画像形成装置及びこれに用いられるプロセスカートリッジ
【課題】転写残トナーに対して安定した帯電制御を行うことにより、異常画像の発生を抑制し、長寿命化に優れた画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供するを提供する。
【解決手段】帯電装置６より感光体移動方向上流側であって転写バイアスローラ１８より感光体移動方向下流側に配置され、感光体１上に残留する転写残トナー９の帯電極性及び荷電性を制御するトナー帯電制御装置８を備え、このトナー帯電制御装置８は、少なくとも表面が導電性を有する無端ベルト２０と、感光体１と無端ベルト２０とが当接するように無端ベルト２０を張架する駆動ローラ２１及びテンションローラ２２と、無端ベルト２０表面にバイアスを印加する高圧電源２３とから構成される。この無端ベルト２０を用いるトナー帯電制御装置８は、導電シート等を用いる場合に比べトナー固着が低減され、感光体１との当接面積も広く取ることができ、安定した帯電制御が可能となる。
【解決手段】帯電装置６より感光体移動方向上流側であって転写バイアスローラ１８より感光体移動方向下流側に配置され、感光体１上に残留する転写残トナー９の帯電極性及び荷電性を制御するトナー帯電制御装置８を備え、このトナー帯電制御装置８は、少なくとも表面が導電性を有する無端ベルト２０と、感光体１と無端ベルト２０とが当接するように無端ベルト２０を張架する駆動ローラ２１及びテンションローラ２２と、無端ベルト２０表面にバイアスを印加する高圧電源２３とから構成される。この無端ベルト２０を用いるトナー帯電制御装置８は、導電シート等を用いる場合に比べトナー固着が低減され、感光体１との当接面積も広く取ることができ、安定した帯電制御が可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置及びこれに用いられるプロセスカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式の画像形成装置においては、次のようなプロセスで画像を形成している。すなわち、感光体等の像担持体を一様に帯電させる帯電工程、像担持体に対して露光走査等を施して静電潜像を形成する露光工程、静電潜像を現像する現像工程である。そして、現像によって得られたトナー像を記録媒体に直接転写する、或いは中間転写体を介して転写する転写工程、記録媒体上のトナー像を定着させる定着工程、転写工程後の像担持体をクリーニングするクリーニング工程である。従来、最終工程のクリーニング工程においては、弾性体からなるクリーニングブレード等のクリーニング部材により潜像担持体上の転写残トナーを掻き取るクリーニング方式が採用されてきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、最近においては、後述するように、像担持体上に付着している転写残トナーをクリーニング及び回収するための専用の手段を用いることなく、像担持体上での画像形成プロセスを実行するクリーナーレス方式が注目されている。図５は、クリーナーレス方式の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。例えば、クリーナーレス方式の画像形成装置として、図５に示すように、像担持体１０１を帯電する帯電部材１０２よりも像担持体移動方向上流側であって、像担持体１０１上のトナー像を転写体１０３に転写する転写ローラ１０４よりも像担持体移動下流側の位置に、転写残トナーの帯電極性及び荷電性を制御するトナー帯電制御手段１０５を備えたものがある。像担持体１０１上の転写残トナーは、トナー帯電制御手段１０５を介してトナーと同極性の電圧が印加されることにより、帯電極性及び荷電性が整えられる。帯電極性及び荷電性を整えられた転写残トナーは、帯電部材（ファーブラシローラ等）１０２を介してトナーと同極性のＤＣ成分にＡＣ成分を重畳させた印加電圧が印加されることにより像担持体１０１表面から遊離し、帯電部材１０２内部に取り込まれ回収される。帯電部材１０２では、所定のタイミングでトナー吐出モードとなり、帯電部材１０２に印加される電圧がＤＣ成分のみとなって帯電部材１０２内部に回収した転写残トナーが像担持体１０１表面に転移させる。そして、像担持体表面１０１に転移した転写残トナーは、再度現像装置１０６との対向部に移動され、現像装置１０６内部に回収されることになる。このように、クリーナーレス方式の画像形成装置では、廃トナーが少なくなり、転写トナーを移送・回収する手段が不要となり省スペース化を図ることができる。その実現性の一役を担う存在として、転写残トナーの回収性を高めるためのトナー電荷制御部材１０５は重要なパラメーターとなっている。
【０００４】
そこで、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、トナー帯電制御手段として、図５に示すような導電性シートを採用した場合には、小型・低コストではあるものの、次のような課題があることがわかった。図６は、導電性シートを用いた帯電制御手段の構成を示す拡大構成図である。図６に示すように、このトナー帯電制御手段１０５の導電性シート１０５ａは、一端部がケーシング１１０に支持され、自由端部が弾性体１０５ｂに付勢された状態で像担持体１０１表面に当接する構成となっている。この導電性シート１０５ａは、像担持体１０１に対して常に同じ箇所が当接することになるため、その表面に転写残トナーが固着しやすい。導電性シート１０５ａにトナーが固着すると、転写残トナーの帯電制御が良好に行われなくなり、これを起因とする異常画像の発生が懸念される。また、導電性シート１０５ａは、トナーの帯電極性及び荷電性を整えるために必要な像担持体１０１との当接面積が得られ難い。そのため、帯電制御のために高出力の電圧を印加しなければならず、像担持体１０１の感光層への電気的影響による異常画像の発生が懸念される。導電性シート１０５ａを付勢する弾性体１０５ｂを大きくすれば、像担持体１０１と導電性シート１０５との当接面積をある程度を大きくすることができるが、当接面積を大きく取ると帯電ムラが生じやすくなり好ましくない。また、導電性シート１０５の自由端の位置を規制するのは難しく、感光体１と導電性シート１０５ａとの間に所望の当接面積が得られがたい。さらに導電性シート１０５ａは、長期保管時等に永久歪が生じやすく、像担持体１０１への当接状態が経時的に変化し転写残トナーへの帯電制御効果が変動しやすいため、長寿命化を図ることが困難である。保管対策として永久歪を抑制する等の機構を設けた場合には、コスト上昇及び装置の拡大を招いてしまう。
【０００５】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものである。その目的とするところは、転写残トナーに対して安定した帯電制御を行うことにより、異常画像の発生を抑制し、長寿命化に優れた画像形成装置及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】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１の画像形成装置は、像担持体と、該像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、該像担持体上の静電潜像をトナーによって現像する現像手段と、該像担持体上のトナー像を転写体に転写する転写手段と、該像担持体及び該像担持体に付着しているトナーのうち少なくとも一方を帯電せしめる帯電手段と、該帯電手段より像担持体移動方向上流側であって該転写手段より像担持体移動方向下流側に配置され、該像担持体上に残留する転写残トナーの帯電極性及び荷電性を制御するトナー帯電制御手段とを備え、上記トナー帯電制御手段は、少なくとも表面が導電性を有する無端ベルトと、上記像担持体と該無端ベルトとが当接するように該無端ベルトを張架する複数の張架ローラと、該無端ベルト表面にバイアスを印加するバイアス印加手段とから構成されることを特徴とするものである。
請求項２の画像形成装置は、請求項１の画像形成装置において、上記無端ベルト表面の移動速度Ｓ１が上記像担持体表面の移動速度Ｓ２に対しＳ１≧Ｓ２であることを特徴とするものである。
請求項３の画像形成装置は、請求項１の画像形成装置において、上記バイアス印加手段により印加される上記無端ベルトの表面電位Ｖ１が上記像担持体への放電開始電圧Ｖｓに対しＶｓ＞Ｖ１であることを特徴とするものである。
請求項４の画像形成装置は、請求項１、２又は３の画像形成装置において、上記無端ベルトとして、ＪＩＳ−Ａ硬度４０度以上のものを用いることを特徴とするものである。
請求項５の画像形成装置は、請求項１、２、３又は４の画像形成装置において、上記無端ベルトとして、表面電気抵抗値が１０２以上１０７以下の範囲にあるものを用いることを特徴とするものである。
請求項６の画像形成装置は、請求項１、２、３、４又は５の画像形成装置において、上記無端ベルトは、少なくとも表層が研磨剤を含有することを特徴とするものである。
請求項７の画像形成装置は、請求項６の画像形成装置において、上記研磨剤は、酸化セシウム又はシリカであることを特徴とするものである。
請求項８の画像形成装置は、請求項１、２、３、４、５、６又は７の画像形成装置において、上記張架ローラのうちの一つのローラに対向して設置され、上記無端ベルトを清掃する清掃部材を備えることを特徴とするものである。
請求項９の画像形成装置は、請求項８の画像形成装置において、上記清掃部材は、自由端部に曲げ部が形成され、該曲げ部が上記無端ベルトに当接することを特徴とするものである。
請求項１０の画像形成装置は、請求項８又は９の画像形成装置において、上記清掃部材は導電性を有し、上記バイアス印加手段は該清掃部材を介して上記無端ベルト表面に電圧を印加することを特徴とするものである。
請求項１１のプロセスカートリッジは、像担持体と、該像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、該像担持体上の静電潜像をトナーによって現像する現像手段と、該像担持体上のトナー像を転写体に転写する転写手段と、該像担持体及び該像担持体に付着しているトナーのうち少なくとも一方を帯電せしめる帯電手段と、該帯電手段より像担持体移動方向上流側であって該転写手段より像担持体移動方向下流側に配置され、該像担持体上に残留するトナーの極性及び荷電性を整えるトナー帯電制御手段とを備える画像形成装置内で、該像担持体と、該現像手段、該帯電手段、該トナー帯電制御手段から選択された少なくとも１以上の手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されるプロセスカートリッジにおいて、上記プロセスカートリッジが上記請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０の画像形成装置に用いられるものであることを特徴とするものである。
請求項１乃至１１の発明によれば、トナー帯電制御手段の無端ベルトが回動可能な構成となっているため、導電性シート等のように常に同じ箇所が当接する場合に比べ、トナー固着が低減され、安定した帯電制御が得られ易くなる。また、無端ベルトには、無端ベルトを清浄に保つための清掃部材を設置することも可能となり、より安定した帯電制御が可能となる。さらに、張架ローラにより張架された無端ベルトと像担持体とを当接させることにより、導電性シートに比べ帯電ムラのない状態で像担持体との間の当接面積を広くとることができる。そのため、帯電制御のために高出力の電圧を印加する必要がなく、帯電制御時に像担持体の感光層内に不要な電荷を発生させない。同時に、無端ベルトと像担持体とを所望の接触幅をもって均等に当接させることができるので、安定した帯電制御が得られやすくなる。また、無端ベルトは、張架ローラに張架されているため、導電性シート等に比べ当接状態が変化しにくく、長寿命化に優れる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、転写残トナーに対して安定した帯電制御を行うことにより、異常画像の発生を抑制し、長寿命化に優れた画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供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】
【０００８】
以下、本発明を画像形成装置であるフルカラープリンタ（以下、プリンタという）に適用した場合の実施形態について説明する。まず、本実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本実施形態に係るプリンタの要部を示す概略構成図である。図１に示すように、このプリンタは、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成するための像担持体である感光体１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを備えた４つの画像形成ユニット２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを備えている。また、このプリンタは、画像情報に基づき変調されたレーザー光Ｌを走査露光して感光体１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ上に静電潜像を書き込む光書き込みユニット３を備えている。さらに、このプリンタは、感光体１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ上のトナー像を中間転写ベルト１７を介して転写紙に転写する中間転写ユニット４、転写紙上にトナー像を定着する定着ユニット５等も備えている。なお、各符号の末尾に付されて添字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック用の部材であることを示す。
【０００９】
図２は、画像形成ユニットの構成を示す構成図である。４つの画像形成ユニット２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、画像形成物質として互いに異なる色のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっているので、以後添字を省略して説明する。図２に示すように、画像形成ユニット２は、ドラム状の感光体１の周囲に、感光体１を一様に帯電する帯電装置６、感光体１上の静電潜像を現像する現像装置７、感光体１上に残留する転写残トナーの帯電極性及び荷電性を制御するトナー帯電制御装置８等を備えている。なお、本実施形態において、画像形成ユニット２は、感光体１、帯電装置６、現像装置７、トナー帯電制装置８を一つのユニットとして図示しない共通のユニットケーシング（保持体）に保持させて、プリンタ本体に対して着脱可能に構成したものである。また、帯電装置６とトナー帯電制御装置８は共に帯電装置６を支持するケーシング６ａにより支持される構成となっているが、それぞれ別のケーシングにより支持する構成としてもよい。
【００１０】
ここで、上記感光体１は、アルミニウム素管等からなる導電性基体の表面に、有機光光導電物質（ＯＰＣ）等の有機材料からなる感光層（光導電性層）が被覆されたドラムである。この感光体１は、図２に示すように、プリントジョブ時は図示しない駆動手段によって所定の線速で図中時計回り方向に回転駆動せしめられる。
【００１１】
上記帯電装置６は、感光体１に当接して図中反時計回り方向に回転するブラシローラ１０を備える。このブラシローラ１０は、金属製の回転軸部材に導電性のファーブラシが立設せしめられた構成となっている。そして、このブラシローラ（回転軸部材）１０には、高圧電源により直流電圧又は直流と交流の重畳電圧からなる帯電バイアスが印加され、感光体１とブラシローラ１０との間で放電が発生することで、感光体１表面がトナーの帯電極性と同極性に一様帯電せしめられる。また、後述するように、帯電装置６は、感光体上の転写残トナーを一時回収し所定のタイミングで感光体に再転移させる。
【００１２】
上記現像装置７は、ケーシングの開口部から周面の一部を露出させ表面が弾性体からなる現像ローラ１１、ケーシング内に収められたトナー１２を現像ローラ１１に供給する供給ローラ１３、現像ローラ１１に当接して現像ローラ１１上のトナー層を規制する規制ブレード１４等を備えている。この現像装置７は、いわゆる接触１成分現像方式を採用しており、ケーシング内に収められたトナー１２を供給ローラ１３を介して現像ローラ１１に搬送・供給し、規制ブレード１４により現像ローラ１１上にトナー薄層を形成する。そして、感光体１との対向領域である現像領域において、現像ローラ１１上のトナー薄層が感光体１上の静電潜像と接触することで、静電潜像の可視像処理が施されてトナー像が形成される。なお、本実施形態では、接触１成分現像方式を採用したが、トナーと磁性キャリアとを含有する２成分現像剤を用いる２成分現像方式を採用してもよい。
【００１３】
上記中間転写ユニット４は、駆動ローラ１５及びテンションローラ１６に張架された転写ベルト１７、転写ベルト１７を介して感光体１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋとの間に１次転写部を形成する転写バイアスローラ１８Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを備えている。また、中間転写ユニット４は、転写ベルト１７及び転写バイアスローラ１８を感光体１に対し接離可能とする図示しない接離機構と、転写ベルト１７をクリーニングする弾性体ブレードからなる図示しないクリーニング装置等を備えている。この中間転写ユニット４において、各色の感光体１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ上に形成されたトナー像は、転写バイアスローラ１８Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋからの転写バイアスの印加により、各色の１次転写部で転写ベルト１７上に順次重ね合わせて転写される。このようにして、転写ベルト１７上に４色重ね合わせトナー像が形成される。また、中間転写ユニット４において、転写ベルト１７のテンションローラ１６に対する張架箇所には、２次転写バイアスローラ１９が外周面側から当接しており、これによって２次転写部が形成されている。転写ベルト１７上に形成された４色重ね合わせトナー像は、転写ベルト１７の無端移動に伴ってこの２次転写部に進入する。
【００１４】
本プリンタは、図示しない給紙カセットを備えており、その中に記録紙を複数枚重ねた記録紙束の状態で収容している。そして、一番上の記録紙を所定のタイミングで給紙路に送り出す。送り出された記録紙は、給紙路の末端に配設されたレジストローラ対に挟み込まれる。そして、レジストローラ対は、記録紙を転写ベルト１７上の４色重ね合わせトナー像に同期させ得るタイミングで２次転写部に向けて送り出す。２次転写部では、２次転写バイアスローラ１８からの転写バイアスの印加により、転写ベルト１７上の４色重ね合わせトナー像が記録紙上に一括転写されて、記録紙の白色と相まってフルカラー画像となる。このようにしてフルカラー画像が形成された記録紙は、２次転写部から排出された後、定着ユニット５に送られてフルカラー画像が定着せしめられ、機外に排出される。
【００１５】
ところで、１次転写部を通過した後の感光体１表面には転写残トナーが付着している。そして、この転写残トナーは、感光体１の回転に伴ってトナー帯電制御装置８に進入する。トナー帯電制御装置８に進入する前の転写残トナーの中には、正規の帯電極性に帯電しているトナーの他、正規の帯電極性ではあるもののその帯電量を不足している低帯電量トナーや、逆極性に帯電している逆帯電トナー等が含まれている。
【００１６】
以下、トナー帯電制御装置８について詳述する。図３は、トナー帯電制御装置の構成を示す概略構成図である。図３に示すように、このトナー帯電制御装置８は、少なくとも表面が導電性を有する弾性体からなる無端ベルト２０、無端ベルト２０を張架する駆動ローラ２１及びテンションローラ２２を備えている。また、トナー帯電制御装置８は、駆動ローラ２１及びテンションローラ２２を感光体１側に付勢する図示しないバネ等の付勢部材と、無端ベルト２０表面にバイアスを印加する高圧電源２３等を備えている。上記構成のトナー帯電制御装置８では、無端ベルト２０が感光体１側に付勢される駆動ローラ２１及びテンションローラ２２によって展張されて図中矢印方向に回転駆動され、無端ベルト２０のベルト外周面が感光体１の軸方向（長手方向）に亘って均等、且つ感光体１の周面に沿って所望の幅で押圧された状態で当接することになる。トナー帯電制御装置８に進入した転写残トナー９は、この感光体１と無端ベルト２０との当接部となるニップで、無端ベルト２０を介してトナーの正規の帯電極性と同極性の直流電圧が印加される。その結果、弱帯電トナーや逆帯電トナーを含む転写残トナー９は、シャープな帯電量分布特性となるように帯電極性及び荷電性が整えられることになる。
【００１７】
本実施形態では、無端ベルト２０の表面移動速度Ｓ１が感光体１の表面移動速度Ｓ２に対し、Ｓ１≧Ｓ２となるように設定されている。無端ベルト２０は上記条件で回動することにより、導電性シート等のように常に同じ箇所が当接する場合に比べ、トナー固着が低減され、安定した帯電制御が得られ易くなる。なお、本実施形態において、無端ベルト２０は、駆動ローラにより駆動回転する構成としたが、感光体１との接触従動により回転する構成としてもよい。
【００１８】
また、本実施形態では、高圧電源を介して電圧を印加される無端ベルト２０の表面電位Ｖ１が感光体１の表面に放電が開始される放電開始電圧Ｖｓに対しＶ１＜Ｖｓとなるように設定されている。無端ベルト２０を駆動ローラ２１及びテンションローラ２２により展張させて感光体１に当接させることで、導電性シート等に比べ、帯電ムラのない状態で当接面積を大きくとることができる。大きな当接面積（ニップ）が得られることで、上記条件のように低出力の電圧印加でも転写残トナーの帯電制御が可能となる。これにより、帯電制御時に感光体１の感光層内に不要な電荷を発生させず、これに起因する異常画像の発生を抑えることができる。
【００１９】
ここで、上記無端ベルト２０には、ＪＩＳ−Ａ硬度４０度以上の弾性体を用いることが好ましい。無端ベルト２０の硬度は、感光体１との当接状態を制御する上で重要なパラメーターである。無端ベルト２０として硬度４０度以上のものを使用することで、感光体１に対し安定したニップ幅が得られ、転写残トナーに対し帯電制御の変動が小さくなる。また、上記無端ベルト２０には、表面電気抵抗値が１０２以上１０７以下の範囲にあるものを用いることが好ましい。無端ベルト２０の表面電気抵抗は、トナーに与える帯電制御及び異常放電等に対応する上で重要なパラメーターである。無端ベルト２０として表面電気抵抗値が１０２以上１０７以下の範囲にあるものを用いることで帯電制御と異常放電を抑止する等の環境安定性との両立が可能である。本実施形態では、無端ベルト２０として、厚さ１００μｍのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）にカーボンを分散させ、表面電気抵抗値が１０３（Ω）であるものを使用している。他にナイロン（登録商標）及びウレタン、クロロプレンゴム等、導電性を有し且つ上記条件を満たすものであれば利用が可能である。
【００２０】
また、上記無端ベルト２０の少なくとも表層には、酸化セシウム又はシリカ等の研磨剤を含有させることが好ましい。これにより、オゾンやＮｏｘによって発生する感光体１表面の汚染物質やトナー中に含まれる添加剤成分等の感光体１上の固着物を摺擦の際に掻き落とすことが可能となり、常に感光体１の表層を清浄に保つことができる。よって、これらを起因とする異常画像の発生を抑えることが可能となる。
【００２１】
さらに、上記無端ベルト２０には、無端ベルト２０上に付着したトナー成分を削ぎ落とし、常に清浄な状態に保つために清掃部材２４を設けることが好ましい。図４は、清掃部材の構成を示す部分拡大図である。この清掃部材２４は、例えばＳＵＳ４３０製のシート形状を為すものであり、自由端部が駆動ローラ２１との間に無端ベルト２０を挟み込むようにして、無端ベルト２０の進行方向に対してカウンター方向から当接している。また、図４に示すように、清掃部材２４の自由端部に曲げ部２４ａを形成し、曲げ部２４ａを無端ベルト２０表面に当接させるとよい。これにより、清掃部材２０の当接による無端ベルト２０表面の摩耗劣化を抑制し、長期に亘り安定した性能を得ることが可能となる。
【００２２】
また、上記清掃部材２４には導電性材料を用いるとよい。清掃部材２４に導電性を持たせることにより、電源２３から清掃部材２４に電圧を印加し、無端ベルト２０の表層に電圧を供給することが可能となる。清掃部材２４に導電性を持たせ、清掃部材２４を介して無端ベルト２０に電圧を印加する構成をとることで、無端ベルト２０は表層２０ａのみに導電性を持たせればよい。すなわち、無端ベルト２０は、ベルト内周面に導電性等を考慮せず、駆動に優れた材料や当接に有利な材料を選択することが可能となる。また、清掃部材２４を介して無端ベルト２０の表層２０ａに直接電圧が印加されることで、無端ベルト２０は印加電圧に対しリニアな電位特性となるため、印加電圧の設定が容易となる利点もある。なお、図４中、清掃部材２４は駆動ローラ２１の位置に設けられているが、他方のテンションローラ２２の位置に設けてもよい。
【００２３】
上記構成のプリンタにおいて、帯電装置６ではトナーの正規極性と同極性のＤＣ成分にＡＣ成分を重畳させた帯電バイアスをブラシローラ１０に印加することにより、感光体１とブラシローラ１０との間に放電を生じせしめて、感光体１を一様に帯電せしめる。同時に、転写バイアスローラ１７を通過後の感光体１に付着している転写残トナーは、トナー帯電制御装置８において感光体１と無端ベルト２０とのニップを通過することにより、帯電極性及び荷電性が整えられる。そして、トナー帯電制御装置８を通過した転写残トナーは、感光体１の回動により帯電装置６に移動し、帯電装置６内にて回動するブラシローラ（ファーブラシ）１０内部に取り込まれ回収される。その後、帯電装置６では、紙間タイミングやプリントジョブ終了後に、帯電バイアスを重畳電圧から直流電圧に切り換えて、ブラシローラ１０内に取り込んだ転写残トナーを感光体１表面に再転移させる。感光体１上に再転移した転写残トナーは、そのまま感光体１の回動により現像装置７まで移動し、現像ローラ１１との当接部から現像装置７内部に回収され、再利用される。
【００２４】
以上、本実施形態に係るプリンタによれば、トナー帯電制御手段であるトナー帯電制御装置８内において、無端ベルト２０が張架ローラである駆動ローラ２１及びテンションローラ２２によって張架されて像担持体である感光体２と当接している。無端ベルト２０は回動可能な構成となっているため、トナー固着が低減され、安定した帯電制御が得られやすくなる。また、感光体１と無端ベルト２０との間に広い当接面積を持たせることができるので、感光体１の感光層内に不要な電荷を発生させない。同時に、感光体１と無端ベルト２０とを所望の接触幅をもって均等に当接させることができ、安定した帯電制御が得られやすくなる。
また、感光体１と無端ベルト２０との当接状態は変化しにくく長寿命化に優れる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、無端ベルト２０表面の移動速度Ｓ１が感光体１表面の移動速度Ｓ２に対しＳ１≧Ｓ２となるように設定されている。そのため、無端ベルト２０へ転写残トナーが固着しにくくなり、安定した帯電制御が得られやすくなる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、バイアス印加手段である高圧電源２３により印加される無端ベルト２０の表面電位Ｖ１が感光体１への放電開始電圧Ｖｓに対しＶｓ＞Ｖ１となるように設定されている。そのため、帯電制御時に感光体１の感光層内に不要な電荷が発生しにくくなり、これを起因とする異常画像の発生を抑えることができる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、無端ベルト２０として、ＪＩＳ−Ａ硬度４０度以上のものを用いている。よって、無端ベルト２０は、感光体１に対し安定した接触幅が得られ、転写残トナーに対し帯電制御の変動を低減できる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、無端ベルト２０として、表面電気抵抗値が１０２以上１０７以下の範囲にあるものを用いることで、転写残トナーに対する安定した帯電制御と環境安定性（異常放電の抑止等）とを両立できる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、無端ベルト２０が酸化セシウム又はシリカ等の研磨剤を含有している。そのため、感光体１表面を摺擦し感光体１表面に付着した固着物や汚染物質を除去することができ、常に感光体１表面を清浄に保つことが可能となる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、無端ベルト２０を清掃する清掃部材２４を備えているので、常に無端ベルト２０を清浄に保つことが可能となる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、清掃部材２４の自由端部に形成された曲げ部２４ａが無端ベルト２０に当接している。よって、無端ベルト２０上の固着物を除去しつつ、無端ベルト２０表面の摩耗劣化を抑制することができ、長期に亘り安定した性能を得ることが可能となる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、導電性を有する清掃部材２４を介して無端ベルト２０に電圧が印加される。よって、無端ベルト２０は表層２０ａのみに導電性を持たせればよい。すなわち、無端ベルト２０は、ベルト内周面に導電性等を考慮せず、駆動に優れた材料や当接に有利な材料を選択することが可能となる。また、清掃部材２４を介して無端ベルト２０の表層に直接電圧が印加することで、無端ベルト２０は印加電圧に対しリニアな電位特性となるため、印加電圧の設定が容易となる利点もある。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、画像形成ユニット２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋがプリンタ本体に着脱可能なプロセスカートリッジとして構成されている。よって、画像形成ユニット２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ内に収容された部品に寿命がきたり、メンテナンスが必要になったりしたときは、その画像形成ユニットを交換すればよくメンテナンス性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態に係るプリンタの要部を示す概略構成図である。
【図２】同プリンタの画像形成ユニットの構成を示す構成図。
【図３】同画像形成ユニット内のトナー帯電制御装置の構成を示す拡大構成図。
【図４】同トナー帯電制御装置内の清掃部材の構成を示す拡大構成図。
【図５】クリーナーレス方式を採用した画像形成装置の要部の構成を示す概略構成図。
【図６】同画像形成装置のトナー帯電制御部材の構成を示す拡大構成図。
【符号の説明】
【００２６】
１ 感光体
２ 画像形成ユニット
３ 光書き込みユニット
４ 中間転写ユニット
５ 定着ユニット
６ 帯電装置
７ 現像装置
８ トナー帯電制御装置
２０ 無端ベルト
２１ 駆動ローラ
２２ テンションローラ
２３ 電源
２４ 清掃部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置及びこれに用いられるプロセスカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式の画像形成装置においては、次のようなプロセスで画像を形成している。すなわち、感光体等の像担持体を一様に帯電させる帯電工程、像担持体に対して露光走査等を施して静電潜像を形成する露光工程、静電潜像を現像する現像工程である。そして、現像によって得られたトナー像を記録媒体に直接転写する、或いは中間転写体を介して転写する転写工程、記録媒体上のトナー像を定着させる定着工程、転写工程後の像担持体をクリーニングするクリーニング工程である。従来、最終工程のクリーニング工程においては、弾性体からなるクリーニングブレード等のクリーニング部材により潜像担持体上の転写残トナーを掻き取るクリーニング方式が採用されてきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、最近においては、後述するように、像担持体上に付着している転写残トナーをクリーニング及び回収するための専用の手段を用いることなく、像担持体上での画像形成プロセスを実行するクリーナーレス方式が注目されている。図５は、クリーナーレス方式の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。例えば、クリーナーレス方式の画像形成装置として、図５に示すように、像担持体１０１を帯電する帯電部材１０２よりも像担持体移動方向上流側であって、像担持体１０１上のトナー像を転写体１０３に転写する転写ローラ１０４よりも像担持体移動下流側の位置に、転写残トナーの帯電極性及び荷電性を制御するトナー帯電制御手段１０５を備えたものがある。像担持体１０１上の転写残トナーは、トナー帯電制御手段１０５を介してトナーと同極性の電圧が印加されることにより、帯電極性及び荷電性が整えられる。帯電極性及び荷電性を整えられた転写残トナーは、帯電部材（ファーブラシローラ等）１０２を介してトナーと同極性のＤＣ成分にＡＣ成分を重畳させた印加電圧が印加されることにより像担持体１０１表面から遊離し、帯電部材１０２内部に取り込まれ回収される。帯電部材１０２では、所定のタイミングでトナー吐出モードとなり、帯電部材１０２に印加される電圧がＤＣ成分のみとなって帯電部材１０２内部に回収した転写残トナーが像担持体１０１表面に転移させる。そして、像担持体表面１０１に転移した転写残トナーは、再度現像装置１０６との対向部に移動され、現像装置１０６内部に回収されることになる。このように、クリーナーレス方式の画像形成装置では、廃トナーが少なくなり、転写トナーを移送・回収する手段が不要となり省スペース化を図ることができる。その実現性の一役を担う存在として、転写残トナーの回収性を高めるためのトナー電荷制御部材１０５は重要なパラメーターとなっている。
【０００４】
そこで、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、トナー帯電制御手段として、図５に示すような導電性シートを採用した場合には、小型・低コストではあるものの、次のような課題があることがわかった。図６は、導電性シートを用いた帯電制御手段の構成を示す拡大構成図である。図６に示すように、このトナー帯電制御手段１０５の導電性シート１０５ａは、一端部がケーシング１１０に支持され、自由端部が弾性体１０５ｂに付勢された状態で像担持体１０１表面に当接する構成となっている。この導電性シート１０５ａは、像担持体１０１に対して常に同じ箇所が当接することになるため、その表面に転写残トナーが固着しやすい。導電性シート１０５ａにトナーが固着すると、転写残トナーの帯電制御が良好に行われなくなり、これを起因とする異常画像の発生が懸念される。また、導電性シート１０５ａは、トナーの帯電極性及び荷電性を整えるために必要な像担持体１０１との当接面積が得られ難い。そのため、帯電制御のために高出力の電圧を印加しなければならず、像担持体１０１の感光層への電気的影響による異常画像の発生が懸念される。導電性シート１０５ａを付勢する弾性体１０５ｂを大きくすれば、像担持体１０１と導電性シート１０５との当接面積をある程度を大きくすることができるが、当接面積を大きく取ると帯電ムラが生じやすくなり好ましくない。また、導電性シート１０５の自由端の位置を規制するのは難しく、感光体１と導電性シート１０５ａとの間に所望の当接面積が得られがたい。さらに導電性シート１０５ａは、長期保管時等に永久歪が生じやすく、像担持体１０１への当接状態が経時的に変化し転写残トナーへの帯電制御効果が変動しやすいため、長寿命化を図ることが困難である。保管対策として永久歪を抑制する等の機構を設けた場合には、コスト上昇及び装置の拡大を招いてしまう。
【０００５】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものである。その目的とするところは、転写残トナーに対して安定した帯電制御を行うことにより、異常画像の発生を抑制し、長寿命化に優れた画像形成装置及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】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１の画像形成装置は、像担持体と、該像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、該像担持体上の静電潜像をトナーによって現像する現像手段と、該像担持体上のトナー像を転写体に転写する転写手段と、該像担持体及び該像担持体に付着しているトナーのうち少なくとも一方を帯電せしめる帯電手段と、該帯電手段より像担持体移動方向上流側であって該転写手段より像担持体移動方向下流側に配置され、該像担持体上に残留する転写残トナーの帯電極性及び荷電性を制御するトナー帯電制御手段とを備え、上記トナー帯電制御手段は、少なくとも表面が導電性を有する無端ベルトと、上記像担持体と該無端ベルトとが当接するように該無端ベルトを張架する複数の張架ローラと、該無端ベルト表面にバイアスを印加するバイアス印加手段とから構成されることを特徴とするものである。
請求項２の画像形成装置は、請求項１の画像形成装置において、上記無端ベルト表面の移動速度Ｓ１が上記像担持体表面の移動速度Ｓ２に対しＳ１≧Ｓ２であることを特徴とするものである。
請求項３の画像形成装置は、請求項１の画像形成装置において、上記バイアス印加手段により印加される上記無端ベルトの表面電位Ｖ１が上記像担持体への放電開始電圧Ｖｓに対しＶｓ＞Ｖ１であることを特徴とするものである。
請求項４の画像形成装置は、請求項１、２又は３の画像形成装置において、上記無端ベルトとして、ＪＩＳ−Ａ硬度４０度以上のものを用いることを特徴とするものである。
請求項５の画像形成装置は、請求項１、２、３又は４の画像形成装置において、上記無端ベルトとして、表面電気抵抗値が１０２以上１０７以下の範囲にあるものを用いることを特徴とするものである。
請求項６の画像形成装置は、請求項１、２、３、４又は５の画像形成装置において、上記無端ベルトは、少なくとも表層が研磨剤を含有することを特徴とするものである。
請求項７の画像形成装置は、請求項６の画像形成装置において、上記研磨剤は、酸化セシウム又はシリカであることを特徴とするものである。
請求項８の画像形成装置は、請求項１、２、３、４、５、６又は７の画像形成装置において、上記張架ローラのうちの一つのローラに対向して設置され、上記無端ベルトを清掃する清掃部材を備えることを特徴とするものである。
請求項９の画像形成装置は、請求項８の画像形成装置において、上記清掃部材は、自由端部に曲げ部が形成され、該曲げ部が上記無端ベルトに当接することを特徴とするものである。
請求項１０の画像形成装置は、請求項８又は９の画像形成装置において、上記清掃部材は導電性を有し、上記バイアス印加手段は該清掃部材を介して上記無端ベルト表面に電圧を印加することを特徴とするものである。
請求項１１のプロセスカートリッジは、像担持体と、該像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、該像担持体上の静電潜像をトナーによって現像する現像手段と、該像担持体上のトナー像を転写体に転写する転写手段と、該像担持体及び該像担持体に付着しているトナーのうち少なくとも一方を帯電せしめる帯電手段と、該帯電手段より像担持体移動方向上流側であって該転写手段より像担持体移動方向下流側に配置され、該像担持体上に残留するトナーの極性及び荷電性を整えるトナー帯電制御手段とを備える画像形成装置内で、該像担持体と、該現像手段、該帯電手段、該トナー帯電制御手段から選択された少なくとも１以上の手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されるプロセスカートリッジにおいて、上記プロセスカートリッジが上記請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０の画像形成装置に用いられるものであることを特徴とするものである。
請求項１乃至１１の発明によれば、トナー帯電制御手段の無端ベルトが回動可能な構成となっているため、導電性シート等のように常に同じ箇所が当接する場合に比べ、トナー固着が低減され、安定した帯電制御が得られ易くなる。また、無端ベルトには、無端ベルトを清浄に保つための清掃部材を設置することも可能となり、より安定した帯電制御が可能となる。さらに、張架ローラにより張架された無端ベルトと像担持体とを当接させることにより、導電性シートに比べ帯電ムラのない状態で像担持体との間の当接面積を広くとることができる。そのため、帯電制御のために高出力の電圧を印加する必要がなく、帯電制御時に像担持体の感光層内に不要な電荷を発生させない。同時に、無端ベルトと像担持体とを所望の接触幅をもって均等に当接させることができるので、安定した帯電制御が得られやすくなる。また、無端ベルトは、張架ローラに張架されているため、導電性シート等に比べ当接状態が変化しにくく、長寿命化に優れる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、転写残トナーに対して安定した帯電制御を行うことにより、異常画像の発生を抑制し、長寿命化に優れた画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供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】
【０００８】
以下、本発明を画像形成装置であるフルカラープリンタ（以下、プリンタという）に適用した場合の実施形態について説明する。まず、本実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本実施形態に係るプリンタの要部を示す概略構成図である。図１に示すように、このプリンタは、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成するための像担持体である感光体１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを備えた４つの画像形成ユニット２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを備えている。また、このプリンタは、画像情報に基づき変調されたレーザー光Ｌを走査露光して感光体１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ上に静電潜像を書き込む光書き込みユニット３を備えている。さらに、このプリンタは、感光体１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ上のトナー像を中間転写ベルト１７を介して転写紙に転写する中間転写ユニット４、転写紙上にトナー像を定着する定着ユニット５等も備えている。なお、各符号の末尾に付されて添字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック用の部材であることを示す。
【０００９】
図２は、画像形成ユニットの構成を示す構成図である。４つの画像形成ユニット２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、画像形成物質として互いに異なる色のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっているので、以後添字を省略して説明する。図２に示すように、画像形成ユニット２は、ドラム状の感光体１の周囲に、感光体１を一様に帯電する帯電装置６、感光体１上の静電潜像を現像する現像装置７、感光体１上に残留する転写残トナーの帯電極性及び荷電性を制御するトナー帯電制御装置８等を備えている。なお、本実施形態において、画像形成ユニット２は、感光体１、帯電装置６、現像装置７、トナー帯電制装置８を一つのユニットとして図示しない共通のユニットケーシング（保持体）に保持させて、プリンタ本体に対して着脱可能に構成したものである。また、帯電装置６とトナー帯電制御装置８は共に帯電装置６を支持するケーシング６ａにより支持される構成となっているが、それぞれ別のケーシングにより支持する構成としてもよい。
【００１０】
ここで、上記感光体１は、アルミニウム素管等からなる導電性基体の表面に、有機光光導電物質（ＯＰＣ）等の有機材料からなる感光層（光導電性層）が被覆されたドラムである。この感光体１は、図２に示すように、プリントジョブ時は図示しない駆動手段によって所定の線速で図中時計回り方向に回転駆動せしめられる。
【００１１】
上記帯電装置６は、感光体１に当接して図中反時計回り方向に回転するブラシローラ１０を備える。このブラシローラ１０は、金属製の回転軸部材に導電性のファーブラシが立設せしめられた構成となっている。そして、このブラシローラ（回転軸部材）１０には、高圧電源により直流電圧又は直流と交流の重畳電圧からなる帯電バイアスが印加され、感光体１とブラシローラ１０との間で放電が発生することで、感光体１表面がトナーの帯電極性と同極性に一様帯電せしめられる。また、後述するように、帯電装置６は、感光体上の転写残トナーを一時回収し所定のタイミングで感光体に再転移させる。
【００１２】
上記現像装置７は、ケーシングの開口部から周面の一部を露出させ表面が弾性体からなる現像ローラ１１、ケーシング内に収められたトナー１２を現像ローラ１１に供給する供給ローラ１３、現像ローラ１１に当接して現像ローラ１１上のトナー層を規制する規制ブレード１４等を備えている。この現像装置７は、いわゆる接触１成分現像方式を採用しており、ケーシング内に収められたトナー１２を供給ローラ１３を介して現像ローラ１１に搬送・供給し、規制ブレード１４により現像ローラ１１上にトナー薄層を形成する。そして、感光体１との対向領域である現像領域において、現像ローラ１１上のトナー薄層が感光体１上の静電潜像と接触することで、静電潜像の可視像処理が施されてトナー像が形成される。なお、本実施形態では、接触１成分現像方式を採用したが、トナーと磁性キャリアとを含有する２成分現像剤を用いる２成分現像方式を採用してもよい。
【００１３】
上記中間転写ユニット４は、駆動ローラ１５及びテンションローラ１６に張架された転写ベルト１７、転写ベルト１７を介して感光体１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋとの間に１次転写部を形成する転写バイアスローラ１８Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを備えている。また、中間転写ユニット４は、転写ベルト１７及び転写バイアスローラ１８を感光体１に対し接離可能とする図示しない接離機構と、転写ベルト１７をクリーニングする弾性体ブレードからなる図示しないクリーニング装置等を備えている。この中間転写ユニット４において、各色の感光体１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ上に形成されたトナー像は、転写バイアスローラ１８Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋからの転写バイアスの印加により、各色の１次転写部で転写ベルト１７上に順次重ね合わせて転写される。このようにして、転写ベルト１７上に４色重ね合わせトナー像が形成される。また、中間転写ユニット４において、転写ベルト１７のテンションローラ１６に対する張架箇所には、２次転写バイアスローラ１９が外周面側から当接しており、これによって２次転写部が形成されている。転写ベルト１７上に形成された４色重ね合わせトナー像は、転写ベルト１７の無端移動に伴ってこの２次転写部に進入する。
【００１４】
本プリンタは、図示しない給紙カセットを備えており、その中に記録紙を複数枚重ねた記録紙束の状態で収容している。そして、一番上の記録紙を所定のタイミングで給紙路に送り出す。送り出された記録紙は、給紙路の末端に配設されたレジストローラ対に挟み込まれる。そして、レジストローラ対は、記録紙を転写ベルト１７上の４色重ね合わせトナー像に同期させ得るタイミングで２次転写部に向けて送り出す。２次転写部では、２次転写バイアスローラ１８からの転写バイアスの印加により、転写ベルト１７上の４色重ね合わせトナー像が記録紙上に一括転写されて、記録紙の白色と相まってフルカラー画像となる。このようにしてフルカラー画像が形成された記録紙は、２次転写部から排出された後、定着ユニット５に送られてフルカラー画像が定着せしめられ、機外に排出される。
【００１５】
ところで、１次転写部を通過した後の感光体１表面には転写残トナーが付着している。そして、この転写残トナーは、感光体１の回転に伴ってトナー帯電制御装置８に進入する。トナー帯電制御装置８に進入する前の転写残トナーの中には、正規の帯電極性に帯電しているトナーの他、正規の帯電極性ではあるもののその帯電量を不足している低帯電量トナーや、逆極性に帯電している逆帯電トナー等が含まれている。
【００１６】
以下、トナー帯電制御装置８について詳述する。図３は、トナー帯電制御装置の構成を示す概略構成図である。図３に示すように、このトナー帯電制御装置８は、少なくとも表面が導電性を有する弾性体からなる無端ベルト２０、無端ベルト２０を張架する駆動ローラ２１及びテンションローラ２２を備えている。また、トナー帯電制御装置８は、駆動ローラ２１及びテンションローラ２２を感光体１側に付勢する図示しないバネ等の付勢部材と、無端ベルト２０表面にバイアスを印加する高圧電源２３等を備えている。上記構成のトナー帯電制御装置８では、無端ベルト２０が感光体１側に付勢される駆動ローラ２１及びテンションローラ２２によって展張されて図中矢印方向に回転駆動され、無端ベルト２０のベルト外周面が感光体１の軸方向（長手方向）に亘って均等、且つ感光体１の周面に沿って所望の幅で押圧された状態で当接することになる。トナー帯電制御装置８に進入した転写残トナー９は、この感光体１と無端ベルト２０との当接部となるニップで、無端ベルト２０を介してトナーの正規の帯電極性と同極性の直流電圧が印加される。その結果、弱帯電トナーや逆帯電トナーを含む転写残トナー９は、シャープな帯電量分布特性となるように帯電極性及び荷電性が整えられることになる。
【００１７】
本実施形態では、無端ベルト２０の表面移動速度Ｓ１が感光体１の表面移動速度Ｓ２に対し、Ｓ１≧Ｓ２となるように設定されている。無端ベルト２０は上記条件で回動することにより、導電性シート等のように常に同じ箇所が当接する場合に比べ、トナー固着が低減され、安定した帯電制御が得られ易くなる。なお、本実施形態において、無端ベルト２０は、駆動ローラにより駆動回転する構成としたが、感光体１との接触従動により回転する構成としてもよい。
【００１８】
また、本実施形態では、高圧電源を介して電圧を印加される無端ベルト２０の表面電位Ｖ１が感光体１の表面に放電が開始される放電開始電圧Ｖｓに対しＶ１＜Ｖｓとなるように設定されている。無端ベルト２０を駆動ローラ２１及びテンションローラ２２により展張させて感光体１に当接させることで、導電性シート等に比べ、帯電ムラのない状態で当接面積を大きくとることができる。大きな当接面積（ニップ）が得られることで、上記条件のように低出力の電圧印加でも転写残トナーの帯電制御が可能となる。これにより、帯電制御時に感光体１の感光層内に不要な電荷を発生させず、これに起因する異常画像の発生を抑えることができる。
【００１９】
ここで、上記無端ベルト２０には、ＪＩＳ−Ａ硬度４０度以上の弾性体を用いることが好ましい。無端ベルト２０の硬度は、感光体１との当接状態を制御する上で重要なパラメーターである。無端ベルト２０として硬度４０度以上のものを使用することで、感光体１に対し安定したニップ幅が得られ、転写残トナーに対し帯電制御の変動が小さくなる。また、上記無端ベルト２０には、表面電気抵抗値が１０２以上１０７以下の範囲にあるものを用いることが好ましい。無端ベルト２０の表面電気抵抗は、トナーに与える帯電制御及び異常放電等に対応する上で重要なパラメーターである。無端ベルト２０として表面電気抵抗値が１０２以上１０７以下の範囲にあるものを用いることで帯電制御と異常放電を抑止する等の環境安定性との両立が可能である。本実施形態では、無端ベルト２０として、厚さ１００μｍのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）にカーボンを分散させ、表面電気抵抗値が１０３（Ω）であるものを使用している。他にナイロン（登録商標）及びウレタン、クロロプレンゴム等、導電性を有し且つ上記条件を満たすものであれば利用が可能である。
【００２０】
また、上記無端ベルト２０の少なくとも表層には、酸化セシウム又はシリカ等の研磨剤を含有させることが好ましい。これにより、オゾンやＮｏｘによって発生する感光体１表面の汚染物質やトナー中に含まれる添加剤成分等の感光体１上の固着物を摺擦の際に掻き落とすことが可能となり、常に感光体１の表層を清浄に保つことができる。よって、これらを起因とする異常画像の発生を抑えることが可能となる。
【００２１】
さらに、上記無端ベルト２０には、無端ベルト２０上に付着したトナー成分を削ぎ落とし、常に清浄な状態に保つために清掃部材２４を設けることが好ましい。図４は、清掃部材の構成を示す部分拡大図である。この清掃部材２４は、例えばＳＵＳ４３０製のシート形状を為すものであり、自由端部が駆動ローラ２１との間に無端ベルト２０を挟み込むようにして、無端ベルト２０の進行方向に対してカウンター方向から当接している。また、図４に示すように、清掃部材２４の自由端部に曲げ部２４ａを形成し、曲げ部２４ａを無端ベルト２０表面に当接させるとよい。これにより、清掃部材２０の当接による無端ベルト２０表面の摩耗劣化を抑制し、長期に亘り安定した性能を得ることが可能となる。
【００２２】
また、上記清掃部材２４には導電性材料を用いるとよい。清掃部材２４に導電性を持たせることにより、電源２３から清掃部材２４に電圧を印加し、無端ベルト２０の表層に電圧を供給することが可能となる。清掃部材２４に導電性を持たせ、清掃部材２４を介して無端ベルト２０に電圧を印加する構成をとることで、無端ベルト２０は表層２０ａのみに導電性を持たせればよい。すなわち、無端ベルト２０は、ベルト内周面に導電性等を考慮せず、駆動に優れた材料や当接に有利な材料を選択することが可能となる。また、清掃部材２４を介して無端ベルト２０の表層２０ａに直接電圧が印加されることで、無端ベルト２０は印加電圧に対しリニアな電位特性となるため、印加電圧の設定が容易となる利点もある。なお、図４中、清掃部材２４は駆動ローラ２１の位置に設けられているが、他方のテンションローラ２２の位置に設けてもよい。
【００２３】
上記構成のプリンタにおいて、帯電装置６ではトナーの正規極性と同極性のＤＣ成分にＡＣ成分を重畳させた帯電バイアスをブラシローラ１０に印加することにより、感光体１とブラシローラ１０との間に放電を生じせしめて、感光体１を一様に帯電せしめる。同時に、転写バイアスローラ１７を通過後の感光体１に付着している転写残トナーは、トナー帯電制御装置８において感光体１と無端ベルト２０とのニップを通過することにより、帯電極性及び荷電性が整えられる。そして、トナー帯電制御装置８を通過した転写残トナーは、感光体１の回動により帯電装置６に移動し、帯電装置６内にて回動するブラシローラ（ファーブラシ）１０内部に取り込まれ回収される。その後、帯電装置６では、紙間タイミングやプリントジョブ終了後に、帯電バイアスを重畳電圧から直流電圧に切り換えて、ブラシローラ１０内に取り込んだ転写残トナーを感光体１表面に再転移させる。感光体１上に再転移した転写残トナーは、そのまま感光体１の回動により現像装置７まで移動し、現像ローラ１１との当接部から現像装置７内部に回収され、再利用される。
【００２４】
以上、本実施形態に係るプリンタによれば、トナー帯電制御手段であるトナー帯電制御装置８内において、無端ベルト２０が張架ローラである駆動ローラ２１及びテンションローラ２２によって張架されて像担持体である感光体２と当接している。無端ベルト２０は回動可能な構成となっているため、トナー固着が低減され、安定した帯電制御が得られやすくなる。また、感光体１と無端ベルト２０との間に広い当接面積を持たせることができるので、感光体１の感光層内に不要な電荷を発生させない。同時に、感光体１と無端ベルト２０とを所望の接触幅をもって均等に当接させることができ、安定した帯電制御が得られやすくなる。
また、感光体１と無端ベルト２０との当接状態は変化しにくく長寿命化に優れる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、無端ベルト２０表面の移動速度Ｓ１が感光体１表面の移動速度Ｓ２に対しＳ１≧Ｓ２となるように設定されている。そのため、無端ベルト２０へ転写残トナーが固着しにくくなり、安定した帯電制御が得られやすくなる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、バイアス印加手段である高圧電源２３により印加される無端ベルト２０の表面電位Ｖ１が感光体１への放電開始電圧Ｖｓに対しＶｓ＞Ｖ１となるように設定されている。そのため、帯電制御時に感光体１の感光層内に不要な電荷が発生しにくくなり、これを起因とする異常画像の発生を抑えることができる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、無端ベルト２０として、ＪＩＳ−Ａ硬度４０度以上のものを用いている。よって、無端ベルト２０は、感光体１に対し安定した接触幅が得られ、転写残トナーに対し帯電制御の変動を低減できる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、無端ベルト２０として、表面電気抵抗値が１０２以上１０７以下の範囲にあるものを用いることで、転写残トナーに対する安定した帯電制御と環境安定性（異常放電の抑止等）とを両立できる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、無端ベルト２０が酸化セシウム又はシリカ等の研磨剤を含有している。そのため、感光体１表面を摺擦し感光体１表面に付着した固着物や汚染物質を除去することができ、常に感光体１表面を清浄に保つことが可能となる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、無端ベルト２０を清掃する清掃部材２４を備えているので、常に無端ベルト２０を清浄に保つことが可能となる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、清掃部材２４の自由端部に形成された曲げ部２４ａが無端ベルト２０に当接している。よって、無端ベルト２０上の固着物を除去しつつ、無端ベルト２０表面の摩耗劣化を抑制することができ、長期に亘り安定した性能を得ることが可能となる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、導電性を有する清掃部材２４を介して無端ベルト２０に電圧が印加される。よって、無端ベルト２０は表層２０ａのみに導電性を持たせればよい。すなわち、無端ベルト２０は、ベルト内周面に導電性等を考慮せず、駆動に優れた材料や当接に有利な材料を選択することが可能となる。また、清掃部材２４を介して無端ベルト２０の表層に直接電圧が印加することで、無端ベルト２０は印加電圧に対しリニアな電位特性となるため、印加電圧の設定が容易となる利点もある。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、画像形成ユニット２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋがプリンタ本体に着脱可能なプロセスカートリッジとして構成されている。よって、画像形成ユニット２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ内に収容された部品に寿命がきたり、メンテナンスが必要になったりしたときは、その画像形成ユニットを交換すればよくメンテナンス性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態に係るプリンタの要部を示す概略構成図である。
【図２】同プリンタの画像形成ユニットの構成を示す構成図。
【図３】同画像形成ユニット内のトナー帯電制御装置の構成を示す拡大構成図。
【図４】同トナー帯電制御装置内の清掃部材の構成を示す拡大構成図。
【図５】クリーナーレス方式を採用した画像形成装置の要部の構成を示す概略構成図。
【図６】同画像形成装置のトナー帯電制御部材の構成を示す拡大構成図。
【符号の説明】
【００２６】
１ 感光体
２ 画像形成ユニット
３ 光書き込みユニット
４ 中間転写ユニット
５ 定着ユニット
６ 帯電装置
７ 現像装置
８ トナー帯電制御装置
２０ 無端ベルト
２１ 駆動ローラ
２２ テンションローラ
２３ 電源
２４ 清掃部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、該像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、該像担持体上の静電潜像をトナーによって現像する現像手段と、該像担持体上のトナー像を転写体に転写する転写手段と、該像担持体及び該像担持体に付着しているトナーのうち少なくとも一方を帯電せしめる帯電手段と、該帯電手段より像担持体移動方向上流側であって該転写手段より像担持体移動方向下流側に配置され、該像担持体上に残留する転写残トナーの帯電極性及び荷電性を制御するトナー帯電制御手段とを備え、
上記トナー帯電制御手段は、少なくとも表面が導電性を有する無端ベルトと、上記像担持体と該無端ベルトとが当接するように該無端ベルトを張架する複数の張架ローラと、該無端ベルト表面にバイアスを印加するバイアス印加手段とから構成され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、
上記無端ベルト表面の移動速度Ｓ１が上記像担持体表面の移動速度Ｓ２に対しＳ１≧Ｓ２であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１の画像形成装置において、
上記バイアス印加手段により印加される上記無端ベルトの表面電位Ｖ１が上記像担持体への放電開始電圧Ｖｓに対しＶｓ＞Ｖ１であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３の画像形成装置において、
上記無端ベルトとして、ＪＩＳ−Ａ硬度４０度以上のものを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４の画像形成装置において、
上記無端ベルトとして、表面電気抵抗値が１０２以上１０７以下の範囲にあるものを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４又は５の画像形成装置において、
上記無端ベルトは、少なくとも表層が研磨剤を含有する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、
上記研磨剤は、酸化セシウム又はシリカであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６又は７の画像形成装置において、
上記張架ローラのうちの一つのローラに対向して設置され、上記無端ベルトを清掃する清掃部材を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項８の画像形成装置において、
上記清掃部材は、自由端部に曲げ部が形成され、該曲げ部が上記無端ベルトに当接することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項８又は９の画像形成装置において、
上記清掃部材は導電性を有し、上記バイアス印加手段は該清掃部材を介して上記無端ベルト表面に電圧を印加することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
像担持体と、該像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、該像担持体上の静電潜像をトナーによって現像する現像手段と、該像担持体上のトナー像を転写体に転写する転写手段と、該像担持体及び該像担持体に付着しているトナーのうち少なくとも一方を帯電せしめる帯電手段と、該帯電手段より像担持体移動方向上流側であって該転写手段より像担持体移動方向下流側に配置され、該像担持体上に残留するトナーの極性及び荷電性を整えるトナー帯電制御手段とを備える画像形成装置内で、該像担持体と、該現像手段、該帯電手段、該トナー帯電制御手段から選択された少なくとも１以上の手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されるプロセスカートリッジにおいて、
上記プロセスカートリッジが上記請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０の画像形成装置に用いられるものであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１】
像担持体と、該像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、該像担持体上の静電潜像をトナーによって現像する現像手段と、該像担持体上のトナー像を転写体に転写する転写手段と、該像担持体及び該像担持体に付着しているトナーのうち少なくとも一方を帯電せしめる帯電手段と、該帯電手段より像担持体移動方向上流側であって該転写手段より像担持体移動方向下流側に配置され、該像担持体上に残留する転写残トナーの帯電極性及び荷電性を制御するトナー帯電制御手段とを備え、
上記トナー帯電制御手段は、少なくとも表面が導電性を有する無端ベルトと、上記像担持体と該無端ベルトとが当接するように該無端ベルトを張架する複数の張架ローラと、該無端ベルト表面にバイアスを印加するバイアス印加手段とから構成され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、
上記無端ベルト表面の移動速度Ｓ１が上記像担持体表面の移動速度Ｓ２に対しＳ１≧Ｓ２であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１の画像形成装置において、
上記バイアス印加手段により印加される上記無端ベルトの表面電位Ｖ１が上記像担持体への放電開始電圧Ｖｓに対しＶｓ＞Ｖ１であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３の画像形成装置において、
上記無端ベルトとして、ＪＩＳ−Ａ硬度４０度以上のものを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４の画像形成装置において、
上記無端ベルトとして、表面電気抵抗値が１０２以上１０７以下の範囲にあるものを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４又は５の画像形成装置において、
上記無端ベルトは、少なくとも表層が研磨剤を含有する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、
上記研磨剤は、酸化セシウム又はシリカであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６又は７の画像形成装置において、
上記張架ローラのうちの一つのローラに対向して設置され、上記無端ベルトを清掃する清掃部材を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項８の画像形成装置において、
上記清掃部材は、自由端部に曲げ部が形成され、該曲げ部が上記無端ベルトに当接することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項８又は９の画像形成装置において、
上記清掃部材は導電性を有し、上記バイアス印加手段は該清掃部材を介して上記無端ベルト表面に電圧を印加することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
像担持体と、該像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、該像担持体上の静電潜像をトナーによって現像する現像手段と、該像担持体上のトナー像を転写体に転写する転写手段と、該像担持体及び該像担持体に付着しているトナーのうち少なくとも一方を帯電せしめる帯電手段と、該帯電手段より像担持体移動方向上流側であって該転写手段より像担持体移動方向下流側に配置され、該像担持体上に残留するトナーの極性及び荷電性を整えるトナー帯電制御手段とを備える画像形成装置内で、該像担持体と、該現像手段、該帯電手段、該トナー帯電制御手段から選択された少なくとも１以上の手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されるプロセスカートリッジにおいて、
上記プロセスカートリッジが上記請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０の画像形成装置に用いられるものであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−４２４４５（Ｐ２００９−４２４４５Ａ）
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０６４９７（Ｐ２００７−２０６４９７）
【出願日】平成１９年８月８日（２００７．８．８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月８日（２００７．８．８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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