（例えば，像間や作像終了後）にトナーを吐き出すことで，トナー量調節部でのトナーの蓄積を回避することができる。

また，本発明の画像形成装置の第１トナー量調節部および第２トナー量調節部には，それぞれ直流バイアスが印加される。そのため，交流バイアスを印加したときに懸念される像担持体の振動および騒音の心配はない。

また，本発明の画像形成装置の第１トナー量調節部は，第２トナー量調節部よりもトナーの蓄積能力が高いこととするとよりよい。すなわち，転写残トナーの帯電極性は，正規極性に帯電しているものが圧倒的に多く，第１トナー量調節部と第２トナー量調節部とではその回収量に差がある。そこで，正規極性に帯電するトナーの回収を行う第１トナー量調節部のトナー蓄積能力を高くすることで，両トナー量調節部の寿命のバランスが良くなり，結果として両トナー量調節部の長寿命化が図られる。また，逆極性に帯電するトナーの回収を行う第２トナー量調節部のトナー蓄積能力を小さくすることで，装置のコンパクト化，低コスト化を図ることができる。つまり，装置内のスペースを有効利用することができる。

また，第１トナー量調節部は，像担持体に対してカウンタ回転するブラシ回転体であることとするとよりよい。すなわち，カウンタ回転することでトナーの取り込みが容易となる。

また，本発明の画像形成装置は，像担持体の回転方向の，帯電部よりも上流であって第１トナー量調節部および第２トナー量調節部よりも下流に位置し，トナーの帯電極性を正規極性に揃えるトナー帯電量調節部を有するとよりよい。トナー量調節部から吐き出されたトナーは，トナー量調節部の材質，サイズ等によっては帯電極性が反転してしまうものがある。そこで，トナー帯電量調節部を，トナー量調節部と帯電部との間に設けることで，帯電部を通過する前に，像担持体上のトナーの帯電極性を揃える。これにより，帯電部の汚染や現像部での未回収が抑制される。

また，本発明の画像形成装置のトナー帯電量調節部は，像担持体に対して摺接配置された導電性の発泡弾性部材であり，像担持体の長手方向に往復運動することとするとよりよい。すなわち，発泡部材であるトナー帯電量調節部が，像担持体に対して摺接することにより，像担持体の表面が研磨される。これにより，像担持体の表面に固着した微小物質を除去することができる。

本発明によれば，現像同時クリーニング方式の画像形成装置において，帯電部での帯電不良および露光部での露光不良を抑制し，高画質の画像を形成する画像形成装置が実現している。

以下，本発明にかかる画像形成装置を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，タンデム型のカラープリンタに本発明を適用したものである。

本形態の画像形成装置は，タンデム方式のフルカラープリンタであり，図１に示すように並列に配置された４つの画像形成ユニットを有するものである。具体的に，本形態のカラープリンタ１００は，４色の画像形成ユニット１Ｋ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｙを有している。また，その他に露光装置８，中間転写ベルト１０，２次転写ローラ１１，クリーニングブレード１２等を有している。各画像形成ユニットは，中間転写ベルト１０上に各色の画像を形成するものである。各画像形成ユニットは，画像形成ユニット１Ｋがブラック（Ｋ），画像形成ユニット１Ｃがシアン（Ｃ），画像形成ユニット１Ｍがマゼンタ（Ｍ），画像形成ユニット１Ｙがイエロー（Ｙ）の各色に対応している。なお，各画像形成ユニットの配置は図１の順序に限定されるものではない。

また，画像形成ユニット１Ｋは，図２に示すように，回転ドラム型の電子写真感光体であり，負帯電性の有機光導電体（ＯＰＣ）である感光体ドラム２を有している。感光体ドラム２は，図２中の矢印方向に一定の速度で回転するようになっている。また，感光体ドラム２の周囲には，その回転方向に沿って，帯電装置３，現像装置４，転写装置５，第１トナー収出量制御部材６Ａ，第２トナー収出量制御部材６Ｂ，トナー帯電量制御部材７が順次配置されている。また，帯電装置３と現像装置４との間には，潜像が形成される露光エリアが設けられている。その他の画像形成ユニットについても同様の構成となっている。

本形態のカラープリンタ１００は，第１トナー収出量制御部材６Ａに対して所定の直流バイアス（以下，「第１トナー量制御バイアス」とする）を印加するためのバイアス印加部６１Ａと，第２トナー収出量制御部材６Ｂに対して所定の直流バイアス（以下，「第２トナー量制御バイアス」とする）を印加するためのバイアス印加部６１Ｂと，トナー帯電量制御部材７に対して直流バイアス（以下，「トナー帯電量制御バイアス」とする）を印加するためのバイアス印加部７１と，第１トナー量制御バイアス，第２トナー量制御バイアスおよびトナー帯電量制御バイアスを制御する制御部６２とを備えている。なお，不図示であるが，帯電装置３，現像装置４，転写装置５の各装置にもそれぞれ電源が接続されており，所定のバイアスが印加される。

帯電装置３は，感光体ドラム２の表面を均一に帯電させるものである。帯電装置３としては，コロナ放電により帯電させる非接触方式のコロナ帯電装置の他，導電性の接触帯電部材を感光体ドラム２の表面に接触させて帯電させる接触方式の帯電装置が適用可能である。接触方式の帯電装置は，放電生成物の発生を抑え，感光体ドラム２の劣化を防ぐことができ，高画質を維持することができる。また，オゾンレスによる装置のコンパクト化も可能になる。接触方式の帯電装置としては，ローラ型，ブレード型，ブラシ型，シート型など各種のものがある。

本形態では，帯電装置としてローラ型のものを使用する。具体的に帯電装置３は，図３に示すように，芯金３１（ＳＵＳ，直径：６ｍｍ）と，芯金３１を覆う発泡体ベース層３２（膜厚：２．５ｍｍ）と，発泡体ベース層３２を覆う中間層３３（膜厚：０．４５ｍｍ，抵抗：２Ｅ＋５Ω，硬度：７５°，表面粗さＲａ：０．２μｍ以下）と，中間層３３をコーティングする表面層３４（膜厚：１０μｍ，抵抗：２Ｅ＋５Ω）とを有する。なお，発泡体ベース層３２，中間層３３，表面層３４を構成する材料は一般的な樹脂材料であればよい。

なお，帯電装置３への印加バイアス（帯電バイアス）は，感光体ドラム２の表面電位を所定の値に設定できるものであればどのようなものであってもよい。例えば，直流電圧や交流電圧であってもよいし，直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧であってもよい。また，パルス電圧，サイン波形，矩形波形，その他の波形の電圧でもよい。本形態では，サイン波（Ｖｄｃ：−５２０Ｖ，Ｖｐｐ：１２００Ｖ，周波数：１ｋＨｚ）の帯電バイアスが印加される。

図４は，帯電バイアスのパラメータ（Ｖｄｃ，Ｖｐｐ）を変化させたときの帯電ローラのトナー汚れ状態を調査した結果を示している。図５は，帯電バイアスのパラメータ（Ｖｄｃ，Ｖｐｐ）を変化させたときの帯電ローラの外添剤汚れ状態を示している。両図とも帯電ローラの汚れの判断は目視で行い，●は良好，▲は一部不良，■は不良を示している。両図に示したように，図４中左上の領域ではプラストナーによる汚れが目立ち，図４中右下の領域ではマイナストナーによる汚れが目立つ結果となった。また，図５中左下の領域では外添剤の汚れが目立つ結果となった。なお，両図ともにプロットしていない領域は感光体ドラムの表面電位が使用範囲外となるために調査の対象外となっている。これにより，帯電バイアスの使用領域としては，両図中の破線枠で示したように，Ｖｄｃが−２００Ｖ〜−６５０Ｖの範囲内であり，Ｖｐｐが７００Ｖ〜１４００Ｖの範囲内であることが帯電ローラの汚染を抑制する上で好ましいことがわかる。

現像装置４は，潜像上にトナーを付与する機能に加え，トナーを回収する機能を有している。すなわち，本形態では，静電潜像の白地部については感光体ドラム上の転写残トナーを回収し，それ以外の部分についてはトナーを付与する。現像装置４としては，接触型であっても非接触型であってもよい。また，現像方式は，トナーとキャリアとからなる２成分現像方式であっても，キャリアを含まない１成分現像方式であってもよい。本形態では，負帯電極性トナーを使用するが，トナー像の現像が可能であれば，正帯電極性トナーであってもよい。

第１トナー収出量制御部材６Ａおよび第２トナー収出量制御部材６Ｂは，感光体ドラム２上の転写残トナーの通過量の調節を行うためのものである。各トナー収出量制御部材にて転写残トナーを回収する際，第１トナー収出量制御部材６Ａにはトナーの正規極性に対して逆極性（本形態では正極性：＋１５０Ｖ）のバイアスが印加され，第２トナー収出量制御部材６Ｂにはトナーの正規極性に対して同極性（本形態では負極性：−５００Ｖ）のバイアスがそれぞれ印加される。

図６は，転写残トナーの付着量と濃度ムラとの関係を示している。本グラフは，横軸を感光体ドラム上のトナーの付着量とし，縦軸をその付着量のときに採取した画像サンプルの濃度変化量としている。あらかじめ，転写残トナーの「有り部」と「無し部」とのハーフトーン画像（１０％，２０％，３０％，５０％）を形成し，目視による官能評価を行ったところ，濃度変化量ΔＥ＊ａｂ≦２の場合には濃度差が認識されなかった。そこで，転写残トナーを０〜０．５ｇ／ｍ²の範囲内で評価したことろ，図６に示したように，０．２ｇ／ｍ²以下であれば濃度変化量ΔＥ＊ａｂを２以下とすることがわかった。そこで，第１トナー収出量制御部材６Ａおよび第２トナー収出量制御部材６Ｂでは，転写残トナーの通過量を０．２ｇ／ｍ²以下となるように調節する。

また，第１トナー収出量制御部材６Ａおよび第２トナー収出量制御部材６Ｂとしては，導電性ブラシ部材を適用する。本形態では，繊径が２．２ｄＴ，密度が２４０ｋＦ，パイル長が３ｍｍ，抵抗が１Ｅ＋５Ωのナイロンブラシを使用する。なお，第１トナー収出量制御部材６Ａおよび第２トナー収出量制御部材６Ｂの構成は上記のものに限るものではない。第１トナー収出量制御部材６Ａおよび第２トナー収出量制御部材６Ｂは，少なくとも，繊径が１Ｄ〜６Ｄ（１．１ｄＴ〜６．６ｄＴ），密度が１５０ｋＦ〜６００ｋＦ，パイル長が２ｍｍ〜１０ｍｍ，ブラシ成形品の抵抗値が１０⁴Ω〜１０⁶Ωの範囲内のものであれば適用可能である。

また，第１トナー収出量制御部材６Ａは回転体であり，感光体ドラム２に対してカウンタ方向に回転しつつ感光体ドラム２に摺接する。一方，第２トナー収出量制御部材６Ｂは固定体であり，回転することなく感光体ドラム２に摺接する。すなわち，トナーの帯電極性とは逆極性のバイアスが印加される第１トナー収出量制御部材６Ａのほうが，正極性のバイアスが印加される第２トナー収出量制御部材６Ｂよりもトナーの蓄積量が大きく，またトナーを取り込み易い構成となっている。

これは，転写残トナーのうち，帯電極性が反転しているものは極一部であり，殆どのトナーは正規極性（本形態では負極性）のままである。そのため，正規極性の転写残トナーを回収する第１トナー収出量制御部材６Ａのトナー蓄積量を，逆極性の転写残トナーを回収する第２トナー収出量制御部材６Ｂのトナー蓄積量よりも大きくすることで，両トナー収出量制御部材の寿命のバランスが良くなる。そのため，結果としてトナー吐出量制御部材の長寿命化を図ることができる。また，言い換えると，回収されるトナー量が少ない第２トナー収出量制御部材６Ｂのトナー蓄積量を小さくすることで，装置のコンパクト化，低コスト化を図ることができる。

また，画像形成装置が，作像時にはトナーを回収し，非作像時にトナーと吐き出す制御をする場合には，第１トナー収出量制御部材６Ａのトナー蓄積量を大きくすることで，作像を中断するまでの画像形成可能期間の長期化を図ることができる。

また，第１トナー収出量制御部材６Ａおよび第２トナー収出量制御部材６Ｂには，それぞれ直流バイアスが印加される。そのため，交流バイアスを印加したときに懸念される感光体ドラム２の振動および騒音は小さい。

本形態では，第１トナー量制御バイアスのＶｄｃおよび第２トナー量制御バイアスのＶｄｃが可変であり，動作モードに応じて制御部６２によって制御される。制御の詳細については後述する。

トナー帯電量制御部材７は，感光体ドラム２上のトナーの帯電極性を正規極性に揃えるためのものである。本形態では，負帯電極性トナーを使用するため，トナーの帯電極性を負極性に揃える。トナー帯電量制御部材７としては，導電性カーボンを分散した導電性発泡体のパッド部材を適用する。本形態では，セル径の分布が１００μｍ〜２５０μｍの範囲内に集中し，かつ平均セル径が２００μｍ以下であり，体積抵抗率が１０⁴Ωｃｍ〜１０⁶Ωｃｍの範囲内であり，発泡体の密度（単位体積あたりの重さ）が０．２ｇ／ｃｍ³〜０．５ｇ／ｃｍ³の範囲内である発泡体を使用する。また，感光体ドラム２への押圧力を０．０２ＭＰａとする。

トナー帯電量制御部材７には，電源となるバイアス印加部７１を介してトナー帯電量制御バイアスが印加される。具体的にトナー帯電量制御部材７には，負極性の直流バイアスが印加される。本形態では，−５００Ｖ〜−３００Ｖの範囲内の直流バイアスが印加される。トナー帯電量制御バイアスのパラメータも可変であり，制御モードに応じて制御部６２によって制御される。

図７は，トナー帯電量制御バイアスとトナー帯電量の変化量の関係を示している。図７に示すように，トナー帯電量制御バイアスを変化させることでトナー帯電量を制御することができる。図８は，トナー帯電量制御部材７の通過前後におけるトナー帯電量の分布を示している。図８に示すように，トナー帯電量制御部材７を通過することにより，トナー帯電量のばらつきが小さくなることがわかる。

図９は，帯電前のトナー帯電量と帯電ローラの汚れとの関係を示している。図９中のＶｄｃは帯電ローラのＶｄｃを意味し，帯電ローラのＶｐｐは１２００Ｖとしている。本グラフは，横軸を転写後であって帯電直前のトナーの帯電量（μＣ／ｇ）とし，縦軸をその帯電量のときの帯電ローラ上の汚れ（すなわち帯電ローラ上にシールを貼付して汚れを抽出し，その汚れを白紙に転写したときのＬ＊）を計測した。一般的に，Ｌ＊が８０以上あれば，帯電ローラの汚れが画質に影響を与えることはない。図９に示したように，トナーの帯電量がおよそ−１５μＣ／ｇ以下となると，帯電ローラが著しく汚染されることがわかる。そこで，本形態のトナー帯電量制御部材７では，感光体ドラム上の帯電装置の通過直前の転写残トナーの帯電量を−１５μＣ／ｇ以下（すなわち絶対値として以上）となるように調節する。なお，図９に示したように，帯電ローラの汚れは，帯電ローラへのＶｄｃに依存しない。

また，トナー帯電量制御部材７は，感光体ドラム２に摺接しており，感光体ドラム２の軸方向に往復移動可能に設けられている。すなわち，発泡体であるトナー帯電量制御部材７が感光体ドラム２の表層に摺擦することで，感光体ドラム２の表面が研磨される。そして，感光体ドラム２の表面が研磨されることで，感光体ドラム２の表面に固着した微小物質が除去される。

なお，トナー帯電量制御部材７の往復運動は，感光体ドラム２の回転中，常時行われる。また，トナー帯電量制御部材７の移動速度，移動量，押し当て量等を調節することによって感光体ドラム２の研磨量を制御することができる。

続いて，本形態のカラープリンタ１００にて画像を形成する場合の動作について説明する。なお，図１０に感光体ドラム２の表面電位の推移を示す。まず，帯電装置３により，感光体ドラム２の表面が所定の電位Ｖ０に一様に帯電処理される（図１０（ａ））。

次に，露光装置８が感光体ドラム２上の露光エリアに光を照射することにより，１ページ目の静電潜像が形成される。本工程では，レーザ光により露光された部分が電位Ｖｉとなり，電位Ｖ０と電位Ｖｉとのコントラストによって静電潜像が形成される（図１０（ｂ））。

次に，現像装置４では，負帯電極性のトナーを担持する現像ローラに現像バイアスが印加されており，電位Ｖｄ（Ｖ０＜Ｖｄ＜Ｖｉ）となっている現像ローラ上を静電潜像が通過する際に現像が行われる。このとき，現像ローラ上のトナーは，電位Ｖｉとなっている露光部（黒地部）では感光体ドラム２へ移動し，電位Ｖ０となっている非露光部（白地部）では移動しない（図１０（ｃ））。これにより，感光体ドラム２上にトナー像が形成される。

次に，転写装置５により，トナー像が中間転写ベルト１０上に転写される。すなわち，感光体ドラム２上のトナーは，転写装置５の正極性の転写バイアスＶｔにより中間転写ベルト１０上に移動する（図１０（ｄ））。このとき，一部のトナーは，転写されずに感光体ドラム２上に残留し，転写残トナーとなる。転写残トナーには，正極性に帯電しているものと負極性に帯電しているものとがある。

次に，第１トナー収出量制御部材６１により，正規極性（本形態では負極性）に帯電した転写残トナーが第１トナー収出量制御部材６１に回収される（図１０（ｅ））。なお，このとき必ずしもトナーを１００％回収する必要はなく，トナー量が所定量以下（本形態では０．２ｇ／ｍ²以下）となればよい。

次に，第２トナー収出量制御部材６２により，逆極性（本形態では正極性）に帯電した転写残トナーが第２トナー収出量制御部材６２に回収される（図１０（ｆ））。このときも必ずしもトナーを１００％回収する必要はなく，トナー量が所定量以下となればよい。

次に，トナー帯電量制御部材７により，両トナー収出量制御部材を通過したトナーあるいは両トナー収出量制御部材から吐き出されたトナーの帯電極性を正規極性（本形態では負極性）に揃える（図１０（ｇ））。すなわち，トナー同士の摩擦，転写バイアス，トナー量制御バイアス等によってトナーの帯電量が変化する。また，ブラシ部材である各トナー収出量制御部材から吐き出されたトナーは，ブラシの材種，密度，繊径，長さ等によって帯電量が変化し，一部のトナーの帯電極性が反転する。この帯電量が変化したトナー，すなわち荷電不良（荷電過多，荷電不足）のトナーを規定の帯電量に揃える。

その後，再び帯電装置３により転写残トナーの上から感光体ドラム２の表面が帯電処理される（図１０（ｈ））。このとき，第１トナー収出量制御部材６Ａおよび第２トナー収出量制御部材６Ｂにて転写残トナーの付着量が所定量以下に抑えられていることから，転写残トナーに遮られることなく感光体ドラム２の表面が一様に帯電される。また，トナー帯電量制御部材７にて転写残トナーの帯電量が規定値に揃えられていることから，転写残トナーの帯電装置３への付着が抑制される。

その後，露光部で２ページ目の静電潜像が形成される（図１０（ｉ））。このときも同様に，トナー収出量制御部材６にて転写残トナーの付着量が所定量以下に抑えられていることから，転写残トナーに遮られることなく露光処理が行われる。

次に，現像装置４にて，現像と残留トナーの回収とが同時に行われる。すなわち，転写残トナーのうち，非露光部（白地部）に存在するものは現像装置４に回収され，露光部（黒地部）に存在するものはトナー像となる（図１０（ｊ））。このとき，トナー帯電量制御部材７にて転写残トナーの帯電量が規定値に揃えられていることから，転写残トナーの回収が円滑に行われる。

このような動作を画像形成ユニットごとに繰り返し，中間転写ベルト１０上にそれぞれの色のトナー画像を重ねる。そして，４色のトナー像が重ね合わせられることにより，中間転写ベルト１０上にカラー画像が形成される。このカラー画像が２次転写ローラ１１にて記録紙に転写される。そして，その記録紙が定着装置を介して排出トレイに出力される。

続いて，トナー量調節手順について，図１１のフローチャートおよび図１２のタイムチャートを基に説明する。なお，あらかじめ本形態の画像形成装置には幾つかの動作モードが設定されている。

具体的には，画像形成の終了後に行われるエンドシーケンス吐出モード（以下，「モード１」とする）が設定されている。モード１，作像モード，像間モードでの各バイアスの設定は，次の表１の通りである。

まず，作像を開始すると，動作モードが作像モードに切り換わる（Ｓ１）。具体的に，第１トナー収出量制御部材６Ａおよび第２トナー収出量制御部材６Ｂにトナーを回収するバイアスが印加される。また，作像時には，第１トナー収出量制御部材６Ａおよび第２トナー収出量制御部材６Ｂにて転写残トナーが回収されているため，殆ど感光体ドラム２上に転写残トナーが存在しない。そのため，トナー帯電量制御バイアスＶｄｃを−３００Ｖとし，帯電装置３への影響を抑える。

その後，作像が終了であるか否かを判断し（Ｓ２），像間においては，動作モードが像間モードに切り換わる。具体的に，第１トナー収出量制御部材６Ａにトナーを吐き出すバイアスを印加する（Ｓ３）。これにより，第１トナー収出量制御部材６Ａに蓄積するトナーを感光体ドラム２上に吐き出す。この吐き出しの際，トナーの帯電極性が反転してしまったとしても，そのトナーは第２トナー収出量制御部材６Ｂによって回収される。そのため，帯電装置３は汚染されない。以後，すべての作像が終了するまで，作像モードのバイアスと像間モードのバイアスとが繰り返される。

すべての作像が終了すると，動作モードがモード１に切り換わる（Ｓ４）。具体的に，第１トナー収出量制御部材６Ａ，第２トナー収出量制御部材６Ｂ，および帯電装置３にトナーを吐き出すバイアスが間欠的に印加されることで，トナーが積極的に吐き出される。さらに，トナー帯電量制御部材７にＶｄｃが−５００Ｖのトナー帯電量制御バイアスが印加されることで，逆極性トナーが吐出されても感光体ドラム２上のトナーの帯電量が調節される。吐き出されたトナーは現像装置４にて回収される。モード１での動作が終了するとプリント動作が終了となる。

なお，本形態では，像間において第２トナー収出量制御部材６Ｂの吐出処理を行っていない。これは，第２トナー収出量制御部材６Ｂで回収されるトナーは僅かであり，第１トナー収出量制御部材６Ａのように頻繁に吐出処理を行う必要がないためである。ただし，本処理に限るものではなく，像間で吐出処理を行ってもよい。

また，本形態では，動作モードごとに各トナー量制御バイアスないしトナー帯電量制御バイアスを制御しているが，これに限るものではない。例えば，露光装置８のドットカウンタから印字率を検知し，その印字率から転写残トナーの量を予測し，その予測値を基に各トナー量制御バイアスを切り換えることとしてもよい。

以上詳細に説明したように本形態のカラープリンタ１００は，現像同時クリーニング方式であり，転写装置５と帯電装置３との間に，正規極性に帯電する転写残トナーの回収／吐出を行う第１トナー収出量制御部材６Ａと，逆極性に帯電する転写残トナーの回収／吐出を行う第２トナー収出量制御部材６Ｂとを有することとしている。各トナー収出量制御部材には，直流バイアスが印加され，当該バイアスを制御することによってトナーの回収／吐出を切り換えている。つまり，第１トナー収出量制御部材６Ａにより，帯電前に転写残トナーを回収することができ，感光体ドラム２上のトナー量を一定値以下に維持することができる。よって，トナー集中による帯電ムラないし露光ムラが抑制される。また，第２トナー収出量制御部材６Ｂにより，帯電装置３前に逆極性に帯電した転写残トナーを回収することができ，帯電ローラの汚染を抑制することができる。また，各トナー収出量制御部材の制御は直流バイアスによって行われるため，振動や騒音の問題は生じない。

また，感光体ドラム２の回転方向の，帯電装置３の上流側に，トナーの帯電量を調節するトナー帯電量制御部材７を有することとしている。トナー帯電量制御部材７には，トナーの正規帯電極性のバイアスが印加され，トナーの帯電極性が正規帯電極性に揃えられる。すなわち，仮に逆極性に帯電したトナーを第２トナー収出量制御部材６Ｂが回収しきれなかったとしても，あるいは転写時等に帯電不良を起こしたとしても，帯電不良のトナーを正規の帯電量に揃えることができる。よって，帯電装置３の汚染が抑制されるとともに，現像装置４での回収を円滑に行うことができる。

また，トナー帯電量制御部材７は，感光体ドラム２の軸方向に対して往復運動する。これにより，感光体ドラム２の表面が研磨され，感光体ドラム２の表面に固着した微小物質が除去される。従って，現像同時クリーニング方式の画像形成装置において，帯電部での帯電不良および露光部での露光不良を抑制し，高画質の画像を形成する画像形成装置が実現している。

また，第１トナー収出量制御部材６Ａおよび第２トナー収出量制御部材６Ｂは，適度にトナーを吐き出しており，回収したトナーは一時的に保持されるのみである。つまり，転写残トナーを廃棄物として長期的に保持するものではない。そのため，トナーの廃棄を目的とするクリーニング装置と比較してトナーの蓄積量は小さく，そのサイズは小さくて済む。従って，画像形成装置全体のコンパクト化を妨げるものではない。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，画像形成装置としては，プリンタ，複写機，スキャナ，ＦＡＸ等であって電子写真方式にて画像を形成するものであれば適用可能である。また，カラー画像を形成するものであってもモノクロ画像専用のものであってもよい。また，タンデム方式であっても４サイクル方式であってもよい。

また，本実施の形態では，トナーの正規極性とは逆極性のバイアスが印加される第１トナー収出量制御部材６Ａを上流に，同極性のバイアスが印加される第２トナー収出量制御部材６Ｂを下流に配置しているが，その配置は逆でもよい。

また，本実施の形態では，第１トナー収出量制御部材６Ａを回転体，第２トナー収出量制御部材６Ｂを非回転体とすることでトナーの蓄積能力に差を持たせているが，トナーの蓄積能力に差を持たせる方法はこれに限るものではない。例えば，繊維密度を大きくすることやブラシの表面積を大きくすることで実現することができる。

実施の形態に係るカラープリンタの構成を示す概略図である。実施の形態に係る画像形成ユニットの構成を示す概略図である。実施の形態に係る帯電ローラの構成を示す断面図である。帯電ローラのトナー汚れを示すグラフである。帯電ローラの外添剤汚れを示すグラフである。転写残トナーの付着量と濃度ムラとの関係を示すグラフである。トナー帯電量制御バイアスとトナー帯電量の変化量との関係を示すグラフである。トナー帯電量制御パッドの通過前後におけるトナー帯電量分布を示すグラフである。帯電前帯電量と帯電ローラ汚れとの関係を示すグラフである。感光体ドラムの表面電位の推移を示す図である。感光体ドラム上のトナー量の調節手順を示すフローチャートである。トナー収出量制御部材，トナー帯電量制御部材，帯電装置の，モードごとのバイアスを示す図である。帯電不良のイメージを示す図である。露光不良のイメージを示す図である。

符号の説明

１Ｋ画像形成ユニット
２感光体ドラム（像担持体）
３帯電装置（帯電部）
４現像装置（現像部）
５転写装置（転写部）
６Ａ第１トナー収出量制御部材（第１トナー量調節部）
６Ｂ第２トナー収出量制御部材（第２トナー量調節部）
６１Ａ第１バイアス印加部
６１Ｂ第２バイアス印加部
６２制御部
７トナー帯電量制御部材（トナー帯電量調節部）
８露光装置（露光部）
１０中間転写ベルト
１００カラープリンタ（画像形成装置）

Claims

トナー像を担持する像担持体と，前記像担持体の表面を一様に帯電する帯電部と，帯電処理された前記像担持体上に静電潜像を形成する露光部と，前記像担持体上にトナーを付与してトナー像を形成する現像機能および前記像担持体上にあるトナーを回収する回収機能を備える現像部と，像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写する転写部とを有し，現像とクリーニングとを併せて行う方式の画像形成装置において，
前記像担持体の回転方向の，前記帯電部よりも上流であって前記転写部よりも下流に位置し，前記像担持体上のトナーを回収する回収機能と，保持するトナーを吐き出す吐出機能とを備える第１トナー量調節部と，
前記第１トナー量調節部がトナーの回収処理を行う際に，前記第１トナー量調節部に対してトナーの帯電極性とは逆極性の直流バイアスを印加する第１バイアス印加部と，
前記像担持体の回転方向の，前記帯電部よりも上流であって前記転写部よりも下流に位置し，前記像担持体上のトナーを回収する回収機能と，保持するトナーを吐き出す吐出機能とを備える第２トナー量調節部と，
前記第２トナー量調節部がトナーの回収処理を行う際に，前記第２トナー量調節部に対してトナーの帯電極性と同極性の直流バイアスを印加する第２バイアス印加部と，
前記第１バイアス印加部および前記第２バイアス印加部の各バイアスを制御することにより，前記第１トナー量調節部および前記第２トナー量調節部の回収機能と吐出機能とを切り換える制御部とを有することを特徴とする画像形成装置。
請求項１に記載する画像形成装置において，
前記第１トナー量調節部は，前記第２トナー量調節部よりもトナーの蓄積能力が高いことを特徴とする画像形成装置。
請求項１または請求項２に記載する画像形成装置において，
前記第１トナー量調節部は，前記像担持体に対してカウンタ回転するブラシ回転体であることを特徴とする画像形成装置。
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載する画像形成装置において，
前記像担持体の回転方向の，前記帯電部よりも上流であって前記第１トナー量調節部および前記第２トナー量調節部よりも下流に位置し，トナーの帯電極性を正規極性に揃えるトナー帯電量調節部を有することを特徴とする画像形成装置。
請求項４に記載する画像形成装置において，
前記トナー帯電量調節部は，前記像担持体に対して摺接配置された導電性の発泡弾性体部材であり，前記像担持体の長手方向に往復運動することを特徴とする画像形成装置。