JP4089681B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は，プリンタ，複写機等の電子写真方式による画像形成装置に関する。さらに詳細には，像担持体上の残留トナーを廃棄するためのクリーニング装置を有しない，クリーナレスと呼ばれる画像形成装置に関するものである。

従来より，プリンタ，複写機等の電子写真方式による画像形成装置がある。このような画像形成装置では，一般に，感光体ドラム等の像担持体にトナー像を形成する。そして，そのトナー像を被転写体に転写して画像を得る。従来の画像形成装置では，転写後の像担持体から残ったトナーを掻き取るためのブレード等を有していた。また，掻き取られたトナーは，一般には廃棄されていた。これに対し，クリーナレスと呼ばれる画像形成装置が各種提案されている（例えば，特許文献１参照。）。

クリーナレスの画像形成装置では，ブレード等のクリーニング装置を備えない。すなわち，転写後の像担持体に残った残留トナーを掻き取らない。像担持体に載せたままで，帯電装置および露光装置を通過させる。そして，現像装置によって回収して再利用する。これは，廃トナーの軽減や装置の小型化のために，考案されたものである。

さらに，特許文献１に記載の画像形成装置では，転写装置の下流側に残留トナー均一化手段とトナー帯電量制御手段とが設けられている。これらの手段には例えば，ブラシが用いられている。そして，残留トナーの分散状態と帯電量とを調整している。さらに，トナー帯電量制御手段には，残留トナーを現像トナーと同極性にするためのバイアスが印加されている。

また，残留トナーには，場合により量が多く塊状となった箇所ができることがある。あるいは，逆極性のトナーが含まれている場合もある。これに対し，このような場合でも確実に回収するための画像形成装置が提案されている（例えば，特許文献２参照。）。この文献に記載の画像形成装置では，像担持体に接触するブラシロールを備えている。このブラシロールの回転によって像担持体上の残留トナーをならすようにしている。さらに，ブラシロールとそれを覆うケースにバイアス電圧を印加している。これにより，逆極性に帯電しているトナーはブラシロールに回収される。
特開２００３−１６７４７６号公報 特開２００２−３７２８７８号公報

しかしながら，前記した特許文献１の画像形成装置では，トナー帯電量制御手段の電圧制御が難しいという問題点があった。例えば，トナーを所定の荷電状態に調整するためには，トナー帯電量制御手段に強いバイアスを印加する必要がある。しかしながら，このようにすると，感光体の帯電ムラを生じさせてしまうおそれがある。一方，感光体の帯電ムラを生じさせないためには，トナー帯電量制御手段において中程度のバイアスを印加することになる。この場合は，トナーを所望の荷電状態に調整できないおそれがあるという問題点があった。

また，トナー帯電量制御手段には残留トナーを回収する方向のバイアスが印加されている。そのため，トナーの吐き出しが難しい。吐き出し不良が発生すると，トナー帯電量制御手段にトナーが蓄積されるおそれがある。もしトナーが蓄積されてしまうと，トナー帯電量制御手段の荷電制御機能が低下するといった問題点があった。

また，前記した特許文献２の画像形成装置では，逆極性となったトナーは，正規の極性を保持しているものと分離して捕獲される。そして，その後に廃棄されている。これは，逆極性のトナーがそのまま像担持体によって運ばれ，帯電装置に対面する位置に到達することを防止するためである。逆極性のトナーは，帯電部材に付着するおそれがあるからである。しかし，逆極性となったトナーであっても，その荷電を再調整できれば再使用は可能である。そこで，できるだけ廃棄トナーの量を減らしたいという要望があった。

また，残留トナーの荷電状態は，動作環境によっても異なる傾向がある。さらには，現像装置中の一般的なトナーの荷電量に比較して，ばらつきが大きくなっている。このような残留トナーをそのまま現像装置に対面させただけでは，回収不良の原因となるおそれがある。例えば，残留トナーの荷電量が高すぎると，像担持体との付着力が強すぎる。そのため，現像装置で回収できなくなるおそれがある。

また，逆極性となったり荷電量の低すぎるトナーは，運ばれる途中で帯電部材を汚染するおそれがある。特に，帯電ローラのような接触型の帯電部材では，トナーの付着が起こりやすい。その一方で，接触型の帯電部材は，コロナ放電型のような非接触の帯電部材に比較して，オゾン放出量が少ない。そのため，オゾンフィルタ等を省略することができるという利点がある。すなわち，装置の小型化に適しているので採用したいという要望があった。

本発明は，前記した従来の画像形成装置が有する問題点を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，接触型の帯電装置を使用したクリーナレスの画像形成装置であって，帯電装置を汚染することなく確実に現像装置へ回収させることができ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本発明の画像形成装置は，感光体と，感光体の表面を帯電させる帯電器と，感光体の表面に静電潜像を形成する露光器と，感光体の静電潜像をトナーで現像する現像器と，感光体上のトナー像を被転写体に転写する転写器とを有する画像形成装置であって，転写器より下流かつ帯電器より上流の位置で感光体に接触し，感光体上の転写残トナーの少なくとも一部を一時的に回収するとともに，回収したトナーを感光体上へ吐き出す導電性の接触回転部材と，感光体と接触回転部材との接触位置以外の位置で接触回転部材と非接触で対面する電極と，電極に電圧を印加する電極電圧印加部とを有し，電極電圧印加部が電極に印加する電圧は，感光体の表面の転写後における平均電圧の絶対値に対して絶対値として大きい電圧であるとともに，トナーの現像時の帯電極性と同極性であり，接触回転部材が感光体上へ吐き出すトナーは，電極により荷電量を調整されたものである。

本発明の画像形成装置によれば，転写残トナーは，帯電器に対面する前に接触回転部材に接触する。このときその残留トナーは，接触回転部材に回収される。さらに，回収されたトナーは，電極に対面される。このとき，電極には電極電圧印加部によって電圧が印加されているので，回収されたトナーの帯電状態が調整される。電極に印加されている電圧は，感光体の表面の転写後における平均電圧の絶対値に対して絶対値として大きい電圧であるとともに，トナーの現像時の帯電極性と同極性であるので，残留トナーの帯電状態がトナーの現像時の帯電状態に近づけられる。従って，接触型の帯電器であっても，残留トナーが帯電器に付着するおそれは小さい。これにより，接触型の帯電装置を使用したクリーナレスの画像形成装置であって，帯電装置を汚染することなく確実に現像装置へ回収させることができる画像形成装置となっている。
さらに本発明では，接触回転部材と電極とが非接触であるので，接触回転部材に付着したトナーが電極によって掻き落とされるおそれがない。従って，電極にトナーが付着する可能性は小さい。

あるいは本発明は，感光体と，感光体の表面を帯電させる帯電器と，感光体の表面に静電潜像を形成する露光器と，感光体の静電潜像をトナーで現像する現像器と，感光体上のトナー像を被転写体に転写する転写器とを有する画像形成装置であって，転写器より下流かつ帯電器より上流の位置で感光体に接触し，感光体上の転写残トナーの少なくとも一部を一時的に回収するとともに，回収したトナーを感光体上へ吐き出す導電性の接触回転部材と，感光体と接触回転部材との接触位置以外の位置で接触回転部材と対面する電極と，電極に電圧を印加する電極電圧印加部と，環境情報を出力する環境センサとを有し，電極電圧印加部が電極に印加する電圧は，感光体の表面の転写後における平均電圧の絶対値に対して絶対値として大きい電圧であるとともに，トナーの現像時の帯電極性と同極性であり，電極電圧印加部は，高温または高湿の環境時には，低温または低湿の環境時に比して，電極に印加する電圧の，感光体の表面の転写後における平均電圧との差の絶対値を大きくするものであってもよい。

高温または高湿の環境時には，トナーの帯電性能が低下する。すなわち，低温または低湿の環境時と同じ電圧を印加しても，トナーの帯電量は小さくなる。そこで，このようにすれば，環境状態にかかわらず，ほぼ同等の帯電状態とすることができる。

この場合の本発明では，接触回転部材と電極とが接触しており，接触回転部材と電極との接触箇所の食い込み量が，接触回転部材と感光体との接触箇所の食い込み量より小さいことが望ましい。
このようにすれば，接触回転部材に回収されたトナーが電極に掻き取られるおそれは小さい。従って，電極にトナーが付着する可能性は小さい。

さらに本発明では，接触回転部材に電圧を印加する接触回転部材電圧印加部を有し，接触回転部材電圧印加部が接触回転部材に印加する平均電圧は，電極電圧印加部が電極に印加する電圧と，感光体の表面の転写後における平均電圧との間にあることが望ましい。
このようにすれば，感光体表面に残った残留トナーを，接触回転部材に引きつけることができる。残留トナーの中でも，帯電量が大きく低下したトナーや逆極性となったトナーは，特によく引きつけられる。従って，より確実に残留トナーの帯電状態を調整することができる。

さらに本発明では，接触回転部材から感光体上へ吐き出されたトナーの帯電量が，現像時のトナーの帯電量の０．５倍から２倍の範囲内にあることが望ましい。
このようにすれば，帯電量が大きく低下したトナーや逆極性となったトナーは，含まれていない。従って，そのトナーが感光体の回転とともに帯電器に対面しても，帯電器に付着するおそれは小さい。さらに，現像器に対面すれば，現像器に確実に回収される。

本発明の画像形成装置によれば，接触型の帯電装置を使用したクリーナレスの画像形成装置であって，帯電装置を汚染することなく確実に現像装置へ回収させることができる画像形成装置となっている。

以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，クリーナレス方式のカラープリンタに本発明を適用したものである。

本発明のカラープリンタ１は，図１にその概略構成を示すように，各色の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂｋを有する。このカラープリンタ１はさらに，中間転写ベルト１１，２次転写装置１２，ベルトクリーナ１３を有している。各色の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂｋは，中間転写ベルト１１に沿って配置されている。そして，中間転写ベルト１１上に各色のトナー像を重ね合わせて形成する。重ね合わされたトナー像は，２次転写装置１２で記録紙１４に転写される。中間転写ベルト１１上に残ったトナーは，ベルトクリーナ１３によって掻き取られる。なお以下では，特に区別の必要がない場合には，各色の添字ＹＭＣＢｋを省略して記載する。

各色の画像形成部１０はいずれも同じ構成である。各画像形成部１０は，図１と図２に示すように，感光体ドラム２０を中心として，その周囲に帯電装置３０，露光装置４０，現像装置５０，転写装置６０を有している。ここでは，帯電装置３０として，接触型の帯電ローラを使用している。また，現像装置５０は，負帯電型トナーを用いるタイプである。その他の各装置は一般的なものを使用する。本形態のカラープリンタ１では，さらに，転写装置６０と帯電装置３０との間に荷電制御部７０が備えられている。

また，本形態のカラープリンタ１は，コントローラ８０と環境測定部８１とを有している。コントローラ８０は，各色の荷電制御部７０を制御する。環境測定部８１は，例えば，動作時のカラープリンタ１内の温度や湿度等を測定する。環境測定部８１の測定結果は，コントローラ８０に入力される。

荷電制御部７０は，図２に示すように，ブラシローラ７１，ケース７２，荷電電極７３を有している。これらはいずれも，その長手方向が感光体ドラム２０の軸方向に平行になるように設けられている。また，少なくとも感光体ドラム２０の画像形成幅の全体をカバーしている。ブラシローラ７１と荷電電極７３には，それぞれ電源７４，７５が接続されている。これにより，それぞれ異なる電圧を印加可能にされている。コントローラ８０は電源７４，７５を制御している。これにより，ブラシローラ７１と荷電電極７３とに印加される電圧が，それぞれ適切に制御される。

ブラシローラ７１は，回転軸の周囲に導電性かつ柔軟性の線状部材が植毛されたものである。あるいは，ブラシローラ７１に代えてスポンジローラとしても良い。このブラシローラ７１は，回転軸を中心として回転可能にされている。ブラシローラ７１の線状部材の先端部は，感光体ドラム２０の表面に接触している。また，ケース７２は，感光体ドラム２０に対面する側を除き，ブラシローラ７１を覆って箱状に形成されている。ケース７２は，感光体ドラム２０に非接触に配置されている。

荷電電極７３は，感光体ドラム２０の軸方向に帯状に形成された導電性の部材である。荷電電極７３は，ケース７２の内側に固定されている。つまり，荷電電極７３はブラシローラ７１に対面されている。また，荷電電極７３は，感光体ドラム２０に対しては非接触に配置されている。荷電電極７３とブラシローラ７１とは，接触あるいは非接触のいずれの配置でもかまわない。ブラシローラ７１が荷電電極７３に接触している場合，その食い込み量は，感光体ドラム２０に対するものより小さくするとよい。

次に，本形態のカラープリンタ１における画像形成部１０の動作を説明する。感光体ドラム２０の表面は，帯電装置３０によって一様に帯電される。次に，露光装置４０によって画像データに基づいた静電潜像が形成される。形成された静電潜像が現像装置５０によって現像されてトナー像となる。さらに，転写装置６０によって中間転写ベルト１１に転写される。このとき，中間転写ベルト１１へ転写されずに感光体ドラム２０上に残ったトナーが残留トナーである。

感光体ドラム２０がさらに回転されると，この残留トナーが荷電制御部７０に対面する。このとき，荷電制御部７０のブラシローラ７１は，図２に示すように，感光体ドラム２０に対してカウンター方向に回転されている。さらに，ブラシローラ７１の毛の先端部が感光体ドラム２０の表面に接触している。そのため，感光体ドラム２０の表面の残留トナーは，ブラシローラ７１によってほぐされ均される。

さらに，ブラシローラ７１には，電源７４によって，直流と交流との重畳電圧が印加されている。このブラシローラ７１の印加電圧値は，感光体ドラム２０の表面電位に対して，所定の範囲となるように設定されている。一方，荷電電極７３には，電源７５によって，直流電圧のみが印加されている。この印加電圧値は，動作環境等の条件に応じて，コントローラ８０によって制御される。

ここで，ブラシローラ７１と荷電電極７３とに印加される電圧について説明する。まず，感光体ドラム２０の転写終了後の平均表面電位をＶ０，ブラシローラ７１に印加される平均電圧をＶ１，荷電電極７３に印加される電圧をＶ２とする。これらの３種の電圧は，グランドに対して互いに同一の極性のものである。ここでは，現像装置５０に負帯電型トナーを用いているので，これらの電圧はいずれも負値である。そして，これらの電圧の絶対値は，次の式１の関係を満たすように設定される。
｜Ｖ０｜＜｜Ｖ１｜＜｜Ｖ２｜ …（式１）

ここで，このＶ０が，「感光体の表面の転写後における平均電圧」に相当する。また，Ｖ１が，「接触回転部材電圧印加部が接触回転部材に印加する平均電圧」に相当する。また，Ｖ２が，「電極電圧印加部が電極に印加する電圧」に相当する。上記式１において，｜Ｖ０｜＜｜Ｖ１｜であることにより，感光体ドラム２０からブラシローラ７１へのトナーの移行がよりスムーズに行われる。また，｜Ｖ１｜＜｜Ｖ２｜であることにより，ブラシローラ７１に付着したトナーの荷電量が適切に制御され，ブラシローラ７１から感光体ドラム２０へのトナーの移行がスムーズに行われる。これにより，ブラシローラ７１へのトナーの蓄積が防止され，トナーこぼれによる画像不良の発生が抑制される。

また，ブラシローラ７１に印加される電圧のピーク電圧をＶ１ｐ，Ｖ１ｑとする。ブラシローラ７１に印加される電圧はＶ１ｐ，Ｖ１ｑ間で変化する。そして，その範囲は，次の式２の関係を満たすように設定される。
｜Ｖ１ｐ｜＜｜Ｖ０｜＜｜Ｖ１｜＜｜Ｖ１ｑ｜＜｜Ｖ２｜ …（式２）
さらに，Ｖ１ｐ，Ｖ１ｑは，感光体ドラム２０の帯電状態を変化させない程度に設定される。またＶ１ｐは，グランドに対して他の４種の電圧と異なる極性であっても良い。

このようにバイアスがかけられているので，残留トナーは，感光体ドラム２０の表面からブラシローラ７１へと一旦取り込まれる。次に，ブラシローラ７１に取り込まれたトナーは，ブラシローラ７１の回転によって，荷電電極７３に対面する。そして，荷電電極７３によって荷電調整される。さらに，荷電調整されたトナーは，再び感光体ドラム２０の非画像領域等に吐き出される。

このとき，各印加電圧が上記のように設定されているので，ブラシローラ７１と感光体ドラム２０との間のトナーの移行をスムーズに行うことができる。すなわち，残留トナーは，一時的にブラシローラ７１へ取り込まれるのみである。ブラシローラ７１に溜め込まれることはない。さらに，式２に示すように，荷電電極７３の印加電圧の絶対値｜Ｖ２｜は十分大きく設定されている。従って，荷電電極７３によって，トナーの荷電量は強力に調整される。

一般に，現像装置５０から感光体ドラム２０上に供給されたトナーの荷電量は，各装置を通過することにより，図３に示すように変化する。まず，転写装置６０を通過することによりその荷電量が大きく減少される。また，中にはその極性が逆転した逆極性トナーが出現する場合もある。さらに，図３に示すように，トナー粒子の帯電性能は環境によってかなり変化する。図中，「ＬＬ」は低温低湿，「ＲＴ」は標準環境，「ＨＨ」は高温高湿を示している。高温高湿では特に帯電性能が低下する。

そこで，本形態のカラープリンタ１では，荷電電極７３に印加する電圧を，動作環境に応じて調整する。すなわち，コントローラ８０は，環境測定部８１の測定結果を受けて，電源７５の印加電圧を制御する。例えば，標準環境では，中程度の印加電圧とする。また，高温高湿では，高圧の印加電圧とする。このようにすれば，高温高湿環境時には特に強力に荷電調整される。従って，図３に示すように，いずれの環境においても，望ましい荷電量Ｑ_Rに近づけることができる。

ここで，トナーの望ましい荷電量とは，帯電装置３０に付着しないことと現像装置５０での回収が良好であることとをともに満たす範囲である。この範囲Ｑ_Rを，図３中の右端に矢印で表している。荷電制御部７０から吐き出されて再び感光体ドラム２０に付着したトナーの荷電量Ｑ１は，この範囲内に収まることが望ましい。そこで，コントローラ８０は，Ｑ１が範囲Ｑ_Rに収まるように電源７５の電圧値を制御する。ここで，現像装置５０におけるトナー荷電量の平均値をＱ０とする。吐き出されたトナーの荷電量Ｑ１は，少なくとも，次の式３を満たす範囲内となるように制御される。
０．５×Ｑ０≦Ｑ１≦２×Ｑ０ …（式３）

なお，この式３における不等号の向きは，各荷電量Ｑ０，Ｑ１をその絶対値として捉えて表記したものである。上記式３において，０．５×Ｑ０≦Ｑ１であることにより，帯電装置３０へのトナーの付着が抑制される。また，Ｑ１≦２×Ｑ０であることにより現像装置５０でのトナーの回収がより確実に行われる。その結果として感光体ドラム２０上に残留するトナーによる露光不良（いわゆる露光ケリ）が抑制される。

従って，本形態のカラープリンタ１では，残留トナーは次のように処理される。まず，残留トナーは，感光体ドラム２０の表面に付着して荷電制御部７０に対面する。このとき，感光体ドラム２０と接触しているブラシローラ７１によって均される。さらに，ブラシローラ７１には，平均電圧Ｖ１の交流バイアスがかけられている。そのため，残留トナーは，ブラシローラ７１に取り込まれる。取り込まれたトナーはブラシローラ７１の回転によって運ばれる。

そして，ブラシローラ７１に取り込まれたトナーは，荷電電極７３に対面する。荷電電極７３には，ブラシローラ７１よりも強い直流バイアスがかけられている。そのため，ブラシローラ７１に付着したトナーの荷電量が調整される。さらに，本形態では，環境測定部８１において動作環境が測定される。コントローラ８０では，その結果を受けて，荷電電極７３のバイアスの強さを制御する。従って，残留トナーのもとの荷電量や動作環境の変化等にかかわらず，残留トナーの荷電量は適切な範囲内に調整される。また，残留トナーの中に逆極性となっているものが含まれていたとしても，その極性は修正される。さらに，荷電調整されたトナーは，感光体ドラム２０の非画像領域等に吐き出される。

感光体ドラム２０に付着したトナーは，帯電装置３０を通過する。このとき，残留トナーの荷電量は，帯電装置３０に吸着されない値に調整されている。従って，帯電装置３０を汚すことはない。さらに，残留トナーは，現像装置５０に対面される。このとき，残留トナーの荷電量は現像装置５０での回収に適した値となっている。従って，現像装置５０によって良好に回収される。さらに，この残留トナーを，現像装置５０内のトナーに混合して，再び現像に供することができる。

「実施例」
本形態のカラープリンタ１の荷電制御部７０に所定のバイアスをかけて，トナー荷電量の測定実験を行った。まず，ブラシローラ７１に設定したバイアスは以下の通りとした。このバイアスは，直流と交流の重畳電圧である。交流成分はＶｐｐ＝３００Ｖとした。直流成分は，感光体電位に対してＶｄｃ＝−１００Ｖとした。さらに，交流成分については，周波数ｆ＝１００Ｈｚの矩形波で，Ｄｕｔｙ＝５０％のものを使用した。これに対し，荷電電極７３の有無およびバイアスの大きさを変化させて，トナー荷電量の変化を測定した。

ここで，このトナー荷電量の測定方法について説明する。まず，測定容器の重量を測定しておく。この重量を，Ｗ１（ｇ）とする。次に，トナー層を形成した部分の導通部にエレクトロンメータを接続する。トナー層を形成した部分としては，例えば現像ローラ等が利用できる。また，エレクトロンメータは，例えば，ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ社製の「ＤＩＧＩＴＡＬ ＥＬＥＣＴＲＯＭＥＴＥＲ ＴＲ８６５２」を使用する。

次に，測定容器を吸引機に結合させる。そして，測定容器の吸引口からトナーを吸引する。同時に，吸引時に変動する荷電量をエレクトロンメータで測定する。この測定された荷電量を，Ｃ（Ｃ）とする。さらに，吸引後の測定容器の重量を測定する。この重量には，吸引により捕獲されたトナーの重量が含まれる。この重量を，Ｗ２（ｇ）とする。トナー荷電量Ｑｔは，上記の各測定値を使用して次式で表される。
Ｑｔ＝Ｃ／（Ｗ２−Ｗ１） （Ｃ／ｇ） …（式４）

以上の方法で測定した結果を，図４に示す。図中横軸は荷電電極７３の印加電圧等であり，縦軸はトナー荷電量を示す。最も左側の２点は，荷電調整前のトナー荷電量を示す。すなわち，荷電制御部７０に対面する前のトナー荷電量である。黒塗りの四角と丸とは，正規極性に荷電されていたトナーの例である。一方，白塗りの四角と丸とは，逆極性となっていたトナーの例である。また，各四角で示したのは，標準環境下（２０〜２５℃，５０〜６０％）での動作における測定結果である。各丸で示したのは，高温高湿環境下（３０℃，８５％）での動作における測定結果である。

横軸方向への２，３，４番目の列は，いずれも，荷電制御部７０を通過した後のトナー荷電量を示している。例えば，横軸の２番目は，荷電電極７３を有しない荷電制御部７０の場合を示す。すなわち，ブラシローラ７１のみによる荷電制御部７０を通過させた後のトナー荷電量である。あるいは，荷電電極７３に全く電圧を印加しない場合でも良い。横軸の３番目は，荷電電極７３に−５００Ｖを印加した場合である。また，横軸の４番目は，荷電電極７３に−１０００Ｖを印加した場合である。

図４に示すように，いずれの場合においても，荷電調整前に比較して荷電量が上昇している。ここで，図中「Ｑ」の範囲は，現像装置５０での回収に適した荷電量の範囲である。すなわち，図３中の矢印Ｑ_Rを具体化した一例の範囲である。この図から分かるように，荷電電極７３の印加電圧をある所定の固定値としたのでは，あまり適切とは言えない。全ての条件で，トナーの荷電量を十分に適切な範囲内に調整できているとはいえないからである。

これに対し，本形態のカラープリンタ１では，環境条件に応じて荷電電極７３の印加電圧Ｖ２を調整できる。そこで，例えば標準環境では，Ｖ２＝−５００Ｖとした。さらに，高温高湿環境では，Ｖ２＝−１０００Ｖとした。このようにすれば，正規極性と逆極性のいずれであったトナーについても，そのトナー荷電量を，適切な範囲内に確実に制御することができた。

次に，本形態のカラープリンタ１による画像評価の結果を，図５を参照して説明する。ここでは，感光体ドラム２０の転写終了後の平均表面電位Ｖ０，ブラシローラ７１に印加される平均電圧Ｖ１，ブラシローラ７１に印加される交流成分の振幅Ｖｐｐ，荷電電極７３に印加される電圧Ｖ２，現像装置５０におけるトナー荷電量の平均値Ｑ０を，図のように設定した。ここで，ブラシローラ７１に印加される交流成分は，周波数ｆ＝１００Ｈｚの矩形波で，Ｄｕｔｙ＝５０％のものを使用した。また，各環境条件ＲＴ，ＬＬ，ＨＨは，それぞれＲＴ：２０〜２５℃，５０〜６０％，ＬＬ：１５℃，１０％，ＨＨ：３０℃，８５％とした。

各条件における画像評価の方法は以下の通りである。なお，評価に当たり，画像不良および画像ノイズが，原因となる現象に対応して発生していることも確認した。すなわち，トナーこぼれ，帯電ローラの汚れ，感光体上に残留するトナーによる露光ケリといった現象である。

「トナーこぼれによる画像不良」の評価方法は，１００枚のハーフトーン画像のプリントを行い，トナーこぼれによる画像不良の発生を目視で確認した。このハーフトーン画像とは，濃度１０〜３０％の全面均一（単色）パターンである。各評価記号の基準は次の通りである。
「○」：１００枚中の画像不良の発生枚数が１枚未満のもの
「△」：１００枚中の画像不良の発生枚数が５枚未満のもの
「×」：１００枚中の画像不良の発生枚数が５枚以上のもの

「帯電ローラの汚れによる濃度ムラ」の評価方法は，上記と同様のハーフトーン画像で３０００枚の耐刷を行い，画像ノイズ（濃度ムラ）を目視で確認した。各評価記号の基準は次の通りである。
「○」：画像ノイズが全く発生しない
「△」：１０００枚まで画像ノイズが発生しない（実用可能）
「×」：１０００枚未満で画像ノイズが発生する

「露光ケリによるノイズ」の評価方法は，上記と同様のハーフトーン画像で１００枚の耐刷を行い，画像ノイズ（濃度ムラまたは残像）を目視で確認した。各評価記号の基準は次の通りである。
「○」：画像ノイズが全く発生しない
「△」：２０枚まで画像ノイズが発生しない（実用可能）
「×」：２０枚未満で画像ノイズが発生する

図５中，実験例１から実験例１０までは，いずれも上記の式１と式３とをともに満たしている。また，画像評価の結果も全て良好なものであった。式１と式３とは，以下のものである。
｜Ｖ０｜＜｜Ｖ１｜＜｜Ｖ２｜ …（式１）
０．５×Ｑ０≦Ｑ１≦２×Ｑ０ …（式３）
一方，実験例１１から実験例２０までは，上記の式１あるいは式３の少なくともいずれかを満たさないものである。その結果，いずれも何らかの画像不良が現れた。

実験例１１，１４，１７は，いずれもＶ２を極端に大きくした。そのため，式３を満たさず，Ｑ１＞２×Ｑ０となっている。その結果，いずれも実用可能な範囲内ではあるが，露光ケリによる画像ノイズが発生した。また，実験例１２，１５，１８は，いずれもＶ１を０Ｖとした。そのため，式１を満たさず，｜Ｖ０｜＞｜Ｖ１｜となっている。その結果，トナーの移行がスムーズでなく，トナーこぼれによる画像不良が発生した。また，実験例１３，１６，１９は，いずれもＶ２を小さくした。実験例２０は，Ｖ２を逆極性とした。これらはいずれも式１を満たさず，｜Ｖ１｜＞｜Ｖ２｜となっている。そのため，ブラシローラ７１から感光体ドラム２０へのトナーの移行がスムーズでない。そして，ブラシローラ７１にトナーが蓄積されるため，トナーこぼれによる画像不良が発生した。さらに，実験例１９，２０では，トナーの帯電性能が悪化するＨＨ環境での実験であり，トナーの荷電量がごく小さくなった。そのため，帯電ローラの汚れによる濃度ムラも発生した。

以上詳細に説明したように本形態のカラープリンタ１によれば，荷電調整部７０を有しているので，残留トナーの荷電量が調整される。荷電調整部７０は，ブラシローラ７１と荷電電極７３を有している。ブラシローラ７１には中程度の交流バイアスがかけられている。従って，トナーの取り込みと吐き出しがスムーズにできる。また，荷電電極７３には直流バイアスがかけられている。その大きさは，環境測定部８１の結果に応じて制御される。従って，トナーの帯電性能に応じたバイアスの強さが選択される。これらから，荷電調整部７０から吐き出されたトナーは，適切な荷電量に調整されている。すなわち，帯電装置３０に付着せずに通り抜けることができる。そして，現像装置５０で良好に回収されることができる。これにより，接触型の帯電装置を使用したクリーナレスの画像形成装置であって，帯電装置を汚染することなく確実に現像装置へ回収させることができるものとなっている。

なお，本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，上記の形態では，ブラシローラ７１が感光体ドラム２０に対してカウンタ方向に回転しているとした。しかし，この回転方向は，必ずしもカウンタ方向でなくても良い。
また例えば，荷電電極７３の形状や配置はこれに限らず，ブラシローラ７１の近傍に設けられればよい。
また例えば，荷電電極７３の印加電圧を制御するための条件は，動作環境に限らない。トナー荷電量や帯電性能に関わる各種の条件に応じて，制御されることが好ましい。
また例えば，本形態ではカラープリンタ１に本発明を適用しているが，これに限らず，複写機，ＦＡＸ機等にも適用できる。また，カラー機に限らずモノクロ機でも良いし，中間転写ベルトを使用せず直接記録紙に転写するものでも良い。

本形態のカラープリンタの主要部の概略構成図である。 各色の画像形成部の概略構成図である。 トナーの荷電量の推移状態を示す説明図である。 トナー荷電量の制御される範囲を示す説明図である。 画像評価の結果を示す説明図である。

符号の説明

１ カラープリンタ（画像形成装置）
２０ 感光体ドラム（感光体）
３０ 帯電装置（帯電器）
４０ 露光装置（露光器）
５０ 現像装置（現像器）
６０ 転写装置（転写器）
７１ ブラシローラ（接触回転部材）
７３ 荷電電極（電極）
７４ 電源（接触回転部材電圧印加部）
７５ 電源（電極電圧印加部）
８１ 環境測定部（環境センサ）

Claims (5)

1. 感光体と，前記感光体の表面を帯電させる帯電器と，前記感光体の表面に静電潜像を形成する露光器と，前記感光体の静電潜像をトナーで現像する現像器と，前記感光体上のトナー像を被転写体に転写する転写器とを有する画像形成装置において，
   前記転写器より下流かつ前記帯電器より上流の位置で前記感光体に接触し，前記感光体上の転写残トナーの少なくとも一部を一時的に回収するとともに，回収したトナーを前記感光体上へ吐き出す導電性の接触回転部材と，
   前記感光体と前記接触回転部材との接触位置以外の位置で前記接触回転部材と非接触で対面する電極と，
   前記電極に電圧を印加する電極電圧印加部とを有し，
   前記電極電圧印加部が前記電極に印加する電圧は，前記感光体の表面の転写後における平均電圧の絶対値に対して絶対値として大きい電圧であるとともに，トナーの現像時の帯電極性と同極性であり，
   前記接触回転部材が前記感光体上へ吐き出すトナーは，前記電極により荷電量を調整されたものであることを特徴とする画像形成装置。
2. 感光体と，前記感光体の表面を帯電させる帯電器と，前記感光体の表面に静電潜像を形成する露光器と，前記感光体の静電潜像をトナーで現像する現像器と，前記感光体上のトナー像を被転写体に転写する転写器とを有する画像形成装置において，
   前記転写器より下流かつ前記帯電器より上流の位置で前記感光体に接触し，前記感光体上の転写残トナーの少なくとも一部を一時的に回収するとともに，回収したトナーを前記感光体上へ吐き出す導電性の接触回転部材と，
   前記感光体と前記接触回転部材との接触位置以外の位置で前記接触回転部材と対面する電極と，
   前記電極に電圧を印加する電極電圧印加部と，
   環境情報を出力する環境センサとを有し，
   前記電極電圧印加部が前記電極に印加する電圧は，前記感光体の表面の転写後における平均電圧の絶対値に対して絶対値として大きい電圧であるとともに，トナーの現像時の帯電極性と同極性であり，
   前記電極電圧印加部は，高温または高湿の環境時には，低温または低湿の環境時に比して，前記電極に印加する電圧の，前記感光体の表面の転写後における平均電圧との差の絶対値を大きくすることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２に記載する画像形成装置において，
   前記接触回転部材と前記電極とが接触しており，
   前記接触回転部材と前記電極との接触箇所の食い込み量が，前記接触回転部材と前記感光体との接触箇所の食い込み量より小さいことを特徴とする画像形成装置。
4. 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，
   前記接触回転部材に電圧を印加する接触回転部材電圧印加部を有し，
   前記接触回転部材電圧印加部が前記接触回転部材に印加する平均電圧は，前記電極電圧印加部が前記電極に印加する電圧と，前記感光体の表面の転写後における平均電圧との間にあることを特徴とする画像形成装置。
5. 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，
   前記接触回転部材から前記感光体上へ吐き出されたトナーの帯電量が，現像時のトナーの帯電量の０．５倍から２倍の範囲内にあることを特徴とする画像形成装置。

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