(57)【要約】【課題】  帯電手段に対するトナー付着に起因する異常画像の発生を回避し、長期にわたって良好な画像形成を維持させる【解決手段】  画像形成工程において、像担持体１を表面電位Ｖｄに帯電する帯電手段２を有し、像担持体１表面において転写部ｂと帯電手段２との間の表面電位について、転写部ｂにて転写材Ｐ先端を挟持した部分の像担持体１移動方向上流側で、挟持した部分に近接した部分の表面電位は、帯電電位Ｖｄに対し差が１００Ｖ以内である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、画像形成工程において、該像担持体を表面電位Ｖｄに帯電する帯電手段と、帯電された前記像担持体表面電位Ｖｄを変更して静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像を現像剤にて現像して現像剤像を形成する現像手段と、前記像担持体との対向部である転写部にて前記現像剤像を前記像担持体から転写材に転写する転写手段と、を有する画像形成装置において、
前記像担持体表面において前記転写部と前記帯電手段との間の表面電位について、前記転写部にて前記転写材先端を挟持した部分の前記像担持体移動方向上流側で、挟持した部分に近接した部分の表面電位は、前記帯電電位Ｖｄに対し差が１００Ｖ以内であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記像担持体表面において前記転写部と前記帯電手段との間の表面電位について、前記転写部にて前記転写材先端を挟持した部分の前記像担持体移動方向上流側で、挟持した部分に近接した部分の表面電位は、前記帯電電位Ｖｄに対し差が５０Ｖ以内であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
像担持体と、画像形成工程において、該像担持体を表面電位Ｖｄに帯電する帯電手段と、帯電された前記像担持体表面電位Ｖｄを変更して静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像を現像剤にて現像して現像剤像を形成する現像手段と、前記像担持体との対向部である転写部にて前記現像剤像を前記像担持体から転写材に転写する転写手段と、を有する画像形成装置において、
前記転写手段に前記転写材が到達する直前に前記転写部に流れる電流値は、前記画像形成工程において前記転写手段に流れる電流と同じ向きで２μＡ以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記転写手段に前記転写材が到達する直前に前記転写部に流れる電流値は、前記画像形成工程において前記転写手段に流れる電流と同じ向きで１μＡ以下であることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記転写部に印加するバイアスは、前記転写部に前記転写材がない状態から前記転写材がある状態に切り替わる前後の間においては定電流制御され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】
前記定電流制御における定電流値は２μＡ以下であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記定電流制御における定電流値は０μＡであることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記転写部に前記転写材がない状態から前記転写材がある状態に切り替わる前後の間においては、前記転写部にて印加するバイアスをフロートとすることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記転写手段による転写工程後の前記像担持体上に残留した現像剤を貯蔵する貯蔵手段を有し、該貯蔵手段が貯蔵した前記現像剤を前記像担持体上に排出し、前記現像手段が、該排出された現像剤を回収することを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記貯蔵手段は、弾性部材によりローラ状に形成された弾性ローラ貯蔵手段であることを特徴とする請求項９の画像形成装置。
【請求項１１】
前記貯蔵手段は、前記帯電手段であることを特徴とする請求項９又は１０の画像形成装置。
【請求項１２】
前記帯電手段は、前記像担持体とニップ部を形成し導電性粒子を介し帯電する帯電手段であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記導電性粒子の体積抵抗値が１０4Ω・ｃｍ以上１０12Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１２の画像形成装置。
【請求項１４】
前記導電性粒子の体積抵抗値が１０4Ω・ｃｍ以上１０10Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１２の画像形成装置。
【請求項１５】
前記転写手段は弾性部材によりローラ状に形成された弾性ローラ転写手段であり、該弾性ローラ転写手段を前記像担持体に圧接し圧接部を形成することを特徴とする請求項１〜１４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、例えば電子写真を応用した複写機やレーザビームプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、複写機やレーザビームプリンタ、ファクシミリ等の、電子写真方式又は静電記録方式等で表面に静電潜像が形成された像担持体上に現像剤にて現像剤像（トナー像）を作成し、該トナー像を転写材に転写して画像形成を行う画像形成装置において、近年、装置の小型化が進んできたが、例えば一般的な電子写真方式の画像形成装置の画像形成工程である、帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニングの各工程をそれぞれ小型にするには限界があった。又、像担持体からトナー像を転写した後に像担持体表面に残留した転写残現像剤（トナー）は、像担持体周囲にクリーナを設け、設けられたクリーナにより回収されることが多いが、この廃トナーは、環境保護の面からも排出しないことが好ましい。
【０００３】
そこで、このクリーナを取り外し、転写後の像担持体上の転写残トナーは「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・再用する装置構成をとる、いわゆるクリーナレスシステムを採用した、トナーリサイクルプロセスを行う画像形成装置が出現している。
【０００４】
「現像同時クリーニング」とは、例えば電子写真方式の画像形成装置においては、転写後に像担持体上に残留した現像剤（トナー）を、次の画像形成工程以降の現像工程時、即ち引き続き像担持体である感光体を一様に帯電し、帯電面を露光して静電潜像を形成し、この静電潜像の現像時に、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によって回収する方法である。この方法によれば、転写残トナーは現像装置に回収されて次回画像形成工程以後に再利用されるため、廃トナーをなくし、プリントのランニングコストを下げることができる。又、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。
【０００５】
ところで、上記の現像同時クリーニングでは、静電潜像形成前に像担持体を一様帯電する帯電工程を行う帯電手段により、像担持体上の転写残トナーを回収し、帯電工程の際に像担持体を所望の電位に帯電するとともに、回収トナーを感光体上に吐き出し、現像装置によって回収する。
【０００６】
そこで、この帯電手段として、特許文献１に公開された帯電装置では、接触帯電において、接触帯電部材として帯電ローラやファーブラシ等の簡易な部材を用いた場合でも、より帯電均一性に優れ且つ長期に渡り安定した直接注入帯電を実現し、低印加電圧でオゾンレスの直接注入帯電を簡易な構成で実現することが可能となった。この構成は、接触帯電部材と被帯電体面との接触面に導電性粒子が介在し、接触帯電部材と被帯電体面との表面の相対速度に差を有しているので、オゾンレス生成物による障害、帯電不良による障害を解決する。
【０００７】
更に、特許文献２や特許文献３においては、帯電を促進するための導電性粒子は現像剤に包含される、つまりトナーとともに現像装置より供給する構成となっている。このような容易プロセス及び機械的な構成で、帯電を促進するための導電性粒子の供給と、トナーリサイクルプロセスを実現している。
【０００８】
しかしながら、接触帯電方式は帯電部材を被帯電体に接触させるので、帯電部材が被帯電体上の付着物を拾って汚れていきやすい。
【０００９】
接触帯電部材の過度の汚染は帯電ムラ等を生じさせて帯電性能を低下させる。被帯電体、画像形成装置においては像担持体の帯電を接触帯電にて行い、像担持体の帯電処理面に目的の画像情報に対応した静電潜像を形成し、その静電潜像を現像手段により現像剤像（トナー像）として可視像化して画像形成を実行する画像形成装置においては、画像形成回数がを多くなるにつれ、トナーが接触帯電部材に付着・混入して蓄積していく。
【００１０】
特に、上記に説明したような、画像形成装置が転写材に対するトナー像転写後の像担持体面から転写残トナーを除去するクリーニング装置を有しないクリーナーレスシステムの装置である場合には、その像担持体上の転写残トナーがそのまま接触帯電部材に至って帯電部材に付着・混入していくため、より顕著である。
【００１１】
クリーナーレスシステムの場合は、少なからず、帯電手段が転写残トナーを回収する際に、接触帯電部材に一時的に転写残トナーを付着させる構成となるため、帯電工程前の像担持体表面電位においても、接触帯電部材から転写残トナーを脱落させることがある。特に、接触帯電部材に保持される転写残トナーは、電荷を帯びる絶縁粒子であるため、感光体上に電位変化が生じることで、その部分で転移されやすい。
【００１２】
帯電工程前に像担持体に付着したトナーは、像担持体回転方向で作成画像の画像形成領域より上流の部分に位置するため、それが画像形成間（紙間）等の非画像領域である場合には、現像工程を施されないため、現像装置に回収されずに、像担持体上に残留してしまい、画像汚れ等の不都合を起こしやすい。
【特許文献１】特開平１０−３０７４５４号公報
【特許文献２】特開平１０−３０７４５５号公報
【特許文献３】特開平１０−３０７４５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで、本発明の目的は、像担持体の帯電を接触帯電にて行う帯電手段を有し、帯電手段を用いて、像担持体上の転写残現像剤を回収して吐き出し、該吐き出された現像剤を現像装置にて回収して再利用するクリーナレスシステムを実行する画像形成装置において、帯電手段に対するトナー付着に起因する異常画像の発生を回避し、長期にわたって良好な画像形成を維持させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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、第１の本発明は、像担持体と、画像形成工程において、該像担持体を表面電位Ｖｄに帯電する帯電手段と、帯電された前記像担持体表面電位Ｖｄを変更して静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像を現像剤にて現像して現像剤像を形成する現像手段と、前記像担持体との対向部である転写部にて前記現像剤像を前記像担持体から転写材に転写する転写手段と、を有する画像形成装置において、
前記像担持体表面において前記転写部と前記帯電手段との間の表面電位について、前記転写部にて前記転写材先端を挟持した部分の前記像担持体移動方向上流側で、挟持した部分に近接した部分の表面電位は、前記帯電電位Ｖｄに対し差が１００Ｖ以内であることを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１５】
第１の本発明の一実施態様によると、前記像担持体表面において前記転写部と前記帯電手段との間の表面電位について、前記転写部にて前記転写材先端を挟持した部分の前記像担持体移動方向上流側で、挟持した部分に近接した部分の表面電位は、前記帯電電位Ｖｄに対し差が５０Ｖ以内である。
【００１６】
第２の本発明は、像担持体と、画像形成工程において、該像担持体を表面電位Ｖｄに帯電する帯電手段と、帯電された前記像担持体表面電位Ｖｄを変更して静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像を現像剤にて現像して現像剤像を形成する現像手段と、前記像担持体との対向部である転写部にて前記現像剤像を前記像担持体から転写材に転写する転写手段と、を有する画像形成装置において、
前記転写手段に前記転写材が到達する直前に前記転写部に流れる電流値は、前記画像形成工程において前記転写手段に流れる電流と同じ向きで２μＡ以下であることを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１７】
第２の本発明の一実施態様によると、前記転写手段に前記転写材が到達する直前に前記転写部に流れる電流値は、前記画像形成工程において前記転写手段に流れる電流と同じ向きで１μＡ以下である。
【００１８】
第１、第２の本発明の一実施態様によると、前記転写部に印加するバイアスは、前記転写部に前記転写材がない状態から前記転写材がある状態に切り替わる前後の間においては定電流制御される。
【００１９】
第１、第２の本発明の他の実施態様によると、前記転写部に前記転写材がない状態から前記転写材がある状態に切り替わる前後の間においては、前記転写部にて印加するバイアスをフロートとする。
【００２０】
第１、第２の本発明の他の実施態様によると、前記転写手段による転写工程後の前記像担持体上に残留した現像剤を貯蔵する貯蔵手段を有し、該貯蔵手段が貯蔵した前記現像剤を前記像担持体上に排出し、前記現像手段が、該排出された現像剤を回収し、その時、前記貯蔵手段は、弾性部材によりローラ状に形成された弾性ローラ貯蔵手段であってもよく、前記貯蔵手段は、前記帯電手段であってもよく、又、前記帯電手段は、前記像担持体とニップ部を形成し導電性粒子を介し帯電する帯電手段であってもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の画像形成装置は、像担持体を表面電位Ｖｄに帯電する帯電手段を有し、像担持体表面において転写部と帯電手段との間の表面電位について、転写部にて転写材先端を挟持した部分の像担持体移動方向上流側で、挟持した部分に近接した部分の表面電位は、帯電電位Ｖｄに対し差が１００Ｖ以内であるので、特に、転写手段によって転写されないで像担持体上に残留した転写残現像剤を、帯電手段が回収して像担持体を帯電する時に吐き出し、吐き出された転写残現像剤が現像手段によって回収される画像形成装置において、転写による紙先端で発生する電位段差を、規定以内に収めることができ、その結果、帯電部材への転写残トナーの付着を軽減でき、転写による画像中の弊害を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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。
【００２３】
実施例１
図１は本発明に従う画像記録装置の一例の概略構成模型図を示す。本実施例において、図１に示す画像記録装置は、電子写真プロセス利用、接触帯電方式、クリーナレスでトナーリサイクルシステムが実施されるレーザプリンタである。
【００２４】
まず、図１に示されるプリンタの全体的概略構成を説明する。
【００２５】
本実施例は、像担持体として、外径２４ｍｍの回転ドラム型の負極性ＯＰＣ感光体（ネガ感光体）１（以下「感光ドラム１」と称す。）が使用されている。この感光ドラム１は矢印の時計方向に周速度８５ｍｍ／ｓｅｃ（＝プロセススピードＰＳ、印字速度）の一定速度をもって回転駆動される。
【００２６】
そして、帯電手段として、感光ドラム１に所定の押圧力をもって接触させて配設した接触帯電部材としての導電性弾性ローラ２（以下、「帯電ローラ２」と称す。）が使用されており、感光ドラム１との間に帯電ニップ部ｎが形成されている。この帯電ローラ２は、注入帯電方式つまり直接帯電方式を採用しており、その外周面に導電性を有する帯電促進を目的とした導電性粒子、即ち帯電促進粒子ｍを保持（担持）しており、感光ドラム１と帯電ローラ２との帯電ニップ部ｎに帯電促進粒子ｍが介在している。
【００２７】
帯電ローラ２はこの帯電ニップ部ｎにおいて感光ドラム１の回転方向と逆方向（カウンター）で回転駆動され、感光ドラム１面に対して速度差、ここでは対プロセススピード約８０％を持って接触する。又、プリンタの画像形成時には、帯電ローラ２に帯電バイアス印加電源Ｓ１から所定の帯電バイアスが印加される。これにより、感光ドラム１の周面が注入帯電方式で所定の極性・電位に一様に接触帯電処理される。
【００２８】
本実施例の帯電ローラ２において、プリンタの画像形成時は帯電バイアス印加電源Ｓ１のスイッチＳＷがｐ１接点側に切り替え制御されて、帯電ローラ２の芯金２ａにＤＣ電源ＳＤＣのＤＣ電圧約−５００Ｖが印加されて、感光ドラム１面が印加ＤＣ電圧と略等しい電圧約−５００Ｖに直接帯電される。
【００２９】
そして、潜像形成手段である露光手段として、レーザダイオード・ポリゴンミラー等を含む露光装置（レーザビームスキャナ）３を有する。このレーザビームスキャナ３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されたレーザ光を出力し、レーザ光で上記感光ドラム１の一様帯電面を走査露光Ｌする。この走査露光Ｌにより、感光ドラム１の面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００３０】
感光ドラム１面の静電潜像は、現像手段としての現像器４により現像部位ａにて現像剤像（トナー像）として反転現像される。この現像器４は、現像剤ｔが収容され、現像剤ｔには帯電促進粒子ｍが添加してある。
【００３１】
そして、接触転写手段としての中抵抗の転写ローラ５を有し、転写ローラ５は感光ドラム１に所定圧接かけて、転写ニップ（転写部）ｂを形成させて接触している。この転写部ｂに不図示の給紙部から所定のタイミングで記録媒体としての転写材Ｐが給紙され、且つ転写ローラ５に転写バイアス印加電源Ｓ３から所定の転写バイアス電圧が印加され、感光ドラム１側のトナー像が転写部ｂに給紙された転写材Ｐの面に順次に転写されていく。
【００３２】
転写部ｂに導入された転写材Ｐは、この転写部ｂである転写ニップに挟持搬送されて、その表面側に感光ドラム１の表面に形成担持されているトナー像が順次に静電気力と押圧力にて転写されていく。
【００３３】
転写部ｂに給紙されて感光ドラム１側のトナー像の転写を受けた転写材Ｐは、感光ドラム１の面から分離されて、熱定着方式等の定着装置６に導入され、トナー像の定着を受けて画像形成物（プリント、コピー）として装置外へ排出される。
【００３４】
本実施例のプリンタはクリーナーレスであるので、転写材Ｐに対するトナー像転写後の感光ドラム１面に残留の転写残現像剤（転写残トナー）は、専用のクリーナ（クリーニング装置）で除去されることなく、感光ドラム１の回転にともない、帯電ニップ部ｎを経由して現像部位ａに至り、現像器４において現像同時クリーニングにて回収・再使用される。
【００３５】
ここで、クリーナレスシステムによる感光ドラム１上の転写残トナーのクリーニングについて、詳しく説明する。
【００３６】
クリーナレスシステムでは、転写ローラ５による転写後の感光ドラム１面に残存の転写残トナーは、感光ドラム１と帯電ローラ２の帯電ニップ部ｎに感光ドラム１面の移動により搬送されて帯電ローラ２に付着・混入する。
【００３７】
ここで、従来現像剤であるトナーは絶縁体であるため帯電ローラ２に対する転写残トナーの付着・混入は感光ドラム１の帯電において帯電不良を生じさせる因子である。
【００３８】
しかし、本実施例では、帯電促進粒子ｍが感光ドラム１と帯電ローラ２との帯電ニップ部ｎに介存することにより、帯電ローラ２の感光ドラム１への緻密な接触性と接触抵抗を維持できるため、帯電ローラ２の転写残トナーによる汚染にかかわらず、低印加電圧でオゾンレスの直接帯電を長期に渡り安定に維持させることができ、均一な帯電性を与えることが出来る。
【００３９】
そこで、帯電ローラ２に付着・混入した転写残トナーは、帯電工程にて帯電ローラ２から徐々に感光ドラム１上に吐き出されて、感光ドラム１面の移動とともに現像部位ａに至り、現像器４において現像同時クリーニング（回収）される。
【００４０】
つまり、画像形成工程の現像時、即ち引き続き感光ドラム１を帯電し、露光して潜像を形成し、その潜像の現像時において、現像器４のかぶり取りバイアス、即ち現像器４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によって回収し、再利用（トナーリサイクル）される。
【００４１】
本実施例におけるプリンタのように反転現像の場合では、この現像同時クリーニングは、感光ドラム１の暗部電位から現像器４にトナーを回収する電界と、現像器４から感光ドラム１の明部電位へトナーを付着させる電界の作用でなされる。
【００４２】
ところで、上記の現像同時クリーニングでは、帯電工程を行う帯電ローラ２により、感光ドラム１上の転写残トナーを回収し、帯電工程の際に感光ドラム１を所望の電位に帯電するとともに、回収トナーを感光ドラム１上に吐き出し、現像器４によって回収するが、本実施例におけるクリーナレスシステムを実施する帯電ローラ２、現像器４、及び、転写残トナーを残留させて転写材Ｐにトナー像を転写する本実施例における転写ローラ５、の構成について説明する。尚、帯電手段、現像装置、転写手段はこれに限定するものではない。
【００４３】
先ず、本実施例における帯電手段としての可撓性の接触帯電部材としての帯電ローラ２は、芯金２ａ上に、ゴムあるいは発泡体の中抵抗層２ｂを形成して作成される、帯電均一性に優れ且つ長期に渡り安定した注入帯電（直接帯電）を行う構成である。
【００４４】
つまり、帯電手段として、被帯電体としての感光ドラム１に対して弾性に抗して所定の押圧力で圧接させて配設され、本実施例ではニップ幅２〜３ｍｍの帯電ニップ部ｎが形成されている。
【００４５】
帯電ローラ２は、その外周面に導電性を有する帯電促進を目的とした導電性粒子、即ち帯電促進粒子ｍを保持（担持）しており、感光ドラム１と帯電ローラ２との帯電ニップ部ｎに帯電促進粒子ｍが介在させている。
【００４６】
つまり、前記にも述べたように、クリーナレスシステムでは、帯電ローラ２には、転写部ｂを通過した転写残トナーが帯電ローラ２に付着・混入する。本実施例では、帯電促進粒子ｍが感光ドラム１と帯電ローラ２との帯電ニップ部ｎに介存することにより、帯電ローラ２の感光ドラム１への緻密な接触性と接触抵抗を維持できるため、帯電ローラ２の転写残トナーによる汚染にかかわらず、低印加電圧でオゾンレスの直接帯電を長期に渡り安定に維持させることができ、均一な帯電性を与えることが出来る。
【００４７】
ここで、中抵抗層２ｂは、例えばウレタン等の樹脂、例えばカーボンブラック等の導電性粒子、硫化剤、発泡剤等により処方され、芯金２ａの上にローラ状に形成される。中抵抗層２ｂの形成後に、必要に応じて表面を研磨して、直径約１８ｍｍ、長手長さ約２２０ｍｍの導電性弾性ローラである帯電ローラ２が作成される。
【００４８】
本実施例の帯電ローラ２のローラ抵抗を測定したところ１００ｋΩであった。ローラ抵抗は、帯電ローラ２の芯金２ａに総圧１ｋｇの加重がかかるよう外径２４ｍｍのアルミドラムに帯電ローラ２を圧着した状態で、芯金２ａとアルミドラムとの間に１００Ｖを印加し、計測した。
【００４９】
ここで、接触帯電部材である帯電ローラ２は、電極として機能することが重要である。つまり、弾性を持たせて被帯電体との十分な接触状態を得ると同時に、移動する被帯電体を充電するために十分低い抵抗を有する必要がある。一方では、被帯電体にピンホールなどの低耐圧欠陥部位が存在した場合に、電圧のリークを防止する必要がある。被帯電体となる感光ドラム１として電子写真用感光体を用いた場合、十分な帯電性と耐リークを得るには１０4〜１０7Ωの抵抗が望ましい。
【００５０】
又、帯電ローラ２の表面は帯電促進粒子ｍを保持できるようミクロな凹凸があるものが望ましい。
【００５１】
又、帯電ローラ２の硬度は、硬度が低すぎると形状が安定しないために被帯電体との接触性が悪くなり、高すぎると被帯電体との間に帯電ニップ部ｎを確保できないだけでなく、被帯電体表面へのミクロな接触性が悪くなるので、ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度で２５度〜５０度が好ましい。
【００５２】
帯電ローラ２の材質としては、弾性発泡体に限定するものではなく、弾性体の材料として、ＥＰＤＭ、ウレタン、ＮＢＲ、シリコーンゴムや、ＩＲ等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、又、これらを発泡させたものがあげられる。又、特に導電性物質を分散せずに、イオン導電性の材料を用いて抵抗調整をすることも可能である。
【００５３】
又、本実施例では、この帯電ローラ２を帯電ニップ部ｎにおいて帯電ローラ２表面と感光ドラム１表面とが互いに逆方向に等速で移動するように、凡そプロセススピードの８０％で矢印の時計方向に回転駆動させた。即ち接触帯電部材としての帯電ローラ２の表面は被帯電体としての感光ドラム１の面に対して速度差を持たせるようにした。
【００５４】
次に、上記の帯電ローラ２によって、吐き出された現像剤を、現像工程にて回収して、再利用する現像装置（現像器）４について説明する。
【００５５】
本実施例の現像器４は、現像剤ｔとして一成分磁性トナー（ネガトナー）を用いた反転現像器である。現像剤ｔには帯電促進粒子ｍを添加してある。
【００５６】
現像器４は、マグネットロール４ｂを内包させた、現像剤担持搬送部材として非磁性回転現像スリーブ４ａを有し、現像器４内のトナーｔは回転現像スリーブ４ａ上を搬送される過程において、規制ブレード４ｃで層厚規制及び電荷付与を受ける。
【００５７】
現像スリーブ４ａにコートされたトナーｔは、スリーブ４ａの回転により、感光ドラム１とスリーブ４ａの対向部である現像部位（現像領域部）ａに搬送される。又、スリーブ４ａには現像バイアス印加電源Ｓ２より現像バイアス電圧が印加される。
【００５８】
本実施例において、現像バイアス電圧は、
ＤＣ電圧：−３５０Ｖ
ＡＣ電圧：ピーク間電圧９００Ｖ、周波数１．８ｋＨｚ、
で構成される、矩形波の重畳電圧とした。
【００５９】
これにより、感光ドラム１側の静電潜像がトナーｔにより反転現像される。
【００６０】
転写手段である転写ローラ５について説明する。感光ドラム１上に形成されたトナー像は転写手段によって、本実施例では転写材Ｐに転写されるが、転写手段としての転写ローラ５は、ＳＵＳ及びアルミ等から構成された芯金５ａと、その外周に体積抵抗１×１０5〜１×１０12Ω・ｃｍ程度の、例えば、ＥＰＤＭにカーボンブラックを分散させたものや、ＮＢＲ系ゴムなどの中抵抗弾性ゴム層５ｂをローラ状に被覆した構成をとっている。
【００６１】
ローラ抵抗は、２３度５０％の環境下で約１×１０8Ωで、転写ローラ５の芯金５ａに総圧約６Ｎの加重がかかるよう外径２４ｍｍのアルミドラムに転写ローラ５を圧着した状態で、周速度８５ｍｍ／ｓｅｃ（＝プロセススピードＰＳ、印字速度）の一定速度をもって回転駆動しながら、芯金５ａとアルミドラムとの間に２ｋＶを印加し、計測した。外径は１５ｍｍ程度で硬度はＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度計を用い６Ｎ加重時に３５度程度のものである。芯金の両端を軸受けで回転可能に、且つ転写ローラ５が常時感光ドラム１に当接するように、総加重７Ｎで軸受けをばね材で加圧支持されている。尚、転写ローラ５は駆動回転している。
【００６２】
本実施例では、上記に説明したように、転写残トナーを回収する帯電手段として、背景技術のところで説明したような、直接注入帯電を実現した接触帯電部材としての帯電ローラ２を使用しており、本実施例の画像形成装置におけるクリーナレスシステムとして、複数の画像形成モードを設け、上記に説明した通常の画像形成工程において、接触帯電部材である帯電ローラ２に付着・混入した、帯電の阻害因子である転写残トナーを、画像形成装置の、例えば紙間等の非画像形成時において帯電ローラ２から効率よく排除させる、接触帯電部材清掃モード（ローラ清掃モード）を具備させて、これにより帯電ローラ２の転写残トナーによる汚染レベルを常に低く維持させて、良好な帯電性、画像記録を長期に渡り安定に維持させるようにした。
【００６３】
即ち、画像形成モードに対応して、接触帯電部材としての帯電ローラ２に対する電圧印加を変更する。そして、画像形成モードとしては、ＤＣ電圧を印加して像担持体としての感光ドラム１を一様に帯電する（１）非ローラ清掃モードであるモードＭ１と、（２）非画像形成時においてＤＣ電圧とＡＣ電圧（クリーニングバイアス）を重畳した電圧を印加するローラ清掃モードであるモードＭ２と、を有する。通常の画像形成は、モードＭ１にて行われるが、画像形成が行われないようなタイミングである、紙間、後回転、電源ＯＮ時エージング等などでＭ２モードにも切り替わる。尚、モードＭ２におけるＡＣ電圧の周波数を凡そ５〜５００Ｈｚとするものである。下記に（１）モードＭ１、（２）モードＭ２について説明する。
【００６４】
（１）モードＭ１：本実施例においては、プリンタの画像形成時には、不図示のシーケンス制御回路により帯電バイアス印加電源Ｓ１のスイッチＳＷがｐ１接点側に切り替え制御されて、帯電ローラ２の芯金２ａにＤＣ電源ＳＤＣのＤＣ電圧−５００Ｖが印加されることで、感光ドラム１面が該印加ＤＣ電圧と略等しい電圧約−５００Ｖに直接帯電され、画像形成が実行される。
【００６５】
（２）モードＭ２：本実施例においては、プリンタの非画像形成時である紙間時において、不図示のシーケンス制御回路により帯電バイアス印加電源Ｓ１のスイッチＳＷがｐ２接点側に切り替え制御されて、ＤＣ電源ＳＤＣにＡＣ電源ＳＡＣが直列に接続化されることで、帯電ローラ２の芯金２ａに
ＤＣ電圧：−５５０Ｖ
ＡＣ電圧：ピーク間電圧１００Ｖ、周波数例えば２００Ｈｚ、矩形波、
で構成されるＤＣ電圧とＡＣ電圧の重畳電圧が印加される。
【００６６】
又、モードＭ２時において、現像器４の現像スリーブ４ａには、画像記録時同じく、
ＤＣ電圧：−３５０Ｖ
ＡＣ電圧：ピーク間電圧９００Ｖ、周波数１．８ｋＨｚ、矩形波
で構成される重畳電圧が印加される。
【００６７】
これらのバイアス関係を維持することにより、帯電ローラ２上に蓄積したトナーを感光ドラム１上に現像し、つまり帯電ローラ２に回収されたトナーの感光ドラム１側への吐き出しが行われ、更にその吐き出されたトナーを現像器４のＶｂａｃｋで回収することができる。
【００６８】
即ち、帯電の阻害因子となる帯電ローラ付着トナーを非画像形成時に効率よく排除することにより、帯電性を維持することができる。
【００６９】
ここで、本発明の特徴として、モードＭ２において、帯電ローラ２に印加する上記の電圧即ちクリーニングバイアスは、帯電ニップ部ｎの感光ドラム１移動方向下流側における感光ドラム１電位と帯電ローラ２電位の差が大きくなるように設定する。
【００７０】
しかし、本実施例のように直接帯電による帯電方式においては、接触帯電部材である帯電ローラ２に印加した電位におよそ等しい電位が被帯電体である感光ドラム１表面に与えられるため、帯電ローラ２と感光ドラム１の間に電位差が生じにくい。
【００７１】
当然、画像形成中は感光ドラム１面の均一な帯電を行なう必要があるが、非画像記録時に行われる工程を含むモードＭ２であるローラ清掃モード時には、ＡＣバイアス（クリーニングバイアス）を印加し電位差を生じさせる必要がある。従って、帯電ニップ部ｎの内部と感光ドラム１移動方向下流側に、帯電ローラ２と感光ドラム１との表面電位に電位差が生じるようクリーニングバイアスを選ぶことが望ましい。従って、感光ドラム速度によりバイアス設定をすることがより好適である。
【００７２】
このように、本実施例では、転写残トナーを回収する帯電手段として、背景技術のところで説明したような、直接注入帯電を実現した帯電ローラ２を使用しているが、このような帯電手段を用いると、背景技術にて説明したように、接触帯電方式においては帯電部材である帯電ローラ２を被帯電体ここでは感光ドラム１に接触させるので、帯電ローラ２が感光ドラム１上の付着物を拾って汚れやすく、帯電ムラ、感光ドラム１表面において帯電工程が施される前の部分の帯電ローラ２からの転写残トナーの脱落、それによる画像汚れ、等の不都合を起こしやすい。
【００７３】
こうした、クリーナレスシステムにおける帯電ローラ２の付着トナーによる画像不良として、図２に示されるような、転写材である紙Ｐの転写部ｂに最初に到達する部分である紙先端の電位段差による横筋の発生が上げられる。ここでは、紙先端から１４５ｍｍ前後の位置に、横にスジが発生する。図２（ａ）には、ハーフトンー及びベタ黒の画像においては白スジが発生する様子が示され、図２（ｂ）には、ベタしろの画像においてはカブリスジが発生している様子が示されている。これは、帯電ローラ２の１周分＋転写ローラ５の１周分の位置に相当する。以下に発生メカニズムを説明する。尚、本実施例では、帯電ローラ２がマイナス帯電を行う帯電手段であるので、本明細書では、感光ドラム１の電位について、−方向に変化することを、「電位が上がる」と記載し、＋方向への変化を「電位が下がる」と記載する。従って、帯電手段による帯電方向がプラスであれば、これらは逆である。
【００７４】
図３の模式図を用いて、この画像弊害発生のメカニズムを説明する。
【００７５】
クリーナーレスであるため、転写後ドラム１上に残った転写残トナーは、帯電ローラ２に到達し、ドラム１の回転方向に対し逆方向に回転している帯電ローラ２上へ転移及び蓄積していく。例えば高印字率のパターン、例えばべた黒又は１ドット１スペース周期の画像即ち１ｄ／１ｓ等をとった場合は、転写残トナーが多くなり、帯電ローラ２上に転移し切れないトナーが、ドラム１から帯電ローラ２に移り、帯電ニップｎの帯電ローラ２の回転方向のニップ出口付近エリアαに蓄積する。
【００７６】
エリアαに蓄積しているトナーは、ドラム１と帯電ローラ２との間の電位関係により発生する電界Ｅによって、力Ｆでドラム１面に保持されており、この電位関係により、その蓄積分が多くなったり、帯電ローラ２上に吐き出たりする。
【００７７】
ところで、ドラム１表面においては、モードＭ１又はモードＭ２にて画像形成工程を行っていくうちに、転写部ｂにて転写材Ｐが侵入するとその時に転写部ｂにて表面電位が変化するため、その変化によって転写材侵入前と後との境界部分で感光ドラム１表面電位が一瞬高くなる部分がある。その部分が感光ドラム１の回転によって帯電ローラ２の方へ搬送される。その電位が急に高くなる部分が「電位段差」となる。
【００７８】
つまり、転写ローラ５と帯電ローラ２との間にて移動する感光ドラム１表面状態は、転写部ｂを通過する際に転写材Ｐが存在した領域Ａ、つまり転写がなされた領域と、転写部ｂを通過する際に転写材Ｐが存在しない領域Ｂ、つまり転写が行われていない領域とがあり、転写材Ｐ先端（紙先端）がちょうど転写部ｂに侵入した際に、同じ場所である転写部ｂを通過したドラム１表面部分には、電位高騰部分と通紙直前部分において表面電位に段差がある。つまり、「電位段差」が生じている。
【００７９】
転写部ｂにて生じた「電位段差」部分は、感光ドラム１の回転によって、帯電ニップｎまで到達し、上記のエリアαに到来する。エリアαにドラム１上の電位段差が到来するということは、「帯電ローラ２に電位段差部分が到来する直前に形成される電界」と、「電位段差部分が通過した直後に形成される電界」に差が生まれるということである。つまり、電位段差部分の通過前と通過後では、エリアαにおける電位差に大きな変化があるということである。
【００８０】
ここで、転写材Ｐが転写部に侵入する紙先端部分のような電位が低くなる電位段差の場合、蓄積残トナーが吐き出され、帯電ローラ２を経由して、ドラム１に吐き出される。吐き出されたトナーは、露光領域であれば、レーザ等による露光を妨げ、形成されるべき画像を形成させることが出来なくなり、図２（ａ）に示されるような、白スジ等になる。又、露光領域外のべた白部であれば、露光を妨げることはないが、現像で回収できない分が転写部ｂに到達し、図２（ｂ）に示されるような、かぶりとして画像上に現れる。以上のような画像不良が、図２（ａ）（ｂ）に示す１４５ｍｍ前後の１のスジである。
【００８１】
このスジを防ぐためには、ドラム１上の電位段差によって生じる電位の瞬間的な高騰、つまり電位段差をスジが出ない所定の大きさまで小さくすることが必要となるのである。
【００８２】
こうした、転写による紙先端での電位段差において、転写ローラ５とドラム１間のニップｂに転写材Ｐが入る瞬間に、転写ローラ５とドラム１が離間するタイミングがあるが、そのタイミングｔβにおいて、転写ローラ５と感光ドラム１間のインピーダンスが大きく変化し、感光ドラム１上に制御がかからないポイントβができる。即ち、タイミングｔβ以前に、転写部ｂを通過したドラム１部分Ｂの電位と、タイミングｔβ以後に、転写部ｂを通過したドラム１部分Ａの電位と、の間において、ドラム１電位が不連続になる。つまり、この瞬間は、露光もされず、転写による影響も受けないポイントβとなる。そして、ポイントβは、画像形成工程によって施された帯電工程による電位Ｖｄとなり、つまり−５００Ｖ近辺の電位スジがそのまま帯電ローラ２部に到達することとなる。
【００８３】
図４に、上述の電位スジ発生時の、転写電流、転写部ｂを通過した部分の感光ドラム１電位のプロフィールを表す。
【００８４】
横軸は、時間軸であるが、それぞれの項目について、ドラム１面基準でタイミングを補正している。この図の紙先端に当たるポイントβ部分で転写電流が急激に高騰する部分がある。ポイントβより早い時刻のＢ側が転写材Ｐが到来する前の転写部ｂを通過したドラム１電位を示し、ポイントβを通過した瞬間に高騰し徐々に下降する時刻のＡ側が転写材Ｐを挟持した転写部ｂを通過したドラム１の電位を示す。ポイントβでは、ドラム電位は帯電電位Ｖｄに近しい値まで高騰することとなる。これが電位スジである。
【００８５】
これを防ぐ方法としては、つまり、感光ドラム１への過剰なトナー付着、そしてエリアαでのトナーの停滞を防ぐ方法としては、それ以前の履歴も帯電電位Ｖｄ＝−５００Ｖ近辺にした状態で、転写部ｂに転写材Ｐを送ることである。そのためには、転写材Ｐが転写部ｂに入る直前の電位Ｂ、直後のポイントβにおける電位Ａにて転写に流れる転写電流が、一定もしくは規定範囲以内であればよい。
【００８６】
そこで、紙先端での転写電流値を振りながら、先端スジの発生状況を確認した。その結果を表１に記す。ここで、図４においては電位Ａは転写部ｂに手転写材Ｐを挟持した状態では下降してほぼ一定電位（−１００Ｖ）になるが、表１では、ポイントβにおける電位を示す。プラス側は、画像形成中の転写に流れる電流値と同方向である。表１中の０、１、２、４μＡの電流値の転写後電位プロフィールを図４にあわせて表している。表面電位径はＴＲＥＫ社製のＭＯＤＥＬ３４４表面電位計を用いて計測を行なった。
【００８７】
【表１】
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【００８８】
結果から通紙直前と直後との転写部ｂ通過部のドラム１電流が２．０μＡ以下であれば、スジの発生は凡そ問題なく、１．０μＡ以下であれば、スジが発生しないということがわかる。
【００８９】
１．０μＡ以下とは、通紙直後の転写部ｂ通過部のドラム電位は、４５０Ｖよりも−側に大きい電位を持つと言うことであり、転写部ｂ通過直後のドラム電位Ａは、帯電電位Ｖｄである−５００Ｖであるため、通紙直前と通紙直後のドラム電位差が５０Ｖよりも小さい場合には、スジが発生しないと言うことである。
【００９０】
尚、本明細書では、転写材が転写部を通過した時に転写が行われることとするので、通紙前後とは転写行為が行われた前後と同義である。
【００９１】
言い換えると、転写工程の転写によるドラム電位への影響は、ＡとＢの差が約１００Ｖ程度であればスジの問題はなく、約５０Ｖ以下であればスジが発生しないと言うことである。
【００９２】
本実施例では、紙先端が入る瞬間は、１．０μＡ以下になるような転写バイアスを印加している。その時、紙先端突入時の転写バイアスを、例えば、予備実験にて１．０μＡ以下であったことが確認されている０Ｖとした。その際の、転写後ドラム電位のプロフィールを図４に表している。この時は、スジの原因となるポイントβにおける急激な電位高騰は生じなかった。
【００９３】
本実施例では、０Ｖとし、１．０μＡ以下であったが、ドラムの帯電電荷による影響によって、転写バイアスを印加しなくてもある程度電流が流れるという現象があるため、転写ローラ５の抵抗によっては、この０Ｖに限らない。ここで、抵抗が本実施例より高い転写ローラであれば、電流が１．０μＡより高くならないように、より転写バイアスを上げることが可能であるし、抵抗が低い転写ローラであれば、転写バイアスを下げて印加する。
【００９４】
以上の構成のように、転写電流を規定範囲以内に収めることで、電位段差をある規定以内に収めることで、画像中の弊害を防止することが可能となる。
【００９５】
言い換えれば、転写ローラ５に転写材Ｐが到達する直前に転写部ｂに流れる電流値は、画像形成工程において転写ローラ５に流れる電流と同じ向きで２μＡ以下で、好ましくは１μＡ以下であるか、そして、感光ドラム１表面において転写部ｂと帯電ローラ２との間の表面電位について、転写部ｂにて転写材先端を挟持した部分の、感光ドラム１表面移動方向で直上流部分Ｂの表面電位は、帯電電位Ｖｄに対し差が１００Ｖ以内好ましくは５０Ｖ以内とすれば、帯電ローラ２から感光ドラム１上に残トナーが脱落することを防止でき、転写残トナーの感光ドラム１への付着による画像不良を防止できる。
【００９６】
ここで、本実施例においては、上記に説明したように帯電ローラ２は電荷注入方式の直接帯電を行っているが、帯電ローラ２と感光ドラム１との間に介在させる荷電促進粒子mが現像剤であるトナーｔに添加されている。そこで、この現像剤ｔについて説明する。
【００９７】
本実施例の画像形成装置において、現像剤として使用されている一成分磁性トナーｔは、結着樹脂、磁性体粒子、電荷制御剤を混合し、混練、粉砕、分級の各工程を経て作成し、更に帯電促進粒子ｍや流動化剤等を外添剤として添加して作成されたものである。トナーｔの重量平均粒径は７μｍであった。
【００９８】
本実施例では、帯電促進粒子ｍとして、比抵抗が１０6Ω・ｃｍ、平均粒径３μｍの酸化すずを用いた。そしてこの帯電促進粒子ｍとして、分級後のトナーｔ１００重量部に対して１重量部添加し、混合器により均一に分散させて現像器４内に収容させた。
【００９９】
帯電促進粒子ｍ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、あるいは、これらに表面処理を施したものなど各種導電性粒子が使用可能である。
【０１００】
粒子抵抗は粒子を介した電荷の授受を行なうため、比抵抗としては１０4Ω・ｃｍ以上１０12Ω・ｃｍ以下が必要で、好ましくは１０10Ω・ｃｍ以下となる。１０4Ω・ｃｍより小さいと、トナーに電荷をのせにくくなったり、帯電一様性がわるくなったりする。１０12Ω・ｃｍより大きいと、帯電できないという弊害がある。
【０１０１】
抵抗測定は、錠剤法により測定し正規化して求めた。即ち、底面積２．２６ｃｍ2の円筒内に凡そ０．５ｇの粉体試料を入れ上下電極に１５ｋｇの加圧を行なうと同時に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。
【０１０２】
粒径は良好な帯電均一性を得るために０．０１μm以上５０μｍ以下が望ましい。
【０１０３】
本発明において、粒子が凝集体を構成している場合の粒径は、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。
【０１０４】
帯電促進粒子ｍは、一次粒子の状態で存在するばかりでなく、二次粒子の凝集した状態で存在することもなんら問題はない。どのような凝集状態であれ、凝集体として帯電促進粒子としての機能が実現できればその形態は重要ではない。
【０１０５】
帯電促進粒子ｍは特に感光体の帯電に用いる場合に潜像露光時に妨げにならないよう、白色または透明に近いことが望ましく、よって非磁性であることが好ましい。更に、帯電促進粒子が感光ドラム１上から転写材Ｐに一部転写されてしまうことを考えるとカラー記録では無色、あるいは白色のものが望ましい。又、画像露光時に粒子による光散乱を防止するためにもその粒径は構成画素サイズ以下であることが望ましい。粒径の下限値としては、粒子として安定に得られるものとして１０ｎｍが限界と考えられる。
【０１０６】
感光ドラム１と帯電ローラ２との帯電ニップ部ｎに、この帯電促進粒子ｍが存在した状態で感光ドラム１の接触帯電が行なわれるが、感光ドラム１と帯電ローラ２との帯電ニップ部ｎに帯電促進粒子ｍが存在することで、粒子ｍの滑剤効果により、摩擦抵抗が大きく、そのままでは感光ドラム１に対して速度差を持たせて接触させることが困難であった帯電ローラであっても、それを感光ドラム１面に対して無理なく容易に効果的に速度差を持たせて接触させた状態にすることが可能となると共に、帯電ローラ２が粒子ｍを介して感光ドラム１面に密に接触して、より高い頻度で感光ドラム１面に接触する構成となる。
【０１０７】
つまり、本実施例では、前記に説明したように、帯電ニップ部ｎにおいて、帯電ローラ２の表面は被帯電体としての感光ドラム１の面に対して速度差を持たせるようにしたが、帯電ローラ２と感光ドラム１との間に速度差を設けることにより、帯電ローラ２と感光ドラム１のニップ部において帯電促進粒子ｍが感光ドラム１に接触する機会を格段に増加させ、高い接触性を得ることができ、帯電ローラ２と感光ドラム１のニップ部に存在する帯電促進粒子ｍが感光ドラム１表面を隙間なく摺擦することで感光ドラム１に電荷を直接注入できるようになり、帯電ローラ２による感光ドラム１の接触帯電は帯電促進粒子ｍの介在により直接帯電（注入帯電）が支配的となる。
【０１０８】
速度差を設ける構成としては、帯電ローラ２を回転駆動して感光ドラム１と速度差を設けることになる。好ましくは、帯電ニップ部ｎに持ち運ばれる感光ドラム１上の転写残トナーを帯電ローラ２に一時的に回収し均すために、その回転方向は感光ドラム１表面の移動方向とは逆方向に回転するように構成することが望ましい。即ち、逆方向回転で感光ドラム１上の転写残トナーを一旦引き離して帯電を行なうことにより優位に直接帯電を行なうことが可能である。
【０１０９】
従って、従来のローラ帯電等では得られなかった高い帯電効率が得られ、帯電ローラ２に印加した電圧とほぼ同等の帯電電位を感光ドラム１に与えることができる。かくして、接触帯電部材として帯電ローラ２を用いた場合でも、該帯電ローラ２に対する帯電に必要な印加バイアスは感光ドラム１に必要な帯電電位相当の電圧で十分であり、放電現象を用いない安定かつ安全な接触帯電方式ないし装置を実現することができる。
【０１１０】
又、帯電ローラ２が感光ドラム１に対して速度差を持って接触していることで、転写部ｂから帯電ニップ部ｎへ至った転写残トナーのパターンが撹乱されて崩され、中間調画像において、前回の画像パターン部分がゴーストとなって現れることがなくなる。
【０１１１】
尚、耐久に伴い帯電促進粒子ｍが帯電ニップ部ｎや帯電ローラ２から脱落した場合、プリンタが稼働され、前記のように現像器４の現像剤ｔに含有させてある帯電促進粒子ｍが現像部位ａで感光ドラム１面に移行し、感光ドラム１面の移動に伴って、転写部ｂを経て帯電ニップ部ｎに持ち運ばれ、帯電ニップ部ｎに逐次に供給され続ける。そのため、帯電ニップ部ｎに帯電促進粒子ｍが存在することによる良好な帯電性が長期に渡って安定して維持される。
【０１１２】
つまり、帯電ニップ部ｎや帯電ローラ２から脱落した帯電促進粒子は、現像部位ａにおいて現像器４に回収されて現像剤ｔに混入し循環使用される。
【０１１３】
こうして、帯電ローラ２の表面に帯電促進粒子ｍを予め担持させておくことで、プリンタ使用の全くの初期より上記の直接帯電性能を支障なく発揮させることができる。
【０１１４】
像担持体としての感光ドラム１と接触帯電部材としての帯電ローラ２との帯電ニップ部ｎにおける帯電促進粒子ｍの介在量は、少なすぎると、粒子ｍによる潤滑効果が十分に得られず、帯電ローラ２と感光ドラム１との摩擦が大きくて帯電ローラ２を感光ドラム１に速度差を持って回転駆動させることが困難である。つまり、駆動トルクが過大となるし、無理に回転させると帯電ローラ２や感光ドラム１の表面が削れてしまう。
【０１１５】
更に、帯電促進粒子ｍによる接触機会増加の効果が得られないこともあり、十分な帯電性能が得られない。一方、該介在量が多過ぎると、帯電促進粒子ｍの帯電ローラ２からの脱落が著しく増加し作像上に悪影響が出る。
【０１１６】
そこで、実験により、該介在量は１０3個／ｍｍ2以上が望ましいことがわかった。１０3個／ｍｍ2より低いと十分な潤滑効果と接触機会増加の効果が得られず帯電性能の低下が生じる。又、５×１０5個／ｍｍ2を超えると、該粒子の感光体１へ脱落が著しく増加し、粒子自体の光透過性を問わず、感光ドラム１への露光量不足が生じる。５×１０5個／ｍｍ2以下では脱落する粒子量も低く抑えられ、悪影響を改善できる。該介在量範囲において感光ドラム１上に脱落した粒子の存在量を測ると１０2〜１０5個／ｍｍ2であったことから、作像上弊害がない該存在量としては５×１０5個／ｍｍ2以下が望まれる。つまり、１０3〜５×１０5個／ｍｍ2の該介在量が好ましい。
【０１１７】
該介在量及び感光ドラム１上の該存在量の測定方法について述べる。該介在量は帯電ローラ２と感光ドラム１の帯電ニップ部ｎを直接測ることが望ましいが、帯電ローラ２に接触する前に感光ドラム１上に存在した粒子の多くは逆方向に移動しながら接触する帯電ローラ２に剥ぎ取られることから、本発明では帯電ニップ部ｎに到達する直前の帯電ローラ２表面の粒子量をもって該介在量とした。
【０１１８】
具体的には、帯電バイアスを印加しない状態で感光ドラム１及び帯電ローラ２の回転を停止し、感光ドラム１及び帯電ローラ２の表面をビデオマイクロスコープ（ＯＬＹＭＰＵＳ製ＯＶＭ１０００Ｎ）及びデジタルスチルレコーダ（ＤＥＬＴＩＳ製ＳＲ−３１００）で撮影した。帯電ローラ２については、帯電ローラ２を感光ドラム１に当接するのと同じ条件でスライドガラスに当接し、スライドガラスの背面からビデオマイクロスコープにて該接触面を１０００倍の対物レンズで１０箇所以上撮影した。得られたデジタル画像から個々の粒子を領域分離するため、ある閾値を持って２値化処理し、粒子の存在する領域の数を所望の画像処理ソフトを用いて計測した。又、感光ドラム１上の該存在量についても感光ドラム１上を同様のビデオマイクロスコープにて撮影し同様の処理を行い計測した。該介在量の調整は、現像器４の現像剤ｔにおける帯電促進粒子ｍの配合量を設定することにより行った。一般には現像剤（トナー）ｔ１００重量部に対して帯電促進粒子ｍは０．０１〜２０重量部の配合である。
【０１１９】
このように、帯電ローラ２には帯電促進粒子ｍが供給されることで、トナーの帯電ローラ２上からのトナーの離型性が向上して、即ち離型性が増して、帯電ローラ２上のトナーの感光ドラム１側への吐き出しが促進し、トナーにより汚染された帯電ローラ２が効率よく清掃され、低印加電圧でオゾンレスの直接帯電とトナーリサイクルシステムを問題なく実行可能にし、高品位な画像形成を長期に渡り維持させること、画像比率の高い画像を出力した後でも高品位な画像形成を長期に渡り維持させることが可能となる。
【０１２０】
又、感光ドラム１と帯電ローラ２との帯電ニップ部ｎに帯電促進粒子ｍが存在した状態で感光ドラム１の接触帯電が行なわれるが、感光ドラム１と帯電ローラ２との帯電ニップ部ｎに帯電促進粒子ｍが存在することで、粒子ｍの滑剤効果により、摩擦抵抗が大きく、そのままでは感光ドラム１に対して速度差を持たせて接触させることが困難であった帯電ローラであっても、それを感光ドラム１面に対して無理なく容易に効果的に速度差を持たせて接触させた状態にすることが可能となると共に、帯電ローラ２が粒子ｍを介して感光ドラム１面に密に接触して、より高い頻度で感光ドラム１面に接触する構成となる。
【０１２１】
又、現像器４の現像剤ｔに添加の帯電促進粒子ｍは、現像器４による感光ドラム１側の静電潜像のトナー現像時に現像部位ａにおいてトナーとともに適当量が感光ドラム１側に移行する。その後、感光ドラム１上のトナー像は転写部ｂにおいて、転写バイアスの影響で転写材Ｐ側に引かれて積極的に転移するが、感光ドラム１上の帯電促進粒子ｍは導電性であるので、転写材Ｐ側には積極的には転移せず、感光ドラム１上に実質的に付着保持されて残留する。
【０１２２】
こうして感光ドラム１面に実質的に付着保持される帯電促進粒子ｍの存在により、トナー像の感光ドラム１側から転写材Ｐ側への転写効率が向上する効果もえられる。
【０１２３】
実施例２
本実施例は、画像形成の全体構成及びクリーナシステムの実行については、実施例１とほぼ同様であるが、本実施例では、更に、紙先端が転写部ｂに入る際の制御を定電流制御によって行うことを特徴とする。
【０１２４】
その際の電流値は、実施例１に説明したように、最もドラム１の電位に影響を及ぼさない電流値にすることが好ましい。つまり、２．０μＡ以下、好ましくは１．０μＡ以下であればよい。そして、本実施例のように、ドラム電位が最も連続となる値が好ましい。本実施例では、０Ａの定電流制御を行った。
【０１２５】
本実施例の、転写電圧値、転写電流値、及びドラム１上の電位変化を、ドラム１上基準のタイミングであらわした、それぞれのプロフィールの模式図を図４の曲線σに示す。図中で０μＡの時が、紙先端での電位段差が小さいことがわかる。
【０１２６】
紙先端が転写部ｂに入る際０Ａ定電流制御の後は、紙上の画像保証領域（本実施例では５ｍｍ）以内で４μＡ定電流相当の電圧まで引き上げている。本実施例では、４μＡ定電流制御値相当の電圧値を目標値としてあらかじめ設定しているので、すばやく立ち上げることができ、通常の画像転写性との両立を図っている。
【０１２７】
連続通紙時の転写バイアスや前回転の転写ローラ５抵抗検知制御等で印加される他のバイアスから０Ａにする過程は、その前の転写バイアスから、徐々に転写バイアスを下げ、０Ａまで下げた時点で０Ａ定電流制御を行なうという構成を取っている。
【０１２８】
以上の構成のように、電位段差をある規定以内に収めるべく、紙先端が転写部に入る瞬間の転写の影響がなくなるような制御、つまりは０Ａ定電流する事により、転写によるドラム電位への影響をなくすことで、紙先端の電位段差を無くすことができ、横スジを防止することが可能となる。
【０１２９】
実施例３
本実施例は、画像形成装置全体構成及びクリーナレスシステムについては実施例１とほぼ同じであるが、更に本実施例では、紙先端が転写部に入る際には、転写ローラ５を電気的にフロートにすることである。転写ローラ５を電気的にフロートにしておけば、転写ローラ５と感光ドラム１とは等電位となり、転写での電位段差は発生しない。
【０１３０】
本実施例のドラム１上の電位変化のプロフィールを、図５のグラフの曲線δとして示す。紙先端での電位段差がほぼないことがわかる。
【０１３１】
しかし、フロートに切り換える瞬間電位段差が発生する場合がある、これは、転写ローラ５の静電容量分による影響であるが、本実施例で問題にしているスジに関しては、影響がないレベルであった。
【０１３２】
紙先端が転写部ｂに入る際、転写ローラ５をフロートにした後は、紙上の本実施例では５ｍｍである画像保証領域内で４μＡ定電流相当の電圧まで引き上げている。本実施例では、４μＡ定電流制御値相当の電圧値を目標値としてあらかじめ設定しているので、すばやく立ち上げることができ、通常の画像転写性との両立を図っている。
【０１３３】
連続通紙時の転写バイアスや前回転の転写ローラ抵抗検知制御等で印加される他のバイアスからフロートにする過程は、その前の転写バイアスから、徐々に転写バイアスを下げ、０μＡまで下げた時点でフロートにするという形態を取った。
【０１３４】
以上の構成のように、電位段差をある規定以内に収めるべく、紙先端が転写部ｂに入る瞬間の転写の影響がなくなるような制御、つまりは転写ローラ５をフロートにすることにより、転写によるドラム電位への影響をなくすことで、紙先端の電位段差を無くすことができ、横スジを防止することが可能となる。
【０１３５】
実施例１〜３に説明したように、クリーナーレスプロセスにおいて、帯電部材上に蓄積している残トナーを脱落させないためには、帯電部材上に蓄積している残トナーを脱落させる一つの原因である「転写部通過後に形成されるドラム上の電位段差を少なくすること」が必要である。そのような画像形成中に画像中に弊害となるような電位段差を作り出す要因として、転写部に転写材が入る瞬間がある。転写部に転写材が入る瞬間は、ドラム上の電位が大きく変化するため、これによる帯電部材上に蓄積している残トナーを脱落させないためには、脱落しない範囲の電位段差に押さえることが必要である。
【０１３６】
そこで、本発明では、電位段差をある規定以内に収め、画像中の弊害を防止したり、又、紙先端が転写部に入る瞬間の転写の影響がなくなるような制御、つまりは転写バイアスにおいて０μＡ定電流制御することにより転写による影響をなくすことで、転写による紙先端の電位段差を無くすことができる。又、紙先端が転写部に入る瞬間の転写の影響がなくなるような構成、つまりは、転写ローラをフロートにし、ドラム電位と等電位することで、転写による紙先端の電位段差をなくして、クリーナレスプロセスに起こりがちなスジ、カブリによる画像不良を回避した。
【０１３７】
以上に説明した画像形成装置の構成部品の寸法、材質、形状、及びその相対位置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【０１３８】
又、帯電部材によって転写残トナーを回収する構成をとらず、帯電部材とは別に、転写手段による転写工程後、像担持体上に残留した現像剤を貯蔵する貯蔵手段を有し、貯蔵手段が貯蔵した現像剤を像担持体上に排出し、現像手段が、該排出された現像剤を回収する構成をとっても良い。
【０１３９】
又、本発明は、特にクリーナレスシステムを採用した画像形成装置において有効であるが、クリーナレスシステムを採用したものでなくとも、帯電部材表面の汚れを防止するのに、有効である。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】本発明に係る画像形成装置の全体構成の一例を示す概略構成図である。
【図２】画像不良の一例である白スジ（図２（ａ））及びカブリスジ（図２（ｂ））を示す説明図である。
【図３】転写残現像剤の帯電部材への付着の様子を示す説明図である。
【図４】紙先端部付近の像担持体表面電位の変化を示すグラフである。
【図５】紙先端部付近の像担持体表面電位の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１４１】
１    感光ドラム（像担持体）
２    帯電ローラ（帯電部材）
４    現像器（現像手段）
５    転写ローラ（転写手段）
ｔ    トナー（現像剤）
ｍ    帯電促進粒子
【図１】
2005077630.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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