JPH10213950A

JPH10213950A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH10213950A
Application number: JP1878997A
Authority: JP
Inventors: Tatsuichi Tsukida; 辰一月田; Kimitaka Ichinose; 公孝一瀬
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1997-01-31
Publication date: 1998-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】帯電部材汚染による帯電不良を防止する。【解決手段】現像剤が球形状トナーを備え、帯電ロー
ラ２と感光体１との接触部に感光体１の画像形成領域と
ならない領域があるとき帯電ローラ２に対して画像形成
のための電圧と逆極性の電圧を印加する。または帯電ロ
ーラ２の感光体１に対する当接圧を８０（ｇ／ｃｍ）以
上２００（ｇ／ｃｍ）以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、像担持体を帯電す
るために像担持体に接触可能な帯電部材を備える、電子
写真装置等の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子写真方式を採用する画像
形成装置に具備される帯電手段として、簡易な構成で、
かつ安価という観点から、図１３に示すような弾性ロー
ラを用いた、いわゆる接触帯電方式が広く採用されてい
る。図１３において、１０１は矢印の方向に回転駆動さ
れる像担持体としての感光ドラム、１０２は感光ドラム
１０１と並行に配設される接触帯電部材としての帯電ロ
ーラであり、芯金１０２ａの周囲に導電性弾性体１０２
ｂが形成されており、上記芯金１０２ａはその長手方向
両端部において軸受１０３により支持され、軸受１０３
に付随する加圧部材としてのバネ１０４により感光ドラ
ム１０１表面に対し圧接される。そして、上記帯電ロー
ラ１０２は、感光ドラム１０１の回転とともに矢印の方
向に従動回転する。

【０００３】そして、従来の粉砕法により製造された現
像剤を用いた画像形成装置にあっては、帯電ローラ１０
２の感光ドラム１０１表面に対する一般的な最低当接圧
は、およそ５０（ｇ／ｃｍ）に設定されている。当接圧
は、帯電ローラ１０２の長手方向における単位長さ当た
りの圧力として表わす。帯電ローラ１０２の長手方向に
おける場所により当接圧は異なり、最低当接圧は、帯電
ローラ１０２の長手方向の中央部付近である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
カラー画像形成装置の需要が高まりとともに、例えば重
合法により製造される、その形状がほぼ球形の非磁性１
成分トナー（以下、「重合トナー」と称す）が採用され
つつある。これは、その製法上、トナー内部にワックス
等の低軟化物質を内包させることが可能となり、これに
より、従来のオフセット現象を防止するために採用され
ていた定着手段内でのオイル塗布工程が不要となり、例
えばＯＨＰ用透明樹脂シートへのプリント出力に際して
も、出力されるシートがオイルでべとつくという不具合
を防止することが可能となる。その反面、この重合トナ
ーのようにほぼ球形のトナーは、クリーニング手段とし
ての弾性クリーニングブレードにより感光ドラム表面か
ら掻き落とし、除去することは非常に困難であることが
知られており、出力画像を見る限りは問題ないものの、
クリーニング手段を僅かずつではあるがトナーがすり抜
けてしまい、これが帯電ローラに付着し、いずれ帯電ロ
ーラ表面がトナーにより汚染され、トナーが絶縁性であ
ることにより帯電ローラの本来の目的とする感光ドラム
表面を所定の電位に帯電させることが困難になるという
不具合が生じてしまう。

【０００５】以上を鑑み、本発明の目的とするところ
は、重合トナーのような、その形状がほぼ球形のトナー
を用いる場合にあっても、帯電部材汚染による帯電不良
を防止することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、像担持体と、
この像担持体に現像剤を用いてトナー像を形成する像形
成手段であって、前記像担持体を帯電するために帯電位
置で前記像担持体に接触可能な帯電部材を備える像形成
手段と、前記像担持体から残留トナーをクリーニングす
るクリーニング手段と、を有する画像形成装置におい
て、前記現像剤は、形状係数ＳＦ１が１００〜１２０の
トナーを備え、前記帯電位置が前記像担持体の画像形成
領域とならない領域である間に前記トナー像の形成のた
めに前記帯電部材に印加される電圧とは逆極性の電圧が
前記帯電部材に印加される期間を備えることを特徴とす
る画像形成装置である。

【０００７】また、本発明は、像担持体と、この像担持
体に現像剤を用いてトナー像を形成する像形成手段であ
って、前記像担持体を帯電するために帯電位置で前記像
担持体に接触可能な帯電部材を備える像形成手段と、前
記像担持体から残留トナーをクリーニングするクリーニ
ング手段と、を有する画像形成装置において、前記帯電
部材の前記像担持体に対する当接圧を８０（ｇ／ｃｍ）
以上２００（ｇ／ｃｍ）以下としたことを特徴とする画
像形成装置である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る実施例を示
すが、まず図１は、本発明に係る画像形成装置、特にカ
ラー画像形成装置の構成図である。

【０００９】（実施例１）図１において、１は第１の像
担持体としての感光ドラムであり、ＯＰＣ等の感光材料
が接地されたアルミニウム等のシリンダ状の基体の外周
面に形成されている。感光ドラム１は矢印の方向に１２
０（ｍｍ／ｓｅｃ）の周速度をもって回転駆動され、ま
ず、その表面は帯電部材としての帯電ローラ２にっよっ
て、暗部電位Ｖ_D として−７００（Ｖ）に一様帯電され
るが、その詳しい構成、及び印加電圧に関しては後述す
る。次に、第１の画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御さ
れたレーザビーム３による走査露光が施され、明部電位
Ｖ_L として−１００（Ｖ）の第１の静電潜像が形成され
る。このように形成された静電潜像は、現像装置４の負
に帯電されたトナーにより、反転現像、可視化される
が、この現像装置４は、第１色目のトナーとしてイエロ
ートナーが内包された第１の現像装置４ａ、第２色目の
トナーとしてマゼンタトナーが内包された第２の現像装
置４ｂ、第３色目のトナーとしてシアントナーが内包さ
れた第３の現像装置４ｃ、第４色目のトナーとしてブラ
ックトナーが内包された第４の現像装置４ｄを一体化し
た構成となっており、まず上記第１の静電潜像は、第１
色目のトナーとしてイエロートナーが内包された第１の
現像装置４ａにより現像、可視化される。現像方法とし
ては、ジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現
像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像とを組み
合わせて用いられるのが良い。

【００１０】可視化された第１色目のトナー像は、回転
駆動される第２の像担持体としての中間転写体５と対向
する第１の転写部位６ａにおいて、中間転写体５表面に
静電転写（１次転写）される。上記中間転写体５は、転
写材の長さよりも若干長い周長を有し、感光ドラム１に
対して所定の押圧力をもって圧接されつつ、感光ドラム
１の周速度と略等速の周速度をもって感光ドラム１の回
転方向に対して順方向に回転駆動される。そして、上記
のように感光ドラム１表面に形成されたトナー像は、中
間転写体５に対して、高圧電源７により、トナーの帯電
極性（負）とは逆極性（正）の電圧（１次転写バイア
ス）が印加されることにより、中間転写体５表面に静電
転写（１次転写）される。なお、１次転写が終了した感
光ドラム１表面に若干量残存するトナーは、クリーニン
グ装置としてのクリーニングブレード８により除去され
る。

【００１１】続いて、上記工程を３回繰り返し、その都
度、マゼンタトナーにより現像された第２色目のトナー
像、シアントナーにより現像された第３色目のトナー
像、ブラックトナーにより現像された第４色目のトナー
像が順次中間転写体５表面に転写、積層される。

【００１２】その後、中間転写体５表面に対して離間状
態にあった転写ベルト９が所定の押圧力をもって中間転
写体５表面に圧接、駆動回転される。転写ベルト９は、
バイアスローラ９ａ、及びテンションローラ９ｂによっ
て支持され、バイアスローラ９ａに対しては、高圧電源
１０により、トナーの帯電極性とは逆極性の電圧（２次
転写バイアス）が印加されることにより、第２の転写部
位６ｂに所定のタイミングで搬送されてくる転写材Ｐ表
面に、中間転写体５表面に形成されたトナー像が一括転
写（２次転写）され、この転写材Ｐは不図示の定着装置
へと搬送され、永久画像として定着された後、機外へと
排出される。

【００１３】そして、２次転写が終了した中間転写体５
表面に若干量残存するトナーは、所定のタイミングで中
間転写体５表面に対して当接状態となるクリーニング装
置１１により除去される。

【００１４】ここで、本実施例で用いた帯電ローラ２に
ついて、図２を参照しつつ説明する。

【００１５】本実施例で用いた帯電ローラ２は、導電性
芯金２ａ上に少なくともゴム、エラストマー、スポンジ
よりなる弾性層２ｂを形成し、更にはその弾性層２ｂの
上層に一層以上の被覆層２ｃを有するローラ形状のもの
であり、具体的には、外径６〔ｍｍ〕のステンレス製芯
金２ａ上に、弾性体２ｂとして厚さ３〔ｍｍ〕の導電性
ＥＰＤＭスポンジを形成し、被覆層２ｃとして厚さ５０
〔μｍ〕のナイロン樹脂であるメトキシメチル化ポリア
ミドに酸化錫を分散したものを用いた。そしてその外径
は１２〔ｍｍ〕のストレート形状（帯電ローラ２の長手
方向にわたってその外径が同じ形状）であり、その硬度
（ＡＳＫＥＲＣ）は４８〔°〕である。

【００１６】この帯電ローラ２は、その長手方向両端部
において芯金２ａが軸受１２により支持されつつ感光ド
ラム１と並行に配設されるととともに、軸受１２に付随
する加圧部材としてのバネ１３により感光ドラム１表面
に対し圧接される。この時の感光ドラム１表面に対する
最低当接圧は、およそ５０〔ｇ／ｃｍ〕に設定されてい
る。ドラム１の移動方向における感光ドラム１と帯電ロ
ーラ２の接触幅（ニップ幅）は、３ｍｍ以下である。当
接圧は、ローラ２の長手方向における単位長さ当たりの
線圧で表わしているが、接触幅が３ｍｍ以下程度では、
接触面積が非常に小さいので単位面積当たりの圧力より
も線圧で表わす方が測定しやすさの点からみても適切で
ある。

【００１７】この当接圧の測定方法としては、図３に示
すように、感光ドラム１と帯電ローラ２との当接ニップ
領域にＳＵＳから成る２枚の薄板１４ａ、１４ｂを挿入
し、その幅が１〔ｃｍ〕である薄板１４ｂを矢印の方向
に引く際に要する力をバネばかり１５で計測することに
より得るものとした。そして、帯電ローラ２は、感光ド
ラム１の回転とともに矢印の方向に従動回転する。

【００１８】次に、本実施例で用いたトナーについて説
明する。

【００１９】本実施例で用いたトナーは、例えば懸濁重
合法で製造され、低軟化物質を５〜３０〔重量％〕含
み、その形状係数ＳＦ１が１００〜１２０、形状係数Ｓ
Ｆ２が１００〜１２０、粒径５〜７〔μｍ〕の実質的球
形である非磁性１成分重合トナーである。

【００２０】なお、上記形状係数ＳＦ１とは、図４に示
すように、球状物質の形状の丸さの割合を示す数値であ
り、球状物質を２次元平面上に投影してできる楕円状図
形の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで割っ
て、１００π／４を乗じた値で表される。

【００２１】つまり次式、ＳＦ１＝｛（ＭＸＬＮＧ）² ／ＡＲＥＡ｝×（１００π
／４）で定義されるものである。

【００２２】形状係数ＳＦ２は、図５に示すように、物
質の形状の凹凸の割合を示す数値であり、物質を２次元
平面上に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩを図形面積
ＡＲＥＡで割って、１００π／４を乗じた値で表され
る。

【００２３】つまり次式、ＳＦ２＝｛（ＰＥＲＩ）² ／ＡＲＥＡ｝×（１００π／
４）で定義されるものである。

【００２４】本実施例では、日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ
（Ｓ−８００）を用い、トナー像を１００回無作為にサ
ンプリングし、その画像情報は、インターフェースを介
して、ニコレ社製画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３）に導入
して解析を行い、上式より算出したものである。

【００２５】上記重合トナー１６の概略構成図を図６に
示すが、重合トナーはその製造法上、略球形となり、本
実施例においては、コア１６ａにエステル系ワックスを
内包し、樹脂層１６ｂにスチレン−ブチルアクリレー
ト、表層１６ｃにスチレン−ポリエステルという構成か
ら成る重合トナーを用いた。その比重は約１．０５であ
る。上記のように、コア１６ａにワックスを内包するこ
とで、定着工程でのオフセット防止効果が得られるとと
もに、表層１６ｃに樹脂層を設けることにより帯電効率
のアップを図ることが可能となり、更にトリボ（Ｑ／
Ｍ）安定化のためにオイル処理シリカを外添しており、
トナーのトリボはおよそ−２０〔μＣ／ｇ）である。

【００２６】さて次に、本実施例に係る帯電ローラ２に
対する印加バイアス制御について説明するが、本実施例
においては、画像形成前のいわゆる前回転工程時と画像
形成工程時とで、帯電ローラ２に印加するバイアスを可
変としたことを特徴とする。つまり、帯電位置に像担持
体の画像形成領域となる領域より前の領域がある前回転
工程時にあっては、帯電ローラ２に付着したトナーをド
ラム１へ除去するためのバイアス（以後、「吐き出しバ
イアス」と称す）を印加し、また帯電位置に像担持体の
画像形成領域となる領域がある画像形成工程時にあって
は、感光ドラム１の画像形成領域となる領域表面を所定
の暗部電位に帯電させるためのバイアス（以後、「帯電
バイアス」と称す）を印加する。ここで像担持体の画像
形成領域となる領域とは、現像位置で画像が形成される
領域である。像担持体の画像形成領域は、像担持体の決
まった領域である必要はない。クリーニング装置８をす
り抜けた僅かなトナーは、その前工程である転写工程の
転写電荷の影響により、若干ながら正極性に帯電されて
いる。このようなトナーが帯電ローラ２に付着した場合
には、トナーの帯電極性（正）と同極性（正）のバイア
ス即ち、画像形成時とは逆極性のバイアスを帯電ローラ
２に印加することにより、付着トナーを感光ドラム１表
面へと吐き出させることが可能となる。具体的に本実施
例においては、前回転工程時にあっては＋１〔ｋｖ〕の
直流電圧を、画像形成工程時にあっては−７００〔ｖ〕
の直流電圧に１〔ｍＡ〕に定電流制御された交流電圧を
重畳した振動電圧を帯電ローラ２に印加するよう構成し
た。

【００２７】更に詳述すると、まず、不図示のホスト機
器から画像形成装置に対しプリント信号が送信される
と、前回転写工程として感光ドラム１が所定の周速度で
回転駆動されるとともに、感光ドラム１表面に当接する
帯電ローラ２に対し、吐き出しバイアスとしての＋１
〔ｋｖ〕の直流電圧が３〔ｓｅｃ〕間印加される。この
際、中間転写体５は感光ドラム１に対し離間状態にあ
り、帯電ローラ２表面から吐き出された汚染トナーはク
リーニング装置８により除去される。この後、画像形成
のために帯電ローラ２に対し、帯電バイアスとしての−
７００〔ｖ〕の直流電圧に１〔ｍＡ〕に定電流制御され
た交流電圧を重畳した振動電圧が印加されるとともに、
不図示のクラッチにより、中間転写体５が感光ドラム１
に対し当接状態となり、周知の画像形成工程が行なわれ
る。

【００２８】以下に、本実施例に係る帯電ローラに汚染
に関する実験結果を示すが、これは、低温低湿（１５
℃、１０％）環境下において、前回転工程時に吐き出し
バイアスを印加しない従来の動作シーケンスを有する画
像形成装置と、本実施例に示した前回転工程時に吐き出
しバイアスを印加する動作シーケンスを有する画像形成
装置とを用い、連続カラープリントによる１００００枚
の耐久試験を行ない、帯電ローラ汚染に関する比較実験
を行ったものである。

【００２９】これによれば、前者にあっては５０００枚
程度からハーフトーン画像の一部領域に帯電不良に起因
する画像の濃度ムラが生じ始め、実際に帯電ローラ表面
を観察したところ、トナー、及び外添剤としてのシリカ
が画像不良領域に対応して、局所的にかなり付着してい
た。これに対し、後者にあっては１００００枚終了時点
においても画像不良は生じず、実際に帯電ローラ２表面
を観察したところ、全域にわたって汚染は見られず良好
であった。

【００３０】以上説明したように、前回転工程時におい
て、帯電ローラに対して吐き出しバイアスを印加するこ
とにより、帯電ローラ汚染は発生せず、良好な出力画像
を得ることが可能となった。

【００３１】なお、本実施例においては、吐き出しバイ
アスの直流電圧値を＋１〔ｋｖ〕、その印加時間を３
〔ｓｅｃ〕としたが、これに限定されるものではなく、
帯電ローラ汚染の程度等に応じて任意に設定可能である
ことは言うまでもない。

【００３２】このように、帯電ローラに印加するバイア
スを制御することにより帯電ローラ汚染を防止すること
は、例えば感光ドラムが寿命に達した際に、感光ドラム
のみを交換するよう構成されている、耐久寿命の長い画
像形成装置において、特に有効である。

【００３３】（実施例２）以下に、本発明に係る実施例
を示すが、前記実施例１に述べた部材と同一の部材には
同一の符号を付し、説明は省略するが、本実施例におい
ては、帯電ローラに対し吐き出しバイアスを印加するタ
イミングを、実施例１では前回転時に行っていたのに対
して本実施例では一連の画像形成工程終了後のいわゆる
後回転時としたことが異なる。

【００３４】詳述すると、不図示のホスト機器からの指
示により行われた画像形成工程が終了し、像担持体の画
像形成領域となる領域よりも後の領域が帯電位置にくる
後回転工程に入るとともに、不図示のクラッチにより、
中間転写体５が感光ドラム１に対し離間状態となる。こ
の時、感光ドラム１表面に当接する帯電ローラ２に対
し、吐き出しバイアスとしての＋１〔ｋｖ〕の直流電圧
が３〔ｓｅｃ〕間印加され、帯電ローラ２表面から吹き
出された汚染トナーはクリーニング装置８により除去さ
れる。この後、上記帯電ローラ２に対し、直流電圧が印
加されることなしで、１〔ｍＡ〕に定電流制御された交
流電圧が印加され、感光ドラム１表面が略０〔ｖ〕に除
電された後、感光ドラム１は停止するように構成した。

【００３５】以下に、本実施例に係る帯電ローラ汚染に
関する実験結果を示すが、これは、低温低湿環境下にお
いて、本実施例に示した後回転工程時に吐き出しバイア
スを印加する動作シーケンスを有する画像形成装置とを
用い、連続カラープリントによる１００００枚の耐久試
験を行ったものである。これによれば、前記実施例１と
同様に１００００枚終了時点においても画像不良は生じ
ず、実際に帯電ローラ表面を観察したところ、全域にわ
たって汚染は見られず良好であった。

【００３６】以上説明したように、後回転工程時におい
て、帯電ローラに対して吐き出しバイアスを印加するこ
とにより、帯電ローラ汚染は発生せず、良好な出力画像
を得ることが可能となるとともに、ファーストプリント
タイムを遅らせることなく、効果的に目的を達成するこ
とが可能となった。

【００３７】なお、本実施例においては、吐き出しバイ
アスの直流電圧値を＋１〔ｋｖ〕、その印加時間を３
〔ｓｅｃ〕としたが、これに限定されるものではなく、
帯電ローラ汚染の程度等に応じて任意に設定可能である
ことは言うまでもない。

【００３８】（実施例３）以下に、本発明に係る他の実
施例を示すが、前記実施例２に述べた部材と同一の部材
には同一の符号を付し、説明は省略するが、本実施例に
おいては、帯電ローラに対し吐き出しバイアスを印加す
るタイミングを、予め設定されたプリント枚数毎とした
ことを特徴とする。

【００３９】詳述すると、本実施例における画像形成装
置はプリント枚数をカウントするためのカウンタを内蔵
しており、予め設定されたプリント枚数、例えば転写材
１００枚毎に一旦後回転工程に入るとともに、不図示の
クラッチにより、中間転写体５が感光ドラム１に対し離
間状態となる。この時、感光ドラム１表面に当接する帯
電ローラ２に対し、吐き出しバイアスとしての＋１〔ｋ
ｖ〕の直流電圧が３〔ｓｅｃ〕間印加され、帯電ローラ
２表面から吐き出された汚染トナーはクリーニング装置
８により除去される。この後、上記帯電ローラ２に対
し、直流電圧が印加されることなしで、１〔ｍＡ〕に定
電流制御された交流電圧が印加され、感光ドラム１表面
が略０〔ｖ〕に除電された後、再び前記回転工程を経て
画像形成工程に入るように構成した。

【００４０】これを図７を参照しつつ説明すると、画像
形成装置がプリント信号を受信（Ｓ１）すると、装置に
内蔵されているカウンタが累計プリント枚数をカウント
（Ｓ２）し、その結果１００枚未満であれば画像形成工
程（Ｓ３）を行った後、再びプリント信号受信可能状態
となる。これに対し、カウントの結果１００枚に達した
と判断された場合には、画像形成工程（Ｓ４）を行った
後、吐き出しシーケンス（Ｓ５）を経て、上記カウンタ
を０枚にリセット（Ｓ６）するとともに、再びプリント
信号受信可能状態となる。

【００４１】以上説明したように、予め設定されたプリ
ント枚数毎に、帯電ローラに対して吐き出しバイアスを
印加することにより、帯電ローラ汚染の程度をほぼ一定
とでき、過度な汚染のため１回の吐き出しシーケンスで
は除去しきれず、画像不良に至るといった不具合の発生
を防止することが可能となるとともに、吐き出しシーケ
ンス実行に伴う感光ドラムの回転時間の増加を極力抑え
ることが可能となり、感光ドラムの短命化を防止でき
る。

【００４２】（実施例４）以下に、本発明に係る他の実
施例を示すが、前記実施例３に述べた部材と同一の部材
には同一の符号を付し、説明は省略するが、本実施例に
おいては、帯電ローラに対し吐き出しバイアスを印加す
るタイミングを、予め設定されたプリント枚数毎とする
とともに、画像形成装置が設定されている周囲の環境条
件を自動的に検知し、この環境情報に応じて上記設定プ
リント枚数を変更させることを特徴とする。

【００４３】本発明者らの検討によれば、常温常湿（２
３℃、６４％）環境下、低温低湿（１５℃、１０％）環
境下、高温高湿（３２℃、８５％）環境下において帯電
ローラ汚染の出力画像に及ぼす影響を比較した場合、低
温低湿環境下においては、他の環境に比べてトナーや帯
電ローラの抵抗が大きくなり、僅かな帯電ローラ汚染で
あっても画像不良が生じやすいことがわかった。そこで
本実施例においては、低温低湿環境下にあっては、吐き
出しシーケンスを実行する間隔を短く設定し、帯電ロー
ラに付着したトナーを頻繁に除去するよう構成した。

【００４４】さてここで、吐き出しシーケンスを行うた
めに予め設定されるプリント枚数を決定するための環境
情報を自動的に検知する手段について説明する。本実施
例における画像形成装置にあっては、前記実施例１にも
示したように、帯電装置として帯電ローラ２が具備され
ているが、一般的にこれを構成する材料は周囲の環境に
応じて、その抵抗値が大きく変化するという特性を有し
ており、本例においては、環境自動検出手段として、こ
の帯電ローラ２を利用する。すなわち低温低湿環境下に
おいては、常温常湿環境下に比べて帯電ローラ２の抵抗
値が上昇する傾向にあり、逆に高温高湿環境下において
は、常温常湿環境下に比べて帯電ローラ２の抵抗値が下
降する傾向にあるため、この帯電ローラ２の抵抗を検知
することにより、画像形成装置が置かれている周囲の環
境を認識することが可能となる。そこで、本実施例に係
る画像形成装置を用い、帯電ローラ２が感光ドラム１の
非画像形成領域となるべき領域に対応当節している際
に、この帯電ローラ２に対して−２０〔μＡ〕に定電流
制御された直流電バイアスを印加した場合に発生する電
圧の環境依存性に関する実験結果を図８に示す。これに
よれば、常温常湿環境下における発生電圧が−１．７
〔ｋｖ〕であるのに対し、低温低湿環境下においては帯
電ローラ２の抵抗値が比較的高いため、この時に発生す
る電圧は−２．０〔ｋｖ〕と高く、逆に高温高湿環境下
にあっては帯電ローラ２の抵抗値が比較的低いため、こ
の時に発生する電圧は−１．２〔ｋｖ〕と低くなる。よ
って、帯電ローラ２の抵抗のばらつきも考慮し、上記発
生電圧が予め設定した値よりも高いか低いかを検知する
ことにより、周囲の環境を認識でき、このようにして得
られた環境情報を、プリントの枚数設定にフィードバッ
クさせれば良い。

【００４５】図９を参照しつつ説明すると、上記実験結
果、及び帯電ローラ２の抵抗ばらつきを踏まえ、本実施
例においては、周囲の環境が低温低湿環境であると判断
する出力電圧値を−１．８〔ｋｖ〕とした。まず、画像
形成装置の電源が投入され（Ｓ７）、所定のシーケンス
を経て待機状態になった後、不図示のホスト機器からの
プリント信号を受信し（Ｓ８）、感光ドラム１の回転が
開始された後、帯電ローラ２に対して−２０〔μＡ〕に
定電流制御された直流バイアスが印加される（Ｓ９）。
そして、その時の発生電圧があらかじめ設定した閾値−
１．８〔ｋｖ〕と比較され（Ｓ１０）、−１．８〔ｋ
ｖ〕よりも高い場合には、画像形成装置が置かれている
周囲の環境が低温低湿環境であると認識し、帯電ローラ
汚染を防止するために、吐き出しシーケンスを行う間隔
を５０枚毎に（Ｓ１１）、また−１．８〔ｋｖ〕以下の
場合には、画像形成装置が置かれている周囲の環境が低
温低湿環境以外であると認識し、上記間隔を１００枚毎
に設定される（Ｓ１２）。

【００４６】このように周囲の環境に応じて吐き出しシ
ーケンスを行うタイミングを可変とすることにより、い
かなる環境下においても常に帯電ローラ汚染により画像
不良の発生を防止することが可能となる。

【００４７】なお、本実施例においては、帯電ローラ２
が感光ドラムの非画像形成領域となるべき領域に対応当
接している際に、この帯電ローラに対して所定の値に定
電流制御された直流バイアスを印加し、このときに発生
する電圧値から環境検知を行ったが、所定の値に定電圧
制御された直流バイアスを印加し、この時に要する電流
値から環境検知を行うよう構成しても良い。

【００４８】（実施例５）以下に、本発明に係る他の実
施例を示すが、本実施例においては、ストレート形状
（帯電ローラの長手方向にわたって外径が一定形状）の
帯電ローラの、感光ドラムに対する当接圧を８０〔ｇ／
ｃｍ〕以上、２００〔ｇ／ｃｍ〕以下とすることを特徴
とする。なお、本実施例では今までの実施例のように帯
電ローラに画像形成時と逆極性のバイアス電圧を印加す
ることは開示されていない。

【００４９】まず、本発明者らが行った、本発明に係る
帯電ローラ汚染と、感光ドラムに対する帯電ローラの当
接圧との関係についての実験結果を図１０に示す。これ
は、低温低湿環境下において、感光ドラムに対する帯電
ローラの当接圧を変化させた際の、帯電ローラ汚染によ
る画像不良の発生状況、及びその他の不具合状況を調べ
たものであるが、これによれば、帯電ローラ汚染に関し
ては、感光ドラム表面に対する帯電ローラの当接圧を８
０〔ｇ／ｃｍ〕より小さくすると汚染による画像不良が
発生し、当接圧を８０〔ｇ／ｃｍ〕以上とすることによ
り画像不良は発生しなかった。これは、前述のように帯
電ローラは感光ドラムに対して従動回転しているが、こ
の際、これらの当接圧を大きくすることにより感光ドラ
ムと帯電ローラとのスリップが減少し、クリーニング装
置をすり抜けたトナーが帯電ローラ表面に擦り付けられ
にくくなるためと考えられる。しかしながら一方で、感
光ドラム表面に対する帯電ローラの当接圧が２００〔ｇ
／ｃｍ〕を越えた場合にあっては、新たな不具合であ
る、帯電ローラ端部付近において砂地状の帯電むらが生
じるようになる。この帯電ローラ端部の砂地状の帯電む
らとは、感光ドラム表面に対し帯電ローラはその芯金の
両端部で加圧部材であるバネで加圧されているため、帯
電ローラの変形量（潰れ量）は長手方向中央部よりも両
端部で大きく、これに伴い両端部において感光ドラム表
面を帯電させるための放電領域が実質的に狭くなってし
まい、いわゆる帯電不良が生じることをいう。

【００５０】そこで本実施例においては、感光ドラム表
面に対する帯電ローラの当接圧を、長手方向中央部にお
いて１２０〔ｇ／ｃｍ〕、両端部において１７０〔ｇ／
ｃｍ〕とした。ドラム移動方向においてドラムとローラ
の接触幅は３ｍｍ以下が良い。そして、低温低湿環境下
において、上記構成から成る画像形成装置を用い、連続
カラープリントによる４０００枚の耐久試験を行ったと
ころ、若干の帯電ローラ汚染は確認されたものの、４０
００枚終了時点においても画像不良には至らず、長手方
向両端部における帯電不良も生じなかった。

【００５１】以上説明したように、感光ドラム表面に対
する帯電ローラの当接圧を８０〔ｇ／ｃｍ〕以上、２０
０〔ｇ／ｃｍ〕以下とすることにより、帯電ローラ汚
染、及び帯電不良等の不具合の発生を防止することが可
能となる。

【００５２】このように、感光ドラムに対する帯電ロー
ラの当接圧を制御することにより帯電ローラ汚染を防止
することは、上記当接圧を厳密に調整、設定可能な、例
えば感光ドラムと帯電ローラとが一体化されたプロセス
カートリッジを画像形成装置に着脱可能とした場合にお
いて、特に有効である。

【００５３】なお、ここでプロセスカートリッジは、感
光ドラムと帯電ローラとクリーニングブレードを備えて
いても良い。

【００５４】（実施例６）以下に、本発明に係る他の実
施例を示すが、前記実施例５に述べた部材と同一の部材
には同一の符号を付し、説明は省略するが、本実施例に
おいては、ストレート形状の帯電ローラの母線（軸線）
を、感光ドラムの母線（軸線）に対し交差角をもつよう
にローラとドラムを当接させたことを特徴とする。

【００５５】前記実施例５において、感光ドラム表面に
対する帯電ローラの当接圧を８０〔ｇ／ｃｍ〕以上、２
００〔ｇ／ｃｍ〕以下とすることを説明したが、帯電ロ
ーラはその両端部において感光ドラムに対して加圧され
ているため、少なからず帯電ローラが弓状に撓んでしま
い、ストレート形状の帯電ローラを用いた場合にあって
は、長手方向全域にわたって上記範囲の当接圧を維持す
るためには、感光ドラム表面に対し帯電ローラを圧接さ
せるためのバネ圧の設定許容範囲が狭く限られてしま
う。そこで、帯電ローラを感光ドラムに対し交差角をも
って当接させることにより、感光ドラムに対する帯電ロ
ーラの当接圧の長手方向での均一化を図り、バネ圧の設
定許容範囲を拡げることが可能となる。図１１は、感光
ドラム１に当接する帯電ローラ２を、その上方より見た
図であるが、本実施例においては、感光ドラム１の母線
ｍと帯電ローラ２の母線ｎとのなす交差角θを０．５°
に設定した。交差角θは２．５°以下が良い。

【００５６】以上説明したように、帯電ローラを感光ド
ラムに対し交差角をもって当接させるとともに、感光ド
ラム表面に対する帯電ローラの当接圧を８０〔ｇ／ｃ
ｍ〕以上、２００〔ｇ／ｃｍ〕以下とすることにより、
帯電ローラ汚染、及び帯電不良等の不具合の発生を防止
することが可能となるとともに、装置の組立性の向上が
図られる。

【００５７】（実施例７）以下に、本発明に係る他の実
施例を示すが、前記実施例５に述べた部材と同一の部材
には同一の符号を付し、説明は省略するが、前記実施例
５においては、ストレート形状の帯電ローラを用いた
が、本実施例においては、帯電ローラをクラウン形状
（帯電ローラの長手方向端部から長手方向中央部に向か
って外径を大きくする形状）としたことを特徴とする。

【００５８】前記実施例５において、感光ドラム表面に
対する帯電ローラの当接圧を８０〔ｇ／ｃｍ〕以上、２
００〔ｇ／ｃｍ〕以下とすることを説明したが、帯電ロ
ーラはその両端部において感光ドラムに対して加圧され
ているため、少なからず帯電ローラが弓状に撓んでしま
い、ストレート形状の帯電ローラを用いた場合にあって
は、長手方向全域にわたって上記範囲の当接圧を維持す
るためには、感光ドラム表面に対し帯電ローラを圧接さ
せるためのバネ圧の許容範囲が狭くなってしまう。そこ
で、帯電ローラをクラウン形状とすることにより、感光
ドラムに対する帯電ローラの当接圧の長手方向での均一
化を図り、バネ圧の許容範囲を拡げることが可能とな
る。

【００５９】そこで本実施例においては、図１２に示す
ように、帯電ローラ２の長手方向両端部における外径を
１２〔ｍｍ〕、中央部における外径を１２．０６〔ｍ
ｍ〕といういわゆる３０〔μｍ〕のクラウン量（中央部
と端部の半径の差）をもったクラウン形状とした。この
時の感光ドラムに対する帯電ローラの当接圧を測定した
ところ、長手方向中央部において１４０〔ｇ／ｃｍ〕、
両端部において１６０〔ｇ／ｃｍ〕と、ほぼ均一であっ
た。なお、本実施例においてはクラウン量を３０〔μ
ｍ〕としたが、過度なクラウン量を施した場合には、長
手方向中央部以外の領域における感光ドラムに対する帯
電ローラの当接圧が充分には得られなくなってしまうた
め、１００〔μｍ〕を上限とすることが好ましい。この
ようなクラウン形状を有する帯電ローラは、ゴム、スポ
ンジ等から成る弾性層をクラウン形状に成形した後、デ
ィッピング法により被覆層を塗工する、あるいは弾性層
をストレート形状に成形した後、ローラコート法により
連続的にその膜厚を変化させながら被覆層を塗工する、
といった製法により得られる。

【００６０】そして、低温低湿環境下において、上記構
成から成る画像形成装置を用い、連続カラープリントに
よる４０００枚の耐久試験を行ったところ、若干の帯電
ローラ汚染は確認されたものの、４０００枚終了時点に
おいても画像不良には至らず、長手方向両端部における
帯電不良も生じなかった。本実施例では実施例５のよう
に帯電ローラをストレート形状にした場合に比べて更に
帯電ローラの汚染が少なかった。

【００６１】以上説明したように、帯電ローラをクラウ
ン形状とするとともに、感光ドラム表面に対する帯電ロ
ーラの当接圧を８０〔ｇ／ｃｍ〕以上、２００〔ｇ／ｃ
ｍ〕以下とすることにより、帯電ローラ汚染、及び帯電
不良等の不具合の発生をより効果的に防止することが可
能となる。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
接触帯電部材と形状係数ＳＦ１が１００〜１２０である
現像剤を用いた場合にあっても、帯電部材に付着した汚
染トナーを像担持体に吐き出させる、あるいは、像担持
体表面に対する帯電部材の当接圧を、従来のそれよりも
高い８０〔ｇ／ｃｍ〕以上、２００〔ｇ／ｃｍ〕以下に
設定することにより、クリーニング装置をすり抜けたト
ナーにより帯電部材の汚染を防止することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成図。

【図２】本発明の画像形成装置に用いられる帯電ローラ
の概略構成図。

【図３】感光ドラムに対する帯電ローラの当接圧測定法
を説明する図。

【図４】形状係数ＳＦ１を説明する図。

【図５】形状係数ＳＦ２を説明する図。

【図６】本発明に係る重合トナーの概略構成図。

【図７】吐き出しシーケンス実行のタイミングを説明す
るフローチャート。

【図８】帯電ローラの抵抗の環境依存性を示す図。

【図９】環境に応じて吐き出しシーケンス実行のタイミ
ングを変化させるフローチャート。

【図１０】帯電ローラ汚染に関する実験結果を示す図。

【図１１】感光ドラムと帯電ローラとの交差角を説明す
る図。

【図１２】帯電ローラのクラウン形状を説明する図。

【図１３】従来の接触帯電装置の概略構成図。

【符号の説明】

１感光ドラム２帯電ローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、この像担持体に現像剤を用
いてトナー像を形成する像形成手段であって、前記像担
持体を帯電するために帯電位置で前記像担持体に接触可
能な帯電部材を備える像形成手段と、前記像担持体から
残留トナーをクリーニングするクリーニング手段と、を
有する画像形成装置において、前記現像剤は、形状係数ＳＦ１が１００〜１２０のトナ
ーを備え、前記帯電位置が前記像担持体の画像形成領域
とならない領域である間に前記トナー像の形成のために
前記帯電部材に印加される電圧とは逆極性の電圧が前記
帯電部材に印加される期間を備えることを特徴とする画
像形成装置。
【請求項２】前記像担持体の画像形成領域とならない
領域は、前記像担持体の画像形成領域となる領域よりも
前の領域であることを特徴とする請求項１の画像形成装
置。
【請求項３】前記像担持体の画像形成領域とならない
領域は、前記像担持体の画像形成領域となる領域よりも
後の領域であることを特徴とする請求項１の画像形成装
置。
【請求項４】前記帯電部材に前記逆極性の電圧が印加
されるのは、所定の画像形成回数毎であることを特徴と
する請求項１乃至３の画像形成装置。
【請求項５】前記トナーは、非磁性１成分トナーであ
ることを特徴とする請求項１乃至４の画像形成装置。
【請求項６】前記帯電部材は、ローラ形状であること
を特徴とする請求項１乃至５の画像形成装置。
【請求項７】前記逆極性の電圧は、直流電圧であるこ
とを特徴とする請求項１乃至６の画像形成装置。
【請求項８】像担持体と、この像担持体に現像剤を用
いてトナー像を形成する像形成手段であって、前記像担
持体を帯電するために帯電位置で前記像担持体に接触可
能な帯電部材を備える像形成手段と、前記像担持体から
残留トナーをクリーニングするクリーニング手段と、を
有する画像形成装置において、前記帯電部材の前記像担持体に対する当接圧を８０（ｇ
／ｃｍ）以上２００（ｇ／ｃｍ）以下としたことを特徴
とする画像形成装置。
【請求項９】前記現像剤は、形状係数ＳＦ１が１００
〜１２０のトナーを備えることを特徴とする請求項８の
画像形成装置。
【請求項１０】前記トナーは、非磁性１成分トナーで
あることを特徴とする請求項８又は９の画像形成装置。
【請求項１１】前記帯電部材は、ローラ形状であるこ
とを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかの画像形成
装置。
【請求項１２】前記帯電部材の外径は、前記帯電部材
の長手方向端部から長手方向中央部に向かって大きくな
ることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかの画像
形成装置。