(57)【要約】【課題】  クリーナレス現像プロセスを適用した画像形成装置において、ファーブラシにおける、残留トナーをならす機能と逆帯電トナーを捕獲する機能とを両立させた画像形成装置を実現する。【解決手段】  感光体ドラム１０の周囲において、転写部１４と帯電部１１との間にファーブラシ１５を備え、上記ファーブラシ１５は、感光体ドラム１０の回転方向上流側で逆帯電トナーを捕獲するのに適した特性（例えば、植毛密度が密）を有し、感光体ドラム１０の回転方向下流側で残留トナーをならすのに適した特性（例えば、植毛密度が疎）を有する。【選択図】  図１
2006091334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クリーナレス現像プロセスを適用する電子写真方式の画像形成装置において、
転写部と帯電部との間に、ブラシ部材を有し、
上記ブラシ部材は、感光体ドラムの回転方向上流側で逆帯電トナーを捕獲するのに適した特性を有し、感光体ドラムの回転方向下流側で残留トナーをならすのに適した特性を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
上記ブラシ部材は、感光体ドラムの回転方向上流側の植毛密度を下流側に比べて密にしていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
上記ブラシ部材は、感光体ドラムの回転方向上流側の毛の太さが下流側に比べて太いものであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
上記ブラシ部材は、正規帯電トナーと同極性の電圧が印加されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
上記ブラシ部材は、感光体ドラムの回転方向上流側のブラシの抵抗が、下流側のブラシの抵抗に比べて小さいことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
感光体ドラムの帯電手段が接触帯電型であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーナレス現像プロセスを適用した電子写真方式の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、感光体ドラムに静電潜像を書き込み、この静電潜像をトナーにて顕像化し、このトナー像を記録用紙に転写し、転写されたトナー像を記録用紙に定着する、といった手順にて画像が記録用紙上に形成される。また、上記感光体ドラムに対しては、通常は、帯電、露光、現像、転写、クリーニングの手順で工程が実行される。
【０００３】
ここで、上記クリーニング工程は、転写工程において記録用紙に転写されずに残った残留トナーを感光体ドラム上から除去するために実施される。例えばファーブラシを用いて上記クリーニング工程を行う技術が、特許文献１に開示されている。
【０００４】
上記クリーニング工程を行う画像形成装置では、クリーニングによって感光体ドラム上から除去された残留トナーは、回収されて廃棄されるか、あるいは、現像装置へ送られて再利用される。そして、残留トナーが廃棄される前者の構成では、トナーの無駄が多くなり、残留トナーが再利用される後者の構成では、回収した残留トナーを現像装置へ送るための構成が必要となり画像形成装置の構成が複雑化する。
【０００５】
このため、近年では、画像形成装置の構成の複雑化を招来することなく、残留トナーの無駄を低減できる技術として、クリーナレス現像プロセスが提案されている。
【０００６】
クリーナレス現像プロセスでは、転写工程において記録用紙に転写されずに残った残留トナーは、例えばファーブラシを用いて、感光体ドラム上で均一にならされる。すなわち、クリーナレス現像プロセスでは、感光体ドラム上の残留トナーを除去することなく次の帯電、露光、現像といった工程に移るが、この残留トナーは感光体ドラム上で像を形成しているため、次に形成される画像に影響を与えないようにこれをならす必要がある。
【特許文献１】特開２００２−３４１７１５号公報（公開日２００２年１１月２９日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記クリーナレス現像プロセスを用いた画像形成装置では、残留トナーをならすためにファーブラシを用いているが、この場合、上記ファーブラシには、残留トナーをならす機能以外に、逆帯電トナーを捕獲する機能も求められる。つまり、残留トナーの中には、正規の帯電トナーとは逆極性に帯電された逆帯電トナーも存在し、この逆帯電トナーが後段の帯電、露光、現像といった工程時に感光体ドラム上に存在すると、かぶり等の画像欠陥を発生させる。このため、クリーナレス現像プロセスを用いた画像形成装置において、逆帯電トナーを確実に捕獲することは重要である。
【０００８】
残留トナーをならす機能を達成するためには、上記ファーブラシは、その植毛密度が密であること、あるいは、毛の硬さが硬いことが好ましい。また、逆帯電トナーを捕獲する機能を達成するためには、上記ファーブラシは、その植毛密度が疎であること、あるいは、毛の硬さが軟らかいことが好ましい。
【０００９】
このように、用いられるファーブラシでは、残留トナーをならす機能と逆帯電トナーを捕獲する機能とのそれぞれにおいて、異なる性質が要求される。このため、上記ファーブラシにおいて、上記２つの機能を同時に達成することが困難であった。
【００１０】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、クリーナレス現像プロセスを適用した画像形成装置において、ファーブラシにおける、残留トナーをならす機能と逆帯電トナーを捕獲する機能とを両立させた画像形成装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る画像形成装置は、上記課題を解決するために、クリーナレス現像プロセスを適用する電子写真方式の画像形成装置において、転写部と帯電部との間に、ブラシ部材を有し、上記ブラシ部材は、感光体ドラムの回転方向上流側で逆帯電トナーを捕獲するのに適した特性を有し、感光体ドラムの回転方向下流側で残留トナーをならすのに適した特性を有することを特徴としている。
【００１２】
上述のようなクリーナレス現像プロセスを適用する画像形成装置では、転写部において記録用紙に転写されずに感光体ドラム上に残った残留トナーは、感光体ドラムから除去されずに、上記ブラシ部材によって均一にならされるのみで後段の帯電部へ送られる。さらに、上記ブラシ部材は、感光体ドラム上の残留トナーをならす機能のみならず、感光体ドラム上に存在する逆帯電トナーを捕獲する機能をも有する。
【００１３】
この感光体ドラム上の残留トナーをならす機能と、感光体ドラム上に存在する逆帯電トナーを捕獲する機能とは、本来、相反するブラシ特性を要求するものであるが、上記の構成によれば、上記ブラシ部材の上流側で逆帯電トナーを捕獲し、その後、下流側に流れてくる正規帯電トナーをならすようにすることで、上記２つの機能を良好に実現することが可能となる。
【００１４】
また、上記画像形成装置では、上記ブラシ部材は、感光体ドラムの回転方向上流側の植毛密度を下流側に比べて密にしている構成とすることができる。
【００１５】
上記の構成によれば、転写部より来る残留トナーはブラシ部材の進入側の密の部分で一旦捕獲され、この残留トナーを徐々に通過させる際に下流の疎の部分でならすことができる。これにより、感光体ドラムの回転方向上流側で逆帯電トナーを捕獲するのに適した特性を有し、感光体ドラムの回転方向下流側で残留トナーをならすのに適した特性を有するブラシ部材を容易に提供できる。
【００１６】
さらに、ブラシ部材の植毛密度を変化させることは、分ブラシ糸の種類を変更しなくても良いため、一種類の糸でブラシ部材を構成することができ、ブラシ部材の製造が簡便となる。
【００１７】
また、上記画像形成装置では、上記ブラシ部材は、感光体ドラムの回転方向上流側の毛の太さが下流側に比べて太いものである構成とすることができる。
【００１８】
上記の構成によれば、転写部より来る残留トナーはブラシ部材の進入側の毛の太い部分で一旦捕獲され、この残留トナーを徐々に通過させる際に下流の毛の細い部分でならすことができる。これにより、感光体ドラムの回転方向上流側で逆帯電トナーを捕獲するのに適した特性を有し、感光体ドラムの回転方向下流側で残留トナーをならすのに適した特性を有するブラシ部材を容易に提供できる。
【００１９】
また、上記画像形成装置では、上記ブラシ部材は、正規帯電トナーと同極性の電圧が印加されていることが好ましい。
【００２０】
上記の構成によれば、クリーナレス現像プロセスでかぶりの原因となる逆帯電トナーを静電力により積極的に捕獲し、また、捕獲した正規帯電トナーにも電荷が注入され逆帯電電荷を中和することで、感光体の電荷の平坦化が可能となる。
【００２１】
また、上記画像形成装置では、感光体ドラムの回転方向上流側のブラシの抵抗が、下流側のブラシの抵抗に比べて小さいことが好ましい。
【００２２】
上記の構成によれば、上流側では抵抗を小さくすることにより逆帯電捕獲，及び、電荷調整機能を有効に作用させ、又、下流側では抵抗を大きくすることによりトナーの捕獲を抑制するとともに離脱を促進することができる。
【００２３】
また、上記画像形成装置では、感光体ドラムの帯電手段が接触帯電型であるこうせいとすることができる。
【００２４】
上記の構成によれば、逆帯電トナーを吸着すると顕著な帯電不良を発生させる接触帯電型の装置において、逆帯電トナーの捕獲能力を高めることのできる本発明の適用が特に効果的である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る画像形成装置は、以上のように、転写部と帯電部との間に、ブラシ部材を有し、上記ブラシ部材は、感光体ドラムの回転方向上流側で逆帯電トナーを捕獲するのに適した特性を有し、感光体ドラムの回転方向下流側で残留トナーをならすのに適した特性を有する構成である。
【００２６】
それゆえ、上記ブラシ部材において、感光体ドラム上の残留トナーをならす機能と、感光体ドラム上に存在する逆帯電トナーを捕獲する機能といった、本来、相反するブラシ特性を要求する２つの機能を良好に実現することができるといった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の一実施形態について図１および図２に基づいて説明すると以下の通りである。先ずは、本実施の形態に係る画像形成装置において、画像形成部の概略構成を図１を参照して以下に説明する。
【００２８】
上記画像形成部は、図１に示すように、感光体ドラム１０の周囲に、帯電部１１、露光部１２、現像部１３、転写部１４、およびファーブラシ１５を、感光体ドラム１０の回転方向に沿ってこの順序で配置した構成である。
【００２９】
帯電部１１は、感光体ドラム１０の表面を均一に帯電させるための手段であり、例えばコロナチャージャーが用いられる。露光部１２は、均一帯電された感光体ドラム１０の表面にレーザー等を照射し、画像データに応じた静電潜像を書き込むための手段である。現像部１３は、感光体ドラム１０表面に形成された静電潜像をトナーによって現像し、顕像化する手段である。転写部１４は、例えばコロナチャージャーが用いられ、感光体ドラム１０と記録用紙との間に転写バイアスを印加することによって感光体ドラム１０表面に形成されたトナー像を記録用紙に転写する手段である。
【００３０】
転写部１４において、トナー像が転写された記録用紙は後段の定着部（図示せず）に送られ、ここで上記トナー像を定着されて印刷物として出力される。また、転写部１４においては、感光体ドラム１０上の全てのトナーが記録用紙に転写されるわけではなく、一部のトナーは感光体ドラム１０上に残留する。
【００３１】
本実施の形態に係る画像形成装置は、クリーナレス現像プロセスを適用するものであり、記録用紙に転写されずに感光体ドラム１０上に残った残留トナーは、感光体ドラム１０から除去されず、ファーブラシ１５によって均一にならされるのみで後段の帯電部１１へ送られる。
【００３２】
このファーブラシ１５は、感光体ドラム１０上の残留トナーをならす機能のみならず、感光体ドラム１０上に存在する逆帯電トナーを捕獲する機能をも有している。ファーブラシ１５は、逆帯電トナーを捕獲するために、正規帯電トナーと同一極性のバイアス電圧が印加されている。また、ファーブラシ１５に上記バイアス電圧を印加することで、捕獲した正規帯電トナーにも電荷が注入され逆帯電電荷を中和することで、感光体の電荷の平坦化が可能となる。
【００３３】
ファーブラシ１５においてバイアス電圧の印加を可能とするためには、例えば、ファーブラシ１５の毛の材質として、ナイロン（登録商標）／レーヨン／ポリウレタン等の樹脂に導電性カーボンを分散させたタイプが用いられる。また、ファーブラシ１５に印加するバイアス電圧は、例えば−６００Ｖ程度が好ましく、プロセス条件により−１００〜−１０００Ｖの範囲で調節可能とすることがさらに好ましい。
【００３４】
また、上記ファーブラシ１５は、残留トナーをならす機能と逆帯電トナーを捕獲する機能との両方の機能を良好に実現できるように、例えば、植毛密度や毛の硬さ等のブラシ特性を、感光体ドラム１０との接触面で均一とはせず、感光体ドラム１０の回転方向に沿って変化させていることを大きな特徴としている。
【００３５】
図１に示す例では、ファーブラシ１５は、感光体ドラム１０の回転方向に沿って、ブラシ特性がそれぞれ異なる４つのブラシ領域１５Ａ〜１５Ｄを有している。これらのブラシ領域１５Ａ〜１５Ｄにおけるブラシ特性は、感光体ドラム１０の回転方向上流側から下流側にかけて（すなわち、ブラシ領域１５Ａから１５Ｄにかけて）、逆帯電トナーを捕獲するのに適した特性から残留トナーをならすのに適した特性に変化するようになっている。
【００３６】
具体的には、ファーブラシ１５では、逆帯電トナーを捕獲するのに適した特性とするために、植毛密度を密にすることや、毛の硬さを硬くすることや、毛の太さを太くすることが考えられる。すなわち、逆帯電トナーを捕獲するのに適した特性としては、トナーを通過させにくい特性とすればよい。また、ファーブラシ１５では、残留トナーをならすのに適した特性とするために、植毛密度を疎にすることや、毛の硬さを軟らかくすることや、毛の太さを細くすることが考えられる。すなわち、残留トナーをならすのに適した特性としては、トナーを通過させやすい特性とすればよい。
【００３７】
尚、本発明においてファーブラシにおけるブラシ領域の分割数は特に限定されるものではない。さらには、ファーブラシのブラシ特性は、明確に分離された領域単位で変化するものにも限られず、感光体ドラムの回転方向に沿って徐々に変化するものであっても良い。
【００３８】
ここで、ファーブラシ１５におけるブラシ領域１５Ａ〜１５Ｄの特性を植毛密度によって変化させる場合の例を以下の表１に、毛の太さによって変化させる場合の例を以下の表２に示す。また、ファーブラシ１５における毛の長さは、３〜５ｍｍ程度とすることが好ましく、各ブラシ領域１５Ａ〜１５Ｄにおける感光体ドラム１０の回転方向に沿った幅は、１〜３ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００３９】
【表１】
2006091334.tif 000003
【００４０】
【表２】
2006091334.tif 000004
【００４１】
表１に示すように、ブラシ領域１５Ａ〜１５Ｄの植毛密度が感光体ドラム１０の回転方向上流側から下流側にかけて密から疎になっていくような構成とした場合、上記ファーブラシ１５における作用は以下の通りとなる。
【００４２】
まず、感光体ドラム１０上の残留トナーは、ブラシ領域１５Ａにおいて一旦捕獲される。この時、ブラシ領域１５Ａの植毛密度は高いため、ほぼ全ての残留トナーがブラシ領域１５Ａにおいて捕獲される。ここで、ファーブラシにおける植毛密度が全体において密であれば、捕獲された残留トナーが下流に流れていかずブラシの目詰まり等を生じる恐れがあり。しかしながら、上記ファーブラシ１５では、ブラシ領域１５Ｂ以降でその植毛密度が疎になっていくため、ブラシ領域１５Ａにおいてある程度のトナーが滞留すると一部のトナーが下流に流れていき、ブラシ領域１５Ｂ〜１５Ｄを通過する際に均一にならされる。但し、上記ファーブラシ１５には正規帯電トナーと同一極性のバイアス電圧が印加されているため、逆帯電トナーに関しては、ブラシ領域１５Ａにおいて捕獲されたままとなる。
【００４３】
また、ファーブラシ１５において、ブラシ領域１５Ａ〜１５Ｄの植毛密度を変化させることでブラシ特性を変化させる構成では、１種類の糸を用いてファーブラシ１５を製造することが可能となるため、ファーブラシ１５の製造が容易になるといったメリットがある。
【００４４】
次に、表２に示すように、ブラシ領域１５Ａ〜１５Ｄの毛の太さが感光体ドラム１０の回転方向上流側から下流側にかけて細くなっていくような構成とした場合、上記ファーブラシ１５における作用は以下の通りとなる。
【００４５】
まず、感光体ドラム１０上の残留トナーは、ブラシ領域１５Ａにおいて一旦捕獲される。この時、ブラシ領域１５Ａの毛の太さは太いため、ほぼ全ての残留トナーがブラシ領域１５Ａにおいて捕獲される。また、上記ファーブラシ１５では、ブラシ領域１５Ｂ以降でその毛の太さが細くなっていくため、ブラシ領域１５Ａにおいてある程度のトナーが滞留すると一部のトナーが下流に流れていき、ブラシ領域１５Ｂ〜１５Ｄを通過する際に均一にならされる。
【００４６】
また、ファーブラシ１５において、ブラシ領域１５Ａ〜１５Ｄの毛の太さを変化させることでブラシ特性を変化させる構成では、ブラシにおける電気抵抗が、例えば表２に示すように、上流側では小さく、下流側では大きくなるような特性とすることができる。これにより、上流側ではブラシの抵抗を小さくすることにより逆帯電トナーの捕獲、及び、電荷調整機能を有効に作用させ、又、下流側ではブラシ抵抗を大きくすることによりトナーの捕獲を抑制するとともにトナーの離脱を促進することができる。
【００４７】
尚、上記図１に示す画像形成部の構成では、感光体ドラム１０の帯電手段として、コロナチャージャを用いた帯電部１１を備えているが、この帯電部１１に代えて、図２に示すような接触帯電型の帯電ローラ１６を用いても良い。
【００４８】
ここで、図１に示すようなコロナチャージャによる帯電部１１を備えた構成では、ファーブラシ１５で捉えられなかった逆帯電トナーは、感光体ドラム１０に付着したまま現像位置まで流れていき、不所望の正帯電トナーを引き付けることによってかぶりを誘発する。しかしながら、この逆帯電トナーは、再度ファーブラシ１５を通過すする際に捕獲される可能性はある。
【００４９】
一方、図２に示すような帯電ローラ１６を用いた構成では、ファーブラシ１５で捉えられなかった逆帯電トナーは、帯電ローラ１６に付着してしまう可能性が高い。このように、帯電ローラ１６に逆帯電トナーが付着すると、トナーは絶縁性であるため、その付着箇所で感光体ドラム１０の帯電が行われず、白抜けといった画像欠陥を誘発する。また、帯電ローラ１６に付着した逆帯電トナーは、その後、帯電ローラ１６の表面から除去されないため、連続して画像欠陥を生じさせる。
【００５０】
すなわち、図２に示すような、接触帯電型の画像形成装置では、逆帯電トナーによる顕著な帯電不良が発生しやすく、逆帯電トナーの捕獲能力を高めることのできる本発明の適用が特に効果的であるといえる。
【００５１】
また、上記図１に示す画像形成部の構成では、感光体ドラム１０の転写手段として、コロナチャージャを用いた転写部１４を備えているが、この転写部１１に代えて、図２に示すような接触転写型の転写ローラ１７を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施形態を示すものであり、画像形成部の要部構成を示す断面図である。
【図２】本発明の変形例を示すものであり、画像形成部の要部構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０    感光体ドラム
１１    帯電部
１４    転写部
１５    ファーブラシ
１６    帯電ローラ（帯電部）
１７    転写ローラ（転写部）
【図１】
2006091334.tif 000005
【図２】
2006091334.tif 000006