JP4154168B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像形成装置に関するものである。より詳しくは、クリーナーレスの画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１２に、従来例としての、クリーナーレスの電子写真画像形成装置の一例の概略構成を示した。
【０００３】
１は像担持体としての電子写真感光体であり、通常ドラム状（以下、感光ドラムと記す）とされ、矢印方向に所定の周速度にて回転駆動される。この回転感光ドラム１は一次帯電器３にて一様に帯電される。
【０００４】
本例において一次帯電器３は、接触帯電部材として帯電ローラ（導電性ローラ）を用いた接触帯電器である。ａは帯電ニップ部である。この帯電ローラ３に対して電源６から直流電圧と交流電圧の所定の重畳電圧が印加されることで、感光ドラム１の周面が所定の極性・電位に一様に接触帯電処理される。
【０００５】
次に外部装置より入力された画像情報に対応して露光装置４より感光ドラム１上に露光位置ｂにおいて光照射を行い、潜像を形成する。
【０００６】
この感光ドラム１上の静電潜像は、現像装置２の現像部位ｃにおいて、一次帯電器３の印加電圧と同極性の摩擦帯電極性を有する現像剤（以下、トナーと記す）Ｔによりトナー像として可視像化される。
【０００７】
本例において現像装置２は磁性一成分現像装置である。この現像装置２は、トナー収納容器内のトナーＴをトナー送り部材２３で送り出し、固定磁石を内蔵した現像剤担持体（以下現像ローラという）２１を回転させると伴に、該現像ローラ表面の現像剤を規制する現像剤規制部材（以下現像ブレードという）２２によって摩擦帯電電荷を付与したトナー層を該現像ローラ２１の表面に形成する。感光ドラム１と現像ローラ２１は図中の矢印方向のように順方向に回転させ、両者の間には所定のギャップをもたせている。
【０００８】
現像ローラ２１には、電源８から直流電圧と交流電圧の重畳電圧が印加され、電荷付与した現像ローラ２１上のトナーを前記静電潜像に応じて感光ドラム１へ転移させることによってトナー像を形成して可視像化する。
【０００９】
そして、前記トナー像の形成と同期して、被転写部材（記録媒体）としての紙（転写材）Ｐをカセットからピックアップローラ１０からなる搬送手段によって搬送し、転写帯電器（転写ローラ）５にて前記トナー像は転写ニップ部ｄにおいて転写材Ｐに転写される。転写材Ｐは感光ドラム１より分離され、続いて定着装置９に搬送されて、トナー像が固着像として定着される。
【００１０】
また、転写帯電器５で転写されずに残った感光ドラム１上の現像剤Ｔは、次工程以降の現像時、即ち引き続き感光ドラム１を帯電し、露光して潜像を形成し、磁性一成分現像装置２において、トナー像を形成する際、それと同時に磁性一成分現像装置２に回収する。これを「現像同時クリーニング」と呼ぶ。
【００１１】
ここで、現像同時クリーニングの機構について説明する。すなわち、前記転写手段後に感光ドラム上に残留したトナーを次工程以降の現像時、即ち引き続き感光体を帯電し、潜像を形成し、該潜像の現像時にかぶり取りバイアス（現像手段に印加する直流電圧と感光ドラムの表面電位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る（特開平１０−３０７４５６号公報等）。
【００１２】
一般にクリーナーレスシステムと呼ばれるこの方法によれば、転写残トナーは現像手段に回収されて次工程以降に再用されるため、廃トナーをなくし、メンテナンスに手を煩わせることも少なくすることができる。
【００１３】
また、クリーナーレスであることから、スペース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。
【００１４】
また、帯電手段には直接注入機構を用いている。これは、中抵抗の接触帯電部材が感光ドラムに接触して、直接感光体表面に電荷注入を行うものである。
【００１５】
次に、前記接触帯電部材（帯電ローラ）３を使用するクリーナーレス方式の画像形成装置における帯電部材３及び転写部材（転写ローラ）５のクリーニングについて説明する。
【００１６】
接触帯電部材を使用しているため、転写手段部にて転写されずに感光ドラム１上に取り残される転写残トナーは、一度帯電部材３に取り込まれることになる。一般的にトナーは絶縁物質であるため、帯電部材３にトナーが多量に存在すると、帯電不良の原因になってしまう。そこで、帯電部材３に吐き出しバイアスを印加して、入り込んだ転写残トナーを再度感光ドラム１へ戻している。その後、現像手段２まで到達した転写残トナーは、現像手段２による回収バイアスによって、現像器内に戻される。
【００１７】
また、転写手段５としてスポンジのように粉体保持能力を有する材質を使用している場合、被転写部材Ｐが無い状況において感光ドラム１上に存在するトナーを転写部材５が捕獲し、被転写部材Ｐである紙のコバ汚れの原因となってしまう。そこで、転写部材５に吐き出しバイアスを印加して、入り込んだ転写残トナーを再度感光ドラム１へ戻している。その後、上記と同様に吐き出されたトナーを現像手段２による回収バイアスによって、現像器内に戻している。
【００１８】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら上記した帯電部材３と転写部材５に吐き出しバイアスを印加してクリーニングを行う画像形成装置の場合、帯電部材３及び転写部材５に付着したトナーや粉体粒子のクリーニングが不完全な場合があった。その場合、画像形成動作を繰り返すと、かぶり、画像ムラ、遮光そして、紙コバ汚れという画像不良を発生させる。以下にそれら画像不良の発生原因を示す。
【００１９】
１）画像ムラ
一般的にトナーは絶縁物であるため、帯電部材３と感光ドラム１の接触部ａに存在してしまうと、感光ドラム表面の帯電がさえぎられてしまう。その結果、感光ドラム上のトナー像にムラが生じてしまい、その部分が、画像ムラと呼ばれる画像不良となる。この画像ムラは、帯電部材３に転写残トナーが蓄積されていくと非常に発生し易い。
【００２０】
２）かぶり
帯電部材３に取り込まれたトナーは帯電部材が回動することにより、トナーの外添剤が埋め込まれたり、剥がれたりするトナー劣化が生じ、それに伴い、トナーの帯電能力が低下する。そのようなトナーが感光ドラム１上にこぼれると、現像器に回収バイアスを印加しても現像器へ戻ることはなく、そのまま被転写部材（紙等）Ｐ上に転写されてしまう。このトナーが潜像領域以外に存在するときかぶりという画像不良となる。そして、上記かぶりトナーは、転写部ｄに被転写部材Ｐである紙等が無い場合、転写部材５に取り込まれてしまう。かぶりトナーが増加すると比例して転写部材５内トナーも増加し、紙のコバ汚れが発生し易くなる。
【００２１】
３）遮 光
これは、帯電ローラ後の感光ドラム表面上にトナーや導電性粉体が多量に存在すると、露光を遮ってしまう。そのため、遮られた位置にはトナー像が形成されないという画像不良である。このように、帯電部材に取り込まれるトナーが多いと画像不良の原因となってしまう。
【００２２】
ここで、従来のクリーニング方法で何故クリーニングが不完全になるのかを図１３を用いて以下に説明する。図１３は負帯電極性トナーを用いた上記画像形成装置におけるクリーニング時の電位モデル図である。
【００２３】
図中のＶｎは帯電ローラに印加されている電位、Ｖｄは感光ドラムの暗電位、Ｖｔは転写バイアス、Ｖｄｔは帯電と転写バイアスが印加されている時の転写と帯電の間の感光ドラム電位である。
【００２４】
Ｖｎ＝−６２０〜−７２０Ｖ（交流電圧）
Ｖｄ＝−６００Ｖ
Ｖｔ＝−１０００Ｖ
Ｖｄｔ≒−７００Ｖ
である。
【００２５】
図示したように、転写位置ｄにおいて、転写部材５上のトナーは感光ドラム電位Ｖｄｔ上に吐き出される。その後、Ｖｄｔのまま帯電部材３と感光ドラム１との接触部である帯電ニップ部ａに達する。帯電位置ａにおいて、感光ドラム表面電位が通常の−６００Ｖならば、平均電圧Ｖｎの帯電部材３内のトナーは感光ドラム１へ移動するが、感光ドラム表面電位はＶｄｔのままであるため、帯電部材３内トナーはそのままで、転写部材５から吐き出されたトナーが帯電部材３に取り込まれてしまう場合がある。
【００２６】
この現象は特に、高印字率画像プリントのジャム時に影響し、ジャム後にかぶりが非常に発生し易い。それは、ジャム時の感光ドラム１上には、多量のトナーが存在し、それらのほとんどが、帯電部材３、及び転写部材５に取り込まれてしまうためである。
【００２７】
そこで、本発明の目的は、像担持体に対して接触する帯電部材を有した現像同時クリーニングを行う方式の画像形成装置において、画像形成動作を繰り返し行ったときや、ジャム等の通紙不良が発生した場合においても、上記した画像不良の発生を低減させる画像形成装置を提供することにある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を特徴とする画像形成装置である。
【００２９】
（１）像担持体と、
前記像担持体に接触して像担持体を所定の電位に帯電させる帯電部材と、
前記像担持体の帯電面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
像担持体上に形成した静電潜像に像担持体と対向する現像剤担持体に所定の印加電圧を与えることで現像剤を像担持体へ供給して可視化せしめる現像手段と、
前記像担持体上に形成された現像剤像を被転写部材に転写させる転写部材と、
を有し、前記現像剤像を前記被転写部材に転写させた後に前記像担持体上に残留する現像剤を前記現像手段が回収する画像形成装置において、
前記転写部材に前記現像剤の帯電極性と同極性の電圧を印加して、転写部材上の現像剤を前記像担持体上に移動させ、該転写部材の電圧によって生じる前記像担持体の表面電位の変化領域が前記帯電部材を通過した後、前記帯電部材に印加される電圧を、画像形成時に印加される電圧と異なり、前記帯電部材上の現像剤が前記像担持体上に移動する前記現像剤の帯電極性と同極性の電圧にして、前記像担持体上に戻された該現像剤を前記現像手段が随時回収するというクリーニング工程を有することを特徴とする画像形成装置。
【００３０】
この構成により、現像同時回収を行うクリーナーレスシステムという構成を有する画像形成装置の帯電部材と転写部材の清掃を効率良く行うことができ、かぶりと画像ムラ、遮光等の画像不良を低減できる。
【００３１】
（２）前記帯電部材は、表面に発泡体のように空間領域が存在し、前記像担持体との間に速度差を持つことを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。
【００３２】
上記構成により、帯電部材に転写残現像剤保持力が発生するため、吐き出す現像剤量を制御できる。それによって、さらなる画像不良の低減が可能となる。
【００３３】
（３）像担持体と、
前記像担持体に接触して像担持体を所定の電位に帯電させる帯電部材と、
前記像担持体の帯電面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記像担持体に対向する位置に現像剤を担持して搬送する現像剤担持体を有し、前記像担持体と前記現像剤担持体との間にギャップを設け、前記現像剤担持体に、直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアスを印加することで、前記現像剤を前記像担持体と前記現像剤担持体とのギャップ中で飛翔させて、像担持体上に前記現像剤を供給して前記静電潜像を可視化せしめる現像手段と、
を有し、前記現像剤像を前記被転写部材に転写させた後に前記像担持体上に残留する現像剤を前記現像手段が回収する画像形成装置において、
前記転写部材に前記現像剤の帯電極性と同極性の電圧を印加して、転写部材上の現像剤を前記像担持体上に移動させ、該転写部材の電圧によって生じる前記像担持体の表面電位の変化領域が前記帯電部材を通過した後、前記帯電部材に印加される電圧を、画像形成時に印加される電圧と異なり、前記帯電部材上の現像剤が前記像担持体上に移動する前記現像剤の帯電極性と同極性の電圧にして、前記像担持体上に戻された該現像剤を前記現像手段が随時回収するというクリーニング工程を有することを特徴とする画像形成装置。
【００３４】
上記の構成により、（１）の効果と、さらに現像同時クリーニングにおける現像器の地かぶりを低減できる。
【００３５】
（４）前記現像剤として、トナーと導電性粉体の混合剤を用い、前記帯電部材と前記像担持体との接触部に前記導電性粉体が介在しており、前記帯電部材は、前記像担持体上に付着して前記接触部に搬送されてきた前記導電性粉体を捕獲することにより、前記現像手段からの前記導電性粉体の供給を受けて帯電を繰り返し行うことを特徴とする（３）に記載の画像形成装置。
【００３６】
上記の構成により、画像形成動作を繰り返し行っても、安定した高画質画像を提供することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００３８】
〈実施例１〉
本実施例１における画像形成装置を図１に示す。この画像形成装置は前述した図１２の画像形成装置と同様に、帯電手段が接触帯電部材（像担持体としての感光ドラム１に接触して感光ドラムを所定の電位に帯電させる帯電部材）として帯電ローラ３を用いた接触帯電器であり、現像手段が磁性一成分現像装置である、現像同時クリーニング方式（クリーナーレス）の電子写真プリンタである。図１２の画像形成装置と同じ構成部材・部分には同一の符号を付して再度の説明を省略する。
【００３９】
本実施例の画像形成装置において、接触帯電部材としての帯電ローラ３は、芯金上に可撓性部材であるゴムあるいは発泡体の１０4〜１０7Ω・ｃｍ程度の抵抗を持つ中抵抗層を形成することにより形成される。中抵抗層は樹脂、硫化剤、発泡剤等により処方され、ローラ状に形成した。
【００４０】
像担持体としての感光ドラム１は、導電性（アルミニウム）のドラム基体上に、下引き層、荷電発生層、荷電輸送層の順に重ねて塗工された有機感光体ドラムである。
【００４１】
感光ドラム１と対向する現像剤担持体としての現像ローラ２１は、固定した複数のＮ・Ｓ極を持つマグネットロールを内蔵した非磁性体の現像ローラとした。現像ローラ２１にはアルミ素管上にコート剤を施し適度な粗さを設けている。
【００４２】
トナー規制部材としての現像ブレード２２は、弾性部材であるウレタンと金属板金を張り合わせた板状部材の現像ブレードとした。
【００４３】
転写手段５は、導電性及び弾性の転写ローラ（転写部材）とした。
【００４４】
また、本実施例の画像形成装置においては、感光ドラム１、帯電ローラ３、現像装置２の３つのプロセス機器を一括して画像形成装置本体に対して着脱自在のプロセスカートリッジ５０としてある。
【００４５】
帯電ローラ３に対する帯電バイアス印加用の電源６は、第1電源６ａと第２電源６ｂを備え、スイッチ６ｃにより該両電源の切換えがなされる。スイッチ６ｃが第1電源６ａ側に切換えられることで帯電ローラ３には所定の直流バイアスが印加される。スイッチ６ｃが第２電源６ｂ側に切換えられることで帯電ローラ３には直流電圧と交流電圧の所定の重畳バイアスが印加される。
【００４６】
また、現像ローラ２１に対する現像バイアス印加用の電源８は、第1電源８ａと第２電源８ｂを備え、スイッチ８ｃにより該両電源の切換えがなされる。スイッチ８ｃが第1電源８ａ側に切換えられることで現像ローラ２１には直流電圧と交流電圧の所定の重畳バイアスが印加される。スイッチ８ｃが第２電源６ｂ側に切換えられることで現像ローラ２１には第1電源８ａとは異なる直流電圧と交流電圧の所定の重畳バイアスが印加される。
【００４７】
また、転写ローラ５に対する転写バイアス印加用の電源７は、第1電源７ａと第２電源７ｂを備え、スイッチ７ｃにより該両電源の切換えがなされる。スイッチ７ｃが第1電源７ａ側に切換えられることで転写ローラ３にはトナーの帯電極性と逆極性のプラスの所定電位の直流バイアスが転写バイアスとして印加される。スイッチ７ｃが第２電源７ｂ側に切換えられることで転写ローラ５にはトナーの帯電極性と同極性のマイナスの所定電位の直流バイアスが、転写ローラ上（転写部材上）のトナーを感光ドラム上に移動させるトナー吐き出しバイアスとして印加される。
【００４８】
上記帯電バイアス印加用の電源６の電源切換えスイッチ６ｃと、上記現像バイアス印加用の電源８の電源切換えスイッチ８ｃと、転写バイアス印加用の電源７の電源切換えスイッチ７ｃの切換え制御は不図示の制御回路により所定のシーケンスプログラムに従って関連してなされる。
【００４９】
感光ドラム１は矢印方向に所定の周速度にて回転駆動される。帯電ローラ３は感光ドラム１に対して所定の押圧力を持って当接させ、所定幅の帯電ニップ部ａを形成させて配設してある。この帯電ニップ部ａにおいて感光ドラム１の回転方向に対してカウンター方向に周速差（速度差）にして１５０％の速さで回転駆動させる。
【００５０】
画像形成時において、帯電バイアス印加用の電源６の電源切換えスイッチ６ｃは第１電源６ａ側に切換え制御されて帯電ローラ３には−６００Ｖの直流帯電バイアスが印加され、感光ドラム表面が所定の帯電電位に一様に帯電される。
【００５１】
そして、この帯電した感光ドラム１（感光ドラムの帯電面）に対して光学手段（潜像形成手段）４からレーザー光をカートリッジ枠体５１に設けられた露光開口部５２を介して露光して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像手段である現像装置２によってトナー像として可視化する。
【００５２】
この現像装置２は一成分磁性ネガトナーを用いたジャンピング現像方式（現像剤を像担持体と現像剤担持体とのギャップ中で飛翔させて、像担持体上に現像剤を供給して静電潜像を可視化せしめる現像手段）の反転現像装置である。トナー収納容器内のトナーＴをトナー攪拌部材２３で送り出し、現像ローラ２１を回転させると共に、該現像ローラ表面のトナーを規制する現像ブレード２２によって摩擦帯電電荷を付与したトナー層を該現像ローラ２１の表面に形成し、そのトナーを前記静電潜像に応じて感光ドラム１へ転移させることによってトナー像（現像剤像）を形成して可視像化する。
【００５３】
そして、転写バイアス印加用の電源７から転写ローラ５に前記トナー像と逆極性の電圧を印加して感光ドラム上（像担持体上）のトナー像を紙Ｐに転写する。
【００５４】
転写されずに感光ドラム１上に残留したトナーは現像装置２によって、現像装置内に回収される。なお、現像ローラ２１と感光ドラム１とのギャップを２００μｍとした。
【００５５】
次に、本実施例における画像形成装置の動作について図２、３を用いて説明する。図２に本実施例の画像形成装置のシーケンスチャートを示す。図３に本実施例の清掃時における動作モデル図を示す。
【００５６】
画像時終了後（画像形成工程終了後）に転写部材５と帯電ローラ３の清掃を行うため（この時を以下清掃時と呼ぶ）図２に示すように、清掃時開始後、まず、転写部材５に吐き出しバイアスとして−１ｋＶの直流電圧を印加する。そして、転写部材５に−１ｋＶを印加した影響から感光ドラム表面電位が変化する（像担持体の表面電位の変化領域：以下、転写電位段差と呼ぶ）。図３中の点線の波線で示した「転写吐き出しバイアスによる電位段差」である。その電位段差が帯電ローラ３を通過した後（図２中Ｔｔ後、図３中「転写による電位段差Ａ」）に、帯電吐き出しバイアスとして−６２０〜−７２０Ｖの交流電圧を印加する。なお、現像バイアスは、転写電位段差が現像部ｃに到達（図２中Ｔｄ後）してから帯電バイアスを印加した領域が終了（図２中Ｔｎ）するまで、回収バイアスとして、交流電圧０Ｖ〜−９００Ｖと直流電圧平均値−５５０Ｖを重畳させたものを印加する。
【００５７】
上記の清掃工程は、画像時と次の画像時の間、つまり紙間と、画像形成装置本体起動時やジャム発生など、一度感光ドラム駆動が停止して次に駆動を開始した直後に行うものとする。
【００５８】
次に、本実施例の作用を図４に基づいて説明する。図４は清掃時の転写位置ｄ、帯電位置ａにおけるトナーの挙動を示すモデル図である。
【００５９】
上記したクリーニング工程により、図４に示すように、転写位置ｄでは−１ｋＶ印加しているため、転写部材５に付着のトナーは感光ドラム１上に戻される。そのトナーは帯電位置ａにて、一度、帯電ローラ３に入り込む場合もあるが、感光ドラム電位は通常の−６００Ｖであるので帯電吐き出しバイアス−６２０〜−７２０Ｖの交流電圧によって帯電ローラ３に付着していたトナーも同時に感光ドラム１上に戻される。その後、現像領域ｃにて回収バイアスによって、現像器内に戻される。
【００６０】
次に本実施例の効果を従来のクリーニング工程と比較して説明する。
【００６１】
従来のクリーニング工程とは、転写部材５と帯電ローラ３のクリーニングバイアスを同時に印加しているものである。
【００６２】
比較実験１として、上記説明した画像形成装置に印字率４％の画像を２０００枚通紙した。この時の画質レベルを比較した。ここでいう画質レベルとは、かぶり、画像ムラ、遮光がともに目視で全く確認できない時がレベル１０であり、反射光によるかぶり測定値平均（測定器PEFLECTMETER TC-6DS）が３％以上で画像ムラ、遮光が目立つという場合がレベル１、レベル９から２までは、かぶり、画像ムラ、遮光の発生頻度に応じて決定したものである。
【００６３】
図５に比較実験１の結果である耐久枚数と画質レベルの関係を示す。図５に示すように、１２００枚を過ぎてから従来の工程の画質レベルが下がり、２０００枚では、本実施例の工程の方が画質レベルの低下が少ないことが解る。
【００６４】
比較実験２として、上記通紙耐久時の１００、５００、１０００、１５００、２０００枚時に全面黒画像の印字中に強制ジャムを発生させ、その後全面白画像を印字する。その時の白画像における画質レベルを評価した。図６に比較実験２の結果を示す。図６に示すように、従来の工程では、ほとんど画質レベル１であったが、本実施例の工程では、画質レベルが５以上であった。
【００６５】
以上のように、本発明は、画像形成動作を繰り返し行った場合や、ジャム等の通紙不良が起こった場合にかぶり、画像ムラそして遮光という画像不良を低減可能とした。
【００６７】
〈実施例２〉
図７は本実施例における画像形成装置の概略構成図である。本実施例における画像形成装置は、前記実施例１の画像形成装置（図１）との対比において、現像装置２の現像剤としてトナーＴに所定の割合で導電性粉体Ｃを混合したもの（トナーと導電性粉体の混合剤）を用いた点で異なり、その他の装置構成は実施例１の画像形成装置と同じである。実施例１に係るものと同一の機能を有するものについては同一符号を付しその説明を省略する。
【００６８】
本実施例２において、現像装置２の現像剤Ｔに混合した導電性粉体Ｃは感光ドラム１面の静電潜像の現像時にトナーと共に感光ドラム１面に付着し、感光ドラムの回転で転写ニップ部ｄを通って帯電ニップ部ａに持ち運ばれて帯電ローラ３の面に捕獲されることで帯電ローラ３の周面に供給される。この導電性粉体Ｃは帯電ローラと感光ドラムのニップ部に介在して帯電促進材として機能し、クリーナーレス方式において、画像形成動作を繰り返し行っても安定した感光ドラム帯電機構を可能にするものである。
【００６９】
本実施例の画像形成装置の構成及び動作については、実施例１と同様であるために省略する。本実施例２で使用する感光ドラム、帯電ローラ及び、導電性粉体に関して、以下に説明する。
【００７０】
感光ドラム１は、アルミドラム基体上に下引き層、電荷発生層、電荷輸送層、の順に重ねて塗工された有機感光体ドラムに、さらに電荷注入層を塗布することにより、帯電性能を向上させたものである。
【００７１】
接触帯電部材としての帯電ローラ３は、芯金と芯金の外周に同心一体となるようローラ状に形成した抵抗１０4〜１０7Ω・Ｍ程度の抵抗をもつ発泡体を用いて形成されている。そして、初期において導電性粉体Ｃを０．２ｇ塗布し、感光ドラム１に対して周速１５０％の速さでカウンター方向に回転させている。
【００７２】
導電性粉体Ｃの材質として、導電性酸化亜鉛を用いている。ただし、このほかに、他の金属酸化物などの導電性無機粉体が使用可能である。導電性粉体Ｃは粒子を介した電荷の授受を行うため、粒子抵抗が１０12Ω・ｃｍ以下が必要で１０6Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。抵抗の測定は、錠剤法により測定し正規化して求めた。即ち、底面積２．２６ｃｍ2の円筒内に凡そ０．５ｇの粉体試料をいれ上下電極に１４７Ｎ（１５ｋｇｆ）の加圧を行うと同時に１００Ｖの電位を印加して抵抗を測定その後正規化して非抵抗を算出した。
【００７３】
導電性粉体Ｃは良好な帯電均一性を得るために、重量平均粒径が０．１μｍ〜５μｍであることが望ましい。粒径の測定は、光学又は電子顕微鏡による観察から、１００個以上抽出し、水平方向最大弦長をもって体積粒度分布を算出し、その５０％平均粒径をもって決定した。
【００７４】
導電性粉体Ｃの帯電特性の測定は、試料管にフッ素コート樹脂９ｇと導電性粉体１ｇを混ぜ、約３０回振ることで、導電性粉体を帯電させ、その帯電量を測定する。そして、同様の測定をトナーとフッ素コート樹脂で行い、トナーの帯電量に対して、ポジ性かネガ性かを決定した。本実施例の導電性粉体はトナーと逆極性であるポジ性の傾向を示した。また、電位の影響をトナーと導電性粉体とで差を設けることが必要であるため、導電性粉体はトナーと逆極性であることが望ましい。
【００７５】
本実施例における導電性粉体Ｃは、現像バイアスの交流電圧９００Ｖ印加した場合、非画像領域では、現像ローラ２１から感光ドラム１へ６００Ｖのコントラスト（｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜＝（｜０−（−６００）｜））をもって飛翔する。また、導電性粉体ＣはトナーＴに付着しているものであるから画像領域では７３０Ｖのコントラスト（｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜＝（｜−９００−（−１７０）｜））をもって飛翔する。これら感光ドラム１へ飛翔した導電性粉体Ｃは、ポジ性であるため転写工程後、転写残トナーと伴に感光ドラム１上に残留する。その後感光ドラム１に対してカウンター方向に回転する帯電ローラ３の表面にその多くを供給することができる。このようにして、初期に帯電ローラ３に塗布してある導電性粉体Ｃが画像形成動作を繰り返すことによって減少しても、現像装置２内から供給するため帯電性能を維持できるのである。
【００７６】
次に、本実施例２における画像形成装置の動作について説明する。本実施例２の画像形成装置のシーケンスチャートは実施例１と同様であり、図２に示す。図２に示すように、清掃時開始後、まず、転写部材５に吐き出しバイアスとして−１ＫＶの直流電圧を印加する。そして、転写電位段差が帯電ローラ３を通過した後（図中Ｔｔ）、帯電ローラ３に吐き出しバイアスとして−６２０〜−７２０Ｖの交流電圧を印加する。なお、現像バイアスは、転写−１ｋＶバイアスを印加した領域が現像部ｃに到達（図中Ｔｄ）してから帯電バイアスを印加した領域が終了（図中Ｔｎ）するまで、回収バイアスとして、交流電圧０Ｖ〜−９００Ｖと直流電圧平均値−５５０Ｖを重畳させたものを印加する。
【００７７】
上記の清掃工程は、画像時と次の画像時の間、つまり紙間と、画像形成装置本体起動時やジャム発生など、一度感光ドラム駆動が停止して次に駆動を開始した直後にも行うものとする。
【００７８】
次に、本実施例の作用を図８に基づいて説明する。図８は帯電ローラ３及び転写ローラ５の清掃時において、転写クリーニングバイアスの電位段差がついた感光ドラム表面が帯電位置に達したときのモデル図であり、Ａは転写バイアスと帯電バイアスを同時に印加するという従来の工程であり、Ｂは転写バイアスを印加してから帯電バイアスを印加するという本実施例の工程である。
【００７９】
Ａのように転写吐き出しバイアスが印加された位置で帯電吐き出しバイアスを印加すると、感光ドラム１の電位Ｖｄｒが帯電吐き出しバイアスＶｎｃの間に存在するため、ネガ性のトナーは帯電ローラ３へ、ポジ性の導電性粉体は感光ドラム１へ飛翔し易い。しかし、Ｂのように本実施例の工程では感光ドラム１の電位Ｖｄｒは吐き出しバイアスの下に存在するためトナーは感光ドラム１にとどまり、導電性粉体は帯電ローラ３へ飛翔し易いのである。このように、本実施例工程では、帯電ローラ３は常に導電性粉体Ｃで満たされる状態になり、且つトナーは感光ドラム１に戻され、その後現像器内に回収されるため、帯電性能を良好な状態で維持できると考える。
【００８０】
次に本実施例の効果を従来のクリーニング工程と比較して説明する。
【００８１】
比較実験にて用いた画像形成装置は、本実施例２にて紹介したものであり、従来のクリーニング工程と本実施例の工程との違いは、従来工程が転写部材とのクリーニングバイアスを同時に印加しているもの、本実施例工程はそれらを別々に行うものである。
【００８２】
比較実験１として、上記説明した画像形成装置を用いて、印字率４％の画像を２０００枚通紙した。この時の画質レベルを比較した。ここでいう画質レベルとは、かぶりと遮光が目視で全く確認できない時がレベル１０であり、反射光によるかぶり測定値平均（測定器PEFLECTMETER TC-6DS）が３％以上で遮光が目立つという場合がレベル１、レベル９から２までは、かぶりと遮光の発生頻度に応じて決定したものである。
【００８３】
また、実施例１にて評価した画像ムラであるが、今回導電性粉体を有する画像形成装置であるため、ほとんど発生しなかった。
【００８４】
図９に比較実験１の結果である耐久枚数と画質レベルの関係を示す。図９に示すように、通紙数の初期と後半において、本実施例の工程の方が高い画質を維持しているのが解る。
【００８５】
比較実験２として、上記通紙耐久時の１００、５００、１０００、１５００、２０００枚時に全面黒画像の印字中に強制ジャムを発生させ、その後全面白画像を印字する。その時の白画像における画質レベルを評価した。図１０に比較実験２の結果を示す。図１０に示すように、１００、１５００、２０００枚において、本実施例の工程の方が高い画質を維持しているのが解る。
【００８６】
また、本実験における帯電ローラの様子を観察すると、耐久前半と後半において、従来工程のローラ表面には多数のトナーが確認できた。それに対し、本実施例工程のローラ表面は多少のトナーは存在するもののほとんど導電性粉体で満たされていた。これは、転写残トナーの量が通紙数の前半と後半で増加傾向にあり、そのような場合、特に本発明は効果を示すことになった。
【００８７】
以上のように、帯電部材は、表面に発泡体のように空間領域が存在し、像担持体との間に速度差を持つ構成により、帯電部材に転写残現像剤保持力が発生するため、吐き出す現像剤量を制御できる。それによって、さらなる画像不良の低減が可能となる。即ち、導電性粉体を利用した接触帯電機構を有すクリーナーレス方式の画像形成装置において、画像形成動作を繰り返し行った場合や、ジャム等の通紙不良が起こった場合にかぶりと遮光という画像不良を低減可能とした。また、清掃時において、導電性粉体を帯電部材内に供給し、且つトナーは感光ドラムへ戻す効果もあるため、帯電性能を良好な状態に維持できる。
【００８９】
〈他の実施例との比較〉
以下に示す画像形成装置において、上記実施例１及び２と同様に、まず、転写部材５に吐き出しバイアスを印加して転写部材５に付着したトナーを吐き出す。次に、感光ドラム１上の転写吐き出しバイアス電位段差が帯電部材３を通過した後、帯電部材３に吐き出しバイアスを印加する。そして、感光ドラム１上に吐き出されたトナーを現像手段２が随時回収するクリーニング工程を有している。
【００９０】
実施例１：現像剤としてトナーを使用し、ジャンピング現像方式のクリーナーレス画像形成装置である。
【００９１】
他の実施例Ａ：現像剤としてトナーを使用し、接触現像方式のクリーナーレス画像形成装置である。
【００９２】
他の実施例Ｂ：現像剤としてトナーと導電性粉体を使用し、接触帯電部材と感光ドラムの接触部に前記導電性粉体を介在させた帯電方式を利用し、接触現像方式のクリーナーレス画像形成装置である。
【００９３】
実施例２：現像剤としてトナーと導電性粉体を使用し、接触帯電部材と感光ドラムの接触部に前記導電性粉体を介在させた帯電方式を利用し、ジャンピング現像方式のクリーナーレス画像形成装置である。
【００９４】
ここで、他の実施例Ａ及びＢにおける接触現像方式について説明する。図１１に他の実施例Ｂの画像形成装置の構成説明図を示す。実施例１及び２と同様の部材については同符号とし、その説明を省略する。
【００９５】
現像ローラ２ａとして、弾性ゴムローラの表面にディップコート処理を施した。そして、図中の矢印のように感光ドラム１の回転に対して周速１６０％の速さでカウンター方向に回転させる。また、現像バイアスとして、０Ｖ〜−７００Ｖの直流電圧を印加して感光ドラムと所定のニップ幅を有して接触現像及び転写残トナーを接触回収させる。
【００９６】
トナー規制部材２ｂの材質として、リン青銅を用い、現像ローラの回転方向とカウンター方向に取り付ける。
【００９７】
（比較項目）
１）実施例１
２）比較例１：実施例１の画像装置において、転写と帯電の吐き出しバイアスを同時に印加するクリーニング方式（従来工程）
３）実施例Ａ
４）実施例Ｂ
５）比較例２：実施例Ｂの画像形成装置において、転写と帯電の吐き出しバイアスを同時に印加するクリーニング方式（従来工程）
６）実施例２
実験方法：室温３２．５℃、湿度８０％の環境下において、印字率４％の画像を２０００枚通紙した後にサンプル画像を評価した。
【００９８】
１：紙上かぶり評価
かぶりとは、本来印字しない白部（未露光部）においてトナーが現像されてしまい地汚れのように紙上に現れる画像不良である。かぶり量は測定器PEFLECTMETER TC-6DSを用いてグリーンフィルタによる光学反射率を測定し、紙のみの反射率から差し引いた反射量を求めかぶり量とした。この際、紙上を１０点以上測定しその平均値を求めた。
【００９９】
◎・・・１％未満
○・・・１％〜３％
△・・・３％〜５％
×・・・５％以上
２：遮光評価
遮光とは、帯電ローラ後の感光ドラム表面上にトナー等の粒子が多量に存在すると、露光を遮ってしまう。そのため、遮られた位置にはトナー像が形成されないという画像不良である。
【０１００】
遮光量は、横線１ドット１スペースのハーフトーン画像において目視評価とした。
【０１０１】
◎・・・確認できない
○・・・多少確認できるがほとんど目立たない
△・・・全体的にやや目立つ
×・・・かなり目立つ
３：画像ムラ
画像ムラとは帯電部材に吐き出しバイアスを印加していてもそれに取り込まれたすべてのトナーを吐き出せない。そのため、画像形成動作を繰り返し行うと、帯電部材に転写残トナーが蓄積されてゆく。一般的にトナーは絶縁物であるため、帯電部材と感光ドラムの接触部に存在してしまうと、感光ドラム表面の帯電がさえぎられてしまう。その結果、感光ドラム上のトナー像にムラが生じてしまい、その部分が、画像ムラと呼ばれる画像不良となる。この画像ムラは、帯電部材に転写残トナーが蓄積されていくと非常に発生し易い。
【０１０２】
遮光量は、横線１ドット２スペースのハーフトーン画像において目視評価とした。
【０１０３】
◎・・・確認できない
○・・・多少確認できるがほとんど目立たない
△・・・全体的にやや目立つ
×・・・かなり目立つ
下表１に比較実験結果を示す。
【０１０４】
【表１】
【０１０５】
比較例１においては、実施例１及び従来の技術にて述べたように、転写の吐き出しバイアスの影響による感光ドラム電位段差の部分で帯電部材の吐き出し効果が現象してしまいかぶり、遮光、画像ムラともに悪化した。
【０１０６】
また、比較例２においても同様の原因にて画像不良が発生した。
【０１０７】
実施例Ａにおいては、本発明の効果が有り、比較例に比べ画像不良はそれほど発生していない。しかし、接触現像方式のため、現像装置からの地かぶりはそのまま画像に影響を及ぼしている。
【０１０８】
実施例Ｂにおいても帯電不良からの画像ムラは実施例Ａよりもよかったが、地かぶりは発生している。
【０１０９】
それに対して実施例１は、地かぶりが抑えられていた。さらに、実施例２では、帯電不良、画像不良ともに一番良く、本発明に適していることが解る。
【０１１０】
〈その他〉
１）帯電部材において、実施例のようなローラ形状及び接触方式に限らず、ブラシ、ブレード等の形状であっても、実施例と同じような効果を出すことが可能である。
【０１１１】
２）静電潜像形成のための露光手段としては、実施形態例の様にデジタル的な潜像を形成するレーザー走査露光手段４に限定されるものではなく、通常のアナログ的な画像露光やＬＥＤなどの他の発光素子でも構わないし、蛍光燈等の発光素子と液晶シャッター等の組み合わせによるものなど、画像情報に対応した静電潜像を形成できるものであるなら構わない。
【０１１２】
３）像担持体は静電記録誘電体等であっても良い。この場合は、該誘電体面を所定の極性・電位に一様に一次帯電した後、除電針ヘッド、電子銃等の除電手段で選択的に除電して目的の静電潜像を書き込み形成する。
【０１１３】
４）転写手段はローラ転写に限られず、ベルト転写、コロナ転写などにすることもできる。転写ドラムや転写ベルト等の中間転写体（中間被転写部材）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であってもよい。
【０１１４】
５）直接注入帯電は接触帯電部材から被帯電体部分に電荷が直接移動することをその帯電機構とするから、接触帯電部材が十分に被帯電体表面に接触する必要があり、被帯電体に対して接触帯電部材を周速差を持たせて回転させることが望ましい。接触帯電部材と被帯電体との速度差は、具体的には接触帯電部材面を移動駆動して被帯電体との間に速度差を設けることになる。好ましくは接触帯電部材を回転駆動し、さらにその回転方向は被帯電体表面の移動方向とは逆方向に回転するように構成するのがよい。接触帯電部材面を被帯電体表面の移動方向と同じ方向に移動させて速度差をもたせることも可能であるが、直接注入帯電の帯電性は被帯電体の周速と接触帯電部材の周速の比に依存するため、逆方向と同じ周速比を得るには順方向では接触帯電部材の回転数が逆方向の時に比べて大きくなるので、接触帯電部材を逆方向に移動させる方が回転数の点で有利である。ここで記述した周速比は
周速比（％）＝（接触帯電部材周速−被帯電体周速）／被帯電体周速×１００である（接触帯電部材周速は接触部において接触帯電部材表面が被帯電体表面と同じ方向に移動するとき正の値である）。
【０１１５】
６）帯電部材や現像剤担持部材に印加するバイアスの交番電圧成分（ＡＣ成分、周期的に電圧値が変化する電圧）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オン／オフすることによって形成された矩形波であってもよい。
【０１１６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、現像同時回収を行うクリーナーレスシステムを採用している画像形成装置及び、接触帯電機構を有するクリーナーレス方式の画像形成装置において、転写クリーニングを行った際に生じる像担持体の電位段差位置が帯電部材を通過した後、帯電クリーニングを行うことで、かぶりと画像ムラ、及び遮光の画像不良を低減可能とし、画像形成動作を繰り返し行う時やジャム等の通紙不良が起こった場合においても安定した高画質画像を提供することができた。特に、帯電部材に導電性粉体を介在させた接触帯電機構を有し、前記導電性粉体を現像手段から供給する画像形成装置においては、導電性粉体を帯電部材に供給し且つ転写残現像剤を像担持体上に戻ことが効果的に行われるため、本発明の効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１に係る画像形成装置の構成説明図である。
【図２】 本発明の実施例１に係るクリーニングシーケンスを示す図である。
【図３】 本発明の実施例１に係る清掃時における動作のモデル図である。
【図４】 本発明の実施例１に係る清掃時の転写位置、帯電位置におけるトナーの挙動を示すモデル図である。
【図５】 本発明の実施例１に係る比較実験１の結果を示す図である。
【図６】 本発明の実施例１に係る比較実験２の結果を示す図である。
【図７】 本発明の実施例２に係る画像形成装置の構成説明図である。
【図８】 本発明の実施例２に係る帯電クリーニング位置におけるトナー挙動のモデル図である。
【図９】 本発明の実施例２に係る比較実験１の結果を示す図である。
【図１０】 本発明の実施例２に係る比較実験２の結果を示す図である。
【図１１】 本実施例Ｂに係る化像形成装置の構成説明図である。
【図１２】 従来の電子写真装置の概略構成図である。
【図１３】 従来の構成に係る清掃時の転写位置、帯電位置におけるトナーの挙動を示すモデル図である。
【符号の説明】
１００：画像形成装置
１ ：感光ドラム
２ ：現像装置
３ ：帯電ローラ
４ ：露光手段
５ ：転写部材
６、８：高圧電源
２１ ：現像ローラ
２２ ：トナー規制部材
Ｔ ：磁性トナー
Ｃ ：導電性粉体
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像形成装置に関するものである。より詳しくは、クリーナーレスの画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１２に、従来例としての、クリーナーレスの電子写真画像形成装置の一例の概略構成を示した。
【０００３】
１は像担持体としての電子写真感光体であり、通常ドラム状（以下、感光ドラムと記す）とされ、矢印方向に所定の周速度にて回転駆動される。この回転感光ドラム１は一次帯電器３にて一様に帯電される。
【０００４】
本例において一次帯電器３は、接触帯電部材として帯電ローラ（導電性ローラ）を用いた接触帯電器である。ａは帯電ニップ部である。この帯電ローラ３に対して電源６から直流電圧と交流電圧の所定の重畳電圧が印加されることで、感光ドラム１の周面が所定の極性・電位に一様に接触帯電処理される。
【０００５】
次に外部装置より入力された画像情報に対応して露光装置４より感光ドラム１上に露光位置ｂにおいて光照射を行い、潜像を形成する。
【０００６】
この感光ドラム１上の静電潜像は、現像装置２の現像部位ｃにおいて、一次帯電器３の印加電圧と同極性の摩擦帯電極性を有する現像剤（以下、トナーと記す）Ｔによりトナー像として可視像化される。
【０００７】
本例において現像装置２は磁性一成分現像装置である。この現像装置２は、トナー収納容器内のトナーＴをトナー送り部材２３で送り出し、固定磁石を内蔵した現像剤担持体（以下現像ローラという）２１を回転させると伴に、該現像ローラ表面の現像剤を規制する現像剤規制部材（以下現像ブレードという）２２によって摩擦帯電電荷を付与したトナー層を該現像ローラ２１の表面に形成する。感光ドラム１と現像ローラ２１は図中の矢印方向のように順方向に回転させ、両者の間には所定のギャップをもたせている。
【０００８】
現像ローラ２１には、電源８から直流電圧と交流電圧の重畳電圧が印加され、電荷付与した現像ローラ２１上のトナーを前記静電潜像に応じて感光ドラム１へ転移させることによってトナー像を形成して可視像化する。
【０００９】
そして、前記トナー像の形成と同期して、被転写部材（記録媒体）としての紙（転写材）Ｐをカセットからピックアップローラ１０からなる搬送手段によって搬送し、転写帯電器（転写ローラ）５にて前記トナー像は転写ニップ部ｄにおいて転写材Ｐに転写される。転写材Ｐは感光ドラム１より分離され、続いて定着装置９に搬送されて、トナー像が固着像として定着される。
【００１０】
また、転写帯電器５で転写されずに残った感光ドラム１上の現像剤Ｔは、次工程以降の現像時、即ち引き続き感光ドラム１を帯電し、露光して潜像を形成し、磁性一成分現像装置２において、トナー像を形成する際、それと同時に磁性一成分現像装置２に回収する。これを「現像同時クリーニング」と呼ぶ。
【００１１】
ここで、現像同時クリーニングの機構について説明する。すなわち、前記転写手段後に感光ドラム上に残留したトナーを次工程以降の現像時、即ち引き続き感光体を帯電し、潜像を形成し、該潜像の現像時にかぶり取りバイアス（現像手段に印加する直流電圧と感光ドラムの表面電位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る（特開平１０−３０７４５６号公報等）。
【００１２】
一般にクリーナーレスシステムと呼ばれるこの方法によれば、転写残トナーは現像手段に回収されて次工程以降に再用されるため、廃トナーをなくし、メンテナンスに手を煩わせることも少なくすることができる。
【００１３】
また、クリーナーレスであることから、スペース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。
【００１４】
また、帯電手段には直接注入機構を用いている。これは、中抵抗の接触帯電部材が感光ドラムに接触して、直接感光体表面に電荷注入を行うものである。
【００１５】
次に、前記接触帯電部材（帯電ローラ）３を使用するクリーナーレス方式の画像形成装置における帯電部材３及び転写部材（転写ローラ）５のクリーニングについて説明する。
【００１６】
接触帯電部材を使用しているため、転写手段部にて転写されずに感光ドラム１上に取り残される転写残トナーは、一度帯電部材３に取り込まれることになる。一般的にトナーは絶縁物質であるため、帯電部材３にトナーが多量に存在すると、帯電不良の原因になってしまう。そこで、帯電部材３に吐き出しバイアスを印加して、入り込んだ転写残トナーを再度感光ドラム１へ戻している。その後、現像手段２まで到達した転写残トナーは、現像手段２による回収バイアスによって、現像器内に戻される。
【００１７】
また、転写手段５としてスポンジのように粉体保持能力を有する材質を使用している場合、被転写部材Ｐが無い状況において感光ドラム１上に存在するトナーを転写部材５が捕獲し、被転写部材Ｐである紙のコバ汚れの原因となってしまう。そこで、転写部材５に吐き出しバイアスを印加して、入り込んだ転写残トナーを再度感光ドラム１へ戻している。その後、上記と同様に吐き出されたトナーを現像手段２による回収バイアスによって、現像器内に戻している。
【００１８】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら上記した帯電部材３と転写部材５に吐き出しバイアスを印加してクリーニングを行う画像形成装置の場合、帯電部材３及び転写部材５に付着したトナーや粉体粒子のクリーニングが不完全な場合があった。その場合、画像形成動作を繰り返すと、かぶり、画像ムラ、遮光そして、紙コバ汚れという画像不良を発生させる。以下にそれら画像不良の発生原因を示す。
【００１９】
１）画像ムラ
一般的にトナーは絶縁物であるため、帯電部材３と感光ドラム１の接触部ａに存在してしまうと、感光ドラム表面の帯電がさえぎられてしまう。その結果、感光ドラム上のトナー像にムラが生じてしまい、その部分が、画像ムラと呼ばれる画像不良となる。この画像ムラは、帯電部材３に転写残トナーが蓄積されていくと非常に発生し易い。
【００２０】
２）かぶり
帯電部材３に取り込まれたトナーは帯電部材が回動することにより、トナーの外添剤が埋め込まれたり、剥がれたりするトナー劣化が生じ、それに伴い、トナーの帯電能力が低下する。そのようなトナーが感光ドラム１上にこぼれると、現像器に回収バイアスを印加しても現像器へ戻ることはなく、そのまま被転写部材（紙等）Ｐ上に転写されてしまう。このトナーが潜像領域以外に存在するときかぶりという画像不良となる。そして、上記かぶりトナーは、転写部ｄに被転写部材Ｐである紙等が無い場合、転写部材５に取り込まれてしまう。かぶりトナーが増加すると比例して転写部材５内トナーも増加し、紙のコバ汚れが発生し易くなる。
【００２１】
３）遮 光
これは、帯電ローラ後の感光ドラム表面上にトナーや導電性粉体が多量に存在すると、露光を遮ってしまう。そのため、遮られた位置にはトナー像が形成されないという画像不良である。このように、帯電部材に取り込まれるトナーが多いと画像不良の原因となってしまう。
【００２２】
ここで、従来のクリーニング方法で何故クリーニングが不完全になるのかを図１３を用いて以下に説明する。図１３は負帯電極性トナーを用いた上記画像形成装置におけるクリーニング時の電位モデル図である。
【００２３】
図中のＶｎは帯電ローラに印加されている電位、Ｖｄは感光ドラムの暗電位、Ｖｔは転写バイアス、Ｖｄｔは帯電と転写バイアスが印加されている時の転写と帯電の間の感光ドラム電位である。
【００２４】
Ｖｎ＝−６２０〜−７２０Ｖ（交流電圧）
Ｖｄ＝−６００Ｖ
Ｖｔ＝−１０００Ｖ
Ｖｄｔ≒−７００Ｖ
である。
【００２５】
図示したように、転写位置ｄにおいて、転写部材５上のトナーは感光ドラム電位Ｖｄｔ上に吐き出される。その後、Ｖｄｔのまま帯電部材３と感光ドラム１との接触部である帯電ニップ部ａに達する。帯電位置ａにおいて、感光ドラム表面電位が通常の−６００Ｖならば、平均電圧Ｖｎの帯電部材３内のトナーは感光ドラム１へ移動するが、感光ドラム表面電位はＶｄｔのままであるため、帯電部材３内トナーはそのままで、転写部材５から吐き出されたトナーが帯電部材３に取り込まれてしまう場合がある。
【００２６】
この現象は特に、高印字率画像プリントのジャム時に影響し、ジャム後にかぶりが非常に発生し易い。それは、ジャム時の感光ドラム１上には、多量のトナーが存在し、それらのほとんどが、帯電部材３、及び転写部材５に取り込まれてしまうためである。
【００２７】
そこで、本発明の目的は、像担持体に対して接触する帯電部材を有した現像同時クリーニングを行う方式の画像形成装置において、画像形成動作を繰り返し行ったときや、ジャム等の通紙不良が発生した場合においても、上記した画像不良の発生を低減させる画像形成装置を提供することにある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を特徴とする画像形成装置である。
【００２９】
（１）像担持体と、
前記像担持体に接触して像担持体を所定の電位に帯電させる帯電部材と、
前記像担持体の帯電面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
像担持体上に形成した静電潜像に像担持体と対向する現像剤担持体に所定の印加電圧を与えることで現像剤を像担持体へ供給して可視化せしめる現像手段と、
前記像担持体上に形成された現像剤像を被転写部材に転写させる転写部材と、
を有し、前記現像剤像を前記被転写部材に転写させた後に前記像担持体上に残留する現像剤を前記現像手段が回収する画像形成装置において、
前記転写部材に前記現像剤の帯電極性と同極性の電圧を印加して、転写部材上の現像剤を前記像担持体上に移動させ、該転写部材の電圧によって生じる前記像担持体の表面電位の変化領域が前記帯電部材を通過した後、前記帯電部材に印加される電圧を、画像形成時に印加される電圧と異なり、前記帯電部材上の現像剤が前記像担持体上に移動する前記現像剤の帯電極性と同極性の電圧にして、前記像担持体上に戻された該現像剤を前記現像手段が随時回収するというクリーニング工程を有することを特徴とする画像形成装置。
【００３０】
この構成により、現像同時回収を行うクリーナーレスシステムという構成を有する画像形成装置の帯電部材と転写部材の清掃を効率良く行うことができ、かぶりと画像ムラ、遮光等の画像不良を低減できる。
【００３１】
（２）前記帯電部材は、表面に発泡体のように空間領域が存在し、前記像担持体との間に速度差を持つことを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。
【００３２】
上記構成により、帯電部材に転写残現像剤保持力が発生するため、吐き出す現像剤量を制御できる。それによって、さらなる画像不良の低減が可能となる。
【００３３】
（３）像担持体と、
前記像担持体に接触して像担持体を所定の電位に帯電させる帯電部材と、
前記像担持体の帯電面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記像担持体に対向する位置に現像剤を担持して搬送する現像剤担持体を有し、前記像担持体と前記現像剤担持体との間にギャップを設け、前記現像剤担持体に、直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアスを印加することで、前記現像剤を前記像担持体と前記現像剤担持体とのギャップ中で飛翔させて、像担持体上に前記現像剤を供給して前記静電潜像を可視化せしめる現像手段と、
を有し、前記現像剤像を前記被転写部材に転写させた後に前記像担持体上に残留する現像剤を前記現像手段が回収する画像形成装置において、
前記転写部材に前記現像剤の帯電極性と同極性の電圧を印加して、転写部材上の現像剤を前記像担持体上に移動させ、該転写部材の電圧によって生じる前記像担持体の表面電位の変化領域が前記帯電部材を通過した後、前記帯電部材に印加される電圧を、画像形成時に印加される電圧と異なり、前記帯電部材上の現像剤が前記像担持体上に移動する前記現像剤の帯電極性と同極性の電圧にして、前記像担持体上に戻された該現像剤を前記現像手段が随時回収するというクリーニング工程を有することを特徴とする画像形成装置。
【００３４】
上記の構成により、（１）の効果と、さらに現像同時クリーニングにおける現像器の地かぶりを低減できる。
【００３５】
（４）前記現像剤として、トナーと導電性粉体の混合剤を用い、前記帯電部材と前記像担持体との接触部に前記導電性粉体が介在しており、前記帯電部材は、前記像担持体上に付着して前記接触部に搬送されてきた前記導電性粉体を捕獲することにより、前記現像手段からの前記導電性粉体の供給を受けて帯電を繰り返し行うことを特徴とする（３）に記載の画像形成装置。
【００３６】
上記の構成により、画像形成動作を繰り返し行っても、安定した高画質画像を提供することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００３８】
〈実施例１〉
本実施例１における画像形成装置を図１に示す。この画像形成装置は前述した図１２の画像形成装置と同様に、帯電手段が接触帯電部材（像担持体としての感光ドラム１に接触して感光ドラムを所定の電位に帯電させる帯電部材）として帯電ローラ３を用いた接触帯電器であり、現像手段が磁性一成分現像装置である、現像同時クリーニング方式（クリーナーレス）の電子写真プリンタである。図１２の画像形成装置と同じ構成部材・部分には同一の符号を付して再度の説明を省略する。
【００３９】
本実施例の画像形成装置において、接触帯電部材としての帯電ローラ３は、芯金上に可撓性部材であるゴムあるいは発泡体の１０4〜１０7Ω・ｃｍ程度の抵抗を持つ中抵抗層を形成することにより形成される。中抵抗層は樹脂、硫化剤、発泡剤等により処方され、ローラ状に形成した。
【００４０】
像担持体としての感光ドラム１は、導電性（アルミニウム）のドラム基体上に、下引き層、荷電発生層、荷電輸送層の順に重ねて塗工された有機感光体ドラムである。
【００４１】
感光ドラム１と対向する現像剤担持体としての現像ローラ２１は、固定した複数のＮ・Ｓ極を持つマグネットロールを内蔵した非磁性体の現像ローラとした。現像ローラ２１にはアルミ素管上にコート剤を施し適度な粗さを設けている。
【００４２】
トナー規制部材としての現像ブレード２２は、弾性部材であるウレタンと金属板金を張り合わせた板状部材の現像ブレードとした。
【００４３】
転写手段５は、導電性及び弾性の転写ローラ（転写部材）とした。
【００４４】
また、本実施例の画像形成装置においては、感光ドラム１、帯電ローラ３、現像装置２の３つのプロセス機器を一括して画像形成装置本体に対して着脱自在のプロセスカートリッジ５０としてある。
【００４５】
帯電ローラ３に対する帯電バイアス印加用の電源６は、第1電源６ａと第２電源６ｂを備え、スイッチ６ｃにより該両電源の切換えがなされる。スイッチ６ｃが第1電源６ａ側に切換えられることで帯電ローラ３には所定の直流バイアスが印加される。スイッチ６ｃが第２電源６ｂ側に切換えられることで帯電ローラ３には直流電圧と交流電圧の所定の重畳バイアスが印加される。
【００４６】
また、現像ローラ２１に対する現像バイアス印加用の電源８は、第1電源８ａと第２電源８ｂを備え、スイッチ８ｃにより該両電源の切換えがなされる。スイッチ８ｃが第1電源８ａ側に切換えられることで現像ローラ２１には直流電圧と交流電圧の所定の重畳バイアスが印加される。スイッチ８ｃが第２電源６ｂ側に切換えられることで現像ローラ２１には第1電源８ａとは異なる直流電圧と交流電圧の所定の重畳バイアスが印加される。
【００４７】
また、転写ローラ５に対する転写バイアス印加用の電源７は、第1電源７ａと第２電源７ｂを備え、スイッチ７ｃにより該両電源の切換えがなされる。スイッチ７ｃが第1電源７ａ側に切換えられることで転写ローラ３にはトナーの帯電極性と逆極性のプラスの所定電位の直流バイアスが転写バイアスとして印加される。スイッチ７ｃが第２電源７ｂ側に切換えられることで転写ローラ５にはトナーの帯電極性と同極性のマイナスの所定電位の直流バイアスが、転写ローラ上（転写部材上）のトナーを感光ドラム上に移動させるトナー吐き出しバイアスとして印加される。
【００４８】
上記帯電バイアス印加用の電源６の電源切換えスイッチ６ｃと、上記現像バイアス印加用の電源８の電源切換えスイッチ８ｃと、転写バイアス印加用の電源７の電源切換えスイッチ７ｃの切換え制御は不図示の制御回路により所定のシーケンスプログラムに従って関連してなされる。
【００４９】
感光ドラム１は矢印方向に所定の周速度にて回転駆動される。帯電ローラ３は感光ドラム１に対して所定の押圧力を持って当接させ、所定幅の帯電ニップ部ａを形成させて配設してある。この帯電ニップ部ａにおいて感光ドラム１の回転方向に対してカウンター方向に周速差（速度差）にして１５０％の速さで回転駆動させる。
【００５０】
画像形成時において、帯電バイアス印加用の電源６の電源切換えスイッチ６ｃは第１電源６ａ側に切換え制御されて帯電ローラ３には−６００Ｖの直流帯電バイアスが印加され、感光ドラム表面が所定の帯電電位に一様に帯電される。
【００５１】
そして、この帯電した感光ドラム１（感光ドラムの帯電面）に対して光学手段（潜像形成手段）４からレーザー光をカートリッジ枠体５１に設けられた露光開口部５２を介して露光して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像手段である現像装置２によってトナー像として可視化する。
【００５２】
この現像装置２は一成分磁性ネガトナーを用いたジャンピング現像方式（現像剤を像担持体と現像剤担持体とのギャップ中で飛翔させて、像担持体上に現像剤を供給して静電潜像を可視化せしめる現像手段）の反転現像装置である。トナー収納容器内のトナーＴをトナー攪拌部材２３で送り出し、現像ローラ２１を回転させると共に、該現像ローラ表面のトナーを規制する現像ブレード２２によって摩擦帯電電荷を付与したトナー層を該現像ローラ２１の表面に形成し、そのトナーを前記静電潜像に応じて感光ドラム１へ転移させることによってトナー像（現像剤像）を形成して可視像化する。
【００５３】
そして、転写バイアス印加用の電源７から転写ローラ５に前記トナー像と逆極性の電圧を印加して感光ドラム上（像担持体上）のトナー像を紙Ｐに転写する。
【００５４】
転写されずに感光ドラム１上に残留したトナーは現像装置２によって、現像装置内に回収される。なお、現像ローラ２１と感光ドラム１とのギャップを２００μｍとした。
【００５５】
次に、本実施例における画像形成装置の動作について図２、３を用いて説明する。図２に本実施例の画像形成装置のシーケンスチャートを示す。図３に本実施例の清掃時における動作モデル図を示す。
【００５６】
画像時終了後（画像形成工程終了後）に転写部材５と帯電ローラ３の清掃を行うため（この時を以下清掃時と呼ぶ）図２に示すように、清掃時開始後、まず、転写部材５に吐き出しバイアスとして−１ｋＶの直流電圧を印加する。そして、転写部材５に−１ｋＶを印加した影響から感光ドラム表面電位が変化する（像担持体の表面電位の変化領域：以下、転写電位段差と呼ぶ）。図３中の点線の波線で示した「転写吐き出しバイアスによる電位段差」である。その電位段差が帯電ローラ３を通過した後（図２中Ｔｔ後、図３中「転写による電位段差Ａ」）に、帯電吐き出しバイアスとして−６２０〜−７２０Ｖの交流電圧を印加する。なお、現像バイアスは、転写電位段差が現像部ｃに到達（図２中Ｔｄ後）してから帯電バイアスを印加した領域が終了（図２中Ｔｎ）するまで、回収バイアスとして、交流電圧０Ｖ〜−９００Ｖと直流電圧平均値−５５０Ｖを重畳させたものを印加する。
【００５７】
上記の清掃工程は、画像時と次の画像時の間、つまり紙間と、画像形成装置本体起動時やジャム発生など、一度感光ドラム駆動が停止して次に駆動を開始した直後に行うものとする。
【００５８】
次に、本実施例の作用を図４に基づいて説明する。図４は清掃時の転写位置ｄ、帯電位置ａにおけるトナーの挙動を示すモデル図である。
【００５９】
上記したクリーニング工程により、図４に示すように、転写位置ｄでは−１ｋＶ印加しているため、転写部材５に付着のトナーは感光ドラム１上に戻される。そのトナーは帯電位置ａにて、一度、帯電ローラ３に入り込む場合もあるが、感光ドラム電位は通常の−６００Ｖであるので帯電吐き出しバイアス−６２０〜−７２０Ｖの交流電圧によって帯電ローラ３に付着していたトナーも同時に感光ドラム１上に戻される。その後、現像領域ｃにて回収バイアスによって、現像器内に戻される。
【００６０】
次に本実施例の効果を従来のクリーニング工程と比較して説明する。
【００６１】
従来のクリーニング工程とは、転写部材５と帯電ローラ３のクリーニングバイアスを同時に印加しているものである。
【００６２】
比較実験１として、上記説明した画像形成装置に印字率４％の画像を２０００枚通紙した。この時の画質レベルを比較した。ここでいう画質レベルとは、かぶり、画像ムラ、遮光がともに目視で全く確認できない時がレベル１０であり、反射光によるかぶり測定値平均（測定器PEFLECTMETER TC-6DS）が３％以上で画像ムラ、遮光が目立つという場合がレベル１、レベル９から２までは、かぶり、画像ムラ、遮光の発生頻度に応じて決定したものである。
【００６３】
図５に比較実験１の結果である耐久枚数と画質レベルの関係を示す。図５に示すように、１２００枚を過ぎてから従来の工程の画質レベルが下がり、２０００枚では、本実施例の工程の方が画質レベルの低下が少ないことが解る。
【００６４】
比較実験２として、上記通紙耐久時の１００、５００、１０００、１５００、２０００枚時に全面黒画像の印字中に強制ジャムを発生させ、その後全面白画像を印字する。その時の白画像における画質レベルを評価した。図６に比較実験２の結果を示す。図６に示すように、従来の工程では、ほとんど画質レベル１であったが、本実施例の工程では、画質レベルが５以上であった。
【００６５】
以上のように、本発明は、画像形成動作を繰り返し行った場合や、ジャム等の通紙不良が起こった場合にかぶり、画像ムラそして遮光という画像不良を低減可能とした。
【００６７】
〈実施例２〉
図７は本実施例における画像形成装置の概略構成図である。本実施例における画像形成装置は、前記実施例１の画像形成装置（図１）との対比において、現像装置２の現像剤としてトナーＴに所定の割合で導電性粉体Ｃを混合したもの（トナーと導電性粉体の混合剤）を用いた点で異なり、その他の装置構成は実施例１の画像形成装置と同じである。実施例１に係るものと同一の機能を有するものについては同一符号を付しその説明を省略する。
【００６８】
本実施例２において、現像装置２の現像剤Ｔに混合した導電性粉体Ｃは感光ドラム１面の静電潜像の現像時にトナーと共に感光ドラム１面に付着し、感光ドラムの回転で転写ニップ部ｄを通って帯電ニップ部ａに持ち運ばれて帯電ローラ３の面に捕獲されることで帯電ローラ３の周面に供給される。この導電性粉体Ｃは帯電ローラと感光ドラムのニップ部に介在して帯電促進材として機能し、クリーナーレス方式において、画像形成動作を繰り返し行っても安定した感光ドラム帯電機構を可能にするものである。
【００６９】
本実施例の画像形成装置の構成及び動作については、実施例１と同様であるために省略する。本実施例２で使用する感光ドラム、帯電ローラ及び、導電性粉体に関して、以下に説明する。
【００７０】
感光ドラム１は、アルミドラム基体上に下引き層、電荷発生層、電荷輸送層、の順に重ねて塗工された有機感光体ドラムに、さらに電荷注入層を塗布することにより、帯電性能を向上させたものである。
【００７１】
接触帯電部材としての帯電ローラ３は、芯金と芯金の外周に同心一体となるようローラ状に形成した抵抗１０4〜１０7Ω・Ｍ程度の抵抗をもつ発泡体を用いて形成されている。そして、初期において導電性粉体Ｃを０．２ｇ塗布し、感光ドラム１に対して周速１５０％の速さでカウンター方向に回転させている。
【００７２】
導電性粉体Ｃの材質として、導電性酸化亜鉛を用いている。ただし、このほかに、他の金属酸化物などの導電性無機粉体が使用可能である。導電性粉体Ｃは粒子を介した電荷の授受を行うため、粒子抵抗が１０12Ω・ｃｍ以下が必要で１０6Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。抵抗の測定は、錠剤法により測定し正規化して求めた。即ち、底面積２．２６ｃｍ2の円筒内に凡そ０．５ｇの粉体試料をいれ上下電極に１４７Ｎ（１５ｋｇｆ）の加圧を行うと同時に１００Ｖの電位を印加して抵抗を測定その後正規化して非抵抗を算出した。
【００７３】
導電性粉体Ｃは良好な帯電均一性を得るために、重量平均粒径が０．１μｍ〜５μｍであることが望ましい。粒径の測定は、光学又は電子顕微鏡による観察から、１００個以上抽出し、水平方向最大弦長をもって体積粒度分布を算出し、その５０％平均粒径をもって決定した。
【００７４】
導電性粉体Ｃの帯電特性の測定は、試料管にフッ素コート樹脂９ｇと導電性粉体１ｇを混ぜ、約３０回振ることで、導電性粉体を帯電させ、その帯電量を測定する。そして、同様の測定をトナーとフッ素コート樹脂で行い、トナーの帯電量に対して、ポジ性かネガ性かを決定した。本実施例の導電性粉体はトナーと逆極性であるポジ性の傾向を示した。また、電位の影響をトナーと導電性粉体とで差を設けることが必要であるため、導電性粉体はトナーと逆極性であることが望ましい。
【００７５】
本実施例における導電性粉体Ｃは、現像バイアスの交流電圧９００Ｖ印加した場合、非画像領域では、現像ローラ２１から感光ドラム１へ６００Ｖのコントラスト（｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜＝（｜０−（−６００）｜））をもって飛翔する。また、導電性粉体ＣはトナーＴに付着しているものであるから画像領域では７３０Ｖのコントラスト（｜Ｖｍａｘ−Ｖｌ｜＝（｜−９００−（−１７０）｜））をもって飛翔する。これら感光ドラム１へ飛翔した導電性粉体Ｃは、ポジ性であるため転写工程後、転写残トナーと伴に感光ドラム１上に残留する。その後感光ドラム１に対してカウンター方向に回転する帯電ローラ３の表面にその多くを供給することができる。このようにして、初期に帯電ローラ３に塗布してある導電性粉体Ｃが画像形成動作を繰り返すことによって減少しても、現像装置２内から供給するため帯電性能を維持できるのである。
【００７６】
次に、本実施例２における画像形成装置の動作について説明する。本実施例２の画像形成装置のシーケンスチャートは実施例１と同様であり、図２に示す。図２に示すように、清掃時開始後、まず、転写部材５に吐き出しバイアスとして−１ＫＶの直流電圧を印加する。そして、転写電位段差が帯電ローラ３を通過した後（図中Ｔｔ）、帯電ローラ３に吐き出しバイアスとして−６２０〜−７２０Ｖの交流電圧を印加する。なお、現像バイアスは、転写−１ｋＶバイアスを印加した領域が現像部ｃに到達（図中Ｔｄ）してから帯電バイアスを印加した領域が終了（図中Ｔｎ）するまで、回収バイアスとして、交流電圧０Ｖ〜−９００Ｖと直流電圧平均値−５５０Ｖを重畳させたものを印加する。
【００７７】
上記の清掃工程は、画像時と次の画像時の間、つまり紙間と、画像形成装置本体起動時やジャム発生など、一度感光ドラム駆動が停止して次に駆動を開始した直後にも行うものとする。
【００７８】
次に、本実施例の作用を図８に基づいて説明する。図８は帯電ローラ３及び転写ローラ５の清掃時において、転写クリーニングバイアスの電位段差がついた感光ドラム表面が帯電位置に達したときのモデル図であり、Ａは転写バイアスと帯電バイアスを同時に印加するという従来の工程であり、Ｂは転写バイアスを印加してから帯電バイアスを印加するという本実施例の工程である。
【００７９】
Ａのように転写吐き出しバイアスが印加された位置で帯電吐き出しバイアスを印加すると、感光ドラム１の電位Ｖｄｒが帯電吐き出しバイアスＶｎｃの間に存在するため、ネガ性のトナーは帯電ローラ３へ、ポジ性の導電性粉体は感光ドラム１へ飛翔し易い。しかし、Ｂのように本実施例の工程では感光ドラム１の電位Ｖｄｒは吐き出しバイアスの下に存在するためトナーは感光ドラム１にとどまり、導電性粉体は帯電ローラ３へ飛翔し易いのである。このように、本実施例工程では、帯電ローラ３は常に導電性粉体Ｃで満たされる状態になり、且つトナーは感光ドラム１に戻され、その後現像器内に回収されるため、帯電性能を良好な状態で維持できると考える。
【００８０】
次に本実施例の効果を従来のクリーニング工程と比較して説明する。
【００８１】
比較実験にて用いた画像形成装置は、本実施例２にて紹介したものであり、従来のクリーニング工程と本実施例の工程との違いは、従来工程が転写部材とのクリーニングバイアスを同時に印加しているもの、本実施例工程はそれらを別々に行うものである。
【００８２】
比較実験１として、上記説明した画像形成装置を用いて、印字率４％の画像を２０００枚通紙した。この時の画質レベルを比較した。ここでいう画質レベルとは、かぶりと遮光が目視で全く確認できない時がレベル１０であり、反射光によるかぶり測定値平均（測定器PEFLECTMETER TC-6DS）が３％以上で遮光が目立つという場合がレベル１、レベル９から２までは、かぶりと遮光の発生頻度に応じて決定したものである。
【００８３】
また、実施例１にて評価した画像ムラであるが、今回導電性粉体を有する画像形成装置であるため、ほとんど発生しなかった。
【００８４】
図９に比較実験１の結果である耐久枚数と画質レベルの関係を示す。図９に示すように、通紙数の初期と後半において、本実施例の工程の方が高い画質を維持しているのが解る。
【００８５】
比較実験２として、上記通紙耐久時の１００、５００、１０００、１５００、２０００枚時に全面黒画像の印字中に強制ジャムを発生させ、その後全面白画像を印字する。その時の白画像における画質レベルを評価した。図１０に比較実験２の結果を示す。図１０に示すように、１００、１５００、２０００枚において、本実施例の工程の方が高い画質を維持しているのが解る。
【００８６】
また、本実験における帯電ローラの様子を観察すると、耐久前半と後半において、従来工程のローラ表面には多数のトナーが確認できた。それに対し、本実施例工程のローラ表面は多少のトナーは存在するもののほとんど導電性粉体で満たされていた。これは、転写残トナーの量が通紙数の前半と後半で増加傾向にあり、そのような場合、特に本発明は効果を示すことになった。
【００８７】
以上のように、帯電部材は、表面に発泡体のように空間領域が存在し、像担持体との間に速度差を持つ構成により、帯電部材に転写残現像剤保持力が発生するため、吐き出す現像剤量を制御できる。それによって、さらなる画像不良の低減が可能となる。即ち、導電性粉体を利用した接触帯電機構を有すクリーナーレス方式の画像形成装置において、画像形成動作を繰り返し行った場合や、ジャム等の通紙不良が起こった場合にかぶりと遮光という画像不良を低減可能とした。また、清掃時において、導電性粉体を帯電部材内に供給し、且つトナーは感光ドラムへ戻す効果もあるため、帯電性能を良好な状態に維持できる。
【００８９】
〈他の実施例との比較〉
以下に示す画像形成装置において、上記実施例１及び２と同様に、まず、転写部材５に吐き出しバイアスを印加して転写部材５に付着したトナーを吐き出す。次に、感光ドラム１上の転写吐き出しバイアス電位段差が帯電部材３を通過した後、帯電部材３に吐き出しバイアスを印加する。そして、感光ドラム１上に吐き出されたトナーを現像手段２が随時回収するクリーニング工程を有している。
【００９０】
実施例１：現像剤としてトナーを使用し、ジャンピング現像方式のクリーナーレス画像形成装置である。
【００９１】
他の実施例Ａ：現像剤としてトナーを使用し、接触現像方式のクリーナーレス画像形成装置である。
【００９２】
他の実施例Ｂ：現像剤としてトナーと導電性粉体を使用し、接触帯電部材と感光ドラムの接触部に前記導電性粉体を介在させた帯電方式を利用し、接触現像方式のクリーナーレス画像形成装置である。
【００９３】
実施例２：現像剤としてトナーと導電性粉体を使用し、接触帯電部材と感光ドラムの接触部に前記導電性粉体を介在させた帯電方式を利用し、ジャンピング現像方式のクリーナーレス画像形成装置である。
【００９４】
ここで、他の実施例Ａ及びＢにおける接触現像方式について説明する。図１１に他の実施例Ｂの画像形成装置の構成説明図を示す。実施例１及び２と同様の部材については同符号とし、その説明を省略する。
【００９５】
現像ローラ２ａとして、弾性ゴムローラの表面にディップコート処理を施した。そして、図中の矢印のように感光ドラム１の回転に対して周速１６０％の速さでカウンター方向に回転させる。また、現像バイアスとして、０Ｖ〜−７００Ｖの直流電圧を印加して感光ドラムと所定のニップ幅を有して接触現像及び転写残トナーを接触回収させる。
【００９６】
トナー規制部材２ｂの材質として、リン青銅を用い、現像ローラの回転方向とカウンター方向に取り付ける。
【００９７】
（比較項目）
１）実施例１
２）比較例１：実施例１の画像装置において、転写と帯電の吐き出しバイアスを同時に印加するクリーニング方式（従来工程）
３）実施例Ａ
４）実施例Ｂ
５）比較例２：実施例Ｂの画像形成装置において、転写と帯電の吐き出しバイアスを同時に印加するクリーニング方式（従来工程）
６）実施例２
実験方法：室温３２．５℃、湿度８０％の環境下において、印字率４％の画像を２０００枚通紙した後にサンプル画像を評価した。
【００９８】
１：紙上かぶり評価
かぶりとは、本来印字しない白部（未露光部）においてトナーが現像されてしまい地汚れのように紙上に現れる画像不良である。かぶり量は測定器PEFLECTMETER TC-6DSを用いてグリーンフィルタによる光学反射率を測定し、紙のみの反射率から差し引いた反射量を求めかぶり量とした。この際、紙上を１０点以上測定しその平均値を求めた。
【００９９】
◎・・・１％未満
○・・・１％〜３％
△・・・３％〜５％
×・・・５％以上
２：遮光評価
遮光とは、帯電ローラ後の感光ドラム表面上にトナー等の粒子が多量に存在すると、露光を遮ってしまう。そのため、遮られた位置にはトナー像が形成されないという画像不良である。
【０１００】
遮光量は、横線１ドット１スペースのハーフトーン画像において目視評価とした。
【０１０１】
◎・・・確認できない
○・・・多少確認できるがほとんど目立たない
△・・・全体的にやや目立つ
×・・・かなり目立つ
３：画像ムラ
画像ムラとは帯電部材に吐き出しバイアスを印加していてもそれに取り込まれたすべてのトナーを吐き出せない。そのため、画像形成動作を繰り返し行うと、帯電部材に転写残トナーが蓄積されてゆく。一般的にトナーは絶縁物であるため、帯電部材と感光ドラムの接触部に存在してしまうと、感光ドラム表面の帯電がさえぎられてしまう。その結果、感光ドラム上のトナー像にムラが生じてしまい、その部分が、画像ムラと呼ばれる画像不良となる。この画像ムラは、帯電部材に転写残トナーが蓄積されていくと非常に発生し易い。
【０１０２】
遮光量は、横線１ドット２スペースのハーフトーン画像において目視評価とした。
【０１０３】
◎・・・確認できない
○・・・多少確認できるがほとんど目立たない
△・・・全体的にやや目立つ
×・・・かなり目立つ
下表１に比較実験結果を示す。
【０１０４】
【表１】
比較例１においては、実施例１及び従来の技術にて述べたように、転写の吐き出しバイアスの影響による感光ドラム電位段差の部分で帯電部材の吐き出し効果が現象してしまいかぶり、遮光、画像ムラともに悪化した。
【０１０６】
また、比較例２においても同様の原因にて画像不良が発生した。
【０１０７】
実施例Ａにおいては、本発明の効果が有り、比較例に比べ画像不良はそれほど発生していない。しかし、接触現像方式のため、現像装置からの地かぶりはそのまま画像に影響を及ぼしている。
【０１０８】
実施例Ｂにおいても帯電不良からの画像ムラは実施例Ａよりもよかったが、地かぶりは発生している。
【０１０９】
それに対して実施例１は、地かぶりが抑えられていた。さらに、実施例２では、帯電不良、画像不良ともに一番良く、本発明に適していることが解る。
【０１１０】
〈その他〉
１）帯電部材において、実施例のようなローラ形状及び接触方式に限らず、ブラシ、ブレード等の形状であっても、実施例と同じような効果を出すことが可能である。
【０１１１】
２）静電潜像形成のための露光手段としては、実施形態例の様にデジタル的な潜像を形成するレーザー走査露光手段４に限定されるものではなく、通常のアナログ的な画像露光やＬＥＤなどの他の発光素子でも構わないし、蛍光燈等の発光素子と液晶シャッター等の組み合わせによるものなど、画像情報に対応した静電潜像を形成できるものであるなら構わない。
【０１１２】
３）像担持体は静電記録誘電体等であっても良い。この場合は、該誘電体面を所定の極性・電位に一様に一次帯電した後、除電針ヘッド、電子銃等の除電手段で選択的に除電して目的の静電潜像を書き込み形成する。
【０１１３】
４）転写手段はローラ転写に限られず、ベルト転写、コロナ転写などにすることもできる。転写ドラムや転写ベルト等の中間転写体（中間被転写部材）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であってもよい。
【０１１４】
５）直接注入帯電は接触帯電部材から被帯電体部分に電荷が直接移動することをその帯電機構とするから、接触帯電部材が十分に被帯電体表面に接触する必要があり、被帯電体に対して接触帯電部材を周速差を持たせて回転させることが望ましい。接触帯電部材と被帯電体との速度差は、具体的には接触帯電部材面を移動駆動して被帯電体との間に速度差を設けることになる。好ましくは接触帯電部材を回転駆動し、さらにその回転方向は被帯電体表面の移動方向とは逆方向に回転するように構成するのがよい。接触帯電部材面を被帯電体表面の移動方向と同じ方向に移動させて速度差をもたせることも可能であるが、直接注入帯電の帯電性は被帯電体の周速と接触帯電部材の周速の比に依存するため、逆方向と同じ周速比を得るには順方向では接触帯電部材の回転数が逆方向の時に比べて大きくなるので、接触帯電部材を逆方向に移動させる方が回転数の点で有利である。ここで記述した周速比は
周速比（％）＝（接触帯電部材周速−被帯電体周速）／被帯電体周速×１００である（接触帯電部材周速は接触部において接触帯電部材表面が被帯電体表面と同じ方向に移動するとき正の値である）。
【０１１５】
６）帯電部材や現像剤担持部材に印加するバイアスの交番電圧成分（ＡＣ成分、周期的に電圧値が変化する電圧）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オン／オフすることによって形成された矩形波であってもよい。
【０１１６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、現像同時回収を行うクリーナーレスシステムを採用している画像形成装置及び、接触帯電機構を有するクリーナーレス方式の画像形成装置において、転写クリーニングを行った際に生じる像担持体の電位段差位置が帯電部材を通過した後、帯電クリーニングを行うことで、かぶりと画像ムラ、及び遮光の画像不良を低減可能とし、画像形成動作を繰り返し行う時やジャム等の通紙不良が起こった場合においても安定した高画質画像を提供することができた。特に、帯電部材に導電性粉体を介在させた接触帯電機構を有し、前記導電性粉体を現像手段から供給する画像形成装置においては、導電性粉体を帯電部材に供給し且つ転写残現像剤を像担持体上に戻ことが効果的に行われるため、本発明の効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１に係る画像形成装置の構成説明図である。
【図２】 本発明の実施例１に係るクリーニングシーケンスを示す図である。
【図３】 本発明の実施例１に係る清掃時における動作のモデル図である。
【図４】 本発明の実施例１に係る清掃時の転写位置、帯電位置におけるトナーの挙動を示すモデル図である。
【図５】 本発明の実施例１に係る比較実験１の結果を示す図である。
【図６】 本発明の実施例１に係る比較実験２の結果を示す図である。
【図７】 本発明の実施例２に係る画像形成装置の構成説明図である。
【図８】 本発明の実施例２に係る帯電クリーニング位置におけるトナー挙動のモデル図である。
【図９】 本発明の実施例２に係る比較実験１の結果を示す図である。
【図１０】 本発明の実施例２に係る比較実験２の結果を示す図である。
【図１１】 本実施例Ｂに係る化像形成装置の構成説明図である。
【図１２】 従来の電子写真装置の概略構成図である。
【図１３】 従来の構成に係る清掃時の転写位置、帯電位置におけるトナーの挙動を示すモデル図である。
【符号の説明】
１００：画像形成装置
１ ：感光ドラム
２ ：現像装置
３ ：帯電ローラ
４ ：露光手段
５ ：転写部材
６、８：高圧電源
２１ ：現像ローラ
２２ ：トナー規制部材
Ｔ ：磁性トナー
Ｃ ：導電性粉体
Claims (4)
- 像担持体と、
前記像担持体に接触して像担持体を所定の電位に帯電させる帯電部材と、
前記像担持体の帯電面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
像担持体上に形成した静電潜像に像担持体と対向する現像剤担持体に所定の印加電圧を与えることで現像剤を像担持体へ供給して可視化せしめる現像手段と、
前記像担持体上に形成された現像剤像を被転写部材に転写させる転写部材と、
を有し、前記現像剤像を前記被転写部材に転写させた後に前記像担持体上に残留する現像剤を前記現像手段が回収する画像形成装置において、
前記転写部材に前記現像剤の帯電極性と同極性の電圧を印加して、転写部材上の現像剤を前記像担持体上に移動させ、該転写部材の電圧によって生じる前記像担持体の表面電位の変化領域が前記帯電部材を通過した後、前記帯電部材に印加される電圧を、画像形成時に印加される電圧と異なり、前記帯電部材上の現像剤が前記像担持体上に移動する前記現像剤の帯電極性と同極性の電圧にして、前記像担持体上に戻された該現像剤を前記現像手段が随時回収するというクリーニング工程を有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記帯電部材は、表面に発泡体のように空間領域が存在し、前記像担持体との間に速度差を持つことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
- 像担持体と、
前記像担持体に接触して像担持体を所定の電位に帯電させる帯電部材と、
前記像担持体の帯電面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記像担持体に対向する位置に現像剤を担持して搬送する現像剤担持体を有し、前記像担持体と前記現像剤担持体との間にギャップを設け、前記現像剤担持体に、直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアスを印加することで、前記現像剤を前記像担持体と前記現像剤担持体とのギャップ中で飛翔させて、像担持体上に前記現像剤を供給して前記静電潜像を可視化せしめる現像手段と、
を有し、前記現像剤像を前記被転写部材に転写させた後に前記像担持体上に残留する現像剤を前記現像手段が回収する画像形成装置において、
前記転写部材に前記現像剤の帯電極性と同極性の電圧を印加して、転写部材上の現像剤を前記像担持体上に移動させ、該転写部材の電圧によって生じる前記像担持体の表面電位の変化領域が前記帯電部材を通過した後、前記帯電部材に印加される電圧を、画像形成時に印加される電圧と異なり、前記帯電部材上の現像剤が前記像担持体上に移動する前記現像剤の帯電極性と同極性の電圧にして、前記像担持体上に戻された該現像剤を前記現像手段が随時回収するというクリーニング工程を有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記現像剤として、トナーと導電性粉体の混合剤を用い、前記帯電部材と前記像担持体との接触部に前記導電性粉体が介在しており、前記帯電部材は、前記像担持体上に付着して前記接触部に搬送されてきた前記導電性粉体を捕獲することにより、前記現像手段からの前記導電性粉体の供給を受けて帯電を繰り返し行うことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
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