画像形成装置
【課題】弱帯電トナーや反転トナーによる感光体上のトナーかぶりを減少させ、転写効率が高まった近年の画像形成装置においても、また光沢紙を使用した場合においても、転写材上の白地かぶりを改善させること。
【解決手段】像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーにて現像する現像手段と、前記現像手段にて現像されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、前記現像手段よりも前記像担持体の回転方向下流側で、前記転写手段よりも前記像担持体の回転方向上流側に、前記像担持体と対向して設けられ、前記トナーの帯電極性と同極性の電圧が印加されることで前記像担持体上の前記トナーと逆極性のトナーを電気的に引きつける導電部材と、を有することを特徴とする。
【解決手段】像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーにて現像する現像手段と、前記現像手段にて現像されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、前記現像手段よりも前記像担持体の回転方向下流側で、前記転写手段よりも前記像担持体の回転方向上流側に、前記像担持体と対向して設けられ、前記トナーの帯電極性と同極性の電圧が印加されることで前記像担持体上の前記トナーと逆極性のトナーを電気的に引きつける導電部材と、を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電子写真方式、静電記録方式の複写機、プリンタなどとされる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置の例として、例えば、特許文献１に開示されているような画像形成装置が提案されている。
【０００３】
しかし、このような画像形成装置には、「かぶり」という課題がある。これは、本来白地でありトナーが付着しないはずの感光体の非露光部にトナーがわずかではあるが付着して転写材上まで達してしまい、転写材の白地部がトナーでうっすらと汚れてしまう現象である。
【０００４】
感光体上のトナーかぶりは感光体とトナーの接触の際、感光体表面にトナー粒子が鏡映力で付着してしまうことにある。このため感光体の白地部電位は、現像バイアスの直流成分実効値に対しトナーが感光体表面から引き剥がされる側（先の従来技術ではマイナス側）になるように差分をもって設定される。この差分を「かぶり保証電位」「Ｖｂａｃｋ」などと呼ぶ。
【０００５】
しかし、このようにかぶり保証電位を設定した上でも、なお感光体上にトナーがかぶってしまうことがある。この原因は、主としてトナーの帯電量にある。
【０００６】
１個１個のトナー粒子の帯電量にはばらつきがある。中には帯電量の絶対値が０μＣ／ｇに近いようなもの（以下弱帯電トナーと呼ぶ）や、逆にプラス側に帯電しているもの（以下反転トナーと呼ぶ）も若干量ではあるが存在する。弱帯電トナーはファンデルワールス力により、反転トナーはかぶり保証電位による電界によって感光体表面に付着する。
【０００７】
感光体上に付着したトナーは、電気的に転写材や中間転写体に転写されるため、従来であればかぶりトナーである弱帯電トナーや反転トナーは転写されず、実用上問題とならなかった。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３４５２０９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、近年転写技術の向上により転写効率が高まったことにより、このようなかぶりトナーが転写材上に転写される場合があり、実用上において問題となりはじめている。
【００１０】
また、転写材として近年需要の高まっている、銀塩写真のような光沢感をもった光沢紙においては、おそらくトナーとのファンデルワールス力が高いと思われるため、弱帯電トナーや、場合によっては反転トナーであっても転写されてしまう。
【００１１】
即ち、近年においては、従来よりも感光体上のかぶりトナー量を減少させることが要求されている。
【００１２】
よって本発明の目的は、弱帯電トナーや反転トナーによる感光体上のトナーかぶりを減少させ、転写効率が高まった近年の画像形成装置においても、また光沢紙を使用した場合においても、転写材上の白地かぶりを改善させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の目的を達成するための本発明の代表的な構成は、像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーにて現像する現像手段と、前記現像手段にて現像されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、前記現像手段よりも前記像担持体回転方向下流側で、前記転写手段よりも前記像担持体回転方向上流側に、前記像担持体と対向して設けられ、前記トナーの帯電極性と同極性の電圧が印加されることで前記像担持体上の前記トナーと逆極性のトナーを電気的に引きつける導電部材と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上述の構成により、弱帯電トナーや反転トナーによる感光体上のトナーかぶりを減少させ、転写材上の白地かぶりを改善させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
〔第１実施形態〕
以下第１実施形態となる画像形成装置について詳しく説明する。
【００１６】
〔画像形成装置の概略構成及び動作〕
まず画像形成装置全体の概略構成及びその動作について簡単に説明する。図１は第１実施形態の画像形成装置の概略構成図である。
【００１７】
図１において、一次帯電器２１によって帯電された像担持体としての感光体ドラム２８表面を露光手段からのレーザー２２によって露光することで、感光体ドラム２８上に静電潜像が形成される。
【００１８】
この潜像を、現像手段としての現像器１によって現像（顕像化）しトナー像を得る。このトナー像は、転写帯電器２３によって記録紙等の転写材２７の表面に静電的に転写される。トナー像を転写した転写材２７は定着器２５による加熱をうけ、トナー像は転写材２７に定着し、永久画像を得る。また転写後に感光体ドラム２８上に残った残トナーは、クリーナー２６により除去される。
【００１９】
感光体ドラム２８について説明する。本実施形態の感光体ドラム２８は負帯電極性のＯＰＣ感光体であり、接地されたアルミニウム製のドラム基体上に主として樹脂からなる機能層を順次に設けたものである。機能樹脂層の膜圧は２６μmである。この表面を一次帯電器２１によって−６００Ｖに一様に帯電し、この部分の電位を白地部電位またはＶｄと呼ぶ。ここに画像情報に基づいてレーザー２２による露光を行うと、その部分（画像部）の電位が−２００Ｖとなる。この部分の電位を画像部電位またはＶｌと呼ぶ。
【００２０】
現像器１について説明すると、本実施形態の画像形成装置は、磁性現像剤として磁性トナーを用いた磁性１成分現像方式を用いている。磁性トナーはポリエステルを主体とした樹脂に磁性体かつ着色料であるマグネタイトなどを混錬重合したものを粉砕し分級することで体積平均粒径８μｍ程度の粉体としたものである。
【００２１】
本実施形態の現像器１は、現像剤担持体として、固定配置されたマグネット５を非磁性金属素感に内包した現像スリーブ３を用いる。現像器１に収容される磁性トナーはブレード４において層厚規制される際に現像スリーブ３表面と摩擦することで主としてマイナスの電荷を帯びる。現像スリーブ３は感光体ドラム２８に対し非接触に設けられ、現像スリーブ３に担持された磁性トナーは磁気ブラシの状態で感光体ドラム２８に近接する。
【００２２】
現像スリーブ３には不図示の現像バイアス電源から直流成分に交流成分を重畳した現像バイアスを印加する。現像バイアスの直流成分は−４５０Ｖである。また現像バイアスの交流成分は矩形波であり、周波数は３ｋＨｚ、ピークトゥピーク電圧は１．５ｋＶである。
【００２３】
磁性トナーは現像スリーブ３と感光体ドラム２８の間を現像バイアス交流成分による交互電界によって往復運動しながら、現像スリーブ３から感光体ドラム２８へと向かい（この方向を現像方向とする）、画像部に付着する。また白地部電位と現像バイアスの直流成分との間にはかぶり保証電位が１５０Ｖ設けられていて、トナーの往復の間に鏡映力にて感光体ドラム２８に付着したトナーに現像方向とは逆向きの電気力（極性）を与え、白地部へのトナー付着を抑制する。
【００２４】
感光体ドラム２８上に形成されたトナー像は転写手段としての転写帯電器２３に印加された転写バイアスによって転写材２７に転写される。転写材としては、酸性または中性の上質紙、中性紙、更紙、再生紙等一般的なものや、それらを基材として塗工層を接着したコート紙などが用いられる。
【００２５】
〔コート紙について〕
ここでコート紙について詳しく説明する。前述のように、近年銀塩写真のような光沢感をもった転写材の需要が増えており、通常の紙の表面をコートすることで光沢感を出すコート紙が使用されることが多い。
【００２６】
コート紙の基材としては、酸性または中性の上質紙、中性紙、更紙、再生紙等一般的なものを用いる。
【００２７】
塗工する塗工層については、一般的な顔料、を用いることができる。例えば、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、二酸化チタン、水酸化アルミニウム等の鉱物質顔料や、ポリスチレン樹脂微粒子、尿素ホルムアルデヒド樹脂微粒子、微小中空粒子やその他有機系顔料などがある。これらを単独でもしくは複数組み合わせて用いることができる。
【００２８】
塗工層においての接着剤としては、塗工用の一般的なもので基材や顔料等の添加物との接着力が強い水溶性接着剤、またはエマルジョン、ラテックス等を単独で使用できる。例えば、ポリビニールアルコール、変性ポリビニールアルコール等の水溶性樹脂やアクリル系エマルジョン、酢ビ系エマルジョン、塩化ビニリデンエマルジョン、ポリエステル系エマルジョン等を使用する。
【００２９】
また、塗工層としては塗料に用いられている一般的な材料を使用してもよい。例えば、具体的には、樹脂組成物、白色顔料および有機溶剤を主成分とする液状塗料が上げられる。該着色ベ−ス塗料においては着色顔料を用いてもよく白色顔料については上記顔料が主体であるとする。
【００３０】
樹脂組成物としては、通常の熱硬化性樹脂組成物が好ましい。例えば、水酸基、カルボキシル基などから選ばれた１種もしくは２種以上の官能基を有するアクリル樹脂、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂などがある。これらから選ばれた１種もしくは２種以上の基体樹脂と、紙の紙力を向上させるためにこれらの官能基と反応するメラミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ基含有化合物などから選ばれた１種もしくは２種以上の架橋剤からなる混合物を用いることができる。
【００３１】
塗工量としては１０ｇ／ｍ２前後であり、この量で表面の光沢を十分出すことができ、また画像形成装置内の搬送性に対し適度なコシを保つことができる。
【００３２】
本実施形態のコート紙における表面の光沢度は、ＪＩＳＰ−８１４２−１９９３の７５度鏡面光沢の規格に準拠した測定装置で測定した光沢が約４０％である。
【００３３】
ここで本実施形態の特徴部分について詳しく説明する。
【００３４】
従来の技術で説明したように、かぶり保証電位を設定した上でも、なお感光体ドラム２８上には極々わずかではあるがトナーがかぶってしまう。その原因は、主としてトナーの帯電量にある。図２は第１実施形態におけるトナーの帯電量分布を示す図である。横軸はトナー粒子一つ一つの帯電量（μＣ／ｇ）、縦軸は頻度である。
【００３５】
本実施形態のような１成分系の現像方式においては、トナーの表面積に対し摩擦の相手となるもの（本実施形態では現像スリーブ３表面）の面積が限られているため、トナー同士の摩擦による帯電が避けられない。このため、図２のようにマイナス側にピークを持つものの裾をひいた形状の分布となる。即ち、トナーの中に少なからずトナー帯電量が０に近いもの（弱帯電トナー）やプラス側に帯電しているもの（反転トナー）が存在するということになる。
【００３６】
弱帯電トナーはファンデルワールス力により、また反転トナーはかぶり保証電位による電界によって、感光体ドラム２８表面に付着する。
【００３７】
感光体上に付着したかぶりトナーは、電気的に転写材２７に転写される。ここで、一般に用いられる上質紙、中性紙等であれば、弱帯電トナーや反転トナーはほとんど転写されず、実用上問題とならなかった。
【００３８】
しかし先にあげたコート紙においては、表面の平滑度が高くトナーとの接触性が良いため、弱帯電トナーをおそらくはファンデルワールス力によって転写してしまう。また反転トナーであっても、転写バイアスによる電界に対しファンデルワールス力が勝つような場合には、コート紙上に転写されてしまう。そして結果としてコート紙上の白地部分にトナーが付着し、かぶりとして認識されてしまう。
【００３９】
そこで本実施形態においては、以下のような構成をとることによって、弱帯電トナーや反転トナーを転写工程の前にあらかじめ取り除き、コート紙の白地かぶりを抑制する。
【００４０】
〔かぶりとりローラ３１の構成〕
図１に示すように、感光体ドラム２８に対向する、現像スリーブ３と転写帯電器２３との間には、芯金の周囲に弾性層を設けさらに表層に離型性を有する表面層が被覆されたかぶりとりローラ３１（導電部材）が設けられている。かぶりとりローラ３１は感光体ドラム２８に接触し、感光体ドラム２８の移動に従って回動するように設けられている。
【００４１】
かぶりとりローラ３１について図３を用いて詳しく説明する。図３はかぶりとりローラ３１の構成を示す断面図である。
【００４２】
図３に示すように、ステンレスの丸棒からなる芯金３１ａの周囲には、弾性部材からなる弾性層３１ｂが被覆されている。この弾性層３１ｂは、感光体ドラム２８とかぶりとりローラ３１との間に接触ニップを形成するためのものである。
【００４３】
この弾性層３１ｂの材料としては、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ウレタンゴム、シリコーンゴム、エピクロルヒドリンゴム等のゴム材料、またこれらを弾性スポンジ体（発泡構造体）としたものなどが用いられる。また、適度な導電性を付与するために、カーボン粒子、金属酸化物などの導電粒子を分散させる。
【００４４】
弾性層３１ｂの周囲にはウレタンゴム、ＮＢＲ系ゴムなどからなる接着層３１ｃが被覆される。
【００４５】
接着層３１ｃの周囲には離型性を有する表面層３１ｄが被覆される。表面層３１ｄは表面離型性や物質移行性を改良するために形成され、フッ素樹脂やポリアミド樹脂などのコーティング被膜が用いられる。また、適宜抵抗調整のために酸化スズ、カーボンなどを分散してもよい。また、表面層３１ｄの表面は、十点平均粗さＲｚで０．１μｍ〜４μｍ程度であれば、十分な離型性を確保することができる。
【００４６】
かぶりとりローラ３１の長手方向（軸方向）の長さは、弾性層３１ｂ、接着層３１ｃ、表面層３１ｄの長さが３２０ｍｍであって、芯金３１ａは３４０ｍｍである。芯金３１ａは両端部で片側１０ｍｍずつ露出していて、導電性の軸受（不図示）に支持されている。さらにこの導電性の軸受を金属製のばねで支持し、かぶりとりローラ３１を両端それぞれから４．９N、合計９．８Nの力で感光体ドラム２８に押圧する。かぶりとりローラ３１は感光体ドラム２８表面の移動に伴って回転する。
【００４７】
このように、感光体ドラム２８上に弾性部材を接触させると、狭い点状の領域において感光体ドラム２８上に付着している弱帯電トナーを、弾性部材であるかぶりとりローラが包み込み、広い面積でファンデルワールス力を作用させることが出来る。この作用によって弱帯電トナーは感光体ドラム２８上から除去され、かぶりとりローラ３１に吸着される。
【００４８】
ここでかぶりとりローラ３１の電気抵抗に関して述べる。かぶりとりローラ３１の抵抗は、軸方向の単位長さあたりの値を規定すれば、図１の断面方向の電気的特性を規定することが出来る。軸方向の単位長さあたりの電気抵抗Ｒｒは、感光体ドラム２８と同じ外径の金属筒にかぶりとりローラ３１を実際の押圧力にて押し付け、金属筒を感光体ドラム２８と同じ回転速度で回転させながら、電源装置を接続する。そして、所定の電圧を印加しながら電流値を計測し、それらの値から求めた実抵抗値を軸方向の長さで割って求めた。このようにして求めた本実施形態のＲｒは３×１０９（Ω／ｍ）であった。
【００４９】
またかぶりとりローラ３１にはばねと導電性の軸受を介して、かぶりとりバイアス電源３３から−７５０Ｖの直流バイアス電圧が印加される。この電気力によって、感光体ドラム２８上の反転トナーはかぶりとりローラ３１に引き付けられる。ここで、感光体ドラム２８上に形成されたトナー像であるが、このトナー像中のトナー粒子の帯電極性はマイナスであるため、トナー像は感光体ドラム２８側に押し付けられながら感光体ドラム２８とかぶりとりローラ３１の間を通過する。即ち形成されたトナー像は、かぶりとりローラ３１によって乱されることなく転写領域へと搬送される。
【００５０】
またかぶりとりローラ３１には導電性のブラシを植毛した回転ブラシ３２が当接していて、かぶりとりローラ３１上に付着したトナーを掻き落とすように構成されている。
【００５１】
このように、本実施形態によれば、感光体表面の現像領域と転写領域の間に、表層が弾性体からなる導電部材を接触して設けることで、ファンデルワールス力によって弱帯電トナーを感光体表面から取り除くことが出来る。また、前記導電部材は、前記バイアス電源によって直流バイアス電圧を印加されることによって、正規の極性に帯電されたトナー像を乱すことなく、反転トナーだけを電気的に前記導電部材に引きつけて感光体上から取り除くことができる。
【００５２】
実際に、かぶりとりローラ３１の装着有無によって、転写材およびコート紙上のかぶりがどのように変化するか実験を行った。
【００５３】
転写材上のかぶりは以下のようにして測定する。まず、画像形成前の転写材の平均反射率Ｄｒ（％）を、リフレクトメータ（東京電色株式会社製の「ＲＥＦＬＥＣＴＯＭＥＴＥＲ ＯＤＥＬ ＴＣ−６ＤＳ」）によって測定する。一方、本実施形態の画像形成装置によって転写材上に全面白地画像を形成し、この画像の反射率Ｄｓ（％）を測定する。このＤｒ（％）―Ｄｓ（％）をかぶり量（％）とする。
【００５４】
測定結果を図４に示す。図４はかぶりとりローラを用いた場合の、上質紙及びコート紙における測定結果を示す図表である。
【００５５】
図４に示すように、コート紙のような、表面の平滑度が高くトナーとの接触性が良い転写材を用いても、白地かぶりの改善を達成することが出来た。
【００５６】
以上、第１実施形態を説明したが、更に詳しい条件について説明する。
【００５７】
好ましくは、かぶりとりローラ３１の電気抵抗Ｒｒは、
１×１０６（Ω／ｍ）≦Ｒｒ≦１×１０１２（Ω／ｍ） … （式１）
の関係を満たすとよい。
【００５８】
Ｒｒが１×１０６（Ω／ｍ）を下回ると、電荷が移動しやすい状態であるから、かぶりとりローラ３１へのバイアス印加により感光体ドラム２８表面やトナー像に対して電荷が注入されてしまう場合がある。感光体ドラム２８表面に電荷が注入されれば静電潜像を乱し、トナー像を電気的に保持する上で好ましくない。またトナー像のトナーに電荷が注入されると、帯電量が過剰なトナー粒子ができてしまい、次工程の転写の際に転写抜けなどを起こしてトナー像を乱してしまう恐れがある。
【００５９】
またＲｒが１×１０１２（Ω／ｍ）を上回ると、かぶりとりローラ３１の電気抵抗が感光体ドラム２８の電気抵抗に接近し、かぶりとりローラ３１と感光体ドラム２８との表面電位差が小さくなり、本実施形態の効果を確実に得ることができなくなる恐れがある。
【００６０】
また好ましくは、前記バイアス電源によって前記導電部材に印加される直流バイアス電圧Ｖｒは、ＶｒがＶｄをはさんでＶｌと逆側になるように設定され、
前記導電部材と前記感光体の画像部との間で放電が開始されるＶｒをＶｒｂとして、
（前記トナーの帯電極性がマイナスの場合）
Ｖｄ−５０（Ｖ）≧Ｖｒ≧Ｖｒｂ＋５０（Ｖ） … （式２）
（前記トナーの帯電極性がプラスの場合）
Ｖｄ＋５０（Ｖ）≦Ｖｒ≦Ｖｒｂ−５０（Ｖ） … （式３）
の関係を満たすとよい。
【００６１】
ＶｒとＶｄの差（式２、式３の左辺）に関しては、以下のような実験を行って条件を決定した。
【００６２】
図５はＶｄ＝−６００ＶでＶｒの値を変えたときのコート紙上のかぶりの測定結果を示す図表である。
【００６３】
図５に示すように、ＶｒとＶｄの差を５０Ｖ以上とすれば、白地部にのっている反転トナーに対して十分な電気力を与え、本実施形態の効果を確実に得ることができることがわかる。
【００６４】
またＶｒの絶対値の最大値（式２、式３の右辺）に関しては、以下のような実験を行って条件を決定した。
【００６５】
Ｖｒと感光体ドラム２８表面電位の差分を大きくしていくと、放電現象が生じて感光体ドラム２８やトナー像を再帯電してしまう現象が起こる。本発明者らは所定の表面電位に帯電された感光体ドラム２８にかぶりとりローラ３１を当接しバイアスを印加することで、感光体ドラム２８の表面電位がどのように変化するか実験を行った。
【００６６】
図６はかぶりとりローラ３１による感光体ドラム２８の表面電位の変化の様子を示したグラフである。Ｖｒ（Ｖ）はかぶりとりローラ３１に印加されるバイアスである。Ｖ１（Ｖ）、Ｖ２（Ｖ）はそれぞれ、かぶりとりローラ３１の上流、下流の感光体ドラム２８の表面電位を測定したものである。測定は、表面電位計（米国ＴＲＥＫ社製 Ｍｏｄｅｌ ３４４）にて測定した。グラフの横軸には、バイアスＶｒ（Ｖ）とかぶりとりローラ３１の上流の表面電位Ｖ１（Ｖ）との差分（Ｖｒ−Ｖ１）を、縦軸には、かぶりとりローラ３１の下流の電位Ｖ２（Ｖ）と上流の表面電位Ｖ１（Ｖ）との差分（Ｖ２−Ｖ１）をプロットしている。
【００６７】
感光体ドラムＡ、Ｂ、Ｃはそれぞれ機能樹脂層の膜厚が１６μm、２１μm、２６μmのものである。これらのグラフの示す現象は、たとえば感光体ドラムＡの場合、（Ｖｒ−Ｖ１）が約―５５０Ｖまでは放電現象がおきず、（Ｖｒ−Ｖ１）が−５５０Ｖを超えると放電現象が起きて感光体ドラム表面の電位が変化するということである。
【００６８】
グラフは放電開始の部分で厳密に折れ曲がっているわけではないので、図６中で右上がりの傾き１の直線の部分が横軸と交わった点の（Ｖｒ−Ｖ１）の値を放電開始電圧Ｖｂと呼ぶことにする。感光体ドラムＡ、Ｂ、Ｃの放電開始電圧Ｖｂの値はそれぞれ−５５０Ｖ、−６４０Ｖ、−７００Ｖであった。
【００６９】
なおＶ１（Ｖ）の値は−２００Ｖ、−４００Ｖ、−６００Ｖと変えて実験しているが、いずれの場合も図６のグラフの線は同一となった。
【００７０】
このようにＶｒと感光体ドラム２８の表面電位の差が大きくなり、放電現象が起きてしまうと、感光体ドラム２８表面の静電潜像が乱れてしまう。また放電によりトナーの帯電量が変化してしまい、次工程の転写の際に転写抜けなどを起こしてトナー像を乱してしまう恐れがある。
【００７１】
このような放電現象を引き起こさないためには、Ｖｒから最も電位差の広い画像部電位Ｖｌに対するＶｒとの差分が放電開始電圧Ｖｂを超えないことが必要である。このときのＶｒの値をＶｒｂ（＝Ｖｌ＋Ｖｂ）とする。本実施形態では実際のＶｒの設定値は、外乱要因などを見込んでＶｒｂに対し５０Ｖの余裕をもって設定することとした。
【００７２】
本実施形態で用いた感光体ドラム２８は図６の感光体ドラムＣであり、Ｖｄは−６００Ｖ、Ｖｌは−２００Ｖであって、放電開始電圧Ｖｂは−７００Ｖであるから、Ｖｒは−６５０Ｖから−８５０Ｖの間で設定することができる。
【００７３】
以上のような条件を適用することにより、感光体ドラム２８の表面電位やトナー像の帯電量を乱すことなく、本実施形態の効果を確実に得ることができる。
【００７４】
以上、本実施形態の画像形成装置について説明してきたが、ここで本実施形態の効果について説明する。
【００７５】
本実施形態においては、現像手段よりも像担持体回転方向下流側で、転写手段よりも像担持体回転方向上流側に、像担持体と対向して設けられる導電部材を有する。導電部材は、トナーの帯電極性と同極性の電圧が印加されることで像担持体上のトナーと逆極性のトナーを電気的に引きつける。
【００７６】
このような構成であれば、導電部材の弾性部材を感光体ドラムに当接させてしまえばよく、構成が簡易である。即ち、特許文献１に示すように、非磁性のスリーブの内部に磁束密度４０〜１００ｍＴの磁石が固定されて構成される剛体と思われるキャリア補足手段を、０．００５ｍｍないしは０．０５ｍｍまで近接させて配置するような、複雑な構成をとらない。
【００７７】
また、現像と転写の間で異物を取り除く、あるいは電界をかける構成のものは、その部材が感光体ドラムと非接触方式のものである。すると、感光体ドラムとの間に電界をかけたとしてもファンデルワールス力で感光体ドラムに付着している弱帯電トナーは除去することができない。また反転トナーには、たしかにその方向に電界はかかるものの、前述のように電界を強めるために感光体ドラムと部材とのギャップを狭くすることは精度的に困難である。
【００７８】
この点においても本実施形態は、弾性部材を接触させるため同様にファンデルワールス力をもって弱帯電トナーを除去できる。また適切な抵抗値を持った弾性部材を接触させてバイアスを印加しているため、簡易な構成で効率よく反転トナーに強い電界をかけてこれを除去することができる。
【００７９】
〔第２実施形態〕
以下に本発明による第２実施形態となる画像形成装置について詳しく説明する。図７は第２実施形態の画像形成装置の概略構成図である。
【００８０】
図７に示したように、本実施形態の画像形成装置は、第１実施形態で説明したトナー像作像工程を行うステーションを複数設けている。即ち、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４ステーション（それぞれＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋステーションと呼ぶ）の各色に対応するステーションを設けている。そして、中間転写ベルト２４上で４色のトナー像を重ねてから転写材２７に一括転写してフルカラー画像を得る画像形成装置である。いわゆるタンデム方式といわれるフルカラー画像形成装置である。なお以下の説明で、符号の数字を単に示したものは、図７における各ステーションに共通な部分である。
【００８１】
本実施形態の感光体ドラム２８（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）は、第１実施形態で説明した感光体ドラム２８を用いており、能樹脂層の膜厚が１６μmである。膜厚が第１実施形態に対して薄い分感光体ドラム２８の静電容量が大きくなるため、コントラスト電位差（＝Ｖｌと現像バイアスの直流成分との差分）は小さくても十分なトナー量が得られる。本実施形態ではＶｄは−４００Ｖ、Ｖｌは−１５０Ｖであって、現像バイアスの直流成分は−２８０Ｖである。
【００８２】
本実施形態では現像方式として２成分現像方式を用い、マイナス帯電極性の非磁性トナーと磁性キャリアを混合して現像剤とする。現像バイアスの交流成分は矩形波であり、周波数は８ｋＨｚ、ピークトゥピーク電圧は１．８ｋＶである。
【００８３】
図８は第２実施形態のトナーの帯電量分布を示す図である。第１実施形態の１成分系の帯電量分布（図２）に比較して、摩擦帯電部材であるキャリアの表面積が大きいため、トナーの帯電量分布はシャープであり、弱帯電トナーや反転トナーの割合も少ない。しかし逆に、本実施形態ではトナーが非磁性であるため、トナーを直接磁気で拘束することができない。このため本実施形態においても、感光体ドラム２８上の白地かぶりに対し、相当の対策をとる必要がある。
【００８４】
また中間転写ベルト２４としては、ポリイミド樹脂の基層にクロロプレンゴムの弾性層を設け、更に表層にフッ素ゴム塗料をコートしたものを用いた。このような、非常に転写効率の良好な材料は、従来転写できなかった白地部の弱帯電トナーや反転トナーをも転写してしまう。このため、転写直前の感光体ドラム２８上の白地かぶりに対して要求が厳しくなっている。
【００８５】
そこで本実施形態の画像形成装置においても、第１実施形態と同様に、かぶりとりローラ３１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）を各感光体ドラム２８上に接触させて設け、弱帯電トナーや反転トナーを転写前にあらかじめ感光体ドラム２８上から除去する。これにより、白地かぶりの少ない高品位な成果物を得ることができる。
【００８６】
図９は第２実施形態において、Ｖｒの値を変えたときのコート紙上のかぶりの測定結果を示す図表である。
【００８７】
図９に示す結果より、本実施形態においてもＶｒとＶｄの差を５０Ｖ以上としておけば、本発明の効果を確実に得ることができることがわかる。また感光体ドラムの放電開始電圧Ｖｂの値は−５５０Ｖであるので、Ｖｌが−１５０ＶのときＶｒｂ＝−７００Ｖである。即ちこの条件ではＶｒは−４５０Ｖから−６５０Ｖの範囲で選択すればよい。
【００８８】
尚、上記では説明を簡単にするために各ステーションの諸電位設定を共通としたが、もちろん実際はこれに限定されるものではなく、各ステーションごとに最適の設定値を適用すればよい。しかしＶｒの設定可能範囲には幅があるので、例えばかぶりとりバイアス電源３３を全ステーション共通、即ちＶｒを全ステーション共通とすることも可能であると思われる。
【００８９】
ところで本実施形態のようなタンデム方式の画像形成装置では、各ステーションの配置構成に制約が大きく、第１実施形態のような回転ブラシ３２などをそれぞれ配置することが困難である場合がある。
【００９０】
そこで、本実施形態では、かぶりとりローラ３１からのトナー除去を、現像スリーブ３上の磁気ブラシによって行うこととした。
【００９１】
この本実施形態の特徴的な部分を、図１０を用いて説明する。図１０は図７に示す第２実施形態の画像形成装置で、各ステーションの共通部分を取り出して示した図である。
【００９２】
本実施形態ではかぶりとりローラ３１から弱帯電トナーや反転トナーを除去する手段として、現像スリーブ３上の、Ｓ１磁極付近で磁気ブラシとして穂立ちしている２成分現像剤を、かぶりとりローラ３１に接触するように設けている。具体的には現像スリーブ３とかぶりとりローラ３１間の最近接距離は２．５ｍｍであり、穂長約４〜５ｍｍの磁気ブラシと接触する。
【００９３】
このＳ１磁極の磁気ブラシが長い理由は、現像スリーブ３の回転方向下流にある磁極が同極のＳ３極であって、その間で磁気搬送力のない領域を作ることで現像剤を滞留させ、現像スリーブ３表面から２成分現像剤を剥離する構成となっているからである。もちろんかぶりとりローラ３１に対向する極の下流の極が異極であれば、ブレード４において層厚規制された後はこのような穂長の長い磁気ブラシとはならない。このため、現像スリーブ３とかぶりとりローラ３１間の最近接距離もその穂長に応じて接近させればよい。要は磁気ブラシとかぶりとりローラ３１が確実に接触し、かつかぶりとりローラ３１が現像剤の搬送を妨げないことが重要である。
【００９４】
本実施形態に戻ると、かぶりとりローラ３１に付着した弱帯電トナーは、Ｓ１磁極近傍の磁気ブラシと当接する。このことで、磁気ブラシによる機械的なかきとり力により、かぶりとりローラ３１表面から弱帯電トナーが除去される。
【００９５】
また、弱帯電トナーは、磁性キャリアと接触して摩擦帯電を受けることでにマイナス側に帯電し、磁性キャリア表面に電気的に吸着されたり、現像スリーブ３とかぶりとりローラ３１間の電界による力を受けたりして、かぶりとりローラ３１から除去される。
【００９６】
反転トナーは若干ながらも電荷を持っているため、弱帯電トナーよりも強い電気力でかぶりとりローラに付着している。
【００９７】
ここで、現像スリーブ３に交流成分電圧（ピークトゥピーク電圧は１．８ｋＶ、即ち片側９００Ｖ）が印加されていることに留意すると、現像スリーブ３とかぶりとりローラ３１にはその直流成分よりも大きい電位差がかかるタイミングがある。例えば、最大６００Ｖ−２８０Ｖ＋９００Ｖ＝１２２０Ｖの電位差がかかるタイミングがある。しかもこのタイミングでプラス帯電している反転トナーには、かぶりとりローラ３１から現像スリーブ３へと向かう方向に電気力がかかる。この強い電気力によってかぶりとりローラ３１表面に拘束された反転トナーをいったん離脱させることができる。そして一度かぶりとりローラ３１表面から離脱した反転トナーは、容易に磁気ブラシにて回収することができるのである。
【００９８】
このように本実施形態のような構成をとれば、別途かぶりとりローラ３１を清掃するための機構を設ける必要がなくなり、本発明の目的をより簡素な形で達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】第１実施形態の画像形成装置の概略構成図。
【図２】第１実施形態のトナーの帯電量分布を示す図。
【図３】第１実施形態のかぶりとりローラ３１の構成を示す断面図。
【図４】第１実施形態のかぶりとりローラを用いた場合の、上質紙及びコート紙における測定結果を示す図表。
【図５】第１実施形態で、Ｖｄ＝−６００ＶでＶｒの値を変えたときのコート紙上のかぶりの測定結果を示す図表。
【図６】第１実施形態で、かぶりとりローラ３１による感光体ドラム２８の表面電位の変化の様子を示したグラフ。
【図７】第２実施形態の画像形成装置の概略構成図。
【図８】第２実施形態のトナーの帯電量分布を示す図。
【図９】第２実施形態で、Ｖｒの値を変えたときのコート紙上のかぶりの測定結果を示す図表。
【図１０】第２実施形態の画像形成装置で、各ステーションの共通部分を取り出して示した図。
【符号の説明】
【０１００】
１…現像器
３…現像スリーブ
４…ブレード
５…マグネット
２１…一次帯電器
２２…レーザー
２３…転写帯電器
２５…定着器
２６…クリーナー
２７…転写材
２８…感光体ドラム
３１…かぶりとりローラ
３１ａ…芯金
３１ｂ…弾性層
３１ｃ…接着層
３１ｄ…表面層
３３…バイアス電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電子写真方式、静電記録方式の複写機、プリンタなどとされる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置の例として、例えば、特許文献１に開示されているような画像形成装置が提案されている。
【０００３】
しかし、このような画像形成装置には、「かぶり」という課題がある。これは、本来白地でありトナーが付着しないはずの感光体の非露光部にトナーがわずかではあるが付着して転写材上まで達してしまい、転写材の白地部がトナーでうっすらと汚れてしまう現象である。
【０００４】
感光体上のトナーかぶりは感光体とトナーの接触の際、感光体表面にトナー粒子が鏡映力で付着してしまうことにある。このため感光体の白地部電位は、現像バイアスの直流成分実効値に対しトナーが感光体表面から引き剥がされる側（先の従来技術ではマイナス側）になるように差分をもって設定される。この差分を「かぶり保証電位」「Ｖｂａｃｋ」などと呼ぶ。
【０００５】
しかし、このようにかぶり保証電位を設定した上でも、なお感光体上にトナーがかぶってしまうことがある。この原因は、主としてトナーの帯電量にある。
【０００６】
１個１個のトナー粒子の帯電量にはばらつきがある。中には帯電量の絶対値が０μＣ／ｇに近いようなもの（以下弱帯電トナーと呼ぶ）や、逆にプラス側に帯電しているもの（以下反転トナーと呼ぶ）も若干量ではあるが存在する。弱帯電トナーはファンデルワールス力により、反転トナーはかぶり保証電位による電界によって感光体表面に付着する。
【０００７】
感光体上に付着したトナーは、電気的に転写材や中間転写体に転写されるため、従来であればかぶりトナーである弱帯電トナーや反転トナーは転写されず、実用上問題とならなかった。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３４５２０９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、近年転写技術の向上により転写効率が高まったことにより、このようなかぶりトナーが転写材上に転写される場合があり、実用上において問題となりはじめている。
【００１０】
また、転写材として近年需要の高まっている、銀塩写真のような光沢感をもった光沢紙においては、おそらくトナーとのファンデルワールス力が高いと思われるため、弱帯電トナーや、場合によっては反転トナーであっても転写されてしまう。
【００１１】
即ち、近年においては、従来よりも感光体上のかぶりトナー量を減少させることが要求されている。
【００１２】
よって本発明の目的は、弱帯電トナーや反転トナーによる感光体上のトナーかぶりを減少させ、転写効率が高まった近年の画像形成装置においても、また光沢紙を使用した場合においても、転写材上の白地かぶりを改善させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の目的を達成するための本発明の代表的な構成は、像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーにて現像する現像手段と、前記現像手段にて現像されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、前記現像手段よりも前記像担持体回転方向下流側で、前記転写手段よりも前記像担持体回転方向上流側に、前記像担持体と対向して設けられ、前記トナーの帯電極性と同極性の電圧が印加されることで前記像担持体上の前記トナーと逆極性のトナーを電気的に引きつける導電部材と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上述の構成により、弱帯電トナーや反転トナーによる感光体上のトナーかぶりを減少させ、転写材上の白地かぶりを改善させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
〔第１実施形態〕
以下第１実施形態となる画像形成装置について詳しく説明する。
【００１６】
〔画像形成装置の概略構成及び動作〕
まず画像形成装置全体の概略構成及びその動作について簡単に説明する。図１は第１実施形態の画像形成装置の概略構成図である。
【００１７】
図１において、一次帯電器２１によって帯電された像担持体としての感光体ドラム２８表面を露光手段からのレーザー２２によって露光することで、感光体ドラム２８上に静電潜像が形成される。
【００１８】
この潜像を、現像手段としての現像器１によって現像（顕像化）しトナー像を得る。このトナー像は、転写帯電器２３によって記録紙等の転写材２７の表面に静電的に転写される。トナー像を転写した転写材２７は定着器２５による加熱をうけ、トナー像は転写材２７に定着し、永久画像を得る。また転写後に感光体ドラム２８上に残った残トナーは、クリーナー２６により除去される。
【００１９】
感光体ドラム２８について説明する。本実施形態の感光体ドラム２８は負帯電極性のＯＰＣ感光体であり、接地されたアルミニウム製のドラム基体上に主として樹脂からなる機能層を順次に設けたものである。機能樹脂層の膜圧は２６μmである。この表面を一次帯電器２１によって−６００Ｖに一様に帯電し、この部分の電位を白地部電位またはＶｄと呼ぶ。ここに画像情報に基づいてレーザー２２による露光を行うと、その部分（画像部）の電位が−２００Ｖとなる。この部分の電位を画像部電位またはＶｌと呼ぶ。
【００２０】
現像器１について説明すると、本実施形態の画像形成装置は、磁性現像剤として磁性トナーを用いた磁性１成分現像方式を用いている。磁性トナーはポリエステルを主体とした樹脂に磁性体かつ着色料であるマグネタイトなどを混錬重合したものを粉砕し分級することで体積平均粒径８μｍ程度の粉体としたものである。
【００２１】
本実施形態の現像器１は、現像剤担持体として、固定配置されたマグネット５を非磁性金属素感に内包した現像スリーブ３を用いる。現像器１に収容される磁性トナーはブレード４において層厚規制される際に現像スリーブ３表面と摩擦することで主としてマイナスの電荷を帯びる。現像スリーブ３は感光体ドラム２８に対し非接触に設けられ、現像スリーブ３に担持された磁性トナーは磁気ブラシの状態で感光体ドラム２８に近接する。
【００２２】
現像スリーブ３には不図示の現像バイアス電源から直流成分に交流成分を重畳した現像バイアスを印加する。現像バイアスの直流成分は−４５０Ｖである。また現像バイアスの交流成分は矩形波であり、周波数は３ｋＨｚ、ピークトゥピーク電圧は１．５ｋＶである。
【００２３】
磁性トナーは現像スリーブ３と感光体ドラム２８の間を現像バイアス交流成分による交互電界によって往復運動しながら、現像スリーブ３から感光体ドラム２８へと向かい（この方向を現像方向とする）、画像部に付着する。また白地部電位と現像バイアスの直流成分との間にはかぶり保証電位が１５０Ｖ設けられていて、トナーの往復の間に鏡映力にて感光体ドラム２８に付着したトナーに現像方向とは逆向きの電気力（極性）を与え、白地部へのトナー付着を抑制する。
【００２４】
感光体ドラム２８上に形成されたトナー像は転写手段としての転写帯電器２３に印加された転写バイアスによって転写材２７に転写される。転写材としては、酸性または中性の上質紙、中性紙、更紙、再生紙等一般的なものや、それらを基材として塗工層を接着したコート紙などが用いられる。
【００２５】
〔コート紙について〕
ここでコート紙について詳しく説明する。前述のように、近年銀塩写真のような光沢感をもった転写材の需要が増えており、通常の紙の表面をコートすることで光沢感を出すコート紙が使用されることが多い。
【００２６】
コート紙の基材としては、酸性または中性の上質紙、中性紙、更紙、再生紙等一般的なものを用いる。
【００２７】
塗工する塗工層については、一般的な顔料、を用いることができる。例えば、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、二酸化チタン、水酸化アルミニウム等の鉱物質顔料や、ポリスチレン樹脂微粒子、尿素ホルムアルデヒド樹脂微粒子、微小中空粒子やその他有機系顔料などがある。これらを単独でもしくは複数組み合わせて用いることができる。
【００２８】
塗工層においての接着剤としては、塗工用の一般的なもので基材や顔料等の添加物との接着力が強い水溶性接着剤、またはエマルジョン、ラテックス等を単独で使用できる。例えば、ポリビニールアルコール、変性ポリビニールアルコール等の水溶性樹脂やアクリル系エマルジョン、酢ビ系エマルジョン、塩化ビニリデンエマルジョン、ポリエステル系エマルジョン等を使用する。
【００２９】
また、塗工層としては塗料に用いられている一般的な材料を使用してもよい。例えば、具体的には、樹脂組成物、白色顔料および有機溶剤を主成分とする液状塗料が上げられる。該着色ベ−ス塗料においては着色顔料を用いてもよく白色顔料については上記顔料が主体であるとする。
【００３０】
樹脂組成物としては、通常の熱硬化性樹脂組成物が好ましい。例えば、水酸基、カルボキシル基などから選ばれた１種もしくは２種以上の官能基を有するアクリル樹脂、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂などがある。これらから選ばれた１種もしくは２種以上の基体樹脂と、紙の紙力を向上させるためにこれらの官能基と反応するメラミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ基含有化合物などから選ばれた１種もしくは２種以上の架橋剤からなる混合物を用いることができる。
【００３１】
塗工量としては１０ｇ／ｍ２前後であり、この量で表面の光沢を十分出すことができ、また画像形成装置内の搬送性に対し適度なコシを保つことができる。
【００３２】
本実施形態のコート紙における表面の光沢度は、ＪＩＳＰ−８１４２−１９９３の７５度鏡面光沢の規格に準拠した測定装置で測定した光沢が約４０％である。
【００３３】
ここで本実施形態の特徴部分について詳しく説明する。
【００３４】
従来の技術で説明したように、かぶり保証電位を設定した上でも、なお感光体ドラム２８上には極々わずかではあるがトナーがかぶってしまう。その原因は、主としてトナーの帯電量にある。図２は第１実施形態におけるトナーの帯電量分布を示す図である。横軸はトナー粒子一つ一つの帯電量（μＣ／ｇ）、縦軸は頻度である。
【００３５】
本実施形態のような１成分系の現像方式においては、トナーの表面積に対し摩擦の相手となるもの（本実施形態では現像スリーブ３表面）の面積が限られているため、トナー同士の摩擦による帯電が避けられない。このため、図２のようにマイナス側にピークを持つものの裾をひいた形状の分布となる。即ち、トナーの中に少なからずトナー帯電量が０に近いもの（弱帯電トナー）やプラス側に帯電しているもの（反転トナー）が存在するということになる。
【００３６】
弱帯電トナーはファンデルワールス力により、また反転トナーはかぶり保証電位による電界によって、感光体ドラム２８表面に付着する。
【００３７】
感光体上に付着したかぶりトナーは、電気的に転写材２７に転写される。ここで、一般に用いられる上質紙、中性紙等であれば、弱帯電トナーや反転トナーはほとんど転写されず、実用上問題とならなかった。
【００３８】
しかし先にあげたコート紙においては、表面の平滑度が高くトナーとの接触性が良いため、弱帯電トナーをおそらくはファンデルワールス力によって転写してしまう。また反転トナーであっても、転写バイアスによる電界に対しファンデルワールス力が勝つような場合には、コート紙上に転写されてしまう。そして結果としてコート紙上の白地部分にトナーが付着し、かぶりとして認識されてしまう。
【００３９】
そこで本実施形態においては、以下のような構成をとることによって、弱帯電トナーや反転トナーを転写工程の前にあらかじめ取り除き、コート紙の白地かぶりを抑制する。
【００４０】
〔かぶりとりローラ３１の構成〕
図１に示すように、感光体ドラム２８に対向する、現像スリーブ３と転写帯電器２３との間には、芯金の周囲に弾性層を設けさらに表層に離型性を有する表面層が被覆されたかぶりとりローラ３１（導電部材）が設けられている。かぶりとりローラ３１は感光体ドラム２８に接触し、感光体ドラム２８の移動に従って回動するように設けられている。
【００４１】
かぶりとりローラ３１について図３を用いて詳しく説明する。図３はかぶりとりローラ３１の構成を示す断面図である。
【００４２】
図３に示すように、ステンレスの丸棒からなる芯金３１ａの周囲には、弾性部材からなる弾性層３１ｂが被覆されている。この弾性層３１ｂは、感光体ドラム２８とかぶりとりローラ３１との間に接触ニップを形成するためのものである。
【００４３】
この弾性層３１ｂの材料としては、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ウレタンゴム、シリコーンゴム、エピクロルヒドリンゴム等のゴム材料、またこれらを弾性スポンジ体（発泡構造体）としたものなどが用いられる。また、適度な導電性を付与するために、カーボン粒子、金属酸化物などの導電粒子を分散させる。
【００４４】
弾性層３１ｂの周囲にはウレタンゴム、ＮＢＲ系ゴムなどからなる接着層３１ｃが被覆される。
【００４５】
接着層３１ｃの周囲には離型性を有する表面層３１ｄが被覆される。表面層３１ｄは表面離型性や物質移行性を改良するために形成され、フッ素樹脂やポリアミド樹脂などのコーティング被膜が用いられる。また、適宜抵抗調整のために酸化スズ、カーボンなどを分散してもよい。また、表面層３１ｄの表面は、十点平均粗さＲｚで０．１μｍ〜４μｍ程度であれば、十分な離型性を確保することができる。
【００４６】
かぶりとりローラ３１の長手方向（軸方向）の長さは、弾性層３１ｂ、接着層３１ｃ、表面層３１ｄの長さが３２０ｍｍであって、芯金３１ａは３４０ｍｍである。芯金３１ａは両端部で片側１０ｍｍずつ露出していて、導電性の軸受（不図示）に支持されている。さらにこの導電性の軸受を金属製のばねで支持し、かぶりとりローラ３１を両端それぞれから４．９N、合計９．８Nの力で感光体ドラム２８に押圧する。かぶりとりローラ３１は感光体ドラム２８表面の移動に伴って回転する。
【００４７】
このように、感光体ドラム２８上に弾性部材を接触させると、狭い点状の領域において感光体ドラム２８上に付着している弱帯電トナーを、弾性部材であるかぶりとりローラが包み込み、広い面積でファンデルワールス力を作用させることが出来る。この作用によって弱帯電トナーは感光体ドラム２８上から除去され、かぶりとりローラ３１に吸着される。
【００４８】
ここでかぶりとりローラ３１の電気抵抗に関して述べる。かぶりとりローラ３１の抵抗は、軸方向の単位長さあたりの値を規定すれば、図１の断面方向の電気的特性を規定することが出来る。軸方向の単位長さあたりの電気抵抗Ｒｒは、感光体ドラム２８と同じ外径の金属筒にかぶりとりローラ３１を実際の押圧力にて押し付け、金属筒を感光体ドラム２８と同じ回転速度で回転させながら、電源装置を接続する。そして、所定の電圧を印加しながら電流値を計測し、それらの値から求めた実抵抗値を軸方向の長さで割って求めた。このようにして求めた本実施形態のＲｒは３×１０９（Ω／ｍ）であった。
【００４９】
またかぶりとりローラ３１にはばねと導電性の軸受を介して、かぶりとりバイアス電源３３から−７５０Ｖの直流バイアス電圧が印加される。この電気力によって、感光体ドラム２８上の反転トナーはかぶりとりローラ３１に引き付けられる。ここで、感光体ドラム２８上に形成されたトナー像であるが、このトナー像中のトナー粒子の帯電極性はマイナスであるため、トナー像は感光体ドラム２８側に押し付けられながら感光体ドラム２８とかぶりとりローラ３１の間を通過する。即ち形成されたトナー像は、かぶりとりローラ３１によって乱されることなく転写領域へと搬送される。
【００５０】
またかぶりとりローラ３１には導電性のブラシを植毛した回転ブラシ３２が当接していて、かぶりとりローラ３１上に付着したトナーを掻き落とすように構成されている。
【００５１】
このように、本実施形態によれば、感光体表面の現像領域と転写領域の間に、表層が弾性体からなる導電部材を接触して設けることで、ファンデルワールス力によって弱帯電トナーを感光体表面から取り除くことが出来る。また、前記導電部材は、前記バイアス電源によって直流バイアス電圧を印加されることによって、正規の極性に帯電されたトナー像を乱すことなく、反転トナーだけを電気的に前記導電部材に引きつけて感光体上から取り除くことができる。
【００５２】
実際に、かぶりとりローラ３１の装着有無によって、転写材およびコート紙上のかぶりがどのように変化するか実験を行った。
【００５３】
転写材上のかぶりは以下のようにして測定する。まず、画像形成前の転写材の平均反射率Ｄｒ（％）を、リフレクトメータ（東京電色株式会社製の「ＲＥＦＬＥＣＴＯＭＥＴＥＲ ＯＤＥＬ ＴＣ−６ＤＳ」）によって測定する。一方、本実施形態の画像形成装置によって転写材上に全面白地画像を形成し、この画像の反射率Ｄｓ（％）を測定する。このＤｒ（％）―Ｄｓ（％）をかぶり量（％）とする。
【００５４】
測定結果を図４に示す。図４はかぶりとりローラを用いた場合の、上質紙及びコート紙における測定結果を示す図表である。
【００５５】
図４に示すように、コート紙のような、表面の平滑度が高くトナーとの接触性が良い転写材を用いても、白地かぶりの改善を達成することが出来た。
【００５６】
以上、第１実施形態を説明したが、更に詳しい条件について説明する。
【００５７】
好ましくは、かぶりとりローラ３１の電気抵抗Ｒｒは、
１×１０６（Ω／ｍ）≦Ｒｒ≦１×１０１２（Ω／ｍ） … （式１）
の関係を満たすとよい。
【００５８】
Ｒｒが１×１０６（Ω／ｍ）を下回ると、電荷が移動しやすい状態であるから、かぶりとりローラ３１へのバイアス印加により感光体ドラム２８表面やトナー像に対して電荷が注入されてしまう場合がある。感光体ドラム２８表面に電荷が注入されれば静電潜像を乱し、トナー像を電気的に保持する上で好ましくない。またトナー像のトナーに電荷が注入されると、帯電量が過剰なトナー粒子ができてしまい、次工程の転写の際に転写抜けなどを起こしてトナー像を乱してしまう恐れがある。
【００５９】
またＲｒが１×１０１２（Ω／ｍ）を上回ると、かぶりとりローラ３１の電気抵抗が感光体ドラム２８の電気抵抗に接近し、かぶりとりローラ３１と感光体ドラム２８との表面電位差が小さくなり、本実施形態の効果を確実に得ることができなくなる恐れがある。
【００６０】
また好ましくは、前記バイアス電源によって前記導電部材に印加される直流バイアス電圧Ｖｒは、ＶｒがＶｄをはさんでＶｌと逆側になるように設定され、
前記導電部材と前記感光体の画像部との間で放電が開始されるＶｒをＶｒｂとして、
（前記トナーの帯電極性がマイナスの場合）
Ｖｄ−５０（Ｖ）≧Ｖｒ≧Ｖｒｂ＋５０（Ｖ） … （式２）
（前記トナーの帯電極性がプラスの場合）
Ｖｄ＋５０（Ｖ）≦Ｖｒ≦Ｖｒｂ−５０（Ｖ） … （式３）
の関係を満たすとよい。
【００６１】
ＶｒとＶｄの差（式２、式３の左辺）に関しては、以下のような実験を行って条件を決定した。
【００６２】
図５はＶｄ＝−６００ＶでＶｒの値を変えたときのコート紙上のかぶりの測定結果を示す図表である。
【００６３】
図５に示すように、ＶｒとＶｄの差を５０Ｖ以上とすれば、白地部にのっている反転トナーに対して十分な電気力を与え、本実施形態の効果を確実に得ることができることがわかる。
【００６４】
またＶｒの絶対値の最大値（式２、式３の右辺）に関しては、以下のような実験を行って条件を決定した。
【００６５】
Ｖｒと感光体ドラム２８表面電位の差分を大きくしていくと、放電現象が生じて感光体ドラム２８やトナー像を再帯電してしまう現象が起こる。本発明者らは所定の表面電位に帯電された感光体ドラム２８にかぶりとりローラ３１を当接しバイアスを印加することで、感光体ドラム２８の表面電位がどのように変化するか実験を行った。
【００６６】
図６はかぶりとりローラ３１による感光体ドラム２８の表面電位の変化の様子を示したグラフである。Ｖｒ（Ｖ）はかぶりとりローラ３１に印加されるバイアスである。Ｖ１（Ｖ）、Ｖ２（Ｖ）はそれぞれ、かぶりとりローラ３１の上流、下流の感光体ドラム２８の表面電位を測定したものである。測定は、表面電位計（米国ＴＲＥＫ社製 Ｍｏｄｅｌ ３４４）にて測定した。グラフの横軸には、バイアスＶｒ（Ｖ）とかぶりとりローラ３１の上流の表面電位Ｖ１（Ｖ）との差分（Ｖｒ−Ｖ１）を、縦軸には、かぶりとりローラ３１の下流の電位Ｖ２（Ｖ）と上流の表面電位Ｖ１（Ｖ）との差分（Ｖ２−Ｖ１）をプロットしている。
【００６７】
感光体ドラムＡ、Ｂ、Ｃはそれぞれ機能樹脂層の膜厚が１６μm、２１μm、２６μmのものである。これらのグラフの示す現象は、たとえば感光体ドラムＡの場合、（Ｖｒ−Ｖ１）が約―５５０Ｖまでは放電現象がおきず、（Ｖｒ−Ｖ１）が−５５０Ｖを超えると放電現象が起きて感光体ドラム表面の電位が変化するということである。
【００６８】
グラフは放電開始の部分で厳密に折れ曲がっているわけではないので、図６中で右上がりの傾き１の直線の部分が横軸と交わった点の（Ｖｒ−Ｖ１）の値を放電開始電圧Ｖｂと呼ぶことにする。感光体ドラムＡ、Ｂ、Ｃの放電開始電圧Ｖｂの値はそれぞれ−５５０Ｖ、−６４０Ｖ、−７００Ｖであった。
【００６９】
なおＶ１（Ｖ）の値は−２００Ｖ、−４００Ｖ、−６００Ｖと変えて実験しているが、いずれの場合も図６のグラフの線は同一となった。
【００７０】
このようにＶｒと感光体ドラム２８の表面電位の差が大きくなり、放電現象が起きてしまうと、感光体ドラム２８表面の静電潜像が乱れてしまう。また放電によりトナーの帯電量が変化してしまい、次工程の転写の際に転写抜けなどを起こしてトナー像を乱してしまう恐れがある。
【００７１】
このような放電現象を引き起こさないためには、Ｖｒから最も電位差の広い画像部電位Ｖｌに対するＶｒとの差分が放電開始電圧Ｖｂを超えないことが必要である。このときのＶｒの値をＶｒｂ（＝Ｖｌ＋Ｖｂ）とする。本実施形態では実際のＶｒの設定値は、外乱要因などを見込んでＶｒｂに対し５０Ｖの余裕をもって設定することとした。
【００７２】
本実施形態で用いた感光体ドラム２８は図６の感光体ドラムＣであり、Ｖｄは−６００Ｖ、Ｖｌは−２００Ｖであって、放電開始電圧Ｖｂは−７００Ｖであるから、Ｖｒは−６５０Ｖから−８５０Ｖの間で設定することができる。
【００７３】
以上のような条件を適用することにより、感光体ドラム２８の表面電位やトナー像の帯電量を乱すことなく、本実施形態の効果を確実に得ることができる。
【００７４】
以上、本実施形態の画像形成装置について説明してきたが、ここで本実施形態の効果について説明する。
【００７５】
本実施形態においては、現像手段よりも像担持体回転方向下流側で、転写手段よりも像担持体回転方向上流側に、像担持体と対向して設けられる導電部材を有する。導電部材は、トナーの帯電極性と同極性の電圧が印加されることで像担持体上のトナーと逆極性のトナーを電気的に引きつける。
【００７６】
このような構成であれば、導電部材の弾性部材を感光体ドラムに当接させてしまえばよく、構成が簡易である。即ち、特許文献１に示すように、非磁性のスリーブの内部に磁束密度４０〜１００ｍＴの磁石が固定されて構成される剛体と思われるキャリア補足手段を、０．００５ｍｍないしは０．０５ｍｍまで近接させて配置するような、複雑な構成をとらない。
【００７７】
また、現像と転写の間で異物を取り除く、あるいは電界をかける構成のものは、その部材が感光体ドラムと非接触方式のものである。すると、感光体ドラムとの間に電界をかけたとしてもファンデルワールス力で感光体ドラムに付着している弱帯電トナーは除去することができない。また反転トナーには、たしかにその方向に電界はかかるものの、前述のように電界を強めるために感光体ドラムと部材とのギャップを狭くすることは精度的に困難である。
【００７８】
この点においても本実施形態は、弾性部材を接触させるため同様にファンデルワールス力をもって弱帯電トナーを除去できる。また適切な抵抗値を持った弾性部材を接触させてバイアスを印加しているため、簡易な構成で効率よく反転トナーに強い電界をかけてこれを除去することができる。
【００７９】
〔第２実施形態〕
以下に本発明による第２実施形態となる画像形成装置について詳しく説明する。図７は第２実施形態の画像形成装置の概略構成図である。
【００８０】
図７に示したように、本実施形態の画像形成装置は、第１実施形態で説明したトナー像作像工程を行うステーションを複数設けている。即ち、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４ステーション（それぞれＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋステーションと呼ぶ）の各色に対応するステーションを設けている。そして、中間転写ベルト２４上で４色のトナー像を重ねてから転写材２７に一括転写してフルカラー画像を得る画像形成装置である。いわゆるタンデム方式といわれるフルカラー画像形成装置である。なお以下の説明で、符号の数字を単に示したものは、図７における各ステーションに共通な部分である。
【００８１】
本実施形態の感光体ドラム２８（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）は、第１実施形態で説明した感光体ドラム２８を用いており、能樹脂層の膜厚が１６μmである。膜厚が第１実施形態に対して薄い分感光体ドラム２８の静電容量が大きくなるため、コントラスト電位差（＝Ｖｌと現像バイアスの直流成分との差分）は小さくても十分なトナー量が得られる。本実施形態ではＶｄは−４００Ｖ、Ｖｌは−１５０Ｖであって、現像バイアスの直流成分は−２８０Ｖである。
【００８２】
本実施形態では現像方式として２成分現像方式を用い、マイナス帯電極性の非磁性トナーと磁性キャリアを混合して現像剤とする。現像バイアスの交流成分は矩形波であり、周波数は８ｋＨｚ、ピークトゥピーク電圧は１．８ｋＶである。
【００８３】
図８は第２実施形態のトナーの帯電量分布を示す図である。第１実施形態の１成分系の帯電量分布（図２）に比較して、摩擦帯電部材であるキャリアの表面積が大きいため、トナーの帯電量分布はシャープであり、弱帯電トナーや反転トナーの割合も少ない。しかし逆に、本実施形態ではトナーが非磁性であるため、トナーを直接磁気で拘束することができない。このため本実施形態においても、感光体ドラム２８上の白地かぶりに対し、相当の対策をとる必要がある。
【００８４】
また中間転写ベルト２４としては、ポリイミド樹脂の基層にクロロプレンゴムの弾性層を設け、更に表層にフッ素ゴム塗料をコートしたものを用いた。このような、非常に転写効率の良好な材料は、従来転写できなかった白地部の弱帯電トナーや反転トナーをも転写してしまう。このため、転写直前の感光体ドラム２８上の白地かぶりに対して要求が厳しくなっている。
【００８５】
そこで本実施形態の画像形成装置においても、第１実施形態と同様に、かぶりとりローラ３１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）を各感光体ドラム２８上に接触させて設け、弱帯電トナーや反転トナーを転写前にあらかじめ感光体ドラム２８上から除去する。これにより、白地かぶりの少ない高品位な成果物を得ることができる。
【００８６】
図９は第２実施形態において、Ｖｒの値を変えたときのコート紙上のかぶりの測定結果を示す図表である。
【００８７】
図９に示す結果より、本実施形態においてもＶｒとＶｄの差を５０Ｖ以上としておけば、本発明の効果を確実に得ることができることがわかる。また感光体ドラムの放電開始電圧Ｖｂの値は−５５０Ｖであるので、Ｖｌが−１５０ＶのときＶｒｂ＝−７００Ｖである。即ちこの条件ではＶｒは−４５０Ｖから−６５０Ｖの範囲で選択すればよい。
【００８８】
尚、上記では説明を簡単にするために各ステーションの諸電位設定を共通としたが、もちろん実際はこれに限定されるものではなく、各ステーションごとに最適の設定値を適用すればよい。しかしＶｒの設定可能範囲には幅があるので、例えばかぶりとりバイアス電源３３を全ステーション共通、即ちＶｒを全ステーション共通とすることも可能であると思われる。
【００８９】
ところで本実施形態のようなタンデム方式の画像形成装置では、各ステーションの配置構成に制約が大きく、第１実施形態のような回転ブラシ３２などをそれぞれ配置することが困難である場合がある。
【００９０】
そこで、本実施形態では、かぶりとりローラ３１からのトナー除去を、現像スリーブ３上の磁気ブラシによって行うこととした。
【００９１】
この本実施形態の特徴的な部分を、図１０を用いて説明する。図１０は図７に示す第２実施形態の画像形成装置で、各ステーションの共通部分を取り出して示した図である。
【００９２】
本実施形態ではかぶりとりローラ３１から弱帯電トナーや反転トナーを除去する手段として、現像スリーブ３上の、Ｓ１磁極付近で磁気ブラシとして穂立ちしている２成分現像剤を、かぶりとりローラ３１に接触するように設けている。具体的には現像スリーブ３とかぶりとりローラ３１間の最近接距離は２．５ｍｍであり、穂長約４〜５ｍｍの磁気ブラシと接触する。
【００９３】
このＳ１磁極の磁気ブラシが長い理由は、現像スリーブ３の回転方向下流にある磁極が同極のＳ３極であって、その間で磁気搬送力のない領域を作ることで現像剤を滞留させ、現像スリーブ３表面から２成分現像剤を剥離する構成となっているからである。もちろんかぶりとりローラ３１に対向する極の下流の極が異極であれば、ブレード４において層厚規制された後はこのような穂長の長い磁気ブラシとはならない。このため、現像スリーブ３とかぶりとりローラ３１間の最近接距離もその穂長に応じて接近させればよい。要は磁気ブラシとかぶりとりローラ３１が確実に接触し、かつかぶりとりローラ３１が現像剤の搬送を妨げないことが重要である。
【００９４】
本実施形態に戻ると、かぶりとりローラ３１に付着した弱帯電トナーは、Ｓ１磁極近傍の磁気ブラシと当接する。このことで、磁気ブラシによる機械的なかきとり力により、かぶりとりローラ３１表面から弱帯電トナーが除去される。
【００９５】
また、弱帯電トナーは、磁性キャリアと接触して摩擦帯電を受けることでにマイナス側に帯電し、磁性キャリア表面に電気的に吸着されたり、現像スリーブ３とかぶりとりローラ３１間の電界による力を受けたりして、かぶりとりローラ３１から除去される。
【００９６】
反転トナーは若干ながらも電荷を持っているため、弱帯電トナーよりも強い電気力でかぶりとりローラに付着している。
【００９７】
ここで、現像スリーブ３に交流成分電圧（ピークトゥピーク電圧は１．８ｋＶ、即ち片側９００Ｖ）が印加されていることに留意すると、現像スリーブ３とかぶりとりローラ３１にはその直流成分よりも大きい電位差がかかるタイミングがある。例えば、最大６００Ｖ−２８０Ｖ＋９００Ｖ＝１２２０Ｖの電位差がかかるタイミングがある。しかもこのタイミングでプラス帯電している反転トナーには、かぶりとりローラ３１から現像スリーブ３へと向かう方向に電気力がかかる。この強い電気力によってかぶりとりローラ３１表面に拘束された反転トナーをいったん離脱させることができる。そして一度かぶりとりローラ３１表面から離脱した反転トナーは、容易に磁気ブラシにて回収することができるのである。
【００９８】
このように本実施形態のような構成をとれば、別途かぶりとりローラ３１を清掃するための機構を設ける必要がなくなり、本発明の目的をより簡素な形で達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】第１実施形態の画像形成装置の概略構成図。
【図２】第１実施形態のトナーの帯電量分布を示す図。
【図３】第１実施形態のかぶりとりローラ３１の構成を示す断面図。
【図４】第１実施形態のかぶりとりローラを用いた場合の、上質紙及びコート紙における測定結果を示す図表。
【図５】第１実施形態で、Ｖｄ＝−６００ＶでＶｒの値を変えたときのコート紙上のかぶりの測定結果を示す図表。
【図６】第１実施形態で、かぶりとりローラ３１による感光体ドラム２８の表面電位の変化の様子を示したグラフ。
【図７】第２実施形態の画像形成装置の概略構成図。
【図８】第２実施形態のトナーの帯電量分布を示す図。
【図９】第２実施形態で、Ｖｒの値を変えたときのコート紙上のかぶりの測定結果を示す図表。
【図１０】第２実施形態の画像形成装置で、各ステーションの共通部分を取り出して示した図。
【符号の説明】
【０１００】
１…現像器
３…現像スリーブ
４…ブレード
５…マグネット
２１…一次帯電器
２２…レーザー
２３…転写帯電器
２５…定着器
２６…クリーナー
２７…転写材
２８…感光体ドラム
３１…かぶりとりローラ
３１ａ…芯金
３１ｂ…弾性層
３１ｃ…接着層
３１ｄ…表面層
３３…バイアス電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーにて現像する現像手段と、前記現像手段にて現像されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、前記現像手段よりも前記像担持体の回転方向下流側で、前記転写手段よりも前記像担持体の回転方向上流側に、前記像担持体と対向して設けられ、前記トナーの帯電極性と同極性の電圧が印加されることで前記像担持体上の前記トナーと逆極性のトナーを電気的に引きつける導電部材と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記導電部材の軸方向の単位長さあたりの電気抵抗をＲｒとすると、
１×１０６（Ω／ｍ）≦Ｒｒ≦１×１０１２（Ω／ｍ）
の式の関係を満たす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】
前記像担持体の白地部電位をＶｄ、前記像担持体の画像部電位をＶｌとし、
前記導電部材に印加される直流バイアス電圧Ｖｒは、ＶｄがＶｌとＶｒの間になるように設定され、
前記導電部材と前記像担持体の画像部との間で放電が開始されるＶｒをＶｒｂとすると、
（前記トナーの帯電極性がマイナスの場合）
Ｖｄ−５０（Ｖ）≧Ｖｒ≧Ｖｒｂ＋５０（Ｖ）、
（前記トナーの帯電極性がプラスの場合）
Ｖｄ＋５０（Ｖ）≦Ｖｒ≦Ｖｒｂ−５０（Ｖ）の式の関係を満たすことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像手段は固定の磁石を内包した現像剤担持体を備えており、前記磁石の磁極によって前記現像手段に収容された磁性現像剤が磁気ブラシをなし、その磁気ブラシが前記導電部材と接触していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１】
像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーにて現像する現像手段と、前記現像手段にて現像されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、前記現像手段よりも前記像担持体の回転方向下流側で、前記転写手段よりも前記像担持体の回転方向上流側に、前記像担持体と対向して設けられ、前記トナーの帯電極性と同極性の電圧が印加されることで前記像担持体上の前記トナーと逆極性のトナーを電気的に引きつける導電部材と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記導電部材の軸方向の単位長さあたりの電気抵抗をＲｒとすると、
１×１０６（Ω／ｍ）≦Ｒｒ≦１×１０１２（Ω／ｍ）
の式の関係を満たす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】
前記像担持体の白地部電位をＶｄ、前記像担持体の画像部電位をＶｌとし、
前記導電部材に印加される直流バイアス電圧Ｖｒは、ＶｄがＶｌとＶｒの間になるように設定され、
前記導電部材と前記像担持体の画像部との間で放電が開始されるＶｒをＶｒｂとすると、
（前記トナーの帯電極性がマイナスの場合）
Ｖｄ−５０（Ｖ）≧Ｖｒ≧Ｖｒｂ＋５０（Ｖ）、
（前記トナーの帯電極性がプラスの場合）
Ｖｄ＋５０（Ｖ）≦Ｖｒ≦Ｖｒｂ−５０（Ｖ）の式の関係を満たすことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像手段は固定の磁石を内包した現像剤担持体を備えており、前記磁石の磁極によって前記現像手段に収容された磁性現像剤が磁気ブラシをなし、その磁気ブラシが前記導電部材と接触していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１６４６１６（Ｐ２０１０−１６４６１６Ａ）
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４５６８（Ｐ２００９−４５６８）
【出願日】平成２１年１月１３日（２００９．１．１３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月１３日（２００９．１．１３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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