JPH0854771A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JPH0854771A
JPH0854771A JP6189680A JP18968094A JPH0854771A JP H0854771 A JPH0854771 A JP H0854771A JP 6189680 A JP6189680 A JP 6189680A JP 18968094 A JP18968094 A JP 18968094A JP H0854771 A JPH0854771 A JP H0854771A
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Akira Nagahara
明 長原
Yukio Sasaki
幸雄 佐々木
Mitsuto Furukawa
充人 古川
Tsuneo Watanuki
恒夫 綿貫
Norio Saruwatari
紀男 猿渡
Mikio Amaya
幹夫 天谷
Toshiaki Narisawa
俊明 成澤
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】クリーナーレスプロセスの画像形成装置におい
て、機構が簡単で小型化可能で更にオゾンを発生しない
ものとすることを目的とする。 【構成】像担持体１１と、帯電手段１２と、潜像形成手
段１３と、像担持体１１に形成された潜像を現像剤で現
像するとともに、像担持体の残留トナーを回収する現像
手段１４と、転写手段１６と、転写後の像担持体１１に
接触して、転写後の残留トナーを分散させる散らし手段
１７と、散らし手段１７に交流電界を供給する交流電界
供給手段１８とを有する画像形成装置において、散らし
手段を独立発泡性の弾性体からなる導電性ローラ１９で
構成すると共に、上記交流電界に加えて直流電圧を印加
する直流電圧印加手段２０を設け、導電性ローラ１９が
散らし手段１７と、帯電手段１２との２つの機能を兼ね
るものとした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、画像形成装置に係り、
特に像担持体の残留トナーを現像手段により回収するク
リーナレスプロセスによる画像形成装置に関する。複写
機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置で
は、普通紙への記録の要請から、電子写真式装置等の画
像形成装置が利用されている。
【０００２】このような画像形成装置では、像担持体と
しての感光ドラムに静電潜像を形成した後、この感光ド
ラムの静電潜像を粉体現像剤（トナー）で現像して可視
像化する。さらに、この感光ドラムの粉体現像像を用紙
に転写した後、用紙を分離し、用紙に粉体現像像を定着
するのである。ここで、このトナーの感光ドラムから用
紙への転写効率は１００％ではなく、感光ドラムにトナ
ーが残留する。このため、残留トナーを除去するクリー
ナが設けられる。
【０００３】
【従来の技術】このようにクリーナを設けた画像形成装
置を図１３に示す。この画像形成装置は、前帯電器１０
１（例えばスコロトロン帯電器）で、像担持体である感
光ドラム１０２に一様な静荷電を与え、画像信号に基づ
いてＬＥＤアレイ１０３を発光して、上記像担持体１０
２に静電潜像を形成する。この静電潜像は現像器１０４
で粉体現像剤１０５（例えば、一成分磁性トナー、二成
分現像剤）を感光ドラム１０２上に搬送して、感光ドラ
ム１０２上の静電潜像を現像する。
【０００４】この感光ドラム１０２上に形成された現像
像は、図示しない用紙カセットから繰り出される用紙１
０６に転写器１０７によって転写される。転写された用
紙は、定着器（図示していない）に送られ、定着器で用
紙上の現像像が定着される。一方、転写後の感光ドラム
１０２には残留トナーが存在し、この残留トナーは、ク
リーナ１０８で回収され、感光ドラム１０２は再び前帯
電器１０１で帯電され以下、上記の処理が繰り返し行わ
れる。
【０００５】しかしこのような電子写真式の画像形成装
置には次のような問題があった。 クリーナで回収したトナーを廃棄する機構が必要で
装置の小型化、低価格化に障害となる。 廃棄トナーを収容する場所が必要である。 トナーを全部使用せず、廃棄することは経済的では
ない。また、廃棄したトナーは環境的に問題となる。 廃棄トナーを現像器に戻すとすると、戻し機構が必
要となり、装置の小型化、低価格化の障害となる。
【０００６】そこで、このような問題点を解決するた
め、残留トナーのクリーナを使用しないクリーナレスプ
ロセスの電子写真式の画像形成装置として図１４に示す
ものがある。
【０００７】これは、図１３に示した画像形成装置のク
リーナのかわりに、現像器１０４で現像工程と同時に残
留トナーを回収を行なうものである。そして、この現像
器１０４での残留トナーの回収を確実にするため、残留
トナーを散らして、感光ドラム上にトナーを平均的に配
置する散らしローラ１１０を設けている。この散らしロ
ーラには電源装置１１１で交流電圧を印加して、トナー
を振動させ、さらにトナーの散らしをより一層確実なも
のとしている他、この交流電圧により感光ドラムの徐電
を行なうものとしている。
【０００８】即ち、この散らしローラ１０４を接触させ
ることにより、一部に集中している残留トナーを分散し
て、単位面積当たりのトナーの量を少なくすると共に、
感光ドラムの残留電荷を分散して除電を行うことによ
り、トナーの感光ドラムへの吸着力を低減させ、現像器
での残留トナーの回収を確実なものとする。なお、図１
４中では、図１３と同一の部分には同一の符号を付して
ある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した散
らしローラを設けて、クリーナーを使用しないタイプの
画像形成装置にあってはつぎの問題点が存在する。 散らしローラと帯電器を併用しているので、更なる
装置の小型化、低価格化が図れない。 帯電器用の高圧電源が必要である。 帯電器でオゾンが発生する。 紙粉が現像器内に入ると現像器の寿命が短くなるた
め、紙粉を除去する紙粉取り部材を追加必要があるが、
紙粉を設けると小型化の障害となる。
【００１０】そこで、本発明は、機構が簡単で小型化可
能でさらにオゾンを発生しない画像形成装置を提供する
ことを目的とする。
【００１１】
【従来技術の問題点を解決するための手段】即ち本発明
の基本的な構成は以下の通りである。 散らしローラを導電性ローラとして構成し、除電と
残留トナーを散らすための交流電圧に加え、像担持体に
帯電をするため所定の像担持体表面電位に相当する直流
電圧を印加する。これにより、帯電器を使用しないもの
とできる。電源条件のうち、交流電圧の周波数及びピー
ク電圧はトナー散らし条件に合わせるものとし、直流電
圧は所定の像担持体表面電位とする。これらの電界の作
用により散らし効果と除電及び帯電効果をなすことがで
きる。
【００１２】 残留トナーの散らし性を維持し、且つ
帯電安定性を維持するために、導電性ローラとして導電
性独立発泡性の導電性層の表面に絶縁性の表面コート層
を施したものを使用する。導電性層は独立発泡性とした
ので、トナーがローラ内部に侵入せず、安定した抵抗を
維持できる。
【００１３】また、この導電性ローラは、独立発泡性で
あり、表面に微小の凹部が存在するため、導電性ローラ
が感光体と接触している部分でも、感光体との間に空隙
が存在するので、導電性ローラと感光体との接触部分で
もこの空隙で放電が行われ、放電の行なえる部分が広く
なり、帯電をより安定に行える。
【００１４】 導電性ローラと像担持体とに接触部で
周速差をつけて、残留トナーの散らし性を維持してい
る。導電性ローラと像担持体の周速を異にすることによ
り、散らし効果を高めることができる。像担持体と同方
向をプラスとして像担持体周速との比を−１〜２（≠
１）、好ましくは１．１〜１．５とすると良い。
【００１５】 従来散らしローラがついていた箇所に
紙粉取りブラシを取り付けて、クリーナレスプロセスの
安定化を図れる。
【００１６】 クリーナレス実現のため、転写手段と
して、どのような環境でも安定した転写効率が維持で
き、且つ曲率の大きな小径の像担持体に対しても、転写
時の用紙のバタツキを容易に抑えられる転写ローラを使
用する。転写ローラは、定電流でも定電圧でも駆動可能
である。
【００１７】 クリーナレスプロセスの効率を高める
ため、高転写効率の磁性重合トナー、及び残トナー回収
力の高い５０μ以下の小粒径キャリヤを使用する１．５
成分現像方式とする。
【００１８】次に本発明に係る画像形成装置の導電性ロ
ーラの材質等についてより細かく説明する。導電性ロー
ラの主要な機能は、転写の際に像担持体上に残留したト
ナーを均一に散らして現像部で回収し易くすること、及
び、像担持体を電気的に均一化すること（除電及び一様
帯電すること）である。ここで、導電性ローラの導電性
層としては、導電性フィラーを含有した発泡ウレタンを
主成分とした、体積固有抵抗１０3 乃至１０8 Ωｃｍの
弾性層が好適である。導電性層の電気抵抗が高すぎる
と、像担持体の電気的な均一化効果が低下する。逆に抵
抗を低くしようとすると、導電性フィラーの含有量を増
やさなければならず、導電性ローラの強度が低下し、製
造性が低下する。
【００１９】また発泡性のものが好ましいのは、発泡し
ないで表面が平滑なものと比べると、散らし効率および
除電乃至帯電の効率が高いからである。上述したよう
に、表面の凹凸部分に電界が集中して高電界を作用でき
るためと考えられる。
【００２０】さらに、前記発泡ウレタンの発泡中空部分
は、それぞれ独立であって、かつ中空部分の断面が短径
と長径の比が０．７〜１で、かつ短径が５０〜２００μ
ｍである円形上乃至楕円形状であることが良く、中空部
分が偏平になるほど短寿命になる。これは、中空部分が
球形の方が機械的な強度も高く、導電パスを長期に亘
り、維持できるためと考えられる。
【００２１】なお、該発泡ウレタンは、アスカＣ硬度で
５０度以下、好ましくは３０度以下が良い。導電性フィ
ラーとしては、カーボン、グラファイト、金属ないし酸
化金属粉末、あるいはポリピロール、ポリアニリン等の
導電性高分子粉末などを用いることができる。
【００２２】表面コート層は、振動電界が印加されたと
きに導電性ローラをより大きな振幅で機械的に振動させ
るように働き、トナーの散らし効果を高めると考えられ
る。さらに、導電性ローラの機械的振動は該ローラに付
着したトナーを像担持体に戻し易くする効果があり、ま
た、前記であって、該導電性ローラの表面に、導電性表
面の空孔を塞がないように絶縁性樹脂の表面コート層を
施すことが好ましい。
【００２３】絶縁性の表面コート層としては、ナイロ
ン、シアノエチル化多糖類、シアノエチル化ポリビニル
アルコールから選ばれる１種類以上の樹脂で形成するこ
とが好ましい。ここで、ナイロンとしては所謂６，６−
ナイロンなどが好適であり、シアノエチル化多糖類とし
ては、シアノエチル化プルランないしその誘導体、シア
ノエチル化セルロースないしその誘導体などが好適であ
る。これらの樹脂が適している理由は明確ではないが、
一般の絶縁性樹脂と比べると適度な吸湿性があって電荷
蓄積を起こし難いこと、また比誘電率が大きいことなど
が影響していると思われる。なお、これらの表面コート
層は、スプレーコート、浸漬コートなど公知の手法で形
成できる。
【００２４】この表面コート層の厚みは、上記導電性層
の表面に形成された中空部分を埋めてしまわない程度で
ある必要があり、例えば５乃至２０μｍ程度が適当であ
る。
【００２５】このような構成を有する本発明において、
上記の課題を解決するための手段は以下の通りである。
図１は本発明の原理図である。本発明の第１の手段は、
像担持体である像担持体１１と、前記像担持体１１を帯
電する帯電手段１２と、前記像担持体１１に潜像を形成
する潜像形成手段１３と、前記像担持体１１に形成され
た潜像を現像剤で現像するとともに、前記像担持体の残
留トナーを回収する現像手段１４と、前記像担持体１１
の現像された像を用紙１５に転写する転写手段１６と、
前記転写後の像担持体１１に接触して、転写後の残留ト
ナーを分散させる散らし手段１７と、前記散らし手段１
７に交流電界を供給する交流電界供給手段１８とを有す
る画像形成装置において、前記散らし手段を独立発泡性
の弾性体からなる導電性ローラ１９で構成すると共に、
上記交流電界に加えて直流電圧を印加する直流電圧印加
手段２０を設け、前記導電性ローラ１９が、散らし手段
１７と、帯電手段１２との２つの機能を兼ねるものとし
た画像形成装置である。
【００２６】本発明の第２の手段は、上記第１の手段の
導電性ローラ１９は、金属心材２２の外周上に独立発泡
性で弾性を有する導電性層２３と、該導電性層２３より
電気抵抗の高い表面コート層２４とから構成した画像形
成装置である。
【００２７】本発明の第３の手段は、上記第２の手段の
導電性ローラの導電性層は、導電性フィラーを含有した
発泡ウレタンからなり、体積固有抵抗１０3 〜１０8 Ω
ｃｍである画像形成装置である。
【００２８】本発明の第４の手段は、上記第３の手段の
発泡ウレタンの独立した発泡中空部分の断面が短径が５
０〜２００μｍである円形状乃至楕円形状である画像形
成装置である。
【００２９】本発明の第５の手段は、上記第２乃至第３
の手段の表面コート層が、ナイロン、シアノエチル化多
糖類、シアノエチル化ボリビニルアルコールから選ばれ
る１種類以上の樹脂で形成されている画像形成装置であ
る。
【００３０】本発明の第６の手段は、第１乃至第５の手
段の導電性ローラ１９が、像担持体１１との接触部で、
周速が異なっている画像形成装置である。
【００３１】本発明の第７の手段は、第１乃至第６の手
段の導電性ローラに、トナー分散、像担持体の残留電荷
除去及び所定の帯電をさせるために、周波数が５００〜
２０００Ｈｚ、印加電圧±４５０〜８００Ｖの交流電界
と、所定の像担持体表面電位に相当する直流電圧とから
なる交番電界を印加する画像形成装置である。
【００３２】本発明の第８の手段は、上記第１の手段の
現像手段を、磁性トナーと、磁性キャリアからなり、ス
リーブ及びマグネットを両方共回転させる、１．５成分
方式とした画像形成装置である。
【００３３】本発明の第９の手段は、上記第８の手段に
おいて、高転写効率の磁性重合トナーを使用する画像形
成装置である。
【００３４】本発明の第１０の手段は、上記第８の手段
において、平均粒径が４０μ以下のキャリアを使用する
画像形成装置である。
【００３５】本発明の第１１の手段は、上記第１の手段
の導電性ローラのゴム硬度がアスカＣ硬度で５０度以下
である画像形成装置である。
【００３６】本発明の第１２の手段は、上記第１の手段
の転写手段１６として、転写ローラを使用する画像形成
装置である。
【００３７】本発明の第１３の手段は、上記第１２の手
段の転写ローラ１６に所定の定電流を印加する画像形成
装置である。
【００３８】本発明の第１４の手段は、上記第１２の手
段の転写ローラ１６に所定の定電圧を印加する画像形成
装置である。
【００３９】本発明の第１５の手段は、上記第１の手段
の導電性ローラ１９に直流定電流を印加する画像形成装
置である。
【００４０】本発明の第１６の手段は、上記第１の手段
の導電性ローラ１９に直流定電圧を印加する画像形成装
置である。
【００４１】本発明の第１７の手段は、上記第１の手段
の導電性ローラと、転写手段との間に前記像担持体にの
紙粉を除去する、紙粉除去部材２５を設けた画像形成装
置である。
【００４２】
【作用】本発明の第１の手段によれば、導電性ローラ１
９に交流電界に加えて直流電圧を印加する直流電圧印加
手段２０を設け、前記導電性ローラ１９が交流電圧によ
って、散らし手段として作用して残留トナーを散らすと
共に、上記像担持体１１の除電を行なう一方、直流電圧
によって上記像担持体の帯電を行なう帯電手段として作
用するから帯電装置を独立に設ける必要がなく装置の構
成が単純となる。
【００４３】また、導電性ローラを独立発泡性の弾性体
から構成したので、トナーがローラ内部に侵入すること
がなく、安定した抵抗を維持できる。さらに、表面に微
小の凹部が存在するため、弾性体が感光体と接触してい
る部分でも、感光体とギャップの存在する部分が存在す
るので、トナーの散らしを充分に行え、また接触部分で
も放電が行われ、放電の行なえる部分が大きくなり、帯
電をより安定に行える。
【００４４】本発明の第２の手段によれば、上記第１の
手段の導電性ローラの独立発泡性で弾性を有する導電性
層２３の表面に表面コート層２４を設けたから、導電性
層２３にトナーが進入するのを確実に防止し耐久力が増
す。また、表面コート層２４は、振動電界が印加された
ときに導電性ローラをより大きな振幅で機械的に振動さ
せるように働き、トナーの散らし効果を高める効果があ
る。
【００４５】本発明の第３の手段によれば、上記第２の
手段の導電性ローラの導電性層は、導電性フィラーを含
有した発泡ウレタンからなり、体積固有抵抗１０3 〜１
０8Ωｃｍとしたから、確実なトナーの散らし作用と、
良好な像担持体の帯電作用をなす。
【００４６】本発明の第４の手段によれば、導電ローラ
の発泡中空部分の断面が短径が５０〜２００μｍである
円形状乃至楕円形状であるから、導電ローラは充分な機
械的強度を有し、使用によっても、泡が破壊されず、導
電ローラの抵抗値が一定に保たれ、長期に渡って安定し
た性能を発揮する。
【００４７】本発明の第５の手段によれば、表面コート
層を、ナイロン、シアノエチル化多糖類、シアノエチル
化ボリビニルアルコールから選ばれる１種類以上の樹脂
で形成しているので、適度な吸湿性があって電荷蓄積を
起こし難く、比誘電率が大きいため、良好な散らし効果
を得ることができる。
【００４８】本発明の第６の手段によれば、導電性ロー
ラ１９と、像担持体１１との接触部で、周速が異なるも
のとしたため、導電性ローラによる機械的分散効果を発
揮する。
【００４９】本発明の第７の手段によれば、導電性ロー
ラに周波数が５００〜２０００Ｈｚ、印加電圧±４５０
〜８００Ｖの交流電界と、所定の像担持体表面電位に相
当する直流電圧とからなる交番電界を印加するから、導
電性ローラ１９が、交流電圧によって、散らし手段とし
て適正に作用し、残留トナーを散らすと共に像担持体１
１の除電を行なうとともに、直流電圧によって上記像担
持体の帯電を行なう帯電手段として作用するから、帯電
装置を独立に設ける必要がなく装置の構成が単純とな
る。
【００５０】本発明の第８の手段によれば、１．５成分
方式としたから、残留トナーの回収を高効率で行なうこ
とができる。本発明の第９の手段によれば、高転写効率
の磁性重合トナーを使用するから、像担持体のトナー像
は、高効率で用紙に転写され、残留トナー自体の発生が
少１くなり、残留トナーの回収をより容易に行なうこと
ができる。
【００５１】本発明の第１０の手段によれば、平均粒径
が４０μ以下のキャリアを使用するものとしたから、現
像手段において、回収効率が向上する。
【００５２】本発明の第１１の手段によれば、導電性ロ
ーラのゴム硬度をアスカＣ硬度で５０度以下としたか
ら、必要なニップ幅を確保することができる。
【００５３】本発明の第１２の手段によれば、転写手段
として、転写ローラを使用するから、環境の変化があっ
たとしても安定した転写を行なうことができ、トナーの
転写効率を良好なものとし、残留トナー量を減らすこと
ができる。
【００５４】本発明の第１３の手段によれば、転写ロー
ラ１６に所定の定電流を印加することとしたから、一定
電荷量を用紙に供給することにより環境による転写効率
の低下が低減する。
【００５５】本発明の第１４の手段によれば、転写ロー
ラ１６に所定の定電圧を印加することとしたから、転写
効率が良好で安定した転写を行なうことができる
【００５６】本発明の第１５の手段によれば、導電性ロ
ーラ１９に直流定電流を印加することとしたから、像担
持体に適正な帯電を行わせることができる。
【００５７】本発明の第１６の手段によれば、導電性ロ
ーラ１９に直流定電圧を印加することとしたから、像担
持体に適正な帯電を行わせることができる。
【００５８】本発明の第１７の手段によれば、導電性ロ
ーラと、転写手段との間に前記像担持体の紙粉を除去す
る、紙粉除去部材２５を設けたから、導電性ローラに紙
粉が付くことによるトナーの散らし能力の低下と、除電
効果の低下を防止すると共に、現像器への紙粉の進入を
防止することができる。
【００５９】
【実施例】以下、本発明に係る画像形成装置の実施例で
あるプリンタを図面に基づいて説明する。
【００６０】（ａ） 画像形成装置の説明 図１は本実施例のプリンタの要部、図２は構成図、図３
は外観図を示している。図１、図２において、１１は像
担持体である感光ドラムであり、アルミニウム製のドラ
ム上に機構分離型有機感光体を厚さ約２０μｍに塗布し
たもので、外形が２４ｍｍ、矢印方向に周速２５ｍｍ／
ｓで回転される。
【００６１】この感光ドラム１１は、後述する帯電手段
として作用する導電性ローラ１９で、その表面を−５８
０Ｖに一様に帯電している。１３は潜像形成手段である
光学ユニットであり、一様帯電された感光ドラム１２を
画像露光して、静電潜像を形成するものである。この光
学ユニット１３はＬＥＤアレイとセルフォックアレイと
を組み合わせたＬＥＤ光学系を用いている。この光学ユ
ニット１３により、感光ドラム１１を画像パターンに応
じて、画像露光することによって、感光ドラムに−５０
乃至−１００Ｖの静電潜像が形成される。
【００６２】１４は現像手段である現像器であり、感光
ドラム１１の静電潜像に、磁性キャリアと磁性トナーと
からなる現像剤を供給し、可視化するものである。３１
は現像ローラであり、現像剤３２を感光ドラムに搬送す
るものである。現像器３１はスリーブ３３が感光ドラム
１１と接触部で同方向に回転している。内部のマグネッ
ト部３４は固定されている。スリーブ３３上及び現像剤
収容箱３５内には、平均粒径２７μの偏平鉄粉キャリア
と平均粒径８μの磁性重合トナーが、スリーブ上で重量
比２５％になるように配合されている。この実施例では
トナー濃度センサを必要とせず、初期のキャリア量で自
動的にトナー濃度を制御している。
【００６３】１６は転写手段である転写ローラである。
この転写ローラ１６は、感光ドラム上のトナー像を静電
的に用紙に転写するものである。この転写ローラ１６の
構造は後述する導電性ローラ１９と同一であり、導電性
独立発泡ローラの表面に絶縁性コーティングを行ったも
のを使用している。そして、この導電性ローラ１６には
直流電源３６が接続され、直流電圧を印加して、用紙の
裏面を帯電させ、感光ドラム上のトナー像を用紙に転写
するものである。この例では電源は、一定電荷量を用紙
に供給することにより環境による転写効率の低下を低減
するため、定電流電源により直流電流を使用している。
【００６４】３７は定着器であり、用紙上のトナー像を
熱定着するものである。熱源であるハロゲンランプを内
部に備えたヒートローラ３８と加圧ローラ（バックアッ
プローラ）３９とから構成されている。そして、用紙を
加熱することにより、トナー像を用紙に定着する。
【００６５】２５は紙粉取りブラシであり、一定ドラム
回転数もしくはトナー消費量に合わせて交換することに
より、紙粉集積及び紙粉混入による悪影響を除去する。
この紙粉取りブラシは、絶縁性ブラシ（例えば商品名
「ベスロン」）で構成される。
【００６６】１９は導電性ローラで、散らし手段と、帯
電手段の役割をなす。この導電性ローラ１９は導電性独
立発泡ローラの表面に絶縁性コーティングを行ったもの
を使用する。この導電体ローラ１９には交流電源１８か
ら周波数８００Ｈｚ、ピーク電圧１４００Ｖの交流電圧
を、また、直流電源２０からオフセット電圧−６００Ｖ
の電界を印加している。
【００６７】２は用紙カセットであり、画像が転写され
る用紙である用紙を収容し、装置に着脱自在に取り付け
られる。この用紙カセットは、装置の下部に設けられ、
図２の左側である装置前面から着脱できる。３はピック
ローラであり、用紙カセット２の用紙をピックするもの
である。
【００６８】４は排紙ローラであり、定着後の用紙をス
タッカに排出するものである。５はスタッカであり、装
置の上面に設けられ、排出された用紙をスタックするも
のである。
【００６９】このプリンタの動作を説明すると、導電性
ローラ１９で感光ドラム１１の表面を−５８０Ｖに一様
に帯電し、その後光学ユニット１３により画像露光する
ことにより、感光ドラム１１には背景部が−５８０Ｖ
で、印字部が−５０〜−１００Ｖの静電潜像が形成され
る。
【００７０】現像器の現像ローラ３１のスリーブ３３に
は、現像バイアス電圧（−４００Ｖ）が印加されてい
る。このため、この静電潜像は、現像器１４により予め
磁性キャリアとの攪拌によりマイナス帯電された磁性重
合トナーによって現像され、トナー像となる、
【００７１】一方、用紙１５は用紙カセット２からピッ
クローラ３でピックされ、レジストローラ（図示してい
ない）で先端が揃えられ、転写器１６方向に搬送され
る。そして像担持体または感光ドラム１１の感光像は転
写ローラ１６によって、静電力により用紙１５に転写さ
れる。この用紙１５に転写されたトナー像は、定着器３
７により用紙１６上に定着され、Ｕ字形状の搬送パスを
通って排紙ローラ４により、スタッカ５に排出される。
【００７２】感光ドラム１１は、転写後にその表面に付
着した紙粉を紙粉取り手段である紙粉取りブラシ２５で
取られ、また、感光ドラム１１の表面に残ったトナー
は、導電性ローラ１９により散らされる。同時に、導電
性ローラ１９で感光ドラム１１の残留電荷が除去される
と共に、感光ドラム１１の表面を−５８０Ｖに一様に帯
電される。そして感光ドラム１１上の残留トナーは、潜
像形成装置または光学ユニット１３を通り、現像器１４
に到達し、次の現像プロセスと同時に現像ローラ３１で
回収され、回収されたトナーは、現像器１４において再
使用される。
【００７３】このプリンタは、クリーナ、及び、独立部
品としての帯電器を有しない等の理由により、小型のも
のとできる。
【００７４】図３は本実施例にかかるプリンタの外観形
状を示すもので、本例では用紙カセットを水平とする水
平設置をするものとしている。同図において、６は操作
パネルで装置全面に設けられ、装置の操作指示を入力す
るものである。また、７は用紙ガイドであり、スタッカ
５の先端に設けられる、この用紙ガイド７はスタッカ５
に排出される用紙の先端を押さえ、かつ先端を揃える作
用をなす。
【００７５】次に本実施例にかかるプリンタの導電性ロ
ーラ、現像器、転写ローラの構成を詳細に説明する。
【００７６】（ｂ）導電性ローラの説明 図４は、導電性ローラの構造を、その気泡の大きさを誇
張して記載した概念図である。導電性ローラ１９は、導
電性独立発泡体からなるローラであり、このローラは、
図４に示すように金属製シャフト２２に導電性層２３と
して独立発泡の弾性体であるウレタンを被覆し、さらに
この上に絶縁性の表面コート層２４を施して形成したも
のである。
【００７７】本実施例では、導電性層２３の固有抵抗は
１０5 Ωｃｍ、硬度はアスカＣ４５度であり、表面コー
ト層はナイロンを１５μの厚さで被覆している。そし
て、導電性ローラ１９は、感光ドラム１１に０．３ｍｍ
程度圧縮して接触され、感光ドラム１１との周速比を
１．２倍としている。
【００７８】また、この導電体ローラ１９には交流電源
１８及び直流電源２０によって周波数８００Hz、ピーク
電圧１４００Ｖ、オフセット電圧−６００Ｖの交番電界
（従って交流電圧は±８００Ｖ）を印加している。
【００７９】この導電性ローラ１９を感光ドラム１１に
押しつけつつ回転し、交流電圧を印加すると、図４に示
すように、感光ドラム１１との間に発泡穴２６による微
小空隙を確保することができる、この微小空隙が残留ト
ナーの移動空間となり、且つ必要な放電空間を構成す
る。
【００８０】上記導電性層２３としては、導電性フィラ
ーを含有した発泡ウレタンを主成分とした、体積固有抵
抗１０3 乃至１０8 Ωｃｍのものであればよく、１０5
Ωｃｍのものが好適である。導電性層２３の電気抵抗が
高すぎると、像担持体の電気的な均一化効果が低下する
し、一方、抵抗を低くするには、導電性フィラーの含有
量を増やさなければならず、導電性ローラ１９の強度が
低下し、製造性が低下する。
【００８１】さらに、前記導電性層２３の泡をなす中空
部分２７は、それぞれ独立であって他の泡と連通せず、
かつ中空部分２７の断面が短径と長径の比が０．７〜１
で、かつ短径が５０〜２００μｍである円形上乃至楕円
形状であることが好ましく、中空部分が偏平になるほど
導電性ローラ１９の寿命は短くなる。中空部分が球形の
方が機械的な強度も高く、導電パスを長期に亘り維持で
きるためと考えられる。
【００８２】該発泡ウレタンは、アスカＣ硬度で５０度
以下、好ましくは３０度以下が望ましい。これは、図５
（１）に示した導電性ローラを感光ドラムに押しつけた
とき、図５（２）に示すように、アスカＣ硬度５０度以
上のローラでは、ローラの中央部が感光ドラムに接触し
なくなるし、また押しつけ荷重を増やすと、シャフトに
変形が生じて使用できないからである。
【００８３】また、図６に示すように、導電性ローラ１
９の感光ドラムへの食い込み量（接触深さ）は０．２ｍ
ｍ〜０．４ｍｍ程度、導電性ローラ１９の感光ドラム１
１との周速比は１．１〜１．５程度において、形成され
る画像が良好となる。接触深さが小さいと、導電性ロー
ラ１９の軸方向中央部が接触しなくなるし、接触深さを
大きくすると、導電性ローラ１９に永久歪みが生じた
り、導電性ローラ１９回転のためのトルクが大きくな
る。
【００８４】さらに、導電性ローラへの印加電圧は、周
波数が５００〜２０００Ｈｚ、印加電圧±４５０〜８０
０Ｖの交流電界が適当であり、この交流電圧に感光ドラ
ムの帯電電圧に相当する直流電圧を畳重する。
【００８５】図７、図８、図９に示すように、交流電圧
の周波数が５００Ｈｚ以下だと画面にかぶりを生じ、周
波数が２０００Ｈｚ以上だと画面に残像を生じる。ま
た、電圧はオフセット電圧（直流電圧）−５５０Ｖ印加
条件で、ピーク電圧で９００Ｖ（印加電圧±４５０Ｖに
相当）以下の時には画面にかぶりを生じ、ピーク電圧で
１５００Ｖ（印加電圧±９５０Ｖに相当）以上のときに
は印字むらが発生した。
【００８６】また、直流電源は定電圧電源とすることが
でき、この場合図１０に示すように導電性ローラの抵抗
を１０5 Ωｃｍとしたとき１．２〜１．３ＫＶ程度が適
当である。１．０ＫＶ，１．４ＫＶではかぶりが大きく
なった。
【００８７】（ｃ） 導電性ローラの材質等 発泡ウレタンに混入して、導電性を付与する導電性フィ
ラーとしては、カーボン、グラファイト、金属ないし酸
化金属粉末、あるいはポリピロール、ポリアニリン等の
導電性高分子粉末などを用いることができる。
【００８８】一方、絶縁性表面コート層としては、ナイ
ロン、シアノエチル化多糖類、シアノエチル化ポリビニ
ルアルコールから選ばれる１種類以上の樹脂で形成する
ことが好ましい。
【００８９】ここで、ナイロンとしては所謂６，６−ナ
イロンなどが好適であり、シアノエチル化多糖類として
は、シアノエチル化プルランないしその誘導体、シアノ
エチル化セルロースないしその誘導体などが好適であ
る。これらの樹脂が適している原因は明確ではないが、
一般の絶縁性樹脂と比べると適度な吸湿性があって電荷
蓄積を起こし難いこと、また比誘電率が大きいことなど
が影響していると思われる。なお、これらの表面コート
層は、スプレーコート、浸漬コートなど公知の手法で形
成できる。
【００９０】この表面コート層の厚みは、上記導電性層
の表面に形成された中空部分を埋めてしまわない程度で
ある必要があり、例えば５乃至２０μｍ程度が適当であ
る。
【００９１】導電性ローラの材質について、以下の評価
を行った。 〔実施例ｉ〕直径６ｍｍの金属軸上に、発泡径約１００
μｍ、発泡断面の短径／長径比約０．８、体積固有抵抗
１０6 Ωｃｍ、厚さ２ｍｍのウレタンゴム層を形成した
ローラ上に、約１０μｍの６，６−ナイロン層を形成し
た。これらを導電性ローラとして、スコロトロン帯電器
を別に有する試作プリンタ装置に搭載し、プロセス速度
２５ｍｍ／ｓで連続印刷試験を行った。なお、導電性ロ
ーラには、−５００〜＋５００Ｖ、周波数が２５０Ｈｚ
の正弦波を印加し、感光体との周速比を１．２とした。
また、現像剤としては粒径９μｍの磁性トナーと粒径３
０μｍの鉄粉系キャリアからなる２成分現像剤を用い、
像担持体としてフタロシアニン系有機感光体を用いた。
その結果、初期から３万用紙まで良好な印字が得られ
た。
【００９２】〔実施例ii〕ナイロン層の代わりに、シア
ノエチル化プルラン層を形成した以外は実施例ｉと全く
同様に導電性ローラを形成し、評価した結果、良好な印
刷特性が得られた。
【００９３】〔実施例iii 〕ナイロン層の代わりに、シ
アノエチル化セルロースをシアノエチル化ポリビニルア
ルコールの重量比２：１の混合樹脂層を形成した以外は
実施例ｉと全く同様に導電性ローラを形成し、評価した
結果、良好な印刷特性が得られた。
【００９４】〔実施例iv〕実施例ｉの導電性ローラを帯
電器としても使用し、印刷試験を行った。他の装置構成
は実施例ｉと全く同様であるが、導電性ローラに対して
−５００Ｖ〜＋５００Ｖ、周波数３００Ｈｚの正弦波に
−５００Ｖの直流成分を重畳して作用させた。その結
果、初期から３万用紙まで良好な印字が得られた。
【００９５】〔比較例ｉ〕発泡ウレタンゴム層の発泡断
面の短径／長径比を約０．５とした以外は実施例ｉと全
く同様に評価した結果、初期は良好な印刷特性が得られ
たが、約２万枚印刷後に背景部に汚れが発生し始めた。
このときの導電性ローラの電気抵抗を調べたところ約５
×１０8 Ωｃｍまで上昇していた。また、ウレタンゴム
層の発泡断面を観察したところ発泡の破れが見られ、こ
れが電気抵抗の上昇につながったと考えられる。
【００９６】〔比較例ii〕ナイロン層の代わりに、アク
リル樹脂層を形成した以外は実施例ｉと全く同様に導電
性ローラを形成し、評価した結果、約１０００枚の印刷
で背景部汚れが発生した。
【００９７】〔比較例iii 〕表面コート層を形成しない
こと以外は実施例ｉと全く同様に導電性ローラを形成
し、評価した結果、約２５，０００枚の印刷で背景部汚
れが発生した。導電性ローラの表面を観察したところ空
孔部に多量のトナーが付着していたため、これを除去し
たところ、ほぼ良好な印字まで回復した。
【００９８】〔比較例iv〕発泡ウレタンゴム層の体積固
有抵抗を１０9 Ωｃｍとした以外は実施例ｉと全く同様
に導電性ローラを形成し、評価した結果、約１００枚の
印刷で背景部汚れが発生した。
【００９９】〔比較例ｖ〕発泡ウレタンゴム層の代わり
に表面が平滑なシリコンゴム層（体積固有抵抗１０7 Ω
ｃｍ）を用いて導電性ローラを形成し評価した結果、約
１２００枚の印刷で背景部汚れが発生した。
【０１００】〔実施例ｖ〕導電性ローラの感光体との周
速比０．８とした以外は実施例ｉと全く同様に評価した
結果、良好な印刷特性が得られた。
【０１０１】〔比較例vi〕導電性ローラの感光体との周
速比を１とした以外は実施例ｉと全く同様に評価した結
果、約１５００枚の印刷で背景部汚れが発生した。
【０１０２】〔実施例vi〕導電性ローラに、−７００〜
＋５００Ｖ、周波数２５０Ｈｚの矩形波を印加した以外
は実施例ｉと全く同様に評価した結果、良好な印刷特性
が得られた。
【０１０３】〔比較例vii 〕導電性ローラに−６００Ｖ
の直流を印加した以外は実施例ｉと全く同様に評価した
結果、約５００枚の印刷で背景部汚れが発生した。
【０１０４】（ｃ）現像装置の説明 図１及び図２において、現像ローラ３１は、金属製のス
リーブ３３と、その内部に設けた複数磁極のマグネット
３４とから構成され、この現像ローラ３１はマグネット
を固定し、スリーブを回転して磁性現像剤を搬送するも
のである。現像ローラ３１の周囲には、現像室が形成さ
れており、現像室の内部には、磁性キャリアと磁性トナ
ーの混合物である１．５成分現像剤が充満している。
【０１０５】現像剤は、磁性キャリアに平均粒径２７μ
ｍの偏平鉄粉キャリアを用い、磁性トナーには平均粒径
８μｍの重合法を用いて製造したものを使用している。
この重合磁性トナーは粒径が揃い、粒度分布がシャープ
であるため、転写工程において感光ドラムのトナー像と
用紙とが均一に密着して、転写部での電界が均一となる
ため、従来の粉砕法によるトナーに比べて転写効率を向
上させることができる。例えば、粉砕トナーでは６０〜
９０％であった転写効率が、重合トナーでは９０％以上
に改善される。
【０１０６】このトナーではトナー濃度は、５〜６０ｗ
ｔ％が適当であるが、本実施例では２５ｗｔ％とした。
【０１０７】４０はドクターブレードであり、現像ロー
ラ３１が感光ドラム１１に供給する現像剤量が感光ドラ
ム１１の静電潜像に供給過剰にならないように、また、
供給不足にならないように調整するものである。トナー
量の調整はドクターブレード４０のエッジと現像ローラ
３１の表面とのギャップで行い、通常０．１〜１．０ｍ
ｍ程度に調整される。なお、符号４１はアジテータを示
している。
【０１０８】上記現像室に供給されたトナーは、現像ロ
ーラのスリーブの現像剤搬送力、現像ローラの磁力及び
ドクターブレードの現像剤規制機能によって、現像室内
で攪拌され、キャリアと摩擦することにより、所定極性
及び帯電量に帯電する。本実施例では、トナーがマイナ
スに帯電するように、キャリアとトナーとの帯電系列を
調整している。
【０１０９】（ｄ）転写ローラの説明 本実施例では、転写ローラ１６として、上述した導電性
ローラと同一のものを用いている。即ち、転写ローラ１
６は導電性独立発泡体のローラであり、このローラは、
金属製シャフトに導電性層として独立発泡の弾性体を被
覆し、さらにこの上に絶縁性の表面コート層を施して形
成したものである。
【０１１０】そして、本実施例では、この転写ローラに
直流電源から、直流電圧を印加する。本実施例では、直
流電源は定電流電源であり、図１１に示すように、転写
ローラの抵抗が１０5 Ωｃｍのときには直流１〜３Ａ、
転写ローラの抵抗が１０6 Ωｃｍのときには直流１〜２
Ａが適当であり、それ以上、またはそれ以下では転写効
率が低下した。
【０１１１】また、転写ローラの電源装置は低電圧装置
とすることもでき、この場合には、図１２に示すよう
に、転写ローラの抵抗が１０5 Ωｃｍのときには直流１
〜２ＫＶ、転写ローラの抵抗が１０6 Ωｃｍのときには
直流１ＫＶ程度が適当であり、それ以上、またはそれ以
下では転写効率が低下した。
【０１１２】（ｅ）他の実施例の説明 上述の実施例の他、本発明は次のような変形が可能であ
る。 前述の実施例では、現像剤に、磁性キャリアと磁性
トナーとに組み合わせによる１．５成分現像剤を用いて
いるが、現像剤には磁性トナーのみを用いてもよい。
【０１１３】 現像ローラにおいて、スリーブのみを
回転しているが、マグネットローラも回転させてよい。
【０１１４】 画像露光部として、ＬＥＤ光学系を用
いたが、レーザー光学系、液晶シャッタ光学系、ＥＬ
（エレクトロ・ルミネッセンス）光学系等を用いてもよ
い。
【０１１５】 上記の実施例では、潜像形成機構を電
子写真式機構で説明したが、トナー像を転写する潜像形
成機構（例えば、静電記録機構等）にも使用でき、用紙
は紙に限らず、他の媒体を使用することができる。さら
に、潜像担体はドラム状に限らず、ベルト状であっても
よい。
【０１１６】 画像形成装置をプリンタで説明した
が、複写機、ファクシミリ等の他の画像形成装置であっ
てもよい。以上、本発明を実施例により説明したが、本
発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これら
を本発明の範囲から排除するものではない。
【０１１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下の効果を奏する。 導電性ローラで像担持体の帯電を行うこととしたの
で、前帯電器が不要となり、これにともない高圧電源を
不要とし、オゾンの発生を防止できる。
【０１１８】 導電性ローラを独立発泡性の導電性層
と、その表面に設けた絶縁性の表面コート層とからなる
ものとしたから、トナーが導電性ローラ内に進入せず、
またトナーの散らしを効率的に行える。また、表面コー
ト層によりトナーの進入を防止でき耐久力が増し、導電
性ローラの寿命を長期のものとできる。
【０１１９】 前帯電を不要として、実装スペースが
小さなる小径ドラムを使用する機種であっても、効果的
な紙粉取りブラシが実装でき、導電性ローラ、現像器の
寿命を長期のものとできる。。 上記〜により画像形成装置を一層小型化でき、
低価格化が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を示し、実施例の要部を示す図で
ある。
【図２】本発明の１実施例の画像形成装置の構成図であ
る。
【図３】図２に示した画像形成装置の外観構成図であ
る。
【図４】図２に示した画像形成装置の導電性ローラの発
泡部を誇張して示した概念断面図である。
【図５】導電性ローラのゴム硬度による特定を示す図で
ある。
【図６】導電性ローラの周速比と接触深さによる印刷特
性図である。
【図７】導電性ローラへの印加周波数による特性図であ
る。
【図８】導電性ローラへの印加電圧による特性図であ
る。
【図９】導電性ローラへの印加周波数と印加電圧による
印刷特性を示す図である。
【図１０】導電性ローラへの直流電圧の印刷の特性を示
す図である。
【図１１】転写ローラへの定電流直流電圧の印加による
特性を示す図である。
【図１２】転写ローラへの定電圧直流電圧の印加による
特性を示す図である。
【図１３】従来の画像形装置の要部を示す図である。
【図１４】散らし部材を使用した画像形成装置の要部を
示す図である。
【符号の説明】
１１ 像担持体（感光ドラム） １２ 帯電手段（導電性ローラ） １３ 潜像形成手段（光学ユニット） １４ 現像手段 １５ 用紙 １６ 転写手段（転写ローラ） １７ 散らし手段（導電性ローラ） １８ 交流電源 １９ 導電性ローラ ２０ 直流電源 ２５ 紙粉取り装置（紙粉取りブラシ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 21/10 (72)発明者 綿貫 恒夫 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 猿渡 紀男 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 天谷 幹夫 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 成澤 俊明 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 像担持体と、 前記像担持体を帯電する帯電手段と、 前記像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、 前記像担持体に形成された潜像を現像剤で現像するとと
    もに、前記像担持体の残留トナーを回収する現像手段
    と、 前記像担持体の現像された像を用紙に転写する転写手段
    と、 前記転写後の像担持体に接触して、転写後の残留トナー
    を分散させる散らし手段と、 前記散らし手段に交流電界を供給する交流電界供給手段
    とを有するクリーナレスプロセスによる画像形成装置に
    おいて、 前記散らし手段を独立発泡性の弾性物質で形成した導電
    性ローラで構成すると共に、上記交流電界に加えて直流
    電圧を印加する直流電圧印加手段を設け、前記導電性ロ
    ーラが、散らし手段と、帯電手段との２つの機能を兼ね
    るものとした画像形成装置。
  2. 【請求項２】 前記導電性ローラは、金属心材の外周上
    に独立発泡性の弾性を有する導電性層と、該導電性層よ
    り電気抵抗の高い表面コート層とから構成した請求項１
    記載の画像形成装置。
  3. 【請求項３】 前記導電性ローラの導電性層は、導電性
    フィラーを含有した発泡ウレタンからなり、体積固有抵
    抗１０3 〜１０8 Ωｃｍである請求項２記載の画像形成
    装置。
  4. 【請求項４】 前記発泡ウレタンの独立した発泡中空部
    分の断面が短径が５０〜２００μｍの円形状乃至楕円形
    状である特許請求の範囲第３項の画像形成装置。
  5. 【請求項５】 前記表面コート層が、ナイロン、シアノ
    エチル化多糖類、シアノエチル化ボリビニルアルコール
    から選ばれる１種類以上の樹脂で形成されている特許請
    求の範囲第２項乃至第４項の画像形成装置。
  6. 【請求項６】 導電性ローラが、像担持体との接触部
    で、周速が異なっている請求項１乃至５のいずれかに記
    載の画像形成装置。
  7. 【請求項７】 導電性ローラに、トナー分散、像担持体
    の残留電荷除去及び所定の帯電をさせるために、周波数
    が５００〜２０００Ｈｚ、印加電圧±４５０〜８００Ｖ
    の交流電界と、所定の像担持体表面電位に相当する直流
    電圧とからなる交番電界を印加する請求項１乃至６のい
    ずれかに記載の画像形成装置。
  8. 【請求項８】 現像手段を、磁性トナーと磁性キャリア
    とからなり、スリーブ及びマグネットを両方共回転させ
    る、１．５成分方式とした請求項１記載の画像形成装
    置。
  9. 【請求項９】 高転写効率の磁性重合トナーを使用する
    請求項８記載の画像形成装置。
  10. 【請求項１０】 平均粒径が４０μ以下のキャリアを使
    用する請求項８記載の画像形成装置。
  11. 【請求項１１】 導電性ローラのゴム硬度がアスカＣ硬
    度で５０度以下である請求項１の画像形成装置。
  12. 【請求項１２】 転写手段として、転写ローラを使用す
    る請求項１記載の画像形成装置。
  13. 【請求項１３】 転写ローラに所定の定電流を印加する
    請求項１２記載の画像形成装置。
  14. 【請求項１４】 転写ローラに所定の定電圧を印加する
    請求項１２記載の画像形成装置。
  15. 【請求項１５】 導電性ローラに直流定電流を印加する
    請求項１記載の画像形成装置。
  16. 【請求項１６】 導電性ローラに直流定電圧を印加する
    請求項１記載の画像形成装置。
  17. 【請求項１７】 前記導電性ローラと、転写手段との間
    に前記像担持体にの紙粉を除去する、紙粉除去部材を設
    けた請求項１記載の画像形成装置。
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