JP2005234247A - 画像形成装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】 転写残トナーが潜像画像形成中に潜像形成領域を通過することによって生じる画質劣化を抑制するとともに、帯電手段により帯電された潜像担持体表面が現像領域に到達するまでに変化する電位量を最小にすることができるプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供すること。
【解決手段】 転写残トナーを一時保持するブレード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。これにより、光書込ユニット２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表面には転写残トナーが付着することが抑制される。また、帯電ローラ１５Ｍにより帯電された感光体ドラム表面が現像領域に到達する間に変化する電位量を最小とすることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画像形成装置およびプロセスカートリッジに関するものである。

この種の画像形成装置には、潜像担持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、潜像担持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するものがある。このような装置では、転写後の潜像担持体表面部分に転写残トナーが残留する。この転写残トナーが除去されないまま、その潜像担持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、その潜像担持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潜像担持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。このようなクリーニング装置には、潜像担持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になる。そのため、画像形成装置が大型化してしまう。

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、例えば、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、潜像担持体表面に残留した転写残トナーを現像装置を用いて回収する方式（以下、「現像器回収方式」という。）を採用している。この現像器回収方式では、クリーニングとは別の目的で設置されている現像装置で転写残トナーを回収するため、別個独立に上記のような廃トナータンクやリサイクルトナー搬送通路を設ける必要がない。よって、この現像器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。

また、特許文献１では、現像器回収方式の画像形成装置に搭載する帯電装置として、潜像担持体に帯電ローラを接触させて帯電を行う実施例が記載されている。従来から、潜像担持体表面を一様に帯電する方式には、その表面に帯電ローラ等の帯電部材を接触又は近接させて一様帯電する接触・近接帯電方式と、コロナチャージャ等によって一様帯電するチャージャ帯電方式とが知られている。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。従って、上記実施例に記載の画像形成装置によれば、装置の小型化を図りつつ、放電生成物の発生量が少なくて環境面で有利となるという効果が得られるものと考えられる。

しかし、このように現像器回収方式と接触・近接帯電方式を併用した画像形成装置においては、潜像担持体上の転写残トナーを現像領域まで搬送する間に、その転写残トナーと帯電部材とが接触又は近接することになる。そのため、帯電部材に転写残トナーが付着することがある。帯電部材に転写残トナーが付着すると、その付着した転写残トナーによって一様帯電が妨げられ、潜像担持体の表面電位を所望の電位にできなかったり、帯電ムラ等の帯電不良が生じたりする。その結果、画像濃度の低下や地肌汚れなどが生じ、画質劣化が生じるという不具合があった。この不具合は、現像器回収方式を採用する場合に限らず、転写残トナーを潜像担持体上から除去しないまま帯電部材との接触領域に搬送する構成を有するものであれば、同様に生じ得るものである。

本出願人は、特願２００２−２５４１４２号において、上記不具合を解決し得る画像形成装置を提案した。この画像形成装置は、転写後に潜像担持体表面に残留した転写残トナーのうち、帯電バイアスの極性と逆極性の転写残トナーを、ファーブラシ等の一時保持手段により潜像担持体表面から回収して保持する。このように帯電バイアスの極性と逆極性の転写残トナーを回収、保持することで、転写残トナーが帯電部材に付着するのを防ぐことができる。そして、その保持した帯電バイアスの極性と逆極性の転写残トナーを、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などの所定のタイミングで、潜像担持体表面に戻す。このようにして潜像担持体上に戻された転写残トナーは、現像装置で回収されたり、被転写体やこれを搬送するための搬送部材などに転移されたりする。この装置によれば、戻されたトナーが帯電領域を通過する間、帯電バイアスの印加を停止したり、帯電部材を潜像担持体から離間させたりするので、帯電バイアスの極性と逆極性の転写残トナーが帯電部材に付着することがない。

特許第３０９１３２３号公報

しかしながら、転写残トナーのうち帯電バイアスと同極性トナーはファーブラシ等の一時保持手段に回収されない。従って、次の画像形成工程中に潜像形成手段が対向する領域（以下、潜像形成領域）を通過して現像装置で回収されたり、被転写体などに転移されたりする。このため、潜像担持体表面に転写残トナーが付着したまま潜像形成手段によって潜像担持体表面に潜像画像が形成される。すると、トナーが付着した部分や、トナーによって陰となった部分は露光されない。その結果、ベタ画像部分に白ポチが発生するという不具合が発生する場合があった。そこで、本出願人は、特願２００３−４２５４１７号において、転写残トナーが転写手段から潜像形成手段に到達する間に潜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一時保持手段を設けたものを提案した。しかしながら、この一時保持手段を帯電手段と潜像形成手段との間に設けた場合、帯電部材から現像装置までの潜像担持体表面の移動距離が一時保持手段を設けた分だけ増加する。すると、その距離分、帯電部材によって帯電された潜像担持体表面の電位が現像装置に到達するまでに変化してしまう。その結果、潜像担持体表面に良好な画像が得られなくなるという問題があった。

本発明は、上記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、転写残トナーが潜像画像形成中に潜像形成領域を通過することによって生じる画質劣化を抑制するとともに、帯電手段により帯電された潜像担持体表面が現像領域に到達するまでに変化する電位量を最小にすることができるプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、潜像担持体と、所定極性の帯電バイアスが印加される帯電部材を該潜像担持体表面に接触又は近接させて該潜像担持体表面を一様に帯電する帯電手段と、一様帯電された潜像担持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、上記帯電バイアスと同じ極性に帯電したトナーを該潜像に付着させて現像を行う現像手段と、該潜像担持体とこれに接触しつつ表面移動する表面移動部材との間に転写電界を形成して、該現像手段により該潜像担持体表面に形成されたトナー像を、該表面移動部材との間に挟持される記録材上又は該表面移動部材上に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、上記転写手段による転写後に上記潜像担持体表面に残留した転写残トナーが上記転写手段から上記帯電手段に到達する間に上記潜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一時保持手段と、該一時保持手段に保持されたトナーを所定のタイミングで再び潜像担持体表面に戻すための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２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記一時保持手段は、上記潜像担持体に当接するブレードであり、上記制御手段は、少なくとも上記潜像形成手段が動作して上記潜像担持体表面に潜像が形成されている間は上記ブレードを上記潜像担持体と当接させ、上記潜像形成手段が非動作中は上記ブレードを上記潜像担持体から離間させる制御を行う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、上記ブレードは、上記潜像担持体の移動方向に対してトレーディング方向に当接す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１、２または３の画像形成装置において、上記転写手段による転写後に上記潜像担持体表面に残留した転写残トナーの極性を揃えるトナー帯電手段を備えた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４の画像形成装置において、上記トナー帯電手段は、上記潜像担持体の移動方向に対して帯電手段よりも上流側に設けるとともに、上記転写残トナーを帯電バイアスと同極性にす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４の画像形成装置において、上記トナー帯電手段は、上記潜像担持体の移動方向に対して上記一時保持手段よりも上流側に設けられている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１、２、３、４、５または６の画像形成装置において、上記現像手段にはトナーとキャリアからなる現像剤が収容されており、該キャリアの粒径が４０μｍ以下である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１、２、３、４、５、６または７の画像形成装置において、上記帯電手段、上記現像手段のうち少なくともひとつと、上記潜像担持体とを一体に構成して、画像形成装置に対して着脱可能としたプロセスカートリッジを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、潜像担持体と、所定極性の帯電バイアスが印加される帯電部材を該潜像担持体表面に接触又は近接させて該潜像担持体表面を一様に帯電する帯電手段と、一様帯電された潜像担持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、上記帯電バイアスと同じ極性に帯電したトナーを該潜像に付着させて現像を行う現像手段と、該潜像担持体とこれに接触しつつ表面移動する表面移動部材との間に転写電界を形成して、該現像手段により該潜像担持体表面に形成されたトナー像を、該表面移動部材との間に挟持される記録材上又は該表面移動部材上に転写する転写手段とを画像形成装置に備え、該帯電手段、該現像手段のうち少なくともひとつと、該潜像担持体とを一体に構成して、該画像形成装置に対して着脱可能としたプロセスカートリッジにおいて、上記画像形成装置が請求項１、２、３、４、５、６または７の画像形成装置であることを特徴とするものである。

請求項１乃至８の発明によれば、転写残トナー帯電手段に到達する前に潜像担持体に当接して転写残トナーが潜像形成手段と対向する位置を通過しないように一時保持手段で機械的に一時保持する。このように、機械的に保持することで、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、この一時保持手段から戻された転写残トナーが潜像形成領域を通過する際に、潜像形成手段が非動作中であるような所定のタイミングで一時保持手段に保持された転写残トナーを再び潜像担持体表面に戻す。これにより、潜像画像形成中に潜像形成領域を通過する潜像担持体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ない。その結果、ベタ画像部分に白ポチが発生することがなくなり、良好な画像を得ることができるという効果がある。
また、上記一時保持手段を潜像担持体の移動方向に対して帯電手段よりも上流側に設けることで、帯電手段から現像手段までの潜像担持体表面の移動距離を最小にすることができる。これにより、帯電手段により帯電された潜像担持体表面が現像領域に到達する間に変化する電位量を最小とすることができ、良好な画像を得ることができるという効果がある。

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について説明する。
図１は、本実施形態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、黒用の部材であることを示す）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。

また、本レーザプリンタは、上記作像手段１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ、１ＢＫのほか、光書込ユニット２、給紙カセット３，４、上記各感光体ドラム１１に対向する転写部に向けて転写材を搬送する転写材搬送ベルトとしての転写ベルト６０を有する転写ユニット６、該転写ベルト６０に転写材としての転写紙１００を供給する一対のローラからなるレジストローラ５、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。

上記光書込ユニット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。

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３，４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、該転写紙上に順次重ね合わされて転写され、該転写材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。

図２は、上記作像手段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、該感光体ドラム表面を一様帯電する非接触型の帯電ローラ１５Ｍ等を備えている。また、感光体表面の転写残トナーを一時保持する保持部材としてのブレード１３Ｍ、感光体ドラム表面の転写残トナーの逆帯電トナーを正規帯電させる帯電ブラシ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。

上記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には、−１３００Ｖの直流電圧が印加され、感光体表面を−７００Ｖに一様帯電する。この感光体ドラム１１Ｍの表面に、上記光書込ユニット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、該感光体ドラム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紙１００に転写される。

上記現像ユニット２０Ｍは、上記静電潜像を現像するための現像剤として、磁性キャリア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の感光体ドラム側の開口から一部露出するように配設された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や、現像スリーブ２２Ｍの内部に固定配置された磁界発生手段としてマグネットローラ（不図示）、搬送スクリュウ２３Ｍ，２４Ｍ、現像ドクタ２５Ｍ、トナー濃度センサ（Ｔセンサ）としての現像剤２８Ｍの透磁率を検知する透磁率センサー２６Ｍ、粉体ポンプ２７Ｍ等を備えている。現像スリーブ２２Ｍには現像電界形成手段としての図示を省略した現像バイアス電源により負の直流電圧ＤＣ（直流成分）に交流電圧ＡＣ（交流成分）が重畳された現像バイアス電圧が印可され、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。

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，２４Ｍで撹拌搬送されることにより摩擦帯電される。そして、該現像剤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。

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、画像面積及び上記透磁率センサ２６Ｍの検知値（Ｖｔ）に応じて、必要によりトナーカートリッジ（不図示）から粉体ポンプ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せず、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。

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ＢＫ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り、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。

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、装置本体から着脱可能に構成されている。

以下、本実施形態に係るレーザプリンタの画像形成について説明する。
上記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。

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、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。

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、各カラードラム１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍを転写ベルト６０から離間させ、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、上記転写紙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。

次に、本発明の特徴部分である感光体ドラム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。

上述のように正極性に反転した逆帯電トナーが混在した転写残りトナーは、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。

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。また、図２に示すように、ブレード１３Ｍは、感光体ドラムの移動方向に対してトレーディング方向に当接している。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。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。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。上記のように、ブレード１３Ｍを感光体ドラム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、感光体表面の電位の変化を少なくできる。

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Ａに設けることが好ましい。

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表面に戻された場合、帯電ローラと感光体ドラムとの隙間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との隙間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。

また、ブレード１３Ｍを感光体ドラム移動方向に対してカウンター方向に当接させた場合、転写残トナーは、ブレード１３Ｍと感光体ドラム１１Ｍとのくさび領域に保持されることとなる。その結果、ブレード先端に保持された転写残トナーは、その後保持される転写残りトナーによって、より狭い空間に押しやられるため強い圧力を受けてしまう。すると、ブレード先端に保持された転写残トナーが固着してしまう場合がある。しかし、本実施形態では、ブレード１３Ｍは、感光体ドラム移動方向に対してトレーディング方向に当接しているので、転写残トナーはブレードと感光体ドラムとのくさび領域に保持されることがない。よって、ブレード先端に保持されている転写残トナーがその後に保持される転写残トナーによって強い圧力を受けることがないので、保持された転写残トナーの固着を抑制することができる。また、ブレード１３をトレーディング方向に当接させることで、図５に示すように、所定タイミングでブレードを感光体ドラムから離間させたとき、ブレード１３が転写残トナーの移動規制部材となり、一度に大量のトナーが移動するのを防止することができる。

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１３を離間させて感光体ドラムに戻される。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ブレードを離間させて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。

上記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。現像スリーブには、現像時とは逆極性（正）の現像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。キャリアの粒径は、３５μｍとしており、４０μｍ以下の小粒径キャリアを使用している。４０μｍ以下の小粒径キャリアを使用することで、現像スリーブ上に形成される磁気ブラシを密にすることができる。この結果、感光体ドラム表面と密に接触することができ、また、感光体表面との接触回数も増えるので、より確実に転写残トナーを回収することができる。また、現像後の画像部のドット再現性も向上することができる。

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、通常時は感光体ドラムと接触させ、所定のタイミングでブレード１３を感光体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）の場合は、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）は、指定枚数プリントしたか確認してしていない場合（Ｓ７のＮＯ）の場合は、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。

上記実施形態においては、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、上記実施形態では、帯電ブラシ１２Ｍを設けているが、帯電ブラシ１２Ｍを設けなくてもよい。この場合においては、クリーニングモード時には、帯電バイアスおよび、現像バイアスをＯＦＦにする。感光体上の転写残トナーの回収は、現像スリーブ上のキャリアとの接触により回収する。
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。

以上、本実施の画像形成装置によれば、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一次保持手段のブレード１３Ｍ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、光書込ユニット２によって感光体ドラム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表面にもどされる。これにより、光書込ユニット２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、上記ブレード１３Ｍを感光体ドラム１１Ｍの移動方向に対して帯電ローラ１５Ｍよりも上流側に設けることで、帯電ローラから現像装置までの感光体ドラム表面の移動距離を最小にすることができる。これにより、帯電ローラ１５Ｍにより帯電された感光体ドラム表面が現像領域に到達する間に変化する電位量を最小とすることができ、良好な画像を得ることができる。
また、ブレード１３Ｍは、光書込ユニット２の動作中すなわち潜像画像形成中は感光体ドラム１１Ｍに当接し、光書込ユニット２の非動作中すなわち非潜像画像形成中は感光体ドラムから離間するようにしている。これにより、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表面に転写残トナーが付着することがない。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。
ブレード１３Ｍを感光体ドラム移動方向に対してカウンター方向に当接させた場合、転写残トナーは、ブレード１３Ｍと感光体ドラム１１Ｍとのくさび領域に保持されることとなる。その結果、ブレード先端に保持された転写残トナーは、その後保持される転写残トナーによってさらに狭い領域に押し込まれるため、強い圧力を受けてしまう。すると、ブレード先端に保持された転写残トナーが固着してしまう場合がある。しかし、本実施形態では、ブレード１３Ｍは、感光体ドラム１１Ｍの移動方向に対してトレーディング方向に当接しているので、転写残トナーはブレード１３Ｍと感光体ドラム１１Ｍとのくさび領域に保持されることがない。よって、ブレード先端に保持されている転写残トナーがその後に保持される転写残トナーによって強い圧力を受けることがないので、保持された転写残トナーの固着を抑制することができる。また、ブレード１３Ｍをトレーディング方向に当接させることで、所定タイミングでブレード１３Ｍを感光体ドラム１１Ｍから離間させたとき、ブレード１３Ｍが転写残トナーの移動規制部材となり、一度に大量のトナーが移動するのを防止することができる。
また、本実施形態においては、トナー帯電手段としての帯電ブラシ１２Ｍによって転写残トナーを正または負のどちらか一方の極性に一様に帯電させる。これにより、上記帯電ブラシによって一様に帯電された転写残トナーの極性と逆極性の現像バイアスを印加すれば、転写残トナーを現像スリーブ上のキャリアに確実に静電吸着させることができる。これにより、確実に転写残トナーを現像装置内に回収することができる。
また、上記帯電ブラシ１２Ｍは、感光体ドラムの移動方向に対して帯電ローラ１５Ｍより上流側に設けられており、転写残トナーを帯電バイアスと同極性の負極性に一様に帯電する。これにより、帯電ローラが対向する帯電領域を転写残トナーが通過するときに、帯電ローラに転写残トナーが静電的に付着することがない。このため、帯電領域を転写残トナーが通過するときに、帯電ローラに印加する電源をＯＦＦにする必要がない。
また、上記帯電ブラシ１２Ｍは、感光体ドラムの移動方向に対してブレード１３Ｍよりも上流側に設けられている。これにより、ブレード１３Ｍに保持される転写残トナーは、正または負のどちらか一方の極性に一様に帯電されたものとなる。その結果、ブレードに保持された転写残トナーが静電的に結合して、トナーの粒径が大きくなることがない。従って、所定のタイミングでブレードから感光体ドラムに戻された転写残トナーが感光体ドラムと帯電ローラとの間に引っかかることが抑制させる。その結果、帯電不良などの不具合を起こすことが抑制される。
また、キャリアの粒径を４０μｍ以下の小粒径キャリアとすることで、現像スリーブ上に形成される磁気ブラシを密にすることができる。この結果、感光体ドラム表面と密に接触することができ、また、感光体表面との接触回数も増えるので、より確実に転写残トナーを回収することができる。また、現像後の画像部のドット再現性も向上することができる。
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することにより、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。

実施形態に係るレーザプリンタの概略構成図。 マゼンタ作像手段の概略構成を示す拡大図。 （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。 ブレードの位置を説明する図。 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。 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。

符号の説明

１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ、１ＢＫ 作像手段
５ レジストローラ対
６ 転写ユニット（転写搬送装置）
９ 反転ユニット
１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｙ、１０ＢＫ 感光体ユニット
１１Ｍ、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
２６Ｍ 透磁率センサー
６０ 転写ベルト
１００ 転写紙

Claims (9)

1. 潜像担持体と、所定極性の帯電バイアスが印加される帯電部材を該潜像担持体表面に接触又は近接させて該潜像担持体表面を一様に帯電する帯電手段と、一様帯電された潜像担持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、上記帯電バイアスと同じ極性に帯電したトナーを該潜像に付着させて現像を行う現像手段と、該潜像担持体とこれに接触しつつ表面移動する表面移動部材との間に転写電界を形成して、該現像手段により該潜像担持体表面に形成されたトナー像を、該表面移動部材との間に挟持される記録材上又は該表面移動部材上に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、
   上記転写手段による転写後に上記潜像担持体表面に残留した転写残トナーが上記転写手段から上記帯電手段に到達する間に上記潜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一時保持手段と、該一時保持手段に保持されたトナーを所定のタイミングで再び潜像担持体表面に戻すための制御手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、上記一時保持手段は、上記潜像担持体に当接するブレードであり、上記制御手段は、少なくとも上記潜像形成手段が動作して上記潜像担持体表面に潜像が形成されている間は上記ブレードを上記潜像担持体と当接させ、上記潜像形成手段が非動作中は上記ブレードを上記潜像担持体から離間させる制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２の画像形成装置において、上記ブレードは、上記潜像担持体の移動方向に対してトレーディング方向に当接することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１、２または３の画像形成装置において、上記転写手段による転写後に上記潜像担持体表面に残留した転写残トナーの極性を揃えるトナー帯電手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４の画像形成装置において、上記トナー帯電手段は、上記潜像担持体の移動方向に対して帯電手段よりも上流側に設けるとともに、上記転写残トナーを帯電バイアスと同極性にすることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項４の画像形成装置において、上記トナー帯電手段は、上記潜像担持体の移動方向に対して上記一時保持手段よりも上流側に設けられていることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１、２、３、４、５または６の画像形成装置において、上記現像手段にはトナーとキャリアからなる現像剤が収容されており、該キャリアの粒径が４０μｍ以下であることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１、２、３、４、５、６または７の画像形成装置において、上記帯電手段、上記現像手段のうち少なくともひとつと、上記潜像担持体とを一体に構成して、画像形成装置に対して着脱可能としたプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。
9. 潜像担持体と、所定極性の帯電バイアスが印加される帯電部材を該潜像担持体表面に接触又は近接させて該潜像担持体表面を一様に帯電する帯電手段と、一様帯電された潜像担持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、上記帯電バイアスと同じ極性に帯電したトナーを該潜像に付着させて現像を行う現像手段と、該潜像担持体とこれに接触しつつ表面移動する表面移動部材との間に転写電界を形成して、該現像手段により該潜像担持体表面に形成されたトナー像を、該表面移動部材との間に挟持される記録材上又は該表面移動部材上に転写する転写手段とを画像形成装置に備え、該帯電手段、該現像手段のうち少なくともひとつと、該潜像担持体とを一体に構成して、該画像形成装置に対して着脱可能としたプロセスカートリッジにおいて、上記画像形成装置が請求項１、２、３、４、５、６または７の画像形成装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。

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