JP2004233556A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】像担持体をクリーニングする機能を長期に渡って安定化させることのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体１９と、転写手段１と、転写後に像担持体１９上に存在する現像剤を像担持体１９から除去するクリーニング手段９ａと、像担持体１９上から除去された現像剤を供給部Ｓにて再度像担持体１９上に供給するクリーニング補助手段９ｂと、を有する画像形成装置は、像担持体１９が電荷注入層１９Ｂ（１９ｆ）を有し、転写部Ｔ１において電荷注入層１９Ｂ（１９ｆ）の少なくとも一部に電荷が注入されて、供給部Ｓにおいて、電荷注入層１９Ｂ（１９ｆ）に電荷が注入された像担持体１９の部分とクリーニング補助手段９ｂとの間に電位差が設けられる構成とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機、プリンター、ファクシミリ、これらの複合機器等の電子写真方式を利用した画像形成装置に関する。より具体的には、像担持体に形成された現像剤像を一回若しくは複数回の転写工程により被転写体へ転写する転写手段を有し、且つ、転写工程後に像担持体上に残留する現像剤を像担持体より除去する機能（クリーニング機能）を有する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
像担持体表面の帯電面に形成した静電潜像に現像剤を付与して現像剤像を形成し、該現像剤像を静電的に紙、ＯＨＰシート、布などの転写材に転写した後、この転写材を加熱加圧して現像剤像を転写材に定着固定するように構成した周知の画像形成装置、若しくは像担持体表面に形成された現像剤像を一旦中間転写体に転写した後に更に紙などの転写材に転写するようにした画像形成装置においては、転写工程の際に像担持体側のすべての現像剤を転写材に転移させることは困難で、転写工程の都度若干の現像剤（転写残トナー、残留トナー）が像担持体上に残ることを避けられない。
【０００３】
このために、転写工程の都度、像担持体上に残る残留トナーを充分に除去することが良質の画像を得るための必須要件となる。
【０００４】
残留トナーを除去するクリーニング手段としては従来から種々な手段が提案されているが、ゴムなどの弾性材からなるブレードの尖鋭なエッジを像担持体表面に当接させて残留トナーを掻き落とすように構成したものが、構成が簡単で安価であり、トナー除去効果も優れているので広く実用されていることはよく知られている通りである。
【０００５】
図２は、このような画像形成装置用のクリーニング装置の典型的一例を示すもので、紙面に垂直方向に軸線を有し、図示矢印方向に回転走行する像担持体１に対して略平行に、該像担持体１側に開口のあるハウジング９ｆを具備するクリーニング装置９が配設される。
【０００６】
不図示の転写部位（図示下方）で被転写体に転写されずに像担持体１上に残った残留トナーは、像担持体１の表面の移動に伴ってそのまま進行し、クリーニング手段たるクリーニングブレード９ａの位置に到り、これによって掻き落とされる。そして、このトナーは、マグネットローラ９ｂ、ドクターローラ９ｃ等を経て搬送スクリュー９ｅによってクリーニング装置９の外部に排出され、回収される。
【０００７】
このようなクリーニング装置９では、クリーニングブレード９ａのエッジと像担持体１との接触部位において像担持体１から掻き取った転写残トナーが、マグネットローラ９ｂによって像担持体１上に供給される（以下、この供給を「再コート」という。）ことで、クリーニングブレード９ａと像担持体１の摩擦係数が安定し、「ブレード捲れ」等による画像不良が発生することを防止することができる。
【０００８】
又、斯かる再コート機構は、像担持体１の表面に付着したオゾン生成物、ロジン、タルク等の、「画像流れ」等の画像不良の原因となりうる物質を像担持体１の表面から除去することに対しても効果を奏する。転写残トナーが像担持体１の表面を研磨する研磨粉としての役割を果たすこととなるからである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、マグネットローラ９ｂにより像担持体１に供給されるトナーは画像形成工程を通して像担持体１上に残留したトナーであり、斯かるトナーは像担持体１上に形成されるトナー像の濃度や画像の大きさに影響される。
【００１０】
よって、例えば長期にわたって低濃度の画像形成をし続ければ、現像剤のうち外添剤が優先的に現像されるなど、予定している現像条件と異なる現像が実施されることとがあり、マグネットローラ９ｂ上のトナーの外添剤の含有率が変化することがある。そして、例えば小サイズの画像形成をし続けた場合、トナーの外添剤の含有率が、マグネットローラ９ｂ上で不均一なものとなることがある。斯かる傾向は、特に、現像剤の入れ替わり頻度が高い、マグネットローラ９ｂ上のトナー層の表層に近ければ近いほど顕著になる。
【００１１】
このような事態が生ずると、クリーニングブレード９ａと像担持体１とのニップ部へ転写残トナーが均一且つ安定的に供給されなくなり、クリーニングブレード９ａと像担持体１との当接が不安定なものとなる。その結果、クリーニングブレード９ａの捲れ等による画像欠損を生じる虞がある。
【００１２】
又、像担持体１の表面に付着したオゾン生成物等を除去する能力が低下することにより、「画像流れ」等の画像欠損を生じる虞がある。尚、「画像流れ」とは、像担持体表面に付着した物質が大気中の水と反応することで、像担持体表面の静電潜像がイオン伝導され、その結果、像担持体表面の静電潜像がボケることで生じる現象である。
【００１３】
従って、本発明の目的は、像担持体をクリーニングする機能を長期に渡って安定化させることのできる画像形成装置を提供することである。
【００１４】
本発明の他の目的は、クリーニング装置が備えるクリーニング補助手段の、像担持体に対する現像剤供給能力を安定させ、クリーニング手段の像担持体に対する当接安定性を図ることのできる画像形成装置を提供することである。
【００１５】
又、本発明の他の目的は、クリーニング補助手段により像担持体に安定して現像剤を供給してオゾン生成物等による画像流れを防止することのできる画像形成装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、以下の構成を特徴とする。
【００１７】
（１） 像担持体と、
所定の極性に帯電した現像剤により前記像担持体に形成された現像剤像を転写部にて被転写体に転写するためにバイアスが印加される転写手段と、
前記転写手段による前記被転写体への現像剤像の転写後に前記像担持体上に存在する現像剤を該像担持体から除去するクリーニング手段と、
前記像担持体上から除去された現像剤を供給部にて再度前記像担持体上に供給するクリーニング補助手段と、
を有する画像形成装置において、
前記像担持体は電荷注入層を有し、前記転写部において該電荷注入層の少なくとも一部に電荷が注入されて、前記供給部において、前記電荷注入層に電荷が注入された前記像担持体の部分と前記クリーニング補助手段との間に電位差が設けられることを特徴とする画像形成装置。
【００１８】
（２）前記転写部にて電荷が注入される前記像担持体の部分は、少なくとも前記像担持体上の非画像領域を含むことを特徴とする上記（１）の画像形成装置。
【００１９】
（３）前記像担持体は、その表面に体積抵抗値１×１０^１０〜１０^１４Ωｃｍの前記電荷注入層を有することを特徴とする上記（１）又は（２）の画像形成装置。
【００２０】
（４）前記像担持体は、実質的に非晶質シリコンから成る表面層を有することを特徴とする上記（１）、（２）又は（３）の画像形成装置。
【００２１】
（５）前記像担持体は、樹脂及び導電性微粒子を備える表面層を有することを特徴とする上記（１）、（２）又は（３）の画像形成装置。
【００２２】
（６）導電性微粒子がＳｎＯ_２であることを特徴とする（５）の画像形成装置。
【００２３】
（７）前記転写手段は、前記像担持体に接触する中間転写体を有することを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれかに記載の画像形成装置。
【００２４】
（８）前記転写手段により前記転写部に印加されるバイアスは、定電圧制御されることを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれかに記載の画像形成装置。
【００２５】
（９）前記クリーニング補助手段は、当該画像形成装置にて現像剤像の形成に使用される現像剤のうちの少なくとも一種類を磁力により拘束することにより前記像担持体に供給することを特徴とする上記（１）〜（８）のいずれかに記載の画像形成装置。
【００２６】
（１０）前記クリーニング補助手段は接地され、前記供給部において、該クリーニング補助手段と、前記転写部にて前記電荷注入層に前記所定の極性とは逆極性の電荷が注入された前記像担持体の部分との間に、前記所定の極性に帯電した現像剤が前記像担持体側に引きつけられる電位差が設けられることを特徴とする上記（１）〜（９）のいずれかに記載の画像形成装置。
【００２７】
（１１）前記クリーニング補助手段には前記所定の極性と同極性のバイアスが印加され、前記供給部において、該クリーニング補助手段と、前記転写部にて前記電荷注入層に前記所定の極性とは逆極性の電荷が注入された前記像担持体の部分との間に、前記所定の極性に帯電した現像剤が前記像担持体側に引きつけられる電位差が設けられることを特徴とする上記（１）〜（９）のいずれかに記載の画像形成装置。
【００２８】
（１２）前記クリーニング手段は、前記像担持体の表面移動方向と略直交する方向に沿って前記像担持体に当接するブレード状部材であることを特徴とする上記（１）〜（１１）のいずれかに記載の画像形成装置。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。但し、下記の実施例は、本発明を限定するものではないことを理解されたい。
【００３０】
実施例１
（画像形成装置）
先ず、本発明に係る画像形成装置の一実施例の全体構成について説明する。図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施例の全体構成を示す。本実施例において、画像形成装置１００は、中間転写方式のデジタルカラー複写機である。
【００３１】
プラテン１１上に載置した原稿（図示せず）の下面に沿って移動する原稿照明用ランプ１２から出射して、原稿で反射した光を移動ミラーユニット１３、レンズ１４、固定ミラー１５を介して画像読取部のＣＣＤ１０に収束させる。ＣＣＤ１０は、多数の光電変換素子とレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の３色のフィルタとにより、上記原稿画像を各色毎の電気信号に変換する。この電気信号は画像処理回路１６に入力される。画像処理回路１６は、各色毎に入力された原稿画像読取信号をデジタル信号に変換して記憶する画像メモリを有している。
【００３２】
光書込制御装置１７は、上記画像処理回路１６の画像データを所定のタイミングで読み出すと共に、現像色に変換して、露光手段としての光ビーム書込装置１８に出力する。光ビーム書込装置１８は、像担持体としての図示矢印Ａ方向に回転するドラム型の電子写真感光体（以下「感光体ドラム」という。）１９に、各現像色に対応した静電潜像を書き込む。
【００３３】
本実施例では、感光ドラム１９は、所謂、アモルファスシリコン感光体であり、図４（ａ）に示すように、ドラム基体１９Ａ上にアモルファスシリコン層１９Ｂを形成して成る。その表層（電荷注入層）１９Ｂの体積抵抗値は１×１０^１３Ωｃｍである。斯かる感光ドラム１９の体積抵抗値は、本発明の注入帯電能力に関わるパラメータである。詳しくは後述する。
【００３４】
感光ドラム１９の周囲には、その表面を一様に帯電させる帯電手段としての帯電用チャージャ２０、感光ドラム１９に書き込まれた静電潜像を各色の現像剤像（トナー像）に現像する現像手段としての現像ユニット２１、各色のトナー像が転写される被転写体としてのベルト状の中間転写体（中間転写ベルト）１、像担持体をクリーニングするためのクリーニング装置９等が配置されている。クリーニング装置９は、図２を参照して先に説明した如く、クリーニング手段９ａ、クリーニング補助手段としてのマグネットローラ９ｂ等を具備する。クリーニング装置９については、後述して更に詳しく説明する。
【００３５】
現像ユニット２１は、現像剤として黒（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色のトナー（負帯電性トナー）を収容した現像器２２Ｋ、２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃを有し、それぞれ各色のトナーで感光ドラム１９に形成した各色に対応する静電潜像を現像して可視化する。黒（Ｋ）色のトナー像は、現像剤として、所謂、磁性一成分現像剤を用いたジャンピング現像方式により形成し、他の色のトナー像は、主に樹脂トナー粒子（トナー）とフェライト樹脂等の磁性キャリア粒子（キャリア）とを備える二成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像方式により形成される。黒色のトナーは、現像器２２Ｋが備える現像剤担持体と現像剤規制部材との間を通過する際に摩擦帯電電荷が付与され、その他の色のトナーは、現像器２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ内でキャリアと混合攪拌されることで摩擦帯電電荷が付与される。
【００３６】
尚、本実施例では、光ビーム書き込み装置１８は、帯電チャージャ２０によって正極性に帯電された感光ドラム１９の表面であって、現像によりトナー像を形成しない領域（非画像領域）を露光する。感光ドラム１９の帯電電位（画像領域）は、４００Ｖであり、露光部の電位（非画像領域）は３０Ｖである。
【００３７】
中間転写ベルト１は、電極ロール４が押接するバックアップロール３及びベルト搬送ロール２３、２４、２５に張架され、感光ドラム１９の表面に当接しながらその接線方向に移動する。本実施例では、中間転写ベルト１を張架する各ロールのうち、中間転写ベルト１が安定して移動するよう、バックアップロール３を駆動ロールとし、他のベルト搬送ロール２３、２４、２５は従動ロールとして構成されている。
【００３８】
中間転写ベルト１の裏面（内面）側には、各色のトナー像の転写を行う一次転写部材たる転写ローラ２６が、感光ドラム１９と中間転写ベルト１との表面が接触する一次転写部Ｔ１に位置して配設されている。
【００３９】
一方、中間転写ベルト１の未定着トナー像を担持する表面側には、バックアップロール３、ベルト搬送ロール２５に対向して、それぞれ二次転写部材たるバイアスロール２、ベルトクリーナ２７が配置されている。バイアスロール２とバックアップロール３とが対向する部位が二次転写部Ｔ２となる。又、バックアップロール３とベルト搬送ロール２３との間には、二次転写されたトナー像を担持する転写材Ｐを中間転写ベルト１から剥がす剥離爪２８が配置されている。バイアスロール２の表面には、ポリウレタンで成形されたローラクリーニングブレード２９が常時当接していて、二次転写時等に付着したトナー粒子や紙粉等の異物が除去される。本実施例では、中間転写ベルト１、転写ローラ２６、バックアップロール３、ベルト搬送ロール２３、２４、２５、電極ロール４により、像担持体から被転写体にトナー像を転写させる転写手段が構成される。
【００４０】
画像形成装置本体５０の下部には、転写材収容部たる抽出自在の給紙トレイ３０が設けられ、その上方に転写材供給手段としてピックアップローラ３１が配置されている。このピックアップローラ３１の転写材搬送方向下流側には一対のレジロール３２が配置されている。更に、二次転写部Ｔ２の下流側には、順次、二次転写されたトナー像を担持した転写材Ｐを搬送する搬送ベルト３３、転写材Ｐ上の未定着トナー像を定着処理する定着装置３４、定着画像が形成された転写材Ｐを機外に排出する一対の排出ロール３５、及び排出された転写材Ｐを載置する排紙トレイ３６が配置されている。レジロール３２、搬送ベルト３３、排出ロール３５等により、転写材Ｐの搬送手段が構成される。
【００４１】
（画像形成装置の作用）
次に、本実施例の画像形成装置１００の動作について説明する。図示矢印Ａ方向に回転する感光ドラム１９は、帯電用チャージャ２０により表面が一様に帯電される。この一様に帯電された感光ドラム１９は、光ビーム書込装置１８により静電潜像が書き込まれる。本実施例では、バックグラウンド露光により潜像を作る。従って、現像によりトナー像を形成しない領域を露光により低電位とする。感光ドラム１９上の静電潜像は、現像ユニット２１によりトナー像に現像される。
【００４２】
例えば、フルカラー画像を形成する場合、このトナー像の形成は、最初に第１色目のトナー像が形成され、以降、感光ドラム１９が１回転する毎に、第２色目から第４色目までのトナー像が形成される。本実施例では、黒（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色のトナー像が順次形成されるようになっている。
【００４３】
感光ドラム１９の表面は、トナー像が中間転写ベルト１に転写された後、クリーニング装置９が備えるクリーニングブレード９ａによりクリーニングされる。
【００４４】
ここで、光書込制御装置１７では、最初に第１色目の黒色画像のデジタル信号を読出して光ビーム書込装置１８に出力する。この光ビーム書込装置１８は感光ドラム１９の表面に黒色画像に対応した静電潜像を書き込む。この黒色画像に対応した静電潜像は、現像ユニット２１内の現像器２２Ｋにより黒色のトナー像として可視化され、一次転写部Ｔ１へ移動する。
【００４５】
一次転写部Ｔ１においては、中間転写ベルト１の裏面側に配置された転写ローラ２６から、トナー像にその帯電極性とは逆極性の電界を作用させることにより、一次転写部Ｔ１に到達した黒色のトナー像を静電的に中間転写ベルト１に吸着させつつ、中間転写ベルト１の図示矢印Ｂ方向の移動で中間転写ベルト１上に一次転写させる。
【００４６】
中間転写ベルト１は、黒色のトナー像を吸着担持したまま感光ドラム１９と同一周期で移動する。１色目の黒色のトナー像の転写が終了すると、中間転写ベルト１における黒色のトナー像の転写開始位置が一次転写部Ｔ１に到達する迄に、光書込制御装置１７からの出力に応じて光ビーム書込装置１８より第２色目のイエロー色に対応した静電潜像の書込が開始される。そして、黒色のトナー像を担持した中間転写ベルト１の上記転写開始位置が一次転写部Ｔ１に到達すると、転写ローラ２６によって２色目のイエロー色のトナー像の転写が行われる。続いて、マゼンタ色のトナー像及びシアン色のトナー像の転写が、上記イエロー色のトナー像の転写と同様に行われる。
【００４７】
このようして、各色のトナー像が重ね合わされた多重トナー像が中間転写ベルト１上に形成される。各色のトナー像が中間転写ベルト１上に一次転写されるまで、中間転写ベルト１の表面側に配置されたバイアスロール２、剥離爪２８及びベルトクリーナ２７は、中間転写ベルト１から離間した退避位置に保持されている。
【００４８】
一方、給紙トレイ３０に収容された転写材Ｐは、ピックアップローラ３１により所定のタイミングで１枚ずつ取り出されて給紙され、一対のレジロール３２で一旦停止される。転写材Ｐは、その後中間転写ベルト１上に転写された各色（Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃ）の多重トナー像が二次転写部Ｔ２に移動してくるのと同期して、レジロール３２から二次転写部Ｔ２に搬送される。
【００４９】
二次転写工程時に、二次転写部Ｔ２において、バイアスロール２は中間転写ベルト１を介してバックアップロール３に圧接した状態にある。そして、二次転写部Ｔ２に搬送されてきた転写材Ｐは、バイアスロール２とバックアップロール３との間の圧接搬送及び中間転写ベルト１の移動によって二次転写部Ｔ２を通過する。この際、電極ロール４からトナー像の帯電極性と同極性の転写電圧を印加することによる静電反発により、中間転写ベルト１に吸着担持されていたトナー像が、二次転写部Ｔ２において中間転写ベルト１の表面から転写材Ｐに二次転写される。又、バイアスロール２がバックアップロール３に圧接すると、バイアスロール２の表面に付着したトナー粒子等の異物は、ローラクリーニングブレード２９により除去される。
【００５０】
以上、フルカラー画像の転写について述べてきたが、単色画像を形成する場合は、中間転写ベルト１上に一次転写された例えば黒色のトナー像が二次転写部Ｔ２に移動してきた時、このトナー像は直ちに転写材Ｐに転写される。複数色の画像を形成する場合は、所望の色相を選択して、それらの色になるように重ね合わされた多色トナー像が二次転写部Ｔ２に移動してきた時、このトナー像を転写材Ｐに転写すればよい。この多色画像の転写の場合は、各色のトナー像が一次転写部Ｔ１でズレることなく正確に一致するよう、前述のとおり、感光ドラム１９の回転と中間転写ベルト１の移動とを同期させる。
【００５１】
上述のようにして、所望の色相のトナー像が転写された転写材Ｐは、剥離爪２８の作動により中間転写ベルト１から剥離され、搬送ベルト３３に載置されて定着装置３４に搬送される。そして、定着装置３４において、未定着トナー像を転写材Ｐに固定して永久画像とした後、転写材Ｐは一対の排紙ロール３５により排紙トレイ３６に排出される。
【００５２】
二次転写が完了すると、中間転写ベルト１は、その表面が二次転写部Ｔ２の下流に設けたベルトクリーナ２７によりクリーニングされ、次の転写工程に備える。
【００５３】
（クリーニング装置）
本実施例の画像形成装置１００にて用いられるクリーニング装置９は、図２を参照して先に説明したものと同様の構成を有する。即ち、クリーニング装置９は、感光ドラム１に当接するクリーニングブレード９ａ、クリーニングブレード９ａよりも上流側（感光ドラム１９の走行方向にみて）に配置されたクリーニング補助手段としてのマグネットローラ９ｂ、マグネットローラ９ｂ上に担持するトナーの量を規制する非磁性材からなるドクターローラ９ｃ、余剰トナーを一時溜め置くために設けられたバッファ９ｄ、トナーをクリーニング装置９外へと搬送するための搬送スクリュー９ｅ等を、ハウジング９ｆに設けて成る。
【００５４】
クリーニングブレード９ａによって感光ドラム１９から掻き落とされたトナー等（外添剤、紙粉等、他の付着物をも含んでいてよい）は、マグネットローラ９ｂ、ドクターローラ９ｃ及びバッファ９ｄで形成される凹部（トナー溜まり部）に一定量貯溜され、残余のものは搬送スクリュー９ｅに向けて落下し、更にクリーニング装置９外の廃トナー容器（図示せず）に排出される。
【００５５】
上記のようにマグネットローラ９ｂ等によってトナー溜り部を形成するのは、マグネットローラ９ｂに拘束されるトナー量を安定させて、常時マグネットローラ９ｂ上に一様にトナーをコーティングするためである。
【００５６】
ここで、磁性トナーである黒（Ｋ）のトナーは、クリーニング装置９においてマグネットローラ９ｂに対して磁力により拘束される。その他の色トナーは、磁性紛体を混入させると彩度が確保できなくなるために磁性粉体を入れることができないので、非磁性トナーを使用する。よって、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の色トナーについては、クリーニング装置９においてマグネットローラ９ｂの磁力によって拘束されることがない。これらの色トナーは、本実施例においては、マグネットローラ９ｂ上に黒（Ｋ）の磁性トナーが間に混在することで、摩擦帯電電荷の作用で、間接的に拘束されることとなる。
【００５７】
本実施例では、クリーニングブレード９ａとしては、ウレタンゴムから成る弾性板の片側を保持部材９ｇで支持し、自由端側を感光ドラム１９の回転方向上流に向けて、その一方のエッジ部を感光ドラム１９の表面移動方向に略直交する方向に沿って当接させている。
【００５８】
マグネットローラ９ｂは、その回転軸と表面とを導電部材で覆い、回転軸をアースに落すことで、その表面電位を略０Ｖとしている。又、マグネットローラ９ｂは感光ドラム１９に対して図示矢印方向（両者の対向部において同方向）に回転しており、その回転周速は３０ｍｍ／ｓｅｃである。マグネットローラ９ｂと感光ドラム１９との表面間距離は、最近接位置の距離で０．６ｍｍであり、マグネットローラ９ｂとドクターローラ９ｃとの表面間距離は、最近接位置の距離で０．９ｍｍである。よって、ドクターローラ９ｃによって規制されたマグネットローラ９ｂ上のトナーは感光ドラム１９と接触することとなる。こうして、マグネットローラ９ｂと感光ドラム１９との対向部に、トナーを感光ドラム１９に再コートするトナー供給部Ｓが形成される。
【００５９】
（トナー再コート）
上述のように、従来、例えば濃度が低い画像を長期に渡って形成することでトナーの再コート機能が低下し、クリーニングブレード９ａに供給されるトナーの量が減少し、クリーニングブレード９ａの感光ドラム１９への当接能力が低下することがあった。又、小サイズの画像を形成する割合が多いと、クリーニングブレード９ａの感光ドラム１９への当接能力が、感光ドラム１９上の画像形成領域内と画像形成領域外とで異なることとなり、クリーニングブレード９ａに歪が生じて安定したクリーニング手段の当接が達成できなくなることがあった。
【００６０】
本発明者は、形成画像の濃度等によらず、長期に渡り画像欠陥を生じさせず、安定して高品位な画像を形成するためには、マグネットローラ９ｂ上に蓄えられた転写残トナーを、そのマグネットローラ９ｂの表面付近のものに限らず再コートに使用すると共に、マグネットローラ９ｂ上の転写残トナーを均一な状態に保つことが重要であると考えた。
【００６１】
これは、マグネットローラ９ｂからのトナーの再コート能力を向上させることで達成することができる。マグネットローラ９ｂ上の転写残トナーを一旦感光ドラム１９に再コートさせ、クリーニングブレード９ａによって掻き取らせ、再びマグネットローラ９ｂ上へ返還されるサイクルの作用を向上させることで、マグネットローラ９ｂ上のトナーをほぐす効果があるからである。
【００６２】
従来の技術では、マグネットローラ９ｂによる感光ドラム１９へのトナーの再コートは、感光ドラム１９とトナーのファンデルワールス力により行われていた。
【００６３】
これに対して、本発明においては、上記ファンデルワールス力に加えて、感光ドラム１９の表面を帯電させることにより、静電的にトナーを付着せしめる。より具体的には、一次転写部Ｔ１において、感光ドラム１９へ注入帯電することでマグネットローラ９ｂ上で帯電したトナーを感光ドラム１９に吸着せしめる。
【００６４】
（転写パラメータ）
本実施例では、中間転写ベルト１の材料としては、厚さ１００μｍのポリイミドを用い、転写ローラ２６としては、ウレタンスポンジローラを使用した。又、本実施例では、中間転写ベルト１の周速は３００ｍｍ／ｓｅｃであり、転写部Ｔ１、Ｔ２のスラスト方向幅は３３０ｍｍである。そして、感光ドラム１９上のトナーの電荷保持量は３０μＣ／ｇであり、一次転写時に転写ローラ２６の芯金に対して３０μＡの電流を印加している。斯かる印加電流量は、環境変動による該トナー電荷保持量等の変動により変化させる必要があるが、所謂、通常環境として温度／湿度が２３℃／６０％の環境で設定した適性電流値である。
【００６５】
転写ローラ２６としては、より詳細には、外径φ１６ｍｍ、芯金径φ８ｍｍのウレタンスポンジローラを使用した。中間転写ベルト１の裏から感光ドラム１９へ向かっての押圧力は総圧で８００ｇｆであり、転写ローラ２６のスポンジ硬度は、アスカーＣ硬度で２０度程度である。このことから、中間転写ベルト１と感光ドラム１とで形成するニップは５ｍｍ（中間転写ベルト、感光ドラムの表面移動方向における幅）程度となる。結果として、一次転写部Ｔ１の動的なインピーダンスは、通常環境下で耐久初期において１．５×１０^７（Ω）であり、３０μＡの転写電流を流すためには、転写ローラ２６に４５０Ｖの転写バイアスを印加した。
【００６６】
（注入帯電パラメータ）
本実施例では、上述のように像担持体たる感光ドラム１９として、アモルファスシリコン感光体を使用する。アモルファスシリコン感光体の表層部の体積抵抗値は、１×１０^１０〜１×１０^１４Ωｃｍの範囲内であることが好ましい。この範囲よりも高抵抗であると、一次転写部Ｔ１において注入帯電により帯電することは困難であり、又この範囲よりも低抵抗であると、画像流れを起こす虞がある。本実施例にて用いたアモルファスシリコン感光体の表層部の体積抵抗値は１×１０^１３Ωｃｍであり、上記条件を満足する。このため、一次転写バイアスが放電開始電圧よりも低いＤＣバイアスであっても、感光ドラム１９を帯電させ得る。
【００６７】
ここで、仮に感光ドラム１９の体積抵抗値が１．０×１０^１５Ωｃｍ以上のＯＰＣ（有機感光体）であった場合には、斯かる感光ドラム１９の表層を帯電せしめようとする場合には、一次転写部Ｔ１に放電開始電圧を超える電圧を印加する必要がある。このような電圧を印加することは、最適な転写条件を満足することとはならず、過剰な転写電流により転写不良等を発生させる虞がある。
【００６８】
本実施例では、一次転写部Ｔ１における中間転写ベルト（ポリイミド）と感光ドラム（アモルファスシリコン）１９との周速差が、中間転写ベルト１の周速の３％未満であり（中間転写ベルト１の周速度３００ｍｍ／ｓｅｃ、感光ドラム１の周速度２９７ｍｍ／ｓｅｃ）、又一次転写部Ｔ１で形成するニップ幅が５ｍｍ程度であるために、一次転写部Ｔ１において、必ずしも注入帯電により一次転写バイアス（４５０Ｖ）と同等の表面電位を与えることはできなかった。しかし、本実施例においては、一次転写の工程において、感光ドラム１９上にトナーが無い領域、即ち、本実施例ではレーザー露光により表面電位が略３０Ｖまで低下した領域の表面に対して２５０Ｖまで電位を付与することができた。
【００６９】
本実施例においては、負帯電性トナーを使用していることから、マグネットローラ９ｂ上に溜まった転写残トナーもまた、マグネットローラ９ｂの回転によりマイナス帯電することとなる。よって、上述のように一次転写部Ｔ１において注入帯電され、表面電位が２５０Ｖとなった感光ドラム１９上の領域（非画像領域）が、供給部Ｓにおいてマグネットローラ９ｂ上に付着したトナーと接触することで、マグネットローラ９ｂの表面（０Ｖ）と感光ドラム１９の表面（２５０Ｖ）との電位差により、マグネットローラ９ｂから感光ドラム１９の表面に向かうトナーの移動が促進され、マグネットローラ９ｂ上のトナーの再コートが促進されることとなる。
【００７０】
尚、感光ドラム１９上トナー像が形成されている部位については、これが一次転写部Ｔ１に差し掛かったとしても中間転写ベルト１と感光ドラム１９との間にトナーが入り込むことで、感光ドラム１９への電荷注入が妨げられる。よって、一次転写部Ｔ１において安定して感光ドラム１９に電荷の注入がなされるのは非画像領域となる。
【００７１】
但し、画像領域については、仮に、帯電電位が減衰していたとしても、転写残トナーがクリーニング装置９へ供給される。よって、クリーニングブレード９ａへは、画像領域では転写残トナーがより多く供給され、非画像領域では一次転写部Ｔ１において注入帯電された感光ドラム１９とマグネットローラ９ｂとの電位差によるトナーの再コートが促進される。これにより、総じて安定したトナー供給が成されることとなる。
【００７２】
又、転写残トナーとして新たにクリーニングユニット９へ供給されるトナーと、マグネットローラ９ｂ上に既に存在していたトナーとがよく混ぜ合わされることとなり、マグネットローラ９ｂ上のトナーはより均一化されることとなる。
【００７３】
更に、マグネットローラ９ｂから感光ドラム９ｂへのトナーの再コートが安定して行われることで、オゾン生成物等を除去する能力が安定し、これらが原因で起こる画像流れを有効に防止することができる。
【００７４】
以上説明したように、本実施例によれば、感光ドラム１９上の現像剤を中間転写ベルト１に転写する工程において、感光ドラム１９表面を所望の電位に帯電せしめることができ、斯かる感光ドラム１９の表面電位によって、マグネットローラ９ｂによる安定した現像剤の再コートが達成できる。これにより長期に渡る安定したクリーニング性能が確保され、形成画像の濃度等によらず、長期に渡り画像欠陥の無い、高品位な画像を安定して形成することができる。
【００７５】
実施例２
次に、本発明に係る他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置は、図１を参照して説明したものと基本的には同じ構成、作用を有する。従って、実施例１の画像形成装置のものと同一若しくは相当する機能を有する要素には同一符号を付し、本実施例にて特徴的な部分のみ説明する。
【００７６】
本実施例においては、像担持体として、下記の負帯電性の有機感光体（感光ドラム）１９を使用する。そして、クリーニングユニット９のマグネットローラ９ｂの表面に、電圧印加手段としての電源９ｈ（図３）から−３００Ｖの電圧を印加する。
【００７７】
又、本実施例では、実施例１と同様に帯電用チャージャ２０により感光ドラム１９の表面は一様に但し、負極に帯電される。この一様に帯電された感光ドラム１９の表面は、光ビーム書込装置１８により静電潜像が書き込まれる。本実施例においては画像領域を露光して潜像を形成する。つまり、現像によりトナー像を形成する領域を露光により低電位とすることで、現像剤として実施例１と同様の負極性のトナーを使用して静電潜像を現像することができる。
【００７８】
ここで、本実施例において、仮に像担持体として表層の体積抵抗値が１×１０^１５Ωｃｍ以上の負極性帯電の感光体を使用したとすると、感光体の非画像領域の表面電位は負極側に高いものとなる。そして、感光体の表面電位の減衰量が少ない状態においては、一次転写後の感光体の表面領域がクリーニング装置９のマグネットローラ９ｂとの対向位置に到達した際に、この感光体の表面電位とマグネットローラ９ｂの表面電位との間で、所望の電位差が形成されない。一方、露光により電位が十分に落ちている感光体上の領域においては、マグネットローラ９ｂの表面電位と十分な電位差を形成することができ、実施例１に示すような十分なトナーの再コートが行われる。
【００７９】
このような状態であると、転写残トナーが供給されない領域、つまり、非画像領域に対応するクリーニングブレード９ａの当接部に十分な転写残トナーの供給がなされず、結果としてブレード捲れ、その他の画像不良を引き起こす要因となり得る。
【００８０】
そこで、本実施例においては、以下に示す「電荷注入層を有する負帯電の感光体」を採用することにより、非画像領域の感光ドラム１９の表面電位を一次転写部Ｔ１で十分に落し、非画像領域においても十分なトナーの再コートがなされるようにする。
【００８１】
（像担持体）
本実施例において使用する感光ドラム１９は、直径３０ｍｍのアルミニウム製のドラム基体１ａ上に、図４（ｂ）に示すように、下記の第１〜第５の５つの層を下から順に設けたものである。
【００８２】
第１層（１９ｂ）：下引き層であり、アルミニウム基体１ａの欠陥等をならすために設けられている厚さ２０μｍの導電層である。
【００８３】
第２層（１９ｃ）：正電荷注入防止層であり、アルミニウム基体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体積抵抗値１０^６Ω・ｃｍ程度に抵抗調整された厚さ１μｍの中抵抗層である。
【００８４】
第３層（１９ｄ）：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の層で露光を受けることによって正負の電荷対を発生する。
【００８５】
第４層（１９ｅ）：電荷輸送層であり、ポリカーボネー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。
【００８６】
第５層（１９ｆ）：電荷注入層であり、絶縁性樹脂のバインダーに導電性微粒子１９ｇとしてＳｎＯ_２超微粒子を分散した材料の塗工層である。具体的には、絶縁性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ＳｎＯ_２粒子を、樹脂に対して７０重量パーセント分散した材料の塗工層である。このようにして調合した塗工液をディッピング塗工法、スプレー塗工法、ロールコート塗工法、ビームコート塗工法等の適当な塗工法にて厚さ約３μｍに塗工して電荷注入層とした。本実施例では、電荷注入層の表面の体積抵抗値は、１×１０^１３Ωｃｍであった。
【００８７】
（像担持体表面電位）
本実施例における感光ドラム１９の表面電位について説明する。先ず、感光ドラム１９の表面は、帯電チャージャ２０により一様に−５００Ｖの電位に帯電される。そして、光ビーム書き込み装置１８により露光された領域（画像領域）は、−５０Ｖまで電位が減衰する。一方、帯電チャージャ２０により−５００Ｖまで帯電され、且つ、露光されなかった領域（非画像領域）については、現像ユニット２１との対向位置に至るまでに若干暗減衰し、−４７０Ｖとなる。斯かる露光領域、非露光領域の電位差に合わせた現像条件で、露光領域に所望の量のトナーが供給される条件で現像作用がなされる。
【００８８】
次いで、感光ドラム１９の表面は、一次転写部Ｔ１に到る。一次転写部Ｔ１において、非露光領域の電位は、やはり暗減衰により減衰するが、−４００Ｖの電位を確保している。この非露光領域を含む、一次転写部Ｔ１に対向した感光ドラム１９の領域に対して一次転写処理が行われる。実施例１と同様、本実施例では、一次転写バイアスは＋４５０Ｖであり、感光ドラム１９上の非画像領域との電位差は８５０Ｖとなり、一次転写部Ｔ１での放電と電荷注入により電位は−２０Ｖまで落ちる。尚、本実施例では、一次転写バイアスは定電圧制御しており、非画像領域への電流の流れ込みが増加したとしても、画像領域への転写電流は適正に確保されている。
【００８９】
結果として、画像領域及び非画像領域の双方とも、その表面電位は一次転写部Ｔ１で−２０Ｖ前後にならされる。本実施例では、マグネットローラ９ｂには−３００Ｖのバイアスが印加されており、供給部Ｓにおいて、感光ドラム１９の表面電位（−２０Ｖ）とマグネットローラ９ｂとの間に、トナーの感光ドラム１９への移動を促進する電位差が設けられている。これにより、クリーニング装置９における均一な再コートが確保される。
【００９０】
以上、本実施例の構成によっても、実施例１と同様に、耐久画像によらず長期に渡り安定した画像形成を確保することができる。
【００９１】
尚、上記各実施例では、転写手段は像担持体に接触する中間転写体を有するとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、当業者には周知の転写材担持体を有する画像形成装置にも適用可能である。斯かる画像形成装置は、上記中間転写体の代わりに、転写材担持体上に担持した紙等の転写材にトナー像を転写若しくは多重転写した後、これを転写材担持体から分離し、そして定着処理を施すことにより記録画像を得る。転写材担持体は、少なくとも転写材を担持した状態でこの転写材を介して像担持体に当接し、又転写材担持体の裏面から転写部材から転写バイアスを印加することで、像担持体から転写材にトナー像を転写させる。このとき、上記各実施例と同様にして、像担持体を注入帯電させることで、本発明の目的は達成される。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、クリーニング装置が備えるクリーニング補助手段の、像担持体に対するトナー供給能力を安定させ、クリーニング手段の像担持体に対する当接安定性を図ることができ、クリーニング機能を長期安定化させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成図である。
【図２】本発明の画像形成装置に使用し得るクリーニング装置の一実施例の概略断面図である。
【図３】本発明の画像形成装置に使用し得るクリーニング装置の他の実施例の概略構成図である。
【図４】感光体の層構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 中間転写ベルト（中間転写体、被転写体）
２ バイアスロール（二次転写部材）
９ クリーニング装置
９ａ クリーニングブレード（クリーニング手段）
９ｂ マグネットローラ（クリーニング補助手段）
１９ 感光ドラム（像担持体、電子写真感光体）
２０ 帯電用チャージャ（帯電手段）
２１ 現像ユニット
２６ 転写ローラ（一次転写部材）

Claims (1)

1. 像担持体と、
   所定の極性に帯電した現像剤により前記像担持体に形成された現像剤像を転写部にて被転写体に転写するためにバイアスが印加される転写手段と、
   前記転写手段による前記被転写体への現像剤像の転写後に前記像担持体上に存在する現像剤を該像担持体から除去するクリーニング手段と、
   前記像担持体上から除去された現像剤を供給部にて再度前記像担持体上に供給するクリーニング補助手段と、
   を有する画像形成装置において、
   前記像担持体は電荷注入層を有し、前記転写部において該電荷注入層の少なくとも一部に電荷が注入されて、前記供給部において、前記電荷注入層に電荷が注入された前記像担持体の部分と前記クリーニング補助手段との間に電位差が設けられることを特徴とする画像形成装置。

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