(57)【要約】【課題】  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プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供すること。【解決手段】  転写ニップで転写紙Ｐ上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手段８の弾性ブレード８１によって機械的に一時保持される。そして、転写残トナーが潜像形成領域を通過する際に、露光手段３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感光体表面にもどされる。【選択図】  図３
2005181865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体と、所定極性の帯電バイアスが印加される帯電部材を該潜像担持体表面に接触又は近接させて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、上記帯電バイアスと同じ極性に帯電した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、該表面移動部材との間に挟持される記録材上又は該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、
上記転写手段による転写後に上記潜像担持体表面に残留した転写残トナーが上記転写手段から上記潜像形成手段に到達する間に上記潜像担持体に当接して該転写残トナーを機械的に一時保持する一時保持手段と、該一時保持手段に保持されたトナーを所定のタイミングで再び潜像担持体表面に戻すための制御手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、上記転写手段による転写後に上記潜像担持体表面に残留した転写残トナーが上記転写手段から上記帯電手段を通過する間に、上記転写残トナーに帯電バイアスと同極性の電荷を注入する電荷注入手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２の画像形成装置において、上記転写手段による転写後に上記潜像担持体表面に残留した転写残トナーが上記電荷注入手段に到達する前に、上記転写残りトナーに帯電バイアスと同極性の電荷注入を行う電荷注入補助手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１、２または３の画像形成装置において、上記一時保持手段は、上記潜像担持体に当接する弾性ブレードであり、上記制御手段は、少なくとも上記潜像形成手段が動作して上記潜像担持体表面に潜像が形成されている間は上記弾性ブレードを上記潜像担持体と当接させ、上記潜像形成手段が非動作中は上記弾性ブレードを上記潜像担持体から離間させる制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１、２、３または４の画像形成装置において、上記転写残トナーのうち帯電バイアスの極性とは逆極性に帯電した逆帯電トナーを一時保持する逆帯電トナー一時保持手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５の画像形成装置において、上記電荷注入手段は、上記逆帯電トナー一時保持手段に設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６の画像形成装置において、上記逆帯電トナー一時保持手段は、潜像担持体の移動方向に対して上記一時保持手段よりも上流側に設けられており、上記逆帯電トナー一時保持手段は帯電手段であり、所定のタイミングで上記電荷注入手段を作動させて上記転写残トナーに帯電バイアスと同極性の電荷を注入して正規帯電トナーとして、上記帯電手段から再び潜像担持体表面に戻すための制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６または７の画像形成装置において、上記帯電手段、上記現像手段のうち少なくともひとつと、上記潜像担持体とを一体に構成して、画像形成装置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。
【請求項９】
潜像担持体と、所定極性の帯電バイアスが印加される帯電部材を該潜像担持体表面に接触又は近接させて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、上記帯電バイアスと同じ極性に帯電した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、該表面移動部材との間に挟持される記録材上又は該表面移動部材上に転写する転写手段とを画像形成装置に備え、該帯電手段、該現像手段のうち少なくともひとつと、該潜像担持体とを一体に構成して、該画像形成装置に対して着脱可能としたプロセスカートリッジにおいて、上記画像形成装置が請求項１、２、３、４、５、６または７の画像形成装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーニング装置の無い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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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、ブラシ部材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。
【０００７】
【特許文献１】特許第３０９１３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、転写残トナーのうちの正規帯電トナーはブラシ部材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。
【０００９】
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プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、潜像担持体と、所定極性の帯電バイアスが印加される帯電部材を該潜像担持体表面に接触又は近接させて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、上記帯電バイアスと同じ極性に帯電した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、該表面移動部材との間に挟持される記録材上又は該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、上記転写手段による転写後に上記潜像担持体表面に残留した転写残トナーが上記転写手段から上記潜像形成手段に到達する間に上記潜像担持体に当接して該転写残トナーを機械的に一時保持する一時保持手段と、該一時保持手段に保持されたトナーを所定のタイミングで再び潜像担持体表面に戻すための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の画像形成装置において、上記転写手段による転写後に上記潜像担持体表面に残留した転写残トナーが上記転写手段から上記帯電手段を通過する間に、上記転写残トナーに帯電バイアスと同極性の電荷を注入する電荷注入手段を備えた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２の画像形成装置において、上記転写手段による転写後に上記潜像担持体表面に残留した転写残トナーが上記電荷注入手段に到達する前に、上記転写残りトナーに帯電バイアスと同極性の電荷注入を行う電荷注入補助手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２または３の画像形成装置において、上記一時保持手段は、上記潜像担持体に当接する弾性ブレードであり、上記制御手段は、少なくとも上記潜像形成手段が動作して上記潜像担持体表面に潜像が形成されている間は上記弾性ブレードを上記潜像担持体と当接させ、上記潜像形成手段が非動作中は上記弾性ブレードを上記潜像担持体から離間させる制御を行う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１、２、３または４の画像形成装置において、上記転写残トナーのうち帯電バイアスの極性とは逆極性に帯電した逆帯電トナーを一時保持する逆帯電トナー一時保持手段を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４または５の画像形成装置において、上記電荷注入手段は、上記逆帯電トナー一時保持手段に設けたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６の画像形成装置において、上記逆帯電トナー一時保持手段は、潜像担持体の移動方向に対して上記一時保持手段よりも上流側に設けられており、上記逆帯電トナー一時保持手段は帯電手段であり、所定のタイミングで上記電荷注入手段を作動させて上記転写残トナーに帯電バイアスと同極性の電荷を注入して正規帯電トナーとして、上記帯電手段から再び潜像担持体表面に戻すための制御を行う制御手段を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５、６または７の画像形成装置において、上記帯電手段、上記現像手段のうち少なくともひとつと、上記潜像担持体とを一体に構成して、画像形成装置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。
また、請求項９の発明は、潜像担持体と、所定極性の帯電バイアスが印加される帯電部材を該潜像担持体表面に接触又は近接させて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、上記帯電バイアスと同じ極性に帯電した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、該表面移動部材との間に挟持される記録材上又は該表面移動部材上に転写する転写手段とを画像形成装置に備え、該帯電手段、該現像手段のうち少なくともひとつと、該潜像担持体とを一体に構成して、該画像形成装置に対して着脱可能としたプロセスカートリッジにおいて、上記画像形成装置が請求項１、２、３、４、５、６または７の画像形成装置であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１乃至９の発明によれば、転写残トナーが転写手段から潜像形成手段に到達する間に潜像担持体に当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機械的に一時保持する。このように、転写残トナーを機械的に保持することで、正規帯電トナーと逆帯電トナーの両方を保持することができる。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なくなり、良好な画像を得ることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を画像形成装置であるカラー電子写真プリンタ（以下、プリンタという）に適用した一実施形態について説明する。
まず、このプリンタの基本的な構成について説明する。図１は本実施形態に係るプリンタの概略構成図である。このプリンタは、潜像を担持する潜像担持体であるドラム状の感光体１を備えている。この感光体１は、有機感光体、アモルファス等、既存の感光体を用いることがきる。本実施形態では、抵コスト化、設計の自由度、無公害性の観点から有機感光体を用いている。
【００１３】
この感光体１の表面は、帯電装置２によって一様に帯電させられる。この帯電装置２は、いわゆる接触帯電方式で帯電処理を行う帯電ローラ２１を備えている。この帯電ローラ２１は、アルミ芯金上に発泡スポンジ層、導電層、リーク発生防止用の保護層からなっている。帯電ローラ２１は、感光体１の表面に接触しており、図示しない電源装置から負極性のバイアスを帯電ローラ２１に印加して、感光体１の表面を一様に−５００Ｖに帯電させる。
【００１４】
そして、露光手段としてのレーザ光学装置３によって画像情報に基づいた走査露光処理がなされて静電潜像が形成される。この画像情報は、ポリゴンモータでレーザ光をスキャンさせミラー３３で反射した画像信号である。本実施形態の露光手段は、レーザ光学装置としているが、ＬＥＤアレイと結像手段からなる露光装置など、種々の方式の露光手段を用いることができる。
【００１５】
感光体１上に形成された静電潜像は、現像装置４によって現像されてトナー像となった後、転写装置５にて転写紙Ｐ上に静電転写される。転写装置５は、金属ローラ５１に中抵抗ゴム層を設けた転写ローラ５２であり、感光体１と接触して転写ニップを形成している。転写ローラ５２は、図示しない電源装置から正極性の転写バイアスが印加されており、感光体１上のトナー像が転写紙Ｐに静電転写される。また、現像装置４は、図示しないトナーと磁性キャリアとを含有するいわゆる二成分現像剤を内部に収容しており、現像ローラ４１上に担持したこの二成分現像剤を感光体１との対向位置に搬送して静電潜像を現像するものである。使用するトナーは、負電荷を持った負帯電トナーである。
【００１６】
トナー画像が形成される事で消費されるトナーは、プリンタ装置本体に対して着脱可能に構成された図示しないトナーボトルから現像装置４に供給されるようになっている。このように、トナーボトルをプリンタ装置本体に対して着脱可能に構成することで、トナーが無くなったときはトナーボトルだけを交換すればよい。従って、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。カラープリンタの場合は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック色のトナーボトルを別個に設ければ、トナーボトルをそれぞれ単体で交換できるようになり、ユーザーの出費を抑えることができる。
【００１７】
上記転写装置５の下方には、記録体たる転写紙Ｐを複数枚重ねて収容する複数の給紙カセット１０１、１０６が互いに鉛直方向に重なるように配設されている。これら給紙カセット１０１、１０６は、一番上の転写紙Ｐに押し当てているそれぞれの給紙ローラ１０２、１０７を所定のタイミングで回転駆動させ、その転写紙Ｐを給紙搬送路に給紙する。給紙搬送路内では、送り出された転写紙Ｐが複数の搬送ローラ対１０３を経た後、レジストローラ対１０４のローラ間に挟まれて止まる。レジストローラ対１０４は、挟み込んだ転写紙Ｐを、上述のようにして感光体１上に形成されたトナー像に重ね合わせ得るタイミングで転写ローラ５２と感光体１との間の転写ニップに向けて送り出す。これにより、感光体１上のトナー像と、レジストローラ対１０４によって送り出された転写紙Ｐとが転写ニップで同期して密着される。そして、上記転写バイアスの影響によって転写紙Ｐ上に静電転写される。
【００１８】
上記転写ローラの図中左側方には、２本のローラ５４、５５に張架した紙搬送ベルト５３を図中反時計回りに無端移動されている。また、この紙搬送ベルト５３の更に左側方には、定着装置７、排紙ローラ対１０５が順次配設されている。上述のトナー像が静電転写された転写紙Ｐは、感光体１や転写ローラ５２の回転に伴って転写ニップから紙搬送ベルト５３上に送られた後、定着装置７内に入る。この定着装置７は、互いに当接しながら等速で回転する定着ローラ７１と加圧ローラ７２を対にして定着ニップを形成している。また、これらの定着ローラ７１および加圧ローラ７２の内部にはハロゲンランプ等の熱源７３、７４をそれぞれ有しており、定着ローラ７１および加圧ローラ７２を所定温度に制御している。定着装置７内に入った転写紙Ｐは、この定着ニップに挟まれて加熱処理及び加圧処理が施される。これにより、トナーが圧力を受けながら熱溶融して転写紙Ｐにトナー像が定着せしめられる。そして、転写紙Ｐは定着装置７内から排紙ローラ対１０５を経て機外へと排出される。本実施形態では、加圧ローラ７２にも熱源７３を内蔵してしているので、トナーの定着時間を短縮することができ、プリンタの速度を高速化することができる。
【００１９】
上記転写ニップで転写紙Ｐ上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、帯電装置２およびトナー保持手段８で一時保持された後、再び感光体１表面に担持され現像装置４に回収される。また、上記転写ニップで感光体１上から紙搬送ベルト５３上に転移してしまったトナーは、紙搬送ユニットのベルトクリーニング装置５６によって紙搬送ベルト５３上から除去される。
【００２０】
本実施形態では、感光体ドラム１、その周囲に配置された現像装置４、帯電装置２、トナー保持手段８等を一体化したプロセスカートリッジ１００として構成している。このプロセスカートリッジ１００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１００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１００を交換すればよく、利便性が向上する。
【００２１】
次に、本発明の特徴部分である感光体ドラム１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２（ａ）は、感光体ドラム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２（ｂ）は、転写後に感光体ドラム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２（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、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、所望どおりの帯電が得られないトナーである。その結果、転写残トナーの中には、図２（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。
【００２２】
上述のように正極性に反転した逆帯電トナーが混在した転写残りトナーは、感光体表面に付着したまま帯電装置２の帯電ローラ２１との対向位置まで搬送される。対向位置では、感光体１の表面電位が一様に−５００Ｖとなるように直流の帯電バイアスを電源装置２２から帯電ローラ２１に印加している。この時、転写残トナーのうち正極性に反転したトナーは帯電ローラ２１に静電吸着して、帯電ローラ２１に一時保持される。一方、負極性のトナーは帯電バイアスと同極性であるため帯電ローラ２１に付着せずに通過して一時保持手段としてのトナー保持手段８に保持される。
【００２３】
帯電ローラ２１を通過した負極性の転写残トナーは、図３に示すように、露光手段３よりも上流側に設けられたトナー保持手段８に機械的に一時保持される。このトナー保持手段８は感光体と接触する弾性ブレード８１を備えている。弾性ブレード８１は支持板８３の一端に取り付けられている。支持板８３の他端にはバネ８４とソレノイド８２がそれぞれ取り付けらている。バネ８４は支持板８３を図中左側に付勢している。また、支持板８３の中央部付近には、支持部８３ａが設けられており、プロセスカートリッジに揺動自在に取り付けられている。ソレノイド８２が動作時はバネ８４の付勢力に抗って支持板８３を図中右側に付勢する。すると、支持板８３は支持部８３ａを中心にして図中時計回りに回転して、弾性ブレード８１がある程度の圧力をもって感光体１に当接するようになる。露光手段３によって感光体表面に潜像が形成されているときはソレノイド８２が動作しており、弾性ブレード８１が感光体１と接触している。これにより、転写残トナーは弾性ブレード８１に完全に堰き止められる。非潜像形成時には、ソレノイド８２の動作が停止する。すると、図中右側の付勢力がなくなり、替わりにバネ８４により支持板８３を図中左側に付勢する。これにより、支持板８３が支持部８３ａを中心にして図中反時計回りに回転する。その結果、弾性ブレード８１が感光体１から離間し、弾性ブレード８１に機械的に保持されていた転写残トナーが再び感光体表面に戻され、潜像形成領域を通過して現像領域に搬送される。そして、現像ローラに付着したキャリアに静電吸着して現像装置４に回収される。このように、露光手段３によって感光体表面に潜像が形成されているときは弾性ブレード８１を感光体１に当接させ、非潜像形成時には弾性ブレード８１を感光体表面から離間させる。これにより、露光手段３によって感光体表面に潜像が形成されているときに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ない。その結果、転写残トナーが陰となり未露光部を形成することがなくなり、ベタ画像部に白ポチなどの異常画像をなくすことができる。
【００２４】
また、感光体は負帯電しているため、逆帯電トナーは正規帯電トナーに比べ感光体への付着力が強い。このため、逆帯電トナーは弾性ブレード８１と感光体との間をすり抜け易い。よって、逆帯電トナーを保持するためのには弾性ブレード８１を感光体へ強く押し圧する必要がある。しかし、この実施形態では、逆帯電トナーは弾性ブレード８１の上流側で帯電ローラ２１に一時保持される。よって、弾性ブレード８１に保持される転写残トナーは、全て正規帯電トナーとなる。正規帯電トナーは感光体との付着力が弱いので、弾性ブレード８１を感光体へ強く押し圧しなくとも転写残トナーを確実に保持することができる。その結果、弾性ブレードおよび感光体へのストレスが少なく感光体および弾性ブレードの耐久性を向上することができる。また、露光手段が動作中に転写残トナーが潜像領域を通過するのを確実に抑制することができる。また、弾性ブレード８１の設定条件を容易に設定することができる。
【００２５】
一方、帯電ローラ２１に付着した正極性の逆帯電トナーは、図３に示すように帯電ローラに設けられた電荷注入手段としての電荷注入板２４と帯電ローラ２１との間に一時保持される。電荷注入板２４は、帯電ローラ２１に所定の圧力もって当接し、帯電ローラ２１と電荷注入板２４との間をすり抜けるトナー量を０．１ｍｇ／ｃｍ３以下、好ましくは０．０５ｍｇ／ｃｍ３以下としている。これにより、帯電ムラを防ぐ事ができる。また、電荷注入板２４はステンレス等の金属板であり、その一端はスイッチ２５に接続されている。露光手段３によって感光体表面に潜像が形成されているときは、スイッチ２５はＯＦＦ状態であり、電荷注入板２４はフロート状態となっている。非潜像形成時には、スイッチ２５をＯＮにして電荷注入板２４をアースに接続する。すると、電荷注入板２４の電位は０Ｖとなり、電荷注入板２４と帯電ローラとの間で電位差が生じる。この結果、帯電ローラ２１から電荷注入板２４へ負極性のバイアスが印加されることとなり、帯電ローラ２１と電荷注入板２４との間の領域Ａの間に保持されていた逆帯電トナーが再度負極性の帯電トナーとなる。この負極性の帯電トナーは再び感光体表面に付着し、帯電ローラ２１との間をすり抜け、現像領域に搬送される。
【００２６】
この実施形態では、帯電ローラ２１で逆帯電トナーを一時保持し、この一時保持された逆帯電トナーに電荷注入板２４で電荷注入を行い正規帯電トナーとしている。このように、一時保持されている逆帯電トナーに電荷注入を行うので、確実に逆帯電トナーを正規帯電トナーとすることができる。
【００２７】
このように、現像領域に搬送される転写残トナーはすべて負極性に帯電されている。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。
【００２８】
次に、本実施形態の変形例について、図４および図５を用いて説明する。この変形例は、転写装置５と帯電装置２との間に電荷注入補助手段９を備えている。この電荷注入補助手段９は、転写後の正極性に逆帯電したトナーを正規の負帯電トナーに極性を反転させるために設けている。この電荷注入補助手段９は、金属プレートに複数のスリットを設けた櫛歯状ブラシ９１と、この櫛歯状ブラシ９１に電圧を印加するバイアス電源９２とから構成されている。上記櫛歯状ブラシ９１は感光体と接触し、バイアス電源９２から負極性のバイアスが印加される。これにより、感光体表面に付着した正極性の逆帯電トナーを負極性の帯電トナーに反転させる。ここで、感光体表面電位との電位差によってトナーが櫛歯状ブラシ９１に印加されるバイアスの極性に転極出来るだけのバイアスが、櫛歯状ブラシ９１に印加される必要がある。具体的には、上記櫛歯状ブラシ９１に印加する電圧は感光体の電位が約−５０Ｖであることを考慮して−７００Ｖとしている。
【００２９】
感光体１に付着した転写残トナーは櫛歯状ブラシ９１のスリットを通過する。このとき、転写残トナーが櫛歯状ブラシ９１と接触する。すると、転写残トナーに電荷注入が発生し、正帯電したトナーが負帯電に反転する。これにより、正極性の逆帯電トナーを負極性の正規帯電トナーとすることができる。また、上記帯電ローラで逆帯電トナーの極性を反転させる方法と異なり櫛歯状ブラシ９１に電圧を印加するタイミングなどを考慮する必要がないので、櫛歯状ブラシ９１には画像形成動作中でも電圧を印加しつづけることができる。また、帯電装置を通過する前に逆帯電トナーの一部を負帯電に転極させているので、帯電ローラに付着するトナーが減少して帯電装置への負担を軽減することができる。
【００３０】
櫛歯状ブラシ９１を通過した転写残りトナーのうち負極性のトナーは帯電装置２を通過して、弾性ブレード８１に機械的に一時保持される。櫛歯状ブラシ９１で極性が反転されなかった逆極性の転写残トナーは帯電ローラ２１に付着し電荷注入板２４に一時保持される。そして、露光手段３が潜像を形成していない時に電荷注入板２４に保持されたトナーは負極性に反転される。一方、弾性ブレード８１に一時保持されているトナーは弾性ブレード８１の離間により現像領域に移動して現像ローラによって現像装置内に回収される。
【００３１】
また、櫛歯状ブラシ９１に印加するバイアスは直流バイアスに交流バイアスを重畳したバイアスとすることもできる。これにより、転写後のトナーの帯電量を均一にすることができる。よって、帯電ローラに付着するトナーをなくすことができ、常に安定した帯電装置を維持することが可能となる。また、上述の電荷注入手段としての電荷注入板２４をなくし、上記櫛歯状ブラシ９１を電荷注入手段とすることもできる。
【００３２】
上述の実施形態においては、弾性ブレード８１の離間および電荷注入板へのバイアス印加は、露光手段の動作に同期して行っているがこれに限られない。例えば、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、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弾性ブレード８１の開放および電荷注入板へのバイアス印加を行っても良い。また、上述の実施形態においては、感光体ドラム１、その周囲に配置された現像装置４、帯電装置２、トナー保持手段８等を一体化したプロセスカートリッジ１００として構成しているが、これに限定されない。例えば、上述の画像形成プロセス装置の他に、転写装置５、紙搬送ベルト５３、紙搬送クリーニング装置５６等を一体としたプロセスカートリッジとしてもよい。
【００３３】
また、上述の実施形態においては、一次保持手段としてのトナー保持手段８は帯電手段２と露光手段３との間に設けているがこれに限られない。例えば、転写手段５からトナー保持手段８、電荷注入手段、帯電手段２、露光手段３という順番に設けてもよい。前記電荷注入手段は、櫛歯状ブラシ９１とする。この場合は、逆帯電トナーと正規帯電トナーが入り混じった転写残トナーがトナー保持手段の弾性ブレード８１に機械的に一次保持される。そして、非潜像形成時やクリーニングモードとなった時、弾性性ブレード８１が感光体１の表面から離間する。すると、保持されていた転写残トナーは再び感光体１に付着して次の電荷注入手段としての櫛歯状ブラシ９１に到達する。このとき、櫛歯状ブラシ９１には、帯電バイアスと同極性のバイアスが印加されており、これにより逆帯電トナーが正規の帯電トナーに転極される。櫛歯状ブラシ９１を通過した転写残トナーの全ては、帯電バイアスと同極性の極性を持つトナーとなっている。よって、帯電装置２の帯電ローラに転写残トナーが付着することなく通過する。そして、潜像形成領域を通過して現像装置に回収される。
上記例は、電荷注入手段を櫛歯状ブラシ９１としているが、電荷注入手段を電荷注入板２４としてもよい。この場合、非潜像形成時に、トナー保持手段８から再び感光体１に戻された転写残トナーのうち逆極性トナーは、帯電ローラ２１に付着し、電荷注入板２４に保持される。一方、転写残トナーのうち正規帯電トナーは、そのまま帯電領域、潜像領域を通過して現像装置に回収される。そして、非潜像形成時において弾性ブレード８１が感光体から離間する前や、弾性ブレードが感光体から離間して一定時間経過後に、電荷注入保持板２４に保持された逆帯電トナーに帯電バイアスを一定時間印加する。これにより電荷注入板２４に保持された逆帯電トナーが正規帯電トナーとなり、帯電領域および潜像形成領域を通過して、現像装置に回収される。このように、逆帯電トナーを帯電ローラ２１で一時保持して、この帯電ローラ２１に保持された逆帯電トナーに電荷注入板により電荷を注入することで、確実に逆帯電トナーを正規帯電トナーとすることができる。よって、現像ローラに確実に回収することができる。
【００３４】
また、これに限らず、一次保持手段としてのトナー保持手段８と電荷注入手段とを入れ替えて、転写手段５から電荷注入手段、一時保持手段８、帯電手段２、露光手段３という順番に設けてもよいのは勿論である。このように、電荷注入手段を一時保持手段よりも感光体の移動方向に対して上流側に設けることで、弾性ブレード８１で保持する転写残トナーは、全て正規帯電トナーとなる。よって、弾性ブレード８１を感光体へ強く押し圧しなくとも転写残トナーを確実に保持することができる。その結果、弾性ブレードおよび感光体へのストレスが少なく感光体および弾性ブレードの耐久性を向上することができる。
【００３５】
また、上述の実施形態においては、ひとつの感光体およびひとつの現像装置を有するモノクロ画像形成装置を例に説明したがこれに限られない。例えば、図６に示すように、複数の感光体と現像装置を備えたカラー画像形成装置にも適用することが可能である。この場合、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色それぞれの画像形成プロセス手段に上述の実施形態を用いることができる。その結果、各色ごとに個別の廃タンクやクリーニング装置を設ける必要がなくなるので、大幅に装置の小型化を図ることができる。また、このカラー画像形成装置の場合、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色それぞれの画像形成プロセス手段をプロセスカートリッジとして装置本体から着脱可能に構成することができる。また、これに加えて中間転写ベルト・中間転写ベルトクリーニング等を一体化したプロセスカートリッジとすることも可能である。
【００３６】
以上、本実施形態によれば、転写ニップで転写紙Ｐ上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一次保持手段としてのトナー保持手段８の弾性ブレード８１によって機械的に一時保持される。このように、転写残トナーは、機械的に保持されるので、正規帯電トナーと逆帯電トナーの両方を保持することができる。そして、転写残トナーが潜像形成領域を通過する際に、露光手段３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感光体表面にもどされる。これにより、露光手段３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が抑制される。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、本実施形態によれば、転写残トナーが帯電ローラを通過する前に、電荷注入手段によって転写残トナーに電荷を注入して、帯電バイアスと同極性の転写残トナーとしている。これにより、逆帯電トナーが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、転写残トナーが帯電ローラに付着することが抑制される。よって、感光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ことがない。その結果、画像濃度の低下や地肌汚れなどのない良好な画像をえることができる。また、転写残トナーの電荷を全て負極性の正規帯電トナーとすることができる。感光体は負帯電しているので、転写残トナーを負極性とすることで感光体への付着力を弱めることができる。その結果、転写残トナーを確実に現像装置に回収することができる。
また、本実施形態によれば、転写装置５と帯電装置２との間に電荷注入補助手段９を備えている。そして、この電荷注入補助手段９の櫛歯状ブラシ９１によって、帯電バイアスと同極性の電荷が注入される。これにより、電荷注入手段を通過する前に逆帯電トナーの一部を帯電バイアスと同極性の極性に転極させることができる。よって、確実に電荷注入手段で逆帯電トナーを正規帯電トナーとすることができる。その結果、逆帯電トナーが帯電ローラ２１に付着して帯電能力が低下することがより抑制される。また、転写残トナーの電荷を確実に整えることできるので、転写残トナーを確実に現像装置に回収することができる。
また、本実施形態によれば、弾性ブレード８１は、露光手段動作中すなわち潜像画像形成中は感光体１に当接し、露光手段非動作中すなわち非潜像画像形成中は感光体から離間するようにしている。これにより、露光手段３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ない。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抑制される。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、本実施形態によれば、帯電ローラ２１に逆帯電トナーを付着させて逆帯電トナー一時保持手段として機能している。そして、この逆帯電トナー一時保持手段としての帯電ローラ２１に電荷注入手段としての電荷注入板２４を設けている。帯電ローラ２１に一時保持されている逆帯電トナーは電荷注入板２４によって電荷が注入され、正規帯電トナーとされる。このように、逆帯電トナーを一時保持して、この一時保持されたトナーに電荷を注入することで確実に正規帯電トナーとすることができる。よって、現像領域に搬送されるトナーは、すべて正規帯電トナーとすることができ、確実に現像装置に回収することができる。
また、帯電ローラ２１に付着する転写残トナーを除去することができ、逆帯電トナーが帯電ローラ２１に付着して帯電能力が低下することが抑制される。また、従来の帯電ローラ２１に付着したトナーをクリーニングするクリーニング装置のように、帯電ローラから回収した転写残トナーを収容する廃トナータンク等を設ける必要がない。このため、装置の小型化に大きく貢献することができる。
さらに、本実施形態によれば、電荷注入手段としての電荷注入板２４よりも感光体の移動方向に対して下流側に一時保持手段としての弾性ブレード８１を設けている。これにより、弾性ブレード８１に保持される転写残トナーは、全て正規帯電トナーとなる。正規帯電トナーは、逆帯電トナーに比べて感光体への付着力が弱いので弾性ブレード８１を感光体に強く押し圧しなくても転写残トナーを確実に保持することができる。これにより、感光体および弾性ブレード８１へのストレスが軽減され、弾性ブレード８１および感光体の耐久性が向上する。また、弾性ブレード８１の設定条件を容易に設定することができる。
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１００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１００を交換すればよく、利便性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施形態の画像形成装置の概略構成図。
【図２】（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。
【図３】感光体周りの構成を示す概略構成図。
【図４】変形例における画像形成装置の概略構成図。
【図５】変形例における感光体周りの構成を示す概略構成図。
【図６】本実施形態のカラー画像形成装置の概略構成図。
【符号の説明】
【００３８】
１      感光体
２      帯電装置
３      露光手段
４      現像装置
５      転写装置
８      トナー保持手段
９      電荷注入補助手段
２１    帯電ローラ
２４    電荷注入板
４１    現像ローラ
８１    弾性ブレード
９１    櫛歯状ブラシ
１００  プロセスカートリッジ
【図１】
2005181865.tif 000003
【図２】
2005181865.tif 000004
【図３】
2005181865.tif 000005
【図４】
2005181865.tif 000006
【図５】
2005181865.tif 000007
【図６】
2005181865.tif 000008