JP2005234035A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】窒素酸化物（ＮＯx ）等の帯電生成物の発生を抑えることで画像ナガレを防止すること。
【解決手段】像担持体と、帯電手段と、露光手段と、像担持体上に形成された静電潜像にトナーを供給して可視化する現像手段と、可視化したトナー像を転写材に転写する転写手段と、転写後の前記像担持体に対して直流電圧が印加される１個以上の帯電補助手段とを有し、且つ、前記転写手段により前記転写材に転写されずに前記像担持体表面に残留したトナーを前記現像装置で回収するクリーナレスシステムを用いた画像形成装置において、前記帯電補助手段のうち少なくとも１個は直流電圧が印加された回転式ブラシ部材であり、前記回転式ブラシ部材は画像形成中では回転を停止しており、且つ、前記回転式ブラシ部材は非画像形成中の任意のタイミングで一定速度の回転する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特に、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置は、一般に回転ドラム型の像担持体である電子写真感光体（感光体）、その感光体を所定の極性・電位に一様に帯電処理する帯電装置（帯電工程）、帯電処理された感光体に静電潜像を形成するための書き込み手段としての露光装置（露光工程）、感光体上に形成された静電潜像を現像剤としてのトナーによりトナー像として顕像化する現像装置（現像工程）、トナー像を感光体の表面から紙等の記録材に転写する転写装置（転写工程）、転写工程後の感光体上に多少ながら残余するトナー（残留現像剤、転写残トナー）を除去して感光体面を清掃するクリーニング装置（クリーニング工程）、記録材上のトナー画像を定着させる定着装置（定着工程）等を備えており、感光体には繰り返して電子写真プロセス（帯電工程・露光工程・現像工程・転写工程・クリーニング工程）が適用されて作像に供される。

転写工程後の感光体上に残余するトナーはクリーニング装置により感光体の表面から除去され、クリーニング装置内に回収されて廃トナーとなる。しかし、環境保全や資源の有効利用等の点から、このような廃トナーが出ないことが望ましい。

又、クリーニング装置は、一般的にはウレタンゴムから成るクリーニングブレードを、感光体に一定の加圧力でカウンター方向に押し当てる構成を採っている。このときの加圧力は、クリーニングブレードと感光体の当接部分からトナーがすり抜けない程度以上にする必要があり、例えばトナーの重量平均粒径や流動性等により異なる。

一方、クリーニングブレードは感光体表面に残余した転写残トナーをクリーニングするだけでなく、クリーニングブレード先端と感光体の当接部に働く摩擦力により、感光体表面を磨耗して削り取る作用も生じる。例えば感光体が有機光導電体（ＯＰＣ）の場合には、最表層である電荷移動層（ＣＴＬ）を磨耗して削り取るため、電荷移動層（ＣＴＬ）の容量が徐々に変化し、最終的には帯電手段により感光体表面を均一に帯電できなくなり、画像不良となる。そのため、クリーニング装置を有する画像形成装置においては、感光体の磨耗がランニングコストに大きく影響しており、ランニングコストの低減のためにはクリーニングブレードによる磨耗を十分に小さくすることが望ましい。

そこで、クリーニング装置を廃し、転写工程後の感光体上の転写残トナーを現像装置において「現像同時クリーニング」で感光体上から除去・回収し、再利用するようにしたクリーナレス方式の画像形成装置が提案されている（特許文献１）。

現像同時クリーニングは、転写工程後の感光体上の転写残トナーを、次工程以降の現像工程時に現像装置に回収する。即ち、転写残トナーが付着した感光体を引き続き帯電、露光して静電潜像を形成し、この静電潜像の現像工程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、感光体表面に残余した転写残トナーのうち、現像されるべきでない部分（非画像部）上に存在する転写残トナーを現像装置に除去・回収する方法である。

この方式によれば、転写残トナーは現像装置に回収されて次工程以降の静電潜像の現像に再利用されるため、廃トナーを無くすことができる。又、クリーニング装置を廃することで、感光体の磨耗を著しく低減することが可能となる。更には、メンテナンス時に手を煩わせることを少なくする等、ユーザビリティに優れ、且つ、クリーナレスであることで画像形成装置の小型化にも有利である。

上述のような現像同時クリーニングを採用したクリーナレス方式の画像形成装置において、帯電装置としてコロナ帯電器を用いた場合には、コロナ放電により窒素酸化物（ＮＯx ）等の帯電生成物が多量に生成されるが、クリーニング装置を有さないために感光体上に付着した帯電生成物を除去することができない。そのため、感光体表面に帯電生成物の膜が形成され、雰囲気中の水分を吸着するために感光体の表面抵抗が著しく下がり、露光装置により感光体上に書き込んだ静電潜像を乱す所謂画像ナガレという現象が発生する。

そこで、現像同時クリーニングを採用したクリーナレス方式の画像形成装置においては、帯電生成物の生成を抑える上で極力放電を低減させるために、例えば導電性ローラを感光体表面に接触させて感光体表面を帯電させる接触帯電方式を用いるものが多数提案されている（特許文献２）。

特開平０７−１４０７９１号公報 特開２００１−１８３９０５号公報

しかしながら、このような接触帯電装置を用いた場合でも、その本質的な帯電機構は、帯電部材から感光体への放電現象を用いているため、先に述べたように帯電に必要とされる電圧は感光体表面電位以上の値が必要とされ、微量の窒素酸化物（ＮＯx ）等の帯電生成物が発生する。又、フルカラー画像やグラフィック画像等、高画質が求められる画像形成装置においては、帯電ムラを少なくする必要があり、帯電均一性のために接触帯電装置に直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を用いた帯電方式（ＡＣ帯電方式）が広く用いられるが、この場合には、更に窒素酸化物（ＮＯx ）等の帯電生成物が発生してしまうため、例えば長時間連続して使用する場合等には、前述した画像ナガレが発生する場合がある。

そこで、本発明では、画像形成装置を長期間使用した場合でも感光体の磨耗を非常に少なくすることができるクリーナレス方式を用いた画像形成装置において、窒素酸化物（ＮＯx ）等の帯電生成物の発生を抑えることで画像ナガレを防止することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、像担持体と、該像担持体上に静電像を形成するために前記像担持体を帯電する帯電手段と、該帯電手段によって帯電処理された前記像担持体に静電潜像を書き込む手段としての露光手段と、前記像担持体上に形成された静電潜像にトナーを供給して可視化する現像手段と、可視化したトナー像を転写材に転写する転写手段と、転写後の前記像担持体に対して直流電圧が印加される１個以上の帯電補助手段とを有し、且つ、前記転写手段により前記転写材に転写されずに前記像担持体表面に残留したトナーを前記現像装置で回収するクリーナレスシステムを用いた画像形成装置において、前記帯電補助手段のうち少なくとも１個は直流電圧が印加された回転式ブラシ部材であり、前記回転式ブラシ部材は画像形成中では回転を停止しており、且つ、前記回転式ブラシ部材は非画像形成中の任意のタイミングで一定速度の回転することを特徴とする。

本発明によれば、転写手段と帯電手段の間に、像担持体に対して直流電圧が印加される１個以上の帯電補助手段を有し、帯電補助手段のうち少なくとも１個は直流電圧が印加された回転式ブラシ部材である。又、この回転式ブラシ部材は、画像形成中には回転を停止した状態で直流電圧が印加され、且つ、非画像形成時の任意のタイミングには一定速度で像担持体の回転方向とは逆方向に回転した状態で直流電圧が印加される。この結果、窒素酸化物（ＮＯＸ
）等の帯電生成物が像担持体上に付着した場合でも、回転式ブラシ部材により除去することが可能となり、感光体の磨耗を非常に少なくすることができるクリーナレス方式を用いた画像形成装置においても、画像ナガレ等の画像不良を防止することが可能となる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図３は本発明に係る画像形成装置の概略構成である。本実施の形態に係る画像形成装置１００は、接触帯電方式、２成分接触現像方式、クリーナレス方式を採用した電子写真方式のレーザビームプリンタ（プリンタ）である。
（プリンタの全体構成）
先ず、図３を参照して、本実施の形態に係るプリンタ１００の全体構成について説明する。
（ａ）像担持体
プリンタ１００は、像担持体として、回転ドラム型の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」と呼ぶ）を有する。本実施の形態において、感光ドラム１は、帯電特性が負帯電性の有機光導電体（ＯＰＣ）であり、外径３０ｍｍ、中心支軸を中心に１３０ｍｍ/ ｓｅｃのプロセススピード（周速度）をもって矢示の反時計方向に回転駆動される。

感光ドラム１は、図４に示すように、アルミニウム製シリンダ（導電性ドラム基体）１ａの表面に、光の干渉を抑えて上層の接着性を向上させる下引き層１ｂと、光電荷発生層１ｃと、電荷輸送層１ｄ（厚さ約２０μｍ）との３層を下から順に塗り重ねた構成をしている。
（ｂ）帯電手段
プリンタ１００は、感光ドラム１表面を一様に帯電処理する帯電手段として、接触帯電装置（接触帯電器）２を有する。接触帯電装置２は、例えばコロナ帯電器等の非接触帯電装置と比較して、窒素酸化物（ＮＯx ）等の帯電生成物の生成が非常に少なく、クリーナレス方式の画像形成装置では有利である。本実施の形態において、接触帯電装置２は、帯電ローラ（ローラ帯電器）であり、感光ドラム１との間の微小ギャップにて生じる放電現象を利用して帯電する。

帯電ローラ２は、芯金（支持部材）２ａの両端部をそれぞれ軸受け部材（図示せず）により回転自在に保持されると共に、押圧ばね２ｅによって感光ドラム１に向かって付勢して、感光ドラム１の表面に対して所定の押圧力をもって圧接させている。これにより、帯電ローラ２は、感光ドラム１の回転に従動して回転する。感光ドラム１と帯電ローラ２との圧接部が帯電部（帯電ニップ部、接触部）ａである。

帯電ローラ２の芯金２ａには、電源Ｓ１より所定の条件の帯電バイアス電圧が印加される。これにより、回転する感光ドラム１表面は、所定の極性・電位に接触帯電処理される。本実施の形態において、帯電ローラ２に対する帯電バイアス電圧は、直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。より具体的には、−５００Ｖの直流電圧と、周波数１．３ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ１．５ｋＶ、正弦波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。この帯電バイアス電圧により、感光ドラム１表面は帯電ローラ２に印加した直流電圧と同じ−５００Ｖ（暗電位Ｖｄ）に一様に接触帯電処理される。

帯電ローラ２は長手長さ３２０ｍｍ、直径１４ｍｍである。又、図４の層構成模型図に示すように、芯金２ａの外回りに、下層２ｂと、中間層２ｃと、表層２ｄとを下から順次に積層した３層構成である。下層２ｂは帯電音を低減するための発泡スポンジ層であり、表層２ｄは感光ドラム１上にピンホール等の欠陥がある場合にもリークが発生するのを防止するために設けられた保護層である。より具体的には、本実施の形態の帯電ローラ２の仕様は下記の通りである。

芯金２ａ：直径６ｍｍのステンレス丸棒
下層２ｂ：カーボン分散の発泡ＥＰＤＭ、比重０．５ｇ／ｃｍ³、
体積抵抗値１０²〜１０⁹Ωｃｍ、層厚約３．５ｍｍ
中間層２ｃ：カーボン分散のＮＢＲ系ゴム、体積抵抗値１０²〜１０⁵Ωｃｍ、
層厚約５００μｍ
表層２ｄ：フッ素化合物のトレジン樹脂に酸化錫、カーボンを分散
体積抵抗値１０⁷〜１０１¹⁰Ωｃｍ、
表面粗さ（ＪＩＳ規格１０点平均表面粗さＲｚ）１．５μｍ、
層厚約５μｍ。
（ｃ）情報書き込み手段
プリンタ１００は、帯電処理された感光ドラム１の面に静電潜像を形成する情報書き込み手段として、露光手段たる露光装置３を有する。本実施の形態において、露光装置３は半導体レーザを用いたレーザビームスキャナである。レーザビームスキャナ３は、画像読み取り装置（図示せず）等のホスト処理装置からプリンタ側に送られた画像信号に対応して変調されたレーザ光Ｌを出力して、一様に帯電処理された回転する感光ドラム１の表面を、露光位置（露光部）ｂにおいてレーザ走査露光（イメージ露光）する。このレーザ走査露光により、感光ドラム１の表面のレーザ光Ｌで照射された所の電位が低下し、回転する感光ドラム１の表面には、画像情報に対応した静電潜像が順次に形成されていく。
（ｄ）現像手段
プリンタ１００は、感光ドラム１上の静電潜像に従ってトナーを供給し、静電潜像をトナー画像（現像剤像）として反転現像する現像手段として、現像装置（現像器）４を有する。本実施の形態においては、現像装置４はトナーとキヤリアから成る二成分現像剤による磁気ブラシを、感光ドラムに接触させながら現像を行う二成分接触現像方式を採用した現像装置である。

現像装置４は、現像容器４ａ、現像剤担持体としての非磁性の現像スリーブ４ｂを備えている。現像スリーブ４ｂは、その外周面の一部を現像装置４の外部に露呈させて、現像容器４ａ内に回転可能に配置してある。現像スリーブ４ｂ内には、非回転に固定してマグネットローラ４ｃが挿設されている。現像スリーブ４ｂに対向して、現像剤コーティングブレード４ｄが設けられている。現像容器４ａは、二成分現像剤４ｅを収容しており、現像容器４ａ内の底部側には現像剤攪拌部材４ｆが配設されている。又、補給用トナーがトナーホッパー４ｇに収容されている。

現像容器４ａ内の二成分現像剤（現像剤）４ｅは、主に非磁性トナーと磁性キャリアとの混合物であり、現像剤攪拌部材４ｆにより攪拌される。トナーは磁性キャリアとの摺擦によりネガ極性に摩擦帯電される。

ここで、本実施の形態における磁性キヤリアの抵抗値は１０¹³Ωｃｍであり、体積平均粒径は約４０μｍである。磁性粒子の体積平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置ＨＥＲＯＳ（日本電子製）を用いて、体積基準で粒径０. ５〜３５０μｍの範囲を３２対数分割して測定し、それぞれのチャンネルにおける粒子数を測定し、その測定結果から体積５０％のメジアン径をもって体積平均粒径とする。

又、非磁性トナーの抵抗値は約１０１¹⁴Ωｃｍであり、体積平均粒径Ｄ４ は約７.０μｍ，表面積形状球形度Φｓが０.９５である。

トナーの体積平均粒径Ｄ₄は、コールターカウンターＴＡ−II型（コールター社製）を使用する。測定法としては、一級塩化ナトリウムを用いて調製した１％ＮａＣｌ水溶液から成る電解液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加え、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、前記コールターカウンターＴＡ−II型により１００μｍアパーチャーを用いて、２μｍ以上のトナーの体積を測定することにより体積分布を算出し、その測定結果から体積５０％のメジアン径をもって体積平均粒径とする。トナーの表面積形状球形度Φｓは、トナーのＢＥＴ比表面積（ｍ²／ｇ）に対するトナーを真球に仮定した場合の表面積（ｍ²／ｇ）の比である。

現像スリーブ４ｂは、感光ドラム１との最近接距離（Ｓ−Ｄｇａｐ）を３５０μｍに保持して感光ドラム１に近接対向配設される。この感光ドラム１と現像スリーブ４ｂとの対向部が現像部ｃである。

現像スリーブ４ｂは、現像部ｃにおいて感光ドラム１の進行方向とは逆方向に回転駆動される。現像スリーブ４ｂ内のマグネットローラ４ｃの磁力により、現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅの一部が現像スリーブ４ｂの外周面に磁気ブラシ層として吸着保持される。この磁気ブラシ層は、現像スリーブ４ｂの回転に伴い回転搬送され、現像剤コーティングブレード４ｄにより所定の薄層に整層され、現像部ｃにおいて感光ドラム１の面に対して接触して感光ドラム面を適度に摺擦する。

現像スリーブ４ｂには、電源Ｓ２から所定の現像バイアスが印加される。本実施の形態において、現像スリーブ４ｂに対する現像バイアス電圧は、直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。より具体的には、−３５０Ｖの直流電圧と、周波数８．０ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ１．８ｋＶ、矩形波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。

而して、回転する現像スリーブ４ｂの面に薄層としてコーティングされ、現像部ｃに搬送された現像剤４ｅ中のトナーが、現像バイアスによる電界によって感光ドラム１の表面に静電潜像に対応して選択的に付着し、静電潜像がトナー画像として現像される。本実施の形態の場合、感光ドラム１の表面の露光明部にトナーが付着して静電潜像が反転現像される。

現像部ｃを通過した現像スリーブ４ｂ上の現像剤薄層は、引き続く現像スリーブ４ｂの回転に伴い現像容器４ａ内の現像剤溜り部に戻される。

現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅのトナー濃度を、略一定の範囲内に維持するために、現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅのトナー濃度を、例えば、光学式トナー濃度センサーによって検知し、その検知情報に応じてトナーホッパー４ｇを駆動制御して、トナーホッパー４ｇ内のトナーが現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅに補給される。二成分現像剤４ｅに補給されたトナーは、攪拌部材４ｆにより攪拌される。
（ｅ）転写手段・定着手段
プリンタ１００は、転写手段として転写装置５を有する。本実施の形態においては、転写装置５は転写ローラである。転写ローラ５は、感光ドラム１に所定の押圧力をもって圧接され、その圧接ニップ部が転写部ｄである。この転写部ｄに給紙機構部（図示せず）から所定の制御タイミングにて記録材Ｐが給送される。

転写部ｄに給送された記録材Ｐは、回転する感光ドラム１と転写ローラ５との間に挟持されて搬送される。その間、転写ローラ５には電源Ｓ３からトナーの正規帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の転写バイアス、本実施の形態では＋２ｋＶが印加される。これにより、転写部ｄを挟持搬送されていく記録材Ｐの表面に感光ドラム１の表面側のトナー画像が順次に静電転写されていく。

転写部ｄを通ってトナー画像の転写を受けた記録材Ｐは、感光ドラム１の表面から順次に分離されて定着装置６へ搬送される。本実施の形態では、定着装置６は熱ローラ定着装置であり、この定着装置６により記録材Ｐはトナー画像の定着処理を受けて画像形成物（プリント、コピー）として出力される。
（ｆ）クリーナレスシステム（帯電補助手段）
本実施の形態に係るプリンタ１００は、所謂、クリーナレスシステムを採用しており、記録材Ｐに対するトナー画像転写後の感光ドラム１の表面に若干量残留する転写残トナー（残留トナー）を除去する専用のクリーニング装置を具備していない。

転写後の感光ドラム１面上の転写残トナーは、引き続く感光ドラム１の回転に伴い帯電部ａ、露光部ｂを通って現像部ｃに搬送されて、現像装置４により現像同時クリーニングにて除去・回収される（クリーナレスシステム）。

本実施の形態において、現像装置４の現像スリーブ４ｂは、上述のように現像部ｃにおいて感光ドラム１の表面の進行方向とは逆方向に回転させている。このような現像スリーブ４ｂの回転は、感光ドラム１上の転写残トナーの回収に有利である。

感光ドラム１上の転写残トナーは、露光部ｂを通るので、露光工程はその転写残トナー上からなされる。通常は、転写残トナーの量は少ないため、転写残トナー上から露光工程を行うことによる大きな影響は現れない。

但し、上述したように、転写残トナーには帯電極性が正規極性のもの、逆極性のもの（反転トナー）、帯電量が少ないものが混在しており、その内の反転トナーや帯電量が少ないトナーが、帯電部ａを通過する際に帯電ローラ２に付着すると、帯電ローラ２が許容以上にトナーにより汚染してしまい帯電不良を生じることがある。

又、感光ドラム１上の転写残トナーを、現像装置４により現像動作と同時に効果的に除去・回収するためには転写残トナーの帯電量が重要な因子となってくる。即ち、現像部ｃに持ち運ばれる感光ドラム１上の転写残トナーは、その帯電極性が正規極性であり、且つ、その帯電量が現像装置によって感光ドラム１の静電潜像を現像できるトナーの帯電量であることが好ましい。転写残トナーの帯電極性が反転している場合や帯電量が適切でない場合には、感光ドラム１上から現像装置４に除去・回収できず、不良画像の原因となる虞がある。

そこで、帯電補助手段として、転写部ｄよりも感光ドラム１の回転方向下流側の位置において、感光ドラム１上の転写残トナーを均一化するための、残留トナー均一化手段（残留現像剤像均一化手段）８を設け、この残留トナー均一化手段８よりも感光ドラム１の回転方向下流側、且つ、帯電部ａよりも感光ドラム１の回転方向上流側の位置において、転写残トナーの帯電極性を正規極性であるネガ極性に揃えるためのトナー帯電量制御手段（現像剤帯電量制御手段）７を設ける。

一般的に、転写部ｄで記録材Ｐに転写されずに感光ドラム１上に残留した転写残トナーは、反転トナーや帯電量が適切でないトナーが混在している。そこで、残留トナー均一化手段８により一度転写残トナーを除電し、次いでトナー帯電量制御手段７で再度転写残トナーを正規極性に帯電処理する。これにより、帯電ローラ２への転写残トナーの付着防止を効果的に成すと共に、現像装置４での転写残トナーの除去・回収を完全に行うことができる。そのため、転写残トナー像パターンのゴースト像の発生も厳に防止される。

本実施の形態では、残留トナー均一化手段８及びトナー帯電量制御手段７は、適度な導電性を持つブラシ状の部材である。ブラシはレーヨンから成る抵抗値１０⁴〜１０⁶Ωｃｍ、繊度６デニールの糸を、生地幅約５ｍｍの布に植毛密度１００ｋＦ／ｉｎｃｈ²，パイル長５ｍｍになるように植毛したものを用いており、残留トナー均一化手段８は長さ（主走査方向長さ）３２０ｍｍの帯状のブラシ部材であり、トナー帯電量制御手段７は直径４ｍｍのステンレス棒にブラシを巻きつけて成る回転式ブラシ部材である。又、ブラシの材質としてはレーヨンの他にナイロン、ポリエステル、ビニロンを用いても良い。

残留トナー均一化手段８及びトナー帯電量制御手段７は、感光ドラム１の表面に接触させて配設されており、それぞれ残留トナー均一化手段８と感光体ドラム１の表面との接触部ｆ、トナー帯電量制御手段７と感光ドラム１の表面との接触部ｅを形成している。ここで、トナー帯電量制御手段７は、接触部ｅを形成して回転自由な回転式ブラシ部材であり、画像形成中のタイミング、つまりクリーナレスシステムとしての動作を行っている時には回転を停止しており、非画像形成時の任意のタイミングで感光ドラム１の回転方向とは逆方向に一定速度で回転する。

残留トナー均一化手段８には、電源Ｓ５より正極性の直流電圧が印加されており、トナー帯電量制御手段７には、電源Ｓ４より負極性の直流電圧が印加される。画像形成中、つまりクリーナレスシステムとしての動作を行っているタイミングにおいて、それぞれに印加される直流電圧の大きさは、残留トナー均一化手段８には＋２５０Ｖ、トナー帯電量制御手段７には−７５０Ｖの直流電圧がそれぞれ印加されており、接触部ｆ，ｅにおいて、転写残トナーを現像装置４で回収可能な適正な帯電量になるように順じコントロールしている。

以上説明したように、残留トナー均一化手段８及びトナー帯電量制御手段７を動作させることにより、転写手段５で記録材Ｐに転写されずに感光ドラム１上に残った転写算トナーの帯電量をコントロールし、帯電ローラ２に転写残トナーが付着することなく、且つ、現像装置４で効率良く回収することができる。
（ｆ）放電生成物除去手段（回転式ブラス部材）
帯電ローラ２等の接触帯電方式においては、帯電ローラ２と感光ドラム１の接触部ａで、帯電ローラ２から感光ドラム１へ必要十分な電荷が移動することにより感光ドラム１表面を帯電することが理想的である。但し、感光ドラム１は一定速度（本実施の形態では１３０ｍｍ／ｓｅｃ）で回転しており、短時間の間で感光ドラム１表面を目標とする電位まで帯電するだけの電荷の移動を行うことができない。

この解決方法としては、帯電ローラ２の抵抗を下げることや帯電ローラ２と感光ドラム１の接触部ａ面積を大きく採ること等が考えられるが、前者では感光ドラム１表面に突起が存在したときにピンフォールリークが発生する可能性があり、或る程度（約１０⁵Ωｃｍ）までしか下げることができないため十分ではなく、後者の場合には装置の大型化を余儀なくされる等のデメリットがある。更に、実際は帯電ローラ２及び感光ドラム１表面の形状に微細な凹凸が存在し、又、部分的な抵抗ムラが存在するため、感光ドラム１表面を均一に帯電することができない。

よって、以上のような理由により、帯電ローラ２等の接触帯電方式の場合においても、感光ドラム１表面を必要十分且つ均一に帯電する上で帯電ローラ２と感光ドラム１の接触部ａ上下流に形成される微小ギャップで発生する放電に依存せざるを得ない。具体的には、直流電圧（Ｖｄｃ）に交流電圧（Ｖａｃ）を重畳した振動電圧を帯電ローラ２に印加する（ＡＣ帯電方式）ことで、帯電ローラ２と感光ドラム１の接触部ａ上下流に発生する所謂ＡＣ放電を利用する方法が一般的に用いられている。そのためにコロナ帯電器等と比較すると微量ではあるが、オゾン（Ｏ３
）や窒素酸化物（ＮＯX）等の帯電生成物が生成され、長期に亘って使用した場合にはクリーナレスシステムを用いているために感光ドラム１表面に帯電生成物が大量に付着し、雰囲気中の水分を吸着して画像ナガレが発生する場合がある。

そこで、トナー帯電量制御手段７である回転式ブラシ部材は、転写残トナーの帯電量のコントロールだけでなく、例えば、画像形成後の後回転時に、感光ドラム１約１周分のタイミングでトナー帯電量制御手段７である回転式ブラシ部材を感光ドラム１の回転方向と逆方向に回転させることで、感光ドラム１上に付着した例えば窒素酸化物（ＮＯX）等の帯電生成物を除去することが可能となる。

ここで、トナー帯電量制御手段７である回転式ブラシ部材の回転を、画像形成時（転写残トナーの帯電量コントロール時）には停止し、非画像形成時（帯電生成物除去動作時）には回転させる理由について説明する。

図５は画像形成時（転写残トナーの帯電量コントロール時）のトナー帯電量制御手段７である回転式ブラシ部材と感光ドラム１の接触部におけるブラシの状態を示したものである。回転式ブラシ部材のブラシ先端は、感光ドラム１の回転に伴って接触部ｅで摩擦力を受けるため、感光ドラム１回転方向下流側に揃うようになる。又、回転式ブラシ部材のブラシ先端はお互いに密になり、且つ、感光ドラム１表面に対しても隙間なく接触するようになる。このため、トナー帯電量制御手段７である回転式ブラシ部材から感光ドラム１に流れ込む電流が同じ電圧を印加した場合に大きくなり、且つ、ブラシ先端からの放電は少なくなる。よって、転写残トナーが感光ドラム１表面に存在する場合でも、転写残トナーの帯電量をコントロールする上で、ブラシの先端が転写残トナーに密に接触し、且つ、ブラシの場所でのバラツキがないため、転写残トナーの帯電量を均一且つ安定的に制御することが可能となる。逆にブラシ先端が感光ドラム１回転方向下流側に揃うため、ブラシ先端による感光ドラム１上の帯電生成物を除去する能力は低下する。

図６は非画像形成時（帯電生成物除去動作時）のトナー帯電量制御手段７である回転式ブラシ部材と感光ドラム１の接触部におけるブラシの状態を示したものである。回転式ブラシ部材は感光ドラム１の回転方向と逆方向に回転しているため、接触部ｅで葉擦力の影響を受けず、ブラシ先端はお互いに粗となり、且つ、ブラシ先端の方向もばらばらになる。又、ブラシ先端は感光ドラム１表面に対して隙間を生じ、ブラシ先端から感光ドラム１に対して微弱な放電が発生する。よってこの微弱な放電により感光ドラム１表面にダメージを与え、且つ、ブラシ先端で感光ドラム１表面を削り取ることが可能となり、例えば画像形成中に感光ドラム１表面に付着した帯電生成物を除去することができる。

又、この時にトナー帯電量制御手段７である回転式ブラシ部材に印加する直流電圧を、画像形成時（転写残トナーの帯電量コントロール時）よりも大きくすることで、微弱放電の量を大きくし、放電生成物の除去能力を上げることができる。本実施の形態では、画像形成時（転写残トナーの帯電量コントロール時）に−７５０Ｖであるのに対し、非画像形成時（帯電生成物除去動作時）には−８５０Ｖとした。

ここで、トナー帯電量制御手段７である回転式ブラシ部材の回転方向は感光ドラム１の回転方向と順方向である場合には、接触部ｅで感光ドラム１との摩擦力の影響を受け易くなり、ブラシ先端が感光ドラム１回転方向下流側に揃ってしまい、帯電生成物の除去能力が下がる。

又、トナー帯電量制御手段７である回転式ブラシ部材の回転速度は感光ドラム１の回転速度の０．１倍〜１．０倍であることが好ましい。本実施の形態では約０．５倍、つまり６５ｍｍ／ｓｅｃで回転ブラス部材を回転させている。０．１倍未満の場合には上記と同様に感光ドラム１との摩擦力の影響を受け易くなり、１．０倍より大きい場合にはブラシ部材に付着した転写残トナーが飛散する可能性がある。

以上、本実施の形態によれば、転写手段５と帯電ローラ２の間に、感光ドラム１に対して接触し、且つ、直流電圧が印加される回転式ブラシ部材を設け、画像形成中には回転を停止した状態で直流電圧が印加され、且つ、非画像形成時の任意のタイミングには一定速度で像担持体の回転方向とは逆方向に回転した状態で直流電圧が印加される制御を行うことで、窒素酸化物（ＮＯX）等の帯電生成物が像担持体上に付着した場合でも、回転式ブラシ部材により除去することが可能となり、感光体の磨耗を非常に少なくすることができるクリーナレス方式を用いた画像形成装置においても、画像ナガレなどの画像不良を防止することが可能となる。

＜実施の形態２＞
図７は本発明に係る画像形成装置の実施の形態２の概略構成である。

本実施の形態に係る画像形成装置（プリンタ）の基本構成は、残留トナー均一化手段８以外については実施の形態１のものと同様である。従って、実施の形態１のプリンタ１００と同一の機能、構成を有する要素には同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。

本実施の形態では、実施の形態１の形態においてトナー帯電量制御手段７を回転ブラシ部材としていたが、それに加えて残留トナー均一化手段８も回転ブラシ部材を用いた。ここで、残留トナー均一化手段８である回転ブラシ部材についても、回転方向、回転速度、回転させるタイミングはトナー帯電量制御手段７としての回転ブラシ部材と同じであり、具体的には感光ドラム１回転方向と逆方向に、６５ｍｍ／ｓｅｃの回転速度で、画像形成後の感光ドラム１約１周分のタイミングで回転させる。

又、この時に残留トナー均一化手段８である回転式ブラシ部材に印加する直流電圧も、実施の形態１のトナー帯電量制御手段７と同様に、画像形成時（転写残トナーの帯電量コントロール時）よりも大きくすることで、微弱放電の量を大きくし、放電生成物の除去能力を上げることができる。本実施の形態では、画像形成時（転写残トナーの帯電量コントロール時）に＋２５０Ｖであるのに対し、非画像形成時（帯電生成物除去動作時）には＋３５０Ｖとした。

以上、本実施の形態によれば、このような構成を採ることで、感光ドラム１上に付着した帯電生成物を、実施の形態１で示した構成に比較して短時間且つ効率的に除去することが可能となる。

本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に対して適用可能である。

従来のクリーニング装置を有する画像形成装置の概略構成を示す模型図である。 従来のクリーニング装置を有する画像形成装置の概略構成を示す模型図である。 本発明に係る画像形成装置の実施の形態１の概略構成を示す模型図である。 図３の画像形成装置が備える感光ドラム及び帯電ローラの層構成を示す模型図である。 本発明に係る画像形成装置において、画像形成時（転写残トナーの帯電量コントロール時）の帯電補助部材の１つである回転式ブラシ部材と像担持体の接触部の拡大図である。 本発明に係る画像形成装置において、非画像形成時（帯電生成物除去動作時）の帯電補助部材の１つである回転式ブラシ部材と像担持体の接触部の拡大図である。 本発明に係る画像形成装置の実施の形態２の概略構成を示す模型図である。 本発明に係る画像形成装置において、帯電補助部材の１とつである回転式ブラシ部材の動作状態を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１ 感光ドラム（像担持体）
２ 帯電ローラ（帯電手段）
３ レーザビームスキャナ（露光手段）
４ 現像装置（現像手段）
５ 転写ローラ（転写手段）
６ 定着装置
７ トナー帯電量制御手段
８ 残留トナー均一化手段
２１ クリーニング手段
Ｓ１〜Ｓ５ 電源

Claims (6)

1. 像担持体と、該像担持体上に静電像を形成するために前記像担持体を帯電する帯電手段と、該帯電手段によって帯電処理された前記像担持体に静電潜像を書き込む手段としての露光手段と、前記像担持体上に形成された静電潜像にトナーを供給して可視化する現像手段と、可視化したトナー像を転写材に転写する転写手段と、転写後の前記像担持体に対して直流電圧が印加される１個以上の帯電補助手段とを有し、且つ、前記転写手段により前記転写材に転写されずに前記像担持体表面に残留したトナーを前記現像装置で回収するクリーナレスシステムを用いた画像形成装置において、
   前記帯電補助手段のうち少なくとも１個は直流電圧が印加された回転式ブラシ部材であり、前記回転式ブラシ部材は画像形成中では回転を停止しており、且つ、前記回転式ブラシ部材は非画像形成中の任意のタイミングで一定速度の回転することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記帯電手段が、前記像担持体表面に接触していることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記回転式ブラシ部材の回転方向が、前記像担持体表面の進行方向に対して逆方向に回転することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記回転式ブラシ部材の回転速度Ｖｂは、前記像担持体の回転速度Ｖｄに対して０．１×Ｖｄ≦Ｖｂ≦１．０×Ｖｄであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の画像形成装置。
5. 前記回転式ブラシ部材に印加する直流電圧において、前記回転式ブラシ部材が停止しているときに印加する直流電圧と、回転しているときに印加する直流電圧とが異なることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の画像形成装置。
6. 前記回転式ブラシ部材に印加する直流電圧の絶対値において、前記回転ブラシが停止しているときに印加する直流電圧の絶対値に比較して、回転しているときに印加する直流電圧の絶対値が大きいことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の画像形成装置。

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