JP2006047397A

JP2006047397A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2006047397A
Application number: JP2004224511A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Maruyama; 佳彦丸山
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2004-07-30
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2024-07-30
Also published as: JP4523354B2

Abstract

【課題】帯電ローラの表面にトナーの外添剤が付着することに起因した画像不良の発生を防止することができる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】トナー粒子と外添剤とを含有するトナーを、現像器１７を用いて像担持体（感光体ドラム）１１表面に供給し、その回転軸方向に並行なトナー帯３１を形成する。次いで、転写ローラ１９を用いて、トナー帯３１からトナー粒子３３を引き離し、トナー帯３１のトナー粒子３３が転移した後の領域（外添剤３５帯）が帯電ローラ１３に対向するときに、帯電ローラ１３にバイアス電圧を印加して、帯電ローラ１３の回転軸方向に均一な外添剤３５の帯を帯電ローラ１３表面に付着させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真感光体、静電記録誘電体などの像担持体を、帯電ローラを用いて帯電させる工程を含む画像形成装置に関し、より詳しくは、帯電ローラ表面に外添剤が不規則に付着することに起因して画像不良が発生することを防止することのできる画像形成装置に関する。

近年、複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置においては、帯電バイアス電圧が印加された帯電部材を、電子写真感光体、静電記録誘電体などの像担持体に当接して帯電させる、接触帯電方式が実用化されている。また、接触帯電方式による帯電部材には、帯電の均一性や安定性の観点から、導電性または半導電性のゴムを用いてなる帯電ローラが広く採用されている。

しかし、現像剤として、酸化チタン粒子やシリカ粒子などの外添剤を含有するトナーを使用する場合には、電気抵抗の低い外添剤が被転写体へ転写されずに像担持体の表面に残留し、さらに、クリーニングブレードなどのクリーニング手段をすり抜けて像担持体の帯電位置まで移動して、最終的に、帯電ローラの表面に移行するおそれがある。像担持体の表面に残留する外添剤は、形成画像のパターンに依存したものであることから、外添剤は帯電ローラの周方向に沿って筋状に付着することになり、その付着量には、帯電ローラの回転軸方向に差異が生じる。

また、帯電ローラの周方向に沿って外添剤が筋状に付着した場合において、さらに、ゴムの劣化や画像形成装置の使用環境の変化により、帯電ローラの電気抵抗が著しく上昇した場合には、外添剤が像担持体表面に再び移行する現象が生じる。このような場合には、外添剤が付着した部分に応じて、形成画像中に黒筋が現れるという問題が生じる。
一方、特許文献１に記載の画像形成装置においては、被転写体上に転写されずに感光体ドラム表面に残留して、最終的に帯電ローラ表面に付着するに至った、いわゆる転写残トナーを、帯電ローラに印加する帯電バイアスを調整することによって、感光体ドラム上に吐き出させている。
特開２００３−３０７９１４号公報

しかしながら、上述のとおり、帯電ローラの表面に外添剤が付着する現象は、形成画像のパターンに依存して局部的に生じる現象であって、帯電ローラの回転軸方向に均一に生じるものではない。それゆえ、特許文献１に記載の画像形成装置のようにして、帯電ローラに印加される帯電バイアス電圧を制御したとしても、帯電バイアス電圧は帯電ローラの回転軸方向において略均一に印加されるものであることから、局部的に付着した外添剤を帯電ローラ表面から完全に除去することは困難である。

そこで、本発明の目的は、帯電ローラの表面にトナーの外添剤が付着することに起因した画像不良の発生を防止することができる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、
ドラム状の像担持体と、帯電ローラと、現像器と、転写ローラとを備える画像形成装置において、
少なくともトナー粒子と外添剤とを含有するトナーを、上記現像器から供給して、上記像担持体表面に、当該像担持体の回転軸方向に並行なトナー帯を形成するトナー帯形成手段と、
上記転写ローラを用いて、上記トナー帯のトナー粒子を上記転写ローラ表面に転移するトナー粒子転移手段と、
上記像担持体表面のうち上記トナー帯のトナー粒子が転移した後の領域が上記帯電ローラに対向するときに、上記帯電ローラにバイアス電圧を印加して、上記領域に残存している外添剤を上記帯電ローラ表面に付着させる外添剤付着手段と、
を備えることを特徴とする。

上記画像形成装置によれば、非画像形成時に、上記トナー帯形成手段を用いて、現像器から上記像担持体の表面にトナーを供給し、像担持体の回転軸方向に並行なトナー帯を形成するとともに、上記トナー粒子転移手段を用いて、上記トナー帯に含まれるトナー粒子を転写ローラ表面に転移することによって、像担持体表面に、その回転軸方向に並行な外添剤帯を形成することができる。

また、像担持体表面に残存した外添剤は、微小な粒子であり、しかも、像担持体表面への付着力が強いものであることから、クリーニングブレードなどのクリーニング手段をすり抜けて、像担持体の帯電位置まで到達する。そこで、上記外添剤帯が、像担持体の帯電位置まで移動した時点で、上記外添剤付着手段を用いて、帯電ローラにバイアス電圧を印加することによって、外添剤帯を帯電ローラの表面に移行させることができる。こうして帯電ローラの表面には、帯電ローラの回転軸方向に並行に、かつ、上記回転軸方向において均一に外添剤が付着する。

一般に、帯電ローラの表面に外添剤が付着すると、その付着部分において電気抵抗が局所的に上昇することから、通常の像担持体の帯電プロセスでは、その付着部分に像担持体を帯電するための電流が流れにくくなり、そのために対応する部分の像担持体表面の帯電電位が低くなって、黒筋が生じるといった不具合が発生する。
しかしながら、外添剤が帯電ローラの表面において、その回転軸方向に均一に付着した場合には、外添剤全体が均一な抵抗膜として作用することになり、帯電ローラ全体の電気抵抗が上昇するものの、回転軸方向において局所的に高抵抗となる箇所は生じない。それゆえ、帯電ローラの周方向で帯電バイアス電圧の値を適宜制御すれば、外添剤の付着に起因して形成画像に悪影響が生じることを防止できる。

しかも、帯電ローラの表面に、酸化チタン粒子などの外添剤からなる被膜が形成されることによって、トナー成分以外の異物が帯電ローラの表面に付着することを防止することもできる。
本発明に係る画像形成装置において、上記帯電ローラに対して、上記像担持体表面のうち上記トナー帯のトナー粒子が転移した後の領域が上記帯電ローラに対向するときに印加されるバイアス電圧は、直流電圧に交流電圧を重畳したバイアス電圧であることが好ましい。

帯電ローラに直流のバイアス電圧（直流電圧）を印加した場合には、放電の影響によって、帯電ローラの回転軸方向における中心部分で外添剤の付着量が多くなる傾向がある。これに対し、帯電ローラに、直流電圧に交流電圧を重畳したバイアス電圧（直流重畳交流電圧）を印加した場合には、回転軸方向においてバイアス電圧の電界強度が均一となり、それゆえ、外添剤の付着量の均一性を高めることができる。また、交流電圧によるならし効果によって、画像形成装置の使用環境などによって帯電ローラの抵抗値に影響が及ぶことを抑制することができる。

本発明の画像形成装置によれば、帯電ローラの回転軸方向において、局所的に高抵抗な箇所が発生することを防止でき、帯電ローラの局所的な電気抵抗の上昇に伴って発生する黒筋などの画像不良を未然に防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の画像形成装置の一例を示す模式図であって、ドラム状の像担持体である感光体ドラム１１周辺の構成を示している。感光体ドラム１１の周囲には、帯電ローラ１３、露光器１５、現像器１７、転写ローラ１９、転写紙２１、クリーニングローラ２３、クリーニングブレード２５、除電ランプ２７が配置されている。

図１に示す画像形成装置では、感光体ドラム１１の表面を、帯電ローラ１３を用いて帯電し、露光器１５を用いて露光することによって、形成画像に対応した静電潜像が形成される。次に、感光体ドラム１１上の静電潜像に対して、現像器１７を用いてトナー（図示せず）を供給することで、静電潜像をトナー像として顕像化され（現像）、さらに、転写ローラ１９を用いて、感光体ドラム１１上のトナー像を転写材２１上に転写することで、所望の画像形成が実行される。転写処理後、感光体ドラム１１上に残留したトナーは、クリーニングローラ２３およびクリーニングブレード２５で除去され、感光体ドラム１１の表面は、除電ランプを照射することによって除電される。

図２は、帯電ローラの表面に外添剤を付着させる操作を模式的に示す説明図である。
本発明の画像形成装置では、非画像形成時に、トナー帯形成手段によって、感光体ドラムの回転軸方向に並行なトナー帯が形成される。すなわち、図２に示すように、トナー帯を形成する感光体ドラム１１の周方向の長さに応じて帯電ローラ１３の帯電を停止し、感光体ドラム１１の表面電位を略ゼロにした上で、この表面電位が略ゼロとなった感光体ドラム１１表面の部位に、現像器１７からトナーが供給されて、感光体ドラム１１上に、感光体ドラム１１の回転軸方向に並行なトナー帯３１が形成される。

次いで、トナー粒子転移手段によって、感光体ドラム表面に形成されたトナー帯のトナー粒子が、転写ローラ表面に転移される。すなわち、図２に示すように、感光体ドラム１１表面に形成されたトナー帯３１が、転写ローラ１９と対向する位置まで移動したときに、転写ローラ１９に対して、帯電ローラ１３の帯電バイアス電圧とは逆極性のバイアス電圧（通常の転写バイアス電圧）が印加され、これによって、トナー帯３１中のトナー粒子３３と、トナー粒子３３から遊離した外添剤３５とが分離して、トナー粒子３３が転写ローラ１９に移行する。また、この際、トナー帯３１中の外添剤３５は、感光体ドラム１１上に残留する。

次に、外添剤付着手段によって、感光体ドラム表面に残存した外添剤帯が、帯電ローラ表面に転移される。すなわち、図２に示すように、トナー帯３１中のトナー粒子３３と分離された外添剤３５の帯は、上述のとおり、粒子が微小で、しかも、感光体ドラム１１への付着力が強いことから、クリーニングローラ２３やクリーニングブレード２５などのクリーニング手段をすり抜けて、感光体ドラム１１の帯電位置まで移動する。そこで、外添剤３５帯が、感光体ドラム１１の帯電位置まで移動したときに、帯電ローラ１３に対してバイアス電圧を印加することによって、外添剤３５帯を帯電ローラ１３表面に転移させることができる。

一方、感光体ドラム１１表面に形成されたトナー帯３１から転写ローラ１９へと転移したトナー粒子３３は、画像形成用の転写材２１（図１参照）を裏面から汚染する原因となる。それゆえ、上記トナー帯３１からトナー粒子３３と外添剤３５とを引き離す操作を終えた後で、転写ローラ１９には、通常の転写操作とは逆極性のバイアス電圧を印加されて、転写ローラ１９上のトナー粒子３３が、感光体ドラム１１へと引き戻される。

この操作は、外添剤３５の帯が、感光体ドラム１１と転写ローラ１９との接触位置から移動した後に実行される。トナー粒子３３が、外添剤３５の帯とともにクリーニングローラ２３やクリーニングブレード２５の位置まで到達すると、外添剤３５を均一な帯として帯電ローラ１３上に転移させることができなくなるからである。
従って、トナー帯３１からトナー粒子３３を転写ローラ１９へと転移させるための逆バイアス電圧と、転写ローラ１９上に転移したトナー粒子を再び感光体ドラム１１上に転移させるためのバイアス電圧とについて、その極性を切り替えるまでの時間Ｔ₁はＴ₁＞Ｌ／Ｓ（Ｌ：トナー帯３１の感光体ドラム１１の周方向に沿った長さ、Ｓ：感光体ドラム１１の周速）となるように設定される。

本発明において、トナーの外添剤としては特に限定されるものではなく、例えば、酸化チタン粒子、シリカ粒子などが挙げられる。なかでも、酸化チタン粒子が好ましい。トナーの外添剤は、例えば、酸化チタンの体積平均抵抗（体積抵抗率）が１０⁴〜１０⁸Ω・ｃｍ程度であるように、体積平均抵抗（体積抵抗率）が１０¹⁵Ω・ｃｍ程度であるトナー粒子に比べて導電性を有するものであることから、転写バイアス電圧の作用によって転写ローラに移行することがないといえる。

本発明において、像担持体としては特に限定されるものではないが、好ましくは、アモルファスシリコンからなる感光層を備える感光体ドラムが挙げられる。
感光層を形成するアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）は、特に限定されるものではなく、ａ−Ｓｉ、ａ−ＳｉＣ、ａ−ＳｉＯ、ａ−ＳｉＯＮなどの、種々のアモルファスシリコンが挙げられる。なかでも、ａ−ＳｉＣは、特に高抵抗であって、優れた帯電能力、耐磨耗性、耐環境性が得られることから、本発明における感光層材料として好適である。

ａ−ＳｉＣについては、ＳｉとＣ（炭素）との比率が特定の値であるものが好ましい。特に、ａ−Ｓｉ_1-xＣ_x（ｘの値が０．３以上、１未満）であることが好ましく、ａ−Ｓｉ_1-xＣ_x（ｘの値が０．５以上、０．９５以下）であることがより好ましい。このようなａ−ＳｉＣは、１０¹²〜１０¹³Ωｃｍという極めて高い電気抵抗を有しており、感光体ドラムの表面において静電潜像の流れが抑制されており、静電潜像の維持能力および耐湿性にも優れている。

本発明は、以上の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲において、種々の設計変更を施すことが可能である。

本発明の画像形成装置の一実施形態を示す斜視図である。帯電ローラの表面に外添剤を付着させる操作を模式的に示す説明図である。

符号の説明

１１感光体ドラム
１３帯電ローラ
１７現像器
１９転写ローラ
３１トナー帯
３３トナー粒子
３５外添剤

Claims

ドラム状の像担持体と、帯電ローラと、現像器と、転写ローラとを備える画像形成装置において、
少なくともトナー粒子と外添剤とを含有するトナーを、上記現像器から供給して、上記像担持体表面に、当該像担持体の回転軸方向に並行なトナー帯を形成するトナー帯形成手段と、
上記転写ローラを用いて、上記トナー帯のトナー粒子を上記転写ローラ表面に転移するトナー粒子転移手段と、
上記像担持体表面のうち上記トナー帯のトナー粒子が転移した後の領域が上記帯電ローラに対向するときに、上記帯電ローラにバイアス電圧を印加して、上記領域に残存している外添剤を上記帯電ローラ表面に付着させる外添剤付着手段と、
を備えることを特徴とする、画像形成装置。
上記帯電ローラに対して、上記像担持体表面のうち上記トナー帯のトナー粒子が転移した後の領域が上記帯電ローラに対向するときに印加されるバイアス電圧が、直流電圧に交流電圧を重畳したバイアス電圧であることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。