画像形成装置
【課題】電子写真方式の画像形成装置において、長期に亘って良好な画像形成を行うことができるようにする。
【解決手段】残留トナー帯電器１８に印加するＡＣバイアスを正規帯電極性側にオフセットすることにより、残留トナー帯電器１８に対してトナーの正規帯電極性と逆極性のバイアスを間欠的に与え、感光体ドラム１１上の転写残留トナーを残留トナー帯電器１８に一時捕獲し、均一化した後、正規帯電極性側に帯電調整して徐々に吐き出すことにより、トナー保持器１７が絶縁性であることに起因する、特にトナー保持器１７を通過する画像の幅が狭いときの画像ゴーストの発生を抑える。
【解決手段】残留トナー帯電器１８に印加するＡＣバイアスを正規帯電極性側にオフセットすることにより、残留トナー帯電器１８に対してトナーの正規帯電極性と逆極性のバイアスを間欠的に与え、感光体ドラム１１上の転写残留トナーを残留トナー帯電器１８に一時捕獲し、均一化した後、正規帯電極性側に帯電調整して徐々に吐き出すことにより、トナー保持器１７が絶縁性であることに起因する、特にトナー保持器１７を通過する画像の幅が狭いときの画像ゴーストの発生を抑える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関し、特に転写後の像担持体上の帯電電位を除去するための除電手段を持たない電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、転写プロセスの後に感光体上にトナーが残ると、当該残留トナーが感光体の感光特性を悪化させ、結果として、画像形成の品質劣化の要因となる。したがって、感光体上に残る転写残留トナーを、通常、クリーニングブレードなどのクリーニング機構で除去するようにしている。
【０００３】
これに対して、画像形成装置の簡略化をねらって、クリーニングブレードなどのクリーニング機構を設けずに、現像部の現像バイアス電位の設定条件を最適化することにより、現像部と転写残留トナーの回収（クリーニング）とを同時に行う、いわゆるクリーナレス方式が知られている。
【０００４】
このクリーナレス方式では、転写残留トナーを正規極性に帯電させる残留トナー帯電手段が用いられる。この残留トナー帯電手段としては、図８に示すように、導電性の固定ブラシ３０１を感光体ドラム１１に接触させることにより、感光体ドラム１１上の転写残留トナーを正規極性に帯電させる構成の残留トナー帯電器３００が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、固定ブラシ３０１を用いた残留トナー帯電器３００では、接触帯電器１３による感光体ドラム１１の帯電時に発生する放電生成物の除去が困難であるために、やはり画質劣化を引き起こすことがある。特に、直流電圧に交流電圧を重畳したＤＣ＋ＡＣ接触帯電方式では、感光体ドラム１１に対して直接放電を行っているために、多量の放電生成物が感光体ドラム１１の表面に付着する。そのため、高温高湿環境での画像の流れ（ｄｅｌｅｔｉｏｎ）が問題になることが多い。
【０００６】
また、転写残留トナーを正規極性に帯電させるために固定ブラシ３０１に印加する電圧によって感光体ドラム１１も同時に帯電する。このときの固定ブラシ３０１による感光体ドラム１１の帯電では、非常に帯電ムラが大きい。感光体ドラム１１は接触帯電器１３によって最終的に所望の電位に帯電される。その際に、固定ブラシ３０１による帯電ムラがあると、接触帯電器１３による帯電にも帯電ムラが生じてしまうために、ハーフトーンなど画像に濃度ムラなどが生じ、良好な画像形成が行えない。
【０００７】
このような固定ブラシ３０１による感光体ドラム１１の帯電時の帯電ムラを無くすために、従来は、固定ブラシを２つ並べて配置する構成が採られていた（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
一方、感光体ドラム１１上に残る転写残留トナーを、クリーニングブレードでかき落として除去するブレード方式では、クリーニングブレードの下流側において感光体ドラムに不織布を接触させ、この不織布で感光体ドラムの表面に付着した多量の放電生成物を除去する手法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２１５７９９号公報
【特許文献２】特開２００２−０９９１７６号公報
【特許文献３】特開２００２−２５８６６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献２記載の従来技術のように、固定ブラシを２つ並べて配置する構成を採ると、２つ目の固定ブラシを設置するための新たなスペースを確保する必要があるために、画像形成装置の小型化の妨げになるとともに、コストアップの一因となる。また、帯電ムラは、感光体ドラムに対してブラシの毛先部分が高圧力で点接触しているために電荷の注入現象が発生し、その部分の帯電電位が高くなってしまうことに起因して発生する。したがって、固定ブラシを２つ並べても、帯電ムラの発生原因を解消できる訳ではないために、固定ブラシによる帯電ムラを十分に無くすことはできない。
【００１１】
一方、特許文献３記載の従来技術のように、不織布を使用したとしても、除去できる放電生成物には限界があるために、高温高湿環境での画像の流れを十分に解消できない。また、放電生成物の除去性能を上げるために、不織布の感光体ドラムに対する当接圧を非常に高く設定すると、フィルミング（ｆｉｌｍｉｎｇ）やスクラッチ（傷）が発生するために、やはり良好な画像形成が行えない（良好な画像が得られない）。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、長期に亘って良好な画像形成を行うことが可能な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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、回転する像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記帯電手段によって帯電された前記像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、前記帯電手段の上流側、かつ、前記転写手段の下流側に設けられ、前記トナー像の転写後に前記像担持体上に残留する転写残留トナーを前記像担持体との接触面に保持する絶縁性のトナー保持手段と、前記帯電手段の上流側、かつ、前記トナー保持手段の下流側に設けられ、前記像担持体上のトナーを正規極性に帯電させる導電性を有する残留トナー帯電手段とを備え、前記残留トナー帯電手段に対してトナーの正規帯電極性と逆極性のバイアスを間欠的に与えることを特徴としている。
【００１４】
上記構成の画像形成装置は、小型化を目的として、転写後の像担持体上の帯電電位を除去するための除電手段を持たない構成となっている。除電手段を持たないと、画像部の電位が転写後にも像担持体上に残る。このとき、トナー保持手段が絶縁性であることで、特に画像部の幅が狭い場合に、トナー保持手段と像担持体との間の微小な隙間に電界強調が生じ、画像部であったところに、トナー保持手段に保持されている転写残留トナーを像担持体に付着させる方向の電界が発生するために、トナー保持手段内の正規帯電極性のトナーが現像され、像担持体１周の後の同じ位置に画像が残る、いわゆる画像ゴーストが発生する。
【００１５】
これに対して、残留トナー帯電手段に対してトナーの正規帯電極性と逆極性のバイアスを間欠的に与えることで、残留トナー帯電手段は像担持体上の転写残留トナーを間欠的に一時捕獲する。この一時捕獲されたトナーは、残留トナー帯電手段内で均一化され、正規帯電極性側に帯電調整され、徐々に吐き出される。このように、一時捕獲されたトナーが均一化され、正規帯電極性側に帯電調整されて徐々に吐き出されることで、画像ゴーストの発生が抑えられる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、トナー保持手段によって転写残留トナーを保持できるとともに、残留トナー帯電手段の作用によって画像ゴーストの発生を抑えることができるために、長期に亘って良好な画像形成を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明が適用される画像形成装置、例えばタンデム方式の画像形成装置の基本となる構成を模式的に示す概略構成図である。
【００１９】
本適用例に係る画像形成装置は、例えばデジタル複写機における画像出力装置として用いられ、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)イメージセンサ等を用いた画像読取装置によって原稿画像を読み取ることによって得られる画像データに基づいて、電子写真方式によって記録用紙にカラー画像を形成する。
【００２０】
ただし、本発明は、デジタル複写機への適用に限られるものではなく、例えばパーソナルコンピュータなどの画像データ入力装置から入力されるカラー画像情報に基づいて画像処理を行い、電子写真方式によって記録用紙にカラー画像を形成する画像形成装置に適用することも可能である。
【００２１】
図１に示すように、画像形成装置１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色材ごとにトナー像を形成する画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを備えている。なお、以降、各色材を区別して説明する必要がある場合、符号の後にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの何れかを付して説明し、各色材を区別する必要がない場合は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを付すのを省略するものとする。
【００２２】
画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、バックアップロール２１と例えば２個の張架ロール２２Ａ，２２Ｂによって張架された無端状の中間転写ベルト２３の進行方向に対して、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの色材の順番で直列に配列されている。中間転写ベルト２３は、画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの各像担持体としての感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋと、これら感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの各々に対して圧接して配置された一次転写ロール１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋとの間を挿通している。
【００２３】
（画像形成ユニット）
次に、画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの構成につき、イエロートナー像を形成する画像形成ユニット１０Ｙを代表して説明する。
【００２４】
感光体ドラム１１Ｙの周りには、一次転写ロール１２Ｙに加えて、当該一次転写ロール１２Ｙの反対側に接触帯電器１３Ｙが、当該接触帯電器１３Ｙの下流側、かつ、一次転写ロール１２Ｙの上流側に露光装置１４Ｙおよび現像装置１５Ｙが、一次転写ロール１２Ｙの下流側に除電器１６Ｙがそれぞれ配置されている。
【００２５】
接触帯電器１３Ｙは、例えば半導電性ロールからなり、ＤＣ＋ＡＣ接触帯電方式によって感光体ドラム１１Ｙの表面を一様に帯電する。露光装置１４Ｙは、接触帯電器１３Ｙによって帯電された感光体ドラム１１Ｙの表面に、イエロー画像に対応する静電潜像を形成する。
【００２６】
現像装置１５Ｙは、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスが印加される回転ロール１５１（図２を参照）を有し、露光装置１４Ｙによって感光体ドラム１１Ｙの表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する。具体的には、イエロー画像に対応する静電潜像は、回転ロール１５１に担持された例えば負極性に帯電されたトナーによって現像されることによりイエロートナー像となる。
【００２７】
一次転写ロール１２Ｙは、感光体ドラム１１Ｙに対する圧接力と、当該転写ロール１２Ｙに印加される正電位の転写バイアスによる静電吸引力とにより、感光体ドラム１１Ｙ上に形成されたイエロートナー像を中間転写ベルト２３に転写（一次転写）する。
【００２８】
なお、一次転写ロール１２Ｙによる一次転写では、イエロートナー像は全て中間転写ベルト２３に転写されず、その一部が転写残留イエロートナーとして感光体ドラム１１Ｙ上に残留する。そして、この転写残留イエロートナーについては、後述するトナー回収機構によって回収される。
【００２９】
ここでは、画像形成ユニット１０Ｙを代表してその構成について説明したが、画像形成ユニット１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋについても、画像形成ユニット１０Ｙと同様の構成となっている。そして、画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの相対的な位置の違いを考慮したタイミングで、画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの各々において画像形成処理が行われ、中間転写ベルト２３上に順次、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色材のトナー像が重ねられることによってフルカラートナー像が形成される。
【００３０】
このフルカラートナー像を記録用紙Ｐに二次転写するために、二次転写ロール２４がバックアップロール２１に対して圧接した状態で設けられている。二次転写ロール２４は、当該転写ロール２４に印加される一次転写ロール１２Ｙよりも高い正電位の転写バイアスによる静電吸引力により、所定のタイミングで二次転写位置Ａへと搬送されてきた記録用紙Ｐに中間転写ベルト２３上のフルカラートナー像を一括して転写する。
【００３１】
フルカラートナー像が転写された記録用紙Ｐは、中間転写ベルト２３から分離されて定着装置２５へ搬送される。定着装置２５は、熱と圧力によってフルカラートナー像を記録用紙Ｐに定着させる。記録用紙Ｐに転写されなかった中間転写ベルト２３上の転写残留トナーは、中間転写ベルト用クリーナ２６で回収される。
【００３２】
次に、上記構成の画像形成装置における主要部材の仕様および主要な電気仕様を記す。
【００３３】
感光体ドラム１１ ：直径約３０．０ｍｍの有機感光体
非画像部電位：−５００Ｖ
画像部電位 ：−１００Ｖ
プロセス速度 ：１０４ｍｍ／秒
現像方式 ：乾式二成分現像方式
接触帯電器１３ ：ＤＣ＋ＡＣ接触帯電方式
ＡＣ成分の周波数：６１４Ｈｚ
ＤＣ成分の電圧値：−５２０Ｖ
露光装置１４ ：レーザ波長＝７８０ｎｍ
現像ロール１５１ ：直径＝１６．０ｍｍ
回転速度＝２０８ｍｍ／秒
現像バイアス：ＤＣ成分電圧値＝−４００Ｖ
ＡＣ成分電圧値＝１．５ＫＶ(peak to peak)
周波数 ＝６ＫＨｚ
一次転写ロール１２：転写バイアス＝＋２０００Ｖ
二次転写ロール２４：転写バイアス＝＋１６００Ｖ
【００３４】
続いて、本発明の特徴とする、感光体ドラム１１Ｙ上の転写残留イエロートナーを回収する回収機構の具体的な実施の形態について説明する。
【００３５】
［実施形態］
図２は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の要部構成を示す概略構成図であり、図中、図１と同等部分には同一符号を付して示している。ここでは、画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの構成につき、イエロートナー像を形成する画像形成ユニット１０Ｙを代表して説明するものとする。
【００３６】
図２において、感光体ドラム１１Ｙの周りには、一次転写ロール１２Ｙ、接触帯電器１３Ｙ、露光装置１４Ｙおよび現像装置１５Ｙに加えて、接触帯電器１３Ｙの上流側、かつ、一次転写ロール１２Ｙの下流側にトナー保持器１７Ｙが、さらに接触帯電器１３Ｙの上流側、かつ、トナー保持器１７Ｙの下流側に残留トナー帯電器１８Ｙがそれぞれ配置されている。
【００３７】
トナー保持器１７Ｙは、感光体ドラム１１Ｙに対して接触した状態で設けられ、一次転写ロール１２Ｙによるイエロートナー像の中間転写ベルト２３への転写後に、感光体ドラム１１Ｙ上に残留する転写残留イエロートナーを感光体ドラム１１Ｙとの接触面に保持する。
【００３８】
残留トナー帯電器１８Ｙは、トナー保持器１７Ｙの部位以降に感光体ドラム１１Ｙ上に存在する正規極性と逆極性のトナーを正規極性（正規帯電極性）に帯電する。このとき、正規極性のトナーに対してはさらに正規極性側への帯電が行われることになる。
【００３９】
（トナー保持器）
ここで、トナー保持器１７（１７Ｙ）の具体的な構成の一例について図３を用いて説明する。
【００４０】
図３に示すように、トナー保持器１７は、四角柱状の絶縁性を有する基体１７１上に、絶縁性を有するウレタンスポンジ１７２が貼り付けられ、その上に絶縁性の微細繊維からなる不織布１７３が貼り付けられた構成となっている。このトナー保持器１７は、図２に示すように、不織布１７３が感光体ドラム１２（１２Ｙ）に圧接した状態で設けられる固定式のトナー保持器となっている。ここに、不織布とは、文字通り「織らない布」であり、繊維同士を様々な方法で結合させたシートである。
【００４１】
不織布としては、乾式不織布、スポンドバンド、湿式不織布などが知られている。本実施形態では、不織布１７３として乾式不織布を用いている。具体的には、繊維長が数ｃｍ程度の繊維を、カードやエアランダム機で薄いシートにし、必要に応じて何枚か重ねることによって乾式不織布を形成している。接合は、高圧細水流で繊維を絡めて行う（スパーンレス）。
【００４２】
図４に示すように、トナー保持器１７は、その長手方向の幅が、感光体ドラム１１の回転軸Ｋの軸方向の画像形成幅Ｒよりも幅広になるように形成されている。
【００４３】
トナー保持器１７の基体１７１の両端からは、感光体ドラム１１の回転軸Ｋの軸方向と同方向に、略四角柱形状のシャフト１７４が突出している。シャフト１７４は、基体１７１に対して固定された状態にある。シャフト１７４の両端部は、支持部１７５Ａ，１７５Ｂの四角形状の孔に通されることによって当該支持部１７５Ａ，１７５Ｂによって支持されている。
【００４４】
シャフト１７４は、一方の端部に設けられたバネ１７６によって他方の端部側に押圧されている。シャフト１７４の他方の端部には、ソレノイド１７７の可動軸１７８が結合されている。この可動軸１７８は、感光体ドラム１１の回転軸Ｋの軸方向（図中、矢印Ｎ方向）において進退（可動）する。
【００４５】
このように、ソレノイド１７７の動作／非動作に応じて可動軸１７８が進退することにより、トナー保持器１７の不織布１７３は、回転体ドラム１１の表面上を回転軸Ｋの軸方向（図中、矢印Ｍ方向）において摺動する。このような摺動動作を行っても、不織布１７３は、感光体ドラム１１に対してその画像形成幅Ｒの全域に亘って圧接された状態を維持することができる。
【００４６】
なお、トナー保持器１７の矢印Ｍ方向の駆動源としては、ソレノイド１７７に限られるものではなく、例えば、カムなどを用いて、矢印Ｍ方向における任意の位置に移動して固定可能な構成のものであっても良い。
【００４７】
次に、トナー保持器１７の作用について説明する。
【００４８】
トナー保持器１７は、不織布１７３が感光体ドラム１１の表面に当接していることで、一次転写ロール１２による一次転写によって中間転写ベルト２３に転写されずに感光体ドラム１１上に残った転写残留トナーを不織布１７３に一時的に保持することによって感光体ドラム１１の表面から除去する。
【００４９】
転写残留トナーのみならず、トナー保持器１７は、接触帯電器１３で感光体ドラム１１を帯電する際に発生する放電生成物についても保持することによって感光体ドラム１１上から除去する。この放電生成物については後述する。不織布１７３に転写残留トナーが保持されることで、この保持された転写残留トナーは、不織布１７３による放電生成物の除去能力を高める作用をなす。
【００５０】
ところで、本実施形態に係る画像形成装置１００は、以上の説明から明らかなように、装置の小型化を目的として、一時転写ローラ１２による中間転写ベルト２３への一時転写後に、感光体ドラム１１上の帯電電位を除去（解消）するための除電手段を持たない構成となっている。
【００５１】
このように、除電手段を持たないと、図５（Ａ）に示すように、画像部の電位が一時転写後にも感光体ドラム１１上に残る。このとき、トナー保持器１７が絶縁性の部材から構成されていることで、特にトナー保持器１７を通過する画像の幅が狭いと、図５（Ｂ）に示すように、トナー保持器１７の不織布１７３と感光体ドラム１１との間の微小な隙間に電界強調が生じる。
【００５２】
このように、トナー保持器１７の不織布１７３と感光体ドラム１１との間の微小な隙間で電界強調が生じると、感光体ドラム１１上の画像部であったところに、トナー保持器１７に保持されている転写残留トナーに対して、感光体ドラム１１に付着させる方向の電界が発生するために、トナー保持器１７内の正規帯電極性（本実施形態では、負極性）のトナーが現像される。
【００５３】
その結果、図６に示すように、感光体ドラム１１の１周後（２周目）の同じ位置に画像が残る、いわゆる画像ゴーストが発生する。図６には、一例として、１０×９０ｍｍのＣｉｎ(input coverage)１００％のパッチを１０ｍｍの間隔で形成したＡ３サイズの画像パターンを形成した場合を想定している。因みに、９０ｍｍは、感光体ドラム１１の周の長さである。
【００５４】
そこで、本実施形態に係る画像形成装置１００においては、以下に説明する残留トナー帯電器１８Ｙの作用により、画像ゴーストの発生を抑制することを特徴としている。
【００５５】
（残留トナー帯電器）
図２において、トナー保持器１７Ｙの下流側に位置する残留トナー帯電器１８Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの表面に均一に当接した状態で設けられ、導電性の回転シャフト１８１を軸心として回転する適度な導電性を有する不織布ロール１８２を備えた回転式の残留トナー帯電器となっている。
【００５６】
不織布ロール１８２には、例えば乾式不織布を用いている。また、不織布ロール１８２に用いる繊維は、例えば、絶縁性ナイロン−ポリエステル混綿繊維であり、ポリピロール樹脂をコーティングすることによって導電性が付与されている。
【００５７】
不織布ロール１８２には、例えば図７に示すように、トナーの正規帯電極性側に例えば−３００Ｖ程度オフセットされたＡＣ（交流）バイアスが導電性の回転シャフト１８１を介して印加される。このＡＣバイアスは、例えば８００Ｖ(peak to peak)程度の振幅を持つことで、残留トナー帯電器１８Ｙに対してトナーの正規帯電極性と逆極性のバイアスを間欠的に与えることになる。なお、ＡＣバイアスのオフセット電圧および振幅の数値は一例に過ぎず、これに限られるものではない。
【００５８】
次に、残留トナー帯電器１８Ｙの作用について説明する。
【００５９】
残留トナー帯電器１８Ｙは、トナーの正規帯電極性（本実施形態では、負極性）と逆極性のバイアスが間欠的に与えることで、感光体ドラム１１上の転写残留トナーを間欠的に一時捕獲する。この一時捕獲されたトナーは、残留トナー帯電器１８Ｙ内で均一化され、正規帯電極性側に帯電調整され、残留トナー帯電器１８Ｙから徐々に吐き出される。このように、一時捕獲されたトナーが均一化され、正規帯電極性側に帯電調整されて徐々に吐き出されることで、画像ゴーストの発生が抑えられる。また、この帯電調整によって転写履歴が解消される。
【００６０】
残留トナー帯電器１８Ｙによって正規帯電極性側に帯電調整された転写残留トナーは、感光体ドラム１１の回転に伴って接触帯電器１３Ｙに送られる。接触帯電器１３Ｙには、先述したように、−５２０Ｖの帯電バイアスが印加されている。これにより、正規極性に帯電された感光体ドラム１１上の転写残留トナーには、接触帯電器１３Ｙとの間に斥力が作用する。したがって、正規極性の転写残留トナーは、接触帯電器１３Ｙに付着することなく、接触帯電器１３Ｙを通過する。
【００６１】
接触帯電器１３Ｙを通過した正規極性の転写残留トナーは、感光体ドラム１１の回転に伴って現像装置１５の現像ロール１５１と対向する部位（現像部）に送られる。ここで、現像ロール１５１の現像バイアスの設定条件を最適化することにより、現像装置１５によって現像が行われると同時に、正規極性の転写残留トナーの回収が行われる（クリーニング）。なお、現像ロール１５１は、転写残留トナーの回収効率を上げるために、感光体ドラム１１Ｙの回転方向と逆方向に回転している。
【００６２】
ところで、接触帯電器１３Ｙで帯電する際に、放電生成物（具体的には、放電時に発生するオゾンや窒素酸化物などの発生物質やそれらの反応生成物）が発生する。特に、本実施形態のように、ＤＣ＋ＡＣ接触帯電方式を採る接触帯電器１３Ｙで帯電する場合には放電生成物が多く発生する。この放電生成物は、感光体ドラム１１の表面に付着し、特に高温高湿下において、感光体ドラム１１の表面の電気抵抗を低下させる。
【００６３】
感光体ドラム１１の表面の電気抵抗が低下すると、静電潜像が乱れ、画像流れ（ｄｅｌｅｔｉｏｎ）の発生原因となる。特に、本実施形態に係る画像形成装置のように、感光体ドラム１１上の転写残留トナーを除去するための格別なクリーニング機構を持たずに、現像ロール１５１の現像バイアスの設定を最適化することで、現像装置１５で現像と転写残留トナーの回収（クリーニング）とを同時に行う、いわゆるクリーナレスシステムでは、このような感光体ドラム１１上の放電生成物をクリーニング機構で回収できないために、当該放電生成物による影響が大きい。
【００６４】
ところが、本実施形態に係る画像形成装置では、一次転写ロール１２の下流側に配置されたトナー保持器１７の不織布１７３に付着して一時的に保持された転写残留トナーが、感光体ドラム１１の回転に伴って放電生成物を良好に除去するために、クリーニングブレードなどの格別なクリーニング機構を持たなくても、放電生成物が付着することによる不具合、即ち画像流れを防止することができる。
【００６５】
また、転写残留トナーが接触帯電器１３に付着しないようにするために、当該転写残留トナーを正規極性に帯電調整する残留トナー帯電器１８は、その印加電圧によって感光体ドラム１１も帯電する。残留トナー帯電器１８の不織布ロール１８２は、感光体ドラム１１の表面に均一に当接しているために帯電ムラが少なく、よって接触帯電器１３による帯電調整後の帯電ムラも少ない。
【００６６】
したがって、ハーフトーンなどの画像に濃度ムラなどが生じないために、良好な画像形成を行うことができる。また、接触帯電器１３による帯電ムラを解消するために、当該接触帯電器１３の帯電性能を必要以上に上げる必要がない。つまり、接触帯電器１３に印加する電圧を必要以上に高くする必要がないために、放電生成物の発生も抑えられる。
【００６７】
上述したように、電子写真方式の画像形成装置１００において、接触帯電器１３の上流側、かつ、一次転写ロール１２の下流側にトナー保持器１７を配置し、当該トナー保持器１７によって転写残留トナーを一次的に保持することにより、この保持された転写残留トナーが感光体ドラム１１の回転に伴って放電生成物を良好に除去するために、放電生成物が付着することによる画像流れを防止することができる。
【００６８】
また、接触帯電器１３の上流側、かつ、トナー保持器１７の下流側に残留トナー帯電器１８を配置し、当該残留トナー帯電器１８によって転写残留トナーを正規極性に帯電調整することにより、この正規極性に帯電された転写残留トナーは、接触帯電器１３に付着することなく、現像装置１５の現像ロール１５１と対向する部位に送られ、現像装置１５で確実に回収される。
【００６９】
さらに、残留トナー帯電器１８は、その印加電圧によって感光体ドラム１１をムラなく帯電調整するために、接触帯電器１３による帯電後の帯電ムラも少なく、よってハーフトーンなどの画像に濃度ムラなどが生じないために、良好な画像形成を行うことができるとともに、接触帯電器１３に印加する電圧を必要以上に高くすることなく、放電生成物の発生を抑えることができる。
【００７０】
特に、本実施形態に係る画像形成装置１００においては、残留トナー帯電器１８に対してトナーの正規帯電極性（本実施形態では、負極性）と逆極性のバイアスを間欠的に与えるようにすることで、残留トナー帯電器１８は、感光体ドラム１１上の転写残留トナーを間欠的に一時捕獲し、均一化した後、正規帯電極性側に帯電調整して徐々に吐き出すように作用する。この残留トナー帯電器１８の作用により、トナー保持器１７が絶縁性であることに起因する、特にトナー保持器１７を通過する画像の幅が狭いときの画像ゴーストの発生を抑えることができるために、長期に亘って良好な画像形成を行うことができる。
【００７１】
しかも、トナー保持器１７が絶縁性であることにより、導電性の部材からなる残留トナー帯電器１８との間の距離を縮めても、トナー保持器１７と残留トナー帯電器１８との間で電気リークが生じることがないために、トナー保持器１７と残留トナー帯電器１８とを近接配置することができ、それに伴って画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの小型化、ひいては画像形成装置全体の小型化を図ることができる。
【００７２】
また、残留トナー帯電器１８に対して正規帯電極性側にオフセットとしたＡＣバイアスを与えることで、残留トナー帯電器１８によって転写残留トナーを正規帯電極性側に過剰に帯電することによる不具合を解消できるという利点もある。
【００７３】
すなわち、正規帯電極性と逆極性の転写残留トナーを正規帯電極性に確実に帯電させるために、例えば−７００Ｖ程度の高い電圧のＤＣバイアスで転写残留トナーの帯電調整を行うと、当該トナーを正規帯電極性側に過剰に帯電する場合がある。すると、転写残留トナーの感光体ドラム１１に対する付着力が非常に強くなるために、当該トナーを現像器１５で回収できなくなったりする場合がある。
【００７４】
これに対して、本実施形態に係る画像形成装置１００のように、残留トナー帯電器１８に対してトナーの正規帯電極性側に−３００Ｖ程度オフセットされた８００Ｖ(peak to peak)程度の振幅を持つＡＣバイアス（図７を参照）を与えることで、ピークで−７００Ｖのバイアス電圧で転写残留トナーが帯電されるものの、それは瞬間的なものであり、平均的なバイアス電圧は−３００Ｖ程度となり、転写残留トナーに対する過剰帯電をなくすことができるために、当該トナーを現像器１５で回収できることになる。
【００７５】
因みに、本実施形態に係る技術、即ち残留トナー帯電器１８の作用により、画像ゴーストの発生を抑制する技術を用いない場合には、例えばＡ４サイズのプリント枚数が１０００枚程度でも画像ゴーストが発生するのに対して、当該技術を用いた場合には、少なくとも１００００枚程度まで画像ゴーストが発生しないことが確認されている。
【００７６】
なお、上記実施形態では、ＡＣ波形（正弦波波形）のバイアスを正規帯電極性側にオフセットすることにより、残留トナー帯電器１８に対してトナーの正規帯電極性と逆極性のバイアスを間欠的に与えるとしたが、これは一例に過ぎず、例えばパルス波形のバイアスを正規帯電極性側にオフセットすることによっても、残留トナー帯電器１８に対してトナーの正規帯電極性と逆極性のバイアスを間欠的に与えることができる。
【００７７】
また、上記実施形態では、トナー保持器１７を固定型のトナー保持器、残留トナー帯電器１８を回転型の残留トナー帯電器とした場合を例に挙げて説明したが、これは一例に過ぎず、トナー保持器１７を残留トナー帯電器１８と同じ構成の回転型のトナー保持器としたり、残留トナー帯電器１８をトナー保持器１７と同じ構成の固定型の残留トナー帯電器としたりするなど、固定型と回転型、固定型と固定型、回転型と回転型などその組み合わせは任意に設定可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明が適用されるタンデム方式の画像形成装置の基本となる構成を模式的に示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の要部の構成を示す概略構成図である。
【図３】トナー保持器の具体的な構成の一例を示す側面図である。
【図４】トナー保持器を感光体ドラムに圧接した状態を上方から見た図である。
【図５】画像ゴーストの発生原因の説明図である。
【図６】画像の幅が狭い画像パターンの一例を示す図である。
【図７】残留トナー帯電器に与えるＡＣバイアスの波形図である。
【図８】従来技術の課題の説明図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０（１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ）…画像形成ユニット、１１（１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ）…感光体ドラム、１２（１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ）…一次転写ロール、１３（１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ）…接触帯電器、１４（１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋ）…露光装置、１５（１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ）…現像装置、１７（１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋ）…トナー保持器、１８（１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋ）…残留トナー帯電器、２１…バックアップロール、２３…中間転写ベルト、２５…定着装置、１００…画像形成装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関し、特に転写後の像担持体上の帯電電位を除去するための除電手段を持たない電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、転写プロセスの後に感光体上にトナーが残ると、当該残留トナーが感光体の感光特性を悪化させ、結果として、画像形成の品質劣化の要因となる。したがって、感光体上に残る転写残留トナーを、通常、クリーニングブレードなどのクリーニング機構で除去するようにしている。
【０００３】
これに対して、画像形成装置の簡略化をねらって、クリーニングブレードなどのクリーニング機構を設けずに、現像部の現像バイアス電位の設定条件を最適化することにより、現像部と転写残留トナーの回収（クリーニング）とを同時に行う、いわゆるクリーナレス方式が知られている。
【０００４】
このクリーナレス方式では、転写残留トナーを正規極性に帯電させる残留トナー帯電手段が用いられる。この残留トナー帯電手段としては、図８に示すように、導電性の固定ブラシ３０１を感光体ドラム１１に接触させることにより、感光体ドラム１１上の転写残留トナーを正規極性に帯電させる構成の残留トナー帯電器３００が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、固定ブラシ３０１を用いた残留トナー帯電器３００では、接触帯電器１３による感光体ドラム１１の帯電時に発生する放電生成物の除去が困難であるために、やはり画質劣化を引き起こすことがある。特に、直流電圧に交流電圧を重畳したＤＣ＋ＡＣ接触帯電方式では、感光体ドラム１１に対して直接放電を行っているために、多量の放電生成物が感光体ドラム１１の表面に付着する。そのため、高温高湿環境での画像の流れ（ｄｅｌｅｔｉｏｎ）が問題になることが多い。
【０００６】
また、転写残留トナーを正規極性に帯電させるために固定ブラシ３０１に印加する電圧によって感光体ドラム１１も同時に帯電する。このときの固定ブラシ３０１による感光体ドラム１１の帯電では、非常に帯電ムラが大きい。感光体ドラム１１は接触帯電器１３によって最終的に所望の電位に帯電される。その際に、固定ブラシ３０１による帯電ムラがあると、接触帯電器１３による帯電にも帯電ムラが生じてしまうために、ハーフトーンなど画像に濃度ムラなどが生じ、良好な画像形成が行えない。
【０００７】
このような固定ブラシ３０１による感光体ドラム１１の帯電時の帯電ムラを無くすために、従来は、固定ブラシを２つ並べて配置する構成が採られていた（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
一方、感光体ドラム１１上に残る転写残留トナーを、クリーニングブレードでかき落として除去するブレード方式では、クリーニングブレードの下流側において感光体ドラムに不織布を接触させ、この不織布で感光体ドラムの表面に付着した多量の放電生成物を除去する手法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２１５７９９号公報
【特許文献２】特開２００２−０９９１７６号公報
【特許文献３】特開２００２−２５８６６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献２記載の従来技術のように、固定ブラシを２つ並べて配置する構成を採ると、２つ目の固定ブラシを設置するための新たなスペースを確保する必要があるために、画像形成装置の小型化の妨げになるとともに、コストアップの一因となる。また、帯電ムラは、感光体ドラムに対してブラシの毛先部分が高圧力で点接触しているために電荷の注入現象が発生し、その部分の帯電電位が高くなってしまうことに起因して発生する。したがって、固定ブラシを２つ並べても、帯電ムラの発生原因を解消できる訳ではないために、固定ブラシによる帯電ムラを十分に無くすことはできない。
【００１１】
一方、特許文献３記載の従来技術のように、不織布を使用したとしても、除去できる放電生成物には限界があるために、高温高湿環境での画像の流れを十分に解消できない。また、放電生成物の除去性能を上げるために、不織布の感光体ドラムに対する当接圧を非常に高く設定すると、フィルミング（ｆｉｌｍｉｎｇ）やスクラッチ（傷）が発生するために、やはり良好な画像形成が行えない（良好な画像が得られない）。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、長期に亘って良好な画像形成を行うことが可能な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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、回転する像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記帯電手段によって帯電された前記像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、前記帯電手段の上流側、かつ、前記転写手段の下流側に設けられ、前記トナー像の転写後に前記像担持体上に残留する転写残留トナーを前記像担持体との接触面に保持する絶縁性のトナー保持手段と、前記帯電手段の上流側、かつ、前記トナー保持手段の下流側に設けられ、前記像担持体上のトナーを正規極性に帯電させる導電性を有する残留トナー帯電手段とを備え、前記残留トナー帯電手段に対してトナーの正規帯電極性と逆極性のバイアスを間欠的に与えることを特徴としている。
【００１４】
上記構成の画像形成装置は、小型化を目的として、転写後の像担持体上の帯電電位を除去するための除電手段を持たない構成となっている。除電手段を持たないと、画像部の電位が転写後にも像担持体上に残る。このとき、トナー保持手段が絶縁性であることで、特に画像部の幅が狭い場合に、トナー保持手段と像担持体との間の微小な隙間に電界強調が生じ、画像部であったところに、トナー保持手段に保持されている転写残留トナーを像担持体に付着させる方向の電界が発生するために、トナー保持手段内の正規帯電極性のトナーが現像され、像担持体１周の後の同じ位置に画像が残る、いわゆる画像ゴーストが発生する。
【００１５】
これに対して、残留トナー帯電手段に対してトナーの正規帯電極性と逆極性のバイアスを間欠的に与えることで、残留トナー帯電手段は像担持体上の転写残留トナーを間欠的に一時捕獲する。この一時捕獲されたトナーは、残留トナー帯電手段内で均一化され、正規帯電極性側に帯電調整され、徐々に吐き出される。このように、一時捕獲されたトナーが均一化され、正規帯電極性側に帯電調整されて徐々に吐き出されることで、画像ゴーストの発生が抑えられる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、トナー保持手段によって転写残留トナーを保持できるとともに、残留トナー帯電手段の作用によって画像ゴーストの発生を抑えることができるために、長期に亘って良好な画像形成を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明が適用される画像形成装置、例えばタンデム方式の画像形成装置の基本となる構成を模式的に示す概略構成図である。
【００１９】
本適用例に係る画像形成装置は、例えばデジタル複写機における画像出力装置として用いられ、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)イメージセンサ等を用いた画像読取装置によって原稿画像を読み取ることによって得られる画像データに基づいて、電子写真方式によって記録用紙にカラー画像を形成する。
【００２０】
ただし、本発明は、デジタル複写機への適用に限られるものではなく、例えばパーソナルコンピュータなどの画像データ入力装置から入力されるカラー画像情報に基づいて画像処理を行い、電子写真方式によって記録用紙にカラー画像を形成する画像形成装置に適用することも可能である。
【００２１】
図１に示すように、画像形成装置１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色材ごとにトナー像を形成する画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを備えている。なお、以降、各色材を区別して説明する必要がある場合、符号の後にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの何れかを付して説明し、各色材を区別する必要がない場合は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを付すのを省略するものとする。
【００２２】
画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、バックアップロール２１と例えば２個の張架ロール２２Ａ，２２Ｂによって張架された無端状の中間転写ベルト２３の進行方向に対して、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの色材の順番で直列に配列されている。中間転写ベルト２３は、画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの各像担持体としての感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋと、これら感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの各々に対して圧接して配置された一次転写ロール１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋとの間を挿通している。
【００２３】
（画像形成ユニット）
次に、画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの構成につき、イエロートナー像を形成する画像形成ユニット１０Ｙを代表して説明する。
【００２４】
感光体ドラム１１Ｙの周りには、一次転写ロール１２Ｙに加えて、当該一次転写ロール１２Ｙの反対側に接触帯電器１３Ｙが、当該接触帯電器１３Ｙの下流側、かつ、一次転写ロール１２Ｙの上流側に露光装置１４Ｙおよび現像装置１５Ｙが、一次転写ロール１２Ｙの下流側に除電器１６Ｙがそれぞれ配置されている。
【００２５】
接触帯電器１３Ｙは、例えば半導電性ロールからなり、ＤＣ＋ＡＣ接触帯電方式によって感光体ドラム１１Ｙの表面を一様に帯電する。露光装置１４Ｙは、接触帯電器１３Ｙによって帯電された感光体ドラム１１Ｙの表面に、イエロー画像に対応する静電潜像を形成する。
【００２６】
現像装置１５Ｙは、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスが印加される回転ロール１５１（図２を参照）を有し、露光装置１４Ｙによって感光体ドラム１１Ｙの表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する。具体的には、イエロー画像に対応する静電潜像は、回転ロール１５１に担持された例えば負極性に帯電されたトナーによって現像されることによりイエロートナー像となる。
【００２７】
一次転写ロール１２Ｙは、感光体ドラム１１Ｙに対する圧接力と、当該転写ロール１２Ｙに印加される正電位の転写バイアスによる静電吸引力とにより、感光体ドラム１１Ｙ上に形成されたイエロートナー像を中間転写ベルト２３に転写（一次転写）する。
【００２８】
なお、一次転写ロール１２Ｙによる一次転写では、イエロートナー像は全て中間転写ベルト２３に転写されず、その一部が転写残留イエロートナーとして感光体ドラム１１Ｙ上に残留する。そして、この転写残留イエロートナーについては、後述するトナー回収機構によって回収される。
【００２９】
ここでは、画像形成ユニット１０Ｙを代表してその構成について説明したが、画像形成ユニット１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋについても、画像形成ユニット１０Ｙと同様の構成となっている。そして、画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの相対的な位置の違いを考慮したタイミングで、画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの各々において画像形成処理が行われ、中間転写ベルト２３上に順次、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色材のトナー像が重ねられることによってフルカラートナー像が形成される。
【００３０】
このフルカラートナー像を記録用紙Ｐに二次転写するために、二次転写ロール２４がバックアップロール２１に対して圧接した状態で設けられている。二次転写ロール２４は、当該転写ロール２４に印加される一次転写ロール１２Ｙよりも高い正電位の転写バイアスによる静電吸引力により、所定のタイミングで二次転写位置Ａへと搬送されてきた記録用紙Ｐに中間転写ベルト２３上のフルカラートナー像を一括して転写する。
【００３１】
フルカラートナー像が転写された記録用紙Ｐは、中間転写ベルト２３から分離されて定着装置２５へ搬送される。定着装置２５は、熱と圧力によってフルカラートナー像を記録用紙Ｐに定着させる。記録用紙Ｐに転写されなかった中間転写ベルト２３上の転写残留トナーは、中間転写ベルト用クリーナ２６で回収される。
【００３２】
次に、上記構成の画像形成装置における主要部材の仕様および主要な電気仕様を記す。
【００３３】
感光体ドラム１１ ：直径約３０．０ｍｍの有機感光体
非画像部電位：−５００Ｖ
画像部電位 ：−１００Ｖ
プロセス速度 ：１０４ｍｍ／秒
現像方式 ：乾式二成分現像方式
接触帯電器１３ ：ＤＣ＋ＡＣ接触帯電方式
ＡＣ成分の周波数：６１４Ｈｚ
ＤＣ成分の電圧値：−５２０Ｖ
露光装置１４ ：レーザ波長＝７８０ｎｍ
現像ロール１５１ ：直径＝１６．０ｍｍ
回転速度＝２０８ｍｍ／秒
現像バイアス：ＤＣ成分電圧値＝−４００Ｖ
ＡＣ成分電圧値＝１．５ＫＶ(peak to peak)
周波数 ＝６ＫＨｚ
一次転写ロール１２：転写バイアス＝＋２０００Ｖ
二次転写ロール２４：転写バイアス＝＋１６００Ｖ
【００３４】
続いて、本発明の特徴とする、感光体ドラム１１Ｙ上の転写残留イエロートナーを回収する回収機構の具体的な実施の形態について説明する。
【００３５】
［実施形態］
図２は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の要部構成を示す概略構成図であり、図中、図１と同等部分には同一符号を付して示している。ここでは、画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの構成につき、イエロートナー像を形成する画像形成ユニット１０Ｙを代表して説明するものとする。
【００３６】
図２において、感光体ドラム１１Ｙの周りには、一次転写ロール１２Ｙ、接触帯電器１３Ｙ、露光装置１４Ｙおよび現像装置１５Ｙに加えて、接触帯電器１３Ｙの上流側、かつ、一次転写ロール１２Ｙの下流側にトナー保持器１７Ｙが、さらに接触帯電器１３Ｙの上流側、かつ、トナー保持器１７Ｙの下流側に残留トナー帯電器１８Ｙがそれぞれ配置されている。
【００３７】
トナー保持器１７Ｙは、感光体ドラム１１Ｙに対して接触した状態で設けられ、一次転写ロール１２Ｙによるイエロートナー像の中間転写ベルト２３への転写後に、感光体ドラム１１Ｙ上に残留する転写残留イエロートナーを感光体ドラム１１Ｙとの接触面に保持する。
【００３８】
残留トナー帯電器１８Ｙは、トナー保持器１７Ｙの部位以降に感光体ドラム１１Ｙ上に存在する正規極性と逆極性のトナーを正規極性（正規帯電極性）に帯電する。このとき、正規極性のトナーに対してはさらに正規極性側への帯電が行われることになる。
【００３９】
（トナー保持器）
ここで、トナー保持器１７（１７Ｙ）の具体的な構成の一例について図３を用いて説明する。
【００４０】
図３に示すように、トナー保持器１７は、四角柱状の絶縁性を有する基体１７１上に、絶縁性を有するウレタンスポンジ１７２が貼り付けられ、その上に絶縁性の微細繊維からなる不織布１７３が貼り付けられた構成となっている。このトナー保持器１７は、図２に示すように、不織布１７３が感光体ドラム１２（１２Ｙ）に圧接した状態で設けられる固定式のトナー保持器となっている。ここに、不織布とは、文字通り「織らない布」であり、繊維同士を様々な方法で結合させたシートである。
【００４１】
不織布としては、乾式不織布、スポンドバンド、湿式不織布などが知られている。本実施形態では、不織布１７３として乾式不織布を用いている。具体的には、繊維長が数ｃｍ程度の繊維を、カードやエアランダム機で薄いシートにし、必要に応じて何枚か重ねることによって乾式不織布を形成している。接合は、高圧細水流で繊維を絡めて行う（スパーンレス）。
【００４２】
図４に示すように、トナー保持器１７は、その長手方向の幅が、感光体ドラム１１の回転軸Ｋの軸方向の画像形成幅Ｒよりも幅広になるように形成されている。
【００４３】
トナー保持器１７の基体１７１の両端からは、感光体ドラム１１の回転軸Ｋの軸方向と同方向に、略四角柱形状のシャフト１７４が突出している。シャフト１７４は、基体１７１に対して固定された状態にある。シャフト１７４の両端部は、支持部１７５Ａ，１７５Ｂの四角形状の孔に通されることによって当該支持部１７５Ａ，１７５Ｂによって支持されている。
【００４４】
シャフト１７４は、一方の端部に設けられたバネ１７６によって他方の端部側に押圧されている。シャフト１７４の他方の端部には、ソレノイド１７７の可動軸１７８が結合されている。この可動軸１７８は、感光体ドラム１１の回転軸Ｋの軸方向（図中、矢印Ｎ方向）において進退（可動）する。
【００４５】
このように、ソレノイド１７７の動作／非動作に応じて可動軸１７８が進退することにより、トナー保持器１７の不織布１７３は、回転体ドラム１１の表面上を回転軸Ｋの軸方向（図中、矢印Ｍ方向）において摺動する。このような摺動動作を行っても、不織布１７３は、感光体ドラム１１に対してその画像形成幅Ｒの全域に亘って圧接された状態を維持することができる。
【００４６】
なお、トナー保持器１７の矢印Ｍ方向の駆動源としては、ソレノイド１７７に限られるものではなく、例えば、カムなどを用いて、矢印Ｍ方向における任意の位置に移動して固定可能な構成のものであっても良い。
【００４７】
次に、トナー保持器１７の作用について説明する。
【００４８】
トナー保持器１７は、不織布１７３が感光体ドラム１１の表面に当接していることで、一次転写ロール１２による一次転写によって中間転写ベルト２３に転写されずに感光体ドラム１１上に残った転写残留トナーを不織布１７３に一時的に保持することによって感光体ドラム１１の表面から除去する。
【００４９】
転写残留トナーのみならず、トナー保持器１７は、接触帯電器１３で感光体ドラム１１を帯電する際に発生する放電生成物についても保持することによって感光体ドラム１１上から除去する。この放電生成物については後述する。不織布１７３に転写残留トナーが保持されることで、この保持された転写残留トナーは、不織布１７３による放電生成物の除去能力を高める作用をなす。
【００５０】
ところで、本実施形態に係る画像形成装置１００は、以上の説明から明らかなように、装置の小型化を目的として、一時転写ローラ１２による中間転写ベルト２３への一時転写後に、感光体ドラム１１上の帯電電位を除去（解消）するための除電手段を持たない構成となっている。
【００５１】
このように、除電手段を持たないと、図５（Ａ）に示すように、画像部の電位が一時転写後にも感光体ドラム１１上に残る。このとき、トナー保持器１７が絶縁性の部材から構成されていることで、特にトナー保持器１７を通過する画像の幅が狭いと、図５（Ｂ）に示すように、トナー保持器１７の不織布１７３と感光体ドラム１１との間の微小な隙間に電界強調が生じる。
【００５２】
このように、トナー保持器１７の不織布１７３と感光体ドラム１１との間の微小な隙間で電界強調が生じると、感光体ドラム１１上の画像部であったところに、トナー保持器１７に保持されている転写残留トナーに対して、感光体ドラム１１に付着させる方向の電界が発生するために、トナー保持器１７内の正規帯電極性（本実施形態では、負極性）のトナーが現像される。
【００５３】
その結果、図６に示すように、感光体ドラム１１の１周後（２周目）の同じ位置に画像が残る、いわゆる画像ゴーストが発生する。図６には、一例として、１０×９０ｍｍのＣｉｎ(input coverage)１００％のパッチを１０ｍｍの間隔で形成したＡ３サイズの画像パターンを形成した場合を想定している。因みに、９０ｍｍは、感光体ドラム１１の周の長さである。
【００５４】
そこで、本実施形態に係る画像形成装置１００においては、以下に説明する残留トナー帯電器１８Ｙの作用により、画像ゴーストの発生を抑制することを特徴としている。
【００５５】
（残留トナー帯電器）
図２において、トナー保持器１７Ｙの下流側に位置する残留トナー帯電器１８Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの表面に均一に当接した状態で設けられ、導電性の回転シャフト１８１を軸心として回転する適度な導電性を有する不織布ロール１８２を備えた回転式の残留トナー帯電器となっている。
【００５６】
不織布ロール１８２には、例えば乾式不織布を用いている。また、不織布ロール１８２に用いる繊維は、例えば、絶縁性ナイロン−ポリエステル混綿繊維であり、ポリピロール樹脂をコーティングすることによって導電性が付与されている。
【００５７】
不織布ロール１８２には、例えば図７に示すように、トナーの正規帯電極性側に例えば−３００Ｖ程度オフセットされたＡＣ（交流）バイアスが導電性の回転シャフト１８１を介して印加される。このＡＣバイアスは、例えば８００Ｖ(peak to peak)程度の振幅を持つことで、残留トナー帯電器１８Ｙに対してトナーの正規帯電極性と逆極性のバイアスを間欠的に与えることになる。なお、ＡＣバイアスのオフセット電圧および振幅の数値は一例に過ぎず、これに限られるものではない。
【００５８】
次に、残留トナー帯電器１８Ｙの作用について説明する。
【００５９】
残留トナー帯電器１８Ｙは、トナーの正規帯電極性（本実施形態では、負極性）と逆極性のバイアスが間欠的に与えることで、感光体ドラム１１上の転写残留トナーを間欠的に一時捕獲する。この一時捕獲されたトナーは、残留トナー帯電器１８Ｙ内で均一化され、正規帯電極性側に帯電調整され、残留トナー帯電器１８Ｙから徐々に吐き出される。このように、一時捕獲されたトナーが均一化され、正規帯電極性側に帯電調整されて徐々に吐き出されることで、画像ゴーストの発生が抑えられる。また、この帯電調整によって転写履歴が解消される。
【００６０】
残留トナー帯電器１８Ｙによって正規帯電極性側に帯電調整された転写残留トナーは、感光体ドラム１１の回転に伴って接触帯電器１３Ｙに送られる。接触帯電器１３Ｙには、先述したように、−５２０Ｖの帯電バイアスが印加されている。これにより、正規極性に帯電された感光体ドラム１１上の転写残留トナーには、接触帯電器１３Ｙとの間に斥力が作用する。したがって、正規極性の転写残留トナーは、接触帯電器１３Ｙに付着することなく、接触帯電器１３Ｙを通過する。
【００６１】
接触帯電器１３Ｙを通過した正規極性の転写残留トナーは、感光体ドラム１１の回転に伴って現像装置１５の現像ロール１５１と対向する部位（現像部）に送られる。ここで、現像ロール１５１の現像バイアスの設定条件を最適化することにより、現像装置１５によって現像が行われると同時に、正規極性の転写残留トナーの回収が行われる（クリーニング）。なお、現像ロール１５１は、転写残留トナーの回収効率を上げるために、感光体ドラム１１Ｙの回転方向と逆方向に回転している。
【００６２】
ところで、接触帯電器１３Ｙで帯電する際に、放電生成物（具体的には、放電時に発生するオゾンや窒素酸化物などの発生物質やそれらの反応生成物）が発生する。特に、本実施形態のように、ＤＣ＋ＡＣ接触帯電方式を採る接触帯電器１３Ｙで帯電する場合には放電生成物が多く発生する。この放電生成物は、感光体ドラム１１の表面に付着し、特に高温高湿下において、感光体ドラム１１の表面の電気抵抗を低下させる。
【００６３】
感光体ドラム１１の表面の電気抵抗が低下すると、静電潜像が乱れ、画像流れ（ｄｅｌｅｔｉｏｎ）の発生原因となる。特に、本実施形態に係る画像形成装置のように、感光体ドラム１１上の転写残留トナーを除去するための格別なクリーニング機構を持たずに、現像ロール１５１の現像バイアスの設定を最適化することで、現像装置１５で現像と転写残留トナーの回収（クリーニング）とを同時に行う、いわゆるクリーナレスシステムでは、このような感光体ドラム１１上の放電生成物をクリーニング機構で回収できないために、当該放電生成物による影響が大きい。
【００６４】
ところが、本実施形態に係る画像形成装置では、一次転写ロール１２の下流側に配置されたトナー保持器１７の不織布１７３に付着して一時的に保持された転写残留トナーが、感光体ドラム１１の回転に伴って放電生成物を良好に除去するために、クリーニングブレードなどの格別なクリーニング機構を持たなくても、放電生成物が付着することによる不具合、即ち画像流れを防止することができる。
【００６５】
また、転写残留トナーが接触帯電器１３に付着しないようにするために、当該転写残留トナーを正規極性に帯電調整する残留トナー帯電器１８は、その印加電圧によって感光体ドラム１１も帯電する。残留トナー帯電器１８の不織布ロール１８２は、感光体ドラム１１の表面に均一に当接しているために帯電ムラが少なく、よって接触帯電器１３による帯電調整後の帯電ムラも少ない。
【００６６】
したがって、ハーフトーンなどの画像に濃度ムラなどが生じないために、良好な画像形成を行うことができる。また、接触帯電器１３による帯電ムラを解消するために、当該接触帯電器１３の帯電性能を必要以上に上げる必要がない。つまり、接触帯電器１３に印加する電圧を必要以上に高くする必要がないために、放電生成物の発生も抑えられる。
【００６７】
上述したように、電子写真方式の画像形成装置１００において、接触帯電器１３の上流側、かつ、一次転写ロール１２の下流側にトナー保持器１７を配置し、当該トナー保持器１７によって転写残留トナーを一次的に保持することにより、この保持された転写残留トナーが感光体ドラム１１の回転に伴って放電生成物を良好に除去するために、放電生成物が付着することによる画像流れを防止することができる。
【００６８】
また、接触帯電器１３の上流側、かつ、トナー保持器１７の下流側に残留トナー帯電器１８を配置し、当該残留トナー帯電器１８によって転写残留トナーを正規極性に帯電調整することにより、この正規極性に帯電された転写残留トナーは、接触帯電器１３に付着することなく、現像装置１５の現像ロール１５１と対向する部位に送られ、現像装置１５で確実に回収される。
【００６９】
さらに、残留トナー帯電器１８は、その印加電圧によって感光体ドラム１１をムラなく帯電調整するために、接触帯電器１３による帯電後の帯電ムラも少なく、よってハーフトーンなどの画像に濃度ムラなどが生じないために、良好な画像形成を行うことができるとともに、接触帯電器１３に印加する電圧を必要以上に高くすることなく、放電生成物の発生を抑えることができる。
【００７０】
特に、本実施形態に係る画像形成装置１００においては、残留トナー帯電器１８に対してトナーの正規帯電極性（本実施形態では、負極性）と逆極性のバイアスを間欠的に与えるようにすることで、残留トナー帯電器１８は、感光体ドラム１１上の転写残留トナーを間欠的に一時捕獲し、均一化した後、正規帯電極性側に帯電調整して徐々に吐き出すように作用する。この残留トナー帯電器１８の作用により、トナー保持器１７が絶縁性であることに起因する、特にトナー保持器１７を通過する画像の幅が狭いときの画像ゴーストの発生を抑えることができるために、長期に亘って良好な画像形成を行うことができる。
【００７１】
しかも、トナー保持器１７が絶縁性であることにより、導電性の部材からなる残留トナー帯電器１８との間の距離を縮めても、トナー保持器１７と残留トナー帯電器１８との間で電気リークが生じることがないために、トナー保持器１７と残留トナー帯電器１８とを近接配置することができ、それに伴って画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの小型化、ひいては画像形成装置全体の小型化を図ることができる。
【００７２】
また、残留トナー帯電器１８に対して正規帯電極性側にオフセットとしたＡＣバイアスを与えることで、残留トナー帯電器１８によって転写残留トナーを正規帯電極性側に過剰に帯電することによる不具合を解消できるという利点もある。
【００７３】
すなわち、正規帯電極性と逆極性の転写残留トナーを正規帯電極性に確実に帯電させるために、例えば−７００Ｖ程度の高い電圧のＤＣバイアスで転写残留トナーの帯電調整を行うと、当該トナーを正規帯電極性側に過剰に帯電する場合がある。すると、転写残留トナーの感光体ドラム１１に対する付着力が非常に強くなるために、当該トナーを現像器１５で回収できなくなったりする場合がある。
【００７４】
これに対して、本実施形態に係る画像形成装置１００のように、残留トナー帯電器１８に対してトナーの正規帯電極性側に−３００Ｖ程度オフセットされた８００Ｖ(peak to peak)程度の振幅を持つＡＣバイアス（図７を参照）を与えることで、ピークで−７００Ｖのバイアス電圧で転写残留トナーが帯電されるものの、それは瞬間的なものであり、平均的なバイアス電圧は−３００Ｖ程度となり、転写残留トナーに対する過剰帯電をなくすことができるために、当該トナーを現像器１５で回収できることになる。
【００７５】
因みに、本実施形態に係る技術、即ち残留トナー帯電器１８の作用により、画像ゴーストの発生を抑制する技術を用いない場合には、例えばＡ４サイズのプリント枚数が１０００枚程度でも画像ゴーストが発生するのに対して、当該技術を用いた場合には、少なくとも１００００枚程度まで画像ゴーストが発生しないことが確認されている。
【００７６】
なお、上記実施形態では、ＡＣ波形（正弦波波形）のバイアスを正規帯電極性側にオフセットすることにより、残留トナー帯電器１８に対してトナーの正規帯電極性と逆極性のバイアスを間欠的に与えるとしたが、これは一例に過ぎず、例えばパルス波形のバイアスを正規帯電極性側にオフセットすることによっても、残留トナー帯電器１８に対してトナーの正規帯電極性と逆極性のバイアスを間欠的に与えることができる。
【００７７】
また、上記実施形態では、トナー保持器１７を固定型のトナー保持器、残留トナー帯電器１８を回転型の残留トナー帯電器とした場合を例に挙げて説明したが、これは一例に過ぎず、トナー保持器１７を残留トナー帯電器１８と同じ構成の回転型のトナー保持器としたり、残留トナー帯電器１８をトナー保持器１７と同じ構成の固定型の残留トナー帯電器としたりするなど、固定型と回転型、固定型と固定型、回転型と回転型などその組み合わせは任意に設定可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明が適用されるタンデム方式の画像形成装置の基本となる構成を模式的に示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の要部の構成を示す概略構成図である。
【図３】トナー保持器の具体的な構成の一例を示す側面図である。
【図４】トナー保持器を感光体ドラムに圧接した状態を上方から見た図である。
【図５】画像ゴーストの発生原因の説明図である。
【図６】画像の幅が狭い画像パターンの一例を示す図である。
【図７】残留トナー帯電器に与えるＡＣバイアスの波形図である。
【図８】従来技術の課題の説明図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０（１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ）…画像形成ユニット、１１（１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ）…感光体ドラム、１２（１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ）…一次転写ロール、１３（１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ）…接触帯電器、１４（１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋ）…露光装置、１５（１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ）…現像装置、１７（１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋ）…トナー保持器、１８（１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋ）…残留トナー帯電器、２１…バックアップロール、２３…中間転写ベルト、２５…定着装置、１００…画像形成装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する像担持体と、
前記像担持体を帯電する帯電手段と、
前記帯電手段によって帯電された前記像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、
前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、
前記帯電手段の上流側、かつ、前記転写手段の下流側に設けられ、前記トナー像の転写後に前記像担持体上に残留する転写残留トナーを前記像担持体との接触面に保持する絶縁性のトナー保持手段と、
前記帯電手段の上流側、かつ、前記トナー保持手段の下流側に設けられ、前記像担持体上のトナーを正規極性に帯電させる導電性を有する残留トナー帯電手段とを備え、
前記残留トナー帯電手段に対してトナーの正規帯電極性と逆極性のバイアスを間欠的に与える
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記残留トナー帯電手段に対して前記正規帯電極性側にオフセットされ、間欠的に前記正規帯電極性と逆極性になる交流バイアスを印加する
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記トナー保持手段は、絶縁性の不織布を含む
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項１】
回転する像担持体と、
前記像担持体を帯電する帯電手段と、
前記帯電手段によって帯電された前記像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、
前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、
前記帯電手段の上流側、かつ、前記転写手段の下流側に設けられ、前記トナー像の転写後に前記像担持体上に残留する転写残留トナーを前記像担持体との接触面に保持する絶縁性のトナー保持手段と、
前記帯電手段の上流側、かつ、前記トナー保持手段の下流側に設けられ、前記像担持体上のトナーを正規極性に帯電させる導電性を有する残留トナー帯電手段とを備え、
前記残留トナー帯電手段に対してトナーの正規帯電極性と逆極性のバイアスを間欠的に与える
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記残留トナー帯電手段に対して前記正規帯電極性側にオフセットされ、間欠的に前記正規帯電極性と逆極性になる交流バイアスを印加する
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記トナー保持手段は、絶縁性の不織布を含む
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−１９２９５７（Ｐ２００７−１９２９５７Ａ）
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−９４４７（Ｐ２００６−９４４７）
【出願日】平成１８年１月１８日（２００６．１．１８）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月１８日（２００６．１．１８）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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