JP2010020201A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】転写後に像担持体に残留する外添剤による外添剤メモリの発生を抑制する。
【解決手段】回転可能に設けられかつ潜像が形成される感光体２と、感光体２に潜像を書き込む露光装置６と、感光体２の潜像を、負帯電されかつ外添剤が外添されたトナーで現像する現像装置７と、感光体２上の現像されたトナー像を転写媒体９に転写する転写装置８と、転写後に感光体２とこの感光体２上に残留する転写残りトナーおよび外添剤を負帯電する第１のブラシローラ３ａと、第１のブラシローラ３ａで帯電された転写残りトナーおよび外添剤を静電気的に引き寄せる第２のブラシローラ４ａと、感光体２の第２のブラシローラ４ａを通過した部分を絶対値で小さい電位で帯電して感光体２の電位を調整する第２帯電器５とを備える画像形成装置１である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、転写後に残留する外添剤に起因する、所謂ゴースト（メモリと呼ばれることもある。以下、「外添剤メモリ」という）が生じるのを抑制する、静電複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真装置からなる画像形成装置および画像形成方法の技術分野に関する。

従来、画像形成装置においては、感光体の帯電時でのオゾンの発生を抑制するとともに、放電生成物による感光体の劣化を防止した画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の画像形成装置では、転写後に感光体を帯電ブラシで大きく負極性に帯電させるとともに、コロナ帯電器で正極性のコロナ帯電を行って、感光体を所定の負帯電電位に調整している。

また、小粒径のトナーを用いた画像形成装置においては、転写後の残留トナーおよび外添剤を除去して感光体をクリーニングした画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２に記載の画像形成装置では、転写後にブラシローラで感光体を大きく負極性に帯電させることで、転写後の帯電極性が不揃いの残留トナーおよび外添剤の帯電極性を揃える。そして、これらの残留トナーおよび外添剤を、これらを引き寄せるバイアスが印加されたもう１つの第２のブラシローラで回収している。
特開平４−２７５５６９号公報。 特開２００４−１０１６５９号公報。

特許文献１に記載の画像形成装置では、クリ−ニング部で転写残りトナーが除去されるが、小粒径の外添剤の一部はクリ−ニング部で除去されず、クリ−ニング部をすり抜ける。そして、この外添剤は帯電ブラシによる感光体の負極性帯電の際に大きく負極性帯電される。このため、正極性のコロナ帯電で感光体の表面電位を調整する際にこの外添剤の電位も正極性側に調整される。しかし、このように正極性側に調整された外添剤には、いまだ負極性に帯電している外添剤が残留する。これは、負帯電トナーの場合、トナー帯電量を調整するために負帯電性の高い外添剤が配合されており、負帯電性の高い外添剤は正極性のコロナを受けても１度では全ての外添剤が正帯電化されないためである。そして、負帯電外添剤は負帯電トナーと静電気力で反発する関係であるが、トナー母粒子に比べ外添剤の帯電量が遙かに大きいため、外添剤がトナー母粒子を静電分極させ引き付けてしまう。この負帯電の外添剤が現像領域で負帯電トナーを引き寄せるため、外添剤メモリを生じる。

また、特許文献２に記載の画像形成装置では、第２のブラシローラのブラシ毛に接触する外添剤は比較的強く負帯電する強帯電外添剤となるが、ブラシ毛に接触しない外添剤は比較的弱く負帯電する弱帯電外添剤となる。強帯電外添剤はブラシ毛に付着してこのブラシ毛に接触する回収ローラで回収される。しかし、弱帯電外添剤はブラシ毛に付着しないばかりでなく、小粒径であるため第２のブラシローラをすり抜けてしまう。このため、前述と同様に負極性に帯電している外添剤が現像領域で負帯電トナーを引き寄せ、外添剤メモリを生じる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、転写後に像担持体に残留する外添剤による外添剤メモリの発生を抑制することのできる画像形成装置および画像形成方法を提供することである。

前述の課題を解決するために、本発明に係る画像形成装置および画像形成方法では、転写残りトナーおよび外添剤が第１帯電部材でトナーと同極性に大きく帯電される。そして、このように帯電された転写残りトナーおよびトナーの極性と同極性に比較的強く帯電された強帯電外添剤がクリーニング部材で静電気的に引き寄せられて除去される。クリーニング部材で除去されない比較的弱く帯電された弱帯電外添剤は第２帯電部材で略０電位または若干正電位に帯電される。これにより、第２帯電部材を通過した弱帯電外添剤はトナーが付着する力が弱く、現像領域でトナーを引き付けることはない。したがって、現像工程で外添剤メモリの発生を防止することができ、安定した良好な高画質を得ることができる。

また、本発明の画像形成装置および画像形成方法では、直流電圧（ＤＣ）のみのバイアスを印加して感光体２の帯電を行っている。これにより、第１帯電部材における像担持体帯電による像担持体の劣化と削れを抑制することが可能になる。
また、本発明の画像形成装置および画像形成方法では、第１帯電器部材およびクリーニング部材のいずれかに帯電ブラシローラを用いている。したがって、第１帯電部材における像担持体帯電による像担持体の削れを抑制することが可能になるとともに、クリーニング部材における像担持体クリーニングによる像担持体の削れを抑制することが可能となる。これにより、像担持体の長寿命化を効果的に実現可能となるとともに、安定した高画質を長期にわたって得ることが可能となる。

更に、本発明の画像形成装置および画像形成方法では、主として第１帯電部材で像担持体を強くトナーと同極性に帯電し、補助的に第２帯電部材でトナーと逆極性の電位で像担持体を帯電調整して像担持体電位を絶対値で低下しかつ均一にしている。したがって、像担持体電位を均一にするためにコロナ帯電器を用いても、帯電電位変化量が小さくチャージワイヤ電流を小さくすることが可能であるため、オゾンの発生量を抑制することが可能となる。特に、コロナ帯電器でトナーと逆極性の正極性のコロナ放電を行うことで、コロナ発生原理の違いから負のコロナ放電を行う場合に比べて、チャージワイヤの劣化を少なく、均一なコロナ放電ができる。これにより、第２帯電部材の長寿命化を効果的に実現可能となるとともに、安定した高画質を更に一層長期にわたって得ることが可能となる。

更に、第１帯電部材で像担持体と転写残りトナーおよび外添剤とをトナーと同極性に大きく帯電させ、このとき転写残りトナーおよび強く帯電された強帯電外添剤を第２のブラシローラで除去することで、第１帯電部材の第１のブラシローラをクリーニング装置のトナーおよび外添剤を帯電する帯電ブラシに兼用できるようになる。このようにブラシローラを共通化することで、低コストおよび省スペース化が実現可能となる。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明にかかる画像形成装置の実施の形態の一例を模式的にかつ部分的に示す図である。
この例の画像形成装置１においては、負帯電トナーを用いて画像形成が行われる。もちろん、正帯電トナーを用いて画像形成を行うこともできる。以下の説明では、画像形成装置１は負帯電トナーを用いるものとして説明するが、正帯電トナーを用いる場合には、以下の説明の各部材の帯電の電位を逆極性とすればよい。また、トナーは、トナー母粒子とこのトナー母粒子に外添される外添剤とを有しているが、以下の説明では、トナー母粒子
を単にトナーという。

図１に示すように、この例の画像形成装置１は静電潜像およびトナー像が形成される像担持体である感光体２を備えている。この感光体２は感光体ドラムからなり、従来公知の感光体ドラムと同様に円筒状の金属素管の外周面に所定膜厚の感光層が形成されている。この感光体２における金属素管には、例えばアルミニウム等の導電性の管が用いられるとともに、感光層には、従来公知の有機感光体が使用される。

感光体２の周囲には、第１帯電器３、クリ−ニング装置４、第２帯電器５（本発明の第２帯電部材に相当）、露光装置６、現像装置７、および転写装置８が、それぞれこれらの順に感光体２の回転方向Ａ（図１では、時計回り）に沿って配設されている。

第１帯電器３は、回転可能に設けられた第１ブラシローラ３ａ（本発明の第１帯電部材に相当）を有している。この第１ブラシローラ３ａは多数のブラシ毛３ｂを有しており、これらのブラシ毛３ｂが感光体２の表面に近接または当接して配設されている。第１ブラシローラ３ａは、感光体２の回転と順回転（感光体２とブラシ毛３ｂとの当接部で感光体２の回転の接線方向の速度の向きとブラシ毛３ｂの回転の接線方向の速度の向きとが同じ向き）または感光体２の回転と逆回転（感光体２の前述の速度の向きとブラシ毛３ｂの前述の速度の向きとが逆向き）で回転するようにされている。

第１ブラシローラ３ａは従来から用いられている公知の帯電ブラシローラを用いることができる。第１ブラシローラ３ａの一例として、ブラシ毛３ｂは、材料が６ナイロン、繊度が２２０Ｔ／９６Ｆ、密度２４０ｋｆ／ｉｎｃｈ²、原糸抵抗が７.１ＬｏｇΩ、パイル長が５ｍｍであり、また、帯電ブラシローラ３ａの感光体２の軸方向に沿う長さが３００ｍｍある。この第１ブラシローラ３ａには東英産業株式会社製のブラシローラを用いることができる。

第１ブラシローラ３ａには、比較的強い負極性（つまり、現像で使用されるトナーと同極性）の直流（ＤＣ）の第１帯電バイアスＶ₁（Ｖ）が印加される。これにより、転写工程終了後の感光体２の表面が比較的強い負電位に帯電される。また、感光体２の表面に残留する転写残りトナーと外添剤は、それらの帯電極性が正負不揃いであるが、これらの転写残りトナーおよび外添剤も、感光体２の負帯電と同時に負帯電される。このとき、転写残りトナーと外添剤は正極性に帯電されていても、それらの電位の絶対値が小さいため確実に負帯電される。

なお、第１帯電器３は、感光体２を比較的強く負帯電できる帯電器であれば、必ずしも回転しなくてもよい。すなわち、この第１帯電器３には、ブラシローラ３ａ以外に、単なる帯電ブラシデッキ、帯電ゴム、コロナ帯電器、帯電フィルム等を用いることができる。

クリーニング装置４は、回転可能に設けられた第２ブラシローラ４ａ（本発明のクリーニング部材に相当）を有している。この第２ブラシローラ４ａは多数のブラシ毛４ｂを有しており、これらのブラシ毛４ｂが感光体２の表面に当接して配設されている。第２ブラシローラ４ａは、感光体２の回転と順回転（感光体２とブラシ毛４ｂとの当接部で感光体２の回転の接線方向の速度の向きとブラシ毛４ｂの回転の接線方向の速度の向きとが同じ向き）または感光体２の回転と逆回転（感光体２の前述の速度の向きとブラシ毛４ｂの前述の速度の向きとが逆向き）で回転するようにされている。この第２ブラシローラ４ａにも、前述の第１ブラシローラ３ａと同様のブラシローラを用いることができる。

この第２ブラシローラ４ａには、第１帯電器３で帯電されたトナーと外添剤とを引き寄せる負の直流（ＤＣ）のクリーニングバイアスＶｂｃ（Ｖ）（|Ｖ₁|＞|Ｖｂｃ|＞（|Ｖ₁|
−Ｖｔｈ）：Ｖ₁（Ｖ）は第１帯電バイアス、Ｖｔｈ（Ｖ）は第１ブラシローラ４ａと感光体２のとの放電開始電圧）が印加される。その場合、クリーニングバイアスＶｂｃ（Ｖ）はブラシ毛４ｂと感光体２の表面との間に放電が生じない、つまり放電限界を超えない大きさのバイアスに設定されている。そして、第２ブラシローラ４ａにクリーニングバイアスＶｂｃ（Ｖ）が印加されることで、感光体２と第２ブラシローラ４ａとの間に電界が形成される。これにより、転写工程終了後に感光体２の表面に残留しかつ第１帯電器３で帯電された転写残りトナーと外添剤のうち、転写残りトナーと比較的強く負帯電された強帯電外添剤が静電気的に第２ブラシローラ４ａの方へ引き寄せられる。そして、引き寄せられたトナーと外添剤はブラシ毛４ｂに付着する。なお、クリーニング装置４には、ブラシローラ以外にゴムローラ等を用いることができる。

また、クリーニング装置４は、回転可能に設けられた回収ローラ４ｃを有している。この回収ローラ４ｃは、第２ブラシローラ４ａのブラシ毛４ｂに当接して配設されている。回収ローラ４ｃは、第２ブラシローラ４ａの回転と順回転（前述と同様の意味）で回転するようにされている。

この回収ローラ４ｃには、第２ブラシローラ４ａのブラシ毛４ａに付着するトナーおよび外添剤を静電気的に引き寄せるため、トナーと逆の正の電界となる回収バイアスＶｒｃ（Ｖ）が印加される。そして、回収ローラ４ｃに回収バイアスＶｒｃ（Ｖ）が印加されることで、第２ブラシローラ４ａのブラシ毛４ｂに付着するトナーおよび外添剤が静電気的に回収ローラ４ｃの方へ引き寄せられる。これにより、引き寄せられたトナーおよび外添剤は回収ローラ４ｃに付着する。回収ローラ４ｃには、従来周知慣用のクリーニングローラを用いることができる。

更に、クリーニング装置４は、回収ローラ４ｃに当接するクリーニングブレード４ｄを有している。このクリーニングブレード４ｄは、回収ローラ４ｃに付着したトナーおよび外添剤を回収ローラ４ｃから掻き落として回収する。クリーニングブレード４ｄには、従来周知慣用のクリーニングブレードを用いることができる。

第２帯電器５は感光体２の表面に接触しないコロナ帯電器５ａを有している。この例のコロナ帯電器５ａには、チャージワイヤ５ｂとグリッド５ｃとを有するスコロトロン帯電器が用いられている。このスコロトロン帯電器には、従来周知慣用のスコロトロン帯電器を用いることができる。このスコロトロン帯電器のチャージワイヤ５ｂには正の直流（ＤＣ）のワイヤ帯電バイアスＶｗ（Ｖ）が印加されるとともに、グリッド５ｃには負の直流（ＤＣ）のグリッド帯電バイアスＶｇ（Ｖ）が印加される。これにより、コロナ帯電器５ａは正極性（トナーと逆極性）のコロナ放電で感光体２が帯電されることで、感光体２の表面の電位が下げられて均され、感光体表面電位が画像形成時に設定される電位Ｖ₀（Ｖ）に設定される。
なお、第２帯電器５には、コロナ帯電器５ａ以外に、感光体２に接触するローラ帯電器等を用いることができる。また、スコロトロン帯電器を用いる場合、更に帯電を均一化するために、チャージワイヤ５ｂには正の直流電圧（ＤＣ）と交流電圧（ＡＣ）を重畳したワイヤ帯電バイアスＶｗ（Ｖ）を印加することとしてもよい。

露光装置６、現像装置７、および転写装置８には、それぞれ、従来周知慣用の露光装置、現像装置、および転写装置を用いることができる。

次に、この例の画像形成装置１の動作（画像形成方法）について説明する。
画像形成装置１の画像形成動作が開始されると、感光体２が回転され、第２帯電器５によって感光体２の表面が一様にかつ画像形成時に設定される負極性電位Ｖ₀（Ｖ）（図２に図示）に帯電される（本発明の第２の帯電工程）。次いで、露光装置６によって感光体
２の表面が露光されて像の書込みが行われ、感光体２上に負極性電位が低下した静電潜像が形成される（本発明の露光工程）。この感光体２上の静電潜像が現像装置７からの負帯電トナーによって現像され、感光体２上にトナー像が形成される（本発明の現像工程）。感光体２上のトナー像は、転写装置８による転写工程で紙等の転写材や中間転写媒体等の転写媒体９に転写される（本発明の転写工程）。従来の画像形成装置と同様に、転写媒体９が紙等の転写材である場合には、図示しない定着装置によって定着されて転写材に定着画像が形成される。また、転写媒体９が中間転写媒体である場合には、中間転写媒体上に転写されたトナー像が第２の転写装置（不図示）によって更に転写材に転写された後、前述と同様に定着装置によって定着されて転写材に定着画像が形成される。

転写工程終了後、図２に示すように感光体２は図示しない除電器によって除電され、感光体２の表面電位はきわめて小さいＶ₀′（Ｖ）となる。また、転写工程終了後に、感光体２上には転写残りトナーおよび外添剤が残留する。これらの転写残りトナーおよび外添剤の極性は正負不揃いとなっている。そして、第１帯電器３の比較的強いバイアスＶ₁（Ｖ）によって、感光体２の表面が現像で使用されるトナーと同じ負極性電位（Ｖ₁からＶｔｈを除いた電位）（Ｖ）にほぼ帯電されると同時に、感光体２上の転写残りトナーと外添剤とが負極性に帯電される（本発明の第１の帯電工程）。このとき、粒径がトナーに比べてきわめて小さい外添剤では、第１ブラシローラ３ａのブラシ毛３ｂに接触する外添剤とブラシ毛３ｂに接触しない外添剤とが生じる。ブラシ毛３ｂに接触する外添剤は比較的強く負帯電された強帯電外添剤となり、また、ブラシ毛３ｂに接触しない外添剤は比較的弱く負帯電された弱帯電外添剤となる。すなわち、第１帯電器３を通過した外添剤には、強帯電外添剤と弱帯電外添剤とが存在するようになる。

次いで、第２ブラシローラ４ａにクリーニングバイアスＶｂｃ（Ｖ）が印加されることで、感光体２と第２ブラシローラ４ａとの間に電界が形成される（本発明のクリーニング工程）。これにより、転写工程終了後に感光体２の表面に残留しかつ第１帯電器３で帯電された転写残りトナーと強帯電外添剤とが、静電気的に第２ブラシローラ４ａの方へ引き寄せられる。そして、引き寄せられたトナーと強帯電外添剤はブラシ毛４ｂに付着する。ブラシ毛４ｂに付着したトナーと強帯電外添剤は、トナーと逆の正の電界となる回収バイアスＶｒｃ（Ｖ）が印加された回収ローラ４ｃに静電気的に引き寄せられて付着する。更に、回収ローラ４ｃに付着したトナーと強帯電外添剤は、クリーニングブレード４ｄによって回収ローラ４ｃから掻き落とされて回収される。また、弱帯電外添剤は第２ブラシローラ４ａに引き寄せられず、そのまま感光体２上に付着して第２ブラシローラ４ａを通過する（つまり、すり抜ける）。このとき、感光体２の表面電位は波状に若干変動するようになる。

次いで、第２帯電器５のスコロトロン帯電器のチャージワイヤ５ｂに正のワイヤ帯電バイアスＶｗ（Ｖ）が印加されかつグリッド５ｃに負のグリッド帯電バイアスＶｇ（Ｖ）が印加されることで、第２帯電器５から感光体２に正のバイアスが印加される。これにより、第２ブラシローラ４ａを通過後の感光体２の表面の電位が絶対値で小さく帯電されて均され、感光体表面電位が画像形成時に設定される電位Ｖ₀（Ｖ）に設定される（本発明の第２の帯電工程）。その場合、感光体２の表面電位をＶ₀（Ｖ）にする必要から、第２帯電器５から感光体２に印加するバイアスは正側に大きく設定することはできない。したがって、第２帯電器５を通過した弱帯電外添剤は強く正側に帯電されることはなく、その電位は略０か若干正となる。こうして、次の画像形成動作が行われる。

次の画像形成動作では、第２帯電器５を通過した弱帯電外添剤は現像装置７による現像領域に進入する。一般に、転写後に感光体２上のトナー画像のあった部分に残る外添剤はトナーから遊離した遊離外添剤である。この遊離外添剤が帯電器により大きく負帯電されると、図３に示すように遊離外添剤はトナーを付着させる力が強くなる。このため、この
負帯電された遊離外添剤は現像領域でトナーを引き付けるようになり、その結果、外添剤メモリが発生する。しかし、この例の画像形成装置１では、第２帯電器５を通過した弱帯電外添剤は略０電位または若干正電位となるため、図３に示すようにトナーを付着させる外添剤の力が弱い。このため、次の画像形成動作時での現像領域で弱帯電外添剤がトナーを引き付けることはない。したがって、外添剤メモリの発生が防止される。

なお、第２帯電器５を通過した外添剤の電位は理想的には０であることが望ましい。しかし、外添剤電位を０にするためには、コロナ帯電のワイヤに交番電圧（ＤＣと交流（ＡＣ）との重畳電圧）を印加したり、正負それぞれのコロナ帯電を行ったりする必要があるため、構成が複雑となる。一方、この例の画像形成装置１では、第２帯電器５で弱帯電外添剤が略０電位または若干正電位とされるだけであるので、構成が複雑になることはない。

感光体２上の弱帯電外添剤は、転写装置８によって転写媒体９に転写されて感光体２から除去される。しかし、この弱帯電外添剤は転写媒体９に転写されたトナー像に何ら影響を与えることはなく、トナー像の画質は良好に保持される。

この例の画像形成装置１およびその画像形成方法によれば、転写残りトナーおよび外添剤が第１帯電器３で比較的強いバイアスＶ₁（Ｖ）で負帯電される。そして、比較的弱いバイアスＶｂｃ（Ｖ）を印加されたクリーニング装置４で転写残りトナーおよび強帯電外添剤が除去される。クリーニング装置４で除去されない弱帯電外添剤は第２帯電器５で略０または若干正帯電される。これにより、第２帯電器５を通過した外添剤はトナーが付着する力が弱く、現像領域でトナーを引き付けることはない。したがって、現像工程で外添剤メモリの発生を防止することができ、安定した良好な高画質を得ることができる。

また一般に、図４（ａ）に示すように帯電ローラに直流電圧（ＤＣ）のみのバイアスを印加して感光体２の帯電を行った場合、感光体２の膜削れ量は交流電圧（ＡＣ）バイアスを印加した場合よりも少ない。これは、感光体と帯電ローラに放電開始電圧を超える交流電圧（ＡＣ）バイアスの印加による放電ストレスで感光層に生成される劣化膜を削り取る必要があるためである。更に、図４（ｂ）に示すように帯電ローラに直流電圧（ＤＣ）のみのバイアスを印加して感光体２の帯電を行った場合、発生する放電生成物の量は交流電圧（ＡＣ）バイアスを印加した場合より少ない。したがって、この場合には感光体２の感光膜が劣化し難い。この例の画像形成装置１では、第１帯電器３およびクリーニング装置４のいずれにもブレードに比べ摺擦力が小さい帯電ブラシローラ３ａ,４ａを用いて直流電圧（ＤＣ）のみのバイアスを印加して感光体２の帯電を行っている。したがって、第１帯電器３における感光体帯電による感光体２の感光膜の劣化と削れを抑制することが可能になるとともに、クリーニング装置４における感光体クリーニングによる感光体２の感光膜の劣化と削れも抑制することが可能となる。これにより、感光体２の長寿命化を効果的に実現可能となるとともに、安定した高画質を長期にわたって得ることが可能となる。

更に一般に、図４（ｃ）に示すようにクリーニングローラ等のクリーニング部材に印加するクリーニングバイアスを制御することで、種々のトナーのクリーニングに対応することができる。その場合、同図から明らかなようにクリーニングバイアスを大きくすると、クリーニング効果が大きくなる。しかし、クリーニングバイアスをあまり大きくすると放電危険領域となるため、クリーニングバイアスの大きさには限界がある。この例の画像形成装置１では、クリーニングバイアスＶｂｃ（Ｖ）をブラシ毛４ｂと感光体２の表面との間に放電が生じない、つまり放電限界を超えない大きさのバイアスに設定している。したがって、感光体２上の転写残りトナーおよび強帯電外添剤をより効果的に除去することが可能となる。

更に一般に、図４（ｄ）に示すようにコロナ帯電による感光体２の帯電では、オゾン発生量が比較的多い。その場合、コロナ帯電による感光体２の負帯電では、オゾン発生量が特に多くなる。この例の画像形成装置１では、主として第１帯電器３の第１ブラシローラ３ａで感光体２を強く負帯電し、補助的に第２帯電器５であるコロナ帯電器５ａの正極性のコロナで負帯電された感光体２の電位を下げて感光体電位を均一にしている。したがって、感光体電位を均一にするためにコロナ帯電器を用いても、帯電電位変化量が小さくチャージワイヤ電流を小さくすることが可能であるため、オゾンの発生量を抑制することが可能となる。しかも、コロナ帯電器５ａは正極性のコロナ放電を行うので、コロナ発生原理の違いから負のコロナ放電を行う場合に比べて、チャージワイヤ５ｂの劣化が少なく、均一なコロナ放電ができる。これにより、第２帯電器５の長寿命化を効果的に実現可能となるとともに、安定した高画質を更に一層長期にわたって得ることが可能となる。

更に、第１帯電器３で感光体２と転写残りトナーおよび外添剤とを大きく負帯電させ、このとき転写残りトナーおよび強く帯電された強帯電外添剤を第２ブラシローラ４ａで除去しているので、第１帯電器３の第１ブラシローラ３ａをクリーニング装置４のトナーおよび外添剤を帯電する帯電ブラシに兼用できるようになる。このようにブラシローラを共通化することで、低コストおよび省スペース化が実現可能となる。

次に、本発明の画像形成装置１における各バイアスの実施例１ないし３について説明する。その場合、実施例１ないし３は、いずれも、セイコーエプソン株式会社製カラープリンタＬＰ９０００Ｃ（放電開始電圧Ｖｔｈ（Ｖ）：−６００Ｖ）に適用した場合の実施例である。
実施例１について表１に示す。

表１に示すように、実施例１では、転写後、感光体２の表面が除電され、感光体２の部位α（図１に図示）の表面電位は、−３０Ｖとなる。そして、第１帯電器３の第１ブラシローラ３ａに、比較的強い−１３００Ｖの第１帯電バイアスＶ₁（Ｖ）を印加する。これにより、感光体２が負帯電され、感光体２の部位β（図１に図示）の表面電位は、−７００Ｖとなる。次いで、クリーニング装置４の第２ブラシローラ４ａに、比較的弱い−３００ＶのクリーニングバイアスＶｂｃ（Ｖ）を印加する。この場合、放電開始電圧Ｖｔｈ（Ｖ）が−６００Ｖであるので、第２ブラシローラ４ａを通過後の感光体２の部位γ（図１に図示）の表面電位は変化しなく、−７００Ｖのままである。最後に、第２帯電器５のコロナ帯電器５ａのチャージワイヤ５ｂに＋３.８ｋＶのワイヤ帯電バイアスＶｗ（Ｖ）を印加するとともに、グリッド５ｃに−４５０Ｖのグリッド帯電バイアスＶｇ（Ｖ）を印加する。これにより、正極性のコロナで感光体２が帯電され、感光体２の部位δ（図１に図
示）の表面電位は絶対値で低下しかつ均一に均されて−４５０Ｖとなる。この電位−４５０Ｖが画像形成装置１の通常の画像形成時に設定される表面電位である。
実施例２について表２に示す。

表２に示すように、実施例２では、転写後、感光体２の表面が除電されず、感光体２の部位αの表面電位は、−３５０Ｖとなる。そして、第１帯電器３の第１ブラシローラ３ａに、比較的強い−１５００Ｖの第１帯電バイアスＶ₁（Ｖ）を印加する。これにより、感光体２が負帯電され、感光体２の部位βの表面電位は、−９００Ｖとなる。次いで、クリーニング装置４の第２ブラシローラ４ａに、比較的弱い−７００ＶのクリーニングバイアスＶｂｃ（Ｖ）を印加する。この場合、放電開始電圧Ｖｔｈ（Ｖ）が−６００Ｖであるので、第２ブラシローラ４ａを通過後の感光体２の部位γの表面電位は変化しなく、−９００Ｖのままである。最後に、第２帯電器５のコロナ帯電器５ａのチャージワイヤ５ｂに＋４.２ｋＶのワイヤ帯電バイアスＶｗ（Ｖ）を印加するとともに、グリッド５ｃに−４５０Ｖのグリッド帯電バイアスＶｇ（Ｖ）を印加する。これにより、正極性のコロナで感光体２が帯電され、感光体２の部位δの表面電位は絶対値で低下しかつ均一に均されて−４５０Ｖとなる。この電位−４５０Ｖが画像形成装置１の通常の画像形成時に設定される表面電位である。
実施例３について表３に示す。

表３に示すように、実施例３では、実施例２と同様に転写後、感光体２の表面が除電さ
れず、感光体２の部位αの表面電位は、−３５０Ｖとなる。そして、第１帯電器３の第１ブラシローラ３ａに、比較的強い−１２００Ｖの第１帯電バイアスＶ₁（Ｖ）を印加する。これにより、感光体２が負帯電され、感光体２の部位βの表面電位は、−６００Ｖとなる。次いで、クリーニング装置４の第２ブラシローラ４ａに、比較的弱い−１００ＶのクリーニングバイアスＶｂｃ（Ｖ）を印加する。この場合、放電開始電圧Ｖｔｈ（Ｖ）が−６００Ｖであるので、第２ブラシローラ４ａを通過後の感光体２の部位γの表面電位は変化しなく、−６００Ｖのままである。最後に、第２帯電器５のコロナ帯電器５ａのチャージワイヤ５ｂに＋３.５ｋＶのワイヤ帯電バイアスＶｗ（Ｖ）を印加するとともに、グリッド５ｃに−４５０Ｖのグリッド帯電バイアスＶｇ（Ｖ）を印加する。これにより、正極性のコロナで感光体２が帯電され、感光体２の部位δの表面電位は絶対値で低下しかつ均一に均されて−４５０Ｖとなる。この電位−４５０Ｖが画像形成装置１の通常の画像形成時に設定される表面電位である。

次に、各種外添剤の帯電性およびトナーへの付着強度について説明する。
まず、外添剤の電位の測定方法について説明する。図５に示すように、導電性ポリカーボネートフィルムに外添剤を塗布する。外添剤の塗布後、ＬＰ９０００Ｃに用いられるクリーニングブレードで余分の外添剤を１回拭き取る。次に、スコロトロン帯電器で外添剤塗布部分を帯電させる。このとき、スコロトロン帯電器の帯電電位を種々変えることにより、外添剤部を−４０Ｖ〜＋２０Ｖの範囲で帯電させることができた。次に、外添剤部の表面電位を表面電位プローブで測定した。次に、ＬＰ９０００Ｃに用いられるトナーボトル内のトナーに外添剤付着部を沈めた。このとき、トナーボトル内のトナーは静止状態であるため、ほぼ無帯電トナーである。その後、外添剤付着部をトナーボトル内のトナーから引き上げ、外添剤付着部にトナーを付着させた。

外添剤の帯電性の判定方法は、スコロトロン帯電器のワイヤ電流を±１００μＡ、グリッド電圧を±１００Ｖとしたときのワイヤ直下に各試料の外添剤部を置いて電位を測定し、大きく電位が変化したと認められるものを良（○）と判定した。また、電位がほとんど変化しないと認められるものを不良（×）と判定し、電位変化が変化したがそれほど大きくないと認められるものを良でも不良でもない中庸（△）と判定した。
また、外添剤のトナー吸着性（トナー付着強度）は、外添剤付着部をトナーから引き上げたときに、外添剤付着部に吸着したトナーの吸着量が目視により多いと認められるものを良（○）と判定した。また、外添剤付着部に吸着したトナーの吸着量がそれほど多くないものあるいはほとんどないものを不良（×）と判定した
外添剤の種類と判定結果を表４に示す。

表４に示すように、使用した外添剤は、平均体積粒径（以下、単に粒径という）１２ｎｍ、２０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍでＨＤＭＳ処理を施した負帯電性シリカ、粒径１２ｎｍ、２０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍでシリコンオイル処理を施した負帯電性シリカ、粒径１２ｎｍ、３０ｎｍ、５０ｎｍでシランカップリング処理を施した正帯電性シリカ、粒径１４ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍでシランカップリング処理を施した酸化チタン、粒径４０ｎｍでシリコンオイル処理を施した酸化チタン、粒径４００ｎｍで表面処理を施していない樹脂ビーズ（アクリル）、その他、チ
タン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化セリウム、アルミナ、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムである。

帯電性の判定結果は、粒径１２ｎｍ、２０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍでＨＤＭＳ処理を施した負帯電性シリカ、粒径１２ｎｍ、２０ｎｍでシリコンオイル処理を施した負帯電性シリカ、および粒径４００ｎｍの樹脂ビーズ（アクリル）が良であった。また、粒径４０ｎｍ、５０ｎｍでシリコンオイル処理を施した負帯電性シリカ、粒径１２ｎｍでシランカップリング処理を施した正帯電性シリカが中庸であった。更に、これら以外のすべての外添剤が不良であった。

マイナス帯電時のトナー吸着性の判定結果は、すべての負帯電性シリカ、および粒径４００ｎｍの樹脂ビーズ（アクリル）が良であった。また、これら以外のすべての外添剤が不良であった。一方、プラス帯電時のトナー吸着性の判定結果は、粒径１００ｎｍでＨＤＭＳ処理を施した負帯電性シリカ、および粒径４０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍでシリコンオイル処理を施した負帯電性シリカが良であった。これら以外のすべての外添剤が不良であった。なお、プラス帯電時のトナー吸着性の判定結果の良（○）に＊印が付されているが、これは、帯電性があまり良好でないにもかかわらず、トナー付着が確認されたものである。この理由としては、トナー付着が静電気的付着ではなく、物理的付着であると考えられる。したがって、これらの外添剤は本発明と直接関係なく、本発明の画像形成装置には使用しないことが望ましい。これらのことから明らかなように、帯電性が良好な外添剤は負極性に帯電した場合はトナーを吸着させる力が発生するが、正極性に帯電した場合は吸着力が小さい。したがって、本発明の画像形成装置で外添剤メモリを低減させることが可能となる。

更に、図６に示すようにクリーニングブレードによって効果的に除去できるトナーは、平均体積粒径が５μｍより大きな大粒径のトナーおよび円形度が０.９６より低い低円形度のトナーである。一方、より一層の高画質を得るために、小粒径で高円形度のトナーが使用されている。しかし、このような小粒径で高円形度のトナーを用いた場合、このトナーはクリーニングブレードをすり抜け易いため、クリーニングブレードによっては効果的に感光体２のクリーニングを行うことが難しい。そこで、本発明のように第１帯電器３で感光体２と転写残りトナーおよび外添剤とを大きく負帯電させ、次いで転写残りトナーおよび強く帯電された強帯電外添剤を第２ブラシローラ４ａで除去し、弱く帯電された弱帯電外添剤を第２帯電器５による正帯電で感光体２の電位を絶対値で低下させて均一にしつつ、弱帯電外添剤を略０または弱く正帯電させる。これにより、平均体積粒径が５μｍ以下の小粒径のトナーおよび円形度が０.９６以上の高円形度のトナーを用いても、転写残りの外添剤を効果的に除去しつつ転写残りの外添剤による画質への影響、つまり外添剤メモリを抑制することが可能となる。したがって、より一層の高画質を得ることが可能となる。

以上のことから明らかなように、本発明の画像形成装置は比較的小粒径の負帯電性シリカで負帯電トナーによる画像形成装置に適用することで、転写残りの外添剤メモリの低減、感光体２および第２帯電器５の各長寿命化、オゾンの発生の抑制を効果的に実現することが可能であることが確認された。

なお、前述の図３に示す外添剤とトナー付着量との関係は、表４における粒径１２ｎｍでＨＤＭＳ処理を施したシリカについて測定した結果を示すものである。なお、図３において、−帯電トナーおよび＋帯電トナーは、図５に示すようにトナ−ボトルからトナーをシャーレに少量取り、コロトロン帯電器で強制帯電を行って作製したものである。

本発明にかかる画像形成装置の実施の形態の一例を模式的にかつ部分的に示す図である。 感光体電位を示す図である。 外添剤電位とトナー付着量との関係を示す図である。 異なる帯電方法の特性を示す図である。 外添剤電位測定方法を説明する図である。 クリーニングブレードでクリーニング可能なトナーの粒径およびトナーの円形度を示す図である。

符号の説明

１…画像形成装置、２…感光体、３…第１帯電器、３ａ…第１のブラシローラ、４…クリーニング装置、４ａ…第２のブラシローラ、５…第２帯電器、５ａ…コロナ帯電器、５ｂ…チャージワイヤ、５ｃ…グリッド、６…露光装置、７…現像装置、８…転写装置、９…転写媒体

Claims (9)

1. 回転可能に設けられかつ潜像が形成される像担持体と、
   前記像担持体に潜像を書き込む露光装置と、
   前記像担持体の潜像を、所定の極性に帯電されかつ外添剤が外添されたトナーで現像する現像装置と、
   前記像担持体上の現像されたトナー像を転写媒体に転写する転写装置と、
   転写後に前記像担持体とこの像担持体上に残留する転写残りトナーおよび前記外添剤とを、前記トナーの極性と同極性で帯電する第１帯電部材と、
   前記第１帯電部材で帯電された転写残りトナーおよび前記外添剤を静電気的に引き寄せるクリーニング部材と、
   前記像担持体の前記クリーニング部材を通過した部分を絶対値で小さい電位で帯電して前記像担持体の電位を調整する第２帯電部材と
   を少なくとも備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１帯電部材は第１のブラシローラ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。
3. 前記クリーニング部材は第２のブラシローラであることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記第２のブラシローラから、この第２のブラシローラに付着するトナーを静電気的に引き寄せる回収ローラと、
   前記回収ローラからトナーを除去するクリーニングブレードと
   を備えることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記第２帯電部材はコロナ帯電器であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１に記載の画像形成装置。
6. 前記コロナ帯電器はスコロトロン帯電器であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記トナーの体積平均粒径が５μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１に記載の画像形成装置。
8. 前記トナーの円形度が０.９６以上であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１に記載の画像形成装置。
9. 転写後に像担持体とこの像担持体上に残留する転写残りトナーおよび外添剤とを、トナーの極性と同極性に帯電する第１の帯電工程と、
   前記第１の帯電工程で帯電された前記像担持体上の転写残りトナーおよび外添剤を静電気的に引き寄せて前記像担持体をクリーニングするクリーニング工程と、
   クリーニングされた前記像担持体の部分を、絶対値で小さい電位で帯電して像担持体の電位を調整する第２の帯電工程と、
   前記第２の帯電工程で電位調整された前記像担持体に潜像を書き込む露光工程と、
   前記像担持体上の潜像を、所定の極性に帯電されたトナーで現像してトナー像を形成する現像工程と、
   前記像担持体上の前記トナー像を転写媒体に転写する転写工程と、
   を少なくとも備える画像形成方法。

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