JP3603555B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真、 静電記録、 イオノグラフィー等を応用した複写機やプリンター等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、 地球環境問題が表面化して化石資源保護の重要性が認識され、 プラスチック等の化石資源の利用削減が重要課題となっている。 化石資源の利用削減対策の一環として現在、 一度使用されたプラスチック等はゴミなどとして廃棄せず、 回収して再利用することが行なわれている。 しかし、プラスチック等を回収して再利用するという考え方は非常に重要である反面、 再生するまでに、例えば分別の問題、 運搬エネルギーの問題、 回収集積場所の問題、および管理の問題等、多くの問題を抱えている。 画像形成装置としては、 記録用紙に転写した時に生ずる残留トナーの回収問題がこれに相当する。 例えば電子写真方式による画像形成装置においては、 潜像担持体表面を均一に帯電する帯電工程、 帯電した潜像担持体表面を露光することで潜像を形成する露光工程、 静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像工程、 トナー像を転写材に転写する転写工程、 その転写材上のトナー像を定着する定着工程、 および上記転写工程で潜像担持体表面に残留したトナーを除去するクリーニング工程によって画像が形成される。 ここで、 通常のクリーニング工程では、 弾性を有するゴムブレードもしくはブラシを潜像担持体表面に押し当てて、 残留したトナーを除去し回収するようにしている。 回収されたトナーは回収容器に蓄えられ定期的に廃棄される。 廃棄トナーの問題を回避するためには残留トナー量を極力少なくすることが重要であり、 そのためにはトナーの転写効率を上げることが必要となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
廃棄トナーを発生させないという観点から、 クリーニング工程を設けずに、 転写残留トナーを現像と同時に現像装置に回収するクリーナレス方式が、 特開昭５９ー１３３５７３号公報、 特開昭５９ー１５７６６１号公報、 特開昭６０ー１０７０５４号公報、 特開平３ー１１４０６３号公報、 および特開平３ー２０６４８５号公報等に提案されている。 しかしながら、 このクリーナレス方式では、 転写残留トナーやジャム発生時における大量の現像トナーは、 帯電工程や転写工程において、 帯電ストレスや圧力ストレス等を受けた状態、 もしくは紙紛その他の異物が混入した状態で現像装置に回収されることになり、 長期間にわたって使用すると画質劣化や現像剤ライフの低下が生じてしまう。 また、 残留トナーを現像装置に回収する機構を有しない非接触現像装置を用いたクリーナレス方式も知られている。この場合には、 転写残留トナーやジャム発生時における大量の現像トナーが、 潜像担持体表面に常時残留して蓄積することになり、 ポジゴーストやネガゴースト等による画質欠陥が生じてしまう。 つまり、 このようなクリーナレス方式では、 廃棄トナーの問題を回避できたとしても、 画質トラブルによるメンテナスの問題や現像剤交換によるトナー廃棄の問題が新たに浮上し、 エネルギーの高効率化の観点からみると二律背反となる。
【０００４】
また、 クリーナレス方式において、 現像剤中にシリカ等の剥離性微粒子を含ませ、 これにより微粒子をトナーと感光体との間に介在させて、トナーと感光体との付着力を下げてトナーの転写効率を上げる方法が、 例えば、 特開平２ー１８７０号公報、 特開平２ー８１０５３号公報、 特開平２ー１１８６７１号公報、 特開平２ー１１８６７２号公報、 および特開平２ー１５７７６６号公報等に提案されている。 しかしながら、 このような方法で、 長期間にわたって高転写効率を維持するには、 現像剤へ剥離性微粒子を多量に添加しておく必要がある。 剥離性微粒子を多量に添加した場合、二次障害としてトナーの剥離性が高くなるために現像においてトナークラウドが発生しやすくなり、プリント画像のカブリや機内汚れが発生し易くなる。 また、 長く使用するうちに剥離性微粒子がトナー表面やキャリア表面に付着して現像剤の帯電性が低下したり、 遊離した剥離性微粒子同士が凝集して塊状の塊となり、 それが原因で現像剤の流動性が低下して画像ムラを引き起こすことがある。 また、 現像剤から剥離性微粒子が遊離して現像剤の帯電性が変化することで画像濃度が変動することもある。 さらに、 剥離性微粒子が多量に添加されたトナーは流動性に富むために、 転写時にトナー像が転写材に接触した際にトナー像が乱されやすくなり、 転写による画像乱れといった現象も生じやすくなる。 従って、 メンテナスの問題や現像剤交換によるトナー廃棄の問題が新たに浮上し、 エネルギーの高効率化の観点からみると、 クリーナレス方式の効用である廃棄トナー回避に対して二律背反となる。
【０００５】
近年、 画像形成装置で使用される帯電装置は、 エコロジーの観点からオゾンやＮＯＸ などの放電生成物を大量に発生させないものが要求されるようになってきた。 放電生成物の発生が極めて少ない帯電装置としては、 接触式の帯電装置があるが、 接触式の帯電装置をクリーナレス方式に適用とすると、 転写残留トナーまたは紙紛等の異物が混入した転写残留トナーが、 常時帯電装置を通過するため、 帯電装置が汚れてしまい、 異常放電や帯電が不安定になり、 画質欠陥が発生してしまう。 さらに、 ジャム発生時には、 大量の現像トナーが帯電装置を通過するため、 帯電装置のトナー汚れは非常に多いものとなる。
【０００６】
また、 接触式の帯電装置の汚れは、 クリーナを有する画像形成装置においても問題となっており、 汚れを防止する手段が、 例えば、 特開平５ー５３４１３号公報、 特開平６ー３０８８０７号公報、 特開平６ー８３１６５号公報、 特開平７ー１３４０５号公報、 特開平４ー１５７４８３号公報、 特開平４ー３１１９７２号公報、 特開平６ー２６６２０６号公報、 特開平７ー４９６０５号公報、 特開平４ー３０３８６１号公報、 および特公平７ー９９４４２号公報等に提案されている。 これらの公報のうち特開平５ー５３４１３号公報には、 帯電装置をリトラクトさせてトナー等の異物付着を回避しようとする技術が提案されている。しかし、 この技術は機構的に複雑でありコストも高く、またエネルギー的にも帯電装置をリトラクトするための電力が必要である。 また、 特開平６ー３０８８０７号公報には、 帯電装置に一度付着したトナー等の異物を静電気的に感光体に転移させる制御を行なう技術が提案されている。しかし、 静電的な作用のみではトナー等の汚れを十分に転移させることはできず、 長期間に渡って使用すると、放電や圧力ストレスにより、 帯電装置にトナー等の異物が固着してしまい、 帯電が不安定になってしまう。従って、 帯電装置のライフが短く、 メンテナスの問題や帯電装置交換による廃棄の問題でエネルギーの高効率化が達成できない。 また、クリーナレス方式の画像形成装置への適用には極めて不十分である事は言うまでもない。さらに、 特開平６ー８３１６５号公報、 特開平７ー１３４０５号公報には、 帯電装置に付着したトナー等の異物を帯電装置用クリーナで掻き落とし、 プロセス方向に対して帯電装置より下流（ 露光・ 現像側） に落とす技術が提案されている。しかしこの技術では、 帯電装置用クリーナで圧力的なストレスを受けたトナー等の異物を、 そのまま現像装置に回収するものであるため、 前述したクリーナレス方式と同様に、 画質劣化や現像剤ライフ低下といった問題がある。 また、特開平４ー１５７４８３号公報、 特開平４ー３１１９７２号公報、 特開平６ー２６６２０６号公報、 特開平７ー４９６０５号公報、 特開平４ー３０３８６１号公報、 特公平７ー９９４４２号公報等には、 帯電装置の表面層を、非粘着性材料で形成したり被覆したり、あるいは層状固体潤滑剤で形成したりするなどして、 帯電装置にトナー等の異物が付着するのを防止する技術が提案されている。 さらに、 帯電装置表面層の摩擦係数低減を目的として、 粉末を塗布するなどしているものもある。 しかしながら、 これらの技術を、前述したクリーナレス方式に適用しようとすると、 転写残留トナー、 ジャム時の大量な現像トナー、 あるいはトナーに混入した異物などによる汚れを防止するには、 極めて不十分であり、 画質劣化を引き起こしてしまう。
【０００７】
クリナーレス方式に接触帯電装置を適用しているものとして、特開平５ー２４１４２３号公報、特開平５ー６５０８６号公報、特開平８ー１０１５８３号公報、特開平８ー１３７２０４号公報、特開平８ー１３７２６１号公報、特開平８ー２３４５４５号公報、特開平８ー２４８７８５号公報、特開平９ー２６６８８号公報、特開平９ー３４２２３号公報、および特開平８ー１６０８１２号公報等が提案されている。
【０００８】
これらの公報のうち特開平８ー１６０８１２号公報を除くすべての公報には、ブラシ帯電手段または撹乱手段により潜像担持体上の転写残留トナーを撹乱した後現像装置により回収し、また帯電手段に付着したトナーを、帯電手段または転写手段により電界を制御して潜像担持体上に戻した後、現像装置に回収する技術が提案されている。しかしながら、この技術では残留トナーが現像装置に混入されるため、先に述べたように、画質劣化や現像剤ライフ低下といった問題が生じてしまう。 さらにブラシ帯電手段が用いられているため、ブラシの制作に手間がかかり、またブラシの掃き目に起因して帯電むらが発生しやすく、中間調画像の均一性が十分ではなく、高画質化には向いていない。一方、特開平８ー１６０８１２号公報には、非接触型の現像装置を備え、ジャム時の未転写トナーを転写紙に転写した後、転写残留トナーを画像形成装置の外部に排出する技術が提案されている。しかしこの技術では、現像剤の劣化は回避されるものの、転写率や転写残留トナーの接触帯電装置の付着に対する改善施策はなく、接触帯電装置が汚れやすくまた帯電が不安定となるため画質劣化の原因となる。さらに、経時的な転写装置の性能等の低下により転写率は落ち、接触帯電装置への汚れも顕著になり、帯電装置のライフも非常に短いものとなってしまう。 また、転写装置が何らかの故障やエラー等により、ジャム時の未転写トナーが接触帯電装置を通過してしまった場合、分解して掃除をしないと正常に帯電することができない。 従って、 クリーナレス方式に接触帯電装置を適用した場合、 帯電装置の汚れ、 帯電装置のライフ低下、 および現像剤のライフ低下を生じ、 クリーナレス方式の効用である廃棄トナー回避に対して二律背反となってしまい、 エネルギーの高効率化を達成することは困難である。
【０００９】
本発明は、 上記事情に鑑み、 長期にわたり安定した高画質が得られ、 しかも、 廃棄トナーの発生量が少なく、 帯電装置ライフおよび現像ライフが長く、かつエネルギーの高効率化が図られた画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、循環的に移動しながら表面に静電画像が形成される潜像担持体と、その潜像担持体表面に接触する接触帯電部材を有しその接触帯電部材に所定の帯電電圧を印加することによりその潜像担持体表面を帯電する帯電手段と、その帯電手段により帯電された潜像担持体表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、静電潜像が形成された潜像担持体表面にトナーを供給してその静電潜像がトナーで可視化されてなるトナー像を形成する現像手段と、上記接触帯電部材と上記潜像担持体との間に所定の電位を形成することによりその接触帯電部材に付着したトナーをその潜像担持体に転移させるクリーニング手段を備え、上記潜像担持体上に形成されたトナー像を直接に、あるいは中間転写体を経由して所定の記録媒体に転写してその記録媒体上に定着することにより、その記録媒体上に定着されたトナー像からなる画像を形成することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の画像形成装置の第１実施形態を示す模式図、図２は、図１に示す画像形成装置に備えられた現像器を拡大して示す図である。
図１に示す画像形成装置１００には、 循環的に移動しながら表面に静電画像が形成される潜像担持体であるＯＰＣ感光体１が備えられている。また画像形成装置１００には、 ＯＰＣ感光体１表面に接触する接触帯電部材である帯電電極２ａを有し、その帯電電極２ａに所定の帯電電圧を印加することにより、そのＯＰＣ感光体１表面を帯電する帯電器２が備えられている。さらに、ＯＰＣ感光体１の表面に微粒子を付与するための現像器５＿１と、帯電器２により帯電されたＯＰＣ感光体１表面に静電潜像を形成する露光器４と、静電潜像が形成されたＯＰＣ感光体１表面にトナーを供給してその静電潜像がトナーで可視化されてなるトナー像を形成する現像器５＿２とが備えられている。現像器５＿１，５＿２には、それぞれ、図２に示す現像スリーブ１１と、現像スリーブ１１と同軸上に固設されてその現像スリーブ１１内に配置された７極のマグネットロール１２と、パドル１３と、現像剤層層厚規制部材１４とが備えられている。現像剤は、パドル１３によりミキシングされて帯電されるとともに現像スリーブ１１上の周面に供給され、これにより現像剤層が現像スリーブ１１上に形成され、ＯＰＣ感光体１に供給される。また画像形成装置１００には、 図示しない用紙を搬送するための用紙搬送ベルト１０と、用紙搬送ベルト１０で搬送された用紙に、ＯＰＣ感光体１上に形成されたトナー像を転写する転写帯電器６と、転写されたトナー像からなる画像が形成された用紙が搬送される用紙搬送路９とが備えられている。さらに、ＯＰＣ感光体１表面を一様に除電して初期化する除電ランプ３も備えられている。
【００１２】
図３は、図１に示す画像形成装置に備えられた帯電器とＯＰＣ感光体の詳細図、図４は、図３に示す帯電電極の断面図である。
図３に示す帯電器２は、 この図３の矢印方向に移動可能なＯＰＣ感光体１と対向する位置に支持されており、半導電性のフィルム状部材を無端移動可能な周面を有するように円筒状に形成された帯電電極２ａと、この帯電電極２ａ内に挿入され、帯電電極２ａをＯＰＣ感光体１と接触させるようにＯＰＣ感光体１と近接して支持する非回転の円筒状の絶縁性支持部材２ｂとを有する。帯電電極２ａの内周長は、絶縁性支持部材２ｂの外周長よりも長くなるように形成されている。またこの帯電電極２ａは、ＯＰＣ感光体１の回転方向上流側の、絶縁性支持部材２ｂの上部と帯電電極２ａとの間の空間部２ｇが凸状になり、ＯＰＣ感光体１の回転方向下流側の、絶縁性支持部材２ｂと帯電電極２ａとの間の空間部２ｈが凹状になるように、図示しないモータでＯＰＣ感光体１と等速に回転する帯電電極回転補助部材２ｅにより、帯電電極２ａの外周面に押圧力を付与しながら、空間部２ｇ，２ｈを挟み込むように設置されている。また、帯電電極回転補助部材２ｅは、 帯電電極２ａに適度なテンションがかかるように、絶縁性支持部材２ｂの中心を角とした時、帯電電極回転補助部材２ｅの中心とＯＰＣ感光体１の中心のなす角度が９０度〜１８０度、好ましくは１５０度に設定される。帯電電極２ａへの給電は、帯電器２の上部に、直流電源２ｃが接続された導電性ブラシの帯電電圧付与部材２ｆおよび導電性の帯電電極回転補助部材２ｅにより行なわれる。一方、ＯＰＣ感光体１は、導体基体１ａ上に電荷発生層１ｂが積層され、さらにその上に、電荷輸送層１ｃを有する積層型の感光体であり、導体基体１ａが電気的に接地されている。ＯＰＣ感光体１と帯電電極２ａとからなる接触近傍プレニップ側の微小空隙放電領域２ｄで放電が生じることによって、ＯＰＣ感光体１の表面が帯電される。また、帯電電極２ａは、その帯電電極２ａに印加される帯電電圧とＯＰＣ感光体１の電位差によって生ずる静電吸着力と、図示しないモータによってＯＰＣ感光体１と等速に回転する帯電電極回転補助部材２ｅにより、ＯＰＣ感光体１が移動すると移動方向に引っ張られ、絶縁性支持部材２ｄのプレニップ側の外周面に沿うように、ＯＰＣ感光体１と等速に回転を始める。帯電電極２ａのフィルム部材としては、ポリフッ化ビニリデンにカーボンブラックを分散させ、体積抵抗率が１０６ Ω・ｃｍ、厚さが５０μｍのものが用いられる。さらに、帯電電極２ａの表面には、図４に示すように、長軸方向の寸法が約０．１μｍ、 厚さが約０．０５μｍ以下、体積抵抗率が１０１２Ω・ｃｍの不定形（薄片状）の微粒子２ｊとして酸化チタンが予め一様に塗布されている。尚、微粒子２ｊの塗布方法は、その微粒子２ｊを綿性のポーチ内に入れ、帯電電極２ａを軽く押し付けた後、凝集した微粒子２ｊを除くため、写真用のハンディタイプのブロワで飛ばすようにして行なわれる。その他の構成部材である絶縁性支持部材２ｂにはＳＵＳ３０４にジュラコン（ポリアセタール）を被覆した円筒状のシャフトが用いられ、また帯電電極回転補助部材２ｅにはＳＵＳ３０４の円筒状のシャフトが用いられている。
【００１３】
本実施形態の画像形成装置１００は、接触式の帯電器２の帯電電極２ａおよび潜像担持体であるＯＰＣ感光体１表面に、予めトナーより小粒径の粉状体状の微粒子がほぼ一様に付与され、また現像器５＿２で転写残留トナーが回収されることのないクリーナレス方式の画像形成装置である。接触式の帯電器２は転写残留トナーを帯電電圧と同極性に再帯電するものである。
【００１４】
図５は、接触式の帯電器および非接触式の帯電器によるトナー帯電量と付着力の関係を示す図、図６は、微粒子付着状態を示す概略図である。
図５に示すように転写残留トナーは、非接触式のスコロトロンが０〜−３μＣ／ｇに帯電されるのに比べ、接触式の帯電器は−１０〜−１５μＣ／ｇと高い帯電量で帯電され、現像器通過時、転写残留トナーは接触式、非接触式いづれの現像器を用いてもその現像器に回収されることはない。しかしながら、転写時に、転写残留トナーは記録シートまたは中間転写体に再転写されるためプリント画像に出力されてしまう。ここで、接触式の帯電器において、特に直流を印加する場合、 長期間の使用やジャム時の未転写トナー通過により帯電電極表面にトナーが大量に堆積し、帯電が不安定になる。そこで、本実施形態では、図６に示すように、ＯＰＣ感光体１および帯電電極２ａ表面に予め０．０１〜１μｍ、好ましくは０．１μｍ以下の微粒子６２が１０平方μｍ中に少なくとも１個、好ましくは２個以上存在するように設定される。通常使用されるトナー６１の粒径は、５〜１０μｍ程度であり、微粒子６２を一様に付与することにより、トナー６１とＯＰＣ感光体１の表面、およびトナー６１と帯電電極２ａの表面それぞれに微粒子６２の厚み分のスペースを空けることができる。これにより、トナー６１の、ＯＰＣ感光体１表面および帯電電極２ａ表面への作用力（ｖａｎ ｄｅｒ Ｗａａｌｓ力）は減少するため、転写においてほぼ１００％近い転写率が達成され、転写残留トナーの再転写の問題はなくなり、帯電電極２ａ表面のトナー汚れは、長期間の使用やジャム時の未転写トナー通過時にごく微量発生するだけである。ここで、あるインターバルで微量付着トナーをＯＰＣ感光体１上に戻るように電界を制御することにより、上記作用力と合わせることで、帯電電極２ａ表面の微量付着トナーはＯＰＣ感光体１表面にほぼ完全に転移し、次の画像形成時における帯電により再帯電を受け、現像器５＿２に回収されることなく、転写によりプリント画像と一緒に画像形成装置１００から排出される。この時に排出されるトナーは、極めて微量であるため帯電不良による画質劣化を生じることはほとんどない。尚、ここで用いられる微粒子６２は、体積抵抗率１０１２Ω・ｃｍ以下の半導電性微粒子である。
【００１５】
図７は、微粒子の体積抵抗率による帯電性の相違を示すグラフである。
体積抵抗率１０１２Ω・ｃｍより大きな体積抵抗率のものを使用すると、図７に示すように、 帯電電極表面の微粒子が帯電して異常放電を起こしやすくなり、帯電電位が増加したり帯電均一性が不安定になる。体積抵抗率が１０１２Ω・ｃｍ以下の微粒子としては、例えば、酸化チタンにメタノールウェッタビリティが８０ｖｏｌ．％以下になるように疎水化処理することにより得ることができる。また、 微粒子の材料、体積抵抗率の調整、処理方法、作成方法、および微粒子形状等は、何らこれに限定されるものではなく、上記条件を満たしていれば適宜変更して差し支えない。
【００１６】
図８は、図１に示す画像形成装置１００と比較するための、従来の画像形成装置を示す図である。
図８に示す画像形成装置では、図１に示す帯電器２に代えて帯電ロール８２が用いられており、またＯＰＣ感光体１の表面に微粒子を付与するための現像器５＿１が削除されている。帯電ロール８２は、ＥＰＤＭにカーボンブラックを分散させたものが用いられ、体積抵抗率は１０８ Ω・ｃｍ、総荷重は５００ｇであり、また印加電圧は−１．３ｋＶに設定され、ＯＰＣ感光体１と従動して回転する。この画像形成装置では、現像器５＿１が削除されているため、図１に示す画像形成装置１００のように、帯電ロール８２およびＯＰＣ感光体１への微粒子の塗布と、以下に説明する微量付着トナーの制御は行なわれていない。
【００１７】
以下に、図１に示す画像形成装置１００における微量付着トナーの制御手段（本発明にいうクリーニング手段）について説明する。微量付着トナーの制御手段には、第１〜第６の微量付着トナー制御手段がある。
（１）第１の微量付着トナーの制御手段
第１の微量付着トナーの制御手段では、ＯＰＣ感光体１が移動中であってかつ画像非形成時に、帯電器２の帯電電極２ａに、放電開始電圧以下、かつＯＰＣ感光体１の帯電電圧とは逆極性の電圧が印加される。ここで、帯電電極２ａ表面の微量付着トナーの大部分は、ＯＰＣ感光体１の帯電電圧と逆極性のトナーであるため、帯電電圧と逆極性にすることで微量付着トナーはＯＰＣ感光体１に転移される。この時、放電開始電圧以下にして、微量付着トナーの逆極性への過剰帯電を防止し、またＯＰＣ感光体１が用いられているため、除電不可能な逆極性の帯電も同時に防止することができる。さらに、放電が行なわれないことからＯＰＣ感光体１の放電劣化が防止される。尚、接触式現像器の場合は微量トナーが回収されないようにＯＰＣ感光体１から現像手段を離すか、逆極性の微量トナーが現像手段に回収されるような電界が形成されないように現像電圧を接地電位にしておく。 また、転写においては、微量付着トナーの逆極性への過剰帯電を防止するため転写電圧を接地電位にしておく。接触式の場合は、転写手段を汚さないようにその転写手段をＯＰＣ感光体１から離すか、転写手段の表面にも微粒子を付与しておく。尚、これらの手段は、何ら制限するものではなく、上記機能を有しているものであれば、適宜変更してかまわない。このようにすることにより、画像非形成時の間、帯電器２から転移させた逆極性のままの微量付着トナーをＯＰＣ感光体１上にとどまらせておくことができ、画像形成時の正規の帯電を行なう際に、逆極性の微量付着トナーを正規極性でかつ高い帯電量で帯電し、転写により微量付着トナーを画像形成装置１００の外に排出することができる。
【００１８】
図９は、第１の微量付着トナー制御手段における動作タイミングである。
図９に示すように、画像非形成時（画像形成前後の予備動作あるいは画像形成間のインターイメージ）に、帯電器２の帯電電極２ａに印加される電圧が、電源２ｃの電圧をＯＰＣ感光体１の帯電電圧と逆極性かつ放電開始電圧以下になるように制御される。この時、同時に現像器５＿１，５＿２はリトラクト（感光体から現像器を離すことをいう）し、転写帯電器６はオフされて接地電位に設定され、除電ランプ３は常時オンにある。また、帯電器２に印加する電圧は、放電開始電圧が−５５０Ｖ〜−６５０Ｖであるため、画像形成時には−１．３ｋＶの直流電圧、画像非形成時には＋５００Ｖの直流電圧が印加されるように制御される。（２）第２の微量付着トナーの制御手段
第２の微量付着トナーの制御手段では、ＯＰＣ感光体１が移動中であってかつ画像非形成時に、帯電器２の帯電電極２ａに、放電開始電圧以上、かつＯＰＣ感光体１の帯電電圧と同極性の電圧が印加される。帯電電極２ａ表面の微量付着トナーは、大部分がＯＰＣ感光体１の帯電電圧と逆極性のトナーである。そこで、帯電電圧と同極性にして放電を行なうことで、接触式の帯電器２の微小空隙の放電領域において、帯電電極２ａ上にある逆極性の微量付着トナーは次第に帯電電圧と同極性に帯電され、ＯＰＣ感光体１へと転移され、同極性の高い帯電量を得ることができる。また、帯電電極２ａに印加される電圧は、ＯＰＣ感光体１の放電劣化を考慮すると帯電電圧よりも低く設定することが好ましい。この時、微量付着トナーは同極性の高い帯電量に帯電していることから、接触式現像器の場合においても微量トナーは回収されない。また、転写においては、転写手段に転移しないように転写電圧をＯＰＣ感光体１の電位とほぼ等しくし、接触式の場合は、転写手段を汚さないようにその転写手段をＯＰＣ感光体１から離すか、転写手段の表面にも微粒子を付与しておく。尚、これらの手段は、何ら制限するものではなく、上記機能を有するものであれば、適宜変更してかまわない。このようにすることにより、画像非形成時の間、帯電電極２ａから転移させた同極性の微量付着トナーをＯＰＣ感光体１上にとどまらせておくことができ、画像形成時にさらに帯電電圧と同極性の高い帯電量に帯電し、転写により微量付着トナーを画像形成装置１００の外に排出することができる。
【００１９】
図１０は、第２の微量付着トナー制御手段における動作タイミングである。
図１０に示すように、画像非形成時（画像形成前後の予備動作あるいは画像形成間のインターイメージ）に、帯電電極２ａに印加される電圧が、電源２ｃの電圧をＯＰＣ感光体１の帯電電圧と同極性かつ放電開始電圧以上になるように制御される。この時、現像器５＿１，５＿２は画像形成時のままでオンされており、転写帯電器６のみに転写時とは逆極性の電圧が印加されＯＰＣ感光体１が転写帯電器６通過時の電位とほぼ等しくなるように設定される。転写帯電器６は、ＥＰＤＭまたはウレタン等にカーボンブラックを分散させ体積抵抗率を１０８ Ω・ｃｍとした転写ロールが用いられ、画像形成時は印加電圧＋５００Ｖ〜＋１．０ｋＶ、総荷重５００ｇ〜１．０ｋｇ、ＯＰＣ感光体１との周速差１％とし、画像非形成には、総荷重、周速差はそのままで、印加電圧のみが−６５０Ｖ〜−１．３ｋＶの範囲内に設定される。また、除電ランプ３は常時オンに設定され、帯電電極２ａに印加する電圧は、放電開始電圧が−５５０Ｖ〜−６５０Ｖであるので、画像形成時は、−１．３ｋＶの直流電圧、画像非形成時は、ＯＰＣ感光体１の劣化も考慮して−１．０ｋＶの直流電圧を印加するように制御される。
（３）第３の微量付着トナーの制御手段
第３の微量付着トナーの制御手段では、ＯＰＣ感光体１が移動中であってかつ画像非形成時に、帯電器２の帯電電極２ａに、放電開始電圧以下、かつＯＰＣ感光体１の帯電電圧とは逆極性の電圧と、放電開始電圧以上、かつＯＰＣ感光体１の帯電電圧と同極性の電圧とを交互に繰り返す交番電圧が印加される。これにより電界が振動するため微量付着トナーは非常に動き易くなり、帯電電極２ａとＯＰＣ感光体１の往復運動を繰り返しているうちに、放電が帯電電圧と同極性側にしか行なわれず、次第に微量付着トナーは同極性の高い帯電量に帯電される。また、この交番電圧は帯電電圧と同極性の方が電界が強いため、高い帯電量の微量付着トナーがＯＰＣ感光体１にとどまることになる。この時、交番電圧の波形は、サイン波、ノコギリ波、パルス波形等何でも良く、特に限定するものではない。周波数は０．１ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ、好ましくは１０ｋＨｚ以下が好ましい。帯電電圧と同極性の電圧印加時間ｔ１と逆極性の電圧印加時間ｔ２との比率は、最低ｔ１：ｔ２＝０．５：０．５、好ましくは同極性側が長くなるように設定することにより、帯電電極２ａ上の微量付着トナーの、ＯＰＣ感光体１への転移する時間は速くなる。このようにすることにより、画像形成時にさらに帯電電圧と同極性の高い帯電量に帯電し、転写により微量付着トナーを画像形成装置１００の外に排出することができる。
【００２０】
図１１は、第３の微量付着トナー制御手段における動作タイミングである。
図１１に示すように、画像非形成時（画像形成前後の予備動作あるいは画像形成間のインターイメージ）に、帯電電極２ａに印加される電圧が、電源２ｃの電圧をＯＰＣ感光体１の帯電電圧を逆極性かつ放電開始電圧以下と、同極性かつ放電開始電圧以上の時間に対して周期的に振幅する交番電圧になるように制御される。この時、現像器５＿１，５＿２は画像形成時のままでオンされており、転写帯電器６のみに転写時とは逆極性の電圧が印加され、ＯＰＣ感光体１の電位が転写帯電器６通過時の電位とほぼ等しくなるように設定される。転写帯電器６の設定条件は、図１０に示す第２の微量付着トナー制御手段におけるものと同一である。また、除電ランプ３は常時オンであり、帯電電極２ａに印加する電圧は、放電開始電圧が−５５０Ｖ〜−６５０Ｖであるので、画像形成時は、−１．３ｋＶの直流電圧、画像非形成時は、矩形波で振幅の片側が−１．０ｋＶ、もう片側が＋５００Ｖの非対象の交番電圧を印加するように制御される。尚、周波数は８ｋＨｚ、一周期内の比率は−１．０ｋＶが７５％、＋５００Ｖが２５％になるように設定される。また、ＯＰＣ感光体１の電位は上記周期に従って、マイナス帯電と非帯電とが行なわれる。このため、転写帯電器６の電位をマイナスの帯電電位とほぼ等しくすると、ＯＰＣ感光体１上にある、帯電電位と同極性に帯電された微量付着トナーが転写帯電器６に付着すると思われるが、上記周波数が非常に高いため、転写帯電器６では、ＯＰＣ感光体１の電位はマイナス帯電が一様に帯電されているような電界として扱われるため、微量付着トナーが転写帯電器６に付着するというようなことは発生しない。
（４）第４の微量付着トナーの制御手段
第４の微量付着トナーの制御手段では、ＯＰＣ感光体１が移動中であってかつ画像非形成時に、ＯＰＣ感光体１に、そのＯＰＣ感光体１の移動方向に変化を繰り返す電位分布を形成することにより、ＯＰＣ感光体１と帯電電極２ａとの間に交番電位が形成される。前述した第３の微量付着トナー制御手段では帯電電極２ａに交番電圧が印加されるが、この第４の微量付着トナー制御手段では、帯電器２の進入前に予めＯＰＣ感光体１の電位が時間に対して周期的に振幅しており、帯電電極２ａとＯＰＣ感光体１の間で交番電界が形成される。これにより、第３の微量付着トナー制御手段とほぼ同様な作用が起り、微量付着トナーをＯＰＣ感光体１に転移させることができる。従って、ＯＰＣ感光体１上に形成する電位の波形，周波数は、第３の微量付着トナー制御手段のものと同じでよい。交番電圧の時間比率は、ＯＰＣ感光体１と帯電電極２ａの電位差が放電開始以上（ 電位が低い） の時間をｔ１’ 、ＯＰＣ感光体１と帯電電極２ａの電位差が放電開始以下（ 電位が高い） の時間をｔ２’ とした時、 最低ｔ１’ ：ｔ２’ ＝０．５：０．５、好ましくは放電開始以上（ 電位が低い） が長くなるように設定すればよい。
【００２１】
図１２は、第４の微量付着トナー制御手段における動作タイミングである。
図１２に示すように、画像非形成時（画像形成前後の予備動作あるいは画像形成間のインターイメージ）に、帯電器２に進入する帯電電位は時間に対して周期的に振幅する交番電圧になるように制御される。つまり、 帯電器２に進入する帯電電位が、ほぼ０Ｖおよび周期的に変化するように設定される。ここで、進入電位を制御するために、除電ランプ３がオン・オフされる。この時、現像器５＿１，５＿２は画像形成時のままでオンされており、転写帯電器６のみに転写時とは逆極性の電圧が印加され、これによりＯＰＣ感光体１の電位が転写帯電器６通過時の電位とほぼ等しくなるように設定される。転写帯電器６の設定条件は、図１０に示す第２の微量付着トナー制御手段におけるものと同一である。また帯電電極２ａには、画像形成時、画像非形成時に係わらず、−１．３ｋＶの直流電圧が印加されるように設定されているため、除電ランプ３がオン時には進入電位が０Ｖとなり、放電開始電圧以上の電位差が発生し放電が起る。一方、除電ランプ３がオフ時には、ＯＰＣ感光体１ の暗減衰が非常に小さいため、進入電位が帯電電圧とほぼ等しくなり、放電開始電圧以上にならず放電は起らない。尚、帯電器２を通過した後はＯＰＣ感光体１と同極性でかつ一様に、所定の帯電電位に帯電されている。この時の進入電位の波形は、矩形波で、周波数は８ｋＨｚ、一周期内の比率は、放電が起る進入電位０Ｖの場合では７５％、放電が起らず画像形成時帯電電圧とほぼ等しい場合では２５％になるように設定される。
（５）第５の微量付着トナー制御手段
図１３は、第５の微量付着トナー制御手段における動作タイミングである。
第５の微量付着トナー制御手段では、図１３に示すように、ＯＰＣ感光体１が移動中であってかつ画像非形成時（画像形成前、画像形成後、インターイメージの予備動作時）に、ＯＰＣ感光体１に、変化を繰り返すバイアス電圧を印加することによりＯＰＣ感光体１と帯電電極２ａとの間に交番電位が形成される。帯電器２に進入する帯電電位が時間に対して周期的に振幅する交番電圧になるように制御される。つまり、 帯電器２に進入する帯電電位が、ほぼ０Ｖおよび周期的に変化するように設定される。ここで、進入電位を制御するために、画像非形成時に転写帯電器６が用いられる。転写帯電器６で微量付着トナーを制御している間は除電ランプ３がオフされる。この時、現像器５＿１，５＿２は画像形成時のままでオンされるように設定される。転写帯電器６の設定条件は、帯電器２のように微量付着トナーが転移しないように、帯電器２と同一な微粒子が付与される。また、帯電器２には、画像形成時、画像非形成時に係わらず、−１．３ｋＶの直流電圧が印加されるように設定されているため、転写帯電器６の印加電圧を接地（オフ）から＋６５０Ｖ程度とした場合は、ＯＰＣ感光体１の帯電電位は除電され、進入電位はほぼ０Ｖとなり、帯電器２で放電開始電圧以上の電位差が発生し放電が起る。一方、転写帯電器６の印加電圧を−１．３ｋＶした場合は、進入電位が帯電電圧とほぼ等しくなり、放電開始電圧以上にならず放電は起らない。この時の進入電位の波形は、矩形波で、周波数は８ｋＨｚ、一周期内の比率は放電が起る帯電電位０Ｖの場合では７５％、放電が起らず画像形成時帯電電圧とほぼ等しい場合では２５％になるように設定される。尚、転写帯電器６は、ＯＰＣ感光体１の除電または帯電電圧と同電位にすることで、常にＯＰＣ感光体１上の微量付着トナーを転写帯電器６に転移させる電界は生じないため、転写帯電器６の汚れの問題は回避される。
（６）第６の微量付着トナー制御手段
第６の微量付着トナー制御手段は、前述した図１３に示す動作タイミングで制御される。つまり、画像非形成時（画像形成前、画像形成後、インターイメージの予備動作時）に、帯電器２に進入する帯電電位が時間に対して周期的に振幅する交番電圧になるように制御される。つまり、 帯電器２に進入する帯電電位が、ほぼ０Ｖおよび周期的に変化するように設定される。ここで、進入電位の制御は、画像非形成時にＯＰＣ感光体１にバイアスをオン・オフすることにより行なわれ、オフ時は接地電位、オン時は帯電電位相当のバイアスがＯＰＣ感光体１の導体基体１ａに印加される。この時、現像器５＿１，５＿２は画像非形成時のみリトラクトするように設定され、転写帯電装置６にはＯＰＣ感光体１の帯電電位と同じ電位になるように直流電圧が印加される。さらに転写帯電器６には、微量付着トナーが転移しないよう帯電器２と同一な微粒子が付与される。また、帯電器２には、画像形成時、画像非形成時に係わらず、−１．３ｋＶの直流電圧が印加されるため、ＯＰＣ感光体１のバイアスがオフの場合は、進入電位は０Ｖとなり、帯電器２で放電開始電圧以上の電位差が発生し放電が起る。一方、ＯＰＣ感光体１のバイアスが帯電電圧と等しい場合は、進入電位が帯電電圧とほぼ等しくなり、放電開始電圧以上にならず放電は起らない。この時の進入電位の波形は、矩形波で、周波数は８ｋＨｚ、一周期内の比率は放電が起る帯電電位０Ｖの場合では７５％、放電が起らず画像形成時帯電電圧とほぼ等しい場合では２５％になるように設定される。尚、転写帯電器６は、図１１に示す第３の微量付着トナー制御手段における帯電器２の場合と同じ理由により、ＯＰＣ感光体１上にある帯電電位と同極性に帯電された微量付着トナー転移の問題は回避される。
【００２２】
再び図３に戻って説明を行なう。図３に示す帯電器２の帯電電極２ａには、円筒状の可撓性フィルムが用いられている。 このため、ＯＰＣ感光体１への圧力のほとんどは静電吸着力となるため、帯電ロール等のような外部より加圧する接触式の帯電手段に比べ圧力は軽減される。さらに、円筒状の可撓性フィルムであるため、残留トナー等が帯電電極２ａとＯＰＣ感光体１との間に進入しても、応力が分散されるため局部的な高圧力は発生せずに、帯電電極２ａやＯＰＣ感光体１の残留トナーの機械的な力による付着力が下がり、前述した微量付着トナー制御手段による作用と相まって、帯電電極２ａ上の微量トナーの付着強度、剥離性、および微量付着トナーの転写効率が、帯電ロール等に比べ著しく改善される。図３の帯電器２は、可撓性の円筒状フイルム帯電電極２ａの内側に、 前述したように、帯電電極２ａの内周長よりも径の小さい非回転の固定された支持部材２ｂが挿入され、帯電電極２ａがＯＰＣ感光体１との静電吸着力により、ＯＰＣ感光体１の回転方向に引かれるため、帯電電極２ａのプレニップ部が支持部材２ｂの外周に沿うように回転する。その際、 プレニップ部の、帯電電極２ａとＯＰＣ感光体１との間に形成される微小空隙放電領域２ｄの空隙距離が一定に保たれるようにされる。即ち、帯電電極２ａのばたつきをなくし、均一帯電されるように、支持部材２ｂとＯＰＣ感光体１との距離は２００μｍ〜１ ｍｍ、好ましくは５００μｍ以下に設定されている。また、 支持部材２ｂは、 偏心を防止する観点から、非回転することが好ましい。また、可撓性のフィルムとしては、厚みが３０〜２００μｍ、好ましくは５０μｍのものを用いることが望ましい。帯電電極２ａの材料としては、 半導電性の材料で、例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、ＰＥＮ、ＰＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、ＰＦＡ、ＰＶｄＦ、 ＥＴＦＥ、ＣＴＦＥ等の樹脂、 もしくはシリコンゴム、 エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、ニトルゴム等の合成ゴムにカーボンブラックや金属粉末等の導電性の微粉末を混入したものが用いられる。好ましい体積抵抗率としては、１０２ Ω・ｃｍ以下では火花放電を起こしやすく、 １０１２Ω・ｃｍ以上ではドット状の放電不良を起こしやすいため、１０３ Ω・ｃｍ〜１０１０Ω・ｃｍの範囲になるように導電性の微粉末の混入量で体積抵抗率を調整することが好ましい。支持部材２ｂ上部と帯電電極２ａとの間に凸状の空間部２ｇおよびＯＰＣ感光体１の回転方向下流側の、支持部材２ｂと帯電電極２ａとの間に凹状の空間部２ｈが形成されるように、また帯電電極回転補助部材２ｅとＯＰＣ感光体１とにより、帯電電極の外周面を挟み込むように設置することにより、 ＯＰＣ感光体１に帯電電極２ａを十分にニップさせることができる。このような構成にすることで、円筒状の可撓性フィルムは、帯電電極回転補助部材２ｅの駆動アシストを受け、静電吸着力を主体として、ＯＰＣ感光体１と等速に回転する。 また、可撓性フィルムは、帯電ロール等に比べ、密着性が良く、ＯＰＣ感光体１と等速に回転するためマイクロスリップが発生しにくい。このため、やはり前述した微量付着トナー制御手段による作用と相まって、帯電電極２ａ上の微量トナーの付着強度・剥離性及び微量付着トナーの転写効率が、帯電ロール等に比べ著しく改善されることとなる。さらに、密着して回転することにより均一な帯電が行われ、高画質化も同時に達成できる。尚、可撓性フィルムをＯＰＣ感光体１と等速に回転させることが可能であれば、上述した本実施形態に限らず何でも良く適宜変更して差し支えない。
【００２３】
図１４は、本発明の第２実施形態の画像形成装置の模式図である。
図１４に示す画像形成装置２００は、 図１に示す画像形成装置１００を構成する転写帯電器６を中間転写装置１５に入れ替えたたものである。中間転写装置１５は、複数の支持ロール１５ａによって周回可能に支持された中間転写体１５ｂと、ＯＰＣ感光体１上のトナー像を中間転写体１５ｂに転写する転写帯電器１５ｃと、中間転写体１５ｂに、トナーより小粒径の微粒子を一様に転移する微粒子付着装置である現像器１５ｄとを有する。中間転写体１５ｂは、ポリカーボネイト等の樹脂中にカーボンブラックを分散させたものを、厚さ１３５μｍの無端状ベルトにしたもので、電気抵抗は１０５ Ω・ｃｍから１０１０Ω・ｃｍ、好ましくは１０８ Ω・ｃｍである。この中間転写体１５ｂおよびＯＰＣ感光体１は図中に矢印で示す方向に１６０ｍｍ／ｓの周速で駆動される。またこれらの部材にはクリーニング装置が設けられていない。現像器１５ｄは、図２に示す現像器と同じ構成のものである。また、中間転写体１５ｂの下流側には転写ロール１５ｅが配置され、これと対向支持ロール１５ａとの間にバイアス電圧が印加されるようになっており、対向支持ロール１５ａとの間の中間転写体１５ｂを介して図示しない記録用紙を挟み込み、トナー像を記録用紙に転写するものである。
【００２４】
図１５は、本発明の第３実施形態の画像形成装置の模式図である。
図１５に示す画像形成装置３００には、帯電器２進入前におけるＯＰＣ感光体１に対する電位形成手段として、除電手段１６または転写帯電器６が採用されている。あるいは、これら除電手段１６および転写帯電器６の双方を採用してもよい。また、接触式、非接触式どちらでも良いが、振幅を有する潜像電位が鈍らないように接触式の方が好ましい。 この時、 除電手段１６または転写帯電器６には微量付着トナーが転移しないように、帯電電位とほぼ等しい電位から、接地電位もしくは転写電圧と同極性の電圧の電位までが周期的に振動する電圧が印加される。さらに、接触式の除電手段または転写手段の場合は、表面に微粒子を付与することが好ましい。
【００２５】
図１６は、本発明の第４実施形態の画像形成装置の模式図である。
図１６に示す画像形成装置４００では、除電手段や転写手段を用いずに、潜像を形成することなくＯＰＣ感光体１の導電性の基材に、直接的に、時間に対して周期的な振動電圧が電源２ｃにより印加される。このようにして、微量付着トナーを画像形成装置４００の外に排出してもよい。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
本発明の実施例として、第１〜第６の微量付着トナー制御手段を有する第１実施形態の画像形成装置１００、および第１〜第６の微量付着トナー制御手段を有する第２実施形態の画像形成装置２００を製造した。これら画像形成装置１００，２００のＯＰＣ感光体１の表面への微粒子付与は現像器５＿１により行なわれるが、微粒子としては、帯電器２に予め塗布するものと同一な微粒子を用いた。この微粒子は、長軸方向の寸法が約０．１μｍ、 厚さが約０．０５μｍ以下、体積抵抗率が１０１２Ω・ｃｍの不定形（薄片状）の酸化チタン微粒子である。具体的には、磁気ブラシを用い、現像剤に用いるキャリアと酸化チタン微粒子を混合して微粒子供給剤とした。この時、酸化チタン微粒子の被覆率は、１００％になるように調製した。被覆率は下式により算出した値である。
【００２７】
被覆率（％）＝（√３・Ｄ・ρｃ・Ｗｔ）／（２・π・ｄ・ρｔ・Ｗｃ）・１００
ここで、被覆率：ｆ（％）、キャリア平均粒径：Ｄ（ｍ）、酸化チタン微粒子の平均粒径（長軸方向寸法と短軸方向寸法の平均）：ｄ（ｍ）、キャリア比重：ρｃ（＝２．２）、 酸化チタン微粒子の比重：ρｔ（＝４．５）、キャリア重量：Ｗｃ（ｋｇ）、酸化チタン微粒子の重量：Ｗｔ（ｋｇ）である。
【００２８】
このように調製した微粒子供給剤を現像器５＿１に入れ、これを微粒子付与手段として用いた。以下に、プロセスの詳細な条件を示す。
感光ドラム ＯＰＣ（φ８４）
ＲＯＳ： 半導体レーザ（４００ｄｐｉ）
プロセス速度： １６０ｍｍ／ｓ
潜像電位： 背景部＝−６５０Ｖ、画像部＝−１５０Ｖ
帯電器： 接触式回転フィルム
フィルム抵抗＝１０７ Ω／□
（静電吸着力＆外周駆動により回転）
画像形成時電圧＝ＤＣ−１．３ｋＶ（定電圧）
非画像形成時電圧＝微量付着トナー制御手段を参照
感光体流入電流＝−１．２μＡ／ｃｍ
フィルム外径＝φ１２．５
帯電電極回転補助部材の回転速度＝１６０ｍｍ／ｓ
感光体と絶縁性支持部材の対向面距離＝ ２５０μｍ
現像ロール（現像器５＿１，５＿２共通）：
マグネット固定、スリーブ回転式
マグネット磁束密度＝５００Ｇ（スリーブ上）
スリーブ外径＝φ２５
感光体とスリーブの対向面の距離＝ ５００μｍ
現像バイアス（現像器５＿１，５＿２共通）：
ＤＣ−５００Ｖ、ＡＣ１．５ｋＶｐ−ｐ（８ｋＨｚ）
転写条件： 接触式ロール転写
画像形成時電圧＝ＤＣ＋５００Ｖ（定電圧）
非画像形成時電圧＝微量付着トナー制御手段を参照
ロール径＝Φ１８．７
転写ロール表面に帯電装置と同一の微粒子を塗布
総荷重５００ｇ
さらに、 本実施例で使用した現像剤の詳細は、次の通りである。
（１）トナー：
ポリエステル（数平均分子量：４３００、重量平均分子量：９８００、Ｔｇ＝５８゜Ｃ）９４ｗｔ％、シアニンブルー４９３８（大日精化）６ｗｔ％を混練粉砕し、平均粒径７μｍの着色粒子とした。平均粒径は、コールターカウンタ（ コ―ルター社） で測定した値である。 この着色粒子に対し、ＯＰＣ感光体１および帯電電極２ａに塗布した不定形微粒子と同じ酸化チタン微粒子（平均粒径０．０７５μｍ）をトナー表面積に対する被覆率％の割合で外添し、負極性に帯電するするようにサイアントナーを仕込んだ。尚、被覆率は下式より求めた。
【００２９】
ｆ（％）＝（√３・ｄｔ・ρｔ・Ｗａ）／（２・π・ｄａ・ρａ・Ｗｔ）・１００
ここで、被覆率：ｆ（％）、トナー平均粒径：ｄｔ（ｍ）、酸化チタン微粒子の平均粒径（長軸方向寸法と短軸方向寸法の平均）：ｄａ（ｍ）、トナー比重：ρｔ（＝１．０）、 酸化チタン微粒子の比重：ρａ（＝４．５）、トナー重量：Ｗｔ（ｋｇ）、酸化チタン微粒子の重量：Ｗａ（ｋｇ）とする。
（２）キャリア：
スチレン−アクリル共重合体（数平均分子量：２３０００、重量平均分子量：９８０００、Ｔｇ＝７８゜Ｃ）３０ｗｔ％、カーボンブラック（塩基性カーボンブラック：ｐＨ＝８．５）３ｗｔ％、粒状マグネタイト（ 最大磁化８０ｅｍｕ／ｇ、粒径０．５μｍ） ６７ｗｔ％を混練、粉砕、分級して平均粒径４５μｍのキャリアを製作した。キャリアの比重は２．２であった。平均粒径は、マイクロトラック（日機装社製）で測定した値である。帯電極性は正極性であり、電気抵抗値は、１０１２Ω・ｃｍであった。
（３）現像剤：
上記に示すトナーとキャリアを混合させて現像剤を仕込んだ。この時の現像剤中のトナー濃度（ＴＣ：Ｔｏｎｅｒ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）は１５ｗｔ％、現像剤中のトナーの帯電量は、−１５〜−２０μＣ／ｇであった。尚、ＴＣは下式により求めた。
【００３０】
ＴＣ（％）＝｛現像剤中に含まれるトナーの重量（ｇ）｝／｛現像剤総重量（ｇ）｝・１００
本実施例の効果を確認するため、６万枚（ Ａ３縦） の連続ランニングテストを実施した。環境条件は、２２゜Ｃ／５５％ＲＨ，２８゜Ｃ／８５％ＲＨ，１０゜Ｃ／３３％ＲＨとし、各環境にて２万枚づつランを行った。また、ジャム時の帯電器汚れを想定して、１千枚ごとに１回の割合で帯電器に未転写トナーを通過させた。評価は以下の項目について実施した。
（１）帯電電位均一性、（２）帯電器汚れによる画質低下（Ｃｉｎ２０％のハーフトーン）、（３）残留トナーおよび帯電器付着トナー転移によるポジ・ネガゴースト画像の発生（４）帯電電位の経時変動、（ ５） 帯電器表面トナー汚れ濃度（テープ転写濃度）
この時、ランニング時の原稿は、全面に１０ポイントの和文が印刷されたものを用いた。上記の条件にて、第１〜第６の微量付着トナー制御手段を有する第１の画像形成装置１００および第１〜第６の微量付着トナー制御手段を有する第２の画像形成装置２００について、それぞれ評価を行なった。また従来の、帯電ロールを有する画像形成装置（図８参照）についても評価を行なった。
【００３１】
図１７は、第１〜第６の微量付着トナー制御手段を有する第１の画像形成装置および第１〜第６の微量付着トナー制御手段を有する第２の画像形成装置と、従来の画像形成装置との評価結果を示す図である。
（１）の帯電電位均一性については、図１７に示すように、第１，第２の画像形成装置では１０Ｖ以下であったが、従来の画像形成装置では５０Ｖ以上と高かった。また（２）の帯電器汚れによる画質低下については、第１，第２の画像形成装置では画質の低下が見られなかったが、従来の画像形成装置では濃度低下が発生したり異常放電による白抜けが発生した。さらに（３）のポジ・ネガゴースト画像の発生については、第１，第２の画像形成装置ではポジ・ネガゴースト画像の発生は見られなかったが、従来の画像形成装置ではポジ・ネガともにゴースト画像が発生した。また（４）の帯電電位の経時変動については、第１，第２の画像形成装置では２０Ｖ以下であったが、従来の画像形成装置では１００Ｖ以上と高かった。さらに（ ５） の帯電器表面のトナー汚れ濃度においては、第１，第２の画像形成装置では０．０１もしくは０．０１以下と低かったが、従来の画像形成装置では０．８〜１．０と高かった。このように本実施例の画像形成装置は、 従来の画像形成装置と比べて（１）から（５）全ての点で優れていた。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、 長期にわたり安定した高画質が得られ、 しかも、 廃棄トナーの発生量が少なく、 帯電器ライフおよび現像剤ライフが長く、かつエネルギーの高効率化が図られた、環境に優しいクリーナレス方式の画像形成装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の第１実施形態を示す模式図である。
【図２】図１に示す画像形成装置に備えられた現像器を拡大して示す図である。
【図３】図１に示す画像形成装置に備えられた帯電器とＯＰＣ感光体の詳細図である。
【図４】図３に示す帯電電極の断面図である。
【図５】接触式の帯電器および非接触式の帯電器によるトナー帯電量と付着力の関係を示す図である。
【図６】微粒子付着状態を示す概略図である。
【図７】微粒子の体積抵抗率による帯電性の相違を示すグラフである。
【図８】図１に示す画像形成装置１００と比較するための、従来の画像形成装置を示す図である。
【図９】第１の微量付着トナー制御手段における動作タイミングである。
【図１０】第２の微量付着トナー制御手段における動作タイミングである。
【図１１】第３の微量付着トナー制御手段における動作タイミングである。
【図１２】第４の微量付着トナー制御手段における動作タイミングである。
【図１３】第５の微量付着トナー制御手段における動作タイミングである。
【図１４】本発明の第２実施形態の画像形成装置の模式図である。
【図１５】本発明の第３実施形態の画像形成装置の模式図である。
【図１６】本発明の第４実施形態の画像形成装置の模式図である。
【図１７】第１〜第６の微量付着トナー制御手段を有する第１の画像形成装置および第１〜第６の微量付着トナー制御手段を有する第２の画像形成装置と、従来の画像形成装置との評価結果を示す図である。
【符号の説明】
１ ＯＰＣ感光体
１ａ 導体基体
１ｂ 電荷発生層
１ｃ 電荷輸送層
２ 帯電器
２ａ 帯電電極
２ｂ 絶縁性支持部材
２ｃ 電源
２ｄ 微小空隙放電領域
２ｅ 帯電電極回転補助部材
２ｆ 帯電電圧付与部材
２ｇ，２ｈ 空間部
２ｊ，６２ 微粒子
３ 除電ランプ
４ 露光装置
５＿１，５＿２，５ｄ 現像器
６ 転写帯電器
７ 剥離帯電器
９ 用紙搬送路
１０ 用紙搬送ベルト
１１ 現像スリーブ
１２ マグネットロール
１３ パドル
１４ 現像剤層層厚規制部材
１５ 中間転写装置
１５ａ 支持ロール
１５ｂ 中間転写体
１５ｃ 転写帯電器
１５ｅ 転写ロール
１６ 除電手段
１００，２００，３００，４００ 画像形成装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真、 静電記録、 イオノグラフィー等を応用した複写機やプリンター等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、 地球環境問題が表面化して化石資源保護の重要性が認識され、 プラスチック等の化石資源の利用削減が重要課題となっている。 化石資源の利用削減対策の一環として現在、 一度使用されたプラスチック等はゴミなどとして廃棄せず、 回収して再利用することが行なわれている。 しかし、プラスチック等を回収して再利用するという考え方は非常に重要である反面、 再生するまでに、例えば分別の問題、 運搬エネルギーの問題、 回収集積場所の問題、および管理の問題等、多くの問題を抱えている。 画像形成装置としては、 記録用紙に転写した時に生ずる残留トナーの回収問題がこれに相当する。 例えば電子写真方式による画像形成装置においては、 潜像担持体表面を均一に帯電する帯電工程、 帯電した潜像担持体表面を露光することで潜像を形成する露光工程、 静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像工程、 トナー像を転写材に転写する転写工程、 その転写材上のトナー像を定着する定着工程、 および上記転写工程で潜像担持体表面に残留したトナーを除去するクリーニング工程によって画像が形成される。 ここで、 通常のクリーニング工程では、 弾性を有するゴムブレードもしくはブラシを潜像担持体表面に押し当てて、 残留したトナーを除去し回収するようにしている。 回収されたトナーは回収容器に蓄えられ定期的に廃棄される。 廃棄トナーの問題を回避するためには残留トナー量を極力少なくすることが重要であり、 そのためにはトナーの転写効率を上げることが必要となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
廃棄トナーを発生させないという観点から、 クリーニング工程を設けずに、 転写残留トナーを現像と同時に現像装置に回収するクリーナレス方式が、 特開昭５９ー１３３５７３号公報、 特開昭５９ー１５７６６１号公報、 特開昭６０ー１０７０５４号公報、 特開平３ー１１４０６３号公報、 および特開平３ー２０６４８５号公報等に提案されている。 しかしながら、 このクリーナレス方式では、 転写残留トナーやジャム発生時における大量の現像トナーは、 帯電工程や転写工程において、 帯電ストレスや圧力ストレス等を受けた状態、 もしくは紙紛その他の異物が混入した状態で現像装置に回収されることになり、 長期間にわたって使用すると画質劣化や現像剤ライフの低下が生じてしまう。 また、 残留トナーを現像装置に回収する機構を有しない非接触現像装置を用いたクリーナレス方式も知られている。この場合には、 転写残留トナーやジャム発生時における大量の現像トナーが、 潜像担持体表面に常時残留して蓄積することになり、 ポジゴーストやネガゴースト等による画質欠陥が生じてしまう。 つまり、 このようなクリーナレス方式では、 廃棄トナーの問題を回避できたとしても、 画質トラブルによるメンテナスの問題や現像剤交換によるトナー廃棄の問題が新たに浮上し、 エネルギーの高効率化の観点からみると二律背反となる。
【０００４】
また、 クリーナレス方式において、 現像剤中にシリカ等の剥離性微粒子を含ませ、 これにより微粒子をトナーと感光体との間に介在させて、トナーと感光体との付着力を下げてトナーの転写効率を上げる方法が、 例えば、 特開平２ー１８７０号公報、 特開平２ー８１０５３号公報、 特開平２ー１１８６７１号公報、 特開平２ー１１８６７２号公報、 および特開平２ー１５７７６６号公報等に提案されている。 しかしながら、 このような方法で、 長期間にわたって高転写効率を維持するには、 現像剤へ剥離性微粒子を多量に添加しておく必要がある。 剥離性微粒子を多量に添加した場合、二次障害としてトナーの剥離性が高くなるために現像においてトナークラウドが発生しやすくなり、プリント画像のカブリや機内汚れが発生し易くなる。 また、 長く使用するうちに剥離性微粒子がトナー表面やキャリア表面に付着して現像剤の帯電性が低下したり、 遊離した剥離性微粒子同士が凝集して塊状の塊となり、 それが原因で現像剤の流動性が低下して画像ムラを引き起こすことがある。 また、 現像剤から剥離性微粒子が遊離して現像剤の帯電性が変化することで画像濃度が変動することもある。 さらに、 剥離性微粒子が多量に添加されたトナーは流動性に富むために、 転写時にトナー像が転写材に接触した際にトナー像が乱されやすくなり、 転写による画像乱れといった現象も生じやすくなる。 従って、 メンテナスの問題や現像剤交換によるトナー廃棄の問題が新たに浮上し、 エネルギーの高効率化の観点からみると、 クリーナレス方式の効用である廃棄トナー回避に対して二律背反となる。
【０００５】
近年、 画像形成装置で使用される帯電装置は、 エコロジーの観点からオゾンやＮＯＸ などの放電生成物を大量に発生させないものが要求されるようになってきた。 放電生成物の発生が極めて少ない帯電装置としては、 接触式の帯電装置があるが、 接触式の帯電装置をクリーナレス方式に適用とすると、 転写残留トナーまたは紙紛等の異物が混入した転写残留トナーが、 常時帯電装置を通過するため、 帯電装置が汚れてしまい、 異常放電や帯電が不安定になり、 画質欠陥が発生してしまう。 さらに、 ジャム発生時には、 大量の現像トナーが帯電装置を通過するため、 帯電装置のトナー汚れは非常に多いものとなる。
【０００６】
また、 接触式の帯電装置の汚れは、 クリーナを有する画像形成装置においても問題となっており、 汚れを防止する手段が、 例えば、 特開平５ー５３４１３号公報、 特開平６ー３０８８０７号公報、 特開平６ー８３１６５号公報、 特開平７ー１３４０５号公報、 特開平４ー１５７４８３号公報、 特開平４ー３１１９７２号公報、 特開平６ー２６６２０６号公報、 特開平７ー４９６０５号公報、 特開平４ー３０３８６１号公報、 および特公平７ー９９４４２号公報等に提案されている。 これらの公報のうち特開平５ー５３４１３号公報には、 帯電装置をリトラクトさせてトナー等の異物付着を回避しようとする技術が提案されている。しかし、 この技術は機構的に複雑でありコストも高く、またエネルギー的にも帯電装置をリトラクトするための電力が必要である。 また、 特開平６ー３０８８０７号公報には、 帯電装置に一度付着したトナー等の異物を静電気的に感光体に転移させる制御を行なう技術が提案されている。しかし、 静電的な作用のみではトナー等の汚れを十分に転移させることはできず、 長期間に渡って使用すると、放電や圧力ストレスにより、 帯電装置にトナー等の異物が固着してしまい、 帯電が不安定になってしまう。従って、 帯電装置のライフが短く、 メンテナスの問題や帯電装置交換による廃棄の問題でエネルギーの高効率化が達成できない。 また、クリーナレス方式の画像形成装置への適用には極めて不十分である事は言うまでもない。さらに、 特開平６ー８３１６５号公報、 特開平７ー１３４０５号公報には、 帯電装置に付着したトナー等の異物を帯電装置用クリーナで掻き落とし、 プロセス方向に対して帯電装置より下流（ 露光・ 現像側） に落とす技術が提案されている。しかしこの技術では、 帯電装置用クリーナで圧力的なストレスを受けたトナー等の異物を、 そのまま現像装置に回収するものであるため、 前述したクリーナレス方式と同様に、 画質劣化や現像剤ライフ低下といった問題がある。 また、特開平４ー１５７４８３号公報、 特開平４ー３１１９７２号公報、 特開平６ー２６６２０６号公報、 特開平７ー４９６０５号公報、 特開平４ー３０３８６１号公報、 特公平７ー９９４４２号公報等には、 帯電装置の表面層を、非粘着性材料で形成したり被覆したり、あるいは層状固体潤滑剤で形成したりするなどして、 帯電装置にトナー等の異物が付着するのを防止する技術が提案されている。 さらに、 帯電装置表面層の摩擦係数低減を目的として、 粉末を塗布するなどしているものもある。 しかしながら、 これらの技術を、前述したクリーナレス方式に適用しようとすると、 転写残留トナー、 ジャム時の大量な現像トナー、 あるいはトナーに混入した異物などによる汚れを防止するには、 極めて不十分であり、 画質劣化を引き起こしてしまう。
【０００７】
クリナーレス方式に接触帯電装置を適用しているものとして、特開平５ー２４１４２３号公報、特開平５ー６５０８６号公報、特開平８ー１０１５８３号公報、特開平８ー１３７２０４号公報、特開平８ー１３７２６１号公報、特開平８ー２３４５４５号公報、特開平８ー２４８７８５号公報、特開平９ー２６６８８号公報、特開平９ー３４２２３号公報、および特開平８ー１６０８１２号公報等が提案されている。
【０００８】
これらの公報のうち特開平８ー１６０８１２号公報を除くすべての公報には、ブラシ帯電手段または撹乱手段により潜像担持体上の転写残留トナーを撹乱した後現像装置により回収し、また帯電手段に付着したトナーを、帯電手段または転写手段により電界を制御して潜像担持体上に戻した後、現像装置に回収する技術が提案されている。しかしながら、この技術では残留トナーが現像装置に混入されるため、先に述べたように、画質劣化や現像剤ライフ低下といった問題が生じてしまう。 さらにブラシ帯電手段が用いられているため、ブラシの制作に手間がかかり、またブラシの掃き目に起因して帯電むらが発生しやすく、中間調画像の均一性が十分ではなく、高画質化には向いていない。一方、特開平８ー１６０８１２号公報には、非接触型の現像装置を備え、ジャム時の未転写トナーを転写紙に転写した後、転写残留トナーを画像形成装置の外部に排出する技術が提案されている。しかしこの技術では、現像剤の劣化は回避されるものの、転写率や転写残留トナーの接触帯電装置の付着に対する改善施策はなく、接触帯電装置が汚れやすくまた帯電が不安定となるため画質劣化の原因となる。さらに、経時的な転写装置の性能等の低下により転写率は落ち、接触帯電装置への汚れも顕著になり、帯電装置のライフも非常に短いものとなってしまう。 また、転写装置が何らかの故障やエラー等により、ジャム時の未転写トナーが接触帯電装置を通過してしまった場合、分解して掃除をしないと正常に帯電することができない。 従って、 クリーナレス方式に接触帯電装置を適用した場合、 帯電装置の汚れ、 帯電装置のライフ低下、 および現像剤のライフ低下を生じ、 クリーナレス方式の効用である廃棄トナー回避に対して二律背反となってしまい、 エネルギーの高効率化を達成することは困難である。
【０００９】
本発明は、 上記事情に鑑み、 長期にわたり安定した高画質が得られ、 しかも、 廃棄トナーの発生量が少なく、 帯電装置ライフおよび現像ライフが長く、かつエネルギーの高効率化が図られた画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、循環的に移動しながら表面に静電画像が形成される潜像担持体と、その潜像担持体表面に接触する接触帯電部材を有しその接触帯電部材に所定の帯電電圧を印加することによりその潜像担持体表面を帯電する帯電手段と、その帯電手段により帯電された潜像担持体表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、静電潜像が形成された潜像担持体表面にトナーを供給してその静電潜像がトナーで可視化されてなるトナー像を形成する現像手段と、上記接触帯電部材と上記潜像担持体との間に所定の電位を形成することによりその接触帯電部材に付着したトナーをその潜像担持体に転移させるクリーニング手段を備え、上記潜像担持体上に形成されたトナー像を直接に、あるいは中間転写体を経由して所定の記録媒体に転写してその記録媒体上に定着することにより、その記録媒体上に定着されたトナー像からなる画像を形成することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の画像形成装置の第１実施形態を示す模式図、図２は、図１に示す画像形成装置に備えられた現像器を拡大して示す図である。
図１に示す画像形成装置１００には、 循環的に移動しながら表面に静電画像が形成される潜像担持体であるＯＰＣ感光体１が備えられている。また画像形成装置１００には、 ＯＰＣ感光体１表面に接触する接触帯電部材である帯電電極２ａを有し、その帯電電極２ａに所定の帯電電圧を印加することにより、そのＯＰＣ感光体１表面を帯電する帯電器２が備えられている。さらに、ＯＰＣ感光体１の表面に微粒子を付与するための現像器５＿１と、帯電器２により帯電されたＯＰＣ感光体１表面に静電潜像を形成する露光器４と、静電潜像が形成されたＯＰＣ感光体１表面にトナーを供給してその静電潜像がトナーで可視化されてなるトナー像を形成する現像器５＿２とが備えられている。現像器５＿１，５＿２には、それぞれ、図２に示す現像スリーブ１１と、現像スリーブ１１と同軸上に固設されてその現像スリーブ１１内に配置された７極のマグネットロール１２と、パドル１３と、現像剤層層厚規制部材１４とが備えられている。現像剤は、パドル１３によりミキシングされて帯電されるとともに現像スリーブ１１上の周面に供給され、これにより現像剤層が現像スリーブ１１上に形成され、ＯＰＣ感光体１に供給される。また画像形成装置１００には、 図示しない用紙を搬送するための用紙搬送ベルト１０と、用紙搬送ベルト１０で搬送された用紙に、ＯＰＣ感光体１上に形成されたトナー像を転写する転写帯電器６と、転写されたトナー像からなる画像が形成された用紙が搬送される用紙搬送路９とが備えられている。さらに、ＯＰＣ感光体１表面を一様に除電して初期化する除電ランプ３も備えられている。
【００１２】
図３は、図１に示す画像形成装置に備えられた帯電器とＯＰＣ感光体の詳細図、図４は、図３に示す帯電電極の断面図である。
図３に示す帯電器２は、 この図３の矢印方向に移動可能なＯＰＣ感光体１と対向する位置に支持されており、半導電性のフィルム状部材を無端移動可能な周面を有するように円筒状に形成された帯電電極２ａと、この帯電電極２ａ内に挿入され、帯電電極２ａをＯＰＣ感光体１と接触させるようにＯＰＣ感光体１と近接して支持する非回転の円筒状の絶縁性支持部材２ｂとを有する。帯電電極２ａの内周長は、絶縁性支持部材２ｂの外周長よりも長くなるように形成されている。またこの帯電電極２ａは、ＯＰＣ感光体１の回転方向上流側の、絶縁性支持部材２ｂの上部と帯電電極２ａとの間の空間部２ｇが凸状になり、ＯＰＣ感光体１の回転方向下流側の、絶縁性支持部材２ｂと帯電電極２ａとの間の空間部２ｈが凹状になるように、図示しないモータでＯＰＣ感光体１と等速に回転する帯電電極回転補助部材２ｅにより、帯電電極２ａの外周面に押圧力を付与しながら、空間部２ｇ，２ｈを挟み込むように設置されている。また、帯電電極回転補助部材２ｅは、 帯電電極２ａに適度なテンションがかかるように、絶縁性支持部材２ｂの中心を角とした時、帯電電極回転補助部材２ｅの中心とＯＰＣ感光体１の中心のなす角度が９０度〜１８０度、好ましくは１５０度に設定される。帯電電極２ａへの給電は、帯電器２の上部に、直流電源２ｃが接続された導電性ブラシの帯電電圧付与部材２ｆおよび導電性の帯電電極回転補助部材２ｅにより行なわれる。一方、ＯＰＣ感光体１は、導体基体１ａ上に電荷発生層１ｂが積層され、さらにその上に、電荷輸送層１ｃを有する積層型の感光体であり、導体基体１ａが電気的に接地されている。ＯＰＣ感光体１と帯電電極２ａとからなる接触近傍プレニップ側の微小空隙放電領域２ｄで放電が生じることによって、ＯＰＣ感光体１の表面が帯電される。また、帯電電極２ａは、その帯電電極２ａに印加される帯電電圧とＯＰＣ感光体１の電位差によって生ずる静電吸着力と、図示しないモータによってＯＰＣ感光体１と等速に回転する帯電電極回転補助部材２ｅにより、ＯＰＣ感光体１が移動すると移動方向に引っ張られ、絶縁性支持部材２ｄのプレニップ側の外周面に沿うように、ＯＰＣ感光体１と等速に回転を始める。帯電電極２ａのフィルム部材としては、ポリフッ化ビニリデンにカーボンブラックを分散させ、体積抵抗率が１０６ Ω・ｃｍ、厚さが５０μｍのものが用いられる。さらに、帯電電極２ａの表面には、図４に示すように、長軸方向の寸法が約０．１μｍ、 厚さが約０．０５μｍ以下、体積抵抗率が１０１２Ω・ｃｍの不定形（薄片状）の微粒子２ｊとして酸化チタンが予め一様に塗布されている。尚、微粒子２ｊの塗布方法は、その微粒子２ｊを綿性のポーチ内に入れ、帯電電極２ａを軽く押し付けた後、凝集した微粒子２ｊを除くため、写真用のハンディタイプのブロワで飛ばすようにして行なわれる。その他の構成部材である絶縁性支持部材２ｂにはＳＵＳ３０４にジュラコン（ポリアセタール）を被覆した円筒状のシャフトが用いられ、また帯電電極回転補助部材２ｅにはＳＵＳ３０４の円筒状のシャフトが用いられている。
【００１３】
本実施形態の画像形成装置１００は、接触式の帯電器２の帯電電極２ａおよび潜像担持体であるＯＰＣ感光体１表面に、予めトナーより小粒径の粉状体状の微粒子がほぼ一様に付与され、また現像器５＿２で転写残留トナーが回収されることのないクリーナレス方式の画像形成装置である。接触式の帯電器２は転写残留トナーを帯電電圧と同極性に再帯電するものである。
【００１４】
図５は、接触式の帯電器および非接触式の帯電器によるトナー帯電量と付着力の関係を示す図、図６は、微粒子付着状態を示す概略図である。
図５に示すように転写残留トナーは、非接触式のスコロトロンが０〜−３μＣ／ｇに帯電されるのに比べ、接触式の帯電器は−１０〜−１５μＣ／ｇと高い帯電量で帯電され、現像器通過時、転写残留トナーは接触式、非接触式いづれの現像器を用いてもその現像器に回収されることはない。しかしながら、転写時に、転写残留トナーは記録シートまたは中間転写体に再転写されるためプリント画像に出力されてしまう。ここで、接触式の帯電器において、特に直流を印加する場合、 長期間の使用やジャム時の未転写トナー通過により帯電電極表面にトナーが大量に堆積し、帯電が不安定になる。そこで、本実施形態では、図６に示すように、ＯＰＣ感光体１および帯電電極２ａ表面に予め０．０１〜１μｍ、好ましくは０．１μｍ以下の微粒子６２が１０平方μｍ中に少なくとも１個、好ましくは２個以上存在するように設定される。通常使用されるトナー６１の粒径は、５〜１０μｍ程度であり、微粒子６２を一様に付与することにより、トナー６１とＯＰＣ感光体１の表面、およびトナー６１と帯電電極２ａの表面それぞれに微粒子６２の厚み分のスペースを空けることができる。これにより、トナー６１の、ＯＰＣ感光体１表面および帯電電極２ａ表面への作用力（ｖａｎ ｄｅｒ Ｗａａｌｓ力）は減少するため、転写においてほぼ１００％近い転写率が達成され、転写残留トナーの再転写の問題はなくなり、帯電電極２ａ表面のトナー汚れは、長期間の使用やジャム時の未転写トナー通過時にごく微量発生するだけである。ここで、あるインターバルで微量付着トナーをＯＰＣ感光体１上に戻るように電界を制御することにより、上記作用力と合わせることで、帯電電極２ａ表面の微量付着トナーはＯＰＣ感光体１表面にほぼ完全に転移し、次の画像形成時における帯電により再帯電を受け、現像器５＿２に回収されることなく、転写によりプリント画像と一緒に画像形成装置１００から排出される。この時に排出されるトナーは、極めて微量であるため帯電不良による画質劣化を生じることはほとんどない。尚、ここで用いられる微粒子６２は、体積抵抗率１０１２Ω・ｃｍ以下の半導電性微粒子である。
【００１５】
図７は、微粒子の体積抵抗率による帯電性の相違を示すグラフである。
体積抵抗率１０１２Ω・ｃｍより大きな体積抵抗率のものを使用すると、図７に示すように、 帯電電極表面の微粒子が帯電して異常放電を起こしやすくなり、帯電電位が増加したり帯電均一性が不安定になる。体積抵抗率が１０１２Ω・ｃｍ以下の微粒子としては、例えば、酸化チタンにメタノールウェッタビリティが８０ｖｏｌ．％以下になるように疎水化処理することにより得ることができる。また、 微粒子の材料、体積抵抗率の調整、処理方法、作成方法、および微粒子形状等は、何らこれに限定されるものではなく、上記条件を満たしていれば適宜変更して差し支えない。
【００１６】
図８は、図１に示す画像形成装置１００と比較するための、従来の画像形成装置を示す図である。
図８に示す画像形成装置では、図１に示す帯電器２に代えて帯電ロール８２が用いられており、またＯＰＣ感光体１の表面に微粒子を付与するための現像器５＿１が削除されている。帯電ロール８２は、ＥＰＤＭにカーボンブラックを分散させたものが用いられ、体積抵抗率は１０８ Ω・ｃｍ、総荷重は５００ｇであり、また印加電圧は−１．３ｋＶに設定され、ＯＰＣ感光体１と従動して回転する。この画像形成装置では、現像器５＿１が削除されているため、図１に示す画像形成装置１００のように、帯電ロール８２およびＯＰＣ感光体１への微粒子の塗布と、以下に説明する微量付着トナーの制御は行なわれていない。
【００１７】
以下に、図１に示す画像形成装置１００における微量付着トナーの制御手段（本発明にいうクリーニング手段）について説明する。微量付着トナーの制御手段には、第１〜第６の微量付着トナー制御手段がある。
（１）第１の微量付着トナーの制御手段
第１の微量付着トナーの制御手段では、ＯＰＣ感光体１が移動中であってかつ画像非形成時に、帯電器２の帯電電極２ａに、放電開始電圧以下、かつＯＰＣ感光体１の帯電電圧とは逆極性の電圧が印加される。ここで、帯電電極２ａ表面の微量付着トナーの大部分は、ＯＰＣ感光体１の帯電電圧と逆極性のトナーであるため、帯電電圧と逆極性にすることで微量付着トナーはＯＰＣ感光体１に転移される。この時、放電開始電圧以下にして、微量付着トナーの逆極性への過剰帯電を防止し、またＯＰＣ感光体１が用いられているため、除電不可能な逆極性の帯電も同時に防止することができる。さらに、放電が行なわれないことからＯＰＣ感光体１の放電劣化が防止される。尚、接触式現像器の場合は微量トナーが回収されないようにＯＰＣ感光体１から現像手段を離すか、逆極性の微量トナーが現像手段に回収されるような電界が形成されないように現像電圧を接地電位にしておく。 また、転写においては、微量付着トナーの逆極性への過剰帯電を防止するため転写電圧を接地電位にしておく。接触式の場合は、転写手段を汚さないようにその転写手段をＯＰＣ感光体１から離すか、転写手段の表面にも微粒子を付与しておく。尚、これらの手段は、何ら制限するものではなく、上記機能を有しているものであれば、適宜変更してかまわない。このようにすることにより、画像非形成時の間、帯電器２から転移させた逆極性のままの微量付着トナーをＯＰＣ感光体１上にとどまらせておくことができ、画像形成時の正規の帯電を行なう際に、逆極性の微量付着トナーを正規極性でかつ高い帯電量で帯電し、転写により微量付着トナーを画像形成装置１００の外に排出することができる。
【００１８】
図９は、第１の微量付着トナー制御手段における動作タイミングである。
図９に示すように、画像非形成時（画像形成前後の予備動作あるいは画像形成間のインターイメージ）に、帯電器２の帯電電極２ａに印加される電圧が、電源２ｃの電圧をＯＰＣ感光体１の帯電電圧と逆極性かつ放電開始電圧以下になるように制御される。この時、同時に現像器５＿１，５＿２はリトラクト（感光体から現像器を離すことをいう）し、転写帯電器６はオフされて接地電位に設定され、除電ランプ３は常時オンにある。また、帯電器２に印加する電圧は、放電開始電圧が−５５０Ｖ〜−６５０Ｖであるため、画像形成時には−１．３ｋＶの直流電圧、画像非形成時には＋５００Ｖの直流電圧が印加されるように制御される。（２）第２の微量付着トナーの制御手段
第２の微量付着トナーの制御手段では、ＯＰＣ感光体１が移動中であってかつ画像非形成時に、帯電器２の帯電電極２ａに、放電開始電圧以上、かつＯＰＣ感光体１の帯電電圧と同極性の電圧が印加される。帯電電極２ａ表面の微量付着トナーは、大部分がＯＰＣ感光体１の帯電電圧と逆極性のトナーである。そこで、帯電電圧と同極性にして放電を行なうことで、接触式の帯電器２の微小空隙の放電領域において、帯電電極２ａ上にある逆極性の微量付着トナーは次第に帯電電圧と同極性に帯電され、ＯＰＣ感光体１へと転移され、同極性の高い帯電量を得ることができる。また、帯電電極２ａに印加される電圧は、ＯＰＣ感光体１の放電劣化を考慮すると帯電電圧よりも低く設定することが好ましい。この時、微量付着トナーは同極性の高い帯電量に帯電していることから、接触式現像器の場合においても微量トナーは回収されない。また、転写においては、転写手段に転移しないように転写電圧をＯＰＣ感光体１の電位とほぼ等しくし、接触式の場合は、転写手段を汚さないようにその転写手段をＯＰＣ感光体１から離すか、転写手段の表面にも微粒子を付与しておく。尚、これらの手段は、何ら制限するものではなく、上記機能を有するものであれば、適宜変更してかまわない。このようにすることにより、画像非形成時の間、帯電電極２ａから転移させた同極性の微量付着トナーをＯＰＣ感光体１上にとどまらせておくことができ、画像形成時にさらに帯電電圧と同極性の高い帯電量に帯電し、転写により微量付着トナーを画像形成装置１００の外に排出することができる。
【００１９】
図１０は、第２の微量付着トナー制御手段における動作タイミングである。
図１０に示すように、画像非形成時（画像形成前後の予備動作あるいは画像形成間のインターイメージ）に、帯電電極２ａに印加される電圧が、電源２ｃの電圧をＯＰＣ感光体１の帯電電圧と同極性かつ放電開始電圧以上になるように制御される。この時、現像器５＿１，５＿２は画像形成時のままでオンされており、転写帯電器６のみに転写時とは逆極性の電圧が印加されＯＰＣ感光体１が転写帯電器６通過時の電位とほぼ等しくなるように設定される。転写帯電器６は、ＥＰＤＭまたはウレタン等にカーボンブラックを分散させ体積抵抗率を１０８ Ω・ｃｍとした転写ロールが用いられ、画像形成時は印加電圧＋５００Ｖ〜＋１．０ｋＶ、総荷重５００ｇ〜１．０ｋｇ、ＯＰＣ感光体１との周速差１％とし、画像非形成には、総荷重、周速差はそのままで、印加電圧のみが−６５０Ｖ〜−１．３ｋＶの範囲内に設定される。また、除電ランプ３は常時オンに設定され、帯電電極２ａに印加する電圧は、放電開始電圧が−５５０Ｖ〜−６５０Ｖであるので、画像形成時は、−１．３ｋＶの直流電圧、画像非形成時は、ＯＰＣ感光体１の劣化も考慮して−１．０ｋＶの直流電圧を印加するように制御される。
（３）第３の微量付着トナーの制御手段
第３の微量付着トナーの制御手段では、ＯＰＣ感光体１が移動中であってかつ画像非形成時に、帯電器２の帯電電極２ａに、放電開始電圧以下、かつＯＰＣ感光体１の帯電電圧とは逆極性の電圧と、放電開始電圧以上、かつＯＰＣ感光体１の帯電電圧と同極性の電圧とを交互に繰り返す交番電圧が印加される。これにより電界が振動するため微量付着トナーは非常に動き易くなり、帯電電極２ａとＯＰＣ感光体１の往復運動を繰り返しているうちに、放電が帯電電圧と同極性側にしか行なわれず、次第に微量付着トナーは同極性の高い帯電量に帯電される。また、この交番電圧は帯電電圧と同極性の方が電界が強いため、高い帯電量の微量付着トナーがＯＰＣ感光体１にとどまることになる。この時、交番電圧の波形は、サイン波、ノコギリ波、パルス波形等何でも良く、特に限定するものではない。周波数は０．１ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ、好ましくは１０ｋＨｚ以下が好ましい。帯電電圧と同極性の電圧印加時間ｔ１と逆極性の電圧印加時間ｔ２との比率は、最低ｔ１：ｔ２＝０．５：０．５、好ましくは同極性側が長くなるように設定することにより、帯電電極２ａ上の微量付着トナーの、ＯＰＣ感光体１への転移する時間は速くなる。このようにすることにより、画像形成時にさらに帯電電圧と同極性の高い帯電量に帯電し、転写により微量付着トナーを画像形成装置１００の外に排出することができる。
【００２０】
図１１は、第３の微量付着トナー制御手段における動作タイミングである。
図１１に示すように、画像非形成時（画像形成前後の予備動作あるいは画像形成間のインターイメージ）に、帯電電極２ａに印加される電圧が、電源２ｃの電圧をＯＰＣ感光体１の帯電電圧を逆極性かつ放電開始電圧以下と、同極性かつ放電開始電圧以上の時間に対して周期的に振幅する交番電圧になるように制御される。この時、現像器５＿１，５＿２は画像形成時のままでオンされており、転写帯電器６のみに転写時とは逆極性の電圧が印加され、ＯＰＣ感光体１の電位が転写帯電器６通過時の電位とほぼ等しくなるように設定される。転写帯電器６の設定条件は、図１０に示す第２の微量付着トナー制御手段におけるものと同一である。また、除電ランプ３は常時オンであり、帯電電極２ａに印加する電圧は、放電開始電圧が−５５０Ｖ〜−６５０Ｖであるので、画像形成時は、−１．３ｋＶの直流電圧、画像非形成時は、矩形波で振幅の片側が−１．０ｋＶ、もう片側が＋５００Ｖの非対象の交番電圧を印加するように制御される。尚、周波数は８ｋＨｚ、一周期内の比率は−１．０ｋＶが７５％、＋５００Ｖが２５％になるように設定される。また、ＯＰＣ感光体１の電位は上記周期に従って、マイナス帯電と非帯電とが行なわれる。このため、転写帯電器６の電位をマイナスの帯電電位とほぼ等しくすると、ＯＰＣ感光体１上にある、帯電電位と同極性に帯電された微量付着トナーが転写帯電器６に付着すると思われるが、上記周波数が非常に高いため、転写帯電器６では、ＯＰＣ感光体１の電位はマイナス帯電が一様に帯電されているような電界として扱われるため、微量付着トナーが転写帯電器６に付着するというようなことは発生しない。
（４）第４の微量付着トナーの制御手段
第４の微量付着トナーの制御手段では、ＯＰＣ感光体１が移動中であってかつ画像非形成時に、ＯＰＣ感光体１に、そのＯＰＣ感光体１の移動方向に変化を繰り返す電位分布を形成することにより、ＯＰＣ感光体１と帯電電極２ａとの間に交番電位が形成される。前述した第３の微量付着トナー制御手段では帯電電極２ａに交番電圧が印加されるが、この第４の微量付着トナー制御手段では、帯電器２の進入前に予めＯＰＣ感光体１の電位が時間に対して周期的に振幅しており、帯電電極２ａとＯＰＣ感光体１の間で交番電界が形成される。これにより、第３の微量付着トナー制御手段とほぼ同様な作用が起り、微量付着トナーをＯＰＣ感光体１に転移させることができる。従って、ＯＰＣ感光体１上に形成する電位の波形，周波数は、第３の微量付着トナー制御手段のものと同じでよい。交番電圧の時間比率は、ＯＰＣ感光体１と帯電電極２ａの電位差が放電開始以上（ 電位が低い） の時間をｔ１’ 、ＯＰＣ感光体１と帯電電極２ａの電位差が放電開始以下（ 電位が高い） の時間をｔ２’ とした時、 最低ｔ１’ ：ｔ２’ ＝０．５：０．５、好ましくは放電開始以上（ 電位が低い） が長くなるように設定すればよい。
【００２１】
図１２は、第４の微量付着トナー制御手段における動作タイミングである。
図１２に示すように、画像非形成時（画像形成前後の予備動作あるいは画像形成間のインターイメージ）に、帯電器２に進入する帯電電位は時間に対して周期的に振幅する交番電圧になるように制御される。つまり、 帯電器２に進入する帯電電位が、ほぼ０Ｖおよび周期的に変化するように設定される。ここで、進入電位を制御するために、除電ランプ３がオン・オフされる。この時、現像器５＿１，５＿２は画像形成時のままでオンされており、転写帯電器６のみに転写時とは逆極性の電圧が印加され、これによりＯＰＣ感光体１の電位が転写帯電器６通過時の電位とほぼ等しくなるように設定される。転写帯電器６の設定条件は、図１０に示す第２の微量付着トナー制御手段におけるものと同一である。また帯電電極２ａには、画像形成時、画像非形成時に係わらず、−１．３ｋＶの直流電圧が印加されるように設定されているため、除電ランプ３がオン時には進入電位が０Ｖとなり、放電開始電圧以上の電位差が発生し放電が起る。一方、除電ランプ３がオフ時には、ＯＰＣ感光体１ の暗減衰が非常に小さいため、進入電位が帯電電圧とほぼ等しくなり、放電開始電圧以上にならず放電は起らない。尚、帯電器２を通過した後はＯＰＣ感光体１と同極性でかつ一様に、所定の帯電電位に帯電されている。この時の進入電位の波形は、矩形波で、周波数は８ｋＨｚ、一周期内の比率は、放電が起る進入電位０Ｖの場合では７５％、放電が起らず画像形成時帯電電圧とほぼ等しい場合では２５％になるように設定される。
（５）第５の微量付着トナー制御手段
図１３は、第５の微量付着トナー制御手段における動作タイミングである。
第５の微量付着トナー制御手段では、図１３に示すように、ＯＰＣ感光体１が移動中であってかつ画像非形成時（画像形成前、画像形成後、インターイメージの予備動作時）に、ＯＰＣ感光体１に、変化を繰り返すバイアス電圧を印加することによりＯＰＣ感光体１と帯電電極２ａとの間に交番電位が形成される。帯電器２に進入する帯電電位が時間に対して周期的に振幅する交番電圧になるように制御される。つまり、 帯電器２に進入する帯電電位が、ほぼ０Ｖおよび周期的に変化するように設定される。ここで、進入電位を制御するために、画像非形成時に転写帯電器６が用いられる。転写帯電器６で微量付着トナーを制御している間は除電ランプ３がオフされる。この時、現像器５＿１，５＿２は画像形成時のままでオンされるように設定される。転写帯電器６の設定条件は、帯電器２のように微量付着トナーが転移しないように、帯電器２と同一な微粒子が付与される。また、帯電器２には、画像形成時、画像非形成時に係わらず、−１．３ｋＶの直流電圧が印加されるように設定されているため、転写帯電器６の印加電圧を接地（オフ）から＋６５０Ｖ程度とした場合は、ＯＰＣ感光体１の帯電電位は除電され、進入電位はほぼ０Ｖとなり、帯電器２で放電開始電圧以上の電位差が発生し放電が起る。一方、転写帯電器６の印加電圧を−１．３ｋＶした場合は、進入電位が帯電電圧とほぼ等しくなり、放電開始電圧以上にならず放電は起らない。この時の進入電位の波形は、矩形波で、周波数は８ｋＨｚ、一周期内の比率は放電が起る帯電電位０Ｖの場合では７５％、放電が起らず画像形成時帯電電圧とほぼ等しい場合では２５％になるように設定される。尚、転写帯電器６は、ＯＰＣ感光体１の除電または帯電電圧と同電位にすることで、常にＯＰＣ感光体１上の微量付着トナーを転写帯電器６に転移させる電界は生じないため、転写帯電器６の汚れの問題は回避される。
（６）第６の微量付着トナー制御手段
第６の微量付着トナー制御手段は、前述した図１３に示す動作タイミングで制御される。つまり、画像非形成時（画像形成前、画像形成後、インターイメージの予備動作時）に、帯電器２に進入する帯電電位が時間に対して周期的に振幅する交番電圧になるように制御される。つまり、 帯電器２に進入する帯電電位が、ほぼ０Ｖおよび周期的に変化するように設定される。ここで、進入電位の制御は、画像非形成時にＯＰＣ感光体１にバイアスをオン・オフすることにより行なわれ、オフ時は接地電位、オン時は帯電電位相当のバイアスがＯＰＣ感光体１の導体基体１ａに印加される。この時、現像器５＿１，５＿２は画像非形成時のみリトラクトするように設定され、転写帯電装置６にはＯＰＣ感光体１の帯電電位と同じ電位になるように直流電圧が印加される。さらに転写帯電器６には、微量付着トナーが転移しないよう帯電器２と同一な微粒子が付与される。また、帯電器２には、画像形成時、画像非形成時に係わらず、−１．３ｋＶの直流電圧が印加されるため、ＯＰＣ感光体１のバイアスがオフの場合は、進入電位は０Ｖとなり、帯電器２で放電開始電圧以上の電位差が発生し放電が起る。一方、ＯＰＣ感光体１のバイアスが帯電電圧と等しい場合は、進入電位が帯電電圧とほぼ等しくなり、放電開始電圧以上にならず放電は起らない。この時の進入電位の波形は、矩形波で、周波数は８ｋＨｚ、一周期内の比率は放電が起る帯電電位０Ｖの場合では７５％、放電が起らず画像形成時帯電電圧とほぼ等しい場合では２５％になるように設定される。尚、転写帯電器６は、図１１に示す第３の微量付着トナー制御手段における帯電器２の場合と同じ理由により、ＯＰＣ感光体１上にある帯電電位と同極性に帯電された微量付着トナー転移の問題は回避される。
【００２２】
再び図３に戻って説明を行なう。図３に示す帯電器２の帯電電極２ａには、円筒状の可撓性フィルムが用いられている。 このため、ＯＰＣ感光体１への圧力のほとんどは静電吸着力となるため、帯電ロール等のような外部より加圧する接触式の帯電手段に比べ圧力は軽減される。さらに、円筒状の可撓性フィルムであるため、残留トナー等が帯電電極２ａとＯＰＣ感光体１との間に進入しても、応力が分散されるため局部的な高圧力は発生せずに、帯電電極２ａやＯＰＣ感光体１の残留トナーの機械的な力による付着力が下がり、前述した微量付着トナー制御手段による作用と相まって、帯電電極２ａ上の微量トナーの付着強度、剥離性、および微量付着トナーの転写効率が、帯電ロール等に比べ著しく改善される。図３の帯電器２は、可撓性の円筒状フイルム帯電電極２ａの内側に、 前述したように、帯電電極２ａの内周長よりも径の小さい非回転の固定された支持部材２ｂが挿入され、帯電電極２ａがＯＰＣ感光体１との静電吸着力により、ＯＰＣ感光体１の回転方向に引かれるため、帯電電極２ａのプレニップ部が支持部材２ｂの外周に沿うように回転する。その際、 プレニップ部の、帯電電極２ａとＯＰＣ感光体１との間に形成される微小空隙放電領域２ｄの空隙距離が一定に保たれるようにされる。即ち、帯電電極２ａのばたつきをなくし、均一帯電されるように、支持部材２ｂとＯＰＣ感光体１との距離は２００μｍ〜１ ｍｍ、好ましくは５００μｍ以下に設定されている。また、 支持部材２ｂは、 偏心を防止する観点から、非回転することが好ましい。また、可撓性のフィルムとしては、厚みが３０〜２００μｍ、好ましくは５０μｍのものを用いることが望ましい。帯電電極２ａの材料としては、 半導電性の材料で、例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、ＰＥＮ、ＰＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、ＰＦＡ、ＰＶｄＦ、 ＥＴＦＥ、ＣＴＦＥ等の樹脂、 もしくはシリコンゴム、 エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、ニトルゴム等の合成ゴムにカーボンブラックや金属粉末等の導電性の微粉末を混入したものが用いられる。好ましい体積抵抗率としては、１０２ Ω・ｃｍ以下では火花放電を起こしやすく、 １０１２Ω・ｃｍ以上ではドット状の放電不良を起こしやすいため、１０３ Ω・ｃｍ〜１０１０Ω・ｃｍの範囲になるように導電性の微粉末の混入量で体積抵抗率を調整することが好ましい。支持部材２ｂ上部と帯電電極２ａとの間に凸状の空間部２ｇおよびＯＰＣ感光体１の回転方向下流側の、支持部材２ｂと帯電電極２ａとの間に凹状の空間部２ｈが形成されるように、また帯電電極回転補助部材２ｅとＯＰＣ感光体１とにより、帯電電極の外周面を挟み込むように設置することにより、 ＯＰＣ感光体１に帯電電極２ａを十分にニップさせることができる。このような構成にすることで、円筒状の可撓性フィルムは、帯電電極回転補助部材２ｅの駆動アシストを受け、静電吸着力を主体として、ＯＰＣ感光体１と等速に回転する。 また、可撓性フィルムは、帯電ロール等に比べ、密着性が良く、ＯＰＣ感光体１と等速に回転するためマイクロスリップが発生しにくい。このため、やはり前述した微量付着トナー制御手段による作用と相まって、帯電電極２ａ上の微量トナーの付着強度・剥離性及び微量付着トナーの転写効率が、帯電ロール等に比べ著しく改善されることとなる。さらに、密着して回転することにより均一な帯電が行われ、高画質化も同時に達成できる。尚、可撓性フィルムをＯＰＣ感光体１と等速に回転させることが可能であれば、上述した本実施形態に限らず何でも良く適宜変更して差し支えない。
【００２３】
図１４は、本発明の第２実施形態の画像形成装置の模式図である。
図１４に示す画像形成装置２００は、 図１に示す画像形成装置１００を構成する転写帯電器６を中間転写装置１５に入れ替えたたものである。中間転写装置１５は、複数の支持ロール１５ａによって周回可能に支持された中間転写体１５ｂと、ＯＰＣ感光体１上のトナー像を中間転写体１５ｂに転写する転写帯電器１５ｃと、中間転写体１５ｂに、トナーより小粒径の微粒子を一様に転移する微粒子付着装置である現像器１５ｄとを有する。中間転写体１５ｂは、ポリカーボネイト等の樹脂中にカーボンブラックを分散させたものを、厚さ１３５μｍの無端状ベルトにしたもので、電気抵抗は１０５ Ω・ｃｍから１０１０Ω・ｃｍ、好ましくは１０８ Ω・ｃｍである。この中間転写体１５ｂおよびＯＰＣ感光体１は図中に矢印で示す方向に１６０ｍｍ／ｓの周速で駆動される。またこれらの部材にはクリーニング装置が設けられていない。現像器１５ｄは、図２に示す現像器と同じ構成のものである。また、中間転写体１５ｂの下流側には転写ロール１５ｅが配置され、これと対向支持ロール１５ａとの間にバイアス電圧が印加されるようになっており、対向支持ロール１５ａとの間の中間転写体１５ｂを介して図示しない記録用紙を挟み込み、トナー像を記録用紙に転写するものである。
【００２４】
図１５は、本発明の第３実施形態の画像形成装置の模式図である。
図１５に示す画像形成装置３００には、帯電器２進入前におけるＯＰＣ感光体１に対する電位形成手段として、除電手段１６または転写帯電器６が採用されている。あるいは、これら除電手段１６および転写帯電器６の双方を採用してもよい。また、接触式、非接触式どちらでも良いが、振幅を有する潜像電位が鈍らないように接触式の方が好ましい。 この時、 除電手段１６または転写帯電器６には微量付着トナーが転移しないように、帯電電位とほぼ等しい電位から、接地電位もしくは転写電圧と同極性の電圧の電位までが周期的に振動する電圧が印加される。さらに、接触式の除電手段または転写手段の場合は、表面に微粒子を付与することが好ましい。
【００２５】
図１６は、本発明の第４実施形態の画像形成装置の模式図である。
図１６に示す画像形成装置４００では、除電手段や転写手段を用いずに、潜像を形成することなくＯＰＣ感光体１の導電性の基材に、直接的に、時間に対して周期的な振動電圧が電源２ｃにより印加される。このようにして、微量付着トナーを画像形成装置４００の外に排出してもよい。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
本発明の実施例として、第１〜第６の微量付着トナー制御手段を有する第１実施形態の画像形成装置１００、および第１〜第６の微量付着トナー制御手段を有する第２実施形態の画像形成装置２００を製造した。これら画像形成装置１００，２００のＯＰＣ感光体１の表面への微粒子付与は現像器５＿１により行なわれるが、微粒子としては、帯電器２に予め塗布するものと同一な微粒子を用いた。この微粒子は、長軸方向の寸法が約０．１μｍ、 厚さが約０．０５μｍ以下、体積抵抗率が１０１２Ω・ｃｍの不定形（薄片状）の酸化チタン微粒子である。具体的には、磁気ブラシを用い、現像剤に用いるキャリアと酸化チタン微粒子を混合して微粒子供給剤とした。この時、酸化チタン微粒子の被覆率は、１００％になるように調製した。被覆率は下式により算出した値である。
【００２７】
被覆率（％）＝（√３・Ｄ・ρｃ・Ｗｔ）／（２・π・ｄ・ρｔ・Ｗｃ）・１００
ここで、被覆率：ｆ（％）、キャリア平均粒径：Ｄ（ｍ）、酸化チタン微粒子の平均粒径（長軸方向寸法と短軸方向寸法の平均）：ｄ（ｍ）、キャリア比重：ρｃ（＝２．２）、 酸化チタン微粒子の比重：ρｔ（＝４．５）、キャリア重量：Ｗｃ（ｋｇ）、酸化チタン微粒子の重量：Ｗｔ（ｋｇ）である。
【００２８】
このように調製した微粒子供給剤を現像器５＿１に入れ、これを微粒子付与手段として用いた。以下に、プロセスの詳細な条件を示す。
感光ドラム ＯＰＣ（φ８４）
ＲＯＳ： 半導体レーザ（４００ｄｐｉ）
プロセス速度： １６０ｍｍ／ｓ
潜像電位： 背景部＝−６５０Ｖ、画像部＝−１５０Ｖ
帯電器： 接触式回転フィルム
フィルム抵抗＝１０７ Ω／□
（静電吸着力＆外周駆動により回転）
画像形成時電圧＝ＤＣ−１．３ｋＶ（定電圧）
非画像形成時電圧＝微量付着トナー制御手段を参照
感光体流入電流＝−１．２μＡ／ｃｍ
フィルム外径＝φ１２．５
帯電電極回転補助部材の回転速度＝１６０ｍｍ／ｓ
感光体と絶縁性支持部材の対向面距離＝ ２５０μｍ
現像ロール（現像器５＿１，５＿２共通）：
マグネット固定、スリーブ回転式
マグネット磁束密度＝５００Ｇ（スリーブ上）
スリーブ外径＝φ２５
感光体とスリーブの対向面の距離＝ ５００μｍ
現像バイアス（現像器５＿１，５＿２共通）：
ＤＣ−５００Ｖ、ＡＣ１．５ｋＶｐ−ｐ（８ｋＨｚ）
転写条件： 接触式ロール転写
画像形成時電圧＝ＤＣ＋５００Ｖ（定電圧）
非画像形成時電圧＝微量付着トナー制御手段を参照
ロール径＝Φ１８．７
転写ロール表面に帯電装置と同一の微粒子を塗布
総荷重５００ｇ
さらに、 本実施例で使用した現像剤の詳細は、次の通りである。
（１）トナー：
ポリエステル（数平均分子量：４３００、重量平均分子量：９８００、Ｔｇ＝５８゜Ｃ）９４ｗｔ％、シアニンブルー４９３８（大日精化）６ｗｔ％を混練粉砕し、平均粒径７μｍの着色粒子とした。平均粒径は、コールターカウンタ（ コ―ルター社） で測定した値である。 この着色粒子に対し、ＯＰＣ感光体１および帯電電極２ａに塗布した不定形微粒子と同じ酸化チタン微粒子（平均粒径０．０７５μｍ）をトナー表面積に対する被覆率％の割合で外添し、負極性に帯電するするようにサイアントナーを仕込んだ。尚、被覆率は下式より求めた。
【００２９】
ｆ（％）＝（√３・ｄｔ・ρｔ・Ｗａ）／（２・π・ｄａ・ρａ・Ｗｔ）・１００
ここで、被覆率：ｆ（％）、トナー平均粒径：ｄｔ（ｍ）、酸化チタン微粒子の平均粒径（長軸方向寸法と短軸方向寸法の平均）：ｄａ（ｍ）、トナー比重：ρｔ（＝１．０）、 酸化チタン微粒子の比重：ρａ（＝４．５）、トナー重量：Ｗｔ（ｋｇ）、酸化チタン微粒子の重量：Ｗａ（ｋｇ）とする。
（２）キャリア：
スチレン−アクリル共重合体（数平均分子量：２３０００、重量平均分子量：９８０００、Ｔｇ＝７８゜Ｃ）３０ｗｔ％、カーボンブラック（塩基性カーボンブラック：ｐＨ＝８．５）３ｗｔ％、粒状マグネタイト（ 最大磁化８０ｅｍｕ／ｇ、粒径０．５μｍ） ６７ｗｔ％を混練、粉砕、分級して平均粒径４５μｍのキャリアを製作した。キャリアの比重は２．２であった。平均粒径は、マイクロトラック（日機装社製）で測定した値である。帯電極性は正極性であり、電気抵抗値は、１０１２Ω・ｃｍであった。
（３）現像剤：
上記に示すトナーとキャリアを混合させて現像剤を仕込んだ。この時の現像剤中のトナー濃度（ＴＣ：Ｔｏｎｅｒ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）は１５ｗｔ％、現像剤中のトナーの帯電量は、−１５〜−２０μＣ／ｇであった。尚、ＴＣは下式により求めた。
【００３０】
ＴＣ（％）＝｛現像剤中に含まれるトナーの重量（ｇ）｝／｛現像剤総重量（ｇ）｝・１００
本実施例の効果を確認するため、６万枚（ Ａ３縦） の連続ランニングテストを実施した。環境条件は、２２゜Ｃ／５５％ＲＨ，２８゜Ｃ／８５％ＲＨ，１０゜Ｃ／３３％ＲＨとし、各環境にて２万枚づつランを行った。また、ジャム時の帯電器汚れを想定して、１千枚ごとに１回の割合で帯電器に未転写トナーを通過させた。評価は以下の項目について実施した。
（１）帯電電位均一性、（２）帯電器汚れによる画質低下（Ｃｉｎ２０％のハーフトーン）、（３）残留トナーおよび帯電器付着トナー転移によるポジ・ネガゴースト画像の発生（４）帯電電位の経時変動、（ ５） 帯電器表面トナー汚れ濃度（テープ転写濃度）
この時、ランニング時の原稿は、全面に１０ポイントの和文が印刷されたものを用いた。上記の条件にて、第１〜第６の微量付着トナー制御手段を有する第１の画像形成装置１００および第１〜第６の微量付着トナー制御手段を有する第２の画像形成装置２００について、それぞれ評価を行なった。また従来の、帯電ロールを有する画像形成装置（図８参照）についても評価を行なった。
【００３１】
図１７は、第１〜第６の微量付着トナー制御手段を有する第１の画像形成装置および第１〜第６の微量付着トナー制御手段を有する第２の画像形成装置と、従来の画像形成装置との評価結果を示す図である。
（１）の帯電電位均一性については、図１７に示すように、第１，第２の画像形成装置では１０Ｖ以下であったが、従来の画像形成装置では５０Ｖ以上と高かった。また（２）の帯電器汚れによる画質低下については、第１，第２の画像形成装置では画質の低下が見られなかったが、従来の画像形成装置では濃度低下が発生したり異常放電による白抜けが発生した。さらに（３）のポジ・ネガゴースト画像の発生については、第１，第２の画像形成装置ではポジ・ネガゴースト画像の発生は見られなかったが、従来の画像形成装置ではポジ・ネガともにゴースト画像が発生した。また（４）の帯電電位の経時変動については、第１，第２の画像形成装置では２０Ｖ以下であったが、従来の画像形成装置では１００Ｖ以上と高かった。さらに（ ５） の帯電器表面のトナー汚れ濃度においては、第１，第２の画像形成装置では０．０１もしくは０．０１以下と低かったが、従来の画像形成装置では０．８〜１．０と高かった。このように本実施例の画像形成装置は、 従来の画像形成装置と比べて（１）から（５）全ての点で優れていた。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、 長期にわたり安定した高画質が得られ、 しかも、 廃棄トナーの発生量が少なく、 帯電器ライフおよび現像剤ライフが長く、かつエネルギーの高効率化が図られた、環境に優しいクリーナレス方式の画像形成装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の第１実施形態を示す模式図である。
【図２】図１に示す画像形成装置に備えられた現像器を拡大して示す図である。
【図３】図１に示す画像形成装置に備えられた帯電器とＯＰＣ感光体の詳細図である。
【図４】図３に示す帯電電極の断面図である。
【図５】接触式の帯電器および非接触式の帯電器によるトナー帯電量と付着力の関係を示す図である。
【図６】微粒子付着状態を示す概略図である。
【図７】微粒子の体積抵抗率による帯電性の相違を示すグラフである。
【図８】図１に示す画像形成装置１００と比較するための、従来の画像形成装置を示す図である。
【図９】第１の微量付着トナー制御手段における動作タイミングである。
【図１０】第２の微量付着トナー制御手段における動作タイミングである。
【図１１】第３の微量付着トナー制御手段における動作タイミングである。
【図１２】第４の微量付着トナー制御手段における動作タイミングである。
【図１３】第５の微量付着トナー制御手段における動作タイミングである。
【図１４】本発明の第２実施形態の画像形成装置の模式図である。
【図１５】本発明の第３実施形態の画像形成装置の模式図である。
【図１６】本発明の第４実施形態の画像形成装置の模式図である。
【図１７】第１〜第６の微量付着トナー制御手段を有する第１の画像形成装置および第１〜第６の微量付着トナー制御手段を有する第２の画像形成装置と、従来の画像形成装置との評価結果を示す図である。
【符号の説明】
１ ＯＰＣ感光体
１ａ 導体基体
１ｂ 電荷発生層
１ｃ 電荷輸送層
２ 帯電器
２ａ 帯電電極
２ｂ 絶縁性支持部材
２ｃ 電源
２ｄ 微小空隙放電領域
２ｅ 帯電電極回転補助部材
２ｆ 帯電電圧付与部材
２ｇ，２ｈ 空間部
２ｊ，６２ 微粒子
３ 除電ランプ
４ 露光装置
５＿１，５＿２，５ｄ 現像器
６ 転写帯電器
７ 剥離帯電器
９ 用紙搬送路
１０ 用紙搬送ベルト
１１ 現像スリーブ
１２ マグネットロール
１３ パドル
１４ 現像剤層層厚規制部材
１５ 中間転写装置
１５ａ 支持ロール
１５ｂ 中間転写体
１５ｃ 転写帯電器
１５ｅ 転写ロール
１６ 除電手段
１００，２００，３００，４００ 画像形成装置
Claims (5)
- 循環的に移動しながら表面に静電画像が形成される潜像担持体を有し、該潜像担持体上に形成された潜像をトナーで現像してトナー像を得、該トナー像を直接に、あるいは中間転写体を経由して所定の記録媒体に転写して該記録媒体上に定着することにより、該記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
前記潜像担持体表面に接触する接触帯電部材を有し該接触帯電部材に所定の帯電電圧を印加することにより該潜像担持体表面を帯電する帯電手段と、
前記接触帯電部材と前記潜像担持体との間に所定の電位を形成することにより該接触帯電部材に付着したトナーを該潜像担持体に転移させるクリーニング手段と、
前記潜像担持体表面および前記接触帯電部材表面に、前記トナーの粒径よりも小粒径、かつ１０ 6 Ω・ｃｍ以上１０ 12 Ω・ｃｍ以下の体積抵抗率を有する粒子を分布させる粒子供給手段とを備え、
前記クリーニング手段は、前記潜像担持体が移動中であってかつ画像非形成時に、前記接触帯電部材に、放電開始電圧以下、かつ前記帯電電圧とは逆極性の電圧を印加するものであることを特徴とする画像形成装置。 - 循環的に移動しながら表面に静電画像が形成される潜像担持体を有し、該潜像担持体上に形成された潜像をトナーで現像してトナー像を得、該トナー像を直接に、あるいは中間転写体を経由して所定の記録媒体に転写して該記録媒体上に定着することにより、該記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
前記潜像担持体表面に接触する接触帯電部材を有し該接触帯電部材に所定の帯電電圧を印加することにより該潜像担持体表面を帯電する帯電手段と、
前記接触帯電部材と前記潜像担持体との間に所定の電位を形成することにより該接触帯電部材に付着したトナーを該潜像担持体に転移させるクリーニング手段と、
前記潜像担持体表面および前記接触帯電部材表面に、前記トナーの粒径よりも小粒径、かつ１０ 6 Ω・ｃｍ以上１０ 12 Ω・ｃｍ以下の体積抵抗率を有する粒子を分布させる粒子供給手段とを備え、
前記クリーニング手段は、前記潜像担持体が移動中であってかつ画像非形成時に、前記接触帯電部材に、放電開始電圧以上、かつ前記帯電電圧と同極性の電圧を印加するものであることを特徴とする画像形成装置。 - 循環的に移動しながら表面に静電画像が形成される潜像担持体を有し、該潜像担持体上に形成された潜像をトナーで現像してトナー像を得、該トナー像を直接に、あるいは中間転写体を経由して所定の記録媒体に転写して該記録媒体上に定着することにより、該記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
前記潜像担持体表面に接触する接触帯電部材を有し該接触帯電部材に所定の帯電電圧を印加することにより該潜像担持体表面を帯電する帯電手段と、
前記接触帯電部材と前記潜像担持体との間に所定の電位を形成することにより該接触帯電部材に付着したトナーを該潜像担持体に転移させるクリーニング手段と、
前記潜像担持体表面および前記接触帯電部材表面に、前記トナーの粒径よりも小粒径、かつ１０ 6 Ω・ｃｍ以上１０ 12 Ω・ｃｍ以下の体積抵抗率を有する粒子を分布させる粒子供給手段とを備え、
前記クリーニング手段は、前記潜像担持体が移動中であってかつ画像非形成時に、前記接触帯電部材に、放電開始電圧以下、かつ前記帯電電圧とは逆極性の電圧と、放電開始電圧以上、かつ前記帯電電圧と同極性の電圧とを交互に繰り返す交番電圧を印加するものであることを特徴とする画像形成装置。 - 循環的に移動しながら表面に静電画像が形成される潜像担持体を有し、該潜像担持体上に形成された潜像をトナーで現像してトナー像を得、該トナー像を直接に、あるいは中間転写体を経由して所定の記録媒体に転写して該記録媒体上に定着することにより、該記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
前記潜像担持体表面に接触する接触帯電部材を有し該接触帯電部材に所定の帯電電圧を印加することにより該潜像担持体表面を帯電する帯電手段と、
前記接触帯電部材と前記潜像担持体との間に所定の電位を形成することにより該接触帯電部材に付着したトナーを該潜像担持体に転移させるクリーニング手段と、
前記潜像担持体表面および前記接触帯電部材表面に、前記トナーの粒径よりも小粒径、かつ１０ 6 Ω・ｃｍ以上１０ 12 Ω・ｃｍ以下の体積抵抗率を有する粒子を分布させる粒子供給手段とを備え、
前記クリーニング手段は、前記潜像担持体が移動中であってかつ画像非形成時に、前記潜像担持体に、該潜像担持体の移動方向に変化を繰り返す電位分布を形成することにより、該潜像担持体と前記接触帯電部材との間に交番電位を形成するものであることを特徴とする画像形成装置。 - 循環的に移動しながら表面に静電画像が形成される潜像担持体を有し、該潜像担持体上に形成された潜像をトナーで現像してトナー像を得、該トナー像を直接に、あるいは中間転写体を経由して所定の記録媒体に転写して該記録媒体上に定着することにより、該記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
前記潜像担持体表面に接触する接触帯電部材を有し該接触帯電部材に所定の帯電電圧を印加することにより該潜像担持体表面を帯電する帯電手段と、
前記接触帯電部材と前記潜像担持体との間に所定の電位を形成することにより該接触帯電部材に付着したトナーを該潜像担持体に転移させるクリーニング手段と、
前記潜像担持体表面および前記接触帯電部材表面に、前記トナーの粒径よりも小粒径、かつ１０ 6 Ω・ｃｍ以上１０ 12 Ω・ｃｍ以下の体積抵抗率を有する粒子を分布させる粒子供給手段とを備え、
前記クリーニング手段は、前記潜像担持体が移動中であってかつ画像非形成時に、前記潜像担持体に、変化を繰り返すバイアス電圧を印加することにより、該潜像担持体と前記接触帯電部材との間に交番電位を形成するものであることを特徴とする画像形成装置。
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