JPH07281508A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】画像形成装置において、感光ドラム上の転写残
トナーの除去性能を損なうことなく小型化、高速化を図
る。 【構成】画像形成ユニット１ｃの感光ドラム１１を均一
に帯電する帯電部材として回転ブラシ１２を使用し、感
光ドラム１１上に形成された静電潜像を現像するトナー
として重合法によって生成されたトナーを用いる。転写
後に感光ドラム１１上に残った転写残トナーを、回転ブ
ラシ１２で除去し、回収機構１７によって回収する。重
合法によるトナーは転写効率が高いので、転写残トナー
が少なく回収機構１７を簡略化が可能である。また、回
転ブラシ１２は、感光ドラム１１に接触する回数が多い
ので、転写残トナーをよく除去する。そして、回転ブラ
シ１２が、帯電部材とクリーニング装置とを兼ねるの
で、専用のクリーニング装置を設ける必要がない。クリ
ーニングブレードがないので高速化が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、レーザビーム
プリンタ等の画像形成装置、特に電子写真方式を利用し
た画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機、レーザビームプリンタ等の電子
写真方式を利用した画像形成装置では、一連の画像形成
プロセス、すなわち、帯電、露光、現像、転写、クリー
ニングそして定着の各画像形成プロセスを介して、紙等
の転写材上に画像を形成するのが一般的である。

【０００３】上述のクリーニングプロセスにおいては、
感光体表面に付着している残留物が除去される。感光体
表面には、帯電、露光、現像の各画像形成プロセスによ
ってトナー像（可視像）が形成され、このトナー像は、
次の転写プロセスで、感光体表面から転写材上に転写さ
れる。このとき一部のトナーが転写材に転写されずに転
写残トナーとして感光体表面に残留する。感光体表面に
現像されたトナーは、感光体とトナーとの微小な接触面
に作用する付着力によって感光体表面に強く付着してい
る。したがって、転写時に、感光体表面のトナーを１０
０％の転写率で転写材上に転写するのは困難であり、感
光体表面に残量物として転写残トナーが発生するのは不
可避である。さらに、感光体上の残留物としては、転写
残トナーの他に、現像剤中に含有されている外添剤や、
転写材が紙である場合の紙粉等もある。これら転写残ト
ナーをはじめとする残留物を、そのまま放置しておく
と、帯電不良、露光不良等が発生して、高品位な画像を
形成する妨げとなる。これら残留物を感光体表面から除
去して回収するのが上述のクリーニングプロセスを行う
クリーニング装置である。

【０００４】クリーニング装置としては、比較的簡単な
構成で、良好なクリーニング性能を発揮するものとし
て、クリーニングブレード（以下単に「ブレード」とい
う。）を使用したものが広く利用されている。このもの
は、感光体表面にブレードを当接させて、機械的に感光
体表面から残留物を掻き落とし、掻き落とした残留物を
回収容器に順次溜めるものである。

【０００５】なお、従来、静電潜像の現像に供されるト
ナーとしては、一般に、粉砕法によって製造されたもの
が多く用いられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、粉砕法
によるトナーを使用すると、クリーニング装置の回収容
器が大きくなりがちであった。すなわち、粉砕法による
一般的なトナーは、トナー表面の帯電電荷分布に大きく
関与する粒子の形状が不均一であり、また総帯電量に大
きく影響する粒径のばらつきが大きい。このため、局所
的に大きな付着力が発生しがちで、粉砕法のトナーの転
写効率を９０％程度以上に向上させることが難しい。し
たがって、クリーニング装置のブレードで掻き落とすべ
き感光体上の転写残トナーが多くなり、転写残トナーを
主とする残留物を回収するための回収容器の大きさがあ
る程度必要となる。このことが画像形成装置全体を小型
化する上で障害となっていた。

【０００７】転写残トナーを少なくして、回収容器を小
さくする方策の一つとして、懸濁重合法により得たトナ
ーの利用が考えられる。

【０００８】この懸濁重合法においては、重合性単量体
及び着色剤、さらに必要に応じて重合開始剤、架橋剤、
荷電制御剤、その他の添加剤を均一に溶解または分散せ
しめて単量体組成物とした後、この単量体組成物を、分
散安定剤を含有する連続相（例えば、水相）中に適当な
攪拌機を用いて分散し、同時に重合反応を行わせ、所望
の粒径を有するトナー粒子を得るものである。

【０００９】また、その他の製法として、乳化重合、沈
殿重合、分散重合、ソープフリー乳化重合及びシード重
合法により得たトナーを用いてもよい。

【００１０】このようにして得た重合トナーは、形状が
ほぼ均一で、粒径のばらつきも少ないため、粉砕トナー
と異なり、局所的に付着力が大きくなることがなく、転
写効率を高めて転写残トナーを低減することができる。
したがって、回収容器の大きさを小さくすることが可能
である。

【００１１】ところが、重合トナーは、転写残トナーが
少なくはなるものの、この感光体上の転写残トナーをブ
レードによって感光体表面から良好に除去するのが難し
く、クリーニング後においても、転写残トナーが感光体
表面に残ってしまう。これは、トナーの表面形状が均一
なために、ブレード、感光体、トナー相互での転がり性
が高く、ブレードによる掻き取りが十分に行われないか
らである。もっとも、感光体表面に対するブレードの当
接圧を高くして、機械的な掻き取り作用を増せば、転写
残トナーをある程度良好に除去することは可能である。
しかし、こうすると、トナーの感光体表面への融着や、
感光体自身の損傷のおそれがあり、感光体の高耐久化、
画像形成スピードの高速化が困難であるといった問題が
発生する。かといって、ブレードを用いないクリーニン
グ方法、例えば、クリーニング装置としてファーブラシ
を使用したものを装着すると、クリーニング装置の機構
が大型で、複雑となり、小型化、メンテナンスフリー等
の時代の要請に逆行しかねない。

【００１２】そこで、本発明は、大型化を伴うことな
く、高耐久化、高速度化を実現するようにした画像形成
装置を提供することを目的とするものである。

【００１３】この目的を達成するためのさらに具体的な
目的は、第１にトナーの転写効率を向上させること、第
２に感光体表面の残留物を除去する際の除去性能を向上
させること、第３に残留物の除去を帯電部材によって行
い、独立したクリーニング装置を積極的に省略すること
等である。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述事情に鑑
みてなされたものであって、感光体に接触させた帯電部
材に電圧を印加して前記感光体を帯電処理する接触帯電
手段と、帯電された前記感光体表面を露光して静電潜像
を形成する露光手段と、前記静電潜像に現像剤中のトナ
ーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、前記感
光体上のトナー像を転写材上に転写する転写手段とを備
えた画像形成装置において、前記現像手段によって前記
静電潜像に付着されるトナーとして、重合法によって生
成されたトナーを使用し、前記帯電部材を回転自在に配
設するとともに、回転しながら前記感光体に接触する該
帯電部材によって、転写後の前記感光体表面に付着して
いる残留物を除去することを特徴とする。

【００１５】この場合、前記帯電部材が、前記感光体か
ら除去した残留物を回収するための回収機構を有するよ
うにしてもよく、また、前記帯電部材が、ブラシ状の部
材であってもよい。

【００１６】また、前記感光体が、前記帯電部材と接触
する面に、電荷注入層を有してもよい。

【００１７】さらに、画像形成装置は、前記感光体と、
接触帯電手段と、露光手段と、現像手段と、転写手段と
を有する画像形成ユニットを転写材の搬送方向に沿って
複数個配置し、搬送手段によって前記各画像形成ユニッ
トに転写材を順次搬送するとともに、該転写材に対し、
各画像形成ユニットにおいてそれぞれ色の異なるトナー
像を順次転写するものであってもよい。

【００１８】この場合、前記画像形成ユニットの少なく
とも一つに、プロセスカートリッジを用いるようにして
もよい。

【００１９】加えて、除去した残留物の回収を、前記現
像手段により行うことができる。

【００２０】このとき、前記現像手段が、接触現像法を
行う現像ローラを有し、該現像ローラによる現像剤の搬
送方向が前記感光体の移動方向と逆方向であるようにす
ることができる。

【００２１】

【作用】以上構成に基づき、重合法によって生成したト
ナーを使用することにより、感光体上のトナー像を転写
材上に転写する際の転写効率が向上して、転写後に感光
体上に残る転写残トナーが少なくなる。また感光体に接
触する帯電部材によって感光体上の転写残トナーを主と
する残留物を除去することにより、残留物を除去するた
めの専用のクリーニング装置等を省略することができ
る。さらに帯電部材が回転することにより、感光体表面
との接触回数が増加されるので、残留物の除去性能が向
上する。

【００２２】帯電部材が除去した残留物を回収する回収
機構は、上述のように、重合法によるトナーを用いるこ
とで転写効率が向上して、残留物が少なくなるので、小
型化することができる。

【００２３】帯電部材がブラシ状のときは、例えばロー
ラ状やフィルム状の場合と比較して、残留物の除去に供
する部分の表面積、すなわち掻き取った残留物を吸着す
るための表面積を大きく確保することができるので、多
くの残留物を除去することができる。さらに表面積が大
きいことに基づき、感光体表面との接触による摩擦熱の
放熱性や感光体表面の帯電の均一性に優れる。

【００２４】感光体表面に電荷注入層を有するときは、
帯電部材に印加する電圧を低くすることができる。

【００２５】画像形成装置が複数の画像形成ユニットを
有するものである場合は、上述のクリーニング装置等の
省略を、各画像形成ユニットについて実現することがで
きるので、多くの省スペースが可能である。

【００２６】感光体の移動方向と現像ローラによる現像
剤の搬送方向を逆方向にするときは、例えば現像ローラ
の磁気ブラシを利用して感光体上の残留物を除去する場
合には、感光体に対する磁気ブラシの接触回数が増える
ので、除去性能が向上する。

【００２７】

【実施例】以下、図面に沿って、本発明の実施例につい
て説明する。 〈実施例１〉図１に、画像形成装置の一例として、電子
写真方式のフルカラー画像形成装置の概略構成を示す。

【００２８】まず、同図を参照して、この画像形成装置
全体の構成と動作の概略を説明する。画像形成装置は、
転写材Ｐの搬送方向（矢印Ｋ２方向）上流側から順に一
列に配置した４個の画像形成ユニット１Ｃ、１Ｍ、１
Ｙ、１Ｂｋを備えている。これら画像形成ユニット１
Ｃ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｂｋでは、それぞれ単色のシアン
（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック
（Ｂｋ）の４色のトナー像（画像）が形成される。これ
ら４色のトナー像は、搬送ベルト（搬送手段）２が担持
搬送する転写材Ｐに転写される。搬送ベルト２は、４個
の画像形成ユニット１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｂｋの下方に
配置され、画像形成対象となる転写材Ｐを担持しながら
矢印Ｋ２方向に搬送する。記録材Ｐは、搬送ベルト２に
よって、まず、画像形成ユニット１Ｃに搬送され、ここ
でその表面にシアンのトナー像が転写される。さらに、
画像形成ユニット１Ｍ、１Ｙ、１Ｂｋに順次搬送され、
そこでそれぞれマゼンタ、イエロー、ブラック色の各ト
ナー像が順に転写される。４色のトナー像が転写された
転写材Ｐは、搬送ベルト２によって、最下流側の画像形
成ユニット１Ｂｋのさらに下流側に配置された定着器
（定着装置）３に搬送され、ここで４色のトナー像が定
着される。定着後の転写材Ｐは、装置本体外部に排出さ
れ、画像形成が終了する。

【００２９】次に、図２の拡大断面図を参照して、画像
形成ユニット１Ｃの構成と動作の概略を説明する。な
お、他の画像形成ユニット１Ｍ、１Ｙ、１Ｂｋの構成及
び動作は、画像形成ユニット１Ｃのそれとほぼ同様であ
るので、これらの説明は省略する。

【００３０】画像形成ユニット１Ｃは、フレーム１０に
よって、矢印Ｒ１１方向に回転自在に支持されたドラム
状の感光体（以下「感光ドラム」という。）１１を有す
る。感光ドラム１１の周囲には、感光ドラム１１の回転
方向に沿って順に、帯電手段１２、露光手段１３、現像
手段１４、転写手段１５そして拡散部材１６が配置さ
れ、また帯電手段１２の上方には、残留物の回収機構１
７が配設されている。

【００３１】感光ドラム１１は、例えばアルミニウム製
のドラム基体の表面を、マイナス極性の帯電特性を有す
るＯＰＣ（有機感光体）等の感光層によって被覆したも
のである。感光ドラム１１は、不図示の駆動手段によっ
て矢印Ｒ１１方向に所定のプロセススピードで回転駆動
される。

【００３２】帯電手段１２としての回転ブラシ（帯電部
材）は、感光ドラム１１の上方に配置されており、感光
ドラム１１表面に接触しながら矢印Ｒ１２方向に回転す
る。回転ブラシ１２には、電源１２Ａによって帯電電圧
が印加され、これによって感光ドラム１１表面を所定の
極性、所定の電位に均一に帯電する。なお、回転ブラシ
１２については後に詳述する。

【００３３】露光手段１３としては、３００ｄｐｉのＬ
ＥＤヘッド１３ａを用い、マイナス極性に帯電されて矢
印Ｒ１１方向に回転する感光ドラム１１表面を露光す
る。これにより感光ドラム１１表面には、ＬＥＤヘッド
１３ａによって照射を受けた部分のマイナス電荷が除去
されて静電潜像が形成される。

【００３４】現像手段１４による現像には、トナーとキ
ャリヤとを含む二成分現像剤が使用される。現像手段１
４は、感光ドラム１１上の静電潜像にトナーを付着させ
る現像スリーブ１４ａと、トナーを収納するトナー容器
１４ｂとを備えている。現像に供されるトナーは重合法
によって生成された体積平均粒径８μｍのマイナス帯電
性を有するものであり、現像は、非接触二成分現像法を
用いた反転現像が行われ、これにより静電潜像にトナー
が付着されてトナー像が形成される。

【００３５】二成分現像剤を用いる場合、トナーに対す
る電荷の付与は、混合されたキャリヤとの接触による摩
擦帯電を利用している。このため、トナーの表面形状が
不均一であると、局所的に大きな電荷を持つ部分がで
き、感光ドラム１１との接触点において大きな付着力を
生じ転写効率の低下を招くと考えられる。重合法により
得られるトナーの表面形状は均一であり、このような形
状は、摩擦帯電により付与される電荷の局所的な偏在を
防ぐには好ましいものである。ここで、図３（ａ）、
（ｂ）に、感光ドラム１１表面に付着されたトナーが、
重合法による重合トナーである場合（ａ）と、粉砕法に
よる粉砕トナーである場合（ｂ）の、帯電電荷分布の概
念図を示す。これらの図から明らかなように、重合トナ
ーは、粒子が球形に近いため、表面の帯電が均一化され
ている。

【００３６】また、トナー表面を均一に帯電させるため
には、キャリヤとの接触がトナー表面の全体にわたって
一様であることが必要である。そのためには、トナーと
キャリヤとの混合時にトナー相互が凝集することなく、
ばらばらに攪拌された状態で一様に表面に接触し帯電さ
れるのが理想的である。これを実現するためには、現像
剤の凝集性、帯電極性、総帯電量等の制御を行う適切な
外添剤の選択が必要である。図４に、重合法によるトナ
ーと粉砕法によるトナーとに、同一の添加剤を外添した
場合の、その重量当りの添加率（％）とそのときの転写
効率（％）との対応関係を示す。添加剤としては、酸化
チタンを主とする外添剤を用いた。この結果が示すよう
に、表面形状が均一な重合法によるトナーの場合であっ
ても、適切な外添剤を選択し、均一な帯電を得ることに
よって初めて、転写効率を向上させることが可能であ
る。本実施例と同じ構成で、次に説明する転写を、従来
の粉砕法によるトナーを用いた現像剤によって行った場
合の転写効率が９０％前後であるのに対して、重合法に
よるトナーを用いた現像剤の転写効率は、９５％以上に
達し、感光ドラム１１上の残留物の量もわずかなものと
することができる。

【００３７】転写装置１５は、感光ドラム１１の下方に
配置された転写ローラ１５ａと、この転写ローラ１５ａ
に転写バイアスを印加する電源（不図示）とを有する。
転写ローラ１５ａに、感光ドラム１１上のトナーと逆極
性の電荷を付与することにより、感光ドラム１１と転写
ローラ１５ａとの間の転写部を転写材Ｐが通過する際
に、感光ドラム１１上のトナー像を転写材Ｐ表面に転写
させる。

【００３８】拡散部材１６は、感光ドラム１１表面に接
触するブラシ状の部材によって構成されている。拡散部
材１６は、交番電界を印加したり、または接地したりし
て、感光ドラム１１上の残存電荷を除去する。これによ
り、トナー像転写時に転写材Ｐ上に転写されずに感光ド
ラム１１表面に残った転写残トナーを主とする残留物を
感光ドラム１１表面に平均的に拡散させる。

【００３９】感光ドラム１１表面の残留物は、前述の回
転ブラシ１２によって行う。つまり、回転ブラシ１２
は、１つの部材で、感光ドラム１１に対する帯電と、感
光ドラム１１表面の残留物の除去とを行う。感光ドラム
上の残留物は、上述の拡散部材１６により感光ドラム１
１上で均された後に、回転ブラシ１２に吸着される。吸
着された残留物は、回収機構１７によって回転ブラシ１
２から取り除かれる。回収機構１７は、回収ローラ１７
ａとウェブ１７ｂとを有し、回収ローラ１７ａによって
回転ブラシ１２から回収された残留物は、ウェブ供給ロ
ーラ１７ｃから供給されて巻取りローラ１７ｄに巻取ら
れるウェブ１７ｂが回収ローラ１７ａ表面を摺擦するこ
とによって回収ローラ１７ａ上から除去される。回収ロ
ーラ１７ａには、残留物の回収を助長するために、電源
１７Ａによって電圧が印加されている。

【００４０】つづいて、帯電部材及びクリーニング部材
として兼用される回転ブラシ１２について詳述する。回
転ブラシ１２は、円柱状の基体１２ａと、この基体１２
ａに密度１８００００Ｆ／ｉｎｃｈ² で植毛した、抵抗
値１０⁶ Ω・cm、太さ３００Ｄ／５０Ｆの中抵抗レーヨ
ン糸からなる毛状体１２ｂとを有する。回転ブラシ１２
をはじめとし、一般に、ブラシを用いて感光ドラム１１
の帯電を行う場合、感光ドラム１１上の傷等に電界が集
中しておこる放電、いわゆるピンホール・リークを防
ぎ、かつ均一な帯電を得るために、毛状体１２ｂに用い
る繊維の抵抗としては、１０⁴ 〜１０⁷ Ω程度が好まし
い。

【００４１】また、回転ブラシ１２の回転速度は、速す
ぎると感光ドラム１１表面と毛状体１２ｂとの接触回数
の増加による発熱、トナーの感光ドラム１１表面への融
着、そして感光ドラム１１及び回転ブラシ１２それぞれ
の耐久性の問題がある。反対に、遅すぎると、帯電の不
均一、クリーニング不良の問題がある。このため、感光
ドラム１１の回転速度の１．５〜１０倍の範囲に設定す
るのが好ましい。本実施例においては、回転ブラシ１２
は、感光ドラム１１の回転速度の３倍の回転速度で、感
光ドラム１１の回転方向（矢印Ｒ１１）と同方向（矢印
Ｒ１２方向）に、したがって、感光ドラム１１表面とこ
れに接触する毛状体１２ｂとが逆方向に移動するよう
に、回転させている。

【００４２】回転ブラシ１２には、−１．２ｋＶの電圧
を印加し、感光ドラム１１の表面電位として、−６００
Ｖの電位を均一に得ることができた。また、回転ブラシ
１２に、交番電界に直流成分を重畳した電界を印加して
も同様の効果が得られ、均一帯電を得るのに効果的であ
る。

【００４３】本実施例における、感光ドラム１１上の残
留物のクリーニングは、感光ドラム１１に回転ブラシ１
２の毛状体１２ｂが接触して残留物を打突することによ
る機械的な掻き取り効果を利用している。感光ドラム１
１上の残留物は、主に転写残トナーであり、その帯電極
性は、転写、分離時の電界ならびに、剥離放電の影響を
受けて、マイナス極性から、プラス極性に反転してい
る。回転ブラシ１２の毛状体１２ｂが打突することで、
感光ドラム１１表面から剥がれてクラウド状になった残
留物は、マイナス極性の電圧が印加されている回転ブラ
シ１２の毛状体１２ｂの表面に静電的に吸着されクリー
ニングが行われる。掻き取った残留物の飛散防止と、吸
着された残留物の毛状体１２ｂからの回収の両立を図る
ため、毛状体１２ｂに用いる繊維は、静電吸着性と離形
性とを合わせ持つことが好ましい。このため、本実施例
において用いた繊維１２ｂ₁ には、図５の縦断面図に示
すように、先端を除いた表面にテフロンによる絶縁層１
２ｂ₂ を設けたものを用いた。

【００４４】クリーニング後の回転ブラシ１２に吸着さ
れた残留物は、回収ローラ１７ａに当接して回収された
後に、ウェブ１７ｂにより掻き取られる。回収ローラ１
７ａには、体積抵抗１０⁹ Ω・cmの発泡ウレタンからな
るスポンジローラを用い、回転ブラシ１２に印加された
電圧より−３００Ｖ上乗せされた電圧が印加され、回転
ブラシ１２に吸着された残留物の回収を容易にしてい
る。

【００４５】また、帯電部材としては、感光ドラム１１
との接触回数を増加させるために回転するものであれば
よく、ローラ状の部材、エンドレスフィルム状の部材を
用いても、回転ブラシ１２とほぼ同様の効果が得られる
が、接触による摩擦熱の放熱性、帯電の均一性、クリー
ニング時の掻き取った残留物の吸着のためにある程度の
表面が必要なことから、本実施例で説明したようなブラ
シ状の回転ブラシ１２の使用が好適である。

【００４６】上述の構成において、回転ブラシ１２に、
帯電と同時にクリーニングを行わせた場合、及びクリー
ニングのみを行わせるシーケンスを設けた場合のそれぞ
れの場合で画像の出力を行ったところ、いずれの場合に
おいても帯電の不均一もしくはクリーニング不良による
画像劣化は見られず、従来と遜色ない出力画像が得られ
た。

【００４７】以上説明したように、均一な表面形状をも
つ重合法により生成されたトナーを含む現像剤を用いる
ことにより、転写効率を向上させて、転写残トナーを主
とする感光ドラム１１上の残留物を減少させることがで
きた。また、回転させた帯電部材（回転ブラシ１２）を
用いてクリーニングを行うことにより、感光ドラム１１
表面との接触回数を増やすことができるので、均一な形
状をもつゆえに転がり性が大きくて従来の簡便安価なブ
レードによる掻き取り作用では除去が難しいとされてい
た重合法によるトナーを、効率良くクリーニングするこ
とができ、しかも、回収される残留物の絶対量が少ない
ため、ウェブ１７ｂ等の簡易でコンパクトな回収機構１
７でも、十分、高速度化、高耐久化へ対応できるように
なった。 〈実施例２〉実施例２においては、使用した感光ドラム
と帯電部材以外は前述の実施例１と同じ構成をとるた
め、その構成については詳しい説明を略する。

【００４８】図６に示すように、本実施例における感光
ドラム１１は、アクリル樹脂中に酸化スズを分散させた
電荷注入層１１ａを表層に持つ、マイナス帯電特性の有
機感光体を用いたものを感光ドラム１１として使用し
た。電荷注入層１１ａを表層にもつことで、帯電部材２
０に印加された電界により直接電荷の付与が行われ、感
光ドラム１１の帯電を行うことが可能である。それと同
時に、感光ドラム１１の保護層として使用できるため、
高耐久性を得ることにもなる。また、転写時におけるト
ナー像の感光ドラム１１からの離型性、及びクリーニン
グ時の感光ドラム１１上の残留物の離型性を向上させ
て、転写効率及びクリーニング性を向上させる目的で、
電荷注入層１１ａにテフロンのように表面エネルギーを
低下させうる物質を分散させることも望ましい。本実施
例においては、帯電部材としての回転ブラシ２０に−７
００Ｖの電圧を印加し、感光ドラム１１の表面電位とし
て、印加電圧と同じ−７００Ｖの電位を得た。

【００４９】帯電部材としての回転ブラシ２０は、磁性
体を分散させた平均粒径５０μｍの導電性樹脂キャリヤ
２０ａと、平均粒径３０μｍの絶縁性磁性キャリヤ２０
ｂとを用い、ブラシの軸部分に内蔵された、周方向にＮ
極とＳ極とを交互に有する磁石２０ｃにより磁気ブラシ
を形成している。この際、磁石２０ｃが矢印Ｒ２０方向
に回転することにより、導電性の穂２１を持つ回転ブラ
シ２０が形成される。図７は磁気ブラシの穂２１の拡大
図を示す。この回転ブラシ２０を帯電部材として用い
る。なお、本実施例においては、導電性樹脂キャリヤ２
０ａとして、１０⁶ Ωの抵抗値のものを用いたが、ピン
ホール・リーク等の問題から、導電性樹脂キャリヤ２０
ａの抵抗としては１０⁴ 〜１０⁷ Ω程度が好ましい。ま
た、本実施例のように、磁気ブラシを用い、高速で感光
ドラム１１表面と接触させる場合には、磁気ブラシを形
成しているキャリヤが感光ドラム１１表面に付着するこ
とで画像の品位を落とすことがある。このため、簡易な
構成を採用する場合には、現像手段１４（図２参照）に
おいて用いられている二成分現像剤に使用されるキャリ
ヤを、そのまま回転ブラシ２０に用いるキャリヤとして
流用することが望ましい。

【００５０】本実施例における、感光ドラム１１上の残
留物のクリーニングは、感光ドラム１１に回転ブラシ２
０の磁気ブラシの穂２１が接触し残留物を打突すること
による機械的な掻き取り効果を利用している。感光ドラ
ム１１上の残留物は、主に転写残留トナーであり、その
帯電極性は、転写、分離時の電界ならびに、剥離放電の
影響を受けて、マイナス極性からプラス極性に反転して
いる。磁気ブラシの穂２１が打突することで、感光ドラ
ム１１表面から剥がれてクラウド状になった残留物は、
マイナス極性の電圧が印加されている回転ブラシ２０の
磁気ブラシの穂２１の表面に静電的に吸着されクリーニ
ングが行われる。また、磁性体を含むトナーを用いた現
像剤を使用することで、磁気的な吸着作用を利用し回収
効率を向上させることも効果的である。

【００５１】クリーニング後の回転ブラシ２０に吸着さ
れた残留物は、図２に示す実施例１の場合とほぼ同様
に、回収ローラ１７ａに当接して回収された後、ウェブ
１７ｂにより掻き取られる。回収ローラ１７ａには、体
積抵抗１０⁹ Ω・cmのシリコンゴム・ローラを用い、回
転ブラシ２０に印加された電圧より−１５０Ｖ上乗せさ
れた電圧が印加され、磁気ブラシに吸着された残留物の
回収を容易にしている。

【００５２】上述の構成において、帯電と同時にクリー
ニングを行わせた場合、及びクリーニングのみを行わせ
るシーケンスを設けた場合のそれぞれの場合で画像の出
力を行ったところ、いずれの場合においても帯電の不均
一もしくはクリーニング不良による画像劣化は見られ
ず、従来と遜色ない出力画像が得られた。

【００５３】上述構成においては、感光ドラム１１が表
層に電荷注入層１１ａを持つため、低電圧で感光ドラム
１１の帯電が行える。このため、従来の高電圧の印加に
よる放電を利用した帯電方法とは異なり、オゾン等の発
生による感光ドラム１１の損傷、人体への影響が軽減さ
れるとともに、高圧回路を設ける必要がなくなり、さら
に画像形成装置の小型化、低価格化が図れる。また、放
電を利用した帯電法ではないため、放電による、感光体
の損傷、残留物の帯電電荷量、極性の変化の影響による
残留物と感光ドラム１１間の付着力増大が小さい。この
ため、実施例１に比べ、回転ブラシ２０に印加される電
圧が低く、磁気ブラシの穂２１の静電吸着力の小さな本
実施例においても、同様な回収効率が得ることができて
いると考えられる。

【００５４】以上説明したように、均一な表面形状をも
つ重合法により生成されたトナーを含む現像剤を用いる
ことにより、転写効率を向上させて、転写残トナーを主
とする感光ドラム１１上の残留物を減少させることがで
きた。また、回転させた帯電部材（回転ブラシ２０）を
用いてクリーニングを行うことにより、感光ドラム１１
表面との接触回数を増やすことができるので、均一な形
状をもつゆえに転がり性が大きくて従来の簡便安価なブ
レードによる掻き取り作用では除去が難しいとされてい
た重合法によるトナーを、効率良くクリーニングするこ
とができ、しかも、回収される残留物の絶対量が少ない
ため、ウェブ１７ｂ等の簡易でコンパクトな回収機構１
７でも、十分、高速度化、高耐久化へ対応できるように
なった。 〈実施例３〉図８に、実施例３としての電子写真方式の
プリンタの概略図を示す。このプリンタは、画像形成ユ
ニット３１において形成された画像を、搬送ベルト３２
によって搬送された転写材Ｐが転写部を通過する際に転
写材Ｐ上に転写し、さらに定着器３３によって定着する
ことで画像形成を行うものである。

【００５５】図９は、画像形成ユニット３１の概略図で
ある。以下に、該画像形成ユニット３１における画像形
成のプロセスを簡単に説明する。

【００５６】矢印Ｒ５１方向に回転する感光ドラム５１
は、その表面に当接されて−１．５ｋＶの電圧が印加さ
れた回転ブラシ５２（矢印Ｒ５２方向に回転する。）に
より−６５０Ｖに均一に帯電される。感光ドラム５１内
に設けられた露光手段たるＬＥＤヘッド５３により感光
ドラム１内側から光が照射されて静電潜像が形成され、
現像装置５４による現像が行われ、トナーによってトナ
ー像（可視像）が形成される。形成されたトナー像は、
転写材Ｐの通過の際に、電圧が印加された転写ローラ５
５が裏面から当接することにより転写材Ｐ表面に転写さ
れる。

【００５７】トナー像転写後の感光ドラム５１上の残留
物は、拡散部材５６により均された後に、回転ブラシ５
２によって吸着される。吸着された残留物の一部は、ブ
ラシの穂長の規制板５４ａとの接触の際に掻き落とさ
れ、ホッパー５４ｂに流れ込み、新しい現像剤と混合さ
れ、再利用される。残りの大部分の残留物は、画像形成
後に感光ドラム５１上に戻され、現像装置５４において
回収され、再利用される。

【００５８】以下に、詳しい説明をする。

【００５９】本実施例における帯電部材としての回転ブ
ラシ５２は、使用したキャリヤが、磁性体を分散させた
平均粒径３０μｍの導電性樹脂キャリヤであること以外
は、実施例２において用いた磁気ブラシと全く同じもの
であるため、詳しい説明は略する。磁気ブラシに用いる
キャリヤの抵抗は、先の実施例でも述べた通り、ピンホ
ール・リーク等の問題から１０⁴ 〜１０⁷ Ω程度が好ま
しい。また、簡易な構成を採用する場合には、現像装置
５４において用いられている二成分現像剤に使用された
キャリヤを、そのまま回転ブラシ５２に用いるキャリヤ
として流用することが望ましい。

【００６０】露光手段として感光ドラム５１の内部に、
３００ｄｐｉで配置されたＬＥＤヘッド５３を配置し、
感光ドラム５１内側から露光を行うことで潜像を形成し
た。

【００６１】また、本実施例における感光ドラム５１に
は、透明な基板にマイナス帯電特性の有機感光体からな
る感光層を塗布した上、さらにアクリル樹脂中にテフロ
ンを分散させた保護層を持たせたものを用いた。感光層
の上に、さらに保護層を設けることで、高耐久性を得る
とともに、高画質を安定して得ることができる。また、
テフロンのように表面エネルギーを低下させる物質が分
散されていることで、感光ドラム５１表面の離型性が向
上し、転写効率の向上、並びにクリーニングの容易化、
吸着された残留物を感光ドラム５１上に戻して現像部で
回収する際の回収効率の向上が図れる。

【００６２】現像剤には、重合法により生成された体積
平均粒径６μｍのマイナス帯電特性のトナーを含有する
もの用い、接触二成分現像法により、反転現像にて画像
形成を行った。

【００６３】現像装置５４の動作を図１０により説明す
る。現像装置５４は、現像ローラ５４ｃを備えている。
現像ローラ５４ｃ上には、二成分現像剤による磁気ブラ
シが感光ドラム５１表面に当接するように形成されてい
る。現像ローラ５４ｃは、感光ドラム５１の回転方向
（矢印Ｒ５１方向）と同方向の矢印Ｒ５４方向に回転
し、したがって感光ドラム５１表面の移動方向と現像剤
の搬送方向とが逆方向になる。この現像ローラ５４ｃに
は、−４５０Ｖの現像バイアスが印加され現像が行われ
る。このとき、感光ドラム５１の基板は接地され、非画
像部（暗部）電位は−６５０Ｖ、画像部（明部）電位は
−２００Ｖである。現像後の現像ローラ５４ｃに残った
二成分現像剤は、剥ぎ取りブレード５４ｄによって掻き
落とされ、ホッパー５４ｂ中に流れ込む。回収された現
像剤は、ホッパー５４ｂ内において、新しい現像剤と攪
拌、混合され、さらなる現像に供される。

【００６４】本実施例における、感光ドラム５１上の残
留物のクリーニングは、感光ドラム５１に回転ブラシ５
２の磁気ブラシの穂が接触し、残留物を打突することに
よる機械的な掻き取り効果を利用している。感光体上の
残留物の大部分は、転写、分離時の電界ならびに、剥離
放電の影響を受けて、マイナス極性からプラス極性に反
転している。このため、感光ドラム５１から掻き取られ
て残留物は、マイナス極性の電圧が印加されている回転
ブラシ５２の磁気ブラシの穂の表面に静電的に吸着され
クリーニングが行われる。また、磁性体を含むトナーを
用いた現像剤を使用することで、磁気的な吸着作用を利
用し回収効率を向上させることも効果的である。

【００６５】クリーニング後の、回転ブラシ５２に付着
した残留物の回収は、以下のようにして行われる。残留
物が付着した磁気ブラシは、ブラシの穂長の規制板５４
ａと接触し、残留物の一部が掻き落とされる。これは、
磁気ブラシの先端部の残留物を掻き落とすことで、感光
ドラム５１との接触の際のブラシの汚れによる不均一帯
電を防止するとともに、クリーニングの際の残留物の磁
気ブラシへの吸着量に余裕を持たせるためであって、主
たる回収の工程ではなく、残留物の大半は、磁気ブラシ
に吸着されたままである。この工程で、回収された残留
物は、ホッパー５４ｂに流れ込み、新しい現像剤と混合
され再利用される。

【００６６】回転ブラシ５２に電圧を印加する電源に
は、供給電流量を検知するセンサが備わっており、図１
１に示すように、磁気ブラシの汚れによって供給電流量
が、設定値の９０％を下回った際の画像形成終了時に
（Ｓ１、Ｓ２）、回収シーケンス、すなわち回収モード
ＯＮ（Ｓ３）、回収バイアスＯＮ（Ｓ４）、ドラムモー
タ、ブラシモータＯＮ（Ｓ５）、現像モータＯＮ（Ｓ
６）にはいるように電源の制御設定がされている。な
お、同図のＳ２のＩ設定値は、設定値の９０％を示し、
供給電流量がこれよりも大きいときは、回収シーケンス
に入らないで、次回のプリント・スタンバイ状態を取
る。回収シーケンスにおいては、回転ブラシ５２には、
帯電時とは逆極性である２００Ｖの電圧を重畳させた、
ピーク間電圧が１．２ｋＶ、周波数が４ｋＨｚの回収バ
イアスが印加されるため、磁気ブラシに吸着されていた
残留物は、吸着力を失い、感光ドラム５１上に再び戻さ
れる。

【００６７】また、回収シーケンス時には、現像装置５
４において、現像ローラ５４ｃが、現像時と同様に、感
光ドラム５１の回転方向と同方向回転し、−４５０Ｖの
現像バイアスが印加されるように設定されている。感光
ドラム５１上に戻された残留物は、回転ブラシ５２にお
いて行われたように、現像ローラ５４ｃ上に形成されて
いる磁気ブラシによって掻き取られ現像装置５４内のホ
ッパー５４ｂに回収される。この工程により、残りの大
半の残留物の回収が行われる。回収された残留物は、ホ
ッパー５４ｂ内で新しい現像剤と攪拌、混合されて再利
用される。回収シーケンスは、回転ブラシ５２に供給さ
れる電流値が、設定値に回復するまで続けられる。

【００６８】上述の構成において、帯電と同時にクリー
ニングを行わせた場合、及びクリーニングのみを行わせ
るシーケンスを設けた場合のそれぞれの場合で画像の出
力を行ったところ、いずれの場合においても帯電の不均
一もしくはクリーニング不良による画像劣化は見られ
ず、従来と遜色ない出力画像が得られた。また、重合法
によるトナーを用いた現像剤を使用しているため、転写
効率は、９５％以上に達し、転写後の感光ドラム５１上
に残る残留物の絶対量も少ないため、残留物を回収し新
しい現像剤と混合して用いても、従来と遜色ない画像が
得られた。

【００６９】上述構成においては、クリーニング後の残
留物を、回転ブラシ５２に吸着さえたまま保持し、一定
量に達すると感光ドラム５１に戻して現像装置５４に回
収することで、再利用することできる。このため、残留
物の回収装置及び回収装置によって回収した残留物を溜
める回収容器の双方が不要となり、装置全体の小型化を
図ることができる。

【００７０】以上で説明の通り、均一な表面形状をもつ
重合法により生成されたトナーを用いた現像剤を用いる
ことにより、転写効率の向上をはかることができ、転写
残トナーを主とする感光ドラム５１上の残留物を減少さ
せることができた。また、回転させた帯電部材（回転ブ
ラシ５２）を用いてクリーニングを行うことで、感光ド
ラム５１表面との接触回数を増やすことができるので、
均一な形状を有するために転がり性が大きくて従来の簡
便安価なブレードによる掻き取り作用を利用したクリー
ニングの困難な重合法によるトナーを、効率良くクリー
ニングすることができ、しかも、回収される残留物の絶
対量が少ないため、回収した残留物を再利用して用いた
場合でも画像に遜色なく、簡易かつ小型なプリンタを得
ることができる。

【００７１】なお、以上の実施例においては、電子写真
式フルカラープリンタと、プリンタを例として説明を行
ったが、本発明はこれらに限定されるものではない。本
発明は、一般には電子写真式画像形成に関するものであ
り、かかる画像形成装置として、一色もしくは、多色の
電子写真複写装置、その他種々の画像形成装置に応用可
能である。また、本発明に係る画像形成装置の構成とし
ては、重合法によるトナーを使用し、かつ帯電部材によ
って感光体表面の残留物をクリーニングするものであれ
ば、前述の実施例にて説明したものに限らず、他の構成
の画像形成装置であってもよいのはもちろんである。

【００７２】上述の実施例１ないし実施例３において
は、感光ドラム１１、５１、回転ブラシ１２、５２等を
有する画像形成ユニットについて詳細に説明したが、本
発明は、画像形成ユニットに限らず、プロセスカートリ
ッジを画像形成装置本体に対して着脱自在に装着する方
式の画像形成装置に対しても適用することができる。な
お、この場合のプロセスカートリッジは、カートリッジ
容器に対して少なくとも感光ドラムと帯電部材（クリー
ニング装置を兼用したもの）を一体的に組み込んだもの
であれば足る。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
重合法によって生成したトナーを使用することにより、
感光体上のトナー像を転写材上に転写する際の転写効率
を向上させて、転写後に感光体上に残る転写残トナーを
少なくすることができる。また感光体に接触する帯電部
材によって感光体上の転写材トナーを主とする残留物を
除去することにより、残留物を除去するための専用のク
リーニング装置等を省略することができる。したがっ
て、残留物を除去するための回収機構を簡略化したり、
除去した残留物を溜める部材を小さくしたりすることが
できるので、上述のクリーニング装置の省略と相俟っ
て、画像形成装置全体を小型化することができる。さら
に帯電部材を回転させることにより、感光体表面との接
触回数を増加させて、残留物の除去性能を向上させるこ
とができる。

【００７４】帯電部材がブラシ状のときは、例えばロー
ラ状やフィルム状の場合と比較して、残留物の除去に供
する部分の表面積、すなわち掻き取った残留物を吸着す
るための表面積を大きく確保することができるので、多
くの残留物を効率よく除去することができ、残留物の除
去が不十分なために発生する帯電不良や露光不良を防止
して、良好な画像を形成することができる。さらにブラ
シ状の帯電部材の表面積が大きいことに基づき、感光体
表面との接触による摩擦熱の放熱性や感光体表面の帯電
の均一性を向上させることができ、このことによっても
画質の向上が図れる。

【００７５】感光体表面に電荷注入層を有するときは、
帯電部材に印加する電圧を低くすることができるので、
電圧を印加するための電源を小型化したり、帯電時に発
生するオゾンの量を低減したりすることができる。

【００７６】画像形成装置が複数の画像形成ユニットを
有するものである場合は、上述の回収機構の簡略化やク
リーニング装置の省略等を、各画像形成ユニットについ
て実現することができるので、装置全体としての小型化
の効果が大きい。

【００７７】感光体の移動方向と現像ローラによる現像
剤の搬送方向を逆方向にするときは、例えば現像ローラ
の磁気ブラシを利用して感光体上の残留物を除去する場
合には、感光体に対する磁気ブラシの接触回数を増加さ
せて、残留物の除去性能を向上させ、画質の向上を図る
ことができる。

【００７８】最後に、画像形成スピードの高速化の際の
障害となっていたクリーニング装置のクリーニングブレ
ードを使用することなく、簡単な構成で残留物をよく除
去することができるので、画像形成の高速度化が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の電子写真方式のフルカラー画像形成
装置の概略構成を示す縦断面図。

【図２】実施例１における画像形成ユニットの拡大縦断
面図。

【図３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ重合法、粉砕法によ
り生成されたトナー表面の帯電電荷分布示すの概念図。

【図４】重合法、粉砕法により生成されたトナーに、同
一の外添剤を添加した場合の添加率（外添率）と転写効
率（転写率）との関係を示す図。

【図５】実施例１の回転ブラシにおける毛状部の穂先の
縦断面図。

【図６】実施例２の回転ブラシによる磁気ブラシの構成
を示す縦断面図。

【図７】実施例２の回転ブラシによる磁気ブラシの穂の
拡大図。

【図８】実施例３の電子写真方式のプリンタの概略構成
を示す縦断面図。

【図９】実施例３における画像形成ユニットの拡大縦断
面図。

【図１０】実施例３における画像形成ユニットの現像装
置の拡大縦断面図。

【図１１】実施例３における磁気ブラシの汚れを除去す
るための回収シーケンスを示す図。

【符号の説明】

１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｂｋ、３１画像形成ユニット ２ 搬送手段（搬送ベルト） ３ 定着手段（定着器） １１、５１ 感光体（感光ドラム） １１ａ 電荷注入層 １２、５２ 接触帯電手段（帯電部材、回転ブラシ） １３、５３ 露光手段 １４、５４ 現像手段（現像装置） １４ａ、５４ｃ現像ローラ １５、５５ 転写手段（転写ローラ） １６、５６ 拡散部材 １７ 回収機構 １７ａ 回収ローラ １７ｂ ウェブ Ｐ 転写材

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０７ Ｂ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体に接触させた帯電部材に電圧を印
   加して前記感光体を帯電処理する接触帯電手段と、帯電
   された前記感光体表面を露光して静電潜像を形成する露
   光手段と、前記静電潜像に現像剤中のトナーを付着させ
   てトナー像を形成する現像手段と、前記感光体上のトナ
   ー像を転写材上に転写する転写手段とを備えた画像形成
   装置において、 前記現像手段によって前記静電潜像に付着されるトナー
   として、重合法によって生成されたトナーを使用し、 前記帯電部材を回転自在に配設するとともに、回転しな
   がら前記感光体に接触する該帯電部材によって、転写後
   の前記感光体表面に付着している残留物を除去する、 ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記帯電部材が、前記感光体から除去し
   た残留物を回収するための回収機構を有する、 ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記帯電部材が、ブラシ状の部材であ
   る、 ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像形
   成装置。
4. 【請求項４】 前記感光体が、前記帯電部材と接触する
   面に、電荷注入層を有する、 ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか記
   載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記感光体と、接触帯電手段と、露光手
   段と、現像手段と、転写手段とを有する画像形成ユニッ
   トを転写材の搬送方向に沿って複数個配置し、搬送手段
   によって前記各画像形成ユニットに転写材を順次搬送す
   るとともに、該転写材に対し、各画像形成ユニットにお
   いてそれぞれ色の異なるトナー像を順次転写する、 ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか記
   載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記画像形成ユニットの少なくとも一つ
   に、プロセスカートリッジを用いる、 ことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 除去した残留物の回収を、前記現像手段
   により行う、 ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
8. 【請求項８】 前記現像手段が、接触現像法を行う現像
   ローラを有し、該現像ローラによる現像剤の搬送方向が
   前記感光体の移動方向と逆方向である、 ことを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。