(57)【要約】【課題】大型化することなく、接触帯電方式の帯電部材の表面が汚染されることを抑制できる帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する。【解決手段】像担持体と、前記像担持体と接触し回転しながら前記像担持体を帯電する帯電部材と、前記帯電部材の表面に所定の接触圧で接触する清掃部材と、を有する帯電装置であって、前記清掃部材は、前記帯電部材の表面と摺擦する摺擦部において磁性現像剤を保持する磁界発生手段を有し、前記摺擦部において、前記磁性現像剤と紙粉を前記像担持体の表面と同極性になるように帯電させ、前記同極性の磁性現像剤及び紙粉を、前記帯電部材と前記像担持体との電位差によって前記像担持体に戻すことを特徴とする。【選択図】図３
2019159108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体と接触し回転しながら前記像担持体を帯電する帯電部材と、
前記帯電部材の表面に所定の接触圧で接触する清掃部材と、を有する帯電装置であって、
前記清掃部材は、前記帯電部材の表面と摺擦する摺擦部において磁性現像剤を保持する磁界発生手段を有し、
前記摺擦部において、前記磁性現像剤と紙粉を前記像担持体の表面と同極性になるように帯電させ、前記同極性の磁性現像剤及び紙粉を、前記帯電部材と前記像担持体との電位差によって前記像担持体に戻すことを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
前記磁界発生手段は、前記磁性現像剤を、前記摺擦部において少なくとも１層保持できる磁束密度に設定されている請求項１に記載の帯電装置。
【請求項３】
前記磁束密度は、前記清掃部材から高さ１ｍｍの位置で測定し、５ｍＴ以上に設定される請求項２に記載の帯電装置。
【請求項４】
前記清掃部材の前記帯電部材の表面への接触圧が１．０ｇ／ｃｍ2〜２００ｇ／ｃｍ2の範囲に設定されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の帯電装置。
【請求項５】
前記清掃部材はシート形状であり、前記帯電部材との摺擦部の反対側を枠体に固定されて配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の帯電装置。
【請求項６】
前記清掃部材は、着磁面が前記帯電部材に接触するように設置されている請求項５に記載の帯電装置。
【請求項７】
前記清掃部材はローラ形状である請求項１に記載の帯電装置。
【請求項８】
少なくとも、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の帯電装置を備えたプロセスカートリッジ。
【請求項９】
前記像担持体と回転駆動しながら収容部から前記磁性現像剤を供給して現像剤像を形成すると同時に前記像担持体上の前記磁性現像剤が被転写材に転写された後、前記像担持体上に残留した前記磁性現像剤を前記収容部に回収するための現像装置と、一体となった請求項８に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項１０】
画像形成装置の装置本体と、該装置本体に着脱可能に保持される請求項８又は９に記載のプロセスカートリッジと、を備えた画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の帯電装置と、
前記像担持体と回転駆動しながら収容部から前記磁性現像剤を供給して現像剤像を形成すると同時に前記像担持体上の前記磁性現像剤が被転写材に転写された後、前記像担持体上に残留した前記磁性現像剤を前記収容部に回収するための現像装置と、を備えた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、静電写真プロセスによって画像を形成する画像形成装置に関し、特に像担持体の表面を帯電させる接触帯電式の帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスを有するプリンタや複写機等の画像形成装置における帯電装置として、小型かつオゾンが発生しにくいことから帯電ローラ（帯電部材）を用いた接触帯電方式が採用されている。このような接触帯電方式の帯電ローラの主たる課題の一つに表面汚染の問題がある。帯電ローラは像担持体と接触しているために、現像剤や、現像剤に含まれる外添剤などで表面を汚染されやすく、その結果、帯電不良として白地に黒ポチやカブリといった現象が発生してしまう。
一方、廃棄物削減の観点から、従来から、クリーナレスシステム（トナーリサイクルシステム）が提案されている。この方式は、転写方式の画像形成装置おいて、像担持体上の転写工程後の表面清掃手段である専用のドラムクリーナを廃止して、転写後の像担持体上の残留現像剤を現像装置によって「現像同時クリーニング」で像担持体上から除去する。すなわち、現像装置で残留現像剤を回収・再用する電子写真プロセスである。しかしながら、ドラムクリーナがないために残留現像剤のみならず転写材である紙由来の紙粉も帯電ローラ表面に到達し、帯電不良となることが大きな課題となる。
そこで、帯電ローラ表面の汚れを防止する目的で、清掃部材を帯電ローラ表面に設ける構成が種々提案されている。例えば、特許文献１は、帯電ローラ表面の凹部にも入り込む繊維径の繊維からなるブラシローラを配置している。このブラシローラの材質が帯電ローラと摩擦帯電した際に残留現像剤と逆極性の材質からなるものとすることで、残留現像剤を電気的に捕捉、保持するものである。
また、特許文献２では、磁性現像剤を用いる構成において、像担持体もしくは帯電ローラに着磁部材を接触もしくは近接して配置する構成となっている。この着磁部材が、残留する磁性現像剤を保持することで、帯電ローラへの残留現像剤の再付着を防止する構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２０２８６６号公報
【特許文献２】特開平１０−１７７２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、画像形成装置の長寿命の観点から、帯電ローラの清掃部材は、より多くの残留物による帯電ローラ表面の汚染を防止することが求められる。
特許文献１のように、ブラシローラで残留物を保持し続ける構成においては、より多く保持するための体積が必要となり、結果、装置の大型化につながる。これを回避するにはブラシローラにバイアス等を印加することでブラシローラ内の残留物を像担持体の表面に吐き出し、クリーニング装置または現像装置で回収するといった複雑な制御が必然的に必要となる。その結果、コストアップやダウンタイムの増加につながってしまう。
また、特許文献２のように、着磁部材で残留現像剤を清掃する構成においては、より多くの残留現像剤を着磁部材で保持する必要があるため、強力な磁力が必要となり、着磁部材の大型化やコストアップ、さらには磁気放射等の課題が生じる。さらには、磁性を有しない紙粉を保持することができないため、帯電ローラピッチの帯電不良を生じることもあ
る。
本発明の目的は、大型化や複雑な制御のない構成で帯電ローラ表面を清掃し帯電不良といった画像不良の発生を抑制することができる帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、
像担持体と、
前記像担持体と接触し回転しながら前記像担持体を帯電する帯電部材と、
前記帯電部材の表面に所定の接触圧で接触する清掃部材と、を有する帯電装置であって、
前記清掃部材は、前記帯電部材の表面と摺擦する摺擦部において磁性現像剤を保持する磁界発生手段を有し、
前記摺擦部において、前記磁性現像剤と紙粉を前記像担持体の表面と同極性になるように帯電させ、前記同極性の磁性現像剤及び紙粉を、前記帯電部材と前記像担持体との電位差によって前記像担持体に戻すことを特徴とする。
また、本発明のプロセスカートリッジは、少なくとも、上記した帯電装置を備えた構成となっている。
本発明の画像形成装置は、画像形成装置の装置本体と、装置本体に着脱可能に保持される上記プロセスカートリッジと、を備えた構成となっている。
また、本発明の他の画像形成装置は、前記帯電装置と、前記像担持体と回転駆動しながら収容部から磁性現像剤を供給して現像剤像を形成すると同時に像担持体上の磁性現像剤が被転写材に転写された後、前記像担持体上に残留した磁性現像剤を前記収容部に回収するための現像装置と、を備えた構成となっている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、大型化や複雑な制御のない構成で帯電ローラ表面を清掃し帯電不良といった画像不良の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例に係る画像形成装置の概略断面図。
【図２】実施例に係る帯電装置近傍の概略断面図。
【図３】実施例における帯電装置近傍の長手方向の形状を示す概略斜視図。
【図４】比較例における帯電装置近傍の概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。以下に説明する実施例は、例示的に本発明を説明するものであって、以下に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれに限定するものではない。
［画像形成装置の全体構成］
図１は、本発明の実施例１にかかる画像形成装置１００を示している。
まず、画像形成装置１００の全体構成について説明する。
この画像形成装置は、像担持体としての感光体ドラム１と、感光体ドラム１の表面を一様に帯電する接触帯電部材である帯電ローラ２と、を備えた帯電装置２Ａと、帯電した感光体ドラム１の表面に画像光を露光して静電潜像を形成する露光装置３と、を備えている。また、露光装置３によって形成された静電潜像を磁性現像剤である磁性トナーｔによってトナー像として現像する現像装置４と、感光体ドラム１上に形成されたトナー像をシート材Ｓ上に転写する転写部材としての転写ローラ５と、を備えている。
また、現像装置４の下方には、シート材Ｓを収納するシート材カセット７０と、シート材カセット７０に収容されたシート材Ｓを、転写ローラ５と感光体ドラム１の転写ニップ
部ｂに向けて給送する給送ローラ７１が設けられている。
また、転写ニップ部ｂの下流側、図示例では、感光体ドラム１及び帯電装置２Ａの上方には、シート材Ｓ上へ転写された未定着トナー像を加熱して定着する定着装置７が設けられている。装置上面には、定着装置７から排出されるシート材Ｓを受ける排紙部８が設けられている。
【０００９】
次に、上記画像形成装置における画像形成工程について説明する。
不図示のパーソナルコンピュータ等からの画像情報の信号が、画像形成装置のＣＰＵ（不図示）が受け取ると、装置下部に装着されたシート材カセット７０から給送ローラ７１によって記録材であるシート材Ｓを給送する。このシート材Ｓの給送と同期して、像担持体である感光体ドラム１が回転駆動を開始する。
［画像形成プロセスの説明］
本実施例での感光体ドラム１は、たとえば、φ２４ｍｍの負極性ＯＰＣ感光体である。この感光体ドラム１は矢印Ａ方向に周速度１００ｍｍ／ｓｅｃ（＝プロセススピードＰＳ、印字速度）の一定速度をもって回転駆動される。
そして、帯電部材としての帯電ローラ２に、不図示の帯電電源から所定の帯電バイアスが印加され、感光体ドラム１表面を一様に帯電する。この帯電ローラ２は、たとえば、φ１０ｍｍの導電性の弾性ローラであり、図２に示すように、芯金２ａと導電性弾性層２ｂからなる。芯金２ａの径としては、たとえば、φ６ｍｍ程度に設定されている。
本実施例では、帯電電源から芯金２ａに直流電圧を印加する。印加する直流電圧は、感光体ドラム１表面と帯電ローラ２との電位差が放電開始電圧以上となるような値に設定されている。具体的には、帯電バイアスとして、−１３００Ｖの直流電圧を印加している。このとき、感光体ドラム１の表面は、帯電電位（暗部電位）−７００Ｖに一様に接触帯電するようになっている。
帯電ローラ２は所定の加圧力Ｆ（３〜９Ｎ）で付勢されており、この加圧力で感光体ドラム１に圧接され、回転方向に所定幅の帯電領域（図中ｃ）を形成している。本実施例では、この帯電ローラ２は感光体ドラム１の回転（矢印Ａ方向）に対して、反対方向（矢印Ｂ方向）に回転する。図示例では、感光体ドラム１は時計回り方向で、帯電ローラ２は半時計回り方向に回転するように記載されている。
露光装置３は、レーザダイオード・ポリゴンミラー等を含むレーザビームスキャナによって構成される。この露光装置３は、目的の画像情報の時系列電気ディジタル画素信号に対応して強度変調されたレーザ光Ｌを出力し、レーザ光Ｌで上記感光体ドラム１の露光位置ｄにて一様帯電面を走査露光する。感光体ドラム１の一様帯電処理面をレーザ光Ｌで全面露光した場合、感光体ドラム１面の電位が−１５０Ｖになるようにレーザーパワーは調整されている。露光装置３が感光体ドラム１を露光することで、感光体ドラム１に静電潜像（静電像）が形成される。
【００１０】
現像装置４には、本実施例では、磁性現像剤として、スチレンアクリルをメインバインダーとした負極性の一成分の磁性トナーｔを使用している。現像装置４には、現像剤担持体である現像スリーブ１３および現像ブレード１４が配置されている。現像スリーブ１３は外径φ１２ｍｍ、内径９ｍｍのアルミ素管上に厚み1ｍｍのゴム層からなり、矢印Ｃ方
向に回転駆動する。磁性トナーｔは、現像スリーブ１３に内包された磁界発生手段であるマグネット１２の磁力によって、現像スリーブ１３に引きつけられる。磁性トナーｔは、現像ブレード１４によって所定の層厚に規制されつつ、一定の負極性の摩擦帯電を帯びる。その後、現像バイアス印加電源（不図示）から、現像スリーブ１３と感光体ドラム１との間に印加された現像バイアスにより、現像領域aにおいて感光体ドラム１上の静電潜像
を顕像化する。つまり感光体ドラムの潜像が現像スリーブ１３によって現像することで、感光体ドラム１の上にトナー像（現像剤像）が形成される。
転写ローラ５は、中抵抗の部材で、感光体ドラム１に対して所定圧で圧接し、転写ニップ部ｂが形成されている。本実施例で使用される転写ローラ５は、芯金に中抵抗発泡層を
形成した構成で、ローラ抵抗値が５×１０8Ωであり、＋２．０ｋＶの電圧を芯金に印加
して転写がなされる。つまり、転写ローラ５（転写装置、転写部材）によって、感光体ドラム１からトナー像がシート材Ｓに転写される。
なお、本実施例では、転写ローラ５は、感光体ドラム１からシート材Ｓに直接トナー像を転写させている。しかし、直接転写するのではなく、感光体ドラム１から一端、中間転写体にトナー像を転写し、その中間転写体からシート材Ｓにトナー像を間接的に転写する構成であってもよい。このときには中間転写体が、感光体ドラム１からトナー像が転写される被転写材である。   
転写ローラ５を通過してトナー画像が転写されたシート材Ｓは、感光体ドラム１から分離され、定着装置７に搬送される。そして、シート材Ｓ上にトナー画像が加熱定着され、画像形成物（プリントコピー）として排紙部８へ排出される。
【００１１】
＜クリーナレスシステム＞
次に、本実施例における、クリーナレスシステムについて詳細に説明する。
転写工程後に感光体ドラム１上に残った転写残トナーや紙粉は、転写領域（図中ｂ）で、転写バイアスによって多くが正極性に帯電した状態となっている。この転写残トナーや紙粉は帯電領域（図中ｃ）で帯電ローラ２と感光体ドラム１の間に生じる放電によって、感光体ドラム１と同様に負極性に帯電される。このとき、感光体ドラム１の表面は、−７００Ｖに帯電される。負極性に帯電した転写残トナーや紙粉は、帯電部において電位差の関係（感光体ドラム１の表面電位＝−７００Ｖ、帯電ローラ電位＝−１３００Ｖ）で帯電ローラ２には付着せず通過することになる。
しかしながら、使用状況によっては、転写残トナーや紙粉が多いと負極性になりきれないものもあり、一部が帯電ローラ２表面に付着してしまうことになる。そのため、本発明では、帯電ローラ２表面に当接し、付着してしまった転写残トナーや紙粉を摺擦することで感光体ドラム１の表面と同極性である負極性に帯電させる清掃部材２０を配置している。この清掃部材２０に関してはのちに詳述する。
帯電部を通過した転写残トナーは、感光体ドラム１の表面のうち、露光装置３からレーザ光が照射されるレーザ照射位置に到達する。転写残トナーは露光装置３のレーザ光を遮蔽するほど多くないため、感光体ドラム１上の静電像（潜像）を作像する工程に影響しない。レーザ照射位置を通過したトナーのうち、非露光部（レーザ照射を受けていない感光体ドラム１の面）のトナーは、現像部において、静電力によって現像スリーブ３１に回収される。そして、このようなトナーは、現像スリーブ３１を介してさらに現像装置４の収容部に回収される。
【００１２】
一方、レーザ照射位置ｄを通過したトナーのうち、露光部（レーザ照射を受けた感光体ドラム１の面）のトナーは、静電力的には回収されず、そのまま感光体ドラム１上に存在し続け、トナー像を形成する一部となる。しかし、一部のトナーは、現像スリーブ１３と感光体ドラム１の周速差による物理的な力で回収されることもある。このように転写されずに感光体ドラム１上に残ったトナーは、露光部のトナーを除くと、概ね、現像装置４に回収される。そして、現像装置４に回収されたトナーは、現像装置４の収容部１５内に収容されていたトナーと混合され、再度使用される。
すなわち、現像装置４は、感光体ドラム１と回転駆動しながら収容部１５から磁性トナーｔを供給して現像剤像を形成する。同時に、感光体ドラム１上の磁性トナーが被転写材であるシート材Ｓに転写された後、感光体ドラム１上に残留した磁性トナーを収容部１５に回収する構成となっている。
本実施形態では、画像形成装置１００の装置本体にプロセスカートリッジＰが着脱可能な構成である。すなわち、感光体ドラム１と、帯電ローラ２及び清掃部材２０と、を一体とした帯電装置２Ａ、及び現像装置４等が、プロセスカートリッジＰの一部として装置本体に着脱可能な構成となっている。なお、装置本体とは、画像形成装置１００からプロセスカートリッジＰを除いた部分である。
プロセスカートリッジＰとしては、帯電装置２Ａを備えたカートリッジと、現像装置４を備えたカートリッジとに分かれた構成とし、独立して装置本体に着脱可能な構成となっていてもよい。また、帯電装置２Ａが、プロセスカートリッジＰに組み込まれた構成ではなく、画像形成装置１００に直接組み付けられた構成でもよい。
【００１３】
＜清掃部材の構成とその効果＞
次に、図２を用いて、本実施例における清掃部材２０に関して詳述する。
清掃部材２０は、帯電ローラ２表面に当接し、帯電ローラ２に付着した転写残トナーや紙粉を摺擦することで帯電させ、感光体ドラム１の表面へと戻すために配置されている。清掃部材２０は、摺擦部２１と、可撓性の支持部２２からなり、帯電ローラ２の導電性弾性層と同じ長手寸法を有している。清掃部材２０は、支持部２２の帯電ローラ２と摺擦する短手反対側を支持するように、枠体２００と両面テープ等で波打ちのないように張り付けて固定している。清掃部材２０は、帯電ローラ２の回転方向Ｂに対して順方向に、摺擦部２１のエッジが帯電ローラ２表面と接触しないよう、帯電ローラ２表面への接触圧が１．０ｇ／ｃｍ2〜２００ｇ／ｃｍ2の範囲で当接させている。帯電ローラ２と清掃部材２０との当接部においては、長手方向に隙間のないように配置している。
摺擦部２１は、図３に示すように、所定厚みのシート形状で、磁界発生手段として、フェライトを主成分とし、片面にだけ長手方向にＮ極Ｓ極を約２ｍｍピッチで多極着磁を施す、片面多極着磁のマグネットシートを採用している。そして、着磁面が帯電ローラ２と接触するように設置している。
表面磁束密度については、先端に磁気センサが埋め込まれている磁気プローブをテスラメータに接続し、この磁気プローブを測定対象に垂直に配置し、高さを所定の位置に設定して測定する。これにより、磁気センサ面に対して垂直にかかる磁気の強さを検出する。本実施例では、磁性トナーを、摺擦部２１において少なくとも１層保持できるように、マグネットシートの表面から高さ１ｍｍの位置で測定し、５ｍＴ以上とした。少なくとも１層とは、掻き落とさない程度の意味で、少なくとも１層程度保持できればよく、２層以上でもよい。
着磁の種類に関しては、片面多極着磁以外にも、表裏にＮＳ交互に極着を施す両面多極着磁や、表裏それぞれにＮ極Ｓ極を施す両面着磁等あるが、摺擦部２１に磁性トナーを長手で保持することができればよい。これにより、摺擦部２１で帯電ローラ２に付着した転写残トナー等を掻き落とすことなく、摺擦部２１表面に磁性トナーを保持しつつ、帯電ローラ２表面との間で摩擦帯電することができる。
また、この実施例では、清掃部材２０の摺擦部２１としてシート形状のマグネットシートによって構成したが、ローラ形状としてもよい。
【００１４】
以下に本実施例における効果を説明する。
本実施例では、磁性トナーを採用しているため、磁界を有する摺擦部２１は、帯電ローラ２に付着した転写残トナーを磁気力により摺擦部２１表面に一定量保持することができる。一方、紙粉等の異物は磁性をほとんど有していないために、摺擦部２１に積極的に保持されない。このために、摺擦部２１に保持された磁性トナーが、帯電ローラ２表面と摺擦部２１の間の潤滑剤となり、紙粉等の異物が摺擦部２１をすり抜けやすくなる。また、帯電ローラ２表面と摺擦部２１間で周速差を有している。そのため、摺擦部２１に保持されたトナーは帯電ローラ２表面もしくは摺擦部２１と摺擦されたり、帯電ローラ２からの放電を受けるため、トナーや紙粉等の異物は負極性に帯電する、摩擦帯電性において負極性になりやすいトナーは負極性に帯電する。摺擦部２１は、一定量の磁性トナーを保持すると、トナー層が厚くなり、磁気力が低下する。そのため、磁力で保持できなくなった負極性に帯電したトナーや紙粉等の異物は、帯電ローラ２表面への静電的付着力で帯電ローラ２表面に付着し、帯電部に搬送される。その後、帯電ローラ２表面に付着した負極性トナーや紙粉等の異物は、帯電部において、電位差により感光体ドラム１表面へと戻り、トナー像の形成に利用されるか、現像装置４に回収される。
【００１５】
＜比較例について＞
次に、本実施例の効果を比較するための比較例について説明する。
比較例は、図４に示すように、清掃部材２４の摺擦部２１に磁界発生手段を有していない構成である。具体的には、可撓性を有する厚み２５μmのポリイミドシートを、実施例
１と同様に張り付けている。ポリイミドシートは、帯電列的にはトナーを負極性にするため、帯電ローラ２表面と清掃部材２４表面には周速差を設けることでトナーは負極性になる。しかしながら、摺擦部２１には磁力を有していない構成である。
本実施例と比較例について、その効果および弊害を確認した結果を表１に示す。
印字率４％でプリント動作を行い、所定のプリント枚数時の帯電不良によるＨＴムラ、および、紙粉の挟み込みによるスジの有無を確認した結果である。それぞれの項目において、○は画像不良なし、△は画像不良はあるものの実使用上問題ないレベル、×は画像不良ありで示している。
【００１６】
【表１】
2019159108.tif 000003
【００１７】
表１に示すように、実施例においては帯電不良起因のＨＴムラや異物が挟み込むことによるスジの発生はなく、使用することができることを確認できた。一方、紙粉については、比較例１では、帯電ローラ２表面に付着した転写残トナーを摺擦することで負極性にし、帯電ローラ２から感光体ドラム１表面へと戻すことで帯電ローラ２表面の汚れを防止することができた。しかしながら、序盤の段階で挟み込んだ紙粉による汚れムラによるスジが発生してしまった。
本実施例の変形例としては、帯電ローラ２表面と摺擦部２１としてのマグネットシートの間にトナーを負極性にする部材、たとえば、ポリイミドシートを介在させてもより効果を発揮する。
【符号の説明】
【００１８】
１    感光体ドラム（像担持体）
２    帯電ローラ（帯電部材）
４    現像装置
１３    現像スリーブ
１５    収容部
２０    清掃部材
２１    摺擦部（磁力発生手段）
２２    支持部
１００    画像形成装置
ｔ  磁性トナー（磁性現像剤）
Ｐ    プロセスカートリッジ
【図１】
2019159108.tif 000004
【図２】
2019159108.tif 000005
【図３】
2019159108.tif 000006
【図４】
2019159108.tif 000007