JP2003066808A

JP2003066808A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2003066808A
Application number: JP2001260429A
Authority: JP
Inventors: Naomi Sugimoto; 奈緒美杉本; Hidetoshi Yano; 英俊矢野; Yoshino Noguchi; 愛乃野口; Kiyoshi Tanigawa; 清谷川
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-08-29
Filing date: 2001-08-29
Publication date: 2003-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】像担持体を帯電し、帯電後の像担持体を露光
して静電潜像を形成し、その静電潜像をトナー像として
可視像化し、該トナー像を転写材に転写して画像形成を
行う画像形成装置において、像担持体表面に付着した放
電生成物を効率よく除去し、その放電生成物に基因する
異常画像の発生を阻止する。【解決手段】ゼオライトを含有する生成物除去粒子Ｐ
Ａを粒子担持体２５上に磁力で担持し、その生成物除去
粒子ＰＡを像担持体１の表面に当接させてゼオライトを
像担持体表面に接触させ、像担持体表面に付着した放電
生成物を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、像担持体と、該像
担持体を帯電する帯電装置と、該帯電装置によって帯電
された像担持体に静電潜像を形成する潜像書込み手段
と、該静電潜像を可視像化する現像装置と、該可視像を
転写材に転写する転写装置とを有する画像形成装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】複写機、ファクシミリ、プリンタ或いは
これらの少なくとも２つの機能を備えた複合機などとし
て構成される上記形式の画像形成装置においては、像担
持体のまわりに、作動時に放電を伴う装置が設けられて
いるため、その放電により窒素酸化物が発生し、これが
空気中の物質などと結合して硝酸化合物が生成される。
かかる放電生成物が像担持体表面に付着し、その付着量
が多くなると、その放電生成物が、高湿時に空気中の水
分を吸収して低抵抗化し、像担持体表面の抵抗を低下さ
せる。これによって像担持体上に画像流れ、或いは画像
ぼけなどと称せられる異常画像が発生するおそれがあ
る。特に高温高湿環境下で、異常画像の発生が著しくな
る。像担持体表面に圧接する部材、例えばクリーニング
ブレードによって、放電生成物と共に像担持体表面を比
較的多量に削り取るように構成すれば異常画像の発生を
防止できるが、このように構成すると、像担持体の寿命
が縮められる欠点を免れない。

【０００３】そこで、像担持体の寿命低下を抑えつつ、
像担持体表面に付着した放電生成物を除去するための構
成が従来より各種提案されている。例えば、像担持体表
面に水を塗布する水塗布部材と、像担持体表面から水を
除去する水除去部材とを有する放電生成物除去装置がそ
の一例である（特開昭６０−４９３５２号公報参照）。
この放電生成物除去装置は、像担持体表面に生成された
放電生成物が水に溶ける性質を利用したもので、放電生
成物を比較的効果的に除去できる利点を有している。

【０００４】ところが、像担持体表面は一般に疎水性を
有しているので、かかる像担持体表面に水を塗布する
と、その水は、像担持体表面の疎水性によって、まばら
な水滴となって像担持体表面に付着する。従って、像担
持体表面に水を塗布したとき、放電生成物がその水に溶
け込んだとしても、放電生成物を含んだ水溶液が水滴と
なって像担持体表面にまばらな状態で付着する。このよ
うな水滴が拭き取られるのであるが、その拭き取り時
に、像担持体表面の水滴はまばらな状態で存在するの
で、水滴の付着している像担持体表面部分と、水滴の存
在しない像担持体表面部分とで、放電生成物の除去効果
に相違が生じ、拭き取り後の像担持体表面の特性が不均
一となるおそれがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
の提案に係る構成の欠点を回避し、像担持体表面から放
電生成物を効率よく除去して異常画像の発生を防止でき
る画像形成装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、冒頭に記載した形式の画像形成装置におい
て、像担持体表面に付着した放電生成物を吸着する極性
吸着剤を含有した生成物除去粒子を像担持体表面に接触
させることを特徴とする画像形成装置を提案する（請求
項１）。

【０００７】その際、前記生成物除去粒子が磁性体を含
有し、該生成物除去粒子を磁力によって担持する粒子担
持体を具備すると有利である（請求項２）。

【０００８】また、上記請求項２に記載の画像形成装置
において、前記生成物除去粒子を循環移動させるように
構成すると有利である（請求項３）。

【０００９】さらに、上記請求項３に記載の画像形成装
置において、温湿度センサを設け、該温湿度センサによ
って画像形成装置内の絶対湿度が所定値以上となったこ
とが検出された時、前記生成物除去粒子を循環移動させ
るように構成すると有利である（請求項４）。

【００１０】また、上記請求項１に記載の画像形成装置
において、前記現像装置が、キャリアとトナーを有する
二成分系現像剤を用いて静電潜像をトナー像として可視
像化する現像装置として構成され、該キャリアが前記生
成物除去粒子を兼ねていると有利である（請求項５）。

【００１１】さらに、上記請求項１に記載の画像形成装
置において、トナー像より成る可視像を転写材に転写し
たあとの像担持体表面に付着する転写残トナーを除去す
るクリーニング装置を具備し、該クリーニング装置は、
像担持体表面に接触するクリーニング粒子と、該クリー
ニング粒子を担持するクリーニング粒子担持体とを有
し、該クリーニング粒子が前記生成物除去粒子を兼ねて
いると有利である（請求項６）。

【００１２】また、上記請求項１に記載の画像形成装置
において、前記帯電装置が、像担持体表面に接触する帯
電粒子と、帯電電圧が印加されると共に前記帯電粒子を
担持する帯電粒子担持体とを有し、該帯電粒子が前記生
成物除去粒子を兼ねていると有利である（請求項７）。

【００１３】さらに、上記請求項１乃至７のいずれかに
記載の画像形成装置において、前記極性吸着剤は、ゼオ
ライト、シリカアルミナ系吸着剤、シリカゲル、アルミ
ナゲル、活性アルミナ、活性白土のうちの少なくとも１
つより成ると有利である（請求項８）。

【００１４】また、上記請求項１乃至７のいずれかに記
載の画像形成装置において、前記極性吸着剤はゼオライ
トより成り、該ゼオライトの分子構造の酸素環が６員環
以上であると有利である（請求項９）。

【００１５】さらに、上記請求項１乃至９のいずれかに
記載の画像形成装置において、前記像担持体が、アモル
ファスシリコン系表面層を有する感光体か、又はフィラ
ーを分散した表面層を有する感光体より成ると有利であ
る（請求項１０）。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例を図面
に従って説明する。

【００１７】図１は画像形成装置の一例を示す部分断面
概略図である。ここに示した画像形成装置は、その本体
１００内に設けられたドラム状の感光体として構成され
た像担持体１を有し、画像形成動作の開始に伴って、像
担持体１は図１における時計方向（矢印Ａ方向）に、例
えば２００mm/secの表面線速で回転駆動される。このと
き像担持体表面には除電ランプ２からの光が照射されて
該像担持体表面が除電作用を受け、その表面電位が初期
化される。一方、本例の画像形成装置においては、帯電
装置４が直流電圧、又は直流電圧に交流電圧を重畳した
帯電電圧が印加される帯電ローラ３により構成され、か
かる帯電ローラ３に帯電電圧を印加することにより生じ
る放電によって、初期化された像担持体表面が所定の極
性に、例えば−９００Ｖに一様に帯電される。帯電ロー
ラ３は、像担持体表面に当接し、又は像担持体表面から
離間して矢印方向に回転する。

【００１８】ドラム状の感光体に代え、複数のローラに
巻き掛けられて走行駆動される無端ベルト状の感光体よ
り成る像担持体、或いは誘電体より成る像担持体などを
用いることもできる。いずれの場合も、像担持体はその
表面が移動するように支持される。また、帯電装置とし
て、像担持体表面から離間して配置されて帯電電圧を印
加されるコロナワイヤを有する帯電チャージャや、像担
持体表面に当接して帯電電圧を印加される帯電ブラシ又
は帯電ブレードなどを用いることもできる。或いは、図
３に示すような電荷注入型の帯電装置４を用いることも
できる。図３に示した帯電装置４に関しては後に詳しく
説明する。

【００１９】上述のようにして帯電された像担持体表面
には、潜像書込み手段の一例であるレーザビームスキャ
ナ５から出射する光変調されたレーザ光Ｌが照射され、
これによって像担持体表面に画信号に対応した静電潜像
が形成される。原稿読取り装置が設けられているとき
は、この読取り装置により読み取られた原稿画像に対応
する静電潜像が形成される。本例の画像形成装置の場
合、レーザ光を照射された像担持体表面の電位は、例え
ば−１５０Ｖとなり、ここが静電潜像、すなわち画像部
となり、レーザ光の照射されない像担持体表面部分の電
位はほぼ−９００Ｖに維持され、ここが地肌部となる。
このように、帯電後の像担持体を露光して静電潜像を形
成するのである。レーザビームスキャナ５は、図示して
いないレーザダイオード、ポリゴンミラーなどを有して
いる。

【００２０】静電潜像は、これが現像装置６を通ると
き、その現像装置６によってトナー像として可視像化さ
れる。ここに一例として示した現像装置６は、トナーと
キャリアを有する乾式の二成分系現像剤Ｄを収容した現
像ケース７と、像担持体１に対向配置されて回転する現
像ローラ８と、回転しながら現像剤Ｄを撹拌する撹拌ロ
ーラ９とを有している。トナーは、キャリアとの摩擦に
よって所定の極性、図の例ではマイナス極性に帯電さ
れ、かかるトナーを含む現像剤Ｄは現像ローラ８の周面
に担持されて搬送され、現像ローラ８と像担持体１との
間の現像領域に運ばれる。このとき、現像ローラ８に
は、所定の現像バイアス（例えば−６００Ｖの電圧）が
印加され、これによって現像領域に運ばれて磁気ブラシ
状となった現像剤中のトナーが像担持体１に形成された
静電潜像、すなわち画像部に静電的に移行し、その静電
潜像がトナー像として可視像化される。キャリアを含ま
ない粉体状の一成分系現像剤や、液状の現像剤などを用
いる現像装置を採用することもできる。

【００２１】また、像担持体１には、転写装置１１が対
置され、ここに例示した転写装置１１は、複数のローラ
に巻き掛けられて矢印方向に回転駆動される転写ベルト
１２と、バイアスローラ１０を有し、この転写ベルト１
２は、その表面抵抗値が例えば１×１０^１０Ω・□、そ
の体積抵抗率が例えば１×１０^１０Ω・cmに設定されて
いる。かかる転写ベルト１２と、像担持体１との間に、
給紙部１３から給送され、所定のタイミングで矢印Ｂ方
向に送り出された転写材Ｐが通過する。このときバイア
スローラ１０には、像担持体上のトナー像のトナーと逆
極性、本例ではプラスの転写電圧（例えば＋１５００V
のＤＣ電圧）が印加されている。これにより感光体表面
に形成されたトナー像より成る可視像に整合できるタイ
ミングで送り出された転写材Ｐ上に、そのトナー像が転
写される。次いで、この転写材Ｐは、像担持体１から分
離されて定着装置１４を通過し、このとき、熱と圧力の
作用によって、転写されたトナー像が転写材上に定着さ
れる。次いでこの転写材Ｐは画像形成装置本体外の排紙
部に排出される。転写ローラ、転写ブラシ、転写ブレー
ド、又はこれらと転写ベルトを有する転写装置などを用
いることもできる。

【００２２】図１に示した画像形成装置においては、転
写材Ｐとして、例えば紙、樹脂シート又は樹脂フィルム
の記録媒体が用いられるが、ベルト状又はドラム状の中
間転写体より成る転写材を用い、像担持体上のトナー像
をその中間転写体より成る転写材に一次転写し、次いで
その中間転写体上のトナー像を紙や樹脂シートなどから
成る記録媒体に二次転写し、その二次転写されたトナー
像を定着装置により定着するように構成することもでき
る。このように、像担持体上に形成されたトナー像を、
記録媒体又は中間転写体より成る転写材に転写して画像
形成を行うのである。

【００２３】上述のようにトナー像の転写が行われる転
写位置を通過した像担持体表面にわずかに残っている転
写残トナーは、クリーニング前帯電器１５によって、極
性及び帯電量を所定の状態にコントロールされた後、ク
リーニング装置１６により除去される。図１に示した例
では、転写残トナーが、クリーニング前帯電器１５によ
って、現像時の帯電極性、すなわちマイナス極性に揃え
られる。クリーニング装置１６を通過した像担持体表面
の残留電荷は除電ランプ２により除電され、その表面電
位が初期化される。

【００２４】図１に一例として示したクリーニング装置
１６は、磁気ブラシクリーニング方式を採用したクリー
ニング装置であり、クリーニング粒子担持体の一例であ
る非磁性のクリーニングスリーブ１７と、その内部に固
定配置された磁石体１８と、クリーニングスリーブ上に
担持されたクリーニング剤Ｃと、トナー回収ローラ１９
と、そのトナー回収ローラ１９の周面に圧接したスクレ
ーパ２０と、クリーニングケース２１と、トナー排出ス
クリュー２２とを有している。クリーニング剤Ｃは、例
えば、磁性を有するキャリア粒子より成るクリーニング
粒子にトナーを混合したものから成り、かかるクリーニ
ング剤Ｃは、磁力によってクリーニングスリーブ１７の
周面に担持される。クリーニングスリーブ１７が矢印方
向に回転駆動されることにより、クリーニング剤Ｃが磁
気ブラシを形成しながらクリーニングスリーブ１７の回
転方向と同じ方向に搬送され、クリーニング剤Ｃのクリ
ーニング粒子とトナーが互いに逆極性、図の例ではクリ
ーニング粒子がプラスに、トナーがマイナスに摩擦帯電
され、トナーがクリーニング粒子に静電的に付着してい
る。このようにして搬送されるクリーニング剤Ｃは、像
担持体１の表面に摺接し、そのクリーニング粒子が像担
持体表面に接触する。クリーニングスリーブ１７には、
クリーニング前帯電器１５を通過した転写残トナーの帯
電極性と逆極性、図の例ではプラスの電圧が印加され
る。その電圧値は、例えば１００乃至５００Ｖである。
またトナー回収ローラ１９は矢印方向に回転し、当該ロ
ーラ１９には、クリーニングスリーブ１７に印加された
電圧よりもプラス側に大きな電圧が印加される。その印
加電圧は、例えば２００乃至８００Ｖである。

【００２５】転写残トナーが、クリーニングスリーブ１
７と像担持体表面との間の領域に至ると、当該トナー
は、クリーニングスリーブ１７上のクリーニング粒子
に、静電気力と機械的な力によって付着する。このよう
にして像担持体上の転写残トナーが除去されて像担持体
表面のクリーニングが行われる。クリーニング粒子に付
着したトナーがトナー回収ローラ１９の部位に至ると、
当該トナーがトナー回収ローラ１９の方に静電的に移行
し、このトナー回収ローラ１９の周面に付着したトナー
は、スクレーパ２０により掻き取られてクリーニングケ
ース２１の底部に落下し、トナー排出スクリュー２２に
よってクリーニングケース外に排出される。このトナー
は、必要に応じて現像装置６に戻されて再使用される。
また、或る量のトナーはクリーニングスリーブ１７の側
に残され、これがクリーニング剤Ｃ中のトナーとなる。

【００２６】上述の如き磁気ブラシクリーニング装置に
代え、像担持体表面に圧接するクリーニングブレードに
よって転写残トナーを掻き取るクリーニング装置や、像
担持体表面に摺接するファーブラシによって像担持体上
の転写残トナーを掻き取り除去するクリーニング装置な
どを用いることもできる。

【００２７】以上のように、本例の画像形成装置は、像
担持体と、該像担持体を帯電する帯電装置と、その帯電
装置によって帯電された像担持体に静電潜像を形成する
潜像書込み手段と、該静電潜像を可視像化する現像装置
と、その可視像を転写材に転写する転写装置と、可視像
の転写が行われる転写位置を通過した像担持体表面に付
着している転写残トナーを除去するクリーニング装置と
を具備している。クリーニング装置を省き、転写残トナ
ーを、例えば現像装置によって像担持体表面から除去す
るように構成することもできる。また帯電した像担持体
表面を像露光して、その表面電位の絶対値が低下した部
分を地肌部とし、その絶対値が高く維持された部分を静
電潜像とし、ここにトナーを付着させてトナー像を形成
するように画像形成装置を構成することもできる。

【００２８】以上説明した構成が、本例の画像形成装置
の基本構成である。

【００２９】上述した形式の画像形成装置においては、
帯電装置、図示した例では帯電ローラ３に所定の帯電電
圧を印加し、このときの放電によって像担持体表面を帯
電させるように構成されているが、その放電時に放電生
成物が発生する。帯電装置としてスコロトロンなどの帯
電チャージャ、帯電ブレード、帯電ブラシなどを用いた
ときも同様である。放電生成物としては、オゾンやＮＯ
xが一般に知られており、しかも大気中には極く微量で
はあるが、アンモニアガスやＳＯxなども存在する。か
かる放電生成物や大気中の成分と空気中の水分が反応し
て生じた放電生成物が像担持体表面に付着すると、像担
持体表面の電位が低下し、画像流れや画像ぼけなどと称
せられている異常画像が発生するおそれがある。

【００３０】本発明者は、像担持体表面に付着する放電
生成物を特定すべく、その放電生成物をイオンクロマト
グラムで調べたところ、その主成分として硝酸アンモニ
ウムを見出した。放電によりオゾンや窒素酸化物（ＮＯ
x）が発生し、その窒素酸化物が空気中の物質などと結
合して硝酸アンモニウムが生成され、かかる放電生成物
が像担持体表面に付着し、その像担持体に付着した硝酸
アンモニウムは、水溶性であるため、高湿時に空気中の
水分を吸収して像担持体表面の抵抗値を低下させ、これ
によって像担持体上に異常画像が発生するものと考えら
れる。硝酸アンモニウムが像担持体の画像部と地肌部に
またがって存在すると、電位の絶対値が高い地肌部から
電位の絶対値の低い画像部の方に電荷が流れ、画像部の
電位の絶対値が高くなり、ここが現像されなくなる白抜
け状態となる。

【００３１】クリーニングブレードを有するクリーニン
グ装置を用い、そのクリーニングブレードの像担持体表
面に対する圧接力を高め、像担持体表面を比較的に多量
に摩耗させるように構成すれば、放電生成物も像担持体
から除去されるので、異常画像の発生を防止できるが、
このように構成すると、像担持体の寿命が縮められる。
像担持体表面の摩耗量を少なくしてその寿命を伸ばすに
は、クリーニング装置を廃止するか、図１に示したよう
な磁気ブラシクリーニング装置や、ファーブラシを用い
たクリーニング装置を採用するか、或いはクリーニング
ブレードを有するクリーニング装置を用いたときは、そ
の像担持体表面に対する圧接力を弱める必要がある。ま
た、表面硬度の高い像担持体、例えばアモルファスシリ
コン系表面層を有する感光体や、フィラーを分散した表
面層を有する感光体を用い、像担持体表面が削られ難く
するように構成することも、その寿命を伸ばす意味で有
効である。ところが、従来の画像形成装置において、こ
のような構成を採用すると、像担持体表面に放電生成物
が多量に堆積して異常画像が発生する不具合を免れなか
った。

【００３２】そこで、本例の画像形成装置においては、
像担持体の摩耗量を抑え、或いは像担持体が削られない
ように構成したときも、異常画像が発生しないように、
像担持体表面に付着した放電生成物を吸着する極性吸着
剤を含有した生成物除去粒子を像担持体1の表面に接触
させて像担持体表面に付着した放電生成物を除去するよ
うに構成されている。

【００３３】図1に示した例では、像担持体１に対向し
て生成物除去装置２３が設けられており、この生成物除
去装置２３は、ケーシング２４と、このケーシング２４
に回転自在に支持された非磁性スリーブより成る粒子担
持体２５と、その内部に配置されていて、ケーシング２
４に対して不動に固定された磁石体２６とを有し、この
粒子担持体２５の周面に多数の生成物除去粒子ＰＡが担
持されている。磁石体２６には、その周方向にS極とN極
が交互に着磁されており、各生成物除去粒子ＰＡは、磁
性体を含有している。かかる生成物除去粒子ＰＡが、磁
石体２６の磁力によって粒子担持体２５の周面に担持さ
れ、その生成物除去粒子ＰＡが像担持体表面に接触す
る。粒子担持体をスリーブ以外の適宜な形態に構成する
こともでき、例えば複数のローラに巻き掛けられた無端
ベルト状に構成することもできる。

【００３４】上述のように、図１に示した画像形成装置
においては、生成物除去粒子ＰＡが磁性体を含有し、そ
の生成物除去粒子ＰＡを磁力によって担持する粒子担持
体２５を具備し、その粒子担持体２５上の生成物除去粒
子ＰＡが、移動する像担持体表面に摺接する。各生成物
除去粒子ＰＡは、後述するように例えばゼオライトより
成る極性吸着剤を含有しているので、その生成物除去粒
子ＰＡが像担持体表面に付着した放電生成物を吸着し、
像担持体表面から放電生成物を除去する。

【００３５】生成物除去装置２３は、適宜な位置に設け
ることができるが、図１に示した例では、像担持体表面
の移動方向に関し、クリーニング装置６よりも下流側で
あって、帯電装置４よりも上流側の像担持体表面部分に
対向して生成物除去装置２３が位置している。従って、
帯電装置４による放電領域で像担持体表面に付着した放
電生成物は、クリーニング装置１６を通過した後、像担
持体１と粒子担持体２５との間に進入し、このときその
放電生成物は各生成物除去粒子ＰＡの極性吸着剤に吸着
されて像担持体表面から除去される。このように、放電
生成物がなくなり、或いはその付着量が極く少量となっ
た像担持体表面が帯電、露光されるので、像担持体表面
の摩耗量が少なく、或いはその表面が全く削られないよ
うに構成されていても、異常画像の発生を阻止すること
ができる。

【００３６】極性吸着剤をローラなどの担持体上に固着
し、その極性吸着剤を像担持体表面に接触させても、像
担持体上の放電生成物を除去することができるが、極性
吸着剤が担持体上に固着されていると、その極性吸着剤
が像担持体表面に接触する面積が限られてしまい、高い
放電生成物除去効率を得ることができない。これに対
し、本例の画像形成装置においては、極性吸着剤を含有
する生成物除去粒子ＰＡを像担持体表面に接触させるの
で、各生成物除去粒子ＰＡが像担持体表面に接触する面
積が拡大され、効率よく放電生成物を像担持体から除去
することができる。

【００３７】また粒子担持体２５を静止させておいても
よいが、本例の画像形成装置においては、粒子担持体２
５が図示していない駆動装置によって、例えば図１に矢
印で示した方向に回転駆動され、これによって粒子担持
体２５に担持された生成物除去粒子ＰＡが粒子担持体２
５の回転方向と同じ方向に循環移動する。これにより、
多数の生成物除去粒子ＰＡが満遍なく像担持体表面に接
触するので、長期間にわたり生成物除去粒子ＰＡの放電
生成物除去能力を維持することができる。

【００３８】また、粒子担持体２５に担持されて移動す
る生成物除去粒子ＰＡを、スクレーパ２７によって掻き
取り、適量の生成物除去粒子ＰＡだけを粒子担持体２５
と像担持体１の間に搬送するように構成することもでき
る。スクレーパ２７によって掻き取られた生成物除去粒
子ＰＡが下方に落下しても、その生成物除去粒子ＰＡは
再び磁力によって粒子担持体２５に付着する。このよう
にして、この場合も生成物除去粒子は循環移動すること
になる。

【００３９】ここで、極性吸着剤としては、ゼオライ
ト、シリカアルミナ系吸着剤、シリカゲル、アルミナゲ
ル、活性アルミナ、活性白土などを用いることができる
が、ゼオライトを用いることが特に好ましい。

【００４０】以下、ゼオライトを用いて像担持体表面に
付着した放電生成物を除去する作用を説明する。

【００４１】一般にゼオライト結晶はアルミノケイ酸塩
の３次元骨組み構造を持つ縮合アニオンの大きな空洞に
水分子と交換性のカチオンが含まれている。カチオンの
種類と数によって多様な構造をとっている。従って、ゼ
オライトの性質としては、結晶内の酸素による環状構造
の空洞による分子ふるい作用、可逆的なイオン交換作用
を示し、さらに、分子ふるい作用やカチオンの作用によ
る分子の形状および寸法に応じて、あるいは双極子、四
極子、不飽和結合を有する物質及び分極性の強い物質な
どを吸着分離する作用を示す（吸着分離作用）。また、
結晶を構成する空洞内の電子ポテンシャルエネルギー場
の中を物質が移動することができる（空洞内拡散）。結
晶内の空洞径が、現時点で最も小さい３Ａ型ゼオライト
（約３Åの空洞径）でも、水分を吸着することなどによ
り乾燥作用を持っている（乾燥作用）と共にアンモニ
ア、水素、メタノールなども吸着する。ゼオライトの１
種であるモレキュラーシーブ（商品名）などは結晶内に
カチオンを持っているためこのカチオンとの静電引力に
よる極性分子に対して活性アルミナやシリカゲルよりも
強い親和性を示す（イオン親和性作用）。さらに、各種
の化学反応を引起す触媒作用も示す。

【００４２】以上のような一般的性能を持つゼオライト
を含有する生成物除去粒子ＰＡを像担持体表面に接触さ
せることにより、異常画像の原因物質である放電生成物
を効果的に除去することができる。

【００４３】異常画像の原因物質の除去に対してゼオラ
イトが効果を示す理由については詳しいことは不明であ
るが、次のように考えられる。

【００４４】空気中の水分を吸湿した硝酸アンモニウム
はイオン化している（このイオン化が像担持体表面の低
抵抗化を引起し画像流れの発生となる）。水分でイオン
化した硝酸アンモニウムに、ゼオライトが接触すると、
ゼオライトのイオン交換作用、吸着分離作用、空洞内拡
散などによりアンモニウムカチオンがゼオライトに吸着
し、残った硝酸イオンは水分と共に硝酸となる。しか
し、ゼオライトの乾燥作用により硝酸は脱水されること
になる。脱水された硝酸は光や熱で分解する性質があ
り、最終的に二酸化窒素に分解し空気中に飛散する。い
ずれにせよ、ゼオライトとの接触でゼオライトの各作用
が複合的に作用することによって、硝酸アンモニウムは
除去され、像担持体表面からは画像ぼけの原因物質であ
る放電生成物が除去される。

【００４５】活性炭などの非極性吸着剤も分子を吸収す
る能力を有しているが、かかる非極性吸着剤は、放電生
成物を静電的に吸着することはできず、放電生成物の吸
着には適していない。ゼオライトを初めとする極性吸着
剤を像担持体表面に接触させることにより、放電生成物
を効率よく吸着して、放電生成物を像担持体表面から効
果的に除去することができるのである。

【００４６】放電生成物を吸着する極性吸着剤として
は、ゼオライト、シリカアルミナ系吸着剤、シリカゲ
ル、アルミナゲル、活性アルミナ、活性白土のうちの少
なくとも１つを用いることができるが、特にゼオライト
は、上述のように、その空洞に放電生成物を静電的に吸
着でき、その除去効果を高めることができる。ゼオライ
トの分子構造の酸素環は、３、４、５、６、８、１０、
１２、１８の８種類が存在し、いずれの酸素環のゼオラ
イトも採用できるが、当該酸素環が６員環以上、特に８
員環以上であると、その空洞の入口径が大きいため、放
電生成物を効果的に吸着させることができる。

【００４７】上述の如き極性吸着剤を含有する生成物除
去粒子を像担持体表面に当接させることにより、像担持
体に付着した放電生成物を除去できるが、その際、極性
吸着剤を用いて放電生成物を除去するので、放電生成物
の除去のために水を使用する必要がなく、これによって
放電生成物除去後の像担持体表面の特性が不均一となる
不具合も防止できる。

【００４８】次に、図１に示した生成物除去粒子ＰＡの
製造方法の一例を説明する。各生成物除去粒子ＰＡの母
剤として、平均粒径５０μｍのフェライトより成る磁性
体を用いる。一方、シリコーン樹脂７５部、カーボンブ
ラック２部、トルエン７００部、ゼオライト５部から成
るコーティング液を調整する。このコーティング液と上
述のフェライト粒子を回転円盤型流動層コーティング装
置に入れて流動状態にし、コーティング液を１００℃の
加熱下で各フェライト粒子にコーティングする。このよ
うにして得られた粒子を電気炉に入れ、３００℃で３時
間加熱し、シリコーン膜の硬化を行う。次いで、複数の
フェライト粒子が一体に固まった凝集物を篩で除去する
ことにより、例えば体積抵抗率が８．０×１０^９Ω・cm
の生成物除去粒子を得ることができる。

【００４９】ところで、極性吸着剤によって、放電生成
物を除去しない場合、低湿度時よりも、高湿度下におけ
る方が、像担持体表面に付着する放電生成物の量が増大
する。図２はその一例を示すグラフであり、縦軸は像担
持体表面に付着した放電生成物の量を示し、横軸は帯電
装置近傍の絶対湿度を示している。絶対湿度がｈ_０のと
き、像担持体表面への放電生成物の付着量はｍ_０とな
り、放電生成物の付着量がｍ_０以上となると異常画像が
発生する。

【００５０】そこで、図１に示すように、例えば帯電装
置４の近傍に温湿度センサ２８を設け、その温湿度セン
サ２８によって画像形成装置内の絶対温度が所定値ｈ_０
以上となったことが検出された時にだけ、粒子担持体２
５を回転駆動して生成物除去粒子ＰＡを循環移動させる
ように構成すると、高温高湿時の異常画像が発生する程
の大量の放電生成物が像担持体表面に付着する時にだ
け、生成物除去粒子ＰＡを循環させ、効率よく放電生成
物を像担持体から除去することができる。

【００５１】生成物除去粒子ＰＡを常時、循環移動させ
るように構成してもよいが、このようにすると、生成物
除去粒子ＰＡが像担持体に強く摺接する時間が長くな
り、像担持体表面の摩耗が促進されたり、生成物除去粒
子ＰＡの硬度が高いときは、像担持体表面に傷が付けら
れるおそれもある。上述のように、異常画像が発生する
程、像担持体上の放電生成物の量が増えた時にだけ、生
成物除去粒子ＰＡを循環移動させて放電生成物を効率よ
く除去し、それ以外の時は、生成物除去粒子ＰＡを循環
移動させないように構成することにより、像担持体表面
に与える負荷を最小限に留めることがことができ、その
寿命を伸ばすことができる。

【００５２】具体的には、温湿度センサ２８の温度セン
サの出力値Ｖ_ｔと湿度センサの出力値Ｖ_ｈによって絶対
湿度ｈを演算する。温度センサと湿度センサの出力値を
所定時間の間隔で読み取り、制御回路の内部メモリに制
御用データとして記憶し、演算回路により計算された絶
対湿度ｈがｈ_０以上か、或いはｈ_０より低いかを判断す
る回路を設け、再び制御回路により、ｈ≧ｈ_０の時は粒
子担持体２５を回転させ、ｈ＜ｈ_０の時は粒子担持体２
５の回転を停止させるように制御する。

【００５３】以上説明した生成物除去粒子ＰＡには、極
性吸着剤のほかに磁性体等が含まれているが、極性吸着
剤だけで生成物除去粒子を構成し、これを像担持体に接
触させるように構成することもできる。極性吸着剤を含
有した生成物除去粒子には、極性吸着剤のみから成る生
成物除去粒子も含まれる。

【００５４】上述の例では、独立した生成物除去装置２
３を設けたが、この除去装置２３に代えて、または当該
除去装置２３と共に次の構成を採用して、像担持体に付
着した放電生成物を除去することもできる。

【００５５】前述のように、図１に示した画像形成装置
においては、現像装置６が、キャリアとトナーを有する
乾式の二成分系現像剤を用いて静電潜像をトナー像とし
て可視像化するように構成されている。そこで、このキ
ャリアが生成物除去粒子を兼ねるように構成する。すな
わち、現像剤中の各キャリア粒子に先に説明した極性吸
着剤を含ませ、その極性吸着剤を像担持体表面に接触さ
せて像担持体表面に付着した放電生成物を除去するので
ある。このようにすれば、現像装置６が生成物除去装置
を兼ねることになり、専用の生成物除去装置２３を廃止
することもできる。これにより、画像形成装置の構成を
簡素化できると共に、そのコストを低減することができ
る。

【００５６】上述のキャリアの製造方法の一例を説明す
る。シリコーン樹脂１００部、カーボンブラック２．５
部、トルエン８００部、ゼオライト５部から成るコーテ
ィング液を調整する。このコーティング液と、平均径５
０μｍのマグネタイト５ｋｇを回転円盤型流動層コーテ
ィング装置に入れ、これを流動状態にして、１００℃の
加熱下でコーティング液を各マグネタイト粒子にコーテ
ィングする。次いで、このコーティングキャリアを電気
炉に入れ、２６０℃、２時間加熱してシリコーン膜の硬
化を行う。次に複数のマグネタイト粒子が一体に固まっ
た凝集物を篩で除去することにより、二成分系現像剤用
のキャリアを得ることができる。一方、二成分系現像剤
用のトナーとして、ポリスチレン２００部、四級アンモ
ニウム塩０．４部、カーボンブラック１１部の混合物を
２本のロールで加熱混練、冷却し、粉砕分級し、添加剤
としてシリカ０．８部、酸化チタン０．７部を混合し、
平均粒径７μｍのトナーを作製する。上記キャリアとト
ナーを混合してトナー濃度４．５％の二成分系現像剤を
作製することができる。このトナーの帯電量はブローオ
フ法で−１６μｃ／ｇである。

【００５７】以上説明した生成物除去装置２３と、現像
剤のキャリアに極性吸着剤を含ませる構成の代りに、或
いはこれらの構成の少なくとも一方の構成と共に、次の
構成を採用しても、像担持体表面に付着した放電生成物
を除去することもできる。

【００５８】図１に示した画像形成装置は、先に説明し
たように、トナー像より成る可視像を転写材Ｐに転写し
たあとの像担持体表面に付着する転写残トナーを除去す
るクリーニング装置１６を具備しており、このクリーニ
ング装置１６は、像担持体表面に接触するクリーニング
粒子と、このクリーニング粒子を担持するクリーニング
粒子担持体とを有している。そこで、このクリーニング
粒子が生成物除去粒子を兼ねるように構成するのであ
る。具体的には、クリーニング剤Ｃ中のクリーニング粒
子に先に説明した極性吸着剤を含ませ、その極性吸着剤
を像担持体表面に接触させて像担持体表面に付着した放
電生成物を除去する。これにより、クリーニング装置１
６が生成物除去装置を兼ねることになり、専用の生成物
除去装置２３を廃止することもでき、画像形成装置の構
成の簡素化とコストの低減を達成できる。

【００５９】クリーニング粒子には、トナーが付着して
いるが、各クリーニング粒子の外表面には、トナーが付
着していない部分も残っており、その部分に存在する極
性吸着剤を像担持体表面に接触させることによって、像
担持体上の放電生成物を除去することができる。

【００６０】上述のクリーニング粒子の製造方法の一例
を説明する。シリコーン樹脂７５部、カーボンブラック
２部、トルエン７００部、ゼオライト５部から成るコー
ティング液を調整し、このコーティング液と、平均粒径
５０μｍのフェライト５ｋｇを回転円盤型流動層コーテ
ィング装置に入れ、これを流動状態にして、１００℃の
加熱下で上記コーティング液を各フェライトの粒子にコ
ーティングする。次いで、このコーティング粒子を電気
炉に入れ、３００℃、３時間加熱し、シリコーン膜の硬
化を行う。次に複数のフェライト粒子が一体に固まった
凝集物を篩で除去することにより、体積抵抗率が例えば
８．０×１０^９Ω・cmのクリーニング粒子を得ることが
できる。このクリーニング粒子とトナーを混合して、ト
ナー濃度が例えば１．２％のクリーニング剤Cを作製す
ることができる。

【００６１】次に図３に示す画像形成装置においては、
像担持体１を帯電する帯電装置４が、例えば図示する如
きスリーブ状に形成された導電性の帯電粒子担持体２９
と、この帯電粒子担持体２９の外周面に担持された多数
の帯電粒子ＰＢとを有し、帯電粒子ＰＢは像担持体１の
表面に接触している。帯電粒子担持体２９には、像担持
体１の帯電極性と同極性、図の例ではマイナス極性の帯
電電圧が印加され、これによって像担持体１に電荷が注
入され、像担持体表面が所定の極性に均一に帯電され
る。帯電装置４が、像担持体表面に接触する帯電粒子Ｐ
Ｂと、帯電電圧が印加されると共に、帯電粒子ＰＢを担
持する帯電粒子担持体２９とを有しているのである。

【００６２】より具体的に説明すると、帯電粒子担持体
２９は回転可能に支持された導電性で非磁性の電極スリ
ーブとして形成され、その内部に円柱状の磁石体３０が
固定配置されている。帯電粒子担持体２９の直径は例え
ば２５mmに設定され、磁石体３０の長手方向の長さは例
えば２３０mmに設定される。磁石体３０には、その周方
向にＳ極とN極が交互に着磁され、帯電粒子ＰＢは磁性
体を含んでいる。このため、帯電粒子ＰＢは磁石体３０
の磁力によって帯電粒子担持体２９の外周面に担持され
る。スリーブ状の帯電粒子担持体２９は、適宜な方向、
例えば、像担持体１との対向部においてその像担持体表
面の移動方向と逆方向に移動する向き（矢印方向）に回
転駆動される。このときの帯電粒子担持体２９の表面線
速は例えば２００mm/secである。これにより、帯電粒子
ＰＢが像担持体表面に接触しながら循環移動する。帯電
粒子担持体２９には、電源によって例えば−７００Vの
直流帯電電圧が印加され、これによって像担持体表面が
ほぼ−７００Ｖに一様に帯電される。帯電粒子担持体２
９の回転方向を上述のように設定することにより、像担
持体表面の帯電能力を高めることができる。

【００６３】帯電粒子ＰＢの体積抵抗率は１０^５乃至１
０^８Ω・cm程度であることが望ましい。帯電粒子ＰＢの
体積抵抗率がこれよりも低いと、像担持体上にピンホー
ルがあいていた場合、帯電粒子担持体２９の電位が落ち
てしまって像担持体の帯電不良が発生し、逆に帯電粒子
ＰＢの体積抵抗率が上記範囲よりも高いと、今度は帯電
粒子ＰＢに電荷が注入されず、やはり像担持体の帯電不
良が発生するおそれがある。また、帯電粒子ＰＢと像担
持体表面との接触を密にするため、帯電粒子ＰＢの粒径
は或る程度小さいことが好ましく、８０μｍ以下である
ことが望ましい。但し、帯電粒子ＰＢの粒径が小さい
と、帯電粒子ＰＢを磁力によって帯電粒子担持体２９上
に保持することが難しくなるので、帯電粒子ＰＢの粒径
を小さくするために最大磁化が大きな帯電粒子を使用す
る必要がある。

【００６４】スリーブ状の帯電粒子担持体２９と、像担
持体１とのギャップを５００μｍ、帯電粒子担持体２９
上の帯電粒子ＰＢの量を１０ｇにした場合、帯電粒子Ｐ
Ｂは帯電粒子担持体２９と像担持体１との間に幅約２mm
のニップを形成する。

【００６５】図３に示した帯電装置４は、電荷注入によ
り像担持体表面を帯電するものであるが、その電荷注入
が効率よく行われるように、像担持体表面部分の体積抵
抗率が比較的低い像担持体を用いることが望ましい。

【００６６】上述の帯電装置は、導電磁気ブラシ帯電器
などとも称せられているが、この形式の帯電装置は、前
述のように像担持体表面に接触する帯電粒子ＰＢを有し
ている。そこで、この帯電粒子ＰＢが極性吸着剤を含有
した生成物除去粒子を兼ねるように構成することができ
る。具体的には帯電粒子ＰＢ中に先に説明した極性吸着
剤、例えばゼオライトを含ませ、その極性吸着剤を像担
持体表面に接触させて像担持体表面に付着した放電生成
物を除去するのである。これにより帯電装置４が生成物
除去装置を兼ねることになり、図１に示した専用の生成
物除去装置２３を廃止することもでき、画像形成装置の
構成の簡素化とコストの低減を達成できる。

【００６７】電荷注入タイプの帯電装置を用いると、放
電生成物が発生しないか、またはその発生量が極く少な
くなるとされているが、本発明者の実験によると、図３
に示した電荷注入タイプの帯電装置４を用いたときも、
像担持体表面に放電生成物が少量付着することが明らか
となっている。これは、この帯電装置４を用いたとき
も、その作動によって放電生成物が少量発生するか、或
いは画像形成装置の他の装置、例えば転写装置１１の作
動によって放電生成物が発生するものと考えられる。い
ずれにしても、電荷注入タイプの帯電装置を用いたとき
も、放電生成物は発生し、その放電生成物を上述した構
成によって効率よく像担持体表面から除去し、異常画像
の発生を阻止することができる。

【００６８】次に上述の帯電粒子ＰＢの製造方法の一例
を説明する。シリコーン樹脂７５部、カーボンブラック
５部、トルエン７００部、ゼオライト５部から成るコー
ティング液を調整し、このコーティング液と、平均粒径
５０μｍのフェライト５kgを、回転円盤型流動層コーテ
ィング装置に入れ、これを流動状態にして、１００℃の
加熱下でコーティング液を各フェライト粒子にコーティ
ングする。次いで、このコーティング粒子を電気炉に入
れ、３００℃、３時間加熱し、シリコーン膜の硬化を行
う。次いで、複数のフェライト粒子が一体に固まった凝
集物を篩で除去することにより帯電粒子を得ることがで
きる。

【００６９】図３に示した画像形成装置の他の構成は、
図１に示した画像形成装置の基本構成と異なるところは
ない。但し、図３に示した帯電装置４によって像担持体
を前述のように−７００Ｖに帯電するときは、これに応
じた静電潜像（画像部）の表面電位が得られるように
し、かつ現像ローラ８への現像バイアスも、その画像部
と地肌部の表面電位に対応した値に設定すべきである。
また、図３に示した帯電装置４の構成と、図１に関連し
て先に説明した生成物除去装置２３、現像装置６のキャ
リアの構成、クリーニング装置１６のクリーニング粒子
の構成を適宜組み合わせ、像担持体表面の放電生成物の
除去効率を一層高めるように構成することもできる。図
１に示した各要素に対応する図３における各要素には、
図１に付した符号と同一の符号を付してある。

【００７０】ところで、先にも説明したように、以上説
明した画像形成装置の像担持体として、アモルファスシ
リコン系の表面層を有する感光体や、フィラーを分散し
た表面層を有する感光体を用いると、像担持体表面の経
時的な摩耗をなくし、或いはその摩耗量を極く少なくで
き、像担持体の寿命を伸ばすことができる。しかも、こ
のような表面硬度の高い像担持体を用いても、前述の各
構成によって、像担持体表面に付着した放電生成物を効
率よく除去できるので、異常画像の発生を阻止すること
ができる。フィラーとしては、例えば酸化スズや、アル
ミナ粉などを用いることができる。

【００７１】

【発明の効果】本発明によれば、像担持体表面に付着し
た放電生成物を生成物除去粒子によって効率よく除去す
ることができ、異常画像の発生を効果的に防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置の一例を示す部分断面図である。

【図２】帯電装置近傍の絶対湿度と、像担持体への放電
生成物の付着量の関係の一例を示す図である。

【図３】画像形成装置の他の例を示す部分断面図であ
る。

【符号の説明】

１像担持体４帯電装置６現像装置１１転写装置１６クリーニング装置２５粒子担持体２８温湿度センサ２９帯電粒子担持体ＰＡ生成物除去粒子ＰＢ帯電粒子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 15/02 １０１Ｇ０３Ｇ 21/00 ３１０２Ｈ２００ 15/08 ５０７３１６ 15/24 15/08 ５０７Ｘ 9/10 ３６１ (72)発明者野口愛乃東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者谷川清東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内Ｆターム(参考） 2H005 BA07 CB07 CB10 CB13 2H068 AA04 CA06 CA33 CA60 2H077 AB14 AB15 AC04 AD06 AD13 AD35 EA03 EA11 GA04 2H078 AA13 BB01 BB12 CC08 CC10 DD03 DD15 DD29 DD39 DD40 DD41 DD43 DD47 DD53 DD57 DD64 DD69 2H134 GA01 GB02 GB03 GB06 HB00 HB16 HC05 HC06 HC12 HD00 HD14 HF00 HF12 HF13 KA30 KB05 KG01 KG03 KG07 KG08 KH01 KH06 KH15 2H200 FA02 FA09 GA17 GA18 GA23 GA34 GA43 GA45 GA46 GA49 GB02 GB12 GB13 GB14 GB36 GB37 HA02 HA21 HA29 HB12 HB17 HB22 HB47 JA03 JB06 LB12 LB13 LB15 LB21 LB22 LB35 LB36 LB37 LC09 MA04 MA08 MA12 MA13 MA14 MA17 MA20 MB04 MC13 MC15 PA10 PB27 PB28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、該像担持体を帯電する帯電
装置と、該帯電装置によって帯電された像担持体に静電
潜像を形成する潜像書込み手段と、該静電潜像を可視像
化する現像装置と、該可視像を転写材に転写する転写装
置とを有する画像形成装置において、像担持体表面に付着した放電生成物を吸着する極性吸着
剤を含有した生成物除去粒子を像担持体表面に接触させ
ることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記生成物除去粒子が磁性体を含有し、
該生成物除去粒子を磁力によって担持する粒子担持体を
具備する請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記生成物除去粒子を循環移動させる請
求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】温湿度センサを設け、該温湿度センサに
よって画像形成装置内の絶対湿度が所定値以上となった
ことが検出された時、前記生成物除去粒子を循環移動さ
せる請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】前記現像装置が、キャリアとトナーを有
する二成分系現像剤を用いて静電潜像をトナー像として
可視像化する現像装置として構成され、該キャリアが前
記生成物除去粒子を兼ねている請求項１に記載の画像形
成装置。
【請求項６】トナー像より成る可視像を転写材に転写
したあとの像担持体表面に付着する転写残トナーを除去
するクリーニング装置を具備し、該クリーニング装置
は、像担持体表面に接触するクリーニング粒子と、該ク
リーニング粒子を担持するクリーニング粒子担持体とを
有し、該クリーニング粒子が前記生成物除去粒子を兼ね
ている請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項７】前記帯電装置が、像担持体表面に接触す
る帯電粒子と、帯電電圧が印加されると共に前記帯電粒
子を担持する帯電粒子担持体とを有し、該帯電粒子が前
記生成物除去粒子を兼ねている請求項１に記載の画像形
成装置。
【請求項８】前記極性吸着剤は、ゼオライト、シリカ
アルミナ系吸着剤、シリカゲル、アルミナゲル、活性ア
ルミナ、活性白土のうちの少なくとも１つより成る請求
項１乃至７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】前記極性吸着剤はゼオライトより成り、
該ゼオライトの分子構造の酸素環が６員環以上である請
求項１乃至７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１０】前記像担持体が、アモルファスシリコ
ン系表面層を有する感光体か、又はフィラーを分散した
表面層を有する感光体より成る請求項１乃至９のいずれ
かに記載の画像形成装置。