JP2000293015A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】接触帯電方式・クリーナーレスプロセスの転写
式画像形成装置について、簡易なバイアス制御にて、作
像枚数の増加に伴う像担持体１の帯電電位Ｖｄの変動を
少なくし、かつ接触帯電部材２Ａからの混入現像剤（ト
ナー）の吐き出しと現像部４での回収を円滑に十分に行
なわせて、安定した画像形成を実現する。 【解決手段】接触帯電部材２Ａに印加する帯電バイアス
は直流成分と交流成分から成り、画像形成時の交流成分
の振幅をＶａとし、非画像形成時の交流成分の振幅をＶ
ｂとした場合、作像動作が初期においてＶａ＞Ｖｂを満
たし、作像回数の増加に伴い振幅Ｖｂを振幅Ｖａに段階
的に近づけていくことを特徴とする画像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、接触帯電方式・ク
リーナーレスプロセスの転写式画像形成装置に関する。

【０００２】より詳しくは、電子写真感光体や静電記録
誘電体等の像担持体と、該像担持体に当接する帯電部材
を有し該帯電部材に帯電バイアスを印加することで像担
持体の帯電を行う接触方式の帯電装置（接触帯電装置、
直接帯電装置）と、該像担持体の帯電処理面に静電潜像
を形成する画像情報書き込み装置と、該静電潜像を現像
剤により顕像化する現像装置と、該像担持体表面の現像
剤像を被転写材に移動させる転写装置を具備し、転写時
に被転写材に移動せずに像担持体表面に残留した現像剤
は前記帯電装置の像担持体に当接する帯電部材に一旦回
収させ、その回収現像剤を帯電部材から像担持体に吐き
出させて現像装置にて再回収する、接触帯電方式・クリ
ーナーレスプロセスの複写機・プリンタ等の画像形成装
置に関する。

【０００３】

【従来の技術】ａ）接触帯電 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、電子写真感光体や静電記録誘電体等の像担持体、そ
の他の被帯電体を所定の極性・電位に帯電処理する帯電
手段としては、従来より一般にコロナ帯電器が使用され
てきた。

【０００４】これは像担持体（以下、感光体と記す）に
コロナ帯電器を非接触に対向配設して、コロナ帯電器か
ら放出されるコロナに感光体面をさらして感光体面を所
定の極性・電位に帯電させるものである。

【０００５】近年は、上記の非接触タイプのコロナ帯電
器による場合に比べて低オゾン・低電力等の利点を有す
ることから、前記のように、被帯電体としての感光体に
電圧（帯電バイアス）を印加した帯電部材（接触帯電部
材）を当接させて感光体面を所定の極性・電位に帯電さ
せる接触方式の帯電装置の実用化がなされてきている。

【０００６】特に、接触帯電部材として導電ローラ（帯
電ローラ）を用いたローラ帯電方式の装置が帯電の安定
性という点から好ましく用いられている。

【０００７】また、磁性粒子を担持体に磁気拘束させた
磁気ブラシ部を具備させた磁気ブラシ帯電器（磁気ブラ
シ帯電部材、帯電磁気ブラシ）を用い、該磁気ブラシ帯
電器の磁気ブラシ部を感光体に接触させる磁気ブラシ帯
電方式の装置も帯電接触の安定性という点から好ましく
用いられている。

【０００８】磁気ブラシ帯電器は、導電性の磁性粒子を
直接にマグネットに、あるいはマグネットを内包するス
リーブ上に磁気的に拘束させて磁気ブラシ部を形成具備
させたものであり、停止あるいは回転させて磁気ブラシ
部を感光体に接触させ、これに電圧を印加することによ
って感光体の帯電を開始させる。

【０００９】また、導電性の繊維をブラシ状に形成具備
させたファーブラシ帯電部材（帯電ファーブラシ）、導
電性ゴムをブレード状にした導電ゴムブレード（帯電ブ
レード）等も接触帯電部材として好ましく用いられてい
る。

【００１０】接触帯電の帯電機構（帯電のメカニズム、
帯電原理）にはコロナ帯電系と注入帯電系の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。

【００１１】コロナ帯電系は、接触帯電部材と感光体と
の微小間隙に生じるコロナ放電現象による放電生成物で
感光体表面が帯電する系である。コロナ帯電は接触帯電
部材と感光体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。

【００１２】電荷注入帯電系は、接触帯電部材から感光
体に直接に電荷が注入されることで感光体表面が帯電す
る系である。より詳しくは、中抵抗の接触帯電部材が感
光体表面に接触して、放電現象を介さずに、つまり放電
を基本的に用いないで感光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
閾値以下の印加電圧であっても、感光体を印加電圧相当
の電位に帯電することができる。この電荷注入帯電系は
オゾンの発生を伴わない。

【００１３】電荷注入帯電であるため、接触帯電部材の
感光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、また感光体との速度差
を多く持ち、より高い頻度で感光体に接触する構成をと
る必要があり、この点において接触帯電部材として特に
磁気ブラシ帯電器は安定した帯電を行うことができる。

【００１４】磁気ブラシ帯電器による電荷注入帯電は抵
抗とコンデンサーの直列回路と等価であると見ることが
できる。理想的な帯電プロセスでは感光体表面のある点
が磁気ブラシと接触している時間（帯電ニップ×感光体
の周速）にコンデンサーが充電され、感光体表面電位が
印加電圧とほぼ同値になる。

【００１５】導電性の接触帯電部材に電圧を印加し感光
体の表面にあるトラップ準位に電荷を注入して感光体の
接触帯電を行う方法がある。また、感光体として通常の
有機感光体上に導電性微粒子を分散させた表層（電荷注
入層）を有するものや、アモルファスシリコン感光体な
どを用いると、接触帯電部材に印加したバイアスのうち
の直流成分と略同等の帯電電位を被帯電体表面に得るこ
とが可能である（特開平６−３９２１号公報）。

【００１６】注入帯電方式は、環境依存性が少ないだけ
でなく、放電を用いないため、接触帯電部材に対する印
加電圧は感光体電位と同程度で十分であり、またオゾン
を発生しない利点があり、完全なオゾンレスかつ低電力
消費型帯電が可能となる。

【００１７】また、注入帯電を用いることで、画像形成
中は転写されずに感光体上に残った転写残トナーを上記
の導電性接触帯電部材（ファーブラシ、磁気ブラシ等）
で掻き取ると同時に感光体を帯電し、画像形成以外の時
間に、該接触帯電部材に蓄積した転写残トナーを感光体
上に吐き出して、そのトナーを現像装置で再び回収する
クリーナーレスプロセスを実現することが可能となる。

【００１８】ｂ）クリーナーレスプロセス（トナーリサ
イクルプロセス） 近年、画像形成装置は小型化が進んできたが、帯電・露
光・現像・転写・定着・クリーニング等の作像プロセス
の各手段・機器が夫々小型になるだけでは画像形成装置
の全体的な小型化には限界があった。

【００１９】また転写後の感光体上の転写残トナー（残
留現像剤）はクリーニング手段（クリーナー）によって
回収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好ましい。

【００２０】そこで、クリーナーを取りはずし、感光体
上の転写残トナーは現像手段によって「現像同時クリー
ニング」で感光体上から除去し現像手段に回収・再用す
る装置構成にした「クリーナーレスプロセス」の画像形
成装置も出現している。

【００２１】現像同時クリーニングとは、転写後に感光
体上に若干残留したトナーを次工程以後の現像時にかぶ
り取りバイアス（現像手段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
残トナーは現像手段に回収されて次工程以後用いられて
いるため、廃トナーをなくし、メンテンナンスに手を煩
わせることも少なくすることができる。またクリーナー
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。

【００２２】感光体を帯電させ、また転写残トナーを一
時的に回収する導電性の接触帯電部材として、ファーブ
ラシは、長期使用、長期放置による毛倒れが生じた場
合、帯電性が悪化してしまうのに対し、磁性粒子を用い
た磁気ブラシ帯電器では、その様な現象は起きず、また
磁性粒子が感光体に接触する密度がファーブラシよりも
多いため安定にかつ均一な帯電を行うことが可能とな
る。また、磁気ブラシの方が転写残トナーの保持量も多
いためクリーナーレスプロセスには有利である。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】上述の注入帯電では、
感光体表面の電位の立ち上がりを良くしたり、帯電均一
性を向上させるために、接触帯電部材に印加する電圧
（帯電バイアス）として直流（ＤＣ）成分と交流（Ａ
Ｃ）成分を重畳したものを用いるが（例えば磁気ブラシ
帯電器では磁性粒子の電気抵抗が高電界の時ほど低抵抗
となる電界依存性を持っているため）、ＡＣ成分の重畳
を停止したり、もしくはＡＣ成分の振幅Ｖｐｐを減少さ
せて感光体の帯電電位Ｖｄを下げることで、接触帯電部
材に印加している直流電圧Ｖｄｃと感光体の帯電電位Ｖ
ｄとの電位差△Ｖを大きくして意図的に接触帯電部材か
らトナーを吐き出させることが可能となる。このように
して、作像によって接触帯電部材内に蓄積するトナー量
を一定量以下に保ち、トナーの混入による接触帯電部材
の抵抗上昇を防ぐことで、安定した帯電が可能となる。

【００２４】しかし、トナー吐き出しのために接触帯電
部材に対する帯電バイアスのＡＣ成分の振幅Ｖｐｐを下
げることで帯電電位Ｖｄを下げると、現像手段に印加す
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が不足し、現像でのトナー回収不良、
さらに現像でのカブリを引き起こしてしまう。

【００２５】特に、接触帯電部材が磁気ブラシ帯電器で
ある場合においては、使用枚数の増加に伴い磁性粒子表
面へ異物が付着し磁気ブラシの電気抵抗が上昇し帯電性
の劣化が進んでいる場合、かぶり取り電位差Ｖbackの減
少は顕著となり、上記の弊害が発生しやすくなる。

【００２６】これらを解決する方法として、吐き出しを
行うときに接触帯電部材に印加している直流電圧Ｖｄｃ
の絶対値を増加させて感光体の帯電電位Ｖｄを一定に保
つ、または、かぶり取り電位差Ｖbackを一定に保つよう
に現像バイアスを変化させることで、現像でのトナー回
収を円滑に行うことが可能となる。

【００２７】しかしこの方法は注入帯電バイアスのＤＣ
成分とＡＣ成分、現像バイアスのＤＣ成分を切り替える
感光体上での位置が完全に一致しないと、カブリ、もし
くは２成分現像では現像でのキャリア付着が発生する。
実際には電源の切り替えタイミングの誤差や、感光体の
回転むらにより、それらを厳密に一致させることは非常
に困難である。

【００２８】また、感光体の帯電電位Ｖｄやかぶり取り
電位差Ｖbackを一定に保つためには、高価な電位センサ
が必要となり、特に、４本の感光ドラムを用いて作像を
行うタンデム式フルカラー画像形成プロセスにおいて
は、価格面でのデメリットが生ずる。

【００２９】そこで本発明は、接触帯電方式・クリーナ
ーレスプロセスの転写式画像形成装置について、簡易な
バイアス制御にて、作像枚数の増加に伴う像担持体の帯
電電位の変動を少なくし、かつ接触帯電部材からの混入
現像剤（トナー）の吐き出しと現像部での回収を円滑に
十分に行なわせて、安定した画像形成を実現することを
目的とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】（１）像担持体と、該像
担持体に当接する帯電部材を有し該帯電部材に帯電バイ
アスを印加することで像担持体の帯電を行う帯電装置
と、該像担持体の帯電処理面に静電潜像を形成する画像
情報書き込み装置と、該静電潜像を現像剤により顕像化
する現像装置と、該像担持体表面の現像剤像を被転写材
に移動させる転写装置を具備し、転写時に被転写材に移
動せずに像担持体表面に残留した現像剤は前記帯電装置
の像担持体に当接する帯電部材に一旦回収させ、その回
収現像剤を帯電部材から像担持体に吐き出させて現像装
置にて再回収する方式の画像形成装置において、前記帯
電装置の帯電部材に印加する帯電バイアスは直流成分と
交流成分から成り、画像形成時の交流成分の振幅をＶａ
とし、非画像形成時の交流成分の振幅をＶｂとした場
合、作像動作が初期においてＶａ＞Ｖｂを満たし、作像
回数の増加に伴い振幅Ｖｂを振幅Ｖａに段階的に近づけ
ていくことを特徴とする画像形成装置。

【００３１】（２）作像枚数を検知する装置、現像剤の
累積消費量を検知する装置、画像形成装置内の温湿度を
検知する装置の少なくとも１つを具備し、それらの装置
より出力される値のうち少なくとも１つを用いて前記振
幅Ｖｂの増加過程を決定することを特徴とする（１）に
記載の画像形成装置。

【００３２】（３）前記転写装置よりも像担持体の回転
方向下流側で前記帯電装置よりも像担持体の回転方向上
流側の間で像担持体に接触させて配設され電圧が印加さ
れる導電性部材を具備していることを特徴とする（１）
または（２）に記載の画像形成装置。

【００３３】（４）前記像担持体が電子写真感光体であ
ることを特徴とする（１）ないし（３）のいずれかに記
載の画像形成装置。

【００３４】（５）前記像担持体が電荷注入帯電性であ
ることを特徴とする（１）ないし（４）のいずれかに記
載の画像形成装置。

【００３５】（６）前記像担持体が絶縁性のバインダー
中に導電性微粒子を分散させた電荷注入層を有する電子
写真感光体であることを特徴とする（１）ないし（５）
のいずれかに記載の画像形成装置。

【００３６】（７）前記帯電部材が磁性粒子と磁性粒子
担持体からなることを特徴とするを有する（１）ないし
（６）のいずれかに記載の画像形成装置。

【００３７】（８）像担持体の帯電処理面に静電潜像を
形成する画像情報書き込み装置が露光装置であることを
特徴とする（１）ないし（７）のいずれかに記載の画像
形成装置。

【００３８】〈作 用〉接触帯電部材内に混入している
現像剤（トナー）量の少ない初期の間は、現像剤吐き出
しに必要な、接触帯電部材に印加している直流電圧Ｖｄ
ｃと像担持体の帯電電位Ｖｄとの電位差△Ｖが大きいた
め、接触帯電部材に印加する帯電バイアスのＡＣ成分を
低く設定して十分な電位差△Ｖを確保することで混入現
像剤の円滑な吐き出しを行なわせ、作像枚数の増加に伴
う帯電性の劣化（帯電電位Ｖｄの絶対値の低下）に応じ
てＡＣ成分の振幅Ｖｐｐを増やして帯電電位Ｖｄをほぼ
一定に保ちながら円滑な混入現像剤の吐き出しを行なわ
せて接触帯電部材内の混入現像剤量を低く保つことが可
能となる。また、作像中に像担持体表面上に吐き出され
た接触帯電部材内の混入現像剤は孤立しているか、集ま
っていても数個レベルであるため、露光を遮ることには
ならず、良好な画像を得ることができる。

【００３９】

【発明の実施の形態】〈第１の実施例〉 （１）画像形成装置例（図１） 図１は画像形成装置例の概略構成図である。本実施例の
画像形成装置は、転写式電子写真プロセス、電荷注入帯
電方式、クリーナーレスプロセスのレーザービームプリ
ンタである。

【００４０】１は像担持体としての回転ドラム型の電子
写真感光体（以下、感光ドラムと記す）である。本実施
例の感光ドラム１は負帯電性・電荷注入帯電性のＯＰＣ
感光体（有機光導電性感光体）であり、矢示の時計方向
ａに１５０ｍｍ／ｓｅｃ．のプロセススピード（周速
度）で回転駆動される。

【００４１】２は感光ドラム１の面を所定の極性・電位
に一様に帯電処理する接触帯電装置である。本実施例で
は磁気ブラシ帯電装置であり、回転する感光ドラム１の
面はこの磁気ブラシ帯電装置２によりほぼ−６５０ｖに
電荷注入帯電方式で一様に帯電処理される。

【００４２】３は画像情報露光手段（露光装置）であ
り、本実施例ではレーザービームスキャナーである。こ
のレーザービームスキャナー３は、半導体レーザー、ポ
リゴンミラー、Ｆ−θレンズ等を有してなり、ＣＣＤ等
の光電変換素子を有する原稿読み取り装置、電子計算
機、ワードプロセッサー等の不図示のホスト装置から入
力する目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に
対応して変調されたレーザー光Ｌを射出して、回転感光
ドラム１の一様帯電処理面をレーザー光走査露光する。
このレーザー光走査露光により回転感光ドラム１の周面
に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。

【００４３】４は現像装置（現像器）である。本実施例
では、重合法で作成した、転写残トナーの少ない高離型
性球形非磁性トナーと、磁性キャリアを混合した現像剤
による２成分接触現像方式の現像装置を用いている。そ
して回転感光ドラム１面の静電潜像をトナー像として反
転現像させている。

【００４４】５は感光ドラム１の下側に配設した転写装
置（転写帯電器）であり、本実施例の該転写装置は転写
ベルトタイプである。５ａは被転写材担持体としての無
端状の転写ベルト（例えば、膜厚７５μｍのポリイミド
のベルト）であり、駆動ローラ５ｂと従動ローラ５ｃ間
に懸回張設されていて、感光ドラム１の回転方向に順方
向に感光ドラム１の回転周速度とほぼ同じ周速度で回動
される。５ｄは転写ベルト５ａの内側に配設した導電性
ブレードであり、転写ベルト５ａの上行側ベルト部分を
感光ドラム１の下面部分に加圧して転写ニップ部（転写
位置）Ｔを形成させている。５ｅは転写ベルト５ａに付
着したトナー等を除去するベルトクリーナーである。

【００４５】６は給紙カセットであり、紙などの被転写
材Ｐを積載収納させてある。給紙ローラ７の駆動により
給紙カセット６内に積載収納の被転写材Ｐが１枚分離給
紙され、搬送ローラ８等を含むシートパス９を通って所
定の制御タイミングにて回転感光ドラム１と転写装置５
の転写ベルト５ａとの間の転写ニップ部Ｔに給送され
る。

【００４６】転写ニップ部Ｔに給送された被転写材Ｐは
回転感光ドラム１と転写ベルト５ａの間を挟持搬送さ
れ、その間、導電性ブレード５ｄに転写バイアス印加電
源Ｅ５から所定の転写バイアスが印加されて、被転写材
Ｐの裏面からトナーと逆極性の帯電がなされる。これに
より、転写ニップ部Ｔを通る被転写材Ｐの表面側に回転
感光ドラム１面側のトナー像が順次に静電転写されてい
く。本実施例では１０μＡの定電流制御で転写を行っ
た。

【００４７】転写ニップ部Ｔを通ってトナー像の転写を
受けた被転写材Ｐは回転感光ドラム１面から順次に分離
されてシートパス１０を通って定着装置（例えば熱ロー
ラ定着装置）１１に導入されてトナー像の定着処理を受
けてプリントアウトされる。

【００４８】本実施例のプリンタはクリーナーレスプロ
セスであり、転写ニップ部Ｔで被転写材Ｐに転写されず
に回転感光ドラム１の表面に残ったトナーを除去する専
用のクリーナーは配設していないが、転写残トナーは、
後述するように、引き続く感光ドラム１の回転で磁気ブ
ラシ帯電装置２の位置に至り、感光ドラム１に接触して
いる接触帯電部材としての注入帯電器（磁気ブラシ帯電
器）２Ａの磁気ブラシ部に一時的に回収され、その回収
トナーが再び感光ドラム１面に吐き出されて最終的に現
像装置４に回収され、感光ドラム１は繰り返して作像に
供される。

【００４９】１２は転写装置５と磁気ブラシ帯電装置２
との間（転写位置Ｔと帯電位置Ｎとの間）において感光
ドラム１面に当接させた導電性部材としての導電性ブラ
シである。この導電性ブラシ１２は、電源Ｅ６よりＡＣ
バイアス、または帯電と逆極性のＤＣバイアス、または
ＡＣバイアスを重畳した帯電と逆極性のＤＣバイアスが
印加され、磁気ブラシ帯電装置２による帯電直前の感光
ドラム表面電位をならすと同時に、転写残トナーを除
電、もしくは感光ドラム１の帯電と逆極性に帯電して、
注入帯電器２Ａの磁気ブラシ部でのトナー回収を容易に
する役目をしている。

【００５０】（２）プリンタの動作シーケンス（図２） 図２は上記プリンタの動作シーケンス図である。

【００５１】ａ．前多回転工程 プリンタの始動動作期間（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ドラムを回転駆動さ
せ、所定のプロセス機器の準備動作を実行させる。

【００５２】ｂ．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ドラムの回転駆動が停止
され、プリンタ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。

【００５３】ｃ．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ド
ラムに対する作像プロセスが実行され、回転感光ドラム
面に形成されたトナー像の被転写材への転写、定着手段
によるトナー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。

【００５４】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ｎ分繰り返し
て実行される。

【００５５】ｄ．紙間工程 連続印字モードにおいて、一の被転写材の後端部が転写
ニップ部を通過した後、次の被転写材の先端部が転写ニ
ップ部に到達するまでの間の、転写ニップ部における被
転写材の非通紙状態期間である。

【００５６】ｅ．後回転工程 最後であるｎ枚目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。

【００５７】ｆ．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
停止され感光ドラムの回転駆動が停止され、プリンタは
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。

【００５８】１枚だけのプリントの場合は、そのプリン
ト終了後、プリンタは後回転工程を経てスタンバイ状態
になる。

【００５９】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、プリンタは前回転工程に移行する。

【００６０】ｃの印字工程時が画像形成時であり、ａの
前多回転工程、ｂの前回転工程、ｄの紙間工程、ｅの後
回転工程が非画像形成時（非作像時）になる。

【００６１】（３）感光ドラム１（図３） 本実施例の感光ドラム１は前述したように負帯電性・電
荷注入帯電性のＯＰＣ感光体であり、図３に層構成模型
図を示したように、φ３０ｍｍのアルミニウム製のドラ
ム基体１ａ上に第１〜第５の機能層１ｂ〜１ｆを下から
順に設けたものである。

【００６２】第１層１ｂ；下引き層であり、アルミニウ
ムドラム基体１ａの欠陥などをならすため、またレーザ
ー露光の反射によるモアレの発生を防止するために設け
られている厚さ約２０μｍの導電層である。

【００６３】第２層１ｃ；正電荷注入防止層であり、ア
ルミニウムドラム基体１ａから注入された正電荷が感光
体表面に帯電された負電荷を打ち消すのを防止する役割
を果たし、アミラン樹脂とメトキシメチル化ナイロンに
よって１０⁶ Ω・ｃｍ程度に抵抗調整された厚さ約１μ
ｍの中抵抗層である。

【００６４】第３層１ｄ；電荷発生層であり、ジスアゾ
系の顔料を樹脂に分散した厚さ約０．３μｍの層であ
り、レーザー露光を受けることによって正負の電荷対を
発生する。

【００６５】第４層１ｅ；電荷輸送層であり、ポリカー
ボネイト樹脂にヒドラゾンを分散したものであり、Ｐ型
半導体である。従って、感光体表面に帯電された負電荷
はこの層を移動することはできず、電荷発生層１ｄで発
生した正電荷のみを感光体表面に輸送することができ
る。

【００６６】第５層１ｆ；電荷注入層であり、バインダ
ーとしての光硬化性のアクリル樹脂に光透過性の導電フ
ィラーであるアンチモンをドーピングして低抵抗化（導
電化）した粒径０．０３μｍの酸化錫ＳｎＯ₂ の超微粒
子１ｇを樹脂に対して７０重量パーセント分散した材料
の厚さ約３μｍの塗工層である。この電荷注入層１ｆの
電気抵抗値は、充分な帯電性と画像流れを起こさない条
件である１×１０¹⁰〜１×１０¹⁴Ω・ｃｍである必要が
ある。本実施例では表面抵抗が１×１０¹¹Ω・ｃｍの感
光体ドラムを用いた。

【００６７】（４）磁気ブラシ帯電装置２（図４〜図
６） 図４は磁気ブラシ帯電装置２の拡大横断面模型図であ
る。本実施例の磁気ブラシ帯電装置２は、大きく分け
て、注入帯電器（磁気ブラシ帯電器）２Ａ、該注入帯電
器２Ａと導電性磁性粒子（帯電キャリア）２ｄを収容さ
せた容器（ハウジング）２Ｂ、注入帯電器２Ａに対する
帯電バイアス印加電源Ｅ２等からなる。

【００６８】注入帯電器２Ａは本実施例のものはスリー
ブ回転タイプであり、マグネットロール（磁石）２ａ
と、このマグネットロールに外嵌させた非磁性ステンレ
ス製スリーブ（電極スリーブ、導電スリーブ、帯電スリ
ーブなどと称される）２ｂと、該スリーブ２ｂの外周面
にスリーブ内部のマグネットロール２ａの磁気力で磁気
拘束させて形成保持させた磁性粒子２ｄの磁気ブラシ部
２ｃからなる。

【００６９】マグネットロール２ａは非回転の固定部材
であり、スリーブ２ｂはこのマグネットロール２ａの外
回りを矢示ｂの時計方向に不図示の駆動系により所定の
周速度、本実施例では２２５ｍｍ／ｓｅｃ．の周速で回
転駆動される。またスリーブ２ｂは感光ドラム１に対し
てスペーサコロ等の手段で５００μｍ程度の隙間を保た
せて対向させて配設してある。

【００７０】２ｅは容器２Ｂに取り付けた、非磁性ステ
ンレス製の磁気ブラシ層厚規制ブレードであり、スリー
ブ２ｂ表面とのギャップが９００μｍになるように配置
されている。

【００７１】容器２Ｂ内の磁性粒子２ｄはその一部がス
リーブ２ｂの外周面にスリーブ内部のマグネットロール
２ａの磁気力で磁気拘束されて磁気ブラシ部２ｃとして
保持される。磁気ブラシ部２ｃはスリーブ２ｂの回転駆
動に伴い、スリーブ２ｂと一緒にスリーブ２ｂと同方向
に回転する。このとき磁気ブラシ部２ｃの層厚はブレー
ド２ｅにより均一厚さに規制される。そしてその磁気ブ
ラシ部２ｃの規制層厚はスリーブ２ｂと感光ドラム１と
の対向隙間部の間隔より大きいから、磁気ブラシ部２ｃ
はスリーブ２ｂと感光ドラム１との対向部において感光
ドラム１に対して所定幅のニップ部を形成して接触す
る。この接触ニップ部が帯電ニップ部（帯電位置）Ｎで
ある。従って、回転感光ドラム１は帯電ニップ部Ｎにお
いて注入帯電器２Ａのスリーブ２ｂの回転に伴ない回転
する磁気ブラシ部２ｃで摺擦される。この場合、帯電ニ
ップ部Ｎにおいて感光ドラム１の移動方向と磁気ブラシ
部２ｃの移動方向は逆方向となり、相対移動速度は速く
なる。

【００７２】スリーブ２ｂと磁気ブラシ層厚規制ブレー
ド２ｅには電源Ｅ２から所定の帯電バイアスが印加され
る。

【００７３】而して、感光ドラム１が回転駆動され、注
入帯電器２Ａのスリーブ２ｂが回転駆動され、電源Ｅ２
から所定の帯電バイアスが印加されることで、回転感光
ドラム１の周面が本実施例の場合は電荷注入帯電方式で
所定の極性・電位に一様に接触帯電処理される。

【００７４】スリーブ２ｂ内に固定配置されているマグ
ネットロール２ａは、スリーブ２ｂと感光ドラム１の最
近接位置ｃから感光ドラム回転方向上流側１０°の位置
に約９００Ｇの磁極（主極）Ｎ１を配置してある。

【００７５】この主極Ｎ１は、スリーブ２ｂと感光ドラ
ム１の最近接位置ｃとの角度θを感光ドラム回転方向上
流側２０°から下流側１０°の範囲に入るようにするこ
とが望ましく、上流側１５°〜０°であればさらに良
い。それより下流だと主極位置に磁性粒子が引きつけら
れ、帯電ニップ部Ｎの感光ドラム回転方向下流側に磁性
粒子の滞留が発生しやすくなり、また上流すぎると、帯
電ニップ部Ｎを通過した磁性粒子の搬送性が悪くなり、
滞留が発生しやすくなる。

【００７６】また、帯電ニップ部Ｎに磁極がない場合に
は、磁性粒子に働くスリーブ２ｂへの拘束力が弱くな
り、磁性粒子が感光ドラム１に付着しやすくなるのは明
らかである。

【００７７】ここで述べている帯電ニップ部Ｎは、帯電
時に磁気ブラシ部２ｃの磁性粒子が感光ドラム１と接触
している領域を示す。

【００７８】帯電バイアスは電源Ｅ２によってスリーブ
２ｂと規制ブレード２ｅに印加される。本実施例ではＤ
Ｃ成分にＡＣ成分が重畳しているバイアスを用いてい
る。

【００７９】帯電ニップ部Ｎにおける、注入帯電器２Ａ
の磁気ブラシ部２ｃによる感光ドラム１面の摺擦と、注
入帯電器２Ａへの帯電バイアスの印加により、磁気ブラ
シ部２ｃを構成している帯電用磁性粒子２ｄから電荷が
感光ドラム１上に与えられ、感光ドラム１面が所定の極
性・電位に一様に接触帯電される。本例の場合は前述し
たように感光ドラム１はその表面に電荷注入層１ｆを具
備させたものであるから、電荷注入帯電により感光ドラ
ム１の帯電処理がなされる。即ち、感光ドラム１面が帯
電バイアスＤＣ＋ＡＣのＤＣ成分に対応した電位に帯電
される。スリーブ２ｂは回転速度が速いほど帯電均一性
が良好になる傾向にある。

【００８０】注入帯電器２Ａによる感光ドラム１の電荷
注入帯電は図５の等価回路に示すような、抵抗Ｒとコン
デンサーＣの回路とみなすことが出来る。このような回
路の場合、抵抗値をｒ、感光体の静電容量をＣｐ、印加
電圧をＶ₀ 、帯電時間（感光ドラムのある点が帯電ニッ
プ部Ｎを通過する時間）をｔ₀ とすると、感光ドラムの
表面電位Ｖｄは式（１）で表される。

【００８１】 Ｖｄ＝Ｖ₀ （１−exp （ｔ₀ ／（Ｃｐ・ｒ）））・・・・式（１） 帯電バイアスＤＣ＋ＡＣにおいて、ＤＣ成分は必要とさ
れる感光ドラム１の表面電位と同値、本実施例では−６
５０ｖとした。

【００８２】画像形成時（作像時）におけるＡＣ成分
は、そのピーク間電圧（振幅）Ｖｐｐは、１００ｖ以上
２０００ｖ以下、特に３００ｖ以上１２００ｖ以下が好
ましい。ピーク間電圧Ｖｐｐがそれ以下では、帯電均一
性、電位の立ち上がり性向上の効果が薄く、それ以上で
は、磁性粒子の滞留や感光ドラムへの付着が悪化する。

【００８３】本実施例では、後記（８）項で詳述するよ
うに、作像時の帯電バイアスのＡＣ成分の振幅Ｖｐｐは
７００ｖに固定し、非作像時の帯電バイアスのＡＣ成分
の振幅Ｖｐｐは累積作像枚数によって初期は１００Ｖｐ
ｐから始め、最終的に７００Ｖｐｐになるように段階的
に変更制御させた。波形は矩形で１ｋＨｚの周波数で帯
電を行ったところ、初期の帯電電位Ｖｄは−６００ｖで
あった。

【００８４】周波数は１００Ｈｚ以上５０００Ｈｚ以
下、特に５００Ｈｚ以上２０００Ｈｚ以下が好ましい。
それ以下では、磁性粒子の感光ドラムへの付着悪化や、
帯電均一性、電位の立ち上がり性向上の効果が薄くな
り、それ以上でも帯電均一性、電位の立ち上がり性向上
の効果が得られにくくなる。

【００８５】ＡＣ成分の波形は矩形波、三角波、ｓｉｎ
波などがよい。

【００８６】磁気ブラシ部２ｃを構成させる磁性粒子２
ｄは、本実施例では、燒結した強磁性体（フェライト）
を還元処理したものを用いたが、他に樹脂と強磁性体粉
を混練して粒子状に整形したもの、もしくはこれに抵抗
値調節のために導電性カーボン等を混ぜたものや、表面
処理を行ったものも同様に用いることができる。

【００８７】磁気ブラシ部２ｃの磁性粒子２ｄは感光ド
ラム表面のトラップ順位に電荷を良好に注入する役割
と、感光ドラム上に生じたピンホールなどの欠陥に帯電
電流が集中してしまうことに起因して生じる帯電部材及
び感光ドラムの通電破壊を防止する役割を兼ね備えてい
なければならない。

【００８８】従って、注入帯電器２Ａの抵抗値は１×１
０⁴ Ω〜１×１０⁹ Ωであることが好ましく、特には１
×１０⁴ Ω〜１×１０⁷ Ωであることが好ましい。注入
帯電器２Ａの抵抗値が１×１０⁴ Ω未満ではピンホール
リークが生じやすくなる傾向があり、１×１０⁹ Ωを越
えると良好な電荷の注入がしにくくなる傾向にある。ま
た、抵抗値を上記範囲内に制御するためには、磁性粒子
２ｄの体積抵抗値は１×１０⁴ Ω・ｃｍ〜１×１０⁹ Ω
・ｃｍであることが好ましく、特には１×１０ ⁴ Ω・ｃ
ｍ〜１×１０⁷ ・ｃｍであることが好ましい。

【００８９】磁性粒子２ｄの体積抵抗値は図６に示す要
領で測定した。すなわち、セルＡに磁性粒子２ｄを充填
し、該充填磁性粒子２ｄに接するように主電極１７及び
上部電極１８を配し、該電極１７・１８間に定電圧電源
２２から電圧を印加し、そのとき流れる電流を電流計２
０で測定することにより求めた。１９は絶縁物、２１は
電圧計、２４はガイドリングを示す。

【００９０】その測定条件は、２３℃、６５％の環境
で、充填磁性粒子２ｄのセルとの接触面積Ｓ＝２ｃｍ
² 、厚みｄ＝１ｍｍ、上部電極１８の荷重１０ｋｇ、印
加電圧１００Ｖである。

【００９１】本実施例では、１×１０⁶ Ω・ｃｍの抵抗
値の磁性粒子を用いた。

【００９２】磁性粒子２ｄの平均粒径及び粒度分布測定
におけるピークは５〜１００μｍの範囲にあることが、
粒子表面の汚染による帯電劣化防止、及び、磁性粒子の
感光体表面への付着防止の観点から好ましい。

【００９３】磁性粒子２ｄの平均粒径は、水平方向最大
弦長で示し、測定法は顕微鏡法により磁性粒子３００個
以上をランダムに選び、その径を実測して算術平均をと
る。

【００９４】（５）現像装置４（図７） 静電潜像のトナー現像方法としては、一般に次のａ〜ｄ
の４種類に大別される。

【００９５】ａ．非磁性トナーについてはブレード等で
スリーブ上にコーティングし、磁性トナーは磁気力によ
ってコーティングして搬送し感光体に対して非接触状態
で現像する方法（１成分非接触現像）。

【００９６】ｂ．上記のようにしてコーティングしたト
ナーを感光体に対して接触状態で現像する方法（１成分
接触現像）。

【００９７】ｃ．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として用いて磁気力によって搬送
し感光体に対して接触状態で現像する方法（２成分接触
現像）。

【００９８】ｄ．上記の２成分現像剤を非接触状態にし
て現像する方法（２成分非接触現像）。

【００９９】このなかで、画像の高画質化や高安定性の
面から、ｃの２成分接触現像法が多く用いられている。

【０１００】図７は本実施例で用いた現像器４の拡大横
断面模型図である。本実施例における現像装置４は、重
合法で作成した高離型性球形非磁性トナーと磁性キャリ
ア（現像用磁性粒子、現像キャリア）を混合したものを
現像剤として用い、該現像剤を現像剤担持体（現像部
材）に磁気力によって磁気ブラシ層として保持させて現
像部に搬送し感光ドラム面に接触させて静電潜像をトナ
ー像として現像する２成分磁気ブラシ接触現像方式の反
転現像装置である。

【０１０１】４ａは現像容器、４ｂは現像剤担持体とし
ての現像スリーブ、４ｃはこの現像スリーブ４ｂ内に固
定配置された磁界発生手段としての磁石（マグネットロ
ーラ）、４ｄは現像スリーブ表面に現像剤の薄層を形成
するための現像剤層厚規制ブレード、４ｅは現像剤攪拌
搬送スクリュー、４ｆは現像容器４ａ内に収容した２成
分現像剤であり、上記のように非磁性トナーｔと現像キ
ャリアｃを混合したものである。

【０１０２】現像スリーブ４ｂは少なくとも現像時にお
いては、感光ドラム１に対し最近接距離（隙間）が約５
００μｍになるように配置され、該現像スリーブ４ｂの
外面に担持させた現像剤磁気ブラシ薄層４ｆ′が感光ド
ラム１の面に接触するように設定されている。この現像
剤磁気ブラシ薄層４ｆ′と感光ドラム１の接触ニップ部
ｍが現像領域（現像部）である。

【０１０３】現像スリーブ４ｂは内部の固定磁石４ｃの
外回りを矢示の反時計方向に所定の回転速度で駆動さ
れ、現像容器４ａ内においてスリーブ外面に固定磁石４
ｃの磁力により現像剤４ｆ（ｔ＋ｃ）の磁気ブラシが形
成される。その現像剤磁気ブラシはスリーブ４ｂの回転
とともに搬送され、ブレード４ｄにより層厚規制を受け
て所定層厚の現像剤磁気ブラシ薄層４ｆ′として現像容
器外に持ち出されて現像部ｍへ搬送されて感光ドラム１
面に接触し、引き続くスリーブ４ｂの回転で再び現像容
器４ａ内に戻し搬送される。

【０１０４】現像スリーブ４ｂには現像バイアス印加電
源Ｅ４によりＤＣ成分とＡＣ成分を重畳した所定の現像
バイアスが印加される。本実施例での現像特性は、かぶ
り取り電位Ｖbackが１５０ｖ以下であるとカブリが生
じ、３００ｖ以上であると現像キャリアｃの感光ドラム
１への付着が生じたので、現像バイアスのＤＣ成分は−
４００ｖとした。

【０１０５】現像容器４ａ内の現像剤４ｆ（ｔ＋ｃ）の
トナー濃度（現像キャリアｃとの混合割合）はトナー分
が静電潜像の現像に消費されて逐次減少していく。現像
容器４ａ内の現像剤４ｆのトナー濃度は不図示の検知手
段により検知されて所定の許容下限濃度まで低下すると
トナー補給部４ｇから現像容器４ａ内の現像剤４ｆにト
ナーｔの補給がなされて現像容器４ａ内の現像剤４ｆの
トナー濃度を常に所定の許容範囲内に保つようにトナー
補給制御される。

【０１０６】（６）導電性ブラシ１２ 転写装置５（転写位置Ｔ）よりも感光ドラム回転方向下
流側で、帯電装置２（帯電位置Ｎ）よりも感光ドラム回
転方向上流側において感光ドラム１に当接させた導電性
部材としての導電性ブラシ１２としては、ブラシ長１〜
１０ｍｍ、ブラシ密度１〜５０万本／inch² 、ブラシ径
２〜１２デニール、ブラシ抵抗１０^-2〜１０¹²Ωｃｍが
好ましく、本実施例では、ブラシ長５ｍｍ、ブラシ密度
１０万本／inch² 、ブラシ径６デニール、ブラシ抵抗１
０⁵ Ωｃｍのものを用いた。

【０１０７】また、印加バイアスは２００ｖから１５０
０ｖがよく、４００ｖから８００ｖがさらに好ましい。
それ以下の場合は、負極転写残トナーの除電、帯電効果
が薄くゴースト発生を防止することが困難となり、それ
以上の場合は、強い正極の電荷を感光体に与えてしまう
ため、注入帯電において帯電不良を起こしやすくなる。
本実施例では５００ｖの直流バイアスを用いた。

【０１０８】（７）クリーナーレスプロセス（図８） 注入帯電を用いることでクリーナーレスプロセスが可能
となる。図８にその概略図を示す。注入帯電器で帯電
（負極）された感光体を露光することで静電潜像を形成
し、その潜像を反転現像したトナー像（負極）は被転写
材に転写される。感光体上に残った負極に帯電している
トナーは正極の電圧を印加して感光体に接触させた導電
性ブラシを通過することで除電、もしく弱い正極に帯電
され、負極電圧を印加している注入帯電器の磁気ブラシ
により一時的に回収される。注入帯電器内に蓄積したト
ナーは磁気ブラシとの摩擦帯電により再び負極に帯電さ
れ、注入帯電器に印加している直流電圧Ｖｄｃと感光体
電位Ｖｄとの電位差△Ｖによって発生する電界により再
び感光体上に吐き出され、帯電電位と現像バイアスとの
差であるかぶり取り電位Ｖbackにより現像装置へ回収さ
れる。

【０１０９】本実施例のプリンタはこのクリーナーレス
プロセスの装置であり、転写ニップ部Ｔで被転写材Ｐに
転写されずに回転感光ドラム１の表面に残った転写残ト
ナーは引き続く感光ドラム１の回転で導電性ブラシ１２
の位置を経て磁気ブラシ帯電装置２の位置に至り、感光
ドラム１に接触している接触帯電部材としての注入帯電
器２Ａの磁気ブラシ部２ｃに一時的に回収され、その回
収トナーが再び感光ドラム１面に吐き出されて最終的に
現像装置４に回収され、感光ドラム１は繰り返して作像
に供される。

【０１１０】感光ドラム１上の転写残トナーは転写時の
剥離放電等により、極性が正のものと負のものが混在し
ていることが多い。前述したように、転写残トナーの帯
電極性が感光ドラム１の帯電極性と同極の場合（ここで
は負極とする）は注入帯電器２Ａでの転写残トナーの回
収が困難となり、転写残トナーが注入帯電器２Ａをすり
抜けて感光ドラム１の次周の画像に出てしまう（ゴース
ト）。

【０１１１】本実施例においては、転写装置５と磁気ブ
ラシ帯電装置２との間において感光ドラム１面に当接さ
せて導電性ブラシ１２を配設し、この導電性ブラシ１２
に電源Ｅ６よりＡＣバイアス、または帯電と逆極性のＤ
Ｃバイアス、またはＡＣバイアスを重畳した帯電と逆極
性のＤＣバイアスを印加したことで、転写残トナーはこ
の導電性ブラシ１２により除電もしくは感光ドラム１の
帯電と逆極性の正に帯電して、注入帯電器２Ａの磁気ブ
ラシ部で容易に回収される。特に、導電性ブラシ１２を
用いた場合は、負極のトナーを一時的に該ブラシ１２の
中に取り込み、正極に帯電してから再び感光ドラム１上
に出すため、ゴーストの発生を効率良く防ぐことができ
る。

【０１１２】即ち、転写位置Ｔにおいて被転写材Ｐに転
写されずに感光ドラム１表面に残ったトナーは、正極の
直流電圧を印加し、感光ドラム１に接触させてある導電
性ブラシ１２を通過することで、負極のトナーはこの導
電性ブラシ１２中に捕集され、正極のトナーは通過して
注入帯電器２Ａに一時的に回収される。導電性ブラシ１
２中に捕集された負極のトナーもこの導電性ブラシ１２
で除電もしくは弱い正極に帯電されて再び感光ドラム１
上に付着してこれも注入帯電器２Ａに一時的に回収され
る。

【０１１３】転写残トナーの注入帯電器２Ａの磁気ブラ
シ部２ｃへの取り込みは、注入帯電器２ＡにＡＣ成分を
印加することで、注入帯電器２Ａ−感光ドラム１間の振
動電界効果によってより効果的に行なわせることができ
る。

【０１１４】そして、磁気ブラシ部２ｃ内に取り込まれ
た転写残トナーは極性が全て負に帯電されて感光ドラム
１上に吐き出される。極性が負に揃えられて感光ドラム
１上に吐き出された転写残トナーは、現像部ｍに至って
現像装置４の現像器４ｂにより現像時のかぶり取り電界
によって現像同時クリーニングでに回収される。

【０１１５】この転写残トナーの現像同時回収は、回転
方向の画像領域が、感光ドラム１の周長よりも長い場合
には、その他の帯電、露光、現像、転写といった画像形
成工程と同時進行で行われる。

【０１１６】これにより転写残トナーは現像装置４内に
回収されて次工程以後も用いられるため、廃トナーをな
くすことができる。またスペースの面での利点も大き
く、画像形成装置の大幅に小型化が可能となる。

【０１１７】現像剤のトナーｔとして重合法で作成した
高離型性球形トナーを用いることで、転写残トナーの発
生量を少なくすることができるし、また注入帯電器２Ａ
から吐き出されたトナーの現像装置４への回収性を向上
させることができる。２成分接触現像方式の現像装置４
を用いることでも注入帯電器２Ａから吐き出されたトナ
ーの現像装置４への回収性を向上させている。

【０１１８】磁気ブラシ部２ｃから感光ドラム１へ吐き
出されたトナーはきわめて均一な散布状態にあり、また
その量も少量であるため、次の像露光過程に実質的に悪
影響を及ぼすことはない。また転写残トナーパターンに
起因するゴースト像の発生もない。

【０１１９】（８）帯電バイアスのＡＣ成分の制御（図
９） 通常、トナーは電気抵抗が比較的高いから、注入帯電器
２Ａの磁気ブラシ部２ｃにそのようなトナー粒子が混入
することは磁気ブラシ部２ｃの抵抗を上昇させて帯電能
を低下させる因子であり、混入トナー量が比較的多い場
合は、非作像時に大量のトナーを吐き出させることで良
好な帯電を維持することができる。

【０１２０】本実施例においては、非作像時、例えば紙
間工程の期間や後回転工程の期間において、注入帯電器
２Ａに印加する帯電バイアスのＡＣ成分の振幅Ｖｐｐを
下記のように制御することで感光体表面と印加電圧との
電位差ΔＶを大きくして、注入帯電器２Ａの磁気ブラシ
部２ｃ中からトナーを積極的に吐き出させて長期におい
て磁気ブラシ部２ｃ中の混入トナー量を一定以下に保た
せ磁気ブラシの電気抵抗上昇を抑えるようにしている。

【０１２１】すなわち、注入帯電器２Ａに印加する帯電
バイアスのＡＣ成分の振幅Ｖｐｐを１００ｖ、３００
ｖ、５００ｖ、７００ｖで固定したまま１０％画像の連
続作像をおこなった時の感光ドラム１の帯電電位Ｖｄの
変化を図９に示す。感光ドラム１の帯電電位Ｖｄが−５
５０ｖを下回ると、注入帯電器２Ａから吐き出されたト
ナーが現像装置４で回収されず、再び注入帯電器２Ａへ
と戻ってくる。かぶりN.G.領域に入る枚数は各Ｖｐｐに
より４００枚、６０００枚、２５０００枚、５００００
枚となった。

【０１２２】以上の結果より、注入帯電器２Ａに印加す
る帯電バイアスのＡＣ成分の振幅Ｖｐｐを、作像時は７
００ｖで固定し、非作像時は作像枚数（累積）４００
枚、５０００枚、２００００枚おきに、初期は１００Ｖ
ｐｐから始め、３００Ｖｐｐ、５００Ｖｐｐ、７００Ｖ
ｐｐとステップ状に増加させることで、感光体上に吐き
出されたトナーの現像での回収を充分に行うことがで
き、５００００枚まで安定した帯電を行うことができ
た。

【０１２３】上記の非作像時の帯電バイアスのＡＣ成分
の制御は、帯電バイアス印加電源Ｅ２のＡＣ電源が、作
像枚数カウント機能を有し、制御テーブルを設定した制
御回路１００により制御されることでなされる。

【０１２４】〈第２の実施例〉（図１０） 本実施例では、第１の実施例において連続作像を５％画
像と２０％画像とで行った。その結果を図１０に示す。
各振幅ＶｐｐでのかぶりN.G.領域に入るまでの枚数は第
１の実施例に比ベ５％画像の場合はおおよそ２倍に、２
０％画像の場合はおおよそ半分になっていることから、
感光体表面電位ＶｄがかぶりN.G.領域に達するまでの作
像枚数は画像比率、つまりトナー消費量に依存している
ことがわかる。

【０１２５】以上の結果より、画像比率５％、１０％、
２５％、５０％の原稿をそれぞれ１００枚連続作像で１
セットとして、ランダムな順序で作像を行った。作像時
の帯電バイアスのＡＣ成分の振幅Ｖｐｐは７００ｖで固
定し、初期の非作像時の帯電バイアスのＡＣ成分の振幅
Ｖｐｐは１００ｖとし、不図示の制御回路のビデオカウ
ントによる画像比率の積算値が４０００％、５００００
％、２０００００％を超えるごとに、振幅Ｖｐｐを３０
０ｖ、５００ｖ、７００ｖとステップ状に増加させた。

【０１２６】このような、連続作像の結果、感光体上に
吐き出されたトナーの現像での回収を充分に行うことが
でき、画像比率の積算値が５０００００％になるまで、
安定した帯電を行うことができた。

【０１２７】上記の非作像時の帯電バイアスのＡＣ成分
の制御は、帯電バイアス印加電源Ｅ２のＡＣ電源が、ビ
デオカウントによる画像比率の積算機能を有し、制御テ
ーブルを設定した制御回路１００により制御されること
でなされる。

【０１２８】〈第３の実施例〉（図１１） 本実施例では、第１の実施例と同様の実験を低湿環境下
（気温２３℃、湿度５％）で行った。低湿環境下では磁
性粒子および感光体の電気抵抗が増加するため、帯電効
率が悪くなり、図１１に示すように第１の実施例よりも
少ない作像枚数で感光体表面電位ＶｄがかぶりN.G.領域
に達する。

【０１２９】特に、ＡＣ成分の振幅Ｖｐｐ＝１００ｖの
場合は初期の感光体表面電位Ｖｄが−５５０ｖに近く、
１００枚程度で表面電位が−５５０ｖを切ってしまう。

【０１３０】このような結果より、作像時の帯電バイア
スのＡＣ成分の振幅Ｖｐｐは７００ｖで固定し、非作像
時の帯電バイアスのＡＣ成分の振幅Ｖｐｐを３５００枚
で３００ｖから５００ｖに、１６０００枚で５００ｖか
ら７００ｖとステップ状に増加させることで、感光体上
に吐き出されたトナーの現像での回収を充分に行うこと
ができ、４３０００枚まで安定した帯電を行うことがで
きた。

【０１３１】上記の非作像時の帯電バイアスのＡＣ成分
の制御は、帯電バイアス印加電源Ｅ２のＡＣ電源が、プ
リンタ内の温湿度を検知する環境センサ（不図示）から
の検知情報の入力を受け、それによる制御テーブルを設
定した制御回路１００により制御されることでなされ
る。

【０１３２】〈その他〉 １）接触帯電部材としての注入帯電器（磁気ブラシ帯電
器）２Ａは、スリーブ回転タイプに限らず、マグネット
ロールが回転するものや、マグネットロールの表面を必
要に応じて給電用電極として導電性処理して、該マグネ
ットロールの外周面に直接に導電性磁性粒子を磁気拘束
させて磁気ブラシ部を形成させ、マグネットロールを回
転させる構成のもの等にすることもできる。回転しない
タイプの磁気ブラシ帯電部材とすることもできる。

【０１３３】また接触帯電部材は、ファーブラシ帯電部
材や、導電性ゴムや導電性スポンジを用いた帯電ローラ
等であってもよいし、この場合も回転しない構成のもの
であってもよい。

【０１３４】２）像担持体としての感光体は表面抵抗が
１０⁹ 〜１０¹⁴Ω・ｃｍの低抵抗層を持つことが、電荷
注入帯電を実現でき、オゾンの発生防止の面から望まし
いが、上記以外の有機感光体等でもよい。即ち接触帯電
は、実施例の電荷注入帯電方式に限らず、放電現象が支
配的な接触帯電系であっても良い。

【０１３５】３）現像装置は２成分現像法についてのみ
述べたが、他の現像方法でもよい。好ましくは、現像剤
を感光体に対して接触させて潜像を現像する１成分接触
現像や２成分接触現像がより現像剤の同時回収効果を高
めるのに効果がある。

【０１３６】また、現像剤中のトナー粒子として重合ト
ナーを用いた場合には、上記の１成分接触現像や２成分
接触現像はもちろん１成分非接触現像や２成分非接触現
像など他の現像方法においても充分な回収効果が得られ
る。

【０１３７】現像装置は反転現像方式でも、正規現像方
式でもよい。

【０１３８】４）ＡＣ（交番電圧、交流電圧）の波形と
しては、正弦波、矩形波、三角波等適宜使用可能であ
る。また、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はあっても良い。このように交番電
圧の波形としては周期的にその電圧値が変化するような
バイアスが使用できる。

【０１３９】５）画像形成装置の作像プロセスは実施例
に限らず任意である。また必要に応じて他の補助プロセ
ス機器を加えてもよい。

【０１４０】静電潜像形成のための画像露光手段として
は、実施形態例の様にデジタル的な潜像を形成するレー
ザー走査露光手段に限定されるものではなく、通常のア
ナログ的な画像露光やＬＥＤなどの他の発光素子でも構
わないし、蛍光燈等の発光素子と液晶シャッター等の組
み合わせによるものなど、画像情報に対応した静電潜像
を形成できるものであるなら構わない。

【０１４１】像担持体は静電記録誘電体等であっても良
い。この場合は、該誘電体面を所定の極性・電位に一様
に一次帯電した後、除電針ヘッド、電子銃等の除電手段
で選択的に除電して目的の静電潜像を書き込み形成す
る。

【０１４２】６）像担持体からトナー画像の転写を受け
る被転写材は中間転写ドラム・中間転写ベルト等の中間
転写体であってもよい。

【０１４３】７）転写手段は、実施形態例の転写ベルト
装置に限らず、コロナ帯電器（コロナ放電転写）、帯電
ローラ（ローラ転写）、導電性ブラシ、導電性ブレード
など任意である。

【０１４４】８）実施例の画像形成装置は白黒画像形成
についてのものであるが、イエロー、マゼンタ、シア
ン、ブラックの各色に対して感光体、帯電装置、現像装
置、露光装置を設け、各感光体上のトナー像をベルトま
たは筒状の被転写材保持体の被転写材に順次転写するこ
とで、フルカラー画像を得ることができる。

【０１４５】すなわち、転写ドラムや転写ベルト等の中
間転写体などを用いて、単色画像形成ばかりでなく、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
成装置にも適用できる。

【０１４６】９）像担持体１、帯電装置２、現像装置４
等の任意のプロセス機器を画像形成装置本体に対して一
括して着脱交換自在なプロセスカートリッジ着脱式の装
置構成にすることもできる。

【０１４７】１０）像担持体としての電子写真感光体や
静電記録誘電体を回動ベルト型にし、これに帯電・静電
潜像形成・現像の工程手段により画像情報に対応したト
ナー像を形成させ、そのトナー像形成部を閲読表示部に
位置させて画像表示させ、像担持体は繰り返して表示画
像の形成に使用する画像表示装置もある。本発明におい
て画像形成装置にはこのような画像表示装置も含む。

【０１４８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、接
触帯電方式・クリーナーレスプロセスの転写式画像形成
装置について、簡易なバイアス制御にて、作像枚数の増
加に伴う像担持体の帯電電位の変動を少なくし、かつ接
触帯電部材からの混入現像剤（トナー）の吐き出しと現
像部での回収を円滑に十分に行なわせて、安定した画像
形成を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施例における画像形成装置例の概略
構成図

【図２】 画像形成装置の動作シーケンス図

【図３】 感光体の層構成模型図

【図４】 磁気ブラシ帯電装置の拡大横断面模型図

【図５】 帯電回路の等価回路図

【図６】 磁性粒子（帯電キャリア）の電気抵抗値（体
積抵抗値）の測定要領説明図

【図７】 現像装置の拡大横断面模型図

【図８】 注入帯電器からのトナー吐き出しと現像での
トナー回収のメカニズムを示す図

【図９】 第１の実施例における作像枚数に対する感光
体の帯電電位の変化を示す図

【図１０】 第２の実施例における作像枚数に対する感
光体の帯電電位の変化を示す図

【図１１】 第３の実施例における作像枚数に対する感
光体の帯電電位の変化を示す図

【符号の説明】

１ 像担持体（感光ドラム） ２ 現像装置 ３ レーザービームスキャナー（露光装置） ４ 現像装置 ５ 転写装置 ６ 給紙カセット １１ 定着装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小宮 義行 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H003 BB11 CC04 DD03 DD05 EE11 2H027 DA11 DA14 DA31 DA45 DE07 ED03 EE06 EF13 ZA07 2H068 AA01 AA02 AA03 AA05 AA11 AA13 AA14 BB06 CA37 FC01 2H077 AA37 AD02 AD06 AD13 AD36 DB08 EA01 GA17

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体と、該像担持体に当接する帯電
   部材を有し該帯電部材に帯電バイアスを印加することで
   像担持体の帯電を行う帯電装置と、該像担持体の帯電処
   理面に静電潜像を形成する画像情報書き込み装置と、該
   静電潜像を現像剤により顕像化する現像装置と、該像担
   持体表面の現像剤像を被転写材に移動させる転写装置を
   具備し、転写時に被転写材に移動せずに像担持体表面に
   残留した現像剤は前記帯電装置の像担持体に当接する帯
   電部材に一旦回収させ、その回収現像剤を帯電部材から
   像担持体に吐き出させて現像装置にて再回収する方式の
   画像形成装置において、 前記帯電装置の帯電部材に印加する帯電バイアスは直流
   成分と交流成分から成り、画像形成時の交流成分の振幅
   をＶａとし、非画像形成時の交流成分の振幅をＶｂとし
   た場合、作像動作が初期においてＶａ＞Ｖｂを満たし、
   作像回数の増加に伴い振幅Ｖｂを振幅Ｖａに段階的に近
   づけていくことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 作像枚数を検知する装置、現像剤の累積
   消費量を検知する装置、画像形成装置内の温湿度を検知
   する装置の少なくとも１つを具備し、それらの装置より
   出力される値のうち少なくとも１つを用いて前記振幅Ｖ
   ｂの増加過程を決定することを特徴とする請求項１に記
   載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記転写装置よりも像担持体の回転方向
   下流側で前記帯電装置よりも像担持体の回転方向上流側
   の間で像担持体に接触させて配設され電圧が印加される
   導電性部材を具備していることを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記像担持体が電子写真感光体であるこ
   とを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画
   像形成装置。
5. 【請求項５】 前記像担持体が電荷注入帯電性であるこ
   とを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画
   像形成装置。
6. 【請求項６】 前記像担持体が絶縁性のバインダー中に
   導電性微粒子を分散させた電荷注入層を有する電子写真
   感光体であることを特徴とする請求項１ないし５のいず
   れかに記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 前記帯電部材が磁性粒子と磁性粒子担持
   体からなることを特徴とするを有する請求項１ないし６
   のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 【請求項８】 像担持体の帯電処理面に静電潜像を形成
   する画像情報書き込み装置が露光装置であることを特徴
   とする請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装
   置。