JP3517553B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
担持体を帯電する工程、その帯電面に静電潜像を形成す
る工程、その静電潜像をトナー像として現像する工程、
そのトナー像を記録媒体に転写する工程を有する画像形
成プロセスを適用して画像形成を実行させ、像担持体は
繰り返して画像形成に使用する複写機・プリンタ・ファ
クシミリなどの画像形成装置に関する。
現像手段が、前の画像形成で像担持体上に残留したトナ
ー粒子を回収する像担持体クリーニング手段を兼ねてい
る「クリーナーレスシステム」の画像形成装置に関す
る。
形成装置において、電子写真感光体・静電記録誘電体等
の像担持体を帯電処理する手段としてはコロナ帯電器が
使用されてきた。これは被帯電体としての像担持体にコ
ロナ帯電器を非接触に対向配設して、高圧を印加したコ
ロナ帯電器から放出されるコロナシャワーに像担持体面
を曝して所定の極性電位に帯電させるものである。
実用化されてきている。これは、導電性の帯電部材(接
触帯電部材)を被帯電体に当接させ、該接触帯電部材に
電圧を印加して被帯電体面を所定の極性・電位に帯電さ
せるもので、コロナ帯電器に比べて、低オゾン、低電力
等の有利性がある。
ーラを用いたローラ帯電方式が帯電の安定性という点か
ら好ましく用いられている。ローラ帯電では導電性の弾
性ローラ(帯電ローラ)を被帯電体に加圧当接させ、こ
れに電圧を印加することによって被帯電体の帯電を行
う。
材から被帯電体への放電によって主に行われるため、あ
るしきい値電圧以上の電圧を印加することによって帯電
が開始される。このしきい値電圧を帯電開始電圧Vth
と定義する。
に必要とされる表面電位Vdを得るためには、接触帯電
部材としての帯電ローラにはVd+Vthという必要と
される感光体表面電位Vd以上のDC電圧の印加が必要
となる。このようにしてDC電圧のみを接触帯電部材に
印加して帯電を行う方法をDC帯電方式と称する。
開示されるように、所望の被帯電体表面電位Vdに相当
するDC電圧に2×Vth以上のピーク間電圧を持つA
C成分を重畳した電圧を接触帯電部材に印加するAC帯
電方式が提案され、実用にも供されている。これは、A
Cによる電位のならし効果によりDC帯電方式よりも更
なる帯電の均一化を図ることができ、被帯電体の電位は
AC電圧のピークの中央であるVdにほぼ収束し、環境
等の外乱には影響されることはない。
電機構は、接触帯電部材から被帯電体への放電現象を用
いているため、先に述べたように帯電に必要とされる電
圧は被帯電体表面電位以上の値が必要とされ、また微量
のオゾンは発生する。
て、感光体への電荷の直接注入による帯電方式が特開平
6−3921号公報等に開示されている。この帯電方式
は、帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電磁気ブラシ等の接触
導電部材に電圧を印加し、表面に電荷注入層を設けた感
光体上のフロート電極に電荷を注入して接触注入帯電を
行なう方法である。この帯電方式では、放電現象を用い
ないため、帯電に必要とされる電圧は所望する感光体表
面電位のみのDC電圧であり、オゾンの発生もほとんど
ない等の有利性がある。
に、像担持体上の転写後残留トナー(以後、転写残トナ
ーと記す)のクリーニングを、帯電装置または現像装置
で帯電同時クリーニングまたは現像同時クリーニングを
行う方法が提案されている(クリーナーレスシステムの
画像形成装置)。
置は、専用の像担持体クリーニング手段(クリーナー)
を具備させないので装置の小型化を図ることができる、
前の画像形成で像担持体上に残留したトナー粒子は現像
手段に回収されて現像剤として再用され、廃トナーを出
さないことによる環境保護などの点で有利性がある。
転写後に像担持体上に若干残留したトナーを次工程以後
の現像時に現像手段に印加する直流電圧と像担持体の表
面電位間の電位差である、かぶり取り電位差Vbackによ
って回収する方法であり、転写残トナーは現像手段に回
収されて次工程以後用いられるため、廃トナーをなくす
ことができる。またクリーナーレスであることでスペー
スの面での利点も大きく、画像形成装置を大幅に小型化
できるようになる。
体の帯電処理手段として接触帯電方式を用いた画像形成
装置において、クリーナー手段を具備させず、現像手段
による現像同時回収を行なわせて、画像形成を繰り返す
と、転写残トナーが現像手段によって回収できないため
に、先の画像が薄く残る「ポジゴースト」が発生してし
まった。
帯電部材位置通過時に該転写残トナーが像担持体上に残
ってしまった場合、該転写残トナーが存在する部分の像
担持体表面部分を帯電できないことにより、現像部にお
いてこの部分に、トナー回収のための電位差(Vback)
が確保できないために発生する現象で、接触帯電部材が
劣化(汚染)するとより顕著になる。
帯電時に転写残トナーの下の像担持体面部分も帯電する
ため、帯電時に転写残トナーを像担持体面より剥ぎ取
り、帯電後に像担持体面に戻し(接触帯電部材から像担
持体へのトナーの吐き出し)、現像手段で回収させるこ
とが重要となる。
は、通常トナー粒子の電気抵抗は比較的高いものが用い
られているので、接触帯電部材にトナー粒子が混入し、
その混入トナー粒子の像担持体への吐き出しが充分に行
なえない場合は、接触帯電部材の全体あるいは一部の抵
抗が上昇してしまい、像担持体が所望の電位にまで帯電
できなくなったり、帯電むらが生じたりしてしまい、画
像不良が発生してしまうという欠点があった。
を像担持体回転方向に少なくとも2つ設け、他方よりも
像担持体回転方向上流側に位置する接触帯電部材を第一
の帯電部材とし、下流側に位置する接触帯電部材を第二
の帯電部材としたとき、第二の帯電部材には像担持体を
最終的に帯電する帯電極性(像担持体の正規帯電極性)
のバイアスを印加し、第一の帯電部材には第二の帯電部
材に印加されるバイアスと逆極性のバイアスを印加する
ことにより、転写残トナーを第一の帯電部材により像担
持体の正規帯電極性の逆に帯電し、最終帯電手段として
の第二の帯電部材において、該第二の帯電部材として磁
性粒子を用いた接触帯電部材を用いて像担持体の正規帯
電極性に帯電を行なう際に転写残トナーを帯電時に回収
し(印加バイアスよりも帯電電位の方が一般的に低いた
め、逆極性のトナーの方が回収されやすい)、転写残ト
ナーの下の像担持体面部分も均一に帯電を行ない、更
に、第二の帯電部材の磁性粒子の摩擦帯電特性がトナー
粒子を正規極性に帯電するものとすることによって、第
二の帯電部材に回収されたトナー粒子を正規帯電極性に
帯電して像担持体上に吐き出す(上記カッコ内の逆の原
理による)ことが可能となる。
像担持体に吐き出されたトナーは正規帯電極性に帯電さ
れているため、現像手段において現像時でのかぶり取り
電位(Vback)での回収が可能となり、ポジゴーストの
発生が防止でき、また最終の接触帯電手段である第二の
帯電部材に混入したトナーの吐き出しも充分に行なえる
ため、該第二の帯電部材のトナー汚染も防止できる。
上、帯電補助部材(第一の接触帯電部材)を用いた接触
帯電系、クリーナーレスシステムの画像形成装置と称
す。
接触帯電系、クリーナーレスシステムの画像形成装置に
おいては、帯電補助部材としての第一の接触帯電部材と
して固定系のファーブラシ等を用いた場合、耐久により
トナー、紙粉等が該固定系の第一の接触帯電部材に溜
り、その紙粉等の溜り部分に対応する第一の接触帯電部
材部分が像担持体及び転写残トナーに接触できなくなる
ため帯電電流が流れにくくなり、その結果ポジゴースト
が発生する場合があった。
触帯電系、クリーナーレスシステムの画像形成装置につ
いて、帯電補助部材としての第一の接触帯電部材におけ
るトナーや紙粉等の汚染物詰まり(溜り)を解消してポ
ジゴーストの発生しにくい、したがって長期にわたって
良好な画像を出力させることができるようにすることを
目的とする。
徴とする画像形成装置である。
電する帯電手段、その帯電面に静電潜像を形成する静電
潜像形成手段、その静電潜像をトナー像として現像する
現像手段、そのトナー像を記録媒体に転写する転写手段
を有する画像形成プロセスを適用して画像形成を実行さ
せ、現像手段が前の画像形成で像担持体上に残留したト
ナー粒子を回収する像担持体クリーニング手段を兼ね、
像担持体は繰り返して画像形成に供するクリーナーレス
システムの画像形成装置であり、帯電手段として、像担
持体には少なくとも転写手段よりも像担持体回転方向下
流側に配設された第一の接触帯電部材と該接触帯電部材
よりも像担持体回転方向下流側の第二の接触帯電部材の
複数の接触帯電部材が配設され、第一の接触帯電部材に
印加されるバイアスは像担持体の正規帯電極性とは逆極
性であり、像担持体を最終的に帯電する帯電手段である
第二の接触帯電部材に印加されるバイアスは像担持体の
正規帯電極性であり、非画像形成時において、第一の接
触帯電部材に蓄積したトナー及び付着物を像担持体に吐
き出させる際、第一の接触帯電部材に蓄積したトナー及
び付着物が吐き出される像担持体表面の領域の電位は、
現像手段に印加するバイアスの直流電圧値よりも像担持
体の正規帯電極性側に大きく、第一の接触帯電部材に印
加するバイアスは像担持体の正規帯電極性であり、第一
の接触帯電部材に蓄積したトナー及び付着物が吐き出さ
れる像担持体表面の領域の電位よりも像担持体の正規帯
電側に大きいことを特徴とする画像形成装置。
対して像担持体の正規帯電極性のバイアスを印加するこ
とを特徴とする(1)に記載の画像形成装置。(3)非画像形成時において、転写手段を接地あるいは
フロート状態にすることを特徴とする(1)に記載の画
像形成装置。
接触帯電部材に交流バイアスを印加することを特徴とす
る(1)ないし(3)のいずれか1つに記載の画像形成
装置。
14Ω・cmの材質からなる層を有することを特徴とす
る(1)ないし(4)のいずれか1つに記載の画像形成
装置。
有し、該表面層が樹脂及び導電性微粒子を有することを
特徴とする(1)ないし(5)のいずれか1つに記載の
画像形成装置。
ことを特徴とする(6)に記載の画像形成装置。
有する表面層からなることを特徴とする(1)ないし
(5)のいずれか1つに記載の画像形成装置。
性粒子の磁気ブラシ部を有し、該磁気ブラシ部が像担持
体に接触していることを特徴とする(1)ないし(8)
のいずれか1つに記載の画像形成装置。
繊維ブラシ部を有し、該導電性繊維ブラシ部が像担持体
に接触していることを特徴とする(1)ないし(9)の
いずれか1つに記載の画像形成装置。
して周速差を持って移動することを特徴とする(1)な
いし(10)のいずれか1つに記載の画像形成装置。
持体に対して現像剤が接触状態で行なわれる接触現像方
式であることを特徴とする(1)ないし(11)のいず
れか1つに記載の画像形成装置。
電潜像形成手段が像担持体に対する像露光手段であるこ
とを特徴とする(1)ないし(12)のいずれか1つに
記載の画像形成装置。
用いた接触帯電系、クリーナーレスシステムの画像形成
装置について、非画像形成時において帯電補助部材とし
ての第一の接触帯電部材にクリーニングバイアスを印加
することで蓄積したトナー及び付着物を像担持体上に吐
き出させてクリーニングするシーケンスを設ける。
位置に至る直前の像担持体表面電位を現像バイアスより
高くし、かつ第一の接触帯電部材にその電位よりもさら
に高いバイアスを印加するように制御する。
ート状態にする等により像担持体表面を帯電後の電位に
ほぼ維持したまま第一の接触帯電部材の位置に至らせ、
該第一の接触帯電部材に像担持体表面電位よりも正規帯
電極性側に大きいバイアス(クリーニングバイアス)を
かけることで、第一の接触帯電部材上のトナーは吐き出
される。この吐き出されたトナーは、一部第二の接触帯
電部材に回収されるものもあるが、残りは第二の接触帯
電部材の位置を通過し、現像位置まで来る。ここで、像
担持体表面電位は現像バイアスより正規帯電極性側に大
きいため、カブリ取り電位により吐き出されたトナーは
現像手段に回収される。また、第二の接触帯電部材で回
収されたトナーも画像形成時に像担持体上に吐き出され
るため、現像手段で回収される。
たトナー及び付着物は非画像形成時のクリーニングシー
ケンスにより像担持体上に吐き出されることで、第一の
接触帯電部材はトナー、紙粉等が詰まりにくくなり、か
つ第一の帯電手段から吐き出されたトナーは現像手段で
回収されるため、転写手段を汚すことなく、長期にわた
りポジゴーストの発生のない良好な画像が得られるよう
になる。
を重畳することで、振動効果で更なるクリーニングの効
果が見られた。
像担持体の正規帯電極性の電圧を印加しても良い。
る。
ロセス利用、クリーナーレスシステムのレーザビームプ
リンタである。
写真感光体である。以下、感光ドラムと記す。本例の感
光ドラム1は、直径ほぼ30mm、電荷注入帯電性、負
帯電性のOPC感光体(有機光導電体)であり、中心支
軸を中心に矢印の時計方向に100mm/secのプロ
セススピード(周速度)をもって回転駆動される。
た、帯電補助部材としての第一の接触帯電部材であり、
本例は固定タイプのファーブラシ帯電器である。S4は
このファーブラシ帯電器6に対する帯電バイアス印加電
源である。
ァーブラシ帯電器6よりも感光ドラム回転方向下流側に
おいて感光ドラム1面に接触させて配設した第二の接触
帯電部材であり、本例はスリーブ回転タイプの磁気ブラ
シ帯電器である。S1はこの磁気ブラシ帯電器2に対す
る帯電バイアス印加電源である。
正規帯電極性の逆極性、本例では正のバイアスが電源S
4により印加された第一の接触帯電部材としてのファー
ブラシ帯電器6による帯電作用を受け、次いで感光ドラ
ム1の正規帯電極性、本例では負のバイアスが電源S1
により印加された第二の接触帯電部材としての磁気ブラ
シ帯電器2による帯電作用を受けて、最終的に負極性、
所定電位の一様な帯電処理を受ける。
対して、レーザダイオード・ポリゴンミラー等を含むレ
ーザビームスキャナ7から出力される目的の画像情報の
時系列電気デジタル画素信号に対応して強度変調された
レーザビームによる走査露光Lがなされ、回転感光ドラ
ム1の周面に対して目的の画像情報に対応した静電潜像
が形成される。
絶縁トナーを用いた現像装置3により順次にトナー像と
して本例の場合は反転現像されていく。S2は現像装置
3の現像スリーブ31に対して所定の現像バイアスを印
加する電源である。
媒体)としての転写材Pが、感光ドラム1と、これに所
定の押圧力で当接させた接触転写部材としての転写ロー
ラ4との圧接ニップ部である転写部Tに所定のタイミン
グにて導入される。転写ローラ4は中抵抗の部材であ
り、電源S3から所定の転写バイアス電圧が印加され
る。本例ではローラ抵抗は5×108 Ωのものを用い、
+2000VのDC電圧を印加して転写を行わせた。
を挟持搬送されて、感光ドラム1との対面側である転写
材表面側に対して感光ドラム表面に形成担持されている
トナー画像が静電気力と押圧力にて順次に転写されてい
く。
材は回転感光ドラム1面から分離されて熱定着方式等の
定着装置5へ導入されてトナー画像の定着を受け、画像
形成物(プリント、コピー)として装置外に排出され
る。
ら、転写材分離後の回転感光ドラム1の面に残留する転
写残トナーを回収する専用のクリーニング装置は配設し
ておらず、回転感光ドラム1面の転写残トナーは現像装
置3で現像同時クリーニングにて回収され、回転感光ド
ラム1面は繰り返して作像に供される。
ての第一の接触帯電部材、本例では感光ドラムの正規帯
電極性とは逆極性の電圧が印加されたファーブラシ帯電
器6によって帯電されて、極性が反転した転写残トナー
が第二の接触帯電部材、本例では磁気ブラシ帯電器2の
磁気ブラシ部に回収されるようになり、またその回収ト
ナーが磁気ブラシ部から回転感光ドラム1面に均一に再
放出(吐き出し)され、それが現像装置3の現像部にお
いて現像同時クリーニング(回収)される。
び第二の接触帯電部材6・2、現像装置3の4つのプロ
セス機器をカートリッジ10に包含させてプリンタ本体
に対して一括して着脱・交換自在としたプロセスカート
リッジ方式の装置であるが、これに限るものではない。
OPC感光体であり、図2の層構成模型図のように、φ
30mmのアルミニウム製のドラム基体(Alドラム基
体)11上に下記の第1〜第5の5つの機能層を下から
順に設けた、電荷注入帯電性の感光ドラムである。
基体11の欠陥等をならすため、またレーザ露光の反射
によるモアレの発生を防止するために設けられている厚
さ約20μmの導電層である。
lドラム基体11から注入された正電荷が感光体表面に
帯電された負電荷を打ち消すことを防止する役割を果た
し、アミラン樹脂とメトキシメチル化ナイロンによって
1×106 Ω・cm程度に抵抗調整された厚さ約1μm
の中抵抗層である。
系の顔料を樹脂に分散した厚さ約0.3μmの層であ
り、レーザ露光を受けることによって正負の電荷対を発
生する。
ボネート樹脂にヒドラゾンを分散したものであり、P型
半導体である。従って、感光体表面に帯電された負電荷
はこの層を移動することができず、電荷発生層14で発
生した正電荷のみを感光体表面に輸送することができ
る。
脂のバインダー例えば光硬化性のアクリル樹脂に導電性
粒子16aとしてのSnO2 超微粒子を分散した材料の
塗工層である。具体的には、アンチモンをドーピング
し、低抵抗化した粒径約0.03μmのSnO2 粒子を
樹脂に対して70重量パーセント分散した材料の塗工層
である。また、4フッ化エチレン樹脂(商品名;テフロ
ン)を26%分散し滑りをよくすることで、第二の接触
帯電部材である磁気ブラシ帯電器2における磁気ブラシ
部を構成しているキャリア(導電性磁性粒子)を動き易
くしている。
塗工法、スプレー塗工法、ロール塗工法、ビーム塗工法
等の適当な塗工法にて厚さ約3μmに塗工して電荷注入
層とした。表面抵抗は1013Ωcmである。表面抵抗を
このようにコントロールすることにより直接帯電性が向
上し高品位な画像を得ることができる。
通常用いられている有機感光体等を用いることができる
が、望ましくは、有機感光体上に抵抗が109 〜1014
Ω・cmの材質を有する表面層を持つものや、アモルフ
ァスシリコン感光体などを用いると、電荷注入帯電を実
現でき、オゾン発生の防止、ならびに消費電力の低減に
効果がある。また、帯電性についても向上させることが
可能となる。
極を200μmの間隔で配し、その間に表面層の調合液
を流入して成膜させ、電極間に電圧を100V印加して
測定した値である。測定は温度23℃、湿度50%RH
の条件下で測定した値である。
(図3) 図3は第一及び第二の接触帯電部材6・2部分の拡大模
型図である。
本例のものは、横長の電極板61に、6デニール、10
万本/inch2 、毛足の長さ7mmのファーブラシ部62
を具備させた固定タイプのもので、ファーブラシの抵抗
は6×103 Ω・cmである。このファーブラシ帯電器
6をファーブラシ部62を感光ドラム1面に当接させて
固定支持させて配設した。本例ではファーブラシ部62
を感光ドラム1面に対して侵入量1mmで当接させる。
このとき、ファーブラシ部62の感光ドラム1との当接
ニップ部幅は7mmであり、長手方向の長さは200m
mである。
転写残トナーに均一に接触できるように、太さとしては
30デニール以下、密度としては1〜50万本/inch2
以上が好ましい。
のものは回転スリーブタイプのものであり、固定支持さ
せたマグネットロール21と、このマグネットロールの
外回りに同心に回転自由に外嵌させた、外径16mm
の、非磁性の導電スリーブ22と、このスリーブの外周
面にスリーブ内部のマグネットロール21の磁力により
吸着保持(拘束)させて形成させた導電磁性粒子(帯電
用磁性キャリア)の磁気ブラシ部23からなる。この磁
気ブラシ帯電器2の長手方向の長さ(有効長さ)は23
0mmである。
度は0.1T(テスラ)であった。磁束密度としては磁
性粒子に対する磁気拘束力を考慮すると、0.03T以
上が好ましい。
と略並行にして、磁気ブラシ部23を感光ドラム1面に
接触させて所定幅の帯電ニップ部を形成させて配設し
た。
ギャップはスリーブ22の両端にスペーサコロを装着す
ることで500μmに保持されている。スリーブ22上
の磁性粒子量を15gにした場合、磁性粒子溜りを含め
た全体の帯電ニップ部幅は約6mmとなる。このニップ
幅での磁性粒子抵抗はDC100V印加したとき5×1
06 Ωであった。
ドラム1の回転方向とは逆方向である矢示の時計方向に
回転させる。このスリーブ22の回転に伴い磁気ブラシ
部23が同方向に回転して感光ドラム1面を摺擦する。
1との周速比は次の式で定義する。
感光ト゛ラム 周速)/感光ト゛ラム 周速×100 磁気ブラシ帯電器2の周速は感光ドラム1の回転方向と
逆方向の場合は負の値となる。磁気ブラシ帯電器2の磁
気ブラシ部23を構成している磁性粒子と感光ドラム1
面との接触機会を考慮すると、周速比の絶対値としては
100%以上が望ましいが、−100%は磁気ブラシ帯
電器2が停止している状態であり、この場合磁気ブラシ
帯電器2の磁気ブラシ部23と感光ドラム表面が充分に
接触しないところは帯電不良となり、停止した形状がそ
のまま画像に出てしまう。
を得ようとすると、磁気ブラシ帯電器2の回転数として
は高くなってしまい、磁気ブラシ部23からの磁性粒子
の飛散等に対して不利となる。本例においては周速比は
−250%である。
帯電バイアス印加電源S1から所定の帯電バイアスを印
加することで回転感光ドラム1がこの帯電器2により所
定の極性・電位に電荷注入帯電される。
中抵抗の表面抵抗を持つ被帯電体(感光ドラム)表面に
電荷注入を行なうものであり、本例においては感光ドラ
ム表面材質の持つトラップ電位に電荷を注入するもので
はなく、電荷注入層16の導電性粒子(SnO2 )16
aに電荷を充電して帯電を行なう方式であり、電荷輸送
層15を誘電体とし、アルミニウムドラム基体11と、
電荷注入層16内の導電性粒子16aを両電極板とする
微小なコンデンサーに対して、接触帯電部材で電荷を充
電する理論に基づくものと考えられる。この際、導電性
粒子16aは互いに電気的には独立であり、一種の微小
なフロート電極を形成している。このため、マクロ的に
は感光ドラム表面は均一電位に充電、帯電されているよ
うに見えるが、実際には微小な無数の充電された導電性
粒子であるSnO2 が感光ドラム表面を覆っているよう
な状況となっている。このため、レーザ光によって画像
露光Lを行なっても、それぞれのSnO2 粒子16aは
電気的に独立なため、静電潜像を保持することが可能に
なるものと予想する。
構成させる磁性粒子としては、 平均粒径 10〜100μm、 飽和磁化 20〜250emu/cm3 、 抵 抗 1×102 〜1×1010Ω・cm のものが好ましい。感光ドラム1にピンホールのような
絶縁の欠陥が存在することを考慮すると、抵抗が1×1
06 Ω・cm以上のものを用いることが好ましい。帯電
性能を良くするにはできるだけ抵抗の小さいものを用い
る方がよい。
28mm2 の金属セルに磁性粒子を2g入れた後、6.
6kg/cm2 で加重し、100Vの電圧を印加して測
定している。
で示し、測定法は顕微鏡法により、粒子300個以上を
ランダムに選び、その径を実測して算術平均をとること
によって算出した。
会社の直流磁化B−H特性自動記録装置BHH−50を
用いることができる。この際、直径(内径)6.5m
m、高さ10mmの円柱状の容器に磁性粒子を荷重約2
g重程度で充填し、容器内で粒子が動かないようにして
そのB−Hカーブから飽和磁化を測定する。
はブレード等でスリーブ上にコーティングし、磁性トナ
ーは磁気力によってコーティングして搬送して感光ドラ
ムに対して非接触状態で現像する方法(1成分非接触現
像)と、上記のようにしてコーティングしたトナーを感
光ドラムに対して接触状態で現像する方法(1成分接触
現像)と、トナー粒子に対して磁性のキャリアを混合し
たものを現像剤として用いて磁気力によって搬送して感
光ドラムに対して接触状態で現像する方法(2成分接触
現像)と、上記の2成分現像剤を非接触状態にして現像
する方法(2成分非接触現像)との4種類に大別され
る。画像の高画質化や高安定性の面から、2成分接触現
像法が多く用いられている。
性のキャリア粒子を混合したものを現像剤として用い、
該現像剤を現像剤担持体に磁気力によって磁気ブラシ層
として保持させて現像部に搬送し感光ドラム1面に接触
させて静電潜像をトナー像として現像する2成分磁気ブ
ラシ接触現像方式を用いている。2成分磁気ブラシ接触
現像は、クリーナーレスシステムの画像形成装置におい
て、感光ドラム1上の残トナーを回収するのに非常に好
適である。
ドラム基体との間には現像バイアス印加電源S2により
直流電圧及び交番電圧の現像バイアスが印加される。
ブ31側の現像剤磁気ブラシ薄層中のトナーが感光ドラ
ム1側の静電潜像に選択的に付着して静電潜像がトナー
像として現像されていく。
印加すると現像効率が増し、画像は高品位になるが、逆
にかぶりが発生しやすくなるという危険も生じる。この
ため、通常、現像装置3に印加する直流電圧と感光ドラ
ム1の表面電位間に電位差を設けることによって、かぶ
りを防止することを実現している。
り電位(Vback)と呼ぶが、この電位差によって現像時
に感光ドラム1の非画像領域にトナーが付くのを防止す
るとともに、クリーナーレスシステムにおいては転写残
りトナーの回収も行なっている。
回収・吐き出し 現像装置による現像同時クリーニング 転写材Pに対するトナー像転写後の感光ドラム1の面に
は、転写残トナーが残留している。転写残トナーは転写
時の剥離放電等により、帯電極性が反転してしまうもの
と、反転しないものが存在する。ここで、極性反転した
状態のトナーは、第二の接触帯電部材である磁気ブラシ
帯電器2での回収は行なわれるが、極性が反転していな
いトナーは、磁気ブラシ帯電器2での回収を行なうこと
は困難である(帯電器への印加バイアスよりも帯電電位
は一般的に低くなるため)。
間に、帯電補助部材としての第一の接触帯電部材、本例
では前記のようにファーブラシ帯電器6を設け、これに
感光ドラム1の正規帯電極性とは逆の極性の電圧を印加
し、転写残トナーを正規帯電極性の逆に帯電し、磁気ブ
ラシ帯電器2における回収効率を高めている。トナーの
帯電極性が正規帯電極性の逆の場合のみ磁気ブラシ帯電
器2での転写残トナーの回収が充分に行なわれ、ポジゴ
ーストが良好になる。
ーブラシ帯電器6に感光ドラム1の正規帯電極性の逆の
極性の電圧を印加することによって、極性が反転した転
写残トナーが磁気ブラシ帯電器2に回収されるようにな
る。
加するバイアスを該帯電器2での転写残トナーの回収性
や帯電均一性をより高めるためには、直流電圧に交番電
圧を重畳している。
いて該帯電器2の磁気ブラシ部23に回収・混入した転
写残トナーは磁気ブラシ部23との摺擦により正規帯電
トナー化が行なわれるとともに、交番電圧により感光ド
ラム1−磁気ブラシ帯電器2間の電界による振動効果に
よって前画像の状態で残っている転写残トナーの履歴が
消され、正規帯電化されたトナーが磁気ブラシ部23か
ら感光ドラム1上に均一な状態で吐き出される。
されたトナーは現像領域に持ち運ばれて2成分現像装置
3によって現像同時クリーニング(回収)が行なわれ
る。
き出されたトナーは正規帯電極性に帯電されているた
め、現像手段3において現像時での、現像手段3に印加
する直流電圧と像担持体1の表面電位間の電位差である
かぶり取り電位(Vback)での回収が可能となる。これ
により、前画像のポジゴーストの出現を防止することが
可能で、また薄層に吐き出されたトナーは現像時の回収
性においても有利となる。そしてポジゴーストの発生が
防止でき、また最終の接触帯電手段である第二の帯電部
材2に混入したトナーの吐き出しも充分に行なえるた
め、該第二の帯電部材2のトナー汚染も防止できる。
帯電器6と磁気ブラシ帯電器2に対するバイアス印加制
御図である。
の接触帯電部材である磁気ブラシ帯電器2に帯電バイア
ス印加電源S1から 直流電圧(DC電圧);−700V、 交番電圧(AC電圧);周波数Vf=1kHz ピーク間電圧(振幅)Vpp=700V の帯電バイアスを印加し、第一の帯電部材であるファー
ブラシ帯電器6に帯電バイアス印加電源S4からDC電
圧;+500Vの電圧を印加した。
ト状態にするとともに、ファーブラシ帯電器6の印加電
圧をクリーニングバイアスとしての DC電圧;−800V に変更した。
6直前の感光体表面電位は−650Vであった。現像バ
イアスのDC成分は−500Vである。
の耐久実験を行った結果、5万枚耐久後も固定タイプで
あるファーブラシ帯電器6にトナー及び紙粉詰まりが発
生せず、良好な画像が得られた。
シ帯電器6に印加するバイアスが常に+500Vの場合
には、耐久1万枚程度でトナー、紙粉がファーブラシ帯
電器6のファーブラシ部61に溜まり、そこに当たる部
分にポジゴーストが発生してしまっていた。また、ファ
ーブラシ部61に溜まったトナーの極性は、正規帯電極
性のものが多かった。
帯電器6に対する印加バイアスを正規帯電極性側に変更
しても転写バイアスがON状態のままであると、感光ド
ラム1側に吐き出されたトナーをすべて現像装置3で回
収することができず、転写ローラ4が汚れるという問題
が発生した。この原因について以下に説明する。
ままであると、感光体表面電位は現像バイアスよりも低
い電位に落ちてしまう。ファーブラシ帯電器6にクリー
ニングバイアス(−800V)をかけることで、ファー
ブラシ部61上のトナーは電位の落ちた感光体に吐き出
される。しかし、この吐き出されたトナーは正規帯電極
性の電荷を持っており、また転写バイアスにより一度表
面電位の落ちた感光体上に存在するため、磁気ブラシ帯
電器2で電気的に回収することができない。コロナ帯電
と違い電荷が直接感光体に注入して帯電する注入帯電で
は、感光体に接触したところしか帯電できないため、回
収されなかったトナーの下を十分に帯電することができ
ない。したがって、現像位置において、カブリ取り電位
が得られないため、現像装置3で吐き出しトナーを回収
することができず、このトナーは現像位置を通過、転写
位置Tに達し、最終的に転写ローラ4で回収されてしま
うので、転写ローラ汚れが発生してしまう。
は転写ローラ4をフロート状態にすることで、感光体表
面は帯電後の電位をほぼ維持したまま、ファーブラシ帯
電器6の位置までくる。ここで、ファーブラシ帯電器6
に感光体表面電位よりも正規帯電極性側に大きいバイア
ス(−800V)をかけることで、ファーブラシ部62
上のトナーは吐き出される。
シ帯電器2に回収されるものもあるが、残りは磁気ブラ
シ帯電器2を通過し、現像位置まで来る。ここで、感光
体表面電位は現像バイアスより正規帯電極性側に大きい
ため、カブリ取り電位により吐き出されたトナーは現像
装置3に回収される。
ナーも画像形成時に感光体上に吐き出されるため、現像
装置3で回収される。
で回収されるため、転写ローラ4を汚すこともない。
スを重畳することでファーブラシ部62の毛が振動する
ため、更なるクリーニングの効果が見られた。
接地あるいは正規帯電極性の電圧を印加しても良い。
後も第一の接触帯電部材としての固定タイプのファーブ
ラシ帯電器6にトナー及び紙粉詰まりが発生せず、良好
な画像を得ることが可能となった。
のメインモータを駆動させて感光ドラム1を回転させ、
定着装置5のヒータに通電して加熱立上げさせ、また他
の所要のプロセス機器の立上げ動作を実行させる、プリ
ンタの始動(起動)動作期間(ウォーミング期間)であ
る。
が一旦停止されて感光ドラム1の回転が停止され、プリ
ンタはプリントスタート信号が入力されるまでスタンバ
イ状態に保持される。この間、定着装置5は所定の温度
に温調される。
駆動させて感光ドラム1を再回転させ、しばらくの間プ
リンタに所定のプリント前動作を実行させる期間であ
る。
ート信号の入力がすでになされているときはスタンバイ
期間なしに前回転期間に移行する。
ラムに対する帯電・画像露光・現像・転写等の所定シー
ケンスの作像プロセス(画像形成プロセス)が実行され
て、1枚目のプリントが行なわれる。
の作像プロセスが繰り返し実行される。連続プリントモ
ードにおいて、一の転写材Pの後端が転写部Tを通過し
た後、次の転写材Pの先端が転写部Tに到達するまでの
間に、転写部Tにおける転写材の非通紙状態期間があ
り、紙間と称される。
のプリント期間が終了した後もしばらくの間メインモー
タの駆動を継続させて感光ドラム1を回転させてプリン
タの所定の後動作を実行させる期間である。
ータの駆動が停止され感光ドラム1の回転が停止され、
プリンタは次のプリントスタート信号が入力するまで再
びスタンバイ状態に保持される。
である。前多回転期間・前回転期間・紙間・後回転期間
がプリンタ駆動状態時における非画像形成時である。第
一の接触帯電部材6に対するクリーニングバイアスの印
加は上記非画像形成時である前多回転期間・前回転期間
・紙間・後回転期間の各期間全てである必要ない。また
一の期間中の所定に限定した期間にすることもできる。
の像露光手段は実施形態例のレーザ走査手段以外にも、
例えば、LEDのような固体発光素子を像担持体に近接
して設けて、その発光によって潜像を形成してもよい。
ハロゲンランプや蛍光灯等を光源とするアナログ的な画
像露光手段であってもよい。画像情報に対応した静電潜
像を形成できるものであればよい。
てもよい。この場合は該誘電体面を一様に帯電した後、
その帯電面を除電針ヘッドや電子銃等の除電手段で選択
的に除電して目的の画像情報に対応した静電潜像を書き
込み形成する。
意である。反転現像方式でも、正規現像方式でもよい。
シ帯電器2は、実施形態例のスリーブ回転タイプに限ら
ず、マグネットロール21が回転するものや、マグネッ
トロール21の表面を必要に応じて給電用電極として導
電性処理して、該マグネットロール21の外周面に直接
に導電磁性粒子を磁気拘束させて磁気ブラシ部23を形
成させ、マグネットロール21を回転させる構成のもの
等にすることもできる。回転しないタイプの磁気ブラシ
部材とすることもできる。
ファーブラシ帯電器にすることもできる。またファーブ
ラシ帯電器以外の固定タイプあるいは回転タイプのもの
にすることもできる。
向に3つ以上複数配設することもできる。
番電圧の波形としては、正弦波、矩形波、三角波等適宜
使用可能である。直流電源を周期的にON・OFFする
ことによって形成された矩形波であってもよい。このよ
うに交番電圧は周期的にその電圧値が変化するようなバ
イアスが使用できる。
ルト転写、コロナ放電転写など任意である。更に転写ド
ラムや転写ベルト等の中間転写体などを用いて、単色画
像ばかりでなく、多重転写等により多色やフルカラー画
像を形成する画像形成装置にも適用できる。
態例のものに限らず任意である。また必要に応じて他の
補助プロセス機器を加えてもよい。
電補助部材を用いた接触帯電系、クリーナーレスシステ
ムの画像形成装置について、帯電補助部材としての第一
の接触帯電部材はトナー、紙粉等が詰まりにくくなり、
かつ該第一の接触帯電部材から吐き出されたトナーは現
像手段で回収されるため、転写部材を汚すことなく、長
期にわたり「ポジゴースト」の発生しない良好な画像が
得られるようになった。
ンタ)の一例の概略構成図
型図
Claims (13)
- 【請求項1】 像担持体に対して、該像担持体を帯電す
る帯電手段、その帯電面に静電潜像を形成する静電潜像
形成手段、その静電潜像をトナー像として現像する現像
手段、そのトナー像を記録媒体に転写する転写手段を有
する画像形成プロセスを適用して画像形成を実行させ、
現像手段が前の画像形成で像担持体上に残留したトナー
粒子を回収する像担持体クリーニング手段を兼ね、像担
持体は繰り返して画像形成に供するクリーナーレスシス
テムの画像形成装置であり、帯 電手段として、像担持体には少なくとも転写手段より
も像担持体回転方向下流側に配設された第一の接触帯電
部材と該接触帯電部材よりも像担持体回転方向下流側の
第二の接触帯電部材の複数の接触帯電部材が配設され、 第一の接触帯電部材に印加されるバイアスは像担持体の
正規帯電極性とは逆極性であり、 像担持体を最終的に帯電する帯電手段である第二の接触
帯電部材に印加されるバイアスは像担持体の正規帯電極
性であり、 非画像形成時において、第一の接触帯電部材に蓄積した
トナー及び付着物を像担持体に吐き出させる際、第一の
接触帯電部材に蓄積したトナー及び付着物が吐き出され
る像担持体表面の領域の電位は、現像手段に印加するバ
イアスの直流電圧値よりも像担持体の正規帯電極性側に
大きく、第一の接触帯電部材に印加するバイアスは像担
持体の正規帯電極性であり、第一の接触帯電部材に蓄積
したトナー及び付着物が吐き出される像担持体表面の領
域の電位よりも像担持体の正規帯電側に大きいことを特
徴とする画像形成装置。 - 【請求項2】 非画像形成時において、転写手段に対し
て像担持体の正規帯電極性のバイアスを印加することを
特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 【請求項3】 非画像形成時において、転写手段を接地
あるいはフロート状態にすることを特徴とする請求項1
に記載の画像形成装置。 - 【請求項4】 非画像形成時において、前記第一の接触
帯電部材に交流バイアスを印加することを特徴とする請
求項1ないし3のいずれか1つに記載の画像形成装置。 - 【請求項5】 前記像担持体が表面に109〜1014
Ω・cmの材質からなる層を有することを特徴とする請
求項1ないし4のいずれか1つに記載の画像形成装置。 - 【請求項6】 前記像担持体が感光層及び表面層を有
し、該表面層が樹脂及び導電性微粒子を有することを特
徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の画像
形成装置。 - 【請求項7】 前記導電性微粒子がSnO2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。 - 【請求項8】 前記像担持体が非晶質のシリコンを有す
る表面層からなることを特徴とする請求項1ないし5の
いずれか1つに記載の画像形成装置。 - 【請求項9】 前記第二の接触帯電部材が導電性磁性粒
子の磁気ブラシ部を有し、該磁気ブラシ部が像担持体に
接触していることを特徴とする請求項1ないし8のいず
れか1つに記載の画像形成装置。 - 【請求項10】 前記第一の接触帯電部材が導電性繊維
ブラシ部を有し、該導電性繊維ブラシ部が像担持体に接
触していることを特徴とする請求項1ないし9のいずれ
か1つに記載の画像形成装置。 - 【請求項11】 前記接触帯電部材は像担持体に対して
周速差を持って移動することを特徴とする請求項1ない
し10のいずれか1つに記載の画像形成装置。 - 【請求項12】 前記現像手段の現像方法が、像担持体
に対して現像剤が接触状態で行なわれる接触現像方式で
あることを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1
つに記載の画像形成装置。 - 【請求項13】 前記像担持体の帯電面に対する静電潜
像形成手段が像担持体に対する像露光手段であることを
特徴とする請求項1ないし12のいずれか1つに記載の
画像形成装置。
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Family Applications (1)
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1997
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