JP3155915B2

JP3155915B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3155915B2
Application number: JP28499395A
Authority: JP
Inventors: 修一會田; 聡吉田; 力久木元; 祥史杷野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-11-18
Filing date: 1995-11-01
Publication date: 2001-04-16
Anticipated expiration: 2015-11-01
Also published as: KR0163999B1; EP0713161A3; CN1151037A; US5751405A; EP0713161B1; CN1083998C; JPH08227253A; KR960018789A; DE69525224D1; EP0713161A2; DE69525224T2

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感光体のような像
担持体に対して現像動作とクリーニング動作を同時に行
なう画像形成装置に関し、複写機、プリンタ、ファクシ
ミリ等に用いることができる。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真法を用いた多数の画像形
成装置が知られているが、一般には光導電性物質を利用
した感光体上に種々の手段によって静電潜像を形成、該
静電潜像をトナーで現像してトナー画像として可視像化
し、該トナー画像を必要に応じて紙等の転写材に転写し
た後、トナー画像を熱や圧力等によって転写材上に定着
して複写物又は印刷物を得る方法が用いられる。尚、転
写材に転写されないで感光体上に残った転写残トナー
は、クリーニング工程で感光体上から除去される。

【０００３】上記クリーニング工程においては、従来か
らブレードクリーニング、ファーブラシクリーニング、
ローラークリーニング等が用いられていた。これらの何
れの方法も転写残トナーを力学的に掻き落とすか又は堰
止めてこれを廃トナー容器に捕集するものである。この
ため、ブレード、ファーブラシ、ローラー等の部材が感
光体表面に押し当てられることに起因する問題が生じて
いた。例えば、部材を強く押し当てることにより感光体
を摩耗させ、感光体が短命化すること等の問題が生じて
いた。

【０００４】他方、装置面から見ると、クリーニング装
置を具備するために装置が必然的に大きくなり、装置の
コンパクト化を目指すときの障害になっていた。更に
は、エコロジーの観点より、トナーの有効活用という意
味で廃トナーが発生しないシステムが望まれていた。

【０００５】従来、現像同時クリーニング方式（又はク
リーナーレス方式）と呼ばれた技術は、例えば特開昭５
９−１３３５７３号公報、特開昭６２−２０３１８２号
公報、特開昭６３−１３３１７９号公報、特開昭６４−
２０５８７号公報、特開平２−５１１６８号公報、特開
平２−３０２７７２号公報、特開平５−２２８７号公
報、特開平５−２２８９号公報、特開平５−５３４８２
号公報、特開平５−６１３８３号公報等に開示されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、斯かる現像
同時クリーニング方式においては、現像方法としてトナ
ー極性と感光体帯電極性が同極性である反転現像が用い
られているため、従来の正現像を用いたアナログ式の複
写装置等については該現像同時クリーニング方法を適用
することが原理的に不可能であった。

【０００７】又、露光手段としてレーザーやＬＥＤアレ
イを用いる場合、背景部に相当する部位を露光する所謂
バックスキャンに対しては、従来の現像同時クリーニン
グ方法を適用することは原理的に不可能であった。

【０００８】そこで、トナー帯電極性と感光体の帯電極
性が逆極性である正規現像を用いたシステムに対しても
適用可能な現像同時クリーニング方法が望まれていた。

【０００９】（発明の目的）本発明の目的は、現像同時
クリーニングを行ないつつ、正規現像方式を用いた画像
形成装置を提供することである。

【００１０】本発明の他の目的は、像担持体の削れを防
止した画像形成装置を提供することである。

【００１１】本発明の他の目的は、コンパクトな画像形
成装置を提供することである。

【００１２】本発明の更なる目的及び特徴とするところ
は添付図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読むことに
より一層明らかになるだろう。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、像担持体と、
前記像担持体に形成された静電潜像をこの静電潜像の帯
電極性と逆極性の帯電極性を備えるトナーで現像し、前
記像担持体にトナー像を形成するのと同時に前記像担持
体の残留トナーをクリーニングする現像−クリーニング
手段と、前記トナー像を前記像担持体から転写材へ転写
する転写手段と、を有する画像形成装置において、前記
転写手段による転写後かつ前記現像手段による現像前
に、転写後の前記像担持体の残留トナーを前記トナー像
の帯電極性と同極性に帯電し、かつ前記像担持体を前記
トナー像の帯電極性と逆極性に帯電する帯電手段を有す
ることを特徴とする画像形成装置を提供するものであ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】初めに、本発明の実施形態と対比
するためにトナー帯電極性と感光体帯電極性が同極性で
ある従来の反転現像を用いなければならなかった理由を
説明するため、ここで従来の方法について述べる。

【００１５】反転現像を用い、現像同時クリーニング方
式を用いる場合、現像時或は現像前後の非潜像形成領域
に対向する時には現像剤担持体としての現像スリーブに
直流或は交流成分のバイアスを印加し、現像と感光体上
の転写残トナーを回収できるような電位に制御するが、
このときの重要因子は、電子写真各工程における感光体
上のトナーの帯電極性及び帯電量である。例えば、マイ
ナス帯電極性の感光体及びマイナス帯電極性のトナーを
用い、その転写工程において、プラス帯電極性の転写手
段によってトナー像を転写材に転写する場合、印加電圧
及び転写材の種類（厚み、抵抗、誘電率等の違い）と画
像面積等の関係により、転写残トナーの帯電極性がプラ
スからマイナスまで変動する。

【００１６】しかし、マイナス帯電極性の感光体を帯電
する際のマイナスのコロナシャワー又は放電により、感
光体表面のみならず、転写残トナーまでもが転写工程に
おいてプラス極性に振れていたとしても、一様にマイナ
ス側へ帯電される。このため、トナーの現像されるべき
明部電位部にはマイナスに帯電された転写残トナーが残
り、トナーの現像されるべきでない暗部電位には現像電
界の関係からトナー担持体としての現像スリーブの方に
トナーが引き寄せられ、暗部電位を持つ感光体上にトナ
ーは残留しない。

【００１７】正規現像をそのまま適用すれば、マイナス
帯電極性の感光体においては、プラス極性のトナーを用
いることになるが、マイナスのコロナシャワー又は放電
により感光体が帯電されることを考えると、現像部に突
入する転写残トナーは総じてマイナス極性に帯電してい
るため、黒地部からは取り去られ、白地には残留すると
いう現象が起こり、全く使用に値しない画像が形成され
る。即ち、現像同時クリーニング方法は従来反転現像の
場合のみ成立し得た訳である。

【００１８】本発明者等は鋭意検討の結果、以下に詳し
く述べる方法により正規現像の場合に対しても現像同時
クリーニング方法を適用可能とした。即ち、第１帯電手
段による帯電工程の後に第２帯電手段としての接触又は
非接触の帯電部材による帯電制御工程を設けることによ
り現像同時クリーニング方法を可能とした。

【００１９】帯電制御の具体的方法の一つとしては、帯
電制御部材を所望の電位に帯電された感光体に接触或は
近接して配置することである。帯電制御部材として抵抗
領域に制御されたブラシ、ローラー、ブレード等が用い
られる。

【００２０】即ち、帯電部材により感光体がＶｄに帯電
され、その後にＶｃに電位制御された帯電制御部材の存
在により、該帯電制御部材と感光体表面間の放電によっ
て感光体表面電位が変化することを利用する。つまり、
適当なＶｄとＶｃを選択することにより、必要な感光体
表面電位を得ながら、感光体表面に存在するトナーの帯
電極性を所望のものとすることが可能となる。

【００２１】このメカニズムは、帯電制御部材として電
位制御された中抵抗部材を用いた場合、感光体（表面電
位Ｖｄ）と帯電制御部材（印加電圧Ｖｃ）間に放電が生
じ、両者の電位差が放電停止電位に至るまで放電を生じ
る。放電停止電位は、感光体の厚み、誘電率、抵抗等、
帯電制御部材についても抵抗、誘電率等に依存するが、
その放電停止電位差（放電開始電圧）をＶｔｈとすれ
ば、｜Ｖｄ−Ｖｃ｜＞｜Ｖｔｈ｜を満たすときに、帯電制御部材によるトナーの帯電制御
が可能となる。

【００２２】但し、正規現像を用いる方法では、帯電制
御部材によって感光体帯電電位Ｖｄの帯電極性を変化さ
せることなく、トナーだけを反対極性にするために、｜Ｖｄ｜＞｜Ｖｃ｜を満たせねばならない。尚、これらの電位は、感光体の
導電性基本を基準にしている。

【００２３】この場合、帯電制御部材による帯電制御後
の感光体帯電電位は、感光体の導電性基本を基準にＶｔ
ｈ＋Ｖｃに保たれ、この電位を感光体の暗部電位とすれ
ば良い。又、帯電制御部材による帯電制御後感光体上の
トナーは感光体帯電極性と反対側に移行し、正規現像を
用いた現像同時クリーニングを成立させることができ
る。

【００２４】作用を図２、図３及び図４を用いて具体的
に説明する。

【００２５】第１帯電手段としての帯電ローラー３０１
に電源３０２によってＤＣ電圧Ｖａを印加し、感光体３
０５の表面を一様に帯電し（帯電電位Ｖｄ）、その後、
電源３０４に接続された第２帯電手段としての帯電制御
ローラー３０３を配し、ローラー３０３に電圧Ｖｃを印
加する。このときの電源３０２及び電源３０４の印加電
圧（Ｖａ及びＶｃ）と表面電位計３０６及び３０７にお
いて測定された電位の関係を以下に示す。又、帯電の履
歴を消去するため、露光ランプ３０８を配してある。

【００２６】先ず、電位計３０６にて測定された帯電ロ
ーラー３０１による感光体３０５の帯電特性を図２に示
す。印加電圧Ｖａが帯電開始電圧Ｖｔｈを超えると、帯
電電圧Ｖｄは印加電圧Ｖａに対して直線的な特性を示
す。印加電圧Ｖａと帯電電圧Ｖｄとの間には、Ｖｄ＝Ｖａ−Ｖｔｈなる関係が成立し、帯電ローラー３０１にＤＣ電圧Ｖａ
１を印加したときの電位計３０６の位置での感光体３０
５の電位はＶｄ１となる。

【００２７】このような帯電特性を有するシステムに対
し、帯電制御ローラー３０４を配し、その印加電位Ｖｃ
を変化させたときの電位計３０７において観測された感
光体３０５の帯電電位Ｖｄを示したのが図４である。帯
電ローラー３０１の印加電圧をＶａ１としたときの各Ｖ
ｃに対する電位計３０７での感光体３０５の電位Ｖｄ
は、Ｖｄ１−Ｖｔｈよりも左の範囲では、帯電ローラー
３０１による帯電電位に対してその絶対値が小さくな
り、Ｖｄ１−ＶｔｈとＶｄ１＋Ｖｔｈにより挟まれた範
囲では変化がなく、Ｖｄ１＋Ｖｔｈより右の範囲では更
に帯電が上乗せされていることが分かる。即ち帯電ロー
ラー３０１によって帯電された電位Ｖｄ１と帯電ローラ
ー３０３に印加された電位Ｖｃとの間にＶｔｈ以上の電
位差があるときだけ感光体とローラー３０３との間で放
電が開始し、感光体電位が変化する。

【００２８】図４において、Ｖｄ１−Ｖｔｈより左の領
域に着目すると、Ｖｄが帯電制御ローラー３０３によ
り、その絶対値が低目に移行していることが分かる。即
ち、帯電制御ローラー３０３により、感光体３０５が帯
電部材印加極性と逆極性の放電を受けていると考えら
れ、この現象により、プラス極性放電が感光体３０５上
に存在する転写残トナーの帯電極性を感光体３０５の帯
電極性と逆極性に制御していると思われる。そして、Ｖ
ｃ＜Ｖｄ１−Ｖｔｈならばローラー３０３によって帯電
された後の感光体の電位は、Ｖｃ＋Ｖｔｈとなる。な
お、本例においてローラー３０１とローラー３０３は、
誘電率、抵抗が同じものを用いている。

【００２９】斯かる方法において、２個以上の部材によ
り感光体及び転写残トナーの帯電極性の制御が行われる
訳であるが、この場合、部材の数に相当した電源を必要
とするが、帯電開始電圧Ｖｔｈを有するが故に帯電制御
部材を単に接地する（Ｖｃ＝０）ことにより、転写残ト
ナーの帯電極性を制御できることに大きな特徴を有す
る。つまり、２個以上の部材を用いても、電源が１個で
済むことから、コスト的な負担が少ないというメリット
がある。即ち、例えば帯電ローラー３０１によって電位
−７００Ｖに帯電された感光体は、Ｖｔｈ＝−５５０Ｖ
とすると接地された帯電ローラー３０３によって−５５
０Ｖに帯電される。

【００３０】具体的なもう一つの例としては、第１帯電
手段としてコロナ帯電器を用いても良いが、現像同時ク
リーニングシステムの特徴としてのオゾンの発生による
オゾンフィルターの具備又は装置の小型化を考慮した場
合、前出のように第１帯電手段として感光体に接触する
部材を用いる方がより好ましい構成であると言える。

【００３１】また、帯電ローラー３０３の代わりに感光
体に近接する帯電部材を用いることができる。この帯電
部材と感光体とのギャップは、５００μｍ以下とするの
が良い。

【００３２】本発明に用いられる現像工程としては、特
に限定はされないが現像剤担持体としての現像スリーブ
上の現像剤と感光体表面が接触している方法が好ましく
用いられる。２成分磁気ブラシ現像方法を用いている場
合は、そのキャリアとしてフェライト、マグネタイト、
鉄粉或はそれらをアクリル樹脂、シリコーン樹脂、フッ
素樹脂等でコーティングしたものが用いられる。このと
き、現像時或は現像前後においてトナーを付着させるべ
きではない感光体の領域には、現像スリーブに直流或は
交流成分のバイアスを印加し、感光体上にトナーを現像
せず、且つ、転写残トナーを回収できるような電位に制
御される。

【００３３】このときの重要因子は、電子写真各工程に
おける感光体上のトナー帯電極性及び帯電量である。例
えば、マイナス帯電性の感光体及びプラス帯電性のトナ
ーを用い、その転写工程において、マイナス極性の転写
手段によって可視化された像を転写材に転写する場合、
印加電圧及び転写材の種類（厚み、抵抗、誘電率等の違
い）と画像面積等の関係により、転写残トナーの帯電極
性がプラスからマイナスまで変動する。

【００３４】しかし、マイナス帯電性の感光体を第１帯
電手段で帯電する際のマイナスのコロナシャワー又は放
電により、感光体表面のみならず、転写残トナーまでも
が転写工程においてプラス極性に留まっていたとして
も、一様にマイナス側へ帯電される。この一様にマイナ
スに帯電されたトナーを第２帯電手段としての帯電制御
部材によって転写残トナーをプラス極性に転じつつ、感
光体表面電位を所望のマイナス電位に維持制御すること
により、トナーの現像されるべき暗部電位部にはプラス
極性に帯電された転写残トナーが残り、トナーの現像さ
れるべきでない明部電位部には、現像電界の関係からト
ナー担持体の方にトナーが引き寄せられ、明部電位部ト
ナーは残留しない。

【００３５】更に磁性又は非磁性１成分現像剤として、
金属スリーブ、又はコートされたスリーブ、弾性ローラ
ー表面等にトナーをコーティングし、これを感光体表面
と非接触に対向させるか、接触させる方法も用いられ
る。現像剤担持体には直流又は交流電圧が用いられる。
このときトナーの磁性、非磁性にかかわらず現像される
べきでない領域に対しては、感光体表面より引き離す力
を生じさせることが重要である。

【００３６】更に、本発明においては、１成分現像剤と
して弾性ローラー表面等にトナーをコーティングし、こ
れを感光体表面と接触させる現像方式も用いることがで
きる。この場合、トナーを介して感光体と感光体表面に
対応する弾性ローラー間に働く電界によって現像と同時
にクリーニングが行われるため、弾性ローラー表面或は
表面近傍が電位を持ち、感光体表面とトナー担持体とし
てのローラー表面の狭い間隙で電界を有する必要性があ
る。このため、弾性ローラーの弾性ゴムが中抵抗領域に
抵抗制御されて感光体表面との導通を防ぎつつ電界を保
つか、又は誘電性ローラーの表面層に薄層の絶縁層を設
ける方法も利用できる。更には、導電性ローラー上に感
光体表面に対向する側を絶縁性物質により被覆した導電
性樹脂スリーブ或は絶縁性スリーブで感光体に対向しな
い側に導電層を設けた構成も可能である。

【００３７】１成分接触現像法を用いた場合、トナーを
担持するローラー表面と感光体は周速同方向に回転して
いても良く、或は逆方向に回転していても良い。その回
転が同方向である場合、感光体の周速に対して、周速比
で１００％以上が望ましい。因に、１００％未満である
と、画像品質が悪くなる。周速比が高まれば高まる程、
現像部位に供給されるトナーの量は多く、潜像に対して
トナーの脱着頻度が多くなり、不要な部分は掻き落とさ
れ、必要な部分には付与されるという繰り返しにより、
潜像に忠実な画像が得られる。

【００３８】現像同時クリーニングという観点では、感
光体上に密着した転写残トナーを感光体表面とトナーの
付着部分を周速差により機械的に引き剥し、電界により
回収するという効果も期待できることから、周速比は高
い方が転写残トナーの回収には好都合である。

【００３９】以下、本発明に使用される第１帯電手段と
しての帯電部材、第２帯電手段としての帯電制御部材の
構成、材質及び製造方法を例示する。

【００４０】例えば、ローラー又はブレードの場合は、
導電性基本として、鉄、銅、ステンレス等の金属、カー
ボン分散樹脂、金属或は金属酸化物分散樹脂等が用いら
れ、その形状としては棒状、板状等が使用できる。

【００４１】例えば、弾性ローラーの構成としては、導
電性基本上に弾性層、導電層、抵抗層を設けたものが用
いられ、ローラー弾性層としては、クロロプレンゴム、
イソプレンゴム、ＥＰＤＭゴム、ポリウレタンゴム、エ
ポキシゴム、ブチルゴム等のゴム又はスポンジやスチレ
ン−ブタジエンサーモプラスチックエラストマー、ポリ
ウレタン系サーモプラスチックエラストマー、ポリエス
テル系サーモプラスチックエラストマー、エチレン酢酸
ビニルサーモプラスチックエラストマー等のサーモプラ
スチックエラストマー等で構成することができ、導電層
としては、体積抵抗率が１０⁷Ω・ｃｍ以下、望ましく
は１０⁶Ω・ｃｍ以下のものが使用される。例えば、金
属蒸着膜、導電性粒子分散樹脂、導電性樹脂等が用いら
れ、具体例としては、アルミニウム、インジウム、ニッ
ケル、銅、鉄等の蒸着膜、導電性粒子分散樹脂の例とし
ては、カーボン、アルミニウム、ニッケル、酸化チタン
等の導電性粒子をウレタン、ポリエステル、酢酸ビニル
−塩化ビニル共重合体ポリメタクリル酸メチル等の樹脂
中に分散したもの等が挙げられる。

【００４２】導電性樹脂としては、４級アンモニウム塩
含有ポリメタクリル酸メチル、ポリビニルアニリン、ポ
リビニルピロール、ポリジアセチレン、ポリエチレンイ
ミン等が挙げられる。抵抗層は、例えば、体積抵抗率が
１０⁶〜１０¹²Ω・ｃｍの層であり、半導性樹脂、導電
性粒子分散絶縁樹脂等を用いることができる。半導性樹
脂としては、エチルセルロース、ニトロセルロース、メ
トキシメチル化ナイロン、エトキシメチル化ナイロン、
共重合ナイロン、ポリビニルヒドリン、カゼイン等の樹
脂が用いられる。導電性粒子分散樹脂の例としては、カ
ーボン、アルミニウム、酸化インジウム、酸化チタン等
の導電性粒子をウレタン、ポリエステル、酸化ビニル−
塩化ビニル共重合体ポリメタクリル酸メチル等の絶縁性
樹脂中に少量分散したものが挙げられる。

【００４３】帯電制御部材としてのブラシは、一般に用
いられている繊維に導電材を分散させて抵抗調整された
ものが用いられる。繊維としては、一般に知られている
繊維が使用可能であり、例えばナイロン、アクリル、レ
ーヨン、ポリカーボネート、ポリエステル等が挙げられ
る。

【００４４】又、導電材としては、これも一般に知られ
ている導電材が使用可能であり、銅、ニッケル、鉄、ア
ルミニウム、金、銀等の金属或は酸化鉄、酸化亜鉛、酸
化錫、酸化アンチモン、酸化チタン等の金属酸化物、更
にはカーボンブラック等の導電粉が挙げられる。尚、こ
れらの導電粉は必要に応じて疎水化、抵抗調整の目的で
表面処理が施されていても良い。使用に際しては、繊維
との分散性や生産性を考慮して選択して用いる。ブラシ
の形状としては、繊維の太さが１〜２０デニール（繊維
径１０〜５００μｍ程度）、ブラシの繊維の長さは１〜
１５ｍｍ、ブラシ密度は１平方インチ当り１万〜３０万
本（１ｍ²当り１．５×１０⁷〜４．５×１０⁸本程度）
のものが好ましく用いられる。

【００４５】本発明の望ましい形態としては、離型性を
有する感光体表面を利用することが挙げられる。この結
果により、転写残トナー量を著しく減少させることがで
き、転写残トナーによる遮光に起因する現像への悪影響
が殆どないシステムが可能である。

【００４６】本発明は、感光体表面が高分子結着材を主
体として構成される場合に有効である。例えば、セレ
ン、アモルファスシリコン等の無機感光体上に樹脂を主
体とした保護膜を設ける場合、又は機能分離型有機感光
体の電荷輸送層として電荷輸送材と樹脂から成る表面層
を持つ場合、更にその上に前記保護層を設ける場合等で
ある。このような表面層に離型性を付与する手段として
は、膜を構成する樹脂自体に表面エネルギーの低いものを
用いる。

【００４７】撥水、親油性を付与するような添加剤を
加える。

【００４８】高い離型性を有する材料を粉体状にして
分散する。等が挙げられる。

【００４９】の例としては、樹脂の構造中にフッ素含
有基、シリコン含有基等を導入すること等が挙げられ
る。又、の例としては、界面活性剤等を添加剤とする
ことが挙げられる。更に、の例としては、フッ素原子
を含む化合物、即ち、ポリ４フッ化エチレン、ポリフッ
化ビニリデン、フッ化カーボン等の粉体が挙げられる。
この中でも特にポリ４フッ化エチレンが好適である。本
発明においては、の含有フッ素樹脂等の離型性粉体の
分散が好適である。

【００５０】これらの粉体を表面に含有させるために
は、バインダー樹脂中に該粉体を分散させた層を感光体
最表面に設ければ良い。或は、元々樹脂を主体として構
成されている有機感光体であれば、新たに表面層を設け
なくても最上層に粉体を分散させれば良い。

【００５１】尚、粉体の表面層への添加量は、表面層総
重量に対して１〜６０重量％、好ましくは２〜５０重量
％が好ましい。添加量が１重量％より少ないと、転写残
トナーが十分に減少せず、転写残トナーのクリーニング
効率も十分でなく、ゴースト防止効果が不十分である。
そして、添加量が６０重量％を超えると、膜の強度が低
下したり、感光体への入射光量が著しく低下したりする
ため好ましくない。又、粉体の粒径については、画質の
面から１μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以下が望まし
い。粒径が１μｍより大きいと、入射光の散乱によりラ
インの切れが悪くなって実用に耐えない。

【００５２】ここで、図１に基づいて本発明に用いられ
る感光体３０５の好ましい態様の一つを説明する。

【００５３】導電性基本３０５ａとしては、アルミニウ
ム、ステンレス等の金属、アルミニウム合金、酸化イン
ジウム−酸化錫合金等による導電性被膜層３０５ｂを有
するプラスチック、導電性粒子を含浸させた紙、プラス
チック、導電性ポリマーを有するプラスチック等の円筒
状シリンダー及びフィルムが用いられる。

【００５４】上記導電性基本３０５ａ上には、感光層の
接着性向上、塗工性改良、基本３０５ａの保護、基本３
０５ａ上の欠陥被覆、基本３０５ａからの電荷注入性改
良、感光層の電気的破壊に対する保護等を目的として下
引き層３０５ｃを設けても良い。下引き層３０５ｃは、
ポリビニルアルコール、ポリ−Ｎ−ビニルイミダゾー
ル、ポリエチレンキシド、エチルセルロース、メチルセ
ルロース、ニトロセルロース、エチレン−アクリル酸コ
ポリマー、ポリビニルブチラール、フェノール樹脂、カ
ゼイン、ポリアミド、共重合ナイロン、ニカワ、ゼラチ
ン、ポリウレタン、酸化アルミニウム等の材料によって
構成され、その膜厚は通常０．１〜１０μｍ、好ましく
は０．１〜３μｍ程度に設定される。

【００５５】電荷発生層３０５ｄは、アゾ系顔料、フタ
ロシアニン系顔料、インジゴ系顔料、ペリレン系顔料、
多環キノン系顔料、スクワリリウム色素、ピリリウム塩
類、チオピリリウム塩類、トリフェニルメタン系色素、
セレン、非晶質シリコン等の無機物質等の電荷発生物質
を適当な結着剤に分散して塗工するか或は蒸着等するこ
と等によって形成される。結着剤としては、広範囲な結
着剤樹脂から選択でき、例えば、ポリカーボネート樹
脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポ
リスチレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、フェ
ノール樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、酢酸ビニル
樹脂等を用いることができる。又、電荷発生層３０５ｄ
中に含有される結着剤の量は８０重量％以下、好ましく
は０〜４０重量％に選ぶ。又、電荷発生層３０５ｄの膜
厚は５μｍ以下、好ましくは０．０５〜２μｍに設定さ
れる。

【００５６】電荷輸送層３０５ｅは、電界の存在下で電
荷発生層３０５ｄから電荷キャリアを受け取り、これを
輸送する機能を有している。この電荷輸送層３０５ｅは
電荷輸送物質を必要に応じて結着樹脂と共に溶剤中に溶
解して塗工することによって形成され、その膜厚は一般
的には５〜４０μｍに設定される。電荷輸送物質として
は、主鎖又は側鎖にビフェニレン、アントラセン、ピレ
ン、フェナントレン等の構造を有する多環芳香族化合
物、インドール、カルバゾール、オキサジアゾール、ピ
ラゾリン等の含窒素環式化合物、ヒドラゾン化合物、ス
チリル化合物、セレン、セレン−テルル、非晶質シリコ
ン、硫化カドニウム等が挙げられる。

【００５７】又、これらの電荷輸送物質を分散させる結
着樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル
樹脂、ポリメタクリル酸エステル、ポリスチレン樹脂、
アクリル樹脂、ポリアミド樹脂等の樹脂、ポリ−Ｎ−ビ
ニルカルバゾール、ポリビニルアントラセン等の有機光
導電性ポリマー等が挙げられる。

【００５８】尚、感光体の帯電極性としては正極性、負
極性の何れでも良い。積層型感光体の場合、正極性帯電
の場合は電荷発生層、電荷輸送層の順に積層し、電荷輸
送層に電子搬送性の化合物を用いるか、又は電荷輸送
層、電荷発生層の順に積層し、電荷輸送層にホール搬送
性化合物を用いれば良い。負極性帯電性の場合も同様で
ある。

【００５９】又、表面層として、保護層を設けても良
い。保護層の樹脂としては、ポリエステル、ポリカーボ
ネート、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂
或はこれらの樹脂の硬化剤等が単独或は２種以上組み合
わされて用いられる。

【００６０】更に、保護層の樹脂中に導電性微粒子を分
散しても良い。導電性微粒子の例としては、金属、金属
酸化物等が挙げられ、好ましくは、酸化亜鉛、酸化チタ
ン、酸化錫、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化ビ
スマス、酸化錫被膜酸化チタン、錫被膜酸化インジウ
ム、アンチモン被膜酸化錫、酸化ジルコニウム等の超微
粒子が用いられる。これらは単独で用いても２種以上を
混合して用いても良い。一般的に保護層に粒子を分散さ
せる場合、分散粒子による入射光の散乱を防ぐために入
射光の波長よりも粒子の粒径の方が小さいことが必要で
あり、本発明における保護層に分散される導電性、絶縁
性粒子の粒径としては０．５μｍ以下であることが好ま
しい。又、保護層中での含有量は、保護層総重量に対し
て２〜９０重量％が好ましく、５〜８０重量％がより好
ましい。保護層の膜厚は、０．１〜１０μｍが好まし
く、１〜７μｍがより好ましい。

【００６１】表面層の塗工は、樹脂分散液をスプレーコ
ーティング、ビームコーティング或は浸透コーティング
することによって行うことができる。

【００６２】本発明に用いられるトナーは、表面上に無
機微粉体を存在させることが望ましい。

【００６３】本発明において用いられる無機微粉体とし
ては、例えば以下のようなものが用いられる。

【００６４】例えば、コロイダルシリカ、酸化チタン、
酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、チタン
酸カルシウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチ
ウム、チタン酸マグネシウム、酸化セリウム、酸化ジル
コニウム等を使用することができる。これらのものを１
種類或は２種類以上混合して使用することができる。

【００６５】本発明方法に使用されるトナーに用いられ
る結着樹脂としては、スチレン系樹脂、ポリエステル樹
脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の
トナー用結着樹脂として公知の広範な樹脂が単独或は複
数種組み合わせて使用可能である。

【００６６】着色剤としても従来より知られている無機
・有機の染料や顔料が使用可能であり、例えば、カーボ
ンブラック、アニリンブラック、アセチレンブラック、
ナフトールイエロー、ハンザイエロー、ローダムンレー
キ、アリザリンレーキ、ベンガラ、フタロシタニンブル
ー、インダンスレンブルー等が用いられる。これらは、
通常、結着樹脂１００重量部に対して０．５〜２０重量
部使用される。

【００６７】又、帯電制御の目的で、ニグロシン染料、
４級アンモニウム塩、サリチル酸系金属錯体又は金属
塩、アセチルアセトン等を用いることができる。

【００６８】本発明方法に使用されるトナーを作製する
には、公知の方法が用いられるが、例えば、結着樹脂、
ワックス、金属塩又は金属錯体、着色剤としての顔料、
染料、又は磁性体、必要に応じて電荷制御剤、その他の
添加剤等をヘンシェルミキサー、ボールミル等の混合機
により十分混合してから加熱ロール、ニーダー、エクス
トルーダー等の熱混練機を用いて溶融混練して樹脂類を
互いに相溶せしめた中に金属化合物、顔料、染料、磁性
体を分散又は溶解せしめ、冷却固化後、粉砕、分級を行
って所望のトナーを得る。

【００６９】本発明方法に使用されるトナーは、正極
性、負極性を問わず、磁性或は非磁性１成分現像剤とし
て用いても良く、或はキャリア粒子と混合して２成分現
像剤として用いても良いが、感光体帯電極性と逆極性と
なるように選択される。

【００７０】以下に本発明を実施例に基づいて説明す
る。

【００７１】〔感光体製造例１〕感光体３０５としては
直径φ３０ｍｍ、長さ２５４ｍｍのアルミニウムシリン
ダーを基体３０５ａとした。そして、この基体３０５ａ
に、図１に示すような構成の層３０５ｂ〜３０５ｅを浸
透塗布により順次積層して感光体３０５を作製した。

【００７２】（１）導電性被覆層３０５ｂ：酸化錫及び
酸化チタンの粉末をフェノール樹脂に分散したものを主
体とする。膜厚１５μｍ。

【００７３】（２）下引き層３０５ｃ：変性ナイロン及
び共重合ナイロンを主体とする。膜厚０．６μｍ。

【００７４】（３）電荷発生層３０５ｄ：長波長域に吸
収を持つチタニルフタロシアン顔料をブチラール樹脂に
分散したものを主体とする。膜厚０．６μｍ。

【００７５】（４）電荷輸送層３０５ｅ：ホール搬送性
トリフェニルアミン化合物をポリカーボネート樹脂（オ
ストワルド粘度法による分子量２万）に８：１の重量比
で溶解したものを主体とし、更にポリ４フッ化エチレン
粉体（粒径０．２μｍ）を総固形分に対して１０重量％
添加し、均一に分散した。膜厚２５μｍ。水に対する接
触角は９５°であった。

【００７６】尚、接触角の測定には純水を用い、装置と
しては協和界面科学（株）製の接触角計ＣＡ−ＤＳ型を
用いた。

【００７７】〔感光体製造例２〕〔感光体製造例１〕でポリ４フッ化エチレン粉体を添加
しないで同様に感光体を作製した。水に対する接触角は
７４°であった。

【００７８】〔現像剤の製造例〕スチレンアクリル樹脂７９ｗｔ％スチレンブタジエン樹脂１０ｗｔ％ニグロシン染料２ｗｔ％カーボンブラック５ｗｔ％ポリオレフィン４ｗｔ％

【００７９】上記材料を乾式混合した後、１４０℃に設
定した２軸混練押出機にて混練した。得られた混練物を
冷却し、気流式粉砕機によって微粉砕した後に多分割分
級機によって分級して粒度分布の調整されたトナー組成
物を得、ポジ化された疎水性シリカ微粒子（ＢＥＴ２０
０ｍ²／ｇ）１．５ｗｔ％を外添して重量平均粒径８．
２μｍのトナーを得た。

【００８０】＜実施例１＞電子写真装置としてレーザー
ビームプリンター（キヤノン製：ＬＢＰ−８６０）を用
意した。プロセススピードは４７ｍｍ／ｓである。

【００８１】ＬＢＰ−８６０のプロセスカートリッジ構
成においては、帯電部材としてローラーを用いている。
このプロセスカートリッジのクリーニングゴムブレード
を取り外し、取り外した場所にローラーを取り付けた。
元々取り付けられているローラーは第２帯電手段として
の帯電制御用ローラーとして用い、新たに取り付けたロ
ーラーは第１帯電手段としての帯電ローラーとして用い
る。

【００８２】更に、図５に示すように、転写部材と帯電
部材５１１間に帯電前露光のため、又、トナー及び感光
体５１３の電位帯電制御後に非画像部露光のために光フ
ァイバー５０９によって所望の位置に露光する。

【００８３】次に、プロセスカートリッジにおける現像
部分を改造した。トナー供給体であるステンレススリー
ブの代わりに発泡ウレタンから成る中抵抗ゴムローラ
（φ１８ｍｍ）をトナー担持体５０５とし、これを感光
体５１３に当接させた。該トナー担持体５０５の回転周
速は感光体５１３との接触部分において同方向であり、
該感光体回転周速に対して１５０％となるように駆動す
る。

【００８４】トナー担持体５０５にトナーを塗布する手
段として、現像部分５０２に塗布ローラー５０４を設
け、これをトナー担持体５０５に当接させた。更に、ト
ナー担持体５０５上のトナーのコート層制御のために樹
脂をコートしたステンレス製ブレード５０３を取り付け
た。

【００８５】尚、図５において、５０１はレーザー光を
用いた像露光ユニット、５０２は現像−クリーニング
器、５０４はトナー供給ローラー、５０６は転写ローラ
ー、５０７は転写電源である。

【００８６】而して、帯電ローラー５１０に電源５１２
によって電圧Ｖａを印加して感光体５１３の表面を一様
に帯電し（帯電電位Ｖｄ）、その後、接地された帯電制
御用ローラー５１１を配置する。このとき、帯電制御用
ローラー５１１は印加電圧０Ｖの電源に接続されている
と考えられる。このときの電源５１２の印加電圧Ｖａと
現像位置での帯電電位Ｖｄの関係を図６及び図７に示
す。

【００８７】先ず、トナー帯電制御用ローラー５１１を
取り除き、帯電ローラー５１０による感光体５１３の帯
電特性を図６に示す。印加電圧Ｖａが帯電開始電圧Ｖｔ
ｈを超えると、印加電圧Ｖａに直線的な帯電特性が得ら
れる。印加電圧Ｖａと帯電電圧Ｖｄとの間には次の関係
がある。

【００８８】Ｖｄ＝Ｖａ−Ｖｔｈなおここで帯電ローラー及び帯電制御ローラーによるＶ
ｔｈは、−５５０Ｖである。

【００８９】このような帯電特性を有するシステムに対
し、接地された（０Ｖに制御された）帯電制御ローラー
５１１を配したときの感光体５１３の帯電電位Ｖｄを図
７に示す。

【００９０】特徴としては、帯電ローラー印加電圧Ｖａ
が、｜Ｖａ｜＞２×｜Ｖｔｈ｜の関係を満たすときには、Ｖｄ＝Ｖｔｈとなり、安定な暗部電位が得られると同時に、感光体５
１３上の転写残トナー帯電極性を感光体帯電極性と逆極
性に揃えることができる条件である。

【００９１】またここで帯電制御ローラーによって転写
残トナーの帯電極性を感光体の帯電極性と逆極性とする
ために、既に述べたように帯電制御ローラー５１１に印
加される電位をＶｃ、帯電ローラー５１０によって帯電
された感光体の電位をＶｄ１とすると、｜Ｖｄ１−Ｖｃ｜＞｜Ｖｔｈ｜、｜Ｖｄ１｜＞｜Ｖｃ｜を満たしている。

【００９２】更に転写残トナーの帯電極性を安定して感
光体の帯電極性と逆極性とするために｜Ｖｄ１｜＞｜Ｖ
ｄ１−Ｖｔｈ｜≧５０であることが望ましい。

【００９３】これらのプロセスカートリッジの改造に適
合するよう電子写真装置に改造及びプロセス条件設定を
行った。又、正規現像に対応できるよう、図８に示すよ
うにプロセスシーケンスを変更した。

【００９４】改造された装置は、第１帯電手段としての
ローラー帯電器を用いて感光体を一様に帯電させる。帯
電に次いで、第２帯電手段としての帯電制御ローラーに
よって感光体上の転写残トナーを感光体帯電極性と逆極
性に揃え、レーザー光で背景部分の露光すること（バッ
クスキャン）により静電潜像を形成し、この静電潜像を
トナー像として可視化した後、電圧を印加したローラー
によりトナー像を転写材に転写するプロセスを有する。

【００９５】尚、感光体５１３の作製には〔感光体製造
例１〕を用い、現像剤としてのトナーの作製には〔現像
剤製造例〕を用いた。−１３００Ｖを印加した帯電ロー
ラー５１０と接地された帯電制御ローラー５１１によ
り、帯電制御後の感光体５１３の帯電電位は暗部電位を
−５５０Ｖとし、明部電位を−５０Ｖとした。又、現像
バイアスは、−２５０Ｖの直流電圧とした。

【００９６】画像評価は、感光体１周分だけ帯状の黒白
のち、１ドット横線と２ドット分の空白により形成され
るハーフトーンを出力するパターンを用いた。転写材と
しては、７５ｇ／ｍ²の普通紙と１３０ｇ／ｍ²の厚紙と
オーバーヘッドプロジェクター用フィルムを用いた。

【００９７】ゴースト評価パターンの概念図を図１０に
示した。評価方法は、１枚のプリント画像のうち感光体
２周目で、１周目で黒画像形成された場所（黒印字部）
とされない場所（非画像部）でのマクベス反射濃度計に
より測定された反射濃度の差をとることによった。つま
り、次式によった。

【００９８】反射濃度差＝反射濃度（像形成された場
所）−反射濃度（像形成されない場所）反射濃度差が小さい程、ゴーストのレベルは良い。又、
他の画像評価も行ったが、画像濃度、かぶり等に関して
画質品質は良好である。

【００９９】これらの結果をまとめて表１に示す。

【０１００】かぶり反射式濃度計（ＴＯＫＹＯＤＥＮ
ＳＨＯＫＵＣＯ．，ＬＴＤ社製：ＲＥＦＬＥＣＴＯＭ
ＥＴＥＲＭＯＤＥＬＴＣ−６Ｓ）を用いて測定した
（プリント後の白地部反射濃度最悪値をＤｓ、プリント
前の用紙の反射濃度平均値をＤｒとしたときのＤｓ−Ｄ
ｒをかぶり量とした）。尚、かぶり量２％以下は実質的
にかぶりの無い良好な画像であり、５％を超えるとかぶ
りの目立つ不鮮明な画像である。

【０１０１】

【表１】

【０１０２】（比較例１）実施例１において、トナー帯
電制御ローラー５１１を取り除いたことを除き、同様の
評価を行ったところ、全面にかぶりを生じ、全く使用に
供し得ない画像が得られた。又、ゴースト評価に当たっ
ては、画像乱れがひどく、測定に値しなかった。

【０１０３】＜実施例２＞電子写真装置として実施例１
のものを用いた。

【０１０４】実施例１のプロセスカートリッジの感光体
帯電ローラー５１０、帯電制御ローラー５１１の代わり
に固定ブラシ９１０、９１１を取り付け、帯電制御ブラ
シに電源を配した。概略を図９に示す。

【０１０５】感光体９１４の作製には〔感光体製造例
２〕を用い、現像剤としてのトナーの作製には〔現像剤
製造例１〕を用いた。使用した帯電ブラシ９１０による
感光体のＶｔｈは−５００Ｖである。

【０１０６】画像評価は、電源９１２を−１２００Ｖと
し、電源９１３を０Ｖとし、現像バイアスを−２５０Ｖ
直流として実施例１と同様に行った。暗部電位は、−５
００Ｖであり、明部電位は−５０Ｖである。その結果を
表１に示す。

【０１０７】図９において、感光体９１４上の９ａ、９
ｂ、９ｃ、９ｄの位置においてトナー帯電極性がどのよ
うに制御されているかを測定した。その結果を表２に示
す。ブラシ９１０によって−７００Ｖに帯電された感光
体に対してブラシ９１１によってプラスの放電を行なう
ことによって表２に示すように、感光体帯電極性と転写
残トナーの帯電極性を逆に制御でき、正規現像を用いた
現像同時クリーニング要件を満たす。

【０１０８】尚、図９において、９０１はレーザーを用
いた露光ユニット、９０２は現像−クリーニング器、９
０３は樹脂をコーティングしたステンレス製ブレード、
９０４はトナー供給ローラー、９０５は現像ローラー、
９０６は転写ローラー、９０７は転写電源、９０９は帯
電前露光用光ファイバー、９１１は帯電制御ブラシであ
る。

【０１０９】

【表２】

【０１１０】＜実施例３＞実施例２において、以下の点
を変更して同様の評価を行った。電源９１２を−１２０
０Ｖとし、電源９１３を−１００Ｖとし、現像バイアス
を−３００Ｖ直流とし、実施例２と同様に評価を行っ
た。暗部電位は−６００Ｖであり、明部電位は−５０Ｖ
である。その結果を表１に示す。

【０１１１】図９において、感光体９１４上の９ａ、９
ｂ、９ｃ、９ｄの位置においてトナー帯電極性がどのよ
うに制御されているかを測定した。その結果を表２に示
す。表２に示すように、感光体帯電極性と転写残トナー
の帯電極性を逆に制御でき、正規現像を用いた現像同時
クリーニング要件を満たす。

【０１１２】＜実施例４＞実施例２において、以下の点
を変更して同様の評価を行った。電源９１２を−１２０
０Ｖとし、電源９１３を＋１００Ｖとし、現像バイアス
を−２００Ｖ直流とし、実施例２と同様に評価を行っ
た。暗部電位は−４００Ｖであり、明部電位は−５０Ｖ
である。その結果を表１に示す。

【０１１３】図９において、感光体９１４上の９ａ、９
ｂ、９ｃ、９ｄの位置においてトナー帯電極性がどのよ
うに制御されているかを測定した。その結果を表２に示
す。表２に示すように、感光体帯電極性と転写残トナー
の帯電極性を逆に制御でき、正規現像を用いた現像同時
クリーニング要件を満たす。

【０１１４】（比較例２）実施例２において、以下の点
を変更した。電源９１２を−１２００Ｖとし、電源９１
３を−１２００Ｖとし、現像バイアスを−３００Ｖ直流
とし、実施例２と同様に評価を行った。暗部電位は−７
００Ｖであり、明部電位は−５０Ｖである。

【０１１５】図９において、感光体９１４上の９ａ、９
ｂ、９ｃ、９ｄの位置においてトナー帯電極性がどのよ
うに制御されているかを測定した。その結果を表２に示
す。表２に示すように、感光体帯電極性と転写残トナー
の帯電極性を逆に制御できず、正規現像を用いた現像同
時クリーニング要件を満たさなかった。

【０１１６】画像濃度とかぶりの実測値を表１に示す
が、画像濃度が薄く、かぶりの多い使用に供さない画像
であり、ゴーストの評価に当たっては画像の乱れがひど
く、測定に値しないものであった。

【０１１７】（比較例３）実施例２において、以下の点
を変更した。電源９１２を−１２００Ｖとし、電源９１
３を−８００Ｖとし、現像バイアスを−３００Ｖ直流と
し、実施例２と同様に評価を行った。暗部電位は−７０
０Ｖであり、明部電位は−５０Ｖである。

【０１１８】図９において、感光体９１４上の９ａ、９
ｂ、９ｃ、９ｄの位置においてトナー帯電極性がどのよ
うに制御されているかを測定した。その結果を表２に示
す。表２に示すように、感光体帯電極性と転写残トナー
の帯電極性を逆に制御できず、正規現像を用いた現像同
時クリーニング要件を満たさなかった。

【０１１９】画像濃度とかぶりの実測値を表１に示す
が、画像濃度が薄く、かぶりの多い使用に供さない画像
であり、ゴーストの評価に当たっては画像の乱れがひど
く、測定に値しないものであった。

【０１２０】（比較例４）実施例２において、以下の点
を変更した。電源９１２を−１２００Ｖとし、電源９１
３を−４００Ｖとし、現像バイアスを−３００Ｖ直流と
し、実施例２と同様に評価を行った。暗部電位は−７０
０Ｖであり、明部電位は−５０Ｖである。

【０１２１】図９において、感光体９１４上の９ａ、９
ｂ、９ｃ、９ｄの位置においてトナー帯電極性がどのよ
うに制御されているかを測定した。その結果を表２に示
す。表２に示すように、感光体帯電極性と転写残トナー
の帯電極性を逆に制御できず、正規現像を用いた現像同
時クリーニング要件を満たさなかった。

【０１２２】画像濃度とかぶりの実測値を表１に示す
が、画像濃度が薄く、かぶりの多い使用に供さない画像
であり、ゴーストの評価に当たっては画像の乱れがひど
く、測定に値しないものであった。

【０１２３】以上の説明で明らかなように、上記実施例
によれば、現像同時クリーニング方式を用いた画像形成
装置において、現像工程においてトナー帯電極性と感光
体帯電極性が逆極性である正規現像を行い、接触又は非
接触部材による帯電制御部材を帯電工程と露光工程の間
に設けたため、正規現像を用いる装置に対しても現像同
時クリーニング方法を適用することができるという効果
が得られる。

【０１２４】次に転写後第１帯電手段によって転写残ト
ナーを感光体の帯電極性と逆極性に帯電した後第２帯電
手段によって転写残トナーを感光体の帯電極性と逆極性
にしたまま感光体の電位を感光体の帯電極性と同極性に
反転させる実施例について説明する。

【０１２５】本発明者らの検討によると第２帯電手段と
して交流成分と直流成分とが重畳された形状の電圧が印
加された帯電部材を用いると直流成分の極性にかかわら
ず転写残トナーは、その帯電極性を維持したまま、第２
帯電手段による帯電部をすりぬけることが見い出され
た。前記交流成分のピーク間電圧は、放電開始電圧Ｖｔ
ｈの２倍以上であった。また、このように交流成分のピ
ーク間電圧が２Ｖｔｈ以上であると、交流成分のピーク
間電圧が２Ｖｔｈより小さい場合や直流電圧のみを用い
る場合に比べて感光体に対する帯電均一性が得られ、環
境に依存せず安定した帯電電位（前記直流成分とほぼ一
致）が得られる。

【０１２６】図１１を用いて更に詳しく説明する。

【０１２７】露光手段２０１を用い、感光体上を露光し
０Ｖ近辺に電位を保つ。現像手段５０２を用い、トナー
０Ｖ近辺の電位を持つ感光体２０５上に現像する。現像
されたトナーが帯電ローラー２０３の帯電位置に突入す
る際に、電圧印加手段２０４により帯電ローラー２０３
へ電圧を印加し感光体電位とトナー帯電極性を測定す
る。電位及びトナーの帯電極性は測定箇所１（図１１の
矢印２０７の位置）と測定箇所２（図１１の矢印２０６
の位置）で測った。

【０１２８】このとき、トナー極性及び感光体帯電極性
及び電圧印加方法を変えたときの結果を表３及び表４に
示す。表３のように直流のみ印加した場合、ローラー２
０３による帯電後（測定箇所１）のトナー極性が直流印
加極性に追随していることが明らかで、表４のように交
流を重畳した系においては、どの条件でも帯電ローラー
１０３による帯電前後のトナー極性が保たれている。

【０１２９】つまり、直流成分と交流成分とを重畳した
電圧を印加された帯電部材を第２帯電手段とすることで
第２帯電手段の帯電工程以前に、第１帯電手段によって
感光体上の転写残余のトナーの極性を所望の極性に制御
し、その後第２帯電手段で感光体表面を所望の電位に帯
電すると言う方法を採用することで現像同時クリーニン
グを達成したものである。

【０１３０】第１帯電手段として帯電制御に使用される
具体的方法の例としては、帯電制御部材を所望の電位に
帯電された感光体に接触あるいは近接に配向することで
ある。帯電制御部材として使用される具体的な部材形状
としては、中抵抗領域に制御された、ブラシ、ローラ
ー、ブレード等を感光体と接触又は近接させた状態で用
いるかまたはコロトロンあるいはスコロトロン等のコロ
ナ帯電器が用いられる。

【０１３１】第２帯電手段の帯電工程において、すでに
述べたように、トナー極性を保ちつつ感光体の電位極性
を該トナー極性と逆極性に帯電させる作用を有するが、
さらに交流成分を持つ直流電圧を印加することによる作
用効果としては、感光体帯電面の帯電均一性に加え、現
像工程にてクリーニングされるトナーのチャージアップ
防止効果による現像工程におけるクリーニング性の向
上、ひいては、現像工程におけるかぶり防止効果、濃度
低下防止効果がある。つまり、第１帯電手段により帯電
制御された転写残余のトナーが第２帯電手段の帯電を受
けずに現像工程によって捕集された場合、チャージの高
いトナーが現像器に混入することにより、摩擦帯電付与
部材または、トナー搬送部材に強固に付着し、摩擦帯電
特性又はトナー搬送に悪影響を及ぼし、かぶり又は濃度
低下をひきおこす傾向にあり、特に低湿環境において顕
著である。

【０１３２】本例の画像形成方法によれば、第２帯電手
段による感光体の帯電工程と第１帯電手段によるトナー
の帯電制御工程が分離されており、双方を独立に制御す
ることができる。つまり、第２帯電手段によって、感光
体上のトナー帯電量がほとんど影響を受けないためトナ
ーの帯電制御工程により転写残余トナーの帯電量を好ま
しく制御でき、現像工程におけるトナーチャージアップ
を効果的に防止できる。

【０１３３】なお以下の実施例で用いられる現像方式
は、既に述べた全ての現像方式を用いることができる。

【０１３４】また、以下の実施例で用いられる第１及び
第２帯電手段としては、既に述べた帯電部材を用いるこ
とができるが、さらに感光体に近接する帯電部材を用い
ることもできる。

【０１３５】また、感光体に近接させて帯電部材として
は、前記のローラー又はブレードまたは、ブラシなどが
挙げられるが、その他に細長い導電性板状物に抵抗層を
施した部材を用いることができる。抵抗層の好ましい範
囲は、１０⁵−１０¹⁰Ωｃｍである。其の最近接距離
は、５０μｍ−５００μｍ、好ましくは３００μｍ以下
である。最近接距離が５００μｍを超えると、トナー帯
電制御又は感光体帯電を行なうときに非常に高い電圧が
必要となる。

【０１３６】たとえば、空隙を介しての放電開始電圧は
パッシェンの法則により導かれた以下の近似式により表
される。

【０１３７】Ｖｔｈ（放電開始電圧）＝３１２＋６．２ｄ（空隙）この式に従えば、空隙が１００μｍの場合、放電開始電
圧は、９３２Ｖであり、２００μｍでは１５５２Ｖ、３
００μｍでは２１７２Ｖ、５００μｍでは３４１２Ｖで
ある。

【０１３８】このような抵抗層は、例えば前記のローラ
ーの例示にあるような材料を用いることができ、また、
ポリエステル、ポリウレタン、ナイロン、シリコン、ア
クリル、ポリオレフィン、フェノールなどの各樹脂に
銅、ニッケル、鉄、アルミニウム、金、銀等の金属ある
いは酸化鉄、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化アンチモン、酸
化チタン等の金属酸化物、さらにはカーボンブラック等
の導電粉などを分散したものが用いられる。

【０１３９】以下の実施例で用いられる感光体、トナー
については既に述べたものを用いることができる。

【０１４０】（実施例５）電子写真装置としてレーザー
ビームプリンタ（キヤノン製：ＬＢＰ−８６０）を用意
した。プロセススピードは、４７ｍｍ／ｓである。

【０１４１】ＬＢＰ−８６０のプロセスカートリッジ構
成は、帯電部材としてローラーを用いている。このプロ
セスカートリッジのクリーニングゴムブレードを取りは
ずし、この場所にローラーを取付けた。元々、取付けら
れているローラーは、第２帯電手段としての帯電ローラ
ーとして用い、新たに取付けたローラーは第１帯電手段
としての帯電制御ローラーとして用いる。

【０１４２】さらに、図１２の如く、転写部材と感光体
帯電部材間に帯電前露光のため光ファイバー５０９を用
い露光する。

【０１４３】次に、プロセスカートリッジにおける現像
部分を改造した。トナー供給体であるステンレススリー
ブの代わりに発泡ウレタンからなる中抵抗ゴムローラー
（直径１８ｍｍ）をトナー担持体５０５とし、感光体５
１３に当接した。該トナー担持体の回転周速は、感光体
５１３との接触部分において同方向であり、該感光体回
転周速に対し１５０％となるように駆動する。

【０１４４】トナー担持体５０５にトナーを塗布する手
段として、現像部分５０２に塗布ローラー５０４を設
け、該トナー担持体５０５に当接させた。さらに、該ト
ナー担持体上トナーのコート層制御のために樹脂をコー
トしたステンレス製ブレード５０３を取付けた。

【０１４５】つまり、帯電制御ローラー３１１に電源３
１２により、電圧（Ｖａ）を印加することで感光体表面
を光ファイバー５０９で前露光によりＶｒの電位を持つ
感光体表面を帯電し、その後に、交流成分と直流成分を
重畳した振動電圧を印加した帯電ローラー５１１を配置
する。これらのプロセスカートリッジの改造に適合する
よう電子写真装置に改造及びプロセス条件設定を行っ
た。

【０１４６】改造された装置は、帯電制御ローラー３１
１により感光体上転写残余トナーを感光体帯電極性と逆
極性に揃え、帯電ローラー５１１を用い像担持体を一様
に帯電し、感光体電位を感光体帯電極性と銅極性にする
と共に感光体上転写残余トナーを感光体帯電極性と逆極
性に揃え、レーザー光で背景部分を露光すること（バッ
クスキャン）により静電潜像を形成し、トナーにより可
視画像とした後に、電圧を印加したローラーによりトナ
ー像を転写材に転写するプロセスを持つ。

【０１４７】感光体は（感光体製造例１）を用い、現像
剤は（現像剤製造例）を用いた。＋８００Ｖを印加した
帯電制御ローラー３１１と直流電圧−５００Ｖ、交流成
分が２０００Ｖピーク間電圧を印加した帯電ローラー５
１１により、感光体帯電電位は、暗部電位を−５００Ｖ
とし、明部電位を−１００Ｖとした。又、現像バイアス
は、−２５０Ｖ直流とした。また、ファイバー５０９に
よる前露光後の感光体電位Ｖｒは、−５０Ｖである。

【０１４８】また、帯電制御ローラーをもちいて感光体
製造例１の感光体を帯電させたときの放電開始電圧は５
５０Ｖ、帯電ローラーを用いて感光体製造例１の感光体
を帯電させたときの放電開始電圧は５５０Ｖである。

【０１４９】画像評価は、感光体一周分だけ帯状の黒白
のち、１ドット横線と２ドット分の空白により形成され
るハーフトーンを出力するパターンを用いた。転写材と
しては、７５ｇ／ｍ²の普通紙と１３０ｇ／ｍ²の厚紙と
オーバーヘッドプロジェクター用フィルムを用いた。

【０１５０】ゴースト評価パターンの概略図を図１０に
示した。評価方法は、一枚のプリント画像のうち感光体
２周目で、一周目で黒画像形成された場所（黒印字部）
とされない場所（非画像部）でのマクベス反射濃度計に
より測定された反射濃度の差をとることによった。つま
り、次式によった。反射濃度差＝反射濃度（像形成された場所）−反射濃度
（像形成されない場所）

【０１５１】反射濃度差が小さい程ゴーストのレベルは
よい。

【０１５２】また、他の画像評価も行ったが画像濃度、
かぶりなど画像品質が良好である。

【０１５３】これらの結果をまとめて表５に揚げた。

【０１５４】かぶりは反射式濃度計（ＴＯＫＹＯＤＥ
ＮＳＨＯＫＵＣＯ．，ＬＴＤ社製ＲＥＦＬＥＣＴＯＭ
ＥＴＥＲＯＤＥＬＴＣ−６ＤＳ）を用いて測定（プ
リント後の白地部反射濃度最悪値をＤｓ、プリント前の
用紙の反射濃度平均値をＤｒとした時のＤｓ−Ｄｒをか
ぶり量とした）した。（かぶり量２％以下は実質的にか
ぶりの無い良好な画像であり、５％を超えるとかぶりの
目立つ不鮮明な画像である）。

【０１５５】（比較例５）実施例５に於て、帯電制御ロ
ーラー３１１を取り除いたことを除き同様の画像評価を
行ったところ、全面にかぶりを生じ全く使用に供さない
画像である。又、ゴースト評価に当たっては、画像乱れ
がひどく測定に値しなかった。

【０１５６】（実施例６）実施例５において、帯電制御
ローラー３１１の印加電圧を、＋９００Ｖ、＋７００Ｖ
とした以外は実施例５と同様におこなった。結果をまと
めて表３にあげる。

【０１５７】（比較例６）実施例５において、帯電制御
ローラー３１１の印加電圧を、＋４５０Ｖとした以外は
実施例５と同様におこなった。帯電制御ローラーと感光
体表面電位（前露光後−５０Ｖ）の差が、放電開始電圧
（５５０Ｖ）以下であるので、転写残余トナーの帯電制
御が行われず、全面にかぶりを生じ全く使用に供さない
画像である。又、ゴースト評価に当たっては、画像乱れ
がひどく測定に値しなかった。

【０１５８】（実施例７）電子写真装置として実施例５
を用いた。

【０１５９】実施例５のプロセスカートリッジの帯電制
御ローラー３１１の代わりに、固定ブラシ４１１を取付
け、帯電制御ブラシ４１１に電源を配した。概略を図１
３に示した。

【０１６０】感光体は（感光体製造例２）を用い、現像
剤は（現像剤製造例）を用いた。

【０１６１】画像評価は、電源４１２を＋１０００Ｖと
し、電源４１３を直流成分を−５００Ｖ、重畳する交流
成分を１８００Ｖピーク間電圧とし、現像バイアスを−
２５０Ｖ直流とし、実施例５と同様に行った。暗部電位
は、−５００Ｖであり、明部電位は−１００Ｖである。
前露光後の感光体電位は、−５０Ｖである。その結果を
表６にあげた。

【０１６２】固定ブラシ４１１を用いて感光体製造例２
の感光体を帯電させると放電開始電圧は、５００Ｖであ
る。また、帯電ローラー５１１を用いて感光体製造例２
の感光体を帯電させると放電開始電圧は５５０Ｖであ
る。

【０１６３】さらに、固定ブラシの印加電圧を、＋８０
０Ｖ、＋６００Ｖ、＋５５０Ｖとして試験を行い良好な
画像を得た。

【０１６４】（実施例８）電子写真装置として実施例５
を用いた。

【０１６５】実施例５のプロセスカートリッジの帯電ロ
ーラー３１１の代わりに、図１４に示す板状部材６１０
を板状部材６１０を支持するポリアセタール樹脂のスペ
ーサ部材６０４により１００μｍの間隙を保つように配
し、また、帯電制御ブラシに電源を配した。概略を図１
５に示した。

【０１６６】板状部材は、ナイロンに酸化鉄を分散した
ものを厚み５００μｍのシート状に成型し、ステンレス
の平行平板に導電性プライマを用いて貼り合わせたもの
である。

【０１６７】感光体は（感光体製造例１）を用い、現像
剤は（現像剤製造例）を用いた。

【０１６８】画像評価は、電源６１２を＋１０００Ｖと
し、電源６１４を直流成分を−５００Ｖ、重畳する交流
成分を２５００Ｖピーク間電圧とし、現像バイアスを−
３００Ｖ直流とし、実施例５と同様に行った。暗部電位
は、−５００Ｖであり、明部電位は−１００Ｖである。
転写後の感光体電位は、前露光後で−５０Ｖである。そ
の結果を表３にあげた。

【０１６９】固定ブラシを用いて感光体製造例２の感光
体を帯電させると放電開始電圧は、５００Ｖである。ま
た、板状部材を用いて感光体製造例２の感光体を帯電さ
せると放電開始電圧は９５０Ｖである。

【０１７０】さらに、固定ブラシの印加電圧を、＋８０
０Ｖ、＋６００Ｖ、＋５５０Ｖとして試験を行い良好な
画像を得た。

【０１７１】また以上全ての実施例において、転写残ト
ナーの量を低減させるために感光体表面の水に対する接
触角は８５°以上、好ましくは９０°以上とするのが良
い。

【０１７２】

【表３】

【０１７３】

【表４】

【０１７４】

【表５】

【０１７５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば現像
同時クリーニングを行ないつつ、正規現像方式を用いた
画像形成装置を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】感光体の構成例を示す部分断面図である。

【図２】帯電ローラーへの印加電圧Ｖａと感光体帯電電
位Ｖｄとの関係を示す図である。

【図３】電子写真装置要部の構成図である。

【図４】帯電制御ローラーへの印加電圧Ｖｃと感光体帯
電電位Ｖｄとの関係を示す図である。

【図５】電子写真装置要部の構成図である。

【図６】感光体の帯電特性図である。

【図７】感光体の特性図である。

【図８】プロセスシーケンス図である。

【図９】電子写真装置要部の構成図である。

【図１０】ゴースト評価用の画像パターンを示す図であ
る。

【図１１】トナー帯電極性を評価する装置の装置の概略
図である。

【図１２】電子写真装置要部の構成図である。

【図１３】電子写真装置要部の構成図である。

【図１４】図１３の帯電部材の側面図である。

【図１５】電子写真装置要部の構成図である。

【符号の説明】

２０５、３０５、５１３、９１４感光体３０３、３１１、４１１、９１１帯電制御部材（ロー
ラー、ブラシ）２０３、３０１、５１０、５１１、６１０、９１０帯
電部材（ローラー、ブラシ、板）２０４、３０２、３０４、３１２、３１４、４１２、４
１４、５１２、９１２、９１３電源２０２、５０２、９０２現像器

フロントページの続き (72)発明者杷野祥史東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/06 - 15/095

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、前記像担持体に形成された
静電潜像をこの静電潜像の帯電極性と逆極性の帯電極性
を備えるトナーで現像し、前記像担持体にトナー像を形
成するのと同時に前記像担持体の残留トナーをクリーニ
ングする現像−クリーニング手段と、前記トナー像を前
記像担持体から転写材へ転写する転写手段と、を有する
画像形成装置において、前記転写手段による転写後かつ前記現像手段による現像
前に、転写後の前記像担持体の残留トナーを前記トナー
像の帯電極性と同極性に帯電し、かつ前記像担持体を前
記トナー像の帯電極性と逆極性に帯電する帯電手段を有
することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記帯電手段は、転写後前記像担持体を
前記トナー像の帯電極性と逆極性に帯電する第１帯電手
段と、この第１帯電手段による帯電後かつ前記現像手段
による現像前に、前記像担持体の電位の極性を変化させ
ることなく前記残留トナーを前記トナー像の帯電極性と
同極性に帯電する第２帯電手段と、を備えることを特徴
とする請求項１の画像形成装置。
【請求項３】前記像担持体は、感光体を備え、前記装
置は、前記静電潜像の形成のために前記感光体を像露光
する露光手段を有し、前記第２帯電手段は、前記第１帯
電手段による帯電後かつ前記露光手段による露光前に帯
電作動を行なうことを特徴とする請求項２の画像形成装
置。
【請求項４】前記第２帯電手段は、前記像担持体に、
接触又は近接する帯電部材を備えることを特徴とする請
求項２又は３の画像形成装置。
【請求項５】前記第１帯電手段による帯電後で前記第
２帯電手段による帯電前の前記像担持体の電位をＶｄ
（Ｖ）、前記帯電部材に印加される電位をＶｃ（Ｖ）、
前記帯電部材による前記像担持体の帯電開始電圧をＶｔ
ｈ（Ｖ）とすると｜Ｖｄ−Ｖｃ｜＞｜Ｖｔｈ｜かつ｜Ｖｄ｜＞｜Ｖｃ｜を満たすことを特徴とする請求項４の画像形成装置。
【請求項６】｜Ｖｄ−Ｖｔｈ｜≧５０を満たすことを
特徴とする請求項５の画像形成装置。
【請求項７】前記帯電部材は、接地されることを特徴
とする請求項５又は６の画像形成装置。
【請求項８】前記帯電手段は、転写後前記残留トナー
を前記トナー像の帯電極性と同極性に帯電する第１帯電
手段と、この第１帯電手段による帯電後かつ前記現像手
段による現像前に、前記残留トナーの帯電極性を変化さ
せることなく前記像担持体を前記トナー像の帯電極性と
逆極性に帯電する第２帯電手段と、を備えることを特徴
とする請求項１の画像形成装置。
【請求項９】前記像担持体は、感光体を備え、前記装
置は、前記静電潜像の形成のために前記感光体を像露光
する露光手段を有し、前記第２帯電手段は、前記第１帯
電手段による帯電後かつ前記露光手段による露光前に帯
電作動を行なうことを特徴とする請求項８の画像形成装
置。
【請求項１０】前記第２帯電手段は、前記像担持体に
接触又は近接する帯電部材を備え、この帯電部材は、振
動電圧が印加されることを特徴とする請求項８又は９の
画像形成装置。
【請求項１１】前記振動電圧は、前記帯電部材による
前記像担持体の帯電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧
を備えることを特徴とする請求項１０の画像形成装置。
【請求項１２】前記振動電圧は、直流電圧と交流電圧
とを重畳した形状であることを特徴とする請求項１１の
画像形成装置。
【請求項１３】前記像担持体の表面の水に対する接触
角は、８５°以上であることを特徴とする請求項１乃至
１２の画像形成装置。
【請求項１４】前記像担持体の表面は、フッ素を備え
る潤滑性粉体を含有することを特徴とする請求項１乃至
１３の画像形成装置。
【請求項１５】前記現像−クリーニング手段は、無機
微粉体を含む現像剤を備えることを特徴とする請求項１
乃至１４の画像形成装置。
【請求項１６】前記像担持体は、電子写真感光層を備
えることを特徴とする請求項１乃至１５の画像形成装
置。