(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも静電潜像が形成される像担持体と、該像担持体を均一に帯電する帯電装置とを備える画像形成装置において、
上記帯電装置は、上記像担持体を帯電する帯電部材と、該帯電部材を支持する支持体と、該像担持体に当接して該像担持体と該帯電部材との間のギャップを保持するため幅方向で該帯電部材の両外側それぞれに設けられたギャップ保持部材とからなる帯電手段と、該帯電部材をクリーニングする帯電部材用クリーニング手段と、該ギャップ保持部材をクリーニングするギャップ保持部材用クリーニング手段とから構成され、
上記帯電部材用クリーニング手段及び上記ギャップ保持部材用クリーニング手段は回転しながらクリーニングを行うものであり、
上記ギャップ保持部材用クリーニング手段は、回転軸が上記帯電部材用クリーニング手段の回転軸と略同軸上になるように、幅方向で上記帯電部材用クリーニング手段を挟んで上記両外側の上記ギャップ保持部材それぞれに対応するように一対設けられるとともに、一対のギャップ保持部材用クリーニング手段それぞれの支持体が中空状に形成され、上記帯電部材用クリーニング手段の幅方向両端部の支持体部分が上記ギャップ保持部材用クリーニング手段の中空状の支持体内に位置し、かつ、上記帯電部材用クリーニング手段が上記帯電部材に対して接離可能となるように該支持体の中空内を移動可能であり、上記帯電部材用クリーニング手段の上記帯電部材への接離状態によらず、上記ギャップ保持部材用クリーニング手段が上記ギャップ保持部材に常時当接するように構成し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、
上記ギャップ保持部材用クリーニング手段は、上記ギャップ保持部材よりも上方に配置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２の画像形成装置において、
上記帯電手段は、上記支持体が導電性の芯金からなり、上記帯電部材が導電性樹脂材料からなり、上記ギャップ保持部材が絶縁性樹脂材料からなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３の画像形成装置において、
上記帯電手段には、直流バイアスに交流バイアスを重畳した帯電バイアスを印加することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４の画像形成装置において、
上記像担持体は有機感光体からなり、表面に保護層を備えている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又は５の画像形成装置において、
上記像担持体に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１、２、４、５又は６の画像形成装置で使用されるプロセスカートリッジにおいて、
少なくとも像担持体と、該像担持体を均一に帯電する帯電装置とが、画像形成装置本体から一体で容易に着脱可能に構成されてい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、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式を採用した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用した画像形成装置においては、像担持体を均一に帯電する帯電手段として、像担持体を帯電する帯電部材と、像担持体に当接して該像担持体と帯電部材との間にギャップを保持するためのギャップ保持部材とを備えた非接触帯電装置が知られている。この非接触帯電装置では、帯電部材が像担持体にこすりつけられることがないので、帯電部材の汚れを大幅に低減することができる。ただし、像担持体を均一に帯電させる目的で帯電部材にＡＣバイアスを重畳して印加しているために、非接触に配置した場合でもわずかながら像担持体上のトナーやトナー外添剤、潤滑剤等の汚れが帯電部材に付着してしまう。また、ギャップ保持部材に汚れが付着すると、帯電ギャップが広がり異常放電による濃度ムラが発生してしまう。そこで、帯電装置の帯電性能を長期に亘って維持するために、帯電部材やギャップ保持部材をクリーニングするクリーニング部材を設けることが知られている。構成が簡単なことから、帯電部材やギャップ保持部材に対してクリーニング部材を常時当接させることが一般的に行われている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特許３７２３０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、帯電部材に対してクリーニング部材を常時当接させた場合には、初期的には帯電部材表面の汚れを除去できているものの、長期間使用しているとクリーニング部材に溜まった汚れを帯電部材に擦りつけることになる。そのため、かえって帯電部材を汚してしまったり、クリーニング部材自体が劣化したりしてクリーニング性能を維持できなくなり、長期に亘って画像品質を良好に維持することができなかった。帯電部材のクリーニング性については、帯電部材に対してクリーニング部材を接離させる接離機構を設け、間欠的に帯電部材をクリーニングすることが良好であると考えられる。
【０００５】
一方、ギャップ保持部材に対してクリーニング部材を間欠的に当接させた場合には、ギャップ保持部材とクリーニング部材とが離間している間に、ギャップ保持部材にトナー等がたまりやすくなる。ギャップ保持部材とクリーニング部材とが離間している間に、像担持体上に設置されたクリーニング部材の端部からわずかに漏れたトナーや現像器等からわずかに飛散したトナーがギャップ保持部材に付着してしまうと考えられる。ギャップ保持部材に付着したトナーは、ギャップ保持部材と像担持体間で押しつぶされることでギャップ保持部材に固着してしまう。そのために、クリーニング部材をギャップ保持部材に間欠的に当接させた場合には、帯電ギャップが広がり異常放電に伴う濃度ムラ等の異常画像が発生しやすくかった。ギャップ保持部材のクリーニング性については、クリーニング部材を常時当接させた方が良好であると考えられる。
【０００６】
本発明は以上の実情に鑑みなされたものである。その目的とするところは、帯電手段の帯電部材とギャップ保持部材の両者をそれぞれ適切な条件でクリーニングすることにより、長期に亘って画像品質を良好に維持することができる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】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、少なくとも静電潜像が形成される像担持体と、該像担持体を均一に帯電する帯電装置とを備える画像形成装置において、上記帯電装置は、上記像担持体を帯電する帯電部材と、該帯電部材を支持する支持体と、該像担持体に当接して該像担持体と該帯電部材との間のギャップを保持するため幅方向で該帯電部材の両外側それぞれに設けられたギャップ保持部材とからなる帯電手段と、該帯電部材をクリーニングする帯電部材用クリーニング手段と、該ギャップ保持部材をクリーニングするギャップ保持部材用クリーニング手段とから構成され、上記帯電部材用クリーニング手段及び上記ギャップ保持部材用クリーニング手段は回転しながらクリーニングを行うものであり、上記ギャップ保持部材用クリーニング手段は、回転軸が上記帯電部材用クリーニング手段の回転軸と略同軸上になるように、幅方向で上記帯電部材用クリーニング手段を挟んで上記両外側の上記ギャップ保持部材それぞれに対応するように一対設けられるとともに、一対のギャップ保持部材用クリーニング手段それぞれの支持体が中空状に形成され、上記帯電部材用クリーニング手段の幅方向両端部の支持体部分が上記ギャップ保持部材用クリーニング手段の中空状の支持体内に位置し、かつ、上記帯電部材用クリーニング手段が上記帯電部材に対して接離可能となるように該支持体の中空内を移動可能であり、上記帯電部材用クリーニング手段の上記帯電部材への接離状態によらず、上記ギャップ保持部材用クリーニング手段が上記ギャップ保持部材に常時当接するように構成したことを特徴とするものである。
請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記ギャップ保持部材用クリーニング手段は、上記ギャップ保持部材よりも上方に配置されていることを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１又は２の画像形成装置において、上記帯電手段は、上記支持体が導電性の芯金からなり、上記帯電部材が導電性樹脂材料からなり、上記ギャップ保持部材が絶縁性樹脂材料からなることを特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項１、２又は３の画像形成装置において、上記帯電手段には、直流バイアスに交流バイアスを重畳した帯電バイアスを印加することを特徴とするものである。
請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４の画像形成装置において、上記像担持体は有機感光体からなり、表面に保護層を備えていることを特徴とするものである。
請求項６の発明は、請求項１、２、３、４又は５の画像形成装置において、上記像担持体に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段を備えていることを特徴とするものである。
請求項７の発明は、請求項１、２、４、５又は６の画像形成装置で使用されるプロセスカートリッジにおいて、少なくとも像担持体と、該像担持体を均一に帯電する帯電装置とが、画像形成装置本体から一体で容易に着脱可能に構成されていることを特徴とするものである。
これらの発明においては、帯電手段の帯電部材とギャップ保持部材の両者をクリーニングするクリーニング手段が別部材で構成されている。よって、帯電部材とギャップ保持部材の両者に対してそれぞれ適切な条件でクリーニングすることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、帯電手段の帯電部材とギャップ保持部材の両者をそれぞれ適切な条件でクリーニングすることができる画像形成装置を提供できるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を画像形成装置であるタンデム中間転写方式のフルカラー複写機に適用した場合の実施形態について説明する。図１は、このフルカラー複写機の内部構成を示す概略構成図である。図１に示すように、このフルカラー複写機は装置本体１００、装置本体１００を載せる給紙テーブル２００、装置本体１００上に取り付けるスキャナ３００、スキャナ３００上に取り付けられた原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００等から構成されている。装置本体１００の中央には、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの互いに異なる色のトナー画像を形成する４つの画像形成ユニット１８Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋを横に並べて配置したタンデム画像形成ユニット２０を備えている。タンデム画像形成ユニット２０の各画像形成ユニット１８Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋは、像担持体である感光体４０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋの周りに、帯電装置、現像装置６０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋ、感光体クリーニング装置、除電装置などを備えている。
【００１０】
上記タンデム画像形成ユニット２０の上方には、露光装置２１が設けられている。露光装置２１は、各色毎に用意されたレーザダイオード（ＬＤ）方式の４つの光源、６面のポリゴンミラーとポリゴンモータから構成される１組のポリゴンスキャナ、各光源の光路に配置されたｆθレンズ、長尺ＷＴＬ等のレンズやミラーから構成されている。この露光装置２１において、各色の画像情報に応じてＬＤから射出されたレーザ光はポリゴンスキャナにより偏向走査され各色の感光体４０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋに照射される。
【００１１】
タンデム画像形成ユニット２０の下方には、無端ベルト状の中間転写ベルト１０が設置されている。中間転写ベルト１０は、図示例では３つの支持ローラ１４・１５・１６に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能であり、支持ローラ１４は中間転写ベルト１０を回転駆動する駆動ローラである。また、中間転写ベルト１０を間に挟んで各感光体４０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋに対向する位置には、各色の感光体４０から中間転写ベルト１０にトナー像を転写する一次転写手段として一次転写ローラ６２Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋが設けられている。第３の支持ローラ１６の中間転写ベルト移動方向下流側には、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置１７を設けられている。この中間転写ベルト１０としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料をシームレスベルトに成型し使用することができる。これらの材料はそのまま用いたり、カーボンブラック等の導電材により抵抗調整したりすることも可能である。また、これらの樹脂を基層として、スプレーやディッピング等の方法により表層を形成し、積層構造にしても良い。
【００１２】
上記中間転写ベルト１０の下方には、２次転写装置２２を備える。２次転写装置は、図示例では、２つのローラ２３間に無端ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡して構成し、中間転写ベルト１０を介して第３の支持ローラ１６に押し当てて配置し、中間転写ベルト１０上の画像を転写材に転写する。２次転写ベルト２４としては中間転写ベルトと同様の材料を用いることができる。また、２次転写装置２２の横には、転写材上の画像を定着する定着装置２５を設ける。定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成する。上述した２次転写装置２２には、画像転写後の転写材をこの定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備えている。もちろん、２次転写装置２２として、転写ローラや転写チャージャを配置してもよく、そのような場合は、この転写材搬送機能を別途備える必要がある。なお、図示例では２次転写装置２２及び定着装置２５の下方に、上述したタンデム画像形成ユニット２０と平行に、転写材を反転排紙したり、転写材の両面に画像を形成するために転写材を反転して再給紙したりする反転装置２８を備えている。
【００１３】
このフルカラー複写機を用いてコピー動作を行うときは、原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じて原稿を押さえる。そして、不図示の操作部のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動した後、他方コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動し、第１走行体３３及び第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。その後、操作部でのモード設定、あるいは操作部で自動モード選択が設定されている場合には原稿の読み取り結果に従い、フルカラーモードまたは白黒モードで画像形成動作を開始する。
【００１４】
操作部でフルカラーモードが選択された場合には、感光体４０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋが図１で反時計回り方向にそれぞれ回転する。そして、その感光体４０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋの表面が帯電装置により一様に帯電される。そして、感光体４０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋには露光装置２１から各色の画像に対応するレーザ光がそれぞれ照射され、各色の画像データに対応した潜像がそれぞれ形成される。各潜像は感光体４０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋが回転することにより各色の現像装置６０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋで各色のトナーによって現像される。現像された各色のトナー像は中間転写ベルト１０の搬送とともに、中間転写ベルト１０上に順次転写されて中間転写ベルト１０上にフルカラー画像を形成する。転写後の感光体４０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋは除電ランプにより光除電され、クリーニング手段により転写残のトナーが除去される。
【００１５】
一方、給紙テーブル２００においては、給紙ローラ４２の１つを選択回転し、給紙テーブル４３に多段に備える給紙カセット４４の１つから転写材を送り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して本体内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上の転写材を送り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。そして、中間転写ベルト１０上のフルカラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間に転写材を送り込み、２次転写装置２２で転写して転写材上にトナー像を転写する。トナー像が転写された転写材は、２次転写装置２２で搬送されて定着装置２５へと送り込まれ、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写材に定着された後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出され、排紙トレイ５７上にスタックされる。または、切換爪５５で切り換えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び２次転写位置２２へと再給紙され、裏面にも画像を記録した後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出される。以降、２枚以上の画像形成が指示されているときには、上述した作像プロセスが繰り返される。所定枚数の画像形成が終了した後には、作像後処理を行ってから感光体４０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋの回転を停止する。作像後処理では帯電バイアス、転写バイアスをオフした状態で感光体４０を１周以上回転させ、その際に除電手段により感光体４０表面の電荷を除電して、感光体４０が除電したまま放置されて感光体４０が劣化することを防止する。
【００１６】
一方、操作部で白黒モードが選択された場合には、支持ローラ１５が下方に移動し、中間転写ベルト１０を感光体４０Ｙ、Ｃ、Ｍから離間させる。感光体４０Ｂｋのみが図１の反時計回り方向に回転し、感光体４０Ｂｋの表面が帯電装置により一様に帯電され、Ｂｋの画像に対応するレーザ光が照射され、潜像が形成され、Ｂｋのトナーにより現像されてトナー像となる。このトナー像は中間転写ベルト１０上に転写される。この際、Ｂｋ以外の３色の感光体４０Ｙ、Ｃ、Ｍ、現像装置６０Ｙ、Ｃ、Ｍは停止しており、感光体や現像剤の不要な消耗を防止する。一方、給紙カセット４４から給紙された転写材は、レジストローラ４９により中間転写ベルト１０上に形成されているトナー像と一致するタイミングで搬送され、中間転写ベルト１０上のトナー像が２次転写装置２２により転写される。トナー像が転写された転写材は、フルカラー画像の場合と同様に定着装置２５で定着され、指定されたモードに応じた排紙系を通って処理される。以降、２枚以上の画像形成が指示されているときには、上述した作像プロセスが繰り返される。
【００１７】
次に、画像形成ユニット１８の構成について詳細に説明する。画像形成ユニット１８Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋは、各現像装置６０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋで用いるトナー色が異なる以外は同一構成であるので、以下添字を省略して説明する。図２は、画像形成ユニットの内部構成を示す概略構成図である。図２に示すように、像担持体である感光体４０の周りには、感光体４０を均一に帯電する帯電装置７０、感光体４０の電位を検知する電位センサ７１、感光体４０に形成された静電潜像を現像する現像装置６０を備えている。また、感光体４０の周りには、トナー像が転写された後の感光体４０の表面を除電する除電ランプ７２、転写残トナーをクリーニングするためのクリーニング装置として２本のブラシローラ７３、７４やポリウレタンゴム等からなるクリーニングブレード７５が配置されている。また、画像形成ユニット１８のケースには露光装置２１からの露光光７６を通過させるための開口が設けられている。ブラシローラ７３、７４や、クリーニングブレード７５により感光体４０から掻き取られたトナーは、トナー搬送コイル７９により回収され、図示しない廃トナー収納部に搬送するように構成されている。
【００１８】
図２中のブラシローラ７４には固形の潤滑剤７８が当接しており、感光体への潤滑剤供給部材としての機能も持っている。感光体に潤滑剤を供給することで、感光体の摩耗を低減し、クリーニング性を向上させることができる。固形の潤滑剤の例としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸鉄、ステアリン酸ニッケル、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸銅、ステアリン酸ストロンチウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、オレイン酸亜鉛、オレイン酸コバルト、オレイン酸マグネシウム、パルチミン酸亜鉛のような脂肪酸金属塩や、カルナウバワックスのような天然ワックスや、ポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素系の樹脂を用いることができる。
【００１９】
なお、図２に示す画像形成ユニット１８では、転写後に除電ランプ７２により除電された感光体４０をクリーニングするように構成されているが、転写後にクリーニングされた感光体を除電するように構成してもよい。また、図２に示す画像形成ユニット１８では、クリーニング手段であるブラシローラ７４に潤滑剤７８が配置されているが、この構成ではブラシローラ７４に入力してくるトナー量により潤滑剤７８の供給が影響を受けやすいという欠点があった。これは感光体４０のクリーニング手段内に潤滑剤供給手段が併設されているために、クリーニングに入力してくるトナー量（転写残トナーや、フルカラー画像形成装置では上流で形成されたトナー像による逆転写トナー）が変動した場合に、潤滑剤の供給効率が影響を受けてしまうことによる。よって、クリーニング手段よりも感光体移動方向下流側に潤滑剤供給手段を配置してもよい。図３は、図２とは別の実施形態に係る画像形成ユニットの内部構成を示す概略構成図である。図３に示すように、ブラシローラ７５及びクリーニングブレード７５よりも感光体移動方向下流側に、潤滑剤供給手段であるブラシローラ７４と潤滑剤７８を配置するとよい。これにより、形成される画像面積により転写残トナーや逆転写トナーの入力量が変化しても感光体４０に潤滑剤を安定に供給することができる。なお、図３中、図２で示す部材と同一部材には、同一符号を付し説明を省略する。
【００２０】
また、図２及び図３に示すように、上記現像装置６０は、二成分現像方式を採用しており、現像装置６０内にはトナーとキャリアからなる二成分現像剤が収容されている。この現像装置６０は感光体４０に対向して配置される現像ローラ６１、現像装置６０内の現像剤を搬送攪拌する２本のスクリュ６２、６３、現像装置６０内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ６４等を備えている。現像ローラ６１は外側の回転自在のスリーブと内側に固定された磁石から構成され、感光体４０に供給するトナーを担持する。現像装置６０内の２成分現像剤は、２本のスクリュ６２、６３で攪拌されながら搬送循環され、現像ローラ６１に供給される。現像ローラ６１に供給された現像剤は、現像ローラ６１の回転とともにドクタブレード６５によって適正な量に規制された後、現像ローラ６１に印加される現像バイアス電圧により感光体４０に転移して感光体４０上の静電潜像を可視像化する。可視像化後、現像ローラ６１上に残った現像剤は、磁力がないところで現像スリーブ６５から離れる。この繰り返しにより、現像装置６０内のトナー濃度が薄くなると、それをトナー濃度センサ７１で検知して図示しないトナー補給装置により必要量のトナーが補給される。
【００２１】
本実施形態で使用するトナーは結着樹脂、着色剤、電荷制御剤を主成分とし、必要に応じて他の添加剤が加えられて構成されている。結着樹脂の具体例としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリエステル樹脂等を用いることができる。トナーに使用される着色材（例えばイエロー、マゼンタ、シアン及びブラック）としては、トナー用として公知のものが使用できる。着色材の量は結着樹脂１００重量部に対して０．１から１５重量部が適当である。
電荷制御剤の具体例としては、ニグロシン染料、含クロム錯体、４級アンモニウム塩などが用いられ、これらはトナー粒子の極性により使い分けされる。荷電制御剤量は、結着樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部である。
また、トナー粒子には流動性付与剤を添加しておくのが有利である。流動性付与剤としては、シリカ、チタニア、アルミナ等の金属酸化物の微粒子及びそれら微粒子をシランカップリング剤、チタネートカップリング剤等によって表面処理したものや、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化ビニリデン等のポリマー微粒子等が用いられる。これら流動性付与剤の粒径は０．０１〜３μｍの範囲のものが使用される。これら流動性付与剤の添加量は、トナー粒子１００重量部に対して０．１〜７．０重量部の範囲が好ましい。
【００２２】
本実施形態で使用する２成分現像剤用のトナーを製造する方法としては、種々の公知の方法、またはそれらを組み合わせた方法により製造することができる。例えば、混練粉砕法では、結着樹脂とカーボンブラックなどの着色材及び必要とされる添加剤を乾式混合し、エクストルーダー又は二本ロール、三本ロール等にて加熱溶融混練し、冷却固化後、ジェットミルなどの粉砕機にて粉砕し、気流分級機により分級してトナーが得られる。また、懸濁重合法や非水分散重合法により、モノマーと着色材、添加剤から直接トナーを製造することも可能である。
【００２３】
本実施形態で使用する２成分現像剤用のキャリアは、芯材それ自体からなるか、芯材上に被覆層を設けたものである。例えば、本実施形態で用いることのできる樹脂被覆キャリアの芯材としては、フェライト、マグネタイトである。この芯物質の粒径は２０〜６０μｍ程度が適当である。
キャリア被覆層形成に使用する材料としては、ビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル、フッ素原子を置換してなるビニルエーテル、フッ素原子を置換してなるビニルケトンがある。被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア芯材粒子の表面に噴霧法、浸漬法等の手段で樹脂を塗布すればよい。
【００２４】
本実施形態で使用する感光体４０の一例としては、導電性支持体上に構成された感光層である電荷発生層、電荷輸送層からなる積層型有機感光体が挙げられる。
導電性支持体は、体積抵抗８１０Ωｃｍ以下の導電性を示すもの、例えば、アルミニウム、ニッケル、クロム、ニクロム、銅、銀、金、白金等の金属、酸化スズ、酸化インジウム等の金属酸化物を、蒸着又はスパッタリングにより、フィルム状又は円筒状のプラスチック、紙に被覆したもの、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス等の管材を切削、超仕上げ、研磨等で表面処理したものからなる。
【００２５】
上記電荷発生層は、電荷発生材料を主成分とする層である。電荷発生層の膜厚は、通常は０．０１〜５μｍ、好ましくは０．１〜２μｍである。電荷発生材料には、無機又は有機材料が用いられ、代表的なものとしては、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、キナクリドン系顔料、キノン系縮合多環化合物、スクアリック酸系染料、フタロシアニン系顔料、ナフタロシアニン系顔料、アズレニウム塩系染料、セレン、セレン−テルル合金、セレン−ヒ素合金、アモルファスシリコン等が挙げられる。これら電荷発生材料は、単独で用いてもよく、２種以上混合して用いてもよい。
電荷発生層は、電荷発生材料を適宜バインダー樹脂とともに、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、ジオキサン、２−ブタノン、ジクロルエタン等の溶媒を用いて、ボールミル、アトライター、サンドミルなどにより分散し、分散液を塗布することにより形成できる。
電荷発生層の塗布は、浸漬塗工法やスプレーコート、ビードコート法等により行うことができる。
適宜用いられるバインダー樹脂としては、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシ、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコーン、アクリル、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリアクリル、ポリアミド等の樹脂を挙げることができる。バインダー樹脂の量は、重量基準で電荷発生材料１部に対して０〜２部が適当である。
電荷発生層は、公知の真空薄膜作製法によっても形成することができる。
【００２６】
上記電荷輸送層は、電荷輸送材料及びバインダー樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを塗布、乾燥することにより形成できる。また、必要により可塑剤やレベリング剤等を添加することもできる。電荷輸送層の厚さは、１０〜４０μｍの範囲で所望の感光体特性に応じて適宜選択すればよい。本実施形態においては、感光層に含有される電荷輸送材量の含有量は、電荷輸送層の３０重量％以上とするのが好ましい。３０重量％未満では、感光体へのレーザ書き込みにおけるパルス光露光において高速電子写真プロセスでの十分な光減衰時間が得られず好ましくない。
【００２７】
上記電荷輸送材料のうち、低分子電荷輸送材料には、電子輸送材料と正孔輸送材料とがある。電子輸送材料としては、例えば、クロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、２，４，７−トリニトロ−９−フルオレノン、２，４，５，７−テトラニトロ−９−フルオレノン、２，４，５，７−テトラニトロキサントン、２，４，８−トリニトロチオキサントン、２，６，８−トリニトロ−４Ｈ−インデノ〔１，２−ｂ〕チオフェン−４オン、１，３，７−トリニトロジベンゾチオフェン−５，５−ジオキサイド等の電子受容性物質が挙げられる。これらの電子輸送材料は、単独で用いてもよく、２種以上の混合物として用いてもよい。
正孔輸送材料としては、例えば、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、トリフェニルアミン誘導体、９−（ｐ−ジエチルアミノスチリルアントラセン）、１，１−ビス−（４−ジベンジルアミノフェニル）プロパン、スチリルアントラセン、スチリルピラゾリン、フェニルヒドラゾン類、α−フェニルスチルベン誘導体、チアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナジン誘導体、アクリジン誘導体、ベンゾフラン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、チオフェン誘導体等の電子供与性物質が挙げられる。これらの正孔輸送材料は、単独で用いてもよく、２種以上の混合物として用いてもよい。
【００２８】
上記電荷輸送材料と共に電荷輸送層に使用するバインダー樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート、フェノキシ、ポリカーボネート、酢酸セルロース、エチルセルロース、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、アクリル、シリコーン、エポキシ、メラミン、ウレタン、フェノール、アルキッド等の熱可塑性又は熱硬化性樹脂が挙げられる。溶剤としては、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、２−ブタノン、モノクロルベンゼン、ジクロルエタン、塩化メチレン等が挙げられる。
【００２９】
所望により電荷輸送層に添加される可塑剤としては、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート等、樹脂に汎用の可塑剤を挙げることができ、その使用量は、重量基準でバインダー樹脂に対して０〜３０％程度が適当である。
所望により電荷輸送層に添加されるレベリング剤としては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル等のシリコーンオイル類、側鎖にパーフルオロアルキル基を有するポリマー又はオリゴマーが挙げられ、その使用量は、重量基準でバインダー樹脂に対して０〜１％程度が適当である。
【００３０】
本実施形態で使用する感光体には、導電性支持体と感光層との間に下引き層を形成することもできる。下引き層は一般に樹脂を主成分とするが、これらの樹脂はその上に感光層を溶剤を用いて塗布することを考慮すると、一般の有機溶剤に対して耐溶解性の高い樹脂であることが望ましい。このような樹脂としては、ポリビニルアルコール、カゼイン、ポリアクリル酸ナトリウム等の水溶性樹脂、共重合ナイロン、メトキシメチル化ナイロン、等のアルコール可溶性樹脂、ポリウレタン、メラミン、アルキッド−メラミン、エポキシ等、三次元網目構造を形成する硬化型樹脂等が挙げられる。
また、下引き層には、モアレ防止、残留電位の低減等のために、酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化インジウム等の金属酸化物の微粉末を加えてもよい。この下引き層は、上記の感光層と同様、適当な溶媒、塗工法を用いて形成することができる。
さらに、下引き層として、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、クロムカップリング剤等を使用して、例えば、ゾル−ゲル法等により形成した金属酸化物層を用いることも有用である。この他に、下引き層には、Ａｌ２Ｏ３を陽極酸化したものにより形成したもの、ポリパラキシリレン（パリレン）等の有機物、ＳｉＯ、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＩＴＯ、Ｃｅ０２等の無機物を真空薄膜作製法により形成したものも有効である。下引き層の膜厚は、０〜５μｍが適当である。
【００３１】
本実施形態で使用する感光体４０には、感光層の上に保護層を形成することもできる。感光体４０の表面に保護層を設けることで、後述するように帯電ローラにＡＣバイアスを重畳した場合でも感光体４０の摩耗を低減することができ、感光体４０の寿命を長くすることができる。この保護層はバインダー樹脂に耐摩耗性を向上する目的でアルミナ、シリカ、酸化チタン、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化インジウム等の金属酸化物微粒子が添加された構成である。バインダー樹脂としては、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、オレフィン−ビニルモノマー共重合体、塩素化ポリエーテル、アリル、フェノール、ポリアセタール、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアクリレート、ポリアリルスルホン、ポリブチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリエチン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、アクリル、ポリメチルペンテン、ポリプロピレン、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、エポキシ等の樹脂が挙げられる。
保護層に添加される金属酸化物微粒子の量は、重量基準で通常は、５〜３０％である。金属酸化物微粒子の量が５％未満では、摩耗が大きく耐摩耗性を向上する効果が小さく耐久性に劣り、３０％を越えると、露光時における明部電位の上昇が著しくなって、感度低下が無視できなくなるので望ましくない。保護層の形成法としては、スプレー法等通常の塗布法が採用される。保護層の厚さは、１〜１０μｍ、好ましくは３〜８μｍ程度が適当である。保護層の膜厚が薄すぎると耐久性に劣り、保護層の膜厚を厚くしすぎると感光体製造時の生産性が低下するだけでなく、経時での残留電位の上昇が大きくなってしまう。保護層に添加する金属酸化物粒子の粒径としては０．１〜０．８μｍが適当である。金属酸化物微粒子の粒径が大きすぎる場合には保護層表面の凹凸が大きくなりクリーニング性が低下する上、露光光が保護層で散乱されやすく解像力が低下し画像品質が劣る。金属酸化物微粒子の粒径が小さすぎると耐摩耗性に劣る。
さらに保護層には、基材樹脂への金属酸化物微粒子の分散性を向上させるために分散助剤を添加することができる。添加される分散助剤は塗料等に使用されるものが適宜利用できその量は重量基準で通常は含有する金属酸化物微粒子の量に対して０．５〜４％、好ましくは、１〜２％である。
また、保護層に電荷輸送材料を添加することで、保護層中の電荷の移動を促進することができる。保護層に添加する電荷輸送材料としては電荷輸送層と同じ材料を用いることができる。
【００３２】
また、本実施形態で使用する感光体４０には耐環境性の改善のため、とりわけ感度低下や残留電位の上昇を防止する目的で、各層に酸化防止剤、可塑剤、紫外線吸収剤、およびレベリング剤等を添加することができる。なお、本実施形態で使用できる保護層の構成としては金属酸化物粒子を分散させたタイプに限定されるものではなく、光あるいは熱硬化型の樹脂材料を用いることにより、保護層を形成することもできる。
【００３３】
次に、本発明の特徴部となる帯電装置７０の構成について説明する。本実施形態では、非接触方式の帯電ローラ７７を採用している。図４は、本実施形態で使用する帯電ローラの構成を示す構成図である。図４に示すように、この帯電ローラ７７は導電性支持体である芯金８１と、芯金８１の周囲に形成された帯電部材８２と、帯電部材８２の両端部に形成されるギャップ保持部材８３とから構成される。ギャップ保持部材８３を感光体４０の画像領域外に付き当てることで、帯電ローラ７７の帯電部材８２と感光体４０との間に帯電ギャップを形成する。帯電ローラ７７は芯金８１の端部に取り付けられたギヤが感光体フランジに形成されたギヤとかみ合っており、感光体駆動モータにより感光体４０が回転すると感光体４０と略等しい線速で連れ回り方向に回転する。感光体４０と帯電ローラ７７の帯電部材８２とが接触することがないので、感光体４０と帯電ローラ７７の帯電部材８２として硬い樹脂材料を使用した場合でも画像領域の感光層に傷が付いたりすることはない。このような感光体４０と帯電ローラ７７間の帯電ギャップが広がりすぎると異常放電が発生し均一に帯電できなくなるため、最大帯電ギャップは１００μｍ程度以下に抑える必要がある。また、このような感光体４０と帯電ローラ７７間に帯電ギャップを設けた帯電装置７０を使用する場合には、帯電バイアスとしてＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳することが望ましい。感光体４０と帯電ローラ７７とが非接触に配置されても感光体４０を均一に帯電することが可能となる。
【００３４】
ここで、上記帯電ローラ７７の芯金８１にはステンレス等の金属が用いられる。芯金８１が細すぎると帯電部材８２の切削加工時や、感光体４０に加圧されたときのたわみの影響が無視できなくなり、必要なギャップ精度が得られにくい。また、芯金８１が太すぎる場合には帯電ローラ７７が大型化したり、質量が重くなったりする問題があるため、芯金８１の直径としては６〜１０ｍｍ程度が望ましい。
【００３５】
上記帯電ローラ７７の帯電部材８２には１０４〜１０９Ωｃｍの体積抵抗を持つ材料、特に樹脂材料が好ましい。抵抗が低すぎると感光体４０にピンホール等の欠陥があった場合に帯電バイアスのリークが発生しやすく、抵抗が高すぎると放電が十分に発生せず均一な帯電電位を得ることができない。基材となる樹脂に導電性材料を配合することで所望の体積抵抗を得ることができる。基材樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリカーボネート等の樹脂を用いることができる。これらの基材樹脂は、成形性が良いので容易に成形加工することができる。
上記導電性材料としては四級アンモニウム塩基を有する高分子化合物のようなイオン導電性材料が好ましい。四級アンモニウム塩基を有するポリオレフィンの例としては、四級アンモニウム塩基を有するポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリイソプレン、エチレンーエチルアクリレート共重合、エチレンーメチルアクリレート共重合、エチレン−酢酸ビニル共重合、エチレン−プロピレン共重合、エチレン−ヘキセン共重合等のポリオレフィンである。本実施の形態においては、四級アンモニウム塩基を有するポリオレフィンについて例示したが、四級アンモニウム塩基を有するポリオレフィン以外の高分子化合物であっても構わない。
上記イオン導電性材料は、二軸混練機、ニーダー等の手段を用いることにより、前記の基材樹脂に均一に配合される。配合された材料を芯金上に射出成形、あるいは押出成形にすることにより、容易にローラ形状に成型することができる。イオン導電性材料と基材樹脂の配合量は基材樹脂１００重量部に対してイオン導電性材料３０〜８０重量部が望ましい。帯電ローラ７７の帯電部材８２の厚さとしては０．５〜３ｍｍが望ましい。帯電部材８２が薄すぎると成型が困難である上に強度の面でも問題がある。帯電部材８２が厚すぎると帯電ローラ７７が大型化するうえに帯電部材８２の実際の抵抗が大きくなるため帯電効率が低下してしまう。
【００３６】
上記帯電ローラ７７のギャップ保持部材８３は、帯電部材８２を成形した後、帯電部材８２の両端にあらかじめ成形しておいたギャップ保持部材８３を圧入や接着、あるいはその両方を併用して芯金８１に固定されている。このようにして、帯電部材８２とギャップ保持部材８３を一体化してから、切削や研削等の加工を行って帯電ローラ７７の外径を整えることで帯電部材８２とギャップ保持部材８３のフレの位相を揃えることができ、帯電ギャップの変動を低減することができる。
ギャップ保持部材８３の材質としては帯電部材８２の基材と同様にポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリカーボネート等の樹脂を用いることができる。ただし、感光層にギャップ保持部材８３を当接させるので感光層が損傷するのを防止するために、帯電部材８２より硬度の低いグレードを用いることが望ましい。また、摺動性に優れ感光層に損傷を与えにくい樹脂材料として、ポリアセタール、エチレン−エチルアクリレート共重合体、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体等の樹脂を用いることもできる。
また、帯電部材８２やギャップ保持部材８３にはコーティング等により、トナー等が付着しにくい表層を数１０μｍ程度の厚さで形成することもできる。
【００３７】
上述した帯電ローラ７７の帯電部材８２及びギャップ保持部材８３に使用する樹脂材料は、加工が容易で、かつ環境による硬度変動が小さいために高精度で加工することが可能である。よって、感光体４０と帯電ローラ７７との微小な帯電ギャップを安定して形成することが可能となる。
【００３８】
また、上記帯電ローラ７７には、帯電部材８２をクリーニングするための帯電部材用クリーニング手段と、ギャップ保持部材８３をクリーニングするためのギャップ保持部材用クリーニング手段とが設けられている。帯電部材用クリーニング手段やギャップ保持部材用クリーニング手段としては、スポンジ、ブラシ等の多様な材料を使用することができるが、帯電部材８２やギャップ保持部材８３に対して固定して当接した場合には当接面に溜まったトナー等がかえって帯電部材８２やギャップ保持部材６３に付着しやすくなる。そのため、帯電部材用クリーニング部材及びギャップ保持部材用クリーニング手段は、ローラ形状として帯電部材８２やギャップ保持部材８３に連れ回り回転することが好ましい。
【００３９】
本実施形態に係る帯電部材用クリーニング手段である帯電部クリーニングローラ及びギャップ保持部材用クリーニング手段であるギャップ保持部クリーニングローラは、以下のように構成される。図５は、帯電部クリーニングローラとギャップ保持部クリーニングローラの構成を示す断面図である。図６は、帯電部クリーニングローラとギャップクリーニングローラの位置を説明する構成図である。図７は、帯電部クリーニングローラの構成を示す部分拡大斜視図である。図５及び図６に示すように、帯電ローラ７７の周囲に帯電部クリーニングローラ８４とギャップ保持部クリーニングローラ８７とが配置されている。ここで、帯電部クリーニングローラ８４とギャップ保持部クリーニングローラ８７の位置関係は、どちらが帯電ローラ７７の移動方向上流側、下流側であってもよい。
【００４０】
上記帯電部クリーニングローラ８４は、芯金８５と、芯金８５の周囲に周囲に形成された帯電部クリーニング部材８６とを有し、帯電ローラ７７の帯電部材８２に対して、帯電部クリーニング部材８６が接離可能となるように構成されている。上記帯電ローラ７７には、帯電バイアスとしてＡＣバイアスを重畳して印加しているために、像担持体上の汚れを帯電部材に静電的に引き寄せてしまうが、逆に帯電部材に付着した汚れを像担持体に静電気に引き戻す力も働く。そのため、必ずしも帯電部材８２に帯電部クリーニング部材８６を常時当接させる必要がないことが判明した。帯電部材に帯電部クリーニング部材を常時当接させた場合には、初期的には帯電部材表面の汚れを除去できているものの、長期間使用しているとクリーニング部材に溜まった汚れを帯電部材に擦りつけることになる。そのため、かえって帯電部材を汚してしまったり、クリーニング部材自体が劣化したりしてクリーニング性能を維持できなくなってしまう。よって、帯電部クリーニングローラ８４は、後述する接離機構により、帯電ローラ７７の帯電部材８２に対して、帯電部クリーニング部材８６が接離可能となるように構成されている。
【００４１】
なお、この帯電部クリーニングローラ８４の帯電部クリーニング部材８６は、図５に示すように、帯電ローラ７７の帯電部材８２を清掃可能な幅（軸方向長さ）に形成されていればよいが、ギャップ保持部材８３も清掃可能な幅に形成されていてもよい。また、帯電部クリーニングローラ８４の帯電部クリーニング部材８６には、メラミン樹脂フォーム（多孔質材）を用いるとよい。メラミン樹脂フォームは、他の多孔質材よりも強度に優れ、フォーム内に空間が多く存在するため、大量のトナー等の汚れを保持することが可能であり、長期に亘ってクリーニング性能を維持することができる。また、帯電部材８２から除去した汚れを帯電部材８２にこすり付けてかえって帯電部材８２に汚れを付着させてしまうのを防止するためには、帯電部クリーニングローラ８４は帯電部材（帯電ローラ）８２と速度差をもって当接しているより、帯電部材８２と等速で回転しながら当接しているほうが汚れをこすり付けてしまう不具合が発生しにくい。
【００４２】
上記ギャップ保持部クリーニングローラ８７は、芯金８８と、芯金８８の周囲に形成されたギャップ保持部クリーニング部材８９とを有し、ギャップ保持部クリーニング部材８９が帯電ローラ７７のギャップ保持部材８３に対して常時当接するように構成されている。このギャップ保持部クリーニングローラ８７のギャップ保持部クリーニング部材８９は、ギャップ保持部材８３を清掃可能な幅（軸方向長さ）に形成される。ギャップ保持部クリーニングローラ８７は、ギャップ保持部クリーニング部材８９がギャップ保持部材８３に対して常時当接しているため、ギャップ保持部材８３にトナーが大量に付着することがなく、長期に亘って帯電ギャップを維持することができる。ギャップ保持部材８３に対してギャップ保持部クリーニング部材８９を間欠的に当接させた場合には、ギャップ保持部材８３としてトナーが付着しにくい材料を選択しても、ギャップ保持部材８３とギャップ保持部クリーニング部材８９が離間している間にギャップ保持部材８３上に、感光体４０上に設置されたクリーニングブレードの端部からわずかに漏れたトナーや現像器等からわずかに飛散したトナーが溜まり易くなる。その結果、感光体４０とギャップ保持部材８３との間でトナーが押しつぶされてトナー同士が固着しやすくなるために帯電ギャップが広がり、異常放電に伴う濃度ムラ等の異常画像が発生しやすくなる。
なお、ギャップ保持部クリーニング部材８９についても、帯電部クリーニング部材８６と同様にメラミン樹脂フォームを用いることができ、異なる材質のものを用いてもよい。また、ギャップ保持部クリーニングローラ８７はギャップ保持部材（帯電ローラ）８３と速度差をもって当接しているより、ギャップ保持部材８３と等速で回転しながら当接しているほうが汚れをこすり付けてしまう不具合が発生しにくい。
【００４３】
このように、帯電部クリーニングローラ８４を間欠的に帯電ローラ７７の帯電部材８２に当接させることにより、帯電部材８２に再付着する汚れも少なくなり、長期に亘って良好なクリーニング性能を維持することができる。また。常時当接する場合に比べ帯電部クリーニングローラ７７に溜まる汚れの量も少なくなり、帯電部クリーニングローラ７７が劣化しにくくなり寿命も長くなる。一方、ギャップ保持部クリーニングローラ８７は、ギャップ保持部材８３に対して常時当接しているため、ギャップ保持部材８３にトナーが大量に付着することがなく、長期に亘って帯電ギャップを維持することができる。
【００４４】
次に、上記帯電部クリーニングローラ８４を接離動作させる構成について説明する。図８は、帯電部クリーニングローラを接離動作させる構成の一例を示す構成図である。図８に示すように、帯電ローラ７７の芯金８５の両端部は、帯電フレーム１０１によって支持され、ギャップ保持部材８３が感光体４０の画像形成領域外に当接して所望の帯電ギャップを形成することができるようになっている。また、帯電部クリーニングローラ８４の芯金８５の両端部は、帯電フレーム１０１に支持され支点１０２を中心に回動可能なアーム１０３（一部点線で示す）によって支持されている。装置本体１００側に設置された図示しないソレノイドでアーム１０３の突起部１０４を図８に示す位置から押し下げることにより、帯電部クリーニング部材８６が帯電ローラ７７の帯電部材８２に当接し連れ周り回転しながら帯電部材８２をクリーニングする。一方、図中矢印方向にソレノイドからの押圧が解除されることで、帯電部クリーニングローラ８４は、帯電部クリーニング部材８６が帯電ローラ７７の帯電部材８２から離間することになる。帯電部クリーニンフローラ８４の接離動作を画像形成中に実行すると、ソレノイドの動作による振動が書き込みユニット等に伝達して画像が乱れる虞があるため、この帯電部材８２のクリーニング動作は画像形成動作中以外に実施する必要がある。このクリーニング動作が頻繁に実行されるとユーザの待ち時間が増えることになるため、出来る限りクリーニング動作の実行頻度を少なくすることが好ましい。本実施形態では、帯電ローラ７７の帯電部材８２を感光体４０に対して非接触に配置することで帯電ローラ７７の汚れを低減できるので、帯電部材８２のクリーニングの実行間隔を長く設定することが可能となりユーザの待ち時間を低減することができる。
【００４５】
また、帯電ローラ７７の帯電部材８２の汚れは、使用環境、使用枚数、画像面積等の使用状況の影響も受けるので、これらの使用状況に応じて帯電部材８２のクリーニング動作の実行間隔を変更することが好ましい。具体的には、使用環境が低温低湿環境の場合には、帯電部材８２自体や帯電部材８２に付着した汚れの抵抗が上昇して帯電不良が発生しやすくなる。また使用相数が多くなるに従い感光体クリーニング手段の劣化（クリーニングブレード７５の摩耗等）が進行するために、感光体クリーニング手段をすり抜けるトナー等が増加して帯電部材８２が汚れやすくなる。さらに高画像面積の画像が多く出力された場合にも、感光体クリーニング手段に入力されるトナーが増加するので帯電部材８２が汚れやすくなる。したがって、このような状況で使用された場合には、帯電部材８２のクリーニング動作の実行頻度を高くすることが望ましい。
【００４６】
次に、帯電部クリーニングローラ及びギャップ保持部クリーニングローラの配置を変えた別の実施形態について説明する。図７及び図８に示した帯電装置では、帯電部クリーニングローラ８４の芯金（回転軸）８５とギャップ保持部クリーニングローラ８７の芯金（回転軸）８８とが帯電ローラ７７上において異なる位置に配置されている。これに対し、帯電部材用クリーニング手段とギャップ保持部材用クリーニング手段とを互いの回転軸が略同軸上となるように配置して一体に構成してもよい。図９は、この帯電装置用一体型クリーニングローラの構成を示す構成図である。図１０は（ａ）は帯電部クリーニング部材が感光体に当接しているときの一体型クリーニングローラの様子を示す構成図である。図１０（ｂ）は帯電部クリーニング部材が感光体から離間しているときの一体型クリーニングローラの様子を示す構成図である。
【００４７】
図９及び図１０に示すように、一体型クリーニングローラ９０は、帯電ローラ７７の帯電部材８２を清掃可能な幅に形成された帯電部クリーニング部材９１と、これを支持する芯材９２と、ギャップ保持部材８３を清掃可能な幅に形成されたギャップ保持部クリーニング部材９３と、これを支持する中空状芯材９４とから構成される。そして、所定のタイミングで、図１０（ａ）に示すように、図中点線で示す帯電部クリーニング部材９１が帯電部材８２に当接し、ギャップ保持部クリーニング部材９３がギャップ保持部材８３に当接する。また、通常は、図１０（ｂ）に示すように、図中点線で示す帯電部クリーニング部材９１が帯電部材８２から離間し、ギャップ保持部クリーニング部９３がギャップ保持部材８３に当接している。ここで、ギャップ保持部クリーニング部材９３の中空状芯材９４の内径と、ギャップ保持部クリーニング部材取り付け位置の帯電部クリーニング部材９１の芯金９２の外径と、帯電部クリーニング部材９１の外径と、帯電部クリーニング部材９１の接離動作のストローク量との関係を適切な関係に設定することが必要である。これらの条件を適切な関係に設定することにより、帯電部クリーニング部材９１の帯電部材８２への接離状態によらず、ギャップ保持部クリーニング部材９３をギャップ保持部材８３に常時当接することができる。また、このとき、一体型クリーニングローラ９０は、帯電ローラ７７の上方に配置するとよい。これにより、帯電部クリーニング部材９１の接離状態によらず、重力の作用でギャップ保持部クリーニング部材９３をギャップ保持部材８３に常時当接させてギャップ保持部材８３をクリーニングすることができる。
【００４８】
このように、一体型クリーニングローラ９０は帯電部クリーニング部材９１を間欠的に帯電ローラ７７の帯電部材８２に当接させることにより、常時当接する場合に比べ帯電部クリーニング部材９１に溜まるトナー等の量が少なくすることができる。また、帯電部クリーニング部材９１が劣化しにくくなり、一体型クリーニングローラ９０の寿命も長くなる。一方、ギャップ保持部部材９３は、ギャップ保持部材８３に対して常時当接しているため、ギャップ保持部材８３にトナーが大量に付着することがなく、長期に亘って画像品質を良好に維持することができる。さらに、帯電部クリーニング部材９１の芯材９２とギャップ保持部材９３の中空状芯材９４とが略同軸上に配置されているので、省スペース化が可能である。
【００４９】
次に、比較例及び実施例で示す帯電装置を用いて実験を行った結果について説明する。
［比較例１］
まず、帯電ローラとして、図４で示す樹脂製の帯電ローラを用意した。また、帯電ローラのクリーニング手段として、帯電部材及びギャップ保持部材をクリーニング可能な幅に形成されたメラミン樹脂フォームからなるクリーニング部材を備えたクリーニングローラを用意した。このクリーニングローラは、帯電ローラと常時連れ回り回転しながら帯電部材及びギャップ保持部材をクリーニングする。
次に、これら帯電ローラ及びクリーニングローラを具備する帯電装置をリコー製フルカラー複写機Ｉｍａｇｉｏ  Ｎｅｏ  ６００を改造した実験機に搭載した。そして、各色の画像面積５％とし、１ジョブあたりＡ４サイズの転写紙５枚の通紙を行う条件下で、常温常湿環境で１５万枚の通紙試験を実施した後、１０℃１５％の低温低湿環境で画像確認を行った。
常温常湿環境では４つの画像形成ユニットとも帯電ローラに起因する異常画像の発生はなかったが、１０℃１５％では４つの画像形成ユニットともハーフトーン画像で縦スジ状の濃度ムラが帯電ローラピッチで発生した。帯電ローラを観察すると濃度ムラに対応して帯電部材上にトナー、トナー外添剤、潤滑剤等と思われるスジ状の汚れが付着していた。この帯電部材表面には付着した汚れは、後述する比較例３との比較から、クリーニングローラが常時当接することにより、クリーニングローラに回収された汚れが再付着したためと考えられる。帯電ローラの帯電部材には、必ずしもクリーニング部材を常時当接させる必要がないと考えられる。なお、常温常湿環境では問題がなくても、１０℃１５％環境で帯電ローラ７７の汚れによる不具合が顕在化するのは、低温低湿環境では帯電部材８２自身や帯電部材８２表面に付着した汚れの抵抗が上昇し、放電が起こりにくくなるためであると考えられる。
【００５０】
［比較例２］
比較例１で用いたクリーニングローラを図８で示した機構によりを帯電ローラの帯電部材及びギャップ保持部材の両者に対して接離可能とした以外は、比較例１と同じ条件で通紙試験を行った。通常はクリーニングローラを帯電ローラから離間させておき、２５００枚毎にジョブ後に１０秒間、クリーニングローラを帯電ローラに当接させた状態で感光体と帯電ローラを回転させてクリーニング動作を実行した。
上記構成で常温常湿環境で通紙試験を実施すると、１０万枚までに２つの画像形成ユニットで画像端部に帯電ローラピッチでポチ状の異常画像が発生した。帯電ローラを確認すると異常画像が発生した画像形成ユニットではギャップ保持部材にトナーの固まりが付着しており、そのため帯電ギャップが拡がってしまい異常画像が発生していた。感光体をクリーニングするクリーニングブレードの端部からわずかに漏れたトナーや現像器等からわずかに飛散したトナーがギャップ保持部材に徐々に蓄積して、ギャップ保持部材と感光体との間で押しつぶされることで固着に至ったと考えられる。クリーニングブレード端部からのトナーの漏れや、現像器からのわずかなトナー飛散は比較例１でも発生していたが、比較例１ではギャップ保持部材にクリーニングローラが常時当接していたために、トナー固着に至ることなくギャップ保持部材から除去されていたと考えられる。
【００５１】
［比較例３］
帯電ローラのクリーニング手段として、ギャップ保持部材のみクリーニング可能な幅に形成されたメラミン樹脂フォームからなるクリーニング部材を備えたクリーニングローラを用意した。このクリーニングローラは、ギャップ保持部材と常時連れ回り回転しながらギャップ保持部材をクリーニングする。帯電ローラの帯電部材は一切清掃せず、ギャップ保持部材に付着したトナーのみを除去することになる。このクリーニングローラを用いる以外は、比較例１と同じ条件で通紙試験を行った。
上記構成で１５万枚まで通紙試験を実施した後、１０℃１５％の低温低湿環境で画像確認を行ったところ、常温常湿環境では４つの画像形成ユニットとも帯電ローラに起因する異常画像の発生はなかったが、１０℃１５％では４つの画像形成ユニットともハーフトーン画像で帯電ローラピッチで斑点状の濃度ムラが発生した。帯電ローラを観察すると斑点状の濃度ムラに対応して帯電ローラ上の付着物に場所によるムラがあった。帯電部材をクリーニングしていないため、部分的に付着物の量にムラが生じており、帯電ローラ自体や付着物の抵抗が上昇する低温低湿環境で濃度ムラとして顕在化したものと考えられる。
【００５２】
［実施例１］
帯電ローラのクリーニング手段として、図５及び図６に示す帯電部クリーニングローラとギャップ保持部クリーニングローラを用いる以外は、比較例１と同じ条件で通紙試験を行った。上述したように、帯電部クリーニングローラは、通常は帯電ローラの帯電部材から離間させておき、２５００枚毎にジョブ後に１０秒間、帯電部クリーニングローラを帯電部材に当接させた状態で感光体と帯電ローラを回転させてクリーニング動作を実行する。一方、ギャップ保持部クリーニングローラは、ギャップ保持部材に常時当接させてクリーニング動作を実行する。
上記構成で常温常湿環境で２０万枚の通紙試験を実施した後、１０℃１５％の低温低湿環境で画像確認を行ったところ、４つの画像形成ユニットとも帯電部材の汚れによる異常画像や、ギャップ保持部材へのトナー付着による異常画像の発生はなかった。また、帯電ローラの帯電部材の表面を観察したところ、比較例１、３のような汚れの付着も見られなかった。これらの結果から、帯電ローラの帯電部材を帯電部クリーニングローラにより間欠で、ギャップ保持部材をギャップ保持部クリーニングローラにより常時クリーニングすることにより、帯電部材の汚れによる異常画像と、ギャップ保持部材の汚れによる異常画像の両方を効果的に防止できることがわかる。
【００５３】
［実施例２］
帯電ローラのクリーニング手段として、図９及び図１０に示す一体型クリーニングローラを用いる以外は、実施例１と同じ条件で通紙試験を行った。上述したように、帯電部クリーニング部材の接離状態によらず、ギャップ保持部材にギャップ保持部クリーニング部材を常時当接させることができる。
上記構成で常温常湿環境で２０万枚の通紙試験を実施した後、１０℃１５％の低温低湿環境で画像確認を行ったところ、４つの画像形成ユニットとも帯電部材の汚れによる異常画像や、ギャップ保持部材へのトナー固着による異常画像の発生はなかった。これらの結果から、帯電部材を帯電部クリーニング部材により間欠で、ギャップ保持部材をギャップ保持部クリーニング部材により常時クリーニングすることができるので、帯電部材の汚れによる異常画像と、ギャップ保持部材の汚れによる異常画像の両方を効果的に防止できることがわかる。また、帯電部クリーニング部材とギャップ保持部クリーニング部材を備えたクリーニングローラを一体型クリーニングローラとして構成しているので、実施例１の形態と比較して画像形成装置の小型化が可能である。
【００５４】
以上、本実施形態に係る画像形成装置においては、帯電部材８２とギャップ保持部材８３をクリーニングする手段として、それぞれ帯電部材用クリーニング手段である帯電部クリーニングローラ８４と、ギャップ保持部材用クリーニング手段であるギャップ保持部クリーニングローラ８７とが設けられている。よって、帯電部材８２とギャップ保持部材８３の両者をそれぞれ適切な条件でクリーニングすることができ、長期に亘って画像品質を良好に維持することができる。
また、本実施形態に係る画像形成装置においては、帯電部クリーニングローラ８４は帯電部材８２に対して接離可能に構成されている。そのため、帯電部クリーニングローラが帯電部材に常時当接する場合に比べ、帯電ローラ７７の帯電部８２に再付着する汚れも少なくなり、良好なクリーニング性能を維持できる。また、常時当接する場合に比べ、帯電部クリーニングローラ８４に溜まるトナー等の量が少なくなり、帯電部クリーニングローラ８４が劣化しにくくなり寿命も長くなる。一方、ギャップ保持部クリーニングローラ８９はギャップ保持部材８３に対して常時当接するように構成されている。そのため、ギャップ保持部材８３にトナーがたまりにくく、帯電ギャップを維持しやすい。
また、本実施形態に係る画像形成装置において、帯電部クリーニングローラ８４及びギャップ保持部クリーニングローラ８７は、帯電部材８２及びギャップ保持部８３に対して回転しながらクリーニングを行う。そのため、固定されたクリーニング手段に比べ、クリーニングローラ８４、８７表面のトナー等の汚れが帯電部材８２及びギャップ保持部材８３にこすりつけられにくく、長期に亘って良好なクリーニング性能を維持しやすくなる。
また、本実施形態に係る画像形成装置において、一体型クリーニングローラ９０は、ギャップ保持部クリーニング部材９３の芯材９４を中空状に形成し、帯電部クリーニング部材９１の芯材９２を上記中空状芯材９４内に配置している。そして、帯電部クリーニング部材９１の帯電部材８２への接離状態によらず、ギャップ保持クリーニング部材９３がギャップ保持部材８３に常時当接するように構成している。そのため、一体型クリーニングローラ９０は、帯電手段のクリーニング手段として、帯電部クリーニング部材９１とギャップ保持部クリーニング部材９３を別部材で構成しても、省スペース化を図ることが可能である。
また、本実施形態に係る画像形成装置において、一体型クリーニングローラ９０は、帯電ローラ７７よりも上方に配置されている。そのため、帯電部クリーニング部材９１の接離状態によらず、重力の作用によりギャップ保持部クリーニング部材９３がギャップ保持部材８３に連れ回り回転しながらクリーニングを行うことことができる。
また、本実施形態に係る画像形成装置によれば、帯電部クリーニング部材８６、９１及びギャップ保持部クリーニング部材８９、９３に樹脂材料が用いられている。樹脂材料は環境による硬度変動が小さく、高精度で加工することが可能なため、微小な帯電ギャップを安定して形成することができる。
また、本実施形態に係る画像形成装置によれば、像担持体である感光体が有機感光体４０からなり、表面に保護層を備えている。そのため、帯電ローラ７７にＡＣバイアスを重畳した場合でも、低コストで感光体４０の摩耗を低減でき、感光体４０の長寿命化を図ることができる。
また、本実施形態に係る画像形成装置によれば、感光体４０に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段であるブラシローラ７４、潤滑剤７８が具備されているので、感光体４０の摩耗を低減し、クリーニング性を向上させることができる。
また、本実施形態に係るプロセスカートリッジによれば、プロセスカートリッジ内で感光体４０と帯電装置７０の位置関係が決まる構成となっている。そのため、帯電部クリーニング部材８６、９１が接離機構等の複雑な構成を有する場合であっても、高精度の帯電ギャップを維持する必要がある場合であっても、サービスエンジニアによる調整等を必要とせずにユーザでも容易に交換が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の内部構成を示す概略構成図。
【図２】同画像形成装置の画像形成ユニットの内部構成を示す概略構成図。
【図３】別の実施形態に係る画像形成ユニットの内部構成を示す概略構成図。
【図４】同画像形成ユニットで使用される帯電ローラの構成を示す構成図。
【図５】帯電部クリーニングローラとギャップ保持部クリーニングローラの構成を示す断面図。
【図６】帯電部クリーニングローラとギャップ保持部クリーニングローラの位置を説明する構成図。
【図７】帯電部クリーニングローラの構成を示す部分拡大斜視図。
【図８】帯電部クリーニングローラを接離動作させる構成の一例を示す構成図。
【図９】帯電装置用一体型クリーニングローラの構成を示す構成図。
【図１０】（ａ）は帯電部クリーニング部材が感光体に当接しているときの一体型クリーニングローラの様子を示す構成図。（ｂ）は帯電部クリーニング部材が感光体から離間しているときの一体型クリーニングローラの様子を示す構成図。
【符号の説明】
【００５６】
４０    感光体
７７    帯電ローラ
８２    帯電部材
８３    ギャップ保持部材
８４    帯電部クリーニングローラ
８６    帯電部クリーニング部材
８７    ギャップ保持部クリーニングローラ
８９    ギャップ保持部クリーニング部材
９０    一体型クリーニングローラ
９１    帯電部クリーニング部材
９２    芯材
９３    ギャップ保持部クリーニング部材
９４    中空状芯材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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