JP2004117670A - 正帯電型反転現像式画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】正帯電型有機感光体を使用し、反転現像方式を利用して画像形成する画像形成装置において、高品質の転写紙を用いた場合には勿論のこと、低品質の転写紙を用いた場合にも、長期間にわたって安定して良質の画像を形成することが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】正帯電型有機感光体の周囲に、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、及びクリーニング手段が配置され、正帯電型反転現像により画像形成が行われる画像形成装置において、前記クリーニング手段は、クリーニングブレード１０と、感光体の移動方向に対して該ブレードよりも上流側に配置されているファーブラシ１１とから構成され、該ファーブラシのブラシ材は、非導電性であり且つ、該ブラシ材の摩擦帯電系列は、前記有機感光体の表面に形成されている感光層を形成しているバインダー樹脂と比較して正帯電側に偏っていることを特徴とする。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、正帯電型有機感光体を供え、正帯電型反転現像により画像形成が行われる正帯電型反転現像式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、プリンターなどの電子写真法による画像形成装置において採用される現像方法は、デジタル機の普及に伴い、現在、反転現像法が主流となっている。また、オゾン等の放電生成物の生成量を少なくして画像形成を行い得ることから、感光体としては、正帯電型の有機感光体が注目され、実用されている。
【０００３】
即ち、上記のような画像形成装置では、一般に、以下のようにして画像形成が行われる。
感光体（正帯電型有機感光体）を正極性に一様に主帯電し、所定の画像情報に基づいての光照射により画像露光して静電潜像を形成する。この場合、光照射部が画像部となり、光が照射されない部分が画像のバックグラウンド部となる。
上記で形成された静電潜像を、現像バイアス電圧が印加された状態で反転現像方式により現像し、感光体表面にトナー像を形成する。即ち、現像剤として使用されるトナー粉末は、感光体の帯電極性と同じ正極性に帯電されており、光照射されて電位が低下した部分にトナーが付着する。
このようにして感光体表面に形成され且つ正極性に帯電されているトナー像は、転写ローラや転写用のコロナ帯電器を用い、静電力を利用して転写紙に転写される。
トナー像が転写した転写紙は、定着装置に導入され、熱、圧力により、トナー像の転写紙表面への定着が行われる。一方、転写終了後においては、感光体表面に残存するトナーがクリーニングされ、さらに必要により除電が行われ、これにより、画像形成行程の１サイクルが完了し、次の画像形成が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近では、コスト軽減や資源の再利用のため、転写紙として、安価な紙や再生紙等の低品質の紙が多く利用されるようになってきている。
上記のような低品質の紙には、表面処理剤或いは充填剤として多量のタルクが配合されており、反転現像による画像形成を繰り返し行うと、タルクが感光体表面に付着し易い。また、このタルクはマイナスに帯電し易いという性質を有している。
しかるに、正帯電型有機感光体を使用し、反転現像方式により画像形成を行う場合において、上記のような低品質の紙を転写紙として用いると、得られる画像品質が短期間で低下し、長期間にわたって良質の画像を得ることが困難となっていた。
【０００５】
従って、本発明の目的は、正帯電型有機感光体を使用し、反転現像方式を利用して画像形成する画像形成装置において、高品質の転写紙を用いた場合には勿論のこと、低品質の転写紙を用いた場合にも、長期間にわたって安定して良質の画像を形成することが可能な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】
本発明によれば、正帯電型有機感光体の周囲に、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、及びクリーニング手段が配置され、正帯電型反転現像により画像形成が行われる画像形成装置において、
前記クリーニング手段は、クリーニングブレードと、感光体の移動方向に対して該ブレードよりも上流側に配置されているファーブラシとから構成され、該ファーブラシのブラシ材は、非導電性であり且つ、該ブラシ材の摩擦帯電系列は、前記有機感光体の表面に形成されている感光層を形成しているバインダー樹脂と比較して正帯電側に偏っていることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【０００７】
本発明においては、前記ブラシ材が前記感光体表面との摩擦帯電により感光体表面をマイナスに帯電させ、感光体の表面電位Ｖ_０（ボルト）を、−１ｋＶ以下に帯電させることが好ましい。感光体表面を−１ＫＶよりも低い電位に摩擦帯電させるブラシ材を使用することによって、ブラシ材は十分に正帯電して感光体表面の負帯電タルクを有効に静電吸着、除去することが可能となる。
【０００８】
本発明は、クリーニング手段として、ファーブラシをクリーニングブレードと併用し、このファーブラシを、感光体の移動方向に対して該ブレードよりも上流側に配置することにより、クリーニングブレードによるクリーニングに先立って、ファーブラシによるクリーニングを行うものであるが、このようなファーブラシとして、ブラシ材が非導電性であり且つその摩擦帯電系列が、有機感光体の表面に形成されている感光層を形成しているバインダー樹脂と比較して正帯電側に偏っているものを用いることが重要な特徴である。
【０００９】
即ち、本発明者等の研究によると、低品質の転写紙には、表面処理剤或いは充填剤として多量のタルクが配合されており、反転現像による画像形成を繰り返し行うと、タルクが感光体表面に付着する。このタルクは、マイナスに帯電し易いという性質を有している。
しかるに、正帯電型の感光体を用いて反転現像を行った場合には、正極性に帯電されているトナー像を転写紙表面に移行するために、負極性のバイアス電位が印加された転写ローラが使用され、或いは転写紙の背面（トナー像が転写される面とは反対側の面）が負極性にコロナ帯電され、この結果、タルクは負極性に帯電しており、正極性に帯電されている感光体表面に対して大きな付着力を示す。一般に、感光体表面に付着したタルクは、クリーニングブレードにより除去されるのであるが、正帯電型の感光体を用いて反転現像を行った場合には、上記のようにタルクが負極性に帯電して感光体表面に強く付着しており、しかも非常に細かい粒子であるため、クリーニングブレードをすり抜けたり、あるいはクリーニングブレードにより感光体表面に擦り付けられてしまい、反転現像による画像形成を繰り返していくうちに、感光体表面にタルクが蓄積し、フィルミングが生じてしまう。このようなタルクのフィルミングが生じると、感光体の表面電位が低下してしまい、良質の画像を得ることが困難となってしまうわけである。
【００１０】
しかるに、本発明によれば、ブラシ材が非導電性で且つ有機感光体の表面に形成されている感光層を形成しているバインダー樹脂に比して正帯電側に偏っている摩擦帯電系列を有しているファーブラシを、クリーニングブレードの上流側に配置することにより、タルクのフィルミングを有効に防止することが可能となる。
即ち、ファーブラシを回転させて感光体表面のクリーニングを行うと、ファーブラシのブラシ材は、感光体表面（即ち、感光体表面に形成されている感光層を形成しているバインダー樹脂）と摩擦接触する。従って、バインダー樹脂に比して摩擦帯電系列が正帯電側に偏った材料からなるブラシ材を備えたファーブラシを使用することにより、該ブラシ材は正極性に摩擦帯電する。この結果、負極性に帯電したタルクは、ファーブラシにより感光体表面から引き離されて回収され、或いは感光体表面に残ったタルクも、感光体表面との付着力が低下しているため、クリーニングブレードにより容易に回収されるのである。
尚、ブラシ材が上記のような摩擦帯電系列を有する材料から形成されていたとしても、導電剤が配合されて導電性を示す場合には、ファーブラシの軸等はグラウンドされた機枠に保持されているため、摩擦電荷はグラウンドに逃げてしまうため、タルクの除去効果は低下してしまう。従って、本発明では、ファーブラシのブラシ材は非導電性であることが必要である。
【００１１】
【発明の実施形態】
本発明の画像形成装置の全体構造の概略を示す図１において、この画像形成装置は、正帯電型の有機感光体ドラム１を備えており、この有機感光体ドラム１の周囲には、主帯電を行うための帯電手段２、画像露光を行うための光学系３、現像装置４、転写手段５、クリーニング装置６及び除電手段７が配置されており、感光体ドラム１と転写手段との間に転写紙（図示せず）が通過し、この転写紙上に、感光体ドラム１の表面に形成されたトナー像が転写されるようになっている。さらに、図示されていないが、転写紙の排出側経路には、定着装置が設けられており、転写紙上に形成されたトナー像の定着が行われるように構成されている。
【００１２】
正帯電型の有機感光体ドラム１は、それ自体公知であり、例えば表面に、電荷発生剤及び電荷輸送剤をバインダー樹脂中に単分散させた単分散型感光層を備えたものであってもよいし、電荷発生剤をバインダー樹脂中に分散させた電荷発生層と電荷輸送剤をバインダー樹脂中に分散させた電荷輸送層とからなる積層型感光層を備えたものであってもよい。これらの電荷発生剤、電荷輸送剤及びバインダー樹脂としては、それ自体公知のものを使用することができるが、バインダー樹脂は、後述するファーブラシのブラシ材に比して、摩擦帯電系列が負帯電に偏ったものが使用される。
【００１３】
帯電装置２としては、コロトロン、スコロトロン等のコロナ帯電器や、導体ローラなどが使用され、画像形成に際しては、この帯電装置により、感光体ドラム１の表面が正極性に主帯電される。かかる主帯電は、その表面電位が＋２００Ｖ〜＋１０００Ｖの範囲となる程度に行われる。
【００１４】
上記の主帯電後に、光学系３により、所定の画像情報に基づいて、レーザ光等の光を照射することにより画像露光が行われる。この光照射により、光が照射された部分の電位が低下し、静電潜像が形成される。
【００１５】
現像装置４は、例えば内部に多数の磁極を有するマグネットを備えた現像ローラを備えており、この現像ローラにより、正極性に帯電されたトナーを含有する現像剤を、例えば穂切ブレード等により厚み調整して感光体ドラム１表面に供給し、反転現像方式により上記静電潜像を現像し、感光体ドラム１表面にトナー像を形成する。即ち、光が照射されて電位が低下した部分に正帯電したトナーが付着してトナー像が形成される。
現像剤としては、非磁性或いは磁性のトナーからなる一成分系現像剤、非磁性或いは磁性のトナーと磁性キャリヤ（例えば鉄粉、フェライトなど）とからなる二成分系現像剤が使用される。現像は、接触現像で行ってもよいし、非接触現像で行ってもよい。また、現像に際しては、一般に、＋５０〜４００Ｖ程度の現像バイアス電位が現像ローラに印加される。
【００１６】
転写手段５としては、転写ローラやコロナ帯電器が使用される。
転写ローラを用いた場合には、この転写ローラに負極性の転写バイアス電位を印加し、この転写ローラと感光体ドラム１との間に転写紙を通過させることにより、プラス帯電しているトナー像を転写紙上に転写する。
一方、コロナ帯電器を用いた場合には、転写紙の背面を負極性に帯電させ、転写紙の表面にプラス帯電しているトナー像を転写紙上に転写する。この場合には、転写用のコロナ帯電器とセットで分離用の交流コロナ帯電器を使用することが好ましい。即ち、トナー像を転写紙表面に転写した後に、転写紙の背面を交流コロナ帯電することにより、転写紙を感光体ドラム１表面から引き離し、転写紙の感光体ドラム１への巻き付きを防止する。
【００１７】
上記の転写終了後、トナー像が転写された転写紙は、図示されていない定着装置内に導入され、熱及び圧力により、トナー像が転写紙表面に定着される。
【００１８】
一方、転写終了後の感光体ドラム１は、クリーニング装置６により、クリーニングされ、表面に残存するトナー及び表面に付着したタルクの除去が行われる。上記のようにして感光体ドラム１表面のクリーニングが行われた後、除電手段７により感光体ドラム１表面の除電が行われ、これにより、画像形成の一サイクルが完了する。除電手段７としては、除電用のコロナ帯電器、除電用の帯電ローラ或いは除電用ランプなどが使用される。
【００１９】
本発明において、クリーニング装置６は、ハウジング内にクリーニングブレード１０とファーブラシ１１とを備えており、ファーブラシ１１は、感光体ドラム１の回転方向に対して、クリーニングブレード１０よりも上流側に配置されており、ファーブラシ１１により表面に付着したタルクをクリーニングした後に、クリーニングブレード１０によるクリーニングが行われるようになっている。即ち、感光体ドラム１表面にタルクが付着した状態でブレードクリーニングが行われると、タルクが感光体ドラム１表面に擦り付けられてしまい、感光体ドラム１表面に強固に付着して、そのクリーニングが困難となってしまうからである。
【００２０】
クリーニングブレード１０としては、従来公知のもの、例えばポリウレタン等のゴムブレードが使用され、感光体ドラム１表面に圧接して設けられ、これにより、感光体ドラム１表面に残存するトナー及びファーブラシ１１により掃き取られずに残ったタルクや再付着したタルクが掻き取られる。
【００２１】
また、本発明において、ファーブラシ１１のブラシ材１１ａは、非導電性であり、且つ、感光体ドラム１の表面感光層を形成するバインダー樹脂と比較して、摩擦帯電系列が正帯電側に偏っていることが重要である。
【００２２】
即ち、ブラシ材１１ａを非導電性とすることにより、ファーブラシ１１を回転させることにより、ブラシ材１１ａが感光体ドラム１の表面感光層との摩擦接触により摩擦帯電し、この摩擦電荷はグラウンドに逃げず、有効に保持される。即ち、ブラシ材１１ａが非導電性であるということは、有効に摩擦帯電が行われることを意味するものであり、一般に、ブラシ材１１ａの体積抵抗が１０^１４Ω以上であればよい。
【００２３】
また、ブラシ材１１ａは、感光体ドラム１の表面感光層を形成するバインダー樹脂と比較して摩擦帯電系列が正帯電側に偏っていることにより、このブラシ材１１ａを、タルクの帯電極性（マイナス）とは対極のプラスに摩擦帯電することができる。この場合、表面感光層を形成するバインダー樹脂とは、ブラシ材１１ａと摩擦接触するものであるから、感光層が積層型の場合においては、表面側に位置している電荷輸送層或いは電荷発生層を形成しているバインダー樹脂を意味する。従って、下層に位置する層を形成するバインダー樹脂の摩擦帯電系列は関係がない。
【００２４】
本発明において、上記のように、ブラシ材１１ａは、ドラム１表面に存在するバインダー樹脂に比して、相対的に正帯電側に偏っているものであるが、特に好ましくは、ブラシ材１１ａは前記感光体表面との摩擦帯電により感光体表面をマイナスに帯電させ、感光体の表面電位Ｖ_０（ボルト）を、−１ｋＶ以下に帯電させるものであることが好ましい。感光体表面を−１ＫＶよりも低い電位に摩擦帯電させるブラシ材を使用することによって、ブラシ材は十分に正帯電して感光体表面の負帯電タルクを有効に静電吸着、除去することが可能となる。
本発明において、このようなブラシ材１１ａとバインダー樹脂との組み合わせは種々存在するが、例えば、バインダー樹脂としては、ポリエチレンやポリプロピレン、ポリカーボネート等があり、かかるバインダー樹脂に比して摩擦帯電系列が正帯電側に偏っており、且つ摩擦帯電により負極性に帯電された感光体表面の表面電位が−１ｋＶ以下となるブラシ材１１ａとしては、セルロースやナイロン６６などのポリアミドがある。
また、ブラシ材の径や密度は、適度な柔軟性を有し且つ感光体ドラム１からのタルクの掃き取りを有効に行い得るように、用いるブラシ材の材質に応じて適宜設定されるが、一般には、３万乃至１５万本／ｉｎｃｈ^２程度の密度を有していることが好適である。
【００２５】
本発明においては、上記のようなファーブラシ１１を用いることにより、マイナスに帯電したタルクは、ファーブラシ１１により感光体ドラム１表面から容易掃き取られハウジング内に回収される。また、掃き取られずに感光体ドラム１表面に残ったタルクも、感光体ドラム１表面から浮いた状態となり、クリーニングブレード１０により容易に掻き取られる。
【００２６】
【実施例】
ナイロン製の非導電性ブラシ（体積抵抗１０^１４Ω−ｃｍ以上）を有するファーブラシを図１に示されているようにクリーニングブレードと共に、京セラミタ製デジタル複写機「Ｃｒｅａｇｅ　７３４０」の改造機（感光体として、単層型有機感光体ドラム、主帯電器としてスコロトロン、転写手段として転写ローラ、及び現像剤として二成分系磁性現像剤を使用）に装着した。尚、用いた単層型有機感光体ドラムの感光層は、バインダー樹脂としてポリカーボネートを用いて形成されている。
転写紙として、タルクを２〜５重量％含有する低品位の紙（Ａ４サイズ）を使用し、主帯電電位を＋７００Ｖ、現像バイアス電圧を＋５５０Ｖに設定して、転写紙を通して反転現像による画像形成サイクルを繰り返し行い、タルクのフィルミングが行うまでの耐刷枚数を測定した。
その結果、５０万枚の段階でも、タルクのフィルミングは生じていなかった。一方、比較のため、ポリエステル製の導電性ブラシ（体積抵抗１０^７〜１０^１０Ω−ｃｍ）を有するものに取り換え、上記と同じ試験を行った結果、１０万枚の段階でタルクのフィルミングを生じていた。
【００２７】
尚、本発明において、感光体表面の表面電位は、図２に示すようにして測定した。即ち、表面電位計をファーブラシ通過後のドラム表面に対向するように設置し、ファーブラシと感光体表面を当接させた状態にて、ファーブラシと感光体ドラムを回転させる。この状態にて、ファーブラシ通過後の感光体表面の表面電位測定を行なう。（測定時においては、感光体がグランドされていない状態に保持される。）
正帯電型有機感光体ドラムは直径７０ｍｍであって、図示の方向に２９０ｍｍ／ｓｅｃの周速度で回転させた状態でブラシを当接させた状態で、当接点において感光体ドラムと同方向に等速度で回転させる。感光体ドラムとブラシを回転させて３０秒後の感光体ドラム表面の表面電位を電位計で測定する。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、タルクのフィルミングを有効に防止することができ、タルクの付着を生じやすい安価な低品質の転写紙を用いた場合にも、タルクのフィルミングによる表面電位の低下等を有効に防止することができ、長期間にわたって良質の画像を安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の構造を示す概略図。
【図２】本発明の表面電位測定方法を示す概略図。

Claims (2)

1. 正帯電型有機感光体の周囲に、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、及びクリーニング手段が配置され、正帯電型反転現像により画像形成が行われる画像形成装置において、
   前記クリーニング手段は、クリーニングブレードと、感光体の移動方向に対して該ブレードよりも上流側に配置されているファーブラシとから構成され、該ファーブラシのブラシ材は、非導電性であり且つ、該ブラシ材の摩擦帯電系列は、前記有機感光体の表面に形成されている感光層を形成しているバインダー樹脂と比較して正帯電側に偏っていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ブラシ材が前記感光体表面との摩擦帯電により感光体表面をマイナスに帯電させ、感光体の表面電位Ｖ_０（ボルト）を、−１ｋＶ以下に帯電させるもの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。

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