JP2002207354A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】接触帯電方式・転写方式・クリーナレスの画像
形成装置として、長期間にわたる耐久においても、また
高速印字タイプの装置の場合でも、転写残現像剤が接触
帯電部材表面に許容外に蓄積しないようにすることで、
良好な帯電性と画像性を持続させること。 【解決手段】非画像形成時に接触帯電部材に対して、接
触帯電部材表面を清掃するための交流バイアスを含む清
掃バイアスを印加するシーケンスを持ち、その清掃バイ
アス周波数(Ｈｚ=cycle/s)を、清掃バイアス周波数(Ｈ
ｚ=cycle/s)＞（［プロセススピード(mm/s)］×［接触
帯電部材周速(％)］×１０(cycle)）／（［像担持体と
接触帯電部材の接触部の長さ(mm)］×（１００％＋［接
触帯電部材周速（％）］）となるように設定すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、転写方式、クリー
ナレスで、像担持体を帯電する帯電工程手段が接触帯電
装置である、電子写真方式や静電記録方式等の画像形成
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】（ａ）接触帯電装置 従来、例えば、電子写真方式や静電記録方式等の画像形
成装置において、電子写真感光体・静電記録誘電体等の
像担持体を所要の極性・電位に一様に帯電処理（除電も
含む）する帯電装置としてはコロナ帯電器（コロナ放電
器）が使用されていた。

【０００３】コロナ帯電器は非接触型の帯電装置であ
り、例えば、ワイヤ電極等の放電電極と該放電電極を囲
むシールド電極を備え、放電開口部を被帯電体に対向さ
せて非接触に配設し、放電電極とシールド電極に高圧を
印加することにより生じる放電電流（コロナシャワー）
に被帯電体面をさらすことで被帯電体面を所定に帯電さ
せるものである。

【０００４】接触帯電装置は、被帯電体に、ローラ型
（帯電ローラ）、ファーブラシ型、磁気ブラシ型、ブレ
ード型等の導電性の帯電部材を接触させ、この接触帯電
部材に所定の帯電バイアスを印加して像担持体面を所定
の極性・電位に帯電させるものである。

【０００５】接触帯電の帯電機構（帯電のメカニズム、
帯電原理）には放電帯電機構と注入帯電機構（直接帯電
機構）の２種類の帯電機構が混在しており、どちらが支
配的であるかにより各々の特性が現れる。

【０００６】［放電帯電機構］接触帯電部材と被帯電体
との微小間隙に生じる放電現象により被帯電体表面が帯
電する機構である。

【０００７】放電帯電機構は接触帯電部材と被帯電体の
間に一定の放電しきい値を有するため、帯電電位より大
きな電圧を接触帯電部材に印加する必要がある。また、
コロナ帯電器に比べれば発生量は格段に少ないけれども
放電生成物を生じることが原理的に避けられないため、
オゾンなど活性イオンによる弊害は避けられない。

【０００８】［注入帯電機構］接触帯電部材から被帯電
体に直接電荷が注入されることで被帯電体表面が帯電す
る機構である。直接帯電とも称される。

【０００９】より詳しくは、中抵抗の接触帯電部材が被
帯電体に接触して、放電現象を介さずに、つまり放電を
基本的に用いないで被帯電体表面に直接電荷注入を行う
ものである。よって、接触帯電部材への印加電圧が放電
しきい値以下の印加電圧であっても、被帯電体を印加電
圧相当の電位に帯電することができる。この注入帯電機
構はイオンの発生を伴わないため放電生成物による弊害
は生じない。

【００１０】しかし、注入帯電であるため、接触帯電部
材の被帯電体への接触性が帯電性に大きく効いてくる。
そこで接触帯電部材はより密に構成し、また被帯電体と
の速度差を大きく持ち、より高い頻度で被帯電体に接触
する構成をとる必要がある。

【００１１】磁気ブラシ帯電装置は注入帯電機構が支配
的な帯電手段である。

【００１２】また、例えば特開平１０−３０７４５４〜
３０７５９号公報等に開示の、非磁性・導電性微粒子
（帯電粒子、帯電促進粒子）を介して接触帯電する粒子
帯電装置も注入帯電機構が支配的名帯電手段である。

【００１３】（ｂ）クリーナレス（トナーリサイクルシ
ステム） 従来の一般的な転写方式の画像形成装置においては、転
写後の像担持体に残存する転写残現像剤（トナー）はク
リーナ（クリーニング装置）によって像担持体面から除
去されて廃トナーとなるが、この廃トナーは環境保護の
面からも出ないことが望ましい。

【００１４】そこでクリーナをなくし、転写後の像担持
体上の転写残現像剤は現像装置によって「現像同時クリ
ーニング」で像担持体上から除去し現像装置に回収・再
用する装置構成にしたクリーナレスの画像形成装置も出
現している。

【００１５】現像同時クリーニングとは、転写後に像担
持体上に残留した現像剤を次工程以降の現像時にかぶり
取りバイアス（現像装置に印加する直流電圧と像担持体
の表面電位間の電位差であるかぶり取り電位差Ｖback）
によって回収する方法である。この方法によれば、転写
残現像剤は現像装置に回収されて次工程以降に再用され
るため、廃トナーをなくし、メンテナンスに手を煩わせ
ることも少なくすることができる。またクリーナレスで
あることでスペース面での利点も大きく、画像形成装置
を大幅に小型化できるようになる。

【００１６】（ｃ）接触帯電方式・転写方式・クリーナ
レスの画像形成装置 転写方式・クリーナレスの画像形成装置において、像担
持体の帯電手段として接触帯電装置を採択した場合、像
担持体に接触の帯電部材による転写残現像剤の散らし効
果により、現像装置での転写残現像剤回収不良によるポ
ジゴーストを抑制できる。クリーナレスであるので像担
持体面に接して摺擦するクリーニング部材による像担持
体面ダメージがない等の利点がある。

【００１７】導電性磁性粒子を磁気拘束してブラシ状に
した磁気ブラシ部を有する磁気ブラシ帯電部材を接触帯
電部材として用いた磁気ブラシ帯電はクリーナレスプロ
セスに好適に用いられる。

【００１８】また、特開平１０−３０７４５４〜３０７
５９号公報等に開示の、帯電促進粒子を介して接触帯電
する粒子帯電方法では、現像装置の現像剤にあらかじめ
帯電促進粒子を外添しておき、現像剤とともに現像（像
担持体に対し付着）することによって接触帯電部材に帯
電促進粒子を供給してクリーナレスプロセスを実現する
方法も開示されている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】接触帯電方式・転写方
式・クリーナレスの画像形成装置においては、接触帯電
部材に付着・混入（一時回収）した転写残現像剤は帯電
極性が正規極性に整えられて接触帯電部材から像担持体
に静電的に逐次に吐き出され、引き続く像担持体の回転
により現像部へ持ち運ばれて現像装置により現像同時ク
リーニングで回収・再用される。

【００２０】しかし、接触帯電部材に付着・混入する転
写残現像剤の量と、接触帯電部材から静電的に吐き出さ
れる現像剤の量との量的バランスの崩れにより、接触帯
電部材に付着・混入する転写残現像剤が蓄積して接触帯
電部材が許容外に現像剤汚染されると帯電性が低下して
しまう。

【００２１】そのため、本出願人は先に、特開平１１−
１４９２０５号公報に記載のように、接触帯電部材表面
に付着した転写残現像剤を積極的に清掃するために、５
〜５００Ｈｚの交流電圧を印加する技術を提案してい
る。この技術は低速印字タイプの装置には有効な技術で
あるが、長期間にわたる安定性を得るには不十分な場合
もあり、高速印字を行う際には帯電性の低下が生じるこ
とがあった。

【００２２】本発明は、この技術の更なる改善に係るも
ので、接触帯電方式・転写方式・クリーナレスの画像形
成装置として、長期間にわたる耐久においても、また高
速印字タイプの装置の場合でも、転写残現像剤が接触帯
電部材表面に許容外に蓄積しないようにすることで、良
好な帯電性と画像性を持続させることが可能な画像形成
装置を提供することを目的とするものである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は以下の構成を特徴とする画像形成装置であ
る。

【００２４】（１）転写方式、クリーナレスであって、
像担持体の帯電を該像担持体に電圧を印加した帯電部材
を接触させ、像担持体と接触帯電部材に周速差をもたせ
て行う画像形成装置において、 ａ）非画像形成時に接触帯電部材に対して、接触帯電部
材表面を清掃するための交流バイアスを含む清掃バイア
スを印加するシーケンスを持ち、 ｂ）その清掃バイアス周波数(Ｈｚ=cycle/s)を、 清掃バイアス周波数(Ｈｚ=cycle/s)＞（［プロセススピ
ード(mm/s)］×［接触帯電部材周速(％)］×１０(cycl
e)）／（［像担持体と接触帯電部材の接触部の長さ(m
m)］×（１００％＋［接触帯電部材周速(％)］）） となるように設定することを特徴とする画像形成装置。

【００２５】（２）像担持体に、像担持体を帯電する帯
電工程、像担持体の帯電面に静電潜像を形成する情報書
き込み工程、その静電潜像を帯電した現像剤により現像
する現像工程を含む作像プロセスを適用して現像剤像を
形成し、その像担持体上の現像剤像を記録材に転写し、
現像工程手段が、現像剤像を記録材に転写した後に像担
持体上に残留した転写残現像剤を回収するクリーニング
手段を兼ねている画像形成装置において、 ａ）像担持体を帯電する帯電工程手段が、像担持体に電
圧を印加した帯電部材を接触させ、像担持体と接触帯電
部材に周速差をもたせて行う接触帯電装置であり、 ｂ）非画像形成時に接触帯電部材に対して、接触帯電部
材表面を清掃するための交流バイアスを含む清掃バイア
スを印加するシーケンスを持ち、 ｃ）その清掃バイアス周波数(Ｈｚ=cycle/s)を、 清掃バイアス周波数(Ｈｚ=cycle/s)＞（［プロセススピ
ード(mm/s)］×［接触帯電部材周速(％)］×１０(cycl
e)）／（［像担持体と接触帯電部材の接触部の長さ(m
m)］×（１００％＋［接触帯電部材周速(％)］）） となるように設定することを特徴とする画像形成装置。

【００２６】（３）前記（１）または（２）において、
接触帯電部材は導電性粒子である帯電促進粒子を介して
像担持体と接触していることを特徴とする画像形成装
置。

【００２７】（４）前記（１）から（３）の何れかにお
いて、接触帯電部材への清掃シーケンスを行うのに合わ
せ、現像バイアスを変化させることにより、現像バイア
スの電位よりも接触帯電部材に印加する接触帯電部材清
掃バイアス電位が帯電電位方向に対して低くならないよ
うに制御することを特徴とする画像形成装置。

【００２８】（５）前記（１）から（４）の何れかにお
いて、接触帯電部材に非画像形成時に印加する清掃バイ
アスとして、帯電電位方向のみに鋭いエッジを持ち、逆
側にはエッジを持たない波形を用いることを特徴とする
画像形成装置。

【００２９】［作 用］上記（１）や（２）の特徴構成
により、清掃バイアスの周波数による接触帯電部材表面
の清掃ムラが帯電性に影響を及ぼさずに、良好な帯電性
を得ることが可能となる。

【００３０】また、（４）の特徴構成により、接触帯電
部材表面の清掃を行った際に、転写残現像剤を効率良く
回収すると共に、現像装置から現像剤が不要に現像され
てしまうのを防ぐことが可能となる。

【００３１】更にまた、（５）の特徴構成により、接触
帯電部材表面の転写残現像剤の効果的な排出を行うとと
もに、その際に帯電促進粒子が過剰に排出されてしまう
のを防ぐことが可能となる。

【００３２】

【発明の実施の形態】〈実施例１〉図１は本実施例の画
像形成装置の概略構成模型図である。本実施例の画像形
成装置は、転写式電子写真プロセス利用、帯電促進粒子
を用いた注入帯電方式、レーザービーム走査露光方式、
反転現像方式、クリーナレス、プロセスカートリッジ方
式、の複写機或いはプリンタである。

【００３３】（１）画像形成装置の全体的概略構成説明 ［像担持体］１は像担持体としての回転ドラム型の電子
写真感光体である。本実施例の画像形成装置は反転現像
を用いており、ネガ感光体を用いている。

【００３４】本実施例の感光体１は直径３０ｍｍのＯＰ
Ｃ感光体であり、矢印の時計方向に２００ｍｍ／ｓｅｃ
の周速度（＝プロセススピード）をもって回転駆動され
る。

【００３５】［帯 電］２は感光体１に当接させた接触
帯電部材としての導電性弾性ローラである。この接触帯
電部材２の表面には予め帯電促進粒子ｍがコートされて
いる。感光体１と接触帯電部材２には周速差をもたせて
いる。本実施例では、接触帯電部材２は感光体１との接
触部である帯電部ａにおいて感光体１の回転方向に対向
方向（カウンター方向）に１５０％の周速で駆動されて
いる。

【００３６】ここで、１５０％の周速で駆動とは、対向
方向（カウンター方向）に３００ｍｍ／ｓｅｃの周速度
になる。ここでいう１００％というのは「接触帯電部材
２の表面の速さ」が「感光体１の表面の速さ」と同じ
(ただし、向きは逆)ということを指す。なので、１５０
％という場合には２００ｍｍ／ｓｅｃ×１５０％で３０
０ｍｍ／ｓとなる。

【００３７】接触帯電部材２には画像形成中に感光体１
の外周面がほぼ−６００Ｖに一様に帯電処理されるよう
に、帯電バイアス電源Ｓ１から帯電バイアスとして−６
２０Ｖの直流電圧を印加している。帯電機構は注入帯電
機構が支配的である。

【００３８】また本実施例は、接触帯電部材２に対する
印加電圧は、画像形成時と非画像形成時で印加バイアス
を可変にしており、画像形成時は上記のように−６２０
Ｖの直流電圧を印加しており、非画像形成時は周波数６
００Ｈｚ、ピーク間電圧が４００Ｖ、ＤＣ成分が−６２
０Ｖの矩形交流波を印加する。

【００３９】後述するように、帯電促進粒子ｍは現像装
置３の現像剤３１にも所定の配合割合で混入させてあ
り、この現像剤３１に混入の帯電促進粒子ｍが現像時に
感光体１面に付着し、帯電部ａに持ち運ばれて供給され
る。

【００４０】［露 光］この感光体１の帯電面に対し
て、露光部ｂにおいて、レーザーダイオードおよびポリ
ゴンミラー等を含むレーザービームスキャナ１０による
レーザービーム走査露光Ｌがなされる。

【００４１】レーザービームスキャナ１０は目的の画像
情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して強度変調
したレーザービームを出力して感光体１の帯電面を走査
露光Ｌする。これにより、感光体１の外周面に対して目
的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。本実施
例では画像解像度６００ｄｐｉの静電潜像を形成してい
る。

【００４２】［現 像］その静電潜像は、現像剤３１と
して負帯電性の平均粒径６μｍの磁性１成分絶縁トナー
を用いた、反転非接触現像装置３によりトナー画像とし
て現像される。

【００４３】３２はマグネット３３を内包する直径１６
ｍｍの非磁性現像スリーブであり、この現像スリーブ３
２に上記の現像剤３１をコートし、感光体１表面との距
離を５００μｍに固定した状態で、感光体１と等速で回
転させ、現像スリーブ３２に現像バイアス電源Ｓ２より
現像バイアス電圧を印加する。現像剤３１は現像弾性ブ
レード３４との摺擦により、摩擦帯電し、電荷を持つ。
現像スリーブ３２に所定の現像バイアスを印加すること
により、現像部ｃにおいて、現像スリーブ３２と感光体
１の間で１成分ジャンピング現像を行なわせる。

【００４４】現像バイアスは、周波数１．６ｋＨｚ、ピ
ーク間電圧が１．７ｋＶ、ＤＣ成分が−４００Ｖの矩形
交流波を印加する。

【００４５】［転 写］一方、不図示の給紙部から記録
材としての転写材Ｐが供給されて、感光体１と、これに
所定の押圧力で当接させた接触転写手段としての、中抵
抗の転写ローラ４との圧接接触部である転写部ｄに所定
のタイミングにて導入される。

【００４６】転写ローラ４には転写バイアス印加電源Ｓ
３から所定の転写バイアス電源が印加される。本実施例
では転写ローラ４としてローラ抵抗値＝５×１０⁸Ωの
ものを用い、＋３０００ＶのＤＣ電圧を印加して転写を
行なった。

【００４７】転写部ｄに導入された転写材Ｐはこの転写
部ｄを狭持搬送されて、その表面側に感光体１の表面に
形成担持されている現像剤像が順次に静電気力と押圧力
にて転写されていく。

【００４８】［定 着］現像剤像の転写を受けた転写材
Ｐは感光体１の表面から分離されて熱定着方式等の定着
装置５へ導入されて現像剤像の定着を受け、画像形成物
（プリント、コピー）として装置外へ排出される。

【００４９】［クリーナレス］転写材分離後の感光体１
面に残留の転写残現像剤は、画像形成装置がクリーナレ
スであることで、専用のクリーニング装置（クリーナ）
で感光体１面から除去されることなく、引き続く感光体
１の回転で帯電部ａに持ち運ばれて接触帯電部材２に付
着・混入する（接触帯電部材による転写残現像剤の一時
回収）。そして接触帯電部材２に付着・混入した転写残
現像剤は帯電極性が正規極性に整えられて接触帯電部材
２から感光体１に静電的に逐次に吐き出され、引き続く
感光体１の回転により現像部ｃへ持ち運ばれて現像装置
３により現像同時クリーニングで回収・再用される。

【００５０】［カートリッジ］本実施例の画像形成装置
は、感光体１、接触帯電部材２、現像装置３の３つのプ
ロセス機器をカートリッジＣに包含させて画像形成装置
本体に対して一括して着脱交換自在のカートリッジ方式
の装置であるが、これに限るものではない。９・９は画
像形成装置側のプロセスカートリッジ着脱案内・保持部
材の一部を示す。

【００５１】ここで、プロセスカートリッジとは、帯電
手段、現像手段またはクリーニング手段と像担持体とを
一体的にカートリッジ化し、そのカートリッジを画像形
成装置本体に対して着脱可能とするものである。及び帯
電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも一つ
と像担持体とを一体的にカートリッジ化し、そのカート
リッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするもの
である。更に少なくとも現像手段像担持体とを一体的に
カートリッジ化し、そのカートリッジを画像形成装置本
体に対して着脱可能とするものである。

【００５２】（２）画像形成装置の動作シーケンス 図２は上記画像形成装置の動作シーケンス図である。

【００５３】．前多回転工程：画像形成装置の始動動
作期間（起動動作期間、ウォーミング期間）である。メ
イン電源スイッチ−オンにより、装置のメインモータを
駆動させて感光体を回転駆動させ、所定のプロセス機器
の準備動作を実行させる。

【００５４】．前回転工程：プリント前動作を実行さ
せる期間である。この前回転工程は前多回転工程中にプ
リント信号が入力したときには前多回転工程に引き続い
て実行される。プリント信号の入力がないときには前多
回転工程の終了後にメインモータの駆動が一旦停止され
て感光体の回転駆動が停止され、装置はプリント信号が
入力されるまでスタンバイ（待機）状態に保たれる。プ
リント信号が入力すると、前回転工程が実行される。

【００５５】．印字工程（画像形成工程、作像工
程）：所定の前回転工程が終了すると、引き続いて回転
感光体に対する作像プロセスが実行され、回転感光体面
に形成された現像剤像の転写材への転写、定着手段によ
る現像剤像の定着処理がなされて画像形成物がプリント
アウトされる。

【００５６】連続印字（連続プリント）モードの場合は
上記の印字工程が所定の設定プリント枚数分繰り返して
実行される。

【００５７】．紙間工程：連続印字モードにおいて一
の転写材の後端部が転写部を通過した後、次の転写材の
先端部が転写部に到達するまでの間の、転写部における
転写材の非通紙状態期間である。

【００５８】．後回転工程：最後の転写材の印字工程
が終了した後もしばらくの間メインモータの駆動を継続
させて感光ドラムを回転駆動させ、所定の後動作を実行
させる期間である。

【００５９】．スタンバイ：所定の後回転工程が終了
すると、メインモータの駆動が停止され感光体の回転駆
動が停止され、装置は次のプリントスタート信号が入力
するまでスタンバイ状態に保たれる。

【００６０】１枚だけのプリントの場合は、そのプリン
ト終了後、装置は後回転工程を経てスタンバイ状態にな
る。

【００６１】スタンバイ状態においてプリントスタート
信号が入力すると、装置は前回転工程に移行する。

【００６２】の印字工程時が画像形成時であり、の
前多回転工程、の前回転工程、の紙間工程、の後
回転工程が非画像形成時（非作像時）になる。

【００６３】図１において、１００は画像形成装置の全
ての動作制御を司る制御回路部である。

【００６４】（３）接触帯電部材２ 本実施例における接触帯電部材としての導電性弾性ロー
ラ２は、芯金２１上にゴムあるいは発泡体の中抵抗層２
２を形成することにより作成される。中抵抗層２２は樹
脂（本実施例ではウレタン）、導電性粒子（例えばカー
ボンブラック）、硫化剤、発泡剤等により処方され、芯
金２１の上にローラ状に形成した。その後、表面を研磨
した。

【００６５】この接触帯電部材２の抵抗値は以下のよう
に測定した。即ち、画像形成装置の感光体１をアルミ製
のドラムと入れ替える。その後に、アルミドラムと接触
帯電部材２の間に１００Ｖの電圧をかけ、その時に流れ
る電流値を測定することにより、接触帯電部材２の抵抗
値を求めた。

【００６６】本実施例で用いた接触帯電部材２の抵抗値
は５×１０⁶Ωであった。本測定は温度２５℃、湿度６
０％の環境下で行った。この測定環境については、本実
施例及び他の実施例中における他の測定も同様である。

【００６７】接触帯電部材２の表面における平均セル径
は抵抗値それぞれにつき、２０μｍのものを用いた。平
均セル径は光学顕微鏡による観察をもって測定した。

【００６８】（４）帯電促進粒子ｍ 本実施例では、帯電促進粒子ｍとして、比抵抗が１０⁷
Ω・ｃｍ、平均粒径１μｍの導電性酸化亜鉛粒子を用い
た。

【００６９】粒径は粒子が凝集体として構成されている
場合は、その凝集体としての平均粒径として定義した。
粒径の測定には、光学あるいは電子顕微鏡による観察か
ら、１００個以上抽出し、水平方向最大弦長をもって体
積粒度分布を算出し、その５０％平均粒径をもって決定
した。

【００７０】抵抗測定は錠剤法により測定し正規化して
求めた。底面積２．２６ｃｍ²の円筒内に、約０．５ｇ
の粉体試料を入れ、上下電極に１４７Ｎ（１５ｋｇ）の
加圧を行うと同時に１００Ｖの電圧を印加し抵抗値を計
測し、その後正規化して比抵抗を算出した。

【００７１】本実施例で用いた帯電促進粒子ｍは、潜像
露光時に妨げにならないよう、無色あるいは白色の粒子
が適切である。また、粒径も現像剤（トナー）３１の粒
径に対して、１／２以下程度でないと画像露光を遮るこ
とがあった。そのため、これより小さい必要がある帯電
促進粒子ｍの材料として、本実施例では導電性酸化亜鉛
粒子を用いたが、これに限るものでなく、粒子の材料と
しては、他の金属酸化物などの導電性無機粒子や有機物
との混合物など各種導電粒子が使用可能である。

【００７２】（５）現像剤３１ 本実施例で用いた現像剤３１は、スチレン−アクリル共
重合体を主成分とする結着樹脂に、マグネタイトを６０
重量％、負性電荷制御材としてモノアゾ染料の金属錯塩
を１重量％含有した、体積抵抗率が約１０¹³Ω・ｃｍの
磁性１成分絶縁トナーに、流動性を付与するために疎水
化したシリカ微粒子を現像剤重量部に対して０．８％外
添したものを用いた。

【００７３】また、後述する比較例において、現像剤Ａ
が上で説明した現像剤であり、現像剤Ｂは現像剤Ａとほ
ぼ同じであるが負性電荷制御材であるモノアゾ染料の金
属錯塩を１．１重量％に変化させたもの、また現像剤Ｃ
は同様に０．９重量％に変化させたものである。

【００７４】現像剤であるトナー３１には帯電促進粒子
ｍを混合してあり、混合量は現像剤１００重量部に対し
て帯電促進粒子２重量部である。ただし、混合量はこの
量に限るものではない。

【００７５】本実施例では帯電促進粒子ｍを予め接触帯
電部材２にコートしておくことで装置の使用初期時の帯
電性を確保するとともに、上記のように帯電促進粒子ｍ
を現像装置の現像剤３１に混入しておき、現像装置３か
ら帯電促進粒子ｍを感光体表面を介して、接触帯電部材
２に供給するようにしている。

【００７６】即ち現像装置３内の現像剤３１に混入させ
た帯電促進粒子ｍは現像剤３１に付着して静電潜像の現
像時に感光体１面側に移行付着する。また現像剤３１に
は負性帯電制御剤が添加されているため、帯電促進粒子
ｍはそれに対して摩擦帯電し、逆極性の正の電荷を持
つ。そのため現像スリーブ３２上の現像剤３１中の帯電
促進粒子ｍは、現像スリーブ３２と感光体1表面間の電
位差により、現像スリーブ３２上から感光体1表面に供
給される。

【００７７】帯電促進粒子ｍは現像剤３１とは逆極性の
電荷を持っているために、転写部ｄにおいて転写材Ｐに
は実質的に転写されず、帯電部ａに持ち運ばれ、結果と
して、接触帯電部材２に供給、コートされる。このよう
に帯電促進粒子ｍが接触帯電部材２に供給、コートされ
ることにより、帯電部ａに帯電促進粒子ｍが常時介在し
ている状態が維持されて良好な帯電性を得ることができ
る。

【００７８】（６）接触帯電部材２に対する清掃バイア
ス印加シーケンス 本実施例は、非画像形成時に接触帯電部材２に対して接
触帯電部材表面を清掃するための交流バイアスを含む清
掃バイアスを印加し、その清掃バイアス周波数(Ｈｚ=cy
cle/s)を、 清掃バイアス周波数(Ｈｚ=cycle/s)＞（［プロセススピ
ード(mm/s)］×［接触帯電部材周速(％)］×１０(cycl
e)）／（［像担持体と接触帯電部材の接触部の長さ(m
m)］×（１００％＋［接触帯電部材周速（％）］）） となるように設定することを特徴とする。

【００７９】上記の接触帯電部材２に対する清掃バイア
ス印加シーケンスは、前記（２）項で説明した画像形成
装置の動作シーケンスにおける・・・の全ての
非画像形成時に実行させなくてもよく、そのうちの一つ
或いは複数の非画像形成時に実行させてもよいし、また
一つ或いは複数の非画像形成時内の少なくとも所定時間
実行させる設定にすることもできる。

【００８０】本実施例は、転写工程後の感光体１表面に
残る転写残現像剤を清掃する工程を含まないクリーナレ
スプロセスを用いている。そのため、転写残現像剤は帯
電工程において接触帯電部材２表面に付着してしまう。
そのため、前述したように、特開平１１−１４９２０５
号公報のような、非画像形成時に接触帯電部材表面の清
掃を行うために、５〜５００Ｈｚの交流電圧を印加する
従来技術がある。しかし、この技術を用いても、高速印
字あるいは長期間の印字を行った際には接触帯電部材表
面の清掃は十分に行われず、帯電性の低下が生じる場合
があった。

【００８１】帯電性の低下が生じた理由として、この従
来技術は低速印字の場合しか考えられておらず、高速印
字を行った際には接触帯電部材表面の清掃ムラが顕著に
発生することがある、という点が挙げられる。

【００８２】具体的には、本実施例のようなプロセスス
ピードが２００ｍｍ／ｓ程度の機器において、５００Ｈ
ｚ程度の接触帯電部材表面に対する清掃バイアスを印加
した場合には、接触帯電部材表面は「その周波数に応じ
た清掃ムラ」が生じ、それが感光体１表面の帯電電位に
影響を与えてしまう。

【００８３】接触帯電部材２は感光体１表面に対して、
ある程度の長さ（周方向長さ：ニップ幅）ｎの接触部ａ
を形成している。その接触部ａの長さｎに対して、「接
触帯電部材表面の清掃ムラの大きさ」が十分短ければ、
感光体表面上に帯電電位ムラは生じない。しかし、接触
帯電部材２と感光体１表面の接触部ａの長さｎに対し
て、「接触帯電部材表面の清掃ムラの大きさ」が無視で
きない長さになった場合には、接触帯電部材２による感
光体１表面上の帯電性能にムラが生じてしまい、結果と
して感光体１表面上に帯電ムラが生じてしまう。

【００８４】例えば、プロセススピードが２００ｍｍ／
ｓである本実施例において、清掃バイアスとして２００
Ｈｚの交流電圧を用いた場合には、接触帯電部材表面で
のムラは ２００(mm/s)［プロセススピード］×１５０％［接触帯
電部材周速］／２００(Ｈｚ=cycle/s)≒１．５(mm/cycl
e) となる。

【００８５】本実施例では、接触帯電部材２と感光体１
表面の接触部ａの長さｎは２ｍｍ程であり、この接触部
ａを感光体１表面が通過する間に、擦れ違う接触帯電部
材２の長さは、 ２(mm)［接触部ａの長さｎ］×（１００％＋１５０％
［接触帯電部材周速］）≒５ｍｍ となる。

【００８６】この場合、接触帯電部材表面の清掃ムラの
大きさである１．５ｍｍに対して、感光体１表面が擦れ
違う接触帯電部材長は５ｍｍに過ぎず、高々３倍強程度
である。そのため、感光体１表面を帯電する際に接触帯
電部材表面の清掃ムラを無視できず、均一な帯電性が得
られなくなってしまう。

【００８７】本実施例の画像形成装置を用いて、清掃バ
イアスの周波数を変化させて比較を行った実験の結果、
「接触帯電部材表面の清掃ムラの大きさ」が「感光体１
表面が擦れ違う接触帯電部材長」に対して、１／１０を
越えてしまうと帯電性のムラが生じてしまった。

【００８８】すなわち、 「接触帯電部材表面の清掃ムラの大きさ」＝２００(mm/
s)［プロセススピード］×１５０％［接触帯電部材周
速］／２００(Ｈｚ=cycle/s) が、 「感光体１表面が擦れ違う接触帯電部材長」＝２(mm)
［接触部の長さ］×（１００％＋１５０％［接触帯電部
材周速］）／１０(cycle/s) より小さいことが必要である。これを一般的に書けば、 ［接触部の長さ］(mm)×（１００％＋［接触帯電部材周
速］(％)）／１０(cycle/s) ＞ ［プロセススピー
ド］(mm/s)×［接触帯電部材周速］(％)／[清掃バイア
ス周波数](Ｈｚ=cycle/s) であるから、 清掃バイアス周波数(Ｈｚ=cycle/s)＞（［プロセススピ
ード(mm/s)］×［接触帯電部材周速(％)］×１０(cycl
e)）／（［像担持体と接触帯電部材の接触部の長さ(m
m)］×（１００％＋［接触帯電部材周速(％)］）） であれば、接触帯電部材表面の清掃ムラが帯電性に影響
を与えなかった。

【００８９】本実施例で言うならば、 ２００(mm/s)×１５０％×１０(cycle)／（２(mm)×
（１００＋１５０）（％））＝６００(Ｈｚ=cycle/s) であるので、接触帯電部材２のクリーニングバイアスと
して、６００Ｈｚ以上の周波数を印加すれば、帯電ムラ
のない良好な画像が得られた。

【００９０】このように、本実施例は接触帯電部材表面
の清掃バイアスの周波数として、 清掃バイアス周波数(Ｈｚ=cycle/s)＞（［プロセススピ
ード(mm/s)］×［接触帯電部材周速(％)］×１０(cycl
e)）／（［像担持体と接触帯電部材の接触部の長さ(m
m)］×（１００％＋［接触帯電部材周速（％）］）） となるように設定することで、清掃バイアスの周波数に
よる接触帯電部材表面の清掃ムラが帯電性に影響を及ぼ
さずに、良好な帯電性を得ることが可能となった。

【００９１】なお、本実施例では接触帯電部材２に印加
する清掃バイアスのＤＣ値などは変化させなかったが、
これに限るものでなく、より清掃を強く行うために清掃
バイアス時にＤＣ値を変化させても構わない。

【００９２】〈実施例２〉本実施例は実施例１の特徴に
加えて、接触帯電部材２への清掃シーケンスを行うのに
合わせて、現像バイアスを変化させることにより、現像
バイアスの電位よりも接触帯電部材２に印加する接触帯
電部材清掃バイアス電位が帯電電位方向に対して低くな
らないようにすることを特徴としている。

【００９３】それにより、接触帯電部材２から排出した
転写残現像剤を現像装置３内に回収しやすくすると同時
に、接触帯電部材清掃バイアス印加時に現像装置３から
感光体表面に現像剤が現像（付着）されてしまうのを防
ぐことが可能である。

【００９４】なお、本実施例で用いた画像形成装置は実
施例１とほぼ同じであるが、非画像形成時に接触帯電部
材２への清掃シーケンスを行う際の現像バイアスのみが
異なる。

【００９５】即ち、現像バイアスを画像形成時と非画像
形成時で変化させ、画像形成時は周波数１．６ｋＨｚ、
ピーク間電圧が１．７ｋＶ、ＤＣ成分が−４５０Ｖの矩
形交流波を印加する。また、非画像形成時は周波数１．
６ｋＨｚ、ピーク間電圧が１．７ｋＶ、ＤＣ成分が−３
００Ｖの矩形交流波を印加する。

【００９６】本実施例では、接触帯電部材表面の清掃を
目的として、非画像形成時に接触帯電部材２に対して−
６２０Ｖの直流電圧に周波数６００Ｈｚ、ピーク間電圧
が４００Ｖ、ＤＣ成分が−６２０Ｖの矩形交流波を重畳
している。本実施例は注入帯電機構を用いているため、
感光体表面上はほぼ接触帯電部材２に印加する電位に等
しくなる。そのため、接触帯電部材２に本実施例の清掃
バイアスのような交流電圧を印加した場合には、その交
流電圧に応じた電位ムラが感光体表面に生じてしまう。

【００９７】例えば、本実施例では−６２０Ｖを中心と
してプラス・マイナス２００Ｖの微少な領域毎の電位ム
ラが生じてしまう。すなわち、接触帯電部材清掃バイア
スを印加中の感光体表面電位は−４２０〜８２０Ｖの範
囲の電位ムラを持っていることになる。

【００９８】そのため、本実施例の画像形成時における
現像バイアスのような周波数１．６ｋＨｚ、ピーク間電
圧が１．７ｋＶ、ＤＣ成分が−４５０Ｖの矩形交流波を
非画像形成時にも印加してしまうと、図３に示したよう
に、現像バイアスが−４５０Ｖであるのに対して、感光
体１表面電位が部分的に−４２０Ｖになっているため
に、感光体表面の一部に対して現像装置３から現像剤が
現像（付着）されてしまう。

【００９９】そのため、本実施例では非画像形成時に接
触帯電部材清掃バイアス印加中に現像バイアスを変化さ
せて、現像バイアスを周波数１．６ｋＨｚ、ピーク間電
圧が１．７ｋＶ、ＤＣ成分が−３００Ｖの矩形交流波に
してやることで、現像装置３から感光体表面への不要な
現像剤の現像を防止することができる。

【０１００】また、それとともに、現像バイアスのバッ
ク・コントラスト電位（感光体表面電位と現像バイアス
のＤＣ値の差）を大きくしてやることで、接触帯電部材
表面から感光体１表面に排出された転写残現像剤の現像
装置への回収を促進する電位差を大きくして、回収効率
を高くすることができる。

【０１０１】これらの特徴により、本実施例では接触帯
電部材表面の清掃を行った際に、転写残現像剤を効率良
く回収すると共に、現像装置から現像剤が不要に現像さ
れてしまうのを防ぐことが可能となる。

【０１０２】〈実施例３〉本実施例は、接触帯電部材２
に非画像形成時に印加する清掃バイアスとして、帯電電
位方向に鋭いエッジを持つのこぎり波を用いることを特
徴としている。

【０１０３】それにより、接触帯電部材表面から転写残
現像剤を清掃する際に帯電促進粒子ｍが過剰に排出され
るのを防ぐことが可能となる。

【０１０４】なお、本実施例で用いた画像形成装置は実
施例２とほぼ同様であり、接触帯電部材の清掃バイアス
のみが異なる。

【０１０５】本実施例は、画像形成時と非画像形成時で
印加バイアスを可変にしており、画像形成時は−６２０
Ｖの直流電圧を印加し、非画像形成時は接触帯電部材に
対して周波数６００Ｈｚ、ピーク間電圧が４００Ｖ、Ｄ
Ｃ成分が−６２０Ｖで、帯電電位方向に鋭いエッジを持
つのこぎり交流波を印加する。

【０１０６】接触帯電部材表面に付着している転写残現
像剤は帯電促進粒子ｍとの摺擦により、本来の電荷極性
であるマイナスに帯電している。従って、接触帯電部材
２の電位が感光体１表面の電位に対して帯電電位極性方
向に大きい場合に、転写残現像剤は接触帯電部材表面か
ら感光体１表面に排出されやすくなる。すなわち、接触
帯電部材２の清掃バイアスが帯電電位方向に鋭いエッジ
を持つ場合には、接触帯電部材表面からの転写残現像剤
の排出を有効に行うことができる。

【０１０７】一方、帯電促進粒子ｍは転写残現像剤に対
して反対の電荷極性であるプラスに帯電しているため、
接触帯電部材２の電位が感光体１表面の電位に対して帯
電電位極性方向に小さい場合に排出されやすくなってし
まう。すなわち、接触帯電部材２の清掃バイアスが帯電
電位方向と逆方向に鋭いエッジを持つ場合には、接触帯
電部材表面から帯電促進粒子ｍが排出されやすくなって
しまう。

【０１０８】帯電促進粒子ｍが接触帯電部材表面から過
剰に排出された場合には、帯電性の低下が生じてしまい
好ましくない。そのため、本実施例では接触帯電部材２
の清掃バイアスとして、接触帯電部材２の清掃バイアス
が帯電電位方向に鋭いエッジを持ち、接触帯電部材の清
掃バイアスが帯電電位方向と逆方向に鋭いエッジを持た
ない、ような鋸波を用いる。

【０１０９】この接触帯電部材の清掃バイアスを図４に
示す。図４に示したように、このような波形を用いるこ
とで、接触帯電部材表面の転写残現像剤の効果的な排出
を行うとともに、その際に帯電促進粒子ｍが過剰に排出
されてしまうのを防ぐことが可能となる。

【０１１０】なお、本実施例では接触帯電部材２の清掃
バイアスとしてのこぎり波を用いたが、これに限るもの
ではなく、先の二つの条件を満たす波形であれば、他の
波形例えば、Ｄｕｔｙの異なる正弦波等を用いても良
い。

【０１１１】〈その他〉 １）像担持体は、コロナ帯電性が支配的なものでも、注
入帯電性が支配的なものでも、どちらでもよい。

【０１１２】表面に１０⁹〜１０¹⁴Ω・ｃｍの材料からな
る層を具備させることで接触注入帯電性を支配的にした
ものとすることができる。例えば、感光層、および表面
層を有し、その表面層をＳｎＯ₂等の導電微粒子を分散
させた樹脂層（電荷注入層）とした像担持体である。電
荷注入層を用いない場合でも、例えば感光体の電荷輸送
層が上記の抵抗範囲にある場合にも接触注入帯電性を支
配的にしたものとすることができる。表層の体積抵抗が
約１０¹³（Ω・ｃｍ）であるアモルファスシリコン感光
体などを用いても同等の効果が得られる。

【０１１３】２）像担持体は感光体に限られず、静電記
録誘電体等であってもよい。この場合は、一様に帯電し
た実施例の磁気ブラシ接触帯電装置や像担持体面を除電
針アレイ、電子銃等の除電手段により選択的に除電して
静電潜像を形成する。

【０１１４】３）像担持体の接触帯電装置は、実施例の
非磁性・導電性微粉体である帯電促進粒子を用いた注入
帯電装置に限られるものではなく、磁気ブラシ接触帯電
装置、ファーブラシやスポンジローラ、他の注入帯電又
は放電を伴う接触式の帯電装置であってもよい。

【０１１５】４）現像装置の現像方式も任意である。一
般的に、静電潜像の現像方法は、非磁性トナーについて
はこれをブレード等でスリーブ等の現像剤担持搬送部材
上にコーティングし、磁性トナーについてはこれを現像
剤担持搬送部材上に磁気力によってコーティングして搬
送して像担持体に対して非接触状態で適用し静電潜像を
現像する方法（一成分非接触現像）と、上記のように現
像剤担持搬送部材上にコーティングしたトナーを像担持
体に対して接触状態で適用し静電潜像を現像する方法
（一成分接触現像）と、トナー粒子に対して磁性のキャ
リアを混合したものを現像剤（二成分現像剤）として用
いて磁気力によって搬送して像担持体に対して接触状態
で適用し静電潜像を現像する方法（二成分接触現像）
と、上記現像剤を像担持体に対して非接触状態で適用し
静電潜像を現像する方法（二成分非接触現像）との４種
類に大別される。

【０１１６】５）転写手段４はローラ転写に限られず、
ベルト転写やコロナ放電転写、圧力転写など任意であ
る。

【０１１７】６）転写ドラムや転写ベルト等の中間転写
手段を用い、単色画像ばかりでなく、多重転写等により
多色やフルカラー画像を形成する画像形成装置であって
もよい。

【０１１８】

【発明の効果】以上説明したように発明によれば、接触
帯電方式、転写方式、トナーリサイクルシステムの画像
形成装置について、転写残現像剤により汚染された接触
帯電部材から帯電の阻害因子であるトナーを効率良く吐
き出させ、良好な帯電性を長期にわたり安定に維持させ
ることができ、直接帯電とトナーリサイクルシステムを
問題なく実行でき、高品位な画像形成を長期にわたり維
持させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１の画像形成装置の概略構成模型図

【図２】 画像形成装置の動作シーケンス

【図３】 実施例２における、接触帯電部材清掃バイア
スと現像バイアスの説明グラフ

【図４】 実施例３における、接触帯電部材清掃バイア
スの説明グラフ

【符号の説明】

１・・像担持体（感光体）、２・・接触帯電部材、ｍ・
・帯電促進粒子、３・・現像装置、３１・・現像剤、４
・・転写ローラ、５・・定着装置、Ｃ・・プロセスカー
トリッジ、１０・・レーザースキャナ、１００・・制御
回路部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石山 晴美 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 高橋 憲生 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H003 AA12 BB11 CC05 DD03 DD06 2H027 DA04 DA06 DA17 DA39 DE09 EA01 EA05 EA09 EC06 ED03 ED09 EE03 EE04 EF09 2H077 AA37 AC16 AD06 AD13 AD36 AE04 BA09 EA13 EA16 GA11 GA13 GA17

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】転写方式、クリーナレスであって、像担持
   体の帯電を該像担持体に電圧を印加した帯電部材を接触
   させ、像担持体と接触帯電部材に周速差をもたせて行う
   画像形成装置において、 ａ）非画像形成時に接触帯電部材に対して、接触帯電部
   材表面を清掃するための交流バイアスを含む清掃バイア
   スを印加するシーケンスを持ち、 ｂ）その清掃バイアス周波数(Ｈｚ=cycle/s)を、 清掃バイアス周波数(Ｈｚ=cycle/s)＞（［プロセススピ
   ード(mm/s)］×［接触帯電部材周速(％)］×１０(cycl
   e)）／（［像担持体と接触帯電部材の接触部の長さ(m
   m)］×（１００％＋［接触帯電部材周速（％）］）） となるように設定することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】像担持体に、像担持体を帯電する帯電工
   程、像担持体の帯電面に静電潜像を形成する情報書き込
   み工程、その静電潜像を帯電した現像剤により現像する
   現像工程を含む作像プロセスを適用して現像剤像を形成
   し、その像担持体上の現像剤像を記録材に転写し、現像
   工程手段が、現像剤像を記録材に転写した後に像担持体
   上に残留した転写残現像剤を回収するクリーニング手段
   を兼ねている画像形成装置において、 ａ）像担持体を帯電する帯電工程手段が、像担持体に電
   圧を印加した帯電部材を接触させ、像担持体と接触帯電
   部材に周速差をもたせて行う接触帯電装置であり、 ｂ）非画像形成時に接触帯電部材に対して、接触帯電部
   材表面を清掃するための交流バイアスを含む清掃バイア
   スを印加するシーケンスを持ち、 ｃ）その清掃バイアス周波数(Ｈｚ=cycle/s)を、 清掃バイアス周波数(Ｈｚ=cycle/s)＞（［プロセススピ
   ード(mm/s)］×［接触帯電部材周速(％)］×１０(cycl
   e)）／（［像担持体と接触帯電部材の接触部の長さ(m
   m)］×（１００％＋［接触帯電部材周速(％)］）） となるように設定することを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】請求項１または２において、接触帯電部材
   は導電性粒子である帯電促進粒子を介して像担持体と接
   触していることを特徴とする画像形成装置。
4. 【請求項４】請求項１から３の何れかにおいて、接触帯
   電部材への清掃シーケンスを行うのに合わせ、現像バイ
   アスを変化させることにより、現像バイアスの電位より
   も接触帯電部材に印加する接触帯電部材清掃バイアス電
   位が帯電電位方向に対して低くならないように制御する
   ことを特徴とする画像形成装置。
5. 【請求項５】請求項１から４の何れかにおいて、接触帯
   電部材に非画像形成時に印加する清掃バイアスとして、
   帯電電位方向のみに鋭いエッジを持ち、逆側にはエッジ
   を持たない波形を用いることを特徴とする画像形成装
   置。