(57)【要約】【課題】  転写残トナーを現像器で回収する現像同時クリーニング方式で、従来よりも転写残トナーの回収性の優れた画像形成装置、およびプロセスカートリッジを提供する。【解決手段】  該現像ユニット２０Ｍがトナー像を転写紙１００に転写したあとに感光体ドラム１１Ｍ上に残留した転写残トナーを回収するクリーニング手段を兼ねる画像形成装置において、転写残トナー回収時には、感光体ドラム１１Ｍから現像スリーブ方向へと転写残トナーが移動する方向に直流電圧を印加する構成とし、現像スリーブ２２Ｍが感光体ドラム１１Ｍと対向する位置で現像スリーブ２２Ｍ表面における法線方向の磁力が１００ｍＴ以上、２００ｍＴ以下の磁界を発生する主極磁石２９を用いる。【選択図】  図２
2005352431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
該像担持体の表面を一様に帯電する帯電手段と、
一様帯電された該像担持体表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
内部に固定された磁界発生手段を有し、表面上に磁性キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を担持して回転する現像剤担持体を備え、該静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、
該像担持体上の該トナー像を転写材に転写する転写手段とを有し、
トナー像を該転写体に転写したあとに該像担持体上に残留した転写残トナーを回収するクリーニング手段を該現像手段が兼ねる画像形成装置において、
該転写残トナー回収時には、該像担持体から該現像剤担持体へ該転写残トナーが移動する方向に電界を形成するように、該像担持体と該現像剤担持体とに直流電圧を印加し、
該磁界発生手段は、該現像剤担持体が該像担持体と対向する位置で該現像剤担持体表面における法線方向の磁力が１００ｍＴ以上、２００ｍＴ以下の磁界を発生するものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
上記転写手段による転写がなされる転写位置より上記像担持体表面移動方向下流側、かつ、該像担持体表面が上記帯電手段に対向する位置より該像担持体表面移動方向上流側の該像担持体表面上に接触し、上記転写残トナーが該像担持体とともに表面移動方向下流側に移動しないように該転写残トナーを一時保持するトナー保持手段と、
該トナー保持手段に保持されたトナーを所定のタイミングで開放し、再び像担持体表面とともに表面移動方向下流側へ移動できるようにするために該トナー保持手段のトナー保持とトナー開放とを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２の画像形成装置において、
上記トナー保持手段が、上記像担持体に当接して該転写残トナーを機械的に一時保持するトナー保持部材であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３の画像形成装置において、
上記トナー保持部材は潜像形成時には上記像担持体に当接し、転写残トナー回収時には該像担持体と非接触の状態になることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項２の画像形成装置において、
上記トナー保持手段が、磁界発生手段を内蔵し磁性粒子を磁気ブラシとして表面に担持する回転部材を備え、該磁気ブラシを上記潜像担持体表面に摺接させて、上記転写残トナーを該磁気ブラシで一時保持するものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１の画像形成装置において、
上記帯電手段に対向する位置より上記像担持体表面移動方向下流側、
かつ、潜像形成位置より該像担持体表面移動方向上流側の該像担持体表面上で、
該像担持体に当接して該転写残トナーを一時保持するトナー保持手段と、
該トナー保持手段に保持されたトナーを所定のタイミングでトナーを開放し、再び像担持体表面に戻すために該トナー保持手段のトナー保持とトナー開放とを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６の画像形成装置において、
上記帯電手段の帯電部材は上記像担持体表面に接触または近接して設けた帯電ローラであり、
上記転写手段による転写後に該像担持体表面に残留した転写残トナーのうち、
一様帯電極性とは逆極性に帯電した上記転写残トナーに該一様帯電極性と同極性の電荷を注入するための電荷注入部材を帯電部材上に備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項２、３、４、５、６または７の画像形成装置において、
上記転写手段による転写がなされる転写位置より上記像担持体表面移動方向下流側、かつ、潜像形成位置より該像担持体表面移動方向上流側に、上記転写残トナーを一様帯電極性と同極性に帯電させる補助帯電部材を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１の画像形成装置において、
上記帯電手段は帯電ローラを上記像担持体表面に接触または近接して設けており、
上記転写手段による転写がなされる転写位置より上記像担持体表面移動方向下流側、かつ、該像担持体表面が上記帯電手段に対向する位置より該像担持体表面移動方向上流側に、該転写残トナーを一様帯電極性とは逆極性に帯電させる転写残トナー極性制御手段を有し、
逆極性に帯電した該転写残トナーを該帯電ローラ上で一時保持することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項９の画像形成装置において、
上記帯電ローラの表面に保持された上記転写残トナーに対して上記一様帯電極性と同じ極性の電荷を付与し、該転写残トナーを該一様帯電極性と同じ極性に揃える電荷注入手段を有し、
該帯電ローラから上記像担持体表面へ戻された該転写残トナーが上記潜像形成手段による潜像形成を妨げないタイミングで、
該電荷注入手段により該一様帯電極性と同じ極性に揃えた転写残トナーを該像担持体表面へ戻すように構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０の画像形成装置において、
上記像担持体以外に、該現像剤担持体との間に電界を形成する電界形成手段を有し、トナーの帯電量をＱ、該電界形成手段にかかる電圧をトナー回収時Ｖ１、現像時Ｖ２としたとき、該現像剤担持体の現像部材にかかる電圧Ｖｂに対して、
Ｑ＜０の時、（Ｖ１−Ｖｂ）＝＜０  かつ（Ｖ２−Ｖｂ）＝＞０
Ｑ＞０の時、（Ｖ１−Ｖｂ）＝＞０  かつ（Ｖ２−Ｖｂ）＝＜０
の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１１の画像形成装置において、
上記電界形成手段を、上記現像剤担持体上のキャリアの穂高を規制する現像ドクタと、該現像剤担持体と上記像担持体との最近接位置である現像領域との間に設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１１の画像形成装置において、
上記電界形成手段として、上記現像剤担持体上のキャリアの穂高を規制する現像ドクタに上記Ｖ１または上記Ｖ２の電圧を印加することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１２または請求項１３の画像形成装置において、
上記現像剤担持体と上記像担持体との最近接距離が０．２ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
請求項１２または請求項１３の画像形成装置において、
上記現像剤担持体と上記現像ドクタとの最近接距離が０．２ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５の画像形成装置において、
現像領域での現像剤担持体内部の上記磁界発生手段である主極磁石の設置角度を現像時と上記転写残トナー回収時とで変更可能とし、
現像時は該主極磁石の磁極が該像担持体と最近接位置となる設置角度であり、
該転写残トナー回収時は該主極磁石の磁極が該最近接位置よりも該現像剤担持体表面移動方向上流側を向く設置角度であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５または１６の画像形成装置において、
上記現像剤担持体と上記像担持体とは逆方向に回転し、対向する位置では同じ方向に表面移動するものであり、
該現像剤担持体の表面移動速度をＶｓ、該像担持体の表面移動速度をＶｐとし、Ｖｓ/Ｖｐが２以上であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６または１７の画像形成装置において、
上記２成分現像剤中の磁性キャリアとして粒径が４０μｍ以下の小粒径キャリアを使用していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１９】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５，１６、１７または１８の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されるプロセスカートリッジであって、
上記現像手段、上記帯電手段のうち少なくともひとつと、上記像担持体とを一体に構成したことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項２０】
像担持体と、該像担持体の表面を一様に帯電する帯電手段と、一様帯電された該像担持体表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、内部に固定された磁界発生手段を有し、表面上に磁性キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を担持して回転する現像剤担持体を備え、該静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、該像担持体上の該トナー像を転写材に転写する転写手段とを有する画像形成装置の、
該転写材に転写した後に該像担持体上に残留した転写残トナーを回収するクリーニング手段を該現像手段が兼ねて該像担持体上の該転写残トナーを回収するクリーニングシステムにおいて、
該転写残トナー回収時には、該像担持体から該現像剤担持体へ転該写残トナーが移動する方向に電界を形成するように、該像担持体と該現像剤担持体とに直流電圧を印加し、
該現像剤担持体が該像担持体と対向する位置で該現像剤担持体表面上における法線方向の磁力が１００ｍＴ以上、２００ｍＴ以下の磁界を発生する該磁界発生手段を用いることを特徴とするクリーニングシステム。
【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、プロセスカートリッジおよびクリーニングレスシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
感光体とこれに接触しつつ表面移動する被転写体との間に転写電界を形成することで、感光体上のトナー像を被転写体上に転写する静電転写方式を採用した画像形成装置が知られている。このような画像形成装置においては、転写後に感光体表面部分に転写残トナーが残留することがある。この転写残トナーが除去されないまま、トナーの付着した感光体表面部分が次の画像形成工程に供されることになると、その感光体表面部分で帯電ムラ等の帯電不良が生じ、画質劣化の原因となる。そのため、従来は、転写領域から帯電領域までの感光体表面に対向する位置にクリーニング装置を設け、転写残トナーを除去していた。しかし、このようなクリーニング装置には、感光体表面から回収した転写残トナーを収容する廃トナータンクや、回収した転写残トナーを再利用するためにリサイクルトナー搬送通路などを設けるスペースが必要になる。そのため、全体的な画像形成装置が大型化してしまう。特に、近年では、カラー画像の各色ごとに備えたいわゆるタンデム型の画像形成装置が主流になりつつある。このタンデム型の画像形成装置において、上述のようなクリーニング装置を利用する場合、そのクリーニング装置を複数ある感光体のすべてに個別に設ける必要が生じる。そのため、タンデム型の画像形成装置では、装置の大型化の問題がより顕著なものとなる。
【０００３】
このような装置の大型化の問題に対処できるものとして、特許文献１に開示された画像形成装置がある。この画像形成装置は、感光体表面に残留した転写残トナーを現像装置によって回収する方式（以下、「現像器トナー回収方式」という。）を採用している。この現像器トナー回収方式では、クリーニングとは別の目的で設置されている現像装置をクリーニング手段として利用するため、別個独立に上述のようなクリーニング装置を設ける必要がない。また、現像装置を用いて回収を行うため、回収した転写残トナーを再利用するためにその転写残トナーを搬送するリサイクルトナー搬送通路などを設けるスペースが必要ない。よって、この現像器トナー回収方式を採用すれば、装置の小型化に大きく貢献することができる。
【０００４】
【特許文献１】特許第３０９１３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年の画像形成装置本体の小型化により現像ローラ及び感光体の小径化が進んでいる。現像ローラと感光体が小径化すると、感光体と現像ローラの最近接位置の現像領域において、現像領域が狭くなり感光体上のトナーの回収性は悪くなってしまう。感光体上の転写残トナーの回収性が悪くなると、回収されなかった転写残トナーがそのまま感光体に蓄積されていくことで、最終的には地汚れ等の異常画像、トナー飛散等の機械故障が発生してしまう。
【０００６】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、転写残トナーを現像器で回収する現像器トナー回収方式で、従来よりも転写残トナーの回収性に優れた画像形成装置、およびプロセスカートリッジを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、像担持体と、該像担持体の表面を一様に帯電する帯電手段と、一様帯電された該像担持体表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、内部に固定された磁界発生手段を有し、表面上に磁性キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を担持して回転する現像剤担持体を備え、該静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、該像担持体上の該トナー像を転写材に転写する転写手段とを有し、トナー像を該転写体に転写したあとに該像担持体上に残留した転写残トナーを回収するクリーニング手段を該現像手段が兼ねる画像形成装置において、該転写残トナー回収時には、該像担持体から該現像剤担持体へ該転写残トナーが移動する方向に電界を形成するように、該像担持体と該現像剤担持体とに直流電圧を印加し、該磁界発生手段は、該現像剤担持体が該像担持体と対向する位置で該現像剤担持体表面における法線方向の磁力が１００ｍＴ以上、２００ｍＴ以下の磁界を発生するものであることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記転写手段による転写がなされる転写位置より上記像担持体表面移動方向下流側、かつ、該像担持体表面が上記帯電手段に対向する位置より該像担持体表面移動方向上流側の該像担持体表面上に接触し、上記転写残トナーが該像担持体とともに表面移動方向下流側に移動しないように該転写残トナーを一時保持するトナー保持手段と、該トナー保持手段に保持されたトナーを所定のタイミングで開放し、再び像担持体表面とともに表面移動方向下流側へ移動できるようにするために該トナー保持手段のトナー保持とトナー開放とを制御する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の画像形成装置において、上記トナー保持手段が、上記像担持体に当接して該転写残トナーを機械的に一時保持するトナー保持部材であることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３の画像形成装置において、上記トナー保持部材は潜像形成時には上記像担持体に当接し、転写残トナー回収時には該像担持体と非接触の状態になることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項２の画像形成装置において、上記トナー保持手段が、磁界発生手段を内蔵し磁性粒子を磁気ブラシとして表面に担持する回転部材を備え、該磁気ブラシを上記潜像担持体表面に摺接させて、上記転写残トナーを該磁気ブラシで一時保持するものであることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記帯電手段に対向する位置より上記像担持体表面移動方向下流側、かつ、潜像形成位置より該像担持体表面移動方向上流側の該像担持体表面上で、該像担持体に当接して該転写残トナーを一時保持するトナー保持手段と、該トナー保持手段に保持されたトナーを所定のタイミングでトナーを開放し、再び像担持体表面に戻すために該トナー保持手段のトナー保持とトナー開放とを制御する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６の画像形成装置において、上記帯電手段の帯電部材は上記像担持体表面に接触または近接して設けた帯電ローラであり、上記転写手段による転写後に該像担持体表面に残留した転写残トナーのうち、一様帯電極性とは逆極性に帯電した上記転写残トナーに該一様帯電極性と同極性の電荷を注入するための電荷注入部材を帯電部材上に備えたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項２、３、４、５、６または７の画像形成装置において、上記転写手段による転写がなされる転写位置より上記像担持体表面移動方向下流側、かつ、潜像形成位置より該像担持体表面移動方向上流側に、上記転写残トナーを一様帯電極性と同極性に帯電させる補助帯電部材を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記帯電手段は帯電ローラを上記像担持体表面に接触または近接して設けており、上記転写手段による転写がなされる転写位置より上記像担持体表面移動方向下流側、かつ、該像担持体表面が上記帯電手段に対向する位置より該像担持体表面移動方向上流側に、該転写残トナーを一様帯電極性とは逆極性に帯電させる転写残トナー極性制御手段を有し、逆極性に帯電した該転写残トナーを該帯電ローラ上で一時保持することを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項９の画像形成装置において、上記帯電ローラの表面に保持された上記転写残トナーに対して上記一様帯電極性と同じ極性の電荷を付与し、該転写残トナーを該一様帯電極性と同じ極性に揃える電荷注入手段を有し、該帯電ローラから上記像担持体表面へ戻された該転写残トナーが上記潜像形成手段による潜像形成を妨げないタイミングで、該電荷注入手段により該一様帯電極性と同じ極性に揃えた転写残トナーを該像担持体表面へ戻すように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０の画像形成装置において、上記像担持体以外に、該現像剤担持体との間に電界を形成する電界形成手段を有し、トナーの帯電量をＱ、該電界形成手段にかかる電圧をトナー回収時Ｖ１、現像時Ｖ２としたとき、該現像剤担持体の現像部材にかかる電圧Ｖｂに対して、
Ｑ＜０の時、（Ｖ１−Ｖｂ）＝＜０  かつ（Ｖ２−Ｖｂ）＝＞０
Ｑ＞０の時、（Ｖ１−Ｖｂ）＝＞０  かつ（Ｖ２−Ｖｂ）＝＜０
の関係を満たすことを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項１１の画像形成装置において、上記電界形成手段を、上記現像剤担持体上のキャリアの穂高を規制する現像ドクタと、該現像剤担持体と上記像担持体との最近接位置である現像領域との間に設けたことを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項１１の画像形成装置において、上記電界形成手段として、上記現像剤担持体上のキャリアの穂高を規制する現像ドクタに上記Ｖ１または上記Ｖ２の電圧を印加することを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項１２または請求項１３の画像形成装置において、上記現像剤担持体と上記像担持体との最近接距離が０．２ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、請求項１２または請求項１３の画像形成装置において、上記現像剤担持体と上記現像ドクタとの最近接距離が０．２ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５の画像形成装置において、現像領域での現像剤担持体内部の上記磁界発生手段である主極磁石の設置角度を現像時と上記転写残トナー回収時とで変更可能とし、現像時は該主極磁石の磁極が該像担持体と最近接位置となる設置角度であり、該転写残トナー回収時は該主極磁石の磁極が該最近接位置よりも該現像剤担持体表面移動方向上流側を向く設置角度であることを特徴とするものである。
また、請求項１７の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５または１６の画像形成装置において、上記現像剤担持体と上記像担持体とは逆方向に回転し、対向する位置では同じ方向に表面移動するものであり、該現像剤担持体の表面移動速度をＶｓ、該像担持体の表面移動速度をＶｐとし、Ｖｓ/Ｖｐが２以上であることを特徴とするものである。
また、請求項１８の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６または１７の画像形成装置において、上記２成分現像剤中の磁性キャリアとして粒径が４０μｍ以下の小粒径キャリアを使用していることを特徴とするものである。
また、請求項１９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５，１６、１７または１８の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されるプロセスカートリッジであって、上記現像手段、上記帯電手段のうち少なくともひとつと上記現像手段とを一体に構成したことを特徴とするものである。
また、請求項２０の発明は、像担持体と、該像担持体の表面を一様に帯電する帯電手段と、一様帯電された該像担持体表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、内部に固定された磁界発生手段を有し、表面上に磁性キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を担持して回転する現像剤担持体を備え、該静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、該像担持体上の該トナー像を転写材に転写する転写手段とを有する画像形成装置の、該転写材に転写した後に該像担持体上に残留した転写残トナーを回収するクリーニング手段を該現像手段が兼ねて該像担持体上の該転写残トナーを回収するクリーニングシステムにおいて、該転写残トナー回収時には、該像担持体から該現像剤担持体へ転該写残トナーが移動する方向に電界を形成するように、該像担持体と該現像剤担持体とに直流電圧を印加し、該現像剤担持体が該像担持体と対向する位置で該現像剤担持体表面上における法線方向の磁力が１００ｍＴ以上、２００ｍＴ以下の磁界を発生する該磁界発生手段を用いることを特徴とするものである。
【０００８】
上記請求項１乃至２０の画像形成装置、プロセスカートリッジ及びクリーニングシステムにおいては、現像手段により像担持体上の転写残トナーを回収する時に、像担持体から現像剤担持体へトナーが移動する方向に電界を形成するように、該像担持体と該現像剤担持体とに直流電圧を印加することにより、転写残トナーが現像剤担持体表面における磁性キャリアに静電的にひきつけられ、磁性キャリアで形成される磁気ブラシによって像担持体表面から掻き取り易くなる。また、直流電圧を印加するので、交流電圧を印加する場合と異なり一方向にしかバイアスは発生しないので、掻き取られたトナーが像担持体表面に再付着しにくくなる。
さらに、現像剤担持体が像担持体と対向する位置で現像剤担持体表面における法線方向の磁力が１００ｍＴ以上の磁界を発生させることで、磁気ブラシが硬くなり、磁気ブラシが像担持体に接触した時の摺擦力が向上するので、転写残トナーを像担持体表面から掻き取りやすくなる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１乃至２０の発明によれば、従来の現像手段で転写残トナー回収する物に比して、磁気ブラシが像担持体表面から転写残トナーを掻き取りやすく、掻き取られたトナーが像担持体に再付着しにくいので、転写残トナーの回収性能を向上できるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
［実施形態１］
以下、本発明を、画像形成装置である電子写真方式のカラーレーザプリンタ（以下「レーザプリンタ」という）に適用した実施形態１について説明する。
図１は、実施形態１に係るレーザプリンタの概略構成図である。このレーザプリンタは、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、黒（ＢＫ）の各色の画像を形成するための４組の作像手段１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ、１ＢＫ（以下、各符号の添字Ｍ、Ｃ、Ｙ、ＢＫは、それぞれマゼンダ、シアン、イエロー、ブラック用の部材であることを示す）がある。それぞれが転写材としての転写紙１００（図２参照）の移動方向（図中の矢印Ａ方向）における上流側から順に配置されている。この作像手段１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ、１ＢＫはそれぞれ、像担持体としての感光体ドラム１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｙ、１１ＢＫを有する感光体ユニットと、現像ユニットとを備えている。また、各作像手段１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ、１ＢＫの配置は、各感光体ユニット内の感光体ドラム１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｙ、１１ＢＫの回転軸が平行になるように且つ転写紙移動方向に所定のピッチで配列するように、設定されている。
【００１１】
また、本レーザプリンタは、作像手段１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ、１ＢＫのほか、潜像形成手段としての光書込ユニット２、給紙カセット３及び４を備えている。さらに、各感光体ドラム１１に対向する転写部に向けて転写紙１００を搬送する転写ベルト６０を有する転写ユニット６、この転写ベルト６０に転写紙１００を供給する一対のローラからなるレジストローラ５を備えている。そして、転写ベルト６０の搬送方向下流側には、ベルト定着方式の定着ユニット７、排紙トレイ８、反転ユニット９等を備えている。また、本レーザプリンタは、図示していない手差しトレイ、トナー補給容器、廃トナーボトル、電源ユニットなども備えている。
【００１２】
光書込ユニット２は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を備え、画像データに基づいて各感光体ドラム１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｙ、１１ＢＫの表面にレーザ光を走査しながら照射する。
【００１３】
また、図１中の一点鎖線は、転写紙１００の搬送経路を示している。給紙カセット３または４から給送された転写紙１００は、図示しない搬送ガイドによってガイドされながら搬送ローラで搬送され、レジストローラ５が設けられている一時停止位置に送られる。転写紙１００は、レジストローラ５により所定のタイミングで転写ベルト６０に供給され、各感光体ドラム１１Ｍ、Ｃ、Ｙ、ＢＫに対向する各転写部を通過するように搬送される。これにより、各作像手段１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ、１ＢＫによって形成された感光体ドラム１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｙ、１１ＢＫ上のトナー像が、転写紙１００上に順次重ね合わされて転写され、転写紙１００上にカラー画像が形成される。このカラー画像が形成された転写紙１００は、定着ユニット７でトナー像が定着された後、排紙トレイ８上に排出される。
【００１４】
図２は、作像手段１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ、１ＢＫのうち、マゼンタの作像手段１Ｍの概略構成を示す拡大図である。他の作像手段１Ｃ、１Ｙ、１ＢＫについてもそれぞれ同じ構成となっているので、それらの説明は省略する。
図２において、作像手段１Ｍは、前述したように、感光体ユニット１０Ｍ及び現像ユニット２０Ｍを備えている。感光体ユニット１０Ｍは、感光体ドラム１１Ｍのほか、感光体ドラム１１Ｍ表面を一様帯電する帯電手段として非接触型の帯電ローラ１５Ｍ等を備えている。また、感光体ドラム１１Ｍ表面の転写後の領域には感光体ドラム１１Ｍと当接する位置に転写残トナーを一時保持するトナー保持部材としてのブレード１３Ｍが備えられている。このブレード１３Ｍは画像形成時に感光体ドラム１１Ｍ当接しており、転写残トナーが通過することを防ぎ、潜像形成時に転写残トナーが感光体ドラム１１Ｍの潜像形成領域に付着した状態となるのを防止する。そして、転写残トナー回収時には、感光体ドラム１１Ｍ表面から離間して、転写残トナーを表面移動方向下流側に通過させる。また、感光体ドラム１１Ｍ表面の転写残トナーの逆帯電トナーを正規帯電させる補助帯電部材としての帯電ブラシ１２Ｍも備えている。帯電ブラシ１２Ｍには、バイアスを印加するための図示しない電源が接続されている。
【００１５】
上述の構成の感光体ユニット１０Ｍにおいて、感光体ドラム１１Ｍの表面は、電圧が印加された帯電ローラ１５Ｍにより一様帯電される。帯電ローラ１５Ｍの芯金には、−６００Ｖの直流電圧が印加され、感光体表面を−４００Ｖに一様帯電する。この感光体ドラム１１Ｍの表面に、光書込ユニット２で変調及び偏向されたレーザ光が走査されながら照射されると、感光体ドラム１１Ｍの表面に静電潜像が形成される。この感光体ドラム１１Ｍ上の静電潜像は、後述する現像手段としての現像ユニット２０Ｍで現像されてマゼンタのトナー像となる。転写ベルト６０上の転写紙１００が通過する転写部Ｐｔでは、感光体ドラム１１Ｍ上のトナー像が転写手段としての一次転写ローラ１４Ｍによって転写紙１００に転写される。
【００１６】
現像ユニット２０Ｍは、静電潜像を現像するための現像剤として、磁性キャリア２８及び負帯電のトナーを含む二成分現像剤（以下、単に「現像剤」ともいう）２８Ｍを使用している。トナーは、粉砕トナー、重合トナー等、公知のトナーを使用することができる。また、この現像ユニット２０Ｍは、現像ケース２１Ｍの感光体ドラム１１Ｍ側の開口から一部露出するように現像剤担持体としての非磁性材質からなる現像スリーブ２２Ｍが配設されている。また、現像スリーブ２２Ｍの内部には磁界発生手段としてマグネットローラ（不図示）が配置されている。現像ユニット２０Ｍは搬送スクリュウ２３Ｍ、２４Ｍ、現像ドクタ２５Ｍ、現像剤２８Ｍの透磁率を検知する透磁率センサ２６Ｍ、現像剤カートリッジ２７Ｍ等を備えている。図中２９Ｍは、マグネットローラのうち現像領域での磁気ブラシを形成する磁界発生手段である主極磁石である。作像動作中は現像スリーブ２２Ｍには現像電界形成手段としての現像バイアス電源（不図示）により負の直流電圧ＤＣ（直流成分）の現像バイアス電圧が印可される。そして、現像スリーブ２２Ｍが感光体ドラム１１Ｍの金属基体層に対して所定電圧にバイアスされている。
【００１７】
図２において、現像ケース２１Ｍ内に収容された現像剤２８Ｍは、搬送スクリュウ２３Ｍおよび２４Ｍで撹拌搬送されることにより摩擦帯電される。そして、現像剤２８Ｍの一部が現像スリーブ２２Ｍの表面に担持され、現像ドクタ２５Ｍで層厚が規制された後、感光体ドラム１１Ｍと対向する現像位置に搬送される。現像位置では、現像スリーブ２２Ｍ上の現像剤中の帯電トナーにより、感光体ドラム１１Ｍ上の静電潜像が現像される。
【００１８】
現像ケース２１Ｍ内の現像剤２８Ｍのトナー濃度は、画像形成に伴う現像剤の消費により低下するので、画像面積及び透磁率センサ２６Ｍにより検知する。その検知値（Ｖｔ）に応じて、必要により現像剤カートリッジ２７Ｍによりトナーが補給されることでほぼ一定に保たれる。トナー補給は、トナー濃度目標値（Ｖｒｅｆ）とＶｔの差ΔＴ（＝Ｖｒｅｆ−Ｖｔ）の値に基づいて、ΔＴが＋（プラス）の場合はトナー濃度が十分高いと考えてトナーを補給しない。そして、ΔＴが−（マイナス）の場合、｜ΔＴ｜が大きいほどトナー補給量を多くするようにして、ＶｔがＶｒｅｆの値に近づくようにしておこなう。また、１０枚（コピースピードなどにより約５〜２００枚）に一回のプロセスコントロール（例えば、感光体ドラム１１Ｍ上に形成された複数のハーフトーン及びベタパターンを反射濃度センサにより付着量換算し、狙いの付着量になるように設定するモード）によりＶｒｅｆ、帯電電位、光量を設定している。このようなトナー濃度制御を行なうために、図示しない制御部が設けられており、この制御部は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、記憶手段たるＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェースなどを有している。
【００１９】
また、４つの感光体ドラム１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｙ、１１ＢＫのうち、最下流側にある感光体１１ＢＫのみ転写ベルトに常に接触している転写ニップ常接状態である。残りの感光体ドラム１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｙは転写ベルトに対して接離可能となっている。
【００２０】
また、各作像手段１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ、１ＢＫは、プロセスカートリッジ化されており、不図示のガイド部材に沿って装置本体から着脱可能に構成されている。マゼンダのプロセスカートリッジとしては、感光体ユニット１０Ｍと現像ユニット２０Ｍとを一体として、プロセスカートリッジ１Ｍとする。プロセスカートリッジ１Ｍ内の部材の交換が必要な時は、このプロセスカートリッジごと交換すれば良く、交換作業が容易である。また、部材寿命の違いを考えて、感光体ユニット１０Ｍのみをプロセスカートリッジとし、現像ユニット２０Ｍとプロセスカートリッジ１０Ｍとが、それぞれ独立して装置本体から着脱可能な構成としても良い。
【００２１】
次に画像形成について説明する。転写紙上にカラー画像を形成する多色画像形成モードについて説明する。４つの感光体ドラム１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｙ，１１ＢＫはそれぞれ転写ベルト６０に当接する。静電吸着ローラ６１にて、転写紙１００に対して、トナーの極性と同極性の電荷を付与して、転写ベルト６０に転写紙１００を吸着させる。これにより、前述したように、転写材のチャージアップによるトナー像の転写不良を解消することができるようになる。
【００２２】
転写紙１００は、転写ベルト６０に吸着されたまま搬送され、上流のカラードラム１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｙ上に形成されたマゼンタ、シアン、イエローの各色のカラートナー像が順に重ねて転写される。最後にＢＫドラム１１ＢＫ上に形成されたブラックのトナー像が重ね転写される。そして、転写紙１００上に重ねて転写されたトナー像は定着ユニット７により定着され、永久的なフルカラー画像が形成される。
【００２３】
なお、転写紙１００上に、例えばブラックの単色画像を形成する単色画像形成モードでは、図１において、各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍを転写ベルト６０から離間させる。ブラックトナーによるトナー像が形成されるＢＫドラム１１ＢＫのみを転写ベルト６０と当接するようにする。そして、転写紙１００は、ＢＫドラム１１ＢＫの転写ニップに搬送されて、ブラックのトナー像が転写された後、定着ユニット７により定着され、ブラック単色の画像が形成される。
【００２４】
次に、感光体ドラム１の表面に残留した転写残トナーのクリーニングについて説明する。図３（ａ）は、感光体ドラム１上に担持されたトナーの転写直前における帯電電位分布を示すグラフである。また、図３（ｂ）は、転写後に感光体ドラム１上に残留した転写残トナーの帯電電位分布を示すグラフである。図３（ａ）に示すように、転写直前におけるトナーの帯電量は、ほぼ−３０［μＣ／ｇ］を中心に分布しており、そのほとんどが負極性に正規帯電している。一方、転写残トナーの帯電量は、およそ−２［μＣ／ｇ］を中心に分布したものとなる。一般に、転写残トナーのほとんどは、１次転写ローラ１４に印加された正極性バイアスによる電荷注入を受けるなどして、所望どおりの帯電が得られないトナーである。その結果、転写残トナーの中には、図３（ｂ）中斜線部分で示すような正極性に反転してしまった逆帯電トナーが存在してしまう。
残トナー回収時に、この逆帯電トナーは現像領域で現像装置に回収されることなく、現像領域を通過してしまう。そのため、回収前に転写残トナーを元の極性（負極）に戻す必要がある。
【００２５】
正極性に反転した逆帯電トナーが混在した転写残トナーは、感光体表面に付着して帯電ブラシ１２Ｍを通過する。この帯電ブラシ１２Ｍには、図示しない電源装置から負極性のバイアスが印加されており、感光体表面に付着した正極性の逆帯電トナーを負極性の帯電トナーに極性を反転させる。これにより、帯電ブラシ１２Ｍを通過した感光体ドラム１１Ｍ上の転写残トナーの極性を一様に負極性にすることができる。ここで、感光体ドラム１１Ｍ表面電位との電位差によってトナーが帯電ブラシ１２Ｍに印加されるバイアスの極性に転極出来るだけのバイアスが、帯電ブラシ１２Ｍに印加されている。
【００２６】
帯電ブラシを通過した感光体ドラム１１Ｍ上の転写残トナーは、ブレード１３Ｍに一時保持される。ブレード１３Ｍは、感光体ドラムと接離可能に構成されており、所定のタイミングで感光体表面から離れるようになっている。転写残トナーを一時保持するブレード１３Ｍは、感光体ドラム１１Ｍの移動方向に対して帯電ローラ１５Ｍよりも上流側に設置している。ブレード１３Ｍの設置位置としては、潜像画像形成中に転写残トナーが潜像形成領域を通過しないようにするためには、帯電ローラ１５Ｍと潜像形成領域との間に転写残トナーを一時保持するブレードを設けてもよい。これにより、現像クリーニング方式の画像形成装置で、潜像形成時の感光体上にトナーが付着することによって、感光体上に潜像が忠実に形成されなくなることを防止することができる。特に、画像の高画質化の為に潜像のドット径の小径化が進み、露光部にトナーが存在することによる画像品質への影響が大きい構成では、斑点状の白抜けが発生することを防止でき、有用である。
【００２７】
また、上記ブレード１３Ｍは、保持されたトナーが自重で落ちないような位置に設けられている。具体的には、図４に示すように、感光体ドラム１１Ｍ表面の垂直方向位置が移動によって減少するような領域αで、ブレード１３Ｍが感光体ドラム１１Ｍ表面に当接するように設ける。そして、感光体ドラム１１Ｍ表面とブレード１３Ｍ側面との間で、感光体ドラム１１Ｍ表面から掻き取った転写残トナーを保持できるような姿勢でブレード１３Ｍを当接させている。
領域αの範囲内でも、図４の円形の下半分にブレードを設けた場合、トナーをためすぎるとブレードを開放する際に、トナーがこぼれ落ちる恐れがあるので、トナーをためすぎる前に開放するようにする。
【００２８】
しかし、帯電ローラ１５Ｍと潜像形成領域との間にブレードを設けると、その分感光体表面が帯電されて現像されるまでの移動距離が長くなる。すると、その距離分、感光体表面の電位が変化してしまい、画像の劣化につながる恐れがある。
また、帯電ローラ１５Ｍの下流側にブレードを設けると、帯電時に感光体ドラム１１Ｍ表面上に転写残トナーが存在し、感光体ドラム１１Ｍ表面上にトナーの陰になる部分あり、帯電が一様になされない恐れがある。
図２で示すように、ブレード１３Ｍを感光体ドラム１１Ｍの移動方向に対して帯電ローラ１５Ｍよりも上流側に設置することで、帯電されて現像されるまでの感光体ドラムの移動距離を最小にすることができる。さらに、感光体表面の電位の変化を少なくできる。
また、帯電時に感光体ドラム１１表面上にトナーが存在しないため、帯電ローラ１５Ｍで一様に帯電することができる。
【００２９】
ブレード１３Ｍに保持される転写残トナーが、逆帯電トナーと正規帯電トナーとが混在する場合、ブレード保持中に逆帯電トナーと正帯電トナーとが静電的に結合してしまう場合がある。この結合した転写残トナーが所定のタイミングで再び感光体ドラム１１Ｍ表面に戻された場合、帯電ローラと感光体ドラムとの間隙をすり抜けることができずに引っかかる不具合が起こる。すると、帯電不良が発生して、画像の劣化を招く場合がある。一方、本実施形態では、ブレード１３Ｍに一時保持される前に、帯電ブラシ１２Ｍによって転写残トナーの極性を一様に負極性にしている。その結果、ブレードに保持中に転写残トナーが結合することが防止される。よって、ブレード１３Ｍから再び感光体表面に戻されたトナーは、感光体ドラムと帯電ローラ１５Ｍとの間隙に引っかかることがないので、帯電不良等を起こすことが抑制される。
【００３０】
図５は、転写残トナー回収時の作像手段１Ｍの概略構成図であり、トナー保持部材であるブレード１３Ｍが感光体と非接触の状態に移動している。
ブレード１３Ｍに保持された転写残トナーは、ブレード１３Ｍから感光体ドラム１１Ｍに戻された転写残トナーが潜像形成領域を通過するときに、潜像画像が形成されないようなタイミングでブレード１３Ｍを離間させる。ブレード１３Ｍを感光体ドラム１１Ｍから離間することで、ブレード１３Ｍにせき止められてきたトナーが感光体ドラム１１Ｍの表面移動とともに移動可能となる。例えば、装置の立ち上げ時、画像形成動作終了時やある一定回数画像形成動作を行った後に転写残トナー回収時としてのクリーニングモードを設け、このクリーニングモード時にブレード１３を感光体ドラム１１Ｍから離間させる。また、画像形成工程と画像形成工程の間の紙間工程時にもクリーニングモードを設け、ブレード１３Ｍを感光体ドラム１１Ｍ表面から離間させ、転写残トナーを感光体ドラム１１Ｍに戻すようにしてもよい。
【００３１】
次に、ブレード１３Ｍの接離のタイミングについて説明する。ブレード１３Ｍは、画像形成時は感光体ドラム１１Ｍと接触させ、所定のタイミングでブレード１３を感光体ドラム１１Ｍ表面から離間させるようにする。図６は、ブレードの接離のタイミングを示すフローチャートである。このフローチャートは、ある一定回数画像形成動作を行った後にクリーニングモードを実行するものである。図６において、プリントする枚数を指定してプリントＯＮ（Ｓ１）して、プリントを実行する（Ｓ２）。このときのプリント枚数ｎをカウント（Ｓ３）して、積算のプリント枚数ｎがある一定枚数Ａ以上（Ｓ４のＹＥＳ）の場合、クリーニングモードを実行する（Ｓ５）。クリーニングモードが実行されると、ブレード１３が感光体ドラムから離間して、ブレード１３に保持された転写残トナーを感光体ドラム表面に戻す。また、現像スリーブ２２Ｍに印加される現像バイアスを正の現像バイアスに切り替える。そして、感光体ドラムを回転させ、戻された転写残トナーを現像装置に回収させる。感光体ドラムが所定回数（１回転以上）回転したら、クリーニングモードを終了する。クリーニングモードが終了したら、プリント枚数をリセット（Ｓ６）して、指定枚数プリントした場合（Ｓ７のＹＥＳ）は終了する。一方、指定枚数プリントしてない場合（Ｓ７のＮＯ）は、再びプリントを実行する。プリント枚数がある一定枚数Ａ以下の場合（Ｓ４のＮＯ）かつ、指定枚数プリントしたか確認していない場合（Ｓ７のＮＯ）は、再びプリントを実行する。一方、指定枚数プリントした場合は終了する。
【００３２】
上述のタイミングで戻された転写残トナーは、帯電ブラシ１２Ｍによって、一様に正規帯電トナーとされているので、帯電ローラ１５Ｍに静電的に付着することなく通過する。そして、転写残トナーは、非潜像画像形成中に潜像形成領域を通過して現像スリーブが対向する現像領域に搬送される。
【００３３】
次に、現像装置による転写残トナーの回収について説明する。
現像スリーブ２２Ｍには、現像時とは逆極性（正）のバイアスが印加される。現像領域に搬送された感光体ドラム１１Ｍ上の転写残トナーは、帯電ブラシ１２Ｍによってすべて負極性の帯電トナーとなっているので、正の現像バイアスが印加された現像スリーブ上のキャリアに静電的に付着する。キャリアに付着したトナーは、現像スリーブによって現像装置内に回収される。
【００３４】
現像スリーブ２２Ｍと感光体ドラム１１Ｍとの最近接位置である現像領域では、現像スリーブ２２Ｍ表面上法線方向に１００ｍＴ以上、２００ｍＴ以下の磁力が発生する主極磁石２９Ｍをマグネットローラ(不図示)に具備している。これにより転写残トナーの回収性を向上させている。
現像スリーブ２２Ｍ表面の法線方向の磁力を１００ｍＴ以上と強くすることで、現像剤中の磁性キャリアによって構成される磁気ブラシが現像ローラにひきつけられる力が強くなり、磁気ブラシが密な状態になる。このとき磁気ブラシ中の空隙が少なくなることで、磁気ブラシの電気抵抗は低下し、現像領域中のトナーは現像スリーブと感光体間の現像電界でより忠実に移動しやすくなる。これは、現像時はもちろん転写残トナーの回収時も同様である。また、現像ローラの磁力が高くなることで磁気ブラシが硬くなることで、磁気ブラシが感光体に接触したときの感光体の摺擦力が向上する。これは感光体上の転写残トナーの回収に効果的である。
しかし、摺擦力が強くなりすぎると、現像時にトナー像をかきとってしまい、出力画像に穂跡画像と呼ばれるブラシで掃いたような細かい白抜けの異常画像が発生してしまう。このため、現像スリーブ２２Ｍ表面の磁力を強くしすぎないようにすることが必要であり、法線方向の磁力を２００ｍＴ以下にすれば、穂跡画像の発生を防止することが可能である。また、現像時及び転写残トナーの回収時に使用する現像バイアスとしては、交番電界ではトナーが感光体に再付着してしまうため、直流電界の方がよい。
【００３５】
上述の現像スリーブ表面の磁力について、主極磁石の磁力を変え、転写残トナーの回収性の違いを検証する実験を行った。
［実験１］
以下、実験条件を示す。
・感光体表面移動速度：２５０［ｍｍ／ｓｅｃ］
・感光体直径：３０［ｍｍ］
・スリーブ表面移動速度：５００［ｍｍ／ｓｅｃ］
・現像ローラ直径：１８［ｍｍ］
・キャリア粒径：３５［μｍ］
・トナー粒径：６［μｍ］
・磁石磁力：７０〜１１２［ｍＴ］
・現像バイアス：−３００［Ｖ］
・現像ギャップ：０.３［ｍｍ］
・ドクタギャップ：０.３［ｍｍ］
・回収時、主極角度：中心から上流側６度（ドクタ側）
・現像時、主極角度：中心０度（現像スリーブと感光体の最近接方向）
入力トナー量はあらかじめ測定した量を感光体上にのせ、現像部で回収工程終了後に回収できなかった残トナーをサックイン法により測定した。
実験結果を表１及び図７に示す。
【表１】
2005352431.tif 000003
図７では、横軸が磁力の異なる磁石毎の現像スリーブ表面上での法線方向の磁力、縦軸が回収率（[入力トナー量―回収できなかったトナー量]／[入力トナー量]×１００）［％］を示している。つまり、回収率１００［％］で完全に回収されたことになる。
この結果、主極の磁力を強くすることで回収性が向上し、１００ｍＴと１１２ｍＴでは、回収率に差が現れていないため、１００ｍＴ以上となる磁石を用いることで優れた回収性が得られることがわかる。
【００３６】
［実験２］
次に、実験１の実験条件で磁石の磁力を高くしたときの穂跡画像（磁気ブラシによる細かい掃き目状の白抜け）の発生状況を評価した。実験２の結果を表２に示す。
【表２】
2005352431.tif 000004
実験２の結果では、現像スリーブ表面の法線方向の磁力を２２０ｍＴにした状態で穂跡画像が発生してしまい、２００［ｍＴ］以下では穂跡が発生しなかった。
実験１および２の結果より、現像スリーブ表面の法線方向の磁力が１００ｍＴ以上、２００ｍＴ以下となる主極磁石を用いることにより、優れた回収性が得られ、かつ、穂跡が発生しないことが確認された。
【００３７】
実験１では、感光体ドラム１１Ｍの表面移動速度Ｖｐと現像スリーブ２２Ｍの表面移動速度Ｖｓとの線速比Ｖｓ／Ｖｐを２に設定している。線速比Ｖｓ／Ｖｐは大きい方が感光体ドラム１１Ｍ表面に磁気ブラシが接触する回数が増加するため、この値が大きいほど回収性が向上する。さらに実験では粒径３５μｍの小粒径キャリアを使用している。小粒径キャリアは従来の５０〜６０μｍのキャリアに比べ全体的な表面積が広くなるためトナーとの接触面積も向上する。転写残トナーに対しても同様に接触面積が向上するためクリーニング性が向上する。また、キャリアが小粒径化したことで、現像の磁気ブラシも細くなり、現像後の画像部のドット再現性も向上する。
【００３８】
［実験３］
実験１では、現像スリーブ２２Ｍと感光体ドラム１１Ｍとの最近接距離である現像ギャップを０.３ｍｍとしている。この現像ギャップが狭すぎると現像スリーブ２２Ｍと感光体ドラム１１との間で現像剤が詰まってしまい、摩擦熱により現像剤が固まってしまう。また、現像ギャップが広すぎると現像能力が低下し、画像濃度が薄い状態のボソボソの画像になってしまう。
そこで、実験１の実験条件で現像ギャップ幅を変えて検証した。現像ギャップを０．２ｍｍより狭くすると現像剤固着が発生し、０．５ｍｍより広くするとぼそぼそ画像が発生した。
【００３９】
［実験４］
また、実験１では、現像スリーブ２２Ｍと現像ドクタ２５Ｍとの最近接距離であるドクタギャップを０.３ｍｍとしている。このドクタギャップが狭すぎると、現像剤が汲み上がらなくなり、画像濃度が薄くなってしまう。また、ドクタギャップが広すぎるとスリーブ軸方向で現像剤の汲み上げ量にムラが発生してしまい、画像上にも濃度ムラが発生してしまう。
そこで、実験１の実験条件でドクタギャップ幅を変えて検証した。現像ギャップを０．２ｍｍより狭くすると汲み上げ不良が発生し、画像濃度が薄くなった。また、ドクタギャップが０．５ｍｍを超えると濃度ムラが発生した。
【００４０】
図８に、現像ギャップ幅（Ｇｐ）とドクタギャップ幅（Ｇｄ）との値を変化させた実験３及び４の結果を示す。ＧｐとＧｄとの値が、設定領域内にあるとき、良好な画像が得られた。実験３および４の結果より、現像ギャップ幅は０．２ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下とし、ドクタギャップ幅は０．２ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下とすることが確認された。
【００４１】
ところで、現像ギャップ幅（Ｇｐ）に対してドクタギャップ幅（Ｇｄ）が大きすぎると、ドクタ部を通過した大量の現像剤が狭くなった現像ギャップを通過する際に詰まってしまい、トナーの固着が発生する恐れがある。
この点について検討したところ、Ｇｄ≦Ｇｐ＋０．３（ｍｍ）という関係を満たせば、固着が発生しないことが分かった。ここで、Ｇｐ、Ｇｄが０．２ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下を満たす場合は、どのような値でも、Ｇｄ≦Ｇｐ＋０．３を満たすので、ＧｄとＧｐとのバランスに起因する固着の発生は起こらない。
また、現像ギャップ幅（Ｇｐ）に対してドクタギャップ幅（Ｇｄ）が小さすぎると、ドクタ部を通過する現像剤が少ないので、現像ギャップでは現像剤が疎となり、現像効率がおちて画像が薄くなる恐れがある。
この点について検討したところ、Ｇｄ≧Ｇｐ−０．３（ｍｍ）という関係を満たせば、画像が薄くならないことが分かった。ここで、Ｇｐ、Ｇｄが０．２ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下を満たす場合は、どのような値でも、Ｇｄ≧Ｇｐ−０．３を満たすので、ＧｄとＧｐとのバランスに起因して画像が薄くなることはない。
【００４２】
実験１の実験条件では、回収時の主極磁石の設置角度を中心から上流側６°となるようにしている。主極磁石２９Ｍの設置角度の違いについて、図９を用いて説明する。図９（ａ）は主極磁石２９Ｍの設置角度を０°とした現像ギャップの概略図であり、図９（ｂ）は主極磁石２９Ｍの設置角度を６°とした現像ギャップの概略図である。図９（ａ）の現像ギャップでは、磁力によって形成される磁気ブラシが直線的な形状で、感光体ドラム１１Ｍに接触している。一方、図９（ｂ）の現像ギャップでは磁気ブラシの先端が下流側に垂れた状態で、感光体ドラム１１Ｍに接触している。磁気ブラシの形状は磁界の状態を表しており、図９（ｂ）状態では現像領域での感光体ドラム１１の接線方向の磁力が強くなるように、磁界が形成されている。また、主極磁石２９Ｍが上流側を向いていると、現像スリーブ２２Ｍが回転することで、磁気ブラシが感光体ドラム１１Ｍと接触する際に、直線的な形状から磁界にあわせて回転方向下流側に倒れながら接触する。これにより、磁気ブラシ先端には現像スリーブの回転方向と同方向に倒れようとする力が加わることになる。これにより、磁気ブラシの感光体ドラム１１Ｍに対する摺擦力が上がり、トナーの回収率を高めることができる。
また、現像時はこの摺擦力は小さいほうが良いので、図９（ａ）のように、主極磁石２９Ｍの設置角度は０°とすることが望ましい。
ところで、主極磁石２９を下流側６°に傾けても、現像領域での感光ドラム１１の接線方向の磁力は同じ強さとなる。しかし、磁気ブラシが感光体ドラム１１Ｍと接触する際に、ブラシの穂が倒れた上体から起き上がりながら接触するので、直線的な状態から倒れながら接触する上流側に傾けた構成ほどの摺擦力は望むことができないと考える。
【００４３】
［実験５］
ここで、実験１の実験条件で主極磁石２９Ｍの角度である主極角度を現像スリーブ２２Ｍの表面移動方向上流側に０°から８°まで変えて、回収率の違いを検証した。この結果を表３及び図１０に示す。
【表３】
2005352431.tif 000005
実験５の結果より、主極角度が６°までは主極磁石の設置角度を傾けるほど回収率が向上することがわかる。また主極角度を８°とすると回収率が急激に落ちるのは、主極磁石２９Ｍを傾けすぎると、磁気ブラシが感光体ドラム１１Ｍに接触できなくなるか、接触しても摺擦力が十分でない状態となるためである。
実験５では、回収に最適な主極角度は６°であるが、現像ギャップ幅や現像スリーブ２２Ｍと感光体ドラム１１との線速比等の条件によって、回収に最適な主極角度は異なる。しかし、転写残トナー回収時には、主極磁石２９Ｍを上流側に傾けることにより、回収性の向上を図ることができるということができる。
【００４４】
実施形態１では帯電ブラシ１２Ｍで転写残トナーを一様に負極性の正規帯電トナーとしているが、これに限定されず、帯電ブラシ１２Ｍで転写残トナーを一様に正極性の逆帯電トナーとしてもよい。この場合、クリーニングモード時には、帯電ローラに印加される帯電バイアスをＯＦＦにして、逆帯電トナーが帯電ローラに付着しないようにする。また、このときの現像スリーブに印加される現像バイアスは、負極性の電圧を印加することで、感光体ドラム上の転写残トナーを静電吸着して回収することが可能となる。
また、帯電ブラシ１２Ｍは、感光体ドラムの移動方向に対してブレード１３Ｍより上流側に設けているが、この順序を逆にしてもよい。
補助帯電部材として帯電ブラシ１２Ｍを設けているが、これに限るものでなく、トナー保持部材であるブレード１３Ｍが補助帯電部材も兼ねる構成としても良い。ブレード１３Ｍが補助帯電部材としての役割も兼ねることで、部材点数の削減を図ることができる。
【００４５】
実施形態１では、近接配置した帯電ローラを用いているが、帯電手段としてはこれに限るものではなく、接触型の帯電ローラや非接触のチャージャ帯電方式の帯電手段を用いても良い。しかし、チャージャ帯電方式では、潜像担持体表面を所望の電位とするためには大量の放電を発生させる必要があるため、オゾンやＮＯｘ等の放電生成物が大量に発生し、環境面で問題がある。これに対し、接触・近接帯電方式であれば、チャージャ帯電方式に比べて発生する放電量が少なく環境面で有利である。
また、実施形態１では、感光体ドラム１１Ｍと現像スリーブ２２Ｍが対向部において、同じ表面移動方向となるように回転駆動している。しかし、これに限るものではなく、感光体ドラム１１Ｍと現像スリーブ２２Ｍとが同じ向きに回転し、対向部において、表面移動方向が逆になるようにしてもよい。この場合、感光体ドラム１１Ｍと現像スリーブ２２Ｍとの線速比Ｖｓ／Ｖｐが２より小さくなってもよい。しかし、感光体ドラム１１Ｍと現像スリーブ２２Ｍの表面移動方向が逆の場合、感光体ドラム１１Ｍへのキャリア穂のあたりが値よくなり、表面移動方向が同じ場合よりも画質が悪くなる傾向がある。
【００４６】
以上、実施形態１によれば、現像器トナー回収方式の画像形成装置で、転写残トナー回収時に、直流電圧を印加し、感光体ドラム１１Ｍから現像スリーブ２２Ｍ側へと転写残トナーが移動するように、電界を形成する。交流電圧を印加すると、磁気ブラシによる摺擦や、電界によって現像スリーブ２２Ｍ上の磁気ブラシに付着したトナーが、電界の向きが変化することにより、感光体ドラム１１Ｍに再付着する恐れがある。実施形態１では、直流電圧を印加しているので、感光体ドラム１１Ｍと現像スリーブ２２Ｍとの間の電界は一方向なので、一度磁気ブラシに付着した転写残トナーが感光体ドラム１１二再付着することが起こりにくい。
また、現像領域での現像スリーブ２２Ｍ表面の法線方向磁力が１００ｍＴ以上となる強い磁石を用いることで磁性キャリアによって構成される磁気ブラシが現像スリーブにひきつけられる力が強くなり、磁気ブラシが密な状態になる。磁気ブラシが密になり、磁気ブラシ中の空隙が少なくなることで、磁気ブラシの電気抵抗は低下し、現像領域中のトナーは現像スリーブ２２Ｍと感光体ドラム１１Ｍとの間の現像電界でより忠実に移動しやすくなる。これは、現像時はもちろん転写残トナーの回収時も同様である。
さらに、現像スリーブ２２Ｍ表面の磁力が高くなり、磁気ブラシが硬くなることで、磁気ブラシが感光体ドラム１１Ｍに接触したときの摺擦力が向上する。これは感光体ドラム１１Ｍ上の転写残トナーの回収に効果的である。
この摺擦力が強くなりすぎると、現像時にトナー像をかきとってしまい、出力画像に穂跡画像と呼ばれるブラシで掃いたような細かい白抜けの異常画像が発生してしまう。しかし、法線方向の磁力を２００ｍＴ以下としているので、穂跡画像の発生を防止できる。
また、感光体ドラム１１Ｍが転写部Ｐｔから帯電ローラ１５Ｍに帯電される位置に到達するまでの間に、トナー保持手段としてのブレード１３Ｍを設け、現像時はブレード１３Ｍが感光体ドラム１１Ｍに当接している。これにより、現像時に転写残トナーが潜像形成領域や帯電領域に存在することを防止できる。これにより、潜像形成時の感光体ドラム１１Ｍ上にトナーが付着することによって、感光体ドラム１１Ｍ上に潜像が忠実に形成されなくなることを防止することができる。さらに、帯電時に感光体ドラム１１表面上にトナーが存在しないため、帯電ローラ１５Ｍで一様に帯電することができる。また、帯電されて現像されるまでの感光体ドラムの移動距離を最小にすることができ、感光体表面の電位の変化を少なくできる。
また、ブレード１３Ｍは現像動作の紙間や潜像形成動作終了後には、感光体ドラム１１Ｍに非接触の状態になる。これにより、一時保持した転写残トナーを感光体ドラム１１Ｍ上に戻し、現像手段である現像ユニット２０Ｍによって回収させることができる。
また、帯電量の極性がプラスになってしまっている逆帯電転写残トナーをマイナス帯電に戻す補助帯電部材としての帯電ブラシ１２Ｍを設けている。これにより、正極性に反転した逆帯電トナーが混在する転写残トナーをマイナス帯電に統一することができる。転写残トナーをマイナス帯電に統一することにより、転写残トナー回収時の感光体ドラム１１Ｍから現像スリーブ２２Ｍへのトナーの移動をより効率的にできる。
また、感光体ドラム１１Ｍと現像スリーブ２２Ｍとの最近接距離である現像ギャップを０．２ｍｍ以上としている。これにより、現像ギャップが狭過ぎることによる、現像剤が現像ギャップに詰まり、摩擦により熱が発生し、現像剤が固着してしまうことを防止できる。さらに、現像ギャップを０．５ｍｍ以下とすることで、現像ギャップが広すぎることによる、現像能力が低下し、濃度が薄くなった状態のボソボソの画像が発生することを防止することができる。
また、現像スリーブ２２Ｍと現像ドクタ２５Ｍとの最近接距離であるドクタギャップを０．２ｍｍ以上としている。これにより、ドクタギャップが狭過ぎることによる、現像スリーブ２２Ｍ上の現像剤が少なくなり、画像濃度が薄くなってしまうことを防止できる。さらに、ドクタギャップを０．５ｍｍ以下とすることで、ドクタギャップが広すぎることによる、軸方向の画像濃度ムラが発生することを防止できる。
また、現像領域で主極磁力を形成する主極磁石２９Ｍが、転写残トナー回収時には現像時よりも６°上流側を向くようにしているので、回収時の最近接位置でのキャリア穂が回収に適した形状となり、回収率を高めることができる。
また、現像スリーブ２２Ｍの表面移動速度Ｖｓが感光体ドラム１１Ｍの表面移動速度Ｖｐに対して、線速比Ｖｓ／Ｖｐを２とすることで、感光体ドラム１１Ｍ表面に磁気ブラシが接触する回数が増加することができる。磁気ブラシが感光体ドラム１１Ｍ表面に接触する回数が多いほど回収性が向上する。
また、２成分現像剤中の磁性キャリアとして、粒径３５μｍの小粒径キャリアを使用しているため、従来の５０〜６０μｍのキャリアに比べ全体的な表面積が広くなるためトナーとの接触面積も向上する。転写残トナーに対しても同様に接触面積が向上するため転写残トナーの回収性が向上する。また、キャリアが小粒径化したことで、現像の磁気ブラシも細くなり、現像後の画像部のドット再現性も向上する。
また、帯電ローラや現像装置などの画像形成プロセス手段をプロセスカートリッジ化している。これにより、プロセスカートリッジ内に収容された部品に寿命が到来したり、メンテナンスが必要になったりしたときには、そのプロセスカートリッジを交換すればよく、利便性が向上する。
また、上述のようなクリーニングシステムを採用することにより、現像器トナー回収方式によるクリーニングで、転写残トナーの回収性の向上を図ることができる。
【００４７】
［変形例１］
実施形態１における現像ドクタ２５Ｍに、不図示の電源より転写残トナー回収時と現像時とでは異なる電圧が印加することで、回収性及び現像性を向上することができる。以下、現像時と転写残トナー回収時とでは異なる電圧を印加する電界形成手段の役割も現像ドクタ２５Ｍが兼ねた構成の変形例１について説明する。
転写残トナー回収時と現像時との現像ドクタ２５Ｍ周辺の拡大図を図１１に示す。図１１（ａ）は転写残トナー回収時のドクタ部の拡大図である。現像ドクタ２５Ｍと現像スリーブ２２Ｍとの間にトナー２８ＴＭが現像スリーブ２２Ｍ側（図中矢印Ｂ方向）へ移動するような電界をかけることで、ドクタ通過時に現像剤２８Ｍ中のトナー２８ＴＭは現像スリーブ側へ移動する。これにより、図１１（ａ）に示すように、現像ドクタ２５Ｍ通過後の磁気ブラシを形成するキャリア２８ＣＭのうち、磁気ブラシ先端側のキャリア２８ＣＭでのトナー２８ＴＭの被覆率が減少する。これにより、現像領域に磁気ブラシが到着したとき磁気ブラシの表面にはキャリアが露出しているため、転写残トナーを回収しやすくなる。
【００４８】
図１１（ｂ）は現像時のドクタ部の拡大図である。現像ドクタ２５Ｍと現像スリーブ２２Ｍとの間にトナー２８ＴＭが現像ドクタ２５Ｍ側（図中矢印Ｃ方向）へ移動するような電界をかけることで、ドクタ通過時に現像剤２８Ｍ中のトナー２８ＴＭは磁性ブラシ先端側へ移動する。トナーが磁気ブラシの先端側に移動すると、磁気ブラシ先端部のキャリア２８ＣＭでのトナー２８ＴＭの被覆率が増加し、現像領域に磁気ブラシが到着した時にトナーが感光体に移動しやすくなり、その結果現像能力が向上する。
【００４９】
トナーの帯電量Ｑはマイナスで、現像ドクタ２５Ｍにかかる電圧をトナー回収時Ｖ１、現像時Ｖ２としたとき、現像スリーブ２２Ｍにかかる電圧Ｖｂに対して、以下の式を満たす電圧を現像ドクタ２５Ｍに印加するようにする。
（Ｖ１−Ｖｂ）＝＜０  かつ（Ｖ２−Ｖｂ）＝＞０
（Ｖ１−Ｖｂ）＝＜０であるので、トナー回収時にはマイナスに帯電したトナーは現像スリーブ２２Ｍ方向に移動する。また、（Ｖ２−Ｖｂ）＝＞０であるので、現像時には、マイナスに帯電したトナーは現像ドクタ２５Ｍ方向に移動する。
ここでは、トナーの帯電量Ｑはマイナスであるが、トナーの帯電量がプラスの場合は
（Ｖ１−Ｖｂ）＝＞０  かつ（Ｖ２−Ｖｂ）＝＜０
という式を、現像ドクタ２５Ｍの電圧が満たすようにする。
上述のように、ドクタ２５Ｍと現像スリーブ２２Ｍとの間にトナー２８ＴＭを移動させる電界をもたせることで、回収性の優れたクリーニングレスシステムと、潜像に忠実な現像を行うことができる高画質システムを提供できる。
【００５０】
［実験６］
次に、現像ドクタ２５Ｍに印加する電圧の大きさを変えたときの転写残トナーの回収性を実験で確認した。実験条件は、実験１と同条件で、トナーは−側に帯電し、現像ローラの磁石には１００ｍＴのものを使用した。その結果を表４及び図１２に示す。
【表４】
2005352431.tif 000006
この結果、トナー回収時にはドクタ部と現像スリーブ間にトナーが現像スリーブに移動する電界をかけることで転写残トナーの回収性が向上することが確認できた。
また表４及び図１２より、印加電圧が−４００Ｖと−５００Ｖとでは、回収率に差が出ていないことがわかる。これは、現像ドクタ２５Ｍに−４００Ｖの電圧を印加することで、磁性ブラシ上のトナーは十分に現像スリーブ２２Ｍ側に移動したためである。そして、現像ドクタ２５Ｍに−４００Ｖより負極側に大きな電圧を印加しても、−４００Ｖの電圧を印加した時よりも転写残トナーの回収率の向上を図ることはできない。よって、トナー回収時には−４００Ｖの電位を印加し、現像時には−２００Ｖの電位を印加する条件を採用した。
【００５１】
ところで、現像スリーブ上の磁気ブラシを形成するキャリア穂は、現像スリーブの回転とともに、キャリア穂の先端が曲がったり、キャリア穂の先端と根元とが入れ替わるように回転したりすることが知られている。しかし、近年は現像スリーブの小径化、回転の高速化に伴い、先端と根元とが入れ替わるように回転することはなく、先端部が曲がったり、先端側のいくつかのキャリアのみが入れ替わるように回転したりしていると考えられる。キャリア穂に付着したトナーが十分に根元側に移動しておらず、上述の入れ替わるように回転するキャリアの中にトナーの被覆率が高いキャリアがあると、被覆率の高い箇所が感光体に接触するようになり、回収しにくくなる恐れがある。
そして、実験６では現像ドクタ２５Ｍに−４００Ｖより大きな電圧を印加しても、回収率の向上がっていないことが分かる。このことから、−４００Ｖの電圧を印加することで、上述の曲がったり、回転したりする範囲のキャリアでのトナー被覆率が十分に低い状態となると考えられる。
【００５２】
変形例１では、現像ドクタ２５Ｍが電界形成手段としての役割を兼ねているが、これに限るものではなく、電界形成部材を現像ドクタ２５Ｍとは別個に設けてもよい。現像ドクタ２５Ｍとは別に電界形成部材を設ける場合は、現像ドクタ２５Ｍと現像領域との間に設けるようにする。これは、現像ドクタ２５Ｍより上流側では磁気ブラシの長さが規制されていないためである。
【００５３】
以上変形例１では、現像ドクタ２５Ｍが電界形成手段として、トナーの帯電量Ｑはマイナスで、現像ドクタ２５Ｍに係るトナー回収時の電圧をＶ１とした時に、現像スリーブ２２Ｍにかかる電圧Ｖｂに対して、
（Ｖ１−Ｖｂ）＝＜０
を満たすようにＶ１を設定することにより、マイナス帯電したトナーを現像スリーブ２２側に移動させることができる。これにより、磁気ブラシの先端側でのトナーの被覆率を下げることができ、感光体ドラム１１Ｍと接触する磁器ブラシの先端側での転写残トナーの回収性が高まる。
さらに、現像ドクタ２５Ｍに係る現像時の電圧をＶ２とした時に、
（Ｖ２−Ｖｂ）＝＞０
を満たすようＶ２を設定することにより、マイナス帯電したトナーを磁気ブラシの先端側へ移動させることができる。これにより、磁気ブラシの先端側でのトナーの被覆率を上げることができ、潜像に忠実な現像ができるようになるので、高画質化を図ることができる。
また、現像ドクタ２５Ｍが電界発生手段も兼ねているので、新たに電界発生部材を設ける必要がなく、部材数の削減、装置の小型化につながる。
【００５４】
［変形例２］
実施形態１では、現像時は転写残トナーをせき止めて、紙間や現像動作終了時にせき止めていたトナーを開放して、現像装置で回収するものであるが、現像器トナー回収方式としては、これに限るものではない。例えば、２回転１現像方式の画像形成装置に実施形態１のクリーニング方式を用いても良い。２回転１現像方式は、感光体の一回転目では現像装置は現像動作を行い、２回転目では現像装置は転写残トナー回収動作を行うものである。
このような、２回転１現像方式の画像形成装置においても、回収時にはトナーが感光体から現像スリーブ側に移動する方向に電界が生じるように直流電圧を印加することで、一度回収したトナーが感光体に戻ることを防止できる。また、現像領域で磁力が１００ｍＴ以上、２００ｍＴとなる磁界を発生する主極磁石を用いることで、回収性の向上を図ることができる。
【００５５】
［実施形態２］
実施形態１では、転写後に感光体ドラム１１Ｍ上に残った転写残トナーを一時保持するトナー保持部材としてブレード形状の物について述べたが、トナー保持部材はブレード状のものに限るものではない。以下、実施形態２として、トナー保持手段をブレード形状とする代わりに、磁気ブラシとした構成について説明する。なお、実施形態１と共通する点については説明を省略する。
【００５６】
図１３は、トナー保持部材としての磁気ブラシローラ４１を備えた、トナー保持装置４０の概略構成図である。磁気ブラシローラ４１と対向する感光体ドラム１１Ｍの外径は３０ｍｍの有機感光体からなる。磁気ブラシローラ４１は、回転スリーブ４１ａと回転スリーブ４１ａの内部に固定配置された磁界発生手段として直径１０ｍｍのマグネットローラ４１ｂとからなっている。回転スリーブ４１ａは、直径１６ｍｍの導電性・非磁性材質からなり、その外周面にはピッチ０．８ｍｍ、深さ０．２ｍｍのＶ字状の溝が設けられている。回転スリーブ４１ａは、図示しない駆動装置により感光体ドラム１１Ｍと同様に図中時計回りに感光体ドラム１１Ｍよりも速い速度で回転している。回転スリーブ４１ａの回転速度は、感光体ドラム１１Ｍの回転速度の１．０〜３．０倍がよく、１．５〜２．０倍に設定するのがより好ましい。マグネットローラ４１ｂの内部にはＮ極の磁石とＳ極の磁石が交互に配置されている。また、トナー保持装置４０には、磁性粒子（キャリア）４７を収容するケーシング４６を備えている。上記回転スリーブ４１ａと感光体ドラム１１Ｍとは、０．４〜０．５ｍｍのギャップを有している。また、磁気ブラシと感光体ドラム１１Ｍとの接触幅（保持ニップ）は５〜６ｍｍ程度に設定する。
【００５７】
実施形態２では、感光体ドラム１１Ｍの表面にブレードを当接させる構成を採用していない。したがって、ブレードが当接した構成に比べて、感光体ドラム１１Ｍの駆動装置に加わる負荷トルクを大きく低減することができる。しかし、その一方で、感光体ドラム１１Ｍの表面に残留する転写残トナーを保持する保持能力は劣る結果となる。そのため、経時使用することによって、感光体ドラム１１の表面にはトナーから遊離した添加剤が、フィルム状になって強固に付着するフィルミング現象が発生するおそれがある。使用するトナーをいわゆる球形トナーとすることで、上述したような転写残トナーの量は比較的少なくなるが、それでも長期的に使用すればフィルミング現象が発生する可能性がある。しかし、実施形態２では、上述したように、磁気ブラシローラ４１を感光体ドラム１１Ｍの表面に対して逆方向に駆動する構成を採用している。そのため、磁気ブラシローラ４１が感光体ドラム１１Ｍの表面に対して連れ回る構成や、感光体ドラム１１Ｍの表面に対して同方向に駆動する構成に比べて、感光体ドラム１１Ｍの表面に付着したトナーの添加剤を掻き取る作用が強い。その結果、フィルミング現象の発生を防止することができる。
【００５８】
この磁気ブラシローラ４１には、第１電源４３又は第２電源４４のいずれか一方からバイアスが印加される構成になっている。具体的には、これらの電源４３，４４とブラシローラ４１との間に切替スイッチ４５を設け、この切替スイッチ４５の動作によってブラシローラ４１に接続される電源を選択する。この切替スイッチ４５の動作は、本プリンタの制御部によって制御されている。なお、実施形態２では、第１電源４３は、ブラシローラ４１の表面部分の電位が−５０［Ｖ］となるような保持バイアスを印加するものであり、第２電源４４は、その電位が−３５０［Ｖ］となるような放出バイアスを印加するものである。また、トナー保持装置４０には、磁気ブラシの層厚を規制するブレード４２を備えている。ブレード４２は、回転スリーブと０．６〜０．８ｍｍのギャップとなるよう配置されている。
【００５９】
保持装置４０のキャリア４７は、現像装置５内に収容されたキャリアと同じものを使用している。このキャリア４７は、負帯電トナー用のシリコーン樹脂をコートした平均粒径５０μｍで、１０６〜１０１２Ωｃｍの低から中抵抗のものである。このキャリア４７の抵抗値は、４×５（ｍｍ）の電極板を２ｍｍの間隔をおいて配置し、その間にキャリア詰め１００Ｖ印加法で測定した値である。このように、実施形態２においては、低から中抵抗のキャリアを用いて磁気ブラシを構成することができるので、ファーブラシローラに比べて、ブラシ先端の電界を容易に逆方向に変えることができる。
【００６０】
ケーシング４６内に収容されたキャリア４７は、回転スリーブ４１ａに担持され感光体ドラム１１Ｍへ搬送される。このとき、マグネットローラ４１ｂの磁界によってキャリア４７が穂立ちして磁気ブラシが形成される。この磁気ブラシは、ブレード４２によって層厚を回転スリーブ４１ａの軸方向均一に整えられる。そして、この磁気ブラシが感光体ドラム１１Ｍ表面を摺接して感光体表面に付着した転写残トナーを保持する。このとき、磁気ブラシには、第１の電源部４３から保持バイアスが印加される。保持バイアスは、転写後の感光体ドラム１１Ｍ表面電位（−５０〜−１００Ｖ）とほぼ同じ電圧が印加されている。これにより、感光体ドラム１１と磁気ブラシローラ４１との間には電位差が生じない。よって、転写残トナーには、感光体ドラム１１と磁気ブラシローラ４１との電位差によって生じる静電吸着力が働かない。その結果、転写残トナーの極性に関係なく磁気ブラシの摩擦力で転写残トナー保持することができる。
【００６１】
また、磁気ブラシに保持された転写残トナーの帯電量を調べたところ、平均で−１０〜−１５［μＣ／ｇ］であり、転写後の転写残トナーの帯電量（−２［μＣ／ｇ］）に比べ負の帯電量が増していた。また、磁気ブラシに保持された転写残トナーは、正規帯電トナーＴ０となっていた。これは、感光体ドラム１１Ｍ表面から転写残トナーを磁気ブラシに保持する際、磁気ブラシによって転写残トナーが摩擦帯電させられるためである。よって、転写残トナーのうち正極性に帯電した逆帯電トナーＴ１は、磁気ブラシとの摩擦により負極性の正規帯電トナーＴ０に転極させられる。同様に転写残トナーのうち負極性の正規帯電トナーＴ０も磁気ブラシとの摩擦により負極性の帯電量が増加する。この結果、転写後の転写残トナーの帯電量に比べ、磁気ブラシに保持されている転写残トナーの負の帯電量が増加する。
【００６２】
このように、磁気ブラシに保持された転写残トナーは、所定のタイミングで感光体ドラム１１Ｍ表面に戻される。具体的には、切替スイッチ４５を第１の電源部４３から第２の電源部４４に所定のタイミングで切り替えて、磁気ブラシローラ４１に−３５０Ｖの放出バイアスを印加する。すると、感光体ドラム１１Ｍ（約−５０Ｖ）と磁気ブラシローラ４１（−３５０Ｖ）との間に電位差が生まれる。その結果、摩擦帯電によって負極性に正規帯電した転写残トナーは、磁気ブラシより電位の高い感光体ドラム１１Ｍへ静電吸着する。これによって、磁気ブラシに保持された転写残トナーが再び感光体表面に戻される。
【００６３】
上記切替スイッチ４５の切り替えは、磁気ブラシから感光体ドラム１１Ｍに戻された転写残トナーが潜像形成領域を通過するときに、潜像画像が形成されないようなタイミングで行う。例えば、一の画像形成工程において形成した感光体ドラム１１Ｍ上の画像部の後端が保持ニップに到達したときに、切替スイッチ４５を第１の電源部４３から第２の電源部４４に切り替えて磁気ブラシに放出バイアスを印加する。そして、次の画像形成工程で帯電ローラ１５Ｍより一様帯電が開始される感光体ドラム１１Ｍの表面部分が保持ニップに到達したときに、切替スイッチ４５を第２の電源部４４から第１の電源部４３に切り替える。すると、磁気ブラシに印加される電圧が放出バイアスから保持バイアスに切り替わり、磁気ブラシに保持されている転写残トナーが感光体ドラム１１Ｍ表面に放出されなくなる。このようなタイミングで切替スイッチ４５を切り替えることで、光書込ユニット２によって感光体表面に潜像が形成されているときは、感光体表面には転写残トナーが存在しなくなる。その結果、転写残トナーによって未露光部が形成され、黒ベタ部に白ポチなどの画像の劣化を抑制することができる。
また、装置の立ち上げ時、画像形成動作終了時やある一定回数画像形成動作を行った後にクリーニングモードを設け、このクリーニングモード時に切替スイッチ４５を第２電源部４４に切り替えてもよい。このクリーニングモード時では、画像が形成されていないので、磁気ブラシから放出された転写残トナーが未露光部を形成することはない。
磁気ブラシから放出された転写残トナーは実施形態１と同様に、現像領域で現像スリーブ２２Ｍ上に形成された磁性ブラシにより回収がなされる。
【００６４】
以上、実施形態２によれば、トナー保持部材として磁性ブラシローラ４１を採用しているので、ブレードが当接した構成に比べて、感光体ドラム１１Ｍの駆動装置に加わる負荷トルクを大きく低減することができる。
また、磁気ブラシローラ４１で転写残トナーを一時保持しているので、磁気ブラシとの摩擦により転写残トナーが摩擦帯電され、転写残トナーの負帯電量を増加させたり、逆帯電トナーを正規帯電トナーに転極させたりすることができる。
また、保持ニップでは回転スリーブ４１ａの表面移動方向が感光体ドラム１１Ｍの表面移動方向とは逆方向になるように回転している。これにより、感光体ドラム１１Ｍの表面が保持ニップを通過する間に多数の磁気ブラシの先端が接触することとなる。さらに、磁気ブラシローラ４１が感光体ドラム１１Ｍの表面に対して連れ回る構成や、感光体ドラム１１Ｍの表面に対して同方向に駆動する構成に比べて、感光体１の表面に付着したトナーの添加剤を掻き取る作用が強い。その結果、フィルミング現象の発生を防止することができる。
【００６５】
実施形態２では、キャリア４７の粒径は一種類だけのものを用いていたが、２つ以上の粒径分布を持つキャリア４７を用いてもよい。具体的には、粒径の大きなキャリアとして、平均粒径７０μｍ以上１００μｍ以下の磁性粒子を用い、粒径の小さなキャリアとして、平均粒径２０μｍ以上５０μｍ以下の磁性粒子を用いる。これは、粒径の大きなキャリアだけを用いると、キャリアを密な状態にすることができず、粒径の小さなキャリアだけを用いると磁気的な拘束力が弱いため、磁気ブラシの先端が感光体ドラム１１Ｍとの摺接により脱落してしまう場合がある。そこで、粒径の大きなキャリアと小さなキャリア両方を使用することによって、磁気的な拘束力が強く、キャリアを密な状態の磁性ブラシを形成することができる。
【００６６】
［実施形態３］
実施形態１では、転写後に感光体ドラム１１Ｍ上に残った転写残トナーを一時保持するトナー保持部材を帯電ローラ１５Ｍの上流側に設けていたが、トナー保持部材の設置位置は帯電ローラ１５Ｍの上流側に限るものではない。以下、実施形態３として、トナー保持手段を帯電ローラと潜像形成位置との間に設けた構成について、説明する。なお、実施形態１と共通する点については説明を省略する。
【００６７】
図１４は、トナー保持部材としてのブレード８１を備えた、トナー保持装置８０の概略構成図である。
帯電位置より上流側にトナー保持手段がないため、正極性に反転した逆帯電トナーが混在した転写残トナーは、感光体表面に付着したまま帯電ローラ１５Ｍとの対向位置まで搬送される。帯電ローラ１５Ｍは負極性に帯電しているため、転写残トナーのうち正極性に反転したトナーが帯電ローラ１５Ｍに静電吸着する。一方、負極性のトナーは帯電バイアスと同極性であるため帯電ローラ１５Ｍに付着せずに通過してトナー保持手段としてのトナー保持装置８０に保持される。
【００６８】
帯電ローラ１５Ｍを通過した負極性の転写残トナーは、図１４に示すように、潜像形成手段である光書込ユニット２よりも上流側に設けられたトナー保持装置８０に一時保持される。
このトナー保持装置８０は感光体ドラム１１Ｍと接触する弾性ブレード８１を備えている。弾性ブレード８１は支持板８３の一端に取り付けられている。支持板８３の他端にはバネ８４とソレノイド８２とを取り付けている。バネ８４は支持板８３を図中左側に付勢している。また、支持板８３の中央部付近には、支持部８３ａが設けられており、プロセスカートリッジに揺動自在に取り付けられている。
現像時にはソレノイド８２が動作し、バネ８４の付勢力に抗って支持板８３を図中右側に付勢する。すると、支持板８３は支持部８３ａを中心にして図中時計回りに回転して、弾性ブレード８１がある程度の圧力をもって感光体ドラム１１Ｍに当接するようになる。光書込ユニット２によって感光体ドラム１１Ｍ表面に潜像が形成されているときはソレノイド８２が動作しているので、弾性ブレード８１が感光体ドラム１１Ｍと接触している。これにより、転写残トナーは弾性ブレード８１に完全に堰き止められる。
【００６９】
非潜像形成時には、ソレノイド８２の動作が停止する。すると、図中右側の付勢力がなくなり、かわりにバネ８４により支持板８３を図中左側に付勢する。これにより、支持板８３が支持部８３ａを中心にして図中反時計回りに回転する。その結果、弾性ブレード８１が感光体ドラム１１Ｍから離間し、弾性ブレード８１に保持されていた転写残トナーが再び感光体ドラム１１Ｍ表面に戻され、潜像形成領域を通過して現像領域に搬送され、現像ユニット２０Ｍに回収される。
このように、光書込ユニット２によって感光体ドラム１１Ｍ表面に潜像が形成されているときは弾性ブレード８１を感光体ドラム１１Ｍに当接させ、非潜像形成時には弾性ブレード８１を感光体ドラム１１Ｍ表面から離間させる。これにより、光書込ユニット２によって感光体ドラム１１Ｍ表面に潜像が形成されているときに潜像形成領域を通過する感光体ドラム１１Ｍ表面には転写残トナーが付着することがない。その結果、転写残トナーが陰となり未露光部を形成することがなくなり、ベタ画像部に白ポチなどの異常画像をなくすことができる。
【００７０】
また、感光体ドラム１１Ｍは負帯電しているため、逆帯電トナー（正極性）は正規帯電トナー（負極性）に比べ感光体への付着力が強い。このため、逆帯電トナーは弾性ブレード８１と感光体ドラム１１Ｍとの間をすり抜け易い。よって、逆帯電トナーを保持するためには弾性ブレード８１を感光体ドラム１１Ｍへ強く押し圧する必要がある。しかし、図１４に示す構成では、逆帯電トナーは弾性ブレード８１の上流側で帯電ローラ１５Ｍに一時保持される。よって、弾性ブレード８１に保持される転写残トナーは、全て正規帯電トナーとなる。正規帯電トナーは感光体ドラム１１Ｍとの付着力が弱いので、弾性ブレード８１を感光体ドラム１１Ｍへ強く押し圧しなくとも転写残トナーを確実に保持することができる。その結果、弾性ブレード１３Ｍおよび感光体ドラム１１Ｍへのストレスが少なくなり、両部材の耐久性を向上することができる。また、露光手段が動作中に転写残トナーが潜像領域を通過するのを確実に抑制することができる。また、弾性ブレード８１の設定条件を容易に設定することができる。
【００７１】
一方、帯電ローラ１５Ｍに付着した正極性の逆帯電トナーは、図１４に示すように帯電ローラ１５Ｍの上に設けられた電荷注入板５４によって一時保持される。電荷注入板５４は、帯電ローラ１５Ｍに所定の圧力もって当接し、帯電ローラ１５Ｍと電荷注入板５４との間をすり抜けるトナー量を０．１ｍｇ／ｃｍ２以下、好ましくは０．０５ｍｇ／ｃｍ２以下としている。これにより、帯電ムラを防ぐ事ができる。また、電荷注入板５４はステンレス等の金属板であり、その一端はスイッチ５５に接続されている。光書込ユニット２によって感光体ドラム１１Ｍ表面に潜像が形成されているときは、スイッチ５５はＯＦＦ状態であり、電荷注入板５４はフロート状態となっている。非潜像形成時には、スイッチ５５をＯＮにして電荷注入板５４をアースに接続する。すると、電荷注入板５４の電位は０Ｖとなり、電荷注入板５４と帯電ローラ１５Ｍとの間で電位差が生じる。この結果、帯電ローラ１５Ｍから電荷注入板５４へ負極性のバイアスが印加されることとなり、帯電ローラ１５Ｍと電荷注入板５４との間の領域Ｄの間に保持されていた逆帯電トナーが再度負極性の帯電トナーとなる。この負極性の帯電トナーは再び感光体ドラム１１Ｍ表面に付着し、帯電ローラ１５Ｍとの間をすり抜け、現像領域に搬送される。
【００７２】
帯電ローラ１５Ｍで逆帯電トナーを一時保持し、この一時保持された逆帯電トナーに電荷注入板５４で電荷注入を行い正規帯電トナーとしている。このように、一時保持されている逆帯電トナーに電荷注入を行うので、確実に逆帯電トナーを正規帯電トナーとすることができる。
これにより、現像領域に搬送される転写残トナーはすべて負極性に帯電されている。
【００７３】
図１４に示す構成でも、実施形態１と同様に感光体ドラム１１Ｍ表面で帯電ローラ１５Ｍの上流側に補助帯電部材としての帯電ブラシ１２Ｍを設けてもよい。感光体ドラム１１Ｍに付着した転写残トナーは帯電ブラシ１２Ｍを通過する。このとき、転写残トナーが帯電ブラシ１２Ｍと接触する。すると、転写残トナーに電荷注入が発生し、正帯電したトナーが負帯電に反転する。これにより、正極性の逆帯電トナーを負極性の正規帯電トナーとすることができる。また、上記帯電ローラ１５Ｍで逆帯電トナーの極性を反転させる方法と異なり帯電ブラシ１２Ｍに電圧を印加するタイミングなどを考慮する必要がないので、帯電ブラシ１２Ｍには画像形成動作中でも電圧を印加しつづけることができる。また、帯電領域を通過する前に逆帯電トナーの一部を負帯電に転極させているので、帯電ローラ１５Ｍに付着するトナーが減少して帯電装置への負担を軽減することができる。
【００７４】
帯電ブラシ１２Ｍを通過した転写残りトナーのうち負極性のトナーは帯電領域を通過して、弾性ブレード８１に一時保持される。帯電ブラシ１２Ｍで極性が反転されなかった逆極性の転写残トナーは帯電ローラ１５Ｍに付着し電荷注入板５４に一時保持される。そして、光書込みユニット２が潜像を形成していない時に電荷注入板５４に保持されたトナーは負極性に反転される。一方、弾性ブレード８１に一時保持されているトナーは弾性ブレード８１の離間により現像領域に移動して現像ローラによって現像装置内に回収される。
【００７５】
また、帯電ブラシ１２Ｍに印加するバイアスは直流バイアスに交流バイアスを重畳したバイアスとすることもできる。これにより、転写後のトナーの帯電量を均一にすることができる。よって、帯電ローラ１５Ｍに付着するトナーを少なくすことができ、常に安定した帯電装置を維持することが可能となる。また、上述の電荷注入手段としての電荷注入板５４をなくし、帯電ブラシ１２Ｍを電荷注入手段とすることもできる。
【００７６】
以上、実施形態３によれば、転写ニップで転写紙１００上に静電転写されずに感光体ドラム１１Ｍ表面に残留した転写残トナーは、潜像形成領域に到達する前にトナー保持手段としての弾性ブレード８１によって機械的に一時保持される。このように、転写残トナーは、機械的に保持されるので、正規帯電トナーと逆帯電トナーの両方を保持することができる。そして、転写残トナーが潜像形成領域を通過する際に、書込みユニット２によって感光体ドラム１１Ｍ表面に書き込みが行われていないようなタイミングで再び感光体ドラム１１Ｍ表面にもどされる。これにより、書込みユニットによって潜像画像形成中に潜像形成領域を通過する感光体ドラム１１Ｍ表面には転写残トナーが付着することが抑制される。よって、転写残トナーによる未露光部が形成されることが抑制される。その結果、ベタ画像部分に白ポチが発生することが抑制され、良好な画像を得ることができる。
また、帯電ローラ１５Ｍに逆帯電トナーを付着させて逆帯電トナー一時保持手段として機能している。そして、この逆帯電トナー一時保持手段としての帯電ローラ１５Ｍに電荷注入手段としての電荷注入板５４を設けている。帯電ローラ１５Ｍに一時保持されている逆帯電トナーは電荷注入板５４によって電荷が注入され、正規帯電トナーとされる。このように、逆帯電トナーを一時保持して、この一時保持されたトナーに電荷を注入することで確実に正規帯電トナーとすることができる。よって、現像領域に搬送されるトナーは、すべて正規帯電トナーとすることができ、確実に現像装置に回収することができる。
また、帯電ローラ１５Ｍ上に電荷注入板を設けているので、帯電ローラ１５Ｍに付着する転写残トナーを除去することができ、逆帯電トナーが帯電ローラ１５Ｍに付着して帯電能力が低下することが抑制される。また、従来の帯電ローラ１５Ｍに付着したトナーをクリーニングするクリーニング装置のように、帯電ローラから回収した転写残トナーを収容する廃トナータンク等を設ける必要がない。このため、装置の小型化に大きく貢献することができる。
さらに、電荷注入手段としての電荷注入板５４よりも感光体の移動方向に対して下流側にトナー保持手段としての弾性ブレード８１を設けている。これにより、弾性ブレード８１に保持される転写残トナーは、全て正規帯電トナーとなる。正規帯電トナーは、逆帯電トナーに比べて感光体への付着力が弱いので弾性ブレード８１を感光体に強く押し圧しなくても転写残トナーを確実に保持することができる。これにより、感光体および弾性ブレード８１へのストレスが軽減され、弾性ブレード８１および感光体の耐久性が向上する。また、弾性ブレード８１の設定条件を容易に設定することができる。
【００７７】
［実施形態４］
実施形態１、２及び３では、転写後に感光体ドラム１１Ｍ上に残った転写残トナーを一時保持するトナー保持手段を感光体ドラム１１Ｍ表面上に設けていたが、帯電ローラ１５Ｍがトナー保持手段としての役割を兼ねていても良い。以下、実施形態４として、帯電ローラ１５Ｍ表面上でトナーを保持する構成について説明する。なお、実施形態１と共通する点については説明を省略する。
【００７８】
帯電領域をトナーが通過するのを阻止すべく、全ての転写残トナーについて帯電領域に達する前にトナー極性制御装置７０（図１５）によってその極性を帯電バイアスの極性（負極性）すなわち正規極性とは逆の極性（正極性）に揃える。すなわち、全ての転写残トナーをトナー極性制御装置７０によって逆帯電トナーとする。これにより、その転写残トナーは、すべて帯電ローラ１５Ｍに静電的に吸着し、感光体ドラム１１Ｍ表面から除去される。その後、帯電ローラ１５Ｍに吸着して保持された転写残トナーは、その極性がバイアス印加ブレード７６（図１６）によって正規極性（負極性）に揃えられ、所定のタイミングで感光体ドラム表面に戻される。以下、その具体的な構成及び動作について説明する。
【００７９】
まず、感光体ドラム１１Ｍの表面に残留した転写残トナーの極性をすべて正極性に揃える極性制御工程について説明する。
図１５は、トナー極性制御装置７０を示す概略構成図である。トナー極性制御装置７０と対向する感光体ドラム１１Ｍの外径は３０ｍｍの有機感光体からなる。この装置は、感光体ドラム１１Ｍの表面と接触しながら表面移動する接触部材としての極性制御ローラ７１を備えている。この極性制御ローラ７１は、そのローラ抵抗値が比較的低くなるように形成されたものである。このようにローラ抵抗値が低ければ、接触した正規帯電トナーの帯電電荷を安定して逆極性に変えることができる。その結果、後述するように、帯電ローラ１５Ｍによる転写残トナーの保持能力が高まり、転写残トナーが帯電領域をすり抜けの頻度を少なくできる。また、極性制御ローラ７１のローラ硬度を低くすることで、転写残トナーと極性制御ローラ７１との接触面積が大きくなる。その結果、後述する正規帯電トナーの極性反転を安定して実行することができるようになる。本実施形態の極性制御ローラ７１は、ローラ抵抗値が１０８［Ω・ｃｍ］以下で、ローラ硬度がアスカーＣ硬度で２５度以上７０度以下であるものを用いることができる。また、このようなローラ硬度をもった極性制御ローラ７１を用いる場合、０．１［ｇ／ｍｍ２］以上３０［ｇ／ｍｍ２］以下の範囲内で適宜押圧力を調整し、極性制御ローラ７１を感光体ドラム１１Ｍの表面に押圧させるのが望ましい。この場合、ローラ硬度がアスカーＣ硬度で３０度以下であるときは、０．１［ｇ／ｍｍ２］以上３［ｇ／ｍｍ２］以下という小さい押圧力で、感光体ドラム１１Ｍ上の転写残トナーと極性制御ローラ７１の表面とを確実に接触させることができる。さらに、正規帯電トナーの極性反転を安定して実行することができる。しかも、押圧力が小さいことから、感光体ドラム１１Ｍの表面の摩耗を抑制できる。また、ローラ硬度がアスカーＣ硬度で３０度よりも大きく６０度未満であるときでも、１．０［ｇ／ｍｍ２］以上、１０［ｇ／ｍｍ２］以下の押圧力で押圧している。これにより、感光体ドラム１１Ｍ上の転写残トナーと極性制御ローラ７１の表面とを確実かつ十分に接触させることができ、正規帯電トナーの極性反転を安定して実行することができる。また、ローラ硬度がアスカーＣ硬度で６０度以上７０度以下であるときでも、５［ｇ／ｍｍ２］以上３０［ｇ／ｍｍ２］以下の押圧力で押圧している。これにより、感光体ドラム１上の転写残トナーと極性制御ローラ７１の表面とを確実かつ十分に接触させることができ、正規帯電トナーの極性反転を安定して実行することができる。なお、転写残トナーが極性制御ローラ７１の表面に付着するのを抑制すべく、そのローラ表面にトナーとの離型性の優れた材料を塗布するのが望ましい。
【００８０】
上記極性制御ローラ７１は、駆動手段としての駆動装置７２によって図中矢印の方向に回転駆動する。そして、この極性制御ローラ４１には、第１電源７３又は第２電源７４のいずれか一方からバイアスが印加される構成になっている。具体的には、これらの電源７３、７４と極性制御ローラ７１との間に切替スイッチ７５を設け、この切替スイッチ７５の動作によって極性制御ローラ７１に接続される電源を選択する。この切替スイッチ７５の動作は、本プリンタの制御部によって制御されている。本実施形態では、第１電源７３、第２電源７４及び切替スイッチ７５によって、バイアス印加手段が構成されている。第１電源７３は、極性制御ローラ７１の表面部分の電位が−２００［Ｖ］となるようなクリーニング用バイアスを印加するものであり、第２電源７４は、その電位が＋７００［Ｖ］となるような電荷注入バイアスを印加するものである。また、本実施形態では、各電源７３、７４として直流電源を用いているが、直流に交流を重畳させたバイアスを印加する電源を用いてもよい。
【００８１】
転写残トナーを付着させた感光体ドラム１１Ｍの表面部分が極性制御ローラ７１と接触する領域（以下、「ローラ接触領域」という。）に到達する前から、極性制御ローラ７１には第１電源７４が接続されている。これにより、極性制御ローラ７１にはその表面が＋７００［Ｖ］となるような電荷注入バイアスが印加されることになる。このような電荷注入バイアスが印加された極性制御ローラ７１が感光体ドラム１１Ｍの表面に接触することで、その表面に付着した転写残トナーのうち、正規帯電トナーＴ０は極性を反転される。そして、極性が正極性に反転したトナーは、感光体ドラム１１Ｍの表面に付着したままローラ接触領域を通過する。詳しく説明すると、感光体ドラム１１は、帯電ローラ１５Ｍによってその表面が一様に−５００［Ｖ］に帯電された後、書込みユニット２の露光を受けることにより潜像部分の電位は−５０［Ｖ］程度になる。そして、その潜像部分にトナーを付着させる現像工程を経て、次いで転写工程を終えると、その潜像部分の電位は更に０［Ｖ］に近づくことになる。転写残トナーのほとんどは、潜像部分であった感光体ドラム１１Ｍの表面部分に付着している。そして、この表面部分に付着した負極性をもつ正規帯電トナーＴ０は、ローラ接触領域において、＋７００［Ｖ］のバイアスが印加された極性制御ローラ７１から電荷注入を受けることになる。また、潜像部分以外の地肌部分の電位（−５００［Ｖ］）も転写工程を経ることで、その電位が０［Ｖ］側にシフトする。この地肌部分にも僅かながら転写残トナーが付着することがあるが、この地肌部分に付着する負極性をもつ正規帯電トナーＴ０にも、ローラ接触領域において極性制御ローラ７１との接触で電荷注入が行われる。このようにして、正規帯電トナーＴ０が極性反転を起こして正極性となると、その正規帯電トナーＴ０は、ローラ接触領域において感光体ドラム１１Ｍ側に向かう静電力を受けることになる。したがって、感光体ドラム１１Ｍの表面に付着した転写残トナーのうちの正規帯電トナーＴ０は、ローラ接触領域においてその極性が反転し、感光体ドラム１１Ｍの表面に付着したままローラ接触領域を通過することになる。
【００８２】
一方、転写残トナーのうちの逆帯電トナーＴ１は、正極性に帯電しているため、ローラ接触領域では感光体ドラム１１Ｍ側に向かう静電力を受けることになる。したがって、逆帯電トナーＴ１に関しては、極性制御ローラ７１から電荷注入を受けずに感光体ドラム１１Ｍの表面に付着し続け、ローラ接触領域を通過することになる。
以上の結果、すべての転写残トナーの極性は、ローラ接触領域において正極性に揃えられ、感光体ドラム１１Ｍの表面に付着したままローラ接触領域を通過する。
【００８３】
極性制御ローラ７１はローラ接触領域において感光体ドラム１１Ｍの表面移動方向と同じ方向に表面移動させるように駆動装置７２によって駆動している。このように極性制御ローラ７１を駆動することによって、ローラ表面と感光体ドラム１１Ｍの表面に付着した転写残トナーとの接触時間を長く確保することができる。これにより、感光体ドラム１１Ｍの表面に付着した正規帯電トナーＴ０の極性を確実に反転させることができる。また、極性制御ローラ７１の表面がブラシ状の構成であると、感光体ドラム１１Ｍの表面から離れる瞬間にブラシ先端が跳ね上がり、転写残トナーを飛散させるおそれがある。しかし、本実施形態のように極性制御ローラ７１が感光体ドラム１１Ｍの表面に対して同じ方向に駆動する場合、転写残トナーは、その跳ね上がりによってローラ接触領域よりも感光体ドラム１１Ｍの表面移動方向下流側に飛ばされてしまう。この場合、飛ばされた転写残トナーによる機内汚染を引き起こす可能性がある。そのため、本実施形態では、ローラ表面が平滑な極性制御ローラ７１を用いている。これにより、転写残トナーが飛散するのが抑制され、機内汚染を引き起こすことはない。
【００８４】
次に、極性制御ローラ７１により正極性に揃えられた転写残トナーＴ２を帯電ローラ１５Ｍで一時的に保持した後、所定の放出タイミングで感光体ドラム１１Ｍの表面へ放出する一時保持・放出工程について説明する。
図１６（ａ）は、帯電ローラ１５Ｍによる転写残トナーの一時保持工程を模式的に表した図である。また、図１６（ｂ）は、帯電ローラ１５Ｍによる転写残トナーの放出工程を模式的に表した図である。
極性制御ローラ７１で極性反転された転写残トナーＴ２を帯電領域で帯電ローラ１５Ｍによって一時的に保持し、この保持された転写残トナーＴ３を所定の放出タイミングで感光体ドラム１１Ｍの表面に放出する。本実施形態では、本プリンタが画像形成を行わないとき、詳しくは一の画像形成を終えてから次の画像形成を行うまでの間に、転写残トナーＴ３の極性を正規極性すなわち負極性に戻して放出する。具体的には、一の画像形成工程において極性が揃えられた転写残トナーＴ２を帯電領域で一時的に帯電ローラ３ａで保持する。その後、次の画像形成工程で帯電ローラ１５Ｍにより帯電が行われる感光体ドラム１の表面部分が帯電領域に達するまでに、転写残トナーＴ３を放出する。このようなタイミングで転写残トナーＴ３を放出することで、後述するように次の画像形成工程が悪影響を与えることなく転写残トナーＴ３を回収することが可能となる。なお、連続して画像形成を行う場合には、その連続中の最後の画像形成を終えた後に、その間に保持した転写残トナーＴ３を放出するようにしてもよい。この場合、後述する転写残トナーＴ３の回収工程の実行によって、連続画像形成を終えるまでの時間が長くなるのを防ぐことができる。
【００８５】
一時保持工程について更に詳しく説明すると、極性制御ローラ７１により正極性に揃えられた転写残トナーＴ２が付着した感光体ドラム１１Ｍの表面部分には、前回の画像形成工程における残留電位が存在する。本実施形態においては、この残留電位はおよそ−５０［Ｖ］程度である。しかし、本プリンタでは、画像形成中は極性制御ローラ７１に対して常時第２電源７４が接続されている。すなわち、画像形成中は、極性制御ローラ７１の表面が＋７００［Ｖ］となっている。そのため、露光を受けなかった潜像部分以外の地肌部分の電位（−５００［Ｖ］）も上記残留電位のおよそ−５０［Ｖ］程度に除電される。その結果、転写残トナーＴ２が付着した感光体ドラム１１Ｍの表面部分の帯電電位は、−５０［Ｖ］程度に均一化されている。よって、この表面部分が帯電領域に到達したとき、正極性に鳴らされた転写残トナーＴ２には、表面電位が−５００［Ｖ］程度である帯電ローラ１５Ｍ側へ向かう静電力が働くことになる。したがって、極性制御ローラ７１のローラ接触領域を通過した逆帯電トナーＴ２は、帯電ローラ１５Ｍの表面に静電的に吸着し、一時的に保持される。
【００８６】
このようにして帯電ローラ１５Ｍに一時保持された転写残トナーＴ３は、図１６（ａ）に示すように、帯電ローラ１５Ｍとその表面に当接したバイアス印加ブレード７６に囲まれる領域（以下、「滞留領域」という。）で滞留する。このバイアス印加ブレード７６は、ステンレス等の金属で形成されており、その一端は切替スイッチ７８に接続されている。滞留領域で転写残トナーＴ３を滞留させる際、切替スイッチ７８は図１６（ａ）に示すように電気的にフロート状態とされる。よって、バイアス印加ブレード７６の電位は、帯電ローラ１５Ｍと同一電位となる。そのため、滞留領域には電界が発生しない。また、バイアス印加ブレード７６は、転写残トナーＴ３の通過量を制限するように、帯電ローラ１５Ｍに加圧されて当接されている。本実施形態では、バイアス印加ブレード７６の加圧力を、帯電ローラ１５Ｍとバイアス印加ブレード７６との当接部をすり抜ける転写残トナーＴ３の量を単位平方センチメートル当たり０．１［ｍｇ］以下になるように調節されている。また、０．０５［ｍｇ］以下になるように、調整されることが好ましい。これにより、帯電ローラ１５Ｍに付着した転写残トナーＴ３の量が多くなっても、帯電領域に対向する帯電ローラ１５Ｍの表面部分に存在するトナー量を少なくでき、帯電ムラ等の帯電不良の発生を十分に抑制できる。
【００８７】
放出工程について更に詳しく説明すると、図１６（ｂ）に示すように、上記放出タイミングに合わせて、切替スイッチ７８を接地側へ切り換える。そうすると、バイアス印加ブレード７６の電位は０Ｖとなり、表面電位が約−５００［Ｖ］である帯電ローラ１５Ｍとの間で電位差が生じる。これにより、転写残トナーＴ３に対して帯電ローラ１５Ｍからの電荷注入が開始される。その結果、転写残トナーＴ３は、負極性すなわち正規極性に帯電される。そして、帯電ローラ１５Ｍとバイアス印加ブレード７６との当接部をすり抜けて滞留領域を通過した転写残トナーＴ３は、帯電ローラ１５Ｍの表面に付着した状態で帯電領域へ搬送される。この帯電領域では、負極性に帯電した転写残トナーＴ３は、感光体ドラム１１Ｍの表面側に向かう静電力を受けて、感光体ドラム１１Ｍの表面に付着する。このようにして、帯電ローラ１５Ｍの表面に一時的に保持した転写残トナーＴ３を感光体ドラム１１Ｍの表面へ放出する。
帯電ローラ１５Ｍの表面から放出された転写残トナーは実施形態１と同様に、現像領域で現像スリーブ２２Ｍ上に形成された磁性ブラシにより回収がなされる。
なお、本発明者らによる実験において、放出工程時に上記当接部をすり抜けるトナーの量は、一時保持工程時よりも多くなるという現象が確認された。この現象は、帯電領域に対向する帯電ローラ１５Ｍの表面部分に存在するトナー量を少なくする効果を奏し、また、感光体ドラム１１Ｍへの放出工程にかかる時間を短縮できる効果を奏するので、望ましい現象である。なお、この現象が発生する原因については未だ判明していないが、帯電ローラ１５Ｍとバイアス印加ブレード７６との間に生じた電位差の影響によるものと考えられる。
【００８８】
以上、実施形態４では、転写後に感光体ドラム１１Ｍの表面に残留した転写残トナーＴ０、Ｔ１が帯電部材である帯電ローラ１５Ｍとの対向位置（帯電領域）まで搬送される前に、その転写残トナーＴ０、Ｔ１を所定極性（正規極性）である負極性とは逆極性（正極性）に帯電させる転写残トナー極性制御手段としてのトナー極性制御装置７０を有している。これにより、転写残トナーの全てを正極性に揃えることができるので、転写残トナーＴ２の全てを帯電ローラ１５Ｍに保持させることができる。したがって、潜像形成手段としての書込みユニット２による潜像形成領域へ搬送される前に、転写残トナーＴ２を感光体ドラム１１Ｍ表面から除去することができる。その結果、潜像形成領域で潜像を形成する際に、転写残トナーＴ２が邪魔になって適切な静電潜像が形成できないという事態の発生を抑制でき、画像中にトナー抜けのない高品質な画像を形成することができる。さらに、クリーニングブレードのような強力な除去性能がなくても、感光体ドラム１１Ｍ表面を十分にクリーニングすることができる。したがって、クリーニングブレードを感光体ドラム１１Ｍ表面に当接させる構成に比べて、感光体ドラム１１Ｍを表面移動させる駆動装置に加わる負荷トルクを大幅に減らすことができる。したがって、その駆動装置として小型のものを利用することが可能となるとともに、バンディング現象なども少なくなり、安定して高品質な画像を形成することが可能となる。
また、帯電ローラ１５Ｍの表面に保持された転写残トナーＴ３に対して正規極性（負極性）と同じ極性の電荷を付与し、転写残トナーを負極性に揃える電荷注入手段としてのバイアス印加ブレード７６を設けている。さらに、帯電ローラ１５Ｍから感光体ドラム１１Ｍ表面へ戻された転写残トナーが書込みユニット２による潜像形成を妨げないタイミングで、バイアス印加ブレード７６により正規極性（負極性）と同じ極性に揃えた転写残トナーＴ４を感光体ドラム１１Ｍ表面へ戻すように構成している。これにより、上記トナー極性制御装置７０により正規極性とは逆極性（正極性）になった転写残トナーＴ３を正規極性に帯電し直してから、感光体ドラム１１Ｍへ放出することができる。このように転写残トナーＴ３を正規極性に戻してから感光体ドラムへ放出することによって、そのトナーＴ４を再び現像に寄与させても、適切な現像を行うことができる。また、感光体ドラム上に放出された転写残トナーＴ４の極性が正規極性に揃っていることで、その転写残トナーＴ４を感光体ドラム１１Ｍから回収する際に静電力によってトナーを適切に回収することができる。
また、極性制御ローラ７１が感光体ドラム１１Ｍ表面との接触部分で感光体ドラム１１Ｍが表面移動する向きと同じ向きに表面移動するように駆動されている．そして、極性制御ローラ７１に対して正規極性とは逆極性（正極性）のバイアスを印加するバイアス印加手段としての第２電源７４が設置されている。このように極性制御ローラ７１を駆動させることで、カウンター方向に回転駆動させる場合に比べて、感光体ドラム１１Ｍの表面に付着した転写残トナーＴ０、Ｔ１に対する極性制御ローラ７１の密着性を容易に高めることができる。よって、転写残トナーのうちの正規帯電トナーＴ０に対する電荷注入効率を高め、すべての転写残トナーの極性を正規極性とは逆極性（正極性）に安定して揃えることができる。その結果、帯電ローラ１５Ｍに対して転写残トナーＴ２を確実に付着させることができる。
また、トナー極性制御装置７０は、感光体ドラム１１Ｍ表面と接触しながら表面移動する接触部材である極性制御ローラ７１を備えている。さらに、この極性制御ローラ７１に対して正規極性（負極性）のクリーニング用バイアスと正規極性とは逆極性（正極性）の電荷注入バイアスとを選択的に印加するバイアス印加手段を備えている。このバイアス印加手段は、第１電源７３、第２電源７４及び切替スイッチ７５から構成されている。これにより、電荷注入バイアス印加時には、転写残トナーの極性を正極性に揃えて帯電ローラ１５Ｍに付着させることができる。一方、クリーニング用バイアス印加時には、上述したように、ジャムしたときのように感光体ドラム１の表面に大量の不要トナーが存在する場合のクリーニング効率を高めることができる。また、帯電特性の悪いトナーが負極性となった状態で極性制御ローラ７１の表面に付着した場合、クリーニング用バイアスを印加することで、そのトナーを感光体ドラム１１Ｍへ放出することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】実施形態１に係るレーザプリンタの概略構成図。
【図２】マゼンタ作像手段の概略構成を示す拡大図。
【図３】（ａ）は、同感光体ドラム上に担持されたトナーの転写直前における帯電電位分布を示すグラフ。（ｂ）は、転写後に感光体ドラム上に残留した転写残トナーの帯電電位分布を示すグラフ。
【図４】ブレードの位置を説明する図。
【図５】クリーニングモードにおけるマゼンタ作像手段の概略構成を示す拡大図。
【図６】ブレードの接離のタイミングを示すフローチャートである。
【図７】実験１の結果を示すグラフ。
【図８】実験３、４の結果を示すグラフ。
【図９】（ａ）は主極磁石の設置角度を０°とした現像ギャップの概略図。（ｂ）は主極磁石の設置角度を６°とした現像ギャップの概略図。
【図１０】実験５の結果を示すグラフ。
【図１１】（ａ）は転写残トナー回収時のドクタ部の拡大図。（ｂ）は現像時のドクタ部の拡大図。
【図１２】実験６の結果を示すグラフ。
【図１３】実施形態２に係るトナー保持装置の概略構成図。
【図１４】実施形態３に係るトナー保持装置の概略構成図。
【図１５】実施形態４に係るトナー極性制御装置の概略構成図。
【図１６】実施形態４に係る帯電ローラで、（ａ）は現像時の概略構成図。（ｂ）は転写残トナー回収時の概略構成図。
【符号の説明】
【００９０】
１      作像手段
２      光書込ユニット
３      給紙カセット
４      給紙カセット
５      レジストローラ
６      転写ユニット
７      定着ユニット
８      排紙トレイ
９      反転ユニット
１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｙ、１０ＢＫ    感光体ユニット
１０Ｍ、１１Ｃ、１１Ｙ、１１ＢＫ    感光体ドラム
１２Ｍ  帯電ブラシ
１３Ｍ  ブレード
１５Ｍ  帯電ローラ
２０Ｍ  現像ユニット
２１Ｍ  現像ケース
２２Ｍ  現像スリーブ
２５    現像ドクタ
２６    透磁率センサ
２７    現像剤カートリッジ
２８    現像剤
２９    主極磁石
４０    トナー保持装置
４１    磁気ブラシローラ
４１ａ  回転スリーブ
４１ｂ  マグネットローラ
４２    ブレード
４３    第１電源
４４    第２電源
４５    切替スイッチ
４６    ケーシング
４７    キャリア
５４    電荷注入版
６０    転写ベルト
７０    トナー極性制御装置
７１    極性制御ローラ
７２    駆動装置
７３    第１電源
７４    第２電源
７５    切替スイッチ
７６    バイアス印加ブレード
７７    帯電バイアス電源
７８    切替スイッチ
８０    トナー保持装置
８１    弾性ブレード
１００  転写紙
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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