JPH05173400A

JPH05173400A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH05173400A
Application number: JP3344928A
Authority: JP
Inventors: Toru Ishihara; 徹石原; Katsuyuki Ito; 克之伊藤
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1991-12-26
Filing date: 1991-12-26
Publication date: 1993-07-13
Anticipated expiration: 2013-06-11
Also published as: JP2763436B2

Abstract

(57)【要約】【目的】帯電ローラ上にトナーが付着するのを抑制し、
像担持体に安定した表面電位を形成して高画質の印字を
行う。【構成】像担持体の表面が帯電ローラ２によって一様か
つ均一に帯電され、帯電された感光体ドラム１の表面は
露光されて静電潜像が形成される。該静電潜像は、現像
ローラ４によって現像剤が付着されて現像される。感光
体ドラム１に付着した現像剤は転写ローラ５によって転
写材６に転写させられる。上記現像ローラ４は、電源２
ｂに接続されていて現像バイアスが付与され、画像部に
現像剤を付着させ非画像部に残留する現像剤を回収す
る。また、上記帯電ローラ２は、導電シャフト２ａと帯
電ローラ２の表面間の電気抵抗が１０⁴〜１０⁹Ω・ｃ
ｍ ²となるような材料で形成される。そして、上記帯電
ローラ２の最外周部分が少なくともシリコーンを含む材
料で形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像形成装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真プリンタのように電子写
真方式を利用した画像形成装置においては、一般に像担
持体、すなわち感光体ドラムの表面を一様かつ均一に帯
電する帯電工程、該感光体ドラムに静電潜像を書き込む
潜像形成工程、乾式の現像剤、すなわちトナーによって
上記静電潜像を現像する現像工程、上記感光体ドラム上
のトナーを転写材に転写する転写工程、該転写材上のト
ナーを定着する定着工程、及び上記転写工程後に感光体
ドラム上に残留したトナーを清掃するクリーニング工程
によって画像を形成するようになっている。また、上記
転写工程が終了した後で次の帯電工程が開始する前に、
感光体ドラムに残像が形成されるのを防止するため除電
工程を設けているものもある。そして、上記帯電工程及
び転写工程においては、一般にコロナ放電によって帯電
及び転写が行われる。

【０００３】ところが、該コロナ放電を用いると、オゾ
ンなどの有害物質が発生してしまう。このため、フィル
タなどによって有害物質を補集するようにしているが、
長時間フィルタを使用すると補集効率が低下したり、フ
ィルタを交換する必要がある。そこで、ローラ方式転写
（電子通信学会論文誌 '77/4 Vol.J60-C N0.4 P213-8参
照) によってオゾンが発生しないようにしたオゾンフリ
ープロセスが提案されている。

【０００４】上記ローラ方式転写においては、現像によ
って感光体ドラムの表面に形成されたトナー像に転写材
を重ね、その上から転写ローラを押し当て、該転写ロー
ラにトナーと逆極性の電圧を印加するようにしている。
これによって、上記転写材とトナー像の上層部間の空隙
に電界が発生し、該電界の静電気力によってトナーが転
写材に転写される。また、ローラ方式転写と同様の原理
で帯電を行うようにしたものも提供されている。

【０００５】また、クリーニング工程を省略したクリー
ニングレスプロセスが提供されている（Japan Hard-Cop
y '89 論文集 P143-6 参照）。該クリーニングレスプロ
セスにおいては、露光によって感光体ドラム上の表面電
位が減衰した部分にトナーが反転現像によって付着させ
られ、同時に、未露光部分に残留して薄く付着している
トナーは現像装置に回収される。すなわち、感光体ドラ
ム上に残留したトナーは帯電工程で帯電させられるが、
帯電された感光体ドラムの表面電位と現像バイアスとの
差により、トナーが静電気力で現像装置に吸引されてし
まう。

【０００６】上記クリーニングレスプロセスを利用する
と、画像形成装置を小型化することが可能であるととも
に、残留したトナーを現像工程で回収することができる
ので、トナーを廃棄する必要がなく、極めて効率良くト
ナーを使用することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の画像形成装置においては、オゾンフリープロセスの
場合、残留したトナーをクリーニングブレードによって
回収する方式を採っており、回収したトナーを処理する
必要がある。また、クリーニングレスプロセスの場合、
帯電工程及び転写工程でコロナ放電を行う方式を採って
おり、オゾンなどの有害物質が発生してしまう。したが
って、発生した有害物質をフィルタによって補集してい
るが、補集効率は画像形成装置の使用時間が増加すると
ともに徐々に低下してしまうだけでなく、フィルタを交
換するための保守・管理が必要となり作業が煩わしくな
る。

【０００８】そこで、両プロセスを組み合わせることが
考えられるが、以下の理由で困難である。すなわち、オ
ゾンフリープロセスとクリーニングレスプロセスを組み
合わせたプロセスでは、転写後に残留したトナーが付着
したままの状態で感光体ドラムが帯電ローラと接触する
ことになる。そして、この時、トナーは感光体ドラムか
ら帯電ローラへ極めて容易に移行し、現像ローラ上に形
成されたトナー薄層のように帯電ローラに付着してしま
う。

【０００９】このような状態においても、電子写真プロ
セスの設定によって高画質の印字を行うことはできる
が、この場合、帯電ローラへの供給電圧が感光体ドラム
の誘電層と帯電ローラ上のトナー層に分配されてしま
う。このように、帯電ローラにトナーが付着すると、感
光体ドラムの表面電位が低下してしまい、極端な場合は
非画像部に現像が行われてしまう。トナーの付着量が少
量である場合は、現像バイアスなどとバランスをとるこ
とによって高画質の印字を行うことは可能であるが、こ
の場合でも連続運転によって徐々に付着量が増加すると
帯電が不安定になる。

【００１０】したがって、オゾンフリープロセスとクリ
ーニングレスプロセスを組み合わせたプロセスにおいて
は、感光体ドラムの表面電位を安定させるため、帯電ロ
ーラ上にトナーが付着しないようにする必要があり、付
着した場合でも微量にすることが必要である。本発明
は、上記従来の画像形成装置の問題点を解決して、帯電
ローラ上にトナーが付着するのを抑制し、像担持体に安
定した表面電位を形成することができ、高画質の印字を
行うことができる画像形成装置を提供することを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明の画
像形成装置においては、像担持体と、該像担持体の表面
を一様かつ均一に帯電する帯電ローラと、帯電された像
担持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成装置と、静
電潜像に現像剤を付着させて現像する現像装置と、上記
現像剤を転写材に転写させる転写装置とを有している。

【００１２】上記現像装置は、電源に接続されていて、
転写装置による転写工程が終了した後に上記像担持体の
非画像部に残留する現像剤を回収するための現像バイア
スを付与する。また、上記帯電ローラは、最外周部分が
少なくともシリコーンを含む材料で形成され、導電シャ
フトと帯電ローラの表面間の電気抵抗は１０⁴〜１０ ⁹
Ω・ｃｍ²とされる。

【００１３】

【作用】本発明によれば、上記のように像担持体の表面
が帯電ローラによって一様かつ均一に帯電され、帯電さ
れた像担持体の表面は潜像形成装置によって露光され、
静電潜像が形成される。該静電潜像は、現像装置によっ
て現像剤が付着されて現像される。像担持体に付着した
現像剤は転写装置によって転写材に転写させられる。

【００１４】上記現像装置は、電源に接続されていて現
像バイアスが付与され、画像部に現像剤を付着させると
ともに、転写装置による転写工程が終了した後に上記像
担持体の非画像部に残留する現像剤を回収する。また、
上記帯電ローラは、導電シャフトと帯電ローラの表面間
の電気抵抗が１０⁴〜１０⁹Ω・ｃｍ²となるような材
料で形成される。そして、上記帯電ローラの最外周部分
が少なくともシリコーンを含む材料で形成されるため、
転写工程が終了した後に上記像担持体の非画像部に残留
した現像剤が帯電ローラに付着することがなくなる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１は本発明の画像形成装置の
概略図である。図において、１は矢印Ａ方向に回転する
感光体ドラムである。本実施例では、負極性のＯＰＣ
（有機感光体）を用いており、誘電層の誘電率を ε_P＝３．５ε₀（ε₀＝８．８５５×１０^-12Ｃ／Ｖ
ｍ：真空の誘電率）とし、厚さをｄ_P＝２０μｍとしている。２は導電性ゴムローラから成る帯電ローラ
であり、感光体ドラム１に所定の圧力で接し、従動す
る。上記帯電ローラ２は、従動によって回転させなくて
もギヤなどで動力を受けるようにしてもよい。

【００１６】電気抵抗は１０⁰〜１０⁹Ω程度のものが
使用可能であるが、感光体ドラム１にピンホールなどが
発生した時、大電流が流れるのを防止するためには下限
値を１０⁴Ω程度にするのが好ましく、また、電気抵抗
が高すぎると感光体ドラム１の表面電位が低下しやす
く、しかも製造上の安定性も得難くなるので上限値を１
０⁹Ω程度にするのが好ましい。

【００１７】ここでいう電気抵抗は、帯電ローラ２の表
面の感光体ドラム１との接触部分（ニップ幅×長手方向
長さの部分）と導電シャフト２ａ間の電気抵抗を言う。
該電気抵抗は帯電ローラ２の表面積を考慮してΩ・ｃｍ
²の単位を用いた場合も１０ ⁴〜１０⁹Ω・ｃｍ²とさ
れる。２ｂは上記導電シャフト２ａに電圧を供給するた
めの電源である。

【００１８】３は感光体ドラム１に静電潜像を書き込む
潜像形成装置である。本実施例ではＬＥＤアレイを用い
ているが、ほかにレーザビーム走査装置、液晶シャッタ
アレイ等を用いることもできる。４はトナー担持体とな
る現像ローラであり、所定の圧力で感光体ドラム１に接
触し、矢印Ｂ方向に回転する。

【００１９】上記現像ローラ４の電気抵抗は１０⁰〜１
０⁹Ω程度とされるが、本実施例では電気抵抗が１０⁶
Ωの導電性ゴムローラを用いている。図示しない手段に
よって数十μｍに薄層化された現像ローラ４上の現像剤
すなわちトナーは、現像ローラ４の回転に伴って、感光
体ドラム１との接触部分である現像領域に入り、現像が
行われる。トナーは感光体ドラム１の帯電極性と同極性
の電荷を有し、反転現像が行われる。４ｂは導電シャフ
ト４ａに電圧を供給するための電源であり、該電源４ｂ
によって感光体ドラム１の画像部の電位と非画像部の電
位の中間の電位が現像バイアスとして現像ローラ４に付
与されるようになっている。

【００２０】また、５は転写ローラであり、図示しない
手段によって矢印Ｃ方向に搬送させられる転写材６上に
感光体ドラム１上のトナー像を転移させる。該転写ロー
ラ５は、所定の圧力で感光体ドラム１に接触し、従動す
る構造になっている。転写手段は実質的にその性能が満
足される他の方法を用いてもよい。本実施例で用いた転
写ローラ５の電気抵抗は、帯電ローラ２の場合と同様に
定義され、転写ローラ５の表面の感光体ドラム１との接
触部分と導電シャフト５ａ間の電気抵抗を言い、１０⁰
〜１０⁹Ω程度のものとするが、この場合は１０⁸Ωの
ものを用いている。

【００２１】トナー像が転写された転写材６は感光体ド
ラム１から分離され、図示しない定着装置に導入され、
定着が完了した後に印刷物として装置外に排出される。
５ｂは導電シャフト５ａに電圧を供給する電源である。
転写工程が終了した後に感光体ドラム１上に残留したト
ナーは、感光体ドラム１の矢印Ａ方向の回転によって帯
電ローラ２と接触するが、帯電工程では感光体ドラム１
に付着したままであり、感光体ドラム１の回転によって
現像領域に達する。

【００２２】この段階において、潜像形成装置３によっ
て静電潜像の書込みが行われた画像部領域に残留したト
ナーは、感光体ドラム１に付着したままでその上から更
に現像が行われる。一方、非画像部領域に残留したトナ
ーは主に静電気力、すなわちクーロン力で現像ローラ４
によって回収される。次に、帯電ローラ２の製造方法及
び印字試験を行った結果について説明する。〔実施例１〕径がφ６ｍｍの金属製の導電シャフト２ａ
を芯金とし、シリコーンゴムの生ガム（東レダウコーニ
ングシリコーン（株）製ＳＨ８４１Ｕ）を１００重量
部、カーボンブラック（電化（株）製デンカブラック）
を１０重量部、及び加硫剤（東レダウコーニングシリコ
ーン（株）製ＲＣ−４）を０．７重量部、３本ロールで
混練したものをゴムストックとし、１次加硫を１７０°
Ｃ，２００ｋｇｆ／ｃｍ ²，１２分の条件で、２次加硫
を２００°Ｃ，１０時間の条件で行う。その後、研磨し
て径がφ１２ｍｍ、ゴム弾性層の長さが２３０ｍｍ、Ｊ
ＩＳＡ硬度が３５°、電気抵抗が５×１０⁵Ω・ｃｍ²
の帯電ローラ２を得る。

【００２３】該帯電ローラ２を用いて、５％のデューテ
ィでＡ４版の用紙１万枚に対して連続印字を行った。ま
た、トナーはスチレン−アクリル共重合系のものを用い
た。連続印字後の帯電ローラ２にトナーは実質的に付着
せず、この時の感光体ドラム１の表面電位の低下は初期
値と比較して２％であった。スコロトロン帯電器を使用
した画像形成装置との比較実験から、表面電位の低下は
感光体ドラム１を繰り返し使用したことに起因するもの
であり、帯電ローラ２へのトナーの付着に起因するもの
ではないことが確かめられる。

【００２４】また、非画像部のべた黒現像やバックグラ
ウンドのかぶりの発生もなく、連続印字後も高画質の印
字を行うことができる。〔実施例２〕径がφ６ｍｍの金属製の導電シャフト２ａ
を芯金とし、シリコーンゴムと熱可塑性ウレタンポリマ
ーのＩＰＮ型アロイのペレット（ペトラークシステム社
製ＲｉｍｐｌａｓｔＰＴＵＡ１０２）を１００重量部
熱溶融し、これにカーボンブラック（電化（株）製デン
カブラック）を８重量部加えて混練したものをゴムスト
ックとし、それを冷却する。その後研磨を行い、径がφ
１２ｍｍ、ゴム弾性層の長さが２３０ｍｍ、ＪＩＳＡ硬
度が４０°、電気抵抗が５×１０⁵Ω・ｃｍ²の帯電ロ
ーラ２を得る。これを用いて実施例１と同様の連続印字
を行ったところ、帯電ローラ２へのトナーの付着はな
く、感光体ドラム１の表面電位の低下も初期値と比較し
て２％以下であった。

【００２５】また、非画像部へのべた黒現像やバックグ
ラウンドのかぶりは発生せず、高画質の印字を行うこと
ができる。〔実施例３〕径がφ６ｍｍの金属製の導電シャフト２ａ
を芯金とし、液状ポリブタジエンゴム（出光石油化学
（株）製ＰＩＰ−Ｈ）を１００重量部、メチレンジイソ
シアネート（住友バイエルウレタン（株）製ディスモジ
ュールＷ）を１２重量部、ジブチルスズジラウレート
（共同薬品（株）製）を０．０５重量部、及びカーボン
ブラック（電化（株）製デンカブラック）を１２重量部
混合したものをゴムストックとし、加硫を１２０°Ｃ，
２００ｋｇｆ／ｃｍ²，１時間の条件で行って硬化さ
せ、次に７０°Ｃで１５時間の後養生を行う。そして、
研磨した後、シリコーン（信越シリコーン（株）製ＳＥ
ＰＡ−ＣＯＡＴＨ）をスプレー噴射によって吹き付け
る。これによって、径がφ１２ｍｍ、ゴム弾性層の長さ
が２３０ｍｍ、ＪＩＳＡ硬度が４０°、電気抵抗が５×
１０⁵Ω・ｃｍ²で、下層がウレタンゴムから成り、シ
リコーンコート（厚さ１０μｍ）から成る２層構造の帯
電ローラ２を得る。これを用いて実施例１と同様の連続
印字を行ったところ、帯電ローラ２へのトナーの付着は
認められず、感光体ドラム１の表面電位の低下も初期値
と比較して２％以下であった。

【００２６】また、非画像部へのべた黒現像やバックグ
ラウンドのかぶりは発生せず、高画質の印字を行うこと
ができる。〔比較例１〕径がφ６ｍｍの金属製の導電シャフト２ａ
を芯金とし、液状ポリブタジエンゴム（出光石油化学
（株）製ＰＩＰ−Ｈ）を１００重量部、メチレンジイソ
シアネート（住友バイエルウレタン（株）製ディスモジ
ュールＷ）を１２重量部、ジブチルスズジラウレート
（共同薬品（株）製）を０．０５重量部、及びカーボン
ブラック（電化（株）製デンカブラック）を１２重量部
混合したものをゴムストックとし、加硫を１２０°Ｃ，
２００ｋｇｆ／ｃｍ²，１時間の条件で行い、硬化さ
せ、次に７０°Ｃで１５時間の後養生を行う。そして、
研磨をした後、径がφ１２ｍｍ、ゴム弾性層の長さが２
３０ｍｍ、ＪＩＳＡ硬度が４０°、電気抵抗が５×１０
⁵Ω・ｃｍ²のウレタンゴム製の帯電ローラ２を得る。〔比較例２〕次に、上記比較例１の帯電ローラ２をコー
ティング溶液によってディップコートしたものを作製す
る。コーティング溶液には、可溶性ナイロン（東レ
（株）製ＣＭ−８０００）をメタノールで溶解し、ポリ
マー濃度を１０ｗｔ％としたものを用いる。上記ディッ
プコートを行った後、風燥して厚さが１０μｍのコート
層を得る。この場合、ＪＩＳＡ硬度は４０°、電気抵抗
は５×１０⁵Ω・ｃｍ²である。

【００２７】次に、比較例１，２の帯電ローラ２を用い
て実施例１と同様の連続印字を行ったところ、比較例１
の帯電ローラ２ではＡ４版の用紙約２００枚の印字を行
った時点で、比較例２の帯電ローラ２ではＡ４版の用紙
約５００枚の印字を行った時点で、非画像部に帯電ロー
ラ２の周期のべた黒画像及びバックグラウンドのかぶり
が発生した。この時、帯電ローラ２には１０〜２０μｍ
の厚さのトナー層が、規制ブレードによって現像ローラ
４上に形成されたトナー薄層のように形成されていた。
また、帯電後の感光体ドラム１の表面電位は初期値と比
較して約３０％低下していた。

【００２８】この場合、電源２ｂの電圧の絶対値を上昇
させて行くと、非画像部におけるべた黒画像及びバック
グラウンドのかぶりは徐々に目立たなくなり、最終的に
は正常な印字を行うようになる。このことから、帯電ロ
ーラ２にトナーが著しく付着すると、電源２ｂの電圧が
感光体ドラム１と帯電ローラ２上のトナー層に分配さ
れ、感光体ドラム１の表面電位が低下し、その結果、非
画像部にトナーが付着してしまう。

【００２９】すなわち、上記実施例１〜３において説明
したような結果が実質的に生ずるためには、帯電ローラ
２へのトナーの付着がないか、又は極めて微量であるこ
とが必要になる。図２はブレード方式のクリーニング装
置を備えた場合の画像形成装置の概略図である。

【００３０】図に示すように、従来の画像形成装置のよ
うに感光体ドラム１に対向させてブレード方式のクリー
ニング装置１１を設けている場合は、感光体ドラム１の
表面に残留したトナーはクリーニング装置１１によって
除去される。したがって、実施例１〜３及び比較例１，
２のいずれの場合も帯電ローラ２にトナーの付着はな
く、Ａ４版の用紙１万枚の連続印字を行っても良好な印
字結果を得ることができる。

【００３１】一方、本発明のように、転写工程が終了し
た後、帯電工程が開始する前にクリーニング工程を有し
ないオゾンフリープロセスとクリーニングレスプロセス
を組み合わせた画像形成装置であって、帯電ローラ２を
用いる場合は、該帯電ローラ２の表面の材料は通常のク
リーニング装置１１を有する画像形成装置に適用可能な
ものよりも限定され、表面すなわち帯電ローラ２の最外
周部分をシリコーンを含有する材料で形成することが必
要となる。この場合、実施例１のようにシリコーンゴム
を使用しても、実施例２のようにポリマーアロイを使用
しても、また、実施例３のように多層構造の最外層をシ
リコーンコートで形成してもよい。いずれの場合も、シ
リコーンが有する良好な離型性がトナーの付着を防止し
ていると考えられる。

【００３２】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形すること
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。

【００３３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、現像装置は、電源に接続されていて現像バイアス
が付与され、転写装置による転写工程が終了した後に上
記像担持体の非画像部に残留する現像剤を回収する。ま
た、上記帯電ローラは、導電シャフトと帯電ローラの表
面間の電気抵抗が１０⁴〜１０⁹Ω・ｃｍ²となるよう
な材料で形成される。そして、上記帯電ローラの最外周
部分を少なくともシリコーンを含む材料で形成する。

【００３４】したがって、転写工程が終了した後に上記
像担持体の非画像部に残留した現像剤が帯電ローラに付
着することがなくなり、像担持体の表面電位を安定した
状態にすることができ、高画質の印字を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の概略図である。

【図２】ブレード方式のクリーニング装置を備えた場合
の画像形成装置の概略図である。

【符号の説明】

１感光体ドラム（像担持体）２帯電ローラ２ａ導電シャフト２ｂ電源３潜像形成装置４現像ローラ（現像装置）５転写ローラ（転写装置）６転写材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）像担持体と、（ｂ）該像担持体の
表面を一様かつ均一に帯電する帯電ローラと、（ｃ）帯
電された像担持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成
装置と、（ｄ）静電潜像に現像剤を付着させて現像する
現像装置と、（ｅ）上記現像剤を転写材に転写させる転
写装置とを有しており、（ｆ）上記現像装置は、転写装
置による転写工程が終了した後に上記像担持体の非画像
部に残留する現像剤を回収するための現像バイアスを付
与し、（ｇ）上記帯電ローラは、最外周部分が少なくと
もシリコーンを含む材料で形成され、導電シャフトと帯
電ローラの表面間の電気抵抗を１０⁴〜１０⁹Ω・ｃｍ
²としたことを特徴とする画像形成装置。