JPH1010938A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 転写手段と帯電手段との間には、半導電性フ
ィルム３８が、感光体１２の表面から所定距離ｔ（たと
えば０≦ｔ≦０．５mm）離れた位置に非接触状態で配置
される。画像形成動作中には、スイッチ４２は、電源４
０ｂを選択し、半導電性フィルム３８には、帯電極性と
逆極性の電圧（Ｖｆ）が与えられる。これにより半導電
性フィルム３８は、感光体１２に電気的に接触し、感光
体１２上の画像メモリが除去される。一方、非画像形成
動作中には、スイッチ４２によって、半導電性フィルム
３８には、帯電極性と同極性の電圧（Ｖｆｃ）が与えら
れる。これによって、半導電性フィルム３８に付着した
トナーが感光体１２に移行した後、回収される。 【効果】 感光体に対してストレスを与えないため、長
期間にわたって鮮明な画像が形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は画像形成装置に関し、
特にたとえば、電子写真方式を用いた複写機およびレー
ザプリンタ等に適用され、感光体上の残留トナーや残留
電荷による画像メモリ現象を除去し得る、画像形成装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】感光体上に残留した未転写トナーを感光
体から剥離させるクリーニング工程を省略し、現像工程
において、トナー現像と同時に感光体上の未転写トナー
を回収するシステムが提案されている（たとえば、Japa
n Hard Copy '89 論文集p143〜146)。すなわち、このシ
ステムとは、露光手段によって感光体の表面電位が減衰
した部分にトナーを反転現像で付着させるとともに、感
光体上の未転写トナーを感光体の表面電位と現像バイア
ス電圧の電位差を利用して、現像器（現像ローラ）側へ
静電的に吸引させるようにしたものである。このように
クリーニング工程を省略することによって、装置を小型
化でき、しかも従来廃棄処分していたトナーは再利用で
きる。

【０００３】しかしながら、クリーニング工程を省略し
たシステムにおいては、転写後の感光体に残留した未転
写トナーまたは転写後の感光体上の残留電位等の影響に
より、感光体１回転前（前プロセス）の画像がメモリと
して現れるといった新たな問題を招来していた。これに
対して、昭和６４年４月２４日に出願公開された特開昭
６４−２０５８７号公報（Ｇ０３Ｇ ２１／００）に開
示される従来技術は、導電性を有するブラシ（メモリ除
去部材）を転写手段の下流でかつ帯電手段の上流に感光
体に摺接するように配置し、感光体上に残留したトナー
パターンを攪乱して、メモリの発生を抑制するものであ
る。また、メモリ除去部材としてのブラシに、帯電電位
と逆極性の所定電圧を印加し、感光体上に残留したトナ
ーをブラシに電気的に吸着させることによって、残留ト
ナーを攪乱させる手段が、平成６年９月１６日に出願公
開された特開平６−２５８９２８号公報によって開示さ
れている。

【０００４】さらに、平成６年２月２５日に出願公開さ
れた特開平６−５１６７２号公報（Ｇ０３Ｇ ２１／０
０，Ｇ０３Ｇ １５／００，Ｇ０３Ｇ １５／０８）に
開示される従来技術では、上述のブラシに代えて、クリ
ーニングローラを感光体ドラムに接触するように配置
し、このクリーニングローラに所定のバイアス電圧を印
加して、感光体またはクリーニングローラ上に残留して
いるトナーを回収していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ブラシ
を用いた従来技術では、ブラシによる感光体に対するス
トレスが大きいため、感光体表面を損傷あるいは摩耗さ
せて、画像欠陥に至らしめるといった問題があった。さ
らには、長期間の使用に伴い、ブラシの毛倒れが発生し
たり、トナーがブラシに滞留して、メモリ除去部材とし
ての機能が低下するといった欠点もあった。

【０００６】これに対し、導電性（クリーニング）ロー
ラを用いた従来技術では、感光体表面への機械的ストレ
スも少なく、長期間の使用において、メモリ除去部材と
しての機能を十分に果たすことが可能であるが、導電性
ローラを駆動するための構成部材を多く必要とするた
め、装置が複雑化していた。それゆえに、この発明の主
たる目的は、安価にして画像メモリを除去でき、しかも
画像形成装置本来の性能を長期間維持できる、画像形成
装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、像坦持体、
像坦持体の表面を均一に第１極性で帯電する帯電手段、
帯電された像坦持体に静電潜像を形成する静電潜像形成
手段、静電潜像をトナー像に顕像化する現像手段、トナ
ー像を転写材に転写する転写手段、転写手段と帯電手段
との間において像坦持体の表面と非接触状態で配置され
た半導電性フィルム部材、および画像形成動作の第１期
間において半導電性フィルム部材に第１極性とは逆の第
２極性の第１所定電圧を印加する第１電圧印加手段を備
え、第１所定電圧を半導電性フィルム部材に印加するこ
とによって、半導電性フィルム部材が像坦持体と面接触
して像坦持体の残留電荷を減少する、画像形成装置であ
る。

【０００８】

【作用】転写後の像坦持体上に残留したトナーは、帯電
手段によって、像坦持体とともに、たとえば正帯電され
る。そして、第１電圧印加手段によって、半導電性フィ
ルム部材に対して、帯電（第１）極性と逆（第２）極性
の第１所定電圧が印加されると、半導電性フィルム部材
は像坦持体側へ引き寄せられ、半導電性フィルム部材
は、像坦持体の表面に電気的に面接触する。したがっ
て、像坦持体上の残留電位は、第１所定電圧によって中
和される。このとき、残留トナーの一部は、半導電性フ
ィルムに吸着する。

【０００９】半導電性フィルム部材に付着したトナー
は、半導電性フィルム部材に対して帯電極性と同極性の
第２所定電圧を印加することによって、像坦持体表面に
移行し、そして、現像ローラ（現像装置）に回収され
る。また、半導電性フィルム部材に複数のスリットを設
けたことによって、像坦持体の全面にわたって半導電性
フィルム部材を均一に接触できる。

【００１０】

【発明の効果】この発明によれば、半導電性フィルムを
像坦持体に非接触状態で配置したので、像坦持体に対し
て機械的なストレスを与えずに、像坦持体上の画像メモ
リを効果的に抑制できる。したがって、長期間にわたっ
て安定した画像が形成できる。この発明の上述の目的，
その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う
以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

【００１１】

【実施例】図１に示す実施例の画像形成装置１０は、像
担持体であり矢印方向に回転する感光体１２を含む。こ
の感光体１２は、たとえば正帯電性のＯＰＣ感光体をア
ルミからなる導電基体に塗布させたものである。感光体
１２の左側には、帯電器１４が配置され、この帯電器１
４によって、感光体１２が一様に正帯電される。

【００１２】感光体１２の右下方には、露光器１６が配
置され、露光器１６で形成された原稿光像が、ミラー１
８を介して、感光体１２に入射される。これにより、原
稿光像によって露光された感光体１２上に静電潜像が形
成される。また、感光体１２の下方には、現像ローラ２
０が感光体１２に接触するようにして配置される。現像
ローラ２０は、感光体１２に対して現像剤（トナー）を
供給するものであり、したがって現像ローラ２０が現像
剤供給手段を構成する。

【００１３】感光体１２に供給されるトナーは、収容室
２２に収容または貯留され、収容室２２内に設けられた
アジテータ２４および供給ローラ２６によって、現像剤
担持体としての現像ローラ２０にトナーが供給される。
また、この実施例では、現像ローラ２０の表面に弾性的
に接触するように、ブレード２８が配置され、このブレ
ード２８および供給ローラ２６によって、現像ローラ２
０の表面に厚みが規制されたトナー薄層が形成される。
なお、収容室２２には、たとえば着脱可能に取り付けら
れるカートリッジ３０によってトナーが補充される。ま
た、現像ローラ２０および供給ローラ２６には、図示し
ない高圧電源からの現像バイアス電圧が与えられる。

【００１４】感光体１２の上方には、転写器３２が配置
される。この転写器３２は、給紙器３４によって搬送さ
れた紙などの転写材にトナー像を静電吸着させる。そし
て、転写材上のトナーは、定着器３６によって、転写材
に固着される。このような画像形成装置１０において、
電子写真プロセスが、感光体１２の周囲において繰り返
される。すなわち、感光体１２は、たとえばスコロトロ
ン放電装置のような帯電器１４によって、たとえば１０
００Ｖ程度に均一にして正帯電される。そして、露光器
１６による原稿像の露光によって、感光体１２上に静電
潜像が形成される。この静電潜像は、図示しない高圧電
源からの現像バイアス電圧（たとえば＋４００Ｖ）を受
ける現像ローラ２０によってトナー現像される。現像ロ
ーラ２０上には、先に述べたように、ブレード２８およ
び供給ローラ２６によって、たとえば１０〜３０μの厚
さに規制されたトナー薄層が形成される。この薄層化さ
れたトナーは、ブレード２８および供給ローラ２６との
摩擦等によって、図２の特性図に示すように、正極性に
帯電される。

【００１５】感光体１２上に形成されたトナー像は、転
写器３２によって、転写材に転写される。このとき、転
写器３２には、現像バイアス電圧と逆極性（この実施例
では負極）の転写バイアス電圧が与えられる。そして、
転写材は、図示しない分離器によって感光体１２から剥
離され、定着器３６に搬送される。また、転写材に転写
されずに感光体１２上に残留した未転写トナーは、感光
体１２上に付着した状態で帯電器１４に導かれ、感光体
１２とともに再び一様な帯電（正帯電）が与えられる。

【００１６】感光体１２上に残留した未転写トナーは、
感光体１２および現像ローラ２０との間に形成される背
景電界によって、現像電界とは逆の方向に吸引される。
すなわち、感光体１２および現像ローラ２０はともに同
極性に帯電され、それぞれの電位絶対値は、図３に示す
ように、帯電電位＞現像バイアス電位＞露光電位の関係
となる。したがって、正帯電しているトナーは、図３に
おいて、常に下向きの方向の静電気力を受ける。これに
よって、感光体１２上に形成された静電潜像は、顕像化
されるとともに、感光体１２上の未転写トナーは、現像
トナーとは逆に感光体１２から現像ローラ２０へ移動す
る。

【００１７】しかしながら、トナー現像と同時に未転写
トナーを回収するシステムにおいては、感光体１２上に
残留した未転写トナーおよび潜像電位によって、前プロ
セスの画像がメモリとして表れるといった問題を招来す
る。すなわち、感光体１２上のトナー像を転写材に転写
した後の感光体１２上に、図４（Ａ）に示すように、潜
像電位が残留した状態で帯電を行なうと、図４（Ｂ）に
示すように、前プロセスにおいて、像露光が行われた部
分の帯電電位は、像露光が行われていない部分の帯電電
位よりも僅かに低下する。このように不均一に帯電され
た感光体１２が、露光器１６によって、像露光される
と、図４（Ｃ）に示すように、帯電電位が低下する部分
に画像メモリが発生する。

【００１８】画像メモリは、前プロセスの画像が残像と
して表れるポジメモリと、前プロセスの画像が次のプロ
セスの画像部（白地以外の部分）に白黒が反転して表れ
るネガメモリとに分類できる。一般に、ポジメモリは、
前プロセスで発生した未転写トナーが、次のプロセスの
現像行程で回収されずに現像後のトナー画像に残留した
場合や、感光体１２上に残留した静電潜像（潜像電位）
によって、感光体１２上の帯電電位が不均一となった場
合に発生する。一方、ネガメモリは、感光体１２上の未
転写トナーによって、露光量不足が発生して、現像電位
が不足した場合などに発生する。

【００１９】また、未転写トナーが原因で発生する画像
メモリは、未転写トナーの残留量に依存し、転写効率が
高いほど発生しないことがわかっている。ここで、転写
効率をパラメータとしたときの画像メモリの発生割合を
図５に示す。なお、図５において、強効果領域とは、画
像上で文字が認識できるほどに強く前プロセスの画像パ
ターンが表れる領域であり、弱効果領域とは、前プロセ
スの画像パターンが僅かに表れる領域をいう。図５から
わかるように、転写効率が低下した場合（ポジメモリで
３０％以下，ネガメモリで５０％以下）に、前プロセス
の画像パターンがはっきりと画像上に発生する（強効果
領域に達する）。

【００２０】未転写トナーによる画像メモリは、転写器
３２の最適化を図ることにより、その発生をある程度抑
制できるが、不均一な帯電電位によって発生した画像メ
モリなどは解消できず、ドットの広がりやドット間のカ
ブリ等の問題を生じていた。これに対して、図１に示す
実施例では、感光体１２の回転方向において、帯電器１
４の上流であり転写器３２の下流に、半導電性フィルム
３８を感光体１２に関連して配置する。半導電性フィル
ム３８は、この実施例では、ウレタンゴムにカーボンな
どの導電性物質を混入させたものであって、その厚みを
０．１〜０．２mm程度にして可撓性をもたせるように形
成される。

【００２１】なお、この実施例の導電性フィルム３８の
硬度は７０度〜９３度（ＪＩＳ Ａ）であり、表面抵抗
率は７×１０³ Ω（ＪＩＳ Ｋ６７２３）であり、引張
強さは３７０kg／cm² であり、伸び率は５４０％であ
り、引裂強さは１１０kg／cmである。半導電性フィルム
３８は、図６（Ａ）に示すように、感光体１２の表面か
ら所定距離（ｔ）離した位置に、非接触状態で配置され
る（たとえば０≦ｔ≦０．５mm）。また、この半導電性
フィルム３８には、極性の異なる電源４０ａおよび４０
ｂが、選択的に接続される。すなわち、半導電性フィル
ム３８と電源４０ａおよび４０ｂとの間には、スイッチ
４２が設けられ、スイッチ４２は、画像形成動作中に電
源４０ｂを選択する。一方、感光体１２の回転開始から
露光器１６が点灯するまでの期間および転写器３２によ
って転写材にトナー像が転写されてから感光体１２の回
転が停止するまでの期間、つまり画像形成動作を行なわ
ない非画像形成動作期間（第２期間）に、スイッチ４２
は電源４０ａを選択する。

【００２２】したがって、スイッチ４２が電源４０ｂを
選択する画像形成動作中には、半導電性フィルム３８に
は、帯電極性と逆極性（第２極性）のバイアス電圧（Ｖ
ｆ）が与えられる。これによって、半導電性フィルム３
８は、図６（Ｂ）に示すように、感光体１２に電気的に
引き寄せられて接触する。したがって、感光体１２上に
残留した潜像電位は、電源４０ｂからのバイアス電圧
（Ｖｆ）によって中和されて、図４（Ａ）に示した帯電
電位の凹凸は平滑化される。

【００２３】一方、スイッチ４２が電源４０ａを選択す
る期間には、半導電性フィルム３８には、帯電極性と同
極性（第１極性）のバイアス電圧（Ｖｆｃ）が印加され
る。これによって、半導電性フィルム３８の表面に付着
したトナーは、感光体１２に移行し、そして、感光体１
２に吸着したトナーは、現像行程と同時に、感光体１２
と現像ローラ２０との電位差（クリーニング電位）によ
って、現像ローラ２０に回収される。なお、半導電性フ
ィルム３８に印加されるバイアス電圧（Ｖｆ，Ｖｆｃ）
の絶対値は、感光体１２へのダメージやトナーへのスト
レスを十分に考慮したうえで設定される。

【００２４】さらに、この実施例では、図７および図８
に示すように、半導電性フィルム３８には、少なくとも
感光体１２との接触領域において、半導電性フィルム３
８をその幅方向へ分断する複数のスリット４４が所定ピ
ッチで形成される。スリット４４の感光体１２の変位方
向に対する傾斜角度αおよびスリット幅Ｗを、Ｌｃ＞Ｗ
・tan α（Ｌｃ：半導電性フィルム３８が感光体１２と
接触する感光体１２変位方向長さ）を充足するように設
定すれば、半導電性フィルム３８を感光体１２の全面に
わたって接触できて好ましい。また、スリット４４のピ
ッチ幅（Ｐｓ）は、Ｐｓ＞Ｗ（１＋Ｌｃ・cos α）とす
るのがよい。このように、半導電性フィルム３８にスリ
ット４４を設けることによって、感光体１２の全面にわ
たって半導電性フィルム３８を効果的に接触させること
ができる。

【００２５】ここで、半導電性フィルム３８に印加する
バイアス電圧（Ｖｆ）をパラメータとして、像露光が行
われた個所と像露光が行われなかった個所との帯電電位
差を図９に示す。この図から、半導電性フィルム３８に
帯電極性と逆極性のバイアス電圧（Ｖｆ）を印加するこ
とによって、感光体１２上の潜像電位は除去でき、しか
もバイアス電圧（Ｖｆ）は、絶対値で２００Ｖ以上であ
れば効果的に画像メモリを除去できることが予測でき
る。また、画像面積率（転写材面積に対する黒画像面積
が占める割合）を約４％に設定し、Ａ４用紙約４万枚の
プリント耐久試験を実施したところ、感光体１２の表面
に対するストレスは全く観察されなかった。

【００２６】このように、半導電性フィルム３８を感光
体１２に対して非接触状態で配置し、必要に応じて電気
的に面接触するようにしたので、感光体１２にストレス
を与えることなく、画像メモリを誘因する潜像電位や未
転写トナー等は除去できる。したがって、長期間にわた
って感光体１２上の画像メモリを抑制できるとともに、
画像形成装置１０本来の性能を維持できる。また、製造
コストを低減でき、しかもランニングコストを最小限に
できる。

【００２７】なお、上述の実施例では、正帯電性の感光
体１２による電子写真プロセスを実施しているが、負帯
電性の感光体１２にそれと同極性のトナーを用いた画像
形成装置においても、同様の効果を得ることができる。
また、各バイアス電位の絶対値は、使用する部品の電気
抵抗値等によって、その最適値は異なることはいうまで
もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す図解図である。

【図２】現像ローラ上に形成されたトナー薄層の帯電特
性を示すグラフである。

【図３】反転現像方式における帯電電位，現像バイアス
電位および露光電位の関係を示す図解図である。

【図４】画像メモリの発生を示すグラフであり、（Ａ）
は転写後における感光体の表面電位を示し、（Ｂ）は帯
電器によって帯電された後の感光体の表面電位を示し、
（Ｃ）は露光器によって像露光を行った後の感光体の表
面電位を示す。

【図５】画像メモリと転写効率との関係を示すグラフで
ある。

【図６】図１実施例における半導電性フィルムを説明す
る図解図であり、（Ａ）は半導電性フィルムに帯電極性
と同極性のバイアス電圧（Ｖｆｃ）が印加された場合で
あり、（Ｂ）は半導電性フィルム３８に帯電極性と逆極
性のバイアス電圧（Ｖｆ）が印加されて、半導電性フィ
ルム３８が感光体１２に電気的に接触する状態を示す図
解図である。

【図７】図１実施例における半導電性フィルムを示す拡
大図である。

【図８】図１実施例における半導電性フィルムを示す拡
大図である。

【図９】図１実施例に従って制御されるバイアス電圧
（Ｖｆ）とメモリ電位との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ …画像形成装置 １２ …感光体 １４ …帯電器 １６ …露光器 ２０ …現像ローラ ３２ …転写器 ３８ …半導電性フィルム ４０ａ，４０ｂ …電源 ４２ …スイッチ ４４ …スリット

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】像坦持体、 前記像坦持体の表面を均一に第１極性で帯電する帯電手
   段、 帯電された前記像坦持体に静電潜像を形成する静電潜像
   形成手段、 前記静電潜像をトナー像に顕像化する現像手段、 前記トナー像を転写材に転写する転写手段、 前記転写手段と前記帯電手段との間において前記像坦持
   体の前記表面と非接触状態で配置された半導電性フィル
   ム部材、および画像形成動作の第１期間において前記半
   導電性フィルム部材に前記第１極性とは逆の第２極性の
   第１所定電圧を印加する第１電圧印加手段を備え、 前記第１所定電圧を前記半導電性フィルム部材に印加す
   ることによって、前記半導電性フィルム部材が前記像坦
   持体と面接触して前記像坦持体の残留電荷を減少する、
   画像形成装置。
2. 【請求項２】前記半導電性フィルム部材に所定ピッチで
   形成され、前記面接触の領域において前記半導電性フィ
   ルム部材をその幅方向に分断する複数のスリットをさら
   に備える、請求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】前記スリットの各々は、前記半導電性フィ
   ルム部材が前記像坦持体と接触する前記像坦持体の変位
   方向長さをＬｃとし、前記スリットの幅をＷとし、前記
   スリットの前記像坦持体の変位方向に対する角度をαと
   したとき、Ｌｃ＞Ｗ・ｔａｎαの関係を充足するように
   形成されている、請求項２記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】画像形成動作の前記第１期間とは異なる第
   ２期間において前記半導電性フィルム部材に前記第１極
   性と同極性の第２所定電圧を印加する第２電圧印加手段
   を備え、 前記第２所定電圧を前記半導電性フィルム部材に印加す
   ることによって、前記半導電性フィルム部材に付着した
   トナーが前記像坦持体の前記表面に遷移する、請求項１
   ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】前記像担持体は回転体であり、 前記第２期間は、前記像坦持体の回転開始から前記静電
   潜像形成手段が能動化されるまでの期間と、前記転写手
   段によって前記転写材に前記トナー像が転写されてから
   前記像坦持体の回転が停止するまでの期間である、請求
   項４記載の画像形成装置。