JP2001350314A

JP2001350314A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2001350314A
Application number: JP2000166601A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Shibuya; 健一渋谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-06-02
Filing date: 2000-06-02
Publication date: 2001-12-21

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気ブラシ帯電器に転写残トナーが混入する
ことに起因する帯電不良を防止して、画像不良をなく
す。【解決手段】内側に配置した固定マグネットにより非
磁性スリーブ２ａ表面に注入キャリヤ２ｂをブラシ状に
保持して、感光ドラム１表面に接触させる。非磁性スリ
ーブ２ａを回転させてバイアス電源２ｃに直流と交流と
を重畳させた電圧を印加して感光ドラム１表面を注入帯
電する。２万枚の画像形成を行うごとに、帯電時の交流
電圧よりも振幅の大きい交流電圧を非磁性スリーブ２ａ
に印加して磁性粒子２ｂの一部を感光ドラム１表面に付
着させ、その後、キャリヤ捕獲手段１３で回収する。そ
して、回収したのと同じ量の注入キャリヤ２ｂを、補充
装置１２によって磁性ブラシ帯電器２に序住する。磁性
キャリヤ２ｂを適宜、交換することで、帯電不良をなく
す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像形成装置の小型化が進んでき
たが、帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニング
を、プロセス機器をそれぞれ小型化するだけでは限界が
あった。また、トナー像の転写後に感光体表面に残った
トナー（転写残トナー）はクリーナによって廃トナーと
して回収されるが、この廃トナーは環境保護の面からも
無いことが好ましい。

【０００３】そこで、クリーナをなくし、現像装置によ
って現像同時クリーニングを行う、いわゆるクリーナレ
ス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転写残トナーを、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によって回収するものである。
これによると、転写残トナーは現像手段に回収されて、
次工程以後に再利用されるため、廃トナーがでなくな
り、また、メンテナンスの手間も軽減される。さらに、
クリーナレスであることでスペース面での利点も大き
く、画像形成装置を大幅に小型化できるようになる。

【０００４】上述のクリーナレスの画像形成装置におい
ては、感光体表面を帯電する帯電装置として接触帯電装
置を使用した場合、感光体に接触している帯電部材に転
写残トナーを一旦回収させ、それを再び感光体上に吐き
出させて現像装置で回収させることもできる。また、上
述の接触帯電装置は、電圧を印加した帯電部材を感光体
に当接させて感光体表面を帯電するものであり、低オゾ
ン化、低電力化等が可能である。

【０００５】接触帯電装置の帯電部材としては、導電性
の繊維をブラシ状に形成したもの（ファーブラシ）や導
電性ゴムをローラ状に形成したもの（導電ゴムローラ）
や磁気ブラシを使用することができるが、帯電接触の安
定性という点から磁気ブラシ方式のものが好ましく用い
られている。

【０００６】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、マグネット又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、停止又は回転させ
ながら感光体に接触させ、これに電圧を印加することに
よって帯電が開始される。

【０００７】上述の磁気ブラシ方式を採用し、被帯電体
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、磁気ブラシ（接触帯電部材）に印加した
バイアスのうちの直流成分とほぼ同等の帯電電位を感光
体表面に得ることが可能である。このような帯電方法を
注入帯電という。この注入帯電を用いれば、感光体への
帯電がコロナ帯電器を用いて行われるような放電現像を
利用しないのでオゾンレスで、かつ低電力消費型の帯電
が可能である。

【０００８】また、現像同時クリーニング方式において
クリーニング効率を向上させるためには、例えば重合法
によって製造されたトナーのように離型性に非常に優れ
たトナーを用いることが大変有効である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述のような、接触帯
電部材として磁気ブラシを用いた画像形成装置において
は、画像形成を繰り返すと、顕画材であるトナー粒子等
が磁気ブラシに混入してしまうことがある。特に、転写
残トナーを感光体表面から除去するためのクリーニング
装置を有しない系、いわゆるクリーナレスシステムにお
いては磁気ブラシに転写残トナーが多く混入する。

【００１０】クリーナレスシステムでは磁気ブラシに転
写残トナーを一旦回収させ、それを再び感光体上に吐き
出させて現像装置で回収させる。

【００１１】しかし、画像形成を繰り返していくと、磁
気ブラシに回収された転写残トナーの中には、磁気ブラ
シを構成する導電性の磁性粒子と融着して再び感光体上
に吐き出されないものがでてくる。

【００１２】通常、トナー粒子の電気抵抗は比較的高い
ものが用いられているので、導電性の磁性粒子にトナー
粒子が融着すると、導電性の磁性粒子の抵抗が上昇して
しまい、感光体表面を所望の電位にまで帯電できなくな
ったり、帯電むらが生じたりして、かぶりやゴーストと
いった画像不良が発生するおそれがある。

【００１３】本発明は、上述事情に鑑みてなされたもの
であり、磁気ブラシ帯電器が転写残トナーによって汚染
されることに起因する画像不良を防止するようにした画
像形成装置を提供することを目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの請求項１に係る本発明は、移動可能な表面を有する
像担持体と、前記像担持体表面を均一に帯電する帯電手
段と、帯電後の前記像担持体表面を露光して静電潜像を
形成する露光手段と、前記静電潜像にトナーを付着させ
てトナー像として現像する現像手段と、を備えた画像形
成装置において、前記帯電手段は、保持部材と、前記保
持部材によってブラシ状に保持されるとともに前記像担
持体表面に接触される導電性の磁性粒子と、前記磁性粒
子に電圧を印加して前記像担持体表面を帯電させるバイ
アス電源と、を有する磁気ブラシ帯電器であり、前記磁
気ブラシ帯電器は、前記バイアス電源が前記保持部材に
印加する電圧を制御して前記磁性粒子の少なくとも一部
を前記像担持体表面に付着させて前記磁気ブラシ帯電器
外部に放出する、ことを特徴とする。

【００１５】請求項２に係る本発明は、請求項１に記載
の画像形成装置において、前記バイアス電源は、前記磁
性粒子を前記像担持体に付着させる際に、前記磁性粒子
に対して直流電圧に交流電圧を重畳させた電圧を印加す
る、ことを特徴とする。

【００１６】請求項３に係る本発明は、請求項１又は２
に記載の画像形成装置において、前記磁気ブラシ帯電器
に対して前記磁性粒子を補充する補充手段を備える、こ
とを特徴とする。

【００１７】請求項４に係る本発明は、請求項１、２、
又は３に記載の画像形成装置において、前記像担持体表
面の移動方向に沿っての前記磁気ブラシ帯電器と前記現
像手段との間に、前記像担持体表面に付着された磁性粒
子を回収する回収手段を備える、ことを特徴とする。

【００１８】請求項５に係る本発明は、請求項１、２、
又は３に記載の画像形成装置において、前記像担持体か
らトナー像が転写される記録材を表面に担持する記録材
担持体と、前記記録材担持体表面を清掃するクリーニン
グ手段と、を備え、前記クリーニング手段は、前記像担
持体に付着された後さらに前記像担持体から前記記録材
担持体に転写された磁性粒子を回収する、ことを特徴と
する。

【００１９】請求項６に係る本発明は、請求項１、２、
又は３に記載の画像形成装置において、前記像担持体か
らトナー像が転写される中間転写体と、前記中間転写体
表面を清掃するクリーニング手段と、を備え、前記クリ
ーニング手段は、前記像担持体に付着された後さらに前
記像担持体から前記中間転写体に転写された磁性粒子を
回収する、ことを特徴とする。

【００２０】請求項７に係る本発明は、請求項１、２、
又は３に記載の画像形成装置において、前記像担持体に
付着された磁性粒子を、前記現像手段によって回収す
る、ことを特徴とする。

【００２１】請求項８に係る本発明は、請求項１、２、
３、４、５、６、又は７に記載の画像形成装置におい
て、前記磁性粒子を前記像担持体に付着させる際の交流
電圧の振幅が、画像形成を行う際に前記磁性粒子に印加
する交流電圧の振幅よりも大きい、ことを特徴とする。

【００２２】請求項９に係る本発明は、請求項１、２、
３、４、５、６、７、又は８に記載の画像形成装置にお
いて、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。

【００２３】請求項１０に係る本発明は、請求項９に記
載の画像形成装置において、前記電子写真感光体が、表
面に電荷注入層を有する、ことを特徴とする。

【００２４】請求項１１に係る本発明は、請求項１０に
記載の画像形成装置において、前記電荷注入層が、絶縁
性のバインダ中に導電性微粒子を分散させて形成したも
のである、ことを特徴とする。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。

【００２６】〈実施の形態１〉図１に、本発明に係る画
像形成装置の一例を示す。同図に示す画像形成装置は、
電子写真方式のレーザプリンタであり、同図はその概略
構成を示す縦断面図である。

【００２７】同図に示す画像形成装置は、像担持体とし
てドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」とい
う。）１を備えている。感光ドラム１としては、一般的
に使用される有機感光体等を用いることができる。さら
に望ましくは、有機感光体の表面に体積抵抗値が１０⁹
〜１０¹⁴Ω・ｃｍの表面層を有するものや、アモルファ
スシリコン感光体などを用いると、電荷注入帯電を実現
することができ、オゾン発生の防止、及び消費電力の低
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。そこで本実施の形態では、負帯電特性
の有機感光体であって、直径３０ｍｍのアルミニウム製
のドラム基体（以下「アルミ基体」という。）上に下記
の第１層〜第５層の５つの層を下から順に（アルミ基体
側から順に）設けた感光ドラムを用いた。

【００２８】第１層は下引き層であり、アルミ基体の欠
陥等を均すために設けられている厚さ２０μｍの導電層
である。

【００２９】第２層は正電荷注入防止層であり、アルミ
基体から注入された正電荷が感光ドラム表面に帯電され
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１×１０⁶
Ω・ｃｍ程度に抵抗調整された厚さ１μｍの中抵抗値で
ある。

【００３０】第３層は電荷発生層であり、ジスアゾ系の
顔料を樹脂に分散させた厚さ約０．３μｍの層であり、
露光を受けることによって正負の電荷対を発生する。

【００３１】第４層は電荷輸送層であり、ポリカーボネ
ート樹脂にヒドラゾンを分散させたものであり、Ｐ型半
導体である。したがって、感光ドラム表面に帯電された
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ドラム表面に輸送することが
できる。

【００３２】第５層は電荷注入層であり、絶縁性樹脂の
バインダに導電性のＳｎＯ₂超微粒子を分散させた材料
の塗工層である。具体的には絶縁性樹脂に光透過性の絶
縁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）した粒径約０．０３μｍのＳｎＯ₂粒子を、
樹脂に対して７０重量パーセント分散させた材料の塗工
層である。このように調合した塗工液をディッピング塗
工法、スプレー塗工法、ロール塗工法、ビーム塗工法等
の適当な塗工法にて厚さ約３μｍに塗工して電荷注入層
とした。

【００３３】本実施の形態においては帯電手段として、
磁気ブラシ帯電器２を用いた。本実施の形態において用
いた磁気ブラシ帯電器２は、内部に固定マグネットが設
けられた回転自在の外径１６ｍｍの非磁性スリーブ（保
持部材）２ａと、この非磁性スリーブ２ａ上に保持され
た導電性の磁性粒子である注入キャリヤ２ｂと、上述の
非磁性スリーブ２ａに電圧を印加するバイアス印加電源
（バイアス電源）２ｃとを有している。注入キャリヤ２
ｂは、非磁性スリーブ２ａの磁界によって上述の非磁性
スリーブ２ａ表面にブラシ状に保持されて、先端を感光
ドラム１表面に接触させている。注入キャリヤ２ｂは、
非磁性スリーブ２ａの回転に伴って同方向に搬送され
る。また、非磁性スリーブ２ａは感光ドラム１に対しカ
ウンター方向（矢印Ｒ２方向）に回転しており、本実施
の形態においては、感光ドラム１の回転速度１００ｍｍ
／ｓｅｃに対し、１５０ｍｍ／ｓｅｃで回転している。
上述のバイアス印加電源２ｃによって非磁性スリーブ２
ａに帯電電圧を印加することにより、注入キャリヤ２ｂ
から電荷が感光ドラム１上に直接注入され、これにより
感光ドラム１表面は、帯電電圧に対応した電位に帯電さ
れる。なお、磁気ブラシ帯電器２の回転速度については
速いほど帯電均一性が良好になる傾向にある。

【００３４】また帯電部材として用いる注入キャリヤ２
ｂとしては、平均粒径が１０〜１００μｍ、飽和磁化が
２０〜２５０ｅｍｕ／ｃｍ³、体積抵抗値が１×１０²
〜１×１０¹⁰Ω・ｃｍのものが好ましく、感光ドラム１
表面にピンホールのような絶縁の欠陥が存在することを
考慮すると１×１０⁶Ω・ｃｍ以上のものを用いること
が好ましい。帯電性能をよ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、本実施の形態におい
ては、平均粒径２５μｍ、飽和磁化２００ｅｍｕ／ｃｍ
³、体積抵抗値が５×１０⁶Ω・ｃｍの注入キャリヤ２
ｂを用いた。

【００３５】ここで、注入キャリヤ２ｂの体積抵抗値
は、底面積が２２８（ｍｍ²）の金属セルに注入キャリ
ヤ２ｂを２ｇ入れた後、加重６．６ｋｇを加え、１００
Ｖの電圧を印加して測定している。

【００３６】注入キャリヤ２ｂとしては、樹脂中に磁性
材料としてマグネタイトを分散させ、導電化、及び抵抗
調整のためにカーボンブラックを分散させて形成した樹
脂キャリヤ、又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、又はフェ
ライト等のマグネタイト単体表面樹脂でコーティングし
て抵抗調整を行ったもの等が用いられ得る。また、注入
キャリヤ２ｂは、感光ドラム１に対して形成されるニッ
プ幅（感光ドラム１の回転方向の寸法）がほぼ６ｍｍに
なるように調整されている。

【００３７】露光手段３は、例えばレーザスキャナを使
用することができる。レーザスキャナは、原稿台１０に
載置された原稿Ｇを光源９によって照射し、原稿Ｇから
の反射光に基づく画像情報に応じてレーザ光のオン／オ
フし、これにより感光ドラム１表面を走査露光するもの
である。

【００３８】ここで図４を参照して、現像工程について
説明する。同図は、本実施の形態において用いた２成分
磁気ブラシ現像用の現像装置４の概略構成を示す縦断面
図である。同図中の符号４ａは現像スリーブ、４ｂは現
像スリーブ４ａ内に固定配置されたマグネットローラ、
４ｃ、４ｄは攪拌スクリュー、４ｅは、現像剤を現像ス
リーブ４ａ表面に薄層形成するために配置された規制ブ
レード、４ｆは現像容器である。現像スリーブ４ａは、
矢印Ｒ４方向に回転し、少なくとも現像時においては、
感光ドラム１に対し最近接領域が約５００μｍになるよ
うに配置され、現像剤が感光ドラム１に対して接触する
状態で現像できるように設定されている。

【００３９】本実施の形態において用いた２成分現像剤
は、トナー粒子は粉砕法によって製造された平均粒径６
μｍのネガ帯電トナーに対して平均粒径２０ｎｍの酸化
チタンを重量比１％外添したものを用い、キャリヤとし
ては飽和磁化が２００ｅｍｕ／ｃｍ³の平均粒径２５μ
ｍの磁性キャリヤを用いた。またこのトナーと磁性キャ
リヤとを重量比６：９４で混合したものを現像剤として
用いた。

【００４０】ここで、感光ドラム１表面に形成された静
電潜像を、上述の現像装置４を用いて２成分磁気ブラシ
法により顕像化する現像工程と、現像剤の循環系とにつ
いて説明する。

【００４１】まず、現像スリーブ４ａの回転に伴ってマ
グネットローラ４ｂのＮ３極で汲み上げられた現像剤
は、Ｓ２極→Ｎ１極と搬送される過程において、現像ス
リーブ４ａに対して垂直に配置された規制ブレード４ｅ
によって規制され、現像スリーブ４ａ上に薄層形成され
る。ここで薄層形成された現像剤が、現像主極であるＳ
１極に搬送されてくると磁気力によって穂立ちが形成さ
れる。感光ドラム１上の静電潜像は、この穂状に形成さ
れた現像剤によって現像される。感光ドラム１上の静電
潜像の現像に供されなかった現像スリーブ４ａ上の現像
剤は、その後Ｎ２極、Ｎ３極の反発磁界によって現像容
器４ｆ内に戻される。

【００４２】現像スリーブ４ａには電源４ｇから直流電
圧と交流電圧とが重畳された現像バイアスが印加され
る。本実施の形態では、直流電圧として−５００Ｖ、交
流電圧としてピーク間電圧Ｖｐｐ＝１５００Ｖ、周波数
Ｖｆ＝２０００Ｈｚが印加されている。一般に二成分現
像法においては交流電圧を印加すると現像効率が増し、
画像は高品位になるが、逆にかぶりが発生しやすくなる
おそれがある。このため、通常、現像装置４に印加する
直流電圧と感光ドラム１の表面電位間に電位差を設ける
ことによって、かぶりを防止することを実現している。

【００４３】このトナー像は、図１に示すように、転写
装置５により記録材Ｐに転写される。転写装置５は、表
面に記録材Ｐを担持する無端状の転写ベルト（記録材担
持体）５ａと、これが掛け渡される駆動ローラ５ｂ及び
従動ローラ５ｃとを有しており、転写ベルト５ａは、図
１中の矢印Ｒ５方向に回転駆動される。さらに転写ベル
ト５ａ内には、転写帯電ブレード５ｄが配置されてお
り、この転写帯電ブレード５ｄは、転写ベルト５ａに対
し、その内側から感光ドラム１方向に加圧力を発生しつ
つ、高圧電源（不図示）によって給電されることで記録
材Ｐの裏側からトナーと逆極性の帯電を行う。これによ
り、感光ドラム１上のトナー像は、順次記録材Ｐ表面に
転写される。また転写工程終了後、転写ベルト５ａはク
リーニング部材５ｅによりクリーニングされる。

【００４４】ここで記録材Ｐは、給紙ローラ６ａ、レジ
ストローラ６ｂ等を有する給紙搬送装置６により、感光
ドラム１の回転と同期をとって適正なタイミングを持っ
て感光ドラム１と転写ベルト５ａがつくる転写部Ｎへ搬
送される。また、本実施の形態においては、転写ベルト
５ａとして膜厚７５μｍのポリイミド樹脂からなるもの
を用いた。転写ベルト５ａの材質としてはポリイミド樹
脂に限定されるものではなく、ポリカーボネート樹脂
や、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフッ化ビニ
リデン樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエー
テルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹
脂、ポリウレタン樹脂などのプラスチックや、フッ素
系、シリコン系のゴムを好適に用いることができる。厚
みについても７５μｍに限定されるものではなく、ほぼ
２５〜２０００μｍ、好ましくは５０〜１５０μｍのも
のが好適に用いられ得る。

【００４５】さらに転写帯電ブレード５ｄとしては、抵
抗が１×１０⁵〜１×１０⁷Ωで、板厚が２ｍｍ、長さ
３０６ｍｍのものを用いた。この転写帯電ブレード５ｄ
に＋１５μＡのバイアスを定電流制御により印加して転
写を行った。

【００４６】このようにして、感光ドラム１上に形成さ
れたトナー像は、転写帯電ブレード５ｄによって記録材
Ｐ上に静電転写される。その後記録材Ｐは、定着装置７
に搬送され、ここで定着ローラ７ａと加圧ローラ７ｂと
によって加熱・加圧されて、表面にトナー像が定着され
る。トナー像定着後の記録材Ｐは、排紙トレイ８上に排
出される。

【００４７】一方、トナー像転写後の感光ドラム１表面
には、記録材Ｐ表面に転写されなかった転写残トナーが
残留している。この転写残トナーは、そのまま磁気ブラ
シ帯電器２を通過させると前述のゴーストが発生してし
まう。転写残トナーは、感光ドラム１と接触した状態の
磁気ブラシ帯電器２を通過しても、ほとんどの場合、前
画像の形状を溜めたままであり、適正な帯電条件におけ
る磁気ブラシ帯電器２の設定下では均一に分散されてい
るようなことはなかった。

【００４８】そこで、感光ドラム１の回転に伴い帯電領
域に到達した転写残トナーを磁気ブラシ帯電器２に取り
込み、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、バイアス電源２ｃによって直流電圧を磁気ブ
ラシ帯電器２に印加するのみでは磁気ブラシ帯電器２へ
のトナーの取り込みは十分に行われないが、磁気ブラシ
帯電器２に交番電圧を印加すると感光ドラム１と磁気ブ
ラシ帯電器２との間に形成される電界による振動効果に
よって、磁気ブラシ帯電器２へのトナーの取り込みが比
較的容易に行われる。

【００４９】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は磁気ブラシ帯電器２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
が帯電している以上、磁気ブラシ帯電器２と感光ドラム
１との間の電位差や、トナーと感光ドラム１との間の鏡
映力が取り込み性を大きく左右する。

【００５０】ここで、磁気ブラシ帯電器２の印加電圧に
対し、通過する感光ドラム１の表面電位は等しく帯電さ
れることが理想であるが、実際には磁気ブラシ帯電器２
の接触部にも幅があり、最終的にはほぼ等しい電位に帯
電されるとしても、接触部通過初期には十分な帯電が得
られていないため、そこに磁気ブラシ帯電器２と感光ド
ラム１との間に電位差が生じている。

【００５１】本実施の形態の場合、磁気ブラシ帯電器２
に印加する直流電圧Ｖｄｃを設定しているため、接触部
通過初期で感光ドラム表面電位がそれより低い領域で
は、正帯電トナーは磁気ブラシ帯電器２方向へ取り込ま
れやすいが、負帯電のトナーは取り込まれない。また、
転写残トナーの帯電量が極端に大きく、感光ドラム１と
の鏡映力が大きすぎても感光ドラム１上に残ってしま
う。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。ただし、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、磁気ブラシ帯電器２によって強制的に掻き取られる
効果は期待できる。

【００５２】実際、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も多いが、等し
い転写効率であっても、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、また長期にわたり使用す
ると現像剤自体が劣化し、転写効率が低下してくるた
め、負帯電のまま感光ドラム上に残るトナー比率も増え
てくる。そこで転写電流を強めたり、転写残トナーを反
対極性に帯電せしめる手段を持ったりすることが好まし
い。

【００５３】本実施の形態では、図１に示すように感光
ドラム１の回転方向（矢印Ｒ１方向）に沿っての転写装
置５と磁気ブラシ帯電器２との間に、導電性ブラシ１１
を当接させ、この導電性ブラシ１１に、帯電バイアスと
逆極性のバイアスを印可する。正極性の転写残トナーは
磁気ブラシ１１を通過し、負極性の転写残トナーは一時
的に導電性ブラシ１１に捕獲され、除電された後に再び
感光ドラム１上に送り出される。これにより転写残トナ
ーは磁気ブラシ帯電器２方向へより取り込まれやすくな
り、ゴーストが発生する要因が除去される。この場合、
導電性ブラシ１１に代えて導電性ゴムローラを使用して
もよい。

【００５４】上述の転写残トナーは、一旦、磁気ブラシ
帯電器２に回収されても、正帯電されたままであると、
磁気ブラシ帯電器２と感光ドラム１との電位差の関係は
前述したとおりであるため磁気ブラシ帯電器２から吐き
出されることなく磁気ブラシ帯電器２内に蓄積される。
この蓄積されたトナーは、その抵抗値等にもよるが、磁
気ブラシ帯電器２に所定量以上のトナーが混入すると、
交番電圧を重畳した場合においても帯電能が低下してし
まうことになる。

【００５５】また仮に磁気ブラシ帯電器２の遠心力等で
感光ドラム１上に吐き出されたとしても、正規の負極性
帯電でなければ非画像部において現像装置４で回収され
ず、残ってしまう。そこで一旦磁気ブラシ帯電器２内に
取り込まれたら今度は正規の負帯電トナーに転じてはじ
めて長期安定したクリーナレスプロセスが完成する。こ
れは、トナーと磁気ブラシ帯電器２の注入キャリヤ２ｂ
との摩擦帯電系列が、トナーの方が負極性寄りにある組
み合わせを設定することにより実現することができる。
本実施の形態においては、バインダ樹脂にポリエステル
を用いたネガトナーに対し、注入帯電のための注入キャ
リヤ２ａとしてフェライト等のマグネタイト単体表面樹
脂でコーティングし抵抗調整を行ったものを用いた。

【００５６】このような画像形成装置において、７０ｇ
の注入キャリヤ２ｂが充填されている磁気ブラシ帯電器
２を使用して、１０％の画像比率でベタ画像を作像する
試験を行った。

【００５７】図５は、記録材Ｐの通紙枚数（試験枚数）
に対する感光ドラム１の帯電電位の変化を示す図であ
る。転写残トナーが磁気ブラシ帯電器２に混入して注入
キャリヤ２ｂの抵抗が上がったために、感光ドラム１の
帯電電位は作像した枚数にほぼ比例して低下した。３万
枚に達した時点で感光ドラム１の帯電電位と現像バイア
スとの電位差Ｖｂａｃｋが１００Ｖ以下になり、その後
作像を続けていくと、かぶりやゴーストが発生してき
た。そこで２万枚に達した時点で注入キャリヤ２ｂを２
０ｇ回収して、新しい注入キャリヤ２ｂを２０ｇ、磁気
ブラシ帯電器２に充填して作像したところ、感光ドラム
１の帯電電位は初期（通紙枚数０枚）と比べて若低いも
のの、ある程度まで上昇した。そして２万枚に１回ずつ
２０ｇの注入キャリヤ２ｂを新しいものと交換すること
で１０万枚まで、かぶりやゴーストなどといった画像不
良は発生しなかった。

【００５８】このように注入キャリヤ２ｂを通紙試験の
途中である程度の量を交換することは、注入キャリヤ２
ｂの寿命を延ばし、帯電不良によるかぶりやゴーストと
いった画像不良を防止する手段として有効である。

【００５９】しかしながら完成された画像形成装置にお
いて、一定の量の注入キャリヤ２ｂを回収することは困
難であり手間がかかる。

【００６０】一方このような注入帯電方式を用いた画像
形成装置において、感光ドラム１は磁気ブラシ帯電器２
の帯電ニップを通過して帯電される。ＤＣ印加だけで帯
電を行うと、感光ドラム１が帯電ニップと接触しはじめ
るときは、非磁性スリーブ２ａと感光ドラム１との間の
電位差が大きいので注入キャリヤ２ｂの抵抗は低く電流
は流れやすい。しかし、感光ドラム１が帯電ニップから
離れる直前は、図２に示すように、感光ドラム１表面に
電位がのって非磁性スリーブ（注入スリーブ）２ａと感
光ドラム（ドラム）１との電位差が小さくなり、注入キ
ャリヤ２ｂの抵抗が高くなる。そして電流が流れにくく
なり感光ドラム１への帯電性が低下することがわかって
いる。そこで注入帯電方式ではＤＣ印加にＡＣを同時に
印加する方法が多く用いられている。ＡＣ印加すると注
入キャリヤ２ｂの抵抗が下がって電流が流れやすくな
り、感光ドラム１への帯電性が上がり、所望の電位まで
帯電できる。

【００６１】しかしながら、ＡＣ同時印加で帯電を行う
と、ＡＣバイアスの波形の分だけ感光ドラム１と非磁性
スリーブ２ａとの間にミクロな電位差が生じる。図３に
例を示す。例えば、ＤＣ印加で−５００Ｖの帯電を行
い、同時にＡＣ７００Ｖｐｐを印加する場合、局所的に
非磁性スリーブ２ａと感光ドラム１に−１５０Ｖと−８
５０Ｖとの電位が存在する。感光ドラム１が帯電ニップ
を通過中は非磁性スリーブ２ａと感光ドラム１との電位
は等しいが、感光ドラム１が帯電ニップを通過した直後
に非磁性スリーブ２ａと感光ドラム１との間で電位の位
相がずれてしまう。非磁性スリーブ２ａが−１５０Ｖ、
感光ドラム１が−８５０Ｖとのような位相のずれが起こ
った場合、非磁性スリーブ２ａと感光ドラム１との間に
７００Ｖの電位差が生じる。このとき非磁性スリーブ２
ａと感光ドラム１との間では、注入キャリヤ２ｂと感光
ドラム１との間での電圧降下が一番大きいので、注入キ
ャリヤ２ｂが感光ドラム１へと引き付けられる。この現
象をキャリヤ付着と呼ぶ。

【００６２】このキャリヤ付着によって感光ドラム１表
面に付着される注入キャリヤ２ｂの量は、磁性ブラシ帯
電器２に印加するＡＣを上げていくほど非磁性スリーブ
２ａと感光ドラム１との間にできる電位差が大きくなる
ので増えていく。

【００６３】ここで図６に、最初に７０ｇの注入キャリ
ヤ２ｂを磁性ブラシ帯電器２内に充填させて、ＤＣ印加
で−５００Ｖの帯電を行い、同時にＡＣ７００Ｖｐｐ、
１０００Ｖｐｐを印加したときのキャリヤ付着量の経時
変化を示す。なお、キャリヤ付着量は磁気ブラシ帯電器
２内に残っている注入キャリヤ量から算出した。

【００６４】通常の作像時に印加している７００Ｖｐｐ
ではキャリヤ付着量は時間が経過しても微量であるが、
１０００Ｖｐｐを印加するとキャリヤ付着量は著しく増
加する。１５分間、磁気ブラシ帯電器２で帯電を続けて
いくとキャリヤ付着量は２０ｇに達した。

【００６５】本発明においては、このキャリヤ付着を利
用して注入キャリヤ２ｂの交換を行うようにした。最初
に７０ｇの注入キャリヤ２ｂを磁気ブラシ帯電器２内に
充填させておき、また補充用の注入キャリヤ２ｂ、８０
ｇが充填されている補充容器１２（図１参照）を磁気ブ
ラシ帯電器２の上方に配設する。そして通紙枚数が２万
枚に達した時点でＤＣ−５００Ｖ印加にＡＣ１０００Ｖ
ｐｐを重畳させて帯電のみを１５分間行った。１５分
後、磁気ブラシ帯電器２内の注入キャリヤ２ｂの量は２
０ｇ減少しているので補充容器１２から新しい注入キャ
リヤ２ｂを２０ｇだけ磁性ブラシ帯電器２に充填した。

【００６６】また感光ドラム１に付着された注入キャリ
ヤ２ｂは、現像装置４の手前に配設したキャリヤ捕獲手
段１３で回収する。注入キャリヤ２ｂはキャリヤ捕獲手
段１３のマグネット（不図示）で磁気的に引き付けた。
この回収手段としては、ブレードやローラなどを感光ド
ラム１に当接させて注入キャリヤ２ｂを掻き取る物であ
ってもよい。またそれらを組み合わせてもよい。

【００６７】その後、通紙枚数が４万枚、６万枚、８万
枚に達した時点でも同様の方法で、注入キャリヤ２ｂの
交換を行ったところ、１０万枚まで、かぶりやゴースト
などといった画像不良は発生することなく良好な画像が
得られた。

【００６８】〈実施の形態２〉本実施の形態では、磁気
ブラシ帯電器２から感光ドラム１表面に付着させた注入
キャリヤ２ｂを転写部Ｎ（図１参照）において転写ベル
ト５ａ上に転写し、注入キャリヤ２ｂを転写ベルト５ａ
のクリーニング部材５ｅによって回収するようにした。

【００６９】前述の実施の形態１では現像装置４の手前
にキャリヤ捕獲手段１３を配設することで感光ドラム１
の周囲に余分なスペースが必要となり、装置が大型にな
ってしまうおそれがあった。

【００７０】これに対し、転写ベルト５ａのクリーニン
グ部材５ｅで転写ベルト５ａを清掃すると同時に、キャ
リヤ付着させた注入キャリヤ２ｂを回収させるので注入
キャリヤ２ｂを回収するための余分なスペースが不必要
となった。

【００７１】〈実施の形態３〉本実施の形態に係る画像
形成装置について説明する。

【００７２】本実施の形態では、実施の形態１の構成に
おいて、キャリヤ捕獲手段１３を設ける代わりに、現像
装置でキャリヤ付着した注入キャリヤ２ｂを回収する方
法を用いた。

【００７３】実施の形態１、２では、注入キャリヤ２ｂ
を回収するときには、１５分間、作像（画像形成）がで
きなくなるため、その分、余分な待機時間が必要となっ
た。また実施の形態１では現像装置の手前にキャリヤ捕
獲手段１３を配設するため、感光ドラム周りに余分なス
ペースが必要となり、装置が大型化してしまう。

【００７４】また実施の形態１、２でキャリヤ交換時に
作像を行うと、キャリヤ付着した注入キャリヤ２ｂが多
量に露光部を通過するので、画像にかぶりや白抜けとい
った現象が生じた。

【００７５】本実施の形態３では２万枚に通紙枚数が達
した時点で、通常の作像時ではＤＣ−５００Ｖ印加に対
してＡＣ７００Ｖｐｐのところ、ＡＣ８５０Ｖｐｐを重
畳させて６０分間帯電と現像を行って作像させた。図６
に示すように、ＡＣ８５０Ｖｐｐでは２０ｇのキャリヤ
付着させるのに６０分の時間を要する。しかしキャリヤ
付着した単位時間当たりの注入キャリヤ２ｂは実施の形
態１に比べて微少なので画像にかぶりや白抜けといった
現像はほとんど見られなかった。

【００７６】本実施の形態では感光ドラム１に対してキ
ャリヤ付着した注入キャリヤ２ｂは現像スリーブ４ａの
磁力で引き付けて現像装置４へ回収した。磁気ブラシ帯
電器２を構成する注入キャリヤ２ｂと、現像剤を構成す
るキャリヤとは、材質を同じものとすることが可能であ
り、この場合には、注入キャリヤ２ｂが現像装置４内に
混入しても何ら問題はない。

【００７７】磁気ブラシ帯電器２内の注入キャリヤ２ｂ
の量は、単位時間ごとに少しずつ減少していくので、減
少した分だけ新しい注入キャリヤ２ｂを単位時間ごと
に、補充容器１２から磁気ブラシ帯電器２に充填した。

【００７８】その後４万枚、６万枚、８万枚通紙した時
点でも同様の方法を用いて、注入キャリヤ２ｂの交換を
行ったところ、１０万枚まで、かぶりやゴーストなどと
いった画像不良は発生することなく良好な画像が得られ
た。またキャリヤ捕獲手段１３が不要で、注入キャリヤ
交換時に余分な待機時間を設ける必要がなくなった。

【００７９】上述の実施の形態１〜３においては、記録
材Ｐを記録材担持体としての転写ベルト５ａによって担
持する方式の画像形成装置について説明したが、これに
代えて、感光ドラム１表面のトナー像が転写される中間
転写体（例えば、中間転写ベルト、中間転写ドラム）を
使用し、磁気ブラシ帯電器２から放出した注入キャリヤ
を感光ドラム表面に付着させ、さらに感光ドラム表面か
ら上述の中間転写体に転写し、この転写された注入キャ
リヤを、中間転写体を清掃するためのクリーニング手段
によって除去するようにしてもよい。この場合にも、注
入キャリヤを回収するための特別な容器等が不要であ
る。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
磁気ブラシ帯電器を構成する磁性粒子を適宜に交換する
ことができるので、磁気ブラシ帯電器が転写残トナーに
よって汚染されることに起因する帯電不良、ひいては画
像不良を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の画像形成装置の概略構成を示す
縦断面図。

【図２】注入スリーブと感光ドラムとの電位差に対する
注入キャリヤの抵抗の変化を表す図。

【図３】ＤＣ印加した注入スリーブにＡＣを重畳した時
の電位を示す図。

【図４】実施の形態１における２成分現像装置を示す縦
断面図。

【図５】通紙枚数に対する感光ドラムの帯電電位の変化
を表す図。

【図６】各ＡＣ印加の時間に対するキャリヤ付着量の変
化を示す図。

【符号の説明】

１像担持体（電子写真感光体、感光ドラム）２帯電手段（磁気ブラシ帯電器）２ａ保持部材（非磁性スリーブ）２ｂ磁性粒子（注入キャリヤ）２ｃバイアス電源３露光手段４現像手段（現像装置）５ａ記録材担持体（転写ベルト）５ｅクリーニング手段（クリーニング部材）１２補充手段（補充容器）１３回収手段（キャリヤ捕獲手段）Ｐ記録材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動可能な表面を有する像担持体と、前
記像担持体表面を均一に帯電する帯電手段と、帯電後の
前記像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手
段と、前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像とし
て現像する現像手段と、を備えた画像形成装置におい
て、前記帯電手段は、保持部材と、前記保持部材によってブ
ラシ状に保持されるとともに前記像担持体表面に接触さ
れる導電性の磁性粒子と、前記磁性粒子に電圧を印加し
て前記像担持体表面を帯電させるバイアス電源と、を有
する磁気ブラシ帯電器であり、前記磁気ブラシ帯電器は、前記バイアス電源が前記保持
部材に印加する電圧を制御して前記磁性粒子の少なくと
も一部を前記像担持体表面に付着させて前記磁気ブラシ
帯電器外部に放出する、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記バイアス電源は、前記磁性粒子を前
記像担持体に付着させる際に、前記磁性粒子に対して直
流電圧に交流電圧を重畳させた電圧を印加する、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】前記磁気ブラシ帯電器に対して前記磁性
粒子を補充する補充手段を備える、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装
置。
【請求項４】前記像担持体表面の移動方向に沿っての
前記磁気ブラシ帯電器と前記現像手段との間に、前記像
担持体表面に付着された磁性粒子を回収する回収手段を
備える、ことを特徴とする請求項１、２、又は３に記載の画像形
成装置。
【請求項５】前記像担持体からトナー像が転写される
記録材を表面に担持する記録材担持体と、前記記録材担
持体表面を清掃するクリーニング手段と、を備え、前記クリーニング手段は、前記像担持体に付着された後
さらに前記像担持体から前記記録材担持体に転写された
磁性粒子を回収する、ことを特徴とする請求項１、２、
又は３に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記像担持体からトナー像が転写される
中間転写体と、前記中間転写体表面を清掃するクリーニ
ング手段と、を備え、前記クリーニング手段は、前記像担持体に付着された後
さらに前記像担持体から前記中間転写体に転写された磁
性粒子を回収する、ことを特徴とする請求項１、２、又は３に記載の画像形
成装置。
【請求項７】前記像担持体に付着された磁性粒子を、
前記現像手段によって回収する、ことを特徴とする請求項１、２、又は３に記載の画像形
成装置。
【請求項８】前記磁性粒子を前記像担持体に付着させ
る際の交流電圧の振幅が、画像形成を行う際に前記磁性
粒子に印加する交流電圧の振幅よりも大きい、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、又は
７に記載の画像形成装置。
【請求項９】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、２、３、４、５、６、７、
又は８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】前記電子写真感光体が、表面に電荷注
入層を有する、ことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】前記電荷注入層が、絶縁性のバインダ
中に導電性微粒子を分散させて形成したものである、ことを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。