JP2002372841A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】像担持体１の帯電手段２が導電性粒子４０を用
いた接触注入帯電手段であり、導電性粒子４０が現像装
置３の現像剤ｔに含まれ、またクリーナーレスシステム
である画像形成装置について、帯電性能の向上と、帯電
部材に対する導電性粒子の過剰堆積を防止して、より安
定したクリーナーレスシステムを達成する。 【解決手段】画像形成装置の非印字動作時において、
．像担持体１に対し全面露光し、その間現像装置３の
現像剤担持体３ａに対しては電圧を印加せず、．全面
露光を停止した後に、現像剤担持体３ａに印加する直流
電圧をＶｄｃ、像担持体の暗電位をＶｄとした時、｜Ｖ
ｄ−Ｖｄｃ｜の値が印字動作時よりも大きくなる状態を
一定時間持続する、２つのステップを備えること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、像担持体の帯電手
段が導電性粒子を用いた接触注入帯電手段であり、また
クリーナーレスシステムである、電子写真複写機、電子
写真プリンター等の画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０に従来の一般的な画像形成装置の
一例の概略構成図を示した。本例の画像形成装置は電子
写真レーザービームプリンターである。

【０００３】１は像担持体たる感光ドラムであり、矢印
ａの時計方向に所定の周速度で回転駆動される。

【０００４】２は帯電部材としての帯電ローラーであ
る。感光ドラム１に対して所定の押圧力をもって圧接さ
せて配設してあり、感光ドラム１の回転に従動して回転
する。Ｓ１は帯電ローラー２と感光ドラム１の当接部
（帯電部）である。

【０００５】この帯電ローラーに対して電源１３から所
定の帯電バイアス電圧（例えば１〜２ｋｖ程度の直流電
圧、あるいは直流電圧と交流電圧の重畳電圧等）が印加
されることにより像担持体１の表面が所定の極性・電位
に一様に接触帯電処理される。

【０００６】その感光ドラム１の一様帯電処理面が、露
光手段（レザースキャナ）８ａから発光されたレザービ
ームＬ１により、反射部材８ｂ、露光窓６ａを介して走
査露光されることにより感光ドラム１上に静電潜像が形
成される。

【０００７】その静電潜像が現像装置３によりトナー像
として可視化される。３ａは現像剤担持体としての非磁
性体の現像スリーブ、３ｃはこの現像スリーブに内包さ
せた多極のマグネットローラーである。現像スリーブ３
ａは現像装置３の感光ドラム１側の開口部に配設され、
矢印の反時計方向に回転駆動される。マグネットローラ
ー３ｃは非回転に固定されている。７は現像装置３に連
設した現像剤容器であり、現像剤ｔとして磁性トナーを
収容させてあり、該トナーを現像装置３に逐次供給す
る。１０は現像剤容器７内に配設した現像剤攪拌部材で
ある。現像装置３内のトナーは現像スリーブ３ａ面に付
着担持されて現像スリーブ３ａの回転で搬送される。３
ｂは規制ブレードであり、現像スリーブ３ａ上のトナー
の層厚を所定に規制すると共にトナーを適正に帯電す
る。現像スリーブ３ａには電源１１から所定の現像バイ
アス電圧（例えば直流電圧と交流電圧の重畳電圧等）が
印加され、現像スリーブ３ａと感光ドラム１の対向部で
ある現像部Ｄに現像スリーブ３ａで担持搬送されたトナ
ーにより感光ドラム１上の静電潜像が可視化される。

【０００８】感光ドラム１上に形成されたトナー像は、
感光ドラム１と転写ローラー４の当接部（転写部）Ｔに
不図示の給紙部から所定の制御タイミングで搬送された
被転写部材（転写紙）Ｐの上に順次に静電転写される。
転写ローラ−４には電源１２から所定の転写バイアス電
圧が印加される。

【０００９】転写部Ｔでトナー像の転写を受けた被転写
部材Ｐは感光ドラム１の表面から分離されて定着手段９
へ搬送されてトナー像の定着を受けて排紙される。

【００１０】また被転写部材分離後の感光ドラム１面は
クリーニング装置５のクリーニングブレード５ａにより
転写残トナーの除去を受けて清浄面化され、繰り返して
作像に供される。５ｂはスクイシートである。

【００１１】また本例のプリンターはプロセスカートリ
ッジ着脱方式であり、感光ドラム１、帯電ローラー２、
現像剤容器７を含む現像装置３、クリーニング装置５の
４つのプロセス機器をコンパクトにまとめてユニット化
して一括して着脱交換自在のプロセスカートリッジ１５
としてある。

【００１２】さらに近年、このようなプロセスカートリ
ッジ１５のより小型化を進めるためクリーニング装置５
を取り外し、転写残トナーを現像装置３によって現像同
時回収する「クリーナーレスシステム」を実施した画像
形成装置も出現している。

【００１３】このクリーナーレスシステムはプロセスカ
ートリッジの小型化に有効であると同時に廃トナーを排
出しない事より環境保護の面からも好ましい。

【００１４】この場合、弾性現像スリーブを用いた所謂
接触現像によって、転写残トナーを弾性現像スリーブで
回収しながら現像する現像同時回収によってクリーナー
レスシステムを確立している例は従来より知られてい
る。

【００１５】また、従来より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、
．直接注入帯電機構の２種類の帯電機構が知られてお
り、それぞれに対して優位な点、不利な点がある。

【００１６】．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。放電帯電機
構は接触帯電部材と被帯電体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オゾ
ン発生量は格段に少ないが、放電生成物を生じることが
原理的に避けられない。さらに、発生した放電生成物と
被転写材中の物質が作用する事によって潜像の形成が阻
害される『画像流れ』という問題が生じることがあっ
た。

【００１７】．直接注入帯電機構 接触帯電部材から被帯電体に直接に電荷が注入されるこ
とで被帯電体表面が帯電する系である。直接帯電あるい
は注入帯電あるいは電荷注入帯電とも称される。より詳
しくは、中抵抗の接触帯電部材が被帯電体表面に接触し
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閾値以下の印加
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。

【００１８】このように直接注入帯電機構を用いれば、
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
じないという大きな利点が有り、種々の出願がなされて
いる。

【００１９】例えば、特開平１０−３０７４５４公報で
は、帯電部材と感光ドラムの間に導電性粒子を介在させ
る事が提案されている。

【００２０】導電性粒子は帯電補助を目的とした導電性
微粒子（帯電促進粒子）である。例えば粒径０．１〜５
μｍ、体積抵抗値１×１０¹²Ω・ｃｍ以下、より好まし
くは１×１０¹⁰Ω・ｃｍ以下の、導電性酸化亜鉛等の金
属酸化物微粒子、その他の導電性無機微粒子、有機物と
の混合物など各種の導電性粒子が使用可能である。

【００２１】この提案では図１１に示すように帯電部材
２の上流に導電性粒子４０の供給手段５０を設け、帯電
部材２と感光ドラム１の間に導電性粒子４０を供給する
事によって直接帯電機構を達成している。

【００２２】また、特開平１０−３０７４５５号公報で
は現像剤中に導電性粒子を含ませ、現像装置よりトナー
と共に感光ドラムヘ供給された導電性粒子を帯電部材に
付着させ直接帯電機構を達成している。

【００２３】それと同時に前記提案では直接帯電機構を
用いながらクリーナーレスシステムを達成している点
で、環境保護、プロセスカートリッジの小型化の両方に
対して効果的と言える。

【００２４】クリーナーレスシステムでは現像手段でネ
ガ化されなかったポジ性トナーやポジ性の外添剤、さら
に転写手段によってポジ化されたトナーが接触帯電部材
に吸着し、感光ドラムに対する帯電性を劣化させるとい
う問題があった。

【００２５】このような問題に対し、特開平９−３２５
６０７公報では転写手段と帯電手段の間に電位調整手段
と感光体表面に当接して回転するトナー撹乱用回転手段
を配設し、転写後の残トナーの現像同時回収を安定して
行う構成が提案されている。

【００２６】更に、特公昭６３−４３７５０公報では非
印字領域において、帯電装置に感光体の帯電極性と逆極
性の電圧を印加する事により、帯電装置に付着した帯電
極性と逆極性のトナー破片等を除去することが提案され
ている。

【００２７】これを更に発展させ、特開平４−３７１９
７２号公報では非印字領域において帯電装置に感光体の
帯電極性と同極性で、帯電装置に印加される正規の電圧
より絶対値で低い電圧を印加する事により、帯電装置に
付着した帯電極性と逆極性のトナー破片等を除去するこ
とが提案されている。

【００２８】また、特開平０４−２９８７７１号公報で
は感光体の回転開始時に帯電が開始された感光体の所定
の位置が現像位置、もしくは転写位置に至るのに要する
までの時間はそれぞれ現像装置、転写装置に対して印字
動作時とは逆のバイアスを印加している。これにより感
光体の回転開始時において、初期の感光体の電位が不安
定な為におきるトナー付着を防ぐことが提案されてい
る。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、導電性
粒子を帯電部材と感光ドラムの当接部に介在させ、直接
注入帯電を達成すべく、特開平１０−３０７４５４号公
報の様に別部材を設ける事は、部品加工、製造の簡素化
の点でより一層の改善が望まれる。

【００３０】また、特開平１０−３０７４５５号公報の
ように現像剤中に導電性粒子を含ませ、現像装置よりト
ナーと共に感光ドラムを介して導電性粒子を帯電部材に
付着させる系は簡易な構成によって直接注入帯電を達成
している点では大変好ましい。しかしながら、トナー中
に含まれる導電性粒子を安定して供給する事は難しく更
なる改善が望まれる。

【００３１】また、前記の様に帯電性を向上させる為、
各種出願が成されている。特開平９−３２５６０７号公
報では転写手段と帯電手段の間に電位調整手段を設けて
いるが、クリーナーレスシステムの特徴である簡易な構
成によるコンパクトな画像形成装置を提供する為には好
ましくない。

【００３２】また、特公昭６３−４３７５０号公報や特
開平４−３７１９７２号公報の様に非印字領域におい
て、帯電極性装置の印加電圧を制御する事により逆極性
のトナー破片等を吐出す事を目的としており、現像剤中
に含まれる逆極性の外添剤に対しても同様の効果を示
す。

【００３３】しかしながら、特開平１０−３０７４５５
号公報のように現像剤中に導電性粒子を含ませ、現像装
置よりトナーと共に感光ドラムヘ供給された導電性粒子
を帯電部材に付着させ直接帯電機構を達成させるような
系において、その導電性粒子がトナーの帯電極性に対し
て逆極性を示す場合、これらを一義的に除去する事は帯
電性を維持する事が難しく、上り一層の改善が望まれ
る。

【００３４】更に、特開平０４−２９８７７１号公報は
感光ドラムが駆動する初期において、感光ドラムにトナ
ーが付着する事を緩和する事を目的としており、その目
的に対しては効果的である。しかしながら、前記発明の
目的は感光体への無駄な現像剤付着を極力抑えるもので
あり、トナー中に含まれる特定の微粒子に対する作用に
関しての詳しい記述はない。

【００３５】これらの課題に対し本発明は、像担持体の
帯電手段が導電性粒子を用いた接触注入帯電手段であ
り、またクリーナーレスシステムである画像形成装置に
ついて、印字動作時と同様に非印字動作時においても同
様に帯電部材を像担持体に対してカウンター回転させる
ことによって転写後に像担持体上に残留するトナーを摩
擦帯電によってネガ化し、現像装置がネガ化したトナー
を容易に回収する条件を求め、これによって生産コスト
をアップする事なしに、より安定したクリーナーレスシ
ステムを提供することを目的とする。

【００３６】

【課題を解決するための手段】（１）第1の発明 少なくとも、感光層を有する像担持体と、導電性粒子を
介在させて前記像担持体に当接する事によって当接部を
形成し、前記像担持体に対してカウンターで回転し、所
定の電位に帯電させる帯電部材と、前記像担持体の帯電
面に静電潜像を形成する露光手段と、前記像担持体に対
向するように配置され、現像剤を担持し、前記静電潜像
をトナー像として可視化する現像剤担持体と、前記像担
持体上に当接し、像担持体上に形成されたトナー像を被
転写部材に転写させる転写部材を有する画像形成装置に
おいて、前記現像剤は該現像剤中に前記導電性粒子を含
み、前記現像剤担持体はトナー像を被転写部材に転写さ
せたのちに前記像担持体上に残留する現像剤を回収し、
前記帯電部材はトナー像を被転写部材に転写させたのち
に前記像担持体上に残留する前記導電性粒子を回収し、
画像形成装置の非印字動作時において、．前記像担持
体に対し全面露光し、その間記現像剤担持体に対しては
電圧を印加せず、．前記全面露光を停止した後に、前
記現像剤担持体に印加する直流電圧をＶｄｃ、前記像担
持体の暗電位をＶｄとした時、 ｜Ｖｄ−Ｖｄｃ｜ の値が印字動作時よりも大きくなる状態を一定時間持続
する、２つのステップを備える事を特徴とする画像形成
装置、である。

【００３７】この第1の発明によれば、像担持体に対し
全面露光することによって、像担持体の表面電位は低く
なり、帯電部材に付着するネガ極性の粒子は帯電部材と
像担持体の当接部付近で一旦現像される。同時に、帯電
部材は像担持体に対してカウンターで回転しているの
で、帯電部材とトナー樹脂の摺擦により像担持体上に残
留するポジ性のトナーはネガ化される。ネガ化されたト
ナーは帯電部材によって掻きとられ、帯電部材に一旦担
持されつつ、像担持体下流へ搬送される。その後、像担
持体に対する全面露光を停止し、現像装置に印加する直
流電圧Ｖｄｃ、像担持体の暗電位をＶｄとした時、｜Ｖ
ｄ−Ｖｄｃ｜（＝Ｖｂａｃｋ）の値が印字動作時よりも
大きくなる状態を一定時間持続する。これにより、帯電
部材との摺擦によってネガ化され、像担持体下流の現像
部に至ったトナーはＶｂａｃｋを大きくした効果により
現像部に回収される。このようにして帯電部材にトナー
が残留する事を防ぐことによって帯電性を維持しつつ、
クリーナーレスシステムを構築することが出来る。

【００３８】また、帯電部材は像担持体に対してカウン
ターで回転している。直接注入帯電の帯電性は像担持体
の周速と帯電部材の周速の比に依存するため、逆方向と
同じ周速比を得るには順方向では帯電部材の回転数が逆
方向の時に比べて大きくなる。よって、本発明の様に帯
電部材をカウンター方向に回転させる方が回転数の点で
有利となる。

【００３９】ここで記述した周速比は、周速比（％）＝
（帯電部材周速−像担持体周速）／像担持体周速×１０
０である。像担持体周速は当接部において帯電部材表面
が被帯電体表面と同じ方向に移動するとき正の値であ
る。

【００４０】この周速比は望ましくは１２０％以上であ
る事が望ましい。周速は像担持体と帯電部材の当接部を
通過する速度であり、帯電性の面では当接部の幅によっ
て大きく異なる。帯電性を維持するためには上記周速比
以上の値を取ることが望ましいが、帯電部材と像担持体
の摺擦によって像担持体表面の感光層が削れてしまう弊
害が生じる。従って、帯電部材の径を大きくする事や帯
電部材の弾性を低くすることによって周速比を小さくす
ることが望まれる。しかしながら、帯電部材の径を大き
くすることはコストアップの要因となり好ましくない。
また、当接部の幅を充分に得るために帯電部材の硬度を
低くすると、帯電部材と像担持体の当接部において変形
量が多くなり長期の放置による変形が回復しなくなると
いった弊害が起こる。これらを省みて、帯電部材の周速
の下限として６０％以上であることが望ましい。

【００４１】（２）第２の発明 上記の第1の発明において、非印字動作時に前記直流電
圧の絶対値｜Ｖｄｃ｜の値を印字動作中よりも小さく設
定する事を特徴とする。

【００４２】この第２の発明によれば、現像バイアス設
定のみの切り替えによってＶｂａｃｋの値を小さくして
いるので、Ｖｄを可変とする必要がない。Ｖｄ可変とし
た場合、Ｖｂａｃｋを大きくする為にはＶｄを大きくす
る必要がある。帯電印加電圧を可変とし、Ｖｄを切り替
えると、初期の像担持体１周分に帯電部材と像担持体間
に電位差が生じる。すると先に説明したように、帯電部
材に付着するネガ極性の粒子は帯電部材と像担持体の当
接部付近で一旦現像される。Ｖｄ切り替え時は像担持体
の表面電位が不安定であり、このような現像が像担持体
１周のみに行われることは好ましくない。よって、本発
明の様にＶｄｃの値を切り替える事によりＶｂａｃｋの
値を大きくすれば、確実にネガ化されたトナーを現像装
置に回収する事ができる。

【００４３】（３）第３の発明 上記の第1または第２の発明において、非印字動作時に
｜Ｖｄ−Ｖｄｃ｜の値が印字動作時よりも大きくなる状
態を一定時間持続する際、前記転写部材には印字動作時
とは逆極性の電圧を印加することを特徴とする。

【００４４】この第３の発明によれば、Ｖｂａｃｋを大
きくすることによって現像装置より像担持体に過剰に供
給された導電性粒子を転写部材に付着回収させることが
できる。その結果、導電性粒子が帯電部材に過剰に付着
し、帯電部材上に担持する事が出来ずに帯電部下流に吐
出される事を防止する事ができる。

【００４５】（４）第４の発明 上記第1から第３の何れか１つの発明において、前記帯
電部材に印加する電圧がＤＣ成分のみである事を特徴と
する。

【００４６】この第４の発明によれば、前記帯電部材に
印加する電圧がＤＣ成分のみとする事によって、画像形
成装置本体の電気系回路を簡易にすることができる。更
に、ＡＣ電圧＋ＤＣ電圧の放電による帯電機構で生じる
少量のオゾン生成物を更に減少させる事ができる。

【００４７】（５）第５の発明 上記第1から第４の何れか１つの発明において、前記帯
電部材は弾性発泡体であることを特徴とする。

【００４８】この第５の発明によれば、像担持体と接触
帯電部材との当接部にこの導電性粒子を確実に担持する
事が出来、前記像担持体に対して良好な接触帯電が可能
となる。

【００４９】（６）第６の発明 上記第1から第５の何れか１つの発明において、前記現
像剤は少なくとも結着樹脂及び磁性体を有するトナーを
含有する磁性現像剤を有することを特徴とする。

【００５０】（７）第７の発明 上記第1から第６の何れか１つの発明において、前記像
担持体に対する全面露光が、前記露光手段でなされるこ
とを特徴とする。

【００５１】

【発明の実施の形態】〈第１の実施例〉図１は本発明に
従う画像形成装置の一例の概略構成模型図であり、像担
持体の帯電手段が導電性粒子を用いた接触注入帯電手段
であり、またクリーナーレスシステムの電子写真レーザ
ービームプリンターである。

【００５２】本実施例のプリンターは、前述図１０の電
子写真レーザービームプリンターとの対比において下記
の点で異なる。

【００５３】ａ．クリーニング装置を取り外して無しに
してある ｂ．帯電ローラー２には予め導電性粒子４０を塗布して
ある ｃ．帯電ローラー２を感光ドラム１との当接部Ｓ１にお
いて感光ドラム１の回転方向ａに対して所定の周速度を
もってカウンター方向ｃで回転させている ｄ．帯電ローラー２に帯電バイアス電圧として直流成分
のみを印加する ｅ．現像装置３の現像剤容器７に収容の現像剤（トナ
ー）ｔに予め所定の割合で導電性粒子４０を配合混合さ
せてある ユーザーが使用する前の初期カートリッジ１５には、帯
電ローラー２に導電性粒子４０が塗布してある。よっ
て、初期のカートリッジ１５であっても、感光ドラム１
と帯電ローラー２との当接部Ｓ１には導電性粒子４０が
介在しているので、電源１３から帯電ローラー芯金２ａ
に所定の帯電バイアス電圧（−６００Ｖの直流電圧）を
印加した帯電ローラー２を感光ドラム１に接触させるこ
とにより感光ドラム１の表面をおおよそ−６００Ｖ程度
の暗電位（Ｖｄ）に一様に帯電させることができる。

【００５４】図１０に示した様な従来例では帯電ローラ
ー２には通常直流電圧と交流電圧の重畳電圧を印加する
ことにより感光ドラム表面を安定して帯電させ、帯電不
良による砂地（白地にトナーが飛翔する現象）等の画像
欠陥を防いでいた。しかしながら、既に説明したように
そのような放電帯電機構では放電生成物を生じる事は原
理的に避けられない。

【００５５】これに対し本実施例では直流電圧のみを印
加しているので放電生成物を生じる事無く感光ドラム表
面を帯電させる事が出来る。

【００５６】ここで、帯電ローラー２について詳しく述
べる。帯電ローラー２は、芯金２ａ上に可撓性部材であ
るゴムあるいは発泡体の中抵抗層２ｂを形成することに
より作成される。中抵抗層２ｂは樹脂（例えばウレタ
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２ａの上にローラー
状に形成した。その後必要に応じて表面を研磨して作成
した。

【００５７】また、帯電ローラー２の回転方向ｃは帯電
ローラー２と感光ドラム１との当接部Ｓ１において感光
ドラム１の回転方向ａに対してカウンター方向とし、帯
電ローラー２を周速差にして１５０％の速さで回転させ
ることにより、感光ドラム１上に存在した導電性粒子４
０の多くを剥ぎ取る。これにより、後に記述する現像ス
リーブ３ａより感光ドラム1の面に供給された導電性粒
子４０を帯電ローラー２上に塗布する事が出来、帯電ロ
ーラー２と感光ドラム１との間に導電性粒子４０が介在
する事によって直接注入帯電が実現する。

【００５８】露光手段８ａから発光されたレザービーム
Ｌ１を反射部材８ｂ、露光窓６ａを介して前記のように
帯電された感光ドラム１上に照射することにより、前記
感光ドラム１上に静電潜像を形成する。この時、感光ド
ラム１上に一様にレザービームＬ１を照射した場合の感
光ドラム１の表面電位は明電位（ＶＬ＝−１５０Ｖ）に
設定される。

【００５９】現像装置３は感光ドラム１に対して３００
μｍ離隔させて配置してある現像スリーブ３ａ、ブレー
ド３ｂ、現像スリーブ３ａに内包されるマグネツトロー
ル３ｃ、及び現像スリーブ３ａに給電する電源１１等に
よって構成されている。現像スリーブ３ａはアルミ素管
上にコート剤を施したものを用いている。コート剤はバ
インダー（アクリル樹脂）にビグメント及び表面に適度
な粗さを設ける為の粗し剤（球状炭素粒子、粒径約１０
μｍ、真密度２．０×１０³ｋｇ／ｃｍ³）を分散させた
ものを用いている。

【００６０】この粗し剤として用いた球状炭素粒子を得
る方法としては、フェノ−ル樹脂、ナフタレン樹脂、フ
ラン樹脂、キシレン樹脂、ジビニルベンゼン重合体、ス
チレンージビニルベンゼン共重合体、ポリアクリロニト
リルの如き球状樹脂粒子表面に、メカノケミカル法によ
ってバルクメソフェーズピツチを被覆し、被覆された粒
子を酸化性雰囲気下で熱処理した後に不活性雰囲気下又
は真空下で焼成して炭素化及び／又は黒鉛化し、導電性
球状炭素粒子を得る方法が挙げられる。この方法で得る
球状炭素粒子は、黒鉛化すると得られる球状炭素粒子の
被覆部の結晶化が進んだものとなるので導電性が向上
し、より好ましい。

【００６１】本実施例では粗し剤として球状炭素粒子を
用いたため、現像スリーブ３ａの表面粗さに対して効果
的に作用している。本実施例の表面粗さを測定したとこ
ろ、Ｒａ＝１．７μｍであった。

【００６２】この現像スリーブ３ａの回転駆動により現
像剤容器７内の導電性粒子４０を含むトナーｔを感光ド
ラム１に搬送するわけだが、その回転方向は感光ドラム
１の回転方向ａに対して順方向ｂであり、対ドラム周速
１２０％の周速を持って回転駆動している。

【００６３】現像スリーブ３ａ上のトナーを規制し、帯
電させる規制ブレード３ｂには板状のウレタンゴム（厚
さ１．１ｍｍ）を用いて、約４９Ｎ／ｍの線圧をもって
現像スリーブ３ａに対して当接させている。これによ
り、トナー母体のスチレン樹脂が摺擦される事によりネ
ガに帯電されるのである。

【００６４】本実施例では、このような構成をとる現像
装置３に電源１１から現像スリーブ３ａへ１．２ｋＶ程
度の交流電圧及び−４５０Ｖの直流電圧の重畳電圧が印
加する事により担持搬送されたトナーｔで感光ドラム１
上の静電潜像を可視化している。

【００６５】感光ドラム１上に形成されたトナー像は、
感光ドラム１と転写ローラー４の当接部（転写部）Ｔに
不図示の給紙部から所定の制御タイミングで搬送された
被転写部材（転写紙）Ｐの上に順次転写される。転写ロ
ーラー４は感光ドラム１の回転と順方向に感光ドラム１
の回転周速と所定の周速差をもって回転する。転写部Ｔ
でトナー像の転写を受けた被転写部材Ｐは感光ドラム１
の表面から分離されて定着手段９へ搬送されてトナー像
の定着を受けて排紙される。

【００６６】本例のプリンターはクリーナーレスであ
り、被転写部材Ｐに対するトナー像転写後の回転感光ド
ラム１面に残留の転写残トナーはクリーナーで除去され
ることなく、感光ドラム１の回転にともない帯電ローラ
ー２を経由して現像部Ｄに至り、現像スリーブ３ａによ
って現像同時クリーニング（回収）される（トナーリサ
イクルプロセス）。

【００６７】図２は現像部Ｄにおいて感光ドラム面の画
像部と非画像部に対してトナーｔ及び導電性粒子４０が
飛翔する様子を模式的に表した図である。

【００６８】本発明ではトナー母体をスチレン樹脂とし
てトナーの帯電を促進する外添剤としてシリカをトナー
母体に対して２部、導電性粒子４０として粒子抵抗が１
０⁶Ω・ｃｍ、二次凝集体を含めた平均粒径３μｍの導
電性酸化亜鉛粒子を２部、外添している。この導電性粒
子４０は外添剤としては弱ポジ性の傾向を示すので、外
添剤単独では非画像部に対し、現像スリーブ３ａから感
光ドラム１へ ８００Ｖ（｜Ｖｍｉｎ−Ｖｄ｜＝｜２００−（−６０
０）｜） のコントラストをもって飛翔する。

【００６９】また、外添剤である導電性粒子４０はトナ
ーｔに付着しているものもあり、画像部に対し、現像ス
リーブ３ａから感光ドラム１へ ８５０Ｖ（｜ＶＬ−Ｖｍａｘ｜＝｜−１５０−（−１０
００）｜） のコントラストをもって飛翔する。

【００７０】これら感光ドラム１上に飛翔した導電性粒
子４０はポジ性である為、そのほとんどは転写バイアス
印加によって被転写部材Ｐに転写される事無く転写残ト
ナーと共に感光ドラム１上に残留する。この導電性粒子
４０を帯電ローラー２に充分に供給する事によって直接
注入帯電を達成する事が出来る。

【００７１】このように、本発明では導電性粒子４０を
感光ドラム１を介して帯電ローラー２にいかに一様に供
給するかが大きな課題となる。導電性粒子４０が帯電ロ
ーラー２上に供給されなければ、感光ドラム暗電位Ｖｄ
を維持する事が難しい。また、帯電ローラー２上にトナ
ーが多く付着しているとトナーの抵抗によって帯電一様
性が損なわれ、画質が劣化する。それ故、導電性粒子４
０を帯電ローラー２に一様に供給すると同時に、帯電ロ
ーラー２上の付着トナーを取り除き現像装置３によって
回収する事が重要となる。

【００７２】よって本実施例では図３に示すようなタイ
ミングチャートに従って、帯電ローラー２、及び現像装
置３に対する印加電圧を制御している。以下、図３を用
いて順次説明する。図４、図５は帯電ローラー２の摺擦
によるトナーネガ化プロセスを補足説明する図であり、
図６、図７は現像装置３によるトナー回収プロセスを補
足説明する図である。

【００７３】［過程Ｐ０］（印字動作時） この間は通常の印字プロセスであり、スタンバイ状態の
プリンターに印字開始信号が入力すると、感光ドラム１
の回転駆動が開始され、所定の前回転動作が実行され、
それが終了すると、印字動作（印字プロセス）に移行す
る。印字プロセスは、まず先に帯電ローラー２には−６
００Ｖの直流電圧のみが印加され、順次転写、現像Ｄ
Ｃ、現像ＡＣバイアスが印加され、露光手段によって感
光ドラム１に書き込まれた潜像が可視化現像され、それ
が被転写部材Ｐに転写され、該被転写部材Ｐが定着手段
９へ搬送されてトナー像の定着を受けて排紙される。

【００７４】所定の印字プロセスが終了すると、プリン
ターは所定の後回転動作（非印字動作時）に移行し、そ
の後回転動作の終了で感光ドラム１の回転が停止され、
プリンターは次の印字開始信号が入力されるまでスタン
バイ状態になる。

【００７５】本実施例ではこの非印字動作時である後回
転動作時に、過程Ｐ１（残留トナーネガ化プロセス）と
過程Ｐ２（ネガ化トナー回収プロセス）の２つステップ
を順次に実行させている。

【００７６】［過程Ｐ１］（残留トナーネガ化プロセ
ス） 図４はこのプロセスにおいて感光ドラム上のポジトナー
をネガ化する様子を模式的に表わす図である。同図にお
いて、感光ドラム１上には現像スリーブ３ａより供給さ
れたポジ性のトナー（反転トナー）や、印字動作中に転
写プラスバイアスを受けポジ化したトナーが残留してい
る。この状態において、帯電バイアスは印加したまま、
先の転写バイアスをｏｆｆすると同時に露光装置８ａに
よって感光ドラム１上を全面露光し、感光ドラム１上の
表面電位を下げ、ドラム明電位（ＶＬ）を取るようにす
る（図５）。この間、現像バイアスはＡＣ電圧、ＤＣ電
圧共にｏｆｆとして、感光ドラム１に対してフロートに
する。即ち、感光ドラム１に対して現像スリーブ３ａに
電位差を与えないことによって現像装置内のトナーが感
光ドラム１に飛翔する事を防いでいる。さらに、転写ロ
ーラー４に対してもバイアスを印加せずにフロートとし
ているので、残留トナーは感光ドラム１と転写ローラー
４との当接部Ｔを通過し、感光ドラム１と帯電ローラー
２の当接部Ｓ１に到達する。

【００７７】このプロセスにおいても帯電ローラー２が
感光ドラム１に対してカウンター回転している。

【００７８】次に当接部Ｓ１における残留トナーがどの
ような動きをするか説明する。帯電ローラー２は感光ド
ラム１に対してカウンター回転することによって、感光
ドラム１上の残留トナーを帯電ローラー２によって掻き
取られる。本実施例では帯電ローラー２にはポリウレタ
ンゴムを用いているが、トナー樹脂の母体であるスチレ
ンアクリルとの帯電極性を比較した場合、スチレンアク
リルの方が負に帯電する傾向をしめす。よって、帯電ロ
ーラー２が感光ドラム１上の残留トナーを摺擦した場
合、ポジ性の残留トナーはネガ化されることになる。

【００７９】さらに帯電ローラー２の摺擦によってネガ
化されたトナーは帯電ローラー２と感光ドラム１との電
位差によって一旦感光ドラム１に現像（付着）される
が、先ほど説明したように帯電ローラー２がカウンター
回転することによってすぐさま帯電ローラー２に回収さ
れる。このようにして感光ドラム１上のトナーは帯電ロ
ーラー２の摺擦によるネガ化、カウンター回転による回
収を繰り返すことによって、帯電ローラー２の上流部Ｓ
２にあるトナーをネガ化しつつ、下流部Ｓ３に搬送する
事が出来るのである。

【００８０】［過程Ｐ２］（ネガ化トナー回収プロセ
ス） 図６はこのプロセスにおいて、帯電ローラー２によって
ネガ化されたトナーが現像スリーブ３ａによって回収さ
れる様子を模式的に表す図であり、図７はこのプロセス
における感光ドラム１の表面電位と現像スリーブ３ａの
電位の関係を模式的に表わす図である。

【００８１】過程Ｐ１（残留トナーネガ化プロセス）の
後、現像装置３に印加する直流電圧Ｖｄｃ、感光ドラム
１の暗電位をＶｄとした時、｜Ｖｄ−Ｖｄｃ｜（＝Ｖｂ
ａｃｋ）の値が印字動作時よりも大きくなる状態を一定
時間持続する。

【００８２】本実施例では印字動作中Ｖｄｃ＝−４５０
Ｖであったのを、このプロセスにおいてはＶｄｃ２＝−
３５０Ｖとしている。よって｜Ｖｄ−Ｖｄｃ｜＝Ｖｂａ
ｃｋ＝｜−６００−（−３５０）｜＝２５０Ｖとなる。
即ち、現像スリーブ３ａの電位を感光ドラム１の表面電
位より２５０Ｖ低く設定することにより、帯電ローラー
２の摺擦によってネガ化されたトナーは現像スリーブ３
ａに回収され、現像スリーブ３ａ上のポジ性の導電性粒
子４０が感光ドラム１上に供給される。

【００８３】このようにして、帯電ローラー２にトナー
が残留する事を防ぐことによって帯電性を維持しつつ、
クリーナーレスシステムを構築することが出来る。

【００８４】〈第２の実施例〉上述した第１の実施例で
は、残留トナーネガ化プロセス［Ｐ１］及びネガ化トナ
ー回収プロセス［Ｐ２］において、転写ローラー４はフ
ロートであり、感光ドラム１に対して電位差を設けずに
トナー及び導電性粒子４０の動きには関与していなかっ
た。

【００８５】しかしながら、先の第１の実施例ではネガ
化トナー回収プロセス［Ｐ２］ではＶｂａｃｋを大きく
し、ネガ極性のトナーを積極的に回収すると同時に、ポ
ジ性の導電性粒子４０を感光ドラム１に供給している。
感光ドラムに導電性粒子４０を供給することは帯電性を
維持する為には必要なことである。しかしながら、過剰
に供給された導電性粒子４０は弾性発泡体の帯電ローラ
ー２上に担持する事が出来ずに、帯電部下流部Ｓ３に吐
出される。その結果、可視出来るほどの大きさの凝集し
た導電性粒子４０は露光部において感光ドラム上に静電
潜像を作る事を阻害する（以下にこの現象を『遮光』と
呼ぶ）場合がある。それ故、本実施例ではこの遮光を引
き起こさないように転写ローラー４によって、導電性粒
子４０の一部を回収し、印字動作に時に紙裏に吐き出す
と言うプロセスを行う。

【００８６】本実施例のプロセスを説明するタイミング
チャートを図８に示す。プロセスの概要は第１の実施例
の［過程Ｐ０］及び［過程Ｐ１］と同じである。

【００８７】本実施例の特徴はネガ化トナー回収プロセ
ス［Ｐ２′］にある。このプロセスにおいても第１の実
施例と同じくＶｂａｃｋを大きくし、現像スリーブ３ａ
の電位が感光ドラム１の表面電位より低く設定すること
により、帯電ローラー２の摺擦によってネガ化されたト
ナーは現像スリーブ３ａに回収され、現像スリーブ３ａ
上のポジ性の導電性粒子４０がドラム上に供給される。

【００８８】本実施例では、この時転写ローラー４には
−５００Ｖの逆バイアスが印加されている。感光ドラム
１と転写ローラー４は転写部Ｔにおいて当接している。
この当接位置Ｔにおいてドラム表面電位は約−６００
Ｖ、転写ローラー４に対する印加電圧は−５００Ｖであ
るから、電位的には転写ローラー４の方がやや高くなっ
ている。よってポジ性の導電性粒子４０は転写ローラー
４には転移しないはずである。しかしながら、感光ドラ
ム１上に付着しているポジ性の過剰な導電性粒子４０は
当接位置Ｔにおいて、その物理的付着力及び鏡映力によ
って、感光ドラム１と転写ローラー４に分離される。即
ち、ポジ性の過剰な導電性粒子４０の一部は転写ローラ
ー４に回収される事になる。

【００８９】この転写ローラー４に回収された導電性粒
子４０は次回の印字動作時［Ｐ０］におけるプラスバイ
アス印加によって紙裏に排出される事になる。

【００９０】このようにして、帯電ローラー２には適切
な量の導電性粒子４０を供給することができるので、遮
光などの画像弊害を防止することができる。

【００９１】ここで、本実施例において、ネガ化トナー
回収プロセス［Ｐ２′］で転写ローラー４に印加する電
圧を−５００Ｖに設定した理由を説明する。図９は感光
ドラム１に対して当接するローラーに印加する電圧に対
する感光ドラム１上の表面電位を模式的に表した図であ
る．図中（Ａ）はそのローラーとドラムの当接部に導電
性粒子が介在していない場合、（Ｂ）はそのローラーと
ドラムの当接部に導電性粒子が介在している場合であ
る。この図を見て解るように、（Ａ）では放電開始電圧
Ｖｔｈから直線的にドラム表面電位が大きくなる。これ
に対し、（Ｂ）では放電開始電圧より小さい値からドラ
ムに対して電荷注入を開始し、放電開始電圧Ｖｔｈのと
きに感光体表面電位はＶ０となる。

【００９２】これより、導電性粒子４０が付着している
転写ローラー４に対して放電開始電圧Ｖｔｈより大きな
電圧を印加すると、感光ドラム１上の表面電位が所定の
ドラム暗電位より高くなる恐れがある。そえゆえ、転写
ローラー４に対してはポジ性の粒子を吸着する事がで
き、且つ所定のドラム暗電位が得られる値として−５０
０Ｖを採用した。また、前記値より大きな値を取ると現
像スリーブ３ａより感光ドラム１に付着したポジ性の大
きな電荷を有するトナーを付着させやすくなり、好まし
くない。

【００９３】〈その他〉 １）現像手段３の構成について特に限定するものではな
い。

【００９４】２）像担持体１からトナー画像の転写を受
ける被転写部材は転写ドラム等の中間転写体であっても
よい。

【００９５】３）残留トナーネガ化プロセス［Ｐ１］に
おいて、像担持体に対する全面露光は実施例では静電潜
像を形成する露光手段８で行なわせたが、別に全面露光
器を具備させて行わせることもできる。

【００９６】４）また、実施例においては、残留トナー
ネガ化プロセス［Ｐ１］およびネガ化トナー回収プロセ
ス［Ｐ２］または［Ｐ２′］を、画像形成装置（プリン
ター）の動作シーケンスの非印字動作時である後回転時
に実行させたが、これに限られず、その他、前多回転
時、前回転時、連続プリントにおける紙間時等の非印字
動作時の少なくとも一部期間においてで実行させること
が出来る。

【００９７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、像
担持体の帯電手段が導電性粒子を用いた接触注入帯電手
段であり、またクリーナーレスシステムである画像形成
装置について、印字動作時と同様に非印字動作時におい
ても同様に帯電部材を像担持体に対してカウンター回転
させることによって転写後に像担持体上に残留するトナ
ーを摩擦帯電によってネガ化し、現像装置がネガ化した
トナーを容易に回収する条件を求め、これによって生産
コストをアップする事なしに、帯電部材にトナーが残留
する事を防ぐことによって帯電性を維持しつつ、より安
定したクリーナーレスシステムを構築することができ
た。

【００９８】さらに、帯電部材は像担持体に対してカウ
ンターで回転しているので、直接注入帯電の帯電性は像
担持体の周速と帯電部材の周速の比に依存するため、逆
方向と同じ周速比を得るには順方向では帯電部材の回転
数が逆方向の時に比べて大きくなる。よって、帯電部材
をカウンター方向に回転させる方が回転数の点で有利と
なり、帯電性を安定する事ができた。

【００９９】非印字動作時に前記直流電圧の絶対値｜Ｖ
ｄｃ｜の値を印字動作中よりも小さく設定する事で、現
像バイアス設定のみの切り替えによってＶｂａｃｋの値
を小さくしているので、Ｖｄを可変とする必要がない。
よって、Ｖｄ切り替え時に像担持体１周分相当の表面電
位が不安定である事は無く、確実にネガ化されたトナー
を現像装置に回収する事ができた。

【０１００】非印字動作時に｜Ｖｄ−Ｖｄｃ｜の値が印
字動作時よりも大きくなる状態を一定時間持続する際、
前記転写部材には印字動作時とは逆極性の電圧を印加す
ることで、Ｖｂａｃｋを大きくすることによって現像装
置より像担持体に過剰に供給された導電性粒子を転写部
材に付着回収させることができる。その結果、導電性粒
子が帯電部材に過剰に付着し、帯電部材上に担持する事
が出来ずに帯電部下流に吐出される事を防止する事がで
きた。

【０１０１】前記帯電部材に印加する電圧がＤＣ成分の
みとする事によって、画像形成装置本体の電気系回路を
簡易にすることができる。更に、ＡＣ電圧＋ＤＣ電圧の
放電による帯電機構で生じる少量のオゾン生成物を更に
減少させる事ができた。

【０１０２】前記帯電部材は弾性発泡体であることで、
被帯電体と接触帯電部材との当接部にの導電性粒子を確
実に担持する事が出来、前記像担持体に対して良好な接
触帯電が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第1の実施例における画像形成装置の概略構
成模型図

【図２】 現像部において、感光ドラム面の画像部と非
画像部に対してトナー及び導電性粒子が飛翔する様子を
模式的に表わした図

【図３】 制御タイミングチャート図

【図４】 残留トナーネガ化プロセスにおいて感光ドラ
ム上のポジトナーをネガ化する様子を模式的に表わした
図

【図５】 このプロセスにおける電位関係図

【図６】 ネガ化トナー回収プロセスにおいて、帯電ロ
ーラーによってネガ化されたトナーが現像スリーブによ
って回収される様子を模式的に表わした図

【図７】 このプロセスにおける感光ドラムの表面電位
と現像スリーブの電位の関係を模式的に表わした図

【図８】 第２の実施例における画像形成装置の制御タ
イミングチャート図

【図９】 ローラーと感光ドラムの当接部に導電性粒子
が介在している場合と、していない場合の、ローラーに
印加する電圧に対する感光ドラム上の表面電位の関係を
模式的に表わした図

【図１０】 従来例の画像形成装置の概略構成模型図

【図１１】 帯電ローラーに対する導電性粒子供給手段
の説明図

【符号の説明】

１・・感光ドラム、２・・帯電ローラー、３ａ・・現像
ローラー、３ｂ・・現像ブレード、４・・転写ローラ
ー、５ａ・・クリーニングブレード、５ｂ・・スクイシ
ート、７・・トナー容器、８ａ・・露光手段、８ｂ・・
折り返し反射部材、９・・定着手段、１０・・現像剤攪
拌部材、１１〜１３・・電源、４０・・・導電性粒子、
５０・・導電性粒子供給手段、Ｐ・・被転写部材（記録
媒体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０７ Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０７Ｂ ２Ｈ２００ 21/00 ３７０ ５０７Ｌ 9/08 １０１ (72)発明者 大羽 浩幸 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 吉田 雅弘 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 清水 康史 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） 2H005 AA02 AA08 DA07 DA09 FA06 2H027 ED03 ED07 ED09 ED24 EF11 2H073 AA00 BA02 BA04 BA09 BA13 BA23 CA14 2H076 CA13 CA19 2H077 AC16 AD06 AD13 AD23 AD35 AD36 AE03 BA03 EA16 GA00 2H200 FA00 FA07 FA08 FA16 GA44 GA54 GA57 GB37 HA03 HA21 HA28 HB12 HB17 HB23 HB45 HB48 JA02 JA29 LA19 LB02 LB08 MA03 MA08 MA14 NA02 PA02 PA10

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも、感光層を有する像担持体
   と、導電性粒子を介在させて前記像担持体に当接する事
   によって当接部を形成し、前記像担持体に対してカウン
   ターで回転し、所定の電位に帯電させる帯電部材と、前
   記像担持体の帯電面に静電潜像を形成する露光手段と、
   前記像担持体に対向するように配置され、現像剤を担持
   し、前記静電潜像をトナー像として可視化する現像剤担
   持体と、前記像担持体上に当接し、像担持体上に形成さ
   れたトナー像を被転写部材に転写させる転写部材を有す
   る画像形成装置において、 前記現像剤は該現像剤中に前記導電性粒子を含み、 前記現像剤担持体はトナー像を被転写部材に転写させた
   のちに前記像担持体上に残留する現像剤を回収し、 前記帯電部材はトナー像を被転写部材に転写させたのち
   に前記像担持体上に残留する前記導電性粒子を回収し、 画像形成装置の非印字動作時において、．前記像担持
   体に対し全面露光し、その間記現像剤担持体に対しては
   電圧を印加せず、．前記全面露光を停止した後に、前
   記現像剤担持体に印加する直流電圧をＶｄｃ、前記像担
   持体の暗電位をＶｄとした時、 ｜Ｖｄ−Ｖｄｃ｜ の値が印字動作時よりも大きくなる状態を一定時間持続
   する、２つのステップを備える事を特徴とする画像形成
   装置。
2. 【請求項２】 非印字動作時に前記直流電圧の絶対値｜
   Ｖｄｃ｜の値を印字動作中よりも小さく設定する事を特
   徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 非印字動作時に｜Ｖｄ−Ｖｄｃ｜の値が
   印字動作時よりも大きくなる状態を一定時間持続する
   際、前記転写部材には印字動作時とは逆極性の電圧を印
   加することを特徴とする請求項１または２に記載の画像
   形成装置。
4. 【請求項４】 前記帯電部材に対する印加電圧は直流成
   分のみである事を特徴とする請求項１から３の何れか１
   つに記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記帯電部材は弾性発泡体であることを
   特徴とする請求項１から４の何れか１つに記載の画像形
   成装置。
6. 【請求項６】 前記現像剤は少なくとも結着樹脂及び磁
   性体を有するトナーを含有する磁性現像剤を有すること
   を特徴とする請求項１から５の何れか１つに記載の画像
   形成装置。
7. 【請求項７】 前記像担持体に対する全面露光が、前記
   露光手段でなされることを特徴とする請求項１から６の
   何れか１つに記載の画像形成装置。