(57)【要約】【課題】転写後、感光体ドラムの表面に残留するトナー等の残留物をクリーニング装置により回収して再利用する場合に、残留物による画像かぶりや画像欠陥等を防止する。【解決手段】静電潜像担持体１上に形成されている静電潜像を、トナーを含む現像剤を用いて現像してトナー像を形成する現像装置４であって、静電潜像担持体１上に残留した転写後のトナーを現像槽４１に戻すトナー戻し部１０と、現像剤を担持する現像剤担持体４４と、現像剤担持体４４の近傍に配置された異物回収部材４６とを備え、異物回収部材４６に電圧を印加する。【選択図】図１
2016045422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像担持体上に形成されている静電潜像を、トナーを含む現像剤を用いて現像してトナー像を形成する現像装置であって、
前記静電潜像担持体上に残留した転写後のトナーを現像容器に戻すトナー戻し部と、
前記現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の近傍に配置された異物回収部材とを備え、
前記異物回収部材に電圧が印加されることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置であって、
前記現像剤担持体の近傍に配置された現像剤規制部材を備え、
前記異物回収部材は、前記現像剤規制部材に対して現像剤搬送方向の下流側に配置されていることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の現像装置であって、
前記異物回収部材に対して印加する電圧の極性は、異物の帯電極性と逆の極性であることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の現像装置であって、
前記異物回収部材に対して印加する電圧の極性は、転写の電圧と逆の極性であることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の現像装置であって、
前記異物回収部材に対して前記現像剤担持体よりも絶対値で大きい電圧を印加することを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の現像装置であって、
前記異物回収部材に印加する電圧は、前記現像剤担持体に印加する電圧を変更するのに伴って変更することを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項６に記載の現像装置であって、
前記異物回収部材に印加する電圧の変更は、前記現像剤担持体に印加する電圧の極性の変更であることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の現像装置であって、
前記異物回収部材に印加する電圧の供給源は、他の部材の電圧の供給源と共通であることを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項８に記載の現像装置であって、
前記異物回収部材に印加する電圧の供給源は、前記現像剤担持体の電圧の供給源と共通であることを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の現像装置であって、
前記現像剤担持体と前記電圧の供給源との間に定電圧整流器が配置されていることを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の現像装置であって、
前記異物は紙粉であることを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の現像装置であって、
前記異物回収部材は、前記現像剤担持体に担持されている前記現像剤の先端に接触して配置、若しくは前記現像剤の先端近傍に配置されていることを特徴とする現像装置。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の現像装置であって、
前記異物回収部材はブレード状の形状であることを特徴とする現像装置。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載の現像装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電潜像担持体上に形成されている静電潜像を、トナーを含む現像剤を用いて現像してトナー像を形成する電子写真方式の現像装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０は、従来の現像装置を備えた画像形成装置の要部を示す概略断面図である。
【０００３】
従来、複写機やプリンター等の画像形成装置において画像形成を行うにあたっては、一般に図１０に示すように、表面に感光層が形成されたドラム状の静電潜像担持体（以下、感光体ドラムともいう。）１を回転させ、この感光体ドラム１の表面を帯電器２によって帯電させた後、帯電された感光体ドラム１の表面に露光装置３により画像情報に応じた露光を行い、感光体ドラム１の表面に静電潜像を形成した後、この感光体ドラム１に現像装置４からトナーを供給して感光体ドラム１の表面にトナー像を形成する。
【０００４】
そして、感光体ドラム１の表面に形成されたトナー像を、転写装置５により紙等の転写媒体Ｐに転写させた後、トナー像が転写された転写媒体Ｐを感光体ドラム１から分離させ、図示しないその後の定着装置で熱または圧力によって定着動作を行うことで、画像形成を行っていた。
【０００５】
この後、感光体ドラム１の表面に残留するトナー等の残留物をクリーニング装置７により回収して、感光体ドラム１を初期の状態に戻す、といった一連の動作を繰り返すことで、連続的に画像形成を行うことが可能になっていた。
【０００６】
ところで、上記のように感光体ドラム１の表面に残留するトナー等の残留物をクリーニング装置７により回収した後、回収したトナー等の残留物は、従来、一般的に、廃トナーボックス９等に排出させて廃棄するようにしていた。
【０００７】
そのため、一定量のトナーが画像形成に使われることなく、廃棄されており、トナーカートリッジ１個当たりの出力枚数（印字枚数）が減少する原因となっていた。
【０００８】
また、トナー等の残留物をそのまま廃棄すると、環境汚染等の問題が生じるため、特別な処理を施して廃棄する必要があるが、一般のユーザーには処理できないため、廃トナーボックスの運搬や処理に時間やコストがかかるといった問題もあった。
【０００９】
そのため、図１１に示すように、クリーニング装置７により回収したトナー等の残留物をトナー戻し部１０によって現像装置４に戻し、回収したトナーを再度現像に使用する画像形成装置が提案されている。
【００１０】
しかし、転写後、感光体ドラム１の表面に残留するトナー等の残留物をクリーニング装置７により回収して再利用する場合、回収された残留物中には、トナーの他に紙等の転写媒体６から発生する紙粉や填料等の異物が含まれているため、この異物が現像装置４内に侵入することになる。侵入した異物は、トナーと結合して帯電性の低い不良帯電トナーや逆極性に帯電した逆帯電トナー等を発生させるため、画像にかぶりが生じたり、異物が画像に付着することで画質が次第に低下する、といった問題があった。
【００１１】
そこで、従来からこの問題を解決するための画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）
図１２及び図１３は、特許文献１に記載の画像形成装置の構成例を示している。
【００１２】
特許文献１に記載の画像形成装置は、現像装置１４０の規制部材１４３から像担持体１０１と現像剤担持体１４２が対向する現像領域Ｔに現像剤を導く間に、現像剤中に含まれる不良帯電トナーや異物等の不要物を回収する回収手段１５０を設けた構成となっている。因みに、図中の符号１０２は帯電器、１０３は露光装置、１０５は転写装置、１０７はクリーニング装置、１０８は残留物の戻し手段、１４４は現像用電源、１５３は電源である。
【００１３】
この先行技術では、主に不良帯電トナーを回収するために回収手段１５０を設けたり、回収手段１５０の近傍に電圧を印加したワイヤー１５２を配置（図１３参照）することで、不良帯電トナーを回収できる現像装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００１−１４２３００公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、そもそも不良帯電トナーは帯電量が小さいため、先行技術のようなワイヤーへの電圧の印加だけでは、効率的な不良帯電トナーの回収が困難であった。
【００１６】
さらに、本発明者らが検討を行った結果、感光体ドラム１の表面に残留するトナー等の残留物を現像装置４（若しくはトナーカートリッジ）に戻して使用した場合、印字サンプルの白地部に大きな黒い繊維状の点（つぶかぶり）が多数印字され、大きな問題となることが分かった。
【００１７】
このつぶかぶりは、下記（１）〜（４）のメカニズムで起こっていた。
【００１８】
（１）一般にマイナス帯電のトナーを用いた画像形成装置では、転写部においてトナーを引き付けるためにプラスに電圧をかけるが、その転写部で感光体ドラムに付着した紙粉が放電によりプラスに帯電される。
【００１９】
（２）クリーニング装置で集められた残留トナーとプラスに帯電した紙粉とが混じり合うことによって、紙粉がトナーを引き付け、紙粉とトナーのクラスタ状の異物が形成される。
【００２０】
（３）紙粉とトナーのクラスタ状の異物はプラスに帯電しており、現像領域で現像される間に、電界によって現像剤担持体から静電潜像担持体に移動する。
【００２１】
（４）その後、転写工程及び定着工程を経て紙に定着される。
【００２２】
特に、このクラスタ状の異物の大きさは１００〜５００μｍであるため、転写・定着工程において紙の白地部に定着された異物は、人の目に飛び込み易い。
【００２３】
本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、転写後、静電潜像担持体の表面に残留するトナー等の残留物をクリーニング装置により回収して再利用する場合に、残留物による画像かぶりや画像欠陥等を確実に防止し得る現像装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記課題を解決するため、本発明の現像装置は、静電潜像担持体上に形成されている静電潜像を、トナーを含む現像剤を用いて現像してトナー像を形成する現像装置であって、前記静電潜像担持体上に残留した転写後のトナーを現像容器に戻すトナー戻し部と、前記現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の近傍に配置された異物回収部材とを備え、前記異物回収部材に電圧が印加されることを特徴としている。
【００２５】
上記したように、紙粉が転写領域において転写バイアスと同極性（通常はプラス）に帯電し、転写バイアスと逆極性に帯電している残留トナー（通常マイナス）を引き付けることによって、紙粉とトナーのクラスタ状の異物（以下、単にクラスタともいう。）を形成する。そのクラスタは全体で転写バイアスと同極性に帯電している。このクラスタを多く含んだ現像剤を用いて画像形成を行うと、現像領域に搬送された紙粉のクラスタが白地の部分（バックグラウンド）に付着し、画像欠陥となる。この紙粉のクラスタは、１００〜４００umと大きく認識されやすいため、大きな問題となっている。本発明によれば、異物回収部材に電圧を印加することで、この紙粉とトナーのクラスタを回収することができ、画像欠陥を抑えることができる。
【００２６】
また、本発明の現像装置では、前記現像剤担持体の近傍に配置された現像剤規制部材を備え、前記異物回収部材は、前記現像剤規制部材に対して現像剤搬送方向の下流側に配置された構成としている。
【００２７】
この構成によると、現像剤規制部材で規制された現像剤は、層厚が一定に規制されており、安定にまんべんなく現像剤中のクラスタを異物回収部材に回収することができる。そのため、異物回収部材の現像剤搬送方向の上流側に現像剤規制部材を設けることで、紙粉のクラスタを回収することができる。
【００２８】
また、本発明の現像装置では、前記異物回収部材に対して印加する電圧の極性は、異物の帯電極性と逆の極性としている。
【００２９】
この構成によると、異物回収部材に対して印加する電圧の極性を異物の帯電極性とは逆極性とすることで、紙粉とトナーのクラスタを電気的に異物回収部材へ引き付けることができる。
【００３０】
また、本発明の現像装置では、前記異物回収部材に対して印加する電圧の極性は、転写の電圧と逆の極性としている。
【００３１】
この構成によると、紙粉が転写領域においてプラスに帯電し、マイナスに帯電した廃トナーを集めることでクラスタを形成することから、紙粉とトナーのクラスタを異物回収部材へ引き付けるためには、転写電圧とは逆極性の電圧を異物回収部材へ印加すればよい。このように、異物回収部材に印加する電圧の極性を転写の電圧と逆の極性とすることで、異物回収部材に紙粉とトナーのクラスタを回収することができる。
【００３２】
また、本発明の現像装置では、前記異物回収部材に対して前記現像剤担持体よりも絶対値で大きい電圧を印加する構成とする。
【００３３】
この構成によると、現像剤担持体から異物回収部材の方向に紙粉とトナーのクラスタが飛翔する電界を形成し、クラスタを飛翔させることで、異物回収部材によって紙粉とトナーのクラスタを除去することができる。
【００３４】
また、本発明の現像装置では、前記異物回収部材に印加する電圧は、前記現像剤担持体に印加する電圧を変更するのに伴って変更する構成としてもよい。
【００３５】
一般に画像形成装置では、動作開始の際、現像剤担持体から静電潜像担持体へのキャリアの飛翔を防ぐために、現像剤担持体に印加するバイアスを段階的に変化させることがある。その際、現像剤担持体と異物回収部材との電界によりキャリアが異物回収部材に飛翔することがないように、現像剤担持体に印加する電圧の極性を変更するのに伴い、異物回収部材に印加する電圧を変更する。これにより、キャリアの飛翔を防止することができる。
【００３６】
また、本発明の現像装置では、前記異物回収部材に印加する電圧の変更は、前記現像剤担持体に印加する電圧の極性を変更する構成としてもよい。
【００３７】
一般に画像形成装置では、現像装置のクリーニングのために現像剤担持体に逆バイアスを印加することがある。この場合、異物回収部材に異物回収のための電圧を印加したままで、現像装置の現像剤担持体に逆バイアスが印加されると、キャリアが異物回収部材に飛翔してしまうという不具合が起こる。そのため、現像剤担持体に印加する電圧の極性を変更するのに伴い、異物回収部材に印加する電圧を変更することで、キャリアの飛翔を防止することができる。
【００３８】
また、本発明の現像装置では、前記異物回収部材に印加する電圧の供給源は、他の部材の電圧の供給源と共通の構成としてもよい。
【００３９】
この構成によると、異物回収部材に印加する電圧の供給源を帯電器や現像装置等のその他の部材と共通化することで部品コストを削減することが可能となる。
【００４０】
また、本発明の現像装置では、前記異物回収部材に印加する電圧の供給源は、前記現像剤担持体の電圧の供給源と共通の構成としてもよい。
【００４１】
この構成によると、異物回収部材に印加する電圧の供給源を現像剤担持体の電圧の供給源と共通化することで、部品コストを削減することが可能となる。また、現像剤担持体と異物回収部材は近い位置にあるため、電源からの経路が短くなること、共通のユニットに乗っているため、設計上の対応が容易となる等のメリットもある。
【００４２】
また、本発明の現像装置では、前記現像剤担持体と前記電圧の供給源との間に定電圧整流器が配置された構成としてもよい。
【００４３】
この構成によると、異物回収部材と現像剤担持体との間に適度な電位差を作り出し、クリーニングモードでは異物回収部材と現像剤担持体との電位差を０とすることで、紙粉とトナーのクラスタが異物回収部材から現像剤担持体に再飛翔することを防止することができる。
【００４４】
また、本発明の現像装置では、前記異物は紙粉である。すなわち、現像領域に搬送された紙粉のクラスタが異物として異物回収部材に吸着される。
【００４５】
また、本発明の現像装置では、前記異物回収部材は、前記現像剤担持体に担持されている前記現像剤の先端に接触して配置、若しくは前記現像剤の先端近傍に配置されている構成としてもよい。
【００４６】
この構成によると、異物回収部材を現像剤の先端に接触して配置、若しくは先端近傍に配置することで、キャリア先端と異物回収部材の電界を強くすることができ、紙粉とトナーのクラスタを効率的に回収することができる。
【００４７】
また、本発明の現像装置では、前記異物回収部材はブレード状の形状としている。
【００４８】
この構成によると、異物回収部材の形状をブレード状とすることで、まずは現像剤と回収部材の最短距離の位置で紙粉を回収し、紙粉の付着で汚れてきたら、他の電界の強い部分で紙粉を回収することができる。これにより、紙粉の回収量を多くすることができる。
【００４９】
また、本発明の画像形成装置は、上記各構成の現像装置を備えた構成としている。
【００５０】
この構成によると、静電潜像担持体上に残留した転写後のトナーを現像容器に戻す構成の画像形成装置において、紙粉とトナーのクラスタ状の異物をより確実に回収することができるため、画像かぶりや画像欠陥を抑えた画像形成装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明によれば、静電潜像担持体上に残留した転写後のトナーを現像容器に戻す構成において、現像剤担持体上に残留した転写後のトナーを回収する異物回収部材に電圧を印加することで、紙粉とトナーのクラスタ状の異物をより確実に回収することができるため、画像かぶりや画像欠陥を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の現像装置を備えた画像形成装置の画像形成部分の構成を示す概略断面図である。
【図２】定着装置の構成を示す概略断面図である。
【図３】現像剤担持体表面の現像剤の先端近傍に存在する紙粉のクラスタが異物回収部材に回収される様子を模式的に示した図である。
【図４】他の部材の電源と共通化した実施の形態２に係る現像装置の構成を示す概略断面図である。
【図５】他の部材の電源と共通化した実施の形態３に係る現像装置の構成を示す概略断面図である。
【図６】クリーニングのために前回転もしくは後回転時に現像剤担持体に逆バイアスを印加する場合に、異物回収部材にクラスタを回収するための電圧を印加したままの状態を示すタイミングチャートである。
【図７】クリーニングのために前回転もしくは後回転時に現像剤担持体に逆バイアスを印加する場合に、異物回収部材をアースに落すタイミングを示すタイミングチャートである。
【図８】クリーニングのために前回転もしくは後回転時に現像剤担持体に逆バイアスを印加する場合に、異物回収部材にプラスバイアスを印加するタイミングを示すタイミングチャートである。
【図９】クリーニングのために前回転もしくは後回転時に現像剤担持体に逆バイアスを印加する場合に、異物回収部材にも同期した逆バイアスを印加するタイミングを示すタイミングチャートである。
【図１０】従来の現像装置を備えた画像形成装置の要部を示す概略断面図である。
【図１１】従来の現像装置を備えた画像形成装置の要部を示す概略断面図である。
【図１２】特許文献１に記載の画像形成装置の構成例を示す要部概略断面図である。
【図１３】特許文献１に記載の画像形成装置の構成例を示す要部概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００５４】
＜実施の形態１＞
（画像形成部の説明）
図１は、本発明の実施の形態１に係る現像装置を搭載した画像形成装置のうち、画像形成部である可視像形成ユニットの構成を示す概略断面図である。
【００５５】
可視像形成ユニットは、感光体ドラム１、鋸歯帯電器２、光走査ユニット３、現像装置４、転写装置５、定着装置６（図２参照）、及びクリーニング装置７を含む構成とされている。
【００５６】
感光体ドラム１は、トナー像が表面に形成される像担持体であり、軸線回りに回転駆動可能に支持され、図示しない円筒状、円柱状または薄膜シート状（好ましくは円筒状）の導電性基体と、導電性基体の表面に形成される感光層とを含む。
【００５７】
感光体ドラム１としては、この分野で常用されるものを使用でき、例えば、導電性基体であるアルミニウム素管と、アルミニウム素管の表面に形成される感光層である有機感光層とを含み、ＧＮＤ（接地）電位に接続された感光体ドラムを使用することができる。
【００５８】
有機感光層は、電荷発生物質を含む電荷発生層と、電荷輸送物質を含む電荷輸送層とを積層して形成されるものであってもよく、電荷発生物質と電荷輸送物質とを含む１つの層によって形成されてもよい。有機感光層の層厚は、特に限定されるものではないが、例えば、２０μｍである。また、有機感光層と導電性基体との間に下地層を設けてもよい。さらに、有機感光層の表面に保護層を設けてもよい。
【００５９】
感光体ドラム１は、図１には図示しない駆動手段によって、図１の紙面に向って反時計周りの方向に、例えば周速度１６３ｍｍ／ｓで回転する。感光体ドラム１の駆動手段は、後述する画像形成部の制御手段によって制御される。すなわち、画像形成部の制御手段によって感光体ドラム１の回転速度が制御される。
【００６０】
鋸歯帯電器２は、感光体ドラム１の表面を所定の極性の電位に帯電させる帯電手段であり、ケース２１内に鋸歯状の電極２２が固定され、感光体ドラム１を臨むケース２１の露出面にグリッド電極２３が配置されている。鋸歯状の電極２２及びグリッド電極２３は、図示しない高電圧回路に接続されており、この高電圧回路により鋸歯状の電極２２とグリッド電極２３との間に所定の電圧が印加されることにより、鋸歯状の電極２２が放電し、感光体ドラム１をマイナス極性に帯電し、感光体ドラム１に所定の電位が与えられる。なお、帯電手段としては、上記の鋸歯帯電器２に限定されるものではなく、ローラ帯電器、ブラシ型帯電器、チャージャー型帯電器なども使用できる。
【００６１】
光走査ユニット３は、帯電状態にある感光体ドラム１の表面に画像情報に対応するレーザ光を照射し、感光体ドラム１の表面に、画像情報に対応する静電潜像を形成する潜像形成手段である。レーザ光の光源には、半導体レーザ素子などが用いられる。
【００６２】
現像装置４は、感光体ドラム１に臨んで設けられる現像手段であり、内部空間を構成する現像槽（現像容器）４１内には、内部の現像剤を攪拌し搬送する２つの攪拌搬送部材４２，４３、現像剤担持体４４、現像剤規制部材４５、及び後述する異物回収部材４６が設けられている。現像装置４は、現像剤担持体４４の表面に２成分現像剤を担持し、現像剤規制部材４５によって所定量の厚みに規制して感光体ドラム１の表面に搬送し、感光体ドラム１の表面に形成される静電潜像を現像して顕像化する。なお、現像剤としては、キャリアを含まない１成分現像剤を用いることもできる。
【００６３】
現像剤担持体４４は、感光体ドラム１に近接する現像ニップ部（現像領域Ｔ）において、感光体ドラム１の回転駆動方向と同方向に回転駆動する。
【００６４】
クリーニング装置７は、感光体ドラム１の表面のトナー像が用紙に転写された後、感光体ドラム１の表面において転写されずに残存したトナーを除去し回収する。
【００６５】
このような構成の可視像形成ユニットによれば、感光体ドラム１をその軸線回りに回転駆動させながら、図示しない電源により、鋸歯状の電極２２に例えば−６２０μＡの電流を流し、メッシュ状のグリッド電極２３に例えば−６００Ｖの電圧を印加し、放電させることよって、感光体ドラム１の表面を帯電させる。次に、帯電状態にある感光体ドラム１の表面に、光走査ユニット３から像情報に対応するレーザ光を照射し、画像情報に対応する露光電位−７０Ｖの静電潜像を形成する。
【００６６】
次いで、感光体ドラム１の表面と現像剤担持体４４の表面に担持されるトナーとを近接させる。現像剤担持体４４には現像電位として−４５０Ｖの直流電圧が印加されており、現像剤担持体４４と感光体ドラム１との電位差によって、静電潜像にトナーが付着し、感光体ドラム１の表面にトナー像が形成される。このトナー像は、後述するように、感光体ドラム１の表面に圧接し、図示しない用紙搬送路を図１中矢符Ｙ方向に搬送されてくる記録媒体Ｐに転写される。
【００６７】
感光体ドラム１の表面に残留するトナーはクリーニング装置７により除去回収される。除去回収された残留トナーはトナー搬送パドル（トナー戻し部）１０によって現像装置４の現像槽４１（または図示しないトナーカートリッジ）まで搬送され、それぞれに戻される。戻されたトナーは、現像槽４１内で新たに補給されたトナーと同様にキャリアと撹拌され、現像領域Ｔに運ばれ、再使用される。
以後、同様にしてトナー像の形成動作が繰り返し実行される。
【００６８】
次に、本実施の形態の画像形成装置で用いられる２成分現像剤について詳細に説明する。２成分現像剤は、トナーと、キャリアとを含む。
【００６９】
トナーは、結着樹脂、着色剤および離型剤を含有するトナー粒子で構成される。結着樹脂としてはこの分野で常用されるものを使用でき、例えば、ポリスチレン、スチレンの置換体の単独重合体、スチレン系共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタンなどが挙げられる。結着樹脂は１種を単独で使用できまたは２種以上を併用できる。
【００７０】
着色剤としては、従来から電子写真方式の画像形成技術に用いられるトナー用顔料、及び染料を使用できる。トナー顔料としては、例えば、カーボンブラック、酸化チタン、などが挙げられる。トナー顔料は１種を単独で使用できまたは２種以上を併用できる。
【００７１】
離型剤としては、例えば、ワックスを使用できる。ワックスとしてはこの分野で常用されるものを使用でき、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、パラフィンワックスなどが挙げられる。
【００７２】
トナーは、結着樹脂、着色剤及び離型剤の他に、帯電制御剤、流動性向上剤、定着促進剤及び導電剤などの一般的なトナー用添加剤の１種または２種以上を含有してもよい。
【００７３】
トナーは、粉砕法、懸濁重合法、乳化凝集法などの公知の方法で製造できる。粉砕法では、着色剤及び離型剤などを結着樹脂と溶融混練して粉砕することでトナーを得る。懸濁重合法では、結着樹脂、着色剤及び離型剤などのモノマーを均一に分散した後、これらのモノマーを重合させることでトナーを得る。乳化凝集法では、結着樹脂、着色剤及び離型剤などを凝集剤によって凝集させ、得られる凝集物の微粒子を加熱することでトナーを得る。
【００７４】
トナーの体積平均粒径は、特に制限されないけれども、好ましくは２μｍ以上７μｍ以下である。またトナーの体積平均粒径がこのように適度に小さい場合には、記録媒体Ｐに対する被覆率が高くなるので、低付着量での高画質化、及びトナー消費量の低減化を達成できる。
【００７５】
トナーの体積平均粒径が２μｍ未満では、トナーの流動性が低下し、現像動作の際に、トナーの供給、撹拌及び帯電が不十分になるので、感光体ドラム１に供給されるトナー量の不足や逆極トナーの増加などが発生し、高画質画像が得られないおそれがある。トナーの体積平均粒径が７μｍを超えると、定着時に中心部分まで軟化し難い大粒径のトナー粒子が多くなるので、記録媒体Ｐへのトナー像の定着性が低下するとともに、画像の発色が悪くなり、特にＯＨＰシートへの定着の場合には、画像が暗くなる。
【００７６】
本実施の形態の画像形成装置で用いられるトナーは、ガラス転移点が６０℃であり、軟化点が１２０℃であり、体積平均粒径が６μｍの負帯電性の絶縁性非磁性トナーである。このトナーを用いて、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製３１０による反射濃度測定値が１．４の画像濃度を得るには、記録媒体Ｐの表面において５ｇ／ｍ2のトナー量が必要である。
【００７７】
また、トナーは、結着樹脂としてガラス転移点が６０℃であり軟化点が１２０℃のポリエステルを含み、着色剤として各色の顔料をトナー全量の１２重量％含み、離型剤としてガラス転移点が５０℃であり軟化点が７０℃の低分子ポリエチレンワックスをトナー全量の７重量％含む。このトナーに離型剤として用いられる低分子ポリエチレンワックスは、結着樹脂として用いられるポリエステルよりもガラス転移点及び軟化点が低いワックスである。
【００７８】
キャリアとしては、磁性を有する粒子を使用することができる。磁性を有する粒子としては、例えば、鉄、フェライト及びマグネタイトなどの金属、これらの金属とアルミニウムまたは鉛などの金属との合金などが挙げられる。これらの中でも、フェライトが好ましい。
【００７９】
また、磁性を有する粒子に樹脂を被覆した樹脂被覆キャリア、または樹脂に磁性を有する粒子を分散させた樹脂分散型キャリアなどをキャリアとして用いてもよい。磁性を有する粒子を被覆する樹脂としては、特に制限はされないが、例えばオレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、スチレンアクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エステル系樹脂及びフッ素含有重合体系樹脂などが挙げられる。また、樹脂分散型キャリアに用いられる樹脂としては、特に制限されないが、例えばスチレンアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素系樹脂及びフェノール樹脂などが挙げられる。
【００８０】
キャリアの体積平均粒径は、特に制限されないが、高画質化を考慮すると、好ましくは３０μｍ以上５０μｍ以下である。さらにキャリアの抵抗率は、好ましくは１０8Ω・ｃｍ以上、さらに好ましくは１０12Ω・ｃｍ以上である。
【００８１】
キャリアの抵抗率は、キャリアを０．５０ｃｍ2の断面積を有する容器に入れてタッピングした後、容器内に詰められたキャリアにおもりで１ｋｇ／ｃｍ2の荷重を掛け、おもりと底面電極との間に１０００Ｖ／ｃｍの電界が生ずる電圧を印加したときの電流値を読み取ることで得られる値である。キャリアの抵抗率が低いと、現像剤担持体４４にバイアス電圧を印加した場合にキャリアに電荷が注入され、感光体ドラム１にキャリア粒子が付着し易くなる。またバイアス電圧のブレークダウンが起こり易くなる。
【００８２】
キャリアの磁化強さ（最大磁化）は、好ましくは１０ｅｍｕ／ｇ以上、６０ｅｍｕ／ｇ以下、さらに好ましくは１５ｅｍｕ／ｇ以上、４０ｅｍｕ／ｇ以下である。磁化強さは現像剤担持体４４の磁束密度にもよるけれども、現像剤担持体４４の一般的な磁束密度の条件下においては、１０ｅｍｕ／ｇ未満であると磁気的な束縛力が働かず、キャリア飛散の原因となるおそれがある。また磁化強さが６０ｅｍｕ／ｇを超えると、キャリアの穂立ちが高くなり過ぎる非接触現像では、感光体ドラム１と非接触状態を保つことが困難になる。また接触現像ではトナー像に掃き目が現れ易くなるおそれがある。
【００８３】
キャリアの形状は、球形または扁平形状が好ましい。
【００８４】
２成分現像剤におけるトナーとキャリアとの混合割合は特に制限されず、トナー及びキャリアの種類に応じて適宜選択すればよい。
【００８５】
（転写部の説明）
転写装置５は、転写ローラ５１を含む。転写ローラ５１は、感光体ドラム１に圧接し、かつ軸線方向に回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。
【００８６】
転写ローラ５１は、例えば、金属製軸体と、金属製軸体の表面に形成される導電性層とを含む。金属製軸体は、例えばステンレス鋼などの金属によって形成される。導電性層は、導電性弾性体などによって形成される。
【００８７】
導電性弾性体としてはこの分野で常用されるものを使用でき、例えばカーボンブラックなどの導電材を含む、ＥＰＤＭ、発泡ＥＰＤＭ及び発泡ウレタンなどが挙げられる。転写ローラ５１には図示しない電源が接続され、トナーの帯電極性とは逆極性の高電圧が均一に印加される。
【００８８】
転写装置５では、感光体ドラム１上のトナー像が転写ニップ部Ｎに搬送されるのに同期して、記録媒体Ｐが転写ニップ部Ｎに搬送される。そして、転写ニップ部Ｎにおいてトナー像と記録媒体Ｐとが重ね合わされ、転写ローラ５１にトナーの帯電極性とは逆極性の高電圧が均一に印加されることによって、未定着のトナー像が記録媒体Ｐに転写される。そして、未定着トナー像を担持した記録媒体Ｐは定着装置６に搬送される。
【００８９】
（定着部の説明）
図２は、定着装置６の構成を示す概略断面図である。
【００９０】
定着手段である定着装置６は、定着ローラ６１と、加圧ローラ６２と、図２には図示しない駆動手段とを含んで構成される。
【００９１】
加熱手段である定着ローラ６１は、芯金６３と、表面層６４とを含む。定着ローラ６１は、図示しない支持手段によって回転自在に支持され、かつ定着ローラ駆動手段によって図２中矢符Ｒ１方向に所定の速度で回転駆動されるローラ状部材であり、記録媒体Ｐに担持される未定着トナー像を構成するトナーを加熱溶融させて記録媒体Ｐに定着させる。
【００９２】
芯金６３を形成する金属には熱伝導率の高い金属を使用でき、例えばアルミニウム及び鉄などが挙げられる。芯金６３の形状としては、円筒状または円柱状などが挙げられるが、放熱量を考慮すれば、芯金６３からの放熱量が少ない円筒状が好ましい。
【００９３】
表面層６４は、芯金６３の外周面上に形成された層である。表面層６４を構成する材料は、耐熱性及び耐久性に優れ、トナーとの付着力が弱いものであれば特に制限されず、例えばＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素系樹脂材料が挙げられる。表面層６４の厚さは５μｍ以上５０μｍ以下が好ましい。
【００９４】
また、定着ローラ６１の内部には熱源６５が配設されている。具体的には、熱源６５は、円筒状に形成される芯金６３の半径方向内方に形成される内部空間に配設され、通電によって発熱する。本実施の形態では、熱源６５にはハロゲンランプが用いられる。
【００９５】
定着ローラ６１においては、熱源６５で発生した熱が芯金６３、表面層６４の順に伝達し、この熱によって定着ローラ６１の表面、すなわち表面層６４の外周面に接触する記録媒体Ｐに担持される未定着トナー像を加熱する。また、熱源６５で発生した熱は、一部が定着ローラ６１の表面から放熱されるものの、定着ローラ６１の内部に蓄熱される。
【００９６】
一方、加圧手段である加圧ローラ６２は、芯金６６と、弾性体層６７と、表面層６８とを含む。加圧ローラ６２は、定着ローラ６１の鉛直方向最下点よりも定着ローラ６１の回転方向下流側において、図示しない加圧機構によって定着ローラ６１に圧接された状態で回転自在に設けられるローラ状部材である。定着ローラ６１と加圧ローラ６２との圧接部が定着ニップ部６９である。加圧ローラ６２は定着ローラ６１の回転に従動して回転する。加圧ローラ６２は、定着ローラ６１によるトナー像の記録媒体Ｐへの加熱定着に際し、溶融状態にあるトナーを記録媒体Ｐに対して押圧することによって、記録媒体Ｐへのトナー像の定着を促進する。
【００９７】
加圧ローラ６２の芯金６６、弾性体層６７及び表面層６８を形成する材料としては、それぞれ定着ローラ６１の芯金６３、表面層６４を形成する金属または材料と同じものを使用できる。
【００９８】
（異物回収部材の説明）
前述の通り本発明では、転写部通過後、感光体ドラム１の表面に残留するトナーはクリーニング装置７により除去回収される。除去回収された残留トナーはトナー搬送パドル１０によって現像装置４またはトナーカートリッジ（図示省略）まで搬送され、それぞれに戻される。戻されたトナーは現像装置４内に補給され、補給された新トナーと同様にキャリアと撹拌され、現像領域Ｔに運ばれ、再使用される。残留トナーには、トナー以外にも、紙粉、填料、タルクなどが含まれているため、画像形成回数が増えるに伴い、現像装置４内の異物の存在量が増加する。これらの異物を除去するために、本発明では、異物回収部材４６を設けている。以下、異物回収部材４６についてその動作とともに説明する。
【００９９】
現像装置４は、現像剤担持体４４の表面に２成分現像剤を担持し、現像剤規制部材４５によって所定量の厚さに規制し、その後、現像領域Ｔに移動して感光体ドラム１の表面にトナーを現像する。従って、異物回収部材４６は、現像剤規制部材４５から現像領域Ｔまでの間に設けている。
【０１００】
異物回収部材４６は、金属板と絶縁層とを持った板状の部材である。金属板は導電性であればよく、アルミ、ＳＵＳ、リン青銅などを使用することができる。絶縁層については、キャリアと金属板とのリークを防止できれば良く、ＰＥＴ、ＰＦＡ樹脂などを使用することができる。
【０１０１】
ここで、現像剤担持体４４の表面に担持されたトナー（現像剤）の先端と異物回収部材４６との距離は、紙粉のクラスタが異物回収部材４６に移動できる距離に配置できれば良い。現像剤の先端と異物回収部材４６との距離が大きい場合は、異物回収部材４６に印加する電圧を大きくする必要がある。また、距離が狭すぎる場合は、トナー（現像剤）が異物回収部材４６に衝突することにより、トナー飛散が起こってしまうといった新たな課題が生じる。そのため、本実施の形態では、これらの両方を考慮し、現像剤の先端と異物回収部材４６との距離（ギャップ）が１ｍｍ以下となるように調整している。
【０１０２】
また、異物回収部材４６の配置位置は、紙粉のクラスタを回収できる位置であれば特に限定されるものではない。本実施の形態では、長手方向（現像剤搬送方向）における現像剤先端と異物回収部材４６とのギャップの管理のし易さを考慮し、現像剤規制部材４５の現像剤搬送方向の下流側でかつ現像領域Ｔの上流側に異物回収部材４６を配置した。
【０１０３】
このような配置構成の異物回収部材４６には、図示しない電源によって−６００Ｖの電圧が印加されている。現像剤が現像剤規制部材４５によって層規制された後、現像剤の先端近傍に存在する紙粉のクラスタが異物回収部材４６を通過する際、現像剤担持体４４には−４５０Ｖの電圧が印加されているため、プラスの極性を持つ紙粉クラスタが−１５０Ｖの電位差により、異物回収部材４６に回収される。図３は、現像剤担持体４４表面の現像剤の先端近傍に存在する紙粉のクラスタＫが異物回収部材４６に回収される様子を模式的に示した図である。
【０１０４】
紙粉のクラスタが異物回収部材４６に回収できる電位差は大きい方が好ましい。しかし、電位差が大きすぎると、キャリアが異物回収部材４６に飛翔してしまうため、それ以下とすることが必要である。従って、本実施の形態では、異物回収部材４６に印加する電圧を−６００Ｖとしている。−６００Ｖとすることで、異物回収部材４６に紙粉のクラスタを回収することができ、かつ、キャリアの飛翔も抑えることが可能となる。
【０１０５】
これにより、現像剤担持体４４上の現像剤が現像剤規制部材４５によって長手方向（現像剤搬送方向）に均一に層規制された後、現像剤の穂が起きる状態で異物回収部材４６を通過することになり、紙粉のクラスタの回収が良好に行われる。
【０１０６】
＜実施の形態２＞
異物回収部材４６には、電源による電圧印加が必要となる。この電源については、専用電源で問題はないが、他の部材の電源と共通化することができる。
【０１０７】
図４は、他の部材の電源と共通化した実施の形態２に係る現像装置の構成を示している。
【０１０８】
すなわち、実施の形態２では、異物回収部材４６の電源を、鋸歯帯電器２のグリッド電極２３の電源と共通化した場合を示している。
【０１０９】
この構成によれば、電源にかかるコストを抑えることができる。すなわち、異物回収部材４６の電源と鋸歯帯電器２の電源とを共通化する場合においては、異物回収部材４６と鋸歯帯電器２とが配置されている場所が近いため、配線が短く、取り回し等において有利である。
【０１１０】
＜実施の形態３＞
図５は、他の部材の電源と共通化した実施の形態３に係る現像装置の構成を示している。
【０１１１】
すなわち、実施の形態３では、異物回収部材４６の電源を、現像剤担持体４４の電源と共通化した場合を示している。この場合、紙粉のクラスタを異物回収部材４６に回収するために現像剤担持体４４との電位差を設ける必要があるため、定電圧整流器（ツェナーダイオード）４８などを用いて、異物回収部材４６と現像剤担持体４４との間に紙粉のクラスタが飛翔するのに十分な電位差（上記実施の形態では−１５０Ｖ）を生じさせるようにする。
【０１１２】
＜実施の形態４＞
ところで、鋸歯帯電器２に印加される電圧の状況によって、異物回収部材４６に印加する電圧の状況を変化させる必要がある。
【０１１３】
例えば、図６に示すタイミングチャートのように、クリーニングのため、前回転もしくは後回転時に現像剤担持体に逆バイアスを印加する場合がある。そのような制御を行う画像形成装置の場合、現像剤担持体４４に逆バイアス（プラスバイアス）を印加する際に、異物回収部材４６に紙粉のクラスタを回収するための電圧を印加したままである場合、異物回収部材４６と現像剤担持体４４との間の電位差が大きくなり過ぎて、キャリアが異物回収部材４６の方に移動するという不具合が生じてしまう。そのため、現像剤担持体４４にプラスバイアスを印加する場合は、図７に示すタイミングチャートのように、異物回収部材４６をアースに落とすか、図８に示すタイミングチャートのように、異物回収部材４６にプラスバイアスを印加する制御を行う必要がある。
【０１１４】
また、定電圧整流器４８を用いて現像剤担持体４４と電源を共通化している場合（図５に示す実施の形態３の場合）は、図９に示すタイミングチャートのように、現像剤担持体４４に異物回収部材４６と同期したバイアスが印加されるため、ソフトウェア等で電圧を切り替える対応をする必要がない。従って、省力化を図ることが可能となる。
【０１１５】
次に、本発明者らは、上記構成の異物回収部材４６に外部より電圧を印加するシステムにおいて、エージングを行い、異物回収部材４６の効果を検証する実験を行った。
【０１１６】
今回、異物回収部材４６の効果を検証するために、５００枚毎に異物回収部材４６に回収された紙粉の重量を測定した。エージングスタートから１万枚印字した後から、５００枚毎に重量を測定したところ、１００００枚目では１３．６ｍｇ、１０５００枚目では１５．７ｍｇであった。その後も継続して紙分の重量の測定を行った結果、紙粉が良好に回収できていることを確認した。
【０１１７】
次に、課題であった画像欠陥に対する効果については、以下に記す「つぶかぶりレベル」での比較を行った。
【０１１８】
まず、印字率５％の原稿をコピーする。印字率５％の原稿を１万枚コピーする毎に、用紙中央部に半径２ｃｍの円が印字された用紙に原稿を取り換え、マシンの原稿台にセットしコピーする。次に、出力されたサンプルを４０ｃｍの距離に置き、半径２ｃｍの円を目視して円の中に存在する大きなつぶ状の汚れの個数をカウントする。そして、表１及び図２に示す対応表を用いて、つぶ状汚れの個数から、そのサンプルのつぶかぶりレベルを求めた。ここで、表１は、円の中に存在するつぶ状の汚れの個数に対するつぶかぶりレベルの対応表であり、表２は、つぶかぶりレベルに対する評価レベルの対応表である。
【０１１９】
【表１】
2016045422.tif 000003
【０１２０】
【表２】
2016045422.tif 000004
【０１２１】
その結果、つぶかぶり評価結果を示す表３に示すように、異物回収部材４６が無い画像形成装置の場合、印字枚数が増えるに連れて、つぶかぶりレベルが高くなり、ＮＧレベル（つぶかぶりレベル３．５以上）に入ってしまうのに対して、異物回収部材４６を配置した本発明の画像形成装置の場合は、つぶかぶりレベル３．０以下のつぶかぶりの無い良好な画像を維持することができた。
【０１２２】
【表３】
2016045422.tif 000005
【０１２３】
なお、上記各実施の形態では、現像装置及び画像形成装置をトナーリユース機構の装置として説明しているが、紙粉等の異物が現像装置内に入る画像形成装置であれば適用可能であるため、クリーナーレス方式の画像形成装置についても本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【０１２４】
また、今回開示した実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【０１２５】
１  感光体ドラム（静電潜像担持体）
２  鋸歯帯電器
３  光走査ユニット
４  現像装置
５  転写装置
６  定着装置
７  クリーニング装置
１０  トナー搬送パドル（トナー戻し部）
４１  現像槽（現像容器）
４４  現像剤担持体
４５  現像剤規制部材
４６  異物回収部材
【図１】
2016045422.tif 000006
【図２】
2016045422.tif 000007
【図３】
2016045422.tif 000008
【図４】
2016045422.tif 000009
【図５】
2016045422.tif 000010
【図６】
2016045422.tif 000011
【図７】
2016045422.tif 000012
【図８】
2016045422.tif 000013
【図９】
2016045422.tif 000014
【図１０】
2016045422.tif 000015
【図１１】
2016045422.tif 000016
【図１２】
2016045422.tif 000017
【図１３】
2016045422.tif 000018