(57)【要約】【課題】トナーを排出する場合に、トナーが転写手段等に付着することなく、トナーを短時間で効率的に回収することができ、かつ、トナーを排出させるために転写手段を帯電させる電源を別途配設する必要がないようにする。【解決手段】像担持体と、該像担持体を帯電する帯電手段と、帯電された像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を可視像化する現像手段と、可視像を記録媒体に転写する転写手段と、転写後に転写されずに残った残留トナーを除去する除去手段と、前記現像手段内のトナーを排出する場合に、前記帯電手段によって前記像担持体を帯電させ、帯電された像担持体によって前記転写手段を帯電し、排出されたトナーが帯電された転写手段を通過するように制御する制御部とを有する。【選択図】　　　　　図１
2004021001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）像担持体と、
（ｂ）該像担持体を帯電する帯電手段と、
（ｃ）帯電された前記像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
（ｄ）前記静電潜像を可視像化する現像手段と、
（ｅ）可視像を記録媒体に転写する転写手段と、
（ｆ）転写後に転写されずに残った残留トナーを除去する除去手段と、
（ｇ）前記現像手段内のトナーを排出する場合に、前記帯電手段によって前記像担持体を帯電させ、帯電された該像担持体によって前記転写手段を帯電し、排出されたトナーが帯電された転写手段を通過するように制御する制御部とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、通常の印字動作において前記帯電手段に印加する電圧Ｖｃと、劣化トナーの排出動作において前記帯電手段に印加する電圧Ｖｒとが、
｜Ｖｒ｜＞｜Ｖｃ｜となるように制御する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記転写手段は、転写ローラから成り、劣化トナー像が転写ローラを通過する時、少なくとも１度は転写ローラが像担持体によって帯電されている請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記転写手段は、転写ベルトから成り、該転写ベルトを所定時間帯電させ、その後、排出動作を行う請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記転写ベルトを所定時間帯電させる場合に帯電手段に供給する電圧Ｖｒと、通常の印字動作における帯電手段に供給する電圧Ｖｃとは、
｜Ｖｒ｜＞｜Ｖｃ｜である請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記所定時間は、少なくとも最下流に位置する画像形成部の接触部における前記転写ベルトの部位が最上流に位置する画像形成部の接触部に達するまでの時間である請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
（ａ）像担持体表面に形成されたトナー画像を記録媒体に転写して画像を形成する画像形成装置において、
（ｂ）前記像担持体を帯電する帯電手段と、
（ｃ）前記像担持体表面にトナー画像を形成する現像手段と、
（ｄ）該現像手段内のトナーを排出する場合に、前記帯電手段によって像担持体を帯電させ、該帯電された像担持体によって像担持体に対向する部材を帯電し、排出されたトナーが帯電された部材を通過するように制御する制御部とを有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式のプリンタ、複写機等の画像形成装置においては、感光体ドラムの電荷を蓄える帯電プロセス、画像データの存在する位置に光を照射する露光プロセス、露光された部分にトナー像を付着させる現像プロセス、現像されたトナーを紙等の記録媒体に転写させる転写プロセス、記録媒体上にのっているトナー像を熱及び圧力で定着させる定着プロセスの順で行われる電子写真プロセスによって、記録媒体上に印字を行うようになっている。
【０００３】
ところで、前記画像形成装置においては、現像ローラ上に供給されてトナー層を形成しても感光体ドラムに付着されなかったトナー、すなわち、現像に使われなかったトナーは、再び現像装置内のトナー貯留部に戻されるようになっている。そして、該トナー貯留部に戻されたトナーは、再び現像ローラ上に供給されてトナー層を形成する。そのため、記録媒体の面積に対する印字面積の極端に小さい印字動作を多数回行った場合、多量のトナーが現像に使われず、再び現像装置内のトナー貯留部に戻され、再び現像ローラ上に供給されてトナー層を形成する、といった動作が何度も繰り返されることになる。
【０００４】
このように、現像に使われずに現像装置内のトナー貯留部に戻され、再び現像ローラ上に供給されてトナー層を形成するといった動作を何度も繰り返したトナーは、比電荷が所定の値に対して極端に高くなってしまう。また、トナーの帯電量や流動性などを調整するためにトナー粒子に添付された外添剤が、トナー粒子から剥（は）がれ落ちたりトナー粒子に埋没したりしてしまう。そのため、前述された動作を何度も繰り返したトナーは、複数のトナー粒子が凝集するなどして、トナーの特性が著しく劣化した劣化トナーとなり、記録媒体上に印字された画像において、濃度の不均一、かぶりの増加、ドット再現性の低下等の諸問題を引き起こし、前記画像の品質を低下させてしまう。
【０００５】
そこで、画像形成装置においては、通常の印字動作で感光体ドラム上に残った残留トナーを回収する機構を用いることによって、前記劣化トナーを含むトナーを排出する動作を行って、劣化トナーに起因する問題を解消するようになっている。これにより、現像装置を小型化したり、画像形成装置のメンテナンスを容易に行うことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の画像形成装置においては、トナーを排出する際に、転写ローラへのバイアス値を０〔Ｖ〕とし、感光体ドラム上のトナーをクリーニング手段によって回収するようになっているので、転写ローラや画像形成装置本体内に付着したトナーによって記録媒体を汚してしまうことがある。
【０００７】
すなわち、感光体ドラム上の現像されたトナーを記録媒体上に転写させる転写プロセスにおいては、転写ローラにバイアス電圧を印加することによって、トナーを感光体ドラム上から記録媒体上に転写させる。そこで、トナーを排出する際には、転写ローラに印加するバイアス電圧の値としてのバイアス値を０〔Ｖ〕として、感光体ドラム上に劣化トナーが残留するようになっている。これにより、トナーが転写ローラや周囲の画像形成装置本体内に付着することを防止することができる。そして、感光体ドラムに接触して配設されたクリーニング手段によって、感光体ドラム上に残った残留トナーが回収される。
【０００８】
ところが、転写ローラのバイアス値を０〔Ｖ〕にしても、感光体ドラム上のトナーが転写ローラや周囲の画像形成装置本体内に付着することを防止することができない。そのため、通常の印字動作を行った時に、感光体ドラムから記録媒体へのトナーの転写が不十分になったり、転写ローラや本体内に付着したトナーによって記録媒体を汚してしまうことがある。
【０００９】
本発明は、前記従来の画像形成装置の問題点を解決して、トナーを排出する場合に、帯電手段によって像担持体を帯電させ、帯電された該像担持体によって転写手段を帯電するようにして、トナーが転写手段等に付着することなく、トナーを短時間で効率的に回収することができ、かつ、トナーを排出させるために転写手段を帯電させる電源を別途配設する必要がない画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の画像形成装置においては、像担持体と、該像担持体を帯電する帯電手段と、帯電された前記像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を可視像化する現像手段と、可視像を記録媒体に転写する転写手段と、転写後に転写されずに残った残留トナーを除去する除去手段と、前記現像手段内のトナーを排出する場合に、前記帯電手段によって前記像担持体を帯電させ、帯電された該像担持体によって前記転写手段を帯電し、排出されたトナーが帯電された転写手段を通過するように制御する制御部とを有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の構成を示す概略側面図である。
【００１３】
図において、１４は電子写真方式のプリンタ、複写機等の画像形成装置に使用される現像手段としての現像装置である。該現像装置１４は、トナー担持体としての現像ローラ１５、該現像ローラ１５にトナーを供給するトナー供給ローラ１６を有し、前記現像ローラ１５によって像担持体としての感光体ドラム１１の表面に静電潜像を現像するためのトナーを搬送して現像する。また、前記現像装置１４は、トナーを随時供給するためのトナー貯留部１８、トナーの攪拌（かくはん）、搬送及び摩擦によってトナーの帯電を行うトナー攪拌バー１９、及び、前記現像ローラ１５上のトナーを薄層化するトナー層厚規制ブレード１７を有する。ここで、該トナー層厚規制ブレード１７は、現像ローラ１５に平行であり、該現像ローラ１５の表面に一定の圧力で押し付けられるようになっている。さらに、前記トナー層厚規制ブレード１７には、トナーの帯電を促すために、図示されない電源装置によって電圧が印加されている。なお、前記トナー攪拌バー１９、トナー供給ローラ１６及び現像ローラ１５は、それぞれ、図に示される矢印方向に回転する。
【００１４】
また、１２は感光体ドラム１１の表面の帯電状態をコントロールするために該感光体ドラム１１に近接して配設された帯電手段としての帯電ローラである。該帯電ローラ１２には、帯電バイアス制御手段２６によって印字動作及びトナー排出動作の際に所定の電圧が印加され、前記感光体ドラム１１を帯電する。そして、１３はＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）ヘッドから成る露光手段としての露光部材である。該露光部材１３は、帯電された感光体ドラム１１の所定の部位に露光し、該感光体ドラム１１上に静電潜像を形成する。
【００１５】
そして、２１は紙等の記録媒体であり、図に示される矢印方向に搬送され、前記感光体ドラム１１表面のトナー像が前記記録媒体２１上に転写される。なお、該記録媒体２１は、前記トナー像が定着するために、図示されない定着装置に送り込まれるようになっている。また、２４は導電性発泡シリコーン等の材質から成る転写手段としての転写ローラであり、前記記録媒体２１上に対し、感光体ドラム１１に対向するように配設される。なお、２５は前記転写ローラ２４に転写バイアス電圧を印加するための転写バイアス電源であり、スイッチ２５ａを介して、例えば、正の転写バイアス電圧を印加する。
【００１６】
また、２２は前記感光体ドラム１１に対して平行に配設され、該感光体ドラム１１の表面に一定の圧力で押し付けられて、感光体ドラム１１の表面に残存するトナーを回収する除去手段としてのクリーニングブレードである。これにより、印字動作の際には、感光体ドラム１１表面から記録媒体２１に転写されずに残った残留トナーを回収し、劣化トナー廃棄動作の際には排出された劣化トナーを回収するようになっている。そして、クリーニングブレード２２によって回収されたトナーは、トナー回収機構２３によって回収され、さらに、図示されないトナー搬送手段によって図示されない排トナー貯留部まで搬送される。また、前記感光体ドラム１１、帯電ローラ１２及び転写ローラ２４は、それぞれ、図に示される矢印方向に回転する。
【００１７】
なお、本実施の形態における画像形成装置は図示されない制御部を有している。ここで、該制御部は、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算手段、半導体メモリ、磁気ディスク等の記憶手段、通信インターフェイス等を備え、画像形成装置の動作を制御する。例えば、現像装置１４内のトナーを排出する場合に、帯電ローラ１２によって感光体ドラム１１を帯電させ、帯電された該感光体ドラム１１によって転写ローラ２４を帯電し、排出されたトナーが帯電された転写ローラ２４を通過するように制御する。
【００１８】
次に、前記構成の画像形成装置の動作について説明する。
【００１９】
まず、記録媒体２１上に印字を行う印字動作について説明する。
【００２０】
前記現像装置１４内の図示されないトナーは、トナー攪拌バー１９によって攪拌され、トナー供給ローラ１６によって現像ローラ１５に供給される。なお、トナーは、トナー攪拌バー１９、トナー供給ローラ１６及び現像ローラ１５との摩擦によって帯電される。そして、前記現像ローラ１５上のトナーは、トナー層厚規制ブレード１７によって薄層化される。この時、トナーは、前記トナー層厚規制ブレード１７との摩擦によって帯電されるとともに、図示されない電源装置によって前記トナー層厚規制ブレード１７に印加された電圧によっても帯電される。
【００２１】
一方、感光体ドラム１１表面は、帯電バイアス制御手段２６によって所定のバイアス電圧Ｖｃが印加された帯電ローラ１２によって帯電される。続いて、感光体ドラム１１が回転することによって、帯電された該感光体ドラム１１表面が露光部材１３の位置に到達すると、該露光部材１３によって露光され、前記感光体ドラム１１表面に静電潜像が形成される。そして、感光体ドラム１１が回転することによって静電潜像が現像ローラ１５の位置に到達すると、該現像ローラ１５上の薄層化されたトナーによって前記静電潜像が現像されて可視像化され、感光体ドラム１１表面に可視像としてのトナー像が形成される。
【００２２】
そして、感光体ドラム１１が回転することによって、現像によって得られた感光体ドラム１１表面上のトナー像が転写ローラ２４の位置、すなわち、転写位置に到達すると、転写バイアス電源２５によって転写バイアス電圧Ｖｔが印加された転写ローラ２４によって、前記トナー像は、感光体ドラム１１表面から記録媒体２１上に転写される。続いて、トナー像が転写された記録媒体２１は、図示されない搬送手段によって搬送され、図示されない定着装置に送り込まれて定着された後、画像形成装置の外部に排出される。
【００２３】
なお、前記転写位置を過ぎた感光体ドラム１１表面における位置Ｂに残った残留トナーは、感光体ドラム１１が回転することによって、クリーニングブレード２２によって掻（か）き取られる。そして、掻き取られた残留トナーは、トナー回収機構２３によって回収され、さらに、図示されないトナー搬送手段によって図示されない排トナー貯留部まで搬送される。
【００２４】
次に、記録媒体２１の面積に対する印字面積の極端に小さい印字動作を多数回行った場合、すなわち、低濃度の印字を多数枚の記録媒体２１に対して行った場合に発生する劣化トナーを含むトナーを排出する動作について説明する。
【００２５】
図２は本発明の第１の実施の形態における転写手段を帯電させる動作を説明する図、図３は本発明の第１の実施の形態における転写手段を帯電させる動作を説明するタイムチャートである。
【００２６】
画像形成装置において、低濃度の印字を多数枚の記録媒体２１に対して行った場合、所定の帯電量より帯電量の高いトナー、所定の帯電量より帯電量の低いトナー、複数のトナーが凝集したトナー等の劣化トナーが、トナー供給ローラ１６及び現像ローラ１５の付近に滞留する。前記劣化トナーを含む現像手段としての現像装置１４内のトナーは、感光体ドラム１１に付着され、クリーニングブレード２２によって掻き取られて排出されるが、本実施の形態においては、トナーの排出を行う前に帯電手段としての帯電ローラ１２によって像担持体としての感光体ドラム１１を帯電させ、さらに、帯電した該感光体ドラム１１によって転写手段としての転写ローラ２４を帯電するようになっている。なお、スイッチ２５ａをオフにして、転写バイアス電源２５から転写ローラ２４に、転写バイアス電圧が印加されないようになっている。
【００２７】
この場合、前記転写ローラ２４表面のすべてが帯電された後、すなわち、該転写ローラ２４表面を少なくとも一周分帯電した後、感光体ドラム１１表面を露光部材１３によって露光して、前記感光体ドラム１１表面の被露光部位に現像ローラ１５からトナーを搬送して付着させる。そして、感光体ドラム１１表面に付着した劣化トナー像としてのトナーは、クリーニングブレード２２によって掻き取られる。ここで、前記転写ローラ２４は前記トナーと同じ極性（例えば、負極性）の方向に帯電させられているので、前記トナーは感光体ドラム１１の回転によって転写ローラ２４を通過する際にも感光体ドラム１１に付着された状態を保ち、転写ローラ２４等に付着することがない。
【００２８】
これにより、転写ローラ２４に負の電圧を印加するための電源を別途配設することなく、現像装置１４内のトナーを排出する時に、前記転写ローラ２４にトナーが転写されないように負の電圧を印加することができる。すなわち、通常の印字動作においては、転写ローラ２４には転写バイアス電源２５よって正のバイアス電圧が印加されているので、電源によって転写ローラ２４に負の電圧を印加しようとすると、転写バイアス電源２５に加えて他の電源を配設する必要があるが、本実施の形態においては、転写バイアス電源２５以外の電源が不要となる。
【００２９】
ところで、トナーの排出を開始する時に、どのタイミングにおいて感光体ドラム１１表面の露光を開始するかを決定する必要がある。すなわち、帯電ローラ１２よる感光体ドラム１１の帯電を開始した直後に、感光体ドラム１１表面の露光を開始すると、転写ローラ２４表面が帯電されていない状態で、感光体ドラム１１に付着されたトナーが転写位置を通過することになってしまう。また、帯電ローラ１２よる感光体ドラム１１の帯電を開始した後、十分に長い時間が経過してから感光体ドラム１１表面の露光を開始すると、転写ローラ２４表面は確実に帯電されているが、トナーの排出を行うための合計時間が長くなりすぎ、画像形成装置のスループットが低下してしまう。
【００３０】
ここで、図２に示されるように、感光体ドラム１１表面における回転方向に関する距離であり、帯電ローラ１２との接触部から露光手段としての露光部材１３による露光位置までの距離をＬ３とし、該露光位置から転写ローラ２４と接触する転写位置までの距離をＬ２とする。また、転写ローラ２４表面における回転方向に関する距離であり、感光体ドラム１１と接触する転写位置から転写位置までの距離、すなわち、転写ローラ２４表面を一周する距離をＬ１とする。この場合、帯電ローラ１２によって感光体ドラム１１を帯電させ、さらに、帯電した該感光体ドラム１１によって転写ローラ２４を帯電することによって、該転写ローラ２４表面を一周分帯電させるためには、感光体ドラム１１表面を回転方向に関して、少なくとも、Ｌ１、Ｌ２及びＬ３を合計した距離だけ帯電する必要がある。すなわち、前記帯電ローラ１２による感光体ドラム１１表面の帯電が開始されてから、Ｌ１、Ｌ２及びＬ３を合計した距離だけ感光体ドラム１１表面が回転方向に進行すると、転写ローラ２４表面のすべてが帯電されることになる。
【００３１】
ところで、感光体ドラム１１表面における露光位置から転写位置までの距離はＬ２である。そのため、帯電ローラ１２による感光体ドラム１１表面の帯電が開始されてから、Ｌ１及びＬ３を合計した距離、すなわち、Ｌ１＋Ｌ３だけ感光体ドラム１１表面が回転方向に進行た時点で感光体ドラム１１表面の露光を開始すると、転写ローラ２４表面が一周分帯電した時に、感光体ドラム１１表面の被露光部位が転写位置に到達することが分かる。この場合、帯電ローラ１２による感光体ドラム１１表面の帯電及び露光部材１３による感光体ドラム１１表面の露光の動作の時間的関係は、図３に示されるタイムチャートのようになっている。なお、図３において、Ｖｃは帯電ローラ１２に印加されるバイアス電圧、Ｖｔは転写ローラ２４に印加される転写バイアス電圧である。
【００３２】
これにより、トナーが付着した被露光部位が転写位置に到達する時には転写ローラ２４は既に負に帯電されていることになり、負に帯電されたトナーは、転写ローラ２４に引き寄せられることなく、感光体ドラム１１上に留まり、クリーニングブレード２２によって掻き取られる。そして、該クリーニングブレード２２によって回収されたトナーは、トナー回収機構２３によって回収され、さらに、図示されないトナー搬送手段によって図示されない排トナー貯留部まで搬送される。また、転写ローラ２４表面が一周分帯電した時に、感光体ドラム１１表面の被露光部位が転写位置に到達するようなタイミングで感光体ドラム１１表面の露光を開始するので、トナーの排出を行うための時間を短縮することができる。
【００３３】
このように、転写ローラ２４に負の電圧を供給することなく、転写ローラ２４を負側の特性とし、負の極性に帯電したトナーと反発させる（転写ローラ２４側に付かないようにする。）ことによって、感光体ドラム１１上にトナーを残留させて、前記クリーニングブレード２２によって掻き取るようにしているので、トナーの回収率を向上（転写ローラ２４側へのトナーの付着を防止）することができる。したがって、トナーを排出する時に、転写ローラ２４に負の電圧を印加するための電源を必要とせず、前記転写ローラ２４にトナーが転写されないように負の電圧を印加することができる。
【００３４】
次に、帯電ローラ１２に印加されるバイアス電圧の絶対値を印字動作時よりも高くしてトナー排出動作について説明する。
【００３５】
図４は本発明の第１の実施の形態における帯電ローラバイアスとトナー回収率との関係を示す図である。なお、図において、横軸に帯電ローラバイアスＶｒを、縦軸にトナー回収率を採ってある。
【００３６】
この場合、トナーを排出する際に、帯電バイアス制御手段２６によって、バイアス電圧Ｖｒが帯電ローラ１２に印加されるようになっている。ここで、バイアス電圧Ｖｒの絶対値は印字動作時の帯電ローラ１２に印加するバイアス電圧Ｖｃの絶対値に対して高くなるように設定されている。すなわち、｜Ｖｒ｜＞｜Ｖｃ｜である。なお、帯電バイアス制御手段２６によって帯電ローラ１２に印加されるバイアス電圧の絶対値以外については、前述された動作と同様である。
【００３７】
図４には、前記バイアス電圧Ｖｃの変化に対応するトナーの回収率が示されている。この場合、トナー排出動作を行った時の感光体ドラム１１上の位置Ａ（図１）に付着したトナーの重量に対する感光体ドラム１１上の位置Ｂ（図１）に付着したトナーの重量の割合をトナー回収率として、この値のトナー排出動作の時の帯電バイアス制御手段２６によるバイアス電圧Ｖｒの値に対する変化を測定したものである。
【００３８】
これにより、トナーを排出する時に、帯電バイアス制御手段２６によってバイアス電圧Ｖｒを印字動作の時のバイアス電圧Ｖｃに対し、｜Ｖｒ｜＞｜Ｖｃ｜とすることによって、感光体ドラム１１上の位置Ａのトナー量に対する感光体ドラム１１上の位置Ｂのトナー量の割合が増加する。すなわち、本実施の形態において、印字動作時の帯電バイアスＶｃが−１１５０〔Ｖ〕であるのに対し、トナー排出動作の時の帯電バイアスＶｒを−１３２５〔Ｖ〕にすることによって、トナー排出動作の時のトナー回収機構２３で回収することができるトナー量が増加し、転写ローラ２４や本体内の部分に付着するトナーの量が軽減される。
【００３９】
次に、通常の印字動作に対し、トナー排出動作を行うタイミングについて説明する。
【００４０】
本発明の発明者が、本実施の形態における画像形成装置について、評価及び実験を行った結果、印字率（印字可能な全ドット数に対して実際に印字したドット数）が３〔％〕以上の時、トナーの劣化による不良印字が軽減することが分かった。したがって、本実施の形態においては、通常の印字動作の時、数十枚から１００枚程度の記録媒体２１を対象として印字率を計算し、該印字率が３〔％〕未満の時、印字率が３〔％〕になるようにトナー排出動作を行う。
【００４１】
通常の印字動作で、最後に印字率の計算を行ってからｉ枚目の記録媒体２１の印字可能なすべての領域のドット数をＤａ（ｉ）とし、最後に印字率の計算を行ってからｉ枚目の記録媒体２１に対して行った印字のドット数をＤ（ｉ）とする。通常の印字動作の時、数十枚から１００枚程度の記録媒体２１を対象として印字率を計算し、劣化トナー排出動作を行う。
【００４２】
ここで、印字率の計算を行う対象となる記録媒体２１の枚数をｍとする。そして、最後に印字率の計算を行ってからｍ枚の記録媒体２１に印字した時、次の式（１）である場合、トナー排出動作を行う。
【００４３】
【数１】
2004021001.tif 000003
【００４４】
また、トナー排出で排出するトナー量のドット数をＤｒとすると、Ｄｒは次の式（２）で表される。
【００４５】
【式２】
2004021001.tif 000004
【００４６】
このように、本実施の形態においては、転写ローラ２４に負の電圧を供給することなく、転写ローラ２４を負側の特性とし、負の極性に帯電したトナーと反発させることによって、感光体ドラム１１上にトナーを残留させて、前記クリーニングブレード２２によって掻き取るようにしているので、トナーの回収率を向上することができる。したがって、劣化トナーを排出する時に、転写ローラ２４に負の電圧を印加するための電源を必要とせず、前記転写ローラ２４に劣化トナーが転写されないように負の電圧を印加することができる。
【００４７】
また、帯電ローラ１２に印加されるバイアス電圧の絶対値を印字動作時よりも高くすることによって、トナー排出動作の時のトナー回収機構２３で回収することができるトナー量が増加し、転写ローラ２４や本体内の部分に付着するトナーの量を軽減することができる。
【００４８】
さらに、印字率に基づいて、トナー排出動作を行うタイミングを決定するので、劣化トナーを適切に排出することができる。
【００４９】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略する。
【００５０】
図５は本発明の第２の実施の形態における画像形成装置の構成を示す概略側面図である。
【００５１】
図５に示されるように、本実施の形態における画像形成装置はカラー画像を形成するものであって、画像形成部として、前記第１の実施の形態における画像形成装置を複数並列して配置し、二色以上のトナーを印字することができるようになっている。ここで、像担持体としての感光体ドラム、帯電装置としての帯電ローラ、露光手段としての露光部材、現像手段としての現像装置、転写手段としての転写ローラ、除去手段としてのクリーニングブレード等は、前記第１の実施の形態における画像形成装置と同じ構成を有しているので、前記第１の実施の形態において付与された符号にトナーの色を示す文字をＹ、Ｍ、Ｃ及びＢＫを付加した符号を付与することによって、その説明を省略する。なお、文字Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢＫは、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックに対応する。
【００５２】
そして、本実施の形態における画像形成装置においては、図５に示されるように、ポリアミドから成る転写手段としての転写ベルト３０の搬送経路に沿って、上流側からイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各現像装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４ＢＫ、各転写ローラ２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４ＢＫ、及び、露光部材１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３ＢＫが順次配設され、前記転写ベルト３０によって搬送される図示されない記録媒体上に、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックのトナー像を転写する。
【００５３】
次に、前記構成のカラー画像形成装置の動作について説明する。
【００５４】
まず、印字動作について説明する。
【００５５】
各現像装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４ＢＫ内の図示されないトナーは、トナー攪拌バー１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９ＢＫによって攪拌され、トナー供給ローラ１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６ＢＫによって現像ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５ＢＫに供給され、かつ、これらの部材とトナーとの摩擦によってトナーは帯電される。そして、前記現像ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５ＢＫ上のトナーは、トナー層厚規制ブレード１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７ＢＫによって薄層化される。この時、トナーは、前記トナー層厚規制ブレード１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７ＢＫとの摩擦によって帯電されるとともに、図示されない電源装置によって前記トナー層厚規制ブレード１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７ＢＫに印加された電圧によっても帯電される。
【００５６】
一方、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、図示されない帯電バイアス制御手段によって所定のバイアス電圧Ｖｃが印加された帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２ＢＫによって帯電される。続いて、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫが回転することによって、帯電された該感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面が露光部材１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３ＢＫの位置に到達すると、該露光部材１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３ＢＫによって露光され、該感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面に静電潜像が形成される。そして、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫが回転することによって静電潜像が現像ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５ＢＫの位置に到達すると、現像ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５ＢＫ上の薄層化されたトナーによって前記静電潜像が現像され、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面にトナー像が形成される。
【００５７】
そして、現像によって得られた感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上のトナー層は、図示されない転写ローラ電源によって転写バイアスが印加された転写ローラ２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４ＢＫによって、転写ベルト３０上を搬送される図示されない記録媒体上に転写される。続いて、トナー像が転写された記録媒体は、図示されない定着装置に送り込まれて定着された後、画像形成装置の外部に排出される。
【００５８】
また、前記転写位置を過ぎた感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に残った残留トナーは、クリーニングブレード２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２ＢＫによって掻き取られ、トナー回収機構２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫによって回収され、さらに、図示されないトナー搬送手段によって図示されない排トナー貯留部まで搬送される。
【００５９】
次に、トナー排出動作について説明する。
【００６０】
図６は本発明の第２の実施の形態におけるカラー画像形成装置の動作を示すタイムチャート、図７は本発明の第２の実施の形態における空回し時間とトナー回収率との関係を示す図である。なお、図７において、横軸に空回し時間ｔを、縦軸にトナー回収率を採ってある。
【００６１】
この場合、所定のバイアス電圧Ｖｃが帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２ＢＫに印加されている。そのため、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは前記帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２ＢＫによって帯電される。ここで、露光部材１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３ＢＫによって露光することなく、所定の空回し時間ｔの間、現像装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４ＢＫの各部材を動作させる空回し動作を行う。該空回し動作によって、転写ベルト３０は帯電される。このときの前記空回し時間ｔは、転写ベルト３０の周長をＬｂとし、転写ベルト３０の周速をＶｂとした時、次の式（３）で表される。
ｔ＝Ｌｂ×Ｖｂ・・・式（３）
なお、空回し動作及びトナー排出動作中における現像装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４ＢＫ、転写ローラ２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４ＢＫ、転写ベルト３０の各動作の時間と露光部材１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３ＢＫによる静電潜像を形成する時間との関係は図６に示されるようになる。
【００６２】
そして、前記現像ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５ＢＫ上に形成されたトナー層のトナーは、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の潜像を現像する。現像によって得られた感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上のトナー層は、前記転写ローラ２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４ＢＫに印加される転写バイアス電圧を０〔Ｖ〕にすることによって、トナーは転写ローラ２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４ＢＫをトナーで汚すことなく、トナー回収機構２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫによって回収され、さらに、図示されないトナー搬送手段によって図示されない排トナー貯留部まで搬送される。
【００６３】
また、トナー排出動作を行うタイミングは、前記第１の実施の形態における動作と同様であり、印字枚数が数十枚から１００枚程度の間に、各現像装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４ＢＫの印字率が３〔％〕未満の時、印字率が３〔％〕になるようにトナー排出動作を行う。
【００６４】
ここで、図７は、空回し時間ｔを変化させた時のトナー排出動作におけるトナー回収率として各現像装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４ＢＫの測定値の平均値を示したものである。なお、トナー回収率とは、前記第１の実施の形態と同様に、感光体ドラム１１上で転写が行われる位置より下流のトナー付着重量の、転写位置より上流のトナー付着重量に対する割合である。
【００６５】
そして、図７から、空回し時間を長くするとトナー回収率が向上することが分かる。これは、帯電された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫで転写ベルト３０を複数回帯電させるためである。通常、一度の帯電では、転写ベルト３０の帯電電位を感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫの帯電電位のレベルに上げることができない。そこで、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫで転写ベルト３０を複数回帯電させることにより、該転写ベルト３０の表面電位が上がり、負に帯電したトナーとの反発力が増すので、転写ベルト３０へのトナーの移動がより効果的に防止される。そのため、空回し時間を長くするとトナー回収率が向上する。
【００６６】
また、図７においては、転写ベルト３０を帯電させる回数でなく、空回し時間が横軸に取られている。これは、本実施の形態における画像形成装置においては画像形成部が複数配設され、各画像形成部において転写ベルト３０を帯電させる回数が異なるためである。すなわち、最下流の画像形成部の感光体ドラムに転写ベルト３０が接触する接触部において帯電された転写ベルト３０の部位が最上流の画像形成部の接触部に到達するまでの間に、より上流の画像形成部の接触部において帯電された転写ベルト３０の部位は複数回帯電されることになる。そのため、転写ベルト３０の部位によって帯電される回数が異なるので、帯電回数を横軸に取るよりも、空回し時間を横軸に取る方が適切と考えられる。もっとも、技術的な思想としては、帯電回数に応じてトナー回収率が向上すると考えるべきものである。
【００６７】
なお、図７に示される空回し時間とトナー回収率との関係は、図５に示されるように、四つの画像形成部が配設された画像形成装置による実験の結果である。この場合、印字パターンは１００〔％〕デューティ、すなわち、印字率１００〔％〕であり、転写ベルト３０の搬送速度は１３０〔ｍｍ／ｓｅｃ〕、転写ベルト３０の周長は７２５〔ｍｍ〕である。
【００６８】
また、最下流の画像形成部の接触部における転写ベルト３０の部位が最上流の画像形成部の接触部に到達するまでの間帯電を行うことによって、転写ベルト３０のすべての部位が少なくとも一回は帯電されたことになるので、トナー回収率が向上する効果をある程度得ることができる。そのため、本実施の形態においては、空回し時間ｔを転写ベルト３０が約半周する時間以上とするとトナー回収率が向上する。また、前記第一の実施の形態と同様に、トナー排出動作において帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２ＢＫに印加されるバイアス電圧の絶対値を、印字動作時のバイアス電圧の絶対値よりも大きくすることによっても、トナー回収率が向上する。
【００６９】
このように、本実施の形態においては、トナー排出動作において所定の時間だけ空回し動作を行うようになっているので、トナー回収機構２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫによって回収することができるトナー量が増加し、転写ローラ２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４ＢＫや転写ベルト３０、画像形成装置本体内の他の部分に付着するトナーの量を軽減することができ、現像装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４ＢＫ及び画像形成装置本体を小型化することができる。
【００７０】
なお、第１及び第２の実施の形態においては、帯電手段で像担持体を帯電することで説明したが、帯電手段の電源と接続され像担持体に接触する部材を新たに設けてもよい。又、像担持体に対向して設けられマイナスの電源を有する部材、例えば、クリーニング手段等を使用して像担持体を帯電することもできる。
【００７１】
さらに、中間転写方式の印刷手段であっても、中間転写体を像担持体で帯電させた後に、さらに、二次転写部材を帯電させ、その後、中間転写部材に排出トナーを付着させてクリーニング部材で掻き取ることも可能である。
【００７２】
また、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００７３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、画像形成装置においては、像担持体と、該像担持体を帯電する帯電手段と、帯電された前記像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を可視像化する現像手段と、可視像を記録媒体に転写する転写手段と、転写後に転写されずに残った残留トナーを除去する除去手段と、前記現像手段内のトナーを排出する場合に、前記帯電手段によって前記像担持体を帯電させ、帯電された該像担持体によって前記転写手段を帯電し、排出されたトナーが帯電された転写手段を通過するように制御する制御部とを有する。
【００７４】
この場合、トナーを排出する時に、帯電手段によって像担持体を帯電させ、帯電された該像担持体によって転写手段を帯電するので、トナーが転写手段等に付着することがない。また、トナーを排出させるために転写手段を帯電させる電源を別途配設する必要が無い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の構成を示す概略側面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における転写手段を帯電させる動作を説明する図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における転写手段を帯電させる動作を説明するタイムチャートである。
【図４】本発明の第１の実施の形態における帯電ローラバイアスとトナー回収率との関係を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態における画像形成装置の構成を示す概略側面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態におけるカラー画像形成装置の動作を示すタイムチャートである。
【図７】本発明の第２の実施の形態における空回し時間とトナー回収率との関係を示す図である。
【符号の説明】
１１、１１ＢＫ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ　　感光体ドラム
１２、１２ＢＫ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ　　帯電ローラ
１３、１３ＢＫ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ　　露光部材
１４、１４ＢＫ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙ　　現像装置
２１　　記録媒体
２２、２２ＢＫ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙ　　クリーニングブレード
２４、２４ＢＫ、２４Ｃ、２４Ｍ、２４Ｙ　　転写ローラ
３０　　転写ベルト
【図１】
2004021001.tif 000005
【図２】
2004021001.tif 000006
【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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