JP2000338750A

JP2000338750A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2000338750A
Application number: JP11144735A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Fujino; 猛藤野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-05-25
Filing date: 1999-05-25
Publication date: 2000-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】被帯電体１の帯電を磁気ブラシ帯電部材２にて
行い、該被帯電体の帯電処理面に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３によりトナ
ー画像として可視像化して画像形成を実行する画像形成
装置について、磁気ブラシ帯電部材２への過度のトナー
混入に起因する帯電ムラの発生、異常画像の発生をなく
し、また磁気ブラシ帯電部材からの磁性粒子の離脱を防
止することで、長期にわたって良好な画像形成を維持さ
せること。【解決手段】磁気ブラシ帯電部材２に印加するバイアス
の交番電圧成分を非画像形成時においてブランクパルス
波形（周期的に動作・停止を繰り返す交番電圧）とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被帯電体を接触帯
電部材によって帯電し、該被帯電体の帯電処理面に静電
潜像を形成し、その静電潜像を現像手段によりトナー画
像として現像して画像形成を実行する画像形成装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式や静電記録方式の画
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（被帯電体）を帯電処理（除電処理も含
む）する手段としてはコロナ帯電器が多く用いられてい
た。これはコロナ帯電器を被帯電体に非接触に対向配設
し、コロナ帯電器で発生する放電コロナに被帯電体面を
さらすことで被帯電体面を所定の極性・電位に帯電させ
るものである。

【０００３】近年は、コロナ帯電器よりも低オゾン・低
電力等の利点を有することから、接触帯電装置（直接帯
電装置）が実用化されてきている。

【０００４】接触帯電装置とは、被帯電体に電圧を印加
した帯電部材を当接させて被帯電体面を所定の極性・電
位に帯電させるものである。

【０００５】帯電部材として磁気ブラシを用いる接触帯
電装置は帯電、接触の安定性等の点から好ましく用いら
れる。この磁気ブラシ方式の接触帯電装置では、導電性
の磁性粒子を直接にマグネットあるいはマグネットを内
包するスリーブ上に磁気ブラシとして磁気的に拘束保持
させ、この磁気ブラシを被帯電体面に停止あるいは回転
させながら接触させ、これに電圧を印加することによっ
て、被帯電体の帯電が開始される。

【０００６】磁気ブラシ帯電において、被帯電体面に電
荷注入層を具備させ、この被帯電体に電圧を印加した帯
電部材を当接させることで電荷注入層に電荷を注入して
被帯電体面を所定の極性・電位に帯電させる注入帯電方
式は、帯電部材に対するＡＣバイアス（交番電圧）重畳
の有無にかかわらず、印加したＤＣバイアス（直流電
圧）と略同等の被帯電体の表面電位を得ることができ、
被帯電体への帯電がコロナ帯電器を用いて行われるよう
な放電現象を利用しないので完全なオゾンレスかつ低電
力消費型帯電が可能となる。

【０００７】しかしながら、接触帯電方式における問題
点としては、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。
また接触帯電部材の過度の汚染により帯電ムラ等が生じ
て帯電性能を低下するという点が挙げられる。

【０００８】たとえば、磁気ブラシ帯電部材を用いた画
像形成装置においては、通常、トナー粒子は電気抵抗が
比較的高いものが用いられているので、帯電部材に過度
にトナーが付着・混入すると、帯電部材の抵抗上昇によ
る帯電ムラの発生、又帯電部材として磁気ブラシを用い
た際にはトナーの過度の混入により磁性粒子が押し出さ
れて経時的に減少することによる接触不安定に起因する
帯電ムラ、及び磁気ブラシから離脱した磁性粒子の現像
手段への混入によるスジ等の異常画像の発生等の問題が
あった。

【０００９】特に、画像形成装置が転写材に対するトナ
ー画像転写後の被帯電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、もしくは接触帯電部材が
清掃部材を兼ねる、いわゆるクリーナレスシステムの装
置である場合には、その被帯電体上の転写残トナーがそ
のまま接触帯電部材に至って該帯電部材に付着・混入し
ていくため、より顕著である。

【００１０】そこで、そのような問題の解決方法とし
て、本出願人が先に提案（特開平９−９６９４９号、同
９−２１１９３８号）したように、非画像形成時には磁
気ブラシ帯電部材に印加するバイアスを、交番電圧を重
畳せず直流電圧のみ印加する時間を設ける、または交番
電圧を完全に停止せずに交番電圧の振幅を小さくする、
などの手投を採ることにより、容易に磁気ブラシ帯電部
材からトナーを除去することが可能である。

【００１１】この作用の原理は、非画像形成時に磁気ブ
ラシ帯電部材の帯電能力をわざと低下させることで、被
帯電体の表面電位と磁気ブラシ帯電部材に印加する直流
電圧の電位差をつくり、あたかも磁気ブラシ現像装置の
ようにトナーを被帯電体側へ電位差電界で飛翔させるこ
とにより達成されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成を採る場合、以下のような問題が生じる。

【００１３】磁気ブラシ帯電方式において、直流電圧に
交番電圧を重畳したバイアスを帯電部材に印加する理由
として、一つには画像形成時における帯電能力の向上が
あり、もう一つには磁気ブラシ帯電部材において磁気力
によって拘束されている導電性磁性粒子を更に交番電界
によって拘束することにより、磁気ブラシ帯電部材から
導電性磁性粒子が離脱することを防ぐことを目的として
いる。

【００１４】つまり、磁気ブラシ帯電方式において、非
画像形成時にバイアスに重畳された交番電圧を停止す
る、もしくは交番電圧の振幅を低くするなどの帯電能力
を低下させる方法を採ることにより、導電性磁性粒子が
磁気ブラシ帯電部材から微量づつではあるが離脱してい
って減少し、長期的には画像形成時の帯電能力が徐々に
低下してしまうという問題が発生してしまうのである。

【００１５】そこで本発明は、被帯電体の帯電を磁気ブ
ラシ帯電にて行い、該被帯電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
像手段によりトナー画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ついて、磁気ブラシ帯電部材へ
の過度のトナー混入に起因する帯電ムラの発生、異常画
像の発生をなくし、また帯電装置からの磁性粒子の離脱
を防止することで、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。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする画像形成装置である。

【００１７】（１）被帯電体を接触帯電部材によって帯
電し、該被帯電体の帯電処理面に静電潜像を形成し、そ
の静電潜像を現像手段によりトナー画像として現像して
画像形成を実行する画像形成装置において、該接触帯電
部材が導電性磁性粒子よりなる磁気ブラシ帯電部材であ
り、非画像形成時に該帯電部材に印加する電圧が直流電
圧と交番電圧を重畳したものであり、該交番電圧は周期
的に動作、停止を繰り返すことを特徴とする画像形成装
置。

【００１８】（２）被帯電体が表面に抵抗１０⁹ 〜１０
¹⁴Ω・ｃｍの材質からなる層を有することを特徴とする
（１）に記載の画像形成装置。

【００１９】（３）被帯電体が、感光層、及び表面層を
有し、該表面層が樹脂及び導電性微粒子を有することを
特徴とする（１）に記載の画像形成装置。

【００２０】（４）導電性微粒子がＳｎＯ₂ であること
を特徴とする（３）に記載の画像形成装置。

【００２１】（５）被帯電体が非晶質のシリコンを有す
る表面層からなることを特徴とする（１）に記載の画像
形成装置。

【００２２】（６）現像手段が、被帯電体に対して現像
剤を接触させて潜像の現像を行う接触現像方式であるこ
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。

【００２３】（７）現像手投に収容される現像剤は、ト
ナー粒子と磁性粒子からなる現像剤であることを特徴と
する（１）ないし（６）のいずれかに記載の画像形成装
置。

【００２４】（８）現像手投のトナーは重合法で生成さ
れたトナー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。

【００２５】（９）接触帯電部材が被帯電体上の残留ト
ナー等を清掃回収するクリーニング手段を兼ねることを
特徴とする（１）ないし（９）のいずれかに記載の画像
形成装置。

【００２６】（１０）前記交番電圧が方形波を周期的に
動作、停止させたものであることを特徴とする（１）な
いし（９）のいずれかに記載の画像形成装置。

【００２７】（１１）前記交番電圧が正弦波を周期的に
動作、停止させたものであることを特徴とする（１）な
いし（９）のいずれかに記載の画像形成装置。

【００２８】（１２）前記交番電圧が三角波を周期的に
動作、停止させたものであることを特徴とする（１）な
いし（９）のいずれかに記載の画像形成装置。

【００２９】（１３）の前記交番電圧が鋸波を周期的に
オン、オフさせたものであることを特徴とする（１）な
いし（９）のいずれかに記載の画像形成装置。

【００３０】（１４）の前記交番電圧の振幅が０．１ｋ
Ｖ以上、２ｋＶ以下であることを特徴とする（１）ない
し（９）のいずれかに記載の画像形成装置。

【００３１】（１５）前記交番電圧の動作、停止の周期
の周波数ｆＨｚが画像形成速度Ｖｍｍ／ｓｅｃに対し、２×Ｖ≦ｆ≦２００×Ｖであることを特徴とする（１）ないし（１４）のいずれ
かに記載の画像形成装置。

【００３２】［作用］本発明は、帯電領域に運ばれた
トナーを接触帯電部材に一旦効率よく取り込ませ、その
取り込みトナーを現像手段で回収可能な極性に転換させ
て被帯電体に効率よく吐き出させ、即ち接触帯電部材の
浄化を行わせ、その吐き出しトナーを現像手段において
効率よく現像同時回収させるようにすることで、接触帯
電部材の過度のトナー汚染を防止するものである。

【００３３】より具体的には、非画像形成時には、交番
電圧を周期的に動作、停止を繰り返す時間を少なくとも
一定時間設けることで、磁気ブラシ帯電部材からのトナ
ーの積極的吐き出しを行うと共に、磁気ブラシ帯電部材
からの磁性粒子の離脱を防止するものである。

【００３４】すなわち、振動電界の動作・停止期間を調
節することにより、最もトナーが被帯電体に飛翔しやす
く、磁性粒子が飛翔しにくい電界状態を形成すること
で、磁性粒子の離脱を防止しつつ帯電部材に混入したト
ナーを被帯電体へ吐き出すことが可能となる。

【００３５】したがって、磁気ブラシ帯電部材にトナー
が混入してもその付着・混入トナーは非画像形成時に被
帯電体へ吐き出されて現像手段で良好に回収されること
で浄化されるから、長期の画像形成後も帯電部材がトナ
ー混入で過度に汚染状態になることが防止され、また磁
性粒子の離脱防止も図れることから長期的に安定した高
画質の画像形成を行うことが可能となる。

【００３６】ここで現像同時回収とは、転写後に感光体
上に残留したトナーを次工程以降の現像時、すなわち引
き続き感光体を帯電し、露光して潜像を形成し、該潜像
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。

【００３７】

【発明の実施の形態】［第１の実施例］（１）画像形成装置例の全体的構成図１は本発明に従う画像形成装置例の概略構成図であ
る。本例の画像形成装置は転写式電子写真プロセス利用
のレーザービームプリンターであり、像担持体（被帯電
体）の帯電手段として磁気ブラシタイプの接触帯電装置
を用いた、クリーナーレスシステムの装置である。

【００３８】１は被帯電体としての像担持体である回転
感光ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムある
いはドラムと記す）である。本例では直径３０ｍｍのＯ
ＰＣ感光体を用い、矢示ａに示す時計方向に１００ｍｍ
／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）をもって回転駆
動される。感光体の層構成については（２）項で詳述す
る。

【００３９】２は感光ドラム１の周面を所定の極性・電
位に一様に帯電処理し、また被帯電体面上の転写残トナ
ーを一時的に回収して後に排出する、スリーブ型の磁気
ブラシ帯電部材である。この磁気ブラシ帯電部材２につ
いては（３）項で詳述する。この磁気ブラシ帯電部材２
のスリーブには帯電バイアス印加電源Ｅｌから所定の帯
電バイアスが印加されていて、電荷注入帯電によって回
転感光ドラム１の外周面がほぼ一様に帯電される。

【００４０】この回転感光ドラム１の帯電面に対してレ
ーザーダイオード・ポリゴンミラー等を含むレーザービ
一ムスキャナ６から出力され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強度変調されたレーザ
ービーム８ａによる走査露光がなされ、回転感光ドラム
１の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。

【００４１】その静電潜像はトナー粒子と磁性粒子（現
像キャリア）を一定の比率で混合した現像剤を用いた２
成分接触現像装置３によりトナー画像として現像され
る。３ａはマグネット３ｂを内包する直径１６ｍｍの非
磁性現像スリーブであり、この現像スリーブに上記のト
ナー粒子と現像キャリアをコートし、感光ドラム表面と
の距離を５００μｍに固定した状態で、感光ドラム１と
等速に逆回転させ、スリーブ３ａに現像バイアス印加電
源Ｅ２より現像バイアス電圧を印加する。本例では、−
５００ＶのＤＣ電圧と、周波数２ｋＨｚ、ピーク間電圧
１．５ｋＶの矩形のＡＣ電圧（矩形波、方形波）を重畳
したものを用い、スリーブ３ａと感光ドラム１の間で現
像を行なわせる。即ち現像スリーブ３ａで運ばれてくる
負に帯電されたトナーを潜像の画像部に電界により付着
させて現像する。

【００４２】本例において用いた２成分現像剤は、トナ
一粒子は粉砕法によって製造された平均粒径６μｍのネ
ガトナーに対して平均粒径２０ｎｍの酸化チタンを重畳
比１％外添したものを用い、現像キャリアとしては飽和
磁化が２０５ｅｍｕ／ｃｍ³の平均粒径３５μｍの磁性
キャリアを用いた。またこのトナーとキャリアを重量比
６：９４で混合したものを現像剤として用いた。

【００４３】一方、不図示の給紙部から記録材としての
転写材７が供給されて、感光ドラム１と、これに所定の
押圧力で当接させた接触転写手投としての、中抵抗の転
写ローラ４との圧接ニップ部（転写部）Ｔに所定のタイ
ミングにて導入される。

【００４４】転写ローラ４には転写バイアス印加電源Ｅ
３から所定の転写バイアス電圧が印加される。本例では
転写ローラ４にはローラ抵抗値５×１０⁸ Ωのものを用
い、＋２ｋＶのＤＣ電圧を印加して転写を行なった。

【００４５】転写部Ｔに導入された転写材７はこの転写
部Ｔを挟持搬送されて、その表面側に回転感光ドラム１
の表面に形成担持されているトナー画像が順次に静電気
力と押し圧力にて転写されていく。

【００４６】トナー画像の転写を受けた転写材７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５
へ導入されてトナー画像の定着を受け、画像形成物（プ
リント、コピー）として装置外へ排出される。

【００４７】また、転写材７に対するトナ一画像転写後
の感光ドラム１面はクリーニング装置を兼ねる磁気ブラ
シ帯電部材２により残留トナー等の付着汚染物の除去を
受けて清掃され繰り返して作像に供される。

【００４８】残留トナー等の付着汚染物の磁気ブラシ帯
電部材２による取り込み、吐き出し、そして現像同時回
収については（４）で詳述する。

【００４９】図２は本例のプリンターの動作行程図であ
る。

【００５０】ａ）前多回転行程プリンターの始動（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のＯＮにより、プリン
ターのメインモーター（不図示）を駆動させて感光ドラ
ム１を回転駆動させ、所要のプロセス機器の準備動作を
実行させる。

【００５１】ｂ）スタンバイ所定の始動期間終了後は、メインモーターの駆動が一旦
停止されて感光ドラムの回転駆動が停止され、プリンタ
ーは画像形成（印字）スタート信号が入力されるまでス
タンバイ（待機）状態に保持される。

【００５２】ｃ）前回転行程画像形成スタート信号の入力により、メインモーターを
再起動させて感光ドラム１を再回転駆動させ、しばらく
の間プリンターに所定の画像形成前動作を実行させる期
間である。

【００５３】ｄ）画像形成行程所定の前回転行程が終了すると、引き続いて回転感光ド
ラム１に対する画像形成プロセスが実行され、トナー画
像の転写を受けた転写材７が定着装置５に搬送されて、
１枚目の画像形成行程が行なわれる。

【００５４】連続画像形成モードの場合には、上記の画
像形成行程が繰り返されて所定の設定枚数ｎ分の画像形
成行程が順次に実行される。

【００５５】ｅ）紙間行程連続画像形成モードにおいて、一の転写材７の後端が転
写部Ｔを通過した後、次の転写材７の先端が転写部Ｔに
到達するまでの間の、転写部Ｔにおける転写材被通紙状
態期間である。

【００５６】ｆ）後回転行程最後であるｎ枚目の画像形成行程が終了した後もしばら
くの間メインモーターの駆動を継続させて感光ドラム１
を回転駆動させ、プリンターに所定の後動作を実行させ
る期間である。

【００５７】ｇ）スタンバイ所定の後回転行程が終了すると、メインモーターの駆動
が停止されて感光ドラム１の回転駆動が停止され、装置
は次の画像形成スタート信号が入力するまで再びスタン
バイ状態に保持される。

【００５８】前多回転行程後、直に画像形成信号が入力
した場合には引き続いて前回転行程を経て画像形成行程
が実行される。また１枚だけの画像形成の場合は、その
画像形成行程の終了後、プリンターは後回転行程を経て
スタンバイ状態になる。

【００５９】上記において、ｄ）の画像形成行程が画像
形成時であり、ａ）の前多回転行程、ｃ）の前回転行
程、ｅ）の紙間行程、ｆ）後回転行程が非画像形成時で
ある。（２）感光体被帯電体もしくは像担持体としての感光ドラム１は通常
用いられている有機感光体等を用いることもできるが、
望ましくは有機感光体上にその抵抗が１０⁹ 〜１０¹⁴Ω
・ｃｍの材質を有する表面層を持つものや、α−Ｓｉ
（アモルファスシリコン、非晶質シリコン）感光体を用
いると、電荷注入帯電を実現でき、オゾン発生の防止な
らびに消費電力の低減に効果がある。また、帯電性につ
いても向上させることが可能となる。

【００６０】本例においては、直径３０ｍｍのアルミニ
ウム製のドラム基体１ａ（図２）上に下記の第１〜第５
の５つの層を下から順に設けてなる複合層構造の負帯電
の有機感光体層１ｂとからなる感光ドラム１であり、１
００ｍｍ／ｓｅｃの回転速度で回転させて用いた。

【００６１】第１層：下引き層であり、アルミニウム基
体１ａの欠陥等をならすために設けられている厚さ２０
μｍの導電層である。

【００６２】第２層：正電荷注入防止層であり、アルミ
ニウム基体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１０
⁶ Ω・ｃｍ程度に抵抗調整された厚さ１μｍの中抵抗層
である。

【００６３】第３層；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、露光を
受けることによって正負の電荷対を発生する。

【００６４】第４層：電荷輸送層であり、ポリカーボネ
ー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
層を移動することができず電荷発生層で発生した正電荷
のみを感光体表面に輸送することができる。

【００６５】第５層：電荷注入層であり、絶縁性樹脂の
バインダーに導電性微粒子としてＳｎ０₂ 超微粒子を分
散した材料の塗エ層である、具体的には絶縁性樹脂に光
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ＳｎＯ₂
粒子を樹脂に対して７０重量パーセント分散した材料の
塗エ層である。このようにして調合した塗エ液をデイッ
ピング塗工法、スプレー塗工法、ロールコート塗工法、
ビームコート塗工法等の適当な塗工法にて厚さ約３μｍ
に塗エして電荷注入層とした。

【００６６】（３）磁気ブラシ帯電部材図３は本例の接触帯電装置である磁気ブラシ帯電部材の
拡大模型図である。本例の磁気ブラシ帯電部材２は、直
径１６ｍｍの固定のマグネットローラ２ａと、このマグ
ネットローラに回転自由に外嵌させた非磁性のＳＵＳス
リーブ２ｂと、該スリーブの外周面にマグネットローラ
２ａの磁力で付着保持させた磁性粒子（帯電キャリア）
の磁気ブラシ層３ｃからなるスリーブ回転タイプのもの
である。

【００６７】磁気ブラシ層２ｃを構成させる帯電キャリ
アとしては、平均粒径が１０〜１００μｍ、飽和磁化が
２０〜２５０ｅｍｕ／ｃｍ³ 、抵抗が１×１０² 〜１×
１０ ¹⁰Ω・ｃｍのものが好ましく、感光ドラム１にピン
ホールのような絶縁欠陥が存在することを考慮すると１
×１０⁶ Ω・ｃｍ以上のものを用いることが好ましい。

【００６８】帯電キャリアの抵抗値は、底面積が２２８
ｍｍ² の金属セルに磁性粒子を２ｇ入れた後、６．６ｋ
ｇ／ｃｍ² で加重し、１００Ｖの電圧を印加して測定し
ている。

【００６９】帯電性能を良くするにはできるだけ抵抗の
小さいものを用いる方がよいので、本例においては平均
粒径２５μｍ、飽和磁化２００ｅｍｕ／ｃｍ³ 、抵抗５
×１０⁶ Ω・ｃｍのものを用い、これをスリーブ２ｂの
外周面に４０グラム磁気付着させて磁気ブラシ層２ｃを
形成させた。

【００７０】帯電キャリアの構成としては、樹脂中に磁
性材料としてマグネットを分散し、導電化および抵抗調
整のためにカーボンブラックを分散して形成した樹脂キ
ャリア、あるいはフェライト等のマグネタイト単体表面
を酸化・還元処理して抵抗調整を行ったもの、あるいは
フェライト等のマグネタイト単体表面を樹脂でコーティ
ングし抵抗調整を行ったもの等が用いられている。

【００７１】上記の磁気ブラシ帯電部材２を磁気ブラシ
層２ｃを感光ドラム１面に接触させて配設する。磁気ブ
ラシ層２ｃと感光ドラム１の接触ニップ部ｎ（帯電ニッ
プ部）の幅は６ｍｍとした。

【００７２】そして、スリーブ２ｂに帯電バイアス印加
電源Ｅｌより所定の帯電バイアスを印加し、スリーブ２
ｂを感光ドラム１との接触ニップ部ｎにおいて感光ドラ
ム１の回転方向ａとはカウンター方向（逆方向）となる
矢示の時計方向ｂに、感光ドラムの回転速度１００ｍｍ
／ｓｅｃに対して周速度１５０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動
させることで、回転感光ドラム１面が帯電バイアスの印
加された磁気ブラシ層２ｃで摺擦され、感光ドラム１の
感光体層１ｂの表面が所望の電位に注入帯電方式で一様
に一次帯電処理される。

【００７３】本例においては、直流電圧−７００Ｖに対
して矩形状の交番電圧５００Ｈｚ、ピーク間電圧８００
Ｖを重畳したバイアスを磁気ブラシ帯電部材２に印加す
ることにより良好な帯電性を得ることが出来た。

【００７４】（４）残留トナー転写部の次にクリーニング装置を具備させた画像形成装
置の場合はその転写残トナーは該クリーニング装置で除
去されるが、本例の画像形成装置のように専用のクリー
ニング装置を配設せず、磁気ブラシ帯電部材２がクリー
ニング部材を兼ねるクリーナーレスの装置である場合に
は、感光ドラム１上の転写残トナーがそのまま接触帯電
部材２に至って該帯電部材に混入していくため、該帯電
部材のトナーによる汚染が顕著である。

【００７５】前述したように、接触帯電部材２に過度に
トナーが混入すると、該帯電部材の抵抗上昇による帯電
ムラの発生、又帯電部材として磁気ブラシを用いた際に
はトナーの過度の混入により磁性粒子が押し出されて経
時的に減少することによる接触不安定に起因する帯電ム
ラ、及び磁気ブラシから離脱した磁性粒子の現像手段へ
の混入によるスジ等の異常画像の発生等の問題がある。

【００７６】また転写残トナーは転写時の剥離放電等に
より帯電極性が反転してしまうことが多く、このように
極性反転した状態のトナーは現像装置３において現像と
同時に回収を行なうことは困難である。

【００７７】そこで本発明は、帯電領域ｎに運ばれた転
写残トナーを接触帯電部材２に一旦効率よく取り込ま
せ、その取り込みトナーを現像装置３で回収可能な極性
に転換させて被帯電体１に効率よく吐き出させ、即ち接
触帯電部材２の浄化を行わせ、その吐き出しトナーを現
像装置３において効率よく現橡同時回収させるようにす
ることで、接触帯電部材２の過度のトナー汚染を防止す
るものである。

【００７８】具体的に本例では、感光ドラム１の回転に
伴い帯電領域ｎに到達した転写残トナーを接触帯電部材
である磁気ブラシ帯電部材２に取り込み、帯電磁気ブラ
シとの摺擦により正規帯電トナー化（本例においては負
帯電）を行う、このとき、直流電圧を磁気ブラシ帯電部
材２に印加するのみでは磁気ブラシ帯電部材２へのトナ
ーの取り込みは十分には行われないが、交番電圧を磁気
ブラシ帯電部材２に印加すると感光ドラム１と磁気ブラ
シ帯電部材２の間の電界による振動効果によって、磁気
ブラシ帯電部材２へのトナーの取り込みが容易に行われ
る。

【００７９】すなわち、磁気ブラシ帯電部材２に残留ト
ナーを取り込み、トナーの負帯電化が十分に行われた後
の非画像形成時などに、磁気ブラシ帯電部材２に印加す
る交番電圧を減少させる、もしくは停止させることによ
り、磁気ブラシ帯電部材からトナーを吐き出すことがで
きる。

【００８０】しかしながら、前述したように、磁気ブラ
シ帯電部材２に印加する交番電圧を減少させる、もしく
は停止させることにより、磁気ブラシ帯電部材２から微
量ながら帯電キャリアが離脱してしまう可能性がある。

【００８１】そこで本発明では、交番電圧をある周期で
動作・停止させることにより、交番電界の低減もしくは
完全な停止による帯電キャリアの離脱を防止しつつ、ト
ナーの吐き出しを可能にした。

【００８２】図３は本発明の画像形成装置で用いた交番
電圧の一例であり、５００Ｈｚ・８００Ｖの交番電圧が
１サイクル動作し、３サイクルの停止期間の後に、１サ
イクルの交番電圧が動作し、３サイクルの停止期間を持
つ、という繰り返しで構成されている。交番電圧の停止
期間中は直流電圧のみが磁気ブラシ帯電部材２に印加さ
れている。

【００８３】本発明においては、このように、交番電圧
と直流電圧を重畳したバイアスにおいて、交番電圧があ
る一定の周期で動作・停止を繰り返す波形を「ブランク
パルス波形」と呼び、図４のように１サイクルの動作と
３サイクルの停止の波形を１：３ブランクパルス波形と
呼ぶ（前の数字が動作サイクル数、後ろの数字が停止サ
イクル数を示す）。

【００８４】ブランクパルス波形は、例えば１：２ブラ
ンクパルス波形や、５：９ブランクパルス波形など、ど
のような動作・停止サイクル数の波形であっても合成す
ることが可能である。また、ブランクパルス波形は、
１：０の場合は通常の交番電圧と直流電圧を重畳した波
形と同じである。

【００８５】図５のグラフは通常の矩形波の交番電圧と
直流電圧の重畳されたバイアス波形を用いた磁気ブラシ
帯電部材のトナー／キャリアの吐き出し量のグラフであ
り、縦軸が磁気ブラシ帯電部材２から単位時間当たりに
吐き出したトナー量および帯電キャリア量、横軸が交番
電圧のピーク電圧である。

【００８６】これによれば、単位時間あたりのトナー吐
き出し量を２００ｍｇ／ｈｒ以上にしたい場合、交番電
圧を４００Ｖ以下にすることにより達成されるが、同時
に帯電キャリアの吐き出し畳も７０ｍｇ／ｈｒ以上にな
る。

【００８７】このことは、耐久時間２００時間で帯電キ
ャリアが１４ｇ減少することになるので、磁気ブラシ帯
電部材２の帯電能力に影響する可能性がある。

【００８８】また、図６のグラフはブランクパルス波形
を用いた場合のトナー／キャリアの吐き出し量のグラフ
であり、縦軸が磁気ブラシ帯電部材２から単位時間当た
りに吐き出したトナー量および帯電キャリア量、横軸が
ブランクパルス波形の動作１サイクル当たりの停止サイ
クル数を表している。

【００８９】これによれば、単位時間あたりのトナー吐
き出し量を２００ｍｇ／ｈｒ以上にしたい場合、ブラン
クパルス波形は動作１サイクルに対し停止２サイクルに
することにより達成されるが、帯電キャリアの吐き出し
量は５０ｍｇ／ｈｒ程度と、通常の矩形波よりも約３０
％近くも抵減させることが可能となった。

【００９０】このことは、通常の矩形波に対して耐久時
間２００時間で帯電キャリアの吐き出し量が約４ｇも少
ないことになり、その分だけ磁気ブラシ帯電部材２の寿
命を延ばすことが可能となる。

【００９１】このような構成としたことで、接触帯電部
材としての磁気ブラシ帯電部材２にトナーが混入して
も、トナーの吐き出しが十分に行えるので磁気ブラシ帯
電部材２のトナー汚染を防止することが可能となり、ま
た磁気ブラシ帯電部材２を構成する磁性粒子（帯電キャ
リア）の離脱減少も防止され、帯電能力の不足による画
像不良といった問題を解決することが可能となった。

【００９２】交番電圧のブランクパルス波形は、正弦波
を周期的に動作・停止させたも、三角波を周期的に動作
・停止させたもの、鋸波を周期的にオン・オフさせたも
の等にすることができる。

【００９３】本例においては、ブランクパルス波形を用
いるタイミングを単に非画像形成時としたが、非画像形
成時であればいつでもよく、たとえば前回転時、あるい
は後回転時に行えば良く、毎画像形成後ごとでもよい
し、一定間隔ごとに行っても良いことは言うまでもな
い。

【００９４】更に、ブランクパルス波形の交番電圧を５
００Ｈｚ・８００Ｖとして用いたが、装置の構成ならび
に実験条件、また所望の吐き出しトナー量／キャリア量
などに応じて最適な値は変化する。また、交番電圧のピ
ーク間電圧は０．１ｋＶ以上かつ２ｋＶ以下、交番電圧
の周波数ｆＨｚは画像形成速度Ｖｍｍ／ｓｅｃに対し
て、２×Ｖ≦ｆ≦２００×Ｖの関係を満たすことが望ま
しい。

【００９５】また、本例においては、マグネットローラ
が固定の非磁性スリーブ回転系の磁気ブラシ帯電部材に
おいて述べたが、この磁気ブラシ系であればこの構成に
限られるものではなく、例えば、同構成でマグネットロ
ーラが回転する系や、マグネットローラのみの構成でマ
グネットローラ自体が回転する系であってもローラ表面
を導電性処理をすることにより実現可能である。

【００９６】［第２の実施例］第１の実施例において
は、トナー粒子として粉砕法で生成されたトナーを用い
たが、本例においては懸濁重合法によって生成された平
均粒径６μｍの球形トナーに対して平均粒径２０ｎｍの
酸化チタンを重畳比１％外添したものを用いた。また現
像キャリアとしては飽和磁化が２０５ｅｍｕ／ｃｍ² の
平均粒径３５μｍの磁性キャリアを用いた。

【００９７】またこのトナーと現像キャリアを重量比
６：９４で混合したものを現像剤として用いた。

【００９８】重合法で生成されたトナーは球形に近い形
状であるため外添剤が均−にコートされる。このため、
感光ドラム１に対する離型性が極めてよい。例えば、上
記のような粉砕トナーと重合トナーで転写効率（紙上に
転写された単位面積当たりのトナー量／感光ドラム上の
単位面積当たりのトナー量）を比べた場合、粉砕トナー
が９０％であったのに対して、重合トナーを用いた場合
には９７％と非常に効率が高く、かぶりも非常に少なか
った。

【００９９】このような重合トナーを用いて、第１の実
施例と同様の検討を行ったところ、本例においては転写
残トナーが極微量であることに加え、高離型性であるた
め、クリーニング装置がなく現像時に転写残トナーを回
収するクリーナーシステムの構成を採った場合でもより
回収性が上がり画像不良は全く発生しなくなる。

【０１００】また、本発明のように、非画像形成時にブ
ランクパルス波形を帯電部材に印加した場合、混入トナ
ーの帯電キャリアからの離型性が大変良いために、吐き
出しも粉砕トナーの場合により良好に行われ、ブランク
パルス波形を印加している時間も短くて済む。

【０１０１】よって、本例のように重合法で生成された
トナーを用いた場合、より停止時間の短く帯電キャリア
の離脱が少ないブランクパルス波形を用いることで、本
発明の効果である帯電部材のトナー汚染防止効果と帯電
キャリアの離脱防止効果をより容易に発揮させることが
できる。

【０１０２】［その他］１）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。

【０１０３】２）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。

【０１０４】３）本発明において静電潜像の現像方式・
手段は任意である。一般に静電潜像の現像方法は、非磁
性トナーについてはブレード等で現像剤担持体上にコー
ティングし、磁性トナーは磁気力により現像剤担持体上
にコーティングして搬送して像担持体に対して非接触状
態で現像する方法（１成分非接触現像）と、接触状態で
現像する方法（１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として用いて
磁気力によって現像剤担持体上にコーティングして搬送
して像担持体に対して接触状態で現像する方法（２成分
接触現像）と、非接触状態で現像する方法（２成分非接
触現像）との４種類に大別される。

【０１０５】４）転写手段はローラ転写に限らず、ベル
ト転写やコロナ放電転写など任意である。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。

【０１０６】５）転写部の次にクリーニング装置を具備
させた画像形成装置であってもよい。また、像担持体と
して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
画像情報の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。
本発明の画像形成装置にはこのような画像表示装置も含
む。

【０１０７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、被帯電体
の帯電を磁気ブラシ帯電にて行い、該被帯電体の帯電処
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トナー画像として可視像化
して画像形成を実行する画像形成装置について、磁気ブ
ラシ帯電部材への過度のトナー混入に起因する帯電ムラ
の発生、異常画像の発生をなくすことができ、更に磁気
ブラシ部の磁性粒子の離脱による帯電ムラを防止し、長
期にわたって良好な画像形成を維持させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１および第２の実施例における画像形成装
置の概略構成模型図

【図２】画像形成装置の動作行程図

【図３】磁気ブラシ部分の構成模型図

【図４】交番電圧（ブランクパルス波形）を表す図

【図５】通常の矩形波の場合のトナー／キャリアの吐
き出し量と交番電圧の相関図

【図６】ブランクパルス波形の場合のトナー／キャリ
ア吐き出し量と動作１サイクルに対する停止サイクル数
の相関図

【符号の説明】

１被帯電体としての像担持体（感光ドラム）２接触帯電装置としての磁気ブラシ帯電部材３現像装置４転写装置５定着装置６レーザービームスキャナ７転写材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被帯電体を接触帯電部材によって帯電し、
該被帯電体の帯電処理面に静電潜像を形成し、その静電
潜像を現像手段によりトナー画像として現像して画像形
成を実行する画像形成装置において、該接触帯電部材が導電性磁性粒子よりなる磁気ブラシ帯
電部材であり、非画像形成時に該帯電部材に印加する電圧が直流電圧と
交番電圧を重畳したものであり、該交番電圧は周期的に
動作、停止を繰り返すことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】被帯電体が表面に抵抗１０⁹ 〜１０¹⁴Ω・
ｃｍの材質からなる層を有する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】被帯電体が、感光層、及び表面層を有し、
該表面層が樹脂及び導電性微粒子を有することを特徴と
する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】導電性微粒子がＳｎＯ₂ であることを特徴
とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】被帯電体が非晶質のシリコンを有する表面
層からなる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６】現像手段が、被帯電体に対して現像剤を接
触させて潜像の現像を行う接触現像方式であることを特
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。
【請求項７】現像手投に収容される現像剤は、トナー粒
子と磁性粒子からなる現像剤であることを特徴とする請
求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】現像手投のトナーは重合法で生成されたト
ナー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。
【請求項９】接触帯電部材が被帯電体上の残留トナー等
を清掃回収するクリーニング手段を兼ねることを特徴と
する請求項１ないし８のいずれかに記載の画像形成装
置。
【請求項１０】前記交番電圧が方形波を周期的に動作、
停止させたものであることを特徴とする請求項１ないし
９のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１１】前記交番電圧が正弦波を周期的に動作、
停止させたものであることを特徴とする請求項１ないし
９のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１２】前記交番電圧が三角波を周期的に動作、
停止させたものであることを特徴とする請求項１ないし
９のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１３】前記交番電圧が鋸波を周期的にオン、オ
フさせたものであることを特徴とする請求項１ないし９
のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１４】前記交番電圧の振幅が０．１ｋＶ以上、
２ｋＶ以下であることを特徴とする請求項１ないし９の
いずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１５】前記交番電圧の動作、停止の周期の周波
数ｆＨｚが画像形成速度Ｖｍｍ／ｓｅｃに対し、２×Ｖ≦ｆ≦２００×Ｖであることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか
に記載の画像形成装置。