(57)【要約】【課題】転写工程後の感光ドラム上の転写残現像剤を現像同時クリーニングで除去・回収し、再利用するクリーナレス方式の画像形成装置において、通紙耐久によるスジ状の画像ムラの発生を防止できるようにする。【解決手段】感光ドラム１の回転方向に沿って帯電ローラ２の上流側でかつ転写残トナー帯電量制御部材７の下流側に感光ドラム１表面に当接するようにして、転写ローラ５による転写後に感光ドラム１上に残留する転写残トナーを一旦せき止めて均一にならすウレタンシート９を配置したことにより、長期にわたって濃度ムラのない良好な画像を得ることができる。【選択図】　　　図１
2004054142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動自在な第１の像担持体と、前記第１の像担持体表面に当接し帯電バイアスの印加により前記第１の像担持体を帯電する帯電手段と、帯電された前記第１の像担持体表面を露光して画像情報に応じた静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像して現像剤像として可視像化する現像手段と、前記現像剤像を第２の像担持体に転写する転写手段と、を備え、前記現像手段が、前記転写手段により現像剤像を前記第２の像担持体に転写した後に残留した残留現像剤を静電的に回収するクリーニング手段を兼ねる画像形成装置において、
前記第１の像担持体の移動方向に沿って前記帯電手段の上流側でかつ前記転写手段の下流側に前記第１の像担持体表面に当接するようにして配置した、前記転写手段による転写後に前記第１の像担持体上に残留する残留現像剤の帯電極性及び帯電量を制御する残留現像剤帯電量制御手段と、
前記第１の像担持体の移動方向に沿って前記残留現像剤帯電量制御手段の上流側でかつ前記転写手段の下流側に前記第１の像担持体表面に当接するようにして配置した、前記転写手段による転写後に前記第１の像担持体上に残留する残留現像剤の分布を均一化する残留現像剤均一化手段と、
前記第１の像担持体の移動方向に沿って前記帯電手段の上流側でかつ前記残留現像剤均一化手段の下流側との間に前記第１の像担持体表面に当接するようにして配置した、前記転写手段による転写後に前記第１の像担持体上に残留する残留現像剤を均一にならす残留現像剤ならし部材と、を有する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記残留現像剤ならし部材を、前記第１の像担持体の移動方向に沿って前記帯電手段の上流側でかつ前記残留現像剤帯電量制御手段の下流側に配置する、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記残留現像剤ならし部材を、前記第１の像担持体の移動方向に沿って前記残留現像剤帯電量制御手段の上流側でかつ前記残留現像剤均一化手段の下流側に配置する、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記残留現像剤ならし部材を、前記第１の像担持体の移動方向に沿って前記帯電手段の上流側でかつ前記残留現像剤帯電量制御手段の下流側に配置すると共に、前記第１の像担持体の移動方向に沿って前記残留現像剤帯電量制御手段の上流側でかつ前記残留現像剤均一化手段の下流側に配置する、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記残留現像剤ならし部材の前記第１の像担持体に対する圧力は、０．１ｋＰａ〜２．０ｋＰａである、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記帯電手段は、接触帯電部材を前記第１の像担持体に接触させて帯電を行う接触帯電手段である、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式などによって画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に転写工程後に像担持体上に残留する現像剤（トナー）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・回収し、再利用するようにしてクリーニング装置を廃したクリーナレス方式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の転写方式画像形成装置は、回転ドラム型を一般的とする像担持体である感光体、その感光体を所定の極性・電位に一様に帯電処理する帯電装置（帯電工程）、帯電処理された感光体に静電潜像を形成する情報書き込み手段としての露光装置（露光工程）、感光体上に形成された静電潜像を現像剤であるトナーにより顕像化する現像装置（現像工程）、上記トナー画像を感光体面から紙などの転写材に転写する転写装置（転写工程）、転写工程後の感光体上に多少ながら残余するトナーを除去して感光体面を清掃するクリーニング装置（クリーニング工程）、転写材上のトナー画像を定着させる定着装置（定着工程）などから構成されており、感光体は繰り返して電子写真プロセス（帯電・露光・現像・転写・クリーニング）が適用されて作像に供される。
【０００３】
上記画像形成装置において、転写工程後の感光体上に残余するトナーはクリーニング装置により感光体面から除去されてクリーニング装置内に溜まって廃トナーとなるが、環境保全や資源の有効利用等の点からそのような廃トナーは出ないことが望ましい。
【０００４】
そこで、近年、クリーニング装置を無くし、感光体上の転写残トナーを現像装置によって「現像同時クリーニング」で感光体から除去し、現像装置に回収し再利用する装置構成にした「クリーナレス方式」の画像形成装置の実用化がなされてきている。
【０００５】
現像同時クリーニングは、転写後の感光体上の転写残トナーを次工程以降の現像工程時、即ち引き続き感光体を帯電し、露光して静電潜像を形成し、該静電潜像の現像工程過程時にかぶり取りバイアス（現像装置に印加する直流電圧と感光体の表面電位間の電位差であるかぶり取り電位差Ｖｂａｃｋ）によって、トナーで現像されるべきでない感光体面部分上（非画像部）に存在する転写残トナーを現像装置に回収する方法である。この方式によれば、転写残トナーは現像装置に回収されて次工程以降の静電潜像の現像に再利用されるため、廃トナーをなくし、またメンテナンス時に手を煩わせることも少なくすることができる。またクリーナレスであることで画像形成装置の小型化にも有利である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した従来の現像同時クリーニングで除去・回収し再利用するクリーナレス方式の画像形成装置において、感光体を帯電する帯電装置が感光体に当接して感光体面を帯電処理する接触帯電装置であるときには、感光体上の転写残トナーが感光体と接触帯電装置の接触ニップ部である帯電部を通過する際に、転写残トナー中の特に帯電極性が正規極性とは逆極性に反転しているトナーが接触帯電装置に付着して接触帯電装置を許容以上にトナー汚染させて帯電不良の原因となってしまう。
【０００７】
即ち、現像剤としてのトナーには、量的には少ないけれども、帯電極性がもともと正規極性とは逆極性に反転しているトナーが混在している。また、帯電極性が正規極性のトナーであっても転写バイアスや剥離放電等に影響されて帯電極性が反転するものや、除電されて帯電量が少なくなるものもある。
【０００８】
従って、転写残トナーには帯電極性が正規極性のもの、逆極性の反転トナー、帯電量が少ないものが混在しており、その内の反転トナーや帯電量が少ないトナーが、感光体と接触帯電装置の接触ニップ部である帯電部を通過する際に接触帯電装置に付着しやすい。
【０００９】
また、感光体上の転写残トナーを、現像装置の現像同時クリーニングにて除去・回収するためには、帯電部を通過して現像部に持ち運ばれる感光体上の転写残トナーの帯電極性が正規極性であり、かつその帯電量が現像装置によって感光体の静電潜像を現像できるトナーの帯電量であることが必要である。反転トナーや帯電量が適切でないトナーについては、感光体上から現像装置に除去・回収できず、画像不良の原因となってしまう。
【００１０】
また、上記したように接触帯電装置へのトナーの付着は、転写部から帯電部へ持ち運ばれる、帯電極性が正規極性のもの、逆極性のもの、帯電量が少ないものが混在している感光体上の転写残トナーを、トナー帯電量制御部材によって正規極性へと帯電付与して帯電極性を正規極性に揃えると共に、帯電量を均一化することにより防止することができる。
【００１１】
しかしながら、接触帯電装置へのトナー付着を防止するためにトナー帯電量制御部材によって帯電付与された転写残トナーは、感光体の静電潜像を現像できるトナーの帯電量に比べて大きいため、現像装置において現像同時クリーニングにて除去・回収されにくい。このような場合、感光体に残留するトナーは次の画像へと重なり、画像不良を起こしてしまう。
【００１２】
このような画像不良を防止するために、感光体の回転方向に沿って前記トナー帯電量制御部材の上流側に転写残トナー均一化部材を設置して、転写残トナーの帯電量をコントロールすることにより、現像装置での回収が効率よくなされ、回収不良による画像汚れがなくなった。
【００１３】
上記のように、感光体の回転方向に沿ってトナー帯電量制御部材の上流側に転写残トナー均一化部材を設置することによって転写残トナーの帯電量をコントロールすることができ、トナー（転写残トナー）が静電的に接触帯電部に付着する汚れを防止することができた。
【００１４】
しかしながら、画像形成枚数（耐久枚数）が増えるにつれて、感光体と接触帯電部材間の帯電ニップ部での圧力によって接触帯電部に物理的なトナー汚れが発生してしまうことが分かった。この汚れは、静電的に付着するトナー汚れに比べて微小なものなので、接触帯電部材の帯電能力を著しく減少させるほどではないが、トナー帯電量制御部材と転写残トナー均一化部材をスジ状にすり抜けてきたために、スジ状に汚れが生じる。
【００１５】
このため、接触帯電部材上にスジ状に汚れが付くと、感光体上にはスジ状にわずかな帯電ムラが生じてしまい、特に中間調の画像でスジ状の画像ムラが発生する。
【００１６】
そこで本発明は、転写工程後の像担持体上の転写残現像剤を現像同時クリーニングで除去・回収し、再利用するクリーナレス方式の画像形成装置において、通紙耐久によるスジ状の画像ムラの発生を防止することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、移動自在な第１の像担持体と、前記第１の像担持体表面に当接し帯電バイアスの印加により前記第１の像担持体を帯電する帯電手段と、帯電された前記第１の像担持体表面を露光して画像情報に応じた静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像して現像剤像として可視像化する現像手段と、前記現像剤像を第２の像担持体に転写する転写手段と、を備え、前記現像手段が、前記転写手段により現像剤像を前記第２の像担持体に転写した後に残留した残留現像剤を静電的に回収するクリーニング手段を兼ねる画像形成装置において、前記第１の像担持体の移動方向に沿って前記帯電手段の上流側でかつ前記転写手段の下流側に前記第１の像担持体表面に当接するようにして配置した、前記転写手段による転写後に前記第１の像担持体上に残留する残留現像剤の帯電極性及び帯電量を制御する残留現像剤帯電量制御手段と、前記第１の像担持体の移動方向に沿って前記残留現像剤帯電量制御手段の上流側でかつ前記転写手段の下流側に前記第１の像担持体表面に当接するようにして配置した、前記転写手段による転写後に前記第１の像担持体上に残留する残留現像剤の分布を均一化する残留現像剤均一化手段と、前記第１の像担持体の移動方向に沿って前記帯電手段の上流側でかつ前記残留現像剤均一化手段の下流側との間に前記第１の像担持体表面に当接するようにして配置した、前記転写手段による転写後に前記第１の像担持体上に残留する残留現像剤を均一にならす残留現像剤ならし部材と、を有することを特徴としている。
【００１８】
また、前記残留現像剤ならし部材を、前記第１の像担持体の移動方向に沿って前記帯電手段の上流側でかつ前記残留現像剤帯電量制御手段の下流側に配置することを特徴としている。
【００１９】
また、前記残留現像剤ならし部材を、前記第１の像担持体の移動方向に沿って前記残留現像剤帯電量制御手段の上流側でかつ前記残留現像剤均一化手段の下流側に配置することを特徴としている。
【００２０】
また、前記残留現像剤ならし部材を、前記第１の像担持体の移動方向に沿って前記帯電手段の上流側でかつ前記残留現像剤帯電量制御手段の下流側に配置すると共に、前記第１の像担持体の移動方向に沿って前記残留現像剤帯電量制御手段の上流側でかつ前記残留現像剤均一化手段の下流側に配置することを特徴としている。
【００２１】
また、前記残留現像剤ならし部材の前記第１の像担持体に対する圧力は、０．１ｋＰａ〜２．０ｋＰａであることを特徴としている。
【００２２】
また、前記帯電手段は、接触帯電部材を前記第１の像担持体に接触させて帯電を行う接触帯電手段であることを特徴としている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００２４】
〈実施の形態１〉
図１は、本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の要部を示す概略構成図である。本実施の形態の画像形成装置は、接触帯電方式で現像同時クリーニングによるクリーナレス方式のレーザビームプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置である。
【００２５】
この画像形成装置は、第１の像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムという）１を備え、感光ドラム１の回転方向（反時計方向）に沿ってその周囲に接触帯電部材としての帯電ローラ（ローラ帯電器）２、現像装置４、接触転写部材としての転写ローラ５、転写残トナー均一化部材８、転写残トナー帯電量制御部材７、感光ドラム１上に残留する転写残トナーを均一にならす転写残トナーならし部材としてのウレタンシート９が配置されており、帯電ローラ２と現像装置４間の上方には露光装置３が設置されている。また、感光ドラム１と転写ローラ５間に形成される転写部ｄの転写材搬送方向の下流側には、定着装置６が設置されている。
【００２６】
感光ドラム１は、本実施の形態では外径５０ｍｍの負帯電性の有機感光体（ＯＰＣ）であり、駆動装置（不図示）の駆動によって１００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）で矢印方向（反時計方向）に回転駆動される。感光ドラム１は、図２に示すように、アルミニウム製シリンダ（導電性ドラム基体）１ａの表面に、光の干渉を抑え上層の接着性を向上させる下引き層１ｂと、光電荷発生層１ｃと、電荷輸送層１ｄの３層を下から順に塗布して構成されている。
【００２７】
帯電ローラ２は、芯金２ａの両端部をそれぞれ軸受け部材（不図示）により回転自在に保持されると共に、押し圧ばね２ｅによって感光ドラム１の中心方向に付勢して感光ドラム１の表面に対して所定の押圧力をもって圧接されており、感光ドラム１の回転駆動に従動して回転する。感光ドラム１と帯電ローラ２との圧接部が帯電部（帯電ニップ部）ａである。
【００２８】
帯電ローラ２の芯金２ａには電源Ｓ１より所定の条件の帯電バイアス電圧が印加されることにより、感光ドラム１の周面が所定の極性・電位に接触帯電処理される。本実施の形態では、帯電ローラ２に対する帯電バイアス電圧は直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。より具体的には、直流電圧（−５００）と交流電圧（周波数１ｋＨｚ、ピーク間電圧１．４ｋＶの正弦波）とを重畳した振動電圧であり、感光ドラム１の周面は−５００Ｖ（暗電位Ｖｄ）に一様に接触帯電処理される。
【００２９】
また、帯電ローラ２の長手方向長さは３２０ｍｍであり、図２に示すように、芯金（支持部材）２ａの外回りに、下層２ｂと、中間層２ｃと、表層２ｄを下から順次に積層した３層構成である。下層２ｂは帯電音を低減するための発泡スポンジ層であり、表層２ｄは、感光ドラム１上にピンホール等の欠陥があってもリークが発生するのを防止するために設けている保護層である。
【００３０】
より具体的には、本実施の形態における帯電ローラ２の仕様は下記の通りである。
【００３１】
芯金２ａ；直径６ｍｍのステンレス丸棒
下層２ｂ；カーボン分散の発泡ＥＰＤＭ、比重０．５ｇ／ｃｍ３、体積抵抗値１０２〜１０９Ωｃｍ、層厚３．０ｍｍ
中間層２ｃ；カーボン分散のＮＢＲ系ゴム、体積抵抗値１０２〜１０５Ωｃｍ、層厚７００μｍ
表層２ｄ；フッ素化合物のトレジン樹脂に酸化錫とカーボンを分散、体積抵抗値１０７〜１０１０Ωｃｍ、表面粗さ（ＪＩＳ規格１０点平均表面粗さＲａ）１．５μｍ、層厚１０μｍ
【００３２】
また、帯電ローラ２表面には、帯電ローラ２表面をクリーニングする可撓性を有するフィルム状の帯電ローラクリーニング部材２ｆが当接するようにして設けられている。帯電ローラクリーニング部材２ｆは、帯電ローラ２の長手方向に対し平行に配置され、かつ同長手方向に対し一定量の往復運動をする支持部材２ｇに一端を固定され、自由端側近傍の面において帯電ローラ２と接触ニップを形成するよう配置されている。そして、支持部材２ｇは、不図示の駆動装置によりギア列を介して帯電ローラ２の長手方向に対し一定量の往復運動駆動するように構成されており、この往復運動駆動によって帯電ローラ２表面が帯電ローラクリーニング部材２ｆで摺擦される。これにより、帯電ローラ２表面に付着した転写残トナーに再度適量の正規極性の電荷を供給し、感光ドラム１上に戻すことが可能となる。
【００３３】
露光装置３は、本実施の形態では半導体レーザを用いたレーザビームスキャナであり、不図示の画像読み取り装置等のホスト処理から入力される画像信号に対応して変調されたレーザ光を出力して、感光ドラム１の一様帯電処理面を露光位置ｂにおいて走査露光（イメージ露光）Ｌする。この走査露光Ｌにより感光ドラム１面のレーザ光で照射されたところの電位が低下することで、感光ドラム１面には走査露光Ｌした画像情報に対応した静電潜像が順次に形成される。
【００３４】
現像装置４は、本実施の形態では２成分磁気ブラシ現像方式の反転現像装置であり、感光ドラム１表面の露光部分（明部）にトナーが付着して静電潜像が反転現像される。この現像装置４は、現像容器４ａの開口部に固定マグネットローラ４ｃを内包した回転自在な非磁性の現像スリーブ４ｂが設けられており、現像容器４ａの現像剤（トナー）４ｅを、規制ブレード４ｄで薄層に現像スリーブ４ｂ上にコーティングし、感光ドラム１と対向する現像部ｃへ搬送する。現像容器４ａ内の現像剤４ｅはトナーと磁性キャリアの混合物であり、２つの現像剤攪拌部材４ｆの回転によって均一に攪拌されながら現像スリーブ４ｂ側に搬送される。
【００３５】
本実施の形態における磁性キャリアの抵抗は約１０１３Ωｃｍ、粒径は４０μｍであり、トナーは磁性キャリアとの摺擦により負極性に摩擦帯電される。また、現像容器４ａ内のトナー濃度は、濃度センサ（不図示）によって検知され、この検知情報に基づいてトナーホッパー４ｇから適正量のトナーを現像容器４ａに補給して、トナー濃度を一定に調整する。
【００３６】
現像スリーブ４ｂは、現像部ｃにおいて感光ドラム１との最近接距離を３５０μｍに保持して感光ドラム１に近接対向配設されており、現像スリーブ４ｂは現像部ｃにおいて感光ドラム１の回転方向（反時計方向）とは逆方向に回転駆動される。
【００３７】
現像スリーブ４ｂには、電源Ｓ２から所定の現像バイアスが印加される。本実施の形態において、現像スリーブ４ｂへ印加する現像バイアス電圧は、直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。より具体的には、直流電圧（−３５０Ｖ）と交流電圧（ピーク間電圧１．６ｋＶ）とを重畳した振動電圧である。
【００３８】
転写ローラ５は、感光ドラム１に所定の押圧力をもって当接して転写部ｄを形成し、電源Ｓ３から転写バイアス（トナーの正規帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の転写バイアス；本実施の形態では＋２ｋＶ）が印加されることによって、この転写部ｄにて第２の像担持体としての用紙などの転写材Ｐに感光ドラム１表面のトナー像を転写する。
【００３９】
定着装置６は、回転自在な定着ローラ６ａと加圧ローラ６ｂを有しており、定着ローラ６ａと加圧ローラ６ｂ間の定着ニップ部にて転写材Ｐを挟持搬送しながら、転写材Ｐの表面に転写されたトナー像を加熱加圧して熱定着する。
【００４０】
トナー帯電量制御部材７は、適度の導電性を持ったブラシ状部材であり、感光ドラム１の回転方向に対して帯電ローラ２の上流側でかつ転写ローラ５の下流側で、感光ドラム１表面に当接部ｅで当接するようにして設置されている。転写残トナー帯電量制御部材７は、転写後に感光ドラム１上に残留した転写残トナーの帯電極性を正規極性である負極性に揃えるものである。転写残トナー帯電量制御部材７には、電源Ｓ４から負極性の直流電圧（本実施の形態では、−８００Ｖ）が印加される。
【００４１】
次に、上記画像形成装置による画像形成動作について説明する。
【００４２】
画像形成時には、感光ドラム１は駆動装置（不図示）により矢印方向（反時計方向）に所定の周速で回転駆動され、上記の帯電バイアスが印加された帯電ローラ２により表面が一様に帯電される。
【００４３】
そして、帯電された感光ドラム１上に露光装置３により走査露光Ｌが与えられて、入力される画像情報に応じた静電潜像が形成される。そして、感光ドラム１上に形成された静電潜像に、現像部ｃにて感光ドラム１の帯電極性（負極性）と同極性の現像バイアスが印加された現像装置４の現像スリーブ４ｂにより感光ドラム１の帯電極性（負極性）と同極性に帯電されたトナーを付着させて、トナー像として顕像化（反転現像）する。
【００４４】
そして、感光ドラム１上のトナー像が感光ドラム１と転写ローラ５間の転写部ｄに到達すると、このタイミングに合わせて用紙などの転写材Ｐがレジストローラ（不図示）によって転写部ｄに搬送される。
【００４５】
そして、前記トナーと逆極性（正極性）の転写バイアスが印加された転写ローラ５により、転写部ｄに搬送された転写材Ｐに感光ドラム１と転写ローラ４間に発生する静電力によって、感光ドラム１上のトナー像が転写される。そして、トナー像が転写された転写材Ｐは定着装置６に搬送され、定着ローラ６ａと加圧ローラ６ｂ間の定着部にてトナー像を転写材Ｐに加熱加圧して熱定着した後に外部に排出され、一連の画像形成動作を終了する。
【００４６】
また、トナー像転写後の感光ドラム１表面に残留している転写残トナーは、感光ドラム１の回転にともない帯電部ａ、露光部ｂを経由して現像部ｃに至り、現像装置４の現像スリーブ４ｂで次工程以後の現像時に、かぶり取りバイアス（現像スリーブ４ｂに印加する直流電圧と感光ドラム１の表面電位間の電位差であるかぶり取り電位差Ｖｂａｃｋ）によって回収する（現像同時クリーニング）。回収された転写残トナー（残留現像剤）は、次工程以後に用いられることにより、廃トナーをなくすことができる。
【００４７】
本実施の形態においては、現像装置４の現像スリーブ４ｂは前述したように現像部ｃにおいて、感光ドラム１面の進行方向とは逆方向に回転させており、これは感光ドラム１上の転写残トナーの回収に有利である。また、感光ドラム１面上の転写残トナーは、露光部ｂを通るので露光工程はその転写残トナー上からなされるが、転写残トナーの量は少ないため、大きな影響は現れない。
【００４８】
ところで、上述したように転写残トナーには帯電極性が正規極性のもの、逆極性のもの（反転トナー）、帯電量が少ないものが混在しており、そのうちの反転トナーや帯電量が少ないトナーが帯電部ａを通過する際に帯電ローラ２に付着することで、帯電ローラ２が許容以上にトナー汚染して帯電不良を生じることになる。
【００４９】
また、感光ドラム１面上の転写残トナーの、現像装置４による現像同時クリーニングを効果的に行わせるためには、現像部ｃに持ち運ばれる感光ドラム１上の転写残トナーの帯電極性が正規極性であり、かつその帯電量が現像装置４によって感光ドラム１上の静電潜像を現像できるトナーの帯電量であることが必要である。なお、反転トナーや帯電量が適切でないトナーについては、感光ドラム１上から現像装置４に除去・回収できず、不良画像の原因となってしまう。
【００５０】
更に、近年ユーザニーズの多様化に伴い、写真画像などといった高画像比率な画像などの連続画像形成動作などにより、一度に大量の転写残トナーが発生すると、上記と同様に感光ドラム１上から現像装置４に除去・回収できず、不良画像の原因となってしまう。
【００５１】
そこで、本実施の形態においては、感光ドラム１の回転方向に対して転写ローラ５と感光ドラム１が当接する転写部ｄの下流側で、かつ帯電ローラ２と感光ドラム１が当接する帯電部ａの上流側に、感光ドラム１上の転写残トナーの分布を均一化するための転写残トナー均一化部材８を設け、更に、感光ドラム１の回転方向に対して転写残トナー均一化部材８の下流側でかつ帯電部ａの上流側に、転写残トナーの帯電極性を正規極性である負極性に揃えると共に帯電量を制御する転写残トナー帯電量制御部材７を設けている。
【００５２】
転写残トナー均一化部材８を設けることにより、転写部ｄから転写残トナー帯電量制御部材７へ持ち運ばれる感光ドラム１上のパターン状の転写残トナーはトナー量が多くても、そのトナーが感光ドラム１面に分散分布され、非パターン化されるので、転写残トナー帯電量制御部材７の一部にトナーが集中することがなくなる。これにより、転写残トナー帯電量制御部材７による転写残トナーの全体的な正規極性帯電化処理が常に十分になされて、転写残トナーの帯電ローラ２への付着防止が効果的になされる。また、転写残トナー像パターンのゴースト像の発生も防止される。
【００５３】
本実施の形態では、転写残トナー均一化部材８と転写残トナー帯電量制御部材７は、適度の導電性を持ったブラシ状部材で形成されており、それぞれのブラシ部が感光ドラム１面に接触するようにして配置されている。転写残トナー均一化部材８は接触部ｆで感光ドラム１面と接触しており、転写残トナー帯電量制御部材７は接触部ｅで感光ドラム１面と接触している。
【００５４】
転写残トナー均一化部材８はアース接地されており、転写残トナー帯電量制御部材７には電源Ｓ４より負極性の電圧が印加されている。
【００５５】
そして、本実施の形態では、トナー像転写後の感光ドラム１表面に残留している転写残トナーは、感光ドラム１の回転にともない転写残トナー均一化部材８と感光ドラム１間の接触部ｆに至り、一旦転写残トナー均一化部材８に取り込まれる。この際、転写残トナー均一化部材８が抱え得るトナー量には限界があるため、飽和状態に達した後は徐々にトナーが離脱して感光ドラム１面に均一に付着して搬送される。よって、感光ドラム１面におけるトナーの付着状態、すなわち感光ドラム１面に付着するトナーの分布は均一化されるのである。
【００５６】
そして、転写残トナー均一化部材８で均一化された感光ドラム１面上の転写残トナーは、引き続く感光ドラム１の回転で転写残トナー帯電量制御部材７と感光ドラム１間の接触部ｅに至り、転写残トナー帯電量制御部材７を通過する感光ドラム１上の転写残トナーはその帯電極性が正規極性である負極性に揃えられる。
【００５７】
転写残トナー帯電量制御部材７で転写残トナーの帯電極性を正規極性である負極性に揃えることにより、さらに感光ドラム１の回転方向に対して下流側に位置する帯電部ａで、該転写残トナーの上から感光ドラム１面上を帯電処理する際に、感光ドラム１への鏡映力が大きくなり、転写残トナーの帯電ローラ２への付着が防止される。
【００５８】
このため、転写残トナーに必要な帯電量は、現像時のトナー帯電量と比較すると、２．２倍以上必要である。
【００５９】
転写残トナー帯電量制御部材７への印加電圧と転写残トナー帯電制御部材７を通過後のトナー帯電量の関係を調べたところ、図３に示すような結果が得られた。
【００６０】
図３に示すように、転写残トナー帯電量制御部材７への印加電圧を高くすることにより、転写残トナー帯電量制御部材７を通過後のトナー帯電量が増加していき、ある値以上において飽和していることが分かる。本実施の形態で使用したトナーにおいて、飽和したときの帯電量は−９０μＣ／ｇであった。
【００６１】
また、転写残トナー帯電量制御部材７に電圧を印加させていないときは、上述したように転写残トナーには、感光ドラム１上の画像部の負極性トナー、非画像部の正極性トナー、正極性の転写電圧に影響され、極性が正極性に反転してしまったトナーが含まれるため、帯電量は不定である。
【００６２】
転写残トナーが帯電部ａに侵入前の転写残トナー量を１としたときの、転写残トナーの帯電量と帯電ローラ２への付着量の関係を調べたところ、図４に示すような結果が得られた。この結果から明らかなように、転写残トナーの帯電量を大きくすることによって、転写残トナーの付着量が低下していることが分かる。また、このときの転写残トナーの帯電ローラ２への付着による帯電不良画像の発生は、−５５μＣ／ｇ以下の転写残トナーの帯電量の時に発生した。
【００６３】
よって、転写残トナーの帯電ローラ２への付着を防止し、帯電不良画像の発生を抑制するためには、転写残トナーの帯電量を、現像時のトナー帯電量と比較すると、２．２倍以上必要であることが分かる。
【００６４】
なお、本実施の形態においては、電源Ｓ４から転写残トナー帯電量制御部材７への印加電圧を−８００Ｖとし、転写残トナー帯電量制御部材７を通過後の転写残トナーの帯電量を−７０μＣ／ｇとした。
【００６５】
次に、本実施の形態の現像装置４による転写残トナーの回収について説明する。
【００６６】
本実施の形態の現像装置４は、上記したように現像と同時に転写残トナーを回収する現像同時クリーニングによるクリーナレス方式である。なお、感光ドラム１上の現像されたトナー帯電量は、上記したように本実施の形態においては−２５μＣ／ｇである。
【００６７】
本実施の形態における現像条件において、トナー帯電量と転写残トナーの回収性の関係を調べたところ、図５に示すような結果が得られた。この結果から明らかなように、転写残トナーを良好に回収するにはトナー帯電量が−１２．５μＣ／ｇ〜−４５．０μＣ／ｇであった。即ち、感光ドラム１上の転写残トナーが現像装置４に回収されるためのトナー帯電量は、現像時のトナー帯電量（−２５μＣ／ｇ）に対して０．５〜１．８倍である。
【００６８】
しかしながら、上述したように帯電ローラ２へのトナー付着を防止するために、転写残トナー帯電量制御部材７によって約−７０μＣ／ｇと負極性に大きく帯電された転写残トナーを、現像装置４において回収させるためには、除電を行う必要がある。
【００６９】
帯電量が約−７０μＣ／ｇの感光ドラム１上のトナーが帯電ローラ２を通過した後における、トナー帯電量と帯電ローラ２への印加交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐとの関係を調べたところ、図６に示すような結果が得られた。この結果から明らかなように、印加交流電圧のピーク間Ｖｐｐを大きくするにつれ、受電されていることが分かる。
【００７０】
帯電ローラ２には、感光ドラム１の周面を帯電処理するために、帯電バイアス電圧として交流電圧（周波数；１０００Ｈｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ；１４００Ｖ）が印加されていることにより、転写残トナーは交流除電されるのである。よって、帯電部ａを通過後のトナー帯電量は−３０μＣ／ｇとなる。そして、現像装置４による現像工程においては、トナーが現像されるべきではない感光ドラム１上の転写残トナーは、上記した現像同時クリーニングで現像装置４に回収される。
【００７１】
かくして、転写部ｄから帯電部ａへ持ち運ばれる感光ドラム１上の転写残トナーの帯電量を、転写残トナー帯電量制御部材７で正規極性である負極性に揃えて帯電処理することで転写残トナーの帯電ローラ２への付着を防止しつつ、帯電ローラ２で感光ドラム１を所定の電位に帯電する。そして、さらに転写残トナー帯電量制御部材７で正規極性である負極性に帯電処理された転写残トナーの帯電量を、現像装置４によって感光ドラム１上の静電潜像を現像できる適切な帯電量に制御することで、現像装置４での転写残トナーの回収も効率的になされる。
【００７２】
ところで、上記した本実施の形態における接触帯電方式で現像同時クリーニングによるクリーナレス方式の画像形成装置において、画像形成枚数（通紙耐久）が増えると画像形成枚数が１００００枚程度を超えてから、出力画像の中間階調部に縦スジ状の濃度ムラが生じた。
【００７３】
本発明者の鋭意研究によれば、上記のような縦スジ状の画像不良は、転写残トナー均一化部材８と転写残トナー帯電量制御部材７をスジ状にすり抜けてきた転写残トナーが、感光ドラム１と帯電ローラ２間の帯電部ａでの圧力によって物理的に帯電ローラ２側にスジ状のトナー汚れとして付着することによって発生することが分かった。
【００７４】
このスジ状のトナー汚れは、静電的に付くトナー汚れに比べ微小なものなので、帯電ローラ２の帯電能力を著しく減少させるほどではないが、耐久枚数が増加すると感光ドラム１上にわずかな帯電ムラを生じさせ、出力画像上の中間階調部で縦スジ状のムラとなって画像不良が発生する。
【００７５】
そこで、本実施の形態では図１に示すように、感光ドラム１の回転方向に沿って転写残トナー帯電量制御部材７の下流側で、かつ帯電ローラ２と感光ドラム１間の帯電部ａの上流側に、感光ドラム１の長手方向に沿って厚さ５０μｍの弾性を有するウレタンシート９を配置した。このウレタンシート９は、感光ドラム１の回転方向に対して感光ドラム１表面に軽圧でカウンター方向に当接している。
【００７６】
このように、帯電部ａと転写残トナー帯電量制御部材７との間にウレタンシート９を感光ドラム１表面に当接するようにして配置したことにより、転写残トナー均一化部材８と転写残トナー帯電量制御部材７をスジ状にすり抜けてきたトナーをこのウレタンシート９の先端部で一旦捕獲し、ウレタンシート９との摺擦によって均一にならした状態で帯電ローラ２と感光ドラム１間の帯電部ａに送ることができる。
【００７７】
感光ドラム１に対するウレタンシート９の圧力は０．１〜２．０ｋＰａが望ましい。感光ドラム１に対するウレタンシート９の圧力が０．１ｋＰａ以下だとスジ状にすり抜けてきたトナーを均一にならす効果が薄く、また、この圧力が２．０ｋＰａ以上だとすり抜けてきたトナーの大半をせき止めてしまう。感光ドラム１に対するウレタンシート９の圧力を上記の０．１〜２．０ｋＰａの範囲にするために、本実施の形態では、ウレタンシート９の自由長を３ｍｍ、感光ドラム１に対する侵入量を１ｍｍ、当接角度を感光ドラム１との接線方向に対して３０度とした。この条件の場合における感光ドラム１に対するウレタンシート９の圧力は０．５ｋＰａであった。
【００７８】
このように本実施の形態では、帯電部ａと転写残トナー帯電量制御部材７との間にウレタンシート９を感光ドラム１表面に当接するようにして配置したことにより、画像比率５％の画像を連続画像形成した場合においても、５万枚程度まで帯電ローラ２にスジ状のトナー汚れが発生せず、画像上に縦スジ状の濃度ムラのない良好な画像を安定して出力することができた。
【００７９】
また、本実施の形態において、上記したウレタンシート９の替わりに同様の機能を有するブレード状部材を用いてもよい。
【００８０】
〈実施の形態２〉
図７は、本発明の実施の形態２に係る画像形成装置の要部を示す概略構成図である。なお、図１に示した実施の形態１に係る画像形成装置と同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８１】
本実施の形態では、図７に示すように、感光ドラム１の回転方向に沿って転写残トナー帯電量制御部材７の下流側でかつ帯電ローラ２と感光ドラム１間の帯電部ａの上流側に、感光ドラム１の長手方向に沿って厚さ５０μｍの弾性を有するウレタンシート９を配置し、更に、感光ドラム１の回転方向に沿って転写残トナー均一化部材８の下流側でかつ転写残トナー帯電量制御部材７の上流側に、感光ドラム１の長手方向に沿って厚さ５０μｍの弾性を有するウレタンシート１０を配置した。
【００８２】
ウレタンシート９、１０は、感光ドラム１の回転方向に対して感光ドラム１表面に軽圧でカウンター方向に当接している。
【００８３】
本実施の形態では、転写残トナー均一化部材８をスジ状にすり抜けてきたトナーを、ウレタンシート１０の先端部で一旦捕獲し、ウレタンシート１０との摺擦によって均一にならした状態で転写残トナー帯電量制御部材７に送り、更に、転写残トナー帯電量制御部材７をスジ状にすり抜けてきたトナーを、ウレタンシート９の先端部で一旦捕獲し、ウレタンシート９との摺擦によって均一にならした状態で帯電ローラ２と感光ドラム１間の帯電部ａに送ることができる。
【００８４】
また、本実施の形態においても、実施の形態１と同様に感光ドラム１に対するウレタンシート９、１０の圧力は０．１〜２．０ｋＰａが望ましい。感光ドラム１に対するウレタンシート９、１０の圧力が０．１ｋＰａ以下だとスジ状にすり抜けてきたトナーを均一にならす効果が薄く、また、この圧力が２．０ｋＰａ以上だとすり抜けてきたトナーの大半をせき止めてしまう。感光ドラム１に対するウレタンシート９、１０の圧力を上記の０．１〜２．０ｋＰａの範囲にするために、本実施の形態では、ウレタンシート９、１０の自由長を３ｍｍ、感光ドラム１に対する侵入量を１ｍｍ、当接角度を感光ドラム１との接線方向に対して３０度とした。この条件の場合における感光ドラム１に対するウレタンシート９、１０の圧力は０．５ｋＰａであった。
【００８５】
このように本実施の形態では、帯電部ａとトナー帯電量制御部材７との間、及び転写残トナー帯電量制御部材７と転写残トナー均一化部材８との間にそれぞれウレタンシート９、１０を感光ドラム１表面に当接するようにして配置したことにより、高画像比率４０％の画像を連続画像形成した場合においても、５万枚程度まで帯電ローラ２にスジ状のトナー汚れが発生せず、画像上に縦スジ状の濃度ムラのない良好な画像を安定して出力することができた。
【００８６】
また、本実施の形態において、上記したウレタンシート９、１０の替わりに同様の機能を有するブレード状部材を用いてもよい。
【００８７】
また、本実施の形態において、上記のウレタンシート９を無くして、感光ドラム１の回転方向に沿って転写残トナー均一化部材８の下流側でかつ転写残トナー帯電量制御部材７の上流側の間に、感光ドラム１の長手方向に沿ってウレタンシート１０だけを配置するようにしてもよい。
【００８８】
また、上記した各実施の形態では、転写残トナー均一化部材８と転写残トナー帯電量制御部材７はブラシ状部材で構成されていたが、これ以外にも、ブラシ回転体、弾性ローラ体、シート状部材など任意の形態の部材でもよい。
【００８９】
また、上記した各実施の形態における感光ドラム１において、その表面抵抗が１０９〜１０１４Ω・ｃｍの電荷注入層を設けた直接注入帯電性のものであってもよい。電荷注入層を用いていない場合でも、例えば電荷輸送層が上記の抵抗範囲にある場合も同等の効果がえられる。更に、上記した各実施の形態における感光ドラム１として、表層の体積抵抗が約１０１３Ω・ｃｍであるアモルファスシリコン感光体を用いてもよい。
【００９０】
上記した各実施の形態では、可撓性の接触帯電部材として帯電ローラを用いた構成であったが、これ以外にも、例えばファーブラシ、フェルト、布などの形状・材質のものも使用可能である。更に、各種材質のものを組み合わせることによって、より適切な弾性、導電性、表面性、耐久性のものを得ることができる。
【００９１】
上記した各実施の形態の帯電ローラ２や現像スリーブ４ｂに印加する振動電界の交番電圧成分（ＡＣ成分、周期的に電圧値が変化する電圧）の波形としては、正弦波、矩形波、三角波等を適宜使用可能である。更に、直流電源を周期的にオン／オフすることによって形成された矩形波であってもよい。
【００９２】
また、上記した各実施の形態では、感光ドラム１の帯電面に対する露光手段（情報書き込み手段）としてレーザ走査手段の露光装置３を用いたが、これ以外にも、例えばＬＥＤのような固体発光素子アレイを用いたデジタル露光手段であってもよい。更に、ハロゲンランプや蛍光灯等を原稿照明光源とするアナログ的な画像露光手段であってもよい。
【００９３】
また、上記した各実施の形態では、第１の像担持体として感光ドラムを用いた構成であったが、像担持体が静電記録誘電体などであってもよい。この場合は、静電記録誘電体の表面を一様に帯電した後、その帯電面を除電針ヘッドや電子銃等の除電手段で選択的に除電して、目的の画像情報に対応した静電潜像を書き込み形成する。
【００９４】
また、上記した各実施の形態では、転写手段として転写ローラを用いたローラ転写であったが、これ以外にも、ブレード転写、ベルト転写、その他の接触転写帯電方式であってもよいし、コロナ帯電器を使用した非接触転写帯電方式でもよい。
【００９５】
また、上記した各実施の形態では、感光ドラムに形成した単色トナー像を転写材に直接転写する画像形成装置であったが、これ以外にも、転写ドラムや転写ベルトなどの中間転写体を用いて単色画像形成ばかりでなく、多重転写等により多色、フルカラー画像を形成する画像形成装置にも本発明を適用することができる。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、第１の像担持体の移動方向に沿って帯電手段の上流側でかつ残留現像剤均一化手段の下流側との間に第１の像担持体表面に当接するようにして、転写手段による転写後に第１の像担持体上に残留する残留現像剤を均一にならす残留現像剤ならし部材を配置したことにより、長期にわたって濃度ムラのない良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の要部を示す概略構成図。
【図２】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の感光ドラムと帯電ローラの層構成を示す概略断面図。
【図３】転写残トナー帯電量制御部材に対する印加電圧と転写残トナーの帯電量の関係を示す図。
【図４】転写残トナーの帯電量と帯電ローラに対するトナー付着量の関係を示す図。
【図５】トナー帯電量と転写残トナー回収性の評価結果を示す図。
【図６】帯電ローラを通過した後のトナー帯電量と印加交流電圧の関係を示す図。
【図７】本発明の実施の形態２に係る画像形成装置の要部を示す概略構成図。
【符号の説明】
１　　　　感光ドラム（第１の像担持体）
２　　　　帯電ローラ（帯電手段、接触帯電手段）
３　　　　露光装置（露光手段）
４　　　　現像装置（現像手段）
４ｂ　　　現像スリーブ
５　　　　転写ローラ（転写手段）
６　　　　定着装置
６ａ　　　定着ローラ
６ｂ　　　加圧ローラ
７　　　　転写残トナー帯電量制御部材（残留現像剤帯電量制御手段）
８　　　　転写残トナー均一化部材（残留現像剤均一化手段）
９、１０　　　　ウレタンシート（残留現像剤ならし部材）
【図１】
2004054142.tif 000003
【図２】
2004054142.tif 000004
【図３】
2004054142.tif 000005
【図４】
2004054142.tif 000006
【図５】
2004054142.tif 000007
【図６】
2004054142.tif 000008
【図７】
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