JPH0651612A

JPH0651612A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH0651612A
Application number: JP4203582A
Authority: JP
Inventors: Toru Ishihara; 徹石原; Katsuyuki Ito; 克之伊藤; Toshiro Murano; 敏郎村野
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1992-07-30
Filing date: 1992-07-30
Publication date: 1994-02-25

Abstract

(57)【要約】【目的】クリーニングレスプロセスとオゾンフリープロ
セスを組み合わせた画像形成装置において、ポジ残像を
発生しにくくする。【構成】転写が終了した後に像担持体の表面に残留した
現像剤を、帯電が終了した後で、転写が開始する前に回
収する。そして、前記像担持体に接触して回転部材が配
設され、表面を均一に帯電させ、表面電位を発生させ
る。該回転部材は、回転手段によって回転させられ、回
転方向を前記像担持体の回転方向と逆にし、該回転部材
の表面速度を前記像担持体の表面速度より高くしてあ
る。したがって、像担持体の表面に残留した現像剤はほ
ぐされ、像担持体への束縛力が小さくなる。また、この
時、残留した現像剤が存在する箇所の付近は均一かつ十
分に帯電させられる。前記回転部材を導電性発泡体で形
成した場合、導電性発泡体特有の表面形状が、残留した
現像剤を移動させるのに効果的に作用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真装置などの乾
式の現像剤を用いる画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真プリンタのように電子写
真方式を利用した画像形成装置においては、一般に像担
持体、すなわち感光体ドラムの表面を一様かつ均一に帯
電する帯電工程、帯電させられた該感光体ドラムに静電
潜像を書き込む潜像形成工程、乾式の現像剤、すなわち
トナーによって前記静電潜像を現像する現像工程、前記
感光体ドラムの表面のトナーを転写材に転写する転写工
程、該転写材上のトナーを定着する定着工程、及び前記
転写工程後に感光体ドラムの表面に残留したトナーを清
掃するクリーニング工程によって画像を形成するように
なっている。また、前記転写が終了した後で、次の帯電
が開始する前に、感光体ドラムに残像が形成されるのを
防止するために除電工程を設けているものもある。そし
て、前記帯電工程及び転写工程においては、一般にコロ
ナ放電によって帯電及び転写が行われる。

【０００３】ところが、該コロナ放電を用いると、オゾ
ンなどの有害物質が発生してしまう。このため、フィル
タなどによって有害物質を補集するようにしているが、
長時間フィルタを使用すると補集効率が低下したり、フ
ィルタを交換する必要がある。そこで、ローラ方式転写
（電子通信学会論文誌 '77/4 Vol.J60-C N0.4 P.213-8
参照) によってオゾンが発生しないようにしたオゾンフ
リープロセスが提供されている。

【０００４】前記ローラ方式転写によるオゾンフリープ
ロセスにおいては、現像によって感光体ドラムの表面に
形成されたトナー像に転写材を重ね、その上から転写ロ
ーラを押し当て、該転写ローラにトナーと逆極性の電圧
を印加するようにしている。これによって、前記転写材
とトナー像の上層部間の空間に電界が発生し、該電界の
静電気力によってトナーが転写材に転写される。また、
ローラ方式転写と同様の原理で帯電を行うようにしたも
のも提供されている。

【０００５】また、クリーニング工程を省略したクリー
ニングレスプロセスが提供されている（Japan Hard-Cop
y '89 論文集 P.143-6参照）。該クリーニングレスプロ
セスにおいては、露光によって感光体ドラムの表面電位
が減衰した部分にトナーが反転現像によって付着させら
れ、同時に、未露光部分に残留して薄く付着しているト
ナーは現像装置に回収される。すなわち、感光体ドラム
の表面に残留したトナーは帯電工程で帯電させられる
が、帯電された感光体ドラムの表面電位と現像バイアス
との差により、トナーが静電気力によって現像装置に吸
引されてしまう。

【０００６】前記クリーニングレスプロセスを利用する
と、画像形成装置を小型化することが可能であるととも
に、残留したトナーを現像工程で回収することができる
ので、トナーを廃棄する必要がなく、極めて効率良くト
ナーを使用することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の画像形成装置においては、オゾンフリープロセスの
場合、残留したトナーをクリーニングブレードによって
回収する方式を採っており、回収したトナーを処理する
必要がある。また、クリーニングレスプロセスの場合、
帯電工程及び転写工程でコロナ放電を行う方式を採って
おり、オゾンなどの有害物質が発生してしまう。したが
って、発生した有害物質をフィルタによって補集してい
るが、補集効率は画像形成装置の使用時間が増加すると
ともに徐々に低下してしまうだけでなく、フィルタを交
換するための保守・管理が必要となり作業が煩わしくな
る。

【０００８】そこで、両プロセスを組み合わせることが
考えられるが、以下の理由で困難である。すなわち、ク
リーニングレスプロセスにおいて、帯電ローラなどによ
る接触帯電方法すなわちオゾンフリーとなる帯電方法を
採用すると、転写工程後に残留したトナーに起因するポ
ジ残像（転写工程後に残留したトナーが現像工程で回収
することができずに、次の転写工程でバックグラウンド
上に転写されて可視像となるもの。）がコロナ放電など
による非接触帯電方法を採用する場合と比較して発生し
やすい。

【０００９】これは、次の理由によるものと考えられ
る。すなわち、非接触帯電方法では、残留したトナーは
主に鏡像力によって感光体ドラムに付着している。した
がって、感光体ドラムへの鏡像力に抗して残留したトナ
ーをクリーニング装置（現像装置）内に転移させるため
には、主に感光体ドラムの電位と現像ローラの電位によ
って定められるクリーニング電界（現像電界）と残留し
たトナー粒子の電荷との積で与えられるクーロン力が必
要であり、しかも該クーロン力が前記鏡像力を上回るこ
とが必要になる。そして、そのような条件が満たされた
ときにポジ残像の無い良好な画像を得ることができる。

【００１０】一方、接触帯電方法では、帯電部材は適当
な圧力で感光体ドラムに接することが必要であるため残
留したトナーは鏡像力に加えてファン・デル・ワールス
力（例えば、機械的な力などの非クーロン力）も受け、
感光体ドラムに付着することになる。すなわち、非接触
帯電方法の場合と比較して、残留したトナーの感光体ド
ラムへの束縛力がファン・デル・ワールス力の分だけ大
きくなるため、その分クリーニングすることが困難にな
ってしまう。

【００１１】また、接触帯電方法では、非接触帯電方法
の場合のように感光体ドラムの表面における残留したト
ナーが存在する箇所の付近を均一に帯電させることが難
しく、局部的に帯電の不十分な場所が生じやすい。その
場合、残留したトナーをクリーニングするに当たって、
クリーニング電界の強さを決定する感光体ドラムの表面
電位が所期の値よりも小さくなってしまうことが考えら
れる。

【００１２】本発明は、前記従来の画像形成装置の問題
点を解決して、クリーニングレスプロセスとオゾンフリ
ープロセスを組み合わせた画像形成装置において、ポジ
残像が発生しにくく、良好な画像を得ることができる画
像形成装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明の画
像形成装置においては、転写が終了した後に像担持体の
表面に残留した現像剤を、帯電が終了した後で、転写が
開始する前に回収するようになっている。そして、前記
像担持体に接触して回転部材が配設され、表面を均一に
帯電させ、表面電位を発生させる。該回転部材は、回転
手段によって回転させられ、回転方向を前記像担持体の
回転方向と逆にし、該回転部材の表面速度を前記像担持
体の表面速度より高くする。

【００１４】前記回転部材を導電性発泡体で形成するこ
とができる。

【００１５】

【作用】本発明によれば、前記のように転写が終了した
後に像担持体の表面に残留した現像剤を、帯電が終了し
た後で、転写が開始する前に回収するようになってい
る。そして、前記像担持体に接触して回転部材が配設さ
れ、表面を均一に帯電させ、表面電位を発生させる。表
面が帯電させられた像担持体の表面には静電潜像が形成
され、該静電潜像に現像剤が付着させられて現像が行わ
れる。現像が行われた後の像担持体は、転写材と接触し
て現像剤の像が転写される。

【００１６】この時、像担持体の表面に残留した現像剤
は前記回転部材と接触する。該回転部材は、回転手段に
よって回転させられ、回転方向を前記像担持体の回転方
向と逆にし、該回転部材の表面速度を前記像担持体の表
面速度より高くしてある。したがって、像担持体の表面
に残留した現像剤はほぐされ、像担持体への束縛力が小
さくなる。また、この時、残留した現像剤が存在する箇
所の付近は均一かつ十分に帯電させられる。

【００１７】前記回転部材を導電性発泡体で形成した場
合、導電性発泡体特有の表面形状が、残留した現像剤を
移動させるのに効果的に作用する。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１は本発明の画像形成装置の
概略図である。図において、１は矢印Ａ方向に回転する
感光体ドラムである。本実施例では、負極性のＯＰＣ
（有機感光体）を用いており、誘電層の誘電率ε_Pは ε_P＝３．５ε₀ である。ただし、真空誘電率ε₀を８．８５５×１０
^-12〔ｃ／ｖ・ｍ〕、誘電層の厚さを２０〔μｍ〕とす
る。２は導電性ゴムローラから成る帯電ローラであり、
感光体ドラム１に所定の圧力で接触し、回転する。前記
帯電ローラ２の電気抵抗は１０⁰〜１０⁹〔Ω〕程度と
されるが、本実施例では電気抵抗が１０⁵〔Ω〕の導電
性ゴムローラを用いている。ここでいう電気抵抗は、帯
電ローラ２の表面の感光体ドラム１との接触部分（ニッ
プ幅×長手方向長さの部分）と導電シャフト２ａ間の電
気抵抗をいう。２ｂは前記導電シャフト２ａに電圧を供
給するための電源である。

【００１９】３は感光体ドラム１に静電潜像を書き込む
静電潜像書込装置である。本実施例ではＬＥＤアレイを
用いているが、ほかにレーザビーム走査装置、液晶シャ
ッタアレイ等を用いることもできる。４はトナー担持体
となる現像ローラであり、所定の圧力で感光体ドラム１
に接触し、矢印Ｂ方向に回転する。

【００２０】前記現像ローラ４の電気抵抗は１０⁰〜１
０⁹〔Ω〕程度とするが、本実施例では電気抵抗を１０
⁶〔Ω〕とする。図示しない手段によって数十ミクロン
に薄層化された現像ローラ４上の現像剤すなわちトナー
は、現像ローラ４の回転に伴って、感光体ドラム１との
接触部分である現像領域に入り、現像が行われる。トナ
ーは感光体ドラム１の帯電極性と同極性の電荷を有し、
反転現像が行われる。４ｂは導電シャフト４ａに電圧を
供給するための電源であり、該電源４ｂによって感光体
ドラム１の画像部の電位と非画像部の電位の中間の電位
が現像バイアスとして現像ローラ４に付与される。

【００２１】また、５は転写ローラであり、図示しない
手段によって矢印Ｃ方向に搬送させられる転写材６上に
感光体ドラム１の表面のトナー像を転写させる。該転写
ローラ５は、所定の圧力で感光体ドラム１に接触し、従
動する構造になっている。転写ローラ５のほかに実質的
にその性能が満足される他の転写手段を使用することも
できる。

【００２２】本実施例で用いた転写ローラ５の電気抵抗
は、帯電ローラ２の場合と同様に定義され、転写ローラ
５の表面の感光体ドラム１との接触部分と導電シャフト
５ａ間の電気抵抗をいい、１０⁰〜１０⁹〔Ω〕程度と
するが、本実施例では１０⁸〔Ω〕とする。前記トナー
像が転写された転写材６は感光体ドラム１から分離さ
れ、図示しない定着装置に導入され、定着が終了した後
に印刷物として画像形成装置の外に排出される。５ｂは
導電シャフト５ａに電圧を供給するための電源である。

【００２３】転写が終了した後に感光体ドラム１の表面
に残留したトナーは、感光体ドラム１の矢印Ａ方向の回
転によって帯電ローラ２と接触するが、感光体ドラム１
に付着したまま通過し、感光体ドラム１の回転によって
現像領域に達する。この段階において、画像部には、静
電潜像書込装置３によって静電潜像の書込みが行われる
が、該画像部に残留したトナーはそのまま感光体ドラム
１に付着しており、その上から更に現像が行われる。一
方、非画像部に残留したトナーは主に静電気力、すなわ
ちクーロン力で現像ローラ４によって回収される。

【００２４】本実施例においては、帯電ローラ２を図に
示す矢印Ｄ方向（感光体ドラム１の回転方向と逆方向）
に回転させるようにしている。これに対して、感光体ド
ラム１と同方向に帯電ローラ２を回転させると、接触す
る表面の摩擦が極めて大きくなるためにジッタが発生す
るとともに均一な圧力で帯電ローラ２が感光体ドラム１
に接することが困難になるために帯電むらが発生し、良
好な画像を得ることができなかった。

【００２５】なお、本実施例では感光体ドラム１の回転
を図示しないギヤで分けることによって帯電ローラ２の
駆動力を得ているが、その他の手段、例えば帯電ローラ
２のみを回転させるモータなどの動力手段によって得る
ことも可能である。図２は画像形成装置を使用して出力
した画像上のポジ残像強度を示す図である。

【００２６】図において、Ｖ_r／Ｖ_Pは帯電ローラ２の
表面速度Ｖ_rと感光体ドラム１の表面速度Ｖ_Pの速度比
である。また、帯電ローラ２をコロナ放電帯電器（非接
触帯電方法）に交換した時に得られる画像上のポジ残像
強度も併せて示している。測定条件及び測定対象におい
て、感光体ドラム１の表面に残留したトナーの濃度は２
〔ｇ／ｍ²〕となるように転写条件を設定し、現像ロー
ラ４上のトナー層厚は２０〔μｍ〕に設定した。また、
現像バイアス電位は−３００〔Ｖ〕とし、ポジ残像強度
は、色彩色差計（ミノルタ・カメラ株式会社製ＣＲ−
２００）を使用して測定した用紙上の正常部（ポジ残像
の無いバックグラウンド部）とポジ残像部の光学的反射
率の差と定義し、これを測定した。この値が大きいほど
ポジ残像はより顕著であるということが分かる。

【００２７】帯電ローラ２を使用した場合、感光体ドラ
ム１の表面電位が高く、また、速度比Ｖ_r／Ｖ_Pが大き
くなるに従ってポジ残像強度は小さくなる。帯電ローラ
２を、Ｖ_r／Ｖ_P＝１の条件で使用した場合、感光体ドラム１の表面電位が１
１００〔Ｖ〕以上でポジ残像が発生することがなくなる
が、感光体ドラム１の誘電層の実用耐圧が５０〔Ｖ／μ
ｍ〕程度であることを考えると、このような条件の設定
は実質的に不可能である。すなわち、前述したように本
実施例の感光体ドラム１の誘電層の厚さは２０〔μｍ〕
であるので耐電圧は、５０〔Ｖ／μｍ〕×２０〔μｍ〕＝１０００〔Ｖ〕となる。したがって、感光体ドラム１の表面電位を１０
００〔Ｖ〕以上に設定することは望ましくない。このよ
うに、Ｖ_r／Ｖ_P＝１の条件ではポジ残像を発生させずに良好な画像を得るこ
とができない。

【００２８】一方、速度比Ｖ_r／Ｖ_Pが１．１，１．
５，２のそれぞれの条件では感光体ドラム１の表面電位
がそれぞれ７００，６００，５００〔Ｖ〕より低い電位
であっても、ポジ残像を発生させずに良好な画像を得る
ことができる。これは、帯電ローラ２と感光体ドラム１
の表面速度に差を持たせることによって感光体ドラム１
に残留し強く付着したトナー粒子をほぐし（すなわちフ
ァン・デル・ワールス力を小さくし）、同時に感光体ド
ラム１の表面における残留したトナーが存在する箇所の
付近を均一かつ十分に帯電することができ、必要なクリ
ーニング電界の強さを確保することができるためである
と考えられる。

【００２９】すなわち、Ｖ_r／Ｖ_P＞１の条件のときは、用紙上のバックグラウンド部に不規則
な黒点が増加することから、かぶりではなく、正規の現
像であることが分かっている。この場合、感光体ドラム
１の表面が均一に帯電されにくく、局部的に帯電不足が
生じるためにこのような不具合が発生してしまうと考え
られる。

【００３０】一方、コロナ放電帯電器を使用する場合、
感光体ドラム１の表面電位が９００〔Ｖ〕を超えるとポ
ジ残像が発生する。この場合、残留したトナーは実質的
に鏡像力のみによって感光体ドラム１に付着していると
考えられる。したがって、帯電ローラ２の場合のように
大きな感光体ドラム１の表面電位（大きなクリーニング
電界）を必要とすることなく十分なクリーニングが可能
である。逆に、感光体ドラム１の表面電位が高いときは
残留したトナーの電荷も大きく鏡像力がクリーニング電
界を上回ってしまうため、ポジ残像が発生してしまう。

【００３１】このように、クリーニングレスプロセスに
おいて、接触帯電方法と非接触帯電方法とでは残留した
トナーに作用する力は同じではない。したがって、接触
帯電方法において、Ｖ_r／Ｖ_P＝１の条件では良好な画像を得ることができない。すなわ
ち、Ｖ_r／Ｖ_P＞１の条件では良好な画像を得ることができる。

【００３２】図３は帯電ローラの材質が残留したトナー
のクリーニングに及ぼす影響を示す図である。感光体ド
ラム１の表面電位は５００〔Ｖ〕とした。この条件で、
導電性ゴムの帯電ローラ２を使用した場合、Ｖ_r／Ｖ_P＝２の条件としなければポジ残像の発生を抑制することがで
きないが、導電性発泡体（例えば、ウレタン発泡体、シ
リコーン、ＥＰＤＭ発泡体等）の帯電ローラ２を使用し
た場合は、Ｖ_r／Ｖ_P＝１．１の条件でポジ残像の発生をほとんど抑制することがで
き、Ｖ_r／Ｖ_P＝１．５の条件のとき、ポジ残像の発生は完全に防止することが
できる。

【００３３】なお、前記導電性発泡体のセル数は５０個
／平方インチ以上とする。これ以下であると、残留した
トナーを移動させる能力が低下する。また、電気抵抗は
１０ ⁵〜１０¹¹〔Ω・ｃｍ〕とする。１０⁵〔Ω・ｃ
ｍ〕以下になると感光体ドラム１が絶縁破壊を発生する
危険性があり、１０¹¹〔Ω・ｃｍ〕以上では感光体ドラ
ム１の帯電不良を起こす。

【００３４】これは、帯電性発泡体特有の表面形状が、
感光体ドラム１の表面に残留したトナーを移動させるの
に効果的に作用するためと考えられる。この実験は、導
電性発泡体の導電性ゴムに対する優位性を確認するため
に、前述したように感光体ドラム１の表面電位を５００
〔Ｖ〕の低い値とした。そのため、Ｖ_r／Ｖ_P＞１の条件でもポジ残像が発生する領域があるが、感光体ド
ラム１の表面電位を７００〔Ｖ〕以上に設定すると、導
電性ゴムの帯電ローラ２及び導電性発泡体の帯電ローラ
２のいずれもポジ残像が発生しない。

【００３５】すなわち、導電性発泡体を帯電ローラ２に
使用したとき、導電性ゴムを帯電ローラ２に使用したも
のに比較してポジ残像の発生を一層抑えることができ
る。なお、本発明は前記実施例に限定されるものではな
く、本発明の趣旨に基づいて種々変形することが可能で
あり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。

【００３６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、像担持体の表面に残留した現像剤は前記回転部材
と接触するようになっていて、該回転部材は、回転手段
によって回転させられ、回転方向を前記像担持体の回転
方向と逆にし、該回転部材の表面速度を前記像担持体の
表面速度より高くしてある。したがって、像担持体の表
面に残留した現像剤はほぐされ、像担持体への束縛力が
小さくなる。また、この時、残留した現像剤が存在する
箇所の付近が均一にかつ十分に帯電させられるため、必
要なクリーニング電界を形成することができる。

【００３７】したがって、像担持体のクリーニングを十
分に行うことができ、ポジ残像が発生するのを防止する
ことができる。そして、前記回転部材を導電性発泡体で
形成した場合、導電性発泡体特有の表面形状が、残留し
た現像剤を移動させるのに効果的に作用する。したがっ
て、像担持体のクリーニングを一層十分に行うことがで
き、ポジ残像が発生するのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の概略図である。

【図２】画像形成装置を使用して出力した画像上のポジ
残像強度を示す図である。

【図３】帯電ローラの材質が残留したトナーのクリーニ
ングに及ぼす影響を示す図である。

【符号の説明】

１感光体ドラム２帯電ローラ３静電潜像書込装置４現像ローラ６転写材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転写が終了した後に像担持体の表面に残
留した現像剤を、帯電が終了した後で、転写が開始する
前に回収する画像形成装置において、（ａ）前記像担持
体に接触して配設され、前記像担持体の表面を均一に帯
電させる回転部材と、（ｂ）該回転部材を回転させ、回
転方向を前記像担持体の回転方向と逆にし、該回転部材
の表面速度を前記像担持体の表面速度より高くする回転
手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記回転部材が導電性発泡体で形成され
る請求項１記載の画像形成装置。