JPH11237822A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期間使用しても、感光体に付着する異
物による画像欠陥が発生せず、感光体の摩耗が小さく、
小型化が可能な画像形成装置及びクリーナレス画像形成
方法を提供する。 【解決手段】 画像形成装置は、電子写真感光体１及
び、その周囲には、摺動部材を兼ねるロール状接触型帯
電部材２、露光部材３、現像部材４、転写部材５、除電
部材６及びロール状のナイロンブラシからなる微粒子付
着部材（クリーニング剤付着部材）９が備える。感光体
１の表面には、微粒子付着部材９により粒子状のクリー
ニング剤が付与され、ロール状の帯電部材２と、画像書
き込みユニット３によって静電潜像が形成され、現像部
材４によってトナー像となり、転写部材５によって、供
給部材７から供給された被記録媒体に転写され、定着部
材８を通って機外に排出される。感光体１と帯電部材２
とは、約10% の周速差をもって回転しながら摺動し、電
子写真感光体表面の異物を掻き取る。異物は、画像形成
工程において、感光体表面から、被記録媒体上に転移
し、機外に排出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の画
像形成装置及び画像形成方法に関し、詳しくは、電子感
光体への異物の付着を防止することにより、クリーニン
グ工程を必要としない画像形成装置及び画像形成方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１に、複写機やレーザープリンターに
代表される現在使用される一般的な電子写真方式の画像
形成装置の構成例を示す。電子写真方式の画像形成装置
には電子写真感光体１が備えられており、通常、電子写
真感光体１の周囲には、ロール状接触型帯電部材２、露
光部材３、現像部材４、転写部材５、除電部材６が設け
られている。

【０００３】通常の画像形成サイクルでは、電子写真感
光体１には、ロール状接触型帯電部材２と露光部材３に
よって、静電潜像が形成され、この静電潜像は、現像部
材４によって、トナー像となる。トナー像は、給紙部材
７により搬送された紙などの被記録媒体上に、転写部材
５によって転写される。トナー像が転写された被記録媒
体は、定着部材８を通って機外に排出される。電子写真
感光体上に残留した電荷は、除電部材７によって消去さ
れる。

【０００４】図１に示す画像形成装置は、電子写真感光
体の表面の離型性を高め、且つ、球状のトナーを用いる
ことで、実質上クリーニング工程が不要になる程度まで
転写効率を向上させたクリーナーレス方式の画像形成装
置を示している。

【０００５】このような画像形成装置を長期にわたって
使用した場合、電子写真感光体表面には、種々の異物が
付着し、画像欠陥を引き起こす虞がある。このような異
物としては、帯電部材から発生する放電生成物、被記録
媒体から発生する紙粉などがあり、これらの異物が感光
体表面に存在する場合には、特に高温高湿時に、像流れ
等の画像欠陥を引き起こしやすい。

【０００６】このような問題を解決するために、電子写
真感光体表面に当接させ、研磨しながら異物を取り除く
ロールやフィルムを設けたクリーナーレス画像形成装置
が提案されている。

【０００７】例えば、特開平8-123195号公報には、クリ
ーナーレス画像形成装置において、ウェブを介してロー
ラーを常時電子写真感光体に当接させる手段が提示され
ている。しかしながら、このような研磨装置を設けるこ
とは、高コストを招き装置の小型化の観点からも好まし
くなく、更に、使用済みのウェブの廃棄も問題となる。

【０００８】一方、研磨ロールなどにより電子写真感光
体の表面ごと削り取る方法では、電子写真感光体の摩耗
が大きく、クリーナーレス方式の利点を生かすことがで
きない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明は
上記の問題に鑑みてなされたものである。すなわち本発
明は、電子写真感光体を含む画像形成装置において、長
期にわたって使用しても、電子写真感光体に付着する異
物による画像欠陥が発生せず、電子写真感光体の摩耗も
小さく、低コストと小型化が可能な画像形成装置及びク
リーナレス画像形成方法を提供することを目的としてい
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は検討を重ねた
結果、これらの問題が下記の構成により解決されること
を見いだした。

【００１１】即ち、本発明の画像形成装置は、電子写真
感光体を備えた画像形成装置であって、該電子写真感光
体表面に粒子状のクリーニング剤を付着させるクリーニ
ング剤付着部材と、クリーニング剤を付着させた電子写
真感光体表面と当接して摺動する摺動部材とを備えるこ
とを特徴とする。

【００１２】ここで、前記摺動部材は、フィルム状、ベ
ルト状又はロール状の形状を有する部材であることが好
ましい態様であり、摺動部材は、接触型帯電部材、接触
型現像部材或いは中間転写体を兼ねることもできる。

【００１３】また、前記粒子状クリーニング剤は、金属
酸化物の微粒子であることが好ましく、粒子状クリーニ
ング剤の平均一次粒子径は10nm〜1000nmの範囲にあるこ
とが好ましい。

【００１４】本発明の請求項７に記載の画像形成方法
は、電子写真感光体上に静電潜像を形成し、該静電潜像
を現像して、トナー画像を形成する画像形成工程を有す
る画像形成方法であって、該電子写真感光体上に粒子状
のクリーニング剤を付着させる工程と、該クリーニング
剤が付着した電子写真感光体表面に摺動部材を当接し、
摺動させて電子写真感光体表面を清浄にする工程とを有
することを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。

【００１６】本発明者らの検討によれば、電子写真感光
体（以下、適宜、単に感光体と称する）表面に付着した
異物は、電子写真感光体表面に微粒子状のクリーニング
剤を付着させ、フィルムまたはベルトまたはロール状の
部材を該電子写真感光体に当接させて摺動させること
で、該電子写真感光体表面を必要以上に摩耗させること
なく除去できることがわかった。

【００１７】本発明に用いられるクリーニング剤として
は、硬質の粒子状物質が用いられ、電子写真感光体表面
を磨耗させることなく異物除去が可能であり、現像工程
におけるトナー画像とともに感光体から離脱し、且つ、
画像のノイズとならないという観点から、粒子の平均一
次粒子径は、10nm〜1000nmが好ましく、15nm〜50nmが特
に好ましい。粒子の平均粒子径が大き過ぎると、感光体
表面を磨耗によって劣化させる虞があり、さらに、現
像、転写工程で中間転写体、さらには紙等の被記録媒体
へと移行する際に画像に影響を与える虞があるため、好
ましくない。また、異物の除去効率、ハンドリング性の
観点からは10nm以上であることが好ましいが、それ以下
でもよく、超微粒子であって２次凝集していても摺動部
材により応力が負荷された場合には、速やかに凝集体が
解けるため、本発明の効果を低下させることはない。ま
た、粒子形状としては、特に制限はないが、電子写真感
光体との接触面積の観点から不定形が好ましい。

【００１８】粒子状のクリーニング剤としては、帯電
性、吸着性の観点から、例えば、酸化チタン、酸化珪
素、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウムな
どの金属酸化物微粒子、アトマイズ法や粉砕法等で作製
されたアルミニウムやアルミニウム合金、チタンやチタ
ン合金等の金属微粒子、セラミック、アエロジル等の無
機微粒子、熱硬化性樹脂等の硬質有機微粒子等が挙げら
れ、なかでも、帯電特性の観点から、酸化チタン、酸化
珪素などの金属酸化物微粒子が好ましい。

【００１９】このようなクリーニング剤は、電子写真感
光体の周囲に、ブラシ状またはロール状のクリーニング
剤付着部材を設け、必要に応じて電子写真感光体表面に
クリーニング剤を付着させることができる。この付着工
程は連続的に行われても、一定の間隔をおいて断続的に
行われてもよい。

【００２０】また、クリーニング剤を予め現像剤中に添
加することにより、現像工程において、現像剤とともに
クリーニング剤を電子写真感光体表面に付着させること
もでき、この場合、クリーニング剤付着部材は現像部材
が兼ねることになる。

【００２１】電子写真感光体表面にクリーニング剤を付
着させた後、該電子写真感光体に摺動部材を当接させて
摺動させることで、感光体表面に付着した異物を除去す
る。摺動部材はフィルムまたはベルトまたはロール状の
形状を有する部材であることが、異物の除去効率上好ま
しい。この粒子状クリーニング剤は転写工程を経て被記
録媒体上にトナー画像とともに転写され、定着工程を経
て機外に排出される。ここで、クリーニング剤は無色の
素材で構成されることが好ましいが、酸化亜鉛、酸化ア
ルミニウム等の白色の粒子であっても、粒径が非常に小
さいため実質的に無色となり、さらに、電子写真感光体
表面に付着していた異物も微量であるので、これらクリ
ーニング剤や除去された異物などが、トナー画像ととも
に被記録媒体上に付着していても画像欠陥の様な悪影響
を及ぼすことはない。

【００２２】本発明において、電子写真感光体表面のク
リーニングに用いられる摺動部材としては、先に述べた
ようにフィルム状、ベルト状又はロール状の形状を有す
るものが好適であるが、画像形成装置において、感光体
上のクリーニング剤に応力を負荷し、感光体上の異物を
除去する摺動部材は、その目的のためのみの部材として
感光体に当接するように配置されても良いが、装置の小
型化と効率的な処理の観点からは、感光体に当接する他
の部材と兼用させることが好ましい。

【００２３】この兼用型の摺動部材の例としては、ロー
ル状の接触型帯電部材が挙げられる。ロール状の接触型
帯電部材は、金属シャフト上に中抵抗の弾性層を設け、
電子写真感光体表面に接触させて電圧を印加し、電子写
真感光体表面との微少空隙放電で、電子写真感光体を帯
電させる物である。

【００２４】通常の画像形成サイクルにおいて、ロール
状帯電部材は、電子写真感光体に従動して回転させる方
式と、両者の間に周速差を設けて回転させる方式があ
る。前者の方式の場合、クリーニングを行う場合に、両
者の間に周速差がつけられ、摺動によりクリーニングが
行われる。クリーニングは、電源投入時または、一定の
画像形成サイクル数を経たときなどに自動的に入るよう
に設定することができる。また、後者の方式の場合は、
通常の画像形成サイクルにおいて、常時クリーニング作
用が機能している状態であり、電子写真感光体表面に異
物が堆積することはない。

【００２５】ここで、電子写真感光体表面に当接して摺
動させる方法としては、前記のようにフィルム状、ベル
ト状又はロール状の形状を有し、感光体に当接して回転
しながら摺動する摺動部材の場合、摺動部材を電子写真
感光体に従動して回転させる方法と、両者の間に周速差
を設けて回転させる方法とが挙げられる。摺動は当然感
光体の回転方向と直角に行われてもよいが、装置の簡素
化、小型化の観点からは、このように回転方向に沿って
行われるのが好ましい。従動する方法の場合も、摺動部
材と感光体との間に周速差が発生しているのであり、こ
の場合、従動する摺動部材の表面はゴム、エラストマー
等の弾性体で構成されることが摺動効率の観点から好ま
しい。

【００２６】本発明においては、摺動部材と感光体との
間にマイクロスリップ程度の摺動が発生すれば、「摺動
する」状態となっていると考えられ、本発明の効果を得
ることができる。周速差を設ける際には、少なくとも摺
動部材と感光体との間に０．１〜３％程度の周速差が発
生している状態とすればよく、５〜１５％の周速差があ
ることが好ましい。

【００２７】本発明において、電子写真感光体表面のク
リーニングに用いられる摺動部材の別の例としては、フ
ィルム状の帯電部材が挙げられる。フィルム状帯電部材
は、導電処理を施したPVDFなどのフィルムを電子写真感
光体表面に接触させ、ロール状帯電部材と同様にして電
子写真感光体を帯電させる物である。ここで、フィルム
状帯電部材は、筒状のフィルムを電子写真感光体に当接
させて回転させるものであり、先に述べた従動方式であ
っても、周速差を設ける方式であってもよい。前者の方
式の場合、クリーニングは、電源投入時または、一定の
画像形成サイクル数を経たときなどに自動的に入るよう
に設定することができる。また、後者の方式の場合、通
常の画像形成サイクルにおいて、常時クリーニング作用
が機能している状態であり、電子写真感光体表面に異物
が堆積することはない。

【００２８】本発明において、電子写真感光体表面のク
リーニングに用いられる摺動部材の更に別の例として
は、ロール状の接触型現像部材が挙げられる。ロール状
の接触型現像部材は、１成分現像剤を弾性ロール上に層
形成し、電子写真感光体と接触させながら現像するもの
である。本発明では、現像剤中に予めクリーニング剤を
添加する事により、現像とクリーニングが同時に行われ
るため、電子写真感光体上に異物が堆積することがな
い。

【００２９】本発明において、電子写真感光体表面のク
リーニングに用いられる摺動部材の更に別の例として
は、ロール状の接触型転写部材が挙げられる。ロール状
の接触型転写部材は、金属シャフト上に中抵抗の弾性層
を設け紙等の被記録媒体を挟んで電子写真感光体と接触
させ、転写電界を印加することで、電子写真感光体上の
トナー像を被記録媒体上に転写させるものである。

【００３０】通常の画像形成装置では、ロール状転写部
材は、電子写真感光体と同じ周速で回転しているが、本
発明の画像形成装置においては、このロール状転写部材
が摺動により感光体表面を清浄にする工程（以下、適
宜、クリーニング工程と称する）に用いられる摺動部材
としての機能を果たすため、両者の間に周速差がつけら
れ、摺動によりクリーニングが行われる。このクリーニ
ング工程は、電源投入時または、一定の画像形成サイク
ル数を経たときなどに自動的に入るように設定すること
ができる。

【００３１】本発明において、電子写真感光体表面のク
リーニングに用いられる摺動部材の更に別の例として
は、ドラム状またはベルト状の中間転写体が挙げられ
る。中間転写体は、電子写真感光体上に形成したトナー
像を転写して一旦保持し、これを複数色分繰り返すこと
によりフルカラートナー像とした後、被記録媒体に転写
する部材で、金属シャフト上に中抵抗の弾性層を形成し
たロール状や、導電性処理を施した樹脂ベルト状の物が
ある。

【００３２】通常の画像形成装置においては、中間転写
体は電子写真感光体と同じ周速で回転しているが、本発
明の画像形成装置においては、この中間転写体が摺動に
よりクリーニング工程に用いられる摺動部材としての機
能を果たすため、両者の間に周速差がつけられ、摺動に
よりクリーニングが行われる。クリーニング工程は、電
源投入時または、一定の画像形成サイクル数を経たとき
などに自動的に入るように設定することができる。

【００３３】クリーニング工程の後、電子写真感光体表
面に付着していた異物は、電子写真感光体表面から遊離
し、一部はそのまま、一部はクリーニング剤に移行し、
引き続く通常の画像形成工程（例えば、現像工程、定着
工程等）において、被記録媒体上に移行する。

【００３４】次に、本発明の画像形成方法について説明
する。本発明の画像形成方法は、電子写真感光体上に静
電潜像を形成し、該静電潜像を現像して、トナー画像を
形成する画像形成工程を有する画像形成方法であって、
該電子写真感光体上に粒子状のクリーニング剤を付着さ
せる工程と、該クリーニング剤が付着した電子写真感光
体表面に摺動部材を当接し、摺動させて電子写真感光体
表面を清浄にする工程（クリーニング工程）とを有す
る。

【００３５】本発明の画像形成方法におけるクリーニン
グ剤付着工程は、画像形成装置の説明において述べたよ
うに、独立して行っても良いが、クリーニング剤を現像
剤に添加して感光体に付着させる場合には、現像工程が
これを兼ねることになる。

【００３６】クリーニング工程は、摺動部材を感光体に
当接させて行うが、摺動部材としてフィルム状、ベルト
状又はロール状の形状を有する回転可能な部材を用い
て、回転する感光体に摺動部材を従動させるか、感光体
と摺動部材とを周速差を持つように回転させることで行
うことができる。

【００３７】クリーニング工程の後、電子写真感光体表
面に付着していた異物は、電子写真感光体表面から遊離
し、一部はそのまま、一部はクリーニング剤に移行し、
引き続く通常の画像形成工程において、中間転写体に移
行し、更に被記録媒体上に移行する。これらの現像工
程、転写工程、定着工程等の画像を形成する工程は、通
常の画像形成方法におけるのと同様に行えばよい。

【００３８】本発明の画像形成方法によれば、粒径の小
さい粒子状クリーニング剤を用いて、感光体表面を摺動
部材の摺動というわずかな負荷により行うため、磨耗等
により感光体表面を傷つけることなく異物を除去しうる
とともに、除去された異物や使用済みのクリーニング剤
が画像形成工程において、被記録媒体上へ移行しても画
像自体に影響を与えることがない。

【００３９】このように、本発明の画像形成装置及び画
像形成方法によれば、電子写真感光体上に付着した異物
が、クリーニング剤と摺動部材により、感光体表面を損
傷することなく掻き取られ、最終的に被記録媒体上に転
写されて排出されるので、感光体のクリーニング工程に
よる劣化と感光体上への異物の蓄積を防止することがで
き、感光体に起因する経時的な画像欠陥の発生を防止し
うる。また、クリーニング剤が微細な粒子状であるた
め、トナーとともに被記録媒体に付着しても、画像自体
には影響を与えることはなく、画像流れや白抜け等の画
像欠陥を引き起こすことがない。

【００４０】

【実施例】以下、本発明を実施例にもとづいてさらに詳
細に説明する。

【００４１】（実施例１）図２は、本発明を用いたクリ
ーナーレス方式の画像形成装置の概略構成を示したもの
である。図中１から８までの符号で示される各部材は、
図１において示した画像形成装置におけるのと同様であ
る。図２の概略断面図に示す画像形成装置には、ロール
状のナイロンブラシからなる微粒子付着部材（クリーニ
ング剤付着部材）９が備えられている。

【００４２】通常の画像形成方法において、電子写真感
光体１の表面には、ロール状の帯電部材２と、半導体レ
ーザースキャン方式の画像書き込みユニット３によって
静電潜像が形成される。この静電潜像は、２成分式のト
ナー現像部材４によってトナー像となり、コロトロン方
式の転写部材５によって図示しない被記録媒体上に転写
される。被記録媒体は、供給部材７によって供給され、
転写の後定着部材８を通って機外に排出される。

【００４３】本実施例では、50プリント毎に自動的にク
リーニング工程が行われるように設定している。クリー
ニング工程では、通常は電子写真感光体と離間して配置
されている微粒子供給部材９が電子写真感光体に接触
し、酸化チタン粒子（平均１次粒径、15nm）を電子写真
感光体表面に付与する。このとき、電子写真感光体とロ
ール状帯電部材とは、約10% の周速差をもって回転しな
がら摺動し、電子写真感光体表面の異物を掻き取る。掻
き取られた異物は、引き続く画像形成サイクルにおい
て、電子写真感光体表面から、被記録媒体上に転移し、
機外に排出される。

【００４４】このとき、クリーニング剤である酸化チタ
ンは、無色であり、且つ、粒径も非常に小さいことか
ら、被記録媒体上の画像に欠陥を生ずることがない。

【００４５】（株）富士ゼロックス社製レーザープリン
ターXP-4106 を本例のように改造した装置を用いて１万
枚のプリントテストを行ったところ、異物による画像欠
陥、感光体摩耗による画像欠陥のいずれも観察されず、
終始良好な画像が得られた。一方、同様の画像形成方法
を、クリーニング剤を付着させずに行った場合には、１
万枚のプリントテストを行ったところ、異物の付着に起
因する画像欠陥の発生が見られた。

【００４６】（実施例２）図３は、実施例２に用いる本
発明の画像形成装置の別の例を示す概略構成図である。
本実施例の画像形成装置には、スコロトロン方式の帯電
部材２１、ロール状転写部材５１、ドラム状中間転写体
１０が配置されている他は、実施例１と同様の構成を有
する。

【００４７】本実施例では、クリーニング工程におい
て、電子写真感光体１と中間転写体２がそれぞれ１０％
の速度差をもって回転し、電子写真感光体表面の異物を
とれやすい状態にする。引き続く画像形成工程で、異物
は中間転写体を経て被記録媒体状に転移し、機外に排出
される。

【００４８】（株）富士ゼロックス社製レーザープリン
ターXP-4106 を本例のように改造した装置を用いて１万
枚のプリントテストを行ったところ、異物による画像欠
陥、感光体摩耗による画像欠陥のいずれも観察されず、
終始良好な画像が得られた。一方、同様の画像形成方法
を、クリーニング剤を付着させずに行った場合には、１
万枚のプリントテストを行ったところ、異物の付着に起
因する画像欠陥の発生が見られた。

【００４９】

【発明の効果】本発明の画像形成装置によれば、電子写
真感光体上に異物が堆積することが無く、像流れなどの
画像欠陥が発生せず、電子写真感光体の摩耗も小さく、
低コストと小型化が可能であるという優れた効果を奏す
る。また、本発明によれば、電子写真感光体上に異物が
堆積することが無く、像流れなどの画像欠陥が発生しな
いクリーナレス画像形成方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来の電子写真画像形成装置の構成例を示す
概略断面図である。

【図２】 実施例１の画像形成装置を示す概略断面図で
ある。

【図３】 実施例２の画像形成装置を示す概略断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 電子写真感光体（感光体） ２ ロール状接触型帯電部材（摺動部材） ３ 露光部材（画像書き込みユニット） ４ 現像部材 ５ 転写部材 ６ 除電部材 ７ 給紙部材 ８ 定着部材 ９ 微粒子供給部材（クリーニング剤付着部材） １０ 中間転写体（摺動部材） ２１ スコロトロン方式の帯電部材 ５１ ロール状転写部材

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子写真感光体を備えた画像形成装置で
   あって、 該電子写真感光体表面に粒子状のクリーニング剤を付着
   させるクリーニング剤付着部材と、 クリーニング剤を付着させた電子写真感光体表面と当接
   して摺動する摺動部材とを備えることを特徴とする画像
   形成装置。
2. 【請求項２】 前記摺動部材が、フィルム状、ベルト状
   又はロール状の形状を有する部材であることを特徴とす
   る請求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記摺動部材が、接触型帯電部材又は接
   触型現像部材を兼ねることを特徴とする請求項１又は２
   に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記摺動部材が、中間転写体であること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記粒子状クリーニング剤が、金属酸化
   物の微粒子であることを特徴とする、請求項１に記載の
   画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記粒子状クリーニング剤の平均一次粒
   子径が10nm〜1000nmの範囲にあることを特徴とする、請
   求項１に記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 電子写真感光体上に静電潜像を形成し、
   該静電潜像を現像して、トナー画像を形成する画像形成
   工程を有する画像形成方法であって、 該電子写真感光体上に粒子状のクリーニング剤を付着さ
   せる工程と、 該クリーニング剤が付着した電子写真感光体表面に摺動
   部材を当接し、摺動させて電子写真感光体表面を清浄に
   する工程とを有することを特徴とする画像形成方法。