JP2500908B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリンタやファクシミ
リ等に応用できる画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からの電子写真現像法としては、カ
スケード現像法、タッチダウン現像法、ジャンピング現
像法などがある。そのなかで、感光体に直接現像剤を振
りかける現像法として米国特許３１０５７７０に示され
るカスケード現像法が知られている。カスケード現像法
は、電子写真法初の実用複写機に用いられた現像法であ
る。

【０００３】また、現像ローラに交流バイアス印加し１
成分トナーを飛翔させ現像する方法として米国特許３８
６６５７４がある。この発明では現像ローラに印加する
交流バイアスはトナーの動きを活性化する目的に用いら
れ、トナーは画像部には飛翔到達し、非画像部では途中
で舞い戻ると説明されている。

【０００４】さらに、この交流バイアスを印加する技術
を改良したものとして、特公昭６３−４２２５６号公報
に示されるジャンピング現像法がある。このジャンピン
グ現像法はトナーをトナー担持体に担持させ現像部にま
で運び、そこで交流バイアスにより感光体の画像部にト
ナーを付着させる現像法である。この特公昭６３−４２
２５６号公報の技術思想は、画像部および非画像部にお
いてトナーが往復運動するという点で前述の米国特許３
８６６５７４と異なるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】当技術分野ではよく知
られていることであるが、カスケード現像法は、ベタ画
像の再現を苦手としていた。また、装置が大型複雑化す
るという問題点を有していた。さらに、米国特許３８６
６５７４の現像器は、装置に高い精度が要求され複雑で
コストが高いという欠点を有していた。ジャンピング現
像法はトナー層を担持したトナー担持体により感光体を
現像するために、高画質を得るには、トナー担持体上に
極めて均一な薄層を形成することが不可欠であった。ま
た、この方法ではしばしばトナー担持体上のトナー薄層
に前画像の履歴が残り画像に残像が現われる、いわゆる
スリーブゴースト現象が発生した。さらに装置が複雑で
コストが高いという欠点もある。

【０００６】本発明の目的は上記問題点に鑑み、構成が
簡単でしかも高画質の画像形成装置を提供することにあ
る。また高速プロセスに対応できる優れた画像形成装置
を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は、固定磁石Ａを内包し移動する静電潜像
保持体と、前記静電潜像保持体に静電潜像を形成する手
段と、静電潜像が形成された前記静電潜像保持体の画像
部及び非画像部に磁性トナーを供給するトナーホッパ
と、前記静電潜像保持体の表面と所定の間隙を有し設置
され、前記静電潜像保持体の移動方向と逆方向に移動
し、内部に固定磁石Ｂを有するトナー回収電極ローラ
と、前記静電潜像保持体上の非画像部の磁性トナーを除
去する交流電圧を重畳した直流電圧を前記トナー回収電
極ローラに印加する手段と、前記電極ローラに付着した
前記磁性トナーを掻き落とす除去部材と、を有すること
を特徴とする画像形成装置である。

【０００８】

【作用】本発明は、回転しない固定磁石を内包する静電
潜像保持体を用い、静電潜像を形成した静電潜像保持体
に現像剤を振りかけ磁気的に付着させ、トナー回収電極
ローラ部まで担持搬送し、トナー回収電極ローラに交流
バイアスを印加し、静電潜像保持体の非画像部トナーを
静電力と磁力によって除去する構成である。すなわち、
本発明はカスケード現像法に、静電潜像保持体内部に回
転しない磁石を設置、電極に交流電圧印加、という２点
の改良を加え、より小型化・高性能化したものである。
本発明では、最初にトナーが静電潜像保持体に振りかけ
られたときに現像はほとんど終了している。トナー回収
電極ローラ部はトナーをトナーホッパ内で循環させると
同時に、静電潜像の非画像部のトナーを回収している。

【０００９】本発明の技術思想を図１を用いて説明す
る。１は静電潜像の形成された静電潜像保持体、２はト
ナー、３は現像電極、４は磁石、５は電源である。従来
法では、（ｂ）に示すように静電潜像保持体の画像部に
トナーを付着させて、（ｃ）のトナー像を得ていた。一
方、本発明では、（ｄ）に示すように一度静電潜像保持
体の全面に磁力で磁性トナーを付着させ、その後（ｅ）
に示すように磁力と静電力で非画像部からトナーをとる
構成である。すなわち、従来例は、「画像部にトナーを
付着させる現像法」であり、本願発明は「不必要な非画
像部のトナーをはぎ取る現像法」といえる。

【００１０】このような技術思想の違いから、本発明の
トナー回収電極ローラと、従来法、例えば特公昭６３−
４２２５６号公報の現像ローラとは次のような構成の違
いが生じる。 （１）現像剤をトナーホッパから現像部まで担持し運ぶ
のは静電潜像保持体である。 （２）従来例の現像ローラは常にトナー層を担持した面
が静電潜像保持体に対向する。一方、本発明のトナー回
収電極ローラは常に裸の面が静電潜像保持体に対向す
る。 （３）従来例では現像ローラと静電潜像保持体が同速同
方向に移動する。しかし本願発明ではトナー回収電極ロ
ーラは逆方向回転である。

【００１１】すなわち本願発明では、静電潜像保持体が
現像剤をトナーホッパから現像部まで運び、裸のトナー
回収電極ローラに回収されたトナーは、逆方向回転によ
り直ちに現像部から除去される構成である。

【００１２】このような構成の違いから、次のような作
用効果の違いが生じる。特公昭６３−４２２５６号公報
のように静電潜像保持体とローラが同速同方向に移動す
るのであれば、往復運動により静電潜像保持体画像部か
らローラに戻ったトナーは再びもとの画像部に戻ること
ができる。しかし、本発明の如くローラが逆方向回転で
は、トナーが一旦ローラ側に移動すると、次に対向する
静電潜像保持体面は元の静電潜像保持体面とは異なるた
め、トナーは再び同一箇所に戻ることはできない。すな
わち、本発明のように逆方向回転では、画像部での往復
運動が起こると仮定すると、トナーによる顕画像は原理
的に得られないことになる。したがって、本願発明にお
けるトナー回収電極ローラに印加する交流電圧の効果
は、特公昭６３−４２２５６号公報に示される「トナー
の往復運動」ではなく、米国特許３８６６５７４に示さ
れる「トナー運動の活性化」に近いものと推測される。
ここで、本発明ではトナー回収電極ローラの裸面でトナ
ーを回収するために、従来問題であったトナー層厚の不
均一さに起因するスリーブゴースト現象が発生しないと
いう新たな効果も生まれる。

【００１３】さらにまた本願発明では通常現像ローラに
用いられる現像剤量規制ブレードが無い。これはトナー
回収電極ローラにトナー層を担持させない構成により不
要になった。静電潜像保持体とトナー回収電極ローラと
を逆方向回転させることにより、現像剤が現像ニップ部
につまることはなく、静電潜像保持体からトナー回収電
極ローラへとスムーズに移し渡される。この現像剤量規
制ブレードがないため、装置を低コストにできる。ま
た、現像剤の搬送移動を静電潜像保持体の回転移動と兼
用できるために、現像器の構成が簡略化でき、装置全体
も小型化できる。

【００１４】本願発明の作用を図２を用いてさらに詳細
に説明する。図２では、６は表面に静電潜像が形成され
た静電潜像保持体、７は静電潜像保持体６に内包された
磁石、８は現像領域内で運動する帯電した磁性トナー、
９はトナー回収電極ローラ、１０は磁石７と反対極性の
磁石、１１はトナー回収電極ローラ１２に高電圧を印加
する交流高圧電源、１２は静電潜像保持体６とトナー回
収電極ローラ９間に発生する電気力線、１３は磁石７と
磁石１０との間に発生する磁力線である。静電潜像を形
成された静電潜像保持体６は、磁石７によって磁性トナ
ーを磁気的に吸引することによって、磁性トナーを搬送
すると同時に磁性トナーの穂を形成する。磁性トナーの
穂は静電潜像保持体６とトナー回収電極ローラ９の間に
安定した磁性トナー層を形成するだけでなく、静電潜像
保持体６とトナー回収電極ローラ９との間の隙間から磁
性トナーが下にこぼれ落ちるのも防いでいる。トナー回
収電極ローラ９に静電的に吸着した磁性トナーはトナー
回収電極ローラ１０の回転力によって除去搬送される。
このように、本発明の構成にすると、各構成要素が従来
分割されていたいくつかの役割を兼用できるため、現像
機の構成が簡略化できることとなる。さらに本発明の装
置により高画質が得られる理由を説明する。同じく図２
により本発明で現像時のトナーに働く力を説明する。通
常２枚の電極の間に、帯電したトナー粒子を投入し交流
電圧を印加すると、帯電したトナー粒子は交番電界の変
化に従って電極間を往復運動する。ここで、本発明で
は、バイアス電圧により発生する電界と磁極により発生
する磁界とが現像間隙内で交差する。このため帯電した
トナー粒子８が電気力線１２に沿って動くときには、現
像領域内で磁力線１３を横切ることになり、いわゆる
「フレミングの左手則」に従って帯電トナー粒子８は静
電潜像保持体６とトナー回収電極ローラ９間で運動する
だけでなく、図面前後方向にも振動し始める。このよう
な現像領域内での激しいトナーの運動によって、静電潜
像保持体上の静電潜像は極めて忠実に現像され高画質が
得られることとなる。

【００１５】また本発明では、従来の磁気ブラシ現像法
に比べて磁性トナーが静電潜像保持体表面の静電潜像と
接触する時間が長いため、現像効率が極めて高く高速適
応性に優れることは容易に理解できる。

【００１６】本発明に用いる帯電装置としては、一般に
用いられるコロナ帯電器、さらにはグリッド電極を有す
るスコロトロン帯電器が用いられる。また、弾性ゴム材
料等で構成されたローラ帯電器、導電性のファーブラシ
帯電器等の通常画像形成装置に用いられる帯電装置であ
ればいかなる種類のものであってもよい。

【００１７】本発明は、磁石を内包する静電潜像保持体
を用いる。この磁石は回転せず静電潜像保持体のみが回
転する。このとき、磁石と静電潜像保持体を同軸に支え
ると、静電潜像保持体を駆動する機構が簡略化でき、し
かも磁極位置の調整が容易にできるという利点がある。
本発明に用いる静電潜像保持体内部磁石の最大磁束密度
は、静電潜像保持体表面において３００ガウス以上が必
要で、望ましくは５００〜１２００ガウスである。３０
０ガウス以下になると磁力の効果がうすれ、画像の均一
性がなくなったり、トナー回収電極ローラとの間でトナ
ーがつまりやすくなる。さらに、磁性トナーの搬送性の
向上と、現像時のトナーの運動性を向上させるために
は、静電潜像保持体内部の磁石の磁極位置を、静電潜像
保持体とトナー回収電極ローラとの最近接位置あるいは
それよりも上流側の位置に設定することが好ましい。こ
の角度θは０゜〜３０゜の範囲が良い。なお、この磁極
角度の範囲は、感光体ドラムの直径が３０ｍｍの場合を
想定したものであって、例えば感光体の径が大きな場合
には、この値が小さくなるのは当然のことである。

【００１８】本発明に使用する静電潜像保持体には、酸
化亜鉛、セレン、硫化カドミウム、アモルファスシリコ
ン、さらにフタロシアニンやアゾ顔料を用いた有機感光
体等を用いることができる。また通常の静電記録紙等で
あっても良いことは言うまでもない。なお静電潜像保持
体の表面は、磁性トナー層の形成を促進するためにサン
ドブラスト等で粗面化してもよい。

【００１９】本発明には、静電潜像保持体表面に対し開
口部を有するトナーホッパを用いる。磁性トナーはトナ
ーホッパから直接静電潜像保持体に接触する構成であ
り、磁性トナーは帯電しているか否かに関わらず静電潜
像保持体に磁気的に吸着される。このトナーホッパの静
電潜像保持体に対向する開口部の静電潜像保持体移動方
向の幅は５ｍｍ以上必要で、望ましくは１０〜１５ｍｍ
である。この幅を５ｍｍ以下にすると極端に画像濃度が
低くなった。

【００２０】本発明に用いる磁性トナーは絶縁性１成分
トナーが好ましい。１成分トナーを用いると装置構成が
簡略化できる。本発明に用いる１成分トナーは、マグネ
タイトやフェライトの粉末を帯電制御剤と共にスチレン
樹脂やアクリル樹脂などのバインダ樹脂に分散し粉砕後
分級したものである。このトナーは噴霧乾燥によって得
られる粉体でも良いし、またパール重合法等で化学的に
得られる粉体であっても良い。用いるトナーの平均粒径
は１５μｍ以下が望ましいが、１２μｍ以下にするとさ
らにシャープな画像が得られる。

【００２１】この電子写真方法では、一度静電潜像保持
体の全面にトナーを付着させ、後にトナー回収電極ロー
ラにより非画像部のトナーを除去する構成である。この
方法では、トナーの流動性が悪いと、非画像部のトナー
が静電潜像保持体に強く付着し除去できず、地かぶりと
なって画像を劣化させることがわかった。このトナーの
表面にシリカ微粒子を外添すると、トナーの流動性が良
くなり、静電潜像保持体への非静電的付着力が小さくな
り、地かぶりがなくなる効果があった。このとき、シリ
カ粒子は流動性の向上に寄与するのみでなく、トナーの
帯電にも寄与していることがわかった。この電子写真方
法では、１成分トナーの場合ではトナーを帯電させる帯
電部材を特に設ける必要はなく、トナーにシリカ粒子を
加えておけば、トナーが帯電した静電潜像保持体と接触
した時に、電荷を静電潜像保持体側からトナー側に移動
させトナーを静電潜像保持体と同極性に帯電させる役割
をしていることがわかった。このシリカ微粒子は、コロ
イダルシリカともよばれる。

【００２２】トナー回収電極ローラと静電潜像保持体と
の距離は、１成分トナーを用いた場合には１００μｍ〜
７００μｍ程度離して設置される。

【００２３】トナー回収電極ローラの材質は導電性がよ
い。トナー回収電極ローラの表面は、研磨されたもので
もよく、またサンドブラスト加工等により表面に凹凸を
つけたもの、または溝を彫ったものでもよい。トナー回
収電極ローラは内部に固定された磁石を有する非磁性ロ
ーラの構成がよい。例えば、非磁性のステンレススチー
ルあるいはアルミニウム等でできたシリンダの中に磁石
を挿入した構成がある。

【００２４】このトナー回収電極ローラには、交流電圧
を印加する。もちろんパルス波形や三角波であってもよ
く、静電潜像保持体との間で実効的に交番電界がかかれ
ばよい。この交流電圧の周波数は、像形成のプロセス速
度によって変わり、おおよそ５０Ｈｚから５０００Ｈｚ
の範囲であって、好ましくは３００から３０００Ｈｚの
範囲が良い。交流電圧の値は、ｚｅｒｏ ｔｏ ｐｅａ
ｋの値で、静電潜像保持体の帯電電位のおおよそ０．５
から３倍の値が良く、さらには０．５から２倍の値が好
ましい。交流電圧に重畳する直流電圧の値は、反転現像
の場合には静電潜像保持体の帯電電位と同等かあるいは
それより数１０％低い値に設定すれば、良好なネガポジ
反転画像が得られる。一方正規現像の場合には、静電潜
像保持体の背景部電位と同等かあるいはそれより数１０
％高い値に設定すれば、良好なポジ画像が得られる。

【００２５】このトナー回収電極ローラの回転方向は、
現像位置において静電潜像保持体の進行方向とは逆方向
にすると、高画質が得られ、かつ装置構成も簡単にな
る。静電潜像保持体上のかぶりを効率的に除去するに
は、トナー回収電極ローラの移動速度を速くすることが
好ましい。一方、トナー回収電極ローラの移動速度は遅
いほど、静電潜像保持体上のトナーをていねいに取り去
ることができる。トナー回収電極ローラの速度は、静電
潜像保持体の移動速度の０．３〜２．０倍の範囲がよ
い。

【００２６】このトナー回収電極ローラに付着したトナ
ーは、トナーホッパ内に設けられた除去部材によりかき
とり、再びトナーをトナーホッパ内に戻す。この除去部
材は、トナー回収電極ローラに影響を与えないようにす
るため電気的に絶縁されていることが望ましい。そのた
め、例えばこの除去部材には、ポリエステルフィルムな
どのプラスチックがよい。この除去部材には、ステンレ
ススチールや燐青銅板などを用いることもできるが、こ
のときは、トナー回収電極ローラに電気的に影響を与え
ないようにするため、トナー回収電極ローラ以外には電
気的に接触しないよう絶縁する必要がある。さらにこの
除去部材としては、電圧を印加したローラや磁石などの
トナーをトナー回収電極ローラから除去する部材であれ
ば有効であることはいうまでもない。

【００２７】

【実施例】以下本発明の画像形成装置について、図面を
参照しながら説明する。

【００２８】具体的実施例１ 図３において、１４はフタロシアニンをポリエステル系
バインダ樹脂に分散した有機感光体ドラム、１５は感光
体１４と同軸で固定された回転しない磁石で、１６は感
光体をマイナスに帯電するコロナ帯電器、１７は感光体
の帯電電位を制御するグリッド電極、１８は信号光、１
９はトナーホッパ、２０は磁性１成分トナー、２１は感
光体１４とギャップを開けて設定した非磁性のトナー回
収電極ローラ、２２はトナー回収電極ローラ２１の内部
に固定された回転しない磁石、２３はトナー回収電極ロ
ーラ２１に電圧を印加する交流高圧電源、２４はトナー
回収電極ローラ上のトナーをかきおとすポリエステルフ
ィルム製の除去部材、２５は感光体上のトナー像を紙に
転写する転写コロナ帯電器である。感光体１４表面での
磁束密度は６００Ｇｓである。トナー回収電極ローラ２
１表面での磁束密度は８００Ｇｓである。感光体１４の
直径は３０ｍｍで、周速６０ｍｍ／ｓで回転させた。

【００２９】磁性１成分トナーには粒径５μｍの微粒子
絶縁性磁性１成分トナーを用いた。磁性１成分トナーの
構成は、ポリエステル樹脂７０％、フェライト２５％、
カーボンブラック３％、オキシカルボン酸金属錯体２％
からなり、さらにコロイダルシリカを１％外添して用い
た（いずれも重量％）。このような微粒子１成分トナー
を用いると磁石に付着する磁性トナーの穂が小さく、ま
た搬送性が極めて悪くなるために、感光体１４とトナー
回収電極ローラ２１とのギャップは２００μｍに設定
し、また感光体内部の磁力よりトナー回収電極ローラ内
部の磁力の方を強くして搬送性を向上させた。

【００３０】感光体１４をコロナ帯電器１６（印加電圧
−４ｋＶ、グリッド１７の電圧−５００Ｖ）で、−５０
０Ｖに帯電させた。この感光体１４にレーザ光１８を照
射し静電潜像を形成した。このとき感光体の露光電位は
−１００Ｖであった。この感光体１４表面上に、磁性ト
ナー２０をトナーホッパ１９内で磁力により付着させ
た。次に感光体１４をトナー回収電極ローラ２１の前を
通過させた。感光体１４の未帯電域の通過時には、トナ
ー回収電極ローラ２１には交流高圧電源２３により、＋
１００Ｖの直流電圧を重畳した５００Ｖ０−ｐ（ピーク
・ツー・ピーク１ｋＶ）の交流電圧（周波数５００Ｈ
ｚ）を印加した。その後、−５００Ｖに帯電し静電潜像
が書き込まれた感光体１４の通過時には、トナー回収電
極ローラ２１には交流高圧電源２３により、−３５０Ｖ
の直流電圧を重畳した５００Ｖ０−ｐ（ピーク・ツー・
ピーク １ｋＶ）の交流電圧（周波数５００Ｈｚ）を印
加した。すると感光体１４とトナー回収電極ローラ２１
との間でトナーが運動し、感光体１４上には画像部のみ
にネガポジ反転したトナー像が残った。矢印方向に回転
するトナー回収電極ローラ２１に付着したトナーは、除
去部材２４によってかきとり、再びトナーホッパ１９内
に戻し次の像形成に用いた。こうして感光体１４上に得
られたトナー像を、紙（図示せず）に、転写帯電器２５
によって転写した後、定着器（図示せず）により熱定着
した。その結果、磁性トナーの刷毛目やトナーの飛び散
りなどがなく３２本／ｍｍの画線をも再現した極めて高
解像度の画像が得られた。

【００３１】具体的実施例２ 図４において、２６はフタロシアニンをポリエステル系
バインダ樹脂に分散した有機感光体ドラム、２７は感光
体２６と同軸で固定された磁石で、２８は感光体をマイ
ナスに帯電するコロナ帯電器、２９は感光体の帯電電位
を制御するグリッド電極、３０は信号光、３１はトナー
ホッパ、３２は磁性１成分トナー、３３は感光体２６と
ギャップを開けて設定した非磁性のトナー回収電極ロー
ラ、３４はトナー回収電極ローラ３３の内部に設置され
た回転しない固定の磁石、３５はトナー回収電極ローラ
３３に電圧を印加する交流高圧電源、３６はトナー回収
電極ローラ上の磁性トナーをかきおとすポリエステルフ
ィルム製の除去部材、３７は感光体上のトナー像を紙に
転写する転写コロナ帯電器である。３６はトナーホッパ
内での磁性トナーの流れをスムーズにし、また磁性トナ
ーが自重で押しつぶされ感光体とトナー回収電極ローラ
との間でのつまりが発生するのを防止するためのダンパ
ーである。感光体２６表面での磁束密度は６００Ｇｓで
ある。トナー回収電極ローラ３３表面での磁束密度は８
００Ｇｓである。感光体内部の磁力よりトナー回収電極
ローラ内部の磁力の方を強くして搬送性を向上させた。
また図中に示す磁石２７の磁極角θは１５゜に設定し
た。感光体２６の直径は３０ｍｍで、周速６０ｍｍ／ｓ
で図中の矢印方向に回転させ用いた。トナー回収電極ロ
ーラ３３の直径は１６ｍｍで、周速４０ｍｍ／ｓで感光
体の進行方向とは逆方向（図中の矢印方向）に回転させ
用いた。感光体２６とトナー回収電極ローラ３３とのギ
ャップは３００μｍに設定した。

【００３２】磁性１成分トナーには粒径５μｍの微粒子
絶縁性磁性１成分トナーを用いた。磁性１成分トナーの
構成は、ポリエステル樹脂７０％、フェライト２５％、
カーボンブラック３％、オキシカルボン酸金属錯体２％
からなり、さらにコロイダルシリカを１％外添して用い
た（いずれも重量％）。

【００３３】感光体２６をコロナ帯電器２８（印加電圧
−４．５ｋＶ、グリッド２９の電圧−５００Ｖ）で、−
５００Ｖに帯電させた。この感光体２６にレーザ光３０
を照射し静電潜像を形成した。このとき感光体の露光電
位は−９０Ｖであった。この感光体２６表面上に、トナ
ー３２をトナーホッパ３１内で磁力により付着させた。
次に感光体２６をトナー回収電極ローラ３３の前を通過
させた。感光体２６の未帯電域の通過時には、トナー回
収電極ローラ３３には交流高圧電源３５により、０Ｖの
直流電圧を重畳した７５０Ｖ０−ｐ（ピーク・ツー・ピ
ーク １．５ｋＶ）の交流電圧（周波数１ｋＨｚ）を印
加した。その後、−５００Ｖに帯電し静電潜像が書き込
まれた感光体２６の通過時には、トナー回収電極ローラ
３３には交流高圧電源３５により、−３５０Ｖの直流電
圧を重畳した７５０Ｖ０−ｐ（ピーク・ツー・ピーク
１．５ｋＶ）の交流電圧（周波数１ｋＨｚ）を印加し
た。すると感光体２６の帯電部分に付着したトナーはト
ナー回収電極ローラ３３に回収され、感光体２６上には
画像部にのみネガポジ反転したトナー像が残った。矢印
方向に回転するトナー回収電極ローラ３３に付着したト
ナーは、除去部材３６によってかきとり、再びトナーホ
ッパ３１内に戻し次の像形成に用いた。トナーホッパ３
１内のトナーの循環の様子は破線矢印で示した。こうし
て感光体２６上に得られたトナー像を、紙（図示せず）
に、転写帯電器３７によって転写した後、定着器（図示
せず）により熱定着した。その結果、横線の乱れやトナ
ーの飛び散りなどがなくベタが均一で濃度が１．５の３
２本／ｍｍの画線をも再現した極めて高解像度高画質の
画像が得られた。

【００３４】具体的実施例３ 同じく図４を用いて、Ａ４サイズの用紙を縦送りにプリ
ントする装置（印字幅２１０ｍｍ）について説明する。
帯電器２８による感光体２６の帯電幅は２２０ｍｍ、感
光体２６内部の固定の磁石２７の着磁幅は２１０ｍｍに
設定した。このとき感光体２６上のトナーの付着幅は２
１６ｍｍ程度であった。 トナー回収電極ローラ３３の
内部に回転しない固定設置された磁石３４の着磁幅は２
１４ｍｍにした。感光体２６は周速６０ｍｍ／ｓで図中
の矢印方向に回転させ用いた。トナー回収電極ローラ３
３の直径は１６ｍｍで、周速２６ｍｍ／ｓで感光体の進
行方向とは逆方向（図中の矢印方向）に回転させ用い
た。感光体２６とトナー回収電極ローラ３３とのギャッ
プは３００μｍに設定した。

【００３５】磁性１成分トナーには粒径８μｍの微粒子
絶縁性磁性１成分トナーを用いた。磁性１成分トナーの
構成は、ポリエステル樹脂７０％、フェライト２５％、
カーボンブラック３％、オキシカルボン酸金属錯体２％
からなり、さらにコロイダルシリカを１％外添して用い
た（いずれも重量％）。

【００３６】感光体２６をコロナ帯電器２８（印加電圧
−４．５ｋＶ、グリッド２９の電圧−５００Ｖ）で、−
５００Ｖに帯電させた。この感光体２６にレーザ光３０
を照射し静電潜像を形成した。このとき感光体の露光電
位は−９０Ｖであった。この感光体２６表面上に、磁性
トナー３２をトナーホッパ３１内で磁力により付着させ
た。次に感光体２６をトナー回収電極ローラ３３の前を
通過させた。感光体２６の未帯電域の通過時には、トナ
ー回収電極ローラ３３には交流高圧電源３５により、０
Ｖの直流電圧を重畳した７５０Ｖ０−ｐ（ピーク・ツー
・ピーク １．５ｋＶ）の交流電圧（周波数１ｋＨｚ）
を印加した。その後、−５００Ｖに帯電し静電潜像が書
き込まれた感光体２６の通過時には、トナー回収電極ロ
ーラ３３には交流高圧電源３５により、−３５０Ｖの直
流電圧を重畳した７５０Ｖ０−ｐ（ピーク・ツー・ピー
ク １．５ｋＶ）の交流電圧（周波数１ｋＨｚ）を印加
した。すると感光体２６からトナー回収電極ローラ３３
に向かってトナーが回収され、感光体２６上には画像部
のみにネガポジ反転したトナー像が残った。矢印方向に
回転するトナー回収電極ローラ３３に付着したトナー
は、除去部材３６によってかきとり、再びトナーホッパ
３１内に戻し次の像形成に用いた。こうして感光体２６
上に得られたトナー像を、紙（図示せず）に、転写帯電
器３７によって転写した後、定着器（図示せず）により
熱定着した。その結果、感光体両端部の未帯電領域に磁
性トナーが磁力で吸着されることがないので、感光体の
両側にトナーが帯状に付着することもなく、連続枚数プ
リントしても装置内がトナーで汚染されることはなかっ
た。

【００３７】具体的実施例４ 図５において、３９はフタロシアニンをポリエステル系
バインダ樹脂に分散した有機感光体ドラム、４０は感光
体３９と同軸で固定された磁石で、これによる感光体表
面における最大磁束密度は８００Ｇｓである。４１は感
光体をマイナスに帯電するコロナ帯電器、４２は感光体
の帯電電位を制御するグリッド電極、４３は信号光、４
４はトナーホッパ、４５は平均粒径約１０μｍのマイナ
ス帯電性磁性１成分トナー、４６はトナーガイドであ
る。４７は内部に回転しない固定の磁石４８を有するア
ルミニウム製のトナー回収電極ローラ、４９はトナー回
収電極ローラに電圧を印加する交流高圧電源、５０はト
ナー回収電極ローラ上のトナーをかきおとすポリエステ
ルフィルム製の除去部材、５１は感光体上のトナー像を
紙に転写する転写コロナ帯電器である。磁石４０はトナ
ーホッパ４４に対向する部分で磁極が形成されている。
さらにトナーホッパ４４の感光体３９に対向した開口部
５２の幅Ａは、約１５ｍｍに設定されている。ここでい
う幅Ａは、感光体３９とトナー回収電極ローラ４７の最
近接部からトナーホッパ端部５３までの距離を感光体３
９の表面に沿って計った距離である。感光体３９の直径
は３０ｍｍで、周速１２０ｍｍ／ｓで回転させた。トナ
ー回収電極ローラ４７は周速１００ｍｍ／ｓで、矢印方
向に回転させた。５４は転写後感光体上に残ったトナー
を清掃するクリーナである。

【００３８】用いた磁性１成分トナーの構成は、ポリエ
ステル樹脂７０％、フェライト２５％、カーボンブラッ
ク３％、オキシカルボン酸金属錯体２％からなり、さら
にコロイダルシリカを０．４％外添して用いた（いずれ
も重量％）。

【００３９】以上のように構成された画像形成装置につ
いて、以下図５を用いてその動作を説明する。感光体３
９をコロナ帯電器４１（印加電圧−４ｋＶ、グリッド４
２の電圧−５００Ｖ）で、−５００Ｖに帯電させた。こ
の感光体３９にレーザ光４３を照射し静電潜像を形成し
た。このとき感光体の露光電位は−１００Ｖであった。
この感光体３９表面上に、磁性１成分トナー４５をトナ
ーホッパ４４内で磁力により付着させる。このときトナ
ーはおおよそ−３μＣ／ｇに帯電していた。次にこのト
ナー層が付着した感光体３９をトナー回収電極ローラ４
７の前を通過させた。このトナー回収電極ローラ４７は
感光体３９と３００μｍの距離を開け設置した。トナー
回収電極ローラ４７には高圧電源４９により、図６に示
す波形の、−３００Ｖの直流電圧を重畳した４００Ｖ０
−ｐ（ピーク・ツー・ピーク ８００Ｖ）の交流電圧
（周波数３００Ｈｚ）を印加した。感光体３９上のトナ
ー層は感光体３９とトナー回収電極ローラ４７との間を
運動し、次第に非画像部のトナーはトナー回収電極ロー
ラ４７側に移り、感光体３９上には画像部にネガポジ反
転したトナー像が残った。矢印方向に回転しているトナ
ー回収電極ローラ４７上に付着したトナーは、除去部材
５０によってかきとり、再びトナーホッパ４４内に戻し
次の像形成に用いた。こうして感光体３９上に得られた
トナー像を、紙（図示せず）に、転写帯電器５１によっ
て転写した後、定着器（図示せず）により熱定着した。
転写後の感光体表面は、クリーナ１０８で清掃され、再
びコロナ帯電器４１で帯電し、次の像形成工程に用い
た。その結果、トナーの飛び散りなどのないシャープな
画像が得られた。

【００４０】具体的実施例５ 図７の構成は本発明の画像形成装置をアナログ複写機に
応用した実施例で、図５の構成とは、感光体を露光する
光学系、トナーが感光体と逆極性の帯電性を有する点、
及びトナー回収電極ローラにかける電圧等が異なる。他
の構成は図５と同じである。同様の要素には図５と同一
の番号を付している。用いる磁性トナー４５は、スチレ
ンアクリル樹脂６８％に、フェライト２５％、カーボン
ブラック５％、ニグロシン染料２％よりなり、さらにコ
ロイダルシリカを１％外添して用いた（いずれも重量
％）。

【００４１】感光体３９の帯電は図５の場合と同様であ
る。５５は原稿台で、この上におかれた原稿を光源５６
で照らしながら、等速ミラー５７と半速ミラー５８、５
９で走査すると、原稿の反射光がレンズ６０及びミラー
６１を経て感光体３９上に像を結び、感光体の移動につ
れて潜像を形成していく。

【００４２】磁性トナー４５に静電潜像が形成された感
光体３９を通過させると、磁性トナー４５は感光体表面
に吸着され、さらにトナー回収電極ローラ４７を通過す
ると画像部のトナーのみがトナー回収電極ローラ４７を
通過して、感光体３９上にポジの正規トナー像を得た。
この時トナー回収電極ローラに印加する電圧は図５の場
合と異なり、図８に示すように−１５０Ｖの直流電圧を
重畳した４００Ｖ０−ｐ（ピーク・ツー・ピーク ８０
０Ｖ）の交流電圧（周波数３００Ｈｚ）である。

【００４３】得られたトナー像を、紙（図示せず）に転
写帯電器５１によって転写した後、定着器（図示せず）
により熱定着した。一方、転写後、再びコロナ帯電器４
１で感光体３９を帯電し、次の像形成工程に用いた。そ
の結果、トナーの飛び散りなどのないシャープな画像が
得られた。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、構成が簡単でしかも高
画質の画像形成装置が得られる。また高速プロセスに対
応できる優れた画像形成装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来方法と本発明との技術思想の差異を説明し
た説明図

【図２】本発明の作用を説明する説明図

【図３】本発明の第１の実施例における画像形成装置の
構成図

【図４】本発明の第２および第３の実施例における画像
形成装置の構成図

【図５】本発明の第３の実施例における画像形成装置の
構成図

【図６】本発明の第３の実施例に用いる交流電圧の波形
を示す概略図

【図７】本発明の第４の実施例における画像形成装置の
構成図

【図８】本発明の第４の実施例に用いる交流電圧の波形
を示す概略図

【符号の説明】

２６ 感光体 ２７ 磁石 ２８ コロナ帯電器 ２９ グリッド電極 ３０ レーザ露光 ３１ トナーホッパ ３２ 磁性トナー ３３ トナー回収電極ローラ ３４ 磁石 ３５ 交流高圧電源 ３６ 除去部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 15/09 １０１ Ｇ０３Ｇ 15/09 １０１ 21/00 ３５０ 21/00 ３５０

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定磁石Ａを内包し移動する静電潜像保
   持体と、 前記静電潜像保持体に静電潜像を形成する手段と、 静電潜像が形成された前記静電潜像保持体表面の全面に
   磁性一成分トナーを付着させて供給するトナーホッパ
   と、 前記静電潜像保持体の表面と所定の間隙を有し設置さ
   れ、前記静電潜像保持体の移動方向と逆方向に移動し、
   内部に固定磁石Ｂを有して、前記静電潜像保持体上の非
   画像部の磁性トナーを除去するトナー回収電極ローラ
   と、 交流電圧を重畳した直流電圧を前記トナー回収電極ロー
   ラに印加する手段と、 前記電極ローラに付着した前記磁性トナーを掻き落とす
   除去部材とを有し、さらに前記固定磁石Ａは前記電極ローラと略対向位置で
   かつ前記静電像保持体と前記電極ローラとの最近接位置
   より上流側に位置することをを特徴とする 画像形成装
   置。