JP2003307913A

JP2003307913A - 画像形成装置

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Publication number: JP2003307913A
Application number: JP2002111946A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kawamura; 武志川村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-04-15
Filing date: 2002-04-15
Publication date: 2003-10-31
Anticipated expiration: 2022-04-15
Also published as: US20030194249A1; US6898393B2; JP4154168B2

Abstract

(57)【要約】【課題】像担持体１に対して接触又は非接触に近接の帯
電部材３を有した現像同時クリーニングを行う方式の画
像形成装置において、画像形成動作を繰り返し行ったと
きや、ジャム等の通紙不良が発生した場合においても、
安定した高画質画像を出力させること。【解決手段】転写部材５に現像剤Ｔの帯電極性と同極性
の電圧を印加し、該転写部材５の電圧によって生じる像
担持体表面電位の変化領域が帯電部材３を通過した後、
帯電部材３に現像剤Ｔを像担持体１に戻す電圧を印加
し、像担持体１上に戻された該現像剤を随時現像手段２
が回収するというクリーニング工程を有することを特徴
とする画像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真複写機、電
子写真プリンタ等の画像形成装置に関するものである。
より詳しくは、クリーナーレスの画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図１２に、従来例としての、クリーナー
レスの電子写真画像形成装置の一例の概略構成を示し
た。

【０００３】１は像担持体としての電子写真感光体であ
り、通常ドラム状（以下、感光ドラムと記す）とされ、
矢印方向に所定の周速度にて回転駆動される。この回転
感光ドラム１は一次帯電器３にて一様に帯電される。

【０００４】本例において一次帯電器３は、接触帯電部
材として帯電ローラ（導電性ローラ）を用いた接触帯電
器である。ａは帯電ニップ部である。この帯電ローラ３
に対して電源６から直流電圧と交流電圧の所定の重畳電
圧が印加されることで、感光ドラム１の周面が所定の極
性・電位に一様に接触帯電処理される。

【０００５】次に外部装置より入力された画像情報に対
応して露光装置４より感光ドラム１上に露光位置ｂにお
いて光照射を行い、潜像を形成する。

【０００６】この感光ドラム１上の静電潜像は、現像装
置２の現像部位ｃにおいて、一次帯電器３の印加電圧と
同極性の摩擦帯電極性を有する現像剤（以下、トナーと
記す）Ｔによりトナー像として可視像化される。

【０００７】本例において現像装置２は磁性一成分現像
装置である。この現像装置２は、トナー収納容器内のト
ナーＴをトナー送り部材２３で送り出し、固定磁石を内
蔵した現像剤担持体（以下現像ローラという）２１を回
転させると伴に、該現像ローラ表面の現像剤を規制する
現像剤規制部材（以下現像ブレードという）２２によっ
て摩擦帯電電荷を付与したトナー層を該現像ローラ２１
の表面に形成する。感光ドラム１と現像ローラ２１は図
中の矢印方向のように順方向に回転させ、両者の間には
所定のギャップをもたせている。

【０００８】現像ローラ２１には、電源８から直流電圧
と交流電圧の重畳電圧が印加され、電荷付与した現像ロ
ーラ２１上のトナーを前記静電潜像に応じて感光ドラム
１へ転移させることによってトナー像を形成して可視像
化する。

【０００９】そして、前記トナー像の形成と同期して、
被転写部材（記録媒体）としての紙（転写材）Ｐをカセ
ットからピックアップローラ１０からなる搬送手段によ
って搬送し、転写帯電器（転写ローラ）５にて前記トナ
ー像は転写ニップ部ｄにおいて転写材Ｐに転写される。
転写材Ｐは感光ドラム１より分離され、続いて定着装置
９に搬送されて、トナー像が永久像として定着される。

【００１０】また、転写帯電器５で転写されずに残った
感光ドラム１上の現像剤Ｔは、次工程以降の現像時、即
ち引き続き感光ドラム１を帯電し、露光して潜像を形成
し、磁性一成分現像装置２において、トナー像を形成す
る際、それと同時に磁性一成分現像装置２に回収する。
これを「現像同時クリーニング」と呼ぶ。

【００１１】ここで、現像同時クリーニングの機構につ
いて説明する。すなわち、前記転写手段後に感光ドラム
上に残留したトナーを次工程以降の現像時、即ち引き続
き感光体を帯電し、潜像を形成し、該潜像の現像時にか
ぶり取りバイアス（現像手段に印加する直流電圧と感光
ドラムの表面電位の電位差であるかぶり取り電位差Ｖba
ck）によって回収する方法である（特開平１０−３０７
４５６号公報等）。

【００１２】一般にクリーナーレスシステムと呼ばれる
この方法によれば、転写残トナーは現像手段に回収され
て次工程以降に再用されるため、廃トナーをなくし、メ
ンテナンスに手を煩わせることも少なくすることができ
る。

【００１３】また、クリーナーレスであることから、ス
ペース面での利点も大きく、画像形成装置を大幅に小型
化できるようになる。

【００１４】また、帯電手段には直接注入機構を用いて
いる。これは、中抵抗の接触帯電部材が感光ドラムに接
触して、直接感光体表面に電荷注入を行うものである。

【００１５】次に、前記接触帯電部材（帯電ローラ）３
を使用するクリーナーレス方式の画像形成装置における
帯電部材３及び転写部材（転写ローラ）５のクリーニン
グについて説明する。

【００１６】接触帯電部材を使用しているため、転写手
段部にて転写されずに感光ドラム１上に取り残される転
写残トナーは、一度帯電部材３に取り込まれることにな
る。一般的にトナーは絶縁物質であるため、帯電部材３
にトナーが多量に存在すると、帯電不良の原因になって
しまう。そこで、帯電部材３に吐き出しバイアスを印加
して、入り込んだ転写残トナーを再度感光ドラム１へ戻
している。その後、現像手段２まで到達した転写残トナ
ーは、現像手段２による回収バイアスによって、現像器
内に戻される。

【００１７】また、転写手段５としてスポンジのように
粉体保持能力を有する材質を使用している場合、被転写
部材Ｐが無い状況において感光ドラム１上に存在するト
ナーを転写部材５が捕獲し、被転写部材Ｐである紙のコ
バ汚れの原因となってしまう。そこで、転写部材５に吐
き出しバイアスを印加して、入り込んだ転写残トナーを
再度感光ドラム１へ戻している。その後、上記と同様に
吐き出されたトナーを現像手段２による回収バイアスに
よって、現像器内に戻している。

【００１８】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら上記
した帯電部材３と転写部材５に吐き出しバイアスを印加
してクリーニングを行う画像形成装置の場合、帯電部材
３及び転写部材５に付着したトナーや粉体粒子のクリー
ニングが不完全な場合があった。その場合、画像形成動
作を繰り返すと、かぶり、画像ムラ、遮光そして、紙コ
バ汚れという画像不良を発生させる。以下にそれら画像
不良の発生原因を示す。

【００１９】１）画像ムラ一般的にトナーは絶縁物であるため、帯電部材３と感光
ドラム１の接触部ａに存在してしまうと、感光ドラム表
面の帯電がさえぎられてしまう。その結果、感光ドラム
上のトナー像にムラが生じてしまい、その部分が、画像
ムラと呼ばれる画像不良となる。この画像ムラは、帯電
部材３に転写残トナーが蓄積されていくと非常に発生し
易い。

【００２０】２）かぶり帯電部材３に取り込まれたトナーは帯電部材が回動する
ことにより、トナーの外添剤が埋め込まれたり、剥がれ
たりするトナー劣化が生じ、それに伴い、トナーの帯電
能力が低下する。そのようなトナーが感光ドラム１上に
こぼれると、現像器に回収バイアスを印加しても現像器
へ戻ることはなく、そのまま被転写部材（紙等）Ｐ上に
転写されてしまう。このトナーが潜像領域以外に存在す
るときかぶりという画像不良となる。そして、上記かぶ
りトナーは、転写部ｄに被転写部材Ｐである紙等が無い
場合、転写部材５に取り込まれてしまう。かぶりトナー
が増加すると比例して転写部材５内トナーも増加し、紙
のコバ汚れが発生し易くなる。

【００２１】３）遮光これは、帯電ローラ後の感光ドラム表面上にトナーや導
電性粉体が多量に存在すると、露光を遮ってしまう。そ
のため、遮られた位置にはトナー像が形成されないとい
う画像不良である。このように、帯電部材に取り込まれ
るトナーが多いと画像不良の原因となってしまう。

【００２２】ここで、従来のクリーニング方法で何故ク
リーニングが不完全になるのかを図１３を用いて以下に
説明する。図１３は負帯電極性トナーを用いた上記画像
形成装置におけるクリーニング時の電位モデル図であ
る。

【００２３】図中のＶｎは帯電ローラに印加されている
電位、Ｖｄは感光ドラムの暗電位、Ｖｔは転写バイア
ス、Ｖｄｔは帯電と転写バイアスが印加されている時の
転写と帯電の間の感光ドラム電位である。

【００２４】Ｖｎ＝−６２０〜−７２０Ｖ（交流電圧）Ｖｄ＝−６００ＶＶｔ＝−１０００ＶＶｄｔ≒−７００Ｖである。

【００２５】図示したように、転写位置ｄにおいて、転
写部材５上トナーは感光ドラム電位Ｖｄｔ上に吐き出さ
れる。その後、Ｖｄｔのまま帯電部材３と感光ドラム１
との接触部である帯電ニップ部ａに達する。帯電位置ａ
において、感光ドラム表面電位が通常の−６００Ｖなら
ば、平均電圧Ｖｎの帯電部材３内のトナーは感光ドラム
１へ移動するが、感光ドラム表面電位はＶｄｔのままで
あるため、帯電部材３内トナーはそのままで、転写部材
５から吐き出されたトナーが帯電部材３に取り込まれて
しまう場合がある。

【００２６】この現象は特に、高印字率画像プリントの
ジャム時に影響し、ジャム後にかぶりが非常に発生し易
い。それは、ジャム時の感光ドラム１上には、多量のト
ナーが存在し、それらのほとんどが、帯電部材３、及び
転写部材５に取り込まれてしまうためである。

【００２７】そこで、本発明の目的は、像担持体に対し
て接触又は近接（非接触）の帯電部材を有した現像同時
クリーニングを行う方式の画像形成装置において、画像
形成動作を繰り返し行ったときや、ジャム等の通紙不良
が発生した場合においても、上記した画像不良の発生を
低減させる画像形成装置を提供することにある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする画像形成装置である。

【００２９】（１）像担持体と、前記像担持体を所定の
電位に帯電させる帯電手段と、前記像担持体の帯電面に
静電潜像を形成する潜像形成手段と、像担持体上に形成
した静電潜像に像担持体と対向する現像剤担持体に所定
の印加電圧を与えることで現像剤を像担持体へ供給して
可視化せしめる現像手段と、前記像担持体上に形成され
た現像剤像を被転写部材に転写させる転写部材と、を有
し、前記現像剤像を前記被転写部材に転写させた後に前
記像担持体上に残留する現像剤を前記現像手段が回収す
る画像形成装置において、前記転写部材に前記現像剤の
帯電極性と同極性の電圧を印加し、該転写部材の電圧に
よって生じる前記像担持体表面電位の変化領域が前記帯
電部材を通過した後、前記帯電部材に前記現像剤を前記
像担持体に戻す電圧を印加し、前記像担持体上に戻され
た該現像剤を随時前記現像手段が回収するというクリー
ニング工程を有することを特徴とする画像形成装置。

【００３０】この構成により、現像同時回収を行うクリ
ーナーレスシステムという構成を有する画像形成装置の
帯電部材と転写部材の清掃を効率良く行うことができ、
かぶりと画像ムラ、遮光等の画像不良を低減できる。

【００３１】（２）前記帯電手段の表面には発泡体のよ
うに空間領域が存在し、前記像担持体との間に速度差を
持ち且つ前記像担持体に接触部を有することを特徴とす
る（１）に記載の画像形成装置。

【００３２】上記構成により、帯電部材に転写残現像剤
保持力が発生するため、吐き出す現像剤量を制御でき
る。それによって、さらなる画像不良の低減が可能とな
る。

【００３３】（３）像担持体と、前記像担持体を所定の
電位に帯電させる帯電手段と、前記像担持体の帯電面に
静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体に対
向する位置に現像剤を担持して搬送する現像剤担持体を
有し、前記像担持体と前記現像剤担持体との間にギャッ
プを設け、前記現像剤担持体に、直流電圧と交流電圧を
重畳した現像バイアスを印加することで、前記現像剤を
前記像担持体と前記現像剤担持体とのギャップ中で飛翔
させて、前記像担持体上に前記現像剤を供給して前記静
電潜像を可視化せしめる現像手段と、を有し、前記現像
剤像を前記被転写部材に転写させた後に前記像担持体上
に残留する現像剤を前記現像手段が回収する画像形成装
置において、前記転写部材に前記現像剤の帯電極性と同
極性の電圧を印加し、該転写部材の電圧によって生じる
前記像担持体表面電位の変化領域が前記帯電部材を通過
した後、前記帯電部材に前記現像剤を前記像担持体に戻
す電圧を印加し、前記像担持体上に戻された該現像剤を
随時前記現像手段が回収するというクリーニング工程を
有することを特徴とする画像形成装置。

【００３４】上記の構成により、（１）の効果と、さら
に現像同時クリーニングにおける現像器の地かぶりを低
減できる。

【００３５】（４）前記現像剤として、トナーと導電性
粉体の混合剤を用い、前記帯電部材と像担持体との接触
部に前記導電性粉体を介在させた帯電部材であり、前記
像担持体上により搬送されてきた前記導電性粉体を捕獲
することにより、前記現像手段からの前記導電性粉体の
供給を受けて帯電を繰り返し行うことを特徴とする
（３）に記載の画像形成装置。

【００３６】上記の構成により、画像形成動作を繰り返
し行っても、安定した高画質画像を提供することができ
る。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。

【００３８】〈実施例１〉本実施例１における画像形成
装置を図１に示す。この画像形成装置は前述した図７の
画像形成装置と同様に、帯電手段が接触帯電部材として
帯電ローラ３を用いた接触帯電器であり、現像手段が磁
性一成分現像装置である、現像同時クリーニング方式
（クリーナーレス）の電子写真プリンタである。図１２
の画像形成装置と同じ構成部材・部分には同一の符号を
付して再度の説明を省略する。

【００３９】本実施例の画像形成装置において、接触帯
電部材としての帯電ローラ３は、芯金上に可撓性部材で
あるゴムあるいは発泡体の１０⁴〜１０⁷Ω・ｃｍ程度の
抵抗を持つ中抵抗層を形成することにより形成される。
中抵抗層は樹脂、硫化剤、発泡剤等により処方され、ロ
ーラ状に形成した。

【００４０】像担持体としての感光ドラム１は、導電性
（アルミニウム）のドラム基体上に、下引き層、荷電発
生層、荷電輸送層の順に重ねて塗工された有機感光体ド
ラムである。

【００４１】現像剤担持体としての現像ローラ２１は、
固定した複数のＮ・Ｓ極を持つマグネットロールを内蔵
した非磁性体の現像ローラとした。現像ローラ２１には
アルミ素管上にコート剤を施し適度な粗さを設けてい
る。

【００４２】トナー規制部材としての現像ブレード２２
は、弾性部材であるウレタンと金属板金を張り合わせた
板状部材の現像ブレードとした。

【００４３】転写手段５は、導電性及び弾性の転写ロー
ラとした。

【００４４】また、本実施例の画像形成装置において
は、感光ドラム１、帯電ローラ３、現像装置２の３つの
プロセス機器を一括して画像形成装置本体に対して着脱
自在のプロセスカートリッジ５０としてある。

【００４５】帯電ローラ３に対する帯電バイアス印加用
の電源６は、第1電源６ａと第２電源６ｂを備え、スイ
ッチ６ｃにより該両電源の切換えがなされる。スイッチ
６ｃが第1電源６ａ側に切換えられることで帯電ローラ
３には所定の直流バイアスが印加される。スイッチ６ｃ
が第２電源６ｂ側に切換えられることで帯電ローラ３に
は直流電圧と交流電圧の所定の重畳バイアスが印加され
る。

【００４６】また、現像ローラ２１に対する現像バイア
ス印加用の電源８は、第1電源８ａと第２電源８ｂを備
え、スイッチ８ｃにより該両電源の切換えがなされる。
スイッチ８ｃが第1電源８ａ側に切換えられることで現
像ローラ２１には直流電圧と交流電圧の所定の重畳バイ
アスが印加される。スイッチ８ｃが第２電源６ｂ側に切
換えられることで現像ローラ２１には第1電源８ａとは
異なる直流電圧と交流電圧の所定の重畳バイアスが印加
される。

【００４７】また、転写ローラ５に対する転写バイアス
印加用の電源７は、第1電源７ａと第２電源７ｂを備
え、スイッチ７ｃにより該両電源の切換えがなされる。
スイッチ７ｃが第1電源７ａ側に切換えられることで転
写ローラ３にはトナーの帯電極性と逆極性のプラスの所
定電位の直流バイアスが転写バイアスとして印加され
る。スイッチ７ｃが第２電源７ｂ側に切換えられること
で転写ローラ５にはトナーの帯電極性と同極性のマイナ
スの所定電位の直流バイアスがトナー吐き出しバイアス
として印加される。

【００４８】上記帯電バイアス印加用の電源６の電源切
換えスイッチ６ｃと、上記現像バイアス印加用の電源８
の電源切換えスイッチ８ｃと、転写バイアス印加用の電
源７の電源切換えスイッチ７ｃの切換え制御は不図示の
制御回路により所定のシーケンスプログラムに従って関
連してなされる。

【００４９】感光ドラム１は矢印方向に所定の周速度に
て回転駆動される。帯電ローラ３は感光ドラム１に対し
て所定の押圧力を持って当接させ、所定幅の帯電ニップ
部ａを形成させて配設してある。この帯電ニップ部ａに
おいて感光ドラム１の回転方向に対してカウンター方向
に周速差にして１５０％の速さで回転駆動させる。

【００５０】画像形成時において、帯電バイアス印加用
の電源６の電源切換えスイッチ６ｃは第１電源６ａ側に
切換え制御されて帯電ローラ３には−６００Ｖの直流帯
電バイアスが印加され、感光ドラム表面が所定の帯電電
位に一様に帯電される。

【００５１】そして、この帯電した感光ドラム１に対し
て光学手段４からレーザー光をカートリッジ枠体５１に
設けられた露光開口部５２を介して露光して静電潜像を
形成し、該静電潜像を現像手段である現像装置２によっ
てトナー像として可視化する。

【００５２】この現像装置２は一成分磁性ネガトナーを
用いたジャンピング現像方式の反転現像装置である。ト
ナー収納容器内のトナーＴをトナー攪拌部材２３で送り
出し、現像ローラ２１を回転させると共に、該現像ロー
ラ表面のトナーを規制する現像ブレード２２によって摩
擦帯電電荷を付与したトナー層を該現像ローラ２１の表
面に形成し、そのトナーを前記静電潜像に応じて感光ド
ラム１へ転移させることによってトナー像を形成して可
視像化する。

【００５３】そして、転写バイアス印加用の電源７から
転写ローラ５に前記トナー像と逆極性の電圧を印加して
トナー像を紙Ｐに転写する。

【００５４】転写されずに感光ドラム１上に残留したト
ナーは現像装置２によって、現像装置内に回収される。
なお、現像ローラ２１と感光ドラム１とのギャップを２
００μｍとした。

【００５５】次に、本実施例における画像形成装置の動
作について図２、３を用いて説明する。図２に本実施例
の画像形成装置のシーケンスチャートを示す。図３に本
実施例の清掃時における動作モデル図を示す。

【００５６】画像時終了後に転写部材５と帯電ローラ３
の清掃を行うため（この時を以下清掃時と呼ぶ）図２に
示すように、清掃時開始後、まず、転写部材５に吐き出
しバイアスとして−１ｋＶの直流電圧を印加する。そし
て、転写部材５に−１ｋＶを印加した影響から感光ドラ
ム表面電位が変化する（以下転写電位段差と呼ぶ）。図
３中の点線の波線で示した「転写吐き出しバイアスによ
る電位段差」である。その電位段差が帯電ローラ３を通
過した後（図２中Ｔｔ後、図３中「転写による電位段差
Ａ」）に、帯電吐き出しバイアスとして−６２０〜−７
２０Ｖの交流電圧を印加する。なお、現像バイアスは、
転写電位段差が現像部ｃに到達（図２中Ｔｄ後）してか
ら帯電バイアスを印加した領域が終了（図２中Ｔｎ）す
るまで、回収バイアスとして、交流電圧０Ｖ〜−９００
Ｖと直流電圧平均値−５５０Ｖを重畳させたものを印加
する。

【００５７】上記の清掃工程は、画像時と次の画像時の
間、つまり紙間と、画像形成装置本体起動時やジャム発
生など、一度感光ドラム駆動が停止して次に駆動を開始
した直後に行うものとする。

【００５８】次に、本実施例の作用を図４に基づいて説
明する。図４は清掃時の転写位置ｄ、帯電位置ａにおけ
るトナーの挙動を示すモデル図である。

【００５９】上記したクリーニング工程により、図４に
示すように、転写位置ｄでは−１ｋＶ印加しているた
め、転写部材５に付着のトナーは感光ドラム１上に戻さ
れる。そのトナーは帯電位置ａにて、一度、帯電ローラ
３に入り込む場合もあるが、感光ドラム電位は通常の−
６００Ｖであるので帯電吐き出しバイアス−６２０〜−
７２０Ｖの交流電圧によって帯電ローラ３に付着してい
たトナーも同時に感光ドラム１上に戻される。その後、
現像領域ｃにて回収バイアスによって、現像器内に戻さ
れる。

【００６０】次に本実施例の効果を従来のクリーニング
工程と比較して説明する。

【００６１】従来のクリーニング工程とは、転写部材５
と帯電ローラ３のクリーニングバイアスを同時に印加し
ているものである。

【００６２】比較実験１として、上記説明した画像形成
装置に印字率４％の画像を２０００枚通紙した。この時
の画質レベルを比較した。ここでいう画質レベルとは、
かぶり、画像ムラ、遮光がともに目視で全く確認できな
い時がレベル１０であり、反射光によるかぶり測定値平
均（測定器PEFLECTMETER TC-6DS）が３％以上で画像ム
ラ、遮光が目立つという場合がレベル１、レベル９から
２までは、かぶり、画像ムラ、遮光の発生頻度に応じて
決定したものである。

【００６３】図５に比較実験１の結果である耐久枚数と
画質レベルの関係を示す。図５に示すように、１２００
枚を過ぎてから従来の工程の画質レベルが下がり、２０
００枚では、本実施例の工程の方が画質レベルの低下が
少ないことが解る。

【００６４】比較実験２として、上記通紙耐久時の１０
０、５００、１０００、１５００、２０００枚時に全面
黒画像の印字中に強制ジャムを発生させ、その後全面白
画像を印字する。その時の白画像における画質レベルを
評価した。図６に比較実験２の結果を示す。図６に示す
ように、従来の工程では、ほとんど画質レベル１であっ
たが、本実施例の工程では、画質レベルが５以上であっ
た。

【００６５】以上のように、本発明は、画像形成動作を
繰り返し行った場合や、ジャム等の通紙不良が起こった
場合にかぶり、画像ムラそして遮光という画像不良を低
減可能とした。

【００６６】なお、本実施例において、接触帯電部材を
用いたが、接触帯電方式に限らず、非接触等の転写、帯
電部材を有する画像形成装置においも、清掃時に転写バ
イアスと帯電バイアスを変化させて、転写部材及び、帯
電部材に蓄積したトナー等の粒子を感光ドラムへ再度戻
す構成であるならば、転写吐き出し位置以外で、帯電吐
き出しバイアスを印可することで、本実施例と同じよう
な効果を出すことが可能である。

【００６７】〈実施例２〉図７は本実施例における画像
形成装置の概略構成図である。本実施例における画像形
成装置は、前記実施例１の画像形成装置（図１）との対
比において、現像装置２の現像剤としてトナーＴに所定
の割合で導電性粉体Ｃを混合したものを用いた点で異な
り、その他の装置構成は実施例１の画像形成装置と同じ
である。実施例１に係るものと同一の機能を有するもの
については同一符号を付しその説明を省略する。

【００６８】本実施例２において、現像装置２の現像剤
Ｔに混合した導電性粉体Ｃは感光ドラム１面の静電潜像
の現像時にトナーと共に感光ドラム１面に付着し、感光
ドラムの回転で転写ニップ部ｄを通って帯電ニップ部ａ
に持ち運ばれて帯電ローラ３の面に捕獲されることで帯
電ローラ３の周面に供給される。この導電性粉体Ｃは帯
電ローラと感光ドラムのニップ部に介在して帯電促進材
として機能し、クリーナーレス方式において、画像形成
動作を繰り返し行っても安定した感光ドラム帯電機構を
可能にするものである。

【００６９】本実施例の画像形成装置の構成及び動作に
ついては、実施例１と同様であるために省略する。本実
施例２で使用する感光ドラム、帯電ローラ及び、導電性
粉体に関して、以下に説明する。

【００７０】感光ドラム１は、アルミドラム基体上に下
引き層、電荷発生層、電荷輸送層、の順に重ねて塗工さ
れた有機感光体ドラムに、さらに電荷注入層を塗布する
ことにより、帯電性能を向上させたものである。

【００７１】接触帯電部材としての帯電ローラ３は、芯
金と芯金の外周に同心一体となるようローラ状に形成し
た抵抗１０⁴〜１０⁷Ω・Ｍ程度の抵抗をもつ発泡体を用
いて形成されている。そして、初期において導電性粉体
Ｃを０．２ｇ塗布し、感光ドラム１に対して周速１５０
％の速さでカウンター方向に回転させている。

【００７２】導電性粉体Ｃの材質として、導電性酸化亜
鉛を用いている。ただし、このほかに、他の金属酸化物
などの導電性無機粉体が使用可能である。導電性粉体Ｃ
は粒子を介した電荷の授受を行うため、粒子抵抗が１０
¹²Ω・ｃｍ以下が必要で１０ ⁶Ω・ｃｍ以下であること
が好ましい。抵抗の測定は、錠剤法により測定し正規化
して求めた。即ち、底面積２．２６ｃｍ²の円筒内に凡
そ０．５ｇの粉体試料をいれ上下電極に１４７Ｎ（１５
ｋｇｆ）の加圧を行うと同時に１００Ｖの電位を印加し
て抵抗を測定その後正規化して非抵抗を算出した。

【００７３】導電性粉体Ｃは良好な帯電均一性を得るた
めに、重量平均粒径が０．１μｍ〜５μｍであることが
望ましい。粒径の測定は、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。

【００７４】導電性粉体Ｃの帯電特性の測定は、試料管
にフッ素コート樹脂９ｇと導電性粉体１ｇを混ぜ、約３
０回振ることで、導電性粉体を帯電させ、その帯電量を
測定する。そして、同様の測定をトナーとフッ素コート
樹脂で行い、トナーの帯電量に対して、ポジ性かネガ性
かを決定した。本実施例の導電性粉体はトナーと逆極性
であるポジ性の傾向を示した。また、電位の影響をトナ
ーと導電性粉体とで差を設けることが必要であるため、
導電性粉体はトナーと逆極性であることが望ましい。

【００７５】本実施例における導電性粉体Ｃは、現像バ
イアスの交流電圧９００Ｖ印加した場合、非画像領域で
は、現像ローラ２１から感光ドラム１へ６００Ｖのコン
トラスト（｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜＝（｜０−（−６００）
｜））をもって飛翔する。また、導電性粉体Ｃはトナー
Ｔに付着しているものであるから画像領域では７３０Ｖ
のコントラスト（｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜＝（｜−９００−
（−１７０）｜））をもって飛翔する。これら感光ドラ
ム１へ飛翔した導電性粉体Ｃは、ポジ性であるため転写
工程後、転写残トナーと伴に感光ドラム１上に残留す
る。その後感光ドラム１に対してカウンター方向に回転
する帯電ローラ３の表面にその多くを供給することがで
きる。このようにして、初期に帯電ローラ３に塗布して
ある導電性粉体Ｃが画像形成動作を繰り返すことによっ
て減少しても、現像装置２内から供給するため帯電性能
を維持できるのである。

【００７６】次に、本実施例２における画像形成装置の
動作について説明する。本実施例２の画像形成装置のシ
ーケンスチャートは実施例１と同様であり、図２に示
す。図２に示すように、清掃時開始後、まず、転写部材
５に吐き出しバイアスとして−１ＫＶの直流電圧を印加
する。そして、転写電位段差が帯電ローラ３を通過した
後（図中Ｔｔ）、帯電ローラ３に吐き出しバイアスとし
て−６２０〜−７２０Ｖの交流電圧を印加する。なお、
現像バイアスは、転写−１ｋＶバイアスを印加した領域
が現像部ｃに到達（図中Ｔｄ）してから帯電バイアスを
印加した領域が終了（図中Ｔｎ）するまで、回収バイア
スとして、交流電圧０Ｖ〜−９００Ｖと直流電圧平均値
−５５０Ｖを重畳させたものを印加する。

【００７７】上記の清掃工程は、画像時と次の画像時の
間、つまり紙間と、画像形成装置本体起動時やジャム発
生など、一度感光ドラム駆動が停止して次に駆動を開始
した直後にも行うものとする。

【００７８】次に、本実施例の作用を図８に基づいて説
明する。図８は帯電ローラ３及び転写ローラ５の清掃時
において、転写クリーニングバイアスの電位段差がつい
た感光ドラム表面が帯電位置に達したときのモデル図で
あり、Ａは転写バイアスと帯電バイアスを同時に印加す
るという従来の工程であり、Ｂは転写バイアスを印加し
てから帯電バイアスを印加するという本実施例の工程で
ある。

【００７９】Ａのように転写吐き出しバイアスが印加さ
れた位置で帯電吐き出しバイアスを印加すると、感光ド
ラム１の電位Ｖｄｒが帯電吐き出しバイアスＶｎｃの間
に存在するため、ネガ性のトナーは帯電ローラ３へ、ポ
ジ性の導電性粉体は感光ドラム１へ飛翔し易い。しか
し、Ｂのように本実施例の工程では感光ドラム１の電位
Ｖｄｒは吐き出しバイアスの下に存在するためトナーは
感光ドラム１にとどまり、導電性粉体は帯電ローラ３へ
飛翔し易いのである。このように、本実施例工程では、
帯電ローラ３は常に導電性粉体Ｃで満たされる状態にな
り、且つトナーは感光ドラム１に戻され、その後現像器
内に回収されるため、帯電性能を良好な状態で維持でき
ると考える。

【００８０】次に本実施例の効果を従来のクリーニング
工程と比較して説明する。

【００８１】比較実験にて用いた画像形成装置は、本実
施例２にて紹介したものであり、従来のクリーニング工
程と本実施例の工程との違いは、従来工程が転写部材と
のクリーニングバイアスを同時に印加しているもの、本
実施例工程はそれらを別々に行うものである。

【００８２】比較実験１として、上記説明した画像形成
装置を用いて、印字率４％の画像を２０００枚通紙し
た。この時の画質レベルを比較した。ここでいう画質レ
ベルとは、かぶりと遮光が目視で全く確認できない時が
レベル１０であり、反射光によるかぶり測定値平均（測
定器PEFLECTMETER TC-6DS）が３％以上で遮光が目立つ
という場合がレベル１、レベル９から２までは、かぶり
と遮光の発生頻度に応じて決定したものである。

【００８３】また、実施例１にて評価した画像ムラであ
るが、今回導電性粉体を有する画像形成装置であるた
め、ほとんど発生しなかった。

【００８４】図９に比較実験１の結果である耐久枚数と
画質レベルの関係を示す。図９に示すように、通紙数の
初期と後半において、本実施例の工程の方が高い画質を
維持しているのが解る。

【００８５】比較実験２として、上記通紙耐久時の１０
０、５００、１０００、１５００、２０００枚時に全面
黒画像の印字中に強制ジャムを発生させ、その後全面白
画像を印字する。その時の白画像における画質レベルを
評価した。図１０に比較実験２の結果を示す。図１０に
示すように、１００、１５００、２０００枚において、
本実施例の工程の方が高い画質を維持しているのが解
る。

【００８６】また、本実験における帯電ローラの様子を
観察すると、耐久前半と後半において、従来工程のロー
ラ表面には多数のトナーが確認できた。それに対し、本
実施例工程のローラ表面は多少のトナーは存在するもの
のほとんど導電性粉体で満たされていた。これは、転写
残トナーの量が通紙数の前半と後半で増加傾向にあり、
そのような場合、特に本発明は効果を示すことになっ
た。

【００８７】以上のように、導電性粉体を利用した接触
帯電機構を有すクリーナーレス方式の画像形成装置にお
いて、本発明は画像形成動作を繰り返し行った場合や、
ジャム等の通紙不良が起こった場合にかぶりと遮光とい
う画像不良を低減可能とした。また、清掃時において、
導電性粉体を帯電部材内に供給し、且つトナーは感光ド
ラムへ戻す効果もあるため、帯電性能を良好な状態に維
持できる。

【００８８】なお、本実施例において、接触帯電部材を
用いたが、接触帯電方式に限らず、非接触等の転写、帯
電部材を有する画像形成装置においも、清掃時に転写バ
イアスと帯電バイアスを変化させて、転写部材及び、帯
電部材に蓄積したトナー等の粒子を感光ドラムへ再度戻
す構成であるならば、転写吐き出しによる感光ドラムの
電位段差位置以外で、帯電吐き出しバイアスを印可する
ことで、本実施例と同じような効果を出すことが可能で
ある。

【００８９】〈他の実施例との比較〉以下に示す画像形
成装置において、上記実施例１及び２と同様に、まず、
転写部材５に吐き出しバイアスを印加して転写部材５に
付着したトナーを吐き出す。次に、感光ドラム１上の転
写吐き出しバイアス電位段差が帯電部材３を通過した
後、帯電部材３に吐き出しバイアスを印加する。そし
て、感光ドラム１上に吐き出されたトナーを現像手段２
が随時回収するクリーニング工程を有している。

【００９０】実施例１：現像剤としてトナーを使用し、
ジャンピング現像方式のクリーナーレス画像形成装置で
ある。

【００９１】他の実施例Ａ：現像剤としてトナーを使用
し、接触現像方式のクリーナーレス画像形成装置であ
る。

【００９２】他の実施例Ｂ：現像剤としてトナーと導電
性粉体を使用し、接触帯電部材と感光ドラムの接触部に
前記導電性粉体を介在させた帯電方式を利用し、接触現
像方式のクリーナーレス画像形成装置である。

【００９３】実施例２：現像剤としてトナーと導電性粉
体を使用し、接触帯電部材と感光ドラムの接触部に前記
導電性粉体を介在させた帯電方式を利用し、ジャンピン
グ現像方式のクリーナーレス画像形成装置である。

【００９４】ここで、他の実施例Ａ及びＢにおける接触
現像方式について説明する。図１１に他の実施例Ｂの画
像形成装置の構成説明図を示す。実施例１及び２と同様
の部材については同符号とし、その説明を省略する。

【００９５】現像ローラ２ａとして、弾性ゴムローラの
表面にディップコート処理を施した。そして、図中の矢
印のように感光ドラム１の回転に対して周速１６０％の
速さでカウンター方向に回転させる。また、現像バイア
スとして、０Ｖ〜−７００Ｖの直流電圧を印加して感光
ドラムと所定のニップ幅を有して接触現像及び転写残ト
ナーを接触回収させる。

【００９６】トナー規制部材２ｂの材質として、リン青
銅を用い、現像ローラの回転方向とカウンター方向に取
り付ける。

【００９７】（比較項目）１）実施例１２）比較例１：実施例１の画像装置において、転写と帯
電の吐き出しバイアスを同時に印可するクリーニング方
式（従来工程）３）実施例Ａ４）実施例Ｂ５）比較例２：実施例Ｂの画像形成装置において、転写
と帯電の吐き出しバイアスを同時に印可するクリーニン
グ方式（従来工程）６）実施例２実験方法：室温３２．５℃、湿度８０％の環境下におい
て、印字率４％の画像を２０００枚通紙した後にサンプ
ル画像を評価した。

【００９８】１：紙上かぶり評価かぶりとは、本来印字しない白部（未露光部）において
トナーが現像されてしまい地汚れのように紙上に現れる
画像不良である。かぶり量は測定器PEFLECTMETER TC-6D
Sを用いてグリーンフィルタによる光学反射率を測定
し、紙のみの反射率から差し引いた反射量を求めかぶり
量とした。この際、紙上を１０点以上測定しその平均値
を求めた。

【００９９】 ◎・・・１％未満 ○・・・１％〜３％ △・・・３％〜５％ ×・・・５％以上２：遮光評価遮光とは、帯電ローラ後の感光ドラム表面上にトナー等
の粒子が多量に存在すると、露光を遮ってしまう。その
ため、遮られた位置にはトナー像が形成されないという
画像不良である。

【０１００】遮光量は、横線１ドット１スペースのハー
フトーン画像において目視評価とした。

【０１０１】 ◎・・・確認できない ○・・・多少確認できるがほとんど目立たない △・・・全体的にやや目立つ ×・・・かなり目立つ３：画像ムラ画像ムラとは帯電部材に吐き出しバイアスを印可してい
てもそれに取り込まれたすべてのトナーを吐き出せな
い。そのため、画像形成動作を繰り返し行うと、帯電部
材に転写残トナーが蓄積されてゆく。一般的にトナーは
絶縁物であるため、帯電部材と感光ドラムの接触部に存
在してしまうと、感光ドラム表面の帯電がさえぎられて
しまう。その結果、感光ドラム上のトナー像にムラが生
じてしまい、その部分が、画像ムラと呼ばれる画像不良
となる。この画像ムラは、帯電部材に転写残トナーが蓄
積されていくと非常に発生し易い。

【０１０２】遮光量は、横線１ドット２スペースのハー
フトーン画像において目視評価とした。

【０１０３】 ◎・・・確認できない ○・・・多少確認できるがほとんど目立たない △・・・全体的にやや目立つ ×・・・かなり目立つ下表１に比較実験結果を示す。

【０１０４】

【表１】

【０１０５】比較例１においては、実施例１及び従来の
技術にて述べたように、転写の吐き出しバイアスの影響
による感光ドラム電位段差の部分で帯電部材の吐き出し
効果が現象してしまいかぶり、遮光、画像ムラともに悪
化した。

【０１０６】また、比較例２においても同様の原因にて
画像不良が発生した。

【０１０７】実施例Ａにおいては、本発明の効果が有
り、比較例に比べ画像不良はそれほど発生していない。
しかし、接触現像方式のため、現像装置からの地かぶり
はそのまま画像に影響を及ぼしている。

【０１０８】実施例Ｂにおいても帯電不良からの画像ム
ラは実施例Ａよりもよかったが、地かぶりは発生してい
る。

【０１０９】それに対して実施例１は、地かぶりが抑え
られていた。さらに、実施例２では、帯電不良、画像不
良ともに一番良く、本発明に適していることが解る。

【０１１０】〈その他〉１）帯電部材において、実施例のようなローラ形状及び
接触方式に限らず、ブラシ、ブレード等の形状であった
り、非接触等であったりする帯電部材を有する画像形成
装置においても、実施例と同じような効果を出すことが
可能である。

【０１１１】２）静電潜像形成のための露光手段として
は、実施形態例の様にデジタル的な潜像を形成するレー
ザー走査露光手段４に限定されるものではなく、通常の
アナログ的な画像露光やＬＥＤなどの他の発光素子でも
構わないし、蛍光燈等の発光素子と液晶シャッター等の
組み合わせによるものなど、画像情報に対応した静電潜
像を形成できるものであるなら構わない。

【０１１２】３）像担持体は静電記録誘電体等であって
も良い。この場合は、該誘電体面を所定の極性・電位に
一様に一次帯電した後、除電針ヘッド、電子銃等の除電
手段で選択的に除電して目的の静電潜像を書き込み形成
する。

【０１１３】４）転写手段はローラ転写に限られず、ベ
ルト転写、コロナ転写などにすることもできる。転写ド
ラムや転写ベルト等の中間転写体（中間被転写部材）な
どを用いて、単色画像ばかりでなく、多重転写等により
多色やフルカラー画像を形成する画像形成装置であって
もよい。

【０１１４】５）直接注入帯電は接触帯電部材から被帯
電体部分に電荷が直接移動することをその帯電機構とす
るから、接触帯電部材が十分に被帯電体表面に接触する
必要があり、被帯電体に対して接触帯電部材を周速差を
持たせて回転させることが望ましい。接触帯電部材と被
帯電体との速度差は、具体的には接触帯電部材面を移動
駆動して被帯電体との間に速度差を設けることになる。
好ましくは接触帯電部材を回転駆動し、さらにその回転
方向は被帯電体表面の移動方向とは逆方向に回転するよ
うに構成するのがよい。接触帯電部材面を被帯電体表面
の移動方向と同じ方向に移動させて速度差をもたせるこ
とも可能であるが、直接注入帯電の帯電性は被帯電体の
周速と接触帯電部材の周速の比に依存するため、逆方向
と同じ周速比を得るには順方向では接触帯電部材の回転
数が逆方向の時に比べて大きくなるので、接触帯電部材
を逆方向に移動させる方が回転数の点で有利である。こ
こで記述した周速比は周速比（％）＝（接触帯電部材周速−被帯電体周速）／
被帯電体周速×１００である（接触帯電部材周速は接触部において接触帯電部
材表面が被帯電体表面と同じ方向に移動するとき正の値
である）。

【０１１５】６）帯電部材や現像剤担持部材に印加する
バイアスの交番電圧成分（ＡＣ成分、周期的に電圧値が
変化する電圧）の波形としては、正弦波、矩形波、三角
波等適宜使用可能である。直流電源を周期的にオン／オ
フすることによって形成された矩形波であってもよい。

【０１１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、現
像同時回収を行うクリーナーレスシステムを採用してい
る画像形成装置及び、導電性粉体を利用した接触又は近
接した帯電機構を有すクリーナーレス方式の画像形成装
置において、転写クリーニングを行った際に生じる像担
持体の電位段差位置が帯電部材を通過した後、帯電クリ
ーニングを行うことで、かぶりと画像ムラ、及び遮光の
画像不良を低減可能とし、画像形成動作を繰り返し行う
時やジャム等の通紙不良が起こった場合においても安定
した高画質画像を提供することができた。特に、帯電部
材に導電性粉体を介在させた接触帯電機構を有し、前記
導電性粉体を現像手段から供給する画像形成装置におい
ては、導電性粉体を帯電部材に供給し且つ転写残現像剤
を像担持体上に戻ことが効果的に行われるため、本発明
の効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る画像形成装置の構成
説明図である。

【図２】本発明の実施例１に係るクリーニングシーケ
ンスを示す図である。

【図３】本発明の実施例１に係る清掃時における動作
のモデル図である。

【図４】本発明の実施例１に係る清掃時の転写位置、
帯電位置におけるトナーの挙動を示すモデル図である。

【図５】本発明の実施例１に係る比較実験１の結果を
示す図である。

【図６】本発明の実施例１に係る比較実験２の結果を
示す図である。

【図７】本発明の実施例２に係る画像形成装置の構成
説明図である。

【図８】本発明の実施例２に係る帯電クリーニング位
置におけるトナー挙動のモデル図である。

【図９】本発明の実施例２に係る比較実験１の結果を
示す図である。

【図１０】本発明の実施例２に係る比較実験２の結果
を示す図である。

【図１１】本実施例Ｂに係る化像形成装置の構成説明
図である。

【図１２】従来の電子写真装置の概略構成図である。

【図１３】従来の構成に係る清掃時の転写位置、帯電
位置におけるトナーの挙動を示すモデル図である。

【符号の説明】

１００：画像形成装置１：感光ドラム２：現像装置３：帯電ローラ４：露光手段５：転写部材６、８：高圧電源２１：現像ローラ２２：トナー規制部材Ｔ：磁性トナーＣ：導電性粉体

フロントページの続きＦターム(参考） 2H077 AA37 AC16 AD06 AD13 AD17 AD23 AD31 AD36 BA03 BA09 DB08 EA13 EA16 FA19 FA22 GA01 GA17 2H134 GA01 GB02 HF13 KG01 KG03 KG04 KG07 KG08 KH01 KH17 2H200 FA02 FA03 FA08 FA17 FA18 GA16 GA23 GA34 GA46 GA54 GA57 GA59 GB37 HA03 HA28 HA29 HB12 HB22 HB45 HB46 HB47 HB48 JA02 JA25 JA26 JA27 JA28 JA29 MA01 MA03 MB01 MB04 MB05 MC01 NA02 NA06 NA09 NA13 PA02 PA10 PA20 PA26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、前記像担持体を所定の電位に帯電させる帯電手段と、前記像担持体の帯電面に静電潜像を形成する潜像形成手
段と、像担持体上に形成した静電潜像に像担持体と対向する現
像剤担持体に所定の印加電圧を与えることで現像剤を像
担持体へ供給して可視化せしめる現像手段と、前記像担持体上に形成された現像剤像を被転写部材に転
写させる転写部材と、を有し、前記現像剤像を前記被転写部材に転写させた後
に前記像担持体上に残留する現像剤を前記現像手段が回
収する画像形成装置において、前記転写部材に前記現像剤の帯電極性と同極性の電圧を
印加し、該転写部材の電圧によって生じる前記像担持体
表面電位の変化領域が前記帯電部材を通過した後、前記
帯電部材に前記現像剤を前記像担持体に戻す電圧を印加
し、前記像担持体上に戻された該現像剤を随時前記現像
手段が回収するというクリーニング工程を有することを
特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記帯電手段の表面には発泡体のように空
間領域が存在し、前記像担持体との間に速度差を持ち且
つ前記像担持体に接触部を有することを特徴とする請求
項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】像担持体と、前記像担持体を所定の電位に帯電させる帯電手段と、前記像担持体の帯電面に静電潜像を形成する潜像形成手
段と、前記像担持体に対向する位置に現像剤を担持して搬送す
る現像剤担持体を有し、前記像担持体と前記現像剤担持
体との間にギャップを設け、前記現像剤担持体に、直流
電圧と交流電圧を重畳した現像バイアスを印加すること
で、前記現像剤を前記像担持体と前記現像剤担持体との
ギャップ中で飛翔させて、前記像担持体上に前記現像剤
を供給して前記静電潜像を可視化せしめる現像手段と、を有し、前記現像剤像を前記被転写部材に転写させた後
に前記像担持体上に残留する現像剤を前記現像手段が回
収する画像形成装置において、前記転写部材に前記現像剤の帯電極性と同極性の電圧を
印加し、該転写部材の電圧によって生じる前記像担持体
表面電位の変化領域が前記帯電部材を通過した後、前記
帯電部材に前記現像剤を前記像担持体に戻す電圧を印加
し、前記像担持体上に戻された該現像剤を随時前記現像
手段が回収するというクリーニング工程を有することを
特徴とする画像形成装置。
【請求項４】前記現像剤として、トナーと導電性粉体の
混合剤を用い、前記帯電部材と像担持体との接触部に前
記導電性粉体を介在させた帯電部材であり、前記像担持
体上により搬送されてきた前記導電性粉体を捕獲するこ
とにより、前記現像手段からの前記導電性粉体の供給を
受けて帯電を繰り返し行うことを特徴とする請求項３に
記載の画像形成装置。