JP2003241487A

JP2003241487A - 画像形成装置、及びプロセスカートリッジ

Info

Publication number: JP2003241487A
Application number: JP2002045014A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Suzuki; 淳鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2002-02-21
Publication date: 2003-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】装置の大型化やコストアップを抑制し、かつ
いずれの環境条件下においても安定して像担持体表面の
帯電を行うことで、長期にわたって良好な画像を形成す
る。【解決手段】導電性の帯電清掃ローラ２の外周面を多
孔質状に形成し、帯電清掃ローラ２と感光ドラム１表面
との間に清掃補助粒子ｚを介在させることで、直接帯電
を促進することで、所定の電位にムラなく均一に帯電で
きる。さらに温湿度センサ３からの情報に基づいて、制
御装置４により、帯電清掃ローラ２に印加する交流電圧
におけるピーク間電圧の値を、可能な限り帯電性を高め
られるように低温低湿環境下では大きく、高温高湿環境
下では帯電ムラを生じにくくして、「象肌」や像担持体
のゴーストを抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザプリンタ、
複写機、ファクシミリ等の電子写真記録方式を利用した
画像形成装置及びプロセスカートリッジに関し、詳しく
は、接触帯電方式、現像同時クリーニング方式を採用し
た、クリーナレスの画像形成装置及びプロセスカートリ
ッジに係る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、画像形成装置全体の小型化、
廃トナーの発生なしによるエコロジー対応、感光ドラム
の長寿命化、１ページ当たりの現像剤であるトナーの消
費量削減等を目的として、転写材（例えば紙、透明フィ
ルム）に対するトナー像転写後に感光ドラム表面に残留
しているトナー（以下「転写残トナー」という。）のク
リーニング手段を、現像手段が兼用することにより、専
用のクリーニング手段をなくした「現像同時クリーニン
グ」、「クリーナレス」と呼ばれる画像形成装置があ
る。

【０００３】上述の「現像同時クリーニング」、「クリ
ーナレス」の画像形成装置において、帯電手段としては
特開平０４−２０９８６号公報にて示されている。より
詳しくは、特開平０４−２０９８６号公報の帯電手段
は、回転ブラシにより感光ドラム上の転写残トナーを攪
乱し、非パターン化を促進すると同時に、直流電圧と交
流電圧とを印加し、放電により感光ドラム表面を均一に
帯電するようにし、かつ「クリーナレス」を達成してい
る。

【０００４】このときの交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐ
と帯電効率との関係を模式的に示したものが図１４であ
る。図１４中では、Ｌ点が安定放電点であり、それ以上
のピーク間電圧では安定して放電が行われることによ
り、感光ドラムの電位は印加した直流電圧とほぼ同様の
収束電位になる（安定放電点に相当するピーク間電圧以
上で帯電電位が収束することより、以降は帯電電位を収
束させるピーク間電圧を「帯電電位収束電圧」とい
う。）。

【０００５】したがって、前述のような導電性弾性体に
直流成分と交流成分を重畳させた電圧印加を行う方式の
帯電手段では、帯電の安定化のため、帯電電位収束電圧
より大きなピーク間電圧を印加した構成を採っている。

【０００６】一方、放電を用いない直接帯電方式の帯電
手段を用いた「現像同時クリーニング」、「クリーナレ
ス」の画像形成装置としては、特開平１０−３０７４５
５号公報に示されている。より詳しくは、接触帯電部材
と感光ドラムの接触部に導電性の帯電促進粒子を介在さ
せ、直流電圧のみを印加し、印加した直流電圧とほぼ同
等の感光ドラムの表面電位を得るものである。この方式
は、放電を積極的に用いていないため、オゾンの発生が
ない。また、積極的に放電を用いていないため、放電生
成物の感光ドラムへの付着を抑制でき、高温高湿環境下
での画像流れなどの問題を防止している。

【０００７】さらに、前述した直接帯電方式の帯電手段
を用いた「現像同時クリーニング」、「クリーナレス」
の画像形成装置の中には、像担持体の清掃部材を兼ねる
接触帯電部材に対して、直流電圧にピーク間電圧が帯電
電位収束電圧未満の範囲である交流電圧を重畳して印加
する方式の画像形成装置が提案されている。このような
画像形成装置では、接触帯電部材に現像剤等が付着する
ことを抑制して帯電不良を防止することで、長期にわた
って高品位な出力画像を得ることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た像担持体の清掃部材を兼ねる接触帯電部材に対して、
直流電圧にピーク間電圧が帯電電位収束電圧未満の範囲
である交流電圧を重畳して印加する方式の画像形成装置
では、画像形成装置が使用される環境条件により以下の
ような問題が生じることがあった。

【０００９】高温高湿環境では、ハーフトーン画像の出
力を行った際、特に微小なドットが再現されず、散り散
りに飛び散る現象が生じた（ハーフトーン画像が総じて
ザラザラとした印象となるため、以下この画像欠陥を
「象肌」という。）。

【００１０】これは、感光ドラムが接触帯電部材により
所定の電位に帯電された際、交流電圧の印加によって微
少な電位むらが生じ、現像の際にこの電位むらが可視化
されて視認されるものと考えられる。

【００１１】また、高温高湿環境では、低温低湿環境に
画像形成装置が設置された場合に比較して、感光ドラム
表層の抵抗値が低下する傾向にあり、直接帯電の効率が
向上する。よって、接触帯電部材に印加される電圧の変
化に追従して電位むらが生じやすく、現像手段により前
述の電位むらが顕像化されることで「象肌」が発生しや
すくなる。

【００１２】なお、前述の「象肌」は、例えば反射濃度
計（マクベス１２００）で０．５以下の濃度となるハー
フトーンで顕著に発生した。

【００１３】一方、低温低湿環境では清掃部材を兼ねる
接触帯電部材が汚れた際に、高温高湿環境中に画像形成
装置が設置された場合に比較し、印字枚数（画像形成枚
数）が増加するに従っていわゆる感光ドラムゴースト
（感光ドラムの前周に形成した画像が、履歴となって次
周に形成される画像にも現れる現象で、感光ドラムの帯
電不足に起因する場合にはポジ画像となって現れる。）
が発生しやすいことが分かった。

【００１４】なお、清掃部材を兼ねる接触帯電部材とし
て、低温低湿環境で抵抗が高くなりがちな性質を有する
材質で形成されたものを用いた場合、特に前述の感光ド
ラムゴーストが生じやすい傾向にある。

【００１５】したがって、低温低湿環境では良好な帯電
性能を維持するため、特に接触帯電部材の汚れを抑制す
る必要がある。

【００１６】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
ものであり、装置の大型化やコストアップを抑制し、か
ついずれの環境条件下においても安定して像担持体表面
の帯電を行うことで、長期にわたって良好な画像を得る
ことができる、クリーナレスシステムを用いた画像形成
装置及びプロセスカートリッジを提供することを目的と
するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
像担持体表面を帯電し、露光して静電潜像を形成し、前
記静電潜像をトナーによって現像し、現像によって前記
像担持体表面に形成されたトナー像を被転写材に転写
し、トナー像転写後に前記像担持体表面に残ったトナー
を現像手段によって回収する画像形成装置において、前
記像担持体表面に接触する外周面が多孔質状に形成され
た可撓性の帯電清掃部材と、前記帯電清掃部材に少なく
とも画像形成時には直流電圧とピーク間電圧が帯電電位
収束電圧未満の交流電圧とが重畳された帯電バイアスを
印加する帯電バイアス印加電源と、を有する帯電手段
と、前記像担持体と前記帯電清掃部材との接触部に介在
された清掃補助粒子と、前記帯電バイアス印加電源を制
御する制御手段と、画像形成装置本体が設置された環境
を検知する環境検知手段と、を備え、前記制御手段は、
前記帯電バイアス印加電源が前記帯電清掃部材に印加す
る帯電バイアスのうちの交流電圧におけるピーク間電圧
を、前記環境検知手段が検知した環境についての情報に
基づいて制御する、ことを特徴とする。

【００１８】請求項２に係る発明は、像担持体表面を帯
電し、露光して静電潜像を形成し、前記静電潜像をトナ
ーによって現像し、現像によって前記像担持体表面に形
成されたトナー像を被転写材に転写し、トナー像転写後
に前記像担持体表面に残った残留トナーを現像手段によ
って回収する画像形成装置において、前記像担持体表面
に接触する外周面が多孔質状に形成された可撓性の帯電
清掃部材と、前記帯電清掃部材に少なくとも画像形成時
には直流電圧とピーク間電圧が帯電電位収束電圧未満の
交流電圧とが重畳された帯電バイアスを印加する帯電バ
イアス印加電源と、を有する帯電手段と、前記像担持体
と前記帯電清掃部材との接触部に介在された清掃補助粒
子と、前記帯電バイアス印加電源を制御する制御手段
と、画像形成装置本体が設置された環境を検知する環境
検知手段と、を備え、前記帯電清掃部材は、前記転写残
トナーを前記像担持体表面から剥ぎ取って前記像担持体
表面を所定の電位に帯電するとともに、前記像担持体の
回転方向下流側に吐き出す帯電清掃部材であり、前記制
御手段は、前記帯電バイアス印加電源が前記帯電清掃部
材に印加する帯電バイアスのうちの交流電圧におけるピ
ーク間電圧を、前記環境検知手段が検知した環境につい
ての情報に基づいて制御する、ことを特徴とする。

【００１９】請求項３に係る発明は、請求項１又は２に
記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前記帯
電バイアス印加電源が前記帯電清掃部材に印加する交流
電圧のピーク間電圧を、５００Ｖ以上でかつ帯電電位収
束電圧未満の範囲で変化させる、ことを特徴とする。

【００２０】請求項４に係る発明は、請求項１ないし３
のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記清
掃補助粒子は、粒径が０．１〜３μｍ以下であり、抵抗
が１０^１２Ω・ｃｍ以下である、ことを特徴とする。

【００２１】請求項５に係る発明は、請求項１ないし４
のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記像
担持体と前記帯電清掃部材との接触部において、前記像
担持体表面と前記帯電清掃部材表面とが速度差をもつ、
ことを特徴とする。

【００２２】請求項６に係る発明は、請求項１ないし５
のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記静
電潜像をトナーによって現像する現像手段を備え、前記
現像手段は、前記像担持体に接触する現像部材を有す
る、ことを特徴とする。

【００２３】請求項７に係る発明は、請求項１ないし６
のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記静
電潜像の現像に使用されるトナーは、形状係数ＳＦ１が
１００〜１５０、形状係数ＳＦ２が１００〜１４０であ
る、ことを特徴とする。

【００２４】請求項８に係る発明は、複数の像担持体表
面を複数の帯電手段によって帯電し、露光によって複数
の像担持体表面のそれぞれに静電潜像を形成し、これら
静電潜像をそれぞれ異なる色の複数色のトナーによって
現像し、現像によって前記複数の像担持体表面に形成さ
れたトナー像を被転写材に順次に転写する画像形成装置
において、前記像担持体表面に接触する外周面が多孔質
状に形成された可撓性の帯電清掃部材と、前記帯電清掃
部材に少なくとも画像形成時には直流電圧とピーク間電
圧が帯電電位収束電圧未満の交流電圧とが重畳された帯
電バイアスを印加する帯電バイアス印加電源と、を有す
る少なくとも１つの帯電手段と、前記像担持体と前記帯
電清掃部材との接触部に介在された清掃補助粒子と、前
記帯電バイアス印加電源を制御する制御手段と、画像形
成装置本体が設置された環境を検知する環境検知手段
と、を備え、前記制御手段は、前記帯電バイアス印加電
源が前記帯電清掃部材に印加する帯電バイアスのうちの
交流電圧におけるピーク間電圧を、前記環境検知手段が
検知した環境についての情報に基づいて制御する、こと
を特徴とする。

【００２５】請求項９に係る発明は、請求項８に記載の
画像形成装置において、前記被転写材が、被記録媒体と
しての転写材である、ことを特徴とする。

【００２６】請求項１０に係る発明は、請求項８に記載
の画像形成装置において、前記被転写材が、中間転写体
である、ことを特徴とする。

【００２７】請求項１１に係る発明は、請求項８又は９
に記載の画像形成装置において、前記複数の像担持体の
うち、画像形成の際にはじめにトナー像が形成される像
担持体には、前記複数色のトナーのうちの最も視感度の
低い色のトナーによってトナー像が形成される、ことを
特徴とする。

【００２８】請求項１２に係る発明は、少なくとも像担
持体と帯電手段とを一体に構成し、画像形成装置本体に
対して着脱自在に装着されるプロセスカートリッジにお
いて、前記帯電手段が、請求項１ないし１１のいずれか
に記載の帯電手段である、ことを特徴とする。

【００２９】〔作用〕本発明によると、帯電部材である
帯電清掃部材は、転写後に像担持体に残留した現像剤
（トナー）を剥ぎ取るとともに、ピーク間電圧が帯電電
位収束電圧未満の範囲である交流電圧が重畳して印加さ
れることで、直流電圧のみを印加した場合に対して、像
担持体表面を所定の電位にムラなく均一に帯電し、直接
注入帯電が支配的な帯電を実現することができる。

【００３０】また、前述のとおり交流電圧の印加を行っ
ても放電の影響を受けないため、帯電清掃部材に付着し
たトナーが正極性化せず、帯電清掃部材と像担持体の表
面との電位差により像担持体の回転方向下流側に吐き出
すことができる。

【００３１】さらに、帯電清掃部材上に存在する清掃補
助粒子が、現像剤粒子間に介在して電荷付与を行う、い
わゆるマイクロキャリヤとして作用してトナーを負極性
化するとともに、帯電清掃部材とトナーの間に介在する
ことでスペーサキャリヤとしても作用して、帯電清掃部
材に付着しているトナーを効果的に吐き出すことができ
る。

【００３２】さらにまた、環境検知手段により得られた
情報に基づいて、帯電清掃部材に印加する交流電圧にお
けるピーク間電圧の値を、可能な限り帯電性を高められ
るように低温低湿環境下では大きく、高温高湿環境下で
は帯電ムラを生じにくくするために小さくするように制
御を行うことで、それぞれの環境下で発生する「象肌」
や像担持体のゴーストを抑止することができる。

【００３３】よって、いずれの環境条件下においても、
充分に像担持体表面の帯電を行え、かつ帯電清掃部材か
らトナーを吐き出すのに好適な交番電界を形成すること
が可能となり、帯電清掃部材の汚染を防止して長期にわ
たり安定した帯電性を得ることができる。

【００３４】請求項３の発明によると、帯電清掃部材に
印加される交流電圧のピーク間電圧を、５００Ｖ以上で
かつ帯電電位収束電圧未満の範囲で変化させるように制
御を行うことで、放電による作用を抑えて帯電清掃部材
に付着した現像剤が正極性化することを防止し、帯電清
掃部材と像担持体の表面との電位差により効率良く帯電
清掃部材から吐き出すことができる。

【００３５】請求項４の発明によると、清掃補助粒子の
粒子抵抗を１０^１２Ω・ｃｍ以下とし、帯電清掃部材と
像担持体の接触部に介在させることで、像担持体に対し
帯電清掃部材の緻密な接触性と接触抵抗を維持し、さら
に帯電性を向上することが可能となる。

【００３６】請求項５の発明によると、帯電清掃部材を
像担持体に対して速度差を持って駆動することにより、
機械的な摺擦力を高めて帯電清掃部材からの現像剤剥ぎ
取り性を向上させ、安定した帯電性を得ることができ
る。

【００３７】請求項６の発明によると、現像手段を、現
像剤担持体が像担持体に接触する接触現像手段とするこ
とで、非接触現像（ジャンピング現像）でバックコント
ラスト（帯電された像担持体の表面電位と現像直流電圧
の差分の絶対値）の大小により左右されやすい「かぶ
り」を抑制し、現像部材（現像剤担持体）による機械的
な摺擦力によって帯電清掃部材から吐き出された転写残
トナーを掻き取って、転写残トナーを効率良く現像部で
回収することが可能となる。

【００３８】請求項７の発明によると、形状係数ＳＦ１
が１００〜１５０、形状係数ＳＦ２が１００〜１４０で
ある現像剤を用いることで、感光ドラム表面から現像剤
を被転写材や中間転写体に転写する際の転写効率が向上
し、転写後に像担持体に残留する現像剤を減らすことが
できる。また、現像剤が帯電清掃部材に付着した際も、
その吐出しが容易に行えるため、長期にわたってクリー
ナレスシステムの安定化を図ることができる。

【００３９】一方、請求項８に係る発明によると、例え
ばタンデム方式のカラーの画像形成装置において、長期
にわたり高品位な画像が得られる安定性と装置の小型化
の両立を図れる。

【００４０】さらに、少なくとも像担持体と帯電手段と
を一体的に形成したプロセスカートリッジが上述の画像
形成装置に着脱自在とすることにより、トナー補給や寿
命を過ぎた像担持体の交換等、種々のメンテナンス作業
に係る使用者の労力を軽減し、簡単な操作で安定した出
力画像が得られるようになる。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。なお、各図面において同一
の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすもの
であり、これらについての重複説明は適宜省略した。

【００４２】＜実施の形態１＞本実施の形態に係る画像
形成装置では、少なくともその外周面が多孔質状で、可
撓性を有する接触帯電手段が像担持体に当接されてお
り、この接触帯電手段には直流電圧にピーク間電圧が帯
電電位収束電圧未満の範囲である交流電圧が重畳して印
加される。また、少なくとも接触帯電手段と像担持体と
の接触部には、清掃補助粒子供給手段から供給された清
掃補助粒子が介在する。

【００４３】また、接触帯電手段は、転写後に像担持体
上に残留した現像剤を剥ぎ取るとともに、像担持体表面
を所定の電位に帯電し、かつ像担持体の回転方向下流側
に現像剤を吐き出す帯電清掃部材として機能する。な
お、接触帯電清掃部材から吐き出された現像剤は、像担
持体に接触して配設した現像手段により、現像同時クリ
ーニングが行われて再利用される。

【００４４】さらに、本実施の形態に係る画像形成装置
には、温湿度センサが配置され、像担持体近傍の環境状
態を検知する。一方、制御手段は温湿度センサによって
得られた情報を利用し、あらかじめ記憶手段に記憶され
た環境状態情報に基づいて、帯電手段に印加を行う交流
電圧のピーク間電圧を可変調整することを特徴とする。
以下、さらに詳述する。

【００４５】図１に、本発明に係る画像形成装置の一例
を示す。同図は画像形成装置の概略構成を示す縦断面図
である。

【００４６】同図中の符号１は像担持体としてのドラム
型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）を
示している。感光ドラム１は、本実施の形態では直径３
０ｍｍの負極性ＯＰＣ感光体（ドラム状ネガ感光体）で
ある。この感光ドラム１は、図１中の矢印Ｒ１方向に、
その周面の移動速度（プロセススピード）が５０ｍｍ／
ｓｅｃとなるように回転駆動される。

【００４７】符号２は感光ドラム１に所定の押圧力をも
って接触させて配設した、帯電清掃部材としての弾性ロ
ーラ（以下「帯電清掃ローラ」という。）を示す。この
帯電清掃ローラ２は、導電性を有している。符号ｎは感
光ドラム１と帯電清掃ローラ２との帯電ニップ部を示
す。なお、効率良く直接帯電を行うためには、この帯電
ニップ部ｎにおいて感光ドラム１と帯電清掃ローラ２と
の接触面積を大きく取る必要があり、本実施の形態では
帯電清掃ローラ２の周面を多孔質状とすることで、最大
限の接触面積を得られるようにした。

【００４８】上述の帯電清掃ローラ２は、その外周面に
導電性を有する清掃補助粒子ｚ（後に詳述）を保持（担
持）しており、感光ドラム１と帯電清掃ローラ２との帯
電ニップ部ｎには、清掃補助粒子供給手段から供給され
る清掃補助粒子ｚが介在している。

【００４９】本実施の形態での清掃補助粒子ｚの供給
は、清掃補助粒子供給手段１０の規制ブレード１０ａに
よって行われる。この規制ブレード１０ａを感光ドラム
１周面に当接し、感光ドラム１と規制ブレード１０ａと
の間に清掃補助粒子ｚを貯留・保持させ、清掃補助粒子
ｚを感光ドラム１周面に塗布することによって帯電清掃
ローラ２に供給する構成を採る。

【００５０】また、本実施の形態では清掃補助粒子ｚと
して、比抵抗が約１０^６Ω・ｃｍ、平均粒径約１μｍの
酸化亜鉛を用いた。

【００５１】帯電清掃ローラ２は帯電ニップ部ｎにおい
て感光ドラム１表面の移動方向（矢印Ｒ１方向）と逆方
向（カウンタ方向）に回転駆動され、感光ドラム１周面
に対して速度差を持って接触する。符号Ｍはこの帯電清
掃ローラ２の駆動源である。また画像形成装置の画像形
成時（画像記録時）には帯電清掃ローラ２に帯電バイア
ス印加電源Ａ１から所定の帯電バイアスが印加される。
これにより、感光ドラム１の周面が直接帯電（注入帯
電）方式で所定の極性・電位に、接触帯電処理される。
なお、本実施の形態においては、帯電清掃ローラ２と帯
電バイアス印加電源Ａ１とによって帯電手段を構成して
いる。

【００５２】本実施の形態では帯電清掃ローラ２の周面
の移動速度は７５ｍｍ／ｓｅｃとした。ここで、帯電清
掃ローラ２の周面の移動速度は、この周面に何も当接さ
れない状態での平均外径を有する所定の点が、帯電清掃
ローラ２の回転により移動する速度とした。また帯電清
掃ローラ２と感光ドラム１との周速差を、両者の回転速
度比とすると、本実施の形態では周速差はカウンタ方向
に１５０％である。

【００５３】帯電清掃ローラ２の詳細については、後述
することとする。

【００５４】本実施の形態では帯電バイアス印加電源Ａ
１により、帯電清掃ローラ２の芯金２ａに対して、ＤＣ電圧：−７００ＶＡＣ電圧：ピーク間電圧０．５〜１．２ｋＶ、周波数
１．８ｋＨｚ、ｓｉｎ波の重畳電圧を印加することより、感光ドラム１周面がこ
の印加ＤＣ電圧とほぼ等しい電圧（約−７００Ｖ）に直
接帯電される。

【００５５】なお、本実施の形態の画像形成装置では、
画像形成装置内部に環境検知手段として温湿度検知器
（温湿度センサ）３を配置し、この温湿度検知器３より
の出力値を基に、感光ドラム１の帯電特性を類推して、
上述の帯電清掃ローラ２の芯金２ａに対するＡＣ成分の
ピーク間電圧を、前述した０．５〜１．２ｋＶの範囲で
変化させる。

【００５６】一方、画像形成装置内（及び画像形成装置
が設置された雰囲気中）に含まれる水分量が多い程、感
光ドラム１の吸湿の度合いが大きくなり、その表層抵抗
が低下して、直接帯電作用の効率が上がるという傾向が
ある。この逆に、画像形成装置内（及び画像形成装置が
設置された雰囲気中）に含まれる水分量が少ない程、感
光ドラム１の吸湿の度合いが少なくなり、感光ドラム表
層の抵抗が増大して、直接帯電作用の効率が下がるとい
う傾向がある。

【００５７】前述の問題点を踏まえ、本実施の形態では
特に温度と湿度とを関連付けることによって、画像形成
装置内の雰囲気中に含まれる水分量と、前述の含有水分
量に対応した感光ドラム１の表層抵抗を類推し、帯電清
掃ローラ２に印加する交流電圧のピーク間電圧値を最適
化する方法を取った。

【００５８】以下に、図２に示すフローチャートに沿
い、本実施の形態の画像形成装置で行われる、温湿度検
知器３を用いた帯電清掃ローラ２に対するＡＣ電圧印加
制御について述べる。

【００５９】画像形成装置に設けられた操作パネル（不
図示）、又は画像形成装置外部に接続されたコンピュー
タ（不図示）より画像形成命令が出される（Ｓ１）と、
温湿度検知器３により検知（Ｓ２）された画像形成装置
内の温湿度の測定情報が、画像形成装置全体の制御を行
う制御手段（ＣＰＵ）４（図１参照）に入力される（Ｓ
３）。

【００６０】前述の温湿度測定情報を受けた制御手段
（ＣＰＵ）４は、あらかじめ記憶部５（図１参照）に記
憶された図１５に示す制御マトリックスとの比較を行い
（Ｓ４）、帯電清掃ローラ２に対して印加する交流電圧
のピーク間電圧を、各々の環境パターンに適合した値に
変化させるように、帯電バイアス印加電源Ａ１に対する
制御を行う（Ｓ５）。

【００６１】図１５に示す制御マトリックスでは、環境
条件を温度と湿度との組み合わせで６種類のパターンに
分類し、帯電清掃ローラ２に対してそれぞれの環境パタ
ーン下で最適なＡＣ印加電圧制御（交流電圧のピーク間
電圧値制御）を行う。

【００６２】すなわち、測定された温度が１５℃未満で
湿度が５０％未満の場合は、帯電の交流電圧のピーク間
電圧値を１．２ｋＶとし、測定された温度が１５℃未満
で湿度が５０％以上の場合は、帯電の交流電圧のピーク
間電圧値を１．０ｋＶに制御する。さらに、測定された
温度が１５℃以上３５℃未満で湿度が５０％未満の場合
は、帯電の交流電圧のピーク間電圧値を０．８ｋＶとす
る。また、測定された温度が１５℃以上３５℃未満で湿
度が５０％以上の場合は、帯電の交流電圧のピーク間電
圧値を０．６ｋＶとする。また、測定された温度が３５
℃以上で湿度が５０％未満の場合は、帯電の交流電圧の
ピーク間電圧値を０．７ｋＶとする。測定された温度が
３５℃以上で湿度が５０％以上の場合は、帯電の交流電
圧のピーク間電圧値を０．５ｋＶとする。

【００６３】なお、本実施の形態の画像形成装置では、
温湿度検知器３による検知動作（Ｓ２）が、画像形成命
令が出される（Ｓ１）毎に実行されるが、使用される感
光ドラムの温湿度特性等を鑑みて、その実行回数を減ら
してもよい。

【００６４】また、本実施の形態の画像形成装置では、
環境条件を６つのパターンに分類し、それぞれの環境パ
ターンに応じて交流電圧のピーク間電圧値制御を行う
が、使用される感光ドラムの温湿度特性等を鑑みて、上
述のパターン数の増減を行ってもよい。

【００６５】以上までの過程で感光ドラム１表面は一様
に帯電され、続いてレーザビームスキャナ（露光装置）
６によって目的の画像情報の走査露光する。走査露光に
より感光ドラム１表面に目的の画像情報に対応した静電
潜像が形成される。

【００６６】図１中の符号７は現像器（現像手段）を示
す。本実施の形態の現像器７は、現像剤として非磁性一
成分トナー（ネガトナー）を用いた反転現像器である
（以下、現像剤のことを適宜「トナーＴ」という。）。
なお、非磁性一成分トナーについての詳細は後述する。

【００６７】現像器７は、感光ドラム１に接触して図１
中の矢印Ｒ３方向に回転しながら現像を行う現像ローラ
７ａ、現像ローラ７ａに非磁性トナーＴを同図中の矢印
Ｒ４方向に回転することによって供給するトナー供給手
段としての供給ローラ７ｂ、現像ローラ７ａ上のトナー
Ｔの塗布量及び帯電量を規制するトナー規制手段として
の現像ブレード７ｃ、矢印Ｒ５方向に回転してトナーＴ
を供給ローラ７ｂに供給するとともに、非磁性一成分ト
ナーＴを撹拌する撹拌部材７ｄ等からなる。

【００６８】本実施の形態では剛体である感光ドラム１
に対し接触して現像を行う構成を採るため、現像ローラ
７ａは弾性を有することが望ましい。その弾性層として
はシリコーンゴムを用いたが、弾性層に使用するゴムと
しては、その他ＮＢＲ（ニトリルゴム）、ブチルゴム、
天然ゴム、アクリルゴム、ヒドリンゴム、ウレタンゴム
等、一般的に用いられるゴムが使用可能である。通常、
上述のゴム材料のオイル含浸量を多くすることで、低硬
度化が図られる。現像ローラ７ａを単層とする場合に
は、トナーへの帯電付与性の観点から、負帯電性トナー
を用いた場合には、ウレタンゴム、シリコーンゴム、Ｎ
ＢＲ等が好適に用いられる。また、正帯電性トナーを使
用するのであれば、フッ素ゴム等が好適に用いられる。

【００６９】さらに、弾性層外周にトナーへの帯電を考
慮してコート層を設ける場合には、ポリアミド樹脂、ウ
レタン樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹
脂、又はこれらを混合した樹脂等が好適に用いられる。

【００７０】また、現像ブレード７ｃとしては、現像ロ
ーラ７ａとの当接部が金属又はゴム及び樹脂部材からな
る公知のトナー規制部材が使用可能である。本実施の形
態では、ステンレス製の薄板（厚さ約０．１ｍｍ）の先
端部から約２ｍｍの位置を現像ローラ７ａと反対方向に
折り曲げたものであり、この折り曲げ部が現像ローラ７
ａに若干食い込む状態で接触するものを使用した。

【００７１】攪拌部材７ｄにより攪拌されたトナーＴが
矢印Ｒ３方向に回転する現像ローラ７ａと、矢印Ｒ４方
向に回転する供給ローラ７ｂとの摺擦によって現像ロー
ラ７ａ上に供給される。現像ローラ７ａ上のトナーＴは
現像ブレード７ｃによって所望の帯電量が付与されると
ともに、トナー量が規制され、現像ローラ７ａ上に適宜
トナーが担持される。

【００７２】現像ローラ７ｃ上に担持されたトナーは、
感光ドラム１と接触する部位、すなわち現像部位に到達
すると、現像バイアス印加電源Ａ２から現像ローラ７ａ
に現像バイアスが印加されることで、感光ドラム１周面
に担持された静電潜像が、現像ローラ７ａの表面に担持
されているトナーＴで反転現像されてトナー像として可
視化される。なお、本実施の形態における現像バイアス
電圧は、ＤＣ電圧：−４００Ｖとした。

【００７３】図１中の符号８は接触転写手段としての中
抵抗の転写ローラを示している。転写ローラ８は、所定
の押圧力をもって感光ドラム１に接触させることによ
り、転写ニップ部ｔを形成し、矢印Ｒ６方向に回転され
る。この転写ニップ部ｔに給紙部（不図示）から所定の
タイミングで記録媒体（被転写材）としての転写材Ｐ
（例えば紙、透明フィルム）が給紙され、かつ転写ロー
ラ８に転写バイアス印加電源Ａ３から所定の転写バイア
ス電圧が印加されることで、感光ドラム１周面のトナー
像が転写ニップ部ｔに給紙された転写材Ｐ表面に順次転
写されていく。

【００７４】本実施の形態で使用の転写ローラ８は、芯
金に中抵抗発泡層を形成した、ローラ抵抗値５×１０^８
Ωのものであり、＋２．０ｋＶの電圧を芯金に印加する
ことによって転写を行う。

【００７５】この際、転写ニップ部ｔにおいて感光ドラ
ム１周面のトナー像は、転写バイアスの影響で転写材Ｐ
側に引かれて積極的に転移する。一方、感光ドラム１周
面の清掃補助粒子ｚは導電性であるため転写材Ｐ側には
積極的には転移せず、感光ドラム１周面に実質的に付着
保持されて残留する。なお、感光ドラム１周面に付着保
持された清掃補助粒子ｚの存在により、感光ドラム１側
から転写材Ｐ側へのトナー像の転写効率が向上する効果
も得られる。

【００７６】図１中の符号９は熱定着方式等の定着装置
を示す。転写ニップ部ｔにおいて感光ドラム１周面のト
ナー像が転写された転写材Ｐは、定着装置９に搬送・導
入され、トナー像の定着を受けて画像形成物（プリン
ト、コピー）として画像形成装置外へ排出される。

【００７７】なお、転写後に感光ドラム１周面に残存し
た転写残トナー及び上述の清掃補助粒子ｚは、感光ドラ
ム１の回転により、感光ドラム１と帯電清掃ローラ２の
帯電ニップ部ｎに搬送され、帯電ニップ部ｎへの清掃補
助粒子ｚの供給と、帯電清掃ローラ２への付着・混入が
生じる。すなわち、感光ドラム１と帯電清掃ローラ２と
が形成する帯電ニップ部ｎに、清掃補助粒子ｚが存在し
た状態で感光ドラム１の接触帯電が行なわれる。

【００７８】なお、本実施の形態の画像形成装置ではク
リーナレス構成を採るため、クリーニングブレード等の
クリーナ（クリーニング装置）は配設されず、したがっ
て転写材Ｐに対してトナー像を転写した後に感光ドラム
１周面に残留する転写残トナーは、感光ドラム１の回転
に伴って帯電ニップ部ｎを経由して現像部位に至り、現
像器７で現像同時クリーニングが行われることにより回
収・再使用される。

【００７９】以下に、現像同時クリーニングについて図
３を用いて説明を行う。

【００８０】図３中、□は感光ドラム１表面に存在する
転写残トナーを示し、○は現像ブレード７ｃを通過し現
像ローラ７ａ上に担持された新しいトナーを示す。記号
中の−はトナーの帯電極性を示すものである。

【００８１】転写残トナー（転写行程において転写材Ｐ
に転写されず、感光ドラム１表面に残ったトナー）は感
光ドラム１と帯電清掃ローラ２との接触部において、感
光ドラム１と帯電清掃ローラ２との摺擦及び後述の清掃
補助粒子ｚの作用を受けることにより、負帯電トナーと
なる。続いて露光工程により感光ドラム１表面の露光部
（画像部）は約−１５０Ｖとなる。さらに現像行程で
は、露光部上の転写残トナーはそのまま感光ドラム１上
に残存し、かつ現像バイアス（−４００Ｖ）と露光部と
の電位差（約２５０Ｖ）により現像ローラ７ａ上に担持
された新しいトナーが露光部に供給（現像）される。同
時に非露光部（非画像部）の負帯電の転写残トナーは、
感光ドラム１上の帯電電位（約−７００Ｖ）と現像バイ
アス（−４００Ｖ）との電位差により現像ローラ７ａ上
に転移する。この際、現像ローラ７ａ上に担持された新
しいトナーは、そのまま現像ローラ７ａ上に残存するこ
とにより、現像同時クリーニングが行われる。

【００８２】ここで、本実施の形態における帯電清掃ロ
ーラ２について詳しく述べる。帯電清掃ローラ２は、芯
金２ａ上に樹脂（例えばウレタン）、導電性粒子（例え
ばカーボンブラック）、硫化剤、発泡剤等により処方さ
れた発泡体の半導電体層２ｂをローラ状に形成すること
により形成される。

【００８３】また、帯電清掃ローラ２には前述の樹脂
（ウレタン等）を用いる他に、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、シリ
コーンゴムや、ＩＲ等に抵抗調整用のカーボンブラック
や金属酸化物等の導電性物質を分散させたゴム材を発泡
したものや、周面のみに発泡処理を施して多孔質状とし
たものを用いることもできる。特に導電性物質を分散せ
ずに、イオン導電性の材料を用いて抵抗調整をすること
も可能である。

【００８４】なお、帯電清掃ローラ２は、少なくとも周
面を微小な多孔質状とすることで、感光ドラム１周面に
対する接触機会を増加させるとともに、転写残トナーが
帯電ニップ部ｔへと流入した際には、空孔がトナーを捕
獲して感光ドラム１周面から引き剥がす役目を果たし、
互いの部材相互の接触を保つことができる。

【００８５】前述のようにして形成された半導電体層２
ｂのローラを、必要に応じて表面を研磨することによ
り、直径１２ｍｍ、長手長さ２００ｍｍの導電性弾性ロ
ーラである帯電清掃ローラ２を作製した。

【００８６】一方、本実施の形態の帯電清掃ローラ２の
ローラ抵抗を測定したところ１００ｋΩであった。ロー
ラ抵抗は、帯電清掃ローラ２の芯金２ａに総圧１ｋｇの
荷重がかかるように直径３０ｍｍのアルミドラムに帯電
清掃ローラ２を圧着した状態で、芯金２ａとアルミドラ
ムとの間に１００Ｖを印加して計測した。

【００８７】なお、帯電清掃ローラ２は電極として機能
することが重要である。つまり、弾性を持たせて被帯電
体との十分な接触状態を得ると同時に、移動する被帯電
体表面を充電するのに十分低い抵抗を有する必要があ
る。一方では被帯電体にピンホールなどの低耐圧欠陥部
位が存在した場合に電圧のリークを防止する必要があ
る。被帯電体として感光ドラム（電子写真感光体）１を
用いた場合、十分な帯電性と耐リークを得るには、帯電
清掃ローラ２が１０^４〜１０^７Ωの抵抗を有することが
望ましい。

【００８８】また、帯電清掃ローラ２の硬度は、硬度が
低すぎると形状が安定しないために被帯電体（感光ドラ
ム１）との接触性が悪くなり、また高すぎると被帯電体
との間に帯電ニップ部ｎを確保できないだけでなく、被
帯電体表面へのミクロな接触性が悪くなるので、アスカ
ーＣ硬度で２５度から５０度が好ましい範囲である。

【００８９】次に、本実施の形態で使用するトナーにつ
いての詳細を述べる。ここで言うトナーとは、トナー粒
子と外添剤とから構成されている。

【００９０】本実施の形態の画像形成装置では、従来よ
り知られている粉砕法、重合法等により得ることができ
るトナーを用いることも可能であるが、特に以下に述べ
るトナー粒子を用いることが好適である。

【００９１】本発明に係るトナー粒子は、画像解析装置
で測定した形状係数ＳＦ１の値が１００〜１５０であ
り、形状係数ＳＦ２の値が１００〜１４０であることが
好ましく、形状係数ＳＦ１の値が１００〜１４０であ
り、形状係数ＳＦ２の値が１００〜１２０であればさら
に好ましい。また、上述の条件を満たし、かつ（ＳＦ
２）／（ＳＦ１）の値を１．０以下とすることにより、
トナー粒子の諸特性のみならず、画像形成装置とのマッ
チングがきわめて良好なものとなる。

【００９２】本発明に用いられる形状係数を示すＳＦ
１、ＳＦ２とは、日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８０
０）を用い、倍率５００倍に拡大したトナー粒子像を１
００個無作為にサンプリングし、その画像情報はインタ
ーフェースを介してニコレ社製画像解析装置（Ｌｕｚｅ
ｘ３）に導入し解析を行い、図４，図５に示す式から算
出し得られた値を本発明においては形状係数ＳＦ１（図
４），形状係数ＳＦ２（図５）と定義した。

【００９３】なお、これらの式中のＭＸＬＮＧはトナー
粒子の投影面の絶対最大長、ＡＲＥＡはトナー粒子投影
面積、ＰＥＲＩは周長である。

【００９４】トナー粒子の形状係数ＳＦ１はトナー粒子
の丸さの度合を示し、１００から大きくなるの伴って球
形から徐々に不定形となる。また形状係数ＳＦ２はトナ
ー粒子の凹凸度合を示し、１００から大きくなるのに伴
ってトナー粒子表面の凹凸が顕著となる。

【００９５】形状係数ＳＦ１が１６０を超える場合に
は、トナー粒子の形状が不定形となるため、トナー粒子
の帯電量分布がブロードになるとともに、現像器７内で
トナー粒子表面が磨砕されやすくなるため、画像濃度の
低下や画像かぶりの一因となる。

【００９６】トナー粒子像の転写効率を高めるために
は、トナー粒子の形状係数ＳＦ２は、１００〜１４０で
あり、（ＳＦ２）／（ＳＦ１）の値が１．０以下である
のがよい。トナー粒子の形状係数ＳＦ−２が１４０より
大きく、（ＳＦ２）／（ＳＦ１）の値が１．０を超える
場合、トナー粒子の表面がなめらかではなく、多数の凹
凸をトナー粒子が有しており、感光ドラム１から転写材
Ｐ等への転写効率が低下する傾向にある。

【００９７】さらには、本発明で使用するトナー粒子と
しては、トナー粒子表面が外添剤（後述する清掃補助粒
子ｚを含む）で被覆されたものを用い、トナー粒子が所
望の帯電量が付与されるようにすることが好ましい。そ
の意味で、トナー粒子表面の外添剤被覆率が、５〜９９
％さらに好ましくは、１０〜９９％であることが好まし
い。

【００９８】トナー粒子表面の外添剤被覆率は、日立製
作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用いトナー粒子像
を１００個無作為にサンプリングし、その画像情報はイ
ンターフェースを介してニコレ社製画像解析装置（Ｌｕ
ｚｅｘ３）に導入する。得られる画像情報は、トナー粒
子表面部分と外添剤部分との明度が異なるため、２値化
して、外添剤部分の面積ＳＧとトナー粒子部分の面積
（外添剤部分の面積も含む）ＳＴとに分けて求め、下記
式により算出する。

【００９９】外添剤被覆率（％）＝（ＳＧ／ＳＴ）×１００

【０１００】外添剤としては、公知に用いられているシ
リカ等があげられる。外添剤は、トナー粒子１００重量
部に対し、０．０１〜１０重量部が用いられ、好ましく
は、０．０５〜５重量部が用いられる。また、外添剤
は、単独で用いても、又複数併用してもよい。それぞ
れ、疎水化処理を行ったものが、より好ましい。

【０１０１】なお，外添剤の添加量が０．０１重量部未
満の場合には、一成分系現像剤の流動性が悪化し、転写
及び現像の効率が低下してしまい、画像の濃度ムラや画
像部周辺にトナーが飛び散ってしまう、いわゆる飛び散
りが発生する。一方、外添剤の量が１０重量部を超える
場合には、過多な外添剤が感光ドラム１や現像ローラ７
ａに付着してトナーへの帯電性を悪化させたり、画像を
乱したりする。

【０１０２】また以下に、本実施の形態で使用する清掃
補助粒子ｚについてさらに詳しく述べる。

【０１０３】清掃補助粒子ｚの材料としては、金属酸化
物（例えば、酸化アルミニウム，酸化チタン，酸化錫，
酸化亜鉛，など）の導電無機粒子や有機物との混合物、
又はこれらに表面処理を施したものなど各種導電粒子が
使用可能である。

【０１０４】粒子抵抗は、以下に示すとおり比抵抗とし
て算出した。比抵抗の算出は、底面積２．２６ｃｍ^２の
円筒内に約０．５ｇの粉体試料を入れ、上下電極に１５
ｋｇの加圧を行うと同時に１００Ｖの電圧を印加して抵
抗値を計測、その後正規化し算出を行った。上述の方法
より算出した清掃補助粒子ｚの比抵抗は、清掃補助粒子
ｚを介した電荷の授受を行うため１０^１２Ω・ｃｍ以下
が必要で、好ましくは１０^１０Ω・ｃｍ以下が望まし
い。

【０１０５】清掃補助粒子ｚの粒径は、光学又は電子顕
微鏡による観察から、１００個以上抽出し、水平方向最
大弦長をもって体積粒度分布を算出し、その５０％平均
粒径をもって決定した。

【０１０６】上述の測定で算出した清掃補助粒子ｚの粒
径は、後述するマイクロキャリヤとして、または、スペ
ーサキャリヤとして作用させるために、０．１〜３μｍ
であることが望ましい。粒径が０．１μｍ以下の場合、
一般に用いられる粒径のトナーに対して付着しやすく、
トナーの挙動に対して追従するために、スペーサキャリ
ヤとしての効果が薄れる。一方、粒径が３μｍを上回る
場合、トナーの中に介在してトナーと充分接触すること
が困難となり、トナーを負極性化しにくくなる。

【０１０７】なお、清掃補助粒子ｚは、一次粒子の状態
で存在するばかりでなく二次粒子の凝集した状態で存在
することもなんら問題はない。どのような凝集状態であ
れ、凝集体として清掃補助粒子としての機能が実現でき
ればその形態は重要ではない。

【０１０８】一方、清掃補助粒子ｚが感光ドラム１上か
ら転写材Ｐに一部転写されてしまうことを考慮すると、
特にフルカラーの画像形成装置において、白色又は透明
に近い粒子でなければ色再現性が損なわれるおそれがあ
る。また、清掃補助粒子ｚを感光ドラム１の帯電に用い
る場合には、潜像露光時に妨げにならない（遮光しな
い）ことが重要であり、やはり白色又は透明に近い粒子
を用いることが望ましい。非磁性であることが好まし
い。

【０１０９】本発明においては、帯電方式として直接帯
電方式である注入帯電を用いている。すなわち、多孔質
表面からなる帯電清掃ローラ２を感光ドラム１と周速差
をもって摺擦させることで所望の電位に帯電することが
可能である。しかし、特別にクリーナ容器を有さないク
リーナレスシステムでは、転写工程で感光ドラム１上か
ら転写材Ｐに転写されず、感光ドラム１上に残存したト
ナー（転写残トナー）が、直接、帯電清掃ローラ２に到
達することになる。

【０１１０】本実施の形態の画像形成装置において転写
残トナーは、感光ドラム１の回転とともに帯電清掃ロー
ラ２と感光ドラム１が形成する帯電ニップ部ｎの感光ド
ラム１の回転方向上流側に到達すると、速度差を持って
駆動される帯電清掃ローラ２の空孔の壁と、感光ドラム
１周面に生じる機械的な摺擦力により、感光ドラム１表
面から掻き落とされる。前述のとおり掻き落とされた転
写残トナーは、帯電清掃ローラ２の回転に伴い、帯電ニ
ップ部ｎの感光ドラム１の回転方向下流側に到達する。
また同時に、帯電ニップ部ｎでは、帯電清掃ローラ２表
面から感光ドラム１周面に電荷が注入されて、感光ドラ
ム１周面の帯電が行われ、帯電する感光ドラム１上の表
面電位は印加した直流電圧値にほぼ到達する。

【０１１１】一方、帯電清掃ローラ２には帯電バイアス
印加電源Ａ１によって直流電圧に加えて交流電圧が重畳
されており、帯電清掃ローラ２と感光ドラム１の間に交
流電界が形成される。したがって、帯電清掃ローラ２の
回転に伴い帯電ニップ部ｎの感光ドラム１の回転方向下
流側に到達した転写残トナーは、感光ドラム１周面と帯
電清掃ローラ２周面に連続的に生じる電位差により、感
光ドラム１周面と帯電清掃ローラ２周面との間で行き来
を繰り返す。この際、感光ドラム１は回転しており、感
光ドラム１上に付着・担持された転写残トナーは、上述
の交流電界の作用領域から抜け出ることで、帯電清掃ロ
ーラ２周面から吐き出されることになる。

【０１１２】ここで、帯電清掃ローラ２周面に担持され
ている清掃補助粒子ｚが、マイクロキャリヤやスペーサ
キャリヤとして作用することで、上述の吐き出しを効果
的に行うことができる。

【０１１３】すなわち、転写残トナーと清掃補助粒子ｚ
が混在して帯電清掃ローラ２周面に担持される過程で、
清掃補助粒子ｚはマイクロキャリヤとして作用し、すな
わち自らが正極性化することで、転写残トナーに対し負
電荷を付与する。また、清掃補助粒子ｚは帯電清掃ロー
ラ２と転写残トナーとの間に介在することでスペーサキ
ャリヤとして働き、前述の帯電ニップ部ｎの感光ドラム
１の回転方向下流側での交流電界の作用により、帯電清
掃ローラ２からトナーをより吐き出しやすくすることが
できる。さらに、吐き出されたトナーの極性も負極化さ
れることで、次工程の現像ローラ７ａによるトナー回収
も確実に行うことが可能となる。この際、先に述べた形
状係数ＳＦ１，ＳＦ２を有する球形に近いトナーを用い
ることで、上述のトナーの吐出し及び現像器７での回収
を効果的に実現させることができる。

【０１１４】なお、帯電清掃ローラ２に対して印加する
交流電圧は、単位時間当たりの電位勾配が大きいものが
好ましい。電位勾配が大きい程、帯電清掃ローラ２周面
と感光ドラム１表面の電位差が大きくなると考えられる
からである。さらに、トナーを効率良く吐き出すことに
よって、帯電清掃ローラ２表面が常に露出した状態で感
光ドラム１周面に接触するため、感光ドラム１に対し高
い帯電性が確保できることになる。また、帯電清掃ロー
ラ２表面が露出すると、空孔の壁がしっかりと感光ドラ
ム１周面を摺擦できるため、次回の転写残トナーの回収
性が向上することとなる。

【０１１５】また、転写残トナーで正極性と負極性のト
ナーが混在した場合でも、帯電清掃ローラ２と感光ドラ
ム１が形成する帯電ニップ部ｎにおいて、転写残トナー
が感光ドラム１周面から掻き取られる際の摺擦や、前述
のように感光ドラム１周面から掻き取られ、帯電清掃ロ
ーラ２に付着・担持されて再度前記帯電ニップ部ｎに侵
入する転写残トナーが、再び帯電ニップ部ｎに達した際
に摺擦されることで、先述の清掃補助粒子のマイクロキ
ャリヤとしての作用も相俟って、摩擦帯電されて負極性
化する。

【０１１６】また、直流電圧に重畳して印加する交流電
圧の大きさとしては、ピーク間電圧が５００Ｖ以上でか
つ帯電電位収束電圧未満であることが望ましい。ピーク
間電圧が５００Ｖ以下となると、前述した交流電圧によ
るトナーの吐き出しのための電位差（帯電清掃ローラ２
と感光ドラム１周面間）を得ることができず、トナーを
帯電清掃ローラ２から引き剥がし、感光ドラム１間で往
復運動をさせることが困難である。一方、ピーク間電圧
を帯電電位収束電圧以上とすると帯電清掃ローラ２の放
電作用が強まり、この場合も帯電清掃ローラ２に付着し
たトナーを吐き出すための電位差が生じない。したがっ
て、感光ドラム１と帯電清掃ローラ２との間で往復運動
をさせることが困難となり、帯電清掃ローラ２上にトナ
ーが蓄積することになる。さらに、放電作用が強まる
と、トナーの正極性化が起こってしまう。

【０１１７】なお、ピーク間電圧を帯電電位収束電圧以
上にして放電作用による帯電が支配的となることは、放
電開始電圧の閾値の２倍のピーク間電圧を超えることを
意味する。すなわち、放電開始電圧の閾値の２倍のピー
ク間電圧を超えることでＡＣ放電が安定的に維持され、
本実施の形態の画像形成装置で述べる作用とは相反す
る。

【０１１８】ここで、本実施の形態の画像形成装置とは
異なる、従来の帯電方式との差異を述べる。

【０１１９】図６は帯電印加バイアスとして交流電圧に
直流電圧を重畳した電圧を使用した場合の帯電性を示す
図であり、図７は帯電バイアスとして直流電圧のみを印
加する場合の帯電性を示す図である。

【０１２０】放電作用を利用して帯電を行うための帯電
清掃ローラ（以降適宜「放電用ローラ」という。）２に
対しては、図６中、帯電電位収束電圧であるＬ点（本実
施の形態構成では、１２００Ｖｐｐ）以上のピーク間電
圧を有する交流電圧を印加する必要がある。Ｌ点以上の
ピーク間電圧を有する交流電圧を印加した場合、放電用
ローラ２に連続した放電が発生するため、放電用ローラ
２と感光ドラム１間に電位差を作りだすことが困難とな
り、放電用ローラ２上に付着したトナーを感光ドラム１
上に効率良く吐き出すことができない。

【０１２１】さらに、放電により生じた正イオンが感光
ドラム１表面より電位が低い放電用ローラ２側に引き寄
せられるため、放電用ローラ２上に付着したトナーは逆
極性化（不帯電性トナーが正極性に帯電する）してしま
う。以上により、放電用ローラは、転写残トナーが蓄積
し、感光ドラムを正規の表面電位に帯電することができ
なくなり、帯電不良を引き起こす。また、上述の逆極性
となったトナーは機械的な摺擦力により放電用ローラ２
から引き剥がされ、感光ドラム１へ吐き出されたとして
も現像器７に回収することができず、画像かぶりとなっ
て出力画像に不具合を及ぼす。

【０１２２】また、放電用ローラ２は、安定した帯電性
を確保するため、帯電清掃ローラの表面をなるべく平滑
にしている。そのため、転写残トナーの掻き取り能力が
低く、転写残トナーを感光ドラム１上に残したまま、次
の画像形成に係る帯電、露光、そして現像等の一連のプ
ロセスが行われることとなる。その結果、帯電の均一性
が損なわれるばかりか、所望の画像イメージに対し忠実
な潜像の形成がなされず、前回の画像形成時の残像が、
いわゆるメモリ画像（ゴースト画像）として、続いて形
成される画像に重なって現れるという画像不良が発生す
る場合がある。

【０１２３】以上の傾向は、回転ブラシを用いた帯電に
おいても同様に見られるが、特に回転ブラシにおいてＡ
Ｃ帯電方式を用いた場合、転写残トナーがブラシ中に取
り込まれてしまうため、長期使用によりブラシが固化し
てしまう不具合も発生する。

【０１２４】また、放電を用いた帯電方式のうち、直流
電圧のみを印加するＤＣ帯電方式においては、図７中
Ｊ，Ｋ点以上の電圧印加を必要とする。ＤＣ帯電方式で
は、ＡＣ帯電方式と比較して放電作用が弱い（電荷付与
性が低い）ため、放電用ローラに付着したトナーを極端
に正極性化する作用は低く、その量は減少するが、ＡＣ
帯電方式と同様に放電用ローラ２上に正極性化したトナ
ーが蓄積していく。前述のように放電用ローラ２上にト
ナーが蓄積すると、放電領域において均一な放電が生じ
にくくなり、結果として、所望の電位に感光ドラム１上
を帯電することができなくなる。また、回転ブラシを用
いた帯電においては、ＡＣ帯電方式の場合と同様に、ブ
ラシ中に転写残トナーを取り込んでしまい、ブラシの固
化が発生しやすい。

【０１２５】一方、本実施の形態の画像形成装置におけ
る帯電清掃ローラ２に対して直流電圧のみを印加した場
合には、帯電清掃ローラ２と感光ドラム１が形成する帯
電ニップ部ｎの感光ドラム１の回転方向下流側において
電位差が生じないため、帯電清掃ローラ２周面に付着し
たトナーを吐き出す作用が生じない。したがって、この
場合も帯電清掃ローラ２の汚染が生じることで、注入帯
電性が低下して帯電不良が発生してしまう。

【０１２６】なお、直接帯電方式である注入帯電におい
て交流電圧を重畳して印加した場合、感光ドラム１の表
面電位は印加された電圧に倣うこととなり、微少な電位
のふれを生じる。しかし本発明においては、現像方式に
接触現像方式を用いることでこの問題を解決できること
を見いだした。

【０１２７】本帯電手段は、現像方式によらず用いるこ
とが可能であるが、本発明の出願人らの検討において、
接触現像方式と非接触現像方式にてそれぞれ出力される
画像の品位に差が生じることが発見された。その結果を
図８に示す。図８は、非接触現像と接触現像における画
像かぶりの違いを示す。

【０１２８】図８において非接触現像（ジャンピング現
像）では、バックコントラスト（帯電された感光ドラム
１上の表面電位と現像直流電圧の差分の絶対値）による
かぶりの良好な範囲が狭い。これは、ジャンピング現像
はトナー自身が現像ローラ７ａ（現像剤担持体）と感光
ドラム１間を往復移動するため、感光ドラム１上の微小
な電位のふれを再現（トナーによる顕像化）してしまう
ことによる。そして感光ドラム１表面電位のふれはバッ
クコントラストのふれを意味するため、微小な電位のふ
れが、非画像部にあった場合、かぶりとなって画質の劣
化を招くことになる。

【０１２９】しかしながら、接触現像方式ではバックコ
ントラストによるかぶりの変化が少なく、またかぶりの
値が非常に小さいため、感光ドラム１の表面電位が多少
ふれてもかぶりが増加しないため、画質の劣化を招くこ
とがない。さらに、帯電清掃ローラ２から吐き出された
転写残トナーの回収においても、一旦現像ローラ７ａで
機械的な摺擦力にて掻き取るため、転写残トナーの回収
も容易に行うことができる。したがって、本発明の帯電
方式を用いるにあたり、現像方式として接触現像方式を
用いることがより好適であることが判った。

【０１３０】以上述べたように、本実施の形態の画像形
成装置では、帯電清掃ローラ２と感光ドラム１の接触部
に清掃補助粒子ｚを介在させ、直流電圧にピーク間電圧
が帯電電位収束電圧未満の交流電圧を前記帯電清掃ロー
ラ２に重畳して印加することで、帯電清掃ローラ２を、
転写後に感光ドラム１周面に残留した転写残トナーを掻
き取るとともに、感光ドラム１周面を所定の電位に帯電
し、かつ感光ドラム１の回転方向下流側に転写残トナー
を吐き出す帯電清掃部材として機能させて、帯電清掃ロ
ーラ２の汚染を防止することで、帯電不良やかぶりの少
ない高品位な出力画像を長期にわたって得ることが可能
となる。

【０１３１】＜実施形態例の評価１＞本実施の形態の画
像形成装置の効果を調べるため、以下に示す比較例の画
像形成装置とともに、一定の画像パターンで連続１００
０枚の画出し耐久試験を行い、出力画像の品位を評価す
ることで、各画像形成装置における帯電特性の優劣を比
較した。

【０１３２】耐久に用いる画像パターンには、図９に示
すような縦帯Ｂと余白Ｗを組み合わせたものを選択し
た。

【０１３３】また、所定のタイミングでハーフトーン画
像（転写材Ｐ表面の全域）を出力し、ゴースト画像と
「象肌」の発生レベルの判定に用いた。

【０１３４】なお、本実施の形態と各々の比較例の画像
形成装置では反転現像方式を採るため、前述のゴースト
画像とは、感光ドラム１の１周目において画像露光した
部分（トナー像部である）が、感光ドラム１の２周目で
帯電不足を起こすことにより、前回の画像パターン部が
他の部位よりトナーが多く現像されて現れるもの（画像
濃度が高い）のことをさす。ゴースト画像は、特に感光
ドラム１の帯電性が低下した際に生じやすい。これは、
帯電性の低下した感光ドラム２の帯電を行う際、耐久を
経るに従って帯電清掃部材である帯電清掃ローラ２表面
に付着するトナー等の汚れの影響を敏感に受け、前述の
帯電清掃ローラ２表面の汚れ部分で帯電不良を生じやす
いためである。

【０１３５】また、「象肌」はハーフトーン画像の出力
を行った際、特に微小なドットが再現されず、散り散り
に飛び散る現象であり、感光ドラム１が接触帯電清掃部
材により所定の電位に帯電された際、交流電圧の印加に
よって微少な電位むらが生じ、現像の際にこの電位むら
が可視化されて視認されるものである。

【０１３６】また、耐久試験は低温低湿環境（温度１５
℃、湿度１０％）、常温常湿環境（温度２５℃、湿度６
０％）、高温高湿環境（温度３５℃、湿度８５％）の３
環境で行った。

【０１３７】〔比較例１〕図１０に示す比較例１の画像
形成装置は、環境検知手段と、この環境検知手段より得
られる環境情報に基づいて帯電清掃ローラ２に対し印加
する交流電圧のピーク間電圧値を変化させる制御手とを
具備しておらず、いずれの環境下でも帯電清掃ローラ２
に対し印加する交流電圧のピーク間電圧値を１．２ｋＶ
とした。

【０１３８】また、その他露光方式や現像方式等は本実
施の形態の画像形成装置の構成に準じた。

【０１３９】〔比較例２〕比較例１において、帯電清掃
ローラ２に対し印加する交流電圧のピーク間電圧値を、
０．５ｋＶとした。

【０１４０】〔評価結果〕本実施の形態と比較例１，２
の画像形成装置においてそれぞれ耐久試験を行い、得ら
れた出力画像の品位を比較して図１６，図１７，図１８
にまとめた。なお、図１６は常温常湿環境、図１７は低
温低湿環境、図１８は高温高湿環境である。

【０１４１】なお、図１６〜図１８中各欄内の記号は、
出力画像に現れる「象肌」やゴースト画像の発生レベル
を表し、下記に示す基準で分別を行っている。

【０１４２】・象肌 ○：象肌発生無し。（交流電圧の印加による電位むらが
発生しない） △：微かに象肌が発生。 ×：酷い象肌が発生。

【０１４３】・画像ゴースト ○：ゴースト画像発生無し。（帯電不良無し） △：ゴースト画像による若干の濃度アップあり。 ×：ゴースト画像による濃度アップが酷い。

【０１４４】本実施の形態の画像形成装置では、いずれ
の環境下においても１０００枚の耐久終了時点まで「象
肌」及びゴースト画像が発生しなかった。また、他の画
像欠陥も認められず、長期にわたって高品位な出力画像
を得ることができた。

【０１４５】また、比較例１の画像形成装置でも、すべ
ての環境下において１０００枚の耐久終了時点までゴー
スト画像の発生は認められなかったが、高温高湿環境下
で出力画像に「象肌」が認められた。これは、低温低湿
環境下で感光ドラム１表面を帯電するのに好適な交流電
圧のピーク間電圧が、高温高湿環境下で表層抵抗の低下
した感光ドラム１を帯電するのに過剰であるためで、感
光ドラム１の帯電面の微少な電位むらが現像に伴い顕在
化したためである。

【０１４６】一方、比較例２の画像形成装置では、すべ
ての環境下において１０００枚の耐久終了時点まで「象
肌」の発生は認められなかったが、低温低湿環境下で出
力画像にゴースト画像が認められた。これは、高温高湿
環境下において、「象肌」の発生を防止した上で感光ド
ラム１表面を帯電するのに好適な交流電圧のピーク間電
圧が、低温低湿環境下でその表層抵抗が増大して帯電性
の低下した感光ドラム１の帯電を、効率良く行うのに不
十分なためである。前述のとおり帯電性の低下した感光
ドラム１を効率良く帯電するには、帯電清掃ローラ２の
周面（感光ドラム１の帯電面に接触する面）を常にクリ
ーンに保つ必要がある。このため帯電清掃ローラ２に付
着しているトナーを効果的に吐き出させるには、より大
きなピーク間電圧を印加することが望ましい。

【０１４７】以上述べたように、環境検知手段と、この
環境検知手段より得られる環境情報に基づいて帯電清掃
ローラ２に対し印加する交流電圧のピーク間電圧値を制
御する手段を具備しない画像形成装置では、環境条件に
より出力画像の欠陥が生じるおそれがあることが判っ
た。

【０１４８】本発明の帯電手段である帯電清掃部材（帯
電清掃ローラ２）は、転写後に像担持体（感光ドラム
１）に残留した現像剤（トナー）を剥ぎ取るとともに、
ピーク間電圧が帯電電位収束電圧未満の範囲である交流
電圧が重畳して印加されることで、像担持体表面を所定
の電位にムラなく均一に帯電し、直接注入帯電が支配的
な帯電を実現することができた。

【０１４９】また、前述のとおり交流電圧の印加を行っ
ても放電の影響を受けないため、帯電清掃部材に付着し
た現像剤が正極性化せず、帯電清掃部材と像担持体表面
との電位差により像担持体の回転方向下流側に吐き出す
ことができた。

【０１５０】一方、帯電清掃部材上に存在する清掃補助
粒子が、現像剤粒子間に介在して電荷付与を行う、いわ
ゆるマイクロキャリヤとして作用して現像剤を負極性化
するとともに、帯電清掃部材と現像剤の間に介在するこ
とでスペーサキャリヤとしても作用して、帯電清掃部材
に付着している現像剤を効果的に吐き出すことができ
た。

【０１５１】さらに、環境検知手段（温湿度検知器３）
により得られた情報に基づいて、帯電清掃部材に印加す
る交流電圧におけるピーク間電圧の値を、可能な限り帯
電性を高められるように低温低湿環境下では大きく、高
温高湿環境下では帯電ムラを生じにくくするために小さ
くするように制御を行うことで、それぞれの環境下で発
生する「象肌」や像担持体のゴーストを抑制することが
できる。

【０１５２】したがって、いずれの環境条件下において
も、充分に像担持体表面の帯電を行え、かつ帯電清掃部
材からトナーを吐き出すのに好適な交番電界を形成する
ことが可能となり、帯電清掃部材の汚染を防止して長期
にわたり安定した帯電性を得ることができた。

【０１５３】＜実施の形態２＞本実施の形態の画像形成
装置は、上述の実施の形態１の画像形成装置において清
掃補助粒子供給手段から供給を行っていた清掃補助粒子
ｚを、混合器によりトナーに均一に分散させて現像剤と
して現像手段内に収容させたものである。清掃補助粒子
ｚの供給を現像手段から行うことで、簡略な構成で帯電
清掃部材の汚染を防止し、現像同時クリーニングを実現
して、帯電不良やかぶりの少ない高品位な出力画像を長
期にわたって得ることが可能となる。

【０１５４】また、本実施の形態に係る画像形成装置に
は、実施の形態１の画像形成装置と同様に温湿度センサ
３が配置され、感光ドラム１近傍の環境状態を検知す
る。一方、同様に画像形成装置本体内に具備された制御
手段４は、温湿度センサ３によって得られた情報と、あ
らかじめ記憶手段５に記憶された環境状態情報との比較
を行って、帯電手段に印加を行う交流電圧のピーク間電
圧を可変調整することを特徴とする。

【０１５５】合わせて、画像形成装置の各構成要素のう
ち、比較的消耗の激しい像担持体と帯電清掃部材、そし
てトナーを含む現像手段とを一体化し、画像形成装置本
体に着脱可能なプロセスカートリッジとすることで、種
々のメンテナンス作業に係る使用者の労力軽減を図っ
た。なお、本発明にプロセスカートリッジは、少なくと
も感光ドラム（像担持体）１と帯電清掃ローラ（帯電清
掃部材）とを一体に構成して、画像形成装置本体に対し
て着脱自在に装着するものである。

【０１５６】図１１は、実施の形態２に係る画像形成装
置の概略構成を示す図であり、現像同時クリーニングを
行うクリーナレスシステムを採る画像形成装置の縦断面
図である。

【０１５７】同図中の符号１は、像担持体であり、前述
の実施の形態１で用いたものと同様、直径３０ｍｍの負
極性ＯＰＣ感光体（ドラム状ネガ感光体：感光ドラム）
である。この感光ドラム１は同図中の矢印Ｒ１方向にそ
の周面が５０ｍｍ／ｓｅｃ（＝プロセススピード）の一
定速度をもって移動するように回転駆動される。

【０１５８】同図中の符号２は、感光ドラム１に所定の
押圧力をもって接触させて配設した帯電清掃部材として
の弾性ローラ（帯電清掃ローラ）を示し、この帯電清掃
ローラ２は、導電性を有する。符号ｎは感光ドラム１と
帯電清掃ローラ２との帯電ニップ部である。この帯電ニ
ップ部ｎにおいて感光ドラム１と帯電清掃ローラ２の接
触面積を大きく取る必要があり、本実施の形態では帯電
清掃ローラ２の周面を多孔質状とすることで、最大限の
接触面積を得られるようにした。帯電清掃ローラ２はそ
の外周面に導電性を有する清掃補助粒子ｚ（帯電促進を
目的とした導電性粒子）を保持（担持）しており、感光
ドラム１と帯電清掃ローラ２との帯電ニップ部ｎに清掃
補助粒子ｚが介在している。

【０１５９】なお、前述の実施の形態１の画像形成装置
に用いた帯電清掃ローラ２と同様のものが、本実施の形
態の画像形成装置の帯電清掃ローラ２としても好適に使
用できる。また、清掃補助粒子ｚについては、後程詳細
を述べることとする。

【０１６０】帯電清掃ローラ２は帯電ニップ部ｎにおい
て、図１１中の矢印Ｒ２方向に感光ドラム１の回転方向
と逆方向（カウンタ方向）に回転駆動され、感光ドラム
１周面に対して速度差を持って接触する。符号Ｍはこの
帯電清掃ローラ２の駆動源である。また画像形成装置の
画像記録時（画像形成時）にはこの帯電清掃ローラ２に
帯電バイアス印加電源Ａ１から所定の帯電バイアスが印
加される。これにより、感光ドラム１の周面が直接帯電
（注入帯電）方式で所定の極性・電位に、接触帯電処理
される。

【０１６１】本実施の形態では帯電バイアス印加電源Ａ
１により、帯電清掃ローラ２の芯金２ａに対して、ＤＣ電圧：−７００ＶＡＣ電圧：ピーク間電圧０．５〜１．２ｋＶ、周波数
１．８ｋＨｚ、ｓｉｎ波の重畳電圧を印加することより、感光ドラム１周面がこ
の印加ＤＣ電圧とほぼ等しい電圧（約−７００Ｖ）に直
接帯電される。

【０１６２】なお、本実施の形態では帯電清掃ローラ２
の周面の移動速度を、７５ｍｍ／ｓｅｃとした。ここ
で、帯電清掃ローラ２の周面の移動速度は、この周面に
何も当接されない状態での平均外径を有する所定の点
が、芯金２ａの回転により移動する速度とした。また、
帯電清掃ローラ２と感光ドラム１の当接部における周速
差を、両者の回転速度比とすると、本実施の形態では周
速差はカウンタ方向に１５０％である。

【０１６３】前述したとおり、感光ドラム１の回転方向
に対し帯電清掃ローラ２の回転方向をカウンタ方向とす
ることで、感光ドラム１周面から転写残トナーが一旦引
き剥がされ、帯電清掃ローラ２と感光ドラム１が形成す
る帯電ニップ部ｎに転写残トナーがほとんど介在しない
状態で、効率良く直接帯電を行なうことが可能となる。
転写ニップ部ｔから帯電ニップ部ｎへ至った転写残トナ
ーが掻き取られることで、特にハーフトーン画像におい
て、前回の画像パターン部分がゴーストとなって現れる
ことがなくなる。

【０１６４】また、本実施の形態の画像形成装置では、
画像形成装置内部に環境検知手段としての温湿度検知器
（温湿度センサ）３を配置し、温湿度検知器３からの出
力値を基に、感光ドラム１の帯電特性を類推して、帯電
清掃ローラ２の芯金２ａに対するＡＣ成分のピーク間電
圧を、前述した０．５〜１．２ｋＶの範囲で変化させ
る。

【０１６５】制御手段４は、温湿度検知器３から得られ
た情報と、記憶部５にあらかじめ記憶された制御マトリ
ックスとを比較し、環境パターンによって帯電清掃ロー
ラ２に印加する交流電圧のピーク間電圧値を最適化す
る。前述の制御は、実施の形態１において図１５を用い
て説明したとおりに行われる。

【０１６６】すなわち、測定された温度が１５℃未満で
湿度が５０％未満の場合は、帯電の交流電圧のピーク間
電圧値を１．２ｋＶとし、測定された温度が１５℃未満
で湿度が５０％以上の場合は、帯電の交流電圧のピーク
間電圧値を１．０ｋＶに制御する。さらに、測定された
温度が１５℃以上３５℃未満で湿度が５０％未満の場合
は、帯電の交流電圧のピーク間電圧値を０．８ｋＶとす
る。また、測定された温度が１５℃以上３５℃未満で湿
度が５０％以上の場合は、帯電の交流電圧のピーク間電
圧値を０．６ｋＶとする。また、測定された温度が３５
℃以上で湿度が５０％未満の場合は、帯電の交流電圧の
ピーク間電圧値を０．７ｋＶとする。測定された温度が
３５℃以上で湿度が５０％以上の場合は、帯電の交流電
圧のピーク間電圧値を０．５ｋＶとする。

【０１６７】符号６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（露光装置）を示す。
このレーザビームスキャナ６は目的の画像情報の時系列
電気デジタル画素信号に対応して強度変調されたレーザ
光を出力し、このレーザ光で感光ドラム１の一様帯電面
（感光ドラム１周面）を走査露光する。この走査露光に
より感光ドラム１表面に目的の画像情報に対応した静電
潜像が形成される。

【０１６８】符号７は、現像器を示す。本実施の形態の
現像器７は、現像剤Ｔ´として非磁性一成分トナー（ネ
ガトナー）を用いた反転現像器である。

【０１６９】なお、本実施の形態では清掃補助粒子ｚと
して、比抵抗が１０^６Ω・ｃｍ、平均粒径１μｍの酸化
亜鉛を用いた。そしてこの清掃補助粒子ｚとしての酸化
亜鉛を、本発明に係る実施の形態１で用いた分級後のト
ナーＴ´の１００重量部に対して２．０重量部添加し、
混合器により均一に分散させて現像器７内に収容させ
た。

【０１７０】現像器７は、感光ドラム１に接触して図１
１中の矢印Ｒ３方向に回転しながら現像を行う現像ロー
ラ７ａ、現像ローラ７ａに非磁性トナーＴ´を図中の矢
印Ｒ４方向に回転することによって供給するトナー供給
手段としての供給ローラ７ｂ、現像ローラ７ａ上のトナ
ーＴ´の塗布量及び帯電量を規制するトナー規制手段と
しての現像ブレード７ｃ、矢印Ｒ５方向に回転してトナ
ーＴ´を供給ローラ７ｂに供給するとともに、非磁性一
成分トナーを撹拌する撹拌部材７ｄ等からなる。

【０１７１】本実施の形態では剛体である感光ドラム１
に対し接触して現像を行う構成を採るため、現像ローラ
７ａは弾性を有することが望ましい。弾性層としてはシ
リコーンゴムを用いたが、他に本発明に係る実施の形態
１の画像形成装置に用いることができる材料を、同様に
用いることができる。また、弾性層外周にトナーへの帯
電を考慮してコート層を設ける場合には、ポリアミド樹
脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、フ
ッ素樹脂若しくは、これらを混合した樹脂等が好適に用
いられる。

【０１７２】現像ブレード７ｃとしては、現像ローラ７
ａとの当接部が金属又はゴム及び樹脂部材からなる公知
のトナー規制部材が使用可能である。本実施の形態で
は、本発明に係る実施の形態１の画像形成装置同様、ス
テンレス製の薄板（厚さ約０．１ｍｍ）の先端部から約
２ｍｍの位置を現像ローラ７ａと反対方向に折り曲げた
ものであり、折り曲げ部が現像ローラ７ａに若干食い込
む状態で接触するものを使用した。

【０１７３】攪拌部材７ｄにより攪拌されたトナーＴ´
矢印Ｒ３方向に回転する現像ローラ７ａと、矢印Ｒ４方
向に回転する供給ローラ７ｂとの摺擦によって現像ロー
ラ７ａ上に供給される。現像ローラ７ａ上のトナーＴ´
は現像ブレード７ｃによって所望の帯電量が付与される
とともに、トナー量が規制され、現像ローラ７ａ上に適
宜トナーが担持される。

【０１７４】現像ローラ７ａ上に担持されたトナーは、
感光ドラム１と接触する部位、すなわち現像部位に到達
すると、現像バイアス印加電源Ａ２から現像ローラ７ａ
に現像バイアスが印加されることで、感光ドラム１周面
に担持された静電潜像が、現像ローラ７ａの表面に担持
されているトナーＴ´で反転現像されてトナー像として
可視化される。

【０１７５】なお、本実施の形態における現像バイアス
電圧は、ＤＣ電圧：−４００Ｖとした。

【０１７６】符号８は接触転写手段としての中抵抗の転
写ローラを示している。所定の押圧力をもって感光ドラ
ム１に接触させることにより、転写ニップ部ｔを形成し
ている。この転写ニップ部ｔに給紙部（不図示）から所
定のタイミングで記録媒体としての転写材Ｐが給紙さ
れ、かつ転写ローラ８に転写バイアス印加電源Ａ３から
所定の転写バイアス電圧が印加されることで、感光ドラ
ム１周面のトナー像が転写ニップ部ｔに給紙された転写
材Ｐ表面に順次転写されていく。

【０１７７】本実施の形態で使用の転写ローラ８は、芯
金に中抵抗発泡層を形成した、ローラ抵抗値５×１０^８
Ωのものであり、＋２．０ｋＶの電圧を芯金に印加する
ことによって転写を行う。

【０１７８】この際、転写ニップ部ｔにおいて感光ドラ
ム１周面のトナー像は、転写バイアスの影響で転写材Ｐ
側に引かれて積極的に転移する。一方、感光ドラム１周
面の清掃補助粒子ｚは導電性であるため転写材Ｐ側には
積極的には転移せず、感光ドラム１周面に実質的に付着
保持されて残留する。なお、感光ドラム１周面に付着保
持された清掃補助粒子ｚの存在により、感光ドラム１側
から転写材Ｐ側へのトナー像の転写効率が向上する効果
も得られる。

【０１７９】符号９は熱定着方式等の定着装置を示して
いる。転写ニップ部ｔにおいて感光ドラム１周面のトナ
ー像が転写された転写材Ｐは、定着装置９に搬送・導入
され、トナー像の定着を受けて画像形成物（プリント、
コピー）として画像形成装置外へ排出される。

【０１８０】なお、転写後に感光ドラム１周面に残存し
た転写残トナー及び上述の清掃補助粒子ｚは、感光ドラ
ム１の回転により、感光ドラム１と帯電清掃ローラ２の
帯電ニップ部ｎに搬送され、帯電ニップ部ｎへの清掃補
助粒子ｚの供給と、帯電清掃ローラ２への付着・混入が
生じる。すなわち、感光ドラム１と帯電清掃ローラ２と
が形成する帯電ニップ部ｎに、清掃補助粒子ｚが存在し
た状態で感光ドラム１の接触帯電が行なわれる。

【０１８１】なお、本実施の形態の画像形成装置ではク
リーナレス構成を採るため、クリーニングブレード等の
クリーナ（クリーニング装置）は配設されず、転写残ト
ナーは前述の実施の形態１で図３を用いて説明したとお
りの作用で、現像器７において現像同時クリーニングが
行われることにより回収・再使用される。この際、帯電
ニップ部ｎや帯電清掃ローラ２から脱落した清掃補助粒
子ｚも、現像部位において現像器７に回収され、現像剤
Ｔ´に混入して循環使用される。

【０１８２】また、画像形成動作を経るに従い、清掃補
助粒子ｚが帯電ニップ部ｎや帯電清掃ローラ２から脱落
しても、現像器７の現像剤Ｔ´に含有されている清掃補
助粒子ｚが、現像部位で感光ドラム１周面に移行し、感
光ドラム１周面の移動により転写ニップ部ｔを経て帯電
ニップ部ｎに逐次に供給され続けるため、清掃補助粒子
ｚは帯電ニップ部ｎに継続して存在し、良好な帯電性が
長期にわたって安定して維持される。

【０１８３】前述のように、帯電ニップ部ｎに清掃補助
粒子ｚが存在することで、この清掃補助粒子ｚの滑剤効
果により、感光ドラム１と帯電清掃ローラ２との摩擦抵
抗を軽減することができ、互いに摺擦する部材や駆動源
Ｍに過度な負荷を与えること無く、帯電清掃ローラ２を
感光ドラム１周面に対し効果的に速度差を持たせて接触
させることができる。

【０１８４】さらに、帯電清掃ローラ２と感光ドラム１
との間に速度差を設けることにより、帯電清掃ローラ２
と感光ドラム１の帯電ニップ部ｎにおいて清掃補助粒子
ｚが感光ドラム１に接触する機会を格段に増加させ、高
い接触性を得ることができる。したがって、帯電清掃ロ
ーラ２と感光ドラム１の帯電ニップ部ｎに存在する清掃
補助粒子ｚが、感光ドラム１周面を隙間なく摺擦するこ
とで、感光ドラム１に効率良く電荷を直接注入できるよ
うになり、帯電清掃ローラ２による感光ドラム１の接触
帯電は、清掃補助粒子ｚの介存により直接帯電（注入帯
電）が支配的となる。

【０１８５】以上述べたように、本実施の形態の画像形
成装置では、帯電清掃ローラ２と感光ドラム１の接触部
（帯電ニップ部ｎ）に清掃補助粒子ｚを介在させ、直流
電圧にピーク間電圧が帯電電位収束電圧未満の交流電圧
を前記帯電清掃ローラ２に重畳して印加することで、帯
電清掃ローラ２を、転写後に感光ドラム１周面に残留し
た転写残トナーを掻き取るとともに、感光ドラム１周面
を所定の電位に帯電し、かつ感光ドラム１の回転方向下
流側に転写残トナーを吐き出す帯電清掃部材として機能
させて、前記帯電清掃ローラ２の汚染を防止すること
で、帯電不良やかぶりの少ない高品位な出力画像を長期
にわたって得ることが可能となった。

【０１８６】また、環境検知手段（温湿度センサ３）に
より得られた情報に基づいて、帯電清掃部材（帯電清掃
ローラ２）に印加する交流電圧におけるピーク間電圧の
値を、可能な限り帯電性を高められるように低温低湿環
境下では大きく、高温高湿環境下では帯電ムラを生じに
くくするために小さくするように制御を行うことで、そ
れぞれの環境下で発生する「象肌」や感光ドラムゴース
トを抑止することができた。

【０１８７】したがって、いずれの環境条件下において
も、充分に像担持体表面の帯電を行え、かつ帯電清掃部
材からトナーを吐き出すのに好適な交番電界を形成する
ことが可能となり、帯電清掃部材の汚染を防止して長期
にわたり安定した帯電性を得ることができた。

【０１８８】さらに、清掃補助粒子ｚの供給を現像手段
（現像器７）から行うことで、簡略な構成で帯電清掃部
材の汚染を防止しでき、画像形成装置のより一層の小型
化・低価格化を実現できた。

【０１８９】また、本実施の形態の画像形成装置では、
画像形成装置本体の構成要素のうち、比較的消耗の激し
い像担持体（感光ドラム１）と帯電清掃部材（帯電清掃
ローラ２）、そして現像剤Ｔ´を含む現像手段（現像
器）７とを一体化し、画像形成装置本体に着脱可能なプ
ロセスカートリッジとした。したがって、トナー補給や
寿命を過ぎた像担持体（感光ドラム１）の交換等、種々
のメンテナンス作業に係る使用者の労力を軽減し、簡単
な操作で安定した出力画像が得られるようになった。

【０１９０】なお、帯電清掃ローラ２の表面に清掃補助
粒子ｚをあらかじめ担持させておくことで、プロセスカ
ートリッジ使用初期より、直接帯電性能を支障なく発揮
させることが可能である。

【０１９１】＜実施の形態３＞図１２に、本実施の形態
に係る画像形成装置を示す。同図に示す画像形成装置
は、タンデム方式の４色フルカラーの画像形成装置であ
り、同図はその概略構成を示す縦断面図である。

【０１９２】同図に示す画像形成装置は、複数の像担持
体とこれら像担持体をそれぞれ帯電する複数の帯電手段
と、各像担持体の帯電面に形成された静電潜像を複数の
トナーでそれぞれ現像して各色のトナー像を形成する複
数の現像手段と、複数色のトナー像を被転写体に順次転
写する複数の転写手段とを備えるカラー画像形成装置で
あって、上述の各帯電手段の少なくとも一つが、像担持
体と接触部を形成する可撓性の帯電清掃部材により像担
持体表面を帯電する接触帯電装置であり、少なくとも接
触帯電手段と像担持体の接触部には清掃補助粒子が介在
し、少なくとも画像形成時に直流電圧にピーク間電圧が
帯電電位収束電圧未満の範囲である交流電圧が重畳して
印加される。

【０１９３】また、画像形成装置本体が設置される環境
条件を検知する環境検知手段と、この環境検知手段によ
って得られた情報に基づいて、帯電手段に印加される交
流電圧におけるピーク間電圧の値を変化させるように制
御を行う制御手段（いずれも不図示）とを具備すること
を特徴する。

【０１９４】さらに本実施の形態の画像形成装置では、
画像形成手段として、像担持体である感光ドラム３０
ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ、帯電手段３１ａ，３１
ｂ，３１ｃ，３１ｄ、現像手段３３ａ，３３ｂ，３３
ｃ，３３ｄとをそれぞれ一体化して、図１２に示すよう
なプロセスカートリッジ３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４
ｄの形態をなしている。これらプロセスカートリッジ
は、主要部品の交換を容易にし、ユーザによるメンテナ
ンスの向上を図っている。

【０１９５】図１２中の符号Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋは、それ
ぞれ異なる色の画像を形成する画像形成手段であり、Ｙ
はイエロートナーにより、Ｍはマゼンタトナーにより、
Ｃはシアントナーにより、Ｂｋはブラックトナーにより
画像形成を行う。ここで、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの現像手段
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄは、現像器内にそれぞ
れ異なる色のトナーが内包されている点を除いては、い
ずれも同様な構成である。

【０１９６】以下、画像形成動作の詳細について説明す
る。

【０１９７】各帯電手段３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１
ｄにより均一に帯電された感光ドラム３０ａ，３０ｂ，
３０ｃ，３０ｄ表面に、パーソナルコンピュータ等のホ
ストからの画像データに応じて変調されたレーザビーム
が露光手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄから照射さ
れ、各色に対して所望の静電潜像が得られる。この静電
潜像は、これと対向して配設されている各色のトナーを
内包した現像器である現像手段３３ａ，３３ｂ，３３
ｃ，３３ｄにより、現像部位で反転現像されトナー像と
して可視化される。

【０１９８】図１２では、まず１色目のイエローの画像
形成手段Ｙにおいて、感光ドラム３０ａ上にイエロート
ナー像が形成されるが、この間に給紙カセット等の転写
材収納部３９から、給紙ローラ等の給紙手段により被転
写材として転写材Ｐが給紙され、レジストローラ対３８
へと搬送される。転写材Ｐは、レジストローラ対３８で
一旦停止後、駆動ローラ３６ａと従動ローラ３６ｂに懸
架された静電搬送ベルト３６に吸着ローラ（不図示）よ
って所定のタイミングにより吸着・搬送され、転写ロー
ラ３５ａとのニップ部で転写される。

【０１９９】次いで、２，３，４色目の画像形成手段
Ｍ，Ｃ，Ｂｋにおいて、画像形成手段Ｙと同様な工程を
経て、各色のトナー像が各感光ドラム３０ｂ，３０ｃ，
３０ｄから順次転写材Ｐ上に多重転写され、カラートナ
ー像が形成される。

【０２００】この転写材Ｐ上に転写されたカラートナー
像は、定着装置等の定着手段３７によって溶融定着さ
れ、転写材Ｐ上に永久定着され、排紙部からフェイスア
ップの向きで排紙トレイに排出され、所望のカラープリ
ント画像が得られる。

【０２０１】個々のプロセスカートリッジを構成する部
材は、上述の実施の形態２で説明した画像形成装置と同
一であり、各部材に印加される電圧の制御も実施の形態
２の画像形成装置と同様に行われる。

【０２０２】本実施の形態の画像形成装置では、実施の
形態１，２で説明したように直接帯電方式の接触帯電清
掃部材を用いることで簡易な構成により、安定的なクリ
ーナレスシステムの実現が可能となる。

【０２０３】また、環境検知手段（温湿度センサ）によ
り得られた情報に基づいて、帯電清掃部材に印加する交
流電圧におけるピーク間電圧の値を、可能な限り帯電性
を高められるように低温低湿環境下では大きく、高温高
湿環境下では帯電ムラを生じにくくするために小さくす
るように制御を行うことで、それぞれの環境下で発生す
る「象肌」や感光ドラムゴーストを抑制することができ
た。

【０２０４】したがって、いずれの環境条件下において
も、充分に感光ドラム表面の帯電を行え、かつ帯電清掃
部材からトナーを吐き出すのに好適な交番電界を形成す
ることが可能となり、帯電清掃部材の汚染を防止して長
期にわたり安定した帯電性を得ることができた。

【０２０５】＜実施の形態４＞次に、実施の形態４とし
て、タンデム方式のフルカラー画像形成装置において、
被転写材として中間転写ベルトを用いた構成を図１３を
用いて説明する。

【０２０６】図１３に示す画像形成装置も、画像形成装
置本体が設置される環境条件を検知する環境検知手段
（不図示）と、この環境検知手段によって得られた情報
に基づいて、帯電手段に印加される交流電圧におけるピ
ーク間電圧の値を変化させるように制御を行う制御手段
（不図示）とを具備している。

【０２０７】以下、画像形成動作の詳細について説明す
る。

【０２０８】本実施の形態で用いる感光ドラム（像担持
体）３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ、帯電清掃ローラ
（帯電清掃部材）３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ、露
光手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ、現像器（現像
手段）３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの画像形成プロ
セスにおける作用は、すべて前述の実施の形態１の画像
形成装置におけるものと同様であり、所定の過程を経て
感光ドラム３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ表面にトナ
ー像が形成される。

【０２０９】一方、被転写材としての中間転写ベルト３
６は、４つの感光ドラム３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０
ｄのすべてに対し当接するように配置される。

【０２１０】この際、以下に示す一次転写ローラ３５が
中間転写ベルト３６に当接されていない状態で、中間転
写ベルト３６と感光ドラム３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３
０ｄで形成されるニップ部が、各々０．５ｍｍ以上とな
るように設定を行った。

【０２１１】中間転写ベルト３６は駆動ローラ３６ａ、
従動ローラ３６ｂ、及び二次転写対向ローラ４１の三本
のローラにより支持されており、適当なテンションが維
持されるようになっている。駆動ローラ３６ａを駆動さ
せることにより中間転写ベルト３６は感光ドラム３０
ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの回転方向（矢印方向）に
対して順方向に略同速度で移動する。

【０２１２】なお、中間転写ベルト３６としては、例え
ば厚さ５０〜３００μｍ、体積抵抗率１０^９〜１０^１６
Ω・ｃｍ程度のＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ポ
リアミド、ポリイミド、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタ
レート）、ポリカーボネート等の樹脂材料や厚さ０．５
〜２ｍｍ、体積抵抗率１０^９〜１０^１６Ω・ｃｍ程度の
クロロプレーンゴム、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン
−ジエン三元共重合体）、ＮＢＲ（ニトリルブタジエン
ゴム）、ウレタンゴム等のゴム材料が用いられる。ま
た、場合によっては、これらの材料にカーボン、Ｚｎ
Ｏ、ＳｎＯ_２、ＴｉＯ_２等の導電性充填材を分散させ
て、体積抵抗率を１０^７〜１０^１１Ω・ｃｍ程度に調節
することもある。さらに、画像形成装置の本体レイアウ
トに応じ、中間転写ベルト３６を二本のローラによって
懸架した構成を採って簡略化することや、中間転写ベル
ト３６に代え、シリンダー周面に機能性層を形成した中
間転写ドラムを中間転写体として用いることも可能であ
る。

【０２１３】次に、中間転写ベルト３６の裏面におけ
る、感光ドラム３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄとの対
向部に、それぞれの感光ドラム３０ａ，３０ｂ，３０
ｃ，３０ｄに対応させて一次転写ローラ３５を当接配置
する。一次転写ローラ３５についての詳細は後述する。

【０２１４】トナー像の中間転写ベルト３６への一次転
写に際しては、それぞれの一次転写ローラ３５に独立で
適当な正のＤＣバイアスを印加するようにする。

【０２１５】各色の一次転写位置間の距離に応じて、各
色毎、一定のタイミングでコントローラからの書き出し
信号を遅らせながら、露光による静電潜像を各感光ドラ
ム３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ上に形成し、これら
を一次転写ローラ３５の作用により、順に中間転写ベル
ト３６に一次転写していき、中間転写ベルト３６上に多
重画像が形成される。

【０２１６】その後、中間転写ベルト３６の裏面より当
接配置された二次転写対向ローラ４１に対向し、中間転
写ベルト３６表面（像担持面）に当接配置された二次転
写ローラ４０にトナーと逆極性の二次転写バイアスの印
加を行う。この際、露光による静電潜像の作像に合わせ
て給紙カセット３９やマルチフィーダ（不図示）から給
紙された転写材Ｐが、中間転写ベルト３６と二次転写ロ
ーラ４０の間を通過することにより、中間転写ベルト３
６上に担持された４色の多重トナー像は一括して転写材
Ｐ表面に二次転写される。

【０２１７】なお、二次転写ローラ４０としては例えば
金属の芯金を体積抵抗率を１０^６〜 ^９Ω・ｃｍに調整し
たＥＰＤＭ、ウレタンゴム、ＣＲ、ＮＢＲ等の弾性体で
覆った構成を用いることができる。

【０２１８】また、二次転写ローラ４０は、各々の感光
ドラム３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄに対して、５〜
１５ｇ／ｃｍ程度の線圧で当接させ、かつ中間転写ベル
ト３６の移動方向に対して順方向にほぼ等速度で回転す
るように配置した。

【０２１９】一方、二次転写を終えた後、中間転写ベル
ト３６上に残留した転写残トナーと、転写材Ｐが搬送さ
れることによって発生する紙粉は、中間転写ベルト３６
に当接配置されたベルトクリーニング手段４２により、
その表面から除去・回収される。なお、本実施の形態の
画像形成装置ではベルトクリーニング手段４２として中
間転写体３６表面に当接配置したブラシローラを用いた
が、例えばウレタンゴム等で形成された弾性を有するク
リーニングブレード等を用いることもでき、さらに中間
転写ベルト３６表面の移動方向に関して上流側にクリー
ニングブレードを、下流側にブラシローラを配置するこ
とによりクリーニング効率をより一層高めることも可能
である。

【０２２０】二次転写終了後の転写材Ｐは、定着手段４
３へと搬送され、トナー像の定着を受けて画像形成物
（プリント、コピー）として画像形成装置本体外へと排
出される。

【０２２１】なお、ベルトクリーニング手段４２による
清掃で紙粉等が、転写材Ｐや中間転写ベルト３６等の被
転写体から除去しきれずに残存し、その紙粉が感光ドラ
ム３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄに取り込まれて付着
すると、画像流れが発生することがある。

【０２２２】また、画像形成プロセスを経るに従い、画
像形成プロセスの上流側に配置された画像形成手段によ
り中間転写ベルト３６上に一次転写されたトナー像が、
下流側に配置された画像形成手段で各々の色の画像形成
手段に搭載された感光ドラムに接触する。その際、各々
の感光ドラムに、上流側に位置する画像形成手段で用い
られる色のトナーが付着することがある。いわゆる再転
写が起こることがある。

【０２２３】前述のように、画像形成プロセス下流側に
配置された画像形成手段で感光ドラムに付着したトナー
は、各々異なった色の現像器に回収されて再利用される
ことになり、出力画像において混色による画像欠陥が生
じる。この傾向は、より画像形成プロセスの下流側に位
置する色の画像形成手段で、顕著に現れる。

【０２２４】本発明の画像形成装置では、前述のような
画像欠陥の影響を抑えるため、各々の色に係る画像形成
手段の配置を、Ｙ→Ｍ→Ｃ→Ｂｋの順とした。イエロー
トナーは他色のトナーと比較して視感度が低いため、１
色目の画像形成手段をイエローとすることで、実際に得
られる出力画像において前述のような画像欠陥が視認し
難くなる。

【０２２５】したがって、前述のとおり本実施の形態の
画像画像形成装置では、１色目にイエローの画像形成手
段を配置することで、出力画像に画像欠陥が生じた場合
の影響を最小限に抑えることができた。

【０２２６】以上述べたように、中間転写体（中間転写
ベルト３６）を用いた本実施の形態の画像形成装置で
は、感光ドラム３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ表面か
らトナー像を中間転写体に一次転写する際の転写効率
が、転写材Ｐの材質や厚み、抵抗等の違いによらずほぼ
一定である。

【０２２７】また、様々な環境下において安定して高い
転写効率を得ることができるため、感光ドラム表面に残
留し現像手段で回収される転写残トナーの量はほぼ一定
となり、またその絶対量も減少する。したがって、感光
ドラム表面に対して直接注入帯電を行い、現像器で転写
残トナーを回収するトナーリサイクルプロセスが常によ
り安定した状態で効率良く行われる。

【０２２８】また、転写材Ｐに転写されなかった二次転
写残トナーや、ベルトクリーニング手段によって除去さ
れるため、紙粉が直接、感光ドラム３０ａ，３０ｂ，３
０ｃ，３０ｄに付着して、帯電手段３１ａ，３１ｂ，３
１ｃ，３１ｄや現像手段３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３
ｄに流入して、画像形成装置により出力される画像の品
位を悪化することを防止できる。

【０２２９】以上の点で、中間転写体を用いた本実施形
態の画像形成装置は、静電搬送ベルト方式を採用した画
像形成装置に比較し、装置の安定化を図る上でより一層
有利となる。

【０２３０】さらに、本実施の形態に係る画像形成装置
においては、画像形成手段における帯電清掃部材の最表
面が多孔質状からなり、像担持体に対して周速差を持っ
て当接され、帯電清掃部材には交流電圧と直流電圧が重
畳して印加される。そして、現像手段は像担持体に当接
した状態で現像同時クリーニングを行うクリーナレスシ
ステムを有する。その結果、複数の画像形成手段を有す
る画像形成装置においても、直接帯電（注入帯電）方式
によりトナーの逆帯電を防止しつつ、トナーを帯電清掃
部材から吐き出し、接触して現像同時クリーニングを行
うことで、長期にわたってかぶりの少ないカラー画像を
維持することが可能であった。

【０２３１】また、環境検知手段により得られた情報に
基づいて、帯電清掃部材に印加する交流電圧におけるピ
ーク間電圧の値を、可能な限り帯電性を高められるよう
に低温低湿環境下では大きく、高温高湿環境下では帯電
ムラを生じにくくするために小さくするように制御を行
うことで、それぞれの環境下で発生する「象肌」や感光
ドラムゴーストを抑止することができた。

【０２３２】したがって、いずれの環境条件下において
も、充分に像担持体表面の帯電を行え、かつ帯電清掃部
材からトナーを吐き出すのに好適な交番電界を形成する
ことが可能となり、帯電清掃部材の汚染を防止して長期
にわたり安定した帯電性を得ることができた。

【０２３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
像担持体上から効率良く転写残トナーを掻き取り、かつ
帯電清掃部材からもトナーの吐き出しを促進することが
できるため、安定して良好な帯電性が得られるようにな
った。

【０２３４】さらに前述の効果に加え、環境検知手段に
より得られた情報に基づいて、帯電清掃部材に印加する
交流電圧におけるピーク間電圧の値を、可能な限り帯電
性を高められるように低温低湿環境下では大きく、高温
高湿環境下では帯電ムラを生じにくくするために小さく
するように制御を行うことで、それぞれの環境下で発生
する「象肌」や感光ドラムゴーストを抑止することがで
きる。

【０２３５】したがって、いずれの環境条件下において
も、充分に像担持体表面の帯電を行え、かつ帯電清掃部
材からトナーを吐き出すのに好適な交番電界を形成する
ことが可能となり、帯電清掃部材の汚染を防止して長期
にわたり安定した帯電性を得ることができる。

【０２３６】また、像担持体に接触して現像同時クリー
ニングを行うことで、帯電電位の振れに影響されずに、
長期にわたってかぶりの少ない、高品位な出力画像を得
ることが可能となった。

【０２３７】そして、従来の主に放電作用を利用した帯
電方式を用いた画像形成装置に比較し、直接帯電作用が
支配的になるように構成したので、直流電圧に交流電圧
を重畳した電圧を印加していながら、帯電手段からのオ
ゾンの発生を飛躍的に低減できるようになった。

【０２３８】さらに、簡易な構成により像担持体のクリ
ーナレスシステムを実現することができ、装置の大幅な
小型化やトナーの再利用を図ることができる。

【０２３９】また、本発明における帯電方式をカラー画
像形成装置に応用することで、カラー画像形成装置にお
いても簡易な構成でクリーナレス構成を実現し、その小
型化を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の画像形成装置の概略構成を示す
縦断面図である。

【図２】環境検知手段を用いたＡＣ印加電圧の制御を説
明するフローチャートである。

【図３】現像同時クリーニングを説明する模式図であ
る。

【図４】トナーの形状係数ＳＦ１を説明する図である。

【図５】トナーの形状係数ＳＦ２を説明する図である。

【図６】帯電バイアスとして直流電圧に交流電圧を重畳
して印加する場合の帯電性を示す図である。

【図７】帯電バイアスとして直流電圧のみを印加する場
合の帯電性を示す図である。

【図８】非接触現像（ジャンピング現像）と接触現像と
における画像のかぶりの違いを示す図である。

【図９】耐久に用いる画像パターンとして選択した、縦
帯Ｂと余白Ｗとを組み合わせたパターンを示す図であ
る。

【図１０】比較例１の画像形成装置の概略構成を示す縦
断面図である。

【図１１】実施の形態２の画像形成装置の概略構成を示
す縦断面図である。

【図１２】実施の形態３の画像形成装置の概略構成を示
す縦断面図である。

【図１３】実施の形態４の画像形成装置の概略構成を示
す縦断面図である。

【図１４】交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐと帯電効率と
の関係を模式的に示した図である。

【図１５】前述の温湿度測定情報を受けた制御手段（Ｃ
ＰＵ）４の、あらかじめ記憶部に記憶されている、温度
と湿度についての制御マトリックスを示す図である。

【図１６】常温常湿環境下における、実施の形態１、比
較例１、比較例２の１００枚、５００枚、１０００枚の
画像形成終了時の象肌及びゴーストを評価した図であ
る。

【図１７】低温低湿環境下における、実施の形態１、比
較例１、比較例２の１００枚、５００枚、１０００枚の
画像形成終了時の象肌及びゴーストを評価した図であ
る。

【図１８】高温高湿環境下における、実施の形態１、比
較例１、比較例２の１００枚、５００枚、１０００枚の
画像形成終了時の象肌及びゴーストを評価した図であ
る。

【符号の説明】

１像担持体（感光ドラム）２帯電清掃部材（帯電清掃ローラ，放電用ロ
ーラ）３環境検知手段（温湿度センサ，温湿度検知
器）４制御手段５記憶部（記憶手段）７現像手段（現像器）３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ像担持体（感光ドラ
ム）３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ帯電手段（帯電清掃部
材）３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ露光手段３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ現像手段３６被転写材（中間転写体、中間転写ベルト，
静電搬送ベルト）Ａ１帯電バイアス印加電源ｎ接触部（帯電ニップ部）Ｐ被転写材（転写材）ｚ清掃補助粒子

───────────────────────────────────────────────────── 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 15/08 ５０７Ｇ０３Ｇ 21/00 ２Ｈ２００ 21/00 15/08 ５０７ＢＦターム(参考） 2H005 AA15 AA21 EA10 FA07 2H027 DA11 DA14 DE07 EA01 EC06 ED03 2H030 AA04 AD01 AD02 AD03 AD17 BB02 BB23 BB34 BB42 BB43 BB46 2H077 AA37 AC04 AC16 AD13 AD35 AE03 EA14 EA15 FA13 GA14 GA17 2H134 GA01 HF13 KG03 KG07 KG08 KH01 KH17 KJ02 2H200 FA01 FA18 GA16 GA23 GA34 GA46 GA47 GA52 GA56 GA59 GB25 GB37 HA03 HA21 HA29 HA30 HB12 HB17 HB22 HB45 HB46 HB47 HB48 JA02 JA25 JA28 JC04 JC15 JC16 JC18 LB02 LB12 LB35 LC03 MA03 MA04 MA05 MA20 MB04 MB06 MC02 NA02 NA03 NA06 PA03 PB27 PB28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体表面を帯電し、露光して静電潜
像を形成し、前記静電潜像をトナーによって現像し、現
像によって前記像担持体表面に形成されたトナー像を被
転写材に転写し、トナー像転写後に前記像担持体表面に
残ったトナーを現像手段によって回収する画像形成装置
において、前記像担持体表面に接触する外周面が多孔質状に形成さ
れた可撓性の帯電清掃部材と、前記帯電清掃部材に少な
くとも画像形成時には直流電圧とピーク間電圧が帯電電
位収束電圧未満の交流電圧とが重畳された帯電バイアス
を印加する帯電バイアス印加電源と、を有する帯電手段
と、前記像担持体と前記帯電清掃部材との接触部に介在され
た清掃補助粒子と、前記帯電バイアス印加電源を制御する制御手段と、画像形成装置本体が設置された環境を検知する環境検知
手段と、を備え、前記制御手段は、前記帯電バイアス印加電源が前記帯電
清掃部材に印加する帯電バイアスのうちの交流電圧にお
けるピーク間電圧を、前記環境検知手段が検知した環境
についての情報に基づいて制御する、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】像担持体表面を帯電し、露光して静電潜
像を形成し、前記静電潜像をトナーによって現像し、現
像によって前記像担持体表面に形成されたトナー像を被
転写材に転写し、トナー像転写後に前記像担持体表面に
残った残留トナーを現像手段によって回収する画像形成
装置において、前記像担持体表面に接触する外周面が多孔質状に形成さ
れた可撓性の帯電清掃部材と、前記帯電清掃部材に少な
くとも画像形成時には直流電圧とピーク間電圧が帯電電
位収束電圧未満の交流電圧とが重畳された帯電バイアス
を印加する帯電バイアス印加電源と、を有する帯電手段
と、前記像担持体と前記帯電清掃部材との接触部に介在され
た清掃補助粒子と、前記帯電バイアス印加電源を制御する制御手段と、画像形成装置本体が設置された環境を検知する環境検知
手段と、を備え、前記帯電清掃部材は、前記転写残トナーを前記像担持体
表面から剥ぎ取って前記像担持体表面を所定の電位に帯
電するとともに、前記像担持体の回転方向下流側に吐き
出す帯電清掃部材であり、前記制御手段は、前記帯電バイアス印加電源が前記帯電
清掃部材に印加する帯電バイアスのうちの交流電圧にお
けるピーク間電圧を、前記環境検知手段が検知した環境
についての情報に基づいて制御する、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】前記制御手段は、前記帯電バイアス印加
電源が前記帯電清掃部材に印加する交流電圧のピーク間
電圧を、５００Ｖ以上でかつ帯電電位収束電圧未満の範
囲で変化させる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装
置。
【請求項４】前記清掃補助粒子は、粒径が０．１〜３
μｍ以下であり、抵抗が１０^１２Ω・ｃｍ以下である、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記
載の画像形成装置。
【請求項５】前記像担持体と前記帯電清掃部材との接
触部において、前記像担持体表面と前記帯電清掃部材表
面とが速度差をもつ、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記
載の画像形成装置。
【請求項６】前記静電潜像をトナーによって現像する
現像手段を備え、前記現像手段は、前記像担持体に接触する現像部材を有
する、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記
載の画像形成装置。
【請求項７】前記静電潜像の現像に使用されるトナー
は、形状係数ＳＦ１が１００〜１５０、形状係数ＳＦ２
が１００〜１４０である、ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記
載の画像形成装置。
【請求項８】複数の像担持体表面を複数の帯電手段に
よって帯電し、露光によって複数の像担持体表面のそれ
ぞれに静電潜像を形成し、これら静電潜像をそれぞれ異
なる色の複数色のトナーによって現像し、現像によって
前記複数の像担持体表面に形成されたトナー像を被転写
材に順次に転写する画像形成装置において、前記像担持体表面に接触する外周面が多孔質状に形成さ
れた可撓性の帯電清掃部材と、前記帯電清掃部材に少な
くとも画像形成時には直流電圧とピーク間電圧が帯電電
位収束電圧未満の交流電圧とが重畳された帯電バイアス
を印加する帯電バイアス印加電源と、を有する少なくと
も１つの帯電手段と、前記像担持体と前記帯電清掃部材との接触部に介在され
た清掃補助粒子と、前記帯電バイアス印加電源を制御する制御手段と、画像形成装置本体が設置された環境を検知する環境検知
手段と、を備え、前記制御手段は、前記帯電バイアス印加電源が前記帯電
清掃部材に印加する帯電バイアスのうちの交流電圧にお
けるピーク間電圧を、前記環境検知手段が検知した環境
についての情報に基づいて制御する、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】前記被転写材が、被記録媒体としての転
写材である、ことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】前記被転写材が、中間転写体である、ことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１１】前記複数の像担持体のうち、画像形成
の際にはじめにトナー像が形成される像担持体には、前
記複数色のトナーのうちの最も視感度の低い色のトナー
によってトナー像が形成される、ことを特徴とする請求項８又は９に記載の画像形成装
置。
【請求項１２】少なくとも像担持体と帯電手段とを一
体に構成し、画像形成装置本体に対して着脱自在に装着
されるプロセスカートリッジにおいて、前記帯電手段が、請求項１ないし１１のいずれかに記載
の帯電手段である、ことを特徴とするプロセスカートリッジ。