【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば電子写真を応用した複写機やレーザービームプリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トナーリサイクルプロセス（クリーナーレスシステム）
転写方式の画像形成装置においては、転写後の感光体（像担持体）に残存する転写残トナーはクリーナー（クリーニング装置）によって感光体面から除去されて廃トナーとなるが、この廃トナーは環境保護の面からも出ないことが望ましい。そこでクリーナーをなくし、転写後の感光体上の転写残トナーは現像装置によって「現像同時クリーニング」で感光体上から除去し現像装置に回収・再用する装置構成にしたトナーリサイクルプロセスの画像形成装置も出現している。
【０００３】
現像同時クリーニングとは、転写後に感光体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、露光して潜像を形成し、該潜像の現像時に、かぶり取りバイアス（現像装置に印加する直流電圧と感光体の表面電位間の電位差であるかぶり取り電位差Ｖｂａｃｋ）によって回収する方法である。この方法によれば、転写残トナーは現像装置に回収されて次工程以後に再用されるため、廃トナーをなくし、プリントのランニングコストを下げることができる。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。
【０００４】
そこで、特開平１０−３０７４５４に公開された帯電装置では、接触帯電において、接触帯電部材として帯電ローラやファーブラシ等の簡易な部材を用いた場合でも、より帯電均一性に優れ且つ長期に渡り安定した直接注入帯電を実現し、低印加電圧でオゾンレスの直接注入帯電を簡易な構成で実現することが可能となった。この構成は、接触帯電部材と被帯電体面との接触面に導電粒子が介在し、接触帯電部材と被帯電体面との表面の相対速度に差を有している事で、オゾンレス生成物による障害、帯電不良による障害を解決した。さらに、特開平１０−３０７４５５や特開平１０−３０７４５６においては、帯電を促進するための導電粒子は現像剤に包含される、つまりトナーとともに現像器より供給する構成となっている。このような容易プロセス及び機械的な構成で、帯電を促進するための導電粒子の供給と、トナーリサイクルプロセスを実現している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、接触帯電方式は帯電部材を被帯電体に接触させるので帯電部材が被帯電体上の付着物を拾って汚れていきやすい。接触帯電部材の過度の汚染は帯電ムラ等を生じさせて帯電性能を低下させる。被帯電体（像担持体）の帯電を接触帯電にて行い、該被帯電体の帯電処理面に目的の画像情報に対応した静電潜像を形成し、その静電潜像を現像手段によりトナー画像として可視像化して画像形成を実行する画像形成装置においては、画像形成をかさねるにつれ、トナーが接触帯電部材に付着・混入して蓄積していく。特に、画像形成装置が転写材に対するトナー画像転写後の被帯電体面から転写残トナーを除去するクリーニング装置を有しないクリーナーレスシステムの装置である場合にはその被帯電体上の転写残トナーがそのまま接触帯電部材に至って該帯電部材に付着・混入していくため、より顕著である。
【０００６】
クリーナーレスシステムの場合は、少なからず、接触帯電部材に一時的に転写残トナーを付着させる構成となるため、接触帯電部材前の感光体上の電位により、接触帯電部材から転写残トナーを脱落させることがある。
【０００７】
これは、帯電部に到達した残トナーは、感光ドラムから一度帯電ローラを経由し、帯電ローラにそのまま蓄積するか、帯電ニップ付近に蓄積する。そのうち帯電ニップ付近に蓄積する分は、帯電ニップ部の感光ドラムに対し、上流側に当たる部分、つまり転写ローラ側の部分では、帯電ローラと同極性の残トナーが蓄積（蓄積トナーＡ）しやすいためである。
【０００８】
これは、帯電ローラが接触し、かつ感光ドラムに対しカウンターで回転していることによる。帯電ローラ上のトナー吐き出しが効果的に行なわれないと、このトナーは、画像形成中に蓄積し、この蓄積トナーは、画像形成中に吐き出たりし、例えば、グラフィックパターン等の黒及びハーフトーンを描く時等には、露光をさえぎる遮光等の画像不良を起こしたり、例えば、白を描くときには、吐き出たトナーが現像機で回収されきれなかった場合には、カブリ等の画像不良を起こしたりする。
【０００９】
帯電ローラからのトナー吐き出しは、紙間などの非画像形成時に吐き出し制御を行うことにより、蓄積トナーＡを含む帯電ローラに蓄積されたトナーを感光体ドラム上へ吐き出す事が出来る。しかしながら、現像機の回収能力が低い場合、現像機で回収しきれなかった蓄積トナーＡは、非通紙時に転写ローラに転移し、あるいは転移しなかったトナーは、結局、帯電ローラへ戻り、再び蓄積される。
【００１０】
前回転写材通過と次回転写材突入の間隔（紙間）は、単位分あたりのスループット枚数を高くするために、短く設計される。このような短期間に、帯電ローラの吐き出し制御を行った場合、現像機で十分に回収する事が難しくなる。このように吐き出し制御が機能しないと、帯電ローラに蓄積されたトナーが、画像形成中に吐き出たりし、遮光、カブリなどの画像不良を起こす。
【００１１】
そこで本発明は、被帯電体の帯電を接触帯電にて行い、該被帯電体の帯電処理面に目的の画像情報に対応した静電潜像を形成し、その静電潜像を現像手段によりトナー画像として可視像化して画像形成を実行する画像形成装置について、蓄積トナーＡを制御して効果的に現像機に回収し、帯電部材に対するトナー付着に起因する異常画像の発生をなくすことで長期にわたって良好な画像形成を維持させることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（１）像担持体を帯電手段において帯電させ、露光手段において前記像担持体を露光し静電潜像を形成し、像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給して現像するとともに前記像担持体に残留している現像剤を同時に回収する現像手段と、前記像担持体に現像された像を転写材に転写する転写手段と、前記像担持体上の現像剤を一時貯蔵し、かつ前記貯蔵手段から現像剤を前記像担持体へ排出する貯蔵手段を有する画像形成装置において、前記貯蔵手段を複数もつ事を特徴とする画像形成装置。
【００１３】
（２）前記貯蔵手段のうちの一つとして、前記現像手段による現像剤回収工程後の、前記像担持体上の現像剤を一時貯蔵し、かつ前記貯蔵手段から現像剤を前記像担持体へ排出する貯蔵手段Ａを持つ事を特徴とする（１）に記載の画像形成装置。
【００１４】
（３）前記貯蔵手段Ａは、前記像担持体に圧接され、弾性部材によりローラ状に形成された弾性ローラ貯蔵手段であることを特徴とする（２）に記載の画像形成装置。
【００１５】
（４）前記弾性ローラ貯蔵手段Ａは、ローラ表面にコーティング、またはチューブからなる被覆層を持つ事を特徴とする（３）に記載の画像形成装置。
【００１６】
（５）前記弾性ローラ貯蔵手段Ａは、ソリッドゴムからなる事を特徴とする（３）、または（４）に記載の画像形成装置。
【００１７】
（６）前記貯蔵手段Ａは、転写手段を兼ねる事を特徴とする（１）から（５）のいずれかに記載の画像形成装置。
【００１８】
（７）前記貯蔵手段のうちの一つとして、前記転写手段による転写工程後の、前記像担持体上の現像剤を一時貯蔵し、かつ前記貯蔵手段から現像剤を前記像担持体へ排出する貯蔵手段Ｂを持つ事を特徴とする（１）から（６）のいずれか、または（１３）に記載の画像形成装置。
【００１９】
（８）前記貯蔵手段Ｂは、弾性部材によりローラ状に形成された弾性ローラ貯蔵手段であることを特徴とする（７）に記載の画像形成装置。
【００２０】
（９）前記貯蔵手段Ｂは、前記像担持体を帯電する帯電手段を兼ねる事を特徴とする（７）、または（８）に記載の画像形成装置。
【００２１】
（１０）前記弾性ローラ貯蔵手段Ｂは、前記像担持体の回転方向と逆方向に回転する事を特徴とする（８）、または（９）に記載の画像形成装置。
【００２２】
（１１）前記貯蔵手段Ｂは、画像形成中に一時貯蔵された現像剤を、非画像形成中に像担持体に排出する事を特徴とする（７）から（１０）のいずれかに記載の画像形成装置。
【００２３】
（１２） 前記像担持体を帯電する帯電手段は、前記像担持体とニップ部を形成し、導電粒子を介し、帯電する帯電手段であることを特徴とする（１）から（１１）のいずれかに記載の画像形成装置。
【００２４】
（１３） 前記貯蔵手段Ｂは、所定の期間以内の非画像形成期間では、像担持体上の現像剤を貯蔵し、所定の期間以上の非画像形成期間では、像担持体に現像剤を排出する事を特徴とする請求項２から請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
【００２５】
（作用）
本発明では、帯電ローラ吐き出し制御によって、吐き出された蓄積トナーＡを積極的に転写ローラへ転移させ、逐次、紙裏へ放出させる事により、未回収の吐き出しトナーが再び帯電ローラへ戻る事を防ぎ、帯電ローラへの蓄積された蓄積トナーＡが、遮光、カブリなどの画像不良を発生させる事を防止する。上記のように、転写ローラに、コートローラ、またはソリッドローラのような、トナー離型性が高いローラを用いる事で、転写ローラへの過度のトナー蓄積、及び、その結果生じる紙裏汚れを起こすことなく、トナーを排出することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（第一の実施の形態）
図１は本発明に従う画像記録装置の一例の概略構成模型図である。
【００２７】
本実施例の画像記録装置は、転写式電子写真プロセス利用、接触帯電方式、トナーリサイクルシステムのレーザプリンタである。
【００２８】
（１）プリンタの全体的概略構成
１は像担持体であり、本実施例はφ２４ｍｍの回転ドラム型の負極性ＯＰＣ感光体（ネガ感光体、以下感光ドラムと記す）である。この感光ドラム１は矢印の時計方向に周速度８５ｍｍ／ｓｅｃ（＝プロセススピードＰＳ、印字速度）の一定速度をもって回転駆動される。
【００２９】
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接触帯電部材としての導電性弾性ローラ（以下、帯電ローラと記す）である。ｎは感光ドラム１と帯電ローラ２との帯電ニップ部である。この帯電ローラ２はその外周面に導電性を有する帯電促進粒子ｍ（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と帯電ローラ２との帯電ニップ部ｎに帯電促進粒子ｍが介在している。
【００３０】
帯電ローラ２はこの帯電ニップ部ｎにおいて感光ドラム１の回転方向と逆方向（カウンター）で回転駆動され、感光ドラム１面に対して速度差（対プロセススピード約８０％）を持って接触する。Ｍは該帯電ローラ２の駆動源である。またプリンタの画像記録時には該帯電ローラ２に帯電バイアス印加電源Ｓ１から所定の帯電バイアスが印加される。これにより、回転感光ドラム１の周面が直接帯電（注入帯電）方式で所定の極性・電位に一様に接触帯電処理される。
【００３１】
本実施例では、プリンタの画像記録時は帯電バイアス印加電源Ｓ１のスイッチＳＷがＡ接点側に切り替え制御されて帯電ローラ２の芯金２ａにＤＣ電源ＳＤＣのＤＣ電圧約−５００Ｖが印加されて、回転感光ドラム１面が該印加ＤＣ電圧と略等しい電圧約−５００Ｖに直接帯電される（Ａモード）。
【００３２】
上記の帯電ローラ２、帯電促進粒子ｍ、直接帯電については別項で詳述する。
【００３３】
３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）である。このレーザビームスキャナ３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ー光を出力し、該レーザ光で上記回転感光ドラム１の一様帯電面を走査露光Ｌする。この走査露光Ｌにより回転感光ドラム１の面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００３４】
４は現像器である。現像剤ｔには帯電促進粒子ｍを添加してある。回転感光ドラム１面の静電潜像はこの現像器４により現像部位ａにてトナー画像として反転現像される。この現像器４は別項で詳述する。
【００３５】
５は接触転写手段としての中抵抗の転写ローラであり、感光ドラム１に所定に圧接させて転写ニップ部ｂを形成させてある。この転写ニップ部ｂに不図示の給紙部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５に転写バイアス印加電源Ｓ３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側のトナー像が転写ニップ部ｂに給紙された転写材Ｐの面に順次に転写されていく。
【００３６】
転写ニップ部ｂに導入された転写材Ｐはこの転写ニップ部ｂを挟持搬送されて、その表面側に回転感光ドラム１の表面に形成担持されているトナー画像が順次に静電気力と押圧力にて転写されていく。
【００３７】
６は熱定着方式等の定着装置である。転写ニップ部ｂに給紙されて感光ドラム１側のトナー画像の転写を受けた転写材Ｐは回転感光ドラム１の面から分離されてこの定着装置６に導入され、トナー画像の定着を受けて画像形成物（プリント、コピー）として装置外へ排出される。
【００３８】
本実施例のプリンタはクリーナーレスであり、転写材Ｐに対するトナー画像転写後の回転感光ドラム１面に残留の転写残トナーは専用のクリーナー（クリーニング装置）で除去されることなく、感光ドラム１の回転にともない帯電ニップ部ｎを経由して現像部位ａに至り、現像器４において現像同時クリーニングにて回収・再使用される。
【００３９】
（２）帯電ローラ２
本実施例における可撓性の接触帯電部材としての帯電ローラ２は芯金２ａ上にゴムあるいは発泡体の中抵抗層２ｂを形成することにより作成される。
【００４０】
中抵抗層２ｂは樹脂（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、芯金２ａの上にローラ状に形成した。その後必要に応じて表面を研磨して直径約１８ｍｍ、長手長さ約２２０ｍｍの導電性弾性ローラである帯電ローラ２を作成した。
【００４１】
本実施例の帯電ローラ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、帯電ローラ２の芯金２ａに総圧１ｋｇの加重がかかるようφ２４ｍｍのアルミドラムに帯電ローラ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、計測した。
【００４２】
ここで、接触帯電部材である帯電ローラ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、移動する被帯電体を充電する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。被帯電体として電子写真用感光体を用いた場合、十分な帯電性と耐リークを得るには１０＾４ 〜１０＾７ Ωの抵抗が望ましい。
【００４３】
帯電ローラ２の表面は帯電促進粒子ｍを保持できるようミクロな凹凸があるものが望ましい。
【００４４】
帯電ローラ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との接触性が悪くなり、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。
【００４５】
帯電ローラ２の材質としては、弾性発泡体に限定するものでは無く、弾性体の材料として、ＥＰＤＭ、ウレタン、ＮＢＲ、シリコーンゴムや、ＩＲ等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものがあげられる。また、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。
【００４６】
帯電ローラ２は被帯電体としての感光ドラム１に対して弾性に抗して所定の押圧力で圧接させて配設し、本実施例ではニップ幅２〜３ｍｍの帯電ニップ部ｎを形成させてある。
【００４７】
また本実施例では、この帯電ローラ２を帯電ニップ部ｎにおいて帯電ローラ表面と感光体表面とが互いに逆方向に等速で移動するよう凡そプロセススピードの８０％で矢印の時計方向に回転駆動させた。即ち接触帯電部材としての帯電ローラ２の表面は被帯電体としての感光ドラム１の面に対して速度差を持たせるようにした。
【００４８】
（３）現像器４
本実施例の現像器４は現像剤ｔとして一成分磁性トナー（ネガトナー）を用いた反転現像器である。現像剤ｔには帯電促進粒子ｍを添加してある。
【００４９】
４ａはマグネットロール４ｂを内包させた、現像剤担持搬送部材として非磁性回転現像スリーブであり、現像器内の現像剤ｔ＋ｍは回転現像スリーブ４ａ上を搬送される過程において、規制ブレード４ｃで層厚規制及び電荷付与を受ける。
【００５０】
回転現像スリーブ４ａにコートされた現像剤はスリーブ４ａの回転により、感光ドラム１とスリーブ４ａの対向部である現像部位（現像領域部）ａに搬送される。またスリーブ４ａには現像バイアス印加電源Ｓ２より現像バイアス電圧が印加される。
【００５１】
本実施例において、現像バイアス電圧は
ＤＣ電圧：−３５０Ｖ
ＡＣ電圧：ピーク間電圧９００Ｖ、周波数１．８ｋＨｚ、矩形波の重畳電圧とした。
【００５２】
これにより、感光ドラム１側の静電潜像がトナーｔにより反転現像される。
【００５３】
ａ）トナーｔ：現像剤である一成分磁性トナーｔは、結着樹脂、磁性体粒子、電荷制御剤を混合し、混練、粉砕、分級の各工程を経て作成し、更に帯電促進粒子ｍや流動化剤等を外添剤として添加して作成されたものである。トナーの重量平均粒径（Ｄ４）は７μｍであった。
【００５４】
ｂ）帯電促進粒子ｍ：本実施例では、帯電促進粒子ｍとして、比抵抗が１０＾６Ω・ｃｍ、平均粒径３μｍの酸化すずを用いた。そしてこの帯電促進粒子ｍとして、分級後のトナーｔ１００重量部に対して１重量部添加し、混合器により均一に分散させて現像器４内に収容させた。
【００５５】
帯電促進粒子ｍの材料としては、他の金属酸化物などの導電性無機粒子や有機物との混合物、あるいは、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。
【００５６】
粒子抵抗は粒子を介した電荷の授受を行うため比抵抗としては１０＾１２Ω・ｃｍ以下が必要で、好ましくは１０＾１０Ω・ｃｍ以下が望ましい。
【００５７】
抵抗測定は、錠剤法により測定し正規化して求めた。即ち、底面積２．２６ｃｍ＾２ の円筒内に凡そ０．５ｇの粉体試料を入れ上下電極に１５ｋｇの加圧を行うと同時に１００Ｖの電圧を印加し抵抗値を計測し、その後正規化して比抵抗を算出した。
【００５８】
粒径は良好な帯電均一性を得るために５０μｍ以下が望ましい。本発明において、粒子が凝集体を構成している場合の粒径は、その凝集体としての平均粒径として定義した。粒径の測定には、光学あるい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。
【００５９】
帯電促進粒子は、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、凝集体として帯電促進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。
【００６０】
帯電促進粒子は特に感光体の帯電に用いる場合に潜像露光時に妨げにならないよう、白色または透明に近いことが望ましく、よって非磁性であることが好ましい。さらに、帯電促進粒子が感光体上から記録材Ｐに一部転写されてしまうことを考えるとカラー記録では無色、あるいは白色のものが望ましい。また、画像露光時に粒子による光散乱を防止するためにもその粒径は構成画素サイズ以下であることが望ましい。粒径の下限値としては、粒子として安定に得られるものとして１０ｎｍが限界と考えられる。
【００６１】
（４）直接帯電
ａ）現像器４の現像剤ｔに添加の帯電促進粒子ｍは、現像器４による感光ドラム１側の静電潜像のトナー現像時に現像部位ａにおいてトナーとともに適当量が感光ドラム１側に移行する。
【００６２】
感光ドラム１上のトナー画像は転写ニップ部ｂにおいて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が、感光ドラム１上の帯電促進粒子ｍは導電性であることで転写材Ｐ側には積極的には転移せず、感光ドラム１上に実質的に付着保持されて残留する。また感光ドラム１面に実質的に付着保持される帯電促進粒子ｍの存在によりトナー画像の感光ドラム１側から転写材Ｐ側への転写効率が向上する効果もえられる。
【００６３】
そして、クリーナーレスのプリンタにおいては、転写後の感光ドラム１面に残存の転写残トナーおよび上記の残存帯電促進粒子ｍは感光ドラム１と帯電ローラ２の帯電ニップ部ｎに感光ドラム１の回転でそのまま持ち運ばれて、帯電ニップ部ｎへの帯電促進粒子ｍの供給、帯電ローラ２への付着・混入が生じる。
【００６４】
したがって、感光ドラム１と帯電ローラ２との帯電ニップ部ｎに帯電促進粒子ｍ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。
【００６５】
ｂ）感光ドラム１と帯電ローラ２との帯電ニップ部ｎに帯電促進粒子ｍが存在することで、該粒子ｍの滑剤効果により、摩擦抵抗が大きくてそのままでは感光ドラム１に対して速度差を持たせて接触させることが困難であった帯電ローラであっても、それを感光ドラム１面に対して無理なく容易に効果的に速度差を持たせて接触させた状態にすることが可能となると共に、該帯電ローラ２が粒子ｍを介して感光ドラム１面に密に接触してより高い頻度で感光ドラム１面に接触する構成となる。
【００６６】
帯電ローラ２と感光ドラム１との間に速度差を設けることにより、帯電ローラ２と感光ドラム１のニップ部において帯電促進粒子ｍ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、帯電ローラ２と感光ドラム１のニップ部に存在する帯電促進粒子ｍが感光ドラム１表面を隙間なく摺擦することで感光ドラム１に電荷を直接注入できるようになり、帯電ローラ２による感光ドラム１の接触帯電は帯電促進粒子ｍの介在により直接帯電（注入帯電）が支配的となる。
【００６７】
速度差を設ける構成としては、帯電ローラ２を回転駆動して感光ドラム１と速度差を設けることになる。好ましくは帯電ニップ部ｎに持ち運ばれる感光ドラム１上の転写残トナーを帯電ローラ２に一時的に回収し均すために、帯電ローラ２を回転駆動し、さらに、その回転方向は感光ドラム１表面の移動方向とは逆方向に回転するように構成することが望ましい。即ち、逆方向回転で感光ドラム１上の転写残トナーを一旦引離し帯電を行うことにより優位に直接帯電を行うことが可能である。
【００６８】
従って、従来のローラ帯電等では得られなかった高い帯電効率が得られ、帯電ローラ２に印加した電圧とほぼ同等の帯電電位を感光ドラム１に与えることができる。かくして、接触帯電部材として帯電ローラ２を用いた場合でも、該帯電ローラ２に対する帯電に必要な印加バイアスは感光ドラム１に必要な帯電電位相当の電圧で十分であり、放電現象を用いない安定かつ安全な接触帯電方式ないし装置を実現することができる。
【００６９】
また帯電ローラ２が感光ドラム１に対して速度差を持って接触していることで、転写ニップ部ｂから帯電ニップ部ｎへ至った転写残トナーのパターンが撹乱されて崩され、中間調画像において、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。
【００７０】
ｃ）耐久に伴い帯電促進粒子ｍが帯電ニップ部ｎや帯電ローラ２から脱落しても、プリンタが稼働されることで、前記のように現像器４の現像剤ｔに含有させてある帯電促進粒子ｍが現像部位ａで感光ドラム１面に移行し該感光ドラム１面の移動により転写ニップ部ｂを経て帯電ニップ部ｎに持ち運ばれて帯電ニップ部ｎに逐次に供給され続けるため、帯電ニップ部ｎに帯電促進粒子ｍが存在することによる良好な帯電性が長期に渡って安定して維持される。
【００７１】
帯電ニップ部ｎや帯電ローラ２から脱落した帯電促進粒子は現像部位ａにおいて現像器４に回収されて現像剤ｔに混入し循環使用される。
【００７２】
帯電ローラ２の表面に帯電促進粒子ｍを予め担持させておくことで、プリンタ使用の全くの初期より上記の直接帯電性能を支障なく発揮させることができる。
【００７３】
ｄ）プリンタはクリーナーレスであることで、転写後の感光ドラム１面に残存の転写残トナーは感光ドラム１と帯電ローラ２の帯電ニップ部ｎに感光ドラム１面の移動でそのまま持ち運ばれて帯電ローラ２に付着・混入する。
【００７４】
従来トナーは絶縁体であるため帯電ローラ２に対する転写残トナーの付着・混入は感光ドラムの帯電において帯電不良を生じさせる因子である。
【００７５】
しかしこの場合でも、帯電促進粒子ｍが感光ドラム１と帯電ローラ２との帯電ニップ部ｎに介存することにより、帯電ローラ２の感光ドラム１への緻密な接触性と接触抵抗を維持できるため、帯電ローラ２の転写残トナーによる汚染にかかわらず、低印加電圧でオゾンレスの直接帯電を長期に渡り安定に維持させることができ、均一な帯電性を与えることが出来る。
【００７６】
ｅ）帯電ローラ２に付着・混入した転写残トナーは帯電ローラ２から徐々に感光ドラム１上に吐き出されて感光ドラム１面の移動とともに現像部位ａに至り、現像器４において現像同時クリーニング（回収）される（トナーリサイクル）。現像同時クリーニングは前述したように、転写後に感光体１上に残留したトナーを引き続く画像形成工程の現像時、即ち引き続き感光体を帯電し、露光して潜像を形成し、その潜像の現像時において、現像装置のかぶり取りバイアス、即ち現像装置に印加する直流電圧と感光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。本実施例におけるプリンタのように反転現像の場合では、この現像同時クリーニングは、感光体の暗部電位から現像スリーブにトナーを回収する電界と、現像スリーブから感光体の明部電位へトナーを付着させる電界の作用でなされる。
【００７７】
ｆ）像担持体としての感光ドラム１と接触帯電部材としての帯電ローラ２との帯電ニップ部ｎにおける帯電促進粒子の介在量は、少なすぎると、該粒子による潤滑効果が十分に得られず、帯電ローラ２と感光ドラム１との摩擦が大きくて帯電ローラ２を感光ドラム１に速度差を持って回転駆動させることが困難である。つまり、駆動トルクが過大となるし、無理に回転させると帯電ローラ２や感光ドラム１の表面が削れてしまう。更に該粒子による接触機会増加の効果が得られないこともあり十分な帯電性能が得られない。一方、該介在量が多過ぎると、帯電促進粒子の帯電ローラ２からの脱落が著しく増加し作像上に悪影響が出る。実験によると該介在量は１０＾３ 個／ｍｍ＾２ 以上が望ましい。１０＾３ 個／ｍｍ＾２より低いと十分な潤滑効果と接触機会増加の効果が得られず帯電性能の低下が生じる。
【００７８】
より望ましくは１０＾３ 〜５×１０＾５ 個／ｍｍ＾２ の該介在量が好ましい。５×１０＾５ 個／ｍｍ＾２ を超えると、該粒子の感光体１へ脱落が著しく増加し、粒子自体の光透過性を問わず、感光ドラム１への露光量不足が生じる。５×１０＾５ 個／ｍｍ＾２ 以下では脱落する粒子量も低く抑えられ該悪影響を改善できる。該介在量範囲において感光ドラム１上に脱落した粒子の存在量を測ると１０＾２ 〜１０＾５ 個／ｍｍ＾２ であったことから、作像上弊害がない該存在量としては１０＾５ 個／ｍｍ＾２以下が望まれる。該介在量及び感光ドラム１上の該存在量の測定方法について述べる。該介在量は帯電ローラ２と感光ドラム１の帯電ニップ部ｎを直接測ることが望ましいが、帯電ローラ２に接触する前に感光ドラム１上に存在した粒子の多くは逆方向に移動しながら接触する帯電ローラ２に剥ぎ取られることから、本発明では帯電ニップ部ｎに到達する直前の帯電ローラ２表面の粒子量をもって該介在量とした。具体的には、帯電バイアスを印加しない状態で感光ドラム１及び帯電ローラ２の回転を停止し、感光ドラム１及び帯電ローラ２の表面をビデオマイクロスコープ（ＯＬＹＭＰＵＳ製ＯＶＭ１０００Ｎ）及びデジタルスチルレコーダ（ＤＥＬＴＩＳ製ＳＲ−３１００）で撮影した。帯電ローラ２については、帯電ローラ２を感光ドラム１に当接するのと同じ条件でスライドガラスに当接し、スライドガラスの背面からビデオマイクロスコープにて該接触面を１０００倍の対物レンズで１０箇所以上撮影した。得られたデジタル画像から個々の粒子を領域分離するため、ある閾値を持って２値化処理し、粒子の存在する領域の数を所望の画像処理ソフトを用いて計測した。また、感光ドラム１上の該存在量についても感光ドラム１上を同様のビデオマイクロスコープにて撮影し同様の処理を行い計測した。該介在量の調整は、現像器４の現像剤ｔにおける帯電促進粒子ｍの配合量を設定することにより行った。一般には現像剤（トナー）ｔ１００重量部に対して帯電促進粒子ｍは０．０１〜２０重量部の配合である。
【００７９】
（５）転写ローラ５
本実施例では、転写ローラ５は、ＳＵＳ及びアルミ等からなる芯金５ａと、その外周に中抵抗弾性ゴム層５ｂをローラ状に被覆し、ゴム表層にトナー離型性のある被覆層を形成したコートローラ、または、弾性体にトナー離型性のあるチューブを被せたチューブローラである。コートローラ表層のコートは、例えば、ウレタン樹脂、アルコール可溶性ポリアミドなどを、スプレーコート、浸漬コートなど公知の方法で形成できる。中抵抗ゴム層５ｂは、体積抵抗１×１０５〜１×１０１２Ω・ｃｍ程度の、例えば、ＥＰＤＭにカーボンブラックを分散させたものや、ＮＢＲ系ゴムなどを用いる。ローラ抵抗は、２３度５０％の環境下で約１×１０８Ωで、転写ローラＥの芯金に総圧約６Ｎの加重がかかるようφ２４ｍｍのアルミドラムに転写ローラ５を圧着した状態で、周速度８５ｍｍ／ｓｅｃ（＝プロセススピードＰＳ、印字速度）の一定速度をもって回転駆動しながら、芯金５ａ とアルミドラムとの間に２ｋＶを印加し、計測した。外径はφ１５程度で硬度はＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度計を用い６Ｎ加重時に３０度程度のものである。芯金の両端を軸受けで回転可能に、かつ転写ローラ５が常時感光ドラム１に当接するように、総加重７Ｎで軸受けをばね材で加圧支持されている。なお、転写ローラ５は駆動回転している。
【００８０】
（６）帯電ローラ清掃モード
帯電ローラにトナーが過度に蓄積されると、白スジまたは、カブリなどの画像不良が発生する。
【００８１】
図２に、本画像弊害発生のメカニズムを説明するための模式図を記す。
【００８２】
クリーナーレスであるため、転写後ドラム上に残った転写残トナーは、帯電ローラ２に到達し、ドラム回転方向に対し逆方向に回転している帯電ローラ上へ転移及び蓄積していく。例えば高印字率のパターン（例えばべた黒及び、１ｄ／１ｓ等）等をとった場合は、転写残トナーが多くなり、帯電ローラ上に転移し切れないトナーが、ドラムから帯電ローラに移る帯電ローラの回転方向のニップ出口付近エリアＡに蓄積する。その蓄積しているトナーは、ドラムと、帯電ローラとの間の電位関係で発生する電界Ｅによって、力Ｆでドラム面に保持されており、この電位関係により、その蓄積分が多くなったり、帯電ローラ上に吐き出たりする。例えば、転写バイアス印加、転写材の転写ニップへの突入、転写ギャップの変化などによりドラム上電位段差が生じ、その部分にドラム上電位段差がくると、（帯電ローラに電位段差が来る直前に形成される電界）と、（電位段差が通過した直後に形成される電界）に差が生まれ、その結果、電位段差のうち、以前の電位履歴に比べ電界が弱くなるような電位段差の場合、蓄積残トナーが吐き出され、帯電ローラを経由して、ドラムに吐き出される。吐き出されたトナーは、露光領域であれば、レーザー等による露光を妨げ、形成されるべき画像を形成させることが出来なくなり白スジ等になる。また、露光領域外のべた白部であれば、露光を妨げることはないが、現像で回収できない分が転写ニップに到達し、かぶりとして画像上に現れる。
【００８３】
このような帯電ローラの過剰なトナー蓄積を防ぐ為に、本実施例においては、帯電ローラに付着・混入した転写残トナーを、画像形成装置の、紙間等の非画像形成時において帯電ローラから効率よく排除させるローラ清掃モード（接触帯電部材清掃モード）を具備させる。即ち、接触帯電部材としての帯電ローラ２に対する電圧印加モードとして、画像記録時において、ＤＣ電圧を印加して像担持体としての感光ドラム１を一様に帯電するＡモード（非ローラ清掃モード）と、非画像形成時においてＤＣ電圧とＡＣ電圧（クリーニングバイアス）を重畳した電圧を印加するＢモード（ローラ清掃モード）を有し、該ＢモードにおけるＡＣ電圧の周波数を凡そ５〜５００Ｈｚとするものである。
【００８４】
転写ローラは、表層にトナー離型性を持つ被覆層を有し、少なくとも画像形成中に感光ドラムより転写材にトナーを転写させる転写モードと、非画像形成中に、感光体ドラム上の転写残トナーを転写ローラ表面に転移・保持させるモードと、非画像形成中に転写ローラ表面のトナーを感光体ドラムへ、高効率で排出するモードを有する。
【００８５】
本実施例では、紙間において、帯電ローラから蓄積トナーを排出し、現像機によって回収を行い、未回収のトナーは転写ローラに転移・保持する事で、連続プリント中の帯電ローラのトナー蓄積を防ぎ、帯電不良、白スジ発生などの画像不良を防ぐ。転写ローラに保持されたトナーは、後回転中に排出し、現像機によって回収される。
【００８６】
以下、画像形成装置における連続プリント中のシーケンス例で詳細に説明する。
図３は、本実施例における帯電、転写のシーケンスとトナーの流れの模式図である。
【００８７】
（画像形成時）
付図示のホストコンピュータから画像形成信号（プリント信号）を受けると、不図示のシーケンス制御回路により帯電バイアス印加電源Ｓ１のスイッチＳＷがＡ接点側に切り替え制御されて、帯電ローラ２の芯金２ａにＤＣ電源ＳＤＣのＤＣ電圧−５００Ｖが印加されることで、回転感光ドラム１面が該印加ＤＣ電圧と略等しい電圧約−５００Ｖに直接帯電される。感光ドラムの帯電が終了した時点で、感光ドラムと転写ローラが直接当接した状態でＰＴＶＣ抵抗検知を一度行う。このＰＴＶＣ抵抗検知は、付図示の転写高圧電源からの出力電圧を徐々に上昇させて、予め設定された一定電流値に転写電流が到達した時の電圧値をＶｔｏとして制御装置内に保持される。この検知電圧値Ｖｔｏと、予め制御装置内に格納されている転写制御式により、転写時に印加する転写バイアスＶｔｒと、紙間に印加する転写弱バイアスＶｔｉを決定する。
【００８８】
画像形成のための準備が終了した時点で印字動作を開始し、感光ドラム上のトナー像と同期をとって転写材Ｐを感光ドラムと転写ローラ間の転写ニップ部に給送する。転写材のニップ突入と同期をとって、転写ローラに転写バイアスＶｔｒが印加され、感光ドラム上のトナーは転写材上へ転写される。
【００８９】
転写工程において、転写材に転写されなかった転写残トナーは、感光ドラムと帯電ローラのニップ部へ送られ、感光ドラムと逆回転される帯電ローラによってかき取られる。帯電ローラと感光ドラムニップ近傍に保持される。
【００９０】
（紙間）
本実施例においては、画像形成を連続して行う際の非画像形成時である紙間時において、不図示のシーケンス制御回路により帯電バイアス印加電源Ｓ１のスイッチＳＷがＢ接点側に切り替え制御されて、ＤＣ電源ＳＤＣにＡＣ電源ＳＡＣが直列に接続化されることで、帯電ローラ２の芯金２ａに
ＤＣ電圧：−５５０Ｖ
ＡＣ電圧：ピーク間電圧１００Ｖ、周波数例えば２００Ｈｚ、矩形波の重畳電圧が印加される。
【００９１】
またこのＢモード時において、現像器４の現像スリーブ４ａには、画像記録時同じく、
ＤＣ電圧：−４００Ｖ
ＡＣ電圧：ピーク間電圧９００Ｖ、周波数１．８ｋＨｚ、矩形波の重畳電圧を印加した。
【００９２】
これらのバイアス関係を維持することにより、帯電ローラ２上に蓄積したトナーを感光ドラム１上に現像し（帯電ローラ２上のトナーの感光ドラム１側への吐き出し）、更にそのトナーを現像器４のバックコントラストで回収する。
【００９３】
この場合、帯電ローラ２には帯電促進粒子ｍが供給されることで、トナーの帯電ローラ２上からのトナーの離型性が向上して、すなわち離型性が増して、帯電ローラ２上のトナーの感光ドラム１側への吐き出しが促進し、トナーにより汚染された帯電ローラ２が効率よく清掃される。Ｂモードにおいて、帯電ローラ２に印加するクリーニングバイアスは、帯電ニップ部ｎの感光ドラム移動方向下流側における感光ドラム電位と帯電ローラ電位の差が大きくなるよう設定するのが望ましく、感光ドラム速度によりバイアス設定をした方がより適切である。
【００９４】
本実施例のように直接帯電による帯電方式においては、接触帯電部材である帯電ローラ２に印加した電位におよそ等しい電位が被帯電体である感光ドラム１表面に与えられるため、帯電ローラ２と感光ドラム１の間に電位差が生じにくい。当然、画像記録中は感光ドラム１面の均一な帯電を行う必要があるが、非画像記録時を含むローラ清掃モード時にはＡＣバイアス（クリーニングバイアス）を印加し電位差を生じさせる必要がある。従って、帯電ニップ部ｎの内部と感光ドラム移動方向下流側に電位差が生じるようクリーニングバイアスを選ぶことが望ましい。
【００９５】
現像機のバックコントラストによるトナー回収効率は約５０％程度であるため、帯電ローラから吐き出したトナーのうち５０％程度は現像機で回収され、残りの約５０％は、現像機を通過し、転写ローラへ達する。転写ローラに転写弱バイアスと逆極性のクリーニングバイアスＶｃｌをかけた場合、感光体ドラム上の転写ローラに転移せず、転写ニップ部を通過する。帯電ローラを清掃モードとし、転写ローラにクリーニングバイアスＶｃｌをかけた状態を保持すれば、帯電ローラと転写ローラ上のトナーは、感光ドラムを介して全て回収されるが、十分な効果を上げるには、感光ドラムを複数回回転させなければならない。紙間期間を振って、帯電ローラへのトナー蓄積によって発生する画像弊害の発生状況と、スループットへの影響を確認した結果を表１に示す。通紙した紙は、Ｘｘ４０２４、坪量７５ｇ、ＬＴＲサイズ紙である。
【００９６】
【表１】
【００９７】
本実施例における画像形成装置は、感光ドラム周速８５ｍｍ／秒、感光ドラムφ２４、帯電ローラφ１８であり、帯電ローラ１周分の吐き出したトナーを、現像機で回収できる回数が１、２、３回となる最小の紙間で紙間長さを振った。紙間期間６０秒、スループット１４枚／分にした場合、１００枚以降で、白スジが発生した。これは、帯電ローラにトナーが蓄積し、画像形成中の電位段差によってトナーが吐き出され、露光を妨げた事によると考えられる。紙間期間を２１０秒より長く取ると、白スジの発生はなくなったが、スループットは１０枚／分まで下がってしまった。３０％ものスペックダウンとなってしまう。
【００９８】
このように紙間で、転写ローラにクリーニングバイアスを印加した場合、スループットと、帯電ローラトナー蓄積による画像弊害は両立しない。
【００９９】
そこで、本実施例では、紙間時、転写ローラに、転写残トナーと逆極性の転写弱バイアスＶｔｉが印加される。現像で未回収となり転写ニップに達した未回収トナーは、転写弱バイアスによって転写ローラへ転移・保持される。転移バイアスＶｔｒと転写弱バイアスＶｔｉは同極性のバイアスであり、紙間で転移された転写ローラ上のトナーは、転写バイアスによって画像形成中も保持される。
【０１００】
本実施例における画像形成装置において、紙間に転写弱バイアスを印加した場合の画像弊害の発生状況を確認した結果を表２に示す。
【０１０１】
【表２】
【０１０２】
表２の結果より、帯電ローラから吐き出されたトナーは、以上の工程で、感光ドラム上から除去され、帯電ローラに再び戻らない。以上のシーケンスによって、紙間期間において帯電ローラに蓄積されたトナーを高効率で排出することができる。
【０１０３】
（後回転）
本実施例において、連続した画像形成が終了し、プリント後回転動作に入ると、帯電ローラには、紙間と同様にＤＣ電圧とＡＣ電圧が印加され、帯電ローラ清掃モードに切り替わる。
【０１０４】
転写ローラには、転写バイアスと逆極性のクリーニングバイアスＶｃｌが印加され、転写ローラ上に保持されたトナーは、感光ドラム上へ放出される。
【０１０５】
帯電ローラと転写ローラから排出されたトナーは、現像機のバックコントラストによって、現像機に回収される。画像形成装置は、感光ドラム３回転分の後回転を行い、待機モードに戻る。
【０１０６】
ここで、転写ローラに被覆層のないスポンジローラを使用した場合、表面にスポンジセルの凸凹があり、転移したトナーは、スポンジセル内部へ入り込み、クリーニングバイアスＶｃｌを印加しても、感光ドラムへ戻す事が出来ない。
【０１０７】
本実施例では、付着したトナーを高効率で排出できるトナー離型性のある被覆層を持つ転写ローラを使用する。
【０１０８】
転写ローラに、被覆層のあるコートスポンジローラと、被覆層のないスポンジローラを使用し、５００００枚の寿命耐久通紙試験において、画像弊害の確認を行った結果を表３に示す。
【０１０９】
【表３】
【０１１０】
被覆層無しのスポンジローラを使用した場合、白スジと紙裏汚れが１０００枚以降発生しだした。これは、転写ローラに転移したトナーが、発泡セルに入り込み、清掃されずに蓄積し、セルから飽和したトナーが、通紙中に紙裏へ転移し紙裏を汚しているためである。また、スポンジセル表層がトナーで埋まってしまっているために、紙間で感光ドラムから転写ローラに転移させる事が出来なくなり、現像機で回収できなかったトナーが、再び帯電ローラに戻り、帯電ローラの蓄積が進んでしまったと考えられる。
【０１１１】
コートローラでは、５００００枚の耐久試験を行って白スジ、紙裏汚れともに問題は起きなかった。
【０１１２】
以上説明したように、本実施例では、現像機によってトナーの現像／回収動作を行う画像形成装置において、転写ローラに、トナー離型性を持つ被覆層を持った転写ローラを使用し、紙間に、帯電ローラの蓄積トナー吐き出し制御と、転写ローラへの転移制御を行い、帯電ローラへのトナーの過剰な蓄積を防止する事で、画像弊害を防ぎ、良好な画像出力を維持する事ができる画像形成装置を提供する事が出来た。
【０１１３】
（第２の実施の形態）
本実施例の実施形態は、第１の実施の形態とほぼ同じであるが、本実施例では、連続プリント中の定期枚数毎に紙間を延長し、帯電ローラと転写ローラのクリーニングを行う。
【０１１４】
実施例１表１の結果より、紙間期間を伸ばす事で帯電ローラの蓄積を防ぐ事ができるが、スループットと両立しない事を示した。そこで、本実施例では、通常紙間では転写弱バイアスを印加し、転写ローラに蓄積トナーを保持させ、定期枚数毎に、紙間期間を延長し、転写クリーニングバイアスを印加して、転写ローラに蓄積されたトナーを吐き出させる。転写ローラ上に蓄積されたトナー量が少ないうちに、トナーを吐き出す事で、転写ローラに過度に蓄積されたトナーが紙裏に転移し、紙裏汚れとなるのを防止する。
【０１１５】
５０枚ごとに紙間延長を行う画像形成装置で、白スジ、紙裏汚れの発生レベルを確認した結果を表４に示す。延長期間は２１０ｍ（現像機による回収３周実施）とした。坪量が大きい厚紙の方が、紙裏汚れが発生しやすいため、坪量１０５ｇ、Ｘｘ４０２４、ＬＴＲサイズ紙を通紙した。
【０１１６】
【表４】
【０１１７】
紙間延長＋転写ローラクリーニングを行わない系では、通紙を続けるうちに、紙裏汚れが軽微に発生するようになった。これは、転写ローラに蓄積したトナーが多くなり、紙裏に転移されやすくなったためである。
【０１１８】
５０枚毎に、紙間延長＋転写ローラクリーニングを行う系では、紙裏汚れが全く発生しなかった。２５０枚プリントし終わるまでの時間から、２５０枚連続プリント中の平均スループットを求めると、５０枚ごとに紙間延長を行う系は１４．０５枚／分となり、紙間延長を全く行なわない系と０．２枚／分しか、変わらない。本実施例では、厚紙でも裏汚れのない良好な画像出力を維持する画像形成装置を提供できる。
【０１１９】
（第３の実施の形態）
本実施例の実施形態は、第１の実施の形態とほぼ同じであるが、本実施例では、転写ローラにソリッゴムローラを用いる。弾性層に無発泡ゴムを使用するソリッドゴムローラでは、コートローラほどの高いトナー離型性を持たないものの、スポンジ転写ローラのような表面凸凹がない。
【０１２０】
実施例１、表３で行った試験と同様の試験を、スポンジ転写ローラと、ソリッド転写ローラでおこなった結果を表３に示す。使用したソリッド転写ローラは、ローラ抵抗、２３度５０％の環境下で約１×１０８Ωで、外径はφ１５程度で硬度はＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度計を用い６Ｎ加重時に３５度程度のものである。
【０１２１】
【表５】
【０１２２】
表５の結果より、実施例１のコートスポンジローラと同様に、ソリッド転写ローラでも、遮光白スジ、カブリ、紙裏汚れは問題なかった。ソリッドローラは、ローラ硬度が高く、転写ニップがとれない欠点を持つが、感光ドラムとの転写ニップにおいて、単位面積あたりの圧力が高く、画像ブレなどが発生しにくい。本実施例では、ソリッドゴムローラを使用した画像形成装置においても、良好な画像出力を維持する画像形成装置を提供できる。
【０１２３】
【発明の効果】
以上説明したように、像担持体を帯電手段において帯電させ、露光手段において前記像担持体を露光し静電潜像を形成し、像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給して現像するとともに前記像担持体に残留している現像剤を同時に回収する現像手段と、前記像担持体に現像された像を転写材に転写する転写手段を有する画像形成装置において、本発明のように、転写ローラに、トナー離型性の高いコート転写ローラ、またはソリッド転写ローラを使用し、紙間に、帯電ローラのトナー吐き出しと、転写ローラへの一時貯蔵動作を行い、後回転中または延長された紙間で感光ドラムを介して現像機へ回収させる制御を行うことで、帯電ローラ、転写ローラへの過度のトナー蓄積を防ぎ、画像弊害のない良好な画像出力を維持する事が出来る画像形成装置を提供する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子写真プロセスの構成を表す図である。
【図２】本発明が解決する問題を説明する模式図である。
【図３】第１の実施の形態における連続プリント中のシーケンスと、トナーの流れを説明する模式図である。
【図４】第２の実施の形態における連続プリント中のシーケンスと、トナーの流れを説明する模式図である。
【符号の説明】
１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
３ レーザビームスキャナ
４ 現像器
４ａ 現像スリーブ
ｔ 現像剤（トナー）
ｍ 帯電促進粒子
５ 転写ローラ
６ 定着装置
７ 貯蓄ローラ
Ｐ 転写材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a laser beam printer, and a facsimile to which electrophotography is applied.
[0002]
[Prior art]
Toner recycling process (cleanerless system)
In a transfer type image forming apparatus, transfer residual toner remaining on a photoreceptor (image carrier) after transfer is removed from a photoreceptor surface by a cleaner (cleaning device) to become waste toner. It is desirable not to come out from the aspect. Therefore, the image forming apparatus of the toner recycling process is configured so that the cleaner is eliminated, and the transfer residual toner on the photoconductor after transfer is removed from the photoconductor by "development simultaneous cleaning" by the developing device, and is collected and reused in the developing device. Has also appeared.
[0003]
Simultaneous development and cleaning means that the toner remaining on the photoreceptor after transfer is developed in the next and subsequent steps, that is, the photoreceptor is subsequently charged and exposed to form a latent image. (Fogging potential difference Vback, which is a potential difference between the DC voltage applied to the developing device and the surface potential of the photoconductor). According to this method, since the transfer residual toner is collected in the developing device and reused after the next step, waste toner can be eliminated and the running cost of printing can be reduced. In addition, the cleaner-less has a great advantage in terms of space, and the size of the image forming apparatus can be greatly reduced.
[0004]
Therefore, in the charging device disclosed in JP-A-10-307454, even when a simple member such as a charging roller or a fur brush is used as a contact charging member in contact charging, the charging device is more excellent in charging uniformity and stable for a long period of time. Thus, it has become possible to realize ozone-less direct injection charging at a low applied voltage with a simple configuration. In this configuration, conductive particles are present on the contact surface between the contact charging member and the surface of the member to be charged, and there is a difference in the relative speed between the surface of the contact charging member and the surface of the member to be charged. Solved the problem caused by poor charging. Further, in JP-A-10-307455 and JP-A-10-307456, conductive particles for promoting charging are contained in a developer, that is, supplied from a developing device together with toner. With such an easy process and a mechanical configuration, a supply of conductive particles for promoting charging and a toner recycling process are realized.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the contact charging method, the charging member is brought into contact with the member to be charged, so that the charging member easily picks up deposits on the member to be charged and becomes dirty. Excessive contamination of the contact charging member causes charging unevenness and the like, thereby lowering charging performance. The object to be charged (image carrier) is charged by contact charging, an electrostatic latent image corresponding to the target image information is formed on the charged surface of the object to be charged, and the electrostatic latent image is developed by developing means. 2. Description of the Related Art In an image forming apparatus that forms a visible image as a toner image and executes image formation, toner adheres to and mixes with a contact charging member and accumulates as the image formation increases. In particular, when the image forming apparatus is a cleaner-less system device that does not have a cleaning device that removes transfer residual toner from the surface of the charged material after the transfer of the toner image to the transfer material, the transfer residual toner on the charged material is left as it is. This is more remarkable because it reaches the contact charging member and adheres to and mixes with the charging member.
[0006]
In the case of the cleaner-less system, since the transfer residual toner is temporarily attached to the contact charging member, the transfer residual toner is dropped from the contact charging member by the potential on the photoconductor before the contact charging member. Sometimes.
[0007]
This is because the residual toner that has reached the charging unit passes through the charging roller once from the photosensitive drum and accumulates on the charging roller as it is, or accumulates near the charging nip. The remaining toner having the same polarity as that of the charging roller easily accumulates (accumulated toner A) in the portion of the charging nip near the upstream side with respect to the photosensitive drum, that is, in the portion on the transfer roller side. It is.
[0008]
This is because the charging roller is in contact with the photosensitive drum and is rotating at a counter with respect to the photosensitive drum. If toner discharge on the charging roller is not effectively performed, the toner accumulates during image formation, and the accumulated toner may be discharged during image formation, for example, black and halftone such as graphic patterns. For example, when drawing an image, an image defect such as light blocking that interrupts exposure may occur.For example, when drawing white, if the discharged toner cannot be collected by the developing device, an image defect such as fog may occur. Or
[0009]
The toner discharged from the charging roller can be discharged onto the photosensitive drum by carrying out discharge control at the time of non-image formation, such as between sheets, so as to discharge the toner accumulated on the charging roller including the accumulated toner A. However, when the recovery capacity of the developing device is low, the accumulated toner A that cannot be completely recovered by the developing device is transferred to the transfer roller when paper is not passed, or the toner that is not transferred is returned to the charging roller after all, and is returned again. Stored.
[0010]
The interval (paper interval) between the previous transfer material passage and the next transfer material entry is designed to be short in order to increase the throughput number per unit minute. If the discharge control of the charging roller is performed in such a short period of time, it becomes difficult to sufficiently collect the toner by the developing device. If the discharge control does not function in this way, the toner accumulated on the charging roller may be discharged during image formation, causing image defects such as light blocking and fogging.
[0011]
Accordingly, the present invention provides a method for charging a member to be charged by contact charging, forming an electrostatic latent image corresponding to target image information on a charged surface of the member to be charged, and developing the electrostatic latent image by a developing unit. With respect to an image forming apparatus that forms a visible image as a toner image and executes image formation, the accumulated toner A is controlled and effectively collected by a developing machine, thereby eliminating the occurrence of an abnormal image due to toner adhesion to a charging member. An object is to maintain good image formation for a long period of time.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
(1) The image carrier is charged by charging means, the image carrier is exposed by exposure means to form an electrostatic latent image, and a developer is supplied to the electrostatic latent image formed on the image carrier for development. Developing means for simultaneously recovering the developer remaining on the image carrier, transferring means for transferring an image developed on the image carrier to a transfer material, and temporarily transferring the developer on the image carrier. An image forming apparatus having a storage means for storing and discharging a developer from the storage means to the image carrier, wherein a plurality of the storage means are provided.
[0013]
(2) As one of the storage units, the developer on the image carrier after the developer collection step by the developing unit is temporarily stored, and the developer is stored in the image carrier from the storage unit. The image forming apparatus according to (1), further comprising a storage unit A for discharging.
[0014]
(3) The image forming apparatus according to (2), wherein the storage unit A is an elastic roller storage unit that is pressed against the image carrier and formed in a roller shape by an elastic member.
[0015]
(4) The image forming apparatus according to (3), wherein the elastic roller storage means A has a coating layer formed of a coating or a tube on the roller surface.
[0016]
(5) The image forming apparatus according to (3) or (4), wherein the elastic roller storage means A is made of solid rubber.
[0017]
(6) The image forming apparatus according to any one of (1) to (5), wherein the storage unit A also serves as a transfer unit.
[0018]
(7) As one of the storage units, the developer on the image carrier after the transfer step by the transfer unit is temporarily stored, and the developer is discharged from the storage unit to the image carrier. The image forming apparatus according to any one of (1) to (6) or (13), further including a storage unit B.
[0019]
(8) The image forming apparatus according to (7), wherein the storage unit B is an elastic roller storage unit formed in a roller shape by an elastic member.
[0020]
(9) The image forming apparatus according to (7) or (8), wherein the storage unit B also serves as a charging unit that charges the image carrier.
[0021]
(10) The image forming apparatus according to (8) or (9), wherein the elastic roller storage unit B rotates in a direction opposite to a rotation direction of the image carrier.
[0022]
(11) The method according to any one of (7) to (10), wherein the storage unit B discharges the developer temporarily stored during image formation to the image carrier during non-image formation. Image forming device.
[0023]
(12) The charging means for charging the image carrier is a charging means which forms a nip portion with the image carrier and charges via a conductive particle. An image forming apparatus according to any one of the above.
[0024]
(13) The storage means B stores the developer on the image carrier during a non-image forming period within a predetermined period, and discharges the developer to the image carrier during a non-image forming period longer than a predetermined period. The image forming apparatus according to claim 2, wherein:
[0025]
(Action)
In the present invention, the discharged accumulated toner A is positively transferred to the transfer roller by the discharging control of the charging roller, and is sequentially discharged to the back of the paper, thereby preventing the uncollected discharged toner from returning to the charging roller again. Further, it is possible to prevent the accumulated toner A accumulated in the charging roller from causing image defects such as light shielding and fogging. As described above, by using a roller having a high toner release property, such as a coat roller or a solid roller, as a transfer roller, excessive toner accumulation on the transfer roller and consequent paper back stains occur. Without discharging the toner.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic structural diagram of an example of an image recording apparatus according to the present invention.
[0027]
The image recording apparatus of this embodiment is a laser printer using a transfer type electrophotographic process, a contact charging system, and a toner recycling system.
[0028]
(1) Overall schematic configuration of printer
Reference numeral 1 denotes an image bearing member. In this embodiment, a rotating drum type negative OPC photosensitive member (negative photosensitive member, hereinafter referred to as a photosensitive drum) having a diameter of 24 mm is used. The photosensitive drum 1 is rotationally driven in the clockwise direction of the arrow at a constant peripheral speed of 85 mm / sec (= process speed PS, print speed).
[0029]
Reference numeral 2 denotes a conductive elastic roller (hereinafter, referred to as a charging roller) as a contact charging member disposed in contact with the photosensitive drum 1 with a predetermined pressing force. n is a charging nip between the photosensitive drum 1 and the charging roller 2. The charging roller 2 holds (supports) electrically conductive charge-promoting particles m (conductive particles for the purpose of promoting charge) on its outer peripheral surface, and a charging nip n between the photosensitive drum 1 and the charging roller 2. Is interposed with the charge accelerating particles m.
[0030]
The charging roller 2 is rotationally driven in a direction (counter) opposite to the rotation direction of the photosensitive drum 1 in the charging nip portion n, and contacts the surface of the photosensitive drum 1 with a speed difference (about 80% of process speed). M is a driving source of the charging roller 2. During image recording by the printer, a predetermined charging bias is applied to the charging roller 2 from a charging bias application power source S1. As a result, the peripheral surface of the rotary photosensitive drum 1 is uniformly contact-charged to a predetermined polarity and potential by the direct charging (injection charging) method.
[0031]
In this embodiment, the switch SW of the charging bias application power supply S1 is controlled to switch to the A contact side during image recording of the printer, and a DC voltage of about -500 V of the DC power supply SDC is applied to the core metal 2a of the charging roller 2; The surface of the rotating photosensitive drum 1 is directly charged to a voltage of approximately -500 V substantially equal to the applied DC voltage (A mode).
[0032]
The charging roller 2, the charge accelerating particles m, and the direct charging will be described in detail in another section.
[0033]
Reference numeral 3 denotes a laser beam scanner (exposure device) including a laser diode, a polygon mirror, and the like. The laser beam scanner 3 outputs a laser light intensity-modulated in accordance with a time-series electric digital pixel signal of target image information, and scans and exposes the uniformly charged surface of the rotary photosensitive drum 1 with the laser light. . By this scanning exposure L, an electrostatic latent image corresponding to the target image information is formed on the surface of the rotating photosensitive drum 1.
[0034]
Reference numeral 4 denotes a developing device. The charge accelerating particles m are added to the developer t. The developing device 4 reversely develops the electrostatic latent image on the surface of the rotating photosensitive drum 1 as a toner image at a developing site a. The developing device 4 will be described in detail in another section.
[0035]
Reference numeral 5 denotes a medium-resistance transfer roller as a contact transfer unit, which is brought into pressure contact with the photosensitive drum 1 at a predetermined pressure to form a transfer nip portion b. A transfer material P as a recording medium is supplied to the transfer nip b from a paper supply unit (not shown) at a predetermined timing, and a predetermined transfer bias voltage is applied to the transfer roller 5 from a transfer bias application power source S3. Thus, the toner image on the photosensitive drum 1 side is sequentially transferred to the surface of the transfer material P fed to the transfer nip portion b.
[0036]
The transfer material P introduced into the transfer nip portion b is conveyed by nipping the transfer nip portion b, and the toner image formed and carried on the surface of the rotary photosensitive drum 1 on its surface side is sequentially reduced by electrostatic force and pressing force. Is transcribed.
[0037]
Reference numeral 6 denotes a fixing device such as a heat fixing method. The transfer material P fed to the transfer nip portion b and receiving the transfer of the toner image on the photosensitive drum 1 side is separated from the surface of the rotary photosensitive drum 1 and is introduced into the fixing device 6 where the toner image is fixed. It is discharged out of the apparatus as an image formed product (print, copy).
[0038]
The printer of the present embodiment is cleaner-less, and the transfer residual toner remaining on the surface of the rotating photosensitive drum 1 after the transfer of the toner image to the transfer material P is not removed by the dedicated cleaner (cleaning device). With the rotation, the toner reaches the developing site a via the charging nip n, and is collected and reused in the developing device 4 by simultaneous cleaning with development.
[0039]
(2) Charging roller 2
The charging roller 2 as a flexible contact charging member in this embodiment is formed by forming a medium resistance layer 2b of rubber or foam on a cored bar 2a.
[0040]
The medium resistance layer 2b is formulated with a resin (eg, urethane), conductive particles (eg, carbon black), a sulfide agent, a foaming agent, and the like, and is formed in a roller shape on the cored bar 2a. Thereafter, the surface was polished as necessary to prepare a charging roller 2 as a conductive elastic roller having a diameter of about 18 mm and a longitudinal length of about 220 mm.
[0041]
When the roller resistance of the charging roller 2 of this embodiment was measured, it was 100 kΩ. The roller resistance is measured by applying 100 V between the core metal 2a and the aluminum drum while the charging roller 2 is pressed against an aluminum drum of 24 mm so that a total pressure of 1 kg is applied to the core metal 2a of the charging roller 2. did.
[0042]
Here, it is important that the charging roller 2 serving as a contact charging member functions as an electrode. That is, it is necessary to obtain sufficient contact with the member to be charged by providing elasticity, and at the same time, it is necessary to have a resistance low enough to charge the moving member to be charged. On the other hand, it is necessary to prevent voltage leakage when a low withstand voltage defect site such as a pinhole exists in the charged body. When a photoreceptor for electrophotography is used as a member to be charged, 10 ° C. is required to obtain sufficient chargeability and leakage resistance. 4 -10 ＾ 7 A resistance of Ω is desirable.
[0043]
It is desirable that the surface of the charging roller 2 has micro unevenness so as to hold the charging promoting particles m.
[0044]
If the hardness of the charging roller 2 is too low, the shape is not stable, so that the contact with the member to be charged is deteriorated. If the hardness is too high, the charging nip n cannot be secured between the charging roller 2 and the member. Since the microscopic contact with the surface of the member to be charged deteriorates, the Asker C hardness is preferably in the range of 25 to 50 degrees.
[0045]
The material of the charging roller 2 is not limited to the elastic foam, but may be EPDM, urethane, NBR, silicone rubber, IR, or other carbon black or metal oxide for adjusting the resistance. A rubber material in which a conductive substance is dispersed, and a foamed material thereof can be used. Further, it is also possible to adjust the resistance by using an ionic conductive material without dispersing the conductive substance.
[0046]
The charging roller 2 is disposed so as to be pressed against the photosensitive drum 1 as an object to be charged with a predetermined pressing force against elasticity. In this embodiment, a charging nip n having a nip width of 2 to 3 mm is formed. is there.
[0047]
In this embodiment, the charging roller 2 is driven to rotate clockwise as indicated by an arrow at approximately 80% of the process speed so that the surface of the charging roller and the surface of the photosensitive member move at the same speed in opposite directions in the charging nip n. Was. That is, the surface of the charging roller 2 as a contact charging member has a speed difference with respect to the surface of the photosensitive drum 1 as a member to be charged.
[0048]
(3) Developing device 4
The developing device 4 of this embodiment is a reversal developing device using a one-component magnetic toner (negative toner) as the developer t. The charge accelerating particles m are added to the developer t.
[0049]
Reference numeral 4a denotes a non-magnetic rotary developing sleeve as a developer-carrying / transporting member in which a magnet roll 4b is included. Regulated and charged.
[0050]
The developer coated on the rotary developing sleeve 4a is conveyed to the developing site (developing area) a, which is the opposing portion of the photosensitive drum 1 and the sleeve 4a, by the rotation of the sleeve 4a. A developing bias voltage is applied to the sleeve 4a from a developing bias applying power source S2.
[0051]
In this embodiment, the developing bias voltage is
DC voltage: -350V
AC voltage: A peak-to-peak voltage of 900 V, a frequency of 1.8 kHz, and a superimposed voltage of a rectangular wave.
[0052]
Thus, the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1 is reversely developed with the toner t.
[0053]
a) Toner t: A one-component magnetic toner t, which is a developer, is prepared by mixing a binder resin, magnetic particles, and a charge control agent, and performing kneading, pulverizing, and classifying processes. It is prepared by adding a fluidizing agent or the like as an external additive. The weight average particle diameter (D4) of the toner was 7 μm.
[0054]
b) Charge-promoting particles m: In this example, the charge-promoting particles m have a specific resistance of 10 ° 6 Ω · cm, tin oxide having an average particle size of 3 μm was used. Then, 1 part by weight of the charge accelerating particles m was added to 100 parts by weight of the classified toner t, uniformly dispersed by a mixer, and stored in the developing device 4.
[0055]
As the material of the charge accelerating particles m, various kinds of conductive particles such as a mixture with conductive inorganic particles such as other metal oxides and organic substances, or a surface-treated mixture thereof can be used.
[0056]
The particle resistance is a specific resistance of 10 ° because electric charges are transferred via particles. 12 Ω · cm or less, preferably 10 ° 10 Ω · cm or less is desirable.
[0057]
The resistance was measured by the tablet method and normalized. That is, the bottom area is 2.26 cm ＾. 2 A powder sample of about 0.5 g was placed in the cylinder of No. 1, and a pressure of 15 kg was applied to the upper and lower electrodes. At the same time, a voltage of 100 V was applied to measure the resistance value, and then normalized to calculate the specific resistance.
[0058]
The particle size is desirably 50 μm or less in order to obtain good charging uniformity. In the present invention, the particle size when the particles constitute an aggregate is defined as the average particle size of the aggregate. For the measurement of the particle size, 100 or more samples were extracted from observation by an optical or electron microscope, the volume particle size distribution was calculated using the maximum chord length in the horizontal direction, and the 50% average particle size was determined.
[0059]
There is no problem that the charge promoting particles exist not only in the state of primary particles but also in the state of aggregation of secondary particles. Regardless of the state of aggregation, the form is not important as long as the function as the charge accelerating particles can be realized as an aggregate.
[0060]
The charge-promoting particles are preferably white or nearly transparent so as not to hinder the exposure of the latent image, particularly when used for charging the photoreceptor, and are therefore preferably non-magnetic. Further, considering that the charge accelerating particles are partially transferred from the photoreceptor to the recording material P, color recording is preferably colorless or white. Further, in order to prevent light scattering due to particles during image exposure, it is desirable that the particle size is equal to or smaller than the constituent pixel size. The lower limit of the particle size is considered to be 10 nm as a limit as a stable particle.
[0061]
(4) Direct charging
a) An appropriate amount of the charge-promoting particles m added to the developer t of the developing device 4 moves to the photosensitive drum 1 side together with the toner at the developing site a when the developing device 4 develops the toner of the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1 side. I do.
[0062]
The toner image on the photosensitive drum 1 is attracted to the transfer material P side by the influence of the transfer bias in the transfer nip portion b and is positively transferred, but the charge promoting particles m on the photosensitive drum 1 are transferred by being conductive. It does not positively transfer to the material P side, and remains substantially adhered and held on the photosensitive drum 1. Further, the transfer efficiency of the toner image from the photosensitive drum 1 side to the transfer material P side can be improved by the presence of the charge promoting particles m substantially adhered and held on the surface of the photosensitive drum 1.
[0063]
In a cleanerless printer, the transfer residual toner remaining on the surface of the photosensitive drum 1 after the transfer and the above-described residual charge promoting particles m are transferred to the charging nip n between the photosensitive drum 1 and the charging roller 2 by rotation of the photosensitive drum 1. The carrier is carried as it is, and the supply of the charge accelerating particles m to the charge nip portion n and the attachment and mixing to the charge roller 2 occur.
[0064]
Therefore, contact charging of the photosensitive drum 1 is performed in a state where the charge promoting particles m are present in the charging nip portion n between the photosensitive drum 1 and the charging roller 2.
[0065]
b) The presence of the charge-promoting particles m in the charging nip portion n between the photosensitive drum 1 and the charging roller 2 has a large frictional resistance due to the lubricant effect of the particles m. Even if the charging roller is difficult to hold and contact, it can be easily and effectively brought into contact with the surface of the photosensitive drum 1 with a speed difference. At the same time, the charging roller 2 comes into close contact with the surface of the photosensitive drum 1 via the particles m and comes into contact with the surface of the photosensitive drum 1 more frequently.
[0066]
By providing a speed difference between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1, the chance that the charge promoting particles m contact the photosensitive drum 1 in the nip portion between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 is significantly increased, and high contact property is obtained. The charge promoting particles m present in the nip between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 rub the surface of the photosensitive drum 1 without gaps, so that the charge can be directly injected into the photosensitive drum 1, and Direct charging (injection charging) is dominant in the contact charging of the photosensitive drum 1 by the roller 2 due to the interposition of the charging promoting particles m.
[0067]
As a configuration for providing a speed difference, the charging roller 2 is rotationally driven to provide a speed difference from the photosensitive drum 1. Preferably, the charging roller 2 is driven to rotate in order to temporarily collect and level the transfer residual toner on the photosensitive drum 1 carried to the charging nip portion n by the charging roller 2. It is desirable to configure so as to rotate in a direction opposite to the moving direction of the surface. That is, it is possible to predominantly perform direct charging by temporarily separating the transfer residual toner on the photosensitive drum 1 by reverse rotation and performing charging.
[0068]
Therefore, a high charging efficiency, which cannot be obtained by conventional roller charging or the like, is obtained, and a charging potential substantially equal to the voltage applied to the charging roller 2 can be applied to the photosensitive drum 1. Thus, even when the charging roller 2 is used as the contact charging member, the applied bias required for charging the charging roller 2 is sufficient to be a voltage equivalent to the charging potential required for the photosensitive drum 1, and is stable and does not use a discharge phenomenon. A safe contact charging system or device can be realized.
[0069]
Further, since the charging roller 2 is in contact with the photosensitive drum 1 with a speed difference, the pattern of the untransferred toner from the transfer nip portion b to the charging nip portion n is disturbed and broken, and the halftone image In, the previous image pattern portion does not appear as a ghost.
[0070]
c) Even if the charge-promoting particles m fall off from the charge nip n or the charge roller 2 due to the durability, the printer is operated to operate the charge-promoting particles contained in the developer t of the developing device 4 as described above. The particles m move to the surface of the photosensitive drum 1 at the developing site a and are carried to the charging nip n via the transfer nip b by the movement of the surface of the photosensitive drum 1, and are continuously supplied to the charging nip n, so that the charging is continued. Good chargeability due to the presence of the charge promoting particles m in the nip n is stably maintained over a long period of time.
[0071]
The charge-promoting particles that have fallen off from the charging nip n and the charging roller 2 are collected by the developing device 4 at the developing site a, mixed with the developer t, and used for circulation.
[0072]
By previously supporting the charge accelerating particles m on the surface of the charging roller 2, the above-described direct charging performance can be exhibited without any trouble from the very beginning of use of the printer.
[0073]
d) Since the printer is cleaner-less, the transfer residual toner remaining on the surface of the photosensitive drum 1 after the transfer is carried to the charging nip n of the photosensitive drum 1 and the charging roller 2 by the movement of the surface of the photosensitive drum 1 as it is. Adheres and mixes into charging roller 2.
[0074]
Since the conventional toner is an insulator, the adhesion or mixing of the transfer residual toner to the charging roller 2 is a factor that causes a charging failure in the charging of the photosensitive drum.
[0075]
However, even in this case, since the charge accelerating particles m exist in the charge nip portion n between the photosensitive drum 1 and the charge roller 2, it is possible to maintain dense contact property and contact resistance of the charge roller 2 with the photosensitive drum 1. Irrespective of contamination by the transfer residual toner on the charging roller 2, ozone-less direct charging can be stably maintained at a low applied voltage for a long period of time, and uniform charging properties can be provided.
[0076]
e) Transfer residual toner adhering to and entering the charging roller 2 is gradually discharged from the charging roller 2 onto the photosensitive drum 1 and moves to the photosensitive drum 1 surface to reach the developing site a. ) (Toner recycling). As described above, in the simultaneous cleaning with development, the toner remaining on the photoreceptor 1 after transfer is developed in a subsequent image forming step, that is, the photoreceptor is charged and exposed to form a latent image, and the latent image is developed. At this time, the toner is collected by a fogging bias of the developing device, that is, a fog removing potential difference Vback which is a potential difference between a DC voltage applied to the developing device and a surface potential of the photoconductor. In the case of reversal development as in the printer of the present embodiment, the simultaneous cleaning of development involves applying an electric field for collecting toner from the dark portion potential of the photoconductor to the developing sleeve and attaching the toner from the developing sleeve to a bright portion potential of the photoconductor. This is done by the action of an electric field.
[0077]
f) If the amount of the charge-promoting particles in the charging nip n between the photosensitive drum 1 as the image carrier and the charging roller 2 as the contact charging member is too small, the lubricating effect of the particles cannot be sufficiently obtained. Since the friction between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 is large, it is difficult to drive the charging roller 2 to rotate the photosensitive drum 1 with a speed difference. That is, the driving torque becomes excessively large, and the surface of the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 is shaved if the forcible rotation is performed. Further, the effect of increasing the chance of contact by the particles may not be obtained, so that sufficient charging performance cannot be obtained. On the other hand, if the intervening amount is too large, the detachment of the charge-promoting particles from the charging roller 2 is significantly increased, and adversely affects image formation. According to experiments, the amount of interposition was 10 ＾ 3 Pieces / mm ＾ 2 The above is desirable. 10 ＾ 3 Pieces / mm ＾ 2 If it is lower, sufficient lubricating effect and effect of increasing the chance of contact cannot be obtained, resulting in a decrease in charging performance.
[0078]
More preferably 10 ＾ 3 ~ 5 × 10 ＾ 5 Pieces / mm ＾ 2 Is preferred. 5 × 10 ＾ 5 Pieces / mm ＾ 2 When the particle diameter exceeds the above range, the particles fall off to the photoreceptor 1 significantly, resulting in an insufficient light exposure on the photosensitive drum 1 regardless of the light transmittance of the particles themselves. 5 × 10 ＾ 5 Pieces / mm ＾ 2 In the following, the amount of particles falling off is also suppressed low, and the adverse effect can be improved. When the abundance of the particles dropped on the photosensitive drum 1 is measured in the intervening amount range, 10 ° 2 -10 ＾ 5 Pieces / mm ＾ 2 Therefore, the abundance which has no adverse effect on image formation is 10 ＾ 5 Pieces / mm ＾ 2 The following is desired. A method for measuring the intervening amount and the abundance amount on the photosensitive drum 1 will be described. It is desirable that the intervening amount is measured directly at the charging nip n between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1, but most of the particles existing on the photosensitive drum 1 before coming into contact with the charging roller 2 contact while moving in the opposite direction. In the present invention, the amount of particles on the surface of the charging roller 2 immediately before reaching the charging nip n is defined as the intervening amount. Specifically, the rotation of the photosensitive drum 1 and the charging roller 2 is stopped without applying a charging bias, and the surfaces of the photosensitive drum 1 and the charging roller 2 are cleaned with a video microscope (OVM1000N made by OLYMPUS) and a digital still recorder (made by DELTAS). SR-3100). Regarding the charging roller 2, the charging roller 2 is brought into contact with the slide glass under the same conditions as the contact with the photosensitive drum 1, and the contact surface is viewed from the back of the slide glass with a video microscope at 10 or more locations using a 1000 × objective lens. Taken. In order to separate individual particles from the obtained digital image, binarization processing was performed with a certain threshold value, and the number of regions where particles were present was measured using desired image processing software. The amount of the abundance on the photosensitive drum 1 was measured by photographing the photosensitive drum 1 with the same video microscope and performing the same processing. The adjustment of the intervening amount was performed by setting the blending amount of the charge promoting particles m in the developer t of the developing device 4. Generally, the amount of the charge accelerating particles m is 0.01 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the developer (toner) t.
[0079]
(5) Transfer roller 5
In this embodiment, the transfer roller 5 has a core metal 5a made of SUS, aluminum, or the like, and a medium resistance elastic rubber layer 5b coated on the outer periphery of the core metal 5a in a roller shape, and a coating layer having toner release properties is formed on the rubber surface layer. Or a tube roller in which an elastic body is covered with a tube having toner release properties. The coat of the surface layer of the coat roller can be formed by a known method such as spray coating or dip coating of, for example, urethane resin or alcohol-soluble polyamide. The medium resistance rubber layer 5b has a volume resistance of 1 × 10 5 ~ 1 × 10 12 For example, a material obtained by dispersing carbon black in EPDM of about Ω · cm or NBR rubber is used. Roller resistance is about 1 × 10 in an environment of 23 degrees 50% 8 With a constant speed of 85 mm / sec (= process speed PS, printing speed) in a state in which the transfer roller 5 is pressed against an aluminum drum of 24 mm so that a total pressure of about 6 N is applied to the core metal of the transfer roller E at Ω. While rotating, 2 kV was applied between the cored bar 5a and the aluminum drum, and measurement was performed. The outer diameter is about φ15, and the hardness is about 30 ° when a 6N load is applied using an ASKER-C hardness tester. The bearing is pressurized and supported by a spring material with a total load of 7N so that both ends of the cored bar can be rotated by bearings and the transfer roller 5 is always in contact with the photosensitive drum 1. Note that the transfer roller 5 is being driven and rotated.
[0080]
(6) Charge roller cleaning mode
If the toner is excessively accumulated on the charging roller, image defects such as white stripes or fog occur.
[0081]
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the mechanism of the occurrence of the image defect.
[0082]
Since it is cleaner-less, the untransferred toner remaining on the drum after transfer reaches the charging roller 2 and is transferred and accumulated on the charging roller rotating in the direction opposite to the drum rotation direction. For example, when a pattern with a high printing rate (eg, solid black, 1d / 1s, etc.) is taken, the amount of toner remaining after transfer increases, and the toner that cannot be completely transferred onto the charging roller is transferred from the drum to the charging roller. Accumulates in the area A near the nip exit in the rotation direction. The accumulated toner is held on the drum surface by a force F due to an electric field E generated by a potential relationship between the drum and the charging roller. Due to this potential relationship, the accumulated amount increases, It discharges on the charging roller. For example, application of a transfer bias, transfer material rush into the transfer nip, change in the transfer gap, and the like, cause a potential step on the drum, and when the potential step on the drum comes to that portion, it is displayed The difference between the electric field generated and the electric field formed immediately after the passage of the potential step is generated. As a result, among the potential steps, if the electric field is weaker than the previous potential history, the potential difference is accumulated. The remaining toner is discharged and is discharged to the drum via the charging roller. In the exposed area, the discharged toner hinders exposure by a laser or the like, so that an image to be formed cannot be formed, resulting in white stripes or the like. In addition, if it is a solid white portion outside the exposure area, it does not hinder the exposure, but the portion that cannot be recovered by development reaches the transfer nip and appears on the image as fog.
[0083]
In order to prevent such an excessive accumulation of toner on the charging roller, in the present embodiment, the transfer residual toner adhering to and mixing with the charging roller is transferred from the charging roller during non-image formation such as between sheets of an image forming apparatus. A roller cleaning mode (contact charging member cleaning mode) for efficiently removing the roller is provided. That is, a voltage application mode to the charging roller 2 as a contact charging member is an A mode (non-roller cleaning mode) in which a DC voltage is applied to uniformly charge the photosensitive drum 1 as an image carrier during image recording. A B mode (roller cleaning mode) for applying a voltage obtained by superimposing a DC voltage and an AC voltage (cleaning bias) during non-image formation, wherein the frequency of the AC voltage in the B mode is about 5 to 500 Hz. is there.
[0084]
The transfer roller has a cover layer having a toner releasing property on a surface layer, and a transfer mode in which toner is transferred from a photosensitive drum to a transfer material at least during image formation, and a transfer residue on a photosensitive drum during non-image formation. There is a mode in which the toner is transferred and held on the transfer roller surface, and a mode in which the toner on the transfer roller surface is discharged to the photosensitive drum with high efficiency during non-image formation.
[0085]
In the present embodiment, the accumulated toner is discharged from the charging roller between the paper sheets, collected by the developing device, and the uncollected toner is transferred and held by the transfer roller, so that the toner accumulation of the charging roller during continuous printing is performed. To prevent image defects such as poor charging and white stripes. The toner held by the transfer roller is discharged during post-rotation, and is collected by the developing device.
[0086]
Hereinafter, a sequence example during continuous printing in the image forming apparatus will be described in detail.
FIG. 3 is a schematic diagram of the sequence of charging and transfer and the flow of toner in this embodiment.
[0087]
(At the time of image formation)
When an image forming signal (print signal) is received from a host computer shown in the figure, a switch SW of the charging bias application power supply S1 is controlled to be switched to the A contact side by a sequence control circuit (not shown), and the sequence is controlled by the core metal 2a of the charging roller 2. When a DC voltage of -500 V from the DC power supply SDC is applied, the surface of the rotary photosensitive drum 1 is directly charged to a voltage of approximately -500 V substantially equal to the applied DC voltage. When charging of the photosensitive drum is completed, PTVC resistance detection is performed once in a state where the photosensitive drum and the transfer roller are in direct contact with each other. In this PTVC resistance detection, the output voltage from the transfer high-voltage power supply shown in the figure is gradually increased, and the voltage value when the transfer current reaches a predetermined constant current value is held in the control device as Vto. . The transfer bias Vtr to be applied at the time of transfer and the weak transfer bias Vti to be applied between sheets are determined by the detected voltage value Vto and the transfer control formula stored in the control device in advance.
[0088]
When the preparation for image formation is completed, the printing operation is started, and the transfer material P is fed to the transfer nip between the photosensitive drum and the transfer roller in synchronization with the toner image on the photosensitive drum. In synchronization with the transfer material entering the nip, a transfer bias Vtr is applied to the transfer roller, and the toner on the photosensitive drum is transferred onto the transfer material.
[0089]
In the transfer step, untransferred toner that has not been transferred to the transfer material is sent to the nip between the photosensitive drum and the charging roller, and is scraped off by the charging roller that rotates in the reverse direction to the photosensitive drum. It is held near the charging roller and the photosensitive drum nip.
[0090]
(Between sheets)
In the present embodiment, the switch SW of the charging bias application power supply S1 is controlled to be switched to the B contact side by a sequence control circuit (not shown) at the time of a sheet interval during non-image formation when image formation is continuously performed. By connecting the AC power supply SAC in series with the DC power supply SDC,
DC voltage: -550V
AC voltage: A peak-to-peak voltage of 100 V, a frequency of, for example, 200 Hz, and a superimposed voltage of a rectangular wave are applied.
[0091]
Further, in the B mode, the developing sleeve 4a of the developing device 4 has
DC voltage: -400V
AC voltage: A peak-to-peak voltage of 900 V, a frequency of 1.8 kHz, and a superimposed voltage of a rectangular wave were applied.
[0092]
By maintaining these bias relations, the toner accumulated on the charging roller 2 is developed on the photosensitive drum 1 (the toner on the charging roller 2 is discharged to the photosensitive drum 1 side). Collect with a back contrast of
[0093]
In this case, by supplying the charge accelerating particles m to the charging roller 2, the releasability of the toner from the charging roller 2 is improved, that is, the releasability is increased, and The discharge of the toner toward the photosensitive drum 1 is promoted, and the charging roller 2 contaminated with the toner is efficiently cleaned. In the B mode, the cleaning bias applied to the charging roller 2 is desirably set so that the difference between the potential of the photosensitive drum and the potential of the charging roller downstream of the charging nip portion n in the direction of movement of the photosensitive drum increases. Setting is more appropriate.
[0094]
In the charging method based on direct charging as in this embodiment, a potential approximately equal to the potential applied to the charging roller 2 as the contact charging member is applied to the surface of the photosensitive drum 1 as the member to be charged. A potential difference is hardly generated between the drums 1. Naturally, it is necessary to uniformly charge the surface of the photosensitive drum 1 during image recording, but it is necessary to apply an AC bias (cleaning bias) to generate a potential difference in the roller cleaning mode including non-image recording. Therefore, it is desirable to select a cleaning bias so that a potential difference is generated between the inside of the charging nip n and the downstream side in the photosensitive drum moving direction.
[0095]
Since the toner collection efficiency due to the back contrast of the developing device is about 50%, about 50% of the toner discharged from the charging roller is collected by the developing device, and the remaining 50% passes through the developing device and is transferred. Reach the roller. When a cleaning bias Vcl having a polarity opposite to that of the transfer weak bias is applied to the transfer roller, the transfer roller does not transfer to the transfer roller on the photosensitive drum but passes through the transfer nip portion. If the charging roller is set to the cleaning mode and the transfer roller is maintained in a state where the cleaning bias Vcl is applied, all the toner on the charging roller and the transfer roller is collected via the photosensitive drum. , The photosensitive drum must be rotated several times. Table 1 shows the occurrence of image problems caused by accumulation of toner on the charging roller and the effect on throughput during the inter-sheet interval. The passed paper is XTR4024, basis weight 75 g, LTR size paper.
[0096]
[Table 1]
[0097]
The image forming apparatus in this embodiment has a photosensitive drum peripheral speed of 85 mm / sec, a photosensitive drum φ24, and a charging roller φ18, and the number of times that the discharged toner for one rotation of the charging roller can be collected by the developing machine is 1, 2, 3 or more. The inter-sheet length was shaken at the minimum inter-sheet interval. When the paper interval was set to 60 seconds and the throughput was set to 14 sheets / minute, white streaks occurred after 100 sheets. This is presumably because the toner accumulated on the charging roller and was discharged due to a potential difference during image formation, thereby hindering exposure. When the interval between sheets was longer than 210 seconds, the generation of white stripes disappeared, but the throughput was reduced to 10 sheets / min. The spec is down 30%.
[0098]
When the cleaning bias is applied to the transfer roller between the papers as described above, the throughput and the image adverse effect due to the accumulation of the charging roller toner are not compatible.
[0099]
Therefore, in this embodiment, at the time of sheet separation, a transfer weak bias Vti having a polarity opposite to that of the transfer residual toner is applied to the transfer roller. Uncollected toner that has not been collected by the development and has reached the transfer nip is transferred and held on the transfer roller by the transfer weak bias. The transfer bias Vtr and the transfer weak bias Vti are biases of the same polarity, and the toner on the transfer roller transferred between the sheets is held during image formation by the transfer bias.
[0100]
Table 2 shows the result of confirming the state of occurrence of an image problem when a transfer weak bias is applied between sheets in the image forming apparatus in this embodiment.
[0101]
[Table 2]
[0102]
According to the results shown in Table 2, the toner discharged from the charging roller is removed from the photosensitive drum in the above steps, and does not return to the charging roller again. According to the above sequence, the toner accumulated on the charging roller during the sheet interval can be discharged with high efficiency.
[0103]
(Back rotation)
In this embodiment, when continuous image formation is completed and a rotation operation is performed after printing, a DC voltage and an AC voltage are applied to the charging roller in the same manner as between sheets, and the charging roller is switched to the cleaning mode.
[0104]
A cleaning bias Vcl having a polarity opposite to that of the transfer bias is applied to the transfer roller, and the toner held on the transfer roller is discharged onto the photosensitive drum.
[0105]
The toner discharged from the charging roller and the transfer roller is collected by the developing device due to the back contrast of the developing device. The image forming apparatus rotates after three rotations of the photosensitive drum, and returns to the standby mode.
[0106]
Here, when a sponge roller without a coating layer is used as the transfer roller, the surface of the sponge cell has irregularities, and the transferred toner enters the sponge cell and returns to the photosensitive drum even when the cleaning bias Vcl is applied. I can't do things.
[0107]
In this embodiment, a transfer roller having a coating layer having a toner releasing property capable of discharging the attached toner with high efficiency is used.
[0108]
Using a coated sponge roller having a coating layer and a sponge roller having no coating layer as the transfer roller, the result of confirming the adverse effect on the image in a 50,000-sheet life endurance test was shown in Table 3.
[0109]
[Table 3]
[0110]
When a sponge roller without a coating layer was used, white streaks and stains on the back of the paper began to occur after 1000 sheets. This is because the toner transferred to the transfer roller enters the foam cell and accumulates without being cleaned, and the saturated toner from the cell transfers to the back of the paper during paper passing and soils the back of the paper. Also, since the surface of the sponge cell is buried with toner, transfer from the photosensitive drum to the transfer roller between paper sheets is impossible, and the toner that cannot be collected by the developing device returns to the charging roller again, and is returned to the charging roller. It is thought that the accumulation of the information has advanced.
[0111]
With the coat roller, a durability test was performed on 50,000 sheets, and no problem occurred with both white stripes and paper back stains.
[0112]
As described above, in the present embodiment, in the image forming apparatus in which the developing device performs the developing / collecting operation of the toner, the transfer roller having the coating layer having the toner releasing property is used as the transfer roller, In addition, by controlling the discharge of accumulated toner from the charging roller and the transfer control to the transfer roller to prevent excessive accumulation of toner on the charging roller, it is possible to prevent image problems and maintain good image output. An image forming apparatus can be provided.
[0113]
(Second embodiment)
The embodiment of this embodiment is almost the same as the first embodiment, but in this embodiment, the interval between sheets is extended for each regular number of sheets during continuous printing, and the charging roller and the transfer roller are cleaned.
[0114]
Example 1 From the results of Table 1, it was shown that the accumulation of the charging roller can be prevented by extending the inter-sheet period, but this is not compatible with the throughput. Therefore, in the present embodiment, a transfer weak bias is applied between the normal papers, the accumulated toner is held in the transfer roller, the paper interval is extended for each regular number of sheets, and a transfer cleaning bias is applied to the transfer roller. Discharge the accumulated toner. By discharging the toner while the amount of toner accumulated on the transfer roller is small, it is possible to prevent the toner accumulated excessively on the transfer roller from being transferred to the back of the paper and becoming a stain on the back of the paper.
[0115]
Table 4 shows the results of confirming the generation levels of white streaks and paper back stains with an image forming apparatus that extends the sheet interval every 50 sheets. The extension period was 210 m (3 rounds of recovery by the developing machine). Thick paper having a large basis weight is more likely to cause stains on the back of the paper. Therefore, paper having a basis weight of 105 g, Xx4024, and LTR size paper was passed.
[0116]
[Table 4]
[0117]
In a system in which the inter-sheet extension and transfer roller cleaning are not performed, the paper back stains are slightly generated while the paper is continued to pass. This is because the amount of toner accumulated on the transfer roller increases, and the toner easily transfers to the back of the paper.
[0118]
In the system in which the inter-sheet extension and transfer roller cleaning were performed for every 50 sheets, no paper back stain occurred at all. When the average throughput during continuous printing of 250 sheets is obtained from the time until printing of 250 sheets is completed, the system in which the sheet interval is extended every 50 sheets is 14.05 sheets / minute, and the system in which the sheet interval is not extended at all is 14.05 sheets / minute. Only 0.2 sheets / min. In the present embodiment, it is possible to provide an image forming apparatus that maintains a good image output without back contamination even on thick paper.
[0119]
(Third embodiment)
The embodiment of this embodiment is almost the same as the first embodiment, but in this embodiment, a slid rubber roller is used as the transfer roller. A solid rubber roller using a non-foamed rubber for the elastic layer does not have the toner releasing property as high as a coat roller, but does not have the surface unevenness unlike a sponge transfer roller.
[0120]
Table 3 shows the results of a test similar to the test performed in Example 1 and Table 3 performed with a sponge transfer roller and a solid transfer roller. The used solid transfer roller has a roller resistance of about 1 × 10 under an environment of 23 degrees and 50%. 8 Ω, the outer diameter is about φ15, and the hardness is about 35 degrees when 6N is loaded using an ASKER-C hardness tester.
[0121]
[Table 5]
[0122]
From the results shown in Table 5, similar to the coat sponge roller of Example 1, even with the solid transfer roller, there were no problems with light-shielding white streaks, fog, and paper back stains. The solid roller has the disadvantage that the roller hardness is high and the transfer nip cannot be taken, but the pressure per unit area is high in the transfer nip with the photosensitive drum, and image blur and the like hardly occur. In the present embodiment, it is possible to provide an image forming apparatus that maintains good image output even in an image forming apparatus using a solid rubber roller.
[0123]
【The invention's effect】
As described above, the image carrier is charged by the charging unit, the image carrier is exposed by the exposure unit to form an electrostatic latent image, and the developer is supplied to the electrostatic latent image formed on the image carrier. The present invention relates to an image forming apparatus having a developing unit for developing and developing and simultaneously collecting a developer remaining on the image carrier, and a transfer unit for transferring an image developed on the image carrier to a transfer material. Use a coat transfer roller or solid transfer roller with high toner release property as the transfer roller, and perform the discharging operation of the charging roller and the temporary storage operation to the transfer roller between the papers, and perform the post-rotation. Or, by performing control to collect the extended paper to the developing device via the photosensitive drum, it is possible to prevent excessive accumulation of toner on the charging roller and the transfer roller, and to maintain a good image output without causing image problems. Done It is possible to provide an image forming apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an electrophotographic process of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a problem solved by the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a sequence during continuous printing and a flow of toner according to the first embodiment.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a sequence during continuous printing and a flow of toner according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Photosensitive drum
2 Charging roller
3 Laser beam scanner
4 Developing device
4a Developing sleeve
t Developer (toner)
m Charge promotion particles
5 Transfer roller
6 Fixing device
7 Saving roller
P transfer material
