(57)【要約】【課題】像担持体上に現れる現像剤の周期的な付着パターンの発生を解消し得る画像形成装置を提供する。【解決手段】像担持体１と、帯電手段２と、現像手段４と、転写手段９と、現像剤帯電手段６と、を有する画像形成装置は、現像剤帯電手段６を像担持体１の長手方向に往復運動させると共に、像担持体１の単位時間あたりの回転数をａ、現像剤帯電手段６の単位時間あたりの往復運動回数をｂとした時、Ｒ＝ｂ／ａとして、Ｒを１／２５≦Ｒ≦３の範囲に設定し、ただしＲ＝ｍ／ｎ（ｍ及びｎは５以下の整数）を除く構成とする。【選択図】図３
2004163911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体を帯電する帯電手段と、
前記像担持体に形成された静電像を現像剤で現像する現像手段と、
前記現像手段によって現像された現像剤像を転写する転写手段と、
前記像担持体表面の移動方向において前記帯電手段より上流側、且つ、前記転写手段より下流側に位置し、前記像担持体上の現像剤を帯電する現像剤帯電手段と、
を有する画像形成装置において、
前記現像剤帯電手段は前記像担持体の長手方向に往復運動し、
前記像担持体の単位時間あたりの回転数をａ、前記現像剤帯電手段の前記単位時間あたりの往復運動回数をｂとした時、Ｒ＝ｂ／ａとして、Ｒを１／２５≦Ｒ≦３の範囲に設定し、ただしＲ＝ｍ／ｎ（ｍ及びｎは５以下の整数）を除くことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
Ｒは、Ｒが整数ならば、０．９６Ｒ以上１．０４Ｒ以下の範囲が除かれ、Ｒが非整数ならば、０．９９Ｒ以上又は１．０１Ｒ以下の範囲が除かれることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項３】
前記像担持体の長手方向において、前記現像剤帯電手段が前記往復運動を行った時に、前記現像剤を帯電可能な前記現像剤帯電手段の一端部に対応する前記像担持体の部分は、前記帯電手段が前記像担持体を帯電する有効帯電領域より外側であることを特徴とする請求項１又は２の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像手段は、画像形成中に、前記像担持体上に現像剤を供給すると共に、前記像担持体上から残留現像剤を回収することが可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記帯電手段は、前記像担持体に接触して前記像担持体を帯電させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記帯電手段には、振動電圧が印加されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記現像剤帯電手段は、前記像担持体に接触する導電性繊維ブラシ部を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
像担持体と、
前記像担持体を帯電する帯電手段と、
前記像担持体に形成された静電像を現像剤で現像する現像手段と、
前記現像手段によって現像された現像剤像を転写する転写手段と、
前記像担持体表面の移動方向において前記帯電手段より上流側、且つ、前記転写手段より下流側に位置し前記像担持体上の現像剤を帯電する第１の現像剤帯電手段と、
前記像担持体表面の移動方向において前記帯電手段より上流側、且つ、前記第１の現像剤帯電手段より下流側に位置し前記像担持体上の現像剤を帯電する第２の現像剤帯電手段と、
を有する画像形成装置において、
前記第１及び第２の現像剤帯電手段のうち少なくとも１つは前記像担持体の長手方向に往復運動し、
前記像担持体の単位時間あたりの回転数をａ、前記往復運動をする前記少なくとも１つの現像剤帯電手段の前記単位時間あたりの往復運動回数をｂとした時、Ｒ＝ｂ／ａとして、Ｒを１／２５≦Ｒ≦３の範囲に設定し、ただし、Ｒ＝ｍ／ｎ（ｍ及びｎは５以下の整数）を除くことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
Ｒは、前記Ｒが整数ならば、０．９６Ｒ以上１．０４Ｒ以下の範囲が除かれ、前記Ｒが非整数ならば、０．９９Ｒ以上又は１．０１Ｒ以下の範囲が除かれることを特徴とする請求項８の画像形成装置。
【請求項１０】
前記第１の現像剤帯電手段は前記現像剤の正規極性とは逆極性の電圧が印加され、前記第２の現像剤帯電手段は前記現像剤の正規極性と同極性の電圧が印加されることを特徴とする請求項８又は９の画像形成装置。
【請求項１１】
前記第１の現像剤帯電手段と前記第２の現像剤帯電手段を同一支持部材上に配して、前記支持部材を往復運動させ、前記第１の現像剤帯電手段と前記第２の現像剤帯電手段のどちらも往復運動をさせることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記像担持体の長手方向において、前記第１及び前記第２の現像剤帯電手段が前記往復運動を行った時に、前記現像剤を帯電可能な前記第１及び前記第２の現像剤帯電手段の一端部に対応する前記像担持体の部分は、前記帯電手段が前記像担持体を帯電する有効帯電領域より外側にあることを特徴とする請求項１１の画像形成装置。
【請求項１３】
前記第１の現像剤帯電手段は前記往復運動を行なわず、前記第２の現像剤帯電手段は前記往復運動を行なうことを特徴とする請求項８〜１０のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記像担持体の長手方向において、前記第２の現像剤帯電手段が前記往復運動を行った時に、前記現像剤を帯電可能な前記第２の現像剤帯電手段の一端部に対応する前記像担持体の部分は、前記帯電手段が前記像担持体を帯電する有効帯電領域より外側にあることを特徴とする請求項１３の画像形成装置。
【請求項１５】
前記第２の現像剤帯電手段は前記往復運動を行なわず、前記第１の現像剤帯電手段は前記往復運動を行なうことを特徴とする請求項８〜１０のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記像担持体の長手方向において、前記第１の現像剤帯電手段が前記往復運動を行った時に、前記現像剤を帯電可能な前記第１の現像剤帯電手段の一端部に対応する前記像担持体の部分は、前記帯電手段が前記像担持体を帯電する有効帯電領域より外側にあり、前記第２の現像剤帯電手段が前記現像剤を帯電可能な前記像担持体の領域よりも内側であることを特徴とする請求項１５の画像形成装置。
【請求項１７】
前記現像手段は、画像形成中に、前記像担持体上に現像剤を供給すると共に、前記像担持体上から残留現像剤を回収することが可能であることを特徴とする請求項８〜１６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１８】
前記帯電手段は、前記像担持体に接触して前記像担持体を帯電させることを特徴とする請求項８〜１７のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１９】
前記帯電手段には、振動電圧が印加されることを特徴とする請求項８〜１８のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項２０】
前記現像剤帯電手段は、前記像担持体に接触する導電性繊維ブラシ部を有することを特徴とする請求項８〜１９のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項２１】
前記第１の現像剤帯電手段は、直流電圧と交流電圧が重畳された振動電圧を印加されることを特徴とする請求項８〜２０のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項２２】
前記第２の現像材帯電手段は、前記第２の現像剤帯電手段と前記像担持体間の放電開始電圧を超える直流電圧を印加されることを特徴とする８〜２１のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項２３】
少なくとも前記像担持体と、前記帯電手段と、前記現像手段と、前記現像剤帯電手段と、を備える画像形成手段を複数有し、各画像形成部に対向して移動する転写体上に、各画像形成部の前記像担持体から現像剤を転写することが可能であることを特徴とする請求項８〜２２のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項２４】
前記転写体は、中間転写体であることを特徴とする請求項２３の画像形成装置。
【請求項２５】
前記転写体を担持して搬送する転写材担持体を有することを特徴とする請求項２３の画像形成装置。
【請求項２６】
前記各画像形成手段は、それぞれ異なる色の現像剤像を形成することを特徴とする請求項２３〜２５のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項２７】
前記画像形成手段は、前記画像形成装置の本体に対して着脱可能に構成された複数もしくは単一のプロセスユニットであることを特徴とする請求項２３〜２６のいずれかの項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、電子写真方式を用いる複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を用いた複写機・プリンタ・ファクシミリなどの転写方式の画像形成装置は、回転ドラム型を一般的とする像担持体である電子写真感光体（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現像剤像（トナー像）として顕像化する現像装置（現像工程）、上記トナー像を感光体面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現像剤（残留トナー、転写残トナー）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】
従って、従来の画像形成装置では、クリーニング装置により感光体面から除去された転写残トナーを収容する廃トナー回収容器が必要とされ、廃トナー処理に伴うメンテナンスが要求される。耐久寿命が長く設定された画像形成装置では、必然的にメンテナンス回数が増加するか、廃トナー回収容器を大型にする必要があり、後者を選択した場合には装置の小型化の点で大きな制約となっていた。
【０００４】
そこで、廃トナー回収容器を有するクリーニング装置を廃し、転写工程後の感光体上の転写残トナーを現像装置において感光体上から除去・回収し再利用するようにした「現像同時クリーニング方式」と呼ばれるクリーニングレスの画像形成装置が提案されている。
【０００５】
上記「現像同時クリーニング方式」では、転写後の転写残トナーを感光体上に乗せたまま引き続き感光体を帯電、露光して静電潜像を形成し、次の現像工程の過程において、現像されるべきではない感光体上の部分（未露光部、非画像部）に存在する転写残トナーを「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）」によって現像装置に回収する。この方式で現像装置に回収された転写残トナーは次工程以降の現像工程で再利用されるため、廃トナーが発生しない。よって従来廃トナーの処理に必要とされたメンテナンスを必要とせず、廃トナー容器を省略できることで画像形成装置の小型化にも有利である。
【０００６】
一方、帯電手段としては近年コロナ帯電器に代わり、特に接触帯電部材として導電ローラを用いたローラ帯電方式が帯電の安定性という点から好ましく用いられている。ローラ帯電方式では導電性の弾性ローラ（帯電ローラ）を被帯電体に加圧当接させ、これに電圧を印加することによって被帯電体の帯電処理を行う。
【０００７】
この帯電方式に関しては、特開昭６３−１４９６６９号公報に開示されるように、所望の被帯電体表面電位Ｖｄに相当するＤＣ電圧に、２×Ｖｔｈ（放電開始電圧）以上のピーク間電圧を持つＡＣ電圧成分を重畳した電圧を接触帯電部材に印加するＡＣ帯電方式が提案され、実用にも供されている。上記ＡＣ帯電方式は、直流電圧のみを用いたＤＣ帯電方式よりもＡＣ電圧による電位のならし効果により、より安定した帯電の均一化を図ることができる。
【０００８】
上述の「現像同時クリーニング方式」のクリーニングレス画像形成装置において、上記接触帯電装置を用いた場合には、感光体上の転写残トナーが感光体と接触帯電部材の接触部を通過する際に、転写残トナーの一部が接触帯電部材の表面に付着することがある。このような接触帯電部材のトナー汚染が許容以上に進むと、帯電不良の原因となることがある。
【０００９】
トナー汚染が進行する原因は、帯電極性が正規極性とは逆極性に反転しているトナー（以下、「反転トナー」という。）や、正規極性に帯電していても帯電量が少なく感光体上から引き剥がし易いトナー（以下、「低帯電トナー」という。）が、転写残トナー中に存在しているためである。この反転トナーや低帯電トナーは、静電的に正規極性のトナーよりも接触帯電部材に付着し易い。
【００１０】
現像装置から現像に供されるトナー中における上記反転トナーや低帯電トナーの存在比率に比べ、転写残トナー中の反転トナーや低帯電トナーの存在比率は、転写工程における転写バイアス電圧や剥離放電などの影響によって、高まることが知られており、これらがトナー汚染を進行させる場合があった。
【００１１】
また、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、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、且つ、その帯電量が現像装置中の通常のトナーと同レベルの帯電量であることが必要である。転写残トナー中の反転トナーや低帯電トナーについては感光体上から現像装置に除去・回収できず、不良画像の原因となってしまう。
【００１２】
そこで、特開平８−１３７３６８号公報に開示するように、感光体の回転方向において、感光体を帯電する帯電手段の上流に現像剤帯電手段（トナー帯電手段）を設けた画像形成装置が提案されている。
【００１３】
トナー帯電手段には、正規極性で放電開始電圧以上の直流電圧が印加されており、ここを通過する転写残トナーは、十分な放電により正規極性に帯電付与される。上述した接触帯電部材による帯電工程で、転写残トナーの上から感光体を帯電処理するが、転写残トナーの極性はトナー帯電手段によって正規極性に一様に揃えられているため、接触帯電部材への転写残トナーの付着が抑制される。また、この接触帯電部材に印加される交流電圧によって転写残トナーが適度に除電されるため、帯電過剰で感光体に鏡映力で貼り付いてしまうようなトナーも除かれ、「現像同時クリーニング」にて、効率よくトナーの除去・回収が行われる。
【００１４】
しかしながら、転写残トナーの量が少ない場合はトナー帯電手段で十分に電荷付与されるが、転写残トナー像パターンはそのまま残ってしまい、そのゴースト像が発生する場合があった。また、トナー像の転写性が悪い条件下（例えば、高湿度環境、転写材の抵抗値が低いなど）では、転写残トナーの量も多くなり、許容量以上の転写残トナーがトナー帯電手段の一部に集中すると、トナー帯電手段がその部分の転写残トナーの帯電量を制御しきれない現象（転写残トナー帯電不良現象）が起こり、帯電部材の汚れによるカブリ画像が発生する場合があった。
【００１５】
そこで、本出願人は、特許文献１に開示するように、トナー帯電手段の上流で転写部の下流に残留現像剤均一化手段（残留トナー均一化手段）を設けた画像形成装置を提案した。残留トナー均一化手段は、転写部からトナー帯電手段へ持ち運ばれる感光体上の転写残トナー像のパターンを、感光体面に分散して非パターン化する。具体的には、感光体面を摺擦部材で摺擦することで転写残トナー像パターンを掻き崩し或いは攪乱して、現像剤を感光体面に分散分布させる。分散分布された転写残トナーは、次工程であるトナー帯電手段による正規極性への帯電処理が十分になされるため、接触帯電部材への付着防止効果が大幅に改善される。前記残留トナー均一化手段を設けることにより、上記の如きゴースト像の発生や帯電部材の汚れによるカブリ画像の発生を抑制できるようになった。
【００１６】
しかしながら、上記のようにトナー帯電手段と残留トナー均一化手段を有する場合でも、感光体上にトナー（もしくは外添剤）の付着が発生する場合があった。トナーの付着は、トナー帯電手段による放電により感光体表面に貼り付いた一部のトナー（もしくは外添剤）が、現像装置に回収されず、転写手段でも転写されずに、何度もトナー帯電手段や接触帯電部材の放電に曝された結果起こるものと考えられている。この付着はトナー帯電手段の長手方向の放電ムラに対応し、トナー帯電手段が導電性ブラシなどで構成される場合には、感光体の回転方向に沿ってブラシの掃き目状に発生する。この付着物は、従来の物理的に掻き落とすタイプのクリーニングブレードでは容易に掻き落とされてしまうが、クリーニングレスタイプのプロセスでは、完全には除去できない。したがって長期に渡って同じ感光体を使用し続けると、付着が累積して感光体の表面がスジ状になり、画像に影響を及ぼす。
【００１７】
このため、本出願人は、特許文献２に開示するように、トナー帯電手段及び残留トナー均一化手段の一方もしくは両方を感光体の長手方向（感光体の回転軸方向）に移動させ、感光体の長手方向の特定領域にトナー帯電手段の放電が集中しないようにすること、及び、残留トナー均一化手段が感光体を摺擦する機会を増やして、上述のような付着トナーを掻き落とし易くすることで、トナー（もしくは外添剤）の付着の発生・成長を抑制し、この付着が感光体上の特定部位に偏って発生しないようにした。結果として、同レベルに抑制された付着が感光体上に偏り無くほぼ一様に分散された状態となり、画質上の問題は現れることなく長期に渡って一定の画質を保ち得るようになる。
【００１８】
しかしながら、トナー帯電手段及び残留トナー均一化手段の一方もしくは両方を感光体の長手方向に移動させても、感光体の回転周期とトナー帯電手段もしくは残留トナー均一化手段を移動させる周期によって、感光体の回転方向に上述のような付着の具合が異なる部位が周期的に発生し、その影響がハーフトーン画像等に現れることがあった。
【特許文献１】米国特許第６４２１５１２号明細書
【特許文献２】特開２００１−２１５７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、上述のごとき像担持体上に現れる現像剤の周期的な付着パターンの発生を解消し得る画像形成装置を提供することである。
【００２０】
本発明の別の目的は、像担持体上の、現像剤の付着パターンやスジ状付着を顕在化させないようにすることができる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体に形成された静電像を現像剤で現像する現像手段と、前記現像手段によって現像された現像剤像を転写する転写手段と、前記像担持体表面の移動方向において前記帯電手段より上流側、且つ、前記転写手段より下流側に位置し、前記像担持体上の現像剤を帯電する現像剤帯電手段と、を有する画像形成装置において、前記現像剤帯電手段は前記像担持体の長手方向に往復運動し、前記像担持体の単位時間あたりの回転数をａ、前記現像剤帯電手段の前記単位時間あたりの往復運動回数をｂとした時、Ｒ＝ｂ／ａとして、Ｒを１／２５≦Ｒ≦３の範囲に設定し、ただしＲ＝ｍ／ｎ（ｍ及びｎは５以下の整数）を除くことを特徴とする画像形成装置である。
【００２２】
本発明の他の態様によると、像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体に形成された静電像を現像剤で現像する現像手段と、前記現像手段によって現像された現像剤像を転写する転写手段と、前記像担持体表面の移動方向において前記帯電手段より上流側、且つ、前記転写手段より下流側に位置し前記像担持体上の現像剤を帯電する第１の現像剤帯電手段と、前記像担持体表面の移動方向において前記帯電手段より上流側、且つ、前記第１の現像剤帯電手段より下流側に位置し前記像担持体上の現像剤を帯電する第２の現像剤帯電手段と、を有する画像形成装置において、前記第１及び第２の現像剤帯電手段のうち少なくとも１つは前記像担持体の長手方向に往復運動し、前記像担持体の単位時間あたりの回転数をａ、前記往復運動をする前記少なくとも１つの現像剤帯電手段の前記単位時間あたりの往復運動回数をｂとした時、Ｒ＝ｂ／ａとして、Ｒを１／２５≦Ｒ≦３の範囲に設定し、ただし、Ｒ＝ｍ／ｎ（ｍ及びｎは５以下の整数）を除くことを特徴とする画像形成装置が提供される。本発明の一実施態様によると、前記第１の現像剤帯電手段は前記現像剤の正規極性とは逆極性の電圧が印加され、前記第２の現像剤帯電手段は前記現像剤の正規極性と同極性の電圧が印加される。又、本発明の一実施態様によると、前記第１の現像剤帯電手段は、直流電圧と交流電圧が重畳された振動電圧を印加される。又、本発明の一実施態様によると、前記第２の現像材帯電手段は、前記第２の現像剤帯電手段と前記像担持体間の放電開始電圧を超える直流電圧を印加される。
【００２３】
上記各本発明の一実施態様によると、Ｒは、Ｒが整数ならば、０．９６Ｒ以上１．０４Ｒ以下の範囲が除かれ、Ｒが非整数ならば、０．９９Ｒ以上又は１．０１Ｒ以下の範囲が除かれる。上記各本発明の他の実施態様によると、前記像担持体の長手方向において、前記現像剤帯電手段が前記往復運動を行った時に、前記現像剤を帯電可能な前記現像剤帯電手段の一端部に対応する前記像担持体の部分は、前記帯電手段が前記像担持体を帯電する有効帯電領域より外側である。又、一実施態様では、前記像担持体の長手方向において、前記第１の現像剤帯電手段が前記往復運動を行った時に、前記現像剤を帯電可能な前記第１の現像剤帯電手段の一端部に対応する前記像担持体の部分は、前記帯電手段が前記像担持体を帯電する有効帯電領域より外側にあり、前記第２の現像剤帯電手段が前記現像剤を帯電可能な前記像担持体の領域よりも内側である。
【００２４】
前記現像手段は、画像形成中に、前記像担持体上に現像剤を供給すると共に、前記像担持体上から残留現像剤を回収することが可能であるものとすることができる。前記帯電手段は、前記像担持体に接触して前記像担持体を帯電させるものであってよい。前記帯電手段は、振動電圧が印加されるものであってよい。前記現像剤帯電手段は、前記像担持体に接触する導電性繊維ブラシ部を有するものとすることができる。又、画像形成装置は、少なくとも前記像担持体と、前記帯電手段と、前記現像手段と、前記現像剤帯電手段と、を備える画像形成手段を複数有し、各画像形成部に対向して移動する転写体上に、各画像形成部の前記像担持体から現像剤を転写することが可能であるものとすることができる。前記転写体は、中間転写体であってよい。又、前記転写体を担持して搬送する転写材担持体を有するものであってもよい。前記各画像形成手段は、それぞれ異なる色の現像剤像を形成するものとすることができる。更に、前記画像形成手段は、前記画像形成装置の本体に対して着脱可能に構成された複数もしくは単一のプロセスユニットであってよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、像担持体上に現れる現像剤の周期的な付着パターンの発生を解消し得る。又、本発明によれば、像担持体上の、現像剤の付着パターンやスジ状付着を顕在化させないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２７】
実施例１
図１は本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成を示す。本実施例の画像形成装置１００は、転写方式電子写真プロセス、接触帯電方式、反転現像方式を用いた、最大通紙サイズがＡ３サイズのカラーレーザープリンタであり、画像形成装置本体（装置本体）と通信可能に接続された外部ホスト装置からの画像情報に応じて転写材、例えば、用紙、ＯＨＰシート、布などにフルカラーの画像を形成し、出力することができる。
【００２８】
画像形成装置１００は、複数個のプロセスカートリッジ（プロセスユニット）８を有し、各プロセスカートリッジ８により、一旦、中間転写体９１に連続的にトナー像を多重転写し、その後転写材Ｐに一括転写することによりフルカラープリント画像を得る４連ドラム方式（インライン、タンデム構成）の画像形成装置である。プロセスカートリッジ８は、中間転写ベルト９１の移動方向において直列にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に４個配置されている。なお、本実施例では４個のプロセスカートリッジとなっているが、４個を一体化し単一のプロセスカートリッジ（プロセスユニット）にすることも可能である。
【００２９】
本実施例では、複数の像形成手段たるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、使用する現像剤の色が異なる他は同一の構成とされるので、以下、特に区別を要しない場合は、各画像形成部の要素であることを示す符号の添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略し、総括的に説明する。なお、画像形成部は、少なくとも像担持体と、帯電手段と、現像手段と、現像剤帯電手段とを備えている。各構成要素については後述する。
【００３０】
例えば、４色フルカラー画像を形成する場合の全体動作を説明すると、画像形成装置１００と通信可能に接続された外部ホスト装置からの信号に従って、色分解された画像信号が生成され、この信号に応じて、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの各プロセスカートリッジ８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋにおいて各色のトナー像の形成が行われる。各プロセスカートリッジ８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋでは、像担持体としての電子写真感光体（感光ドラム）１を帯電手段２によって帯電させ、その一様帯電面を露光手段３によって走査露光することで感光ドラム１上に静電潜像を形成し、この静電潜像に現像手段４によって現像剤であるトナーを供給することによりトナー像を形成する。各感光ドラム１に形成された各色のトナー像は、移動する中間転写体としての中間転写ベルト９１上に順次重ね合わせて転写される。そして、中間転写ベルト９１上に形成されたフルカラーのトナー像は、中間転写ベルト９１と２次転写手段としての２次転写ローラ１０とが対向する２次転写部に搬送されてきた転写材Ｐ上に一括転写される。次いで、転写材Ｐは定着手段１３に搬送され、ここでトナー像の定着を受けた後、機外に排出される。
【００３１】
以下、図２をも参照して、画像形成装置１００の各要素について、順次より詳しく説明する。
【００３２】
画像形成装置１００は、像担持体として回転ドラム型の電子写真感光体（感光ドラム）１を有する。本実施例では、感光ドラム１は有機光導電体（ＯＰＣ）ドラムであり、外径は５０ｍｍ、中心支軸を中心に１００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）をもって図中矢示の反時計方向に回転駆動される。感光ドラム１は、アルミニウム製シリンダ（導電性ドラム基体）の表面に、光の干渉を抑えて上層の接着性を向上させる下引き層と、光電荷発生層と、電荷輸送層（厚さ２０μｍ）との３層を下から順に塗り重ねた構成をしている。
【００３３】
本実施例では、画像形成装置１００は、帯電手段として、接触帯電器である帯電ローラ２を有する。帯電ローラ２に所定の条件の電圧を印加することで、感光ドラム１を一様に負極性に帯電させる。帯電ローラ２の長手長さは３２０ｍｍであり、芯金２ａの外回りに、下層２ｂと、中間層２ｃと、表面層２ｄとを下から順次に積層した３層構成とした。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、中間層２ｃは帯電ローラ２全体として均一な抵抗を得るための抵抗層であり、表層２ｄは感光ドラム１上にピンホールなど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。本実施例の帯電ローラ２は、芯金２ａとして直径６ｍｍのステンレス丸棒を用い、表層としてフッ素樹脂にカーボンを分散させており、ローラとしての外径は１４ｍｍ、ローラ抵抗は１０4Ω〜１０7Ωとした。
【００３４】
帯電ローラ２は、芯金２ａの両端部をそれぞれ軸受け部材により回転自在に保持させると共に、押圧ばねによって感光ドラム１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いる。また、帯電ローラ２は、感光ドラム１の回転に従動して回転する。そして、電圧印加手段としての電源２０から、直流電圧に所定周波数の交流電圧を重畳した所定の振動電圧（帯電バイアス電圧Ｖｄｃ＋Ｖａｃ）が、芯金２ａを介して帯電ローラ２に印加され、回転する感光ドラム１の周面が所定の電位に帯電処理される。帯電ローラ２と感光ドラム１の接触部が帯電部ａである。
【００３５】
本実施例では、帯電ローラ２に印加する帯電バイアス電圧は、−５００Ｖの直流電圧と、周波数＝１１５０Ｈｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝１４００Ｖ、正弦波の交流電圧とを重畳した振動電圧であり、感光ドラム１の周面は−５００Ｖ（暗部電位Ｖｄ）に一様に接触帯電処理される。
【００３６】
感光ドラム１は、帯電ローラ２により所定の極性・電位に一様に帯電処理された後、画像露光手段（カラー原稿画像の色分解・結像露光光学系、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームを出力するレーザスキャンによる走査露光系など）による画像露光Ｌを受ける。これにより、目的のカラー画像の各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫに対応した色成分の静電潜像が形成される。本実施例では露光手段として、半導体レーザを用いたレーザビームスキャナ３を用いた。レーザビームスキャナ３は、画像読み取り装置（図示せず）などのホスト装置から画像形成装置１００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、回転する感光ドラム１の一様帯電処理面をレーザ走査露光（イメージ露光）する。このレーザ走査露光により、感光ドラム１面のレーザ光Ｌで照射されたところの電位が低下することで、回転する感光ドラム１面には、走査露光した画像情報に対応した静電潜像が形成される。本実施例では、露光部電位Ｖｌを−１５０Ｖとした。感光ドラム１における画像露光Ｌの照射位置が露光部ｂである。
【００３７】
次いで、その感光ドラム１に形成された静電潜像は、現像手段としての現像器４でトナーにより現像される。本実施例において、現像器４は２成分接触現像器（２成分磁気ブラシ現像器）である。現像器４は、現像容器（現像器本体）４０、内部に固定配置されたマグネットローラを有する現像剤担持体としての現像スリーブ４１、現像剤規制部材としての現像剤規制ブレード４２、現像容器４０に収容した主に樹脂トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）との混合物である二成分現像剤（現像剤）４３などを具備する。
【００３８】
現像スリーブ４１は、その外周面の一部を外部に露呈させて現像容器４０内に回転可能に配設されている。現像スリーブ４１には、所定間隙を有して現像剤規制ブレード４２が対向されており、現像スリーブ４１の図中矢印方向の回転に伴い、現像スリーブ４１上に現像剤薄層を形成する。本実施例では、現像スリーブ４１は、感光ドラム１との最近接距離（Ｓ−Ｄｇａｐ）を３５０μｍに保たせて感光ドラム１に近接させて対向配設した。感光ドラム１と現像スリーブ４１との対向部が現像部ｃである。
【００３９】
また、現像スリーブ４１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。現像スリーブ４１上の現像剤薄層は、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１を適度に摺擦する。現像スリーブ４１には電圧印加手段としての電源（図示せず）から所定の現像バイアス電圧が印加される。本実施例では、現像スリーブ４１に印加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、−３５０ＶのＶｄｃと、１８００Ｖｐｐ、周波数＝２３００ＨｚのＶａｃとを重畳した振動電圧である。
【００４０】
而して、回転する現像スリーブ４１上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４３中のトナーが、現像バイアス電圧による電界によって感光ドラム１に形成された静電潜像に対応して選択的に付着することで、静電潜像がトナー像として現像される。本実施例では、感光ドラム１上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。現像部ｃを通過した現像スリーブ４１上の現像剤薄層は、引き続く現像スリーブ４１の回転に伴い現像容器４０内の現像剤溜り部に戻される。
【００４１】
本実施では、トナーとして、平均粒径６μｍのネガ帯電トナーを用い、キャリアとしては、飽和磁化が２０５ｅｍｕ／ｃｍ3、平均粒径３５μｍの磁性キャリアを用いた。また、トナーとキャリアを重量比６：９４で混合したものを現像剤として用いた。そして、感光ドラム１上で現像に供されたトナーの帯電量は、−２５μＣ／ｇである。
【００４２】
各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの各感光ドラム１に対向するように、転写手段としての中間転写ユニット９が設けられている。中間転写ユニット９では、中間転写体としての無端状の中間転写ベルト９１が、駆動ローラ９４、テンションローラ９５及び２次転写対向ローラ９６に所定の張力を持って掛け渡されており、図中矢印の方向に移動する。
【００４３】
感光ドラム１上に形成されたトナー像は、感光ドラム１と中間転写ベルト９１との対向部である１次転写ニップ部（転写部）ｄへ進入する。転写部ｄでは、中間転写ベルト９１の裏側に、１次転写手段としての１次転写ローラ９２が当接されている。１次転写ローラ９２には、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫで独立に１次転写バイアス電圧を印加可能とするため、それぞれ電圧印加手段としての１次転写バイアス電源９３が接続されている。中間転写ベルト９１には、先ず、１色目（イエロー）の画像形成部ＰＹで、上述の動作により感光ドラム１に形成されたイエローのトナー像を転写し、次いで同様の工程を経た各色に対応する感光ドラム１より、順次マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー像を各画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫで多重転写する。
【００４４】
本実施例においては、露光部（露光部電位Ｖｌ：−１５０Ｖ）に転移されたトナーに対する転写効率を考慮し、一次転写バイアス電圧として、１色目〜４色目まですべて＋３５０Ｖの電圧を印加した。中間転写ベルト９１上で形成された４色フルカラー画像は、次いで２次転写手段としての２次転写ローラ１０により、転写材送給手段（図示せず）から供給され、所定のタイミングで搬送手段としての給紙ローラ１２から送られてきた転写材Ｐに一括転写される。
【００４５】
トナー像が転写された転写材Ｐは、次いで定着手段としてのローラ定着器１３に搬送され、ここで熱、圧力によってトナー像が転写材Ｐに溶融定着される。その後、転写材Ｐは機外に排出されカラープリント画像が得られる。
【００４６】
また、中間転写ベルト９１上に残留する２次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーナ１１が備えるクリーニング手段としてのクリーニングブレード１１ａによってクリーニングされ、次の作像工程に備える。
【００４７】
中間転写ベルト９１の材料としては、各色の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫでのレジストレーションを良くするため、伸縮する材料は望ましくなく、樹脂系、或いは金属芯体入りのゴムベルト、樹脂及びゴムからなるベルトが望ましい。本実施例では、ＰＩ（ポリイミド）にカーボン分散し、体積抵抗率を１０8Ωｃｍオーダーに制御した樹脂ベルトを用いた。その厚さは８０μｍ、長手方向３２０ｍｍ、全周は９００ｍｍである。
【００４８】
また、一次転写ローラ９２としては、導電性スポンジからなるものを用いた。その抵抗は１０6Ω以下、外径は１６ｍｍ、長手長さは３１５ｍｍとした。
【００４９】
更に、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫには、感光ドラム１の移動方向に対して下流側に位置する第２の現像剤帯電手段である第２のトナー帯電ブラシ６と感光ドラム１の移動方向に対して上流側に位置する第１の現像剤帯電手段である第１のトナー帯電ブラシ７とが設けられており、それぞれ感光ドラム１に当接されている。本実施例では、第２のトナー帯電ブラシ６、第１のトナー帯電ブラシ７は、両者とも導電性の繊維からなるブラシ部材を用いた。より具体的には、第２のトナー帯電ブラシ６は、横長の電極板６２にブラシ部６１を具備させたものである。また、第１のトナー帯電ブラシ７についても同様に、電極板７２にブラシ部７１を具備させてなる。そして、ブラシ部６１、７１を感光ドラム１面に当接させて配設している。
【００５０】
第２のトナー帯電ブラシ６、第１のトナー帯電ブラシ７のブラシ部６１、７１は、レーヨン、アクリル、ポリエステルなどの繊維にカーボンや金属粉を含ませて抵抗値を制御したものである。ブラシ部６１、７１は、感光ドラム１の表面及び転写残トナーに均一に接触できるように、太さとしては３０デニール以下、密度としては１〜５０万本／ｉｎｃｈ2以上が好ましい。本実施例では、ブラシ部６１、７１は共に、６デニール、１０万本／ｉｎｃｈ2、毛足の長さ５ｍｍで、ブラシの体積抵抗率は６×１０3Ω・ｃｍとした。そして、第２のトナー帯電ブラシ６、第１のトナー帯電ブラシ７を、ブラシ部６１、７１が感光ドラム１の面に対して侵入量１ｍｍとなるように当接させ、感光ドラム１との当接ニップ部幅は５ｍｍとした。
【００５１】
第１のトナー帯電ブラシ７、第２のトナー帯電ブラシ６は、図２に示すように、転写部ｄよりも感光ドラム１の回転方向下流側且つ帯電部ａよりも上流側に位置して、感光ドラム１の回転方向上流から順に、第１のトナー帯電ブラシ７、第２のトナー帯電ブラシ６と配置されている。そして、それぞれ第１のトナー帯電ブラシ７と感光ドラム１との接触部ｅ、第２のトナー帯電ブラシ６と感光ドラム１との接触部ｆを形成している。
【００５２】
前述したように、第１のトナー帯電ブラシ７は、転写部ｄから第２のトナー帯電ブラシ６へ持ち運ばれる感光ドラム１上の転写残留トナー像のパターンを、感光体面に分散して非パターン化する。更に、第１のトナー帯電ブラシ７に直流に交流電圧を重畳した振動電圧を印加すると、一時的に転写残留トナーを滞留する機能が向上して、第２のトナー帯電ブラシ６に送られる転写残留トナー量のバラツキを緩和する効果がある。本実施例では電源２２によって、＋２５０Ｖの直流電圧と、周波数＝１１５０Ｈｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝４００Ｖの正弦波の交流電圧とを重畳したバイアスを加えた。
【００５３】
第１のトナー帯電ブラシ７から第２のトナー帯電ブラシ６に搬送されるトナーは、第２のトナー帯電ブラシ６により、トナーの正規極性である負極性で、かつ、第２のトナー帯電ブラシ６と感光ドラム１との間の放電開始電圧を超過する電圧を電源２１から印加することで、負極性の電荷が帯電付与される。本実施例では、−７００Ｖ以上の直流バイアスを印加した。
【００５４】
本実施例のように、第１のトナー帯電ブラシ７においてあらかじめトナーに正極性の電荷を与えておくことにより、第２のトナー帯電ブラシ６においてトナーを均一に負極性に揃えることが可能となる。これは、負極性に帯電しているが帯電量の小さいトナーよりも、正極性に帯電しているトナーの方が、負極性の電荷を乗せ易いという性質からである。よって、トナーに負極性の電圧を与えてトナーをある程度大きい負極性の電荷にそろえようとした場合に、転写残留トナーの中に負極性に大きく帯電しているトナーしかないのならば問題ないが、負極性に帯電しているが帯電量の小さいトナーが含まれている場合は、上述の理由によりトナーを一旦正極性に帯電させておくことで負極性に揃えることが容易に可能となる。
【００５５】
更に、本実施例では、第２のトナー帯電ブラシ６は、図３に示すように、感光ドラム１の回転に呼応して、感光ドラム１の長手方向（感光ドラム１の表面移動方向に略直交する方向）に往復運動される。第２のトナー帯電ブラシ６は、感光ドラム１の長手方向に対し略平行に配置され、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である基盤８０に固定されている。基盤８０は、画像形成装置１００の駆動モーター（図示せず）により感光ドラム１に伝達される回転駆動が、ギア列を介して伝達され、長手方向に対し一定量往復運動するように駆動される。これにより、感光ドラム１面は、第２のトナー帯電ブラシ６のブラシ部６１で摺擦される。
【００５６】
更に説明すると、基盤８０の長手方向両端部からは、支持部たる支持ピン８１ａ、８１ｂが延在しており、一方の支持ピン８１ａは、帯電ユニット枠体１１１に設けられた支持壁１１１ａの貫通穴に挿通されて、滑動可能に支持される。他方の支持ピン８１ｂは、画像形成装置本体の駆動手段（図示せず）から伝達された駆動力を基盤８０に伝える駆動伝達手段８２に固定支持される。駆動伝達手段８２は、例えば、感光ドラム１に伝えられた回転駆動力を、ギア部とカム溝を備えたカムギア、カム溝に沿って滑動して感光ドラム１の長手方向に移動する突起などにより往復運動駆動力とする駆動伝達ユニット１１１ｂに連結される。また、基盤８０の長手方向一方の端部には、戻しバネ８３が設けられており、基盤８０は長手方向に所定の移動幅（振幅α）で一定量往復運動される。
【００５７】
なお、第２のトナー帯電ブラシ６の両方の端部は、往復運動によって、帯電ローラ２と感光ドラム１の接触領域に当たる有効帯電領域Ｇの内部に入らないように、つまり外側にあるように設定される。ここで、第２のトナー帯電ブラシ６の端部とは感光ドラム１上のトナーを帯電可能なブラシ部６１の端部を指す。つまり、帯電ローラ２が感光ドラム１を帯電する有効帯電領域は、第２のトナー帯電ブラシ６が、トナーを帯電可能な感光ドラム１の領域よりも内側にある。こうすることにより、第２のトナー帯電ブラシで帯電されなかったトナーが帯電ローラまで到達し付着してしまうことがなくなる。
【００５８】
本実施例では第２のトナー帯電ブラシ６の移動幅を５ｍｍ（振幅α＝２．５ｍｍ）とした。
【００５９】
画像形成装置１００が備える電源２０、２１、２２などの電圧印加手段は、画像形成装置本体が有する、装置動作を統括制御する制御手段としての制御回路１３０によって制御される。
【００６０】
尚、本実施例では、感光ドラム１、帯電ローラ２、現像器４、第１のトナー帯電ブラシ７、第２のトナー帯電ブラシ６などは、帯電ユニット枠体１１１、現像枠体１１２によって一体的にカートリッジ化されてプロセスカートリッジ（プロセスユニット）８を構成する。プロセスカートリッジ８は、画像形成装置本体に設けられた装着手段１０１ａを介して取り外し可能に装着される。また、プロセスカートリッジ８が画像形成装置本体に装着された状態で、画像形成装置本体に設けられた駆動手段（図示せず）とプロセスカートリッジ８側の駆動伝達手段が接続され、感光ドラム１、現像器４、帯電ローラ２などが駆動可能な状態となる。更に、プロセスカートリッジ８が画像形成装置本体に装着された状態で、帯電ローラ２、第２のトナー帯電ブラシ６、第１のトナー帯電ブラシ７にバイアスを印加する電源２０、２１、２２、現像スリーブ４１にバイアスを印加する電源（図示せず）などの各種電圧印加手段は、プロセスカートリッジ８側及び画像形成装置本体側にそれぞれ設けられた接点を介して対象と電気的に接続される。画像形成装置に対して着脱可能に構成されたプロセスカートリッジは、本実施例の態様に限定されるものではなく、少なくとも感光ドラム１と、帯電ローラ２と、第２のトナー帯電ブラシ６とを備えたものであってよい。
【００６１】
一方、現像器４に接続されてトナーを補給するトナー補給ユニット（現像剤補給容器）５が、現像器４及び画像形成装置本体に対して装着手段１０１ｂを介して着脱可能に装着される。
【００６２】
以下、本実施例における第２のトナー帯電ブラシ６の作用について詳しく説明する。
【００６３】
従来例で述べたように、クリーニングレス・システムでは、感光ドラム１上へのトナーもしくは外添剤の付着（もしくは融着）は、転写残留トナーが第２のトナー帯電ブラシ６もしくは帯電ローラ２の放電に連続して曝されることによって生じると考えられる。一般に感光ドラム１上の電位が均一化されやすいのは、水分による緩和作用が大きな高湿度環境であり、逆に低湿度環境では電位が均一化されにくいため放電量が大きくなる傾向がある。または、電位の均一化のために低湿度環境で放電量が大きくなるように制御されている場合がある。よって、低湿度環境では付着が発生しやすい。
【００６４】
第２のトナー帯電ブラシ６が静止している状態の低湿度環境では、使用初期の感光ドラム１をおおよそ１０回転前後の放電に曝すことで軽微な付着の発生が見られる。この傾向はプロセス・スピード（感光ドラム１の周速度）が５０〜２００ｍｍ／ｓの間でほぼ同様である。また、付着の成長は初期段階ほど早く、ある程度成長するとほぼ成長は止まる傾向が見られる。
【００６５】
付着の分散状況は感光ドラム１上に付着が発生する初期段階で定まることが多く、図２に示した帯電部ａ、もしくは接触部ｆに入るときの感光ドラム１上に存在しているトナーの分散状況が、おおよそ付着の分散状況に対応する。結果的に、放電状況が不均一になり易く、帯電部ａでの感光ドラム１上のトナーの分散状況を決めている第２のトナー帯電ブラシ６の摺擦跡（すなわちブラシの掃き目跡）が、最も感光ドラム１上の付着パターンとして現れやすい。準じて、第１のトナー帯電ブラシ７の摺擦跡が付着パターンとして現れやすい。本実施例では、第２のトナー帯電ブラシ６を感光ドラム１の長手方向に往復させているため、上記の摺擦跡が分散されるように成長し、軽微な付着が偏りなく分散する。
【００６６】
本実施例の第２のトナー帯電ブラシ６の往復運動について詳述する。本実施例では、第２のトナー帯電ブラシ６の感光ドラム１表面に対する相対位置変動は、感光ドラム１の回転方向に略垂直に、図４に示すごとく、ほぼサイン波を描くように往復運動させている。なお、図４中に縦軸で表わした相対位置変動は、振幅を１として規格化している。図４中の横軸は感光ドラム１の回転移動距離を示している。
【００６７】
第２のトナー帯電ブラシ６の往復運動が極端に遅い場合、図４に斜線で示した振幅のピーク位置近辺では、第２のトナー帯電ブラシ６が実質的に感光ドラム１に対して静止しているに近い状態が存在する。このような準静止状態が長引くほど、静止状態と変わらない付着が発生することが考えられる。
【００６８】
本実施例における第２のトナー帯電ブラシ６の往復運動によって得られる付着分散効果を以下のようにして確かめた。
【００６９】
感光ドラム１の単位時間あたりの回転数をａ、第２のトナー帯電ブラシ６の前記単位時間あたりの往復運動回数をｂとした時、感光ドラム１と第２のトナー帯電ブラシ６との帯電時間あたりの回転数（往復運動回数）の比率をＲ＝ｂ／ａとして、Ｒを求めそのＲを１／１００から１／５までの範囲で振り低湿度環境下（１０℃，１５％Ｒｈ）で新品の感光ドラム１上に発生する付着を観察した。なお、ａを感光ドラム１の周波数、ｂを第２のトナー帯電ブラシ６の周波数、Ｒを周波数の比率と言う。ここで、周波数ａ、ｂ、の測定方法としてはいくつか考えられるが、例えば感光ドラムの周長及び回転速度、第２のトナー帯電ブラシの１往復にかかる時間などにより求めることができる。今回は、付着条件を厳しくするために第１のトナー帯電ブラシ７を外した状態で行なっている。その結果、１／２５〜１／３０を境に周波数の比率Ｒが小さくなるに従い、感光ドラム１の円周方向に沿った付着の成長が目立つ傾向が現れ、周波数の比率Ｒが１／６０以下では第２のトナー帯電ブラシ６を静止させている状況と変わらない付着状態になった。周波数の比率Ｒが１／５〜１／２５の範囲では、感光ドラム１の円周方向に沿った付着の成長が目立つことはなく、ほぼ一様に付着していた。以上から、第２のトナー帯電ブラシ６の往復運動によって付着分散効果を得るには、１／２５以上の周波数の比率Ｒが必要とされる。
【００７０】
また、上記と同様に第１のトナー帯電ブラシ７を外した状態で、周波数の比率Ｒを１．５から３までの範囲で振り、低湿度環境下（１０℃，１５％Ｒｈ）で新品の感光ドラム１上に発生する付着を観察した。この範囲内では後述する特定の周波数の比率以外では、付着状況に大きな差は無かった。若干ながら周波数の比率Ｒを大きくするに従い付着分散効果及び付着物の掻き取り効果は向上する傾向にあった。しかしながら、周波数の比率Ｒを大きくするに従い第２のトナー帯電ブラシ６を往復運動する機構の機械的な負荷等が大きくなるため、周波数の比率Ｒを必要以上に大きくするメリットはない。本実施例では、第２のトナー帯電ブラシ６として用いた導電性ブラシのブラシ部６１の耐久性から周波数の比率Ｒが３以下であることが望ましい。
【００７１】
上記の結果は、プロセス・スピードが５０〜２００ｍｍ／ｓ、第２のトナー帯電ブラシ６の移動幅が３〜１５ｍｍ（振幅α＝１．５〜７．５ｍｍ）の範囲内では、ほぼ同様であった。
【００７２】
上述のごとく、周波数の比率Ｒが１／２５〜３の範囲では付着分散効果が有効であるが、本発明者等は特定の周波数の比率で、感光ドラム１の整数倍周期の付着パターンが発生することを見出した。以下に、この特定の周波数の比率について詳述する。
【００７３】
まず、周波数の比率Ｒが整数倍（１，２，３）の場合は、感光ドラム１が１回転しても、第２のトナー帯電ブラシ６と感光ドラム１の接する位置が変わらないため、第２のトナー帯電ブラシ６の摺擦跡が第２のトナー帯電ブラシ６を静止させた場合と同様に現れ、付着分散効果が全く発揮されない。
【００７４】
次に、図５にＲ＝１．５（３／２）のケースを例示して、周波数の比率Ｒが半整数倍（０．５，１．５，２．５）の場合を説明する。図５中の縦軸は、第２のトナー帯電ブラシ６における感光ドラム１の長手方向の相対位置変位量であり、図４と同様に振幅を１として規格化している。図５の横軸は感光ドラム１の１周分の長さ（周長）を示し、図５の全体で感光ドラム１の表面を模式的に表わしている。
【００７５】
図５に示すように、第２のトナー帯電ブラシ６の感光ドラム１の１周目における相対位置に対し、２周目の相対位置が逆位相となる。このため、共振波形の「腹」と「節」に対応するような部分が現れる。「腹」の部分では、第２のトナー帯電ブラシ６の長手移動速度が小さいため付着分散効果が小さく、円周方向に沿って付着が成長しやすい。「節」の部分では、第２のトナー帯電ブラシ６の長手方向の移動速度が大きいため付着分散効果が大きく付着が成長しにくい。この付着状況の差が感光ドラム１の耐久が進むほど顕著になり、図５に示すように、Ｒ＝１．５（３／２）の場合は感光ドラム１の周長の１／３間隔の付着パターンが発生し、ハーフトーン画像などに顕在化する場合が生じた。同様に、Ｒ＝０．５（１／２）の場合は感光ドラム１と同周期の、又Ｒ＝２．５（５／２）の場合は感光ドラム１の周長の１／５間隔の付着パターンが発生する。
【００７６】
次に、図６にＲ＝２／３のケースを例示して説明する。図６中の縦軸も図４と同様に、第２のトナー帯電ブラシ６の相対位置変位量である。この相対位置変位量は、当然ながら感光ドラム１の３周でもとの位置に戻る。
【００７７】
図６中の領域（１）は、第２のトナー帯電ブラシ６の長手移動が比較的に大きい周回が２回と、長手移動が小さい周回が１回重なる部分である。長手移動が大きい２回の周回は長手方向について互いに逆に移動するためこの領域（１）の部分の付着分散効果は大きく、付着が成長しにくい。図６中の領域（２）は、第２のトナー帯電ブラシ６の長手移動が比較的に小さい周回が２回と、長手移動が大きい周回が１回重なる部分である。この領域（２）の部分は、領域（１）の部分に比べて付着分散効果は若干小さくなる。半整数の場合と同様に、この付着状況の差が感光ドラム１の耐久が進むほど顕著になり、Ｒ＝２／３の場合は、感光ドラム１の周長の１／４間隔の付着パターンが発生する。
【００７８】
ここで、上述の各場合をＲ＝ｍ／ｎ（ｍ，ｎは整数）として一般化すると、ｎ≧３の場合は感光ドラム１の周長の１／２ｍ間隔の付着パターンが発生し、ｎ＝２の場合は感光ドラム１の周長の１／ｍ間隔の付着パターンが発生する。Ｒが整数（ｎ＝１）の場合は撚れたスジ状の付着が発生する。
【００７９】
上記から、ｍが大きくなるほど付着パターンの間隔が短くなることがわかる。間隔が短くなることで隣接する部分との付着状況の差がなくなり、実質上、周期パターンがぼやけていく。よって、ｍがある程度の数値以上では、上記のような感光ドラム１の整数倍周期の付着パターンは消失する。
【００８０】
また、上記のｎは、感光ドラム１が何周すると、感光ドラム１と第２のトナー帯電ブラシ６との相対位置が元の位置に戻るかのパラメータである。これは、ｎ周の間は、第２のトナー帯電ブラシ６が感光ドラム１上の相異なる位置を摺擦することを示している。よって、当然ながらｎが大きくなるほど付着分散効果は大きくなり、付着パターンは発生し難くなる。
【００８１】
本実施例の適応範囲１／２５≦Ｒ≦３の範囲内において、様々な有理数Ｒ＝ｍ／ｎとなるｍとｎの組み合わせを調査した結果、ｍ及びｎの少なくとも一方が５より大きい場合は、実質上、感光ドラム１の整数倍周期の付着パターンは顕在化しないことがわかった。
【００８２】
以上から、周波数の比率Ｒがｍ／ｎ（ｍ，ｎは整数）で表される１／２５≦Ｒ≦３の範囲内の有理数である場合においては、「ｍ及びｎが共に５以下の整数」となる場合を除外条件１とし、整数倍周期の付着パターンを発生させないためには、この除外条件１を避けて周波数の比率Ｒを設定する（つまり、ｍ及びｎが共に５以下の整数とならないように、言い換えれば、ｍ及びｎの少なくとも一方が５より大きい整数となるように設定する）必要がある。
【００８３】
本実施例のごとく、第２のトナー帯電ブラシ６の往復運動の駆動を、感光ドラム１の回転駆動からギア列を介して伝達することによって行なう構成では、感光ドラム１の回転の周波数に対する第２のトナー帯電ブラシ６の往復運動の周波数の比率Ｒが、このギア列のギア比によって決定される。ギア列の少ないシンプルな駆動伝達経路を構成すると、周波数の比率Ｒが上記の除外条件１（５以下の整数で構成される有理数）に抵触してしまうことが有り得る。これを避けるには、５より大きい整数を含む有理数（例えばＲ＝４／７，６／５など）になるようにギア比の構成を取ればよい。本実施例では、第２のトナー帯電ブラシ６の周波数の比率Ｒ＝５／９とした。
【００８４】
次に、上記の除外条件１の近傍の周波数の比率Ｒを詳しく調べた。感光ドラム１の駆動と第２のトナー帯電ブラシ６の往復運動の駆動を別に取り、第１のトナー帯電ブラシ７を外した状態で、上記の除外条件１の周波数の比率Ｒから僅かに異なるように第２のトナー帯電ブラシ６の往復運動を変更して感光ドラムの１の表面を観察したところ、新品の感光ドラム１上に付着が発生した。特に低湿度環境下（１０℃，１５％Ｒｈ）で顕著であった。
【００８５】
そこで、どの様な周波数の比率Ｒに設定をすればよいか調べたところ、除外条件１の周波数の比率Ｒが整数の場合、除外条件１に対して周波数の比率Ｒが±３％以内では、スジ状の付着が発生し、スジ状の付着が消失するのは、除外条件１に対してＲが±４％以上であった。これは、第２のトナー帯電ブラシ６の周期が感光ドラム１の周期に対して、感光ドラム１の１回転ごとに±１／２５周期以上の変動を生じる状況に該当し、第２のトナー帯電ブラシ６を静止させた場合に対して周波数の比率Ｒが１／２５以上であれば、付着が発生しなかった前述のケースに対応する。また、除外条件１の周波数の比率Ｒが整数以外の場合は、除外条件１に対して周波数の比率Ｒが±１％程度の差しかなくても付着パターンが消失する。そこで、除外条件１の周波数の比率Ｒが整数ならば、第２の除外条件として０．９６Ｒ以上１．０４Ｒ以下の部分を新たに除外条件として加え、前記除外条件の周波数比率Ｒが非整数ならば、第２の除外条件として０．９９Ｒ以上又は１．０１Ｒ以下の範囲を新たに除外条件に加えることにより、付着分散の効果を高めることが可能となる。
【００８６】
上記の除外条件２は、感光ドラム１に対する第２のトナー帯電ブラシ６の位相変動が大きいほど、付着分散効果が現れることを示す。
【００８７】
以上、本実施例によれば、第２のトナー帯電ブラシ６を感光ドラム１の長手方向に対して往復運動させると共に、感光ドラム１の回転周期に対する第２のトナー帯電ブラシ６の往復運動の周波数の比率Ｒが、１／２５≦Ｒ≦３の範囲で、「Ｒ＝ｍ／ｎ（ｍ，ｎは５以下の整数）を満たす有理数」となる場合を除外条件１とし、除外条件１を避けてＲを設定する。これにより、感光ドラム１の付着パターンを顕在化させないようにすることができる。
【００８８】
また、「前記除外条件のＲが整数ならば、第２の除外条件として０．９６Ｒ以上１．０４Ｒ以下、前記除外条件のＲが非整数ならば、第２の除外条件として０．９９Ｒ以上又は１．０１Ｒ以下の範囲」となる場合を除外条件２とし、除外条件２を避けてＲを設定することで、感光ドラム１のスジ状付着を顕在化させないようにすることができる。
【００８９】
なお、上記実施例では、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫからトナーが転写される転写体（被転写体）は、中間転写体であるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。当業者には周知の通り、中間転写体の代わりに、記録用紙などの転写材を担持して、複数の画像形成部に順次搬送する転写材担持体を有し、この転写材担持体上の転写材上に各画像形成部から順次トナー像を重ねて転写して、その後、転写材を転写材担持体から分離して定着手段に搬送し、ここで未定着トナー像を定着してカラー画像を得る画像形成装置がある。本発明はこのような画像形成装置にも等しく適用し得るものである。
【００９０】
また、上記実施例では、第２のトナー帯電ブラシ６及び第１のトナー帯電ブラシ７は固定のブラシ状部材であるが、ブラシ回転体、弾性ローラ体、シート状部材など任意の形態の部材にすることができる。
【００９１】
実施例２
次に、本発明に係る画像形成装置の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本構成は実施例１のものと同様であり第２のトナー帯電ブラシ及６及び、第１のトナー帯電ブラシ７の構成を変更した。従って、実施例１と同一の構成、機能を有する要素には同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００９２】
本実施例では、図７に示すように、第２のトナー帯電ブラシ６に換えて第１のトナー帯電ブラシ７を感光ドラム１の回転に呼応して感光ドラム１の長手方向に対し往復運動させる。第１のトナー帯電ブラシ７は実施例１で用いられたブラシ部材と同一のものである。
【００９３】
第２のトナー帯電ブラシ６は導電性ブラシ６ｂを芯金６ａに巻き付けて構成した導電ブラシローラとして構成し、感光ドラム１に対する長手方向位置を固定した。ブラシ部６ｂは、６デニール、１０万本／ｉｎｃｈ2、毛足の長さ５ｍｍで、ブラシの体積抵抗率は６×１０3Ω・ｃｍとし、感光ドラム１面に対して侵入量１ｍｍとなるように当接させた。感光ドラム１との当接ニップ部幅は４ｍｍとした。
【００９４】
本実施例では、第１のトナー帯電ブラシ７の往復運動機構は、実施例１にて説明した第２のトナー帯電ブラシ６に対するものと同様である。第１のトナー帯電ブラシ７の往復動作の移動幅は、実施例１の第２のトナー帯電ブラシ６と同様に５ｍｍ（振幅β＝２．５ｍｍ）とし、第１のトナー帯電ブラシ７のブラシ部７１の長手方向端部が帯電ローラ２の有効帯電領域Ｇ内に入らないように、つまり外側にあるように定められている。こうすることにより、第２のトナー帯電ブラシ６によって帯電されなかったトナーが帯電ローラ２までいってしまい、ローラに付着することを防止することができる。また、第２のトナー帯電ブラシ６の長手方向長さは、第１のトナー帯電ブラシ７によって分散されたトナーをすべて帯電できるように、第１のトナー帯電ブラシ７のブラシ部７１の移動領域Ｈより長く設定され、往復運動した際に第１のトナー帯電ブラシ７の両方の端部は、第２のトナー帯電ブラシ６がトナーを帯電可能な感光ドラム１の領域の内側にある。つまり、第１のトナー帯電ブラシ７がトナーを帯電することが可能な感光ドラム１の領域は、第２のトナー帯電ブラシ６がトナーを帯電することが可能な感光ドラム１の領域よりも内側にあり、さらに帯電ローラ２の有効帯電領域Ｇは、第１のトナー帯電ブラシ７がトナーを帯電することが可能な感光ドラム１の領域よりも内側にある。
【００９５】
なお、第１のトナー帯電ブラシ７、第２のトナー帯電ブラシ６に対する印加電圧条件は、実施例１と同様である。
【００９６】
実施例１でも述べたように、付着の分散状況は感光ドラム１上に付着が発生する初期段階で定まることが多く、図２に示した帯電部ａ、もしくは接触部ｆに入るときの感光ドラム１上に存在しているトナーの分散状況が、おおよそ付着の分散状況に対応する。本実施例のように第２のトナー帯電ブラシ６の長手方向位置を固定し、第１のトナー帯電ブラシ７を往復運動させた場合には、第１のトナー帯電ブラシ７の摺擦跡が付着パターンとして現れやすい。
【００９７】
よって、感光ドラム１の回転周期に対する第１のトナー帯電ブラシ７の往復運動の周波数の比率Ｒ'についても実施例１におけるＲの場合と同様に、Ｒ'が、１／２５≦Ｒ'≦３の範囲で、「Ｒ'＝ｍ／ｎ（ｍ，ｎは５以下の整数）を満たす有理数」となる場合を除外条件１とする。更に、「除外条件１のＲが整数ならば、０．９６Ｒ以上１．０４Ｒ以下、除外条件１のＲが非整数ならば、０．９９Ｒ以上又は１．０１Ｒ以下の範囲」となる場合を除外条件２としてさらに除外することが望ましい。よって、本実施例ではＲ'＝４／７とした。
【００９８】
除外条件１及び除外条件２を避けてＲ'を設定することで、感光ドラム１の付着パターンやスジ状付着を顕在化させないようにすることができる。
【００９９】
実施例３
更に、本発明に係る画像形成装置の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本構成は実施例１のものと同様であり、第１のトナー帯電ブラシ７及び第２のトナー帯電ブラシ６の駆動構成及び長手方向長さを変更した。従って、実施例１と同一の構成、機能を有する要素には同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
【０１００】
本実施例では、図８に示すように、第２のトナー帯電ブラシ６に加えて第１のトナー帯電ブラシ７も、感光ドラム１の回転に呼応して感光ドラム１の長手方向に対し往復運動させる。
【０１０１】
第２のトナー帯電ブラシ６及び第１のトナー帯電ブラシ７は実施例１で用いられたブラシ部材と同一のものである。又、第２のトナー帯電ブラシ６及び第１のトナー帯電ブラシ７の往復運動機構は、実施例１にて説明した第２のトナー帯電ブラシ６に対するものと同様である。
【０１０２】
第１のトナー帯電ブラシ７の往復動作の移動幅は３ｍｍ（振幅β＝１．５ｍｍ）とし、第１のトナー帯電ブラシ７のブラシ部７１の長手方向端部が帯電ローラ２の有効帯電領域Ｇ内に入らないように定められている。また、第２のトナー帯電ブラシ６の往復動作の移動幅は４ｍｍ（振幅α＝２ｍｍ）とし、第１のトナー帯電ブラシ７によって分散されたトナーをすべて帯電できるように、第２のトナー帯電ブラシ６のブラシ部６１の長手方向長さを第１のトナー帯電ブラシ７に対して３ｍｍ以上延長して、第２のトナー帯電ブラシ６のブラシ部６１の長手方向端部が第１のトナー帯電ブラシ７のブラシ部７１の移動領域Ｈ内に入らないように定められている。つまり、第１のトナー帯電ブラシ７がトナーを帯電することが可能な領域は、第２のトナー帯電ブラシ６がトナーを帯電することが可能な領域よりも内側にあり、さらに帯電ローラ２の有効帯電領域Ｇは、第１のトナー帯電ブラシ７がトナーを帯電することが可能な領域よりも内側にある。これにより、往復運動の際に第１、第２のトナー帯電ブラシ７、６の両方の端部は、両方とも帯電ローラ２が感光ドラム１を帯電する有効帯電領域Ｇより外側にある。
【０１０３】
本実施例の第２のトナー帯電ブラシ６及び第１のトナー帯電ブラシ７の往復動作に関わる除外条件は、それぞれ実施例１の第２のトナー帯電ブラシ６の周波数の比率Ｒ、及び実施例２の第１のトナー帯電ブラシ７の周波数の比率Ｒ'と同様である。よって、本実施例では、周波数の比率Ｒ及びＲ'は、各々Ｒ＝５／９、Ｒ'＝４／７とした。
【０１０４】
なお、第１のトナー帯電ブラシ７、第２のトナー帯電ブラシ６に対する印加電圧条件は、実施例１と同様である。
【０１０５】
本実施例では、第２のトナー帯電ブラシ６及び第１のトナー帯電ブラシ７の分散効果が相乗して働くため、感光ドラム１上の付着がどのような環境条件でも成長しにくく、最も効果的な対策となる。
【０１０６】
実施例４
図８に示す実施例３の態様では、第１のトナー帯電ブラシ７と第２のトナー帯電ブラシ６とを個別に往復運動させているが、別法として、図９に示すように、第１のトナー帯電ブラシ７と第２のトナー帯電ブラシ６を同じ支持部材である基盤８０の上に設置し共に動かすようにしてもよい（基盤８０、支持ピン８１ａ、８１ｂ、駆動伝達手段８２、戻しばね８３などの構成、作用は上述と同様）。
【０１０７】
前記基盤８０の往復動作の移動幅は５ｍｍ（振幅α＝２．５ｍｍ）とし、第１のトナー帯電ブラシ７のブラシ部７１の長手方向端部が帯電ローラ２の有効帯電領域Ｇ内に入らないように定められている。また、第１のトナー帯電ブラシ７によって分散されたトナーをすべて帯電できるように、第２のトナー帯電ブラシ６のブラシ部６１の長手方向長さを第１のトナー帯電ブラシ７に対して両側に２．５ｍｍ（全体で５ｍｍ）延長して、第２のトナー帯電ブラシ６のブラシ部６１の長手方向端部が第１のトナー帯電ブラシ７のブラシ部７１の移動領域Ｈ内に入らないように定められている。つまり、往復運動の際に第１、第２のトナー帯電ブラシ７、６の両方の端部は、両方とも帯電ローラ２が感光ドラム１を帯電する有効帯電領域Ｇより外側にある。
【０１０８】
第２のトナー帯電ブラシ６の周波数の比率Ｒと、第１のトナー帯電ブラシ７の周波数の比率Ｒ'とが同一になる本実施例では、Ｒ（Ｒ'）＝５／９とした。
【０１０９】
本実施例では、第２のトナー帯電ブラシ６及び第１のトナー帯電ブラシ７の分散効果により感光ドラム１の付着パターンやスジ状付着を防止し、且つ、駆動系の簡略化をすることが可能である。
【０１１０】
なお、像担持体は表面の体積抵抗率が１０9〜１０14Ω・ｃｍの電荷注入層を設けた直接注入帯電性のものであってもよい。電荷注入層を用いていない場合でも、例えば電荷輸送層が上記の抵抗範囲にある場合も同等の効果が得られる。また、表層の体積抵抗率が約１０13Ω・ｃｍであるアモルファスシリコン感光体であってもよい。
【０１１１】
また、可撓性の接触帯電部材は、帯電ローラの他に、ファーブラシ、フェルト、布などの形状・材質のものも使用可能である。また、各種材質のものの組み合わせでより適切な弾性、導電性、表面性、耐久性のものを得ることもできる。
【０１１２】
また、接触帯電部材や現像部材に印加する振動電圧の交番電圧成分（ＡＣ成分、周期的に電圧値が変化する電圧）の波形としては、正弦波、矩形波、三角波など適宜使用可能である。直流電源を周期的にオン／オフすることによって形成された矩形波であってもよい。
【０１１３】
更に、像担持体としての感光体の帯電面に対する情報書き込み手段としての像露光手段は実施例のレーザ走査手段以外にも、例えば、ＬＥＤのような固体発光素子アレイを用いた露光手段やハロゲンランプや蛍光灯などを原稿照明光源とする画像露光手段であってもよい。要するに、画像情報に対応した静電潜像を形成できるものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略断面図である。
【図２】図１の画像形成に装着されるプロセスカートリッジの概略断面図である。
【図３】トナー帯電手段の駆動形態の一実施例を示す模式図である。
【図４】感光ドラムの表面に対するトナー帯電手段の相対位置変動を説明するためのグラフ図である。
【図５】感光ドラムの回転周期に対するトナー帯電手段の往復運動周期の一例を説明するためのグラフ図である。
【図６】感光ドラムの回転周期に対するトナー帯電手段の往復運動周期の他の例を説明するためのグラフ図である。
【図７】残留トナー均一化手段の駆動形態の一実施例を示す模式図である。
【図８】残留トナー均一化手段及びトナー帯電手段の駆動形態の一の実施例を示す模式図である。
【図９】残留トナー均一化手段及びトナー帯電手段の駆動形態の他の実施例を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１                  感光ドラム（像担持体）
２                  帯電ローラ（帯電手段）
３                  レーザビームスキャナ（露光手段）
４                  現像器（現像手段）
５                  現像剤補給容器
６                  第２のトナー帯電ブラシ（第２の現像剤帯電手段）
７                  第１のトナー帯電ブラシ（第１の現像剤帯電手段）
８                  プロセスカートリッジ（プロセスユニット）
９                  中間転写ユニット
１０                ２次転写ローラ（２次転写手段）
１１                中間転写ベルトクリーナ
２０、２１、２２    電源（電圧印加手段）
９１                中間転写ベルト（中間転写体）
９２                １次転写ローラ（１次転写手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004163911.tif 000008
【図７】
2004163911.tif 000009
【図８】
2004163911.tif 000010
【図９】
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