JP2017207530A - 画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】クリーナレス方式の画像形成装置において、現像手段による像担持体に付着したトナーの回収性を向上させることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置において、回転可能に支持された感光体ドラム１と、感光体ドラム１を帯電させる帯電ローラ２と、感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像を現像し、且つ、感光体ドラム１に付着したトナーを回収する現像スリーブ８と、感光体ドラム１の回転方向において帯電ローラ２と現像スリーブ８との間に配置され、感光体ドラム１と接触して設けられる除電シート７と、除電シート７にバイアスを印加する除電高圧電源１４と、を備え、除電高圧電源１４は、画像形成時において、感光体ドラム１の帯電極性と同極性で、且つ、感光体ドラム１の帯電電位よりも絶対値が小さい直流バイアスを除電シート７に印加する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば電子写真方式を用いてシートに画像を形成する電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えばレーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関する。また、画像形成装置に用いられるプロセスカートリッジに関する。

電子写真方式を利用する画像形成装置では、像担持体としての感光体ドラムの表面に静電潜像を形成し、現像手段としての現像スリーブにより静電潜像にトナーを付着させて現像を行って画像を形成する。ここで、画像形成後に感光体ドラムの表面に残留したトナーをクリーニング装置により除去する構成が知られている。

また近年では、画像形成装置の小型化と省資源化が要求されている。そこでこれに応じるべく、特許文献１に記載の構成では、クリーニング装置を用いずに、現像スリーブによりトナーの回収を行う構成が提案されている。

このように現像スリーブによって静電潜像の現像とトナーの回収を行う方式は、一般にクリーナレス方式と呼ばれている。クリーナレス方式では、帯電した感光体ドラムの表面電位と現像スリーブに印加する現像バイアスの電位差、すなわち電界によってトナーを電気的に現像スリーブで回収する。これにより、画像形成装置の小型化を実現し、またトナーを再利用して資源を有効利用することが可能となる。

特開２００３−９１１８１号公報

画像形成後に感光体ドラム表面に残留したトナーの中には、感光体ドラムを帯電させる帯電手段からの放電の作用によりトナー表面に過剰な電荷を有することがある。この場合、次のような問題が生じるおそれがある。

図１１（ａ）は、感光体ドラム表面に付着したトナーにかかる力の関係を示す断面概略図である。図１１（ａ）に示す様に、感光体ドラム表面に付着したトナー粒子Ｔには、静電付着力（ｋｑ^２／ｒ^２）と非静電付着力（Ｒ）の和である力Ｆ１（ｋｑ^２／ｒ^２＋Ｒ）が感光体ドラム側に働く（ｑ：電荷、Ｅ：電界、ｋ：１／４πε、ｒ：トナー粒径）。また、現像スリーブとの電界による力Ｆ２（ｑＥ）が現像スリーブ側に働く。

ここで、帯電手段の放電作用によりトナー表面が過剰な電荷を有し、トナーにかかる力がＦ１＞Ｆ２の関係となると、トナーが現像スリーブ側に移動せずに感光体ドラム表面に吸着する。例えば、図１１（ｂ）に示す横軸ｑ２の状態になった場合、トナーは感光体ドラム表面に保持される。

図１２は、クリーナレス方式の画像形成装置において、感光体ドラム表面に付着したトナーの単位重量当たりの電荷量ｑ［μＣ］／Ｍ［ｇ］と現像ユニットによるトナーの回収率との関係を比較した実験の結果を示すグラフである。図１２に示す様に、本実験においてはｑ／Ｍ≦４０の場合はトナーがほぼ完全に回収され、ｑ／Ｍ＞４０の場合は感光体ドラム表面にトナーが保持されて回収されない結果となった。

このように感光体ドラム表面に付着したトナーの保持する電荷が高すぎる場合、特許文献１に記載の構成では、感光体ドラム表面と現像スリーブとの間に生じる電界中のトナーに働く力よりも感光体ドラム表面に静電吸着する力のほうが大きくなることがある。このため、現像スリーブへのトナーの回収性が悪化し、シートの汚れなどに繋がるおそれがある。

そこで本発明の目的は、現像手段による像担持体に付着したトナーの回収性を向上させることができる画像形成装置を提供することである。

この目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、回転可能に支持された像担持体と、前記像担持体を帯電させる帯電手段と、前記像担持体の表面に形成された静電潜像を現像し、且つ、前記像担持体に付着した現像剤を回収する現像手段と、前記像担持体の回転方向において前記帯電手段と前記現像手段との間に配置され、前記像担持体と接触して設けられる除電部材と、前記除電部材にバイアスを印加するバイアス印加手段と、を備え、前記バイアス印加手段は、画像形成時において、前記像担持体の帯電極性と同極性で、且つ、前記像担持体の帯電電位よりも絶対値が小さい直流バイアスを前記除電部材に印加することを特徴とする。

本発明によれば、現像手段による像担持体に付着したトナーの回収性を向上させることができる。

第１実施形態に係る画像形成装置の断面概略図である。 第１実施形態に係るプロセスカートリッジの断面概略図である。 感光体ドラムの表面電位と各部材に印加するバイアスの関係を示す図である。 トナーの除電率を測定した結果を示すグラフである。 除電バイアス値と除電後の感光体ドラム表面の帯電電位との関係を示すグラフである。 比較例に係るプロセスカートリッジの断面概略図である。 第２実施形態に係る画像形成装置において、各部材に印加するバイアスのタイミングや大きさを示す図である。 第３実施形態に係る除電シート近傍の断面概略図である。 第４実施形態に係るプロセスカートリッジの断面概略図である。 第４実施形態に係る除電ローラ近傍の断面概略図である。 感光体ドラム表面に付着したトナーにかかる力の関係を示す説明図である。 トナーの単位重量当たりの電荷量とトナーの回収率との関係を比較した実験の結果を示すグラフである。

（第１実施形態）
＜画像形成装置＞
以下、まず本発明の第１実施形態に係る画像形成装置Ａの全体構成を画像形成時の動作とともに図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、相対位置などは本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１に示す様に、画像形成装置Ａは、シートにトナー像を転写する画像形成部と、画像形成部へシートを供給するシート給送部と、シートにトナー像を定着させる定着部とを備える。

画像形成部は、プロセスカートリッジＰ、光学ユニット３（露光手段）、転写ローラ５などを備える。またプロセスカートリッジＰは、感光体ドラム１（像担持体）、帯電ローラ２（帯電手段）を備える感光体ユニット２０と現像ユニット２１とが一体的にカートリッジ化されたものである。なお、プロセスカートリッジＰは画像形成装置Ａ本体に着脱可能に構成されている。

次に、画像形成動作について説明する。ユーザが画像形成ジョブを送信することにより制御部（不図示）が画像形成信号を発すると、給送ローラ（不図示）、搬送ローラ（不図示）によってシート積載部（不図示）に積載収納されたシートＳが画像形成部に送り出される。

一方、画像形成部においては、帯電ローラ２に所定の直流バイアスを印加することにより、感光体ドラム１の表面が所定の極性・電位に均一に帯電される。

その後、光学ユニット３が備える不図示の半導体レーザが、画像信号に応じてレーザ光Ｌを出射し、感光体ドラム１に照射してイメージ露光を行う。これにより、感光体ドラム１の電位が部分的に低下して画像情報に応じた静電潜像が感光体ドラム１の表面上に形成される。

その後、現像ユニット２１が備える現像スリーブ８（現像手段）に現像バイアスが印加されることで、感光体ドラム１表面に形成された静電潜像が顕像化されてトナー像が形成される。感光体ドラム１表面に形成されたトナー像は、感光体ドラム１と転写ローラ５との間に形成された転写ニップ部に送り込まれる。

トナー像が転写ニップ部に到着すると、転写ローラ５にトナーと逆極性の転写バイアスが印加されてトナー像がシートに転写される。

その後、トナー像が転写されたシートは定着装置６に送られ、定着装置６の加熱部と加圧部との間に形成された定着ニップ部において加熱・加圧され、トナー像がシートに定着される。その後、シートは排出ローラ４１によって画像形成装置Ａ外側に排出される。

また、シートが転写ニップ部を通過した後、画像形成部においては、現像スリーブ８に現像バイアスが印加される。これにより、現像スリーブ８と感光体ドラム１の間に形成される電界の作用により感光体ドラム１上に残留した転写残トナーは現像スリーブ８に移動して現像ユニット２１に回収される。

＜プロセスカートリッジ＞
次に、プロセスカートリッジＰの構成について説明する。図２はプロセスカートリッジＰの断面概略図である。前述した通り、プロセスカートリッジＰは、感光体ユニット２０と現像ユニット２１とが一体的にカートリッジ化されている。

まず、感光体ユニット２０について説明する。図２に示す様に、感光体ユニット２０は、感光体ドラム１が回転可能に支持されるとともに、感光体ドラム１周面に沿って帯電ローラ２と除電シート７とが配置されている。

感光体ドラム１は、径がΦ３０のアルミ素管上に感光層を約１８μｍ程度の膜厚で塗工したものであり、矢印Ｒ１方向に１５０ｍｍ／ｓｅｃで回転する。また、プロセスカートリッジＰを画像形成装置Ａ本体に装着したとき、アルミ素管部を接地できるように構成されている。

帯電ローラ２は、ローラ径がΦ８であり、芯金の上にウレタンゴムからなる導電性弾性層を形成し、その上に厚さ数μｍのウレタンゴムにカーボンブラックを分散させた高抵抗層を形成したものである。そして、画像形成装置Ａが備える帯電高圧電源１３から芯金に直流バイアスが印加されて帯電処理を行う。なお、帯電ローラ２の高抵抗層としてはウレタンゴムの他に、アクリル樹脂、ナイロン樹脂、フッ素樹脂などを用いてもよい。また帯電ローラ２の芯金の両端部には不図示の間隔保持部材が設けられ、帯電ローラ２は感光体ドラム１表面と非接触の状態、具体的に１００μｍの間隙をもって支持されている。これにより帯電ローラ２がトナー等で汚れるのを抑制する。なお、帯電ローラ２と感光体ドラム１とが当接した状態で支持される構成としてもよい。

除電シート７は、厚み５０μｍのシート状のステンレス鋼であるＳＵＳシートにより構成され、ステンレス鋼を加工した支持板金４２によって、撓みや波打ち無く感光体ユニット２０の枠体に固定されている。そして、感光体ドラム１の回転方向（感光体ドラム１の表面の移動方向）において帯電ローラ２が対向する帯電位置より下流側で、且つ、現像スリーブ８が対向する現像位置より上流側の位置に配置され、感光体ドラム１表面と当接するように設けられている。より具体的には、光学ユニット３により露光処理が行われる領域よりも上流側に配置されている。また、画像形成装置Ａ本体が備える除電高圧電源１４（バイアス印加手段）により、支持板金４２を介して除電シート７にバイアスが印加できるようになっている。

次に、現像ユニット２１について説明する。現像ユニット２１は、トナーを収容するトナー収容部１０と、現像を行う現像部１１を備える。また、トナー収容部１０と現像部１１はそれぞれ開口を有し、互いの開口を合わせた状態で不図示の結合部を溶着することで結合されている。

トナー収容部１０には、現像剤として、絶縁性一成分磁性現像剤で体積平均粒径が約８．０μｍのネガトナー（以後、図面上でトナー粒子をＴと表す）が初期状態で２００ｇ収容されている。

また、トナー収容部１０を形成する枠体には、撹拌搬送部材９が回転可能に支持されている。撹拌搬送部材９は、嵌合穴を備える材質がポリエチレンテフタレートのシートを取り付け軸上に設けたダボと嵌合させ、ダボの先端を熱溶着によって拡大することでシートを取り付け軸上に固定している。そして、不図示の駆動手段によって矢印Ｒ３方向に回転することでトナー収容部１０内のトナーを撹拌しながら前記開口を介して現像部１１に搬送する。

現像部１１は、感光体ドラム１と対向した領域に開口を有し、この開口に一部露出するようにして現像剤担持体としての現像スリーブ８が回転可能に設けられている。現像スリーブ８は、非磁性のアルミスリーブの表面を導電性粒子を含有する樹脂層でコートし、スリーブ径はΦ１６．０、表面粗さＲａ１．０で構成されている。そして画像形成時においては矢印Ｒ２方向に１５０ｍｍ／ｓｅｃで回転する。

また、現像スリーブ８は画像形成装置Ａ本体が備える現像高圧電源１２と電気的に接続されており、現像スリーブ８に現像バイアスが印加されることで感光体ドラム１と現像スリーブ８との間に所定の電界が形成される。そして、感光体ドラム１との対向部において、この電界により感光体ドラム１表面に形成された静電潜像にネガ帯電したトナーを移動させ、電気的に吸着させることで反転現像を行う。

なお、本実施形態では、現像スリーブ８と感光体ドラム１間には不図示の間隔保持部材により３００μｍの隙間が形成されている。また、現像時においては、現像スリーブ８に対して直流バイアスに交流バイアスを重畳させたバイアスを印加する。これにより、このような隙間を有する構成であっても現像スリーブ８上のトナーを感光体ドラム１に飛翔させて現像処理を行うことができる。

また、現像スリーブ８は中空形状をしており、不図示のマグネットローラが非回転状態で内包されている。マグネットローラは、径がΦ１４で構成され、Ｓ１極、Ｎ１極、Ｓ２極、Ｎ２極の複数の磁極を有する。そして、これらの磁極により現像スリーブ８へのトナーの供給や担持を行う。なお、本実施形態において各磁極の磁力は、Ｓ１極８５ｍＴ、Ｎ１極８３ｍＴ、Ｓ２極７６ｍＴ、Ｎ２極７７ｍＴに設定されている。

また現像スリーブ８の対向部には、規制ブレード４が現像スリーブ８上に垂下するように設けられている。規制ブレード４は、所定の圧力で弾性的に当接することで現像スリーブ８に担持されたトナーの量を規制して薄層化するとともに、摩擦帯電によってトナーをネガ帯電（負極性に帯電）させる。なお、本実施形態では規制ブレード４はゴム硬度ＪＩＳＡで４０°のシリコンゴムで形成されており、現像スリーブ８に当接した時の当接圧Ｐｒ（現像スリーブの回転軸方向の単位長さ当たりの当接荷重）は約２５ｇｆ／ｃｍに設定されている。

＜除電工程＞
次に、画像形成時の感光体ドラム１の表面電位と各部材に印加するバイアスの関係を説明するとともに、過剰な電荷を有するトナーを除電する除電工程について説明する。図３は、画像形成時の感光体ドラム１の表面電位と各部材に印加するバイアスの関係を示す図である。

まず始めに、帯電工程では、図３（ａ）に示す様に、帯電ローラ２に直流の帯電バイアスＶｃを印加することで、感光体ドラム１表面は帯電電位ＶＤに一様に帯電される。なお、本実施形態では、帯電バイアスＶｃとして−１８００Ｖの直流バイアスを印加し、感光体ドラム１の帯電電位ＶＤは−７００Ｖになるように設定されている。

次に露光工程では、図３（ｂ）に示す様に、感光体ドラム１表面のレーザ光Ｌにより露光された部分が露光後電位ＶＬまで減衰し、感光体ドラム１表面には帯電電位ＶＤと露光後電位ＶＬとのコントラストによる静電潜像が形成される。なお、本実施形態では、露光後電位ＶＬは−１００Ｖとなるように設定されている。

次に現像工程では、図３（ｃ）に示す様に、ネガ帯電したトナーを感光体ドラム１に供給するために現像スリーブ８に現像バイアスＶｄｅｖを印加する。このとき、プラス側を大として、帯電電位ＶＤ＜現像バイアスＶｄｅｖ＜露光後電位ＶＬとなるバイアスを印加する。これにより、現像バイアスＶｄｅｖと露光後電位ＶＬとの電位差Ｖｃｏｎｔの電界によって現像スリーブ８が担持するトナーが感光体ドラム１上の静電潜像に付着して現像される。なお、本実施形態では、現像バイアスＶｄｅｖとして−３５０Ｖの直流バイアス、１８００Ｖｐｐ、周波数１５００Ｈｚ、波形が矩形波の交流バイアスを印加し、電位差Ｖｃｏｎｔを２００Ｖとなるように設定した。

次に転写工程では、図３（ｄ）に示す様に、転写ローラ５にトナーと逆極性、すなわち本実施形態では正極性の転写バイアスＶｔを印加する。これにより、感光体ドラム１に形成されたトナー像はシート側に引き寄せられて転写が行われる。このとき、転写後の感光体ドラム１上には転写し切れなかった転写残トナーが残留する。

次に、再度の帯電工程では、図３（ｅ）に示す様に、転写残トナーが残留した状態で感光体ドラム１表面を帯電処理する。このとき、転写残トナーの中には、帯電ローラ２からの放電作用によって電荷を過剰に有する状態のトナー（以下、チャージアップトナーという）が生じる。

ここでチャージアップトナーにおいては、前述した通り、トナーに対して感光体ドラム１と現像スリーブ８との電界の作用により現像スリーブ８側に働くよりも、感光体ドラム１表面に静電吸着する力のほうが大きくなることがある。この場合、後述する現像・回収工程において、現像スリーブ８によるトナーの回収性が悪化する。

そこで次の除電工程において、チャージアップトナーの除電を行う。除電工程では、図３（ｆ）に示す様に、除電シート７に対して感光体ドラム１表面の帯電極性と同極性で、且つ、帯電電位ＶＤよりも絶対値が小さい直流の除電バイアスＶＲを印加する。本実施形態では、除電バイアスＶＲとして−５５０Ｖを印加する設定とした。そして、感光体ドラム１の回転に伴って、除電バイアスＶＲが印加された状態の除電シート７と感光体ドラム１表面に付着したチャージアップトナーとを接触させる。

この時、帯電電位ＶＤに帯電した感光体ドラム１から除電シート７側に向かってプラスの電界が生じている。このため、このプラスの電界の作用によってチャージアップトナー表面の放電電荷は除電シート７を介して接地側に逃がされる。これにより、転写残トナーの持つ電荷量が低減されてチャージアップトナーを除電することができる。

このようにチャージアップトナーが除電されると、トナーの持つ電荷ｑが低下する。このため、トナーに対して感光体ドラム１側に働く力Ｆ１（ｋｑ^２／ｒ^２＋Ｒ）と現像スリーブ８側に働く力Ｆ２（ｑＥ）の関係を、Ｆ１＜Ｆ２とすることができる（ｑ：電荷、Ｅ：電界、ｋ：１／４πε、ｒ：トナー粒径）。従って、後述する現像・回収工程において、現像スリーブ８により転写残トナーを回収する回収率を向上させることができる。

次に、除電シート７によるトナーの除電率について説明する。図４は、以下の式１により算出されるトナーの除電率（ｑ／Ｍ）を、｜帯電電位ＶＤ−除電バイアスＶＲ｜の値を変えて測定した結果を示すグラフである。

除電率％＝（１００×（除電工程後のｑ／Ｍ）／（除電工程前のｑ／Ｍ））・・（１）

図４に示す様に、除電バイアスＶＲとして帯電電位ＶＤよりも絶対値が小さいバイアスを印加することで、トナーの除電を行うことができる。また、プラス方向に電界強度を大きくする程、トナーの電荷の移動を除電シート７側へと促進させることができ、トナーの除電率をより大きくすることができる。

一方、除電工程により、トナーが除電されると同時に感光体ドラム１表面自体も除電バイアスＶＲの大きさに応じて除電されてしまう。すなわち、図５に示す様に、｜帯電電位ＶＤ｜−｜除電バイアスＶＲ｜の値が大きくなるほど、除電工程後の感光体ドラム１表面の帯電電位ＶＤが小さくなる。このため、この除電分を見越して除電バイアスＶＲや帯電バイアスＶｃを設定するのが望ましい。具体的には、必要な帯電電位ＶＤ（｜ＶＬ｜+｜Ｖｃｏｎｔ｜+｜Ｖｂａｃｋ｜）に除電工程で除電される分の帯電電位ＶＤ（｜除電前の帯電電位ＶＤ｜―｜除電バイアスＶＲ｜）を上乗せした値となるように帯電バイアスＶｃや除電バイアスＶＲを設定する。これにより、トナーの回収性を向上させつつ、画像性を保つことができる。

次に回収・現像工程では、図３（ｇ）に示す様に、感光体ドラム１表面の非露光部である帯電電位ＶＤの領域において、ネガ帯電したトナーが帯電電位ＶＤと現像バイアスＶｄｅｖの電位差Ｖｂａｃｋの電界により現像スリーブ８側に移動して回収される。また同時に、感光体ドラム１表面の露光部である露光後電位ＶＬの領域において、現像スリーブ８が担持するトナーが感光体ドラム１に移動して現像処理が行われる。

ここで、除電工程前の帯電電位ＶＤと現像バイアスＶｄｅｖの電位差Ｖｂａｃｋは３５０Ｖである。しかし前述した通り、除電工程後の帯電電位ＶＤは低下するため、除電分を見越して帯電電位ＶＤと除電バイアスＶＲを設定する必要がある。そこで本実施形態では、除電工程後のＶｂａｃｋ値を現像スリーブ８によりトナーが回収可能な電位差である２００Ｖとなるように設定した。以上の工程を繰り返すことで画像形成が行われる。

＜トナー回収性の検証結果＞
次に、現像ユニット２１によるトナーの回収性を検証した実験の結果について説明する。本実験では、感光体ドラム１表面のトナーが現像ニップ部を通過する前後における現像スリーブ８の単位面積当たりのトナー重量Ｍ［ｇ］／Ｓ［ｃｍ^２］を測定し、以下の式２により回収率を算出することで検証した。また比較例１として、除電シート７を有しない構成（図６）についても同様に回収率を算出した。

回収率％＝１００×（現像ニップ部通過後Ｍ／Ｓ）／（現像ニップ部通過前Ｍ／Ｓ）・・（２）

検証結果は、除電シート７を備える本実施形態の構成では、回収率は９９％となった。一方、除電シート７を備えない比較例の構成では、回収率は５％となった。このように比較例の構成で回収性が悪いのは、転写残トナーが帯電ローラ２からの放電により電荷を過剰に得てしまい、トナーに対して感光体ドラム１側に働く力Ｆ１と現像スリーブ８側に働く力Ｆ２の関係が、Ｆ１＞Ｆ２となったためと考えられる。

このような実験結果からも、本実施形態の構成によれば、現像スリーブ８によるトナーの回収性を向上させることができることがわかった。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る画像形成装置Ａの第２実施形態について図７を用いて説明する。上記第１実施形態と説明の重複する部分については、同一の図面、同一の符号を付して説明を省略する。

帯電工程後の転写残トナーの中には、チャージアップトナーだけでなく、帯電量が小さいトナーも含まれる。このような帯電量の少ないトナーは、感光体ドラム１との静電的な付着力が小さいため、除電工程時の電界作用により感光体ドラム１表面から引き剥がされて除電シート７側に付着する。このような状態の下で画像形成を繰り返すと、除電シート７に付着するトナーの量が次第に増加していき、除電シート７の表面がトナーで覆われてしまうおそれがある。この場合、感光体ドラム１上のトナーと除電シート７とが接することができないため、チャージアップトナーを除電することができず、現像スリーブ８によるトナーの回収性が悪化する。

そこで本実施形態では、非画像形成時において、除電シート７に画像形成時の感光体ドラム１の帯電電位ＶＤと同極性のバイアスを印加する。これにより、除電シート７に付着したトナーを非画像形成時に感光体ドラム１に移動させてトナー付着による除電不良を改善することができる。

図７は本実施形態に係る画像形成装置Ａにおいて、ジョブを受信してからジョブが終了するまでの各部材に印加するバイアスのタイミングや大きさを示す図である。本実施形態では、図７の実線で示すように、非画像形成時において、画像形成時の感光体ドラム１の帯電電位ＶＤと同極性で、且つ、除電工程前の感光体ドラム１の帯電電位ＶＤよりも絶対値の大きい除電バイアスＶＲを印加する。なお、本実施形態では、除電工程前の感光体ドラム１の帯電電位ＶＤは−７００Ｖであり、非画像形成時に除電シート７に印加する除電バイアスＶＲは−８００Ｖに設定されている。また、図７に示す｜ＶＤ｜は、除電工程前のものである。

これにより、帯電電位ＶＤに帯電した感光体ドラム１から除電シート７側に向かってプラスの電界を発生させることができる。従って、この電界の作用により除電シート７に付着したネガトナーを感光体ドラム１側へと移動させることができる。このため、除電シート７表面がトナーで覆われた状態を抑制することができ、長期間に渡って安定してチャージアップトナーの除電、トナー回収率の向上を実現することができる。

なお、本実施形態では、感光体ドラム１が帯電電位ＶＤに帯電した状態で上記の制御を実行したものの、本発明はこれに限られない。すなわち、例えばジョブの終了後に上記バイアスを印加する構成など、非画像形成時において、除電シート７に画像形成時の感光体ドラム１の帯電電位ＶＤと同極性のバイアスを印加して感光体ドラム１側にトナーを移動させる電界を形成する構成であればよい。また、感光体ドラム１側へ移動したトナーは現像ユニット２１に回収される。

（第３実施形態）
次に、本発明に係る画像形成装置Ａの第３実施形態について図８を用いて説明する。上記第１実施形態、第２実施形態と説明の重複する部分については、同一の図面、同一の符号を付して説明を省略する。

第１実施形態で述べた通り、除電工程が行われると、トナーが除電されると同時に感光体ドラム１も除電されて帯電電位ＶＤが低下するため、この除電量分を見越して帯電バイアスＶｃを印加する必要がある。一方、帯電バイアスＶｃが大きくなり過ぎると、紙などで感光体ドラム１の感光層が傷ついて絶縁耐力が低下した場合など、帯電バイアスＶｃがリークするリスクが高まる。

そこで本実施形態では、除電シート７と感光体ドラム１とから形成される除電ニップ部において、感光体ドラム１の回転速度よりもトナーを遅く通過させる。これにより、トナーの除電効率を向上させ、除電バイアスＶＲを低減させて、除電分を見越して設定される帯電バイアスＶｃ値を低くして帯電バイアスＶｃのリークのリスクを低減させる。

具体的には、図８（ａ）に示す様に、除電シート７表面に凹凸処理を施した凹凸部５０を設ける。これにより、トナー粒子Ｔは凹凸部５０に引っかかって感光体ドラム１の回転方向Ｒ１とは反対のＲ４方向に回転しながら、感光体ドラム１の回転速度よりも遅い速度で除電ニップ部を通過する。そして、このようにトナーが除電ニップ部を時間をかけて通過することで、トナー粒子Ｔ表面にある電荷が除電シート７表面と接する機会が増加し、トナーの除電率を向上させることができる。従って、帯電バイアスＶｃを低く設定することが可能となり、帯電バイアスＶｃのリークのリスクを低減させる。

また本実施形態では、図８（ｂ）に示す様に、凹凸部５０の凹凸の間隔値を１０点測定（Ｓｍ１、Ｓｍ２、・・・Ｓｍ１０）し、該間隔値の１０点平均値をＳｍ値と定義し、Ｓｍ値がトナーの平均粒径よりも小さくなるようにした。具体的には、トナーの平均粒径８μｍに対し、Ｓｍ値を５μｍとした。このような構成とすることで、トナーが除電ニップ部に停留することを抑制することができる。

次に、除電シート７の凹凸部５０を有する構成と有しない構成において、トナーの除電率を比較した実験の結果を説明する。ここで、除電率については上記式１により算出した。また｜除電前の帯電電位ＶＤ｜−｜除電バイアスＶＲ｜の値を５０Ｖとした。

実験結果は、凹凸部５０を有する構成では除電率が８０％となり、有しない構成では除電率が５０％となった。このような実験結果からも、除電シート７に凹凸処理を施した構成では、トナーの除電率を向上させることができることがわかった。

（第４実施形態）
次に、本発明に係る画像形成装置Ａの第４実施形態について説明する。上記第１〜３実施形態と説明の重複する部分については、同一の図面、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、図９に示す様に、除電部材として感光体ドラム１と接触する導電性の除電ローラ６０を用いた。除電ローラ６０は、電気抵抗値が充分に低いゴムによりコートされており、支持部６１によって回転可能に支持されている。そして、感光体ドラム１の回転方向（感光体ドラム１の表面の移動方向）において帯電ローラ２が対向する帯電位置より下流側で、且つ、現像スリーブ８が対向する現像位置より上流側の位置に配置され、感光体ドラム１表面と当接するように設けられている。また、画像形成装置Ａ本体が備える除電高圧電源１４（バイアス印加手段）によりバイアスが印加できるようになっている。

そして第１実施形態に係る除電シート７と同様に、除電工程において、除電ローラ６０によってチャージアップトナーの除電を行う。すなわち、画像形成時において、除電ローラ６０に対して、感光体ドラム１表面の帯電極性と同極性で、且つ、帯電電位ＶＤよりも絶対値が小さい直流の除電バイアスＶＲを印加する。そして、感光体ドラム１の回転に伴って、除電バイアスＶＲが印加された状態の除電ローラ６０と感光体ドラム１表面に付着したチャージアップトナーとを接触させる。

これにより、チャージアップトナー表面の放電電荷は除電シート７を介して接地側に逃がされ、転写残トナーの持つ電荷量が低減されてチャージアップトナーを除電することができる。このため、現像スリーブ８によりトナーを回収する回収率を向上させることができる。

また除電ローラ６０は不図示の回転機構を備え、図１０に示す様に、感光体ドラム１の回転方向Ｒ１とは反対方向の回転方向Ｒ５に回転する。これにより、感光体ドラム１と除電ローラ６０とから形成される除電ニップ部においてトナーは次の挙動を示す。

まず、感光体ドラム１の回転方向Ｒ１に沿って移動してきたトナーは、回転方向Ｒ５に回転する除電ローラ６０により剪断力を受ける。この剪断力により、トナー粒子Ｔは感光体ドラム１の回転方向Ｒ１とは反対のＲ４方向に回転しながら、感光体ドラム１の回転速度よりも遅い速度で除電ニップ部を通過する。

このようにトナーが除電ニップ部を時間をかけて通過することで、トナー粒子Ｔ表面にある電荷が除電ローラ６０表面と接する機会が増加し、トナーの除電率を向上させることができる。従って、除電ローラ６０による除電分を見越して設定される帯電バイアスＶｃを低く設定することが可能となり、帯電バイアスＶｃのリークのリスクを低減させることができる。

なお、実施形態３に記載の除電シート７の場合と同様に、除電ローラ６０表面に凹凸処理を施すことにより、除電ローラ６０の除電効率を更に向上させることができる。また、凹凸処理が施された凹凸部のＳｍ値をトナーの平均粒径以下とすることで、トナーが除電ニップ部に停留することを抑制することができる。

次に、除電ローラ６０が回転しない無回転時、感光体ドラム１と同方向に回転する順回転時、逆方向に回転する逆回転時において、トナーの除電率を比較した実験の結果を説明する。なお、本実験において、トナー除電率は上記式１を用いて算出した。また、｜除電前の帯電電位ＶＤ｜−｜除電バイアスＶＲ｜の値を５０Ｖとした。

実験の結果、無回転時、順回転時の場合には除電率は５０％となった。一方、逆回転時の場合には除電率は８０％となった。このような実験結果からも、除電ローラ６０を感光体ドラム１の回転方向と反対方向に回転させる構成では、無回転の構成や順回転の構成よりも除電率を向上させることができることがわかった。

なお、第２実施形態と同様に、本実施形態の構成において非画像形成時に除電ローラ６０に画像形成時の感光体ドラム１の帯電電位ＶＤと同極性のバイアスを印加することで、除電ローラ６０に付着したトナーを感光体ドラム１に移動させることができる。従って、トナー付着による除電不良を改善することができる。

また、除電部材として、第１〜３実施形態ではシート状の部材である除電シート７を、第４実施形態ではローラ状の部材である除電ローラ６０を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、感光体ドラム１上のトナーと接触し、直流バイアスを印加して感光体ドラム１表面との間で電界を形成し、トナーの電荷を接地側へと移動させることができる構成であれば、形状や材質は問わない。

１…感光体ドラム（像担持体）
２…帯電ローラ（帯電手段）
３…光学ユニット（露光手段）
７…除電シート（除電部材）
８…現像スリーブ（現像手段）
１４…除電高圧電源（バイアス印加手段）
５０…凹凸部（凹凸処理が施された部分）
６０…除電ローラ（除電部材）
Ａ…画像形成装置
Ｐ…プロセスカートリッジ

Claims (20)

1. 回転可能に支持された像担持体と、
   前記像担持体を帯電させる帯電手段と、
   前記像担持体の表面に形成された静電潜像を現像し、且つ、前記像担持体に付着した現像剤を回収する現像手段と、
   前記像担持体の回転方向において前記帯電手段と前記現像手段との間に配置され、前記像担持体と接触して設けられる除電部材と、
   前記除電部材にバイアスを印加するバイアス印加手段と、
   を備え、
   前記バイアス印加手段は、画像形成時において、前記像担持体の帯電極性と同極性で、且つ、前記像担持体の帯電電位よりも絶対値が小さい直流バイアスを前記除電部材に印加することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記像担持体を露光する露光手段を備え、
   前記バイアス印加手段は、露光後の前記像担持体の表面電位よりも絶対値が大きい直流バイアスを前記除電部材に印加することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記バイアス印加手段は、非画像形成時において、画像形成時の前記像担持体の帯電極性と同極性のバイアスを前記除電部材に印加することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記バイアス印加手段は、非画像形成時において、画像形成時の前記像担持体の帯電電位よりも絶対値が大きいバイアスを前記除電部材に印加することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記除電部材の表面には、凹凸処理が施されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記除電部材の凹凸処理が施されている部分の凹凸の間隔の１０点平均値は、現像剤の平均粒径よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記除電部材は、シート状の除電シートであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記除電部材は、ローラ状の除電ローラであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記除電ローラは、前記像担持体の回転方向と反対方向に回転することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記帯電手段は、前記像担持体と非接触の状態で設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
    回転可能に支持された像担持体と、
    前記像担持体を帯電させる帯電手段と、
    前記像担持体の表面に形成された静電潜像を現像し、且つ、前記像担持体に付着した現像剤を回収する現像手段と、
    前記像担持体の回転方向において前記帯電手段と前記現像手段との間に配置され、前記像担持体と接触して設けられる除電部材と、
    を備え、
    前記除電部材は、画像形成時において、前記像担持体の帯電極性と同極性で、且つ、前記像担持体の帯電電位よりも絶対値が小さい直流バイアスを印加されることを特徴とするプロセスカートリッジ。
12. 前記画像形成装置は、前記像担持体を露光する露光手段を備え、
    前記除電部材は、前記露光手段による露光後の前記像担持体の表面電位よりも絶対値が大きい直流バイアスを印加されることを特徴とする請求項１１に記載のプロセスカートリッジ。
13. 前記除電部材は、非画像形成時において、画像形成時の前記像担持体の帯電極性と同極性のバイアスが印加されることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載のプロセスカートリッジ。
14. 前記除電部材は、非画像形成時において、画像形成時の前記像担持体の帯電電位よりも絶対値が大きいバイアスが印加されることを特徴とする請求項１３に記載のプロセスカートリッジ。
15. 前記除電部材の表面には、凹凸処理が施されていることを特徴とする請求項１１乃至請求項１４のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
16. 前記除電部材の凹凸処理が施されている部分の凹凸の間隔の１０点平均値は、現像剤の平均粒径よりも小さいことを特徴とする請求項１５に記載のプロセスカートリッジ。
17. 前記除電部材は、シート状の除電シートであることを特徴とする請求項１１乃至請求項１６のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
18. 前記除電部材は、ローラ状の除電ローラであることを特徴とする請求項１１乃至請求項１６のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
19. 前記除電ローラは、前記像担持体の回転方向と反対方向に回転することを特徴とする請求項１８に記載のプロセスカートリッジ。
20. 前記帯電手段は、前記像担持体と非接触の状態で設けられていることを特徴とする請求項１１乃至請求項１９のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。

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