(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体に周速差を持って接触して前記像担持体を帯電する帯電部材と、
前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤により現像する現像装置と、
を備える画像形成装置において、
前記帯電部材の表面には、非磁性の導電粒子が担持されており、前記導電粒子は、前記現像剤との摺擦により、前記現像剤の帯電極性とは逆極性に帯電し、
前記現像装置は、前記像担持体に残留した現像剤を回収可能であり、
非画像形成時に、前記帯電部材に、帯電部材を清掃するための交流バイアスを印加し、
前記交流バイアスの周波数（Ｈｚ＝ｃｙｃｌｅ／ｓ）を、
交流バイアス周波数（Ｈｚ＝ｃｙｃｌｅ／ｓ）＞（［像担持体の周速（ｍｍ／ｓ）］×［帯電部材周速（％）］×１０（ｃｙｃｌｅ））／（［像担持体と帯電部材の接触部の長さ（ｍｍ）］×（１００％＋［帯電部材周速（％）］））とし、
且つ、前記交流バイアスは、前記現像剤の極性と同じ方向に大きくなる場合の単位時間あたりの電位の変化量が、前記現像剤の極性と逆方向に大きくなる場合の単位時間あたりの電位の変化量よりも大きくなるような波形であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転写方式、クリーナレスで、像担持体を帯電する帯電工程手段が接触帯電装置である、電子写真方式や静電記録方式等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（ａ）接触帯電装置
従来、例えば、電子写真方式や静電記録方式等の画像形成装置において、電子写真感光体・静電記録誘電体等の像担持体を所要の極性・電位に一様に帯電処理（除電も含む）する帯電装置としてはコロナ帯電器（コロナ放電器）が使用されていた。
【０００３】
コロナ帯電器は非接触型の帯電装置であり、例えば、ワイヤ電極等の放電電極と該放電電極を囲むシールド電極を備え、放電開口部を被帯電体に対向させて非接触に配設し、放電電極とシールド電極に高圧を印加することにより生じる放電電流（コロナシャワー）に被帯電体面をさらすことで被帯電体面を所定に帯電させるものである。
【０００４】
接触帯電装置は、被帯電体に、ローラ型（帯電ローラ）、ファーブラシ型、磁気ブラシ型、ブレード型等の導電性の帯電部材を接触させ、この接触帯電部材に所定の帯電バイアスを印加して像担持体面を所定の極性・電位に帯電させるものである。
【０００５】
接触帯電の帯電機構（帯電のメカニズム、帯電原理）には放電帯電機構と注入帯電機構（直接帯電機構）の２種類の帯電機構が混在しており、どちらが支配的であるかにより各々の特性が現れる。
【０００６】
［放電帯電機構］
接触帯電部材と被帯電体との微小間隙に生じる放電現象により被帯電体表面が帯電する機構である。
【０００７】
放電帯電機構は接触帯電部材と被帯電体の間に一定の放電しきい値を有するため、帯電電位より大きな電圧を接触帯電部材に印加する必要がある。また、コロナ帯電器に比べれば発生量は格段に少ないけれども放電生成物を生じることが原理的に避けられないため、オゾンなど活性イオンによる弊害は避けられない。
【０００８】
［注入帯電機構］
接触帯電部材から被帯電体に直接電荷が注入されることで被帯電体表面が帯電する機構である。直接帯電とも称される。
【０００９】
より詳しくは、中抵抗の接触帯電部材が被帯電体に接触して、放電現象を介さずに、つまり放電を基本的に用いないで被帯電体表面に直接電荷注入を行うものである。よって、接触帯電部材への印加電圧が放電しきい値以下の印加電圧であっても、被帯電体を印加電圧相当の電位に帯電することができる。この注入帯電機構はイオンの発生を伴わないため放電生成物による弊害は生じない。
【００１０】
しかし、注入帯電であるため、接触帯電部材の被帯電体への接触性が帯電性に大きく効いてくる。そこで接触帯電部材はより密に構成し、また被帯電体との速度差を大きく持ち、より高い頻度で被帯電体に接触する構成をとる必要がある。
【００１１】
磁気ブラシ帯電装置は注入帯電機構が支配的な帯電手段である。
【００１２】
また、例えば特開平１０−３０７４５４〜３０７５９号公報等に開示の、非磁性・導電性微粒子（帯電粒子、帯電促進粒子）を介して接触帯電する粒子帯電装置も注入帯電機構が支配的な帯電手段である。
【００１３】
（ｂ）クリーナレス（トナーリサイクルシステム）
従来の一般的な転写方式の画像形成装置においては、転写後の像担持体に残存する転写残現像剤（トナー）はクリーナ（クリーニング装置）によって像担持体面から除去されて廃トナーとなるが、この廃トナーは環境保護の面からも出ないことが望ましい。
【００１４】
そこでクリーナをなくし、転写後の像担持体上の転写残現像剤は現像装置によって「現像同時クリーニング」で像担持体上から除去し現像装置に回収・再用する装置構成にしたクリーナレスの画像形成装置も出現している。
【００１５】
現像同時クリーニングとは、転写後に像担持体上に残留した現像剤を次工程以降の現像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像担持体の表面電位間の電位差であるかぶり取り電位差Ｖｂａｃｋ）によって回収する方法である。この方法によれば、転写残現像剤は現像装置に回収されて次工程以降に再用されるため、廃トナーをなくし、メンテナンス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スペース面での利点も大きく、画像形成装置を大幅に小型化できるようになる。
【００１６】
（ｃ）接触帯電方式・転写方式・クリーナレスの画像形成装置
転写方式・クリーナレスの画像形成装置において、像担持体の帯電手段として接触帯電装置を採択した場合、像担持体に接触の帯電部材による転写残現像剤の散らし効果により、現像装置での転写残現像剤回収不良によるポジゴーストを抑制できる。クリーナレスであるので像担持体面に接して摺擦するクリーニング部材による像担持体面ダメージがない等の利点がある。
【００１７】
導電性磁性粒子を磁気拘束してブラシ状にした磁気ブラシ部を有する磁気ブラシ帯電部材を接触帯電部材として用いた磁気ブラシ帯電はクリーナレスプロセスに好適に用いられる。
【００１８】
また、特開平１０−３０７４５４〜３０７５９号公報等に開示の、帯電促進粒子を介して接触帯電する粒子帯電方法では、現像装置の現像剤にあらかじめ帯電促進粒子を外添しておき、現像剤とともに現像（像担持体に対し付着）することによって接触帯電部材に帯電促進粒子を供給してクリーナレスプロセスを実現する方法も開示されている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
接触帯電方式・転写方式・クリーナレスの画像形成装置においては、接触帯電部材に付着・混入（一時回収）した転写残現像剤は帯電極性が正規極性に整えられて接触帯電部材から像担持体に静電的に逐次に吐き出され、引き続く像担持体の回転により現像部へ持ち運ばれて現像装置により現像同時クリーニングで回収・再用される。
【００２０】
しかし、接触帯電部材に付着・混入する転写残現像剤の量と、接触帯電部材から静電的に吐き出される現像剤の量との量的バランスの崩れにより、接触帯電部材に付着・混入する転写残現像剤が蓄積して接触帯電部材が許容外に現像剤汚染されると帯電性が低下してしまう。
【００２１】
そのため、本出願人は先に、特開平１１−１４９２０５号公報に記載のように、接触帯電部材表面に付着した転写残現像剤を積極的に清掃するために、５〜５００Ｈｚの交流電圧を印加する技術を提案している。この技術は低速印字タイプの装置には有効な技術であるが、長期間にわたる安定性を得るには不十分な場合もあり、高速印字を行う際には帯電性の低下が生じることがあった。
【００２２】
本発明は、この技術の更なる改善に係るもので、接触帯電方式・転写方式・クリーナレスの画像形成装置として、長期間にわたる耐久においても、また高速印字タイプの装置の場合でも、転写残現像剤が接触帯電部材表面に許容外に蓄積しないようにすることで、良好な帯電性と画像性を持続させることが可能な画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を特徴とする画像形成装置である。
【００２４】
像担持体と、
前記像担持体に周速差を持って接触して前記像担持体を帯電する帯電部材と、
前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤により現像する現像装置と、
を備える画像形成装置において、
前記帯電部材の表面には、非磁性の導電粒子が担持されており、前記導電粒子は、前記現像剤との摺擦により、前記現像剤の帯電極性とは逆極性に帯電し、
前記現像装置は、前記像担持体に残留した現像剤を回収可能であり、
非画像形成時に、前記帯電部材に、帯電部材を清掃するための交流バイアスを印加し、
前記交流バイアスの周波数（Ｈｚ＝ｃｙｃｌｅ／ｓ）を、
交流バイアス周波数（Ｈｚ＝ｃｙｃｌｅ／ｓ）＞（［像担持体の周速（ｍｍ／ｓ）］×［帯電部材周速（％）］×１０（ｃｙｃｌｅ））／（［像担持体と帯電部材の接触部の長さ（ｍｍ）］×（１００％＋［帯電部材周速（％）］））とし、
且つ、前記交流バイアスは、前記現像剤の極性と同じ方向に大きくなる場合の単位時間あたりの電位の変化量が、前記現像剤の極性と逆方向に大きくなる場合の単位時間あたりの電位の変化量よりも大きくなるような波形であることを特徴とする画像形成装置。
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【発明の実施の形態】
〈参考例１〉
図１は参考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、転写式電子写真プロセス利用、帯電促進粒子を用いた注入帯電方式、レーザービーム走査露光方式、反転現像方式、クリーナレス、プロセスカートリッジ方式、の複写機或いはプリンタである。
【００３３】
（１）画像形成装置の全体的概略構成説明
［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である。本例の画像形成装置は反転現像を用いており、ネガ感光体を用いている。
【００３４】
本例の感光体１は直径３０ｍｍのＯＰＣ感光体であり、矢印の時計方向に２００ｍｍ／ｓｅｃの周速度（＝プロセススピード）をもって回転駆動される。
【００３５】
［帯  電］
２は感光体１に当接させた接触帯電部材としての導電性弾性ローラである。この接触帯電部材２の表面には予め帯電促進粒子ｍがコートされている。感光体１と接触帯電部材２には周速差をもたせている。本例では、接触帯電部材２は感光体１との接触部である帯電部ａにおいて感光体１の回転方向に対向方向（カウンター方向）に１５０％の周速で駆動されている。
【００３６】
ここで、１５０％の周速で駆動とは、対向方向（カウンター方向）に３００ｍｍ／ｓｅｃの周速度になる。ここでいう１００％というのは「接触帯電部材２の表面の速さ」が「感光体１の表面の速さ」と同じ（ただし、向きは逆）ということを指す。なので、１５０％という場合には２００ｍｍ／ｓｅｃ×１５０％で３００ｍｍ／ｓとなる。
【００３７】
接触帯電部材２には画像形成中に感光体１の外周面がほぼ−６００Ｖに一様に帯電処理されるように、帯電バイアス電源Ｓ１から帯電バイアスとして−６２０Ｖの直流電圧を印加している。帯電機構は注入帯電機構が支配的である。
【００３８】
また本例は、接触帯電部材２に対する印加電圧は、画像形成時と非画像形成時で印加バイアスを可変にしており、画像形成時は上記のように−６２０Ｖの直流電圧を印加しており、非画像形成時は周波数６００Ｈｚ、ピーク間電圧が４００Ｖ、ＤＣ成分が−６２０Ｖの矩形交流波を印加する。
【００３９】
後述するように、帯電促進粒子ｍは現像装置３の現像剤３１にも所定の配合割合で混入させてあり、この現像剤３１に混入の帯電促進粒子ｍが現像時に感光体１面に付着し、帯電部ａに持ち運ばれて供給される。
【００４０】
［露  光］
この感光体１の帯電面に対して、露光部ｂにおいて、レーザーダイオードおよびポリゴンミラー等を含むレーザービームスキャナ１０によるレーザービーム走査露光Ｌがなされる。
【００４１】
レーザービームスキャナ１０は目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して強度変調したレーザービームを出力して感光体１の帯電面を走査露光Ｌする。これにより、感光体１の外周面に対して目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。本例では画像解像度６００ｄｐｉの静電潜像を形成している。
【００４２】
［現  像］
その静電潜像は、現像剤３１として負帯電性の平均粒径６μｍの磁性１成分絶縁トナーを用いた、反転非接触現像装置３によりトナー画像として現像される。
【００４３】
３２はマグネット３３を内包する直径１６ｍｍの非磁性現像スリーブであり、この現像スリーブ３２に上記の現像剤３１をコートし、感光体１表面との距離を５００μｍに固定した状態で、感光体１と等速で回転させ、現像スリーブ３２に現像バイアス電源Ｓ２より現像バイアス電圧を印加する。現像剤３１は現像弾性ブレード３４との摺擦により、摩擦帯電し、電荷を持つ。現像スリーブ３２に所定の現像バイアスを印加することにより、現像部ｃにおいて、現像スリーブ３２と感光体１の間で１成分ジャンピング現像を行なわせる。
【００４４】
現像バイアスは、周波数１．６ｋＨｚ、ピーク間電圧が１．７ｋＶ、ＤＣ成分が−４００Ｖの矩形交流波を印加する。
【００４５】
［転  写］
一方、不図示の給紙部から記録材としての転写材Ｐが供給されて、感光体１と、これに所定の押圧力で当接させた接触転写手段としての、中抵抗の転写ローラ４との圧接接触部である転写部ｄに所定のタイミングにて導入される。
【００４６】
転写ローラ４には転写バイアス印加電源Ｓ３から所定の転写バイアス電源が印加される。本例では転写ローラ４としてローラ抵抗値＝５×１０８Ωのものを用い、＋３０００ＶのＤＣ電圧を印加して転写を行なった。
【００４７】
転写部ｄに導入された転写材Ｐはこの転写部ｄを挟持搬送されて、その表面側に感光体１の表面に形成担持されている現像剤像が順次に静電気力と押圧力にて転写されていく。
【００４８】
［定  着］
現像剤像の転写を受けた転写材Ｐは感光体１の表面から分離されて熱定着方式等の定着装置５へ導入されて現像剤像の定着を受け、画像形成物（プリント、コピー）として装置外へ排出される。
【００４９】
［クリーナレス］
転写材分離後の感光体１面に残留の転写残現像剤は、画像形成装置がクリーナレスであることで、専用のクリーニング装置（クリーナ）で感光体１面から除去されることなく、引き続く感光体１の回転で帯電部ａに持ち運ばれて接触帯電部材２に付着・混入する（接触帯電部材による転写残現像剤の一時回収）。そして接触帯電部材２に付着・混入した転写残現像剤は帯電極性が正規極性に整えられて接触帯電部材２から感光体１に静電的に逐次に吐き出され、引き続く感光体１の回転により現像部ｃへ持ち運ばれて現像装置３により現像同時クリーニングで回収・再用される。
【００５０】
［カートリッジ］
本例の画像形成装置は、感光体１、接触帯電部材２、現像装置３の３つのプロセス機器をカートリッジＣに包含させて画像形成装置本体に対して一括して着脱交換自在のカートリッジ方式の装置であるが、これに限るものではない。９・９は画像形成装置側のプロセスカートリッジ着脱案内・保持部材の一部を示す。
【００５１】
ここで、プロセスカートリッジとは、帯電手段、現像手段またはクリーニング手段と像担持体とを一体的にカートリッジ化し、そのカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。及び帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも一つと像担持体とを一体的にカートリッジ化し、そのカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。更に少なくとも現像手段像担持体とを一体的にカートリッジ化し、そのカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。
【００５２】
（２）画像形成装置の動作シーケンス
図２は上記画像形成装置の動作シーケンス図である。
【００５３】
１）前多回転工程：画像形成装置の始動動作期間（起動動作期間、ウォーミング期間）である。メイン電源スイッチ−オンにより、装置のメインモータを駆動させて感光体を回転駆動させ、所定のプロセス機器の準備動作を実行させる。
【００５４】
２）前回転工程：プリント前動作を実行させる期間である。この前回転工程は前多回転工程中にプリント信号が入力したときには前多回転工程に引き続いて実行される。プリント信号の入力がないときには前多回転工程の終了後にメインモータの駆動が一旦停止されて感光体の回転駆動が停止され、装置はプリント信号が入力されるまでスタンバイ（待機）状態に保たれる。プリント信号が入力すると、前回転工程が実行される。
【００５５】
３）印字工程（画像形成工程、作像工程）：所定の前回転工程が終了すると、引き続いて回転感光体に対する作像プロセスが実行され、回転感光体面に形成された現像剤像の転写材への転写、定着手段による現像剤像の定着処理がなされて画像形成物がプリントアウトされる。
【００５６】
連続印字（連続プリント）モードの場合は上記の印字工程が所定の設定プリント枚数分繰り返して実行される。
【００５７】
４）紙間工程：連続印字モードにおいて一の転写材の後端部が転写部を通過した後、次の転写材の先端部が転写部に到達するまでの間の、転写部における転写材の非通紙状態期間である。
【００５８】
５）後回転工程：最後の転写材の印字工程が終了した後もしばらくの間メインモータの駆動を継続させて感光ドラムを回転駆動させ、所定の後動作を実行させる期間である。
【００５９】
６）スタンバイ：所定の後回転工程が終了すると、メインモータの駆動が停止され感光体の回転駆動が停止され、装置は次のプリントスタート信号が入力するまでスタンバイ状態に保たれる。
【００６０】
１枚だけのプリントの場合は、そのプリント終了後、装置は後回転工程を経てスタンバイ状態になる。
【００６１】
スタンバイ状態においてプリントスタート信号が入力すると、装置は前回転工程に移行する。
【００６２】
３）の印字工程時が画像形成時であり、１）の前多回転工程、２）の前回転工程、４）の紙間工程、５）の後回転工程が非画像形成時（非作像時）になる。
【００６３】
図１において、１００は画像形成装置の全ての動作制御を司る制御回路部である。
【００６４】
（３）接触帯電部材２
本例における接触帯電部材としての導電性弾性ローラ２は、芯金２１上にゴムあるいは発泡体の中抵抗層２２を形成することにより作成される。中抵抗層２２は樹脂（本例ではウレタン）、導電性粒子（例えばカーボンブラック）、硫化剤、発泡剤等により処方され、芯金２１の上にローラ状に形成した。その後、表面を研磨した。
【００６５】
この接触帯電部材２の抵抗値は以下のように測定した。即ち、画像形成装置の感光体１をアルミ製のドラムと入れ替える。その後に、アルミドラムと接触帯電部材２の間に１００Ｖの電圧をかけ、その時に流れる電流値を測定することにより、接触帯電部材２の抵抗値を求めた。
【００６６】
本例で用いた接触帯電部材２の抵抗値は５×１０６Ωであった。本測定は温度２５℃、湿度６０％の環境下で行った。この測定環境については、本例及び他の参考例２、実施例中における他の測定も同様である。
【００６７】
接触帯電部材２の表面における平均セル径は抵抗値それぞれにつき、２０μｍのものを用いた。平均セル径は光学顕微鏡による観察をもって測定した。
【００６８】
（４）帯電促進粒子ｍ
本例では、帯電促進粒子ｍとして、比抵抗が１０７Ω・ｃｍ、平均粒径１μｍの導電性酸化亜鉛粒子を用いた。
【００６９】
粒径は粒子が凝集体として構成されている場合は、その凝集体としての平均粒径として定義した。粒径の測定には、光学あるいは電子顕微鏡による観察から、１００個以上抽出し、水平方向最大弦長をもって体積粒度分布を算出し、その５０％平均粒径をもって決定した。
【００７０】
抵抗測定は錠剤法により測定し正規化して求めた。底面積２．２６ｃｍ２の円筒内に、約０．５ｇの粉体試料を入れ、上下電極に１４７Ｎ（１５ｋｇ）の加圧を行うと同時に１００Ｖの電圧を印加し抵抗値を計測し、その後正規化して比抵抗を算出した。
【００７１】
本例で用いた帯電促進粒子ｍは、潜像露光時に妨げにならないよう、無色あるいは白色の粒子が適切である。また、粒径も現像剤（トナー）３１の粒径に対して、１／２以下程度でないと画像露光を遮ることがあった。そのため、これより小さい必要がある。
帯電促進粒子ｍの材料として、本例では導電性酸化亜鉛粒子を用いたが、これに限るものでなく、粒子の材料としては、他の金属酸化物などの導電性無機粒子や有機物との混合物など各種導電粒子が使用可能である。
【００７２】
（５）現像剤３１
本例で用いた現像剤３１は、スチレン−アクリル共重合体を主成分とする結着樹脂に、マグネタイトを６０重量％、負性電荷制御材としてモノアゾ染料の金属錯塩を１重量％含有した、体積抵抗率が約１０１３Ω・ｃｍの磁性１成分絶縁トナーに、流動性を付与するために疎水化したシリカ微粒子を現像剤重量部に対して０．８％外添したものを用いた。
【００７３】
また、後述する比較例において、現像剤Ａが上で説明した現像剤であり、現像剤Ｂは現像剤Ａとほぼ同じであるが負性電荷制御材であるモノアゾ染料の金属錯塩を１．１重量％に変化させたもの、また現像剤Ｃは同様に０．９重量％に変化させたものである。
【００７４】
現像剤であるトナー３１には帯電促進粒子ｍを混合してあり、混合量は現像剤１００重量部に対して帯電促進粒子２重量部である。ただし、混合量はこの量に限るものではない。
【００７５】
本例では帯電促進粒子ｍを予め接触帯電部材２にコートしておくことで装置の使用初期時の帯電性を確保するとともに、上記のように帯電促進粒子ｍを現像装置の現像剤３１に混入しておき、現像装置３から帯電促進粒子ｍを感光体表面を介して、接触帯電部材２に供給するようにしている。
【００７６】
即ち現像装置３内の現像剤３１に混入させた帯電促進粒子ｍは現像剤３１に付着して静電潜像の現像時に感光体１面側に移行付着する。また現像剤３１には負性帯電制御剤が添加されているため、帯電促進粒子ｍはそれに対して摩擦帯電し、逆極性の正の電荷を持つ。そのため現像スリーブ３２上の現像剤３１中の帯電促進粒子ｍは、現像スリーブ３２と感光体１表面間の電位差により、現像スリーブ３２上から感光体１表面に供給される。
【００７７】
帯電促進粒子ｍは現像剤３１とは逆極性の電荷を持っているために、転写部ｄにおいて転写材Ｐには実質的に転写されず、帯電部ａに持ち運ばれ、結果として、接触帯電部材２に供給、コートされる。このように帯電促進粒子ｍが接触帯電部材２に供給、コートされることにより、帯電部ａに帯電促進粒子ｍが常時介在している状態が維持されて良好な帯電性を得ることができる。
【００７８】
（６）接触帯電部材２に対する清掃バイアス印加シーケンス
本例は、非画像形成時に接触帯電部材２に対して接触帯電部材表面を清掃するための交流バイアスを含む清掃バイアスを印加し、その清掃バイアス周波数（Ｈｚ＝ｃｙｃｌｅ／ｓ）を、
清掃バイアス周波数（Ｈｚ＝ｃｙｃｌｅ／ｓ）＞（［プロセススピード（ｍｍ／ｓ）］×［接触帯電部材周速（％）］×１０（ｃｙｃｌｅ））／（［像担持体と接触帯電部材の接触部の長さ（ｍｍ）］×（１００％＋［接触帯電部材周速（％）］））
となるように設定することを特徴とする。
【００７９】
上記の接触帯電部材２に対する清掃バイアス印加シーケンスは、前記（２）項で説明した画像形成装置の動作シーケンスにおける１）・２）・４）・５）の全ての非画像形成時に実行させなくてもよく、そのうちの一つ或いは複数の非画像形成時に実行させてもよいし、また一つ或いは複数の非画像形成時内の少なくとも所定時間実行させる設定にすることもできる。
【００８０】
本例は、転写工程後の感光体１表面に残る転写残現像剤を清掃する工程を含まないクリーナレスプロセスを用いている。そのため、転写残現像剤は帯電工程において接触帯電部材２表面に付着してしまう。そのため、前述したように、特開平１１−１４９２０５号公報のような、非画像形成時に接触帯電部材表面の清掃を行うために、５〜５００Ｈｚの交流電圧を印加する従来技術がある。しかし、この技術を用いても、高速印字あるいは長期間の印字を行った際には接触帯電部材表面の清掃は十分に行われず、帯電性の低下が生じる場合があった。
【００８１】
帯電性の低下が生じた理由として、この従来技術は低速印字の場合しか考えられておらず、高速印字を行った際には接触帯電部材表面の清掃ムラが顕著に発生することがある、という点が挙げられる。
【００８２】
具体的には、本例のようなプロセススピードが２００ｍｍ／ｓ程度の機器において、５００Ｈｚ程度の接触帯電部材表面に対する清掃バイアスを印加した場合には、接触帯電部材表面は「その周波数に応じた清掃ムラ」が生じ、それが感光体１表面の帯電電位に影響を与えてしまう。
【００８３】
接触帯電部材２は感光体１表面に対して、ある程度の長さ（周方向長さ：ニップ幅）ｎの接触部ａを形成している。その接触部ａの長さｎに対して、「接触帯電部材表面の清掃ムラの大きさ」が十分短ければ、感光体表面上に帯電電位ムラは生じない。しかし、接触帯電部材２と感光体１表面の接触部ａの長さｎに対して、「接触帯電部材表面の清掃ムラの大きさ」が無視できない長さになった場合には、接触帯電部材２による感光体１表面上の帯電性能にムラが生じてしまい、結果として感光体１表面上に帯電ムラが生じてしまう。
【００８４】
例えば、プロセススピードが２００ｍｍ／ｓである本例において、清掃バイアスとして２００Ｈｚの交流電圧を用いた場合には、接触帯電部材表面でのムラは
２００（ｍｍ／ｓ）［プロセススピード］×１５０％［接触帯電部材周速］／２００
（Ｈｚ＝ｃｙｃｌｅ／ｓ）≒１．５（ｍｍ／ｃｙｃｌｅ）
となる。
【００８５】
本例では、接触帯電部材２と感光体１表面の接触部ａの長さｎは２ｍｍ程であり、この接触部ａを感光体１表面が通過する間に、擦れ違う接触帯電部材２の長さは、
２（ｍｍ）［接触部ａの長さｎ］×（１００％＋１５０％［接触帯電部材周速］）
≒５ｍｍ
となる。
【００８６】
この場合、接触帯電部材表面の清掃ムラの大きさである１．５ｍｍに対して、感光体１表面が擦れ違う接触帯電部材長は５ｍｍに過ぎず、高々３倍強程度である。そのため、感光体１表面を帯電する際に接触帯電部材表面の清掃ムラを無視できず、均一な帯電性が得られなくなってしまう。
【００８７】
本例の画像形成装置を用いて、清掃バイアスの周波数を変化させて比較を行った実験の結果、「接触帯電部材表面の清掃ムラの大きさ」が「感光体１表面が擦れ違う接触帯電部材長」に対して、１／１０を越えてしまうと帯電性のムラが生じてしまった。
【００８８】
すなわち、
「接触帯電部材表面の清掃ムラの大きさ」＝２００（ｍｍ／ｓ）［プロセススピード］×１５０％［接触帯電部材周速］／２００（Ｈｚ＝ｃｙｃｌｅ／ｓ）
が、
「感光体１表面が擦れ違う接触帯電部材長」＝２（ｍｍ）［接触部の長さ］×（１００％＋１５０％［接触帯電部材周速］）／１０（ｃｙｃｌｅ／ｓ）
より小さいことが必要である。これを一般的に書けば、
［接触部の長さ］（ｍｍ）×（１００％＋［接触帯電部材周速］（％））／１０（ｃｙｃｌｅ／ｓ）＞［プロセススピード］（ｍｍ／ｓ）×［接触帯電部材周速］（％）／［清掃バイアス周波数］（Ｈｚ＝ｃｙｃｌｅ／ｓ）
であるから、
清掃バイアス周波数（Ｈｚ＝ｃｙｃｌｅ／ｓ）＞（［プロセススピード（ｍｍ／ｓ）］×［接触帯電部材周速（％）］×１０（ｃｙｃｌｅ））／（［像担持体と接触帯電部材の接触部の長さ（ｍｍ）］×（１００％＋［接触帯電部材周速（％）］））
であれば、接触帯電部材表面の清掃ムラが帯電性に影響を与えなかった。
【００８９】
本例で言うならば、
２００（ｍｍ／ｓ）×１５０％×１０（ｃｙｃｌｅ）／（２（ｍｍ）×（１００＋１５０）（％））＝６００（Ｈｚ＝ｃｙｃｌｅ／ｓ）
であるので、接触帯電部材２のクリーニングバイアスとして、６００Ｈｚ以上の周波数を印加すれば、帯電ムラのない良好な画像が得られた。
【００９０】
このように、本例は接触帯電部材表面の清掃バイアスの周波数として、
清掃バイアス周波数（Ｈｚ＝ｃｙｃｌｅ／ｓ）＞（［プロセススピード（ｍｍ／ｓ）］×［接触帯電部材周速（％）］×１０（ｃｙｃｌｅ））／（［像担持体と接触帯電部材の接触部の長さ（ｍｍ）］×（１００％＋［接触帯電部材周速（％）］））
となるように設定することで、清掃バイアスの周波数による接触帯電部材表面の清掃ムラが帯電性に影響を及ぼさずに、良好な帯電性を得ることが可能となった。
【００９１】
なお、本例では接触帯電部材２に印加する清掃バイアスのＤＣ値などは変化させなかったが、これに限るものでなく、より清掃を強く行うために清掃バイアス時にＤＣ値を変化させても構わない。
【００９２】
〈参考例２〉
本参考例は参考例１の特徴に加えて、接触帯電部材２への清掃シーケンスを行うのに合わせて、現像バイアスを変化させることにより、現像バイアスの電位よりも接触帯電部材２に印加する接触帯電部材清掃バイアス電位が帯電電位方向に対して低くならないようにすることを特徴としている。
【００９３】
それにより、接触帯電部材２から排出した転写残現像剤を現像装置３内に回収しやすくすると同時に、接触帯電部材清掃バイアス印加時に現像装置３から感光体表面に現像剤が現像（付着）されてしまうのを防ぐことが可能である。
【００９４】
なお、本例で用いた画像形成装置は例１とほぼ同じであるが、非画像形成時に接触帯電部材２への清掃シーケンスを行う際の現像バイアスのみが異なる。
【００９５】
即ち、現像バイアスを画像形成時と非画像形成時で変化させ、画像形成時は周波数１．６ｋＨｚ、ピーク間電圧が１．７ｋＶ、ＤＣ成分が−４５０Ｖの矩形交流波を印加する。また、非画像形成時は周波数１．６ｋＨｚ、ピーク間電圧が１．７ｋＶ、ＤＣ成分が−３００Ｖの矩形交流波を印加する。
【００９６】
本例では、接触帯電部材表面の清掃を目的として、非画像形成時に接触帯電部材２に対して−６２０Ｖの直流電圧に周波数６００Ｈｚ、ピーク間電圧が４００Ｖ、ＤＣ成分が−６２０Ｖの矩形交流波を重畳している。本例は注入帯電機構を用いているため、感光体表面上はほぼ接触帯電部材２に印加する電位に等しくなる。そのため、接触帯電部材２に本例の清掃バイアスのような交流電圧を印加した場合には、その交流電圧に応じた電位ムラが感光体表面に生じてしまう。
【００９７】
例えば、本例では−６２０Ｖを中心としてプラス・マイナス２００Ｖの微少な領域毎の電位ムラが生じてしまう。すなわち、接触帯電部材清掃バイアスを印加中の感光体表面電位は−４２０〜８２０Ｖの範囲の電位ムラを持っていることになる。
【００９８】
そのため、本例の画像形成時における現像バイアスのような周波数１．６ｋＨｚ、ピーク間電圧が１．７ｋＶ、ＤＣ成分が−４５０Ｖの矩形交流波を非画像形成時にも印加してしまうと、図３に示したように、現像バイアスが−４５０Ｖであるのに対して、感光体１表面電位が部分的に−４２０Ｖになっているために、感光体表面の一部に対して現像装置３から現像剤が現像（付着）されてしま
【００９９】
そのため、本例では非画像形成時に接触帯電部材清掃バイアス印加中に現像バイアスを変化させて、現像バイアスを周波数１．６ｋＨｚ、ピーク間電圧が１．７ｋＶ、ＤＣ成分が−３００Ｖの矩形交流波にしてやることで、現像装置３から感光体表面への不要な現像剤の現像を防止することができる。
【０１００】
また、それとともに、現像バイアスのバック・コントラスト電位（感光体表面電位と現像バイアスのＤＣ値の差）を大きくしてやることで、接触帯電部材表面から感光体１表面に排出された転写残現像剤の現像装置への回収を促進する電位差を大きくして、回収効率を高くすることができる。
【０１０１】
これらの特徴により、本例では接触帯電部材表面の清掃を行った際に、転写残現像剤を効率良く回収すると共に、現像装置から現像剤が不要に現像されてしまうのを防ぐことが可能となる。
【０１０２】
〈実施例〉
本実施例は、接触帯電部材２に非画像形成時に印加する清掃バイアスとして、帯電電位方向に鋭いエッジを持つのこぎり波を用いることを特徴としている。
【０１０３】
それにより、接触帯電部材表面から転写残現像剤を清掃する際に帯電促進粒子ｍが過剰に排出されるのを防ぐことが可能となる。
【０１０４】
なお、本実施例で用いた画像形成装置は参考例２とほぼ同様であり、接触帯電部材の清掃バイアスのみが異なる。
【０１０５】
本実施例は、画像形成時と非画像形成時で印加バイアスを可変にしており、画像形成時は−６２０Ｖの直流電圧を印加し、非画像形成時は接触帯電部材に対して周波数６００Ｈｚ、ピーク間電圧が４００Ｖ、ＤＣ成分が−６２０Ｖで、帯電電位方向に鋭いエッジを持つのこぎり交流波を印加する。
【０１０６】
接触帯電部材表面に付着している転写残現像剤は帯電促進粒子ｍとの摺擦により、本来の電荷極性であるマイナスに帯電している。従って、接触帯電部材２の電位が感光体１表面の電位に対して帯電電位極性方向に大きい場合に、転写残現像剤は接触帯電部材表面から感光体１表面に排出されやすくなる。すなわち、接触帯電部材２の清掃バイアスが帯電電位方向に鋭いエッジを持つ場合には、接触帯電部材表面からの転写残現像剤の排出を有効に行うことができる。
【０１０７】
一方、帯電促進粒子ｍは転写残現像剤に対して反対の電荷極性であるプラスに帯電しているため、接触帯電部材２の電位が感光体１表面の電位に対して帯電電位極性方向に小さい場合に排出されやすくなってしまう。すなわち、接触帯電部２の清掃バイアスが帯電電位方向と逆方向に鋭いエッジを持つ場合には、接触帯電部材表面から帯電促進粒子ｍが排出されやすくなってしまう。
【０１０８】
帯電促進粒子ｍが接触帯電部材表面から過剰に排出された場合には、帯電性の低下が生じてしまい好ましくない。そのため、本実施例では接触帯電部材２の清掃バイアスとして、接触帯電部材２の清掃バイアスが帯電電位方向に鋭いエッジを持ち、接触帯電部材の清掃バイアスが帯電電位方向と逆方向に鋭いエッジを持たない、ような鋸波を用いる。
【０１０９】
この接触帯電部材の清掃バイアスを図４に示す。図４に示したように、このような波形を用いることで、接触帯電部材表面の転写残現像剤の効果的な排出を行うとともに、その際に帯電促進粒子ｍが過剰に排出されてしまうのを防ぐことが可能となる。
【０１１０】
なお、本実施例では接触帯電部材２の清掃バイアスとしてのこぎり波を用いたが、これに限るものではなく、先の二つの条件を満たす波形であれば、他の波形例えば、Ｄｕｔｙの異なる正弦波等を用いても良い。
【０１１１】
〈その他〉
１）像担持体は、コロナ帯電性が支配的なものでも、注入帯電性が支配的なものでも、どちらでもよい。
【０１１２】
表面に１０９〜１０１４Ω・ｃｍの材料からなる層を具備させることで接触注入帯電性を支配的にしたものとすることができる。例えば、感光層、および表面層を有し、その表面層をＳｎＯ２等の導電微粒子を分散させた樹脂層（電荷注入層）とした像担持体である。電荷注入層を用いない場合でも、例えば感光体の電荷輸送層が上記の抵抗範囲にある場合にも接触注入帯電性を支配的にしたものとすることができる。表層の体積抵抗が約１０１３（Ω・ｃｍ）であるアモルファスシリコン感光体などを用いても同等の効果が得られる。
【０１１３】
２）像担持体は感光体に限られず、静電記録誘電体等であってもよい。この場合は、一様に帯電した実施例の磁気ブラシ接触帯電装置や像担持体面を除電針アレイ、電子銃等の除電手段により選択的に除電して静電潜像を形成する。
【０１１４】
３）上記実施例において、像担持体の接触帯電装置は、非磁性・導電性微粉体である帯電促進粒子を用いた注入帯電装置である。
【０１１５】
４）現像装置の現像方式も任意である。一般的に、静電潜像の現像方法は、非磁性トナーについてはこれをブレード等でスリーブ等の現像剤担持搬送部材上にコーティングし、磁性トナーについてはこれを現像剤担持搬送部材上に磁気力によってコーティングして搬送して像担持体に対して非接触状態で適用し静電潜像を現像する方法（一成分非接触現像）と、上記のように現像剤担持搬送部材上にコーティングしたトナーを像担持体に対して接触状態で適用し静電潜像を現像する方法（一成分接触現像）と、トナー粒子に対して磁性のキャリアを混合したものを現像剤（二成分現像剤）として用いて磁気力によって搬送して像担持体に対して接触状態で適用し静電潜像を現像する方法（二成分接触現像）と、上記現像剤を像担持体に対して非接触状態で適用し静電潜像を現像する方法（二成分非接触現像）との４種類に大別される。
【０１１６】
５）転写手段４はローラ転写に限られず、ベルト転写やコロナ放電転写、圧力転写など任意である。
【０１１７】
６）転写ドラムや転写ベルト等の中間転写手段を用い、単色画像ばかりでなく、多重転写等により多色やフルカラー画像を形成する画像形成装置であってもよい。
【０１１８】
【発明の効果】
以上説明したように発明によれば、接触帯電方式、転写方式、トナーリサイクルシステムの画像形成装置について、転写残現像剤により汚染された帯電部材から帯電の阻害因子であるトナーを効率良く吐き出させ、良好な帯電性を長期にわたり安定に維持させることができ、直接帯電とトナーリサイクルシステムを問題なく実行でき、高品位な画像形成を長期にわたり維持させることができる。また、帯電部材表面から転写残現像剤を清掃する際に帯電促進粒子ｍが過剰に排出されるのを防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例１の画像形成装置の概略構成模型図
【図２】  画像形成装置の動作シーケンス
【図３】  参考例２における、接触帯電部材清掃バイアスと現像バイアスの説明グラフ
【図４】  実施例における、接触帯電部材清掃バイアスの説明グラフ
【符号の説明】
１・・像担持体（感光体）、２・・接触帯電部材、ｍ・・帯電促進粒子、３・・現像装置、３１・・現像剤、４・・転写ローラ、５・・定着装置、Ｃ・・プロセスカートリッジ、１０・・レーザースキャナ、１００・・制御回路部
【図１】
0004750287.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004750287.tif 000004
【図４】
0004750287.tif 000005