JP5006624B2

JP5006624B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5006624B2
Application number: JP2006314404A
Authority: JP
Inventors: 司朗紀國
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2006-11-21
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2026-11-21
Also published as: JP2008129339A

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ、そして多機能複写機としての複合機など電子写真画像形成装置（以下、単に「画像形成装置」という）に関する。特に、この画像形成装置に装備される帯電装置、現像装置等から不要トナーを像担持体上に吐き出し、除去する画像形成装置に関するものである。

近年、画像形成装置の小型化を図るために、像担持体のクリーナをなくし、像担持体上に残留する転写残トナーを現像手段にて回収させ、再利用するクリーナーレスシステムを採用した画像形成装置がある。

この方法によれば、転写残トナーは現像手段に回収されて次工程以後用いられているため、廃トナーをなくし、メンテンナンスに手を煩わせることも少なくすることができる。またクリーナレスであることでスペース面での利点も大きく、画像形成装置を大幅に小型化できるメリットがある（例えば、特許文献１参照）。

また、このクリーナーレスにおいては、現像手段で効率良く残留トナーを回収するために、帯電手段とは別に、帯電補助手段として帯電ブラシやファーブラシ等を転写手段よりも下流で、帯電手段よりも上流位置に配置し、補助的に帯電する構成がある。この帯電補助手段にて、転写残トナーが帯電補助手段を通過する際に適正な電荷が付与され、現像手段での回収性を向上させる構成となっている。

しかしながら、たとえば画像比率の低い画像形成が連続して行われた場合や、次回画像形成を行うまでの時間（放置時間）が長かったりした場合において、現像手段内のトナーの劣化が進むことがある。このような劣化トナーにて画像形成を行ってしまうと、高画質を維持する妨げとなってしまっていた。このような課題に対して従来の方法では、定期的に現像手段内のトナーを入替えるといったトナー入れ替え制御を行ってきた。

また一方で、クリーナレスシステムにおいて、帯電手段としての帯電補助ブラシにトナーが溜まった場合において、その不要なトナーを吐き出すための吐き出し制御が用いられている。

上記制御は非画像形成時に行われ、帯電補助ブラシからの吐き出しトナーの多くは、劣化したトナーであったり、カラー画像形成装置の場合は前色の再転写トナーであったりするため、積極的にそのトナーを現像器内へ回収させていなかった。従来、回収させない方法として、現像器のスリーブ回転を停止させ、感光ドラム表面電位と現像スリーブ電位により形成される電界を低める方法が取られてきた。
特開２００１−０９２３３０号公報

しかしながら、従来、現像手段や帯電補助ブラシ（帯電手段）から不要なトナーを吐き出すための制御時において、現像装置で不要トナーを回収しないように現像バイアスをＯＮ／ＯＦＦする構成では、高圧の立ち上げ立ち下げ時間が余計に要する。

このため、吐き出しモードに要する制御時間が長くなり、生産性を著しく落としてしまっていた。

そこで、本発明の目的は、現像手段や帯電手段等から不要トナーを吐き出し可能な画像形成装置において、吐き出された不要トナーが現像手段にて回収されることを抑制し、不要トナーを短時間に効率よく除去可能な画像形成装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の画像処理装置は、「回転可能な感光体と、前記感光体を帯電する帯電手段と、前記感光体上に露光により静電像を形成する像形成手段と、前記感光体上に形成された静電像をトナーで現像すると共に、転写されずに感光体上に残留するトナーを回収する現像手段と、前記感光体上に形成されたトナー像を被転写材へと転写する転写手段と、前記感光体の回転方向に沿って、前記転写手段よりも下流側かつ前記帯電手段よりも上流側に配置され、前記感光体上に残留するトナーを帯電する補助帯電手段と、を備え、非画像形成時に前記現像手段から前記感光体へトナーを吐き出すモードを実行可能な画像形成装置であって、前記モード実行時に、感光体上に前記現像手段から吐き出されたトナーを前記転写手段にて前記感光体から被転写材へ転写すると共に、少なくとも前記帯電補助手段か前記帯電手段に画像形成時とは異なるバイアスすることによりトナーの前記現像手段への回収率を画像形成時のトナーの回収率よりも低くなるように制御する制御手段と、」を備えることを特徴とする。また、上記課題を解決するために、本発明の画像処理装置は、「回転可能な感光体と、前記感光体を帯電する帯電手段と、前記感光体上に露光により静電像を形成する像形成手段と、前記感光体上に形成された静電像をトナーで現像すると共に、転写されずに感光体上に残留するトナーを回収する現像手段と、前記感光体上に形成されたトナー像を被転写材へと転写する転写手段と、前記感光体の回転方向に沿って、前記転写手段よりも下流側かつ前記帯電手段よりも上流側に配置され、前記感光体上に残留するトナーを帯電する補助帯電手段と、を備え、非画像形成時に前記補助帯電手段からトナーを吐き出すモードを実行可能な画像形成装置であって、前記モード実行時に、感光体上に前記補助帯電手段から吐き出されたトナーに画像形成時とは異なるバイアスを前記帯電手段に印加することによりトナーの前記現像手段への回収率を画像形成時のトナーの回収率よりも低くなるようにトナーの帯電量を増やすと共に、トナーを前記転写手段で感光体から被転写材へ転写するように制御する制御手段と、」を備えることを特徴とする。

現像手段や帯電補助手段等から不要トナーを吐き出し可能な画像形成装置において、吐き出された不要トナーが現像手段にて回収されることを抑制し、不要トナーを短時間に効率よく除去可能な画像形成装置を提供できる。

以下、この発明の実施の形態を実施する。

以下説明する実施の形態は、現像同時クリーニング方式のクリーナレスシステムを用い、接触帯電手段には帯電ローラを、帯電補助手段には固定系の帯電ブラシを用いたカラー画像形成装置の例である。

（１）画像形成装置
図１は、本実施例の画像形成装置の概略図である。

図１において、像担持体である感光体１１ａ〜１１ｄが矢印の方向に回転自在に配置されている。感光体１１の周囲には、その回転方向に沿って、帯電手段としての帯電ローラ１２ａ〜１２、現像装置１３ａ〜１３ｄ、１次転写手段１４ａ〜１４ｄを有する。また、転写後の転写残トナーを帯電する帯電手段としての帯電補助手段１５ａ〜１５ｄを有する。また、転写手段としての中間転写ベルト１６、２次転写手段１７を有し、感光体１１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１６を介して二次転写手段１７により記録材に転写する。

更に、紙分離手段１８、クリーニング手段としての中間転写ベルトクリーニング手段１９が配置されている。本実施例では、一次転写手段１４、中間転写ベルト１６、二次転写手段１７をまとめて、像担持体上のトナー像を記録材に転写する転写手段としている。また、画像形成装置の下方には記録媒体Ｐを２次転写手段１７に向けて給紙する給紙装置２０が配置され、また、分離装置１８で分離された記録媒体Ｐの搬送方向下流側には、定着装置２１、及び排紙トレイ２２が配置されている。

感光体１１の斜め上方には、潜像形成手段としてのレーザ露光装置２３が配置されており、画像情報により変調されたレーザビームを感光体１１の表面に投射し、感光体１１上に静電潜像を形成するように構成されている。

ここで本実施例の画像形成モードの手順を説明する。

電源が投入されると、図示しないメインモータにより感光体１１及び帯電手段１２は、所定の回転速度で回転を開始する。画像形成動作の実行が指令されたときは、高圧電源（不図示）から交番電圧を重畳した直流電圧が帯電ローラ１２に印加され、感光体１１の表面は所定の電位に帯電される。感光ドラム１１は、アルミシリンダの外周面に有機感光体（ＯＰＣ）やＡ−Ｓｉ、ＣｄＳ、Ｓｅ等からなる光導電体を塗布してなる。

帯電手段１２を構成する材料には、ＥＰＤＭ、ＮＢＲなどのイオン導電性あるいは電子導電性材料、レーヨン、ナイロン系、フッ素系のものを使用する。また形状については、ブラシローラや帯電ローラのものでもよく、抵抗値（常温常湿の初期抵抗）１．０ｅ＋５〜１．０ｅ＋７Ωのものを使用している。

レーザ露光装置２３から、画像情報により変調されたレーザビームが感光体１１の表面に投射され、感光体１１の表面に画像潜像が形成される。形成された画像潜像は、感光体１１の回転により現像装置１３の位置にくると、現像装置１３の現像ローラに接触してトナーにより現像されて顕像化され、感光体１１の上にトナー像が形成される。各現像器内のトナーの帯電量は−２５〜３５μＣ／ｍｇ。また、トナーの流動性を上げすぎないよう、２０ｎｍのオイル処理シリカの含有率を３０％以下にしている。

感光体１１上に現像されたトナー像は、１次転写手段１４にトナーと逆極性のバイアスを印加することで、中間転写体１６上に転写される。中間転写ベルト１６の材料は、ＰＩ（ポリイミド樹脂）で形成され、厚さ５μｍ、表面抵抗効率１１〜１３乗Ω／ｃｍ^２、体積低効率９〜１０乗Ω・ｃｍである。材料としては、ＰＶＤＦ、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、ウレタンゴム、シリコーンゴムなどでも良い。この中間転写ベルト１６は、駆動ローラ、テンションローラ、２次転写対向ローラの３本のローラにより張架され、モータで回転される駆動ローラにより、回転駆動される。

以上のように感光体１１ａ〜１１ｄ上に同様に形成されたトナー像が、順次中間転写体１６上に転写された後、２次転写手段１７により一括して転写紙Ｐに転写される。

一方、給紙装置２０からは中間転写体１６上に形成されたトナー像が２次転写手段１７の位置に来るタイミングで記録紙Ｐが給紙され、中間転写体１６上のトナー像は記録紙Ｐに転写される。トナー像が転写された記録紙Ｐは、分離装置１８において中間転写体１６から分離され、さらに定着装置２１に搬送され、ここで記録紙Ｐ上のトナー像は定着処理され、排紙トレイ２２に排出される。また、記録媒体Ｐへの転写処理において、記録媒体Ｐに転写されずに中間転写体１６上に残留したトナーは、中間転写体１６の回転により中間転写ベルトクリーニング手段１９により回収される。

（２）クリーナーレスシステム（通常画像形成モード）
次に、本実施例のクリーナレスシステムについて説明する。

１次転写手段１４により行われた転写処理において、中間転写体へ転写されずに残留したトナーは、感光体１１と帯電補助手段１５との接触部を通過する際、帯電補助手段１５にトナーの帯電極性と同極性のバイアスが印加され、トナーと同極性に処理される。

帯電補助手段についての詳細な説明を行う。

帯電補助手段１５を構成する繊維には、例えば固定系ブラシで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１００ＫＦのものが使用される。他にはナイロン繊維やポリエステル繊維などでも良く、繊維の太さは２〜１０デニール、パイル長は３〜８ｍｍ、繊維密度は５０〜５００ＫＦの範囲のものが望ましい。また形状についてはブラシローラや帯電ローラなどでも良い。

帯電補助手段１５に印加するバイアスは、正規トナーと同極性のバイアスの直流電圧である。

この帯電補助手段１５の処理方法を詳しく説明する。

転写されずに感光体１１上に残留するトナーを多くは、通常のトナーの正規極性（ここで負帯電極性）をほとんど持たない場合が多く、反転トナー成分（ここでは正帯電極性）が支配的な状態となっている。そこで、本実施例では通常モードとして、一次転写手段によりトナー像を中間転写体に転写した後に転写されずに感光体上に残留する転写残トナーを現像器で効率よく回収するために反転トナーに対して正規トナーと同極性の負電荷の付与を行なっている。即ち、反転トナーが感光体１１と帯電補助手段１５との接触部を通過する際、帯電補助手段に正規トナーと同極性のバイアスを印加し、ある一定以上の放電を発生させる。こうすることで、反転トナーに対して正規トナーと同極性の負電荷の付与が行われる。実際には帯電補助手段１５に−９００Ｖが印加され、図４示すように反転トナーに電荷が付与され、電荷量は約−１１２μＣ／ｍｇとなる。しかしトナー電荷が−１１２μＣ／ｍｇでは、図７に示すように現像手段１３では回収効率が非常に悪い。しかしながら実際は、帯電手段１２を通過する際、帯電手段１２にＤＣ−７００ＶとＡＣ１８００Ｖｐｐがバイアス印加していることで、トナー電荷が−５０μＣ／ｍｇとなるよう電荷制御している（不図示）。またこのとき、現像手段１２にはＤＣ−５５０ＶとＡＣ１５００Ｖｐｐがバイアス印加され、感光ドラム１１と現像手段１３との距離Ｄは４００μｍとなっている。

以上のような処理によって、図５、６に示すように「鏡映力＜トナーが現像手段からの電界から受ける力（現像回収力）」の関係が成立し、感光体上の大部分の転写残トナーは現像バイアスによって現像装置に回収される。即ち、図７で示すように現像回収効率の高い結果となっている。図７は帯電手段１２と帯電補助手段１５との設定により現像手段１３へ到達したトナー電荷を変化させたときの、現像手段での回収効率を表している。本実施例では、現像回収効率が１００％と高いときが「鏡映力＜現像回収力」の関係となっている。逆に、現像回収効率が４０％と低いときが「鏡映力＞現像回収力」の関係となっている。

以上のように、感光体１１上に残留する転写残トナーを現像手段１３に回収する（もしくは後述のように帯電補助手段１４に回収する）ことで、感光体上を清掃するクリーナシステムが成立する。

（３）現像装置のトナー入替モード
次に、本発明の要旨である、現像器内にある劣化したトナーを入れ替えるためのトナー入替モード（トナー除去モード）について説明する。

たとえば画像比率の低い画像形成が連続して行われた場合、現像補助手段１３内のトナーはトナーの入れ替わりが少ない為、劣化することが少なくない。

そして、感光体上に形成されたトナー画像のうち、劣化したトナーは異形していたり、トナー外添剤の被覆が通常と異なっているため、転写効率は低く、安定して高画質を維持することが難しかった。

よって本実施例では、ある一定の画像比率以下の画像形成が継続的に行われた場合、下記で説明するとおり、現像器内のトナー入替制御が行うことで上記課題を解決する。制御タイミングは、本実施例では、画像形成後の後回転や画像形成中の紙間時、又は次回画像形成時の前回転といった非画像形成中の所定のタイミングにて行う。

本実施例のトナー入れ替え制御のシークエンスを図２に示す。

制御時のイメージ図を図３に示す。

まず、非画像形成中に現像器内の劣化トナーの入れ替えを行なうために、図２のように露光手段にてパルス状の静電潜像を形成する。そして、トナー入換用のための静電潜像が現像部に到達すると、現像手段１３より感光ドラム１１上にトナーが現像される。現像されたトナーは、転写手段１４により中間転写体１６へ転写され、中間転写体の清掃手段１９により回収される。また、転写手段１４により感光ドラム１１上へ残った転写残トナーは、その電荷中心がほぼ０近傍となっている。本実施例では、露光手段及び現像手段が、現像手段内の不要トナーをドラム上に転移する転移手段として機能している。

そこで、本実施例では、このような転写残トナーを現像器に回収されないように帯電補助ブラシ１５の帯電条件を通常の画像形成時の帯電条件と異ならせている。具体的には、通常画像形成時よりも転写残トナーのトナー電荷量が大きくなるように帯電手段にて帯電し、転写残トナーが現像器を通過時に回収されないようにする。そして、現像手段を通過した転写残トナーを、転写手段の転写部で中間転写体に転写させ、中間転写体の清掃手段１９により回収するようにしている。本実施例では、現像バイアス電界よりも転写バイアス電界の方が大きい設定としているため、転写手段からの電界から受ける力が鏡映力に打ち勝ってドラム上から除去されるようになっている。

即ち、転写残トナーが帯電補助ブラシ１５を通過する際、帯電補助ブラシ１５にはＤＣ−１０００Ｖバイアス印加されており、帯電補助ブラシ後のトナー電荷は−１２０（μＣ／ｍｇ）となるよう電荷制御される。即ち、転写残トナーが感光ドラム１１との鏡映力を強めるように電荷が付与される。また、補助帯電ブラシ１５により同時に感光ドラム１１上は−４００Ｖに帯電される。次にこの帯電付与された転写残トナーは帯電手段１２を通過するが、この際、帯電手段１２に印加するバイアスは、通常画像形成モードとは異なり、ＤＣ−４００ＶとＡＣ０Ｖｐｐが印加する。この結果、転写残トナーの電荷は帯電手段１２を通過する前後で変化無いまま−１２０μＣ／ｍｇで感光ドラム１１と現像手段１３との接触部へ到達するため、「鏡映力＞現像回収力」の関係が成立するため、現像への回収を最低限に抑えている。またこのとき現像手段１２はＤＣ−２５０ＶとＡＣ１５００Ｖｐｐがバイアス印加されている。

また上記説明してきたトナー電荷の測定方法については、感光ドラム１１上へ通常モードで画像形成を行い、感光ドラム１１上へ現像手段１３からトナー像を形成した直後に本体電源を停止させる。この後、感光ドラム１１上のトナー０．０１４０ｇ採取してＱメータで測定している。今回使用したＱメータは東陽テクニカ製の６１７ＰＲＯＧＲＡＭＭＡＢＬＥ−ＥＬＥＣＴＲＯＭＥＴＥＲである。

またここで、現像手段と感光ドラム１１上とで形成される現像ニップ中において、感光体上のトナーに働く力について詳しく説明する。また図５、６に感光ドラム１１上のトナーに働くイメージ図を示す。

まず、感光体１１上のトナーの感光体表面との機械的付着力であるファンデルワールス力と液架橋力については、接触現像手段の磁気穂（ブラシ）により散らされるため、その機械的付着力をほぼ失う。

次に、感光体表面との静電的付着力である鏡映力Ｆ_１は、トナーの持つ電荷Ｑの２乗に比例しているため、
Ｆ_１＝Ａ＊Ｑ^２ ※Ａは定数
そして、感光体１１上のトナーを現像手段１３で静電気的回収力であるクーロン力Ｆ_２は、
Ｆ_２＝ＱＥ
で表される。またここで、
Ｑ：電荷制御手段により制御後のトナー電荷
Ｅ：感光体１１表面電位と現像手段との電界強度
と表され、感光ドラムの表面電位をＶｄ、現像手段へ印加するＤＣ電圧をＶｄｃ、感光ドラム表面と現像手段との距離（本実施例では感光ドラムと現像スリーブとの距離）をＤとしたとき、
Ｅ＝｜Ｖｄ―Ｖｄｃ｜／Ｄ
となる。よって以上から
Ｆ_１＞Ｆ_２＞０・・・（１）
の関係を満たすとき、「鏡映力＞現像回収力」の関係となり、現像手段への回収効率は抑えることが出来る。

本実施例の構成で実際に「鏡映力と現像回収力」との関係を実験により獲得している。その結果を図７に示す。この結果から、トナーの持つ電荷が、Ｑ／Ｍ＜−７０μＣ／ｍｇのとき、式（１）を満たす結果が得られている。図の絶対値が４０％以下とならない理由は、現像手段１３の現像スリーブの回転方向が、感光ドラム１１とカウンタ方向のため、現像スリーブ上のキャリアによってドラム上のトナーがかきとられてしまうからである。

以上の方法によって、入れ替えモード（除去モード）を実行することで、現像手段のトナー入れ替え制御を行いつつ、劣化した転写残トナーの現像手段での回収を防止しつつ、効率よく中間転写体１６へトナーを転写し、中間転写体の清掃手段１９へ回収する。また転写手段１４へ印加する転写バイアスは、通常画像形成よりも高く設定することで、現像手段で回収されないトナーに対する転写効率を高めてもよい。

本実施例のトナー吐き出しモード（除去モード）における、帯電手段の帯電条件は以下のように設定すればよい。例えば、画像濃度１００％のベタ画像を形成し、このベタ画像を転写手段により転写した後の転写残トナーのうち、次工程で現像装置により回収される単位面積あたりの量（トナー回収率）を測定する。そして、通常画像形成モード時の回収率よりもトナー吐き出しモード時の方が回収率が低くなるように帯電手段への印加バイアスを調整する。

本実施例の転写残トナー回収率の測定方法を記載する。

まず、トナー回収率は以下のように定義する。
トナー回収率＝（ベタ画像の転写残トナーの現像手段にて回収（通過）した後の単位面積当りの転写残トナー量）／（ベタ画像を転写した後の単位面積当りの転写残トナー量）・・・・（式１）
本実施例では、通常画像形成中のトナー回収率とは、以下のように測定する。即ち、濃度１００％のベタ画像を形成し、転写手段にて転写させた後、ドラムを停止させ、ドラム上にあるベタ画像の転写残トナー量を何回か測定し、単位面積あたりの転写残トナー量の平均値を測定し、式１の分子とする。また、同様にベタ画像を形成し、転写させた後、ベタ画像を作成した領域に濃度ゼロの画像を重ねて形成した後のベタ画像形成領域の単位面積あたりのトナー量の平均値を測定し、式１の分母とする。

また、トナー除去モード時のトナー回収率は以下のように測定する。

即ち、濃度１００％のベタ画像を形成し、転写手段にて転写させた後、ドラムを停止させ、ドラム上にあるベタ画像の転写残トナー量を何回か測定し、単位面積あたりの転写残トナー量の平均値を測定し、式１の分子とする。また、非画像形成中に現像装置からトナー入替モード（除去モード）を実行時において、転写させた後、ドラムを停止させ、ドラム上にあるベタ画像の転写残トナー量を何回か測定し、単位面積あたりの転写残トナー量の平均値を測定し、式１の分子とする。

また、同様に、非画像形成中に現像装置からトナー入替モードを実行時において、転写させた後、トナー吐き出し領域が再度現像手段を通過した後のドラム上に残留する単位面積あたりのトナー量の平均値を測定し、式１の分母とする。

通常画像形成モード時では、図７のようにトナー回収率は９５％から１００％であり、吐き出しモード時には、トナー回収率は６０％以下となることが好ましい。より好ましくはトナー回収率は４０％以下となることが好ましい。

本実施例では、帯電手段１２及び帯電補助手段１５に印加するバイアスを適宜、調整することで、上記の回収効率となるように制御している。

以上のように、本実施例により、安定した高画質の維持、およびそれを達成するための制御時間短縮を実現した画像形成装置を提供する。即ち、従来のように、転写残トナーを現像装置で回収しないように、現像スリーブの回転を停止させ、現像装置に印加する印加バイアスを抑える方法では以下のように制御時間が長くなっていた。即ち、転写残トナーが残っている領域が通過した後に、余分な時間（感光ドラムを所定電位にするよう帯電高圧設定変更＋現像スリーブ回転開始＋高圧開始を順次行う為）が掛かっていた。それに対し本実施例では、上記の余分な時間をなくすことができる。

本実施例では、トナー入替モード（除去モード）の実行タイミングとして、ある一定の画像比率以下の画像形成が継続的に行われた場合で説明したが、これに限らず、例えば、所定枚数画像形成を行なった場合に上記モードを実行してもよい。

本実施例の画像形成装置の概略図は、実施例１と同様（図１）である。

たとえば、次回画像形成までの時間（放置時間）が長かった場合、現像手段１３内のトナーは、放置時間の長さからその劣化は少なくない。

よって本実施例では、実施例１と同様の制御を行うことで、現像手段１３内のトナー入れ替えを効率よく行い、安定した高画質の維持、およびそれを達成するための制御時間短縮を実現した画像形成装置を提供する。

たとえば画像比率の高い画像形成が連続して行われた場合、帯電補助ブラシ１５に転写残トナーが一時的に多く溜まってしまう場合が発生する。このように耐久を通して帯電補助手段１５に溜まるトナーがある一定量を超えてしまう場合、帯電補助ブラシ１５に流れる電流が低下して画像汚染が発生する為、帯電補助部材１５からのトナー吐き出し制御が必要となる。

従来、帯電補助手段１５に溜まったトナーの吐き出し方法は、帯電補助部材に矩形ＤＣバイアスなどの静電的な吐き出し方法や、感光体１１の駆動時の振動を使った機械的な吐き出しき方法のどちらでも良い。

通常画像形成モード時は、帯電補助部材でトナーと同極性のバイアスを印加し、転写残トナーの電荷制御を行っている。この際、転写残トナーのごく一部は、帯電補助手段１５に一時的に溜まる。この溜まったトナーの電荷は、電荷制御しきれなかったトナーで、ほぼゼロ近傍のトナー電荷を有している。通常画像形成モード中は、帯電補助部材１５には負のＤＣバイアスが印加されているため、帯電補助部材１５に溜まるトナーは主に正電荷を有するトナーである。次にこのように帯電補助手段１５へ溜まったトナーの吐出し方法を説明する。帯電補助部材１５から溜まったトナーを吐出す際は、感光ドラム電位よりもポジよりの電位を持たせればよい。

そこで、本実施例では帯電補助手段１５からのトナーを転移させる転移手段としての帯電手段１２にＤＣ−１３００ＶとＡＣ０Ｖｐｐを印加し、感光ドラム１１上の表面電位を−５００Ｖとしている。帯電手段１２により帯電された感光ドラム１１の位置が帯電補助手段１５へ到達したとき、帯電補助手段１５の電位をゼロ電位とすることで、帯電補助手段１５に溜まっていたトナーが電気的に感光ドラム１１上へ吐出される。

また、上記の補助帯電手段から吐き出されたトナーは、現像手段１３内へ回収したくない場合があった。理由として、帯電補助ブラシに溜まったトナーのなかには劣化したトナーや異物などが混入している場合や、カラー画像形成装置の場合は前色トナーが溜まってしまっている場合などがあったためである。

そこで本実施例では、補助帯電手段からトナを吐き出す制御を実行した場合、帯電手段１２と感光体１１との間でＤＣ放電が起こるようＤＣバイアス印加させ、この放電により実施例１、２と同様に鏡映力を強めるようトナー電荷を制御する。また、ある程度のＡＣバイアスは重畳させても構わない。制御時間を短縮して補助帯電部材からのトナー吐き出し制御を行うことができる。

帯電補助部材１５から吐き出されたトナーは帯電手段１２へ供給される。

次に吐出されたトナーは、帯電手段１２を通過する際、帯電手段１２にＤＣ−１３００Ｖ印加されている為、ここで吐出されたトナーは−１２５μＣ／ｍｇに電荷付与される。この制御タイミングは、画像形成後の後回転や画像形成中の紙間時、又は次回画像形成時の前回転に行う。また制御時間短縮のため、現像手段１３より感光ドラム１１上へトナー像形成を行う他の制御と並行して上記トナー吐き出し制御を行う。

本実施例のトナー吐き出しシークエンスを図８に示す。

本実施例のトナー吐き出しのイメージ図を図９に示す。

帯電付与されたトナーは、「鏡映力と現像回収力」の関係から、現像手段１３へは回収されず、転写手段１４により中間転写ベルト１６へ転写され、中間転写体の清掃手段１９で回収される。

またここで、転写手段へのバイアス印加は、通常の画像形成時よりも大きいバイアスを印加し、本実施例では６００Ｖを印加している。

以上のように本実施例では、帯電補助ブラシ１５からのトナー吐き出し制御を、現像手段１３からトナー像形成する他の制御と同時に行うことによって、生産性向上やＣＲＧ寿命向上、および耐久を通した高画質を実現する画像形成装置を提供する。

即ち、従来では、帯電補助ブラシから吐き出されたトナーが現像手段１３を通過する際に、通常画像形成時に形成する現像電界を弱め、且つ現像スリーブの回転を止める方法が取られてきた。従来の方法だと、補助部材からの吐出しトナーが現像領域を通過中に現像スリーブ回転停止と現像弱電界の設定により、現像器内からのトナー吐出し制御は出来きなかった。しかしながら、本実施例では、補助部材からの吐出しトナーが現像領域を通過する際にも、現像スリーブは回転しており、現像器内からのトナー吐出し制御を実行することができる。

本実施例１〜３に示す画像形成装置の概略図本実施例１、２に示すトナー入れ替え制御時のシークエンス本実施例１、２に示すトナー入れ替え制御時のイメージ図本実施例１〜３に示すトナー電荷制御手段によるトナー電荷変化本実施例１〜３に示す感光ドラム上のトナーへ働く力本実施例１〜３に示す感光ドラム上のトナーへ働く力の関係本実施例１〜３に示すトナー制御手段によるトナー電荷変化本実施例３に示す、補助ブラシからのトナー吐き出し制御のシークエンス本実施例３に補助ブラシからのトナー吐き出し制御の説明

符号の説明

１１感光体（ドラム）
１２帯電手段
１３現像手段
１４１次転写手段
１５帯電補助手段
１６中間転写ベルト
１７２次転写手段
１８定着手段
１９中間転写体の清掃手段
２３レーザ露光手段

Claims

回転可能な感光体と、
前記感光体を帯電する帯電手段と、
前記感光体上に露光により静電像を形成する像形成手段と、
前記感光体上に形成された静電像をトナーで現像すると共に、転写されずに感光体上に残留するトナーを回収する現像手段と、
前記感光体上に形成されたトナー像を被転写材へと転写する転写手段と、
前記感光体の回転方向に沿って、前記転写手段よりも下流側かつ前記帯電手段よりも上流側に配置され、前記感光体上に残留するトナーを帯電する補助帯電手段と、を備え、非画像形成時に前記現像手段から前記感光体へトナーを吐き出すモードを実行可能な画像形成装置であって、
前記モード実行時に、感光体上に前記現像手段から吐き出されたトナーを前記転写手段にて前記感光体から被転写材へ転写すると共に、少なくとも前記帯電補助手段か前記帯電手段に画像形成時とは異なるバイアスすることによりトナーの前記現像手段への回収率を画像形成時のトナーの回収率よりも低くなるように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
回転可能な感光体と、
前記感光体を帯電する帯電手段と、
前記感光体上に露光により静電像を形成する像形成手段と、
前記感光体上に形成された静電像をトナーで現像すると共に、転写されずに感光体上に残留するトナーを回収する現像手段と、
前記感光体上に形成されたトナー像を被転写材へと転写する転写手段と、
前記感光体の回転方向に沿って、前記転写手段よりも下流側かつ前記帯電手段よりも上流側に配置され、前記感光体上に残留するトナーを帯電する補助帯電手段と、を備え、非画像形成時に前記補助帯電手段からトナーを吐き出すモードを実行可能な画像形成装置であって、
前記モード実行時に、感光体上に前記補助帯電手段から吐き出されたトナーに画像形成時とは異なるバイアスを前記帯電手段に印加することによりトナーの前記現像手段への回収率を画像形成時のトナーの回収率よりも低くなるようにトナーの帯電量を増やすと共に、トナーを前記転写手段で感光体から被転写材へ転写するように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
前記制御手段は、前記モードで前記補助帯電手段から感光体上に吐き出されたトナーが前記現像手段の対向部を通過する際に、前記現像手段から感光体上にトナーを吐き出すように制御することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記モードの実行中に前記転写手段に印加される電圧は画像形成時に印加される電圧のより大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
前記被転写材が中間転写体であり、前記中間転写体を清掃する清掃手段と、を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像形成装置。