JP2004021178A

JP2004021178A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2004021178A
Application number: JP2002179641A
Authority: JP
Inventors: Koichi Hashimoto; 橋本　浩一
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-06-20
Filing date: 2002-06-20
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】タンデム式であって、各作像ユニットを接触帯電方式、現像同時クリーニング方式にしている画像形成装置において、いわゆる再転写現象により、下流側の作像ユニットほど再転写現像剤量が多く、接触帯電部材に付着混入する現像剤量が多くなることによる、帯電不良、カブリ等の問題を解消する。
【解決手段】各作像ユニットＩ・ＩＩ・ＩＩＩ・ＩＶにて帯電部材に回収された現像剤を帯電部材から吐き出すモードを持ち、被転写材移動方向下流側の作像ユニットほど、前記吐き出しモードの時間を長くする。作像ユニットに対し画像比率を算出する手段を持ち、前記吐き出しモードの時間を算出された画像比率に基づいて決定する。作像環境により、前記吐き出しモードの時間を変化させる。前記吐き出しモードの時間を、その作像ユニット自身の画像比率、及びその作像ユニットよりも被転写材移動方向上流側の作像ユニットの画像比率を用いて決定する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の作像ユニットを被転写材の移動経路に沿ってタンデム（直列）に配置し、各作像ユニットの転写部を順次に経由させて被転写材を移動させ被転写材に各作像ユニットの像担持体に形成の現像剤像（トナー像）を順次転写させて画像形成を実行させる、所謂タンデム式の画像形成装置に関する。
【０００２】
より詳しくは、上記の各作像ユニットを接触帯電方式、現像同時クリーニング方式（クリーナーレス）にしている画像形成装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
タンデム式の画像形成装置はフルカラー画像や多色画像を形成する装置の構成形態の一つである。フルカラー画像形成についていえば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の現像剤像をそれぞれ電子写真感光体・静電記録誘電体などの像担持体に形成する４つの作像ユニットを被転写材の移動経路に沿って順に配置し、各作像ユニットの転写部を順次に経由させて被転写材を移動させ被転写材に各作像ユニットの像担持体に形成のイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各現像剤像を順次に重畳転写させることでフルカラー現像剤像を合成形成させ、そのフルカラー現像剤像を定着装置で被転写材に永久固着像として定着させてフルカラー画像形成物（コピー、プリント）を得るものである。
【０００４】
あるいは上記の各作像ユニットの像担持体に形成のイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各現像剤像を順次に重畳転写させる被転写材を中間転写ベルトや中間転写ドラム等の中間転写体（一次被転写材）にし、この中間転写体に合成形成されたフルカラー現像剤像を被転写材（二次被転写材）に一括二次転写させ、そのフルカラー現像剤像を定着装置で被転写材に永久固着像として定着させてフルカラー画像形成物を得るものである。
【０００５】
各作像ユニットは電子写真プロセス機構や静電記録プロセス機構等で構成することが出来る。特に、接触帯電方式、現像同時クリーニング方式（クリーナーレス）とした作像ユニットにすることで、被転写材に対する現像剤像の転写後の像担持体面に残留した転写残現像剤は現像装置にて現像同時クリーニングで回収されて次工程以降に用いられるため、廃現像剤をなくし、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。また、クリーナーレスであることで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。
【０００６】
現像同時クリーニングは、転写後に像担持体面に残留した転写残現像剤を像担持体面から除去する専用のクリーニング装置（クリーナー）を具備させず、転写残現像剤を現像装置にて次工程以後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像担持体の表面電位間の電位差であるかぶり取り電位差Ｖｂａｃｋ）によって回収するものである。
【０００７】
この場合、現像装置で回収可能な転写残現像剤は帯電極性が正規の帯電極性を持つ必要があり、正規の帯電極性とは逆極性に反転している反転現像剤は回収が困難となる。反転現像剤は像担持体の帯電装置を接触式の帯電装置にすることで接触帯電部材に一時的に回収され、正規の帯電極性に直されて像担持体に戻され、現像装置の現像部位に持ち運ばれて回収される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、タンデム式であって、各作像ユニットを接触帯電方式、現像同時クリーニング方式にしている画像形成装置においては、被転写材移動方向上流側の作像ユニットの転写部で被転写材に転写された現像剤像の現像剤の一部が下流側の作像ユニットの転写部において該下流側の作像ユニットの像担持体に付着する現象、いわゆる再転写が発生することにより、下流側の作像ユニットほど再転写現像剤量が多く、帯電部材に持ち込まれて一時的に回収されて付着混入する現像剤量が多くなって帯電不良が起こり、カブリが発生しやすくなる、という問題点が有る。
【０００９】
本発明はこの問題を解消することを目的とする。
【００１０】
【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。
【００１１】
（１）像担持体と、像担持体に当接する帯電部材を有し該帯電部材に帯電バイアスを印加することで像担持体の帯電を行う帯電装置と、像担持体の帯電処理面に静電潜像を形成する情報書き込み装置と、該静電潜像を現像剤により顕像化する現像装置と、像担持体に形成された現像剤像を被転写材に転写する転写装置を具備する作像ユニットを被転写材の移動経路に沿って複数個配置し、各作像ユニットの転写部を順次に経由させて被転写材を移動させ被転写材に各作像ユニットの像担持体に形成の現像剤像を順次転写させて画像形成を実行させ、各作像ユニットにおいて被転写材に対する現像剤像転写後の像担持体面に残留した転写残現像剤の少なくとも一部を帯電装置の帯電部材に一時的に回収させ、帯電装置側から現像装置側に持ち運ばれる像担持体上の現像剤の少なくとも一部を現像装置で回収させる構成の画像形成装置において、
各作像ユニットにて帯電部材に回収された現像剤を帯電部材から吐き出すモードを持ち、被転写材移動方向下流側の作像ユニットほど、前記吐き出しモードの時間を長くすることを特徴とする画像形成装置。
【００１２】
（２）前記帯電バイアスが直流電圧に交流電圧を重畳した電圧であることを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。
【００１３】
（３）前記吐き出しモードは帯電バイアスの交流成分のピーク間電圧を作像時より小さくすることを特徴とする（１）または（２）に記載の画像形成装置。
【００１４】
（４）前記帯電部材が磁性粒子と磁場発生装置を内包する磁性粒子担持体からなることを特徴とする（１）から（３）の何れかに記載の画像形成装置。
【００１５】
（５）作像ユニットに対し画像比率を算出する手段を持ち、前記吐き出しモードの時間を算出された画像比率に基づいて決定することを特徴とする（１）から（４）の何れかに記載の画像形成装置。
【００１６】
（６）作像環境により、前記吐き出しモードの時間を変化させることを特徴とする（１）から（５）の何れかに記載の画像形成装置。
【００１７】
（７）前記吐き出しモードの時間を、その作像ユニット自身の画像比率、及びその作像ユニットよりも被転写材移動方向上流側の作像ユニットの画像比率を用いて決定することを特徴とする（１）から（６）の何れかに記載の画像形成装置。
【００１８】
（８）像担持体が電子写真感光体であることを特徴とする（１）から（７）の何れかに記載の画像形成装置。
【００１９】
（９）像担持体が電荷注入帯電性であることを特徴とする（１）から（８）の何れかに記載の画像形成装置。
【００２０】
（１０）像担持体が絶縁性のバインダー中に導電性微粒子を分散させた電荷注入層を有する電子写真感光体であることを特徴とする（１）から（９）の何れかに記載の画像形成装置。
【００２１】
【発明の実施の形態】
〈第１の実施例〉
図１は本発明に従う画像形成装置の一例の概略構成模式図である。本実施例の画像形成装置は、電子写真プロセス利用の４色タンデム式のカラーレーザープリンタである。
【００２２】
（１）プリンタの全体的な概略構成
Ｉ・ＩＩ・ＩＩＩ・ＩＶは右側から左側に順にタンデムに配列した第１から第４の４つの作像ユニット（画像形成ステーション）である。本例において、第１の作像ユニットＩはイエロー画像形成部、第２の作像ユニットＩＩはマゼンタ画像形成部、第３の作像ユニットＩＩＩはシアン画像形成部、第４の作像ユニットＩＶはブラック画像形成部である。
【００２３】
第１〜第４の各作像ユニットＩ・ＩＩ・ＩＩＩ・ＩＶは何れも磁気ブラシ帯電方式・反転現像方式・クリーナーレスシステムの電子写真作像機構であり、像担持体としての電子写真感光ドラム１と、磁気ブラシ帯電装置２と、画像情報書き込み装置としての例えばレーザービームスキャナー３と、現像装置４と、補助帯電器としての導電性ブラシ５等を備えている。
【００２４】
第１の作像ユニットＩの現像装置４は現像剤にイエロートナーを有する現像装置であり、第２の作像ユニットＩＩの現像装置４は現像剤にマゼンタトナーを有する現像装置であり、第３の作像ユニットＩＩＩの現像装置４は現像剤にシアントナーを有する現像装置であり、第４の作像ユニットＩＶの現像装置４は現像剤にブラックトナーを有する現像装置である。
【００２５】
６は第１〜第４の各作像ユニットＩ・ＩＩ・ＩＩＩ・ＩＶの下側に各作像ユニットに渡らせて左右方向にほぼ水平に配設した転写ベルト装置であり、左右側の懸回ローラ６２に被転写材担持体としての無端状の転写ベルト６１を懸架してあり、この転写ベルト６１は矢印の反時計方向に回動される。転写ベルト６１の内側には各作像ユニットＩ・ＩＩ・ＩＩＩ・ＩＶの感光ドラム１の下面部に対して転写ベルト６１の上行側ベルト部分を加圧当接させて第１〜第４の転写部（転写ニップ部）６ａ・６ｂ・６ｃ・６ｄを形成する４つの転写帯電ブレード６３を配設してある。６４は転写ベルト６１の外面を清掃するクリーナーである。
【００２６】
７は給紙カセット、７１は給紙ローラ、７２はレジストローラである。８は転写ベルト装置６の次位に配設した熱定着装置である。
【００２７】
各作像ユニットＩ・ＩＩ・ＩＩＩ・ＩＶにおける作像動作は同じである。
【００２８】
１）帯　電
感光ドラム１は矢示の時計方向に所定のプロセススピード（周速度）、本例では１００ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動され、その回転過程において磁気ブラシ帯電装置（注入帯電器）２によりその外周面が一様に、本例では−７００Ｖに接触注入帯電処理される。感光ドラム１及び磁気ブラシ帯電装置２については後記（２）項と（３）項でさらに詳述する。
【００２９】
２）露　光
この回転感光ドラム１の一様帯電面に対してレーザービームスキャナー３により画像情報に対応したレーザー走査露光がなされ、光照射された露光部の電位が落ち（明部電位）、照射されなかった非露光部の電位（暗部電位）とのコントラストにより、像露光パターンに対応した静電潜像が形成される。レーザービームスキャナー３は、ＣＣＤ等の光電変換素子を有する原稿読み取り装置や電子計算機等のホスト装置から入力する画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザー光を出力する。
【００３０】
第１の作像ユニットＩの感光ドラム１面にはフルカラー画像のイエロー成分像に対応する像露光がなされてその静電潜像が形成される。第２の作像ユニットＩＩの感光ドラム１面にはマゼンタ成分像に対応する像露光がなされてその静電潜像が形成される。第３の作像ユニットＩＩＩの感光ドラム１面にはシアン成分像に対応する像露光がなされてその静電潜像が形成される。第４の作像ユニットＩＶの感光ドラム１面にはブラック成分像に対応する像露光がなされてその静電潜像が形成される。
【００３１】
３）現　像
そして、第１の作像ユニットＩの感光ドラム１の静電潜像は現像装置４によりイエロートナー画像として反転現像される。第２の作像ユニットＩＩの感光ドラム１の静電潜像は現像装置４によりマゼンタトナー画像として反転現像される。第３の作像ユニットＩＩＩの感光ドラム１の静電潜像は現像装置４によりシアントナー画像として反転現像される。第４の作像ユニットＩＶの感光ドラム１の静電潜像は現像装置４によりブラックトナー画像として反転現像される。
【００３２】
本実施例における現像装置４は、帯電極性が負極のトナー（ネガトナー）を用いた反転現像装置である。より具体的には、重合法で作成した、転写残トナーの少ない高離形成球形非磁性トナーと磁性キャリアを混合した現像剤による、２成分接触現像方式の反転現像装置である。本実施例の現像特性は、帯電電位と現像バイアスのＤＣ成分値の差が２００ｖ以下であるとカブリが生じ、３５０ｖ以上であると現像キャリアの感光体への付着が生じたので、現像バイアスＤＣ成分値は−４００ｖとした。
【００３３】
４）転　写
一方、給紙カセット７内に積載収納されている被転写材（転写紙）Ｐが給紙ローラ７１により一枚宛繰り出されて給送され、レジストローラ７２により所定の制御タイミングにて転写ベルト装置６の転写ベルト６１の上行側ベルト上に給紙される。各転写帯電ブレード６３にはそれぞれ不図示の転写バイアス印加電源より所定の転写バイアス、本例ではプラスの転写バイアスが所定の制御タイミングで印加される。
【００３４】
転写ベルト６１上に給紙された被転写材Ｐはベルト面に静電吸着保持されて転写ベルト６１の回動に伴い第１〜第４の転写部６ａ〜６ｄを順次に搬送され、第１の転写部６ａにおいて第１の作像ユニットＩの感光ドラム１面のイエロートナー画像の転写、第２の転写部６ｂにおいて第２の作像ユニットＩＩの感光ドラム１面のマゼンタトナー画像の転写、第３の転写部６ｃにおいて第３の作像ユニットＩＩＩの感光ドラム１面のシアントナー画像の転写、第４の転写部６ｄにおいて第４の作像ユニットＩＶの感光ドラム１面のブラックトナー画像の転写の都合４回のトナー画像の重畳転写を受けて被転写材面にはフルカラートナー画像が合成形成される。本実施例では、１０μＡの定電流制御で転写を行った。
【００３５】
各作像ユニットＩ〜ＩＶにおけるトナー画像の作像は所定に同期を取ってなされ、各作像ユニットＩ〜ＩＶのトナー画像が転写ベルト装置６で搬送される同一の被転写材Ｐ面に所定に位置合わせされて順次に重なるように転写される。
【００３６】
５）定　着
転写ベルト６１で搬送され、最終の第４の転写部６ｄを通過した被転写材は転写ベルト６１上から分離されて熱定着装置８へ導入されて被転写材面の未定着のフルカラートナー画像が熱と圧力で永久固着画像として定着される。
【００３７】
６）クリーナーレスシステム
各作像ユニットＩ〜ＩＶにおいて被転写材Ｐへのトナー画像転写後の感光ドラム１の面には転写残トナーが残留する。本実施例の場合はその転写残トナーを除去する専用のクリーナーは具備させないで、現像装置４により現像同時回収させている。
【００３８】
転写されずに感光ドラム１の表面に残ったトナーには、正規の帯電極性である負極のトナーと、転写バイアスや剥離放電等のために帯電極性が正規の帯電極性である負極から正極に反転したトナーが混在している。現像装置４による転写残トナーの現像同時回収は正規の帯電極性とは逆極性に反転している正極のトナーの回収が困難となる。
【００３９】
そこで本実施例においては、転写残トナーの帯電極性を正規の帯電極性に整え直して現像部位に至らせるために、感光ドラム１の帯電手段を接触帯電装置、本例では磁気ブラシ帯電装置２にするとともに、転写部とこの磁気ブラシ帯電装置２との間に補助帯電器としての導電性ブラシ５を接触させて配設し、これに正極の直流電圧を印加する。図２においてＥ５はこの導電性ブラシ５に対するバイアス印加電源である。
【００４０】
すなわち、転写残トナーは、正極の直流電圧を印加し、感光ドラム１に接触させてある導電性ブラシ５を通過することで、正規の帯電極性である負極のトナーは導電ブラシ５中に捕集され、逆極性に反転している正極のトナーは通過する。導電ブラシ５に補集された負極のトナーは正極に帯電もしくは除電されて再び感光ドラム１上に出ていく。これにより、磁気ブラシ帯電装置の帯電部位に持ち運ばれる転写残トナーは正極に帯電しているものや除電されているのものとになり、磁気ブラシ帯電装置２の負極の帯電バイアスが印加されている接触帯電部材である磁気ブラシに電気的に効率よく一時的に回収される。
【００４１】
磁気ブラシに一旦回収された正極のトナーや除電されているトナーは磁気ブラシとの摩擦帯電や印加バイアスにより正規の帯電極性である負極のトナーに再帯電状態にされ、その負極のトナーが磁気ブラシとの電気的反発現象により再び感光ドラム１上に出ていく。
【００４２】
従って、転写残トナーは実質的に正規の帯電極性である負極に整え直されて現像部位に持ち運ばれて、現像装置４により効果的に現像同時回収される。
【００４３】
補助帯電器としての導電性ブラシ５としては、ブラシ長１〜１０ｍｍ、ブラシ密度１〜５０万本／ｉｎｃｈ^２、ブラシ径２〜１２デニール、ブラシ抵抗１０^−２〜１０^１２Ωｃｍが好ましく、本実施例では、ブラシ長５ｍｍ、ブラシ密度１０万本／ｉｎｃｈ^２、ブラシ径６デニール、ブラシ抵抗１０^５Ωｃｍのものを用いた。
【００４４】
また、印加バイアスは２００ｖから１５００ｖがよく、４００ｖから８００ｖがさらに好ましい。それ以下の場合は、負極の転写残トナーの除電、帯電効果が薄くゴースト発生を防止することが困難となり、それ以上の場合は、強い正極の電荷を感光ドラム１に与えてしまうため、磁気ブラシ帯電装置２の注入帯電において帯電不良を起こしやすくなる。本実施例では、５００ｖの直流バイアスを用いた。
【００４５】
（２）感光ドラム１
感光ドラム１としては、通常用いられている有機感光体等を用いることができるが、望ましくは、有機感光体上にその抵抗が１×１０^２〜１×１０^１４Ω・ｃｍの材質を有する表面層を持つものや、アモルファスシリコン感光体等を用いると、電荷注入帯電（直接帯電）を実現でき、オゾン発生の防止、ならびに消費電力の低減に効果がある。また、帯電性についても向上させることが可能となる。
【００４６】
本実施例で用いた感光ドラム１は、表面に電荷注入層を設けた、負帯電のＯＰＣ（有機）感光体であり、φ３０ｍｍのアルミニウム製のドラム基体（以下、アルミ基体と記す）上に下記の第１〜第５の５つの層１ａ〜１ｆを下から順に設けたものである。図３はその層構成模型図である。
【００４７】
第１層１ｂ；下引き層であり、アルミ基体１ａの欠陥等をならすため、またレーザー露光の反射によるモアレの発生を防止するために設けられている厚さ約２０μｍの導電層である。
【００４８】
第２層１ｃ；正電荷注入防止層であり、アルミ基体１ａから注入された正電荷が感光体表面に帯電された負電荷を打ち消すのを防止する役割を果たし、アミラン樹脂とメトキシメチル化ナイロンによって１×１０^６Ω・ｃｍ程度に抵抗調整された厚さ１μｍの中抵抗層である。
【００４９】
第３層１ｄ；電荷発生層であり、ジスアゾ系の顔料を樹脂に分散した厚さ約０．３μｍの層であり、レーザー露光を受けることによって正負の電荷対を発生する。
【００５０】
第４層１ｅ；電荷輸送層であり、ポリカーボネイト樹脂にヒドラゾンを分散したものであり、Ｐ型半導体である。従って、感光体表面に帯電された負電荷はこの層を移動することができず、電荷発生層１ｄで発生した正電荷のみを感光体表面に輸送することができる。
【００５１】
第５層１ｆ；電荷注入層であり、バインダーとしての光硬化性のアクリル樹脂に光透過性の導電フィラーであるアンチモンをドーピングして低抵抗化（導電化）した粒径０．０３μｍの酸化錫の超微粒子を樹脂に対して７０重量パーセント分散した材料の約３μｍの塗工層である。この電化注入層の電気抵抗値は、充分な帯電性と画像流れを起こさない条件である１×１０^１０〜１×１０^１４Ω・ｃｍである必要がある。本実施例では、表面抵抗が１×１０^１１Ω・ｃｍの感光ドラムを用いた。
【００５２】
（３）磁気ブラシ帯電装置３
本実施例の磁気ブラシ帯電装置２は、図２の拡大模型図に示すように、大きく分けて、接触帯電部材としての磁気ブラシ帯電部材２Ａ、該磁気ブラシ帯電部材２Ａと導電性磁性粒子（帯電キャリア）２ｄを収容させた容器（ハウジング）２Ｂ、磁気ブラシ層厚規制ブレード２ｅ、磁気ブラシ帯電部材２Ａと磁気ブラシ層厚規制ブレード２ｅに対する帯電バイアス印加電源Ｅ２等からなる。
【００５３】
磁気ブラシ帯電部材２Ａは本実施例のものはスリーブ回転タイプであり、マグネットロール（磁石）２ａと、このマグネットロールに外嵌させた非磁性ステンレス製スリーブ（電極スリーブ、導電スリーブ、帯電スリーブなどと称される）２ｂと、該スリーブ２ｂの外周面にスリーブ内部のマグネットロール２ａの磁気力で磁気拘束させて形成保持させた磁性粒子２ｄの磁気ブラシ部２ｃからなる。
【００５４】
マグネットロール２ａは非回転の固定部材であり、スリーブ２ｂはこのマグネットロール２ａの外回りを矢示の時計方向に不図示の駆動系により所定の周速度で回転駆動される。またスリーブ２ｂは感光ドラム１に対してスペーサコロ等の手段で５００μｍ程度の隙間を保たせて対向させて配設してある。
【００５５】
２ｅは容器２Ｂに取り付けた、非磁性ステンレス製の磁気ブラシ層厚規制ブレードであり、スリーブ２ｂの表面とのギャップが９００μｍになるように配置されている。
【００５６】
容器２Ｂ内の磁性粒子２ｄはその一部がスリーブ２ｂの外周面にスリーブ内部のマグネットロール２ａの磁気力で磁気拘束されて磁気ブラシ部２ｃとして保持される。磁気ブラシ部２ｃはスリーブ２ｂの回転駆動に伴い、スリーブ２ｂと一緒にスリーブ２ｂと同方向に回転する。このとき磁気ブラシ部２ｃの層厚はブレード２ｅにより均一厚さに規制される。そしてその磁気ブラシ部２ｃの規制層厚はスリーブ２ｂと感光ドラム１との対向隙間部の間隔より大きいから、磁気ブラシ部２ｃはスリーブ２ｂと感光ドラム１との対向部において感光ドラム１に対して所定幅のニップ部を形成して接触する。この接触ニップ部が帯電ニップ部ｎである。従って、回転感光ドラム１は帯電ニップ部ｎにおいて磁気ブラシ帯電部材２Ａのスリーブ２ｂの回転に伴ない回転する磁気ブラシ部２ｃで摺擦される。この場合、帯電ニップ部ｎにおいて感光ドラム１の移動方向と磁気ブラシ部２ｃの移動方向は逆方向となり、相対移動速度は速くなる。
【００５７】
スリーブ２ｂ内に固定配置されているマグネットロール２ａは、スリーブ２ｂと感光ドラム１の最近接位置ｃから感光ドラム回転方向上流側１０°の位置に約９００Ｇの磁極（主極）Ｎを配置してある。
【００５８】
この主極Ｎは、スリーブ２ｂと感光ドラム１の最近接位置ｃとの角度θを感光ドラム回転方向上流側２０°から下流側１０°の範囲に入るようにすることが望ましく、上流側１５°〜０°であればさらに良い。それより下流だと主極位置に磁性粒子が引きつけられ、帯電ニップ部ｎの感光ドラム回転方向下流側に磁性粒子の滞留が発生しやすくなり、また上流すぎると、帯電ニップ部ｎを通過した磁性粒子の搬送性が悪くなり、滞留が発生しやすくなる。また、帯電ニップ部ｎに磁極がない場合には、磁性粒子に働くスリーブ２ｂへの拘束力が弱くなり、磁性粒子が感光ドラム１に付着しやすくなるのは明らかである。ここで述べている帯電ニップ部ｎは、帯電時に磁気ブラシ部２ｃの磁性粒子が感光ドラム１と接触している領域を示す。
【００５９】
帯電バイアスは電源Ｅ２によってスリーブ２ｂと規制ブレード２ｅに印加される。本実施例ではＤＣ成分にＡＣ成分が重畳しているバイアスを用いている。
【００６０】
而して、感光ドラム１が回転駆動され、磁気ブラシ帯電部材２Ａのスリーブ２ｂが回転駆動され、電源Ｅ２から所定の帯電バイアスが印加されることで、回転感光ドラム１の周面が本実施例の場合は電荷注入帯電方式で所定の極性・電位に一様に接触帯電処理される。
【００６１】
すなわち、帯電ニップ部ｎにおける、磁気ブラシ帯電部材２Ａの磁気ブラシ部２ｃによる感光ドラム１面の摺擦と、磁気ブラシ帯電部材２Ａへの帯電バイアスの印加により、磁気ブラシ部２ｃを構成している帯電用磁性粒子２ｄから電荷が感光ドラム１上に与えられ、感光ドラム１面が所定の極性・電位に一様に接触帯電される。本例の場合は前述したように感光ドラム１はその表面に電荷注入層１ｆを具備させたものであるから、電荷注入帯電により感光ドラム１の帯電処理がなされる。即ち、感光ドラム１面が帯電バイアスＤＣ＋ＡＣのＤＣ成分に対応した電位に帯電される。スリーブ２ｂは回転速度が速いほど帯電均一性が良好になる傾向にある。
【００６２】
帯電バイアスのＤＣは必要とされる感光ドラムの表面電位と同値（本実施例では、−７００ｖ）とした。ＡＣのピーク間電圧（以後、Ｖｐｐと記す）は、１００ｖ以上、２０００ｖ以下、特に３００ｖ以上、１２００ｖ以下が好ましい。Ｖｐｐがそれ以下では、帯電均一性、電位の立ち上がり向上の効果が薄く、それ以上では、磁性粒子の滞留や感光ドラムへの付着が悪化する。
【００６３】
周波数は１００Ｈｚ以上５０００Ｈｚ以下、特に５００Ｈｚ以上２０００Ｈｚ以下が好ましい。それ以下では、磁性粒子の感光ドラムへの付着悪化や、帯電均一性、電位の立ち上がり性向上の効果が薄くなり、それ以上でも帯電均一性、電位の立ち上がり性向上の効果が得られにくくなる。ＡＣの波形は矩形波、三角波、ｓｉｎ波などがよい。本実施例では作像時に７００Ｖｐｐ、非作像時には０Ｖｐｐ、つまり、ＤＣ（−７００ｖ）のみの帯電を行った。
【００６４】
本実施例では、磁性粒子２ｃとして、焼結した強磁性体（フェライト）を還元処理をしたものを用いたが、他に樹脂と強磁性体粉を混練して粒子状に成形したもの、もしくはこれに抵抗値調節のために導電性カーボン等を混ぜたものや、表面処理を行ったものも同様に用いることができる。
【００６５】
この磁性粒子２ｄは感光体表面のトラップ準位に電荷を良好に注入する役割と、感光体上に生じたピンホールなどの欠陥に帯電電流が集中してしまうことに起因して生じる帯電部材及び感光体の通電破壊を防止する役割を兼ね備えていなければならない。従って、帯電部材の抵抗値は１×１０^４Ω〜１×１０^９Ωであることが好ましく、特には１×１０^４Ω〜１×１０^７Ωであることが好ましい。帯電部材の抵抗値が１×１０^４Ω未満ではピンホールリークが生じやすくなる傾向があり、１×１０^９Ωを超えると良好な電荷の注入がしにくくなる傾向にある。また、抵抗値を抵抗値を上記範囲内に制御するためには、磁性粒子の体積抵抗値は１×１０^４Ω・ｃｍ〜１×１０^９Ω・ｃｍであることが好ましく、特には１×１０^４Ω・ｃｍ〜１×１０^７Ω・ｃｍであることが好ましい。
【００６６】
磁性粒子２ｄの体積抵抗値は、図４に示すセルＡを用いて測定した。すなわち、セルＡに磁性粒子２ｄを充填し、該充填磁性粒子に接するように主電極１７及び上部電極１８を配し、該電極間に電圧を印加し、そのとき流れる電流を測定することにより求めた。その測定条件は、２３℃、６５％の環境で充填磁性粒子のセルとの接触面積Ｓ＝２ｃｍ^２、厚みｄ＝１ｍｍ、上部電極の荷重９８Ｎ（１０ｋｇ）、印加電圧１００Ｖである。図４中、１９は絶縁物、２０は電流計、２１は電圧計、２２は定電圧装置、２４はガイドリングを示す。
【００６７】
磁性粒子の平均粒径及び粒度分布測定におけるピークは５〜１００μｍの範囲にあることが、粒子表面の汚染による帯電劣化防止の観点から好ましい。
【００６８】
本実施例で用いた帯電部材の抵抗値は、１×１０^６Ω・ｃｍであり、帯電バイアスのＤＣ成分として−７００ｖを印加することで、感光ドラム１の表面電位も−７００ｖとなった。
【００６９】
（４）磁気ブラシからのトナー吐き出しモード
かくして、第１〜第４の各作像ユニットＩ・ＩＩ・ＩＩＩ・ＩＶにおいて、転写残トナーは一時的に接触帯電部材である磁気ブラシ帯電部材の磁気ブラシ２ｃに一時的に回収され、正規の帯電極性に揃えられて磁気ブラシとの電気的な反発現象で感光ドラム１の面に戻され、画像形成工程時に現像装置４により現像同時回収されるのであるが、磁気ブラシ２ｃから感光ドラム１面に戻される転写残トナー量に対して磁気ブラシ２ｃに一時的に回収される転写残トナー量の方が多い状態のアンバランスを生じることで、磁気ブラシ２ｃにトナーが徐々に蓄積していき磁気ブラシが許容以上に過度にトナー汚染された状態を生じる。そうすると磁気ブラシ帯電装置２の帯電性能が低下してプリントアウトされる画像品質が低下する結果となる。
【００７０】
そこで、プリンタの動作シーケンスにおける、いわゆる前回転工程時、紙間時、後回転工程時等の非画像形成動作時に、画像形成工程時よりも積極的に磁気ブラシ２ｃからトナーを吐き出させて現像装置で回収させる「トナー吐き出しモードを持たせることで、磁気ブラシが許容以上に過度にトナー汚染された状態を生じることを防止している。
【００７１】
磁気ブラシ２ｃから感光ドラム１へのトナーの積極的な吐き出しは、磁気ブラシ帯電部材２Ａに印加する帯電バイアスについて、画像形成工程時には印加しているＡＣ成分の振幅Ｖｐｐを減少させたり、ＡＣ成分の印加を停止させたりする制御をして印加電圧と感光体表面電位との電位差ΔＶを大きくすることで可能である。
【００７２】
しかしその場合でも、タンデム式の画像形成装置においては、被転写材移動方向上流側の作像ユニットの転写部で被転写材に転写されたトナー像のトナーの一部が下流側の作像ユニットの転写部において該下流側の作像ユニットの感光ドラム１に付着する現象、いわゆる再転写が発生することにより、下流側の作像ユニットほど再転写トナー量が多くなり、磁気ブラシ帯電部材２Ａに持ち込まれて一時的に回収されて付着混入するトナー量が多くなって帯電不良が起こり、作像ユニット間で作像性能にアンバランスを生じてカブリが発生しやすくなる。
【００７３】
そこで本発明は被転写材移動方向下流側の作像ユニットほど、前記吐き出しモードの実行時間を長くすることを特徴とするもので、いわゆる再転写により下流側の作像ユニットほど再転写現像剤量が多く、帯電部材に持ち込まれて一時的に回収されて付着混入する現像剤量が多くなっても、下流側の作像ユニットほど、前記吐き出しモードの時間を長くすることにより、下流側の作像ユニットほど、帯電部材からの吐き出し現像剤量も多くなるので、帯電部材が現像剤で過度に汚染された状態になることが防止され、帯電不良やカブリの発生を解消することができる。
【００７４】
以下、これを具体的に説明する。上記説明した画像形成装置において、図５の（ａ）のように、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックが独立した横帯の画像（画像比率２０％）を連続作像したときの、第１〜第４の各作像ユニットＩ・ＩＩ・ＩＩＩ・ＩＶにおける磁気ブラシ帯電部材２Ａ内のトナー濃度の推移を図５の（ｂ）に示す。
【００７５】
磁気ブラシ帯電部材２Ａ内のトナー量が多くなるに従い、磁気ブラシ帯電部材２Ａから感光体表面に吐き出す単位時間あたりのトナー量も増加する。そのため、時間当り一定量の転写残トナーを回収していると磁気ブラシ内トナー濃度はある値に安定し、その安定した値は単位時間当りに回収する転写残トナー量が多いほど大きくなる。
【００７６】
第１〜第４の各作像ユニットＩ・ＩＩ・ＩＩＩ・ＩＶの転写残トナー量は、０．０３ｍｇ／ｃｍ^２（感光体上の単面積当りのトナー量０．６ｍｇ／ｃｍ^２に対し転写効率が９５％）とほぼ同じ量であるのにも関わらず、磁気ブラシ内トナー濃度はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順、つまり被転写材移動方向下流の作像ユニットほど大きくなった。これは、各作像ユニットでの転写効率は同程度であるのに対し、上流側作像ユニットで被転写材に転写されたトナーの一部が下流側作像ユニットの感光ドラム１に付着する、いわゆる再転写が発生して下流側作像ユニットほど磁気ブラシ帯電部材で単位時間あたりに回収するトナー量が多くなるためである。再転写のトナー量を測定したところ、イエローは約０．０１ｍｇ／ｃｍ^２、マゼンタ、シアンが約０．００５ｍｇ／ｃｍ^２であった。
【００７７】
このような状態で、画像１００枚分の各作像ユニットの画像比率を積算した値に対し、非画像形成動作時に実行させるトナー吐き出しモード時の吐き出し時間を算出して吐き出し動作を行う作像耐久試験を行った。
【００７８】
すなわち、プリンタの制御回路（不図示）に作像ユニットに対し画像比率を算出する手段を具備させ、非画像形成動作時に実行させるトナー吐き出しモード時の時間を算出された画像比率に基づいて決定する構成とする。
【００７９】
吐き出し時間を算出方法は、積算画像比率に対する吐き出し時間をテーブルとして用意する、もしくは積算画像比率をパラメータとする時間算出式を用意する方法がある。本実施例では以下の表１のテーブルを用いた。
【００８０】
【表１】

【００８１】
その結果、カブリなどの不良画像が発生する磁気ブラシ内トナー濃度の上限値４％を最上流であるイエローの第１の作像ユニットＩのみが下回り、その他の第２〜第４の作像ユニットＩＩ〜ＩＶは上限値付近、もしくは上回った。
【００８２】
そこで、最上流であるイエローの第１の作像ユニットＩから１つ下流側の作像ユニットＩＩ→ＩＩＩ→ＩＶになるほど吐き出し時間を＋２秒ずつした吐き出しテーブルを用いて同様の作像耐久試験を行ったところ、第１〜第４の作像ユニットＩ・ＩＩ・ＩＩＩ・ＩＶすべてにおいて磁気ブラシ内トナー濃度は不良画像上限値の４％を超えることはなかった。
【００８３】
本実施例では、下流側の作像ユニットの吐き出し時間を一律に長くしたが、各作像ユニット別に吐き出し時間算出テーブル、もしくは算出式を用意しておいてもよい。
【００８４】
〈第２の実施例〉
下流側作像ユニットの再転写トナー量は、作像環境によっても大きく変化する。特に低湿環境などの再転写量が多くなるため、磁気ブラシ帯電部材２Ａでの回収トナー量が多くなり不良画像が出やすくなる。
【００８５】
本実施例では、プリンタに環境センサ（不図示）を具備させ、その検知情報を制御回路（不図示）にフィードバックさせ、その検知情報に応じて、第１の実施例で基本の吐き出し時間テーブルに対して加算する２秒を、低湿環境であるほど多くするように制御回路で制御させた。
【００８６】
空気中の絶対水分量に対して加算する吐き出し時間は以下の表２の値とした。
【００８７】
【表２】

【００８８】
その結果、低湿環境でのカブリなどの不良画像を防止できた共にその他の環境で不必要に長い吐き出し動作を行わず、吐き出し動作によるダウンタイムを短くすることができた。
【００８９】
〈第３の実施例〉
再転写は図６の模式図に示すように上流側作像ユニットで被転写材Ｐに転写されたトナー像Ｔａが直接下流側作像ユニットの感光ドラム１に接触した時に生じやすく（再転写トナーＴａ′）、下流側作像ユニットの感光ドラム表面にトナー像Ｔｂがあるときはほとんど再転写しない。Ｔｂ′はトナー像Ｔｂの転写残トナーである。
【００９０】
よって、本実施例では第１〜第４の各作像ユニットＩ・ＩＩ・ＩＩＩ・ＩＶにおいて磁気ブラシ帯電部材２Ａが回収するトナー量をそれより上流側の作像ユニットの画像比率を考慮して吐き出し時間を算出した。
【００９１】
すなわち、吐き出しモードの時間を、制御回路により、その作像ユニット自身の画像比率、及びその作像ユニットよりも被転写材移動方向上流側の作像ユニットの画像比率を用いて決定する構成とした。
【００９２】
第１の実施例で述べたとおり、各作像ユニットでの転写残トナー量は０．０３ｍｇ／ｃｍ^２、再転写トナー量はイエローが約０．０１ｍｇ／ｃｍ^２、マゼンタ、シアンが約０．００５ｍｇ／ｃｍ^２であったので、各作像ユニットでの吐き出し時間を決定する積算画像比率を以下の式で求めた。
【００９３】
下記において、イエローステーションは第１の作像ユニットＩ、マゼンタステーションは第２の作像ユニットＩＩ、シアンステーションは第３の作像ユニットＩＩＩ、ブラックステーションは第４の作像ユニットＩＶである。
【００９４】
イエローステーション：Ｔ
マゼンタステーション：Ｔ＋Ｃｙ・Ｔｙ
シアンステーション　：Ｔ＋Ｃｙ・Ｔｙ＋Ｃｍ・Ｔｍ
ブラックステーション：Ｔ＋Ｃｙ・Ｔｙ＋Ｃｍ・Ｔｍ＋Ｃｃ・Ｔｃ
Ｔ：各ステーションの画像比率
Ｔｙ：イエローの被転写材上トナー像がそのステーションの感光体に直接触れる画像比率
Ｔｍ：マゼンタの被転写材上トナー像がそのステーションの感光体に直接触れる画像比率
Ｔｃ：シアンの被転写材上トナー像がそのステーションの感光体に直接触れる画像比率
Ｃｙ、Ｃｍ、Ｃｃ：係数（イエロー：１／３、マゼンタ、シアン：１／６）以上の方式で吐き出し時間を決定したところ、不要な吐き出し時間を省きながらかつ不良画像のない作像動作を行うことができた。
【００９５】
〈その他〉
１）接触帯電部材としての磁気ブラシ帯電部材２Ａは、スリーブ回転タイプに限らず、マグネットロールが回転するものや、マグネットロールの表面を必要に応じて給電用電極として導電性処理して、該マグネットロールの外周面に直接に導電性磁性粒子を磁気拘束させて磁気ブラシ部を形成させ、マグネットロールを回転させる構成のもの等にすることもできる。回転しないタイプの磁気ブラシ帯電部材とすることもできる。
【００９６】
また接触帯電部材は、ファーブラシ帯電部材や、導電性ゴムや導電性スポンジを用いた帯電ローラ等であってもよいし、この場合も回転しない構成のものであってもよい。
【００９７】
２）像担持体としての感光体は表面抵抗が１０^９〜１０^１４Ω・ｃｍの低抵抗層を持つことが、電荷注入帯電を実現でき、オゾンの発生防止の面から望ましいが、上記以外の有機感光体等でもよい。アモルファスシリコン感光体（非晶質のシリコンを有する表面層からなる感光体）は電荷注入帯電方式に対して良好な帯電性を示す。接触帯電は、実施例の電荷注入帯電方式に限らず、放電現象が支配的な接触帯電系であっても良い。
【００９８】
３）現像装置は２成分現像法についてのみ述べたが、他の現像方法でもよい。好ましくは、現像剤を感光体に対して接触させて潜像を現像する１成分接触現像や２成分接触現像がより現像剤の現像同時回収効果を高めるのに効果がある。
【００９９】
また、現像剤中のトナー粒子として重合トナーを用いた場合には、上記の１成分接触現像や２成分接触現像はもちろん１成分非接触現像や２成分非接触現像など他の現像方法においても充分な回収効果が得られる。
【０１００】
現像装置は反転現像方式でも、正規現像方式でもよい。
【０１０１】
４）ＡＣ（交番電圧、交流電圧）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。また、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はあっても良い。このように交番電圧の波形としては周期的にその電圧値が変化するようなバイアスが使用できる。
【０１０２】
５）画像形成装置の作像プロセスは実施例に限らず任意である。また必要に応じて他の補助プロセス機器を加えてもよい。
【０１０３】
静電潜像形成のための画像露光手段としては、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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
６）各作像ユニットの像担持体に形成の現像剤像を順次に転写させる被転写材を中間転写ベルトや中間転写ドラム等の中間転写体（一次被転写材）にし、この中間転写体に合成形成された現像剤像を被転写材（二次被転写材）に一括二次転写させて画像形成物を得る画像形成装置構成にすることもできる。
ものである。
【０１０６】
７）転写帯電器は、コロナ帯電器、帯電ローラ、導電性ブラシ当を用いてもよい。
【０１０７】
８）各作像ユニットにおいて、像担持体１、帯電装置２、現像装置４等の任意のプロセス機器を画像形成装置本体に対して一括して着脱交換自在なプロセスカートリッジ着脱式の装置構成にすることもできる。
【０１０８】
９）被転写材に重畳転写で合成形成させた現像剤像形成部を閲読表示部に位置させて画像表示させる構成の画像表示装置もある。本発明において画像形成装置にはこのような画像表示装置も含む。
【０１０９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、タンデム式であって、各作像ユニットを接触帯電方式、現像同時クリーニング方式にしている画像形成装置において、いわゆる再転写により下流側の作像ユニットほど再転写現像剤量が多く、接触帯電部材に持ち込まれて一時的に回収されて付着混入する現像剤量が多くなっても、下流側の作像ユニットほど、現像剤吐き出しモードの時間を長くすることにより、下流側の作像ユニットほど、接触帯電部材からの吐き出し現像剤量も多くなるので、接触帯電部材が現像剤で過度に汚染された状態になることが防止され、帯電不良やカブリの発生を解消することができる。
【０１１０】
さらには、作像ユニットに対し画像比率を算出する手段を持ち、現像剤吐き出しモードの時間を算出された画像比率に基づいて決定すること、また作像環境により、現像剤吐き出しモードの時間を変化させること、また現像剤吐き出しモードの時間を、その作像ユニット自身の画像比率、及びその作像ユニットよりも被転写材移動方向上流側の作像ユニットの画像比率を用いて決定することにより、より適切に、下流側作像ユニットにおける帯電部材の過度の現像剤汚染を抑え、不良画像の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例における画像形成装置の概略構成模式図。
【図２】帯電装置部分の拡大模式図。
【図３】感光体の層構成の説明図。
【図４】磁性粒子の電気抵抗の測定方法を示す図。
【図５】一定の画像比率で作像を行ったときの磁気ブラシ帯電部材内トナー濃度の推移を示す図。
【図６】下流側作像ユニットにおけるトナー再転写現象の説明図。
【符号の説明】
Ｉ・ＩＩ・ＩＩＩ・ＩＶ・・第１〜第４の作像ユニット、１・・電子写真感光ドラム（像担持体）、２・・磁気ブラシ帯電装置、３・・レーザービームスキャナー、４・・現像装置、５・・導電性ブラシ（補助帯電器）、６・・転写ベルト装置、７・・給紙カセット、８・・定着装置

Claims

像担持体と、像担持体に当接する帯電部材を有し該帯電部材に帯電バイアスを印加することで像担持体の帯電を行う帯電装置と、像担持体の帯電処理面に静電潜像を形成する情報書き込み装置と、該静電潜像を現像剤により顕像化する現像装置と、像担持体に形成された現像剤像を被転写材に転写する転写装置を具備する作像ユニットを被転写材の移動経路に沿って複数個配置し、各作像ユニットの転写部を順次に経由させて被転写材を移動させ被転写材に各作像ユニットの像担持体に形成の現像剤像を順次転写させて画像形成を実行させ、各作像ユニットにおいて被転写材に対する現像剤像転写後の像担持体面に残留した転写残現像剤の少なくとも一部を帯電装置の帯電部材に一時的に回収させ、帯電装置側から現像装置側に持ち運ばれる像担持体上の現像剤の少なくとも一部を現像装置で回収させる構成の画像形成装置において、
各作像ユニットにて帯電部材に回収された現像剤を帯電部材から吐き出すモードを持ち、被転写材移動方向下流側の作像ユニットほど、前記吐き出しモードの時間を長くすることを特徴とする画像形成装置。
前記帯電バイアスが直流電圧に交流電圧を重畳した電圧であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記吐き出しモードは帯電バイアスの交流成分のピーク間電圧を作像時より小さくすることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
前記帯電部材が磁性粒子と磁場発生装置を内包する磁性粒子担持体からなることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の画像形成装置。
作像ユニットに対し画像比率を算出する手段を持ち、前記吐き出しモードの時間を算出された画像比率に基づいて決定することを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の画像形成装置。
作像環境により、前記吐き出しモードの時間を変化させることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の画像形成装置。
前記吐き出しモードの時間を、その作像ユニット自身の画像比率、及びその作像ユニットよりも被転写材移動方向上流側の作像ユニットの画像比率を用いて決定することを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の画像形成装置。
像担持体が電子写真感光体であることを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の画像形成装置。
像担持体が電荷注入帯電性であることを特徴とする請求項１から８の何れかに記載の画像形成装置。
像担持体が絶縁性のバインダー中に導電性微粒子を分散させた電荷注入層を有する電子写真感光体であることを特徴とする請求項１から９の何れかに記載の画像形成装置。