JP2624879B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、感光体等の像担持体に静電潜像を形成し、
この静電潜像を現像して、用紙等の被転写材に画像を形
成する画像形成装置に関する。

（従来の技術） この種の画像形成装置としては、電子写真装置や静電
プリンタ等が知られている。これらの画像形成装置で
は、感光体上に静電潜像を形成した後、該静電潜像に現
像剤を静電的に付着させて現像剤像を形成し、続いて、
現像剤像を用紙に転写することにより画像を形成してい
る。また、転写後の感光体上には静電潜像および転写し
きれない現像剤が残存しているので、この残存現像剤を
クリーニング装置により除去し、続いて、静電潜像を除
電装置により除去している。

ところで、近年、装置の小型化が要求されており、た
とえば、特開昭和47−11538号公報には現像装置と清掃
装置とを一つの装置で兼用することにより装置を小型化
する方法が開示されている。この方法は、一つの現像装
置において、感光ドラムが一回目にここを通過する際に
静電潜像を現像し、続いて２回目に現像装置を通過させ
て転写後の残留像を清掃している。しかし、従来のこの
方法では、現像装置に対して感光ドラムが２回目の通過
に差掛かる際にそこから残留像が除去されるために、記
録スピードが半分になってしまうとともに、感光ドラム
の周面全体の寸法以上の記録面積が得られないという問
題があり、必然的に感光ドラムを比較的大きな寸法にし
なければならなくなり、装置を十分小さくすることがで
きない。

一方、米国特許番号364926号公報には、静電潜像の一
回目の通過の際に、静電潜像の現像と、前回転写後残存
している現像剤との清掃を同時にする現像装置を用いる
ことにより、スピードに関する欠点を解決する方法が開
示されている。

しかしながら、この従来の装置においては、転写後の
残留像を感光ドラム上に残したまま、その上から次の帯
電、静電潜像の形成、そして現像することになる。した
がって、帯電においては、残存している潜像およびトナ
ー像に重ねて帯電し、さらに、このトナー像の上から次
の像露光を行うために均一な帯電および潜像の形成が損
なわれてしまい、前記工程の残像が、いわゆるメモリ画
像として、次の画像に重なって現るため、画像が不鮮明
になるという欠点がある。このような現像は、特に、ソ
リッド部（現像剤が広い範囲にわたり付着する領域）と
前工程で形成された文字等の残留像とが遭遇した場合に
生じやすく、しばしば潜像のみならず現像剤も十分除去
できないために現像剤像も残像メモリとして残りそのま
ま用紙に転写されてしまうこともある。

（発明が解決しようとする課題） このように、従来の画像形成装置では十分な信頼性が
得られず、しばしば鮮明な画像が得られないという問題
があった。また、使用する感光体ドラムを記録サイズよ
り小さくすることも実現していなかった。

この発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、鮮
明な画像を得ることができる小型の画像形成装置を提供
することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、回転する像担持体を帯電する帯電手段と、 前記帯電手段にて帯電された像担持体に露光して静電
潜像を形成する露光手段と、 特定の極性に帯電する現像剤を担持する現像担持体、
およびこの現像剤担持体に対しバイアス電圧を印加する
第１の電圧印加手段とを具備し、前記像担持体の帯電電
位と前記現像剤像担持体に印加されるバイアス電圧との
差に応じて、前記現像剤担持体から前記像担持体に現像
剤を供給して前記静電潜像を現像すると同時に、前記像
担持体に付着している残留現像剤を前記現像剤担持体に
回収する現像清掃手段と、 前記現像清掃手段にて現像された現像剤像を被転写材
上に転写する転写手段と、 前記転写手段にて転写が行われた後に、前記像担持体
上に残留する残留現像剤を撹乱するため、前記像担持体
に摺接して設けられた第１のブラシを有し、かつ前記像
担持体の回転方向に直角な方向に対して、前記第１のブ
ラシの向きが所定の角度を有するように、前記第１のブ
ラシを配置させた第１の撹乱手段と、 前記像担持体の回転方向に沿って、前記第１の撹乱手
段の下流側で、かつ前記帯電手段の上流側に前記像担持
体に摺接して設けられるとともに、前記像担持体の回転
方向に直角な方向の長さが前記第１の撹乱ブラシよりも
長い第２の撹乱ブラシを有した第２の撹乱手段と、 前記第１の撹乱手段、第２の撹乱手段に前記残留現像
剤を吸引するためのバイアス電圧を印加する第２の電圧
印加手段と を有することを特徴とする。

（作用） 本発明では、第１のブラシの向きが像担持体の回転方
向に直角な方向に対して、所定の角度を有するようにさ
れた第１の撹乱手段と、第１の撹乱手段の下流側でかつ
帯電手段の上流側に配置され、像担持体の回転方向に直
角な方向の長さが第１の撹乱ブラシよりも長い第２の撹
乱ブラシを有した第２の撹乱手段と、第１、第２の撹乱
手段に残留現像剤を吸引するためのバイアス電圧を印加
する第２の電圧印加手段を有しているので、鮮明な画像
を得ることができ、かつ装置の小型化を図ることができ
る。

（実施例） 以下、本発明を図面に示す一実施例を参照して説明す
る。

第１図は、この発明に係る画像形成装置を示すもの
で、その本体Ｈの略中央部には、記録すべき像の面積よ
りも小さな記録面を（すなわち、小さな径の）像担持体
としての感光体ドラム１が矢印Ａ方向に回転自在に設け
られている。前記感光体ドラム１は、有機感光体（OP
C）系の光導電材料から形成されており、ドラム径は40m
mである。また、前記感光体ドラム１の周囲にはその回
転方向に沿って順次、除電手段７、現像剤撹乱手段２、
スコロトロン帯電器３、静電潜像形成手段４、現像清掃
装置５、転写ローラ６が配設されている。

以下、この実施例による電子複写装置の動作について
説明する。感光体ドラム１を矢印Ａ方向に回転させ、感
光体ドラム１の周面をスコロトロン帯電器３により約−
500〜−800Vに帯電する。続いて、この帯電領域に画像
情報に応じてEL（エッジエミッタアレイ）からなる静電
潜像形成手段４から光ビーム８を照射して露光し、感光
体ドラム１の表面に静電潜像を形成する。

なお、本発明の一実施例においては、静電潜像形成手
段としてELを用いているが、本発明においては、レー
ザ、液晶シャッタやLED等の光源によるものでも何等支
障はない。

前記静電潜像は次に現像清掃装置５と対面する現像清
掃位置に搬送される。

前記現像清掃装置５には摩擦帯電性のいわゆる一成分
の現像剤Ｔを収納するホッパ９が設けられており、この
ホッパ９内には現像剤Ｔを感光体ドラム１に対面する位
置に向けて搬送するとともに、感光体ドラム１に残留し
ている現像剤Ｔをホッパ９内に戻す現像ローラ10が設け
られている。

前記現像ローラ10には、10²〜10⁸Ωcmの電気抵抗を有
する図示されない導電性表面層と、この内部には発泡ウ
レタンあるいはシリコンゴム、EPDM等による図示されな
い弾性層が配置されて全体として弾力性のあるローラを
構成している。

上記現像ローラ10には、現像剤Ｔを摩擦帯電しつつ、
薄層を形成するためのリン青銅やウレタンあるいはシリ
コン樹脂等からなる弾性ブレード13が押圧されており、
ここを通過する現像剤Ｔは感光体ドラム１と同極性の負
の摩擦帯電を帯びて１層〜３層程度の現像剤層を形成す
る。なお、上記現像ローラ10の表面は現像剤Ｔとの摩擦
帯電を考慮して、また適度な弾性と摩擦性を考慮して選
ぶ必要がある。

上記表面層の材質としては、たとえば、ウレタン樹脂
に導電性カーボンを10〜30重量％混合したものを塗布し
て形成している。さらに、上記現像ローラ10には図示さ
れないバイアス電源が接続されており、上記表面層と導
電している。これにより、現像および清掃時に所定の現
像バイアスが印加される。ホッパ９内にはスポンジ状現
像剤搬送ローラ15が設けられており、ホッパ９内の現像
剤Ｔの凝集防止と、搬送供給の役割を果たしている。

現像清掃装置５の現像ローラ10からは現像剤（以下、
トナーと呼ぶ）Ｔが送り出され、これが静電潜像に弾性
的に、かつ、変形によりニップ幅をもって接触しトナー
Ｔを付着させてトナー像を形成する。この場合、トナー
Ｔは光の照射域に付着し、いわゆる反転現像される。ト
ナーＴはブレード13および現像ローラ10の表面層との摩
擦により、約−５〜−30μc/g（マイクロクーロン／グ
ラム）に帯電されており、現像ローラ10には約−150〜
−450Vの電圧が印加される。

現像後のトナー像は、次に転写ローラ６と対面する転
写領域に搬送される。一方、転写領域には、給紙ローラ
20の回転により給紙ユニット19から用紙Ｐが感光体ドラ
ム１の回転に同期して送られてくる。

この用紙Ｐは転写ローラ６によりその裏面がプラスに
偏奇したバイアスが印加され、感光体ドラム１の表面上
のトナー画像は静電気的に用紙Ｐに引寄せられて転写さ
れる。ここにおいて、転写ローラ６は図示されない電源
により、プラスに偏奇された交流のバイアスが回転軸に
与えられ、転写ローラ６の両端部に設けたシリコン樹脂
に導電性カーボンを５〜40重量％混合してなる導通部を
介して、ローラ表面の10⁵〜10⁹Ωcmの導電性表面部に電
圧が印加されるようになっている。なお、転写ローラ６
の表面は付着する現像剤や紙粉等の異物を清掃しやすく
するため、表面の平滑性と、低摩擦性を備えた材質が好
ましく、本例では、導電性ポリフッ化樹脂、導電性ポリ
エステル等を用いており、クリーニングブレードにより
良好にクリーニングされる。また、ローラ全体のゴム硬
度としてはJIS法の比較測定で25〜50゜の柔軟なもの
が、転写ローラ６の感光体ドラム１に対する押圧力の許
容度が広く良好であった。

また、転写後の用紙Ｐは定着器21に送られ、ここでト
ナーが用紙Ｐに溶融定着された後、排出される。

第２図は、第１図における像担持体周囲の拡大図であ
り、転写後、感光体１に残った転写残りトナーは、除電
手段７を通過すると、像担持体１上の静電潜像はおおか
た除電されている。現像剤撹乱手段２である導電性ブラ
シ2aおよび2bは感光体ドラム１の回転とともに摺擦接さ
れ、転写残りトナーが十分に撹乱・非パターン化され
る。

このように、静電潜像が消去され、転写残りトナーも
非パターン化された後、帯電手段であるスコロトロン３
により感光体１は所定の電位に帯電される。この際、像
担持体１上に非パターン化され、霧状の散乱しているト
ナーもマイナスに帯電され、現像清掃装置５においてク
リーニングされ、上述の工程を繰返す。

なお、除電手段７は、赤色のLEDを使用している。し
かし、転写残りトナーの上から感光体の電荷を除電する
ため、通常のクリーニング装置を有する除電光量に比べ
て強い光を必要とする。除電ランプを光源としたときの
半減光量の約８倍〜20倍の光量を必要とし、前記現像剤
撹乱手段２は10³〜10⁹Ωcmの電気抵抗を有する繊維（商
品名トレカ、カイノール等）で作られた第１の像撹乱部
材であるブラシ2a（以下、ブラシ2a）および第２の像撹
乱部材であるブラシ2b（以下、ブラシ2b）を有し、上記
感光体ドラム１に摺接するよう上流側にブラシ2a、下流
側にブラシ2bが配置されており、ブラシ2aにはマイナス
の直流バイアス、ブラシ2bにはプラスに偏奇された交流
バイアスが印加されている。

次に、クリーナレスプロセスの詳細について説明す
る。

転写後の感光体ドラム１の表面にはわずかながら転写
し切れずに残留したトナー像および静電潜像が残留して
いる。残像している静電潜像は、除電手段７である赤色
LED6により消去される。しかし、転写残りトナーが光を
遮蔽するため、クリーナを有する装置のより除電光量を
大きくする必要がある。除電ランプを光源としたときの
半減光量の８倍以上の光量を必要とする。次に、転写残
りトナー像は現像剤撹乱手段２に搬送されて非パターン
化される。現像剤撹乱手段２では、前述の通り、ブラシ
2aをトナー像および静電潜像に接触させて静電的および
機械的な力を及ぼして、判読不良な状態まで細かく残留
像を乱す。よって、現像剤撹乱手段２を通過した後の感
光体ドラム１表面上のトナーＴは十分に小さな霧状に分
布しており、もはや文字または画像としての情報は有し
ていない。このように、転写残りトナー像が、十分非パ
ターン化された後、帯電工程に戻る。

スコロトロン帯電器３により帯電された感光体ドラム
１は、帯電後、静電潜像形成手段４により露光されて静
電潜像が形成され、再び（２回目）現像清掃装置５に対
面する現像清掃位置に到達する。この場合、第２回目に
形成された静電潜像において、露光部（トナーが付着す
べき画像部）および非露光部（非画像部）においてもロ
ーラ転写により大幅に減少している上、予めほぼ均一
に、かつ十分に薄く残留トナーは散らされているから、
露光ムラが生じない。したがって、第２回目の現像にお
いても、露光後、残留電位が均一となるため均一なトナ
ー画像が得られる。ここにおいて、既述したように、現
像ローラ10はJISゴム硬度測定方法で30〜70゜の弾性を
有するとともに10²〜10⁸Ωの導電性を有するため、現像
ローラ10に線荷重として20〜150g/cmの荷重を加え、か
つ1.5〜４倍の速度差をもって押圧摺接することによ
り、１〜4mmの接触幅（ニップ）を生じ、このニップに
おいて、残留トナーと現像ローラ10上にトナーＴとが撹
乱摺擦されるため、強い摩擦力が生じ、清掃能力が増強
される。

しかも、トナーＴだけで現像剤が形成されているた
め、スジやハキメ状の画質低下も生じない。

さらに、非露光部では、現像バイアスによる吸引力が
感光体ドラム１のそれより勝るために付着していたトナ
ーＴは次々に現像清掃装置５に引付けられて回収され
る。すなわち、現像ローラ10には、露光部の残留電位と
非露光部の電位との間適切な値の現像バイアスを印加す
ることにより、現像ローラ10から露光部に新たなトナー
が付着するとともに、同時に非画像領域（非画像部）に
付着している残留トナーはここから現像ローラ10に引付
けられて回収される。この場合、残留トナーは少量で、
かつ現像剤撹乱手段２において予め小さな霧状に分散し
ているから、現像清掃装置５は残留トナーを効率よく回
収することができ、回収不良を生じることがない。この
ようにして、感光体ドラム１を重複回転させて重複使用
し、一枚の記録像を得る。

そして、現像および清掃後、トナー画像は転写ローラ
６と対面する位置において用紙Ｐに転写される。以下、
同様な工程が繰返される。

前記転写ローラ６による良好な転写特性範囲動作環
境）を第３図（ａ）に斜線で示した。バイアス条件はDC
＋600V、AC1600、2kHzである。同じく、従来の転写コロ
ナによる測定を同図（ｂ）に示した。この比較により、
転写ローラ６に（よれば、相当湿度30〜85％の範囲で転
写効率は85％以上を得ているのに対し、多湿環境下でコ
ロナ転写方式では30〜50％の湿度範囲でしか85％以上の
転写効率が得られず、また、70％以上の多湿環境では60
％以下の転写効率になってしまう。コロナ転写方式を、
清掃装置を持たない、いわゆるクリーナレス記録装置で
用いると、多湿下において転写残留トナーが急増し、現
像剤撹乱手段２や現像清掃装置５に大きい負担をかける
ことになる。転写残留トナーの増加は、現像剤撹乱手段
２に蓄積されるトナーが増加することを意味し、機内汚
れを発生させたり、転写残りのトナーの非パターン能力
の低下を引起こす。

現像剤撹乱手段２の転写残りトナーの非パターン能力
が低下すると、転写残りパターンのメモリが発生した
り、現像清掃装置５で十分クリーニングを行うことがで
きず、カブリが発生する。よって、クリーナレス記録装
置においては、接触転写方式を採用することが望まし
い。

以上のことから、弾性導電性の転写ローラ６による接
触式の転写により、極めて高効率で、かつ広範囲な環境
にわたって転写残留トナーを軽減するとともに、転写
時、転写紙に直接接触するため、用紙Ｐに付着している
紙粉も効率よく吸着除去するため、転写後、感光体ドラ
ム１に残留する付着物は極めて減少し、転写残りトナー
の電荷の逆転も発生せず、メモリ発生を防止することが
できる。

さらに、転写ローラ６を用いることで、用紙Ｐを機械
的に押圧するので、転写抜け（部分的に転写しないこ
と）防止されることや、紙のサイズや質にも影響が少な
く鮮明な画像が転写される。

この実施例によれば、小さな径の感光体ドラム１を使
用しても、従来発生していたメモリ画像の発生が皆無と
なるばかりか、清掃不良をも防止することができる。

次に、現像剤撹乱手段２および転写ローラ６に印加す
るバイアスに交流と直流を重畳させる効果について説明
する。

転写残りトナーはマイナスの直流バイアスが印加され
ているブラシ2aにより、転写ローラにより一部プラスに
極性が変化したトナーを吸着・電荷注入および像担持体
への逆付着によりマイナス極性に揃えた後、交流バイア
スが印加されたブラシ2bにより、転写残りトナーはブラ
シ2aと感光体ドラム１の間で転移・逆転移を繰返す。前
記ブラシ2aおよびブラシ2bは表面が均一でなく凹凸を有
し、かつ第４図に示すように感光体ドラム１との当接部
において前記感光体ドラム１の回転方向に対して方向性
（配向角α）を有しており、感光体ドラム１の回転に伴
い、ブラシのどの部分に付着するかにより、逆転移の
際、感光体ドラムへ付着する位置が変わってくる。よっ
て、転移・逆転移を繰返していくうちに、徐々にパター
ンがずれていき、転写残りの文字やライン等のパターン
が乱され、現像剤撹乱手段２を通過した後はパターン情
報が失われている。

第５図は、前記配向角αと画像レベルの関係を示した
グラフであり、前記グラフ縦軸の画像レベルは、メモリ
評価用チャートにおける全環境を通しての総合評価レベ
ルであり、１〜５の５段階評価を用いた。なお、３以上
は許容レベル、４以上は良好なレベルとした。

第５図より前記配向角αは、あまり角度が大きくなる
と感光体ドラム１の駆動トルクが増大するだけでなく、
現像剤撹乱手段からトナーが逆転移する際に像担持体上
に横ラインを形成しやすいため５゜〜60゜もしくは−60
゜〜−５゜、好ましくは10゜〜45゜もしくは−10゜〜−
45゜の範囲で良好な効果が得られた。

さらに、第４図に示すように像担持体の移動方向にお
いて下流側のブラシ2bは、上流側のブラシ2aよりも像担
持体の移動方向に対して直角な方向の長さが長くなって
おり、すなわち、第１の像撹乱部材（上流側のブラシ）
2aを通過後のトナーを確実に第２の像撹乱部材（下流側
のブラシ）2bで受けることにより転写残りトナーの非パ
ターン化をより容易に行うことができる。

また、前記現像剤撹乱手段２の感光体ドラム１とつの
当接部における凹凸部の幅および深さにおいてはトナー
の平均粒径よりも大きくないと現像剤撹乱手段からトナ
ーが逆転移する際に感光体ドラムへ付着する位置がずれ
にくいことがわかった。

すなわち、本発明の一実施例の現像剤撹乱手段である
ブラシにおいては、第６図に示される如くブラシ2aおよ
び2bの繊維１本間て感光体ドラム１によって構成される
空間Ｚがトナーの平均粒径よりも大きいことが条件とな
り、トナーの平均粒半径rt（μｍ）、ブラシ2aの繊維半
径をｒ（μｍ）とすれば、 ｒ＞SQR［（ｒ＋rt）^２−r²］＋rt 上記不等式を整理すると、 ｒ＞4rt となり、ブラシ2aの繊維半径はトナーの平均粒半径の４
倍以上あればよく、実験による結果とも一致した。

上記現像剤撹乱手段２の効果は複数のブラシに印加す
る各々のバイアスの極性が異なればよく、すなわち、交
流バイアスの時に限らず、直流のみのときでもよい。

また、前記現像撹乱手段２の方向性をもった凹凸部は
複数のブラシ全てに持つ必要はなく、少なくとも１つ以
上あれば問題はなく、複数のブラシに採用する場合にお
いても、本発明の一実施例である第４図に示すように位
相の異なるものを用いなくても同位相のものでもよい。

なお、本発明の一実施例においては、現像剤撹乱手段
２として第１の像撹乱部材および第２の像撹乱部材を各
々１つのブラシにて構成されているが、本発明の意図す
るところはそれにとどまらず、第１および第２の像撹乱
部材が複数のブラシで構成されてもよく、また上記第１
および第２の像撹乱部材の材質は各々異なったものでも
よい。

以上のように、AC成分を有するバイアスを印加するこ
とおよび前記現像剤撹乱手段２を前述のような形状のも
のを用いることにより、転写残りトナーの転移・逆転移
を繰返し発生させ、転写残りトナーの非パターン化を達
成することができる。なお、トナーの転移・逆転移は、
ブラシと感光体ドラムの電位差が300V以上でないと起こ
らないため、バイアス波形のピークが第７図に示すよう
に、画像領域の電位（つまり、露光部電位）に対し交番
していなくてはならない。たとえば、表面電位が−550
V、露光部電位が−70Vである場合、DC成分が0Vである場
合は、ACのピークtoピークは、740V以上で効果を得るこ
とができる。しかし、十分に転写残りトナーの非パター
ン化を行い、かつ画像メモリの発生を防ぐためには、ト
ナー極性とは逆のDCバイアスを重畳させ吸着させなが
ら、一部のトナーは非パターン化しつつ感光体に逆転移
させることが望ましい。よって、ACにプラスのDCを重畳
したバイアスを印加することが有効である。たとえば、
DC成分が＋200Vの場合、ACピークはピークtoピークで11
40V以上で良好な効果が得られる。

しかしながら、＋方向にDCバイアスを印加した場合、
トナーを吸着する方向になるためブラシ2aにはトナーが
蓄積しやすい。

そのため、紙間やイニシャライズ動作、プリント終了
動作時に積極的にトナーを吐出す動作をすることが望ま
しい。吐出し動作としては、紙間や、イニシャライズ動
作時や、プリント終了動作時に、マイナスの直流バイア
スを印加したり、マイナスに偏奇した交流を印加する等
の方法が考えられる。

また、十分に転写残り像の非パターン化を行うために
は、転移・逆転移の往復運動を複数回行う必要がある。

第４図に示す構成のブラシを用いて、ブラシ2bにDC＋
400VとAC1400V（ピークtoピーク）を印加して、周波数
を200HZから5kHzまで変化させ画像メモリの発生を調べ
た結果を第７図に示す。なお、実施例のブラシの構成
は、布に直径20〜200um、抵抗値約10⁵Ω・cmの繊維を布
に縫い付け、それを、アルミ板でかしめたブラシを形成
した構成となっている。ブラシの突出し長さは約8mm、
長さは感光体ドラムの回転方向の上流に当接する部分程
長くなっている。

ここで、クリーナレスプロセスにおけるメモリ画像に
ついて説明する。

転写残りトナー像が十分に非パターン化されずに帯電
プロセスでコロナを浴びるとトナー像のある部分も−55
0Vに帯電される。

この時、転写残りトナーは、帯電コロナにより強くマ
イナスにチャージされる。この転写残りトナー像の部分
が次のプロセスサイクルにおいて非画像部、つまり露光
を浴びない場合、現像清掃器５により感光体ドラム１よ
り除去されるべきである。しかしながら、転写残りが多
い場合で、かつ十分非パターン化されていない場合には
十分にクリーニングされないため、転写手段６において
転写され、白地に黒のメモリパターンが現れる。これを
ポジメモリと呼ぶ。

また、転写残りトナー部分が、次のプロセスサイクル
において、ベタやハーフトーン等の画像部、つまり露光
部であると転写残りトナーが露光を遮断するため、感光
体ドラム１の表面電位は減衰しない。もしくは、転写残
りトナーのない部分より減衰が少ない。

この状態で現像を行われると、転写残りトナーのある
部分は現像電界が弱まるため、ベタやハーフトーンの中
が転写残りトナーパターンの形で抜けたり、濃度が低く
なったりする。これをネガメモリと呼ぶ。

一般的に、ネガメモリ（特に、ハーフトーンに対す
る）が発生しやすい。

第８図は、AC周波数を変化させて面積率50％のハーフ
トーン中の２ドットラインのネガメモリを測定したもの
である。白抜きは非メモリ部分のハーフトーン濃度、黒
塗りはネガメモリ部の濃度（いずれもマイクロデンシト
メータにて測定）を示す。両者の差が、濃度差で0.05以
内であれば目視の判定でほぼ良好と判断される。第８図
の実線で示す通り、約300Hzから4kHzまでの周波数にお
いて、良好なメモリのない画像を得ることができた。

実施例のプロセス速度は72mm/sec、ブラシ2bと像担持
体とのニップをほぼ5mmにすることによって、300Hzの周
波数においてほぼ20回程度の転移・逆転移を繰返してい
る。つまり、20回以上の転移・逆転移を行うことにより
転写残りの非パターン化が達成されていることがわか
る。

次に、ブラシ2bと像担持体１とのニップをほぼ2mmに
して同様のテストを行った。約700Hzから4kHzの周波数
において良好なメモリのない画像を得ることができた。

約23回程度の転移・逆転移を行うことにより転写残り
画像の非パターン化が達成されている。一方、周波数が
高すぎるとトナーが電界の変化に追従できず、転移・逆
転移を行うことができず、約4kHzを超える周波数では転
写残りトナーの非パターン化を行うことができない。

次に、転写ローラに交流バイアスを印加する効果につ
いて述べる。転写ローラに交流バイアスを印加すること
により、転写領域でトナーは振動電界を受け、揺り動か
される。それにより、転写感度が高くなり、転写効率が
上昇する。転写バイアスとして交流バイアスを印加する
ことによるもう一つの効果は、転写中抜けの減少であ
る。

接触式は転写方式においては、接触圧力が大きすぎる
と、トナー付着部分での過圧力により、ラインや文字等
の転写中抜けが発生しやすい。この中抜けを防止する策
としては、トナーの流動性を上げたり、転写手段６と像
担持体に速度差を持たせることにより、トナー像を微視
的に崩すことにより圧力を分散させる方法が考案されて
いる。転写バイアスとして交流バイアスを印加すること
によりトナー像が揺り動かされると、同様に微視的にト
ナー像を崩すのと同等の効果が得られる。転写バイアス
をDC＋600V、AC2100V（ピークtoピーク）の条件で、周
波数を200Hzから5kHzまで変化させて、転写効率（30度8
0％）、および文字中抜けの発生を調べた。適正周波数
領域は、600Hzから3.5kHzであった。この理由は、ブラ
シのところで述べた理由と同様で、周波数が低いと揺り
動かされる回数が少なく効果がうすい。また、周波数が
高すぎると電界の変化に追従できず、やはり転写中抜け
が発生しやすい。

この時の転写ニップは約2.5mmである。次に、転写ロ
ーラ６の硬度を低くし、転写圧力を変化せずに転写ニッ
プを約4mmにして同様の実験を行った。

適正周波数領域は、400Hz〜3.5kHz程度であっ。転写
ニップにおいて20周期以上の振動が与えられることによ
り、転写中抜けのない良好な画像が得られることがわか
った。

第１図の装置で、ブラシ2aバイアスDC−400V、ブラシ
2bバイアスDC＋400V、AC1400Vpp、周波数2kHz、転写バ
イアスDC＋600V、AC2100Vpp、周波数2kHz、表面電位−5
50V、露光部電位−70Vの条件にて、紙間では、転写バイ
アス、ブラシバイアスともにOFFさせて、２万枚に印字
テストを行ったところ、転写抜けもなくメモリ画像もな
い良好な印字が維持された。以上説明してきたように、
現像剤撹乱部材に交流バイアスを印加して、転写残り画
像の非パターン化を行うことにより、帯電ムラやメモリ
画像のない良好な印字を行うことができる。

また、周波数が高すぎると、電界の変化にトナーが追
従できず、逆に低すぎると、十分に像担持体と像撹乱部
材の間でトナーの転移・逆転移が行われず、転写残りト
ナーの非パターン化が十分行われず、メモリ画像や画像
ムラが発生する。

また、接触転写を行うことにより、多湿環境でも転写
効率が良好で転写抜け等のない良好な転写を行うことが
でき、さらには、交流バイアスを印加することにより、
接触転写方式の問題点である、文字やライン画像の転写
中抜けの発生も防止できる。上記像撹乱手段のみでもク
リーナレースプロセスにおいて、メモリ画像や、画像ム
ラを軽減させるのに有用であり、また、上記転写手段は
通常の記録装置における転写効率（特に、多湿環境の）
を高めるのに有用である。

しかしながら、転写効率を高めること、多湿環境にお
いても転写抜け等が発生しないこと、文字やラインの中
抜けが発生しないという特性は、特にクリーナレスプロ
セスの転写手段として有用であり、上記像撹乱手段と転
写手段をクリーナレスプロセスにおいて併用すると効果
は絶大である。

第１図の装置で、ブラシ2aバイアスとしてDC−400V、
ブラシ2bバイアスとしてDC＋400V、AC1400Vpp、周波数2
kHzを重畳したものを印加し、転写ローラバイアスとし
て、DC＋600VとAC2100Vpp、周波数2kHzを印加し、感光
体表面電位−550V、露光部電位70Vにて３万枚のプリン
トテストを行ったところ、転写抜けもなく、メモリ画像
やハーフトーンのムラ等もない良好な画質が維持され
た。

なお、上記実施例では、最も小形化される例として非
磁性−成分現像方式を用いたが、これに限定されるもの
ではなく、他に知られる磁性−成分ブラシ法、ファーブ
ラシ法、カスケード法等に用いても実現可能であること
はいうまでもない。

また、現像剤撹乱部材の例として、導電性もしくは抵
抗性ブラシを使用したものについて説明したが、像担持
体との当接部が前記像担持体の回転方向に対して方向性
をもった凹凸部を有しているものであれば、形状として
は第９図および第10図に示すような導電性もしくは抵抗
性のシート状のものやローラ状のものでもよく、材質と
してはスポンジ、ラバー等の導電性もしくは抵抗性を有
してバイアスを印加しながら像担持体に摺接する部材で
あればよい。

第９図は、現像剤撹乱部材として抵抗10³〜10⁹Ωcmの
導電性のシート30を用いた例であり、材質としてはポリ
フッ化ビニリデン、テフロン、高分子ポリエチレン等を
使用して、感光体ドラム１との摺接部には同図（ｂ）に
示されるような配向角αの方向性をもった凹凸部を有し
ている。上記凹凸部は同図（ｃ）のようになっており、
上記感光体ドラム１とで構成される空間Ｚは前述の如く
使用されるトナーの平均粒子径よりも大きく設定され
る。なお、同図に示す実施例における上記凹凸部形状は
矩形であるが、本発明の意図するところにおいては、形
状には矩形に限らず、円形、正弦曲線形等でもよいこと
はいうまでもない。

第10図は、現像剤撹乱部材として抵抗10³〜10⁹Ωcmの
導電性のローラ31を用いた例であり、材質としてはポリ
ウレタン、ポリカーボネート等からなる発泡材もしくは
上記発泡材の表面に上記第９図に示した導電性のシート
を被覆したものを使用し、上記ローラ表面にリード角α
のスパイラルミゾを有している。

上記ミゾ部は同図（ｃ）のようになっており、上記感
光体ドラム１とで構成される。空間Ｚは前述の如く使用
されるトナーの平均粒子径よりも大きく設定される。

本発明の一実施例においては、像撹乱手段として導電
性または抵抗性のブラシを用い、像担持体の回転方向に
対して自由端を下流側（WITH）に配置したが、逆（AGAI
NST）に配置しても本発明の意図するところに何等支障
がないことはいうまでもない。

また、転写手段は転写ローラ以外に、転写ベルト、転
写バーなど導電もしくは抵抗性の部材に交流バイアスが
印加されている構成であればよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、第１のブラシ
の向きが像担持体の回転方向に直角な方向に対して、所
定の角度を有するようにされた第１の撹乱手段と、第１
の撹乱手段の下流側でかつ帯電手段の上流側に配置さ
れ、像担持体の回転方向に直角な方向の長さが第１の撹
乱ブラシよりも長い第２の撹乱ブラシを有した第２の撹
乱手段と、第１、第２の撹乱手段に残留現像剤を吸引す
るためのバイアス電圧を印加する第２の電圧印加手段と
を有しているので、鮮明な画像を得ることができ、かつ
装置の小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例である画像形成装置の概略
構成図、第２図は、第１図における像担持体周囲の拡大
図、第３図（ａ）は、ローラ転写の特性を示すグラフ
図、同（ｂ）は、コロナ転写の特性を示すグラフ図、第
４図は、本発明の現像剤像撹乱手段の一実施例、第５図
は、現像剤像撹乱手段の配向角αと画像レベルとの関係
を示したグラフ、第６図は、第４図における現像剤像撹
乱手段の像担持体との当接部の拡大図、第７図は、抵抗
分割し２種類のバイアスを共通電源で印加する方法の一
例、第８図は、ブラシのメモリ除去効果の周波数効果を
示すグラフ図、第９図（ａ）は、本発明におけるシート
状の現像剤像撹乱手段の実施例、（ｂ）は、シート状の
現像剤像撹乱手段の詳細図、（ｃ）は、シート状の現像
剤像撹乱手段の像担持体との当接部の拡大図、第10図
（ａ）は、本発明におけるローラ状の現像剤像撹乱手段
の実施例、（ｂ）は、ローラ状の現像剤像撹乱手段の詳
細図、（ｃ）は、ローラ状の現像剤像撹乱手段の像担持
体との当接部の拡大図である。 １……感光体ドラム（像担持体） ２……現像剤像撹乱手段 2a……第１の像撹乱部材 2b……第２の像撹乱部材 ５……現像清掃装置 ６……転写ローラ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転する像担持体を帯電する帯電手段と、 前記帯電手段にて帯電された像担持体に露光して静電潜
   像を形成する露光手段と、 特定の極性に帯電する現像剤を担持する現像剤担持体、
   およびこの現像剤担持体に対しバイアス電圧を印加する
   第１の電圧印加手段とを具備し、前記像担持体の帯電電
   位と前記現像剤担持体に印加されるバイアス電圧との差
   に応じて、前記現像剤担持体から前記像担持体に現像剤
   を供給して前記静電潜像を現像すると同時に、前記像担
   持体に付着している残留現像剤を前記現像剤担持体に回
   収する現像清掃手段と、 前記現像清掃手段にて現像された現像剤像を被転写材上
   に転写する転写手段と、 前記転写手段にて転写が行われた後に、前記像担持体上
   に残留する残留現像剤を撹乱するため、前記像担持体に
   摺接して設けられた第１のブラシを有し、かつ前記像担
   持体の回転方向に直角な方向に対して、前記第１のブラ
   シの向きが所定の角度を有するように、前記第１のブラ
   シを配置させた第１の撹乱手段と、 前記像担持体の回転方向に沿って、前記第１の撹乱手段
   の下流側で、かつ前記帯電手段の上流側に前記像担持体
   に摺接して設けられるとともに、前記像担持体の回転方
   向に直角な方向の長さが前記第１の撹乱ブラシよりも長
   い第２の撹乱ブラシを有した第２の撹乱手段と、 前記第１の撹乱手段、第２の撹乱手段に前記残留現像剤
   を吸引するためのバイアス電圧を印加する第２の電圧印
   加手段と を有することを特徴とする画像形成装置。