(57)【要約】【課題】連続して画像を形成する動作中であってもその像間領域に対して適用できる接触帯電部材のクリーニング方法及び画像形成装置を得る。【解決手段】感光体ドラム３１を帯電させるための接触帯電装置（帯電ブラシ）３２に付着した異物をクリーニングする方法。クリーニング時に接触帯電装置（帯電ブラシ）３２に下式（１）を満たす交流電圧と直流電圧とを重畳して印加する。Ｖｐｐ≦２｜Ｖｔｈ｜      …（１）Ｖｐｐ：交流電圧重畳印加時のピーク間電圧Ｖｔｈ：接触帯電部材の静電潜像担持体に対する放電開始電圧【選択図】  図１
2004294884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像担持体を帯電させるための接触帯電部材に付着した異物をクリーニングする方法において、
クリーニング時に前記接触帯電部材に下式（１）を満たす交流電圧と直流電圧とを重畳して印加すること、
Ｖｐｐ≦２｜Ｖｔｈ｜      …（１）
Ｖｐｐ：交流電圧重畳印加時のピーク間電圧
Ｖｔｈ：接触帯電部材の静電潜像担持体に対する放電開始電圧
を特徴とする接触帯電部材のクリーニング方法。
【請求項２】
静電潜像担持体を帯電させるための接触帯電部材に付着した異物をクリーニングする方法において、
クリーニング時に前記接触帯電部材に交流電圧と直流電圧とを重畳して印加すると共に、画像形成時と比べてトナーや後処理剤の静電潜像担持体への供給が抑制されるように現像手段を制御すること、
を特徴とする接触帯電部材のクリーニング方法。
【請求項３】
静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体を帯電させるための接触帯電部材を含む帯電手段と、
前記静電潜像担持体の表面に静電潜像を形成するための露光手段と、
前記静電潜像を現像するための現像手段と、
クリーニング時に前記接触帯電部材に下式（１）を満たす交流電圧と直流電圧とを重畳して印加するための電圧印加手段と、
Ｖｐｐ≦２｜Ｖｔｈ｜      …（１）
Ｖｐｐ：交流電圧重畳印加時のピーク間電圧
Ｖｔｈ：接触帯電部材の静電潜像担持体に対する放電開始電圧
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体を帯電させるための接触帯電部材を含む帯電手段と、
前記静電潜像担持体の表面に静電潜像を形成するための露光手段と、
前記静電潜像を現像するための現像手段と、
クリーニング時に前記接触帯電部材に交流電圧と直流電圧とを重畳して印加する電圧印加手段と、
クリーニング時に画像形成時と比べてトナーや後処理剤の被帯電体への供給が抑制されるように前記現像手段を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記接触帯電部材はファーブラシであることを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載のクリーニング方法、又は、請求項３若しくは請求項４に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接触帯電部材のクリーニング方法及び画像形成装置、特に、電子写真方式にて感光体上に画像を形成するに先立って該感光体を所定の表面電位に均一に帯電するための接触帯電部材のクリーニング方法及び該クリーニング方法を実行可能な画像形成装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
電子写真方式によるフルカラーの画像形成装置の普及に伴って高画質へのさらなる要求が高まっている。高品質の画像形成に関して、感光体を均一に帯電させることは特に重要である。従来では、均一帯電のためにコロナ放電装置を用いる場合が多かった。しかし、コロナ放電装置は感光体に対して非接触の帯電方式であるため、人体に有害であるオゾンの発生量が多く、帯電効率が悪いために高電圧を印加しなければならないという問題点を有している。
【０００３】
前記問題点を解決できる帯電方式として接触帯電装置が知られており、接触帯電部材としては繊維で構成されたファーブラシ、ローラ、ブレード、磁気ブラシなとが使用されている。
【０００４】
接触帯電装置は、コロナ放電装置に比べてオゾンの発生が少なく、帯電効率がよいという利点を有している。しかし、トナー像を記録媒体に転写した後、感光体表面に残留したトナーあるいはトナーに含まれている流動化のための後処理剤等が、感光体の回転に伴って接触帯電部材に到達し、接触帯電部材に吸着、蓄積されてしまうという不具合を有している。このような不具合はプリント枚数が増加するにつれて顕著になる。
【０００５】
接触帯電部材に残留トナーや後処理剤等が付着、蓄積すると、接触帯電部材の微小領域での抵抗値が変化したり、感光体と接触帯電部材との間の放電ギャップが変化することで、帯電不良や帯電ムラが発生する。これらは、画像における部分的な濃度ムラや色再現性の不良といった画像ノイズを引き起こす原因となっている。
【０００６】
従って、接触帯電部材に付着したトナーや後処理剤等は、蓄積する前に、あるいは、水分を吸収して固着してしまう前に、定期的にクリーニングする必要性があり、常時正常な帯電能力を維持させることが重要である。
【０００７】
【従来の技術と課題】
【特許文献１】特開２００１−２７２８４７号公報
帯電ブラシに付着したトナーのクリーニング方法として、帯電ブラシに直流電圧に交流電圧が重畳された電圧を印加し、該重畳電圧の画像形成時と非画像形成時の交流成分の周波数を相互に異ならせることが開示されている。しかし、このクリーニング方法において、重畳電圧のピーク間電圧は実際上かなり高いものであり、放電が生じて帯電部材に付着したトナーや後処理剤の電荷が除電され、クリーニング効果が低減する。
【０００８】
【特許文献２】特開平１１−２４３７２号公報
１成分現像剤（トナー）に該トナーと同極性である第１の外添剤と逆極性である第２の外添剤が外添されている場合、非画像形成時においては第２の外添剤が帯電ローラから感光体に移動する電界を印加し、感光体に移動した第２の外添剤を転写ローラに移動させるようにしたクリーニング方法が開示されている。しかし、このクリーニング方法は、感光体の表面電位が画像形成時とは異なるものになるため、非画像形成時にしか適用することができない。また、一方の極性に帯電している異物の除去に対してのみ有効である。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、連続して画像を形成する動作中であってもその像間領域に対して適用できる接触帯電部材のクリーニング方法及び画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、接触帯電部材に付着するトナーや後処理剤等の電荷極性に関係なくクリーニングが可能である接触帯電部材のクリーニング方法及び画像形成装置を提供することにある。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、接触帯電部材へのトナーや後処理剤等の付着を極力少なくして接触帯電部材のクリーニング効果を向上させることのできる接触帯電部材のクリーニング方法及び画像形成装置を提供することにある。
【００１２】
【発明の構成、作用及び効果】
以上の目的を達成するため、第１の発明に係る接触帯電部材のクリーニング方法は、静電潜像担持体を帯電させるための接触帯電部材に付着した異物をクリーニングする方法において、クリーニング時に前記接触帯電部材に下式（１）を満たす交流電圧と直流電圧とを重畳して印加すること、
Ｖｐｐ≦２｜Ｖｔｈ｜      …（１）
Ｖｐｐ：交流電圧重畳印加時のピーク間電圧
Ｖｔｈ：接触帯電部材の静電潜像担持体に対する放電開始電圧
を特徴とする。
【００１３】
前記第１の発明に係るクリーニング方法においては、接触帯電部材に直流電圧に交流電圧を重畳して印加することにより、接触帯電部材と静電潜像担持体との電位差によって生じる電界を利用して、接触帯電部材に付着したトナーや後処理剤等を静電潜像担持体の表面に吐き出させる。この交流電圧重畳印加時のピーク間電圧Ｖｐｐは、放電開始電圧Ｖｔｈの２倍よりも小さい値であるため、接触帯電部材と静電潜像担持体との間に放電が生じることはない。
【００１４】
従って、接触帯電部材に付着したトナーや後処理剤等は放電によってその電荷が除電されることはなく、電荷を維持し続けるため、プラスあるいはマイナスのいずれの電荷を有する異物に対しても電界の作用によるクリーニング効果が格段に向上し、長期にわたって画像欠陥が発生することを防止できる。また、静電潜像担持体の表面電位に悪影響を与えることはなく、連続して画像を形成する動作中であってもその像間領域に対してクリーニング動作を適用できる。クリーニング動作は像間領域のみならず画像形成動作が終了した後や、所定回数の画像形成動作が行われた後に実行してもよい。
【００１５】
前記ピーク間電圧Ｖｐｐは、２｜Ｖｔｈ｜以下であって、好ましくは２｜Ｖｔｈ｜×０．７以上、より好ましくは２｜Ｖｔｈ｜×０．８以上、さらに好ましくは２｜Ｖｔｈ｜×０．９以上である。即ち、ピーク間電圧Ｖｐｐは放電しないできるだけ高い電圧値であることが好ましい。
【００１６】
前記第１の発明に係るクリーニング方法において、接触帯電部材のクリーニングは静電潜像担持体上の画像形成領域の間の像間領域が接触帯電部材を通過する際に実行すれば、効率よく接触帯電部材をクリーニングすることができる。
【００１７】
第２の発明に係る接触帯電部材のクリーニング方法は、静電潜像担持体を帯電させるための接触帯電部材に付着した異物をクリーニングする方法において、クリーニング時に前記接触帯電部材に交流電圧と直流電圧とを重畳して印加すると共に、画像形成時と比べてトナーや後処理剤の静電潜像担持体への供給が抑制されるように現像手段を制御することを特徴とする。
【００１８】
前記第２の発明に係るクリーニング方法においては、クリーニング時には画像形成時と比べてトナーや後処理剤の静電潜像担持体への供給が抑制されるため、静電潜像担持体へのトナーや後処理剤の付着が少なくなり、ひいては接触帯電部材への付着も少なくなるため、クリーニングしやすくなる。また、接触帯電部材には直流電圧に交流電圧を重畳して印加するため、プラスあるいはマイナスのいずれの電荷を有する異物に対しても電界の作用によるクリーニング効果が格段に向上し、長期にわたって画像欠陥が発生することを防止できる。
【００１９】
前記第２の発明に係るクリーニング方法において、クリーニング時にはトナーや後処理剤の静電潜像担持体への供給が抑制されるように現像手段を制御するとは、例えば、現像剤担持体を静電潜像担持体から離隔させること（接触現像方式に対して効果的である）、あるいは、クリーニング時には現像剤担持体に印加する交流電圧をオフにすること（非接触現像方式に対して効果的である）をいう。このような制御は、前記第１の発明に係るクリーニング方法においても適用することができる。
【００２０】
前記第２の発明に係るクリーニング方法は、画像形成動作が終了した後に実行してもよく、あるいは、所定回数の画像形成動作が行われた後に実行してもよい。
【００２１】
第３の発明に係る画像形成装置は、静電潜像担持体と、該静電潜像担持体を帯電させるための接触帯電部材を含む帯電手段と、前記静電潜像担持体の表面に静電潜像を形成するための露光手段と、前記静電潜像を現像するための現像手段と、クリーニング時に前記接触帯電部材に下式（１）を満たす交流電圧と直流電圧とを重畳して印加するための電圧印加手段と、
Ｖｐｐ≦２｜Ｖｔｈ｜      …（１）
Ｖｐｐ：交流電圧重畳印加時のピーク間電圧
Ｖｔｈ：接触帯電部材の静電潜像担持体に対する放電開始電圧
を備えたことを特徴とする。
【００２２】
前記第３の発明に係る画像形成装置における作用効果は前記第１の発明に係るクリーニング方法と同様である。
【００２３】
第４の発明に係る画像形成装置は、静電潜像担持体と、該静電潜像担持体を帯電させるための接触帯電部材を含む帯電手段と、前記静電潜像担持体の表面に静電潜像を形成するための露光手段と、前記静電潜像を現像するための現像手段と、クリーニング時に前記接触帯電部材に交流電圧と直流電圧とを重畳して印加する電圧印加手段と、クリーニング時に画像形成時と比べてトナーや後処理剤の被帯電体への供給が抑制されるように前記現像手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００２４】
前記第４の発明に係る画像形成装置における作用効果は前記第２の発明に係るクリーニング方法と同様である。
【００２５】
前記第３及び第４の発明に係る画像形成装置においては、クリーニング時には現像剤担持体を静電潜像担持体から離隔させてもよく、あるいは、電圧印加手段によって交流電圧が重畳印加されるとき、現像剤担持体に印加する交流電圧をオフにしてもよい。これにて、クリーニング時には画像形成時と比べてトナーや後処理剤の静電潜像担持体への供給が抑制され、接触帯電部材のクリーニングがしやすくなる
【００２６】
前記第１〜第４の発明に係るクリーニング方法及び画像形成装置において、接触帯電部材はファーブラシであることが好ましい。ファーブラシは多数の細い繊維を植設したものであり、交流電圧の重畳印加で繊維が振動することで、いわば叩き効果が付加され、異物の除去効果が相乗的に高まる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る接触帯電部材のクリーニング方法及び画像形成装置の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２８】
（画像形成装置、図１参照）
まず、図１を参照して画像形成装置の一例についてその構成及び画像形成動作の概略を説明する。この画像形成装置は、フルカラーのレーザプリンタとして構成したもので、従来周知の感光体ドラム３１、レーザ走査光学装置３３、フルカラー現像装置３４、中間転写ベルト３５、定着装置３８、給紙カセット３９及び排紙トレイ１３等を備えている。そして、感光体ドラム３１の周囲に、接触帯電装置３２、フルカラー現像装置３４、１次転写ローラ５１及びトナーのクリーニング装置３６が配置されている。
【００２９】
レーザ走査光学装置３３は、光源としてのレーザダイオード、偏向手段としてのポリゴンミラー及びｆθ光学素子等を内蔵した周知のもので、その制御部にはＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）ごとの印字データがホストコンピュータから転送される。レーザ走査光学装置３３は各色ごとの印字データに基づいて順次レーザビームを変調させ、感光体ドラム３１上を走査露光する。
【００３０】
感光体ドラム３１は、矢印Ａ方向に回転駆動され、以下に詳述する接触帯電装置３２にて所定の表面電位に均一に帯電され、レーザビームの走査露光によって静電潜像が順次形成される。
【００３１】
フルカラー現像装置３４は、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの各色のトナーを内蔵した色別現像器３４Ｃ，３４Ｍ，３４Ｙ，３４Ｋを一体的にユニット化し、支軸３４ａを支点として矢印Ｂ方向に回転可能である。この現像装置３４は感光体ドラム３１上に各色に対応する静電潜像が形成されるごとに、対応する色のトナーを内蔵した現像器が現像領域へ配置されるように回転駆動され、静電潜像を所定の色のトナーで現像する。
【００３２】
各現像器は、例えば、１成分非磁性トナーを用いた非接触現像方式、あるいは、１成分非磁性トナーを用いた接触現像方式によるもので、いわゆる反転現像が行われる。即ち、トナーは感光体ドラム３１の帯電極性と同極性に帯電されており、露光によって電位が低下した画像部に付着する。現像器の構成及び現像作用については以下に詳述する。
【００３３】
中間転写ベルト３５は回転自在な１次転写ローラ５１や支持ローラ５２を含むローラ群に無端状に張り渡され、矢印Ｃ方向に回転駆動可能とされている。そして、１次転写ローラ５１に１次転写電圧を印加することにより、感光体ドラム３１上に形成されたトナー像が中間転写ベルト３５上に１次転写される。この１次転写によって各色のトナー像が重ね合わされてフルカラーの画像となる。
【００３４】
また、中間転写ベルト３５には支持ローラ５２で支持されている部分に２次転写ローラ３７が回転自在に圧接されている。そして、用紙が中間転写ベルト３５と２次転写ローラ３７との間を通過する際、２次転写ローラ３７に２次転写電圧を印加することにより、フルカラーのトナー像が用紙上に２次転写される。
【００３５】
給紙カセット３９からは給紙ローラ１０によって用紙が１枚ずつ送り出され、該用紙はタイミングローラ１１によって前記中間転写ベルト３５上のトナー像と同期をとって２次転写位置へ搬送される。
【００３６】
用紙上に２次転写されたトナー像は定着装置３８で加熱定着され、該用紙は排出ローラ１２にてトレイ１３上に排出される。
【００３７】
なお、フルカラーの画像形成装置としては種々の基本形態があり、図１に示したレーザプリンタは一つの感光体ドラム３１の周囲に四つの現像器を配置した４サイクル型である。しかし、本発明に係る画像形成装置は４サイクル型以外にも、四つの感光体ドラムを中間転写ベルトに沿って並置したタンデム型など他の形態を採用したものであってもよい。
【００３８】
また、フルカラーのレーザプリンタに限らず、モノクロの画像形成装置に本発明を適用することも可能である。また、トナーのみからなる現像剤を使用する１成分現像あるいはトナーとキャリアとの混合物からなる２成分現像のいずれであっても、本発明を適用することが可能である。
【００３９】
（接触帯電装置、図２、図３参照）
接触帯電装置３２は、感光体ドラム３１の表面に接触させた状態で電圧を印加することにより、感光体ドラム３１の表面を所定の表面電位に帯電させる。この接触帯電装置３２は、図２、図３に示すように、導電性支持体３０１の外周面に、基布３０３に多数の導電性繊維を植毛した帯電ブラシ３０２を巻き付けたローラ体として構成されている。
【００４０】
導電性支持体３０１は、ステンレス、アルミニウム等の金属材からなるが、導電性材料であればこれらに限定されない。
【００４１】
帯電ブラシ３０２を構成する導電性繊維は、合成樹脂材料に導電性材料を混合して繊維状に成形したものである。合成樹脂材料としては、ナイロン等のポリアミド、レーヨン、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリウレタン、アクリルを用いることができ、ナイロンを主成分とすることが好ましい。導電性材料としては、導電性カーボン、金属粉体、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化錫等を用いることができ、前記合成樹脂中に均一に混合できる材料であればこれらに限定されない。
【００４２】
基布３０３に前記導電性繊維を植毛した帯電ブラシ３０２を導電性支持体３０１の外周面に巻き付ける方法は、例えば、図２に示されているように、帯状の帯電ブラシ３０２を支持体３０１へスパイラル状に巻き付ける方法が容易である。但し、帯電ブラシ３０２を隙間なく巻き付けることができれば、この方法に限定するものではない。
【００４３】
帯電ブラシ３０２の隙間が大きいと巻き目のむらが生じ、巻き目部分の導電性繊維の密度が低くなるため、帯電不良が生じるおそれがあり、好ましくない。
【００４４】
導電性繊維に関して、その太さは１．５〜６デニール、好ましくは１．５〜２．５デニール、植毛密度は７００００〜６０００００フィラメント／ｉｎｃｈ２、好ましくは２５００００〜６０００００フィラメント／ｉｎｃｈ２、長さは２〜６ｍｍが好ましい。帯電ブラシ３０２を支持体３０１に巻き付けた後、導電性繊維の長さを均一に揃えただけの直毛状態でもよいが、導電性繊維の先端が一定方向にカールされた斜毛状態に処理すればさらに良好な帯電を図ることができる。斜毛処理は、導電性繊維に熱を加えてカールさせる方法、通電による方法等があるが、これらに限定するものではない。
【００４５】
帯電ブラシ３０２は、図２に示すように、フレーム３１１，３１２に回転駆動可能に取り付けられている。感光体ドラム３１への帯電ブラシ３０２の押し込み量は、０．２〜０．８ｍｍが好ましいが、帯電が均一にできる範囲で任意に設置することができる。
【００４６】
帯電ブラシ３０２の回転方向は、感光体ドラム３１の回転方向に対して同方向（ウィズ方向）又は反対方向（カウンター方向）のいずれでもよい。そして、帯電ブラシ３０２の周速度と感光体ドラム３１の周速度とに差を設けてもよく、帯電ブラシ３０２の周速比を１より大きくすることで帯電の均一性を向上させることができる。本発明者らの実験によれば、帯電ブラシ３０２をカウンター方向に回転させ、帯電ブラシ３０２の周速比を１．５〜３に設定することで好ましい結果が得られた。
【００４７】
この接触帯電装置３２においては、帯電ブラシ３０２に対して図４（Ａ），（Ｂ）に示す電源ユニット３２０から支持体３０１を介して直流電圧を印加することにより、感光体ドラム３１を所定の表面電位に帯電させる。帯電ブラシ３０２へ印加する直流電圧は、感光体の種類等によって異なるが、−１６００〜−８００Ｖである。この範囲以外の場合もあり得る。また、帯電ブラシ３０２に対して直流電圧に交流電圧を重畳して印加する場合、交流電圧重畳印加時のピーク間電圧は５００〜２０００Ｖ、周波数は５０〜２０００Ｈｚ、直流電圧は−４００〜−１２００Ｖが好ましい。
【００４８】
図４（Ａ），（Ｂ）には電源ユニット３２０の構成を例示している。図４（Ａ）に示す第１例及び図４（Ｂ）に示す第２例とも、制御部３２１によってスイッチ３２２，３２３のオン、オフを制御するように構成されている。
【００４９】
第１例では、画像形成時にはスイッチ３２２をオンさせて（スイッチ３２３はオフ）直流電源３２５から所定の直流電圧を帯電ブラシ３０２に印加する。クリーニングモード時にはスイッチ３２２をオフし、スイッチ３２３をオンさせて交流電源３２６からの交流電圧を重畳させる。
【００５０】
第２例では、画像形成時にはスイッチ３２２をオンさせて（スイッチ３２３はオフ）直流電源３２５と交流電源３２６ａから交流電圧を重畳させた直流電圧を帯電ブラシ３０２に印加する。クリーニングモード時にはスイッチ３２３をオンさせて（スイッチ３２２はオフ）直流電源３２５と交流電源３２６ｂから交流電圧を重畳させた直流電圧を帯電ブラシ３０２に印加する。
【００５１】
重畳される交流電圧の波形は、回転方向がウイズ方向であれば矩形波、カウンター方向であればサイン波が好ましいが、この組み合わせに限定するものではない。
【００５２】
（１成分非磁性非接触現像方式、図６参照）
ここで、１成分非磁性非接触現像方式について、現像器の概略構成と共に説明する。前記レーザプリンタで用いられているフルカラー現像装置３４の各現像器３４Ｙ，３４Ｍ，３４Ｃ，３４Ｋ（以下、現像器３４と記す）と感光体ドラム３１との位置関係及び現像器３４の概略構成を図６に示す。ちなみに、感光体ドラム３１は円筒状の導電性支持体２０１ａの表面に感光体層２０１ｂを形成したものである。
【００５３】
現像器３４は現像剤ケーシング２１０に現像剤担持体としての現像ローラ２１１を矢印Ｄ方向に回転駆動可能に設けたもので、現像ローラ２１１にはトナー規制板２１４及びシール材２１５が圧接している。また、ケーシング２１０には現像剤２１２が収容されている。
【００５４】
現像ローラ２１１は、導電性支軸２１１ａに導電性弾性体層２１１ｂを介して高抵抗層２１１ｃを設けたもので、高抵抗層２１１ｃが感光体ドラム３１と所定の現像ギャップＤｓを介して対向している。
【００５５】
ケーシング２１０に収容されている現像剤２１２は１成分非磁性トナーであり、送り羽根２１３の回転によって現像ローラ２１１の外周面に供給される。現像ローラ２１１の外周面に供給されたトナーは、該ローラ２１１の矢印Ｄ方向への回転に基づいて規制板２１４に圧接されて薄膜状に規制され、かつ、摩擦帯電した状態で現像領域に搬送される。
【００５６】
このようなトナーの搬送と同時に、直流成分に交流成分が重畳された現像バイアス電圧が電源２２１から現像ローラ２１１に印加される。これにて、現像領域において、現像ローラ２１１と感光体ドラム３１との間に、直流電界に交流電界が重畳された電界が発生し、現像ローラ２１１の外周面に保持されているトナーが感光体ドラム３１上に形成されている静電潜像に飛翔し、現像が行われる。
【００５７】
現像領域を通過したトナーは、引き続き現像ローラ２１１と共に矢印Ｄ方向に搬送され、シール材２１５が圧接することにより現像領域での消費パターンが消去されてトナー薄膜の均一化が図られる。
【００５８】
また、前記電源２２１は制御部２２２によってオン、オフ制御される。特に、後述のクリーニングモードの実行時に電源２２１はオフされる。
【００５９】
（１成分非磁性接触現像方式、図７参照）
次に、１成分非磁性接触現像方式について、現像器の概略構成と共に説明する。この現像器３４は、特開２００１−２２８６５２号公報に開示されているように、かつ、図７に示すように、現像剤ケーシング４１０に現像ローラ４１１を矢印Ｄ方向に回転駆動可能に設けたもので、現像ローラ４１１には薄膜部材４１５が設けられると共にトナー規制板４１４が圧接している。また、ケーシング４１０には現像剤４１２が収容されている。
【００６０】
ケーシング４１０に収容されている現像剤４１２は１成分非磁性トナーであり、送り羽根４１３の回転によって現像ローラ４１１の外周面に供給される。一方、薄膜部材４１５は現像ローラ４１１との摩擦力により矢印Ｄ方向に従動回転しており、薄膜部材４１５と接するトナーは薄膜部材４１５との接触及び静電気的な力によって矢印Ｄ方向への搬送力を受ける。
【００６１】
このとき、トナーは薄膜部材４１５と規制板４１４との先端部とで形成されるくさび状の取込み部４１６に取り込まれ、規制板４１４の圧接部に達すると、薄膜部材４１５の表面に薄膜状に均一に塗布された状態になると共に、摩擦帯電される。このように薄膜部材４１５上に保持されたトナーは、現像ローラ４１１の回転に従動する薄膜部材４１５の回転に従って感光体ドラム３１と対向する現像領域に搬送される。
【００６２】
前記トナーの搬送と同時に、直流成分からなる現像バイアス電圧が電源４２１から現像ローラ４１１に印加される。現像領域において、感光体ドラム３１の表面電位と現像バイアス電圧との電位差に基づき、薄膜部材４１５の外周面に保持されているトナーが感光体ドラム３１上に形成されている静電潜像に付着し、現像が行われる。
【００６３】
ここで、感光体ドラム３１の表面と接する薄膜部材４１５は、空間部４１７を介して現像ローラ４１１と非接触状態にあるため、薄膜部材４１５は感光体ドラム３１にソフトに、しかも適当なニップ幅をもってむらなく接触し、静電潜像を均一に現像する。また、感光体ドラム３１の周速度と薄膜部材４１５の周速度とに速度差を設けた場合には、画像背景部のかぶり除去に効果があり、一旦形成されたトナー像が破壊されることはない。
【００６４】
現像領域を通過したトナーは、引き続き薄膜部材４１５と共に矢印Ｄ方向に搬送され、パッド４１８が圧接することにより現像領域での消費パターンが消去されてトナー薄膜の均一化が図られる。
【００６５】
また、この現像器３４は、ケーシング４１０の一端にソレノイド４３１が接続されており、該ソレノイド４３１は制御部４３２によってオン、オフ制御される。特に、後述のクリーニングモードの実行時にソレノイド４３１はオンされ、これにて薄膜部材４１５が感光体ドラム３１から離隔する。
【００６６】
（トナーの構成及び製造方法）
ここで、前記現像器３４で用いられている１成分非磁性トナーについて説明する。本発明において用いることのできる１成分非磁性トナーはいかなる方法によって製造されてもよく、例えば、粉砕法等の乾式法あるいは乳化分散法、乳化重合法、懸濁重合法等の湿式法等の従来知られた製造方法を採用することができる。
【００６７】
粉砕法を採用してトナーを製造する場合、バインダ樹脂及び着色剤並びにその他の添加剤を従来知られている方法で混合、混練り、粉砕、分級する。トナー用バインダ樹脂としては、特に限定されず、例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂及びその他の樹脂を単独あるいは混合して使用することができる。ポリエステル系樹脂及び／又はスチレン−アクリル系樹脂を使用することが好ましい。さらに、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５０〜７５℃、軟化点（Ｔｍ）が８０〜１６０℃、数平均分子量（Ｍｎ）が１０００〜３００００、重量平均分子量／数平均分子量（Ｍｗ／Ｍｎ）が２〜１００の樹脂であることが好ましい。
【００６８】
カラートナー用の着色剤としては、従来知られている顔料あるいは染料が使用される。例えば、カーボンブラック、アニリンブルー、カルコイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、銅フタロシアニン、マラカイトグリーンオキサレート、ランプブラック、ローズベンガルなどを挙げることができる。着色剤は、バインダ樹脂１００重量部に対して１〜１０重量部添加するのが好適である。
【００６９】
トナーを製造するのにその他に、例えば、ワックス、電荷制御剤を添加してもよい。ワックスは耐オフセット性やスミア性等の特性を向上させるために添加される。このようなワックスとしては、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、カルナバワックス、ライスワックス、サゾールワックス、モンタン系エステルワックス、フィッシャートプシュワックス等を挙げることができる。トナーにワックスを含有させる場合は、その含有量をバインダ樹脂１００重量部に対して０．５〜５重量部とすることが好ましい。
【００７０】
また、電荷制御剤としては、例えば、フッ素系界面活性剤、サリチル酸金属錯体、アゾ系金属化合物のような含金属染料、マレイン酸を単量体成分として含む共重合体の高分子酸、第４級アンモニウム塩、ニグロシン等のアジン系染料、カーボンブラック等が用いられる。電荷制御剤はバインダ樹脂１００重量部に対して０．５〜５重量部添加することが好ましい。
【００７１】
前記のような成分で構成されるトナーには、粒子径を調整した後の流動性調整剤（後処理剤と称する）として各種有機／無機微粒子が添加される。無機の微粒子としては、炭化ケイ素、炭化ホウ酸、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化ハフニウム、炭化バナジウム、炭化タンタル、炭化ニオブ、炭化タングステン、炭化クロム、炭化モリブデン、炭化カルシウム、ダイヤモンドカーボンラクタム等の各種炭化物、窒化ホウ素、窒化チタン、窒化ジルコニウム等の各種窒化物、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化銅、酸化アルミニウム、シリカ、コロイダルシリカ等の各種酸化物、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸ストロンチウム等の各種チタン酸化合物、フッ化マグネシウム、フッ化炭素等のフッ化物、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム等の各種金属石鹸等の各種非磁性無機微粒子を単独であるいは組み合わせて用いることができる。特に、シリカ、酸化チタン、アルミナ、酸化亜鉛等の無機微粒子においては、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、シリコーンオイル、シリコーンワニス等の従来から使用されている疎水化処理剤、さらにはフッ素系シランカップリング剤又はフッ素系シリコーンオイル等の処理剤を用いて表面処理されていることが好ましい。チタン系金属塩等の比較的大径の無機微粒子は、疎水化処理しても、しなくてもよい。
【００７２】
有機微粒子としては、乳化重合法、ソープフリー乳化重合法、非水分散重合法、気相法等により造粒した、スチレン系、（メタ）アクリル系、ベンゾグアナミン、メラミン、ポリテトラフルオロエチレン、シリコン、ポリエチレン、ポリプロピレン等を用いることができる。
【００７３】
これらの後処理剤の添加量は、トナー粒子１００重量部に対して０．１６〜６重量部、好ましくは０．５〜３重量部である。
【００７４】
（実験例の説明）
以下に、本発明者らが行った実験例及び比較例について説明する。まず、実験例及び比較例で使用した帯電ブラシについて説明する。
【００７５】
帯電ブラシはその導電性繊維をナイロンに導電性カーボンを分散したものを素材として製作した。導電性繊維の太さは２デニール、植毛密度は３０００００フィラメント／ｉｎｃｈ２である。この帯電ブラシを外径６ｍｍのステンレス製シャフトに螺旋状に巻き付けた後、ブラシの表面が均一になるように導電性繊維をカットした。カット後のシャーリング径Ｌ（図３参照）は１３．８ｍｍであった。カット処理後にブラシの外径が１２．２ｍｍになるように熱処理でカールさせた。
【００７６】
画像形成時における帯電条件は以下の表１に示す、帯電条件Ａ，Ｂ，Ｃの３種類である。
【００７７】
【表１】
2004294884.tif 000003
【００７８】
画像形成時における現像条件は以下の表２に示す、現像条件Ａ，Ｂの２種類である。なお、表２に示すシステム速度とは感光体ドラムの回転周速度を意味する。
【００７９】
【表２】
2004294884.tif 000004
【００８０】
本発明では、接触帯電部材（帯電ブラシ）に下式（１）を満たす交流電圧を直流電圧に重畳して印加する。
Ｖｐｐ≦２｜Ｖｔｈ｜      …（１）
Ｖｐｐ：交流電圧重畳印加時のピーク間電圧
Ｖｔｈ：接触帯電部材の静電潜像担持体に対する放電開始電圧
【００８１】
そして、ピーク間電圧Ｖｐｐは、２｜Ｖｔｈ｜以下であって、好ましくは２｜Ｖｔｈ｜×０．７以上、より好ましくは２｜Ｖｔｈ｜×０．８以上、さらに好ましくは２｜Ｖｔｈ｜×０．９以上である。即ち、ピーク間電圧Ｖｐｐは放電しないできるだけ高い電圧値であることが好ましい。
【００８２】
そこで、前記帯電ブラシに直流電圧を印加し、徐々に電圧値を上昇させ、感光体との間で放電が開始する印加電圧を確認した。その結果を図５に示し、線分ｘが横軸（印加電圧）と交わる−４２０Ｖを放電開始電圧Ｖｔｈとした。
【００８３】
図１に示したフルカラーのレーザプリンタを使用し、現像条件、帯電条件、ピーク間電圧Ｖｐｐ、帯電ブラシへの直流印加電圧Ｖｄｃ、周波数、波形、クリーニングモードの態様を種々に変更して、２５℃、５０％ＲＨの環境下で画像を形成し、得られた画像を評価した。各種条件とその結果を以下の表３及び表４に示す。
【００８４】
表３及び表４において、クリーニングモード時の欄で「像間（１回／１枚）」とは、感光体上の画像形成領域の間の像間領域が帯電ブラシを通過する際に１枚のプリントごとにクリーニングモードを実行することを意味する。その時間は１．０秒である。また、「プリント終了時（１回／３０枚）」とは、３０枚のプリントが終了した後にクリーニングモードを実行することを意味する。その時間は６．０秒、１０．０秒又は１５．０秒のいずれかである。
【００８５】
また、現像器制御の欄で「ＡＣ電源オフ」とは、図６に示した現像器３４において、電源２２１をオフして少なくとも交流電圧が現像ローラ２１１に印加されないようにすることを意味する。さらに、「現像器を離隔」とは、図７に示した現像器３４において、ソレノイド４３１を駆動して薄膜部材４１５が感光体ドラム３１の表面から離隔させることを意味する。
【００８６】
「ＡＣ電源オフ」又は「現像器を離隔」することによって、トナーや後処理剤が感光体ドラムの表面へ供給されることが抑制され、帯電ブラシのクリーニングが容易になる。
【００８７】
【表３】
2004294884.tif 000005
【００８８】
【表４】
2004294884.tif 000006
【００８９】
帯電ブラシが汚れやすいように、１×１ドットのモノクロハーフトーン画像を出力し、５００のプリントごとに画像を評価した。即ち、５００枚のプリントごとに、帯電ブラシに付着したトナー成分の後処理剤の量について帯電ブラシのＹ値を測定し、また、画像ノイズを目視で観察した。
【００９０】
実験例及び比較例で使用したトナーの後処理剤は２種類で、チタン酸ストロンチウムとシリカであり、共に白色であるため、耐刷後の帯電ブラシの表面は、黒色から白色へと変色する。従って、ブラシ表面の白色度を測定することで、クリーニング性能の評価が可能である。白色度の測定には、分光測色システムＣＭ−３７００ｄ（ミノルタ社製）を用いた。
【００９１】
まず、装置から取り外した帯電ブラシを試料台上の入射光口から０．６ｍｍ浮かして非接触状態にし、入射光口にブラシ中央が位置するように設置する。この状態で入射白色光をＳＡＶ（３×５ｍｍ）マスクを介してブラシ表面に当て、ＳＣＥ（正反射光除去）モードで分光反射分布を測定することで、色彩Ｙｘｙ表示値を求めた。このうち明度を表すＹ値によって、クリーニング性能を評価した。Ｙ値が低いほど後処理剤の付着量が少ない、つまり、クリーニング性能が優れていることを意味する。以下に評価基準を示し、評価値１，２，３を合格とした。
【００９２】
評価値１：Ｙ値が１．５以下である
評価値２：Ｙ値が１．５を超え、２．５以下である
評価値３：Ｙ値が２．５を超え、３．５以下である
評価値４：Ｙ値が３．５を超えている
【００９３】
画像ノイズの評価は、目視による観察で濃度ムラや白筋などの画像ノイズについて総合的に判断した。以下に評価基準を示し、評価値１，２，３を合格とした。
【００９４】
評価値１：画像ノイズが確認されなかった
評価値２：画像ノイズが確認されたが、画像品質は良好であり、実用上問題はない
評価値３：画像ノイズが確認され、画像品質はやや劣るが、実用上問題はない
評価値４：画像ノイズが確認され、画像品質が著しく劣り、実用上問題がある
【００９５】
実験例１〜４は、帯電条件Ａ及び現像条件Ａにおいて、直流印加電圧Ｖｄｃを−７００Ｖに固定し、ピーク間電圧Ｖｐｐを８００Ｖ、６００Ｖ、４００Ｖ、２００Ｖとして像間領域に対してクリーニングを実行した。いずれもピーク間電圧Ｖｐｐは２｜Ｖｔｈ｜よりも低く、クリーニング効果は良好であった。特に、２｜Ｖｔｈ｜より低い範囲でＶｐｐが大きいほど良好であった。
【００９６】
実験例５は帯電条件をＢとし、実験例６は帯電条件をＣとし、他は前記実験例１と同じ条件であり、いずれもクリーニング効果は良好であった。
【００９７】
実験例７〜９は、帯電条件Ａ及び現像条件Ａにおいて、ピーク間電圧Ｖｐｐを８００Ｖ、直流印加電圧Ｖｄｃを−７００Ｖに固定し、交流電圧の周波数を１００Ｈｚ、１５０Ｈｚ、４００Ｈｚとして像間領域に対してクリーニングを実行した。交流電圧の周波数にそれほど影響されることなく、クリーニング効果は良好であった。特に、周波数が高いほど有効であった。
【００９８】
実験例１０は、直流印加電圧Ｖｄｃを−４００Ｖに変えた他は前記実験例１と同じ条件であり、直流印加電圧Ｖｄｃの高低には依存することなく、クリーニング効果は良好であった。
【００９９】
実験例１１は交流電圧の波形をサイン波とし、実験例１２は三角波とし、他は前記実験例１と同じ条件であり、いずれもクリーニング効果は良好であった。
【０１００】
実験例１３，１４は、いずれも前記実験例１と同じ条件で、像間領域に対するクリーニングは行わず、３０枚のプリント終了時ごとにクリーニングモードを実行した。クリーニング時間は、実験例１３では６秒間、実験例１４では１０秒間であり、いずれもクリーニング効果は良好であった。
【０１０１】
実験例１５，１６は、前記実験例１，２の像間領域でのクリーニングに加えて、前記実験例１３，１４のプリント終了時のクリーニングモードをも実行した。いずれも、極めて好ましいクリーニング効果が得られた。
【０１０２】
実験例１７は帯電条件をＡ、実験例１８は帯電条件をＢ、実験例１９は帯電条件をＣとし、他は前記実験例１と同じで、かつ、現像器への交流バイアス電圧の印加を停止した状態で、像間領域に対するクリーニングを実行した。各実験例１７，１８，１９においては極めて好ましいクリーニング効果が得られた。
【０１０３】
実験例２０，２１は、前記実験例１５，１６のクリーニングモードに加えて前記実験例１７〜１９と同様に現像器への交流バイアス電圧の印加を停止した状態でクリーニングを実行した。各実験例２０，２１においても極めて好ましいクリーニング効果が得られた。
【０１０４】
実験例２２は、帯電条件Ａ及び現像条件Ｂにおいて、現像器を感光体ドラムから離隔させた状態で、像間領域に対するクリーニングを実行した。そのクリーニング効果は良好であった。
【０１０５】
実験例２３〜２５は、いずれも前記実験例２２の像間領域でのクリーニングに加えて、さらに、現像器を感光体ドラムから離隔させた状態で、３０枚のプリント終了時ごとにクリーニングモードを実行した。クリーニング時間は、実験例２３では６秒間、実験例２４では１０秒間、実験例２５では１５秒間であり、いずれもクリーニング効果は極めて良好であった。
【０１０６】
実験例２６は帯電条件をＢとし、実験例２７は帯電条件をＣとし、他は前記実験例２５と同じ条件であり、いずれもクリーニング効果は極めて良好であった。
【０１０７】
比較例１，２は、帯電条件Ａ及び現像条件Ａにおいて、ピーク間電圧Ｖｐｐを高い目に設定し（２０００Ｖ及び１０００Ｖ）、他は前記実験例１と同じ条件でクリーニングを実行した。いずれもピーク間電圧Ｖｐｐが２｜Ｖｔｈ｜を超えており、Ｙ値及び画像ノイズに関する評価は満足できるものではなかった。
【０１０８】
比較例３は、現像条件Ａ及び帯電条件Ａにおいて、ピーク間電圧Ｖｐｐを低い目に設定し（１００Ｖ）、他は前記実験例１と同じ条件でクリーニングを実行した。この場合Ｙ値は合格範囲にあったものの、画像ノイズに関する評価は満足できるものではなかった。
【０１０９】
比較例４，５は、帯電条件Ａ及び現像条件Ｂにおいて、ピーク間電圧Ｖｐｐを高い目に設定し（それぞれ１０００Ｖ）、クリーニングを実行した。比較例４では像間領域に対するクリーニングのみであり、Ｙ値及び画像ノイズに関する評価は満足できるものではなかった。また、比較例５では３０枚のプリント終了時ごとのクリーニングを加えたが、画像ノイズに関する評価を満足させることはできなかった。
【０１１０】
（他の実施形態）
なお、本発明に係る接触帯電部材のクリーニング方法及び画像形成装置は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
【０１１１】
特に、接触帯電部材の構造、形状に関しては、前記実施形態に示した帯電ブラシに限定するものではなく、ローラ、ベルト、磁気ブラシ等の回転体であってもよい。また、固定ブラシ、ブレード、フィルム等の、感光体ドラムに対して静止状態で接触する構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施形態であるフルカラーのレーザプリンタを示す概略構成図である。
【図２】前記画像形成装置に組み込まれている接触帯電部材（帯電ブラシ）を示す斜視図である。
【図３】前記接触帯電部材（帯電ブラシ）の縦断面図である。
【図４】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ前記帯電ブラシの電源ユニットの第１例及び第２例を示すブロック図である。
【図５】放電開始電圧を示すためのグラフである。
【図６】１成分非磁性非接触現像方式に使用される現像器を示す断面図である。
【図７】１成分非磁性接触現像方式に使用される現像器を示す断面図である。
【符号の説明】
３１…感光体ドラム
３３…レーザ走査光学装置
３４…現像器
３２…接触帯電装置
３０２…帯電ブラシ
３２０…電源ユニット
【図１】
2004294884.tif 000007
【図２】
2004294884.tif 000008
【図３】
2004294884.tif 000009
【図４】
2004294884.tif 000010
【図５】
2004294884.tif 000011
【図６】
2004294884.tif 000012
【図７】
2004294884.tif 000013