(57)【要約】  【課題】  クリーナによって回収されたトナーを再び画像形成に利用する際に、簡易な構成で、トナーと共に回収される異物による画像への影響を低減する。  【解決手段】  プリンタは、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の画像形成ユニット、各画像形成ユニットで形成されたトナー像が中間的に転写される中間転写ベルト２１、中間転写ベルト２１上のトナー像を用紙に転写した後に残るトナーを除去するベルトクリーナを有している。ベルトクリーナで回収されたトナーは、黒の画像形成ユニットの現像器１４に供給される。そして、黒の画像形成ユニット１１Ｋには、ベルトクリーナからトナーと共に黒の現像器１４に搬入され、現像により感光体ドラム１２に付着した紙粉等の異物を回収するための異物回収機構９０が取り付けられる。  【選択図】  図２
2006221057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを含む現像剤を担持し、潜像担持体上の静電潜像をトナーで現像する現像手段と、
前記現像手段にて前記潜像担持体に現像されたトナーを、直接あるいは中間転写体を介して記録材に転写する転写手段と、
転写後に前記潜像担持体および/または前記中間転写体に残存するトナーを除去するクリーニング手段と、
前記クリーニング手段によって除去されたトナーを前記現像手段に再度供給する回収トナー供給手段と、
前記回収トナー供給手段から供給されたトナーに混入し、前記現像手段によって前記潜像担持体に転移した異物を、前記転写手段による転写前に回収する異物回収手段と
を含む画像形成装置。
【請求項２】
前記異物回収手段は、トナーの帯電極性とは逆極性に帯電する異物を回収することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記記録材は紙であり、前記異物は当該紙から前記潜像担持体および/または前記中間転写体に転移した紙粉であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像剤は、前記潜像担持体の摩耗を抑制するための潤滑剤をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記潤滑剤は、トナーとは逆の帯電極性を有していることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記異物は、前記潤滑剤の凝集体であることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記クリーニング手段は、前記潜像担持体および/または前記中間転写体に圧接配置されるクリーニングブレードを備えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項８】
回動可能に配設され、印字領域および非印字領域を含む静電潜像が担持される像担持体と、
前記像担持体に担持された前記静電潜像の前記印字領域をトナーで現像する現像部と、
前記現像部により前記像担持体に現像されたトナーを転写材に転写する転写部と、
前記転写部による転写後に前記像担持体に残存するトナーを除去するクリーニング部と、
前記クリーニング部によって除去されたトナーを前記現像部に再度供給する回収トナー供給部と、
前記現像部よりも前記像担持体の回動方向下流側であって前記転写部よりも当該像担持体の回動方向上流側で当該像担持体に対向して非接触に配設される対向部材と、
前記像担持体と前記対向部材との間に、当該像担持体の前記静電潜像の前記非印字領域に付着した異物を当該対向部材に転移させる電界を形成するためのバイアスを印加するバイアス印加部と
を含む画像形成装置。
【請求項９】
前記対向部材は、回転可能に配設されるロール部材からなり、
前記ロール部材に接触配置されて当該ロール部材の表面を清掃する清掃部材をさらに備えることを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記現像部は、前記トナーおよび前記像担持体の摩耗を抑制するための潤滑剤を含む現像剤を用いて現像を行うことを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記トナーおよび前記潤滑剤は、異なる帯電極性を有していることを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１２】
黒のトナー像を形成する黒の画像形成ユニットおよび黒以外のカラートナー像を形成する一または複数のカラー画像形成ユニットと、
前記黒の画像形成ユニットおよび前記カラー画像形成ユニットと対向する位置を循環搬送され、当該黒の画像形成ユニットおよび/または当該カラー画像形成ユニットで形成されたトナー像が一次転写される中間転写体と、
前記中間転写体に一次転写されたトナー像を記録材に二次転写する二次転写部と、
二次転写後に前記中間転写体に残存するトナーを除去する中間転写クリーニング部とを含み、
前記黒の画像形成ユニットおよび前記カラー画像形成ユニットは、
回動可能に配設され、静電潜像が担持される像担持体と、
前記像担持体に担持された前記静電潜像を対応する色のトナーで現像する現像部と、
前記現像部により前記像担持体に現像されたトナーを前記中間転写体に転写する一次転写部とを備え、
前記黒の画像形成ユニットの前記現像部には、前記中間転写クリーニング部によって除去されたトナーが供給されると共に、
前記黒の画像形成ユニットは、前記中間転写クリーニング部を介して前記現像部に供給されるトナーに混入し、当該現像部から前記像担持体に転移した異物を、前記一次転写部による一次転写前に回収する異物回収部をさらに具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
前記異物回収部は、
黒の画像形成ユニットにおける像担持体に対向して非接触に配設され、所定の回収バイアスが印加される回収部材を備えることを特徴とする請求項１２記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記黒の画像形成ユニットおよび前記カラー画像形成ユニットは、
前記一次転写部による一次転写後に前記像担持体に残存するトナーを除去する像担持クリーニング部と、
前記像担持クリーニング部によって除去されたトナーを同一の画像形成ユニットにおける前記現像部に再度供給する回収トナー供給部と
をさらに備えることを特徴とする請求項１２記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記黒の画像形成ユニットは、前記カラー画像形成ユニットよりも前記中間転写体の移動方向下流側であって、前記二次転写部よりも当該中間転写体の移動方向上流側に配置されることを特徴とする請求項１４記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に係り、より詳しくは、クリーナによって回収されたトナーを、再び画像形成に利用する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来における画像形成装置として、一様に帯電された感光体ドラムの表面を露光して静電潜像を形成し、形成された静電潜像を現像装置によりトナーで現像して可視化し、現像された現像像を用紙に転写し、転写後に感光体ドラムに残留する残トナーをクリーナで回収するようにしたものが広く用いられている。
最近では、地球環境保全という要請があり、画像形成装置から排出される廃棄物の絶対量を低減することが要求されてきている。そこで、転写後にクリーナによって回収された回収トナーを、現像装置に戻して再利用する回収トナーリサイクル方式が検討されている。
【０００３】
ところで、クリーナでは、上述した残トナーの他、転写時に例えば用紙から感光体ドラムに逆転移した異物(例えば用紙から出る紙粉など)が混入することがある。このため、上述した回収トナーリサイクル方式を採用した場合には、回収トナーと共に異物も現像装置内に搬入されることになってしまう。現像装置内のトナーに異物が混入すると、異物がトナーと共に凝集体を形成し、形成された凝集体が現像により感光体ドラムに転移する。このとき、異物が例えばトナーとは逆の帯電極性を有している場合には、凝集体すなわちトナーを伴った異物が感光体ドラムの非画像部に転移し、用紙の白紙部に斑点状の汚れを生じさせてしまうため、画像品質の低下を招いてしまう。
【０００４】
また、例えばクリーナとしてブレード部材など、感光体ドラムに圧接配置されるクリーニング部材を用いた画像形成装置では、使用期間の長期化に伴って感光体ドラムに設けられた感光層が摩耗する。そして、感光層の摩耗がある程度進むと、感光体ドラムの帯電性能が低下し、非画像部にトナーが転移することで生じるかぶり等の画像不良が生じてしまうことになる。
そこで、現像剤中にステアリン酸金属塩からなる潤滑剤を含有させ、この潤滑剤を現像時に感光体ドラムに供給することで、感光体ドラム表面にステアリン酸金属塩からなる被膜を形成させることで、感光層の摩耗を抑制する技術が存在する(特許文献１参照。)。
【０００５】
ただし、感光体ドラムに供給された潤滑剤は、そのすべてが感光体ドラム表面の被膜となるわけではなく、その多くがクリーナによって除去される。このとき、潤滑剤の一部は、感光体ドラムとブレード部材との圧接部でストレスを受け、凝集して巨大化する。このため、上述した回収トナーリサイクル方式を採用した場合には、回収トナーと共に巨大化した潤滑剤も現像装置内に搬入されることになってしまう。現像装置内のトナーに巨大化した潤滑剤が混入すると、上述した紙粉等の異物と同様、巨大化した潤滑剤がトナーと共に凝集体を形成し、形成された凝集体が現像により感光体ドラムに転移する。このとき、潤滑剤が例えばトナーとは逆の帯電極性を有している場合には、凝集体すなわちトナーを伴った巨大化した潤滑剤が感光体ドラムの非画像部に転移し、用紙の白紙部に斑点状の汚れを生じさせてしまうため、画像品質の低下を招いてしまう。
【０００６】
そこで、クリーナから現像装置まで回収トナーを搬送する経路中にメッシュフィルタを設け、所定サイズ以上の異物を除去する技術が開示されている(例えば特許文献２参照。)。また、クリーナから現像装置まで回収トナーを搬送する経路中に、所定のバイアスが印加されたブラシロールを配設し、回収トナーと共に搬送されるタルクを回収する技術が存在する(特許文献３参照。)。さらに、用紙への転写位置よりも下流側かつクリーナによるクリーニング位置よりも上流側で、所定のバイアスが印加されたブラシ部材を感光体ドラムに接触配置し、残トナーと共に転写後の感光体ドラム上に担持される紙カスを取り除く技術も提案されている(特許文献４参照。)。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３１２１３２号公報(第５−８頁)
【特許文献２】特開昭６２−１４４１９１号公報(第２−３頁、第２図)
【特許文献３】特開平５−３１３５４３号公報(第２−３頁、図２)
【特許文献４】特開平６−２８２２０１号公報(第３−５頁、図３−４)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献２では、捕獲された異物の増加に伴ってメッシュフィルタが目詰まりを起こすため、メッシュフィルタの定期的な交換が必要となり、メンテナンスの頻度が多くなる他、交換にかかるコストも増加する。また、メッシュフィルタの目詰まりを防止する機構をさらに設けることが考えられるが、装置構成の複雑化を招いてしまう。
【０００９】
一方、上記特許文献３、４では、静電的にタルクや紙カスを回収する際に、本来再利用可能なトナーまで一緒に回収してしまうおそれがある。この場合には、画像形成装置から排出される廃棄物が増加することになってしまうため、効果的な解決策とは言い難い。さらに、上記特許文献３では、クリーナよりも上流側で紙カスの除去を行っているため、上記特許文献１に記載される潤滑剤を使用した場合に、クリーナにおいて発生する巨大化した潤滑剤の除去には対応することができない。
【００１０】
本発明は、かかる技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、クリーナによって回収されたトナーを再び画像形成に利用する際に、簡易な構成で、トナーと共に回収される異物による画像への影響を低減することにある。
また、他の目的は、クリーナによって回収されたトナーを再び画像形成に利用する際に、回収されるトナーの利用効率を高めながら、トナーと共に回収される異物による画像への影響を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる目的のもと、本発明が適用される画像形成装置は、トナーを含む現像剤を担持し、潜像担持体上の静電潜像を現像手段にてトナーで現像し、現像手段にて潜像担持体に現像されたトナーを、直接あるいは中間転写体を介して記録材に転写手段で転写し、転写後に潜像担持体および/または中間転写体に残存するトナーをクリーニング手段で除去し、クリーニング手段によって除去されたトナーを回収トナー供給手段によって現像手段に再度供給し、回収トナー供給手段から供給されたトナーに混入し、現像手段によって潜像担持体に転移した異物を、異物回収手段によって転写手段による転写前に回収する。
【００１２】
ここで、異物回収手段は、トナーの帯電極性とは逆極性に帯電する異物を回収することを特徴とすることができる。また、記録材は紙であり、異物は紙から潜像担持体および/または中間転写体に転移した紙粉であることを特徴とすることができる。さらに、現像剤は、潜像担持体の摩耗を抑制するための潤滑剤をさらに含むことを特徴とすることができる。この場合に、潤滑剤は、トナーとは逆の帯電極性を有していることを特徴とすることができる。また、異物は、潤滑剤の凝集体であることを特徴とすることができる。そして、クリーニング手段は、潜像担持体および/または中間転写体に圧接配置されるクリーニングブレードを備えることを特徴とすることができる。
【００１３】
また、他の観点から捉えると、本発明が適用される画像形成装置は、回動可能に配設され、印字領域および非印字領域を含む静電潜像が担持される像担持体と、像担持体に担持された静電潜像の印字領域をトナーで現像する現像部と、現像部により像担持体に現像されたトナーを転写材に転写する転写部と、転写部による転写後に像担持体に残存するトナーを除去するクリーニング部と、クリーニング部によって除去されたトナーを現像部に再度供給する回収トナー供給部と、現像部よりも像担持体の回動方向下流側であって転写部よりも像担持体の回動方向上流側で像担持体に対向して非接触に配設される対向部材と、像担持体と対向部材との間に、像担持体の静電潜像の非印字領域に付着した異物を対向部材に転移させる電界を形成するためのバイアスを印加するバイアス印加部とを含んでいる。
【００１４】
ここで、対向部材は、回転可能に配設されるロール部材からなり、ロール部材に接触配置されてロール部材の表面を清掃する清掃部材をさらに備えることを特徴とすることができる。また、現像部は、トナーおよび像担持体の摩耗を抑制するための潤滑剤を含む現像剤を用いて現像を行うことを特徴とすることができる。さらに、トナーおよび潤滑剤は、異なる帯電極性を有していることを特徴とすることができる。
【００１５】
さらに、他の観点から捉えると、本発明が適用される画像形成装置は、黒のトナー像を形成する黒の画像形成ユニットおよび黒以外のカラートナー像を形成する一または複数のカラー画像形成ユニットと、黒の画像形成ユニットおよびカラー画像形成ユニットと対向する位置を循環搬送され、黒の画像形成ユニットおよび/またはカラー画像形成ユニットで形成されたトナー像が一次転写される中間転写体と、中間転写体に一次転写されたトナー像を記録材に二次転写する二次転写部と、二次転写後に中間転写体に残存するトナーを除去する中間転写クリーニング部とを含み、黒の画像形成ユニットおよびカラー画像形成ユニットは、回動可能に配設され、静電潜像が担持される像担持体と、像担持体に担持された静電潜像を対応する色のトナーで現像する現像部と、現像部により像担持体に現像されたトナーを中間転写体に転写する一次転写部とを備え、黒の画像形成ユニットの現像部には、中間転写クリーニング部によって除去されたトナーが供給されると共に、黒の画像形成ユニットは、中間転写クリーニング部を介して現像部に供給されるトナーに混入し、現像部から像担持体に転移した異物を、一次転写部による一次転写前に回収する異物回収部をさらに具備することを特徴としている。
【００１６】
ここで、異物回収部は、黒の画像形成ユニットにおける像担持体に対向して非接触に配設され、所定の回収バイアスが印加される回収部材を備えることを特徴とすることができる。また、黒の画像形成ユニットおよびカラー画像形成ユニットは、一次転写部による一次転写後に像担持体に残存するトナーを除去する像担持クリーニング部と、像担持クリーニング部によって除去されたトナーを同一の画像形成ユニットにおける現像部に再度供給する回収トナー供給部とをさらに備えることを特徴とすることができる。この場合に、黒の画像形成ユニットは、カラー画像形成ユニットよりも中間転写体の移動方向下流側であって、二次転写部よりも中間転写体の移動方向上流側に配置されることを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、現像によって潜像担持体に転移した異物を転写前に回収することで、クリーナによって回収されたトナーを再び画像形成に利用する際に、簡易な構成で、トナーと共に回収される異物による画像への影響を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施の形態という)について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態が適用される画像形成装置としてのプリンタ１の全体構成を示した図である。プリンタ１は、各色の階調データに対応して画像形成を行う画像プロセス系１０、記録用紙Ｐ(記録材)を搬送するシート搬送系４０、例えばパーソナルコンピュータや画像読み取り装置等に接続され、受信された画像データに対して所定の画像処理を施す画像処理系であるＩＰＳ(Image Processing System)５０を備えている。
【００１９】
画像プロセス系１０は、水平方向に一定の間隔を置いて並列に配置される、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の四つの画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋ、これら画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの感光体ドラム１２に形成された各色のトナー像を循環搬送される中間転写ベルト２１上に多重転写させる転写ユニット２０、画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋに対してレーザ光を照射する光学系ユニットであるＲＯＳ(Raster Output Scanner)３０を備えている。また、プリンタ１は、転写ユニット２０によって二次転写された記録用紙(紙)Ｐ上のトナー像を、熱および圧力を用いて記録用紙Ｐに定着させる定着器２９を備えている。さらに、転写ユニット２０の上部には、画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋに対して各色に対応する現像剤が収容される現像剤ボトル１７Ｙ,１７Ｍ,１７Ｃ,１７Ｋが設けられている。これら現像剤ボトル１７Ｙ,１７Ｍ,１７Ｃ,１７Ｋは、プリンタ１に対して着脱自在に設けられており、例えばユーザによる交換も可能となっている。そして、各現像剤ボトル１７Ｙ,１７Ｍ,１７Ｃ,１７Ｋには、後述する各色の現像器１４(図２参照)に対して、新たな現像剤を搬送するための供給パイプ１８Ｙ,１８Ｍ,１８Ｃ,１８Ｋが取り付けられている。なお、本実施の形態では、イエロー、マゼンタ、シアンの各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃが、カラー画像形成ユニットとして機能している。
また、本実施の形態では、各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋのうち、黒の画像形成ユニット１１Ｋが中間転写ベルト２１の搬送方向最下流側に配設されている。
【００２０】
転写ユニット２０は、中間転写体あるいは転写材としての中間転写ベルト２１を駆動するドライブロール２２、中間転写ベルト２１に一定のテンションを付与するテンションロール２３、重畳された各色のトナー像を記録用紙Ｐに二次転写するためのバックアップロール２４、中間転写ベルト２１上に存在する残留トナー等を除去するベルトクリーナ２５を備えている。中間転写ベルト２１は、このドライブロール２２とテンションロール２３およびバックアップロール２４との間に一定のテンションで掛け渡されており、定速性に優れた専用のモータ(図示せず)によって回転駆動されるドライブロール２２により、矢印方向に所定の速度で循環駆動されるようになっている。この中間転写ベルト２１は、例えば、チャージアップを起こさないベルト素材(ゴムまたは樹脂)にて抵抗調整されたものが使用されている。クリーニング手段あるいは中間転写クリーニング部としてのベルトクリーナ２５は、中間転写ベルト２１に接触配置されるクリーニングブラシ２５ａおよびクリーニングブレード２５ｂを備えており、トナー像の二次転写工程が終了した後の中間転写ベルト２１の表面から残留トナー等を除去して、次の画像形成プロセスに備えるように構成されている。ベルトクリーナ２５の内部下側には、これらクリーニングブラシ２５ａおよびクリーニングブレード２５ｂによって除去された残留トナー等を、中間転写ベルト２１の搬送方向に直交する方向に沿ってベルトクリーナ２５の外部へと搬送する排出用オーガ２５ｃが設けられている。
【００２１】
ＲＯＳ３０は、図示しないレーザダイオード、変調器の他、レーザダイオードから出射されたレーザ光(ＬＢ-Ｙ,ＬＢ-Ｍ,ＬＢ-Ｃ,ＬＢ-Ｋ)を偏向走査するポリゴンミラー３１を備えている。図２に示す例では、ＲＯＳ３０は、画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの下側に備えられることから、トナー等の落下による汚損の危険性を有している。そこで、ＲＯＳ３０は、各構成部材を密閉するための直方体状のフレーム３２を設け、また、レーザ光(ＬＢ-Ｙ,ＬＢ-Ｍ,ＬＢ-Ｃ,ＬＢ-Ｋ)が通過するガラス製のウィンドウ３３をこのフレーム３２の上方に装着し、走査露光と共にシールド効果を高めるように構成されている。
【００２２】
シート搬送系４０は、画像が記録される記録用紙Ｐを積載して供給する給紙装置４１、給紙装置４１から記録用紙Ｐを取り上げて供給するナジャーロール４２、ナジャーロール４２から供給された記録用紙Ｐを一枚ずつ分離して搬送するフィードロール４３、フィードロール４３により一枚ずつに分離された記録用紙Ｐを二次転写位置に向けて搬送する搬送路４４を備えている。また、搬送路４４を搬送される記録用紙Ｐに対し、二次転写位置に向けてタイミングを合わせて搬送するレジストロール４５、二次転写位置に設けられ記録用紙Ｐを介してバックアップロール２４に圧接して記録用紙Ｐ上に画像を二次転写する二次転写ロール４６を備えている。さらに、定着器２９によって画像が定着された記録用紙Ｐをプリンタ１の機外に排出する排出ロール４７、排出ロール４７によって排出された記録用紙Ｐを積載する排出トレイ４８を有する。また、定着器２９によって画像が定着された記録用紙Ｐを反転させて両面記録を可能とする両面用搬送ユニット４９を備えている。
さらに、プリンタ１において、画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋよりも図中手前側には、図中破線で示す回収ボトル６０が取り付けられている。この回収ボトル６０には、後述する廃棄現像剤が回収され、収容される。なお、本実施の形態では、二次転写ロール４６およびバックアップロール２４により、二次転写部が構成されている。
【００２３】
次に、画像プロセス系１０における画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋについて詳述する。図２は、画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの構成を説明するための図であり、ここでは、シアン(Ｃ)の画像形成ユニット１１Ｃと、黒(Ｋ)の画像形成ユニット１１Ｋとが示されている。なお、本実施の形態では、黒の画像形成ユニット１１Ｋのみが他の画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃとは一部異なる構成、具体的には、後述する異物回収機構９０を具備した構成を有しており、イエロー(Ｙ)の画像形成ユニット１１Ｙおよびマゼンタ(Ｍ)の画像形成ユニット１１Ｍについては、シアン(Ｃ)の画像形成ユニット１１Ｃと同様に構成されている。
【００２４】
画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋは、回転可能に配設される潜像担持体あるいは像担持体としての感光体ドラム１２、帯電ロール１３ａを用いて感光体ドラム１２を帯電させる帯電器１３を備えている。また、画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋは、帯電器１３によって帯電され、ＲＯＳ３０からのレーザ光(ＬＢ-Ｙ,ＬＢ-Ｍ,ＬＢ-Ｃ,ＬＢ-Ｋ)によって感光体ドラム１２上に形成された静電潜像を、トナーを用いて現像する現像手段あるいは現像部としての現像器１４を備えている。さらに、画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋは、中間転写ベルト２１を挟んで感光体ドラム１２に対向して設けられ、感光体ドラム１２上に現像されたトナー像を中間転写ベルト２１上に転写する転写手段あるいは一次転写部としての一次転写ロール１５、一次転写後に感光体ドラム１２上に残った残留トナーを除去するクリーニング手段、クリーニング部、あるいは像担持クリーニング部としてのドラムクリーナ１６を備えている。なお、感光体ドラム１２は接地されている。
【００２５】
本実施の形態において、感光体ドラム１２は、金属製の薄肉の円筒形ドラムの表面に有機感光層を形成したものからなり、有機感光層は負の帯電極性を有する材料で構成されている。また、帯電器１３は、帯電ロール１３ａに負極性のバイアスを印加することで、感光体ドラム１２の有機感光層を負極性に帯電させている。そして、現像器１４による現像は反転現像方式にて行われる。したがって、現像器１４で使用されるトナーは負極性帯電タイプのものである。なお、本実施の形態では、現像器１４においてトナーおよびキャリアを含む現像剤を用いた二成分現像方式が採用されているが、その詳細については後述する。また、一次転写ロール１５には、トナーの帯電極性とは逆極性(正極性)の一次転写バイアスが印加されるようになっており、感光体ドラム１２上のトナー像を中間転写ベルト２１に転移させている。さらに、ドラムクリーナ１６は、感光体ドラム１２の回転方向に対してカウンタ方向に圧接配置されるブレード部材としてのクリーニングブレード１６ａを有しており、感光体ドラム１２に付着する残留トナーを掻き取っている。そして、ドラムクリーナ１６の内部には、クリーニングブレード１６ａによって掻き取られた残留トナーを、感光体ドラム１２の軸方向に沿ってドラムクリーナ１６の外側へと搬送する排出用オーガ１６ｂが設けられている。
【００２６】
また、黒の画像形成ユニットでは、現像器１４よりも感光体ドラム１２の回転方向下流側であって、感光体ドラム１２と中間転写ベルト２１(一次転写ロール１５)との対向部よりも上流側に、黒の感光体ドラム１２に付着する紙粉等の異物を除去するための異物回収手段あるいは異物回収部としての異物回収機構９０が設けられている。なお、本実施の形態では、後述するように、黒の現像器１４に対してベルトクリーナ２５からの回収トナーが供給されるようになっている。このため、ベルトクリーナ２５には、二次転写時に記録用紙Ｐから逆転移して中間転写ベルト２１に付着することとなった紙粉等の異物も回収される可能性がある。したがって、黒の現像器１４には、紙粉等の異物が混入するおそれがあり、この異物が黒の感光体ドラム１２に転移、付着する可能性がある。
【００２７】
次に、図３を参照しながら、本実施の形態で用いられる現像剤Ｄについて詳細に説明する。現像剤Ｄは、磁性を有するキャリアＣと、イエロー、マゼンタ、シアン、あるいは黒に着色されたトナーＴとを含んでいる。また、現像剤Ｄには、感光体ドラム１２とクリーニングブレード１６ａとの間に働く摩擦力を低減し、感光体ドラム１２に設けられた感光層の摩耗を抑制する潤滑剤として機能するクリーニング助剤Ａも含まれている。さらに、現像剤Ｄには、図示しない外添剤が適宜量添加されている。
【００２８】
現像剤Ｄにおいて、キャリアＣとしては、平均粒径が約３５μｍのフェライトビーズが用いられる。
また、クリーニング助剤Ａとしては、略無色透明であり、平均粒径が後述するトナーＴと略同程度に設定されたステアリン酸亜鉛が用いられている。このステアリン酸亜鉛は、トナーとは逆極性の帯電極性(本実施の形態では正極性)を有している。なお、現像剤Ｄ中におけるクリーニング助剤Ａ(ステアリン酸亜鉛)の含有量は、約０.５％程度である。また、クリーニング助剤Ａとしては、上述したステアリン酸亜鉛の他、ステアリン酸カルシウムなどの脂肪酸金属塩や酸化セリウム等を使用することができる。
さらに、外添剤としては、平均粒径５〜２００ｎｍのシリカおよびチタニア等の無機微粒子が用いられる。
【００２９】
トナーＴは、上述したように負極性に帯電する極性を有するものであって、懸濁重合法、乳化凝集合一法、溶解懸濁法等により、ポリエステルやスチレンアクリルなどのバインダ樹脂に着色剤、ワックスを内添してなる微粒子である。粒径は、コールターカウンター(コールター社製)による測定結果で体積平均粒径が約５μｍであり、粒度分布指標(ＧＳＤ)は１.２３であった。トナー形状(球形の度合)は形状係数で表し、光学顕微鏡(ミクロフォトＦＸＡ:ニコン社製)で得たトナーの拡大写真を、イメージアナライザＬｕｚｅｘ３(ニレコ社製)により画像解析を行い、次の式で算出した。
【００３０】
【数１】
2006221057.tif 000003
【００３１】
この式は、トナーＴの投影面積と、それに外接する円の面積との比で表しており、真球の場合に１００となり、形状が球形から離れるにつれて数字が大きくなっていく。形状係数が小さければ、転写の際に転写されずに残る残留トナーの量が減少していくため、トナーＴの形状係数は１００〜１４０程度であることが望ましく、本実施の形態では、トナーＴの形状係数は１２９〜１３４の範囲であった。なお、トナーＴの体積平均粒径は、良好な画像を形成するという観点からすれば、３〜１０μｍの範囲内であることが好ましい。
【００３２】
図４は、プリンタ１における現像剤Ｄの供給から廃棄までの流れを説明する図である。
本実施の形態に係るプリンタ１では、各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの現像器１４Ｙ,１４Ｍ,１４Ｃ,１４Ｋに対し、所定のタイミングで新たな現像剤Ｄを新たに供給し、その結果内部で余剰となった現像剤Ｄを廃現像剤として外部に排出するトリクル方式を採用している。このようなトリクル方式を採用することで、各現像器１４Ｙ,１４Ｍ,１４Ｃ,１４Ｋでは、現像によって減少したトナーＴの補給と、長期間の使用に伴って劣化したキャリアＣの除去とを同時に行っている。
【００３３】
具体的には、各現像剤ボトル１７Ｙ,１７Ｍ,１７Ｃ,１７Ｋから各供給パイプ１８Ｙ,１８Ｍ,１８Ｃ,１８Ｋを介して各現像器１４Ｙ,１４Ｍ,１４Ｃ,１４Ｋに各色の新しい現像剤Ｄが供給される。また、各現像器１４Ｙ,１４Ｍ,１４Ｃ,１４Ｋから、各廃棄パイプ６１Ｙ,６１Ｍ,６１Ｃ,６１Ｋを介して回収ボトル６０に廃現像剤が排出される。また、各現像器１４Ｙ,１４Ｍ,１４Ｃ,１４Ｋには、内部に収容される現像剤Ｄ中のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサ７７が取り付けられており、各供給パイプ１８Ｙ,１８Ｍ,１８Ｃ,１８Ｋには、それぞれシャッタ１９Ｙ,１９Ｍ,１９Ｃ,１９Ｋが取り付けられている。そして、各シャッタ１９Ｙ,１９Ｍ,１９Ｃ,１９Ｋは、通常は閉鎖状態に設定されている。各現像器１４Ｙ,１４Ｍ,１４Ｃ,１４Ｋに設けられたトナー濃度検知センサ７７Ｙ,７７Ｍ,７７Ｃ,７７Ｋによりトナー濃度の低下が検知されると、図示しない制御部により各シャッタ１９Ｙ,１９Ｍ,１９Ｃ,１９Ｋが開放状態に設定され、対応する現像器１４に新たな現像剤Ｄが供給される。なお、各現像器１４Ｙ,１４Ｍ,１４Ｃ,１４Ｋへの現像剤Ｄの供給は、それぞれ独立して制御されている。
【００３４】
他方、このプリンタ１では、各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋに設けられた各ドラムクリーナ１６Ｙ,１６Ｍ,１６Ｃ,１６Ｋにて回収され、排出用オーガ１６ｂ(図２参照)により排出された各色成分の回収トナーを、各搬送パイプ６２Ｙ,６２Ｍ,６２Ｃ,６２Ｋを介して同色の現像器１４Ｙ,１４Ｍ,１４Ｃ,１４Ｋに戻している。また、このプリンタ１では、図１に示す中間転写ベルト２１に設けられたベルトクリーナ２５にて回収され、排出用オーガ２５ｃにより排出された回収トナーのすべてもしくは一部を、搬送パイプ６３を介して黒の現像器１４Ｋに戻している。なお、ベルトクリーナ２５にて回収され、黒の現像器１４Ｋに戻されない残りの回収トナーは、回収ボトル６０に排出される。そして、これら搬送パイプ６２Ｙ,６２Ｍ,６２Ｃ,６２Ｋおよび搬送パイプ６３の内部には、図示しない搬送用オーガが取り付けられており、これら搬送用オーガを回転させることで、回収されたトナーを各現像器１４Ｙ,１４Ｍ,１４Ｃ,１４Ｋまで搬送している。なお、プリンタ１において、ベルトクリーナ２５からは、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色成分トナーを含む回収トナーが排出されることになるが、この回収トナーは、黒の現像器１４Ｋに戻されることで多量の黒色のトナー中に紛れてしまうため、特に問題が生じることはない。なお、本実施の形態では、各ドラムクリーナ１６Ｙ,１６Ｍ,１６Ｃ,１６Ｋおよび各搬送パイプ６２Ｙ,６２Ｍ,６２Ｃ,６２Ｋが、回収トナー供給手段あるいは回収トナー供給部として機能し、搬送パイプ６３が回収トナー供給手段として機能している。
【００３５】
ここで、本実施の形態では、図１に示すように、黒の画像形成ユニット１１Ｋがイエロー、マゼンタ、シアンの画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｋよりも中間転写ベルト２１の移動方向下流側に配置されている。このため、中間転写ベルト２１に転写された黒のトナーは、他色(イエロー、マゼンタ、シアン)の一次転写部を通過することなく、二次転写部へと到達する。つまり、黒のトナーが、リトランスファーにより他色の感光体ドラム１２に転移し、他色のドラムクリーナ１６に回収されることによって、他色の現像器１４内に混入するという事態を防止することができる。その結果、イエロー、マゼンタ、シアンの各色トナーが、黒トナーの混入により徐々にくすんでいくといった不具合の発生を防止することができる。
【００３６】
次に、現像器１４について詳細に説明する。図５は、現像器１４の側部断面図を示しており、図６は図５をVI方向から見た現像器１４の上面図を示している。ただし、図６は、現像器１４から後述する上部ハウジング７０ｂ、現像ロール７１、層規制ロール７５等を取り外した状態を示している。
【００３７】
現像器１４は、感光体ドラム１２に対向する開口部(現像用開口)を有し且つ内部にはトナーおよびキャリアを含む現像剤Ｄ(図示せず)が収容される現像ハウジング７０と、この現像ハウジング７０の開口部に面した箇所に配設される現像手段あるいは現像剤担持体としての現像ロール７１とを備えている。ここで、現像ハウジング７０は、下部側に設けられる下部ハウジング７０ａと、下部ハウジング７０ａの上部側に下部ハウジング７０ａに対して着脱自在に設けられる上部ハウジング７０ｂとで構成されている。また、現像ハウジング７０内であって、感光体ドラム１２からみて現像ロール７１の背面下側には、感光体ドラム１２の軸方向と略平行に配設される攪拌搬送部材としての一対のスクリューオーガ７２,７３が設けられている。なお、以下の説明では、現像ロール７１から遠い側にあるスクリューオーガ７２を第１のスクリューオーガ、現像ロール７１に近い側にあるスクリューオーガ７３を第２のスクリューオーガと呼ぶ。また、第１のスクリューオーガ７２と、第２のスクリューオーガ７３の間には、これら第１のスクリューオーガ７２、第２のスクリューオーガ７３を仕切る仕切り壁７４が設けられている。この仕切り壁７４は、下部ハウジング７０ａと一体的に形成されている。また、現像ロール７１の下側には、回転可能に現像ロール７１と所定距離をもって配設され、現像ロール７１上の現像剤層厚さを規制する層規制ロール７５が設けられている。
【００３８】
ここで、現像ロール７１は、回転可能に配設される現像スリーブ７１ａと、現像スリーブ７１ａの内側に固定的に配設されると共に、内部には複数の磁極が配列される磁石ロール７１ｂとを有している。現像スリーブ７１ａは、図示しないモータにより矢印方向に回転駆動されるようになっており、感光体ドラム１２と対向する現像位置において感光体ドラム１２と同方向に回転するようになっている。また、現像スリーブ７１ａは、例えばＳＵＳ等の金属にて構成されており、交流を重畳した直流バイアスからなる現像バイアスを印加する現像バイアス電源８０が接続されている。なお、上述した層規制ロール７５は、現像スリーブ７１ａと対向する層規制位置において現像スリーブ７１ａとは逆方向に回転するようになっている。
【００３９】
磁石ロール７１ｂには、その外周面に沿って７極の磁極Ｎ１〜Ｎ４およびＳ１〜Ｓ３が形成されている。ここで、磁極Ｎ１(ピックアップ極)は、第２のスクリューオーガ７３によって攪拌搬送される現像剤Ｄ(図示せず)を現像スリーブ７１ａ上に吸着する機能を有している。磁極Ｓ１(トリミング極)は、対向配置される層規制ロール７５との間に形成される間隙によって所定量の現像剤層を形成する機能を有している。また、磁極Ｎ２およびＮ３,Ｓ３(搬送極)は、現像スリーブ７１ａ上に吸着された現像剤Ｄを現像スリーブ７１ａの回転に伴って搬送する。さらに、磁極Ｓ２(現像極)は、現像スリーブ７１ａ上に吸着される現像剤Ｄを搬送すると共に、感光体ドラム１２と対向する現像領域における現像剤Ｄの穂立ちを形成する機能を有している。そして、磁極Ｎ４(ピックオフ極)は、隣接する磁極Ｎ１(ピックアップ極)と共に反発磁界を形成し、現像スリーブ７１ａ上に吸着された現像剤Ｄを現像スリーブ７１ａから剥離させる機能を有している。
【００４０】
また、第１のスクリューオーガ７２は、図６に示すように、回転軸７２ａとその外周に螺旋状に取り付けられる羽根７２ｂとを有しており、図中右側に向けて現像剤Ｄ(図示せず)を搬送するようになっている。一方、第２のスクリューオーガ７３も、回転軸７３ａとその外周に螺旋状に取り付けられる羽根７３ｂとを有しており、図中左側に向けて現像剤Ｄ(図示せず)を搬送するようになっている。なお、第１のスクリューオーガ７２の回転軸７２ａおよび第２のスクリューオーガ７２ｂの回転軸７３ａは、下部ハウジング７０ａに回転可能に支持されており、一方の端部は下部ハウジング７０ａよりも外部に突出して配置されている。そして、図示しない駆動機構によってこれら第１のスクリューオーガ７２および第２のスクリューオーガ７３が回転駆動されている。
【００４１】
さらに、下部ハウジング７０ａ軸方向両端側には、仕切り壁７４が存在しないことにより、第１のスクリューオーガ７２と第２のスクリューオーガ７３との間で現像剤Ｄ(図示せず)を受け渡すための連通口７６(具体的には７６ａ,７６ｂ)が設けられている。ここで、第１のスクリューオーガ７２の現像剤搬送方向下流側すなわち連通口７６ａ側には、羽根７２ｂよりもピッチが短く且つ羽根７２ｂとは逆向きの羽根７２ｃが形成されており、第１のスクリューオーガ７２によって搬送されてきた現像剤Ｄを連通口７６ａに向けて送り込めるようになっている。一方、第２のスクリューオーガ７３の現像剤搬送方向下流側すなわち連通口７６ｂ側には、羽根７３ｂよりもピッチが短く且つ羽根７３ｂとは逆向きの羽根７３ｃが形成されており、第２のスクリューオーガ７３によって搬送されてきた現像剤Ｄを連通口７６ｂに向けて送り込めるようになっている。なお、これら連通口７６ａ,７６ｂは、現像ロール７１の軸方向両端部よりも外側に位置している。
【００４２】
また、現像ロール７１との対向部よりも現像剤搬送方向下流側には、ドラムクリーナ１６から送り込まれた回収トナーを現像器１４内に搬入するための回収トナー搬入口(回収トナー搬入部)８１が形成されている。本実施の形態では、回収トナー搬入口８１が、第２のスクリューオーガ７３の上部に設けられている。なお、黒の現像器１４Ｋでは、黒のドラムクリーナ１６Ｋから搬送される回収トナーの他、ベルトクリーナ２５から搬送される回収トナーも、回収トナー搬入口８１より搬入されることとなる。
さらに、回収トナー搬入口８１よりも現像剤搬送方向下流側には、現像器１４内で余剰となった現像剤Ｄを現像器１４の外部に排出するための現像剤排出口(余剰現像剤排出部)８２が形成されている。本実施の形態では、現像剤排出口８２が、連通口７６ｂの上部に設けられている。
そして、現像剤排出口８２よりも現像剤搬送方向下流側であって、現像ロール７１との対向部よりも現像剤搬送方向上流側には、現像剤ボトル１７から供給される新たな現像剤Ｄを現像器１４内に搬入するための現像剤搬入口(新現像剤搬入部)８３が形成されている。
なお、これら回収トナー搬入口８１、現像剤排出口８２、現像剤搬入口８３は、上部ハウジング７０ｂ(図５参照)に設けられている。
【００４３】
また、現像剤搬入口８３よりも現像剤搬送方向下流側の下部ハウジング７０ａの壁面には、現像器１４内における現像剤Ｄのトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサ７７が取り付けられている。トナー濃度検知センサ７７としては、例えば透磁率センサ等を用いることができる。
【００４４】
さらに、図５には、一点鎖線で、黒の画像形成ユニット１１Ｋのみに設けられる異物回収機構９０を示している。異物回収機構９０は、回転可能に配設される対向部材(ロール部材)あるいは回収部材としての異物回収ロール９１、この異物回収ロール９１に所定の回収バイアスを印加するバイアス印加部としての異物回収バイアス電源９２、異物回収ロール９１に転移、付着した異物を取り除く清掃部材としてのウェブクリーナ９３を備えている。
【００４５】
異物回収ロール９１は、例えばステンレス等の導電体にて構成される。そして、異物回収ロール９１の軸方向両端には、異物回収ロール９１よりもわずかに大きな直径を有するガイドロール(図示せず)が取り付けられており、このガイドロールが感光体ドラム１２の軸方向両端部(有機感光層が形成されていない領域)に当接配置されている。これにより、異物回収ロール９１は、感光体ドラム１２の回転に伴って従動回転する。また、ガイドロールにより、異物回収ロール９１は、感光体ドラム１２に対して非接触な状態におかれ、かつ、感光体ドラム１２と異物回収ロール９１との間の距離が一定(本実施の形態では０.５ｍｍ)に維持される。
【００４６】
また、異物回収バイアス電源９２は、異物回収ロール９１にトナーＴと同極性(本実施の形態では負極性)の回収バイアスを印加しており、その結果、感光体ドラム１２から異物回収ロール９１に向かう電界が形成される。
さらに、ウェブクリーナ９３は、巻き取り自在なウェブを有するもので、一方のウェブ供給ロールからウェブを供給し、他方のウェブ回収ロールでウェブを回収するようになっている。本実施の形態では、異物回収ロール９１との対向部において、ウェブの移動方向が異物回収ロール９１の移動方向とは逆方向となっている。そして、異物回収ロール９１に接触するウェブの背面側には、スポンジからなるウェブ押し当てロールが配設されており、このウェブ押し当てロールにてウェブを異物回収ロール９１に向けて押圧している。なお、本実施の形態では、ウェブクリーナ９３を用いて異物回収ロール９１のクリーニングを行っているが、これに限られるものではなく、例えば固定パッドを異物回収ロール９１に押し当てる構成としたり、あるいは、スクレーパやブレード等を異物回収ロール９１に圧接させるようにしてもよい。
【００４７】
次に、本実施の形態に係るプリンタ１の動作について説明する。図示しない原稿読み取り装置によって読み取られた原稿の色材反射光像や、図示しないパーソナルコンピュータ等にて形成された色材画像データは、例えばＲ(赤)、Ｇ(緑)、Ｂ(青)の各８ビットの反射率データとしてＩＰＳ５０に入力される。ＩＰＳ５０では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度/色空間補正、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の四色の色材階調データに変換され、ＲＯＳ３０に出力される。
【００４８】
ＲＯＳ３０では、入力された色材階調データに応じて、レーザダイオード(図示せず)から出射されたレーザ光(ＬＢ-Ｙ,ＬＢ-Ｍ,ＬＢ-Ｃ,ＬＢ-Ｋ)を、ｆ-θレンズ(図示せず)を介してポリゴンミラー３１に出射している。ポリゴンミラー３１では、入射されたレーザ光を各色の階調データに応じて変調し、偏向走査して、図示しない結像レンズおよび複数枚のミラーを介して画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの感光体ドラム１２に照射している。画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの感光体ドラム１２では、帯電器１３によって例えば−５５０Ｖに帯電された表面が走査露光され、例えば−５０Ｖの電位を有する静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの現像器１４にて、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の各色のトナー像として現像される。
【００４９】
画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの感光体ドラム１２上に形成されたトナー像は、一次転写ロール１５により中間転写ベルト２１上に順次転写される。このとき、黒のトナー像を形成する黒の画像形成ユニット１１Ｋは、中間転写ベルト２１の移動方向の最下流側に設けられているため、黒のトナー像は、中間転写ベルト２１に対して最後に転写される。
【００５０】
一方、シート搬送系４０では、画像形成のタイミングに合わせてナジャーロール４２が回転し、給紙装置４１から所定サイズの記録用紙Ｐが供給される。フィードロール４３により一枚ずつ分離された記録用紙Ｐは、搬送路４４を経てレジストロール４５に移送され、一旦、停止される。その後、トナー像が形成された中間転写ベルト２１の移動タイミングに合わせてレジストロール４５が回転し、記録用紙Ｐは、バックアップロール２４および二次転写ロール４６によって形成される二次転写位置に搬送される。二次転写位置にて下方から上方に向けて搬送される記録用紙Ｐには、圧接力および所定の電界を用いて、四色が重ね転写されたトナー像が副走査方向に順次、二次転写される。そして、トナー像が二次転写された記録用紙Ｐは、定着器２９によって熱および圧力で定着処理を受けた後、排出ロール４７によってプリンタ１の上部に設けられた排出トレイ４８に排出される。なお、排出トレイ４８にそのまま排出せずに、図示しない切り替えゲートによって記録用紙Ｐを両面用搬送ユニット４９によって反転させることもできる。この反転された記録用紙Ｐをレジストロール４５に搬送した後、前述と同様な流れによって、印刷されていない他の面について画像を形成することで、記録用紙Ｐの両面に画像を形成することが可能となる。
【００５１】
次に、現像器１４の基本的な動作について説明する。
現像剤Ｄは、回転駆動される第１のスクリューオーガ７２および第２のスクリューオーガ７３により、現像ハウジング７０内を攪拌されながら循環搬送される。この攪拌動作により、現像剤Ｄを構成するキャリアＣおよびトナーＴは互いに摩擦され、トナーＴは摩擦により負極性に帯電する。また、クリーニング助剤Ａは摩擦により正極性に帯電する。そして、攪拌搬送される現像剤Ｄが現像ロール７１との対向部に搬送されると、磁石ロール７１ｂに設けられた磁極Ｎ１の磁力により、現像剤Ｄの一部が現像ロール７１側に転移し、現像スリーブ７１ａ上に現像剤Ｄによる現像剤層が形成される。そして、この現像剤層は、回転駆動される現像スリーブ７１ａの回転に伴って搬送されていく。現像スリーブ７１ａにより搬送される現像剤層が層規制ロール７５との対向部を通過する際、現像剤層の厚さは所定厚さに規制され、所定の搬送量となって感光体ドラム１２と対向する現像ハウジング７０の開口部に運ばれる。なお、層規制ロール７５との対向部を通過できなかった現像剤Ｄは、重力および層規制ロール７５の回転力によって現像ハウジング７０内に戻される。現像スリーブ７１ａには、現像バイアス電源８０により所定の現像バイアス(例えば直流−３５０Ｖにピークトゥピークが１ｋＶの交流を重畳したもの)が印加されている。これにより、感光体ドラム１２と最近接する現像領域において、現像スリーブ７１ａ上の現像剤層より感光体ドラム１２上の潜像形成領域(ＲＯＳ３０による書き込みが行われた領域)にトナーＴが転移し、静電潜像を現像して可視像化する。また、トナーＴと逆極性に帯電しているクリーニング助剤Ａは、感光体ドラム１２上の非潜像形成領域(ＲＯＳ３０による書き込みが行われなかった領域)に転移する。その後、現像ハウジング７０の開口部を通過し現像を終了した現像剤層は現像スリーブ７１ａ上に担持された状態でさらに搬送される。そして、現像スリーブ７１ａ上の現像剤層は、磁極Ｎ４、Ｎ１間に形成される反発磁界によって現像ロール７１から離脱して現像ハウジング７０内に落下し、再び第１のスクリューオーガ７２および第２のスクリューオーガ７３によって攪拌搬送され、次の現像を待つこととなる。
【００５２】
次に、図７を参照しながら、現像器１４内における現像剤Ｄの流れを説明する。なお、図７では、第１のスクリューオーガ７２および第２のスクリューオーガ７３の記載を省略し、現像剤Ｄの流れを矢印で示している。
トナー濃度検知センサ７７で検知されるトナー濃度(現像剤ＤにおけるトナーＴの濃度)が所定のレベル以下であると、対応する現像剤ボトル１７(図１参照)から新たな現像剤Ｄが供給される。そして、現像剤搬入口８３から新たな現像剤Ｄが搬入される。新たに搬入された現像剤Ｄは、既に現像ハウジング７０内にあった現像剤Ｄと共に攪拌搬送されていく。
【００５３】
攪拌搬送される現像剤Ｄが現像ロール７１との対向部に到達すると、現像剤Ｄの一部が現像ロール７１に転移する。そして、感光体ドラム１２(図５参照)との対向部を通過し、現像動作を終えた現像剤Ｄは現像ロール７１から離脱する。現像ロール７１に転移する現像剤Ｄと現像ロール７１から離脱した現像剤Ｄとを比較すると、現像ロール７１から離脱した現像剤Ｄでは、一部のトナーＴが現像動作によって感光体ドラム１２側に転移している分、現像剤ＤにおけるトナーＴの濃度(トナー濃度)は低下している。したがって、現像ロール７１との対向部を通過した直後の現像剤Ｄは、現像ロール７１との対向部を通過する直前の現像剤よりも、トナー濃度が低下した状態となっている。
現像ロール７１との対向部を通過した現像剤Ｄは、次に、回収トナー搬入口８１の下部を通過する。回収トナー搬入口８１からは、各色に対応したドラムクリーナ１６にて回収された回収トナーが搬入される。なお、黒の現像器１４Ｋの場合には、ベルトクリーナ２５にて回収された回収トナーも搬入される。このような回収トナーが供給されることにより、トナー濃度は若干上昇する。
さらに、回収トナー搬入口８１の下部を通過した現像剤Ｄは、次に、現像剤排出口８２の下部を通過する。現像剤排出口８２からは、現像剤搬入口８３から新たな現像剤Ｄが供給されることにより余剰となった現像剤Ｄが排出される。ここで、余剰となった現像剤Ｄには、長期の使用に伴って劣化したキャリアＣや、ドラムクリーナ１６やベルトクリーナ２５(黒の現像器１４Ｋのみ)から搬送された回収トナー等が含まれる。
そして、現像剤排出口８２の下部を通過した現像剤Ｄは、再び、現像剤搬入口８３の下部に到達し、以後、上述した順序で、新たな現像剤Ｄの供給、現像、回収トナーの供給、余剰となった現像剤Ｄの排出、が行われていく。
【００５４】
ここで、回収トナー搬入口８１より供給される回収トナーについて説明する。
本実施の形態に係るプリンタ１では、ドラムクリーナ１６においてクリーニングブレード１６ａを使用している。この場合、感光体ドラム１２とクリーニングブレード１６ａとの圧接部に、トナーＴが堆積するトナーダムが形成されることになる。ここで、本実施の形態では、トナーＴとして所謂球形トナーを使用しているため一次転写における高い転写効率を得ることができる。これは逆の観点からみれば、一次転写後に感光体ドラム１２上に残る転写残トナーＴの絶対量が非常に少ないことを意味する。転写残トナーＴが少ないと、上述したトナーダムを形成するトナーＴが交換されず、同じトナーＴが長期間トナーダムとなって存在することになる。すると、トナーダムを形成するトナーＴは、長期間にわたって圧力および摩擦による熱による影響を受けることになってしまい、トナーＴの特性が劣化し、また、トナー同士が凝集する現象が生じてしまう。
【００５５】
また、本実施の形態で用いられる現像剤Ｄは、上述したように、キャリアＣ、トナーＴおよびクリーニング助剤Ａを含んでいる。そして、現像時において、負極性に帯電するトナーＴは感光体ドラム１２の潜像形成領域(印字領域)に転移し、正極性に帯電するクリーニング助剤Ａは非潜像形成領域(非印字領域)へと転移する。また、一次転写では、一次転写バイアスによりトナーＴのほとんどは中間転写ベルト２１に転写されるが、クリーニング助剤Ａのほとんどは中間転写ベルト２１に転写されない。したがって、一次転写後に感光体ドラム１２上には、わずかの転写残トナーＴおよびクリーニング助剤Ａが残っていることになる。このクリーニング助剤Ａは、感光体ドラム１２とドラムクリーナ１６に設けられたクリーニングブレード１６ａとの圧接部に到達し、一部がクリーニング動作を補助する。また、感光体ドラム１２とドラムクリーナ１６との間で潤滑剤として機能し、感光体ドラム１２の摩耗を抑制することで、感光体ドラム１２を長寿命化するという効果がある。ただし、このような機能に寄与しないクリーニング助剤Ａも少なからず存在し、転写残トナーＴと共にドラムクリーナ１６で回収されるものもある。したがって、ドラムクリーナ１６で回収された回収トナー中には、通常よりも高濃度のクリーニング助剤Ａが含まれていることになる。
【００５６】
なお、中間転写ベルト２１には、上述したようにクリーニング助剤Ａがほとんど転写されないため、ベルトクリーナ２５から黒の現像器１４Ｋに供給される回収トナーにおいて、クリーニング助剤Ａが高濃度にはなりにくい。ただし、ベルトクリーナ２５でもクリーニングブレード２５ｂが用いられているため、ベルトクリーナ２５から黒の現像器１４Ｋに供給される回収トナーにおいて、トナーＴの凝集が生じ得る。また、クリーニング助剤Ａも、わずかではあるがベルトクリーナ２５に供給される。
【００５７】
本実施の形態では、基本的に、ドラムクリーナ１６やベルトクリーナ２５からの回収トナーを現像器１４において再利用することで、プリンタ１からの廃棄物の減少させている。ただし、現像器１４内に存在する回収トナーの割合が増加すると、凝集したトナーＴが存在する確率が高くなり、このような凝集したトナーＴは転写時に中間転写ベルト２１に転写されにくくなるために、画質欠陥を招くおそれがある。また、現像器１４内に存在する回収トナーの割合が増加すると、現像剤Ｄにおけるクリーニング助剤Ａの濃度が高くなり過ぎるために、現像特性の低下を招くおそれもある。
【００５８】
そこで、本実施の形態では、上述したように、現像ロール７１との対向部を通過した現像後の現像剤Ｄにクリーニング助剤Ａを多く含む回収トナーを供給した後、現像器１４内に新たな現像剤Ｄが供給される前に、余剰となった現像剤Ｄを排出できるように構成している。そして、現像器１４内に新たな現像剤Ｄを供給した後、現像に供することができるように構成している。このような構成を採用することで、廃棄する現像剤Ｄにおける回収トナーの割合を多くすることが可能になる。廃棄する現像剤Ｄにおける回収トナーの割合を多くすることにより、現像ロール７１に転移し、実際に現像に供される現像剤Ｄにおける回収トナーの割合を低くすることができる。つまり、実際に現像に供される現像剤Ｄにおいて、凝集したトナーＴや熱や圧力によりストレスを受けたトナーＴが存在する確率を低くすることができる。また、実際に現像に供される現像剤Ｄ中におけるクリーンニング助剤Ａの濃度が高くなるのを抑制することができる。
【００５９】
これにより、本実施の形態では、回収トナーを現像に再利用する構成を採用した場合においても、現像器１４内の現像剤Ｄの劣化を抑制することができ、長期にわたって安定した現像性能を確保することができる。また、トリクル現像方式を採用しているため、長期の使用に伴って劣化したキャリアＣを順次廃棄し、新たな現像剤Ｄの供給に伴ってフレッシュなキャリアＣを導入することができるため、長期にわたって安定した現像性能を確保することができる。さらに、本実施の形態では、基本的には回収トナーを現像に再利用しているために、トータルでみたプリンタ１からの廃棄物(廃現像剤)の絶対量を少なくすることができ、回収ボトル６０の交換周期を長期化させることができる。さらにまた、現像剤Ｄ中にクリーンニング助剤Ａを含有させることにより、感光体ドラム１２の摩耗を抑えることができ、感光体ドラム１２の長寿命化を図ることができる。したがって、例えばサービスマンによるメンテナンス作業が必要となるメンテナンスインターバルを長期化することができる。
【００６０】
また、本実施の形態では、新たな現像剤Ｄが供給され、攪拌搬送されている状態であって、現像ロール７１に供給される状態の現像剤Ｄにおけるトナー濃度の測定を行うようにした。したがって、現像時と略同じトナー濃度を測定すること可能となり、現像剤ボトル１７からのトナー供給制御を的確に行うことができるため、現像器１４内のトナー濃度を適正な範囲に設定することができる。
【００６１】
ところで、本実施の形態に係るプリンタ１では、上述したように、ベルトクリーナ２５からの回収トナーを黒の画像形成ユニット１１Ｋの現像器１４Ｋに供給し、現像での再利用を図っている。ここで、ベルトクリーナ２５のクリーニング対象となる中間転写ベルト２１は、二次転写時に搬送されてくる記録用紙Ｐと接触し、この状態で二次転写バイアスが印加される。このとき、負極性に帯電する中間転写ベルト２１上のトナーは、二次転写バイアスによって記録用紙Ｐ側に転移する。その際、記録用紙Ｐの紙粉が、二次転写バイアスによって中間転写ベルト２１側に転移することがある。
【００６２】
ここで、図８には、一般的な記録用紙Ｐの紙粉とされる炭酸カルシウムおよびファイバーについて、帯電させるための放電電流値と帯電電荷との関係を調査した結果を示している。なお、炭酸カルシウムは、記録用紙Ｐの平滑度、白色度、坪量等を上げるために使用される填料(フィラー)としてよく用いられる材料であり、特に、中性紙では広く使用されている。同図より、炭酸カルシウムおよびファイバーは、正の帯電極性を有していることが理解される。したがって、本実施の形態のように負極性のトナーＴを使用する場合には、二次転写の際にこれらの紙粉が中間転写ベルト２１に逆転移するのである。
このようにして中間転写ベルト２１に紙粉が転移、付着すると、紙粉は転写残トナーと共にベルトクリーナ２５によって回収されることになる。そして、ベルトクリーナ２５によって回収された紙粉を含むトナーは、現像器１４内に戻される。つまり、紙粉が黒の現像器１４Ｋ内に混入してしまうことになる。
【００６３】
次に、黒の画像形成ユニット１１Ｋにおける現像剤Ｄおよび紙粉の挙動について説明する。
図９は、黒の画像形成ユニット１１Ｋにおける感光体ドラム１２上の現像剤Ｄ(キャリアＣ、トナーＴ、クリーニング助剤Ａ)および紙粉ＰＤの挙動を模式的に示す図である。なお、感光体ドラム１２の表面には、負極性の帯電極性を有する有機感光層１２ａが形成されている。
上述したように、感光体ドラム１２には、帯電器１３(図２参照)によって−５５０Ｖの電位に帯電された感光体ドラム１２上に、ＲＯＳ３０(図１参照)によって画像を形成すべき領域に光書き込みが行われる。その結果、ＲＯＳ３０にて光書き込みが行われた潜像形成領域(以下の説明では印字領域と呼ぶ)ＰＡ(−５０Ｖの帯電電位を有する領域)、および、光書き込みが行われなかった非潜像形成領域(以下の説明では非印字領域と呼ぶ)ＮＰＡ(−５５０Ｖの帯電電位を有する領域)が形成される。
【００６４】
一方、黒の現像器１４Ｋ(図２参照)に存在する紙粉ＰＤは、現像剤Ｄと共に攪拌搬送される。ここで、紙粉ＰＤは正の帯電極性を有しているため、紙粉ＰＤには、攪拌搬送される際に負の帯電極性を有するトナーＴが付着する。そして、現像ロール７１との対向部において、磁石ロール７１ｂとキャリアＣとの間に働く磁力によって、キャリアＣが現像スリーブ７１ａ上に転移する。このとき、トナーＴはキャリアＣとの間に働く静電気力によってキャリアＣに吸着しており、キャリアＣと共に現像ロール７１側に転移する。また、クリーニング助剤Ａは、キャリアＣとの間に働くファンデルワールス力等によってキャリアＣに吸着しており、トナーＴと同様、キャリアＣと共に現像ロール７１側に転移する。したがって、キャリアＣ、トナーＴ、およびクリーニング助剤Ａを含む現像剤Ｄが現像ロール７１に担持され、磁気ブラシを形成する。また、トナーＴが付着した紙粉ＰＤは、例えば現像ロール７１上に形成される現像剤Ｄの磁気ブラシに引っ掛かったりすることにより、現像ロール７１上に転移し、担持される。そして、現像ロール７１に担持された現像剤Ｄおよび紙粉ＰＤは、現像スリーブ７１ａの回転に伴って感光体ドラム１２と対向する現像領域ＤＡまで搬送される。
【００６５】
現像器１４では、現像スリーブ７１ａに対し、現像バイアス電源８０(図５参照)により直流−３５０Ｖにピークトゥピークが１ｋＶの交流を重畳した現像バイアスが印加されている。このため、感光体ドラム１２上に形成される印字領域ＰＡ(−５０Ｖ)は、現像スリーブ７１ａ(−３５０Ｖ)に対して相対的に正の電位(３００Ｖ)となる。一方、感光体ドラム１２に形成される非印字領域ＮＰＡ(−５５０Ｖ)は、現像スリーブ７１ａ(−３５０Ｖ)に対して相対的に負の電位(−２００Ｖ)となる。したがって、現像スリーブ７１ａ上のトナーＴ(負極性に帯電)は、感光体ドラム１２上の印字領域ＰＡに静電的に転移する。
一方、本実施の形態では、クリーニング助剤Ａは、トナーＴとは逆の正極性に帯電している。このため、クリーニング助剤Ａは、感光体ドラム１２上の非印字領域ＮＰＡに静電的に転移する。また、現像ロール７１上の紙粉ＰＤも上述したようにトナーＴとは逆の正極性に帯電している。このため、紙粉ＰＤも感光体ドラム１２上の非印字領域ＮＰＡに静電的に転移する。このとき、紙粉ＰＤは、紙粉ＰＤに吸着したトナーＴを伴って感光体ドラム１２に転移するため、非印字領域ＮＰＡにトナーＴが存在することになってしまう。
【００６６】
次に、現像ロール７１と対向する現像領域ＤＡを通過した感光体ドラム１２の印字領域ＰＡおよび非印字領域ＮＰＡは、感光体ドラム１２の回転に伴って異物回収ロール９１と対向する異物回収領域ＣＡまで搬送される。
異物回収ロール９１には、異物回収バイアス電源９２により例えば−１３００Ｖの回収バイアスが印加されており、非印字領域ＮＰＡ(−５５０Ｖ)との間に−７５０Ｖの電位差が形成される。このため、感光体ドラム１２の非印字領域ＮＰＡに存在する紙粉ＰＤ(正極性に帯電)は、静電気力によって異物回収ロール９１に転移付着する。このとき、紙粉ＰＤに付着するトナーＴも、そのほとんどが紙粉ＰＤに付着した状態で異物回収ロール９１側に移動する。そして、異物回収ロール９１に転移付着した紙粉ＰＤは、異物回収ロール９１の回転に伴ってウェブクリーナ９３との対向部まで搬送され、ウェブクリーナ９３によって除去される。なお、非印字領域ＮＰＡには、正極性に帯電するクリーニング助剤Ａも存在するが、クリーニング助剤Ａは、静電気的な付着力の他に、ファンデルワールス力等によって感光体ドラム１２に吸着しているため、そのほとんどが異物回収ロール９１側に転移しない。
一方、感光体ドラム１２の印字領域ＰＡに転移したトナーＴは、負の帯電極性を有しているため、異物回収領域ＣＡを通過する際に異物回収ロール９１側に転移することはなく、さらに感光体ドラム１２に担持された状態で搬送される。
【００６７】
そして、異物回収ロール９１と対向する異物回収領域ＣＡを通過した感光体ドラム１２の印字領域ＰＡおよび非印字領域ＮＰＡは、感光体ドラム１２の回転に伴って中間転写ベルト２１(一次転写ロール１５)と対向する転写領域ＴＡまで搬送される。
転写領域ＴＡでは、感光体ドラム１２と一次転写ロール１５(図２参照)との間に一次転写バイアスが印加される。具体的には、接地される感光体ドラム１２に対し、一次転写ロール１５から正極性の一次転写電流が流される。これにより、感光体ドラム１２上の印字領域ＰＡに存在するトナーＴのほとんどは、中間転写ベルト２１に静電的に転移する。一方、本実施の形態では、クリーニング助剤ＡがトナーＴと逆極性の正極性に帯電していることから、感光体ドラム１２上の非印字領域ＮＰＡに存在するクリーニング助剤Ａのほとんどは、中間転写ベルト２１に静電的に転移せず、そのまま残る。但し、一部のクリーニング助剤Ａは中間転写ベルト２１へと転移する。
【００６８】
その後、転写領域ＴＡを通過した感光体ドラム１２上には、転写されなかったトナー(残留トナー)Ｔおよびクリーニング助剤Ａが残存する。なお、本実施の形態では、トナーＴとして上述した球形トナーを使用しているため、基本的に転写効率が高く、例えば感光体ドラム１２上に存在するトナーＴの約９５％程度を中間転写ベルト２１に転移させることが可能である。このため、転写後の感光体ドラム１２上に残るトナーＴの量は、ごくわずかなものとなっている。
最後に、これら転写されなかったトナーＴおよびクリーニング助剤Ａがドラムクリーナ１６(図２参照)に到達し、トナーＴが除去される。また、クリーニング助剤Ａの一部は、感光体ドラム１２とクリーニングブレード１６ａとの圧接部で感光体ドラム１２に塗布されて被膜となり、残りのクリーニング助剤Ａは、クリーニングブレード１６ａによって除去される。
【００６９】
ところで、本実施の形態では、トナーＴとは逆の帯電極性を有するクリーニング助剤Ａを用いているため、上述したように中間転写ベルト２１に転移するクリーニング助剤Ａの量は少ない。ただし、わずかではあるが、クリーニング助剤Ａの一部は中間転写ベルト２１にも転移する。このようにして中間転写ベルト２１に転移したクリーニング助剤Ａは、その大半がベルトクリーナ２５で回収される。このとき、中間転写ベルト２１とクリーニングブレード２５ｂとの圧接部では、二次転写されずに残ったトナーＴの他にクリーニング助剤Ａが堆積し、堆積するクリーニング助剤Ａが圧接部から受けるストレスによって凝集し、巨大化することがある。
【００７０】
このようにして巨大化したクリーニング助剤Ａ(潤滑剤の凝集体：以下の説明では凝集クリーニング助剤ＧＡと呼ぶ)は、上述した紙粉ＰＤと同様、黒の現像器１４Ｋに戻される。そして、凝集クリーニング助剤ＧＡは、通常のクリーニング助剤Ａと同じく正の帯電極性を示し、かつ、通常のクリーニング助剤Ａよりも帯電量自体が大きい。このため黒の現像器１４Ｋにおいて、凝集クリーニング助剤ＧＡには、攪拌搬送される際に負の帯電極性を有するトナーＴが付着する。そして、図９に示すように、凝集クリーニング助剤ＧＡは、紙粉ＰＤと同様、トナーＴを伴って感光体ドラム１２上の非印字領域ＮＰＡに転移してしまう。
ただし、本実施の形態では、このような凝集クリーニング助剤ＧＡも、紙粉ＰＤと同様に、静電気力によって異物回収ロール９１に転移することになる。ここで、凝集クリーニング助剤ＧＡは、径が大きいために、通常のクリーニング助剤Ａと比べて感光体ドラム１２に対する鏡像力が小さく、その結果付着力も小さい。このため、凝集クリーニング助剤ＧＡは異物回収ロール９１に転移しやすく、通常のクリーニング助剤Ａは異物回収ロール９１に転移しにくい。
【００７１】
本実施の形態では、黒の画像形成ユニット１１Ｋにおいて、現像後の感光体ドラム１２に付着した紙粉ＰＤや凝集クリーニング助剤ＧＡ等の異物を、異物回収ロール９１に転移付着させることができる。これにより、紙粉ＰＤや凝集クリーニング助剤ＧＡを転写領域ＴＡに到達させにくくすることが可能になる。また、紙粉ＰＤや凝集クリーニング助剤ＧＡが異物回収ロール９１に転移する際に、紙粉ＰＤや凝集クリーニング助剤ＧＡに付着するトナーＴのほとんどが一緒に回収されるため、非印字領域ＮＰＡが転写領域ＴＡに到達する際には、非印字領域ＮＰＡに存在するトナーＴの数が確実に減る。その結果、記録用紙Ｐに形成される画像において、背景部のトナー汚れの発生を抑えることができる。
【００７２】
また、本実施の形態では、中間転写方式を採用しているため、ベルトクリーナ２５にて回収される回収トナー中に存在する凝集クリーニング助剤ＧＡの量は比較的少なく、凝集クリーニング助剤ＧＡによる弊害については特に大きな問題とはならないものと考える。ただし、感光体ドラム１２上に形成されたトナー像を直接記録用紙Ｐに転写するタイプの画像形成装置では、ドラムクリーナ１６に紙粉ＰＤや多くのクリーニング助剤Ａが回収されることになるため、凝集クリーニング助剤ＧＡが発生する確率は高くなる。つまり、異物回収ロール９１による凝集クリーニング助剤ＧＡの除去は、感光体ドラム１２上に形成されたトナー像を直接記録用紙Ｐに転写するタイプの画像形成装置において、特に有効であるといえる。
さらに、このような凝集クリーニング助剤ＧＡの発生に伴う問題は、一次転写において生じやすいことから、他色の画像形成ユニット１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃにおいても起こり得る。したがって、凝集クリーニング助剤ＧＡが生じやすいクリーニング助剤Ａを用いる場合には、黒の画像形成ユニット１１Ｋだけでなく、他色の画像形成ユニット１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃにも、異物回収機構９０を取り付けることが好ましい。
【００７３】
また、本実施の形態では、紙粉ＰＤや凝集クリーニング助剤ＧＡ等を取り除くにあたり、上記特許文献２のようにメッシュ等を用いていないので、構成が簡易になる。そして、本実施の形態では、メッシュの交換等が不要になるために、メンテナンスにかかるコストを低減することができる。
さらに、本実施の形態ではベルトクリーナ２５により紙粉ＰＤや凝集クリーニング助剤ＧＡ等が混入したトナーを回収し、黒の画像形成ユニット１１Ｋの感光体ドラム１２に転移した紙粉ＰＤや凝集クリーニング助剤ＧＡを取り除くようにした。このため、上記特許文献３や４のように、現像器１４に供給される前に本来再利用可能なトナーＴまでもが回収されてしまう態様と比較して、回収されたトナーＴの利用効率を高めることもできる。
【００７４】
なお、本実施の形態では、キャリアＣおよびトナーＴを含む現像剤Ｄ(二成分現像剤)を用いる例について説明を行ったが、これに限られるものではなく、キャリアＣを含まない一成分現像剤を用いた場合にも、同様に適用できる。
また、黒の画像形成ユニット１１Ｋに設けられる感光体ドラム１２、異物回収ロール９１、および、ウェブクリーナ９３は、例えば一体化したドラムカートリッジとして構成することができる。このような構成を採用することにより、感光体ドラム１２の交換時には異物回収ロール９１も同時に交換できることとなり、利便性が高まる。そして、異物回収ロール９１やウェブクリーナ９３の他に、例えば現像器１４やドラムクリーナ１６等も、ドラムカートリッジ内に組み込むことが可能である。そして、ドラムカートリッジを構成する各部材の寿命が略同一となるような製品設計を行うことにより、メンテナンスが簡易になり、且つ、メンテナンスにかかるコストも低減することができる。
【００７５】
次に、異物回収バイアス電源９２によって異物回収ロール９１に印加する回収バイアスの大きさを決定するために、本発明者が行った実験について説明する。
本発明者は、感光体ドラム１２と異物回収ロール９１との間に形成される電界(印加電界)の強さが−５００、−７００、−１０００、−１５００(Ｖ/ｍ)となるように、異物回収バイアス電源９２より印加する回収バイアスの大きさを設定し、紙粉ＰＤや凝集クリーニング助剤ＧＡに起因する粗大粉欠陥(非印字領域ＮＰＡにトナーＴが転移し、記録用紙Ｐに転写されることによって生じる画像欠陥)の除去率を調査した。なお、感光体ドラム１２の非印字領域ＮＰＡの電位は−５５０Ｖであり、感光体ドラム１２と異物回収ロール９１との距離は０.５ｍｍである。したがって、電界の強さを−１５００Ｖ/ｍとする場合には、異物回収ロール９１に、異物回収バイアス電源９２によって−１５００×０.５−５５０＝−１３００Ｖの回収バイアスを印加する設定を行うことになる。
【００７６】
図１０は、実験結果すなわち印加電界と粗大粉欠陥除去率との関係を示している。同図より、印加電界が大きいほど、粗大粉欠陥除去率は高くなることが理解される。特に、印加電界が−７００Ｖ/ｍ以上であれば、５０％以上の粗大粉欠陥除去率を確保できることが判明した。印加電界が高ければ、正の帯電極性を有する紙粉ＰＤや凝集クリーニング助剤ＧＡを異物回収ロール９１に転移させることのできる確率が高まる。その結果、非印字領域ＮＰＡにおいて、紙粉ＰＤや凝集クリーニング助剤ＧＡに付着しているトナーＴも、異物回収ロール９１側に転移したものと考えられる。
【００７７】
＜実施例１＞
本発明者は、クリーニング助剤Ａを添加した現像剤Ｄ(以下、サンプル１と呼ぶ)およびクリーニング助剤Ａを添加しない現像剤Ｄ(以下、サンプル２と呼ぶ)を用い、感光体ドラム１２と異物回収ロール９１との間に形成される印加電界の大きさを種々異ならせながら、凝集クリーニング助剤ＧＡに起因する黒点(凝集物欠陥)および感光体ドラム１２における有機感光層１２ａの摩耗量との関係について評価を行った。実施例１において、画像形成装置としては、富士ゼロックス社製モノクロ複合機ＤＣ４０２の改造機を用いた。なお、ＤＣ４０２は、感光体ドラム１２上に形成されたトナー像を直接記録用紙Ｐに転写するタイプの画像形成装置であり、ドラムクリーナ１６で除去されたトナーＴを現像器１４に戻す改造、および、異物回収機構９０を取り付ける改造が施されている。
また、現像剤Ｄに含まれるトナーＴは、特許第３１４１７８３号に記載される製造方法で得られたものを用いた。そして、クリーニング助剤Ａとして、ステアリン酸亜鉛をトナー重量に対して０.５重量％の割合で混合し、さらにキャリアＣを添加することによりサンプル１を得た。なお、サンプル２は、ステアリン酸亜鉛(クリーニング助剤Ａ)を含んでおらず、上述したトナーＴにキャリアＣを添加することにより得た。
【００７８】
そして、感光体ドラム１２と異物回収ロール９１との間のギャップが０.５ｍｍになるように設定し、バイアス印加なし、バイアス印加による印加電界＝−５００Ｖ/ｍ、−７００Ｖ/ｍ、−１０００Ｖ/ｍの各条件で、サンプル１を用い、印字比率１０％で１０万枚のプリントを実施した。
図１１は、現像剤Ｄとしてサンプル１を用いた場合の結果を示している。なお、図１１において、横軸はプリント枚数であり、縦軸はＡ３サイズあたりに発生する黒点(感光体ドラム１２上の非印字領域ＮＰＡに転移した凝集クリーニング助剤ＧＡに付着するトナーＴによって生じた凝集物欠陥)の個数を示している。バイアス印加なしの場合、プリント枚数２万枚以降で凝集クリーニング助剤ＧＡによる欠陥(黒点)が、目標値である１０個/Ａ３を超えたのに対し、−７００Ｖ/ｍ、−１０００Ｖ/ｍの条件では、１０万枚のプリント終了後も目標値内であった。また、１０万枚プリント後における有機感光層１２ａの摩耗量も１５μｍ(残量１７μｍ)であり、使用限界(１５μｍ以上)を超えることはなかった。
【００７９】
一方、バイアス印加が−７００Ｖ/ｍの条件で、現像剤Ｄとしてサンプル２を用いた場合、凝集クリーニング助剤ＧＡが生じ得ないので、１０万枚プリント後も黒点の数は目標値である１０個/Ａ３を満足したが、７万枚以降では有機感光層１２ａの摩耗限界オーバーによるかぶりが発生した。そして、１０万枚プリント終了後の有機感光層１２ａの摩耗量は２２μｍ(残量１０μｍ)であった。
【００８０】
以上より、現像剤Ｄにクリーニング助剤Ａを添加することの有用性が理解される。また、異物回収機構９０を設けることにより、記録用紙Ｐ上の非画像域に付着する黒点の数を減少させることが可能であることも理解される。
【００８１】
＜実施例２＞
本発明者は、次に、画像形成装置として本実施の形態で用いたプリンタ１(富士ゼロックス社製フルカラープリンタＣ３５３０の改造機)を用い、実施例１と同様の評価をおこなった。そして、印加電界＝−７００Ｖ/ｍとなるようにバイアス印加を行い、現像剤Ｄとしてサンプル１を用いて１０万枚のプリントを行った。その結果、１０万枚のプリント終了後も黒点の数は１０個/Ａ３以下であり、良好な結果であった。そして、１０万枚のプリント終了後の有機感光層１２ａの摩耗量は１５μｍ(残量１７μｍ)であり、使用限界(１５μｍ以上)を超えることはなかった。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本実施の形態が適用されるプリンタの概要を示す図である。
【図２】画像形成ユニットの構成を説明するための図である。
【図３】現像剤の構成を説明するための図である。
【図４】プリンタにおける現像剤の供給から廃棄までの流れを説明するための図である。
【図５】現像器の側部断面図である。
【図６】実施の形態１で用いられる現像器の上面図である。
【図７】実施の形態１で用いられる現像器内における現像剤の流れを説明するための図である。
【図８】紙粉を構成する炭酸カルシウムおよびファイバーの帯電極性を説明するための図である。
【図９】黒の画像形成ユニットにおける現像剤の挙動を説明するための模式図である。
【図１０】異物回収ロールと感光体ドラムとの間に形成される印加電界と感光体ドラム上の粗大粉による欠陥の除去率との関係を示すグラフ図である。
【図１１】異物回収バイアスをパラメータとしたときの、プリント枚数と黒点の数との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００８３】
１…プリンタ、１０…画像プロセス系、１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋ…画像形成ユニット、１２…感光体ドラム、１３…帯電器、１４…現像器、１５…一次転写ロール、１６…ドラムクリーナ、１６ａ…クリーニングブレード、２０…転写ユニット、２１…中間転写ベルト、２５…ベルトクリーナ、２５ａ…クリーニングブラシ、２５ｂ…クリーニングブレード、６０…回収ボトル、７０…現像ハウジング、７１…現像ロール、８０…現像バイアス電源、８１…回収トナー搬入口、８２…現像剤排出口、８３…現像剤搬入口、９０…異物回収機構、９１…異物回収ロール、９２…異物回収バイアス電源、９３…ウェブクリーナ、Ａ…クリーニング助剤、Ｃ…キャリア、Ｄ…現像剤、Ｔ…トナー、Ｐ…記録用紙、ＣＡ…異物回収領域、ＤＡ…現像領域、ＮＰＡ…非印字領域、ＰＡ…印字領域、ＴＡ…転写領域、ＧＡ…凝集クリーニング助剤、ＰＤ…紙粉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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