JP4923560B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成し、記録媒体上に該トナー像を転写、定着させることにより前記記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置に関する。

近年、プリンタやコピー機を中心とする画像形成装置が広く普及しており、このような画像形成装置を構成する様々な要素に関する技術も広く普及している。画像形成装置の中でも電子写真方式を採用している画像形成装置では、感光体ドラムをはじめとする感光体の上に印刷したいパターンである静電潜像を形成し、現像装置を用いて、この静電潜像にトナーを付着させて現像されたトナー像を形成することが行われている。このようにして形成された感光体上のトナー像は、直接、記録媒体上に転写されるか、あるいは、転写ベルトなどを介して、最終的に記録媒体上に転写され、転写後、定着装置において加圧・加熱されてトナー像が記録媒体上に定着する。

近年、社会全体で省資源化が叫ばれる中で、画像形成装置の分野でも、画像形成に用いる記録媒体（特に出力用紙）の枚数を低減する要請が強まり、記録媒体の両面に出力を行う両面出力型の画像形成装置が現れている。特に、感光体上のトナー像を記録媒体上に直接転写する直接転写方式を採用した両面出力型の画像形成装置は、転写ベルトなどの媒介物を必要としないために、小型化、低コスト化、画像形成の高効率化を実現することができ、注目を集めている。しかし、このような直接転写方式を採用した両面出力型の画像形成装置では、記録媒体の片面にトナー像の転写、定着処理が行われた後に、記録媒体の反対側の面に転写が行われることが多く、このため、定着処理において加熱された記録媒体が、反対側の面への転写の際に感光体と直接接触して感光体表面が高温になることがある。感光体表面が高温になると、その熱が感光体の傍に備えられている現像装置に伝わり、トナーを含有する現像剤の流動性が悪化して現像剤が現像器内に堆積しやすくなる。堆積した現像剤中のトナーは、堆積したままの状態が長時間継続すると、経時変化によって、感光体への付着能力や転写能力の低下といった、トナーの劣化を起こす。このような劣化トナーは、使用前の現像剤を蓄える容器に混入して画像形成に用いられてしまうことがあり、この結果、画像濃度が低下するといった問題が生じる。そこで、現像器内に、劣化トナーを回収する機構を設け、画像濃度が低下してくるとこの機構を利用して劣化トナーを回収する画像形成装置（例えば、特許分文献１参照）や、画像濃度が低下してくると、現像したトナー像を転写することなくそのまま感光体上からクリーニングしてしまうことで劣化トナーを消費する画像形成装置（例えば、特許分文献２参照）が提案されている。また、この特許分文献２記載の画像形成装置では、劣化トナーを消費する過程において、劣化トナーが、トナー像の転写を行う転写ロールに付着するのを避けるために、この過程の間、転写ロールに転写時とは逆バイアスの電圧を印加して劣化トナーの付着を防ぐ工夫も提案されている。
特開平１０−２６８８５号公報 特開２０００−３１０９０９号公報

特許分文献１の機構では、現像器において静電潜像の近くまで現像剤を運搬する役割を果たす現像スリーブに対し、現像剤回収用のスリーブが近接することで、現像スリーブ上の劣化トナーが現像剤回収用のスリーブに移動して回収される。しかし、この方式では、高温下において流動性が悪くなった現像剤が、現像スリーブと現像剤回収用スリーブとが近接する付近に残留し、そのまま固着して堆積していくことがある。この結果、現像剤回収用スリーブの劣化トナーを回収する能力が低下し、回収されなかった劣化トナーが画像形成に用いられて画像濃度が低下するという問題が生じる。また、特許分文献２記載の方法では、逆バイアスの電圧を印加しても少量の劣化トナーの付着は避けられず、画像形成の際には、この少量の劣化トナーの付着によって記録媒体上に汚れが発生する。

本発明は、上記事情に鑑み、安定した、劣化トナーの回収能力を発揮するとともに、劣化トナーの回収に伴う記録媒体の汚れの発生を防ぐ画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の第１の画像形成装置は、
静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成し、記録媒体上に該トナー像を転写、定着させることにより上記記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
上記静電潜像を担持する像担持体と、
上記トナーを含む現像剤を有し、上記像担持体の上の静電潜像を、該現像剤中のトナーで現像してトナー像を形成する現像部と、
上記現像部内の現像剤の温度を、直接あるいは間接に検知する温度検知部と、
上記現像部で形成されたトナー像を上記像担持体から上記記録媒体上に転写する、上記温度検知部の検知結果が所定の高温状態を示している場合に、上記トナー像を転写する転写位置から、上記像担持体とは離間した離間位置へと移動するトナー像転写部と、
上記トナー像転写部により転写されずに上記像担持体上に残留したトナーを、上記像担持体から除去するクリーニング部とを備えたことを特徴とする。

ここで、「所定の高温状態」とは、温度が所定の閾値温度を越えた状態や、あるいは、温度が所定の閾値温度を越えた状態が、所定時間以上継続した状態など、現像剤の温度が高くなった状態を意味する。

本発明の第１の画像形成装置は、現像剤の温度が高くなり所定の高温状態になると、トナー像転写部を像担持体から離間させた上で、像担持体上に残留したトナーの除去を行う。このため、温度上昇に伴って劣化したトナーの除去作業において、トナー像転写部に劣化トナーが付着することが避けられ、その後の画像形成において記録媒体上での汚れの発生が防がれる。また、このような劣化トナーの除去により、その後の画像形成においては転写性が低下していないトナーが使用され、劣化トナーによる画像濃度の低下が防がれる。

また、本発明の第１の画像形成装置において、「上記トナー像転写部は、上記現像剤の温度が上記トナーのガラス転移温度よりも１０℃以上低い所定の閾値温度に達した高温状態で上記離間位置に移動するものである」という形態は好ましい形態である。

現像剤の温度が所定の閾値温度に達したか否かという単純な判断制御の場合には、閾値温度が高すぎると現像剤中のトナーの劣化速度が速くなり、劣化トナーの除去が間に合わなくなる。しかし、閾値温度が、トナーのガラス転移温度よりも１０℃以上低い温度であれば、単純な判断制御であっても劣化トナーを適切に除去することができ、劣化トナーが画像形成に用いられることを回避することができる。

また、上記目的を達成するための本発明の第２の画像形成装置は、
静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成し、記録媒体上に該トナー像を転写、定着させることにより上記記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
上記静電潜像を担持する像担持体と、
上記トナーを含む現像剤を有し、上記像担持体の上の静電潜像を、該現像剤中のトナーで現像してトナー像を形成する現像部と、
上記現像部内の現像剤の温度を、直接あるいは間接に検知する温度検知部と、
上記像担持体に対して当接離間が可能な、上記上記温度検知部の検知結果が所定の高温状態を示している場合には、上記像担持体に当接して上記現像部で形成されたトナー像のトナーを上記像担持体から除去するクリーニング部とを備えたことを特徴とする。

本発明の第２の画像形成装置は、現像剤の温度が高くなり所定の高温状態になると、トナー像のトナーを像担持体から除去するので、温度上昇に伴って劣化したトナーが除去される。このため、その後の画像形成においては転写性の低いトナーが使用されることが回避され、劣化トナーによる画像濃度の低下が防がれる。

また、本発明の第２の画像形成装置において、「上記クリーニング部は、上記現像剤の温度が上記トナーのガラス転移温度よりも１０℃以上低い所定の閾値温度に達した高温状態で上記像担持体に当接するものである」という形態は好ましい形態である。

このような形態によれば、劣化トナーを早めに除去することができ、劣化トナーが画像形成に用いられることを回避することができる。

また、本発明の第２の画像形成装置において、「上記クリーニング部は、上記像担持体との電位差によってトナー像のトナーを上記像担持体から除去するものである」という形態も好ましい形態である。

このような形態によれば、静電的な力を利用した簡単な機構により、像担持体からトナーが除去される。

また、本発明の第２の画像形成装置において、「上記クリーニング部は、上記像担持体上のトナー像のトナーを擦り落とすクリーニングブレードである」という形態も好ましい形態である。

このような形態によれば、像担持体に対するクリーニングブレードの当接によって、像担持体からのトナーの除去が簡単に実行される。

本発明によれば、劣化トナーを回収する能力が安定しており、劣化トナーの回収に伴う記録媒体上での汚れの発生が防がれる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す全体構成図である。

この画像形成装置１０００ａは、電子写真方式を採用したモノクロの両面出力プリンタである。この画像形成装置１０００ａには、電子写真方式用の積層型の感光体であって図の矢印Ｂ方向に回転する感光体３、感光体３に接触しながら感光体を帯電する接触型の帯電器２、感光体３に向けてレーザ光を発し、感光体３上に、周囲より電位の高くなった静電潜像を形成する露光部７、静電潜像にモノクロ（ブラック）のトナーを付着させて現像することでトナー像を形成する現像器６、トナー像が形成された感光体３に搬送されてくる用紙を押圧し、バイアス電圧の印加を受けて感光体３から用紙上にトナー像の転写を行う転写ロール９、用紙上のトナー像に対し熱および圧力を加えることでトナー像の用紙への定着を行う定着器１０、これら各部を制御するＣＰＵ４、トナー像の転写後に感光体３に付着したまま残留したトナーを感光体３に接触して掻き落とすクリーニングブレード３１が備えられている。

転写ロール９は、外径１８ｍｍの半導電性発泡転写ロールであり、スプリング９ａによって転写ロール支持体９ｂとつながっている。この転写ロール支持体９ｂは、ＣＰＵ４の指令を受けた駆動部５ａによって図の左右方向に駆動され、このような転写ロール支持体９ｂの駆動とともに、転写ロール９も図の左右方向に移動する。転写ロール９が左右方向に移動することにより、転写ロール９の、感光体３からの離間あるいは感光体３への当接が実現される。図１では、転写ロール９が感光体３に当接している様子が示されており、この状態では、転写ロール９はスプリング９ａの弾性力によって感光体３に押し付けられている。用紙上にトナー像の転写が行われる際には、この状態が実現される。

図２は、転写ロールが、感光体３から離間している様子を表した図である。

この図に示すように、転写ロール９は、図２で矢印Ｃで示す方向に移動しており、感光体３から離間した状態が実現されている。この状態では、転写ロール９と感光体３との接触がないため、感光体３上のトナーが転写ロール９に付着することがない。

図１に戻り、画像形成装置１０００ａの構成要素についての説明を続ける。

現像器６には、感光体３の近傍に位置し、負電荷を帯びたトナーと、磁性を帯びたキャリアとを成分とする現像剤を表面に担持して図のＡ方向に回転する現像スリーブ６１、現像スリーブ６１上に担持された現像剤を削り落として現像スリーブ６１上の現像剤の層厚を調整する層厚調整板６２、現像剤が溜められた容器６３、容器６３内の現像剤を攪拌する２つの攪拌部６４ａ，６４ｂ、現像器６の温度が閾値温度を越えたか否かを検知するサーミスタ６５が設けられている。サーミスタ６５は、温度に応じて抵抗値が変化する半導体素子であり、サーミスタ６５を流れる電流の変化から温度が所定の閾値温度に達したか否かが検知される。ここで、サーミスタ６５が、本発明にいう温度検知部の一例に相当する。

また、現像スリーブ６１の内部には磁石が組み込まれており、その磁石の磁力をキャリアが受けることで、容器６３から現像剤が現像スリーブ６１の表面に付着する。この現像スリーブ６１は、不図示の現像バイアス印加部によりバイアス電圧の印加を受けており、現像スリーブ６１の電位は、静電潜像の電位よりも低く感光体３の電位よりは高い電位となっている。このため、現像スリーブ６１の表面上に付着した現像剤中のトナーは、静電潜像と現像スリーブ６１との間の電位差により、現像スリーブ６１を離れて静電潜像に付着し、感光体３上にトナー像が形成される。

感光体３上に形成されたトナー像は、転写ロール９において用紙に転写される。転写ロール９に対しては、不図示の機構によりバイアス電圧の印加が行われており、上記の転写は、このバイアス電圧の印加により感光体３上のトナーが転写ロール９側に引き寄せられて転写ロール９と感光体３の間の用紙の上に付着することで実現する。しかし、トナーの中には、感光体３に付着したまま残留するトナーもある。残留トナーが感光体上に残ったままで新たな画像形成が行われると、形成された画像に汚れ等が生じて画質が悪化するが、クリーニングブレード３１が、残留トナーを感光体３上からこそぎ落とすことで、画質の低下は回避されている。

以下では、この画像形成装置１０００ａにおける画像形成の動作について説明する。

この画像形成装置１０００ａには、ブラックのトナーが蓄えられた不図示のトナーカートリッジが備えられており、このトナーカートリッジにより現像器６にトナーの補給が行われる。また、トナー像が転写されるために用いられる用紙は、トレイ１の中に蓄えられ、ユーザから画像形成が指示されると、トレイ１から搬送されて、転写ロール９においてトナー像の転写が行われ、図の上方向に向かって搬送されていく。図１においては、この時の用紙搬送路が、上向きの矢印で示す経路として示されている。

用紙の片面だけに画像形成を行う場合は、用紙はこの用紙搬送路を一回だけ通って定着器１０においてトナー像の定着が行われた後、図の右方向の矢印で示すように、そのまま右方向に排出される。用紙の両面に画像形成を行う場合は、上向きの矢印で示す用紙搬送路を通ることで用紙の片面にトナー像の転写および定着が行われた後、排出されずに後戻りして、上側のレジロール対８ａの間を通り下向きの矢印で示す経路を通って下方に搬送される。そして、下側のレジロール対８ｂにおいて再び上方に転じて、今度は反対側の面にトナー像が転写および定着されて排出される。

このような形態の両面印刷では、用紙の片面に対する定着処理において加熱された用紙が、用紙の反対側の面への転写の際に感光体３と直接接触することになるため、感光体３の表面や、感光体の傍にある現像器６が高温になりやすい。現像器６が高温になると、この熱によって現像剤の流動性が悪くなり、堆積しやすくなる。特に、感光体３に近い位置にある現像スリーブ６１の周辺ではこうした現像剤の堆積が起こりやすく、堆積した現像剤中のトナーは、経時変化により転写能力の低下といったトナーの劣化を起こすことがある。このような劣化したトナーは、周囲の振動などにより容器６３に混入して画像形成に用いられてしまうことがあり、この結果、転写能力が不充分なために画像濃度が低下するといった問題が生じる。このため、この画像形成装置１０００ａでは、現像器６の温度が閾値温度を越えると、所定量のトナーを、画像形成に用いることなく廃棄することで、劣化トナーの除去が行われる。以下では、このような劣化トナーの除去について説明する。

図３は、劣化トナーの廃棄を行う際の、図１に示す画像形成装置の動作の流れを表すフローチャートである。

この画像形成装置１０００ａでは、上述した画像形成の動作とともに、図１に示すサーミスタ６５によって現像器６の温度検知が行われる（ステップＳ１）。現像器６の温度が、所定の閾値温度を越えていない場合は（ステップＳ２；Ｎｏ）、上述した画像形成が行われる。この閾値温度は、４０℃であり、この画像形成装置１０００ａで用いられるトナーのガラス転移温度（Ｔｇ）である５０℃よりも、１０℃低い温度である。閾値温度を越えたことが検知された場合は（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、閾値温度を越えたことが検知された時点より後に出力された用紙の枚数が、ＣＰＵ４ａによりカウントされる（ステップＳ３）。出力枚数が１００枚に達すると（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ４ａは、用紙上への画像形成を停止させ、１００％ベタ画像２枚分のトナーを感光体３上に排出するよう現像器６に指令を出す。この指令により感光体３上に排出されたトナーは、画像形成に用いることなくそのままクリーニングブレード３１によって感光体３から除去される（ステップＳ５）。このようなトナーの除去が、現像器６の温度が閾値温度である４０℃を越えている間は、出力枚数１００枚に一回行われる。

ここで、転写ロール９は、現像器６の下流側に位置し、さらにクリーニングブレード３１より上流側に位置しているため、トナーの排出から除去までの過程において転写ロール９が感光体３と当接したままの状態にあると、排出されたトナーが転写ロール９と接触して転写ロール９に付着することになる。このように転写ロール９に付着したトナーは、画像形成が再開された時に用紙を汚してしまう。このため、この画像形成装置１０００ａでは、ステップＳ５のトナーの排出・除去が行われる際に、ＣＰＵ４ａの指令に基づき、転写ロール９が、図２に示すように感光体３から離間する。この結果、感光体３上に排出されたトナーは、転写ロール９と接触することなく図１に示すクリーニングブレード３１によって感光体３から除去され、トナーが転写ロール９に付着することが避けられる。

以下では、このような制御によって、劣化トナーが回収されて画像濃度の低下が抑制されるとともに、劣化トナーの回収に伴う用紙の汚れは発生しないことを、具体的な実験データに基づいて説明する。なお、以下に説明する実験では、いずれも、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５０℃であり、形状係数値（ＳＦ）１３２、体積平均粒径６．４μｍのほぼ球形の重合湿式トナー粒子を含有する現像剤が用いられている。また、この現像剤には、外添剤として、２種類の体積平均粒径４０ｎｍの無機微粒子と、１種類の体積平均粒径５０ｎｍの無機微粒子とが用いられている。

この実験では、用紙の両面それぞれに、複数のソリッドパッチ（黒い部分）を有する画像比率１％〜４％のモノクロ画像を連続出力するという出力テストを、以下の５つの状況下で行う。
（実施例１）画像形成装置１０００ａ（閾値温度が４０℃）を用いて、上記のモノクロ画像を２０００枚にわたって連続出力する。
（実施例２）画像形成装置１０００ａ（閾値温度が４０℃）を用いて、上記のモノクロ画像を５０００枚にわたって連続出力する。
（実施例３）閾値温度が４２℃であるサーミスタが用いられている点を除けば、画像形成装置１０００ａと同様の構成を持つ画像形成装置を用いて、上記のモノクロ画像を５０００枚にわたって連続出力する。
（比較例１）転写ロールを感光体から離間させる機構が存在せず、また、１００％ベタ画像２枚分のトナーの排出も行わない点を除けば、画像形成装置１０００ａと同様の構成を持つ画像形成装置を用いて、上記のモノクロ画像を２０００枚にわたって連続出力する。
（比較例２）転写ロールを感光体から離間させる機構が存在しない点を除けば、画像形成装置１０００ａと同様の構成を持つ画像形成装置（閾値温度が４０℃）を用いて、上記のモノクロ画像を２０００枚にわたって連続出力する。従って、この比較例２では、現像器の温度が４０℃を越えると、１００枚ごとに１００％ベタ画像２枚分のトナーの排出が行われる。

これら実施例１〜実施例３、比較例１、比較例２それぞれについて、１００枚ごとに、用紙の両面について複数のソリッドパッチそれぞれの濃度をＸ−ｒｉｔｅ社製Ｘ−ｒｉｔｅ４０４Ａを用いて３回測定して平均を取り、さらにそれらの平均値をソリッドパッチ数で平均して１枚分の画像濃度（単位はＳＡＤ）を求める。この作業を（全出力枚数／１００枚）回行い、これら（全出力枚数／１００枚）回分の画像濃度の平均をとることで、最終的な画像濃度を算出する。そして、この最終的な画像濃度の結果を以下のカテゴリーに分けて評価する。

◎ ： １．３４以上
○ ： １．３０以上１．３４未満
○− ： １．２６以上１．３０未満
△ ： １．２０以上１．２６未満
× ： １．２０未満
また、画像濃度の測定とともに、出力された用紙の汚れをチェックし、この汚れの発生を以下のカテゴリーに分けて評価する。

○： 発生せず
△ ： 少し発生
× ： 大量に発生
図４は、出力テストの結果を表す図である。

この図に示すように、転写ロールを感光体から離間させる機構を備えた実施例１〜実施例３では、いずれも用紙の汚れが発生しておらず、一方、転写ロールを感光体から離間させる機構が存在しない比較例２では、汚れが大量に発生している。このことから、転写ロールを感光体から離間させることで、劣化トナーの回収作業に伴う転写ロールへのトナーの付着が避けられることがわかる。また、これら実施例１〜実施例３では、画像濃度は、いずれも画像濃度１．２０以上であり、ベタ画像２枚分のトナーの排出を行わない比較例１の画像濃度１．２０未満という結果と比べて画像濃度の低下が小さくなっている。このことから、ベタ画像２枚分のトナーの排出により転写性の低くなったトナーが除去されて、画像濃度の低下が回避されていることがわかる。また、実施例１の画像濃度と、実施例２の画像濃度とを比較すると、実施例２の方が、悪化している。これは、実施例２の出力枚数は５０００枚であり、実施例１の２０００枚と比べ、出力枚数が多く、このため、実施例２の方が、現像器周辺の温度が上昇しやすく、トナーが劣化する速度が早いことが原因として考えられる。実際、図１に示すタイプの画像形成装置では、出力枚数２０００枚程度であると、現像器周辺の温度は、最大でも４３℃までしか上昇しないが、出力枚数５０００枚程度になると、現像器周辺の温度は、最大４６℃まで上昇する。

また、閾値温度が４０℃である実施例２の画像濃度と、閾値温度が４２℃である実施例３の画像濃度とを比較すると、実施例２の方が画像濃度が高い結果が得られている。この結果は、実施例２では、温度上昇の早い段階で、劣化してきたトナーの除去が行われるため、画像形成に劣化トナーが使用されることが抑制されていることを反映している。

以上の結果をまとめると、温度上昇に伴って劣化したトナーを回収することによって、その後の画像形成において使用されるトナーの転写性が維持されるということと、そのトナーの回収の際に、転写ロールを感光体から離間させることで転写ロールへのトナーの付着が避けられるということが結論できる。

以上説明してきた画像形成装置１０００ａでは、感光体３上に排出されたトナーは、転写ロール９の下流側に位置するクリーニングブレード３１によって感光体３から除去されたが、転写ロールの上流側に、劣化トナーを回収する装置を設けることで、転写ロールを感光体から離間させる機構を必要としない形態も可能である。以下では、劣化トナーを回収する装置において、劣化トナー回収用の転写ロールを利用する画像形成装置について説明する。

図５は、劣化トナー回収用の転写ロールを備えた画像形成装置の全体構成図である。

図５において、図１に示す、構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して示し、同一の構成要素についての重複説明は省略する。この図に示す画像形成装置１０００ｂが図１に示す画像形成装置１０００ａと異なる点は、この画像形成装置１０００ｂでは、転写ロール９を感光体３から離間させる機構が存在しない点と、転写ロール９の上流側において、劣化トナー回収用の転写ロール１１を有する劣化トナー回収装置１１０ｂが備えられている点であり、これらの点を除けば、図１に示す画像形成装置１０００ａと同様の構成を有する。この画像形成装置１０００ｂでも、前述の画像形成装置１０００ａと同様に、図３に示す過程を踏んで感光体３上に劣化トナーの排出が行われるが、ステップＳ５において、クリーニングブレード３１の代わりに劣化トナー回収装置１１０ｂが用いられて感光体３上から劣化トナーが除去される。

以下では、この劣化トナー回収用の転写ロール１１による劣化トナーの回収について説明するが、記録媒体上にトナー像を転写する転写ロール９と、劣化トナー回収用の転写ロール１１とを明確に区別するため、この説明においては、記録媒体上にトナー像を転写する転写ロール９を第１の転写ロール９、劣化トナー回収用の転写ロール１１を第２の転写ロール１１と呼んで２つの転写ロールを区別する。

劣化トナー回収装置１１０ｂには、第２の転写ロール１１に加えて、スプリング１１ａ、転写ロール支持体１１ｂ、第２の転写ロール１１から劣化トナーを擦り落とす転写ロール用クリーニングブレード１１ｅ、第２の転写ロール１１から擦り落とされた劣化トナーを回収する劣化トナー回収用容器１１ｄ、第２の転写ロール１１にバイアス電圧を印加する第２の転写ロール用バイアス印加部１１ｃ、転写ロール支持体１１ｂを駆動させる駆動部５ｂが備えられている。

駆動部５ｂは、図１の画像形成装置１０００ａが有する（第１の）転写ロール９の駆動機構と同様の機構により、第２の転写ロール１１を図の両矢印Ｄ方向に移動させて、第２の転写ロール１１と感光体３との離間・当接を実現させる。このような第２の転写ロール１１の駆動は、ＣＰＵ４ｂの指令の下で行われ、ＣＰＵ４ｂは、劣化トナーを回収する際には、第２の転写ロール１１を感光体３と当接させ、用紙上への画像形成が行われる際には、第２の転写ロール１１を感光体３から離間させる制御を行う。また、ＣＰＵ４ｂは、劣化トナーを回収する際には、第２の転写ロール用バイアス印加部１１ｃに指令を与えて、第２の転写ロール１１に対してバイアス電圧の印加を行わせる。このような制御により、劣化トナーを回収する際には、感光体３上に排出された劣化トナーは、第１の転写ロール９の位置まで運ばれる前に、第２の転写ロール１１から静電的な引力を受けて第２の転写ロール１１上に付着する。この第２の転写ロール１１の存在により、劣化トナーの回収が充分に行われるので、劣化トナーを回収する作業の間に、第１の転写ロール９の位置まで運ばれていく劣化トナーはほとんどない。このため、劣化トナー回収後の画像形成において、第１の転写ロール９に劣化トナーが付着することによる用紙の汚れの発生が回避される。

以下では、このような制御によって、劣化トナーが回収されて画像濃度の低下が抑制されるとともに、劣化トナーの回収に伴う用紙の汚れは発生しないことを、具体的な実験データに基づいて説明する。なお、以下に説明する実験では、前述の、実施例１〜実施例３、比較例１、比較例２で用いられた現像剤と同じ現像剤が用いられている。この実験では、
実施例１〜実施例３、比較例１、比較例２で用いられたモノクロ画像を、３０００枚連続出力するという出力テストが、以下の５つの状況下で行われる。
（実施例４）閾値温度が３５℃であるサーミスタが用いられている点を除けば、画像形成装置１０００ｂと同様の構成を持つ画像形成装置を用いて、上記の出力テストを行う。
（実施例５）画像形成装置１０００ｂ（閾値温度が４０℃）を用いて、上記の出力テストを行う。
（実施例６）閾値温度が４２℃であるサーミスタが用いられている点を除けば、画像形成装置１０００ｂと同様の構成を持つ画像形成装置を用いて、上記の出力テストを行う。
（比較例３）劣化トナー回収用の転写ロールである第２の転写ロール１１が存在せず、また、１００％ベタ画像２枚分のトナーの排出も行わない点を除けば、画像形成装置１０００ｂと同様の構成を持つ画像形成装置を用いて、上記の出力テストを行う。
（比較例４）劣化トナー回収用の転写ロールである第２の転写ロール１１が存在しない点を除けば、画像形成装置１０００ｂと同様の構成を持つ画像形成装置（閾値温度が４０℃）を用いて、上記の出力テストを行う。従って、この比較例４では、現像器の温度が４０℃を越えると、１００枚ごとに１００％ベタ画像２枚分のトナーが感光体上に排出されるが、このトナーは、第１の転写ロール９が圧接している位置を通過して、第１の転写ロール９の下流側に備えられたクリーニングブレード３１によって感光体から除去される。

これら実施例４〜実施例６、比較例３、比較例４それぞれについて、前述の、実施例１〜実施例３、比較例１、比較例２で用いられた方法により、画像濃度の評価と、出力された用紙の汚れの評価とを行う。

図６は、劣化トナー回収用の転写ロールの効果を調べる出力テストの結果を表す図である。

この図に示すように、劣化トナー回収用の転写ロールである第２の転写ロール１１を備えた実施例４〜実施例６では、いずれも用紙の汚れが発生しておらず、一方、劣化トナー回収用の転写ロールが存在しない比較例４では、汚れが大量に発生している。このことから、劣化トナー回収用の転写ロールを備えることで、劣化トナーが第１の転写ロール９に付着することが回避されていることがわかる。また、これら実施例４〜実施例６では、画像濃度は、いずれも画像濃度１．２６以上であり、ベタ画像２枚分のトナーの排出を行わない比較例３の画像濃度１．２０未満という結果と比べて画像濃度の低下が小さくなっている。このことから、ベタ画像２枚分のトナーの排出により、その後の画像形成において画像濃度の低下が回避されていることがわかる。また、実施例４〜実施例６の画像濃度を比較すると、閾値温度が、低い実施例４、実施例５、実施例６の順に、画像濃度が高い結果となっている。このことは、温度の上昇の早い段階において、劣化してきたトナーの除去が行われる方が、画像形成に劣化トナーが使用されることがより抑制されるということを反映している。

以上の結果をまとめると、温度上昇に伴って劣化したトナーを回収することによって、その後の画像形成において使用されるトナーの転写性が維持されるということが結論できる。また、記録媒体上にトナー像を転写する転写ロールの上流側に、劣化トナー回収用の転写ロールを備えることで、記録媒体上にトナー像を転写する転写ロールへのトナーの付着が避けられるということも結論できる。

以上説明してきた画像形成装置１０００ｂでは、感光体３上に排出されたトナーは、劣化トナー回収用の転写ロール１１を有する劣化トナー回収装置１１０ｂによって感光体３から回収されたが、転写ロール１１の代わりに、同様の駆動機構で駆動されるクリーニングブレードを有する劣化トナー回収装置によってトナーの回収を行う形態も可能である。以下では、劣化トナー回収装置において、劣化トナー回収用のクリーニングブレードを利用する画像形成装置について説明する。

図７は、劣化トナー回収装置において、劣化トナー回収用のクリーニングブレードを備えた画像形成装置の全体構成図である。

図７において、図５に示す、構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して示し、同一の構成要素についての重複説明は省略する。この図に示す画像形成装置１０００ｃが図５に示す画像形成装置１０００ｂと異なる点は、この画像形成装置１０００ｂでは、図５に示す劣化トナー回収装置１１０ｂと異なり、劣化トナー回収用のクリーニングブレード１２を有する劣化トナー回収装置１１０ｃが用いられている点である。これらの点を除けば、図１に示す画像形成装置１０００ａと同様の構成を有する。この画像形成装置１０００ｃでも、前述の画像形成装置１０００ｂと同様に、図３に示す過程を踏んで感光体３上に劣化トナーの排出が行われるが、ステップＳ５において、劣化トナー回収用の転写ロールの代わりに、劣化トナー回収用のクリーニングブレード１２によって感光体３上から劣化トナーが除去される。

劣化トナー回収装置１１０ｃには、劣化トナー回収用のクリーニングブレード１２に加えて、劣化トナー回収用のクリーニングブレード１２によって感光体３から擦り落とされた劣化トナーを回収する劣化トナー回収用容器１３、劣化トナー回収用のクリーニングブレード１２を、図の両矢印Ｅ方向に駆動させる駆動部５ｃが備えられている。

この劣化トナー回収用のクリーニングブレード１２の駆動は、ＣＰＵ４Ｃによって行われ、劣化トナー回収用のクリーニングブレード１２は、劣化トナーを回収する際には感光体３と当接し、用紙上への画像形成が行われる際には感光体３から離間する。

このような劣化トナー回収用のクリーニングブレード１２を用いて、前述の、実施例４〜実施例６、比較例３、比較例４と同様の出力テストを行うことで、温度上昇に伴って劣化したトナーを回収することによって、その後の画像形成においてトナーの転写性が維持されることと、記録媒体上にトナー像を転写する転写ロールの上流側に、劣化トナー回収用のクリーニングブレードを備えることで、記録媒体上にトナー像を転写する転写ロールへのトナーの付着が避けられるということが確認される。

以上説明した実施形態では、帯電器として接触型の帯電器を用い、感光体として積層型の感光体を用いたが、本発明は、帯電器としてコロトロンなど非接触型の帯電器を用い、感光体として単層型の感光体を用いるものでもよい。

また、本実施形態では、静電潜像を形成するため、レーザ光を発する露光器を用いたが、本発明は、ＬＥＤ光や液晶シャッタ光を発する露光器を用いてもよい。

また、本実施形態の画像形成装置は、モノクロの両面出力プリンタであったが、本発明の画像形成装置は、カラーの両面出力プリンタに応用されてもよい。

また、以上説明した実施形態では、現像器６に備えられたサーミスタ６５が現像剤の温度が閾値温度を越えたか否かを検知したが、本発明は、このように直接的に現像剤の温度を検知する形態以外に、例えば、感光体の近傍に備えられたサーミスタが感光体表面の温度の検知することを通じて、現像器内の現像剤の温度が間接的に検知される形態であってもよい。

本発明の画像形成装置の一実施形態を示す全体構成図である。 転写ロールが、感光体３から離間している様子を表した図である。 劣化トナーの廃棄を行う際の、図１に示す画像形成装置の動作の流れを表すフローチャートである。 出力テストの結果を表す図である。 劣化トナー回収用の転写ロールを備えた画像形成装置の全体構成図である。 劣化トナー回収用の転写ロールの効果を調べる出力テストの結果を表す図である。 劣化トナー回収装置において、劣化トナー回収用のクリーニングブレードを備えた画像形成装置の全体構成図である。

符号の説明

１０００ａ，１０００ｂ，１０００ｃ 画像形成装置
１ トレイ
２ 帯電器
３ 感光体
３１ クリーニングブレード
４ａ，４ｂ，４ｃ ＣＰＵ
５ａ，５ｂ，５ｃ 駆動部
６ 現像器
６１ 現像スリーブ
６２ 層厚調整板
６３ 容器
６４ａ，６４ｂ 攪拌部
６５ サーミスタ
７ 露光部
８ａ，８ｂ レジロール対
９ 転写ロール
９ａ スプリング
９ｂ 転写ロール支持体
１０ 定着器
１１ 劣化トナー回収用の転写ロール（第２の転写ロール）
１１ａ スプリング
１１ｂ 転写ロール支持体
１１ｃ 第２の転写ロール用バイアス印加部
１１ｄ 劣化トナー回収用容器
１１０ｂ，１１０ｃ 劣化トナー回収装置
１２ 劣化トナー回収用のクリーニングブレード

Claims (2)

1. 静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成し、記録媒体上に該トナー像を転写、定着させることにより前記記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
   前記静電潜像を担持する像担持体と、
   前記トナーを含む現像剤を有し、前記像担持体の上の静電潜像を、該現像剤中のトナーで現像してトナー像を形成する現像部と、
   前記現像部内の現像剤の温度を、直接あるいは間接に検知する温度検知部と、
   前記現像部で形成されたトナー像を前記像担持体から前記記録媒体上に転写する、前記温度検知部の検知結果が、上記トナーのガラス転移温度よりも１０℃以上低い所定の閾値温度に上記現像剤の温度が達した高温状態を示している場合に、前記トナー像を転写する転写位置から、前記像担持体とは離間した離間位置へと移動するトナー像転写部と、
   前記トナー像転写部により転写されずに前記像担持体上に残留したトナーを、前記像担持体から除去するクリーニング部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成し、記録媒体上に該トナー像を転写、定着させることにより前記記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
   前記静電潜像を担持する像担持体と、
   前記トナーを含む現像剤を有し、前記像担持体の上の静電潜像を、該現像剤中のトナーで現像してトナー像を形成する現像部と、
   前記現像部内の現像剤の温度を、直接あるいは間接に検知する温度検知部と、
   前記像担持体に対して当接離間が可能な、前記前記温度検知部の検知結果が、上記トナーのガラス転移温度よりも１０℃以上低い所定の閾値温度に上記現像剤の温度が達した高温状態を示している場合には、前記像担持体に当接して前記現像部で形成されたトナー像のトナーを前記像担持体から除去するクリーニング部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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