JP2001343796A

JP2001343796A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2001343796A
Application number: JP2000164700A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Kadota; 修一門田; Koichi Hashimoto; 浩一橋本; Yoshiyuki Komiya; 義行小宮; Fumimitsu Gomi; 史光五味; Kenichi Shibuya; 健一渋谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-06-01
Filing date: 2000-06-01
Publication date: 2001-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】プロセスカートリッジ着脱方式、接触帯電方
式、転写式、クリーナーレスプロセスの画像形成装置に
おいて、非作像時での接触帯電部材２Ａ中のトナーの吐
き出しを促進することで、画像比率や通紙枚数に対応し
て長期にわたり安定して良好な画像形成が行えるように
する。【解決手段】プロセスカートリッジ１３に関する情報を
記憶し且つ記憶された情報が画像形成装置本体より読み
出し／書き込み可能な記憶手段１００を有し、該記憶手
段１００に記憶される情報が、少なくとも画像信号によ
って印字が行なわれた量に対応する印字量情報であり、
画像形成装置の使用量を検知する使用量検知手段と、該
使用量検知手段の結果に応じて、画像形成時に対する非
画像形成時の補助手段１２へのバイアス印加条件を可変
制御する制御手段１０１を有すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プロセスカートリ
ッジ着脱方式、接触帯電方式、転写式、クリーナーレス
プロセス（クリーナーレスシステム、トナーリサイクル
プロセス）の画像形成装置に関する。

【０００２】より詳しくは、少なくとも電子写真感光体
や静電記録誘電体等の被帯電体（像担持体）と、帯電部
材を被帯電体に当接させ、バイアス電圧を帯電部材に印
加することで被帯電体の帯電を行う接触帯電手段とを包
含していて画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカー
トリッジを有し、被帯電体の帯電処理面に静電潜像を形
成する情報書き込み手段と、静電潜像をトナー像として
現像する現像手段と、被帯電体に当接してバイアスを印
加することによって前画像の履歴を消す補助手段と、被
帯電体上のトナー像を転写材に転写する転写手段を有
し、転写手段により転写材に移動せずに被帯電体表面に
残留したトナーは前記帯電手段の被帯電体に当接する帯
電部材に一旦回収させ、その回収トナーを帯電部材から
吐き出させて現像手段にて再回収させる方式の、複写機
・プリンター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、従来から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、接触帯電部材として、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
ラシ帯電部材（帯電磁気ブラシ、以下磁気ブラシ帯電器
と記す）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
させたもの（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電荷注入帯電（直接帯
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
イオンの発生を伴わない。

【００１３】しかし、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】電荷注入帯電方式は、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】（ｂ）クリーナーレスプロセスまた近年、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。

【００１８】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。

【００１９】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。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。

【００２０】また感光体の帯電装置が接触帯電装置の場
合には感光体に接触している接触帯電部材に転写残トナ
ーを一旦回収させ、それを再び感光体上に吐き出させ現
像装置で回収させる。（ｃ）画像履歴消し部材ここで、トナー像転写後の感光体の面に残留する転写残
トナーは、前画像をそのまま残した形で存在するため、
そのまま帯電装置による感光体帯電領域を通過した場
合、前画像部分のみ帯電電位が低下したり、次の画像形
成のための露光を遮断してしまい、そのままの形で次の
現像行程に影響を及ぼしてし、次の画像上で前画像部分
が薄くなったり濃く現れたりといった現象（以降ゴース
ト現象と称する）がおこる。

【００２１】そこで、感光体の回転に伴い帯電領域に到
達した転写残トナーを接触帯電部材にとりこみ、前画像
の履歴を消してしまうことが必要となる。このとき、直
流電圧を接触帯電部材に印加するのみでは接触帯電部材
へのトナーの取り込みは十分に行われないが、交番電圧
を接触帯電部材に印加すると感光体−接触帯電部材間の
電界による振動効果によって、比較的接触帯電部材への
トナーの取り込みが行われる。

【００２２】しかしながら、帯電領域に到達した転写残
トナーの帯電量によって接触帯電部材への取り込みが非
常に困難な場合が生じる。つまり転写残トナーが帯電し
ているため、接触帯電部材と感光体問の電位差や、トナ
ーと感光体間の付着力により取り込み性が悪くなる場合
がある。

【００２３】すなわち接触帯電部材に対するの印加電圧
に対し、例えば磁気ブラシ帯電器の場合、磁気ブラシと
感光体の接触部にも数ｍｍの幅があり接触部通過初期に
は電荷注入が不十分であるため、そこに磁気ブラシ帯電
器と感光体問の電位差が生じている。

【００２４】仮に磁気ブラシ帯電器のＶｄｃを−６００
Ｖと設定した場合、接触部通過初期の感光体表面電位は
いわゆる転写通過後電位であり、各種設定条件によって
異なるが前画像の露光部が−２５０Ｖ程度であるとす
る。その場合露光部は３５０Ｖの電位差が生じており、
一般に転写残トナーの保持電荷は正負ともに存在する
が、正帯電トナーはマイナス側の磁気ブラシ方向へ取り
込まれ易く、負帯電トナーは取り込まれにくくなる。

【００２５】また、転写残トナーの帯電量が極端に大き
い場合や小粒径の場合、感光体との付着力が強く、感光
体上に残ってしまう。

【００２６】よって本来負帯電性のトナーではあるが転
写残トナーは正帯電されていることが望ましい。但し正
帯電されていなくても、帯電量の絶対値が十分小さけれ
ば、磁気ブラシによって機械的にかきとられる効果は期
待できる。

【００２７】実際、転写残トナーは転写部通過時の剥離
放電等により、帯電極性が反転してしまうことも多い
が、転写効率が同じであっても転写電流によって転写残
トナーの帯電量分布は大きく異なり、各種設定条件次第
で負帯電トナーの比率が多い場合がある。

【００２８】また長期にわたり使用すると現像剤自体、
外添剤の遊離や埋め込まれにより転写効率が低下してく
ることがあるため、負帯電のまま感光体上に残るトナー
比率も増えてくる。

【００２９】そこで転写電流を強める等、転写残トナー
を反対極性に帯電せしめる手段を持つことが好ましい。

【００３０】そのような手段として、転写領域と帯電領
域との間に、毛足長さが６ｍｍ、導電性繊維のレイヨン
のブラシ（以下、帯電補助ブラシと記す）を感光体に当
接し、この帯電補助ブラシに帯電極性とは逆のプラス５
００Ｖの直流電圧を印加した。この帯電補助ブラシは、
プラスのバイアスを印加していることにより、負極性の
転写残トナーは一時的にこの帯電補助ブラシ内に捕獲さ
れ、除電された後再び感光体上へ送りだされる。

【００３１】この際、ブラシ表面にトナーが蓄積してく
ると、保持量の限界に達し、除電されたトナーから次々
と感光体上へと戻される。したがって接触帯電部材と感
光体との接触部に侵入するトナーは帯電極性と逆極性の
もの、もしくは除電されて帯電量の低いものに限られ、
接触帯電部材にほぼ回収されることになる。この時点で
前画像の履歴は失われ、ゴーストが発生する直接的要因
が除去される。

【００３２】（ｄ）帯電補助ブラシのバイアス可変制御しかしながら、前記帯電補助ブラシに印加するプラス側
の電圧設定が高すぎると感光体表面上に過度に正電荷が
注入され、次行程の帯電において不都合が生じていた。
すなわち、感光体表面に帯電前から正電荷が存在した場
合、本来の負の帯電電流がその正電荷を打ち消すために
消費されるため電流不足で帯電しきれなくなったり、帯
電後も正電荷そのものが消滅せず感光体表面に残存して
帯電電位に影響を及ぼしたりするために、現像領域にお
いてかぶりが発生していた。特に長期にわたる画像形成
により接触帯電部材そのものが劣化し帯電性能が低下し
た場合にその傾向は顕著となる。従って、帯電補助ブラ
シに印加する電圧は、ゴーストが発生せずに帯電性を維
持した設定が要求された。

【００３３】ところが長期画像形成動作を行うと、帯電
不良によるかぶりや、帯電補助ブラシ汚染や接触帯電部
材による転写残トナーのかきとり不良によるゴーストが
次第に発生しやすくなる。前述のごとくに帯電補助ブラ
シの印加バイアスが高い場合はかぶりの発生が早まり、
印加バイアスが低い設定の場合はゴーストの発生が早ま
る。

【００３４】そこで、画像比率および処理枚数から適切
な帯電補助ブラシの高圧設定を行い、帯電不良によるか
ぶりや、帯電補助ブラシ汚染、接触帯電部材による転写
残トナーのかきとり不良によるゴーストが共に発生しな
い安定した画像を形成し、帯電装置寿命を延ばしてい
た。

【００３５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、非常に
高い画像比率での連続画像形成や転写比率が非常に低い
場合において、安定した画像形成を維持することが難し
くなってくる。これは、接触帯電部材に回収されるトナ
ーが極端に多くなることで、接触帯電部材中でのトナー
濃度が高くなり、その帯電性が低下し従来の帯電補助ブ
ラシのバイアス設定ではかぶりが顕著に発生してしま
う。ここで、かぶり対策のために帯電補助バイアスを低
く設定したところ、かぶりの発生は抑えられたものの、
しばらく画像形成を行った後にゴーストが発生するよう
になった。これは、すなわち安定した画像形成を行う帯
電補助ブラシのバイアス設定において、その許容範囲が
非常に狭いことを表している。

【００３６】そこで本発明は、非作像時（非画像形成
時）での接触帯電部材中のトナーの吐き出しを促進する
ことで、画像比率や通紙枚数に対応して長期にわたり安
定して良好な画像形成が行える事を目的としてなされた
ものである。

【００３７】

【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。

【００３８】（１）少なくとも被帯電体と、帯電部材を
被帯電体に当接させ、バイアス電圧を帯電部材に印加す
ることで被帯電体の帯電を行う接触帯電手段とを包含し
ていて画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリ
ッジを有し、被帯電体の帯電処理面に静電潜像を形成す
る情報書き込み手段と、静電潜像をトナー像として現像
する現像手段と、被帯電体に当接してバイアスを印加す
ることによって前画像の履歴を消す補助手段と、被帯電
体上のトナー像を転写材に転写する転写手段を有し、現
像手段がトナー像を転写材に転写した後に被帯電体に残
留した残トナー粒子を回収するクリーニング手段も兼ね
る画像形成装置において、プロセスカートリッジに、プ
ロセスカートリッジに関する情報を記憶し且つ記憶され
た情報が画像形成装置本体より読み出し／書き込み可能
な記憶手段を有し、該記憶手段に記憶される情報が、少
なくとも画像信号によって印字が行なわれた量に対応す
る印字量情報であり、プロセスカートリッジの使用量を
検知する使用量検知手段と、該使用量検知手段の結果に
応じて、画像形成時に対する非画像形成時の前記補助手
段へのバイアス印加条件を可変制御する制御手段を有す
ることを特徴とする画像形成装置。

【００３９】（２）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（１）に記載の画像形
成装置。

【００４０】（３）前記補助手段が、前記転写手段と前
記接触帯電部材の間の被帯電体面部分に当接するよう配
設されることを特徴とする（１）または（２）に記載の
画像形成装置。

【００４１】（４）前記補助手段へのバイアス印加条件
およびその変更を入力する手段を有することを特徴とす
る（１）から（３）の何れか一項に記載の画像形成装
置。

【００４２】（５）非画像形成時において画像比率を累
積計算して印字量情報を求め、その値が所定の閾値を上
回った時に画像形成時に対する非画像形成時の前記補助
手段へのバイアス印加条件を変更させることを特徴とす
る（１）から（４）の何れか一項に記載の画像形成装
置。

【００４３】（６）前記画像形成装置の使用量を検知す
る使用量検知手段が印字枚数及び印字枚数の印字履歴に
関する情報であることを特徴とする（１）から（５）の
何れか一項に記載の画像形成装置。

【００４４】（７）前記被帯電体が電子写真感光体であ
ることを特徴とする（１）から（６）の何れか一項に記
載の画像形成装置。

【００４５】（８）前記被帯電体が電荷注入帯電性であ
ることを特徴とする（１）から（７）の何れか一項に記
載の画像形成装置。

【００４６】（９）前記被帯電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）から（８）の
何れか一項に記載の画像形成装置。

【００４７】（１０）被帯電体の帯電処理面に静電潜像
を形成する情報書き込み手段が露光手段であることを特
徴とする（１）から（９）の何れか一項に記載の画像形
成装置。

【００４８】〈作用〉即ち本発明は、プロセスカート
リッジ着脱方式、接触帯電方式、転写式、クリーナーレ
スプロセスの画像形成装置について、プロセスカートリ
ッジに具備させた記憶手段(揮発性メモリ、不揮発性メ
モリ)に記憶させた情報(印字量情報(積算画像比率)、耐
久(処理)枚数)に応じて,画像形成時に対する非画像形成
時の補助手段への印加バイアスを変化させることによ
り、接触帯電部材内に蓄積する転写残トナーの被帯電体
への復帰を促進して画像形成時の帯電性を維持し、帯電
部材の劣化をより遅らせる。

【００４９】また、その印加バイアス変化のタイミング
を、画像比率及び通紙枚数を検知する手段を用いて決定
することで、効率良く高圧設定値変更が行える。

【００５０】

【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な概略構成（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利用、電荷注
入帯電方式、クリーナーレスプロセス、プロセスカート
リッジ着脱方式のレーザービームプリンターである。

【００５１】１は像担持体（像担持体）としての回転ド
ラム型の電子写真感光体（以下、感光体ドラムと記す）
である。本実施例の感光体ドラム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。

【００５２】２は感光体ドラム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、回転する感光体ドラム
１の面はこの磁気ブラシ帯電装置２によりほぼ−５００
Vに電荷注入帯電方式で一様に帯電処理される。

【００５３】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
体ドラム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体ドラム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。

【００５４】４は現像装置である。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
光体ドラム１面の静電潜像をトナー像として反転現像さ
せている。

【００５５】５は感光体ドラム１の下側に配設した転写
装置であり、本実施例の該転写装置は転写ベルトタイプ
である。５ａは無端状の転写ベルト（例えば、膜厚７５
μｍ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、感光体ドラム
１の回転方向に順方向に感光体ドラム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体ドラム１の下面部分に加圧
して転写部位としての転写ニップ部Ｔを形成させてい
る。

【００５６】６は給紙カセットであり、紙などの転写材
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体ドラム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。

【００５７】転写ニップ部Ｔに給送された転写材Ｐは回
転感光体ドラム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、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を通る転写材Ｐの表面側に回転感光
体ドラム１面側のトナー像が順次に静電転写されてい
く。

【００５８】転写ニップ部Ｔを通ってトナー像の転写を
受けた転写材Ｐは回転感光体ドラム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。

【００５９】本実施例のプリンターはクリーナーレスプ
ロセスであり、転写ニップ部Ｔで転写材Ｐに転写されず
に回転感光体ドラム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、引き続く感光体ドラム１の回転で
磁気ブラシ帯電装置２の接触帯電部材としての磁気ブラ
シ帯電器２Aの磁気ブラシ部２ｃと感光体ドラム１との
接触部である帯電ニップ部Nに至り、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体ドラ
ム１面に吐き出されて最終的に現像装置４に回収され、
感光体ドラム１は繰り返して作像に供される。

【００６０】１２は画像履歴消し部材（前画像の履歴を
消す補助手段）として、転写ニップ部Tと帯電ニップ部N
との間において感光体ドラム１面に当接させて配設した
導電性の帯電補助ブラシ（導電性ブラシ、前帯電装置）
である。この帯電補助ブラシ１２には電源E６からＡＣ
バイアス、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
される。磁気ブラシ帯電装置２による帯電直前の感光体
ドラム１の表面電位をならすと同時に、転写残トナーを
除電、もしくは感光体ドラムの帯電と逆極性に帯電し
て、磁気ブラシ帯電器２Aの磁気ブラシ部２ｃでの転写残
トナーの回収を容易にする。

【００６１】１３はプロセスカートリッジである。プロ
セスカートリッジとは電子写真プロセスの作像プロセス
手段（機器）である帯電手段、現像手段又はクリーニン
グ手段と、像担持体としての電子写真感光体とを一体的
にカートリッジ化し、このカートリッジを電子写真画像
形成装置本体に対して着脱可能とするものであるか、又
は帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも
一つと電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化して
装置本体に着脱可能とするものであるか、更には、少な
くとも現像手段と電子写真感光体とを一体的にカートリ
ッジ化して装置本体に着脱可能とするものをいう。プロ
セスカートリッジ着脱方式によれば画像形成装置のメン
テナンスをサービスマンによらずユーザー自身で行うこ
とができるので、格段に操作性を向上させることができ
る。

【００６２】本実施例のプリンターにおけるプロセスカ
ートリッジ１３は、感光体ドラム１と、帯電装置２と、
現像装置４と、帯電補助ブラシ１２の４つのプロセス機
器を一体的にカートリッジ化してプリンター本体に着脱
可能としたものである。プリンターはプロセスカートリ
ッジ１３がプリンター本体に対して所定に装着されるこ
とでプリンター本体に機械的・電気的に所定に結合して
画像形成動作が可能状態になる。

【００６３】１００はプロセスカートリッジに内蔵させ
た記憶手段としての揮発性メモリである。このメモリ１
００はプロセスカートリッジ１３に関する情報を記憶し
且つ記憶された情報がプリンター本体側の制御手段（Ｃ
ＰＵ）１０１より読み出し／書き込み可能である。

【００６４】上記のメモリ１００には制御手段１０１よ
り少なくとも画像信号によって印字が行なわれた量に対
応する印字量情報(積算画像比率)が入力され、それが記
憶される。

【００６５】また、制御手段１０１はそれに内蔵の、プ
ロセスカートリッジの使用量(耐久(処理)枚数)を検知す
る使用量検知手段部の検知結果もメモリ１００に入力す
るとともにその検知結果に応じて、補助帯電バイアス印
加電源Ｅ６をコントロールして、画像形成時に対する非
画像形成時の帯電補助ブラシ１２へのバイアス印加条件
を可変制御する。

【００６６】１０２は帯電補助ブラシ１２へのバイアス
印加条件およびその変更を入力するマニュアルな手段
(設定変更手段)である。

【００６７】（２）プリンターの動作シーケンス（図
２）図２は上記プリンターの動作シーケンス図である。

【００６８】ａ．前多回転工程：プリンターの始動動作
期間（起動動作期間、ウォーミング期間）である。メイ
ン電源スイッチ−オンにより、装置のメインモータを駆
動させて感光体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。

【００６９】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
て感光体ドラムの回転駆動が停止され、プリンターはプ
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。

【００７０】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
感光体ドラムに対する作像プロセスが実行され、回転感
光体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。

【００７１】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。

【００７２】ｄ．紙間工程連続印字モードにおいて、一の転写材の後端部が転写ニ
ップ部を通過した後、次の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転写材
の非通紙状態期間である。

【００７３】本実施例においては、この期間に転写ニッ
プ部を通過する回転感光体の領域（非作像領域）がその
前に帯電ニップ部を通過する間は、帯電バイアスのＡＣ
成分の印加を停止させ、磁気ブラシ帯電器２Ａで一時的
に回収した転写残トナーを回転感光体ドラム１に吐き出
させる帯電器清掃モードを実行させている。

【００７４】ｅ．後回転工程最後の転写材の印字工程が終了した後もしばらくの間メ
インモーターの駆動を継続させて感光体ドラムを回転駆
動させ、所定の後動作を実行させる期間である。

【００７５】本実施例においては、この期間においても
上記の紙間工程と同様に帯電バイアスのＡＣ成分の印加
を停止させることで、磁気ブラシ帯電器２Ａで一時的に
回収した転写残トナーを回転感光体ドラム１に吐き出さ
せる帯電器清掃モードを実行させている。

【００７６】ｆ．スタンバイ所定の後回転工程が終了すると、メインモーターの駆動
が停止され感光体ドラムの回転駆動が停止され、プリン
ター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。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】ｃの印字工程時が画像形成時（作像時）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。

【００８０】（３）感光体ドラム１（図３）本実施例の感光体ドラム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。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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約３μ
ｍ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。

【００８６】（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、磁気ブラシ帯電部材（磁気ブラシ帯電器）２Ａと、
該磁気ブラシ帯電器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と、該容
器２Bに支持させて、磁気ブラシ帯電器２Ａに当接させ
た金属板金としての非磁性ステンレス製の磁気ブラシ層
厚規制ブレード（ドクターブレード）２ｅと、磁気ブラ
シ帯電器２Ａに対する帯電バイアス印加電源Ｅ２等から
なる。

【００８７】磁気ブラシ帯電器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、磁性粒子
担持体としての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）２
ｂ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。

【００８８】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は感光体ドラム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。

【００８９】金属板金としての非磁性ステンレス製の磁
気ブラシ層厚規制ブレード２ｃは、帯電ニップ部Nより
も感光体ドラム回転方向下流側において容器２Bに取り
付けてあり、磁気ブラシ帯電器２Ａのスリーブ２ｂ表面
とのギャップが９００μｍになるように配置されてい
る。またこのブレード２ｅは磁気ブラシ帯電器２Ａの磁
性粒子担持体としてのスリーブ２ｂと導通手段（不図
示）で電気的に導通させてある。したがって、接触帯電
部材である磁気ブラシ帯電器２Ａと金属板金であるブレ
ード２ｃは同電位の関係となる。

【００９０】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と感光体ドラム１
との対向隙間部の間隔より大きいから、磁気ブラシ部２
ｃはスリーブ２ｂと感光体ドラム１との対向部において
感光体ドラム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Ｎである。従
って、回転感光体ドラム１は帯電ニップ部Ｎにおいて磁
気ブラシ帯電器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において感光体ドラム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。

【００９１】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。

【００９２】而して、感光体ドラム１が回転駆動され、
磁気ブラシ帯電器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、
回転感光体ドラム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。

【００９３】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と感光体ドラム１の
最近接位置ｃから感光体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。

【００９４】この主極Ｎ１は、スリーブ２ｂと感光体ド
ラム１の最近接位置ｃとの角度θを感光体ドラム回転方
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の感光体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。

【００９５】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、磁性粒子が感光体ドラム１に付着しやすくなるのは
明らかである。

【００９６】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の磁性粒子が感光体ドラム１と接
触している領域を示す。

【００９７】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。

【００９８】帯電ニップ部Ｎにおける、磁気ブラシ帯電
器２Ａの磁気ブラシ部２ｃによる感光体ドラム１面の摺
擦と、磁気ブラシ帯電器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から電荷が感光体ドラム１上に与えられ、感光体ド
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体ドラム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
入帯電により感光体ドラム１の帯電処理がなされる。即
ち、感光体ドラム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。

【００９９】磁気ブラシ帯電器２Ａによる感光体ドラム
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Ｃ
ｐ、印加電圧をＶ０、帯電時間（感光体ドラムのある
点が帯電ニップ部Ｎを通過する時間）をｔ０とする
と、感光体ドラムの表面電位Ｖｄは式（１）で表され
る。

【０１００】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
れる感光体ドラム１の表面電位と同値、本実施例では−
５００Vとした。

【０１０１】画像形成時（作像時）におけるＡＣ成分
は、そのピーク間電圧Ｖｐｐは、１００V以上２０００
Ｖ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
粒子の滞留や感光体ドラムへの付着が悪化する。

【０１０２】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、磁性粒子の感光体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。

【０１０３】本実施例ではピーク間電圧Vｐｐは７００
Ｖとした。

【０１０４】ＡＣ成分の波形は矩形波、三角波、ｓｉｎ
波などがよい。

【０１０５】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。

【０１０６】磁気ブラシ部２ｃの磁性粒子２ｄは感光体
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、感光体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
及び感光体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。

【０１０７】従って、磁気ブラシ帯電器２Ａの抵抗値は
１×１０⁴Ω〜１×１０⁹Ωであることが好ましく、特に
は１×１０⁴Ω〜１×１０⁷Ωであることが好ましい。磁
気ブラシ帯電器２Ａの抵抗値が１×１０⁴Ω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、１×１０
⁹Ω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１×１０⁴Ω・ｃｍ〜１×
１０⁹Ω・ｃｍであることが好ましく、特には１×１０⁴
Ω・ｃｍ〜１×１０⁷Ω・ｃｍであることが好ましい。

【０１０８】本実施例で用いた磁気ブラシ帯電器２Ａの
抵抗値は、１×１０⁶Ω・ｃｍであり、帯電バイアスの
ＤＣ成分として−５００Ｖを印加することで、感光体ド
ラム１の表面電位も−７００Ｖとなった。

【０１０９】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。

【０１１０】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＝２ｃ
ｍ²、厚みｄ＝１ｍｍ、上部電極１８の荷重１０ｋｇ、
印加電圧１００Ｖである。

【０１１１】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の観点から好まし
い。

【０１１２】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。

【０１１３】（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。

【０１１４】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）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）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）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）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。

【０１１５】図７は本実施例で用いた現像装置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、現像器）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体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。

【０１１６】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。

【０１１７】現像スリーブ４ｂは少なくとも現像時にお
いては、感光体ドラム１に対し最近接距離（隙間）が約
５００μｍ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
体ドラム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′と感光体ドラム１の接触ニ
ップ部ｍが現像領域（現像部）である。

【０１１８】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へ搬送されて感光体ドラム
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。

【０１１９】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、感光
体ドラム１の帯電電位（−５００V）と現像バイアスの
ＤＣ成分値の差が２００ｖ以下であるとカブリが生じ、
３５０ｖ以上であると現像キャリアｃの感光体ドラム１
への付着が生じたので、現像バイアスのＤＣ成分は−４
００ｖとした。

【０１２０】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。

【０１２１】（６）クリーナーレスプロセス本実施例のプリンタはクリーナーレスプロセスであるか
ら、転写材Ｐに対するトナー像転写後の感光体ドラム１
に残留したトナー（転写残トナー）は感光体ドラム１の
帯電ニップ部Ｎに持ち運ばれて磁気ブラシ接触帯電装置
２の磁気ブラシ帯電器２Ａの磁気ブラシ部２ｃに混入し
て一時的に回収される。

【０１２２】感光体ドラム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。この極性が混在した転写残トナー
が帯電ニップ部Ｎに至って磁気ブラシ帯電器２Ａの磁気
ブラシ部２ｃ内に混入して一時的に回収される。

【０１２３】この転写残トナーの磁気ブラシ部２ｃへの
取り込みは、磁気ブラシ帯電器２ＡにＡＣ成分を印加す
ることで、磁気ブラシ帯電器２Ａ−感光体ドラム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。

【０１２４】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すべて負に帯電されて感光体ド
ラム１上に吐き出される。磁気ブラシ部２ｃから感光体
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。

【０１２５】そして上記のように極性が揃えられて感光
体ドラム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。

【０１２６】この転写残トナーの現像同時回収は、感光
体ドラム回転方向の画像領域が、感光体ドラム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。

【０１２７】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。

【０１２８】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、また磁気ブラシ帯電
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を用いることでも磁気ブラシ帯電器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。

【０１２９】通常、トナーは電気抵抗が比較的高いか
ら、磁気ブラシ帯電器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、非作像時に多量のトナーを
吐き出すことで、良好な帯電を維持することができる
（帯電器清掃モード）。

【０１３０】ここでこの帯電器清掃モード時のトナー吐
き出しについて簡単に説明する。磁気ブラシ帯電器２Ａ
の磁気ブラシ部２ｃにトナーが混入した場合、磁気ブラ
シ部２ｃの電気抵抗は次第に大きくなっていくため、帯
電ニップ通過中に充分な電荷の移動が行われず、帯電ニ
ップ通過後の感光体表面電位は印加電圧より小さくなっ
てしまう。以下、感光体表面電位と印加電圧との電位差
をΔＶとする。磁気ブラシ帯電器２Ａに取り込まれたト
ナーが磁気ブラシ部２ｃを構成している磁性粒子との接
触により感光体電位と同極の電荷を付与されている場
合、電位差ΔＶによって発生する電界により混入トナー
は磁気ブラシ中から感光体表面に吐き出される。特開平
９−９６９４９号公報などに開示されるように、この現
象を利用した、非作像時（非画像形成時）に帯電バイア
スのＡＣ成分の印加を停止させることで電位差ΔＶを大
きくし、積極的にトナーを吐き出させて磁気ブラシ部２
ｃの電気抵抗上昇を抑える方法が知られている。

【０１３１】上述の非作像時のトナー吐き出しは、紙間
や作像動作終了後の後回転などで行うことで長期の使用
において磁気ブラシ部２ｃ中の混入トナー量を一定以下
に保つことが可能となる。

【０１３２】非作像時に磁気ブラシ部２ｃから感光体ド
ラム１に吐き出されたトナーは転写ニップ部Ｔにおいて
転写ベルト５ａ面に転写されて感光体ドラム１面から除
去され、転写ベルト５ａ面に転写された吐き出しトナー
はベルトクリーナー５ｅにより転写ベルト５ａ面から除
去される。

【０１３３】（７）帯電補助ブラシ１２前述したように、画像履歴消し部材としての帯電補助ブ
ラシ（導電性ブラシ）１２は、転写ニップ部Tと帯電ニ
ップ部Nとの間において感光体ドラム１面に当接させて
配設され、電源E６からＡＣバイアス、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体ドラム１の表面電位をならす
と同時に、転写残トナーを除電、もしくは感光体ドラム
の帯電と逆極性に帯電して、磁気ブラシ帯電器２Aの磁気
ブラシ部２ｃでの転写残トナーの回収を容易にする。

【０１３４】ここで、磁気ブラシ部２ｃに混入したトナ
ー量は非作像時（非画像形成時）に帯電バイアスのＡＣ
成分（交流成分）の振幅Ｖｐｐを減少させたり、ＡＣ成
分の印加を停止させることで電位差ΔＶを大きくし、積
極的にトナーを吐き出させて一定に保つことができた
が、画像比率（画像中の印字面積の割合）の比較的高い
ものを連続で作像すると、紙間で感光体表面に吐き出さ
れるトナー量よりも画像１枚当たりに混入する転写残ト
ナー量の方が多くなり、短期的に磁気ブラシ部２ｃ中の
トナー量が一定値を越えてしまう場合が発生する。

【０１３５】また、更なる高寿命化を目標とする場合は
結局磁性粒子２ｄの劣化に伴い許容混入トナー量が低下
してくるため帯電不良となる。

【０１３６】そして画像履歴消し部材としての帯電補助
ブラシ１２は帯電不良をもたらす一因となっている。

【０１３７】ここで印加バイアス５００Ｖの設定におい
て、一時的に３００Ｖに落とせば延命できるわけだが、
その理由は以下のように考えられる。

【０１３８】磁気ブラシ帯電器２Aの磁気ブラシ部２ｃ
に取り込まれた転写残トナーが磁気ブラシを構成してい
る磁性粒子２ｄとの接触により感光体電位と同極の電荷
を付与されている場合、電位差ΔＶによって発生する電
界により混入トナーは磁気ブラシ部２ｃ中から感光体表
面に吐き出される。

【０１３９】従って電位差ΔＶが大きいほどトナー吐き
出し量は多くなるため、磁気ブラシ帯電器２Aの磁気ブ
ラシ部２ｃ内のトナー比率は低いままで推移し、より帯
電器としての性能を維持することになる。

【０１４０】帯電補助ブラシ１２に対する印加バイアス
（帯電補助バイアス）が帯電極性とは逆極性で大きけれ
ば大きいほど帯電電位は低下するため電位差ΔＶは大き
くなる。そこで、もともと帯電補助ブラシ１２に対する
印加バイアスが高い場合はそのこと自体でかぶりを発生
しやすくしているが、通紙途中で３００Ｖとなり、同一
条件にした場合には５００Ｖで通紙を続けていた場合の
ほうが混入トナー量は低めに推移しているため帯電能は
よく、ゴースト及びかぶりのレベルも良好となる。

【０１４１】また、非作像時（非画像形成時）に帯電補
助ブラシ１２に対する印加バイアスを７００Ｖにした場
合、電位差ΔＶは５００Ｖよりも更に大きくなり、トナ
ーの吐き出しを効果的に行うこともできる。

【０１４２】そこで本実施例では、画像比率の異なる画
像を連続で作像したときの帯電かぶを以下の条件で測定
した。・画像は、A4サイズ画像比率が２０％、４０％、６０％
および８０％となる横帯（主走査方向）を用いて連続作
像し、１００枚ごとに画像サンプル1枚を採取した。・作像時および非作像時のバイアス設定は従来通り表１
の設定である。

【０１４３】

【表１】

【０１４４】・サンプルについては、A4サイズ白紙画像
（画像比率０％）で注入帯電器のバイアス設定はＡＣバ
イアスを重畳せず、DCバイアスのみで作像を行い、その
ときの補助帯電バイアスも５００Ｖから９００Ｖに変更
している。これは、その時点での注入帯電器の帯電性を
示すために、最もかぶりの条件の悪いバイアス設定を用
いている。

【０１４５】・５００枚通紙後に帯電器のトナー吐き出
しの自動調整を行い、積算画像比率をリセットする。

【０１４６】・かぶり４０を越えた時点で、その画像比
率での作像を終了する。

【０１４７】上記の実験項目より得た結果を図８に示
す。これはサンプル上のかぶりを測定することで、それ
ぞれの帯電器汚染の進行状況を表したものである。画像
比率によってかぶりの発生状況が異なるが、５００枚お
きの吐き出し自動調整によりかなり改善されていること
がわかる。ここで、サンプルでのかぶり４０の時に実画
像上で帯電かぶり不良がすると考えた場合、図8から各
画像比率においてかぶりが４０を上回る作像枚数を算出
すると、

【０１４８】

【表２】

【０１４９】となり、画像比率×枚数（積算画像比率）
＞３６０００％となった時に帯電かぶり不良が発生する
ことになる。尚、３６０００％を超えているため２０％
および４０％においては２Ｋまでの作像となっている。

【０１５０】以上から、サンプル上のかぶり１０を越え
た時点、すなわち積算画像比率２００００％（図8か
ら）において、非作像時の補助バイアスを５００Ｖから
７００Ｖに変更することで積極的にトナーを吐き出す。

【０１５１】〈第２の実施例〉第１の実施例において、
非作像時の補助バイアスを始めから７００Ｖに設定し、
同様にかぶりの測定を行った（図９）。図８と比較して
吐き出し性が高いことがわかるが、高画像比率において
はまだ帯電かぶりが発生する。そこで、サンプル上のか
ぶり１０を越えた時点、すなわち積算画像比率４０００
０％（図９から）において、非作像時の補助ばバイアス
を７００Ｖから９００Ｖに変更することで積極的にトナ
ーを吐き出す。

【０１５２】また、画像比率２０％および４０％におい
ては、転写残トナーに対する吐き出しトナー量が十分で
あるために、サンプル上のかぶりはほとんど存在しな
い。そのため、非作像時の補助バイアスが７００Ｖでか
つ画像比率が５００００％を下回った場合、非作像時の
補助バイアスを５００Ｖに変更する。

【０１５３】〈第３の実施例〉前実施例に続き、非作像
時の補助バイアスを始めから９００Ｖに設定し、同様に
かぶりの測定を行った（図１０）。図８および図９と比
較して、更に吐き出し性が高く、高画像比率においても
帯電かぶりを発生することはほとんどない。

【０１５４】また、ほとんどの画像比率において、転写
残トナーに対する吐き出しトナー量が十分であるため
に、サンプル上のかぶりはほとんど存在しない。

【０１５５】そのため、非作像時の補助バイアスが９０
０Ｖでかつ画像比率が１００００％を下回った場合、非
作像時の補助バイアスを７００Ｖに変更する。

【０１５６】以上により、画像比率と通紙枚数に対する
適正な補助バイアスを設定することで、帯電かぶり防止
はもちろん高圧出力の低減も可能となる。

【０１５７】〈第４の実施例〉前実施例までの非作像時
補助バイアス変更は、積算画像比率によるため、変更す
る時点で既に帯電器中に多量のトナーが混在しているこ
とになる。そのため、その間の画像は正常な状態に比
べ、画質が低下していることになる。

【０１５８】そこで、予め高画像比率の作像を行う事が
わかっている場合、作像開始前にサービスモードにより
非作像時の補助バイアスを手段１０２で手動で変更す
る。これにより、帯電性と高画質を維持したまま高画像
比率での作像が可能となる。

【０１５９】〈その他〉１）実施例は磁気ブラシ注入帯電装置を例に説明がなさ
れたが、その他の各種接触帯電装置にも適用でき、また
環境制御する高圧条件も、DC成分や、周波数、波形な
ど、あらゆる代替が可能であることは明白である。

【０１６０】すなわち接触帯電手段の接触帯電部材とし
ては、実施例の磁気ブラシ部材に限らず、導電性の弾性
ローラや弾性ブレード部材、導電繊維により形成された
ブラシ部材またはブラシローラ等を用いることもでき
る。帯電促進粒子を用いた帯電方式であってもよい。

【０１６１】２）帯電バイアスや現像バイアスの交番電
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波であっても
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。

【０１６２】３）静電潜像形成のための像露光手段は、
レーザー走査露光に限られず、ＬＥＤ露光等の他のデジ
タル露光手段でも良いし、投影レンズ系等によるアナロ
グ露光手段でも良い。

【０１６３】４）被帯電体としての像担持体は静電記録
誘電体等であってもよい。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。

【０１６４】５）現像手段４は任意である。正規現像で
あってもよい。

【０１６５】６）転写部材は無端ベルト状あるいはドラ
ム状の中間転写体であってもよい。

【０１６６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、プ
ロセスカートリッジ着脱方式、接触帯電方式、転写式、
クリーナーレスプロセスの画像形成装置について、非作
像時（非画像形成時）での接触帯電部材中のトナーの吐
き出しを促進することで、画像比率や通紙枚数に対応し
て長期にわたり安定して良好な画像形成が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の画像形成装置の概略構成模型図

【図２】該画像形成装置におけるシーケンス制御を説
明する行程説明図

【図３】使用した感光体ドラムの層構成模型図

【図４】使用した帯電装置の概略構成模型図

【図５】帯電装置の等価回路図

【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】使用した現像装置の概略構成模型図

【図８】第１の実施例における作像枚数に対する帯電
かぶえい量を示す図

【図９】第２の実施例における作像枚数に対する帯電
かぶえい量を示す図

【図１０】第２の実施例における作像枚数に対する帯
電かぶえい量を示す図

【符号の説明】

１・・・感光体ドラム（像担持体）、２・・・磁気ブラ
シ帯電装置、２A・・・磁気ブラシ帯電器（接触帯電部
材）、２ｅ・・・磁気ブラシ層厚規制ブレード（金属板
金）、３・・・露光手段、４・・・現像装置、５・・・転
写装置、１１・・・定着装置、１２・・・帯電補助ブラ
シ、Ｅ２・・・帯電バイアス印加電源、１３・・・プロ
セスカートリッジ、１００・・・メモリ、１０１・・・
制御部、１０２・・・条件・変更入力手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 21/06 Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０７Ｂ２Ｈ０７７ 21/00 ５１０ 21/00 ３４０ (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 (72)発明者五味史光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 (72)発明者渋谷健一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 AA12 BB11 BB13 CC04 2H027 DA04 DA44 DA45 DD07 DE07 EA01 EA06 EC06 ED09 HB02 HB09 HB15 HB16 HB17 2H035 AA14 AB02 AC01 2H068 AA03 AA05 BB06 BB59 CA37 FA27 FC01 FC08 FC15 2H071 BA04 BA13 BA32 DA06 DA07 DA08 DA15 DA32 2H077 AA37 AB02 AD06 AD13 AD36 BA09 DA10 DB01 EA03 EA15 GA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも被帯電体と、帯電部材を被帯
電体に当接させ、バイアス電圧を帯電部材に印加するこ
とで被帯電体の帯電を行う接触帯電手段とを包含してい
て画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジ
を有し、被帯電体の帯電処理面に静電潜像を形成する情
報書き込み手段と、静電潜像をトナー像として現像する
現像手段と、被帯電体に当接してバイアスを印加するこ
とによって前画像の履歴を消す補助手段と、被帯電体上
のトナー像を転写材に転写する転写手段を有し、現像手
段がトナー像を転写材に転写した後に被帯電体に残留し
た残トナー粒子を回収するクリーニング手段も兼ねる画
像形成装置において、プロセスカートリッジに、プロセスカートリッジに関す
る情報を記憶し且つ記憶された情報が画像形成装置本体
より読み出し／書き込み可能な記憶手段を有し、該記憶
手段に記憶される情報が、少なくとも画像信号によって
印字が行なわれた量に対応する印字量情報であり、プロセスカートリッジの使用量を検知する使用量検知手
段と、該使用量検知手段の結果に応じて、画像形成時に
対する非画像形成時の前記補助手段へのバイアス印加条
件を可変制御する制御手段を有することを特徴とする画
像形成装置。
【請求項２】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請求項１に記載の画像形成
装置。
【請求項３】前記補助手段が、前記転写手段と前記接
触帯電部材の間の被帯電体面部分に当接するよう配設さ
れ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。
【請求項４】前記補助手段へのバイアス印加条件およ
びその変更を入力する手段を有することを特徴とする請
求項１から３の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】非画像形成時において画像比率を累積計
算して印字量情報を求め、その値が所定の閾値を上回っ
た時に画像形成時に対する非画像形成時の前記補助手段
へのバイアス印加条件を変更させることを特徴とする請
求項１から４の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記画像形成装置の使用量を検知する使
用量検知手段が印字枚数及び印字枚数の印字履歴に関す
る情報であることを特徴とする請求項１から５の何れか
一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】前記被帯電体が電子写真感光体であるこ
とを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の画
像形成装置。
【請求項８】前記被帯電体が電荷注入帯電性であるこ
とを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の画
像形成装置。
【請求項９】前記被帯電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から８の何れか
一項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】被帯電体の帯電処理面に静電潜像を形
成する情報書き込み手段が露光手段であることを特徴と
する請求項１から９の何れか一項に記載の画像形成装
置。