JP4862488B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置では、例えばドラム状に形成された感光体（感光体ドラム）を帯電装置により所定の電位で一様に帯電し、これを画像情報に基づいて制御された光で露光して静電潜像を形成する。そして、現像装置により静電潜像を現像してトナー像化し、さらにトナー像を記録紙へ転写・定着することで、記録紙にトナー画像を形成している。また、転写後の感光体ドラム上には、転写されずに残留したトナーが僅かではあるが付着しているので、クリーニング装置によりこれを除去する処理も行なわれる。

このような画像形成装置の中で特に中低速機と呼ばれる分野の機種においては、感光体ドラムを帯電する帯電装置として、感光体ドラムにロール状の帯電部材（帯電ロール）を接触させて帯電を行なう所謂「接触帯電装置」が多く使用されている。このような接触帯電装置は、コロトロン等の非接触帯電装置と比較して、オゾンの発生量が極めて少ない、帯電ムラが生じにくい、コロトロンに比べて印加電圧を低く設定できるのでトランスを小型・廉価に製造できる等といった多くの優れた特質を有している。しかし、その反面、帯電ロールが感光体ドラムに接触して配置されるという構成上の理由から、クリーニング装置をすり抜けた感光体ドラム上のトナー等が帯電ロール表面に転移し、帯電不良を招く場合があるという課題を有している。

そのため、接触帯電装置を用いる画像形成装置では、従来より、例えば、トナーの電荷極性と逆極性に帯電して帯電ロールに付着した逆帯電トナーを、帯電ロールと感光体ドラムとの間に形成した逆電界により感光体ドラムに転移させ、さらにこれをクリーニング装置により回収することで、帯電ロールに付着したトナー等の除去を行なっている（例えば、特許文献１、２参照）。

ところで、上記した電子写真方式を用いたカラー画像形成装置においては、「タンデム方式」と呼ばれる構成が多く採用されている。タンデム方式のカラー画像形成装置では、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の各色トナー像をそれぞれ異なる感光体ドラムに形成し、各感光体ドラムに形成された各色トナー像を直接記録紙に順次転写するか、または中間転写体に順次転写した後に一括して記録紙に転写することで、各色トナー像を重畳させたフルカラー画像を形成している。

かかるタンデム方式のカラー画像形成装置においても、接触帯電装置を用いることにより上記した利点が得られる。さらには、感光体ドラムと、帯電ロールを含むプロセス部材とを一体化して画像形成ユニット（プロセスカートリッジ）として構成すれば、感光体ドラムや帯電ロール等の消耗品の交換が容易となり、また周辺環境および手や着衣等を汚す恐れのあるトナーの補給作業が不要となるので、メンテナンスの簡易化を図ることが可能となる。
このようなプロセスカートリッジに感光体ドラムと帯電ロールとを含んで配置した場合においても、帯電ロールにトナー等が付着し得るため、一般に帯電ロールに付着したトナー等を除去する処理が行なわれている。

特開２０００−２５９０５７号公報(第３−４頁) 特開平９−１３８５４７号公報(第３−４頁)

しかしながら、上記したタンデム方式のカラー画像形成装置では、下流側に配置された感光体ドラムほどクリーニング装置に回収されるトナー量が多くなる傾向があり、最も下流側に配置された感光体ドラムにおいて回収されるトナー量が最も多くなる。これは、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の各色トナー像をそれぞれ記録紙または中間転写体に順次転写することにより、記録紙または中間転写体上に転写されたトナー量が各感光体ドラムを通過する毎に増加し、感光体ドラムに再転写（記録紙または中間転写体上からトナーが逆に感光体ドラムに転移する現象）されるトナーが下流側ほど増加することによるものである。

加えて、帯電ロールに付着したトナー等を除去するために、帯電ロールと感光体ドラムとの間に、トナー等を帯電ロールから感光体ドラムに転移させる電界を形成した場合にも、クリーニング装置に回収されるトナー量が増加する傾向が生じる。すなわち、帯電ロールから感光体ドラムに転移させる電界を形成するには、通常、帯電ロールへの電圧供給を停止するか、または供給電圧を低く設定する必要がある。その場合に、感光体ドラムの帯電電位が低下するので、現像装置に保持されたトナーが感光体ドラムに転移し易くなる。そして、この現像装置からトナーが転移すると、転移したトナーはクリーニング装置に回収されることとなる。そのため、帯電ロールに付着したトナー等の除去処理は、クリーニング装置に回収されるトナー量を増加させる要因となる。

このような理由から、タンデム方式のカラー画像形成装置にて帯電ロールに付着したトナー等の除去処理を行なう構成を採用した場合に、特に最下流部に配置される感光体ドラムに設置されたクリーニング装置において、トナー回収容器の容量を大きく設計する必要があった。それにより、クリーニング装置を含めたユニット化を図ろうとすると、ユニット（プロセスカートリッジ）の大型化が不可避であった。そのため、ユーザが女性や年配者、さらには身体的にハンディキャップを持った人等であった場合に、プロセスカートリッジをつかみ難い、持ち難い等といった取り扱い性に問題が生じることから、ユーザによる交換作業等に支障が生じる場合があった。また、プロセスカートリッジの大型化は、カラー画像形成装置本体の大型化につながる要因ともなっていた。

そこで本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、タンデム方式のカラー画像形成装置において、最下流部に配置される感光体ドラムに設置されたクリーニング装置に回収されるトナー量を低減することにある。

かかる目的のもと、本発明の画像形成装置は、複数の像保持体と、複数の像保持体の各々に配置され、像保持体の表面を接触帯電する各々の接触帯電部材と、複数の像保持体の各々に配置され、像保持体の表面を清掃する各々のクリーニング部材と、複数の像保持体に形成された各々のトナー像が転写された記録材を定着処理する定着部材とを備え、複数の像保持体の中の一の像保持体を清掃するクリーニング部材は、定着部材に近接して配置されるとともに、かかる一の像保持体以外の像保持体を帯電する接触帯電部材は、所定のタイミングで接触帯電部材に付着したトナーを像保持体に転移させる電界を形成することを特徴としている。

ここで、定着部材は、像保持体の上方に配置されるとともに、上記した一の像保持体を清掃するクリーニング部材は、定着部材に面して定着部材から放射される熱を直接的に受けるように配置されたことを特徴とすることができる。また、上記した一の像保持体以外の像保持体を帯電する接触帯電部材は、共通に接続された一の帯電電圧供給手段により帯電電圧が供給されることを特徴とすることができる。さらに、上記した一の像保持体以外の像保持体を帯電する接触帯電部材は、像保持体での画像形成動作の完了時または／および画像形成動作時と画像形成動作時の間にて上記した電界を形成することを特徴とすることができる。

また、像保持体と接触帯電部材とクリーニング部材とは、一体的に構成されたことを特徴とすることができる。さらには、上記した一の像保持体を清掃するクリーニング部材の温度を検知する温度センサをさらに備え、温度センサにて検出された温度が所定値以下の場合に、上記した一の像保持体を帯電する接触帯電部材は、所定のタイミングで接触帯電部材に付着したトナーを上記した一の像保持体に転移させる電界を形成し、温度センサにて検出された温度が所定値よりも大きい場合に、接触帯電部材に付着したトナーを上記した一の像保持体に転移させる電界を形成しないことを特徴とすることができる。

また、本発明の画像形成装置は、像保持体と、像保持体を接触帯電する接触帯電部材と、像保持体に形成された静電潜像を現像する現像部材と、像保持体表面を清掃するクリーニング部材とが一体的に構成された複数の画像形成ユニットと、複数の画像形成ユニットの配列方向に沿って記録材を搬送する記録材搬送部材と、記録材搬送部材にて搬送される記録材に、複数の画像形成ユニットにて形成された各々のトナー像を転写する転写部材と、転写部材にて各々のトナー像が転写された記録材を定着処理する定着部材とを備え、複数の画像形成ユニットの中の一の画像形成ユニットは、クリーニング部材が定着部材側に面して配置され、定着部材の熱により加温されることを特徴としている。

ここで、上記した一の画像形成ユニットは、画像形成ユニット内に配置された像保持体と接触帯電部材との間に、接触帯電部材に付着したトナーを像保持体に転移させる電界を形成しないことを特徴とすることができる。また、上記した一の画像形成ユニット以外の画像形成ユニットは、接触帯電部材と像保持体との間に、所定のタイミングにて接触帯電部材に付着したトナーを像保持体に転移させる電界が形成されることを特徴とすることができる。さらには、複数の画像形成ユニットは、上下方向に配列されるとともに、上記した一の画像形成ユニットは、複数の画像形成ユニットの中の最上部に配置され、かかる一の画像形成ユニットの上部位置に定着部材が配置されたことを特徴とすることができる。

本発明によれば、プロセスカートリッジの小型化が可能となるので、ユーザの取り扱いを容易なものとすることができる。また、カラー画像形成装置の小型化を図ることが可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態が適用される画像形成装置の全体構成を示す図である。図１に示した画像形成装置１は、４つの画像形成ユニット（プロセスカートリッジ）１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋが上下方向（略鉛直方向）に一定の間隔を置いて並列配置された所謂タンデム型で構成されている。プロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋは、像保持体としての感光体ドラム１１、感光体ドラム１１の表面を所定電位で一様に帯電する接触帯電部材の一例としての帯電ロール１２、現像ロール上に保持したトナー（マイナス帯電特性）とキァリア（磁性粒子）とからなる現像剤を用いて感光体ドラム１１上に形成された静電潜像を現像する、現像部材の一例としての２成分現像方式の現像器１３、転写後の感光体ドラム１１表面を清掃するクリーニング部材の一例としてのドラムクリーナ１４が一体として構成されている。

ここで、各プロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋは、現像器１３に収納されたトナーを除いて、略同様に構成されている。そして、各プロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋは、それぞれがイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像を形成する。
また、各プロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋは、画像形成装置１本体に対して着脱自在に構成されており、例えば現像器１３内のトナーが消費された場合には、各プロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋ毎に個別に交換することができるように構成されている。

本実施の形態の画像形成装置１では、露光系として、プロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋのそれぞれに配設された感光体ドラム１１を露光するレーザ露光装置２０、転写後の感光体ドラム１１を除電する除電ランプ２１が設けられている。

また、本実施の形態の画像形成装置１では、各プロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋの感光体ドラム１１に当接するように、記録材（記録紙）である用紙を搬送する記録材搬送部材の一例としての搬送ベルト３０が配置されている。搬送ベルト３０は、用紙を静電吸着し得るフィルム状の無端ベルトで形成されている。そして、駆動ロール３２とアイドルロール３３とに張架されて循環駆動され、感光体ドラム１１との間に、用紙が略鉛直方向下方から上方に向けて搬送される用紙搬送路Ｍ１を形成している。

搬送ベルト３０の内側であって各感光体ドラム１１と対向する位置には、それぞれ転写部材の一例としての転写ロール３１が配置されている。転写ロール３１は、感光体ドラム１１との間に転写電界を形成することで、搬送ベルト３０に保持・搬送される用紙上に、各プロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋで形成された各色トナー像を順次転写する。
また、搬送ベルト３０の感光体ドラム１１側の最上流部には、搬送ベルト３０を帯電する吸着ロール３４が配設されている。搬送ベルト３０は、表面が吸着ロール３４により所定電位に帯電されることで、用紙を安定的に静電吸着させることが可能となる。
一方、用紙搬送路Ｍ１に沿って搬送ベルト３０の下流側には、用紙上の未定着トナー像に対して熱および圧力による定着処理を施す定着部材の一例としての定着器４０が配設されている。

また、本実施の形態の画像形成装置１には、電源（電圧供給手段）として、各プロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋの帯電ロール１２に所定の帯電バイアス電圧を印加する帯電電圧供給手段の一例としての帯電電源６１、各プロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋの現像器１３に所定の現像バイアス電圧を印加する現像電圧供給手段の一例としての現像電源６２、各転写ロール３１に所定の転写電圧を印加する転写電源６３が備えられている。
本実施の形態では、帯電電源６１は、マイナスの直流電圧を可変出力できるように構成されている。ただし、マイナスの可変直流電圧に所定値の交流電圧を重畳した電圧を出力するように構成することもできる。また、現像電源６２は、マイナスの可変直流電圧に所定値の交流電圧を重畳した電圧を出力するように構成されている。
また、本実施の形態の転写電源６３は、所定値のプラスの直流電圧を出力するように構成されている。

制御部６０は、帯電電源６１、現像電源６２、および転写電源６３における各出力電圧値や出力タイミング等の出力制御を行なう。また、上記した除電ランプ２１の点灯制御を行なう。さらには、詳細な説明は省略するが、画像形成装置１全体の動作制御も行なう。

さらに、本実施の形態の画像形成装置１には、用紙搬送系として、給紙側に、用紙を収容する用紙カセット５０、この用紙カセット５０に集積された用紙を所定のタイミングで取り出して搬送するピックアップロール５１、ピックアップロール５１により繰り出された用紙を搬送する搬送ロール５２、画像形成動作に合わせて用紙を搬送ベルト３０に送り出すレジストロール５３が配設されている。
また、排紙側には、定着器４０にて定着処理された用紙を搬送する排紙ロール５４、片面プリントの場合には用紙を装置本体上部に設けられた排紙部７０に向けて排出し、両面プリントの場合には所定のタイミングで排紙部７０に向けた回転方向から逆方向に反転することで、定着器４０にて片面が定着された用紙を両面搬送路Ｍ２に向けて送り出す反転ロール５５が配設されている。加えて、両面搬送路Ｍ２には、両面搬送路Ｍ２に沿って搬送ロール５６が配設されている。

本実施の形態の画像形成装置１においては、制御部６０による動作制御の下で、レーザ露光装置２０は、画像情報に基づいて変調されたレーザ光（露光ビーム）を生成して、各プロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋの感光体ドラム１１に静電潜像を形成する。例えばイエロー（Ｙ）のプロセスカートリッジ１０Ｙでは、帯電ロール１２により所定電位で一様に帯電された感光体ドラム１１の表面が、レーザ露光装置２０により生成された露光ビームで走査露光されて、感光体ドラム１１上に静電潜像が形成される。そして、形成された静電潜像は現像器１３により現像され、感光体ドラム１１上にはＹのトナー像が形成される。同様に、プロセスカートリッジ１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋにおいても、それぞれＭ、Ｃ、Ｋの各色トナー像が形成される。

各プロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋでの各色トナー像の形成が開始されると、用紙カセット５０から取り出された用紙は、レジストロール５３によりトナー像の形成タイミングに合わせて搬送ベルト３０に供給される。そして、用紙は図１の矢印方向に循環移動する搬送ベルト３０上に静電吸着された状態で、用紙搬送路Ｍ１を搬送される。そして、転写ロール３１により形成される転写電界によって、各色トナー像が用紙上に順次重畳的に転写される。
トナー像が静電転写された用紙は、プロセスカートリッジ１０Ｋの下流で搬送ベルト３０から剥離され、定着器４０に搬送される。用紙が定着器４０に搬送されると、用紙上の未定着トナー像は、熱および圧力による定着処理を受けて用紙に定着される。定着画像が形成された用紙は、画像形成装置１の排出部に設けられた排紙部７０に載置される。一方、両面プリント時には、両面搬送路Ｍ２を経由して再度の同様な転写処理が行なわれた後、排紙部７０に載置されることとなる。

続いて、本実施の形態の画像形成装置１における帯電電源６１と各プロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋの帯電ロール１２との接続、および現像電源６２と各プロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋの現像器１３との接続について説明する。図２は、帯電電源６１と各帯電ロール１２との接続、および現像電源６２と各現像器１３との接続を説明する配線図である。
図２に示したように、プロセスカートリッジ１０Ｋの帯電ロール１２Ｋには、帯電電源６１に設けられた第１帯電電源（帯電電圧供給手段）６１１が接続されている。また、プロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃの帯電ロール１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃには、帯電電源６１に設けられた第２帯電電源（帯電電圧供給手段）６１２が接続されている。すなわち、帯電ロール１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃへ帯電バイアス電圧を印加する電源は、一つの第２帯電電源６１２で共通化されており、帯電ロール１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃへは同一値の帯電バイアス電圧が印加されるように構成されている。このように、本実施の形態の画像形成装置１では、プロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃの帯電ロール１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃへ帯電バイアス電圧を印加する電源を共通化して、電源の数を削減することで、画像形成装置１の小型化および低コスト化の実現を図っている。

また、プロセスカートリッジ１０Ｋの現像器（現像ロール）１３Ｋには、現像電源６２に設けられた第１現像電源（現像電圧供給手段）６２１が接続されている。プロセスカートリッジ１０Ｃの現像器（現像ロール）１３Ｃには、現像電源６２に設けられた第２現像電源（現像電圧供給手段）６２２が接続されている。プロセスカートリッジ１０Ｍの現像器（現像ロール）１３Ｍには、現像電源６２に設けられた第３現像電源（現像電圧供給手段）６２３が接続されている。プロセスカートリッジ１０Ｙの現像器（現像ロール）１３Ｙには、現像電源６２に設けられた第４現像電源（現像電圧供給手段）６２４が接続されている。すなわち、各現像器（現像ロール）１３には、それぞれ独立した現像電源６２が接続され、それぞれに対応した現像バイアス電圧が印加されるように構成されている。

ここで、本実施の形態の画像形成装置１においては、プロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃについて、所定のタイミングで帯電ロール１２のクリーニング処理を実施するが、プロセスカートリッジ１０Ｋでは、いずれのタイミングにおいてもクリーニング処理を実施しないことを特徴の一つとしている。
加えて、プロセスカートリッジ１０Ｋ、特にプロセスカートリッジ１０Ｋ内に配置したドラムクリーナ１４と定着器４０とが近接するように配設されていることを特徴の一つとしている。

本実施の形態の画像形成装置１では、感光体ドラム１１の表面を帯電する帯電部材として、感光体ドラム１１の表面に当接するように配置された接触帯電部材である帯電ロール１２を用いている。帯電ロール１２は、従来のコロトロンやスコロトロン等の非接触帯電装置と比較して、オゾンの発生量が極めて少ない、帯電ムラが生じにくい、印加電圧を低く設定できるので帯電電源６１を小型・廉価に製造できる等といった多くの優れた特質を有している。しかし、感光体ドラム１１に接触して配置されるという構成上の理由から、ドラムクリーナ１４で感光体ドラム１１表面から除去しきれずにドラムクリーナ１４をすり抜けるトナーや紙粉等の異物（以下、「トナー等」とも記す）が帯電ロール１２表面に転移して付着する。そのため、帯電ロール１２表面がトナー等で被膜されるという現象が発生し易い。このようなトナー等の被膜が生じると、感光体ドラム１１への帯電が充分に行なわれない所謂「帯電不良」を発生させることとなる。
そのため、従来は、すべてのプロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋにおいて、画像形成が行なわれる画像形成サイクル以外の動作時、例えば画像形成サイクルの終了から各感光体ドラム１１の回転が停止されるまでの間や、画像形成サイクルと画像形成サイクルとの間のインターバルの間に、帯電ロール１２のクリーニング処理（クリーニングシーケンス）を行なって、帯電ロール１２に付着したトナー等を除去するようにしていた。

ところが、本実施の形態の画像形成装置１のようなタンデム方式のカラー画像形成装置では、下流側に配置されたプロセスカートリッジほどドラムクリーナ１４に回収されるトナー量が多くなる傾向がある。そして、最も下流側に配置されたプロセスカートリッジ１０Ｋにおいて回収されるトナー量が最も多くなる。これは、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の各色トナー像を、搬送ベルト３０に保持・搬送される用紙上に順次転写する際に、用紙上に転写されたトナー量が各プロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋを通過する毎に増加し、感光体ドラム１１に再転写（用紙上のトナーが逆に感光体ドラム１１に転移する現象）されるトナーが下流側ほど増加することによることに起因するものである。

加えて、帯電ロール１２に付着したトナー等を除去するための上記したクリーニングシーケンスでは、帯電ロール１２と感光体ドラム１１との間に、付着したトナー等を帯電ロール１２から感光体ドラム１１に転移させる電界を形成する。そのため、以下の理由からドラムクリーナ１４に回収されるトナー量が多くなる傾向が生じる。
すなわち、後段でも述べるが、クリーニングシーケンス時において帯電ロール１２から感光体ドラム１１にトナーを転移させる電界を形成するには、通常、帯電ロール１２への電圧供給を停止させて帯電ロール１２の電位を０とする（後段の図６（ｂ）参照）。そうすることによって、帯電ロール１２の電位を感光体ドラム１１の帯電電位（マイナス）よりもプラス側に高く設定することができる。それにより、帯電ロール１２に付着したプラスの電荷を持ったトナー等は、帯電ロール１２と感光体ドラム１１との電界によって感光体ドラム１１に転移し、帯電ロール１２から除去されることとなる（後段の図７参照）。

しかしその一方で、帯電ロール１２の電位を０とすることにより、感光体ドラム１１の帯電電位（マイナス）がプラス側にシフトすることとなる。そのため、現像器１３に印加された現像バイアス電圧と、感光体ドラム１１の帯電電位との差（電位コントラスト）が小さくなり、感光体ドラム１１の帯電電位（白地部）に現像器１３に保持されたトナーが転移し易くなる。そして、この現像器１３から感光体ドラム１１にトナーが転移すると、転移したトナーはドラムクリーナ１４に回収されることとなる。そのため、クリーニングシーケンスは、ドラムクリーナ１４に回収されるトナー量を増加させる要因となる。

図３は、すべてのプロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋにおいてクリーニングシーケンスを実施した場合の各ドラムクリーナ１４に回収されるトナー量を比較した図である。図３に示したように、下流側に配置されたプロセスカートリッジほど回収されるトナー量は多くなる。そして、最も下流側に配置されたプロセスカートリッジ１０Ｋにて特に増加する。
このように、プロセスカートリッジ１０Ｋでは、上記したトナーの再転写とクリーニングシーケンスによる回収トナー量の増加とが相乗されることで、他のプロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃに比較して特に多くのトナーが回収されることとなる。

プロセスカートリッジ１０Ｋにおいて特に多くのトナーが回収されることとなると、プロセスカートリッジ１０Ｋでのドラムクリーナ１４の回収容器の容量を大きく設計する必要が生じる。その場合には、プロセスカートリッジ１０Ｋだけが他のプロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃと共通化できず別設計となることから、製造コストの上昇を招くこととなる。
一方、プロセスカートリッジの共通化を図るため、ドラムクリーナ１４のトナー回収容器の容量をプロセスカートリッジ１０Ｋに合わせて、他のすべてのプロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃも同様に設計するとした場合には、プロセスカートリッジすべてが大きくなり、ユーザがつかみ難い、持ち難い等といった取り扱いに支障が生じる。特に、ユーザが女性や年配者、さらには身体的にハンディキャップを持った人等であった場合に、かかる支障が大きい。さらには、画像形成装置１本体を大型化する必要も生じる。特に、本実施の形態の画像形成装置１のように、プロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋを縦方向（略鉛直方向）に並列配置された構成では、高さ方向のサイズを大きくする設計する必要が生じ、装置の小型化を阻害する要因となる。

そこで、本実施の形態の画像形成装置１では、プロセスカートリッジ１０Ｋにおいてクリーニングシーケンスを実施しない構成として、クリーニングシーケンスによって生じるドラムクリーナ１４に回収されるトナー量の増加分を削減し、全体としてのトナー回収量の低減を図っている。それにより、プロセスカートリッジ１０Ｋでのドラムクリーナ１４の小容量化が可能となるので、プロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋ全体の小型化が実現可能となる。

加えて、本実施の形態の画像形成装置１では、プロセスカートリッジ１０Ｋに配置されたドラムクリーナ１４Ｋに近接するように定着器４０を配設している。
ここで、図４は、定着器４０とプロセスカートリッジ１０Ｋとの位置関係を示した図である。図４に示したように、プロセスカートリッジ１０Ｋのドラムクリーナ１４Ｋは、定着器４０に近接した位置に配置されているために、定着器４０から放射される熱を吸収し易い。そのため、例えば冬季において画像形成装置１の周辺環境温度が低温である状態でも、定着器４０のウォーミングアップ処理により、画像形成動作時にはドラムクリーナ１４Ｋは充分に温まった状態で動作することが可能となる。

画像形成装置１においては、メインスイッチがＯＮされると、定着器４０のウォーミングアップ処理が実施される。すなわち、定着器４０では、メインスイッチのＯＮと略同時に定着ロール４１内のメインヒータがＯＮされ、定着ロール４１および加圧部材４２（図４参照）の温度が定着可能温度にまで到達させる処理を行なう。そして、かかるウォーミングアップ処理が完了した時点で、画像形成動作を可能としている。そのため、プロセスカートリッジ１０Ｋに配置されたドラムクリーナ１４Ｋは、ウォーミングアップ処理の間に定着器４０から放射される熱を充分に吸収して、画像動作時には、ドラムクリーナ１４Ｋに取り付けられたクリーニングブレード１４ａ（図４参照）も加熱されることとなる。

クリーニングブレード１４ａは、例えば板状のウレタンゴムで形成されている。そして、感光体ドラム１１Ｋにエッジ当接されることで、感光体ドラム１１Ｋ上に残留付着したトナーを掻き取るように設定されている。上記した帯電ロール１２Ｋに付着するトナー等がドラムクリーナ１４Ｋで感光体ドラム１１Ｋ表面から除去しきれずにドラムクリーナ１４Ｋをすり抜ける現象は、例えば低温環境下でクリーニングブレード１４ａの物性が変化する（弾性が低下する）ことに起因するところが大きい。そのため、プロセスカートリッジ１０Ｋのドラムクリーナ１４Ｋが定着器４０から放射される熱を受け易いように、定着器４０に近接した位置にて定着器４０に面して配置することにより、画像動作時においては、クリーニングブレード１４ａ本来の弾性に近い状態でクリーニング動作を行なうことが可能となる。それにより、プロセスカートリッジ１０Ｋにおいては、ドラムクリーナ１４Ｋをすり抜けるトナー量を低減することができる。その結果、帯電ロール１２Ｋ表面に付着するトナー等を低減し、クリーニングシーケンスを実施しなくても、感光体ドラム１１Ｋへの帯電が充分に行なわれない帯電不良の発生を抑制することが可能となる。

なお、プロセスカートリッジ１０Ｋよりも上流側に位置するプロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃでは、プロセスカートリッジ１０Ｋが遮蔽壁となるとともに、最上部に配置された定着器４０からの熱は上昇するので、定着器４０から発散される熱を受け難い。そのため、特に低温低湿環境下での画像動作開始時において、クリーニングブレード１４ａの弾性が低下した状態となり易い。そのため、ドラムクリーナ１４をすり抜けるトナー量を低減することが困難であることから、上記したクリーニングシーケンスを実施して、帯電ロール１２からのトナー等の除去を行なうこととしている。
その場合、プロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃでは、図３に示したように、クリーニングシーケンスによるトナー回収量の増加があったとしても、トナーの再転写によるトナー回収量の増加量は少ないので、トータルとしてのトナー回収量が多くなることは殆どない。

続いて、本実施の形態の画像形成装置１においてプロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃに対して実施するクリーニング処理（クリーニングシーケンス）を説明する。
図５は、プロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃにおける画像形成動作および帯電ロール１２に対するクリーニング動作を説明するためのタイミングチャートの一例を示している。また、図６は、（ａ）画像形成動作（サイクル）時の感光体ドラム電位等の電位、および（ｂ）クリーニング動作時の感光体ドラム電位等の電位を示した図である。なお、ここでは、用紙１枚分の画像を形成した後に帯電ロール１２のクリーニングを行なう場合を例として説明を行なう。また、一例としてプロセスカートリッジ１０Ｙでの処理について説明するが、他のプロセスカートリッジ１０Ｍ,１０Ｃについても、用紙の搬送タイミングに応じた処理開始時間の違い以外は同様の処理が行なわれる。

図５および図６（ａ）に示したように、プロセスカートリッジ１０Ｙでは、例えば画像データの入力による画像形成動作の開始と同時に、除電ランプ２１Ｙが点灯され、除電ランプ２１Ｙにより除電された感光体ドラム１１Ｙ上の領域が帯電ロール１２Ｙに到達するタイミングに合わせて、帯電ロール１２Ｙには第２帯電電源６１２により−９００Ｖの帯電バイアス電圧が印加され、これにより感光体ドラム１１Ｙは−３３０Ｖに帯電される。そして、−３３０Ｖに帯電された感光体ドラム１１Ｙの表面には、画像データに応じてレーザ露光装置２０から照射される露光ビームにより静電潜像（−５０Ｖ）が形成される。
また、現像器１３Ｙには、感光体ドラム１１Ｙ上に形成された静電潜像が現像位置に到達するタイミングに合わせて、第４現像電源６２４により現像バイアス電圧の交流（ＡＣ）成分９００Ｖｐｐ（ピークトゥピーク値）と直流（ＤＣ）成分−２４０Ｖとが印加される。それにより、感光体ドラム１１Ｙに形成された静電潜像（画像部電位：−５０Ｖ、背景部電位：−３３０Ｖ）と現像バイアス電圧のＤＣ成分（−２４０Ｖ）との電位差によって、画像部にイエロー（Ｙ）トナーが現像される。

そして、感光体ドラム１１Ｙ上に形成されたイエロー（Ｙ）トナーが転写位置に到達するタイミングに合わせて、転写ロール３１には転写電源６３によりトナーの帯電極性とは逆極性の転写バイアス電圧（＋１５００Ｖ）が印加される。これにより、感光体ドラム１１Ｙ上に付着していたイエロー（Ｙ）トナー像は、用紙上に転写される。その際に、転写後の感光体ドラム１１Ｙの表面電位は、−２５０Ｖ程度に低下する。
さらに、転写後に−２５０Ｖであった感光体ドラム１１Ｙの表面電位は、除電ランプ２１Ｙにより−３０Ｖに除電される。このように、次の画像形成サイクルの前（すなわち、帯電前）に感光体ドラム１１Ｙを除電することで、前の画像形成サイクルでの画像履歴の発生を抑制している。

次いで、一連の画像形成サイクルが終了した後に、帯電ロール１２Ｙのクリーニング処理（クリーニングシーケンス）が開始される。図５および図６（ｂ）に示したように、まず、転写電源６３から転写ロール３１に印加される転写バイアス電圧がＯＦＦ（０Ｖ）される。さらに除電ランプ２１ＹがＯＦＦされる。その後、順次、第２帯電電源６１２から帯電ロール１２Ｙに印加される帯電バイアス電圧がＯＦＦ（０Ｖ）され、第４現像電源６２４から現像器１３Ｙに印加される現像バイアス電圧のＡＣ成分がＯＦＦされる。一方、第４現像電源６２４による現像バイアス電圧のＤＣ成分（−２４０Ｖ）はそのまま印加され続ける。なお、クリーニングシーケンスではレーザ露光装置２０による露光ビームの照射は行なわれない。

このようなクリーニングシーケンスの間においては、図６（ｂ）に示したように、感光体ドラム１１の表面電位は、一様に画像形成動作時の転写直後の−２５０Ｖ程度に設定される。そのため、図７（帯電ロール１２から感光体ドラム１１にトナーが転移する様子を示した図）に示したように、０Ｖの帯電ロール１２Ｙと感光体ドラム１１との間には、感光体ドラム１１Ｙから帯電ロール１２Ｙに向かう電界（図中矢印）が形成される。そのため、画像形成サイクル時に−９００Ｖの帯電バイアス電圧が印加されることにより帯電ロール１２Ｙに付着した逆極性（プラス）トナーは、感光体ドラム１１Ｙに転移される。そして、ドラムクリーナ１４Ｙにより回収される。
ところで、この場合、感光体ドラム１１の帯電電位（−２５０Ｖ）と現像バイアス電圧（−２４０Ｖ）との間の電位差が小さくなることから、現像バイアス電圧のＡＣ成分がＯＦＦされることで比較的少なくなるとはいえ、正規極性（マイナス）トナーによる所謂かぶりが生じ、感光体ドラム１１Ｙには薄いトナー層が形成されることとなる。このようなトナー層は、転写ロール３１の転写バイアス電圧がＯＦＦされていることから搬送ベルト３０に転写されることなく、ドラムクリーナ１４Ｙにより回収されることとなる。

そして、クリーニングシーケンスが終了した後には、第４現像電源６２４から現像器１３Ｙに印加される現像バイアス電圧のＤＣ成分がＯＦＦされるとともに、再度除電ランプが所定の時間だけ点灯される。それにより、感光体ドラム１１の表面全体を一様に除電して、感光体ドラム１１に帯電履歴が残存するのを抑制する処理を行なう。その後、画像形成装置１の駆動は停止される。

これに対して、図８は、プロセスカートリッジ１０Ｋにおける画像形成動作を説明するためのタイミングチャートの一例を示している。図８に示したように、プロセスカートリッジ１０Ｋに対しても、プロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃの場合と同様に、画像形成動作（サイクル）が実行される。そして、プロセスカートリッジ１０Ｋでは、画像形成サイクルが終了すると、第４現像電源６２４から現像器１３Ｙに印加される現像バイアス電圧のＡＣ成分およびＤＣ成分、第２帯電電源６１２から帯電ロール１２Ｙに印加される帯電バイアス電圧、さらには転写電源６３から転写ロール３１に印加される転写バイアス電圧が、順次ＯＦＦ（０Ｖ）されていく。そして、これらがＯＦＦされた後、除電ランプ２１Ｙは所定の時間だけ点灯を続けて、感光体ドラム１１に帯電履歴が残存しないように感光体ドラム１１の表面全体を一様に除電する。その後、画像形成装置１の駆動は停止される。

このように、本実施の形態のプロセスカートリッジ１０Ｋに対してはクリーニングシーケンスを実施しないので、クリーニングシーケンスを実施する際の感光体ドラム１１の帯電電位（−２５０Ｖ）と現像バイアス電圧（−２４０Ｖ）との間の電位差が小さくなることに起因する、正規極性（マイナス）トナーによるかぶりトナー層が発生しない。そのため、ドラムクリーナ１４Ｋにより回収されるトナー量を低減することができるので、プロセスカートリッジ１０Ｋでのドラムクリーナ１４Ｋの小容量化が可能となる。その結果、すべてのプロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋの小型化を図ることができる。

なお、本実施の形態の画像形成装置１では、プロセスカートリッジ１０Ｋに対してはクリーニングシーケンスを実施しないように構成した。このような構成に加えて、プロセスカートリッジ１０Ｋに配置されたドラムクリーナ１４Ｋの温度を検出する温度センサを配設し、かかる温度センサにより検出された温度が所定値以下、例えばクリーニングブレード１４ａが本来の弾性に近い状態となる温度以下である場合には、プロセスカートリッジ１０Ｋに対してクリーニングシーケンスを実施し、温度センサにより検出された温度が所定値よりも大きくなった時点で、プロセスカートリッジ１０Ｋに対するクリーニングシーケンスを実施しないように設定することもできる。
このように構成することで、例えば寒冷地での画像形成動作の初動時に、ドラムクリーナ１４Ｋの温度が充分に上昇していない場合にも、帯電ロール１２Ｋに付着したトナー等の除去が図られるとともに、ドラムクリーナ１４Ｋの温度が充分に上昇した後には、クリーニングシーケンスを実施しないことにより、ドラムクリーナ１４Ｋにより回収されるトナー量を低減することができる。

以上説明したように、本実施の形態の画像形成装置１においては、プロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃについて、所定のタイミングで帯電ロール１２のクリーニング処理を実施する一方で、最下流部に配置されたプロセスカートリッジ１０Ｋでは、いずれのタイミングにおいてもクリーニング処理を実施しないように構成されている。加えて、プロセスカートリッジ１０Ｋ、特にプロセスカートリッジ１０Ｋ内に配置したドラムクリーナ１４Ｋと定着器４０とが近接するように配設している。
それにより、本実施の形態の画像形成装置１では、プロセスカートリッジ１０Ｋを含めたすべてのプロセスカートリッジの小型化が可能となるので、ユーザにおけるプロセスカートリッジの取り扱い性を容易なものとすることができる。さらには、画像形成装置１本体の小型化を図ることも可能となる。

また、プロセスカートリッジ１０Ｋ、特にプロセスカートリッジ１０Ｋ内に配置したドラムクリーナ１４Ｋと定着器４０とが近接するように配設しているので、ドラムクリーナ１４Ｋは定着器４０から放射される熱を受け易い。それにより、画像形成動作時にドラムクリーナ１４Ｋ内に配設されたクリーニングブレード１４ａは、本来の弾性に近い状態でクリーニング動作を行なうことが可能となる。そのため、プロセスカートリッジ１０Ｋにおいては、ドラムクリーナ１４Ｋをすり抜けるトナー量を低減することができる結果、帯電ロール１２Ｋ表面に付着するトナー等を低減し、感光体ドラム１１Ｋへの帯電が充分に行なわれない帯電不良の発生を充分に抑制することが可能となる。
一方、他のプロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃにおいては帯電ロール１２のクリーニング処理を実施するので、帯電ロール１２表面に付着するトナー等を除去することができる。それにより、プロセスカートリッジ１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃでも、感光体ドラム１１への帯電が充分に行なわれない帯電不良の発生を充分に抑制することが可能となる。

本発明が適用される画像形成装置の全体構成を示す図である。 帯電電源と各帯電ロールとの接続、および現像電源と各現像器との接続を説明する配線図である。 クリーニングシーケンスを実施した場合の各ドラムクリーナに回収されるトナー量を比較した図である。 定着器とプロセスカートリッジとの位置関係を示した図である。 プロセスカートリッジ（１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ）における画像形成動作および帯電ロールに対するクリーニング動作を説明するためのタイミングチャートの一例である。 （ａ）画像形成サイクル時の感光体ドラム電位等の電位、および（ｂ）クリーニング動作時の感光体ドラム電位等の電位を示した図である。 帯電ロールから感光体ドラムにトナーが転移する様子を示した図である。 プロセスカートリッジ（１０Ｋ）における画像形成動作を説明するためのタイミングチャートの一例である。

符号の説明

１…画像形成装置、１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋ…画像形成ユニット（プロセスカートリッジ）、１１（１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋ）…感光体ドラム、１２（１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋ）…帯電ロール、１３（１３Ｙ,１３Ｍ,１３Ｃ,１３Ｋ）…現像器、１４（１４Ｙ,１４Ｍ,１４Ｃ,１４Ｋ）…ドラムクリーナ、１４ａ…クリーニングブレード、２０…レーザ露光装置、２１（２１Ｙ,２１Ｍ,２１Ｃ,２１Ｋ）…除電ランプ、３１…転写ロール、４０…定着器、４１…定着ロール、４２…加圧部材、６０…制御部、６１…帯電電源、６２…現像電源、６３…転写電源、６１１…第１帯電電源、６１２…第２帯電電源、６２１…第１現像電源、６２２…第２現像電源、６２３…第３現像電源、６２４…第４現像電源

Claims (9)

1. 複数の像保持体と、
   前記複数の像保持体の各々に配置され、像保持体の表面を接触帯電する各々の接触帯電部材と、
   前記複数の像保持体の各々に配置され、像保持体の表面を清掃する各々のクリーニング部材と、
   前記複数の像保持体に形成された各々のトナー像が転写された記録材を定着処理する定着部材とを備え、
   前記複数の像保持体の中の一の像保持体を清掃する前記クリーニング部材は、前記定着部材に近接して配置されるとともに、当該一の像保持体以外の像保持体を帯電する前記接触帯電部材は、所定のタイミングで当該接触帯電部材に付着したトナーを当該像保持体に転移させる電界を形成することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記定着部材は、前記像保持体の上方に配置されるとともに、前記一の像保持体を清掃する前記クリーニング部材は、当該定着部材に面して当該定着部材から放射される熱を直接的に受けるように配置されたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記一の像保持体以外の前記像保持体を帯電する前記接触帯電部材は、共通に接続された一の帯電電圧供給手段により帯電電圧が供給されることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記一の像保持体以外の前記像保持体を帯電する前記接触帯電部材は、当該像保持体での画像形成動作の完了時または／および画像形成動作時と画像形成動作時の間にて前記電界を形成することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記像保持体と前記接触帯電部材と前記クリーニング部材とは、一体的に構成されたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 前記一の像保持体を清掃する前記クリーニング部材の温度を検知する温度センサをさらに備え、
   前記温度センサにて検出された温度が所定値以下の場合に、前記一の像保持体を帯電する前記接触帯電部材は、所定のタイミングで当該接触帯電部材に付着したトナーを当該一の像保持体に転移させる電界を形成し、当該温度センサにて検出された温度が所定値よりも大きい場合に、当該接触帯電部材に付着したトナーを当該一の像保持体に転移させる電界を形成しないことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
7. 像保持体と、像保持体を接触帯電する接触帯電部材と、像保持体に形成された静電潜像を現像する現像部材と、像保持体表面を清掃するクリーニング部材とが一体的に構成された複数の画像形成ユニットと、
   前記複数の画像形成ユニットの配列方向に沿って記録材を搬送する記録材搬送部材と、
   前記記録材搬送部材にて搬送される記録材に、前記複数の画像形成ユニットにて形成された各々のトナー像を転写する転写部材と、
   前記転写部材にて前記各々のトナー像が転写された記録材を定着処理する定着部材とを備え、
   前記複数の画像形成ユニットの中の一の画像形成ユニットは、前記クリーニング部材が前記定着部材側に面して配置され、当該定着部材の熱により加温されるとともに、当該一の画像形成ユニット内に配置された前記像保持体と前記接触帯電部材との間に、当該接触帯電部材に付着したトナーを当該像保持体に転移させる電界を形成しないことを特徴とする画像形成装置。
8. 前記一の画像形成ユニット以外の前記画像形成ユニットは、前記接触帯電部材と前記像保持体との間に、所定のタイミングにて当該接触帯電部材に付着したトナーを当該像保持体に転移させる電界が形成されることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
9. 前記複数の画像形成ユニットは、上下方向に配列されるとともに、前記一の画像形成ユニットは、当該複数の画像形成ユニットの中の最上部に配置され、当該一の画像形成ユニットの上部位置に前記定着部材が配置されたことを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。

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