(57)【要約】    【課題】  画像形成装置のランニングコストを低減させる。    【解決手段】  帯電ローラ４の両端部にギャップコロを取り付け、帯電ローラ４の両端部を、ベルト感光体１を張設する駆動ローラ２の両端部に当接させて、ベルト感光体１と帯電ローラ４との間にトナー粒径より大きい幅のギャップを形成する。そして、クリーニングローラ５が静電引力によって回収したトナーを再度ベルト感光体１に付着させた際に、トナーはギャップを通過して現像ローラ６によって回収される。その結果、トナーの再利用が可能になり、ランニングコストを低減できる。【選択図】    図１
2006011476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、この感光体表面を帯電させる帯電ローラとを有し、電子写真プロセスによって画像形成を行う画像形成装置において、前記帯電ローラを前記感光体に対してトナー粒径より大きな隙間が形成されるように近接配置したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記帯電ローラの両端部の径を、中央部の径よりも大きく構成し、前記帯電ローラの両端部を前記感光体の画像形成領域以外の領域に当接させた際に、前記感光体の画像形成領域の面と前記帯電ローラの中央部との間に前記隙間を形成させ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】
前記帯電ローラの両端部に円筒部材を取り付けて、前記帯電ローラの両端部の径を、中央部の径よりも大きく構成したことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記帯電ローラの両端部にテープを巻き付けて、前記帯電ローラの両端部の径を、中央部の径よりも大きく構成したことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記帯電ローラの両端部に塗料を塗布して、前記帯電ローラの両端部の径を、中央部の径よりも大きく構成したことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記感光体をベルト体とし、この感光体を張設させる複数のローラの中の少なくとも１本のローラを前記感光体の幅よりも長く構成し、前記ローラの中央部に前記感光体を当接させ、前記ローラの両端部に前記帯電ローラの両端部を当接させたことを特徴とする請求項２，３，４および５記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記感光体をベルト体とし、この感光体を張設させる複数のローラの中の少なくとも１本のローラを前記感光体の幅よりも長く構成し、前記感光体の領域以外に位置する前記ローラの両端部の径を前記感光体の領域の部位における径よりも大きくして、前記帯電ローラの両端部を前記感光体の両端部に当接させた際に、前記感光体の画像形成領域の面と前記帯電ローラとの間に前記隙間を形成させ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８】
画像形成領域外となる前記感光体の両端部の領域の厚さを前記感光体の画像形成領域の部位の厚さより大きくし、前記帯電ローラの両端部を前記感光体の両端部に当接させた際に、前記感光体の画像形成領域の面と前記帯電ローラとの間に前記隙間を形成させ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９】
前記帯電ローラに対する前記感光体の回転方向上流側に、前記感光体表面のトナーを静電引力によって移動させて回収するクリーニングローラを設けたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記帯電ローラに対する前記感光体の回転方向下流側に、前記感光体に当接しかつ前記感光体に形成された静電潜像に対してトナーを付着させる現像ローラを設け、画像形成時以外の時に、前記クリーニングローラと前記感光体との間の電位差の極性を切り替えて、回収したトナーを前記感光体に付着させ、前記現像ローラに前記トナーを回収させるように制御する制御手段を設けたことを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記帯電ローラに対する前記感光体の回転方向下流側に、前記感光体に当接しかつ前記感光体に形成された静電潜像に対してトナーを付着させる現像ローラを設け、前記感光体の静電潜像の領域以外に付着しているトナーを静電引力によって前記現像ローラに付着させて回収し、前記感光体の静電潜像の現像と前記感光体のクリーニングとを前記現像ローラと前記感光体との接触部において同時に行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項１２】
トナーの円形度を０．９８以上としたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項１３】
請求項９記載の画像形成装置における感光体、帯電ローラ、現像ローラおよびクリーニングローラを一体化して装置本体に着脱可能に構成したことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１４】
請求項１１記載の画像形成装置における感光体、帯電ローラ、現像ローラを一体化して装置本体に着脱可能に構成したことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１５】
前記感光体をベルト体とし、この感光体を張設させる２本のローラを設け、前記２本のローラ間を往復する前記感光体上における往路側に前記帯電ローラおよび前記現像ローラを配置したことを特徴とする請求項１４記載のプロセスカートリッジ。
【請求項１６】
感光体と、この感光体に形成された静電潜像にトナーを付着させる現像ローラとを有し、電子写真プロセスによって画像形成を行う画像形成装置において、前記現像装置に、前記感光体に接触する現像ローラと、この現像ローラに当接して前記現像ローラ表面に形成するトナー層厚を規制するトナー層厚規制ローラを備え、前記トナー層厚規制ローラを、前記現像ローラに対して自重によって押圧させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
前記トナー層厚規制ローラと前記現像ローラとの接触位置を一定時間毎に変化させることを特徴とする請求項１６記載の画像形成装置。
【請求項１８】
前記トナー層厚規制ローラを、前記現像ローラに対して１以下の線速比で回転させることを特徴とする請求項１６または１７記載の画像形成装置。
【請求項１９】
ベルト状の感光体と、この感光体を張設して循環移動させる複数のローラを有し、電子写真プロセスによって画像形成を行う画像形成装置において、前記複数のローラの中の１つのローラを画像転写後の用紙を前記感光体から分離する位置に配置し、かつローラ径を８ｍｍより大きく16ｍｍより小さく設定したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２０】
電子写真プロセスによって画像形成を行うための複数のローラ体を同時に支持する支持部材と、ローラ体を取付けた前記支持部材を収納するケース体とを一体化して画像形成装置本体に対して着脱自在に構成したことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項２１】
前記支持部材に支持されるローラ体の中に、ベルト状の感光体を張設する複数のローラ、前記感光体を帯電させる帯電ローラ、前記感光体の静電潜像にトナーを付着させる現像ローラを含めたことを特徴とする請求項２０記載のプロセスカートリッジ。
【請求項２２】
前記支持部材に対して同一寿命のローラ体を一体化して取り付けたことを特徴とする請求項２０または２１記載のプロセスカートリッジ。
【請求項２３】
前記支持部材に、前記現像ローラと、この現像ローラにトナーを供給するトナー供給ローラと、前記現像ローラに当接して前記現像ローラ表面に形成するトナー層厚を規制するトナー層厚規制ローラとを一体化したユニット体を取り付けたことを特徴とする請求項２１記載のプロセスカートリッジ。
【請求項２４】
前記ケース体に前記現像ローラに供給する新規トナーを収納するトナー収納部を形成し、このトナー収納部にトナーを撹拌するアジテータを設けたことを特徴とする請求項２２記載のプロセスカートリッジ。
【請求項２５】
請求項２０〜２４のいずれか１項記載のプロセスカートリッジを有し、電子写真プロセスによって画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファクシミリ装置、複写機、プリンタまたはこれらの機能を複合した複合機等に適用される電子写真方式の画像形成装置およびこのような画像形成装置に装着されるプロセスカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置においては、感光体の帯電装置としてコロナ放電方式のものが適用されてきたが、近年の、環境に対する配慮あるいはリサイクルの容易性等の問題を解決するために帯電ローラによる帯電方式を適用した画像形成装置が出現している。
【０００３】
帯電ローラとしてはブラシ型またはソリッド型のものがあり、帯電ローラを感光体に当接させ、帯電ローラにバイアスを印加しながら、帯電ローラを感光体の回転に沿って回転させることにより、帯電ローラと感光体との接触部近傍の間隙において放電現象が発生することにより、感光体を帯電させることができる。
【０００４】
さらに、重合トナーと呼ばれる真球に近いトナーの作成技術が向上し、この重合トナーを使用することにより、感光体上のトナーの用紙に対する転写率が飛躍的に向上し、その結果、転写装置を通過した後に感光体面に残留するトナー量を低減させることが可能になった。そして近年、感光体表面の残留トナーを回収するクリーニング装置がない画像形成装置を実現する研究も行われている。
【０００５】
また従来より、電子写真プロセスによって画像形成を行うためのプロセス手段のいくつかをユニット化してメンテナンスを容易にすることが行われているが、近年においてはさらに省エネルギー、省資源の要求に応えるために使用可能な部材は再利用することが行われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、近年においては、環境に優しくかつリサイクル性の高い画像形成装置を実現することが求められており、このような要求を、ランニングコストを上げずに実現することが問題となる。ランニングコストを低減させる方法としては、電子写真プロセスによって画像形成を行うためのプロセス手段の数を少なくすること、プロセス手段の主要部品の寿命を向上させること、さらにトナーの無駄を低減すること等があげられる。さらに広く言えばリサイクルコストを低減することもランニングコストに寄与すると言える。
【０００７】
本発明は、このような要求に応え、ランニングコストの低減を実現した画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するための請求項１に係る本発明は、感光体と、この感光体表面を帯電させる帯電ローラとを有し、電子写真プロセスによって画像形成を行う画像形成装置において、前記帯電ローラを前記感光体に対してトナー粒径より大きな隙間が形成されるように近接配置したことを特徴とする。このように構成したことにより、帯電ローラと感光体の間にトナー径より大きな隙間を形成したことよって、感光体表面の残留トナーが帯電ローラを通過する際に、トナーは帯電ローラに付着せず、その後現像装置側に送られ、トナーが静電潜像領域外に付着していれば現像装置に回収され、静電潜像領域に付着していれば静電潜像に付着したまま転写装置側に送られる。
【０００９】
また請求項２に係る発明は、前記帯電ローラの両端部の径を、中央部の径よりも大きく構成し、前記帯電ローラの両端部を前記感光体の画像形成領域以外の領域に当接させた際に、前記感光体の画像形成領域の面と前記帯電ローラの中央部との間に前記隙間を形成させることを特徴とする。
【００１０】
また請求項３に係る発明は、前記帯電ローラの両端部に円筒部材を取り付けて、前記帯電ローラの両端部の径を、中央部の径よりも大きく構成したことを特徴とする。
【００１１】
また請求項４に係る発明は、前記帯電ローラの両端部にテープを巻き付けて、前記帯電ローラの両端部の径を、中央部の径よりも大きく構成したことを特徴とする。
【００１２】
また請求項５に係る発明は、前記帯電ローラの両端部に塗料を塗布して、前記帯電ローラの両端部の径を、中央部の径よりも大きく構成したことを特徴とする。
【００１３】
また請求項６に係る発明は、前記感光体をベルト体とし、この感光体を張設させる複数のローラの中の少なくとも１本のローラを前記感光体の幅よりも長く構成し、前記ローラの中央部に前記感光体を当接させ、前記ローラの両端部に前記帯電ローラの両端部を当接させたことを特徴とする。
【００１４】
また請求項７に係る発明は、前記感光体をベルト体とし、この感光体を張設させる複数のローラの中の少なくとも１本のローラを前記感光体の幅よりも長く構成し、前記感光体の領域以外に位置する前記ローラの両端部の径を前記感光体の領域の部位における径よりも大きくして、前記帯電ローラの両端部を前記感光体の両端部に当接させた際に、前記感光体の画像形成領域の面と前記帯電ローラとの間に前記隙間を形成させることを特徴とする。
【００１５】
また請求項８に係る発明は、画像形成領域外となる前記感光体の両端部の領域の厚さを前記感光体の画像形成領域の部位の厚さより大きくし、前記帯電ローラの両端部を前記感光体の両端部に当接させた際に、前記感光体の画像形成領域の面と前記帯電ローラとの間に前記隙間を形成させることを特徴とする。
【００１６】
このように請求項１〜８に係る発明を構成したことにより、帯電ローラを感光体に当接させると同時に隙間を形成することができる。
【００１７】
また請求項９に係る発明は、前記帯電ローラに対する前記感光体の回転方向上流側に、前記感光体表面のトナーを静電引力によって移動させて回収するクリーニングローラを設けたことを特徴とする。このように構成したことにより、用紙に転写されずに残留したトナーを回収することができるととともに、感光体とクリーニングローラ間の電位差の極性を変えることによって回収したトナーを感光体に戻し、帯電ローラと感光体との隙間を通過させて現像装置に回収させることが可能になる。
【００１８】
また請求項１０に係る発明は、前記帯電ローラに対する前記感光体の回転方向下流側に、前記感光体に当接しかつ前記感光体に形成された静電潜像に対してトナーを付着させる現像ローラを設け、画像形成時以外の時に、前記クリーニングローラと前記感光体との間の電位差の極性を切り替えて、回収したトナーを前記感光体に付着させ、前記現像ローラに前記トナーを回収させるように制御する制御手段を設けたことを特徴とする。このように構成したことにより、トナーの再利用が可能になる。
【００１９】
また請求項１１に係る発明は、前記帯電ローラに対する前記感光体の回転方向下流側に、前記感光体に当接しかつ前記感光体に形成された静電潜像に対してトナーを付着させる現像ローラを設け、前記感光体の静電潜像の領域以外に付着しているトナーを静電引力によって前記現像ローラに付着させて回収し、前記感光体の静電潜像の現像と前記感光体のクリーニングとを前記現像ローラと前記感光体との接触部において同時に行うことを特徴とする。このように構成したことにより、転写されずに残留したトナーを回収する装置を設ける必要がなくなる。
【００２０】
また請求項１２に係る発明は、トナーの円形度を０．９８以上としたことを特徴とする。このように構成したことにより、用紙に対するトナーの転写率を向上させることが可能になり、クリーニングレスの画像形成装置を構成することが可能になる。
【００２１】
また請求項１３に係る発明は、請求項９に係る発明の画像形成装置における感光体、帯電ローラ、現像ローラおよびクリーニングローラを一体化して装置本体に着脱可能に構成したことを特徴とする。このような構成により、トナーの再利用が可能なプロセスカートリッジが構成される。
【００２２】
また請求項１４に係る発明は、請求項１１に係る発明の画像形成装置における感光体、帯電ローラ、現像ローラを一体化して装置本体に着脱可能に構成したことを特徴とする。このような構成により、請求項１３に係る発明におけるクリーニングローラのないプロセスカートリッジが構成され、請求項１３の発明のプロセスカートリッジを装着する画像形成装置に対して装着可能に構成できる。
【００２３】
また請求項１５に係る発明は、前記感光体をベルト体とし、この感光体を張設させる２本のローラを設け、前記２本のローラ間を往復する前記感光体上における往路側に前記帯電ローラおよび前記現像ローラを配置したことを特徴とする。このような構成により、プロセスカートリッジの小型化およびプロセスカートリッジを装着する画像形成装置の小型化が図れる。
【００２４】
また請求項１６に係る発明は、感光体と、この感光体に形成された静電潜像にトナーを付着させる現像ローラとを有し、電子写真プロセスによって画像形成を行う画像形成装置において、前記現像装置に、前記感光体に接触する現像ローラと、この現像ローラに当接して前記現像ローラ表面に形成するトナー層厚を規制するトナー層厚規制ローラを備え、前記トナー層厚規制ローラを、前記現像ローラに対して自重によって押圧させることを特徴とする。このように構成したことにより、現像ローラ表面に対して均一に圧力をかけることが可能になる。
【００２５】
また請求項１７に係る発明は、前記トナー層厚規制ローラと前記現像ローラとの接触位置を一定時間毎に変化させることを特徴とする。このように構成したことにより、現像ローラ上のトナー量を規制し、かつトナーを一定に帯電させる機能をもつトナー層規制部材について、従来、現像ローラとの接触箇所が常時同一であったためにフィルミングが発生していたが、一定時間ごとに、新しい面が当接するので、摩擦熱による温度上昇が抑えられ、フィルミングが防止できる。
【００２６】
また請求項１８に係る発明は、前記トナー層厚規制ローラを、前記現像ローラに対して１以下の線速比で回転させることを特徴とする。このように構成したことにより、現像ローラに対して常時新しい面が当接するので、摩擦熱による温度上昇が抑えられ、フィルミングが防止できる。
【００２７】
また請求項１９に係る発明は、ベルト状の感光体と、この感光体を張設して循環移動させる複数のローラを有し、電子写真プロセスによって画像形成を行う画像形成装置において、前記複数のローラの中の１つのローラを画像転写後の用紙を前記感光体から分離する位置に配置し、かつローラ径を８ｍｍより大きく16ｍｍより小さく設定したことを特徴とする。このように構成したことにより、ローラ径を16ｍｍより小さく設定したことによって従来の用紙分離用の除電装置を用いることなくベルト状の感光体から用紙を分離させることができ、さらに、ローラ径を８ｍｍより大きく設定したことによって、ローラ自体の強度が保持され、その結果、感光体の耐久性を保つことが可能になる。
【００２８】
また請求項２０に係る発明は、電子写真プロセスによって画像形成を行うための複数のローラ体を同時に支持する支持部材と、ローラ体を取付けた前記支持部材を収納するケース体とを一体化して画像形成装置本体に対して着脱自在に構成したことを特徴とする。このように構成したことにより、ケース側と交換部品側を短時間で２分割することができる。
【００２９】
また請求項２１に係る発明は、前記支持部材に支持されるローラ体の中に、ベルト状の感光体を張設する複数のローラ、前記感光体を帯電させる帯電ローラ、前記感光体の静電潜像にトナーを付着させる現像ローラを含めたことを特徴とする。
【００３０】
また請求項２２に係る発明は、前記支持部材に対して同一寿命のローラ体を一体化して取り付けたことを特徴とする。このように構成したことにより、長く使用可能なローラの取り外し作業が省略可能になり、部品交換に係る作業効率を向上させることができる。
【００３１】
また請求項２３に係る発明は、前記支持部材に、前記現像ローラと、この現像ローラにトナーを供給するトナー供給ローラと、前記現像ローラに当接して前記現像ローラ表面に形成するトナー層厚を規制するトナー層厚規制ローラとを一体化したユニット体を取り付けたことを特徴とする。このように構成したことにより、ケースから取り外した交換部品のユニットから、現像プロセスに係る部品を一度に取り外すことが可能になり、リサイクルの作業性が向上する。
【００３２】
また請求項２４に係る発明は、前記ケース体に前記現像ローラに供給する新規トナーを収納するトナー収納部を形成し、このトナー収納部にトナーを撹拌するアジテータを設けたことを特徴とする。
【００３３】
また請求項２５に係る発明は、請求項２０〜２４に係る発明のプロセスカートリッジを有し、電子写真プロセスによって画像形成を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
以上、説明したように構成された本発明によれば、転写されずに感光体に残留したトナーの再利用、現像ローラおよびその周辺部材の長寿命化、プロセスカートリッジにおける部品交換の際の作業効率の向上を実現することが可能になり、その結果、画像形成装置のランニングコストを低減することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３６】
図１は本発明の第１実施形態における画像形成装置の要部を示す説明図であり、１はベルト感光体、２はベルト感光体１を支持しかつベルト感光体１へ回転駆動を与える駆動ローラを示し、この駆動ローラ２は、芯金とその外周に導電性ゴムを巻きつけた構成である。３は、駆動ローラ２とともにベルト感光体１を支持し、ベルト感光体１を張設させる従動ローラを示す。この従動ローラ３は、金属ローラ、ゴムを外周に巻きつけた金属ローラ、プラスチックローラ等によって構成されており、その径は８ｍｍ以上１６ｍｍ以下の範囲に設定されている。４は帯電ローラを示し、この帯電ローラ４は芯金の外周に導電性ゴムを巻きつけた構成である。
【００３７】
５はクリーニングローラを示し、このクリーニングローラ５は芯金に導電性ゴムが巻かれた構成である。６は接触１成分現像系の現像ローラを示し、この現像ローラ６は、金属の素管にメラミン樹脂等より成る表面コート層を形成した構成であり、ベルト感光体１に対して一定圧で接触している。７はトナー補給ローラを示し、このトナー補給ローラ７は、芯金にスポンジ部材が巻かれた構成で、現像ローラ６に０．５ｍｍ前後食い込んだ状態で接触している。８はドクタローラを示し、このドクタローラ８は芯金とその外周に弾性部材を巻着付けた構成である。ドクタローラ８は、現像ローラ６に自重で接触し、これにより現像ローラ６との接触点で全面均一接触が可能に構成されている。９はトナータンク１０ａ内のトナーを攪拌するアジテータを示し、このアジテータ９は金属の丸棒により構成されている。なおアジテータ９はプラスチックの一体成形品でもなんら問題はない。１０はケースを示し、このケース１０にはトナータンク１０ａが備えられており、ケース１０に、ベルト感光体１、駆動ローラ２、従動ローラ３、帯電ローラ４、クリーニングローラ５、現像ローラ６、トナー補給ローラ７、ドクタローラ８、アジテータ９を収納することにより、画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジが構成される。
【００３８】
ケース１０内において、駆動ローラ２の位置を基準としたとき駆動ローラ２に対して下方に従動ローラ３が配置され、上方に帯電ローラ４が配置され、一方の側部における駆動ローラ２と従動ローラ３との間に張設されているベルト感光体１に当接するように現像ローラ６が配置され、他方の側部における駆動ローラ２に接触しているベルト感光体１に当接するようにクリーニングローラ５が配置される。ここで、以降の説明の便宜を図るために駆動ローラ２と従動ローラ３の回転軸を結ぶ線に対して現像ローラ６が位置する側を右側、クリーニングローラ５を左側と称することにする。
【００３９】
１１は従動ローラ３に架設されているベルト感光体１に当接する転写ローラ、１２は給紙装置、１３は給紙装置１２によって搬送された用紙を転写ローラ１１とベルト感光体１の当接部にタイミングをとって搬送するレジストローラ、１４はトナー像が転写された用紙を加圧／加熱する定着装置を示す。
【００４０】
図２は本発明の実施形態におけるプロセスカートリッジの一部断面を含む斜視図であり、１５は前側支持板、１６は後側支持板を示す。前側支持板１５と後側支持板１６とは対称形であり、駆動ローラ２，従動ローラ３，帯電ローラ４，クリーニングローラ５，現像ローラ６，トナー補給ローラ７及びドクタローラ８の回転軸の一端部が前側支持板１５、他端部が後側支持板１６によって支持される。さらに、前側支持板１５および後側支持板１６における帯電ローラ４の支持位置に対して左右にステー部材１７，１８が配置され、このステー部材１７，１８によって前側支持板１５および後側支持板１６が連結されている。
【００４１】
図３は図２の前側支持板および後側支持板による各ローラの支持構造を示す斜視図である。
【００４２】
前側支持板１５および後側支持板１６の中央部には駆動ローラ２の軸受け１９が固定されており、前側支持板１５および後側支持板１６おける軸受け１９の下方に上下方向に延びる長孔２０が形成されており、この長孔２０に従動ローラ３の軸受け２１が軸受け１９側にスライド可能に取り付けられ、さらに長孔２０の上方端部と軸受け２１との間にスプリング２２が設置され、このスプリング２２の付勢によって従動ローラ３と駆動ローラ２との間にベルト感光体１が張設される。さらに、前側支持板１５および後側支持板１６おける軸受け１９の上方に上下方向に延びる長孔２３が形成されており、この長孔２３に帯電ローラ４の軸受け２４がスライド可能に取り付けられ、さらに長孔２３の上方端部と軸受け２４との間にスプリング２５が設置され、このスプリング２５の付勢によって、帯電ローラ４の両端部がベルト感光体１を介して駆動ローラ２に当接状態が維持される。
【００４３】
また、クリーニングローラ５および現像ローラ６の支持構造も同様であって、左右方向に延びる長孔２６，２７が形成されており、この長孔２６，２７にクリーニングローラ５の軸受け２８、現像ローラ６の軸受け２９がスライド可能に取り付けられ、さらに長孔２６の左側端部と軸受け２８との間にスプリング３０が設置され、長孔２７の右側端部と軸受け２９との間にスプリング３１が設置され、このスプリング３０，３１の付勢によって、クリーニングローラ５および現像ローラ６とベルト感光体１との当接状態が維持される。
【００４４】
帯電ローラ４の両側部にはギャップコロ３２，３２が設けられており、このギャップコロ３２は厚さ０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍの円筒部材である。ギャップコロ３２，３２を取り付けた状態で帯電ローラ４を前側支持板１５および後側支持板１６に設置したとき、駆動ローラ２の両端部にベルト感光体１を介してギャップコロ３２が当接する。そのため帯電ローラ４は、帯電ローラ４の中央部とベルト感光体１との間に１０μｍ〜１００μｍのギャップが形成された状態で維持される。ここで、本実施形態においてはギャップの大きさを１０μｍ〜１００μｍに設定しているが、ギャップの大きさについては使用するトナーの粒径よりも大きくなるように設定する。
【００４５】
図４はドクタローラ周辺の構成を示す斜視図であり、３３は、ドクタローラ８の両側部に配置され、ドクタローラ８を回転可能に支持する支持板、３４はドクタローラ８に並列させて支持板３３，３３に回転可能に設置した回転シャフト、３５は、支持板３３，３３の側方に配置され、回転シャフト３４の両端部を支持する支持板、３６はドクタローラ８の回転軸の一方の端部に固定された伝達ギヤ、３７は伝達ギヤ３６に噛合する中間ギヤ、３８は中間ギヤ３７に噛合して図示しない駆動源の回転を中間ギヤ３７に伝達する駆動ギヤを示す。
【００４６】
図５は現像ローラの側部周辺の構成を示す斜視図であり、３９はトナー補給ローラ７の回転軸を支持する軸受け、４０は、支持板３５に形成され、軸受け３９をスライド可能に支持する長孔、４１は、軸受け３９と長孔４０の一方の端部との間に設置し、軸受け３９を長孔４０の他方の端部に当接させた状態に保持させるスプリングを示す。
【００４７】
支持板３５における長孔４０の側方に現像ローラ６の軸受け２９が固定されており、この軸受け２９に現像ローラ６の回転軸を取り付け、支持板３５，３５に回転シャフト３４の端部を固定し、軸受け３９にトナー補給ローラ７の回転軸を取り付けることにより、現像ローラ６、トナー補給ローラ７およびドクタローラ８が一体化される。この時、ドクタローラ８は回転シャフト３４を軸として上下動可能であり、現像ローラ６に自重による圧力を付与しながら当接した状態にある。また、現像ローラ６とドクタローラ８は同一の駆動源から回転が伝達され、同一の方向に回転する。そのため、現像ローラ６とドクタローラ８との接触部においてはカウンタ方向に移動するようになり、この接触部においてトナーの帯電およびトナー圧の規制が行われる。ドクタローラ８に対しては一定時間毎に回転力が与えられ、現像ローラ６との当接面が変更される。
【００４８】
そして、軸受け２９を前側支持板１５および後側支持板１６に取り付けることにより、現像ローラ６、トナー補給ローラ７およびドクタローラ８が同時に前側支持板１５および後側支持板１６に装着され、図３に示すようなユニットが構成される。
【００４９】
さらに、図３に示すように構成されたユニット体をケース１０に挿入し、ケース１０の両側部において両者をねじ止めし、さらにトナータンク１０ａに新規のトナーを収納して密閉することにより、図２に示すようなプロセスカートリッジが構成される。ここで、トナータンク１０ａに収納されるトナーは重合トナーと呼ばれるもので、円形度が従来品の０．９３という値に対して０．９８と言う値を示すほぼ真球ものである。
【００５０】
次に、本実施形態における画像形成装置の動作について図１および図６を参照しながら説明する。図示しない回転駆動源を回転させることにより、ローラ２，３，４，５，６，７，１１およびアジテータ９が回転し、ベルト感光体１が図１の矢印に示す方向に循環移動する。また、図６に示すように、駆動ローラ２は接地され、帯電ローラ４，クリーニングローラ５，現像ローラ６および転写ローラ１１はそれぞれの電源に接続される。また、トナー補給ローラ７およびドクタローラ８には−２００Ｖのバイアスが印加される。
【００５１】
帯電ローラ４にバイアスを印加することによって帯電ローラ４とベルト感光体１とのギャップ部において放電現象が発生し、ベルト感光体１の表面が−８００Ｖに均一に帯電される。帯電したベルト感光体１表面に光書込装置Ａによって露光することにより、その露光部分の電位が−１００Ｖに変化して静電潜像が形成される。
【００５２】
また、現像ローラ６にバイアスを印加することによって現像ローラ６の表面電位は−８００Ｖより高く−１００より低い電位（例えば−２００Ｖ）になり、現像ローラ６の表面にはトナー補給ローラ７によるトナーの補給、ドクタローラ８によるトナー帯電およびトナー層厚規制により、負帯電トナーによる均一な厚さのトナー層が形成されている。そして、ベルト感光体１に形成された静電潜像がベルト感光体１と現像ローラ６との接触部を通過する際に現像ローラ６のトナーが静電潜像に付着してベルト感光体１にトナー像が形成され、転写ローラ１１に送られる。この時、転写ローラ１１の表面電位は−１００Ｖより高くなるように（例えば＋１００Ｖ）設定しておく。
【００５３】
そして、レジストローラ１３が、給紙装置１２から給送された用紙の先端と、ベルト感光体１上のトナー像の先端とが一致するタイミングで用紙を搬送することにより、転写ローラ１１とベルト感光体１との接触部においてトナー像が転写ローラ１１側に移動し、その結果、トナー像が用紙に転写される。トナー像が転写された用紙は定着装置１４によって熱と圧力によって用紙にトナーが融着することにより、用紙に画像が記録される。
【００５４】
一方、転写ローラ１１とベルト感光体１との接触部において転写ローラ１１側に移動せずに残留したトナーは、クリーニングローラ５側に移動する。この時、クリーニングローラ５の表面電位を転写ローラ１１通過後のベルト感光体１の表面電位より高く（例えば、＋１００Ｖ〜＋５００Ｖ）設定しておく。その結果、残留トナーはクリーニングローラ５に移動して回収される。
【００５５】
一連の作像動作終了後、クリーニングローラ５および現像ローラ６に印加するバイアスを切り替えてクリーニングローラ５の表面電位をベルト感光体１の帯電電位より低く（例えば、−１００Ｖ〜−５００Ｖ）、現像ローラ６の表面電位をベルト感光体１の帯電電位より高くする。その結果、クリーニングローラ５上のトナーがベルト感光体１に再付着し、この再付着したベルト感光体１上のトナーは現像ローラ６によって回収される。
【００５６】
トナー回収動作の終了後、図示しないソレノイドを動作させて従動ローラ３を上方に持ち上げ、ベルト感光体１に掛かっているテンションを解除しておき、その後、画像形成動作を行う際に、ソレノイドを動作させて従動ローラ３を下げてベルト感光体１にテンションを加え、駆動ローラ２と従動ローラ３との間にベルト感光体１を張設させる。
【００５７】
なお、クリーニングローラ５によって回収されたトナーを現像ローラ６に戻すタイミングとしては、一連の画像形成動作の終了後に限らず、電源投入時、あるいは所定の時間間隔毎に装置の使用状態を確認して未使用状態であった時に行うようにしても良い。
【００５８】
このように構成したことにより、次に示すような作用効果を奏する。
【００５９】
まず、ベルト感光体１と帯電ローラ４との間にトナー粒径より大きいギャップを設けたことにより、クリーニングローラ５によって回収されなかったトナーまたはクリーニングローラ５から現像ローラ６に戻すトナーによって、帯電ローラ４を汚すことを防止できるため、ベルト感光体１表面を均一に帯電させることが可能になる。しかも、ベルト感光体１に非接触であるため帯電ローラ４の寿命を向上させることが可能になり、ランニングコストを低減させることができる。
【００６０】
また、ドクタローラ８として弾性体ローラを採用し、ドクタローラ８を現像ローラ６の上方に配置して現像ローラ６に対して自重圧接するように構成したことにより、現像ローラ６に対して軸方向全面で接触させることが可能となる。すなわち、現像ローラ６は等分布荷重を受ける構成となり、両端支持の端点より荷重を加える構成に比べてドクタローラ８における軸たわみが少なくなり、均一な厚さのトナー層の形成が可能になる。さらにドクタローラ８の表面層材料として低摩擦係数でかつ硬質の材質のものを採用することで、高寿命化が可能である。具体的には、含フッ素系樹脂などが最適である。
【００６１】
また、ドクタローラ８を間欠動作させて、一定時間毎に現像ローラとの接触面をずらすように動作させることにより、ローラ表面にフィルミングが発生しないようにすることも可能であり、また、現像ローラ６の線速に対するドクタローラ８の線速の比が１以下になるようにギヤ比を設定し、ドクタローラ８を低速回転させて接触面を少しずつずらすように構成しても良く、接触面の移動を行うことによって摩擦熱の発生を抑え、これによりフィルミングをさらに低減させることも可能である。なお線速を速くした場合は、フィルミングしやすくなるばかりでなく、駆動トルクの影響、部品精度の影響（フレ）、表面性の影響等で一定の厚さのトナー層が形成されにくくなるため、線速比を１以下とすることが望ましい。
【００６２】
また、クリーニングローラ５によって回収されたトナーを現像ローラ６に戻すことにより、使用されないトナー量が減少し、ランニングコストを低減することができる。特に、使用されるトナーが重合トナーで、その円形度が通常使用されるトナーの０．９３に対し、０．９８とほぼ真球であるので、従来転写ローラ１１の使用時に発生していた、文字中抜け画像の発生が低減させる。これは、真球に近くなったことによりトナーがつぶれにくくなり、ベルト感光体１へ再付着しにくくなったと考えられる。さらに、この真球に近いトナーを使用することにより、用紙に対する転写率が飛躍的に向上し、従来転写率で８０％前後だったものが、９５％以上となり、必然的にクリーニングローラ５によるトナーの回収量が軽減され、良好なクリーニング性能が維持される。しかも、このトナーの円形度が向上されればクリーニングローラ５も不要とする構成も可能となる。
【００６３】
また、ベルト感光体１の従動ローラ３の径を８ｍｍ以上で１６ｍｍ以下に設定したことにより、ベルト感光体１の耐久性が保たれるとともに用紙のベルト感光体１からの分離が可能になる。これは、１６ｍｍ以下ならば、ほとんどの用紙の感光体からの分離が、除電手段を用いなくても可能であり、また８ｍｍ以上であれば、ベルト感光体１の耐久性が保たれるからである。
【００６４】
またプロセスカートリッジにおいて、交換パーツである、帯電ローラ、クリーニングローラ、ベルト感光体、現像ローラ、ドクタローラ、補給ローラを一体化してケース１０より着脱可能な構成としたことにより、ケース１０側と交換パーツ側を短時間で２分割し、ケース清掃性を大幅に向上させ、リサイクルコストを大幅に低減させることが可能になる。
【００６５】
さらに、この交換パーツについては、上述した本実施形態によれば、現像プロセスに係るローラを一体化して前側支持板１５と後側支持板１６とに取り付けたが、寿命が同一のもの同士を一体化して着脱可能としてもよい。これにより、長く使用可能なものの取り外し作業がなくなり、交換の作業効率が向上する。
【００６６】
また、上述した本実施形態によれば、クリーニングローラ５の表面電位を切り替えることによって、ベルト感光体１からのトナー回収およびベルト感光体１へのトナーの再付着を行っている。ここで、トナー回収時にはクリーニングローラ５の表面電位を−１００Ｖより高く設定し、トナーの再付着時には−８００Ｖより低い表面電位に設定する必要があり、切り替える電位の幅が比較的大きくベルト感光体１にストレスを与えるおそれがある。そのため、トナー回収時の表面電位を、例えば−４００Ｖに一旦切り替えてから−８００Ｖより低い表面電位に設定するように制御しても良い。なお、クリーニングローラ５のトナーを現像ローラ６に回収させるためには、ベルト感光体１の表面電位に対してクリーニングローラ５の表面電位を低く、現像ローラ６の表面電位を高くすれば良いため、この条件に合うように、帯電ローラ４、クリーニングローラ５および現像ローラ６に印加するバイアスを切り替えても良い。
【００６７】
ところで、前述したように、トナーの円形度が通常使用されるトナーの０．９３に対し、０．９８とほぼ真球のトナーを使用することにより、用紙に対する転写率が飛躍的に向上し、従来転写率で８０％前後だったものが、９５％以上となり、クリーニングローラ５も不要とする構成も可能となる。次に、第２実施形態としてクリーニングレスの画像形成装置について説明する。
【００６８】
第２実施形態における画像形成装置は、図１に示す第１実施形態の画像形成装置に係るクリーニングローラ５を省略したものである。
【００６９】
次に、動作について説明する。ベルト感光体１を帯電させてからトナー像を用紙に転写させるまでのプロセスについては、図１に示す第１実施形態の画像形成装置の動作と同じであるため、説明を省略する。
【００７０】
ベルト感光体１と転写ローラ１１との接触部において用紙に転写されずにベルト感光体１に残留したトナーはベルト感光体１と帯電ローラ４のギャップを通過するようになる。そしてベルト感光体１は帯電ローラ４によって均一に帯電され、光書込によって静電潜像が形成されるが、この時、トナーが付着した領域が静電潜像領域となれば、現像ローラ６によってトナーが上書きされるようになり、静電潜像領域外となれば、ベルト感光体１の帯電電位と、現像ローラ６の表面電位との電位差によってトナーに現像ローラ６方向の静電引力が作用し、ベルト感光体１から現像ローラ６へトナーが移動して回収される。すなわち、現像ローラ６がクリーニングローラ５の機能を兼用するようになる。
【００７１】
このように構成した第２実施形態によれば、クリーニングローラ５を廃止することが可能になるため、部品点数が削減されそれに伴って製造コストの低減が図れる。しかも、クリーニングローラ５の駆動および印加するバイアスに係る電源が省略できるために、結果としてランニングコストの低減が図ることができる。さらに、クリーニングローラ５を廃止することによって、図１における左側の構成が簡略化され、ベルト感光体１における帯電ローラ４から転写ローラ１１までの往路において画像形成が行われ、転写ローラ１１から帯電ローラ４までの復路においてはベルト感光体１に処理を施す装置の存在がなくなり、プロセスカートリッジの小型化および画像形成装置の小型化が図れる。図２に示すプロセスカートリッジが装着できる画像形成装置であれば、上述した第２実施形態に係るプロセスカートリッジの装着も可能である。
【００７２】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は、上述した構成に限るものではなく、例えば、上述した構成においては帯電ローラ４の表面は弾性を有しているが、ベルト感光体１における画像形成領域に対応する帯電ローラ４の領域は非接触であるため、帯電ローラ４を硬質部材で構成しても良い。この場合、帯電ローラ４の両側部にテープを巻き付けたり、保護層を形成させるための塗料を厚めに塗布することでもベルト感光体１と帯電ローラ４との間にギャップを形成することができる。さらに、駆動ローラ２の長さをベルト感光体１の幅より長くして、ベルト感光体１の両端部から突出する駆動ローラ２の両側部部分の径をベルト感光体１の厚さに加えて０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍ程度大きくすることによってもベルト感光体１と帯電ローラ４との間にギャップを形成することができる。さらにベルト感光体１自体の耐久性が優れている場合には、ベルト感光体１の両端部の厚さを０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍ程度大きくすることによってギャップを形成することができる。
【００７３】
また、上述した本実施形態によれば、感光体としてベルト状の感光体を使用しているが、現像ローラ６が表面に弾性を有するものであれば、ドラム状の感光体を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１実施形態における画像形成装置の要部を示す説明図
【図２】本発明の実施形態におけるプロセスカートリッジの一部断面を含む斜視図
【図３】図２の前側支持板および後側支持板による各ローラの支持構造を示す斜視図
【図４】ドクタローラ周辺の構成を示す斜視図
【図５】現像ローラの側部周辺の構成を示す斜視図
【図６】画像記録を行う各プロセス手段に印加するバイアス電圧の例を示す説明図
【符号の説明】
【００７５】
１  ベルト感光体
２  駆動ローラ
３  従動ローラ
４  帯電ローラ
５  クリーニングローラ
６  現像ローラ
７  トナー補給ローラ
８  ドクタローラ
９  アジテータ
１０  ケース
１１  転写ローラ
１２  給紙装置
１３  レジストローラ
１４  定着装置
１５  前側支持板
１６  後側支持板
１７，１８  ステー部材
１９，２１，２４，２８，２９，３９  軸受け
２０，２３，２６，２７，４０  長孔
２２，２５，３０，３１，４１  スプリング
３２  ギャップコロ
３３，３５  支持板
３４  回転シャフト
３６  伝達ギヤ
３７  中間ギヤ
３８  駆動ギヤ
【図１】
2006011476.tif 000003
【図２】
2006011476.tif 000004
【図３】
2006011476.tif 000005
【図４】
2006011476.tif 000006
【図５】
2006011476.tif 000007
【図６】
2006011476.tif 000008