JP2006162802A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 感光ドラムと帯電ローラとの間の帯電ニップ部に、二成分現像剤のキャリヤが進入して形成される溝状の傷を抑制する。
【解決手段】 二成分現像剤を使用する画像形成装置において、感光ドラムと帯電ローラとの間の帯電ニップ部にキャリヤが侵入すると、感光ドラムの回転に伴ってこのキャリヤが回転することにより、帯電ローラ表面にスジ状の溝が形成され、これにより濃度ムラが発生する。感光ドラムの回転中（ドラム駆動ＯＮ）であって、かつ非画像形成時に、帯電バイアスのＤＣ成分を、放電閾値以下のバイアス（帯電弱バイアス）を印加する。これにより、帯電ニップ部に進入したキャリヤが静電的に拘束され、回転が抑制される。スジ状の溝の形成が抑制される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、接触帯電部材によって帯電を行い、また二成分現像剤を使用して現像を行う画像形成装置に関する。

プリンタ，複写機，ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置において、画像の高画質化や高安定性の面から、二成分接触現像法が多く用いられている。

二成分現像装置におけるキャリヤの特性としては、交番電界の現像においてもキャリヤ付着がなく、耐スペント性、耐衝撃性、抵抗値、印加電圧に対する耐圧性、トナーへの帯電付与安定性に優れ、原稿に忠実（静電潜像に忠実）な現像を長期間にわたって実現する、等の特性が重要である。

特許文献１には、以下の内容が記載されている。すなわち、キャリヤについて、金属又は金属酸化物からなるコア材を有し、このコア材表面を樹脂により被覆して構成された磁性キャリヤにおいて、キャリヤの粒径が５〜１００μｍであり、嵩密度が３．０ｇ／ｃｍ^３以下であり、キャリヤの磁気特性はσ１０００が３０ないし１５０ｅｍｕ／ｃｍ^３以下であり、σｒが２５ｅｍｕ／ｃｍ^３以上であり、保磁力が３００エルステッド未満であり、コア材表面を被覆する樹脂が、ヒドロキシル価１〜１００を有するビニル系共重合体、又はスチレン−アクリル系共重合体で構成され、この共重合体におけるアクリル成分のモノマー比率が３０〜９０質量％であり、かつ、この共重合体の重量平均分子量が３００００〜７００００であり、かつ重量平均分子量／個数平均分子量が２〜１０である共重合体であることを特徴とするキャリヤが記載されている。

さらに、上述の性能を得るためにはキャリヤの球形度に関しては下記に示す形状係数ＳＦ１の値が１００〜１３０であることが好ましい。ここで、形状係数ＳＦ１は１００に近いほど球形に近いことを意味している。形状係数が１３０を超えると、現像剤としての流動性が劣るようになり、現像極において磁気ブラシの形状が悪くなるために、高画質な画像が得られなくなる。なお、本発明のキャリヤの球形度の測定は、東芝（株）製のフィールドエミッション走査電子顕微鏡Ｓ−８００によりキャリヤをランダムに３００個以上抽出し、ニレコ社製の画像処理解析装置Ｌｕｚｅｘ３を用いて、次式によって導かれる形状係数を求めることで行った。

形状係数ＳＦ１＝｛（ＭＸＬＮＧ）^２／ＡＲＥＡ｝×（π／４）×１００
ただし、ＭＸＬＮＧ：キャリヤの最大径
ＡＲＥＡ ：キャリヤの投影面積

特開平０６−２９５１００号公報

上述の球形度のキャリヤを用いることにより、現像キャリヤ付着、ハイライト再現性等の性能向上は達成された。

しかしながら、キャリヤ付着は完全にゼロにできるわけではなく、通常、画像形成時に約２〜３個／ｃｍ^２のキャリヤ付着は生じてしまう。また、画像形成中の電源遮断やユーザ誤操作による緊急停止時にはキャリヤ付着量の増加は防止しきれない。

上述のようなキャリヤ付着が生じた場合、キャリヤは、その球形度が向上しているため、クリーナ部を擦り抜けやすくなっている。そして、クリーナ部を擦り抜けたキャリヤは、接触帯電部材と感光ドラムとの間の帯電ニップ部に到達する。このときキャリヤは、接触帯電部材と感光ドラムとの間の周速差や表面摩擦力の違いによって生じた回転力により、回転し、接触帯電部材表面に溝状の凹凸を生じさせてしまう。

この凹凸はキャリヤの粒径程度の幅であり、この凹凸によって接触帯電部材と感光ドラムとの間に微小な接触ムラや放電ムラが発生するため、トナー粒子や、外添剤粒子が付着、堆積しやすくなって、表層汚染を引き起こしてしまう。

そこで、本発明は、帯電ニップ部に進入したキャリヤによって溝状の凹凸が形成されることを防止し、この溝状の凹凸に起因する接触ムラは放電ムラの発生、さらにはトナー粒子や外添材粒子の付着や堆積による表面汚染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。

本発明は、移動可能な表面を有する像担持体と、前記像担持体表面に接触されて前記像担持体との間に帯電ニップ部を形成する接触帯電部材を有し前記接触帯電部材に帯電バイアスが印加されることで前記像担持体表面を帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、トナーと磁性粒子とを含む現像剤中の前記トナーによって前記静電潜像を現像する現像手段と、現像されたトナー像を他部材に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、非画像形成時で、かつ前記像担持体の回転中において、前記接触帯電部材に対して帯電時の帯電バイアスよりも絶対値の小さい帯電弱バイアスを印加するクリーニングモードを有する、ことを特徴とする。

本発明によると、像担持体表面の移動に伴って像担持体と接触帯電部材との間の帯電ニップ部に侵入してきたキャリヤを、接触帯電部材に印加された帯電弱バイアスによって接触帯電部材に静電的に吸着させることができる。これにより、キャリヤが帯電ニップ部内において転がることを防止し、転がることに起因する溝状の凹凸の形成を防止することができる。さらに、溝状の凹凸による接触ムラや放電ムラの発生を防止してトナー粒子や外添剤粒子の付着や堆積による表面汚染を防止することができる。なお、クリーニングモードにおいては、接触帯電部材に印加するバイアスを、帯電時の帯電バイアスの絶対値よりも小さい帯電弱バイアスとしたのは、接触帯電部材や像担持体の劣化を極力、抑制するためである。すなわち、接触帯電部材にバイアスを印加することによる接触帯電部材や像担持体の劣化は、バイアスの絶対値が小さいほど少ないため、本発明の効果を発揮することができるのであれば、バイアスの絶対値は小さいほうが好ましいからである。

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。なお、各図面において同じ符号を付したものは、同様の構成あるいは同様の作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略した。

＜本発明の基礎となる技術＞
図１０を参照して、本発明を適用することができる画像形成装置の基礎となる技術について説明する。なお、画像形成装置が複写機である場合を例に説明する。

複写時（画像形成時）には、原稿Ｇをその複写すべき画像面を下向きにして原稿台１８上にセットし、次にコピーボタンを押すことによって複写が開始される。複写工程においては、原稿照射用ランプ、短焦点レンズアレイ、ＣＣＤセンサが一体となっているユニット１７が用いられる。まず、ユニット１７の原稿照射用ランプで原稿Ｇを照射しながら矢印方向（同図中の右方向）に走査し、その照明走査光の画像面からの反射光が短焦点レンズアレイによって結像してＣＣＤセンサに入射される。ＣＣＤセンサは、受光部、転送部、出力部から構成されていて、ＣＣＤセンサの受光部において、入射された光信号が電荷信号に変えられ、転送部でクロックパルスに同期して順次出力部へと転送され、さらに、出力部において電荷信号が電圧信号に変換され、増幅、低インピーダンス化して出力するように構成されている。そして、以上のようにして得られたアナログ信号は、画像処理部（不図示）によって濃度補正、シェーディング補正等の種々の補正が加えられた後、画像信号（デジタル信号）に変換されてプリンタ部の露光装置３（後述）に送られる。

なお、ここでは原稿台１８を有する複写機としての画像形成装置を例に挙げたが、外部周辺機器からの画像情報に基づいて画像形成を行ういわゆるプリンタにおいても、その画像情報に基づく画像形成動作は複写機と同様である。

プリンタ部においては、まず、像担持体としての感光ドラム１は、その表面が一様に帯電される。

感光ドラム１は、中心支軸を中心にして矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピード（週速度）で回転駆動される。感光ドラム１は、その回転過程において、帯電器２によって、例えば、−６５０Ｖに一様に帯電される。従来、電子写真の帯電装置としては、コロナ帯電器が使用されてきた。近年、これに代わって、接触帯電装置が実用化されてきている。これは、低オゾン化及び低電力化を目的としている。接触帯電装置の中でも、特に帯電部材として導電性の帯電ローラを用いたローラ帯電方式が、帯電の安定性という点から好ましく用いられている。

ローラ帯電では、導電性の帯電ローラを被帯電体としての感光ドラムに加圧当接させ、これに電圧を印加することによって感光ドラム表面の帯電を行っている。従来の接触帯電では、帯電は帯電部材から被帯電体への放電によって行われるため、ある閾値電圧以上の大きさの電圧を印加することによって帯電が開始される。例を示すと、厚さ２５μｍのＯＰＣ感光体（有機光導電物質を用いた感光体）に対して帯電ローラを加圧当接させた場合には、約６４０Ｖ以上の電圧を印加すれば感光ドラムの表面電位が上昇し始め、それ以降は印加電圧に対して傾き１で線形に感光ドラム表面電位が増加する。以後、この閾値電圧を帯電開始電圧Ｖｔｈと定義する。つまり、必要とされる感光ドラムの表面電位Ｖｄを得るためには帯電ローラにはＶｄ＋ＶｔｈというＤＣ電圧が必要となる。このようにしてＤＣ電圧のみを接触帯電部材に印加して放電により帯電を行う方法をＤＣ帯電と称する。

しかし、ＤＣ帯電においては環境変動等によって接触帯電部材の抵抗値が変動するため、また、使用に伴い感光体が削れて膜厚が変化するとＶｔｈが変動するため、感光体の電位を所望の値にすることが難しかった。

このため、さらなる帯電の均一化を図るために、所望のＶｄに相当するＤＣ電圧に２×Ｖｔｈ以上のピーク間電圧を持つＡＣ電圧を重畳した電圧を接触帯電部材に印加するＡＣ帯電方式が、特開昭６３−１４９６６９号公報に開示されている。これは、ＡＣ電圧による電位のならし効果を目的としたものであり、被帯電体の電位はＡＣ電圧のピークの中央であるＶｄに収束し、環境等の外乱には影響されにくく、安定性に優れている。

上述のようにして一様に帯電された感光ドラム１の表面は、露光装置３によって静電潜像が形成される。すなわち一様帯電された感光ドラム表面は、上述の画像信号に対応してＯＮ及びＯＦＦ発光される固体レーザ素子からのレーザ光Ｌを高速回転するポリゴンミラー３ａを用いて走査することにより、感光ドラム表面の露光部分の電荷が除去されて原稿画像に対応した静電潜像が順次に形成される。

感光ドラム表面に形成された静電潜像は、現像装置４内に収納されている現像剤によって現像（顕在化）される。一般的な現像方法においては、現像剤として非磁性トナーを用いる場合には、現像剤はブレード等で現像スリーブ（現像剤担持体）４ａ上にコーティングされる。現像剤として磁性トナーを使用する場合には、現像剤はトナーの磁気力によって現像スリーブ４ａ上にコーティングされ、現像領域へと搬送される。感光ドラム表面の静電潜像を、上述のように現像スリーブ４ａ上にコーティングされた現像剤によって現像する方法としては、次の４種類に大別される。まず、第１に、感光ドラム１に対して非接触状態で現像する一成分非接触現像法。第２は、上述のようにしてコーティングした磁性トナーを感光ドラムに対して接触状態で現像する一成分接触現像法。第３は、現像剤として、トナー粒子と磁性を有するキャリヤとを混合した二成分系現像剤として用い、現像剤を磁気力によって搬送して感光ドラムに対して接触状態で現像する二成分接触現像法。そして第４は、上述の二成分現像剤を感光ドラムに対して非接触状態にして現像する二成分非接触現像法である。これらの中では、画像の高画質化や高安定性の面から、二成分接触現像法が多く用いられている。

図１１を参照して、二成分接触現像法について説明する。同図は、図１０中の現像装置４、すなわち二成分接触現像法を適用した二成分磁気ブラシ現像用の現像装置の概略構成を示す縦断面図である。図１１中の符号２１（図１０では４ａ）は現像スリーブ、符号２２は現像スリーブ２１内に固定配置されたマグネットローラ、符号２３及び符号２４はトナーの撹拌スクリュー、符号２５は現像剤を現像スリーブ２１表面に薄層形成するために配置された規制ブレード、符号２６は現像剤を収納するための現像容器、符号２７は現像スリーブ２１に現像バイアスを印加する電源、をそれぞれ示している。この例では、現像スリーブ２１は、少なくとも現像時において、感光ドラム１に対する最近接領域が約５００μｍになるように配置されていて、現像スリーブ上に担持されている現像剤が感光ドラム１に対して接触する状態で現像することができるように設定されている。

上述のような二成分接触現像法に使用される現像剤としては、例えば、トナー粒子として、粉砕法によって製造された平均粒径６μｍ程度のネガ帯電トナーに対して、平均粒径２０ｎｍ程度の酸化チタン等を重量比で１％程度外添したトナーが用いられている。また、キャリヤとしては、例えば、飽和磁化が２０５ｅｍｕ／ｃｍ^３の平均粒径が３５μｍ程度の磁性フェライトキャリヤが用いられている。また、これらのトナーとキャリヤとの重量比としては、６：９４の現像剤が使用される。

図１１を参照して、感光ドラム表面に形成された静電潜像を、上述のような現像装置４と現像剤を用いて二成分磁気ブラシ法により顕像化する現像工程、及び現像剤の循環系について説明する。

まず、現像スリーブ２１の回転に伴ってマグネットロール２２のＮ２極で汲み上げられた二成分現像剤は、Ｓ２極からＮ１極へと搬送される過程において、現像スリーブ２１に対して垂直に配置されている規制ブレード２５によって厚みを規制され、現像スリーブ２１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Ｓ１極に搬送されてくると、図中に模式的に示したように、磁気力によって穂立ちが形成される。この穂状に形成された現像剤によって、感光ドラム表面の静電潜像が現像されてトナー像となる。現像スリーブ２１上の現像剤は、その後、Ｎ２極及びＮ３極によって形成されている反発磁界によって、現像容器２６内に戻される。現像スリーブ２１には、電源２７から直流電圧及び交流電圧が重畳されて印加されている。例えば、上述の例では、直流電圧として−５００Ｖ、交流電圧として周波数Ｖｆが２０００Ｈｚでピーク間電圧Ｖｐｐが１５００Ｖの交流卯電圧が印加されている。一般に、二成分磁気ブラシ現像法においては、交流電圧を印加すると現像効率が増して画像は高品位となるが、逆にかぶりが発生しやすくなる。このため、現像装置４に印加する直流電圧と、正又は負に帯電されている感光ドラム１の表面電位との間に電位差を設けることによってかぶりを防止している。

上述のようにして感光ドラム表面に形成されたトナー像は、図１０に示した転写帯電器５ａによって記録材Ｐ上に転写される。ここで、記録材Ｐは、給紙カセット１１に収納されていたものが給紙ローラ１２によって給紙され、レジストローラ１３によって所定のタイミングで転写帯電器５ａに供給されるようになっている。トナー像転写後の記録材Ｐは、分離帯電器５ｂによって感光ドラム表面から静電分離され、搬送ベルト１４によって定着装置１５に搬送される。定着装置１５に搬送された記録材Ｐは、ここで加熱・加圧されて表面にトナー像が定着され、その後、排紙トレイ１６上に排出される。

一方、トナー像転写後の感光ドラム１は、表面に残ったトナー（転写残トナー）がクリーナ６によって除去され、さらに前露光器７によって除電されて、次の画像形成に供される。

＜実施の形態１＞
図１に、本発明を適用することができる画像形成装置を示す。本実施の形態では、上述の本発明の基礎となる技術で説明した画像形成装置とは異なる点、例えば新規に付加した構成、及びこの付加した構成による作用・効果について詳述する。同図に示す画像形成装置は、プロセススピードが１５０ｍｍ／ｓｅｃであり、画像形成が可能な記録材Ｐの最大サイズはＡ３サイズとし、このＡ３サイズの記録材Ｐのスループットが１分間当たり３０枚である。

図１に示す画像形成装置は、複数（本実施の形態では４個）の画像形成ユニット、すなわちマゼンタの画像形成ユニットＵＭ、シアンの画像形成ユニットＵＣ、イエローの画像形成ユニットＵＹ、ブラックの画像形成ユニットＵＢｋが、転写ベルト３０の移動方向（矢印Ｒ３０方向）の上流側から順に配設されている。これら４個の画像形成ユニットは、いずれも同様の構成であるので、以下では、シアンの画像形成ユニットＵＣを例に説明する。

画像形成ユニットＵＣには、像担持体として円筒形の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）１Ｃが配設されている。感光ドラム１Ｃは駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動される。

感光ドラム表面は、一次帯電器としての接触帯電部材によって一様に帯電される。本実施の形態では、接触帯電部材として帯電ローラ２Ｃが使用されており、この帯電ローラ２Ｃは、感光ドラム表面に所定の押圧力で当接されている。帯電ローラ２Ｃは感光ドラム１Ｃの矢印Ｒ１方向の回転に伴って同図中の反時計回りに従動回転する。このとき帯電ローラ２Ｃは、帯電バイアス印加電源（不図示）によって、例えば、−６００Ｖの直流電圧が重畳された周波数１３００Ｈｚの交流電圧により、ＡＣ電流値で１４００ｕＡとなるように定ＡＣ電流制御が行われる。これにより感光ドラム表面は、均一にマイナス帯電される。

図１中の符号３Ｃは露光装置を示している。上述のした帯電ローラ２Ｃに対して感光ドラム１Ｃの回転方向下流側に設けられていて、ＬＥＤを用いて感光ドラム１Ｃの画像部を露光する。また、符号４Ｃは現像器を示している。感光ドラム１Ｃへの露光位置よりもさらに下流側に設けられ、かつ感光ドラム１Ｃと隣接するように設置されている。本実施の形態では、現像器４Ｃ内に、現像剤として、キャリヤとトナーとを主成分とする現像剤が内包されている。トナーはキャリヤとの摩擦帯電により略一様なマイナストリボが付与されている。符号Ｐは被転写材としての記録材であり、ここでは複写紙を用いている。符号１３は給紙部の給紙ローラを示している。記録材Ｐは、この給紙ローラ１３によって、転写ベルト３０に供給されて、表面に吸着されるようになっている。

転写ベルト３０は、感光ドラム１Ｃに接触した状態で矢印Ｒ３０方向に回転駆動されている。転写ベルト３０は、例えば、機械的強度が強く、かつ可撓性を有するポリカーボネート等の樹脂やゴム等の基材にカーボン等の導電性粒子を分散させた無端状のベルトであり、抵抗値を１０^９〜１０^１３Ω・ｃｍ、厚さを０．１〜１ｍｍに調整したものを用いるのが好ましい。本実施の形態においては、抵抗値が１０^１２Ω・ｃｍ、厚さが０．５ｍｍのものを用いた。転写ベルト３０は、駆動ローラ３１、支持ローラ３２に掛け渡されていて、駆動ローラ３１の同図中の反時計回りの回転によって矢印Ｒ３０方向に回転するようになっている。

転写ベルト３０は、転写ブレード５Ｃによって感光ドラム１Ｃに当接されている。転写ブレード５Ｃは、転写位置で転写ベルト３０を挟み、感光ドラム１Ｃに対向するように設置されているのが好ましい。この転写ブレード５Ｃは、例えば、基材を１０^９〜１０^１１Ω・ｃｍの半導体層で形成するのが好ましい。本実施の形態においては、抵抗値が１０^１０Ω・ｃｍの、ポリウレタンからなるものを用いた。

記録材Ｐの搬送方向（矢印Ｋ方向）に沿っての転写ベルト３０の下流側には、定着器１５が配設されている。定着器１５は、転写ベルト３０の駆動ローラ３１に隣接して配置されていて、記録材Ｐ上に転写された未定着トナー像を、加熱・加圧して記録材Ｐ上に定着するものである。

上述の像担持体としての感光ドラム１Ｃは、軸心部が外径３０ｍｍ、肉厚１．５ｍｍ、長さ３６３ｍｍのアルミニウム製シリンダで形成されたドラム基体の外周面に、４つの層を形成したものである。まずドラム基体のすぐ上には、２．０μｍの下引き層が形成されている。この下引き層は、ナイロン（Ｍ−４０００、東レ（株）製）１０重量部に、メタノール１００重量部及びイソプロパノール９０重量部を混合溶解した塗料を、ドラム基体上に浸漬塗布し、９０℃で２０分間乾燥させることによって形成されたものである。

さらに、その下引き層の上には、０．１５μｍの電荷発生層が形成される。電荷発生層は、トリスアゾ顔料１０重量部、ポリカーボネート（ビスフェノールＡ型、Ｍｎ２００００）５重量部及びシクロヘキサノン６００重量部をサンドミルにて分散して調製された電荷発生層用塗料を下引き層上に浸漬塗布し、１２０℃で２０分間乾燥させることによって形成されたものである。

次に、電荷発生層の上には、１８μｍの電荷輸送層が形成されている。電荷輸送層は、ビフェニル化合物２０重量部、ポリカーボネート（ビスフェノールＡ型、Ｍｎ２００００）２０重量部、ポリテトラフルオロエチレン微粒子（ルブロンＬ−５、ダイキン工業（株）製）２重量部及びクロロベンゼン８００重量部をボールミルで分散させることにより調製された電荷輸送層用塗料を電荷発生層上に浸漬塗布して１３０℃で９０分間乾燥させることによって形成されたものである。

電荷輸送層の上には、感光ドラム１Ｃの最外層として、６．０μｍの表面保護層が形成されている。表面保護層は、フッ素原子含有樹脂微粒子であるポリテトラフルオロエチレン微粒子８重量部、前記ビフェニル化合物６重量部、ポリカーボネート（ビスフェノールＺ型、Ｍｎ１８０００）１２重量部及びジクロロメタン１０００重量部をサンドミルで分散させることによって調製された保護層用塗料を、電荷輸送層上にスプレー塗布して、１２０℃で３０分間乾燥させることによって形成されたものである。

次に、接触帯電部材としての帯電ローラ２Ｃについて詳述する。

帯電ローラ２Ｃとしては、芯金の直径が６ｍｍ、ローラ部のゴム長（軸方向にそっての長さ）が３２０ｍｍ、ローラ部の弾性層の厚みが４ｍｍで、さらに表層に保護層を設けた導電性弾性ローラを用いている。

弾性層は、導電剤を分散した発泡スポンジである。ここで導電剤としては一般的に用いられるカーボン、金属酸化物などであり、本実施の形態では体積抵抗値１０^２〜１０^９Ω・ｃｍのカーボン分散の発泡ＥＰＤＭを用いた。

表層は、帯電電位の均一性の確保やドラム表面のピンホールに対するリーク防止を目的として、カーボンや酸化スズなどの導電剤を分散し１０^４〜１０^１１Ω・ｃｍ程度に抵抗を調整するとともに、表層に汚れが堆積しないことを目的として、フッ素樹脂、シリコーン樹脂などの離型剤を分散させた溶液によるコーティング処理により層厚１０μｍで塗布、形成されている。

表面形状としては表面粗さが画質、汚れに関して重要な要因となる。微量な汚れの付着に対し表面粗さが大きいものはその凹部に汚れが入り込み放電の妨げにはなりにくいが、長期の使用においては汚れの蓄積を招くため清掃部材が必要になる。また、表面の凹凸形状に起因する微小電位ムラにより、潜像が乱れるため、高解像度の画像形成を行う場合においては、表面粗さは小さくする必要がある。本実施の形態の帯電ローラ２Ｃでは表面粗さはＲｚで５μｍとした。これにより、微小な帯電均一性を確保し高画質化を達成するとともに、汚れの付着、堆積性を低減し帯電ローラ２Ｃの長寿命化も達成可能となる。

帯電ローラ２Ｃの芯金両端を軸受けにより支持し、軸受けをバネによりドラム軸中心方向に加圧した。これにより感光ドラム１Ｃと帯電ローラ２Ｃとの間に、帯電ニップ部（接触ニップ）Ｓを形成した。この帯電ニップ部Ｓは、その回転方向上流側及び下流側に生じた微小ギャップ域において放電を行うため、長手方向に均一に形成する必要がある。そのため帯電ローラ２Ｃのローラ硬度は５０°以下であることが望ましく、本実施の形態では４０°のローラを使用した。ここでローラ硬度はＡｓｋｅｒＣ、３００ｇ荷重による測定である。加圧力は片側６００ｇｆとし、そのとき帯電ニップ部Ｓのニップ幅は約１ｍｍであった。

表層の対汚染性を向上させるために、表層硬度を高くすることが望ましい。そのため表層硬度は５０°以上、望ましくは６０°以上、さらに望ましくは７０°以上がよい。ここで表層硬度はアスカー製マイクロゴム硬度計ＭＤ−１による測定である。表面硬度を高く設定することにより、帯電ローラ２Ｃ表面にキャリヤが接触した際に、表面に対して埋め込みやキズが発生しにくい。

軸受けの片側は導電性軸受けであり、高圧電源（帯電バイアス印加電源）からの給電を加圧バネ、導電軸受け、芯金という経路で行い、帯電ローラ表面に所望の電位を生じさせ放電を行っている。

帯電バイアスとして本実施の形態では、所望電位に設定されたＤＣ成分と電位の収束性を向上させるために印加するＡＣ成分を重畳させたＡＣ＋ＤＣバイアスを印加している。ＤＣ成分としては現像における濃度やかぶり特性から定められる所定の値を印加するものであり、本実施の形態では−６００Ｖとした。一方、ＡＣ成分は、感光ドラム１Ｃの帯電電位を均一化するために周波数１３００Ｈｚ、ＡＣ電流値で１４００ｕＡとなる定ＡＣ電流制御とした。

クリーナ（クリーニング装置）としては、弾性ブレード（板状の弾性ゴム）からなるクリーニングブレード６Ｃを感光ドラム１Ｃの回転に対してカウンタ方向に所定の当接圧で当接するタイプのものを用いた。クリーニングブレード６Ｃとしては、ウレタンゴムの弾性材料からなり、先端の厚さ１．６ｍｍ、後端の厚さ３．３ｍｍのクリーニングブレードを用いている。先端を薄くすることにより感光ドラム表面に付着しているトナー（転写残トナー）を回収しやすくし、適度の厚さにて形成することにより、一定の強度を保持するよう構成されている。また、先端と後端との間に２．０ｍｍ程度の平坦部とテーパーを設けることにより回収したトナーが感光ドラム１Ｃに戻りにくくしている。

クリーニングブレード６Ｃは、ＪＩＳ−Ａ硬度が約７０°であり、感光ドラム１Ｃに対して設定角θ＝２４°、侵入量λ＝１．２ｍｍで当接している。静止状態でのニップ幅は約１００μｍである。ここで、設定角θとは、感光ドラム１Ｃの接線と変形していない状態のクリーニングブレード６Ｃの下面との間の角度をいう。また、侵入量λとは、クリーニングブレード先端が感光ドラム１Ｃの仮想外周から侵入する量をいう。さらに、ニップ幅とは、クリーニングブレード６Ｃと感光ドラム１Ｃとの間に形成されるニップ部Ｎの、感光ドラム１Ｃの回転方向（矢印Ｒ１方向）に沿っての長さをいう。

現像器４Ｃに収納されている現像剤のキャリヤとしては、例えば鉄粉、フェライト粉、ニッケル粉のような磁性を有する粉体、ガラスビーズ等及びこれらの表面を樹脂等で処理したものなどが挙げられる。トナー１０質量部に対して、キャリヤ１０〜１０００質量部（好ましくは３０〜５００質量部）使用するのが良い。

本実施の形態に用いられるキャリヤ、すなわちトナーを感光ドラム１Ｃ上の静電潜像に付着させるために使用されるキャリヤは、樹脂及び／又はシリコーン化合物で被覆してあることが耐久性、トナーの荷電制御の点からも好ましい。

キャリヤの被覆層を形成するための樹脂としては、例えばシリコーン系樹脂、シリコーン系化合物、フッ素系樹脂等を好ましく用いることができる。

キャリヤの被覆層を形成するためのフッ素系樹脂としては、例えば、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリトリフルオロエチレン、ポリトリフルオルクロルエチレンのようなハロフルオロポリマー；ポリテトラフルオロエチレン、ポリパーフルオルプロピレン、フッ化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、フッ化ビニリデンとトリフルオルクロルエチレンとの共重合体、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、フッ化ビニルとフッ化ビニリデンとの共重合体、フッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレンとの共重合体、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデン及び非フッ素化単量体のターポリマーのようなフルオロターポリマー等が好ましく用いられる。

キャリヤの被覆層の形成においては、上述のようなフッ素系樹脂をそれぞれ単独で用いてもよいし、あるいはこれをブレンドしたものを用いてもよい。これらにさらにその他の重合体をブレンドしたものを用いてもよい。

その他の重合体としては、以下に挙げるようなモノマーの単重合体あるいは、共重合体が用いられる。

スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−ｔ−ブチルスチレン、ｐ−クロルスチレン等のスチレン誘導体；メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ペンチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸ヘプチル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸ノニル、メタクリル酸デシル、メタクリル酸ウンデシル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸メチキシエチル、メタクリル酸プロポキシエチル、メタクリル酸ブトキシエチル、メタクリル酸メトキシジエチレングリコール、メタクリル酸エトキシシエチレングリコール、メタクリル酸メトキシエチレングリコール、メタクリル酸ブトキシトリエチレングリコール、メタクリル酸メトキシジプロピレングリコール、メタクリル酸フェノキシエチル、メタクリル酸フェノキシジエチレングリコール、メタクリル酸フェノキシテトラエチレングリコール、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、メタクリル酸ジシクロペンテニル、メタクリル酸ジシクロペンテニルオキシエチル、メタクリル酸Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、メタクリロニトリル、メタクリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルアミド、メタクリル酸エチルモレホリン、ジアセトンアクリルアミド、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ペンチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸ヘプチル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ノニル、アクリル酸デシル、アクリル酸ウンデシル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸グリシジル、アクリル酸メトキシエチル、アクリル酸プロポキシエチル、アクリル酸ブトキシエチル、アクリル酸メトキシジエチレングリコール、アクリル酸エトキシジエチレングリコール、アクリル酸メトキシエチレングリコール、アクリル酸ブトキシトリエチレングリコール、アクリル酸メトキシジプロピレングリコール、アクリル酸フェノキシエチル、アクリル酸フェノキシテトラエチレングリコール、アクリル酸フェノキシテトラエチレングリコール、アクリル酸ベンジル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸テトラヒドロフルフリル、アクリル酸ジシクロペンテル、アクリル酸ジシクロペンテニルオキシエチル、アクリル酸Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、アクリル酸グリシジル、アクリロニトリル、アクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、アクリル酸エチルモルホリン、ビニルピリジン等の１分子中に１個のビニル基を有するビニルモノマーや、ジビニルベンゼン、グリコールとメタクリル酸あるいはアクリル酸との反応生成物、例えばエチレングリコールジメタクリレート、１，３−ブチレングリコールジメタクリレート、１，４−ブタンジオールジメタクリレート、１，５−ペンタジオールジメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、トリプロピレングリコールジメタクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリトリットテトラメタクリレート、トリスメタクリロキシエチルホスフェート、トリス（メタクリロイルオキシエチル）イソシアヌレート、エチレングリコールジアクリレート、１，３−ブチレングリーコルジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，５−ペンタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレンジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリトリットテトラアクリレート、トリスアクリロキシエチルホスフェート、トリス（メタクリロイルオキシエチル）イソシアヌレート、メタクリル酸グリシジルとメタクリル酸あるいはアクリル酸のハーフエステル化物、ビスフェノール型エポキシ樹脂とメタクリル酸あるいはアクリル酸のハーフエステル化物、アクリル酸グリシジルとメタクリル酸あるいはアクリル酸のハーフエステル化物等の１分子中に２個以上のビニル基を有するアクリルモノマーや、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、アクリル酸ヒドロキシブチル、アクリル酸２−ヒドロキシ−３−フェニルオキシプロピル、メタクリル酸２ヒドロキシエチル、メタクリル酸２−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシブチル、メタクリル酸２−ヒドロキシ３フェニルオキシプロピル等といったヒドロキシ基を有するアクリルモノマーを挙げることができる。

これらのビニルモノマーは、懸濁重合、乳化重合、溶液重合等の公知の方法で共重合される。これらの共重合体は、重量平均分子量が１０，０００〜７０，０００であるものが好ましい。またこの共重合体にメラミンアルデヒド架橋あるいはイソシアネート架橋させてもよい。

キャリヤの被覆層を形成するためのシリコーン系樹脂又はシリコーン系化合物としては、ポリシロキサン、例えばジメチルポリシロキサン、フェニルメチルポリシロキサン等が用いられる。アルキド変性シリコーン、エポキシ変性シリコーン、ポリエステル変性シリコーン、ウレタン変性シリコーン、アクリル変性シリコーン等の変性樹脂も使用可能である。

変性形態として、ブロック共重合体、グラフト共重合体、くし形グラフトポリシロキサン等が使用可能である。

本実施の形態に使用されるキャリヤの芯材の材質としては、例えば表面酸化又は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類等の金属及びそれらの合金又は酸化物などが使用できる。好ましくは金属酸化物粒子より好ましくは磁性フェライト粒子が使用できる。

キャリヤは、平均粒径４〜１００μｍ（好ましくは、１０〜５０μｍ）を有するものが良い。

キャリヤの平均粒径が４μｍ未満では、キャリヤが感光ドラム１Ｃ上に現像（トナーとともに転写）されやすくなり、感光ドラム１Ｃやクリーニングブレード６Ｃを傷つけやすくなる。一方、キャリヤの平均粒径が１００μｍより大きいと、キャリヤのトナー保持能が低下し、ベタ画像の不均一さ、トナー飛散、かぶり等が発生しやすくなる。このようなキャリヤ芯材は、磁性材料のみから構成されていてもよく、また磁性材料と非磁性材料との結合体から構成されていてもよく、さらには２種以上の磁性粒子の混合物であっても良い。

前述したキャリヤ芯材の表面を上述の被覆樹脂で被覆する方法としては、該樹脂を溶剤中に溶解もしくは懸濁せしめて芯材表面に塗布し、上述の樹脂を磁性粒子等からなる芯材に付着せしめる方法が好ましい。

上述の被覆樹脂の処理量は被覆材の成膜性や耐久性から一般に総量でキャリヤ芯材に対し０．１〜３０質量％（好ましくは０．５〜２０質量％）が好ましい。

キャリヤの球形度としては前述したようにＳＦ１値において１００〜１３０であることが望ましい。ここでＳＦ１が１００であると球形により近い。１３０を超えると現像剤としての流動性が劣るようになり、現像極において磁気ブラシの形状が悪くなるために高画質な画像が得られなくなる。

上述の構成の画像形成装置において、長期にわたり画像形成を繰り返した場合、帯電部による放電劣化、及びクリーナ部による機械的摺擦力により感光ドラム表面が徐々に傷つくとともに、クリーニングブレード６Ｃの先端のニップ部Ｎにおいても機械的磨耗が生じる。このような状態においては極稀ではあるが、非定常的な動作時にキャリヤがクリーナ部を擦り抜け、帯電部に到達することがある。

ここで非定常的な動作とは、例えば回転停止状態においてクリーニングブレード６Ｃと感光ドラム１Ｃとの間のニップ部Ｎに形成されたトナー、外添剤、キャリヤなどからなる堆積層が、回転開始時にクリーニングブレード６Ｃが静止摩擦力により大きく変形することで崩れ、クリーニングブレード６Ｃのニップ部Ｎを通過してしまうことである。あるいはまた、画像形成終了時に現像スリーブ４Ｃａに印加していた高圧をオフする動作に伴い、キャリヤが通常時よりも若干多く感光ドラム１Ｃに付着する動作のことである。また、ジャムや誤操作による電源のシャットダウン時などの緊急停止時やその直後の復帰時もキャリヤ付着が生じやすい。

図２（ａ），（ｂ）は、感光ドラム１Ｃ表面と、帯電ローラ２Ｃ表面とが接触する帯電ニップ部Ｓの拡大縦断面を模式的に示す図である。このうち（ａ）は従来の状態（バイアスを印加しない状態）を示し、（ｂ）は本実施の形態における状態（バイアスを印加した状態）を示している。ただし、これらの図においては、図１とは異なり、感光ドラム１Ｃを上、帯電ローラ２Ｃを下に図示している。ここでバイアスとは、非画像形成時に帯電ローラ２Ｃに印加する放電閾値以下のバイアスである。

図２（ａ）に示すように、バイアスが無い場合は、帯電ローラ表面とキャリヤＣとの吸着力は、接触点Ｐ１のみで作用し、キャリヤＣの重心（中心）に対し感光ドラム１Ｃと対称な位置に力が集中しやすい。このため、キャリヤＣに対して回転力が付与される。これに対し、図２（ｂ）に示すように、バイアスが印加されると、機械的な接触点に限らず、非接触ではあるが、近接したキャリヤＣ表面と帯電ローラ表面間における図２（ｂ）中の斜線の領域Ｐ２に静電吸着力が生じ、回転力を押さえ込んでいると推察される。

本発明者らの検討によると、帯電ローラ２Ｃにバイアスを印加しない状態で感光ドラム１Ｃに付着したキャリヤＣが帯電ニップ部Ｓを通過する場合には、このキャリヤＣは、帯電ローラ表面を転がる。これにより帯電ローラ表面にはキャリヤＣの直径程度の幅で周方向に沿って溝が形成されてしまう。

これに対し、帯電ローラ２Ｃにバイアスを印加した場合、帯電ローラ表面には溝は生じなかった。また、キャリヤＣは、帯電ニップ部通過後は、帯電ローラ表面の弾性により帯電ローラ２Ｃから押し出され、感光ドラム１Ｃに戻る。この弾性効果が小さいと、キャリヤＣが帯電ローラ２Ｃに付着したままになり、帯電ローラ表面を破断させ帯電不良を引き起こす。このため帯電ローラ表面の硬度は高いことが望ましく、前述したように５０°以上、より望ましくは７０°以上が良い。

帯電ローラ２Ｃは、弾性体にカーボンや金属酸化物などの導電剤を分散させることにより所望の抵抗値を得ているが、放電開始電圧を超えた電圧を印加し電流が流れると、徐々に導電剤の結合状態が変化し、抵抗値の上昇につながる。抵抗値が上昇すると、所定の帯電電位を得ることが難しくなり、濃度ムラなどの画像不良につながる。また、感光ドラム１Ｃへのアタックや、帯電ローラ表層の変質を引き起こし、対汚染性や感光ドラム１Ｃの寿命低下が生じる。

このため画像形成に関与しない状態においては極力帯電ローラ２Ｃに対する通電を停止している。

そこで、本発明においては非画像形成時であり、かつ感光ドラム１Ｃ及び帯電ローラ２Ｃが回転する場合には、上述のキャリヤＣの帯電ニップ部Ｓ内での回転による帯電ローラ表面の凹凸キズの発生を防止するために、帯電ローラ２Ｃに対して放電閾値以下であるバイアスを印加するようにした。

図３に、帯電ローラ２Ｃにバイアスを印加する際のタイムチャートを示す。（ａ）は従来のシーケンスを示すタイムチャートであり、（ｂ）は本実施の形態のシーケンスを示すタイムチャートである。

図３（ａ）に従来のシーケンスを示す。従来は、画像形成動作が開始されると、感光ドラム１Ｃが駆動され（ドラム回転ＯＮ）される。実際の画像形成が開始される際に、帯電バイアスのＡＣ成分及びＤＣ成分が同時にＯＮされる。そして、画像形成が終了すると帯電バイアスのＡＣ成分とＤＣ成分とが同時にＯＦＦされ、その後、感光ドラム１Ｃの回転が停止される。この画像形成時に印加する帯電バイアスのＤＣ成分は、放電閾値を超えた帯電バイアスが印加される。

図３（ｂ）に本実施の形態のシーケンスを示す。画像形成動作が開始されると、感光ドラム１Ｃが駆動され（ドラム回転ＯＮ）される。これとほぼ同時に、帯電バイアスのＤＣ成分のみがＯＮされる。このときは、放電閾値以下のバイアスがＯＮされる。そして、実際の画像形成が開始される際に、帯電バイアスのＡＣ成分がＯＮされる。このとき同時に、帯電バイアスのＤＣ成分が、放電閾値以下から、放電閾値以上の増加される。そして、画像形成が終了すると帯電バイアスのＡＣ成分がＯＦＦされる。このとき同時に、帯電バイアスのＤＣ成分が放電閾値以上から以下に低減される。この低減された帯電バイアスのＤＣ成分は、その後、感光ドラム１Ｃの回転が停止される際に、同時にＯＦＦされる。このように、感光ドラム１Ｃが回転されて、かつ非画像形成時に、帯電時よりも絶対値に小さいＤＣ成分（帯電弱バイアス）が印加される。

上述のように、本実施の形態のシーケンスでは画像形成動作とともに、帯電のＡＣバイアスをオフする。これはＡＣバイアスを印加した場合には、帯電ローラ２Ｃから感光ドラム１Ｃに放電電流が流れて帯電ローラ２Ｃの抵抗が上昇したり、感光ドラム表面の劣化を促進したりするためである。帯電のＤＣバイアスは画像形成中は所望の電位を得るためのバイアスとして−６００Ｖを印加しているが、画像形成終了に同期して−１００Ｖとしている。

このシーケンスに基づき、前述の画像形成装置における画像形成動作をＡ４横サイズで５万枚実行した後、帯電ローラ表面を観察した結果を図４（ａ），（ｂ）に示す。

図４（ａ）は従来のシーケンスによる帯電ローラ２Ｃの表面状態を示す。同図中において、符号Ｐは記録材を示し、また符合Ｋは記録材Ｐの搬送方向を示す。従来のシーケンスにおいては、キャリヤの回転により生じた溝部Ｆ１に外添剤が融着し、さらにその融着部を起点としてトナーの付着も進行している。このため一面に中間調濃度の画像を出力すると、融着部に対応する位置で帯電不良が生じ、スジ状の濃度ムラが生じてしまった。

これに対し、図４（ｂ）は本実施の形態における帯電ローラ２Ｃの表面状態を示す。溝状の凹凸は生じておらず、外添剤、トナーによる融着は非常に微小な領域（楕円部Ｆ２）のみであり、良好な画像を得ることができた。

図５に、帯電ローラ２Ｃの抵抗値の変動を示す。同図中の横軸は画像形成枚数であり、縦軸は抵抗値である。同図中のカーブａが従来のシーケンスによる抵抗値の変動を示し、カーブｂが本実施の形態のシーケンスによる抵抗値の変動を示す。

帯電ローラ２Ｃの抵抗値の変動に関しては、従来例の帯電ローラ２Ｃと本実施の形態の帯電ローラ２Ｃとに差異は見られなかった。

以上のように、二成分現像手段と接触帯電手段とを有する画像形成装置において、非画像形成時であり、かつ感光ドラム１Ｃ及び帯電ローラ２Ｃが回転する場合には、帯電ローラ２Ｃに放電閾値以下であるバイアスを印加することで、上述のキャリヤの帯電ニップ部内での回転による帯電ローラ表面の凹凸キズの発生を防止することができ、良好な画像を長期にわたり得ることが可能となった。

以上は、４個の画像形成ユニットのうちの、シアンの画像形成ユニットＵＣを例に説明したが、他の３個の画像形成ユニット、すなわちマゼンタの画像形成ユニットＵＭ、イエローの画像形成ユニットＵＹ、ブラックの画像形成ユニットＵＢｋについても同様である。

また本実施の形態では、画像形成動作開始ではなく、回転動作開始時に常にバイアスの印加を行う例を挙げたが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば前述したようなジャムが生じた場合の高圧停止に伴うタイミングや、直後の回転開始時に限定した実施を行ってもよい。

＜実施の形態２＞
近年、環境に対する配慮から、画像形成装置におけるクリーニングプロセスに対する提案がなされている。従来クリーニングプロセスで回収されたトナーは画像形成装置の所定部位に搬送され、定期的に機外に排出されていた。これに対しクリーニングプロセスを有さず、転写後の感光ドラム１Ｃ上の転写残トナーを再び現像装置に回収し、再利用するクリーナプロセスが提案されている。

例えばその一例として、球形のトナーを利用することで転写効率を約９９％まで高め、微量な転写残トナーに対しては感光ドラム１Ｃに当接配置され所定のバイアスを印加可能な補助ブラシにより一時的に回収し、所定のタイミングでバイアス印加により補助ブラシから感光ドラム１Ｃにトナーを吐き出した後、現像装置で回収し再度利用するといったシステムである。

図６にクリーナレスシステムを用いた画像形成装置の一例を表す。同図に示す画像形成装置においては、図１に示す画像形成装置では配設されていたクリーニング装置が省略されている。本実施の形態では、上述の実施の形態１の図１で示す画像形成装置においてさらに、現像剤の構成材料に重合法によって形成された球状トナーを用いることによって、トナー像転写後の感光ドラム１Ｃ上の転写残トナー等の付着汚染物の除去処理が必要ではない、ドラムクリーナレスで現像装置４Ｃにより現像と同時に転写残トナーを回収し得る画像形成プロセス方式を採用している。

上述のシステムにおいては転写残トナーを補助ブラシにより回収するが、完全に回収はできず、複数枚の画像形成ごとに、感光ドラム表面の微量なかぶりトナーを現像装置に回収するシーケンスが必要となる。

図７に、かぶりを回収するためのシーケンス例を示す。画像形成時はドラム電位に対し、現像のＤＣ成分を−４５０Ｖとし、いわゆるＶｂａｃｋを１５０Ｖとしている。図８に示すように、Ｖｂａｃｋが１５０Ｖでは若干のかぶりが生じているがキャリヤの付着はほとんどない。一方、画像形成の終了時に同期して現像ＤＣ成分を−３００Ｖに設定する。図８のようにＶｂａｃｋを３００Ｖとするとかぶりが抑えられるため、感光ドラム１Ｃ上に残留していたトナーを回収することができる。

しかしながらキャリヤの付着量が増加する。感光ドラム１Ｃに転移したキャリヤはこの後、現像スリーブの回転を停止した状態で感光ドラムを回転させることにより、現像スリーブ内に配置されているマグネットの磁気吸引力により再び現像スリーブに回収される。ところが、帯電ローラ２Ｃと感光ドラム１Ｃとの間の帯電ニップ部を通過する際に、帯電ローラ表面をキャリヤが回転し、前述の凹凸を生じせしめ、融着、汚染の原因となる。

また、実施の形態１で述べたような非定常的な動作によりキャリヤが感光ドラム１Ｃに付着した場合においても補助ブラシにはクリーニングブレードによる機械的な剥ぎ取り能力はほとんど無く、また、キャリヤはトナーに対して逆極性に帯電するため、トナーを静電的に回収する補助ブラシにおいてはキャリヤを回収することはできない。そのため帯電ローラ２Ｃと感光ドラム１Ｃとの間の帯電ニップ部Ｓには従来のクリーニング装置を有する画像形成装置に比べ、多量のキャリヤが到達してしまう。

このようにクリーナシステムにおいては帯電ローラ２Ｃと感光ドラム１Ｃとの間の帯電ニップ部Ｓにキャリヤがより多く到達することになり、帯電ローラ２Ｃの長寿命化が非常に困難であった。

これに対し、本実施の形態では、実施の形態１における非画像形成時でかつ感光ドラム１Ｃの回転時に帯電ローラ２Ｃに帯電弱バイアスを印加するシーケンスとともに、図９に示すように、現像装置でのかぶりとりシーケンス時に吐き出される多量のキャリヤが帯電領域を通過する際にキャリヤの回転防止バイアスを印加するシーケンスを実施した。

先に述べたように、キャリヤが帯電ニップ部内で回転する際に帯電ローラ表面に凹凸をつけるが、これを防止することが可能となり、長寿命化を達成できた。

クリーナシステムとして、ここでは補助ブラシを一つ用いたシステムを挙げたが、特にこれに限定されるものではなく、複数のブラシを有し、各々独立でバイアス制御を行うシステムに関しても同様の効果を得ることができる。また補助部材としてブラシではなく、ローラやブレードの感光ドラム１Ｃに対する当接圧を解除する解除機構によりクリーナレス機構を実現しているものに対しても同様の効果が得られることはいうまでもない。

＜実施の形態３＞
本実施の形態においては、感光ドラム１Ｃ表面のキャリヤ（磁性粒子）の量を判断するキャリヤ量判断手段（磁性粒子判断手段）を備えていて、この判断手段が感光ドラム１Ｃ上に閾値以上のキャリヤが付着していると判断したときに、上述のクリーニングモードを実施するようにしている。判断手段としては、例えば、前述の非定常的な動作が行われたことを検知する手段であったり、磁気的な手段によって実際に感光ドラム１Ｃに付着しているキャリヤの量を測定するものであったりすることができる。あるいはまた、感光ドラム上のトナー像を直接観察することができるような検出素子、例えばＬＥＤと光学センサからなる反射率センサやＣＣＤカメラなどを用いて粒子径や光学反射率の違いなどからトナーとキャリヤとを判別し、かつその反射率をもとにキャリヤ付着を判断してもよい。

なお、キャリヤの球形度としては、上述の実施の形態では、ＳＦ１の値が１００〜１３０の粒子を用いたが、キャリヤの回転を抑えるためにはさらに、このＳＦ１の値が１１０〜１３０である粒子を選択することがより望ましい。

実施の形態１の画像形成装置の概略構成を示す図である。 （ａ）は帯電ローラと感光ドラムとの間の帯電ニップ部における、キャリヤの従来の動作を説明する図である。（ｂ）は帯電ローラと感光ドラムとの間の帯電ニップ部における、実施の形態1の動作を説明する図である。 （ａ）は従来の帯電バイアスのシーケンスを示す図である。（ｂ）は本発明の帯電弱バイアスのシーケンスを示す図である。 （ａ）は従来のスジ状の濃度ムラを説明する図である。（ｂ）は実施の形態１における微小な濃度ムラを説明する図である。 画像形成枚数と帯電ローラの抵抗値との関係を示す図である。 実施の形態２の画像形成装置の概略構成を示す図である。 実施の形態２において、かぶりを回収するためのシーケンスを示す図である。 Ｖｂａｃｋと、かぶり及びキャリヤとの関係を示す図である。 実施の形態２において、かぶりを回収するためのシーケンスを示す図である 本発明の基礎となる画像形成装置の概略構成を示す図である。 二成分接触現像法を使用する画像形成装置の構成を示す図である。

符号の説明

１，１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｂｋ
感光ドラム（像担持体）
２Ｃ 帯電ローラ（接触帯電部材）
３Ｃ 露光装置（静電潜像形成手段）
４Ｃ 現像器（現像手段）
５Ｃ 転写ブレード（転写手段）
Ｃ キャリヤ（磁性粒子）
Ｐ 記録材（他部材）
Ｓ 帯電ニップ部

Claims (6)

1. 移動可能な表面を有する像担持体と、前記像担持体表面に接触されて前記像担持体との間に帯電ニップ部を形成する接触帯電部材を有し前記接触帯電部材に帯電バイアスが印加されることで前記像担持体表面を帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、トナーと磁性粒子とを含む現像剤中の前記トナーによって前記静電潜像を現像する現像手段と、現像されたトナー像を他部材に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、
   非画像形成時で、かつ前記像担持体の回転中において、前記接触帯電部材に対して帯電時の帯電バイアスよりも絶対値の小さい帯電弱バイアスを印加するクリーニングモードを有する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 画像形成後の前記像担持体上に残ったトナーであって前記像担持体表面に担持されて前記帯電ニップ部を通過したトナーを、前記現像手段が回収する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記磁性粒子は球形度を示す形状係数ＳＦ１が１００〜１３０であり、前記接触帯電部材は表面硬度が６０度以上かつローラ硬度が５０度以下であり、表面粗さＲｚが５μｍ以下である、
   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。
4. 前記形状係数ＳＦ１が１１０〜１３０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。
5. 帯電時に前記接触帯電部材に印加される帯電バイアスは、直流電圧と交流電圧とが重畳されたバイアスであり、クリーニングモード時に前記接触帯電部材に印加される帯電弱バイアスは、直流電圧のみである、
   ことを特徴とする請求項１ないし４に記載の画像形成装置。
6. 前記像担持体上に担持されている前記磁性粒子の量を判断する磁性粒子判断手段を備え、前記磁性粒子判断手段が閾値以上の磁性粒子が前記像担持体に担持されていると判断したときに、前記クリーニングモードが実行される、
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
   

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