JP2007249001A - 画像形成装置及び、帯電部材、及び、画像形成方法 - Google Patents
画像形成装置及び、帯電部材、及び、画像形成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007249001A JP2007249001A JP2006074797A JP2006074797A JP2007249001A JP 2007249001 A JP2007249001 A JP 2007249001A JP 2006074797 A JP2006074797 A JP 2006074797A JP 2006074797 A JP2006074797 A JP 2006074797A JP 2007249001 A JP2007249001 A JP 2007249001A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image
- toner
- charging member
- image forming
- image carrier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Discharging, Photosensitive Material Shape In Electrophotography (AREA)
- Dry Development In Electrophotography (AREA)
- Cleaning In Electrography (AREA)
Abstract
【課題】像担持体上の残留トナーの帯電性能を向上させる。
【解決手段】用紙Pに転写されずに感光体ドラム22に残留したトナーを再帯電部材32によって帯電し、現像ロール28Aに電気的且つ機械的に回収させる。その際、再帯電部材32に印加される電流の絶対値が2.5μA/cmだけ増加されるのに対して感光体ドラム22に残留したトナーの帯電量の絶対値が12μC/g以上増加されるように、再帯電部材32の材質を選択する。また、感光体ドラム22に残留し再帯電部材32によって帯電されたトナーの比電荷量の絶対値が5μC/g以上、且つ、該トナーの比電荷量の絶対値の測定位置による差が10μC/g以内となるように、さらに、感光体ドラム22に残留し再帯電部材32によって帯電されたトナーの70%以上が潜像電位と同極性となるように、再帯電部材32の材質を選択する。
【選択図】図1
【解決手段】用紙Pに転写されずに感光体ドラム22に残留したトナーを再帯電部材32によって帯電し、現像ロール28Aに電気的且つ機械的に回収させる。その際、再帯電部材32に印加される電流の絶対値が2.5μA/cmだけ増加されるのに対して感光体ドラム22に残留したトナーの帯電量の絶対値が12μC/g以上増加されるように、再帯電部材32の材質を選択する。また、感光体ドラム22に残留し再帯電部材32によって帯電されたトナーの比電荷量の絶対値が5μC/g以上、且つ、該トナーの比電荷量の絶対値の測定位置による差が10μC/g以内となるように、さらに、感光体ドラム22に残留し再帯電部材32によって帯電されたトナーの70%以上が潜像電位と同極性となるように、再帯電部材32の材質を選択する。
【選択図】図1
Description
本発明は、転写媒体に転写されずに像担持体に残留したトナーを帯電する帯電部材を備える画像形成装置、転写媒体に転写されずに像担持体に残留したトナーを帯電するトナー帯電工程を備える画像形成方法、及び、転写媒体に転写されずに像担持体に残留したトナーを帯電する帯電部材に関する。
電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ、印刷装置等の画像形成装置では、像担持体上に形成されたトナー像を転写手段により紙等の転写媒体へ転写させるが、転写の際に転写媒体に転写されずに像担持体上にトナーが残留することがある。このため、像担持体上に残留したトナー(以下、残留トナーという)をクリーニングする必要があるが、近年、装置の小型化、トナーの消費量の低減を目的として、クリーニング装置を設置せずに、現像装置によって残留トナーを回収して再び使用すること(所謂現像同時クリーニング)が行われている。
この現像同時クリーニングを行う画像形成装置では、転写後の像担持体の表面にブラシを当接させて像担持体上の残留トナーを掻き乱すことで、残留トナーの付着状態を均一化するものがある(例えば、特許文献1、2参照)。特許文献1では、残留トナーを掻き乱す部材としては、シート、発泡体、ゴムロール等よりもブラシが形状的に好ましく、体積抵抗率が1×102〜1×107Ω・cmの導電体が電界を形成するうえで好ましいとされている。また、特許文献2では、ブラシと像担持体との電位差が放電開始電圧以上になる電圧をブラシに印加することで、ブラシへの残留トナーの付着を抑制し、残留トナーの帯電を良好に行おうとしている。
ところで、ブラシに掻き乱される前の残留トナーの多くは、正規の帯電極性の逆極性に帯電されているが、全ての残留トナーがそうであるわけではなく、一部は、中和されて電荷を持たなかったり、正規の帯電極性を維持していたりする。このため、ブラシによって残留トナーを掻き乱す際に、残留トナーの極性を正規極性に揃え、現像装置に備えられた現像ロールに残留トナーを、摩擦力だけではなく静電引力をも利用して回収させようとしている。
しかし、ブラシを用いて残留トナーの帯電を行った場合には、放電ムラや電流のリークが発生し、残留トナーの帯電量を、像担持体から除去可能な十分なレベルまで上昇させることができず、画像にカブリや残留トナーのメモリ現象が現れるということが、本発明者の研究でわかった。
特開平2−212878号公報
特開平8−190269号公報
本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、像担持体上の残留トナーの帯電性能を向上させることを目的とする。
請求項1に記載の画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体から転写媒体へトナー像を転写させる転写手段と、前記転写媒体に転写されずに前記像担持体に残留したトナーを帯電する帯電部材と、を備える画像形成装置であって、前記帯電部材に印加される電流の絶対値が2.5μA/cmだけ増加されるのに対して前記像担持体に残留したトナーの帯電量の絶対値が12μC/g以上増加されることを特徴とする。
請求項1に記載の画像形成装置では、像担持体に担持されたトナー像が転写手段によって転写媒体へ転写され、その際に転写媒体へ転写されずに像担持体に残留したトナー(残留トナー)が、帯電部材によって帯電される。
ここで、帯電部材に印加される電流の絶対値が2.5μA/cmだけ増加されるのに対して、像担持体上の残留トナーの帯電量の絶対値が12μC/g以上増加されるように、帯電部材の材質を選択している。これによって、後述する性能試験で確認されているように、残留トナーを像担持体から除去可能な十分なレベルまで帯電でき、残留トナーが原因のカブリやメモリ現象等の画質不良を許容レベルまで抑制できる。
請求項2に記載の画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体から転写媒体へトナー像を転写させる転写手段と、前記転写媒体に転写されずに前記像担持体に残留したトナーを帯電する帯電部材と、を備える画像形成装置であって、前記像担持体に残留し前記帯電部材によって帯電されたトナーの比電荷量の絶対値が5μC/g以上、且つ、該トナーの比電荷量の絶対値の測定位置による差が10μC/g以内であることを特徴とする。
請求項2に記載の画像形成装置では、像担持体に残留し帯電部材によって帯電されたトナーの比電荷量の絶対値が5μC/g以上、且つ、該トナーの比電荷量の絶対値の測定位置による差が10μC/g以内となるように、帯電部材の材質を選択している。これによって、後述する性能試験で確認されているように、残留トナーを像担持体から除去可能な十分なレベルまで帯電でき、残留トナーが原因のカブリやメモリ現象等の画質不良を許容レベルまで抑制できる。
請求項3に記載の画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体から転写媒体へトナー像を転写させる転写手段と、前記転写媒体に転写されずに前記像担持体に残留したトナーを帯電する帯電部材と、を備える画像形成装置であって、前記像担持体に残留し前記帯電部材によって帯電されたトナーの70個数%以上が潜像電位と同極性であることを特徴とする。
請求項3に記載の画像形成装置では、像担持体に残留し帯電部材によって帯電されたトナーの70個数%以上が潜像電位と同極性となるように、帯電部材の材質を選択している。これによって、後述する性能試験で確認されているように、残留トナーを像担持体から除去可能な十分なレベルまで帯電でき、残留トナーが原因のカブリやメモリ現象等の画質不良を許容レベルまで抑制できる。
請求項4に記載の画像形成装置は、請求項1乃至3の何れか1項に記載の画像形成装置であって、前記帯電部材の前記像担持体との対向面の体積抵抗率ρを1×108Ω・cm≦ρ<1×1013Ω・cmとしたことを特徴とする。
請求項4に記載の画像形成装置では、帯電部材の像担持体との対向面の体積抵抗率ρを1×108Ω・cm≦ρ<1×1013Ω・cmとしている。これによって、後述する性能試験で確認されているように、上記請求項1乃至3に記載の条件を満足でき、以って、残留トナーを像担持体から除去可能な十分なレベルまで帯電でき、残留トナーが原因のカブリやメモリ現象等の画質不良を許容レベルまで抑制できる。
請求項5に記載の画像形成装置は、請求項4に記載の画像形成装置であって、前記帯電部材にイオン導電剤を分散させたことを特徴とする。
請求項5に記載の画像形成装置では、帯電部材にイオン導電剤を分散させている。これによって、後述する性能試験で確認されているように、請求項4に記載の構成と比較して、残留トナーが原因のカブリやメモリ現象等の画質不良をより一層抑制できる。
請求項6に記載の画像形成装置は、請求項1乃至5の何れか1項に記載の画像形成装置であって、前記帯電部材が前記像担持体に面接触する部材であることを特徴とする。
請求項6に記載の画像形成装置では、帯電部材を像担持体に面接触する部材とすることで、局部的な放電の発生を抑制し、帯電の均一性を向上させている。
請求項7に記載の画像形成装置は、請求項1乃至5の何れか1項に記載の画像形成装置であって、前記帯電部材と前記像担持体とを非接触としたことを特徴とする。
請求項7に記載の画像形成装置では、帯電部材と像担持体とを非接触とすることで、帯電部材へのトナーの付着を防止し、帯電部材の帯電性能の低下を抑制している。
請求項8に記載の画像形成装置は、請求項1乃至7の何れか1項に記載の画像形成装置であって、前記帯電部材をシート状としたことを特徴とする。
請求項8に記載の画像形成装置では、帯電部材をシート状とし、帯電部材と像担持体とが対向する面積を広くしたので、残留トナーを帯電させるのに利用できる時間を長く確保できる。
請求項9に記載の画像形成装置は、請求項1乃至7の何れか1項に記載の画像形成装置であって、前記帯電部材を回転体状としたことを特徴とする。
請求項9に記載の画像形成装置では、帯電部材を回転体状としている。ここで、回転体状である帯電部材は、シート状やブラシ状の帯電部材に存在するエッジが存在しないので、エッジでの異常放電の危険性を回避できる。
請求項10に記載の画像形成装置は、請求項1乃至9の何れか1項に記載の画像形成装置であって、前記帯電部材の前記像担持体との対向面の算術平均粗さRaを0<Ra≦2.23μmとしたことを特徴とする。
請求項10に記載の画像形成装置では、帯電部材の像担持体との対向面の算術平均粗さRaを0<Ra≦2.23μmとしている。これによって、後述する性能試験で確認されているように、残留トナーを像担持体から除去可能な十分なレベルまで帯電でき、残留トナーが原因のカブリやメモリ現象等の画質不良を許容レベルまで抑制できる。
請求項11に記載の画像形成装置は、請求項1乃至10の何れか1項に記載の画像形成装置であって、画像形成時に正又は負の極性のバイアスを前記帯電部材に印加し、非画像形成時に負又は正の極性のバイアスを前記帯電部材に印加するバイアス制御手段を有することを特徴とする。
請求項11に記載の画像形成装置では、非画像形成時に、バイアス制御手段が、画像形成時とは逆の極性のバイアスを帯電部材に印加させる。これによって、画像形成時に帯電部材に付着した残留トナーを剥離させて像担持体へ移動させることができる。
請求項12に記載の画像形成方法は、像担持体にトナー像を形成するトナー像形成工程と、前記像担持体から転写媒体へトナー像を転写させる転写工程と、前記転写媒体に転写されずに前記像担持体に残留したトナーを帯電させるトナー帯電工程と、を備える画像形成方法であって、前記帯電部材に印加される電流の絶対値が2.5μA/cmだけ増加されるのに対して前記像担持体に残留したトナーの帯電量の絶対値が12μC/g以上増加されることを特徴とする。
請求項12に記載の画像形成方法では、請求項1に記載の画像形成装置と同様の効果が得られる。
請求項13に記載の画像形成方法は、像担持体にトナー像を形成するトナー像形成工程と、前記像担持体から転写媒体へトナー像を転写させる転写工程と、前記転写媒体に転写されずに前記像担持体に残留したトナーを帯電させるトナー帯電工程と、を備える画像形成方法であって、前記像担持体に残留し前記帯電部材によって帯電されたトナーの比電荷量の絶対値が5μC/g以上、且つ、該トナーの比電荷量の絶対値の測定位置による差が10μC/g以内であることを特徴とする。
請求項13に記載の画像形成方法では、請求項2に記載の画像形成装置と同様の効果が得られる。
請求項14に記載の画像形成方法は、像担持体にトナー像を形成するトナー像形成工程と、前記像担持体から転写媒体へトナー像を転写させる転写工程と、前記転写媒体に転写されずに前記像担持体に残留したトナーを帯電させるトナー帯電工程と、を備える画像形成方法であって、前記像担持体に残留し前記帯電部材によって帯電されたトナーの70個数%以上が潜像電位と同極性であることを特徴とする。
請求項14に記載の画像形成方法では、請求項3に記載の画像形成装置と同様の効果が得られる。
請求項15に記載の帯電部材は、転写媒体に転写されずに像担持体に残留したトナーを帯電する帯電部材であって、前記像担持体との対向面の体積抵抗率ρを1×108Ω・cm≦ρ<1×1013Ω・cmとしたことを特徴とする。
請求項15に記載の帯電部材を用いることでで、請求項4に記載の画像形成装置と同様の効果が得られる。
請求項16に記載の帯電部材は、請求項15に記載の帯電部材であって、イオン導電剤を分散させたことを特徴とする。
請求項16に記載の帯電部材を用いることで、請求項5に記載の画像形成装置と同様の効果が得られる。
請求項17に記載の帯電部材は、請求項15又は16に記載の帯電部材であって、前記像担持体との対向面の算術平均粗さRaを0<Ra≦2.23μmとしたことを特徴とする。
請求項17に記載の帯電部材を用いることで、請求項10に記載の画像形成装置と同様の効果が得られる。
請求項18に記載の帯電部材は、請求項15乃至17の何れか1項に記載の帯電部材であって、シート状であることを特徴とする。
請求項18に記載の帯電部材を用いることで、請求項7に記載の画像形成装置と同様の効果が得られる。
請求項19に記載の帯電部材は、請求項15乃至17の何れか1項に記載の帯電部材であって、回転体状であることを特徴とする。
請求項19に記載の帯電部材を用いることで、請求項8に記載の画像形成装置と同様の効果が得られる。
本発明は上記構成にしたので、像担持体上の残留トナーの帯電性能が向上する。
次に本発明の第1実施形態を図面に基づいて説明する。
図1に示すように、画像形成装置12には、記録用紙Pを収容する給紙トレイ14、給紙トレイ14から画像形成部16へ記録用紙Pを搬送する給紙ロール20、搬送ロール21が備えられている。給紙ロール20は、給紙トレイ14の搬送方向下流端部に配設され、給紙トレイ14の最上位にセットされている記録用紙Pに当接して回転し、最上位の記録用紙Pを給紙トレイ14から送り出す。また、搬送ロール対21は、記録用紙Pの搬送経路に配設されており、給紙ロール20によって給紙トレイ14から送り出された記録用紙Pを画像形成部16へ狭持搬送する。
画像形成部16には、図中時計回り方向(矢印A方向)へ回転する感光体ドラム22と、感光体ドラム22の周囲に図中矢印A方向に順に配設された帯電ロール24、露光装置26、現像装置28、転写ロール30、再帯電部材32が備えられている。帯電ロール24は、感光体ドラム22に接触して回転し、感光体ドラム22を一様に帯電する。
また、露光装置26は、感光体ドラム22の軸方向に光を走査する光走査方式、又は感光体ドラム22をライン状に露光するライン露光方式等の公知の露光方式を用いて、感光体ドラム22に画像データに基づいた静電潜像を形成する。この静電潜像は、感光体ドラム22の光が当たり表面電位が低下した部分と、光が当たらずに表面電位が高位に維持された部分とのコントラストによる電位画像である。
また、現像装置28は、感光体ドラム22に対向して回転する現像ロール28Aと、現像ロール28Aを回転可能に支持し、一成分トナーを収容する収容部28Bと、攪拌機構28Cと、供給ロール28Dとを備えている。現像装置28では、収容部28B内に収容された現像剤が攪拌機構28Cによって攪拌され、攪拌された現像剤が供給ロール28Dから現像ロール28Aに供給される。そして、バイアス電源27から現像ロール28Aに現像バイアスが印加されて、現像ロール28Aの電位が、感光体ドラム22上の静電潜像の高電位部と低電位部との中間電位になり、現像ロール28A上の帯電されたトナーが、感光体ドラム22上の静電潜像の低電位部へ移動する。これによって、感光体ドラム22上の静電潜像が現像(可視化)される。
なお、本実施形態で使用される一成分トナーとしては、体積中心粒径が約4.5〜11μmのトナーを適宜選択すれば良く、この条件を満たすトナーであれば、重合トナーでも粉砕トナーでも構わない。
また、転写ロール30は、記録用紙Pの搬送路を挟んで感光体ドラム22に当接しており、バイアス電源31から転写ロール30に感光体ドラム22上のトナーを引きつける極性の転写バイアスが印加されることで、感光体ドラム22から記録用紙Pにトナー像が転写される。
また、再帯電部材32は、例えば、ポリフッ化ビニリデン(以下、PVDFという)等のシート片32B等からなり、バイアス電源40から帯電バイアスを印加されて、感光体ドラム22上の残留トナーを再帯電する。なお、再帯電部材32による残留トナーの再帯電については詳細に後述する。
そして、画像形成部16の搬送方向下流側には、定着装置34が配設されている。この定着装置34には、記録用紙Pの転写面に当接する加熱ロール34Aと、記録用紙Pの搬送経路を挟んで加熱ロール34Aに圧接された加圧ロール34Bとが備えられており、トナー像が転写された記録用紙Pが、加熱ロール34Aと加圧ロール34Bとにより加圧、加熱されることで、トナー像が記録用紙Pに定着する。
そして、定着装置34の搬送方向下流側には、排紙ロール対36が配設され、また、画像形成装置12の上面には排紙トレイ38が形成されており、排紙ロール対36は、トナー像が定着された記録用紙Pを排紙トレイ38へ排紙する。
以下、再帯電部材32による感光体ドラム22上の残留トナーの再帯電について詳細に説明する。
再帯電部材32は、感光体ドラム22を収容するハウジングに支持された導電性の支持体32Aと、この支持体32Aに固定され、感光体ドラム22に接触するシート片32Bとで構成されている。シート片32Bは、感光体ドラム22の軸方向へ延び、短手方向の一端側を支持体32Aに固定され、短手方向の他端側を感光体ドラム22の周面に接触させている。
また、シート片32Bは、イオン導電性物質を分散させた、体積抵抗率ρが1×109Ω・cm、弾性率が1.2×109Pa、厚みが100μm、ポリアミド(PA:具体的には66ナイロン)製の半導電性シートで、感光体ドラム22の周面に、0.02N/cm以下の接触圧で接触し、感光体ドラム22の周面との接触ニップ幅(感光体ドラム22の周方向)が約10mmとなるように配置されている。
また、シート片32Bの感光体ドラム22との接触面の表面粗さは、算術平均粗さRaが0.145μm、最大高さRyが1.801μm、十点平均粗さRzが1.118μmとなっている。尚、表面粗さの測定は、JIS B0601−1994に準拠し、表面粗さ測定器((株)東京精密製 Surfcom1400A)にて、測定長1.5mm、カットオフ波長0.25mm、測定速度0.3mm/secの測定条件で測定した。
なお、シート片32Bを形成する樹脂としては、ポリアミド(PA)の他に、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリイミド(PI)等が挙げられ、イオン導電性物質としては、テトラエチルアンモニウム,テトラブチルアンモニウム,ラウリルトリメチルアンモニウム,ステアリルトリメチルアンモニウム,オクタデシルトリメチルアンモニウム,ドデシルトリメチルアンモニウム,ヘキサデシルトリメチルアンモニウム,ベンジルトリメチルアンモニウム,変性脂肪酸ジメチルエチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エチル硫酸塩、カルボン酸塩、スルフォン酸塩等のアンモニウム塩;リチウム,ナトリウム,カルシウム,マグネシウム等のアルカリ金属あるいはアルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、トリフルオロメチル硫酸塩、スルフォン酸塩等が挙げられる。
このように、軟らかく表面が滑らかなシート片32Bを再帯電部材として使用することで、感光体ドラム22や残留トナーに与えるストレスを抑制できるので、低温定着用の硬度が低いトナーの使用が可能となるので、定着装置34の温度を低く設定して消費エネルギーを低減することが可能となる。
また、シート片32Bの感光体ドラム22との接触面の裏面には、アルミニウム蒸着層等からなる導電層32Cが積層されており、シート片32Bと導電性の支持体32Aとが導通されている。また、支持体32Aにはバイアス電源40が接続されており、このバイアス電源40によって定電流制御された帯電バイアスが、支持体32A、導電層32Cを介してシート片32Bに印加される。
図2に示すように、バイアス電源40は、一方の極性(本実施形態では負極性)の直流電源である帯電バイアス電源40Aと、他方の極性(本実施形態では正極性)の直流電圧に交流電圧を重畳する電源である除電バイアス電源40Bと、電源切替スイッチ40Cとを備えている。電源切替スイッチ40Cは、再帯電部材32に接続された配線に設けられた接点cを、帯電バイアス電源40Aに接続された配線に設けられた接点a又は除電バイアス電源40Bに接続された配線に設けられた接点bに接続する。即ち、再帯電部材32に接続される電源を切替える。また、帯電バイアス電源40A、除電バイアス電源40B、電源切替スイッチ40Cは、制御部100(図1参照)によって制御されている。
制御部100は、画像形成モードに切替わると、電源切替スイッチ40Cを切替えて帯電バイアス電源40Aを再帯電部材32に接続し、帯電バイアス電源40Aを定電流制御する。これによって、図3に示すように、シート片32Bに負極性の直流の定電流が印加される。この定電流は、シート片32Bと感光体ドラム22の周面との間のギャップの電圧が放電開始電圧以上になるように設定されており、本実施形態では、−1.25μA/cm(感光体ドラム22の軸方向の1cm当たりで−1.25μA)とされている。
シート片32Bに定電流が印加されて、シート片32Bと感光体ドラム22との間のギャップで放電が発生すると、空気中の分子が電離して電荷Qとなる。この電荷Qの中の負極性の電荷は、静電的に感光体ドラム22側へ移動し、感光体ドラム22上の残留トナー粒子Tに付着する。これによって、残留トナー粒子Tが負極性に帯電される。
負極性に帯電された残留トナー粒子Tは、感光体ドラム22の回転により現像ロール28Aと対向する範囲まで移動する。この際、残留トナー粒子Tが十分に負極性に帯電されていれば、現像ロール28Aと感光体ドラム22との間の電界により、現像ロール28A側へ移動し、そのまま回収されるか、又は、感光体ドラム22の低電位部(画像部)へ移動する。
なお、電離した負極性の電荷Qの一部は、感光体ドラム22にも到達する。また、正極性に帯電した残留トナーは、感光体ドラム22とシート片32Bとの間の電界により、シート片32B側へ移動し、シート片32Bに付着する。また、電離した正極性の電荷Qは、シート片32Bに到達する。
一方、電源投入時、印刷終了時や、連続印刷時のページ間等の非画像形成時に、清掃モードに切替わると、制御部100は、電源切替スイッチ40Cを切替えて除電バイアス電源40Bを再帯電部材32に接続する。これによって、図4に示すように、シート片32Bに正極性の直流の定電流が重畳された交流電圧が印加される。本実施形態では、+0.5μA/cm(感光体ドラム22の軸方向の1cm当たりで+0.5μA)の直流の定電流が、周波数2kHz、振幅(ピークトウピーク(Peak to Peak)電圧)が500Vの交流電圧に重畳されている。
この際、放電により発生した負極性の電荷Qは、静電的にシート片32Bへ移動する。これによって、シート片32Bに付着している正極性のトナー粒子T´が除電される。そして、除電されたトナー粒子T´は、感光体ドラム22とシート片32Bとの摩擦力によってシート片32Bから機械的に剥離され、感光体ドラム22の回転により現像ロール28Aと対向する範囲まで移動し、現像ロール28Aによって、機械的且つ電気的に回収される。
ここで、再帯電部材32に一方の極性だけの電流を印加し続ける場合、イオン導電剤中のイオン電荷が一方へ偏ってしまうが、再帯電部材32に逆極性を印加する清掃モードを実施することで、イオン電荷の偏りが解消されるので、再帯電部材32の電気的特性が長期に亘って維持される。
なお、本実施形態では、帯電バイアスと逆極性の直流電流に交流電圧を重畳した除電バイアスを再帯電部材32に印加したので、除電の均一性の点では優れているが、帯電バイアスと逆極性の直流電流のみの除電バイアスを再帯電部材32に印加する場合でも、除電機能は有する。
また、本実施形態では、極性が異なる2個の電源を設けてそれぞれを帯電用と除電用としたが、1個の電源の極性を切替えるスイッチを設けて、1個の電源を帯電用と除電用との兼用としても良い。
また、本実施形態では、定電流制御のバイアス印加方式を採用したので、環境変動等により再帯電部材32の電気抵抗値が変動した場合でも、トナーへ与える電荷量を一定に維持でき、また、環境変動等により残留トナーの帯電量が所望の値から増減した場合には、定電流値を変化させて残留トナーの帯電量を所望の値に復帰させることができる。
しかし、本実施形態のように、清掃モードを実施する場合には、シート片32Bの表面に正極性のトナー粒子T´が堆積せず、シート片32Bと感光体ドラム22との間の電気抵抗値がほぼ不変なので、定電圧制御のバイアス印加方式を採用したとしても、定電流を維持させることが可能である。従って、定電圧制御のバイアス印加方式も採用可能である。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
図5に示すように、本実施形態の画像形成装置102では、第1実施形態の再帯電部材32(図1参照)に替えて、再帯電部材106が略同一位置に配設されている。この再帯電部材106は、直径8mmのSUSのロールに、イオン導電性物質が分散された、体積抵抗率ρが1×1010Ω・cm、厚みが100μm、表面の算術平均粗さRaが0.172μmのPVDF(ポリフッ化ビニリデン)のシームレスチューブが被覆されたロールで、感光体ドラム22とのギャップが、0〜50μmとなるように配置されている。ここで、再帯電部材106と感光体ドラム22とのギャップを0〜50μmとしたのは、感光体ドラム22及び再帯電部材106の寸法公差、取付公差から、再帯電部材106が1周する間に、0〜50μmの範囲内でギャップが変動するためである。
また、再帯電部材106は、感光体ドラム22の周速に対して0.5の周速比で感光体ドラム22の逆方向へ回転する。また、第1実施形態と同様、再帯電部材106の回転軸には、バイアス電源40が接続されており、再帯電部材106に帯電バイアス又は除電バイアスが印加される。
なお、再帯電部材106の構成は、他に、図6に示すように、ステンレス等の金属製で軸方向両端部に円板状のフランジ部106Bが形成された軸106Aと、一対のフランジ部106Bに張架された半導電性で可撓性のチューブ106Cとで構成された再帯電部材106等も適用可能である。このチューブ106Cは、内周面に、導電層106Dを積層することで、帯電の均一性を確保できる。また、この再帯電部材106は可撓性を有するので、トナーに与えられるストレスが小さくなり、また、感光体ドラム22とのニップ状態が安定し、感光体ドラム22との間のギャップが安定することにより、安定した帯電制御が可能となる。
ここで、第1、第2実施形態の画像形成装置12、102において、感光体ドラム22上の残留トナーを残らずクリーニングするためには、再帯電部材32、106による感光体ドラム22上の残留トナーの再帯電能力を十分なレベルまで上げなければならない。このため、再帯電部材32の再帯電能力を評価する試験を行った。以下、この試験について説明する。
「性能試験1」
この性能試験では、下記のように複数種類準備された再帯電部材の性能試験用のサンプルの中からサンプル2〜6、比較用サンプル1、2を使用し、再帯電部材32へ印加する定電流の値を変化させて印字を行い、そして、各条件での感光体ドラム22上の残留トナーの比電荷量q/m(qはトナーの帯電量(μC)、mはトナーの質量(g))を測定した。
「性能試験1」
この性能試験では、下記のように複数種類準備された再帯電部材の性能試験用のサンプルの中からサンプル2〜6、比較用サンプル1、2を使用し、再帯電部材32へ印加する定電流の値を変化させて印字を行い、そして、各条件での感光体ドラム22上の残留トナーの比電荷量q/m(qはトナーの帯電量(μC)、mはトナーの質量(g))を測定した。
感光体ドラム22上の残留トナーの比電荷量q/m(μC/g)の測定は、まず、感光体ドラム22を実験機から取り出し、感光体ドラム22上に窒素ガスを吹き付けて再帯電後の残留トナーを感光体ドラム22上から剥離させ、剥離したトナーを比電荷量測定装置に導入させるという方法で、トナーの測定数が500個以上となるまで行う。そして、得られた比電荷量q/m(μC/g)を平均した値をグラフにプロットする。その結果、図7、図8のグラフに示すような結果が得られた。
なお、比電荷量測定装置は、所謂、レーザードップラー法を用いた、細川ミクロン社製のイースパート(E−SPART)アナライザ(型式EST−1)を使用し、この測定装置の測定条件は、窒素ブロー圧を0.3kg/cm2、シースエアー流量を0.4l/min、極板間電圧を100V、供給フードをアルミ製とした。
また、本試験で用いたトナーは、乳化重合で得られた微粒子を凝集させたトナーである。また、結着樹脂はスチレンアクリル製であり、トナーの体積中心粒径は5.8μm、下記で定義される形状係数は132、酸化チタンと小径シリカが外添され、負極性に帯電するのものである。なお、トナーの体積中心粒径は、コールターカウンタTAII(ベックマン−コールター社製)にて測定した値である。その粒径測定法は、まず、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ホン酸ナトリウムの5%水溶液2ml中に、測定試料を0.5〜50mg加え、これを電解液100〜150ml中に添加し、そして、この測定試料を懸濁させた電解液を超音波分散器で約1分間分散処理を行い、コールターカウンターTA−II型により、アパーチャー径が100μmのアパーチャーを用いて粒度分布を測定するというものである。
また、形状係数は、光学顕微鏡(ミクロフォトFXA:ニコン社製)で撮影した拡大写真をイメージアナライザLUZEX3(NIRECO社製)により画像解析を行い、次の式にて算出したものである。
形状係数={(トナー径の絶対最大長)2/トナーの投影面積}×(π/4)×100
ここで、形状係数は、トナーの投影面積と、それに外接する円の面積の比で表され、真球の場合100となり、真球の形状が崩れるにつれ増加するようになる。なお、求める形状係数は、トナー粒子複数個に対する平均値を代表値としている。
ここで、形状係数は、トナーの投影面積と、それに外接する円の面積の比で表され、真球の場合100となり、真球の形状が崩れるにつれ増加するようになる。なお、求める形状係数は、トナー粒子複数個に対する平均値を代表値としている。
また、以下のサンプルの感光体ドラム22の軸方向の有効長さは8cmで、感光体ドラム、現像ロールの軸方向の有効長さはそれぞれ10cm、9cmである。
○再帯電部材のサンプル1:PA(ポリアミド:具体的には66ナイロン)にイオン導電性物質を分散させた、体積抵抗率ρが5×1012Ω・cm、弾性率が1.2×1012Pa、厚さが100μmのシート片。
○再帯電部材のサンプル2:PA(具体的には66ナイロン)にイオン導電性物質を分散させた、体積抵抗率ρが1×109Ω・cm、弾性率が1.2×109Pa、厚さが100μmのシート片。
○再帯電部材のサンプル3:PA(具体的には66ナイロン)にイオン導電性物質を分散させた、体積抵抗率ρが1×1010Ω・cm、弾性率が1.2×109Pa、厚さが100μmのシート片。
○再帯電部材のサンプル4:PA(具体的には66ナイロン)にイオン導電性物質を分散させた、体積抵抗率ρが1×1011Ω・cm、弾性率が1.2×109Pa、厚さが100μmのシート片。
○再帯電部材のサンプル5:PA(具体的には66ナイロン)にイオン導電性物質を分散させた、体積抵抗率ρが9×1012Ω・cm、弾性率が1.2×109Pa、厚さが100μmのシート片。
○再帯電部材のサンプル6:PA(具体的には66ナイロン)にイオン導電性物質を分散させた、体積抵抗率ρが1×108Ω・cm、弾性率が1.2×109Pa、厚さが100μmのシート片。
○再帯電部材のサンプル7:PVDF(ポリフッ化ビニリデン)にイオン導電性物質を分散させた、体積抵抗率ρが1×1011Ω・cm、弾性率が9.8×108Pa、厚さが100μmのシート片。
○再帯電部材のサンプル8:PA(具体的には66ナイロン)にカーボンブラックを分散させた、体積抵抗率ρが1×108Ω・cm、弾性率が2.9×109Pa、厚さが100μmのシート片。
○再帯電部材のサンプル9:レーヨンにカーボンブラックを分散させた、体積抵抗率ρが1×109Ω・cm、660DT/100F(デシテックス/フィラメント)の繊維を、7.75×107F/m2(フィラメント/平方メートル)で束ねたブラシ。
○再帯電部材のサンプル10:PA(具体的には66ナイロン)にカーボンブラックを分散させた、体積抵抗率ρが1×1010Ω・cm、弾性率が2.9×109Pa、厚さが100μmのシート片。
○再帯電部材のサンプル11:レーヨンにカーボンブラックを分散させた、体積抵抗率ρが1×1010Ω・cm、660DT/100Fの繊維を、7.75×107F/m2で束ねたブラシ。
○再帯電部材のサンプル12:PVDF(ポリフッ化ビニリデン)にイオン導電性物質を分散させた、体積抵抗率ρが1×1010Ω・cm、弾性率が9.8×108Pa、厚さが100μm、算術平均粗さRaが0.015μm、最大高さRyが0.460μm、十点平均粗さRzが0.170μmのシート片。
○再帯電部材のサンプル13:PA(具体的には66ナイロン)にカーボンブラックを分散させた、体積抵抗率ρが1×1010Ω・cm、弾性率が1.2×109Pa、厚さが100μm、算術平均粗さRaが0.102μm、最大高さRyが1.682μm、十点平均粗さRzが1.420μmのシート片。
○再帯電部材のサンプル14:PVDFにイオン導電性物質を分散させた、体積抵抗率ρが1×1010Ω・cm、弾性率が9.8×108Pa、厚さが100μm、算術平均粗さRaが0.172μm、最大高さRyが2.422μm、十点平均粗さRzが2.004μmのシート片。
○再帯電部材のサンプル15:サンプル13のシート片の表面(感光体ドラム22との接触面)を粗面化して算術平均粗さRaを2.230μm、最大高さRyを11.250μm、十点平均粗さRzを9.211μmとしたシート片。
○再帯電部材のサンプル16:サンプル14のシート片の表面(感光体ドラム22との接触面)を粗面化して算術平均粗さRaを1.037μm、最大高さRyを10.550μm、十点平均粗さRzを7.450μmとしたシート片。
○再帯電部材のサンプル17:サンプル13のシート片の表面(感光体ドラム22との接触面)を粗面化して算術平均粗さRaを0.850μm、最大高さRyを5.561μm、十点平均粗さRzを4.550μmとしたシート片。
○再帯電部材の比較用サンプル1:PA(具体的には66ナイロン)にカーボンブラックを分散させた、体積抵抗率ρが1×107Ω・cm、弾性率が2.9×109Pa、厚さが100μmのシート片。
○再帯電部材の比較用サンプル2:PVDFにイオン導電性物質を分散させた、体積抵抗率ρが1×1013Ω・cm、弾性率が9.8×108Pa、厚さが100μmのシート片。
○再帯電部材の比較用サンプル3:レーヨンにカーボンブラックを分散させた、体積抵抗率ρが1×107Ω・cm、660DT/100Fの繊維を、7.75×107F/m2で束ねたブラシ。
○再帯電部材の比較用サンプル4:レーヨンにカーボンブラックを分散させた、体積抵抗率ρが5×107Ω・cm、660DT/100Fの繊維を、7.75×107F/m2で束ねたブラシ。
○再帯電部材の比較用サンプル5:サンプル13のシート片の表面(感光体ドラム22との接触面)を粗面化して算術平均粗さRaを2.510μm、最大高さRyを10.230μm、十点平均粗さRzを9.530μmとしたシート片。
○再帯電部材の比較用サンプル6:サンプル14のシート片の表面(感光体ドラム22との接触面)を粗面化して算術平均粗さRaを2.900μm、最大高さRyを11.120μm、十点平均粗さRzを13.20μmとしたシート片。
○再帯電部材の比較用サンプル7:サンプル14のシート片の表面(感光体ドラム22との接触面)を粗面化して算術平均粗さRaを3.210μm、最大高さRyを12.310μm、十点平均粗さRzを15.320μmとしたシート片。
○再帯電部材のサンプル1:PA(ポリアミド:具体的には66ナイロン)にイオン導電性物質を分散させた、体積抵抗率ρが5×1012Ω・cm、弾性率が1.2×1012Pa、厚さが100μmのシート片。
○再帯電部材のサンプル2:PA(具体的には66ナイロン)にイオン導電性物質を分散させた、体積抵抗率ρが1×109Ω・cm、弾性率が1.2×109Pa、厚さが100μmのシート片。
○再帯電部材のサンプル3:PA(具体的には66ナイロン)にイオン導電性物質を分散させた、体積抵抗率ρが1×1010Ω・cm、弾性率が1.2×109Pa、厚さが100μmのシート片。
○再帯電部材のサンプル4:PA(具体的には66ナイロン)にイオン導電性物質を分散させた、体積抵抗率ρが1×1011Ω・cm、弾性率が1.2×109Pa、厚さが100μmのシート片。
○再帯電部材のサンプル5:PA(具体的には66ナイロン)にイオン導電性物質を分散させた、体積抵抗率ρが9×1012Ω・cm、弾性率が1.2×109Pa、厚さが100μmのシート片。
○再帯電部材のサンプル6:PA(具体的には66ナイロン)にイオン導電性物質を分散させた、体積抵抗率ρが1×108Ω・cm、弾性率が1.2×109Pa、厚さが100μmのシート片。
○再帯電部材のサンプル7:PVDF(ポリフッ化ビニリデン)にイオン導電性物質を分散させた、体積抵抗率ρが1×1011Ω・cm、弾性率が9.8×108Pa、厚さが100μmのシート片。
○再帯電部材のサンプル8:PA(具体的には66ナイロン)にカーボンブラックを分散させた、体積抵抗率ρが1×108Ω・cm、弾性率が2.9×109Pa、厚さが100μmのシート片。
○再帯電部材のサンプル9:レーヨンにカーボンブラックを分散させた、体積抵抗率ρが1×109Ω・cm、660DT/100F(デシテックス/フィラメント)の繊維を、7.75×107F/m2(フィラメント/平方メートル)で束ねたブラシ。
○再帯電部材のサンプル10:PA(具体的には66ナイロン)にカーボンブラックを分散させた、体積抵抗率ρが1×1010Ω・cm、弾性率が2.9×109Pa、厚さが100μmのシート片。
○再帯電部材のサンプル11:レーヨンにカーボンブラックを分散させた、体積抵抗率ρが1×1010Ω・cm、660DT/100Fの繊維を、7.75×107F/m2で束ねたブラシ。
○再帯電部材のサンプル12:PVDF(ポリフッ化ビニリデン)にイオン導電性物質を分散させた、体積抵抗率ρが1×1010Ω・cm、弾性率が9.8×108Pa、厚さが100μm、算術平均粗さRaが0.015μm、最大高さRyが0.460μm、十点平均粗さRzが0.170μmのシート片。
○再帯電部材のサンプル13:PA(具体的には66ナイロン)にカーボンブラックを分散させた、体積抵抗率ρが1×1010Ω・cm、弾性率が1.2×109Pa、厚さが100μm、算術平均粗さRaが0.102μm、最大高さRyが1.682μm、十点平均粗さRzが1.420μmのシート片。
○再帯電部材のサンプル14:PVDFにイオン導電性物質を分散させた、体積抵抗率ρが1×1010Ω・cm、弾性率が9.8×108Pa、厚さが100μm、算術平均粗さRaが0.172μm、最大高さRyが2.422μm、十点平均粗さRzが2.004μmのシート片。
○再帯電部材のサンプル15:サンプル13のシート片の表面(感光体ドラム22との接触面)を粗面化して算術平均粗さRaを2.230μm、最大高さRyを11.250μm、十点平均粗さRzを9.211μmとしたシート片。
○再帯電部材のサンプル16:サンプル14のシート片の表面(感光体ドラム22との接触面)を粗面化して算術平均粗さRaを1.037μm、最大高さRyを10.550μm、十点平均粗さRzを7.450μmとしたシート片。
○再帯電部材のサンプル17:サンプル13のシート片の表面(感光体ドラム22との接触面)を粗面化して算術平均粗さRaを0.850μm、最大高さRyを5.561μm、十点平均粗さRzを4.550μmとしたシート片。
○再帯電部材の比較用サンプル1:PA(具体的には66ナイロン)にカーボンブラックを分散させた、体積抵抗率ρが1×107Ω・cm、弾性率が2.9×109Pa、厚さが100μmのシート片。
○再帯電部材の比較用サンプル2:PVDFにイオン導電性物質を分散させた、体積抵抗率ρが1×1013Ω・cm、弾性率が9.8×108Pa、厚さが100μmのシート片。
○再帯電部材の比較用サンプル3:レーヨンにカーボンブラックを分散させた、体積抵抗率ρが1×107Ω・cm、660DT/100Fの繊維を、7.75×107F/m2で束ねたブラシ。
○再帯電部材の比較用サンプル4:レーヨンにカーボンブラックを分散させた、体積抵抗率ρが5×107Ω・cm、660DT/100Fの繊維を、7.75×107F/m2で束ねたブラシ。
○再帯電部材の比較用サンプル5:サンプル13のシート片の表面(感光体ドラム22との接触面)を粗面化して算術平均粗さRaを2.510μm、最大高さRyを10.230μm、十点平均粗さRzを9.530μmとしたシート片。
○再帯電部材の比較用サンプル6:サンプル14のシート片の表面(感光体ドラム22との接触面)を粗面化して算術平均粗さRaを2.900μm、最大高さRyを11.120μm、十点平均粗さRzを13.20μmとしたシート片。
○再帯電部材の比較用サンプル7:サンプル14のシート片の表面(感光体ドラム22との接触面)を粗面化して算術平均粗さRaを3.210μm、最大高さRyを12.310μm、十点平均粗さRzを15.320μmとしたシート片。
なお、シート片の体積抵抗率ρは、高抵抗率計(三菱化学(株)製、製品名 Hiresta−UP、型番MCP−HT450)と、プローブType URSを使用して、100Vを印加した後から30秒経過した時点での値を3回測定し、3つの測定値を平均した値である。
次に、図7、図8のグラフに示す測定結果について考察する。
図7のグラフには、サンプル1、3乃至6の印加電流−帯電量特性を示している。このグラフから、再帯電部材の体積抵抗率ρが1×108Ω・cm≦ρ<1×1013Ω・cmの場合に、印加電流の増加にほぼ正比例して残留トナーの帯電量が増加することがわかった。また、残留トナーの帯電制御を有効に行うことができることが確認された。例えば、サンプル5が印加電流に対する帯電量の増加量が最も小さいが、その場合でも、印加電流の絶対値を2.5μC/cmだけ増加させると、残留トナーの帯電量の絶対値を12μC/g以上増加させることができることがわかる。
また、電流値に応じて帯電量が増減することがわかるので、例えば、用紙がジャムした後に感光体が再度回転する時等は、放置時間が発生していることからトナーの帯電量が減衰していることが考えられるが、その際に、通常の非画像形成時よりもトナー帯電部材に印加する定電流値を増加させ、帯電減衰したトナーの帯電量を復活させる手段等を取り得ることがわかった。
一方、図8のグラフには、比較用サンプル1、2の印加電流−帯電量特性を示している。このグラフから、再帯電部材の体積抵抗率ρが1×107Ω・cm未満、1×1013Ω・cm以上の場合には、印加電流を増加させても残留トナーの帯電量が殆ど増加しないことがわかった。
ここで、残留トナーの帯電量の絶対値が5μC/g未満である場合には、残留トナーのメモリ現象やカブリ等の画質不良が発生することが後述する評価試験2で確認されているが、図7、図8のグラフを比較してわかるように、残留トナーを5μC/g以上に再帯電させる再帯電部材は、印加電流の増加に比例して残留トナーの帯電量を増加させる能力を有すると言える。そして、印加電流の絶対値が2.5μC/cmだけ増加されるのに対して、残留トナーの帯電量の絶対値を12μC/g以上増加させる能力を有する再帯電部材が、十分な帯電性能を発揮していると言える。
一方、印加電流の増加に比例して残留トナーの帯電量を増加させる能力、詳細には、印加電流の絶対値が2.5μC/cmだけ増加されるのに対して、残留トナーの帯電量の絶対値を12μC/g以上増加させる能力を持たない再帯電部材は、局部的な電流のリークを発生させてしまい、感光体ドラム22との間に均一な放電を発生させることができなかったものと推測される。また、体積抵抗率ρが1×1013Ω・cm以上と高い再帯電部材は、感光体ドラム22との間に有効な放電を発生させることができなかったものと推測される。
以上のことから、再帯電部材32のシート片32Bの体積抵抗率ρには適当な範囲が存在し、本性能試験から、1×108Ω・cm≦ρ<1×1013Ω・cmの範囲が適当であると言える。
「性能試験2」
この性能試験では、上記のサンプル1乃至11、比較用サンプル1乃至4を使用し、比電荷量q/mを、感光体ドラム22の軸方向の3箇所(駆動側の端部と中央部と非駆動側の端部)で測定し、その測定結果を図9の表に示している。また、比電荷量q/mの測定と同時に帯電量分布の指標であるq/d値(qはトナーの帯電量(fC)、dはトナーの粒径(μm))を測定して測定した全てのトナーをq/d値によって階級分けし、各階級のトナーの個数と、各階級のトナーが全トナーに対して占める割合(個数%)とを算出する。その結果の一例は図10(A)の表、図10(B)のグラフに示すとおりである。また、所望の極性の逆極性(本実施形態では正極性)のトナーの個数%を図9の表に示している。
この性能試験では、上記のサンプル1乃至11、比較用サンプル1乃至4を使用し、比電荷量q/mを、感光体ドラム22の軸方向の3箇所(駆動側の端部と中央部と非駆動側の端部)で測定し、その測定結果を図9の表に示している。また、比電荷量q/mの測定と同時に帯電量分布の指標であるq/d値(qはトナーの帯電量(fC)、dはトナーの粒径(μm))を測定して測定した全てのトナーをq/d値によって階級分けし、各階級のトナーの個数と、各階級のトナーが全トナーに対して占める割合(個数%)とを算出する。その結果の一例は図10(A)の表、図10(B)のグラフに示すとおりである。また、所望の極性の逆極性(本実施形態では正極性)のトナーの個数%を図9の表に示している。
また、出力された画像を、メモリ現象とカブリについて評価し、評価結果を図9の表に示している。なお、メモリ現象とカブリとの双方が良好であれば◎、メモリ現象とカブリとの双方に問題が無ければ○、メモリ現象とカブリとの少なくとも一方が多少知覚できるが通常の使用には問題無いレベルであれば△、メモリ現象とカブリとの少なくとも一方が通常の使用で問題となるレベルであれば×と評価している。なお、この評価試験では、50枚の連続印字を行い、最後の3枚について評価を行った。
図9の表からわかるように、サンプル1〜11の再帯電部材を用いた場合には、各箇所の比電荷量の絶対値|q/m|が5μC/g以上、比電荷量の絶対値|q/m|の感光体ドラム22の軸方向でのバラツキ(表中のq/m幅)が10μC/g以内となり、画質も許容レベルとなる。
一方、比較用サンプル1〜4の再帯電部材を用いた場合には、比電荷量の絶対値|q/m|が5μC/g未満になる箇所が存在し、比電荷量の絶対値|q/m|の感光体ドラム22の軸方向でのバラツキが10μC/gより大きくなることがあり、画質も許容レベルに達しなかった。
この事実から、各箇所の比電荷量の絶対値|q/m|が5μC/g以上、比電荷量の絶対値|q/m|の感光体ドラム22の軸方向でのバラツキ(測定位置による差)が10μC/g以下という条件を満たさない限り、画質が許容レベルに達しないことがわかる。
次に、q/d値について考察する。サンプル1〜11の再帯電部材を用いた場合には、正極性に帯電したトナーの個数%が30%より高くなる箇所が存在しないのに対して、比較用サンプル1〜4を用いた場合には、殆どの箇所において、正極性に帯電したトナーの個数%が30%より高くなっている(負極性に帯電したトナーの個数%が70%未満となっている)。このことから、正極性に帯電したトナーの個数%が30%より高くなると画質に問題が発生することがわかる。
また、性能試験2から、再帯電部材をブラシとした方が、シート片とした方よりも画質が劣ることがわかる。これは、体積抵抗率ρが同じであるサンプル2とサンプル9との比較から明らかであるが、局部的な放電集中箇所が、形状的にシート片よりもブラシの方に多く存在することから、放電ムラが生じ易くなることが要因と考えられる。このような理由から、再帯電部材としては、感光体ドラム22と対向する面の平滑度が高い部材ほど放電の均一性が高くなると考えられる。
さらに、性能試験2から、導電剤をカーボンブラックとした方が、イオン導電剤とした方よりも画質が劣ることがわかる。これは、体積抵抗率ρが同じであるサンプル6とサンプル8との比較から明らかである。
その要因は、イオン導電性物質は分子レベルで分散することから分散の均一性、電気抵抗値の均一性が高くなり、局部的な放電の発生が抑制されるのに対して、カーボンブラック等の電子導電性物質は微粒子のレベルで分散することから分散の均一性、電気抵抗値の均一性が低く、導電経路が形成されて局部的な放電の発生が増大するためであると考えられる。このような理由から、導電剤の分散の均一性が高い部材が、再帯電部材として好ましいと考えられる。なお、分散の均一性が高い導電剤としては、導電性高分子等も挙げられる。
「性能試験3」
局部的な放電の発生を避けるためには再帯電部材の表面粗さも重要な因子になるものと推測されたので、表面粗さと帯電量との関係を評価する試験を行った。この評価試験では、サンプル13、14のシート片の表面を粗面化してサンプル15〜17、比較用サンプル5〜7を作製し、このサンプルを使用して比電荷量q/mを測定した。そして、比電荷量q/mの絶対値が5μC/g以上であるか否かを判定し、その判定結果を、図11の表にまとめた。なお、サンプルへの印加定電流は−2μA/cmとした。
局部的な放電の発生を避けるためには再帯電部材の表面粗さも重要な因子になるものと推測されたので、表面粗さと帯電量との関係を評価する試験を行った。この評価試験では、サンプル13、14のシート片の表面を粗面化してサンプル15〜17、比較用サンプル5〜7を作製し、このサンプルを使用して比電荷量q/mを測定した。そして、比電荷量q/mの絶対値が5μC/g以上であるか否かを判定し、その判定結果を、図11の表にまとめた。なお、サンプルへの印加定電流は−2μA/cmとした。
図11の表から、算術平均粗さRaを0<Ra≦2.23μmとすることで、比電荷量q/mの絶対値が5μC/g以上になり、画質に現れるメモリ現象やカブリを許容レベルまで抑制できることがわかる。
ここで、JIS B0601−1994で規定されているように、算術平均粗さRaは、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけを抜き取り、この抜き取り部分の平均線から測定曲線までの偏差の絶対値を合計し、基準長さ当たりに平均化した値である。このため、1つの傷が測定値に及ぼす影響が非常に小さくなり、安定した結果が得られると言われている。
一方、十点平均粗さRzは、粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から、最も高い山頂から5番目までの山頂の標高の絶対値の平均値と、最も低い谷底から5番目までの谷底の標高の絶対値との和である。このため、1つの傷が測定値に及ぼす影響が、算術平均粗さRaと比較して大きくなる。
そこで、本性能試験では、傷等の影響を受け難い算術平均粗さRaを表面粗さの指標として用いて評価を行った。
なお、性能試験1〜3は、サンプルの感光体ドラム22の軸方向の有効長さを8cm、感光体ドラム22、現像ロール28Aの軸方向の有効長さはそれぞれ10cm、9cm、感光体ドラム22の回転速度を196mm/secとして実施した。
また、サンプル1〜8、サンプル12〜17m及び比較用サンプル1、2、5〜7の材料を用いてチューブを作製し、このチューブを用いて第2実施形態の再帯電部材106を作製して、評価試験1〜3と同様の評価試験を行ったところ、同様の結果が得られ、再帯電部材の形状をシート状から回転体状に変えることも可能であることがわかった。
ここで、シート状の再帯電部材は、感光体ドラム22との接触幅を大きく取ることが可能で、残留トナーを再帯電させるのに利用できる時間を十分に長く確保できるという特徴がある。一方、回転体状の再帯電部材は、シート状やブラシ状の再帯電部材に存在するエッジが存在しないので、エッジでの異常放電の危険性を回避できるという特徴がある。
なお、第1、第2実施形態では、像担持体を感光体ドラム22、転写媒体を用紙Pとして本発明を説明したが、転写媒体としての用紙に転写されずに像担持体としての中間転写体に残留したトナーを再帯電する構成や、転写媒体としての中間転写体に転写されずに像担持体としての感光体に残留したトナーを再帯電する構成にも本発明を適用可能である。
また、第1、第2実施形態では、感光体ドラム22に残留したトナーを再帯電して現像装置28に回収又は再現像させたので、クリーニングユニットが不要となり、コストを低減できるという効果を有するが、再帯電された残留トナーを現像装置28に回収又は再現像させることは必須ではなく、クリーニングユニットを設け、残留トナーをクリーニングユニットが回収し易い極性に再帯電するように構成しても良い。
12 画像形成装置
22 感光体ドラム(像担持体)
30 転写ロール(転写手段)
32 再帯電部材(帯電部材)
100 制御部(バイアス制御手段)
102 画像形成装置
106 再帯電部材(帯電部材)
P 用紙(転写媒体)
T 残留トナー粒子(トナー)
T´ トナー粒子(トナー)
22 感光体ドラム(像担持体)
30 転写ロール(転写手段)
32 再帯電部材(帯電部材)
100 制御部(バイアス制御手段)
102 画像形成装置
106 再帯電部材(帯電部材)
P 用紙(転写媒体)
T 残留トナー粒子(トナー)
T´ トナー粒子(トナー)
Claims (19)
- トナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体から転写媒体へトナー像を転写させる転写手段と、
前記転写媒体に転写されずに前記像担持体に残留したトナーを帯電する帯電部材と、を備える画像形成装置であって、
前記帯電部材に印加される電流の絶対値が2.5μA/cmだけ増加されるのに対して前記像担持体に残留したトナーの帯電量の絶対値が12μC/g以上増加されることを特徴とする画像形成装置。 - トナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体から転写媒体へトナー像を転写させる転写手段と、
前記転写媒体に転写されずに前記像担持体に残留したトナーを帯電する帯電部材と、を備える画像形成装置であって、
前記像担持体に残留し前記帯電部材によって帯電されたトナーの比電荷量の絶対値が5μC/g以上、且つ、該トナーの比電荷量の絶対値の測定位置による差が10μC/g以内であることを特徴とする画像形成装置。 - トナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体から転写媒体へトナー像を転写させる転写手段と、
前記転写媒体に転写されずに前記像担持体に残留したトナーを帯電する帯電部材と、を備える画像形成装置であって、
前記像担持体に残留し前記帯電部材によって帯電されたトナーの70個数%以上が潜像電位と同極性であることを特徴とする画像形成装置。 - 前記帯電部材の前記像担持体との対向面の体積抵抗率ρを1×108Ω・cm≦ρ<1×1013Ω・cmとしたことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の画像形成装置。
- 前記帯電部材にイオン導電剤を分散させたことを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
- 前記帯電部材が前記像担持体に面接触する部材であることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の画像形成装置。
- 前記帯電部材と前記像担持体とを非接触としたことを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の画像形成装置。
- 前記帯電部材をシート状としたことを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の画像形成装置。
- 前記帯電部材を回転体状としたことを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の画像形成装置。
- 前記帯電部材の前記像担持体との対向面の算術平均粗さRaを0<Ra≦2.23μmとしたことを特徴とする請求項1乃至9の何れか1項に記載の画像形成装置。
- 画像形成時に正又は負の極性のバイアスを前記帯電部材に印加し、非画像形成時に負又は正の極性のバイアスを前記帯電部材に印加するバイアス制御手段を有することを特徴とする請求項1乃至10の何れか1項に記載の画像形成装置。
- 像担持体にトナー像を形成するトナー像形成工程と、
前記像担持体から転写媒体へトナー像を転写させる転写工程と、
前記転写媒体に転写されずに前記像担持体に残留したトナーを帯電させるトナー帯電工程と、を備える画像形成方法であって、
前記帯電部材に印加される電流の絶対値が2.5μA/cmだけ増加されるのに対して前記像担持体に残留したトナーの帯電量の絶対値が12μC/g以上増加されることを特徴とする画像形成方法。 - 像担持体にトナー像を形成するトナー像形成工程と、
前記像担持体から転写媒体へトナー像を転写させる転写工程と、
前記転写媒体に転写されずに前記像担持体に残留したトナーを帯電させるトナー帯電工程と、を備える画像形成方法であって、
前記像担持体に残留し前記帯電部材によって帯電されたトナーの比電荷量の絶対値が5μC/g以上、且つ、該トナーの比電荷量の絶対値の測定位置による差が10μC/g以内であることを特徴とする画像形成方法。 - 像担持体にトナー像を形成するトナー像形成工程と、
前記像担持体から転写媒体へトナー像を転写させる転写工程と、
前記転写媒体に転写されずに前記像担持体に残留したトナーを帯電させるトナー帯電工程と、を備える画像形成方法であって、
前記像担持体に残留し前記帯電部材によって帯電されたトナーの70個数%以上が潜像電位と同極性であることを特徴とする画像形成方法。 - 転写媒体に転写されずに像担持体に残留したトナーを帯電する帯電部材であって、
前記像担持体との対向面の体積抵抗率ρを1×108Ω・cm≦ρ<1×1013Ω・cmとしたことを特徴とする帯電部材。 - イオン導電剤を分散させたことを特徴とする請求項15に記載の帯電部材。
- 前記像担持体との対向面の算術平均粗さRaを0<Ra≦2.23μmとしたことを特徴とする請求項15又は16に記載の帯電部材。
- シート状であることを特徴とする請求項15乃至17の何れか1項に記載の帯電部材。
- 回転体状であることを特徴とする請求項15乃至17の何れか1項に記載の帯電部材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006074797A JP2007249001A (ja) | 2006-03-17 | 2006-03-17 | 画像形成装置及び、帯電部材、及び、画像形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006074797A JP2007249001A (ja) | 2006-03-17 | 2006-03-17 | 画像形成装置及び、帯電部材、及び、画像形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007249001A true JP2007249001A (ja) | 2007-09-27 |
Family
ID=38593341
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006074797A Pending JP2007249001A (ja) | 2006-03-17 | 2006-03-17 | 画像形成装置及び、帯電部材、及び、画像形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007249001A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017207530A (ja) * | 2016-05-16 | 2017-11-24 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置及びプロセスカートリッジ |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0619371A (ja) * | 1992-04-02 | 1994-01-28 | Ricoh Co Ltd | 電子作像方法および装置 |
JPH07110615A (ja) * | 1993-10-13 | 1995-04-25 | Seiko Epson Corp | 画像形成装置 |
JPH11161043A (ja) * | 1997-11-21 | 1999-06-18 | Canon Inc | 画像形成装置 |
JP2001099137A (ja) * | 1999-09-30 | 2001-04-10 | Canon Inc | 導電性部材、プロセスカートリッジ及び電子写真装置 |
-
2006
- 2006-03-17 JP JP2006074797A patent/JP2007249001A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0619371A (ja) * | 1992-04-02 | 1994-01-28 | Ricoh Co Ltd | 電子作像方法および装置 |
JPH07110615A (ja) * | 1993-10-13 | 1995-04-25 | Seiko Epson Corp | 画像形成装置 |
JPH11161043A (ja) * | 1997-11-21 | 1999-06-18 | Canon Inc | 画像形成装置 |
JP2001099137A (ja) * | 1999-09-30 | 2001-04-10 | Canon Inc | 導電性部材、プロセスカートリッジ及び電子写真装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017207530A (ja) * | 2016-05-16 | 2017-11-24 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置及びプロセスカートリッジ |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4850928B2 (ja) | 転写装置および画像形成装置 | |
JP4467944B2 (ja) | 現像剤担持体及び現像装置 | |
JP4208513B2 (ja) | 画像形成装置 | |
JPH11242382A (ja) | 一成分トナーの現像装置 | |
JP2013228677A (ja) | 画像形成装置 | |
JP2002229408A (ja) | クリーニング装置及びこれを用いた画像形成装置 | |
JP4772589B2 (ja) | 画像形成装置及びこれに用いられる転写装置 | |
JP4816752B2 (ja) | 画像形成装置 | |
JP5130945B2 (ja) | 転写装置及び画像形成装置 | |
JP2002023480A (ja) | 画像形成装置 | |
JP3306310B2 (ja) | 画像形成装置 | |
JP2008009149A (ja) | 画像形成装置 | |
JP2007249001A (ja) | 画像形成装置及び、帯電部材、及び、画像形成方法 | |
JP2001305878A (ja) | 画像形成装置 | |
JPH0784467A (ja) | 画像形成装置 | |
JP4208395B2 (ja) | 現像装置、装置ユニット及び画像形成装置 | |
JP4904754B2 (ja) | 現像装置及びこれを用いた画像形成装置 | |
JP2010049182A (ja) | 画像形成装置及び画像形成方法 | |
JP2005091993A (ja) | 画像形成装置及びプロセスカートリッジ | |
JP2003131536A (ja) | 画像形成装置および制御方法 | |
JP3862472B2 (ja) | 画像形成装置 | |
JP2000122416A (ja) | 現像装置及び画像形成装置 | |
JP2002091186A (ja) | 画像形成装置 | |
JP2006072270A (ja) | 画像形成装置 | |
JP2008139431A (ja) | 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090212 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110308 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110322 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110816 |