JP2001350322A

JP2001350322A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2001350322A
Application number: JP2000166608A
Authority: JP
Inventors: Koichi Hashimoto; 浩一橋本
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】カブリの発生を抑え、且つ磁性粒子の感光ド
ラムへの付着を防止できるようにする。【解決手段】感光ドラム１上に残留した転写残トナー
を、磁気ブラシ帯電装置２の帯電粒子１１で一旦回収し
た後、帯電粒子１１から感光ドラム１上に吐き出せて現
像装置４で再回収する画像形成装置において、タッチパ
ネル３３の操作により帯電バイアスのＡＣ成分のピーク
間電圧の所定の調整値を制御装置３４に出力し、制御装
置３４は、その調整値を加味したＡＣ成分のピーク間電
圧と所定の直流成分を重畳した帯電バイアスを帯電スリ
ーブ１０に印加するよう帯電バイアス電源１３を制御す
ることにより、カブリの発生を抑え、且つ磁性粒子１１
の感光ドラム１への付着を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式や静
電記録方式などによって画像形成を行う複写機、プリン
タ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に接触帯
電方式で現像同時クリーニングによるクリナーレスの画
像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】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
理する帯電手投としては、従来より一般にコロナ帯電器
が使用されてきた。これは像担持体としてのドラム型の
電子写真感光体（以下、感光ドラムという）にコロナ帯
電器を非接触に対向配置して、コロナ帯電器から放出さ
れるコロナに感光ドラム面をさらして感光ドラム面を所
定の極性・電位に帯電させるものである。

【０００３】また、近年、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、被帯電体としての感光ドラムに電圧
（帯電バイアス）を印加した帯電部材（接触帯電部材）
を当接させて感光ドラム表面を所定の極性・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。特に、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という点から
好ましく用いられている。

【０００４】また、接触帯電部材として、磁性粒子を磁
性粒子担持体としての帯電ローラ表面に磁気拘束させた
磁気ブラシを有する磁気ブラシ帯電部材（以下、磁気ブ
ラシ帯電器という）を用い、該磁気ブラシ帯電器の磁気
ブラシを感光ドラムに接触させる磁気ブラシ帯電方式の
装置も帯電の安定性という点から好ましく用いられる。
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帯電スリーブ上
に磁気的に拘束させて磁気ブラシ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を感光ドラ
ムに接触させ、これに電圧を印加することによって感光
ドラムの帯電を開始させる。

【０００５】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。

【０００６】上記した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（直
接帯電）系がある。

【０００７】コロナ帯電系は、接触帯電部材と感光ドラ
ムとの微小間隙に生じるコロナ放電現象による放電生成
物で感光ドラム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ドラム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。

【０００８】一方、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ドラム表
面を帯電する系である。より詳しくは、中抵抗の接触帯
電部材が感光ドラム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ドラム表面
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しきい値以下の印加電圧であって
も、感光ドラムを印加電圧相当の電位に帯電することが
できる。

【０００９】この電荷注入帯電系はイオンの発生を伴わ
ないが、電荷注入帯電であるため、接触帯電部材の感光
ドラム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、感光ドラムとの
速度差を多く持ち、より高い頻度で感光ドラムに接触す
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なう
ことができる。

【００１０】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。磁気ブラシ帯電器による理想的な帯電プロセ
スでは、感光ドラム表面のある領域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、感光ドラム表面電位が印加電圧とほぼ
同値になる。

【００１１】また、接触帯電として、近年、導電性の接
触部材に電圧を印加し、感光ドラムの表面にあるトラッ
プ準位に電荷を注入して感光ドラムの接触帯電を行なう
注入帯電方式が提案されている。注入帯電方式では、感
光ドラムとして通常の有機感光ドラム上に導電性微粒子
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ドラムなどを用いると、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、感光ドラム表面に得ることが可能である。

【００１２】上記注入帯電方式は、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
る印加電圧は感光ドラム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、かつ低電力消費での帯電が可能となる。

【００１３】また、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
グ等の画像形成プロセスの各手段・機器をそれぞれ小型
にするだけでは、画像形成装置の全体的な小型化には限
界があった。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。

【００１４】そこで、近年、クリーニング手段（クリー
ナー）を取り外し、感光ドラム上の転写残トナーを現像
手段によって「現像同時クリーニング」で感光ドラム上
から除去し、現像手段に回収・再利用する装置構成にし
た「クリーナーレスプロセス」の画像形成装置の実用化
がなされてきている。現像同時クリーニングとは、転写
後に感光ドラム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
電圧と感光ドラムの表面電位間の電位差であるカブリ取
り電位差（以下、カブリ取りバイアスという））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るため、
廃トナーをなくし、メンテナンスに手を煩わせることも
少なくすることができる。

【００１５】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。更に、感光ドラムの帯電装置が接触帯
電装置の場合には、感光ドラム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、それを再び感光ドラム
上に吐き出させ現像装置で回収させることができる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、接触帯電手
段として、上述した磁気ブラシ帯電器による電荷注入帯
電を用い、現像同時クリーニングによるクリーナーレス
の画像形成装置においては、転写されずに感光ドラム表
面に残留した転写残トナーを磁気ブラシ帯電器でほぼ回
収し、その後所定の電位まで帯電して、現像手段（現像
装置）で回収できなければ、次の画像形成時に前の画像
が薄く残る、いわゆる「ポジゴースト」が発生する不具
合が起こる。

【００１７】このポジゴーストは、感光ドラム上の転写
残トナーが磁気ブラシ帯電器の磁性粒子との接触位置を
通過する時に、転写残トナーが表面に載っている感光ド
ラム表面部分を正規の帯電電位に帯電できないことによ
り、この感光ドラム表面部分では現像手段において転写
残トナーを回収するための電位差（かぶり取りバイア
ス）が確保できないために発生する現象である。

【００１８】このため、特開平１０−３１３４６号公報
等では、感光ドラムの回転方向に沿って転写手段と磁気
ブラシ帯電器との間に導電性ブラシなどの接触帯電部材
（導電性部材）を設け、この接触帯電部材に正規の帯電
極性と逆極性のバイアスを印加することで、正規極性の
帯電バイアスが印加されている磁気ブラシ帯電器での回
収効率を高めるようにしている。

【００１９】しかしながら、長期にわたる画像形成に伴
い、転写残トナーが磁気ブラシ帯電器の磁気ブラシ中に
混入して、磁性粒子の表面に少しずつ現像剤の外添剤や
トナーの破片などが付着することで、電気抵抗が次第に
大きくなっていく。また、画像形成時における環境が低
湿度であるほど磁性粒子や感光ドラムの抵抗が上昇し、
帯電効率が低下する。このような状況では、前記導電性
ブラシで注入された逆極性の電荷を磁気ブラシ帯電器の
磁性粒子で除去することが困難となり、感光ドラムの帯
電電位にムラが生じる。このため、磁気ブラシ中に混入
するトナー（転写残トナー）の量が増加することによ
り、磁気ブラシ中のトナー濃度が上昇して、作像される
画像に縦スジ状のカブリが発生した。

【００２０】これは、図９に示すように、ＤＣバイアス
が印加された導電性ブラシにより正規の帯電極性と逆極
性に帯電された感光ドラムの表面電位を、磁気ブラシ帯
電装置２の磁気ブラシで所定の帯電電位までに十分に帯
電できないうえに、その領域にトナーを吐き出してしま
うからである。この吐き出されたトナーは、感光ドラム
の表面電位（帯電電位）が低く、現像バイアスとの電位
差（カブリ取りバイアス）が小さいので現像装置でも回
収されにくく、また、回収されても再び現像されてしま
い、画像にスジ状のカブリとなって現れてしまう。

【００２１】このスジ状のカブリを防止するために、帯
電バイアスのＡＣ成分のピーク間電圧を大きくして磁気
ブラシの抵抗を下げて帯電性を向上させる方法が提案さ
れている。しかしながら、この方法では、画像出力枚数
が少なく磁性粒子の表面汚染が進んでいない場合や、画
像形成時における環境が高湿度環境の場合は磁気ブラシ
の電気抵抗値が低いため、帯電バイアスのＡＣバイアス
の極性が反転する際の帯電スリーブと感光ドラムとの間
の帯電ニップでの電圧降下のほとんどが、帯電スリーブ
と感光ドラムの界面で生じる。

【００２２】その結果、磁性粒子が感光ドラム表面に付
着してしまい、感光ドラム表面に付着した磁性粒子が現
像装置に回収（混入）された場合、トナートリボ等を変
動させてしまい、画像不良の原因となる。また、現像装
置で回収されない場合でも、この磁性粒子により転写装
置や定着装置を傷つけてそれらの寿命を縮めてしまう可
能性が生じる。

【００２３】そこで本発明は、カブリの発生を抑え、且
つ磁性粒子の感光ドラム付着を防止して、長期にわたっ
て安定して良好な画像形成を行うことができる画像形成
装置を提供することを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、像担持体と、回転自在な磁性粒子担持体上
に磁気的に拘束される導電性の磁性粒子を前記像担持体
に接触させ、ＤＣ成分にＡＣ成分を重畳した帯電バイア
スの印加により前記像担持体を帯電する帯電手段と、帯
電された前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露
光手段と、前記静電潜像を現像剤で現像して現像剤像と
して顕像化する現像手段と、前記現像剤像を転写材に転
写する転写手段とを備え、前記転写材に前記現像剤像を
転写した後に前記像担持体上に残留した転写残現像剤
を、前記磁性粒子中に一旦回収した後、前記磁性粒子中
から前記像担持体上に吐き出せて前記現像手段で再回収
する画像形成装置において、前記帯電バイアスのＡＣ成
分のピーク間電圧を調整するための入力手段を有するこ
とを特徴としている。

【００２５】また、前記像担持体の回動方向に沿って前
記転写手段と前記帯電手段との間で前記像担持体に導電
性部材を接触させ、画像形成時及び前記転写残現像剤の
吐き出し動作時に前記導電性部材に少なくとも正規の帯
電極性と逆極性の直流バイアスを印加することを特徴と
している。

【００２６】また、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している。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。

【００２８】図１は、本発明の実施の形態に係る画像形
成装置を示す概略構成図である。本実施の形態の画像形
成装置は、電子写真プロセス式で、電荷注入帯電方式で
ある磁気ブラシ帯電装置を有し、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。

【００２９】この画像形成装置は、像担持体としての感
光ドラム１を備え、その周囲に接触帯電手段としての磁
気ブラシ帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写ロ
ーラ５、導電性部材（接触帯電部材）としての導電性ブ
ラシ６を備えており、感光ドラム１と転写ローラ５間に
形成される転写ニップ部Ｎの転写材Ｐの搬送方向下流側
には、定着装置７が設置されている。また、本実施の形
態では、感光ドラム１、磁気ブラシ帯電装置２、現像装
置４は一体的にカートリッジ化されてプロセスカートリ
ッジ（不図示）を形成し、画像形成装置に着脱自在に装
着されている。

【００３０】感光ドラム１としては、通常用いられてい
る有機感光ドラム等を用いることができるが、望ましく
は有機感光ドラム上にその抵抗が１０² 〜１０¹⁴Ω・ｃ
ｍの材質を有する表面層を持つものや、アモルファスシ
リコン感光ドラムなどを用いると、電荷注入帯電を実現
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。

【００３１】そこで、本実施の形態では、図２に示すよ
うに負帯電の有機感光体で、直径３０ｍｍのアルミニウ
ム製のドラム基体１ａ上に下記の第１〜第５の５つの層
１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆを下（内側）から順に設
けた感光ドラム１を用いた。感光ドラム１は、駆動手段
（不図示）により矢印ａ方向（時計方向）に１５０ｍｍ
／ｓｅｃの周速で回転駆動される。

【００３２】感光ドラム１の第１層は下引き層１ｂであ
り、ドラム基体１ａの欠陥等をならすために設けられて
いる厚さ約２０μｍの導電層である。第２層は正電荷注
入防止層１ｃであり、ドラム基体１ａから注入された正
電荷が感光ドラム１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１μｍの中抵抗層である。第３層は電荷発
生層１ｄで、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。第４層は電荷輸送層１ｅで、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。従って、感光ドラム１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１ｄで発生した正電荷のみを感光ドラム１表面に
輸送することができる。

【００３３】そして、第５層は電荷注入層１ｆであり、
絶縁性樹脂のバインダーにＳｎＯ₂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１ｆとした。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１×１０
¹⁰〜１×１０¹⁴Ω・ｃｍであり、本実施の形態では、表
面抵抗が１×１０¹¹Ω・ｃｍの感光ドラム１を用いた。

【００３４】注入帯電方式の磁気ブラシ帯電装置２は、
図３に示すように帯電容器８と、内部に固定されたマグ
ネットローラ９が設けられた回転自在の非磁性材料（例
えばステンレス）からなる磁性粒子担持体としての帯電
スリーブ１０と、帯電スリーブ１０上に担持され感光ド
ラム１に接触して電荷を注入する磁性粒子１１と、磁性
粒子１を帯電スリーブ１０表面に均一の厚さにコートす
る非磁性材料（例えばステンレス）からなる規制ブレー
ド１２を有している。

【００３５】帯電スリーブ１０は、本実施の形態では２
２５ｍｍ／ｓｅｃの周速で矢印方向（時計方向）に回転
駆動される。規制ブレード１２は、帯電スリーブ１０表
面とのギャップが約９００μｍになるように配置されて
いる。帯電容器８内の磁性粒子１１は、帯電スリーブ１
０の外周面にマグネットローラ９の磁気力で磁気拘束さ
れて、磁気ブラシ１１ａとして保持される。この磁気ブ
ラシ１１ａは帯電スリーブ１０の回転に伴い、帯電スリ
ーブ１０と一緒に帯電スリーブ１０と同方向に回転す
る。

【００３６】このとき、磁気ブラシ１１ａの層厚は、規
制ブレード１２により均一厚さに規制される。そして、
その磁気ブラシ１１ａの規制層厚は、帯電スリーブ１０
と感光ドラム１との対向隙間部の間隔より大きいので、
磁気ブラシ１１ａは帯電スリーブ１０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Ｍである。

【００３７】従って、感光ドラム１は帯電ニップ部Ｍに
おいて、帯電スリーブ１０の回転に伴い回転する磁性粒
子（磁性ブラシ１１ａ）１１に接触する。この場合、帯
電ニップ部Ｍにおいて、感光ドラム１の回転方向と磁気
ブラシ１１ａの回転方向は逆方向となり、相対移動速度
は速くなる。また、帯電スリーブ１０と規制ブレード１
２には、帯電バイアス電源１３から所定の帯電バイアス
が印加される。本実施の形態の場合は、ＤＣ成分にＡＣ
成分が重畳されているバイアスである。そして、感光ド
ラム１及び帯電スリーブ１０が回転され、帯電バイアス
電源１３から所定の帯電バイアス（ＤＣ＋ＡＣ）が印加
されることで、感光ドラム１表面が注入帯電により負極
性の所定電位に一様に接触帯電処理される。

【００３８】帯電スリーブ１０内に固定されたマグネッ
トローラ９は、帯電スリーブ１０と感光ドラム１の最近
接位置から感光ドラム１の回転方向上流１０°に約９０
０ガウスのＮ極（主極）を配置してある。この主極は、
最近接位置との角度（θ）を感光ドラム１の回転方向上
流２０°から下流１０°の範囲に入るようにすることが
望ましく、好ましくは、感光ドラム１の回転方向上流１
５°〜０°の範囲である。

【００３９】これより感光ドラム１の回転方向下流だと
主極位置に磁性粒子１０が引きつけられて、帯電ニップ
部Ｍの感光ドラム１の回転方向下流側に磁性粒子１０の
滞留が発生しやすくなり、また上流過ぎると、帯電ニッ
プ部Ｍを通過した磁性粒子（磁性ブラシ１１ａ）１１の
搬送性が悪くなって、滞留が発生しやすくなる。

【００４０】磁性粒子（磁性ブラシ１１ａ）１１による
感光ドラム１への電荷注入帯電は、図４に示す等価回路
のような、抵抗ＲとコンデンサーＣの直列回路とみなす
ことができる。このような回路の場合、抵抗Ｒの抵抗値
をｒ、感光ドラム１の静電容量をＣｐ、帯電バイアス電
源１３からの印加電圧をＶｏ、帯電時間（感光ドラム１
表面のある領域が帯電ニップ部Ｍを通過する時間）をＴ
ｏとすると、感光ドラム１の表面電位Ｖｄは以下の式
（１）で表わされる。

【００４１】Ｖｄ＝Ｖｏ（１−exp （Ｔｏ／（Ｃｐ・ｒ））） …式（１）帯電バイアス電源１３から帯電スリーブ１０に印加され
る帯電バイアス（ＤＣ＋ＡＣ）のＤＣ成分は必要とされ
る感光ドラム１の表面電位と同値、本実施の形態では−
７００Ｖとした。

【００４２】磁性粒子１１は、本実施の形態では焼結し
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成形した
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。この磁性粒子１１は、感光ドラム１
表面のトラップ準位に電荷を良好に注入する役割と、感
光ドラム１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磁性粒子１１及
び感光ドラム１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。

【００４３】従って、磁性粒子１１の抵抗値は１×１０
⁴ 〜１×１０⁹ Ωであることが好ましく、特に１×１０
⁴ 〜１×１０⁷ Ωであることが好ましい。磁性粒子１０
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を超えると良好
な電荷の注入がしにくくなる傾向にある。また、抵抗値
を上記範囲に制御するためには、磁性粒子１１の体積抵
抗値は１×１０⁴ 〜１×１０⁹ Ω・ｃｍであることが好
ましく、特に１×１０⁴ 〜１×１０⁷ Ω・ｃｍであるこ
とが好ましい。本実施の形態では、抵抗値が１×１０⁶
Ω・ｃｍの磁性粒子１１を用いた。

【００４４】磁性粒子１１の体積抵抗値は、図５に示す
測定装置を用いて測定した。この測定装置は、磁性粒子
１１をセル１４内に充填して、この充填した磁性体粒子
１１に接するように主電極１５と上部電極１６を配し、
その間に電圧を印加して、そのときに流れる電流値から
磁性粒子１１の体積抵抗値を測定した。

【００４５】このときの測定条件は、温度２３℃、湿度
６５％の環境で充填した磁性粒子１１のセル１４との接
触面積Ｓ＝２ｃｍ² 、厚みｄ＝１ｍｍ、上部電極１６の
荷重約９８Ｎ、印加電圧１００Ｖである。なお、図中、
１７ａ，１７ｂは絶縁物、１８はガイドリング、１９は
電流計、２０は電圧計、２１は定電圧装置である。

【００４６】また、磁性粒子１１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１１の感光ドラム１表面への付着防止の観点から好ま
しい。

【００４７】露光装置３は、入力される画像情報の時系
列デジタル画像信号に対応して変調されたレーザ光がレ
ーザ出力部（不図示）から出力され、感光ドラム１表面
を画像露光Ｌすることにより、帯電された感光ドラム１
表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。

【００４８】現像装置４は、本実施の形態では、重合法
で作製した高離型性で球形非磁性トナーと磁性キャリア
（現像用磁性粒子）を混合したものを現像剤として用
い、該現像剤を現像スリーブ（現像剤担持体）に磁気力
によって磁気ブラシ層として保持して現像部に搬送し、
感光ドラム１表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。

【００４９】図６に示す本実施の形態の現像装置３にお
いて、２２は現像容器、２３は現像剤担持体としての現
像スリーブ、２４は現像スリーブ２３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）、２
５，２６は現像剤撹拝搬送スクリュー、２７は現像スリ
ーブ２３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、Ｔは現像容器２２内に収容した２成分
現像剤であり、非磁性トナー（以下、トナーという）ｔ
と磁性キャリアｃを混合したものである。トナーｔは、
トナー補給部２８から供給ローラ２９によって現像容器
２２内に補給される。

【００５０】現像スリーブ２３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、現像スリーブ２３の外
面に担持させた薄層の現像剤Ｔが感光ドラム１表面に接
触するように設定され、感光ドラム１上の静電潜像を現
像する。また、現像スリーブ２３は、内部の磁石（マグ
ネットローラ）２４の外回りを矢印方向（反時計方向）
に所定の回転速度で駆動される。現像スリーブ２３表面
の現像剤Ｔは現像スリーブ２３の回転とともに搬送さ
れ、現像剤層厚規制ブレード２７により層厚規制を受け
て所定層厚に形成される。

【００５１】現像スリーブ２３には、現像バイアス電源
３０から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。現像容器２２内の現像剤Ｔ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２８から現像容
器２２内の現像剤Ｔにトナーｔの補給がなされて、現像
容器２２内の現像剤Ｔ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。

【００５２】転写手段としての転写ローラ５は、感光ド
ラム１表面に所定の押圧力で接触して転写ニップ部Ｎを
形成し、転写バイアス電源３１から印加される転写バイ
アスにより、転写ニップ部Ｎにて感光ドラム１表面のト
ナー像を転写材Ｐに転写する。

【００５３】導電性部材としての導電性ブラシ６は、感
光ドラム１の回転方向に沿って転写ローラ５と磁気ブラ
シ帯電装置２との間にて感光ドラム１に当接しており、
バイアス電源３２から感光ドラム１の帯電極性（負極
性）と逆極性のＤＣバイアスを印加して、磁気ブラシ帯
電装置２による帯電直前の感光ドラム１の表面電位をな
らすと同時に、転写後の感光ドラム１上の転写残トナー
を感光ドラム１の帯電極性（負極性）と逆極性に帯電し
て、磁気ブラシ帯電装置２の磁性粒子（磁性ブラシ１１
ａ）１１での回収を容易にする。導電性ブラシ６とし
て、本実施の形態では毛足長さが６ｍｍの導電性繊維の
レイヨンブラシを用いた。

【００５４】定着装置７は、定着ローラ７ａと加圧ロー
ラ７ｂを有しており、定着ローラ７ａと加圧ローラ７ｂ
間の定着ニップに未定着トナー像が転写されている用紙
などの転写材Ｐを挟持搬送しながら、転写材Ｐを加熱、
加圧してトナー像を熱定着する。

【００５５】また、本実施の形態では、帯電バイアス電
源１３から帯電スリーブ１０に印加する帯電バイアスの
ＡＣ成分の値を調整するための入力手段としてのタッチ
パネル３３と、制御装置（ＣＰＵ）３４を備えており、
タッチパネル３３の操作によって磁気ブラシ１１ａ中に
混入したトナー（転写残トナー）の量や環境に応じてＡ
Ｃ成分の値を調整することができる（詳細は後述す
る）。

【００５６】次に、上記した画像形成装置による画像形
成動作について説明する。

【００５７】画像形成時には、感光ドラム１は駆動手段
（不図示）により矢印ａ方向（時計方向）に回転駆動さ
れ、帯電バイアスが印加された磁気ブラシ帯電装置２の
磁気ブラシ１１ａ（磁性粒子１１）によって、本実施の
形態では−７００Ｖに注入帯電される。この際、帯電ス
リーブ１０には、本実施の形態では帯電バイアス電源１
３から直流成分として−７００Ｖ、交流成分としてピー
ク間電圧７００Ｖ、周波数１５００Ｈｚの矩形波とを重
畳した帯電バイアスが印加される。

【００５８】そして、露光装置３から入力される画像信
号に対応したレーザ光による画像露光Ｌが感光ドラム１
上に与えられ、感光ドラム１上の電位は画像露光Ｌされ
た部分の電位が低下して静電潜像が形成される。そし
て、現像装置４の現像スリーブ２３表面に薄層形成され
た現像剤（トナーｃ）Ｔによって静電潜像を反転現像
し、トナー像として顕像化する。この際、現像スリーブ
２３には、本実施の形態では現像バイアス電源３０から
ＤＣ成分として−４００Ｖ、ＡＣ成分としてピーク間電
圧１５００Ｖ、周波数２０００Ｈｚの矩形波とを重畳し
た現像バイアスが印加される。

【００５９】そして、感光ドラム１上のトナー像が転写
ニップ部Ｎに到達すると、このタイミングに合わせて給
紙カセット３５内の用紙などの転写材Ｐが給紙ローラ３
６により給紙されて搬送ローラ３７等によって転写ニッ
プ部Ｎに搬送される。そして、転写バイアス電源３１か
ら現像剤（トナーｃ）Ｔと逆極性（正極性）の転写バイ
アスが印加された転写ローラ５により、転写ニップ部Ｎ
に搬送された転写材Ｐに感光ドラム１と転写ローラ５間
に発生する静電力によって、感光ドラム１上のトナー像
が転写される。そして、トナー像が転写された転写材Ｐ
は定着装置７に搬送され、定着ローラ７ａと加圧ローラ
７ｂ間の定着ニップにてトナー像を転写材Ｐに加熱、加
圧して熱定着した後に外部に排出されて、一連の画像形
成動作を終了する。

【００６０】また、転写されずに感光ドラム１表面に残
留した転写残トナーは、バイアス電源３２から感光ドラ
ム１の帯電極性（負極性）と逆極性のＤＣバイアス（例
えば、＋５００Ｖ）が印加された導電性ブラシ６により
帯電され、帯電ニップ部Ｍにて負極性に帯電している帯
電スリーブ１０表面の磁気ブラシ１１ａに混入して一時
的に回収される。

【００６１】ところで、転写残トナーには、転写時の剥
離放電などによって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、磁気ブラシ帯電装置２に至って磁気ブラシ１１ａ内
に混入して一時的に回収される。この転写残トナーの磁
気ブラシ１１ａへの取り込みは、帯電スリーブ１０に帯
電バイアス電源１３からＡＣ成分を印加することで、帯
電スリーブ１０と感光ドラム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。

【００６２】そして、磁気ブラシ１１ａ内に取り込まれ
た転写残トナーは、磁気ブラシ１１ａ（磁性粒子１１）
との摩擦帯電によって極性がすべて負（正規帯電極性）
に帯電されて感光ドラム１上に吐き出される。極性が揃
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、感光ドラム１と対向する現像位置にて現像装置４の
現像スリーブ２３により、上述した現像時のカブリ取り
バイアスによって現像同時クリーニングで回収される。

【００６３】転写残トナーの現像同時回収は、感光ドラ
ム１の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、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なわれる。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。

【００６４】ところで、上記した画像形成装置におい
て、画像比率１５％のＡ４サイズの画像を低湿環境（温
度２３℃、湿度５％）と高湿環境（温度３０℃、湿度８
０％）で画像形成した場合における、帯電バイアスのＡ
Ｃ成分のピーク間電圧Ｖｐｐとカブリの発生、磁性粒子
１１の感光ドラム１への付着を調べたところ、図７、図
８に示すような結果が得られた。

【００６５】この結果から明らかなように、低湿環境下
では帯電バイアスのＡＣ成分のピーク間電圧Ｖｐｐが６
００Ｖのときにカブリの発生がなく、磁性粒子１１の感
光ドラム１への付着がなかった。また、高湿環境環境下
では帯電バイアスのＡＣ成分のピーク間電圧Ｖｐｐが４
００Ｖのときにカブリの発生がなく、磁性粒子１１の感
光ドラム１への付着がなかった。更に、帯電バイアスの
ＡＣ成分のピーク間電圧Ｖｐｐは、混入するトナー（転
写残トナー）による磁性粒子１１の表面汚染状態にも大
きく左右されるため、環境により一意に決定することは
困難である。

【００６６】そこで実施の形態では、タッチパネル３３
の操作によって制御信号を制御装置（ＣＰＵ）３４に出
力して帯電バイアス電源１３を制御し、帯電バイアス電
源１３から帯電スリーブ１０に印加する帯電バイアスの
ＡＣ成分のピーク間電圧の値を調整できるようにした。
制御装置３４は、操作部（不図示）に設けたタッチパネ
ル３３から帯電バイアスのＡＣ成分のピーク間電圧Ｖｐ
ｐの所定の調整値が入力されると、その調整値を加味し
たＡＣ成分のピーク間電圧と所定の直流成分を重畳した
帯電バイアスを帯電スリーブ１０に印加するよう帯電バ
イアス電源１３を制御する。

【００６７】即ち、使用者は画像形成装置が設置される
周囲の湿度環境及び磁気ブラシ帯電装置２の磁性粒子１
１の表面汚染状態に応じて、スジ状のカブリが発生しな
く、且つ磁性粒子１１の感光ドラム１への付着のない状
態で最も低いＡＣ成分のピーク間電圧となるような調整
値を、タッチパネル３３の操作によって制御装置３４に
出力する。

【００６８】このように本実施の形態では、帯電バイア
スのＡＣ成分のピーク間電圧を調整することができるの
で、スジ状のカブリが発生しなく、且つ磁性粒子１１の
感光ドラム１への付着のない状態で最も低いＡＣ成分の
ピーク間電圧を印加することが可能となり、長期にわた
って安定して良好な画像形成を行なうことができる。

【００６９】なお、上記実施の形態では、使用者のタッ
チパネル３３の操作によってＡＣ成分のピーク間電圧の
調整値を制御装置３４に出力する構成であったが、画像
形成装置内に湿度環境を検知する湿度検知センサ（不図
示）と、磁気ブラシ帯電装置２の磁性粒子１１の表面汚
染状態を検知する磁性粒子汚染検知センサ（不図示）と
を設けて、制御装置３４はこれらのセンサから入力され
る各情報に基づいて調整値を算出して、その調整値を加
味したＡＣ成分のピーク間電圧を印加するようにするこ
とも可能である。

【００７０】また、上記実施の形態では、タッチパネル
３３の操作によって制御装置３４でソフト的にＡＣ成分
のピーク間電圧の調整値を算出して帯電バイアス電源１
３を制御する構成であったが、スイッチの操作によりハ
ード的にＡＣ成分のピーク間電圧の調整値を帯電バイア
ス電源１３に入力するようにしてもよい。

【００７１】なお、上述した実施の形態では白黒画像を
形成する画像形成装置であったが、フルカラーの画像形
成可能な画像形成装置においても同様に本発明を適用す
ることができる。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、入
力手段の操作によって帯電バイアスのＡＣ成分のピーク
間電圧を調整することができるので、スジ状のカブリが
発生しなく、且つ磁性粒子の像担持体への付着のない状
態で最も低いＡＣ成分のピーク間電圧を印加することが
可能となり、長期にわたって安定して良好な画像形成を
行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す
概略構成図。

【図２】感光ドラムの層構成を示す概略断面図。

【図３】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の磁気
ブラシ帯電装置を示す概略構成図。

【図４】磁気ブラシ帯電装置と感光ドラム間の等価回路
を示す図。

【図５】磁性粒子の抵抗値を測定する測定装置を示す
図。

【図６】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の現像
装置を示す概略構成図。

【図７】低湿環境で画像形成した場合における、帯電バ
イアスのＡＣ成分のピーク間電圧とカブリの発生、磁性
粒子の感光ドラムへの付着を調べた結果を示す図。

【図８】高湿環境で画像形成した場合における、帯電バ
イアスのＡＣ成分のピーク間電圧とカブリの発生、磁性
粒子の感光ドラムへの付着を調べた結果を示す図。

【図９】縦スジ状のカブリの発生を説明するための図。

【符号の説明】

１感光ドラム（像担持体）２磁気ブラシ帯電装置（帯電手段）３現像装置（現像手段）４露光装置（露光手段）５転写ローラ（転写手段）６導電性ブラシ（導電性部材）７定着装置１０帯電スリーブ（磁性粒子担持体）１１磁性粒子１１ａ磁気ブラシ２３現像スリーブ３３タッチパネル（入力手段）３４制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H003 AA01 BB11 BB13 CC04 DD03 EE00 2H034 CB00 2H068 AA05 CA37 FA02 FC01 2H077 AA15 AA37 AC04 AC16 AD02 AD06 AD13 AD36 BA09 DA10 DA42 DB01 DB12 EA03 EA15 GA00 GA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、回転自在な磁性粒子担持体
上に磁気的に拘束される導電性の磁性粒子を前記像担持
体に接触させ、ＤＣ成分にＡＣ成分を重畳した帯電バイ
アスの印加により前記像担持体を帯電する帯電手段と、
帯電された前記像担持体を露光して静電潜像を形成する
露光手段と、前記静電潜像を現像剤で現像して現像剤像
として顕像化する現像手段と、前記現像剤像を転写材に
転写する転写手段とを備え、前記転写材に前記現像剤像
を転写した後に前記像担持体上に残留した転写残現像剤
を、前記磁性粒子中に一旦回収した後、前記磁性粒子中
から前記像担持体上に吐き出せて前記現像手段で再回収
する画像形成装置において、前記帯電バイアスのＡＣ成分のピーク間電圧を調整する
ための入力手段を有する、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記像担持体の回動方向に沿って前記転
写手段と前記帯電手段との間で前記像担持体に導電性部
材を接触させ、画像形成時及び前記転写残現像剤の吐き
出し動作時に前記導電性部材に少なくとも正規の帯電極
性と逆極性の直流バイアスを印加する、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】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又は２記載の画像形成装置。