JP2010039308A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第１のトナー帯電部材から排出されたトナーと第２のトナー帯電部材から排出されたトナーとの両方を効率的に転写媒体へ移転して、帯電性能が低下したトナーを効率的に除去できる画像形成装置を提供することを目的としている。
【解決手段】異なる極性の電圧が印加されるトナー補助帯電ブラシ２４ａとトナー帯電ブラシ１５ａとの堆積トナーの排出制御を、感光ドラム１１ａ上の異なる位置で実行する。トナー補助帯電ブラシ２４ａから排出した領域とトナー帯電ブラシ１５ａから排出した領域とに対して一次転写部Ｔａに逆方向の転写電界を作用させて、感光ドラム１１ａに排出したそれぞれのトナーを中間転写ベルト１６へ効率的に転写する。その結果、ダウンタイムを抑えることで生産性が高まり、現像装置１３ａへの回収を抑制することで画像形成再開時の画質低下を抑えられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成時の感光体上の転写残トナーを現像装置で回収するクリーナレス方式の画像形成装置、詳しくは非画像形成時に第１のトナー帯電部材と第２のトナー帯電部材とからトナーを感光体へ排出させる制御に関する。

画像形成時の感光体上の転写残トナーを現像装置で回収するクリーナレス方式の画像形成装置が実用化されている。クリーナレス方式の画像形成装置は、感光体の移動方向における転写手段の下流側で、トナーの正規帯電極性と逆極性の電圧を印加した第１のトナー帯電部材を接触させて、転写残トナーの帯電極性を揃える。そして、第１のトナー帯電部材の下流側で、トナーの正規帯電極性と同極性の電圧を印加した第２のトナー帯電部材を接触させて、転写残トナーを現像装置で再利用可能な極性に帯電させる。

クリーナレス方式の画像形成装置では、画像形成の累積に伴って第１のトナー帯電部材及び第２のトナー帯電部材に転写残トナーが蓄積して、次第に正常な除電及び帯電の機能を発揮できなくなる。このため、非画像形成時に、第１のトナー帯電部材及び第２のトナー帯電部材から転写残トナーを感光体へ排出させる制御が実行される。

特許文献１には、非画像形成時に感光体の逆転と正転を繰り返して、接触する帯電ブラシから、堆積したトナーを感光体へ排出させる制御が示される。また、非画像形成時に帯電ブラシを振動させて、堆積したトナーを感光体へ排出させる制御も示される。

特許文献２には、第１及び第２のトナー帯電部材を用いて、画像形成時に、転写残トナーを現像装置へ効率的に回収させるタンデム型中間転写方式の画像形成装置が示される。ここでは、非画像形成時に、画像形成時とは異なる電圧を印加して、第１及び第２のトナー帯電部材から感光体へ、堆積したトナーを排出させた後、感光体から中間転写体へ転写している。

特開２００４−１８４９３４号公報 特開２００７−６５４７５号公報

平均的な帯電性能を有するトナーであれば、第１及び第２のトナー帯電部材に捕捉されても、捕捉されている間に第１及び第２のトナー帯電部材に印加された電圧の極性に帯電して再び感光体へ排出される。従って、画像形成の累積に伴って第１及び第２のトナー帯電部材に蓄積したトナーは、正常な帯電性能を持たないトナーの割合が増えている。

このため、非画像形成時に第１及び第２のトナー帯電部材から感光体へ排出したトナーを現像装置で回収して再利用すると、画像形成を再開した直後に画像濃度の再現性が低下する可能性がある。また、帯電性能が低すぎて現像装置で回収できないトナーが感光体に連れ回ってかぶりトナーとなり、画像形成を再開した直後に白画像を濁らせる可能性がある。

そこで、非画像形成時に、第１及び第２のトナー帯電部材から感光体へ排出したトナーは、転写媒体上（中間転写ベルト、記録材搬送ベルト、記録材）に移転させて現像装置へは回収させないことが望ましい。転写手段では、排出したトナー像に転写媒体を接触させた状態で、現像時よりも高い電圧を印加できるため、現像装置では回収できないような帯電性能の低いトナーでも回収できる。

しかし、特許文献２に示される制御では、第１及び第２のトナー帯電部材から同時にトナーを排出させるので、第１及び第２のトナー帯電部材からそれぞれ排出されたトナーが感光体上に混在する。

このため、帯電手段を用いて中間転写体へ効率的に転写することが難しい。後述するように、第１のトナー帯電部材から排出されたトナーは、トナーの正規帯電極性に帯電したものが多い一方で、第２のトナー帯電部材から排出されたトナーは、トナーの正規帯電極性とは逆極性に帯電したものが多いからである。

本発明は、第１のトナー帯電部材から排出されたトナーと第２のトナー帯電部材から排出されたトナーとの両方を効率的に転写媒体へ移転して、帯電性能が低下したトナーを効率的に除去できる画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の画像形成装置は、トナー像が形成される感光体と、前記感光体上のトナー像を転写媒体へ転写する転写手段と、前記感光体上の転写残トナーをトナーの正規帯電極性とは逆極性に帯電する第１のトナー帯電部材と、前記第１のトナー帯電部材により帯電された前記感光体上の転写残トナーをトナーの正規帯電極性と同極性に帯電する第２のトナー帯電部材とを有するものである。そして、前記感光体上で互いに重ならないように前記第１のトナー帯電部材と前記第２のトナー帯電部材から転写残トナーを排出させるタイミングを制御する制御手段と、前記第１のトナー帯電部材から排出された転写残トナーを転写媒体へ転写する際と前記第２のトナー帯電部材から排出された転写残トナーを転写媒体へ転写する際とで前記転写手段に印加するバイアスを切替える切替え手段とを有する。

本発明の画像形成装置では、第１のトナー帯電部材から排出されたトナーと前記第２のトナー帯電部材から排出されたトナーとが感光体上の別々の位置に担持される。このため、バイアスを切替えて転写手段と感光体との間に形成される転写電界を逆方向に作用させることによって、感光体に排出された両方の位置のトナーを、それぞれ高い転写効率で転写媒体へ転写できる。

従って、第１のトナー帯電部材から排出されたトナーと第２のトナー帯電部材から排出されたトナーとの両方を効率的に転写媒体上へ移転して、帯電性能が低下したトナーを効率的に除去できる。

以下、本発明のいくつかの実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、第１のトナー帯電部材からトナーを排出する位置とは別の位置に第２のトナー帯電部材からトナーが排出される限りにおいて、実施形態の構成の一部又は全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。

本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。

本実施形態では、感光体に吐き出したトナーを中間転写体に転写する実施形態を説明するが、本発明は、感光体に吐き出したトナーを記録材搬送体又は記録材へ転写する実施形態でも実施できる。

なお、特許文献１、２に示される画像形成装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。また、請求項で用いた構成名に括弧を付して示した参照記号は、発明の理解を助けるための例示であって、実施形態中の該当する部材等に構成を限定する趣旨のものではない。

＜像形成手段＞
図１は第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図、図２は画像形成部の構成の説明図である。

図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト１６に沿って、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配置したタンデム型フルカラー複写機である。また、画像形成装置１００は、帯電同時クリーニング方式のクリーナレスシステム、帯電ローラを用いた接触帯電方式を採用し、第１及び第２のトナー帯電部材には固定系の導電性ブラシ材を用いた例である。

画像形成部Ｐａでは、感光ドラム１１ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト１６に一次転写される。画像形成部Ｐｂでは、感光ドラム１１ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト１６のイエロートナー像に重ねて一次転写される。画像形成部Ｐｃ、Ｐｄでは、それぞれ感光ドラム１１ｃ、１１ｄにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて同様に中間転写ベルト１６のトナー像に位置を重ねて順次一次転写される。

中間転写ベルト１６に一次転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送され、レジストローラ３３によって二次転写部Ｔ２へ給送された記録材へ一括二次転写される。二次転写部Ｔ２でトナー像を二次転写された記録材は、分離装置１８において中間転写ベルト１６から分離され、定着装置２１で加熱加圧を受けて、表面にトナー像を定着された後に、外部へ排出される。

中間転写ベルト１６は、厚さ７５μｍのポリイミド樹脂で無端状に形成され、表面抵抗効率が１×１０^１１〜１０^１３Ω／□、体積低効率が１×１０^９〜１０^１０Ω・ｃｍである。材料としては、ＰＶＤＦ、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、ウレタンゴム、シリコンゴム等でもよい。中間転写ベルト１６は、テンションローラ３１、駆動ローラ３２、及びバックアップローラ３０に掛け渡して支持され、駆動モータＭ１に駆動されて、所定のプロセススピードで矢印Ｒ２方向に回転する。

二次転写ローラ１７は、中間転写ベルト１６を介してバックアップローラ３０に圧接して、中間転写ベルト１６と二次転写ローラ１７との間に二次転写部Ｔ２を形成する。バックアップローラ３０は、金属円筒で形成されて、接地電位に接続されている。

電源Ｄ２は、正極性の定電圧を二次転写ローラ１７へ印加して、中間転写ベルト１６に担持されたトナー像を記録材へ静電的に移動させる。

ベルトクリーニング装置１９は、二次転写部Ｔ２を通過した中間転写ベルト１６に付着したトナーを除去する。

＜画像形成部＞
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、付設された現像装置１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部Ｐａについて説明し、他の画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄについては、説明中の符号末尾のａを、ｂ、ｃ、ｄに読み替えて説明されるものとする。

図２に示すように、画像形成部Ｐａは、感光ドラム１１ａの周囲に、帯電ローラ１２ａ、露光装置２３ａ、現像装置１３ａ、一次転写ローラ１４ａ、トナー帯電ブラシ１５ａ、トナー補助帯電ブラシ２４ａを配置する。

感光ドラム１１ａ（感光体）は、外径３０ｍｍのアルミニウム製シリンダの外周面に、帯電極性が負極性の有機光導電体層（ＯＰＣ）を形成してある。感光層は、アモルファスシリコン、ＣｄＳ、Ｓｅ等からなる光導電体で構成してもよい。感光ドラム１１ａは、駆動モータ（Ｍ１：図１）から駆動力を分配されて、１４０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。

帯電ローラ１２ａ（帯電部材）は、外径１６ｍｍ、感光ドラム１１ａに圧接して従動回転する。帯電ローラ１２ａは、金属製の中心軸の周囲にイオン導電剤や電子導電性材料を分散したＥＰＤＭ、ＮＢＲ等のゴム材料の弾性層を形成し、表面にフッ素樹脂材料の離型層を形成してある。抵抗値（常温常湿の初期抵抗）は、１．０×１０^５〜１０^７Ωに調整してある。ただし、材料は、レーヨン、ナイロン系のものを使用してもよく、形状については、ブラシローラやブレード型のものでもよい。

電源Ｄ１２ａは、帯電ローラ１２ａに直流電圧と交流電圧とを重畳した振動電圧を印加して、感光ドラム１１ａの表面を一様な負極性の暗部電位ＶＤに帯電させる。

帯電電圧の交流電圧は、感光ドラム１１ａの表面を所定電位（帯電電圧の直流電圧と同電位）に収束させられる電圧である。

露光装置２３ａは、イエローの分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム１１ａの表面に画像の静電像を書き込む。

現像装置１３ａは、トナーを磁性キャリアに混合した二成分現像剤を攪拌して、トナーを負極性に磁性キャリアを正極性にそれぞれ帯電させる。二成分現像剤は、マグネット４１の周囲で感光ドラム１１ａとカウンタ方向に回転する現像スリーブ４２（現像剤担持体）に穂立ち状態で担持されて、感光ドラム１１ａの静電像に供給される。現像容器内のトナーの帯電量は、２５〜３５μＣ／ｍｇであり、平均粒径２０ｎｍのオイル処理シリカを主成分とする外添剤の含有率を３０％以下にして、トナーの流動性を上げ過ぎないようにしている。

電源Ｄ１３ａは、負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を現像スリーブ４２に印加して、現像スリーブ４２よりも相対的に正極性となった感光ドラム１１ａの静電像へトナーを供給して、静電像を反転現像する。

一次転写ローラ１４ａは、外径１６ｍｍ、中間転写ベルト１６を介して感光ドラム１１ａに圧接して、感光ドラム１１ａと中間転写ベルト１６との間にトナー像の一次転写部Ｔａを形成する。

電源Ｄ１４ａは、一次転写ローラ１４ａに正極性の直流電圧を印加して、負極性に帯電して感光ドラム１１ａに担持されたトナー像を、一次転写部Ｔａを通過する中間転写ベルト１６へ一次転写させる。

＜第１及び第２トナー帯電部材＞
近年、画像形成装置は小型化が進んできたが、帯電・露光・現像・転写・定着・クリーニング等の作像プロセスの各手段・機器が夫々小型になるだけでは、画像形成装置の全体的な小型化には限界がある。また、転写後の感光体上の転写残トナーはクリーニング装置によって回収されて廃トナーとなるが、この廃トナーは、環境保護の面からも出ないことが好ましい。

そこで、クリーニング装置を取り外して、現像装置を用いた「現像同時クリーニング」を行って、感光体上の転写残トナーを現像装置に回収して再利用する「クリーナレスシステム」が実用化されている。現像同時クリーニングでは、転写手段を通過した感光体上に残留したトナーを、次工程以後の現像時に、かぶり取り電圧Ｖｂａｃｋ（現像剤担持体に印加する直流電圧と感光体の白画像部との電位差）によって、現像装置の現像剤担持体に回収する。

現像同時クリーニングによれば、転写残トナーは、現像装置に回収されて再利用されるため、廃トナーを無くしてメンテンナンスに手を煩わせることも少なくなる。クリーナレスであることで、スペース面での利点が大きく、画像形成装置を大幅に小型化できる。

現像同時クリーニングでは、現像装置で効率良く残留トナーを回収するために、転写手段と帯電手段との間の感光体に接触させて、第１及び第２のトナー帯電部材（帯電ブラシ、ファーブラシ、帯電ローラ等）が配置される。そして、第１のトナー帯電部材にトナーの正規帯電極性と逆極性の電圧、第２のトナー帯電部材にトナーの正規帯電極性と同極性の電圧を印加する。これにより、感光体上の転写残トナーは、第１のトナー帯電部材を通過する際に除電された後、第２のトナー帯電部材を通過する際に正規帯電極性に帯電されるので、現像装置での回収性が向上する。

図２に示すように、画像形成部Ｐａは、感光ドラム１１ａに独立したクリーニング装置が付設されないクリーナレスシステムを採用している。

一次転写ローラ１４ａによって行われた一次転写において、中間転写ベルト１６へ転写されずに、感光ドラム１１ａに残留した転写残トナーは、第１のトナー帯電部材の一例であるトナー補助帯電ブラシ２４を通過する。

トナー補助帯電ブラシ２４は、固定系ブラシであって、導電性繊維である導電性のレーヨン繊維が使用され、繊維の太さは６デニール、パイル長は５ｍｍ、繊維密度は１０万本／ｉｎｃｈ^２である。他の導電性繊材料としては、導電性のナイロン繊維やポリエステル繊維を利用できる。繊維の太さは２〜１０デニール、パイル長は３〜８ｍｍ、繊維密度は５万本／ｉｎｃｈ^２〜５０万本／ｉｎｃｈ^２の範囲のものが望ましい。また、形状については固定系ブラシに限定されず、往復移動するブラシ材や回転するブラシローラ材でも良い。

電源Ｄ２４ａは、トナーの正規帯電極性と逆極性の直流電圧をトナー補助帯電ブラシ２４に印加する。これにより、トナー補助帯電ブラシ２４は、感光ドラム１１ａの表面に転写残トナーを分散させるとともに除電（又は弱く逆極性に帯電）させる。また、前回の静電像に起因する感光ドラム１１ａ上の電位ムラを解消し、メモリ等のゴースト画像発生を防止する役割も果たす。なお、トナー補助帯電ブラシ２４ａには、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を印加してもよい。

トナー補助帯電ブラシ２４ａを通過して除電・拡散された転写残トナーは、続いて第２のトナー帯電部材の一例であるトナー帯電ブラシ１５ａを通過する。

トナー帯電ブラシ１５ａは、トナー補助帯電ブラシ２４ａと同じものを用いた。しかし、トナー補助帯電ブラシ２４ａとは異なる材料、形状のものでもよく、回転する帯電ローラ、ロールブラシ等としてもよい。

電源Ｄ１５ａは、トナーの正規帯電極性と同極性の直流電圧をトナー帯電ブラシ１５ａに印加する。これにより、感光ドラム１１ａ表面の転写残トナーは、トナー帯電ブラシ１５ａとの接触部を通過する過程で正規極性の電荷（電子）を注入されて、現像装置１３ａ内のトナーと同極性に帯電する。

＜排出制御＞
異なる極性の電圧が印加される第１及び第２のトナー帯電部材を有する画像形成装置では、第１及び第２のトナー帯電部材からそれぞれ排出されるトナーの極性が異なるため、複雑な排出制御が要求される。つまり、画像形成時に使用されるトナーと同じ極性のトナーを排出することに偏った排出制御では、画像形成時に使用されるトナーと逆極性のトナーを排出した場合に、帯電手段の汚染や、下流側の第２のトナー帯電部材へ再度付着する課題がある。

また、フルカラー画像形成装置の場合、第１及び第２のトナー帯電部材から排出されるトナーの全てを現像装置で回収することは、現像装置内の混色の原因となり、画像形成の累積に伴う色再現性への課題がある。

すなわち、一次転写部Ｔａで転写されずに感光ドラム１１ａに残留するトナーは、トナーの正規帯電極性（負極性）を持たない場合が多く、反転トナー（正極性）が支配的である。このような反転トナーに対しては、トナー帯電ブラシ１５ａに正規帯電極性（負極性）の電圧を印加することで、トナー帯電ブラシ１５ａとの間である一定以上の放電を発生させることで、正規帯電極性（負極性）の電荷を付与する。このような帯電処理によって、通常のトナーと同極性に帯電された転写残トナーは、帯電ローラ１２ａを通過して、現像装置１３ａに回収される。

しかし、感光ドラム１１ａとトナー帯電ブラシ１５ａとの接触部で、放電による十分な負電荷の付与が行われなかった場合、正極性の反転トナーが負極性のトナー帯電ブラシ１５ａに付着する。このことは、一次転写ローラ１４ａに印加された正極性の電圧が過剰だった場合、転写残トナー量が多い場合、低温低湿環境下で現像装置１３ａ内に反転トナーが多く発生した場合等に発生し易い。

そして、このような状況が継続すると、トナー帯電ブラシ１５ａに反転トナーが堆積し続けて、トナー帯電ブラシ１５による帯電付与能力が徐々に低下し、トナー帯電ブラシ１５を通過する反転トナーや未帯電トナーが増えてしまう。この結果、トナー帯電ブラシ１５を通過した転写残トナーが、帯電ローラ１２ａに付着、堆積して帯電ムラを発生させ、帯電ムラによるかぶりや画像不良に至ってしまう。

また、トナー補助帯電ブラシ２４ａ及びトナー帯電ブラシ１５ａにトナーが大量に堆積すると、画像形成時に、小さなきっかけで大量のトナーが感光ドラム１１ａへ排出されて、画像汚れが発生する可能性がある。

そこで、非画像形成時に、トナー補助帯電ブラシ２４ａ及びトナー帯電ブラシ１５ａから機械的又は電気的にトナーを感光ドラム１１ａへ排出させて、現像装置１３ａへ回収させることが従来から行われている。

しかし、トナー帯電ブラシ１５に付着蓄積したトナーは、劣化したトナーや不良トナーである場合が多いので、現像装置１３ａで回収して再利用した場合に、画質低下などを引き起こす課題を残していた。

そこで、画像形成装置１００では、非画像形成時において、トナー補助帯電ブラシ２４ａ及びトナー帯電ブラシ１５ａから感光ドラム１１ａへ、間隔を形成して重ならないようにトナーを排出する。そして、一次転写部Ｔａに印加するバイアスを切替えて、逆方向の転写電界を作用させることにより、トナー補助帯電ブラシ２４ａ及びトナー帯電ブラシ１５ａから排出したトナーを、別々に中間転写ベルト１６へ転写して、画像形成部Ｐａから排除する。これにより、感光ドラム１１ａから中間転写ベルト１６へ効率良くトナーを転移させて、上述のような問題を解決している。

＜実施例１＞
図３は実施例１の排出制御の説明図、図４は実施例１の排出制御のタイムチャート、図５は比較例の排出制御の説明図、図６は実施例１の排出制御の効果の説明図である。

実施例１の排出制御の実施タイミングは、非画像形成時である。すなわち、電源スイッチの投入後の起動回転時、記録紙ジャムや通信障害の復旧後のＪＡＭ復帰時、１枚目の記録材への画像形成開始前の前回転時、連続画像形成中の所定累積枚数ごとに形成される拡大された紙間等である。

図３の（ａ）に示すように、実施例１の排出制御では、トナー補助帯電ブラシ２４ａとトナー帯電ブラシ１５ａとから堆積したトナーを感光ドラム１１ａ上の異なる位置に間隔を形成して排出する。これにより、トナー補助帯電ブラシ２４ａから排出したトナーとトナー帯電ブラシ１５ａから排出したトナーとの混合を避けて、効率的に中間転写ベルト１６へ転写して、ベルトクリーニング装置１９で回収する。

図３の（ｂ）に示すように、実施例１の排出制御では、トナー補助帯電ブラシ２４ａから排出させたトナーの転写時とトナー帯電ブラシ１５ａから排出させたトナーの転写時とでは一次転写ローラ１４ａに印加するバイアスを切替えて逆転させる。これにより、中間転写ベルト１６へ効率良く排出トナーを転写させて、排出トナーがトナー補助帯電ブラシ２４ａ及びトナー帯電ブラシ１５ａに再回収されないようにしている。

図２を参照して図４に示すように、実施例１の排出制御では、まず、トナー補助帯電ブラシ２４ａから感光ドラム１１ａへ堆積トナーを排出させる。

画像形成時のトナー補助帯電ブラシ２４ａには正極性の電圧が印加されているため、トナー補助帯電ブラシ２４ａに付着蓄積している堆積トナーは、概ね負極性に帯電している。負極性に帯電した堆積トナーをトナー補助帯電ブラシ２４ａから感光ドラム１１ａへ排出するために、制御部１１０は、電源Ｄ２４ａを制御して、トナー補助帯電ブラシ２４ａに正極性の矩形波電圧を多数回印加する。トナー補助帯電ブラシ２４ａに、短い周期の直流電圧が繰り返し印加されると、正極性の電圧が低下する毎にトナー補助帯電ブラシ２４ａから堆積トナーが排出される。

具体的には以下のような電圧条件を用いた。
画像形成時の印加電圧 ： ４００Ｖ
排出時のピーク電圧 ： ４００Ｖ
排出時のボトム電圧 ： １５０Ｖ
矩形波の周波数 ： １０Ｈｚ
排出期間中の感光ドラム回転回数 ： １．０回転

このような電圧パターンを印加することで、感光ドラム１１ａの表面が＋１５０Ｖに帯電し、負極性に帯電した堆積トナーが、トナー補助帯電ブラシ２４ａから感光ドラム１１ａへ移転して電気的に保持される。

図５の（ａ）に示すように、トナー補助帯電ブラシ２４ａから排出されたトナーは、感光ドラム１１ａに回転に伴ってトナー帯電ブラシ１５ａを通過する。

図５の（ｂ）に示すように、このとき、トナー帯電ブラシ１５ａが接地電位に接続されていると、トナー帯電ブラシ１５ａの正極性の堆積トナーがトナー補助帯電ブラシ２４ａから排出された負極性のトナーに引き込まれて混合してしまう。

図６の（ａ）に示すように、そこで、実施例１では、トナー補助帯電ブラシ２４ａから排出されたトナーが通過するまでの間、トナー帯電ブラシ１５ａに負極性の電圧を印加している。

図６の（ｂ）に示すように、トナー帯電ブラシ１５ａに負極性の電圧を印加することによって、トナー帯電ブラシ１５ａの正極性の堆積トナーがトナー補助帯電ブラシ２４ａから排出された負極性のトナーに引き込まれにくくなる。

ここで注意しなければならないのは、負極性の電圧を印加することで、トナー帯電ブラシ１５に付着蓄積したトナーが感光ドラム１１ａに吐き出されることである。これに対しては印加する電圧の大きさを調節することで、この問題を回避している。

具体的には以下のような電圧条件を用いた。
画像形成時の印加電圧 ： −８００Ｖ
排出時の印加電圧 ： −５００Ｖ

図２を参照して図４に示すように、制御部１１０は、トナー補助帯電ブラシ２４ａから排出されたトナーが帯電ローラ１２ａを通過する過程では、帯電ローラ１２ａに負極性の直流電圧を印加させる。これにより、トナー補助帯電ブラシ２４ａから排出された負極性のトナーが帯電ローラ１２ａに電気的に転移しないようにしている。

具体的には以下のような電圧条件を用いた。
画像形成時の印加電圧 ： −７００ＶＤＣ＋１６００ＶｐｐＡＣ
排出時の印加電圧 ： −５００ＶＤＣ

制御部１１０は、現像装置１３ａへの劣化トナーの回収を最小限に抑えるように、排出制御中は、現像スリ−ブ４２を回転させる駆動モ−タＭ１３を停止させて、現像スリ−ブ４２の回転を停止させている。これにより、トナー補助帯電ブラシ２４ａから排出されたトナーが現像装置１３ａを通過する際に、現像装置１３ａ内へ劣化トナーが混入しない。

図３の（ｂ）に示すように、トナー補助帯電ブラシ２４ａから排出されたトナーが一次転写部Ｔａを通過する間、制御部１１０は、一次転写ローラ１４ａに通常画像形成時と同じ正極性の直流電圧を印加させる。これにより、負極性に帯電して感光ドラム１１ａに担持された排出トナーが中間転写ベルト１６へ移転し、中間転写ベルト１６の回転に伴ってベルトクリーニング装置（１９：図１）へ搬送されて回収される。

具体的には以下のような電圧条件を用いた。
画像形成時の印加電圧 ： ＋５００Ｖ
排出時の印加電圧 ： ＋５００Ｖ。

なお、図１に示す二次転写部Ｔ２を排出トナーが通過する過程では、二次転写ローラ１７に負極性の直流電圧を印加して、二次転写ローラ１７へ排出トナーが転写されないようにしている。

次に、トナー補助帯電ブラシ２４ａから排出されたトナーがトナー帯電ブラシ１５ａを通過した後に、制御部１１０は、トナー帯電ブラシ１５ａから堆積トナーを排出させる。

トナー帯電ブラシ１５には、画像形成時に、トナーの正規帯電極性と同極性（負極性）の電圧を印加しているため、付着蓄積したトナーは、現像装置１３ａ内のトナーとは逆極性に帯電している。トナー補助帯電ブラシ２４ａに付着蓄積したトナーは、トナー補助帯電ブラシ２４ａと同様に、画像形成時の印加電圧と同極性の矩形波を多数回印加する方法で感光ドラム１１ａ上に排出する。排出されたトナーは、矩形波の印加によって−１５０Ｖに帯電された感光ドラム１１ａの表面に電気的に保持される。

具体的には以下のような電圧条件を用いた。
画像形成時の印加電圧 ： −８００Ｖ
排出時のピ−ク電圧 ： −５００Ｖ
排出時のボトム電圧 ： −１５０Ｖ
矩形波の周波数 ： １０Ｈｚ
排出期間中の感光ドラム回転回数 ： １．０回転。

また、感光ドラム１１ａ上に排出したトナーが帯電ローラ１２ａを汚染しないために、トナー帯電ブラシ１５ａから排出されたトナーに接するタイミングでは、帯電ローラ１２ａへ電圧を印加しない。電源Ｄ１５ａによる直流電圧を印加しないことで、帯電ローラ１２ａへのトナーの付着を抑える。

また、排出されたトナーが現像装置１３ａを通過する際には、現像スリ−ブ４２を回転させる駆動モ−タＭ１３を停止させておくことで、現像装置１３ａ内への劣化トナーの混入を防止する。

最終的に、トナー帯電ブラシ１５ａから排出されたトナーが一次転写部Ｔａを通過する際は、一次転写ローラ１４ａに画像形成時と逆極性の直流電圧を印加する。これにより、トナー帯電ブラシ１５ａから排出されたトナーを、感光ドラム１１ａから中間転写ベルト１６へ効率的に転写させる。

具体的には以下のような電圧条件を用いた。
画像形成時の印加電圧 ： ＋５００Ｖ
排出時の印加電圧 ： −５００Ｖ

その後、二次転写ローラ１７に正極性の直流電圧を印加した二次転写部Ｔ２を通過させてベルトクリーニング装置１９で回収することにより、堆積トナーの排出制御が完了する。

以上のように、実施例１では、異なる極性の電圧が印加されるトナー補助帯電ブラシ２４ａとトナー帯電ブラシ１５ａとの堆積トナーの排出制御を、感光ドラム１１ａ上の異なる位置で実行する。感光ドラム１１ａに排出したトナーを中間転写ベルト１６へ効率的に転写して現像装置１３ａへの回収を阻止している。その結果、ダウンタイムを抑えることで生産性が高く、且つ画像形成再開時の画質低下を抑える画像形成装置１００を実現している。

＜実施例２＞
図７は実施例２の排出制御のタイムチャート、図８は比較例の排出制御の説明図、図９は実施例２の排出制御の効果の説明図である。

図７に示すように、実施例２の排出制御は、画像形成装置１００において、トナー帯電ブラシ１５から先にトナーを排出させる以外は、実施例１と同様に構成して、同様に制御される。従って、重複する説明を省略して、実施例１との相違点を説明する。

実施例２の排出制御は、第１及び第２のトナー帯電部材に付着堆積したトナーの量が多い場合、例えば、印字率の高い画像形成が続いた場合や、排出制御の頻度が少ない場合に有効である。

図８の（ａ）に示すように、印字率の高い画像形成が続いた場合、あるいは生産性を高めるべく排出制御の頻度をぎりぎりまで抑えた場合、下流側のトナー帯電ブラシ１５ａには相当量のトナーが堆積している。そして、この状態で上流側のトナー補助帯電ブラシ２４ａからトナーを排出させると、図８の（ｂ）に示すように、感光ドラム１１ａに排出されたトナーがトナー帯電ブラシ１５ａを通過する際にトナーを引き込んでしまう。実施例１で説明したように、感光ドラム１１ａの別々の位置にトナーを排出させているにもかかわらず、トナー補助帯電ブラシ２４ａから排出された負極性のトナーにトナー帯電ブラシ１５ａに保持された正極性のトナーが混在してしまう。この結果、一次転写ローラ１４ａに正極性の電圧を印加した一次転写部Ｔａでは、正極性のトナーが感光ドラム１１ａに残って転写効率が低下する。

そこで、実施例２の排出制御では、下流側のトナー帯電ブラシ１５ａの堆積トナーを最初に感光ドラム１１ａに排出完了させてしまう。これにより、上流側のトナー補助帯電ブラシ２４ａから排出させたトナーがトナー帯電ブラシ１５ａを通過する際には、トナー帯電ブラシ１５ａに引き込むべきトナーが既に無くなっている。

図９の（ａ）に示すように、実施例２の排出制御では、最初に、感光ドラム１１ａの回転方向の下流位置に配置されたトナー帯電ブラシ１５ａの堆積トナーを感光ドラム１１ａへ排出させる。そして、下流側のトナー帯電ブラシ１５ａに堆積したトナーを排出し終えた後に、上流側のトナー補助帯電ブラシ２４ａからトナーを排出させる。トナー補助帯電ブラシ２４ａでの排出制御によるトナーが、下流側のトナー帯電ブラシ１５ａに到達するよりも以前に、トナー帯電ブラシ１５ａの排出制御を終了させる。

図９の（ｂ）に示すように、トナー補助帯電ブラシ２４ａからの排出トナーがトナー帯電ブラシ１５ａを通過する際に、トナー帯電ブラシ１５ａに付着蓄積しているトナーの電気的引き込みを防止している。また、逆に、トナー補助帯電ブラシ２４ａから排出されたトナーがトナー帯電ブラシ１５ａに付着堆積したトナーに取り込まれる現象も同時に防止している。

このため、感光ドラム１１ａの表面における負極性のトナーと正極性のトナーの混在が少なくなって、一次転写部Ｔａでは、中間転写ベルト１６へ高い転写効率で転写して排出トナーを回収できる。

実施例２の排出制御によれば、補助帯電ブラシ２４ａに付着蓄積したトナー量が多い、特に印字率の高い画像形成が続いた場合にも対応し、且つ吐き出し制御の頻度を抑えることのできる画像形成装置１００となっている。

＜実施例３＞
実施例１、２では、イエロ−の画像形成部Ｐａにおける堆積トナーの排出制御を説明したが、実際には、堆積トナーの排出制御は、複数の画像形成部（Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ：図１）で並行に実施される。

実施例３では、複数の画像形成部（Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ：図１）で並行に実施される個別の排出制御の開始及び終了のタイミングを説明する。なお、タイミングの違い以外は、個別の排出制御は、実施例１と同様に構成して、同様に制御される。従って、重複する説明を省略して、実施例１との相違点を説明する。

中間転写体や記録材搬送体に複数の（２色以上の）画像形成部を付設した画像形成装置においては、上流側に位置する画像形成部で形成されるトナー像が下流側に位置する画像形成部の感光体に再転写してしまう。このため、上流側に位置する感光体に排出して中間転写体等に転写した排出トナーが、下流側に位置する感光体に再転写して現像装置に回収される可能性がある。そして、このことは、排出トナーの中間転写体等への転写効率の悪化、現像装置内への混色、かぶりトナーのよる画像汚れ等の問題を引き起こす可能性がある。

そこで、実施例３では、図１に示すように、複数の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄにおける吐き出し制御のタイミングを、中間転写ベルト１６上に反対極性の排出トナーが転写されないように設定している。感光ドラム１１ａから排出トナーを転写した中間転写ベルト１６の領域へ、感光ドラム１１ｂから排出トナーが転写されないように画像形成部Ｐｂが制御される。感光ドラム１１ａ、１１ｂから排出トナーを転写した中間転写ベルト１６の領域へ、感光ドラム１１ｃから排出トナーが転写されないように画像形成部Ｐｃが制御される。感光ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃから排出トナーを転写した中間転写ベルト１６の領域へ、感光ドラム１１ｄから排出トナーが転写されないように画像形成部Ｐｄが制御される。感光ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄから中間転写ベルト１６上のそれぞれ異なる位置へ排出トナーを順次転写させる。

実施例３の排出制御は、さらなる生産性の高い画像形成装置１００を実現するとともに、画像形成の累積を通して画質を高いレベルで維持可能な画像形成装置１００を実現する。

第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。 画像形成部の構成の説明図である。 実施例１の排出制御の説明図である。 実施例１の排出制御のタイムチャートである。 比較例の排出制御の説明図である。 実施例１の排出制御の効果の説明図である。 実施例２の排出制御のタイムチャートである。 比較例の排出制御の説明図である。 実施例２の排出制御の効果の説明図である。

符号の説明

１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ 感光体（感光ドラム）
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ 帯電手段（帯電ローラ）
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ 現像手段（現像装置）
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ 転写手段（一次転写ローラ）
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ 第２のトナー帯電部材（トナー帯電ブラシ）
１６ 搬送体（中間転写ベルト）
１７ 二次転写ローラ
１９ ベルトクリーニング装置
２１ 定着装置
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ 露光装置
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ 第１のトナー帯電部材（トナー補助帯電ブラシ）

Claims (7)

1. トナー像が形成される感光体と、前記感光体上のトナー像を転写媒体へ転写する転写手段と、前記感光体上の転写残トナーをトナーの正規帯電極性とは逆極性に帯電する第１のトナー帯電部材と、前記第１のトナー帯電部材により帯電された前記感光体上の転写残トナーをトナーの正規帯電極性と同極性に帯電する第２のトナー帯電部材と、を有する画像形成装置において、
   前記感光体上で互いに重ならないように前記第１のトナー帯電部材と前記第２のトナー帯電部材から転写残トナーを排出させるタイミングを制御する制御手段と、前記第１のトナー帯電部材から排出された転写残トナーを転写媒体へ転写する際と前記第２のトナー帯電部材から排出された転写残トナーを転写媒体へ転写する際とで前記転写手段に印加するバイアスを切替える切替え手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記第１のトナー帯電部材からトナーを排出させる前記感光体上の領域と前記第２のトナー帯電部材からトナーを排出させる前記感光体上の領域との間に間隔を形成することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記第２のトナー帯電部材から前記感光体へトナーを排出した後に前記第１のトナー帯電部材から前記感光体へトナーを排出させることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記第１のトナー帯電部材から排出させた領域が前記第２のトナー帯電部材を通過する際に、トナーの正規帯電極性と同極性の電圧を印加するように、前記第２のトナー帯電部材を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
5. 画像形成時に、前記第２のトナー帯電部材を通過した前記感光体に接触して、トナーの正規帯電極性と同極性に帯電させる帯電手段を有し、
   前記制御手段は、前記第１のトナー帯電部材から排出させた領域に対しては画像形成時と同極性の直流電圧を印加し、前記第２のトナー帯電部材から排出させた領域に対しては接地電位を印加するように、前記帯電手段を制御することを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の画像形成装置。
6. 画像形成時に、トナーを担持して回転して前記感光体にトナーを供給する現像剤担持体を有し、
   前記制御手段は、少なくとも前記第１のトナー帯電部材からトナーを排出させた領域に対しては回転を停止させるように、前記現像剤担持体を制御することを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の画像形成装置。
7. 前記転写媒体の移動方向に複数の前記感光体が配置され、
   非画像形成時に複数の前記感光体から前記転写媒体へ転写されるトナーが前記転写媒体上で重ならないことを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載の画像形成装置。

Images