JP5121216B2

JP5121216B2 - 画像形成装置

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Description

本発明はクリーナーレスの画像形成装置に関する。

より詳しくは、転写工程後の像担持体上に残余する現像剤（トナー）を現像装置において現像同時クリーニングで像担持体上から除去・回収し、再利用するようにしてクリーニング装置を廃したクリーナーレス方式の画像形成装置に関する。

従来、転写型の電子写真方式を用いた複写機・プリンタ・ファクシミリ等の画像形成装置は、回転駆動されるドラム型を一般的とする像担持体である感光体を有する。そして、その感光体を所定の極性・電位に一様に帯電処理する帯電装置（帯電工程）、帯電処理された感光体に静電潜像を形成する情報書き込み手段としての露光装置（露光工程）を有する。また、感光体上に形成された静電潜像を現像剤であるトナーによりトナー像として顕像化する現像装置（現像工程）、上記トナー像を感光体面から転写媒体としての紙などの記録材（転写材）に転写する転写装置（転写工程）を有する。更に、転写工程後の感光体上に多少ながら残余するトナー（残留現像剤、転写残トナー）を除去して感光体面を清掃するクリーニング装置（クリーニング工程）、記録材上のトナー像を定着させる定着装置（定着工程）などを有する。

そして、感光体は繰り返して上記の電子写真プロセス（帯電・露光・現像・転写・クリーニング）が適用されて作像に供される。

感光体の帯電装置としては、スコロトロン帯電器のようなコロナ放電現象を利用した非接触式の帯電方式に代わり、近年は、接触帯電方式が主流になりつつある。これは、導電性の帯電部材（主には導電性ローラを用いた帯電ローラ）を感光体などの像担持体に直接接触あるいは近接させ、帯電部材に帯電電圧を印加して像担持体を所定の極性・電位に一様に帯電する方式である。接触帯電方式は、大容量の高圧電源を必要としないため、コストや装置の小型化の面で有利であると共に、放電によるオゾンの発生もコロナ帯電方式に比べて非常に微量に抑えることが可能である。

転写工程後の感光体上に残余するトナーはクリーニング装置により感光体の表面から除去され、クリーニング装置内に回収されて廃トナーとなる。しかし、環境保全や資源の有効利用などの点から、このような廃トナーが出ないことが望ましい。

そこで、特許文献１〜５に記載のように、クリーニング装置を廃し、転写工程後の感光体上の転写残トナーを現像装置において「現像同時クリーニング」で感光体上から除去・回収し、再利用するようにしたクリーナーレス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は、転写工程後の感光体上の転写残トナーを、次工程以降の現像工程時に現像装置に回収する。即ち、転写残トナーが付着した感光体を引き続き帯電、露光して静電潜像を形成する。この静電潜像の現像工程時にかぶり取りバイアスによって、感光体表面に残余した転写残トナーうち、現像されるべきでない部分（非画像部）上に存在する転写残トナーを現像装置に除去・回収する方法である。かぶり取りバイアスは、現像装置に印加する直流電圧と感光体の表面電位間の電位差Ｖｂａｃｋである。

この方式によれば、転写残トナーは現像装置に回収されて次工程以降の静電潜像の現像に再利用されるため、廃トナーをなくし、又メンテナンス時に手を煩わせることも少なくすることができる。又、クリーナーレスであることで画像形成装置の小型化にも有利である。

転写工程後の感光体上の転写残トナーを現像装置で除去・回収するクリーナーレス方式の画像形成装置において、転写残トナー中に帯電極性が正規極性とは逆極性に反転しているトナーが存在している場合、感光体上から現像装置に除去・回収できない。そして、その転写残反転トナーが感光体上を連れ回るため、帯電不良やかぶりなどの不良画像の原因となる虞がある。

転写残トナー中に帯電極性が正規極性とは逆極性に反転しているトナーが発生する原因としては、現像剤としてのトナーに量的には少ないけれどもその帯電極性がもともと逆極性に反転しているトナーが混在している場合が存在するためである。更に帯電極性が正規極性のトナーであっても転写バイアスや剥離放電等の影響で帯電極性が反転する場合が存在するためである。

つまり、感光体上の転写残トナーを現像装置で除去・回収するためには、帯電部を通過して現像部に到達する感光体上の転写残トナーの帯電極性が正規極性であり、かつその帯電量が現像装置によって感光体上から回収可能なトナー帯電量であることが必要である
特許文献１では、転写残反転トナーの帯電ローラへの付着防止と現像装置での回収のために、転写部と帯電部の間に、感光体上の転写残トナーを正規帯電極性に揃える現像剤帯電制御手段を感光体に当接させて設けている。

特許文献５では、転写残トナーの磁気ブラシ帯電部での一時的回収を容易にするために、転写部と帯電部の間に、転写残トナーを除電もしくは感光体の帯電と逆極性に帯電する現像剤帯電制御手段を感光体に当接させて設けている。磁気ブラシ帯電部に一時的に回収された転写残トナーは磁気ブラシにより極性がすべて正規の帯電極性にされて感光体上に逐次に吐き出されて現像装置により現像同時クリーニングで回収される。

特許文献２や４では、転写部と帯電部の間に、転写部から下流方向に転写残トナー均一化手段、トナー帯電量制御手段という帯電補助部材を順じ設けている。

転写残トナー均一化手段は、転写部で転写されずに感光体上に残留した残留トナー像の画像パターンを分散分布化し、非パターン化する手段である。具体的には、感光体面をブラシなどの摺擦部材で摺擦することで残留現像剤像パターンを掻き崩しあるいは攪乱して現像剤を感光体面に分散分布化する。

この転写残トナー均一化手段を設けることで、次の工程であるトナー帯電量制御手段による感光体上の残留トナーの正規極性帯電化処理を安定して実施することが可能となる。また感光体上の残留トナー像の潜像パターンも同時に消去されることで、残留トナー像パターンのゴースト像の発生が防止される。

すなわち、例えば、縦ラインパターン画像など転写部で転写しづらい画像の場合、感光体上の転写残トナー量が局所的に多くなる。この時、転写残トナー均一化手段を設けない場合、転写残トナーは均一に分散されることなくトナー帯電量制御手段に運ばれるため、トナー帯電量制御手段で転写残トナーを十分に正規極性帯電化処理することができない。そのために、転写残トナーのパターン、つまり転写工程後に感光体に残留した潜像パターンで次の画像上にゴースト像が発生することがある。

よって、転写残トナー均一化手段を設けることにより、トナー帯電量制御手段へと送られる感光体上の転写残トナーは十分に非パターン化されているので、トナー帯電量制御手段により現像装置での回収に適した帯電量に転写残トナーを処理することが可能となる。その結果、現像装置により転写残トナーを効率よく回収することができるので、感光体上に転写残トナーが連れ回ることにより発生する帯電不良・かぶりや、ゴーストなどのない安定した画像を得ることができる。
特開２００１−１８３９０５号公報特開２００１―２１５７９８号公報特開２００４―１９１７６６号公報特開２００４―１１７５９９号公報特開２００３―２９５５８４号公報

しかし、写真画像などといった印字率の高い画像の印字動作を行なった場合には、帯電補助手段である現像剤帯電制御手段あるいは転写残トナー均一化手段とトナー帯電量制御手段の感光体との接触部分に転写残トナーの一部が付着・蓄積してしまう。その結果、それら手段と感光体の接触部の抵抗値が上昇し、それら手段の機能低下を引き起こし、転写残トナーの非パターン化や転写残トナーへの帯電処理が不十分となる。そして、現像装置で反転トナーを回収できずに感光体上を連れ回るといった問題が発生する。

特にクリーナーレスシステムを採用している画像形成装置では、転写残トナーが感光体上を連れ回ると、接触帯電装置で感光体の表面電位を所望の値まで帯電処理することができず、現像装置での新たなかぶりを誘発するといった悪循環に陥る虞がある。一方、反転トナーを回収するためには、ドラム表面電位よりも現像電位の絶対値を大きくすることが考えられるが、このとき、現像装置から正規トナーが現像されてしまいトナーが無駄に消費されてしまう。

本発明は、転写残トナーを現像装置で回収するクリーナーレスシステムを用いた画像形成装置における上記のような技術的課題に鑑みてなされたものである。その目的は、正規トナーの無駄な消費量を低減しながら、転写残トナーの中に含まれる逆極性のトナーが、現像装置で回収できずに感光体上を連れ回ることによって引き起こされるかぶりなどの発生を低減可能な画像形成装置を提供することである。

上記の目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、
回転可能な感光体と、
画像形成時に直流電圧と放電を開始する電圧以上の交流電圧を重畳した帯電電圧を印加して前記感光体を帯電する帯電手段と、
前記帯電手段によって帯電された前記感光体に露光して静電像を形成する露光手段と、
トナーを担持する現像スリーブを備え、前記現像スリーブに現像バイアスを印加して前記静電像をトナー像に現像する現像手段と、
前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、
前記転写手段よりも前記感光体の回転方向下流側かつ前記帯電手段よりも前記感光体の回転方向上流側に配設され、画像形成中に前記転写手段によって被転写体へ転写されずに前記感光体の上に残留するトナーを前記現像手段により回収されるようにトナーの電荷を調整する調整手段と、
非画像形成時に、前記現像スリーブと前記感光体の残留トナーが付着した領域の間に形成される電界の向きと前記現像スリーブと前記感光体の残留トナーが付着していない領域の間に形成される電界の向きが逆方向になるように、画像形成中に印加される交流電圧よりも小さく、且つ、放電を開始する電圧近傍の交流電圧を印加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。

例えば連続画像形成モード時の紙間や画像形成ジョブ終了後の後処理動作時などの非画像形成時の任意タイミング（非画像形成時の少なくとも１部）で、上記の制御シーケンスを実行させる。これにより、転写残トナーの下の像担持体面部分の表面電位と、現像剤担持体の表面電位の大小関係を画像形成時と逆転させて、逆極性のトナーを現像手段で回収することができる。従って、逆極性のトナーが像担持体上を連れ回ることによって引き起こされるかぶりなどの発生を防止し、長期間にわたり画像不良のない安定した画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明に係る画像形成装置に関して、図面に則して更に詳しく説明する。

図１は、本発明に係る画像形成装置の実施例の概略構成模型図を示す。本実施例の画像形成装置１００は、接触帯電方式、反転現像方式、クリーナーレス方式を採用した電子写真方式のレーザービームプリンタである。

《プリンタの全体的概略構成》
先ず、図１を参照して、本実施例のプリンタ１００の全体構成について説明する。

（ａ）像担持体
プリンタ１００は、像担持体として、回転ドラム型の電子写真感光体（以下、ドラムと記す）１を有する。本実施例において、ドラム１は、外径が６０ｍｍで、帯電特性が負帯電性の有機光導電体（ＯＰＣ）である。そして、中心支軸（図示せず）を中心に１００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）をもって矢示の反時計方向に回転駆動される。

このドラム１は、図２の層構成模型図のように、アルミニウム製シリンダ（導電性ドラム基体）１ａの表面に、下引き層１ｂと、光電荷発生層１ｃと、電荷輸送層１ｄの３層を下から順に塗り重ねた構成をしている。下引き層１ｂは、光の干渉を抑え、上層の接着性を向上させる。

（ｂ）帯電手段
プリンタ１００は、ドラム１の周面を一様に帯電処理する帯電手段２を有する。本実施例において、帯電手段２はドラム１に圧接させた帯電回転体としての導電性・弾性ローラ（以下、帯電ローラと記す）である。

この帯電ローラ２をドラム１の軸線方向に並行に配列する。そして、芯金２ａの両端部をそれぞれ軸受け部材（図示せず）により回転自在に保持させ、押圧ばね２ｅによってドラム１に向かって付勢している。これにより、帯電ローラ２をドラム１の表面に対して所定の押圧力をもって圧接させている。帯電ローラ２は、ドラム１の回転に従動して回転する。ドラム１と帯電ローラ２との圧接部（接触部）が帯電部（帯電ニップ部）ａである。

帯電ローラ２の芯金２ａには、電源Ｓ１より所定の条件の帯電バイアス電圧が印加される。これにより、回転するドラム１の表面は、所定の極性・電位に接触帯電処理される。本実施例においては、帯電ローラ２に対する帯電バイアス電圧は、直流電圧Ｖｄｃと交流電圧Ｖａｃとを重畳した振動電圧である。

より具体的には、−６００Ｖの直流電圧Ｖｄｃと、周波数１ｋＨｚ、後述する制御より求められた値のピーク間電圧Ｖｐｐ、正弦波の交流電圧Ｖａｃと、を重畳した振動電圧である。

この帯電バイアス電圧により、回転しているドラム１の表面は帯電ローラ２に印加した直流電圧と同じ−６００Ｖ（暗電位Ｖｄ）に一様に接触帯電処理される。

帯電ローラ２に印加する交流電圧Ｖａｃのピーク間電圧Ｖｐｐを必要以上に大きくした場合には、帯電ローラ２とドラム１間に過剰な放電（放電電流）を発生し、ドラム上に帯電生成物が付着する。ドラムにゴムブレードなどのクリーニング部材が配設されている画像形成装置では、ドラム上の帯電生成物はクリーニング部材により除去される。しかし、クリーナーレスシステムを採用している画像形成装置では、ドラム１上の帯電生成物を除去することができない。そのためにドラム表面を一様に帯電処理する必要最小限のピーク間電圧（放電電流）に印加電圧を抑える必要がある。

そこで、本実施例のプリンタ１００においては、以下のような制御を実施している。即ち、プリンタの制御回路（ＣＰＵ）１０１はプリンタの印字準備回転動作時（図４）において電源Ｓ１を制御して、帯電ローラ２に対して、図７の６点のピーク間電圧Ｖｐｐ１〜Ｖｐｐ６を順次に印加する。ピーク間電圧Ｖｐｐ４・Ｖｐｐ５・Ｖｐｐ６は放電領域である３点のピーク間電圧であり、Ｖｐｐ４＜Ｖｐｐ５＜Ｖｐｐ６である。ピーク間電圧Ｖｐｐ１・Ｖｐｐ２・Ｖｐｐ３は未放電領域である３点のピーク間電圧であり、Ｖｐｐ１＜Ｖｐｐ２＜Ｖｐｐ３である。

そして、その時のドラム１を介して帯電ローラ２に流れる交流電流値（帯電ＡＣ電流量）を、電源Ｓ１に内蔵の交流電流値測定回路１０２で測定し、制御回路１０１に入力させる。

制御回路１０１は、上記測定された各３点の電流値から、最小二乗法を用いて、放電領域と未放電領域のピーク間電圧と交流電流の関係をそれぞれ直線近似する。

ここで、放電領域の近似直線と未放電領域の近似直線の交点が、帯電ローラ２とドラム１間の放電を開始する放電開始ピーク間電圧であり、放電領域における２つの近似直線の差分が放電電流である。

図８に、ピーク間電圧と放電電流の関係、および帯電ローラ２に直流電圧−６００Ｖを印加した時のドラム表面電位の関係を示す。この関係から放電を開始するピーク間電圧以上の交流電圧（図８中のＡ点；１２００Ｖｐｐ）を帯電ローラ２に印加すると、ドラム１の表面電位はおよそ−６００Ｖに帯電処理されることがわかる（マクロ電位安定領域）。

ただし、放電開始近傍のピーク間電圧では十分にドラム１表面を均一に帯電処理することができず、局所的な帯電不良を原因としたかぶり（所謂砂地かぶり）を発生してしまう。

このような問題を解決するためには、一定以上の放電（放電電流）を発生させる必要がある。本実施例の場合には、雰囲気温度２３℃・雰囲気湿度５０％ＲＨの環境下で、放電電流が４０μＡ（目標放電電流）以上にすることで、ドラム表面の電位を均一化することが可能となる（ミクロ電位安定領域）。

目標放電電流は、プリンタ１００を使用する雰囲気環境によりそれぞれ異なり、一般に低湿環境では目標放電電流が大きくなり、高湿環境になるに伴って目標放電電流は小さくなる。

以上の制御を行なうことにより、図８においては、目標放電電流４０μＡ（必要最小限の放電電流）になるピーク間電圧は１４２５Ｖｐｐ（図８中のＢ点）と算出された。

帯電ローラ２の長手長さは３００ｍｍであり、図２の層構成模型図のように、芯金（支持部材）２ａの外回りに、下層２ｂと、中間層２ｃと、表層２ｄを下から順次に積層した３層構成である。下層２ｂは帯電音を低減するための発泡スポンジ層であり、表層２ｄはドラム１上にピンホール等の欠陥があってもリークが発生するのを防止するために設けている保護層である。

より具体的には、本実施例の帯電ローラ２の仕様は下記のとおりである。

ａ．芯金２ａ
直径６ｍｍのステンレス丸棒
ｂ．下層２ｂ
カーボン分散の発泡ＥＰＤＭ、比重０．５ｇ／ｃｍ^３、体積抵抗値１０^２〜１０^９
Ωｃｍ、層厚３．０ｍｍ、長さ３２０ｍｍ
ｃ．中間層２ｃ；カーボン分散のＮＢＲ系ゴム、体積抵抗値１０^２〜１０^５Ωｃｍ、
層厚７００μｍ
ｄ．表層２ｄ
フッ素化合物のトレジン樹脂に酸化錫、カーボンを分散、体積抵抗値１０^７〜
１０^１０Ωｃｍ、表面粗さ（ＪＩＳ規格１０点平均表面粗さＲａ）１．５μｍ、
層厚１０μｍ
図２において、２ｆは帯電ローラクリーニング部材であり、本実施例では可撓性を持つクリーニングフィルムである。このクリーニングフィルム２ｆは帯電ローラ２の長手方向に対し平行に配置され且つ同長手方向に対し一定量の往復運動をする支持部材２ｇに一端を固定され、自由端側近傍の面において帯電ローラ２と接触ニップを形成するよう配置されている。支持部材２ｇがプリンタの駆動モータ（不図示）によりギア列を介して長手方向に対し一定量の往復運動駆動されて帯電ローラ表層２ｄがクリーニングフィルム２ｆで摺擦される。これにより帯電ローラ表面２ｄの付着物汚染（微粉トナー、外添剤など）の除去がなされる。

（ｃ）情報書き込み手段（潜像形成手段）
プリンタ１００は、帯電処理されたドラム１の面に静電潜像を形成する情報書き込み手段３を有する。本実施例において、潜像形成手段としての情報書き込み手段３は、半導体レーザーを用いたレーザービームスキャナ（露光装置）である。

レーザービームスキャナ３は、パーソナルコンピュータや画像読み取り装置などのホスト装置２００からプリンタ１００の制御回路１０１に送られた画像信号に対応して変調されたレーザー光Ｌを出力する。

その出力レーザー光Ｌで、一様に帯電処理されて回転するドラム１の表面を、露光位置（露光部）ｂにおいて走査露光（イメージ露光）する。このレーザー走査露光により、ドラム表面のレーザー光Ｌで照射されたところの電位が低下する。これにより、回転するドラム１の表面には、画像情報に対応した静電潜像が順次に形成されていく。

（ｄ）現像手段
プリンタ１００は、ドラム１上の静電潜像に従ってトナーを供給し、静電潜像をトナー画像（現像剤像）として反転現像する現像手段４を有する。

本実施例においては、この現像手段４は、トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤による磁気ブラシをドラム１に接触させながら現像を行う二成分接触現像方式を採用した現像装置である。

図１と図３を参照して、この現像装置４は、現像容器４ａ、現像剤担持体としての非磁性の現像スリーブ４ｂを備えている。現像スリーブ４ｂは、その外周面の一部を現像装置４の外部に露呈させて、現像容器４ａ内に回転可能に配置してある。現像スリーブ４ｂ内には、非回転に固定してマグネットローラ４ｃが挿設されている。現像スリーブ４ｂに対向して、現像剤コーティングブレード４ｄが設けられている。現像容器４ａは、二成分現像剤４ｅを収容してある。現像容器４ａ内の底部側には現像剤攪拌・搬送部材４ｆが配設されている。又、補給用トナーがトナーホッパー４ｇに収容されている。

現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅは主に非磁性トナーと磁性キャリアとの混合物であり、現像剤攪拌・搬送部材４ｆにより攪拌されながら搬送される。トナーは磁性キャリアとの摺擦によりネガ極性に摩擦帯電される。即ち、本実施例ではドラム１の帯電極性と同極性の負に摩擦帯電される。本実施例においては、磁性キャリアは、抵抗値１０^１３Ωｃｍ、体積平均粒径は４０μｍである。

現像スリーブ４ｂは、ドラム１との最近接距離（Ｓ−Ｄｇａｐ）を３５０μｍに保持してドラム１に近接対向配設される。現像スリーブ４ｂは、ドラム１との対向部において、ドラム１の回転進行方向とは逆方向に回転駆動される。現像スリーブ４ｂ内のマグネットローラ４ｃの磁力により、現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅの一部が現像スリーブ４ｂの外周面に磁気ブラシ層として吸着保持される。この磁気ブラシ層は、現像スリーブ４ｂの回転に伴い回転搬送される。そして、現像剤コーティングブレード４ｄにより所定の薄層に整層され、ドラム１との対向部において、ドラム１の面に対して接触してドラム面を適度に摺擦する。この現像剤の磁気ブラシ層とドラム１との接触部が現像部（現像ニップ部）ｃである。

現像スリーブ４ｂには、電源Ｓ２から所定の現像バイアスが印加される。本実施例において、現像スリーブ４ｂに対する現像バイアス電圧は、直流電圧Ｖｄｃと交流電圧Ｖａｃとを重畳した振動電圧である。より具体的には、−４５０Ｖの直流電圧Ｖｄｃと、周波数８．０ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ１．８ｋＶ、矩形波の交流電圧Ｖａｃと、を重畳した振動電圧である。

而して、現像部ｃに搬送された現像剤４ｅ中のトナーが、現像バイアスによる電界によってドラム１の表面に静電潜像に対応して選択的に付着する。これにより、静電潜像がトナー画像として現像される。本実施例の場合、ドラム１の表面の露光明部にトナーが付着して静電潜像が反転現像される。

現像部ｃを通過した現像スリーブ４ｂ上の現像剤薄層は、引き続く現像スリーブ４ｂの回転に伴い現像容器４ａ内の現像剤溜り部に戻される。

現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅのトナー濃度を略一定の範囲内に維持するために、現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅのトナー濃度が、例えば、光学式トナー濃度センサー（図示せず）によって検知される。制御手段部１０１はその検知情報に応じてトナーホッパー４ｇを駆動制御して、トナーホッパー４ｇ内のトナーを現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅに補給する。二成分現像剤４ｅに補給されたトナーは、現像剤攪拌・搬送部材４ｆにより攪拌される。

（ｅ）転写手段・定着手段
プリンタ１００は、転写手段として転写装置５を有する。本実施例においては、転写装置５は転写ローラである。転写ローラ５は、ドラム１に所定の押圧力をもって圧接される。その圧接ニップ部が転写部（転写ニップ部）ｄである。この転写部ｄに給紙機構部（図示せず）から所定の制御タイミングにて転写媒体（被転写体）としての記録材Ｐが給送される。

転写部ｄに給送された記録材Ｐは、回転するドラム１と転写ローラ５との間に挟持されて搬送される。その間、転写ローラ５には電源Ｓ３からトナーの正規帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の転写バイアス、本実施例では＋２ｋＶの直流電圧Ｖｄｃが印加される。これにより、転写部ｄを挟持搬送されていく記録材Ｐの表面にドラム１の表面側のトナー画像が順次に静電転写されていく。本実施例では転写媒体として記録材として説明したが、転写媒体としての中間転写体を介して記録材に転写する構成であってもよい。

転写部ｄを通ってトナー画像の転写を受けた記録材Ｐは、ドラム１の表面から順次に分離されて定着装置６へ搬送される。本実施例では、定着装置６は熱ローラ定着装置である。記録材Ｐはこの定着装置６によりトナー画像の定着処理を受けて画像形成物（プリント、コピー）として出力される。

（ｆ）クリーナーレスシステム
本実施例のプリンタ１００は、所謂、クリーナーレスシステムを採用している。すなわち、記録材Ｐに対するトナー像転写後のドラム１の表面に若干量残留する転写残トナー（残留トナー）を除去する専用のクリーニング装置を具備していない。

転写後のドラム１面上の転写残トナーは、引き続くドラム１の回転に伴い帯電部ａ、露光部ｂを通って現像部ｃに搬送されて、現像装置４により現像同時クリーニングにて除去・回収される（クリーナーレスシステム）。即ち、現像手段としての現像装置４は、ドラム１上に形成された潜像をトナー像に現像するとともに前回の画像形成工程で残留する残トナーを回収する役割を担っている。

本実施例において、現像装置４の現像スリーブ４ｂは、上述のように現像部ｃにおいてドラム１の表面の進行方向とは逆方向に回転させている。このような現像スリーブ４ｂの回転は、ドラム１上の転写残トナーの回収に有利である。

ドラム１上の転写残トナーは露光部ｂを通るので、露光工程はその転写残トナー上からなされる。通常は、転写残トナーの量は少ないため、転写残トナー上から露光工程を行うことによる大きな影響は現れない。

ただし、前述のように、ドラム１面上の転写残トナーの現像装置４による現像同時クリーニングを効果的に行なわせるためには、現像部ｃに持ち運ばれるドラム上の転写残トナーの帯電極性が正規極性であることが必要である。かつ、その帯電量が現像装置によってドラムの静電潜像を現像できるトナーの帯電量であることが必要である。反転トナーについてはドラム１上から現像装置４に除去・回収できず、不良画像の原因となってしまう。

そこで、帯電補助手段として、転写部ｄよりもドラム１の回転方向下流側（像担持体回転方向下流側）の位置において、ドラム１上の転写残トナーを均一化するための、残留トナー均一化手段（残留現像剤像均一化手段）８を設けている。また、この残留トナー均一化手段８よりも感光ドラム１の回転方向下流側、且つ、帯電部ａよりも上流側の位置において、転写残トナーの帯電極性を正規極性であるネガ極性に揃えるためのトナー帯電量制御手段（現像剤帯電量制御手段）７を設けている。

一般的に、転写部ｄで記録材Ｐに転写されずにドラム１上に残留した転写残トナーは、反転トナーや帯電量が適切でないトナーが混在している。そこで、残留トナー均一化手段８により一度転写残トナーを除電する。次いで、トナー帯電量制御手段７で再度転写残トナーを正規極性に帯電処理する。これにより、帯電ローラ２への転写残トナーの付着防止を効果的に成すと共に、現像装置４での転写残トナーの除去・回収を完全に行うことができる。そのため、転写残トナー像パターンのゴースト像の発生も厳に防止される。

本実施例では、残留トナー均一化手段８及びトナー帯電量制御手段７は、適度の導電性を持ったブラシ状部材である。残留トナー均一化手段８はドラム１の表面との接触部ｆを形成している。トナー帯電量制御手段７とドラム１の表面は接触部ｅを形成している。

より具体的には、ブラシ部材はレーヨン、アクリル、ポリエステル等の繊維にカーボンや金属粉などの抵抗調整剤を分散させて抵抗値を調整したものである。またブラシ部材としては繊維１本の太さは３０デニール以下、植毛密度は７７５０〜７７５００本／ｃｍ^２（５万〜５０万本／ｉｎｃｈ^２）以上が好ましい。本実施例では、ブラシ繊維太さ６デニール、植毛密度１５５００本／ｃｍ^２（１０万本／ｉｎｃｈ^２）、繊維の固定端から自由端までの長さ５ｍｍ，ブラシの抵抗値５×１０^４Ω・ｃｍのものを使用した。

残留トナー均一化手段８とドラム１との接触部ｆの副走査方向（ドラム回転方向）の幅と、トナー帯電量制御手段７残留トナー均一化手段８とドラム１との接触部ｅの副走査方向の幅は５ｍｍである。転写残トナー均一化手段８とトナー帯電量制御手段７をドラム１面に対して侵入量１ｍｍとなるように当接させている。また、転写残トナー均一化手段８及びトナー帯電量制御手段７をドラム１面の主走査方向（ドラム軸線方向）に対し、振幅２．５ｍｍ，周波数２．０Ｈｚの往復運動を行なうようにしている。

転写残トナー均一化手段８には、帯電ローラ２に対する印加直流電圧とは逆極性である正極性の直流電圧が電源Ｓ５より印加される。トナー帯電量制御手段７には、帯電ローラ２に対する印加直流電圧と同極性の負極性の直流電圧が電源Ｓ４より印加されている。

具体的には、転写残トナー均一化手段８には＋３００Ｖの直流電圧を可変印加しており、トナー帯電量制御手段７には−７００Ｖの直流電圧を可変印加している。

転写部ｄにおいて、記録材Ｐへのトナー画像転写後にドラム１上に残留する転写残トナーは、転写残トナー均一化手段８とドラム１との接触部ｆに至り、転写残トナー均一化手段８によりその電荷量が均一化される。

更に、転写残トナー均一化手段８で均一化されたドラム面上の転写残トナーは、トナー帯電量制御手段７とドラム１との接触部ｅに至り、トナー帯電量制御手段７により転写残トナーはその帯電極性が正規極性である負極性に揃えられる。

次に、現像工程における転写残トナーの回収について述べる。現像装置４は上述したとおりで、現像と同時に転写残トナーを清掃するクリーナーレス方式である。ドラム１上の転写残トナーが現像装置４に回収されるためのトナー帯電量は、現像時のトナー帯電量とほぼ等しいことが必要である。転写残トナーが適正量であるときには、前記のとおりトナー帯電量制御手段７により転写残トナーの帯電量をコントロールすることが可能である。

かくして、上記のトナー帯電量制御手段７で正規極性である負極性に帯電処理された転写残トナーの帯電量を、現像装置４によってドラムの静電潜像を現像できる適切な帯電量に制御することで現像装置での転写残トナーの回収も効率的になされる。

（ｇ）プリンタの動作シーケンス
次に、上記プリンタ１００の動作シーケンスを図４に基づいて説明する。プリンタ１００は、上記したように、制御回路１０１に接続したホスト装置２００から入力する電気的な画像情報に対応した画像を記録材Ｐに形成して出力する。制御回路１０１は、ホスト装置２００と各種の電気的情報信号の授受をする。また作像機構部の各種プロセス機器類・センサー類から入力する電気的情報信号や各種プロセス機器類への指令信号の処理、所定の作像シーケンス制御を司る。記憶装置（ＲＯＭ・ＲＡＭ）１０３に格納された制御プログラムや参照テーブルにしたがって制御を実行する。

Ａ．ウォーミング動作（前多回転工程）
プリンタ１００の始動動作期間（起動動作期間）である。プリンタの主電源スイッチ（不図示）の投入により、プリンタの駆動モータ（不図示）を駆動させてドラム１を回転させ、また所定のプロセス機器のウォーミングを実行させる。駆動モータは、ドラム１、給紙機構部、記録材搬送機構部、現像装置４、転写ローラ５、定着装置６などの駆動系を駆動する。

Ｂ．印字準備回転動作（前回転工程）
プリントスタート信号が入力したときにプリント前動作を実行させる期間であり、諸プロセス機器の画像形成準備動作が行われる。主として、ドラム１の予備帯電、レーザースキャナ３の立上げ、帯電バイアスの交流電圧ピーク間電圧Ｖｐｐの決定、転写バイアスの決定、定着装置６の温度調整などが行われる。

この印字準備回転動作はウォーミング動作中にプリントスタート信号が入力したときにはウォーミング動作に引き続いて実行される。プリントスタート信号の入力がないときには、ウォーミング動作の終了後に駆動モータの駆動が一旦停止されてドラム１の回転が停止され、プリンタ１００はプリントスタート信号が入力されるまで待機（スタンバイ）の状態に入る。プリントスタート信号が入力すると、前回転工程が実行される。

Ｃ．画像形成動作
所定の印字準備回転動作が終了すると、引き続いて画像形成動作（プリントジョブ）が開始される。画像形成動作では、所定タイミングで記録材Ｐの給紙、帯電ローラ２によるドラム表面の一様な帯電、ドラム１上に静電潜像を形成する為の画像露光Ｌ、トナー現像等が行われる。すなわち、ドラム１に対する画像形成プロセスが実行され、ドラム面に形成されたトナー画像の記録材Ｐへの転写、定着装置６によるトナー画像の定着処理がなされて画像形成物がプリントアウトされる。

連続プリントモードの場合は、上記の画像形成動作が所定の設定プリント枚数分繰り返して実行される。

Ｄ．紙間
連続プリントモードにおいて、先行の記録材の後端部が転写ニップ部ｄを通過した後、次の記録材の先端部が転写ニップ部ｄに到達するまでの間の、転写ニップ部ｄにおける記録材Ｐの非通紙状態期間である。

Ｅ．後処理動作（後回転工程）
最後のプリントが終了した後もしばらくの間駆動モータの駆動を継続させてドラム１を回転させ、所定の後処理動作を実行させる期間である。

Ｆ．待機工程
所定の後処理動作が終了すると、駆動モータの駆動が停止されてドラム１の回転が停止され、プリンタ１００は次のプリントスタート信号が入力するまで待機の状態に入る。

１枚だけのプリントの場合は、そのプリントの終了後、プリンタ１００は後処理動作を経て待機の状態になる。その後、プリントスタート信号が入力すると、プリンタ１００は印字準備回転動作に移行する。

上記のプリンタの動作シーケンスにおいて、ウォーミング動作時、印字準備回転動作時、後処理動作時、連続プリントモードにおける紙間時が、ドラム回転駆動状態における非画像形成時である。

《反転トナー回収制御シーケンス》
前述したように、ドラム１面上の転写残トナーの中には、正規の帯電極性とは逆極性に帯電している反転トナーが含まれ、現像装置４で現像同時クリーニングにて除去・回収できずにドラム１面上を連れ回る。

ドラム面上を連れ回るトナー量は、プリント枚数（印字枚数）に伴って更に増加していってドラム面上を覆い、やがて帯電ローラ２でドラム１の表面を所望の電位まで帯電処理することができずに帯電不良となり、かぶりなどの不良画像の原因となってしまう。

この現象は、プリンタ１００の使用量、より具体的には、現像装置４に格納された現像剤の使用量が増加するに伴ってより顕著になる。これは現像剤の使用量に伴って、現像剤中の磁性キャリアのトナーに対する帯電付与能力が低下し、補給されたトナーを十分に所望の正規極性の帯電量にできないためである。

この問題を解決するため、本実施例においては、プリンタ１００の画像形成中あるいは画像形成後の任意のタイミングで、ドラム面上に連れ回る反転トナーを現像装置４に回収する。そして、現像剤中で再度磁性キャリアと十分に攪拌して所望の正規極性の帯電量にする「反転トナー回収制御」シーケンスを実施している。

本実施例では、上記の反転トナー回収制御を連続する画像形成の間（所謂紙間）で実施している。

図５は従来の画像形成装置における紙間制御のタイミングチャートである。

帯電ローラ２に印加している交流電圧（帯電ＡＣとピーク間電圧Ｖｐｐ）と直流電圧（帯電ＤＣ）は、画像形成時と紙間とで同じにしていて、変化はさせていない。

現像スリーブ４ｂに印加している交流電圧（現像ＡＣ）と直流電圧（現像ＤＣ）も、画像形成時と紙間とで同じにしていて、変化はさせていない。

転写残トナー均一化手段８に印加している直流電圧（補助ＤＣ１）も、トナー帯電量制御手段７に印加している直流電圧（補助ＤＣ２）も、画像形成時と紙間とで同じにしていて、変化はさせていない。

一方、図６は本実施例の画像形成装置における紙間制御のタイミングチャートである。本実施例では、帯電制御手段としてのＣＰＵ１０１により帯電手段の帯電条件を画像形成時と非画像形成時とで以下のように変更している。具体的には、帯電ローラ２に印加している交流電圧（帯電ＡＣとピーク間電圧Ｖｐｐ）は、それぞれ、画像形成時のＡＣ−１、Ａに対して、紙間ではＡＣ−２、Ｂと変化させている。帯電ＡＣの制御は、Ｖｐｐを変化させるものであり、帯電周波数は１ｋＨｚと一定である。図６は帯電ＡＣが変更されるタイミング及び実際に変更されるＶｐｐを併記したものである。

現像スリーブ４ｂに印加している直流電圧（帯電ＤＣ）と、転写残トナー均一化手段８に印加している直流電圧（補助ＤＣ１）は、それぞれ、画像形成時のＤＣ−１、ＤＣ−１に対して、紙間ではＤＣ−２、ＤＣ−２と変化させている。

また、トナー帯電量制御手段７に印加している直流電圧（補助ＤＣ２）は、画像形成時のＯＮに対して、紙間ではＯＦＦに変化させている。

詳細について以下に説明する。前述した図８のように、放電を開始するピーク間電圧（図８中のＡ点；１２００Ｖｐｐ）以上の交流電圧を帯電ローラ２に印加すると、ドラム１の表面電位はおよそ−６００Ｖに帯電処理される（マクロ電位安定領域）。しかしながらドラム１の表面は均一には帯電処理できないため、放電電流が４０μＡ（目標放電電流量）になるように算出されたピーク間電圧１４２５Ｖｐｐ（図８中のＢ点）を印加する必要がある。ピーク間電圧１４２５Ｖｐｐを印加することで、ドラム表面上の局所的な帯電不良を起こすことなく、均一に帯電処理することができる（ミクロ電位安定領域）。

ところで、放電電流が低い場合に発生する局所的な帯電不良は、本実施例のようなクリーナーレス方式を用いた画像形成装置の場合に特に顕著になる。これは帯電ローラ２とドラム１の接触部ａに転写残トナーが存在するためで、転写残トナーが存在する裏面のドラム表面（転写残トナー裏面のドラム面部分、転写残トナーの下のドラム面部分）の電位が特に局所的な帯電不良になってしまう。もちろん、目標放電電流量以上になるようなピーク間電圧を帯電ローラ２に印加している場合には、転写残トナーの裏面のドラム面も十分に所望の電位まで帯電処理することができる。

本発明では、以上の現象を応用して、ドラム１上の反転トナーを現像装置４に回収するように印加バイアスを制御している。

まず、帯電ローラ２に印加する交流電圧については、帯電ローラ２とドラム１の間で発生する放電電流量を、画像形成時とそれ以外の任意のタイミングで切り替える。つまり、帯電ローラ２に印加する交流バイアスをそれぞれのタイミングで所望の放電電流になるように切り替える。本実施例では、画像形成時は目標放電電流量である４０μＡになるピーク間電圧である１４２５Ｖｐｐを印加している（図８のＢ点）。これに対し、紙間では放電電流が０μＡになるピーク間電圧１２００Ｖｐｐを印加している（図８のＡ点）。

図９は、帯電ローラ２に印加するピーク間電圧Ｖｐｐを変化させたときに、転写残トナーが存在しないドラム表面１Ａ及び転写残トナーが存在するドラム表面１Ｂの電位が、帯電ローラ２の表面の電位に対してどのように変化するかを示した模式図である。帯電ローラ２の表面の電位は帯電ローラ２に印加する直流電圧−６００Ｖである。

ここで、転写残トナーが存在するドラム表面１Ｂの電位測定を行ったときの、転写残トナーの条件について説明する。本実施例のプリンタ１００で保証する最大濃度（光反射濃度Ｏ．Ｄ．で１．６）を出すためには、記録材Ｐ上のトナー量を約０．６５ｍｇ／ｃｍ^２にする必要がある。転写ローラ５によりドラム１から記録材Ｐ上にトナーを転写できる効率（所謂転写効率）がおよそ９０〜９５％であることから、現像装置４でドラム１上に現像するトナー量は約０．７ｍｇ／ｃｍ^２にする必要がある。

よって、図９に示す帯電ローラ２に印加するピーク間電圧Ｖｐｐとドラム表面１Ａ及び１Ｂの電位の関係を導出した条件としては、ドラム上の転写残トナー量を約０．０５ｍｇ／ｃｍ^２とした。もちろん、以下に述べる図９で示す傾向は、転写残トナー量が約０．０１ｍｇ／ｃｍ^２から約０．１５ｍｇ／ｃｍ^２ではおおよそ同じであり、転写残トナー量が０．０５ｍｇ／ｃｍ^２に限定されるものではない。また、転写残トナー量が０．０１ｍｇ／ｃｍ^２未満のような非常に微量の場合には、現像スリーブ４ｂ上に形成される磁性キャリアからなる磁気ブラシにより、転写残トナーはドラム１上から機械的にかきとられる。そのため、例え逆極性のトナーが存在するような場合でも上述の問題は発生しない。

（ａ）は、ドラム表面を十分に均一に帯電処理できる放電電流（４０μＡ）となるようなピーク間電圧である１４２５Ｖｐｐの場合である。この場合には、転写残トナーの有無に関わらずドラム表面１Ａおよび１Ｂを共におおよそ所望の電位である−６００Ｖに帯電処理することができる。

（ｂ）は、（ａ）よりも放電電流を低くした（２０μＡ）ときのピーク間電圧である１３５０Ｖｐｐの場合である。この場合、転写残トナーが存在しないドラム表面１Ａは、おおよそ所望の電位である−６００Ｖに帯電処理することができる。しかし、転写残トナーが存在する裏面のドラム表面１Ｂの電位は、（ａ）の場合と異なり約−５００Ｖまでしか帯電処理することができない。この理由は上述したとおりである。

（ｃ）は、放電電流を０μＡとしたときのピーク間電圧である１２００Ｖｐｐの場合である。（ｂ）の場合と同様に、転写残トナーが存在しないドラム表面１Ａは、おおよそ所望の電位である−６００Ｖに帯電処理することができる。しかし、転写残トナーが存在する裏面のドラム表面１Ｂの電位は、（ａ）の場合と異なり約−４００Ｖまでしか帯電処理することができず、現像スリーブ４ｂの表面の電位（現像スリーブ４ｆに印加する直流電圧；−４５０Ｖ）よりも低くなる。つまり、このようなドラム表面１Ｂの電位の状態で、現像部ｃに到達した転写残トナー中の反転トナーは、現像スリーブ４ｆによって現像装置４に除去・回収される。もちろん、同時に正規極性の転写残トナーは現像装置４に回収されないわけであるが、この後の画像形成時の高圧印加条件に戻ったとき（（ａ）の状態）には、先のクリーナーレスシステムのとおりに現像装置４により除去・回収される。

（ｄ）は、放電電流が０μＡになるピーク間電圧よりも更にピーク間電圧を下げた１０００Ｖｐｐの場合である。この場合、転写残トナーが存在しないドラム表面１Ａの電位も、所望の電位である−６００Ｖに帯電処理することができず、その結果、現像装置４から少量ではあるがドラム全面にトナーが現像されてしまう。

また（ｅ）は、更にピーク間電圧を下げた８００Ｖｐｐの場合である。この場合には転写残トナーが存在しないドラム表面１Ａの電位が更に下がり、現像スリーブ４ｂ表面の電位（現像スリーブ４ｂに印加する直流電圧；−４５０Ｖ）よりも低くなり、ドラム全面により多量のトナーが現像されてしまう。

もちろん、（ｄ）や（ｅ）の場合でも、転写残トナー中の反転トナーを現像装置４で除去・回収することは可能ではあるが、同時に現像装置４によりドラム１上に多量の正規極性のトナーが現像されるため、転写ローラ５を汚染してしまう虞がある。

以上の関係をまとめたものが図１０及び図１１である。

図１０は、帯電ローラ２に印加するピーク間電圧を変化させたときに、現像スリーブ４ｂの表面の電位に対して、ドラム１の表面電位及び転写残トナーが存在する裏面のドラム表面１Ｂの表面電位がどのように変化するかを示した関係図である。ここで、現像スリーブ４ｂの表面の電位は、現像スリーブ４ｂに印加する直流電圧−４５０Ｖである。

また、図１１は、帯電ローラ２に印加するピーク間電圧を変化させたときに、ドラム１の表面電位と現像スリーブ４ｂ表面の電位の電位差がどのように変化するかを示した関係図である。また、帯電ローラ２に印加するピーク間電圧を変化させたときに、転写残トナーが存在する裏面のドラム表面１Ｂの表面電位と現像スリーブ４ｂ表面の電位の電位差がどのように変化するかを示した関係図である。

上述の説明及び図１０・図１１より、以下の２点が反転トナーを現像装置４で除去・回収する上で最も適していると言える。

１）転写残トナーが存在する裏面のドラム表面１Ｂの電位が現像スリーブ４ｂの表面の電位（−４５０Ｖ）よりも低いこと。すなわち、前記帯電手段により帯電処理された後の前記像担持体面の前記残トナーの下の像担持体面部分の表面電位の絶対値と、前記現像剤担持体の表面電位の絶対値との大小関係が、画像形成時と逆転すること。

２）転写残トナーが存在しないドラム表面１Ａの電位がおよそ所望の電位（帯電ローラ２の表面の電位；−６００Ｖ）となるようなピーク間電圧（放電開始電圧近傍のピーク間電圧）を帯電ローラ２に印加すること。本実施例ではピーク間電圧が１１００Ｖｐｐから１３００Ｖｐｐ（本実施例では１２００Ｖｐｐ（放電電流０μＡ）））である。

つまり、画像形成時はミクロな帯電均一性（砂地かぶりが発生しない）を維持できる放電電流となるようなピ−ク間電圧を帯電ローラ２に印加する。画像形成時以外の任意のタイミングではマクロな帯電性（所望のドラム電位）を維持できる放電電流（ほぼ０μＡ）となるようなピ−ク間電圧を帯電ローラ２に印加する。このような設定を行うことで、転写残トナーの下のドラム面は所望の電位までアップすることができないので、現像ニップ部ｃで相対的にネガである現像スレーブ４ｂ上に反転トナー（ポジトナー）が回収される。

以上説明したように、帯電ローラ２に印加するピーク間電圧を紙間等の非画像形成時の任意のタイミングで画像形成時よりも低くすることで、反転トナーを含む転写残トナーを現像装置４で完全に回収することが可能となる。

ここで、本実施例では、「転写残トナーが存在する裏面の像担持体面部分の表面電位」（転写残トナーの下の像担持体面部分の表面電位）は、以下のようにして測定した。即ち、１０ｍｍ角以上の画像を像担持体表面に形成し、転写手段による中間転写体への転写工程、転写残トナー均一化手段、トナー帯電量制御手段、帯電手段を通過した後に、像担持体表面の転写残トナーが現像手段に突入する前に像担持体の回転を停止する。像担持体表面の転写残トナーを粉塵用掃除機にて吸引・除去する。その後に、表面電位計（トレック製表面電位計（モデル３４４）及び５ｍｍ角プローブ（モデル５５５Ｐ−１））を用いて、像担持体表面の転写残トナーを除去した領域の電位を測定する。このときの電位が上記で設定した電位となるように帯電手段への印加するバイアスが決定されている。

本実施例では、さらにこの反転トナー回収効果を上げるため、以下に説明するような制御も同時に実施している。これは、転写残トナーの下のドラム面の電位を極力低くして現像スリーブ表面の電位との電位差を大きくする。また反転トナーの電荷量を大きくすることのために、帯電補助制御手段としての制御回路（ＣＰＵ）１０１により、帯電補助手段にドラム及びトナーの極性と逆極性の直流バイアスを印加あるいは画像形成時よりも大きくする。

現像スリーブ４ｂに印加する直流電圧（現像ＤＣ）については、画像形成時はＤＣ−１＝−４５０Ｖの直流電圧を印加している。これに対し、紙間ではＤＣ−２＝−５００Ｖの直流電圧を印加している。

これは、上で述べた転写残トナーが存在する裏面のドラム表面１Ｂの電位が現像スリーブ４ｂの表面の電位よりも低く、転写残トナーが存在しないドラム表面１Ａの電位がおよそ所望の電位となるようなピーク間電圧の範囲を広げるためである。また、これと共に、反転トナーを現像装置４でより効率的に除去・回収するためである。

帯電補助手段としての転写残トナー均一化手段８に印加している直流電圧（補助ＤＣ１）については、画像形成時はＤＣ−１＝＋３００Ｖの直流電圧を印加している。これに対し、帯電補助制御手段としての制御回路（ＣＰＵ）１０１により紙間ではＤＣ−２＝＋５００Ｖの直流電圧を印加している。

また、帯電補助手段としてのトナー帯電量制御手段７に印加している直流電圧（補助ＤＣ２）については、画像形成時はＤＣ−１＝−７００Ｖの直流電圧を印加している。これに対し、帯電補助制御手段としての制御回路（ＣＰＵ）１０１により紙間ではＤＣ−２＝０Ｖ（印加ＯＦＦ）の直流電圧を印加している。

このように転写残トナー均一化手段８とトナー帯電量制御手段７に印加している直流電圧（補助ＤＣ１と補助ＤＣ２）を画像形成時と紙間とで変化させている理由としては２点ある。

まず、１点目は、ドラム１に対する作用である。画像形成時には帯電ローラ２の直前でトナー帯電量制御手段７に−７００Ｖの直流電圧が印加されているため、トナー帯電量制御手段７である程度ドラム１の表面は均一に帯電される。具体的にはトナー帯電量制御手段７に−７００Ｖの直流電圧が印加されている場合、帯電ローラ２の前のドラム表面の電位は約−３５０Ｖ程度になり、帯電ローラ２でドラム表面を均一帯電処理する上での補助手段の役目（プレ帯電効果）を果たしている。そのため、帯電ローラ２に印加するピーク間電圧を放電電流が０μＡ近傍になるような１２００Ｖｐｐに変化しても、転写残トナーの存在する裏面のドラム表面１Ｂの電位が、転写残トナーの存在しないドラム表面１Ａの電位と大きく変わらない場合が発生する。そこで、紙間では、トナー帯電量制御手段７によるプレ帯電効果を低減させるため、トナー帯電量制御手段７に印加する直流電圧を０Ｖ（ＯＦＦ）とした。

一方、転写残トナー均一化手段８には画像形成時に＋３００Ｖの直流電圧が印加されており、転写部ｄを通過した後のドラム１電位を除電している。具体的には、転写残トナー均一化手段８に＋３００Ｖの直流電圧が印加されている場合、転写残トナー均一化手段８を通過した後のドラム１表面の電位は約−１００Ｖ程度になる。このように帯電ローラ２前のドラム表面の電位を十分に除電することにより、帯電ローラ２によるドラム表面の帯電処理への負荷が大きくなる。これによって、転写残トナーの存在する裏面のドラム表面１Ｂの電位が、転写残トナーの存在しないドラム表面１Ａの電位と比較して大きくすることができる。そこで、本実施例では、紙間においては、転写残トナー均一化手段８を通過した後のドラム表面の電位がおよそ０Ｖになるように転写残トナー均一化手段８に＋５００Ｖの直流電圧を印加することとした。

以上のように、本実施例では、転写残トナー均一化手段８とトナー帯電量制御手段７に印加する直流電圧を上記のように画像形成時と紙間で変化させている。これにより、帯電ローラ２のピーク間電圧を下げた場合に起こる転写残トナーの存在する裏面のドラム１表面の電位と、転写残トナーの存在しないドラム１表面の電位の電位差をより大きくすることができる。その結果、現像装置４での転写残トナーの除去・回収をより効率的に行なうことが可能となる。

２点目は、転写残トナーの帯電量に対する作用である。前述したように、本実施例のプリンタ１００では、転写残トナーの帯電量を転写残トナー均一化手段８で除電・均一化し、続くトナー帯電量制御手段７で、転写残トナーの帯電量を現像装置４で除去・回収するのに適した正規極性の帯電量にコントロールしている。

ただし、このような転写残トナー均一化手段８とトナー帯電量制御手段７の転写残トナーの帯電量コントロールは、通常の画像形成時には有効であるが、上記の紙間で実施する反転トナーの現像装置４による除去・回収においてはあまり意味をなさない。つまり、上記のように帯電ローラ２のピーク間電圧を下げて転写残トナーの存在する裏面のドラム表面１Ｂの電位を変化させ、現像装置４で除去・回収するうえでは、反転トナーの帯電量の絶対値がより大きい方が有利である。

すなわち、画像形成時と紙間の間で、転写残トナー均一化手段８に印加する直流電圧を＋３００Ｖから＋５００Ｖに変化させ、かつトナー帯電量制御手段７に印加する直流電圧を−７００Ｖから０Ｖ（ＯＦＦ）に変化させる。これにより、転写残トナーには正規極性と反対の電荷を注入することとなり、現像装置４での転写残トナーの除去・回収をより効率的に行なうことが可能となる。

図１２に、上述した反転トナー回収制御を実施した場合（図中○）と、実施しなかった場合（図中●）の、印字枚数に対するドラム１上のかぶり濃度の推移の関係図を示す。

制御を実施した場合には、初期からかぶり濃度はほとんど変化しない。これに対して、制御を実施しなかった場合には、約２５ｋ枚で記録材上にかぶりが現われる限界であるかぶり濃度閾値の１．５％を超えてしまい、更に印字枚数の増加に伴い悪化することがわかる。

以上説明した反転トナー回収制御シーケンスを実施することで、転写残トナーの中に含まれる帯電極性が逆極性のトナーが、現像装置４で回収できずにドラム上を連れ回ることが防止される。従って、そのようなトナーの連れ回りよって引き起こされるかぶりなどの画像不良が長期間にわたって発生することのない安定した画像形成装置を提供することが可能となる。

本実施例では連続画像形成モードにおける紙間で反転トナー回収制御シーケンスを実施していたが、もちろん画像形成ジョブ終了後の後処理動作時や、ウォーミング動作時、印字準備回転動作時に実行する設定にすることもできる。ウォーミング動作時、印字準備回転動作時、紙間、後処理動作時の全ての非画像形成時に実施する設定であってもよいし、それらの１つ或いはいくつかで実施する設定であってもよい。所定の画像形成積算枚数がカウントアップされたタイミングで、紙間などの所定の非画像形成時において反転トナー回収制御シーケンスを実施しても構わない。

また、制御回路１００に設けられた記憶装置（ＲＯＭ・ＲＡＭ）１０３により、画像形成条件を記録していき、あらかじめ決められた閾値に達したタイミングで、紙間などの所定の非画像形成時において反転トナー回収制御シーケンスを実施しても構わない。これは、前述のように、画像形成枚数の増加に伴って、現像装置４内に格納されている磁性キャリアが劣化し、反転トナーが増加することに対する対応の一案である。

また、転写残トナーに含まれる反転トナーは、画像形成装置の使用環境によっても異なるため、画像形成装置に設けられた温度・湿度を検知する環境センサー１０４により、反転トナー回収制御シーケンスの実施の有無や高圧条件を適宜変化させても構わない。これは、低湿環境下ではトナーの帯電量が高くなり、かつ帯電量分布はブロードになるために、転写工程でトナーの正規極性と逆極性の直流電圧を多く受けることで、転写残トナー中に反転トナーが増加することに対する対応の一案である。

また、画像形成装置に設けられた例えば光反射型の濃度センサー１０５により、ドラム面上の転写残トナー量を検出し、あらかじめ決められた閾値に達したタイミングで反転トナー回収制御シーケンスを実施しても構わない。

更には、本実施例では帯電補助部材として、転写残トナー均一化手段８とトナー帯電量制御手段７の２つの部材を有していたが、帯電補助部材は１つであってもよいし、無くてもよい。帯電補助部材の個数に合わせて反転トナー回収制御シーケンスを適宜変更することが可能である。

ここで、帯電ローラ自身からの反転トナーの吐き出し・回収方法を下記する。画像形成時以外の任意のタイミングで、トナー帯電量制御手段に直流電圧（本実施例では負極）を印加する。これにより、像担持体表面を帯電すると共に、帯電手段（帯電ローラ）に印加する直流電圧（本実施例では画像形成時に負極）を０Ｖ（オフ）するシーケンスを実施する。このシーケンスにより、帯電手段と像担持体表面の接触領域（帯電領域）の電位の相対関係は、帯電手段表面に対して像担持体表面が負極であり、帯電手段表面に付着した正極トナーを像担持体表面に吐き出すことが可能となる。

《その他》
１）接触帯電手段２は実施例のローラ体に限られない。回動ベルト体の形態のものにすることもできる。磁気ブラシや、ファーブラシにすることもできる。

２）回転する像担持体１は実施例のドラム型に限られない。回動ベルト体の形態のものにすることもできる。

３）静電潜像を形成する情報書き込み手段としての画像露光手段３は、レーザー走査露光手段に限られず、ＬＥＤアレイなど他のデジタル露光手段でもよい。画像結像投影光学装置等のアナログ露光手段でもよい。螢光灯等の光源と液晶シャッター等の組み合わせなどによるものなど、画像情報に対応した静電潜像を形成できるものであるなら各種の画像露光手段を用いることができる。

４）現像手段４についても特に限定するものではない。反転現像装置に限られず、正規現像装置であってもよい。一般に、静電潜像のトナーによる現像方法には、一成分非接触現像方式と、一成分接触現像方式と、二成分接触現像方式と、二成分非接触現像方式と、の４種類に大別される。

一成分非接触現像方式は、非磁性トナーをブレード等でスリーブ等の現像剤担持搬送部材上に塗布して、又は磁性トナーを現像剤担持搬送部材上に磁気力によって塗布して、像担持体に対して非接触状態で適用して静電潜像を現像する方法である。

一成分接触現像方式は、上記のように現像剤担持搬送部材上に塗布した非磁性トナー又は磁性トナーを像担持体に対して接触状態で適用して静電潜像を現像する方法である。

二成分接触現像方式は、トナーと磁性キャリアを混合した２成分現像剤を用いて磁気力により搬送して像担持体に対して接触状態で適用して静電潜像を現像する方法である。

二成分非接触現像方式は、上記の２成分現像剤を像担持体に対して非接触状態で適用して静電潜像を現像する方法である。

５）画像形成装置は、ドラム型やベルト型等の中間転写体を用いて、多色やフルカラー画像を形成する装置であってもよい。プリンタ複写機に限られず、複写機、ファクシミリ、それらの複合機能機等であってもよい。

実施例１の画像形成装置の要部の概略構成模型図である。各画像形成部Ｓ（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋ）の制御系統のブロック図である。画像情報信号をカウントする方法を説明するための波形図である。画像形成装置の動作シーケンス図である。従来の紙間制御タイミングチャート。実施例の画像形成装置の紙間制御タイミングチャート。帯電ＡＣのピーク間電圧に対する帯電ＡＣ電流の関係図。帯電ＡＣのピーク間電圧に対する放電電流と感光ドラム表面電位の関係図帯電ＡＣのピーク間電圧に対する転写残トナーの有無による感光ドラム表面電位の関係を示す模式図。帯電ＡＣのピーク間電圧に対する放電電流と感光ドラム／現像スリーブ間の電位差の関係図。帯電ＡＣのピーク間電圧に対する放電電流と感光ドラム／現像スリーブ間の電位差の関係図。従来の画像形成装置と本実施例の画像形成装置の印字枚数に対する感光ドラム上かぶり量の推移を示す関係図。

符号の説明

１・・・感光ドラム（像担持体）、２・・・帯電ローラ、３・・・レーザービームスキャナ、４・・・現像装置、５・・・転写ローラ、６・・・定着装置、７・・・トナー帯電量制御手段（帯電補助部材）、８・・・転写残トナー均一化手段（帯電補助部材）、Ｓ１〜Ｓ５・・・バイアス電圧印加電源

Claims

回転可能な感光体と、
画像形成時に直流電圧と放電を開始する電圧以上の交流電圧を重畳した帯電電圧を印加して前記感光体を帯電する帯電手段と、
前記帯電手段によって帯電された前記感光体に露光して静電像を形成する露光手段と、
トナーを担持する現像スリーブを備え、前記現像スリーブに現像バイアスを印加して前記静電像をトナー像に現像する現像手段と、
前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、
前記転写手段よりも前記感光体の回転方向下流側かつ前記帯電手段よりも前記感光体の回転方向上流側に配設され、画像形成中に前記転写手段によって被転写体へ転写されずに前記感光体の上に残留するトナーを前記現像手段により回収されるようにトナーの電荷を調整する調整手段と、
非画像形成時に、前記現像スリーブと前記感光体の残留トナーが付着した領域の間に形成される電界の向きと前記現像スリーブと前記感光体の残留トナーが付着していない領域の間に形成される電界の向きが逆方向になるように、画像形成中に印加される交流電圧よりも小さく、且つ、放電を開始する電圧近傍の交流電圧を印加するように制御する制御手段と、
を備えることを特徴とした画像形成装置。
前記調整手段は前記感光体の面に接触して配設され、前記調整手段に対して画像形成時に前記被転写体に対するトナー像転写後の前記感光体の面に対して前記感光体の正規帯電極性もしくは前記トナーの正規帯電極性とは反対の極性である直流電圧を印加する電圧印加手段を有し、前記制御手段は非画像形成時に、前記調整手段に印加する直流電圧の大きさを画像形成時に印加する直流電圧よりも大きくするように前記電圧印加手段を制御することを特徴とした請求項１に記載の画像形成装置。
前記調整手段は前記感光体の面に接触して配設され、前記調整手段に対して画像形成時に前記被転写体に対するトナー像転写後の前記感光体の面に対して前記感光体の正規帯電極性もしくは前記トナーの正規帯電極性である直流電圧を印加する電圧印加手段を有し、前記制御手段は非画像形成時に、前記調整手段に印加する直流電圧の大きさを画像形成時に印加する直流電圧よりも小さくするように前記電圧印加手段を制御することを特徴とした請求項１に記載の画像形成装置。