JP2003270908A

JP2003270908A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2003270908A
Application number: JP2002071479A
Authority: JP
Inventors: Tadanobu Yoshikawa; 忠伸吉川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2003-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】クリーナレス方式および接触帯電方式を用いた
画像形成装置において、長期にわたり接触帯電部材の良
好な清掃状態を確保すること、あるいは接触帯電部材の
表面を長期にわたり実質的に汚れのない状態に維持させ
ること。【解決手段】接触帯電部材２の表面にポリイミド等の可
撓性を持つ有機高分子化合物のフィルム２ｆが当接する
こと。該フィルム２ｆの厚みｈ（ｍ）が、フィルムのヤ
ング率をＥ（ｋｇ／ｍ²）、フィルムの接触帯電部材へ
の侵入量をδ（ｍ）、フィルムの固定端から接触帯電部
材に当接するまでの長さである自由長をＬ（ｍ）、フィ
ルムと接触帯電部材の長手方向の接触長さをｂ（ｍ）と
したときに、０＜ｈ³≦（０．０１×４×Ｌ³）／（δ×ｂ×Ｅ）の関係を満足するような構成をとることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はクリーナレスの画像
形成装置に関する。より詳しくは転写工程後の像担持体
上に残余する現像剤（トナー）を現像装置において現像
同時クリーニングで像担持体上から除去・回収し、再利
用するようにしてクリーニング装置を廃したクリーナレ
ス方式の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式を用いた複写機・プ
リンタ・ファクシミリ等の転写方式画像形成装置は、回
転ドラム型を一般的とする像担持体である感光体、その
感光体を所定の極性・電位に一様に帯電処理する帯電装
置（帯電工程）、帯電処理された感光体に静電潜像を形
成する情報書き込み手段としての露光装置（露光工
程）、感光体上に形成された静電潜像を現像剤であるト
ナーにより顕像化する現像装置（現像工程）、上記トナ
ー画像を感光体面上から紙などの転写材に転写する転写
装置（転写工程）、転写工程後の感光体上に多少ながら
残余するトナーを除去して感光体面を清掃するクリーニ
ング装置（クリーニング工程）、転写材上のトナー画像
を定着させる定着装置（定着工程）などから構成されて
おり、感光体は繰り返して電子写真プロセス（帯電・露
光・現像・転写・クリーニング）が適用されて作像に供
される。

【０００３】転写工程後の感光体上に残余するトナーは
クリーニング装置により感光体面上から除去されてクリ
ーニング装置内に溜まって廃トナーとなるが、環境保全
や資源の有効利用等の点からそのような廃トナーは出な
いことが望ましい。

【０００４】そこで、クリーニング装置にて回収されて
いる転写残トナー、所謂廃トナーを現像装置に戻して再
利用する画像形成装置がある。

【０００５】また、クリーニング装置を廃し、転写工程
後の感光体面上の転写残トナーを現像装置において「現
像同時クリーニング」で感光体上から除去・回収し再利
用するようにしたクリーナレス方式の画像形成装置があ
る。

【０００６】現像同時クリーニングは、転写後の感光体
上の転写残トナーを次工程以降の現像工程時、即ち引き
続き感光体を帯電し、露光して静電潜像を形成し、該静
電潜像の現像工程過程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感光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、トナーで現像
されるべきでない感光体面部分上（非画像部）に存在す
る転写残トナーは現像装置に回収する方法である。この
方式によれば、転写残トナーは現像装置に回収されて次
工程以降の静電潜像の現像に再利用されるため、廃トナ
ーをなくし、メンテナンス時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画
像形成装置の小型化にも有利である。

【０００７】しかしながら、上述したような転写工程後
の感光体上の転写残トナーを、現像装置で除去・回収し
再利用するクリーナレス方式の画像形成装置において
は、帯電極性がもともと正規極性とは逆極性に反転して
いるトナーや、帯電極性が正規極性のトナーであっても
転写バイアスや剥離放電等に影響されて帯電極性が反転
するトナーが存在した場合、それらのトナーは現像装置
で感光体面上から回収・除去できない場合がある。

【０００８】また帯電部材が感光体に当接して感光体面
を帯電処理する接触帯電装置であるときには、感光体面
上を連れまわるトナーが感光体と接触帯電部材の接触ニ
ップ部である帯電部を通過する際に、接触帯電部材に付
着してトナー汚染を引き起こし、帯電不良の原因となっ
てしまう。

【０００９】つまり、感光体上の転写残トナーを現像装
置の現像同時クリーニングにて除去・回収するために
は、帯電部を通過して現像部に持ち運ばれる感光体上の
転写残トナーの帯電極性が正規極性であり、かつその帯
電量が現像装置によって感光体の静電潜像を現像できる
トナーの帯電量であることが必要である。

【００１０】そこで、接触帯電部材より感光体移動方向
上流（以下、単に、上流と記す）且つ転写手段より感光
体移動方向下流（以下、単に、下流と記す）に位置して
いて、感光体上の転写残トナーを帯電するトナー帯電量
制御手段と、トナー帯電量制御手段より上流且つ転写手
段より下流に位置していて、トナー画像を転写材に転写
した後の感光体上に残留する転写残トナーを均一化する
転写残トナー均一化手段を設け、トナー帯電量制御手
段、転写残トナー均一化手段に一定の直流電圧を印加す
ることによりこの問題を解決することができる。

【００１１】つまり、転写後に感光体面上に残留する残
留トナーを転写残トナー均一化手段で均一化し、その均
一化された感光体面上の転写残トナーをトナー帯電量制
御手段で正規極性に帯電処理した後、接触帯電部材で感
光体面上を帯電すると同時に、トナー帯電量制御手段で
帯電処理した転写残トナーを、現像装置において現像同
時クリーニングにて除去・回収するのに適正な帯電量に
帯電処理し、現像装置で回収する。

【００１２】しかしながら、感光体上の転写残トナー連
れまわりがなくなった場合でも、転写残トナーが接触帯
電部材を通過する時に微量ながら接触帯電部材に付着し
てしまう。特に写真画像などといった印字率の高い画像
の連続印字動作を行った場合には、接触帯電部材に付着
するトナーは印字枚数に従って徐々に増加していき、や
がて帯電不良の原因となる。

【００１３】この汚れを除去する方法として接触帯電部
材に清掃部材を当接させる方法が用いられてきた。一般
的に清掃部材にはスポンジや微細繊維などの柔らかくて
補集性の高いパット部材がある。これらのパット部材を
用い、常時所定の加圧力（あるいは侵入量）をもって接
触帯電部材に圧接させる方式では、構成が簡易である反
面、清掃部材による接触帯電部材表面の損傷や、清掃部
材上に転写残トナーなどが蓄積して、その汚れが再度接
触帯電部材に押し付けられることにより接触帯電部材の
表面を再度汚す恐れがある。

【００１４】このため、接触帯電部材の長寿命化を図る
ためには、清掃部材が接触帯電部材表面に接触する時間
を著しく軽減させる必要がある。この方法としてはソレ
ノイドなどの外部駆動を利用して清掃部材を接触帯電部
材表面に対してあるタイミング毎に接離する方式が用い
られている。

【００１５】

【発明が解決しょうとする課題】しかし、上記のような
清掃部材を接触帯電部材表面からあるタイミング毎に離
間させる接離機構を有する方式では、前記の清掃部材を
接触帯電部材表面に常時押圧させる方式に比較して帯電
装置自体が大きくなり、またコストも高くなるなどの欠
点がある。また清掃部材が前述したパット部材である場
合、常時当接している場合よりは長く持つものの、やが
て清掃部材上に転写残トナーなどが蓄積して、清掃部材
の清掃能力が低下し、スジ状の汚れなどの画像不良を発
生する。

【００１６】そこで本発明は、転写工程後の像担持体上
の転写残現像剤を現像同時クリーニングで除去・回収
し、再利用するクリーナレス方式および接触帯電方式を
用いた画像形成装置において、長期にわたり接触帯電部
材の良好な清掃状態を確保すること、あるいは接触帯電
部材の表面を長期にわたり実質的に汚れのない状態に維
持させることにより、接触帯電部材の汚れに起因する帯
電不良などの画像形成不良の発生を防止するとともに、
省スペース，低コストであり、かつクリーナレスシステ
ムのメリットを生かした画像形成装置を提供することを
目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする画像形成装置である。

【００１８】（１）像担持体と、像担持体表面を帯電す
る帯電手段と、帯電処理された像担持体に静電潜像を形
成する情報書き込み手段と、静電潜像に現像剤を供給し
静電潜像を可視化する現像手段と、可視化した現像剤像
を転写材に転写する転写手段とを有し、かつ前記転写材
に転写されずに前記像担持体表面に残留した現像剤を前
記現像装置で回収するクリーナレスシステムを用いた画
像形成装置において、前記帯電手段が像担持体に接触す
る帯電部材を有する接触帯電装置であり、前記接触帯電
部材表面に可撓性を持つ有機高分子化合物のフィルムが
当接することを特徴とした画像形成装置。

【００１９】（２）前記接触帯電部材表面に当接する前
記可撓性を持つ有機高分子化合物のフィルムが、ポリイ
ミドのフィルムであることを特徴とした（１）の画像形
成装置。

【００２０】（３）前記接触帯電部材表面に当接する前
記可撓性を持つ有機高分子化合物のフィルムの厚みｈ
（ｍ）が、前記有機高分子化合物のフィルムのヤング率
をＥ（ｋｇ／ｍ²）、前記有機高分子化合物のフィルム
の前記接触帯電部材への侵入量をδ（ｍ）、前記有機高
分子化合物のフィルムの固定端から前記接触帯電部材に
当接するまでの長さである自由長をＬ（ｍ）、前記有機
高分子化合物のフィルムと前記接触帯電部材の長手方向
の接触長さをｂ（ｍ）としたときに、０＜ｈ³≦（０．０１×４×Ｌ³）／（δ×ｂ×Ｅ）の関係を満足することを特徴とした（１）又は（２）の
画像形成装置。

【００２１】（４）前記接触帯電部材表面に当接する前
記可撓性を持つ有機高分子化合物のフィルムが、前記接
触帯電部材に平行に配置されかつ同長手方向に対し往復
運動をすることを特徴とした（１）乃至（３）の何れか
の画像形成装置。

【００２２】（５）前記接触帯電部材表面に当接する前
記可撓性を持つ有機高分子化合物のフィルムが、前記接
触帯電部材から一時的に離間するタイミングを持つこと
を特徴とした（１）乃至（４）の何れかの画像形成装
置。

【００２３】（６）情報書き込み手段が露光手段である
ことを特徴とした（１）乃至（５）の何れかの画像形成
装置。

【００２４】

【発明の実施の形態】（実施例）以下、実施例の画像形
成装置（画像記録装置）について説明する。

【００２５】（１）実施例の画像形成装置の全体的な概
略構成図１は本発明に従う一実施例の画像形成装置の概略構成
模型図である。本例の画像形成装置は、接触帯電方式、
反転現像方式、クリーナレスを用いた電子写真方式のレ
ーザビームプリンタである。

【００２６】（ａ）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
（以下、感光ドラムと記す）である。この感光ドラム１
は負帯電性の有機光導電体（ＯＰＣ）で、外径６０ｍｍ
であり、中心支軸を中心に１００ｍｍ／ｓｅｃのプロセ
ススピード（周速度）をもって矢示の反時計方向に回転
駆動される。

【００２７】この感光ドラム１は、図２の層構成模型図
のように、アルミニウム製シリンダ（導電性ドラム基
体）１ａの表面に、光の干渉を抑え、上層の接着性を向
上させる下引き層１ｂと、光電荷発生層１ｃと、電荷輸
送層１ｄの３層を下から順に塗り重ねた構成をしてい
る。

【００２８】（ｂ）帯電手段２は感光ドラム１の周面を一様に帯電処理する帯電手段
としての接触帯電部材（接触帯電器）であり、本例は帯
電ローラ（ローラ帯電器）である。

【００２９】この帯電ローラ２は、芯金２ａの両端部を
それぞれ不図示の軸受け部材により回転自在に保持され
ると共に、押し圧ばね２ｅによって感光ドラム方向に付
勢して感光ドラム１の表面に対して所定の押圧力をもっ
て圧接させており、感光ドラム１の回転に従動して回転
する。感光ドラム１と帯電ローラ２との圧接部が帯電部
（帯電ニップ部）ａである。

【００３０】この帯電ローラ２の芯金２ａには電源Ｓ１
より所定の条件の帯電バイアス電圧が印加されることに
より回転感光ドラム１の周面が所定の極性・電位に接触
帯電処理される。本例において、帯電ローラ２に対する
帯電バイアス電圧は直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖ
ａｃ）とを重畳した振動電圧である。より具体的には、
直流電圧；−５００Ｖ，交流電圧；周波数ｆ１ｋＨｚ、
ピーク間電圧Ｖｐｐ１．５ｋＶ、正弦波とを重畳した振
動電圧であり、感光ドラム１の周面は−５００Ｖ（暗電
位Ｖｄ）に一様に接触帯電処理される。

【００３１】帯電ローラ２の長手長さは３２０ｍｍであ
り、図２の層構成模型図のように芯金（支持部材）２ａ
の外回りに、下層２ｂと、中間層２ｃと、表層２ｄを下
から順次に積層した３層構成である。下層２ｂは帯電音
を低減するための発泡スポンジ層であり、表層２ｄは感
光ドラム１上にピンホール等の欠陥があってもリークが
発生するのを防止するために設けている保護層である。

【００３２】より具体的には、本例の帯電ローラ２の仕
様は下記のとおりである。

【００３３】ａ．芯金２ａ；直径６ｍｍのステンレス丸棒ｂ．下層２ｂ；カーボン分散の発泡ＥＰＤＭ、比重０．５ｇ／ｃｍ³、体積抵抗値１０²〜１０⁹Ωｃｍ、層厚３．０ｍｍ、長さ３２０ｍｍｃ．中間層２ｃ；カーボン分散のＮＢＲ系ゴム、体積抵抗値１０²〜１０⁵Ω ｃｍ、層厚７００μｍｄ．表層２ｄ；フッ素化合物のトレジン樹脂に酸化錫、カーボンを分散体積抵抗値１０⁷〜１０¹⁰Ωｃｍ、表面粗さ（ＪＩＳ規格１０点平均表面粗さＲａ）１．５μｍ、層厚１０μｍ（ｃ）情報書き込み手段３は帯電処理された感光ドラム１の面に静電潜像を形成
する情報書き込み手段としての露光装置であり、本例は
半導体レーザを用いたレーザビームスキャナである。不
図示の画像読み取り装置等のホスト処理からプリンタ側
に送られた画像信号に対応して変調されたレーザ光を出
力して回転感光ドラム１の一様帯電処理面を露光位置ｂ
においてレーザ走査露光Ｌ（イメージ露光）する。

【００３４】このレーザ走査露光Ｌにより感光ドラム１
面のレーザ光で照射されたところの電位が低下すること
で回転感光ドラム１面には走査露光した画像情報に対応
した静電潜像が順次に形成されていく。

【００３５】（ｄ）現像手段４は感光ドラム１上の静電潜像に現像剤（トナー）を供
給し静電潜像を可視化する現像手段としての現像装置
（現像器）であり、本例は二成分磁気ブラシ現像方式の
反転現像装置である。

【００３６】４ａは現像容器。４ｂは非磁性の現像スリ
ーブであり、この現像スリーブ４ｂはその外周面の一部
を外部に露呈させて現像容器４ａ内に回転可能に配置し
てある。４ｃは非回転に固定して現像スリーブ４ｂ内に
挿設したマグネットローラ、４ｄは現像剤コーティング
ブレード、４ｅは現像容器４ａに収容した二成分現像
剤、４ｆは現像容器４ａ内の底部側に配設した現像剤攪
拌部材、４ｇはトナーホッパーであり、補給用トナーを
収容させてある。

【００３７】現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅはトナ
ーと磁性キャリアの混合物であり、現像剤攪拌部材４ｆ
により攪拌される。本例において磁性キャリアの抵抗は
約１０¹³Ωｃｍ、粒径は４０μｍである。トナーは磁性
キャリアとの摺擦により負極性に摩擦帯電される。

【００３８】現像スリーブ４ｂは、感光ドラム１との最
近接距離（Ｓ−Ｄｇａｐと称する）を３５０μｍに保持
して感光ドラム１に近接対向配設してある。この感光ド
ラム１と現像スリーブ４ａとの対向部が現像部ｃであ
る。現像スリーブ４ｂは現像部ｃにおいて感光ドラム１
の進行方向とは逆方向に回転駆動される。これは感光ド
ラム１上の転写残トナーの回収に有利である。

【００３９】この現像スリーブ４ｂの外周面に該スリー
ブ内のマグネットローラ４ｃの磁力により現像容器４ａ
内の二成分現像剤４ｅの一部が磁気ブラシ層として吸着
保持され、該スリーブの回転に伴い回転搬送され、現像
剤コーティングブレード４ｄにより所定の薄層に整層さ
れ、現像部ｃにおいて感光ドラム１の面に対して接触し
て感光ドラム面を適度に摺擦する。

【００４０】現像スリーブ４ｂには電源Ｓ２から所定の
現像バイアスが印加される。本例において、現像スリー
ブ４ｂに対する現像バイアス電圧は直流電圧（Ｖｄｃ）
と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。よ
り具体的には、直流電圧；−３５０Ｖ，交流電圧；周波
数ｆ８．０ｋＨｚ、ピーク間電圧１．８ｋＶ、矩形波と
を重畳した振動電圧である。

【００４１】而して、回転する現像スリーブ４ｂの面に
薄層としてコーティングされ、現像部ｃに搬送された現
像剤中のトナー分が現像バイアスによる電界によって感
光ドラム１面に静電潜像に対応して選択的に付着するこ
とで静電潜像がトナー画像として現像される。本例の場
合は感光ドラム１面の露光明部にトナーが付着して静電
潜像が反転現像される。

【００４２】現像部ｃを通過した現像スリーブ４ｂ上の
現像剤薄層は引き続く現像スリーブの回転に伴い現像容
器４ａ内の現像剤溜り部に戻される。

【００４３】現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅのトナ
ー濃度を所定の略一定範囲内に維持させるために、現像
容器４ａ内の二成分現像剤４ｅのトナー濃度が不図示の
例えば光学式トナー濃度センサーによって検知され、そ
の検知情報に応じてトナーホッパー４ｇが駆動制御され
て、トナーホッパー内のトナーが現像容器４ａ内の二成
分現像剤４ｅに補給される。二成分現像剤４ｅに補給さ
れたトナーは攪拌部材４ｆにより攪拌される。

【００４４】（ｅ）転写手段・定着手段５ａは転写装置であり、本例は転写ローラである。この
転写ローラ５ａは感光ドラム１に所定の押圧力をもって
圧接させてあり、その圧接ニップ部が転写部ｄである。
この転写部ｄに不図示の給紙機構部から所定の制御タイ
ミングにて転写材（被転写部材、記録材）Ｐが給送され
る。

【００４５】転写部ｄに給送された転写材Ｐは回転する
感光ドラム１と転写ローラ５ａの間に挟持されて搬送さ
れ、その間、転写ローラ５ａに電源Ｓ３からトナーの正
規帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の転写
バイアス本例では＋２ｋＶが印加されることで、転写部
ｄを挟持搬送されていく転写材Ｐの面に感光ドラム１面
側のトナー画像が順次に静電転写されていく。

【００４６】転写部ｄを通ってトナー画像の転写を受け
た転写材Ｐは回転感光ドラム１面から順次に分離されて
定着装置６（例えば熱ローラ定着装置）へ搬送されてト
ナー画像の定着処理を受けて画像形成物（プリント、コ
ピー）として出力される。

【００４７】（ｆ）クリーナレスシステムとクリーナレ
ス補助手段本実施例のプリンタは、クリーナーレスであるから、転
写材Ｐに対するトナー画像転写後の感光ドラム１に残留
したトナー（転写残トナー）は引き続く感光ドラム１の
回転により感光ドラム１と帯電ローラ２との接触部であ
る帯電部ａを経由して現像部ｃに至って現像装置４の現
像スリーブ４ｂによる現像時のかぶり取り電界によって
現像同時クリーニングで回収される。

【００４８】この転写残トナーの現像同時回収は、回転
方向の画像領域が、感光ドラム１の周長よりも長い場合
には、その他の帯電、露光、現像、転写といった画像形
成工程と同時進行で行われる。これにより転写残トナー
は現像装置４内に回収されて次工程以後も用いられるた
め、廃トナーをなくすことができる。また、スペースの
面での利点も大きく、画像形成装置の大幅な小型化が可
能となる。

【００４９】７は転写残トナーの帯電極性を正規極性で
ある負極性に揃えるためトナー（現像剤）帯電量制御手
段であり、帯電部ａよりも感光ドラム回転方向上流側
で、かつ転写部ｄよりも感光ドラム回転方向下流側に設
けてある。

【００５０】８は感光ドラム１上の転写残トナーを均一
化するための、転写残トナー（残留現像剤像）均一化手
段であり、トナー帯電量制御手段７よりも感光ドラム回
転方向上流側で、かつ転写部ｄよりも感光ドラム回転方
向下流側に設けてある。

【００５１】一般的に、転写部ｄで転写材Ｐに転写され
ずに感光ドラム１上に残留した転写残トナーは、反転ト
ナーや帯電量が適切でないトナーが混在しており、転写
残トナー（残留現像剤像）均一化手段８により一度転写
残トナーを除電してやり、トナー帯電量制御手段７で再
度転写残トナーに正規極性帯電化処理をしてやること
で、転写残トナーの帯電ローラ２への付着防止が効果的
になされると共に、現像装置４での除去・回収を効果的
に行うことができる。

【００５２】トナー帯電量制御手段７と転写残トナー均
一化手段８は適度の導電性を持ったブラシ状部材であ
り、ブラシ部を感光ドラム１面に接触させて配設してあ
る。ｅはトナー帯電量制御手段７と感光ドラム１面の接
触部である。ｆは転写残トナー均一化手段８と感光体ド
ラム１面の接触部である。

【００５３】トナー帯電量制御手段７には負極性の直流
電圧が電源Ｓ４より印加されており、転写残トナー均一
化手段８には正極性の直流電圧が電源Ｓ５より印加され
ている。具体的には、トナー帯電量制御手段７には−８
００Ｖ，転写残トナー均一化手段８には＋４００Ｖの直
流電圧をそれぞれ印加している。

【００５４】（２）接触帯電部材の清掃部材図１において、２ｆは接触帯電部材としての帯電ローラ
２のクリーニング部材である。

【００５５】本例ではこのクリーニング部材２ｆとして
可撓性を持つ有機高分子化合物のフィルムを用いてい
る。清掃部材として効果の認められる有機高分子化合物
フィルムにはフッ素樹脂，ポリエチレン，ポリアミド，
ポリアミドイミドおよびポリイミドなどの比較的摩擦係
数の低いプラスチックが用いられる。ただしこれらの有
機高分子化合物の中で、フッ素樹脂などの磨耗率が高い
ものを使用した場合には、磨耗粉が発生しそれらが帯電
ローラ２を汚染する恐れがある。またポリアミドなどの
ように、摩擦・磨耗により相手側に転移しやすい物を使
用した場合には、帯電ローラ２の表面に樹脂の膜を形成
し、帯電ローラ２の抵抗を上げる恐れがある。そこで本
実施例では機械的強度，摩擦・磨耗特性，摩擦帯電特性
などの点からポリイミドのフィルムを使用した。

【００５６】この帯電ローラクリーニング部材２ｆは帯
電ローラ２の長手方向に対し平行に配置され且つ同長手
方向に対し一定量の往復運動をする支持部材２ｇに一端
を固定され、自由端側近傍の面において帯電ローラ２と
接触ニップを形成するよう配置されている。

【００５７】支持部材２ｇがプリンタの駆動モーター
（不図示）によりギア列を介して長手方向に対し一定量
の往復運動駆動されて帯電ローラ２表面が帯電ローラク
リーニング部材２ｆで摺擦される。これにより帯電ロー
ラ２表面に付着した転写残トナーに再度適量の正規極性
の電荷を供給し、感光ドラム１上に戻すことが可能とな
る。

【００５８】ただしこの帯電ローラクリーニング部材２
ｆを用いる上で、帯電ローラクリーニング部材２ｆの帯
電ローラ２への当接圧が高いときには、帯電ローラ２を
転写残トナーがスジ状に汚す場合がある。

【００５９】転写残トナースジ状汚れの発生メカニズム
を図３に示す。例えば静電的に凝集した転写残トナーの
凝集体が、帯電ローラ（Ｃローラ）２に付着して、帯電
ローラ２と帯電ローラクリーニング部材（ＣＲシート）
２ｆのニップ部に到達した場合、帯電ローラクリーニン
グ部材２ｆの帯電ローラ２への当接圧が大きい場合には
そこでトラップされる可能性がある（図３−参照）。

【００６０】この時帯電ローラクリーニング部材２ｆは
局部的に押し上げられ、トラップされた転写残トナー凝
集体の近傍で帯電ローラ２と帯電ローラクリーニング部
材２ｆの間にギャップが発生してしまう。

【００６１】一方、帯電ローラ２と帯電ローラクリーニ
ング部材２ｆの間に存在する転写残トナーは、帯電ロー
ラクリーニング部材２ｆがレシプロ動作をしていること
からレシプロ方向に作用力を受ける（図３−参照）。

【００６２】これらの作用力を受けた転写残トナーの一
部が、前記の帯電ローラ２と帯電ローラクリーニング部
材２ｆの間にギャップに到達した場合、帯電ローラクリ
ーニング部材２ｆの作用を受けることができないため、
帯電ローラ２上を連れまわり転写残トナーの縦スジとな
り、この繰り返しにより縦スジが成長していく（図３−
参照）。

【００６３】そこで、本実施例では上記のような縦スジ
が発生しない帯電ローラクリーニング部材２ｆの設定条
件について考察を行った。

【００６４】本実施例で用いた帯電ローラクリーニング
部材２ｆは、図４に示すように片側固定端、片側自由端
の片もちバネとしてモデル化することができる。この時
帯電ローラクリーニング部材２ｆにより帯電ローラ２に
加わる加圧力Ｗ（ｋｇ）は以下の式で表せる。

【００６５】Ｗ＝（（δ×ｂ×ｈ³）／（４×Ｌ³））×Ｅ…（式）ここで、Ｅは帯電ローラクリーニング部材２ｆで用いて
いるポリイミドのヤング率（ｋｇ／ｍ²）、δは帯電ロ
ーラクリーニング部材２ｆの帯電ローラ２への侵入量
（ｍ）、Ｌは自由長（ｍ）、ｂは帯電ローラクリーニン
グ部材２ｆと帯電ローラ２との長手方向の接触長さ
（ｍ）、ｈは帯電ローラクリーニング部材２ｆの厚み
（ｍ）である。

【００６６】ここで、クリーニング部材２ｆの加圧力を
調整するためには、上記の式から侵入量δ、自由長
Ｌ、厚みｈの３つのパラメータがあることがわかる。特
に自由長Ｌと厚みｈは式中で３乗項であることから考
えて、クリーニング部材２ｆの加圧力に大きく影響を与
える。

【００６７】まず、侵入量δについて考えると、クリー
ニング部材２ｆの加圧力を低くするためには、侵入量δ
を小さくすれば良いことが前記式より容易に推測でき
る。ただし、侵入量δを小さくした場合、クリーニング
部材２ｆと帯電ローラ２の接触位置が変化し、自由長Ｌ
も変化してしまう。

【００６８】実際、本実施例で侵入量δを１．０ｍｍの
ときに自由長Ｌを８．０ｍｍになるように設定し、侵入
量を０ｍｍから３．０ｍｍまで変化させた。そのとき図
５に示すように自由長Ｌも５．３ｍｍから８．３ｍｍま
で侵入量δと共に変化してしまった。前述したように自
由長Ｌは加圧力に大きく影響を与えることから、実際上
侵入量δを調整してクリーニング部材２ｆの加圧力を調
整することは困難であることがわかった。

【００６９】次に、自由長Ｌについて考えると、侵入量
δ固定の場合に自由長Ｌを大きくすることで、クリーニ
ング部材２ｆの加圧力を低減させることは容易に可能で
あるが、装置が大きくなるといった問題が生じるため、
調整手段としては余り好ましくない。

【００７０】また、侵入量δ、自由長Ｌともに、実際の
装置内では容易にバラツキが発生してしまうため安定性
に乏しく、またそれらの設定値管理を厳密に行うために
はコストアップにつながるなどの欠点がある。

【００７１】最後にクリーニング部材２ｆの厚みｈであ
るが、これが最も容易でかつ安定性も高いことがわかっ
た。

【００７２】本実施例では、ポリイミドのヤング率Ｅを
約３００（ｋｇ／ｍｍ²）、自由長Ｌを約８（ｍｍ）、
帯電ローラクリーニング部材２ｆと帯電ローラ２との長
手方向の接触長さｂを約３２０（ｍｍ）とし、侵入量δ
を０（ｍｍ）から３．０（ｍｍ）まで変化させたとき
の、クリーニング部材２ｆによって帯電ローラ２に加わ
る圧の関係を、クリーニング部材２ｆの厚みを変えて調
べた。ここでクリーニング部材２ｆの厚みとしては、５
０（μｍ）、３５（μｍ）、２５（μｍ）の３種類のも
のを使用した。図６にその結果を示す。この結果から、
クリーニング部材２ｆの厚みｈにより帯電ローラ２にか
かる圧が大きく異なることがわかる。

【００７３】また本実施例における検討結果から、縦ス
ジが発生するのは帯電ローラ２にかかる圧が２０ｇ以上
の時であり、１０ｇ以下では縦スジは全く発生しない。
つまり、０＜Ｗ＝（（δ×ｈ³）／（４×Ｌ³））×Ｅ≦０．０１…（式）を満足するようなクリーニング部材２ｆの厚みｈを選択
する必要がある。

【００７４】このことと図６の結果を合わせて考える
と、クリーニング部材２ｆの厚みｈが２５μｍの時には
侵入量δが３．０ｍｍであっても圧が１０ｇ以下であ
り、侵入量δが実際の設定値に対して±１．０ｍｍ程度
の公差を有することを考えると、安定性の面からも縦ス
ジに有利なことがわかる。

【００７５】以上の結果から、縦スジを防止するために
クリーニング部材２ｆの帯電ローラ２への加圧力を調整
するためには、クリーニング部材２ｆの厚みｈを調整す
るのが最も容易かつ安定性に優れており、クリーニング
部材２ｆの厚みｈ（ｍ）は式から導き出される式で
定義できる。

【００７６】０＜ｈ³≦（０．０１×４×Ｌ³）／（δ×ｂ×Ｅ）…（式）ここで前に説明したように、Ｅは帯電ローラクリーニン
グ部材２ｆで用いているポリイミドのヤング率（ｋｇ／
ｍ²）、δは帯電ローラクリーニング部材２ｆの帯電ロ
ーラ２への侵入量（ｍ）、Ｌは自由長（ｍ）、ｂは帯電
ローラクリーニング部材２ｆと帯電ローラ２との長手方
向の接触長さ（ｍ）であり、実際に使用する系において
は固定値である。

【００７７】以上本実施例で示したように、転写工程後
の像担持体上の転写残現像剤を現像同時クリーニングで
除去・回収し、再利用する接触帯電装置を有するクリー
ナレス方式の画像形成装置において、帯電ローラ２の清
掃部材にポリイミドからなる可撓性を持つ有機高分子化
合物のフィルムを用い、かつそのフィルムの厚みｈ
（ｍ）が０＜ｈ³≦（０．０１×４×Ｌ³）／（δ×ｂ×Ｅ）…（式）の式を満足するような構成をとることで、接触帯電装置
の汚れに起因する帯電不良などの画像形成不良の発生を
防止するとともに、省スペース、低コストであり、かつ
クリーナレスシステムのメリットを生かした画像形成装
置を提供することが可能となる。

【００７８】（その他）１）接触帯電部材はローラ型に限らず、回動ベルト型、
ブロック型等の他の形状形態とすることができる。

【００７９】２）接触帯電部材としての帯電ローラや回
動ベルトは回転する像担持体と従動回転させてもよい
し、像担持体と同方向あるいは逆方向に独立に回転させ
るようにしてもよい。

【００８０】３）静電潜像のトナー現像方式・手段は任
意である。反転現像方式でも正規現像方式でもよい。

【００８１】４）転写手段は実施形態例のローラ転写に
限られず、ブレード転写、ベルト転写、その他の接触転
写帯電方式であってもよいし、コロナ帯電器を使用した
非接触転写帯電方式でもよい。

【００８２】５）転写ドラムや転写ベルトなどの中間転
写体を用いて、単色画像形成ばかりでなく、多重転写等
により多色、フルカラー画像を形成する画像形成装置に
も本発明は適用できる。

【００８３】６）像担持体としての感光体は表面抵抗が
１０⁹ 〜１０¹⁴Ω・ｃｍの低抵抗層を持つことが、電荷
注入帯電を実現でき、オゾンの発生防止の面から望まし
いが、上記以外の有機感光体等でもよい。即ち接触帯電
は、電荷注入帯電方式、放電現象が支配的な接触帯電系
のどちらでもよい。

【００８４】７）画像形成装置の作像プロセスは実施例
に限らず任意である。また必要に応じて他の補助プロセ
ス機器を加えてもよい。

【００８５】８）静電潜像形成のための画像露光手段と
しては、実施形態例の様にデジタル的な潜像を形成する
レーザー走査露光手段に限定されるものではなく、通常
のアナログ的な画像露光やＬＥＤなどの他の発光素子で
も構わないし、蛍光燈等の発光素子と液晶シャッター等
の組み合わせによるものなど、画像情報に対応した静電
潜像を形成できるものであるなら構わない。

【００８６】像担持体は静電記録誘電体等であっても良
い。この場合は、該誘電体面を所定の極性・電位に一様
に一次帯電した後、除電針ヘッド、電子銃等の除電手段
で選択的に除電して目的の静電潜像を書き込み形成す
る。

【００８７】９）像担持体、帯電装置、現像装置等の任
意のプロセス機器を画像形成装置本体に対して一括して
着脱交換自在なプロセスカートリッジ着脱式の装置構成
にすることもできる。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、転
写工程後の像担持体上の転写残現像剤を現像同時クリー
ニングで除去・回収し、再利用する、接触帯電装置を有
するクリーナレス方式の画像形成装置において、接触帯
電部材の汚れに起因する帯電不良などの画像形成不良の
発生を防止するとともに、省スペース、低コストであ
り、かつクリーナレスシステムのメリットを生かした画
像形成装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の画像形成装置の概略構成模型図

【図２】感光ドラムと帯電ローラの層構成模型図

【図３】帯電ローラ表面に生じるスジ状の汚れが発生
する原因を説明した模式図

【図４】帯電ローラと帯電ローラクリーニング部材の
関係を示した模式図

【図５】帯電ローラクリーニング部材の侵入量と自由
長の関係を示した関係図

【図６】帯電ローラクリーニング部材の厚みと帯電ロ
ーラに加わる圧の関係を示した関係図

【符号の説明】

１・・・感光ドラム（像担持体）２・・・帯電ローラ２ｆ・・帯電ローラクリーニング部材３・・・レーザビームスキャナ４・・・現像装置５・・・転写装置６・・・定着装置７・・・トナー帯電量制御手段（現像剤帯電量制御手
段）８・・・転写残トナー均一化手段（残留現像剤均一化手
段）Ｓ１〜Ｓ５・・・バイアス電圧印加電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H077 AD00 DB12 DB14 2H200 FA02 FA16 GA45 GB37 HA03 HA28 HB12 LB02 LB14 LB35 LB37 LB39 MA04 MA20 MC01 MC20 PA12 4F071 AA60 AF20 AH12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、像担持体表面を帯電する帯電
手段と、帯電処理された像担持体に静電潜像を形成する
情報書き込み手段と、静電潜像に現像剤を供給し静電潜
像を可視化する現像手段と、可視化した現像剤像を転写
材に転写する転写手段とを有し、かつ前記転写材に転写
されずに前記像担持体表面に残留した現像剤を前記現像
装置で回収するクリーナレスシステムを用いた画像形成
装置において、前記帯電手段が像担持体に接触する帯電部材を有する接
触帯電装置であり、前記接触帯電部材表面に可撓性を持
つ有機高分子化合物のフィルムが当接することを特徴と
した画像形成装置。
【請求項２】前記接触帯電部材表面に当接する前記可撓
性を持つ有機高分子化合物のフィルムが、ポリイミドの
フィルムであることを特徴とした請求項１の画像形成装
置。
【請求項３】前記接触帯電部材表面に当接する前記可撓
性を持つ有機高分子化合物のフィルムの厚みｈ（ｍ）
が、前記有機高分子化合物のフィルムのヤング率をＥ（ｋｇ
／ｍ²）、前記有機高分子化合物のフィルムの前記接触帯電部材へ
の侵入量をδ（ｍ）、前記有機高分子化合物のフィルムの固定端から前記接触
帯電部材に当接するまでの長さである自由長をＬ
（ｍ）、前記有機高分子化合物のフィルムと前記接触帯電部材の
長手方向の接触長さをｂ（ｍ）としたときに、０＜ｈ³≦（０．０１×４×Ｌ³）／（δ×ｂ×Ｅ）の関係を満足することを特徴とした請求項１又は請求項
２の画像形成装置。
【請求項４】前記接触帯電部材表面に当接する前記可撓
性を持つ有機高分子化合物のフィルムが、前記接触帯電
部材に平行に配置されかつ同長手方向に対し往復運動を
することを特徴とした請求項１乃至請求項３の何れかの
画像形成装置。
【請求項５】前記接触帯電部材表面に当接する前記可撓
性を持つ有機高分子化合物のフィルムが、前記接触帯電
部材から一時的に離間するタイミングを持つことを特徴
とした請求項１乃至請求項４の何れかの画像形成装置。
【請求項６】情報書き込み手段が露光手段であることを
特徴とした請求項１乃至請求項５の何れかの画像形成装
置。