JP4531392B2 - クリーニングシステム、該クリーニングシステムを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、クリーニングシステム、該クリーニングシステムを備えた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。したがって、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、帯電バイアスと同極性に帯電した正規帯電トナーとは逆極性の逆帯電トナーを、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。このように逆帯電トナーを回収、保持することで、逆帯電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、その保持した逆帯電トナーを、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逆帯電トナーは、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、戻された逆帯電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、逆帯電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正規帯電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、潜像担持体表面に正規帯電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。

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ことができるクリーニングシステムおよび該クリーニングシステムを備えた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、潜像担持体表面を帯電手段によって一様帯電し、該一様帯電された潜像担持体表面に潜像形成手段によって潜像が形成され、該潜像は現像手段によってトナー像化され、該トナー像は転写手段によって表面移動部材に転写され、該転写手段によって転写された後に潜像担持体表面に残留した転写残トナーを現像手段にて回収するクリーニングシステムにおいて、上記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磁界発生手段を内蔵し磁性粒子を磁気ブラシとして表面に担持する回転部材を配置し、該磁気ブラシを上記潜像担持体表面に摺接させて、上記転写残トナーを該磁気ブラシで一時保持する一時保持手段と、上記転写手段通過後の上記潜像担持体表面の電位と同程度の保持バイアスまたは上記転写手段通過後の上記潜像担持体表面の電位と同極性でかつ、上記転写手段通過後の上記潜像担持体表面の電位の絶対値よりも大きい絶対値の放出バイアスを選択的に上記磁気ブラシに印加する印加バイアス選択手段と、所定のタイミングで上記印加バイアス選択手段が放出バイアスを選択して、該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のクリーニングシステムにおいて、非画像形成時に上記印加バイアス選択手段が放出バイアスを選択するように上記制御手段で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１または２のクリーニングシステムにおいて、上記一時保持手段は、上記回転部材を上記潜像担持体の回転方向と同方向に回転させる駆動手段を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、潜像担持体と、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、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、トナー像を表面移動部材に転写した後に潜像担持体の表面に残留する転写残トナーを除去するクリーニング手段として、請求項１、２または３のクリーニングシステムを用い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、潜像担持体と、潜像担持体の表面にトナー像を形成する現像手段、または該潜像担持体表面を一様帯電せしめる帯電手段のうち少なくとも現像手段とを一体に構成し装置本体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。

請求項１乃至５の発明によれば、転写残トナーが転写手段から帯電手段に到達する間に潜像担持体と摺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一時保持する。そして、一時保持手段に保持された転写残トナーは所定のタイミングで再び潜像担持体表面に戻される。所定のタイミングで戻された転写残トナーは、潜像担持体表面に付着してを潜像形成手段と対向する位置を通過する。このとき、潜像形成手段は非動作中であり潜像担持体表面に潜像を形成していない。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抑制され、良好な画像を得ることができるという効果がある。また、磁気ブラシは、ファーブラシに比べてブラシを密にすることができる。このため、潜像担持体上の転写残トナーと磁気ブラシとの接触回数が多くなり確実に転写残トナーを磁気ブラシで保持することができる。また、磁気ブラシと転写残トナーとの接触回数がファーブラシよりも増すので、転写残トナーと磁気ブラシとの摩擦帯電が進行し、逆帯電トナーが正規帯電トナーに転極される。これにより、磁気ブラシにより一時保持されるトナーは、帯電バイアスと同極性の正規帯電トナーとすることができる。よって、所定タイミングで再び潜像担持体に戻された転写残トナーが帯電手段に付着することが抑制され、帯電能力が低下することが抑制される。

以下、本発明を、画像形成装置としての電子写真方式のプリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）に適用した一実施形態（以下、本実施形態を「実施形態１」という。）について説明する。本プリンタは、イエロー（以下、「Ｙ」と記す。）、シアン（以下、「Ｃ」と記す。）、マゼンタ（以下、「Ｍ」と記す。）、ブラック（以下、「Ｋ」と記す。）の４色のトナーから、カラー画像を形成するものである。

まず、本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１に係るプリンタの概略構成図である。本プリンタは、潜像担持体として４つの感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋを備えている。なお、ここでは、ドラム状の感光体を例に挙げているが、ベルト状の感光体を採用することもできる。各感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋは、それぞれ表面移動部材としての無端移動部材である中間転写ベルト１０に接触しながら、図中矢印の方向に回転駆動する。本実施形態において、各感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋは、それぞれ表面移動部材としての無端移動部材である中間転写ベルト１０に接触しながら、図中矢印の方向に回転駆動する。各感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋは、比較的薄い円筒状の導電性基体上に感光層を形成し、更にその感光層の上に保護層を形成したもので、その外径が３０［ｍｍ］で、その内径が２８．５［ｍｍ］である。本実施形態では、低コスト化、感光体設計の自由度、無公害性等の観点から有機系感光体を用いている。

図２は、各感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ周りの概略構成を示す図である。なお、各感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ周りの構成はすべて同じであるため、１つの感光体についてのみ図示し、色分け用の符号Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋについては省略してある。
感光体１の周りには、その表面移動方向に沿って、一時保持手段としてのトナー保持装置４０、帯電手段としての帯電装置３、現像手段としての現像装置５の順に配置されている。帯電装置３と現像装置５との間には、潜像形成手段としての露光装置４から発せられる光が感光体１まで通過できるようにスペースが確保されている。

帯電装置３は、感光体１の表面を負極性に一様帯電する。本実施形態１における帯電装置３は、いわゆる接触・近接帯電方式で帯電処理を行う帯電部材としての帯電ローラ３ａを備えている。すなわち、この帯電装置３は、帯電ローラ３ａを感光体１の表面に接触させ、その帯電ローラ３ａに負極性バイアスを印加することで、感光体１の表面を一様帯電する。本実施形態１では、感光体１の表面電位が一様に−（マイナス）５００［Ｖ］となるように約−１０００Ｖの直流の帯電バイアスを帯電ローラ３ａに印加している。

このようにして一様帯電した感光体１の表面には、露光装置４によって露光されて各色に対応した静電潜像が形成される。この露光装置４は、各色に対応した画像情報に基づき、感光体１に対して各色に対応した静電潜像を書き込む。なお、本実施形態の露光装置４は、レーザ方式の露光装置であるが、ＬＥＤアレイと結像手段からなる露光装置などの他の方式の露光装置を採用することもできる。

また、現像装置５は、そのケーシングの開口から現像剤担持体としての現像ローラ５ａが部分的に露出している。本実施形態１で使用する現像装置５では、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を使用しているが、キャリアを含まない一成分現像剤を使用してもよい。現像装置５は、図１に示したトナーボトル３１Ｙ，３１Ｃ，３１Ｍ，３１Ｋから、対応する色のトナーの補給を受けてこれを内部に収容している。このトナーボトル３１Ｙ，３１Ｃ，３１Ｍ，３１Ｋは、それぞれが単体で交換できるように、プリンタ本体に対して着脱可能に構成されている。このような構成とすることで、トナーエンド時にはトナーボトル３１Ｙ，３１Ｃ，３１Ｍ，３１Ｋだけを交換すればよい。したがって、トナーエンド時にまだ寿命になっていない他の構成部材はそのまま利用でき、ユーザーの出費を抑えることができる。

トナーボトル３１Ｙ，３１Ｃ，３１Ｍ，３１Ｋから現像装置５内に補給されたトナーは、攪拌搬送スクリュー５ｂによってキャリアと撹拌されながら搬送され、現像ローラ５ａ上に担持されることになる。この現像ローラ５ａは、磁界発生手段としてのマグネットローラと、その周りを同軸回転する現像スリーブとから構成されている。現像剤中のキャリアは、マグネットローラが発生させる磁力により現像ローラ５ａ上に穂立ちした状態となって感光体１と対向する現像領域に搬送される。ここで、現像ローラ５ａは、現像領域において感光体１の表面よりも速い線速で同方向に表面移動する。そして、現像ローラ５ａ上に穂立ちしたキャリアは、感光体１の表面を摺擦しながら、キャリア表面に付着したトナーを感光体１の表面に供給する。このとき、現像ローラ５ａには、図示しない電源から−３００［Ｖ］の現像バイアスが印加され、これにより現像領域には現像電界が形成される。そして、感光体１上の静電潜像と現像ローラ５ａとの間では、現像ローラ５ａ上のトナーに静電潜像側に向かう静電力が働くことになる。これにより、現像ローラ５ａ上のトナーは、感光体１上の静電潜像に付着することになる。この付着によって感光体１上の静電潜像は、それぞれ対応する色のトナー像に現像される。

上記中間転写ベルト１０は、３つの支持ローラ１１，１２，１３に張架されており、図中矢印の方向に無端移動する構成となっている。この中間転写ベルト１０上には、各感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ上のトナー像が静電転写方式により互いに重なり合うように転写される。静電転写方式には、転写チャージャを用いた構成もあるが、本実施形態では転写チリの発生が少ない転写ローラを用いた構成を採用している。具体的には、各感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋと接触する中間転写ベルト１０の部分の裏面に、それぞれ転写手段としての１次転写ローラ１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｋを配置している。本実施形態１では、各１次転写ローラ１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｋにより押圧された中間転写ベルト１０の部分と各感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋとによって、１次転写ニップ部が形成される。そして、各感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ上のトナー像を中間転写ベルト１０上に転写する際には、各１次転写ローラ２０に正極性のバイアスが印加される。これにより、各１次転写ニップ部には転写電界が形成され、各感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ上のトナー像は、中間転写ベルト１０上に静電的に付着し、転写される。

中間転写ベルト１０の周りには、その表面に残留したトナーを除去するためのベルトクリーニング装置１５が設けられている。このベルトクリーニング装置１５は、中間転写ベルト１０の表面に付着した不要なトナーをファーブラシ及びクリーニングブレードで回収する構成となっている。なお、回収した不要トナーは、ベルトクリーニング装置１５内から図示しない搬送手段により図示しない廃トナータンクまで搬送される。

また、支持ローラ１３に張架された中間転写ベルト１０の部分には、２次転写ローラ１６が接触して配置されている。この中間転写ベルト１０と２次転写ローラ１６との間には２次転写ニップ部が形成され、この部分に、所定のタイミングで記録材としての転写紙が送り込まれるようになっている。この転写紙は、露光装置４の図中下側にある給紙カセット２０内に収容されており、給紙ローラ２１、レジストローラ対２２等によって、２次転写ニップ部まで搬送される。そして、中間転写ベルト１０上に重ね合わされたトナー像は、２次転写ニップ部において、転写紙上に一括して転写される。この２次転写時には、２次転写ローラ１６に正極性のバイアスが印加され、これにより形成される転写電界によって中間転写ベルト１０上のトナー像が転写紙上に転写される。

２次転写ニップ部の転写紙搬送方向下流側には、定着手段としての加熱定着装置２３が配置されている。この加熱定着装置２３は、ヒータを内蔵した加熱ローラ２３ａと、圧力を加えるための加圧ローラ２３ｂとを備えている。２次転写ニップ部を通過した転写紙は、これらのローラ間に挟み込まれ、熱と圧力を受けることになる。これにより、転写紙上に載っていたトナーが溶融し、トナー像が転写紙に定着される。そして、定着後の転写紙は、排紙ローラ２４によって、装置上面の排紙トレイ上に排出される。

本実施形態では、各感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ、その周囲に配置された現像装置等の部品、露光装置４、中間転写ベルト１０、ベルトクリーニング装置１５等を、一体化したプロセスカートリッジ３０として構成している。このプロセスカートリッジ３０は、プリンタ本体に対して着脱自在となっている。よって、プロセスカートリッジ３０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３０を交換すればよく、利便性が向上する。なお、本実施形態１では、上述したトナーボトル３１Ｙ，３１Ｃ，３１Ｍ，３１Ｋは、このプロセスカートリッジ３０とは別個にプリンタ本体に対して着脱自在な構成となっている。

次に、本発明の特徴部分である、各感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ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、トナーの組成不良などにより所望どおりの帯電特性が得られない不良トナーである。そのため、転写残トナーの一部は、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、トナーの帯電極性が正極性に反転する。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。

感光体表面上に−２０［μＣ／ｇ］〜−５［μＣ／ｇ］に帯電している正規帯電トナーＴ_０と正極性に反転した逆帯電トナーＴ_１とが混在している転写残トナーをトナー保持装置４０で一時保持する。
図４は、トナー保持装置４０を示す概略構成図である。このトナー保持装置４０は、磁気ブラシローラ４１を備えている。この磁気ブラシローラ４１は、回転スリーブ４１ａと回転スリーブ４１ａの内部に固定配置された磁界発生手段として直径１０ｍｍのマグネットローラ４１ｂとからなっている。回転スリーブ４１ａは、直径１６ｍｍの導電性・非磁性材質からなり、その外周面にはピッチ０．８ｍｍ、深さ０．２ｍｍのＶ字状の溝が設けられている。回転スリーブ４１ａは、図示しない駆動装置により感光体１と同様に図中時計回りに感光体１よりも速い速度で回転している。回転スリーブ４１ａの回転速度は、感光体１の回転速度の１．０〜３．０倍がよく、１．５〜２．０倍に設定するのがより好ましい。マグネットローラ４１ｂの内部にはＮ極の磁石とＳ極の磁石が交互に配置されている。また、トナー保持装置４０には、磁性粒子（キャリア）４７を収容するケーシング４６を備えている。上記回転スリーブ４１ａと感光体１とは、０．４〜０．５ｍｍのギャップを有している。また、磁気ブラシと感光体との接触幅（保持ニップ）は５〜６ｍｍ程度に設定する。

本実施形態では、感光体１の表面にブレードを当接させる構成を採用していない。したがって、ブレードが当接した構成に比べて、感光体１の駆動装置に加わる負荷トルクを大きく低減することができる。しかし、その一方で、感光体１の表面に残留する転写残トナーを保持する保持能力は劣る結果となる。そのため、経時使用することによって、感光体ドラム１の表面にはトナーから遊離した添加剤が、フィルム状になって強固に付着するフィルミング現象が発生するおそれがある。使用するトナーをいわゆる球形トナーとすることで、上述したような転写残トナーの量は比較的少なくなるが、それでも長期的に使用すればフィルミング現象が発生する可能性がある。しかし、本実施形態では、上述したように、磁気ブラシローラ４１を感光体１の表面に対して逆方向に駆動する構成を採用している。そのため、磁気ブラシローラ４１が感光体１の表面に対して連れ回る構成や、感光体ドラム１の表面に対して同方向に駆動する構成に比べて、感光体１の表面に付着したトナーの添加剤を掻き取る作用が強い。その結果、フィルミング現象の発生を防止することができる。

この磁気ブラシローラ４１には、第１電源４３又は第２電源４４のいずれか一方からバイアスが印加される構成になっている。具体的には、これらの電源４３，４４とブラシローラ４１との間に切替スイッチ４５を設け、この切替スイッチ４５の動作によってブラシローラ４１に接続される電源を選択する。この切替スイッチ４５の動作は、本プリンタの制御部によって制御されている。なお、本実施形態では、第１電源４３は、ブラシローラ４１の表面部分の電位が−５０［Ｖ］となるような保持バイアスを印加するものであり、第２電源４４は、その電位が−３５０［Ｖ］となるような放出バイアスを印加するものである。また、トナー保持装置４０には、磁気ブラシの層厚を規制するブレード４２を備えている。ブレード４２は、回転スリーブと０．６〜０．８ｍｍのギャップとなるよう配置されている。

保持装置４０のキャリア４７は、現像装置５内に収容されたキャリアと同じものを使用している。このキャリア４７は、負帯電トナー用のシリコーン樹脂をコートした平均粒径５０μｍで、１０^６〜１０^１２Ωｃｍの低から中抵抗のものである。このキャリア４７の抵抗値は、４×５（ｍｍ）の電極板を２ｍｍの間隔をおいて配置し、その間にキャリア詰め１００Ｖ印加法で測定した値である。このように、本実施形態においては、低から中抵抗のキャリアを用いて磁気ブラシを構成することができるので、ファーブラシローラに比べて、ブラシ先端の電界を容易に逆方向に変えることができる。

ケーシング４６内に収容されたキャリア４７は、回転スリーブ４１ａに担持され感光体１へ搬送される。このとき、マグネットローラ４１ｂの磁界によってキャリア４７が穂立ちして磁気ブラシが形成される。この磁気ブラシは、ブレード４２によって層厚を回転スリーブ４１ａの軸方向均一に整えられる。そして、この磁気ブラシが感光体表面を摺接して感光体に付着した転写残トナーを保持する。このとき、磁気ブラシには、第1の電源部４３から保持バイアスが印加される。保持バイアスは、転写後の感光体表面電位（−５０〜−１００Ｖ）とほぼ同じ電圧が印加されている。これにより、感光体１と磁気ブラシローラ４１との間には電位差が生じない。よって、転写残トナーには、感光体と磁気ブラシローラ４１との電位差によって生じる静電吸着力が働かない。その結果、転写残りトナーの極性に関係なく磁気ブラシの摩擦力で転写残トナー保持することができる。

また、磁気ブラシに保持された転写残りトナーの帯電量を調べたところ、平均で−１０〜−１５［μＣ／ｇ］であり、転写後の転写残トナーの帯電量（−２［μＣ／ｇ］）に比べ負の帯電量が増していた。また、磁気ブラシに保持された転写残りトナーは、正規帯電トナーＴ_０となっていた。これは、感光体表面から転写残トナーを磁気ブラシに保持する際、磁気ブラシによって転写残トナーが摩擦帯電させられるためである。よって、転写残トナーのうち正極性に帯電した逆帯電トナーＴ_１は、磁気ブラシとの摩擦により負極性の正規帯電トナーＴ_０に転極させられる。同様に転写残りトナーのうち負極性の正規帯電トナーＴ_０も磁気ブラシとの摩擦により負極性の帯電量が増加する。この結果、転写後の転写残トナーの帯電量に比べ、磁気ブラシに保持されている転写残トナーの負の帯電量が増加する。

このように、磁気ブラシに保持された転写残トナーは、所定のタイミングで感光体表面に戻される。具体的には、切替スイッチ４５を第１の電源部４３から第２の電源部４４に所定のタイミングで切り替えて、磁気ブラシローラ４１に−３５０Ｖの放出バイアスを印加する。すると、感光体１（約−５０Ｖ）と磁気ブラシローラ４１（−３５０Ｖ）との間に電位差が生まれる。その結果、摩擦帯電によって負極性に正規帯電した転写残トナーは、磁気ブラシより電位の高い感光体へ静電吸着する。これによって、磁気ブラシに保持された転写残トナーが再び感光体表面に戻される。

上記切替スイッチ４５の切り替えは、磁気ブラシから感光体１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行う。例えば、一の画像形成工程において形成した感光体上の画像部の後端が保持ニップに到達したときに、切替スイッチ４５を第１の電源部４３から第２の電源部４４に切り替えて磁気ブラシに放出バイアスを印加する。そして、次の画像形成工程で帯電装置３により一様帯電が開始される感光体１の表面部分が保持ニップに到達したときに、切替スイッチ４５を第２の電源部４４から第1の電源部３３に切り替える。すると、磁気ブラシに印加される電圧が放出バイアスから保持バイアスに切り替わり、磁気ブラシに保持されている転写残トナーが感光体に放出されなくなる。このようなタイミングで切替スイッチ４５を切り替えることで、露光装置４によって感光体表面に潜像が形成されているときは、感光体表面には転写残トナーが存在しなくなる。その結果、転写残りトナーによって未露光部が形成され、黒ベタ部に白ポチなどの画像の劣化を抑制することができる。
また、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切替スイッチ４５を第２電源部４４に切り替えてもよい。このクリーニングモード時では、画像が形成されていないので、磁気ブラシから放出された転写残トナーが未露光部を形成することはない。

磁気ブラシローラ４１から感光体表面に戻された転写残トナーは、帯電ローラ３ａとの接触領域を通過する。このときの転写残トナーは、帯電バイアスと同極性の正規帯電トナーとなっているので、帯電ローラ３ａに付着することなく通過する。帯電ローラ３ａとの接触領域を通過した転写残トナーは、潜像画像形成領域を通過する。このとき露光装置４は作動しておらず、感光体表面に潜像を形成していない。そしてこの転写残りトナーは、現像領域に移動する。現像ローラ４１には、作像時に必要な現像バイアスとは逆極性のバイアスすなわち＋２００Ｖのバイアスが印加されている。これにより、負極性に帯電された転写残トナーは、現像領域において現像ローラに向かって静電力が働く。この結果、転写残トナーが現像ローラ上のキャリアに静電吸着して現像装置４に回収される。現像ローラによって現像装置４の内部に回収された転写残トナーは内部で攪拌搬送された後、再度現像に寄与することになる。

本実施形態では、各感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ、その周囲に配置された現像装置等の部品、露光装置４、中間転写ベルト１０、ベルトクリーニング装置１５等を、一体化したプロセスカートリッジ３０として構成しているが、これに限定されない。図２に示すような、感光体とその周囲に配置された現像装置等の部品、露光装置４、保持装置４０とを一体化したプロセスカートリッジとして、各色毎に設けても良い。

以上、本実施形態のクリーニングシステムによれば、一次転写ニップで中間転写ベルト１０に静電転写されずに感光体１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トナー保持装置４０で一時保持される。転写残トナーが潜像形成領域を通過する際に、露光装置４によって感光体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転写残トナーを保持装置４０から感光体表面にもどす。そして、非潜像画像形成中に転写残トナーが潜像領域を通過して現像装置で回収されることとなる。これにより、露光装置４によって潜像画像形成中は潜像形成領域を通過する感光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なく転写残トナーを現像装置によって回収することができる。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、磁気ブラシローラ４１で転写残トナーを一時保持している。磁気ブラシローラ４１は、ファーブラシローラに比べて、ブラシを密にすることができる。このため、感光体上の転写残トナーと接触回数が多くなり確実に転写残トナーを磁気ブラシで保持することができる。また、磁気ブラシと転写残トナーとの接触回数がファーブラシよりも増すので、転写残トナーの摩擦帯電が進行し、磁気ブラシとの摩擦により転写残トナーの負帯電量を増加させたり、逆帯電トナーを正規帯電トナーに転極させたりすることができる。さらに、磁気ブラシを形成するキャリアは、トナーを摩擦帯電させやすいキャリアコート剤などが多く存在しており、このようなキャリアを保持装置４０のキャリア４７として用いることができる。よって、磁気ブラシとの摩擦により転写残トナーの負帯電量を増加させたり、逆帯電トナーを正規帯電トナーに転極させたりする効果を上げることができる。よって、上記タイミングで感光体表面に戻された転写残トナーは、帯電バイアスと同極性の正規帯電トナーであるので、帯電ローラ３ａに静電吸着することなく通過することができる。また、ファーブラシに比べて感光体とブラシ先端との電界を容易に逆方向に変えることができる。
また、本実施形態では、露光装置４が動作中は、第１電源４３から転写後の感光体の表面電位とほぼ同じ電位の保持バイアスが印加される。これにより、磁気ブラシと感光体表面との間に電位差が発生しなくなる。このため、負帯電している正規帯電トナーや、正帯電している逆帯電トナーが感光体表面に静電吸着することが抑制される。その結果、磁気ブラシの摩擦力で確実に転写残トナーを保持することができる。よって、露光装置４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表面に転写残トナーが付着することが抑制される。そして、露光装置４が非動作中すなわち非画像形成中に、選択手段としての切替スイッチ４５を第1電源４３から第２電源４４に切り替える。これにより、転写後の感光体表面と同極性のマイナス極性でかつ、転写後の感光体表面電位の絶対値（５０Ｖ）よりも大きい電位（３５０Ｖ）を持つ放出バイアスが磁気ブラシに印加される。すると、感光体表面と磁気ブラシとの間に電位差が生じる。磁気ブラシに保持されている転写残りトナーは、磁気ブラシとの摩擦帯電により、一様に正規帯電トナーとなっている。このため、磁気ブラシに保持されている転写残トナーは、磁気ブラシから放出されて電位の高い感光体表面に静電吸着する。これにより、磁気ブラシの転写残トナーを再び感光体表面に戻すことができる。このように非画像形成中に保持装置４０に保持された転写残トナーを感光体表面に戻すので、露光装置４が非作動中に転写残トナーが潜像形成領域を通過することができる。
また、本実施形態においては、画像動作中は保持装置４０で転写残トナーを保持して潜像形成領域に転写残トナーを通過させないようにしている。そして、非画像形成中に潜像形成領域を通過して現像装置で転写残トナーが回収されるようにしている。これにより、転写残トナーによる未露光部が形成されることなく現像装置によって転写残トナーを回収することができる。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、本実施形態においては、回転スリーブ４１ａは、感光体１と同じ回転方向で回転している。これにより、回転スリーブ４１ａと感光体１とが対向する位置では、回転スリーブ４１ａの表面は感光体表面の移動方向に対して逆方向に移動することとなる。この結果、感光体の表面が保持ニップを通過する間に多数の磁気ブラシの先端が接触することとなる。よって、感光体表面に付着した転写残トナーを確実に保持することができる。また、磁気ブラシと転写残トナーとの接触回数が増えるので、転写残トナーの摩擦帯電が進行して、逆帯電トナーが確実に転極して正規帯電トナーとすることができる。
また、磁気ブラシローラ４１が感光体１の表面に対して連れ回る構成や、感光体ドラム１の表面に対して同方向に駆動する構成に比べて、感光体１の表面に付着したトナーの添加剤を掻き取る作用が強い。その結果、フィルミング現象の発生を防止することができる。
また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３０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３０を交換すればよく、利便性が向上する。

実施形態に係るプリンタ概略構成図。 感光体の周りの構成を示す概略構成図。 （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。 トナー保持装置を示す概略構成図。

符号の説明

１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ 各感光体ドラム
３ａ 帯電ローラ
３，２０３ 帯電装置
４ 露光装置
５ 現像装置
１０ 中間転写ベルト
１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｋ １次転写ローラ
１５ ベルトクリーニング装置
１６ ２次転写ローラ
３０ プロセスカートリッジ
３１Ｙ，３１Ｃ，３１Ｍ，３１Ｋ トナーボトル
４０ トナー保持装置
４１ 磁気ブラシローラ
４１ａ 回転スリーブ
４１ｂ マグネットローラ
４２ ブレード
４３ 第１電源
４４ 第２電源
４５ 切替スイッチ
４６ ケーシング
４７ キャリア

Claims (5)

1. 潜像担持体表面を帯電手段によって一様帯電し、該一様帯電された潜像担持体表面に潜像形成手段によって潜像が形成され、該潜像は現像手段によってトナー像化され、該トナー像は転写手段によって表面移動部材に転写され、該転写手段によって転写された後に潜像担持体表面に残留した転写残トナーを現像手段にて回収するクリーニングシステムにおいて、
   上記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磁界発生手段を内蔵し磁性粒子を磁気ブラシとして表面に担持する回転部材を配置し、該磁気ブラシを上記潜像担持体表面に摺接させて、上記転写残トナーを該磁気ブラシで一時保持する一時保持手段と、
   上記転写手段通過後の上記潜像担持体表面の電位と同程度の保持バイアスまたは上記転写手段通過後の上記潜像担持体表面の電位と同極性でかつ、上記転写手段通過後の上記潜像担持体表面の電位の絶対値よりも大きい絶対値の放出バイアスを選択的に上記磁気ブラシに印加する印加バイアス選択手段と、
   所定のタイミングで上記印加バイアス選択手段が放出バイアスを選択して、該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制御手段とを備えたことを特徴とするクリーニングシステム。
2. 請求項１のクリーニングシステムにおいて、
   非画像形成時に上記印加バイアス選択手段が放出バイアスを選択するように上記制御手段で制御を行うことを特徴とするクリーニングシステム。
3. 請求項１または２のクリーニングシステムにおいて、
   上記一時保持手段は、上記回転部材を上記潜像担持体の回転方向と同方向に回転させる駆動手段を備えたことを特徴とするクリーニングシステム。
4. 潜像担持体と、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、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、
   トナー像を表面移動部材に転写した後に潜像担持体の表面に残留する転写残トナーを除去するクリーニング手段として、請求項１、２または３のクリーニングシステムを用い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、
   潜像担持体と、潜像担持体の表面にトナー像を形成する現像手段、または該潜像担持体表面を一様帯電せしめる帯電手段のうち少なくとも現像手段とを一体に構成し装置本体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。

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