JP5224157B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、感光体等の潜像担持体の表面に当接しながらバイアスが供給される導電性部材により、潜像担持体の表面と、この表面に付着しているトナーとのうち、少なくとも一方を帯電せしめる帯電装置を用いる画像形成装置に関するものである。

一般に、電子写真方式の画像形成装置においては、次のようなプロセスで画像を形成する。即ち、まず、一様帯電せしめた感光体等の潜像担持体に対して露光走査などを施して静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置によって現像する。次いで、現像によって得られたトナー像を、潜像担持体上から転写紙等の記録体に直接転写するか、あるいは中間転写体を介して記録部材に転写する。

かかる構成の画像形成装置に用いられる帯電装置としては、次のようなものが知られている。即ち、潜像担持体の表面に当接させた導電性部材たる帯電ローラ等の帯電部材に対して帯電バイアスを印加しながら潜像担持体と導電性部材との間に放電を生じせしめることで、潜像担持体の表面を一様帯電せしめる帯電装置である。

また、特許文献１に記載の帯電装置のように、補助帯電を行うものも知られている。この種の帯電装置は、帯電ローラやスコロトロン方式の帯電チャージャーなどといった潜像担持体の一様帯電を主に行う主帯電手段の他に、補助帯電バイアスが印加される補助帯電部材を有している。そして、潜像担持体の無端移動する周面のうち、転写工程を通過した後で且つ主帯電手段による主帯電工程に進入する前の箇所に対して、その補助帯電部材を当接させている。かかる構成では、補助帯電部材からの放電あるいは電荷注入により、主帯電手段による一様帯電が施される前の潜像担持体の表面を予め補助帯電せしめたり、前記表面に付着している転写残トナーを正規帯電極性に帯電せしめたりする。これにより、潜像担持体の帯電ムラを抑えたり、低帯電量トナーや逆帯電トナーを現像領域に再搬送してしまうことによる地汚れの発生を抑えたりすることができる。

これらの帯電装置において、潜像担持体に当接している導電性部材たる帯電部材や補助帯電部材に転写残トナーが固着してしまうと、それら部材と、転写残トナーや潜像担持体表面との間における放電や電荷注入が阻害される。そして、これにより、主帯電や補助帯電が良好に行われなくなって帯電ムラが発生したり、転写残トナーの帯電が良好に行われなくなって地汚れが発生したりしてしまう。なお、地汚れとは、潜像担持体の地肌部（一様帯電部）にトナーを付着させてしまう現象である。

そこで、特許文献２に記載の帯電装置においては、帯電部材として、純水接触角が９０［°］以上であるものを用いることで、帯電部材へのトナー固着を抑えるようになっている。

特開２００５−６２７３７号公報 特開１１−３５２７５２号公報

しかしながら、本発明者らは実験により、帯電部材等の導電性部材に対し、純水接触角が比較的大きいという条件を具備させるだけでは、導電性部材に対するトナー固着を長期間に渡って抑えることができないことを見出した。例えば、純水接触角が１００［°］であったとしても、数千枚のプリントアウトを行っただけで、トナー固着を引き起こしてしまう導電性部材もあった。

本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、次のような画像形成装置を提供することである。即ち、導電性部材に対するトナー固着による帯電ムラや地汚れの発生を長期間に渡って抑えることができる画像形成装置である。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、前記潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、現像剤担持体の表面上に担持したトナーによって前記潜像担持体上の潜像を現像してトナー像を得る現像手段と、前記潜像担持体の表面に当接しながらバイアスが供給される導電性部材により、前記表面と、前記表面に付着しているトナーとのうち、少なくとも一方を帯電せしめる帯電装置と、前記潜像担持体の表面上のトナー像を転写体に転写する転写手段とを備える画像形成装置において、前記導電性部材として、表面の純水接触角が１０８［°］以上であり、前記表面のショアＤ硬度が５０以上、６５以下であり、弾性部材の表面に被覆され、且つホルダー部材によって前記弾性部材を介して前記潜像担持体に向けて押圧される導電性シートを用い、前記潜像担持体と前記導電性シートとの当接部における前記潜像担持体の表面移動方向の長さを、２［ｍｍ］以上、７［ｍｍ］以下にし、前記潜像担持体と前記導電性シートとの当接圧力を、２［ｋＮ／ｍ^２］以上、１５［ｋＮ／ｍ^２］以下にし、且つ、前記転写手段による転写工程を経た後の潜像担持体表面に付着している転写残トナーを前記潜像担持体表面から前記現像手段の前記現像剤担持体の表面に回収させるようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記導電性シートとして、表面抵抗が１０^２[Ω／ｃｍ ^２ ]以上、１０^８[Ω／ｃｍ ^２ ]以下であるもの、を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の画像形成装置において、上記導電性シートとして、体積固有抵抗率が１０^２[Ω・ｃｍ]以上、１０^６[Ω・ｃｍ]以下であるもの、を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかの画像形成装置において、上記導電性シートとして、表面粗さＲａが０．１［μｍ］以上、０．６［μｍ］以下であるもの、を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れかの画像形成装置において、上記潜像担持体として、純水接触角が９０［°］以上であるものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れかの画像形成装置において、上記トナーとして、トナー粒子に対して該トナー粒子の１〜４重量部の外添剤が添加されたもの、を用いることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れかの画像形成装置において、上記トナーとして、粒径が５［μｍ］以下のトナー粒子の全トナー粒子に対する割合が１５［％］以下であるもの、を用いることを特徴とするものである。

これらの発明においては、後述する実験によって本発明者らが明らかにしたように、導電性部材として、表面の純水接触角が１０８［°］以上であり、且つ表面のショアＤ硬度が６５以下である導電性シート、を用いることで、導電性シートに対するトナー固着を長期間に渡って抑えることが可能である。よって、導電性部材に対するトナー固着による帯電ムラや地汚れの発生を長期間に渡って抑えることができる。

以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のカラーレーザープリンタ（以下、単にプリンタという）の一実施形態について説明する。
まず、本実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本実施形態に係るプリンタの要部を示す概略構成図である。このプリンタは、イエロー，マゼンダ，シアン，ブラック（以下、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと記す）の各色のトナー像を形成するための４つのプロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備えている。また、光書込ユニット５０、レジストローラ対５４、転写ユニット６０等も備えている。各符号の末尾に付された添字Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれイエロー，マゼンダ，シアン，ブラック用の部材であることを示す。

潜像形成手段たる光書込ユニット５０は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色に対応する４つのレーザーダイオードからなる光源、正六面体のポリゴンミラー、これを回転駆動するためのポリゴンモータ、ｆθレンズ、レンズ、反射ミラー等を有している。レーザーダイオードから射出されたレーザー光Ｌは、ポリゴンミラーの何れか１つの面で反射してポリゴンミラーの回転に伴って偏向せしめられながら、後述する４つの感光体のうちの何れかに到達する。４つのレーザーダイオードからそれぞれ射出されるレーザー光Ｌにより、４つの感光体の表面がそれぞれ光走査される。

プロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、これらにそれぞれ個別に対応する現像手段たる現像装置４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、帯電装置などを有している。感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、図示しない駆動手段によって所定の線速で図中時計回り方向に回転駆動せしめられる。そして、図示しないパーソナルコンピュータ等から送られてくる画像情報に基づいて変調されたレーザー光Ｌを発する光書込ユニット５０により、暗中にて光走査されて、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の静電潜像を担持する。

図２は、４つのプロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのうち、Ｋ用のプロセスユニット１Ｋを転写ユニット（図１の６０）の中間転写ベルト６１とともに示す拡大構成図である。同図において、Ｋ用のプロセスユニット１Ｋは、感光体３Ｋ、帯電装置、図示しない除電ランプ、現像手段たる現像装置４０Ｋ等を、１つのユニットとして共通のユニットケーシング（保持体）に保持させて、プリンタ本体に対して着脱可能にしたものである。

被帯電体であり且つ潜像担持体であるＫ用の感光体３Ｋは、アルミニウム素管からなる導電性基体の表面に、負帯電性の有機光光導電物質（ＯＰＣ）からなる感光層が被覆された直径２４［ｍｍ］程度のドラムであり、図示しない駆動手段によって所定の線速で図中時計回り方向に回転駆動せしめられる。これにより、感光体３Ｋの表面は、後述する１次転写ニップ（中間転写ベルト６１との当接位置）、補助帯電ニップ、帯電ニップ、光書込位置、現像領域を順次通過する。

Ｋ用の現像装置４０Ｋは、ケーシング４１Ｋに設けられた開口から周面の一部を露出させる現像ローラ４２Ｋを有している。現像剤担持体たる現像ローラ４２Ｋは、その長手方向の両端からそれぞれ突出している軸が図示しない軸受けによってそれぞれ回転自在に支持されている。ケーシング４１Ｋには、Ｋトナーが内包されており、回転駆動されるアジテータ４３Ｋによって図中右側から左側へと搬送される。アジテータ４３Ｋの図中左側方には、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動されるトナー供給ローラ４４Ｋが配設されている。このトナー供給ローラ４４Ｋのローラ部はスポンジ等の弾性発泡体からなり、アジテータ４３Ｋから送られてくるＫトナーを良好に捕捉する。このようにして捕捉されたＫトナーは、トナー供給ローラ４４Ｋと現像ローラ４２Ｋとの当接部で現像ローラ４２Ｋに供給される。そして、現像剤担持体たる現像ローラ４２Ｋ内の表面に担持されたＫトナーは、現像ローラ４２Ｋの図中反時計回り方向の回転駆動に伴って規制ブレード４５Ｋとの接触位置を通過する際にその層厚が規制されたり、摩擦帯電が促されたりした後、感光体３Ｋと対向する現像領域に搬送される。

この現像領域では、図示しない電源から出力される負極性の現像バイアスが印加される現像ローラ４２Ｋと、感光体３Ｋの静電潜像との間に、負極性のＫトナーを現像ローラ４２Ｋ側から潜像側に静電移動させる現像ポテンシャルが作用する。また、現像ローラ４２Ｋと感光体３Ｋの一様帯電箇所（地肌部）との間に、負極性のＫトナーを地肌部側から現像ローラ４２Ｋ側に静電移動させる非現像ポテンシャルが作用する。現像ローラ４２Ｋ上のＫトナーは、現像ポテンシャルの作用によって現像ローラ４２Ｋ上から離脱して感光体３Ｋの静電潜像上に転移する。この転移により、感光体３Ｋ上の静電潜像がＫトナー像に現像される。

なお、本プリンタでは、現像剤としてＫトナーを主成分とする一成分現像剤を用いる一成分現像方式を現像装置４０Ｋに採用しているが、Ｋトナーと磁性キャリアとを含有する二成分現像剤を用いる二成分現像方式を採用してもよい。

現像領域で現像されたＫトナー像は、感光体３Ｋの回転に伴って感光体３Ｋと中間転写ベルト６１とが当接するＫ用の１次転写ニップまで搬送され、ここで中間転写ベルト６１上に中間転写される。この１次転写ニップを通過した後の感光体３Ｋ表面には、中間転写ベルト６１上に転写されなかった転写残トナーが付着している。この転写残トナーの処理については、後述する。

帯電装置は、図中反時計回り方向に回転駆動されながら感光体３Ｋに当接して帯電ニップを形成する帯電ローラ７Ｋ、感光体３Ｋに当接して補助帯電ニップを形成する補助帯電部材１０Ｋなどを有している。帯電ローラ７Ｋは、金属製の回転軸部材の周面上に導電性ゴム等の導電性及び弾性を発揮する材料からなるローラ部が被覆されたものである。回転軸部材には、図示しない電源等からなる帯電バイアス供給手段により、帯電バイアスが印加される。この印加により、帯電ローラ７Ｋと感光体３Ｋとの間で放電が発生することで、感光体３Ｋの表面がトナーの帯電極性と同極性に一様帯電せしめられる。

補助帯電部材１０Ｋは、スポンジ等の弾性材料からなる弾性部８Ｋの表面に、導電性材料からなる導電性シート９Ｋが被覆されたものである。そして、ホルダー部材によって感光体３Ｋに向けて押圧されながら、感光体３Ｋの周面のうち、後述する１次転写ニップを通過してから、上記帯電ニップに進入する前の箇所に対して、自らのシート被覆面を当接させている。導電性シート９Ｋには、図示しない電源等からなる補助帯電バイアス供給手段により、トナーの帯電極性と同極性の直流電圧、あるいはこの直流電圧が重畳された交流電圧からなる補助帯電バイアスが供給される。

１次転写ニップを通過した後の感光体３Ｋ表面に付着している転写残トナーの中には、正規の帯電極性に帯電しているトナーの他、正規の帯電極性ではあるもののその帯電量が不足している低帯電量トナーや、逆極性に帯電している逆帯電トナーなども含まれる。そして、このような転写残トナーは、感光体３Ｋの回転に伴って補助帯電ニップに進入する。すると、転写残トナー中の逆帯電トナーは、補助帯電部材１０Ｋと感光体３Ｋとの間の放電、あるいは補助帯電部材１０Ｋからの電荷注入により、正規極性であるマイナス極性に十分に帯電せしめられる。また、転写残トナー中の低帯電量トナーも、放電あるいは電荷注入によってマイナス極性に十分に帯電せしめられる。これにより、転写残トナー中の逆帯電トナーや低帯電量トナーを現像領域に搬送してしまうことによる地汚れの発生が抑えられる。

また、補助帯電部材１０Ｋの導電性シート９Ｋと感光体３Ｋとの間に放電を生じせしめる場合には、帯電ローラ７Ｋによる感光体３Ｋの主帯電処理に先立って、前記放電によって感光体３Ｋを補助帯電せしめることで、帯電ムラを抑えることもできる。

帯電ニップで一様帯電せしめられたＫ用の感光体３Ｋの表面には、上述した光書込ユニット（５０）による光走査でＫ用の静電潜像が形成され、この静電潜像はＫ用の現像装置４０ＫによってＫトナー像に現像される。

Ｋ用のプロセスユニット１Ｋについて説明してきたが、他色用のプロセスユニット１Ｙ，Ｍ，ＣはＫ用のプロセスユニット１Ｋと同様の構成になっているので説明を省略する。

プロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとしては、いわゆるクリーナーレス方式のものが採用されている。クレーナーレス方式とは、感光体３Ｙなどの潜像担持体上に付着している転写残トナーをクリーニング回収するための専用の手段を用いることなく潜像担持体上での画像形成プロセスを実行する方式のことである。また、クリーニング回収するための専用の手段とは、具体的には、転写残トナーを潜像担持体から分離した後、再び潜像担持体に付着させることなく、廃トナー容器まで搬送して回収したり、現像装置内に搬送してリサイクル回収したりする手段である。転写残トナーを潜像担持体から掻き取るクリーニングブレードも、専用の手段に含まれる。

かかるクリーナーレス方式について詳述する。クリーナーレス方式は、大別すると、散らし通過型と、一時捕捉型と、併用型とがある。これらのうち、散らし通過型では、潜像担持体に摺擦するブラシ等の散らし部材を用いて、潜像担持体上の転写残トナーを引っ掻くことで、転写残トナーと潜像担持体との付着力を弱める。そして、その後、現像スリーブや現像ローラ等の現像部材と潜像担持体とが対向する現像領域、あるいはその直前において、潜像担持体上の転写残トナーを現像ローラなどの現像部材に静電転移させることで、現像装置内に回収する。この回収に先立って、転写残トナーは、潜像書込のための光書込位置を通過するが、転写残トナー量が比較的少量であれば、潜像書込に悪影響を及ぼすことはない。但し、正規極性とは逆極性に帯電している逆帯電トナーが転写残トナー中に含まれていると、それは現像部材上に回収されないので、地汚れなどを引き起こしてしまう。かかる逆帯電トナーによる地汚れの発生を抑える目的で、潜像担持体上の転写残トナーを正規極性に帯電せしめるためのトナー帯電手段を、転写位置（例えば１次転写ニップ）と散らし部材による散らし位置との間、あるいは散らし位置と現像領域との間、に設けることが望ましい。散らし部材としては、板金やユニットケーシング等に貼り付けられた導電性繊維からなる複数の植毛繊維を有する固定ブラシ、金属製の回転軸部材に複数の植毛繊維を立設せしめたブラシローラ、導電性のスポンジ等からなるローラ部を有するローラ部材（例えば帯電ローラ）などを用いることができる。固定ブラシは植毛繊維の量が比較的少量で構成できるため安価であるという利点があるが、潜像担持体を一様帯電せしめるための帯電部材として兼用する場合には、十分な帯電均一性を得ることができなくなる。これに対し、ブラシローラでは、十分な帯電均一性を得ることができるので好適である。

クリーナーレス方式における一時捕捉型では、表面を潜像担持体に接触させながら無端移動させる回転ブラシ部材などの捕捉部材によって、潜像担持体上の転写残トナーを一時的に捕捉する。そして、プリントジョブ終了後やプリントジョブ間の紙間タイミングなどにおいて、捕捉部材上の転写残トナーを吐き出させて潜像担持体に再転移させた後、現像ローラなどの現像部材に静電転移させて、現像装置内に回収する。上述した散らし通過型では、ベタ画像形成時やジャム発生後などといった転写残トナーがかなり多くなってしまう場合に現像部材への回収能力を超えて画像劣化を引き起こすおそれがあるのに対し、一時捕捉型では捕捉部材で捕捉した転写残トナーを現像部材に少しずつ回収してかかる画像劣化の発生を抑えることができる。

クリーナーレス方式における併用型では、散らし通過型と一時捕捉型とを併用する。具体的には、潜像担持体に接触する回転ブラシ部材などを、散らし部材及び捕捉部材として併用する。回転ブラシ部材等に直流電圧だけを印加することで回転ブラシ部材等を散らし部材として機能させる一方で、必要に応じてバイアスを直流電圧から重畳電圧に切り換えることで、回転ブラシ部材等を捕捉部材として機能させる。

本プリンタでは、散らし透過型のクリーナーレス方式を採用している。具体的には、感光体３Ｙは、図中時計回り方向に所定の線速で回転駆動されながら中間転写ベルト６１のおもて面に接触してＹ用の１次転写ニップを形成している。そして、散らし部材たる補助帯電部材１０Ｙや帯電ローラ７Ｙにより、感光体３Ｙ上の転写残トナーを引っ掻くことで、転写残トナーと感光体３Ｙとの付着力を弱める。そして、その後、現像領域において、感光体３Ｙ上の転写残トナーを現像装置４０Ｙの現像ローラ４２Ｙに静電転移させて回収する。このとき、転写残トナー中に、低帯電量トナーや逆帯電トナーが多く含まれていると、それらが現像ローラ４２Ｙ上に回収されずに、地汚れを引き起こしてしまう。

先に示した図１において、各色のプロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの下方には、転写ユニット６０が配設されている。この転写ユニット６０は、無端状の中間転写ベルト６１を、複数の張架ローラによって張架しながら、図中反時計回り方向に無端移動せしめる。複数の張架ローラとは、具体的には、従動ローラ６２、駆動ローラ６３、４つの１次転写バイアスローラ６６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ等のことである。

従動ローラ６２、１次転写バイアスローラ６６Ｙ〜Ｋ、駆動ローラ６３は、何れも中間転写ベルト６１の裏面（ループ内周面）に接触している。そして、４つの１次転写バイアスローラ６６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、金属製の芯金にスポンジ等の弾性体が被覆されたローラであり、それぞれＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに向けて押圧されて、中間転写ベルト６１を挟み込んでいる。これにより、４つの感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと中間転写ベルト６１のおもて面とがベルト移動方向において所定の長さで接触するＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の４つの１次転写ニップが形成されている。

４つの１次転写バイアスローラ６６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの芯金には、それぞれ図示しない転写バイアス電源によって定電流制御される１次転写バイアスが印加されている。これにより、４つの１次転写バイアスローラ６６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを介して中間転写ベルト６１の裏面に転写電荷が付与され、各１次転写ニップにおいて中間転写ベルト６１と感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの間に転写電界が形成される。なお、本プリンタにおいては、１次転写手段として１次転写バイアスローラ６６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを設けているが、ローラに代えて、ブラシやブレード等のものを用いてもよい。また、転写チャージャーなどを用いてもよい。

各色の感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上に形成されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像は、各色の１次転写ニップで中間転写ベルト６１上に重ね合わせて１次転写される。これにより、中間転写ベルト６１上には４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。

中間転写ベルト６１における駆動ローラ６３に対する掛け回し箇所には、２次転写バイアスローラ６７がベルトおもて面側から当接しており、これによって２次転写ニップが形成されている。この２次転写バイアスローラ６７には、図示しない電源や配線からなる電圧印加手段によって２次転写バイアスが印加されている。これにより、２次転写バイアスローラ６７と接地された２次転写ニップ裏側ローラ６４との間に２次転写電界が形成されている。中間転写ベルト６１上に形成された４色トナー像は、ベルトの無端移動に伴って２次転写ニップに進入する。

本プリンタは、図示しない給紙カセットを備えており、その中に記録紙Ｐを複数枚重ねた記録紙束の状態で収容している。そして、一番上の記録紙Ｐを所定のタイミングで給紙路に送り出す。送り出された記録紙Ｐは、給紙路の末端に配設されたレジストローラ対５４のレジストニップ内に挟み込まれる。

レジストローラ対５４は、給紙カセットから送られてきた記録紙Ｐをレジストニップに挟み込むために両ローラを回転駆動させているが、記録紙Ｐの先端を挟み込むとすぐに両ローラの回転駆動を停止させる。そして、記録紙Ｐを中間転写ベルト６１上の４色トナー像に同期させ得るタイミングで２次転写ニップに向けて送り出す。２次転写ニップでは、中間転写ベルト６１上の４色トナー像が２次転写電界やニップ圧の作用によって記録紙Ｐ上に一括２次転写されて、記録紙Ｐの白色と相まってフルカラー画像となる。

このようにしてフルカラー画像が形成された記録紙Ｐは、２次転写ニップから排出された後、図示しない定着装置に送られてフルカラー画像が定着せしめられる。

２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト６１表面に付着している２次転写残トナーは、ベルトクリーニング装置６８によってベルト表面から除去される。

なお、実施形態に係るプリンタは、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーとして、それぞれマイナス帯電性のものを用いている。そして、各色の感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋをそれぞれ帯電装置によってマイナス極性に一様帯電せしめた後、光走査による静電潜像のマイナス電位を地肌部よりも減衰せしめる。このように電位が減衰した静電潜像にマイナス極性のトナーを付着させるネガポジ現像方式を採用している。

次に、本プリンタの特徴的な構成について説明する。
本発明者らは、先に図１に示した実施形態に係るプリンタと同様の構成の試験機を用意した。また、図２に示したＫ用のプロセスユニット１Ｋにおける補助帯電部材１０Ｋの導電性シート９Ｋとして、純水接触角やショアＤ硬度が互いに異なる複数種類のものを用意した。そして、試験機に搭載する導電性シート９Ｋをこれらの中で順次交換しながら、各シートでそれぞれモノクロのハーフチャート（ツー・バイ・ツーのハーフトーン階調画像）を１万枚のＡ４用紙に５［％］の画像面積率で連続プリントした。

導電性シート９Ｋの純水接触角については、協和界面科学社製の接触角計ＣＡ−ＤＴ・Ａ型を用いた液滴法（同接触角計の取り扱い説明書に準拠）によって測定することが可能である。

導電性シート９ＫのショアＤ硬度については、ＡＳＴＭ Ｄ−２２４０に準拠する方法にて、基体の２５℃におけるショアＤ硬度を測定した。

帯電ローラ７Ｋに印加する帯電バイアスとしては、−１１００［Ｖ］の直流電圧を採用した。また、補助帯電部材１０Ｋの導電性シート９Ｋに印加する補助帯電バイアスとしては、−７００［Ｖ］の補助帯電バイアスを採用した。かかる構成では、導電性シート９Ｋでの補助帯電により、転写残トナー中の低帯電量トナーや逆帯電トナーを正規極性のマイナスに帯電せしめて、地汚れの発生を抑えることができる。また、帯電ローラ７Ｋによる主帯電に先立って、帯電バイアスよりも低い補助帯電バイアスで感光体３Ｋを補助帯電しておくことで、帯電ムラの発生を抑えることができる。導電性シート９ＫにＫトナーが固着すると、補助帯電が良好に行われなくなって、帯電ムラが起こる。そして、これにより、画像に縦黒スジが目立つようになる。

（Ｋ）トナーとしては、平均粒径が８．５［μｍ］に調整された粉砕法によるトナーであって、外添剤を添加したものを用いた。

ハーフチャートのプリント時には、各色の感光体を１２０［ｍｍ／ｓｅｃ］の線速で回転駆動した。

各色の帯電ブラシローラ（例えば７Ｋ）としては、直径６［ｍｍ］の金属製の回転軸部材上に導電性ゴム層の被覆によるローラ部を形成した（φ）１０［ｍｍ］のものを使用した。

補助帯電部材１０Ｋの導電性シート９Ｋとしては、上述のように、純水接触角やショアＤ硬度が互いに異なる複数種類のものを用いたが、それらの表面抵抗、厚みは何れも１０^５［Ω／□］、０．１［ｍｍ］である。

補助帯電部材１０Ｋの弾性部８Ｋとしては、スポンジからなる厚み５［ｍｍ］のものを用い、これを２［ｍｍ］の厚みまで圧縮する当接圧で、補助帯電部材１０Ｋを感光体３Ｋに当接させた。

互いに異なる種類の導電性シート９Ｋを用いた複数回のプリントテストにおいて、それぞれ１万枚のプリント画像を全て観察して、凝集トナー塊による画像汚れの有無を調べた。この凝集トナー塊とは、先に図２に示した導電性シート９Ｋと感光体３Ｋとの当接部で堰き止められたＫトナーが当接部入口で滞留して塊になったものである。この塊がある程度成長すると、当接部入口から重力落下してＫ用の１次転写ニップに進入する。そして、中間転写ベルト６１を介して、あるいは直接的に記録紙Ｐに付着して画像汚れとなる。この画像汚れについては、×（トナー付着によるφ０．５ｍｍ以上の斑点を１００点以上／１０枚の割合で確認）、○（トナー付着によるφ０．５ｍｍ以上の斑点を１０点以上／１００枚の割合で確認）、◎（トナー付着による斑点を１００枚のプリントで確認できない）の３段階で評価した。なお、通常の普及機における画像汚れの許容範囲は、○や◎である。

また、それぞれのプリントテストにおいて、１万枚目のプリント画像を観察して、縦黒スジの有無を観察した。この縦黒スジは、導電性シート９Ｋに対するＫトナーの固着に起因して感光体３Ｋに帯電ムラが発生したことによって発生するものである。この縦黒スジについては、×（複数の大きなスジ帯が容易に視認される）、○（目を凝らすと１０本以下の小さなスジや薄いスジが観察される）、◎（縦黒スジが認められない）の３段階で評価した。なお、通常の普及機における縦黒スジの許容範囲は○又は◎である。

以上の実験の結果を次の表１に示す。

表１に示すように、導電性シート９Ｋとして、純水接触角が１０８［°］以上であり、且つ、ショアＤ硬度が５０〜６５であるものを用いた場合に、１万枚のプリントにおける画像汚れ、縦黒スジを何れも許容範囲に留めることができた。これに対し、ショアＤ硬度が５０未満であると、１万枚のテストプリント中に、許容範囲を超える画像汚れが発生した。これは次に説明する理由によるものと考えられる。即ち、ショアＤ硬度が５０未満であると、導電性シート９Ｋの柔らかさに起因して、シートと感光体３Ｋとの密着性が過剰に高まって、シートと感光体３Ｋとの当接部にＫトナーを良好にすり抜けさせることが困難になったと考えられる。

また、表１に示すように、ショアＤ硬度が６５よりも高いと、たとえ純水接触角が１０８［°］以上であったとしても、１万枚のプリントの途中で許容範囲を超える縦黒スジが発生してしまう。つまり、導電性シート９Ｋに対するトナー固着を長期間に渡って抑えることができなくなる。これは次に説明する理由によるものと考えられる。即ち、ショアＤ硬度が６５よりも高いと、導電性シート９Ｋの硬さに起因して、その表面に形成されているｎｍ〜数μｍオーダーの微妙な突起が回転中の感光体３Ｋと接触していてもそれに追従して連れ回ろうとせず、単に擦れている状態になる。すると、導電性シート９Ｋの表面に感光体３Ｋとの摺擦に伴う微振動が良好に発生しなくなる。これに対し、導電性シート９ＫのショアＤ硬度が６５以下であると、その柔らかさに起因して、シート表面が感光体３Ｋとの摺擦に伴って良好に微振動し、この微振動により、シート表面に付着したトナーがふるい落とされて、シートと感光体３Ｋとの当接部を短時間ですり抜けるようになると考えられる。

以上の実験結果に鑑みて、実施形態に係るプリンタにおいては、各色のプロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの補助帯電部材の導電性シートとして、表面の純水接触角が１０８［°］以上であり、且つ表面のショアＤ硬度が５０以上、６５以下であるもの、を用いている。

なお、上述した実験では、補助帯電部材として、導電性シートを弾性部によって感光体に押し当てる方式のものを用いたが、本発明者らが行った他の実験によれば、導電性シートと同じ性状の導電性ブレードを片持ち支持して感光体に当接させても、表１と同様の結果が得られた。

また、帯電バイアスとして、直流電圧を採用した例について説明したが、直流電圧に交流電圧を重畳したものを採用してもよい。更には、補助帯電バイアスとして、直流電圧を採用した例について説明したが、直流電圧に交流電圧を重畳したものを採用してもよい。

補助帯電部材の導電性シートとしては、厚みが５０［μｍ］〜２［ｍｍ］のものを用いることが望ましい。厚みが５０［μｍ］未満になると、普及機に求められる耐久性が得られなくなるからである。また、厚みが２［ｍｍ］を超えると、シートの可撓性が不足することにより、シートと感光体との密着不良が起こるからである。

導電性シートと感光体との摺擦によって発生するトルクについては、感光体軸線方向における摺擦長さが２４０［ｍｍ］の場合で、０．２〜１．２［Ｎ．ｍ］程度に留めることが望ましい。トルクが１．２［Ｎ．ｍ］を超え始めると、シートの摩耗性が急激に高まり始めるからである。また、トルクが０．２［Ｎ．ｍ］未満であると、シートと感光体との摺擦力の弱さにより、シートに対するトナー固着性が急激に高まり始めるからである。

補助帯電部材の導電性部材たる導電性シートとしては、表面抵抗が１０^２[Ω／ｃｍ^２]以上、１０^８[Ω／ｃｍ^２]以下であるもの、を用いることが望ましい。１０^２[Ω／ｃｍ^２]未満になると、シートと感光体との間で電流が良好に流れて両者間での放電が得られなくなることにより、帯電ムラや地汚れを良好に抑えることが困難になるからである。また、表面抵抗が１０^８[Ω／ｃｍ^２]を超えると、両者間での放電均一性が著しく悪化し始めて、帯電ムラを良好に抑えることが困難になるからである。

補助帯電部材の導電性シートとしては、体積固有抵抗率が１０^２[Ω・ｃｍ]以上、１０^６[Ω・ｃｍ]以下であるもの、を用いることが望ましい。体積固有抵抗率は放電均一性の観点から、表面抵抗よりもやや低い方が有利だからである。また、体積固有抵抗率が１０^２[Ω・ｃｍ]未満であると、シートと感光体との間で電流が良好に流れて両者間での放電が得られなくなるからである。

補助帯電部材の導電性シートの表面粗さＲａについては、０．１［μｍ］以上、０．６［μｍ］以下とすることが望ましい。表面粗さＲａが０．６［μｍ］よりも大きくなり始めると、表面の微妙な凹凸における凹部に対してトナーが急激に滞留、付着及び固着し易くなるからである。また、表面粗さＲａが０．１よりも小さくなり始めると、感光体との密着不良による画像汚れが急激に発生し易くなり始めるからである。

補助帯電部材の導電性シートと感光体との当接部における感光体表面移動方向の長さ（以下、補助帯電ニップ幅という）については、２［ｍｍ］以上、７［ｍｍ］以下にすることが望ましい。補助帯電ニップ幅が２［ｍｍ］を下回り始めると、転写残トナーや感光体の帯電不良が急激に起こり易くなり始めるからである。また、補助帯電ニップ幅が７［ｍｍ］を超え始めると、装置の大型化によるコストアップを引き起こしてしまうからである。

感光体と補助帯電部材の導電性シートとの当接圧力については、２［ｋＮ／ｍ^２］以上、１５［ｋＮ／ｍ^２］以下にすることが望ましい。当接圧力が２［ｋＮ／ｍ^２］を下回り始めると、当接が急激に不安定になり始めるからである。また、当接圧力が２［ｋＮ／ｍ^２］を上回り始めると、感光体が急激に傷付きやすくなり始めるからである。

感光体としては、純水接触角が９０［°］以上であるものを用いることが望ましい。純水接触角が９０［°］を下回り始めると、感光体に対するトナー固着が急激に起こり易くなり始めるからである。

トナーとしては、トナー粒子に対してトナー粒子の１〜４重量部の外添剤が添加されたもの、を用いることが望ましい。かかるトナーでは、補助帯電部材の導電性シートと感光体との当接部に進入しても、トナー粒子と導電性シートとの間に外添剤を介在させることで、導電性シートに対する固着を抑えることができるからである。なお、外添剤の添加量が４重量部を上回ると、外添剤の各種部材への転移による悪影響が急激に出始める。

また、トナーとしては、粒径が５［μｍ］以下のトナー粒子の全トナー粒子に対する割合が１５［％］以下であるもの、を用いることが望ましい。割合が１５［％］を超え始めると、導電性シートに対するトナー固着が急激に起こり易くなり始めるからである。

図３は、実施形態に係るプリンタの変形例装置を示す概略構成図である。この変形例装置においては、帯電部材として、帯電ローラの代わりに、帯電ブラシローラ４Ｋを有している。この帯電ブラシローラ４Ｋは、図示しない軸受けによって回転可能に受けられる金属製の回転軸部材５Ｋと、これの表面に立設せしめられた複数の導電性の植毛繊維６Ｋとを有している。そして、回転軸部材５Ｋを中心にして図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動されながら、それぞれの植毛繊維６Ｋの先端側を感光体３Ｋに摺擦させる。金属製の回転軸部材５Ｋには、図示しない電源や配線等からなる帯電バイアス供給手段が接続されており、これによって重畳電圧（交流電圧に直流電圧を重畳）からなる帯電バイアスが印加される。帯電ブラシローラ４Ｋの複数の植毛繊維６Ｋからなるブラシと、感光体３Ｋとが当接する帯電ニップやその近傍では、各植毛繊維６Ｋと感光体３Ｋとの間に放電が発生して、感光体３Ｋの表面を例えば負極性に一様帯電せしめる。

この変形例装置では、一時捕捉型のクリーナーレス方式を採用している。具体的には、上述の帯電ニップでは、植毛繊維６Ｋと感光体３Ｋとの間に放電を生じせしめて、感光体３Ｋ表面をマイナス極性に一様帯電せしめる。同時に、感光体３Ｋ上に付着している転写残トナーを前述の帯電バイアスの作用によって複数の植毛繊維６Ｋに転移させて一時的に捕捉する。そして、プリントジョブ終了後や紙間タイミングなどに、帯電バイアスを重畳電圧から直流電圧に切り換えて、植毛繊維６Ｋ上に捕捉しておいた転写残トナーを感光体３Ｋ上に再転移させた後、感光体３Ｋ上から現像ローラ４２Ｋを経て現像装置４０Ｋ内に回収する。

これまで、クリーナーレス方式のプロセスユニットを採用したプリンタについて説明したが、１次転写ニップを通過した後、帯電ニップに進入する前の感光体表面から転写残トナーを除去するクリーニング手段を設けた構成にも、本発明の適用が可能である。

実施形態に係るプリンタの要部を示す概略構成図。 同プリンタのＫ用のプロセスユニットを中間転写ベルトとともに示す拡大構成図。 変形例装置のＫ用のプロセスユニットを中間転写ベルトとともに示す拡大構成図。

符号の説明

１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：プロセスユニット
３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：感光体（潜像担持体）
４Ｋ：帯電ブラシローラ（帯電部材、帯電装置の一部）
７Ｋ：帯電ローラ（帯電部材、帯電装置の一部）
９Ｋ：導電性シート（導電性部材、帯電装置の一部）
１０Ｋ：補助帯電部材（帯電装置の一部）
４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：現像装置（現像手段）
５０：光書込ユニット（潜像形成手段）
６０：転写ユニット（転写手段）

Claims (7)

1. 潜像を担持する潜像担持体と、
   前記潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、
   現像剤担持体の表面上に担持したトナーによって前記潜像担持体上の潜像を現像してトナー像を得る現像手段と、
   前記潜像担持体の表面に当接しながらバイアスが供給される導電性部材により、前記表面と、前記表面に付着しているトナーとのうち、少なくとも一方を帯電せしめる帯電装置と、
   前記潜像担持体の表面上のトナー像を転写体に転写する転写手段とを備える画像形成装置において、
   前記導電性部材として、表面の純水接触角が１０８［°］以上であり、前記表面のショアＤ硬度が５０以上、６５以下であり、弾性部材の表面に被覆され、且つホルダー部材によって前記弾性部材を介して前記潜像担持体に向けて押圧される導電性シートを用い、
   前記潜像担持体と前記導電性シートとの当接部における前記潜像担持体の表面移動方向の長さを、２［ｍｍ］以上、７［ｍｍ］以下にし、
   前記潜像担持体と前記導電性シートとの当接圧力を、２［ｋＮ／ｍ^２］以上、１５［ｋＮ／ｍ^２］以下にし、
   且つ、前記転写手段による転写工程を経た後の潜像担持体表面に付着している転写残トナーを前記潜像担持体表面から前記現像手段の前記現像剤担持体の表面に回収させるようにしたことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   上記導電性シートとして、表面抵抗が１０^２[Ω／ｃｍ ^２ ]以上、１０^８[Ω／ｃｍ ^２ ]以下であるもの、を用いたことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２の画像形成装置において、
   上記導電性シートとして、体積固有抵抗率が１０^２[Ω・ｃｍ]以上、１０^６[Ω・ｃｍ]以下であるもの、を用いたことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１乃至３の何れかの画像形成装置において、
   上記導電性シートとして、表面粗さＲａが０．１［μｍ］以上、０．６［μｍ］以下であるもの、を用いたことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１乃至４の何れかの画像形成装置において、
   上記潜像担持体として、純水接触角が９０［°］以上であるものを用いたことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１乃至５の何れかの画像形成装置において、
   上記トナーとして、トナー粒子に対して該トナー粒子の１〜４重量部の外添剤が添加されたもの、を用いることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１乃至６の何れかの画像形成装置において、
   上記トナーとして、粒径が５［μｍ］以下のトナー粒子の全トナー粒子に対する割合が１５［％］以下であるもの、を用いることを特徴とする画像形成装置。

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